JP2006291854A - 開放型コンプレッサにおける温度制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 開放型コンプレッサにおいて低温時の漏れ防止のためにシール装置付近を加熱するのに必要な消費電力を減少させ、また電磁コイルの信頼性及び耐久性を向上させる。
【解決手段】 温度センサ３６により検出されるコンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度より低い場合にはシール装置１５付近となるケーシング１１に設けたコンプレッサヒータ２８に通電してシール装置付近を加熱し、コンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度よりも低い第２の所定温度より低い場合には電磁クラッチ２０の電磁コイル２３にも通電してコンプレッサヒータに加えて電磁コイルによってもシール装置付近を加熱する。コンプレッサヒータは複数設けるとともに第１及び第２の所定温度の少なくともいずれか一方も複数設定して、コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて通電するコンプレッサヒータの数を増大させるようにしてもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁クラッチを介して原動機により駆動される開放型コンプレッサにおける温度制御方法及び装置に関する。

この種の開放型コンプレッサとしては特開２００４−０８４６３１号公報（特許文献１）に開示された技術がある。これは空気調和装置等に使用する冷媒を圧縮する開放型コンプレッサに関するもので、ケーシング内に冷媒などの圧縮室を形成する固定スクロールと可動スクロールを設け、可動スクロールに連結されてケーシングから突出するシャフトを伝動ベルトとプーリを介して外部動力により駆動し、ケーシングとシャフトの間にメカニカルシールを設けたものである。

この特許文献１の開放型コンプレッサの構造それ自体は、図２に示す本発明の実施形態の開放型コンプレッサ１０からコンプレッサヒータ２８，２８Ａを除いたものと実質的に同一である。この開放型コンプレッサ１０は、ケーシング１１の内部に設けたスクロール形の圧縮機構部の可動スクロールに連結された主軸１２が転がり軸受１３ａ，１３ｂによりケーシング１１に支持され、主軸１２の先端部はケーシング１１に形成した筒状部１１ａから突出している。圧縮機構部の圧縮室に連通される主軸１２とケーシング１１の間の隙間には、静止側シールリング１６と回転側シールリング１７よりなるメカニカルシール１５が設けられてシールされている。静止側シールリング１６は筒状部１１ａの内周にＯリングが気密に嵌合されて、筒状部１１ａの内端部の内向きフランジと止め輪により軸線方向移動が拘束されて取り付けられている。回転側シールリング１７は主軸１２の中間部にＯリング１７ａを介して気密かつ軸線方向摺動自在に設けられ、このＯリング１７ａの後側に当接されたスプリング受金具１８ａと主軸１２に取り付けられた回転側保持プレート１９との間にスプリング１８を介装することにより回転側シールリング１７の先端の環状突起が静止側シールリング１６に回転摺動可能に押圧されている。

ケーシング１１の筒状部１１ａの外周には伝動ベルトなどを介してガスエンジンなどの外部動力により回転駆動される環状で後側が開いた断面Ｕ字状のロータ２１が、転がり軸受２１ａを介して主軸１２と同軸的に支持されている。このロータ２１のＵ字状の断面内には、前側が開いた断面Ｕ字状の環状で鉄などの磁性材料よりなるヨーク２２とその内部に設けられた電磁コイル２３よりなる電磁石２４が、多少の隙間をおいて挿入され、支持板２４ａにより筒状部１１ａに取り付けられている。筒状部１１ａから突出する主軸１２の前端部にはハブ２５がスプライン結合されてねじ止め固定され、このハブ２５のフランジ部には板ばね３２を介して、ロータ２１の前端面と対向する環状で鉄などの磁性材料の厚板よりなる摩擦板２６が取り付けられている。上述したロータ２１と電磁石２４と摩擦板２６により、電磁クラッチ２０が構成され、図２に示す自由状態ではロータ２１の前端面と摩擦板２６の後面の間には所定のクラッチ隙間が形成されている。

上述した開放形圧縮機では、伝動ベルト（図示省略）などを介して外部動力によりロータ２１を回転駆動した状態でも、電磁コイル２３に通電しなければ、図２に示すように電磁クラッチ２０は離脱されたままでロータ２１の前端面と摩擦板２６の間には隙間が存在するので主軸１２は回転されない。しかし電磁コイル２３に通電することにより摩擦板２６が電磁石２４により吸引されてロータ２１の端面に吸着されれば電磁クラッチ２０が係合され、ロータ２１とともに主軸１２が回転されて開放型コンプレッサ１０は作動される。

上述した技術では、開放型コンプレッサ１０を作動させるために電磁コイル２３に通電して摩擦板２６をロータ２１の端面に吸着すれば、主軸１２には板ばね２７を介して軸線方向内向きの力が加わって主軸１２はその方向に多少移動する。回転側シールリング１７はＯリング１７ａを介して主軸１２に気密かつ軸線方向摺動自在に設けられ、またスプリング１８を介して静止側シールリング１６に向けて付勢されているので、主軸１２が上述したように軸線方向に多少移動しても、通常は回転側シールリング１７の先端の環状突起が静止側シールリング１６が離れることはなく、メカニカルシール１５によるシールは保たれている。しかしながらコンプレッサ１０が作動していない状態で低温の雰囲気にある時間以上置かれてメカニカルシール１５の周囲の雰囲気温度（以下単にシール部雰囲気温度という）が低下した場合は、ゴムなどを素材とするメカニカルシール１５のＯリング１７ａが硬化して主軸１２に対する回転側シールリング１７の摺動抵抗が増大するので、上述したように主軸１２が軸線方向内向きに多少移動すれば、回転側シールリング１７もともに移動してその先端の環状突起が静止側シールリング１６が離れることがある。従ってそのような状態で電磁コイル２３に通電して開放型コンプレッサ１０を作動させると、冷媒等の漏れが発生することがある。

このような問題に対処するために、特許文献１の技術では、外部動力が運転停止した場合、制御手段は電磁コイルに所定時間通電を行うようにしており、このようにすれば電磁コイルの発熱により、ハウジングを介してメカニカルシール付近が暖められ、これによりＯリングの硬化を防止して、メカニカルシールのシール性を確保することができる。またこの引用文献１では、電磁コイルの発熱によりメカニカルシール付近が暖めており、コンプレッサの予熱のためにだけ用いられるヒータなどの部品は必要ないので、コストアップを避けることができる。

次にこの特許文献１の技術の具体的作動の説明をする。図６(a) に示すように、この技術では、コンプレッサ１０の周囲の雰囲気の温度（以下単にコンプレッサ雰囲気温度と呼ぶ）が次第に下降した場合は、コンプレッサ雰囲気温度が予め設定された下降側所定温度ｔf1を越えれば電磁コイル２３に通電がなされ、逆にコンプレッサ雰囲気温度が次第に上昇した場合は、コンプレッサ雰囲気温度が下降側所定温度ｔf1よりも多少高い値に設定された上昇側所定温度ｔf2を越えれば電磁コイル２３の通電が停止されるようになっている。コンプレッサ雰囲気温度に対するシール部雰囲気温度の変化特性は、図６(b) に示すように、電磁コイル２３への通電による加熱がなされなければ特性Ｌ１とその延長上の破線に示すように、コンプレッサ雰囲気温度に対し直線的に変化し、コンプレッサ雰囲気温度が下降すれば冷媒洩れ上限温度（冷媒等の漏れが生じるシール部雰囲気温度の上限値）Ｔ0 以下となる。しかし、コンプレッサ雰囲気温度が次第に下降し、下降側所定温度ｔf1を越えて電磁コイル２３に通電がなされれば、シール部雰囲気温度は電磁コイル２３の加熱により上側の特性Ｌ７に移りコンプレッサ雰囲気温度が下降しても冷媒洩れ上限温度Ｔ0 以下となることはない。またコンプレッサ雰囲気温度が次第に上昇し、上昇側所定温度ｔf2を越えて電磁コイル２３への通電が遮断されれば、上側の特性Ｌ７からもとの特性Ｌ１に移る。また、コンプレッサ雰囲気温度が次第に下降した場合におけるメカニカルシール１５付近に与えるべき必要加熱量は、図６(c) に示すように、下降側所定温度ｔf1における最小加熱量（＝０）の位置Ａ1 と、予め設定された運転下限温度ｔr における最大加熱量の位置Ａ2 を結ぶ特性Ｈで示される。

なお、特開２００２−０３１３８６号公報（特許文献２）に開示された技術では、同様な目的でコンプレッサを予熱するのにヒータを用いる方法が開示されている。この技術では、圧縮機を予熱する予熱モードを実行する制御手段と、この制御手段に予熱モードを強制的に解除する制御手段を設けており、外出時のように明らかに空気調和機を運転しないような場合に圧縮機が予熱されるのを防止することができるので、節電することが可能となる。
特開２００４−０８４６３１号公報（段落〔０００１〕〜〔０００４〕、図１、図２）。 特開２００２−０３１３８６号公報（段落〔０００１〕〜〔０００７〕、図１）。

特許文献１の技術によれば、コンプレッサの予熱のためにだけ用いられるヒータなどの部品は必要ないので、設備費のコストアップを避けることができる。しかし、電磁コイルは電磁クラッチとして要求される機能により仕様が定められており、またケーシングのメカニカルシールが設けられる部分に対する伝熱性も考慮されていないので、シール部雰囲気温度を所定値上昇させるために使用される電磁コイルの消費電力が多くなる。また図６(c) で説明した、コンプレッサ雰囲気温度が次第に下降した場合における、特性Ｈで示される必要加熱量を与えるのに必要な総加熱量は、図６(c) の位置Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ4 を結ぶ三角形の面積に相当するが、電磁コイルには所定温度ｔf1と運転下限温度ｔr の間で最大加熱量Ａ2 に相当する一定の通電がなされるので実際の総加熱量は位置Ａ1 ，Ａ2，Ａ3 ，Ａ4 を結ぶ四角形の面積であり、実際の総加熱量は必要な総加熱量の２倍となる。このように電磁コイルが消費する電力は多く、これにより高温となるので、電磁コイルの絶縁に使用されている樹脂の劣化の進行が速くなり、電磁コイルの信頼性及び耐久性を低下させるという問題がある。

また特許文献２の技術では、コンプレッサを加熱する専用のヒータを用いており、これによれば加熱に最適の仕様及び設置位置を与えることができるので、シール部雰囲気温度を所定値上昇させるために使用される電力は電磁コイルにより加熱する場合に比して減少する。しかしながら、そのようなヒータを用いた場合でも、図６(c) により説明した、実際の総加熱量は必要な総加熱量の２倍となるという問題は存在するので、ヒータで消費される電力の減少は必ずしも充分ではない。本発明はこのような各問題を解決することを目的とする。

請求項１の発明による開放型コンプレッサにおける温度制御方法は、圧縮機構部が内蔵されたケーシングと、圧縮機構部に連結されてこれを作動させるとともにケーシングを回転自在に貫通して外部に突出されて電磁クラッチを介して原動機により駆動される主軸と、圧縮機構部の圧縮室に連通される主軸とケーシングの間の隙間をシール装置により気密にシールしてなる開放型コンプレッサにおいて、開放型コンプレッサの周囲のコンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度より低い場合にはシール装置付近となるケーシングに設けたコンプレッサヒータに通電してシール装置付近を加熱し、コンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度よりも低い第２の所定温度より低い場合には電磁クラッチの電磁コイルにも通電してコンプレッサヒータに加えて電磁コイルによってもシール装置付近を加熱することを特徴とするものである。

請求項１に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御方法において、コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方は複数設けるとともに第１及び第２の所定温度の少なくともいずれか一方も複数設定して、コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて通電するコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方の数を増大させるようにすることが好ましい。

請求項１に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御方法は、コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれてコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方への通電量を増大させるようにしてもよい。

請求項４の発明による開放型コンプレッサにおける温度制御装置は、圧縮機構部が内蔵されたケーシングと、圧縮機構部に連結されてこれを作動させるとともにケーシングを回転自在に貫通して外部に突出されて電磁クラッチを介して原動機により駆動される主軸と、圧縮機構部の作動室に連通される主軸とケーシングの間の隙間をシール装置により気密にシールしてなる開放型コンプレッサにおいて、開放型コンプレッサの周囲のコンプレッサ雰囲気温度を検出する温度センサと、シール装置付近となるケーシングに設けたコンプレッサヒータと、検出されたコンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度より低い場合にはコンプレッサヒータに通電してシール装置付近を加熱するとともに、コンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度よりも低い第２の所定温度より低い場合には電磁クラッチの電磁コイルにも通電してコンプレッサヒータに加えて電磁コイルによってもシール装置付近を加熱する制御手段とをさらに備えたことを特徴とするものである。

請求項４に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御装置において、コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方は複数設けるとともに第１及び第２の所定温度の少なくともいずれか一方も複数設定して、制御手段は、検出されたコンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて通電するコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方の数を増大させることが好ましい。

請求項４に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御装置において、制御手段は、検出されたコンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれてコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方への通電量を増大させるようにしてもよい。

請求項１の開放型コンプレッサにおける温度制御方法の発明によれば、開放型コンプレッサの周囲のコンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度より低い場合にはシール装置付近となるケーシングに設けたコンプレッサヒータに通電してシール装置付近を加熱し、コンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度よりも低い第２の所定温度より低い場合には電磁クラッチの電磁コイルにも通電してコンプレッサヒータに加えて電磁コイルによってもシール装置付近を加熱するので、第１及び第２の所定温度の間ではコンプレッサヒータだけが通電されてシール装置が加熱され、第２の所定温度以下になればコンプレッサヒータと電磁コイルの両方に通電されてシール装置が加熱される。すなわち第１と第２の所定温度の間では電磁コイルに対する通電はなされないので、その分だけシール装置付近を加熱するための消費電力を減少させることができる。しかもシール部雰囲気温度を所定値上昇させるための消費電力が多い電磁コイルへの通電時間が減少するのでシール装置付近を加熱するのに必要な消費電力は一層減少されるとともに、これにより加熱される電磁コイルの温度及び時間が減少して電磁コイルの絶縁に使用されている樹脂の劣化の進行が遅くなるので、電磁コイルの信頼性及び耐久性を高めることができる。

コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方は複数設けるとともに第１及び第２の所定温度の少なくともいずれか一方も複数設定して、コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて通電するコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方の数を増大させるようにした請求項２に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御方法の発明によれば、シール装置付近を加熱するための消費電力をさらに一層減少させることができる。

コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれてコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方への通電量を増大させるようにした請求項３に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御方法の発明によれば、請求項２の発明と同様、シール装置付近を加熱するための消費電力をさらに一層減少させることができるのに加えて、コンプレッサヒータ及び電磁コイルを複数設ける必要がないのでコストアップを避けることができる。

請求項４の開放型コンプレッサにおける温度制御装置の発明によれば、開放型コンプレッサの周囲のコンプレッサ雰囲気温度を検出する温度センサと、シール装置付近となるケーシングに設けたコンプレッサヒータと、検出されたコンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度より低い場合にはコンプレッサヒータに通電してシール装置付近を加熱するとともに、コンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度よりも低い第２の所定温度より低い場合には電磁クラッチの電磁コイルにも通電してコンプレッサヒータに加えて電磁コイルによってもシール装置付近を加熱する制御手段とを備えているので、制御手段は、第１及び第２の所定温度の間ではコンプレッサヒータだけに通電してシール装置付近を加熱し、第２の所定温度以下になればコンプレッサヒータと電磁コイルの両方に通電してシール装置付近を加熱する。すなわち第１と第２の所定温度の間では電磁コイルに対する通電はなされないので、その分だけシール装置付近を加熱するために必要な消費電力を減少させることができる。しかもシール部雰囲気温度を所定値上昇させるための消費電力が多い電磁コイルへの通電時間が減少するのでシール装置付近を加熱するための消費電力は一層減少されるとともに、これにより加熱される電磁コイルの温度及び時間が減少して電磁コイルの絶縁に使用されている樹脂の劣化の進行が遅くなるので、電磁コイルの信頼性及び耐久性を高めることができる。

コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方は複数設けるとともに第１及び第２の所定温度の少なくともいずれか一方も複数設定して、制御手段は、検出されたコンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて通電するコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方の数を増大させた請求項５に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御装置の発明によれば、シール装置付近を加熱するための消費電力をさらに一層減少させることができる。

制御手段は、検出されたコンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれてコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方への通電量を増大させるようにした請求項６に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御装置の発明によれば、請求項５の発明と同様、シール装置付近を加熱するための消費電力をさらに一層減少させることができるのに加えて、コンプレッサヒータ及び電磁コイルを複数設ける必要がないのでコストアップを避けることができる。

以下に、図１〜図４により、本発明による開放型コンプレッサにおける温度制御方法及び装置の第１実施形態の説明をする。この第１実施形態による開放型コンプレッサにおける温度制御装置は、図１に示すように、開放型コンプレッサ１０と、これを駆動するガスエンジン（原動機）３０と、開放型コンプレッサ１０の作動を制御する制御コンピュータ（制御手段）３５と、制御コンピュータ３５に接続された温度センサ３６、起動スイッチ３７及び停止スイッチ３８よりなるものである。この開放型コンプレッサ１０は、屋外の専用の収納ボックス内に設置されている。そのため、開放型コンプレッサ１０のシール装置１５付近の温度は、コンプレッサ雰囲気温度との相関がある。そこで、コスト面からも優位であるコンプレッサ雰囲気温度を温度センサ３６で検出することで、シール装置１５付近の雰囲気温度を制御することを可能としている。

開放型コンプレッサ１０は、メカニカルシール（シール装置）１５付近となるケーシング１１の一部にベルト状のコンプレッサヒータ２８を巻き付けて設けた点を除き、先の従来技術の説明において、図２により説明した開放型コンプレッサ１０と同一であるので、詳細な構造は説明を省略する。この開放型コンプレッサ１０は、図１に示すように、ロータ２１の外周のベルト溝２１ｂとガスエンジン３０の出力軸３０ａに取り付けた駆動プーリ３１の間に伝動ベルト３２を張り渡して駆動されるようになっている。

温度センサ３６はコンプレッサ雰囲気温度を検出して制御コンピュータ３５に入力するものである。この開放型コンプレッサ１０及びこれを駆動するエンジン３０は、屋内の一部、屋外に設けた専用の収納ボックス内、軒下となる屋外などに設置されるが、コンプレッサ雰囲気温度は前２者の場合はその屋内または収納ボックス内の温度であり、後者の場合は外気温度である。起動スイッチ３７及び停止スイッチ３８は手動または所定のシーケンスにより作動されて、エンジン３０を起動または停止させる信号を制御コンピュータ３５に出力するものである。

また制御コンピュータ３５は、図３(a) に示すように、コンプレッサ雰囲気温度が、コンプレッサヒータ２８及び電磁コイル２３の何れにも通電がなされていない比較的高い温度から次第に下降した場合は、温度センサ３６により検出されたコンプレッサ雰囲気温度が予め設定された第１の下降側所定温度ｔa1（例えば５℃）を越えれば先ずコンプレッサヒータ２８に通電を開始し、さらに低下して予め設定された第２の下降側所定温度ｔb1（例えば−５℃）を越えれば電磁コイル２３に通電を開始するようになっている。制御コンピュータ３５はまた、コンプレッサ雰囲気温度が、コンプレッサヒータ２８及び電磁コイル２３の何れにも通電がなされている低温から次第に上昇した場合は、コンプレッサ雰囲気温度が第２の下降側所定温度ｔb1よりも多少高い（しかし第１の下降側所定温度ｔa1よりは低い）値に設定された第２の上昇側所定温度ｔb2（例えば０℃）を越えれば先ず電磁コイル２３への通電を停止し、さらに上昇して第１の下降側所定温度ｔa1よりも多少高い予め設定された第１の上昇側所定温度ｔa2（例えば１０℃）を越えればコンプレッサヒータ２８への通電を停止するようになっている。第１の下降側所定温度ｔa1と第１の上昇側所定温度ｔa2の両方を合わせたものが第１の所定温度ｔa であり、第２の下降側所定温度ｔb1と第２の上昇側所定温度ｔb2の両方を合わせたものが第２の所定温度ｔb である。

次に図３及び図４により、この第１実施形態の作動の説明をする。制御コンピュータ３５は、電源が入っている状態では、エンジン３０の作動の有無、電磁クラッチ２０の作動の有無及びコンプレッサヒータ２８の作動の有無にかかわらず、所定時間毎に図４に示すフローチャートによる制御プログラムを繰り返し実行する。なおこのフローチャートでは、エンジンは「Ｅ／Ｇ」と省略し、コンプレッサ雰囲気温度は「Ｃ／Ｐ雰囲気」と省略して表示している。

図６により先に説明した従来技術の場合と同様、コンプレッサ雰囲気温度に対するシール部雰囲気温度の変化特性は、電磁コイル２３及びコンプレッサヒータ２８に通電がなされなければ、特性Ｌ１（図３(b) 参照）とその延長上の破線に示すように、コンプレッサ雰囲気温度に対し直線的に変化し、コンプレッサ雰囲気温度が下降すれば冷媒洩れ上限温度Ｔ0 以下となるが、この第１実施形態では、図４の制御プログラムの実行によりコンプレッサ雰囲気温度が下降してもシール部雰囲気温度が冷媒洩れ上限温度Ｔ0 以下となることはない。

制御コンピュータ３５は先ず図４の制御プログラムのステップ１０１においてエンジン３０の停止後３０分以上経過しているか否かを判断する。エンジン３０作動中は開放型コンプレッサ１０はその作動により暖められており、エンジン３０の停止後３０分以上経過しなければ、シール部雰囲気温度が冷媒洩れ上限温度Ｔ0 （例えば０℃）以下に低下することはない。従ってその間はシール部雰囲気温度が冷媒洩れ上限温度Ｔ0 以上に維持するために電磁コイル２３及びコンプレッサヒータ２８に通電する必要はないので、制御コンピュータ３５は図４の制御プログラムの実行を直ちに終了する。

エンジン３０の停止後３０分以上経過している場合には、制御コンピュータ３５は温度センサ３６により検出されたコンプレッサ雰囲気温度が第１の下降側所定温度ｔa1未満であるか否かを判断し（ステップ１０２）、未満であればコンプレッサヒータ２８に通電し（ステップ１０３）て加熱し、これによりシール部雰囲気温度は１つ上側の特性Ｌ２（図３(b) 参照）に移る。次いで制御コンピュータ３５は温度センサ３６により検出されたコンプレッサ雰囲気温度が第２の下降側所定温度ｔb1未満であるか否かを判断し（ステップ１０４）、未満であれば電磁コイル２３にも通電し（ステップ１０５）て加熱し、これによりシール部雰囲気温度はさらに１つ上側の特性Ｌ３に移り、この状態で図４の制御プログラムの実行を終了する。

ステップ１０２において検出されたコンプレッサ雰囲気温度が第１の下降側所定温度がｔa1未満でなければ、制御コンピュータ３５は検出されたコンプレッサ雰囲気温度が第１の上昇側所定温度ｔa2以上であるか否かを判断し（ステップ１０６）、以上でなければそのまま、また以上であればコンプレッサヒータ２８への通電を停止して（ステップ１０７）、図４の制御プログラムの実行を終了する。この状態ではシール部雰囲気温度は特性Ｌ１の実線部上にある。なおステップ１０７は、コンプレッサヒータ２８に通電された状態で前回の制御プログラムが終了した場合に対応するためである。

またステップ１０４において検出されたコンプレッサ雰囲気温度が第２の下降側所定温度ｔb1未満でなければ、制御コンピュータ３５は検出されたコンプレッサ雰囲気温度が第２の上昇側所定温度ｔb2以上であるか否かを判断し（ステップ１０８）、以上でなければそのまま、また以上であれば電磁コイル２３への通電を停止して（ステップ１０９）、図４の制御プログラムの実行を終了する。この状態ではシール部雰囲気温度は特性Ｌ２上にある。なおステップ１０９は、電磁コイル２３に通電された状態で前回の制御プログラムが終了した場合に対応するためである。

また制御コンピュータ３５は、図４に示すフローチャートとは別の制御プログラム（図示省略）によりエンジン３０と電磁クラッチ２０を制御して開放型コンプレッサ１０を作動させる。その制御プログラムでは、起動スイッチ３７からエンジン起動指令が与えられた場合は、制御コンピュータ３５は、電磁コイル２３に通電されていないときは直ちにエンジン３０を起動するが、電磁コイル２３に通電されているときは起動時のエンジン負荷を減少させるために一旦電磁コイル２３への通電を停止してエンジン３０を起動する。エンジン３０の起動後は、本来の動力伝達のために電磁コイル２３への通電を行う。

以上の説明の通り、この第１実施形態では、図３(b) に示すように、コンプレッサヒータ２８には第１の所定温度ｔa （ｔa1とｔa2）と運転下限温度ｔr の間で通電がなされ、電磁コイル２３には第１の所定温度ｔa よりも低い第２の所定温度ｔb （ｔb1とｔb2）と運転下限温度ｔr の間で通電がなされる。この両者２８，２３により加熱されて、シール部雰囲気温度は実線の各特性Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に示すように変化し、コンプレッサ雰囲気温度が低下してもシール部雰囲気温度が冷媒洩れ上限温度Ｔ0 以下になることはない。従って前述したような、電磁コイル２３に通電して開放型コンプレッサ１０を作動させる際に生じる冷媒等の漏れが発生することはない。

また、コンプレッサ雰囲気温度が次第に下降した場合におけるメカニカルシール１５付近に与えるべき必要加熱量は、図３(c) においても図６(c) と同様、第１の下降側所定温度ｔa1における最小加熱量（＝０）の位置Ａ1 と、予め設定された運転下限温度ｔr における最大加熱量の位置Ａ2 を結ぶ特性Ｈで示される。これに対しこの第１実施形態では、特性Ｈで示される必要加熱量を与えるのに必要な総加熱量は、コンプレッサヒータ２８及び電磁コイル２３により与えられ、コンプレッサヒータ２８により与えられる加熱量は第１の下降側所定温度ｔa1から運転下限温度ｔr の間にわたる四角形Ａ1 ，Ａ4 ，Ｂ3 ，Ｂ1 の面積に相当し、電磁コイル２３により与えられる加熱量は第２の下降側所定温度ｔb1から運転下限温度ｔr の間にわたる四角形Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ａ2 ，Ｃ1 の面積に相当する。すなわち第１の下降側所定温度ｔa1と第２の下降側所定温度ｔb1の間では電磁コイル２３に対する通電がなされないので、この第１実施形態の実際の総加熱量は、従来技術である図６(c) の四角形Ａ1 ，Ａ4 ，Ａ2 ，Ａ3 に比して四角形Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｃ1 ，Ａ3 に相当する面積だけ減少し、その分だけメカニカルシール１５付近を加熱するための消費電力は減少する。しかも前述のようにこのシール部雰囲気温度を所定値上昇させるための消費電力がコンプレッサヒータ２８に比して多い電磁コイル２３への通電時間が減少するのでメカニカルシール１５付近を加熱するのに必要な消費電力は一層減少されるとともに、これにより加熱される電磁コイル２３の温度及び時間が減少して電磁コイルの絶縁に使用されている樹脂の劣化の進行が遅くなるので、電磁コイルの信頼性及び耐久性が向上する。

次に図１及び図５により、本発明による開放型コンプレッサにおける温度制御方法及び装置の第２実施形態の説明をする。この第１実施形態による開放型コンプレッサにおける温度制御装置は、図１に二点鎖線で記入したように、第２コンプレッサヒータ２８Ａが設けられている点を除き第１の実施形態と同じであるので、これ以上の詳細な構造は説明を省略する。なお、第１コンプレッサヒータは第１実施形態で使用したのと同じ符号２８により示している。

制御コンピュータ３５は、図５(a) に示すように、コンプレッサ雰囲気温度が、第１及び第２コンプレッサヒータ２８，２８Ａ並びに電磁コイル２３の何れにも通電がなされていない比較的高い温度から次第に下降した場合は、温度センサ３６により検出されたコンプレッサ雰囲気温度が予め設定された第１の下降側所定温度ｔc1を越えれば先ず第１コンプレッサヒータ２８に通電を開始し、さらに低下して予め設定された第２の下降側所定温度ｔd1を越えれば第２コンプレッサヒータ２８Ａに通電を開始し、さらに低下して予め設定された第３の下降側所定温度ｔe1を越えれば電磁コイル２３に通電を開始するようになっている。また制御コンピュータ３５は、コンプレッサ雰囲気温度が、両コンプレッサヒータ２８，２８Ａ及び電磁コイル２３の何れにも通電がなされている低温から次第に上昇した場合は、コンプレッサ雰囲気温度が第３の下降側所定温度ｔe1よりも多少高い（しかし第２の下降側所定温度ｔd1よりは低い）値に設定された第３の上昇側所定温度ｔe2を越えれば先ず電磁コイル２３への通電を停止し、さらに上昇してコンプレッサ雰囲気温度が第２の下降側所定温度ｔd1よりも多少高い（しかし第１の下降側所定温度ｔc1よりは低い）値に設定された第２の上昇側所定温度ｔd2を越えれば第２コンプレッサヒータ２８Ａへの通電を停止し、さらに上昇して第１の下降側所定温度ｔc1よりも多少高い予め設定された第１の上昇側所定温度ｔc2を越えれば第１コンプレッサヒータ２８への通電を停止するようになっている。第１の下降側所定温度ｔc1と第１の上昇側所定温度ｔc2の両方を合わせたものが第１の所定温度ｔc であり、第２の下降側所定温度ｔd1と第２の上昇側所定温度ｔd2の両方を合わせたものが第２の所定温度ｔd であり、第３の下降側所定温度ｔe1と第３の上昇側所定温度ｔe2の両方を合わせたものが第３の所定温度ｔe である。

この第２実施形態では、制御プログラムのフローチャートによる説明は第１実施形態とほぼ同様であるので説明は省略する。この第１実施形態では、図５(b) に示すように、第１コンプレッサヒータ２８には第１の所定温度ｔc （ｔc1とｔc2）と運転下限温度ｔr の間で通電がなされ、第２コンプレッサヒータ２８Ａには第１の所定温度ｔc よりも低い第２の所定温度ｔd （ｔd1とｔd2）と運転下限温度ｔr の間で通電がなされ、電磁コイル２３には第２の所定温度ｔd よりも低い第３の所定温度ｔe （ｔe1とｔe2）と運転下限温度ｔr の間で通電がなされる。この三者２８，２８Ａ，２３により加熱されて、シール部雰囲気温度は実線の各特性Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６に示すように変化し、コンプレッサ雰囲気温度が低下してもシール部雰囲気温度が冷媒洩れ上限温度Ｔ0 以下になることはない。従って前述したような、電磁コイル２３に通電して開放型コンプレッサ１０を作動させる際に生じる冷媒等の漏れが発生することはない。

また、コンプレッサ雰囲気温度が次第に下降した場合におけるメカニカルシール１５付近に与えるべき必要加熱量は、図５(c) においても図６(c) 及び図３(c) と同様、位置Ａ1 と位置Ａ2 を結ぶ特性Ｈで示される。これに対しこの第２実施形態では、特性Ｈで示される必要加熱量を与えるのに必要な総加熱量は、両コンプレッサヒータ２８，２８Ａ及び電磁コイル２３により与えられ、第１コンプレッサヒータ２８により与えられる加熱量は第１の下降側所定温度ｔc1から運転下限温度ｔr の間にわたる四角形Ａ1 ，Ａ4 ，Ｄ3 ，Ｄ1 の面積に相当し、第２コンプレッサヒータ２８Ａにより与えられる加熱量は第２の下降側所定温度ｔd1から運転下限温度ｔr の間にわたる四角形Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｅ3 ，Ｅ1 の面積に相当し、電磁コイル２３により与えられる加熱量は第３の下降側所定温度ｔe1から運転下限温度ｔr の間にわたる四角形Ｅ2 ，Ｅ3 ，Ａ2 ，Ｆ1 の面積に相当する。すなわち第１の下降側所定温度ｔc1と第２の下降側所定温度ｔd1の間では第２コンプレッサヒータ２８Ａに対する通電がなされず、第１の下降側所定温度ｔc1と第３の下降側所定温度ｔe1の間では電磁コイル２３に対する通電がなされないので、この第１実施形態の実際の総加熱量は、従来技術である図６(c) の四角形Ａ1 ，Ａ4 ，Ａ2 ，Ａ3 に比して六辺形Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｅ1 ，Ｅ2 ，Ｆ1 ，Ａ3 に相当する面積だけ減少し、メカニカルシール１５付近を加熱するための消費電力は前述した第１実施形態よりもさらに減少する。しかも前述のようにこのシール部雰囲気温度を所定値上昇させるための消費電力が第１コンプレッサヒータ２８に比して多い電磁コイル２３への通電時間が減少するのでメカニカルシール１５付近を加熱するのに必要な消費電力はさらに一層減少されるとともに、これにより加熱される電磁コイル２３の温度及び時間が減少して電磁コイルの絶縁に使用されている樹脂の劣化の進行が遅くなるので、電磁コイルの信頼性及び耐久性が一層向上する。

上述した第２実施形態では２個のコンプレッサヒータ２８，２８Ａを設けてコンプレッサ雰囲気温度が最低の場合は両コンプレッサヒータ２８，２８Ａに通電し、それよりコンプレッサ雰囲気温度が高い場合は第１コンプレッサヒータ２８だけに通電しているが、コンプレッサヒータを３個以上としてコンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて通電するコンプレッサヒータの数を増大するようにしてもよい。このような変形例によれば、コンプレッサヒータが２個の場合よりもメカニカルシール１５付近を加熱するのに必要な消費電力はさらに一層減少され、また加熱される電磁コイル２３の温度及び時間が減少して電磁コイルの絶縁に使用されている樹脂の劣化の進行が一層遅くなるので、電磁コイルの信頼性及び耐久性がさらに一層向上する。

なお上述した第２実施形態及びその変形例では、複数のコンプレッサヒータを設けているが、コンプレッサヒータは１個としてそれに対する通電量をコンプレッサ雰囲気温度の低下に応じて段階的または連続的に増大させるようにしてもよい。そのようにすれば前述したのと同様なメカニカルシール付近を加熱するのに必要な消費電力の減少と電磁コイルの信頼性及び耐久性の向上が得られるのに加え、コンプレッサヒータは１個で足りるので構造が簡略化され、コストアップを避けることができる。

また本発明は電磁コイル２３への通電量をコンプレッサ雰囲気温度の低下に応じて段階的または連続的に増大させるようにしてもよい。あるいはまた電磁コイルを複数に分割して、コンプレッサ雰囲気温度の低下に応じて通電する電磁コイルの数を増大させるようにしてもよい。そのようにすればメカニカルシール１５付近を加熱するのに必要な消費電力が減少するので、電磁コイル２３におけるシール部雰囲気温度を所定値上昇させるために使用される消費電力が多いという問題点をカバーすることもできる。

なお上述した各実施形態及び変形例は、複数のものを組み合わせて実施することも可能である。

本発明による開放型コンプレッサにおける温度制御装置の一実施形態の全体構成を示すシステム図である。 図１に示す実施形態に使用する開放型コンプレッサの要部を破断した側面図である。 本発明による開放型コンプレッサにおける温度制御方法の第１実施形態の作動の説明図である。 図３に示す第１実施形態の作動を示すフローチャートである。 本発明による開放型コンプレッサにおける温度制御方法の第２実施形態の作動の説明図である。 従来技術による開放型コンプレッサにおける温度制御方法の一例の作動の説明図である。

符号の説明

１０…開放型コンプレッサ、１１…ケーシング、１２…主軸、１５…シール装置（メカニカルシール）、２０…電磁クラッチ、２３…電磁コイル、２８…コンプレッサヒータ、３０…原動機（エンジン）、３５…制御コンピュータ、３６…温度センサ。

Claims (6)

1. 圧縮機構部が内蔵されたケーシングと、前記圧縮機構部に連結されてこれを作動させるとともに前記ケーシングを回転自在に貫通して外部に突出されて電磁クラッチを介して原動機により駆動される主軸と、前記圧縮機構部の圧縮室に連通される前記主軸と前記ケーシングの間の隙間をシール装置により気密にシールしてなる開放型コンプレッサにおいて、
   前記開放型コンプレッサの周囲のコンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度より低い場合には前記シール装置付近となる前記ケーシングに設けたコンプレッサヒータに通電して前記シール装置付近を加熱し、
   前記コンプレッサ雰囲気温度が前記第１の所定温度よりも低い第２の所定温度より低い場合には前記電磁クラッチの電磁コイルにも通電して前記コンプレッサヒータに加えて前記電磁コイルによっても前記シール装置付近を加熱すること
   を特徴とする開放型コンプレッサにおける温度制御方法。
2. 請求項１に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御方法において、前記コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方は複数設けるとともに前記第１及び第２の所定温度の少なくともいずれか一方も複数設定して、前記コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて通電する前記コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方の数を増大させるようにしたことを特徴とする開放型コンプレッサにおける温度制御方法。
3. 請求項１に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御方法において、前記コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて前記コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方への通電量を増大させるようにしたことを特徴とする開放型コンプレッサにおける温度制御方法。
4. 圧縮機構部が内蔵されたケーシングと、前記圧縮機構部に連結されてこれを作動させるとともに前記ケーシングを回転自在に貫通して外部に突出されて電磁クラッチを介して原動機により駆動される主軸と、前記圧縮機構部の作動室に連通される前記主軸と前記ケーシングの間の隙間をシール装置により気密にシールしてなる開放型コンプレッサにおいて、
   前記開放型コンプレッサの周囲のコンプレッサ雰囲気温度を検出する温度センサと、
   前記シール装置付近となる前記ケーシングに設けたコンプレッサヒータと、
   検出された前記コンプレッサ雰囲気温度が第１の所定温度より低い場合には前記コンプレッサヒータに通電して前記シール装置付近を加熱するとともに、前記コンプレッサ雰囲気温度が前記第１の所定温度よりも低い第２の所定温度より低い場合には前記電磁クラッチの電磁コイルにも通電して前記コンプレッサヒータに加えて前記電磁コイルによっても前記シール装置付近を加熱する制御手段と
   をさらに備えたことを特徴とする開放型コンプレッサにおける温度制御装置。
5. 請求項４に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御装置において、前記コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方は複数設けるとともに前記第１及び第２の所定温度の少なくともいずれか一方も複数設定して、前記制御手段は、検出された前記コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて通電するコンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方の数を増大させることを特徴とする開放型コンプレッサにおける温度制御装置。
6. 請求項４に記載の開放型コンプレッサにおける温度制御装置において、前記制御手段は、検出された前記コンプレッサ雰囲気温度が低下するにつれて前記コンプレッサヒータ及び電磁コイルの少なくともいずれか一方への通電量を増大させることを特徴とする開放型コンプレッサにおける温度制御装置。

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