JP3952432B2 - 熱応動スイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉型電動圧縮機に取り付けられる熱応動スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱応動スイッチを密閉型電動圧縮機に取り付ける方法はいくつかあるが、特に電動機の回転が拘束された場合などに発生する急激な電動機巻線の温度上昇を速やかに捉えるためには熱応動スイッチを電動機のコイルエンド上に取り付けるのが有効である。
【０００３】
この熱応動スイッチの従来の取付構造について、図１０を参照しながら説明する。図１０の密閉型電動圧縮機１０１は金属製の有底円筒形ハウジング１０２と開口部をふさぐ蓋状部１０３によって密閉ハウジングが構成されている。密閉ハウジング内には電動機１０４と図示しない圧縮機が配置されており、電動機１０４のコイルエンド１０４Ａ上には電気絶縁性の熱収縮性チューブ１０５で全体を覆われた熱応動スイッチ１０６が縛り紐１０７によって固定されている。熱収縮性チューブ１０５はその内径が収縮前には熱応動スイッチ１０６より若干大きい筒状であり、予め熱応動スイッチ１０６に被せられて所定の位置関係となるように収縮することにより、熱応動スイッチに対して固定されている。また、熱応動スイッチ１０６からのリード線１０６Ａはそれぞれが電動機コイルと直列に接続される。さらに電動機コイルの他端部１０４Ｂは、密閉ハウジングに取付けられた接続端子１０８の端子ピン１０８Ａに接続される。
【０００４】
この取付構造によれば、熱応動スイッチは電動機のコイルエンド上に一体化されるので全体の取り扱いが容易になる。また電動機の巻線温度の上昇に対して速やかに反応することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような取付構造によると、予め熱収縮チューブ１０５を熱応動スイッチ１０６に対して固定することで熱応動スイッチ自体の取り扱いは容易になるが、熱収縮チューブは収縮後にはかなり硬化するので、縛り紐で確実に固定するためには強い力をかける必要があり、その作業性が低下していた。
【０００６】
これに対して熱応動スイッチを電気絶縁性のホルダーに納めてコイルエンドから離して、例えば実開昭６０−９５１８３号公報や実開昭６３−１８３３８４号公報に示されている密閉型電動圧縮機の密閉ハウジングの内側に取り付けたものや、米国特許第４０６１９３５号に示されたものの様に電動機のステーターコアに取り付けるものがある。しかしながらこれらの場合には、密閉ハウジングやステーターコアに対してホルダーを取り付けるための加工や取付用部材の固定等をする必要がある。また密閉ハウジング内、特に上記従来例の様にハウジングの蓋となる部分に取り付ける場合には、密閉ハウジング内の配線の取りまわしが煩雑になるという問題がある。
【０００７】
また熱応動スイッチは通常、電動機巻線と直列に接続されており、周囲の温度上昇によって接点を開放するとともに、電動機に規定以上の過電流が流れた場合にも内部の発熱により接点を開放する構造とされている。
【０００８】
コイルエンドは平常時の運転電流によっても常に発熱しているので、コイルエンドに直接的に固定されている従来の構造においては熱応動スイッチは常にコイルエンドからの発熱により加熱された状態となっている。特に近年は電動機の小型化やコストの低減化の為に電動機巻線が細くされる傾向があり、そのために電流に対するコイルの温度上昇率が増加している。
【０００９】
これに対して熱応動スイッチとしては電動機の異常時の急激な温度上昇や冷媒の温度上昇に速やかに対応するべく種々の方策がとられている。例えばスイッチ内部の発熱部材や内部に封入するガスにヘリウムなどの熱伝導性の良好なものを使用してコイルからの熱に対するスイッチの応答性を良くしている。さらに前述した理由で平常運転時のコイル温度が高くなっているので、バイメタル等の熱応動素子の動作設定温度は高く設定される。しかしその動作設定温度の上限は使用している電気絶縁材料によって規定されている。従って、図１０に示す様に熱応動スイッチは常にコイルエンドからの熱によって比較的高い温度に保たれている上に、動作温度を規定値より上げることができないので平常運転時の温度と動作温度との差が小さくなり、短時間の高負荷運転等による一時的な電流の増加によって熱応動スイッチの接点が開放されるという実際の運転上では許容されるべき状態にもかかわらず過剰に反応する有害動作を生ずることがある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の熱応動スイッチにおいては、スイッチ本体とこれを収納保持する電気絶縁性のホルダーとからなり、スイッチ本体をホルダーに収納することにより密閉形電動圧縮機の取付部に対する電気絶縁性を確保すると共に、前記ホルダーの電気絶縁性に影響のない部分はスイッチ本体と冷媒との熱交換が良好になる様に直接冷媒が接する様にされており、スイッチ本体とホルダーとの間にも冷媒が流通するに充分な隙間が設けられ、さらにホルダーの両端から延長して固定部が設けられ電動圧縮機への取付時においてこの固定部を電動圧縮機の取付部に固定することにより熱応動スイッチ全体が固定されることを特徴としている。
【００１１】
また他の特徴は、熱応動スイッチのホルダーの少なくとも固定部は電動圧縮機の電動機のコイルエンド上に取り付けるためにコイルエンドの円弧に沿った形状とされており、またホルダーはスイッチ本体を受け入れる筒状部を持ち、この筒状部はコイルエンドに近接する面及び電動圧縮機の金属製密閉ハウジングに近接する面は電気絶縁性を確保するための遮蔽面とされるとともに、前記電気絶縁性に影響のない部分はスイッチ本体と冷媒との熱交換が良好になる様に充分な開口部が設けられていることにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。図１は本発明の熱応動スイッチを密閉型電動圧縮機中に取り付けた例であり、図２と図３はこの熱応動スイッチの取付部分周辺の斜視図と上面図、図４はこの熱応動スイッチの側面図である。なお、図１以外は理解を容易にするために熱応動スイッチに接続されるリード線を省略している。
【００１３】
熱応動スイッチ１はスイッチ本体２とホルダー３とで構成され密閉形電動圧縮機のハウジング中に設置されるものである。密閉型電動圧縮機４は概ね円筒形のハウジング５Ａと蓋体５Ｂで密閉ハウジングを構成しており、内部に電動機６とその下方に図示しない圧縮機を設けている。密閉ハウジング内には冷媒ガスが充填されており、この冷媒ガスは電動機６によって駆動された圧縮機で圧縮され電動機６の固定子と回転子の間の隙間を通ってハウジング上部に移動し、蓋体５Ｂに設けられた吐出管５Ｃから図示しない熱交換器に送られ再び密閉ハウジング内の圧縮機へと戻される。
【００１４】
スイッチ本体２は金属製の気密容器中にバイメタルなどの熱応動体を使用した接点機構が設けられたものであり、外部からの熱、または通電電流による内部の発熱によって接点を開閉する。このスイッチ本体２は電動機６のコイルと直列につながれており、本実施例の場合、電動機のコイルは三相星型結線でありその中点となる各相コイルの一端にスイッチ本体２が接続されている。電動機コイルの各相の他端はリード線７を介して蓋体５Ｂに設けられた気密端子８に接続され、さらに外部の電源に接続される。
【００１５】
熱応動スイッチ１はスイッチ本体２を電気絶縁性のホルダー３に固定し、コイルエンド６との絶縁性を保っている。この実施例のホルダー３は保持部３Ａ及び３Ｂをそれぞれ２ヵ所有しており、四方から保持してスイッチ本体２をホルダー３に収納固定する。この実施例においてはスイッチ本体２のフランジ状に若干幅が広くなっている端面２Ａを保持部３Ａでつかむ様に保持し、保持部３Ｂでスイッチの容器全体の動きを抑えるようにしている。またこのときスイッチ本体２とホルダー３との間には後述する理由で冷媒が通過可能な様に隙間３Ｄができるようにされている。
【００１６】
熱応動スイッチ１は電動機６のコイルエンド６Ａ上に縛り紐６Ｂで固定されている。この縛り紐６Ｂで熱応動スイッチ１全体を縛っても良いが、スイッチ本体２の部分は例えば実施例ではコイル幅に対して大きく突出しているので、そのままでは縛り紐による固定作業は自動化が難しい。そこで本発明ではホルダー３の両端に延長された固定部３Ｃを設け、この部分をコイルエンド６Ａに対して縛ることで熱応動スイッチ１全体が固定されている。なお、実際は図１に示す様に熱応動スイッチ１と電動機６のコイルを接続するリード線９の一部が共に縛り紐６Ｂによって固定されるが、リード線９は充分な柔軟性を持ち固定部３Ｃに密着するためこの固定作業に支障をきたすことは無い。
【００１７】
この熱応動スイッチ１によれば、電動機や密閉ハウジング内に熱応動スイッチ取付けのための特別な構造を設ける必要が無く、さらに従来の縛り紐による固定作業自体もより容易にすることができる。またホルダー３が従来の絶縁チューブよりも厚く電動機コイルエンド６Ａからスイッチ本体２へ熱伝導をしにくくされているとともに、スイッチ本体２はホルダーに対向していない部分はもちろん対向する部分にも隙間３Ｄを設けているためにスイッチ本体２のほとんどの部分が冷媒ガスの流れに曝されて熱を奪われるので、通常運転時のスイッチ本体の温度は従来のものよりも低くなり、電動機にとって許容されるべき短時間の電流増加などによって過剰に反応する有害動作は起こらなくなる。また電動機の回転が拘束されるなどして過電流がコイルに流れて熱応動スイッチの取り付けられたコイルエンドが発熱した場合には、コイルエンドの発熱により冷媒ガスが加熱されてスイッチの熱を奪わなくなるとともに過電流によりスイッチ本体の内部での発熱量も増すため、バイメタル等の熱応動部材が動作温度に達する。こうして熱応動スイッチは速やかに接点機構を開放して電動機への通電を停止し、電動機巻線の焼損やそれに伴う事故を防止することができる。
【００１８】
また通常運転時には密閉ハウジング内を流れる冷媒ガスと熱交換をおこなうことによって電動機は事実上冷却されているが、何らかの原因によりこの冷媒ガスが漏れ出すと電動機の冷却が不充分になり電動機のコイルが焼損温度に至る場合がある。このような場合にも本発明は冷媒ガスによる熱交換が不充分になるとスイッチ本体内部の発熱により接点機構を開放して電動機の焼損を防止することができる。
【００１９】
次に本発明の他の実施例について説明する。図５はこの熱応動スイッチ２１が取り付けられた密閉形電動圧縮機２４の要部断面図であり、図６と図７はこの熱応動スイッチの取付部分周辺の斜視図と上面図である。また図８はこの熱応動スイッチをホルダーのスイッチ本体挿入方向から見た図であり、図９は図８のＡ−Ａ断面矢視図である。なお前述した実施例と同じ部分には同一の記号を付けてその詳しい説明は省略する。また、前述の例と同じ理由から図５以外では熱応動スイッチに接続されるリード線の記載を省略している。
【００２０】
熱応動スイッチ２１は電動機６のコイルエンド６Ａ上に縛り紐６Ｂによって固定されている。この熱応動スイッチ２１は前述したものと同様のスイッチ本体２を電気絶縁性のホルダー２３内に納めた構造とされている。このホルダー２３は全体としてはスイッチ本体２を覆う形ではあるが、スイッチ本体の容器が冷媒ガスの流れに充分曝されるように複数の開口部２３Ａが穿たれており、充分な通気性が確保されている。またホルダー２３の両端部にはコイルエンド６Ａの円弧に沿った形状で延長された固定部２３Ｂが設けられており、この固定部２３Ｂを縛り紐６Ｂによってコイルエンド６Ａに固定することによって熱応動スイッチ２１全体がコイルエンド６Ａ上に固定される。
【００２１】
ホルダー２３の両端は開口されており、スイッチ本体２は一方の挿入用開口部２３Ｃから挿入される。ホルダー２３の内面にはスイッチ本体を保持するための突条部が設けられている。実施例ではスイッチ本体２の湾曲した形状に合わせて図示上側に２ヵ所の突条部２３Ｄと下側に１ヵ所の突条部２３Ｅが設けられており、さらにそれぞれの突条部の開口部２３Ｃ側には凹状の段差が設けられ、スイッチ本体の戻り止めとなるとともに実施例のスイッチ本体では若干幅が広くなっている端面２Ａを収納する様にされている。またスイッチ本体の端面２Ａが前記段差に当接することによりスイッチ本体２のホルダー２３に対する挿入量が規定される。
【００２２】
この熱応動スイッチ２１は前述の熱応動スイッチ１と比較してより高い絶縁性能を必要とする場合に適している。つまりこの熱応動スイッチ２３においてはコイルエンド６Ａに対向する面２３Ｆ、及び電動圧縮機の密閉ハウジングと対向する面２３Ｇには開口部を設けないでスイッチ本体２の金属容器と各金属部との間の遮蔽面として電気的な距離を伸ばして電気絶縁性能を向上している。またホルダー３の他の面には開口部２３Ａを穿つと共にホルダーの両端は貫通状態とし、さらにホルダー内ではスイッチ本体２を保持用突起２３Ｄ及び２３Ｅでホルダーの内壁から浮かせる様にして隙間２３Ｈを設けることで、ホルダーの両端方向にも冷媒ガスの流れを作りスイッチ本体２の容器と冷媒ガスとの熱交換をより効率良く行うことができる。
【００２３】
そのため冷媒ガスによって冷却されることで通常運転時のスイッチ本体の温度は従来のものよりも低くなり、前述の実施例と同様に電動機にとって許容されるべき短時間の電流増加などによって熱応動スイッチが過剰に反応する有害動作は起こらなくなる。
【００２４】
【発明の効果】
このように本願発明の熱応動スイッチの構造によれば、従来の絶縁チューブを使用する熱応動スイッチと同様に縛り紐によってコイルエンド上への固定を行うことができる。そのため熱応動スイッチ取付けのために特別なフックなどの構造物を電動機や密閉ハウジング内に設ける必要が無く、さらにコイルエンド上に沿う様に延長された固定部を設けたことにより縛り紐による固定作業自体も従来のものと比較してより容易にすることができる。
【００２５】
またコイルエンド上に取付ける構造としながらも、ホルダーによって従来のものよりもコイルの熱がスイッチ本体へ直接は伝わり難くされているとともに、スイッチ本体容器のほとんどの部分が密閉ハウジング内の冷媒ガスの流れに曝されるようにされているので、スイッチ本体の通常運転時の温度は冷媒ガスによって効率良く冷却されて従来のものよりも低くなる。こうして熱応動スイッチの通常運転時の温度と動作温度との差を大きくする事ができ、電動機にとって許容されるべき短時間の電流増加などでは有害動作は起こらなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱応動スイッチの一実施例を取り付けられた密閉形電動圧縮機の部分断面図
【図２】図１の熱応動スイッチのコイルエンド上への取付状態を示す図
【図３】図１の熱応動スイッチのコイルエンド上への取付状態を示す図
【図４】図１の熱応動スイッチの側面図
【図５】本発明の熱応動スイッチにかかる他の実施例を取り付けられた密閉形電動圧縮機の部分断面図
【図６】図５の熱応動スイッチのコイルエンド上への取付状態を示す図
【図７】図５の熱応動スイッチのコイルエンド上への取付状態を示す図
【図８】図１の熱応動スイッチの端面図
【図９】図１の熱応動スイッチの側面図
【図１０】従来の熱応動スイッチを取り付けられた密閉形電動圧縮機の部分断面図
【符号の説明】
１、２１：熱応動スイッチ
２：スイッチ本体
３：ホルダー
３Ａ、３Ｂ：保持部
３Ｃ：固定部
３Ｄ：隙間
４、２４：密閉型電動圧縮機
５Ａ：ハウジング
５Ｂ：蓋体
６：電動機
６Ａ：コイルエンド
７：リード線
８：気密端子
２３：ホルダー
２３Ａ：開口部
２３Ｂ：固定部

Claims (1)

1. 密閉ハウジング内を冷媒が循環する密閉型電動圧縮機のハウジング中に取付けられる熱応動スイッチであって、
   熱応動スイッチはスイッチ本体とこれを収納保持する電気絶縁性のホルダーとからなり、スイッチ本体は有底筒状の金属容器内にスイッチの接点機構を収納し且つこの容器の開口部には金属製の蓋板が溶接されて気密容器を構成しており、
   スイッチ本体はホルダーに設けられた筒状部に収納され、
   このホルダーを電動圧縮機内の電動機のコイルエンド上に取り付けることでスイッチ本体を電動機上に固定するものであり、
   前記筒状部は電動圧縮機の金属製密閉ハウジングに近接する面及びコイルエンドに近接する面が電気絶縁性を確保するための遮蔽面とされることで密閉形電動圧縮機の取付部に対する電気絶縁性を確保すると共に、
   この筒状部の前記電気絶縁性に影響のない部分にはスイッチ本体と冷媒との熱交換が良好になる様に充分な開口部が設けられることで直接冷媒がスイッチ本体に接する様にされており、
   スイッチ本体とホルダーとの間にも冷媒が流通するに充分な隙間が設けられ、
   さらにホルダーにはその両端から延長して固定部が設けられ、
   少なくともこの固定部は電動圧縮機の電動機のコイルエンド上に取り付けるためにコイルエンドの円弧に沿った形状とされており、
   電動圧縮機への取付時においてこの固定部を電動圧縮機の取付部に固定することによりスイッチ本体を含む全体が固定されることを特徴とする熱応動スイッチ。

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