JPH0311172A - 可変容量圧縮機の容量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は、往復動式の可変容量圧縮機に適用されてその
吐出容量（以下、容量という）を検出する容量検出装置
に関する。

［従来の技術］ 特開昭６２−２１８６７０号公報は、揺動斜板式圧縮機
において、揺動斜板の外周部に被検出体を設け、機体に
電磁誘導型の検出器を設けた容量検出装置を開示してい
る。この圧縮機では、検出器は被検出体と遭遇する毎に
パルスを出力する。

そして、被検出体が検出器よりシリンダ側に位置してい
る期間（例えば奇数番目のパルス間隔）Ｔ１と、被検出
体が検出器よりシリンダ側と反対側に位置している期間
（例えば偶数番目のパルス間隔）Ｔ２との比Ｔｌ／Ｔ２
から圧縮機の容量を求めている。

また、本出願人により出願された特開昭５６−６４１８
５号公報は、ピストン側壁に設けられた凹欠状の被検出
部と、この被検出部と対面可能にシリンダボアに配設さ
れた電磁センサとを備え、圧縮機の回転数を検出する回
転速度検出器を開示している。

［発明が解決しようとする課題］ 例えば、車両用エンジンにおけるアイドル回転数の制御
ではエンジン負荷状態に応じてアイドル弁開度を調節す
るので、正確なエンジン負荷量を検出する必要がある。

近時、車両空調用圧縮機として揺動斜板式や回転斜板式
などの往復動式の可変容量圧縮機が用いられつつあるが
、これらの可変容量圧縮機では空調負荷状態により圧縮
機の容量すなわちエンジン負荷が変動するので、圧縮機
の容量変化を常時、電気的に検出したいという要望があ
る。

上記した容量検出装置を用いる揺動斜板式圧縮機ではこ
の要望を満たすことができる。けれども、この従来の容
量検出装置では被検出体が揺動斜板に、検出器が機体に
設けられているので組付は精度上、被検出体と検出器と
の間にある程度のクリアランスが要求され、このクリア
ランスすなわち磁気回路上の空隙長の増加の為に検出器
の検出感度が低下する。また、磁気回路上の空隙長が増
加すると、圧縮機に付設される電磁クラッチの漏れ磁束
などが混入しやすくなり、その結果、誤信号を発する可
能性がある。

また、上記した容量検出装置は例えば回転斜板式圧縮機
などの他の可変容量圧縮機への応用が困難である難点も
あった。

一方、上記した従来の回転速度検出装置を上記容量検出
装置と同様の方法により容量検出に用いることも考えら
れる。しかしながら、ピストン側壁にわざわざ凹欠部を
開設せねばならないこと、電磁センサの取付は位置とこ
の凹欠部の位置とを精度よく合せる必要があること、更
には電磁センサに挿通されている永久磁石に磁性粉が集
積して出力特性変化やその他の問題を引起こす可能性が
あることなどの欠点があった。

本発明は、これらの問題に鑑みなされたものであり、往
復動式の各種可変容量圧縮機に適用可能であり、その容
量を電気信号として常時計測可能な容量検出装置を提供
することをその解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の容量検出装置は、アルミニウム製のピストンが
嵌装されたシリンダボアの周壁に装着され交流電源に接
続されたインダクタと、上記ピストンの位置変動に応じ
て変化する該インダクタの出力信号から圧縮機の容量情
報を抽出する信号処理回路とを具備してなるように構成
されている。

［作用］ 信号処理回路は、アルミニウム製のピストンの往復動に
伴うインダクタの交流インピーダンスの周期変化を検出
する。具体的には、この交流インピーダンスの周期変化
は、インダクタ両端の電圧や電流や位相の変動を測定す
ることにより、若しくはインダクタを負荷素子とする発
掘回路の発掘周波数変化を測定することにより実施され
る。そして、信号処理回路は、上記測定により得た周期
信号からビストンストロークに基づく圧縮機の容量に関
する情報（容量情報という）を抽出する。

［実施例］ 以下、図に基づいて本発明の一実施例を具体的に説明す
る。

第１図は本実施例の揺動斜板式圧縮機を示すもので、圧
縮機の外郭の一部を構成するシリンダブロック１の前後
にはフロントハウジング２及びリヤハウジング３が結合
されており、シリンダブロック１及びフロントハウジン
グ２には回転軸４が回転可能に支持されている。フロン
トハウジング２内の回転軸４上には回転支持体５が固着
され、該回転支持体５の後面側に延出した支持アーム６
の先端部には長孔６ａが貫設されている。そして該長孔
６ａにはピン７がスライド可能に嵌めこまれており、ビ
ン７には回転駆動板８が傾動可能に連結されている。

回転支持体５の侵端に隣設して回転軸４上にはスリーブ
９がスライド可能に嵌入され、ばね１０により常に回転
支持体５側へ付勢されるとともに、スリーブ９の左右両
側に突設された支軸９ａ（−方のみ図示）が回転駆動板
８の図示しない係合孔に嵌合されて、該回転駆動板８は
支軸９ａの周りを揺動可能に支持されている。

回転駆動板８の後面側には揺動斜板１１が相対回転可能
に支持され、かつ外縁部に設けた切欠き１１ａが通しボ
ルト１６と係合することにより自転が拘束されるととも
に、シリンダブロック１に貫設されたボア１２内のピス
トン１３と該揺動斜板１１とはピストンロッド１４によ
り連結されている。したがって、回転軸４の回転運動が
回転駆動板８を介して揺動斜板１１の前後往復揺動に変
換され、ピストン１３がボア１２内を前後動することに
より吸入室３ａからボア１２内へ吸入された冷媒ガスが
圧縮されつつ吐出室３ｂへ吐出される。そしてクランク
室２ａ内の圧力とボア１２内の吸入圧力とのピストン１
３を介した差圧に応じてピストン１３のストロークが変
動し、揺動斜板１１の傾角が変化する。なお、クランク
室２ａ内の圧力はリヤハウジング３の後端突出部内に配
設された電磁制御弁機構１５により冷房負荷に基づいて
制御される。

以下、本実施例の容量検出装置に関して説明する。

この容量検出装置は、シリンダブロック１の外周側壁の
所定位置に固定されたインダクタ２０と、インダクタ２
０の出力電圧を処理して圧縮機の容量に関する容量情報
を出力する信号処理回路３０とからなる。

インダクタ２０は、第２図に示すように、コア２１と、
コア２１に巻装されたコイル２３と、コア２１及びコイ
ル２３を保護する金属製のケース２４とからなる主体部
と、コア２１の両端からコア２１と直角に配設された磁
性細棒２８．２９とからなる。コア２１及び磁性細棒２
８．２９はパーマロイやセンダストなどの高透磁率の軟
質磁性材料を素材として製造されている。コア２１は一
辺９ｍｍの角棒形状を有し、その両端に短小な突起２２
．２２が互いに同方向に突設されている。

コイル２３はエポキシ樹脂製の熱融着層を塗付された熱
融着電線を数百回程度巻回して形成されている。ケース
２４は浅皿形状を有しており、ケース２４にはコイル２
３が巻装されたコア２１が装入されている。そして、コ
ア２１が装入されたケース２４にエポキシ樹脂製のコン
パウンド２５が注型されている。ケース２４はインダク
タ２０の磁束のシールド機能も有している。

また、シリンダブロック１の側壁部に直径約３ｍｍの貫
通孔１８．１９が径方向に穿設されている。貫通孔１８
．１９は軸心と平行な方向に約３゜５ｃｍを隔てて穿設
されている。そして、表面にエポキシ樹脂系の接着剤が
塗付された磁性細棒２８．２９が貫通孔１８．１９に装
入固定されて貫通孔１８．１９を封栓している。ここで
、磁性細棒２Ｂ、２９の一端面はシリンダブロック１の
外周面に位置合せされており、磁性細棒２８．２９の他
端面はシリンダブロック１の内周面から約０゜２ｍｍだ
け陥没している。

インダクタ２０の上記主体部はシリンダブロック１の外
側壁面に螺止されており、コア２１の突起２２．２２の
端面は各々、磁性細棒２８．２９の一端面に当接してい
る。

信号処理回路３０は、第３図に示すように、交流発振源
３１と、増幅回路３２と、帯域フィルタ３３と、整流回
路３４と、低域フィルタ３５と、コンパレータ３６とで
構成されており、交流発振源３１はインダクタ２０のコ
イル２３に約１００ｋＨｚの定電流Ｉを通電している。

以下、この容量検出装置の動作について説明する。

なおここで、シリンダブロック１、フロントハウジング
２、リヤハウジング３及びピストン１３はアルミ合金製
とする。

ピストン１３が往復動すると、インダクタ２０の交流イ
ンピーダンスＺが周期的に変化する。すなわち、良導体
製のピストン１３が磁性細棒２８と磁性細棒２９との間
に存在する場合にはインダクタ２０の漏れ磁束Φがピス
トン１３を貫通して渦電流、が生起し、その影響により
インダクタ２０の交流インピーダンスＺが低下する。上
記したように、交流発振源３１は定電流特性をもつよう
に構成されているので、インダクタ２０の両端の電圧Ｖ
１＝ＺＸＩは低下する。一方、ピストン１３が磁性細棒
２８と磁性細棒２９との間に存在しない場合にはインダ
クタ２０の漏れ磁束Φがピストン１３を貫通することに
よる電流が生起されず、インダクタ２０の交流インピー
ダンスＺは低下しない。したがって、インダクタ２０の
両端の電圧Ｖ１−ＺＸＩは低下しない。

インダクタ２０から出力される交流信号電圧Ｖ１は増幅
回路３２で増幅された後、帯域フィルタ３３で約１００
ｋＨ２の信号成分だけを抽出される。抽出されたこの信
号成分は整流回路３４で検波された債、遮断周波数が約
１０ｋＨｚである低域フィルタ３５に入力されて、ここ
で直流信号電圧成分ｖ２だけが抽出される。コンパレー
タ３６はこの直流信号電圧成分Ｖ２を予め設定された参
照電圧Ｖｒｅｆと比較して２値化された容量信号電圧■
３を出力する。

小容量運転時の各信号波形を第４図に、大容量運転時の
各信号波形を第５図に示す。なお、信号電圧Ｖ１のキャ
リア成分は図示せず、ただそのエンベロープのみを示す
。

短ストロークの小容量運転時において、ピストン１３の
下端１３ａは、ピストン１３が下死点に位置する場合に
Ｐ２に位置し、ピストン１３が上死点に位置する場合に
Ｐｌに位置する。（第２図参照）。第２図中、Ｇは上死
点側に位置する磁性細棒２９の中心点位置を示す。した
がって、ピストン１３の下端１３ａｔｆｉＰ１〜Ｇの範
囲内に位置する期間Ｔ１にはインダクタ２０の交流イン
ピーダンスＺは減少せず、交流インピーダンスＺに比例
する信号電圧ｖ１も減少しない。そして、ピストンの下
＠１３ａがＧ−Ｐ２の範囲内に位置する期間Ｔ２にはイ
ンダクタ２０の交流インピーダンスＺは減少し信号電圧
Ｖ１も減少する。

したがって、小容量運転時には期間Ｔ１の拡延により容
量信号電圧ｖ３のデユーティ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）は
大となる。

長ストロークの大容量運転時において、ピストン１３の
下端１３ａは、ピストン１３が下死点に位置する場合に
Ｐ３に位置し、ピストン１３が上死点に位置する場合に
Ｐｌに位置する。したがって、ピストン１３の下端１３
ａがＰ１〜Ｇの範囲内に位置する期間Ｔ１には、インダ
クタ２０の交流インピーダンスＺは減少せず、交流イン
ピーダンスＺに比例する信号電圧ｖ１も減少しない。そ
して、ピストンの下端１３ａがＧ−Ｐ３の範囲内に位置
する期間Ｔ２には、インダクタ２０の交流インピーダン
スＺは減少し、信号電圧ｖ１も減少する。したがって、
小容量運転時には期間Ｔ１の縮小により容量信号電圧Ｖ
３のデユーティ比Ｔ１／（丁１＋丁２）は小となる。

信号処理回路３０から出力された容量信号電圧３は車載
のマイコンにより上記デユーティ比を抽出され、抽出し
たデユーティ比からマイコンは圧縮機の容量を計算する
。

ただし、上記実施例において、最大容量運転時にピスト
ン１３の上端は磁性細棒２８よりも上死点側に位置する
ように設計されている。これはピストン１３が下死点位
置におる場合には常に、インダクタ２０の磁束Φがピス
トンを貫通するようにするためである。

以上説明した本実施例ではインダクタの出力電圧から帯
域フィルタ３３を用いて有効周波数成分のみを抽出して
いるので、特に、低域に多く含まれるノイズ成分をカッ
トして信号のＳＮ比を改善することができる。

この実施例の変形態様を以下に説明する。

インダクタ２０の形状としては、各種考えられる。例え
ば、磁性細棒２８．２９は軸心と垂直の面内に配設され
てもよい。ただし、この場合でも、ピストン１３が上死
点位置にある場合にはピストン１３の下端１３ａは常に
磁性細棒２８．２９よりも上死点側に位置すること、ピ
ストン１３が下死点位置にある場合にはピストン１３の
下端１３ａは常に磁性細棒２８．２９よりも下死点側に
位置すること、ピストン１３が下死点位置にある場合に
はピストン１３の上端は常に磁性細棒２８．２９よりも
上死点側に位置することが必要である。

また、上記実施例では、インダクタ２０は単一コイル型
としたがコイル２３の他に出力信号検出用の二次コイル
を設けてもよい。更にコンパレータ２６の出力電圧をロ
ーパスフィルタにより平均化して、その大小により容量
情報を検出することもできる。

更には、インダクタ２０としてリングコア形状のような
狭ギヤツプタイプのものを使用すれば、そのギャップ部
分に漏れ磁束が集中し、磁化電流も減らせるので好都合
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の容量検出装置は、ピスト
ンの位置変動に応じて電１ｉ誘導作用により変化するイ
ンダクタの出力信号から圧縮機の容量情報を抽出する信
号処理回路を具備しているので、揺動斜板式に限らず各
種可変容量圧縮機の容量を電気的に検出することができ
る。

また、本発明によれば、ピストン側に凹欠部や永久磁石
などの被検出部を設ける必要がなく、工作上が簡単とな
り、検出器と上記被検出部との位置合ぜの必要がない。

また、圧ｆｌｌＩＩに付設される電磁クラッチの漏れ磁
束の影響を防止することができ、そして、容量検出装置
に永久磁石を用いていないので、この永久磁石に磁性粉
が集積して出力特性変化を変化させたり、ピストンの摺
動を妨害したりすることがない。

更に、揺動斜板式可変容量圧縮機に用いられる従来の容
量検出装置では、揺動傾角の変化に対し、永久磁石と検
出器との最小距離が変動する欠点があったが、本発明の
容量検出装置ではこのような問題は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の容量検出装置を揺動斜板式圧縮機に適
用した実施例を示す断面図、第２図はインダクタ２０の
拡大断面図、第３図は信号処理回路３０の等価回路図、
第４図及び第５図は信号処理回路３０の各部の出力信号
波形図である。 １・・・シリンダブロック １３・・・ピストン ２０・・・インダクタ ３０・・・信号処理回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム製のピストンが嵌装されたシリンダ
   ボアの周壁に装着され交流電源に接続されたインダクタ
   と、上記ピストンの位置変動に応じて変化する該インダ
   クタの出力信号から圧縮機の容量情報を抽出する信号処
   理回路とを具備する可変容量圧縮機の容量検出装置。