(57)【要約】【目的】長期に亘って保護装置が安定して動作する三相用電動圧縮機を得る。【構成】三相用電動圧縮機１は金属製の密閉容器２に三相電動機３と圧縮機４が配置され、この圧縮機４で圧縮された冷媒は密閉容器内に放出され、電動機３の隙間を通る事で電動機を冷却しながら吐出管６へと流れる。冷媒の通路上には三相電動機の中点に接続された保護装置１１が配置されている。保護装置１１は２組の接点を有しており、電動圧縮機１は保護装置の接点の接触面をそれぞれ垂直にすると共に２組の接点が互いにほぼ水平になるような姿勢で設置される。【効果】保護装置の開閉容量が大きい場合に開閉時のアークで接点間に比抵抗の高い飛散物が発生しても、飛散物は重力で落下し易くなりまた互いの接点に飛散する事も無い。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器にＹ結線の三相電動機とこの圧縮機によって駆動される圧縮機を収納し、
密閉容器内を冷媒の通路とするとともにこの冷媒中に過電流または過熱によって動作する保護装置を配置し、
この保護装置は連動する２組の接点を有し三相電動機のＹ結線の中点に接続配置することで異常時に各相を分離して通電を遮断する電動圧縮機において、
運転時に前記保護装置の２組ある接点の接触面をそれぞれ垂直にすると共に互いの接触面が水平に配置されるように電動圧縮機の配置姿勢を決められたことを特徴とする三相用電動圧縮機。
【請求項２】
保護装置の２組ある接点の接触面は接点を駆動する部分の支点より下方に位置していることを特徴とする三相用電動圧縮機。
【請求項３】
保護装置の可動接点は熱応動板によって駆動される可動板上に固着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の三相用電動圧縮機。
【請求項４】
保護装置の可動接点は温度によって湾曲方向を変化する熱応動板に固着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の三相用電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護装置の耐久性能を向上させた電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアコンや冷凍・冷蔵庫などの装置においては、熱交換用の冷媒ガスを圧縮しかつ循環させるために電動圧縮機が使用されている。
【０００３】
主にこれらの電動圧縮機としては容器全体を溶接などによって完全密閉した全密閉型電動圧縮機やボルトなどによって容器や装置を分解整備可能にされた半密閉型電動圧縮機（以下、これらを総称して密閉型電動圧縮機と称する）が用いられている。これらの密閉型電動圧縮機の容器内には電動機と圧縮機が配置されるとともに、この容器内を冷媒が流通する通路としている。冷媒は圧縮機で高温高圧状態に圧縮された後、容器外の熱交換器や膨張弁を通って熱交換すると共に低温低圧状態となって再び容器内に戻される。また冷媒は電動機の周囲を流れることにより、電動機の熱を奪って冷却を行っている。
【０００４】
このような密閉型電動圧縮機において、例えば電動機が過負荷状態になったり回転を拘束されて過電流が流れることで電動機巻線の発熱量が増大した場合や、冷媒が漏れ出して電動機を充分に冷却できなくなると、電動機は過熱状態となり適切な保護処理を行わないと最終的には電動機の焼損に至ることがある。
【０００５】
そのため従来から各種の保護装置が提案されている。そのひとつとして密閉容器内の冷媒中に配置される保護装置がある。この保護装置は直接冷媒や電動機の熱を受けることができることから、電動機や冷媒の温度変化に対して素早い応答性を得ることができる。この保護装置の形態は各種提案が成されているが、そのうち三相用密閉型電動圧縮機に使用される保護装置として例えば特開昭５７−３４６２３や特開平１−１０５４３５の「三相用サーマルプロテクタ」などが示されている。
【０００６】
これらの保護装置は電動機巻線や冷媒の温度変化に素早く対応できるように、密閉型電動圧縮機の電動機のコイル上に配置されたり、実開昭６３−１８３３８４に示されるようにホルダーなどの保持具によって密閉容器内に配置される。
【０００７】
また本出願人はこの種の三相用密閉型電動圧縮機に使用される保護装置を提案するとともに、特開２００４−４４４０８においてこの保護装置である三相用インターナルプロテクタを取り付けた電動圧縮機の構造を提案した。これらの保護装置はいわゆるＹ結線の三相電動機に使用されるものであり、この場合には図９に示すように保護装置２１は三相電動機２０のＹ結線されたコイルの中点に接続される。こうして２組の接点が連動して電路を開放することによって電動機への通電を遮断することができる。
【０００８】
この保護装置２１の例を図６乃至図８に示す。この保護装置２１は三相電動機用のインターナルプロテクタであり金属製のカバー２２と基板２３からなる気密容器を有しており、この基板２３を貫通して２本の導電端子ピン２４がガラス２３Ａなどの電気絶縁材料で気密に絶縁固定されている。この導電端子ピン２４と基板２３にはそれぞれ２枚の接続端子２５Ａまたは２５Ｂが固定されており、気密容器内部の接点機構の端子とされている。
【０００９】
気密容器の内部は図７の縦断面図及びそのＢ−Ｂ断面矢視図である図８に示す様な構造となっており、それぞれの導電端子ピン２４の内側端部には固定接点２６が接続固定されており、この固定接点と対向して可動接点２７が可動板２８上に固着されている。この可動板２８は可動接点を固着された側とは反対の端部２８Ａを支点として動くようにされており、この端部２８Ａは基板２３上に固定された金属製の支持体２９の貫通孔２９Ａに貫通支持されている。また二つの可動接点２７は可動板の端部２８Ａを頂点とする二等辺三角形を構成するように配置されている。この可動板２８は充分な柔軟性を持った導電線３０で支持体２９と接続される事によって基板２３及び接続端子２５Ｂと電気的に接続される。この可動板２８は可動接点２７の支持体であると同時に動作電流が流れる発熱体でもあり、導電線３０の接続位置と各可動接点２７の固定位置とはほぼ正三角形を成す事によってそれぞれの間の抵抗値が揃えられている。また可動板２８は後述の熱応動板への熱伝達や保護装置としての動作特性を適切にするために、スリット等を設けることによって抵抗値や発熱位置が調整されている。
【００１０】
支持体２９にはバイメタルなどの熱応動板３１の一端が固定されており、この熱応動板３１の可動端を可動板２８に連動させることによって熱応動板の動きに連動して接点が開閉される。この熱応動板３１は支持体２９に溶接などの方法で固着されているが、可動板２８に対しては可動板先端に固着された連動板３３によってその先端を機械的に受けるように保持されているだけである。そのため保護装置２１への通電時には主に電流は低抵抗である導電線３０を介して流れ、接触抵抗の高い熱応動板３１にはほとんど流れない。そのため熱応動板２１は電流による自己発熱ではなく、主に可動板２８の発熱によって加熱される。こうして電動圧縮機に過電流が流れた場合や保護装置が過熱状態とされた時には熱応動板３１が動作する事によって可動接点が固定接点から開離され電動機上の電路を遮断することができる。なお、基板２３と固定接点２６の間には接点開閉時のアークの熱や飛散物からガラス２３Ａの表面を保護するためにセラミックなどの絶縁板３２が配置されている。
【００１１】
この保護装置は金属製の気密容器中に熱応動板の変形によって可動接点を駆動する接点機構を設けたことにより、電動機の冷媒中に配置して運転電流を接点機構に流すことで通電による内部発熱、または周囲の温度上昇によって熱応動板が変形すると接点を開離して通電を遮断することができる。
【００１２】
【特許文献１】特開昭５７−３４６２３
【特許文献２】特開平１−１０５４３５
【特許文献３】実開昭６３−１８３３８４
【特許文献４】特開２００４−４４４０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来は保護装置の取付姿勢や向きは電動機や冷媒との熱交換関係を優先して相対的に決められていた。さらに電動機や容器内での位置が決められても、電動圧縮機の配置姿勢、例えば縦置きにするか横置きにするかなどはそれらに優先して決められている。そのため、保護装置の運転時の姿勢が縦であるか横であるかなどの絶対的な姿勢についてはほとんど考慮されたことは無かった。
【００１４】
しかし本出願人は実験によって、複数の接点を有する保護装置においてその配置姿勢が耐久試験における接点寿命の長短に影響を及ぼすことを確認するに至った。特に大電流を流す保護装置においてその傾向が顕著であり、接点寿命が短い個体の発生率が変化することが判った。これは接点開閉時に高温のアークにより発生する比抵抗の大きな金属化合物などの飛散物が原因だと考えられ、特に大電流を開閉する保護装置においてはアークのエネルギーが大きいことから飛散量も多くなり耐久性能への影響も大きくなると考えられる。本発明はこのような知見に鑑み、電動圧縮機の保護装置の接点間に発生する異物による影響を排除し、保護装置が本来有する耐久性能を引出すことで電動圧縮機の信頼性を向上させようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は三相用電動圧縮機において保護装置の接点寿命低下の原因となるアーク時の飛散物による影響を抑える為に、保護装置の２組ある接点の接触面をそれぞれ垂直にすると共に互いの接触面が水平に配置されるように電動圧縮機の配置姿勢を決めることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば電動圧縮機を配置する際に保護装置の接点組のそれぞれの接触面が垂直になるように配置することにより、接点開閉時のアークなどによって発生する金属化合物などの異物が接点表面から落下して接点間には残りにくくなる。それとともに互いの接触面が水平に配置されるように電動圧縮機の配置姿勢を決めることにより、アークで飛散した異物が互いに相手の接点間に入り込む可能性を最小限に抑えることができる。そのため従来のものでは接点組に高さの違いが生じる事があり、その場合には低い側の接点組に飛散物が集中して接点寿命を低下させることがあったのに対し、本発明ではそのような影響を確実に最小限にすることができるので接点寿命のバラツキを抑えて安定した性能の保護装置を得ることができる。
【００１７】
さらに接点を駆動する部分の支点よりも下方に接点の接触面を配置することで、可動板などの動きが飛散物によって阻害されることもない。また可動接点を配置する可動板を熱応動板と比較して剛性の高い金属板とすることができるので、可動接点の駆動時に両可動接点に駆動力を均等に伝えることができる。
【００１８】
また可動接点を熱応動板に固定した保護装置を使用した場合には、熱応動板は通電によって自己発熱するので電流の増加に対して熱応動板も応答性よく温度上昇するので特に過電流に対する対応を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
電動圧縮機の姿勢と内部に保持される保護装置の姿勢とを関連付け、電動圧縮機が所定の姿勢で配置されることにより保護装置の２組の接点をそれぞれの接触面を垂直にすると共に互いに水平に配置されるようにしたことで、接点開閉時のアークによって発生する異物による接点寿命への影響を最小限にした。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の密閉型電動圧縮機の一実施例における縦断面図を示し、その保護装置取付部分付近のＡ−Ａ断面図を図２に示す。この密閉型電動圧縮機１は金属性の気密容器２の内部に電動機３と圧縮機４を配置した全密閉型の冷媒用圧縮機である。気密容器２は電動機等を収容する円筒部２Ａとその両端を閉塞する蓋部２Ｂ及び２Ｃからなり、円筒部２Ａと蓋部２Ｂ及び２Ｃとは溶接などによって密閉固定されている。一方の蓋部２Ｂには図示しない熱交換器などから冷媒を密閉容器２内の圧縮機４に導く吸入管５が、また他方の蓋部２Ｃには圧縮された冷媒を熱交換器へと送る吐出管６がそれぞれ気密に貫通固定されている。圧縮機４はシャフト７によって電動機３と連結されており、シャフト７の端部は隔壁８に設けられた軸受け９によって保持されている。
【００２１】
電動機３への電力の供給は蓋部２Ｂに貫通固定された気密端子１０を介して行われる。気密端子１０は金属製の本体に設けた貫通孔に導電端子ピンをガラスなどの電気絶縁材を介して気密に貫通固定したものであり、密閉容器２の外部端は図示しない電源に接続され、内部端はソケット１６によって接続されたリード線１７を介して電動機３に接続される。この電動機３はいわゆるＹ結線の三相電動機であり、Ｙ結線の中点にリード線１８を介して保護装置ユニット１１が接続されるとともに隔壁８上に固定されている。
【００２２】
この保護装置ユニット１１は図３の斜視図及び図４の分解図に示す様に、金属性の気密容器を持った保護装置２１とこれを保持する電気絶縁性のホルダ１２及び１３からなる。この保護装置２１は図６乃至図８に示す様に熱応動板の変形によって可動接点を可動板が駆動するものであり、内側のホルダ１２に収納されるとともに外側のホルダ１３を被せることで保護装置ユニット１１として一体化されている。保護装置２１の導電端子ピン２１Ａには板状の接続端子２５Ａが、また気密容器表面にはＬ字型の導電端子２５Ｂが溶接などにより接続固定されている。この実施例において接続端子２５Ａ及び２５Ｂは大電流の通電に対応できるように２個づつ固定されているが、電流容量によっては必ずしも２つ必要なものではない。この導電端子ピン２１Ａと接続端子２５Ａ及び２５Ｂは外側ホルダの貫通孔１３Ａから外側に延びており、それぞれ図１に示したようにリード線１８などを介して電動機３の巻線に接続されている。保護装置ユニット１１は外側ホルダ１３の固定孔１３Ｂにボルト１５などを通して隔壁８に固定することにより、保護装置２１を両ホルダによって締め付けて回転しないように固定する。
【００２３】
この保護装置ユニット１１の取付けについて図５を参照して説明する。図５は保護装置ユニット１１の取付位置を図２における図示上方から見た部分断面図である。この実施例において保護装置ユニット１１はその内部を積極的に冷媒通路とするために、密閉型電動圧縮機１の隔壁８に設けられた貫通孔８Ａ及び８Ｂを覆うようにして配置される。保護装置ユニット１１は貫通孔を塞ぐのではなく、外側ホルダ１３と内側ホルダ１２及び保護装置２１の間には冷媒が流通可能な隙間が設けられている。吸入管５から圧縮機４内に直接導入して圧縮された冷媒は、密閉容器２全体を通路とし、電動機の隙間を通って熱交換した後に隔壁８に設けられた貫通孔を通って吐出管６へと送られる。この流れにおいて貫通孔８Ａ及び８Ｂを通る冷媒は図５に点線で示す様に、保護装置ユニット１１のホルダ１２及び１３によって保護装置２１の周辺に集められることで効率的に保護装置２１と熱交換される。
【００２４】
ここで例えば電動圧縮機１の姿勢を保護装置の接点の接触面がそれぞれ水平になるようにした場合には、接点開閉時に発生した金属化合物などの異物は接点上やその周囲にほぼランダムに飛散する。そのため一方の接点間で発生した異物はその接点上に滞留するだけでなく、他方の接点間に飛散付着する可能性が高くなる。さらに保護装置の接触面がそれぞれ垂直になるように電動圧縮機を配置した場合であっても、２組の接点に高さの差を設けた場合には、上に位置する接点から発生した異物が下に位置する接点に落ちて影響を及ぼす可能性がでてくる。このような異物が接点間に入ると接点の接触面の抵抗値が増大して導通不良を起こしたり通電により接触面が過熱して溶着を起こすことがあり、動作性能の安定性が失われる原因となる。
【００２５】
これに対して本発明の電動圧縮機においては、運転時における保護装置の姿勢を規定し、２組の接点の接触面をそれぞれ垂直にするとともに互いに水平に位置するように配置することで、一方の接点からの異物が他方の接点に達する可能性が低くなり、長期に亘って安定した動作を行うことができる。つまりこのように電動圧縮機を配置することにより、接点開閉時のアークによって発生する金属化合物などの異物は垂直な接触面には滞留しにくくなるとともに、両接点組の接触面を互いに水平になるよう配置したことで一方の接点間で発生した異物が他方の接点間に移動することもなく、金属酸化物による接触不良を低減できる。
【００２６】
また可動接点を駆動する部分である可動板の支点の隙間に異物が入ると可動板の動きに影響が出て電動圧縮機に対する保護特性が若干変化する可能性がある。そこで接点の接触面を接点を駆動する可動板の支点よりも下方に配置するように電動圧縮機の配置姿勢を決めることで、接点からの飛散物がこの支点に噛み込むこともなくなり可動板の動きが阻害されることもない。
【００２７】
さらに本実施例では保護装置の可動接点は熱応動板によって駆動される可動板上に配置したことで、熱応動板には基本的に電流は流れない構造とすることができる。そのため例えば一時的に過大な電流が流れた時にも熱応動板の温度上昇速度は発熱体である可動板よりも抑えられるので、熱応動板は異常な過熱状態とはなりにくく、高温による劣化や特性変化を抑えて長期的に安定した保護性能を得ることができる。また可動接点を可動板に配置することで、可動板を熱応動板と比較して厚く剛性の高い金属板とすることができるので、可動接点の駆動時に両可動接点に駆動力を均等に伝えることができる。
【００２８】
また本実施例では可動接点を可動板上に配置したものを例に説明したが、特許文献１や特許文献２に示した三相用サーマルプロテクタのように２個の可動接点を熱応動板に固定した保護装置を使用する電動圧縮機においても同様の効果が期待できる。またこのような保護装置を使用する場合には、熱応動板は通電によって自己発熱するので電流の増加に対して熱応動板も応答性よく温度上昇するので特に過電流に対する対応を迅速に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
従来の電動圧縮機内に配置される保護装置の配置姿勢を見直すことで、保護装置が本来有する耐久性能を充分に引出すことができ、電動圧縮機の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の電動圧縮機を示す縦断面図
【図２】図１の電動圧縮機のＡ−Ａ断面矢視図
【図３】本発明の電動圧縮機に使用される保護装置ユニットの斜視図
【図４】図３の保護装置ユニットの分解図
【図５】図３の保護装置ユニットの取付けを示す断面図
【図６】保護装置の斜視図
【図７】図６の保護装置の断面図
【図８】図７の保護装置のＢ−Ｂ矢視図
【図９】電動機への保護装置の取付けを説明するための回路図
【符号の説明】
【００３１】
１：密閉型電動圧縮機
２：密閉容器
３：電動機
４：圧縮機
５：吸入管
６：吐出管
８：隔壁
１０：密閉端子
１１：保護装置ユニット
１２、１３：ホルダー
２１：保護装置
２６：固定接点
２７：可動接点
【図１】
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【図２】
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【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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