過載保護裝置、電動壓縮機及冷凍空調裝置的製作方法
2023-05-27 11:59:51 3
專利名稱：過載保護裝置、電動壓縮機及冷凍空調裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及過載保護裝置、電動壓縮機及冷凍空調裝置，特別是關於使用熱感應運動體的過載保護裝置、使用這種過載保護裝置的電動壓縮機及冷凍空調裝置。
背景技術：
圖26是例如日本特開昭64-2232號公報揭示的以往過載保護裝置的縱斷面圖。圖27是圖26的VI-VI視斷面圖。如圖所示，以往的過載保護裝置中，在由合成樹脂等耐熱絕緣材料製成的容器7a和蓋7b圍成的容納容器7的空間中，通過貫通固定於容納容器7的底面7c上的軸9a，可自由反轉地軸支撐有盤狀熱感應運動板9c，在該熱感應運動板9c上固定有可動接點9b，同時，在與上述可動接點9b對抗的位置固定有固定接點9f的固定端子9e貫通固定於容納容器7內的底面7c上。另外，在上述兩端固定端子9e之間的任意底面7c上貫通固定有加熱端子13a，加熱線13通過焊接等連接到該加熱端子13a與上述固定端子9e之間，配置在容納容器7的底面7c一側，對熱感應運動板9c加熱。在該加熱線13的一部分上設置有作為熔斷裝置的斷面面積小的細線部13b。圖28示出了細線部13b的例子。
另外，圖29是第2以往例子的過載保護裝置的縱斷面圖。圖30是圖29的VII-VII向視斷面圖。如圖所示，代替具有細線部13b的加熱器13，設置溫度熔斷器14，構成上述熔斷裝置。
這樣構成的過載保護裝置一般作為空調用、冷凍用的電動壓縮機的過載保護裝置使用。另外，這種過載保護裝置也有安裝到圖2所示的密閉型電動壓縮機本體1的表面上使用的情況(過載保護裝置用30表示)，通常的過載保護裝置的尺寸是容納容器7的尺寸，其直徑為30mm以下，高度為20mm以下的程度。
此外，在單相電源的電動壓縮機中，如圖3所示，將過載保護裝置(過載保護裝置用30表示)串聯連接到與起動裝置8串聯連接的電動機1c的主線圈1a和輔助線圈1b的並聯迴路中即電動線圈上加以使用。
在三相電源的電動壓縮機中，如圖4所示，將兩個過載保護裝置(過載保護裝置用30表示)分別相應地設置在U相、W相等兩相部分上加以使用。
在使用這種過載保護裝置的空調機及冷凍機的冷凍空調裝置中，空調·冷凍負載隨著周圍溫度、溼度等變化。因此，安裝於空調機、冷凍機上的電動壓縮機，要產生壓縮負載變動或起動·停止等，這對於軸承等滑動部來說是嚴峻的，要頻繁地產生運動狀態，這種運動狀態是使用電動機1c的其他製品中所看不到的電動壓縮機特有的現象。
另外，由於電動壓縮機是在上述嚴峻的條件下運轉的，因此，會有電動壓縮機產生異常、電動機1c不能轉動、堵轉電流繼續通電的情況發生。因而，在電動壓縮機上安裝有用於防止這種堵轉電流引起的電動機1c的燒損或防止電動壓縮機過載運轉的過載保護裝置。
作為這種電動壓縮機的壓縮形式有往復式、旋轉式、渦旋式、擺動式、螺旋葉片式等，上述過載保護裝置對於任何一種形式的壓縮機來說都可以設置。
接著，說明動作。當搭載有壓縮機的空調機及冷凍機的裝置發生任何異常、在壓縮機負載異常變大的狀態下運轉時，如果有大的電流流過壓縮機，熱感應運動板9c的自身發熱就會增大，在熱感應運動板9c達到動作溫度的瞬間，熱感應運動板9c本身劇烈地反轉運動，使可動接點9b離開固定接點9f，切斷向壓縮機電動機1c的通電。
切斷電流後，自身不發熱的熱感應運動板9c開始冷卻，在達到反轉恢復溫度的瞬間，熱感應運動板9c進行與上述動作相反的反轉動作，恢復到原來的位置，使可動接點9b與固定接點9f接觸，再次給壓縮機電動機1c通電。上述熱感應運動板9c恢復後，如果上述異常正常化，壓縮機就會正常運轉，有正常電流經過壓縮機電動機流動，熱感應運動板9c不反覆進行反轉運動。
但是，上述熱感應運動板9c恢復後，在上述異常沒有正常化、異常繼續的情況下，熱感應運動板9c反覆進行動作與恢復，最終使熱感應運動板9c遭到疲勞破壞，導致可動接點9b與各固定接點9f熔敷。這種接點熔敷會使壓縮機電動機1c繼續處在有大電流通電的狀態下，電動機線圈繼續發熱，導致線圈被覆部分或絕緣材料等遭到破壞，因此，一部分線圈彼此沒有被覆部分而處於接觸狀態，增大了導體面積，降低了線圈電阻，進一步導致電流增大。
在上述過載保護裝置中，由於配備有作為切斷電流的最終手段的熔斷裝置構成的加熱器13的細線部或溫度熔斷器14，因而，在上述的大電流通電的情況下，當達到設定的電流值或溫度時，熔斷裝置構成的加熱器13的細線部13b或溫度熔斷器14熔斷，切斷電流，將壓縮機所受到的損壞或過載保護裝置本身所受到的損壞抑制到最小限度。
發明內容
在上述以往技術中，關於上述熔斷裝置由細線部13b構成的結構，在熔斷裝置的細線部13b熔斷時，藉助於所賦予的電能，熔融的金屬蒸汽化，並瞬間擴散到過載保護裝置的容納容器7內。在熔斷器的切斷電流值相同的情況下，該金屬蒸汽量的發生量變多，多到使施加到電流熔斷裝置的細線部13b上的能量變大的程度，即讓電壓升高的程度。
另外，容納容器7內的金屬蒸汽濃度變大時，金屬蒸汽中的電阻變得的非常小，因而，電流通過金屬蒸汽朝電位差低的一側流動。即，電流熔斷裝置的細線部13b的端部之間或電流熔斷裝置的細線部13b的端部與可動接點9b附近等的電位差變大，距離短的部分之間產生電弧。通常，在空氣或非活性氣體中，要在這種程度的距離產生電弧時，需要數萬～數十萬伏的高電壓，但在金屬蒸汽濃度大的情況下，以數百伏的程度電弧即飛出。
此外，在日本國內家庭用電源等的100V水平的電壓下使用壓縮機時，由於施加到上述電流熔斷裝置的細線部13b上的能量比較小，因此，上述電流熔斷裝置的細線部13b熔斷時所產生的金屬蒸汽量小，容納容器7內的金屬蒸汽密度也小，再者，由於單純的電位差小，即使產生電弧，電弧本身的能量也比較小，因此，使金屬進一步蒸汽化的能量小，如果電弧之間的距離大到一定的程度，電弧就很容易消失。既是說，藉助於電流熔斷裝置的細線部13b切斷電流的可能性非常大。
但是，在電壓高的日本國內商用200V電源或海外的240V電源下使用壓縮機時，由於施加的能量大，因此，電流熔斷裝置的細線部13b熔斷時所產生的金屬蒸汽量也大，容納容器7內的金屬蒸汽濃度變大，再者，由於單純的電位差大，很容易產生電弧。進一步，電弧本身的能量也比較大，因此，電弧發生部分的金屬蒸汽化，供給金屬蒸汽，電弧向距離短、金屬蒸汽密度高的部分，即電阻小、電位差大的部分轉移，同時這種動作在比較長的時間持續發生。
因而，當大電流通電持續比較長的時間時，會引起大規模的電動機線圈的燒毀，使壓縮機產生大的損壞，有可能燒毀過載保護裝置的熱感應運動板9c的周圍。
這種金屬蒸汽的影響導致的電弧的發生，過載保護裝置的尺寸小是主要原因。即使在電流熔斷裝置的安裝位置上下功夫，電流熔斷裝置與雙金屬熱感應運動板9c的距離也只有5mm程度以下；另外，由於容納容器7內的空間容積小，金屬蒸汽密度會變大；這兩者是促成電弧易於發生的條件。一般來說，過載保護裝置的尺寸對於200V水平的電壓下可靠進行電流的切斷是非常困難的。
此外，為了防止電流熔斷裝置熔斷時電弧的發生，也採用將過載保護裝置與電流熔斷裝置分開的方法，但是，在這種情況下，會導致安裝空間的擴大，帶來電流熔斷裝置的費用高、安裝成本高等的問題，因此，希望把電流熔斷裝置一體地設置在過載保護裝置內。
在上述現有技術中，溫度熔斷器14構成熔斷裝置的結構，由於原來的溫度熔斷器14是非常精巧的部件，溫度熔斷器振動弱，在過載保護裝置直接設置在壓縮機上使用時，壓縮機運轉中的振動可能會引起誤動作。通常，上述過載保護裝置在與壓縮機壽命相同的期間的使用是不需要維修的，但是，上述壓縮機的振動或啟動、停止引起的熱衝擊會使溫度熔斷器14提前老化，導致誤動作的可能性變高。
另外，溫度熔斷器通過焊接或軟鉛焊固定在固定接點9f及熔斷器端子上時，溫度熔斷器有熔斷的危險。為了防止這種現象發生，必須在溫度熔斷器冷卻後進行焊接或軟鉛焊，因此，過載保護裝置的製造是非常困難的。
再者，由於上述焊接或軟鉛焊時溫度熔斷器的冷卻使製造時的管理費用增加、溫度熔斷器本身的費用增加，因而，過載保護裝置的費用變高。
本發明就是為了解決上述問題而提出的，其目的是提供一種可靠性高、成本低的過載保護裝置，在熱感應運動板9c疲勞破壞、發生接點熔敷時，能始終抑制熔斷器熔斷時電弧的產生，可靠地進行電流的切斷，完全防止壓縮機電動機大規模燒損引起的壓縮機的大規模的損壞或過載保護裝置本身的燒損。
本發明的技術方案1的過載保護裝置包括使其熱感應運動板受熱產生感應運動、反轉，其一對可動接點與對應的一對固定接點處於接觸、非接觸狀態的第一熱感應運動裝置；與第一熱感應運動裝置串聯連接的電流熔斷裝置；用於容納第一熱感應運動裝置與電流熔斷裝置的容納容器；與第一熱感應運動裝置及電流熔斷裝置連接，貫通容納容器並伸到外部的連接端子，在容納容器內設有由屏蔽部件構成的防止電弧產生的裝置。
技術方案2的過載保護裝置是在技術方案1的過載保護裝置中，防止電弧產生的裝置通過屏蔽部件覆蓋設置了電流熔斷裝置的空間。
技術方案3的過載保護裝置是在技術方案1的過載保護裝置中，防止電弧產生的裝置是在電流熔斷裝置從該熔斷部至容納容器外的各連接端子的部件之間、設置在容納容器內的部件之間的屏蔽部件。
技術方案4的過載保護裝置是在技術方案1～3的任一項的過載保護裝置中，在第一熱感應運動裝置與電流熔斷裝置的串聯迴路中串聯連接有加熱器。
技術方案5的過載保護裝置是在技術方案1～4的任一項的過載保護裝置中，在第一熱感應運動裝置與電流熔斷裝置的串聯迴路中串聯連接有第二熱感應運動裝置。
技術方案6的過載保護裝置是在技術方案4的過載保護裝置中，加熱器形成細線部，構成電流熔斷裝置。
技術方案7的過載保護裝置是在技術方案1～6的任一項的過載保護裝置中，屏蔽部件由具有消弧作用的材料構成。
技術方案8的過載保護裝置是在技術方案1～6的任一項的過載保護裝置中，屏蔽部件由難燃性樹脂或耐熱性樹脂構成。
技術方案9的電動壓縮機是將技術方案1～8任一項所記載的過載保護裝置設置在電動壓縮機的密閉容器的外壁上。
技術方案10的電動壓縮機是在技術方案1～8任一項所記載的過載保護裝置中，容納容器由耐壓容器形成，將過載保護裝置設置在電動壓縮機的密閉容器內。
技術方案11的冷凍空調裝置備有技術方案9或技術方案10的電動壓縮機。
技術方案12的冷凍空調裝置是將技術方案1～8任一項所記載的過載保護裝置設置在單元控制迴路內。
本發明的技術方案1的過載保護裝置包括第一熱感應運動裝置，其熱感應運動板受熱產生感應運動、反轉，其一對可動接點與對應的一對固定接點處於接觸、非接觸狀態；與第一熱感應運動裝置串聯連接的電流熔斷裝置；用於容納第一熱感應運動裝置與電流熔斷裝置的容納容器；與第一熱感應運動裝置及電流熔斷裝置連接，貫通上述容納容器並伸到外部的連接端子，在該過載保護裝置中，在容納容器內設有由屏蔽部件構成的防止電弧產生的裝置，因此，當熱感應運動板發生疲勞破壞、接點熔敷時，不依賴向壓縮機供給電源的電壓，能始終抑制電流熔斷裝置熔斷時電弧的產生，能可靠進行電流切斷，完全防止了壓縮機電動機的大規模燒損引起的壓縮機的大的損壞或過載保護裝置本身的燒損，提高了安全性。
技術方案2的過載保護裝置是在技術方案1的過載保護裝置中，由於防止電弧產生的裝置通過屏蔽部件覆蓋設置了電流熔斷裝置的空間，因此，即使電流熔斷裝置熔斷，熔融金屬蒸汽化，金屬蒸汽也不會擴散到屏蔽部件的外面，因此，能防止屏蔽部件外的電弧的產生，迅速消弧，可靠地進行電流的切斷。
技術方案3的過載保護裝置是在技術方案1的過載保護裝置中，由於防止電弧產生的裝置是在電流熔斷裝置從該熔斷部至容納容器外的各端子的部件之間、設置在容納容器內的部件之間的屏蔽部件，因此，電流熔斷裝置熔斷，熔融的金屬蒸汽化，金屬蒸汽擴散到過載保護裝置的容納容器內，另外，由於與熔斷部一端連接的部件和與熔斷部另一端連接的部件之間存在有電位差，所以兩者之間照樣是產生電弧的因素。但是，由於在兩部件之間設置有屏蔽部件，因此，例如即使兩部件間接近時，兩部件間的實際距離變長，排出了產生電弧的因素。結果，通過電流熔斷裝置的熔斷，能迅速地進行電流的切斷。
技術方案4的過載保護裝置是在技術方案1～3的任一項的過載保護裝置中，由於將加熱器串聯連接到第一熱感應運動裝置與電流熔斷裝置的串聯迴路中，因此，可通過加熱器使第一熱感應運動裝置的熱響應靈敏度提高，促進了熱感應運動板的反轉，能可靠進行電流切斷，完全防止了壓縮機電動機的大規模燒損引起的壓縮機的大的損壞或過載保護裝置本身的燒損，提高了安全性，同時能獲得可適用於過載電流值小的壓縮機的效果。
技術方案5的過載保護裝置是在技術方案1～4的任一項的過載保護裝置中，由於在第一熱感應運動裝置與電流熔斷裝置的串聯迴路中串聯連接有第二熱感應運動裝置，因此，能可靠進行電流切斷，完全防止了壓縮機電動機的大規模燒損引起的壓縮機的大的損壞或過載保護裝置本身的燒損，提高了安全性，同時能直接檢測壓縮機表面溫度，獲得更進一步提高安全性的效果。
技術方案6的過載保護裝置是在技術方案4的過載保護裝置中，由於加熱器形成細線部，構成電流熔斷裝置，因此，可使一個加熱器具有加熱器的熱感應運動板的反轉促進效果和電流熔斷裝置的電流切斷效果的兩效果。易於過載保護裝置的小型化及製作。
技術方案7的過載保護裝置是在技術方案1～6的任一項的過載保護裝置中，由於屏蔽部件由具有消弧作用的材料構成，因此，很難產生誤動作，提高了可靠性，能得到低成本的過載保護裝置。
技術方案8的過載保護裝置是在技術方案1～6的任一項的過載保護裝置中，由於屏蔽部件由難燃性樹脂或耐熱性樹脂等構成，因此，成形性好，製造簡單，而且，能得到低成本的過載保護裝置。
技術方案9的電動壓縮機是將技術方案1～8的任一項的過載保護裝置設置在電動壓縮機的密閉容器的外壁上，因此，可保護電動壓縮機的電動機免受大電流流過時引起的損傷，提高電動壓縮機的可靠性。
技術方案10的電動壓縮機是在技術方案1～8的任一項的過載保護裝置中，容納容器由耐壓容器形成，將上述過載保護裝置設置在電動壓縮機的密閉容器內，因此，可保護電動壓縮機的電動機免受大電流流過時引起的損傷，提高電動壓縮機的可靠性。
技術方案11的冷凍空調裝置是備有技術方案9或技術方案10的電動壓縮機，因此，使用可靠性高的壓縮機，得到了可靠性高的冷凍空調裝置。
技術方案12的冷凍空調裝置是將技術方案1～8的任一項的過載保護裝置設置在單元控制迴路內，因此，提高了電動壓縮機的可靠性，可得到可靠性高的冷凍空調裝置。
圖1是表示本發明實施方式1的將過載保護裝置連接到冷凍空調裝置單元的控制迴路上的概略圖。
圖2是表示本發明實施方式1的將過載保護裝置安裝到電動壓縮機外表面上的概略圖。
圖3是表示組裝有本發明實施方式1的過載保護裝置的單相電源用電路圖。
圖4是表示組裝有本發明實施方式1的過載保護裝置的三相電源用電路圖。
圖5是表示本發明實施方式1的過載保護裝置的縱斷面圖。
圖6是表示本發明實施方式1的過載保護裝置的圖5的I-I向視斷面圖。
圖7是表示本發明實施方式1的過載保護裝置的圖5的II-II向視斷面圖。
圖8是表示本發明實施方式2的過載保護裝置的縱斷面圖。
圖9是表示本發明實施方式2的過載保護裝置的圖8的III-III向視斷面圖。
圖10是表示本發明實施方式2的過載保護裝置的圖8的IV-IV向視斷面圖。
圖11是表示本發明實施方式3的將過載保護裝置安裝到電動壓縮機內的電動機線圈上的概略圖。
圖12是表示本發明實施方式3的將過載保護裝置安裝到電動壓縮機的密閉容器內側上面的概略圖。
圖13是表示本發明實施方式3的過載保護裝置的側視圖。
圖14是表示本發明實施方式3的過載保護裝置的平面圖。
圖15是表示本發明實施方式3的過載保護裝置的縱斷面圖。
圖16是表示本發明實施方式3的過載保護裝置的圖15的V-V向視斷面圖。
圖17是表示本發明實施方式4的過載保護裝置的縱斷面圖。
圖18是表示本發明實施方式4的過載保護裝置的圖17的I-I向視斷面圖。
圖19是表示本發明實施方式4的過載保護裝置的圖17的II-II向視斷面圖。
圖20是表示本發明實施方式4的過載保護裝置的圖17的III-III向視斷面圖。
圖21是用於說明本發明實施方式4的過載保護裝置的電流熔斷裝置在熔斷部熔斷後的狀態的縱斷面圖。
圖22是用於說明本發明實施方式4的過載保護裝置的電流熔斷裝置在熔斷部熔斷後的狀態的圖21的IV-IV向視斷面圖。
圖23是表示本發明實施方式5的過載保護裝置的縱斷面圖。
圖24是表示本發明實施方式5的過載保護裝置的圖23的V-V向視斷面圖。
圖25是表示本發明實施方式5的過載保護裝置的圖23的VI-VI向視斷面圖。
圖26是表示以往過載保護裝置的縱斷面圖。
圖27是表示以往過載保護裝置的圖26的VI-VI向視斷面圖。
圖28是表示以往過載保護裝置的細線部的示意圖。
圖29是表示以往另一過載保護裝置的縱斷面圖。
圖30是表示以往過載保護裝置的圖29的VII-VII向視斷面圖。
符號說明1是電動機，1d是密閉容器，5是單元控制迴路，7是容納容器，7e是耐壓容器，9是第一熱感應運動裝置，9b是可動接點，9c是熱感應運動板，9e是連接端子，9f是固定接點，10是電流熔斷裝置，10b是連接端子，12是屏蔽部件，13是加熱器，13b是細線部，15是第二熱感應運動裝置，16是屏蔽部件，17是屏蔽部件，20是連接端子，30是過載保護裝置。
具體實施例方式
實施方式1下面，說明圖1～圖7所示的本發明實施方式1的過載保護裝置。圖1是表示將過載保護裝置連接到冷凍空調裝置單元的控制迴路上的概略圖，圖2是表示將過載保護裝置安裝到電動壓縮機外表面上的概略圖，圖3是組裝有過載保護裝置的單相電源用電路圖，圖4是組裝有過載保護裝置的三相電源用電路圖，圖5是過載保護裝置的縱斷面圖，圖6是從下方觀察圖5的I-I斷面的向視圖，圖7從上方觀察圖5的II-II斷面的向視圖。
在這些圖中，1是密閉型電動壓縮機，內置有主線圈1a及輔助線圈1b組成的電動機1c。2是低壓側消聲器，3是高壓側排出管，4是安裝在密閉型電動壓縮機1表面上的玻璃密封端子，5是冷凍空調裝置單元的控制迴路，一端連接到上述玻璃密封端子4上，另一端連接到電源6上。30是過載保護裝置，如圖所示，設置在上述空調冷凍裝置單元內，與起動裝置8一起連接，並由第一熱感應運動裝置9和電流熔斷裝置10構成，第一熱感應運動裝置9由固定有一對可動接點9b的熱感應運動板9c及對應於一對可動接點9b的一對固定接點9f構成。
此外，該過載保護裝置30如圖2所示，也有安裝於密閉型電動壓縮機本體1的表面上使用的情況，通常的過載保護裝置的尺寸為，容器的尺寸是直徑30為mm以下、高度20為mm以下的程度。
如圖5、圖6及圖7所示，7是容納容器，由容器7a和蓋體7b構成，通過合成樹脂等的耐熱絕緣材料製成。9是由該容納容器內的中央固定軸9a可自由反轉地軸支撐固定的第一熱感應運動裝置，由具有一對可動接點9b的盤狀熱感應運動板9c和對應於上述可動接點9b而設置的固定於固定端子9e上的固定接點9f構成，固定端子9e貫通安裝於上述容器7a的底面7c的任意位置。
上述電流熔斷裝置10配置在上述蓋體7b的裡面，設置在電流熔斷裝置10的兩端的端子部10a的一端從上述蓋體7b的裡面延伸，並通過連接配線11以串聯迴路接線連接到貫通安裝於容器7a的底面7c的任意位置的熔斷器端子10b上，同時，另一端子部10a通過連接配線11連接到貫通安裝於上述容器7a內的底面7c的任意位置的上述固定端子9e上，12是設置在蓋體2裡面的由具有消弧作用的材料組成的屏蔽部件，可使上述第一熱感應運動裝置9與上述電流熔斷裝置10分離，並覆蓋著上述電流熔斷裝置10。
在本實施方式中，屏蔽部件12是防止電弧產生的裝置。
另外，過載保護裝置30的構成是，將串聯連接的第一熱感應運動裝置9及電流熔斷裝置10與屏蔽部件12一起容納在容納容器7內。
貫通安裝於上述容器7a的底面7c上的固定端子9e及熔斷器端子10b是連接端子。
這樣構成的過載保護裝置30，在單相電源的情況下，如圖3所示，將熱感應運動板9c、電流熔斷裝置10及壓縮機電動機1c串聯連接在一起。因此，過載保護裝置30串聯連接到與起動裝置8串聯連接的壓縮機電動機1c的主線圈1a和輔助線圈1b的並聯迴路中、即電動機線圈1a或1b上。
另外，在三相電源的電動壓縮機中，如圖4所示，在U相、W相等兩相部分上，相對於各相應的線圈串聯連接地設置兩個過載保護裝置加以使用。
再者，如圖1及圖2所示，該過載保護裝置30是安裝到壓縮機電動機的密閉容器1d的表面或空調冷凍裝置單元的控制迴路5內的控制機器設置部分那樣窄的部分上使用的。
下面，說明動作。當搭載有電動壓縮機1的冷凍空調裝置單元發生任何異常、在壓縮機負載異常變大的狀態下運轉時；在壓縮機指示部發生任何異常的情況下；在壓縮機電動機線圈1a、1b發生任何異常的情況等任意的情況下，如果有大的電流流過電動壓縮機1，熱感應運動板9c的自身發熱就會增大，在熱感應運動板9c達到動作溫度的瞬間，熱感應運動板9c本身劇烈地反轉運動，使可動接點9b離開固定接點9f，切斷向壓縮機電動機的線圈1a、1b的通電。
切斷電流後，自身不發熱的熱感應運動板9c開始冷卻，在達到反轉恢復溫度的瞬間，熱感應運動板9c進行與上述動作相反的反轉動作，恢復到原來的位置，使可動接點9b與固定接點9f接觸，再次給壓縮機電動機線圈1a、1b通電。
上述熱感應運動板9c恢復後，如果上述異常正常化，壓縮機就會正常運轉，有正常電流經過壓縮機電動機線圈1a、1b流動，熱感應運動板9c不反覆進行反轉運動。
但是，上述熱感應運動板9c恢復後，在上述異常沒有正常化、異常繼續的情況下，熱感應運動板9c反覆進行動作與恢復，最終使熱感應運動板9c遭到疲勞破壞，導致可動接點9b與各固定接點9f熔敷。
這種接點熔敷會使壓縮機電動機線圈1a、1b繼續處在有大電流通電的原狀態下，電動機線圈1a、1b繼續發熱，導致線圈被覆部分或絕緣材料等遭到破壞。因此，一部分線圈彼此沒有被覆部分而處於接觸狀態，增大了導體面積，降低了線圈電阻，進一步導致電流增大。
在本實施方式1的過載保護裝置30中，由於配備有作為切斷電流的最終手段的電流熔斷裝置10，因而，在上述的大電流通電的情況下，當達到設定的電流值時，電流熔斷裝置10因自身發熱而使溫度上升，由於升溫到電流熔斷裝置10材料的熔點，因而，電流熔斷裝置10以熔斷部10g熔斷。上述電流熔斷裝置10熔斷時，通過賦予的電能，熔融金屬蒸汽化，瞬間擴散到過載保護裝置30內的屏蔽部件12內。該金屬蒸汽量的發生量多到使施加到電流熔斷裝置10的能量變大的程度，即電壓升高的程度。
在屏蔽部件12內的金屬蒸汽濃度變大的情況下，由於金屬蒸汽中的電阻變得非常小，電流通過金屬蒸汽中向電位差低的一側流動。即，在電流熔斷裝置10的端子部10a間產生電弧。
但是，實施方式1的過載保護裝置，由於設置有覆蓋電流熔斷裝置10的屏蔽部件12，雖然在電流熔斷裝置10的端子部10a間產生電弧，並產生金屬蒸汽，但是，金屬蒸汽只在該屏蔽部件12的設置空間內擴散。
從而，由於電弧不能轉移到電阻大的熔斷器屏蔽部件12的外側，電弧僅使電流熔斷裝置10的金屬部分蒸汽化，電弧間距變長，用於維持電弧的能量變大，使壓縮機的供給電源中的電壓不足，電弧迅速消失。也就是說，即使電源電壓變大時，也能在非常短的時間裡，可靠地進行電流切斷。
電流熔斷裝置10由於可通過衝壓鈑金等製作，因而電流熔斷裝置10本身很便宜。另外，由於與溫度熔斷器不同，即使振動、衝擊或溫度變化很強，也很難引起誤動作，因此，能得到可靠性高的熔斷裝置。
此外，實施方式1的過載保護裝置30在結構上不需要把以往的過載保護裝置30進行大的變動，而且，電流熔斷裝置10不是精細的部件，因而，製造時的管理容易進行，降低了管理成本。由於電流熔斷裝置10本身是低成本的，所以可提供低成本的過載保護裝置30。
因而，根據實施方式1的過載保護裝置30，當熱感應運動板9c疲勞破壞、發生接點熔敷時，不依賴向壓縮機1供給電源的電壓，可始終抑制熔斷器熔斷時的電弧發生，能可靠進行電流切斷，完全防止了壓縮機電動機的大規模燒損引起的壓縮機的大的損壞或過載保護裝置30本身的燒損，提高了安全性，另外，不會產生誤動作，能獲得可靠性高，低成本的過載保護裝置30。
此外，上述屏蔽部件12的材料最好是具有消弧作用的材料。該實施方式1的消弧作用意味著，可吸收並擴散所產生的電弧引起的發熱，降低電弧帶來的能量，消除電弧。作為具有消弧作用的材料，有效的是滲透有氫氧化物且由玻璃纖維、玻璃粉、雲母粉等的非燃性無機纖維構成的紙等。這些材料通過電弧的發熱，產生氫氣，由於該氫氣作為氣體熱傳導率大，所以，吸收並擴散電弧的發熱，具有消弧作用。也可以使用具有消弧作用的其他材料。用有消弧作用的材料構成屏蔽部件12時，能快速消除屏蔽部件12內產生的電弧，進一步得到安全性高的過載保護裝置。
另外，上述屏蔽部件12也可以由成形性好的難燃性樹脂、耐熱性樹脂等構成。在這種場合，由於屏蔽部件12的製造簡單，所以，可提供費用低的過載保護裝置30。
實施方式2圖8是本發明實施方式2的過載保護裝置的縱斷面圖，圖9是從下方觀察的圖8的III-III斷面示意圖，圖10是上方觀察的圖8的IV-IV斷面圖。在圖中，7是容納容器，由容器7a和蓋體7b構成，並通過合成樹脂等耐熱絕緣材料形成。9是通過該容納容器7內的中央固定軸9a可自由反轉地軸支撐固定的第一熱感應運動裝置，由具有一對可動接點9b的盤狀熱感應運動板9c及對應於上述可動接點9b而設置的一對固定接點9f構成，該固定接點9f固定在貫通安裝於上述容器7a的內底面7c任意位置的固定端子9e上。
13是配置在上述熱感應運動板9c和上述容器7a的內底面7c之間的線狀加熱器，一端連接到上述固定端子9e上，另一端連接到連接配線11b上。
15是根據上述加熱器13或與該加熱器的發熱無關的壓縮機本體(圖中未示)的表面溫度動作的第二熱感應運動裝置，一端通過連接配線11連接到與上述加熱器相連的連接配線11b上，另一端通過連接配線11與端子部10a的一端連接，端子部10a設置在上述蓋體7b裡面所配置的電流熔斷裝置10的兩端。
電流熔斷裝置10的另一端子10a通過連接配線11與貫通安裝於上述容器7a的底面7c任意位置的熔斷器端子10b連接。
12是設置在蓋體2裡面的由具有消弧作用的材料組成的屏蔽部件，可使上述第一熱感應運動裝置9與上述電流熔斷裝置10的設置空間分離，並覆蓋著上述電流熔斷裝置10。
上述屏蔽部件12也可以由成形性優良的難燃性樹脂、耐熱性樹脂等構成。在這種場合，由於屏蔽部件12的製造簡單，所以，可提供費用低的過載保護裝置30。
在本實施方式中，屏蔽部件12是防止電弧產生的裝置，過載保護裝置30將串聯連接的第一熱感應運動裝置9、線狀加熱器13、第二熱感應運動裝置15及電流熔斷裝置10與作為防止電弧發生的裝置的屏蔽部件12一起容納在容納容器7中。另外，固定端子9e及熔斷器端子10b是連接端子。
在本實施方式中，通過屏蔽部件12能獲得與實施方式1同樣的效果。
實施方式3在實施方式1及實施方式2中，說明了安裝在壓縮機的密閉容器1d外面的或在冷凍空調裝置單元的控制迴路5內使用的形式的過載保護裝置30，但在本發明的實施方式3中，將要說明在壓縮機的密閉容器1d內使用的過載保護裝置30。
圖11是本發明實施方式3的過載保護裝置安裝到電動壓縮機內的電動機線圈上的概略圖，圖12是表示過載保護裝置安裝到電動壓縮機的密閉容器1d內側上面的玻璃密封端子4部分上的概略圖。另外，圖13是表示本發明實施方式3的過載保護裝置的側視圖，圖14是表示實施方式3的過載保護裝置的平面圖，圖15是實施方式3的過載保護裝置的縱斷面圖，圖16是圖15的V-V向視斷面圖。
在這些圖中，將耐壓容器7e和蓋體7b通過焊接等氣密密封在一起構成密閉型容納容器7。上述耐壓容器7e通過對鐵板等進行壓力加工深衝成形，使兩側大致為球面狀的部分，通過半圓狀的中央部將兩端部連接在一起，形成長圓頂形狀。上述蓋體7b，其下面開口部由壁厚厚於該耐壓容器7e的鐵板形成。該耐壓容器7e的的形狀不限於這樣的長圓頂形結構。
在上述耐壓容器7e的內側，通過適當的金屬板製作的支持體7d，連接固定熱感應運動板9c的一端，熱感應運動板9c深衝成形成淺盤狀，具有預定範圍內的動作反轉溫度。在熱感應運動板9c的另一端固定可動接點9b。熱感應運動板9c、支持體7d、可動接點9b及固定接點9f等構成第一熱感應運動裝置9。
在蓋體7b上穿設有貫通孔7g、7g，在該貫通孔7g、7g中分別通過考慮了熱膨脹係數的玻璃等電絕緣性填充部件19，氣密地絕緣固定有多個導電端子銷20。固定接點9f固定在一個導電端子銷20的容納容器7的內部一側前端附近，並與上述可動接點9b對峙且可分離地配置著。
加熱器13的一端固定在另一導電端子銷20的容納容器7的內部一側前端附近，加熱器13的另一端固定在蓋體7b上。在該加熱器13上設置有面積小於其它部分的作為電流熔斷裝置10的功能的細線部13b。
屏蔽部件12覆蓋上述細線部13b地安裝著，可使上述作為電流熔斷裝置10的功能的細線部13b的設置空間與設置第一熱感應運動裝置9的空間分離。該屏蔽部件12的材料可由消弧材料或難燃性樹脂、耐熱性樹脂等形成。但是，用其它材料也可以。
在本實施方式中，屏蔽部件12是防止電弧產生的裝置，過載保護裝置30將串聯連接的第一熱感應運動裝置9及具有作為熔斷裝置的細線部13b的線狀加熱器13與屏蔽部件12一起容納在耐壓容器7e構成的容納容器7內。另外，兩根導電端子銷20是連接端子。
在本實施方式中，第一熱感應運動裝置9及線狀加熱器13按照下述方式串聯連接。即以導電端子銷20、線狀加熱器13、蓋體7b、耐壓容器7e、金屬制的支持體7d、熱感應運動板9c、可動接點9b、固定接點9f、導電端子銷20的順序連接。
下面說明動作。在壓縮機1的正常運轉時，電動機1c的運轉電流不會使該細線部13b熔斷，另外，因為某種原因使電動機1c處在約束狀態時，由於在短時間內第一熱感應運動裝置9反轉，導致接點之間離開，因此，在這種場合，細線部13b也不會熔斷。當該第一熱感應運動裝置9長期反覆開閉時，第一熱感應運動裝置9疲勞破壞，使接點熔敷。在這種場合，電動機的約束狀態的過電流使加熱器13的細線部13b的溫度上升、熔斷。
這時，熔融金屬蒸汽化，擴散到屏蔽部件12內，在熔斷的部分之間產生電弧，但是，由於金屬蒸汽幾乎不能向覆蓋設置熔斷裝置10的線狀加熱器13細線部13b的空間的屏蔽部件12的外面擴散，因此，電弧只在該屏蔽部件12內產生，不會向其它部分轉移。另外，電弧使細線部13b金屬蒸汽化，延長了電弧間的距離，用於維持電弧的能量變大，使壓縮機供給電源中的能量不足，電弧迅速消失。
也就是說，即使電源電壓變大時，也能在非常短的時間裡，可靠地進行電流切斷。
進一步，本實施方式3的過載保護裝置30在結構上不需要把以往的過載保護裝置30進行大的變動，因而，可提供低成本的過載保護裝置30。結果，根據實施方式3的過載保護裝置30，當第一熱感應運動板9c疲勞破壞發生接點熔敷時，不依賴向電動壓縮機1供給電源的電壓，可始終抑制熔斷裝置10熔斷時的電弧發生，能可靠進行電流切斷，完全防止了壓縮機電動機1c的大規模燒損引起的電動壓縮機1的大的損失或過載保護裝置30本身的燒損，提高了安全性，能獲得低成本的過載保護裝置30。
實施方式4圖17是實施方式4的過載保護裝置的縱斷面圖，圖18是從下方觀察圖17的I-I斷面的向視圖，圖19是從下方觀察圖17的II-II斷面的向視圖，圖20是從下方觀察圖17的III-III斷面的向視圖。
在這些圖中，7是容納容器，由容器7a和蓋體7b構成，通過合成樹脂等的耐熱絕緣材料製成。9是由該容納容器7內的中央固定軸9a可自由反轉地軸支撐固定的第一熱感應運動裝置，由具有一對可動接點9b的盤狀熱感應運動板9c和對應於上述可動接點9b而設置的固定於固定端子9e上的固定接點9f構成，固定端子9e貫通安裝於上述容器7a的底面7c的任意位置。
電流熔斷裝置10配置在上述蓋體7b的裡面，由設置在兩端的端子部10a和之間的熔斷部10g構成，上述端子部10a的一端從上述蓋體7b的裡面延伸，並通過連接配線11以串聯迴路接線連接到貫通安裝於容器7a的底面7c的任意位置的熔斷器端子10b上，同時，另一端子部10a通過連接配線11連接到貫通安裝於上述容器7a內的底面7c的任意位置的上述固定端子9e上。16是設置在第一熱感應運動裝置9與熔斷器端子10b之間空間的由具有消弧作用的材料組成的屏蔽部件，17是設置在電流熔斷裝置10和上述熱感應裝置9之間空間的由具有消弧作用的材料組成的屏蔽部件。
在本實施方式中，屏蔽部件16、屏蔽部件17是防止電弧產生的裝置，過載保護裝置30的構成是，將串聯連接的第一熱感應運動裝置9及電流熔斷裝置10與屏蔽部件16、屏蔽部件17一起容納在容納容器7內。另外，固定端子9e及熔斷器端子10b是連接端子。
這樣構成的過載保護裝置30，在單相電源的情況下，與上述圖3所示的情況相同。此外，在三相電源的電動壓縮機中，與上述圖4所示的情況相同。
再者，如圖1及圖2所示，該過載保護裝置30是安裝到電動壓縮機1的密閉容器1d的表面或空調冷凍裝置單元的控制迴路5內的控制機器設置部分那樣窄的部分上使用的。這一點與實施方式1記載的結構相同。
下面，說明動作。向熱感應運動板9c的壓縮機電動機1c的通電、通電切斷的動作及異常時的接點熔敷，與上述實施方式1相同，其說明省略。
在該實施方式的過載保護裝置30中，由於配備有作為切斷電流的最終手段的電流熔斷裝置10，因而，在上述的大電流通電的情況下，當達到設定的電流值時，電流熔斷裝置10因自身發熱而使溫度上升，由於升溫到電流熔斷裝置10材料的熔點，因而，電流熔斷裝置10以熔斷部10g熔斷。上述電流熔斷裝置10熔斷時，通過賦予的電能，熔融的金屬蒸汽化，擴散到過載保護裝置的容納容器7內。該金屬蒸汽量的發生量多到使施加到電流熔斷裝置10的能量變大的程度，即電壓升高的程度。
一般地，在具有不接觸的電位差的多個物體之間，在電位差大、距離近、而且充滿物體間的空間的電阻小的情況下，有可能會發生經過該空間中的電流從電位高的一側向電位低的一側流動的現象即電弧。在容納容器7內的金屬蒸汽大的情況下，由於金屬蒸汽中的電阻變得非常小，因此，是產生電弧的主要因素。
這種現象用圖21、圖22詳細說明。圖21、圖22示出了過載保護裝置30的電流熔斷裝置10在熔斷部10g熔斷、分斷成熔斷片10h、10i的兩體後的狀態，為了便於說明，示出除了屏蔽部件16、17外的說明圖。圖22是從下方觀察圖21的IV-IV斷面的向視圖。
電流熔斷裝置10熔斷時，如上文所述產生金屬蒸汽，但是，熔斷的金屬不會全部蒸汽化，一部分作為10g、10k所示的熔斷痕跡而殘留在熔斷後的熔斷片10h、10i上。
這時，在隔著熔斷部10g的10h與10i之間存在有相當於供給電壓的電位差。同樣地，在與10h電接觸的部分和與10i電接觸的部分也存在著電位差。在圖21中，由於中央固定軸9a與熔斷痕跡10k在空間上接近，而且兩者之間也存在著電位差，因此，成為產生18所示的電弧的主要因素。
此外，在圖22中，由於熱感應運動板9c與熔斷器端子10b在空間上接近，而且，兩者之間存在著電位差，因此，也是產生18所示的電弧的主要因素。
假如產生上述的電弧18時，由於電流熔斷裝置10熔斷後電流仍然繼續流動，因而，如先前要解決發明課題的諸項詳述的那樣，在壓縮機上產生大的損失，有導致過載保護裝置的熱感應運動板周圍燒毀的危險。
但是，本實施方式的過載保護裝置30由於在上述空間設置有屏蔽部件16、17，因此，使電位差不同的部件之間的實際距離變長，排除了產生電弧的主要因素。結果，通過電流熔斷裝置10的熔斷，能迅速進行電流的切斷。
電流熔斷裝置10由於可通過衝壓鈑金等製作，因而電流熔斷裝置10本身很便宜。另外，由於與溫度熔斷器不同，即使振動、衝擊或溫度變化很強，也很難引起誤動作，因此，能得到可靠性高的熔斷裝置。
此外，本實施方式的過載保護裝置30在結構上不需要把以往的過載保護裝置30進行大的變動，而且，電流熔斷裝置10不是精細的部件，因而，製造時的管理容易進行，降低了管理成本。由於電流熔斷裝置10本身是低成本的，所以可提供低成本的過載保護裝置30。
因而，根據本實施方式的過載保護裝置30，當熱感應運動板9c疲勞破壞、發生接點熔敷時，不依賴向壓縮機1供給電源的電壓，可始終抑制熔斷器熔斷時的電弧發生，能可靠進行電流切斷，完全防止了壓縮機電動機的大規模燒損引起的壓縮機的大的損壞或過載保護裝置30本身的燒損，提高了安全性，另外，不會產生誤動作，能獲得可靠性高，低成本的過載保護裝置30。
此外，上述屏蔽部件16、17的材料最好是具有消弧作用的材料。該實施方式的消弧作用意味著，可吸收並擴散所產生的電弧引起的發熱，降低電弧帶來的能量，消除電弧。作為具有消弧作用的材料，有效的是滲透有氫氧化物且由玻璃纖維、玻璃粉、雲母粉等的非燃性無機纖維構成的紙等。這些材料通過電弧的發熱，產生氫氣，由於該氫氣作為氣體熱傳導率大，所以，吸收並擴散電弧的發熱，具有消弧作用。也可以使用具有消弧作用的其他材料。用有消弧作用的材料構成屏蔽部件16、17時，能快速消除屏蔽部件16、17內產生的電弧，進一步得到安全性高的過載保護裝置。
另外，上述屏蔽部件16、17也可以由成形性好的難燃性樹脂、耐熱性樹脂等構成。在這種場合，由於屏蔽部件16、17的製造簡單，所以，可提供費用低的過載保護裝置30。
實施方式5下面，說明圖23～圖25所示的本發明實施方式5的過載保護裝置。圖23是過載保護裝置的縱斷面圖，圖24是從下方觀察圖23的V-V斷面的向視圖，圖25是從上方觀察圖23的VI-VI斷面的向視圖。
在這些圖中，7是容納容器，由容器7a和蓋體7b構成，通過合成樹脂等的耐熱絕緣材料製成。9是由該容納容器7內的中央固定軸9a可自由反轉地軸支撐固定的第一熱感應運動裝置，由對應於一對可動接點9b而設置的固定於固定端子9e上的固定接點9f構成，固定端子9e貫通安裝於上述容器7a的內底面7c的任意位置上。
13是配置在熱感應運動板9c和容器7a的內底面7c之間的線狀加熱器，一端連接到固定端子9e上，另一端連接到連接配線11b上。
15是根據上述加熱器13或與該加熱器13的發熱無關的壓縮機本體(圖中未示)的表面溫度動作的第二熱感應運動裝置，一端通過連接配線11連接到與上述加熱器13相連的連接配線11b上，另一端通過連接配線11與端子部10a的一端連接，端子部10a設置在蓋體7b裡面所配置的電流熔斷裝置10的兩端。
電流熔斷裝置10的另一端子10a通過連接配線11與貫通安裝於上述容器7a的底面7c任意位置的熔斷器端子10b連接。
在這種結構中，由具有消弧作用的材料組成的屏蔽部件16設置在容器7a內，覆蓋端子10b，特別是，將端子10b和第一熱感應運動板9的最近接點屏蔽，更特別的是，將端子10b和加熱器13的的最近接點屏蔽。此外，由具有消弧作用的材料組成的屏蔽部件17設置在蓋體7b的底面上，覆蓋上述第二熱感應運動裝置15和電流熔斷裝置10。屏蔽部件16、屏蔽部件17也可以由成形性優良的難燃性樹脂、耐熱性樹脂等構成。
另外，在第二熱感應運動板15和電流熔斷裝置10a之間，在蓋體7b的裡面設置有突出部7f。連接配線11配置在蓋體裡面的不露出來的位置。
在本實施方式中，屏蔽部件16、屏蔽部件17是防止電弧產生的裝置，固定端子9e及熔斷器端子10b是連接端子。過載保護裝置30的構成是，將串聯連接的第一熱感應運動裝置9、加熱器13、第二熱感應運動裝置15及熔斷裝置10與作為防止電弧產生的裝置的屏蔽部件16、屏蔽部件17一起容納在容納容器7中，可獲得與上述實施方式2同樣的效果。
權利要求
1.一種過載保護裝置，包括使其熱感應運動板受熱產生感應運動、反轉，其一對可動接點與對應的一對固定接點處於接觸、非接觸狀態的第一熱感應運動裝置；與所述第一熱感應運動裝置串聯連接的電流熔斷裝置；用於容納所述第一熱感應運動裝置與電流熔斷裝置的容納容器；與所述第一熱感應運動裝置及電流熔斷裝置連接，貫通所述容納容器並伸到外部的連接端子，其特徵是，在所述容納容器內設有由屏蔽部件構成的防止電弧產生的裝置。
2.根據權利要求1記載的過載保護裝置，其特徵是，所述防止電弧產生的裝置通過屏蔽部件覆蓋設置了所述電流熔斷裝置的空間。
3.根據權利要求1記載的過載保護裝置，其特徵是，所述防止電弧產生的裝置是在所述電流熔斷裝置從熔斷部至容納容器外的各連接端子的部件之間、設置在所述容納容器內的所述部件之間的屏蔽部件。
4.根據權利要求1～3任一項所記載的過載保護裝置，其特徵是，在所述第一熱感應運動裝置與所述電流熔斷裝置的串聯迴路中串聯連接有加熱器。
5.根據權利要求1～4任一項所記載的過載保護裝置，其特徵是，在所述第一熱感應運動裝置與所述電流熔斷裝置的串聯迴路中串聯連接有第二熱感應運動裝置。
6.根據權利要求4所記載的過載保護裝置，其特徵是，所述加熱器形成細線部，構成電流熔斷裝置。
7.根據權利要求1～6任一項所記載的過載保護裝置，其特徵是，所述屏蔽部件由具有消弧作用的材料構成。
8.根據權利要求1～6任一項所記載的過載保護裝置，其特徵是，所述屏蔽部件由難燃性樹脂或耐熱性樹脂構成。
9.一種電動壓縮機，其特徵是，將權利要求1～8任一項所記載的過載保護裝置設置在電動壓縮機的密閉容器的外壁上。
10.一種電動壓縮機，其特徵是，在權利要求1～8任一項所記載的過載保護裝置中，容納容器由耐壓容器形成，將所述過載保護裝置設置在電動壓縮機的密閉容器內。
11.一種冷凍空調裝置，其特徵是，備有權利要求9或權利要求10所記載的電動壓縮機。
12.一種冷凍空調裝置，將權利要求1～8任一項所記載的過載保護裝置設置在單元控制迴路內。
全文摘要
以往的過載保護裝置存在的問題有:熔斷裝置的金屬因電能等熔融,蒸汽化,並向容器內擴散,電弧的產生導致壓縮機的電動機有大的電流流過,燒損引起,壓縮機損壞等。本發明的過載保護裝置包括:通過熱感應運動板(9c)的溫度引起的變形使可動接點(9b)移動、且具有可動接點(9b)和與該可動接點(9b)成對的固定接點(9f)的過載電流保護用的第一熱感應運動裝置(9);通過電流自身發熱、熔斷,切斷電流的電流熔斷裝置(10);將上述第一熱感應運動裝置(9)及上述電流熔斷裝置(10)結線連接到串聯迴路中並容納這兩者的容納容器(7),其中,設置有屏蔽部件(12),使上述電流熔斷裝置(10)的設置空間與設置了上述第一熱感應運動裝置(9)的空間分離。
文檔編號F25B49/02GK1389888SQ02122170
公開日2003年1月8日 申請日期2002年5月31日 優先權日2001年5月31日
發明者加藤太郎, 穐山和之, 三橋孝夫 申請人:三菱電機株式會社