エアコンの故障


 

1.目的

BNR32のエアコンが故障し、冷房が全く効かなくなった。原因を探求し、修理をする。

 

2.結果

マグネットクラッチのコイルが内部でショートしていた。新しい部品が入手できなかったので、コイルを巻き直して修復した。マグネットクラッチは正常に作動し、冷風が出るようになったが、自己流で巻いたコイルなので耐久性については不明である。

登 録 後:8年0か月
走行距離:32,400km

 

3.症状

8度目になる今年の夏は猛暑だった。そんな炎天下の中、渋滞中にエアコンの調子が突然おかしくなった。何をしても一向に冷風が出てこない。マグネットクラッチの作動音が聞こえないのもおかしい。

 

4.原因の探求

エンジンフードを開けてコンプレッサーを観察すると、マグネットクラッチが作動していないのが分かった。室内のヒューズを調べてみると、エアコン用の10Aのヒューズが切れている。エンジンルーム内のエアコン用のリレーを取り外し、そこからコイルの電気抵抗を測定してみると1.3Ωであった。整備資料によれば、正常値は3.5Ωである。故障の原因は、マグネットクラッチのコイルが内部でショートしたために、過大な電流が流れてヒューズが切れたためと判断した。

 

5.マグネットクラッチの分解

コンプレッサーは車両の下側から触ることができる位置にあるので、なんとか分解することができそうである。


アンダーカバーを取り外し、エンジンの下側から分解作業をする。まずは、アイドラープーリーのボルトを緩めてベルトを取り外す。


コンプレッサーの軸にクラッチ板を固定しているボルトを取り外す。軸が回転してしまうので、適当なスパナをつっかえ棒に利用した。


軸にはスプラインが切ってあり、きつくてクラッチ板を手で取り外すことができない。よく見ると3箇所にネジが切ってある。そこにM5×20の六角穴付きボルトをねじ込み、取り外すことができた。ボルトをねじ込む時、かなりきついので、ボルトに潤滑剤を付けた方が良いだろう。(本来は専用プーラーを使うらしい)


取り外したクラッチ板の穴の中に、ワッシャが一枚入っていた。これがないとクラッチの隙間が狂ってしまうので、紛失しないように注意する。
軸のスプラインには1箇所だけ歯の幅が広い所があるので、組み付ける時には注意が必要だ。


ベアリングを固定しているスナップリングを取り外す。2本の大きいマイナスドライバーを使って均等に力を加え、プーリーを少しずつこじって抜く。プーリーと一緒に、ベアリングも抜けた。この時、ベルトのアイドラープーリーが邪魔だったので、先に取り外した。


これがコイルだ。写真では見えないが、奥にスナップリングがある。このスナップリングを取り外すとコイルが外れるのだが、形状が合う工具がなかったので、ドライバーやペンチなどを使って強引に取り外した。スナップリングは変形してしまい、再使用できなくなった。
それから、軸の周囲にフェルトが入っているので、確保して置く。


コンプレッサーの上部に配線のコネクターが固定されているが、狭くて手探りでは思うように取り外せない。結局コネクターは破損させてしまい、配線も切断して取り外すことになった。


これが、分解したマグネットクラッチの全部品である。右下の部品は軸の部分に取り付けてあったフェルトで、清掃した後にスプレーグリスを含浸させた。

 

6.コイルを巻き直す

コイルの構造は単純な電磁石である。鉄心(金枠)の両端がクラッチ板の方向に開放した形状になっていて、磁束が鉄心とプーリー間のギャップを通過し、回転するプーリーを通るようになっている。コイルに電流を流すと、磁化されたプーリーはクラッチ板を引き付けて吸着し、コンプレッサーに回転力が伝わる仕組みだ。


取り外したコイルの電気抵抗を単体で測定してみると、1.1Ωであった。これでは、10Aのヒューズが切れても当然である。
コイルにはワニスクロス(絶縁ワニスを含浸させた布)が巻いてあり、巻線間には黒い絶縁ワニスが含浸させてある。コイルは金枠に接着剤で埋め込まれている。


コイルにドライバーを突き刺し、巻線を引っ張り出した。ワニスクロスや絶縁ワニスが、炭化したように脆くなっている。それが鋭い刺状になって飛散するので、手袋と眼鏡をして作業をした。巻線を取った後に残った接着剤は、プラスチックの成形品のように奇麗に剥がれた。
引っ張り出した巻線には、ショートしたような痕跡は発見できなかった。


ここからコイルを巻く作業に移る。まずは、適当な材料でボビンを作った。コイルを巻く前に、後でコイルを束ねるためのタイラップを下に入れて置く。巻線は巻いてあった線と同じ太さの、φ0.7mmを使用し、巻き数は金枠に納まる範囲内で、できるだけ多く巻いた。密着巻きにしたいところだが、しっちゃかめっちゃか巻きになってしまった。


コイルをタイラップで束ねてボビンから取り外し、プラス極になる方の巻線にテフロンチューブを被せた。
タイラップを1本ずつ取り外しながら、コイルに布をきつく巻き付けて行く。布は救急箱に入っていた包帯を使用した。


接着には、シリコン系液状パッキンのスリーボンド1215を使った。コイルの布と金枠に1215を十分に塗り込み、空気が入らないように押し込んだ。コイルの巻線間にも1215を含浸させたかったが、面倒なので諦めた。この後、2週間ほど放置して乾燥させた。果たして、こんなやり方で大丈夫だろうか。それは“神のみぞ知る”ことである。


電流を遮断した時の自己誘導作用で発生する高電圧を吸収させるために、ダイオードをコイルと並列に接続した。リレーの接点保護に効果があるのだが、回路のどこにもダイオードが付いていないようだったので追加してみた。
マイナス極には新しい端子を圧着し、金枠にカシメ直した。


引き出し線にビニールチューブを被せ、平型端子を圧着して完成である。

 

7.通電テスト

巻き直したコイルの電気抵抗を測定してみると、正規品の3.5Ωに対して4.4Ωであった。巻線を多く巻き過ぎたようである。消費電流が小さくなり、発熱量も少なくなるので良しとする。12Vの電圧をかけてテストをしてみると、鉄製の物がそれなりに吸い付く。通電したままでしばらく放置した後に手を触れてみると、火傷しそうなくらい熱い。水を付けてもすぐには蒸発しないので、温度は70〜90℃くらいだろうと思う。これにコンプレッサーの発する熱が加われば、もっと高温になるはずだ。

 

8.組み付け及び試運転

分解時とは逆の手順で、コイルから順次組み付けて行く。コイルを固定するための新しいスナップリングと工具を事前に準備して置いたにもかかわらず、スナップリングを入れるのに2時間もかかってしまった。これは後で分かったことだが、組み付けられていたスナップリングは断面形状がテーパー状になっているタイプだった。コイルにガタ付きが出ないように、くさび効果を持たせてあったのだ。用意した新品のスナップリングは一般的なタイプだったので、無理やりに押し込む結果となり、てこずってしまったのである。プーリー及びクラッチ板の嵌め込みは、ベアリング又は軸のスプラインにグリスを塗布すると軽く入るので楽である。破損したコイル側のコネクターが入手できなかったので、平型端子を使用した。車両側のコネクターを平型端子に交換する時に、配線が短かったので苦労した。マグネットクラッチの取り付けが終わったら最後にアイドラープーリーとベルトを取り付け、張力を調整して作業は終了だ。

試運転はスリルとサスペンスである。まともに動く保証は一切ない。エンジンを始動させ、エアコンのスイッチをONにする。マグネットクラッチが作動することを確認すると共に、冷風が吹き出ることを確認した。走行中も異常は感じられず、とりあえず修理は大成功である。

 

9.巻線の耐熱温度について

巻線は耐熱温度150℃のポリエステル線(PEW)φ0.7mmを使用した。1kg巻きで、¥1,700だった。ポリウレタン線(UEW)は耐熱温度が低いので、使用しない方が良いだろう。耐熱温度が200℃以上のポリエステルイミド線(EIW)やポリアミド線(AIW)を使用したかったが、入手できなかった。

 


1999/10/31

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