(57)【要約】【課題】単相用電動機使用の圧縮機において、保護装置として、冷媒漏れが発生した場合、圧縮機に内蔵されたインターナルプロテクタのみでは固定子コイルを焼損から保護するのが困難なため、圧縮機の外部にシェル温度サーモスタット等を追加していたが、部品点数の増加、配線作業が煩雑である等コスト高の要因となる。【解決手段】単相用電動機使用の圧縮機において、保護装置として、温度及び電流に応動して連続的に開閉動作を行う第１のインターナルプロテクタを圧縮機巻線に接して配置し、それと特性の異なる第２のインターナルプロテクタを吐出ガス雰囲気に接して配置し、第２のインターナルプロテクタの無通電動作温度は、第１のインターナルプロテクタよりも低く設定すると共に、両者を２個直列に電動機巻線に接続した。【選択図】        図１
2004301039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度及び電流に応動して連続的に、それぞれ開閉動作を行う第１のインターナルプロテクタ及び第２のインターナルプロテクタを直列に接続し、圧縮機に内蔵可能な圧縮機の保護装置であって、
前記第１のインターナルプロテクタは、所定の温度及び所定の電流で決まる所定の基準値を越えたとき開動作する動作曲線が設定され、
前記第２のインターナルプロテクタは、前記第１のインターナルプロテクタの動作曲線の無通電動作温度より低い無通電動作温度を有し、また、前記所定の基準値の前記所定の電流未満で、前記所定の温度に近い温度で開動作する動作曲線が設定されることを特徴とする圧縮機の保護装置。
【請求項２】
前記所定の温度を、圧縮機の固定子コイルの許容限界温度としたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の保護装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の圧縮機の保護装置を圧縮機内で、圧縮機の単相用電動機の巻線に接続して用いたことを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
前記保護装置の前記第１のインターナルプロテクタを前記圧縮機内の前記単相用電動機の固定コイルの巻線に接して配置し、前記第２のインターナルプロテクタを前記固定コイルの巻線より低い温度の前記圧縮機内の吐出ガス雰囲気に接して配置したことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記第１のインターナルプロテクタを絶縁スリーブで覆って前記固定コイルの巻線に接するように配置し、前記第２のインターナルプロテクタを絶縁ホルダにより直接吐出ガスに接するように配置したことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍空調装置等に使用される圧縮機の保護装置及びそれを用いた圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、単相用電動機を用いた従来の密閉形圧縮機の要部を示す断面図であり、図５は、従来の密閉形圧縮機における保護回路の例を概略的に示した回路図であり、図６は、その保護装置の動作曲線を示した図である。
【０００３】
これらの図において、単相用電動機からなる電動要素Ａは、固定子２とこの固定子２の中心部に配設された回転子３とで構成され、この電動要素Ａによって駆動される圧縮要素Ｂは、密閉容器１の内部に固定されたシリンダ４と、前記電動要素によって回転し、かつ偏芯部を有する回転軸５と、この偏芯部に回転自在に設けられ、かつシリンダ４内を前記軸５の偏芯部と共に偏芯回転するローリングピストン６と、前記シリンダ４に摺動自在に挿入され、圧縮室と吸入室とを仕切るベーン７と、圧縮される冷媒を導入する吸入管８と、圧縮した冷媒を吐出する吐出孔９と、この吐出孔９を開閉する吐出弁１０と、吐出マフラ１１等から構成されている。
【０００４】
固定子コイル２ｂは、リード線２ａで密閉容器１に固着された密封端子１２に接続する。固定子コイル２ｂと接して、温度及び電流に応動して連続的に開閉動作を行うインターナルプロテクタ１４が配設され、絶縁スリーブ１５に覆われる。
インターナルプロテクタ１４は、図５に示す主巻線２ｃと補助巻線２ｄの共通ラインに接続されている。また、密閉容器１の温度を検知するシェル温度サーモスタット１８が、密閉容器１の外部に密閉容器１に接して配設され、図５に示す制御回路に接続されている。制御回路には、運転コンデンサ１９、コンタクタ２０が接続される。
【０００５】
次に、動作について説明する。密封端子１２を介して固定子２への電力が供給されると、回転子３が回転し、回転軸５を介して圧縮要素Ｂに動力が伝達され、吸入管８より導入された冷媒がシリンダ４内を偏芯回転するローリングピストン６と、圧縮室と吸入室とを仕切るベーン７とによって、冷媒ガスを圧縮し、吐出弁１０が開くことにより吐出孔９より高温高圧の冷媒ガスが吐出される。吐出された高温高圧の冷媒ガスは吐出マフラ１１の中で圧力脈動を減衰させながら密閉容器１の内部へ放出され、固定子２と回転子３との間の空隙や固定子２と密閉容器１の間の隙間を通って、固定子コイル２ｂを冷却させながら、吐出管１３より密閉容器１の外へ吐出される。
【０００６】
このような圧縮機は、過負荷運転時等において固定子コイル２ｂの温度が上昇した場合、焼損防止のために、固定子コイル２ｂに接して設けられたインターナルプロテクタ１４により、基準以上の温度及び電流となった場合に直接通電を遮断していた。
図６にインターナルプロテクタの動作曲線の一例を示すが、この例では１３０℃、８Ａを基準値とし、動作曲線の上側の領域で動作するように設定している。尚、この場合の温度は、インターナルプロテクタ１４に接している固定子コイル２ｂの温度である。
【０００７】
また、冷媒漏れが発生した場合には、冷媒循環量が減少し、負荷が小さくなるため、圧縮機モータ電流が小さくなり、図６の特性曲線よりインターナルプロテクタ１４は温度がかなり高くならないと動作しなくなり、固定子コイル２ｂの温度が基準値を越えて運転され、固定子コイル２ｂが焼損してしまう恐れがある。
そこで、密閉容器１の上部に設けられたシェル温度サーモスタット１８により温度を検知して、基準以上の温度となった場合にコンタクタ２０を介して圧縮機モータへの通電を間接的に遮断することにより、図６の冷媒漏れ時、保護できない領域においても固定子コイル２ｂ温度異常上昇保護が可能となっていた。
【０００８】
また、従来の圧縮機の別の保護装置として、圧縮機用電動機と、圧縮機温度により開閉せず過電流により開閉する過負荷リレーと、圧縮機温度により開閉し過電流により開閉しないサーモスタットを直列に接続し、冷媒ガスが不足して圧縮機のケース温度が上昇するとサーモスタットの動作により通電を停止して電動機巻線の焼損を防止するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
更に別の保護装置として、電流と温度に応動する第１の継電器を圧縮機の外部に、電流に依存せず温度に応動する第２の継電器を圧縮機の内部に設置し、電源と圧縮機に直列に接続することにより、ロックドロータに対しては第１の継電器、冷媒抜け、過負荷に対しては第２の継電器を作動させ、過大温度上昇を防止するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５０−１４４９１０号公報（第１頁、第２頁、第３図、第４図）
【特許文献２】
特開平９−２８４９９０号公報（第３頁、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
初めに記載した保護装置においては、冷媒漏れが発生した場合、圧縮機に内蔵されたインターナルプロテクタ１４のみではコイル２ｂを焼損から保護するのが困難なため、圧縮機の外部にシェル温度サーモスタット１８を追加する必要があるが、これにはさらに圧縮機の外部設置のため、サーモスタット１８を密閉容器１に固定する金具や配線、それらを保護するカバー等（何れも詳細図示省略）が必要となり、部品点数の増加、配線作業が煩雑である等コストアップの要因となっていた。
【００１２】
また、特許文献１の保護装置では、サーモスタットは圧縮機ケース外壁に設置され、特許文献２の保護装置では、第１の継電器は圧縮機の外に設置される。
圧縮機の外部に設置することは、部品点数の増加、配線作業が煩雑になるという上記と同様な問題が発生していた。
【００１３】
この発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、冷媒漏れ時の異常温度上昇による電動機の焼損を防止し、安価で扱い易く信頼性の高い圧縮機の保護装置を得ることを目的とする。
また、この保護装置を用いた圧縮機を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、温度及び電流に応動して連続的に、それぞれ開閉動作を行う第１のインターナルプロテクタ及び第２のインターナルプロテクタを直列に接続し、圧縮機に内蔵可能な圧縮機の保護装置であって、第１のインターナルプロテクタは、所定の温度及び所定の電流で決まる所定の基準値を越えたとき開動作する動作曲線が設定され、また、第２のインターナルプロテクタは、第１のインターナルプロテクタの動作曲線の無通電動作温度より低い無通電動作温度を有し、所定の基準値の所定の電流未満で、第１のインターナルプロテクタの動作曲線より低い温度で開動作する動作曲線が設定される圧縮機の保護装置及びこの保護装置を用いる圧縮機である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１、図２及び図３により、この発明の実施の形態１の保護装置及び保護装置を備えた密閉形圧縮機を説明する。
図１は、保護装置を備えた密閉形圧縮機を示す断面図であり、図２は、保護装置を示す回路図であり、図３は、この保護装置の動作特性を示す図である。
これらの図において、密閉容器１は、電動要素Ａと圧縮要素Ｂを収容している。電動要素Ａは固定子２とこの固定子２の中心部に配設された回転子３とで構成される単相用電動機が用いられている。
【００１６】
電動要素Ａによって駆動される圧縮要素Ｂは、密閉容器１の内部に固定されたシリンダ４と、電動要素Ａによって回転し、かつ偏芯部を有する回転軸５と、この偏芯部に回転自在に設けられ、かつシリンダ４内を回転軸５の偏芯部と共に偏芯回転するローリングピストン６と、シリンダ４に摺動自在に挿入され、圧縮室と吸入室とを仕切るベーン７と、圧縮される冷媒を導入する吸入管８と、圧縮した冷媒を吐出する吐出孔９と、この吐出孔９を開閉する吐出弁１０と、吐出された高温高圧の冷媒ガスの圧力脈動を減衰して騒音を低減する吐出マフラ１１等から構成されている。
【００１７】
また、固定子コイル２ｂはリード線２ａにより密閉容器１に固着された密封端子１２に接続する。密閉容器１の上部には、高温高圧の冷媒ガスを密閉容器１の外へ吐出する吐出管１３が突出する。
【００１８】
温度及び電流に応動して連続的に開閉動作を行う第１のインターナルプロテクタ１４は、絶縁スリーブ１５に覆われて固定子コイル２ｂと接して配設される。
同じく温度及び電流に応動して連続的に開閉動作を行うが、第１のインターナルプロテクタ１４とは無通電動作温度等の特性の異なる第２のインターナルプロテクタ１６が、絶縁ホルダ１７により吐出ガス雰囲気に接して配設される。
また、図２に示すように、第１のインターナルプロテクタ１４及び第２のインターナルプロテクタ１６は、密閉形圧縮機の単相用電動機の主巻線２ｃと補助巻線２ｄの共通ラインに直列に接続される。また、運転コンデンサ１９も接続される。
【００１９】
図３に示すように、第１のインターナルプロテクタ１４は、所定の温度（本例では１３０℃）及び所定の電流（本例では８Ａ）で決まる所定の基準値により設定された動作曲線の上側の領域で開動作し、電動機への通電を遮断する。即ち、本実施の形態の第１のインターナルプロテクタの動作曲線は、温度１３０℃、電流８Ａを基準値とし、この基準値を越えた動作曲線の上側の領域で第１のインターナルプロテクタが開動作するように設定されている。また、当然ながら、動作曲線は圧縮機の適正な動作を損なわないよう設定される。
なお、所定の基準値の電流値は、圧縮機の運転保証範囲内の最大許容電流値であり、また、所定の基準値の温度は、圧縮機の運転保証範囲内の最大許容温度である。
【００２０】
第２のインターナルプロテクタ１６は、動作曲線の無通電動作温度が第１のインターナルプロテクタ１４の動作曲線の無通電動作温度よりも低くなるように設定される。また、当然ながら、第２のインターナルプロテクタ１６も動作曲線は圧縮機の適正な動作を損なわないよう設定される。
図３の例では、第１のインターナルプロテクタ１４の無通電動作温度が１６０℃に対し、第２のインターナルプロテクタ１６が１３０℃としている。
第２のインターナルプロテクタ１６は、動作曲線の無通電動作温度が低く設定されることにより図３に示すように、所定の基準値の所定の電流（８Ａ）未満で、第１のインターナルプロテクタ１４の動作曲線より低い温度で、即ち、所定の温度（１３０℃）に近い温度で開動作する動作曲線とする。
【００２１】
ところで、第１のインターナルプロテクタ１４は固定子コイル２ｂと接しており、検知するのは固定子コイル２ｂの温度であるのに対し、第２のインターナルプロテクタ１６は吐出ガス雰囲気に接しているため、検知するのは吐出温度である。
なお、通常運転で、固定子コイル２ｂの温度は、吐出温度よりも５〜１０℃程度高くなるため、１３０℃を固定子コイル２ｂの許容限界温度（この温度を越えると、固定子コイル２ｂが損傷の恐れある温度とする）とすると、この許容限界温度に相当する吐出温度の相当許容限界温度は１２０℃となる。
【００２２】
上記のように固定子コイル２ｂの許容限界温度は１３０℃、相当吐出限界温度は１２０℃であるため、第２のインターナルプロテクタ１６は第１のインターナルプロテクタ１４に比較して１０℃に相当する分、無通電動作温度の設定を低くすることが可能である。
また、第１のインターナルプロテクタ１４には固定子コイル２ｂの保護・絶縁のために絶縁スリーブ１５を設けているが、絶縁スリーブ１５がない場合と比較して動作電流が１０〜２０％低下することが知られており、その分動作電流を高く、無通電動作温度を高くする必要がある。第２のインターナルプロテクタ１６は、絶縁ホルダ１７で固定するが、絶縁スリーブ１５のように全体を覆う必要がないので、中に熱がこもることがなく動作電流の低下がなく、その分第２のインターナルプロテクタ１６は無通電動作温度を低く設定できる。
【００２３】
このように構成された圧縮機において、密封端子１２を介して固定子２への電力が供給されると、回転子３が連続的に回転し、回転軸５を介して圧縮要素Ｂに動力が伝達され、吸入管８より導入された冷媒がシリンダ４内を偏芯回転するローリングピストン６と、圧縮室と吸入室とを仕切るベーン７とによって、冷媒ガスを圧縮し、吐出弁１０が開くことにより吐出孔９より高温高圧の冷媒ガスが吐出される。吐出された高温高圧の冷媒ガスは吐出マフラ１１の中で圧力脈動を減衰させながら密閉容器１の内部へ放出され、固定子２と回転子３との間の空隙や固定子２と密閉容器１の間の隙間を通って、固定子コイル２ｂを冷却させながら、吐出管１３より密閉容器１の外へ吐出される。
【００２４】
次に、第１のインターナルプロテクタ１４と第２のインターナルプロテクタ１６を直列接続した保護装置による圧縮機電動機の固定子コイル２ｂの損傷防止について説明する。
図３に示すように、圧縮機が過負荷運転時に固定子コイル２ｂの温度が上昇した場合、所定の温度（１３０℃）及び所定の電流（８Ａ）で決まる所定の基準値を越えて、動作曲線の上側の領域では第１のインターナルプロテクタ１４は開動作し、電動機への通電を遮断する。
【００２５】
また、冷媒漏れが発生した場合には、冷媒循環量が減少し、負荷が小さくなるため、圧縮機の電動機の電流が小さくなり、図３に示すように、第１のインターナルプロテクタ１４の特性曲線では温度がかなり高くならないと開動作しなくなり、固定子コイル２ｂの温度が許容限界値である１３０℃を越えて運転され、固定子コイル２ｂが焼損してしまう恐れがあるが、第２のインターナルプロテクタ１６は、その動作曲線に示すように、電動機の電流が小さくても（８Ａ以下でも）、相当許容限界温度である１２０℃を越えれば確実に開動作し、圧縮機の電動機への通電を直接遮断する。即ち、固定コイル２ｂの許容限界温度（１３０℃）に近い温度で開動作し、先に図６に示したガス漏れ時、保護できない領域においても圧縮機内部に設置した第２のインターナルプロテクタにより固定子コイル２ｂの異常温度上昇の保護が可能となる。
一般に通常運転（過負荷運転含む）時は、巻線温度は約１０℃吐出ガス温度（雰囲気温度）より高くなるが、ガス漏れ時には、電流が小となり、圧縮機の負荷が小となるため、巻線温度は吐出ガス温度とほぼ同一となる。
【００２６】
本発明は上記の実施の形態にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施できる。
例えば、圧縮機はロータリ圧縮機に限らず他の圧縮機でもよい。
また、第１、第２のインターナルプロテクタの温度測定部は、上記に限らず、相当許容限界温度が許容限界温度より低く、相当許容限界温度として対照被保護部分の許容限界温度が正しく反映されるものであればよく、この場合は、相当許容限界温度に応じて基準値、動作曲線を変更するようにしてもよい。
【００２７】
本実施の形態では、温度及び電流に応動して連続的に、それぞれ開閉動作を行う第１のインターナルプロテクタ１４と第２のインターナルプロテクタ１６を直列に接続し、第１のインターナルプロテクタ１４は、所定の温度及び所定の電流で決まる所定の基準値により開閉動作の動作曲線が設定され、また、第２のインターナルプロテクタ１６は、第１のインターナルプロテクタ１４の無通電動作温度より低い無通電動作温度を有し、所定の基準値の所定の電流未満で、第１のインターナルプロテクタ１４の動作曲線より所定の温度に近い温度で開動作する動作曲線が設定され、また、所定の温度を、圧縮機の固定子コイル２ｂの許容限界温度とし、圧縮機内蔵可能な圧縮機保護装置を構成したので、圧縮機保護装置を圧縮機に適用することにより、過負荷運転による圧縮機の異常温度上昇を防止できるとともに、冷媒漏れによる圧縮機の異常温度上昇を防止し、圧縮機の電動機の損傷を確実に、かつ安価に防止できる。
【００２８】
また、本実施の形態では、圧縮機の保護装置を圧縮機内で、圧縮機の単相用電動機の巻線に接続して用いたので、圧縮機の過負荷運転時の異常温度上昇による単相用電動機の巻線の損傷を防止でき、また、冷媒漏れによる圧縮機の異常温度上昇による単相用電動機の巻線の損傷を防止できる。
【００２９】
また、本実施の形態の圧縮機においては、保護装置の第１のインターナルプロテクタ１４を圧縮機内の単相用電動機の固定コイルの巻線に接して配置し、第２のインターナルプロテクタ１６を固定子コイル２ｂの巻線より低い温度の圧縮機内の吐出ガス雰囲気に接して配置したので、第２のインターナルプロテクタ１６の無通電動作温度を第１のインターナルプロテクタ１４の無通電動作温度より容易に低く設定できる。
【００３０】
また、本実施の形態の圧縮機においては、保護装置の第１のインターナルプロテクタ１４を絶縁スリーブ１５で覆って固定子コイル２ｂの巻線に接するように配置し、第２のインターナルプロテクタ１６を絶縁ホルダ１７により直接吐出ガスに接するように配置したので、第２のインターナルプロテクタ１６の無通電動作温度を第１のインターナルプロテクタ１４の無通電動作温度より容易に低く設定できる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明の圧縮機の保護装置は、温度及び電流に応動して連続的に、それぞれ開閉動作を行う第１のインターナルプロテクタ及び第２のインターナルプロテクタを直列に接続し、圧縮機に内蔵可能な圧縮機の保護装置であって、第１のインターナルプロテクタは、所定の温度及び所定の電流で決まる所定の基準値を越えたとき開動作する動作曲線が設定され、また、第２のインターナルプロテクタは、第１のインターナルプロテクタの動作曲線の無通電動作温度より低い無通電動作温度を有し、所定の基準値の所定の電流未満で、所定の温度に近い温度で開動作する動作曲線が設定されるので、第１のインターナルプロテクタにより、所定の温度及び所定の電流の基準値を越えたとき開動作し、また、第２のインターナルプロテクタにより、所定の電流より低い電流でも所定の温度近傍で開動作可能な保護装置が得られる。しかも保護装置は圧縮機に内蔵できるため、安価に設置できる。
また、この保護装置を用いる圧縮機は、例えば、過負荷運転による圧縮機の異常温度上昇を防止できるとともに、冷媒漏れによる圧縮機の異常温度上昇を確実に防止でき、安価で、信頼性高い圧縮機となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による密閉形圧縮機の本体を示す要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による密閉形圧縮機の保護回路を概略的に示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１による保護装置の動作曲線の一例を示す図である。
【図４】従来の密閉形圧縮機の本体を示す要部断面図である。
【図５】従来の密閉形圧縮機の保護回路を概略的に示す回路図である。
【図６】従来の保護装置の動作曲線の一例を示す図である。
【符号の説明】
２ｂ  固定子コイル、１４  第１のインターナルプロテクタ、１５  絶縁スリーブ、１６  第２のインターナルプロテクタ、１７  絶縁ホルダ、Ａ  単相電動機。
【図１】
2004301039.tif 000003
【図２】
2004301039.tif 000004
【図３】
2004301039.tif 000005
【図４】
2004301039.tif 000006
【図５】
2004301039.tif 000007
【図６】
2004301039.tif 000008