JP3813505B2 - 電動機の保護装置 - Google Patents

Description

【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２００１−２００７９０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１２Ｂと、センター端子７につながる第３の接続端子１２Ｃ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、バイメタルサーモ１２が電源側に位置することである。即ち電源側から順に、バイメタルサーモ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２００１−２００７９０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】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、三相交流電源、三相電動機、三相用電磁開閉器、２つの過負荷リレーにより構成される電動機の保護装置において、前記三相用電磁開閉器は３つの電源線を同時に開閉するスイッチと当該スイッチを動作させる電磁コイル及び当該電磁コイルへの入力端子を備え、前記過負荷リレーは円柱状の樹脂製容器の内部にて、入力端子、過電流にて溶断するヒューズ、温度検出面側に位置する温度スイッチ、ヒータ、バイメタルサーモ、出力端子の順に直列接続され、当該バイメタルサーモから当該樹脂製容器の略中央部へ導出されたセンター端子を備え、２つの前記過負荷リレーの入力端子はそれぞれ前記三相交流電源の３つの電源線のうち２つに接続され、２つの前記過負荷リレーの出力端子はそれぞれ前記三相用電磁開閉器のスイッチを介して前記三相電動機に接続され、一方の前記過負荷リレーのセンター端子は前記電磁コイルへの入力端子を介して他方の前記過負荷リレーのセンター端子に接続され、一方の前記過負荷リレーを電装箱内に、他方の前記過負荷リレーを圧縮機表面に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（電磁開閉器）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６ｂがＲに接続端子５ｂ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６ａがＲに接続端子５ａ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７ａは異常信号線としての接続線８ａを介して電磁接触器２３の一方の接続端子２３ａに接続され、電磁コイル２３ｃ、他方の接続端子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７ａからの異常信号を受けて一方の接続端子２３ａ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７ｂ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の他方の接続端子２３ｂに接続され、電磁コイル２３ｃ、一方の接続端子２３ａを介して過負荷リレー１ａのセンター端子７ａ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７ｂ、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の他方の接続端子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１１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１ａ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７ａ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１２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、一方の過負荷リレー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とともに、他方の過負荷リレー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）を検出することができ、従来必要であった温度上昇防止及び圧縮機の温度検出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】
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、一方の過負荷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とともに、他方の過負荷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）を検出することができ、従来必要であった温度上昇防止用の専用の温度スイッチ及び圧縮機の温度検出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

Claims (1)

1. 三相交流電源、三相電動機、三相用電磁開閉器、２つの過負荷リレーにより構成される電動機の保護装置において、
   前記三相用電磁開閉器は３つの電源線を同時に開閉するスイッチと当該スイッチを動作させる電磁コイル及び当該電磁コイルへの入力端子を備え、
   前記過負荷リレーは円柱状の樹脂製容器の内部にて、入力端子、過電流にて溶断するヒューズ、温度検出面側に位置する温度スイッチ、ヒータ、バイメタルサーモ、出力端子の順に直列接続され、当該バイメタルサーモから当該樹脂製容器の略中央部へ導出されたセンター端子を備え、
   ２つの前記過負荷リレーの入力端子はそれぞれ前記三相交流電源の３つの電源線のうち２つに接続され、
   ２つの前記過負荷リレーの出力端子はそれぞれ前記三相用電磁開閉器のスイッチを介して前記三相電動機に接続され、
   一方の前記過負荷リレーのセンター端子は前記電磁コイルへの入力端子を介して他方の前記過負荷リレーのセンター端子に接続され、
   一方の前記過負荷リレーを電装箱内に、他方の前記過負荷リレーを圧縮機表面に設置したことを特徴とする電動機の保護装置。