JP2672459B2 - 過熱保護用バイパス弁を有するスクロール圧縮機 - Google Patents
過熱保護用バイパス弁を有するスクロール圧縮機Info
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Description
ステムに使用されるスクロール型の圧縮機に関する。
ルの内側の全体ではないにしても、その大部分が、吸込
圧の状態になっている。通常、吸込流の幾分または全て
が、熱的保護装置を備えているモータを冷却するために
使用される。その熱的保護装置は、モータが過熱したと
きにそのモータを停止させ、それによって圧縮機を停止
させるものである。
いて、熱い排出気体が熱的保護装置を作用させ、圧縮機
を停止させることが理解される。その熱的保護装置を作
用させるために、吸込/シェル内部バイパスへの排出
は、その排出気体の温度を検知し、反応する熱的に応答
する弁によって制御される。その結果、圧縮機は、過剰
な排出温度をもたらす状態に応答して停止させられる。
これらの状態は、充填作動流体の低下、冷凍システムの
遮断された凝縮器ファンおよび低圧状態または吸込遮断
状態を含む。したがって、米国特許第5,141,40
7号公報に開示された熱的保護は、基本的には、熱がす
べて、潤滑剤の欠乏によって引き起こされる摩擦熱、圧
縮された気体の熱力学的熱、高いモータ温度、および/
または高い周囲温度のような、スクロールの回りに発生
されるいわゆる「全体熱」に基づく保護を意味する。
ける手法では、実際に異常状態が発生するにつれて排出
気体の温度が即座に変動していくことを前提条件として
いる。しかし、この前提条件が常に成立するわけではな
い。
れる熱である「局所熱」が存在し得る。局所熱の発生源
は、一般に、集中負荷によって引き起こされる局所化さ
れた大きな摩擦である。局所熱に関して、その総熱量
は、例えば遮断された凝縮器ファンと関連する大きな流
量条件の下では、排出気体の温度に大きな影響を及ぼす
程十分ではない。したがって、気体の温度を検出するタ
イプの装置では、局所摩擦によって引き起こされる初期
故障を検出することができない。
から最も内側の排出領域へ圧縮プロセスが連続的に進行
する点、および2個のスクロール上の接触点間の相対運
動が、典型的には0.5インチかそれ以下である円形の
軌道に制限される点に特徴がある。その結果、スクロー
ルの外周囲から中心への熱的傾斜が存在し、部材間の接
触が局所化される。スクロール圧縮機のラップは、熱傾
斜を反映する特異な熱成長を示す。それらのラップの内
側部分が、最大の熱成長をもつ。「摩耗している」スク
ロールラップは、典型的には周囲温度において凹部状に
皿状になり、動作温度において平板状となる。充填作動
流体の低下などの悪条件の中では、圧縮機は高い排出温
度となり得る高い圧力比で動作することになる。熱力学
的な熱によって生ずる熱傾斜は、スクロールの内側部分
を、「通常の」平板状態よりも大きく膨張させ、その結
果、凸状の皿状にさせる。このことが、軸方向の押圧荷
重を、スクロールラップの中心近くの非常に小さな領域
に集中させる。これらの条件下にあるスクロール圧縮機
の故障のメカニズムは、スクロール面の過剰摩擦および
/または中心近くでのゴーリングである。ゴーリングと
は、ラップ先端と共働するスクロール部材の床との間の
連続的な溶接割れである。故障をもたらす主な要因とし
ては、(1)オイルをブレークダウンさせ、潤滑剤を低
減させ、スクロール間の摩擦および摩擦熱を増加させる
圧縮機で発生される熱、および(2)大きな正味の軸方
向スラスト力や摩擦を増加させ、より大きな摩擦熱を作
り出すところのスクロール間の集中的なスラスト荷重が
ある。
な局所熱及び全体熱が作り出される。システムからの流
体の充填が低下されると、排出対吸込気体の圧力比が増
加する。圧力比が増加すると、吸込と排出の間の温度差
が増加し、スクロール部材の皿状化がもたらされ、つい
には高温点が生成される。その高温点には、すべての荷
重(通常力)がかかり、大きな局所摩擦をもたらす。さ
らに、潤滑媒体が冷媒内に含有されたオイルであるの
で、全体流の低減は、スクロールの利用可能な潤滑剤を
低減させ、摩擦を増加させ、結果として全体熱を大きく
させる。その気体の通常の熱力学的加熱もまた全体熱を
与える。
に、スクロール圧縮機の故障の前兆を示す初期症状を検
出することにある。
兆を示すモードに応答して圧縮機を停止させることにあ
る。
サが、出口の一般領域にある固定スクロール内に配置さ
れ、故障の前兆を表す過剰温度の検出に応答して、シェ
ルの排出部とシェル内部の間にあるバイパスを開き、そ
れにより熱応答ラインを解放する。
スクロール床温度を検知して、故障の前兆を検出する。
したがって、この近接部の温度は、局所熱または全体熱
の双方に対応する。検出された上方の固定スクロール床
温度に応答して、弁が開放され、シェルの内側によって
代表される吸込側に高温高圧の気体を供給する。弁の開
放により、(1)高圧領域から低圧領域へのもれがある
ので、圧力比が低減され、(2)十分加熱された場合に
トリップするモータ停止/加熱保護装置を加熱して、モ
ータを停止させ、(3)冷凍システムへ流れて冷却を行
う流量を減少させ、(4)要するに、モータ回りの冷却
気体の流れを遮断する。
ックスクロール圧縮機を示す。圧縮機10は、シェル1
2を有し、そのシェルは、端部キャップ12−1および
そのシェル12の内部を吸込室15と排出室16に分割
する分割板14を備えている。固定式の非旋回スクロー
ル18は、ラップ18−1、排出口18−2、および排
出管19を受ける穴18−3を有する。旋回スクロール
は、固定スクロールと共働する。ここでは、旋回スクロ
ールのラップ20−1だけが示されている。これまでに
述べられた構造は、一般的な従来技術であり、従来の方
法で動作する。
ロール18は、共働してそれらの間にショルダ18−5
を形成する穴18−4および18−6を有する。穴18
−6は、皿状端面18−7を有し、この面18−7は、
固定スクロール18の床18−11に極めて近接してい
る。穴18−8は、穴18−6の側方に解放するととも
に、穴18−10と共働してショルダ18−9を形成し
ている。
8−6内に配置される。その弁は、プレスばめ、さもな
くば適切に穴18−4内に配置されかつショルダ18−
5によって支持されているディスク32を有する。ディ
スク32は、穴18−6中に延びているスリーブ部分3
2−2によって取り囲まれている開口32−1を有す
る。弁部材34は、図1および図2に示されているよう
に、ディスク32上に着座させられ、開口32−1を閉
止するようになっている。弁34は、スリーブ32−2
内に受け入れられ、それによって案内されるステム34
−1を有する。アクチュエータ36は、バイメタルのス
ナップディスクであるか、形状記憶合金から作られ、通
常、図2の非駆動構造内の端面18−7の形状と同形で
ある。
回スクロールは、共働して、排出口18−2、穴18−
3および排出管19を通って排出室16中に流れ、さら
に冷凍システム(図示せず)へ連続的に流れる冷媒気体
を圧縮する。図1乃至図3から明らかなように、ラップ
20−1の先端は、スクロール18のラップ18−1と
共に床18−11と共働する。そして、床18−11は
面18−7に極めて近接している。面18−7は固定ス
クロール18の排出口の近傍にあるので、それはラップ
18−1および20−1の最も大きな熱成長を受ける領
域内にある。また、吸込側から幾分下流側にあって、不
適切な潤滑剤などによって影響を受け易いので、面18
−7の近傍にあるラップ18−1および20−1は、例
えば摩擦などからの局所加熱をより一層受け易い。面1
8−7の近傍における床18−11が加熱されると、そ
の熱はアクチュエータ36に伝達される。アクチュエー
タ36が十分加熱されると、アクチュエータ36はその
図2の構造から図3の構造になり、弁34が離座した状
態で、排出対吸込抽気が確立され、それによって、排出
気体が穴18−3から穴18−4へ開口32−1および
スリーブ32−2を通って、穴18−8および18−1
0に連通する穴18−6へと連続的に流れる。穴18−
10から、排出抽気が、図1に示されるように、管38
を介してモータ熱保護装置などの所望の位置へ、あるい
は図2および図3に示されるように、シェル12によっ
て形成される吸込室15へと向けられる。なお、アクチ
ュエータ36は分離した部材として示されているが、必
要ならばステム34−1に取り付けることもできる。
は、弁30と類似している。しかし、ここではそれを開
放させるため、状態変化材料を用いている。ディスク1
32は、開口132−1を有し、プレスばめされている
か、さもなくばそのディスクがショルダ18−5上に係
止されるように、穴18−4内に適切に固定されてい
る。弁部材134は、開口132−1を介して延びてい
るステム134−1を有し、状態変化材料136−2で
満たされている密封容器136−1を含むアクチュエー
タ136内に密封的にかつ往復運動可能に受けいれら
る。状態変化材料136−2は、溶解し、温度が増加す
るに従って体積が増大するワックス、気体に変化し、温
度が増加するに従って体積が増大する液体、あるいは適
切な従来の状態変化材料である。密封容器136−1
は、形状を変えないので、皿状端面18−7は、平坦面
18−12あるいは容器136−1の対応部分に適合す
る形状体と適切に取り替えられ得る。
12の近傍にある床18−11の加熱は、アクチュエー
タ136に伝達される。容器136−1が十分加熱さ
れ、それによってその内部に含まれる状態変化材料13
6−2が十分加熱されると、状態変化材料136−2
は、体積が膨張し、ピストンとして機能するステム13
4−1の端部に作用する。その増大した体積は、弁13
4を、図4の位置から、弁134を離座させる図5の位
置へ動かす。図5に示されるように、弁134は離座し
ており、排出対吸込抽気が確立され、それによって排出
気体が、穴18−3から穴18−4へ、開口132−1
を介してそこから穴18−8および穴18−10に連通
する穴18−6へと連続的に流れる。穴18−10か
ら、排出抽気は図1に示されるように、管38を介して
所望の位置へすなわち吸込室15へ向けられる。
障の前兆を初期の段階で検出でき、早めに圧縮機を停止
させることができる。
スクロール圧縮機の部分断面図である。
図である。
る。
である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 内部に吸込室(15)を有するシェル
(12)と、このシエル内に設けられた第1(18)お
よび第2の共働するスクロール部材と、を備え、前記第
1スクロール部材(18)がラップ(18−1)および
床(18−11)を有し、前記第1スクロール部材内を
貫通して延びる排出路(18−2,18−3)が形成さ
れた低圧側ハーメチックスクロール圧縮機(10)にお
いて、 前記第1スクロール部材内を貫通するとともに、前記排
出路(18−3)および前記吸込室に連通する抽気路
(38)と、 前記抽気路内に設けられるとともに熱応答手段(36,
136)を有する通常閉じている弁手段(30)と、を
備え、 前記熱応答手段が、前記床(18−11)の過剰加熱に
応答するように、前記第1スクロール部材内にて前記床
(18−11)に近接する位置に配置され、それによ
り、前記熱応答手段に近接する前記床の過剰加熱に応じ
て、前記熱応答手段が前記通常閉じている弁手段を開放
し、前記抽気路内を流体が流通し得るように構成される
ことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 【請求項2】 前記熱応答手段が、状態変化材料(13
6−2)を含んでい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。 - 【請求項3】 前記熱応答手段が、バイメタル(36)
であ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。 - 【請求項4】 前記熱応答手段が、前記第1スクロール
部材内の穴(18−6)内に配置され、かつ前記穴の一
端を形成している面(18−7;18−12)と接触し
て配置され、さらに前記ラップの折曲する部分に近接し
て配置されてい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。 - 【請求項5】 前記熱応答手段が、形状記憶合金から作
られてい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。 - 【請求項6】 前記第1スクロール部材が、この第1ス
クロール部材(18)の床(18−11)に極めて近接
する皿状端面(18−7)を有する穴(18−6)を備
え、前記熱応答手段が、前記弁手段が閉じているときに
皿状端面(18−7)に熱伝達可能に接触することを特
徴とする請求項1に記載のスクロール 圧縮機。 - 【請求項7】 前記第1スクロール部材が、第1スクロ
ール部材の床(18−11)に近接する平坦面(18−
12)を有する穴を有し、前記熱応答手段が、この平坦
面(18−12)に熱伝達可能に接触して配置されてい
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。
Applications Claiming Priority (2)
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