JP2006246611A - モータ始動リレー - Google Patents

Abstract

【課題】主として電動圧縮機用として用いられる正特性サーミスタを内蔵したモータ始動リレーと小型正特性サーミスタを内蔵しその消費電力を低減するモータ始動リレーとの作り分けにおける納期短縮をするものである。
【解決手段】小型正特性サーミスタ１５５とサーモスタット１５１を内蔵した補助ブロックＡ１４５または短絡用の端子１７５を内蔵した補助ブロックＢ１７３のうちのいずれか１つをリレー本体１０１に接続することで、２種類のモータ始動リレーを作り分けができるので、受注から納入までの期間が短縮できるものである。
【選択図】図４

Description

本発明は冷蔵庫などに搭載する密閉式電動圧縮機に用いられる単相インダクションモータの始動に用いるモータ始動リレーに関するものである。

従来、この種のモータ始動リレーは正特性サーミスタを内蔵したものがある（例えば、特許文献１参照）。また、正当性サーミスタと直列にサーミスタを接続し、それと並列に抵抗を接続したものもある（例えば、特許文献２参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来のモータ始動リレーを説明する。

図７は、特許文献１に記載された従来のモータ始動リレーの組立図、図８は、同文献に記載された従来のモータ始動リレーを用いた電気回路図である。

図７および図８において、モータ始動リレー１は、正特性サーミスタ２と端子Ａ３と端子Ｂ４とケース５とカバー６から構成されている。正特性サーミスタ２は端子Ａ３のバネ部７と端子Ｂ４のバネ部８にはさまれて、ケース５に納められている。このとき、端子Ａ３のタブ端子部９はケース５の孔１０に、端子Ｂ４のタブ端子部１１はケース５の孔１２に通されて固定される。カバー６はケース５に取り付けられる。

正特性サーミスタ２は、例えば、チタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックスであり、常温からおおよそ１００℃までは抵抗がほぼ一定であるが、それ以上に温度が上昇すると急激に抵抗が大きくなる特性を持つもので、常温時に抵抗が数Ω〜数十Ωであるが、単相インダクションモータの運転時には１ｋΩ〜数十ｋΩに達することで、回路のスイッチングを行うものである。

単相インダクションモータ１３は、主巻線１４と補助巻線１５を有する固定子（図示せず）と回転子（図示せず）から構成される。運転コンデンサー１６とモータ始動リレー１に内蔵された正特性サーミスタ２の並列回路と補助巻線１５との直列回路が主巻線１４と並列に接続され、そして、単相インダクションモータ１３にモータ保護装置１７と回路の開閉を行うスイッチ１８が直列に接続されて電源１９に接続される。

以上のように構成されたモータ始動リレーについて、以下その動作を説明する。

スイッチ１８が閉になると、主巻線１４と補助巻線１５には電流が流れる。始動時には、正特性サーミスタ２と運転コンデンサー１６により主巻線１４と補助巻線１５の電流位相がずれることで固定子に回転磁界が発生し、その回転磁界を追従して回転子が回転をはじめる。その後、正特性サーミスタ２に電流が流れることで正特性サーミスタ２は自己発熱し、温度が上昇するので抵抗が急増し、正特性サーミスタ２に流れる電流を実質的に遮断することで、単相インダクションモータ１３は主巻線１４による単相運転を行う。

この運転中において、単相インダクションモータ１３は、補助巻線１５に流れる電流が運転コンデンサー１６により主巻線１４と最適な位相になるように設定されているため、高い効率が得られる。

運転中は正特性サーミスタ２が高い抵抗値を維持するのに必要な電流が流れ続けるので、モータ始動リレー１は約３Ｗという比較的大きな電力を消費するものの、構造が簡単で安価である。

図９は、特許文献２に記載された従来のモータ始動リレーを用いた電気回路図である。

図９において、単相インダクションモータ２０は、主巻線２１と補助巻線２２を有する固定子（図示せず）と回転子（図示せず）から構成され、モータ保護装置２９と回路の開閉を行うスイッチ３０が直列に接続されて電源３１に接続される。

モータ始動リレー２４は補助巻線２２と直列に接続される正特性サーミスタ２６を内蔵するとともに、この正特性サーミスタ２６と直列に接続されるサーモスタット２７およびサーモスタット２７に熱影響を与える抵抗２５を内蔵する。

運転コンデンサー２３は補助巻線２２と直列に、始動コンデンサー２８はモータ始動リレー２４と直列に接続されている。

以上のように構成されたモータ始動リレーについて、以下その動作を説明する。

スイッチ３０が閉になると、主巻線２１と補助巻線２２には電流が流れる。始動時には、正特性サーミスタ２６と運転コンデンサー２３により主巻線２１と補助巻線２２の電流位相がずれることで固定子に回転磁界が発生し、その回転磁界を追従して回転子が回転をはじめる。

その後、正特性サーミスタ２６に電流が流れることで正特性サーミスタ２６は自己発熱し、温度が上昇するので抵抗が急増し、正特性サーミスタ２６に流れる電流を実質的に遮断することで、単相インダクションモータ２０は主巻線２１による単相運転を行う。

そしてさらに抵抗２５と正特性サーミスタ２６の発熱によりサーモスタット２７の温度が上昇し、サーモスタット２７が開くことで、正特性サーミスタ２６に流れる連流は完全にシャットされる。抵抗２５の発熱は、サーモスタット２７の開状態を維持するためだけのものであるため、消費電力は約０．５Ｗという僅かな電力を消費するだけであり、極めて高い省エネ効果が得られるのであるが、一方で構造が複雑となり高価である。

また、この運転中において、単相インダクションモータ２０は、補助巻線２２に流れる電流が運転コンデンサー２３により主巻線２１と最適な位相になるように設定されているため、高い効率が得られる。
特開平６−３８４６７号公報 特開平９−３０６７０５号公報

以上のように、上記従来の構成では、それぞれに、構造が簡単である、または高い省エネ効果が得られる、といった特徴を備えており、一長一短があるので、目的に応じて使い分けられているのであるが、その生産は使用者がどちらのモータ始動リレーを使うかを決定してから、部品の生産を開始するしかないため、納期が遅くなってしまう。

一方、短納期で対応しようとすれば、それぞれのモータ始動リレーを部品または完成品としてストックしておく必要があり、デッドストック化し易いという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、いずれのタイプのモータ始動リレーでも短期間に、任意に選択組立ができるモータ始動リレーを提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明のモータ始動リレーは、正特性サーミスタをケースに内蔵したリレー本体に正特性サーミスタに直列に接続されるサーモスタットとこれを動作させる加熱手段を備えた補助ブロックＡまたは正特性サーミスタを介して商用電源に接続する連結部を備えた補助ブロックＢのいずれか一方を接続固定するようにしたもので、いずれのタイプのモータ始動リレーでも、補助ブロックＡまたは補助ブロックＢのいずれか一方を任意に選択組立するだけで対応できるというという作用を有する。

本発明のモータ始動リレーは、補助ブロックＡと補助ブロックＢのいずれかをリレー本体に取り付けることで、いずれのタイプのモータ始動リレーでも短期間に、任意に選択組立することができる。

請求項１に記載の発明は、単相インダクションモータの補助巻線に直列に接続される正特性サーミスタをケースに内蔵したリレー本体を備え、前記正特性サーミスタに直列に接続されるサーモスタットとこれを動作させる加熱手段を備えた補助ブロックＡと、前記補助巻線を、前記正特性サーミスタを介して商用電源に接続する連結部を備えた補助ブロックＢのどちらか一方を任意に選択し、前記リレー本体に接続固定したもので、いずれのタイプのモータ始動リレーでも、補助ブロックＡと補助ブロックＢのいずれかをリレー本体に取り付けることで、いずれのタイプのモータ始動リレーでも短期間に、任意に選択組立することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において補助ブロックＡまたは補助ブロックＢをリレー本体に接続する接続端子を脱着可能な端子としたものであり、端子を挿入するだけで容易に組立られるため、組立に必要な人件費を低減できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において接続端子をタブ端子であるとしたものであり、規格により規定されているタブ端子であるため安価である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において加熱手段は正特性サーミスタより小さい容量の小型正特性サーミスタにて形成したものであり、始動時に小型正特性サーミスタには抵抗より大電流が流れるために発熱が大きくなるので、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらにサーモスタットの動作を容易にできる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において単相インダクションモータはＲＳＣＲまたはＣＳＣＲであり、これらの単相インダクションモータの効率はＲＳＩＲやＣＳＩＲに比べて高いので、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに効率の向上効果が大きい。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるリレー本体の組立図、図２は、本発明の実施の形態１における補助ブロックＡの組立図、図３は、本発明の実施の形態１における補助ブロックＢの組立図、図４は、本発明の実施の形態１におけるモータ始動リレーの組立図、図５は、本発明の実施の形態１における補助ブロックＡを取り付けた電気回路図、図６は、本発明の実施の形態１における補助ブロックＢを取り付けた電気回路図である。

図１において、リレー本体１０１は、樹脂などから成型されたケース１０３とカバー１０５の中に略円筒形の正特性サーミスタ１０７と導電体の端子Ａ１０９と端子Ｂ１１１と端子Ｃ１１３と端子Ｄ１１５を内蔵して構成されている。

正特性サーミスタ１０７の両面は端子Ａ１０９のバネ部１１７と端子Ｂ１１１のバネ部１１９で挟持される。正特性サーミスタ１０７は、チタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックスなどであり、おおよそ１００℃以下で正特性サーミスタ１０７の抵抗値は数Ω〜数十Ωであるが、それ以上の温度になると急激に抵抗値を上昇させる特性を有する。

端子Ａ１０９のタブ端子部１２１はケース１０３の孔１２３に、端子Ｃ１１３のタブ端子部１２４はケース１０３の孔（図示せず）に、端子Ｄ１１５のタブ端子部１２５はケース１０３の孔１２７に、差し込まれている。

端子Ａ１０９、端子Ｂ１１１、端子Ｄ１１５には、それぞれがタブ端子と接続するためのリセプタクル部１２９、１３１、１３３を有しており、それぞれのリセプタクル部は、それぞれがケース１０３の孔１３５、１３７、１３９の内側に対向配置される。

なお、端子Ａ１０９のピン端子部１４１と端子Ｃ１１３のピン端子部１４３は、単相インダクションモータとの接続端子である。

図２において、補助ブロックＡ１４５は樹脂などから成型された補助ケース１４７とキャップ１４９内にサーモスタット１５１と、導電体の端子Ｅ１５３と、加熱手段としての略円筒形の小型正特性サーミスタ１５５を収容して構成されている。

小型正特性サーミスタ１５５は、正特性サーミスタ１０７と同様にチタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックスなどであり、おおよそ１００℃以下で小型正特性サーミスタ１５５の抵抗値は数ｋΩ〜数十ｋΩであるが、それ以上の温度になると急激に抵抗値を上昇させる特性を有するもので、正特性サーミスタ１０７より小型である。

サーモスタット１５１は、バイメタル１５７とその端部に溶接などで取り付けられた接点１５９と対向した接点（図示せず）を有する端子Ｆ１６１と、バイメタル１５７の接点１５９と反対の端部に溶接などで取り付けられた端子Ｇ１６３から構成されている。小型正特性サーミスタ１５５の両面を端子Ｅ１５３のバネ部１６５とバイメタル１５７にて挟み込んだ状態で、補助ケース１４７内に納めてある。

サーモスタット１５１は、線膨張係数の異なる合金を圧延などで張り合わせたものを湾曲させたバイメタル１５７の温度が上昇すると反転し、下降すると元に戻る性質を利用して、温度が上昇すると接点１５９を開いて通電を停止し、下降すると接点１５９を閉じて通電するものである。

補助ケース１４７の底部には端子Ｅ１５３のタブ端子部１６７、端子Ｆ１６１のタブ端子部１６９、端子Ｇ１６３のタブ端子部１７１の通る孔（図示せず）が開けてあり、タブ端子部１６７、１６９、１７１は、補助ケース１４７より下方に突き出る。

図３において、補助ブロックＢ１７３は樹脂などから成型された補助ケース１４７とキャップ１４９内に端子Ｈ１７５を収容して構成されている。

端子Ｈ１７５はタブ端子部１７７とタブ端子部１７９を一体に連通させて形成されている。補助ケース１４７の底部にはタブ端子部１７７とタブ端子部１７９の通る孔（図示せず）が開けてあり、タブ端子部１７７、１７９は、補助ケース１４７より下方に突き出る。

図４において、モータ始動リレー１８１は、リレー本体１０１に補助ブロックＡ１４５を取り付けることで構成される。

このとき、補助ブロックＡ１４５のタブ端子部１６７、１６９、１７１は、それぞれリレー本体１０１の孔１３５、１３７、１３９を貫通して、それぞれが、リセプタクル部１２９、１３１、１３３と接続される。

モータ始動リレー１８３は、リレー本体１０１に補助ブロックＢ１７３を取り付けることで構成される。

このとき、補助ブロックＢ１７３のタブ端子部１７７、１７９は、それぞれリレー本体１０１の孔１３７、１３９を貫通して、それぞれが、リセプタクル部１３１、１３３と接続される。

図５において、単相インダクションモータ１８５は、主巻線１８７と補助巻線１８９を有する固定子（図示せず）と回転子（図示せず）から構成される。主巻線１８７と補助巻線１８９の一端は直接接続され、モータ保護装置１９１と回路の開閉を行うスイッチ１９３が直列に接続されて電源１９５に接続されている。

主巻線１８７と補助巻線１８９のもう一端は、モータ始動リレー１８１に接続されている。主巻線１８７はピン端子部１４３と接続され、補助巻線１８９はピン端子部１４１と接続されている。ピン端子部１４３は、運転コンデンサー１９７及び電源１９５と接続するタブ端子部１２４と直結している。ピン端子部１４１は、運転コンデンサー１９７と接続するタブ端子部１２１と直結しており、正特性サーミスタ１０７及びサーモスタット１５１と小型正特性サーミスタ１５５の並列回路を介してタブ端子部１２５にて始動コンデンサー１９９と直列に接続され、電源１９５と接続されている。

図６において、単相インダクションモータ１８５は、主巻線１８７と補助巻線１８９を有する固定子（図示せず）と回転子（図示せず）から構成される。主巻線１８７と補助巻線１８９の一端は直接接続され、モータ保護装置１９１と回路の開閉を行うスイッチ１９３が直列に接続されて電源１９５に接続されている。

主巻線１８７と補助巻線１８９のもう一端は、モータ始動リレー１８３に接続されている。主巻線１８７はピン端子部１４３と接続され、補助巻線１８９はピン端子部１４１と接続されている。ピン端子部１４３は、運転コンデンサー１９７及び電源１９５と接続するタブ端子部１２４と直結している。ピン端子部１４１は、運転コンデンサー１９７と接続するタブ端子部１２１と直結しており、正特性サーミスタ１０７を介してタブ端子部１２５にて始動コンデンサー１９９と直列に接続され、電源１９５と接続されている。

以上のように構成されたモータ始動リレーおよびモータ始動リレーを用いたモータについて、まずモータ始動リレー１８３の動作について説明する。

図１、図３、図４、図６において、スイッチ１９３が閉になると、主巻線１８７と補助巻線１８９には電流が流れる。始動時には、正特性サーミスタ１０７と運転コンデンサー１９７と始動コンデンサー１９９により主巻線１８７と補助巻線１８９の電流位相がずれることで、単相インダクションモータ１８５の固定子に回転磁界が発生し、その回転磁界を追従して回転子が回転をはじめる。

その後、正特性サーミスタ１０７に電流が流れることで正特性サーミスタ１０７は自己発熱し、温度が上昇するので抵抗が急増し、正特性サーミスタ１０７に流れる電流を実質的に遮断することで、単相インダクションモータ１８５は主巻線１８７による単相運転を行う。

この運転中において、単相インダクションモータ１８５は、補助巻線１８９に流れる電流が運転コンデンサー１９７により主巻線１８７と最適な位相になるように設定されているため、高い効率が得られる。運転中は正特性サーミスタ１０７が高い抵抗値を維持するのに必要な電流が流れ続けるので、モータ始動リレー１８３は約３Ｗという比較的大きな電力を消費するものの、構造が簡単で安価である。

次にモータ始動リレー１８１の動作について説明する。

図１、図２、図４、図５において、スイッチ１９３が閉になると、主巻線１８７と補助巻線１８９には電流が流れる。始動時には、正特性サーミスタ１０７と運転コンデンサー１９７と始動コンデンサー１９９により主巻線１８７と補助巻線１８９の電流位相がずれることで、単相インダクションモータ１８５の固定子に回転磁界が発生し、その回転磁界を追従して回転子が回転を始める。

その後、正特性サーミスタ１０７に電流が流れることで正特性サーミスタ１０７は自己発熱し、温度が上昇するので抵抗が急増し、正特性サーミスタ１０７に流れる電流を実質的に遮断することで、単相インダクションモータ１８５は主巻線１８７による単相運転を行う。

そしてさらに小型正特性サーミスタ１５５と正特性サーミスタ１０７の発熱によりその熱がサーモスタット１５１に伝わることによってバイメタル１５７の温度が上昇して反転し、接点１５９が開く。補助ブロックＢ１７３を取り付けた場合には、正特性サーミスタ１０７に電圧が印加されて約３Ｗの電力を消費するが、補助ブロックＡ１４５を取り付けた場合には、抵抗値の大きい小型正特性サーミスタ１５５に電圧が印加されることになり、サーモスタット１５１の開状態を保つだけの消費電力で済むので約０．５Ｗの電力を消費するだけであり、極めて高い省エネ効果が得られる。

ここで、小型正特性サーミスタ１５５は一般的な抵抗に比べ、始動時には抵抗値が小さくより大きな電流が流れるために発熱量が大きい。その結果、サーモスタット１５１を速やかに動作させることができる。そして動作後は小型正特性サーミスタ１５５の抵抗値が大きくなるため発熱量が小さくなる。よって小型正特性サーミスタ１５５を用いることで抵抗を用いた場合に比べて、サーモスタット１５１をスムーズに動作させることができ、かつ高い省エネ効果を得ることができる。

次に、モータ始動リレー１８１およびモータ始動リレー１８３の組立について説明する。

図４において、補助ブロックＡ１４５のタブ端子部１６７、１６９、１７１を、リレー本体１０１の孔１３５、１３７、１３９から、それぞれリセプタクル部１２９、１３１、１３３に接続することで、ワンタッチで補助ブロックＡ１４５をリレー本体１０１に取り付けることができ、極めて簡単にモータ始動リレー１８１を組立られる。

同様に、補助ブロックＢ１７３のタブ端子部１７７、１７９を、リレー本体１０１の孔１３７、１３９から、それぞれリセプタクル部１３１、１３３に接続することで、ワンタッチで補助ブロックＢ１７３をリレー本体１０１に取り付けることができ、極めて簡単にモータ始動リレー１８３を組立てられる。

また、例えばモータ始動リレー１８１からモータ始動リレー１８３への組み換えが生じた場合も、モータ始動リレー１８１の補助ブロックＡ１４５を外し、補助ブロックＢ１７３をリレー本体１０１に嵌装することで、簡単に組み換えができる。

以上のように本実施の形態によれば、極めて簡単にモータ始動リレー１８１またはモータ始動リレー１８３のどちらのタイプのモータ始動リレーでも、補助ブロックＡ１４５と補助ブロックＢ１７３のいずれかをリレー本体１０１に取り付けることで、いずれのタイプのモータ始動リレーでも短期間に、任意に選択組立することができるので、いずれのタイプのモータ始動リレーを用いるかを納入直前に決定しても対応することができ、また納入先にて任意に選択を変更することもでき、短納期で対応することができるとともに部品や完成品のデッドストック化を減らすことができる。

また、補助ブロックＡ１４５または補助ブロックＢ１７３と、リレー本体１０１の接続をタブ端子とリセプタクルにて行っているため、より確実に組み換えを行うことができるとともに、接続端子が規格により規定されているので、互換性が高く、また設計が容易で安価である。

そして運転中の単相インダクションモータ１８５は、補助巻線１８９に流れる電流が運転コンデンサー１９７により主巻線１８７と最適な位相になるように設定されているため、効率が高く、始動コンデンサー１９９により、主巻線１８７と補助巻線１８９との始動時の電流位相のずれは大きいので、高い始動トルクが発生できる。

なお、単相インダクションモータには図８に記載した運転コンデンサーを用いるＲＳＣＲや図５、図６、図９に記載した運転コンデンサーと始動コンデンサーを用いるＣＳＣＲの他にコンデンサーを用いないＲＳＩＲ、始動コンデンサーだけを用いるＣＳＩＲも一般的であり、運転コンデンサーを用いないＲＳＩＲやＣＳＩＲは運転コンデンサーを用いるＲＳＣＲやＣＳＣＲに比べて効率が低いので同一出力に対して入力は高くなるものの、運転コンデンサーを用いない分だけ安価である。

以上のように、本発明にかかるモータ始動リレーは、納期の短縮ができ、特に効率を要求されるＲＳＣＲまたはＣＳＣＲタイプのあらゆる用途に用いられる単相インダクションモータに適用できる。

本発明の実施の形態１におけるリレー本体の組立図 同実施の形態における補助ブロックＡの組立図 同実施の形態における補助ブロックＢの組立図 同実施の形態におけるモータ始動リレーの組立図 同実施の形態における補助ブロックＡを取り付けた電気回路図 同実施の形態における補助ブロックＢを取り付けた電気回路図 従来のモータ始動リレーの組立図 従来のモータ始動リレーを用いた電気回路図 従来のモータ始動リレーを用いた電気回路図

符号の説明

１０１ リレー本体
１０３ ケース
１０７ 正特性サーミスタ
１４５ 補助ブロックＡ
１５５ 小型正特性サーミスタ
１６７、１６９、１７１、１７７、１７９ タブ端子部
１７３ 補助ブロックＢ
１８５ 単相インダクションモータ
１８９ 補助巻線

Claims (5)

1. 単相インダクションモータの補助巻線に直列に接続される正特性サーミスタをケースに内蔵したリレー本体を備え、前記正特性サーミスタに直列に接続されるサーモスタットとこれを動作させる加熱手段を備えた補助ブロックＡと、前記補助巻線を、前記正特性サーミスタを介して商用電源に接続する連結部を備えた補助ブロックＢのいずれか一方を任意に選択し、前記リレー本体に接続固定したモータ始動リレー。
2. 補助ブロックＡまたは補助ブロックＢをリレー本体に接続する接続端子は脱着可能な端子である請求項１に記載のモータ始動リレー。
3. 接続端子はタブ端子である請求項２に記載のモータ始動リレー。
4. 加熱手段は正特性サーミスタより小さい容量の小型正特性サーミスタにて形成した請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ始動リレー。
5. 単相インダクションモータはＲＳＣＲまたはＣＳＣＲである請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ始動リレー。

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