JP4382493B2 - 熱応動スイッチ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、密閉型電動圧縮機を過熱や焼損から保護するための熱応動スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
密閉形電動圧縮機を保護するための熱応動スイッチは、その取付方法により外付け型と内蔵型とに分けられる。内蔵型の熱応動スイッチは、前記電動圧縮機の密閉容器の内部に配置されるため、電動圧縮機を構成する電動機や密閉容器に充填される冷媒の温度上昇に対する応答速度の点で外付け型よりも優れている。
【0003】
内蔵型の熱応動スイッチは、高圧となる密閉容器内で長期間、冷媒や潤滑油に曝されても特性変化や導通不良などが起こらないように、金属製の耐圧気密容器の内部に開閉機構を配置してなるスイッチ本体を備えて構成されている。従って、前記熱応動スイッチは、電気絶縁性を有する樹脂ケースに前記スイッチ本体(気密容器)を収納した状態或いは電気絶縁被覆で覆った状態で密閉容器の内部、例えば密閉容器の内面や電動圧縮機の気密端子、電動機のコイルエンドに取付けられていた。
【0004】
前記熱応動スイッチを密閉容器の内面や電動圧縮機の気密端子に取付ける場合には、前記密閉容器の内面や気密端子に熱応動スイッチを保持するための保持具を固定する必要がある。また、近年は、密閉容器の内部空間をできるだけ小さくして電動圧縮機の小形化が図られており、上記構成の場合は熱応動スイッチと保持具の取付姿勢や取付位置に対する制約が多くなる。
【0005】
前記熱応動スイッチを電動機のコイルエンド上に取付ける場合は、熱収縮性ポリエステルシート等を筒状にしてなる電気絶縁性被覆で前記気密容器を覆い、ポリエステル等の縛り紐によりコイルエンドに縛りつけられる。前記縛り紐は、通常はコイル巻線をまとめるためのものが用いられる。
【0006】
上記構成の場合は、熱応動スイッチをコイルエンド上に取付けるための特別な部品が不要となる。また、熱応動スイッチをコイルエンドと一体化した状態で密閉容器内に収容することができる。
【0007】
ところが、ポリエステルシートからなる絶縁被覆に対してポリエステル製の紐は滑り易いという問題がある。また、筒状の絶縁被覆を熱収縮させた場合、気密容器と密着しない部分は不定形に収縮硬化するため紐が掛け難いという問題がある。
【0008】
更に、前記絶縁被覆は、収縮性や取扱い作業性を考慮してその厚み寸法が約0.15mmと小さく設定されていて、コイルエンドからの熱が熱応動スイッチに対して速やかに伝わる構成だが、気密容器のほぼ全体を覆っているため、密閉容器内の冷媒と熱応動スイッチとの熱交換を妨げる。また、近年は電動機を小形化するために線径の小さいコイルが用いられる傾向があり、正常な運転電流範囲内であっても電動機コイルの発熱量が以前よりも増えている。このため、特に運転電流範囲の上限付近では、動作電流以下であるにもかかわらず熱応動スイッチが動作して電流を遮断してしまうという問題があった。また、保護動作を必要としない短時間の過負荷状態による一時的且つ急激な電動機コイルの温度上昇に熱応動スイッチが過敏に動作してしまうという問題もあった。
【0009】
そこで、上記問題を解決するために、本出願人はスイッチ本体及び前記スイッチ本体を保持する電気絶縁性ホルダーからなる熱応動スイッチを発明し、先に出願している(日本国特許出願公開第2001−115962号)。前記ホルダーは、スイッチ本体を収容したり弾性支持したりするための保持部を有している。ホルダーに保持されたスイッチ本体は、縛り紐でコイルエンドに縛りつけられ固定される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記出願の図2に示されている熱応動スイッチは、スイッチ本体の表面の多くが冷媒に曝されるため、冷媒と効率良く熱交換することができる。しかし、コイルエンドからの輻射熱を遮るものが十分では無いため、やはり、コイルエンドの発熱に過敏に反応してしまう。特に、正常時の発熱量と異常時の発熱量との差が小さい場合に、熱応動スイッチが誤動作してしまうおそれがあった。
【0011】
また、上記出願の図6に示されている熱応動スイッチは、スイッチ本体が筒状部に収容されているため、スイッチ本体を覆う部分が多くなり冷媒との熱交換が不十分であった。
【0012】
そこで、本発明の目的は、正常時の発熱量と異常時の発熱量との差が小さい電動機コイルを備えた密閉型電動圧縮機に設けた場合でも誤動作することがない熱応動スイッチを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、密閉型電動圧縮機に備えられた電動機のコイルエンドに設けられる熱応動スイッチであって、金属製の耐圧気密容器及び前記気密容器の内部に設けられた接点機構からなり、前記気密容器を気密に貫通しリード線が接続される導電端子を有するスイッチ本体と、前記コイルエンドへの取付面を有するベース、前記ベースのうち前記取付面と反対側の面に設けられ前記スイッチ本体を保持するための保持部及び前記導電端子が挿通される貫通孔を有するホルダーとを備え、前記ベースを、前記スイッチ本体に前記コイルエンドからの輻射熱が直接達することを妨げる大きさに構成し、前記ホルダーを、前記貫通孔に挿通された前記導電端子に対して前記リード線を接続することにより前記気密容器及び前記リード線によって挟持されるように構成したことを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、スイッチ本体とコイルエンドとの間に存在するベースにより前記コイルエンドからの伝導熱と輻射熱を遮ることができる。また、スイッチ本体の周囲を流れる冷媒により前記スイッチ本体が過度に温度上昇することが防止される。従って、コイルエンドの発熱に過敏に反応することを防止でき、保護動作を必要としない短時間の過負荷状態等で誤動作してしまうことを防止できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
まず、図1ないし図7を参照しながら本発明の第1の実施例について説明する。図1ないし図3は本実施例に係る熱応動スイッチの全体構成を示す図、図4及び図5は熱応動スイッチを構成するホルダーを示す図、図6及び図7は熱応動スイッチを電動機のコイルエンドに取付けた状態を示す図である。
【0016】
図1ないし図3に示すように、熱応動スイッチ1はスイッチ本体2及びホルダー3から構成されている。前記スイッチ本体2は、金属製の耐圧気密容器4と、前記気密容器4の内部に配置された図示しない接点機構とを備えて構成されている。前記接点機構はバイメタルなどの熱応動部材によって接点が開閉されるように構成されている。
【0017】
前記気密容器4の一端面には2本の導電端子5が突出している。前記導電端子5は、前記気密容器4の一端面に設けられた貫通孔(図示せず)を貫通している。前記導電端子5と貫通孔との間にはガラスなどの電気絶縁性充填材6が充填されており、これにより導電端子5は気密容器4に対して気密に固定されている。前記導電端子5には、それぞれリード線7が溶接などによって導電的に固定されている。
【0018】
前記ホルダー3は、合成樹脂やセラミックス等の電気絶縁性材料から構成されている。図1ないし図5に示すように、前記ホルダー3は、平板状のベース3A及びベース3Aの一方の面である上面に立設された保持部3Bから構成されている。前記ベース3Aの他方の面である下面は取付面3Lとされている。
【0019】
前記ベース3Aは、十分な強度及び断熱性を得るためにその厚み寸法が約2mmに設定されている。前記ベース3Aは前記保持部3Bが立設され前記スイッチ本体2が載置される載置部3Mと、その両端部に設けられた先細状の固定部3Cとから構成されている。前記載置部3Mは、載置されたスイッチ本体2がはみ出ないように十分に大きく構成されている。本実施例では、載置部3M及び前記固定部3C、即ちベース3A全体が遮蔽部として機能する。
【0020】
また、前記載置部3Mの上面には2個の突条3Jが設けられている。更に、前記載置部3Mの下面には、電動機10のコイルエンド11(いずれも図6及び図7参照)に前記ホルダー3を仮固定するための挿入突部3Kが設けられている。
【0021】
前記固定部3Cの先端部には凸状の係止部3Dが設けられている。前記固定部3Cは、前記ベース3A(ホルダー3)を電動機10のコイルエンド11(いずれも図6及び図7参照)上に固定したときにコイルエンド11の環状をなす平面形状に沿うように先端部に向かって一方に傾斜するように構成されている。特に本実施例では、前記固定部3Cのうち電動機コイルの内周側及び外周側に配置される下側部及び上側部の傾斜角度が異なるように構成されている(図2参照)。このような構成により、前記ベース3Aは、直径寸法が異なる各種のコイルエンドに対して、その上面からはみ出ることなく配置することができる。
【0022】
前記保持部3Bは、前記ベース3Aに対して略垂直な壁部3Nと、前記壁部3Nの上端部及び側部に設けられたフランジ3Fとを備えて構成されている。前記壁部3Nには導電端子5が挿通される楕円形状の貫通孔3Eが設けられている。前記貫通孔3Eは、冷媒と気密容器4との熱交換を良好にするために、できるだけ大きく構成されている。前記貫通孔3Eの内周縁部の上部には、下方に向かって延びる突起3Hが設けられている。また、前記フランジ3Fの上面両端部には突状の係止部3Gが設けられている。
【0023】
上記構成のホルダー3に対してスイッチ本体2は次のように固定される。即ち、導電端子5を貫通孔3Eに挿通すると共に前記気密容器4の一端面を前記壁部3Nに当接させる。この結果、気密容器4の一端部は保持部3Bに嵌め込まれる。このとき、前記突起3Hは2本の導電端子5の間に配置される。また、前記突条3Jにより気密容器4と載置部3Mとの間には冷媒が流通可能な空間が形成される。
【0024】
続いて、ホルダー3にセットされたスイッチ本体2の導電端子5に対して、リード線7を固定する。これにより、気密容器4の一端面がリード線7によって壁部3Nに比較的強く当接され、スイッチ本体2はホルダー3に固定される。この状態では、スイッチ本体2はホルダー3に対して完全に固定されないが、後述のコイルエンド11に対する熱応動スイッチ1の取付作業の際にスイッチ本体2がホルダー3から脱落することは十分に防止される。また、突起3Hが導電端子5の間に位置する構成により、前記突起3Hが導電端子5、気密容器4、リード線7により囲まれる。このため、スイッチ本体2はホルダー3に対して位置決めされた状態で保持される。
【0025】
ところで、弾性を有する材料から前記ホルダー3を構成し、ホルダー3がスイッチ本体2を弾性的に保持するように構成することも考えられる。しかし、ホルダー3には耐熱性、耐冷媒性も必要であり、更に、弾性も必要となると、ホルダー3の材料選択の幅が狭くなる。これに対して、本実施例は、上記構成を採用したことにより、ホルダー3が弾性を有しなくても済み、材料選択の自由度が増す。
【0026】
次に、図6及び図7を参照しながらコイルエンド11に対する熱応動スイッチ1の取付け作業について説明する。まず、ベース3Aの取付面3Lが電動機10のコイルエンド11の上面に当接するように熱応動スイッチ1をコイルエンド11上に配置する。このとき、挿入突部3Kはコイルエンド11の巻線間に挿入され、以って熱応動スイッチ1はコイルエンド11に仮固定される。
【0027】
コイルエンド11上に仮固定された熱応動スイッチ1は、ポリエステルなどの縛り紐12によって固定される。このとき、熱応動スイッチ1に掛けられた縛り紐12は、係止部3D及び3Gによってホルダー3から外れることが防止される。
【0028】
このように、コイルエンド11上に固定された熱応動スイッチ1は、スイッチ本体2とコイルエンド11との間にベース3Aが位置する。しかも、ベース3Aは、その上面に配置されたスイッチ本体2がはみ出ないように、しかも、コイルエンド11からの輻射熱を遮蔽する大きさに構成した。このため、コイルエンド11からの伝導熱と輻射熱が直接、スイッチ本体2に伝わることを極力防止することができる。
【0029】
更に、ベース3Aを平板状にし、スイッチ本体を覆う部分を極力少なくしたことで、コイルエンド11からの輻射熱を遮蔽しつつ冷媒との熱交換を容易にすることができる。
【0030】
また、貫通孔3Eをできるだけ大きくしてスイッチ本体2と冷媒とが接触し易いように構成した。更に、載置部3Mの上面に突条3Jを設け気密容器4とベース3Aとの間に冷媒が流通可能な空間を確保した。このため、気密容器4と冷媒との熱交換が効率良く行われ、熱応動スイッチ1は冷媒の温度変化に対して素早く動作することができる。
【0031】
また、ホルダー3の厚み寸法を大きくし、且つ、コイルエンド11とベース3Aとの間に空間を確保したため、コイルエンド11の熱がベース3Aを介してスイッチ本体2に伝達し難くなる。このため、冷媒が過熱されない程度のコイルエンド11の発熱、例えば通常運転時におけるコイルエンド11の発熱や保護を必要としない短時間の過負荷状態による一時的且つ急激な温度上昇などでスイッチ本体2が過敏に動作することはない。
【0032】
更に、ベース3Aがコイルエンド11の平面形状に沿うように構成し、且つ、熱応動スイッチ1がベース3Aからはみ出さないように構成した。このため、熱応動スイッチ1がコイルエンド11からはみ出して圧縮機の密閉容器に干渉することはない。
【0033】
図8は本発明の第2の実施例を示すものであり、第1の実施例と異なるところを説明する。尚、第1の実施例と同一部分には同一符号を付している。即ち、本実施例の熱応動スイッチ21は、ホルダー3の保持部3Bに2個の貫通孔23Eを設けている。前記貫通孔23Eは、スイッチ本体2が備える2本の導電端子5の位置に対応して設けられている。
【0034】
このように2個の貫通孔23Eを設けたことにより、貫通孔23Eの間に位置する中間部23Hが導電端子5、気密容器4、リード線7により囲まれる。従って、第1の実施例と同様にスイッチ本体2はホルダー3に対して確実に位置決めされると共に保持される。
【0035】
また、本実施例では、ベース3Cの取付面3Lに隆起としてのスペーサー23Lが設けられている。前記スペーサー23Lは、熱応動スイッチ21に縛り紐12を掛けて固定する際に加わる力を考慮して、取付面3Lのうち係止部3D及び3Gの下部に設けられている。前記スペーサー23Lにより、熱応動スイッチ21をコイルエンド11に載置したとき、コイルエンド11とベース3Aとの間に冷媒が流通可能な隙間が形成される。従って、ベース3Aとコイルエンド11との接触面積が小さくなるため、コイルエンド11の熱がベース3Aを通してスイッチ本体2に一層、伝達し難くなる。
【0036】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
ベース3Aは1mm以上の厚み寸法を有していれば良い。このような構成により、十分な強度及び断熱性を得ることができる。
【0037】
係止部3D及び3Gを設けることに代えて保持部3Bや固定部3Cの上面を波面状にすることにより、縛り紐12がホルダー3から外れることを防止しても良い。
導電端子の数は2本に限定されることはなく、3本以上でもよい。また、金属容器自身を導電端子としてもよい。
【0038】
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明にかかる熱応動スイッチは、密閉型電動圧縮機を構成する電動機のコイルエンドに設けられ前記電動機を過熱や焼損から保護するための装置として有用であり、特には、正常時の温度と異常時の温度との差が小さい電動機コイルを備えたものに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1の実施例を示す熱応動スイツチの斜視図
【図2】図2は熱応動スイッチの上面図
【図3】図3は熱応動スイッチをホルダーの壁部側から見た状態を示す図
【図4】図4はホルダーを一方向から見て示す斜視図
【図5】図5はホルダーを他方口から見て示す斜視図
【図6】図6はコイルエンドに取付けられた熱応動スイッチを電動機コイルの内周部から見て示す図
【図7】図7はコイルエンドに取付けられた熱応動スイツチの上面図
【図8】図8は本発明の第2の実施例を示す熱応動スイッチの図3相当図
Claims (8)
- 密閉型電動圧縮機に備えられた電動機のコイルエンドに設けられる熱応動スイッチにおいて、
金属製の耐圧気密容器及び前記気密容器の内部に設けられた接点機構からなり、前記気密容器を気密に貫通しリード線が接続される導電端子を有するスイッチ本体と、
前記コイルエンドへの取付面を有するベース、前記ベースのうち前記取付面と反対側の面に設けられ前記スイッチ本体を保持するための保持部及び前記導電端子が挿通される貫通孔を有するホルダーとを備え、
前記ベースは、前記スイッチ本体に前記コイルエンドからの輻射熱が直接達することを妨げる大きさに構成され、
前記ホルダーは、前記貫通孔に挿通された前記導電端子に対して前記リード線を接続することにより前記気密容器及び前記リード線によって挟持されるように構成されていることを特徴とする熱応動スイッチ。 - 請求項1の熱応動スイッチにおいて、
前記ホルダーは前記貫通孔の周縁部に設けられ前記貫通孔内に突出する突起を備え、
前記気密容器及び前記リード線により前記突起が挟持されるように構成されていることを特徴とする熱応動スイッチ。 - 請求項2の熱応動スイッチにおいて、
前記スイッチ本体は、少なくとも2本の導電端子を備え、
前記突起は、前記導電端子間に位置するように設けられていることを特徴とする熱応動スイッチ。 - 請求項1の熱応動スイッチにおいて、
前記スイッチ本体は、複数の導電端子を備え、
前記ホルダーは、前記導電端子の各々に対応する複数の貫通孔を備え、
前記貫通孔に挿通された前記導電端子の各々に前記リード線を接続することにより前記気密容器及び前記リード線によって前記ホルダーが挟持されるように構成されていることを特徴とする熱応動スイッチ。 - 請求項1の熱応動スイッチにおいて、
前記ベースの取付面には、前記コイルエンドに前記ホルダーを取付けたときに前記取付面と前記コイルエンドとの間に冷媒が流通可能な隙間を構成する隆起が設けられていることを特徴とする熱応動スイッチ。 - 請求項1の熱応動スイッチにおいて、
前記ベースを平面状に構成したことを特徴とする熱応動スイッチ。 - 密閉型電動圧縮機に備えられた電動機のコイルエンドに設けられる熱応動スイッチにおいて、
金属製の耐圧気密容器及び前記気密容器の内部に設けられた接点機構からなり、前記気密容器を気密に貫通しリード線が接続される導電端子を有するスイッチ本体と、
前記コイルエンドへの取付面を有するベース、前記ベースのうち前記取付面と反対側の面に設けられ前記スイッチ本体を保持するための保持部及び前記導電端子が挿通される貫通孔を有するホルダーとを備え、
前記ベースには、前記コイルエンドから前記スイッチ本体に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部が設けられ、
前記ホルダーは、前記貫通孔に挿通された前記導電端子に対して前記リード線を接続することにより前記気密容器及び前記リード線によって挟持されるように構成されていることを特徴とする熱応動スイッチ。 - 請求項7の熱応動スイッチにおいて、
前記ベースを平面状に構成したことを特徴とする熱応動スイッチ。
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