JP5514788B2 - 圧縮装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、密閉形圧縮機から構成されている冷凍・空調用の圧縮装置及びその製造方法に関し、特にヘリウム冷凍機などに使用される圧縮装置として好適なものである。

従来のヘリウム冷凍機などに使用される圧縮装置としては、例えば特許文献１（特開２００６−９７７７号公報）に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載されている圧縮装置では、密閉形スクロール圧縮機に、モータ保護装置としてのモータプロテクタが内蔵されている。このモータプロテクタは、モータコイルに通電させるモータ回路を、モータ電流の異常増加と作動ガス温度の異常上昇によりダイレクトカットするものである。

特開２００６−９７７７号公報

上記特許文献１のものにおいては、前記モータプロテクタは、ダイレクトカットする機能を持つプロテクタ構造であり、その接点部は、例えばバイメタル方式の構造となっている。この構造により、モータ電流が異常増加すると作動してモータ回路を遮断し、圧縮機を停止させる。その後、モータ周囲が冷却されてその雰囲気温度が正常値に戻り、例えば約８０℃の一定温度（正常値）に低下すると、自動的にモータ回路は閉じられ、圧縮機の運転が再開されるという自動復帰機能を備えたモータプロテクタ構造となっている。

しかし、モータ回路に異常電流が流れるということは、何らかの原因で密閉形圧縮機の圧縮機構部や軸受部に異常摩耗や齧り等が発生していると考えられ、その状態から圧縮機の自動復帰がなされると、更に前記異常摩耗や齧り等が進行して、前記圧縮機構部が破損し、その破損による破片などの異物が圧縮機内部に蓄積されていく。

このように圧縮機内部に異物が発生すると、冷凍機などの冷凍サイクル内の汚染も助長されることになり、膨張弁の詰まり現象などにも派生し、圧縮装置やこれを備えている冷凍機や空調機など装置全体の信頼性を低下させることになる。

また、モータプロテクタには製作上のばらつきがあり、異常電流を検知する作動電流値に最大値と最小値のばらつきがある。更に、容量の異なる２種類の密閉形圧縮機を製作する場合、２種類のモータと２種類のプロテクタを製作して組立てる必要があり、製作コスト及び部品管理費のコストが高くなる。

本発明の目的は、モータプロテクタを備えた密閉形圧縮機の圧縮機構部や軸受部に異常摩耗や齧り等が発生してもその進行を防止することのできる信頼性の高い圧縮装置を得ることにある。

本発明の他の目的は、製作コスト及び部品管理費のコストを低減できる圧縮装置の製造方法を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、モータコイルに通電させるモータ回路に、モータ電流の異常増加や作動ガス温度の異常上昇により、該モータ回路をダイレクトカットするモータプロテクタを組込んだ密閉形圧縮機と、この密閉形圧縮機の前記モータ回路に電力を供給するための主電源回路とを備える圧縮装置において、前記主電源回路には、該主電源回路に過電流が流れると電流の流通を遮断する過電流継電器を設け、この過電流継電器の過電流設定値を、前記モータプロテクタの最大運転電流値よりも低く設定したことを特徴とする。

本発明の他の特徴は、モータコイルに通電させるモータ回路に、モータ電流の異常増加や作動ガス温度の異常上昇により、該モータ回路をダイレクトカットするモータプロテクタを組込んだ密閉形圧縮機と、この密閉形圧縮機の前記モータ回路に電力を供給するための主電源回路とを備える圧縮装置の製造方法において、前記主電源回路には、該主電源回路に過電流が流れると電流の流通を遮断する過電流継電器を設け、この過電流継電器の過電流設定値を、前記モータプロテクタの最大運転電流値よりも低く設定した圧縮装置とし、容量の異なる複数の前記圧縮装置を製造する際に、前記密閉形圧縮機に組み込まれる同一仕様の複数のモータを準備し、異なる容量の前記複数の圧縮装置に使用される前記密閉形圧縮機に対して、それぞれ同一仕様の前記モータを組み込むことにある。

本発明によれば、モータプロテクタを備えている密閉形圧縮機の圧縮機構部や軸受部に異常摩耗や齧り等が発生してもその進行を防止できる信頼性の高い圧縮装置を得ることができる効果が得られる。

また、本発明の圧縮装置の製造方法によれば、製作コスト及び部品管理費のコストを低減することができる効果が得られる。

本発明の圧縮装置の実施例１を説明する系統図で、本実施例の圧縮装置をヘリウム冷凍システムに適用した例を示す図。 図１に示す圧縮装置に使用されているヘリウム用密閉形スクロール圧縮機を拡大して示す縦断面図。 図２に示すバランスウエイト付近の部分拡大断面図で、バランスウエイトが回転してモータプロテクタに接近した状態を示す図。 図２のIV−IV線矢視断面図。 密閉容器の胴部を一部断面で示す主電源ボックス部付近の部分正面図。 本発明の実施例１におけるモータ回路図。 ヘリウム用密閉形スクロール圧縮機に適用した場合のモータプロテクタの動作特性を説明する線図。 空調用の密閉形圧縮機に適用した場合のモータプロテクタの動作特性を説明する線図。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づき説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。

本発明の実施例１を図１〜図８により説明する。
図１は、本発明の圧縮装置の実施例１を説明する系統図で、本実施例の圧縮装置をヘリウム冷凍システムに適用した例を示す図である。図１に示すように、ヘリウム冷凍システムは、二点鎖線で囲まれた圧縮装置８００とヘリウム冷凍機８６０で構成されている。

上記圧縮装置８００には、密閉形圧縮機（本実施例ではヘリウム用密閉形スクロール圧縮機）１００が備えられており、この密閉形圧縮機１００で圧縮され、吐出管２０から吐出された作動ガスであるヘリウムガス（冷媒）は、配管５５０を介してガス冷却器７１０に入り、ここで冷却された後配管７０２を介して油分離器７００に入る。この油分離器７００ではヘリウムガスに混入している油（潤滑油）を分離した後、前記ヘリウムガスは配管７１６を介して油吸着器８１２に入る。この油吸着器８１２でヘリウムガスに残存している油を更に吸着除去し、該油吸着器８１２から出たヘリウムガスは、配管７２０を通って圧縮装置８００外に設けられている前記ヘリウム冷凍機８６０に送られ、このヘリウム冷凍機８６０内で断熱膨張して冷熱源を発生し、これによって極低温が得られる。

前記ヘリウム冷凍機８６０で被冷却物を冷却したヘリウムガスは、その後吐き出し側の配管７３０を介して再び前記圧縮装置８００内に入り、まずサージタンク７３２に流れる。ここから前記ヘリウムガスは更に吸入配管７３６を通って、常温の吸入ガスとして前記密閉形圧縮機１００に吸入管１７から吸入される。
前記油分離器７００で分離された油は、油配管７４０を介して前記吸入配管７３６に送られ、ヘリウムガスと共に前記密閉形圧縮機に吸入される。

前記密閉形圧縮機１００の密閉容器１内底部は油溜りとなっていて、密閉容器１内で分離された油が溜められており、この油溜りの油は、油注入手段を介して前記密閉形圧縮機１００の中間圧力状態の圧縮室に注入される。即ち、前記油溜りの油は、密閉容器１内の圧力（吐出圧力Ｐｄ）と、吐出圧力と吸入圧力との間の中間圧力状態の圧縮室の圧力との差圧により、油取出管３０、油配管５１、油冷却器３３、油配管５２ａ、流量調節弁２７１、油配管５２ｂ及び油インジェクション管３１を順次通過して、前記中間圧力状態の圧縮室に注入される。前記油冷却器３３では通過する油を適宜冷却して、高温の油が直接圧縮室に注入されないようにしている。前記圧縮室に注入された油は、該圧縮室内において作動ガス（ヘリウムガス）の冷却をすると共に、圧縮機構部の摺動部、例えばスクロールラップ先端部等の潤滑を行う。

密閉形圧縮機１００の密閉容器１の外周部には、該密閉形圧縮機１００に電力を供給するための主電源ボックス部７０が設けられており、この主電源ボックス部７０には、外部の商用電源（三相電源）９００から主電源ケーブル９１０を介して三相電源が供給されるように主電源回路が接続されている。また、本実施例においては、この主電源回路を構成する主電源ケーブル９１０の途中に過電流継電器９２０が設けられている。

次に図２により、図１に示した圧縮装置に使用されている密閉形圧縮機１００の構造を説明する。この図２に示す密閉形圧縮機１００は、縦形構造で注油式のヘリウム用密閉形スクロール圧縮機で、作動ガスはヘリウムガスである。
図２に示すように、密閉容器１内には、上部に設けられた圧縮機構部２と、該圧縮機構部２の下部に設けられたモータ部３が収納されている。また、前記圧縮機構部２と前記モータ部３とは、密閉容器１内に固設して設けられた主フレーム７を挟んで上下に配置され、前記主フレーム７により、密閉容器１内の上部に形成された吐出室１ａと、下部に形成されたモータ室１ｂとに区画されている。

前記圧縮機構部２は、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立して設けた固定スクロール５と旋回スクロール６を、ラップを互いに内側にして噛み合せると共に、前記旋回スクロール６を回転軸１４に連設された偏心軸部１４ａに係合し、この旋回スクロール６をオルダム機構３８により、自転することなく前記固定スクロール５に対し旋回運動させるように構成されている。前記固定スクロール５には、その外周部に開口する吸入口１５と、その中心部に開口する吐出口１０とが設けられている。前記吸入口１５には、密閉容器１の上キャップ（上蓋）１Ａを貫通して設けられた前記吸入管１７が接続されている。

前記固定スクロール５と前記旋回スクロール６を互いに噛み合せることで圧縮室（密閉空間）８が形成される。前記固定スクロール５は、円板状の鏡板５ａと、これに直立させて設けたインボリュート曲線或いはこれに近似の曲線で形成された渦巻状のラップ５ｂとを備えている。前記旋回スクロール６も円板状の鏡板６ａと、これに直立させて設けられ、前記固定スクロールのラップと同一曲線で形成された渦巻状のラップ６ｂを備え、前記鏡板６ａの反ラップ面側にはボス部６ｃが設けられている。

前記吸入管１７と前記固定スクロール５との間には、高圧部と低圧部とをシールするＯリング５３が設けられている。１６は前記固定スクロール５の前記吸入口１５に設けられた逆止弁で、この逆止弁１６は、圧縮機停止時に、圧縮室８の圧縮ガスが吸入側に逆流して回転軸１４を逆転させるのを防止することと、密閉容器内の潤滑油が低圧側に流出するのを防止するためのものである。

また、旋回スクロール６の鏡板の背面には、圧縮機構部２と主フレーム７で囲まれた空間である背圧室３６が形成され、この背圧室３６は、旋回スクロール６の鏡板６ａに穿設された細孔６ｄを介して前記圧縮室８と連通されている。これにより前記背圧室３６には前記圧縮室８の吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力が導入される。この背圧室３６の中間圧力により、前記旋回スクロール６は前記固定スクロール５に押付けられる。

また、ヘリウム用密閉形スクロール圧縮機１００は、作動ガスであるヘリウムガスを冷却するために、油注入機構部（油注入手段）が設けられている。即ち、前記圧縮室８のヘリウムガスを冷却するための前記油インジェクション管３１が、密閉容器１の上キャップ１Ａを貫通して、前記固定スクロール５の鏡板部５ａに設けられた油注入用ポート２２に接続され、該油注入用ポート２２の開口部は、旋回スクロール６のラップ６ｂの歯先面に対向して開口するように構成されている。

前記油インジェクション管３１には、密閉容器１内底部に形成された前記油溜り２３の油が、油取出管３０から取り出され、図１で説明したように、密閉容器１内の油溜り２３の圧力（吐出圧力）と圧縮室８の圧力（中間圧力）との差圧により、油配管５１、油冷却器３３、油配管５２ａ、流量調節弁２７１及び油配管５２ｂを介して供給されるように構成されている。

前記主フレーム７には、その中央部に前記回転軸１４を支持するための主軸受４０が設けられている。前記回転軸１４先端の偏心軸部１４ａは、旋回スクロール６の上記ボス部６ｃに旋回軸受３２を介して旋回運動が可能なように接続されている。また、前記主フレーム７には、前記固定スクロール５が複数本のボルトによって固定されている。前記旋回スクロール６を旋回運動させるための前記オルダム機構３８は、そのオルダムリング及びオルダムキーが、前記旋回スクロール６と前記主フレーム７に係合して摺動し、これによって前記旋回スクロール６は前記固定スクロール５に対して、自転することなく旋回運動するように構成されている。

前記モータ部３は、前記密閉容器１内に固設されたステータ３ａと、前記回転軸１４に固設されたロータ３ｂを備えている。また、このモータ部３が設けられている前記モータ室１ｂは、前記ステータ３ａの上部空間１ｂ1とステータ３ａの下部空間１ｂ2とに区分されている。この両側の空間１ｂ1と１ｂ2を連通するように、ステータ３ａの外周と、前記密閉容器１の胴部（ケーシング部）１Ｂ内壁面との間には、油とガスの流路部となる円弧状通路２５が形成されている。また、前記ステータ３ａとロータ３ｂとの間に形成されているモータエアギャップ２６の隙間も、前記上部空間１ｂ1と下部空間１ｂ2とを連通する通路となる。

吐出口１０が開口している前記吐出室１ａは、前記主フレーム７の外縁部の第１の通路（連通路）１８（１８a，１８ｂ）を介して前記モータ室１ｂ（１ｂ1、１ｂ2）に連通している。このモータ室１ｂの前記上部空間１ｂ1は、密閉容器１の前記胴部１Ｂを貫通して設けられた前記吐出管２０に連通している。また、前記吐出管２０は、前記第１の通路１８が設けられている位置に対してほぼ反対側の位置に設置している。なお、１８ａは前記固定スクロール５の外周部に設けられた連通路であり、１８ｂは前記密閉容器１内に固設された主フレーム７の外周部に設けられた連通路である。

６１は前記モータ部３の下部の前記密閉容器１内に固設された補助フレーム、６４はこの補助フレーム６１に軸受ハウジング６８及びボルト６２を介して取り付けられ、前記回転軸１４の下部を支持する副軸受、９は前記モータ部３と前記主軸受４０（主フレーム７の下方部）との間の前記回転軸１４に固設されたバランスウエイトである。即ち、前記バランスウエイト９は、モータ室１ｂの上部空間１ｂ1に配置され、旋回スクロール６の旋回運動に伴い発生する遠心力と、ロータ３ｂ下部に設けられたロータウエイト１２による遠心力とを相殺するための部品である。

９１は、前記バランスウエイト９の外縁部近傍におけるモータ３のコイルエンド部３ｃの上方部に設置され、モータコイル３ｅ（図６参照）に通電するモータ回路を、モータ電流の異常増加と吐出ガス温度の異常上昇によりダイレクトカットする機能を有するモータプロテクタ９１である。

２３は密閉容器１内の底部に設けられた油溜りで、この油溜り２３には前記吐出口１０から作動ガスと共に吐出され、密閉容器１内で分離された油（潤滑油）が溜められている。この油は、前記回転軸１４及び偏心軸部１４ａ内に形成された偏心穴１３による遠心ポンプ作用により、回転軸１４下端に設けた油吸上管２７から吸上げられて前記回転軸１４内の偏心穴１３を通り、前記旋回軸受３２に供給される。該旋回軸受３２に供給されて排出された油は、ころ軸受で構成された前記主軸受４０に流下してこれを潤滑後、フレーム下端部に設けられた排出管７４に導かれて、前記油溜め２３に戻るように構成されている。

前記旋回軸受３２に供給されて排出された前記油の一部は、環状のシールリング構造からなるシール手段８８を介して、旋回スクロール６の鏡板６ａ背面に設けられた前記背圧室３６に流入する。この背圧室３６に流入した油は、旋回スクロール６の鏡板６ａに形成された前記細孔６ｄ等を介してスクロールラップの圧縮室８へ流入し、ラップ５ｂ，６ｂの摺動部の潤滑やシールを行う。この油は圧縮ガスに混合されて、前記吐出口１０から前記吐出室１ａに吐出される。

４１は前記主軸受４０の下端側を覆うように設けられ、前記主フレーム７の下端面にボルト４２で取り付けられているスラスト軸受である。前記主軸受４０はこのスラスト軸受４１と前記主フレーム７とで支持されている。１１は、前記モータ部３のロータ３ｂ上端と前記バランスウエイト９との間に設けられ、これらの軸方向位置を決めるための円筒状のカラ―部材である。

７０は密閉容器１の胴部外周に設けられた主電源ボックス、７０ａは前記主電源ボックス７０内で前記密閉容器１に設けられたハーメチック端子部、８５は前記ハーメチック端子部に導かれた三相電源をモータ回路のモータコイル３ｅ（図６参照）に導くためのリード線である。

次に、図２に示した密閉形圧縮機の動作を説明する。
ヘリウムガス（冷媒）は、前記吸入口１５から吸入され、前記両スクロール５，６で形成される圧縮室８が中心側に移動しながらその容積を減少させることにより、前記ヘリウムガスが圧縮され、この圧縮されたヘリウムガスは、前記吐出口１０から、密閉容器１内上部に形成されている吐出室１ａに吐出される。前記吐出室１ａに吐出されたヘリウムガスは、前記第１の通路（連通路）１８（１８ａ，１８ｂ）を介して、モータ室１ｂに流入し、ヘリウムガス中の油を分離した後、吐出管２０から密閉形圧縮機１００の機外に流出するように構成されている。

前記油インジェクション管３１から圧縮室８に注入された油は、ヘリウムガスと共にミスト状になって前記吐出口１０から吐出室１ａに吐出され、このミスト状の油はヘリウムガスと共に混合流体の流れとなり、上記吐出室１ａから、前記第１通路１８を通って、前記モータ室１ｂに流入する。このモータ室１ｂに流入したガスと油の混合体は、モータ部３の外周に設けられた前記円弧状通路（第２の通路）２５への下方向への流れと、ステータ３ａ上面やその周囲のコイルエンド部３ｃへの衝突によって水平方向への流れに別れる。このガスと油の混合体の流れによって、密閉容器内部のモータ部３やモータプロテクタ９１を、６０℃〜７０℃の比較的低温のインジェクション油によって冷却することが可能になる。
なお、前記モータ室１ｂにおいて、ガス中の油は、ガスから分離されて、前記円弧状通路２５を通って下方の油溜り２３に溜められる。

図３は、図２に示すバランスウエイト９付近の部分拡大断面図で、バランスウエイト９が回転してモータプロテクタ９１に接近した状態を示している図である。なお、図３に示すＯｆはモータ中心軸である。

前記バランスウエイト９は、半径方向に延びた半円筒状で大径部９ａと小径部９ｂを有するかぎ形の重り部９ａ，９ｂ（図４も参照）を備えている。前記モータプロテクタ９１は、前記バランスウエイト９の外縁部近傍、即ち前記重り部の小径部９ｂの外周側で、且つ前記大径部９ａの下方側に位置されるように、モータ部３のコイルエンド部３ｃの上端面（上端部）に、薄膜状絶縁シート１５０を介して縛り紐１８６（図４参照）により固定されている。前記薄膜状絶縁シート1５０としては、比較的軟質性で耐熱性があるポリエステル系合成樹脂材（シート材）を使用すると良い。また、前記モータプロテクタ９１は、その本体の外郭部表面が充電露出部（電源露出部）となっている。

このように、バランスウエイト９の付近にモータプロテクタ９１を設置することにより、該モータプロテクタ９１の冷却効果を格段に向上できる。即ち、バランスウエイト９の外縁部の周速は数１０ｍ／秒となるため、モータ室１ｂ1内のガスや、油とガスの混合体の流れが、前記バランスウエイト９に衝突して流れの乱れを促進し、モータプロテクタ９１周囲は乱流域となるから、ガスや混合体によるモータプロテクタ９１の強制冷却効果を極めて大きくすることができる。前述した特許文献１のものでは、モータプロテクタの周囲流速は数ｍ／秒程度であり、本実施例のものとすることにより、約十倍程度の冷却効果を得ることができる。

また、バランスウエイト９近傍にモータプロテクタ９１を配置することにより、高速のガスや混合体の流れを誘起するので、モータプロテクタ９１の冷却効果の増大と共に、その周辺となるコイルエンド部３ｃ上部の冷却効果も更に向上できる。これにより、モータコイル３ｅ（図６参照）も冷却されてその温度を低下できるから、モータ部３の長寿命化も図れる効果が得られる。
更に、本実施例の構成とすることにより、モータプロテクタ９１の周囲温度を前記吐出管２０内部の吐出ガス温度と同等にすることもできる。

図４は図２のIV−IV線矢視断面図、図５は密閉容器の胴部を一部断面で示す主電源ボックス部付近の部分正面図である。
これらの図において、４７は前記密閉容器１内面のモータ室上部空間１ｂ1に設けられた矩形状の案内通路手段４７で、この案内通路手段４７は、前記主フレーム７の外縁部に設けた前記第１の通路１８の下部側に設けられ、その上部は前記第１の通路１８に対向するように開口されており、その下部には衝突板４７ａと出口部４７ｂが設けられている。この案内通路手段４７は、ガスと油の前記混合体から油を分離するための油分離機構となるのもので、ガスや混合体は上部の開口から鉛直方向に流入して前記衝突板４７ａと出口部４７ｂにより水平方向の流れに方向転換されて流出する。鉛直方向の流れを方向変換する際に前記混合体中の油は分離されて下方に落下する。また、前記開口部４７ｂは前記コイルエンド部３ｃの外側面部に対向するように設けられている。

また、図４は、前記案内通路手段４７、前記モータプロテクタ９１、前記吐出配管２０、前記主電源ボックス部７０などの周方向の位置関係も示している。なお、図２や図３は、これらの機器の周方向の位置関係については必ずしも正しい位置関係を示すように図示されているものではなく、これらの機器の周方向の位置関係については図４が正しい位置関係を示すものである。

この図４に示すように、本実施例では、前記案内通路手段４７と前記吐出配管２０とは対角上に配置され、また前記モータプロテクタ９１は、前記案内通路手段４７と前記吐出配管２０のほぼ周方向中間位置のコイルエンド部上面に配置されている。なお、前記主電源ボックス部７０は前記モータプロテクタ９１の対角上の密閉容器１に設置されている。

図２及び図３に示した前記円弧状通路２５は、この図４に示すように、ステータ３ａの外周部に、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄで示すように、周方向に等間隔に４箇所形成されている。なお、前記円弧状溝部２５ｄには前記排出管７４も設置されている。
上記特許文献１のものでは、モータプロテクタを吐出管の流出口近傍に設置する必要があるが、本実施例のものでは、モータプロテクタ９１の設置位置に大きな制約はない。

図６により本発明の実施例１におけるモータ回路を説明する。図６において、９００は商用電源、９２０は主電源回路に設けられた過電流継電器であり、この過電流継電器９２０通過後の電流は、主電源ケーブル９１０を介して、三相電流のＲ相、Ｓ相、Ｔ相がそれぞれ主電源ボックス部７０に供給され、この主電源ボックス７０のハーメチック端子部７０ａからリード線８５を介して、スター結線で構成されたモータ回路のモータコイル３ｅに供給される。前記モータ回路は、前記スター結線の中性点３ｋにモータプロテクタ（インターナルモータプロテクタ）９１が装備された回路となっている。前記モータプロテクタ９１内の三相のコイル結線に対して２箇所に接点部９１ｐ（電流遮断部）が設けられている。前記モータプロテクタ９１の接点部９１ｐは、モータ電流の異常増加や吐出ガス温度の異常上昇により、前記モータコイル３ｅに通電するモータ回路をダイレクトカットする機能を有するものである。前記接点部９１ｐは、モータ電流や吐出ガス温度が正常の場合には閉じられており、吐出ガス温度が異常上昇したり（例えば１２０℃）、モータ電流が異常増加すると開いて（ＯＰＥＮ）モータ回路を遮断するものである。

前記接点部９１ｐは、本実施例ではバイメタル方式の構造を採用しており、過電流や吐出ガス温度の異常上昇により前記接点部９１ｐが開き、モータは停止する。モータ停止により、モータプロテクタ９１の周囲温度は徐々に低下し、その温度が例えば８０℃まで低下すると、前記モータプロテクタ９１の復帰温度となり、前記接点部９１ｐが閉じる。これにより前記接点部９１ｐは自動的に復帰（ＯＮ）してモータ回路に電流が流れ、モータは再起動される。即ち、本実施例のモータプロテクタ９１は、雰囲気温度が正常値に戻れば、バイメタル方式構造により、接点部９１ｐが閉じてモータ回路に電流が流れるという自動復帰式になっている。
なお、図６及び図４に示す９１ａ，９１ｂ，９１ｃはモータプロテクタ９１のプロテクタピン部である。

前記過電流継電器９２０は、主電源回路の主電源ケーブル９１０に設置された手動復帰型のものが採用されており、密閉形圧縮機の外部に設けられ、主電源ケーブル９１０を流れる電流が異常に上昇すると、主電源ケーブル９１０を流れる電流を遮断するものである。本実施例では、前記過電流継電器９２０の過電流設定値Ａ３（図７参照）を、前記モータプロテクタの最大運転電流値（作動電流値）Ａ４，Ａ５に対して低く設定している。

これにより、モータプロテクタ９１が作動する前に過電流継電器９２０が作動するから、モータプロテクタ９１が作動するのを防止できる。この結果、モータプロテクタ９１が自動復帰してモータを自動的に再起動してしまうことを防止できる。従って、密閉形圧縮機の圧縮機構部や軸受部に異常摩耗や齧り等が発生しために電流値が異常増加して圧縮機が停止した場合でも、圧縮機が自動復帰されてしまい、更に前記異常摩耗や齧り等を進行させて、前記圧縮機構部を破損させたり、その破損による破片などの異物が圧縮機内部に蓄積されていくのを防止することができる。
なお、本実施例においては、前記モータプロテクタ９１は、前記過電流継電器９２０が故障した場合の最終保護装置として設けられている。

図７は、上記実施例１で説明したヘリウム用密閉形スクロール圧縮機に適用した場合のモータプロテクタ９１の動作特性を説明する線図で、横軸は運転電流、縦軸は吐出ガス温度Ｔｄである。吐出ガス温度は吐出管２０内の温度であり、モータプロテクタ９１の周囲温度と相関している。

モータプロテクタは、モータの運転電流の異常増加（異常電流）とその周囲温度（吐出ガス温度）の異常上昇により、モータ回路を切断するように作動するものであるが、このモータプロテクタには一般に製作上のばらつきが発生し、異常電流を検知する作動電流値などの設計値に対して、ばらつきがある。即ち、あるモータプロテクタの設計値を示す一点鎖線Ｍで示すモータプロテクタの動作特性に対し、実線Ｌで示す下限値仕様（下限値品）のものから、二点鎖線Ｈで示す上限値仕様（上限値品）のものまで、生産されたモータプロテクタの動作特性にはばらつきが発生する。実線Ｌは前記下限値品のモータプロテクタの動作特性（作動電流値と吐出ガス温度Ｔｄとの関係）を示し、二点鎖線Ｈは前記上限値品のモータプロテクタの動作特性（動作電流値と吐出ガス温度Ｔｄとの関係）を示している。モータプロテクタを採用する場合、上記モータプロテクタの製造上のばらつきを考慮し、前記実線Ｌで示すモータプロテクタＤの下限値品における動作特性に基づいて設計するのが一般的であり、この場合、モータプロテクタＤの仕様は前記実線Ｌに基づいて決められる。

ここで、二種類の容量の異なる圧縮機Ａ，Ｂに対して、モータとモータプロテクタの組合せ例を表１及び表２に示す。
表１は、容量の異なる二種類の圧縮機Ａと圧縮機Ｂに対して、それぞれ同一仕様のモータＣを内蔵させ、モータプロテクタは作動電流値が異なる仕様のものを内蔵させている場合の例である。即ち、圧縮機Ａには作動電流値が小さいモータプロテクタＤを内蔵させ、圧縮機Ｂには作動電流値がより大きいモータプロテクタＥを内蔵させている例である。

また、表２は、容量の異なる二種類の圧縮機Ａと圧縮機Ｂに対して、それぞれ同一仕様のモータＣと同一仕様のモータプロテクタＤを内蔵させている場合の例である。

上記表１、表２のケースにおけるモータプロテクタＤの動作特性を前記図７により説明する。図７において、点ａは前記圧縮機Ａの過負荷条件における運転点であり、点ｃは前記圧縮機Ａよりも容量の大きい圧縮機Ｂの過負荷条件における運転点である。即ち、圧縮機Ａの運転点ａは、運転電流値がＡ１、吐出ガス温度はＴ１である。また、圧縮機Ａよりも容量の大きい圧縮機Ｂの運転点ｃは、運転電流値がＡ２、吐出ガス温度は、圧縮機Ａの場合と同じＴ１となる。

即ち、密閉形圧縮機として、油インジェクション機能を有するヘリウム用密閉形スクロール圧縮機においては、油インジェクションにより圧縮ガスが冷却されるため、圧縮機の吐出ガス温度Ｔｄは圧縮機容量によらず一定となっている。

前記圧縮機Ａの異常運転における電流変化は破線Ｊで示す直線となる。一方、前記圧縮機Ｂの異常運転における電流変化は破線Ｋで示す直線となる。前記破線Ｊと、前記実線Ｌとの交点となる点ｇにおける運転電流値Ａ４が、圧縮機ＡにおけるモータプロテクタＤの最大運転電流値（作動電流値；ＭＣＣ値）となる。また、前記破線Ｋと、前記実線Ｌとの交点となる点ｈにおける運転電流値Ａ５が、圧縮機ＢにおけるモータプロテクタＥの最大運転電流値（作動電流値；ＭＣＣ値）となる。

このように、本実施例では、密閉形圧縮機として油インジェクション機能を有するヘリウム用密閉形スクロール圧縮機を採用しているので、容量の大きな圧縮機Ｂとした場合でも、モータプロテクタの作動電流値を大きくでき、モータプロテクタの選定の自由度が広くなる。これにより表２に示したように、モータプロテクタの共用化（圧縮機容量が異なっても同一仕様のモータプロテクタを使用すること）を容易に実現することができる効果が得られる。

また、本実施例では、バランスウエイト９の近傍にモータプロテクタ９１を設置するように構成しているので、モータプロテクタ９１の周囲を流れるガスまたは油とガスの混合体の流れによる強制冷却効果が大幅に向上するから、図７に示す前記直線Ｌをより上側に移すことも可能となり、モータプロテクタの最大運転電流値となる過負荷条件における前記運転点ｇ，ｈの運転電流値を更に高くすることもできる。また、過電流の遮断部となる前記モータプロテクタの接点部９１ｐの長寿命化を図ることもできる。

図８も、上記表１、表２のケースにおけるモータプロテクタＤの動作特性を説明する線図であるが、この図８の例では、密閉形圧縮機として、油インジェクション機能を持たない空調用密閉形スクロール圧縮機に適用した場合のモータプロテクタの動作特性を説明する線図である。

点ｋは前記圧縮機Ａの過負荷条件における運転点であり、点ｍは圧縮機Ａよりも容量の大きい前記圧縮機Ｂの過負荷条件における運転点である。即ち、圧縮機Ａの運転点ｋは、運転電流値がＡ６、吐出ガス温度はＴ２である。また、圧縮機Ａよりも容量の大きい圧縮機Ｂの運転点ｍは、運転電流値がＡ７、吐出ガス温度は、圧縮機Ａの場合よりも高くなりＴ３となる。これは、圧縮ガスを冷却する油インジェクション機能などを備えていない分、図７の例での圧縮機Ａ及びＢの吐出ガス温度Ｔ１よりも、図８の圧縮機Ａの吐出ガス温度Ｔ２と、圧縮機Ｂの吐出ガス温度Ｔ３の方が高くなり、Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ１の温度関係となる。

この図８において、圧縮機Ａと圧縮機Ｂにおける異常運転における電流変化は破線Ｑで示す直線となる。表２に示す圧縮機Ａと圧縮機Ｂにおけるモータとモータプロテクタの組合せ例では、圧縮機Ａと圧縮機Ｂが、モータ及びモータプロテクタ共に同一仕様のものを使用しているために、前記破線Ｑと、前記実線Ｌとの交点となる点ｐにおける運転電流値Ａ８が、圧縮機Ａ，ＢにおけるモータプロテクタＤの最大運転電流値（作動電流値）となる。このため、容量の大きい圧縮機Ｂの過負荷条件における運転点ｍにおける運転電流値Ａ７と、モータプロテクタＤの最大運転電流値Ａ８との差が小さくなってしまう。従って、容量の大きい圧縮機Ｂに対しては、モータプロテクタの容量がより大きいモータプロテクタＥを使用するのが好ましく、この結果、油インジェクション機能を持たない空調用密閉形スクロール圧縮機に対しては、前記表１に示す組合せ例とするのが良い。

次に、主電源ケーブル９１０に配置した前記過電流継電器９２０の過電流設定値について説明する。前述したように、モータプロテクタを採用する場合、製造上のばらつきを考慮し、前記実線Ｌで示すモータプロテクタの下限値品における動作特性に基づいて、前記過電流継電器９２０の過電流設定値は決められる。

即ち、図７の例では、実線Ｌと破線Ｊ，Ｋとの交点ｇ，ｈにおける電流値Ａ４，Ａ５が、モータプロテクタの最大運転電流値（作動電流値）となるが、その作動電流値Ａ４，Ａ５より低い電流値Ａ３を、前記過電流継電器９２０の過電流設定値とする。

また、図８の例では、実線Ｌと破線Ｑとの交点ｐにおける電流値Ａ８が、モータプロテクタの最大運転電流値（作動電流値）となるが、その作動電流値Ａ８より低い電流値Ａ１０を、前記過電流継電器９２０の過電流設定値とする。

このように主電源ケーブル９１０に配置した過電流継電器９２０の過電流設定値を、モータプロテクタの最大運転電流（作動電流値）に対して低い電流値に設定することにより、モータを保護することができると同時に、モータプロテクタが作動する機会を実質的に無くすることができる。この結果、圧縮機構部やモータ部に故障が発生しているにも関わらず、モータプロテクタが自動復帰してモータを再起動させてしまい、その結果前記圧縮機構部を破損させたり、前記モータ部を焼損させてしまうことを防止できるから、圧縮装置の信頼性向上を図ることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、主電源回路に手動復帰型の過電流継電器を設け、この過電流継電器の過電流設定値を、モータプロテクタの最大運転電流値（作動電流値）に対して低く設定しているので、前記主電源回路に異常電流が流れて過電流設定値になると前記モータプロテクタが作動する前に前記過電流継電器が作動して圧縮機を停止させるので、その後圧縮機が冷却されても、プロテクタが自動復帰して圧縮機を再起動してしまうことを防止できる。

この結果、圧縮機構部や軸受部の異常尾摩耗や齧りを進行させて、圧縮機構部を破損させたり、その破損による破片などの異物が圧縮機内部に蓄積されていくのを防止でき、冷凍サイクル内の汚染を防止できる。また、モータ部の異常が原因で停止した場合にも、圧縮機が自動的に再起動するのを防止できるから、モータ焼損などを回避できる。従って、圧縮装置の信頼性を向上することができる効果が得られる。

また、本実施例の圧縮装置によれば、作動ガスとしてヘリウムガスを使用するヘリウム用密閉形スクロール圧縮機を採用し、前記圧縮機構部の作動ガスを冷却するための油インジェクション管を固定スクロールの鏡板部に設けた油注入ポートに接続して構成した油注入手段を備える構成としているので、異なる容量の複数の圧縮機に対して、油インジェクションによる冷却効果により、圧縮機の吐出ガス温度を圧縮機容量によらず一定にすることができる。これにより、容量の異なる複数の圧縮機に対して、モータプロテクタの選定の自由度が大きくなり、同一のモータプロテクタの使用も可能となることから、モータプロテクタの共用化を実現することも容易に可能になる。

また、容量の異なる複数の圧縮機に対してモータも共用化することにより、容量の異なる複数の圧縮機を製造するために準備すべき部品種類を低減でき、製造コストの低減や部品管理費の低減も可能になる。即ち、容量の異なる２種類の圧縮機を製作する場合、従来は２種類のモータと２種類のモータプロテクタが必要であったが、本実施例により、モータのみならずモータプロテクタも１種類づつそれぞれ複数個準備し、容量の異なる２種類の圧縮機に対して、同一仕様の前記モータ及びモータプロテクタをそれぞれ組み込むようにして製作することで、製造コストの低減や部品管理費の低減を図ることができる。

更に、本実施例では、バランスウエイト近傍にモータプロテクタを配置する構成としているので、高速のガスや混合体の流れが誘起され、モータプロテクタの冷却効果の大幅な向上と共に、コイルエンド部の強制冷却効果も向上するから、モータコイルの温度も低下させることができ、モータ自体の長寿命化も図れる効果が得られる。

なお、本発明は、油注入手段を備えていない空調用や冷凍用の密閉形圧縮機を持つ圧縮装置にも同様に適用できるものである。作動ガス（冷媒）に関しても、ヘリウムガスには限られず、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒や二酸化炭素などのガスを使用する圧縮装置にも同様に適用できる。

１…密閉容器、１Ａ…上キャップ、１Ｂ…胴部、
１ｂ…モータ室（１ｂ1…上部空間、１ｂ2…下部空間）、
２…圧縮機構部、
３…モータ部、３ａ…ステータ、３ｂ…ロータ、３ｃ…コイルエンド部、
３ｅ…モータコイル、
５…固定スクロール、５ａ…鏡板、５ｂ…ラップ、
６…旋回スクロール、６ａ…鏡板、６ｂ…ラップ、６ｃ…ボス部、６ｄ…細孔、
７…主フレーム、８…圧縮室、
９…バランスウエイト、１０…吐出口、１１…カラー部材、１２…ロータウエイト、
１３…偏心穴、1４…回転軸、1４ａ…偏心軸部、
1５…吸入口、１６…逆止弁、１７…吸入管、
１８（１８ａ，１８ｂ）…第１の通路（連通路）、
２０…吐出管、
２２…ポート、２３…油溜り部、２５…円弧状通路（第２の通路）、
２６…モータエアギャップ、２７…油吸上管、
３０…油取出管、３１…油インジェクション管、３２…旋回軸受、３３…油冷却器、
３６…背圧室、
３８…オルダム機構、
４０…主軸受、４１…スラスト軸受、４２…ボルト、
４７…案内通路手段、４７ａ…衝突板、４７ｂ…出口部、
５１，５２ａ，５２ｂ…油配管、５３…Ｏリング、
６１…補助フレーム、６２…ボルト、６４…副軸受、６８…軸受ハウジング、
７０…主電源ボックス部、７０ａ…ハーメチック端子部、
７４…排出管、
８５…リード線、８６…中性点用リード線、
８８…シール手段、
９１…モータプロテクタ、９１ｐ…接点部、
９１ａ，９１ｂ，９１ｃ…プロテクタピン部、
１００…密閉形圧縮機、
１５０…薄膜状絶縁シート、１８６…縛り紐、
２７１…油量調節弁、
８００…圧縮装置、
９００…商用電源、９１０…主電源ケーブル、９２０…過電流継電器。

Claims (9)

1. モータコイルに通電させるモータ回路に、モータ電流の異常増加や作動ガス温度の異常上昇により、該モータ回路をダイレクトカットするモータプロテクタを組込んだ密閉形圧縮機と、この密閉形圧縮機の前記モータ回路に電力を供給するための主電源回路とを備える圧縮装置において、
   前記主電源回路には、該主電源回路に過電流が流れると電流の流通を遮断する過電流継電器を設け、
   この過電流継電器の過電流設定値を、前記モータプロテクタの最大運転電流値よりも低く設定した
   ことを特徴とする圧縮装置。
2. 請求項１に記載の圧縮装置において、前記密閉形圧縮機は、密閉形スクロール圧縮機であって、密閉容器内に圧縮機構部とモータ部とを収納しており、前記圧縮機構部は、円板状の鏡板に渦巻状のラップを直立させた固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にして噛み合せて構成され、前記旋回スクロールは、回転軸に連設された偏心軸部に係合し、この旋回スクロールをオルダム機構により自転することなく前記固定スクロールに対し旋回運動させるように構成され、前記固定スクロールにはその外周部に開口する吸入口とその中心部に開口する吐出口とが設けられていて、前記吸入口から吸入されたガスを、前記固定スクロールと旋回スクロールとで形成された圧縮室で圧縮しつつ中心に移動させ、この圧縮されたガスを前記吐出口から前記密閉容器内に吐出するように構成されていることを特徴とする圧縮装置。
3. 請求項２に記載の圧縮装置において、前記密閉形圧縮機は、作動ガスとしてヘリウムガスを使用するヘリウム用密閉形スクロール圧縮機であり、前記圧縮機構部の作動ガスを冷却するための油インジェクション管を前記固定スクロールの鏡板部に設けた油注入ポートに接続して構成した油注入手段を備えていることを特徴とする圧縮装置。
4. 請求項１に記載の圧縮装置において、前記過電流継電器は、前記主電源回路の主電源ケーブルに設置された手動復帰型のものであり、密閉形圧縮機の外部に設けられ、主電源ケーブルを流れる電流が異常に上昇して過電流設定値になると、主電源ケーブルを流れる電流を遮断し、該過電流継電器の復帰は手動により行うものであることを特徴とする圧縮装置。
5. 請求項３に記載の圧縮装置において、前記密閉形圧縮機の回転軸に固設されたバランスウエイトを備え、前記モータプロテクタは、前記バランスウエイトの外縁部近傍に配置されるように、モータ部のコイルエンド部の上端面に固定されていることを特徴とする圧縮装置。
6. 請求項５に記載の圧縮装置において、前記バランスウエイトは半径方向に延びた半円筒状で大径部と小径部を有するかぎ形の重り部を備え、この重り部の小径部の外周側で且つ前記大径部の下方側となる位置に前記モータプロテクタが設置されていることを特徴とする圧縮装置。
7. モータコイルに通電させるモータ回路に、モータ電流の異常増加や作動ガス温度の異常上昇により、該モータ回路をダイレクトカットするモータプロテクタを組込んだ密閉形圧縮機と、この密閉形圧縮機の前記モータ回路に電力を供給するための主電源回路とを備える圧縮装置の製造方法において、
   前記主電源回路には、該主電源回路に過電流が流れると電流の流通を遮断する過電流継電器を設け、この過電流継電器の過電流設定値を、前記モータプロテクタの最大運転電流値よりも低く設定した圧縮装置とし、
   容量の異なる複数の前記圧縮装置を製造する際に、前記密閉形圧縮機に組み込まれる同一仕様の複数のモータを準備し、異なる容量の前記複数の圧縮装置に使用される前記密閉形圧縮機に対して、それぞれ同一仕様の前記モータを組み込むことを特徴とする圧縮装置の製造方法。
8. 請求項７に記載の圧縮装置の製造方法において、容量の異なる複数の前記圧縮装置を製造する際に、前記密閉形圧縮機に組み込まれる同一仕様の複数のモータプロテクタを更に準備し、異なる容量の前記複数の圧縮装置に使用される前記密閉形圧縮機に対して、それぞれ同一仕様の前記モータプロテクタを組み込むことを特徴とする圧縮装置の製造方法。
9. 請求項８に記載の圧縮装置の製造方法において、前記密閉形圧縮機は、作動ガスとしてヘリウムガスを使用するヘリウム用密閉形スクロール圧縮機であり、前記圧縮機構部の作動ガスを冷却するための油インジェクション管を前記固定スクロールの鏡板部に設けた油注入ポートに接続して構成した油注入手段を備えていることを特徴とする圧縮装置の製造方法。

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