(57)【要約】【目的】保護装置と冷媒との熱交換効率が良い電動圧縮機を得る。【構成】冷媒用電動圧縮機１は圧力容器２中に電動機３と圧縮機４を配置している。冷媒は容器外部から吸入管５を通じて直接圧縮機４に導入され、圧縮された後に圧力容器２内に放出され、さらに電動器３と熱交換をした後に吐出管６を通じて再び外部へと送られる。吐出管６の容器内側端部には保護装置１１がそのホルダを冷媒通路とするように配置されている。この保護装置１１は電動機への通電電流により自己発熱するとともに冷媒と熱交換をすることで、過電流や過熱を検出して接点機構を開閉する。【効果】吐出管へ向かう冷媒が必ず保護装置を流れるので、熱交換関係が良好になり通常運転時には保護装置はより効率良く冷却される。そのため、従来のものよりも通常運転電流を大きくすることが可能になる。【選択図】　　　図１
2004044408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の圧力容器中に電動機とこの電動機によって駆動される圧縮機とを備え、
圧力容器外部から吸入された冷媒は直接圧縮機に導入され、
圧縮機から圧力容器内に吐出された冷媒は前記電動機の隙間を通って電動機と熱交換をしながら吐出管へ向かういわゆる高圧式の電動圧縮機において、
電動機と吐出管との間に保護装置を備え、
この保護装置は金属製の気密容器を持つプロテクタ本体とそれを収納するホルダからなり、
この保護装置のホルダが冷媒通路とされていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
保護装置のホルダは圧力容器の吐出管に接続され、
冷媒はこのホルダ内を通って吐出管へ流れて行くことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項３】
圧力容器内には冷媒の流れを上流と下流に分ける隔壁が設けられ、
この隔壁は冷媒通路となる貫通孔を有し、
保護装置は圧力容器内の隔壁上に配置されるとともに、
保護装置のホルダが前記貫通孔に連通され、
冷媒が直接ホルダ内に流入することを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
ホルダ内に複数の冷媒通路を設け、
各冷媒通路を通る冷媒がそれぞれプロテクタ本体の違う面に当るようにすることにより冷媒がプロテクタ本体に全面に亘って当るようにされたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はエアコンや冷凍機などの冷媒圧縮に使用される保護装置を取付けられた冷媒圧縮用電動圧縮機に関するものであり、保護装置が冷媒温度をより効率よく検知するための構造を提唱するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からエアコンや冷凍機などの冷凍サイクルに使用される電動圧縮機において、過負荷による過電流や内部異常による発熱などを検出し、焼損などの危険から電動機を保護するための保護装置を取りつけたものが使用されている。この保護装置としては、電動圧縮機が有する圧力容器の外側に取りつけるものと圧力容器に内蔵するものとがあるが、冷媒の温度変化に対する応答性のよい内蔵型の方が保護性能等の上から有利である。
【０００３】
このような保護装置を内蔵した電動圧縮機においては、従来は保護装置を電動機のコイルエンド上に縛り紐などで取り付けていた。この保護装置は電動圧縮機の圧力容器内の圧縮冷媒中に曝されるので金属製の気密容器構造とされ、気密容器内部にバイメタルなどの熱応動板による接点機構を有している。この接点機構は周囲からの熱を受けるとともに、電動機への通電電流を流す事によって内部の構成部品が自己発熱するようにされており、周囲の過熱や過負荷状態などにおける電流増加が発生すると熱応動板の温度が上昇して動作温度にまで達し、接点間を開放するようにされている。
【０００４】
このように保護装置をコイルエンド上に取り付ける場合には、過負荷状態などにおいて電流上昇により保護装置の内部発熱量が増加すると同時にコイルの温度も上昇することにより保護装置に伝えられる熱も増加するので、異常を素早く検知することができる。しかしコイルエンド上に紐で縛り固定する作業は機械化が難しく製造作業が煩雑になるなどの問題がある。また常にコイルエンドからの熱を受けているので保護装置自体の通常温度も高くなるので熱応動板の動作温度も比較的に高く設定せねばならず、通常運転時と異常時の温度差を大きく取る事が難しくなる。このように通常運転時と異常時の温度差を充分に取る事ができないと、許容されるべき短時間の過負荷などによる一時的な電流増加にも過敏に反応するため、特に通常電流が大きいものやコイルの発熱量が多いものにおいては保護装置として使用しづらいものとなっていた。
【０００５】
これに対して保護装置の取り付けを別の構成とした電動圧縮機の例として、圧力容器の内面や導電端子上に取付金具や端子等によって保護装置を取り付けるものが提案されている。このように保護装置を圧力容器の内面に取り付ける場合には、紐などで縛りつける場合と比較して取付作業を簡素化できる。また冷媒により冷却される構造となるので、コイル上に取りつけられた場合と比較して同じ保護装置でも比較的大きな電流で使用することができる。
【０００６】
さらにこの場合には取付端子などによって保護装置の取付姿勢が決まり、それによって保護装置の金属製気密容器などの充電部分が圧縮機の金属部分などに近接する位置も決まる。そのため容器全体を絶縁体で覆う必要はなく、必要な部分だけを覆うようにして気密容器が冷媒に直接接触する面積を増やすことができる。圧力容器内を流れる吐出冷媒の温度は電動機のコイルよりも低く、コイルを冷却しながら吐出管方向へと流れている。つまり冷媒はコイルに加熱されているのでその下流に保護装置を配置することで、冷媒を介してコイルの過熱を検出することができる。
【０００７】
また通常運転時に保護装置の自己発熱による熱を冷媒が奪って保護装置を冷却することで熱応動板が動作温度に至らないように設定しておくことにより、過電流による内部発熱量の増加や冷媒の温度上昇だけでなく、漏洩などによって冷媒が減少した場合にも保護装置が充分に冷却されなくなるので保護装置は動作し、電動機への通電を遮断することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の保護装置の取付けにおいては、保護装置は圧力容器中にあり冷媒に曝されてはいるものの、必ずしも冷媒の流れを考慮されたものではないので、冷媒との熱交換と言う点においては充分に効率が良いとは言いきれない面があった。そこで本発明は保護装置と冷媒の熱交換関係を向上させた構造を有する電動圧縮機を提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動圧縮機は、圧縮機からの吐出冷媒が圧力容器中を流通するいわゆる高圧式の電動圧縮機において、電動機と吐出管との間に保護装置を備え、この保護装置は金属製の気密容器を持つプロテクタ本体とそれを収納するホルダからなり、この保護装置のホルダを冷媒通路としたことを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば圧縮機から吐出され電動機を冷却した後の冷媒が、保護装置のホルダ内を流れることでプロテクタ本体に直接当るので、冷媒とプロテクタ本体との間の熱交換関係が向上する。そのため圧縮機の異常や電動機への過電流などによって冷媒が加熱されると、プロテクタ本体はその温度上昇を確実に検出することができる。
【００１１】
また第２の発明は、保護装置のホルダを圧力容器の吐出管に接続し、冷媒がこのホルダ内を通って吐出管へ流れて行くようにしたことを特徴とする。本発明によれば保護装置のホルダが実質的に吐出管の一部となるので循環する冷媒は必ず保護装置内を通りプロテクタ本体と接触するので効率良くプロテクタと冷媒の熱交換をすることができる。
【００１２】
また第３の発明は、圧力容器内には冷媒通路となる貫通孔を有した隔壁が設けられ、保護装置はこの隔壁上に配置されるとともに、保護装置のホルダが前記貫通孔に連通され、冷媒が直接ホルダ内に流入することを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば保護装置を隔壁に配置したことにより保護装置の取付けが容易になるとともに、冷媒を確実にホルダ中に流入させることができるので冷媒とプロテクタ本体との熱交換関係を向上することができる。
【００１４】
さらに第４の発明の特徴は、保護装置のホルダ内に複数の冷媒通路を設け、各冷媒通路を通る冷媒がそれぞれプロテクタ本体の違う面に当るようにすることにより、特にプロテクタの流路下流側で冷媒が滞留することを抑えプロテクタ本体に全面に亘って効率良く接触するようにしたことにある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら本発明の電動圧縮機について説明する。この電動圧縮機１は例えばエアコンなどに使用される冷媒圧縮用のものであり、金属製の圧力容器２の内部に電動機３と圧縮機４が封入されている。圧力容器２には冷媒の吸入管５と吐出管６がそれぞれ容器を貫通して設けられており、吸入管５は直接圧縮機４に接続されている。この電動圧縮機は所謂高圧式であり、図示しない熱交換機などから吸入管５を通って吸入された冷媒は、圧縮機４によって圧縮されて圧力容器内に吐出される。そしてこの冷媒は電動機２の隙間を通って電動機の熱を奪いながら吐出管６を通して再び膨張弁や熱交換機などを含む冷凍サイクルに送られる。
【００１６】
電動機３は容器に固定された固定子３Ａと回転子３Ｂからなり、回転子３Ｂは駆動軸７で圧縮機４と接続されている。また駆動軸７の圧縮機とは逆の端部は軸受け板８によって支持されている。この軸受け板８はその中央に軸受け８Ａを有して駆動軸７の端部を回転可能に保持する構造とされており、また冷媒や給電用のリード線が通る孔が設けられている。また軸受け８Ａにはオイルポンプ９が配置され、圧力容器内に封入された潤滑油１０を軸受けや圧縮機などの摺動部へ送っている。
【００１７】
本発明においては吐出管６の圧力容器における開口部上に保護装置１１が配置されている。この保護装置１１は図２及び図３に示す様に、金属製の気密容器中にバイメタルなどの熱応動板による開閉機構を有するプロテクタ本体１２と、このプロテクタ本体１２を保持するための合成樹脂製の電気絶縁性ホルダから構成される。このホルダは円筒形の外部ホルダ１３と内部ホルダ１４からなり、外部ホルダ１３の一端から円筒部１３Ａ内にプロテクタ１２と内部ホルダ１４が挿入されて保護装置１１が構成されている。外部ホルダ１３の他端には貫通孔１３Ｂが設けられプロテクタ１２の端子が挿通されているとともに、その円筒部１３Ａには複数の開口部１３Ｃが設けられている。また内部ホルダ１４は円筒部１４Ａの一端に複数の腕状部１４Ｂが設けられ、外部ホルダ１３内部で湾状部１４Ｂの先端でプロテクタ１２を保持するとともに冷媒の通路を確保している。
【００１８】
この保護装置１１は電動圧縮機１の圧力容器２の内面に取りつけられるものであり、この実施例では圧力容器２に固定された取付金具１５によって外部ホルダ１３の保持部１３Ｄを保持することで保護装置１１が固定されている。さらに保護装置１１を吐出管６の開口部に取り付けられており、そのため圧力容器２中の冷媒は保護装置１１のホルダ内を通ってから吐出管６へと導かれることになる。
この実施例において冷媒は、図２に点線で示すように外部ホルダ１３の開口部１３Ｃを通り、さらに内部ホルダ１４の腕状部１４Ｂの間を通って内部ホルダ１３の円筒部内に流入する。ここで外部ホルダ１３の開口部１３Ｃの位置をプロテクタ１２の容器の少なくとも一部が直接露出する位置とすることにより、開口部１３Ｃからホルダー内に流入した冷媒はプロテクタ１２の金属表面に確実にあたることになる。
【００１９】
この実施例の電動機３は三相誘導電動機であり、プロテクタ１２に設けられた端子１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃはそれぞれ接続線１６を介して電動機３のコイルに接続されている。さらに電動機のコイルはリード線１７を介して密閉端子１８に接続され、圧力容器外部の電源と接続可能にされている。
【００２０】
次にこの電動圧縮機１の動作について説明する。圧力容器２内の電動機３が回転を始めると駆動軸７を介して圧縮機４が駆動される。圧縮機４には冷媒の吸入管５が直接接続されており、圧縮機で圧縮された冷媒は圧力容器２内に吐出される。この吐出冷媒は電動機の回転子と固定子の隙間及び圧力容器内面と固定子の隙間を通ることで電動機３の熱を奪い冷却しながら圧力容器内を縦断し、吐出管６から図示しない熱交換器等へ送られる。
【００２１】
本実施例においては保護装置１１で吐出管６の開口部を覆い、保護装置のホルダ内を吐出管と事実上直結することによって、より多くの冷媒が保護装置内を通過するようにされている。さらに保護装置１１内に導入された冷媒がプロテクタ本体１２に接触しながら通過するようにしたことにより、通常運転中にはプロテクタ本体１２を常に効率よく冷却することができる。
【００２２】
具体的には図２に点線で示すように、外部ホルダ１３の開口部１３Ｃからホルダー内に流入した冷媒はプロテクタ１２の容器表面に接触して熱交換を行う。さらに内部ホルダ１４の腕状部１４Ｂ間を通った冷媒は内部ホルダの円筒部１４Ａ内部を通って吐出管６から図示しない外部の熱交換器などに送られる。ここでプロテクタ１２と冷媒が熱交換する際に、通常運転時には冷媒がプロテクタの熱を奪うので熱交換効率が良い本実施例においては従来のものよりも大きな定格電流を流すことができるようになる。また過電流等によって電動機３のコイル温度及びプロテクタ１２の内部発熱が上昇した場合はもちろん、圧縮機の摩擦増大などにより冷媒温度が上昇した場合や冷媒漏れによる冷却能力の減少によってもプロテクタは動作温度に達するので確実に電動機への通電を遮断することができる。
【００２３】
このように本実施例の電動圧縮機においては、圧力容器中に配置された保護装置を吐出管の端部に実質的に接続したことにより、圧縮機から吐出され電動機との熱交換をした後の冷媒がプロテクタに効率良く接触し熱交換関係を良好にすることができる。そのため通常運転時において保護装置はつねに効率良く冷却され、同一の動作温度のものを使用した場合であっても従来のものよりも運転電流の高い電動圧縮機に使用することが可能になる。また冷媒は圧縮機及び電動機を経て保護装置に達するので冷媒温度の上昇からこれらの機器の異常を検出することができる。
【００２４】
従来は保護装置を冷媒の流れの中に配置しても冷媒の流れをコントロールしてはいなかったので冷媒とプロテクタ本体との接触量が充分あるとは限らず効率的な熱交換ができない可能性もあったが、本発明によれば保護装置のホルダを冷媒通路とし、流通する冷媒をこのホルダに集めて流す様にしたことにより、冷媒が効率的にプロテクタ本体の周囲に接触して熱交換関係が極めて良くなる。
【００２５】
次に本発明の電動圧縮機における他の実施例について図４乃至図９を参照して説明する。なお前述の実施例と同一の部分には同一の記号を付してその詳細な説明は省略する。本実施例の電動圧縮機２１も前述の例と同様に金属製の圧力容器２の内部に電動機３と圧縮機４を備えており、この電動機と圧縮機は駆動軸７を介して連結されている。駆動軸７の圧縮機とは逆の端部は軸受け板８の中央に設けられた軸受け８Ａによって支持されている。この軸受け板８はほぼ容器内部に沿った円板状で圧力容器内を分ける隔壁を成しており、また図８に示す様に円板部分には冷媒や給電用のリード線が通る孔８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄが設けられている。
【００２６】
本実施例においては軸受け板８上に保護装置３１が配置されている。この保護装置３１は前述の実施例と同様に金属製の気密容器中にバイメタルなどの熱応動板による開閉機構を有するプロテクタ本体３２を有し、このプロテクタ本体１２を保持するための合成樹脂製の電気絶縁性ホルダから構成される。ホルダはさらに外部ホルダ３３と内部ホルダ３４からなり、筒状の内部ホルダ３４にプロテクタ本体３２を組み合わせてから外部ホルダ３３を被せている。また内部ホルダ３４に設けられた保持部３４Ａを外部ホルダ３３の取付孔３３Ａに弾性的に嵌め込むことによって各ホルダとプロテクタ本体３２は一体化されて保護装置３１を構成する。さらに外部ホルダ３３には端子を通すための貫通孔３３Ｂが設けられており、プロテクタ本体３２の端子３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが挿通されている。
【００２７】
外部ホルダ３３はプロテクタ本体３２を収納する収納部３３Ｃと冷媒を導くための通路部３３Ｄからなり、収納部３３Ｃと通路部３３Ｄは内部空間を連接されている。またこの実施例においては収納部３３Ｃの側面に固定用の貫通孔を穿たれたフランジ３３Ｅ、３３Ｆが設けられており、保護装置３１はネジ止めなどの方法で軸受け板８上に固定される。
【００２８】
軸受け板８には前述した様に冷媒通路となる複数の貫通孔が開いており、保護装置３１はこの貫通孔に被せるように配置されている。実施例では図９に示す様に、３個開いている貫通孔の内、冷媒通路となる２箇所の孔８Ｂと８Ｃに保護装置３１がホルダを被せるようにして取付けられている。さらに残る貫通孔８Ｄには電動機３を外部の電源に密閉端子１８を介して接続するリード線１７や、保護装置を接続するための接続線１６が挿通され（図示省略）、これらの接続線１６とリード線１７は電動機３の巻線に接続されている。
【００２９】
冷媒は軸受け板８を通過する際には圧力容器内面との隙間及び貫通孔８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを通過する。本発明においては保護装置３１で貫通孔８Ｂ、８Ｃを覆うことにより保護装置の外部ホルダ３３を冷媒通路とすることで、より多くの冷媒が保護装置内を通過するようにされている。さらに保護装置内に導入された冷媒がプロテクタ本体３２に接触しながら通過するようにしたことにより、通常運転中にはプロテクタ本体３２を常に効率よく冷却することができる。
【００３０】
ここで冷媒は図５に点線で示すように軸受け板８の貫通孔８Ｃから内部ホルダ３４内に導入され、プロテクタ本体３２の金属容器に当たる。さらに冷媒は容器の外周部に接触しながら外部ホルダ３４内面とプロテクタ本体３２との隙間を通って外部ホルダ３３の収納部３３Ｃ内に抜け、貫通孔３３Ｂから圧力容器内に吐出されて吐出管６へ向かう。また軸受け板８の貫通孔８Ｂから外部ホルダ３３の通路部３３Ｄ内へと導入された冷媒は、収納部３３Ｃに流れこんでプロテクタ本体３２の端子側表面に沿って接しながら貫通孔３３Ｂへと抜け、吐出管６へ向かう。
【００３１】
ここで本実施例においては外部ホルダ内に内部ホルダ３４からプロテクタ３２の金属容器に接触しさらに容器の外周部を通る冷媒通路と、外部ホルダ３３の通路部３３Ｄからプロテクタ３２の端子側表面に沿って流れる冷媒通路をが設けられている。このように複数の冷媒通路を設け、各冷媒通路を通る冷媒がそれぞれプロテクタ本体の違う面に当るようにしたことにより、プロテクタ周囲における冷媒の滞留を抑え、プロテクタのほぼ全面に冷媒が接触するようになり効率良く熱交換することができるようになる。
【００３２】
なお、上述した実施例においては密閉形電動圧縮機を例に説明したが、高圧式の構造であれば例えば半密閉形の電動圧縮機であってもよく、また電動機との熱交換後の冷媒を流通させることができるのであれば実施例の形態に限るものではない。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べた様に、本発明の電動圧縮機によれば、取り付けられた保護装置のホルダを冷媒通路としたことにより、冷媒とプロテクタ本体の熱交換関係が良好になる。そのため通常運転時にはプロテクタ本体は冷媒によって効率良く冷却されるようになり従来のものよりも通電電流を増加することができるので、従来のものよりも一回り小型の保護装置を使用することができ電動圧縮機全体を小型化することができる。さらに保護装置を吐出管開口部や容器内を分ける隔壁の孔に配置することにより、冷媒をより多くホルダ内に流すとともにプロテクタと冷媒がより効率的に熱交換できるようにすることができる。
【００３４】
またホルダ内に複数の冷媒通路を設けそれぞれの通路を通った冷媒がプロテクタ本体の違う面にそれぞれ別の方向から当たる様にしたことにより、プロテクタ本体の下流側における冷媒が滞留する部分の発生を抑え、プロテクタ本体に全面に亘って冷媒が流れる様にして冷媒とプロテクタが効率良く接触させることができる。そのため、過電流によりプロテクタ内部の発熱量が増加した場合はもちろん、冷媒の過熱や冷媒量の減少によりプロテクタの熱が奪われなくなった場合にもプロテクタの温度は上昇して確実に接点機構を動作させることができる。そのため、保護装置の動作をより確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動圧縮機の一実施例を示す断面図
【図２】図１の電動圧縮機における保護装置の取付けを示す拡大断面図
【図３】図２の保護装置を説明するための分解斜視図
【図４】本発明の電動圧縮機における他の実施例を示す断面図
【図５】図４の電動圧縮機における保護装置の取付けを示す拡大断面図
【図６】図５の保護装置を示す斜視図
【図７】図６の保護装置を説明するための分解斜視図
【図８】図４の電動圧縮機を説明するための断面図
【図９】図８に保護装置を取るつけた状態を示す断面図
【符号の説明】
１、２１：電動圧縮機
２：圧力容器
３：電動機
４：圧縮機
５：吸入管
６：吐出管
７：駆動軸
８：軸受け板（隔壁）
１０：潤滑油
１１、３１：保護装置
１２、３２：プロテクタ本体
１３、３３：外部ホルダ
１４、３４：内部ホルダ
【図１】
2004044408.tif 000003
【図２】
2004044408.tif 000004
【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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