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開発ストーリー(1) インターナルモータープロテクター

24時間・365日、室内にある危険の種から、人々の暮らしを守れ。

同じ家電製品でも、日本と新興国では大きく事情が異なる。日本では、エアコンも冷蔵庫も、インバーター制御によって安全を確保している。ところが新興国では手の届きやすい価格にするため、機能を抑えている。モータープロテクターは、コンプレッサーの発火の危険を防ぐための命綱である。

山口 良生

  • CSセンター
  • デバイス事業 イノベーショングループ
  • 2009年入社
  • 工学研究科 機械創造工学専攻 修了

新興国の家電を安全に。

エアコン室外機の発火防止装置であるインターナルモータープロテクター。当社では、おもに中国メーカー向けに製品を供給し、全世界のインターナルモータープロテクターを使用しているエアコンのうちシェア70%を誇る。インフラ整備が進んでいない新興国では、送電の電圧変動が大きい。電圧低下で回転力が弱くなると、コンプレッサーのモーターに負担がかかって過熱し、発火のおそれがある。逆に電圧が上がっても発熱の危険性がある。これはエアコンに限ったことではない。冷蔵庫も小型とはいえ、同じコンプレッサーを使用した製品の一つ。冷蔵庫用インターナルモータープロテクターURPの開発は、アジアでビジネスを展開する日系電機メーカーからの相談がきっかけだった。

「温度変化をすばやく感知したい」。

冷蔵庫のコンプレッサーにも、モータープロテクター自体は搭載されていたが、従来はコンプレッサーの外部に装着するエクスターナル方式だった。冷蔵庫は室内に置かれ、24時間・365日稼働する。エアコン室外機以上に、モーターの発熱をレスポンスよく感知し、発火を防がねばならない。そのために、コンプレッサー内部に搭載するインターナル方式にしたいというのがお客様の要望だった。開発担当となった山口は言う。「技術的にはエアコン用インターナルモータープロテクターと大きくは変わりません。ただ、室内空間の温度を調節するエアコンに対して、冷蔵庫は密閉した小さな箱。コンプレッサー自体もエアコンに比べて小型で、電流量も1桁違います」冷蔵庫用コンプレッサーの仕様を踏まえ、山口は製品スペックを決定し、設計に着手した。

相反する条件との格闘。

モータープロテクターの動作原理は、過電流によりヒーターが発熱し、バイメタルスイッチが開いて回路を遮断するという、サーモスイッチの原理だ。「開発の考え方はシンプルです。遮断したい電流になるとスイッチを開く熱量が得られるよう、ヒーターの抵抗値を必要なところまで上げればいい」問題はヒーターの材料だ。抵抗値が大きい素材は、ニクロムと鉄クロム。鉄クロムは抵抗値は大きいが溶接の際にチリが出るため、山口はニクロムを選択した。設計段階から量産で起きる問題点を考慮して検討した結果である。もう一つの問題が、限られたスペースの中に、必要な長さのニクロム材を格納するための形状。「いちばん苦労したのがこの設計でした」というのも、この製品には、過電流でスイッチが開くサーモスイッチ機能に加え、万が一、過電流が流れ続けた場合にはニクロム材が切れる、ヒューズ機能も要求された。ところが限られたスペースにニクロム材が密集すると、サーモスイッチより先にヒューズが働いてしまう。「温度が早く上がりすぎないよう、ニクロム材の曲げ方を変えたり、太さに強弱をつけたりして、20パターンほど手作業で試作しました」試作品を自分で評価し、失敗なら原因を追及。そして反省をもとに、次の試作品づくりに取り組んだ。

人が気づかない危険を防ぐ。

根気のいる試作・評価を繰り返し、すべての課題をクリア。小型コンプレッサー用のインターナルモータープロテクターは、ついに完成した。現在、この製品は当初搭載の予定だった冷蔵庫に加え、除湿器にも採用される可能性が高まっている。さらに自動販売機やヒートポンプなど、広い用途が見込まれる。「全世界に安全を」という生方製作所の戦略を実現する、大きな足がかりとなるだろう。「我々の製品がなければ、冷蔵庫は燃えるかもしれない。いつ何どき起きるかもしれない危険を、未然に防いでいきたい」そして山口はこう続ける。「お客様の『困った』を解決するだけでなく、まだ気づいていないものを提案したい」彼が見ているのは、まだ気づかれていない危険である。

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