JP2005180443A - 過熱防止装置を有するスクロール圧縮機 - Google Patents

過熱防止装置を有するスクロール圧縮機 Download PDF

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Abstract

【課題】 圧縮室のガスの温度が設定値以上に上昇すると、バルブアセンブリが作動されてバイパス通路を開放させて、高圧室内部の高温高圧ガスを低圧室にバイパスさせることにより、圧縮機を保護し、圧縮機の信頼性を向上させることができる過熱防止装置を有するスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】 過熱防止装置を有するスクロール圧縮機は、ケーシング１０と、ケーシング１０に内蔵されて駆動力を発生する駆動モータ１２と、駆動モータ１２と回転軸により連結されて、駆動モータ１２が駆動すると流体を圧縮して外部に吐出させる圧縮ユニット１６と、圧縮ユニット１６の一方側に設置され、圧縮ユニット１６の圧縮室で圧縮されるガスの温度を感知して、ガスの温度が設定値以上に上昇すると、高圧室の高温高圧ガスを低圧室２２にバイパスさせる過熱防止装置６０と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スクロール圧縮機の過熱防止装置に関し、特に、圧縮機内部の温度が設定温度以上に上昇すると、高圧室の高温高圧ガスを低圧室にバイパスさせて、圧縮機の信頼性を向上させ、圧縮機を保護することができる過熱防止装置を有するスクロール圧縮機に関する。
一般に、圧縮機は、圧縮方式によって様々なタイプに区分することができるが、小型、軽量化が要求される空調装置には、スクロール圧縮機が主に用いられる。
図５は、従来のスクロール圧縮機の断面図である。
従来のスクロール圧縮機は、流体が吸入される吸入管１０２及び圧縮された流体が吐出される吐出管１０４がそれぞれ連結され、密閉された所定の空間を有するケーシング１０６と、前記ケーシング１０６の下側に配置されて駆動力を発生する駆動部１０８と、前記ケーシング１０６の上側に配置され、前記駆動部１０８と回転軸１１２により連結されて、前記回転軸１１２の回転により、前記吸入管１０２から吸入される流体を圧縮して吐出管１０４から吐出させる圧縮部１１０と、から構成される。
前記ケーシング１０６の上側には、前記回転軸１１２の上端を回転自在に支持すると共に前記圧縮部１１０を支持するメインフレーム１１４が設置され、前記ケーシング１０６の下側には、前記回転軸１１２の下端を回転自在に支持する下部フレーム１１６が設置される。
前記駆動部１０８は、前記ケーシング１０６の周方向に固定されるステータ１２２と、前記ステータ１２２の内周面に配置されて前記回転軸１１２に固定されるロータ１２４と、から構成され、前記ステータ１２２に電源が印加されると、前記ステータ１２２とロータ１２４との相互作用により前記ロータ１２４が回転されて、前記回転軸１１２を回転させる。
前記圧縮部１１０は、インボリュート形状の固定ラップ(fixed wrap)１２６が形成され、前記ケーシング１０６の上側に固定される固定スクロール１２８と、前記固定ラップ１２６との間に所定の圧縮室１１８を有するように、前記固定ラップ１２６と対応するインボリュート形状の旋回ラップ(orbiting wrap)１３０が形成され、前記メインフレーム１１４に旋回自在に支持され、前記回転軸１１２の回転時に旋回運動される旋回スクロール１３２と、から構成される。
前記固定スクロール１２８の中央には、前記固定ラップ１２６と旋回ラップ１３０との相互作用により圧縮室１１８で圧縮された流体が吐出される吐出口１３６が形成され、前記吐出口１３６の上側には、吐出された流体が逆流することを防止するチェックバルブ１３８が設置される。
また、前記固定スクロール１２８の上側には、前記吐出口１３６から吐出されるガスの騒音を低減させるマフラー１４０が装着され、前記旋回スクロール１３２とメインフレーム１１４との間には、旋回スクロール１３２が回転されることを防止するオルダムリング１５０が設置される。
また、前記マフラー１４０により形成され、圧縮されたガスが流入する高圧室１４２の内部、または高圧室１４２に連結され、圧縮されたガスを排出する吐出管１０４には、ガスの温度を感知する温度センサ(図示せず)が設置されて、前記高圧室１４２内部の温度が設定値以上に上昇すると、圧縮機に印加される電源を遮断して圧縮機を保護する。
前述したような従来のスクロール圧縮機は、ステータ１２２に電源が印加されると、ステータ１２２とロータ１２４との相互作用によりロータ１２４が回転され、前記ロータ１２４に固定される回転軸１１２が正方向に回転される。すると、前記回転軸１１２の回転により旋回スクロール１３２が旋回運動し、前記固定スクロール１２８との相互作用により、圧縮室１１８の内部に流入したガスが、圧縮され、吐出口１３６を通して高圧室１４２に流入し、前記高圧室１４２に流入したガスは、吐出管１０４を通して外部に排出される。
このとき、前記吐出口１３６に設置されるチェックバルブ１３８により、吐出口１３６を通して高圧側に吐出された流体が低圧側に逆流することが防止される。
しかしながら、このような従来のスクロール圧縮機においては、高圧室内部の温度を感知する温度センサなど、別途の電気回路を構成すべきであるので、製造費用が増加し、温度センサの作動により高圧室内部の温度が感知された後に圧縮機の駆動を停止させるため、作動遅延が発生するか、または誤作動が発生して圧縮機が損傷するという問題点があった。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、吐出されるガスが異常高温に上昇する場合、高圧室内部のガスを低圧室にバイパスさせて、圧縮機を保護し、圧縮機の信頼性を向上させることができる過熱防止装置を有するスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、圧縮室で圧縮されるガスの温度によって過熱防止装置を作動させることにより、より正確な作動が可能で、圧縮機の損傷を防止することができる過熱防止装置を有するスクロール圧縮機を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明による過熱防止装置を有するスクロール圧縮機は、ケーシングと、前記ケーシングに内蔵されて駆動力を発生する駆動モータと、前記駆動モータと回転軸により連結されて、前記駆動モータが駆動すると流体を圧縮して外部に吐出させる圧縮ユニットと、前記圧縮ユニットの一方側に設置され、前記圧縮ユニットの圧縮室で圧縮されるガスの温度を感知して、ガスの温度が設定値以上に上昇すると、高圧室の高温高圧ガスを低圧室にバイパスさせる過熱防止装置と、を有することを特徴とする。
前記過熱防止装置は、圧縮ユニットの固定スクロールの上面に配置され、高圧室と低圧室とを連通させるバイパス通路が形成される通路部材と、前記固定スクロールに装着され、前記圧縮室で圧縮されるガスの温度を感知して、前記ガスの温度が設定温度以上になると、前記バイパス通路を開放するバルブアセンブリと、から構成されることを特徴とする。
前記バルブアセンブリは、前記固定スクロールに形成され、前記圧縮室と連結される流路と、前記流路と連通し、前記固定スクロールの上面に形成される装着溝と、前記装着溝に内蔵され、前記圧縮室で圧縮されるガスの温度が設定温度以上に上昇すると熱変形する熱変形部材と、前記熱変形部材に装着され、前記熱変形部材が熱変形すると前記バイパス通路を開放するバルブ部材と、を有することを特徴とする。
本発明による過熱防止装置を有するスクロール圧縮機においては、圧縮機運転中に、ガスが圧縮される圧縮室のガスの温度が設定値以上に上昇すると、バルブアセンブリが作動されてバイパス通路を開放させて、高圧室内部の高温高圧ガスを低圧室にバイパスさせることにより、圧縮機を保護し、圧縮機の信頼性を向上させることができるという効果がある。
また、圧縮室で圧縮されるガスの温度を感知して、そのガスの温度によってバイパス通路の開閉を行うため、より正確な作動が可能であり、過熱防止装置の破損を防止できるという効果がある。
以下、添付の図面を参照して、本発明による過熱防止装置を有するスクロール圧縮機の好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明によるスクロール圧縮機の断面図である。
本発明によるスクロール圧縮機は、密閉された所定の空間を有するケーシング１０と、前記ケーシング１０に内蔵されて駆動力を発生する駆動モータ１２と、前記駆動モータ１２と回転軸１４により連結されて、前記駆動モータ１２が駆動すると流体を圧縮して外部に吐出させる圧縮ユニット１６と、前記圧縮ユニット１６の一方側に設置され、前記圧縮ユニット１６の圧縮室４２で圧縮されるガスの温度を感知して、ガスの温度が設定値以上に上昇すると、高圧室２０の高温高圧ガスをケーシング１０内部の低圧室２２にバイパスさせて圧縮機を保護する過熱防止装置６０と、から構成される。
前記ケーシング１０には、ガスを吸入する吸入管１８及び圧縮されたガスを吐出する吐出管２４がそれぞれ連結され、前記ケーシング１０の内部には、前記回転軸１４の上端を回転自在に支持すると共に前記圧縮ユニット１６を支持するメインフレーム２６、及び前記回転軸１４の下端を回転自在に支持する下部フレーム２８が装着される。
前記駆動モータ１２は、前記ケーシング１０の内周面に固定されるステータ３０と、前記ステータ３０の内周面に配置されて前記回転軸１４に固定されるロータ３２と、から構成され、前記ステータ３０に電源が印加されると、前記ステータ３０とロータ３２との相互作用により前記ロータ３２が回転されて、前記回転軸１４を回転させる。
前記ステータ３０の上端には、前記過熱防止装置６０の作用により高圧室２０から低圧室２２に流入する高温高圧ガスにより加熱されて、圧縮機の運転を停止させるモータ保護装置９０が設置される。
即ち、前記モータ保護装置９０は、高圧室２０から低圧室２２にバイパスされる高温高圧ガスにより加熱されると、圧縮機の運転を停止させて、駆動モータ１２のステータ３０を保護する役割をする。
前記圧縮ユニット１６は、インボリュート形状の固定翼(fixed vane)３４が形成され、前記ケーシング１０の上側に固定される固定スクロール３６と、前記固定翼３４との間に圧縮室４２を有するように、前記固定翼３４と対応するインボリュート形状の旋回翼(orbiting vane)３８が形成され、前記メインフレーム２６に旋回自在に支持され、前記回転軸１４の回転時に旋回運動される旋回スクロール４０と、前記固定スクロール３６の上面に固定され、前記圧縮室４２で圧縮された流体が吐出される高圧室２０を形成し、前記吐出管２４と連結され、流体が吐出されるときに発生する騒音を低減させる役割をするマフラー４４と、から構成される。
前記固定スクロール３６の中央には、前記固定翼３４と旋回翼３８との相互作用により圧縮されたガスを高圧室２０に排出する排出ホール４６が形成され、前記固定スクロール３６の上側面には、前記排出ホール４６を開閉させて流体が逆流することを防止するチェックバルブ４８が設置される。
また、前記旋回スクロール４０とメインフレーム２６との間には、旋回スクロール４０が回転されることを防止するオルダムリング５０が設置される。
前記過熱防止装置６０は、図２及び図３に示すように、前記固定スクロール３６の上面に配置され、高圧室２０と低圧室２２とを連通させるバイパス通路６２が形成される通路部材６４と、前記固定スクロール３６に装着され、前記圧縮室４２で圧縮されるガスの温度を感知して、前記ガスの温度が設定温度以上になると、前記バイパス通路６２を開放するバルブアセンブリと、から構成される。
前記通路部材６４は、前記固定スクロール３６の上面に装着され、前記マフラー４４を貫通するように配置されて、その一端は高圧室２０の内部に位置され、他端は低圧室２２に位置される。また、前記通路部材６４には、その長手方向に、前記高圧室２０の高温高圧ガスが前記低圧室２２にバイパスされるバイパス通路６２が形成される。
前記バルブアセンブリは、前記固定スクロール３６に垂直方向に形成され、ガスが圧縮される圧縮室４２と連結される流路６６と、前記流路６６と連通し、前記固定スクロール３６の上面に形成される装着溝６８と、前記装着溝６８に内蔵され、前記圧縮室４２で圧縮されるガスの温度が設定温度以上に上昇すると熱変形する熱変形部材７０と、前記熱変形部材７０に装着され、前記熱変形部材７０が熱変形すると前記バイパス通路６２を開放するバルブ部材７２と、から構成される。
ここで、前記圧縮室４２は、固定翼３４と旋回翼３８とにより螺旋状に形成されるが、その外側に位置される圧縮室は比較的圧縮力が低く、その中央に行くほど圧縮力が次第に高くなる構造を有する。従って、前記流路６６は、圧縮室のうち、中間圧程度にガスが圧縮される圧縮室４２に連結されて、ガスが中間圧程度に圧縮されるときの温度を感知して熱変形部材７０が作動するようにする。
前記熱変形部材７０は、中央側が凸状に突出した円板タイプに形成され、その中央に前記バルブ部材７２が装着され、前記流路６６を通して流入する圧縮室４２のガスの温度が設定温度以上になると、その中央が凹状に変形して前記バルブ部材７２を長手方向に移動させる。
このような熱変形部材７０は、所定以上の熱が加えられると、凸状の部分が凹状に自体変形するバイメタルタイプに形成されることが好ましい。
前記通路部材６４には、前記バルブ部材７２が直線移動自在に挿入されるガイド溝７４が形成され、前記通路部材６４のバイパス通路６２の内面には、周方向に前記バルブ部材７２が挿入されるグルーブ７６が形成される。
即ち、前記バルブ部材７２が直線移動されると、前記バイパス通路６２の内面に形成されたグルーブ７６に挿入されることにより、前記バイパス通路６２を閉鎖する。
前記バルブ部材７２は、その下側が前記熱変形部材７０に固定され、前記通路部材６４に形成されたガイド溝７４に長手方向に移動自在に装着されて、前記熱変形部材７０の作動によって直線移動して前記バイパス通路６２を開閉する。
以下、このように構成される本発明によるスクロール圧縮機の動作を説明する。
図４は、本発明によるスクロール圧縮機の過熱防止装置の作動状態図である。
圧縮機が正常運転中の場合、前記駆動モータ１２に電源が印加されると回転軸１４が回転され、前記回転軸１４の回転により旋回スクロール４０が旋回運動しながら、前記固定スクロール３６との相互作用により、圧縮室４２に吸入された流体を圧縮して、排出ホール４６を通して高圧室２０に吐出させる。その後、前記高圧室２０に流入した高圧ガスは、吐出管２４を通して外部に吐出される。
このようなスクロール圧縮機の運転中、前記圧縮室４２で圧縮されるガスの温度が設定温度以上に上昇すると、前記過熱防止装置６０が作動されて、前記高圧室２０内部の高温高圧ガスを低圧室２２にバイパスさせることにより、高圧室２０内部の温度を適正水準に維持して圧縮機を保護する。
ここで、前記過熱防止装置６０の動作を詳細に説明すると、前記圧縮室４２の内部で圧縮されるガスの温度が正常温度を維持すれば、図３に示すように、熱変形部材７０が上方に向かって凸状に突出した形態を維持することによって、前記バルブ部材７２が上方に移動された状態を維持し、これにより、前記バイパス通路６２が密閉された状態を維持する。
このような状態で、前記圧縮室４２の内部で圧縮されるガスの温度が設定温度以上に上昇すると、図４に示すように、前記圧縮室４２内部のガスが流路６６を通して熱変形部材７０に流入し、前記熱変形部材７０が凹状に変形して前記バルブ部材７２を下方に直線移動させる。
すると、前記バイパス通路６２に形成されたグルーブ７６からバルブ部材７４が離脱して前記バイパス通路６２を開放し、これにより、高圧室２０の高温高圧ガスがバイパス通路６２を通して低圧室２２にバイパスされて圧縮機を保護する。
そして、前記バイパス通路６２を通して高温高圧ガスが低圧室２２に流入すると、前記駆動モータ１２のステータ３０の上端に設置されたモータ保護装置９０が加熱されて作動し、圧縮機の運転を中止させる。
このとき、圧縮機の運転が中止された状態であるので、圧縮室４２内部のガスの温度及び圧力が低くなり、これにより、前記熱変形部材７０が元の状態に復帰されて上方に向かって凸状に変形することにより、前記バルブ部材７２が上昇して前記バイパス通路６２を閉鎖する。
本発明によるスクロール圧縮機の断面図である。 本発明によるスクロール圧縮機の圧縮部を示す断面図である。 本発明によるスクロール圧縮機の過熱防止装置を示す断面図である。 本発明によるスクロール圧縮機の過熱防止装置の作動状態図である。 従来のスクロール圧縮機の断面図である。
符号の説明
１０ ケーシング
１２ 駆動モータ
１４ 回転軸
１６ 圧縮ユニット
１８ 吸入管
２０ 高圧室
２２ 低圧室
２４ 吐出管
２６ メインフレーム
２８ 下部フレーム
３０ ステータ
３２ ロータ
３４ 固定羽
３６ 固定スクロール
３８ 旋回羽
４０ 旋回スクロール
４２ 圧縮室
４４ マフラー
４６ 吐出口
６０ 過熱防止装置
６２ バイパス通路
６４ 通路部材
６６ 流路
６８ 装着溝
７０ 熱変形部材
７２ バルブ部材
７４ ガイド溝
７６ グルーブ

Claims (10)

  1. ケーシングと、
    前記ケーシングに内蔵されて駆動力を発生する駆動モータと、
    前記駆動モータと回転軸により連結されて、前記駆動モータが駆動すると流体を圧縮して外部に吐出させる圧縮ユニットと、
    前記圧縮ユニットの一方側に設置され、前記圧縮ユニットの圧縮室で圧縮されるガスの温度を感知して、ガスの温度が設定値以上に上昇すると、高圧室の高温高圧ガスを低圧室にバイパスさせる過熱防止装置と、
    を有することを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 前記過熱防止装置は、
    前記圧縮ユニットの固定スクロールの上面に配置され、高圧室と低圧室とを連通させるバイパス通路が形成される通路部材と、
    前記固定スクロールに装着され、前記圧縮室で圧縮されるガスの温度を感知して、前記ガスの温度が設定温度以上になると、前記バイパス通路を開放するバルブアセンブリと、
    から構成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  3. 前記通路部材は、
    前記固定スクロールの上面に装着され、マフラーを貫通するように配置されて、その一端は高圧室の内部に位置され、他端は低圧室に位置され、前記高圧室の高温高圧ガスが前記低圧室にバイパスされるバイパス通路が形成されることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
  4. 前記バルブアセンブリは、
    前記固定スクロールに形成され、前記圧縮室と連結される流路と、
    前記流路と連通し、前記固定スクロールの上面に形成される装着溝と、
    前記装着溝に内蔵され、前記圧縮室で圧縮されるガスの温度が設定温度以上に上昇すると熱変形する熱変形部材と、
    前記熱変形部材に装着され、前記熱変形部材が熱変形すると前記バイパス通路を開放するバルブ部材と、
    を有することを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
  5. 前記流路は、中間圧が形成される圧縮室の一部位に連結されることを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
  6. 前記熱変形部材は、その中央部が凸状に突出した円板タイプに形成され、高温ガスの作用により、その中央部が凹状に変形することを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
  7. 前記熱変形部材は、バイメタルタイプに形成されることを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。
  8. 前記通路部材には、前記バルブ部材が直線移動自在に挿入されるガイド溝が形成され、その内面には、前記バルブ部材が挿入されるグルーブが形成されることを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
  9. 前記ケーシングの低圧室の内部には、前記過熱防止装置の作動により高圧室内部の高温高圧ガスが低圧室に流入すると、圧縮機の運転を停止させるモータ保護装置が設置されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  10. 前記モータ保護装置は、前記ケーシングの内部に配置される駆動モータのステータの上面に配置されることを特徴とする請求項８に記載のスクロール圧縮機。
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