JPS6141390B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷媒圧縮機の保護方法およびその装置
に係り、とくに冷凍回路内に封入された冷媒の量
が漏洩等によつて不足した場合に圧縮機の駆動入
力を断つその方法および装置に関する。

近時、たとえば車両空調用等の冷媒圧縮機にお
いては、強制潤滑用のオイルポンプを省略して、
冷媒流に乗せて潤滑油を巧みに各摺動部へ供給し
て潤滑を行う方式を採用し、もつて製作原価の低
減化、軽量化および体積効率の向上をはかろうと
する傾向にあり、鉄板式圧縮機をはじめ種々の形
式の圧縮機で実施もされ、確かに所期の目的は達
成された。ところがとくに車両空調用においては
圧縮機をも含む冷凍回路中、管路の連結部や軸封
装置の部分よりの冷媒の漏洩は、現在の段階では
不可避的なものであり、前記冷媒の漏洩に起因し
て、圧縮機にとつて重大な損傷事故を招来すると
いう欠陥が新たに発生したのである。つまり、各
摺動部への潤滑油の供給を、圧縮機内を巧みに巡
回する冷媒の流れに頼つているため、その冷媒の
絶対量が不足すれば各摺動部への潤滑油の供給量
も当然のことながら不十分となり、遂には焼付事
故等を発生するのである。

そこで上記欠陥を解消すべく、従来から圧縮機
体内における低圧側もしくは高圧側の圧力が設定
値より低下するか、または低圧側もしくは高圧側
における冷媒やそれと接触する部分の温度が設定
値より高くなつた場合（潤滑不十分による摩擦発
熱量の増大）には、冷凍回路内の冷媒量が不足し
ているとして、圧縮機の駆動入力を断つか、警告
を発するようにしたものが提案されたが、前記圧
力や温度は圧縮機の運転状態、つまり圧縮機の回
転速度に左右されて大きく変動するため、正確な
上記圧縮機の保護作用は困難であるという欠点を
有していた。

本発明は上記欠点に鑑み、圧縮機の回転速度如
何んにかかわらず常に正確な圧縮機保護動作を行
なうことの可能な方法およびその装置を提供する
ことを目的になされた。以下図示の実施例を参照
しながら本発明を詳述する。

圧縮機の一例として斜板式圧縮機を示した第１
図において、対接されたシリンダブロツク１，２
にはその中心部を貫通延在する駆動軸３に平行な
適数対のシリンダボア４，４が穿設され、駆動軸
３に傾斜して固着された斜板５に、ボール６およ
びシユー７よりなる軸受装置を介して係留された
ピストン８が、前記斜板５の回転力によつて前記
シリンダボア４，４内を往復動可能である。前記
シリンダブロツク１，２の両端部は弁板９，１０
を介在してそれぞれフロントおよびリアのハウジ
ング１１，１２によつて密閉されている。フロン
トハウジング１１側は前記駆動軸３が圧縮機外へ
延出し、動力源と連結するためのたとえば電磁ク
ラツチと結合可能とされている。前記駆動軸３の
延出する部分には軸封装置１３が配設されてい
る。フロントおよびリアのハウジング内にはそれ
ぞれ吸入側および吐出側の外部冷凍回路と連通さ
れた吸入室１４および吐出室１５が形成され、こ
れら吸入室１４および吐出室は弁板９，１０に穿
設された吸入口１６および吐出口１７を介してそ
れぞれシリンダボア４と連通可能である。なお図
示はしないが前記吸入口および吐出口１７にはそ
れぞれ適宜リード弁等が配設されている。前記駆
動軸３のリア側端面には軸心とは偏心した位置に
凹欠部（突起部として形成してもよい）１８が穿
設され、前記リアハウジング１２の吸入室１４内
には前記駆動軸３のリア側端面に対面して回転セ
ンサ１９が配設されている。該回転センサ１９
は、先端が前記凹欠部１８の回転軌跡に対面する
磁石２０と、該磁石２０を囲繞するコイル２１
と、これら磁石２０およびコイル２１を取付固定
するための本体２２とより構成されている。また
前記回転センサ１９の本体２２には、吸入室１４
内に露出して配置される圧力センサ２３が一体的
に固定されている。２４および２５は回転センサ
１９のコイル２１および圧力センサ２３を後述の
制御機器類と電気的に連結するためのそれぞれリ
ード線である。なおこの場合は回転センサ１９と
圧力センサ２３が一体的に構成されているため各
検知素子類が簡潔にまとまり、圧縮機への組付が
容易となり、かつ前記リード線２４，２５を１ま
とめにして延在させることが可能であるととも
に、圧縮密封のためのシール部分が１箇所で兼用
できる。

上記構成になる圧縮機において、図示しない電
磁クラツチ等の連結作用によつて動力源よりの作
用力で駆動軸３が回転すると、それと一体の斜板
５の回転力によつてピストン８がシリンダボア
４，４内を往復動し、その吸入・吐出作用によつ
て吸入側の外部冷凍回路より吸出室１４へ導入さ
れた冷媒は、吸入口１６よりシリンダボア４内に
吸入され、そこで圧縮された後吐出口１７より吐
出室１５に流入し、そこより吐出側の外部冷凍回
路へと送り出されるのであるが、この一連の冷媒
の流れ動作の間に図示しない構成によつて潤滑油
を含んだ一部の冷媒が、各摺動部つまり斜板５と
シユー７、シユー７とボール６、ボール６とピス
トン８、ピストン８とシリンダボア４、スラスト
およびラジアルのベアリング、軸封装置１３等を
巧みに巡回し、その潤滑油によつてこれら摺動部
が好適に潤滑される。

駆動軸３の回転によつてそのリア側端面に刻設
された凹欠部１８は円軌跡上を周回移動するが、
該凹欠部１８が回転センサ１９の磁石２０に対面
する際、該磁石２０と金属材料よりなる駆動軸３
との間で形成される磁束の密度に変化が生じ、そ
れによつてコイル２１に電流が発生する。その電
圧変化をオツシログラフ等によつて観察すると、
第５図に示したごとく、圧縮機の回転速度に対応
した周波数でのパルス信号として得られる。それ
と同時に吸入室１４内に露出した圧力センサ２３
によつて吸入側つまり低圧側の冷媒圧力を測定す
ることが可能である。

そこで、圧縮機をも含む冷凍回路全体内に封入
される冷媒の量を、正規量の100％，50％，30
％，20％とした場合のそれぞれに対応した圧縮機
回転数と吸入圧力との関係をグラフに表わすと第
６図に示したごとくなる。ここで圧縮機の焼付事
故等を誘発しない限界の冷媒封入量を実験的もし
くは理論的に求めてそれを正規封入量の40％と設
定すると、それを第６図のグラフ中に表わすと直
線Ａとして示され、それは圧縮機回転速度をＸ
（rpm）、吸入圧力をＹ（Kg／cm²Ｇ）とすると、 Ｙ＝aX＋ｂ …（） なる式で表わされ、該実施例においては上記係数
ａ，ｂはそれぞれ ａ＝−10^-4（Kg／cm²／rpm） ｂ＝0.3（Kg／cm²） なる値でほぼ近似される。

そして圧縮機の実際の運転に際しては、回転セ
ンサ１９より増幅器を通して得られるパルス信号
の周波数より圧縮機の回転速度Ｘを知り、それと
上記（）式を基に演算器にて冷媒の限界封入量
におけるときの吸入圧力Ｙを求め、該値Ｙを、同
じく回転センサ１９に取付けられた圧力センサ２
３より増幅器を通して得られる吸入室１４内にお
ける実際の吸入圧力Ｚと判定器にて比較し、Ｚ＞
Ｙなる場合にはそのまま継続して圧縮機の運転が
可能であるが、Ｚ＜Ｙなる場合（冷媒の封入量が
限界量を下まわつている場合）には電磁クラツチ
をOFFとする信号を発して駆動入力を断ち、そ
れ以後の継続した運転を不可能として、圧縮機を
保護することができる（第４図参照）。なお電磁
クラツチをOFFとする信号を発するかわりに、
視覚もしくは聴覚に訴える信号で運転者に対し、
冷媒が限界封入量を割つたことを知覚させる構成
とすることもできる。

なお、圧縮機の起動時や回転速度が急激に上昇
した場合等においては、封入冷媒量が十分であつ
ても吸入圧力が一時的に極端に低下するため、遅
延装置を組込んで、起動から設定時間経過した時
点から上記作用を行なわせるようにするか、もし
くは上述の電磁クラツチOFFの信号が設定時間
以上継続した場合にはじめて前記電磁クラツチが
OFFとなるように構成すればよい。また第４図
に示すごとく圧縮機運転中において回転センサ１
９により得られるパルス信号が無となつたことを
検知して電磁クラツチをOFFとする信号を発す
る回路を補助的に組込むことも可能である。この
場合には液圧縮等の原因で焼付事故や部品の破損
等により温度、圧力に異常事態を生じないまま圧
縮機が停止した場合でも、それによつて動力源や
それに関係する機器類の損傷を生起することを防
止することができ、とくにそれが車両空調用であ
る場合には、既述のごときことによつて誘発され
る重大な車両事故を未然に防止することができ
る。

さらに前記回転センサ１９の代わりに動力源
（車両走行用のエンジン）の回転速度計を利用し
ても本発明の実施は可能であり、また前記回転セ
ンサ１９の配設位置は第１図に示した実施例のも
のに限定されるものではなく、第２図に示したご
とく、斜板５の周側面の移動軌跡に対面した位置
に回転センサ１９等を配設して、斜板５との間で
の磁束密度の変化を利用して圧縮機回転速度を検
知するようにしてもよく、また第３図に示すごと
く、ピストン８の側壁に凹欠部２６を形成し、該
凹欠部２６の移動軌跡に対面した位置に回転セン
サ１９等を配設して、同様に圧縮機回転速度を検
知するようにしても本発明の実施は可能であり、
さらに斜板式圧縮機に限定されることなく、周期
的な運動を行なう部位を有する圧縮機であればど
のような形式の圧縮機においても適用可能であ
る。そしてまた上記においては、圧縮機回転速度
と吸入圧力との関係を利用した圧縮機の保護方法
の構成について述べたが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、圧縮機内の圧力の代わりに圧
縮機内の冷媒の温度もしくはそれと接触する部材
の温度と圧縮機回転速度との関係を利用しても実
施可能である。この場合には、たとえば圧縮機と
吐出側外部冷凍回路とを連結する吐出フランジ外
壁の温度と圧縮機回転速度との関係および圧縮機
と吸入側外部冷凍回路とを連結する吸入フランジ
外壁の温度と圧縮機回転速度との関係を、冷媒が
正規量封入されている場合と40％封入量の場合に
ついて示せば、それぞれ第７図および第８図のよ
うになり、限界封入量の場合をそれぞれ直線Ｂお
よび直線Ｃと設定すれば、既述と同様にある回転
速度における直線Ｂまたは直線Ｃの関係式より得
られる温度と実際に測定された温度とを比較し
て、後者が前者より高かつた場合に電磁クラツチ
をOFFとする信号を発するように構成すればよ
い。なお温度は吸入、吐出フランジ外壁に限ら
ず、冷媒温度を直接検出してもよく、この場合ハ
ウジング内の吸入、吐出室、斜板を収容する斜板
室内等の冷媒温度を使うことが可能であるが、そ
れには既述の回転センサ１９に一体的に取付けら
れた圧力センサ２３の代わりに、そこに温度セン
サを取り付ければ好適に実施可能である。

上述のごとく、本発明によれば封入冷媒量が限
界量を下まわつたときには、そのことを圧縮機の
回転速度の如何んにかかわらず常に正確に検知す
ることができるため、圧縮機保護精度が極めて高
く、それによつて圧縮機の寿命を延長化すること
が可能となるのは勿論のことながら、圧縮機を駆
動するための動力源およびそれと関係する機器類
の損傷を未然に防止することができ、さらには車
両空調用の場合には重大な車両事故の発生防止す
ることができるという種々の顕著な効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示したもので、第１図は
第１実施例を示す断面正面図、第２図は第２実施
例を示す要部断面図、第３図は第３実施例を示す
要部断面図、第４図は本発明の作動態様を示す説
明図、第５図は回転センサによつて得られる電圧
パルスを示すグラフ、第６図は圧縮機回転速度と
吸入圧力の関係を示すグラフ、第７図は圧縮機回
転速度と吐出フランジ温度との関係を示すグラ
フ、第８図は圧縮機回転速度と吸入フランジ温度
との関係を示すグラフである。 ３……駆動軸、４……シリンダボア、５……斜
板、８……ピストン、１４……吸入室、１５……
吐出室、１８……凹欠部、１９……回転センサ、
２０……磁石、２１……コイル、２３……圧力セ
ンサ、２６……凹欠部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷凍回路内に封入された冷媒が設定限界量で
   あるときの圧縮機回転速度と圧縮機内の圧力また
   は温度との関係式をあらかじめ求めておき、圧縮
   機運転中における前記圧力の測定値が、前記関係
   式よりもとめられるそのときの回転速度に対応す
   る圧力より低い場合または前記温度の測定値が、
   前記関係式よりもとめられるそのときの回転速度
   に対応する温度より高い場合に信号を発し、その
   信号によつて圧縮機の駆動入力を断つことを特徴
   とする冷媒圧縮機の保護方法。 ２ 動力源とクラツチによつて駆動連結される圧
   縮機において、圧縮機の回転速度を検出する回転
   センサと、圧縮機内の圧力を検出する圧力センサ
   と、あらかじめ求められた冷凍回路内に封入され
   た冷媒が設定限界量であるときの圧縮機回転速度
   と圧縮機内の圧力との関係式に基づいて前記回転
   センサによつて検出された回転速度に対応する圧
   力値を求める演算器と、前記圧力センサによつて
   検出された圧力値を前記演算器より得られる圧力
   値と比較して前者が後者より小となつた場合前記
   クラツチに対し断の信号を発する判定器とを含ん
   でなる冷媒圧縮機の保護装置。 ３ 動力源とクラツチによつて駆動連結される圧
   縮機において、圧縮機の回転速度を検出する回転
   センサと、圧縮機内の温度を検出する温度センサ
   と、あらかじめ求められた冷凍回路内に封入され
   た冷媒が設定限界量であるときの圧縮機回転速度
   と圧縮機内の温度との関係式に基づいて前記回転
   センサによつて検出された回転速度に対応する温
   度値を求める演算器と、前記温度センサによつて
   検出された温度値を前記演算器より得られる温度
   値と比較して前者が後者より大となつた場合前記
   クラツチに対し断の信号を発する判定器とを含ん
   でなる冷媒圧縮機の保護装置。 ４ 前記回転センサは、圧縮機の可動部に配設さ
   れ周期運動する凹形状または凸形状の被検出部に
   対面して配設される磁石と、該磁石を囲繞するコ
   イルと、これら磁石およびコイルを一体的に圧縮
   機に固定するための本体とより構成されたことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項もしくは第３項
   に記載された装置。 ５ 前記圧力センサまたは温度センサは、前記回
   転センサに一体的に取付固定されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の装置。