KR101178506B1 - 삼상 전동기의 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 삼상 전동기의 보호장치는 밀폐용기(21)를 구성하는 하우징(22) 내부에 설치된 돌기부(35)와, 밀폐용기(21)를 구성하는 금속판(23)에 기밀하게 고정된 세 개의 도전 단자 핀(26)과, 상기 도전 단자 핀(26)에 고착된 세 개의 고정 접점(27)과, 접시모양으로 조임 성형되어서 소정의 온도로 그 만곡방향이 반전하는 열응동판(32)과, 열응동판(32)에 고착되어 상기 고정접점(27)과 함께 세 쌍의 개폐접점을 구성하는 세 개의 가동접점(33)과, 상기 열응동판(32)의 중앙부를 상기 돌기부(35) 사이에 끼워두고 해당 열응동판(32)을 상기 고정접점(27)에서 멀어지는 방향으로 부세하는 탄성부재(34)를 구비한다.

Description

삼상 전동기의 보호장치{PROTECTIVE DEVICE OF THREE-PHASE MOTOR}

본 발명은 밀폐용기 내에 바이메탈 등으로 이루어지는 열응동판(熱應動板)을 이용한 접점 개폐기구를 가지며, 삼상 전동기로 흐르는 교류 전류를 차단하는 용도로 이용되는 삼상 전동기의 보호장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 삼상 전동기의 보호장치는 예를 들면 미국특허 제3452313호 명세서(선행기술문헌1)에 개시되어 있다. 이 선행기술문헌1에 기재된 삼상 전동기의 보호장치는 금속제의 하우징과 금속판으로 이루어지는 밀폐 용기의 내부에 바이메탈로 이루어지는 열응동판을 구비하고 있다. 밀폐 용기를 구성하는 금속판에는 세 개의 도전 단자 핀이 기밀하게 고정되어 있다. 이들 세 개의 도전 단자 핀의 밀폐 용기 내로 돌출하는 단부에는 각각 고정 접점이 고착되어 있다. 한편, 열응동판에 있어서 상기 세 개의 고정접점에 대향하는 부분에는 가동접점이 각각 고착되어 있다. 이들 세 개의 가동접점은 상기 세 개의 고정접점과 함께 세 쌍의 개폐접점을 구성하고 있다. 또한, 예를 들면 일본공개특허공보 평성1년 279532호(선행기술문헌2)에도 기재되어 있는 바와 같이, 상기와 같은 열응동판은 그 중앙부에 설치된 관통홀이 코킹이나 나사 고정 등에 의해 지지체(볼트 등)에 고정된 상태로 밀폐 용기 내에 구비된다.

이와 같은 삼상 전동기의 보호장치는 예를 들면 밀폐형 전동 압축기의 밀폐 하우징 내에 설치되어서 압축기 구동용의 삼상 전동기의 서멀 프로텍터로서 이용된다. 이 경우, 상기 세 개의 도전 단자 핀은 삼상 전동기의 각 상(相)의 권선의 중성점 측의 단자에 각각 접속된다. 밀폐형 전동 압축기 내부의 냉매가 이상한 고온이 되었을 때, 혹은 삼상 전동기에 이상한 전류가 흘렀을 때 등 온도가 소정 값을 초과하면 열응동판이 반전하여 접점 사이가 개방되어 삼상 전동기에 흐르는 교류 전류가 차단된다. 또한, 온도가 소정 값 이하로 저하하면, 열응동판이 복귀하여서 다시 접점 사이가 닫히고 삼상 전동기가 통전 상태가 된다.

미국특허 제3452313호 일본특허공개공보 특개평1-279532호

열응동판을 접시모양으로 조임 성형하여서 설치한 경우, 해당 열응동판의 반전시 일그러짐이 중앙부로 집중한다. 여기서 상술된 바와 같은 관통홀을 열응동판의 중앙부에 설치하면, 해당 열응동판의 반전시 일그러짐이 관통홀 주변으로 집중하여 관통홀을 기점으로 깨어짐이 발생하는 문제가 있었다. 또한 접시 모양으로 조임 성형된 열응동판에 있어서 그 반전시 및 복귀시에 가장 변형되는 부분은 해당 열응동판의 중앙부이다. 그 때문에 열응동판의 중앙부에 설치한 관통홀을 코킹이나 나사 고정 등에 의해 지지체에 고정하면, 해당 열응동판의 반전시나 복귀시에 가장 변형하는 부분의 움직임이 규제받게 된다.

따라서, 종래의 구성에서는 열응동판이 최초 가지고 있던 반전 특성을 유지할 수 없으며 삼상 전동기에 흐르는 교류 전류를 정밀하게 차단할 수 없는 우려가 있다.

본 발명의 목적은 열응동판을 최초 가지고 있던 반전 특성을 유지하면서 구비할 수 있어서 삼상 전동기로 흐르는 교류 전류를 정밀하게 차단할 수 있는 삼상 전동기의 보호장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 삼상 전동기의 보호장치는 금속제의 하우징과 그 개구단에 기밀하게 고착된 금속판으로 구성되는 밀폐용기와, 상기 하우징 내부에 설치된 돌기부와, 상기 금속판에 설치된 세 개의 관통홀에 각각 삽입 통과되어 전기 절연성의 충전재에 의해 기밀하게 고정된 세 개의 도전 단자 핀과, 상기 세 개의 도전 단자 핀의 상기 밀폐 용기 안으로 돌출하는 단부에 각각 고착된 세 개의 고정접점과, 접시모양으로 조임 성형되어서 소정의 온도로 그 만곡 방향이 반전하는 열응동판과, 상기 열응동판에 있어서 상기 세 개의 고정접점에 대향하는 부분에 각각 고착되어, 상기 세 개의 고정접점과 함께 세 쌍의 개폐접점을 구성하는 세 개의 가동접점과, 상기 열응동판의 중앙부를 상기 돌기부 사이에 끼워두고 해당 열응동판을 상기 고정접점으로부터 멀어지는 방향으로 부세하는 탄성부재와, 상기 열응동판이 해당 열응동판의 중앙부를 중심으로 회전하는 것을 방지함으로써 상기 세 개의 가동 접점이 상기 세 개의 고정접점에 대향한 상태를 유지하는 회전방지부재를 구비하고, 상기 세 개의 도전 단자 핀이 삼상 전동기의 각 상의 권선의 중성점 측의 단자에 각각 접속된 상태로 이용되어 해당 삼성 전동기로 흐르는 교류 전류를 차단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌기부는 땜납으로 이루어지는 부재에 의해 형성하면 좋다.

그리고, 상기 탄성부재를 상기 하우징에 고착된 지지체를 통하여 고정하면 좋다.

그리고, 상기 회전방지부재를 상기 지지체에 있어서 상기 하우징과 상기 탄성부재를 연결하는 부분으로 구성하면 좋다.

본 발명의 삼상 전동기의 보호장치에 의하면, 열응동판은 그 중앙부가 하우징 내부에 설치된 돌기부와 탄성부재 사이에 끼워져 있다. 이에 의해 열응동판을 고정하기 위해 종래 설치되어 있던 관통홀을 필요로 하지 않는다. 따라서 열응동판을 처음 가지고 있던 반전특성을 유지하면서 구비할 수 있어서 삼상 전동기로 흐르는 교류 전류를 정밀하게 차단할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시형태와 관련된 삼상 전동기의 보호장치의 구성을 나타내는 종단 측면도이고,
도2는 금속판 어셈블리 및 하우징 어셈블리의 구성을 나타내는 종단 측면도이고,
도3은 삼상 전동기의 보호장치의 분해 사시도이고,
도4는 삼상 전동기의 보호장치의 횡단 평면도이고,
도5는 스프링지지체와 열응동판과 가동접점과 스프링부재를 조합한 상태를 나타내는 사시도이고,
도6은 열응동판의 중앙부 주변을 확대하여 나타낸 종단 측면도이고,
도7은 밀폐형 전동 압축기의 일예를 나타내는 종단 측면도이고,
도8은 클러스터 소켓의 설치부분을 확대하여 나타내는 종단 측면도이고,
도9는 삼상 전동기와 보호장치의 접속상태를 나타내는 도면이고,
도10a는 클러스터 소켓의 상부측을 나타내는 사시도이고,
도10b는 클러스터 소켓의 하부측을 나타내는 사시도이고,
도11은 본 발명의 제2 실시형태와 관련된 도1에 상당하는 도면이고,
도12는 도4에 상당하는 도면이고,
도13은 본 발명의 제3 실시형태와 관련된 도1에 상당하는 도면이고,
도14는 도4에 상당하는 도면이고,
도15a는 홀더의 평면도이고,
도15b는 홀더의 종단 측면도이고
도16은 본 발명의 변형예와 관련된 도1에 상당한 도면이고,
도17은 본 발명의 변형예와 관련된 도1에 상당한 도면이다.

(제1의 실시형태)

본 발명의 제1의 실시형태에 관하여 도1 내지 도10을 참조하면서 설명한다. 도7은 본 발명의 삼상 전동기의 보호장치(1)를 구비한 세로 설치 로터리식 밀폐형 전동 압축기(2)의 일예를 나타내는 종단 측면도이다. 이 밀폐형 전동 압축기(2)는 금속제의 압축기 하우징(3) 전체가 압축 후의 토출 냉매 통로가 되는 소위 고압 하우징 타입인 것이다. 압축기 하우징(3)은 상하 양단이 개방된 중앙부(3A)와, 중앙부(3A)의 하단측을 기밀하게 덮는 하우징엔드(3B)와, 중앙부(3A)의 상단측을 기밀하게 덮는 하우징엔드(3C)인 세 개의 부분으로 구성되어 있다.

압축기 하우징(3)의 내부에는 로터리 압축기(4) 및 삼상 전동기(5)가 수납되어 있다. 로터리 압축기(4)는 압축기 하우징(3)의 중앙부(3A) 내에서 하우징엔드(3B)측에 배치되어 있다. 로터리 압축기(4)는 하우징(미도시)과 로터(미도시)로 이루어지며, 로터는 크랭크(미도시)와 구동축(미도시)을 통하여 삼상 전동기(5)에 의해 구동된다. 삼상 전동기(5)는 압축기 하우징(3)의 중앙부(3A) 내에 있어서 하우징엔드(3C) 측에 배치되어 있다.

압축기 하우징(3)의 측부에는 흡입관(6)이 설치되어 있으며, 압축기 하우징(3)의 상부에는 토출관(7)이 설치되어 있다. 흡입관(6)은 압축기 하우징(3)의 측부를 관통해서 기밀하게 고정되어 있으면서 로터리 압축기(4)에 접속되어 해당 로터리 압축기(4) 내로 흡입 냉매를 공급한다. 토출관(7)은 압축기 하우징(3)의 상단부를 관통하여 기밀하게 고정되어 있다. 로터리 압축기(4)에 의해 압축된 냉매는 압축기 하우징(3) 안을 통과해 토출관(7)에서 냉동 유닛(미도시)으로 공급된다. 그리고, 압축기 하우징(3) 내부에는 윤활용의 오일이 주입되어 있다.

압축기 하우징(3)(이 경우, 하우징엔드(3C)에 의해 구성된 부분)에는 관통홀(3D)이 설치되어 있으며, 이 관통홀(3D)에는 압축기 하우징(3)의 내부와 외부를 전기적으로 접속하기 위한 기밀(氣密) 도전 단자(10)가 기밀하게 고착되어 있다. 이 기밀 도전 단자(10)는 금속제의 본체에 복수(이 경우, 세 개)의 도전 단자 핀(11)이 관통된 구성으로 이루어져 있다.

이들 도전 단자 핀(11)은 열팽창 계수를 고려한 유리 등으로 이루어지는 전기 절연성의 충전재(미도시)에 의해 주지의 컴프레션 타입의 허메틱실(hermetic seal)에 의해 기밀하게 절연 고정되어 있다. 도전 단자 핀(11)의 일단부(압축기 하우징(3)의 외부측 단부)는 전원(12)(도9참조)에 각각 접속되고, 도전 단자 핀(11)의 타단부(압축기 하우징(3)의 내부측의 단부)는 소켓(13)에 각각 삽입되어 있다. 이 소켓(13)은 세 개의 리드선(14)을 통하여 삼상 전동기(5)에 접속되어 있다.

압축기 하우징(3) 내부에는 고정금구(15)를 통하여 클러스터 소켓(16)이 고정되어 있다. 이 클러스터 소켓(16)은 도8에서도 나타내는 바와 같이 고정금구(15)에 설치된 지지편부(15A,15B)에 끼워 넣어진 상태로 배치되어 있다. 이 클러스터 소켓(16)에는 해당 클러스터 소켓(16)의 길이방향을 따라서 직사각형상으로 개구된 세 개의 삽입구(16A)(도10a참조)가 설치되어 있다. 또한, 클러스터 소켓(16)의 바닥부에는 원형상으로 개구된 세 개의 삽입구(16B)(도10b참조)가 설치되어 있다. 이들 삽입구(16B)는 규격에 준하여 설치되어 있으며, 이 경우 각 변이 등간격이 되는 삼각형을 형성하도록 위치해 있다.

클러스터 소켓(16)의 삽입구(16A)에는 삼상 전동기(5)에서 연장되는 세 개의 리드선(17)(도7참조)이 각각 삽입되어 고정된다. 이들 리드선(17)은 삼상 전동기(5)의 각 상의 권선의 중성점 측의 단자(5A~5C)(도9참조)에 접속되어 있다. 클러스터 소켓(16)의 삽입구(16B)에는 후술하는 보호장치(1)의 세 개의 도전 단자 핀(26)이 각각 삽입가능하게 이루어져 있다.

이어서, 삼상 전동기의 보호장치(1)의 구성에 관하여 설명한다. 도1은 보호장치(1)의 구성을 나타내는 종단 측면도이다.

도1에서 나타내는 바와 같이 보호장치(1)의 밀폐용기(21)는 철판 등을 프레스에 의해 조임 성형하여 만들어진 금속제의 하우징(22)과, 그 개구단에 링 프로젝션 용접 등을 이용하여 기밀하게 고착된 금속판(23)으로 구성되어 있다. 보호장치(1)는 이 밀폐용기(21) 내부에 열응동판(32)을 이용한 접점 개폐 기구를 가지고 있으며, 삼상 전동기(5)로 흐르는 교류전류를 차단하는 용도로 사용될 수 있다.

도2에서 나타내는 바와 같이 보호장치(1)는 금속판 어셈블리(24)와 하우징 어셈블리(25)로 구성되어 있다.

이 중 금속판 어셈블리(24)는 금속판(23)과, 세 개의 도전 단자 핀(26)(도2에서는 두 개만 나타냄)과, 세 개의 고정접점(27)(도2에서는 두 개만 나타냄)을 구비하여 구성되어 있다. 금속판(23)은 전체적으로 상기 하우징(22)보다도 두껍게 형성되어 있으며, 도3에서와 같이 그 외주부가 매끄러운 삼각형상을 이루고 있다. 이 금속판(23)에는 세 개의 관통홀(23A)이 설치되어 있다. 이들 관통홀(23A)은 각 변이 등간격이 되는 삼각형을 형성하도록 위치되어 있다.

세 개의 도전 단자 핀(26)은 금속판(23)의 세 개의 관통홀(23A)로 각각 삽입 통과되어 열팽창 계수를 고려한 유리 등으로 이루어지는 전기 절연성의 충전재(28)에 의해 주지의 컴프레션 타입의 허메틱실에 의해 기밀하게 절연 고정되어 있다. 세 개의 고정접점(27)은 세 개의 도전 단자 핀(26)에 있어서 밀폐용기(21) 안으로 돌출하는 단부에 각각 용접에 의해 고착되어 있다. 이들 세 개의 고정접점(27)은 산화 금속을 포함한 접점이며, 그 형상은 원반모양으로 접점 표면은 아주 조금 볼록한 곡면(구면)을 이루고 있다.

한편, 하우징 어셈블리(25)는, 하우징(22)과, 땜납 펠릿(29)과, 보호판(30)과, 스프링 지지체(31)와, 열응동판(32)과, 세 개의 가동접점(33)(도2에서는 두 개만 나타낸다)과, 스프링부재(34)로 구성되어 있다.

하우징(22)은 도3에서와 같이 그 바깥 둘레부가 상기 금속판(23)의 외주부보다도 약간 작은 매끄러운 삼각형상을 이루고 있다. 또한 도4(도1중, F4-F4선을 따른 보호장치(1)의 횡단평면도)에서도 나타낸 바와 같이, 하우징(22)의 측벽부(22B)에 둘러싸인 공간 내에는 금속판 어셈블리(24)의 세 개의 도전 단자 핀(26)이나 세 개의 고정접점(27)이 수용되도록 이루어져 있다. 이 하우징(22) 내부의 중앙부에는 하향으로 개구된 원형상의 오목한 곳(22A)(도3참조)가 설치되어 있다.

땜납 펠릿(29)은 판상의 땜납(이 경우, 납을 포함하지 않는 것)으로 이루어지는 재료를 찍어내서 성형한 부재로, 그 중앙부에 삽입홀(29A)(도3참조)을 갖는 편평한 링 형상을 이루고 있다. 이 땜납 펠릿(29)의 삽입홀(29A)에는 후술하는 보호판(30)의 돌기부(30A)(도3참조)를 삽입가능하도록 이루어져 있다. 이 땜납 펠릿(29)의 용융온도는 후술하는 열응동판(32)의 반전온도(이 경우 100℃)이상으로 가능한한 낮은 온도(예를 들면 220℃～250℃)로 이루어져 있다.

도3에서 나타내는 바와 같이 보호판(30)은 동판 등을 프레스로 조임 성형하여서 만들어진 것으로 바닥이 있는 원형의 통형상 돌기부(30A)와, 해당 돌기부(30A)의 개구단의 주위에 고리형상으로 설치된 플랜지부(30B)를 갖는다.

도3에서 나타낸 바와 같이 스프링 지지체(31)는 고정부(31A)와, 이 고정부(31A)의 바깥 둘레부에서 하방으로 연장되는 세 개의 연결부(31B)를 갖는다. 고정부(31A)는 중앙부에 원형상의 개구부(31C)를 갖는 원판형상을 이루고 있다. 세 개의 연결부(31B)는 고정부(31A)의 바깥 둘레부에서 해당 고정부(31A)의 둘레방향을 따라서 등간격으로 배치되어 있다. 이들 연결부(31B)는 선단부가 상방으로 만곡한 형상으로 이루어져 있으며 그 선단부에는 직사각형상으로 절결된 피계합부(31D)가 형성되어 있다.

도3에서 나타낸 바와 같이 열응동판(32)은 열에 의해 변형되는 부재(바이메탈이나 트리메탈 등)로 이루어지는 것으로 전체적으로 거의 원판형상으로 형성되어 있다. 이 열응동판(32)은 얕은 접시 모양으로 조임 성형되어 있으며, 소정의 반전 온도(이 경우, 100℃)에 도달하면 그 만곡 방향이 급반전하도록 이루어져 있다. 또한, 이 열응동판(32)은 소정의 반전 온도 이하로 저하되면, 그 만곡 방향이 복귀하도록 이루어져 있다.

이 열응동판(32)의 바깥 둘레부에는 해당 열응동판(32)의 둘레방향을 따라서 등간격으로 외방으로 연장되는 세 개의 연출부(32A)가 형성되어 있다. 또한 이 열응동판(32)의 바깥 둘레부에서 상기 세 개의 연출부(32A) 사이의 부분에는 해당 열응동판(32)의 둘레방향을 따라서 등간격으로 외방으로 연장되는 세 개의 돌편부(32B)가 형성되어 있다. 이들 돌편부(32B)는 연출부(32A) 사이의 중앙부에 각각 형성되어 있다. 또한 이들 돌편부(32B)의 중앙부에는 직사각형으로 절결된 절결부(32C)가 각각 형성되어 있다.

가동접점(33)은 열응동판(32)의 세 개의 연출부(32A)(보호장치(1)의 밀폐용기(21) 내에 있어서, 상기 세 개의 가동접점(27)에 대향하는 부분)의 하면에 각각 용접에 의해 고착되어 있다. 이들 세 개의 가동접점(33)은 산화금속을 포함한 접점으로 그 형상은 원반모양이며 접점 표면은 조금 볼록한 곡면(구면)을 이루고 있다.

스프링부재(34)는 지지부(34A)와, 이 지지부(34A)의 바깥 둘레부에서 연장되는 세 개의 판 스프링부(34B)를 갖는다. 지지부(34A)의 중앙부에는 링모양으로 상방으로 돌출된 돌출부(34C)를 가지고 있다. 세 개의 판 스프링부(34B)는 해당 지지부(34A)의 바깥 둘레부에서 등간격으로 형성 배치되어 있다. 이들 판 스프링부(34B)는 선단부가 상방으로 만곡된 형상으로 이루어져 있고 그 선단부에는 내방으로 절곡된 계합부(34D)가 설치되어 있다.

이와 같은 부재로 이루어지는 하우징 어셈블리(25)는 다음과 같이 하여서 조립된다.

우선, 스프링 지지체(31)의 고정부(31A)의 상면을, 하우징(22) 내부의 하면에 용접에 의해 고착한다. 이때, 고정부(31A)의 개구부(31C)의 중앙부에 하우징(22)의 오목한 곳(22A)이 위치하도록 스프링 지지체(31)를 하우징(22) 내부에 배치하여 용접한다. 이어서 땜납 펠릿(29)을 하우징(22)의 오목한 곳(22A) 내부에 삽입하고, 삽입한 땜납 펠릿(29)의 하면에 보호판(30)을 설치한다. 이때, 보호판(30)의 돌기부(30A)를 땜납(29)의 삽입홀(29A)에 삽입한다. 이에 의해 땜납 펠릿(29)과 보호판(30)으로 이루어지는 돌기부(35)(도1참조)가 형성된다.

이어서, 열응동판(32)을 그 만곡부분의 꼭대기부가 상측(돌기부(35)측)이 되는 상태로 보호판(30)(돌기부(35))의 하면에 배치한다. 이때, 열응동판(32)의 상면 중앙부를 보호판(30)의 하면에 맞닿게 한다. 또한 열응동판(32)의 세 개의 연출부(32A)에 고착된 세 개의 가동접점(33)을 스프링 지지체(31)의 세 개의 연결부(31B) 사이의 중앙부에 각각 위치시킨다(도5참조). 또한, 스프링 지지체(31)의 세 개의 연결부(31B)를 열응동판(32)의 세 개의 절결부(32C)에 각각 끼워 넣는다(도5참조).

그리고, 열응동판(32)의 하부에 스프링부재(34)를 배치하고, 해당 스프링부재(34)의 중앙부의 돌출부(34C)를 열응동판(32)의 하면의 중앙부에 맞닿게 한다. 그리고, 스프링부재(34)의 세 개의 계합부(34D)를 스프링 지지체(31)의 세 개의 피계합부(31D)에 각각 계합시킨다(도5참조). 이에 의해 열응동판(32)의 중앙부를 돌기부(35)와 스프링부재(34) 사이에 낀 상태로 하우징(22)에 일체화시킨 하우징 어셈블리(25)가 조립된다.

이 하우징 어셈블리(25)에 있어서 용접에 의해 고착되어 있는 부분은 하우징(22)과 스프링 지지체(31)와의 접촉부분뿐이다. 그 밖의 각 부재 사이(하우징(22)과 땜납 펠릿(29) 사이, 땜납 펠릿(29)과 보호판(30) 사이, 보호판(30)과 열응동판(32) 사이, 열응동판(32)과 스프링부재(34) 사이)의 접촉부분은 각 부재가 맞닿아 있지만, 고착되지는 않은 상태로 이루어져 있다.

보호장치(1)는 상술한 바와 같이 구성된 금속판 어셈블리(24)의 금속판(23)과 하우징 어셈블리(25)의 하우징(22)의 개구단을 소정압의 가스를 봉입하면서 기밀하게 용접함으로써 조립될 수 있다.

이와 같이 조립된 보호장치(1)에 있어서, 도전 단자 핀(26)과 열응동판(32) 사이에는 고정접점(27)과 가동접점(33)으로 이루어지는 세 쌍의 개폐접점(27,33)이 형성된다. 이에 의해, 보호장치(1) 내부에 세 개의 도전 단자 핀(26)과, 세 쌍의 개폐접점(27,33)과, 열응동판(32)으로 이루어지는 전로(電路)가 형성된다.

열응동판(32)은 스프링부재(34)에 의해 고정접점에서 멀어지는 방향으로 부세된 상태가 된다. 또한, 열응동판(32)의 중앙부는 도6에서 나타내는 바와 같이 그 하면이 스프링부재(34)의 돌기부(34C)의 상단부에 의해 눌려져, 그 상면이 보호판(30)의 플랜지부(30B)에 의해 눌려진 상태가 된다. 즉 열응동판(32)의 중앙부의 상면 및 하면은 양면 모두 링 모양 부분(돌출부(34C) 및 플랜지부(30B))에 의해 가압된 상태가 된다.

따라서, 열응동판(32)이 반전할 때에는 상기 돌출부(34C) 및 플랜지부(30B)에 의해 둘러싸인 열응동판(32)의 중앙부는 돌출부(34C)의 내부공간(C) 및 플랜지부(30B)의 내부공간(D)에 있어서 규제받는 일 없이 움직일 수 있다. 그 때문에 열응동판(32)의 동작에 고정부가 끼치는 영향을 적게 하여, 서멀 프로텍터로서 열응동판(32)이 처음 가지고 있던 반전 특성을 살리는 설계를 할 수 있다.

또한, 스프링 지지체(31)에 있어서 하우징(22)과 스프링부재(34)를 연결하는 세 개의 연결부(31B)는 열응동판(32)의 세 개의 절결부(32C)에 각각 끼워 넣어져 있으며, 돌편부(32B) 사이에 끼워진 상태로 이루어져 있다. 그 때문에 열응동판(32)이 해당 열응동판(32)의 중앙부(돌기부(35)와 스프링부재(34)의 돌출부(34C) 사이에 끼워진 부분)를 중심으로 회전하는 것이 방지된다. 또한 열응동판(32)은 그 바깥 둘레부에서 등간격을 갖는 세 개의 부분(절결부(32C))이 연결부(31B)에 의해억제된 상태가 된다. 그 때문에, 열응동판(32)은 그 둘레방향으로의 회전 및 수평방향으로의 이동이 방지된다. 이와 같이 열응동판(32)은 그 둘레방향으로의 회전 및 수평방향으로의 이동이 방지되도록 이루어져 있다. 이에 의해 보호장치(1)의 밀폐용기(21) 내부에서 세 개의 가동접점(33)이 세 개의 고정접점(27)에 상하 방향으로 대향하여 세 쌍의 개폐접점(27,33)이 형성된 상태가 유지되도록 이루어져 있다.

또한, 땜납 펠릿(29)은 그 상부가 하우징(22)의 오목한 곳(22A) 내에 삽입되며 그 하부(삽입홀(29A))에 보호판(30)의 돌기부(30A)가 삽입된 상태로 이루어져 있다. 이에 의해 땜납 펠릿(29)의 상하방향 및 수평방향의 위치가 결정되도록 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 보호장치(1)는 세 개의 도전 단자 핀(26)이 상기 클러스터 소켓(16)의 세 개의 삽입구(16B)로 끼워 넣어져서 밀폐형 전동 압축기(2)에 설치된다. 이들 도전 단자 핀(26)은 클러스터 소켓(26) 내부에서 리드선(27)에 접속된다. 이에 의해 도9에서 나타내는 바와 같이 보호장치(1)의 세 개의 도전 단자 핀(26)이 리드선(17)을 통해서 삼상 전동기(5)의 각 상(相)의 권선의 중성점 측의 단자(5A~5C)에 각각 접속된 상태가 된다. 즉, 보호장치(1)는 삼상 전동기(5)의 스타결선(Y결선)의 중성점에 배치되어 해당 삼상 전동기(5)의 중성점으로서 기능한다.

그리고 밀폐형 전동 압축기(2)의 내부의 냉매가 이상 고온이 되었을 때, 혹은 삼상 전동기(5)에 이상 전류가 흘렀을 때 등, 보호장치(1)의 내부온도가 열응동판(32)의 반전온도를 초과하면, 열응동판(32)이 반전하여서 개폐접점(27,33) 사이가 개방되어 삼상 전동기(5)로의 급전이 차단된다. 또한, 냉매의 온도 혹은 삼상 전동기(5)의 전류 값이 소정 값 이하로 저하하여서 보호장치(1)의 내부 온도가 열응동판(32)의 반전 온도 이하로 저하하면, 열응동판(32)이 복귀하여서 다시 개폐접점(27,33) 사이가 닫히고 삼상 전동기(5)로의 통전 상태가 된다.

제어 대상 기기인 로터리 압축기(4)의 통상 운전시에는 삼상 전동기(5)의 운전 전류에 의해 열응동판(32)이 반전 온도로 도달하는 일은 없다. 또한, 삼상 전동기(5)가 구속상태가 되었을 때에는 전로의 일부를 구성하는 열응동판(32) 자체에서 발생하는 열에 의해 단시간에 열응동판(32)이 반전하여 개폐접점(27,33) 사이를 개방한다. 이 경우, 열응동판(32)에 발생하는 열은 해당 열응동판(32)에 직접 접촉해 있는 돌기부(35)를 통하여 하우징(22)으로 방열된다. 따라서, 열응동판(32)이 이상하게 발열하는 일은 없다.

예를 들면, 보호장치(1)가 장기간에 걸쳐 개폐접점(27,33)의 개폐를 반복하여 보증 동작 회수를 초과하면 고정접점(27)과 가동접점(33)이 용착하여 개방 불가능해지는 경우가 있다. 이 경우에 삼상 전동기(5)의 회전자(미도시)가 구속되면, 과대한 전류에 의해 열응동판(32)의 온도(특히 중앙부의 온도)가 상승하고, 그 열이 보호판(30)을 통해서 땜납 펠릿(29)으로 전달된다. 이 경우, 땜납 펠릿(29)에 전달된 열의 일부는 상술한 바와 같이 하우징(22)으로 방열되는데, 개폐접점(27,33)이 용착(溶着)한 상태에서는 열응동판(32)이 계속적으로 발열한다. 열응동판(32)이 이상 발열하면, 그 열에 의해 땜납 펠릿(29)이 용융온도에 도달하여 용융하고, 보호장치(1)는 열응동판(32)을 사이에 끼울 돌기부(35)를 잃어버린 상태가 된다. 이 상태에서는 열응동판(32)이 스프링부재(34)에 의해 고정접점(27)에서 멀어지는 방향으로 한층 더 부세되기 때문에 용착한 개폐접점(27,33)은 거의 동시에 개방된다. 그 때문에 삼상 전동기(5)로의 통전을 확실하게 차단할 수 있다.

이상에 설명된 바와 같이 본 실시형태의 삼상 전동기의 보호장치(1)에 따르면, 열응동판(32)은 그 중앙부가 하우징(22) 내부에 설치된 돌기부(35)와 스프링부재(34) 사이에 끼워져 있다. 이에 의해 열응동판을 고정하기 위해 종래 설치되어 있던 관통홀을 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서 열응동판(32)을 최초 가지고 있던 반전특성을 유지하면서 구비할 수 있어서 삼상 전동기(5)로 흐르는 교류 전류를 정밀하게 차단할 수 있다.

또한, 삼상 전동기의 보호장치(1)는 열응동판(32)에 관통홀을 가지고 있지 않아서 관통홀의 주위에 균열 등이 발생할 우려가 없어 열응동판(32)이 당초 가지고 있는 반전 특성이 저해되는 일이 없다.

또한, 삼상 전동기의 보호장치(1)는 열응동판(32)을 사이에 두는 돌기부(35)의 일부가 땜납 펠릿(29)(땜납으로 이루어지는 부재)에 의해 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 예를 들면, 개폐접점(27,33)이 용착함으로써 열응동판(32)이 이상 발열하면, 그 열에 의해 돌기부(35)의 일부가 용융하고, 보호장치(1)는 열응동판(32)을 사이에 둔 돌기부(35)를 잃어버린 상태가 된다. 이 상태에서는 열응동판(32)이 스프링부재(34)에 의해 고정접점(27)에서 멀어지는 방향으로 부세된다. 따라서 융착한 개폐접점(27,33)을 개방할 수 있다.

또한, 삼상 전동기의 보호장치(1)는 열응동판(32)을 사이에 둔 스프링부재(34)가 하우징(22)에 고착된 스프링 지지체(31)를 통해서 고정되어 있다. 이와 같은 구성에 따르면 열응동판(32)을 돌기부(35)와 스프링부재(34) 사이에 둔 상태로 하우징(22)에 일체화시킬 수 있다. 따라서 삼상 전동기의 보호장치(1)를 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 삼상 전동기의 보호장치(1)는 스프링 지지체(31)에 있어서 하우징(22)과 스프링부재(34)를 연결하는 부분(연결부(31B))을 이용하여서, 열응동판(32)이 해당 열응동판(32)의 중앙부를 중심으로 회전하는 것을 방지하도록 구성되어 있다. 따라서, 이와 같은 회전방지를 위한 부재로서 새로운 부재를 설치할 필요가 없다. 이에 의해 부품수가 늘어나는 일이 없이 삼상 전동기의 보호장치(1)를 제조할 수 있다.

(제2의 실시형태)

이어서 본 발명의 제2의 실시형태에 관하여 도11 및 도12를 참조하면서 설명한다. 본 실시형태는 하우징(41)의 내주면(41C)에 열응동판(43)의 일부를 맞닿게 함으로써 해당 열응동판(43)의 둘레방향으로의 회전을 방지하도록 구성한 것이다.

도11에서 나타내는 바와 같이 하우징(41)의 중앙부에는 프레스에 의해 조임 성형된 돌기부(41A)가 설치되어 있다. 또한, 금속판(23)의 중앙부에는 코일스프링(42)이 지지되어 있으며, 이 코일스프링(42)은 열응동판(43)의 중앙부를 돌기부(41A)와의 사이에 끼워 두어 해당 열응동판(43)을 고정접점(27)에서 멀어지는 방향으로 부세하도록 이루어져 있다.

도12에서와 같이 열응동판(43)의 바깥 둘레부에 있어서 가동접점(33)이 고착된 세 개의 연출부(43A) 사이의 중앙부에는 직사각형상으로 바깥쪽으로 연장되는 세 개의 연장부(43B)가 각각 형성되어 있다. 이들 세 개의 연장부(43B)의 선단부는 아주 작은 간극(미도시)을 가지고 하우징(41)의 내주면(41C)에 대향해 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 연장부(43B)는 하우징(41)의 내주면(41C)에 맞닿아서 열응동판(43)이 해당 열응동판(43)의 중앙부를 중심으로 회전하는 것, 및 열응동판(43)이 수평방향으로 이동하는 것을 방지한다.

또한, 연장부(43B)는 하우징(41)의 내주면(41C) 사이에 아주 적은 간극을 갖는다. 그 때문에 연장부(43B)는 열응동판(43)의 반전시 및 복귀시에 하우징(41)의 내주면(41C)에 걸리는 일은 없으며 해당 열응동판(43)의 반전 특성에 영향을 주는 일은 없다.

또한, 열응동판(43)의 일부에 해당 열응동판(43)의 회전을 방지하는 기능을 담당하는 연장부(43B)를 설치하였다. 따라서, 회전방지를 위한 부재로서 새로운 부재를 설치할 필요가 없다. 또한, 기존 부재의 일부(예를 들면, 상술한 제1의 실시형태에 나타낸 스프링부재(34)의 연결부(31B))를 회전방지를 위한 부재로서 이용할 필요도 없다. 이로 인해 부품수의 증가를 한층 더 억제하면서 삼상 전동기의 보호장치를 제조할 수 있다.

(제3의 실시형태)

이어서, 본 발명의 제3의 실시형태에 관하여 도13 내지 도15a, b를 참조하면서 설명한다. 도13 및 도14에서 나타내는 바와 같이 본 실시형태는 열응동판(52)의 회전을 방지하기 위한 홀더(51)를 회전 방지 전용의 독립된 부재로서 설치한 것이다.

이 홀더(51)는 도15a 및 도15b에서 나타내는 바와 같이 돌기부(51A)와, 이 돌기부(51A)를 중심으로 외방으로 연장되는 세 개의 고정부(51B)를 갖는다. 돌기부(51A)는 상방으로 원기둥형상으로 연장되어 있으며, 코일스프링(42)(도13참조)을 유지하도록 이루어져 있다. 세 개의 고정부(51B)는 돌기부(51A)를 중심으로 둘레 방향으로 등간격을 가지며, 그 외단부에는 상방으로 판형상으로 연장되는 유지부(51C)가 설치되어 있다. 이들 유지부(51C)의 상단부에는 직사각형 형상으로 상방으로 돌출한 돌출부(51D)가 설치되어 있다.

이 홀더(51)의 고정부(51B)는 도13에서 나타내는 바와 같이 금속판(23)의 상면에 고착된다. 이에 의해 홀더(51)의 돌기부(51A)는 금속판(23)의 상면 중앙부에 배치된다. 그리고, 이 홀더(51)의 돌기부(51A)에 코일스프링(42)이 유지된다. 또한 홀더(51)의 세 개의 돌출부(51D)는 도14에서와 같이 열응동판(52)의 세 개의 절결부(52C)에 각각 끼워 넣어져 돌편부(52B)에 끼워진 상태가 된다. 이에 의해 열응동판(52)이 해당 열응동판(52)의 중앙부를 중심으로 회전하는 것, 및 열응동판(52)이 수평방향으로 이동하는 것이 방지된다.

(그 밖의 실시형태)

그리고, 본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 다음과 같은 변형이 가능하다.

상술된 제1의 실시형태에 있어서, 탄성부재는 하우징(22)에 고착된 스프링지지체(31)를 통하여 고정된 스프링부재(34)로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도16에서와 같이 금속판(23)의 중앙부에 코일스프링(42)을 유지하고, 이 코일스프링(42)에 의해 열응동판(32)의 중앙부를 돌기부(35)와의 사이에 끼워두어 해당 열응동판(32)을 고정접점(27)에서 멀어지는 방향으로 부세하도록 해도 좋다.

또한, 상술한 제1의 실시형태에 있어서, 돌기부(35)는 땜납 펠릿(29)과 보호판(30)으로 이루어지는 것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 도17에서와 같이 하우징(41)의 중앙부를 프레스에 의해 조임 성형하여 설치한 돌기부(41A)라도 좋다.

스프링부재(34)나 코일스프링(42)은 용착한 세 쌍의 개폐접점(27,33)을 거의 동시에 개방할 정도의 부세력을 갖는 것으로 한정되는 것은 아니며, 용착한 세 쌍의 개폐접점(27,33) 중 적어도 두 개를 개방할 수 있을 정도의 부세력을 가지고 있으면 된다.

본 발명의 삼상 전동기의 보호장치는 수직의 밀폐형 전동 압축기(2)뿐만 아니라, 수평의 밀폐형 전동 압축기에 사용해도 좋다. 또한, 본 발명의 삼상 전동기의 보호장치는 흡입측인 저압부에 삼상 전동기(5)가 배치되고, 토출측인 고압부에 로터리 압축기(4)가 배치된 소위 저압 하우징 타입의 밀폐형 전동 압축기에 이용해도 좋다. 또한 압축기의 형식은 로터리 압축기에 한정되는 것은 아니고 스크롤 압축기 등 다른 형식의 것도 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명의 삼상 전동기의 보호장치는 예를 들면 선박에 이용되는 발동기용 보호장치로서도 이용해도 좋다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 열응동판을 고정하기 위해 종래 설치되어 있던 관통홀을 필요로 하지 않고, 열응동판을 처음 가지고 있던 반전특성을 유지하면서 구비할 수 있다. 따라서, 예를 들면 밀폐형 전동 압축기용의 삼상 전동기의 서멀 프로텍터로서 유용하다.

1; 삼상 전동기의 보호장치
5; 삼상 전동기
5A,5B,5C; 삼상 전동기의 각 상의 권선의 중성점 측의 단자
21; 밀폐용기
22,41; 하우징
23; 금속판
23A; 관통홀
26; 도전 단자 핀
27; 고정접점
28; 충전재
29; 땜납 펠릿(땜납으로 이루어지는 부재)
31; 스프링 지지체(지지체)
31B; 연결부(회전방지부재, 지지체에 있어서 하우징과 탄성부재를 연결하는 부분)
32,43,52; 열응동판(熱應動板)
33; 가동접점
34; 스프링부재(탄성부재)
35,41A; 돌기부
42; 코일스프링(탄성부재)
43B; 연장부(회전방지부재)
51; 홀더(회전방지부재)

Claims (4)

1. 금속제의 하우징(22,41)과 그 개구단에 기밀하게 고착된 금속판(23)으로 구성되는 밀폐용기(21)와,
   상기 하우징(22,41) 내부에 설치된 돌기부(35,41A)와,
   상기 금속판(23)에 설치된 세 개의 관통홀(23A)에 각각 삽입 통과되어 전기 절연성의 충전재(28)에 의해 기밀하게 고정된 세 개의 도전 단자 핀(26)과,
   상기 세 개의 도전 단자 핀(26)의 상기 밀폐용기(21) 안으로 돌출하는 단부에 각각 고착된 세 개의 고정접점(27)과,
   접시모양으로 조임 성형되어서 소정의 온도로 그 만곡방향이 반전하는 열응동판(32,43,52)과,
   상기 열응동판(32,43,52)에 있어서 상기 세 개의 고정접점(27)에 대향하는 부분에 각각 고착되어, 상기 세 개의 고정접점(27)과 함께 세 쌍의 개폐접점을 구성하는 세 개의 가동접점(33)과,
   상기 열응동판(32,43,52)의 중앙부를 상기 돌기부(35,41A) 사이에 끼워두고 해당 열응동판(32,43,52)을 상기 고정접점(27)에서 멀어지는 방향으로 부세하는 탄성부재(34,42)와,
   상기 열응동판(32,43,52)이 해당 열응동판(32,43,52)의 중앙부를 중심으로 회전하는 것을 방지함으로써 상기 세 개의 가동접점(33)이 상기 세 개의 고정접점(27)에 대향한 상태를 유지하는 회전방지부재(31B,43B,51)를 구비하여,
   상기 세 개의 도전 단자 핀(26)이 삼상 전동기(5)의 각 상의 권선의 중성점 측의 단자(5A,5B,5C)에 각각 접속된 상태로 이용되어, 해당 삼상 전동기(5)로 흐르는 교류전류를 차단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼상 전동기의 보호장치.
   
2. 제1항에 기재된 삼상 전동기의 보호장치에 있어서,
   상기 돌기부(35)는 땜납으로 이루어지는 부재(29)에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼상 전동기의 보호장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 삼상 전동기의 보호장치에 있어서,
   상기 탄성부재(34)는 상기 하우징(22)에 고착된 지지체(31)를 통하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 삼상 전동기의 보호장치.
   
4. 제3항에 기재된 삼상 전동기의 보호장치에 있어서,
   상기 회전방지부재는 상기 지지체(31)에 있어서 상기 하우징(22)과 상기 탄성부재(34)를 연결하는 부분(31B)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼상 전동기의 보호장치.

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