JP2001095152A - ネオン変圧器のアース端子非接地保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アース端子１８が接地されていないと、電源
電力の供給を遮断する。 【解決手段】 ２次巻線１６の中点１７の両側に誘起さ
れる電圧がわずか異なるようにされ、アース端子１８が
接地されていない状態で電源電力が端子１４，１５間に
印加されると、２次巻線の中性点１７と、非活線端子１
５との間に生じる電圧を電圧検出手段２１で検出し、そ
の検出出力でトランジスタ２８を導通し、ホトカプラの
発光素子３３Ｌが発光し、受光素子３３Ｐが導通してリ
レー３７が動作し、その接点スイッチ１３が常開側ＮＯ
に切替り、電源電力の一次巻線１２への供給が遮断さ
れ、その状態がスイッチ１３の常開側ＮＯを通じるリレ
ーの自己保持回路で保持される。アース端子１８が接地
されている状態では電圧検出手段２１で電圧が検出され
ず、トランジスタ２８は不導通のままである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はネオン管やアルゴ
ン管を点灯させるためのネオン変圧器において、そのア
ース端子を接地する工事を忘れた場合の保護回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ネオン変圧器においてはその安全性の点
からアース端子を接地して使用することが規定されてい
る。しかしネオン変圧器の工事業者がうっかりしてアー
ス端子を接地する工事を忘れたままであることがあっ
た。このようにアース端子が接地されていない状態でネ
オン変圧器が使用されると安全面等で問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、ネ
オン変圧器がアース端子を接地されない状態で使用され
ると、これを検出して、その電源電力の供給を遮断する
保護回路を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、２次巻線の中点の両側の巻線に誘起される電圧が互
いに不平衡になるようになされ、また非活線端子とアー
ス端子との間の電圧が、所定値以上の場合は電圧検出手
段で検出され、この電圧検出出力により電源電力の１次
巻線への供給が遮断手段により遮断される。請求項３の
発明によれば活線端子と非活線端子との間に電圧が印加
されると電圧印加検出手段で検出され、この電圧印加検
出手段と並列にスイッチング素子が接続され、活線端子
とアース端子との間に電圧印加検出無効手段が設けら
れ、アース端子に対し活線端子に電位差が生じるとこれ
が検出され、スイッチング素子がオンされ、電圧印加検
出手段が無効とされる、電圧印加検出手段が電圧印加を
検出すると電源電力の１次巻線への供給が遮断手段によ
り遮断される。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１に請求項１の発明の実施例を
示す。漏洩変圧器１１の１次巻線１２の一端はスイッチ
１３を通じて活線端子１４に、他端は非活線端子１５に
それぞれ接続される。活線端子１４と非活線端子１５の
間に商用電源が接続され、その際商用電源の接地側が非
活線端子１５側とされる。変圧器１１の２次巻線１６の
中点１７はアース端子１８に接続され、２次巻線１６の
両端間にサイン灯１９が接続される。アース端子１８は
変圧器のケースが金属の場合は、ケースに設けられてい
る。

【０００６】この実施例では非活線端子１５とアース端
子１８との間の電圧が所定値以上であれば、これが電圧
検出手段２１により検出される。即ちコンデンサ２２の
一端がアース端子１８に接続され、他端がダイオード２
３のカソードとダイオード２４のアノードとに接続さ
れ、ダイオード２４のカソードが抵抗素子２５を通じて
コンデンサ２６の一端に接続され、ダイオード２３のア
ノード及びコンデンサ２６の他端は非活線端子１５に接
続され、必要に応じてダイオード２４及び抵抗素子２５
の接続点がツエナダイオード２７を通じて非活線端子１
５に接続される。抵抗素子２５及びコンデンサ２６の接
続点はスイッチング素子としてのトランジスタ２８のベ
ースに接続され、トランジスタ２８のエミッタはツエナ
ダイオード２９を通じて非活線端子１５に接続される。
なお、抵抗素子２５及びコンデンサ２６は必要に応じて
設ければ良い。

【０００７】この回路はコンデンサ２２を入力とする整
流回路であり、この例ではコンデンサ２２，２６、ダイ
オード２３，２４により整流回路３１とされた場合であ
る。この整流回路３１の整流出力電圧が所定値を越える
とトランジスタ２８が導通する。電圧検出手段２１で電
圧が検出されると、遮断手段により電源電力の１次巻線
１２への供給が遮断される。トランジスタ２８のコレク
タはホトカプラ３３の発光素子３３Ｌを通じ、更に抵抗
素子３４−３５−保護用ダイオード３６を通じて活線端
子１４に接続される。活線端子１４と非活線端子１５の
間に、ホトカプラ３３の受光素子３３Ｐとリレー３７の
直列回路が接続され、リレー３７の接点にスイッチ１３
が用いられ、リレー３７が動作するとスイッチ１３が常
開側ＮＯに接続され、活線端子１４にスイッチ１３の常
開側ＮＯを通じてリレー３７が接続され、リレー３７の
自己保持回路が構成される。

【０００８】漏洩変圧器１１の２次巻線１６の中点、１
７の両側の巻線１６ａと１６ｂに誘起される電圧が互い
に不平衡になるようにする。例えば両側の２次巻線１６
ａ，１６ｂでそれぞれ構成される２つの磁気回路が互い
に不平衡になるようにされる。即ち図２に示すように、
長方形枠状磁気コア７１の１辺中央部上に１次巻線１２
が巻裝され、その１次巻線１２の両側で磁気コア７１上
に２次巻線１６ａ，１６ｂがそれぞれ巻裝され、１次巻
線１２と２次巻線１６ａ，１６ｂとの各間において、枠
状磁気コア７１の磁路を分路するリーケージコア７２，
７３が設けられている。この実施例ではリーケージコア
７２，７３の各幅ｔ１，ｔ２を互いに異ならせて、磁束
漏洩特性を異ならせ、２次巻線１６ａ，１６ｂによりそ
れぞれ構成される磁気回路７４，７５を互いに不平衡と
させる。ｔ１は例えば枠状磁気コア７１の幅ｔに対しそ
の１０〜３０％程度小とし、ｔ２はｔに対し１０〜３０
％程度大とする。

【０００９】上述した構成において、アース端子１８が
接地されていれば、非活線端子１５とアース端子１８間
の電位差はゼロとなり、電圧検出手段２１では電圧は検
出されない。従ってトランジスタ２８は不導通状態にあ
り、リレー３７は動作せず、スイッチ１３は常閉側ＮＣ
に接続され、端子１４，１５よりの電源電力が１次巻線
１２へ供給される。しかし、アース端子１８が接地され
ていない状態で端子１４，１５間に電源電力が印加され
ると、前記磁気回路７４，７５の磁気特性の相違によ
り、２次巻線１６の中点１７にわずかであるが電圧が生
じ、つまりアース端子１８と非活線端子１５の間に電圧
が生じ、これが電圧検出手段２１により検出され、トラ
ンジスタ２８が導通して発光素子３３Ｌに電流が流れて
発光し、受光素子３３Ｐが導通してリレー３７が動作
し、スイッチ１３が常開側ＮＯに切替り、電源電力の１
次巻線１２への供給が遮断され、リレー３７の自己保持
回路によりこの状態が保持される。従ってアース端子１
８を接地し忘れて使用しようとしても電源電力の供給が
自動的に遮断されて、ネオン変圧器の使用が停止され
る。

【００１０】リーケージコア７２，７３の磁束漏洩特性
を異ならせるには、リーケージコア７２，７３の幅を異
ならせる他に、各磁気空隙の長さＧ１，Ｇ２を互いに異
ならせてもよい。あるいは幅ｔ１，ｔ２と長さＧ１，Ｇ
２の両方を互いに異ならせてもよい。もしくは２次巻線
１６ａと１６ｂの長さを互いにわずか異ならせ、つまり
中点１７をわずかずらしてもよい。要は磁気回路７４，
７５の磁気特性を互いに異ならせればよい。ただし、こ
の磁気回路７４，７５の不平衡を大きくし過ぎると、サ
イン灯の点灯特性に影響を与えることになる。要するに
２次巻線１６ａ，１６ｂそれぞれが構成する磁気回路７
４，７５の磁気特性を従来の両磁気回路７４，７５の磁
気特性が等しい場合のそれに対し各±１０〜３０％程度
にするとよい。

【００１１】次に図３を参照して請求項４の発明の実施
例を説明する。図３において図１と対応する部分に同一
符号を付けてある。この実施例では活線端子１４と非活
線端子１５との間に電圧印加検出手段４１が設けられ、
端子１４と１５間に電源電力が印加されるとこれが検出
される。即ちホトカプラ３３の発光素子３３Ｌの一端が
抵抗素子４２−４３−保護用ダイオード４４を通じて非
活線端子１５に接続され、他端がダイオード４５を通じ
て活線端子１４に接続される。必要に応じて、コンデン
サ４６と抵抗素子４７が発光素子３３Ｌと並列に接続さ
れる。つまり端子１４，１５間に電源電力が印加される
と発光素子３３Ｌが発光するようにされている。

【００１２】この電圧印加検出手段４１と並列にスイッ
チング素子としてのサイリスタ４８が接続される。つま
りサイリスタ４８のアノードが抵抗素子４２と４３の接
続点に接続され、カソードが発光素子３３Ｌとダイオー
ド４５の接続点に接続される。活線端子１４とアース端
子１８との間に電圧印加検出無効手段４９が接続され
る。つまりコンデンサ５１の一端がアース端子１８に接
続され、他端がダイオード５２のカソード及びダイオー
ド５３のアノードに接続され、ダイオード５３のカソー
ドは抵抗素子５４を通じてコンデンサ５５の一端に接続
され、ダイオード５２のアノード、コンデンサ５５の他
端がサイリスタ４８のカソードに接続され、抵抗素子５
４とコンデンサ５５の接続点が抵抗素子５６を通じてサ
イリスタ４８のゲートに接続され、必要に応じてダイオ
ード５３と抵抗素子５４の接続点とダイオード５２のア
ノードとの間にツエナダイオード５７が接続される。こ
の電圧印加検出無効手段４９はコンデンサ５１を入力と
する整流回路であり、この例ではコンデンサ５１，５
５、ダイオード５２，５３により整流回路とされた場合
である。この整流回路の整流出力電圧が所定値を越える
とサイリスタ４８が導通し、電圧印加検出手段４１の機
能が無効とされる。

【００１３】この構成において、アース端子１８が接地
されていると、入力交流電力の負の半サイクルでアース
端子１８と活線端子１４との間に電位差が生じ、この電
位差が電圧印加検出無効手段４９で検出され、サイリス
タ４８が導通され、つまり発光素子３３Ｌと抵抗素子４
２は導通したサイリスタ４８で短絡され、電圧印加検出
手段４１の機能が無効とされる。よって端子１４，１５
間に電源電力が印加されていても、電圧印加検出手段４
１の機能が無効とされているため、発光素子３３Ｌは発
光しない。入力交流電力の正の半サイクルでは発光素子
３３Ｌ、サイリスタ４８は共に逆極性となり、サイリス
タ４８は不導通であるが、発光素子３３Ｌは発光しな
い。

【００１４】アース端子１８が接地されていない場合
は、アース端子１８と活線端子１４との間にサイリスタ
４８を導通させるだけの電位差が生じないため、電圧印
加検出無効手段４９では整流出力が得られず、サイリス
タ４８は不導通状態にある。入力交流の負の半サイクル
で非活線端子１５から活線端子１４にダイオード４４，
４５、発光素子３３Ｌ，抵抗素子４２，４３を通じて電
流が流れ、発光素子３３Ｌが発光し、つまり端子１４，
１５間に電圧が印加されたことが検出され、受光素子３
３Ｐが導通し、リレー３７が動作して、スイッチ１３が
常開側ＮＯに切替わり、電源電力の１次巻線１２への供
給が遮断され、この状態がリレーの自己保持回路で保持
される。またこの例ではスイッチ１３の常開側ＮＯを通
じて発光ダイオード６１に電流が流れ、発光ダイオード
６１が発光して電源供給が遮断されている状態が報知さ
れる。

【００１５】なお間違って、活線端子１４を非活線に接
続し、非活線端子１５に活線に接続すると、アース端子
１８が接地されている状態では活線端子１４とアース端
子１８間に電圧が発生せず、サイリスタ４８は不導通の
ままであり、端子１５側が正となった時に、発光素子３
３Ｌに電流が流れて、発光し、受光素子３３Ｐが導通し
てリレー３７が動作して、電源電力の供給が遮断され
る。アース端子１８が接地されていない状態において
も、端子１４，１８間に電圧が発生せず、サイリスタ４
８は不導通状態にあり、端子１５が正となった時に、発
光素子３３Ｌが発光して受光素子３３Ｐが導通し、リレ
ー３７が動作して、電源電力の供給が遮断される。この
図３に示した例では２次巻線１６ａ，１６ｂに誘起され
る電圧が不平衡になるようにする必要はない。

【００１６】このように端子１４，１５と活線、非活線
との接続間違いをした場合も、電源電力の供給が遮断さ
れ、かつそのことが発光ダイオード６１の発光により報
知される。リレー３７の代りにトライアックなどの半導
体スイッチング素子を用いてもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
アース端子を接地しないでネオン変圧器を使用すると、
電源電力の供給が遮断され、アース端子を接地しないで
使用することはできない。なおアース端子１８の接地忘
れを検出するため、次のようなことが考えられる。即ち
図４に図１と対応する部分に同一符号を付けて示すよう
に、１次巻線１２の一端とアース端子１８との間に１次
巻線１２と磁気的に結合した検出巻線６１を設け、端子
１４，１５間に接続したリレー６２を動作させ、そのリ
レー６２の接点６２ａ，６２ｂにより、検出巻線６１を
１次巻線１２とアース端子１８に接続し、アース端子１
８が接地されていると、検出巻線６１に誘起された電圧
による電流が流れ、ホトカプラ６３の発光素子６３Ｌが
発光し、その受光素子６３Ｐに電流が流れ、比較器６４
の出力が正電位となり、ダイオード６５が逆極性となり
ホトカプラ６６の発光素子６６Ｌは発光せず、端子１
４，１５の交流電力は１次巻線１２へ供給される。しか
し、アース端子が接地されていないと、検出巻線６１に
誘起された電圧にもとづく電流が流れず、発光素子６３
Ｌは発光せず、受光素子６３Ｐは不導通であって、比較
器６４の出力が負となり、ダイオード６５が導通し、ホ
トカプラ６６の発光素子６６Ｌが発光し、その受光素子
６６Ｐが導通して、リレー３７が動作し、スイッチ１３
が常開側ＮＯに切替わり、交流電力の１次巻線１２への
供給が遮断され、アース端子１８が接地されたか否かを
検出することができる。

【００１８】しかしこの場合はアース端子１８が接地さ
れた正常状態で、１次巻線側からアース（大地）に比較
的大きな電流が流れるため、配電盤に取付けられている
漏電ブレーカが動作して電源が遮断されるおそれがあ
る。また入力端子１４，１５とアース端子１８との間の
絶縁耐圧を試験するために、入力端子１４，１５間にリ
レー６２が接続され、入力端子１４，１５間に交流電力
が印加された時のみ、リレー接点６２ａ，６２ｂにより
前記検出巻線６１が１次巻線１２の一端とアース端子１
８との間に接続され、前記絶縁耐圧試験時には、前記検
出巻線６１がアース端子１８と１次巻線１２の一端とか
ら切り離されて試験ができるようにされていた。このた
め点滅・調光回路により入力端子１４，１５に対する交
流電力が断続されるとこれに応じて前記検出巻線６１を
挿脱するためのリレー６２が動作し、そのリレー６２の
寿命を短くすることになる。

【００１９】しかし、前述したこの発明によれば、電圧
検出手段２１や電圧印加検出無効手段４９にはほとんど
電流が流れないから、アース端子１８が接地された正常
な状態で漏電ブレーカが動作するようなおそれはない。
また電圧検出手段２１、電圧印加検出無効手段４９はそ
れぞれコンデンサ入力とされているため、アース端子１
８と端子１４，１５との各間は遮断され、これら端子間
の絶縁耐圧試験を行うことができ、前記検出巻線６１を
挿脱するためのリレー６２を必要とせず、この点滅・調
光回路の出力により、このリレー６２の寿命を短くする
という問題は生じ得ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を示す回路図。

【図２】請求項１の発明の実施例に用いる２次巻線１６
ａ，１６ｂの誘起電圧を不平衡とするための構成例を示
す図。

【図３】請求項４の発明の実施例を示す回路図。

【図４】想定されるアース端子非接地保護回路を示す回
路図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次巻線の中点の両側の巻線にそれぞれ
   誘起される電圧を互いに不平衡にする不平衡手段と、 非活線端子とアース端子との間の電圧を検出する電圧検
   出手段と、 その電圧検出手段による電圧検出出力により、電源電力
   を１次巻線へ供給するのを遮断する手段とを具備するネ
   オン変圧器のアース端子非接地保護回路。
2. 【請求項２】 上記不平衡手段は上記２次巻線の中点の
   両側の巻線によりそれぞれ構成される両磁気回路の磁束
   漏洩特性を互いに異ならせる上記両磁気回路であること
   を特徴とする請求項２記載のネオン変圧器のアース端子
   非接地保護回路。
3. 【請求項３】 上記電圧検出手段は、コンデンサを入力
   とする整流回路と、その整流回路の整流出力が所定値以
   上で導通されるスイッチング素子とよりなることを特徴
   とする請求項１又は２記載のネオン変圧器のアース端子
   非接地保護回路。
4. 【請求項４】 活線端子と非活線端子との間に、活線端
   子と非活線端子との間の電圧印加を検出する電圧印加検
   出手段と、 上記電圧印加検出手段と並列に接続されたスイッチング
   素子と、 活線端子とアース端子との間に設けられ、アース端子に
   対し活線端子に電位差が生じると、これを検出して上記
   スイッチング素子をオンにする電圧印加検出無効手段
   と、 上記電圧印加検出手段が電圧印加を検出すると１次巻線
   への電源電力の供給を遮断する手段とを具備するネオン
   変圧器のアース端子非接地保護回路。
5. 【請求項５】 上記電圧印加検出無効手段はコンデンサ
   を入力とする整流回路よりなり、その整流回路の整流出
   力が所定値以上になると上記スイッチング素子をオンに
   する手段であることを特徴とする請求項３記載のネオン
   変圧器のアース端子非接地保護回路。