WO2003104656A1 - 圧縮機の保護方法および保護構造 - Google Patents

Abstract

電磁クラッチを備えた圧縮機の停止中に、圧縮機の温度が予め設定した所定温度以下になったとき、電磁クラッチのコアに通電することにより該コアをヒータとして機能させ、圧縮機を昇温して圧縮機の温度を所定温度以上にする圧縮機の保護方法および保護装置。圧縮機を昇温させるための専用ヒータを設ける必要がなく、簡単な構成にて安価に圧縮機の保護を達成できる。

Description

m 糸田 «

圧縮機の保護方法および保護構造

技 術 分 野

本発明は、 圧縮機の保護方法および保護構造に関し、 空調装置等への使用に好 適な、 電磁クラッチを備えた圧縮機の保護方法および保護構造に関する。

背 景 技 術

一般に、 空調装置の冷凍回路には、 電磁クラッチを備えた圧縮機が設けられて いる。 そして圧縮機内で冷媒が圧縮された後、 該冷媒が冷凍回路システムに送ら れるようになっている。 上記圧縮機は電磁クラッチのオン、 オフにより運転、 停 止されるようになっているが、 この圧縮機の運転停止時には、 圧縮機内に多かれ. 少なかれ冷媒が残留する。 しかし、 圧縮機の運転が停止されたまま低温状態で長 時間放置されると、 圧縮機内に多量の液冷媒が溜まることがある （いわゆる、 液 冷媒の寝込み現象が生じる） 。 とくに、 寒冷地あるいは冬季においては、 圧縮機 内の雰囲気温度が低下するため、 液冷媒の寝込み現象が発生し易くなる。

圧縮機内において、 温度が低下したり液冷媒の寝込み現象が発生すると、 圧縮 機内のシール性が低下するおそれがある。 そして、 圧縮機内に多量の液冷媒が存 在した状態で圧縮機を再起動させると、 液冷媒が圧縮され （いわゆる液圧縮の状 態となり） 、 圧縮機内の各部品に過大な圧力が加わるおそれがある。

'そのため、 従来から圧縮機に圧縮機の温度を検知する手段 （たとえば、 サーミ スタ） とヒータ （たとえば、 バンドヒータ） と該ヒータに通電するヒータ通電制 御手段とを設け、 圧縮機の温度が所定温度以下に低下するのを防止するようにし た対策が講じられている。 また、 特開平 5 - 3 1 2 1 5 8号公報、 特開平 9 ― 1 1 9 3 8 9号公報には、 スクロールコン: レッサ一の圧縮室に、 リリ一フ弁を有 するリ リーフ通路を設け、 圧縮室内の過度の圧力上昇を防止するようにした提案 がなされている。

しかしながら、 圧縮機にバンドヒータ等を装着する方法では、 専用ヒータを装 着する必要があるため、 生産性の低下やコストアップは避けられない。

一方、 リ リーフ弁を有するリ リーフ通路を設ける方法では、 構造が複雑化する ため、 同様に生産性の低下やコス トの上昇、 さらには性能低下を招くおそれがあ る。 また、 この方法では、 圧縮機内の減圧効果が十分に得られないおそれもある _c さらに、 既存の圧縮機に対しては簡単に適用できないという問題もある。

発 明 の 開 示

そこで、 本発明の目的は、 生産性の低下やコストの上昇、 さらには性能低下を 防止しつつ、 圧縮機の信頼性の低下を防ぎ、 また、 液圧縮を防止することにより 圧縮機を適切に保護し、 しかも既存の圧縮機に対しても簡単に適用可能な圧縮機 の保護方法および保護構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、 本発明に係る圧縮機の保護方法は、 電磁クラッチ を備えた圧縮機の停止中に、 圧縮機の温度が予め設定した所定温度以下になった とき、 前記電磁クラッチのコアに通電することにより該コアをヒータとして機能 させ、 圧縮機を昇温して圧縮機の温度を前記所定温度以上にすることを特徴とす る方法からなる。

また、 本発明に係る圧縮機の保護構造は、 電磁クラッチを備えた圧縮機に、 圧 縮機の温度を検知する手段と、 検知された温度が予め設定した所定温度以下にな つたとき、 前記電磁クラッチのコアに通電して該コアを圧縮機昇温用ヒータとし て機能させるコア通電制御手段とを設けたことを特徴とする構造からなる。

この保護構造においては、 上記コアと圧縮機本体との接合部に、 コアから圧縮 機本体への伝熱部材が配置されていることが好ましい。 伝熱部材は高伝熱性を有 する材料の中から任意に選定できる。 たとえば、 金属、 樹脂等の材料からなるも のを挙げることができる。

上記のような本発明に係る圧縮機の保護方法においては、 圧縮機の停止時に圧 縮機の温度 （たとえば、 圧縮機本体の内部温度） が、 予め定められた所定温度以 下になると、 電磁クラッチのコアに通電され、 該コアが加熱される。 このコアの 熱が圧縮機側に伝熱され、 それに伴って圧縮機の温度が上昇される。 つまり、 圧 縮機温度が低下し液冷媒が溜まるおそれのある温度になると、 電磁クラッチのコ ァをヒータとして機能させることにより、 圧縮機の温度が所定温度以上に昇温さ れることになり、 液冷媒の溜まりが防止されて圧縮機再起動時におけるいわゆる 液圧縮が防止され、 圧縮機を確実に保護することができるようになる。

また、 上記のような圧縮機の保護方法は、 圧縮機の温度を検知する手段と、 該 検知された温度が予め定められた所定温度以下になったとき、 電磁クラツチのコ ァに通電し該コアをヒータとして機能させるコァ通電制御手段とを設けた保護構 造を用いて実施することができる。 つまり、 電磁クラッチのコアにヒータとして の機能を発揮させることにより、 専用ヒータを設ける必要がなくなる。 また、 上 己圧縮機の温度を検知する手段としては、 従来の圧縮機のバンドヒータ等に用い られていた温度を検知する手段を、 また、 従来の圧縮機のヒータ通電制御手段を コア通電制御手段として、 そのまま利用することも可能であるので、 既存の圧縮 機に対しても、 部品点数の増加を防止し、 生産性の低下やコストの上昇を防止し つつ、 本発明の適用が可能である。 したがって、 本発明は、 ごく簡単な改造を施 すだけで、 既存の圧縮機に対しても容易に適用することができる。

また、 上記圧縮機の保護構造においては、 ヒータとして機能する電磁クラッチ のコアからの熱を効率よく圧縮機本体に伝達させることが望ましく、 コァと圧縮 機本体との間に伝熱部材を配置することが好ましい。 つまり、 コアと圧縮機本体 の接合面を微視的に観察すると、 両者の接合面は完全な平坦面には形成されてい ないため、 実際の接触面積は小さくなるおそれがある。 このため、 両者の接触部 に伝熱部材を配置すれば、 実際の接触面積を拡大することができるので、 ヒータ として機能するコアから圧縮機本体への伝熱効率を向上することができる。 この 伝熱部材としては、 伝熱効率の高い金属を用いることができる。 また、 樹脂を用 いても実際の接触面積を拡大できるので、 上記伝熱部材には比較的伝熱効率の高 い樹脂 （たとえば、 シリコンゴム等） を用いることもできる。

このように、 本発明の圧縮機の保護方法および保護構造においては、 電磁クラ ツチのコアを必要に応じてヒータとして機能させることができるようにしたので- 部品点数の増加や生産性の低下、 コストアップを防止しつつ、 停止中の圧縮機内 に溜まる液冷媒の増加を適切に防止することができ、 圧縮機再起動時における液 圧縮を防止して圧縮機を効果的に保護できるようになる。 たとえば、 空調装置に 用いられている圧縮機を、 寒冷地や冬季において適切に保護できるようになる。

図 面 の 簡 単 な 説 明

図 1は、 本発明の一実施態様に係る保護構造を適用したスクロール型圧縮機の 縦断面図である。 図 2は、 図 1の圧縮機における電磁クラッチのコアと圧縮機のハウジングとの 接触部を示す拡大断面図である。

発明 を実施す る た め の最良 の形態

以下に、 本発明の望ましい実施の形態を、 図面を参照しながら説明する。

図 1は、 本発明の一実施態様に係る圧縮機の保護構造を示している。 図 1にお いて、 1はスクロール型の圧縮機を示しており、 圧縮機 1は、 フ'ロントハウジン グ 2とケーシング 3とを有している。

フロントハウジング 2には、 ベアリング 4 a、 4 bを介して駆動軸 5が回転自 在に内挿されている。 駆動軸 5の一方の先端にはクランク機構 6が設けられてお り、 クランク機構 6のクランク ピン 6 aは、 駆動軸 5の回転中心 （軸心） から偏 心した位置に設けられた偏心プッシュ 7に揷入されている。 偏心ブッシュ 7は、 可動スクロール 1 0の璟伏の突起 8内に圧入されたドライブベアリング 9の内輪 に回転自在に揷入されている。 フロン トハウジング 2 と可動スクロール 1 0 との 間には、 可動スクロール自転阻止用のボールカップリング 2 7が配設されている c 可動スクロール 1 0は、 底板 1 1と、 該底板 1 1に固着されたうず卷体 1 2と を有している。 うず巻体 1 2の先端面 1 3、 即ち、 固定スクロール 1 6の底板 1 7に対向する面には、 うず巻体 1 2のうず卷形状に沿って延びる溝 1 4が刻設さ れており、 該溝 1 4内にはシール部材としてチップシール 1 5が嵌着されている c 可動スクロール 1 0のうず卷体 1 2は、 固定スクロール 1 6のうず卷体 1 8に 角度をずらせてかみ合わされている。 固定スクロール 1 6は、 底板 1 7とうず卷 体 1 8とを有しており、 該うず卷体 1 8は底板 1 7に固着されている。 うず卷体 1 8の可動スクロール 1 0の底板 1 1に対向する先端面 1 9には、 うず卷体 1 8 のうず巻形伏に沿って延びる溝 2 0が刻設されており、 溝 2 0にはチップシール 2 1が嵌着されている。

固定スクロール 1 6の底板 1 7には吐出室 2 2に連通する吐出孔 2 3が穿設さ れている。 吐出孔 2 3には吐出弁 2 4が設けられており、 吐出弁 2 4に対してそ のリフ ト量を規制するリテ一ナ 2 5が設けられている。

圧縮機 1のフロントハウジング 2の先端部 2 8には、 ベアリ ング 2 9を介して 電磁クラッチ 2 6が取り付けられている。 電磁クラッチ 2 6は、 内部にコイル部 3 0が形成されたコア 3 1を有している。 コア 3 1は、 コアカバ一 3 と該カノ - 3 2に固着.されたプレー ト 3 3とを備えている。

圧縮機 1には、 圧縮機内部の温度を検知する手段としてサーミスタ 3 4が設け られている。 サーミスタ 3 4は、 コア通電制御手段 3 5に電気的に接続されてい る。 そして、 サーミスタ 3 4により検知される温度が所定温度以下 （たとえば、 一 1 0 °C以下） になったときは、 コア通電制御手段 3 5によりコア 3 1に通電さ れるようになっている。 コア通電制御手段 3 5 とコア 3 1はリード線 3 6により 接続されている。

コア 3 1のプレート 3 3は、 圧縮機 1のハウジング 2に接触されている。 プレ —ト 3 3とハウジング 2の接合面の間には、 図 2に誇張して示すように、 伝熱部 材 3 7が介装されている。 伝熱部材 3 7には樹脂 （たとえば、 シリ コンゴム） あ るいは金属を用いることができる。 プレート 3 3とハウジング 2の接合面を微視 的に見れば、 図 2に示すような微少な凹凸が無数に存在する。 このため、 プレー ト 3 3とフロントハウジング 2 との実際の接触面積は小さいが、 伝熱部材 3 7を 介在させることにより、 プレート 3 3とフロントハウジング 2との実質的な接触 面積を大きく確保できる。

.コア通電制御手段 3 5により通電されると、 コア 3 1は加熱されてヒータとし て機能する。 加熱されたコア 3 1からの熱は、 プレート 3 3、 伝熱部材 3 7を通 してハウジング 2に伝熱され、 それによつて圧縮機 1の内部が昇温されるように なっている。 つまり、 コア 3 1が圧縮機昇温用ヒータとして機能する。 なお、 圧 縮機 1の内部が所定温度以上に昇温されたときには、 この温度がサ一ミスタ 3 4 によって検知され、 コア通電制御手段 3 5による通電が停止されるようになって いる。

本実施態様に係る圧縮機 1においては、 たとえばェンジンあるいは駆動モータ 等の駆動源 （図示略） からの駆動力が、 電磁クラッチ 2 6を介して、 駆動軸 5に 伝達される。 さらに、 クランク機構 6のクランクピン 6 aにより偏心ブッシュ 7 が回転され、 ボールカップリング 2 7により自転が阻止された可動スクロール 1 0に旋回運動が付与される。

吸入ポート （図示略） から、 圧縮機 1内に吸入された冷媒は、 うず卷体 1 2、 1 8のうず巻外周側の空隙からうず巻体間に形成された流体ポケッ ト内へ取り込 まれる。 可動スクロール 1 0の旋回運動に伴い、 形成された流体ポケッ 卜が、 そ の容量を減少しながら中央部に向かつて移動され、 それに伴つて冷媒が圧縮され る。 圧縮された冷媒は、 吐出孔 2 3から吐出室 2 2内へと吐出され、 吐出ポート (図示略） から圧縮機外部へ送られるようになつている。

このような圧縮機 1が停止された場合には、 圧縮機 1の内部に多かれ少なかれ 冷媒が残留する。 とくに、 外気温度が低温である寒冷地や冬季においては、 圧縮 機内部に液冷媒が溜まり易い。 圧縮機 1の内部に液冷媒が比較的多量に残留した 状態で圧縮機 1の運転を再開すると、 液圧縮が生じ、 圧縮機 1の内部部材 （たと えば、 うず卷体 1 2、 1 8や底板 1 1、 1 7等） に過大な圧力が加わるおそれが ある。

しかし、 本実施態様においては、 圧縮機 1の停止中に、 圧縮機温度 （本実施態 様においては、 圧縮機 1の内部温度） が予め定められた所定温度 （たとえば、 一 1 0 °C ) 以下になると、 コア通電制御手段 3 5により電磁クラツチ 2 6のコア 3 1に通電され、 コア 3 1が加熱される。 この熱はプレー'ト 3 3、 伝熱部材 3 7を 介してハウジング 2に伝熱され、 ハウジング 2が加熱される。 このハウジング 2 の加熱に伴って、 圧縮機 1温度、 とくにその内部温度が上昇される。 その結果、 液冷媒の溜まり込みが防止され、 圧縮機内部の液冷媒の量が低減されるので、 液 圧縮が防止され、 圧縮機 1の内部部材が適切に保護される。

このように、 電磁クラッチ 2 6、 とくにそのコア 3 1をヒ一タとして機能させ るので、 部品点数の増加を抑えることができ、 生産性の低下やコストアップを防 止できる。 また、 圧縮機 1の温度を検知するサ一ミスタ 3 4には、 従来の圧縮機 のバンドヒータ等に用いられていたものをそのまま転用することができる。 さら に、 従来の圧縮機のヒータ通電制御手段はそのままコア通電制御手段 3 5として 転用することも可能である。 したがって、 本発明に係る圧縮機の保護機構は、 既 存の圧縮機に対しても、 簡単な改良を施すだけで容易に適用することができる。 また、 コア 3 1のプレート 3 3とハウジング 2との間には伝熱部材 3 7が配置 されているので、 両者の実質的な接触面積を拡大することができる。 したがって、 コア 3 1側からハウジング 2側への伝熱効率を向上でき、 圧縮機 1の昇温効率を 向上することができる。

なお、 本実施態様においては、 サーミスタ 3 4により圧縮機 1の内部温度を検 知し、 該検知温度に応じてコア通電制御手段 3 5によりコア 3 1に通電されるよ うになつているが、 たとえば外気温度、 冷媒の流通を検知するセンサの信号に基 づいて通電制御するようにしてもよい。 また、 温度スィッチとタイマーの組み合 わせにより通電制御することも可能である。

このように、 本発明に係る圧縮機の保護方法および保護構造によるときは、 部 品点数の増加や生産性の低下、 コストアップを防止しつつ、 圧縮機内に溜まる液 冷媒の増加を防止できるので、 シール性の低下を防止できるだけでなく、 圧縮機 再起動時における液圧縮を防止でき、 圧縮機を効果的に保護することができる。

産 業 上 の 利 用 可 能 性

本発明に係る圧縮機の保護方法および保護構造は、 冷媒の圧縮に用いられるあ らゆる圧縮機に適用可能である。 たとえば、 本発明は、 寒冷地や冬季に液圧縮の おそれの生じやすい、 空調装置の冷凍回路に用いられる圧縮機の保護に好適であ る。 本発明は、 空調装置に使用される圧縮機に好適なものであるが、 車両用空調 装置に使用される圧縮機にも適用することができる。

Claims

言青 求 の 範 囲

1 . 電磁クラッチを備えた圧縮機の停止中に、 圧縮機の温度が予め設定した所定 温度以下になったとき、 前記電磁クラツチのコアに通電することにより該コアを ヒータとして機能させ、 圧縮機を昇温して圧縮機の温度を前記所定温度以上にす ることを特徵とする圧縮機の保護方法。

2 . 前記圧縮機が空調装置に設けられたものである、 請求項 1の圧縮機の保護方 法。

3 . 電磁クラッチを備えた圧縮機に、 圧縮機の温度を検知する手段と、 検知され た温度が予め設定した所定温度以下になったとき、 前記電磁クラッチのコアに通 電して該コアを圧縮機昇温用ヒータとして機能させるコァ通電制御手段とを設け たことを特徴とする圧縮機の保護構造。

4 . 前記コアと圧縮機本体との接合部に、 コアから圧縮機本体への伝熱部材が配 置されて一いる、 請求項 3の圧縮機の保護構造。

5 . 前記圧縮機が空調装置に設けられたものである、 請求項 3の圧縮機の保護構