(57)【要約】【課題】温度・圧力保護装置を小型で取扱いを容易にするとともに、熱応答性を向上させる。【解決手段】温度・圧力保護装置１において金属ケース２内に収められた温度保護装置である温度スイッチ３の容器を圧力保護装置であるリリーフバルブの弁体とし、その少なくとも一部が保護対象機器９１内の流体に直接さらされるようにした。温度スイッチ３の容器が流体に直接接触するので、流体の温度がスイッチ容器内に伝わりやすくなり熱応答性がよくなる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のケースとこの内部に配置された温度保護装置からなり、
前記ケースは一端を塞がれた有底円筒形状を有しており、
このケースの塞がれた底部には内外を連通する貫通孔が設けられており、
通常時には温度保護装置の容器が圧力保護装置の弁体としてこの貫通孔に密着して気密状態となるように付勢されるとともに温度保護装置の容器の一部が貫通孔を介してケース外部と同じ雰囲気に曝され、
ケース内外の圧力差が所定値を超えると温度保護装置が貫通孔との密着状態を解除するようにされることを特徴とする温度・圧力保護装置。
【請求項２】
温度保護装置は金属性の気密容器内に接点機構を有する温度スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の温度・圧力保護装置。
【請求項３】
温度保護装置はコイルバネによって弾性的に付勢され貫通孔に密着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の温度・圧力保護装置。
【請求項４】
温度保護装置にはその容器よりも大きな外径を持つバネ受けが装着され、このバネ受けをバネの台座とすると共にこれを介して温度保護装置が付勢されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度・圧力保護装置。
【請求項５】
導電ピンを囲む位置にはコイルバネと温度保護装置の電極とを接触させないために電気絶縁性の円筒形の隔壁が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の温度・圧力保護装置。
【請求項６】
導電ピンを囲む位置にはコイルバネと温度保護装置の電極とを接触させないための円筒形の隔壁がバネ受けと一体にされて設けられていることを特徴とする請求項４に記載の温度・圧力保護装置。
【請求項７】
温度保護装置とリード線との電気接続部分を含む充電部を電気絶縁性充填剤によって覆ったことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度・圧力保護装置。
【請求項８】
電気絶縁性充填剤を隔壁内に充填することによって温度保護装置とリード線との電気接続部分を含む充電部を充填剤で覆うことを特徴とする請求項５または６に記載の温度・圧力保護装置。
【請求項９】
温度保護装置とリード線との接続にコネクタソケットを利用しており、このコネクタソケットのカバーによって金属ケースの開口部を覆い充電部への水の浸入を防ぐことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度・圧力保護装置。
【請求項１０】
温度保護装置とリード線との接続にコネクタソケットを利用しており、このコネクタソケットのカバーによって温度保護装置の導電ピン周辺を覆い充電部への水の浸入を防ぐことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度・圧力保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアコンの圧縮機などの保護対象機器を温度や圧力の異常から保護する装置に関するものであり、従来の保護装置をより小型で取り扱いやすくするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からエアコン用冷媒圧縮機においては異常状態から圧縮機やその駆動装置の破損などを防止するために各種の保護装置が提案されている。例えば図１０に示すように自動車に使われるカーエアコン用圧縮機においては、そのハウジング１０１に冷媒の過熱状態を検知するための温度保護装置として温度スイッチ１０２が設けられ、また異常な圧力上昇に対しては圧力保護装置として冷媒を機外に放出して圧力を低下させるためのリリーフバルブ１０３が設けられている。冷媒の過熱状態の原因としては例えば冷媒漏れにより熱交換効率が低下して圧縮機内部の摩擦による熱を充分に逃がすことができなくなった場合が考えられ、また異常圧力の原因としては特に液圧縮などによる急激な圧力上昇が考えられる。この例では温度スイッチ１０２は圧縮機ハウジングの非貫通孔に挿入され固定金具１０４で弾性的に押さえつけるようにして取り付けられており、リリーフバルブ１０３は貫通孔に螺合されている。
【０００３】
しかしこのように温度スイッチとリリーフバルブをそれぞれ単独の部品としていた場合には、二つの部品を圧縮機に取り付けることになり部品の取扱いと取付け作業に手間がかかり、さらにコストの問題もあってどちらか一方しか使用されないと言う問題もあった。
【０００４】
そこで本出願人は特願２００３−４２３４５３において、これらの機能を一体とした温度・圧力保護装置を提案した。この例を図８及び９に示す。
【０００５】
図８の温度・圧力保護装置１１１は金属製の基板１１４に温度スイッチ１１２とリリーフバルブ１１３が設けられており、この温度・圧力保護装置１１１がカーエアコン用圧縮機のハウジング１１５を貫通した取付孔にスナップリングなどを利用して気密に固定される。
【０００６】
また図９の温度・圧力保護装置１２１は金属ケース１２４に温度スイッチ１２２が収納され、金属製ケース１２４の底部に穿たれた貫通孔を弁１２３でふさぐことで、金属ケース１２４全体でリリーフバルブを構成している。この温度・圧力保護装置１２１はケースの外周部にネジを切ってあり、このネジによってカーエアコン用圧縮機のハウジング１２５を貫通した取付孔に気密に固定される。
【０００７】
しかしこれら従来のものにおいては、基板上に温度スイッチとリリーフバルブ機構を並列に配置した場合には、保護対象物への設置に必要な面積が大きくなると言う問題があった。また温度スイッチをリリーフバルブのケース中に配する場合においては、温度スイッチの容器は圧縮機の容器にも冷媒にも直接触れないため、どうしても温度上昇に対する応答性が劣ると言う問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特許２８７３３５７号公報
【特許文献２】特開平９−６０５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
小型で取扱い容易でかつ温度スイッチとしての応答性のよい温度・圧力保護装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明の温度・圧力保護装置においては、金属製のケースとこの内部に配置された温度保護装置からなり、前記ケースは一端を塞がれた有底円筒形状を有しており、このケースの塞がれた底部には内外を連通する貫通孔が設けられている。通常時には温度保護装置の容器が圧力保護装置の弁体としてこの貫通孔に密着して気密状態となるように付勢されるとともに温度保護装置の容器が貫通孔を介してケース外部と同じ雰囲気に曝され、ケース内外の圧力差が所定値を超えると温度保護装置が貫通孔との密着状態を解除するようにされることで小型化と熱応答性を両立した温度・圧力保護装置を実現した。
【００１１】
また温度保護装置にはその容器よりも大きな外径を持つバネ受けを装着してこのバネ受けをコイルバネの台座とすると共にこれを介して温度保護装置が付勢される。バネ受けにはコイルバネと温度保護装置の電極とを接触させないための隔壁を設けている。
【００１２】
さらに温度保護装置の電極部分に水などが入って短絡状態にしないように、電気絶縁性充填剤を充填して充電部を覆ったり、金属ケースの開口部または温度保護装置の導電ピン周辺をコネクタソケットのカバーによって覆ったりして充電部への水の浸入を防ぐ構造としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の温度・圧力保護装置によれば、温度保護装置と圧力保護装置を一体にすることによって小型で取扱いを容易にしながら、温度保護装置である温度スイッチを圧力保護装置であるリリーフバルブの弁体として使用し冷媒と直接接触する構成としたので、温度スイッチ容器内に冷媒温度が伝わりやすくなり冷媒の温度変化を迅速に検出することができる。
【００１４】
バネ受けを設けたことで容器よりも外径の大きなバネを使用することができ、さらに金属製のバネと温度保護装置の端子である導電ピンとの距離を離したり間に隔壁を配置したりすることで導電ピンにバネが接触することによる短絡とそれによる誤動作の発生を避けることができる。
【００１５】
また導電ピンやそれに接続される端子などの充電部への水などの浸入を防ぐ構造とすることで短絡による誤動作や腐食の発生などを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の温度・圧力保護装置においては温度保護装置の容器を圧力保護装置であるリリーフバルブの弁体とすることで小型化を実現するとともに、温度保護装置を確実に冷媒と接触させることで冷媒の温度上昇に対する応答性を向上を実現する。
【実施例１】
【００１７】
次に図１及び２を参照しながら本発明の第１の実施例について説明する。図１は本実施例の温度・圧力保護装置１の縦断面図であり、図２はこの実施例を保護対象機器のひとつである冷媒圧縮機のハウジングに取り付けた状態を示す部分断面図である。この温度・圧力保護装置１は二段構造の円筒形をした金属ケース２を有している。この金属ケース２の広い内径を有する大径部２Ａ側の端面は開放されており、それとは反対側の小径部２Ｂは閉塞された端面２Ｃを有しておりその中央近傍に貫通孔２Ｄが穿たれている。この小径部２Ｂの外周表面にはネジが切られており、保護対象機器である冷媒圧縮機への固定に使用される。
【００１８】
この金属ケース２の内部には温度保護装置である温度スイッチ３が配置されている。この温度スイッチ３はリングプロジェクション溶接などによって密閉構造とされた金属製の気密容器３Ａ内にバイメタルなどの熱応動部材で駆動される接点機構を有している。その接点機構は容器３Ａを貫通してガラスなどの電気絶縁性充填剤によって気密に引き出された２本の電極である導電ピン３Ｂによって外部と接続されている。温度スイッチ３を気密構造にすることによって接点の汚損や劣化を防ぎ長期にわたって清浄な状態を保つことができる。
【００１９】
温度スイッチ３は金属ケースの小径部２Ｂに収まるようにされており、温度スイッチ容器の端面３Ｃが金属ケース２の小径部端面２Ｃに穿たれた貫通孔２Ｄに当接している。本実施例では温度スイッチ容器端面３Ｃと金属ケース小径部端面２Ｃとの間に、両者の密着性を高めるために軟質の樹脂シートや充填剤などの気密部材５が挟まれている。なお、温度スイッチの容器３Ａと小径部の内周面との間には後述する冷媒ガスを流せるように隙間を有している。
【００２０】
温度スイッチ３にはその容器よりも大きな外径を有する電気絶縁性のバネ受け６が装着され、このバネ受けを介してコイルバネ７によって金属ケースの小径部端面２Ｃに押し付けられることによって、温度スイッチの容器は圧力保護装置であるリリーフバルブの弁体として貫通孔２Ｄを塞いでいる。バネ受け６はコイルバネの台座になるとともに、導電ピンを囲む位置に円筒状の隔壁６Ａを設けることでコイルバネが導電ピンと接触することを防いでいる。本実施例ではバネ受け６の外径をスイッチ容器よりも大きいものとしたが、温度スイッチの容器が導電ピンの周囲にバネを配置するのに充分な広さを有するほど大きい場合にはバネ受けの外径はスイッチ容器よりも小さくてもよい。またその場合にはバネ受けをなくして導電ピンの周囲に配置する円筒形の隔壁だけにすることもでき、さらにバネによる接触や短絡の問題がなければ隔壁も省略することができる。
【００２１】
本実施例ではバネ受け６の底面から周縁部にかけて、リリーフバルブ動作時に冷媒排出時の通り道となる溝６Ｂが設けられている。この溝６Ｂは周縁部に沿って複数設けてもよく、また冷媒排出時にバネ受け６と金属ケース２との間にできる隙間で充分な流量を確保できるのであれば特に溝を設けなくてもよい。
【００２２】
コイルバネ７の他端は円環状のバネ押さえ８に当接され、このバネ押さえ６を円筒内に固定するスナップリングなどの固定具９によって位置決め固定することで、コイルバネ７は所定寸法に圧縮されている。こうして温度スイッチ３はその容器を圧力保護装置の弁体として所定の押圧力によって貫通孔２Ｄを塞ぎ、貫通孔２Ｄ内外の圧力差が所定値になるまでは密閉状態を保ち、所定値を超えると開放して気体を通すようにされている。この温度スイッチ３はその導電ピン３Ｂにリード線１０が接続端子１０Ａを介して接続され、たとえば制御機器に信号入力される。
【００２３】
この温度・圧力保護装置１の制御対象機器への取付けについて説明する。この温度・圧力保護装置１は主に空調や冷凍機の冷媒圧縮機の保護制御に使用されるものであり、ここでは図２を参照しながらカーエアコンに使用される開放型冷媒圧縮機に取り付ける例をもとに説明する。冷媒圧縮機の高圧部分のハウジング外壁９１には温度・圧力保護装置１を装着するための取付孔が、温度・圧力保護装置１の形状に合わせた小径部９１Ａと大径部９１Ｂの２段形状で穿たれている。この取付孔の小径部９１Ａの内側にはネジが切られており温度・圧力保護装置１の金属ケース小径部２Ｂが螺合されている。取付孔の大径部との段差部分にはＯリングなどのシール材１１が配置され、温度・圧力保護装置の金属ケースが全周にわたって密着することにより取付孔の充分な気密性を確保している。
【００２４】
圧力保護装置の弁体である温度スイッチ３の容器端面３Ｃの中央近傍は、貫通孔２Ｄを通して保護対象である圧縮機の流体である冷媒に直接曝されている。こうして高温高圧の冷媒が温度スイッチの容器に直接触れることによって容器内部の熱応動部材などに冷媒の熱が伝わりやすくなり、温度スイッチ３は温度保護装置として冷媒の温度変化に対して速やかに反応することができる。そのため冷媒が過熱状態になると、温度スイッチ３の内部の接点機構が迅速に動作し、それによる信号がリード線１０を介して制御装置へと入力されることで冷媒の過熱状態において適切な保護制御を行なうことができる。
【００２５】
また圧縮機内の冷媒圧力が何らかの原因によって異常な高圧になり所定圧力を超えると、冷媒によって押圧された温度スイッチ３がコイルバネの押圧力に抗して貫通孔２Ｄとの密着状態を解除し、その隙間から冷媒が圧縮機外に放出されて圧縮機内の圧力を下げる。そのため圧縮機本体や冷媒の配管が破損する前に冷媒圧力を下げることで事故を防ぐことができる。
【実施例２】
【００２６】
次に第２の実施例について図３の縦断面図を参照しながら説明する。なお、前述した実施例と同様の部分には同じ番号を付けて詳細な説明は省略する。前述した例においては金属ケース２の一端が開放されているため、洗浄作業などにおいて温度スイッチ３の電極である２本の導電ピン３Ｂなどに洗浄液などの水が入り込む可能性がある。このような洗浄液は洗浄作業後にブロアによって吹き飛ばすが、入り込んだ部分の形状が複雑だとその作業が煩雑になり時間もかかる。さらに電気系統については完全に乾燥させる必要がありさらに作業効率が悪くなるため、通常は洗浄作業時には防水用のキャップ等を被せているがその作業もまた効率を低下させるものとなっている。
【００２７】
そこで本実施例の温度・圧力保護装置２１においては、バネ受け２６の隔壁２６Ａの内側に電気絶縁性の充填剤２３を充填して充電部である導電ピン３Ｂ及びリード線２２の先端を覆っている。この充填剤２３はたとえば熱硬化性樹脂のように充填後に硬化されるものはもちろん、取付姿勢や使用状態から流出の問題がなければ弾性を残すゲル状の充填剤であってもよい。またバネ受け２６は導電ピン３Ｂを囲む円筒形状であるとともに前述のものよりも隔壁２６Ａが高く伸ばされている。この隔壁２６Ａの端面まで充填剤２３を充填し硬化させることで温度スイッチとリード線との電気接続部分を含む充電部が充填剤によって覆われ、金属ケース２内に水が入るなどしても充電部には達することなく、温度スイッチ３の端子間を短絡してしまうことを防ぐことができる。
【００２８】
この場合に充填剤２３は温度スイッチ３とバネ受け２６を一体化するが、圧力を受けたときの温度スイッチの動きには影響を及ぼすことはなく、もちろん温度保護に対する影響もない。また本実施例においてはリード線２２の先端を溶接などによって直接導電ピン３Ｂに接続したものを例に説明したが、前述の例のように接続端子を介して接続したものであってもよいことは言うまでもない。
【００２９】
また本実施例では充填剤を隔壁内に充填したものを例に説明したが、たとえば端子表面などに隙間なく充填剤を塗布することによって充電部を覆うようにしてもよいことは言うまでもない。
【実施例３】
【００３０】
次に他の防水構造を有した実施例について、図４及び図５を参照しながら説明する。本実施例においても前述した実施例と同様の部分には同じ番号を付けて詳細な説明は省略する。図は本実施例の温度・圧力保護装置３１を導電ピン３Ｂが重なる方向から見た側面図である。この温度・圧力保護装置３１においては温度スイッチ３のそれぞれの導電ピン３Ｂに延長端子３２が溶接固定されている。この延長端子３２は金属ケース２の開口部端面を越える位置まで伸びており、その先端部はコネクタソケット３３（以下、コネクタと記す）の接続端子３５に挿入接続されている。このコネクタ３３は弾性を有する樹脂製のカバー３３Ａの開口部３３Ｂが金属ケース２の開口部を覆っている。このコネクタ３３はカバー３３Ａ内にリード線３４の先端に取り付けられた接続端子３５が挿入固定されるとともに、このリード線３４は密閉スリーブ３６によって防水構造とされている。
【００３１】
コネクタ３３はそのカバー開口部３３Ｂを温度・圧力保護装置３１の金属ケース３の開口部に弾性的に密着させる構造としたことで金属ケース開口部からの水の浸入を防止している。またカバー３３Ａの上面には内外を貫通する排気口３３Ｃが設けられており、この排気口はその外面側をアルミシールなどの封止体３３Ｄによって塞がれている。このように本実施例の温度・圧力保護装置３１においては、通常使用や洗浄作業において内部に水などが浸入しないように充分な防水性を確保している。
【００３２】
本実施例においては冷媒圧縮機のハウジング外壁９１に設けられた取付孔の小径部９１Ａに、保護装置の金属ケース小径部２Ｂを螺合させて固定した後にコネクタ３３を装着し、延長端子３２と接続端子３５とを接続している。
【００３３】
本保護装置を取り付けられた圧縮機の冷媒圧力が所定値を超えた場合には、圧力保護装置であるリリーフバルブの弁体である温度スイッチ３がコイルバネ７の押圧力に抗して変位して貫通孔との密着を解除するが、このとき延長端子３２と接続端子３５を介してカバー３３Ａが弾性的に変位されることで温度スイッチの弁体としての動きが確保される。こうしてリリーフバルブの弁が開くことで金属ケース内に流入した高圧力の冷媒は、封止体３３Ｄを破壊して排気口３３Ｃから外部に放出される。そのため本実施例においては封止体３３Ｄの状態を目視することで弁の動作、つまり冷媒圧力の異常上昇による放出の有無を確認することができる。なお本実施例では排気口を封止体で塞いだ構造を示したが、たとえば排気口を貫通させず、その一方を薄く内側からの圧力上昇によって破れ易い構造にして塞ぐことによって、封止体を省略することができる。また上述の例では排気口を塞ぐ封止体として排気時に破壊される不可逆性の構造のものについて説明したが、封止体を可逆的な弁構造にしてリリーフバルブ動作による圧力上昇時だけ弁を開きリリーフバルブが復帰した後には再び排気口を密閉する構造としてもよい。
【００３４】
またそのような排気口を設ける代わりに、たとえばカバー開口部３３Ｂを高圧冷媒による内圧で弾性的に広げて冷媒を排出する隙間を作ったり、場合によっては圧力によってコネクタ自体をずらしたり外したりして冷媒を外部へと放出するようにしてもよい。
【実施例４】
【００３５】
さらに他の実施例について図６及び図７を参照して説明する。この実施例においてもコネクタを使用しているが、覆う部分はバネ受けの端子を含む部分だけである。この温度・圧力保護装置４１では温度スイッチ３を収納する金属ケース４２は大径部４２Ａやバネ受け４３の直径などが後述のコネクタを収容するために大きくなっているが、基本的には前述の例と同様の構造である。金属ケースの小径部４２Ｂに収納された温度スイッチ３は、バネ受け４３を介してコイルバネ４４によって押圧されており、小径部端面４２Ｃの貫通孔４２Ｄに密着している。コイルバネ４４の他端はバネ押さえ４５と固定具４６によって所定の寸法に圧縮されることによって所定の押圧力で貫通孔４２Ｄを密閉している。
【００３６】
本実施例ではコネクタ４７は金属ケース４２の開口部から挿入されて、コネクタのカバー４７Ａ先端がバネ受け４３と円周状に密着してカバー内部への水などの浸入を防いでいる。本実施例ではバネ受けの中心を円筒状に立ち上げてカバーと重ねることで水などがより浸入しにくい構造とされている。またカバー４７Ａ内にはリード線４８の先端に取り付けられた接続端子４９が防水構造で収納されており、温度スイッチ３の導電ピン３Ｂと接続されている。
【００３７】
この温度・圧力保護装置４１においても保護対象機器である冷媒圧縮機のハウジング９２への設置方法は前述の実施例と同様であり、金属ケース４２の小径部４２Ｂの外周面に切られたネジによって取付孔の螺合部９２Ａに螺合される。詳細の説明については省略する。
【００３８】
上述の各実施例では温度保護装置として金属製の気密容器内に接点機構を持つ温度スイッチを例に説明したが、接点の耐久性が事実上問題にならない場合には樹脂などによる封止構造や、容器と接点機構を曲げや潰しで機械的に固定した開放型のスイッチを使用してもよい。また温度保護装置としては温度スイッチのような接点機構を持つもののほかに、たとえばサーミスタのように無接点のセンサーなどを使用することもできる。
【００３９】
さらに固定方法についても保護装置自身のケースを螺合するものを例に説明したが、圧力保護装置としての動作に影響を与えないようにするのであれば、金属ケース開口部側から押さえる図１０に示したような固定金具などによって固定してもよいことは言うまでもない。
【００４０】
また温度保護装置への付勢方法も上述の各実施例で述べたほかにも、たとえばコイルバネのほかに皿バネのように高さを抑えたもので付勢する構造とすれば、保護装置自体の高さを抑えることができようになり保護対象機器への取付位置選定の自由度を高めることができる。またバネとバネ受けに替えて弾性体の台座で温度スイッチを付勢するようにすることで、部品を減らすことができ作業工程の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の温度・圧力保護装置の第１の実施例を示す縦断面図
【図２】図１の温度・圧力保護装置の取付例を示す断面図
【図３】本発明の第２の実施例を示す縦断面図
【図４】本発明の第３の実施例を示す縦断面図
【図５】図４の温度・圧力保護装置の取付例を示す断面図
【図６】本発明の第４の実施例を示す縦断面図
【図７】図６の温度・圧力保護装置の取付例を示す断面図
【図８】従来の温度・圧力保護装置と取付けの例を示す縦断面図
【図９】従来の温度・圧力保護装置と取付けの例を示す縦断面図
【図１０】従来の温度保護装置と圧力保護装置の取付例を示す縦断面図
【符号の説明】
【００４２】
１、２１、３１、４１：温度・圧力保護装置
２、４２：金属ケース
２Ｃ、４２Ｃ：端面
２Ｄ、４２Ｄ：貫通孔
３：温度スイッチ
３Ａ：気密容器
３Ｂ：導電ピン
５：気密部材
６、２６、４３：バネ受け
６Ａ、２６Ａ：隔壁
７、４４：コイルバネ
８、４５：バネ押さえ
９、４６：固定具
１０、２２、３４、４８：リード線
２３：電気絶縁性充填剤
３３、４７：コネクタソケット（コネクタ）
３３Ａ、４７Ａ：カバー
【図１】
2007005034.tif 000003
【図２】
2007005034.tif 000004
【図３】
2007005034.tif 000005
【図４】
2007005034.tif 000006
【図５】
2007005034.tif 000007
【図６】
2007005034.tif 000008
【図７】
2007005034.tif 000009
【図８】
2007005034.tif 000010
【図９】
2007005034.tif 000011
【図１０】
2007005034.tif 000012