JP3811804B2 - モータ始動用リレーおよびそれを用いた電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、電動圧縮機等に用いられる単相誘導モータ等を始動するためのモータ始動用リレーに関し、特に、フェールセーフ機構を備えたモータ始動用リレーに関する。

冷蔵庫やエアコン等のモータに用いられるモータ始動回路を図１１に示す。同図において、始動巻線Ｓと主巻線Ｍを有するモータ１０の始動巻線Ｓに正特性サーミスタ（ＰＴＣ）１１が直列に接続され、始動巻線Ｓと主巻線Ｍとの共通端子Ｃには過負荷保護装置１２が接続される。ＰＴＣ１１は、モータ始動時の常温では内部抵抗が小さくいため始動巻線Ｓを介して十分な始動電流が流れる。モータ始動後には、ＰＴＣ１１はそれ自身を流れる電流により自己発熱し、これにより内部抵抗が急激に上昇し高抵抗状態となり、数十ミリアンペアの保持電流で定常状態を維持する。モータ１０の過負荷運転時または拘束運転時には、その過電流および／または巻線の温度に応答して過負荷保護装置１２が回路を開くようになっている。

一般に、密閉型電動圧縮機のシェル上部には、始動巻線Ｓ、主巻線Ｍおよび共通端子Ｃに接続された外部インターフェース用の３つの気密端子（以下、フューサイトピンという）が設けられている。モータ始動用リレーは、絶縁ハウジングケース内にＰＴＣ１１を収容し、ＰＴＣ１１の対向する電極面にはそれぞればね性の端子が配置されている。ばね性の端子は、ＰＴＣ１１をその両側から弾性的に押圧するとともに、フューサイトピンを弾性的に保持する部分を備えている。

このようなモータ始動用リレーにおいて、ＰＴＣ素子が破損したときのフェールセーフ機構を実現するものが、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の正特性サーミスタ装置は、図１２に示すように、ケース３２に収容される正特性サーミスタ素子３５の第１の電極３８側に第１のばね接触片４０と第１の位置決め突起５６を配し、対向する第２の電極３９側に第２のばね接触片４３と第２の位置決め突起５７を配している。第１のばね接触片４０と第２のばね接触片４３は対角線方向に位置し、第１の位置決め突起５６と第２の位置決め突起５７がもう一方の対角線方向に位置し、第１のばね接触片４０は正特性サーミスタ素子３５を介して第２の位置決め突起５７より外周側に位置し、同様に、第２のばね接触片４３は第１の位置決め突起５６より外周側に位置している。これにより、第１、第２のばね接触片４０、４３の正特性サーミスタ３５に対するばね作用方向は５８、５９となる。さらに、第１、第２の位置決め突起５６、５７の角部の外周には欠除部６０、６１が形成されている。このような構成により、スパーク等の発生の結果、正特性サーミスタ素子３５に割れが生じて破損したとき、第１および第２のばね接触片４０、４３からのばね作用により、割れた部分が互いに遠ざかる方向にずらされるために、割れた部分が短絡したり溶着をすることなく、これによって回路が確実にオープンにされる。

特許２８９１１７９号

しかしながら、特許文献１に示すような正特性サーミスタ装置には次のような課題がある。図１２に示すフェールセーフ機構は、第１および第２のばね接触片４０、４３を作用点とし、オフセットした第１および第２の位置決め突起５６、５７を支点として正特性サーミスタ素子３５を固定するため、第１および第２の位置決め突起５６、５７が常に高温となる正特性サーミスタ３５の電極と接することになる。第１および第２の位置決め突起５６、５７がハウジングケースと一体に成形される場合、ハウジングの材料に耐熱性の高い樹脂を選択しなければならない。さらに、正特性サーミスタ素子３５はケース３２の上方から挿入されるが（紙面に対して垂直となる方向）、第１および第２のばね接触片４０、４３が正特性サーミスタ素子３５の挿入方向に張り出した構造となるため、正特性サーミスタ素子３５の組み付け作業性が良くなく、ばね接触片と正特性サーミスタとを治具を用いて組み付けしなければならない。

本発明は、上記従来の課題を解決し、従来のフェールセーフ機構と全く異なる構造により、小型化、低コスト化が可能であり、かつ組立性の良いモータ始動用リレーを提供することを目的とする。

本発明に係るモータ始動用リレーは、第１の電極面とこれに対向する第２の電極面とを含む正特性サーミスタ素子と、正特性サーミスタ素子を収容する収容部と該収容部に連通して形成された空洞とを含む耐熱性樹脂から成る収容ケースと、収容ケース内に収容された正特性サーミスタ素子の第１および第２の電極面とそれぞれ電気的に接続される第１および第２の接点部を有する第１および第２の導電性金属からなる端子と、内部に空間を含み、該空間内に収容ケースを収容するハウジングと、ハウジングの空間を閉じるようにハウジングに取付けられるカバーとを有している。そして、第１の接点部が第１の電極面と接触する位置は、第２の接点部が第２の電極面と接触する位置からオフセットされており、第２の接点部は前記正特性サーミスタ素子を挟んで前記空洞と実質的に対向する位置にある。

好ましくは収容部は、正特性サーミスタ素子がハウジングの底面とほぼ平行となるように該正特性サーミスタをほぼ水平に保持するための底部を含み、該底部に第１の接点部を位置決め保持する第１の位置決め部が形成され、底部に隣接して空洞が位置する。第１の位置決め部は、例えば、第１の接点部の形状に適合する凹部によって構成される。また、収容部は、収容ケースの主面に形成された開口を含み、該開口は水平に配置された正特性サーミスタ素子の第２の電極面を露出させ、さらに収容ケースの主面には第２の接点部を位置決めするための第２の位置決め部が形成されている。開口は、円盤状の正特性サーミスタ素子と同程度の円形状を有することが望ましい。

好ましくは第１の接点部は正特性サーミスタ素子の第１の電極面の略中央部を押圧し、第２の接点部は正特性サーミスタ素子の第２の電極面の外周部を押圧するように、接触位置をオフセットさせる。

好ましくは収容部には、正特性サーミスタ素子の第２の電極面の端部を覆うような突出部が形成され、第１および第２の接点部のばね力によって正特性サーミスタが押圧されたとき、突出部が正特性サーミスタの第２の電極面と接触し、正特性サーミスタを支持する。

好ましくは正特性サーミスタ素子が破断したとき、破断した素子は第２の接点部のばね力により空洞から収容ケース外へ排出もしくは移動される。または、正特性サーミスタ素子が破断したとき、破断した素子は自重により空洞から収容ケース外へ排出されるものでもよい。一方の素子から他方の破損した素子を遠ざけることで、破損した素子間で溶着等により短絡することが効果的に防止することができる。

好ましくは第１および第２の端子は、第１および第２の接点部から延在された位置に第１および第２の弾性保持部を有し、第１および第２の弾性保持部はハウジングに形成された貫通孔から挿入される電極ピンを弾性的に保持する。また、第１および第２の端子は、第１および第２の接点部から延在された位置に第１および第２の外部端子を有し、第１および第２の外部端子はカバーに形成された開口を通して外部に突出するようにしてもよい。

好ましくはハウジングは、過負荷運転または拘束運転からモータを保護するためのプロテクタを接続可能である。ハウジングに装着されたプロテクタの少なくとも一部は、カバーによって覆うようにしてもよい。

さらに本発明に係る電動圧縮機は、上述した特徴を有するモータ始動用リレーと、内部にモータを含み該モータの主巻線および始動巻線との外部インターフェースを行う複数のフューサイトピンを設けたシェルとを有し、モータ始動用リレーの第１および第２の弾性保持部を、複数のフューサイトピンの内の主巻線および始動巻線に接続された各電極ピンをそれぞれ保持させる。

好ましくは複数のフューサイトピンはシェルの上部に設けられ、モータ始動用リレーはハウジングおよび正特性サーミスタ素子が水平に位置するようにフューサイトピンに接続される。また、モータ始動用リレーに接続されたプロテクタは、複数のフューサイトピンの内のコモン端子用の電極ピンに接続されるようにする。

本発明によれば、正特性サーミスタ素子を収容ケース内に収容し、該収容ケース内において第１および第２の接点部の接触位置を互いに異ならせることで、正特性サーミスタ素子の破損時に、破損した素子を収容ケースの空洞から外部へ排出させ、破損した素子間の溶着等による短絡を確実に防止することができる。収容ケース内に正特性サーミスタ素子を収容し、かつ収容ケースを利用してフェースセーフ機構を実現するため、ハウジングは直接的に正特性サーミスタ素子を保持しなくともよい。従って、正特性サーミスタ素子の熱に対するハウジングの材質の選択の余地を大きくすることが可能であり、結果として、従来よりも安価な耐熱樹脂材等を用いてハウジングを構成することができる。

さらに正特性サーミスタ素子は、収容ケース内にほぼ水平に収容されるため、正特性サーミスタ素子を垂直に保持する従来構造と比較して、薄型のモータ始動用リレーを実現することができる。

さらに収容ケースを用いて第１および第２の接点部の位置決め保持を行うことにより、特別な治具を用いる必要がなくなり、モータ始動用リレーの組立作業も効率良く行うことができる。

本発明に係るモータ始動用リレーは、過負荷保護用のプロテクタを組み合わせた形態にて用いられる。以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施例に係るモータ始動用リレーの分解斜視図である。始動用リレー１００は、熱可塑性の耐熱性樹脂、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から成型されたハウジング２００と、同じくＰＢＴ等の熱可塑性の耐熱性樹脂から成型されたカバー３００と、熱可塑性のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）から成型され、円形状の正特性サーミスタ素子（以下、ＰＴＣという）を収容するＰＴＣケース４００と、ＰＴＣに接続された一対の端子５００、５６０とを含んで構成される。さらに本実施例のモータ始動用リレー１００は、モータ始動後にモータの過負荷運転時や拘束運転時に回路を遮断するためのプロテクタ６００が着脱可能となっている。

図２（ａ）はハウジング２００の上面図、図２（ｂ）は斜視図である。ハウジング２００は、矩形状の底面と、該底面の外周に沿ってそこから直立する側面２１０、２１２、２１４、２１６とを含み、これらの側面によって内部に空間が形成されている。対向する側面２１２、２１６の頂面には、それぞれフック２２０、２２２が形成され、側面２１４の頂面にはフック２２４が形成されている。フック２２０、２２２、２２４は、頂面から直立する部分２２０ａ、２２２ａ、２２４ａと、そこから外側に向けて突出する突起２２０ｂ、２２２ｂ、２２４ｂとを含んで構成される。これらのフックは、後述するカバー３００と係止するものである。

ハウジング２００の略中央には、仕切り壁２３０が形成されている。仕切り壁２３０と側面２１２、２１４、２１６とによって矩形状の空間Ｓ１が包囲され、仕切り壁２３０と側面２１０、２１２、２１６とによって矩形状の空間Ｓ２が包囲されている。空間Ｓ１内には、ＰＴＣケース４００が配置される。空間Ｓ２には、隔壁を介して凹部２４０、２４２、２４４、２４６、２４８が形成され、これらの凹部内に後述するばね端子が位置決めして収容される。凹部２４２の底面には、始動巻線に結合されたフューサイトピンを挿入するための円形状の貫通孔２５０が形成され、凹部２４６の底面には主巻線に結合されたフューサイトピンを挿入するための円形状の貫通孔２５２が形成されている。

ハウジング２００の側面２１０の両端から側面２１２、２１６方向に沿って延在する一対の突起２１０ａ、２１０ｂが形成され、側面２１０のほぼ中央に底面まで延びる開口２１０ｃが形成されている。一対の突起２１０ａ、２１０ｂと側面２１０によって形成された空間Ｓ３内に、図１に示すプロテクタ６００が配置される。プロテクタ６００は、図１に示すように、ケース本体６１０から突出する一対の薄板状の固定部６２０、６２２を含む。固定部６２０、６２２は、ハウジング２００の底面に形成された段差部（図示省略）に入り込むようになっている。固定部６２０、６２２をハウジング１００の底面の段差部に挿入したとき、一対の突起２１０ａ、２１０ｂが、プロテクタ６００の両側面を支持し、また、固定部６２０、６２２の先端に形成された半円形状の切欠部６２４、６２６が一対の貫通孔２５０、２５２の一部に整合される。

さらにプロテクタ６００のケース本体６１０の中央部には、円形状の開口を有するバネ性の金属端子６３０が設けられている。金属端子６３０は、主巻線と始動巻線の共通端子となるフューサイトピンを挿入しこれと電気的に接続されるものであり、プロテクタ６００が空間Ｓ３に取付けられたとき、金属端子６３０は側面２１０の開口２１０ｃ内に整合される。

プロテクタ６００は、公知のように熱応動素子としてのバイメタルを用いたバイメタルスイッチを内蔵しており、バイメタルの移動により接点間の開閉を行う。ケース本体６１０の側面に設けられた一対の端子６４０、６４２は、ケース本体内のバイメタルスイッチの接点にそれぞれ電気的に接続されている。さらに一方の端子６４０は、ケース本体６１０の外周を延びる導電性金属（図示省略）によって金属端子６３０に電気的に接続されている。モータの通常運転時には、端子６４０、６４２間は導通し、過負荷運転時や拘束運転時に非導通となる。

図３（ａ）はカバーの上面図、図３（ｂ）はその側面図、図３（ｃ）はその正面図である。カバー３００は、ハウジング２００の外形とほぼ同一形状の主面３１０と、主面３１０の外周の所定箇所に孔３２０、３２２、３２４が形成されている。これらの孔３２０、３２２、３２４は、カバー３００をハウジング２００の上面に取り付けたとき、フック２２０、２２２、２２４が挿入され、フックの突起２２０ｂ、２２２ｂ、２２４ｂと係止される。これにより、ハウジング２００内の空間Ｓ１、Ｓ２が実質的に密閉された状態になる。

カバー３００の一方の端部には側面３３０が形成され、側面３３０は主面３１０との間に開口３３２を形成する。ハウジング２００にプロテクタ６００が装着されたとき、側面３３０はプロテクタ６００の側面を覆い、また、開口３３２はプロテクタ６００の端子６３０、６４０および６４２を主面３１０および裏面から露出させる。さらに主面３１０には、３つのスリット状の開口３４０、３４２、３４４が直線状に並設されている。主面３１０の裏側には、開口３４０、３４２、３４４を含む突起３５０、３５２、３５４が形成されている。これらの突起３５０、３５２、３５４は、カバー３００がハウジング２００に取り付けられたとき、空間Ｓ２内に形成された凹部２４０、２４４、２４８内に整合される。

図４にＰＴＣケースを示す。同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図、同図（ｃ）は正面図、同図（ｄ）は側面図である。ＰＴＣケース４００は矩形状の枠体であって、その主面４１０には、収容部４２０が形成されている。収容部４２０は、半円形状の開口４２２と、そこから下部枠体４２６まで延びる矩形状の開口４２４とを有している。半円形状の開口４２２は、収容される円盤状のＰＴＣの外形に対応した径を有している。

半円形状の開口４２２に対応する位置に底部４３０が形成されている。底部４３０の表面には、水平方向に延在する２つの帯状の突起からなる支持部４３２、４３４と、支持部４３２、４３４の間に形成された凹部４３６が形成されている。支持部４３２、４３４の表面は平坦でかつそれぞれが同一の高さを有している。矩形状の開口４２４には底がなく、つまり貫通する空洞４３８となっている。

ＰＴＣケース４００の主面４１０には、半円形状の開口４２２の一部を覆うように内側に向けて突出する円弧状の突出部４４０が形成されている。さらに、主面４１０には、一定の幅を有する段差部４４２が形成され、段差部４４２は矩形状の開口４２４へ通じている。また、ＰＴＣケース４００の側面４４４には、底面から主面に向けて一定の距離を延びる矩形状の溝４４６が形成され、該溝４４６を介して底部４３０の凹部４３６が露出されている。

収容部４２０にＰＴＣが挿入されるとき（実際には、ＰＴＣケースにばね端子が取り付けられるが、ここではそれを省略している）、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ＰＴＣの一方の電極面４５０は、底面に形成された支持部４３２、４３４によって支持可能であり、ＰＴＣの他方の電極面４６０の上端部が円弧状の突出部４４０と僅かな間隙を有している。突出部４４０は、収容部４２０内に挿入されたＰＴＣがばね端子によって押圧されるとき、ＰＴＣを支持し、ＰＴＣが空洞４３８から容易に離脱しないようにしている。

図６は、ＰＴＣの一方の電極面４５０と接続される第１のばね端子５００を示す図である。第１のばね端子５００は、例えばベリリウム銅やステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）等の導電性金属から構成される。第１のばね端子５００は、ＰＴＣの電極面４５０と弾性的に接触される接点部５１０と、接点部５１０から垂直方向に延在する延在部５２０と、延在部５２０から直角に折り曲げられた折り曲げ部５２２に連結された第１の弾性保持部５３０と、同じく折り曲げ部５２２に連結された第１および第２の外部端子５４０、５５０とを有する。第１のばね端子５００は、例えば板材から打ち抜きされた部材を加工することで上記各部を形成する。

接点部５１０は、一定の幅で延在する基部５１２と、基部５１２の根元５１４をほぼ１８０度折り返した端子部５１６とを有する。端子部５１６は、根元５１４からやや湾曲する面を有し、この面は根元５１４の弾性変形により一定のばね作用を与える。基部５１２および端子部５１６は、上述したＰＴＣケース４００の側面４４４に形成された溝４４６から挿入され（図４参照）、その基部５１２が底部４３０上の凹部４３６内に位置決めして固定される。端子部５１６は、凹部４３６内において基部より僅かに浮いた状態にあり、ＰＴＣの電極面４５０と弾性的に接し、かつ電気的な接続を形成する。

ＰＴＣケース４００は、第１のばね端子５００を取り付けた状態でハウジング２００に収容される。このとき、延在部５２０は、図１に示すように、ＰＴＣケース４００の側面４４４に沿って延び、そこから折り曲げ部５２２により直角方向に折れ曲がり、第１の弾性保持部５３０がハウジング２００の空間Ｓ２に形成された凹部２４６に収容される。第１および第２の外部端子５４０、５５０は、空間Ｓ２の凹部２４４、２４８内にそれぞれ収容される。

第１の弾性保持部５３０は、折り曲げ部５２２に連結された第１のプレート５３２と、第１のプレート５３２をほぼ１８０度折り返すことで第１のプレートと対向する第２のプレート５３４とを有し、第２のプレート５３４もまた折り曲げ部５２２に再び連結されている。第１および第２のプレート５３２、５３４間には、一定の間隔が形成され、折り曲げ部の弾性変形により第１および第２のプレートの間隔が可変される。第１および第２のプレート５３２、５３４は、好ましくは下部から上方に向けた傾斜するように形成される。第１および第２のプレート５３２、５３４には互いに対向する位置に第１および第２の湾曲部５３６、５３８を有し、第１および第２の湾曲部５３６、５３８によって略円形状の孔が形成される。この孔は、凹部２４６内の貫通孔２５２の位置に整合される。第１および第２のプレート５３２、５３４が僅かに傾斜されているため、第１および第２の湾曲部５３６、５３８によって形成される孔は、円錐状もしくはすり鉢状となる。貫通孔２５２からフューサイトピンが挿入されたとき、フューサイトピンは第１および第２の湾曲部５３６、５３８間に弾性的に保持され、一定の挿入位置にて停止される。

第１の外部端子５４０は、折り曲げ部５２２に連結された連結部５４２と、連結部５４２からほぼ垂直方向に延びる端子部５４４とを有している。連結部５４２は、空間Ｓ２の凹部２４８内に収容され、端子部５４４がそこから垂直に突出する。カバー３００がハウジング２００に取り付けられたとき、端子部５４４はカバー３００のスリット状の開口３４４を通過しカバー３００の表面から突出する。

第２の外部端子５５０は、折り曲げ部５２２に連結された連結部５５２と、連結部５５２からほぼ垂直方向に延びる端子部５５４とを有している。連結部５５２は、空間Ｓ２の凹部２４４内に収容され、端子部５５４がそこから垂直に突出する。カバー３００がハウジング２００に取り付けられたとき、端子部５５４はカバー３００のスリット状の開口３４２を通過しカバー３００の表面から突出する。

図７に第２のばね端子を示す。第２のばね端子５６０は、例えばベリリウム銅やステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）等の金属から構成され、ＰＴＣの他方の電極面４６０と弾性的にかつ電気的に接触する。第２のばね端子５６０は、接点部５７０と、接点部５７０から垂直方向に延在する延在部５７２と、延在部５７２に連結された第２の弾性保持部５８０と、延在部５７２に連結された第３の外部端子５９０とを有する。

接点部５７０は、一定の幅をもって水平方向に延在する。この幅は、ＰＴＣケース４００の主面４１０に形成された段差部４４２の幅に略等しい。延在部５７２に連結された第２の弾性保持部５８０は、第１の弾性保持部５３０と基本的な構造が同じであり、第１および第２のプレート５８２、５８４を含み、第１および第２のプレートにはそれぞれ第１および第２の湾曲部５８６、５８８が形成されている。第２の弾性保持部５８０は、ハウジング２００の空間Ｓ２の凹部２４２内に収容され、第１および第２の湾曲部５８６、５８８によって形成される孔は、貫通孔２５０に整合される。

第３の外部端子５９０は、第１および第２の外部端子５４０、５５０と基本的な構成を同様とし、延在部５７２に連結された連結部５９２と、連結部５９２に接続された端子部５９４とを有する。連結部５９２は、空間Ｓ２の凹部２４０内に収容され、カバー３００がハウジング２００に取り付けられたとき、端子部５９４はカバー３００の開口３４０内に挿入されその表面から突出する。

次に、モータ始動用リレー１００の組立方法について説明する。はじめに、ＰＴＣケース４００に第１のばね端子５００を取り付ける。これは、上述したように、接点部５１０をＰＴＣケースの側面４４４の溝４４６から挿入することで底部４３０上に位置決め保持する。

次に、図１に示すように、第１のばね端子５００を取り付けた状態のＰＴＣケース４００をハウジング２００内に収容する。ＰＴＣケース４００は、ハウジング２００の空間Ｓ１内に収容され、第１のばね端子５００は空間Ｓ２内に収容される。

次に、ＰＴＣケース４００の収容部４２０内にＰＴＣを挿入する。ＰＴＣケース４００の主面４１０の矩形状の開口４２４から円形状の開口４２２に向けてＰＴＣを挿入する。このとき、第１のばね端子５００の端子部５１６は、支持部４３２、４３４よりも突出しているため、ＰＴＣの第１の電極面４５０が端子部５１６と弾性的に接触され、これにより、第２の電極面４６０の端部が円弧状の突出部４４０に当接されている。このため、ＰＴＣは、ＰＴＣケース４００の空洞４３８から離脱されることはない。

次に、第２のばね端子５６０がＰＴＣケース４００上に取り付けられる。上述したように、第２のばね端子５６０の接点部５７０がＰＴＣケース４００の主面上の段差部４４２に位置決めされ、かつ、第２の弾性接触部５８０および第３の外部端子５９０がハウジング２００の凹部２４２、２４０内に収容される。

次に、プロテクタ６００をハウジング２００の空間Ｓ３側に取り付ける。これにより金属端子６３０は、ハウジングの側面２１０の開口２１０ｃ内に位置決めされる。

次に、ハウジング２００の各フック２２０、２２２、２２４が、カバー３００の孔３２０、３２２、３２４内にそれぞれ挿入され、カバー３００がハウジング２００に取り付けられる。カバー３００の取付けにより、第２のばね端子５６０の接点部５７０が押圧され、ＰＴＣは第１および第２の端子５００、５６０間に弾性的に保持された状態となる。図８は、モータ始動リレー１００の組み立てられたときの上面図である。このように、本実施例では、治具を用いることなく、簡単な操作によりＰＴＣを有するモータ始動用リレー１００を組み立てることができる。さらに、プロテクタ６００を一体に取り付け可能とすることで、全体をコンパクトにすることができる。さらに、ＰＴＣは、ＰＴＣケース４００およびハウジング２００内において水平に配置されることから、モータ始動用リレーを薄型化することができる。なお、プロテクタ６００の取り付ける順序は、必ずしも上記に限らず、カバー３００の取り付け前であればいつでもよい。

次に、本実施例に係るモータ始動用リレーの動作、特に、フェールセーフ機構について説明する。モータ始動用リレー１００は、従来技術の回路例でも説明したように、例えば密閉型電動圧縮機のシェルの上部（または上面）に設けれたフューサイトピンに外付けされる。ハウジング２００の貫通孔２５０には始動巻線用のピンが挿入され、これが第２のばね端子５６０の第２の弾性接触部５８０によって保持される。貫通孔２５２には主巻線用のピンが挿入され、これが第１のばね端子５００の第１の弾性接触部５３０によって保持される。また、カバー３００の開口３３２によって露出されたプロテクタ６００の金属端子６３０にコモン端子用のピンが挿入される。

ハウジング２００の底面およびＰＴＣは、シェルの上部に対してほぼ平行に配置される。こうして、モータの始動時には、第１および第２のばね端子５００、５６０を介してＰＴＣの電極面４５０、４６０間に電流が流れ、その後、ＰＴＣの自己発熱に伴い高抵抗状態になると始動巻線を流れる電流が制限されモータ始動が終了し、モータの通常運転に移行する。モータの過負荷運転や拘束運転により過負荷電流や拘束電流が流れ、温度が一定以上になると、プロテクタ６００が回路を遮断する。

図９は、ＰＴＣケース４００によるフェールセーフ機構を説明する図である。同図（ａ）および（ｂ）は、ＰＴＣがＰＴＣケース内に適切に収容されている状態であり、同図（ｃ）および（ｄ）は、ＰＴＣが破損したときの状態を示す図である。ＰＴＣの一方の電極面４５０は、第１のばね端子５００の接点部５１０によって力Ｆ１で押圧され、他方の電極面４６０は、第２のばね端子５６０の接点部５７０によって力Ｆ２で押圧されている。接点部５１０は、ＰＴＣの上半分側に接触し、接点部５７０はＰＴＣの下半分側に接触し、両者はＰＴＣを挟んで対向する位置にはなくオフセットされている。力Ｆ１、Ｆ２によりＰＴＣには回転モーメントが加えられることになるが、この回転モーメントは、ＰＴＣの上端部と接触する突出部４４０によって支持されている。

ＰＴＣにクラックもしくはひび割れ等が生じると、ＰＴＣの上半分側ＰＴＣ１は、接点部５１０による力Ｆ１により突出部４４０を支点として時計方向に回転し、その破断した端部はカバー３００の内壁に当接し、その状態で収容部４２０内に残される。他方、ＰＴＣの下半分側ＰＴＣ２は、接点部５７０の力Ｆ２によって空洞４３８からＰＴＣケース外へ放出され、下半分側ＰＴＣ２は、上半分側ＰＴＣ１から遠ざかる方向に向けて移動される。このため、破損したＰＴＣ１、ＰＴＣ２間にスパークや溶着等により短絡が生じることが確実に防止され、ＰＴＣの破損時のフェールセーフが実現される。

ＰＴＣにクラックが生じたとき、その破断を容易にするために、支持部４３４に面取り４３４ａを形成するようにしてもよい。これにより、すでに故障モードにあるＰＴＣは、面取り４３４ａによって容易に破断され、かつ、空洞４３８に導かれやすくなる。

密閉型電動圧縮機のシェルの上部にフューサイトピンが設けられているとき、モータ始動用リレー１００はほぼ水平方向に配置される。このため、ＰＴＣケースの底部４３０が下方に位置している。従って、破断した下半分側ＰＴＣ２は、接点部５７０による力Ｆ２に加えて自重も加わり、ＰＴＣケースの空洞４３８から簡単に落下することが可能となる。

図１０は、本実施例によるモータ始動用リレーを用いたときの典型的な回路接続例を示す図である。同図（ａ）は、ＲＳＩＲ接続であり、これはＰＴＣに対して並列にコンデンサを接続しない。同図（ｂ）および同図（ｃ）はＲＩＣＲおよびＲＳＣＲ+Ｌの接続例であり、ＰＴＣに対してコンデンサを並列に接続する。コンデンサの接続は、カバー３００から突出する外部端子５４０、５５０、５９０を用いて行うことができる。

以上、本実施例に係るモータ始動用リレーを説明したが、さらに以下のような利点が期待される。

従来例では、モータ始動用リレーとプロテクタとを個別にフューサイトピンに接続するものであったが、これに対して本実施例に係るモータ始動用リレー１００は、プロテクタ６００の周囲を保護し、かつプロテクタを一体に接続する構成であるため、取り扱いが容易であるとともに、プロテクタがフューサイトピンから簡単に抜け落ちないという効果がある。

特許文献１では、対角線方向に張り出したばね接触片の間にＰＴＣ素子を円周方向に挿入していたが、本実施例ではＰＴＣの平面部（電極面）をＰＴＣ収容部に向かって挿入するので、特別な治具を要せず、組立工数の削減によるコスト低減を図ることが可能である。また、ＰＴＣケース内にＰＴＣを水平に配置させることで構造的に薄型化を図ることができる。また、特許文献１は、支点が２箇所、作用点が２箇所であるのに対して、本実施例では、支点が１箇所、作用点が２箇所の少ない接点数でフェールセーフ機構を実現することができる。

ＰＴＣの破壊時は、下半分が自重落下とばね力によって再接続ができないような十分な距離を確保することができるので、電流通路の遮断の信頼性が非常に高くなる。

ＰＴＣは、高耐熱性樹脂のＰＴＣケースに収容され、ＰＴＣが直接ハウジングに接触することはないため、ＰＴＣの熱に対するハウジングの材料の選択肢が広がり、より安価な材料を用いたリレーの製作が可能となり、コストを低減することができる。

第１および第２のばね端子５００、５６０は、溶接部がなく、一体成形が可能であるため、コスト低減が可能である。

モータ始動用リレーは、ＰＴＣを水平状態でフューサイトピンに取り付け可能であるため、垂直状態のＰＴＣと比べて電動圧縮機からの熱を受けやすいため、通常運転時におけるＰＴＣの消費電力を削減することが可能である。さらに、モータ始動用リレーの外観形状は、矩形状となっており、そのコーナー部を面取りすることで、ユーザーにとっては取り扱いが便利である。

以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、モータ始動用リレーに取り付けられるプロテクタの構造は一例であって、上記以外の構造を持つものであってもよい。さらに、上記実施例で説明したモータ始動用リレーの各部の構成は一例であって、本発明を逸脱しない範囲において他の構成を用いることも可能である。さらに、モータ始動用リレーは、必ずしもプロテクタを接続可能である必要はなく、モータを始動する機能のみを有するものであってもよい。

本発明に係るモータ始動用リレーは、単相交流モータを初めとする種々のモータに適用することができる。

本発明の実施例に係るモータ始動用リレーの分解斜視図である。 図２（ａ）はハウジングの上面図、図２（ｂ）はハウジングの斜視図である。 図３（ａ）はカバーの上面図、図３（ｂ）はカバーの側面図、図３（ｃ）はカバーの正面図である。 図４（ａ）はＰＴＣケースの上面図、図４（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、図４（ｃ）はＰＴＣケース側面図、図４（ｄ）はＰＴＣケースの正面図である。 ＰＴＣケースにＰＴＣが実装されたときの状態を説明する図であり、図５（ａ）はＰＴＣケースの上面図、図５（ｂ）は断面を示す図である。 図６（ａ）は第１のばね端子の側面図、図６（ａ）は第１のばね端子の正面図である。 図７（ａ）は第２のばね端子の正面図、図７（ｂ）は第２のばね端子の側面図である。 モータ始動用リレーが組み立てられたときの上面図である。 図９（ａ）および（ｂ）はＰＴＣケース内に収容されたＰＴＣの保持状態を示す図、図９（ｃ）および（ｄ）はＰＴＣが破損したときのフェールセーフ機構の動作を説明する図である。 本実施例に係るモータ始動用リレーを用いたときの典型的な回路接続例を示す図である。 モータ始動回路の接続例を示す図である。 従来のモータ始動用リレーの一構成例を示す図である。

符号の説明

１００：モータ始動用リレー
２００：ハウジング
３００：カバー
４００：ＰＴＣケース
４２０：収容部
４３８：空洞
５００：第１のばね端子
５１０：接点部
５７０：接点部
５６０：第２のばね端子
６００：プロテクタ
ＰＴＣ：正特性サーミスタ素子

Claims (10)

1. 第１の電極面とこれに対向する第２の電極面とを含む正特性サーミスタ素子と、
   正特性サーミスタ素子を収容する耐熱性樹脂から成る収容ケースと、
   収容ケース内に収容された正特性サーミスタ素子の第１および第２の電極面とそれぞれ電気的に接続される第１および第２の接点部を有する第１および第２の導電性金属からなる端子と、
   底面、底面の外周に沿って直立する側面を含み、底面および側面によって囲まれた内部に空間を含み、該底面上に収容ケースを収容するハウジングと、
   ハウジングの空間を閉じるようにハウジングに取付けられるカバーとを有し、
   前記収容ケースは、正特性サーミスタ素子の外形に対応した開口が形成された主面と前記主面の開口によって露出された底部とを含み、前記底部には、第１の接点部を位置決め保持する第１の位置決め部と突出した支持部が形成され、前記開口の一部は前記底部に隣接する空洞によって貫通され、前記主面には第２の接点部を位置決めする第２の位置決め部が形成され、
   前記収容ケース内に前記正特性サーミスタ素子が収容されたとき、正特性サーミスタ素子の第１の電極面は、前記底部の支持部によって支持されるとともに第１の接点部によって弾性的に押圧され、第２の電極面は、第２の接点部によって弾性的に押圧され、前記正特性サーミスタ素子は、ハウジングの底面とほぼ平行であり、
   第１の接点部が第１の電極面と接触する位置は、第２の接点部が第２の電極面において接触する位置からオフセットされており、第２の接点部は前記正特性サーミスタ素子を挟んで前記空洞と実質的に対向する位置にあり、正特性サーミスタ素子が破断したとき、破断した素子は第２の接点部のばね力により前記空洞から収容ケース外へ排出可能である、
   モータ始動用リレー。
2. 前記主面には、正特性サーミスタ素子の第２の電極面の端部を覆う突出部が形成され、第１および第２の接点部のばね力によって正特性サーミスタが押圧されたとき、前記突出部が正特性サーミスタ素子の第２の電極面を支持する、請求項１に記載のモータ始動用リレー。
3. 正特性サーミスタ素子が破断したとき、破断した素子は前記空洞からハウジングの底面へ排出される、請求項１または２に記載のモータ始動用リレー。
4. 第１および第２の端子は、第１および第２の接点部から延在された位置に第１および第２の弾性保持部を有し、第１および第２の弾性保持部はハウジングに形成された貫通孔から挿入される電極ピンを弾性的に保持する、請求項１、２、または３に記載のモータ始動用リレー。
5. 第１および第２の端子は、第１および第２の接点部から延在された位置に第１および第２の外部端子を有し、第１および第２の外部端子はカバーに形成された開口を通して外部に突出する、請求項１、２、３、または４に記載のモータ始動用リレー。
6. ハウジングは、過負荷運転または拘束運転からモータを保護するためのプロテクタを接続可能である、請求項１、２、３、４、または５に記載のモータ始動用リレー。
7. ハウジングに接続されたプロテクタの少なくとも一部は、カバーによって覆われている、請求項７に記載のモータ始動用リレー。
8. 請求項１ないし７いずれか１つに記載のモータ始動用リレーと、
   内部にモータを含み、該モータの主巻線および始動巻線との外部インターフェースを行う複数のフューサイトピンを設けたシェルとを有し、
   モータ始動用リレーの第１および第２の弾性保持部は、複数のフューサイトピンの内の主巻線および始動巻線に接続された各電極ピンをそれぞれ保持する、電動圧縮機。
9. 複数のフューサイトピンはシェルの上面に設けられ、
   モータ始動用リレーは、ハウジングの底面および正特性サーミスタ素子がシェルの上面とほぼ平行となるようにフューサイトピンに接続される請求項８に記載の電動圧縮機。
10. モータ始動用リレーに接続されたプロテクタは、複数のフューサイトピンのうちのコモン端子用の電極ピンに接続される、請求項８または９に記載の電動圧縮機。

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