(57)【要約】  【課題】電動圧縮機のモータの起動に用いる起動装置の電力消費を無くし、省エネルギー化を図ることを目的とする。  【解決手段】モータ１の補助巻線３に直列に正特性サーミスタ７と接点１０２を接続し、起動時は接点１０２をパルス電圧にて閉とすることで、起動時および起動後ともには少ない電力で接点を開閉して補助巻線を電気的に切り離すため、モータ起動装置の消費電力をほとんど無くし、エネルギー効率の高いモータ起動装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主巻線および補助巻線を備えたモータと、前記補助巻線に直列に配した正特性サーミスタおよび接点と、通電により前記接点を開とする第１のコイルおよび通電により前記接点を閉とする第２のコイルと、前記第１のコイルにパルス電圧を通電する第１の通電手段および前記第２のコイルにパルス電圧を通電する第２の通電手段を有する制御回路を備え、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルへの通電により前記接点を開閉し、前記補助巻線をモータの起動後に電源から電気的に切り離すことを特徴とするモータ起動装置。
【請求項２】
制御回路は、モータの起動後の時間を測定するとともに起動の一定時間後に第２の通電手段に信号を出力するタイマ手段を備え、第２の通電手段は、前記タイマ手段の出力により第２のコイルに通電する請求項１に記載のモータ起動装置。
【請求項３】
制御回路は、正特性サーミスタの電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された電流値を判定し結果を出力する電流判定手段とを備え、第２の通電手段は、前記電流判定手段の出力により第２のコイルに通電する請求項１に記載のモータ起動装置。
【請求項４】
制御回路は、正特性サーミスタの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段で検出された電圧値を判定し結果を出力する電圧判定手段とを備え、第２の通電手段は、前記電圧判定手段の出力により第２のコイルに通電する請求項１に記載のモータ起動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気冷蔵庫やエアコン等に搭載される電動圧縮機のモータ起動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動圧縮機のモータの起動装置として、正特性サーミスタを用いたものが広く用いられている。しかしながら、近年地球環境を考慮してエネルギー効率が高いことが望まれているなかで、モータが起動した後も正特性サーミスタに電源電圧が印加され続け電力を消費することに注目し、モータが起動した後に、正特性サーミスタに印加される電源電圧を遮断するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来のモータの起動装置を説明する。
【０００４】
図４は特許文献１に記載された従来のモータ起動装置の回路図である。
【０００５】
図４において、電動圧縮機（図示せず）を構成するモータ１の主巻線２および補助巻線３を備え、交流電源４にスイッチ５を介して接続されている。起動装置６はモータ１の補助巻線３に直列に接続された正特性サーミスタである７と、さらに正特性サーミスタ７と直列に接続され、熱影響により開閉するスイッチであるサーモスタット８と、正特性サーミスタ７およびサーモスタット８と並列に接続され、サーモスタット８に熱影響を与える正特性サーミスタの発熱体９で構成されている。
【０００６】
正特性サーミスタ７は、例えばチタン酸バリウムを主成分とした酸化物半導体セラミックで構成されていて、キュリー温度をもち、このキュリー温度を超えると電気抵抗値が急激に増大する特性を有する。
【０００７】
以上のように構成されたモータ起動装置について、以下その動作を説明する。
【０００８】
例えば、冷蔵庫の庫内が設定温度まで下がっているときなど、スイッチ５は開状態となり、電動圧縮機は停止している。
【０００９】
しかしながら、例えば冷蔵庫の庫内温度が上昇し電動圧縮機を運転する際にはスイッチ５が閉となり、交流電源４から電気が供給され、主巻線２に起動電流が流れる。そして、補助巻線３には、サーモスタット８、正特性サーミスタ７を通して起動電流が流れ、発熱体９にも発熱体９の抵抗値で決まる電流が流れる。
【００１０】
起動時には発熱体９の温度が低いため、サーモスタット８は閉しており、また正特性サーミスタ７も電気抵抗値が低い状態であるため、補助巻線３にも起動電流が流れることで、モータ１は運転を開始する。
【００１１】
モータ１が起動後、正特性サーミスタ７は数秒でキュリー温度以上に自己発熱するため電気抵抗値が急激に増加し、補助巻線３の電流が減少するため、実質的に補助巻線３は切り離される。通常、正特性サーミスタ７は、高い電気抵抗値を維持するに必要な自己発熱を維持し続けるため、モータ１の運転中は数ワットの消費電力を消費し続けることになる。
【００１２】
また、正特性サーミスタ７と並列に接続された発熱体９にも電源電圧が印加されるので、発熱体９が自己発熱し、サーモスタット８がその発熱体９の自己発熱を感知し設定温度になるとオフとなる。サーモスタット８がオフとなると、正特性サーミスタ７への電源電圧の印加が遮断されて、正特性サーミスタ７での電力消費が発生しないため、省エネルギーが図れる。
【特許文献１】特開平６−３８４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の構成では、正特性サーミスタ７の消費電力は無くなり全体としては消費電力が減少するものの、モータ１の運転中には自己発熱のため発熱体９への通電が生じることとなり電力を消費するという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、モータの運転中におけるモータ起動装置の消費電力をほとんど無くし、エネルギー効率の高いモータの起動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のモータ起動装置は、主巻線および補助巻線を有するモータと、通電により接点を開とする第１のコイルと、通電により接点を閉とする第２のコイルを有し、制御回路により圧縮機の起動時に第１のコイルに通電し接点を閉とし、起動後は第２のコイルに通電し接点を開にすることで、モータ起動装置の消費電力を減少させることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のモータ起動装置は、起動時は少ない電力で接点を閉としてモータを起動し、起動後も少ない電力で接点を介して補助巻線を電気的に切り離すため、モータ起動装置の消費電力をほとんど無くし、エネルギー効率の高いモータ起動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、前記補助巻線に直列に配した正特性サーミスタおよび接点と、通電により前記接点を開とする第１のコイルおよび通電により前記接点を閉とする第２のコイルと、前記第１のコイルにパルス電圧を通電する第１の通電手段および前記第２のコイルにパルス電圧を通電する第２の通電手段を有する制御回路を備え、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルへの通電により前記接点を開閉し、前記補助巻線をモータの起動後に電源から電気的に切り離すもので、モータ起動装置の接点を開および閉するときのわずかな電力は必要であるものの、接点の開状態および閉状態を継続するための電力が必要なくなり、エネルギー効率の高いモータ起動装置を提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明の制御回路において、モータの起動後の時間を測定するとともに起動の一定時間後に第２の通電手段に信号を出力するタイマ手段を備え、第２の通電手段は、タイマ手段の出力により第２のコイルに通電するもので、接点を閉する時間を任意に設定できるとともにタイマで確実に補助巻線を電気的に切り離すため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、タイマの簡単な機能でモータの起動を確実に行うとともに、補助巻線を電源から確実に切り離すことができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、制御回路を正特性サーミスタの電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段で検出された電流値を判定し結果を出力する電流判定手段とを備え、第２の通電手段は、電流判定手段の出力により第２のコイルに通電するもので、正特性サーミスタの電流で正特性サーミスタが高抵抗になったことを検出し接点を開するため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、正特性サーミスタの抵抗変化時間のばらつきに関係なく、高抵抗になってから接点を確実に開にすることができ、起動を確実にできる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、制御回路を正特性サーミスタの電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段で検出された電圧値を判定し結果を出力する電圧判定手段とを備え、第２の通電手段は、電圧判定手段の出力により第２のコイルに通電するもので、正特性サーミスタの両端電圧変化で正特性サーミスタが高抵抗になったことを検出するため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、正特性サーミスタの抵抗変化時間のばらつきに関係なく、高抵抗になってから接点を確実に開にすることができ、起動を確実にできる。さらに安価で実現できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、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。
【００２１】
また、従来例と同一構成については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ起動装置の回路図である。
【００２３】
以下、図１に基づいて本実施の形態について説明する。
【００２４】
図１において、起動装置１０１は、正特性サーミスタ７と、接点１０２と、接点１０２をパルス電圧にて開とする第１のコイル１０４と、接点１０２をパルス電圧にて閉とする第２のコイル１０５を備えている。
【００２５】
また、制御回路１０６は、タイマ手段１０７、第１の通電手段１０８、第２の通電手段１０９を備えている。その第１の通電手段１０８は、スイッチ５が閉になれば電圧パルスを第１のコイル１０４に出力するものである。
【００２６】
また、タイマ手段１０７は、スイッチ５が閉になってモータ１が起動するとタイマ動作を開始してモータ１起動後の時間を計測し、あらかじめ設定した時間になれば第２の通電手段１０９に信号を出力し、第２の通電手段１０９はタイマ手段１０７の出力を受けて第２のコイル１０５に電圧パルスを出力するものである。
【００２７】
以上のように構成されたモータ起動装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
例えば冷蔵庫の庫内温度が上昇し電動圧縮機を運転する際には、スイッチ５が閉となり、交流電源４から電気が供給され、主巻線２に起動電流が流れる。またスイッチ５の閉を検出し、第１の通電手段１０８は電圧パルスを第１のコイル１０４に出力することで接点１０２は閉となり、補助巻線３に正特性サーミスタ７、接点１０２を通して起動電流が流れ、モータ１が起動する。このとき接点１０２を閉状態とするためには第１の通電手段１０８のパルスだけでよい。
【００２９】
またタイマ手段１０７は、スイッチ５の閉を検出しタイマ動作を開始する。そして、あらかじめ設定した時間になれば第２の通電手段１０９に信号を出力し、第２の通電手段１０９は第２のコイル１０５に電圧パルスを出力することで接点１０２を開状態とすることで、正特性サーミスタ７に流れる電流をきり、起動を完了する。
【００３０】
接点１０２を開状態にするための電力としては第２の通電手段１０９のパルスだけでよいため、ほとんど電力を消費せず、接点１０２の開状態を持続するためには電力は消費しないものである。
【００３１】
したがって、起動完了後は、正特性サーミスタ７への電源電圧の供給が遮断されるとともに、正特性サーミスタ７への電源電圧の供給を遮断する回路の電力も必要なくなり、起動装置の省エネルギー化が図れ、しかもタイマ機能での簡単な構成ですることができる。
【００３２】
また、タイマ手段において、第２の通電手段に信号を出力する起動の後の時間を任意に設定できるため、モータや起動装置に応じて最適な時間を設定することで、より高い省エネルギー化を実現することができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるモータ起動装置の回路図である。
【００３４】
尚、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
以下、図２に基づいて本実施の形態について説明する。
【００３６】
図２において、起動装置１１０は正特性サーミスタ７と、接点１０２と、電流検出手段１１２と、接点１０２をパルス電圧にて開とする第１のコイル１０４と、接点をパルス電圧にて閉とする第２のコイル１０５有している。電流検出手段１１２は正特性サーミスタ７に流れる電流を検出するもので、流れる電流に比例した出力を電流判定手段１１４に出力する。
【００３７】
制御回路１１３は電流判定手段１１４、第１の通電手段１０８、第２の通電手段１０９で構成されている。電流判定手段１１４は、電流検出手段１１２の出力を検出し、あらかじめ設定した値以下になれば第２の通電手段１０９に信号を出力し、第２の通電手段１０９は第２のコイル１０５に電圧パルスを出力する。
【００３８】
また、第１の通電手段１０８は、スイッチ５が閉になれば電圧パルスを第１のコイル１０４に出力するものである。
【００３９】
以上のように構成されたモータ起動装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００４０】
冷蔵庫の庫内温度が上昇し電動圧縮機を運転する際に閉となれば、スイッチ５が閉になり、交流電源４から電気が供給され、主巻線２に起動電流が流れる。またスイッチ５の閉を検出し、第１の通電手段１０８は電圧パルスを第１のコイル１０４に出力することで接点１０２は閉となり、補助巻線３に正特性サーミスタ７、接点１０２を通して起動電流が流れ、モータ１が起動する。このとき接点１０２を閉状態とするためには第１の通電手段１０８のパルスだけでよい。
【００４１】
モータ１の起動時は、正特性サーミスタ７の抵抗値が低いため大きな電流が流れる。電流検出手段１１２は、この正特性サーミスタ７に流れる電流を検出し、電流判定手段１１４に電流に比例した出力を送出し、電流判定手段１１４は、その電流検出手段１１２の出力があらかじめ設定した値以下になれば第２の通電手段１０９に信号を出力する。
【００４２】
そのため、正特性サーミスタ７に流れる電流が大きいため、電流判定手段１１４は第２の通電手段１０９に信号を出力せず、接点１０２は開かず閉状態を維持し、正特性サーミスタ７に電流は流れ続ける。
【００４３】
その後、正特性サーミスタ７は数秒でキュリー温度以上に自己発熱し、電気抵抗値が急激に増加し、モータ１が起動後、補助巻線３の電流が減少する。
【００４４】
そして電流検出手段１１２は電流に見合った値を電流判定手段１１４に出力し、電流判定手段１１４は電流が少なくなったことを判定し、第２の通電手段１０９に信号を出力し、第２の通電手段１０９は第２のコイル１０５に電圧パルスを出力することで接点１０２を開状態とする。この接点１０２が開状態となることで正特性サーミスタ７に流れる電流をきり、起動を完了する。
【００４５】
接点１０２を開状態にするための電力としては第２の通電手段１０９のパルスだけでよいため、ほとんど電力を消費せず、接点１０２の開状態を持続するためには電力は消費しないものである。
【００４６】
したがって、起動完了後は、正特性サーミスタ７への電源電圧の供給が遮断されるとともに、正特性サーミスタ７への電源電圧の供給を遮断する回路の電力も必要なくなり、起動装置の消費電力が無くなり省エネルギー化が図れる。
【００４７】
さらに、正特性サーミスタ７は、交流電源４から電気が供給されると、温度が上昇し抵抗値が変化するが、抵抗値の時間変化にはばらつきがあり、抵抗値が大きくなって実質的に補助巻線３は切り離される時間にもばらつきがあるが、本実施の形態においては、電流を検知することにより、正特性サーミスタ７の抵抗の時間変化ばらつきに関係なく確実に接点１０２を開にすることができ、起動を確実に完了することができる。
【００４８】
尚、本発明の実施の形態においては、電流検出手段と電流判定手段を備えているが、電流検出手段と電流判定手段を同じ１つの手段とし、正特性サーミスタを流れる電流を検出しその電流値を判定して結果を出力する機能を備えていれば、同様に実施可能である。
【００４９】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるモータ起動装置の回路図である。
【００５０】
尚、実施の形態１および実施の形態２と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５１】
以下、図３に基づいて本実施の形態について説明する。
【００５２】
図３において、起動装置１２０は正特性サーミスタ７と、接点１０２と、接点１０２をパルス電圧にて開とする第１のコイル１０４と、接点をパルス電圧にて閉とする第２のコイル１０５有している。
【００５３】
制御回路１２１は、電圧検出手段１２３、電圧判定手段１２２、第１の通電手段１０８、第２の通電手段１０９で構成されている。電圧判定手段１２２は、正特性サーミスタ７の両端電圧を検出する電圧検出手段で検出された電圧値を判定し、あらかじめ設定した値以上になれば第２の通電手段１０９に信号を出力し、第２の通電手段１０９は第２のコイル１０５に電圧パルスを出力する。
【００５４】
また、第１の通電手段１０８は、スイッチ５が閉になれば電圧パルスを第１のコイル１０４に出力するものである。
【００５５】
以上のように構成されたモータ起動装置の動作について、以下その動作、作用を説明する。
【００５６】
冷蔵庫の庫内温度が上昇し電動圧縮機を運転する際に閉となれば、スイッチ５が閉になり、交流電源４から電気が供給され、主巻線２に起動電流が流れる。またスイッチ５の閉を検出し、第１の通電手段１０８は電圧パルスを第１のコイル１０４に出力することで接点１０２は閉となり、補助巻線３に正特性サーミスタ７、接点１０２を通して起動電流が流れ、モータ１が起動する。このとき接点１０２を閉状態とするためには第１の通電手段１０８のパルスだけでよい。
【００５７】
モータ１の起動時は、正特性サーミスタ７の抵抗値が低いため両端電圧は小さい値となっている。ここで、電圧判定手段１２２は、正特性サーミスタ７の両端電圧を検出した電圧検出手段１２３の電圧値を判定し、あらかじめ設定した値以上になれば第２の通電手段１０９に信号を出力するが、両端電圧が低いため、第２の通電手段１０９に信号を出力せず、接点１０２は開かず閉状態を維持し、正特性サーミスタ７に電流は流れ続ける。
【００５８】
この後、正特性サーミスタ７は数秒でキュリー温度以上に自己発熱し、電気抵抗値が急激に増加し、モータ１が起動後、補助巻線３の正特性サーミスタ７の両端電圧が上昇する。
【００５９】
そして、電圧判定手段１２２は両端電圧が高くなったことを判定し、第２の通電手段１０９に信号を出力し、第２の通電手段１０９は第２のコイル１０５に電圧パルスを出力することで接点１０２を開状態とする。この接点１０２が開状態となることで正特性サーミスタ７に流れる電流をきり、起動を完了する。
【００６０】
接点１０２を開状態にするための電力としては第２の通電手段１０９のパルスだけでよいため、ほとんど電力を消費せず、接点１０２の開状態を持続するためには電力は消費しないものである。
【００６１】
したがって、起動完了後は、正特性サーミスタ７への電源電圧の供給が遮断されるとともに、正特性サーミスタ７への電源電圧の供給を遮断する回路の電力も必要なくなり、起動装置の消費電力がなくなり省エネルギー化が図れる。
【００６２】
さらに、正特性サーミスタ７は、交流電源４から電気が供給されると、温度が上昇し抵抗値が変化するが、抵抗値の時間変化にはばらつきがあり、抵抗値が大きくなって実質的に補助巻線３は切り離される時間にもばらつきがあるが、本実施の形態においては、電圧を検知することにより、正特性サーミスタ７の抵抗の時間変化ばらつきに関係なく確実に接点１０２を開にすることができ、起動を確実に完了することができる。
【００６３】
しかも、正特性サーミスタ７の両端電圧を検出する簡単な構成であるため、安価に実現することができる。
【００６４】
尚、本発明の実施の形態においては、電圧検出手段と電圧判定手段を備えているが、電圧検出手段と電圧判定手段を同じ１つの手段とし、正特性サーミスタの両端電圧を検出しその電圧値を判定して結果を出力する機能を備えていれば、同様に実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明にかかるモータ起動装置は、省エネルギーが図れるため、電気冷蔵庫、エアコンのほか、除湿機やショーケース、自販機等の冷凍サイクルの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ起動装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態２におけるモータ起動装置の回路図
【図３】本発明の実施の形態３におけるモータ起動装置の回路図
【図４】従来のモータ起動装置の回路図
【符号の説明】
【００６７】
１    モータ
２    主巻線
３    補助巻線
７    正特性サーミスタ
１０２  接点
１０４  第１のコイル
１０５  第２のコイル
１０６，１１３，１２１  制御回路
１０７  タイマ手段
１０８  第１の通電手段
１０９  第２の通電手段
１１２  電流検出手段
１１４  電流判定手段
１２２  電圧判定手段
１２３  電圧検出手段
【図１】
2005341750.tif 000003
【図２】
2005341750.tif 000004
【図３】
2005341750.tif 000005
【図４】
2005341750.tif 000006