JP2001212669A

JP2001212669A - 電源装置

Info

Publication number: JP2001212669A
Application number: JP2000027828A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Danjo; 謙三檀上; Takeshi Morimoto; 猛森本; Hideo Ishii; 秀雄石井
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】電源電力の電圧変動による影響を回避する電
源装置を提供する。【解決手段】電源電圧検出器１４により、入力端子１
に入力される電源電力の電圧を検出する。この検出信号
の信号レベルＶsは、各電圧比較器１５及び２２におい
て、それぞれ各基準信号レベルＶa、Ｖb及びＶc、Ｖdと
比較される。これにより、電源電圧が、定格許容範囲内
にあるか否か、及び最大許容範囲内にあるか否かが判断
される。即ち、電源電圧が変動して上記定格許容範囲か
ら外れると、電圧比較器２２が、電源電圧変動信号を出
力し、これを受けて、警報表示器２６が点灯する。そし
て、更に電源電圧が大きく変動して上記最大許容範囲か
ら外れると、電圧比較器１５が、インバータ制御部５に
よるインバータ回路４の駆動制御を停止すべく、インバ
ータ停止部１８に対して電源電圧異常信号を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばアーク溶接
機やアーク切断機、或いはアーク光源装置等の所謂アー
ク利用機器等に用いられる電源装置に関し、特に、商用
交流電力等の大本となる電源電力に大きな電圧変動が生
じたとき、この電圧変動から電源装置自体を保護する機
能を備えた電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような保護機能を備えた例えばア
ーク溶接機用の電源装置として、従来、例えば図２に示
すようなものが知られている。同図に示すように、この
装置は、入力端子１から入力される三相の商用交流電力
を例えばダイオード構成の入力側整流器２により整流
し、平滑コンデンサ３により平滑して得た直流電力が入
力されるインバータ回路４を有している。このインバー
タ回路４は、例えばＩＧＢＴ、電力用トランジスタまた
は電力用ＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子４
ａ、４ｂを備えており、これらスイッチング素子４ａ、
４ｂが後述するインバータ制御部５から供給されるＰＷ
Ｍ（パルス幅変調）制御信号に従ってスイッチング動作
することにより、上記直流電力を例えば数ｋＨｚ乃至数
十ｋＨｚの高周波交流電力に変換して、出力する。

【０００３】上記インバータ回路４の出力する高周波交
流電力は、変圧器６の一次側巻線６ａに入力され、ここ
で予め定めた電圧に変圧されて、二次側巻線６ｂから出
力される。そして、この変圧器６の二次側巻線６ｂから
出力される変圧後の高周波交流電力は、例えばダイオー
ド構成の出力側整流器７により整流され、平滑用リアク
トル８により平滑され直流化された後、出力端子９ａ、
９ｂを介して、アーク溶接負荷１０であるトーチ電極１
１と母材１２とに供給される。

【０００４】この溶接負荷１０を構成するトーチ電極１
１と母材１２とは、これらを互いに瞬間的に接触させる
と、これら両者間に短絡電流が流れる。短絡電流が流れ
た後、トーチ電極１１を母材１２から引き離していく
と、これら両者間の電圧が上昇し、ついにはパイロット
アークを火種として定常アークが発生する。このアーク
発生時にトーチ電極１１と母材１２との間に流れるアー
ク負荷電流Ｉaは、出力側整流器７と出力端子９ｂとの
間に設けられた電流検出器１３によって検出される。電
流検出器１３は、この検出して得たアーク負荷電流Ｉａ
に応じた電流検出信号を生成して、上述したインバータ
制御部５に供給する。インバータ制御部５は、この電流
検出信号の表わす上記アーク負荷電流Ｉaが、予め設定
された電流値になるように、インバータ回路４の各スイ
ッチング素子４ａ、４ｂを制御するための上述したＰＷ
Ｍ制御信号を生成し、インバータ回路４に供給する。こ
れにより、上記アーク負荷電流Ｉaの定電流制御を実現
できる。

【０００５】このように、変圧器６の一次側にインバー
タ回路４を設け、このインバータ回路４により上記アー
ク負荷電流Ｉaを制御すれば、変圧器６を小型化でき、
ひいては電源装置自体を小型化できる。また、インバー
タ回路４の制御周波数（即ち上記高周波交流電力の周波
数）が、上記数ｋＨｚ乃至数十ｋＨｚと高いので、アー
ク負荷電流Ｉaの制御性能も、例えばサイリスタ制御電
源等の他の制御方式を採用する電源装置に比べて、格段
に良好である。

【０００６】ところで、このような電源装置において
は、大本の電源電力である商用交流電力の電圧が極端に
変動すると、電源装置の各構成要素、特にインバータ回
路４の各スイッチング素子４ａ、４ｂに、電気的ストレ
スが掛かる。この状態が続くと、上記各スイッチング素
子４ａ、４ｂが損傷し、即ち電源装置が故障して、アー
ク溶接ができなくなることがある。そこで、このような
事故を未然に防止すべく、本電源装置は、上述した保護
機能を備えている。

【０００７】即ち、上記保護機能を実現するために、本
電源装置は、上記商用交流電力の電圧を検出するための
電源電圧検出器１４を有している。具体的には、電源電
圧検出器１４は、入力端子１を構成するｕ、ｖ及びｗの
３つの端子のうち、任意の２つの端子（図２ではｕ端子
とｖ端子）間の電圧を検出し、この検出して得た電圧値
に応じた信号レベルＶsの電源電圧検出信号を生成し
て、電圧比較器１５に供給する。電圧比較器１５は、こ
れに接続された最大下限基準信号発生器１６及び最大上
限基準信号発生器１７からそれぞれ供給される最大下限
基準信号及び最大上限基準信号の各信号レベルＶa及び
Ｖbと、上記電源電圧検出信号の信号レベルＶsとを比較
する。そして、電源電圧検出信号の信号レベルＶsが、
最大下限基準信号の信号レベルＶa以上であって最大上
限基準信号の信号レベルＶb以下の範囲内に属しないと
き（即ちＶs＜ＶaまたはＶs＞Ｖbのとき）、電源電圧異
常信号を出力し、これをインバータ停止制御部１８に供
給する。

【０００８】なお、上記最大下限基準信号及び最大上限
基準信号は、商用交流電力の電圧が変動しても、この電
圧変動により電源装置自体が故障するに至らないこと、
特に上記各スイッチング素子４ａ、４ｂが損傷するに至
らないこと、を保証し得る当該電圧変動の最大許容範囲
の下限値及び上限値にそれぞれ対応する信号である。具
体的には、最大下限基準信号の信号レベルＶaは、入力
端子１から入力される商用交流電力の電圧が上記最大許
容範囲の下限値（例えば商用交流電力の定格電圧値の−
２０％乃至−１０％程度の電圧値）にあるときの上記電
源電圧検出信号の信号レベルＶsに相当するレベルに設
定される。一方、最大上限基準信号の信号レベルＶb
は、商用交流電力の電圧が上記最大許容範囲の上限値
（例えば商用交流電力の定格電圧値の＋１０％乃至＋２
０％程度の電圧値）にあるときの上記電源電圧検出信号
の信号レベルＶsに相当するレベルに設定される。

【０００９】上記インバータ停止制御部１８は、電圧比
較器１５から電源電圧異常信号が供給されると、即座
に、インバータ制御部５によるインバータ回路４のＰＷ
Ｍ駆動制御を停止させるべく、停止指令信号を生成し
て、インバータ制御部５に供給する。インバータ制御部
５は、この停止指令信号が供給されると、これに応じ
て、インバータ回路４へのＰＷＭ制御信号の供給を停止
し、例えば全てのスイッチング素子４ａ、４ｂをＯＦＦ
状態とする。これと同時に、インバータ停止制御部１８
は、上記電源電圧異常信号が供給されると、警報指令信
号を生成し、これを例えば赤色ランプ構成の警報表示器
１９に供給する。警報表示器（赤色ランプ）１９は、こ
の警報指令信号が供給されることにより、点灯する。

【００１０】即ち、この図２に示す電源装置によれば、
商用交流電力の電圧が上記各スイッチング素子４ａ、４
ｂに損傷を来す程度に大きく変動すると、即座に、イン
バータ制御部５によるインバータ回路４の制御動作が停
止される。これにより、商用交流電力の極端な電圧変動
から、各スイッチング素子４ａ、４ｂを含む電源装置自
体を保護できる。これと同時に、上記警報表示器１９を
構成する赤色ランプが点灯する。従って、作業者は、こ
の赤色ランプの点灯により、商用交流電力に極端な電圧
変動が生じたこと、換言すればこの極端な電源電圧変動
から電源装置を保護するために当該電源装置を自動的に
停止したことを、認識できる。

【００１１】このような電源装置は、日本国以外の国や
地域でも使用されるが、特に商用交流電力の電圧変動が
大きい国や地域において、上記保護機能はその有効性を
遺憾無く発揮する。また、場合によっては、上記商用交
流電力に代えて、例えば発動機付き発電機（または「エ
ンジン発電機」とも呼ばれている）等の発電電力を、大
本の電源電力として使用することがある。このような場
合も、電源電圧が大きく変動する可能性が高いので、上
記保護機能は非常に有効である。

【００１２】なお、上記保護機能を実現するための各構
成要素のうち、インバータ制御部５と電圧比較器１５と
インバータ停止制御部１８と警報表示器１９とは、ＤＣ
−ＤＣコンバータ２０の出力する直流電力を、それぞれ
の駆動電源として駆動する。このＤＣ−ＤＣコンバータ
２０は、入力側整流器２の整流出力を基に上記直流電力
を生成するもので、商用交流電力の電圧が大きく変動し
ても、具体的には上記保護機能が作動するのに十分な程
度（例えば商用交流電力の定格電圧値の±５０％乃至±
３０％程度）にまで商用交流電圧が変動しても、上記イ
ンバータ制御部４等を確実に駆動し得る定電圧の直流電
力を生成する能力を有している。従って、商用交流電力
の電圧が大きく変動しても、少なくとも上記保護機能に
ついては、その作用が確実に保証される。なお、この保
護機能が働いた後は、インバータ停止制御部１８に設け
られているリセットボタン２１を押下すれば、電源装置
は、上記保護機能が働く以前の元の状態に戻る（詳しく
は、インバータ部４の動作停止が解除され、警報表示器
（赤色ランプ）１９が消灯する）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によれば、例え溶接作業中であっても、商用交流電力
（電源電力）の電圧が大きく変動すると、即座に、上記
保護機能が働いてしまう。従って、作業者の意志に係ら
ず溶接作業が突然中断され、場合によっては、溶接欠陥
やビード外観不良等を招くという問題がある。このこと
は、例えばアーク切断機等の他の装置に上記従来の電源
装置を用いる場合も、同様である。

【００１４】そこで、本発明は、上記保護機能が働く以
前に、当該保護機能が働く可能性があることを警告する
ことによって、上記溶接作業等の作業が突然不本意に中
断されるのを回避し、ひいては上記溶接欠陥やビード外
観不良等の不具合を防止できる電源装置を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入力端子から入力される電源電力を所定
形態の第１の電力に変換して出力端子から出力する電源
装置において、上記電源電力の電圧を検出し、この検出
して得た電圧値を表わす電源電圧検出信号を生成して出
力する電源電圧検出部と、上記電源電圧検出信号が入力
され、この電源電圧検出信号の表わす検出電圧値が第１
の許容範囲内に属するか否かを判断し、該検出電圧値が
該第１の許容範囲内に属しないと判断したとき、第１の
制御信号を出力する第１の判断部と、この第１の判断部
が上記第１の制御信号を出力したとき、これを受けて所
定の情報を出力する情報出力部と、上記電源電圧検出信
号が入力され、この電源電圧検出信号の表わす検出電圧
値が、上記第１の許容範囲を含み該第１の許容範囲より
も広い第２の許容範囲内に属するか否かを判断し、該検
出電圧値が該第２の許容範囲内に属しないと判断したと
き、第２の制御信号を出力する第２の判断部と、この第
２の判断部が上記第２の制御信号を出力したとき、これ
を受けて上記電源装置を構成する各要素の一部、例えば
上記電源電力の電圧が変動したときに損傷すると予想さ
れる部分、または全部、の動作を停止させる停止制御部
と、を具備するものである。

【００１６】なお、ここで言う上記電源電力としては、
例えば単相または三相の商用交流電力や、発動機付き発
電機による発電電力等がある。また、上記第１の電力の
形態としては、例えば直流、交流またはパルス波形等が
ある。

【００１７】そして、上記第１の許容範囲とは、例えば
電源電力の電圧が略定格値であると見なすことのできる
言わば当該電源電圧の定格許容範囲に対応する範囲を示
し、具体的には、電源電圧が当該定格許容範囲内にある
ときに上記電源電圧検出信号が表わし得る上記検出電圧
値の全範囲、を言う。一方、第２の許容範囲とは、例え
ば電源電圧が上記定格許容範囲を超えて大きく変動して
も、この電圧変動により電源装置の一部または全部が故
障するに至らないことを保証し得る言わば当該電源電圧
変動の最大許容範囲に対応する範囲を示し、具体的に
は、電源電圧が当該最大許容範囲内にあるときに上記電
源電圧検出信号が表わし得る検出電圧値の全範囲、を言
う。

【００１８】また、上記情報出力部としては、例えばラ
ンプや発光ダイオード（ＬＥＤ）等を点灯させたり、或
いは液晶パネル（ＬＣＤ）等に上記所定の情報を文字や
記号により表示する等、上記所定の情報を視覚的形態で
出力する手段がある。また、ブザーやベル等を鳴らした
り、或いはスピーカにより上記所定の情報を音声で出力
する等、上記所定の情報を聴覚的形態で出力する手段に
よっても、上記情報出力部を構成できる。

【００１９】本発明において、例えば、今、電源電圧が
安定しており、上記定格許容範囲内にあるとする。この
状態にあるときは、本発明の電源装置は、入力端子から
入力される電源電力を、第１の電力に変換して出力端子
から出力する。

【００２０】ここで、例えば、電源電圧が変動して、上
記定格許容範囲を外れたとする。すると、上記電源電圧
検出信号の表わす検出電圧値が、上記第１の許容範囲を
外れて、第１の判断部が、第１の制御信号を出力する。
これを受けて、情報出力部が、所定の情報、例えば電源
電圧が上記定格許容範囲を外れた旨を表わす警告的情報
を、出力する。従って、本発明の電源装置を使用する者
は、上記情報出力部から所定の情報が出力されることに
より、電源電圧が変動して定格許容範囲を外れたこと、
換言すれば電源電圧が不安定であることを、認識でき
る。

【００２１】そして、更に、電源電圧が大きく変動し
て、上記最大許容範囲を外れたとする。すると、上記電
源電圧検出信号の表わす検出電圧値が、上記第２の許容
範囲を外れて、第２の判断部が、第２の制御信号を出力
する。これを受けて、停止制御部が、電源装置を構成す
る各要素の一部または全部の動作を停止させる。これに
より、上記電源電圧の極端な変動から、電源装置が保護
される。

【００２２】上記第１の判断部は、例えば上記定格許容
範囲の下限値に対応する第１の電圧値を表わす第１の下
限基準信号を生成する第１の下限基準信号生成部と、上
記定格許容範囲の上限値に対応する第２の電圧値を表わ
す第１の上限基準信号を生成する第１の上限基準信号生
成部と、これら第１及び第２の各電圧値と上記電源電圧
検出信号の表わす検出電圧値とを比較して当該検出電圧
値が第１の電圧値以上であって第２の電圧値以下の範囲
内に属しないとき、当該検出電圧値が上記第１の許容範
囲内に属しないものと判断し上記第１の制御信号を出力
する第１の比較部と、により構成できる。

【００２３】一方、上記第２の判断部は、上記第１の電
圧値よりも低い電圧値であって例えば上記最大許容範囲
の下限値に対応する第３の電圧値、を表わす第２の下限
基準信号を生成する第２の下限基準信号生成部と、上記
第２の電圧値よりも高い電圧値であって例えば上記最大
許容範囲の上限値に対応する第４の電圧値、を表わす第
２の上限基準信号を生成する第２の上限基準信号生成部
と、これら第３及び第４の各電圧値と上記電源電圧検出
信号の表わす検出電圧値とを比較して当該検出電圧値が
上記第３の電圧値以上であって第４の電圧値以下の範囲
内に属しないとき、当該検出電圧値が上記第２の許容範
囲内に属しないものと判断し上記第２の制御信号を出力
する第２の比較部と、により構成できる。

【００２４】なお、電源装置が、その構成上、例えば電
源電圧が極端に低下したとき（即ち極端な電源電圧不足
のとき）にのみ特に損傷し易い場合には、上記第１及び
第２の各判断部は、次のように構成してもよい。即ち、
第１の判断部は、上記第１の電圧値を表わす第１の下限
基準信号を生成する第１の下限基準信号生成部と、この
第１の電圧値と上記電源電圧検出信号の表わす検出電圧
値とを比較して当該検出電圧値が第１の電圧値よりも低
いときに当該検出電圧値が上記第１の許容範囲内に属し
ないものと判断して上記第１の制御信号を出力する第１
の比較部と、により構成できる。一方、第２の判断部
は、上記第３の電圧値を表わす第２の下限基準信号を生
成する第２の下限基準信号生成部と、この第３の電圧値
と上記電源電圧検出信号の表わす検出電圧値とを比較し
て当該検出電圧値が第３の電圧値よりも低いときに当該
検出電圧値が上記第２の許容範囲内に属しないものと判
断して上記第２の制御信号を出力する第２の比較部と、
により構成できる。

【００２５】また、上記とは反対に、電源装置が、その
構成上、例えば電源電圧が極端に上昇したとき（即ち極
端な過電圧状態のとき）にのみ特に損傷し易い場合に
は、上記第１及び第２の各判断部は、次のように構成し
てもよい。即ち、第１の判断部は、上記第２の電圧値を
表わす第１の上限基準信号を生成する第１の上限基準信
号生成部と、この第２の電圧値と上記電源電圧検出信号
の表わす検出電圧値とを比較して当該検出電圧値が第２
の電圧値よりも高いときに当該検出電圧値が上記第１の
許容範囲内に属しないものと判断して上記第１の制御信
号を出力する第１の比較部と、により構成できる。一
方、第２の判断部は、上記第４の電圧値を表わす第２の
上限基準信号を生成する第２の上限基準信号生成部と、
この第４の電圧値と上記電源電圧検出信号の表わす検出
電圧値とを比較して当該検出電圧値が第４の電圧値より
も高いときに当該検出電圧値が上記第２の許容範囲内に
属しないものと判断して上記第２の制御信号を出力する
第２の比較部と、により構成できる。

【００２６】更に、本発明では、少なくとも上記電源電
圧検出信号の表わす検出電圧値が上記第２の許容範囲か
ら外れる程度に上記電源電力の電圧が変動しても、換言
すれば電源電圧が最大許容範囲を外れる程度に変動して
も、当該電源電力を基に電圧が略一定の第２の電力を生
成可能な駆動電力生成部、を設けてもよい。そして、こ
の駆動電力生成部が生成する第２の電力を、上記第１の
判断部、情報出力部、第２の判断部及び停止制御部を駆
動させるための駆動電源として用いてもよい。

【００２７】このようにすれば、電源電圧が大きく変動
しても、少なくとも上記情報出力部から所定の情報を出
力するという言わば警告出力機能と、停止制御部により
電源装置の各構成要素の動作を停止させるという保護機
能とを、確実に保証できる。

【００２８】本発明は、上記電源電力が交流電力であっ
て、この交流電力を直流電力に変換する入力側交直変換
器と、この入力側交直変換器によって変換して得た直流
電力を高周波交流電力に変換するインバータ部と、この
インバータ部を駆動制御するインバータ制御部と、上記
インバータ部によって変換して得た高周波交流電力の電
圧を変圧する変圧器と、この変圧器によって変圧して得
た高周波交流電力を直流電力に変換する出力側交直変換
器と、この出力側交直変換器によって変換して得た直流
電力またはこの直流電力を更に低周波交流に変換して得
た低周波交流電力を上記第１の電力として上記出力端子
から出力する出力部と、を備えた、所謂インバータ制御
方式の電源装置に適用できる。この場合、主に、上記イ
ンバータ部を構成する半導体スイッチング素子等が、上
記電源電力の電圧変動により損傷を受け易いので、停止
制御部は、上記第２の判断部から第２の制御信号が出力
されたとき、少なくとも上記半導体スイッチング素子等
を含むインバータ部の上記インバータ制御部による駆動
制御動作を停止させるよう構成するのが好ましい。

【００２９】また、本発明は、上記出力端子に接続する
負荷として、当該出力端子から出力される第１の電力の
供給によりアーク放電するアーク負荷、を接続する上述
したアーク利用機器等に応用できる。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明を、例えば上述したアーク
溶接機用の電源装置に応用する場合の一実施の形態につ
いて、図１を参照して説明する。

【００３１】同図に示すように、本実施の形態に係る電
源装置は、上述した図２に示す従来の電源装置の構成に
対して、電圧比較器１５とは別の電圧比較器２２と、こ
の電圧比較器２２に接続される定格下限基準信号発生器
２３と、定格上限基準信号発生器２４とを、設けたもの
である。そして、図２においてインバータ停止制御部１
８に接続されている警報表示器１９に代えて、リセット
ボタン２５付きの警報表示器２６を、上記電圧比較器２
２に接続したものである。なお、本実施の形態における
これ以外の構成は、上記図２と同様であるので、これら
同様な部分については図２と同一符号を付し、その詳細
な説明を省略する。

【００３２】電圧比較器２２は、上記電圧比較器１５と
同様、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０から出力される直流電
力を駆動電源として駆動する。また、この電圧比較器２
２には、上記電圧比較器１５と同様、電源電圧検出器１
４から電源電圧検出信号が供給される。即ち、電圧比較
器２２は、電源電圧検出器１４から供給される電源電圧
検出信号の信号レベルＶsと、上記定格下限基準信号発
生器２３及び定格上限基準信号発生器２４からそれぞれ
供給される定格下限基準信号及び定格上限基準信号の各
信号レベルＶc及びＶdとを、比較する。そして、電源電
圧検出信号の信号レベルＶsが、定格下限基準信号の信
号レベルＶｃ以上であって定格上限基準信号の信号レベ
ルＶd以下の範囲内に属しないとき（即ちＶs＜Ｖcまた
はＶs＞Ｖdのとき）、電圧比較器２２は、電源電圧変動
信号を出力し、これを上記警報表示器２６に供給する。

【００３３】なお、上記定格下限基準信号及び定格上限
基準信号は、例えば商用交流電圧が略定格値の範囲内で
あると見なすことのできる言わば定格許容範囲の下限値
及び上限値にそれぞれ対応する信号である。具体的に
は、定格下限基準信号の信号レベルＶcは、上述した最
大下限基準信号の信号レベルＶaよりも高く設定され、
例えば入力端子１から入力される商用交流電力の電圧が
上記定格許容範囲の下限値（例えば商用交流電力の定格
電圧の−５％乃至−１０％程度の電圧値）にあるときの
上記電源電圧検出信号の信号レベルＶsに相当するレベ
ルに設定される。一方、定格上限基準信号の信号レベル
Ｖdは、上述した最大上限基準信号の信号レベルＶbより
も低く設定され、例えば商用交流電力の電圧が上記定格
許容範囲の上限値（例えば商用交流電力の定格電圧値の
＋５％乃至＋１０％程度の電圧値）にあるときの上記電
源電圧検出信号の信号レベルＶsに相当するレベルに設
定される。

【００３４】警報表示器２６は、例えば赤色ランプ構成
のもので、上記電圧比較器２２から電源電圧変動信号が
供給されると、これに応じて、点灯する。この警報表示
器２６もまた、上記電圧比較器２２と同様、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ２０の出力する直流電力を自己の駆動電源と
して駆動する。

【００３５】上記構成において、例えば、今、入力端子
１から入力される商用交流電力の電圧が安定しており、
上記定格許容範囲内にあるとする。この状態において
は、本実施の形態に係る電源装置は、入力端子１から入
力される商用交流電力を、上述したように直流電力に変
換して、出力端子９ａ、９ｂから出力する。これによ
り、出力端子９ａ、９ｂに接続された溶接負荷１０によ
る溶接作業が可能となる。

【００３６】ここで、例えば、商用交流電圧が変動し
て、上記定格許容範囲を外れたとする。すると、上記電
源電圧検出信号の信号レベルＶsが、定格下限基準信号
の信号レベルＶc以上であって定格上限基準信号の信号
レベルＶd以下という範囲から外れて（即ちＶs＜Ｖcま
たはＶs＞Ｖdとなり）、電圧比較器２２が電源電圧変動
信号を出力し、これを受けて、警報表示器（赤色ラン
プ）２６が点灯する。従って、溶接作業者は、警報表示
器２６が点灯することにより、商用交流電圧が変動して
定格許容範囲を外れたこと、換言すれば商用交流電圧が
不安定であることを、認識できる。なお、この警報表示
器２６の点灯状態は、この警報表示器２６に設けられて
いるリセットボタン２６を押下することにより解除され
る。

【００３７】そして、商用交流電圧が更に大きく変動し
て、上述した最大許容範囲を外れたとする。すると、電
源電圧検出信号の信号レベルＶsが、上述した最大下限
基準信号の信号レベルＶa以上であって最大上限基準信
号の信号レベルＶb以下という範囲から外れて（即ちＶs
＜ＶaまたはＶs＞Ｖbとなる）、電圧比較器１５が電源
電圧異常信号を出力する。これにより、インバータ停止
制御部１８が、停止指令信号を生成してインバータ制御
部５に供給し、インバータ制御部５が、インバータ回路
４へのＰＷＭ制御信号の供給を停止して、所謂保護機能
が働く。この保護機能は、上述したように、インバータ
停止制御部１８に設けられているリセットボタン２１を
押下することにより解除される。

【００３８】このように、本実施の形態によれば、商用
交流電圧が大きく変動すると、上記保護機能が働いて電
源装置自体の動作が自動的に停止されるが、それ以前
に、詳しくは商用交流電圧が定格許容範囲を外れた時点
で、警報表示器２６が点灯して、商用交流電圧が不安定
である旨、換言すれば上記保護機能が働く可能性がある
旨、の警告が成される。従って、例えば溶接作業中に上
記警報表示器２６が点灯した場合には、作業者は、自ら
の意志によりその溶接作業を中断する等、上述した溶接
欠陥やビード外観不良等の不具合を回避すべく何らかの
対応を取ることができる。この点が、何の前触れもなく
突然に上記保護機能が働く上述した従来技術とは大きく
異なる本実施の形態の最大かつ極めて有効な特徴であ
る。

【００３９】また、上記警報表示器２６による警告的表
示を実現するための当該警報表示器２６及び電圧比較器
２２は、上記のように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出
力する直流電力をそれぞれの駆動電源として駆動する。
従って、商用交流電圧が大きく変動しても、上記警報表
示器２６による所謂警告表示機能は、確実に保証され
る。なお、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力する直
流電力が、特許請求の範囲に記載の第２の電力に対応す
る。

【００４０】なお、本実施の形態では、各電圧比較器１
５、２２により、それぞれ電源電圧検出信号の信号レベ
ルＶsと各基準信号の信号レベルＶa及びＶb、Ｖc及びＶ
dとを比較して、上記電源電圧検出信号の信号レベルＶs
が所定のレベル範囲内（Ｖa≦Ｖs≦Ｖb及びＶc≦Ｖs≦
Ｖd）に属するか否かによって、商用交流電圧が最大許
容範囲内または定格許容範囲内に属するか否かを判断す
るよう構成したが、これに限らない。例えば、電源電圧
検出信号の信号レベルＶsと所定の信号レベル（例えば
商用交流電圧の定格値に対応する信号レベル）との偏差
を求め、この求めて得た偏差が所定の基準値（電圧比較
器１５に係る基準値の方を電圧比較器２２に係る基準値
よりも大きい値に設定する）よりも大きいか否かによっ
て、商用交流電圧が最大許容範囲内または定格許容範囲
内に属するか否かを判断するよう構成してもよい。

【００４１】また、本実施の形態においては、溶接負荷
１０に対して直流電力を供給する所謂直流アーク溶接機
用の電源装置に、本発明を応用する場合について説明し
たが、これに限らない。例えば、出力側整流器７の整流
出力を更に低周波交流電力に変換して出力する低周波イ
ンバータ回路を設け、この低周波インバータ回路の出力
電力を溶接負荷１０に供給する、所謂交流アーク溶接機
用の電源装置に、本発明を応用してもよい。なお、この
電源装置から溶接負荷１０に供給される上記直流電力ま
たは低周波交流電力が、特許請求の範囲に記載の第１の
電力に対応する。そして、アーク溶接機以外のアーク利
用機器、例えばアーク切断機やアーク光源装置等の電源
装置にも、本発明を応用できる。また、これらアーク利
用機器に限らず、他の様々な電気電子機器用の電源装置
にも、本発明を応用できることは言うまでもない。

【００４２】そして、入力端子１から入力する大本の電
源電力として、商用交流電力を用いたが、これに代え
て、例えば上述した発動機付き発電機による発電電力を
用いてもよい。

【００４３】更に、警報表示器２６は、商用交流電圧が
定格許容範囲を外れたときに点灯するよう構成したが、
これとは反対に、商用交流電圧が定格許容範囲内にある
所謂定常状態にあるときに点灯させ、商用交流電圧が定
格許容範囲を外れたときに消灯させるよう構成してもよ
い。また、この警報表示器２６としては、上記赤色ラン
プに限らず、他の点灯色のランプや発光ダイオード等の
他の点灯手段を用いることもできる。そして、これら単
なる点灯手段に限らず、例えば液晶パネル等を用いて、
これに上記商用交流電圧の変動状況等を詳細に表示する
等してもよい。更に、警報表示器２６に代えて、ブザー
やベル等を用い、これらの出力音により警告を発するよ
う構成してもよい。また、スピーカを用いて、音声によ
り上記商標交流電圧の変動状況等を出力するよう構成し
てもよい。

【００４４】そして、電圧比較器１５については、これ
に２つの基準信号発生器１６及び１７を接続したが、い
ずれか一方のみを接続する構成としてもよい。例えば、
最大下限基準信号発生器１６のみを接続する場合には、
電圧比較器１５は、当該基準信号発生器１６から供給さ
れる最大下限基準信号の信号レベルＶaと、電源電圧検
出器１４から供給される電源電圧検出信号の信号レベル
Ｖsとを比較して、電源電圧基準信号の信号レベルＶsが
最大下限基準信号の信号レベルＶaよりも低い（Ｖs＜Ｖ
a）ときにのみ、電源電圧異常信号を出力するよう構成
する。一方、最大上限基準信号発生器１７のみを接続す
る場合には、電圧比較器１５は、当該基準信号発生器１
７から供給される最大上限基準信号の信号レベルＶb
と、上記電源電圧検出信号の信号レベルＶsとを比較し
て、電源電圧基準信号の信号レベルＶsが最大上限基準
信号の信号レベルＶbよりも高い（Ｖs＞Ｖb）ときにの
み、電源電圧異常信号を出力するよう構成する。これ
は、例えば電源装置が、その構成上、商用交流電圧が極
端に低下したときにのみ損傷し易い場合、または、商用
交流電圧が極端に上昇したときにのみ損傷し易い場合等
に、適用できる。このように、上記各基準信号発生器１
６及び１７のうちのいずれか一方のみ用いることとすれ
ば、その分、電源装置の構成も簡素化でき、低コスト化
できる。

【００４５】このことは、別の電圧比較器２２について
も、同様である。即ち、電圧比較器１５に最大下限基準
信号発生器１６のみを接続する場合は、別の電圧比較器
２２には、定格下限基準信号発生器２３のみを接続す
る。これとは反対に、電圧比較器１５に最大上限基準信
号発生器１７のみを接続する場合は、他方の電圧比較器
２２には、定格下限基準信号発生器２４のみを接続す
る。

【００４６】なお、上記最大下限基準信号の信号レベル
Ｖaが、特許請求の範囲に記載の第１の電圧値に対応
し、最大上限基準信号の信号レベルＶbが、特許請求の
範囲に記載の第２の電圧値に対応する。そして、定格下
限基準信号の信号レベルＶcが、特許請求の範囲に記載
の第３の電圧値に対応し、定格上限基準信号の信号レベ
ルＶdが、特許請求の範囲に記載の第４の電圧値に対応
する。これら各基準信号の信号レベルＶa、Ｖb、Ｖc及
びＶdは、それぞれ任意に可変できるよう構成してもよ
い。

【００４７】そして、電源電圧検出器１４により入力端
子１のｕ−ｖ端子間の電圧を検出することによって、商
用交流電圧を検出したが、上記ｕ−ｖ端子間以外の端子
間の電圧を検出してもよい。また、例えば、入力側整流
器２の整流出力電圧を検出することにより、上記商用交
流電圧を間接的に検出してもよい。

【００４８】ＤＣ−ＤＣコンバータ２０については、入
力側整流器２の整流出力を基に電圧比較器２２等を駆動
するための直流電力を生成するよう構成したが、これに
限らない。例えば、入力端子１から入力される商用交流
電力を基に、上記電圧比較器２２等を駆動するための直
流電力を生成してもよい。

【００４９】また、本実施の形態では、商用交流電圧が
極端に変動したときに、インバータ制御部５によるイン
バータ回路４の駆動制御（ＰＷＭ制御信号の供給）を停
止することにより、当該インバータ回路４を含む電源装
置を保護するよう構成したが、これに限らない。例え
ば、入力側整流器２の入力側部分または出力側部分にリ
レー装置等の回路開閉手段を設け、商用交流電圧が極端
に変動したときに、当該リレー装置を作動させる（例え
ば接点をＯＦＦして回路を開く）ことにより、電源回路
を構成する各要素の一部または全部の動作を停止させる
よう構成してもよい。また、上記インバータ回路４を用
いない例えばサイリスタ制御電源等の他の制御方式を採
用する電源装置にも、本発明を応用できる。

【００５０】そして、インバータ停止制御部１８及び警
報表示器２６に、それぞれ別個独立のリセットボタン２
１及び２５を設けたが、これらを１つに纏めてもよい。
即ち、それぞれに共通のリセットボタンを設け。この１
個のリセットボタンにより、上記保護機能作動後のイン
バータ停止制御部１８及び警報表示器２６の動作を解除
するよう構成してもよい。また、これらリセットボタン
２１及び２５を設けずに、例えば図示しない電源スイッ
チを一旦ＯＦＦすることにより、上記インバータ停止制
御部１８及び警報表示器２６の各動作を解除するよう構
成してもよい。更に、上記保護機能が作動した後、商用
交流電圧が定格許容範囲内に戻ったときに、上記インバ
ータ停止制御部１８及び警報表示器２６の各動作を自動
的に解除するよう構成してもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電源電
圧が大きく変動すると、保護機能が働いて電源装置自体
の動作が自動的に停止されるが、それ以前に、電源電圧
が不安定である旨を表わす情報、換言すれば上記保護機
能が働く可能性がある旨を表わす警告的情報が、出力さ
れる。従って、何の前触れもなく突然に上記保護機能が
働く上述した従来技術とは異なり、本発明の電源装置
（厳密にはこの電源装置を備えたアーク溶接機等の各種
機器）を使用する者は、上記警告的情報が出力された時
点で自らの意志により現在実行中の作業を中断する等、
何らかの対応を取ることができるという効果がある。具
体的には、例えば本発明の電源装置がアーク溶接機用の
ものである場合、上記保護機能が働くことによる上述し
た溶接欠陥やビード外観不良等の発生を未然に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源装置をアーク溶接機に用いる
場合の一実施の形態を示す概略の電気回路ブロック図で
ある。

【図２】従来のアーク溶接機用電源装置の概略構成を示
す電気回路ブロック図である。

【符号の説明】

１入力端子２入力側整流器（入力側交直変換器）３平滑コンデンサ（入力側交直変換器）４インバータ回路（インバータ部）５インバータ制御部６変圧器７出力側整流器（出力側交直変換器）８平滑用リアクトル（出力側交直変換器）１５電圧比較器（第２の比較部）１６最大下限基準信号発生器（第２の下限基準信号生
成部）１７最大上限基準信号発生器（第２の上限基準信号生
成部）２０ＤＣ−ＤＣコンバータ（駆動電力生成部）２２電圧比較器（第１の比較部）２３定格下限基準信号発生器（第１の下限基準信号生
成部）２４定格上限基準信号発生器（第１の上限基準信号生
成部）２６警報表示部（情報出力部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石井秀雄大阪府大阪市東淀川区西淡路３丁目１番56 号株式会社三社電機製作所内Ｆターム(参考） 3K084 AA02 AA16 BA03 BA07 BB01 BB08 BC05 BE08 4E082 BA01 DA01 EA01 EA20 EB12 EC02 ED01 EE01 EE03 EE04 EE07 FA07 FA11 GA03 5H410 CC04 CC09 CC10 DD02 EA10 EB09 EB40 FF03 FF05 FF22 FF25 FF28 LL02 LL04 LL18 5H790 BA03 BA04 CC02 CC06 DD06 EA02 EA15 EA26 EB04 EB06 EB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子から入力される電源電力を所定
形態の第１の電力に変換して出力端子から出力する電源
装置において、上記電源電力の電圧を検出し、この検出して得た電圧値
を表わす電源電圧検出信号を生成して出力する電源電圧
検出部と、上記電源電圧検出信号が入力され、この電源電圧検出信
号の表わす検出電圧値が第１の許容範囲内に属するか否
かを判断し、該検出電圧値が該第１の許容範囲内に属し
ないと判断したとき、第１の制御信号を出力する第１の
判断部と、この第１の判断部が上記第１の制御信号を出力したと
き、これを受けて所定の情報を出力する情報出力部と、上記電源電圧検出信号が入力され、この電源電圧検出信
号の表わす検出電圧値が、上記第１の許容範囲を含み該
第１の許容範囲よりも広い第２の許容範囲内に属するか
否かを判断し、該検出電圧値が該第２の許容範囲内に属
しないと判断したとき、第２の制御信号を出力する第２
の判断部と、この第２の判断部が上記第２の制御信号を出力したと
き、これを受けて上記電源装置を構成する各要素の一部
または全部の動作を停止させる停止制御部と、を具備す
る電源装置。
【請求項２】上記第１の判断部が、第１の電圧値を表
わす第１の下限基準信号を生成する第１の下限基準信号
生成部と、上記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値を
表わす第１の上限基準信号を生成する第１の上限基準信
号生成部と、上記第１の下限基準信号と上記第１の上限
基準信号と上記電源電圧検出信号とが入力され上記第１
及び第２の各電圧値と上記電源電圧検出信号の表わす検
出電圧値とを比較して該検出電圧値が上記第１の電圧値
以上であって第２の電圧値以下の範囲内に属しないとき
上記第１の制御信号を出力する第１の比較部と、を備
え、上記第２の判断部が、上記第１の電圧値よりも低い第３
の電圧値を表わす第２の下限基準信号を生成する第２の
下限基準信号生成部と、上記第２の電圧値よりも高い第
４の電圧値を表わす第２の上限基準信号を生成する第２
の上限基準信号生成部と、上記第２の下限基準信号と上
記第２の上限基準信号と上記電源電圧検出信号とが入力
され上記第３及び第４の各電圧値と上記電源電圧検出信
号の表わす検出電圧値とを比較して該検出電圧値が上記
第３の電圧値以上であって第４の電圧値以下の範囲内に
属しないとき上記第２の制御信号を出力する第２の比較
部と、を備えた、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】上記第１の判断部が、第１の電圧値を表
わす第１の下限基準信号を生成する第１の下限基準信号
生成部と、上記第１の下限基準信号と上記電源電圧検出
信号とが入力され上記第１の電圧値と上記電源電圧検出
信号の表わす検出電圧値とを比較して該検出電圧値が上
記第１の電圧値よりも低いとき上記第１の制御信号を出
力する第１の比較部と、を備え、上記第２の判断部が、上記第１の電圧値よりも低い第３
の電圧値を表わす第２の下限基準信号を生成する第２の
下限基準信号生成部と、上記第２の下限基準信号と上記
電源電圧検出信号とが入力され上記第３の電圧値と上記
電源電圧検出信号の表わす検出電圧値とを比較して該検
出電圧値が上記第３の電圧値よりも低いとき上記第２の
制御信号を出力する第２の比較部と、を備えた、請求項
１に記載の電源装置。
【請求項４】上記第１の判断部が、第２の電圧値を表
わす第１の上限基準信号を生成する第１の上限基準信号
生成部と、上記第１の上限基準信号と上記電源電圧検出
信号とが入力され上記第２の電圧値と上記電源電圧検出
信号の表わす検出電圧値とを比較して該検出電圧値が上
記第２の電圧値よりも高いとき上記第１の制御信号を出
力する第１の比較部と、を備え、上記第２の判断部が、上記第２の電圧値よりも高い第４
の電圧値を表わす第２の上限基準信号を生成する第２の
上限基準信号生成部と、上記第２の上限基準信号と上記
電源電圧検出信号とが入力され上記第４の電圧値と上記
電源電圧検出信号の表わす検出電圧値とを比較して該検
出電圧値が上記第４の電圧値よりも高いとき上記第２の
制御信号を出力する第２の比較部と、を備えた、請求項
１に記載の電源装置。
【請求項５】少なくとも上記電源電圧検出信号の表わ
す検出電圧値が上記第２の許容範囲から外れる程度に上
記電源電力の電圧が変動しても、該電源電力を基に電圧
が略一定の第２の電力を生成可能な駆動電力生成部、を
備え、上記第１の判断部、情報出力部、第２の判断部及び停止
制御部の一部または全部が、上記第２の電力をそれぞれ
の駆動電源として駆動する状態に構成された、請求項１
に記載の電源装置。
【請求項６】上記電源電力が交流電力であって、この
交流電力を直流電力に変換する入力側交直変換器と、こ
の入力側交直変換器によって変換して得た直流電力を高
周波交流電力に変換するインバータ部と、このインバー
タ部を駆動制御するインバータ制御部と、上記インバー
タ部によって変換して得た高周波交流電力の電圧を変圧
する変圧器と、この変圧器によって変圧して得た高周波
交流電力を直流電力に変換する出力側交直変換器と、こ
の出力側交直変換器によって変換して得た直流電力また
はこの直流電力を更に低周波交流に変換して得た低周波
交流電力を上記第１の電力として上記出力端子から出力
する出力部と、を備え、上記停止制御部が、上記第２の判断部から上記第２の制
御信号が出力されたとき、これを受けて少なくとも上記
インバータ制御部による上記インバータ部の駆動制御動
作を停止させる状態に構成された、請求項１に記載の電
源装置。
【請求項７】上記出力端子に接続される負荷が、該出
力端子から出力される上記第１の電力の供給によりアー
ク放電するアーク負荷である、請求項１に記載の電源装
置。