JP2004084631A - Open type compressor apparatus and air-conditioning device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部動力を利用してケーシング内に形成された圧縮室の容積を可変として、吸入口から冷媒を吸入し、吐出口から圧縮された高圧の冷媒を吐出する開放型コンプレッサ装置およびそれを用いた空気調和装置に関するものであり、特に、外部動力の断接を行う電磁クラッチ機構を備えた開放型コンプレッサ装置の制御に係る。
【0002】
【従来の技術】
従来、開放型コンプレッサ装置は、外部動力(例えば、エンジン等)により駆動がなされるものであり、例えば、この種の装置は、特開平11−303777号公報に開示されている。上記公報には開放型コンプレッサ装置の中の一つであるスクロールコンプレッサが示されている。ここに示される装置は、固定スクロールと可動スクロールとがケーシングに配設され、両スクロール間には作動流体(例えば、冷媒)を圧縮する圧縮室が形成される。そして、エンジンの駆動力はコンプレッサベルトを介してプーリーに伝達され、プーリーに伝達された駆動力は電磁クラッチを介してシャフトに伝達され、シャフトに回動自在に組み込まれた可動スクロールを旋回運動させる。
【0003】
可動スクロールは固定スクロールに対して、旋回運動する様になっており、ケーシングに形成された吸入口から吸入された冷媒(潤滑油を含む)は、可動スクロールが旋回運動することにより、固定スクロールに設けられた渦巻体と可動スクロールに設けられた渦巻体との間で形成される徐々に容積を減少する圧縮室を固定スクロールの中央部へと導かれ、吐出口から高圧の冷媒が吐出する構成となっている。
【0004】
また、上記構成においては、シャフトの廻りを冷媒が流れるものとなるが、フロントハウジング内部に存在する冷媒が、大気中へと流れ出さない様に、シャフト上には軸シール部材(メカニカルシール)が設けられている。
【0005】
上記したコンプレッサに用いられるシール部材は、例えば、ゴム等から成るシール部材が用いられ、これによって、フロントハウジング内部に存在する冷媒が、大気中へと流れ出さない様になっている。また、この様な構成ではシャフト上に軸シール部材を備え持つが、コンプレッサが低温下に置かれて作動していない状態、若しくは、コンプレッサが冷えた状態が長く続く(例えば、コンプレッサの放置状態が長く続く)と、シール部材にゴム等を使用した場合、その材質特性によって、シール部材が硬化してしまう。その結果、所定時間放置後の起動時に、冷媒等の漏れが発生する場合が起こり得る。
【0006】
また、コンプレッサを温度が低い状態で立ち上げることにより生じる損傷を防止してコンプレッサの立ち上がりをよくするために、特開2002−31386号公報では、コンプレッサの予熱にヒータを用いる方法が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記した公報の如く、ヒータによりコンプレッサの予熱を行う方法では、コンプレッサの予熱にヒータを用いることにより、メカニカルシールの硬化を防止し、シャフト廻りのシール性を確保することができる。しかしながら、シール性の確保のためのヒータが必要となり、コストアップを招いてしまう。
【0008】
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、安価な方法により、コンプレッサ起動時のシール性を確保することを技術的課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた第1の技術的手段は、内部空間が形成され、吸入口と吐出口を有するケーシングと、該ケーシング内に配設される固定部材と、該固定部材に対して旋回運動を行う可動部材と、該可動部材を前記ケーシングに固定されたフロントハウジングに対して、旋回自在に支持するシャフトと、該シャフトと前記フロントハウジングとの間に配設されるシール部材と、前記シャフトと同軸で配設され、外部動力によって回転駆動される被駆動部材と、該被駆動部材とシャフトとの間に配設され、コイルに通電を行うことにより前記被駆動部材の回転を前記シャフトに対して断接する電磁クラッチ機構と、該電磁クラッチ機構を制御する制御手段とを備え、前記内部空間での前記固定部材と前記可動部材との間に形成される圧縮室に対して、前記吸入口より作動流体を吸入して前記可動部材の旋回運動により圧縮して、前記吐出口から吐出する開放型コンプレッサ装置において、前記制御手段は外部動力が運転停止した場合、前記コイルに所定時間通電を行う構成としたことである。
【0010】
上記した手段によれば、制御手段は外部動力が運転停止した場合、コイルに所定時間通電を行えば、外部動力が運転停止後でもコイルへの通電(例えば、タイマーやリレー等による所定時間の通電)によって、コイルの発熱が行える。このコイルの発熱により、ハウジングを介してシール部材が暖められる。これによって、所定時間放置後に外部動力の起動を行う場合に、コイルの発熱に伴う熱でシール部材の硬化を防止することが可能となり、シャフト廻りでのシール性を確保することが可能となる。
【0011】
また、上記の課題を解決するために講じた第2の技術的手段は、内部空間が形成され、吸入口と吐出口を有するケーシングと、該ケーシング内に配設される固定部材と、該固定部材に対して旋回運動を行う可動部材と、該可動部材を前記ケーシングに固定されたフロントハウジングに対して、旋回自在に支持するシャフトと、該シャフトと前記フロントハウジングとの間に配設されるシール部材と、前記シャフトと同軸で配設され、外部動力によって回転駆動される被駆動部材と、該被駆動部材とシャフトとの間に配設され、コイルに通電を行うことにより前記被駆動部材の回転を前記シャフトに対して断接する電磁クラッチ機構と、該クラッチ機構を制御する制御手段とを備え、前記内部空間での前記固定部材と前記可動部材との間に形成される圧縮室に対して、前記吸入口より作動流体を吸入して前記可動部材の旋回運動により圧縮して、前記吐出口から吐出する開放型コンプレッサ装置において、
【0012】
前記外部動力の温度を検出する温度検出手段を備え、該制御手段は、前記電磁クラッチ機構に対して駆動指示を行ってから所定時間経過し、前記温度が第1所定温度より低い場合、前記コイルに通電を行う構成としたことである。
【0013】
上記した手段によれば、外部動力の温度を温度検出手段により検出し、クラッチ機構を制御する制御手段によって、前記電磁クラッチ機構に対して駆動指示を行ってから所定時間経過し、外部動力の温度が第1所定温度より低い場合にコイルに対して通電を行えば、コイルへの通電によってコイルが発熱する。このコイルの発熱により、フロントハウジングを介してシール部材が暖められる。これによって、所定時間放置後に起動を行う場合に、コイルの発熱に伴う熱でシール部材の硬化を防止することが可能となり、シャフト廻りでのシール性を確保することが可能となる。
【0014】
この場合、コイルはフロントハウジングに支持され、被駆動部材には軸方向に凹部が形成され、凹部にコイルが配設されれば、コイルはフロントハウジングに支持された状態で、被駆動部材の軸方向に形成された凹部に収められるので、軸方向に大きくならない。
【0015】
また、シャフトに支持され、被駆動部材に対向してクラッチ板が配設され、コイルに通電を行うことにより、前記クラッチ板が前記被駆動部材と一体となり、前記シャフトと前記被駆動部材が一体回転すれば、外部動力をシャフトに伝達する電磁クラッチ機構の構成を用いてシャフト廻りのシール性を確保することが可能となるので、コンプレッサの予熱のためにだけ用いられる部品(例えば、ヒータ)は必要なくなる。
【0016】
更に、制御手段は、温度が第1所定温度より高く設定された第2所定温度よりも高くなった場合、コイルへの通電を停止すれば、温度が第2所定温度より高くなった場合には、コイルの通電によるシール部材の硬化がなくなり、十分なシール性を確保できたものとして、シール性の確保に必要な場合(例えば、低温時等)のみ、コイルの通電を行うことが可能となり、消費電力を抑えることが可能となる。
【0017】
更にその上、開放型コンプレッサ装置を、冷媒用のコンプレッサとして用いれば、低温時に開放型コンプレッサ装置を起動する場合に、空気調和装置(例えば、ガスヒートポンプ等)において、外部動力の停止状態からシール部材による確実なシールが行える。例えば、通常では、エンジン駆動式の空気調和装置に用いられるコンプレッサでは、コンプレッサの予熱を行う為にヒータが使用されるが、上記した構成の空気調和装置では、開放型コンプレッサ装置のもつ電磁クラッチ機構のコイルに通電を行うことにより、コンプレッサの予熱を行うことが可能となるので、コンプレッサの予熱を行うため用いられるヒータは必要なくなる。また、低温時にコンプレッサに溜り込もうとする冷媒を防止することが可能となるので、シール部材の劣化(例えば、Oリングを使用する場合には、発泡することが防止される)、起動時の初期潤滑不良が回避される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0019】
図1は、本発明の開放型コンプレッサ装置1における電磁クラッチ機構20を備えたスクロールコンプレッサ(単に、コンプレッサと称す)10の断面図である。コンプレッサ10は、外部から作動流体(例えば、冷媒や潤滑油)を吸入する吸入口3aと、内部で圧縮され高圧となった冷媒を外部に吐出する吐出口3bを有する金属製のケーシング3と、ケーシング3と一体となりシャフト4を回転自在に支持する金属製のフロントハウジング2とで形成される内部空間9に、後述するシャフト4、偏心ブッシュ5および可動スクロール7等から成る回転体が収められ、フロントハウジング2、ケーシング3がボルト等の締結部材により固定されている。
【0020】
フロントハウジング2には、コンプレッサプーリー(単に、プーリーと称す)8がシャフト4と同軸上に配設され、エンジン40からの回転を外部に対して伝えるエンジンプーリー(単に、プーリーと称す)41との間には、図2に示す様に、ベルト42が掛けられており、エンジン40の回転力(駆動カ)がベルト42、プーリー8、電磁クラッチ20を介してコンプレッサ10のシャフト4に伝達される構成となっている。
【0021】
シャフト4は中央に大径部4aを有する。フロントハウジング2内において、シャフト4はプーリー側において、ベアリング22により軸支されると共に、シャフト4の中央において、大径部4aにてベアリング23により軸支される。ベアリング22,23の外輪はフロントハウジング2に形成された凹部の内壁に対して共に圧入されている。また、ベアリング22,23の内輪にはシャフト4が嵌合され、フロントハウジング2に対して、シャフト4が回転自在に軸支される。
【0022】
ベアリング22,23の間には、シャフト廻りのシール性を図るため、メカニカルシールとして2つの環状のシール部材11(11a,11b)が配設されている。シール部材11はベアリング22の横に形成された空間9aとベアリング23のプーリー側に形成された空間9bとの連通をシールするものであり、シール部材11aはフロントハウジング2に形成された空間内の小径部にて嵌着されている。それと同軸で、シール部材11bがシャフト上に嵌っている。この様な構成により、シール部材11aはフロントハウジング2に対して固定され回転しないが、シール部材11bはシャフト4の回転により回転するものとなるが、空間9a,9bとはシール部材11a,11bによってシール性が確保される。
【0023】
また、大径部4aのプーリー8が設けられる側とは反対の側には、中央が偏心した偏心ブッシュ5がシャフト上4に偏心した状態で設けられている。偏心ブッシュ5がシャフト4の回転によって回転した場合、偏心ブッシュ5の回転と可動スクロールの旋回運動に対してバランスが取られる様になっており、しかも、回転時に振動が発生しない様、カウンターウェイトが偏心ブッシュ5に取り付けられる。
【0024】
一方、ケーシング3は有底円筒状を呈し、フロントハウジング2と組み付けがなされた状態では、内部空間9が形成される。そのケーシング3の内部空間9には、固定スクロール6と、固定スクロール6に対して旋回運動を行う可動スクロール7が配設される。固定スクロール6はケーシング3の内壁にボルト等の締結部材13により固定され、回転を行わない。この固定スクロール6は、図1に示す左側(プーリー側)では、固定スクロール6の中心から渦状となった渦巻部6aが一体で形成される。また、固定スクロール6に対向して可動スクロール7が配設されるが、可動スクロール7はシャフト4が回転駆動されると偏心ブッシュ5と可動スクロール回転阻止機構であるボールカップリングの作用により、シャフト4の軸芯に対して旋回運動を行う。この場合、可動スクロール7には固定スクロール6に形成された渦巻部6aの中に入る渦巻部6aと同様な形状を成す渦巻部7aが、可動スクロール7に一体で形成されている。これによって、固定スクロール6に対して可動スクロール7は旋回運動を行うが、両スクロール6,7の渦巻部6a,7aとの間には圧縮室14が形成される。この圧縮室14は、外側から中心に行くに従って、次第に圧縮室14の容積が小さくなり、圧縮室14の内部の冷媒が圧縮され、中心で最も高圧となり、圧縮により高圧となった冷媒が吐出口3bから吐出される構成となっている。
【0025】
次に、シャフト4のプーリー側の構成について説明する。フロントハウジング2の軸方向の一端にはシャフト4が貫通するボス部2aが形成されている。ボス部2aの外径には、シャフト4と同軸で金属製の円筒状のプーリー8が配設される。プーリー8の内径はボス部2aの径よりも大となっており、ベアリング24を介してフロントハウジング2に対してプーリー8は回動自在となる。プーリー8は外径にV溝が形成され、このV溝にベルト42が掛けられる。また、プーリー8には、図1に示す軸方向右側に環状の凹部8aが形成されており、その凹部8aの中にコイル21が配設される。コイル21は、フロントハウジング2の軸方向における側面2bに環状のプレート部材25を介して取り付けられる。このプレート部材25には、軸方向に開口を有する環状のコイルリング26がスポット溶接により固定されており、コイルリング26の内部に周方向に巻回されたコイル21が配設される。この場合、プーリー8に形成された凹部8aと開口を有するコイルリング26とは所定間隔を保持した状態で、コイルリング26に対してプーリー8は回転自在となっている。
【0026】
プーリー8は金属材から成り、軸方向の端面8bはシャフト4に対して垂直となっており、軸方向からプーリー8に対向し、環状のクラッチ板15が配設されている。クラッチ板15はアーマチュア、ボス、プレート、板バネ27より成り、シャフト4の端部にてナット28により、シャフトとボスが固定されている。また、ボスとプレートと板バネ27の一端はリベット29aによって固定され、アーマチュアと板バネ27の他端がリベット29bによって固定されている。即ち、プレートとアーマチュアは板バネ27で接続されることになる。
【0027】
シャフト4とプーリー8との間には、外部動力からの回転をコンプレッサ10に対して動力伝達を断接する電磁クラッチ機構20が設けられており、この電磁クラッチ機構20はコイル21、プーリー8およびクラッチ板15を備える。この中のコイル21に、図示しないコネクタを介して外部から給電し、通電を行うことにより、コイル21に電流が流れ、プーリー8の軸方向端面とそれと対向配置されるアーマチュアが電磁力によって吸引される。これによって、プーリー8の端面8bにアーマチュアが当接して一体回転する様になり、プーリー8の回転力はシャフト4に伝達される。一方、コイル21への通電を中止すると、板バネ27の付勢力によりプーリー8の側面からアーマチュアが離れ、プーリー8を回転させる回転力は遮断されて、シャフト4に伝達されない。
【0028】
本実施形態における開放型コンプレッサ装置1の構成を、図2に示す。図2では、エンジン40からの動力をベルト42によりコンプレッサ10に伝達し、コンプレッサ10に設けられた電磁クラッチ機構20を制御装置30により制御する構成となっている。制御装置30はエンジン40の温度を検出する温度センサ41およびコンプレッサ10の駆動あるいは停止をスイッチ操作により行うリモコン43を備え、これらの信号に基づいて、電磁クラッチ機構20に対して駆動信号を出力して電磁クラッチ機構20を作動させる。電磁クラッチ機構20が作動すると、冷媒を吸入口3aより吸入して、コンプレッサ内部で吸入された冷媒を高圧に圧縮して吐出口3bより吐出する。この場合、制御装置30に入力される温度センサ41の出力信号は、所定温度(第1所定温度)T1より低くなるとオン状態(ON状態)となり、所定温度T1よりも高い所定温度(第2所定温度)T2よりも大きくなるとオフ状態(OFF状態)を出力し、リモコン43からの駆動指令に基づき、電磁クラッチ機構20に対して駆動信号を出力する。
【0029】
この様に電磁クラッチ機構20が制御される開放型コンプレッサ装置1は、冷媒用のコンプレッサとして空気調和装置に使用することが可能である。
【0030】
次に、作動について説明する。エンジン40の駆動カはプーリー41,8に張架されたベルト42を介してプーリー8に伝達され、プーリー8を回転させる。この場合、制御装置30から電磁クラッチ機構20に対して駆動信号が出力されていない場合(例えば、低電位状態)には、コイル21への通電が行われず、クラッチ断絶状態となり、シャフト4に動力は伝達されない。一方、制御装置30から電磁クラッチ機構20に対して駆動信号が出力されている場合(例えば、高電位状態)には、コイル21への通電が行われ、電磁吸引力がアーマチュアに対して作用してプーリー側に吸引されてプーリー8とアーマチュアは一体となる。その結果、プーリー8とクラッチ板15は一体となって回転し、エンジン40からの駆動力がシャフト4に伝達される。
【0031】
この様に、エンジン40からの駆動力がシャフト4に伝達されると、シャフト4の回転により、可動スクロール7を固定スクロール6に対して旋回運動させる。この場合、可動スクロール7の旋回運動により、吸入口3aから吸入された冷媒は両スクロール6、7の外径側から取り込まれ、両スクロールによって形成され徐々に容積が狭められる圧縮室14により、スクロールの中央部に導かれる。そして、中央部に導かれた冷媒は、固定スクロール6の中央部に設けられた孔からハウジング3の内部に形成されたスクロール外に抜け、図示しない通路を通り、吐出口3bから吐出される。また、シャフト廻りにある冷媒は、シャフト4の廻りからプーリー側に流れようとするが、途中、シール部材11a,11bが設けられているので、大気側への冷媒の漏れが防止される。
【0032】
この場合、コンプレッサ10が一定値以下に冷えた状態にあると、シール部材11a、11bにゴム等の弾性部材を使用した場合、低温では硬化してしまいシャフト4の廻りのシール性の確保が難しくなる。そこで、本実施形態では、エンジン40の温度と電磁クラッチ機構20への駆動指示(駆動信号を出力)を行ってからの時間を監視し、必要に応じてコイル21に通電を行い、コイル通電による発熱を利用してシール部材11の硬化を防止して確実なシール性を確保する様にしている。
【0033】
そこで、制御装置30における処理について、図4を参照して説明する。尚、以下に示す説明ではプログラムにおけるステップを、単に「S」として説明する。
【0034】
制御装置30に電源が供給されると、プログラムが実行される。S1では、制御装置30はコンプレッサ10を駆動、つまり、電磁クラッチ機構20を作動させてからどれくらいの時間が経過したのかが判断される。そこで、所定時間(例えば、30分)経過していない場合には、電磁クラッチ機構20に対して何もしないが、所定時間経過した場合にはS2に進み、S2では温度センサ41の出力に基づいて第1所定温度(例えば、0度)よりも低いかが判断される。そこで、エンジン温度が第1所定温度よりも低い場合には電磁クラッチ機構20に対して駆動信号を出力して、コンプレッサ10が冷えていると判断して、コイル21に通電する。コイル21に通電がなされると、電磁的吸引力によりクラッチ板15とプーリー8が一体回転する。その結果、シャフト4が回転し、圧縮が行われる。この場合、コイル21に通電がなされると、コイル21が発熱して、その熱によりコイルリング26、プレート部材25を伝わって熱がフロントハウジング2へと逃げてゆき、フロントハウジング2が暖められる。その後、フロントハウジング2に固定されるシール部材11aが暖められる。そして、シール部材11aと接触するシール部材11bにも熱が伝わっていく。さらに、シャフト4自身も間接的にフロントハウジング2から熱が伝わり、シール部材11bの温度低下が防止されやすい。シール部材11aがコイル21の発熱に伴う熱により暖められると、ゴム等を使用している場合には硬化が防止され、十分なシール性をシャフト4の廻りでもたせることができる。
【0035】
一方、S2においてエンジン温度が第1所定温度より高い場合には、今度は、S4にて第1所定温度よりも高い第2所定温度(例えば、5度)よりも高いかが判断される。ここで、第2所定温度より低い場合(第1所定温度から第2所定温度の間)ではS6に進むが、エンジン温度が第2所定温度よりも高い場合には、S5にて電磁クラッチ機構20に対して駆動信号(高電位)を出力せず、エンジン40からの動力の伝達を遮断して、シャフト4へは伝達しない。その後、S6では、リモコン43からの動作スイッチによる信号が入力されたかが判断され、その信号が入力されない場合にはS1からの処理を繰り返すが、リモコン43からの動作スイッチがオン状態にある場合には、通常のシステム運転動作に移行する。
【0036】
また、シャフト廻りでのシール性を確保する別の方法としては、図5に示す方法を用いても良い。図5において、制御装置30に電源が供給されると、プログラムが実行される。S11では、制御装置30は電磁クラッチ機構20を作動させてからどれくらいの時間が経過したのか、あるいは、エンジン40の運転が停止したが判断される。そこで、所定時間経過していない場合には、電磁クラッチ機構20に対して何もしないが、所定時間経過した場合にはS12に進み、S12では電磁クラッチ機構20に対して駆動信号を所定時間(例えば、シール部材11a,11bが暖められ、十分なシール性が確保できる状態となるまでの時間)だけ出力して、コイル21に通電する。コイル21に通電がなされると、電磁的吸引力によりクラッチ板15とプーリー8が一体回転する。その結果、シャフト4が回転し、圧縮が行われる。この場合、コイル21に通電がなされると、コイル21が発熱して、その熱によりコイルリング26、プレート部材25を伝わって熱がフロントハウジング2へと逃げてゆき、フロントハウジング2が暖められる。その後、フロントハウジング2に固定されるシール部材11aが暖められる。その結果、両シール部材11a,11bがコイル21の発熱に伴う熱により暖められると、ゴム等を使用している場合には硬化が防止され、十分なシール性をシャフト4の廻りでもたせることができる。
【0037】
その後、S13では、リモコン43からの動作スイッチによる信号が入力されたかが判断され、その信号が入力されない場合にはS11からの処理を繰り返すが、リモコン43からの動作スイッチがオン状態である場合には、電磁クラッチ機構20のコイル21への通電を停止した後、通常のシステム運転動作に移行する。この場合、コイル21への通電は、タイマーまたはリレー等によりエンジン停止後に所定時間通電して、シール部材11aを暖めて硬化を防止し、シャフト廻りのシール性を確保することができる。
【0038】
【効果】
本発明によれば、制御手段は外部動力が運転停止した場合、コイルに所定時間通電を行えば、外部動力が運転停止後でもコイルへの通電によって、コイルの発熱を行うことができ、このコイルの発熱により、ハウジングを介してシール部材を暖めることができる。このため、外部動力を所定時間放置後に起動を行う場合に、コイルの発熱に伴う熱でシール部材の硬化を防止することができ、シャフト廻りでのシール性を確保することができる。
【0039】
また、本発明によれば、電磁クラッチ機構を制御する制御手段に、前記電磁クラッチ機構に対して駆動指示を行ってから所定時間経過し、外部動力の温度が第1所定温度より低い場合にコイルに通電を行えば、コイルへの通電によってコイルが発熱し、コイルの発熱により、ハウジングを介してシール部材を暖めることができる。これによって、コイルの発熱に伴う熱でシール部材の硬化を防止することができ、シャフト廻りでのシール性を確保することができる。これは、コンプレッサを予熱するだけに用いるヒータは必要ない。
【0040】
この場合、コイルはハウジングに支持され、被駆動部材には軸方向に凹部が形成され、凹部にコイルが配設されれば、コイルはハウジングに支持された状態で、被駆動部材の軸方向に形成された凹部に収められるので、軸方向に小型化することができる。
【0041】
また、シャフトに支持され、被駆動部材に対向してクラッチ板が配設され、コイルに通電を行うことにより、前記クラッチ板が前記被駆動部材と一体となり、前記シャフトと前記被駆動部材が一体回転すれば、外部動力をシャフトに伝達する電磁クラッチ機構の構成を用いてシャフト廻りのシール性を確保することができる。
【0042】
更に、制御手段は、温度が第1所定温度より高く設定された第2所定温度よりも高くなった場合、コイルへの通電を停止すれば、温度が第2所定温度より高くなった場合には、コイルの通電によるシール部材の硬化がなくなり、十分なシール性を確保できたものとして、シール性の確保に必要な場合(例えば、低温時等)のみ、コイルへの通電を行うことができ、消費電力を抑えることができる。
【0043】
更にその上、開放型コンプレッサ装置を、冷媒用のコンプレッサとして用いれば、低温時に開放型コンプレッサ装置を起動する場合に、空気調和装置において、外部動力の停止状態からシール部材による確実なシールを行うことができる。上記した構成の空気調和装置では、開放型コンプレッサ装置のもつ電磁クラッチ機構のコイルに通電を行うことにより、コンプレッサの予熱を行うことができ、また、コンプレッサの予熱を行うため用いられるヒータは必要なく、低コストに予熱を行うことができる。更に、シール部材の劣化や起動時の初期潤滑不良を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における開放型コンプレッサ装置をスクロールコンプレッサに適用した場合の断面図である。
【図2】本発明の一実施形態における開放型コンプレッサ装置の構成図である。
【図3】図2に示す温度センサの出力によりクラッチ作動を説明するための説明図である。
【図4】図2に示す制御装置の処理を示すフローチャートである。
【図5】図2に示す制御装置の別の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 開放型コンプレッサ装置
2 フロントハウジング
3 ケーシング
3a 吸入口
3b 吐出口
4 シャフト
6 固定スクロール(固定部材)
7 可動スクロール(可動部材)
8 プーリー(被駆動部材)
8a 凹部
10 スクロールコンプレッサ(コンプレッサ)
11 シール部材
14 圧縮室
15 クラッチ板
20 電磁クラッチ機構
21 コイル
30 制御装置(制御手段)
41 温度センサ(温度センサ)
43 リモコン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an open-type compressor device in which the volume of a compression chamber formed in a casing is made variable by using external power, a refrigerant is drawn in from a suction port, and a compressed high-pressure refrigerant is discharged from a discharge port. More particularly, the present invention relates to control of an open-type compressor device having an electromagnetic clutch mechanism for connecting and disconnecting external power.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an open type compressor device is driven by external power (for example, an engine or the like). For example, this type of device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-303777. The above publication discloses a scroll compressor which is one of the open-type compressor devices. In the device shown here, a fixed scroll and a movable scroll are disposed in a casing, and a compression chamber for compressing a working fluid (for example, a refrigerant) is formed between the two scrolls. The driving force of the engine is transmitted to the pulley via the compressor belt, and the driving force transmitted to the pulley is transmitted to the shaft via the electromagnetic clutch, thereby causing the movable scroll, which is rotatably incorporated in the shaft, to orbit. .
[0003]
The movable scroll orbits relative to the fixed scroll, and the refrigerant (including the lubricating oil) sucked from an inlet formed in the casing is turned to the fixed scroll by the orbital movement of the movable scroll. A configuration in which a compression chamber formed between the provided scroll and the scroll provided in the movable scroll and having a gradually decreasing volume is guided to the center of the fixed scroll, and high-pressure refrigerant is discharged from a discharge port. It has become.
[0004]
In the above configuration, the refrigerant flows around the shaft. However, a shaft seal member (mechanical seal) is provided on the shaft so that the refrigerant existing inside the front housing does not flow out to the atmosphere. Is provided.
[0005]
As the seal member used for the compressor described above, for example, a seal member made of rubber or the like is used, so that the refrigerant present inside the front housing does not flow out to the atmosphere. In such a configuration, a shaft seal member is provided on the shaft. However, the compressor is not operated at a low temperature and does not operate, or the compressor is cooled for a long time (for example, if the compressor is left unattended). If the sealing member is made of rubber or the like, the sealing member is hardened due to its material characteristics. As a result, leakage of the refrigerant or the like may occur at the time of startup after being left for a predetermined time.
[0006]
Further, in order to prevent damage caused by starting up the compressor at a low temperature and improve the start-up of the compressor, JP-A-2002-31386 discloses a method of using a heater for preheating the compressor. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described in the above publication, in the method of preheating the compressor by the heater, the use of the heater for the preheating of the compressor can prevent the mechanical seal from hardening and ensure the sealing performance around the shaft. However, a heater for securing the sealing property is required, which leads to an increase in cost.
[0008]
Then, this invention is made | formed in view of the said problem, and makes it a technical subject to ensure the sealing performance at the time of a compressor starting by an inexpensive method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first technical measure taken to solve the above-mentioned problem is that a casing having an internal space formed therein and having an inlet and an outlet, a fixing member disposed in the casing, and a fixing member A movable member that makes a revolving motion with respect to the shaft, a shaft that supports the movable member so as to be pivotable with respect to a front housing fixed to the casing, and a seal member that is disposed between the shaft and the front housing. A driven member disposed coaxially with the shaft and rotatably driven by external power, and disposed between the driven member and the shaft, and energizing a coil to rotate the driven member. An electromagnetic clutch mechanism for connecting and disconnecting the shaft to and from the shaft, and control means for controlling the electromagnetic clutch mechanism. The electromagnetic clutch mechanism is formed between the fixed member and the movable member in the internal space. In an open-type compressor device in which a working fluid is sucked into the compression chamber through the suction port, compressed by the swirling motion of the movable member, and discharged from the discharge port, the control means stops the operation of the external power. In this case, the coil is energized for a predetermined time.
[0010]
According to the above-mentioned means, when the external power is stopped, the control means supplies power to the coil for a predetermined time, and the power is supplied to the coil even after the external power is stopped (for example, the power is supplied for a predetermined time by a timer, a relay, or the like). ) Allows the coil to generate heat. The heat generated by the coil heats the seal member via the housing. This makes it possible to prevent the sealing member from being hardened by the heat generated by the coil when the external power is started after being left for a predetermined time, and to ensure the sealing performance around the shaft.
[0011]
Further, a second technical means taken to solve the above-mentioned problem is that a casing having an internal space formed therein and having an inlet and an outlet, a fixing member provided in the casing, A movable member that makes a pivoting motion with respect to the member, a shaft that supports the movable member so as to be pivotable with respect to a front housing fixed to the casing, and is disposed between the shaft and the front housing. A driven member disposed coaxially with the shaft and rotatably driven by an external power; and a driven member disposed between the driven member and the shaft, wherein the driven member is energized by energizing a coil. An electromagnetic clutch mechanism for connecting / disconnecting the rotation of the shaft to / from the shaft, and control means for controlling the clutch mechanism, formed between the fixed member and the movable member in the internal space. Relative compression chamber, and compressed by orbiting movement of the movable member to suck the working fluid from the inlet, the open-type compressor unit to be discharged from the discharge port,
[0012]
Temperature control means for detecting a temperature of the external power, wherein the control means performs a driving instruction to the electromagnetic clutch mechanism for a predetermined time, and when the temperature is lower than a first predetermined temperature, The configuration is such that current is supplied to the power supply.
[0013]
According to the above-described means, the temperature of the external power is detected by the temperature detecting means, and the control means for controlling the clutch mechanism issues a drive instruction to the electromagnetic clutch mechanism, and a predetermined time has passed, and the temperature of the external power has been reduced. If the current is lower than the first predetermined temperature and the coil is energized, the coil generates heat by energizing the coil. The heat generated by the coil heats the seal member via the front housing. This makes it possible to prevent the sealing member from being hardened by the heat generated by the coil when starting up after being left for a predetermined time, thereby ensuring the sealing performance around the shaft.
[0014]
In this case, the coil is supported by the front housing, a recess is formed in the driven member in the axial direction, and if the coil is provided in the recess, the coil is supported by the front housing and the shaft of the driven member is supported. Since it is accommodated in the recess formed in the direction, it does not become large in the axial direction.
[0015]
Further, a clutch plate supported by the shaft and opposed to the driven member is provided, and by energizing the coil, the clutch plate is integrated with the driven member, and the shaft and the driven member are integrated. If it rotates, it is possible to secure the sealing performance around the shaft by using the configuration of the electromagnetic clutch mechanism that transmits external power to the shaft. Therefore, components (for example, heaters) used only for preheating the compressor are No longer needed.
[0016]
Further, when the temperature becomes higher than the second predetermined temperature set higher than the first predetermined temperature, the control means stops the energization of the coil, and when the temperature becomes higher than the second predetermined temperature, As a result, the sealing member is no longer hardened due to the energization of the coil, and it is possible to energize the coil only when necessary for ensuring the sealing performance (for example, at a low temperature), assuming that sufficient sealing performance has been ensured. Power consumption can be reduced.
[0017]
In addition, if the open-type compressor is used as a compressor for a refrigerant, when the open-type compressor is started at a low temperature, the air-conditioning apparatus (for example, a gas heat pump or the like) is turned off by a seal member when external power is stopped. A reliable seal can be performed. For example, in a compressor used in an engine-driven air conditioner, a heater is usually used to preheat the compressor. However, in the air conditioner having the above-described configuration, an electromagnetic clutch mechanism of an open type compressor is used. By energizing the coil, it is possible to preheat the compressor, so that a heater used for preheating the compressor is not required. In addition, since it is possible to prevent the refrigerant from accumulating in the compressor at low temperatures, deterioration of the seal member (for example, when an O-ring is used, foaming is prevented), Initial lubrication failure is avoided.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a scroll compressor (hereinafter simply referred to as a compressor) 10 including an electromagnetic
[0020]
In the
[0021]
The shaft 4 has a
[0022]
Between the
[0023]
An
[0024]
On the other hand, the
[0025]
Next, the configuration on the pulley side of the shaft 4 will be described. A
[0026]
The
[0027]
Between the shaft 4 and the
[0028]
FIG. 2 shows the configuration of the open-type compressor device 1 according to the present embodiment. 2, the power from the
[0029]
The open type compressor device 1 in which the electromagnetic
[0030]
Next, the operation will be described. The driving force of the
[0031]
As described above, when the driving force from the
[0032]
In this case, when the
[0033]
Therefore, the processing in the
[0034]
When power is supplied to the
[0035]
On the other hand, if the engine temperature is higher than the first predetermined temperature in S2, it is determined in S4 whether the engine temperature is higher than a second predetermined temperature (for example, 5 degrees) higher than the first predetermined temperature. If the engine temperature is lower than the second predetermined temperature (between the first predetermined temperature and the second predetermined temperature), the process proceeds to S6. If the engine temperature is higher than the second predetermined temperature, the process proceeds to S5. , Does not output a drive signal (high potential), shuts off transmission of power from the
[0036]
Further, as another method for securing the sealing property around the shaft, a method shown in FIG. 5 may be used. In FIG. 5, when power is supplied to the
[0037]
Thereafter, in S13, it is determined whether or not a signal from the operation switch from the
[0038]
【effect】
According to the present invention, when the external power is stopped and the coil is energized for a predetermined time when the external power is stopped, the coil can generate heat by energizing the coil even after the external power is stopped. , The seal member can be warmed through the housing. Therefore, when the external power is activated after being left for a predetermined time, the sealing member can be prevented from being hardened by the heat generated by the coil, and the sealing performance around the shaft can be ensured.
[0039]
Further, according to the present invention, when a predetermined time has passed since the drive instruction to the electromagnetic clutch mechanism is given to the control means for controlling the electromagnetic clutch mechanism and the temperature of the external power is lower than the first predetermined temperature, When the power is supplied to the coil, the coil generates heat by energizing the coil, and the heat generated by the coil can heat the seal member via the housing. Thereby, the hardening of the seal member due to the heat generated by the heat generated by the coil can be prevented, and the sealing performance around the shaft can be ensured. This eliminates the need for a heater that is only used to preheat the compressor.
[0040]
In this case, the coil is supported by the housing, the recessed portion is formed in the driven member in the axial direction, and if the coil is provided in the recessed portion, the coil is supported in the housing and is supported in the axial direction of the driven member. Since it is accommodated in the formed concave portion, the size can be reduced in the axial direction.
[0041]
Further, a clutch plate supported by the shaft and opposed to the driven member is provided, and by energizing the coil, the clutch plate is integrated with the driven member, and the shaft and the driven member are integrated. If it rotates, the sealing performance around the shaft can be ensured by using the configuration of the electromagnetic clutch mechanism that transmits external power to the shaft.
[0042]
Further, when the temperature becomes higher than the second predetermined temperature set higher than the first predetermined temperature, the control means stops the energization of the coil, and when the temperature becomes higher than the second predetermined temperature, Assuming that the sealing member is no longer hardened by energization of the coil and that sufficient sealing properties can be ensured, the coil can be energized only when necessary for ensuring sealing properties (for example, at low temperatures). Power consumption can be reduced.
[0043]
Furthermore, if the open-type compressor is used as a compressor for a refrigerant, when the open-type compressor is started at a low temperature, the air-conditioning apparatus can reliably seal the external power from the stopped state by the seal member. Can be. In the air conditioner having the above-described configuration, the compressor can be preheated by energizing the coil of the electromagnetic clutch mechanism of the open type compressor device, and the heater used for preheating the compressor is not required. Preheating can be performed at low cost. Further, deterioration of the seal member and poor initial lubrication at startup can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view when an open-type compressor device according to an embodiment of the present invention is applied to a scroll compressor.
FIG. 2 is a configuration diagram of an open-type compressor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a clutch operation based on an output of a temperature sensor shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart showing a process of a control device shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a flowchart showing another process of the control device shown in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
1 Open type compressor device
2 Front housing
3 Casing
3a Inlet
3b outlet
4 shaft
6 fixed scroll (fixed member)
7 Movable scroll (movable member)
8 Pulley (driven member)
8a recess
10. Scroll compressor (compressor)
11 Seal member
14 Compression chamber
15 Clutch plate
20 Electromagnetic clutch mechanism
21 coils
30 control device (control means)
41 Temperature sensor (temperature sensor)
43 Remote control
Claims (6)
該ケーシング内に配設される固定部材と、
該固定部材に対して旋回運動を行う可動部材と、
該可動部材を前記ケーシングに固定されたフロントハウジングに対して、旋回自在に支持するシャフトと、
該シャフトと前記フロントハウジングとの間に配設されるシール部材と、
前記シャフトと同軸で配設され、外部動力によって回転駆動される被駆動部材と、
該被駆動部材とシャフトとの間に配設され、コイルに通電を行うことにより前記被駆動部材の回転を前記シャフトに対して断接する電磁クラッチ機構と、
該電磁クラッチ機構を制御する制御手段とを備え、
前記内部空間での前記固定部材と前記可動部材との間に形成される圧縮室に対して、前記吸入口より作動流体を吸入して前記可動部材の旋回運動により圧縮して、前記吐出口から吐出する開放型コンプレッサ装置において、
前記制御手段は外部動力が運転停止した場合、前記コイルに所定時間通電を行うことを特徴とする開放型コンプレッサ装置。A casing having an internal space formed therein and having a suction port and a discharge port,
A fixing member disposed in the casing;
A movable member that performs a swiveling motion with respect to the fixed member,
A shaft for pivotally supporting the movable member with respect to a front housing fixed to the casing;
A seal member disposed between the shaft and the front housing;
A driven member that is disposed coaxially with the shaft and is rotationally driven by external power;
An electromagnetic clutch mechanism disposed between the driven member and the shaft, for connecting and disconnecting rotation of the driven member to and from the shaft by energizing a coil;
Control means for controlling the electromagnetic clutch mechanism,
A working fluid is sucked into the compression chamber formed between the fixed member and the movable member in the internal space from the suction port, compressed by the swirling motion of the movable member, and is compressed from the discharge port. In an open-type compressor device that discharges,
The open-type compressor apparatus according to claim 1, wherein the control means supplies power to the coil for a predetermined time when the operation of the external power is stopped.
該ケーシング内に配設される固定部材と、
該固定部材に対して旋回運動を行う可動部材と、
該可動部材を前記ケーシングに固定されたフロントハウジングに対して、旋回自在に支持するシャフトと、
該シャフトと前記フロントハウジングとの間に配設されるシール部材と、
前記シャフトと同軸で配設され、外部動力によって回転駆動される被駆動部材と、
該被駆動部材とシャフトとの間に配設され、コイルに通電を行うことにより前記被駆動部材の回転を前記シャフトに対して断接する電磁クラッチ機構と、
該電磁クラッチ機構を制御する制御手段とを備え、前記内部空間での前記固定部材と前記可動部材との間に形成される圧縮室に対して、前記吸入口より作動流体を吸入して前記可動部材の旋回運動により圧縮して、前記吐出口から吐出する開放型コンプレッサ装置において、
前記外部動力の温度を検出する温度検出手段を備え、該制御手段は前記電磁クラッチ機構に対して駆動指示を行ってから所定時間経過し、前記温度が第1所定温度より低い場合、前記コイルに通電を行うことを特徴とする開放型コンプレッサ装置。A casing having an internal space formed therein and having a suction port and a discharge port,
A fixing member disposed in the casing;
A movable member that performs a swiveling motion with respect to the fixed member,
A shaft for pivotally supporting the movable member with respect to a front housing fixed to the casing;
A seal member disposed between the shaft and the front housing;
A driven member that is disposed coaxially with the shaft and is rotationally driven by external power;
An electromagnetic clutch mechanism disposed between the driven member and the shaft, for connecting and disconnecting rotation of the driven member to and from the shaft by energizing a coil;
Control means for controlling the electromagnetic clutch mechanism, wherein the movable fluid is sucked from the suction port into a compression chamber formed between the fixed member and the movable member in the internal space, and In an open-type compressor device that is compressed by the turning motion of the member and discharged from the discharge port,
A temperature detecting unit for detecting a temperature of the external power, wherein the control unit sends a drive instruction to the electromagnetic clutch mechanism for a predetermined time, and when the temperature is lower than a first predetermined temperature, An open-type compressor device that is energized.
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