JP2005155543A - 圧縮機の保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機を冷媒吐出室内の異常圧力上昇及び異常温度上昇から保護することのできるとともに、部品点数及び組立工数を増加させることのない圧縮機の保護装置を提供する。
【解決手段】ケース体５１の一端側開口部から開閉部材５２に加わる冷媒吐出室１３内の圧力が所定圧力以上になると、開閉部材５２をスプリング５４に抗してケース体５１の軸方向他端側に移動することにより、ケース体５１内を介して冷媒吐出室１３内の冷媒ガスを外部に排出し、ケース体５１の一端側開口部を介して開閉部材５２内の感温部材５５に伝達される温度が所定温度以上になると、感温部材５５によって電磁クラッチへの通電を遮断するようにしたので、一つの保護装置５０によって圧縮機を冷媒吐出室１３内の異常圧力上昇及び異常温度上昇から確実に保護することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用空気調和装置等の冷媒圧縮用に用いられる圧縮機の保護装置に関するものである。

一般に、車両用空気調和装置に用いられる圧縮機としては、中空状に形成された圧縮機本体と、圧縮機本体内に吸入された流体を圧縮するスクロール型の圧縮部と、圧縮部に連結された駆動シャフトとを備え、駆動シャフトをエンジンの動力によって回転させることにより、圧縮部を駆動して冷媒を吸入及び吐出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、前記圧縮機は、エンジンからの動力をプーリを介して駆動シャフトに伝達する電磁クラッチを備え、プーリに巻き掛けられたベルトによってエンジンの動力を駆動シャフトに伝達するようになっている。

ところで、前記圧縮機においては、圧縮機本体内の一端側に圧縮部から冷媒が吐出される冷媒吐出室が設けられているが、冷媒吐出室内の冷媒ガスの圧力が異常上昇した場合には圧縮機を保護する必要がある。そこで、前記圧縮機では、冷媒吐出室の壁面にプレッシャリリーフバルブが取付けられ、冷媒吐出室内の圧力が所定圧力以上になると、プレッシャリリーフバルブによって冷媒吐出室内の冷媒ガスを外部に排出するようになっている（例えば、特許文献１の図１０乃至図１３参照。）。

また、従来の圧縮機においては、冷媒吐出室内の冷媒ガスの温度が異常上昇した場合にも圧縮機を保護する必要がある。そこで、冷媒吐出室の壁面にバイメタル等の感温部材からなるサーマルプロテクタが取付けられ、冷媒吐出室内の温度が所定温度以上になると、サーマルプロテクタによって電磁クラッチへの通電を遮断するようになっている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−２２０５８７号公報 実開平７−１４１８９号公報

しかしながら、従来の圧縮機では、冷媒吐出室内の圧力または冷媒吐出室内の温度の異常上昇から圧縮機を保護するためには、プレッシャリリーフバルブとサーマルプロテクタをそれぞれ取付けなければならず、部品点数及び組立工数が多くなり、生産性の低下及び製造コストの増加を来すという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機を冷媒吐出室内の異常圧力上昇及び異常温度上昇から保護することのできるとともに、部品点数及び組立工数を増加させることのない圧縮機の保護装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、圧縮機の冷媒吐出室内の圧力が所定圧力以上になると冷媒吐出室内の冷媒ガスを外部に排出し、冷媒吐出室内の温度が所定温度以上になると圧縮機の電磁クラッチへの通電を遮断する圧縮機の保護装置であって、圧縮機本体の壁面を冷媒吐出室側に貫通する取付孔に取付けられ、冷媒吐出室内を外部に連通するように両端を開口した筒状のケース体と、ケース体内に軸方向に移動自在に設けられ、ケース体の一端側に移動することによりケース体の一端側開口部を閉鎖し、ケース体の他端側に移動することによりケース体の一端側開口部を開放する開閉部材と、開閉部材を閉鎖方向に付勢するとともに、冷媒吐出室内の圧力が所定圧力以上になると開閉部材の開放方向への移動を許容する付勢部材と、開閉部材と一体に設けられ、ケース体の一端側開口部を介して伝達される冷媒吐出室内の温度が所定温度以上になると電磁クラッチへの通電を遮断する感温部材とを備えている。

これにより、ケース体の一端側開口部から開閉部材に加わる冷媒吐出室内の圧力が所定圧力以上になると、開閉部材が付勢部材に抗してケース体の軸方向他端側に移動することにより、ケース体内を介して冷媒吐出室内の冷媒ガスが外部に排出され、ケース体の一端側開口部を介して開閉部材内の感温部材に伝達される温度が所定温度以上になると、感温部材によって電磁クラッチへの通電が遮断されることから、一つの保護装置により圧縮機が冷媒吐出室内の異常圧力上昇及び異常温度上昇から保護される。

本発明の圧縮機の保護装置によれば、一つの保護装置により圧縮機を冷媒吐出室内の異常圧力上昇及び異常温度上昇から保護することができるので、部品点数及び組立工数を少なくすることができ、生産性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。

図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は本発明の保護装置を備えた圧縮機の側面断面図、図２は保護装置の側面断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は保護装置の動作を示す側面断面図である。

同図に示す圧縮機は、冷媒を吸入及び吐出する圧縮機本体１０と、圧縮機本体１０内に吸入された冷媒を圧縮する圧縮部２０と、圧縮部２０を駆動する駆動シャフト３０と、駆動シャフト３０に外部からの動力を伝達する電磁クラッチ４０とを備え、圧縮機本体１０には保護装置５０が取付けられている。

圧縮機本体１０は中空状に形成され、第１のハウジング１１及び第２のハウジング１２からなる。第１のハウジング１１は圧縮機本体１０の一端面及び側面を形成しており、その内部の一端側には冷媒吐出室１３が設けられる。また、第１のハウジング１１の側面には冷媒吸入口（図示せず）が設けられ、第１のハウジング１１の一端面には冷媒吐出室１３に連通する冷媒吐出口（図示せず）が設けられている。第２のハウジング１２は圧縮機本体１０の他端面を形成しており、ボルト１４によって第１のハウジング１１に固定されている。また、第１のハウジング１１の一端面には保護装置５０を取付けるための取付孔１１ａが設けられ、取付孔１１ａは冷媒吐出室１３の壁面を貫通するネジ孔からなる。

圧縮部２０は、第１のハウジング１１内の一端側に配置された固定スクロール部材２１と、第１のハウジング１１内の他端側に配置された可動スクロール部材２２とからなり、固定スクロール部材２１は冷媒吐出室１３を仕切るように第１のハウジング１１内に固定されている。固定スクロール部材２１の一端面には一方の渦巻体２１ａが設けられ、固定スクロール部材２１のほぼ中央には冷媒吐出室１３に連通する貫通孔２１ｂが設けられている。また、固定スクロール部材２１の他端面には貫通孔２１ｂを開閉する板状の吐出バルブ２４が設けられ、吐出バルブ２４は固定スクロール部材２１の他端面に取付けられたストッパ２５によって所定の開度に規制されるようになっている。可動スクロール部材２２の一端面には他方の渦巻体２２ａが設けられ、その他端面には第２のハウジング１２側に延びるボス部２２ｂが設けられている。また、可動スクロール部材２２と第２のハウジング１２との間には回転阻止機構２６が設けられ、回転阻止機構２６によって可動スクロール部材２２が自転を阻止された所定の旋回運動を行うようになっている。

駆動シャフト３０は一端側をローラベアリング３１を介して第２のハウジング１２に回動自在に支持され、その他端側はボールベアリング３２を介して第２のハウジング１２に回動自在に支持されている。駆動シャフト３０の一端面にはその軸心に対して偏心した偏心ピン３３が突設され、偏心ピン３３は偏心ブシュ３４内に挿入されている。また、偏心ブシュ３４はローラベアリング３５を介して可動スクロール部材２２のボス部２２ｂに回動自在に支持されている。

電磁クラッチ４０は、駆動シャフト３０に対して同軸状に回転するロータ４１と、ロータ４１に一体に設けられたプーリ４２と、ロータ４１に対して同軸状に回転するアーマチュア４３と、アーマチュア４３と一体に回転するハブ４４と、ロータ４１及びアーマチュア４３の軸方向の対向面を磁力によって互いに吸着可能な電磁コイル４５とから構成されている。

ロータ４１は環状に形成された磁性体からなり、その内周面をローラベアリング４１ａを介して圧縮機本体１０の第２のハウジング１２に回動自在に支持されている。ロータ４１の一端面側には環状の凹部４１ｂが設けられ、凹部４１ｂ内には電磁コイル４５が収容されている。ロータ４１の他端面はアーマチュア４３と軸方向に対向しており、電磁コイル４５によってアーマチュア４３を吸着するようになっている。

プーリ４２はロータ４１の外周面側に形成され、図示しないＶベルトが巻き掛けられるようになっている。

アーマチュア４３は環状の板状部材によって形成された磁性体からなり、その一端面はロータ４１の他端面と僅かな間隙を介して対向しており、電磁コイル４５によってロータ４１の他端面に吸着されるようになっている。

ハブ４４は円板状に形成された金属製の部材からなり、その中央には駆動シャフト３０の一端側が連結され、駆動シャフト３０はナット４４ａによってハブ４４に固定されている。ハブ４４は連結板４４ｂ及び板バネ４４ｃを介してアーマチュア４３に連結されており、板バネ４４ｃの弾性変形によってアーマチュア４３がロータ４１側へ変位可能になっている。

電磁コイル４５は絶縁皮膜を施した導線の巻線からなり、ステータ４５ａの内部にエポキシ等の樹脂部材によってモールド固定されている。ステータ４５ａは環状に形成された断面略コ字状の磁性体からなり、ロータ４１の凹部４１ａ内に固定されている。また、ステータ４５ａは環状の連結部材４５ｂを介して圧縮機本体２に連結されている。

保護装置５０は、圧縮機本体１０の第１のハウジング１１に取付けられるケース体５１と、ケース体５１内に軸方向に移動自在に設けられた熱伝導性の開閉部材５２と、開閉部材５２と共にケース体５１内を軸方向に移動するガイド部材５３と、開閉部材５２をケース体５１の一端側に付勢する付勢部材としてのコイル状のスプリング５４と、開閉部材５２と一体に設けられた感温部材５５とから構成されている。

ケース体５１は両端を開口した円筒状の部材からなり、その一端側の外周面には圧縮機本体１０の取付孔１１ａに螺合するネジ部５１ａが設けられている。また、ネジ部５１ａの基端側には圧縮機本体１０の外面に当接するフランジ部５１ｂが設けられ、フランジ部５１ｂと圧縮機本体１０の外面との間には環状のシール部材５１ｃが介装されている。ケース体５１内の軸方向所定位置には一端側の内径が他端側の内径よりも大きくなる段差部５１ｄが設けられ、段差部５１ｄには開閉部材５２が軸方向に係止するようになっている。また、ケース体５１の一端側開口部の内周面には環状のシール部材５１ｅが取付けられ、ケース体５１の他端側開口部は径方向中央を開口した板状部材５１ｆによって覆われている。

開閉部材５２は、ケース体５１の一端側の内径よりもやや小さい外径を有する前端部５２ａと、ケース体５１の他端側の内径よりもやや小さい外径を有する後端部５２ｂとからなり、ケース体５１の内周面と開閉部材５２の外周面との間には冷媒を流通可能な隙間が設けられている。開閉部材５２の前端部５２ａはケース体５１の一端側に挿入され、その先端側の外周面にはケース体５１のシール部材５１ｅが圧接するようになっている。開閉部材５２の後端部５２ｂはケース体５１の他端側に位置し、その一端面はケース体５１の段差部５１ｄにケース体５１の他端側から係止するようになっている。

ガイド部材５３は開閉部材５２の後端部５２ｂの他端面側に固定された板状の部材からなり、その径方向中部には円形の開口部５３ａが設けられている。ガイド部材５３は周方向の一部をケース体５１の他端側の内径とほぼ同等の外径に形成され、ケース体５１の内周面に沿って軸方向に摺動するようになっている。また、ガイド部材５３は周方向の他の部分に冷媒を流通可能な切り欠き部５３ｂを有し、切り欠き部５３ｂはガイド部材５３の周方向二箇所に設けられている。

スプリング５４はケース体５１の板状部材５１ｆと開閉部材５２の後端部５２ｂとの間に圧縮状態で介装され、開閉部材５２を後端部５２ｂが段差部５１ｄに圧接するように付勢している。この場合、ケース体５１の一端開口部側（冷媒吐出室１３側）の圧力が所定圧力以上になると、スプリング５４の付勢力に抗して開閉部材５２の開放方向（ケース体５１の他端側）への移動が許容されるようになっている。

感温部材５５は、例えばバイメタル等のように温度の変化に伴って一対の電気接点間を開閉する周知の機器からなり、開閉部材５２の前端部５２ａ内に埋設されている。感温部材５５の各電気接点（図示せず）にはそれぞれ導線５５ａが接続され、図示していないが各導線５５ａは電磁クラッチ４０の電磁コイル４５への通電回路に接続されている。この場合、ケース体５１の一端側開口部を介して感温部材５５に伝達される温度が所定温度以上になると、感温部材５５によって各導線５５ａ間の通電が遮断されるようになっている。

以上の構成においては、エンジンの動力が電磁クラッチ４０のプーリ４２に入力されると、プーリ４２と一体にロータ４１が回転する。その際、電磁コイル４５の通電停止時は、ロータ４１とアーマチュア４３の軸方向の対向面が互いに間隔をおいて保持されているため、ロータ４１がアーマチュア４３に対して空転し、ロータ４１の回転力はアーマチュア４３に伝達されない。また、電磁コイル４５が通電されると、電磁コイル４５の磁力によってアーマチュア４３がロータ４１側に吸引され、ロータ４１とアーマチュア４３が互いに圧着して摩擦係合する。これにより、ロータ４１の回転力がアーマチュア４３に伝達され、アーマチュア４３の回転力が駆動シャフト３０に伝達される。

駆動シャフト３０が回転すると、圧縮部２０の可動スクロール部材２２が偏心ブシュ３４の回転によって所定の旋回運動を行う。これにより、圧縮機本体１０の冷媒吸入口から第１のハウジング１１内に流入した冷媒が可動スクロール部材２２の渦巻体２２ａと固定スクロール部材２１の渦巻体２１ａとの間に吸入され、各渦巻体２１ａ，２２ａ間で圧縮される。各渦巻体２１ａ，２２ａによって圧縮された冷媒は冷媒吐出室１３内に吐出され、冷媒吐出室１３から冷媒吐出口を経て外部に吐出される。尚、各渦巻体２１ａ，２２ａの圧縮動作については、周知のスクロール型圧縮機と同様であるため、詳細な説明は省略する。

前記保護装置５０においては、冷媒吐出室１３内の冷媒の圧力が所定圧力よりも低い場合は、図２に示すようにスプリング５４によって開閉部材５２の後端部５２ｂがケース体５１の段差部５１ｄに圧着するとともに、開閉部材５２の前端部５２ａの外周面にケース体５１のシール部材５１ｅが圧接し、ケース体５１の一端側開口部が気密状態で閉鎖される。また、冷媒吐出室１３内の冷媒の温度が所定温度よりも低い場合は、感温部材５５による各導線５５ａ間の通電状態が維持され、電磁クラッチ４０に電力が供給される。

ここで、高負荷時に吐出冷媒の圧力が異常上昇した場合など、冷媒吐出室１３内の冷媒の圧力が所定圧力以上になると、図４の白抜き矢印に示すように冷媒吐出室１３側の圧力によって開閉部材５２がケース体５１の他端側に移動する。これにより、図中実線矢印に示すように開閉部材５２の後端部５２ｂが段差部５１ｃから離れるとともに、開閉部材５２の前端部５２ａがケース体５１のシール部材５１ｅよりも後退し、ケース体５１の一端側開口部が開放される。これにより、冷媒吐出室１３内がケース体５１の内部を介して圧縮機本体１０の外部に連通し、図中一点鎖線矢印に示すように冷媒吐出室１３内の冷媒がケース体５１内を通って外部に排出される。その際、開閉部材５２の外周面とケース体５１の内周面との間を流通した冷媒はガイド部材５３の各切り欠き部５３ｂを介してケース体５１の他端側から流出する。

また、高負荷時に吐出冷媒の温度が異常上昇した場合など、冷媒吐出室１３内の冷媒の温度が所定温度以上になると、感温部材５５によって各導線５５ａ間の通電が遮断され、電磁クラッチ４０から駆動シャフト３０に動力が伝達されなくなる。

このように、本実施形態によれば、ケース体５１の一端側開口部から開閉部材５２に加わる冷媒吐出室１３内の圧力が所定圧力以上になると、開閉部材５２をスプリング５４に抗してケース体５１の軸方向他端側に移動することにより、ケース体５１内を介して冷媒吐出室１３内の冷媒ガスを外部に排出し、ケース体５１の一端側開口部を介して開閉部材５２内の感温部材５５に伝達される温度が所定温度以上になると、感温部材５５によって電磁クラッチ４０への通電を遮断するようにしたので、一つの保護装置５０によって圧縮機を冷媒吐出室１３内の異常圧力上昇及び異常温度上昇から確実に保護することができる。これにより、従来のように圧縮機を高圧から保護するためのプレッシャリリーフバルブと、圧縮機を高温から保護するためのサーマルプロテクタをそれぞれ取付ける必要がないので、部品点数及び組立工数を少なくすることができ、生産性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。

また、前記保護装置５０は、開閉部材５２と共にケース体内を軸方向に移動するガイド部材５３を備え、ガイド部材５３の周方向の一部をケース体５１の内周面に沿って軸方向に摺動可能に形成したので、開閉部材５２の外周面とケース体５１の内周面との間に冷媒を流通するための隙間が設けられていても、開閉部材５２をガイド部材５３によってケース体５１内の径方向中心に保持することができ、開閉部材５２を常に安定して動作させることができる。この場合、ガイド部材５３の周方向の他の部分にケース体５１の内周面との間に冷媒を流通可能な切り欠き部５３ｂを設けたので、ガイド部材５３によって冷媒の流通が妨げられることがなく、冷媒をケース体５１内から確実に排出することができる。

更に、ケース体５１の一端側に圧縮機本体１０の取付孔１１ａに螺合するネジ部５１ａを設けたので、ケース体５１を圧縮機本体１０に容易に取付けることができる。

また、ケース体５１のネジ部５１ａの基端側に圧縮機本体１０の外面に当接するフランジ部５１ｂを設けたので、ケース体５１を圧縮機本体１０に確実に取付けることができる。

尚、前記実施形態では、感温部材５５を開閉部材５２内に埋設したものを示したが、開閉部材５２の前端面または後端面に感温部材５５を取付けるようにしてもよい。

本発明の保護装置を備えた圧縮機の側面断面図 本発明の一実施形態を示す保護装置の側面断面図 図２のＡ−Ａ断面図 保護装置の動作を示す側面断面図

符号の説明

１０…圧縮機本体、１１ａ…取付孔、１３…冷媒吐出室、４０…電磁クラッチ、５０…保護装置、５１…ケース体、５１ａ…ネジ部、５１ｂ…フランジ部、５２…開閉部材、５３…ガイド部材、５３ｂ…切り欠き部、５４…スプリング、５５…感温部材。

Claims (4)

1. 圧縮機の冷媒吐出室内の圧力が所定圧力以上になると冷媒吐出室内の冷媒ガスを外部に排出し、冷媒吐出室内の温度が所定温度以上になると圧縮機の電磁クラッチへの通電を遮断する圧縮機の保護装置であって、
   圧縮機本体の壁面を冷媒吐出室側に貫通する取付孔に取付けられ、冷媒吐出室内を外部に連通するように両端を開口した筒状のケース体と、
   ケース体内に軸方向に移動自在に設けられ、ケース体の一端側に移動することによりケース体の一端側開口部を閉鎖し、ケース体の他端側に移動することによりケース体の一端側開口部を開放する開閉部材と、
   開閉部材を閉鎖方向に付勢するとともに、冷媒吐出室内の圧力が所定圧力以上になると開閉部材の開放方向への移動を許容する付勢部材と、
   開閉部材と一体に設けられ、ケース体の一端側開口部を介して伝達される冷媒吐出室内の温度が所定温度以上になると電磁クラッチへの通電を遮断する感温部材とを備えた
   ことを特徴とする圧縮機の保護装置。
2. 前記開閉部材と共にケース体内を軸方向に移動し、その周方向の一部をケース体の内周面に沿って軸方向に摺動可能に形成されるとともに、その周方向の他の部分にはケース体の内周面との間に冷媒を流通可能な切り欠き部を有するガイド部材を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機の保護装置。
3. 前記ケース体の一端側に前記取付孔に螺合するネジ部を設けた
   ことを特徴とする請求項１または２記載の圧縮機の保護装置。
4. 前記ネジ部の基端側に冷媒吐出室の外面に当接するフランジ部を設けた
   ことを特徴とする請求項３記載の圧縮機の保護装置。

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