モータ起動用回路
【課題】安価なトライアックが用いられたとしても、正常に動作することができるモータ起動用回路を提供することである。
【解決手段】２００Ｖ以上２２０Ｖ以下の交流電圧の供給を受けて、起動時に動作する補助コイル１２ｂ及び定常時に動作する主コイル１２ａを含むモータ１２を起動させるモータ起動用回路１。サーミスタ２０は、補助コイル１２ｂに直列に接続されている。トライアック２４は、補助コイル１２ｂ及びサーミスタ２０に直列に接続されている。サーミスタ２２は、トライアック２４のゲートに接続され、かつ、サーミスタ２０に対して並列に接続されており、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下の体積を有する直方体状をなすサーミスタ素体を含み、かつ、２５℃において、８００Ω以上３０００Ω以下の抵抗値を有している。
【解決手段】２００Ｖ以上２２０Ｖ以下の交流電圧の供給を受けて、起動時に動作する補助コイル１２ｂ及び定常時に動作する主コイル１２ａを含むモータ１２を起動させるモータ起動用回路１。サーミスタ２０は、補助コイル１２ｂに直列に接続されている。トライアック２４は、補助コイル１２ｂ及びサーミスタ２０に直列に接続されている。サーミスタ２２は、トライアック２４のゲートに接続され、かつ、サーミスタ２０に対して並列に接続されており、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下の体積を有する直方体状をなすサーミスタ素体を含み、かつ、２５℃において、８００Ω以上３０００Ω以下の抵抗値を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ起動用回路に関し、より特定的には、起動時に動作する補助コイル及び定常時に動作する主コイルを含むモータを起動させるモータ起動用回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ起動用回路としては、例えば、特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路が知られている。図１８は、特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路５００の回路図である。
【０００３】
起動回路５００は、モータ５０１、モータ起動用正特性サーミスタ（以下、単に正特性サーミスタと称す）５０４、スイッチ５０５、電源５０６、トライアック５０７及びトライアック制御用正特性サーミスタ（以下、単に正特性サーミスタと称す）５０８を備えている。
【０００４】
モータ５０１は、起動時に動作する補助コイル５０２及び定常回転駆動を行う主コイル５０３を含んでいる。正特性サーミスタ５０４及びトライアック５０７は、補助コイル５０２に直列に接続されている。正特性サーミスタ５０８は、正特性サーミスタ５０４に並列に接続されていると共に、トライアックのゲート端子Ｇに接続されている。また、モータ５０１には、スイッチ５０５を介して、電源５０６が接続されている。
【０００５】
スイッチ５０５を閉じて電源５０６の電力をモータ５０１に供給すると、モータ５０１の起動の初期には、正特性サーミスタ５０４を介して、比較的大きな電流が補助コイル５０２に流れ、モータ５０１を起動させる。このような単相誘導モータの起動回路５００では、起動時においてモータ５０１の電源５０６の電力が供給されると、トライアック５０７のゲート端子Ｇに正特性サーミスタ５０８を通じてゲート信号が印加されることによりトライアック５０７が通電され、正特性サーミスタ５０４を介して補助コイル５０２にモータ起動用電流が流れる。そして、モータ５０１の起動が完了した一定時間後には、正特性サーミスタ５０４が、その自己発熱に基づく抵抗値の上昇により、補助コイル５０２に流れる電流を小さくするとともに、正特性サーミスタ５０８が、その自己発熱に基づく抵抗値の上昇により、トライアック５０７のゲート端子Ｇに加わる電流を小さくし、トライアック５０７をオフ状態とする。
【０００６】
以上のような特許文献１には、第１の実施例として、電源電圧が２２０Ｖであり、使用温度が−１０℃の時にオンするゲート電流が２０ｍＡであるトライアック５０７が記載されている。また、正特性サーミスタ５０８に関して、直径が２．５ｍｍ、厚みが２．５ｍｍ、体積が１２．３ｍｍ3であること、及び、−１０℃の抵抗値が１１ｋΩであることが記載されている。また、特許文献１には、第２の実施例として、電源電圧が１００Ｖであり、使用温度が−１０℃の時にオンするゲート電流が３０ｍＡであるトライアック５０７が記載されている。また、正特性サーミスタ５０８に関して、直径が２．５ｍｍ、厚みが２．５ｍｍ、体積が１２．３ｍｍ3であること、及び、−１０℃の抵抗値が３．３ｋΩであることが記載されている。
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路５００は、以下に説明するように、安価なトライアックが用いられた場合に、正常に動作できないおそれがある。より詳細には、安価なトライアックでは、トライアックが導通するゲート電流が大きく、トライアックが遮断するゲート電流が小さい。一例としては、トライアックが導通するゲート電流が４０ｍＡ以上であり、トライアックが遮断するゲート電流が３ｍＡ以下である。このような安価なトライアックが特許文献１に記載の単層誘導モータの起動回路５００に用いられた場合には、トライアック５０７に十分に大きなゲート電流が流れずに、トライアック５０７が導通しないおそれがある。同様に、トライアック５０７に十分に小さなゲート電流が流れずに、トライアック５０７が遮断しないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−６０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、安価なトライアックが用いられたとしても、正常に動作することができるモータ起動用回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係るモータ起動用回路は、２００Ｖ以上２２０Ｖ以下の交流電圧の供給を受けて、起動時に動作する補助コイル及び定常時に動作する主コイルを含むモータを起動させるモータ起動用回路であって、前記補助コイルに直列に接続されている第１の正特性サーミスタと、前記補助コイル及び前記第１の正特性サーミスタに直列に接続されているトライアックと、前記トライアックのゲートに接続され、かつ、前記第１の正特性サーミスタに対して並列に接続されている第２の正特性サーミスタであって、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下の体積を有する直方体状をなすサーミスタ素体を含み、かつ、２５℃において、８００Ω以上３０００Ω以下の抵抗値を有している第２の正特性サーミスタと、を備えていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価なトライアックが用いられたとしても、正常に動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】サーミスタ装置を含むモータ起動用回路の等価回路図である。
【図２】サーミスタ装置の外観斜視図である。
【図３】サーミスタ装置の分解斜視図である。
【図４】サーミスタ装置内部を平面視した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るサーミスタの構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るサーミスタの構成図である。
【図７】端子電極及びサーミスタを平面視した図である。
【図８】サーミスタ近傍の断面構造図である。
【図９】８００Ωの抵抗値を有するサーミスタにおいて、定常時にサーミスタに流れるゲート電流の電流値とサーミスタ素体の体積との関係を示したグラフである。
【図１０】３０００Ωの抵抗値を有するサーミスタにおいて、スイッチが導通されてからトライアックが遮断するまでの時間（遮断時間）とサーミスタ素体の体積との関係を示したグラフである。
【図１１】サーミスタ素体の体積が１０ｍｍ3である場合において、定常時にサーミスタに流れるゲート電流の電流値とＡ１／Ａ２との関係を示したグラフである。
【図１２】サーミスタ素体の体積が１．５ｍｍ3である場合において、スイッチが導通されてからトライアックが遮断するまでの時間（遮断時間）とＡ１／Ａ２との関係を示したグラフである。
【図１３】サーミスタの抵抗値とサーミスタの温度との関係を示したグラフである。
【図１４】変形例に係るサーミスタ装置の分解斜視図である。
【図１５】変形例に係るサーミスタ装置内部を平面視した図である。
【図１６】変形例に係るサーミスタ装置のサーミスタ近傍の断面構造図である。
【図１７】その他の実施形態に係るサーミスタの接触部を示した図である。
【図１８】特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一形態に係るモータ起動用回路について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（モータ起動用回路の構成）
まず、モータ起動用回路の回路構成について説明する。図１は、モータ起動用回路１の等価回路図である。
【００１５】
モータ起動用回路１は、冷蔵庫のコンプレッサに使用されるモータの起動用回路であり、より詳細には、交流電源から２００Ｖ又は２２０Ｖの交流電圧の供給を受けて、モータを起動する回路である。モータ起動用回路１は、サーミスタ装置１０、モータ１２、スイッチ１６及びコンデンサ１８を備えている。
【００１６】
モータ１２は、主コイル１２ａ及び補助コイル１２ｂを含んでいる。また、サーミスタ装置１０は、サーミスタ２０，２２、トライアック２４及び外部端子２６ａ，２８ａ，２８ｂを備えている。
【００１７】
主コイル１２ａは、定常時に動作し、交流電源１４と外部端子２８ａとの間に接続されている。補助コイル１２ｂは、起動時に動作し、交流電源１４と外部端子２６ａとの間に接続されている。定常時とは、モータ１２の起動から十分な時間が経過して、モータ１２が安定して動作している期間を意味する。定常時には、補助コイル１２ｂは動作していない。また、起動時とは、モータ１２の起動から十分な時間が経過しておらず、モータ１２が安定して動作していない期間を意味する。
【００１８】
外部端子２６ａは、トライアック２４のアノードに接続されている。サーミスタ２０は、正特性サーミスタであり、トライアック２４のカソードと外部端子２８ａ，２８ｂとの間に接続されている。よって、サーミスタ２０及びトライアック２４は、補助コイル１２ｂに直列に接続されている。サーミスタ２２は、正特性サーミスタであり、トライアック２４のゲートと外部端子２８ａ，２８ｂとの間に接続されている。すなわち、サーミスタ２２は、サーミスタ２０に対して並列に接続されている。
【００１９】
コンデンサ１８は、外部端子２６ａと外部端子２８ｂとの間に接続されている。スイッチ１６は、外部端子２８ａと交流電源１４との間に接続されている。
【００２０】
次に、モータ起動用回路１の動作について説明する。スイッチ１６が閉じられると、交流電源１４を介してモータ１２に対して電力が供給される。応じて、主コイル１２ａに電流が流れる。また、トライアック２４のゲートにサーミスタ２２を介して所定電流値より大きなゲート電流が印加されることにより、トライアック２４が通電される。これにより、サーミスタ２０を介して補助コイル１２ｂに対して電流が流れる。モータ１２は、主コイル１２ａ及び補助コイル１２ｂによって駆動を開始する。
【００２１】
モータ１２の起動から一定時間が経過したら、サーミスタ２０の温度が自己発熱によって上昇し、サーミスタ２０の抵抗値が上昇する。これにより、サーミスタ２０を流れる電流が減少する。また、サーミスタ２２の温度が自己発熱によって上昇し、サーミスタ２２の抵抗値が上昇する。これにより、サーミスタ２２を流れるゲート電流が減少する。応じて、トライアック２４に流れる電流が減少し、トライアック２４が遮断状態となる。よって、サーミスタ２０を介して補助コイル１２ｂに対して電流が流れなくなり、サーミスタ２２を介して補助コイル１２ｂにわずかにゲート電流が流れるのみとなる。そのため、モータ１２は、主コイル１２ａによって駆動を継続するようになる。
【００２２】
次に、サーミスタ装置１０の構成について図面を参照しながら説明する。図２は、サーミスタ装置１０の外観斜視図である。図３は、サーミスタ装置１０の分解斜視図である。図４は、サーミスタ装置１０内部を平面視した図である。以下では、図３において、上下方向をｚ軸方向と定義し、ｚ軸方向から平面視したときに、ケース３２の長手方向をｘ軸方向と定義し、ケース３２の短手方向をｙ軸方向と定義する。
【００２３】
サーミスタ装置１０は、図２及び図３に示すように、サーミスタ２０，２２、トライアック２４、ケース３２及び端子電極Ｔ１〜Ｔ４を備えている。ケース３２は、概略、直方体状をなしており、図３に示すように、サーミスタ２０，２２、トライアック２４及び端子電極Ｔ１〜Ｔ４を収容している。ケース３２は、例えば、樹脂により作製され、上ケース３２ａ及び下ケース３２ｂにより構成されている。
【００２４】
下ケース３２ｂは、ケース３２のｚ軸方向の負方向側の半分を構成している。下ケース３２ｂには、図３及び図４に示すように、ｚ軸方向から平面視したときに、貫通孔Ｈ１〜Ｈ３が設けられていると共に、隔壁により空間Ｓｐ１〜Ｓｐ４に区分されている。
【００２５】
貫通孔Ｈ１は、下ケース３２ｂにおいて、ｙ軸方向の負方向側であってｘ軸方向の負方向側の角近傍をｚ軸方向に貫通している。貫通孔Ｈ２は、下ケース３２ｂにおいて、ｙ軸方向の正方向側であってｘ軸方向の正方向側の角近傍をｚ軸方向に貫通している。貫通孔Ｈ３は、下ケース３２ｂにおいて、ｙ軸方向の正方向側であってｘ軸方向の負方向側の角近傍をｚ軸方向に貫通している。
【００２６】
また、空間Ｓｐ１は、ｚ軸方向から平面視したときに、下ケース３２ｂの中央においてｘ軸方向に延在している長方形状の空間である。空間Ｓｐ２は、ｚ軸方向から平面視したときに、下ケース３２ｂのｙ軸方向の負方向側であってｘ軸方向の正方向側の角に設けられている長方形状の空間である。空間Ｓｐ４は、ｚ軸方向から平面視したときに、空間Ｓｐ２のｙ軸方向の正方向側に設けられており、ｘ軸方向に延在している長方形状の空間である。空間Ｓｐ３は、ｚ軸方向から平面視したときに、空間Ｓｐ２のｙ軸方向の正方向側に設けられており、ｙ軸方向に延在していると共に空間Ｓｐ４と繋がっている長方形状の空間である。
【００２７】
以上のように構成された下ケース３２ｂには、以下に説明するように、サーミスタ２０，２２、トライアック２４及び端子電極Ｔ１〜Ｔ４が取り付けられる。
【００２８】
サーミスタ２０は、温度が上昇すると抵抗値が上昇する正特性のサーミスタである。以下に、図５を参照しながらサーミスタ２０の構成について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係るサーミスタ２０の構成図である。図５（ａ）は、サーミスタ２０を主面の法線方向から平面視した図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のサーミスタ２０のＡ−Ａにおける断面構造図である。
【００２９】
サーミスタ２０は、温度が上昇すると抵抗値が増加する正の抵抗温度特性を有している。サーミスタ２０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、サーミスタ素体５０及び外部電極５２（５２ａ，５２ｂ），５４（５４ａ，５４ｂ）を備えている。
【００３０】
サーミスタ素体５０は、正の抵抗温度特性を有する半導体材料（例えば、チタン酸バリウム系半導体セラミック）により作製されており、図５（ａ）に示すように、直径が１４ｍｍ以上１７ｍｍ以下であり厚さが２ｍｍ以上３ｍｍ以下である円板形状をなしている。
【００３１】
外部電極５２は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、サーミスタ素体５０の両主面（表面）の全面に設けられているニッケル（Ｎｉ）からなる電極であり、直径が１４ｍｍ以上１７ｍｍ以下であり膜厚が５μｍ以下である円形をなしている。すなわち、外部電極５２は、サーミスタ素体５０の側面には形成されていない。外部電極５２は、サーミスタ素体５０に対してオーミック接触している。そのため、外部電極５２は、サーミスタ素体５０に対してオーミック接触し得る材料で作製されていればよい。よって、外部電極５２の材料は、ニッケルに限らず、例えば、アルミニウム等であってもよい。ただし、外部電極５２の材料は、外部電極５２ａ，５２ｂ間でショートが発生することを防止するために、イオンマイグレーションが発生しにくい（イオン化しにくい）材料が望ましい。
【００３２】
外部電極５４は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、外部電極５２上に設けられている銀（Ａｇ）を含有する金属粉からなる電極であり、直径が１２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり膜厚が２μｍ以上１５μｍである円形をなしている。外部電極５２ａ，５４ａは、サーミスタ素体５０に対して電圧を印加するための一つの外部電極を構成している。同様に、外部電極５２ｂ，５４ｂは、サーミスタ素体５０に対して電圧を印加するための一つの外部電極を構成している。
【００３３】
また、外部電極５４の外縁は、図５（ａ）に示すように、外部電極５２の外縁及びサーミスタ素体５０の外縁内に収まっている。これにより、外部電極５４中の銀がイオンマイグレーションによってサーミスタ素体５０の側面上に析出して外部電極５４ａ，５４ｂ間でショートが発生することを防止している。
【００３４】
以上のように構成されたサーミスタ２０は、外部電極５２ａ，５４ａがｙ軸方向の正方向側を向き、外部電極５２ｂ，５４ｂがｙ軸方向の負方向側を向くように、空間Ｓｐ１に取り付けられる。
【００３５】
サーミスタ２２は、温度が上昇すると抵抗値が上昇する正特性のサーミスタである。以下に、図６を参照しながらサーミスタ２２の構成について説明する。図６は、本発明の一実施形態に係るサーミスタ２２の構成図である。
【００３６】
サーミスタ２２は、図６に示すように、サーミスタ素体６０及び外部電極６２（６２ａ，６２ｂ）を備えている。サーミスタ２２は、２５℃において、８００Ω以上３０００Ω以下の抵抗値を有していることが好ましい。また、サーミスタ２２のキュリー温度は、７０℃以上１２５℃以下であることが好ましい。キュリー温度とは、２５℃における抵抗値が２倍になるときの温度を意味する。
【００３７】
サーミスタ素体６０は、正の抵抗温度特性を有する半導体材料（例えば、チタン酸バリウム系半導体セラミック）により作製されており、図６に示すように、長手方向において互いに対向する２つの端面を有する直方体状をなしている。サーミスタ素子６０の体積は、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下であることが好ましい。サーミスタ素体６０のサイズは、例えば、１．２ｍｍ×１．２ｍｍ×２．５ｍｍである。
【００３８】
外部電極６２は、図６に示すように、サーミスタ素体６０の両端面に設けられており、Ｃｒ層と、Ｎｉ／Ｃｕ層と、Ａｇ層と、Ｓｎ層とが下層から上層へと重なって構成されている。Ｃｒ層は、サーミスタ素体６０に対してオーミック接触している。また、外部電極６２は、サーミスタ素体６０の端面からはみ出していない。ここで、サーミスタ素体６０において外部電極６２ａ，６２ｂに覆われていない部分の面積Ａ１は、外部電極６２ａ，６２ｂの面積の合計面積Ａ２の２倍以上６倍以下であることが好ましい。以上のように構成されたサーミスタ２２は、図３及び図４に示すように、空間Ｓｐ３に取り付けられる。
【００３９】
トライアック２４は、図３に示すように、直方体状をなしており、端子２４ａ〜２４ｃを含んでいる。端子２４ａ〜２４ｃは、トライアック２４の本体のｚ軸方向の正方向側の面から突出している。端子２４ａは、アノード端子である。端子２４ｂは、ゲート端子である。端子２４ｃは、カソード端子である。トライアック２４は、ゲート電流の電流値が４０ｍＡよりも大きくなった場合に導通し、ゲート電流の電流値が３ｍＡよりも小さくなった場合に遮断する。
【００４０】
端子電極Ｔ１は、一枚の金属板が折り曲げ加工されることによって作製されており、外部端子２６ａ及び保持部２６ｂを含んでいる。外部端子２６ａは、ｚ軸方向に延在する長方形状の板状をなしており、貫通孔Ｈ１に挿入されている。これにより、端子電極Ｔ１は、下ケース３２ｂに取り付けられている。また、外部端子２６ａは、図２に示すように、ケース３２外に露出している。保持部２６ｂは、外部端子２６ａのｚ軸方向の正方向側の端部からｚ軸方向の正方向側に延在している２枚の板状部材により構成されている。保持部２６ｂは、端子２４ａを狭持する。これにより、トライアック２４のアノードは、図１に示すように、保持部２６ｂを介して外部端子２６ａに接続されている。
【００４１】
端子電極Ｔ４は、１枚の金属板が折り曲げ加工されることによって作製されており、接触部３８ａ、保持部３８ｂ、接続部３８ｃ及び取り付け部３８ｄを含んでいる。接触部３８ａ及び取り付け部３８ｄは、Ｅ字型を構成している。すなわち、接触部３８ａ及び取り付け部３８ｄは、ｚ軸方向に延在する３本の棒状部材のｚ軸方向の正方向側の端部が、ｘ軸方向に延在する棒状部材によって接続されることによって構成されている。接触部３８ａは、ｚ軸方向に延在する３本の棒状部材の内の真ん中の棒状部材である。また、取り付け部３８ｄは、Ｅ字型の部材の接触部３８ａを除く残余の部分である。取り付け部３８ｄが空間Ｓｐ４に挿入されることにより、端子電極Ｔ４は、下ケース３２ｂに取り付けられている。接触部３８ａは、取り付け部３８ｄに対してｙ軸方向の正方向側に折り曲げられており、空間Ｓｐ３内に進入している。これにより、接触部３８ａは、サーミスタ２２の外部電極６２ｂに圧接している。
【００４２】
接続部３８ｃは、取り付け部３８ｄに対してｙ軸方向の負方向側に折り曲げられた棒状部材であり、ｙ軸方向に延在している。保持部３８ｂは、接続部３８ｃのｙ軸方向の負方向側の端部からｚ軸方向の正方向側に延在している２枚の板状部材により構成されている。保持部３８ｂは、端子２４ｂを狭持する。これにより、トライアック２４のゲートは、図１に示すように、端子電極Ｔ４を介してサーミスタ２２に接続されている。
【００４３】
端子電極Ｔ３は、１枚の金属板が折曲げ加工されることによって作製されており、接触部３６ａ、保持部３６ｂ及び取り付け部３６ｃを含んでいる。接触部３６ａ及び取り付け部３６ｃは、Ｅ字型を構成している。すなわち、接触部３６ａ及び取り付け部３６ｃは、ｚ軸方向に延在する３本の棒状部材のｚ軸方向の正方向側の端部が、ｘ軸方向に延在する棒状部材によって接続されることによって構成されている。接触部３６ａは、３本の棒状部材の内の真ん中の棒状部材である。また、取り付け部３６ｃは、Ｅ字型の部材の接触部３６ａを除く残余の部分である。なお、接触部３６ａを構成している棒状部材は、取り付け部３６ｃを構成している棒状部材よりも幅広に構成されている。そして、接触部３６ａは、取り付け部３６ｃに対してｙ軸方向の正方向側に折り曲げられている。端子電極Ｔ３は、空間Ｓｐ１内において、サーミスタ２０と空間Ｓｐ１のｙ軸方向の負方向側の内周面との間に取り付けられている。これにより、接触部３６ａは、サーミスタ２０の外部電極５４ｂに圧接している。
【００４４】
保持部３６ｂは、取り付け部３６ｃのｘ軸方向の正方向側の端部からｚ軸方向の正方向側に延在している２枚の板状部材により構成されている。保持部３６ｂは、端子２４ｃを狭持する。これにより、トライアック２４のカソードは、図１に示すように、端子電極Ｔ３を介してサーミスタ２０に接続されている。
【００４５】
端子電極Ｔ２は、１枚の金属板が折り曲げ加工されることによって作製されており、外部端子２８ａ，２８ｂ、接続部２８ｃ、接触部２８ｄ、折り曲げ部２８ｅ及び接触部２８ｆを含んでいる。外部端子２８ａは、ｚ軸方向に延在する長方形状の板状をなしており、貫通孔Ｈ２に挿入されている。これにより、外部端子２８ａは、図２に示すように、ケース３２外に露出している。また、外部端子２８ｂは、ｚ軸方向に延在する長方形状の板状をなしており、貫通孔Ｈ３に挿入されている。これにより、外部端子２８ｂは、図２に示すように、ケース３２外に露出している。外部電極２８ａ，２８ｂが貫通孔Ｈ２，Ｈ３に挿入されることにより、端子電極Ｔ２は、下ケース３２ｂに取り付けられている。
【００４６】
接触部２８ｄは、ｙ軸方向（サーミスタ素体５０の主面の法線方向）から平面視したときに、外部電極５４ａの外縁内に収まっていると共に、外部電極５４ａに接触している。以下に、接触部２８ｄについて図面を参照しながらより詳細に説明する。図７は、端子電極Ｔ２及びサーミスタ２０を平面視した図である。
【００４７】
接触部２８ｄは、ｙ軸に垂直な面であり、空間Ｓｐ１内において、サーミスタ２０と空間Ｓｐ１のｙ軸方向の正方向側の内周面との間に取り付けられている。これにより、接触部２８ｄは、サーミスタ２０の外部電極５４ａに対向している。また、接触部２８ｄは、外部電極５４ａよりも小さな面積を有する四角形状をなしており、外部電極５４ａの外縁内に収まっている。すなわち、接触部２８ｄは、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５４ａからはみ出していない。
【００４８】
また、接触部２８ｄには、図３及び図４に示すように、ｙ軸方向の負方向側に向かって（すなわち、外部電極５４ａに向かって）突出している３つの突起４０ａ〜４０ｃが設けられている。そして、突起４０ａ〜４０ｃは、外部電極５４ａに接触している。なお、突起４０ａ〜４０ｃは、外部電極５４ａの中心と略一致する重心を有する正三角形の頂点に位置している。
【００４９】
接続部２８ｃは、接触部２８ｄのｘ軸方向の負方向側の端部に接続され、かつ、接触部２８ｄに対してｙ軸方向の正方向側に向かって（すなわち、外部電極５４ａから遠ざかる方向に向かって）折り曲げられており、ｙ軸方向に延在している。接続部２８ｃは、図７に示すように、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５４ａと重なっている。よって、接続部２８ｃは、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５２ａとは重なっていない。また、接続部２８ｃのｙ軸方向の正方向側の端部は、外部端子２８ｂに接続されている。これにより、外部端子２８ｂは、接続部２８ｃ及び接触部２８ｄを介してサーミスタ２０に接続されている。
【００５０】
折り曲げ部２８ｅは、接触部２８ｄのｘ軸方向の正方向側の端部に接続され、かつ、接触部２８ｄに対してｙ軸方向の正方向側に向かって（すなわち、外部電極５４ａから遠ざかる方向に向かって）折り曲げられており、ｙ軸方向に延在している。折り曲げ部２８ｅは、図７に示すように、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５４ａと重なっている。よって、折り曲げ部２８ｅは、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５２ａとは重なっていない。
【００５１】
接触部２８ｆ（対向部）は、折り曲げ部２８ｅのｙ軸方向の正方向側の端部に接続され、かつ、折り曲げ部２８ｅに対してｘ軸方向の正方向側に折り曲げられることによって、ｘ軸方向に延在している。すなわち、接触部２８ｄ、折り曲げ部２８ｅ及び接触部２８ｆは、階段状をなしており、接触部２８ｄと接触部２８ｆとの間には段差が形成されている。更に、接触部２８ｆは、接触部２８ｄよりもサーミスタ素体５０のｙ軸方向の正方向側の主面から離れた位置において外部電極５２ａと対向している。
【００５２】
また、接触部２８ｆには、図４に示すように、ｙ軸方向の負方向側に向かって突出している突起４２が設けられている。そして、突起４２は、サーミスタ２２の外部電極６２ａに圧接している。
【００５３】
更に、接触部２８ｆのｘ軸方向の正方向側の端部は、外部端子２８ａに接続されている。これにより、外部端子２８ａは、図１に示すように、接触部２８ｆを介してサーミスタ２２と接続されていると共に、接触部２８ｆ、折り曲げ部２８ｅ及び接触部２８ｄを介してサーミスタ２０と接続されている。
【００５４】
サーミスタ２０，２２、トライアック２４及び端子電極Ｔ１〜Ｔ４が取り付けられた下ケース３２ｂには、上ケース３２ａが取り付けられる。この際、上ケース３２ａ及び下ケース３２ｂにより、サーミスタ２２が支持される。以下に、サーミスタ２２の支持構造について図面を参照しながら説明する。図８は、サーミスタ２２近傍の断面構造図である。
【００５５】
下ケース３２ｂは、支持部７６を備えている。支持部７６は、サーミスタ素体６０の２つの端面の間を繋ぐ面（すなわち、ｚ軸方向の負方向側の側面）に対して接触しており、接触部７４ａ，７４ｂを有している。接触部７４ａ，７４ｂは、端面が対向している方向（すなわち、ｙ軸方向）に離間して並んでおり、ｚ軸方向の正方向側に向かって突出する棒状部材である。接触部７４ａ，７４ｂは、ｚ軸方向の正方向側の端部において、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の負方向側の側面に接触している。よって、支持部７６は、端面が対向している方向（すなわち、ｙ軸方向）において、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の負方向側の側面全体に接触しておらず、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の負方向側の側面の一部に接触している。
【００５６】
上ケース３２ａは、支持部７２を備えている。支持部７２は、サーミスタ素体６０の２つの端面の間を繋ぐ面（すなわち、ｚ軸方向の正方向側の側面）に対して接触しており、接触部７０ａ，７０ｂを有している。接触部７０ａ，７０ｂは、端面が対向している方向（すなわち、ｙ軸方向）に離間して並んでおり、ｚ軸方向の負方向側に向かってに突出する棒状部材である。接触部７０ａ，７０ｂは、ｚ軸方向の負方向側の端部において、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の正方向側の側面に接触している。よって、支持部７２は、端面が対向している方向（すなわち、ｙ軸方向）において、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の正方向側の側面全体に接触しておらず、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の正方向側の側面の一部に接触している。これにより、サーミスタ２２は、支持部７０と支持部７２とによりｚ軸方向の両側から挟まれている。
【００５７】
また、端子電極Ｔ２と端子電極Ｔ４とは、図３、図４及び図８に示すように、外部電極６２ａに端子電極Ｔ２が接触している部分（接触部２８ｆの突起４２）と外部電極６２ｂに端子電極Ｔ４が接触している部分（接触部３８ａ）とにおいて最も近接している。
【００５８】
（効果）
以上のように構成されたモータ起動用回路１０は、安価なトライアック２４が用いられたとしても、正常に動作することができる。より詳細には、安価なトライアックでは、トライアックが導通するゲート電流が大きく、トライアックが遮断するゲート電流が小さい。一例としては、トライアックが導通するゲート電流が４０ｍＡ以上であり、トライアックが遮断するゲート電流が３ｍＡ以上である。このような安価なトライアックが特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路５００に用いられた場合には、トライアック５０７に十分に大きなゲート電流が流れずに、トライアック５０７が導通しないおそれがある。同様に、トライアック５０７に十分に小さなゲート電流が流れずに、トライアック５０７が遮断しないおそれがある。
【００５９】
そこで、モータ起動用回路１０では、２５℃におけるサーミスタ２２の抵抗値は、８００Ω以上３０００Ω以下である。これにより、以下に説明するように、安価なトライアック２４が用いられたとしても、トライアック２４が正常に導通するようになる。
【００６０】
まず、サーミスタ２２の抵抗値が３０００Ω以下であることが好ましい理由について説明する。モータ起動用回路１０には、−１０℃〜８５℃の範囲で正常に動作することが要求される。トライアック２４が導通するゲート電流の電流値は、−１０℃において最大値となる。したがって、−１０℃において、トライアック２４は、正常に導通することができれば、−１０℃〜８５℃の全範囲で正常に導通することができる。
【００６１】
ここで、サーミスタ２２の抵抗値が２５℃において３０００Ωである場合には、サーミスタ２２の−１０℃における抵抗値は４０００Ωとなる。一方、２５℃においてトライアック２４が導通するゲート電流が４０ｍＡである場合には、−１０℃においてトライアック２４が導通するゲート電流は６０ｍＡ程度となる。交流電源１４が供給する交流電圧が２２０Ｖである場合には、サーミスタ２２を介してトライアック２４のゲートに流れるゲート電流は、５５（２２０／４０００）ｍＡとなる。ただし、５５ｍＡの電流値は、実効値である。そこで、ゲート電流の振幅を算出すると、７７.８（５５×√２）ｍＡとなる。故に、トライアック２４は導通する。また、交流電源１４が供給する交流電圧が２００Ｖである場合には、サーミスタ２２を介してトライアック２４のゲートに流れるゲート電流は、５０（２００／４０００）ｍＡとなる。ただし、５０ｍＡの電流値は、実効値である。そこで、ゲート電流の振幅を算出すると、７０．７（５０×√２）ｍＡとなる。故に、トライアック２４は導通する。よって、サーミスタ２２の抵抗値が２５℃において３０００Ωであることによって、トライアック２４が正常に導通するようになる。
【００６２】
次に、サーミスタ２２の抵抗値が２５℃において８００Ω以上であることが好ましい理由について説明する。交流電源１４が供給する交流電圧が２２０Ｖである場合には、該交流電圧は、３５０Ｖ程度まで変動するおそれがある。よって、サーミスタ２２に３５０Ｖの交流電圧が印加されても、サーミスタ２２に破損が生じない必要がある。
【００６３】
ここで、後述するように、サーミスタ２２のサーミスタ素体６０の体積は、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下であることが好ましい。そして、サーミスタ素体６０の体積が１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下である場合には、８００Ωよりも小さな抵抗値を有するサーミスタに３５０Ｖの交流電圧が印加されると、サーミスタが破損するおそれがある。したがって、サーミスタ２２の抵抗値は、２５℃において８００Ω以上であることが好ましい。
【００６４】
また、モータ起動用回路１０では、サーミスタ素体６０の体積は、比較的に小さな体積に設定されている。具体的には、サーミスタ２２のサーミスタ素体６０は、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下の体積を有する直方体状をなしている。これにより、以下に説明するように、安価なトライアック２４が用いられたとしても、トライアック２４が正常に遮断するようになる。
【００６５】
まず、サーミスタ素体６０の体積が１０ｍｍ3以下であることが好ましい理由について説明する。図９は、８００Ωの抵抗値を有するサーミスタ２２において、定常時にサーミスタ２２に流れるゲート電流の電流値とサーミスタ素体６０の体積との関係を示したグラフである。縦軸は電流値を示し、横軸は体積を示している。なお、図９は、コンピュータシミュレーションによって得たデータである。
【００６６】
トライアック２４は、ゲート電流が３ｍＡより小さくなったときに遮断する。図９によれば、サーミスタ素体６０の体積が１０ｍｍ3のときに、サーミスタ２２に流れるゲート電流の電流値が３ｍＡとなっている。したがって、サーミスタ素体６０の体積は、１０ｍｍ3以下であることによって、トライアック２４が正常に遮断するようになる。
【００６７】
次に、サーミスタ素体６０の体積が１．５ｍｍ3以上であることが好ましい理由について説明する。図１０は、３０００Ωの抵抗値を有するサーミスタ２２において、スイッチ１６が導通されてからトライアック２４が遮断するまでの時間（遮断時間）とサーミスタ素体６０の体積との関係を示したグラフである。縦軸は遮断時間を示し、横軸は体積を示している。なお、図１０は、コンピュータシミュレーションによって得たデータである。
【００６８】
トライアック２４は、モータ１２の動作が定常状態となった後に遮断する必要がある。そして、モータ１２の動作が定常状態となる時間の下限値は、０．３５秒である。図１０によれば、サーミスタ素体６０の体積が１．５ｍｍ3のときに、遮断時間が０．３５秒となっている。したがって、サーミスタ素体６０の体積は、１.５ｍｍ3以上であることによって、トライアック２４が正常に遮断するようになる。
【００６９】
また、モータ起動用回路１０では、サーミスタ素体６０において外部電極６２ａ，６２ｂに覆われていない部分の面積Ａ１は、外部電極６２ａ，６２ｂの面積の合計面積Ａ２の２倍以上６倍以下とされている。これにより、以下に説明するように、安価なトライアック２４が用いられたとしても、トライアック２４が正常に動作できる。
【００７０】
まず、面積Ａ１が面積Ａ２の２倍以上であることが好ましい理由について説明する。図１１は、サーミスタ素体６０の体積が１０ｍｍ3である場合において、定常時にサーミスタ２２に流れるゲート電流の電流値とＡ１／Ａ２との関係を示したグラフである。縦軸は電流値を示し、横軸はＡ１／Ａ２を示している。なお、図１１は、コンピュータシミュレーションによって得たデータである。
【００７１】
トライアック２４は、ゲート電流の電流値が３ｍＡ以下になったときに遮断する。よって、トライアック２４が正常に遮断するためには、定常状態において、ゲート電流の電流値が３ｍＡ以下になっている必要がある。図１１によれば、Ａ１／Ａ２が２倍であるときに、ゲート電流の電流値が３ｍＡとなっている。したがって、Ａ１／Ａ２は、２倍以上であることが好ましい。なお、Ａ１／Ａ２が２倍よりも小さい場合には、外部電極６２ａ，６２ｂの面積が大きすぎて、サーミスタ２２の温度が下がりすぎる。そのため、サーミスタ２２を流れるゲート電流の電流値が３ｍＡより大きくなる。
【００７２】
次に、面積Ａ１が面積Ａ２の６倍以下であることが好ましい理由について説明する。図１２は、サーミスタ素体６０の体積が１．５ｍｍ3である場合において、スイッチ１６が導通されてからトライアック２４が遮断するまでの時間（遮断時間）とＡ１／Ａ２との関係を示したグラフである。縦軸は電流値を示し、横軸はＡ１／Ａ２を示している。なお、図１２は、コンピュータシミュレーションによって得たデータである。
【００７３】
トライアック２４は、モータ１２の動作が定常状態となった後に遮断する必要がある。そして、モータ１２の動作が定常状態となる時間の下限値は、０．３５秒である。図１２によれば、Ａ１／Ａ２が６倍であるときに、遮断時間が０．３５秒となっている。したがって、Ａ１／Ａ２は、６倍以下であることが好ましい。なお、Ａ１／Ａ２が６倍よりも大きい場合には、外部電極６２ａ，６２ｂの面積が小さすぎて、サーミスタ２２の温度が急激に上昇する。そのため、遮断時間が０．３５秒よりも短くなる。
【００７４】
また、サーミスタ２２のキュリー温度が７０℃以上１２５℃以下であるので、サーミスタ２２は、−１０℃〜８５℃の範囲において正常に動作できる。図１３は、サーミスタ２２の抵抗値とサーミスタ２２の温度との関係を示したグラフである。図１３によれば、サーミスタ２２のキュリー温度が７０℃以上１２５℃以下であることが好ましいことが分かる。
【００７５】
また、サーミスタ装置１０は、外部電極６２ａ，６２ｂ間においてショートが発生することを抑制できる。より詳細には、サーミスタ装置１０では、支持部７２，７６が、図８に示すように、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の両側面に接触している。支持部７２，７６は、サーミスタ素体６０の側面全面に接触しているのではなく、棒状の接触部７０ａ，７０ｂ，７４ａ，７４ｂの先端においてサーミスタ素体６０の側面の一部に接触している。更に、支持部７２，７６と端子電極Ｔ２，Ｔ４とは接触していない。したがって、高温・多湿環境下において長期間使用されても、水分によって、支持部７２，７６を伝って、外部電極６２ａと外部電極６２ｂとの間に電流が流れるおそれがない。すなわち、サーミスタ装置１０では、ショートが発生することが抑制される。
【００７６】
また、サーミスタ装置１０では、サーミスタ２２は、支持部７２，７６によって支持されているので、振動等によって、本体３２から容易に脱落することが抑制される。
【００７７】
また、サーミスタ装置１０では、端子電極Ｔ２と端子電極Ｔ４とは、図３、図４及び図８に示すように、外部電極６２ａに端子電極Ｔ２が接触している部分（接触部２８ｆの突起４２）と外部電極６２ｂに端子電極Ｔ４が接触している部分（接触部３８ａ）とにおいて最も近接している。これにより、端子電極Ｔ２，Ｔ４間においてショートが発生することが低減される。
【００７８】
また、サーミスタ装置１０は、以下に説明するように、サーミスタ２０の外部電極５２ａと端子電極Ｔ２との間でショートが発生することを抑制できる。端子電極Ｔ２の接触部２８ｄは、外部電極５４ａに接触していると共に、サーミスタ基体５０の主面の法線方向から平面視したときに、外部電極５４ａの外縁内に収まっている。更に、接触部２８ｄに接続されている折り曲げ部２８ｅは、接触部２８ｄに対して外部電極５４ａから遠ざかる方向に向かって折り曲げられている。これにより、折り曲げ部２８ｅに接続されている接触部２８ｆは、接触部２８ｄよりもサーミスタ素体５０の主面から離れた位置において外部電極５２ａと対向するようになる。すなわち、サーミスタ装置１０の外部電極５４ａと接触部２８ｆとの間隔は、大きくなる。その結果、サーミスタ装置１０は、サーミスタ２０の外部電極５２ａと端子電極Ｔ２との間でショートが発生することを抑制できる。
【００７９】
また、接触部２８ｄには、外部電極５４ａに向かって突出する突起４０ａ〜４０ｃが設けられている。これにより、接触部２８ｄは、突起４０ａ〜４０ｃにおいて外部電極５４ａに接触するようになる。そのため、突起４０ａ〜４０ｃの高さの分だけ接触部２８ｆが外部電極５２ａから離れるようになる。その結果、サーミスタ装置１０は、サーミスタ２０の外部電極５２ａと端子電極Ｔ２との間でショートが発生することをより効果的に抑制できる。
【００８０】
また、突起４０ａ〜４０ｃは、外部電極５４ａの中心と略一致する重心を有する正三角形の頂点に位置している。これにより、接触部２８ｄは、突起４０ａ〜４０ｃにより外部電極５４ａ上において安定して支持されるようになる。その結果、接触部２８ｄが外部電極５４ａに対して傾くことが抑制される。よって、接触部２８ｆが外部電極５２ａに近接することが抑制され、サーミスタ２０の外部電極５２ａと端子電極Ｔ２との間でショートが発生することがより効果的に抑制される。
【００８１】
（変形例）
以下に変形例に係るサーミスタ装置１０ａについて図面を参照しながら説明する。図１４は、変形例に係るサーミスタ装置１０ａの分解斜視図である。図１５は、変形例に係るサーミスタ装置１０ａ内部を平面視した図である。図１６は、変形例に係るサーミスタ装置１０ａのサーミスタ２２近傍の断面構造図である。
【００８２】
サーミスタ装置１０では、サーミスタ２２は、直方体状をなしていた。一方、サーミスタ装置１０ａでは、サーミスタ２２は、円柱状をなしている。このように、サーミスタ２２の形状は、直方体状であってもよいし、円柱状であってもよい。サーミスタ２２が円柱状である場合には、支持部７２は、サーミスタ素体６０の側面のｚ軸方向の正方向側の部分に対して接触している。支持部７６は、サーミスタ素体６０の側面のｚ軸方向の負方向側の部分に対して接触している。
【００８３】
なお、サーミスタ装置１０，１０ａにおいて、支持部７２は、２つの接触部７０ａ，７０ｂにおいてサーミスタ素体６０に接触し、支持部７６は、２つの接触部７４ａ，７４ｂにおいてサーミスタ素体６０に接触している。しかしながら、支持部７２，７６はそれぞれ、１つの接触部においてサーミスタ素体６０に接触していてもよい。
【００８４】
なお、接触部３８ａは、図３に示すように、ｚ軸方向の正方向側の端部において、取り付け部３８ｄに対してｙ軸方向の正方向側に向かって折り曲げられている。しかしながら、接触部３８ａの形状はこれに限らない。図１７は、その他の実施形態に係るサーミスタ１０の接触部３８ａを示した図である。
【００８５】
図１７に示すように接触部３８ａは、取り付け部３８ｄの接続部分においてｚ軸方向の正方向側に向かって折り曲げられた後に、ｚ軸方向の負方向側に向かって折り曲げられていてもよい。これにより、接触部３８ａは、Ｓ字型をなしている。そのため、接触部３８ａは、外部電極５４ｂに接触する際に、折り畳まれるようにｙ軸方向に圧縮され、ｚ軸方向に殆ど変位しなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上のように、本発明は、モータ起動用回路に有用であり、特に、安価なトライアックが用いられたとしても、正常に動作することができる点において優れている。
【符号の説明】
【００８７】
Ｈ１〜Ｈ３ 貫通孔
Ｓｐ１〜Ｓｐ４ 空間
Ｔ１〜Ｔ４ 端子電極
１ モータ起動用回路
１０，１０ａ サーミスタ装置
１２ モータ
１２ａ 主コイル
１２ｂ 補助コイル
１４ 交流電源
１６ スイッチ
１８ コンデンサ
２０，２２ サーミスタ
２４ トライアック
２４ａ〜２４ｃ 端子
２６ａ，２８ａ，２８ｂ 外部端子
２６ｂ，３６ｂ，３８ｂ 保持部
２８ｃ，３８ｃ 接続部
２８ｄ，２８ｆ，３６ａ，３８ａ 接触部
２８ｅ 折り曲げ部
３２ ケース
３２ａ 上ケース
３２ｂ 下ケース
３６ｃ，３８ｄ 取り付け部
４０ａ〜４０ｃ，４２ 突起
５０，６０ サーミスタ素体
５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂ，６２ａ，６２ｂ 外部電極
７２，７６ 支持部
７０ａ，７０ｂ，７４ａ，７４ｂ 接触部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ起動用回路に関し、より特定的には、起動時に動作する補助コイル及び定常時に動作する主コイルを含むモータを起動させるモータ起動用回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ起動用回路としては、例えば、特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路が知られている。図１８は、特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路５００の回路図である。
【０００３】
起動回路５００は、モータ５０１、モータ起動用正特性サーミスタ（以下、単に正特性サーミスタと称す）５０４、スイッチ５０５、電源５０６、トライアック５０７及びトライアック制御用正特性サーミスタ（以下、単に正特性サーミスタと称す）５０８を備えている。
【０００４】
モータ５０１は、起動時に動作する補助コイル５０２及び定常回転駆動を行う主コイル５０３を含んでいる。正特性サーミスタ５０４及びトライアック５０７は、補助コイル５０２に直列に接続されている。正特性サーミスタ５０８は、正特性サーミスタ５０４に並列に接続されていると共に、トライアックのゲート端子Ｇに接続されている。また、モータ５０１には、スイッチ５０５を介して、電源５０６が接続されている。
【０００５】
スイッチ５０５を閉じて電源５０６の電力をモータ５０１に供給すると、モータ５０１の起動の初期には、正特性サーミスタ５０４を介して、比較的大きな電流が補助コイル５０２に流れ、モータ５０１を起動させる。このような単相誘導モータの起動回路５００では、起動時においてモータ５０１の電源５０６の電力が供給されると、トライアック５０７のゲート端子Ｇに正特性サーミスタ５０８を通じてゲート信号が印加されることによりトライアック５０７が通電され、正特性サーミスタ５０４を介して補助コイル５０２にモータ起動用電流が流れる。そして、モータ５０１の起動が完了した一定時間後には、正特性サーミスタ５０４が、その自己発熱に基づく抵抗値の上昇により、補助コイル５０２に流れる電流を小さくするとともに、正特性サーミスタ５０８が、その自己発熱に基づく抵抗値の上昇により、トライアック５０７のゲート端子Ｇに加わる電流を小さくし、トライアック５０７をオフ状態とする。
【０００６】
以上のような特許文献１には、第１の実施例として、電源電圧が２２０Ｖであり、使用温度が−１０℃の時にオンするゲート電流が２０ｍＡであるトライアック５０７が記載されている。また、正特性サーミスタ５０８に関して、直径が２．５ｍｍ、厚みが２．５ｍｍ、体積が１２．３ｍｍ3であること、及び、−１０℃の抵抗値が１１ｋΩであることが記載されている。また、特許文献１には、第２の実施例として、電源電圧が１００Ｖであり、使用温度が−１０℃の時にオンするゲート電流が３０ｍＡであるトライアック５０７が記載されている。また、正特性サーミスタ５０８に関して、直径が２．５ｍｍ、厚みが２．５ｍｍ、体積が１２．３ｍｍ3であること、及び、−１０℃の抵抗値が３．３ｋΩであることが記載されている。
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路５００は、以下に説明するように、安価なトライアックが用いられた場合に、正常に動作できないおそれがある。より詳細には、安価なトライアックでは、トライアックが導通するゲート電流が大きく、トライアックが遮断するゲート電流が小さい。一例としては、トライアックが導通するゲート電流が４０ｍＡ以上であり、トライアックが遮断するゲート電流が３ｍＡ以下である。このような安価なトライアックが特許文献１に記載の単層誘導モータの起動回路５００に用いられた場合には、トライアック５０７に十分に大きなゲート電流が流れずに、トライアック５０７が導通しないおそれがある。同様に、トライアック５０７に十分に小さなゲート電流が流れずに、トライアック５０７が遮断しないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−６０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、安価なトライアックが用いられたとしても、正常に動作することができるモータ起動用回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係るモータ起動用回路は、２００Ｖ以上２２０Ｖ以下の交流電圧の供給を受けて、起動時に動作する補助コイル及び定常時に動作する主コイルを含むモータを起動させるモータ起動用回路であって、前記補助コイルに直列に接続されている第１の正特性サーミスタと、前記補助コイル及び前記第１の正特性サーミスタに直列に接続されているトライアックと、前記トライアックのゲートに接続され、かつ、前記第１の正特性サーミスタに対して並列に接続されている第２の正特性サーミスタであって、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下の体積を有する直方体状をなすサーミスタ素体を含み、かつ、２５℃において、８００Ω以上３０００Ω以下の抵抗値を有している第２の正特性サーミスタと、を備えていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価なトライアックが用いられたとしても、正常に動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】サーミスタ装置を含むモータ起動用回路の等価回路図である。
【図２】サーミスタ装置の外観斜視図である。
【図３】サーミスタ装置の分解斜視図である。
【図４】サーミスタ装置内部を平面視した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るサーミスタの構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るサーミスタの構成図である。
【図７】端子電極及びサーミスタを平面視した図である。
【図８】サーミスタ近傍の断面構造図である。
【図９】８００Ωの抵抗値を有するサーミスタにおいて、定常時にサーミスタに流れるゲート電流の電流値とサーミスタ素体の体積との関係を示したグラフである。
【図１０】３０００Ωの抵抗値を有するサーミスタにおいて、スイッチが導通されてからトライアックが遮断するまでの時間（遮断時間）とサーミスタ素体の体積との関係を示したグラフである。
【図１１】サーミスタ素体の体積が１０ｍｍ3である場合において、定常時にサーミスタに流れるゲート電流の電流値とＡ１／Ａ２との関係を示したグラフである。
【図１２】サーミスタ素体の体積が１．５ｍｍ3である場合において、スイッチが導通されてからトライアックが遮断するまでの時間（遮断時間）とＡ１／Ａ２との関係を示したグラフである。
【図１３】サーミスタの抵抗値とサーミスタの温度との関係を示したグラフである。
【図１４】変形例に係るサーミスタ装置の分解斜視図である。
【図１５】変形例に係るサーミスタ装置内部を平面視した図である。
【図１６】変形例に係るサーミスタ装置のサーミスタ近傍の断面構造図である。
【図１７】その他の実施形態に係るサーミスタの接触部を示した図である。
【図１８】特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一形態に係るモータ起動用回路について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（モータ起動用回路の構成）
まず、モータ起動用回路の回路構成について説明する。図１は、モータ起動用回路１の等価回路図である。
【００１５】
モータ起動用回路１は、冷蔵庫のコンプレッサに使用されるモータの起動用回路であり、より詳細には、交流電源から２００Ｖ又は２２０Ｖの交流電圧の供給を受けて、モータを起動する回路である。モータ起動用回路１は、サーミスタ装置１０、モータ１２、スイッチ１６及びコンデンサ１８を備えている。
【００１６】
モータ１２は、主コイル１２ａ及び補助コイル１２ｂを含んでいる。また、サーミスタ装置１０は、サーミスタ２０，２２、トライアック２４及び外部端子２６ａ，２８ａ，２８ｂを備えている。
【００１７】
主コイル１２ａは、定常時に動作し、交流電源１４と外部端子２８ａとの間に接続されている。補助コイル１２ｂは、起動時に動作し、交流電源１４と外部端子２６ａとの間に接続されている。定常時とは、モータ１２の起動から十分な時間が経過して、モータ１２が安定して動作している期間を意味する。定常時には、補助コイル１２ｂは動作していない。また、起動時とは、モータ１２の起動から十分な時間が経過しておらず、モータ１２が安定して動作していない期間を意味する。
【００１８】
外部端子２６ａは、トライアック２４のアノードに接続されている。サーミスタ２０は、正特性サーミスタであり、トライアック２４のカソードと外部端子２８ａ，２８ｂとの間に接続されている。よって、サーミスタ２０及びトライアック２４は、補助コイル１２ｂに直列に接続されている。サーミスタ２２は、正特性サーミスタであり、トライアック２４のゲートと外部端子２８ａ，２８ｂとの間に接続されている。すなわち、サーミスタ２２は、サーミスタ２０に対して並列に接続されている。
【００１９】
コンデンサ１８は、外部端子２６ａと外部端子２８ｂとの間に接続されている。スイッチ１６は、外部端子２８ａと交流電源１４との間に接続されている。
【００２０】
次に、モータ起動用回路１の動作について説明する。スイッチ１６が閉じられると、交流電源１４を介してモータ１２に対して電力が供給される。応じて、主コイル１２ａに電流が流れる。また、トライアック２４のゲートにサーミスタ２２を介して所定電流値より大きなゲート電流が印加されることにより、トライアック２４が通電される。これにより、サーミスタ２０を介して補助コイル１２ｂに対して電流が流れる。モータ１２は、主コイル１２ａ及び補助コイル１２ｂによって駆動を開始する。
【００２１】
モータ１２の起動から一定時間が経過したら、サーミスタ２０の温度が自己発熱によって上昇し、サーミスタ２０の抵抗値が上昇する。これにより、サーミスタ２０を流れる電流が減少する。また、サーミスタ２２の温度が自己発熱によって上昇し、サーミスタ２２の抵抗値が上昇する。これにより、サーミスタ２２を流れるゲート電流が減少する。応じて、トライアック２４に流れる電流が減少し、トライアック２４が遮断状態となる。よって、サーミスタ２０を介して補助コイル１２ｂに対して電流が流れなくなり、サーミスタ２２を介して補助コイル１２ｂにわずかにゲート電流が流れるのみとなる。そのため、モータ１２は、主コイル１２ａによって駆動を継続するようになる。
【００２２】
次に、サーミスタ装置１０の構成について図面を参照しながら説明する。図２は、サーミスタ装置１０の外観斜視図である。図３は、サーミスタ装置１０の分解斜視図である。図４は、サーミスタ装置１０内部を平面視した図である。以下では、図３において、上下方向をｚ軸方向と定義し、ｚ軸方向から平面視したときに、ケース３２の長手方向をｘ軸方向と定義し、ケース３２の短手方向をｙ軸方向と定義する。
【００２３】
サーミスタ装置１０は、図２及び図３に示すように、サーミスタ２０，２２、トライアック２４、ケース３２及び端子電極Ｔ１〜Ｔ４を備えている。ケース３２は、概略、直方体状をなしており、図３に示すように、サーミスタ２０，２２、トライアック２４及び端子電極Ｔ１〜Ｔ４を収容している。ケース３２は、例えば、樹脂により作製され、上ケース３２ａ及び下ケース３２ｂにより構成されている。
【００２４】
下ケース３２ｂは、ケース３２のｚ軸方向の負方向側の半分を構成している。下ケース３２ｂには、図３及び図４に示すように、ｚ軸方向から平面視したときに、貫通孔Ｈ１〜Ｈ３が設けられていると共に、隔壁により空間Ｓｐ１〜Ｓｐ４に区分されている。
【００２５】
貫通孔Ｈ１は、下ケース３２ｂにおいて、ｙ軸方向の負方向側であってｘ軸方向の負方向側の角近傍をｚ軸方向に貫通している。貫通孔Ｈ２は、下ケース３２ｂにおいて、ｙ軸方向の正方向側であってｘ軸方向の正方向側の角近傍をｚ軸方向に貫通している。貫通孔Ｈ３は、下ケース３２ｂにおいて、ｙ軸方向の正方向側であってｘ軸方向の負方向側の角近傍をｚ軸方向に貫通している。
【００２６】
また、空間Ｓｐ１は、ｚ軸方向から平面視したときに、下ケース３２ｂの中央においてｘ軸方向に延在している長方形状の空間である。空間Ｓｐ２は、ｚ軸方向から平面視したときに、下ケース３２ｂのｙ軸方向の負方向側であってｘ軸方向の正方向側の角に設けられている長方形状の空間である。空間Ｓｐ４は、ｚ軸方向から平面視したときに、空間Ｓｐ２のｙ軸方向の正方向側に設けられており、ｘ軸方向に延在している長方形状の空間である。空間Ｓｐ３は、ｚ軸方向から平面視したときに、空間Ｓｐ２のｙ軸方向の正方向側に設けられており、ｙ軸方向に延在していると共に空間Ｓｐ４と繋がっている長方形状の空間である。
【００２７】
以上のように構成された下ケース３２ｂには、以下に説明するように、サーミスタ２０，２２、トライアック２４及び端子電極Ｔ１〜Ｔ４が取り付けられる。
【００２８】
サーミスタ２０は、温度が上昇すると抵抗値が上昇する正特性のサーミスタである。以下に、図５を参照しながらサーミスタ２０の構成について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係るサーミスタ２０の構成図である。図５（ａ）は、サーミスタ２０を主面の法線方向から平面視した図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のサーミスタ２０のＡ−Ａにおける断面構造図である。
【００２９】
サーミスタ２０は、温度が上昇すると抵抗値が増加する正の抵抗温度特性を有している。サーミスタ２０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、サーミスタ素体５０及び外部電極５２（５２ａ，５２ｂ），５４（５４ａ，５４ｂ）を備えている。
【００３０】
サーミスタ素体５０は、正の抵抗温度特性を有する半導体材料（例えば、チタン酸バリウム系半導体セラミック）により作製されており、図５（ａ）に示すように、直径が１４ｍｍ以上１７ｍｍ以下であり厚さが２ｍｍ以上３ｍｍ以下である円板形状をなしている。
【００３１】
外部電極５２は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、サーミスタ素体５０の両主面（表面）の全面に設けられているニッケル（Ｎｉ）からなる電極であり、直径が１４ｍｍ以上１７ｍｍ以下であり膜厚が５μｍ以下である円形をなしている。すなわち、外部電極５２は、サーミスタ素体５０の側面には形成されていない。外部電極５２は、サーミスタ素体５０に対してオーミック接触している。そのため、外部電極５２は、サーミスタ素体５０に対してオーミック接触し得る材料で作製されていればよい。よって、外部電極５２の材料は、ニッケルに限らず、例えば、アルミニウム等であってもよい。ただし、外部電極５２の材料は、外部電極５２ａ，５２ｂ間でショートが発生することを防止するために、イオンマイグレーションが発生しにくい（イオン化しにくい）材料が望ましい。
【００３２】
外部電極５４は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、外部電極５２上に設けられている銀（Ａｇ）を含有する金属粉からなる電極であり、直径が１２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり膜厚が２μｍ以上１５μｍである円形をなしている。外部電極５２ａ，５４ａは、サーミスタ素体５０に対して電圧を印加するための一つの外部電極を構成している。同様に、外部電極５２ｂ，５４ｂは、サーミスタ素体５０に対して電圧を印加するための一つの外部電極を構成している。
【００３３】
また、外部電極５４の外縁は、図５（ａ）に示すように、外部電極５２の外縁及びサーミスタ素体５０の外縁内に収まっている。これにより、外部電極５４中の銀がイオンマイグレーションによってサーミスタ素体５０の側面上に析出して外部電極５４ａ，５４ｂ間でショートが発生することを防止している。
【００３４】
以上のように構成されたサーミスタ２０は、外部電極５２ａ，５４ａがｙ軸方向の正方向側を向き、外部電極５２ｂ，５４ｂがｙ軸方向の負方向側を向くように、空間Ｓｐ１に取り付けられる。
【００３５】
サーミスタ２２は、温度が上昇すると抵抗値が上昇する正特性のサーミスタである。以下に、図６を参照しながらサーミスタ２２の構成について説明する。図６は、本発明の一実施形態に係るサーミスタ２２の構成図である。
【００３６】
サーミスタ２２は、図６に示すように、サーミスタ素体６０及び外部電極６２（６２ａ，６２ｂ）を備えている。サーミスタ２２は、２５℃において、８００Ω以上３０００Ω以下の抵抗値を有していることが好ましい。また、サーミスタ２２のキュリー温度は、７０℃以上１２５℃以下であることが好ましい。キュリー温度とは、２５℃における抵抗値が２倍になるときの温度を意味する。
【００３７】
サーミスタ素体６０は、正の抵抗温度特性を有する半導体材料（例えば、チタン酸バリウム系半導体セラミック）により作製されており、図６に示すように、長手方向において互いに対向する２つの端面を有する直方体状をなしている。サーミスタ素子６０の体積は、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下であることが好ましい。サーミスタ素体６０のサイズは、例えば、１．２ｍｍ×１．２ｍｍ×２．５ｍｍである。
【００３８】
外部電極６２は、図６に示すように、サーミスタ素体６０の両端面に設けられており、Ｃｒ層と、Ｎｉ／Ｃｕ層と、Ａｇ層と、Ｓｎ層とが下層から上層へと重なって構成されている。Ｃｒ層は、サーミスタ素体６０に対してオーミック接触している。また、外部電極６２は、サーミスタ素体６０の端面からはみ出していない。ここで、サーミスタ素体６０において外部電極６２ａ，６２ｂに覆われていない部分の面積Ａ１は、外部電極６２ａ，６２ｂの面積の合計面積Ａ２の２倍以上６倍以下であることが好ましい。以上のように構成されたサーミスタ２２は、図３及び図４に示すように、空間Ｓｐ３に取り付けられる。
【００３９】
トライアック２４は、図３に示すように、直方体状をなしており、端子２４ａ〜２４ｃを含んでいる。端子２４ａ〜２４ｃは、トライアック２４の本体のｚ軸方向の正方向側の面から突出している。端子２４ａは、アノード端子である。端子２４ｂは、ゲート端子である。端子２４ｃは、カソード端子である。トライアック２４は、ゲート電流の電流値が４０ｍＡよりも大きくなった場合に導通し、ゲート電流の電流値が３ｍＡよりも小さくなった場合に遮断する。
【００４０】
端子電極Ｔ１は、一枚の金属板が折り曲げ加工されることによって作製されており、外部端子２６ａ及び保持部２６ｂを含んでいる。外部端子２６ａは、ｚ軸方向に延在する長方形状の板状をなしており、貫通孔Ｈ１に挿入されている。これにより、端子電極Ｔ１は、下ケース３２ｂに取り付けられている。また、外部端子２６ａは、図２に示すように、ケース３２外に露出している。保持部２６ｂは、外部端子２６ａのｚ軸方向の正方向側の端部からｚ軸方向の正方向側に延在している２枚の板状部材により構成されている。保持部２６ｂは、端子２４ａを狭持する。これにより、トライアック２４のアノードは、図１に示すように、保持部２６ｂを介して外部端子２６ａに接続されている。
【００４１】
端子電極Ｔ４は、１枚の金属板が折り曲げ加工されることによって作製されており、接触部３８ａ、保持部３８ｂ、接続部３８ｃ及び取り付け部３８ｄを含んでいる。接触部３８ａ及び取り付け部３８ｄは、Ｅ字型を構成している。すなわち、接触部３８ａ及び取り付け部３８ｄは、ｚ軸方向に延在する３本の棒状部材のｚ軸方向の正方向側の端部が、ｘ軸方向に延在する棒状部材によって接続されることによって構成されている。接触部３８ａは、ｚ軸方向に延在する３本の棒状部材の内の真ん中の棒状部材である。また、取り付け部３８ｄは、Ｅ字型の部材の接触部３８ａを除く残余の部分である。取り付け部３８ｄが空間Ｓｐ４に挿入されることにより、端子電極Ｔ４は、下ケース３２ｂに取り付けられている。接触部３８ａは、取り付け部３８ｄに対してｙ軸方向の正方向側に折り曲げられており、空間Ｓｐ３内に進入している。これにより、接触部３８ａは、サーミスタ２２の外部電極６２ｂに圧接している。
【００４２】
接続部３８ｃは、取り付け部３８ｄに対してｙ軸方向の負方向側に折り曲げられた棒状部材であり、ｙ軸方向に延在している。保持部３８ｂは、接続部３８ｃのｙ軸方向の負方向側の端部からｚ軸方向の正方向側に延在している２枚の板状部材により構成されている。保持部３８ｂは、端子２４ｂを狭持する。これにより、トライアック２４のゲートは、図１に示すように、端子電極Ｔ４を介してサーミスタ２２に接続されている。
【００４３】
端子電極Ｔ３は、１枚の金属板が折曲げ加工されることによって作製されており、接触部３６ａ、保持部３６ｂ及び取り付け部３６ｃを含んでいる。接触部３６ａ及び取り付け部３６ｃは、Ｅ字型を構成している。すなわち、接触部３６ａ及び取り付け部３６ｃは、ｚ軸方向に延在する３本の棒状部材のｚ軸方向の正方向側の端部が、ｘ軸方向に延在する棒状部材によって接続されることによって構成されている。接触部３６ａは、３本の棒状部材の内の真ん中の棒状部材である。また、取り付け部３６ｃは、Ｅ字型の部材の接触部３６ａを除く残余の部分である。なお、接触部３６ａを構成している棒状部材は、取り付け部３６ｃを構成している棒状部材よりも幅広に構成されている。そして、接触部３６ａは、取り付け部３６ｃに対してｙ軸方向の正方向側に折り曲げられている。端子電極Ｔ３は、空間Ｓｐ１内において、サーミスタ２０と空間Ｓｐ１のｙ軸方向の負方向側の内周面との間に取り付けられている。これにより、接触部３６ａは、サーミスタ２０の外部電極５４ｂに圧接している。
【００４４】
保持部３６ｂは、取り付け部３６ｃのｘ軸方向の正方向側の端部からｚ軸方向の正方向側に延在している２枚の板状部材により構成されている。保持部３６ｂは、端子２４ｃを狭持する。これにより、トライアック２４のカソードは、図１に示すように、端子電極Ｔ３を介してサーミスタ２０に接続されている。
【００４５】
端子電極Ｔ２は、１枚の金属板が折り曲げ加工されることによって作製されており、外部端子２８ａ，２８ｂ、接続部２８ｃ、接触部２８ｄ、折り曲げ部２８ｅ及び接触部２８ｆを含んでいる。外部端子２８ａは、ｚ軸方向に延在する長方形状の板状をなしており、貫通孔Ｈ２に挿入されている。これにより、外部端子２８ａは、図２に示すように、ケース３２外に露出している。また、外部端子２８ｂは、ｚ軸方向に延在する長方形状の板状をなしており、貫通孔Ｈ３に挿入されている。これにより、外部端子２８ｂは、図２に示すように、ケース３２外に露出している。外部電極２８ａ，２８ｂが貫通孔Ｈ２，Ｈ３に挿入されることにより、端子電極Ｔ２は、下ケース３２ｂに取り付けられている。
【００４６】
接触部２８ｄは、ｙ軸方向（サーミスタ素体５０の主面の法線方向）から平面視したときに、外部電極５４ａの外縁内に収まっていると共に、外部電極５４ａに接触している。以下に、接触部２８ｄについて図面を参照しながらより詳細に説明する。図７は、端子電極Ｔ２及びサーミスタ２０を平面視した図である。
【００４７】
接触部２８ｄは、ｙ軸に垂直な面であり、空間Ｓｐ１内において、サーミスタ２０と空間Ｓｐ１のｙ軸方向の正方向側の内周面との間に取り付けられている。これにより、接触部２８ｄは、サーミスタ２０の外部電極５４ａに対向している。また、接触部２８ｄは、外部電極５４ａよりも小さな面積を有する四角形状をなしており、外部電極５４ａの外縁内に収まっている。すなわち、接触部２８ｄは、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５４ａからはみ出していない。
【００４８】
また、接触部２８ｄには、図３及び図４に示すように、ｙ軸方向の負方向側に向かって（すなわち、外部電極５４ａに向かって）突出している３つの突起４０ａ〜４０ｃが設けられている。そして、突起４０ａ〜４０ｃは、外部電極５４ａに接触している。なお、突起４０ａ〜４０ｃは、外部電極５４ａの中心と略一致する重心を有する正三角形の頂点に位置している。
【００４９】
接続部２８ｃは、接触部２８ｄのｘ軸方向の負方向側の端部に接続され、かつ、接触部２８ｄに対してｙ軸方向の正方向側に向かって（すなわち、外部電極５４ａから遠ざかる方向に向かって）折り曲げられており、ｙ軸方向に延在している。接続部２８ｃは、図７に示すように、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５４ａと重なっている。よって、接続部２８ｃは、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５２ａとは重なっていない。また、接続部２８ｃのｙ軸方向の正方向側の端部は、外部端子２８ｂに接続されている。これにより、外部端子２８ｂは、接続部２８ｃ及び接触部２８ｄを介してサーミスタ２０に接続されている。
【００５０】
折り曲げ部２８ｅは、接触部２８ｄのｘ軸方向の正方向側の端部に接続され、かつ、接触部２８ｄに対してｙ軸方向の正方向側に向かって（すなわち、外部電極５４ａから遠ざかる方向に向かって）折り曲げられており、ｙ軸方向に延在している。折り曲げ部２８ｅは、図７に示すように、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５４ａと重なっている。よって、折り曲げ部２８ｅは、ｙ軸方向から平面視したときに、外部電極５２ａとは重なっていない。
【００５１】
接触部２８ｆ（対向部）は、折り曲げ部２８ｅのｙ軸方向の正方向側の端部に接続され、かつ、折り曲げ部２８ｅに対してｘ軸方向の正方向側に折り曲げられることによって、ｘ軸方向に延在している。すなわち、接触部２８ｄ、折り曲げ部２８ｅ及び接触部２８ｆは、階段状をなしており、接触部２８ｄと接触部２８ｆとの間には段差が形成されている。更に、接触部２８ｆは、接触部２８ｄよりもサーミスタ素体５０のｙ軸方向の正方向側の主面から離れた位置において外部電極５２ａと対向している。
【００５２】
また、接触部２８ｆには、図４に示すように、ｙ軸方向の負方向側に向かって突出している突起４２が設けられている。そして、突起４２は、サーミスタ２２の外部電極６２ａに圧接している。
【００５３】
更に、接触部２８ｆのｘ軸方向の正方向側の端部は、外部端子２８ａに接続されている。これにより、外部端子２８ａは、図１に示すように、接触部２８ｆを介してサーミスタ２２と接続されていると共に、接触部２８ｆ、折り曲げ部２８ｅ及び接触部２８ｄを介してサーミスタ２０と接続されている。
【００５４】
サーミスタ２０，２２、トライアック２４及び端子電極Ｔ１〜Ｔ４が取り付けられた下ケース３２ｂには、上ケース３２ａが取り付けられる。この際、上ケース３２ａ及び下ケース３２ｂにより、サーミスタ２２が支持される。以下に、サーミスタ２２の支持構造について図面を参照しながら説明する。図８は、サーミスタ２２近傍の断面構造図である。
【００５５】
下ケース３２ｂは、支持部７６を備えている。支持部７６は、サーミスタ素体６０の２つの端面の間を繋ぐ面（すなわち、ｚ軸方向の負方向側の側面）に対して接触しており、接触部７４ａ，７４ｂを有している。接触部７４ａ，７４ｂは、端面が対向している方向（すなわち、ｙ軸方向）に離間して並んでおり、ｚ軸方向の正方向側に向かって突出する棒状部材である。接触部７４ａ，７４ｂは、ｚ軸方向の正方向側の端部において、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の負方向側の側面に接触している。よって、支持部７６は、端面が対向している方向（すなわち、ｙ軸方向）において、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の負方向側の側面全体に接触しておらず、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の負方向側の側面の一部に接触している。
【００５６】
上ケース３２ａは、支持部７２を備えている。支持部７２は、サーミスタ素体６０の２つの端面の間を繋ぐ面（すなわち、ｚ軸方向の正方向側の側面）に対して接触しており、接触部７０ａ，７０ｂを有している。接触部７０ａ，７０ｂは、端面が対向している方向（すなわち、ｙ軸方向）に離間して並んでおり、ｚ軸方向の負方向側に向かってに突出する棒状部材である。接触部７０ａ，７０ｂは、ｚ軸方向の負方向側の端部において、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の正方向側の側面に接触している。よって、支持部７２は、端面が対向している方向（すなわち、ｙ軸方向）において、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の正方向側の側面全体に接触しておらず、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の正方向側の側面の一部に接触している。これにより、サーミスタ２２は、支持部７０と支持部７２とによりｚ軸方向の両側から挟まれている。
【００５７】
また、端子電極Ｔ２と端子電極Ｔ４とは、図３、図４及び図８に示すように、外部電極６２ａに端子電極Ｔ２が接触している部分（接触部２８ｆの突起４２）と外部電極６２ｂに端子電極Ｔ４が接触している部分（接触部３８ａ）とにおいて最も近接している。
【００５８】
（効果）
以上のように構成されたモータ起動用回路１０は、安価なトライアック２４が用いられたとしても、正常に動作することができる。より詳細には、安価なトライアックでは、トライアックが導通するゲート電流が大きく、トライアックが遮断するゲート電流が小さい。一例としては、トライアックが導通するゲート電流が４０ｍＡ以上であり、トライアックが遮断するゲート電流が３ｍＡ以上である。このような安価なトライアックが特許文献１に記載の単相誘導モータの起動回路５００に用いられた場合には、トライアック５０７に十分に大きなゲート電流が流れずに、トライアック５０７が導通しないおそれがある。同様に、トライアック５０７に十分に小さなゲート電流が流れずに、トライアック５０７が遮断しないおそれがある。
【００５９】
そこで、モータ起動用回路１０では、２５℃におけるサーミスタ２２の抵抗値は、８００Ω以上３０００Ω以下である。これにより、以下に説明するように、安価なトライアック２４が用いられたとしても、トライアック２４が正常に導通するようになる。
【００６０】
まず、サーミスタ２２の抵抗値が３０００Ω以下であることが好ましい理由について説明する。モータ起動用回路１０には、−１０℃〜８５℃の範囲で正常に動作することが要求される。トライアック２４が導通するゲート電流の電流値は、−１０℃において最大値となる。したがって、−１０℃において、トライアック２４は、正常に導通することができれば、−１０℃〜８５℃の全範囲で正常に導通することができる。
【００６１】
ここで、サーミスタ２２の抵抗値が２５℃において３０００Ωである場合には、サーミスタ２２の−１０℃における抵抗値は４０００Ωとなる。一方、２５℃においてトライアック２４が導通するゲート電流が４０ｍＡである場合には、−１０℃においてトライアック２４が導通するゲート電流は６０ｍＡ程度となる。交流電源１４が供給する交流電圧が２２０Ｖである場合には、サーミスタ２２を介してトライアック２４のゲートに流れるゲート電流は、５５（２２０／４０００）ｍＡとなる。ただし、５５ｍＡの電流値は、実効値である。そこで、ゲート電流の振幅を算出すると、７７.８（５５×√２）ｍＡとなる。故に、トライアック２４は導通する。また、交流電源１４が供給する交流電圧が２００Ｖである場合には、サーミスタ２２を介してトライアック２４のゲートに流れるゲート電流は、５０（２００／４０００）ｍＡとなる。ただし、５０ｍＡの電流値は、実効値である。そこで、ゲート電流の振幅を算出すると、７０．７（５０×√２）ｍＡとなる。故に、トライアック２４は導通する。よって、サーミスタ２２の抵抗値が２５℃において３０００Ωであることによって、トライアック２４が正常に導通するようになる。
【００６２】
次に、サーミスタ２２の抵抗値が２５℃において８００Ω以上であることが好ましい理由について説明する。交流電源１４が供給する交流電圧が２２０Ｖである場合には、該交流電圧は、３５０Ｖ程度まで変動するおそれがある。よって、サーミスタ２２に３５０Ｖの交流電圧が印加されても、サーミスタ２２に破損が生じない必要がある。
【００６３】
ここで、後述するように、サーミスタ２２のサーミスタ素体６０の体積は、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下であることが好ましい。そして、サーミスタ素体６０の体積が１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下である場合には、８００Ωよりも小さな抵抗値を有するサーミスタに３５０Ｖの交流電圧が印加されると、サーミスタが破損するおそれがある。したがって、サーミスタ２２の抵抗値は、２５℃において８００Ω以上であることが好ましい。
【００６４】
また、モータ起動用回路１０では、サーミスタ素体６０の体積は、比較的に小さな体積に設定されている。具体的には、サーミスタ２２のサーミスタ素体６０は、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下の体積を有する直方体状をなしている。これにより、以下に説明するように、安価なトライアック２４が用いられたとしても、トライアック２４が正常に遮断するようになる。
【００６５】
まず、サーミスタ素体６０の体積が１０ｍｍ3以下であることが好ましい理由について説明する。図９は、８００Ωの抵抗値を有するサーミスタ２２において、定常時にサーミスタ２２に流れるゲート電流の電流値とサーミスタ素体６０の体積との関係を示したグラフである。縦軸は電流値を示し、横軸は体積を示している。なお、図９は、コンピュータシミュレーションによって得たデータである。
【００６６】
トライアック２４は、ゲート電流が３ｍＡより小さくなったときに遮断する。図９によれば、サーミスタ素体６０の体積が１０ｍｍ3のときに、サーミスタ２２に流れるゲート電流の電流値が３ｍＡとなっている。したがって、サーミスタ素体６０の体積は、１０ｍｍ3以下であることによって、トライアック２４が正常に遮断するようになる。
【００６７】
次に、サーミスタ素体６０の体積が１．５ｍｍ3以上であることが好ましい理由について説明する。図１０は、３０００Ωの抵抗値を有するサーミスタ２２において、スイッチ１６が導通されてからトライアック２４が遮断するまでの時間（遮断時間）とサーミスタ素体６０の体積との関係を示したグラフである。縦軸は遮断時間を示し、横軸は体積を示している。なお、図１０は、コンピュータシミュレーションによって得たデータである。
【００６８】
トライアック２４は、モータ１２の動作が定常状態となった後に遮断する必要がある。そして、モータ１２の動作が定常状態となる時間の下限値は、０．３５秒である。図１０によれば、サーミスタ素体６０の体積が１．５ｍｍ3のときに、遮断時間が０．３５秒となっている。したがって、サーミスタ素体６０の体積は、１.５ｍｍ3以上であることによって、トライアック２４が正常に遮断するようになる。
【００６９】
また、モータ起動用回路１０では、サーミスタ素体６０において外部電極６２ａ，６２ｂに覆われていない部分の面積Ａ１は、外部電極６２ａ，６２ｂの面積の合計面積Ａ２の２倍以上６倍以下とされている。これにより、以下に説明するように、安価なトライアック２４が用いられたとしても、トライアック２４が正常に動作できる。
【００７０】
まず、面積Ａ１が面積Ａ２の２倍以上であることが好ましい理由について説明する。図１１は、サーミスタ素体６０の体積が１０ｍｍ3である場合において、定常時にサーミスタ２２に流れるゲート電流の電流値とＡ１／Ａ２との関係を示したグラフである。縦軸は電流値を示し、横軸はＡ１／Ａ２を示している。なお、図１１は、コンピュータシミュレーションによって得たデータである。
【００７１】
トライアック２４は、ゲート電流の電流値が３ｍＡ以下になったときに遮断する。よって、トライアック２４が正常に遮断するためには、定常状態において、ゲート電流の電流値が３ｍＡ以下になっている必要がある。図１１によれば、Ａ１／Ａ２が２倍であるときに、ゲート電流の電流値が３ｍＡとなっている。したがって、Ａ１／Ａ２は、２倍以上であることが好ましい。なお、Ａ１／Ａ２が２倍よりも小さい場合には、外部電極６２ａ，６２ｂの面積が大きすぎて、サーミスタ２２の温度が下がりすぎる。そのため、サーミスタ２２を流れるゲート電流の電流値が３ｍＡより大きくなる。
【００７２】
次に、面積Ａ１が面積Ａ２の６倍以下であることが好ましい理由について説明する。図１２は、サーミスタ素体６０の体積が１．５ｍｍ3である場合において、スイッチ１６が導通されてからトライアック２４が遮断するまでの時間（遮断時間）とＡ１／Ａ２との関係を示したグラフである。縦軸は電流値を示し、横軸はＡ１／Ａ２を示している。なお、図１２は、コンピュータシミュレーションによって得たデータである。
【００７３】
トライアック２４は、モータ１２の動作が定常状態となった後に遮断する必要がある。そして、モータ１２の動作が定常状態となる時間の下限値は、０．３５秒である。図１２によれば、Ａ１／Ａ２が６倍であるときに、遮断時間が０．３５秒となっている。したがって、Ａ１／Ａ２は、６倍以下であることが好ましい。なお、Ａ１／Ａ２が６倍よりも大きい場合には、外部電極６２ａ，６２ｂの面積が小さすぎて、サーミスタ２２の温度が急激に上昇する。そのため、遮断時間が０．３５秒よりも短くなる。
【００７４】
また、サーミスタ２２のキュリー温度が７０℃以上１２５℃以下であるので、サーミスタ２２は、−１０℃〜８５℃の範囲において正常に動作できる。図１３は、サーミスタ２２の抵抗値とサーミスタ２２の温度との関係を示したグラフである。図１３によれば、サーミスタ２２のキュリー温度が７０℃以上１２５℃以下であることが好ましいことが分かる。
【００７５】
また、サーミスタ装置１０は、外部電極６２ａ，６２ｂ間においてショートが発生することを抑制できる。より詳細には、サーミスタ装置１０では、支持部７２，７６が、図８に示すように、サーミスタ素体６０のｚ軸方向の両側面に接触している。支持部７２，７６は、サーミスタ素体６０の側面全面に接触しているのではなく、棒状の接触部７０ａ，７０ｂ，７４ａ，７４ｂの先端においてサーミスタ素体６０の側面の一部に接触している。更に、支持部７２，７６と端子電極Ｔ２，Ｔ４とは接触していない。したがって、高温・多湿環境下において長期間使用されても、水分によって、支持部７２，７６を伝って、外部電極６２ａと外部電極６２ｂとの間に電流が流れるおそれがない。すなわち、サーミスタ装置１０では、ショートが発生することが抑制される。
【００７６】
また、サーミスタ装置１０では、サーミスタ２２は、支持部７２，７６によって支持されているので、振動等によって、本体３２から容易に脱落することが抑制される。
【００７７】
また、サーミスタ装置１０では、端子電極Ｔ２と端子電極Ｔ４とは、図３、図４及び図８に示すように、外部電極６２ａに端子電極Ｔ２が接触している部分（接触部２８ｆの突起４２）と外部電極６２ｂに端子電極Ｔ４が接触している部分（接触部３８ａ）とにおいて最も近接している。これにより、端子電極Ｔ２，Ｔ４間においてショートが発生することが低減される。
【００７８】
また、サーミスタ装置１０は、以下に説明するように、サーミスタ２０の外部電極５２ａと端子電極Ｔ２との間でショートが発生することを抑制できる。端子電極Ｔ２の接触部２８ｄは、外部電極５４ａに接触していると共に、サーミスタ基体５０の主面の法線方向から平面視したときに、外部電極５４ａの外縁内に収まっている。更に、接触部２８ｄに接続されている折り曲げ部２８ｅは、接触部２８ｄに対して外部電極５４ａから遠ざかる方向に向かって折り曲げられている。これにより、折り曲げ部２８ｅに接続されている接触部２８ｆは、接触部２８ｄよりもサーミスタ素体５０の主面から離れた位置において外部電極５２ａと対向するようになる。すなわち、サーミスタ装置１０の外部電極５４ａと接触部２８ｆとの間隔は、大きくなる。その結果、サーミスタ装置１０は、サーミスタ２０の外部電極５２ａと端子電極Ｔ２との間でショートが発生することを抑制できる。
【００７９】
また、接触部２８ｄには、外部電極５４ａに向かって突出する突起４０ａ〜４０ｃが設けられている。これにより、接触部２８ｄは、突起４０ａ〜４０ｃにおいて外部電極５４ａに接触するようになる。そのため、突起４０ａ〜４０ｃの高さの分だけ接触部２８ｆが外部電極５２ａから離れるようになる。その結果、サーミスタ装置１０は、サーミスタ２０の外部電極５２ａと端子電極Ｔ２との間でショートが発生することをより効果的に抑制できる。
【００８０】
また、突起４０ａ〜４０ｃは、外部電極５４ａの中心と略一致する重心を有する正三角形の頂点に位置している。これにより、接触部２８ｄは、突起４０ａ〜４０ｃにより外部電極５４ａ上において安定して支持されるようになる。その結果、接触部２８ｄが外部電極５４ａに対して傾くことが抑制される。よって、接触部２８ｆが外部電極５２ａに近接することが抑制され、サーミスタ２０の外部電極５２ａと端子電極Ｔ２との間でショートが発生することがより効果的に抑制される。
【００８１】
（変形例）
以下に変形例に係るサーミスタ装置１０ａについて図面を参照しながら説明する。図１４は、変形例に係るサーミスタ装置１０ａの分解斜視図である。図１５は、変形例に係るサーミスタ装置１０ａ内部を平面視した図である。図１６は、変形例に係るサーミスタ装置１０ａのサーミスタ２２近傍の断面構造図である。
【００８２】
サーミスタ装置１０では、サーミスタ２２は、直方体状をなしていた。一方、サーミスタ装置１０ａでは、サーミスタ２２は、円柱状をなしている。このように、サーミスタ２２の形状は、直方体状であってもよいし、円柱状であってもよい。サーミスタ２２が円柱状である場合には、支持部７２は、サーミスタ素体６０の側面のｚ軸方向の正方向側の部分に対して接触している。支持部７６は、サーミスタ素体６０の側面のｚ軸方向の負方向側の部分に対して接触している。
【００８３】
なお、サーミスタ装置１０，１０ａにおいて、支持部７２は、２つの接触部７０ａ，７０ｂにおいてサーミスタ素体６０に接触し、支持部７６は、２つの接触部７４ａ，７４ｂにおいてサーミスタ素体６０に接触している。しかしながら、支持部７２，７６はそれぞれ、１つの接触部においてサーミスタ素体６０に接触していてもよい。
【００８４】
なお、接触部３８ａは、図３に示すように、ｚ軸方向の正方向側の端部において、取り付け部３８ｄに対してｙ軸方向の正方向側に向かって折り曲げられている。しかしながら、接触部３８ａの形状はこれに限らない。図１７は、その他の実施形態に係るサーミスタ１０の接触部３８ａを示した図である。
【００８５】
図１７に示すように接触部３８ａは、取り付け部３８ｄの接続部分においてｚ軸方向の正方向側に向かって折り曲げられた後に、ｚ軸方向の負方向側に向かって折り曲げられていてもよい。これにより、接触部３８ａは、Ｓ字型をなしている。そのため、接触部３８ａは、外部電極５４ｂに接触する際に、折り畳まれるようにｙ軸方向に圧縮され、ｚ軸方向に殆ど変位しなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上のように、本発明は、モータ起動用回路に有用であり、特に、安価なトライアックが用いられたとしても、正常に動作することができる点において優れている。
【符号の説明】
【００８７】
Ｈ１〜Ｈ３ 貫通孔
Ｓｐ１〜Ｓｐ４ 空間
Ｔ１〜Ｔ４ 端子電極
１ モータ起動用回路
１０，１０ａ サーミスタ装置
１２ モータ
１２ａ 主コイル
１２ｂ 補助コイル
１４ 交流電源
１６ スイッチ
１８ コンデンサ
２０，２２ サーミスタ
２４ トライアック
２４ａ〜２４ｃ 端子
２６ａ，２８ａ，２８ｂ 外部端子
２６ｂ，３６ｂ，３８ｂ 保持部
２８ｃ，３８ｃ 接続部
２８ｄ，２８ｆ，３６ａ，３８ａ 接触部
２８ｅ 折り曲げ部
３２ ケース
３２ａ 上ケース
３２ｂ 下ケース
３６ｃ，３８ｄ 取り付け部
４０ａ〜４０ｃ，４２ 突起
５０，６０ サーミスタ素体
５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂ，６２ａ，６２ｂ 外部電極
７２，７６ 支持部
７０ａ，７０ｂ，７４ａ，７４ｂ 接触部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００Ｖ以上２２０Ｖ以下の交流電圧の供給を受けて、起動時に動作する補助コイル及び定常時に動作する主コイルを含むモータを起動させるモータ起動用回路であって、
前記補助コイルに直列に接続されている第１の正特性サーミスタと、
前記補助コイル及び前記第１の正特性サーミスタに直列に接続されているトライアックと、
前記トライアックのゲートに接続され、かつ、前記第１の正特性サーミスタに対して並列に接続されている第２の正特性サーミスタであって、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下の体積を有する直方体状をなすサーミスタ素体を含み、かつ、２５℃において、８００Ω以上３０００Ω以下の抵抗値を有している第２の正特性サーミスタと、
を備えていること、
を特徴とするモータ起動用回路。
【請求項２】
前記トライアックは、ゲートに流れる電流の電流値が４０ｍＡよりも大きくなった場合には導通し、ゲートに流れる電流の電流値が３ｍＡよりも小さくなった場合には遮断すること、
を特徴とする請求項１に記載のモータ起動用回路。
【請求項３】
前記サーミスタ素体は、互いに対向する２つの端面を有しており、
前記第２の正特性サーミスタは、
前記２つの端面のそれぞれに設けられている第１の外部電極及び第２の外部電極を、
更に含んでおり、
前記サーミスタ素体において前記第１の外部電極及び前記第２の外部電極に覆われていない部分の面積は、該第１の外部電極の面積及び該第２の外部電極の面積の合計の２倍以上６倍以下であること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のモータ起動用回路。
【請求項１】
２００Ｖ以上２２０Ｖ以下の交流電圧の供給を受けて、起動時に動作する補助コイル及び定常時に動作する主コイルを含むモータを起動させるモータ起動用回路であって、
前記補助コイルに直列に接続されている第１の正特性サーミスタと、
前記補助コイル及び前記第１の正特性サーミスタに直列に接続されているトライアックと、
前記トライアックのゲートに接続され、かつ、前記第１の正特性サーミスタに対して並列に接続されている第２の正特性サーミスタであって、１．５ｍｍ3以上１０ｍｍ3以下の体積を有する直方体状をなすサーミスタ素体を含み、かつ、２５℃において、８００Ω以上３０００Ω以下の抵抗値を有している第２の正特性サーミスタと、
を備えていること、
を特徴とするモータ起動用回路。
【請求項２】
前記トライアックは、ゲートに流れる電流の電流値が４０ｍＡよりも大きくなった場合には導通し、ゲートに流れる電流の電流値が３ｍＡよりも小さくなった場合には遮断すること、
を特徴とする請求項１に記載のモータ起動用回路。
【請求項３】
前記サーミスタ素体は、互いに対向する２つの端面を有しており、
前記第２の正特性サーミスタは、
前記２つの端面のそれぞれに設けられている第１の外部電極及び第２の外部電極を、
更に含んでおり、
前記サーミスタ素体において前記第１の外部電極及び前記第２の外部電極に覆われていない部分の面積は、該第１の外部電極の面積及び該第２の外部電極の面積の合計の２倍以上６倍以下であること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のモータ起動用回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
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【図１１】
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【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−３８９５４（Ｐ２０１３−３８９５４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３９０５（Ｐ２０１１−１７３９０５）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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