(57)【要約】【課題】小型かつ軽量の部品を少数のみ用いて、流体機械の運転負荷をリアルタイムに把握することができる流体機械を提供する。【解決手段】ハウジング内を外部と隔てる隔壁の締結部をシールするためのシール部材を備えた流体機械であって、該シール部材の表面の少なくとも一部に圧力検出部が形成されていることを特徴とする流体機械。【選択図】図１
2010065600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内を外部と隔てる隔壁の締結部をシールするためのシール部材を備えた流体機械であって、該シール部材の表面の少なくとも一部に圧力検出部が形成されていることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記圧力検出部は薄膜式の圧力センサからなる、請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記圧力センサは圧電素子を備えている、請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記圧力検出部は、流体機械の軸方向圧力を検出可能に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の流体機械。
【請求項５】
前記軸方向圧力に基づいて流体機械の駆動トルクを算出可能な処理回路を備えている、請求項４に記載の流体機械。
【請求項６】
圧縮機からなる、請求項１〜５のいずれかに記載の流体機械。
【請求項７】
前記圧縮機が車両用空調装置の冷凍回路に設けられ、該圧縮機の駆動源が車両走行用原動機からなる、請求項６に記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隔壁によりハウジング内が外部と隔てられている流体機械に関し、とくに小型化や軽量化が要求され、好ましくは運転負荷を簡便に検出可能な車両用空調設備の圧縮機等に好適な流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用設備において、圧力センサにより測定された圧縮機内の圧力に基づいて圧縮機の動力を推定し、それに基づいて圧縮機の駆動源として使用するエンジンの運転制御を行うことが知られている。たとえば特許文献１には、エアータンクに付設された圧力センサが圧力低下を検知するとエンジンの回転数を高めるという運転制御の方法が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、圧縮機の回転シャフト軸受部分に設けられた荷重センサを用いて軸受にかかる荷重を測定し、この荷重の大きさから圧縮機の運転負荷を判断することができる圧縮機が記載されている。
【特許文献１】特開平０８−２００２３０号公報
【特許文献２】特開２００３−０９０２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される圧縮機によれば、エアータンク内のエアー圧力の低下を検知することは可能であるが、圧縮機の回転トルクおよびその変動を算出することはできない。また、特許文献２に記載される圧縮機においては、回転シャフト軸受部分に荷重センサが設けられることにより、部品点数および圧縮機全体の重量が増大し、また、圧縮機構のために確保される内部空間が狭小化するおそれがある。このような問題は、とくに小型化が要求される車両用空調設備においては重大な問題である。
【０００５】
このような現状に鑑み、本発明の課題は、小型かつ軽量の部品を少数のみ用いて、流体機械の運転負荷を実質的にリアルタイムに、かつ簡便に把握することができる流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る流体機械は、ハウジング内を外部と隔てる隔壁の締結部をシールするためのシール部材を備えた流体機械であって、該シール部材の表面の少なくとも一部に圧力検出部が形成されていることを特徴とするものからなる。すなわち、流体機械の内部圧力とその内部圧力を発生させるための流体機械の駆動負荷は相関関係にあり、かつ、発生した内部圧力と締結部におけるシール面圧（たとえば、締結による初期シール面圧が内部圧力の影響を受けた後のシール面圧）とも相関関係にあると考えられるので、シール面圧およびその変動を検出することにより、流体機械の駆動負荷およびその変動を大略検出できることになると考えられる。この思想に基づき、本発明では、シール部材表面の圧力検出部で上記流体機械の駆動負荷およびその変動またはそれらに相関する圧力値を実質的にリアルタイムに検出できるようにしている。圧力検出部の形態としては、シール部材の表面に貼付されている形態のほか、シール部材に埋め込まれてシール部材と圧力検出部が一体化された形態などが採用できる。このような本発明の流体機械によれば、ハウジングの隔壁の締結部に圧力検出部が形成されているので、圧縮機構や膨張機構などの流体機構に供することが可能な内部空間を無駄に占有しない。さらに、該圧力検出部に薄膜式の圧力センサを用いることで、内部空間のより有効な活用が可能となる。
【０００７】
圧力センサとしては、圧電素子を備えた圧電センサが好適に適用可能である。圧電センサを適用した場合には、薄型であるため設置場所について自由度が高くなるほか、圧電センサは圧力を直接電気信号に変換することができるため、より少ない部品点数で流体機械を構成することが可能となる。
【０００８】
また、本発明において上記圧力検出部は、流体機械の軸方向圧力を検出可能に形成することが好ましい。たとえば薄膜圧力センサを、軸方向と垂直に配置された平面形状のシール部材表面に形成することによって、該軸方向圧力を検出可能とすることができる。さらに、本発明の流体機械において、流体機械の駆動トルクを算出可能な処理回路を備えていることが好ましい。一般に、流体機械の運転負荷は駆動トルクによって表されることが多く、該駆動トルクは該流体機械の軸方向圧力と強い相関を有する。そこで、駆動トルクを算出することにより、流体機械の運転負荷をより精度良くリアルタイムで把握することが可能となる。
【０００９】
本発明の流体機械は、駆動トルクをリアルタイムで把握することが困難な流体機械、たとえば圧縮機等に好適に用いることができる。圧縮機の形態としては、斜板式圧縮機、揺動板式圧縮機、スクロール型圧縮機などが挙げられる。さらに、車両用空調装置の冷凍回路に設けられ、駆動源が車両走行用原動機からなる圧縮機に本発明を適用すれば、圧縮機の駆動に供することのできる原動機からの駆動力の割合を、そのときに要求される原動機の運転状態に応じて適宜制限することにより、圧縮機と該原動機との間で協調制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明の流体機械によれば、小型化や軽量化の要求に応えつつ、部品点数を大幅に増大させることなしに、運転負荷をリアルタイムに把握することが可能となる。また、流体機械の運転負荷を表す駆動トルクをリアルタイムに検知することにより、圧縮機等の運転負荷をより精度良く把握することができるので、自動車のエンジンなど車両走行用原動機との協調制御を比較的容易に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る流体機械の一実施態様としての圧縮機１を示す縦断面図である。本実施態様においては、ハウジング内を外部と隔てる隔壁２が、フロントハウジング部３、リアハウジング部４と、それらに挟まれたシリンダブロック部５の３つの部位に分かれている。これら３つの部位は数本の通しボルト６によって貫かれており、それらの締結部のいずれかの部位（図示例では、フロントハウジング部３とシリンダブロック部５との締結部）には、流体の漏洩を防止するために、本発明におけるシール部材としてのガスケット７が設けられている。
【００１２】
ガスケット７の表面には、圧力センサとして機能する圧電センサ８が貼付されている。圧電センサ８からは信号線９が引き出され、信号処理回路１０に接続されている。圧電センサ８は、圧縮機１の軸方向圧力を検出し、該圧力に応じた電気信号を信号処理回路１０に対して出力する。信号処理回路１０においては、予め実験等により求められた該軸方向圧力と圧縮機１の駆動トルクの相関関係に基づいて、該駆動トルクが実質的にリアルタイムにて算出されるようになっている。このようにして得られた該駆動トルクの値は、たとえば圧縮機１が車両用空調設備に用いられる場合において、空調制御のための圧縮機負荷情報として使用できるとともに、その駆動源としてのエンジンとの協調制御のための情報としても利用できる。
【００１３】
図２は、圧電センサ８が表面に貼付されたガスケット７を示している。圧電センサ８の設置位置はとくに限定されず、ガスケット７に埋め込まれてガスケット７と一体化していてもよい。圧電センサ８とガスケット７が一体化していない場合には、圧電センサ８の設置位置を通しボルト用の穴１１の近傍とすれば、圧電センサ８をガスケット７上に接着しなくても圧電センサ８が脱落しにくくなる。なお、図２の２本の信号線９のうち１本はアース線として機能し、図１においてはアース線の記載が省略されている。
【００１４】
図３は、本発明に係る流体機械の他の実施態様としての、形態の異なる圧縮機２１を示す縦断面図である。本実施態様では、隔壁２２を構成しているフロントハウジング部２３、シリンダブロック部２５、リアハウジング部２４のうち、シリンダブロック部２５がフロントハウジング部２３側に長く延び、その前端部にフロントハウジング部２３との締結部が構成され、この部位に、図１に示した実施態様と同様のガスケット２７、およびガスケット２７の表面に貼付された圧電センサ２８が設けられている。この圧電センサ２８によって圧縮機１の軸方向圧力が検出可能となっている。前述の実施態様と同様、信号線２９によって取り出された圧力検出信号が、信号処理回路３０で処理され、原動機２１の駆動トルクが実質的にリアルタイムに算出される。その他の使用効果は、前述の実施態様に準じる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明に係る流体機械は、あらゆる分野で使用される流体機械に適用でき、とくに小型化、信頼性の向上、耐久性の向上、コストダウンの要求が高い車両用の分野、中でも、車両用空調設備における圧縮機として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】発明の一実施態様としての圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】圧電センサが表面に貼付されたガスケットを示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施態様としての圧縮機を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１、２１  圧縮機
２、２２  隔壁
３、２３  フロントハウジング部
４、２４  リアハウジング部
５、２５  シリンダブロック部
６  通しボルト
７、２７  ガスケット
８、２８  圧電センサ
９、２９  信号線
１０、３０  信号処理回路
１１  通しボルト用の穴
【図１】
2010065600.tif 000003
【図２】
2010065600.tif 000004
【図３】
2010065600.tif 000005