JP7275385B2

JP7275385B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP7275385B2
Application number: JP2022516483A
Authority: JP
Inventors: 貴文中野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2040-04-20
Also published as: JPWO2021214827A1; WO2021214827A1

Description

本開示は、冷媒回路に設けられる圧縮機に関する。

空気調和装置または冷蔵庫等の冷媒回路に設けられる圧縮機には、当該冷媒回路の過負荷状態または冷媒漏れ状態等の異常運転時における圧縮機の温度上昇を防止するため、温度センサーが設けられている。例えば、特許文献１に記載された圧縮機には、この種の温度センサーと、ターミナルと、当該ターミナルを埃または水等から保護するターミナル保護カバーと、が圧縮機のシェル外表面に設けられている。

かかる特許文献１の圧縮機では、温度センサーの外形寸法と同一の大きさの空間部と、この空間部の片端にセンサーリード線を引き出すための開口空間と、が形成されたセンサー保持部が、ターミナル保護カバーから延出して形成されている。そして、温度センサーは、センサー保持部の空間部に嵌め込まれて仮固定された状態で、ターミナル保護カバーをターミナルに被せて圧縮機のシェル外表面に取り付けることで、センサー保持部によりシェル外表面に密着固定される。すなわち、特許文献１の圧縮機では、温度センサーを埃または水等から保護するターミナル保護カバーを保持具として用いることにより、温度センサーを圧縮機に密着固定している。

特開２００２－１８８５７０号公報

ところで、冷媒回路に設けられる圧縮機には、前述した圧縮機の温度上昇を防止する観点から、異常運転時に圧縮機の高温状態を検知し、基盤への給電を遮断することで運転を停止できるように、温度センサーを追加して設けることが望ましい。

しかしながら、特許文献１のようなターミナル保護カバーに対し、単純に複数の温度センサーを固定するための構造を追加しても、取付状態においてターミナル保護カバーが傾き、圧縮機に対して各温度センサーを十分に密着固定できない虞がある。その結果、かかるターミナル保護カバーを用いて複数の温度センサーを取り付けたとしても、異常運転時において正確な温度検知ができず、圧縮機の温度上昇を防止できない虞がある。

本開示は、上記課題を解決するためのものであり、複数の温度センサーによってシェルの正確な温度を検知でき、異常運転時における温度上昇を防止可能な圧縮機を提供することを目的とする。

本開示に係る圧縮機は、外郭を構成するシェルと、前記シェルの温度を検知する複数の温度センサーと、各前記温度センサーを前記シェルに取り付けるセンサー保持具と、を備え、前記センサー保持具は、弾性を有する板状部材からなり、各前記温度センサーを別々に保持する複数の保持部を有し、各前記保持部間には、切欠部が形成されており、各前記温度センサーは、前記センサー保持具が、前記シェルに取り付けられた状態において各前記保持部によって前記シェルに密着固定されるものである。

本開示に係る圧縮機によれば、センサー保持具の各保持部間には、切欠部が形成されるため、各保持部が互いの弾性変動に左右されることなく、独立して温度センサーを保持可能となる。したがって、複数の温度センサーを取り付ける場合のセンサー保持具の傾きを抑制し、各温度センサーをシェルに密着固定できる。よって、複数の温度センサーによりシェルの正確な温度を検知でき、圧縮機の異常運転時における温度上昇を防止できる。

実施の形態１に係る圧縮機が設けられた空気調和装置の冷媒回路を示す模式図である。図１の空気調和装置における室外機の構成を示す斜視図である。図２の圧縮機を示す斜視図である。図３の圧縮機の上部を分解して示す分解斜視図である。図３の圧縮機の上部を上方から見て示す上面図である。図４のセンサー保持具を示す斜視図である。図６のセンサー保持具におけるターミナル保護カバーとの接触領域を示す平面図である。図５のセンサー保持具における第１センサー保持部をＡ－Ａ視野から見て示す断面図である。図５のセンサー保持具における第２温度センサー非挿入時の第２センサー保持部をＢ－Ｂ視野から見て示す断面図である。図５のセンサー保持具における第２温度センサー挿入時の第２センサー保持部をＡ－Ａ視野から見て示す断面図である。

以下、図面に基づいて本開示の実施の形態について説明する。なお、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。すなわち、本開示は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能である。また、そのような変更を伴う圧縮機も本開示の技術思想に含まれる。さらに、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。

実施の形態１．
＜空気調和装置１の構成＞
図１を参照しながら、本開示の実施の形態１に係る圧縮機１０が設けられた空気調和装置１について説明する。図１は、実施の形態１に係る圧縮機１０が設けられた空気調和装置１の冷媒回路５を示す模式図である。

図１に示すように、本実施の形態１に係る空気調和装置１は、冷媒を介して外気と室内の空気との間で熱を移動させることにより、冷房または暖房して室内の空気調和を行うものであり、室内機２と室外機３とを有している。

空気調和装置１においては、室内機２と室外機３とが内部に配置される冷媒配管４および外部に配置される冷媒配管４ａおよび冷媒配管４ｂを介して接続され、冷媒を循環させる冷媒回路５が構成されている。冷媒回路５には、圧縮機１０、流路切替装置１１、室外熱交換器１２、膨張弁１３および室内熱交換器１４が設けられ、これらが冷媒配管４、４ａおよび４ｂを介して接続されている。

室外機３は、圧縮機１０、流路切替装置１１、室外熱交換器１２および膨張弁１３を有している。また、室外機３は制御部６を備えている。圧縮機１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機１０は、インバータによって駆動制御されてもよい。この場合、制御部６によって運転周波数を変化させて、圧縮機１０の容量を変更することができる。なお、圧縮機１０の容量とは、単位時間当たりに送り出す冷媒の量である。流路切替装置１１は、例えば四方弁であり、冷媒流路の方向の切り換えが行われる装置である。

空気調和装置１は、制御部６からの指示に基づいて、流路切替装置１１を用いて冷媒の流れを切り換えることで、暖房運転または冷房運転を実現することができる。室外熱交換器１２は、冷媒と室外空気との熱交換を行う。また、室外熱交換器１２には、冷媒と室外空気との間の熱交換の効率を高めるための室外送風機１５が、当該室外熱交換器１２に対向して設けられている。ここで、室外送風機１５は、インバータによって駆動制御されてもよい。この場合、室外送風機１５は、インバータによって駆動源であるファンモーター１６の運転周波数を変化され、ファンの回転速度を変更する。なお、室外送風機１５は、同様の効果が得られるものであれば、例えば、ファンの種類はシロッコファンでもよいし、プラグファンでもよい。また、室外送風機１５は押し込み方式でもよいし、引っぱり方式でもよい。

ここで、室外熱交換器１２は、暖房運転時において蒸発器として機能し、冷媒配管４ｂ側から流入した低圧の冷媒と、室外空気との間で、熱交換を行って冷媒を蒸発させて気化させ、冷媒配管４ａ側に流出させる。また、室外熱交換器１２は、冷房運転時において凝縮器として機能し、冷媒配管４ａ側から流路切替装置１１を介して流入した圧縮機１０にて圧縮済の冷媒と、室外空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させ、冷媒配管４ｂ側に流出させる。なお、ここでは室外空気を外部流体として用いる場合を例に説明したが、外部流体は室外空気を含む気体に限らず、水を含む液体であってもよい。

膨張弁１３は、冷媒の流量を制御する絞り装置であり、膨張弁１３の開度を変化させることで冷媒配管４を流れる冷媒の流量を調節することにより、冷媒の圧力を調整する。膨張弁１３は、冷房運転時において、高圧の液状態の冷媒を低圧の気液二相状態の冷媒へと膨張させ減圧させる。なお、膨張弁１３としては、同様の効果が得られるものであれば、電子膨張弁またはキャピラリーチューブ等でもよい。例えば、膨張弁１３が、電子式膨張弁で構成された場合は、制御部６の指示に基づいて開度調整が行われる。

室内機２は、冷媒と室内空気との間で熱交換を行う室内熱交換器１４と、室内熱交換器１４が熱交換を行う空気の流れを調整する室内送風機１７と、を有する。

室内熱交換器１４は、暖房運転時において凝縮器として機能し、冷媒配管４ａ側から流入した冷媒と、室内空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させ、冷媒配管４ｂ側に流出させる。また、室内熱交換器１４は、冷房運転時において蒸発器として機能し、冷媒配管４ｂ側から流入した膨張弁１３によって低圧状態にされた冷媒と、室内空気との間で熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、冷媒配管４ａ側に流出させる。なお、ここでは室内空気を外部流体として用いる場合を例に説明したが、外部流体は室内空気を含む気体に限らず、水を含む液体であってもよい。

室内送風機１７の運転速度は、ユーザーの設定により決定される。ここで、室内送風機１７は、インバータによって駆動制御されることが好ましい。この場合、室内送風機１７は、インバータによってファンモーター１８の運転周波数を変化され、ファンの回転速度を変更する。なお、室内送風機１７は、同様の効果が得られるものであれば、例えば、ファンの種類はシロッコファンでもよいし、プラグファンでもよい。また、室内送風機１７は押し込み方式でもよいし、引っぱり方式でもよい。

＜空気調和装置１の冷房および暖房運転の動作例＞
次に、空気調和装置１の動作例として冷房運転の動作を説明する。圧縮機１０によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置１１を経由して、室外熱交換器１２に流入する。室外熱交換器１２に流入したガス冷媒は、室外送風機１５により送風される外気との熱交換により凝縮し、低温の冷媒となって、室外熱交換器１２から流出する。室外熱交換器１２から流出した冷媒は、膨張弁１３によって膨張および減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、室内機２の室内熱交換器１４に流入し、室内送風機１７により送風される室内空気との熱交換により蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室内熱交換器１４から流出する。このとき、冷媒に吸熱されて冷却された室内空気は、空調空気（吹出風）となって、室内機２から空調対象空間である室内に吹き出される。室内熱交換器１４から流出したガス冷媒は、流路切替装置１１を経由して圧縮機１０に吸入され、再び圧縮される。空気調和装置１の冷房運転は、図１中、実線の矢印で示す以上の動作が繰り返される。

次に、空気調和装置１の動作例として暖房運転の動作を説明する。圧縮機１０によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置１１を経由して、室内機２の室内熱交換器１４に流入する。室内熱交換器１４に流入したガス冷媒は、室内送風機１７により送風される室内空気との熱交換により凝縮し、低温の冷媒となって、室内熱交換器１４から流出する。このとき、ガス冷媒から熱を受け取り暖められた室内空気は、空調空気（吹出風）となって、室内機２から室内に吹き出される。室内熱交換器１４から流出した冷媒は、膨張弁１３によって膨張および減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、室外機３の室外熱交換器１２に流入し、室外送風機１５により送風される外気との熱交換により蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室外熱交換器１２から流出する。室外熱交換器１２から流出したガス冷媒は、流路切替装置１１を経由して圧縮機１０に吸入され、再び圧縮される。空気調和装置１の暖房運転は、図１中、破線の矢印で示す以上の動作が繰り返される。

＜室外機３の構成＞
ここで、図２を参照しながら、本実施の形態１に係る空気調和装置１の室外機３について説明する。図２は、図１の空気調和装置１における室外機３の構成を示す斜視図である。

図２に示すように、室外機３は、外郭を覆う筐体として、一側面を覆うサイドパネル３０ａと、前面およびサイドパネル３０ａとは反対の他側面を覆うフロントパネル３０ｂと、天面を覆うトップパネル３０ｃおよび底面を覆う底板３１と、を備えている。そして、筐体は、全体として直方体形状で形成されている。なお、室外機３の筐体は、当該筐体の背面側に配置され、室外熱交換器１２を覆う不図示の背面パネルを備えていてもよい。

室外機３における筐体の内部は、仕切板３２によって風路室３３と機械室３４とに区画されている。風路室３３における筐体の前面側には、室外送風機１５が設置されている。また、風路室３３における室外送風機１５の背面側には、室外熱交換器１２が設置されている。

室外送風機１５は複数の翼１５ａを備え、ファンモーター１６により回転駆動される。また、室外機３の筐体における室外送風機１５の前面側に位置するフロントパネル３０ｂには、筐体の内部の空気を当該筐体の外部へと排出するためのスリット状の吹出口３０ｂａが設けられている。室外熱交換器１２は、詳細な図示を省略するが冷媒を流通させる伝熱管と、伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィンとを備えた構造を有している。

機械室３４には、室外熱交換器１２と冷媒配管４を介して接続され、当該室外熱交換器１２へと冷媒を供給する圧縮機１０が設置されている。また、機械室３４には、室外機３の運転有無を検知する電流センサー、パワーモジュールおよびインバータ基板等の電気部品が収容された電気部品箱３５が設置されている。

＜圧縮機１０の構成＞
次に、図３～図１０を参照しながら本実施の形態１に係る圧縮機１０について説明する。図３は、図２の圧縮機１０を示す斜視図である。図４は、図３の圧縮機１０の上部を分解して示す分解斜視図である。図５は、図３の圧縮機１０の上部を上方から見て示す上面図である。図６は、図４のセンサー保持具２１を示す斜視図である。図７は、図６のセンサー保持具２１におけるターミナル端子カバー２６との接触領域を示す平面図である。図８は、図５のセンサー保持具２１における第１センサー保持部２３ａをＡ－Ａ視野から見て示す断面図である。図９は、図５のセンサー保持具２１における第２温度センサー２２ｂ非挿入時の第２センサー保持部２３ｂをＢ－Ｂ視野から見て示す断面図である。図１０は、図５のセンサー保持具２１における第２温度センサー２２ｂ挿入時の第２センサー保持部２３ｂをＡ－Ａ視野から見て示す断面図である。なお、以下では便宜上、複数のターミナル端子をまとめてターミナル端子２０として図示して説明する。また、複数の温度センサーとしての第１温度センサー２２ａおよび第２温度センサー２２ｂについても、適宜、各温度センサー２２ａおよび２２ｂと称する場合がある。

図３～図５に示すように、圧縮機１０は、外郭を構成するシェル１０ａの上部に、複数のターミナル端子２０と、複数のターミナル端子２０の周囲に配置される被覆体２４と、これらターミナル端子２０を保護するターミナル端子カバー２６と、を備えている。ターミナル端子カバー２６は、被覆体２４を介して固定具２７によりシェル１０ａの上部に固定される。

また、シェル１０ａの上部の吐出口１０ｂ周辺には、シェル１０ａの温度を検知する複数の温度センサーとしての第１温度センサー２２ａおよび第２温度センサー２２ｂと、各温度センサー２２ａおよび２２ｂを保護するセンサー保持具２１と、が設けられている。センサー保持具２１は、複数の温度センサー２２ａおよび２２ｂを別々に保持する複数の保持部として、第１センサー保持部２３ａおよび第２センサー保持部２３ｂを有する。センサー保持具２１は、被覆体２４を介して固定具２７によりターミナル端子カバー２６と共締めされ、シェル１０ａの上部に固定される。

本実施の形態１の場合、第１温度センサー２２ａは、断面円形状の円筒形状をなしており、第２温度センサー２２ｂは、断面非円形状の直方体形状をなしている。第１温度センサー２２ａおよび第２温度センサー２２ｂは、圧縮機１０で圧縮された高圧のガスが充満する高圧のシェル１０ａにおいて、吐出口１０ｂの周辺に配置され、前述した図１に示す空気調和装置１の冷媒回路５に吐出される高温冷媒の温度を測定する。すなわち、第１温度センサー２２ａおよび第２温度センサー２２ｂは、冷媒回路５における過負荷運転または冷媒漏れ運転による圧縮機１０の温度上昇を防止する目的で設けられる。

なお、ここでは、複数の温度センサーとして、第１温度センサー２２ａおよび第２温度センサー２２ｂを設ける場合について述べるが、温度センサーは２つに限ることはない。また、各温度センサー２２ａおよび２２ｂは、断面円形状の温度センサーと、断面非円形状の温度センサーと、が含まれていればよく、第１温度センサー２２ａが円筒形状、第２温度センサー２２ｂが直方体形状に限定されることはない。

本実施の形態１の場合、センサー保持具２１は、図６に示すように、弾性を有する板状部材からなり、各温度センサー２２ａおよび２２ｂに対応した第１センサー側弾性部２１ａと、第２センサー側弾性部２１ｂと、の間に切欠部２１ｃが形成されている。換言すれば、センサー保持具２１は、第１センサー側弾性部２１ａと、第２センサー側弾性部２１ｂと、に切欠部２１ｃを介して区画されている。そのため、第１センサー側弾性部２１ａと第２センサー側弾性部２１ｂとが、互いの動きに左右されない独立した弾性部として利用可能となっている。

図７に示すように、センサー保持具２１は、ターミナル端子カバー２６と共締めされる際、カバー底部２６ａによって押圧固定される。そのため、切欠部２１ｃを設けることで、カバー底部２６ａを支点とした第１センサー側弾性部２１ａと、第２センサー側弾性部２１ｂと、に分割される。すなわち、第１センサー保持部２３ａおよび第２センサー保持部２３ｂ間には、切欠部２１ｃが形成された構成になっている。

第１センサー保持部２３ａは、図６および図８に示すように、第１センサー側弾性部２１ａに第１温度センサー２２ａを挿入することで、仮固定するための第１センサー空間部２５ａが形成されて構成される。

第２センサー保持部２３ｂは、図６、図９および図１０に示すように、第２センサー側弾性部２１ｂに第２温度センサー２２ｂを挿入することで、仮固定するための第２センサー空間部２５ｂが形成されて構成される。とりわけ、本実施の形態１の場合、第２センサー保持部２３ｂは、図９に示すように、第２温度センサー２２ｂを配置するシェル１０ａの据付面に対して非平行に形成される。具体的に、第２センサー保持部２３ｂは、第２温度センサー２２ｂを第２センサー空間部２５ｂに挿入した際にシェル１０ａの据付面と平行となるように、第２温度センサー２２ｂの非挿入時においてシェル１０ａの据付面に対して非平行に形成されている。

これにより、図１０に示すように、第２センサー保持部２３ｂに第２温度センサー２２ｂを挿入した際、当該第２センサー保持部２３ｂが据付面と平行となり、第２温度センサー２２ｂが傾くのを抑制できる。よって、第２温度センサー２２ｂが非円筒形状であっても、シェル１０ａに対して密着固定できる。

このように、第１温度センサー２２ａおよび第２温度センサー２２ｂは、センサー保持具２１が、シェル１０ａに取り付けられた状態において第１センサー保持部２３ａおよび第２センサー保持部２３ｂによってシェル１０ａに密着固定される。

＜実施の形態１における効果＞
以上、説明したように、本実施の形態１の圧縮機１０によれば、センサー保持具２１は、第１センサー保持部２３ａおよび第２センサー保持部２３ｂ間に切欠部２１ｃが形成されている。そして、センサー保持具２１は、第１センサー保持部２３ａと第２センサー保持部２３ｂとによって、互いの弾性変動に左右されることなく、各温度センサー２２ａおよび２２ｂを独立して保持できる。つまり、センサー保持具２１は、独立した第１センサー保持部２３ａと第２センサー保持部２３ｂとを備え、ターミナル端子カバー２６と共締めにて固定することにより、各温度センサー２２ａおよび２２ｂの据付性を向上できる。したがって、第１温度センサー２２ａおよび第２温度センサー２２ｂを取り付ける場合のセンサー保持具２１の傾きを抑制し、各温度センサー２２ａおよび２２ｂをシェル１０ａに対し、それぞれ密着固定できる。よって、各温度センサー２２ａおよび２２ｂによりシェル１０ａの正確な温度を検知でき、圧縮機１０の異常運転時における温度上昇を防止できる。

１空気調和装置、２室内機、３室外機、３０ａサイドパネル、３０ｂフロントパネル、３０ｂａ吹出口、３０ｃトップパネル、３１底板、３２仕切板、３３風路室、３４機械室、３５電気部品、４冷媒配管、４ａ冷媒配管、４ｂ冷媒配管、５冷媒回路、６制御部、１０圧縮機、１０ａシェル、１０ｂ吐出口、１１流路切替装置、１２室外熱交換器、１３膨張弁、１４室内熱交換器、１５室外送風機、１６ファンモーター、１７室内送風機、１８ファンモーター、２０ターミナル端子、２１センサー保持具、２１ａ第１センサー側弾性部、２１ｂ第２センサー側弾性部、２１ｃ切欠部、２２ａ第１温度センサー、２２ｂ第２温度センサー、２３ａ第１センサー保持部、２３ｂ第２センサー保持部、２４被覆体、２５ａ第１センサー空間部、２５ｂ第２センサー空間部、２６ターミナル端子カバー、２６ａカバー底部、２７固定具。

Claims

外郭を構成するシェルと、
前記シェルの温度を検知する複数の温度センサーと、
各前記温度センサーを前記シェルに取り付けるセンサー保持具と、を備え、
前記センサー保持具は、
弾性を有する板状部材からなり、
各前記温度センサーを別々に保持する複数の保持部を有し、
各前記保持部間には、切欠部が形成されており、
各前記温度センサーは、
前記センサー保持具が、前記シェルに取り付けられた状態において各前記保持部によって前記シェルに密着固定される、圧縮機。
各前記温度センサーは、
断面円形状の温度センサーと、断面非円形状の温度センサーと、が含まれる、請求項１に記載の圧縮機。
前記センサー保持具は、
各前記保持部のうちの前記断面非円形状の温度センサーに対応する保持部が、当該温度センサーを配置する前記シェルの据付面に対して非平行に形成された、請求項２に記載の圧縮機。
前記シェルに配置されるターミナル端子と、
前記シェルに取り付けられ、前記ターミナル端子を保護するターミナル端子カバーと、を更に備え、
前記センサー保持具は、前記シェルに対して前記ターミナル端子カバーと共締めされる、請求項１～３のいずれか一項に記載の圧縮機。