(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、密閉形圧縮機において、プロテクタ本体部の冷却性向上と絶縁空間距離を確保して漏れ電流低減化の両面の課題を同時に解決するための密閉形圧縮機を提供することにある。【解決手段】  本発明は、モータプロテクタ手段をモータコイルエンドの上端部に、絶縁シート手段を介して縛り紐にて固定するとともに、該プロテクタ本体部と対向する圧縮機内部部材及び密閉容器内壁部との絶縁空間距離を、電源用ハーメ端子部の絶縁空間距離と同等以上の絶縁距離を確保したことを特徴とする。【選択図】  図１
2007046532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、圧縮機部と電動機部を収納した密閉形圧縮機において、モータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータコイルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有するモータプロテクタ手段をモータコイルエンドの上端部にあって、該プロテクタ本体外郭部表面が充電露出部であり、絶縁シート手段を介して縛り紐にて固定するとともに、該プロテクタ本体部と対向する圧縮機内部部材及び密閉容器内壁部との絶縁空間距離を、電源用ハーメ端子部の絶縁空間距離と同等以上に確保したことを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項２】
密閉容器内に、スクロール圧縮機部と電動機部を収納すると共に、前記スクロール圧縮機部は円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合わせ、旋回スクロールを回転軸に連設する偏心機構に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮する密閉形スクロール圧縮機において、
冷媒ガスの主流となるガス流路部にモータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータコイルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有するモータプロテクタ手段をモータコイルエンドの上端部にあって、該プロテクタ本体外郭部表面が充電露出部であり、絶縁シート手段を介して縛り紐にて固定するとともに、該プロテクタ本体部と対向する圧縮機内部部材及び密閉容器内壁部との絶縁空間距離を、電源用ハーメ端子部の絶縁空間距離と同等以上に確保したことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項３】
作動ガスがヘリウムガスであり、密閉容器内に、スクロール圧縮機部と電動機部を収納すると共に、前記スクロール圧縮機部は円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合わせ、旋回スクロールを回転軸に連設する偏心機構に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮する密閉形スクロール圧縮機であって、上記作動ヘリウムガスを冷却するための油インジェクション管を密閉容器に貫通して前記固定スクロールの鏡板部に設けた油注入用ポートに接続した油注入機構部を備えた密閉形ヘリウム用スクロール圧縮機において、前記吐出口から吐出されたミスト状油と冷媒ガスとの混合体の流れの下流側となるモータコイルエンド端部にあって、モータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータコイルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有するモータプロテクタ手段をモータコイルエンドの上端部にあって、該プロテクタ本体外郭部表面が充電露出部であり、絶縁シート手段を介して縛り紐にて固定するとともに、該プロテクタ本体部と対向するフレーム部材及び密閉容器内壁部との絶縁空間距離を、電源用ハーメ端子部の絶縁空間距離と同等以上に確保した位置に前記プロテクタを配置したことを特徴とするヘリウム用密閉形スクロール圧縮機。
【請求項４】
前記モータプロテクタ手段をモータコイルエンド部の上方端面部にあって、該プロテクタの取り付け位置がコイルエンド外径に対して同等以下の内側の位置に配置することを特徴とする請求項１記載から請求項３記載の密閉形圧縮機。
【請求項５】
作動ガスがヘリウムガスであり、該ヘリウムガスに含まれる水分含有量が0.5ｐｐｍ以下であり、ヘリウムガスの純度が99.9999％以上の成分からなるヘリウムガスを使用したことを特徴とする請求項３記載のヘリウム用密閉形スクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動ガスとして冷媒Ｒ２２、Ｒ４１０Ａなどの冷凍空調用圧縮機やヘリウム
ガスを用いているクライオポンプ装置用ヘリウム用途スクロール形圧縮機及びロータリ形
圧縮機及びレシプロ形圧縮機に使用される密閉形圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の密閉形スクロール圧縮機において、モータプロテクタは、図11に示すように、モ
ータコイルエンド外表面に円筒状に絶縁シートで被服された状態にして、周囲をしばりひ
もにて固定されていたり、側チャンバ壁面に密着して固定されている構造のものがある。
その他に特開平7-189954号公報、特開2001-304147号公報、及び特開2004-197680号公報
にてモータプロテクタを有するスクロール圧縮機の事例がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平7-189954号公報
【特許文献２】特開2001-304147号公報
【特許文献３】特開2004-197680号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のものは、モータプロテクタがモータコイルエンド外表面に固定されてい
るものの、絶縁シートで被服されているため、冷媒ガスの流れによる冷却作用が得られな
いことや、そもそもガス流が停滞している位置であるため、ガス流による冷却効果がえら
れないことになる。このため、プロテクタ周囲温度が比較的たかくなり、プロテクタの性
能・機能が低下し、作動運転電流の上限値が低下する。側チャンバ壁面に固定されている
構造も、ガス流が停滞しやすい構造であるため、上記したプロテクタ本体の冷却が十分行
われにくいという問題がある。また、モータプロテクタを圧縮機内部に組み込んだ場合、
該モータプロテクタ充電部と周囲の絶縁部との空間距離が最適に確保されていないため、
電気絶縁抵抗が低下して絶縁性不良を招く例がある。その時には圧縮機運転時の漏れ電流
（圧縮機本体部とアース側間に流れる微小電流）が上昇して圧縮機全体としての信頼性低
下（例えば、モータレアーショートに至る例）と感電事故誘引などの電気安全性面の確保
上の課題がある。インバータ駆動密閉形圧縮機の場合には、インバータの二次側電圧とし
て1500Ｖ前後の高圧なサージ電圧がモータ部、プロテクタ部に作用し、この場合、更に上
記の漏れ電流が異常に大きくなるという問題がある。特開2001-304147号の公知例では、
モータプロテクタの文字の記載はあるものの、具体的な構造と位置の指示が全くない。ま
た、ヘリウム用圧縮機に関する記載は全くないものである。また、特開2004-197680号に
て、モータと切り離した位置にプロテクタ手段を配置した事例があるが、他の引例と合わ
せて、本発明が目的とする絶縁空間距離や異常な漏れ電流に対応した構造や記載が、一切
開示されていない。本発明のモータプロテクタ付き圧縮機においては、後述するように、
上記問題点を解決するため、モータプロテクタを圧縮機内部の何処に配置し、組立方法を
適用しているかが、技術上極めて重要な点となるものである。さらに、従来のスクロール
圧縮機において、圧縮機馬力が大きくなると、起動時の大電流の流れる大容量のモータプ
ロテクタにおいては、該プロテクタ部の発熱によるプロテクタ本体の温度上昇が大きくな
り、プロテクタ自身の寿命が極めて低くなる。一方、従来の特開2004-197680号に示され
た上記モータとプロテクタとの分離構造では、モータが異常温度上昇して速やかにモータ
回路をカットオフするというプロテクタの作動の応答性が悪くなり、モータ保護の確実性
が低下し、モータ保護機能がはたせないという問題がある。
【０００５】
本発明はプロテクタ位置の特定と固有な組立方法による絶縁空間距離の確保と、モータ
プロテクタが抱える発熱に関する問題を解決し、モータ保護を確実に行わせことのできる
最適なモータプロテクタ装備した圧縮機構造を提供するものである。特に、ヘリウム用圧
縮機の場合、封入圧力が0〜2ｋｇ/ｃｍ2Ｇ前後と低い場合、希薄なヘリウムガス自体の絶
縁耐力が低下することによる漏れ電流の増加への影響や、また、ヘリウムガス中に含まれ
る水分含有量が約10ｐｐｍ以上となる場合、上記した圧縮機運転時の漏れ電流が大きくな
るという電気安全上、及び圧縮機信頼性上の問題がクローズアップすることがわかった。
本発明は、上記課題のプロテクタ本体部の冷却性向上と絶縁空間距離を確保して漏れ電流
低減化の両面の課題を同時に解決するための密閉形圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を克服するため、密閉容器内に、圧縮機部と電動機部を収納
した密閉形圧縮機において、モータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータコ
イルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有するモータプロテクタ手段を
モータコイルエンドの上端部にあって、該プロテクタ本体外郭部表面が充電露出部であり、絶縁シート手段を介して縛り紐にて固定する組立方法とするとともに、該プロテクタ本体部と対向する圧縮機内部部材及び密閉容器内壁部との絶縁空間距離を、電源用ハーメ端子部の絶縁空間距離と同等以上に確保したことを特徴とする密閉形圧縮機構造である。
【０００７】
具体的には、高圧チャンバ構造の密閉形圧縮機においては、該容器内に、スクロール圧
縮機部と電動機部を収納すると共に、前記スクロール圧縮機部は円板状鏡板に渦巻状のラ
ップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合わ
せ、旋回スクロールを回転軸に連設する偏心機構に係合し、旋回スクロールを自転するこ
となく固定スクロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口
と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて形成され
る圧縮室を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを容器室内
に吐出し、さらに吐出管を介し器外にガスを吐出する密閉形スクロール圧縮機において、
冷媒ガスの主流となるガス流路部にモータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモ
ータコイルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有するモータプロテクタ
手段をモータコイルエンドの上端部にあって、該プロテクタ本体外郭部表面が充電露出部
であり、絶縁シート手段を介して縛り紐にて固定し、コイルエンド部とプロテクタ手段と
を一体化するとともに、該プロテクタ本体部と対向する圧縮機内部部材及び密閉容器内壁
部との絶縁空間距離を、電源用ハーメ端子部の絶縁空間距離と同等以上の絶縁距離を確保
したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、作動ガスがヘリウムガスである場合には、作動ヘリウムガスを冷却するための油
インジェクション管を密閉容器に貫通して前記固定スクロールの鏡板部に設けた油注入用
ポートに接続した油注入機構部を備えた密閉形ヘリウム用スクロール圧縮機において、前
記吐出口から吐出されたミスト状油と冷媒ガスとの混合体の流れの下流側となるモータコ
イルエンド端部にあって、モータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータコイ
ルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有するモータプロテクタ手段をモ
ータコイルエンドの上端部にあって、該プロテクタ本体外郭部表面が充電露出部であり、
絶縁シート手段を介して縛り紐にて固定するとともに、該プロテクタ本体部と対向するフ
レーム部材及び密閉容器内壁部との絶縁空間距離を、電源用ハーメ端子部の絶縁空間距離
と同等以上に確保した位置に該プロテクタを配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
具体的には、前記モータプロテクタ手段をモータコイルエンド部の上方端面部にあって、該プロテクタの取り付け位置がコイルエンド外径に対して同等以下の内側の位置に配置することを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、漏れ電流に直接影響するガス内に含有する水分量を規定するため、該ヘリウム
ガスに含まれる水分含有量が0.5ｐｐｍ以下であり、ヘリウムガスの純度が99.9999％以上
の成分からなる高純度ヘリウムガスを使用したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、容器内部の圧力が低圧側圧力雰囲気となる低圧チャンバ構造の密閉形スクロール
圧縮機となる場合では、該密閉容器内に、スクロール圧縮機部と電動機部を収納すると共
に、前記スクロール圧縮機部は円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと
旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合わせ、旋回スクロールを回転軸に連
設する偏心機構に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回
運動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、該吸入口は、フレーム下方のモータ室より連通路を介して低圧の冷媒ガスを吸入し、該吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを吐出管を介し器外にガスを吐出する密閉形スクロール圧縮機において、モータ室にあって、低圧の冷媒ガスの主流となるガス流路部にモータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータコイルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有するモータプロテクタ手段をモータコイルエンドの上端部に、絶縁シート手段を介して縛り紐にて固定するとともに、該プロテクタ本体部と対向する圧縮機内部部材及び密閉容器内壁部との絶縁空間距離を、電源用ハーメ端子部の絶縁空間距離と同等以上に確保したことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機構造とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成にすることにより、フロン冷媒ガス及びヘリウムガスを用いたスクロール
タイプ及び、ロータリタイプ、レシプロタイプの密閉形圧縮機において、
（１）絶縁空間距離を確実に確保することにより、圧縮機本体と電気系統アース間で流れ
る運転中での圧縮機の漏れ電流が大きく低減できるので、感電防止など電気安全性を確保
できる。また、電気系統機器の故障・トラブル（ノイズ発生）を未然に防止できる。特に、インバータ駆動密閉形圧縮機の場合には、インバータの二次側電圧として1500Ｖ前後の高圧なサージ電圧がモータ部、プロテクタ部に作用しても、上記漏れ電流を従来機に対して大きく低減できる。
（２）モータプロテクタ手段が、本体外郭部表面が充電露出部であり、該プロテクタ手段
の下端面とモータコイルエンド部の上方端面部とを薄膜状絶縁シート手段のみを介して、
縛り紐にて固定した、いわゆる裸の状態で固定する一体化構造により、応答性が飛躍的に
向上し、モータ保護が確実になる。また、該プロテクタの周囲を流れるガス流による強制
冷却機能が大きく向上し、上記のプロテクタの最大作動電流値を更に高くせしめること、
過電流の遮断部となるプロテクタ接点部の長寿命化を更に図ることができる。
（３）高圧側の吐出ガスあるいは、低圧側のガス流の中に上記モータプロテクタを配置す
ることにより、該プロテクタ周辺部分のガス流による冷却作用を促進できる。冷却機能を
向上することにより圧縮機の過負荷条件を広くできる。例えば、吐出圧力を従来より高く
確保出来るので、運転範囲をより広く設定することが出来るとういう効果が得られる。い
わゆる、プロテクタの最大作動電流値（ＭＣＣ値）を従来機に対して高くせしめることが
できる。
（４）上記（１）（２）（３）項により、モータプロテクタの小形化・軽量化が図ることができる。そのことにより、コスト低減ができる。
（５）特にヘリウム用スクロール圧縮機の場合には、油インジェクションによる冷却効果
が、モータプロテクタ周囲のガス雰囲気温度を更に低減できる。このため、フロン冷媒Ｒ
２２仕様の冷凍空調用スクロール圧縮機の同一容量馬力クラスに対して、機能性が同等で
あっても更に小さなモータプロテクタを使用することができ、コスト低減が可能となる。
（６）さらに、図１１に示すように、従来の硬質系の絶縁紙８９による密閉構造のしばり
ひもによる固定方法では、絶縁紙端部に余分な突起部８９ａ，８９ｂが数ヶ所発生してコ
イル成形寸法にバラツキが発生していたが、本構造により、上記突起部の発生が解消し、
プロテクタとコイルエンド部の成形性（寸法精度）が大きく改善され、品質改善と組立工
数の低減による量産性が向上できる。
（７）ヘリウム圧縮機は主に半導体製造装置に用いられるクライオポンプ装置に使用され
ているが、モータプロテクタの信頼性が改善されることにより、モータ保護が確実となり、ヘリウム圧縮機ユニットの保護にも通じる。ヘリウム圧縮機ユニットのメンテナンス時間の長寿命化にも効果が波及されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例を図１から図２０によって詳細に説明する。
【００１４】
ヘリウム用密閉形スクロール圧縮機を例にとり説明する。図１は、縦形構造における本
発明の注油式密閉形ヘリウム用スクロール圧縮機の一実施例を示す縦断面図である。図２
は、図１のＡ-Ａ断面図、図３は図１のＢ-Ｂ断面図である。図４と図５は、本発明のステ
ータ３ａとプロテクタ９１を組み合わせた部品まとめを示す平面図と縦断面図である。図
６と図７は、ハーメ端子部３７の縦断面図と平面図を示す。これらの実施例をもとに説明
する。密閉容器１内に、スクロール圧縮機部５，６と電動機部３を収納すると共に、前記
スクロール圧縮機部は円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール５と旋回ス
クロール６とをラップを互いに内側にしてかみ合わせ、旋回スクロール６を回転軸１４に
連設する偏心機構に係合し、旋回スクロール６を自転することなく固定スクロール５に対
し旋回運動させ、固定スクロール５には中心部に開口する吐出口１０と外周部に開口する
吸入口１５を設け、吸入口１５よりガスを吸入し、両スクロール５，６にて形成される圧
縮室８を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮し、吐出口１０より圧縮ガスを容器室
１ａ内、連通路１８を介して、モータ室１ｂに移動させ、さらに吐出管２０を介し器外に
ガスを吐出する密閉形スクロール圧縮機構造を示す。作動ガスがヘリウムガスである場合
には、作動ヘリウムガスを冷却するための油インジェクション管３１を密閉容器１に貫通
して前記固定スクロール５の鏡板部５ａに設けた油注入用ポート２２に接続した油注入機
構部を備えている。前記吐出口１０から吐出されたインジェクションされた油がミスト状
油となって、ヘリウムガスとの混合体の流れとなり、上記容器室１ａから、連通路１８を
介して、モータ室１ｂに移動することになる。その混合体の流れの下流側となるモータコ
イルエンド端部３ｅにあって、モータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータ
コイルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有する三相用モータプロテク
タ手段９１をモータコイルエンドの上端部に、絶縁シート手段１３０を介して複数本の縛
り紐１８６（１８６ａ，１８６ｂ；図４参照）にて固定している。これにより、コイルエ
ンド部３ｅとプロテクタ手段９１とを一体化の組立方法としている。該ガス流とミスト状
の油の混合体による混合流の主流となる吐出ガス流路部とは、吐出室１ａから固定スクロ
ール上縁部にある連通路１８ａ，１８ｂを経て、モータ室１ｂ１、コアーカット部通路２
５ｂ、モータのエアーギャップ通路２５ｇ、次にモータ室１ｂ２を経て上昇流のため、さ
らにコアーカット部通路２５ｃから吐出管２０に至る流路と、ステータ３ａの上面３ｙと
衝突して周方向の二手に分流して、吐出管２０に至るという２つの流れをさしている。そ
の合流位置となるモータコイルエンド部３ｅに前記プロテクタ手段９１を取り付けている。該モータプロテクタ手段９１は、本体外郭部９１ａ表面が充電露出部であり、該プロテクタ手段の下端面９１ｂとモータコイルエンド部の上方端面部３ｍとを薄膜状絶縁シート手段１３０を介して、複数本の縛り紐１８６（絶縁性材料）にて固定しモータコイルエンド部とプロテクタ手段とを一体化構造としている。図３では、吐出管２０のガス流出口近傍にあって、モータステータ外周部と密閉容器内壁面とにより円弧状のガス流路部２５ｃを形成し、該ガス流路部２５ｃと係合するモータコイルエンド端部３ｅにモータプロテクタ手段９１を設置した例を示す。この構造により、図に油とガスの流れ様相を示すように、プロテクタ周囲に混合流の中に直接さられるので混合流による強制冷却効果が大きくえられるものであり、プロテクタ本体部の温度上昇を抑えられる。該プロテクタ９１は周囲のガス域に対して裸の状態になっている。本構成により、プロテクタ本体部への周囲のガス流と油ミストの混合体の流れ域にあるため、冷却機能を大きく改善される。なお、モータプロテクタ端子部として９１Ｐ１，９１Ｐ２，９１Ｐ３の３箇所あり、それぞれの接続ターミナル部は中性点用リード線１４２，１４３，１４４とつながる。８５は主電源用リード線である。図３において、コイルエンド内径Ｄｋをチャンバ内径Ｄｃｉに対して必要な空間距離Ｌ４を確保するように、該コイルエンド内径Ｄｋを設定している。図６と図７はハーメ端子部３７の縦断面図と平面図である。３７２ｎは、強化ガラス製の絶縁体である。３７Ｃは、密封用ゴム部であり、３７ａ，３７ｂ，３７ｃはストラップ部であり、圧縮機外部との主電源用結線部となる。ハーメ端子部３７の結線部となるピン部３７２（３７２ａ，３７２ｂ，３７２ｃ）と容器２ｂと接合されている端子部３７の本体部３７２ｍとの圧縮機内部側の絶縁空間距離は、Ｌ１１，Ｌ１２寸法として、米国ＵＬ規格のＵＬ984（密閉形圧縮機の安全規格に関する規格）を満足するように、たとえば5ｍｍ〜6ｍｍ前後に設定している。また、上記ピン部３７２と端子部３７の本体部３７２ｍとの沿面距離としては、Ｌ１５にあるように、同様に約5ｍｍ〜7ｍｍ前後に設定している。なお、密閉形圧縮機の安全規格として、日本の場合、ＪＩＳ規格のＪＩＳＣ9335-2-34（電気機器の安全性）に記載されており、その内容は、上記ＵＬ規格に準じている。図５の場合、Ｌ２寸法分内側の位置に設定する配置により、その寸法分の空間距離を確実に確保し、プロテクタ外表面部と容器内壁部２ｍとの空間距離Ｌ４寸法を絶縁距離として確保するものである。また、同様に、プロテクタ外表面部とフレーム７内壁部との空間距離Ｌ１寸法を絶縁距離として確保するように配置する。実用的には、ハーメ端子部３７の本体部３７２ｍとの絶縁空間距離（図６のＬ１１，Ｌ１２寸法）たとえば5ｍｍ〜7ｍｍ前後と同等以上となるように、上記Ｌ４寸法を確保できるようにする。従来のプロテクタ周囲の絶縁空間距離については、約2ｍｍ前後とハーメ端子部の空間距離に対して約1/2程度であった。端子間に高電圧が作用した場合、一般の空気雰囲気において、放電開始電圧は、1ｍｍ距離において1000Ｖレベルとされている。Ｈｅガス雰囲気においては、希薄なガスのために絶縁耐力値が他の冷媒ガス（Ｒ２２，Ｒ４１０ａ、空気など）に比べて低いため、小さな空間距離の場合には、圧縮機本体と電気系統アース間で流れる漏れ電流が、他の冷媒ガスの場合よりも大きく増加することになるという固有な課題を有する。図３のＬ３寸法は、絶縁のための沿面距離を確保するように、上記薄膜状絶縁シート手段１３０の大きさを設定している。該電気的絶縁シート手段１３０としては、比較的軟質性で耐熱性があるポリエステル系合成樹脂材（絶縁シート材）がある。該プロテクタ９１の取り付け位置がコイルエンド外径Ｄｋ寸法に対して同等以下の内側の位置に配置することにより、図１１に示すように、プロテクタ９１を一体化されたステータ３ａをケーシング部２ｂに焼きばめによる圧入組み立て時において、軸方向の位置決め用治具８９０に前記プロテクタ９１が接触することがなくなり、組み立て性が大きく改善できる。図１１に示すように、従来の硬質系の絶縁紙８９による密閉構造のしばりひもによる固定方法では、絶縁紙端部に余分な突起部８９ａ，８９ｂが数ヶ所発生してコイル成形寸法にバラツキが発生し、その突起部が治具８９０に干渉するなど、従来モータ８０３の構造では、組立工数が増加し量産性に難があった。また、本発明の構成とすることにより、ガスの主流の速度が1〜3m/sec前後に設定でき、本発明の冷却効果が更に十分に得られるものである。これまでのプロテクタは、流速0.3m/sec前後以下となっており、ガスによる冷却効果がないものであった。また、図１１の従来では絶縁紙内部にプロテクタが包装された状態にあるため、内部にプロテクタで発生した熱がこもっていたが、本構造によりプロテクタ部で発生した熱を積極的にモータ室１ｂ１に放散できる様になる。このガス流と油ミストの混合体の流れの中にさらすことにより、強制対流による冷却作用が直接得られるようになり、モータプロテクタ本体の温度上昇を更に抑えられることなる。プロテクタの冷却を促進することは、図１０に示すように、上記運転電流のＭＣＣ値を増加させることができる。また、図１２に示すように、プロテクタの雰囲気温度（プロテクタ本体部温度）を低下させることにより、プロテクタ９１本体内の接点部のＯＮ/ＯＦＦ寿命回数を伸張させるので、プロテクタとしての容量アップにつながるものである。ここで、図１のヘリウム用スクロール圧縮機を例にとり、作動ヘリウムガスの流れとインジェクションされた冷却油の流れを説明する。図１において、ヘリウムガスを冷却するための油インジェクション管３１を密閉容器１の上フタ２ａに貫通して固定スクロール５の鏡板部５ａに設けた油注入用ポート２２に接続し、該油注入用ポート２２の開口部は、旋回スクロール６のラップ６ｂの歯先面に対向して開口している。密閉容器１内の吸入配管１７側となる上部にはスクロール圧縮機構部が、下側にはモータ部３が収納されている。そして、密閉容器１内は吐出室１aとフレーム７をはさんでモータ室１ｂとに区画されている。スクロール圧縮機構部は、固定スクロール５と旋回スクロール６を互いに噛み合せて圧縮室（密閉空間）８を形成している。固定スクロール５は、円板状の鏡板５ａと、これに直立した���ンボリュート曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラップ５ｂとからなり、その中心部に吐出１０、外周部に吸入口１５を備えている。旋回スクロール６も円板状の鏡板６ａと、これに直立し、固定スクロールのラップと同一形状に形成されたラップ６ｂと、鏡板の反ラップ面に形成されたボス部６ｃとからなっている。フレーム７は中央部に軸受部４０を形成し、この軸受部に回転軸１４が支承され、回転軸先端の偏心軸１４ａは、上記ボス部６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。またフレーム７には固定スクロール５が複数本のボルトによって固定され、旋回スクロール６はオルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構３８によってフレーム７に支承され、旋回スクロール６は固定スクロール５に対して、自転しないで旋回運動をするように形成されている。回転軸１４には電動機軸１４ｂを一体に連設し、モータ部３を直結している。固定スクロール５の吸入口１５には密閉容器１の上フタ２ａを貫通して吸入管１７が接続され、吐出１０が開口している吐出室１ａはフレーム７の外縁部の通路１８ａ，１８ｂを介してモータ室１ｂ（１ｂ１，１ｂ２）と連通している。このモータ室１ｂは密閉容器中央部のケ−シング部２ｂを貫通する吐出管２０に連通している。吐出管２０は上記通路１８ａ，１８ｂの位置に対してほぼ反対側の位置に設置している。この両者１８，２０の位置関係は、通路１８を通過したガスとインジェクション油の混合体が、その通路１８の鉛直方向となる通路２５ｂへの下方向の流れ経路と、ステータ上面３ｙやその周囲のコイルエンド部３ｇとの衝突によって水平方向の二手に分かれ容器内壁に沿った流れの経路とに２方向（厳密には３方向）に分流することになる。モータ室１ｂは、ステータ３ａの上部空間１ｂ１とステータ３ａの下部空間１ｂ２とに区分している。この両側の空間１ｂ１，１ｂ２を連通するように、モータステータ３ａとケ−シング部２ｂ内壁面２ｍ側との間にガス流路部となる円弧状の通路２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ、図４参照）を形成している。該通路２５では、主に２５ｂ，２５ａ，２５ｄがガスとインジェクション油が下方向に向う流れとなり、通路２５ｃのみ作動ガスが上方向に向う上昇流となる。また、モータエアーギャップの隙間２５ｇもガス通路となり、該隙間２５ｇを介して空間１ｂ１と空間１ｂ２とが連通している。このような容器内部のモータ室１ｂ１，１ｂ２のガスと油の混合体の流れによって、60℃〜70℃の比較的低温なインジェクション油によるモータへの直接冷却及び本発明の構成であるプロテクタ９１本体部と周辺部への直接冷却が可能となる。また、その空間にて、ガス中の油はガスから分離されて下方に通路２５ａ，２５ｂ，２５ｄを介して周囲部材３ａ，２ｂ，７，１４を冷却しながら流れるものである。空調用途や冷凍用途スクロール圧縮機では、油インジェクション構造を付加していないので、この油による冷却効果は得られない。なお吸入管１７ｂと固定スクロール５との間には高圧部と低圧部とをシールするＯリング５３を設けている。また、旋回スクロール６の鏡板の背面には、スクロール圧縮機部２とフレーム７で囲まれた空間３６（以下背圧室と呼ぶ）が形成され、この背圧室３６には旋回スクロールの鏡板に穿設した細孔６ｄを介し、吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力Ｐｂが導入され、旋回スクロール６を固定スクロール５に押付ける軸方向の付与力を与えている。潤滑油２３は密閉容器１の底部に溜められており、この潤滑油２３は密閉容器内の高圧圧力と、上記背圧室３６の中間圧力Ｐｂとの差圧により油吸上管２７へ吸上げられた後、回転軸１４内を流れ、旋回軸受３２、横穴５１を介して副軸受３９、主軸受４０へ給油される。軸受部４０，３２へ給油された油は前記背圧室３６を経て前記穴６ｄを介してスクロールラップの圧縮室８へ注入され圧縮ガスと混合され、次いでヘリウムガスと共に吐出室１aへ吐出される。前記密閉容器１の底部には、該底部の潤滑油２３を器外へ取出す油取り出し管３０が設けられている。
【００１５】
図８は本発明のヘリウム用密閉形スクロール圧縮機１００の一実施例を示す注油系統図
の実施例である。図８に示すように、密閉容器１の底部に溜められた潤滑油２３は、密閉
容器１内の圧力（吐出圧力Ｐｄ）と前記圧縮室８の圧力（吐出圧力以下の圧力）との差圧
によって油取り出し管３０の流入部３０ａから該油取り出し管３０内に流入していく。油
取り出し管３０内へ流入した油は外部油配管５１を通って油冷却器３３へ至り、ここで適
宜冷却された後、油配管３６ａ，３６ｂを介して油インジェクション管３１およびポート
２２を経て差圧を利用し流入せしめ圧縮室８へ注入される。２７１は、油流量調節弁であ
る。この様にして圧縮室８へ注入された油は、該圧縮室８内において作動ガスの冷却作用
およびスクロールラップ先端部等の摺動部を潤滑する役目を果す。そして、この油は作動
ガスと共に圧縮された後、吐出口１０より吐出室１ａへ吐出され、前述と同様に電動機室
１ｂで前記プロテクタ９１を直接冷却するとともに作動ガスから分離して通路２５ａ，２
５ｂ，２５ｄを介して流下し密閉容器１の底部に溜まる。図８の場合、プロテクタ９１の
外表面部と容器内壁部２ｍとの空間距離Ｌ８、また、プロテクタ９１外表面部とフレーム
７内壁部との空間距離Ｌ９寸法は、上記したハーメ端子部の空間距離と同等以上に確保す
るように配置する。
【００１６】
次に、モータ回路図を図９に示す。プロテクタ９１は三相用の例を示しているが、単相
用のプロテクタ手段を適用することも、本発明の権利範囲である。スター結線の中性点３
ｋにインターナルモータプロテクタ９１を装備する回路となる。３相に対してプロテクタ
９１に２箇所の接点部３５１ｐ，３５１ｎ（電流遮断部）を構成し、本構成により、モー
タ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータコイルを通電せしめるモータ回路を
ダイレクトカット機能を有する三相用モータプロテクタを示したものである。このため、
該接点部は常時閉じている。異状時に開くものである。９１ｐ１，９１ｐ２，９１ｐ３は、プロテクタピン部である。３ｅはモータコイル部である。なお、３７はハーメチック端子である。
【００１７】
図１０は、プロテクタを通過する動作電流とそのプロテクタ周囲の雰囲気温度との関係
を示すモータプロテクタ特性図である。プロテクタ９１の周囲温度（Ｔｐと記す）を下げ
て、ひいては吐出管２０より流出する吐出ガス温度（Ｔｄと記す）を下げることにより、
プロテクタの作動電流を高めることができる。通常Ｔｄ＜Ｔｐの状態であり、従来機（空
調用途）では過負荷条件においてはＴｐ-Ｔｄ＝20〜30℃の温度差がある。本発明のヘリウム用スクロール圧縮機では油インジェクション効果によりＴｐ-Ｔｄ＝10〜15℃と温度差を小さくせしめることが可能となる。その結果、プロテクタ９１のモータ保護機能が向上できることになる。また、Ｔｐ-Ｔｄ＝10〜15℃となるように油インジェクション冷却量を油流量調節弁２７１（図８）により調節するものである。図１０を用いて、本発明の作用・効果を説明する。動作図の×印と、動作点（ａ）は、図１１に示した絶縁スリーブがプロテクタ本体を包んだ状態の場合で、プロテクタ単体特性（ガス流れのない状態）の動作点（ｂ）に対して、温度範囲が低くなり、比較的低いＴｐ温度でモータ回路が遮断されてしまうことを示す。これは、雰囲気温度Ｔｐと実際のプロテクタ本体の温度に差が生じた結果である。一方、本発明の動作特性（○印）と動作点（Ｃ）では、冷却効果により従来機に対して高い雰囲気温度まで動作することを示す。プロテクタ雰囲気温度ＴＰ2において、従来機では動作電流がＡ０，Ａ1であったものが、本発明により動作電流Ａ２まで増加させることができる。この動作電流が高くなるということは、圧縮機の運転範囲、特に吐出圧力の上限値を高くすることができ、運転範囲が広まることとなる。図１２では、プロテクタ雰囲気温度の高くなる従来技術に対して、本発明では冷却効果によりプロテクタ温度が20℃前後低くなることによりプロテクタの寿命が長くなることを示している。このように、本発明のプロテクタ表面温度を低下せしめてさらに本発明の最適な位置に配置することにより、作動電流の大幅なアップ機能がえられ、そのことにより、圧縮機の運転範囲の上限となる過負荷条件を大きくできる。上記した油インジェクションにより、プロテクタの雰囲気温度を空調用途よりも下げることができ、過電流が流れた時そのプロテクタ接点部（例えば図９の３５１ｐ）の温度が減少し、接点のＯＮ／ＯＦＦ回数の延べ回数が増加するという効果が得られる。該接点部の構造としては、バイメタル方式構造（図示せず）がある。すなわちプロテクタの寿命改善の効果が得られるものである。なお、該モータプロテクタ９１は、雰囲気温度が正常時に戻れば、バイメタル方式構造により、接点が閉じて再度回路に電流が流れるという自動復帰式である。
【００１８】
図１３は、容器内ヘリウムガス作動圧力と漏れ電流との関係を示した例である。ヘリウ
ムガス自体希薄なガスであり、作動圧力が低い場合には、圧縮機の運転電圧の大きさとと
もに漏れ電流が大きく増加する。ヘリウムガスは、空調用冷媒Ｒ22のケースに対して、絶
縁耐力の値（単位  ｋＶ/ｃｍ）が低いというヘリウムガス固有の課題があり、このために運転中の漏れ電流を低減するために、空間距離をより大きく確保するものである。図１３から、低圧チャンバ構造の場合より、高圧チャンバ構造の方が、漏れ電流が低く有利であることを示す。図１４は、容器内ヘリウムガス中の水分量と漏れ電流との関係を示す。ヘリウムガス中の水分量が高い場合には、圧縮機の漏れ電流が大きく増加することが判明した。この関係から、漏れ電流低減のため、本発明では、実用的に、該ヘリウムガスに含まれる水分含有量が0.5ｐｐｍ以下であり、ヘリウムガスの純度が99.9999％以上の成分からなる高純度ヘリウムガスを使用したことを特徴とするものである。
【００１９】
図１５は、油インジェクション機構部３０，３１を必要としない冷凍・空調用スクロー
ル圧縮機２００の実施例である。油インジェクション機構部をもたない空調用スクロール
圧縮機２００においても、図１５に示す様に、コイルエンド端部３ｅに絶縁手段１３０を
備えたプロテクタ９１を縛りひも８６にてとりつけた本発明の構成によれば、上記した同
一の作用・効果がえられるものである。
【００２０】
これまで密閉容器内が吐出圧力雰囲気の高圧チャンバ構造の例をとって説明したが、密
閉容器内が吸入圧力雰囲気の低圧チャンバ構造のスクロール圧縮機３００に対しても適用
できるもので、本発明の範囲にはいっているものであり、その実施例を図１６に示す。密
閉容器２０２内に、スクロール圧縮機部と電動機部を収納すると共に、前記スクロール圧
縮機部は円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール６１２と旋回スクロール
６１０とをラップを互いに内側にしてかみ合わせ、旋回スクロールを回転軸５１５に連設
する偏心機構に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運
動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口１０９と外周部に開口する吸入口５
１８を設け、該吸入口５１８は、フレーム３８７下方のモータ室（低圧室）５１２より連
通路５１６を介して低圧の冷媒ガスを吸入し、該吸入口５１８よりガスを吸入し、両スク
ロールにて形成される圧縮室を中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮する。５１０は
吸入管である。５５０は吐出管であり、５４３はシール用Ｏリングである。５１９は給油
穴であり、その穴を介して給油された油は、軸受け部３２，４０を経て室３０３にいたる。穴３２５は、室３０３に溜まった油を低圧室５１２及び圧縮機下方に戻す排出油穴である。圧縮された冷媒ガスは、吐出口１０９より吐出管５５０を介し器外にガスを吐出する。該モータ室５１２にあって、冷媒ガスの主流となるガス流路部にモータ電流の異常増加とガス温度の異常増加によりモータコイルを通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能を有する三相用モータプロテクタ手段９１をモータコイルエンドの上端部３ｅに、絶縁シート手段１３０を介して縛り紐８６にて固定するとともに、該プロテクタ本体部９１ａと対向する圧縮機内部部材のフレーム３８７及び密閉容器内壁部２０２ｍとの絶縁空間距離Ｌ２２，Ｌ２１を、前記電源用ハーメ端子部３７の絶縁空間距離Ｌ１２と同等以上の絶縁距離を確保している。
【００２１】
図１７は、本発明の縦形ロータリタイプの空調用密閉形圧縮機の一実施例を示す縦断面
図である。図１８は、図１７のＦ-Ｆ断面図で、図１９は、図１８の別の実施例を示す。図２０は、図１７に示したハーメ端子部３７７周囲の縦断面図を示す。図１７において、密閉容器８０１内に、ロータリ圧縮機部となる静止部材８０５、ピストン部８０６、及び電動機部８０３を収納する。外周部に開口する吸入管８１７を設け、吸入管８１７よりガスを吸入し、圧縮機機構部８０５，８０６にて形成される圧縮室８０８を容積を減少してガスを圧縮し、吐出口８１０より通路８１８を介して圧縮ガスをモータ室８０１ｂ１に移動させ、さらにモータコアカット部８２５を介しモータ室８０１ｂ２にいたり、更に器外にガスを吐出する密閉形ロータリ圧縮機構造を示す。三相用モータプロテクタ手段９１は、モータ８０３のコイルエンド８０３ｅの上端部にあって、該プロテクタ９１本体外郭部表面９１ａが充電露出部であり、絶縁シート手段１３０を介して図４に示すような縛り紐１８６（ここでは図示を省略）にて固定し、該プロテクタ本体部９１ａと対向する密閉容器となる部材８０２ａ内壁部８０２ｍとの絶縁空間距離Ｌ１８，Ｌ４４を、電源用ハーメ端子部３７７の絶縁空間距離Ｌ１２，Ｌ１１と同等以上に確保している。図１７において、コイルエンド内径Ｄｋをチャンバ内径Ｄｃ２に対して必要な空間距離Ｌ４４を確保するように、該コイルエンド内径Ｄｋを設定する。図１８においてＬ３３寸法は、絶縁のための必要な沿面距離を確保するように、上記薄膜状絶縁シート手段１３０の大きさを設定している。
【００２２】
図１９は、ステータ８０３ａとプロテクタ９１と容器部材８０２ｂとの組み合わせた部
品組図を示す平面図である。なお、通路８２５（８２５ａ，８２５ｂ，８２５ｃ，８２５
ｄ）から流出した上方向のガス流は、ガス流れ方向に示すようにプロテクタ周辺部を流れ
て吐出管８２０を介して外部に出て行く。図１９は、モータプロテクタ手段９１はモータ
コイルエンド３ｅの上方端部にあって、ガス流路部となるモータコアーカット部８２５ｃ
側に係合した位置に配置した例である。これにより、ガス流が直接プロテクタ本体部にさ
らされることになって、さらに強制冷却作用が発揮できることになり、プロテクタ本体の
温度が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の縦形タイプのヘリウム用密閉形スクロール圧縮機の一実施例を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ-Ａ断面図。
【図３】図１のＢ-Ｂ断面図。
【図４】本発明のステータ３ａとプロテクタ９１を組み合わせた部品まとめを示す平面図。
【図５】本発明のステータ３ａとプロテクタ９１を組み合わせた部品まとめを示す縦断面図。
【図６】ハーメ端子部３７の縦断面図。
【図７】ハーメ端子部３７の平面図。
【図８】本発明のヘリウム用密閉形スクロール圧縮機の一実施例を配置した油インジェクション配管経路を示す注油系統図の実施例。
【図９】モータ回路図。
【図１０】本発明の作用・効果を示す説明図。
【図１１】従来技術のステータ外観図。
【図１２】本発明の作用・効果を示す説明図。
【図１３】本発明の作用・効果を示す説明図。
【図１４】本発明の作用・効果を示す説明図。
【図１５】本発明の縦形タイプの空調用密閉形スクロール圧縮機の一実施例を示す縦断面図。
【図１６】本発明の縦形タイプで低圧チャンバ構造の空調用密閉形スクロール圧縮機の一実施例を示す縦断面図。
【図１７】本発明の縦形ロータリタイプの空調用密閉形圧縮機の一実施例を示す縦断面図。
【図１８】図１７のＦ-Ｆ断面図。
【図１９】図１８の別の実施例を示す。
【図２０】図１７に示したハーメ端子部３７７周囲の縦断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１，８０１…密閉容器、１ａ，８０１ａ…吐出室、１ｂ，１ｂ１，１ｂ２，８０１ｂ１,８０１ｂ２…モータ室、２，８０２…容器部材、３，８０３…電動機部、３ａ…モータステータ、３ｂ…モータロータ、３ｃ…吐出管側モータコイルエンド部、３ｇ…通路１８側のモータコイルエンド部、５…固定スクロール、６…旋回スクロール、７…フレーム、８，８０８…圧縮室、９，８０９…バランスウエイト、１０，８１０…吐出口、１５…吸入口、８１８…通路、１４，８１４…回転軸、１４ａ…偏心軸、１７，８１７…吸入管、１８ａ，１８ｂ…通路、２０，８２０…吐出管、２２…ポート、２３…潤滑油、２５，８２５…通路、３０…油取り出し管、３１…油インジェクション管、３２…旋回軸受、３６…オルダム機構、３９…補助軸受、４０…主軸受、８５，８８５…主電源用リード線、８６…しばりひも、８８，９１…モータプロテクタ、８９…絶縁紙、１３０…薄膜状絶縁シート手段、１４２，１４３，１４４…中性点用リード線。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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