(57)【要約】【課題】プーリ軸受の異常温度上昇を遅滞なく検出する。【解決手段】プーリ軸受４３の内輪４３ｂに接して温度センサ５０を取り付け、内輪４３ｂの温度が速やかに温度センサ５０に伝わるようにする。温度センサ５０の取り付け角度位置は、ベルトテンションによる軸受負荷が最大となる位置にする。【選択図】  図２
2004204734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転動力により容積を変化させて気体を圧縮する気体圧縮機であって、
上記回転動力をベルトを介して外部から受け入れるプーリと、
このプーリを回転自在に支持するプーリ軸受と、
このプーリ軸受の固定側に接して取り付けられた温度センサと
を具備することを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
上記プーリ軸受がころがり軸受であって、内輪に温度センサが接している請求項１記載の気体圧縮機。
【請求項３】
上記温度センサが内輪取り付け用スナップリング溝に嵌め込まれている請求項２記載の気体圧縮機。
【請求項４】
上記温度センサが内輪取り付け用スナップリング溝の所定の角度位置に嵌め込まれて固定されるようになっている請求項３記載の気体圧縮機。
【請求項５】
上記温度センサが内輪の端面に接している請求項２記載の気体圧縮機。
【請求項６】
回転動力により容積を変化させて気体を圧縮する気体圧縮機を有する空調システムであって、
上昇気体圧縮機は、回転動力をベルトを介して外部から受け入れるプーリと、このプーリを回転自在に支持するプーリ軸受とを有し、
上記プーリ軸受の固定側に接して取り付けられた温度センサと、
この温度センサの検出温度出力の異常値を判定する異常温度判定手段と、
この異常温度判定手段の異常判定出力を受けて気体圧縮機またはシステムの運転を停止する非常停止手段とを具備することを特徴とする空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベルト、プーリを介して外部から圧縮動力を受ける気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーエアコンやガスヒートポンプシステム用に用いられているベーンロータリ型気体圧縮機、スクロール型気体圧縮機、斜板型気体圧縮機等では、ベルト、プーリを介して外部から駆動動力を受けるものが多い。
【０００３】
気体圧縮機側のプーリは、通常ロータ軸と同芯に圧縮機のフレーム等に取り付けたプーリ軸受により回転自在に支持されている。そして、プーリは、直接あるいは電磁クラッチを介してロータ軸に連結されている。原動機側のプーリと気体圧縮機側のプーリとの間には、ベルトが張設されている。原動機の回転動力は、ベルト、気体圧縮機側のプーリへと伝えられ、ロータ軸を回転駆動する。
【０００４】
ここで、気体圧縮機の構造を、図８の電磁クラッチ付きベーンロータリ型気体圧縮機について概説する。ベーンロータリ型気体圧縮機は、圧縮機本体１と気体吸入部２と気体吐出部３と回転動力導入部４からなっている。
【０００５】
上記圧縮機本体１は、非円形断面のシリンダ室１１、このシリンダ室１１内に回転自在のロータ１２、ロータ１２の中心穴に挿通固定され、ロータ両サイドを軸受１３、１４で支承されたロータ軸１５、上記ロータ１２にほぼ放射状に刻設された複数のベーン溝に摺動自在にそれぞれ挿入され、上記シリンダ室１１を複数の圧縮室に画成するベーン１６を有している。
【０００６】
上記気体吸入部２は、吸入ポート２１から冷媒ガス等の気体を吸入し、上記圧縮室に送る吸入室２２を有している。
【０００７】
上記気体吐出部３は、上記圧縮室から吐出される圧縮気体を受け入れ、吐出ポート３１から吐出する吐出室３２を有している。
【０００８】
そして、上記回転動力導入部４は、上記軸受１４から突出したロータ軸１５の突出部１５ａに取り付けられた電磁クラッチ従動部４１、フロントヘッド４２のボス部内輪取付け外周４２ａに取り付けられたプーリ軸受４３、および、この軸受４３の外輪４３ａに嵌合されて外輪４３ａとともに回転自在の電磁クラッチ原動部４４を有し、この原動部４４にはプーリ４５が設けられている。４６は円環状のコアで、このコア４６内に励磁コイル４６ａが設けられている。コア４６は、上記プーリ４５の環状空胴部４５ａに挿入され、上記フロントヘッド４２のボス部内輪取付け段部端面４２ｂに固定されて回転はしないようになっている。
【０００９】
上記プーリ軸受４３の内輪４３ｂは、上記内輪取付け外周４２ａの環状溝に嵌め込まれたスナップリング４７によりフロントヘッド４２からの抜け出しを抑止されている。また、プーリ４５は、プーリ４５の中心穴４５ｂの環状溝に嵌め込まれたスナップリング４８によりプーリ軸受４３からの抜け出しを抑止されている。
【００１０】
図示は省略してあるが、プーリ４５と原動機側のプーリとの間には、ベルトが張設されている。
【００１１】
また、上記従動部４１には、アマチュア摩擦板４１ａ等が備えられている。
【００１２】
回転動力導入部４は、このように構成されているので、原動機の回転動力により、気体圧縮機側のプーリ４５は常時回転している。
【００１３】
そして、励磁コイル４６ａが励磁されたとき、アマチュア摩擦板４１ａは、プーリ４５の端面４５ｃに吸着される。この吸着により電磁クラッチ原動部４４と従動部４１が一体化して、プーリ４５とともにロータ軸１５、ロータ１２が回転する。
【００１４】
プーリがロータ軸に直接連結されている気体圧縮機の場合は、ロータ軸、ロータが常時回転している。
【００１５】
ところで、上記プーリ軸受４３には、ベルトテンションにより一方向に大きいラジアル荷重が加わっている。大きいラジアル荷重下でプーリ軸受４３が回転すると、軸受の温度が上昇する。
【００１６】
従来、気体圧縮機の運転中に、電磁クラッチが焼損したり、ベルトが破断する障害がまれに発生することがあった。その原因を追及したところ、次のような現象が突き止められた。
【００１７】
プーリ軸受４３が、潤滑不良、摩耗、過負荷等により通常よりも多く発熱して異常に高温となると、その熱が軸受近傍、外側を取り囲む電磁クラッチのコア４６へと伝わり、コア４６も高温になって、そのモールドが溶け出し、配線の短絡が起こることがある。また、コイル４６ａ、プーリ４５の端面４５ｃ付近も高温になって電磁クラッチの起磁力が低下する。
【００１８】
起磁力が低下すると、プーリ４５とアマチュア摩擦板４１ａとの吸着力が弱まり、この間にすべりが生じて、火花が発生し、また、その摩擦熱により周囲の温度が上昇して、従動部４１の部品を破壊する。この状態になると、従動部４１内の部品同士の接触、摩擦熱による火花発生を招き、コア４６も更に高温になる。また、ロータ軸１５は正常な回転をしなくなる。
【００１９】
コア４６の温度が２００℃をこえるとモールドの軟化、溶解が起こるので、その温度より低い温度のとき、温度上昇を検知できれば、この障害は事前に回避できる。
【００２０】
電磁クラッチを使用しないロータ軸・プーリ直結型の場合は、当然上記の障害は存在しない。しかし、また、ロータ軸・プーリ直結型、電磁クラッチ結合型いずれのタイプのでも、プーリ軸受自体が異常発熱により破壊することは起こり得る。
【００２１】
破壊によりプーリ軸受４３が最終的にロックされた場合は、更に、プーリ４５・ベルト間にすべりを生じ、その摩擦熱により、ベルトが損傷し、破断するに至る。
【００２２】
電磁クラッチ付きのクラッチ異常温度上昇を早期に検出して圧縮機の運転を停止する発明が特許文献１に開示されている。特許文献１では、電磁クラッチ自体の温度上昇に加えて、軸受の異常発熱を早期に検出できるように温度センサを軸受の近くに取り付けることを提案している。
【００２３】
【特許文献１】
特開２００２−６１５７２号公報  （段落番号００２７、図２）
【００２４】
しかし、特許文献１においては、温度センサの設置場所が電磁クラッチのコアフランジ部等であって、軸受からはやや離れており、軸受温度が上昇しても即座にこれを検出することはできず、温度上昇検出までにどうしてもタイムラグが出てしまうという問題がある。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述の問題点を解決し、プーリを支持するプーリ軸受が異常に温度上昇したとき、これを遅滞なく検出することのできる気体圧縮機および空調システムを提供するものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、この発明の気体圧縮機は、回転動力により容積を変化させて気体を圧縮する気体圧縮機であって、上記回転動力をベルトを介して外部から受け入れるプーリと、このプーリを回転自在に支持するプーリ軸受と、このプーリ軸受の固定側に接して取り付けられた温度センサとを具備するものである。
【００２７】
上記発明の気体圧縮機において、上記プーリ軸受がころがり軸受であって、内輪に温度センサが接しているようにし、さらに、上記温度センサが内輪取り付け用スナップリング溝に嵌め込まれているようにし、あるいは、上記温度センサが内輪取り付け用スナップリング溝の所定の角度位置に嵌め込まれて固定されるようにし、また、上記温度センサが内輪の端面に接しているようにしてもよい。
【００２８】
この発明の空調システムは、回転動力により容積を変化させて気体を圧縮する気体圧縮機を有する空調システムであって、上昇気体圧縮機は、回転動力をベルトを介して外部から受け入れるプーリと、このプーリを回転自在に支持するプーリ軸受とを有し、上記プーリ軸受の固定側に接して取り付けられた温度センサと、この温度センサの検出温度出力の異常値を判定する異常温度判定手段と、この異常温度判定手段の異常判定出力を受けて気体圧縮機またはシステムの運転を停止する非常停止手段とを具備するものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下、図面を参照して説明する。この発明は、ロータ軸・プーリ直結型、電磁クラッチ結合型いずれのタイプの気体圧縮機にも適用されるものであるが、以下の実施の形態では電磁クラッチ結合型気体圧縮機について説明する。また、図面では、この発明の気体圧縮機全体を示していないが、この発明の気体圧縮機は、図８と同様、圧縮機本体１、気体吸入部２、気体吐出部３、回転動力導入部４で構成されている。圧縮機本体１、気体吸入部２、気体吐出部３は、従来の気体圧縮機と変わらないので、これらを省略して示してあるが、この気体圧縮機は、圧縮機本体１（図８参照）にベルト４９（図３参照）、電磁クラッチのプーリ４５を介して外部動力を伝達されて運転され、圧縮機本体１の圧縮室の容積を変化させて気体を圧縮するものである。
【００３０】
図１は、この発明の一実施の形態の回転動力導入部４（図８参照）を示す縦断面図、図２は、電磁クラッチ従動部を取り外した図１の要部拡大図、図３は、図１のプーリ軸受に加わる負荷方向とベルトテンションとの関係を説明する説明図、図４は、図１の気体圧縮機を有するこの発明の空調システムの異常温度対応制御系統を示すブロック図、図５は、この発明の空調システムの異常温度対応制御のフローを示すフローチャートである。図１および図２について、既に従来の技術の項で説明した事項については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３１】
この発明の第１の実施の形態を以下に説明する。
【００３２】
図１および図２において、フロントヘッドボス部内輪取付け外周４２ａに設けた内輪取り付け用スナップリング（環状）溝４２ｃの溝幅ｗは、従来の図８の環状溝より大きくしてあり、一部はプーリ軸受内輪４３ｂ側に入り込ませてある。そして、環状溝４２ｃ内の所定の角度位置に温度センサ（この実施の形態では、サーミスタセンサ）５０が嵌め込まれて固定されている。この温度センサ５０は、プーリ軸受の固定側、すなわち、内輪４３ｂに接している。
【００３３】
５１は、上記温度センサ５０から引き出され、後に説明する異常判定手段に温度情報を送るリード線である。このリード線５１は、上記環状溝４２ｃ内および環状溝４２ｃにつなげてボス部内輪取付け外周４２ａに穿った軸線方向溝５８内に沿わせて埋め込まれている。後に説明する温度センサ５０の角度位置調節に際しては、リード線５１をこれらの溝４２ｃ、５８内で移動させることができる。
【００３４】
なお、軸受外輪４３ａとプーリ４５との軸線方向の固定構造は、外輪４３ａの肩部を当てる段部４５ｄを図の右方に、スナップリング４８を図の左方に配置し、図８の場合と配置を逆にしてある。
【００３５】
上記温度センサ５０の取り付け、あるいは、取り外しの際は、図２のように、電磁クラッチ従動部４１をロータ軸１５から外し、次に、内輪固定用のスナップリング４７を外してから行う。
【００３６】
すでに説明したように、プーリ軸受４３の温度上昇は、特にベルトテンションによる大きいラジアル荷重が加わる角度位置で著しく大きくなる。そこで、温度センサ５０をベルトテンションによる大きいラジアル荷重が加わる角度位置に取り付けて、プーリ軸受４３の最高温度を素早く検知することが望ましい。
【００３７】
ところで、ベルトテンションが加わる方向は、必ずしも原動機側のプーリ軸の方向とは限らない。図３に示すように、ベルト４９のテンションは、テンションプーリ５２により調節するのが一般的である。テンションプーリ５２の位置は、ベルト４９の長さと気体圧縮機のロータ軸１５・原動機側のプーリ軸５３間距離Ｄ、ベルト４９に加えるテンションの大きさによって変化する。したがって、プーリ軸受４３に加わるテンション合力Ｔおよびこの合力Ｔの軸線上の温度センサ５０の最適取り付け角度位置Ｐは、ベルト４９の取り付け状態により決定され、ベルト取り付け後に定まる。
【００３８】
そこで、温度センサ５０取り付けの際は、ベルト４９をセッティングし、その後にＰ点を確かめて、上述のようにスナップリング４７を外してから、このＰ点に温度センサ５０を固定する。その後、スナップリング４７を嵌め、電磁クラッチ従動部４１をロータ軸１５に取り付ける。
【００３９】
この発明の空調システムを示す図４において、空調システム２００と気体圧縮機１００との関係は、周知のものであるのであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４０】
図４において、プーリ軸受４３の固定側の温度を検出する温度センサ５０の検出温度出力はリード線５１により異常温度判定手段５５に伝えられる。この異常温度判定手段５５で検出温度出力が異常値と判定された場合は、異常温度判定手段５５から異常判定出力が空調システム２００の非常停止手段５６に送られる。
【００４１】
非常停止手段５６では、異常判定出力を受けると空調システム２００に停止信号を送って空調システム２００を停止させる。ガスヒートポンプシステムのようにロータ軸・プーリ直結型の気体圧縮機の場合は、システム２００全体の電源を切るが、この実施の形態では電磁クラッチを使用しているので、電磁クラッチの励磁をＯＦＦにする。これにより、電磁クラッチの異常な温度上昇に起因する電磁クラッチの損傷を回避できる。
【００４２】
図５は、この発明の空調システムの異常温度対応制御のフローを示すフローチャートで、ステップ５０１で、温度センサ５０の温度を検出してその検出温度出力を常時異常温度判定手段５５へ送り、ステップ５０２で、異常温度判定手段５５が、温度センサ５０の検出温度出力が、予め設定された設定温度、例えば、９０℃以下であるか否かを判断する。設定温度以下であれば（Ｙｅｓ）、ステップ５０１に戻り、設定温度を越えていれば（Ｎｏ）、異常判定出力を非常停止手段５６に送り、ステップ５０３で、電磁クラッチをＯＦＦ、あるいは、空調システム２００の電源をＯＦＦとする。
【００４３】
温度センサとしては、サーミスタに代えて、１００℃前後の測定に適した他の温度センサ、例えば、熱電対、測温抵抗体（サーミスタ）など、を用いることができる。また、温度センサとしてサーマルプロテクタやサーマルフューズを用いれば、センサ自体が非常停止手段のスイッチを兼ねる。
【００４４】
次にこの発明の他の実施の形態を図６および図７を参照して説明する。図６は、この発明の他の実施の形態の回転動力導入部４（図８参照）を示す縦断面図、図７は、電磁クラッチ従動部を取り外した図６の要部拡大図である。図６および図７について、図１および図２で説明した事項については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４５】
この実施の形態では、プーリ軸受の固定側に接する温度センサ５０を、内輪４３ｂの奥側の端面に接して所定の角度位置に取り付けている。すなわち、ベルトテンション調節後に温度センサ５０の角度位置を定めるのではなく、取り付けが容易な角度位置に温度センサ５０を取り付けるようにしている。内輪４３ｂは金属製で熱伝導が良好なので、最大ラジアル荷重が加わる角度位置とセンサの角度位置がずれていても、異常温度検出までのタイムラグはそれ程大きくならない。この実施の形態では、異常温度判定手段５５の設定温度を多少低めにしておくことにより、ベルトテンション調節後の温度センサ５０の角度位置調節を省いている。
【００４６】
図６および図７において、５７は、コア４６をフロントヘッド４２に固定しているスナップリングである。このスナップリング５７を取り付けているコア固定用外周４２ｄに軸線方向に溝５９を穿ち、この溝５９に温度センサ５０とリード線５１を埋め込み、温度センサ５０をプーリ軸受４３の内輪端面に接して取り付けてある。なお、内輪取り付け用スナップリング溝４２ｅの幅は、図８の従来の溝幅となっている。
【００４７】
この実施の形態でも、図４の空調システムの異常温度対応制御系統が用いられ、図５フローチャートにより制御される。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、プーリ軸受の固定側、例えば、ころがり軸受の内輪に接して温度センサを取り付けるようにしたから、プーリ軸受に異常発熱が生じたとき、遅滞なくこの異常発熱を検出することができ、プーリ軸受異常発熱に基づく気体圧縮機の電磁クラッチ、気体圧縮機そのもの、あるいは、空調システムの損傷を事前に回避することができる。
【００４９】
さらに、温度センサが、ころがり軸受タイプのプーリ軸受の内輪取り付け用スナップリング溝の所定の角度位置に嵌め込まれ、スナップリングにより固定されるようにすれば、気体圧縮機設置後に、プーリ軸受の最も大きい負荷が掛かる角度位置に温度センサを配置でき、一層早期にプーリ軸受異常発熱を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１の要部拡大断面図。
【図３】プーリ軸受に加わる負荷方向とベルトテンションとの関係を説明する説明図。
【図４】この発明の空調システムのプーリ軸受異常温度対応制御系統を示すブロック図。
【図５】この発明の空調システムのプーリ軸受異常温度対応制御のフローを示すフローチャート。
【図６】この発明の他の実施形態を示す縦断面図。
【図７】図４の要部拡大断面図。
【図８】気体圧縮機の例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  圧縮機本体
２  気体吸入部
３  気体吐出部
４  回転動力導入部
１１  シリンダ室
１２  ロータ
１５  ロータ軸
２１  吸入ポート
３１  吐出ポート
４１  電磁クラッチ従動部
４１ａ  アマチュア摩擦板
４２  フロントヘッド
４２ａ  ボス部内輪取付け外周
４２ｂ  ボス部内輪取付け段部端面
４２ｃ  内輪取り付け用スナップリング溝（環状溝）
４２ｄ  コア固定用外周
４３  プーリ軸受
４３ａ  外輪
４３ｂ  内輪
４４  電磁クラッチ原動部
４５  プーリ
４５ａ  環状空胴部
４５ｂ  中心穴
４５ｃ  端面
４６  コア
４６ａ  励磁コイル
４７、４８  スナップリング
４９  ベルト
５０  温度センサ
５２  テンションプーリ
５３  原動機側プーリ軸
５５  異常温度判定手段
５６  非常停止手段
５８、５９  溝
１００  気体圧縮機
２００  空調システム
【図１】
2004204734.tif 000003
【図２】
2004204734.tif 000004
【図３】
2004204734.tif 000005
【図４】
2004204734.tif 000006
【図５】
2004204734.tif 000007
【図６】
2004204734.tif 000008
【図７】
2004204734.tif 000009
【図８】
2004204734.tif 000010