JP2002061572A - 気体圧縮機および空調システム - Google Patents

気体圧縮機および空調システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁クラッチの異常高温を早期に検知して気
体圧縮機の運転を停止する。 【解決手段】 電磁クラッチ１０の異常発熱しやすい部
分１１（または１４）の付近に温度センサ２９を取付
け、温度センサ２９の検出温度が上昇してとき、異常高
温による障害発生前に電磁クラッチ１０の駆動回路を遮
断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電磁クラッチを
介して外部から圧縮動力を受ける気体圧縮機およびこの
気体圧縮機を有する空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】カーエアコンやＧＨＰ用に用いられてい
るベーンロータリ型気体圧縮機、スクロール型気体圧縮
機、斜板型気体圧縮機等では、電磁クラッチを介して外
部から駆動動力を受けるものが多い。ベーンロータリ型
気体圧縮機に電磁クラッチが用いられた例を、図１およ
び図２を参照して説明すると、電磁クラッチ１０は、ベ
ーン２０を備えたロータ２１を保持するロータ軸２２の
一端側外周のケースカバー２３に取り付けられている。
より詳細には、電磁クラッチ１０の回転しない固定部
分、すなわち、円環状のコア１１およびコア１１内のコ
イル１２が、コア１１のコアフランジ部１３で止め輪１
３ａによりケースカバー２３の中間肩端面２３ａに取り
付けられている。なお、コアフランジ部１３には突起１
３ｂが設けられていて、この突起１３ａが上記のケース
カバー中間肩端面２３ａの凹穴２３ｂに嵌め込まれて、
コア１１の回転を止めている。
【０００３】また、回転する従動側には、アマチュア摩
擦板１４、バックリング１５、弾性連結体１６、基部プ
レート１７、ハブ１８が連結され、ハブ１８は、更に、
上記ロータ軸２２に連結されている。
【０００４】この連結状態を具体的に説明すると、次の
ようになる。アマチュア摩擦板１４とバックリング１５
とは、複数のジョイントピン１５ａにより連結されてい
る。バックリング１５と基部プレート１７とは、トーシ
ョナルゴムでなる弾性連結体１６で一体に連結され、ア
マチュア摩擦板１４がクラッチの磁力により吸引される
ときは弾性連結体１６が弾性変形するようになってい
る。基部プレート１７とハブ１８とは、複数のジョイン
トピン１７ａにより連結されている。ハブ１８は、上記
ロータ軸２２の一端にスプライン２４により固定されて
圧縮機本体２５側に連結されている。
【０００５】また、回転する原動側は、磁性材料製のプ
ーリ２６となっていて、軸受２７を介して上記ケースカ
バー２３に取り付けられている。
【０００６】上記プーリ２６は、軸受ハウジングを形成
する内周部２６ａと外周にプーリ溝２６ｂのある外周部
２６ｃとがプーリ端面２６ｄ側で繋がっていて断面Ｕ字
状をなし、その凹部にコア１１が収められている。な
お、１９、１９は、アマチュア摩擦板１４、プーリ２６
間の磁気回路形成用の孔である。
【０００７】カーエアコンに上記の気体圧縮機が用いら
れている場合は、原動側のプーリ２６はエンジンの出力
軸との間に巻き掛けられたベルト（図示省略）により回
転駆動されている。電磁クラッチ１０が励磁されていな
ければ、その従動側のアマチュア摩擦板１４は、プーリ
２６から離れており、回転しないで、気体圧縮機は運転
停止状態となっている。
【０００８】電磁クラッチ１０のコイル１２に電流が流
され、励磁されると、その磁束によりプーリ２６の端面
２６ｄにアマチュア摩擦板１４が吸着され、電磁クラッ
チ１０の原動側と従動側とが一体化されて、ロータ軸２
２が回転駆動され、気体圧縮機は運転状態となる。弾性
連結体１６は、この間、弾性変形する。
【０００９】ところで、従来、気体圧縮機の運転中に、
電磁クラッチが焼損したり、ベルトが破断する障害がま
れに発生することがあった。その原因を追及したとこ
ろ、次のような現象が突き止められた。
【００１０】（１） 軸受２７の異常発熱 軸受２７が、潤滑不良、摩耗等により通常よりも多く発
熱し、図７に示すように、高温となると、その熱が軸受
近傍、外側を取り囲む電磁クラッチ１０のコア１１へと
伝わり、コア１１も高温になって、そのモールドが溶け
出し、配線の短絡が起こることがある。また、コイル１
２、プーリ２６の端面摩擦面２６ｄ付近も高温になっ
て、図８に示すように、電磁クラッチ１０の起磁力が低
下する。
【００１１】起磁力が低下すると、プーリ２６とアマチ
ュア摩擦板１４との吸着力が弱まり、この間にすべりが
生じて、火花が発生し、また、その摩擦熱により周囲の
温度が上昇して、ゴム製の弾性連結体１６を破壊する。
この状態になると、アマチュア摩擦板１４とハブ１８と
の接触、摩擦熱による火花発生を招き、コア１１も更に
高温になる。また、ロータ軸２２は正常な回転をしなく
なる。
【００１２】コア１１の温度が２００℃をこえるとモー
ルドの軟化、溶解が起こるので、その温度より低い温度
のとき、温度上昇を検知できれば、この障害は事前に回
避できる。
【００１３】（２） 電磁クラッチ１０自体の異常発熱 また、軸受２７が破壊して、なお、回転を続けるうち
は、間隙の少ないコア１１とプーリ２６とが接触し、そ
の摩擦熱によりコア１１も急速に温度上昇し、この場合
も、モールドの溶解、配線短絡、あるいは、起磁力低下
が起きる。そして、上記（１）の場合と同様の障害が生
じる。
【００１４】なお、破壊により軸受２７が最終的にロッ
クされた場合は、更に、プーリ２６・ベルト間にすべり
を生じ、その摩擦熱により、ベルトが損傷し、破断する
に至る。
【００１５】なお、軸受２７が正常であっても、配線短
絡によるコア１１の発熱も考えられる。
【００１６】（３） クラッチスリップ また、電磁クラッチ運転中は、クラッチスリップ、すな
わち、プーリ端面２６ｄとアマチュア摩擦板１４とのス
リップが発生する。このスリップは周知のように起動時
のショックを緩衝してスムーズに起動する作用をする。
起動の繰り返しにより、アマチュア摩擦板１４の接触面
は次第に摩耗していく。また、気体圧縮機の定常運転時
でも、ロータ回転の負荷変動、瞬間的過負荷等により、
微小なスリップが発生している。
【００１７】クラッチスリップには、当然、発熱を伴っ
ているが、アマチュア摩擦板１４の摩耗等によりプーリ
端面２６ｄとアマチュア摩擦板１４とのスリップが異常
に大きくなると、スリップ、発熱が大きくなり、接触面
の損傷や融着が起こるおそれがある。接触面の損傷は、
クラッチスリップを一層増大させたり、接触不可能とな
ってクラッチが入らなくなったりする。接触面の融着
は、クラッチ切断を不能にする。
【００１８】しかし、異常なクラッチスリップは、異常
発熱による周囲への放射熱、輻射熱、あるいは、火花発
生を伴うものであるから、これらを検知できれば、この
障害を事前に回避できる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述の問
題を解決し、電磁クラッチの異常高温を早期に検知し
て、電磁クラッチの励磁を止めたり、空調システム全体
の運転を停止したりすることのできる気体圧縮機および
空調システムを提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明は、圧縮機本体に電磁クラッチを介して
外部動力を伝達する気体圧縮機において、電磁クラッチ
またはその付近に温度センサを取り付けたものである。
【００２１】電磁クラッチの作動中に、スリップにより
発熱するアマチュア摩擦板、動力伝達時の負荷により発
熱するコア、あるいは、軸受の温度を検知することが最
も望ましいので、この温度センサは、アマチュア摩擦板
付近に温度センサを配設したり、電磁クラッチ取り付け
用のコアフランジ部、電磁クラッチのコア付近や軸受付
近に、外部から着脱可能に取り付けられることが好まし
い。
【００２２】また、この発明は、圧縮機本体に電磁クラ
ッチを介して外部動力を伝達する気体圧縮機を有する空
調システムにおいて、電磁クラッチまたはその付近に取
り付けられた温度センサと、上記温度センサの検出温度
出力の異常値を判定する異常温度判定手段と、上記異常
温度判定手段の異常判定出力を受けて上記電磁クラッチ
の駆動回路を遮断し、または、空調システムを停止する
非常停止手段とを具備したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下、
図面を参照して説明する。
【００２４】図１は、この発明の一実施の形態の気体圧
縮機を示す縦断面図、図２は、図１の部分拡大図、図３
および図４は、それぞれこの発明の他の実施の形態を示
す説明図、図５は、図１、図３あるいは図４等の気体圧
縮機を有するこの発明の空調システムの異常温度対応制
御系統を示すブロック図である。
【００２５】図１および図２について、既に従来の技術
の項で説明した事項については、その詳細な説明を省略
するが、この気体圧縮機１は、圧縮機本体２５に電磁ク
ラッチ１０を介して外部動力を伝達されて運転されるも
のである。また、図５における空調システム２と気体圧
縮機１との関係は、周知のものであるので、ここでは詳
細な説明を省略する。
【００２６】先ず、この発明の図１および図２に示した
実施の形態を説明する。図１および図２において、電磁
クラッチ１０のコア１１の付近、コア１１に固定された
コアフランジ部１３にネジ孔３０が設けられ、温度セン
サ（この実施の形態では、サーミスタセンサ）２９が、
この温度センサ２９を貫挿したネジ３１を上記ネジ孔３
０に締め付けることにより、外側から着脱可能にねじ止
めされている。
【００２７】温度センサ２９は、温度センサ２９自体が
故障した場合に交換しやすい位置に取り付けられること
が好ましく、コアフランジ部１３のコア１１付近に取り
付ける他、付近のケースカバー２３に取り付けて、着脱
をより容易にしたり、コア１１に直接取り付けて、コア
の温度により近い温度を検出するようにしてもよい。ま
た、電磁クラッチ１０の異常温度上昇の原因が、軸受
（この実施の形態では、ボールベアリング）２７の異常
発熱である場合が多いから、温度センサ２９の取り付け
位置を、軸受２７に近い側にすることが好ましい。
【００２８】次に、この発明の図３に示した実施の形態
を説明する。図３に示した実施の形態はカーエアコンの
例であって、クラッチスリップによる異常発熱を、アマ
チュア摩擦板から放射される輻射熱を検知することによ
り、早期に発見するものである。
【００２９】図３において、３５はエンジンボディであ
り、このエンジンボディ３５に、温度センサ２９を先端
に取り付けたステー３６が取り付けられていて、上記温
度センサ２９は、電磁クラッチ１０のアマチュア摩擦板
１４の外周付近に配設されている。なお、１は気体圧縮
機である。
【００３０】図３の温度センサ２９は、アマチュア摩擦
板１４とプーリ端面２６ｄ（図２参照）とのスリップに
より発生する輻射熱を感知して、アマチュア摩擦板１４
の異常発熱を監視する。
【００３１】図４は、この発明の更に他の実施の形態を
示す。図４に示した実施の形態も、図３と同様のカーエ
アコンの例であって、クラッチスリップによる異常発熱
を、アマチュア摩擦板から放射される輻射熱を検知する
ことにより、早期に発見するものである。
【００３２】図４において、３７はエンジンや気体圧縮
機を搭載しているシャーシであり、このシャーシ３７
に、温度センサ２９を先端に取り付けたステー３８が取
り付けられていて、上記温度センサ２９は、電磁クラッ
チ１０のアマチュア摩擦板１４の外周端面付近に配設さ
れている。なお、１は気体圧縮機である。
【００３３】図４の温度センサ２９は、アマチュア摩擦
板１４とプーリ端面２６ｄ（図２参照）とのスリップに
より発生する輻射熱を感知して、アマチュア摩擦板１４
の異常発熱を監視する。
【００３４】図１および図２の実施の形態、図３の実施
の形態、あるいは、図４の実施の形態における上記温度
センサ２９の検出温度出力は、図５に示すように、異常
温度判定手段３２に伝えられ、この異常温度判定手段３
２で検出温度出力が異常値と判定された場合は、異常温
度判定手段３２から異常判定出力が電磁クラッチ１０の
駆動回路のスイッチ３３に送られて、電磁クラッチ１０
の駆動回路を遮断し、電磁クラッチの異常な温度上昇に
起因する電磁クラッチの損傷を回避する。この気体圧縮
機１をＧＨＰに用いた場合は、電磁クラッチ１０の駆動
回路を遮断する代わりに、非常停止手段３４により空調
システム２全体の電源を切るようにする。
【００３５】図６は、この発明の空調システムの異常温
度対応制御のフローを示すフローチャートで、ステップ
４０１で、温度センサ２９の温度を検出してその検出温
度出力を常時異常温度判定手段３２へ送り、ステップ４
０２で、異常温度判定手段３２が、温度センサ２９の検
出温度出力が、予め設定された設定温度、例えば、９０
℃を越えているか否かを判断する。越えていなければ
（Ｎｏ）、ステップ４０１に戻り、越えていれば（Ｙｅ
ｓ）、異常判定出力をスイッチ３３に送り、ステップ４
０３で、スイッチ３３が開かれて電磁クラッチはＯＦＦ
となる。あるいは、異常判定出力を非常停止手段３４に
送り、非常停止手段３４が作動して空調システム２の電
源をＯＦＦとする。
【００３６】異常温度判定手段が参照する上記設定温度
は、温度測定しようとする発熱対象物が、軸受なのかア
マチュア摩擦板なのか、あるいは、コアなのかにより変
わるから、発熱対象物に応じて適宜設定する。また、温
度センサ２９の取り付け位置、コアのモールド材料、発
熱対象物からの距離、電磁クラッチの寸法形状、構造等
により、また、コアのモールドの温度と温度センサの温
度との温度差にも差があり、適正値が変わるから、設定
温度は実験的に定めることになる。
【００３７】温度センサとしては、サーミスタに代え
て、１００℃前後の測定に適した他の温度センサ、例え
ば、熱電対、測温抵抗体（サーミスタ）など、を用いる
ことができる。また、温度センサとしてサーマルプロテ
クタやサーマルフューズを用いれば、センサ自体が非常
停止手段のスイッチを兼ねる。
【００３８】温度センサを着脱可能な位置に取り付けれ
ば、センサが劣化してもすぐ交換でき、電磁クラッチの
周囲に配設すれば、大型のセンサや安価な汎用センサを
採用することができ、センサ選択の自由度が広がって、
電磁クラッチ異常発熱監視のコストも低減できる。
【００３９】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、電磁クラッチが異常高温になったとき、これを検出
して、高温による電磁クラッチの異常発熱を事前に短時
間で発見し、電磁クラッチの損傷を回避することがで
き、気体圧縮機、空調システムの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】この発明の他の実施の形態を示す説明図。
【図４】この発明の他の実施の形態を示す説明図。
【図５】この発明の空調システムの異常温度対応制御系
統を示すブロック図。
【図６】この発明の空調システムの異常温度対応制御の
フローを示すフローチャート。
【図７】図１の実施の形態における軸受不良発生の場合
の温度上昇状況を示す説明図。
【図８】電磁クラッチの温度と磁力の関係を示す説明
図。
【符号の説明】
１ 気体圧縮機 ２ 空調システム １０ 電磁クラッチ １１ コア １３ コアフランジ部 １４ アマチュア摩擦板 １６ 弾性連結体 １８ ハブ ２２ ロータ軸 ２５ 圧縮機本体 ２６ プーリ ２７ 軸受 ２９ 温度センサ ３２ 異常温度判定手段 ３３ スイッチ ３５ エンジンボディ ３７ シャーシ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 27/00 Ｆ２５Ｂ 27/00 Ｂ Ｆターム(参考） 3H003 AA01 AC01 CF01 3H029 AA01 AB01 BB60 CC58 CC65 3H045 AA01 AA10 AA25 BA41 CA24 DA02 DA42 EA16 EA26 EA34 EA42 3H076 AA01 BB28 CC17 CC98

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機本体に電磁クラッチを介して外部
    動力を伝達する気体圧縮機において、 電磁クラッチまたはその付近に温度センサを取り付けた
    ことを特徴とする気体圧縮機。
  2. 【請求項２】 上記電磁クラッチの原動側プーリの軸受
    付近に温度センサが外側から着脱可能に取り付けられて
    いる請求項１記載の気体圧縮機。
  3. 【請求項３】 上記電磁クラッチのコアフランジ部に温
    度センサが外側から着脱可能に取り付けられている請求
    項１記載の気体圧縮機。
  4. 【請求項４】 上記電磁クラッチのアマチュア摩擦板付
    近に温度センサが配設されている請求項１記載の気体圧
    縮機。
  5. 【請求項５】 圧縮機本体に電磁クラッチを介して外部
    動力を伝達する気体圧縮機を有する空調システムにおい
    て、 電磁クラッチまたはその付近に取り付けられた温度セン
    サと、 上記温度センサの検出温度出力の異常値を判定する異常
    温度判定手段と、 上記異常温度判定手段の異常判定出力を受けて上記電磁
    クラッチの駆動回路を遮断し、または、空調システムを
    停止する非常停止手段とを具備したことを特徴とする空
    調システム。
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