JP2008075859A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】気体圧縮機において、リード線とコイル線との結線状態が不適切になるのを防止して、コイル線への通電を適正に保つ。
【解決手段】電磁クラッチ１３の電磁コイル１３ｃは、円環状のコア１３ｄの外周にコイル線１３ｅが巻回され、また、このコイル線１３ｅに、供給電流をコイル線１３ｅに導通させるリード線１３ｆを有し、リード線１３ｆが、コイル線１３ｅが延長されて、コイル線１３ｅの、コア１３ｄに巻回されている部分（コア１３ｄに巻回された、機能的にコイル線１３ｅに相当する部分）と一体的に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は気体圧縮機に関し、詳細には、電磁クラッチに通電するリード線の改良に関する。

従来より、空気調和システム（以下、空調システムという。）には、冷媒ガスなどの気体を圧縮して、空調システムに気体を循環させるための気体圧縮機（コンプレッサ）が用いられている。

ここで、一般的なコンプレッサの１つとして例えばベーンロータリ形式のコンプレッサが知られている。このベーンロータリ形式のコンプレッサは、ハウジングの内部に、圧縮機本体が収容された構成となっている。

圧縮機本体は、回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、ロータの外方を取り囲むシリンダと、ロータに埋設されて、突出側の先端が、断面輪郭形状が略楕円形のシリンダの内周面に追従するように該ロータの外周面からの突出量が可変とされた板状のベーンと、ロータやベーンを、ロータの両端面側から覆う２つのサイドブロックとを備えている。

そして、ロータの回転方向について相前後する２つのベーン、シリンダの内周面、ロータの外周面および両サイドブロックの端面により、ロータの回転に伴ってその容積が変化し、吸入された気体を圧縮して吐出する複数の圧縮室が画成されている。

ここで、ベーンロータリ形式のものに限らず、コンプレッサには、外部の動力源からの動力の伝達を断接する電磁クラッチが設けられているものがある。

この電磁クラッチは、外部からの動力が常に供給されているプーリと、圧縮機本体の回転軸と一体的に連結されたアーマチュアと、通電により磁力を発生し、この発生した磁力によって、プーリにアーマチュアを吸引・当接させる電磁コイルとを備え、プーリとアーマチュアとの間に生じる摩擦により、プーリからアーマチュアに動力を伝達している（特許文献１）。
特開２００５−３２５７３２号公報

ところで、電磁コイルは、コアにコイル線が巻回されて形成されており、コイル線に通電することで磁力を発生させるが、コイル線に通電するには、外部からの電力をコイル線に供給する必要があり、半田やその他の結線部材を用いてコイル線に結線されたリード線を介して、コイル線への通電が行われている。

しかし、このコイル線とリード線との結線部分は、気体圧縮機の運転によって生じる振動や、結線部材自体の経年劣化などの要因により、結線状態が不適切となって、コイル線への通電が不十分になることが起こり得る。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、リード線とコイル線との結線状態が不適切になるのを防止して、コイル線への通電を適正に保つことができる気体圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係る気体圧縮機は、リード線を、コイル線の延長によって形成することで、両者結線部分自体を無くして、コイル線への通電を適正に保つものである。

すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、駆動力の供給により運転される気体圧縮機本体と、外部の動力源から前記気体圧縮機本体への前記駆動力の伝達を断接する電磁クラッチとを備え、前記電磁クラッチは、電磁コイルのコアに巻回されたコイル線と、外部から供給される電力を前記コイル線に導通させるリード線とを有し、前記リード線は、前記コイル線が延長されて、前記コアに巻回されている部分と一体的に形成されていることを特徴とする。

このように構成された気体圧縮機によれば、リード線がコイル線の延長部分によって形成されているため、リード線（に相当する部分）とコイル線（コアに巻回されている本来的なコイル線に相当する部分）との間に結線部分自体が存在せず、したがって、コイル線とリード線との結線部分は、気体圧縮機の運転によって生じる振動や、結線部材自体の経年劣化などの要因により、結線状態が不適切となることが防止され、したがって、コイル線への導通を適正に保つことができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、リード線とコイル線との結線状態が不適切になるのを防止して、コイル線への通電を適正に保つことができる。

なお、結線部材が不要となるため、コストを低減することもできる。

以下、本発明の気体圧縮機に係る最良の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る気体圧縮機の第一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサ１００を示す縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図、図３は図１における電磁クラッチ１３の電磁コイル１３ｃの部分を抜粋した詳細図である。

図示のコンプレッサ１００は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空気調和システム（以下、単に空調システムという。）の一部として構成され、この空調システムの他の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等（いずれも図示を省略する。）とともに、冷却媒体の循環経路上に設けられている。

そして、コンプレッサ１００は、空調システムの蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体としての冷媒ガスＧを圧縮し、この圧縮された冷媒ガスＧを空調システムの凝縮器に供給する。凝縮器は、圧縮された冷媒ガスＧを液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。

高圧で液状の冷媒は、膨張弁で低圧化され、蒸発器に送出される。低圧の液状冷媒は、蒸発器において周囲の空気から吸熱して気化し、この気化熱との熱交換により蒸発器周囲の空気を冷却する。

また、コンプレッサ１００は、ケース１１とフロントヘッド１２とからなるハウジングの内部に収容された圧縮機本体と、フロントヘッド１２に取り付けられ、図示しない外部の動力源から圧縮機本体への駆動力の伝達を断接する電磁クラッチ１３とを備える。そして、圧縮機本体は、複数のボルトによってフロントヘッド１２に固定されている。

電磁クラッチ１３は、ラジアルボールベアリング１４を介して、フロントヘッド１２に回転自在に支持され、内部に円環状の空間を有し、円状の外周面に、エンジン等外部の動力源によって循環駆動されるベルト等が掛け回されるプーリ１３ａと、フロントヘッド１２に固定支持され、プーリ１３ａの上記円環状空間内に収容され、通電により磁気吸引力を発生する円環状の電磁コイル１３ｃと、圧縮機本体の後述する回転軸５１に固定され、所定の間隙を介してプーリ１３ａの端面（磁気吸着摩擦面）に対向して配置された円板状を呈し、電磁コイル１３ｃが発生する磁気吸引力によってプーリ１３ａの端面に吸着されるアーマチュア１３ｂとを備え、電磁コイル１３ｃへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュア１３ｃとプーリ１３ａの端面との断接が切り替えられる。

電磁コイル１３ｃは、図３（ａ）に示すように、円環状のコア１３ｄの外周にコイル線１３ｅが巻回され、また、このコイル線１３ｅに、図示しない外部からの供給電流をコイル線１３ｅに導通させるリード線１３ｆを有するが、本実施形態のコンプレッサ１００における電磁コイル１３ｃは、図３（ｂ）の模式図に示すように、リード線１３ｆは、コイル線１３ｅが延長されて、コイル線１３ｅの、コア１３ｄに巻回されている部分（コア１３ｄに巻回された、機能的にコイル線１３ｅに相当する部分）と一体的に形成されている。

なお、従来のコンプレッサ（気体圧縮機）における電磁コイルは、図３（ｃ）の模式図に示すように、リード線１３ｆと、コイル線１３ｅとは、半田やその他の結線部材１３ｇを用いて結線されているが、上述した本実施形態のコンプレッサ１００における電磁コイル１３ｃは、リード線１３ｆは、コイル線１３ｅが兼ねているため、従来のような結線部材１３ｇは存在しない。

また、コイル線１３ｅのうち、リード線１３ｆに相当する部分は、熱収縮チューブ等、非導電性の被覆材１３ｈによって被覆されており、周囲の環境熱からリード線１３ｆを保護するとともに、リード線１３ｆが他の金属部分と接触する等して、短絡や漏電を防止している。

なお、コイル線１３ｅのうち、リード線１３ｆに相当する部分とコア１３ｄに巻回された機能的に本来のコイル線１３ｅに相当する部分との結線部分に相当する部分（１３ｇ）については、コンプレッサ１００のハウジング等、電磁コイルと相対的な動きのない部分に、クリップや金具等の固定部材を用いて固定支持されていてもよい。結線部材１３ｇは存在しないため、リード線１３ｆに相当する部分とコイル線１３ｅに相当する部分との導通は適切に保たれているが、この結線部分（結線部材１３ｇが存在していたと仮定した場合における仮想の結線部分）に相当する部分は、従来の気体圧縮機においては、振動等の影響を受けて、動きの振幅が比較的大きいといえ、したがって、この部分を固定支持することにより、当該部分の疲労破壊のリスクを低下させることができる。

ケース１１は、一端開放の筒状体を呈し、フロントヘッド１２は、このケース１１の開放された部分を覆うように組み付けられている。また、フロントヘッド１２には、蒸発器から低圧の冷媒ガスＧが吸入される吸入ポート１２ａが形成され、この吸入ポート１２ａには、冷媒ガスＧの逆流を防ぐ逆止弁１２ｂが設けられている。一方、ケース１１には、圧縮機本体で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを凝縮器に吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。

ハウジング内に収容された圧縮機本体は、電磁クラッチ１３のアーマチュア１３ｅを介して供給された駆動力によって軸回りに回転する回転軸５１と、この回転軸５１と一体的に回転する円柱状のロータ５０と、ロータ５０の外周面の外方を取り囲む断面輪郭略楕円形状の内周面４９ａを有するとともに、両端が開放されたシリンダ４０と、ロータ５０の外方に向けて突出可能にロータ５０に埋設され、その突出側の先端がシリンダ４０の内周面４９ａに追従するように突出量が可変とされ、回転軸５１回りに等角度間隔で配置された５枚の板状のベーン５８と、シリンダ４０の両側開放端面の外側からそれぞれ開放端面を覆うように固定されたフロントサイドブロック３０およびリヤサイドブロック２０とからなる。

そして、２つのサイドブロック２０，３０、ロータ５０、シリンダ４０、および回転軸５１の回転方向（図２において時計回りの矢印方向）に相前後する２つのベーン５８，５８によって画成された各圧縮室４８の容積が、回転軸５１の回転にしたがって増減を繰り返すことにより、各圧縮室４８に吸入された冷媒ガスＧを圧縮して吐出するように構成されている。

なお、ロータ５０の両端面５０ａ，５０ｂからそれぞれ突出した回転軸５１の部分のうち一方の部分は、フロントサイドブロック３０の軸受部３２に軸支されるとともに、フロントヘッド１２を貫通して外方まで延び、この貫通部分がフロントヘッド１２により軸支され、外方に延びた部分が電磁クラッチ１３のアーマチュア１３ｂに連結されている。

同様に回転軸５１の突出部分のうち他方の側は、リヤサイドブロック２０の軸受部２２により軸支されており、これらによって、回転軸５１は、リヤサイドブロック２０およびフロントサイドブロック３０に対して回転自在とされている。

また、回転軸５１のうち、フロントサイドブロック３０の軸受部３２よりも外側部分であってフロントヘッド１２よりも内側の部分には、リップシール１５が配置されて、冷凍機油Ｒが、回転軸５１とフロントヘッド１２との隙間からフロントヘッド１２の外部に漏れるのを阻止している。

そして、フロントヘッド１２による回転軸５１の支持と、ボルトによるフロントヘッド１２へのフロントサイドブロック３０の固定と、両サイドブロック２０，３０の外周部がＯリングによりケース１１，フロントヘッド１２の内周面に保持されることとによって、圧縮機本体はハウジング内の所定位置に保持されている。

また、圧縮機本体がケース１１の内部に収容された状態で、リヤサイドブロック２０とケース１１とにより、圧縮機本体から高圧の冷媒ガスＧが吐出される高圧雰囲気の吐出室２１が形成され、一方、フロントサイドブロック３０とフロントヘッド１２とにより、圧縮機本体に低圧の冷媒ガスＧを供給する低圧雰囲気の吸入室３４が形成され、吐出室２１は吐出ポート１１ａに連通し、吸入室３４は吸入ポート１２ａに連通している。そして、吸入室３４と吐出室２１とは、前述したＯリング等によって気密に隔絶されている。

また、リヤサイドブロック２０には、冷凍機油Ｒを冷媒ガスＧから分離するためのサイクロンブロック６０が取り付けられており、このサイクロンブロック６０は吐出室２１内に配置されており、リヤサイドブロック２０とサイクロンブロック６０との間には、短円柱状の軸背圧空間６６が形成されている。

吐出室２１の下部には、このコンプレッサ１００の摺動部等を潤滑、冷却、清浄するとともに、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａに向けて突出させて、その先端を内周面４９ａに当接させた状態に付勢するように、ベーン５８に背圧を作用させる冷凍機油Ｒが溜められている。

すなわち、ロータ５０には、図２に示すように、スリット状のベーン溝５６が放射状に、かつロータ５０の回転中心回りに等角度間隔で５つ形成され、これらのベーン溝５６に、前述のベーン５８が挿入され、各ベーン５８は、ロータ５０の回転によって生じる遠心力と、ベーン溝５６およびベーン５８の底面によって画成された背圧室５９に加えられる冷凍機油Ｒの油圧とにより、シリンダ４０の内周面４９ａに向けて突出し、このベーン５８の突出した先端がシリンダ４０の内周面４９ａに当接した状態に付勢され、回転軸５１の回転に伴って、この先端は内周面４９ａに追従する。

これにより、シリンダ４０と、ロータ５０と、回転軸５１の回転方向について相前後する２つのベーン５８，５８と、フロントサイドブロック３０と、リヤサイドブロック２０とにより画成された各圧縮室４８は、ロータ５０の回転にしたがって容積の変化を繰り返す。

また、フロントサイドブロック３０には、吸入室３４と圧縮室４８とを連通させるフロント側吸入口３１が開口しており、吸入ポート１２ａから吸入室３４に導入された冷媒ガスＧは、このフロント側吸入口３１を介して圧縮室４８に吸入される。

一方、シリンダ４０の外周の一部には凹部が形成され、この凹部は、両サイドブロック２０，３０の各内側端面とケース１１の内周面とによって囲まれた吐出チャンバ４５を形成している。

そして、この吐出チャンバ４５が形成されて薄肉化されたシリンダ４０のうち、冷媒ガスＧの圧縮行程に対応した圧縮室４８に臨む部分に、圧縮室４８内の冷媒ガスＧを圧縮室４８の外部、すなわち吐出チャンバ４５に吐出させる吐出口４２が設けられているとともに、圧縮室４８の内部圧力に応じて吐出口４２を開閉するリードバルブ４３が配設されている。

リードバルブ４３は板ばね状であって、圧縮室４８の冷媒ガスＧから吐出口４２を通じて作用する圧力（詳細には、この圧力と吐出チャンバ４５の内部の圧力（さらに、リードバルブ４３を吐出口４２に付勢している場合には、その付勢力に応じた初期負荷圧力も加算した圧力）との差）に応じて吐出チャンバ４５の側に撓むように弾性変形し、この弾性変形によって、閉止していた吐出口４２を開放する。

また、このリードバルブ４３が、過大な撓みにより破損したり、大きな撓みの持続によって永久変形が生じるのを防止するために、リードバルブ４３の変形量を規制するバルブサポート４４が、リードバルブ４３に重ね合わされて、シリンダ４０に共締め固定されている。

そして、圧縮室４８から吐出口４２、リードバルブ４３を通って吐出チャンバ４５に吐出された高圧の冷媒ガスＧは、リヤサイドブロック２０に形成された連通孔２０ａ、およびリヤサイドブロック２０に固定されたサイクロンブロック６０のオイルセパレータ６０ａを経て、吐出室２１に吐出される。

一方、サイクロンブロック６０およびオイルセパレータ６０ａによって、冷媒ガスＧから分離された冷凍機油Ｒは、吐出室２１の底部に滴下し、前述したようにこの底部に溜められる。

また、このコンプレッサ１００には、回転軸５１と軸受部２２，３２との間の潤滑、ロータ５０の各端面と各サイドブロック２０，３０の内側端面との間の潤滑等する目的と、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａに付勢すべく背圧空間（背圧室５９、後述するサライ溝２５および軸背圧空間６８）に油圧（背圧）を供給等する目的とにより、吐出室２１の下部に貯留した冷凍機油Ｒを各部位に導く構造を備えている。

すなわち、リヤサイドブロック２０に、軸受部２２に至る油路２３が形成され、また、リヤサイドブロック２０の内側端面２６（ロータ５０の端面５０ａに向いた面）には、軸受部２２における油路２３の開口から、軸受部２２と回転軸５１との間の微小隙間（絞り）を通って、ロータ５０の背圧室５９に連通する凹部であるサライ溝２５が形成されている。

また、軸受部２２まで延びた油路２３は、軸受部２２と回転軸５１との間の微小隙間（絞り）を介して、リヤサイドブロック２０とサイクロンブロック６０との間に形成された空間である軸背圧空間６６にも連通し、この軸背圧空間６８は背圧連通路２８を介してサライ溝２５に、圧力損失なく連通している。

これにより、背圧室５９、サライ溝２５、背圧連通路２８および軸背圧空間６８は、略同一の圧力Ｐｖとなり、ベーン５８の背圧空間を構成している。

この背圧空間に作用する圧力Ｐｖは、具体的には、低圧雰囲気の吸入室３４の圧力Ｐｓよりも高い圧力であって、軸受部２２と回転軸５１の周面部分との間の微小隙間（絞り）を通過した分だけ、高圧雰囲気の吐出室２１の圧力Ｐｄよりも低い中間圧（Ｐｓ＜Ｐｖ＜Ｐｄ）となる。

サライ溝２５は、軸受部２２の中心回りの所定角度範囲に亘って、略扇形状の輪郭（図２において破線で示す）を有する凹部であり、上述した微小隙間を通過して中間圧Ｐｖまで低下した冷凍機油Ｒが溜められる。

そして、ロータ５０の回転に伴って、ロータ５０の端面５０ａに露呈しているベーン溝５６の背圧室５９がリヤサイドブロック２０のサライ溝２５を通過している間だけ、ベーン溝５６の背圧空間５９とサライ溝２５とが連通して、ベーン溝５６の背圧空間５９にサライ溝２５の中間圧Ｐｖの冷凍機油Ｒが供給され、ベーン５８はこの供給された冷凍機油Ｒの中間圧Ｐｖを受けて、シリンダ４０の内周面４９ａに向かって突出する。

また、シリンダ４０の底部側には、リヤサイドブロック２０の油路２３に接続する貫通孔４６が設けられ、フロントサイドブロック３０に、この貫通孔４６のフロントサイドブロック３０側の開口と軸受部３２とを連通させる油路３３が形成され、冷凍機油Ｒは、軸受部３２と回転軸５１との間の微小隙間を通過して中間圧Ｐｖまで降圧され、フロントサイドブロック３０の内側端面３６に形成された凹部であるサライ溝３５等に導かれる。

なお、フロントサイドブロック３０のサライ溝３５も、リヤサイドブロック２０のサライ溝２５と同様、ロータ５０の背圧室５９に連通している。

サライ溝２５，３５に供給された冷凍機油Ｒは、ロータ５０のベーン溝５８の背圧室５９が連通したときに、この背圧室５９にベーン５８の突出力を作用させるが、背圧室５９が連通しない角度範囲も含めて、ロータ５０の端面５０ａ，５０ｂと各サイドブロック２０，３０の端面２６，３６との間などにそれぞれ浸透して、これらの端面５０ａ，２６間、端面５０ｂ，３６間や、サイドブロック２０，３０の端面２６，３６とベーン５８の側面との間、ベーン５８の先端とシリンダ４０の内周面４９ａとの間など、摺動部分における摺動摩擦力を低減させている。

そして、各摺動部分に浸透した冷凍機油Ｒは、圧縮室４８内の冷媒ガスＧに混入し、冷媒ガスＧとともに圧縮室４８から吐出され、サイクロンブロック６０を介して吐出室２１に吐出される。

冷媒ガスＧがサイクロンブロック６０を通過する間に、この冷媒ガスＧに混入していた冷凍機油Ｒの一部は冷媒ガスＧから分離され、冷媒ガスＧは吐出室２１に吐出され、一方、分離された冷凍機油Ｒは吐出室２１の下部に滴下して溜められる。

このように構成された本実施形態のコンプレッサ１００によれば、リード線１３ｆがコイル線１３ｅの延長部分によって形成されているため、リード線（に相当する部分）１３ｆとコイル線（コア１３ｄに巻回されている本来的なコイル線に相当する部分）１３ｅとの間に結線部材１３ｇ自体が存在せず、したがって、コイル線１３ｅとリード線１３ｆとの結線部分は、コンプレッサ１００の運転によって生じる振動や、結線部材１３ｇ自体の経年劣化などの要因により、結線状態が不適切となることが防止され、したがって、コイル線１３ｅへの導通を適正に保つことができる。

なお、上述した実施形態の気体圧縮機は、ベーンロータリ形式の気体圧縮機であるが、本発明に係る気体圧縮機は、この実施形態のベーンロータリ形式のものに限定されるものではなく、他の形式の気体圧縮機、例えば、斜板往復動形式やスクロール形式の気体圧縮機にも適用することができる。

本発明に係る気体圧縮機の第一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサを示す縦断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿った面による断面図である。 図１に示したコンプレッサの電磁コイル部分の詳細を示す断面図である。

符号の説明

１３ 電磁クラッチ
１３ａ プーリ
１３ｂ アーマチュア
１３ｃ 電磁コイル
１３ｄ コア
１３ｅ コイル線
１３ｆ リード線
１００ コンプレッサ（気体圧縮機）
Ｇ 冷媒ガス
Ｒ 冷凍機油

Claims (4)

1. 駆動力の供給により運転される気体圧縮機本体と、外部の動力源から前記気体圧縮機本体への前記駆動力の伝達を断接する電磁クラッチとを備え、
   前記電磁クラッチは、電磁コイルのコアに巻回されたコイル線と、外部から供給される電力を前記コイル線に導通させるリード線とを有し、前記リード線は、前記コイル線が延長されて、前記コアに巻回されている部分と一体的に形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記コイル線のうち、前記リード線に相当する部分は、非導電性の被覆材により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
3. 前記被覆材は、熱収縮チューブであることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
4. 前記コイル線のうち、前記リード線に相当する部分と前記コアに巻回された機能的にコイル線に相当する部分との結線部分に相当する部分が、固定支持されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の気体圧縮機。

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