(57)【要約】【課題】圧縮機構部が回転不能となった際に、エンジン駆動用ベルトへの過大な力が加わらない安価な圧縮機を構成すること。【解決手段】アマチュア１２とロータプーリ１３とコイル１４からなる電磁クラッチと、アマチュア１２に接続固定されてアマチュアからの動力を伝える円柱状のシャフト２と、シャフト２が回転駆動することで冷媒の圧縮を行う圧縮機構部を備えた圧縮機であって、シャフト２の一部に極細部１１を設けたことで、部品点数の増加を招くことなく、安価で動力遮断が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アマチュアとロータプーリとコイルからなる電磁クラッチと、前記アマチュアに接続固定されて前記アマチュアからの動力を伝える円柱状のシャフトと、前記シャフトが回転駆動することで冷媒の圧縮を行う圧縮機構部を備えた圧縮機であって、前記シャフトの一部に極細部を設けた圧縮機。
【請求項２】
前記シャフトは、前記アマチュアとの接続部と圧縮機構部との間であって前記アマチュアとの接続部から圧縮機構部に向かって順に第１の部分と、前記第１の部分よりも直径が大きい第２の部分を備え、前記極細部は前記第２の部分もしくは前記第２の部分よりも圧縮機構部側に設けた請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記シャフトの前記第１の部分に軸シール部を設けた、請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記シャフトの中心軸と同軸となるように円筒状のロータを接続固定し、前記極細部は、前記ロータ及び前記シャフトと同軸となる円筒状とした、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記極細部は、略三角形の切込みを入れた形状とした、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍空調用などに用いられる圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用空調装置の冷凍サイクルの圧縮機は、アマチュアとロータプーリとコイルからなる電磁クラッチを介してエンジンに連結され、電磁クラッチによりエンジンからの動力伝達が断続されるようになっている。ところで、圧縮機が焼きつき等の故障を発生して、そのシャフトがロックすると、エンジンの動力伝達装置のベルトに過大な力が加わり、このベルトの破損等の不具合が生じる。このベルト破損等の不具合が一旦生じると、エンジン冷却水循環用ウォータポンプ、バッテリ充電用発電機等のエンジン補機が作動不能となり、エンジンの運転停止という重大事態を引き起こすので、この不具合を未然に防止するための対策が必要である。
【０００３】
そこで、以下のような対策を一般に講じている。図８は、従来の圧縮機における電磁クラッチを示す図である。図８に示すように、エンジン側からの動力を受けて回転している入力側のロータプーリ１３と、この入力側ロータプーリ１３に、電磁コイル１４の電磁吸引力により吸着されて回転する出力側のアマチュア１２とを有する電磁クラッチにおいて、圧縮機のロック時には出力側のアマチュア１２が回転不能となり、このアマチュア１２に対して前記ロータプーリ１３が滑りながら回転するので、この滑り接触部分の温度が異常上昇する。
【０００４】
そこで、このアマチュア１２とロータプーリ１３との滑り接触部分における温度の異常上昇に注目して、この温度の異常上昇により溶断する温度ヒューズ１８を設置し、この温度ヒューズ１８の溶断により前記電磁コイルへの通電を遮断して、電磁クラッチを動力遮断状態とすることにより、上記ベルトに過大な力が加わるのを防止している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、以下のような対策も講じている例がある。図９は、従来の圧縮機における他のクラッチの例を示す図である。図９に示すように、エンジン側からの動力を受けて回転している入力側のロータプーリ１３と、この入力側ロータプーリ１３に結合されて、動力を伝達する出力側アマチュア１２において、このアマチュア１２の動力をシャフト２に伝達するハブは、圧縮機のシャフトに結合される第１のハブ１９と、この第１のハブ１９に結合されて、エンジン側の伝達された動力を第１のハブ１９に伝達する第２のハブ２０とを有し、第１のハブ１９と第２のハブ２０との少なくとも一方側が樹脂または焼結金属で構成されている。前記第１のハブ１９と、第２のハブ２０は、互いに対抗する面のそれぞれに凹凸部が放射状に設けられ、互いに勘合させて略軸方向に結合されている。これにより、樹脂または焼結金属で構成された一方側のハブは、圧縮機の異常により過負荷となった時には出力側のアマチュア１２が回転不能となり、他方側のハブとの結合部が破壊されることにより、圧縮機のシャフト２へのトルク伝達を遮断することができ、上記ベルトに過大な力が加わるのを防止している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−５１０２５号公報（図８参照）
【特許文献２】特開２００１−４１３０８号公報（図９参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の構成（図８）では、アマチュアとロータが滑り、その異常温度上昇後に温度ヒューズが作動し、通電を遮断しクラッチの動力を遮断するため、アマチュア・ロータの温度が異常上昇する。その際の発熱で、エンジンの動力伝達装置のベルトに多少なりとも損傷を与え、継続的な運転が困難となる可能性がある。また、温度ヒューズを設置する為、部品費用・組立費用が多く発生し、コストアップとなるとともに、温度ヒューズを追加することによる構成上の制約も出てくるという課題を有していた。
【０００８】
また、従来の構成（図９）では、第１のハブと第２のハブが、互いに対抗する面に凹凸部を設け、互いに勘合している為、部品点数の増加や勘合部に関する加工が追加となり、複雑な構成となるという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ベルトへの損傷も最小限に抑えることができ、ベルト駆動している他のエンジン補機（発電機や、ウォータポンプ等）は継続運転可能となって車両も継続運転可能となり、かつ、部品点数の増加を招くことなく、安価で安全に動力遮断が可能な圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、アマチュアとロータプーリとコイルからなる電磁クラッチと、前記アマチュアに接続固定されて前記アマチュアからの動力を伝える円柱状のシャフトと、前記シャフトが回転駆動することで冷媒の圧縮を行う圧縮機構部を備えた圧縮機であって、前記シャフトの一部に極細部を設けたものである。
【００１１】
かかる構成によって、圧縮機に故障が発生した際のシャフトがロックするような過大な荷重がかかった際に、前記極細部が破断することで駆動力が遮断できるようにし、アマチュアとロータプーリの摩擦面の滑りがなくなることで、ロータプーリの発熱を防ぐことができる。更に本構成では、部品点数の増加を招くことなく、安価で動力遮断が可能となる。
【００１２】
また、本発明は、前記シャフトは、前記アマチュアとの接続部と圧縮機構部との間であって前記アマチュアとの接続部から圧縮機構部に向かって順に第１の部分と、前記第１の部分よりも直径が大きい第２の部分を備え、前記極細部は前記第２の部分もしくは前記第２の部分よりも圧縮機構部側に設けたものである。かかる構成によって、圧縮機に故障が発生した際のシャフトがロックするような過大な荷重がかかった際に前記極細部が破断するが、シャフトに直径の異なる部分を設けることによって、接続固定されているアマチュアとシャフトが、圧縮機から脱落しにくくなり、安価で安全に動力遮断が可能となる。
【００１３】
また、本発明は、前記シャフトの前記第１の部分に軸シール部を設けたものである。かかる構成によって、圧縮機に故障が発生した際のシャフトがロックするような過大な荷重がかかった際に前記極細部が破断するが、シャフトに直径の異なる部分を設け、更に、細い軸シール部があることによって、接続固定されているアマチュアとシャフトが軸シール部によって引っかかって圧縮機から更に脱落しにくくなるため、安価で安全に動力遮断が可能となる。
【００１４】
また、本発明は、前記シャフトの中心軸と同軸となるように円筒状のロータを接続固定し、前記極細部は、前記ロータ及び前記シャフトと同軸となる円筒状としたものである。かかる構成によって、シャフトとロータの加工時は、通常旋盤加工によって加工されるため、前記極細部を構成するにあたって従来の加工設備が使用可能であり、安価で動力遮断が可能となる。
【００１５】
更に、本発明は、前記極細部を、略三角形の切込みを入れた形状としたものである。かかる構成によって、シャフトとロータの加工時は、通常旋盤加工によって加工されるため、前記極細部を構成するにあたって従来の加工設備が使用可能であり、安価で動力遮断が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の圧縮機は、シャフト部に極細部を設けることで、圧縮機に故障が発生した際のシャフトがロックするような過大な荷重がかかった際に、前記極細部が破断することで駆動力が遮断でき、かつ部品点数の増加を招くことなく安価で動力遮断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】エンジン補機のベルト駆動レイアウトの概略図
【図４】本発明の実施の形態２におけるシャフトとロータの図
【図５】本発明の実施の形態３における圧縮機の断面図
【図６】本発明の実施の形態４におけるシャフトとロータの図
【図７】本発明の実施の形態５におけるシャフトとロータの図
【図８】従来の電磁クラッチの断面図
【図９】従来例の他のクラッチの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の発明は、アマチュアとロータプーリとコイルからなる電磁クラッチと、アマチュアに接続固定されてアマチュアからの動力を伝える円柱状のシャフトと、シャフトが回転駆動することで冷媒の圧縮を行う圧縮機構部を備えた圧縮機であって、シャフトの一部に極細部を設けたことにより、圧縮機に故障が発生した際のシャフトがロックするような過大な荷重がかかった際に、極細部が破断することで駆動力が遮断できるようにし、部品点数の増加を招くことなく、安価で動力遮断が可能となる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、シャフトが、アマチュアとの接続部と圧縮機構部との間であって前記アマチュアとの接続部から圧縮機構部に向かって順に第１の部分と、第１の部分よりも直径が大きい第２の部分を備え、極細部は記第２の部分もしくは第２の部分よりも圧縮機構部側に設けたことにより、圧縮機に故障が発生した際のシャフトがロックするような過大な荷重がかかった際に前記極細部が破断するが、シャフトに直径の異なる部分を設けることによって、接続固定されているアマチュアとシャフトが、圧縮機から脱落しにくくなり、安価で安全に動力遮断が可能となる。
【００２０】
第３の発明は、特に第２の発明において、シャフトの前記第１の部分に軸シール部を設けたことにより、圧縮機に故障が発生した際のシャフトがロックするような過大な荷重がかかった際に前記極細部が破断するが、シャフトに直径の異なる部分を設け、更に、細い軸シール部があることによって、接続固定されているアマチュアとシャフトが軸シール部によって引っかかり、圧縮機から更に脱落しにくくなり、安価で安全に動力遮断が可能となる。
【００２１】
第４の発明は、特に第１〜３の発明において、シャフトの中心軸と同軸となるように円筒状のロータを接続固定し、極細部を、ロータ及びシャフトと同軸となる円筒状としたことで、シャフトとロータの加工時は、通常旋盤加工によって加工されるため、極細部を構成するにあたって従来の加工設備が使用可能であり、安価で動力遮断が可能となる。
【００２２】
さらに第５の発明では、特に第１〜４の発明において、極細部を、略三角形の切込みを
入れた形状としたことにより、第３の発明と同様に従来の加工設備が使用可能であり、安価で動力遮断が可能となる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、エンジン補機のベルト駆動レイアウトの概略図である。
【００２５】
図１及び図２において、円筒内壁を有するシリンダ４内部には略円柱状のロータ１がその外周の一部がシリンダ４の内壁と微少隙間を形成するように回転自在に収容され、ロータ１に設けられた複数のべーンスロット内にはそれぞれ摺動自在にベーン７が挿入されている。ロータ１は、回転自在に軸支され極細部１１が形成されているシャフト２によって回転駆動される。シリンダ４の両端はそれぞれ前部側板５及び後部側板６により閉塞され、シリンダ４内部に圧縮機構部８が形成される。後部側板６には高圧ケース１６が取り付けられている。前部側板５には、コイル１４が固定され、ロータプーリ１３がベアリング１７を介して回転自在に組み付けられている。シャフト２には、アマチュア１２をロータプーリ１３の摩擦面とアマチュア１２の摩擦面との間に、隙間（エアーギャップ）を形成し接続固定している。
【００２６】
図３は、エンジン補機のベルト駆動レイアウトの概略図である。図３に示すように、駆動源のエンジンのクランクプーリ３１よりベルトを介して、エンジン補機のエンジン冷却水循環用のウォータポンプ３２、バッテリ充電用発電機３３、パワーステアリング用ポンプ３４、本圧縮機用ロータプーリ１３が駆動される。ロータプーリ１３が動力伝達を受け、コイル１４に通電することで、アマチュア１２を吸引し、ロータプーリ１３とアマチュア１２の摩擦面間の摩擦力により、アマチュア１２へ動力伝達される。アマチュア１２に接続されているシャフト２が動力伝達され、ロータ１を回転駆動することで、ベーン７とロータ１とシリンダ４と前部側板５と後部側板６とで区画形成される圧縮機構部８に、図示しない冷凍サイクルから冷媒を吸入口９より吸入し、圧縮動作が行われ、高圧ケース１６内に冷媒が吐出され、吐出口９より冷凍サイクルへ吐出される。
【００２７】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
圧縮機構部８の構成部品が、何らかのダメージを受け、回転不能となった際に、ロータ１とロータ２の回転が止まり、シャフト２が回転駆動できなくなる。その結果、エンジン等の駆動源からの駆動力がベルトを介してロータプーリ１３が回転しているにもかかわらず、アマチュア１２が回転停止しているため、シャフト２に接続されているアマチュア１２の摩擦面とロータプーリ１３の摩擦面が、コイル１４の通電により吸引されている場合、ロータプーリ１３を駆動しているベルトに過大な力が加わり、ベルトの破損等の不具合が発生する。このベルト破損等の不具合が一旦生じると、エンジン冷却水循環用ウォータポンプ３２、バッテリ充電用発電機３３等のエンジン補機が作動不能となり、エンジンの運転停止という重大事態を引き起こすという課題が発生する。
【００２９】
本実施の形態においては、図１に示すように、シャフト２に極細部１１を形成しているため、圧縮機構部８が回転不能となるような過大なトルクが発生した場合に極細部１１が破損し、圧縮機構部８が停止してもシャフト２とアマチュア１２は回転可能となる。これにより、ロータプーリ１３も回転可能となるため、ベルトを介してエンジン等の駆動源に過大な荷重を与えることはなくなり、エンジンの運転停止という重大事態から回避できる。
【００３０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるシャフトとロータの図である。
図４において、シャフト２には、アマチュア１２との接続部２ａから、圧縮機構部のロータ１に向かって順に第１の部分２ｂと、第１の部分２ｂより直径が大きい第２の部分２ｃを備えており、極細部１１を、第２の部分２ｃあるいは、第２の部分２ｃよりもロータ１側に設けている。
【００３１】
以上のように構成されたシャフトとロータについて、以下その動作、作用を説明する。圧縮機構部８の構成部品が、何らかのダメージを受け、回転不能となった際に前記第１の部分２ｂよりも直径が大きい第２の部分２ｃを備え、前記極細部は前記第２の部分２ｃもしくは前記第２の部分２ｃよりも圧縮機構部側に設けたことにより、圧縮機に故障が発生した際のシャフト１がロックするような過大な荷重がかかった際に前記極細部１１が破断するが、シャフトに直径の異なる部分を設けることによって、接続固定されているアマチュア１２とシャフト２が、圧縮機から脱落しにくくなり、安価で安全に動力遮断が可能となる。
【００３２】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における圧縮機の断面図である。
【００３３】
図５において、シャフト２には、第１の部分２ｂより直径が大きい第２の部分２ｃを備えており、極細部１１を、第２の部分２ｃあるいは、第２の部分２ｃよりもロータ１側に設けている。また、シャフト２の第１の部分に軸シール部１５を設け、アマチュア１２と接続固定している。
【００３４】
以上のように構成された圧縮機において、圧縮機構部に故障が発生した際のシャフト２がロックするような過大な荷重がかかった際に極細部１１が破断するが、シャフト２に直径の異なる部分を設け、さらに、第１の部分２ｂに軸シール部１５があることによって、接続固定されているアマチュア１２とシャフト２が軸シール部１５によって引っかかり、圧縮機からさらに脱落しにくくなり、安価で安全に動力遮断が可能となる。
【００３５】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４におけるシャフトとロータの図である。
図６において、シャフト２の中心軸と同軸となるように円筒状のロータ１を接続固定し、極細部１１は、ロータ１及びシャフト２と同軸となる円筒状とした。これにより、シャフト２とロータ１の加工時は、通常旋盤加工によって加工されるため、前記極細部を構成するにあたって従来の加工設備が使用可能であり、安価で動力遮断が可能となる。
【００３６】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５におけるシャフトとロータの図である。図７において、シャフト２の中心軸と同軸となるように円筒状のロータ１を接続固定し、極細部１１は、略三角形の切込みを入れた形状としている。これによって、シャフト２とロータ１の加工時は、通常旋盤加工によって加工されるため、前記極細部を構成するために、従来の加工設備が使用可能であり、安価で動力遮断が可能となる。
【００３７】
また、極細部１１の形状は、実施の形態４、５に記載した形状に限定したものではなく、たとえば、隅部や角部がＲ形状としたり、面取り形状が付与されていても、同様の効果を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明の圧縮機は、シャフトに極細部を設けることで、圧縮機に故障が発生した際のシャフトがロックするような過大な荷重がかかった際に、前記極細部が破断することで駆動力が遮断できるようにしたため、ベーンロータリ圧縮機以外の空調用圧縮機等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  ロータ
２  シャフト
２ａ  接続部
２ｂ  第１の部分
２ｃ  第２の部分
３  ロータシャフト
４  シリンダ
５  前部側板
６  後部側板
７  ベーン
８  圧縮機構部
９  吐出口
１０  吸入口
１１  極細部
１２  アマチュア
１３  ロータプーリ
１４  コイル
１５  軸シール部
１６  高圧ケース
１７  ベアリング
１８  温度ヒューズ
１９  第一のハブ
２０  第二のハブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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