JPH06213179A - 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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- F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
- F04C28/28—Safety arrangements; Monitoring
Abstract
故障モードの初期症状を検出する。 【構成】 熱応答センサが、出口領域にある固定スクロ
ール18内に配置され、前故障モードを表す過剰温度の
検出に応答して、シェル12の排出部とシェル内部の間
のバイパス30を開き、それにより熱応答配管ブレーク
をトリップさせる。
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。
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、作動液体流入の喪失、冷凍システムの妨害
された凝縮器ファンおよび低圧状態すなわち妨害された
吸込状態を含む。したがって、米国特許第5,141,4
07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として、スクロールの回りに発生
されるところの「全体熱」の保護である。
載されたやり方の基本的な仮定の根拠は、排出気体温度
が、必ずしも本当ではない実際の故障指示に緊密に従う
ということにある。
れる熱である「局所熱」が存在し得る。局所熱の発生源
は、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、総熱量は、例えば妨害
された凝縮器ファンと関連する大きな流量条件の下で、
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、気体温度検出装置は、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の圧縮プロセスの連続進行で
ある点、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す
なわち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。
作動流体流入の喪失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、摩擦およびスクロール間の摩擦熱を
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すなわち摩擦を増加させ、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。システムから流れ
が喪失されると、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、最終的には高温点を作るスクロール部材の皿状化が
もたらされる。その高温点は、すべての荷重を取り(通
常力)、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。
クロール圧縮機の前故障モードの初期症状を検出するこ
とにある。
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、前故障モード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、
それにより熱応答配管ブレークをトリップさせる。
ニズムに近傍における高い固定スクロール床温度とし
て、前故障モードを検出することである。したがって、
局所熱または全体熱である検出された高い固定スクロー
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)十分加熱される場
合にトリップしてモータを停止させるところの保護装置
を加熱し、(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。固定すなわち非旋回スク
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、固定スクロールを共働する。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。
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、一
般に、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を介して、そこから冷凍システム(図示
せず)へ流れる排出室16中に連続的に通過する冷媒気
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。しかも、床18−11
は面18−7に近接している。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。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18−7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1
8−3から穴18−4へ開口32−1およびスリーブ3
2−2を介して、穴18−8および18−10へ通じて
いる穴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。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、位相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上に休
止するように、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、位相変化材料136−6で満た
されている密封容器136−1を含むアクチュエータ1
36内に密封的にかつ往復運動可能に受けいれらる。位
相変化材料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
来の位相変化材料である。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18−1
2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位相変化材料13
6−2が十分加熱されると、位相変化材料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へ流れ
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。
故障モードが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 (5)
- 【請求項1】 内部に吸込室並びに第1および第2の共
働するスクロール部材を有し、前記第1スクロール部材
が、ラップおよび床並びに前記第1スクロール部材を介
して延びている排出路を有しているシェルを備えている
低圧側ハーメチックスクロール圧縮機において、 前記第1スクロール部材を介して延び、かつ前記排出路
および前記吸込室に接続している抽気路と、 前記抽気路内にあって、かつ熱応答手段を含んでいる通
常閉じている弁手段とを備え、 前記熱応答手段が、前記床に近い位置で前記第1スクロ
ール部材内に配置され、それにより前記熱応答手段の近
傍における前記床の過剰加熱が、前記熱応答手段に前記
通常閉じている弁手段を開放させ、前記抽気路を介する
流れを与え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、位相変化材料を含ん
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
内の穴内に配置され、かつ前記穴の一端を形成している
面と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。 - 【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。
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