JP2003199246A - 電動機の保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来単相用にしか使用できなかった過負荷リ
レーを三相用として使用することができる電動機の保護
装置を提供すること。 【解決手段】 温度スイッチ、ヒータ及びバイメタルサ
ーモからなり当該温度スイッチが温度検出面側に位置す
る２つの過負荷リレーと、電磁接触器の開閉スイッチを
介して三相交流電源と三相電動機との間に接続される入
力端子及び出力端子となるリレーの２つの接続端子と、
バイメタルサーモから導出され前記三相電動機への３つ
の電源線を同時に開閉する三相用の電磁開閉器の入力端
子に接続されるセンター端子とを備え、各過負荷リレー
は、その入力端子と出力端子間に過電流にて溶断するヒ
ューズと、温度スイッチと、ヒータと、バイメタルサー
モとをその順に直列接続し、リレーを三相電源の３つの
電源線のうち２つの電源線に接続し、２つのうちの一方
を電装箱内に、他方を圧縮機表面にそれぞれ設置したも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機等に使用さ
れる電動機への通電を制御するとともに、当該電動機に
何らかの異常が発生した場合にそれを検出して電動機を
保護するように機能する電動機の保護装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】今日、業務用冷蔵庫やショーケース等に
おいて用いられる圧縮機及びこれを含む冷媒回路には、
圧縮機若しくは冷媒回路に何らかの異常が発生した場合
に、いち早くこれを検出すると共に圧縮機への通電を停
止したり、電流を低下させたりするような圧縮機の保護
装置を設けている。例えば、特開２００１−２００７９
０号公報には、三相電動圧縮機への各相別の過大電流を
検出して溶断電流を超過した場合に各相対応のヒューズ
部が溶断することで対応相への通電を停止する保護装置
が開示されている。また、特公昭６４−２０１５号公報
には、保護リレー内部の第３外部接続端子につながる切
断可能な結線で接続された結線部分の有無（切断・非切
断）を使い分けることにより、単一の電動圧縮機の保護
リレーを、抵抗分相起動方式とコンデンサ起動方式の２
通りの方式にて使用できるようにした保護装置が開示さ
れている。 【０００３】一方、保護装置を部品化した場合の過負荷
リレーの第１の従来例を示す平面図（ａ）及び正面図
（ｂ）を図４に、その電気回路図を図５にそれぞれ掲載
する。過負荷リレー１は、内部空洞の円柱体であり、内
部に加熱ヒータ１１及びバイメタルサーモ１２を収納す
る収納部２と、この収納部２の一端側に設けた耳部３と
からなる。 【０００４】過負荷リレー１は、図示しない雌型の固着
端子を有するソケット部材に差し込まれて使用される
が、このソケット部との接続時に電源及び電動機に接続
するための雄型の２つの接続端子５、６と、何らかの部
位に接続される雄型のセンター端子７を有する。尚、図
中のＡは電動機側に接続されることを示し、Ｂは電源側
に接続されることを示す。即ち、接続端子５はＡに、接
続端子６はＢに対応させることを明示している。 【０００５】バイメタルサーモ１２は、図示しない電源
に接続するための接続端子５につながる第１の接続端子
１２Ａと、加熱ヒータ１１に接続する第２の接続端子１
２Ｂと、センター端子７につながる第３の接続端子１２
Ｃとを備えており、電流に比例して発熱量が変化する加
熱ヒータ１１により加熱されることで、その動作温度
（開放電流に対応する開放温度）以上になると第１の接
続端子１２Ａ及び第２の接続端子１２Ｂをそれぞれ開放
し、電動機への通電を停止し、復帰温度未満に温度降下
すると両端子１２Ａ、１２Ｂを閉鎖して、電動機側への
通電を再開するものである。 【０００６】他方、保護装置を部品化した場合の過負荷
リレーの第２の従来例を示す平面図（ａ）及び正面図
（ｂ）を図６に、その電気回路図を図７にそれぞれ掲載
する。第１の従来例と同一構成のものについては、同一
符号を用いている。過負荷リレー１の収納部２には、加
熱ヒータ１１及びバイメタルサーモ１２の他に、温度ス
イッチ１３及びヒューズ１４が収納されている。また、
図７と図５に示す回路構成で大きく異なる部分は、ＡＢ
間において加熱ヒータ１１が電動機側に位置し、サーモ
スタット１２が電源側に位置することである。即ち電源
側から順に、サーモスタット１２、加熱ヒータ１１、温
度スイッチ１３及びヒューズ１４を配置している。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】特開２００１−２００
７９０号公報に開示される保護装置は、三相電動機にお
ける各相への過大電流を検出して相毎に通電を遮断でき
るものの、保護装置を配置する部位における温度を検出
して異常高温時に通電を停止することや異常を検出した
場合の検出信号を導出することができなかった。また、
特公昭６４−２０１５号公報に開示される保護装置は、
保護リレー内部の第３外部接続端子につながる切断可能
な結線で接続された結線部分を切断して使用するか、切
断しないままで使用するかの２通りの使用方法を選択す
ることで、保護リレーの機能性を向上できるものの、リ
レー内部の電流制限用のサーミスタでは保護リレーを配
置するスペースの温度を検出することができず、スペー
スにおける異常温度上昇を抑制・防止することができな
い。さらに、図４乃至図５に示す部品化した過負荷リレ
ーの第１の従来例においては、センター端子を備えてい
るので三相用に適用することは可能であるが、温度スイ
ッチ及びヒューズは、過負荷リレーとは別体で構成され
ており、部品点数として多くなる。図５乃至図７に示す
部品化した過負荷リレーの第２の従来例においては、部
品としては一つになるものの、センター端子が無いた
め、三相用として使用することができなかった。 【０００８】そこで本発明では、圧縮機等に使用される
電動機を保護する従来単相用にしか使用できなかった過
負荷リレーを、三相用として使用することができるよう
にした電動機の保護装置を提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、円柱状の樹脂製容器の内部
にて直列接続される温度スイッチ、ヒータ及びバイメタ
ルサーモからなり当該温度スイッチが温度検出面側に位
置する２つの過負荷リレーと、前記樹脂製容器の内部か
ら外部に導出され電磁接触器の開閉スイッチを介して三
相交流電源と三相電動機との間に接続される前記リレー
の入力端子及び出力端子となる２つの接続端子と、前記
樹脂製容器の略中央において前記バイメタルサーモから
樹脂製容器の外部に導出され前記三相電動機への３つの
電源線を同時に開閉する三相用の電磁開閉器の入力端子
に接続されるセンター端子とを備え、前記各過負荷リレ
ーは、過電流にて溶断するヒューズと、温度スイッチ
と、ヒータと、バイメタルサーモとをその入力端子と出
力端子間にその順に直列接続したものであり、且つ、各
過負荷リレーを三相交流電源の３つの電源線のうち２つ
の電源線に接続し、２つのうちの一方を電装箱内に、他
方を圧縮機表面にそれぞれ設置したことを特徴とする。 【００１０】 【発明の実施の形態】次に実施例により本発明を更に詳
しく説明するが、本発明はこれらによって限定されるも
のではない。以下、本発明の実施例を図１乃至図３に基
づいて説明する。図１は本発明にかかる電動機の保護装
置を２個使用して三相交流電源（図示せず）及び三相電
動機に接続した電源部（即ち電動機の制御装置）におけ
る電気回路図、図２は電動機の保護装置を部品化した過
負荷リレーの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）からなる
図、図３は図２の過負荷リレーの内部に配置された電気
部品の電気回路図である。尚、従来と同一構成に関して
は同一符号を用いている。 【００１１】図１において、電動機の制御装置は、図示
しない三相交流電源に接続する端子板２１と、圧縮機の
三相用電動機２２と、これら端子板２１の三相端子Ｒ、
Ｓ、Ｔと三相電動機２２の三相端子ｒ、ｓ、ｔ間にその
開閉端子が接続される開閉スイッチとしての電磁接触器
２３とを備える。また、端子板２１の一端子Ｒと電磁接
触器２３の開閉端子との間に、接続端子６がＲに接続端
子５が電磁接触器２３にそれぞれつながるように過負荷
リレー１ｂを接続し、端子板２１の一端子Ｔと電磁接触
器２３の開閉端子との間に、接続端子６がＲに接続端子
５が電磁接触器２３にそれぞれつながるように過負荷リ
レー１ａを接続している。 【００１２】過負荷リレー１ａのセンター端子７は異常
信号線としての接続線８ａを介して電磁接触器２３の入
力端子２３ａに接続され、電磁コイル２３ｃ、接続端子
２３ｂを介して端子板２１の端子Ｚに接続される。尚、
この過負荷リレー１ａは、図示しない電装箱内に配置さ
れるものとする。 【００１３】この過負荷リレー１ａの接続回路により、
電磁接触器２３は、過負荷リレー１ａのバイメタル接片
が閉塞している、即ち、Ｔ相に異常電流が流れていない
場合に、正常に通電されることとなり、異常電流により
過負荷リレー１ａのバイメタル接片が開放している場合
にセンター端子７からの異常信号を受けて入力端子２３
ａへの通電が絶たれ電磁コイル２３Ｃが非通電となり、
電磁接触器２３の駆動接片２３ｄが開放する。このた
め、異常電流検出時には、電磁接触器２３により三相電
動機２２への通電が遮断され、三相電動機２２を保護す
るように動作する。 【００１４】過負荷リレー１ｂのセンター端子７は、異
常信号線としての接続線８ｂを介して、逆相防止リレー
２５、高低圧圧力スイッチ２６を介して、端子板２１の
端子Ｚひいては電磁接触器２３の接続端子２３ｂに接続
され、電磁コイル２３ｃ、入力端子２３ｂを介して過負
荷リレー１ａのセンター端子７に接続される。尚、この
過負荷リレー１ａは、図示しない圧縮機の金属製筐体に
取り付けられるものとする。 【００１５】この過負荷リレー１ｂの接続回路により、
過負荷リレー１ｂのバイメタル接片が閉塞している、即
ち、Ｒ相に異常電流が流れていない場合であって、且
つ、逆相防止リレー２５及び高低圧圧力スイッチ２６も
正常に作動している場合に、電磁接触器２３は正常に通
電されることとなる。 【００１６】そして、異常電流により過負荷リレー１ｂ
のバイメタル接片が開放している場合、或いは、温度ス
イッチ１３が圧縮機の異常高温を検出して開放した場
合、若しくは、逆相防止リレー２５或いは高低圧圧力ス
イッチ２６が作動した場合には、センター端子７、或い
は、温度スイッチ１３、若しくは逆相防止リレー２５或
いは高低圧圧力スイッチ２６からのそれぞれの異常信号
を受けて、電磁接触器２３の接続端子２３ｂへの通電が
絶たれ、電磁コイル２３Ｃが非通電となり、電磁接触器
２３の駆動接片２３ｄが開放する。このため、異常電流
検出時、或いは、圧縮機の異常高温検出時、若しくは、
逆相発生時或いは異常圧力発生時には、電磁接触器２３
により三相電動機２２への通電が遮断され、三相電動機
２２を保護するように動作する。 【００１７】図２において、図４の従来例と大きく異な
るのは、接続端子６及びターミナル端子７の向きが、接
続端子５に対してそれぞれ平行ではなく略９０°の角度
をなすことと、収納部２内における回路構成である。
尚、この回路構成の相違については、図３にて説明す
る。また、図２において８は、センター端子７に接続さ
れた信号伝達用の信号線としての接続線であり、図１に
おける、８ａ、８ｂに相当する。 【００１８】この過負荷リレー１において、接続端子
５、６を直交関係に配置することで、センター端子７の
向きの決定に対する自由度が従来よりも増加した。但
し、収納部２内に配置する回路素子を増やしている関係
上、実質的にその自由度は従来と差異がない。 【００１９】図３において、加熱ヒータ１１の接続端子
６側には、収納部２において耳部３近傍に位置する検出
対象の温度が異常高温になった場合に接点を開放する温
度スイッチ１３と、過大電流の検出時に溶断するヒュー
ズ１４とをその順で接続している。また、過負荷リレー
１の耳部３側には、温度スイッチ１３が配置されている
ので、この耳部３を適宜、温度検出対象の温度検出面に
接触してして配置させることで、過負荷リレー１にて温
度検出の動作ができるようにしている。 【００２０】バイメタルサーモ１２におけるバイメタル
接片は、配置される周囲の雰囲気温度と、加熱ヒータ１
１に流れる電流と、加熱された接片の温度と、ある状態
の持続時間との４つの要素が密接に関係しあって、その
動作が制御されるものであり、一概に接片の温度だけで
その動作開始温度並びに復帰温度が規定できるものでは
ない。一方、温度スイッチ１３の接点開放温度の持続時
間は、バイメタル接片の持続時間よりも長く設定してお
り、また、バイメタル接片の動作電流はヒューズ１４の
溶断電流よりも低く設定され、勿論持続時間はヒューズ
１４の方がはるかに短くしている。 【００２１】特に、過負荷リレーの設置場所の違いに合
せて、Ｒ相に配置される過負荷リレー１ｂの温度スイッ
チ１３の動作温度は、Ｔ相に配置される過負荷リレー１
ａの温度スイッチ１３の動作温度よりも高く設定してあ
る。 【００２２】以上の構成により、過負荷リレー１ａを電
装箱内に設けたので、電磁接触器２３が設けられる電装
箱内における配線処理が容易に行える一方、当該リレー
１ａのセンター端子７からの検知信号を電磁接触器２３
や他の制御手段への入力信号とすることができるため、
温度及び過電流の検出部品として過負荷リレー１ａを使
用することが可能となった。また、過負荷リレー１ａに
おける温度スイッチ１３により、電装箱内の過負荷リレ
ー等の保護装置の温度上昇を素早く検知して、素早く解
除することができるようになり、保護装置としての設置
性能及び汎用性が向上した。 【００２３】特に、過負荷リレー１ａを電磁接触器の近
傍に配置すれば、過負荷リレー１ａ自体を温度検出及び
過電流の検出部品として使用できることに加え、電動機
２２への通電を制御する電磁接触器２３の温度上昇を検
出して素早く通電を制御することによりその温度上昇を
抑制することができた。 【００２４】そして、過負荷リレー１の入力側に過電流
にて溶断する素子としてヒューズ１４を設け、且つ、当
該ヒューズにおける溶断電流をバイメタルサーモ１２の
開放（遮断）電流よりも大きな値（例えば数百Ａ）に設
定するとともに、溶断時間を短く(例えば２秒程度）し
たことにより、バイメタルサーモ１２の駆動（接点開
放）に先駆けて、このヒューズ１４により電動機２２の
回転子が停止した際（モータのロック現象発生時）やモ
ータ巻線の相間の短絡故障やモータ巻線とコンプレッサ
の金属筐体との導通による地絡故障等の異常事態の発生
時に急激に増大する電流を素早く検出すると共に、通電
を遮断することができるようになり、過電流を素早く検
出・解除することができ、結果的にバイメタルサーモ１
２としての寿命が伸びる。 【００２５】さらに、過負荷リレー１の入力端子６と出
力端子５間に過電流にて溶断するヒューズ１４と、温度
スイッチ１３と、加熱ヒータ１１と、バイメタルサーモ
１２とをその順に直列接続したので、ヒューズ（溶断素
子）１４にて異常電流を、温度スイッチ１３にて電装箱
の異常温度上昇を、バイメタルサーモ１２にて過電流を
それぞれ検出すると同時に、これらの異常検出の何れに
よっても、過負荷リレー１によって電動機２２への駆動
電流を阻止することができ、電動機の保護装置としての
動作をより確実なものとできた。 【００２６】最後に、以上の構成により、センター端子
７により、従来単相用にしか使用できなかった過負荷リ
レーを三相用として使用することができることに加え、
このセンター端子７からの信号を保護装置の保護対象で
ある電動機２２の異常検出用の信号として利用できるよ
うになった。 【００２７】また、一方のリレー１ｂ中の温度スイッチ
によって圧縮機の表面温度（特に温度上昇）を検出する
とともに、他方のリレー１ａ中の温度スイッチによって
電装箱の電磁接触器の温度上昇を検出することができ、
従来必要であった圧縮機の温度検出及び温度上昇防止用
の専用の温度スイッチを省略することに加え、保護装置
における部品点数を低減できた。 【００２８】さらに、ヒューズ１４により異常電流によ
る電動機の異常温度上昇を抑制できるため、電動機の保
護装置として、単一の過負荷リレーにより異常電流、異
常温度上昇、及び過電流の全てを抑制・阻止することが
できた。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明の電動機の保護装置によれば、センター端子により、
従来単相用にしか使用できなかった過負荷リレーを三相
用として使用することができることに加え、このセンタ
ー端子からの信号を保護装置の保護対象である電動機の
異常検出用の信号として利用できる。また、一方のリレ
ー中の温度スイッチによって圧縮機の表面温度（特に温
度上昇）を検出するとともに、他方のリレー中の温度ス
イッチによって電装箱の電磁接触器の温度上昇を検出す
ることができ、従来必要であった圧縮機の温度検出及び
温度上昇防止用の専用の温度スイッチを省略することに
加え、保護装置における部品点数を低減できる。さら
に、ヒューズにより異常電流による電動機の異常温度上
昇を抑制できるため、電動機の保護装置として、単一の
過負荷リレーにより異常電流、異常温度上昇、及び過電
流の全てを抑制・阻止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明にかかる電動機の保護装置を２個使用し
た電動機の制御装置における電気回路図である。 【図２】本発明の保護装置を部品化した過負荷リレーの
平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 【図３】本発明の過負荷リレーの電気回路図である。 【図４】保護装置を部品化した第１の従来例を示す過負
荷リレーの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 【図５】図４の過負荷リレーの電気回路図である。 【図６】保護装置を部品化した第２の従来例を示す過負
荷リレーの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 【図７】図６の過負荷リレーの電気回路図である。 【符号の説明】 １、１ａ、１ｂ 過負荷リレー ２ 収納部 ３ 耳部 ５ 接続端子（電動機側） ６ 接続端子（電源側） ７ センター端子 ８、８ａ、８ｂ 接続線（異常信号線） １１ 加熱ヒータ １２ バイメタルサーモ １３ 温度スイッチ １４ ヒューズ ２２ 三相電動機 ２３ 電磁接触器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G044 AA04 AC01 AC04 AE01 CA01 CA11 CD01 CE05 5H611 AA03 BB01 PP01 PP02 QQ04 QQ05 SS01 SS02 UA04

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 円柱状の樹脂製容器の内部にて直列接続
   される温度スイッチ、ヒータ及びバイメタルサーモから
   なり当該温度スイッチが温度検出面側に位置する２つの
   過負荷リレーと、前記樹脂製容器の内部から外部に導出
   され電磁接触器の開閉スイッチを介して三相交流電源と
   三相電動機との間に接続される前記リレーの入力端子及
   び出力端子となる２つの接続端子と、前記樹脂製容器の
   略中央において前記バイメタルサーモから樹脂製容器の
   外部に導出され前記三相電動機への３つの電源線を同時
   に開閉する三相用の電磁開閉器の入力端子に接続される
   センター端子とを備え、前記各過負荷リレーは、過電流
   にて溶断するヒューズと、温度スイッチと、ヒータと、
   バイメタルサーモとをその入力端子と出力端子間にその
   順に直列接続したものであり、且つ、各過負荷リレーを
   三相交流電源の３つの電源線のうち２つの電源線に接続
   し、２つのうちの一方を電装箱内に、他方を圧縮機表面
   にそれぞれ設置したことを特徴とする電動機の保護装
   置。