KR101179349B1

KR101179349B1 - 밀폐형 전동 압축기, 냉동 사이클 장치

Info

Publication number: KR101179349B1
Application number: KR20100077238A
Authority: KR
Inventors: 데쯔야 다도꼬로; 아쯔시 시마다; 슈우헤이 니이무라
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-09-03
Also published as: JP2011229221A; KR20110115943A; CN102220954A

Abstract

본 발명은 모터의 고정자 권선을 직렬과 병렬로 절환하는 것을 가능하게 하는 밀폐형 전동 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
9개의 도전 핀과, 상기 밀폐 용기 내에 배치되어, 상기 모터의 권선을 구성하는 6개의 권선을 구비하고, 상기 6개의 권선 중 3개의 권선의 각 일단부를, 상기 9개의 도전 핀 중 3개의 도전 핀과 접속하고, 상기 밀폐 용기 내에서 당해 3개의 권선의 타단부를 1개에 접속하여 중성점을 구성하고, 남은 6개의 도전 핀 중 2개씩을 남은 3개의 각 권선으로 접속한 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기이다.

Description

밀폐형 전동 압축기, 냉동 사이클 장치 {CLOSED TYPE ELECTRIC COMPRESSOR, REFRIGERATION CYCLE DEVICE}

본 발명은 DC 브러시리스 모터에 의해 구동되는 밀폐형 전동 압축기에 관한 것으로, 또는 HFC 냉매나 자연계 냉매를 사용한 공기 조화기, 냉동 냉장고, 냉기 응용 제품, 히트 펌프 급탕기 등의 냉동 사이클 장치에 적합한 것이다.

DC 브러시리스 모터로 구동되는 밀폐형 전동 압축기를 탑재한 룸 에어컨 등의 시스템의 에너지 절약화를 도모할 때에, 실사용에서의 운전 시간이 많은 저속 조건에서의 고효율화가 중요한 과제로 되고 있다.

이와 같은 용도에 적합한 기술로서 특허 문헌 1이 알려져 있다. 이에 따르면, 도 9를 참조하고 있는 단락 [0004]에는 다음과 같이 기재되어 있다. 즉, 「도 9는 DC 브러시리스 모터의 출력 특성도로, (a)는 토크 상수가 클 때, 즉 권선의 권취수가 많을 때의 출력 특성을 나타내고, (b)는 토크 상수가 작을 때, 즉 권선의 권취수가 적을 때의 출력 특성을 나타내고 있다. 도면 중, 횡축은 회전 전기의 회전수, 종축은 회전 전기의 출력을 각각 나타내고, 실선으로 나타내어지는 곡선은 동일 효율점을 연결한 것이고, 이 도면으로부터 명백한 바와 같이, 토크 상수가 크고 권취수가 클 때에는, 소정의 저회전 영역에 최고 효율 영역이 존재하고, 토크 상수가 작고 권취수가 적을 때에는 소정의 고회전 영역에 최고 효율 영역이 존재한다.」는 것이다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 평6-205573호 공보

일반적인 기기의 설계로서, 저속 조건(혹은, 고속 조건)에서의 효율을 향상시키려고 하면 모터의 최고 효율 영역을 저속 조건(혹은, 고속 조건)에 맞추어 설계하게 된다. 이와 같은 설계를 한 경우, 고속 조건(혹은, 저속 조건)에서는 모터의 효율을 최고 효율 영역에서는 사용할 수 없어, 최악의 경우에는 모터를 구동하는 것 자체가 곤란해진다. 즉, 저속 운전 조건과 고속 운전 조건의 양쪽에 적합한 모터를 설계하는 것은 곤란하다.

따라서, 종래부터 특허 문헌 1과 같이, DC 브러시리스 모터의 제어 방식으로서, 모터의 고정자 권선을 직렬과 병렬로 절환하는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 특허 문헌 1에는 고정자 권선이 회전자의 회전수의 변화에 따라서 절환 가능하게 되어 있지만, 단자의 구체적인 배치나 구성 등에 대해서는 개시되어 있지 않다. 즉, 고정자 권선으로부터의 리드선 인출 개수를 증가시킬 필요가 있지만, 종래의 밀폐형 전동 압축기의 구성에서는 실현할 수 없다.

본 발명은 모터의 고정자 권선을 직렬과 병렬로 절환하는 것을 가능하게 하는 구체적 구성을 밀폐형 전동 압축기에서 실현하는 것을 목적으로 한다. 또한, 압축기 회전수에 대해, 저속 운전 조건과 고속 운전 조건의 양쪽에 적합한 냉동 사이클 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

밀폐 용기 내에, 압축 기구부와, 이 압축 기구부를 구동하기 위한 DC 브러시리스 모터와, 이 모터의 회전력을 상기 압축 기구부로 전달하기 위한 크랭크축을 구비한 밀폐형 전동 압축기에 있어서,

상기 모터에 급전을 행하는 도전 핀을 9개 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

상기 모터에 급전을 행하는 9개의 도전 핀과,

상기 밀폐 용기 내에 배치되어, 상기 모터의 권선을 구성하는 6개의 권선을 구비하고,

상기 6개의 권선 중 3개의 권선의 각 일단부를, 상기 9개의 도전 핀 중 3개의 도전 핀과 접속하고, 상기 밀폐 용기 내에서 당해 3개의 권선의 타단부를 1개에 접속하여 중성점을 구성하고,

남은 6개의 도전 핀 중 2개씩을 나머지 3개의 각 권선으로 접속한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 모터의 고정자 권선을 직렬과 병렬로 절환하는 것을 가능하게 하는 밀폐형 전동 압축기를 실현할 수 있다. 또한, 압축기 회전수에 대해, 저속 운전 조건과 고속 운전 조건의 양쪽에 적합한 냉동 사이클 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 덮개의 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 밀폐형 전동 압축기를 도시하는 단면도.
도 3의 (a)는 종래의 밀폐형 전동 압축기의 고정자 권선 접속도, (b)는 본 발명의 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 고정자 권선 접속도.
도 4는 본 발명의 일례를 도시하는 시스템 구성도.
도 5의 (a)는 본 발명의 제2 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 덮개의 사시도, (b)는 그 덮개를 밀폐형 전동 압축기에 내장했을 때의 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 덮개의 사시도.
도 7은 본 발명의 제4 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 덮개의 사시도.
도 8의 (a)는 본 발명의 제5 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 덮개의 사시도, (b)는 본 발명의 제6 실시예의 클러스터 접속도.
도 9는 본 발명의 제6 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 덮개의 사시도.
도 10의 (a)는 본 발명의 제7 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 덮개의 사시도, (b)는 본 발명의 제7 실시예의 허메틱 터미널의 확대도.
도 11은 본 발명의 제8 실시예의 밀폐형 전동 압축기의 덮개의 사시도.
도 12는 본 발명의 실시예의 출력과 회전수의 관계를 나타내는 도면.

이하, 본 발명에 관한 밀폐형 전동 압축기의 실시 형태를, 도면을 사용하여 설명한다. 각 도면에 있어서의 동일 부호는 동일물 또는 상당물을 나타낸다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 밀폐형 전동 압축기의 덮개(1B)를 도시하는 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시하는 압축기의 종단면도이다. 본 실시 형태는, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같은 밀폐형의 스크롤 압축기이지만, 이는 일례로서 도시하는 것이고, 스크롤 압축기만으로 한정되는 것이 아니라, 다른 압축기라도 상관없다.

밀폐 용기(1)는, 통체(1A), 덮개(1B), 바닥체(1C)로 구성된다. 이 밀폐 용기(1) 내에 용접이나 수축 끼워 맞춤 등으로 프레임(9)을 고정하여, 크랭크축(6)의 지지 부재로 한다. 이를 주베어링 지지 부재라고 칭한다.

크랭크축(6)의 하단부는 밀폐 용기(1)의 하부의 오일 저장부에 도달하여, 밀폐 용기(1) 내에 용접이나 수축 끼워 맞춤하여 고정된 부베어링 지지 부재(11)와, 이 부베어링 지지 부재(11)에 용접이나 볼트 고정된 부베어링(12)에 축지지된다.

이들에 의해, 크랭크축(6)은 안정적으로 회전할 수 있다.

프레임(9)과, 이 프레임(9) 상에 볼트 고정한 고정 스크롤(7)의 사이에, 선회 스크롤(8)을 끼워 넣어 스크롤식 압축 기구부(2)를 구성한다. 선회 스크롤(8)의 스파이럴과 고정 스크롤(7)의 스파이럴은 서로 맞물려 있다. 선회 스크롤(8)은 크랭크축(6)에 의해 구동된다. 상세하게는, 크랭크축(6)의 편심부가 선회 스크롤(8)의 스파이럴의 이면에 끼워 맞추어져 있어, 자전 운동하지 않고 공전 운동을 행하도록 원궤도 운동한다. 선회 스크롤(8)과 프레임(9) 사이에 설치된 올덤 링(10) 등[올덤 링(10)의 키와, 선회 스크롤(8)의 키 홈과, 프레임(9)의 키 홈]에 의한 자전 방지 기구에 의해 선회 스크롤(8)의 자전이 방지된다.

크랭크축(6)의 상단부에 있는 선회축부를 선회 스크롤(8)에 설치한 선회 베어링에 끼워 맞추어, 편심 구동함으로써 선회 스크롤(8)을 원궤도 운동시키고, 이에 의해 고정 스크롤(7)의 스파이럴과 선회 스크롤(8)의 스파이럴로 형성하고 있는 압축실이, 외주측으로부터 중앙부로 이동하면서, 그 용적을 작게 하고 있다.

이를 이용하여, 밀폐 용기(1) 밖으로 통한 흡입 파이프(1D) 및 고정 스크롤(7)의 상부의 흡입구(7A)로부터 냉매 가스를 흡입하여 압축해 간다. 소정 압력 이상으로 된 냉매 가스는 고정 스크롤(7)의 중앙부의 토출구(7B)로부터 밀폐 용기(1) 내로 토출된다.

밀폐 용기(1) 내는 토출압의 냉매로 채워지는, 소위 고압 챔버 타입의 압축기이다. 밀폐 용기(1) 내의 냉매는 토출 파이프(1E)로부터 접속되는 사이클로 토출된다. 그리고, 냉동 사이클 내를 순환하여, 흡입 파이프(1D)로 되돌아오고, 이상을 반복한다.

크랭크축(6)은 모터에 의해 회전된다. 모터의 고정자(3)는 상기 압축 기구부(2)와 부베어링 지지 부재(11) 사이에 위치하여, 용접이나 수축 끼워 맞춤 등으로 밀폐 용기(1)에 고정되어 있다. 모터의 회전자(4)는 크랭크축(6)에 수축 끼워 맞춤이나 압입에 의해 고정되어 있다. 이들 고정자(3)와 회전자(4)에 의해 모터가 구성되어 있다.

회전자(4)의 상하 단부에는 핀(4B)에 의해 고정 부착된 평형추(4A)가 설치되고, 이에 의해 회전자(4) 및 크랭크축(6)이 안정적으로 회전하여, 선회 스크롤(8)을 안정적으로 원궤도 운동시킬 수 있다.

회전자(4)는 강판을 적층한 회전자 철심(4C)의 내부에 영구 자석(도시하지 않음)을 4개소 내장한 구성으로 하고, 고정자(3)는 강판을 적층한 고정자 철심(3B)에 6개의 티스(도시하지 않음)와 그들을 연결하는 요크(도시하지 않음)로 이루어지고, 각 티스 사이에 내측 및 상하측으로 개방된 6개의 슬롯(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

각 티스의 직경 방향의 내측의 선단은, 주지와 같이, 회전자(4)의 외주면을 따르도록 확대 개방된 티스 선단부가 형성되어 있다. 상기 슬롯은 고정자 권선(3C)을 수납하기 위한 것이다. 절연지(도시하지 않음)를 통해 각 티스에 슬롯(도시하지 않음)의 공간을 이용하여, 2조의 U상, V상, W상의 고정자 권선(3C)을 직접 권회함으로써, 소위 집중 권취 방식에 의해 고정자(3)의 자극을 형성하여, 4극 6슬롯의 모터를 구성하고 있다.

또한, 3A는 리드선으로, 모터에 전력을 부여하기 위한 선이다. 이 리드선(3A)은 밀폐 용기(1)의 외부의 전원과 접속하기 위한 허메틱 터미널(5)에 접속된다. 접속은 커넥터인 클러스터(3D)에 의해 행해진다.

고정자 권선으로부터 리드선(3A)을 압축 기구부(2)측으로 9개 인출하여, 밀폐 용기(1)의 통체(1A)와 프레임(9)과 고정 스크롤(7)에 형성한 리드선(3A) 유도 홈(도시하지 않음)을 통해 압축 기구부(2)의 상방으로 유도하여, 덮개(1B)에 설치한 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)에 각각 접속한다. 이 도전 핀(5A)으로부터 모터로의 급전이 행해진다.

도 3의 (a)에 종래의 병렬 접속의 고정자 권선(3C)의 접속도, 도 3의 (b)에 본 발명의 실시예의 직렬, 병렬 절환용 고정자 권선(3C)의 접속도를 도시한다.

도 3의 (a)에 도시하는 종래의 형태에서는, 독립된 권선이 6개 있고, 검은 원으로 나타내는 중성점(1x)에 대해, 제1 각 권선(U2, V2, W2)과 제2 각 권선(U1, V1, W1)의, 2개의 권선의 각 조 (U1, U2), (V1, V2), (W1, W2)가 각각 병렬로 접속되어, 각각 U상, V상, W상을 구성하고 있다. 모터의 리드선(3A)은 U상, V상, W상의 각 상으로부터 1개씩의 3개로 된다.

도 3의 (b)에 도시하는 본 발명의 실시예에서는, 독립된 권선이 6개 있고, 3개의 권선이 단독으로 중성점(1x)에 접속되어 있다(U2, V2, W2). 이를 제1 각 권선이라고 칭하는 것으로 한다. 이들과는 별도로, 중성점(1x)에 접속되지 않은 권선(U1, V1, W1)이 있다. 이를 제2 각 권선이라고 칭하는 것으로 한다. 이 각각의 각 권선 (U2, V2, W2)와 (U1, V1, W1)은 쌍을 이루고 있다. 이들 중성점(1x)에 접속되는 제1 권선군과 중성점에 접속되지 않은 제2 권선군이, 권선 절환 장치(30)(도 4)에 의해 병렬 또는 직렬로 접속된다. 이들 중 어느 하나의 접속 구성에 의해 압축기가 구동되게 된다.

직렬, 병렬 절환용 모터의 리드선(3A)은 U상, V상, W상의 각 상으로부터 5A1 내지 5A3, 5A4 내지 5A6, 5A7 내지 5A9라고 하는 것과 같이, 3개씩 인출할 필요가 있어, 합계 9개 필요해진다.

따라서, 본 실시예의 밀폐형 전동 압축기는 덮개(1B)를 도 1, 도 2와 같이 구형상으로 하고, 3개의 도전 핀(5A)을 구비한 허메틱 터미널(5)을 3개 설치한 구성으로 하고 있다. 본 실시예에서는, 덮개(1B)는 지금까지와 동일한 형상이므로, 즉시 적용 가능하고, 기존의 조립에 플러스 알파로 허메틱 터미널(5)을 설치하는 것만으로 좋다. 또한, 종래의 허메틱 터미널(5)을 1개 설치한 덮개(1B)에 대해, 허메틱 터미널(5)을 3개 설치한 본 실시예의 덮개(1B)는, 덮개(1B)가 구형상으로 되어 있음으로써, 덮개(1B)에 반복해서 작용하는 압력으로의 내력을 확보하고 있다.

도 4에 본 실시예의 시스템 구성도의 일례를 도시한다.

밀폐형 전동 압축기는 인버터(20)에 의해 회전수가 제어된다. 또한, 릴레이에 의해 동작하는 권선 절환 장치(30)를 구비하여, 인버터(20)와 압축기 사이에 배치함으로써, 권선 절환 장치(30)에 의해 운전 조건에 따라서 압축기의 모터의 고정자 권선(3C)을 직렬과 병렬로 절환한다. 권선 절환 장치(30)는 압축기와의 조합에 의해, 그 내부에 중성점(30x)을 구성할 수 있는 구조를 구비하고 있다. 권선 절환 장치(30)의 내용물로서의 당해 구조를 착상하여, 구성하는 것은 당업자라면 전혀 곤란함 없이 가능한 작업이다.

그 절환은 제어 장치(50)에 의해 행해진다. 도면 중 파선으로 나타내는 제어 장치(50)로부터의 신호에 의해, 권선 절환 장치(30) 내의 릴레이를 절환하여, 내부에 중성점을 구성하는지 여부를 제어한다. 제어 장치(50)는, 예를 들어 수집한 모터 회전수 정보에 기초하여 권선 절환 장치(30)를 제어함으로써, 고정자 권선의 직렬 접속과 병렬 접속의 절환을 제어한다. 또 다른 예로서는, 제어 장치(50)는 모터의 출력-회전수에 기초하는 효율의 맵 데이터를 유지하고 있고, 당해 맵 데이터에 기초하여 절환을 제어한다.

도전 핀(5A)은 5A1 내지 5A9라고 하는 바와 같이, 밀폐 용기(1)로부터 9개 나와 있다. 어느 3개를 1개로 정리하여 1개의 터미널(5)로 할지는 적절하게 결정하면 된다. 예를 들어, (5A1-5A4-5A7), (5A2-5A5-5A8), (5A3-5A6-5A9)라고 하는 바와 같이, 1개의 터미널에 U, V, W를 1개씩 배치한 구성으로 한다. 이렇게 하면 직감적으로 이해하기 쉽다. 또한 예를 들어, (5A1-5A2-5A3), (5A4-5A5-5A6), (5A7-5A8-5A9)라고 하는 바와 같이, 1개의 터미널은 모두 U상, 다른 1개의 터미널은 모두 V상, 또 다른 1개의 터미널은 모두 W상과 같이 배치한 구성으로 한다. 이와 같이 해도 직감적으로 이해하기 쉽다. 어느 쪽이든, 권선 절환 장치(30)측과의 관계에서 어떻게 하면 좋을지 정하면 되지만, 핀의 수가 증가하므로 이해하기 쉽게 하는 것이 중요하다.

또한, 압축기와, 도면 중 상측의 제1 열교환기(100)와, 하측의 제2 열교환기(200)와, 그 사이에 배치된 감압 장치(150)로 냉동 사이클을 구성하고 있다. 또한, 재열 제습을 행하는 경우에는, 예를 들어 제1 열교환기(100)를 실내기 내에 배치하고, 제1 열교환기(100)를 2개로 분할하여 그 사이에 스로틀 장치를 배치한다.

도 4의 (a)는 고정자 권선(3C)을 병렬 접속으로 하는 구성도, 도 4의 (b)는 고정자 권선(3C)을 직렬 접속으로 하는 구성도를 도시한다.

직렬일 때에는, U1과 U2가 문자 그대로 직렬로 된다. V, W에 대해서도 마찬가지이다. 이에 대해, 병렬의 경우에는 도 3의 (a)에서 도시한 바와 같은 것과는 다르다.

도 3의 (a)의 병렬 접속에서는 검은 원이 하나밖에 표현되어 있지 않지만, 이는 제1 각 권선(U2, V2, W2)의 중성점(1x)과, 제2 각 권선(U1, V1, W1)의 중성점(1x)을 일치시켜 나타내고 있다.

한편, 도 4의 (a)의 병렬 접속에서는, 하나의 중성점(1x)은 밀폐 용기(1)의 중심의 검은 원으로 나타내고 있다. 이것이 모터의 구성 중에 설치한 중성점(1x)이다. 또 하나의 중성점은 권선 절환 장치(30) 내에 회로 구성 상에 형성된 중성점(30x)이다. 따라서, 2개의 중성점이 일치하고 있지 않지만, 도 3의 (a)와 동일한 병렬 접속의 구성으로 된다.

이와 같이, 9개의 도전 핀과, 모터의 권선을 구성하는 6개의 권선을 구비하여 이하와 같이 구성한다. 즉, 6개의 권선 중 3개의 권선(U2, V2, W2)의 각 일단부를, 3개의 도전 핀(도면에서는 5A3, 5A6, 5A9)과 접속하여, 밀폐 용기 내에서 당해 3개의 권선의 타단부를 1개에 접속하여 중성점(1x)을 구성하는 동시에, 남은 6개의 도전 핀(도면에서는 5A1, 5A4, 5A7, 5A2, 5A5, 5A8) 중 2개씩(도면에서는 5A1-5A2, 5A4-5A5, 5A7-5A8)을 남은 3개의 각 권선(U1, V1, W1)으로 접속한다.

이상과 같이, 인버터(20)와 압축기 사이에 권선 절환 장치(30)를 설치함으로써, 권선 절환 장치(30)에 의해 운전 조건에 따라서 압축기의 모터의 고정자 권선(3C)을 직렬과 병렬로 절환할 수 있다.

고정자(3)의 권선의 권취수를 n으로 하면, (a)의 병렬 접속에서는 1상당의 권취수(Np)는 n으로 되고, (b)의 직렬 접속에서는 1상당의 권취수(Ns)는 2n으로 된다. 첨자인 p는 병렬, s는 직렬의 머리글자이다. 이하에서도 마찬가지이다. 토크 상수는 1상당의 권취수에 비례하므로, 직렬 접속 시의 토크 상수(Kts)는 병렬 접속 시의 토크 상수(Ktp)의 2배로 된다. 또한, 병렬 접속 시 및 직렬 접속 시에 있어서, 토크(T)를 얻기 위해 필요한 전류를 각각 Ip 및 Is로 하면, 전류(Ip, Is)는 수학식 1, 수학식 2에 의해 구해진다.

또한, 하나의 권선의 저항을 r로 하고, 병렬 접속 시 및 직렬 접속 시의 저항을 Rp 및 Rs로 하면, 수학식 3, 수학식 4에 나타낸 바와 같이 된다.

따라서, 병렬 접속 시 및 직렬 접속 시의 동손(Pcp 및 Pcs)은 수학식 5, 수학식 6과 같이 된다.

이상과 같이, 권선을 절환해도 동손은 변화되지 않고, 1개의 상에 흐르는 전류는, (b)의 직렬 접속의 경우에는, (a)의 병렬 접속의 경우의 1/2로 된다.

따라서, 횡축을 압축기의 회전수(즉, 모터 회전수)로 하고, 종축을 출력으로 한 경우, 회전수에 대한 출력은 2개의 마루를 갖고, 등고선으로 나타내면 도 12와 같이 된다. 좌측의 사선 영역(L)이 저속 회전에서의 고효율 영역, 우측의 사선 영역(H)이 고속 회전에서의 고효율 영역을 나타내고 있다.

즉, 저속 조건에서의 효율을 향상시키려고 하여 모터의 최고 효율 영역을 저속 조건에 맞추어 설계한다고 해도, 이 경우에는 직렬 접속으로 설계하고, 고속 조건에서는 병렬 접속으로 하면 모터의 효율을 최고 효율 영역에서 사용할 수 있다.

또한, 직렬 접속으로 한 경우, 전술한 바와 같이, 병렬 접속의 경우에 비해, 모터의 전류가 1/2로 되므로, 구동하는 인버터(20)의 효율이 개선되어, 시스템으로서의 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 모터의 고정자 권선을 직렬과 병렬로 절환하는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 저속 회전의 경우에 직렬 접속으로 하고, 고속 회전의 경우에 병렬 접속으로 함으로써, 압축기 회전수에 대해, 저속 운전 조건과 고속 운전 조건의 양쪽에 적합한 압축기를 실현하는 것이 가능해진다. 나아가서는, 저속 운전 조건과 고속 운전 조건의 양쪽에 적합한, 즉 양쪽에서 효율이 높은 냉동 사이클 장치를 제공할 수 있다.

저속ㆍ고속을 다른 표현으로 하면, 모터의 소정 회전수로 절환한다고 하는 것으로 된다. 당해 절환에 있어서는, 예를 들어, 룸 에어컨에서는 저속을 4,000rpm 이하, 고속을 3,000rpm 이상으로 하여 겹침을 갖게 하면 불필요한 절환을 저감시켜 전체 최적으로 할 수 있다. 또한, 전술한 효율 맵 데이터에 관하여, 룸 에어컨의 경우에는, 기본적인 운전 모드가 동기 정격 조건, 동기 중간 조건, 하기 정격 조건, 하기 중간 조건과 같이 4개 있다. 정격 조건에서는 고속 운전, 중간 조건에서는 저속 운전과 대응시킬 수 있으므로, 이와 같이 절환해도 좋다.

룸 에어컨은 거의 항시 운전이라고도 할 수 있고, 연간을 통틀어 운전되므로, 그 사용 환경이 크게 바뀐다. 그로 인해, 연간 소비 효율(APF)이라고 하는 지표에 따라서 평가된다. 룸 에어컨의 경우에는 소정 회전수, 운전 모드 중 어느 것으로 절환해도, 에너지 절약의 점에서 매우 유효하다.

그밖에 동일한 기기로서 히트 펌프 급탕기, 냉장고 등도 해당한다. 히트 펌프 급탕기이면 비등 모드 시에는 고속 운전, 보온 모드 시에는 저속 운전으로서 절환하거나, 냉장고이면 도어의 개폐가 없는 야간은 온도를 일정하게 유지하는 것만의 저속 모드, 주간에는 도어의 개폐가 있으므로 고내 온도가 일정해질 때까지 냉각시키는 고속 모드로서 절환하면 좋다. 이들은, 세탁기나 청소기 등 사용 환경이 바뀌지 않는 기기와는 달리, 즉 단순한 소정 회전수, 운전 모드로 직렬 병렬을 절환한다고 하는 것과는 다르다.

이상의 구성은 DC 브러시리스 모터에 의해 구동되는 밀폐형 전동 압축기를 탑재한 모든 기기에 적용이 가능하다.

(제2 실시예)

도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 밀폐형 전동 압축기의 덮개(1B)의 사시도이다.

기본적으로는 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 제1 실시예(도 1)에서 설명한, 덮개(1B)를 구형상으로 하고, 허메틱 터미널(5)을 3개 설치한 구성의 경우, 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)이 각각 덮개(1B)의 구면에 따른 형태로, 덮개(1B)의 중심으로부터 외주측으로 기울어진 형태로 설치되므로, 압축기 조립 공정에 있어서의 착자나 상용 시험 등의 공정의 설비 개조가 대규모로 된다.

또한, 종래의 덮개(1B)에 대해 허메틱 터미널(5)이 2개 증가하게 되므로 강성이 저하되어, 반복해서 작용하는 압력으로의 내력이 저하되는 것이 우려된다.

따라서, 제2 실시예에서는 덮개(1B)를, 상면이 평탄한 형상으로 하여, 덮개(1B) 자체의 판 두께를 종래의 판 두께에 비해 27％ 이상 두껍게 한 구성으로 하고, 허메틱 터미널(5)의 설치면을 크랭크축(6) 방향에 대해 직각으로 하고, 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)이, 각각 크랭크축(6)의 방향에 평행이 되도록 한 것이다. 허메틱 터미널(5)을 2개 증가시켜도 덮개(1B)의 강도가 약해지지 않도록, 주위면(1A)과의 판 두께비에서는 종래 1.1 정도였던 것을, 1.4 정도 이상으로 하여 강도를 확보한다. 전술한 27％는 1.4/1.1이다.

본 구성으로 함으로써, 클러스터(3D)의 설치가 용이해져 조립상, 바람직하다. 또한, 덮개(1B)의 압력에 대한 내력을 확보하면서, 착자나 상용 시험 등의 공정의 설비 개조를 경감시킬 수 있다. 또한, 간단한 형상이므로, 덮개(1B)의 프레스의 형틀 제작 및 공정도 용이해진다.

(제3 실시예)

도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 밀폐형 전동 압축기의 덮개(1B)의 사시도이다.

따라서, 제3 실시예에서는 덮개(1B)를, 구형상을 베이스로 하고, 그곳으로부터 돌출된 평면을 설치함으로써, 허메틱 터미널(5)의 설치면을 설치하는 것으로 하였다. 이 설치면을 크랭크축(6) 방향에 대해 직각으로 하여, 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)이, 각각 크랭크축(6) 방향에 평행이 되도록 한 것이다.

본 구성으로 함으로써, 클러스터(3D)의 설치가 용이해져 조립상, 바람직하다. 또한, 덮개(1B)의 압력에 대한 내력을 돌출 부분에서 강성을 향상시켜 확보하면서, 착자나 상용 시험 등의 공정의 설비 개조를 적지 않게 경감시킬 수 있다.

(제4 실시예)

도 7에 본 발명의 일 실시예에 관한 밀폐형 전동 압축기의 덮개(1B)의 사시도를 도시한다.

기본적으로는 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 본 실시예의 밀폐형 전동 압축기는, 제2 실시예와 마찬가지로, 덮개(1B)를, 구형상을 베이스로 하고, 허메틱 터미널(5)의 설치면을 크랭크축(6) 방향에 대해 직각으로 하고, 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)이, 각각 크랭크축(6) 방향에 평행이 되도록 한 것이고, 또한 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)을, 4개인 것을 1개로, 5개인 것을 1개로 조합한 구성이다.

제1 실시예, 제2 실시예에서는 리드선(3A)의 단자를 클러스터(3D)로 하고 있으므로 3개소 접속할 필요가 있지만, 본 구성에 의해, 이를 2개소로 할 수 있으므로, 3개소 접속인 경우에 비해 조립 시의 작업성이 향상된다.

(제5 실시예)

도 8의 (a), (b)에 본 발명의 일 실시예에 관한 밀폐형 전동 압축기의 덮개(1B)의 사시도를 도시한다.

기본적으로는 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 본 실시예의 밀폐형 전동 압축기는, 제1 실시예와 마찬가지로, 덮개(1B)를, 구형상을 베이스로 한 형상으로 하고, 3개의 도전 핀(5A)을 구비하는 허메틱 터미널(5)을 3개 설치한 구성으로 하고 있다.

이 3개의 허메틱 터미널(5)에 대해, 클러스터(3D)를 (백색ㆍ흑색ㆍ회색) 등의 시인성이 좋은 3색으로 구성하면 오접속을 회피할 수 있다.

또한, 다른 고안으로서는, 2개의 클러스터를 색이 다른 것으로 하고, 다른 1개의 크기를 다르게 하는 방법도 있다. 이에 대해, 이하에 설명한다.

3개의 허메틱 터미널 중, 1개의 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)의 직경을, 다른 2개의 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)의 직경과 다른 직경으로 하고 있다. 도 8에서는, 흡입 파이프(1D)로부터 가장 먼 터미널(5z)의 도전 핀을 다른 터미널(5)의 도전 핀(5A)의 직경과는 다르게 하여, 굵게 하고 있다.

고정자(3)로부터의 리드선(3A)과 허메틱 터미널(5)의 접속[밀폐 용기(1) 내에서의 접속] 및 권선 절환 장치(30)로부터의 배선과 허메틱 터미널(5)의 접속[밀폐 용기(1) 외에서의 접속]에 클러스터를 사용하는 경우에, 2개의 도전 핀(5A)의 직경이 동일한 허메틱 터미널(5)로의 접속에 사용하는 클러스터(3D)는, 예를 들어 백색과 흑색과 같이 색이 다른 것으로 하고, 도전 핀(5A)의 직경이 다른 1개의 허메틱 터미널(5z)로의 접속은, 예를 들어 백색 또는 흑색 중 어느 하나로 접속 단자(도시하지 않음)의 직경이 다른 클러스터(3Dz)를 사용한다.

이와 같이 함으로써, 이하와 같이 작업성이 향상된다. 도전 핀(5A)의 굵은 허메틱 터미널(5z)에는 굵은 도전 핀(5A)용의 클러스터(3Dz)밖에 접속할 수 없어, 오접속이 없어진다. 도전 핀(5A)의 직경이 동등한 2개의 허메틱 터미널(5)로의 클러스터(3D)의 접속은 클러스터(3D)를 색이 다른 것으로 함으로써 시인성이 향상된다. 가는 도전 핀용 클러스터에는 어떤 색의 것을 접속해도 좋고, 남은 도전 핀(5A)의 직경이 굵은 허메틱 터미널(5z)에는 접속이 불가능해지므로, 접속 작업 시의 오접속을 방지할 수 있다. 본 실시예는 백색 및 흑색의 클러스터(3D)를 예로 들고 있지만, 그 밖의 색의 조합으로 해도 효과는 마찬가지이다.

(제6 실시예)

도 9에 본 발명의 일 실시예에 관한 밀폐형 전동 압축기의 덮개(1B)의 사시도를 도시한다.

기본적으로는 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 본 실시예의 밀폐형 전동 압축기는 9개의 도전 핀(5A)을 1개의 허메틱 보디(5D)에 모은 형태로 허메틱 터미널(5)을 구성하고 있다. 도 8 등의 허메틱 터미널(5)은 3단자의 클러스터(3D)를 3개 사용하여 접속하는 것을 상정한 구성으로 하고 있지만, 도전 핀(5A)의 배치를 변경하여, 전용의 9단자의 클러스터(3D)를 사용함으로써, 접속이 1회로 끝나도록 할 수 있으므로, 작업성을 개선할 수 있다. 또한, 허메틱 터미널(5)의 덮개(1B)로의 용접 작업도 1회로 끝나기 때문에, 공정 변경도 간략화할 수 있다.

(제7 실시예)

도 10의 (a)에 본 발명의 일 실시예에 관한 밀폐형 전동 압축기의 덮개(1B)의 사시도, 도 10의 (b)에 도 10의 (a)의 덮개(1B)에 설치되어 있는 허메틱 터미널(5)의 확대도를 도시한다.

기본적으로는 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 본 실시예의 밀폐형 전동 압축기는 종래의 밀폐형 전동 압축기와 마찬가지로, 덮개(1B)에 허메틱 터미널(5)을 1개만 설치하는 것을 목적으로, 허메틱 터미널(5)의 도전 핀(5A)을 1개로 3단자로 하여, 1개의 도전 핀에 3개의 접점을 갖는 구성으로 하고 있다.

하나의 단자는, 도전 핀(5A)을 중심으로 절연물(5C)을 통해, 절연 거리를 확보하면서 도전성을 갖는 통 형상의 도전 부재(5B)를 겹치는 구성으로 하고 있다. 이 허메틱 터미널(5) 전용의 접속 단자를 사용함으로써, 결선 작업은 종래와 동일한 1회의 단자 삽입 작업으로 되어, 제1 실시예 내지 제5 실시예에 대해, 삽입 작업 수가 줄어, 조립의 작업성이 개선되고, 또한 공정의 설비 개조에 대해서도 경감이 가능해진다.

(제8 실시예)

도 11에 본 발명의 일 실시예에 관한 밀폐형 전동 압축기의 종단면도를 도시한다.

기본적으로는 제1 실시예에서 설명한 바와 같다. 본 실시예의 밀폐형 전동 압축기는 허메틱 터미널(5)을, 밀폐 용기(1)를 구성하는 통체(1A)의 주위면에 설치한 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 고정자(3)의 리드선(3A)을 프레임(9), 고정 스크롤(7)의 리드선(3A) 유도 홈을 통해 압축 기구부(2)의 상부까지 끌어올릴 필요가 없어, 결선 작업성을 개선할 수 있는 동시에, 리드선(3A)을 짧게 할 수 있으므로, 원가 저감을 도모하는 것이 가능해진다. 도면에는 명기하고 있지 않지만, 허메틱 터미널(5)의 사양은 제1 실시예 내지 제7 실시예의 사양 중 어느 것이라도 구성 가능하다.

1 : 밀폐 용기
1A : 통체
1B : 덮개
1C : 바닥체
1D : 흡입 파이프
1E : 토출 파이프
1x : 중성점
2 : 압축 기구부
3 : 고정자
3A : 리드선
3B : 고정자 철심
3C : 고정자 권선
3D : 클러스터
4 : 회전자
4A : 평형추
4B : 핀
4C : 회전자 철심
5 : 허메틱 터미널
5A : 도전 핀
5B : 도전 부재
5C : 절연물
5D : 허메틱 보디
6 : 크랭크축
7 : 고정 스크롤
7A : 흡입구
7B : 토출구
8 : 선회 스크롤
9 : 프레임
10 : 올덤 링
11 : 부베어링 지지 부재
12 : 부베어링
20 : 인버터
30 : 권선 절환 장치
30x : 중성점
50 : 제어 장치
100 : 제1 열교환기
150 : 감압 장치
200 : 제2 열교환기

Claims

밀폐 용기 내에, 압축 기구부와, 이 압축 기구부를 구동하기 위한 DC 브러시리스 모터와, 이 모터의 회전력을 상기 압축 기구부로 전달하기 위한 크랭크축을 구비한 밀폐형 전동 압축기에 있어서,
상기 모터에 급전을 행하는 도전 핀을 9개 갖는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
제1항에 있어서, 상기 밀폐 용기에, 3개의 도전 핀을 갖는 허메틱 터미널을 3개 설치한 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
제1항에 있어서, 상기 밀폐 용기에, 5개의 도전 핀을 갖는 허메틱 터미널과, 4개의 도전 핀을 갖는 허메틱 터미널을 각각 1개씩 설치한 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
제2항에 있어서, 3개의 도전 핀을 갖는 3개의 허메틱 터미널 중, 적어도 1개의 허메틱 터미널의 도전 핀의 직경이, 다른 2개의 허메틱 터미널의 도전 핀의 직경과 다른 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
제1항에 있어서, 상기 밀폐 용기에, 9개의 도전 핀을 갖는 허메틱 터미널을 설치한 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
제1항에 있어서, 상기 밀폐 용기에, 1개의 단자에 3개의 접점을 갖는 도전 핀을 3개 설치한 허메틱 터미널을 설치한 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 허메틱 터미널을, 밀폐 용기의 상면에 설치한 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 허메틱 터미널을, 밀폐 용기의 주위면에 설치한 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
밀폐 용기 내에, 압축 기구부와, 이 압축 기구부를 구동하기 위한 DC 브러시리스 모터와, 이 모터의 회전력을 상기 압축 기구부로 전달하기 위한 크랭크축을 구비한 밀폐형 전동 압축기에 있어서,
상기 모터에 급전을 행하는 9개의 도전 핀과,
상기 밀폐 용기 내에 배치되어, 상기 모터의 권선을 구성하는 6개의 권선을 구비하고,
상기 6개의 권선 중 3개의 권선의 각 일단부를, 상기 9개의 도전 핀 중 3개의 도전 핀과 접속하고, 상기 밀폐 용기 내에서 당해 3개의 권선의 타단부를 1개에 접속하여 중성점을 구성하고,
남은 6개의 도전 핀 중 2개씩을 남은 3개의 각 권선으로 접속한 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.
제9항에 기재된 밀폐형 전동 압축기와, 제1 열교환기와, 감압 장치와, 제2 열교환기로 구성한 냉동 사이클 장치이며,
상기 밀폐형 전동 압축기의 회전수를 제어하는 인버터와,
상기 인버터와 상기 밀폐형 전동 압축기 사이에 배치되어, 그 내부에 중성점을 구성할 수 있는 권선 절환 장치와,
상기 권선 절환 장치 내에 중성점을 구성하는지 여부를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는,
상기 권선 절환 장치의 내부에 상기 중성점을 구성시켜 상기 모터의 고정자 권선을 병렬 접속으로 하고, 또는,
상기 권선 절환 장치의 내부에 상기 중성점을 구성시키지 않고 상기 모터의 고정자 권선을 직렬 접속으로 하고,
상기 고정자 권선의 직렬 접속과 병렬 접속을 절환하는 것을 특징으로 하는, 냉동 사이클 장치.
제10항에 있어서, 상기 모터가 저속 회전인 경우에 직렬 접속으로 하고,
상기 모터가 고속 회전인 경우에 병렬 접속으로 하는 것을 특징으로 하는, 냉동 사이클 장치.
제10항에 있어서, 상기 모터가 소정의 회전수인 경우에 직렬 접속으로 하고,
상기 모터가 상기 소정의 회전수보다도 큰 경우에 병렬 접속으로 하는 것을 특징으로 하는, 냉동 사이클 장치.
제10항에 있어서, 상기 모터가 4,000rpm 이하인 경우에는 직렬 접속 상태를 유지하고,
상기 모터가 3,000rpm 이상인 경우에는 병렬 접속 상태를 유지하는 것으로 하여, 룸 에어컨으로서 구성한 것을 특징으로 하는, 냉동 사이클 장치.
제10항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 모터의 출력-회전수에 기초하는 효율의 맵 데이터를 유지하고 있고, 상기 맵 데이터에 기초하여, 상기 고정자 권선의 직렬 접속과 병렬 접속을 절환하는 것을 특징으로 하는, 냉동 사이클 장치.
제10항에 있어서, 상기 제어 장치는,
중간 조건에서는 직렬 접속으로 하고,
정격 조건에서는 병렬 접속으로 하여, 룸 에어컨으로서 구성한 것을 특징으로 하는, 냉동 사이클 장치.
제7항에 있어서, 허메틱 터미널의 도전 핀을, 모두 크랭크축 설치 방향에 평행하게 설치한 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전동 압축기.