(57)【要約】【課題】  コンデンサラン型誘導電動機の進相コンデンサ両端電圧を常に監視し、その電圧からモータへの負荷率を換算して負荷状況を表示または外部へ出力することにより、上記の課題を解決することができるコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置を提供する【解決手段】  主巻線と、この主巻線と電気角が異なる位置に設けられた補助巻線と、この補助巻線に接続されたコンデンサとを有するコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置において、前記コンデンサ３に発生する電圧の状態を表示する表示部４を設け、この表示部４の表示によって負荷状態を判別するように構成したことにある。【選択図】        図２
2009148022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主巻線と、この主巻線と電気角が異なる位置に設けられた補助巻線と、この補助巻線に接続されたコンデンサとを有するコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置において、前記コンデンサに発生する電圧の状態を表示する表示部を設け、この表示部の表示によって負荷状態を判別するように構成したことを特徴とするコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置。
【請求項２】
前記表示部として、前記コンデンサに、抵抗と発光ダイオードとツェナーダイオードからなる直列回路を複数個、各々並列接続し、前記各ツェナーダイオードのツェナー電圧の違いによって前記発光ダイオードが各々異なる電圧で点灯するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置。
【請求項３】
前記コンデンサに、抵抗と発光ダイオードの検知用直列回路を並列接続し、該検知用直列回路の発光ダイオードの点灯によって、前記コンデンサ電動機の電源投入を検知する検知部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードと直列にフォトカプラを接続し、該フォトカプラが出力する信号を論理処理してアラーム信号として用いる制御部を設けたことを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置。
【請求項５】
前記コンデンサに発生する電圧と、前記フォトカプラが出力する信号とを入力するタイマー回路を設け、該タイマー回路は、前記電動機に電源が供給されると同時に動作を開始し、前記コンデンサの電圧が所定値（Ｖ４）以上のときにはタイマーをリセットし、所定値（Ｖ４）以下のときにはリセットしないようにして、前記タイマー回路が、リセットされずに所定時間経過したときに、タイムアップと判定し、アラーム信号を出力する制御部を設けたことを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置。
【請求項６】
前記表示部に、前記発光ダイオードへ流れる電流を微調整するための可変抵抗器を備えたことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置。
【請求項７】
前記コンデンサに発生する電圧の状態の表示部を、該コンデンサと一体的に設けたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンデンサ電動機の過負荷を検知する方法として、特開平９−１６３６９９号公報（特許文献１）が知られている。
特許文献１には、コンデンサモータにおいて、コンデンサの電圧が閾値を下回った状態を過負荷として検知するコンデンサモータの過負荷検知法が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１６３６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の検知方法にあっては、コンデンサモータの過負荷状態は検知できるものの、通常負荷で運転中は負荷の状態が全くわからなかった。
たとえばモータの負荷が経年的に増加して、モータが徐々に過負荷状態になるような場合でも、モータが実際に過負荷になるまでは負荷状態を知ることができない。ゆえに過負荷状態を事前に察知して、モータの拘束や破損を避けるように予め手を打つことはできないという問題があった。
また、モータの選定に関しては、負荷に応じて最適なモータを選定できたのか否かを確認することができないという問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決し、コンデンサラン型誘導電動機の進相コンデンサ両端電圧を常に監視し、その電圧からモータへの負荷率を換算して負荷状況を表示または外部へ出力することにより、上記の課題を解決することができるコンデンサ電動機の負荷状態を表示する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】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、主巻線と、この主巻線と電気角が異なる位置に設けられた補助巻線と、この補助巻線に接続されたコンデンサとを有するコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置において、前記コンデンサに発生する電圧の状態を表示する表示部を設け、この表示部の表示によって負荷状態を判別するように構成したことにある。
また、本発明は、前記表示部として、前記コンデンサに、抵抗と発光ダイオードとツェナーダイオードからなる直列回路を複数個、各々並列接続し、前記各ツェナーダイオードのツェナー電圧の違いによって前記発光ダイオードが各々異なる電圧で点灯するように構成したことにある。
さらに、本発明は、前記コンデンサに、抵抗と発光ダイオードの検知用直列回路を並列接続し、該検知用直列回路の発光ダイオードの点灯によって、前記コンデンサ電動機の電源投入を検知する検知部を設けたことにある。
またさらに、本発明は、前記発光ダイオードと直列にフォトカプラを接続し、該フォトカプラが出力する信号を論理処理してアラーム信号として用いる制御部を設けたことにある。
並びに、前記コンデンサに発生する電圧と、前記フォトカプラが出力する信号とを入力するタイマー回路を設け、該タイマー回路は、前記電動機に電源が供給されると同時に動作を開始し、前記コンデンサの電圧が所定値（Ｖ４）以上のときにはタイマーをリセットし、所定値（Ｖ４）以下のときにはリセットしないようにして、前記タイマー回路が、リセットされずに所定時間経過したときに、タイムアップと判定し、アラーム信号を出力する制御部を設けたことにある。
また、本発明は、前記表示部に、前記発光ダイオードへ流れる電流を微調整するための可変抵抗器を備えたことにある。
さらに、本発明は、前記コンデンサに発生する電圧の状態の表示部を、該コンデンサと一体的に設けたことにある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の効果としては、コンデンサ電動機の負荷状況が表示でき、実負荷状況を確認できる。
また、コンデンサ電動機の拘束状態を確認でき、異常状態として外部へ信号出力することができるため、装置の異常またはモータの異常を、モータ内蔵のサーマルセンサが働く前またはモータ破損にいたる前に検出でき、早急な対応ができる。
さらに、コンデンサ電動機の負荷状況を表示する表示部を進相コンデンサと一体型とすることにより、検出部の配線が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下図示の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置の構成を示す概念図である。図２は、負荷検出器の一例を示す回路図である。
【０００８】
図１において、１は、コンデンサラン型誘導電動機で、単相電源２に接続されている。コンデンサラン型誘導電動機１は、通常、主巻線１ａと、この主巻線１ａに対して電気角で９０°ずらせて二相に配置した補助巻線１ｂと、この補助巻線１ｂに進相コンデンサ３が直列接続されている。４は、進相コンデンサ３の両端に並列接続した負荷状態の検出および表示を行なう検出表示装置で、電動機１の負荷状態を検出し外部への表示または信号出力を行なうものである。
【０００９】
この負荷状態の検出および表示を行なう検出表示装置４は、図２に示すように、進相コンデンサ３に、抵抗５、ツェナーダイオード６および発光ダイオード（ＬＥＤ）７の直列回路８を複数（図示例では４）並列接続したもので、この直列回路８に、抵抗５および発光ダイオード７の直列回路９が並列接続されて構成されている。抵抗５、ツェナーダイオード６および発光ダイオード７の直列回路８１〜８４は、発光ダイオード７のアノードに抵抗５の一方を接続し、発光ダイオード７のカソードにツェナーダイオード６のカソードが接続されている。図２の回路ではそれぞれ２個のツェナーダイオード６が直列に接続され、一端のツェナーダイオード６のアノードが互いに共通接続されて進相コンデンサ３の一方に接続されている。各抵抗５の他方は共通接続されて進相コンデンサ３の他方に接続されている。各直列回路８１〜８４は、各ツェナーダイオード６１〜６４の導通するツェナー電圧が異なるように設定されているので、どのツェナーダイオード６１〜６４が導通するかによって、発光ダイオード７１〜７４を点燈させて、電圧値を読み取ることができる。直列回路８５は、抵抗５および発光ダイオード７５のみを直列接続したもので、発光ダイオード７５の点燈によって拘束状態であることを表す。
【００１０】
次にコンデンサラン型誘導電動機１の負荷状態の検出および表示を行なう検出表示装置４の動作を説明する。
コンデンサラン型誘導電動機１は、モータの負荷状況により、進相コンデンサ３の両端電圧が変化する。このとき、進相コンデンサ３に並列接続された、抵抗５、ツェナーダイオード６および発光ダイオード７の直列回路８１〜８４は、各直列回路８１〜８４ごとにツェナーダイオード６１〜６４のツェナー電圧が異なるように設定されているので、進相コンデンサ３の両端電圧に応じて導通するツェナーダイオード６１〜６４と、導通しないツェナーダイオード６１〜６４が生じる。こうして、ツェナーダイオード６１〜６４の導通に応じて、その電圧値を読み取り、モータの負荷状況を推測する。負荷状況に応じ一定の電圧レベルを閾値とし、その電圧閾値以上または以下を検出することにより、発光ダイオード７１〜７４を点燈させて、負荷状況を外部に表示する。
【００１１】
図３は、進相コンデンサ３の両端電圧と、負荷（拘束状態）との関係および検出表示装置４の動作を示したものである。ツェナー電圧がＶ１〜Ｖ４に相当するツェナーダイオードを用意する。
進相コンデンサ３の電圧がＶ１以上にあるとき、モータは無負荷状態で、発光ダイオード７は５個総てが点燈状態（発光ダイオード７１〜７５）となる。
進相コンデンサ３の電圧がＶ１〜Ｖ２にあるとき、モータは無負荷〜５０％負荷状態で、発光ダイオード７は４個が点燈状態（発光ダイオード７２〜７５）となる。
進相コンデンサ３の電圧がＶ２〜Ｖ３にあるとき、モータは５０％負荷〜１００％負荷状態で、発光ダイオード７は３個が点燈状態（発光ダイオード７３〜７５）となる。
進相コンデンサ３の電圧がＶ３〜Ｖ４にあるとき、モータは１００％以上負荷（過負荷）状態で、発光ダイオード７は２個が点燈状態（発光ダイオード７４  ，７５）となる。
進相コンデンサ３の電圧がＶ４以下にあるとき、モータは拘束状態に等しい状態で、発光ダイオード７は１個が点燈状態（発光ダイオード７５）となる。
このように、負荷状態に応じてツェナーダイオード６１〜６４が導通し、負荷状態に応じて所定数の発光ダイオード７が導通する。
【００１２】
進相コンデンサ３の両端電圧はモータの種類により異なり一定ではない。この進相コンデンサ３の両端電圧のばらつきを吸収するため、検出するモータの負荷状況に、大雑把な範囲を持たせる（５段階表示など）ことにより、検出表示装置４を特定のモータ専用とせず他の種類のモータにも共用できるものとする。
【００１３】
図４は、図２と同一部分は同符号を付して同一部分の説明は省略して示す本発明の検出表示装置の他の実施の形態であり、この実施の形態では、拘束状態を外部に信号として伝達することができる。
この場合、検出表示装置４１は、図２の検出表示装置４の直列回路８１〜８４のひとつに発光ダイオード７に代えてフォトカプラ１０を接続し、直列回路９の抵抗５と発光ダイオード７５との間にフォトカプラ１１を接続したものである。
フォトカプラ１０、１１は、発光素子に、発光ダイオード、受光素子に、フォトトランジスタを用いたものである。フォトカプラ１０、１１のフォトトランジスタのコレクタ側は、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して電源に接続されている。
１２は、フォトカプラ１０、１１からの信号が入力される排他的論理和回路（ＥＯＲ）である。１３は排他的論理和回路（ＥＯＲ）１２の出力がベースに入力される出力用トランジスタであり、このトランジスタ１３はコレクタ側にアラーム（ＡＬＡＲＭ）が接続され、エミッタ側が接地（ＧＮＤ）されている。ＶｃｃはＥＯＲ１２のゲートに電流を流すゲート駆動用の電源端子である。
【００１４】
この検出表示装置４１では、モータへの電源が未投入である場合（＝電源ＯＦＦによるモータ停止状態）はアラーム状態としないように設定したもので、この場合、ＥＯＲ１２の設定条件として、前述のＶ４とＶ５の状態の排他的論理和（ＥＯＲ）をとることにより、確実に拘束状態であることを検出でき、その場合、トランジスタ１３はオープンコレクタによって信号を出力するようにしたものである。
図４には、ゲート駆動用の電源（図４で示すＶｃｃ）を外部から供給する場合を示しているが、この電源は進相コンデンサからの電圧によって生成するようにすることもできる。この場合、モータへの電源が未投入の場合、出力用トランジスタ１３はＯＦＦになるため、アラーム状態と判定される。
【００１５】
また、図５には、図４同様の手段により、モータ電源未投入時をアラームとする場合の検出表示装置４２の回路構成例を示している。この場合、ＥＯＲ１２に代えてＮＯＲ１４を用いることができる。ＮＯＲ１４によって、図３に示されたＶ４とＶ５の状態のＮＯＲをとることにより実現できる。
【００１６】
図６に拘束状態の検出方法として、別の手法を示す。モータに電源が供給されると同時に検出器内部のタイマーが動作し（Ａ１）、進相コンデンサ電圧がＶ４以上か否かを判別し（Ａ２）し、Ｖ４以上の場合、このタイマーをリセットしていく（Ａ３）。この間、出力用トランジスタ１３をＯＮし続ける。進相コンデンサの電圧がＶ４以下（＝拘束状態）となるとタイマーリセットは行われず、タイマーを作動し（Ａ４）し、一定時間経過後、タイムアップの信号を出力し、出力用トランジスタ１３をＯＦＦする。アラーム出力となる（Ａ５）。一定時間経過しないときはＡ２に戻る。
【００１７】
図６の検出方法を実施する具体的な検出表示装置４３の回路例を図７に示す。
この場合、検出表示装置４３は、進相コンデンサ３に、抵抗５、フォトカプラ１５、ツェナーダイオード６の直列回路１６を並列接続し、この直列回路１６にタイマー回路１７を並列接続している。タイマー回路１７は、フォトカプラ１５のトランジスタのコレクタに接続されて、トランジスタを作動あるいはリセットを行なうものである。タイマー回路１７は、出力用トランジスタ１３のベースに接続され、一定時間経過後に出力用トランジスタ１３をＯＦＦするものである。
このタイマー回路１７は、モータに電源が供給されるとタイマーが作動して、進相コンデンサの電圧を検出し、進相コンデンサ電圧が一定電圧以上か否か（Ｖ４以上か否か）を判別し、一定電圧以上になると、出力用トランジスタ１３をＯＦＦする。出力用トランジスタ１３はＯＦＦになることによって、アラームが作動するように設定されている。
【００１８】
また、モータの種類によって、進相コンデンサ３の電圧にばらつきが生じるため、このばらつきを吸収させるための具体的な手段としての回路を図８に示す。
図８は図２の回路と同一部分は同符号を付して示したもので、この直列回路８と進相コンデンサ３との間に、可変抵抗器１８を挿入したものである。
可変抵抗器１８を調整することにより、発光ダイオード７１〜７５への電流（＝発光ダイオード（ＬＥＤ）７１〜７５が光る進相コンデンサ電圧）を調整でき、進相コンデンサ電圧のばらつきを吸収できる。具体的には抵抗を大きくするにつれ、必要な進相コンデンサ電圧は高くなり、無負荷時の発光ダイオード７１〜７５の発光状態にて可変抵抗器１８を調整する形となる。
【００１９】
上記実施の形態によれば、コンデンサラン型誘導電動機の負荷状況が表示でき、実負荷状況を確認できる。
また、コンデンサラン型誘導電動機の拘束状態を確認でき、異常状態として外部へ信号出力することができるため、装置の異常またはモータの異常を、モータ内蔵サーマルが働く前またはモータ破損にいたる前に検出でき、早急な対応ができる。
さらに、検出器の進相コンデンサとの一体化を図ることにより、進相コンデンサと一体型とすることで、検出器の配線が不要となる。
【００２０】
なお、本発明は、上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、コンデンサラン型誘導電動機について、説明したが、コンデンサ電動機であれば、他の電動機にも適用しうることは言うまでもない。また、発光ダイオード７１〜７５としては、５個の場合について説明したが、５個よりも少なくても良く、あるいは多くても良いことは言うまでもない。さらに、ツェナーダイオード６１〜６４としては２個直列接続にしたものを４個用いて説明したが、ツェナーダイオードは、１個あるいは２個以上を直列接続しても良く、あるいは、ツェナーダイオード６１〜６４の直列回路も４個以上でも４個以下でも良いことは言うまでもない。その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態によるコンデンサ電動機の負荷状態を表示する装置の構成を示す概念図である。
【図２】図１の負荷状態を検出して表示する検出表示装置の一例を示す回路図である。
【図３】図２の進相コンデンサ電圧と検出表示装置のツェナーダイオードとの関係を示す図である。
【図４】モータ拘束時、外部信号を出力する検出表示装置の具体的な回路図で、電源未投入時をアラームとしない場合の実施の形態である。
【図５】モータ拘束時、外部信号を出力する検出表示装置の具体的な回路図で、電源未投入時をアラームとする場合の実施の形態である。
【図６】モータ拘束状態を検出する別手段のフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートを具体化する検出表示装置の回路図である。
【図８】モータのばらつきを低減させるための実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  コンデンサラン型誘導電動機
２  単相電源
３  進相コンデンサ
４，４１，４２，４３  検出表示装置
５  抵抗
６，６１〜６４  ツェナーダイオード
７，７１〜７４，７５  発光ダイオード（ＬＥＤ）
８，８１〜８４，９，１６    直列回路
１０，１１，１５  フォトカプラ
１２  排他的論理和回路（ＥＯＲ）
１３  出力用トランジスタ
１４  ＮＯＲ
１７  タイマー回路
【図１】
2009148022.tif 000003
【図２】
2009148022.tif 000004
【図３】
2009148022.tif 000005
【図４】
2009148022.tif 000006
【図５】
2009148022.tif 000007
【図６】
2009148022.tif 000008
【図７】
2009148022.tif 000009
【図８】
2009148022.tif 000010