JP5773845B2

JP5773845B2 - 起動装置

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Publication number: JP5773845B2
Application number: JP2011239112A
Authority: JP
Inventors: 尚裕中村; 堤　貴弘; 貴弘堤; 白藤　好範; 好範白藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP2013099083A

Description

本発明は、起動装置、特に、正特性サーミスタ素子（以下、ＰＴＣサーミスタと称する）を用いた単相誘導電動機の起動装置に関する。

従来の単相誘導電動機の起動回路として、例えば、「ＰＴＣ抵抗と直列に接続された起動巻線を有するモータ巻線装置であって、モータの起動の所定時間後そのＰＴＣ抵抗が回路から電気的に取外され、モータが停止するまでそのＰＴＣ抵抗が回路外に保持される該モータ巻線装置」というものがある。このようなものにおいては、「モータの始動巻線装置の発熱を減少せしめ、また従来技術の装置に比しモータ装置の効率を増大させる」とされている（特許文献１参照）。

特開平３−２３９１７５号公報（第２頁、第４頁）

このような従来の単相誘導電動機の起動装置（特許文献１）は、ＰＴＣサーミスタの温度特性に起因する問題点を解決するためになされたものであった。

具体的には、従来の単相誘導電動機の起動装置は、運転コンデンサに起動コンデンサを並列に接続する代わりに、運転コンデンサにＰＴＣサーミスタを並列に接続すれば、単相誘導電動機の起動性能を改善することができるとともに、起動回路を安価に構成することができるものの、圧縮機を再起動する際にＰＴＣサーミスタが十分に冷えていないことにより十分な起動トルクが得られないという点、及び定常運転中であってもＰＴＣサーミスタに微弱電流が流れ続けることにより不要な電力損失が生じるという点の二つの問題点があったため、その問題点を解決するためになされたものであった。

また、従来の単相誘導電動機の起動装置に搭載されたＰＴＣサーミスタは、低温時には低抵抗値を示すものの、高温時には急激に抵抗値が上昇する温度特性を有している。そのため、ＰＴＣサーミスタが低温状態であるときに圧縮機が起動すると、ＰＴＣサーミスタには補助巻線から大電流が流れ込む。それにより、圧縮機モータは十分な起動を得ることができる。しかしながら、ＰＴＣサーミスタには大電流が流れ込むため、自己発熱が生じ、急激に温度が上昇するため抵抗値も急激に上昇することになる。そのため、起動運転から定常運転に移行した後になっても、ＰＴＣサーミスタは十分に冷えていないため、高抵抗値のままであり、微弱電流が流れ続ける。それにより、自己発熱による高温状態も続くこととなる。その結果、この状態で圧縮機を再起動しても、十分な起動トルクを得ることができず、定常運転においても微弱電流が流れ続けるために電力損失が生じて効率の悪いものとなることがあり、従来の単相誘導電動機の起動装置は、圧縮機起動直後にＰＴＣサーミスタを回路から切り離すことによりそのような問題点を解決していた。

具体的には、従来の単相誘導電動機の起動装置は、圧縮機が起動した直後には、ＰＴＣサーミスタと直列に接続されたバイメタルスイッチによりＰＴＣサーミスタを回路から切り離した。また、従来の単相誘導電動機の起動装置は、圧縮機の運転中には、バイメタルスイッチと並列に接続されたリレーコイルの磁界により、バイメタルスイッチを引き寄せ続けることでバイメタルスイッチの接点開状態を維持し、ＰＴＣサーミスタを回路から切り離した状態を維持していた。このような構成においては、定常運転時には、ＰＴＣサーミスタで余計な発熱が生じなくなった。そのため、圧縮機が停止し、次に再起動するまでに、ＰＴＣサーミスタの温度が常温に復帰するまでの時間を短縮することができた。また、ＰＴＣサーミスタへの漏れ電流による電力損失を改善できるので、効率低下を防止することも可能であった。

しかしながら、従来の単相誘導電動機の起動装置においては、単相誘導電動機を起動するときにＰＴＣサーミスタの自己発熱を抑制するものではなかった。そのため、圧縮機が起動した後、短時間だけ停止し、その後、再起動する場合においては、圧縮機が停止してから再起動するまでの間、ＰＴＣサーミスタは十分に冷めきれなかったため、ＰＴＣサーミスタの温度は常温近傍まで下がっていなかった。そのため、ＰＴＣサーミスタは高抵抗値のままであることがあった。よって、ＰＴＣサーミスタ側では補助巻線から十分に電流が流れなかったことにより、圧縮機の単相誘導電動機のトルクは不足することがあった。それにより、圧縮機の単相誘導電動機の回転子は拘束状態のままであり、単相誘導電動機を再起動するときに不具合が発生するという問題点があった。

また、上記で説明したバイメタルスイッチは圧縮機の停止動作を感知するだけであった。そのため、圧縮機の再起動時においては、ＰＴＣサーミスタは十分に冷めきれなかったことにより、ＰＴＣサーミスタの温度は常温近傍まで下がっていなかった。そのため、上記で説明したように、圧縮機の単相誘導電動機の回転子は拘束状態のままであり、単相誘導電動機を再起動するときに不具合が発生するという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、単相誘導電動機を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる起動装置を提供することを目的とするものである。

本発明の起動装置は、主巻線及び補助巻線よりなる単相誘導電動機を起動する起動装置であって、前記補助巻線に直列に接続された運転コンデンサと、前記運転コンデンサに並列に接続された第１の起動用正特性サーミスタと、前記運転コンデンサと前記第１の起動用正特性サーミスタとの間に直列に接続された第１の回路素子と、前記第１の起動用正特性サーミスタに並列に接続され、少なくとも１つの第２の起動用正特性サーミスタとを備え、前記第１の回路素子は、設定された時間に基づいて、前記単相誘導電動機の起動を開始するタイミングを制御するマイクロコントローラーユニットであり、前記マイクロコントローラーユニットは、前記設定された時間を格納する記憶部と、前記記憶部に格納した前記設定された時間をカウントするタイマーと、外部周辺機器と通信し、その結果を前記記憶部に供給する入出力部とを備え、前記入出力部から取得して前記設定された時間を前記記憶部に記憶し、前記単相誘導電動機が停止してから前記設定された時間を前記タイマーでカウントし、前記タイマーで前記設定された時間をカウントしてから前記設定された時間を経過したとき、前記運転コンデンサと、前記第１の起動用正特性サーミスタ及び前記第２の起動用正特性サーミスタとを電気的に接続させ、前記単相誘導電動機の起動を開始するものである。

本発明は、単相誘導電動機を起動するときにＰＴＣサーミスタの自己発熱を抑制することにより、単相誘導電動機を再起動するときに不具合が発生することを回避することができるという効果を有する。

本発明の実施の形態１における起動装置の回路図である。本発明の実施の形態２における起動装置の回路図である。本発明の実施の形態３における起動装置の回路図である。本発明の実施の形態４における起動装置の回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における起動装置の回路図である。図１に示すように、単相誘導電動機１は、主巻線２及び補助巻線３を備え、電源部７により駆動するものである。起動装置は、運転コンデンサ４、ＰＴＣサーミスタ５−１、５−２、・・・、５−ｎ、及びサーマルスイッチ６等を備え、単相誘導電動機１を起動するものである。

なお、ＰＴＣサーミスタ５−１、５−２、・・・、５−ｎ等の複数のＰＴＣサーミスタを総称するときには、ＰＴＣサーミスタ５ということとする。なお、ＰＴＣサーミスタ５といったときにはその個数については限定しないこととする。なお、ＰＴＣサーミスタ５−２、・・・、５−ｎ等の何れか一つをいうときには、ＰＴＣサーミスタ１０ということとする。すなわち、ＰＴＣサーミスタ１０というときは、ＰＴＣサーミスタ５−１を除いたものとする。

なお、「ＰＴＣサーミスタ５−１」は、本発明における「第１の起動用正特性サーミスタ」に相当する。
なお、「ＰＴＣサーミスタ１０」は、本発明における「第２の起動用正特性サーミスタ」に相当する。

電源部７は、交流電源であり、単相誘導電動機１に単相交流電力を供給する。

単相誘導電動機１は、供給された単相交流電力により駆動する誘導電動機である。そのため、単相誘導電動機１は、単相交流をそのまま入力しただけでは始動トルクが得られない。そこで、単相誘導電動機１は、入力電源以外から回転トルクが与えられることにより始動する。具体的には、補助巻線３と直列に運転コンデンサ４が接続される。このようにすることで、補助巻線電流は、主巻線電流に対し、ほぼ９０度の進み位相となる。これにより、単相誘導電動機１は、始動トルクを得る。

ＰＴＣサーミスタ５は、運転コンデンサ４と並列に接続され、単相誘導電動機１の起動トルクを増大させる。すなわち、ＰＴＣサーミスタ５は、単相誘導電動機１の起動用のＰＴＣサーミスタ５である。

ＰＴＣサーミスタ５−１、５−２、・・・、５−ｎはそれぞれ並列に接続される。すなわち、運転コンデンサ４に対して、複数の負荷が並列に接続される。

なお、複数のＰＴＣサーミスタ５を並列に接続する個数は特に限定されるものではない。

次に、ＰＴＣサーミスタ５が運転コンデンサ４に対して並列に接続された場合における電気的特性について説明する。

まず、各々のＰＴＣサーミスタ５は等しい抵抗値であると想定し、そのときの抵抗値をＲとし、各々等しい抵抗値Ｒをもった２個のＰＴＣサーミスタ５が運転コンデンサ４に対して並列に接続された場合の一例について説明する。すなわち、ＰＴＣサーミスタ５−１とＰＴＣサーミスタ５−２を用いた場合について説明する。

ＰＴＣサーミスタ５に流入する電流をＩとする。一方のＰＴＣサーミスタ５−１には、Ｉ／２の電流が流れる。また、ＰＴＣサーミスタ５−２はＰＴＣサーミスタ５−１と同じ抵抗値であるとしたので、他方のＰＴＣサーミスタ５−２にも、Ｉ／２の電流が流れる。このとき、ＰＴＣサーミスタ５−１の電力損失は、Ｒ×（Ｉ／２）×（Ｉ／２）＝Ｒ×Ｉ×Ｉ×（１／４）となる。同様に、ＰＴＣサーミスタ５−２の電力損失は、Ｒ×（Ｉ／２）×（Ｉ／２）＝Ｒ×Ｉ×Ｉ×（１／４）となる。すなわち、１個当たりのＰＴＣサーミスタ５の電力損失は、Ｒ×（Ｉ／２）×（Ｉ／２）＝Ｒ×Ｉ×Ｉ×（１／４）となる。

これに対して、２個のＰＴＣサーミスタ５と等価な１個のＰＴＣサーミスタ５が運転コンデンサ４に対して並列に接続された場合について説明する。上述のようにＰＴＣサーミスタ５に流入する電流はＩとしたので、１個のＰＴＣサーミスタ５には、Ｉの電流が流れる。次に、上述のように、ＰＴＣサーミスタ５−１の抵抗値がＲ、ＰＴＣサーミスタ５−２の抵抗値がＲであったため、２個のＰＴＣサーミスタ５の合成抵抗は、Ｒ／２となる。すると、２個のＰＴＣサーミスタ５と等価な１個のＰＴＣサーミスタ５の抵抗値は、Ｒ／２となる。このとき、ＰＴＣサーミスタ５の電力損失は、（Ｒ／２）×Ｉ×Ｉ＝Ｒ×Ｉ×Ｉ×（１／２）である。

よって、ＰＴＣサーミスタ５を１個を用いることにより、単相誘導電動機１の起動トルクを増加させていたときには、ＰＴＣサーミスタ５の電力損失は、Ｒ×Ｉ×Ｉ×（１／２）であるのに対し、ＰＴＣサーミスタ５が２個並列に接続されたときには、１個当たりのＰＴＣサーミスタ５の電力損失は、Ｒ×Ｉ×Ｉ×（１／４）となる。これにより、電力損失は１／２になる。そのため、１個当たりのＰＴＣサーミスタ５の発熱量は１／２になる。

同様にして、ＰＴＣサーミスタ５をｎ個用いたときには、電力損失は１／ｎになるため、１個当たりのＰＴＣサーミスタ５の発熱量は１／ｎになる。

よって、運転コンデンサ４に対して複数のＰＴＣサーミスタ５が並列に接続されると、単相誘導電動機１の起動時のＰＴＣサーミスタ５の発熱量は大幅に削減される。

したがって、単相誘導電動機１の起動時のＰＴＣサーミスタ５の発熱量が大幅に削減されているため、一旦、単相誘導電動機１が停止してから次に再起動するまでの間に、ＰＴＣサーミスタ５の温度が常温近傍まで復帰する時間は短縮される。

なお、単相誘導電動機１の起動後であっても、ＰＴＣサーミスタ５に流れる電流は少ないため、単相誘導電動機１の定常運転時のＰＴＣサーミスタ５の発熱量も大幅に削減される。

なお、上記では、運転コンデンサ４に対して、ＰＴＣサーミスタ５が複数並列に接続される一例について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、運転コンデンサ４に対しては、１個のＰＴＣサーミスタ５が並列に接続され、その１個のＰＴＣサーミスタ５に対しては、１個以上の抵抗素子が並列に接続されてもよい。このようにすることで、ＰＴＣサーミスタ５に流れる電流が小さくなるので、ＰＴＣサーミスタ５の発熱は抑制される。また、単相誘導電動機１が起動した後については、このような抵抗素子は、例えば、遠心力スイッチで回路から切り離すようにすればよい。

なお、ここでは、運転コンデンサ４に対して複数並列に接続されるＰＴＣサーミスタ５の抵抗値を同一とした一例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数接続するＰＴＣサーミスタ５の内、一つを起動用のＰＴＣサーミスタ５とし、残りを起動用のＰＴＣサーミスタ５へ流入する電流を減らすための抵抗素子とした場合においては、そのような抵抗素子としての抵抗値は、起動用のＰＴＣサーミスタ５よりも小さいものとしてもよい。このようにすると、そのような抵抗素子にはより電流が流れるようになり、結果として起動用のＰＴＣサーミスタ５により少ない電流が流れるようになる。それにより、ＰＴＣサーミスタ５の発熱は抑制される。

サーマルスイッチ６は、回路構成上においては、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間に直列に配置される。また、サーマルスイッチ６は、配置構成上においては、単相誘導電動機１を搭載した圧縮機の外郭部に配設される。

サーマルスイッチ６は圧縮機の外郭部の温度を検知する。サーマルスイッチ６はトリップするときの温度を設定する温度調整手段（図示せず）を有する。

例えば、ユーザが温度調整手段でサーマルスイッチ６の開温度及び閉温度を適正化する。閉温度については、ＰＴＣサーミスタ５が常温近傍のときに復帰するように調整される。このようにすることで、圧縮機が再起動するときに、単相誘導電動機１はＰＴＣサーミスタ５を用いて起動トルクを得る状態となる。開温度については、圧縮機が起動後の通常運転状態のときの温度のときにＰＴＣサーミスタ５を回路から切り離すように調整される。このようにすることで、圧縮機が通常運転のときにはＰＴＣサーミスタ５には漏れ電流が流れなくなる。

例えば、開温度を１００（℃）と設定し、閉温度を２０（℃）と設定したとする。このような条件では、圧縮機の外郭部の温度が１００（℃）を超えたとき、サーマルスイッチ６は、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５とを電気的に遮断し、圧縮機の外郭部の温度が２０（℃）に達したとき、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５とを電気的に接続する。

なお、開温度及び閉温度については、ＰＴＣサーミスタ５の特性に基づいて定めればよい。例えば、ＰＴＣサーミスタ５は百数十（℃）の温度で安定状態であり、数百（℃）の温度になると熱暴走を起こす。そのため、そのような状態を回避する範囲で温度を設定すればよい。

なお、上記で説明した設定温度は一例を示すものであり、これに限定されるものではない。

要するに、サーマルスイッチ６は、温度調整手段で設定されたトリップするときの温度閾値に基づいて、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５との電気的な接続状態の開閉を制御する。例えば、圧縮機の外郭部の温度が開温度の閾値を超えたとき、サーマルスイッチ６は、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５とを電気的に遮断し、圧縮機の外郭部の温度が閉温度の閾値を超えたとき、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５とを電気的に接続する。

すなわち、サーマルスイッチ６を利用することにより、ＰＴＣサーミスタ５は適切なタイミングで回路から切り離される。そのため、ＰＴＣサーミスタ５を流れる電流は、完全に遮断される。それにより、ＰＴＣサーミスタ５に漏れ電流が流れることはなくなる。その結果、漏れ電流による電力損失は回避される。

なお、ここでいう圧縮機とは、例えば、空調用ロータリ形圧縮機である。
なお、圧縮機は、空調用ロータリ形圧縮機に限定されるものではない。例えば、圧縮機の電動機が単相誘導電動機であればよい。

このように、起動用のＰＴＣサーミスタ５が並列に複数設けられることにより、起動時に一つのＰＴＣサーミスタ５に流れる電流を低減することができる。そのため、ＰＴＣサーミスタ５の自己発熱を抑制することができる。それにより、再起動時には、高熱となっていないため、低抵抗である。それにより、大きな電流が補助巻線側に流れるので、図示しない回転子を回転させることができる。つまり、ＰＴＣサーミスタ５が高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。そのため、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。

また、サーマルスイッチ６が設けられることにより、ＰＴＣサーミスタ５に流れる漏れ電流をなくすことができる。それにより、漏れ電流による電力損失を回避することができるので、電力損失による効率低下防止することができる。

したがって、単相誘導電動機１を起動するときにＰＴＣサーミスタ５の自己発熱を抑制することにより、ＰＴＣサーミスタ５の温度が常温近傍まで復帰する時間を短縮することができると共に、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

以上のように、本実施の形態１においては、主巻線２及び補助巻線３よりなる単相誘導電動機１を起動する起動装置であって、補助巻線３に直列に接続された運転コンデンサ４と、運転コンデンサ４に並列に接続されたＰＴＣサーミスタ５−１と、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５−１との間に直列に接続されたサーマルスイッチ６と、ＰＴＣサーミスタ５−１に並列に接続され、少なくとも１つのＰＴＣサーミスタ１０とを備え、サーマルスイッチ６は、単相誘導電動機１が駆動する圧縮機２０の外郭部の温度を検知するものであり、サーマルスイッチ６は、温度閾値を設定する温度調整手段を有し、温度調整手段で設定された温度閾値に基づいて、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５−１及びＰＴＣサーミスタ１０との電気的な接続状態の開閉を制御するものであり、圧縮機２０の外郭部の温度が温度閾値を超えたとき、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５−１及びＰＴＣサーミスタ１０とを電気的に遮断することにより、単相誘導電動機１を起動するときにＰＴＣサーミスタ５の自己発熱を抑制することができる。よって、ＰＴＣサーミスタ５の温度が常温近傍まで復帰する時間を短縮することができると共に、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２における起動装置の回路図である。

なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
なお、実施の形態１と同様の構成についてはその説明については省略する。

実施の形態１との相違点は、サーマルスイッチ６ではなく、タイマーリレー８が配設され、タイマーリレー８が所定時間だけ単相誘導電動機１を再起動しないように制御する点である。

図２に示すように、タイマーリレー８は、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間に直列に配置される。また、単相誘導電動機１と電源部７との間には、タイマーリレー８の動作に連動して電気的に開閉するリレー１３が配置される。

具体的には、タイマーリレー８は、設定された時間に基づいて、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との電気的接続の開閉を行う。また、タイマーリレー８は、単相誘導電動機１と電源部７との電気的接続の開閉を行う。例えば、タイマーリレー８は、単相誘導電動機１が停止した後、設定された時間を経過するまでは、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５とを開状態としつつ、単相誘導電動機１と電源部７とについても開状態とする。このような開状態とする接続が、再起動しない接続であり、再起動しないようにタイミングが設定されると、その間、上記で説明した開状態が維持される。また、タイマーリレー８は、設定された時間を経過後、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間を電気的に閉状態としつつ、単相誘導電動機１と電源部７との間についても電気的に閉状態とする。このような電気的に閉状態とする接続が、再起動するときの接続状態であり、再起動するときには、上記で説明したように、電気的に閉状態とする。

なお、タイマーリレー８は、タイマーの機能に基づいて単相誘導電動機１の再起動のタイミングを制御できればよい。例えば、タイマー機能そのものは、アナログタイマー、モータータイマー、デジタルタイマー、ディレーリレー、及びタイムスイッチ等のようなものであればよく、タイマーリレー８は、そのような機能を搭載したリレーであればよい。

例えば、タイマーリレー８は、単相誘導電動機１の停止後、２分間は単相誘導電動機１を再起動しないようにタイミングを制御する。このとき、タイマーリレー８は、同時に、上記で説明したように、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間を電気的に開状態としつつ、単相誘導電動機１と電源部７との間についても電気的に開状態とする。このようにすることで、ＰＴＣサーミスタ５の温度が常温近傍まで復帰する時間を確保する。次に、タイマーリレー８は、２分間経過後、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間を電気的に閉状態にしつつ、単相誘導電動機１と電源部７との間についても電気的に閉状態にし、単相誘導電動機１を再起動するときの接続状態にする。

なお、２分間という間隔は一例を示すものであり、これに限定されるものではない。圧縮機の稼働状況、圧縮機の周囲の状況、及びＰＴＣサーミスタ５の特性等に基づいて適宜適した間隔が設定されればよい。

これにより、ＰＴＣサーミスタ５が高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。そのため、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。したがって、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

なお、ここでは、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との電気的接続の開閉及び単相誘導電動機１と電源部７との電気的接続の開閉のように両方の開閉の一例について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、タイマーリレー８は、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との電気的接続の開閉の動作のみを行う場合であってもよい。

以上のように、本実施の形態２においては、主巻線２及び補助巻線３よりなる単相誘導電動機１を起動する起動装置であって、補助巻線３に直列に接続された運転コンデンサ４と、運転コンデンサ４に並列に接続されたＰＴＣサーミスタ５−１と、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５−１との間に直列に接続されたタイマーリレー８もしくはマイクロコントローラーユニット９と、ＰＴＣサーミスタ５−１に並列に接続され、少なくとも１つのＰＴＣサーミスタ１０とを備え、タイマーリレー８もしくはマイクロコントローラーユニット９は、設定された時間に基づいて、単相誘導電動機１の起動を開始するタイミングを制御することにより、ＰＴＣサーミスタ５が高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。そのため、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。したがって、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

また、本実施の形態２においては、タイマーリレー８は、単相誘導電動機１が停止してから設定された時間を経過後に、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５−１及びＰＴＣサーミスタ１０とを電気的に接続させ、単相誘導電動機１の起動を開始することにより、ＰＴＣサーミスタ５が高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。そのため、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。したがって、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３における起動装置の回路図である。

なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
なお、実施の形態１と同様の構成についてはその説明については省略する。

実施の形態１、２との相違点は、サーマルスイッチ６やタイマーリレー８ではなく、マイクロコントローラーユニット９が配設され、マイクロコントローラーユニット９が所定時間だけ単相誘導電動機１を再起動しないように制御する点である。

図３に示すように、マイクロコントローラーユニット９は、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間に直列に配置される。また、単相誘導電動機１と電源部７との間には、マイクロコントローラーユニット９の動作に連動して電気的に開閉するリレー１３が配置される。

具体的には、マイクロコントローラーユニット９は、設定された条件に基づいて、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間の電気的接続の開閉を行う。また、マイクロコントローラーユニット９は、単相誘導電動機１と電源部７との間の電気的接続の開閉を行う。例えば、マイクロコントローラーユニット９は、単相誘導電動機１が停止した後、設定された条件になるまでは、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間を電気的に開状態としつつ、単相誘導電動機１と電源部７との間についても電気的に開状態とする。このような電気的に開状態とする接続が、再起動しない接続状態である。また、マイクロコントローラーユニット９は、設定された条件になった後、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間を電気的に閉状態としつつ、単相誘導電動機１と電源部７との間についても電気的に閉状態とする。このような閉状態とする接続が、再起動する接続状態である。

マイクロコントローラーユニット９は、単相誘導電動機１を制御するものである。マイクロコントローラーユニット９は、例えば、ＣＰＵコア、ＲＯＭ等によってプログラムを格納するメモリやフラッシュメモリによって各種データを格納するメモリ、タイマー、及び外部周辺機器等と通信する入出力部等を一つの集積回路に組み込んだものである。

例えば、実施の形態２と同様にして、単相誘導電動機１の停止後、所定時間は単相誘導電動機１を再起動しないようにタイミングをマイクロコントローラーユニット９で制御する。このようにすることで、ＰＴＣサーミスタ５の温度が常温近傍まで復帰する時間を確保する。

具体的には、マイクロコントローラーユニット９は、外部周辺機器から提供された所定時間を入出力部から取得する。次に、入出力部は取得した所定時間をフラッシュメモリに記憶する。タイマーは、フラッシュメモリで記憶した所定時間を、単相誘導電動機１が停止してからカウントする。このとき、マイクロコントローラーユニット９は、同時に、上記で説明したように、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間を電気的に開状態としつつ、単相誘導電動機１と電源部７との間についても電気的に開状態とする。次いで、タイマーが所定時間をカウントし終え、所定時間が経過したとき、マイクロコントローラーユニット９は、上記で説明したように、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との間を電気的に閉状態としつつ、単相誘導電動機１と電源部７との間についても電気的に閉状態としてから、単相誘導電動機１の起動を開始する。

なお、ここでは時間に基づいて制御する一例について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、シャント抵抗器を回路中に設けておき、マイクロコントローラーユニット９はシャント抵抗器が検出する値に基づいて制御するようにしてもよい。また、電流計、電圧計、及び電力計等の検出値に基づいて制御するようにしてもよい。

なお、「フラッシュメモリ」は、本発明における「記憶部」に相当する。
なお、ここでは、フラッシュメモリについて説明したがこれに限定されるものではない。

よって、このような構成により、ＰＴＣサーミスタ５が高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。そのため、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。したがって、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

なお、ここでは、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との電気的接続の開閉及び単相誘導電動機１と電源部７との電気的接続の開閉のように両方の開閉の一例について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、マイクロコントローラーユニット９は、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５との電気的接続の開閉の動作のみを行う場合であってもよい。

以上のように、本実施の形態３においては、主巻線２及び補助巻線３よりなる単相誘導電動機１を起動する起動装置であって、補助巻線３に直列に接続された運転コンデンサ４と、運転コンデンサ４に並列に接続されたＰＴＣサーミスタ５−１と、運転コンデンサ４とＰＴＣサーミスタ５−１との間に直列に接続されたタイマーリレー８もしくはマイクロコントローラーユニット９と、ＰＴＣサーミスタ５−１に並列に接続され、少なくとも１つのＰＴＣサーミスタ１０とを備え、タイマーリレー８もしくはマイクロコントローラーユニット９は、設定された時間に基づいて、単相誘導電動機１の起動を開始するタイミングを制御することにより、ＰＴＣサーミスタ５が高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。そのため、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。したがって、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

また、本実施の形態３においては、マイクロコントローラーユニット９は、設定された時間を格納する記憶部と、記憶部に格納した設定された時間をカウントするタイマーと、外部周辺機器と通信し、その結果を記憶部に供給する入出力部とを備え、入出力部から取得して設定された時間を記憶部に記憶し、単相誘導電動機１が停止してから設定された時間をタイマーでカウントし、タイマーで設定された時間をカウントしてから設定された時間を経過したとき、運転コンデンサ４と、ＰＴＣサーミスタ５−１及びＰＴＣサーミスタ１０とを電気的に接続させ、単相誘導電動機１の起動を開始することにより、ＰＴＣサーミスタ５が高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。そのため、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。したがって、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４における起動装置の回路図である。

なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
なお、実施の形態１と同様の構成についてはその説明については省略する。

実施の形態１〜３との相違点は、ＰＴＣサーミスタ５が圧縮機２０から離れた位置に設置される点である。

図４に示すように、圧縮機２０は、圧縮機要素１２及び電動機要素１１等を備えている。圧縮機要素１２は、電動機要素１１により圧縮、吐出された冷媒ガスを図示しない冷媒配管に供給する。

なお、圧縮機要素１２は、単相誘導電動機１、運転コンデンサ４、及びサーマルスイッチ６を有し、単相誘導電動機１は、上記で説明したように、主巻線２及び補助巻線３を有する。

ＰＴＣサーミスタ５は、圧縮機の内部ではなく、外部に設置する。圧縮機の内部には、電動機要素１１の回転子や固定子等の発熱体が設けてあるので、ＰＴＣサーミスタ５は、それから離した位置に設置するようにする。

例えば、圧縮機の外郭部に設置する。また、空調機が水冷凝縮器の場合には、水冷凝縮器の近くに設置する。

なお、ＰＴＣサーミスタ５の設置箇所はこれに限定されるものではなく、上記で説明したような発熱体から離して設けてあればよい。

このようにすることで、ＰＴＣサーミスタ５を冷却しやすくすることができる。そのため、ＰＴＣサーミスタ５が冷める時間を短縮ことができる。これにより、ＰＴＣサーミスタが高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。それにより、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。したがって、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

以上のように、本実施の形態４においては、ＰＴＣサーミスタ５は、単相誘導電動機１が駆動する圧縮機の外側に配置されたことにより、ＰＴＣサーミスタ５を冷却しやすくすることができる。そのため、ＰＴＣサーミスタ５が冷める時間を短縮ことができる。これにより、ＰＴＣサーミスタが高熱であることによる高抵抗状態を抑制できる。それにより、高抵抗状態で微小な電流しか補助巻線側に流せず、回転子を拘束状態にしていた状態を回避できる。したがって、単相誘導電動機１の再起動時の起動トルクを確保することができるので、単相誘導電動機１を再起動するときに不具合が発生することを回避することができる。

１単相誘導電動機、２主巻線、３補助巻線、４運転コンデンサ、５、５−１、５−２、・・・、５−ｎ、１０ＰＴＣサーミスタ、６サーマルスイッチ、７電源部、８タイマーリレー、９マイクロコントローラーユニット、１１電動機要素、１２圧縮要素、１３リレー、２０圧縮機。

Claims

主巻線及び補助巻線よりなる単相誘導電動機を起動する起動装置であって、
前記補助巻線に直列に接続された運転コンデンサと、
前記運転コンデンサに並列に接続された第１の起動用正特性サーミスタと、
前記運転コンデンサと前記第１の起動用正特性サーミスタとの間に直列に接続された第１の回路素子と、
前記第１の起動用正特性サーミスタに並列に接続され、少なくとも１つの第２の起動用正特性サーミスタと
を備え、
前記第１の回路素子は、
設定された時間に基づいて、前記単相誘導電動機の起動を開始するタイミングを制御するマイクロコントローラーユニットであり、
前記マイクロコントローラーユニットは、
前記設定された時間を格納する記憶部と、
前記記憶部に格納した前記設定された時間をカウントするタイマーと、
外部周辺機器と通信し、その結果を前記記憶部に供給する入出力部と
を備え、
前記入出力部から取得して前記設定された時間を前記記憶部に記憶し、
前記単相誘導電動機が停止してから前記設定された時間を前記タイマーでカウントし、
前記タイマーで前記設定された時間をカウントしてから前記設定された時間を経過したとき、前記運転コンデンサと、前記第１の起動用正特性サーミスタ及び前記第２の起動用正特性サーミスタとを電気的に接続させ、前記単相誘導電動機の起動を開始する
ことを特徴とする起動装置。
前記第２の起動用正特性サーミスタは、前記単相誘導電動機が駆動する圧縮機の外側に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の起動装置。