JP2003527538A - 非旋回スクロール上のモータプロテクタ - Google Patents

非旋回スクロール上のモータプロテクタ

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    • F04C2270/72—Safety, emergency conditions or requirements preventing reverse rotation

Abstract

(57)【要約】 スクロールコンプレッサ（２０）が、コンプレッサポンプユニット上に取り付けられたモータプロテクタ回路（４０）を有し、前記ポンプユニットは、旋回スクロール（２８）、非旋回スクロール（３０）、クランクケース（１００）および回転防止カップリング（１０２）を含む。好ましくは、プロテクタ回路（４０）は非旋回スクロール（３０）上に取り付けられる。プロテクタ回路（４０）の位置により、旋回スクロール（３０）の逆回転と、それにより生じる熱の温度の上昇が迅速に検知され、それによりコンプレッサが即時に停止されることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、スクロールコンプレッサ内の非旋回スクロール上に電気モータ保護
装置を配置して、不都合な状況が検知された場合にモータの動作を停止させるこ
とに関する。
【０００２】 スクロールコンプレッサは現代の冷媒圧縮用途において広く用いられている。
スクロールコンプレッサにおいて、１対のスクロール部材が、各々、ベース、お
よび、ベースから延在する概して螺旋状のラップを含む。ラップは互いに嵌合し
て（組み合わさって）圧縮チャンバを画成している。２つの部材の一方が他方に
対して旋回されると圧縮チャンバの寸法が減少する。閉じ込められた冷媒が圧縮
され、スクロール部材の一方のベースを通って延在する排気ポートへ移動する。
【０００３】 スクロールコンプレッサの設計には多くの問題がある。特に、スクロールコン
プレッサは、一方向のみに旋回するように設計されている。もし、旋回スクロー
ルが、設計された方向と逆の方向に旋回されると、冷媒が排気ポートに引き込ま
れて吸気ポートに向かって移動される。これは望ましくないことであり、過剰な
熱をスクロール部材の周囲に発生させることがある。
【０００４】 スクロールコンプレッサは、この逆回転および他の問題に対処するための保護
要素を有して提案されてきた。特に、電気モータには、しばしばプロテクタ回路
が設けられる。プロテクタ回路は、過電流または過電圧および過剰な熱に反応す
る電子部品を組み込んでいる。歴史的に、プロテクタ回路は電気モータに組み込
まれて、ステータの巻線に隣接している。
【０００５】 冷媒流内に、排気ポートに隣接して配置されるプロテクタ回路が提案されてき
た。これらのプロテクタ回路は電気モータに連結されている。排出冷媒が最大温
度を超えた場合でも、プロテクタ回路がモータの動作を停止する。
【０００６】 しかし、逆回転が必ず排出冷媒の温度に影響を与えるとは限らない。先に記載
したように、逆回転において、冷媒は排気ポートに引き込まれる。排気チャンバ
の冷媒は過度に加熱されない。しかし、コンプレッサポンプユニットは、過剰に
、不都合に加熱される。
【０００７】 他の先行技術のシステムの１つは、モータセンサの一部を非旋回スクロールの
上に配置する。そして、このセンサは、モータ上のモータ保護回路に直列に結線
される。しかし、センサが検知するのは排気ポートにおける冷媒の温度である。
また、２つの別々のプロテクタ回路を有することは、複雑さと費用が増大するた
めに望ましくない。
【０００８】 このような逆回転の主要な原因の１つは、３相電気モータの巻線が、位相が逆
転するように不適切に連結されることにある。このような状況においては、プロ
テクタ回路がモータの動作を迅速に停止することが望ましい。逆回転を最も早く
かつ最も確実に示すのは、ポンプユニットにおける過剰な熱である。先行技術の
プロテクタ回路は、このようなフィードバックに反応するように設計されていな
い。
【０００９】発明の開示 本発明の開示された実施形態において、モータプロテクタ回路が、スクロール
コンプレッサのための電気モータ回路に連結されている。このプロテクタ回路は
、先行技術において用いられているような回路であり得る。しかし、プロテクタ
回路が非旋回スクロールのベース上に取り付けられることが好ましい。このよう
にして、プロテクタ回路は、逆回転が生じた場合にコンプレッサポンプユニット
内の温度に反応してモータの動作を迅速に停止するように動作可能である。電流
および電圧もモータ保護回路により検知される。したがって、モータ上に取り付
けられた場合にモータプロテクタ回路を典型的に妨害していた電気的異常は、本
発明のモータプロテクタ回路によっても検知され、さらに、モータは、過剰な電
気量がモータプロテクタ回路を通過した場合にも停止される。
【００１０】 好ましくは、モータプロテクタ回路は排気圧冷媒からシール（封止、密封）さ
れる。モータプロテクタ回路は、好ましくは、非旋回スクロールのベースの外面
の凹部内に取り付けられる。第１の実施形態において、セパレータプレートが非
旋回スクロールと共に用いられる。セパレータプレートは、コンプレッサハウジ
ングを排気圧チャンバと吸気圧チャンバとに分離する。この実施形態において、
簡単なプラスチックのコーティングがモータプロテクタ回路を周囲環境から電気
的に絶縁する。
【００１１】 第２の実施形態において、セパレータプレートは取り除かれている。この実施
形態においては、コンプレッサのシェル（外殻）が非旋回スクロールに固定され
、シェルと非旋回スクロールの間にシール（封止）が設けられる。この実施形態
においては、プロテクタ回路を非旋回スクロールから電気的に絶縁するためにプ
ラスチックのカバーも取り付けられる。さらに、シールキャップが、プロテクタ
が非旋回スクロールの一方の側に画成された排気圧チャンバからシールされるよ
うに、プロテクタを受け入れる凹部をシールする。
【００１２】 換言すれば、モータプロテクタは、コンプレッサポンプユニットの軸方向長さ
内にある。好ましい実施形態において、モータプロテクタは、非旋回スクロール
のベース上に取り付けられる。しかし、モータプロテクタは、クランクケース上
に取り付けられても、また、コンプレッサのハウジングの内周面上に取り付けら
れてもよい。
【００１３】 本発明の、これらおよび他の特徴は、以下の説明および図面から最良に理解さ
れるであろう。図面の簡単な説明は後に記載する。
【００１４】好ましい実施形態の詳細な説明 電気モータステータ（固定子）２２および電気モータロータ（回転子）２４を
有するスクロールコンプレッサ２０が図１Ａに示されている。知られているよう
に、ロータ２４はシャフト２６を駆動する。シャフト２６は旋回スクロール２８
を、回転防止カップリング１０２を通じて駆動し、旋回させる。旋回スクロール
２８は、非旋回スクロール３０上のラップ３２と嵌合しているラップ２９を有す
る。図において、非旋回スクロール３０は固定されているように示されている。
しかし、本発明は、旋回スクロールが限定された軸方向距離だけ移動することを
可能にする非旋回スクロールに及んでいる。セパレータプレート３１がコンプレ
ッサ２０を吸気圧チャンバと排気圧チャンバとに分離している。クランクケース
１００が旋回スクロール２８を支持している。
【００１５】 排気ポート３４が非旋回スクロール３０を通って延在し、排気チューブ３６に
連通している。過去に、この冷媒の温度を検知するモータプロテクタ回路が提案
されてきた。しかし、このような位置は、望ましいように正確な逆回転の指示を
提供しない。このような先行技術のシステムの例が米国特許第５，１１８，２６
０号に示されている。この特許に示されているモータプロテクタ回路の基本回路
を引用して本文に組み込む。かかるモータプロテクタ回路を本発明に用いること
ができるが、以下に開示するように、その位置は好適に変更される。過度の熱お
よび電気的異常の両方に反応して電気モータの動作を停止させる他のプロテクタ
回路も用いることができる。
【００１６】 本発明において、電力供給源３８が、モータステータ２２につながっている３
相電力を含む。知られているように、この電力供給源は、時々、モータがシャフ
ト２６を望ましい方向と逆方向に回転させるように誤配線されることがある。こ
れは、スクロールコンプレッサにとって最も望ましくない。
【００１７】 旋回スクロール２８、非旋回スクロール３０、クランクケース１００および回
転防止カップリング１０２の組合せをコンプレッサポンプユニットと称すること
ができる。最も好ましくは、本発明のモータプロテクタユニット４０はコンプレ
ッサポンプユニット上に取り付けられ、ステータ２２に電気的に連結される。プ
ロテクタユニット４０の位置はこの図に概略的に示されている。電気的連結およ
び制御もまた、米国特許第５，１１８，２６０号に示されているのと同様のもの
であってもよく、または、他の適切な制御であってもよい。本件において発明的
であるのはプロテクタユニットの位置である。最も好ましくは、プロテクタ回路
４０は非旋回スクロールに取り付けられる。
【００１８】 モータステータ２２に供給される電力に電気的異常が生じた場合、プロテクタ
ユニット４０は異常を検知してモータ２２の動作を停止することになる。ポンプ
ユニットが過度に熱くなるような状況（例えば、逆行運転（逆回転）、冷媒注入
の損失（不足）、屋外ファンの故障）が生じたならば、プロテクタ回路４０によ
り高温が検知され、これもまたモータ２２の動作を停止させることになる。
【００１９】 図１Ａは、この基本発明を幾分概略的に示す。
【００２０】 図１Ｂは、クランクケース１００に取り付けられたモータプロテクタ１４０を
示す。このモータプロテクタも、コンプレッサの動作状態の適切な表示であるコ
ンプレッサポンプユニットの温度の表示をもたらす。プロテクタユニット１４０
は、プロテクタユニット４０と同様に作動する。
【００２１】 図１Ｃは、中央ハウジング１４４の内周面に取り付けられている、さらに別の
実施形態のモータプロテクタ１４２を示す。図１Ａ〜１Ｃの実施形態は、全て、
電気的異常に対してモータを制御するモータプロテクタを有することにより特徴
付けられ、モータプロテクタは、コンプレッサポンプユニットの軸方向長さ内に
取り付けられる。コンプレッサポンプユニットは、非旋回スクロール、クランク
ケース、回転防止カップリングおよび旋回スクロールを含むものとして定義され
る。モータプロテクタをコンプレッサポンプユニットの軸方向長さ内に配置する
ことにより、モータプロテクタが、温度フィードバックを感知できるようにコン
プレッサポンプユニットの近くに配置されることが保証される。
【００２２】 図２は、排気ポート５２を組み込んだ非旋回スクロール５１を有するスクロー
ル５０を示す。この実施形態５０は、図１Ａの実施形態において示したプレート
のような、排気圧チャンバと吸気圧チャンバとを分離するセパレータプレートを
有するスクロールに組み込まれることができる。この実施形態において、凹部５
４が非旋回スクロール５１のベース５３内に画成されている。凹部は、半径方向
内側の縁部５６を有する。モータプロテクタ回路５８が凹部５４内に着座してい
る。ワイヤ６０がモータステータ２２に連結している。モータプロテクタ５８の
電子的詳細は既知のものであってよい。知られているように、プラスチックのカ
バーが、モータプロテクタ回路５８が非旋回スクロール５１から電気的に絶縁さ
れるように、モータプロテクタ回路５８を好適に覆う。
【００２３】 図３は、凹部５４内に配置されたモータプロテクタ回路５８を含むさらなる詳
細を示す。図示されているように、ワイヤ６０は、非旋回スクロールの半径方向
外側の面に沿ってモータへと延伸している。側壁６２が端壁５６を、凹部５４内
の開口部６４に連結している。
【００２４】 理解されるように、この位置においてモータプロテクタ回路５８は非旋回スク
ロールの温度を検知する。
【００２５】 別の実施形態７０が図４に示されている。実施形態７０において、外側ハウジ
ング７２が、非旋回スクロール７４より上の領域が、ポート７６を出て行くコン
プレッサ冷媒により排気圧となるように、非旋回スクロール７４までシール（密
閉）されている。排出チューブ１０４がハウジング７２を通って延びている。す
なわち、セパレータプレートは存在しない。
【００２６】 凹部７８が、プラスチック絶縁部の第１の部分７９を受け、キャップ８０が部
分７９の上に配置されている。この２つの部品が共に、プロテクタ回路８１に電
気的な絶縁を提供する。周方向に延在するリブ、すなわち、上部８０から延びた
脚８２がプロテクタ回路８１の上部と接している。前方カバー８４が開口部に延
在し、この開口部を通ってワイヤ９０がモータへと延びている。図示されている
ように、ワイヤ９０は、非旋回スクロール７４の底部を通って延在する開口部８
８を通って延伸している。シールキャップ８６が凹部７８を、非旋回スクロール
７４の上の排気圧チャンバからシールする。好ましくは、キャップ８６は圧延ス
チールから形成される。図示されているように、キャップ８６は、非旋回スクロ
ール７４内の凹部の外周８７内にしっかりと受け入れられる外面８９を有する。
従って、モータプロテクタ回路８１を受け入れるチャンバは排気圧冷媒からシー
ルされる。
【００２７】 図５に示されているように、シールキャップ８６が取り外されて、プラスチッ
クプロテクタ８０のみを示す。
【００２８】 図６は、プラスチックカバーキャップ８０を取り外しを示す。図に見られるよ
うに、ワイヤ９０が開口部８８を通って延伸している。モータプロテクタ回路を
、本発明に従うこの位置に配置することは、不都合な動作（運転）状況が過剰な
ポンプユニット熱を生じた場合にモータプロテクタ回路７８から即時の反応が得
られることを保証する。
【００２９】 概して、本発明は、モータプロテクタ回路のための独特の位置を開示しており
、この位置は、システムが、スクロールコンプレッサにおける望ましくない状況
、例えば逆回転に迅速に反応することを可能にする。本発明は、不都合な状況下
においてモータが停止することを先行技術よりも確実に保証し、さらに、非常に
簡単でかつ有効な保護回路を提供する。
【００３０】 本発明の好ましい実施形態を開示してきたが、当業者は、幾つかの変更が本発
明の範囲内で行われることを理解するであろう。したがって、本発明の真の範囲
および内容を決定するために特許請求の範囲が考察されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは、本発明を組み込んだスクロールコンプレッサの概略断面図である。 図１Ｂは、モータプロテクタユニットの別の配置である。 図１Ｃは、モータプロテクタユニットのさらに別の配置を示す。
【図２】 図２は、本発明の第１の実施形態を組み込んだスクロールの断面図である。
【図３】 図３は、図２の実施形態の上面図である。
【図４】 図４は、第２の実施形態を示す。
【図５】 図５は、図４の実施形態の別の図である。
【図６】 図６は、図４の実施形態のさらに別の図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｔ 29/10 ３３１ 29/10 ３３１Ｂ (72)発明者 ハゲンロス、 ジェイソン アメリカ合衆国 アーカンソー州 71801 ホープ イースト サーティーンス ス トリート 311 (72)発明者 トメイコ、 エドワード エイ． アメリカ合衆国 アーカンソー州 71923 アルカデルフィア ロフティン ドライ ブ 12 (72)発明者 バリト、 トーマス アメリカ合衆国 アーカンソー州 71923 アルカデルフィア アップル ブラッサ ム ドライブ 106 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA13 AB03 BB50 CC04 CC27 CC56 CC61 3H039 AA03 AA04 AA12 BB12 BB25 CC03 CC34 CC39 3H045 AA05 AA09 AA12 AA27 BA42 BA43 CA19 CA21 CA29 DA02 EA34

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スクロールコンプレッサであって、 電力供給を受ける電気モータと、 前記電気モータにより駆動されて回転する、コンプレッサポンプユニットを駆
    動するために動作可能なシャフトであって、前記コンプレッサポンプユニットが
    、前記シャフトにより駆動されて旋回する旋回スクロール、非旋回スクロール、
    回転防止カップリングおよびクランクケースを組み込んでおり、前記旋回スクロ
    ールおよび非旋回スクロールの各々が、ベースから延在する概して螺旋状のラッ
    プを含み、前記ラップが互いに嵌合して圧縮チャンバを画成しているシャフトと
    、 前記電気モータおよび前記コンプレッサポンプユニットの動作状況を検知して
    前記電気モータの動作を選択的に停止するために電気的に連結されたモータプロ
    テクタ回路と、を含み、前記モータプロテクタ回路が前記コンプレッサポンプユ
    ニット上に取り付けられているスクロールコンプレッサ。
  2. 【請求項２】 前記モータプロテクタ回路が前記非旋回スクロールのベース
    に取り付けられた請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
  3. 【請求項３】 前記モータプロテクタ回路が前記非旋回スクロールの前記ベ
    ース内の凹部に配置された請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
  4. 【請求項４】 前記モータプロテクタ回路が、排気圧チャンバからシールさ
    れたチャンバ内に配置された請求項３に記載のスクロールコンプレッサ。
  5. 【請求項５】 前記排気圧チャンバと前記非旋回スクロールの間にセパレー
    タプレートが配置された請求項４に記載のスクロールコンプレッサ。
  6. 【請求項６】 前記排気圧チャンバをモータプロテクタ回路からシールする
    ために前記非旋回スクロールの前記ベースにシールキャップが配置された請求項
    ４に記載のスクロールコンプレッサ。
  7. 【請求項７】 ワイヤが前記モータプロテクタ回路から前記モータへ、前記
    非旋回スクロールの前記ベースを通る通路を通って延伸する請求項６に記載のス
    クロールコンプレッサ。
  8. 【請求項８】 前記キャップと前記モータプロテクタ回路の間に独立したプ
    ラスチックカバーが着座している請求項６に記載のスクロールコンプレッサ。
  9. 【請求項９】 前記独立したプラスチックカバーが、前記モータプロテクタ
    回路を固定する脚部を含む請求項８に記載のスクロールコンプレッサ。
  10. 【請求項１０】 ワイヤが前記モータプロテクタ回路から前記モータに延伸
    し、前記ワイヤが前記非旋回スクロールの半径方向外面の外側に延伸する請求項
    １に記載のスクロールコンプレッサ。
  11. 【請求項１１】 前記モータプロテクタ回路を受け入れるための凹部が、半
    径方向内側の面、前記半径方向内側の面から延在する側壁、および半径方向外側
    の開口部を含み、前記ワイヤが前記半径方向外側の開口部を通って延伸する請求
    項１０に記載のスクロールコンプレッサ。
  12. 【請求項１２】 スクロールコンプレッサであって、 電力供給を受ける電気モータと、 前記電気モータにより駆動されて回転する、コンプレッサポンプユニットを駆
    動するために動作可能なシャフトであって、前記コンプレッサポンプユニットが
    、前記シャフトにより駆動されて旋回する旋回スクロール、および非旋回スクロ
    ールを組み込んでおり、前記旋回スクロールおよび非旋回スクロールの各々が、
    ベースから延在する概して螺旋状のラップを含み、前記ラップが互いに嵌合して
    圧縮チャンバを画成しているシャフトと、 前記非旋回スクロールの前記ベースを通って延在する排気ポートであって、排
    気チャンバと連通しており、前記圧縮チャンバ内で圧縮される冷媒が、前記排気
    ポートを通過して前記排気チャンバへ到達する排気ポートと、 前記電気モータおよび前記コンプレッサポンプユニットの動作状況を検知して
    前記電気モータの動作を選択的に停止するために電気的に連結されたモータプロ
    テクタ回路と、を含み、前記モータプロテクタ回路が、前記非旋回スクロールの
    ベースに取り付けられて前記非旋回スクロールの前記ベースの温度を検知するス
    クロールコンプレッサ。
  13. 【請求項１３】 前記モータプロテクタ回路が排気チャンバからシールされ
    ている請求項１２に記載のスクロールコンプレッサ。
  14. 【請求項１４】 スクロールコンプレッサであって、 電力供給を受ける電気モータと、 前記電気モータにより駆動されて回転するシャフトであって、前記シャフトは
    前記シャフトにより駆動されて旋回する旋回スクロール、および非旋回スクロー
    ルを組み込んでいるコンプレッサポンプユニットを駆動するために動作可能であ
    り、前記旋回スクロールおよび非旋回スクロールの各々が、ベースから延在する
    概して螺旋状のラップを含み、前記ラップが互いに嵌合して圧縮チャンバを画成
    しているシャフトと、 前記非旋回スクロールの前記ベースと、前記排気圧チャンバを吸気圧チャンバ
    から分離するためのセパレータ要素とを通って延在する排気ポートと連通してい
    る排気圧チャンバであって、前記電気モータは前記吸気圧チャンバ内に受け入れ
    られている排気圧チャンバと、前記電気モータおよび前記非旋回スクロールにお
    ける状況を検知して前記電気モータの動作を選択的に停止するためのモータプロ
    テクタ回路とを含み、前記モータプロテクタ回路が、前記排気圧チャンバからシ
    ールされている前記非旋回スクロールのベース上に取り付けられたスクロールコ
    ンプレッサ。
  15. 【請求項１５】 前記モータプロテクタ回路が前記非旋回スクロールの前記
    ベースの外面の凹部内に配置された請求項１４に記載のスクロールコンプレッサ
    。
  16. 【請求項１６】 前記セパレータ要素が前記非旋回スクロールにより設けら
    れた請求項１４に記載のスクロールコンプレッサ。
  17. 【請求項１７】 前記セパレータ要素が、前記排出チャンバと前記非旋回ス
    クロールの前記ベースの間に配置されたプレートである請求項１４に記載のスク
    ロールコンプレッサ。
  18. 【請求項１８】 スクロールコンプレッサであって、 電力供給を受ける電気モータと、 前記電気モータにより駆動されて回転する、コンプレッサポンプユニットを駆
    動するために動作可能なシャフトであって、前記コンプレッサポンプユニットが
    、前記シャフトにより駆動されて旋回する旋回スクロール、非旋回スクロール、
    回転防止カップリングおよびクランクケースを組み込んでおり、前記旋回スクロ
    ールおよび非旋回スクロールの各々が、ベースから延在する概して螺旋状のラッ
    プを含み、前記ラップが互いに嵌合して圧縮チャンバを画成しているシャフトと
    、 前記電気モータおよび前記コンプレッサポンプユニットの動作状況を検知して
    前記電気モータの動作を選択的に停止するために電気的に連結されたモータプロ
    テクタ回路とを含み、コンプレッサポンプユニットの軸方向長さが、前記旋回ス
    クロール、前記非旋回スクロール、前記回転防止カップリングおよび前記クラン
    クケースの軸方向位置により画定され、前記モータプロテクタ回路が前記コンプ
    レッサポンプユニットの前記軸方向長さ内に取り付けられているスクロールコン
    プレッサ。
  19. 【請求項１９】 前記モータプロテクタユニットが前記非旋回スクロール上
    に取り付けられた請求項１８に記載のスクロールコンプレッサ。
  20. 【請求項２０】 前記モータプロテクタユニットが前記クランクケース上に
    取り付けられた請求項１８に記載のスクロールコンプレッサ。
  21. 【請求項２１】 前記モータプロテクタユニットが、前記コンプレッサポン
    プユニットを取り囲むハウジングの内面上に取り付けられた請求項１８に記載の
    スクロールコンプレッサ。
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