JP4775217B2 - 気密端子、圧縮機、空気調和機及び気密端子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、気密端子、圧縮機、空気調和機及び気密端子の製造方法に関し、特に、絶縁性の封止材の溶融防止技術に関する。

通常、空気調和機には密閉型圧縮機が用いられる。当該圧縮機は圧縮機ケーシング内にモータと、当該モータにより駆動される圧縮機構を収納している。そして圧縮機ケーシングには外部電源をモータに供給するためのターミナルが取り付けられている。ターミナルは電極がガラスシールにより気密封止された構成をしており、当該電極を介して外部電源がモータに給電される。

圧縮機は空気調和機内を循環する冷媒を圧縮するため、圧縮機ケーシング内には常に冷媒圧力が作用している。ここで、当該電極に過電流が流れたり、冷媒内の炭素がガラスシールに付着してトラッキングなどが生じると、ガラスシールの温度が上昇して溶融し、内部圧力により冷媒が漏れるという問題があった。

このような問題を解決する技術として特許文献１が開示されている。特許文献１には、温度検出手段を電極の近傍に設けることで間接的にガラスシールの温度を検出する技術が記載されている。

特開２００３−９９１０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、間接的にガラスシールの温度を検出しているため、温度検出素子が検出する温度とガラスシールの温度とでは時間遅れが生じたり、例えば冷媒に含まれる炭素が温度検出素子に付着することで測定誤差が生じる。さらには、温度検出素子の取り付け位置により温度のばらつきが生じる。ひいては、これらに起因してガラスシールの温度が許容範囲内であっても、保護動作が働く可能性があった。

そこで、本発明は、ガラスシールの温度を直接的に且つ高い応答速度で検出する気密端子を提供することを目的とする。

本発明に係る気密端子の第１の態様は、電極（３）と、リード線（４１ａ）を有する温度検出素子（４１）と、前記電極を貫通配置させる孔（２ａ）を有するベース材（２）と、前記孔において前記電極と前記ベース材とを気密封止し、内部に前記温度検出素子が前記リード線の少なくとも一部を除いて埋め込まれた絶縁性の封止材（４）とを備える。

本発明に係る気密端子の第２の態様は、第１の態様に係る気密端子であって、前記温度検出素子は、封止型温度検出素子のうち封止材によって封止されるチップ部である。

本発明に係る圧縮機の第１の態様は、モータ（５）を収納した圧縮機ケーシング（１０）と、前記圧縮機ケーシングに接合して取り付けられ、前記電極を介して外部電源（９）を前記モータに供給する、第１又は第２の態様に係る気密端子（１）とを有し、前記モータの駆動によって冷媒を圧縮する。

本発明に係る空気調和機の第１の態様は、第１の態様に係る圧縮機と、前記温度検出素子と接続された温度検出回路（６）と、前記温度検出回路が検出した温度が所定のしきい値を超えることを以て、前記外部電源の供給を遮断するスイッチ（７）と備える。

本発明に係る気密端子の製造方法の第１の態様は、ベース材（２）に設けられた孔（２ａ）に電極（３）を貫通配置し、前記孔において前記電極と前記ベース材との間を絶縁性の封止材（４）にて気密封止する気密端子（１）の製造方法であって、前記絶縁性の封止材の材料を軟化して前記電極と前記ベース材との間を充填する工程と、軟化した前記封止材の材料に、封止型温度検出素子のうち封止材によって封止されるチップ部（４１）を浸漬する工程とを実行する。

本発明に係る気密端子の第１の態様によれば、温度検出素子が絶縁性の封止材に埋め込まれているので、直接的に、且つ高い応答速度で絶縁性の封止材の温度を検出できる。

本発明に係る気密端子の第２の態様によれば、封止型温度検出素子（例えばサーミスタチップをガラスで封止するガラス封止型サーミスタ）の製造技術を利用することで、製造コストの上昇を抑制することができる。

本発明に係る圧縮機の第１の態様によれば、第１又は第２の気密端子を用いた圧縮機の実現に寄与する。

本発明に係る空気調和機の第１の態様によれば、温度検出素子により直接的に高い応答速度で絶縁性の封止材の温度を検出でき、過電流等による絶縁性の封止材の溶融を確実に防止することができる。

本発明に係る気密端子の製造方法の第１の態様によれば、封止型温度検出素子（例えばサーミスタチップをガラスで封止するガラス封止型サーミスタ）の製造技術を利用することで、製造コストの上昇を抑制することができる。また、絶縁性の封止材に埋め込んだ封止型温度検出素子は既に確立されているので、容易に生産ラインにのせることができる。

（第１の実施の形態）
本発明に係る第１の実施の形態の気密端子の一例として、空気調和機が有する圧縮機に設けられるターミナルについて説明する。図１は本ターミナルが設けられた圧縮機を示す図である。

圧縮機は、圧縮機ケーシング１０と、吸い込み管１１と、吐き出し管１２と、ターミナル１とを備えている。圧縮機ケーシング１０は、モータ（不図示）と、当該モータによって駆動される圧縮機構（不図示）とを収納している。

吸い込み管１１は圧縮機ケーシング１０の適所に取り付けられており、冷媒を圧縮機構に吸入する。吐き出し管１２は圧縮機ケーシング１０の適所に取り付けられており、圧縮機構によって圧縮された冷媒を吐出して冷媒循環系に送出する。吸い込み管１１及び吐き出し管１２は共に、例えば溶接により圧縮機ケーシング１０と気密性を保持して接合される。

ターミナル１は、圧縮機ケーシング１０の適所に設けられた開口部に取り付けられており、外部電源をモータに供給する。ターミナル１は例えば溶接により圧縮機ケーシング１０と気密性を保持して接合される。なお、ターミナル１の具体的な構造は後述する。

ターミナル１を介して外部電源がモータに供給され、当該モータの駆動によって圧縮機構が冷媒を圧縮する。冷媒は吸い込み管１１から圧縮機構へと流れ込み、圧縮された冷媒が吐き出し管１２から流れ出して冷媒循環系へ送られる。

図２はターミナル１の概略断面図であり、図３はターミナル１の概略平面図である。本ターミナル１は、ベース材２と、電極３と、コネクタ３１と、配線３２と、ガラスシールやセラミックシール等の絶縁性の封止材４（ここでは、ガラスシール４とする）と、温度検出素子４１とリード線４１ａとを備えている。

ベース材２は、図２に示すように、略帽子（ハット）状の形状を有してる。ベース材２は、圧縮機ケーシング１０に設けられた開口部１０ａを通って、圧縮機ケーシング１０の内部から突出しており、略ハット状の鍔の部分が当該開口部１０ａと接している。そして、当該接触部が例えば溶接等により接合されており、気密性を維持してベース材２が圧縮機ケーシング１０に取り付けられている。

ベース材２を帽子と見なしたときの頭の一番上の部分には孔２ａが設けられている。なお、図３に示すように、孔２ａは略等間隔で３つ設けられている。これらの孔２ａは例えばバーリング加工によって成形され、ベース材２の内部方向（圧縮機ケーシング１０の内部方向）に向かって突出している（図２参照）。

電極３はその両端が孔２ａからはみ出して貫通配置されている。孔２ａにおいて、電極３とベース材２との間をガラスシール４が封止している。ガラスシール４は電極３を保持するとともに、電極３とベース材２との間を気密封止している。なお、ベース材２が有する３つの孔２ａのそれぞれに電極３が貫通配置され、個別のガラスシール４によって気密封止されている。

電極３のうち、ベース材２の外部側の一端にはコネクタ３１が設けられており、コネクタ３１を介して電極３が３相交流の外部電源（不図示）と接続される。また、他端（ベース材２の内部側の一端）には配線３２が接続されており、圧縮機ケーシング１０に収納されたモータ（不図示）と接続される。なお、ここではモータは３相モータであるとしている。即ち、３つの電極３を介して外部電源が当該３相モータに給電される。

温度検出素子４１はリード線４１ａを有しており、電気的に温度を検出する。例えばサーミスタ、サーマルプロテクタ、熱電対等である。温度検出素子４１は少なくともリード線４１ａの一部を除いてガラスシール４の内部に埋め込まれて封止されている。なお、３つの孔２ａのそれぞれのガラスシール４に温度検出素子４１が埋め込まれている。

本ターミナル１によれば、温度検出素子４１がガラスシール４に埋め込まれているので、ガラスシール４の温度を直接的に且つ高い応答速度で検出することができる。また、温度検出素子４に付着物が生じないため温度検出素子４の測定精度の劣化を防止できる。さらに、全てのガラスシール４に温度検出素子４１が埋め込まれているので、どのガラスシール４で温度上昇が生じているのかを認識することができる。

図４は、本圧縮機周辺の電気回路の一例を示す概略構成図である。なお、同一符号は同一又は相当部分を示すものとし、重畳する説明は省略する。図４に示すように、圧縮機ケーシング１０に収納された３相モータ５がターミナル１を介してインバータ８、スイッチ７、外部電源９と接続されている。

外部電源９は例えば３相交流電源である。インバータ８は、外部電源９からの交流電源を整流、平滑したうえで任意の周波数の３相交流を生成して３相モータ５に供給する。

スイッチ７は外部電源９の出力線のそれぞれにおいて、外部電源９とインバータ８との間で接続されており、外部電源９から３相モータ５へ流れる電流の導通／非導通を選択する。

ガラスシール４に埋め込まれた温度検出素子４１はそれぞれリード線４１ａを介して温度検出回路６と個別に接続されている。温度検出回路６は、それぞれ接続された温度検出素子４１によって、個別にガラスシール４の温度を検出する。そして、温度検出回路６は少なくとも一つのガラスシール４の温度が所定のしきい値を超えることを以って、全てのスイッチ７を遮断する（外部電源９の供給を遮断する）。

温度検出素子４１が直接的に且つ高い応答速度でガラスシール４の温度を検出できるので、ガラスシール４の実際の温度に基づいてスイッチ７を停止して外部電源９の供給を停止することができる。よって、ガラスシール４の溶融を確実に防止することができる。

また、いずれのガラスシールの温度がしきい値を超えたのかを外部の作業者に通知することで、作業者はその後の処理を迅速に行うことができる。

（第２の実施の形態）
本発明に係る第２の実施の形態の気密端子の一例として、空気調和機の圧縮機に設けられるターミナルについて説明する。

ここで、既に一般的に流通している封止型温度検出素子の一例として、ガラス封止型サーミスタについて述べる。なお、封止型温度検出素子は絶縁性の封止材で封止された熱電対等であってもよい。

ガラス封止型サーミスタは、サーミスタチップ（チップ部に相当）と、リード線と、ガラスとを備えている。サーミスタチップは温度に依存して抵抗値が変動する金属等で構成されている。当該サーミスタチップにはリード線が取り付けられており、リード線を介してサーミスタチップに電流を流すことができる。そして、当該サーミスタチップの全部及び当該リード線の一部はガラスによって覆われて封止されている。

本第２の実施の形態では、このガラス封止型サーミスタの構造に着目して、製造コストを抑制したターミナルについて述べる。本第２の実施の形態にかかるターミナルの概略構成は、図２，３に示すターミナルと同一である。但し、温度検出素子４１がサーミスタチップである（以下 サーミスタチップ４１とする）。

サーミスタチップ４１がガラスシール４に埋め込まれているという構造は、ガラス封止型サーミスタの構造と同一である。よって、既に市場で信頼性が確立しているガラス封止型サーミスタの製造技術を利用して本ターミナルを製造することができる。

一例として、ガラス封止型サーミスタは、軟化（液化）したガラスの中にリード線が取り付けられたサーミスタチップを浸漬させ、当該ガラスを硬化させて製造される。

例えば上記製造技術を利用した本ターミナル１の製造手順をガラス封止に注目して説明する。ベース材２に成形された孔２ａに、コネクタ３１及び配線３２が取り付けられた電極３ａを貫通させて、グラファイト性の封着治具等で保持する。

次に、ガラスシール４の材料となるガラスを軟化させて、当該孔２ａにおいて電極３ａとベース材２との間を充填する。なお、ガラスシール４の材料となるガラスは、例えば電極３とベース材２との間を埋める形状を有するガラスタブレットでも良く、例えば所定の大きさの粒子状ガラスでもよい。そして、リード線４１ａを備え付けたサーミスタチップ４１を、軟化したガラスに浸漬した後、ガラスを硬化させて本ターミナルを製造する。

以上のように、例えばガラス封止型サーミスタに代表される封止型温度検出素子の製造技術を利用できるため、容易に生産ラインにのせることができる。

また、ガラス封止型サーミスタをガラスシール４に埋め込んでターミナル１を製造する場合と比較して、サーミスタチップを直接ガラスシール４に埋め込むので、製造工程を省略して製造コストの上昇を抑制することができる。

なお、本発明では、インバータ８によって駆動される圧縮機を用いて説明したがこれに限らず、インバータを用いない圧縮機であっても構わない。また、本発明に係る気密端子を空気調和機に用いられるターミナルとして説明したがこれに限らず、電極を絶縁性の封止材で気密封止して成る、あらゆる気密端子に適用することができる。

圧縮機の概観図である。 ターミナルの一例を示す概略断面図である。 ターミナルの一例を示す概略平面図である。 圧縮機周辺の電気回路の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ ターミナル
２ ベース材
３ 電極
４ ガラスシール
４１ 温度検出素子
４１ａ リード線
６ 温度検出素子
７ スイッチ
１０ 圧縮機ケーシング

Claims (5)

1. 電極（３）と、
   リード線（４１ａ）を有する温度検出素子（４１）と、
   前記電極を貫通配置させる孔（２ａ）を有するベース材（２）と、
   前記孔において前記電極と前記ベース材とを気密封止し、内部に前記温度検出素子が前記リード線の少なくとも一部を除いて埋め込まれた絶縁性の封止材（４）と
   を備える、気密端子（１）。
2. 前記温度検出素子は、封止型温度検出素子のうち封止材によって封止されるチップ部である、請求項１に記載の気密端子（１）。
3. モータ（５）を収納した圧縮機ケーシング（１０）と、
   前記圧縮機ケーシングに接合して取り付けられ、前記電極を介して外部電源（９）を前記モータに供給する、請求項１又は２に記載の気密端子（１）と
   を有し、
   前記モータの駆動によって冷媒を圧縮する、圧縮機。
4. 請求項３に記載の圧縮機と、
   前記温度検出素子と接続された温度検出回路（６）と、
   前記温度検出回路が検出した温度が所定のしきい値を超えることを以て、前記外部電源の供給を遮断するスイッチ（７）と
   を備える、空気調和機。
5. ベース材（２）に設けられた孔（２ａ）に電極（３）を貫通配置し、前記孔において前記電極と前記ベース材との間を絶縁性の封止材（４）にて気密封止する気密端子（１）の製造方法であって、
   前記絶縁性の封止材の材料を軟化して前記電極と前記ベース材との間を充填する工程と、
   軟化した前記封止材の材料に、封止型温度検出素子のうち封止材によって封止されるチップ部（４１）を浸漬する工程と
   を実行する、気密端子の製造方法。

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