CN1661748A - 电动压缩机用保护装置 - Google Patents

Abstract

在具有当过电流流过时能熔断的加热器的电动压缩机用保护装置中，防止因电容器短路之类容易复原的原因在有过电流流过时使加热器熔断。为此使电动压缩机用保护装置(1)的热响应机构(10)工作0.5秒时的工作电流流过加热器(9)时，使加热器在大于等于0.6秒小于等于5.0秒以内熔断。满足此条件的保护装置在过电流流过马达而热响应机构工作期间能不熔断加热器，可靠地继续马达的保护工作。于是通过处理故障能使马达与压缩机复原。万一当未觉察到故障而保护装置趋近其工作寿命未能截止电流时，可由连续通电的过电流熔断加热器以防止烧损电动机等。

Description

电动压缩机用保护装置

技术领域

本发明涉及空调机等致冷剂压缩中使用的电动压缩机用的保护装置。

背景技术

作为在空调机等的电动压缩机中所使用的已有电动机压缩机用保护装置(以下简称作保护装置)的一个例子，有设置于压缩机密闭容器内的、在特许第2519530号公报或特开平10-144189号公报中所示出的保护装置。

该保护装置在其金属制气密机壳中具有将双金属等热响应板与加热器串联连接的热响应机构，可以设置于压缩机密闭容器内的暴露于致冷剂中的位置处。此外，保护装置通过相对于马达作串联连接，能让电流不变地给马达通电。因此，根据电流所引起的自发热可掌握给马达的通电电流的变化，并且能迅速探测出因马达的发热或致冷剂的温度变化所造成的周围温度的变动。

例如，在此压缩机通常的工作中，从起动时马达中的数倍于工作电流大小的额定起动电流到转动稳定时的短时电流，当马达稳定地转动后即变换到工作电流。在此工作电流下，即使连续通电，保护装置的热响应机构也不会到达工作温度，而额定起动电流虽比此工作电流大，但由于在起动时于短时间内变换到工作电流，热响应机构仍旧工作的现象是不存在的。例如，当因压缩机的故障等任何原因使马达陷于约束状态时，在马达中有比工作电流大且以额定起动电流为上限值渐减的约束电流流过，由于此约束电流的自发热和加热器的加热，达到工作温度的热响应板便开放接点，截断对马达的通电。

该保护装置是通过反复进行接点的开闭来抑制马达的温度上升的，但当马达长期地处于约束状态下而热响应板或接点在马达趋近其工作寿命时在通电状态下出现故障时，由于约束电流连续地流过，马达线圈发热，最终将破坏劣化的绝缘包层而引起短路。此短路电流远比约束电流大，如果放任此短路状态，此短路状态将扩大，最后在大电流下马达成为烧损状态，以致发生漏电事故。因短路产生的热会将设于压缩机密闭容器内的密闭端子的玻璃熔融，达到了高温高压的致冷剂与冷冻机油则可能会破坏密闭端子而喷出。

因此，这种保护装置的加热器要在有短路电流那样的大电流流过时熔断，这样在短路电流流过马达时就能可靠地截止给马达通电，防止大事故发生于未然。此外，通过在加热器中设置易于熔融的薄弱部，则可防止因意料不到的部件熔融导致的事故，同时通过控制加热器上的熔融位置来控制熔融时的电弧等。

作为这种例子，特许第2810199号公报提出了将具有合成树脂机壳的保护装置相对于过电流的熔断时间设定得很短。在此例子中，通过由额定起动电流的1.35～1.85倍的电流于2秒以内熔断加热器，则在马达因故障发生短路时使马达绕组烧损，能防止原本将合成树脂用于机壳的保护装置本身被烧损。

这种因短路电流使加热器能迅速熔断固然很好，但另一方面，如上述例子所示，由于使用了耐热性弱的部件来优先防止烧损而降低了熔断条件，结果，即使可以复原的、因临时性的不恰当而导致的过电流也有可能使加热器熔断。

例如，在室内空调机等所使用的如图3电路图所示的并联连线方式的电容式马达中，因配线有误或电容C的故障或是不适当而导致电容部分短路时，所流过的过电流以额定起动电流的1.6～2倍为中心，而大的也可达到约2.5倍。上述这种不适当虽可通过修正配线或更换电容器等修复，但当把加热器的熔断条件以额定起动电流为基准设定得低时，有时就会在热响应机构工作之前更快将加热器熔断。这是由于相对于电流，加热器的熔断特性与热响应板的工作特性不同所致。具体地说，在额定起动电流附近，由于加热器的熔断时间相对于热响应板的工作时间有充分的余裕，热响应板一方必然先行工作，但随着电流的增大，加热器的熔断时间将比热响应板的工作时间以较大的比例缩短，由于有这样的条件等两者的关系便反转，在电容器短路时的电流下，加热器有可能先熔断。这种情形下需要更换保护装置，但在保护装置设于压缩机的密闭机壳内时，就难以进行这种更换，尤其是对于用焊接密闭机壳的全密闭型压缩机，则会有事实上成为不能使用的问题。

与上述相反，对于设在密闭机壳之外的保护装置，更换作业与设置在机壳内的情形相比虽然容易，但显然还是应该避免因加热器的熔断而需频繁进行的更换作业。此外，前述特许第2810199号公报中所述的由于使用树脂机壳而有可能因加热器发热而导致机壳烧损，因此加热器是不太难熔断的。再者，在设置于机壳外时，除过电流之外，例如由于相对制冷剂减少等所导致的温度变化的响应性变差，为了能进行更快速的保护还是有必要设置于机壳之内。因此需要有不会引起加热器不必要的熔断且在必要时能可靠地断开电路的电动压缩机用保护装置。

特许文献1：特许第2519530号公报；

特许文献2：特许第2810199号公报；

特许文献3：特开平10-144189号公报。

发明内容

本发明拟解决的问题点是，因较容易可复原的原因而有过电流流过时才使加热器熔断，以使复原作业变得困难。

本发明的特征是，由电动压缩机用保护装置的热响应机构以0.5秒工作的电流给加热器单体通电时，此加热器在大于等于0.6秒小于等于5.0秒之内熔断。

本发明的保护装置具有这样的效果：即使马达是在电容器短路状态下，热响应机构在工作期间由于继续有马达的保护作业，通过更换电容器等来消除故障，马达与压缩机有可能复原。此外，万一发生故障也不必担心，对于保护装置趋近其工作寿命时而不能截止电流的情形，可通过连续通电的过电流来熔断加热器就能防止电动机的烧损和因此而发生的火灾等。

附图说明

图1是示明本发明保护装置一实施例的纵剖面图。

图2是图1的保护装置的A-A剖面图。

图3是用于说明本发明保护装置的使用的电路图。

图4例示本发明保护装置的特性。

图中各标号的意义如下：

1，保护装置；2，机壳；3，盖板；4，金属板；5A、5B，导电端子销；6，电绝缘材料；8，固定接点；9，加热器；9A，薄弱部；10，热响应板；11，热响应板支承体；12，可动接点。

具体实施方式

在电容器的短路电流即设定的过电流下，使在加热器熔断之前就能由热响应板更快地截止通电，则由压缩机暂时受约束所产生的过电流，不用说，即便是在电容器的故障或配线错误等所导致的较大的过电流流过时，也能够在规定时间继续保护工作，以在发现故障时采取相应措施。

(实施例1)

图1是示明本发明保护装置一实施例的纵剖面图，图2示明其A-A剖面图。

此保护装置1由金属制的鼓状机壳2与盖板3构成密闭容器。机壳2是将金属板拉伸成形的结果，通过由环形突起焊接等将此开口部气密密闭地固定于盖板3上。盖板3由玻璃等电绝缘材料6气密地绝缘固定插过金属板4上所设的通孔的导电端子销5A、5B。在本实施例中，于电绝缘材料6的容器内侧表面上，为了延长导电端子销5A、5B与金属板4的沿面距离而设置了陶瓷等的绝缘板7以提高耐电压性能，但如已有充分的耐电压性能时则可略去绝缘板7。

导电端子销5A在容器内侧的端部上焊接固定着与台座一体化的固定接点8。另一个导电端子5B在容器内侧的端部上则固定连接着取规定电阻值的金属制加热器9的一端，此加热器9以其另一端焊接到金属板4而使导电端子销5B与金属板4进而与机壳2电连。在加热器9中设有中间部分比其他部分的宽度窄的薄弱部9A，在通以大电流时，通过使此薄弱部9A熔断，可控制熔断时熔融物等的飞散。

机壳2的内表面上借助热响应板支承体11固定着热响应板10。该热响应板10是将双金属片或三金属片拉伸成形为浅盘状的形式，在规定温度下可将其弯曲方向急跳反转或是复原。此热响应板10以一端由热响应板支承体11固定而在另一端上设置可动接点12，构成了能与前述固定接点8开闭的接点装置。

此保护装置1如图3的电路图所示，通过相对于马达21的绕组作串联电连接，可让马达的工作电流流过。在马达以及由其驱动的压缩机等正常工作时，当起动时比工作电流大的起动电流短时间流过后，在马达开始转动后便成为通常的工作电流。当这种电流流过时，保护装置1于加热器9与热响应板10发热时由于起动电流只是短时间继续，不至于发生热响应板的反转工作或加热器的熔断。此后的工作电流因为电流值小，因而即使连续通电，它的发热也不会使热响应板工作。

作为压缩机的故障等原因，当马达变成约束状态，就有过大的约束电流连续地流过马达，这种约束电流是以前述起动电流为最大值而通过马达绕组的发热而渐弱的电流，此时热响应板10由于其本身的自发热与加热器9的加热而急跳反转其弯曲方向，使可动接点12脱离开固定接点8以截止给马达通电。由于截止通电，热响应板10与保护装置1的周围温度下降，到达规定的温度时，热响应板10急跳复原，使两个接点接触再次通电。此时若是马达的约束原因消除，则能重新开始通常的运行，若是拘束状态继续，则热响应板10再次反转而截止通电。

这样，在马达仍在约束状态下继续通电时，保护装置1通过反复的接点开闭而防止了马达的烧损，但经过了长时间的工作后，保护装置在趋近其工作寿命时，有时接点会熔接而不能再借助热响应板的接点装置断开截止通电。这种情形下因约束电流加热的马达绕组的绝缘包层劣化，由绝缘破坏而引起层间短路。若听任这种状态发展，层间短路状态将扩大，最终会因大电流短路而变成烧损事故，但由于这种短路电流即使是在初始状态时也远大于约束电流，通过选择好能由这种短路电流熔断保护装置的加热器，则可在发生马达烧损事故之前截止通电。

现在，在图3的电路图所示的并联连接方式的电容式马达中，当电容器C因故障成为短路状态时，在起动绕组22与主绕组23之间产生相位差，马达因不能产生充分的转矩而不能起动或是在运转中不能中止转动，此外，由于错误连线使电容器短路时，会因同样的理由不能产生充分的转矩而不能起动。这时马达虽不处于约束状态，但却与前述约束状态相同有过电流流过。

此时的过电流比前述的约束电流大，当于电容器短路状态下给马达施加额定电压后，经试验确认有额定起动电流1.4～2.5倍的电流流过(下面将这种状态的过电流称为电容器短路电流)。于是在此种电容器短路电流流过后，能以比约束电流流过时更短的时间将加热器熔断。在此是仅仅注意了约束电流而设定加热器的熔断特性，但有时在电容器短路电流下，加热器的熔断时间会变得过短，导致在热响应板的接点装置起作用之前即熔断。这样，对于在通过更换电容器与修正配线而返回到原先正常状态的那种不适当的情形，仍有需要打开压缩机的密闭机壳更换保护装置。这在以往的情形中，对于电容器的短路电流并没有提出过具体的解决方法。此外，由于需要将所用的马达置于电容器短路状态下来实际测量电容器短路电流，为了确定相应的条件便存在着费时费力的问题。

为此，本发明人对各种电动压缩机的电容器短路电流下保护装置的工作状态重复地进行了确认试验，着眼于大电流下保护装置的工作时间与加热器熔断时间的关系，最终找到了不利用马达的电容器短路电流就能选定保护装置加热器大致目标的条件。表1是把通过这种试验确认的适合主流电动压缩机的保护装置，按加热器类别区分机种的表，对各个机种分别列出了所有的电动压缩机大致的目标电流值与保护装置的工作时间等。

                                              表1

机种	加热器	额定起动电流(A)	过负荷电流(A)	电容器短路电流(A)	电容器短路电流下的保护装置的工作时间(s)	保护装置0.5秒工作下的电流值I[0.5](A)	以电流I[0.5]给加热器通电时到加热器熔断时的时间(s)
								A-1	A	26.3	8.0	35.3	2.70	60	1.8
A-2	A	28.4	8.4	67.8	0.38	60	1.8
								A-3	A	31.6	9.1	70.9	0.52	70	1.4
B-1	B	31.5	9.9	70.2	0.54	72	3.6
								C-1	C	37.6	14.6	82.8	0.41	78	1.7
C-2	C	37.9	12.5	79.5	1.10	100	0.64
								C-3	C	42.4	13.1	80.3	0.98	100	0.64
C-4	C	41.0	14.6	90.1	0.60	100	0.64
								D-1	D	58.0	16.8	92.5	0.89	110	1.5

如表1所示，采用了本发明的保护装置的主流电动压缩机中，在电容器短路电流下保护装置的工作时间从0.3秒台到2.7秒台离散地分布。为了在电容器短路时不熔断加热器固然是使加热器的熔断时间比此电容器短路电流下的保护装置的工作时间长为宜，但电容器短路电流因电动压缩机的规格而异，进行这方面的选定是很繁杂的。这是由于所用马达绕组的匝数不同所致，例如即使是比较表1中作为工作电流目标值的过负荷电流大致相近的A-1与A-2，但电容器短路电流相差将近1倍。

此外，由于保护装置的热响应板等加热器以外的发热部不同，即使流过相同的电流时，保护装置的工作时间也会不同。例如比较电容器短路电流基本相同且使用相同加热器的A-2与A-3，电容器短路电流下保护装置的工作时间则有差别，电流值与工作时间的关系反转。

另一方面，保护装置的工作时间以及加热器的熔断时间与电流的有代表性的关系则如图4的曲线图所示。此曲线图的纵轴表示时间，横轴表示电流，纵轴以对数表示。本例中所用电动压缩机的额定起动电流虽示明为30A，但额定起动电流不同的其他机种也大致成为这样的曲线图形。此外，工作电流是不足保护装置的最低动作电流的，不用说，加热器熔断，保护装置当然也会不工作地连续通电。

在此曲线图中，保护装置的工作时间如工作特性曲线31所示，在超过额定起动电流的区域表现出大致为直线状的变化，与此相反，表示熔断时间的熔断特线曲线32则在起动电流附近渐变为无穷大，但是当超过成为额定起动电流约1倍的最低熔断电流时，随着电流的增加，熔断时间急剧变短，到某个时刻后则与保护装置的工作时间的特性曲线大致平行。

在此当设计成使加热器优先快速熔断的情形，如虚线所示的熔断特线曲线33那样，熔断特性曲线在其快速下降时刻则可能与保护装置的工作特性曲线31相交。这样，如果加热器的熔断特性比保护装置的工作特性短，当有大的电流暂时流过时，由于加热器会比保护装置工作时更快地熔断就需更换保护装置，特别是在将保护装置设于电动压缩机的密闭机壳内时就难以复原。因此常常使图4的曲线图之中的熔断特性曲线位于工作特性曲线之上是有必要的。

作为保护装置的接点装置的工作范围所设定的电流值的上限是电容器短路电流，但是当将此电流值用作保护装置的评价基准时，如前所述，电容器短路电流则因电动压缩机的机种而异。此外，电容器短路电流与工作电流或起动电流未必有相关性，例如表1所示，即使额定起动电流基本相同，电容器短路电流也有相差近1倍的，因而从电动压缩机与实际应用设备相组合直到测定时，就会有此基准不能判断所有电流值的问题。

于是对各种电动压缩机与保护装置反复进行试验的结果，在使保护装置以0.5秒工作的电流流过时，若是加热器没有先行熔断而是有比0.5秒长的工作时间时，显然即便是在较此为短的情形下，也可判断加热器在保护装置工作之前没有熔断。这样就把保护装置的工作时间成为0.5秒的电流I_[0.5]流过加热器单体时至少0.5秒不熔断作为加热器的评价条件。通过应用这一条件，就能用保护装置单体来决定具有相对于电容器短路电流的耐熔断性的加热器熔断条件。

例如也可将此基准时间设为1秒，但是根据加热器相对于电流值的熔断特性有很大变化的范围内，保护装置的工作时间与加热器的熔断时间接近的情形，有时当电流值变得更大时，加热器的熔断时间会变得比保护装置的工作时间短。与此相反，在以工作时间0.5秒为基准时，对于接近加热器的熔断时间的情形，也会成为如图4所示的保护装置的工作特性与加热器的熔断特性成为基本平行的关系，此外即使有更大的电流流过时，两者的关系也没有倒转。

另一方面，相对于额定起动电流的保护装置的工作时间为约5～10秒，而前述的保护装置则是以0.5秒工作的大电流长时间流过加热器，这是由于考虑到保护装置的接点装置中出现了熔接等某些不适当情形。此时由于需要可靠地熔断加热器以截止通电，所以单凭让加热器难以熔断，解决不了问题。

为此，将保护装置以0.5秒工作的电流I_[0.5]流过各个保护装置的加热器并进行了确认试验，到加热器熔断的时间是从0.64秒至3.6秒。

本发明的电动压缩机用保护装置基于上述结果，将电动压缩机用保护装置以0.5秒工作的电流对加热器单体进行通电时，使加热器在大于等于0.6秒小于等于5.0秒以内熔断。

这样，即使是在电容器故障或配线有误等导致电容器短路的状态下，在接点装置正常工作期间，通电进行电容器的更换和修正配线等适当的相应处理，能使压缩机返回正常工作状态。此外，在未注意到不适当情形而长时间地继续通电，而保护装置的接点装置在趋近其使用寿命并未截止通电时，由电容器短路电流等过电流能够熔断加热器。对于马达的约束电流或电容器短路电流不能熔断加热器的情形，由于马达绕组的绝缘劣化而会发生比电容器短路电流更大的绕组短路电流，于是在这种绕组短路电流发生的初始阶段，能够熔断加热器而截止给马达通电。

在这种保护装置中，通过将加热器的熔断条件设定得比以往的高，当通以过电流时在先有条件下有时不能截止通电，在保护装置内部与既往情形相比会暂时出现高温，但在构成部件中不使用合成树脂等不耐热的材料，而在热响应机构工作前或加热器熔断前也不会使加热器以外的金属与玻璃等发生熔融与破坏。此外，保护装置在长时期内因反复地继续工作而导致接点熔接的情形，由于过电流使加热器可靠地熔断截断电路，防止了其他部件与容器本身的熔融，而显然也就防止了电动压缩机因过热而烧损。

此外，由于在加热器的中间部分设有比其他部分的宽度窄的薄弱部，就确定了大电流下熔断时的熔断位置，同时容易设想出作为导电物的加热器熔融飞散的范围。于是，预先采取与此相对应的绝缘措施，仔细设计此薄弱部分的形状来控制该飞散方向，就可在加热器熔断时能够消除所飞散的熔融物成为最易通电的因素。

工业实用性

如以上所述，根据本发明，原先使保护装置加热器能熔断的电容器在短路状态下时，能让保护装置可靠地继续马达与压缩机的保护，而当保护装置的接点装置趋近其使用寿命时，能通过熔断加热器截止给马达通电而防止烧损事故。

Claims (2)

1.电动压缩机用保护装置，被设定为以下构造：

由金属制鼓状容器和密接于该鼓状容器开口端面上的盖板构成气密容器，

在该气密容器内，串联连接地设置有拉伸成形为浅盘状且一端固定着可动接点的热响应板和加热器，

在该热响应板和加热器中，通过上述密闭容器和绝缘固定于该密闭容器上的电气端子从外部通入电流，

在规定温度下，该热响应板进行急跳反转、复原动作，从而可使可动接点与固定接点接触或脱离，

在加热器因通电而加热此热响应板且有长时间的过大电流流过加热器时，上述加热器即熔断，

其特征在于：当以该电动压缩机用保护装置工作0.5秒时的工作电流给此加热器通电时，此加热器在大于等于0.6秒小于等于5.0秒以内熔断。

2.权利要求1所述的电动压缩机用保护装置，其特征在于：在上述加热器中设有较加热器的其他部分更易于熔断的薄弱部分。

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