JP2002027741A - 電源装置 - Google Patents
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Abstract
のパネルが変形することを防止する。 【解決手段】 交流電源14からの電圧を入力側整流平滑
部16が直流電圧に変換する。この電圧をインバータ18が
高周波電圧に変換し、変圧器20が変圧する。変圧高周波
電圧を出力側整流平滑部22が直流電圧に変換し、出力端
子24を介して負荷26に供給する。筐体内に入力側及び出
力側整流平滑部16、22、インバータ18及び変圧器20が設
けられ、出力端子24が筐体のプラスチック製パネルに取
り付けられている。出力端子24の近傍のパネルに設けた
温度センサを有する温度検出部40が、筐体の温度が前記
プラスチックの熱変形温度よりも低く予め定めた温度以
上に上昇したことを検出したとき、ゲート信号生成部30
からインバータ18へのゲート信号をゲート信号オンオフ
部44が遮断する。筐体の温度が予め定めた温度よりも低
下したことを温度検出部40が検出したとき、ゲート信号
オンオフ部44がゲート信号をインバータ18に供給する。
Description
特に発熱時に停止させるものに関する。
ものがある。例えば、溶接機用、切断機用、バッテリー
充電用の電源装置がある。このような電源装置では、例
えば商用交流電源の交流電圧を入力側の交流−直流変換
部によって直流電圧に変換する。この直流電圧が直流−
高周波変換部によって高周波電圧に変換され、さらに高
周波電圧が出力側高周波−直流変換部によって直流電圧
に変換される。この直流電圧が出力端子を介して負荷に
供給される。
部、直流−高周波変換部、高周波−直流変換部が筐体内
に収容され、この筐体の一部において筐体の内外に貫通
するように出力端子が設けられている。この出力端子を
介して外部の負荷に、高周波−直流変換部が接続されて
いる。
るため、プラスチック成型されたものが使用されること
がある。この筐体の一部に出力端子が取り付けられてい
るが、出力端子には、外部の負荷と接続するための電線
が接続される。この電線と出力端子との接触抵抗と、こ
の出力端子及び電線に大きな負荷電流が流れることによ
って、電線や出力端子が発熱し、これに伴い出力端子の
温度が上昇する。また、出力端子は、筐体内において高
周波−直流変換部に電線を介して接続されている。この
電線と出力端子との接触抵抗と、この電線と出力端子に
も大きな負荷電流が流れるので、上述したのと同様に、
出力端子の温度が上昇する。
定められている。使用率とは、予め定めた時間、例えば
10分間のうち、溶接用電源装置を運転する時間を定め
たもので、10分に対する運転時間を百分率で表してい
る。通常、電源装置全体の軽量化と、移動性、経済性を
考慮して、使用率は、20%とか15%とかのように定
められている。
な使用率を超えて使用した場合、上述したように出力端
子の温度が上昇したとき、筐体がプラスチック成型され
ているので、出力端子が取り付けられている付近におけ
る筐体の温度も上昇し、熱変形することがある。出力端
子は、パネルの内外に貫通させた孔に挿通され、出力端
子に形成した雄ねじにナットを螺合させることによって
プラスチック製の筐体に固定されていることが多い。そ
のため、上述したように筐体が熱変形を起こすと、出力
端子を正常に固定することができないことがある。従っ
て、作業者は、使用率を超えて電源装置を作動させない
ように、絶えず注意する必要があり、その精神的負担が
大きかった。
製の部分に取り付けられて、出力端子の温度上昇があっ
ても、出力端子が正常に固定されるようにする電源装置
を提供することを目的とする。
は、交流電源からの電圧を直流電圧に変換する交流−直
流変換手段を有している。交流−直流変換手段として
は、例えば交流電圧を整流する整流手段と、整流出力を
平滑する平滑手段とを含むものとできる。交流電源とし
ては、種々のものが使用でき、例えば単相交流電源や三
相交流電源等を使用することができる。交流−直流変換
手段からの直流電圧を高周波電圧に変換する直流−高周
波変換手段が設けられている。この直流−高周波変換手
段としては、例えばインバータやチョッパーを使用する
ことができる。かつ、これに加えて、変圧手段を設け
て、高周波電圧の電圧を変圧することもできる。直流−
高周波変換手段からの高周波電圧を直流電圧に変換し
て、出力端子に供給する高周波−直流変換手段が設けら
れている。高周波−直流変換手段も、高周波電圧を整流
する整流手段と、この整流出力を平滑する平滑手段とを
有するものとできる。前記交流−直流変換手段と、前記
直流−高周波変換手段と、前記高周波−直流変換手段と
が筐体の内部に設けられている。この筐体は、温度が熱
変形温度以上に上昇すると、熱変形するプラスチック製
のパネルを含んでいる。筐体の一部であるパネルだけで
なく、筐体全体を熱変形するプラスチック製とすること
もできる。このパネルに前記出力端子が設けられてい
る。この筐体に温度検出手段が設けられている。温度検
出手段の設置位置は、任意であるが、前記出力端子の近
傍に配置することが望ましい。また、筐体内部に設ける
ことが美観上望ましい。温度検出手段としては、これが
設置された付近の温度を表す温度表示信号を出力するも
の或いは、この温度表示信号が、前記筐体の温度が前記
熱変形温度よりも低く予め定められた温度以上に上昇し
たときに出力信号を生成し、前記筐体の温度が前記予め
定めた温度よりも低下したことを温度表示信号が表して
いるとき、出力信号を消失させるものとすることができ
る。また、この温度検出部と関連して出力制御手段が設
けられている。この出力制御手段は、筐体の温度が熱変
形温度よりも低く予め定められた温度以上に上昇したこ
とを前記温度検出手段が検出したとき、前記出力端子へ
の出力を消失させ、前記筐体の温度が前記予め定めた温
度よりも低下したことを前記温度検出手段が検出したと
き、前記出力端子に出力を生じさせるものである。この
出力制御手段としては、種々の構成のものがあり、例え
ば後述するようなものの他に、商用交流電源を交流−直
流変換手段へ供給したり、遮断したりするものもある。
の温度が、予め定めた温度以上に上昇したとき、出力制
御手段が、出力端子に出力を生じさせない。従って、予
め定めた温度以上に筐体の温度が上昇すると、それ以上
の温度上昇は生じない。従って、パネルの熱変形を防止
することができる。さらに、出力端子には出力が生じて
いないので、出力端子の温度は徐々に低下する。そし
て、予め定めた温度よりも筐体の温度が低下すると、再
び出力端子に出力が生じ、電源装置として使用できる。
って、出力端子の温度が予め定めた温度以上に上昇した
とき、出力端子に出力が生じないようにすることは可能
である。しかし、この場合、電源装置を使用可能とする
ためには、温度ヒューズを取り換えなければならず、そ
の取り換え作業が面倒である。この電源装置では、筐体
の温度が低下すると、自動的に電源装置が使用可能とな
るので、このような取り換え作業が不要である。
波変換手段用制御手段から制御信号が供給されている期
間に導通する少なくとも1つの半導体スイッチング手段
を有するものにできる。この場合、出力制御手段は、直
流−高周波変換手段用制御手段と前記半導体スイッチン
グ手段との間に介在し、筐体の温度が前記予め定められ
た温度以上に上昇したことを前記温度検出手段が検出し
たとき、前記制御信号の前記半導体スイッチング素子へ
の供給を停止させ、前記筐体の温度が前記予め定めた温
度よりも低下したことを前記温度検出手段が検出したと
き、前記制御信号の前記半導体スイッチング素子への供
給を許可するものとできる。
周波変換手段への制御信号を供給したり、遮断したりす
ることによって、出力端子に出力を生じさせたり、消失
させたりしている。従って、出力制御手段は、この電源
装置を流れる大きな電流や電圧を直接に断続する必要が
なく、出力制御手段自体は、大きな電流容量のものとす
る必要がなく、簡単な構成にすることができる。
おける前記出力端子の近傍に配置することができる。こ
の場合には、温度検出手段は、出力端子の温度に非常に
近い温度を検出することができるので、高精度にパネル
の熱変形を防止することができる。
付けることもできる。出力端子に温度検出手段を設けた
場合、一旦、予め定めた温度以上に出力端子の温度が上
昇した場合、出力端子の温度は急速には低下しない。従
って、出力端子に出力が生じていない期間を比較的長期
に亘って維持することができる。
装置2は、例えば溶接機または切断機用電源装置として
使用されるものである。この電源装置2は、図3に示す
ように、概略直方体状の筐体4を有している。この筐体
4は、正面パネル6と、これに対向する背面パネル(図
示せず)とを含んでいる。これら正面パネル6と背面パ
ネルとの間を、これらの両側から側壁パネル8、10が
それぞれ包囲している。この筐体4は、熱変形温度以上
の温度となると、変形することがあるプラスチック製で
ある。
構成されている。例えば背面パネルに設けられた電源入
力端子12に商用交流電源14が接続される。この商用
交流電源の交流電圧が、入力側交流−直流変換手段、例
えば入力側整流平滑部16に供給され、ここで直流電圧
に変換される。入力側整流平滑部16は、商用交流電圧
を整流する整流手段、例えば、全波または半波整流回路
と、この整流回路からの整流出力を平滑する平滑手段、
例えば平滑コンデンサとからなる。
は、直流−高周波変換手段に供給され、ここで高周波電
圧に変換される。この直流−高周波変換手段は、例えば
インバータ18を含み、このインバータ18は、供給さ
れた直流電圧を高周波電圧に変換する。インバータ18
は、直流電圧を高周波においてスイッチングする少なく
とも1つの半導体スイッチング素子、例えばバイポーラ
トランジスタ、IGBTまたはFETを有している。こ
のインバータ18からの高周波電圧は、直流−高周波電
圧変換手段の一部をなす変圧器20に供給され、ここで
変圧される。
周波−直流変換手段、例えば出力側整流平滑部22に供
給され、ここで直流電圧に変換される。出力側整流平滑
部22は、高周波電圧を整流する整流手段、例えば全波
または半波整流回路を備え、更に、この整流回路からの
整流出力を平滑する平滑手段、例えば平滑リアクトルを
備えたものとできる。
り付けられた出力端子24、24を介して負荷26、例
えばワークピースとトーチとに供給される。また、出力
端子24、24と出力側平滑部22との間には、制御用
検出手段、例えば電流検出部28が設けられており、負
荷26に供給される負荷電流を表す負荷電流検出信号を
発生している。なお、負荷電流を検出する代わりに、負
荷電圧や負荷電力を検出することもある。
段用制御手段、例えばゲート信号生成部30に供給され
る。ゲート信号生成部30は、制御信号、例えばゲート
信号をインバータ18に供給する。このゲート信号が供
給されている期間、インバータ18の半導体スイッチン
グ素子が導通する。このゲート信号の発生期間、即ち、
半導体スイッチング素子の導通期間は、例えば負荷電流
検出信号と予め定めた基準信号との誤差が実質的に零に
なるように、即ち、基準信号に相当する負荷電流が流れ
るように、ゲート信号生成部30において制御されてい
る。このようにして、この電源装置2では、定電流制御
が行われている。無論、負荷電圧または負荷電力を検出
した場合には、定電圧または定電力制御が行われる。
は、正面パネル6の内外を貫通させて正面パネル6の下
方に設けられた金属製のもので、概略円筒状に形成され
ている。この出力端子24、24における正面パネル6
の外側には、正面パネル6と接触するように、六角形状
の固定部32が形成されている。また、出力端子24、
24の正面パネル6の内部側には雄ねじ34が形成され
ている。これにナット36が螺合し、固定部32と共に
正面パネル6を挟み込んで、出力端子24、24を正面
パネル6に固定している。雄ねじ34側に電線(図示せ
ず)を介して出力側整流平滑部22が接続されている。
また、出力端子24、24の外側の突出端部には、トー
チやワークピースに電線を介して接続するためのねじ孔
38が形成されている。
外に接続され、電線と出力端子24、24との間にはそ
れぞれ接触抵抗が生じている。しかも、大きな負荷電流
が出力端子24、24には流れるので、出力端子24の
温度は上昇する。この温度上昇が正面パネル6に伝達さ
れる。正面パネル6に伝達された温度が、正面パネル6
の熱変形温度以上に上昇すると、正面パネル6が熱変形
する。その結果、固定部32とナット36とによって正
面パネル6が挟み込まれている状態が変化し、出力端子
24、24が固定されない状態となる。
イッチング素子、入力側及び出力側整流平滑部16、2
2の整流用ダイオード等の発熱素子が設けられているの
で、これらを冷却するためにファン(図示せず)が設け
られている。図3に符号39で示したものは、このファ
ンによって冷却用の空気を筐体4内に流入または流出さ
せるための孔である。背面パネルにも、流入または流出
孔39に対応した位置に流出または流入孔が形成され、
これらの間で空気の流路が形成され、この流路に沿って
空気が移動し、上述した発熱素子を冷却する。しかし、
この流路よりも出力端子24、24は下方に位置してい
る。即ち、出力端子24、24は、冷却用の空気の流路
から外れている。従って、ファンによる冷却は、出力端
子24、24に対しては期待できない。なお、図3に示
す41、41、41は、負荷電流等を設定するためのつ
まみである。
段、例えば図1に示す温度検出部40が設けられてい
る。温度検出部40は、図2に示すように、正面パネル
6の内面の出力端子24、24にそれぞれ接近した位置
に温度センサ42、42を有している。これら温度セン
サ42は、接着またはネジ等による結合によって正面パ
ネル6に固定されている。温度センサ42が検出した出
力端子24、24付近の温度を表す温度信号は、温度検
出部40に供給される。温度検出部40は、2つの温度
信号のうちいずれか一方が、予め定めた温度(熱変形温
度よりも低く定めた温度)に対応する温度基準信号以上
に上昇したとき、温度上昇信号を生成する。また、温度
基準信号よりも温度信号が低下したときに、温度上昇信
号は消失する。
ばゲート信号オンオフ部44に供給される。ゲート信号
オンオフ44は、ゲート信号生成部30とインバータ1
8との間に介在しており、温度検出部40から温度上昇
信号が供給されたとき、ゲート信号生成部30からイン
バータ18にゲート信号が供給されることを阻止する。
また、温度検出部40から温度上昇信号が供給されてい
ないとき、ゲート信号をインバータ18に供給する。
変形温度以上の温度に正面パネル6の温度が上昇する
と、ゲート信号はインバータ18に供給されない。その
結果、負荷電流が流れず、出力端子24、24の温度上
昇は停止し、かつ温度が徐々に低下する。その結果、温
度信号が消失し、再びゲート信号がインバータ18に供
給され、インバータ18が作動し、負荷電流が流れる。
て負荷電流の供給が停止され、正面パネル6の温度上昇
が阻止され、かつ温度が徐々に低下する。従って、正面
パネル6が変形することを防止できる。しかも、温度が
熱変形温度よりも低下すると、再び負荷電流の供給が自
動的に行える。従って、温度ヒューズを設けた場合のよ
うに一々温度ヒューズを取り換える必要がない。
上に正面パネル6の温度が上昇したとき、ゲート信号を
遮断している。ゲート信号の値は、負荷電流や入力側整
流平滑部16に供給される電流と比較して非常に小さ
い。従って、ゲート信号オンオフ部44の電流容量は非
常に小さいものを使用でき、電源装置2を小型化するこ
とができる。これに対し、温度検出部40が温度信号を
発生した場合、入力側整流平滑部16への入力電流を遮
断したり、出力側平滑部22からの出力電流を遮断した
りする場合、その遮断器は大きな電流容量のものを使用
しなければならず、電源装置2が大型になる。
が検出した温度が予め定めた温度以上に上昇したとき、
接点を開放または閉成するものとしてもよい。
に示すように、温度センサの取り付け位置が異なる以
外、図1乃至図3に示した電源装置と同様に構成されて
いる。同等部分には同一符号を付して、その説明を省略
する。
4、24に埋め込まれている。即ち、出力端子24、2
4における雄ねじ34の形成部の端面から出力端子24
の内奥に向かって凹所46、46が形成されている。こ
れら凹所46、46内にそれぞれ温度センサ42a、4
2aが接着剤等によって取り付けられている。温度セン
サ42a、42aは上述した温度センサ42、42と同
様な構成である。
量が大きく、熱変形温度よりも小さく予め設定した温度
以上に一旦温度が上昇すると、なかなか温度は低下しな
い。従って、温度上昇信号を温度検出部40が一旦発生
すると、なかなか温度信号が消失しない。従って、イン
バータ18へのゲート信号が遮断されている時間を、図
1乃至図3に示す電源装置よりも長くできる。このよう
に溶接中断時間を長く設定することができるので、充分
に正面パネル6を冷却した後、電源装置を作動させるこ
とができ、頻繁に電源装置の使用を中断させる必要がな
く、作業性が向上する。
ラスチック製としたが、出力端子24、24が設けられ
ているパネルのみをプラスチック製としてもよい。ま
た、上記の両実施の形態では、溶接機または切断機の電
源装置に本発明を実施したが、他の機器用の電源装置に
も実施することができる。例えばバッテリー充電用の電
源装置に実施することができる。この場合には、バッテ
リーの内部ショートなどで出力オーバーが生じても、電
源装置が焼損することを防止でき、安全性を高めること
ができる。また、上記の両実施の形態では、インバータ
18を直流−高周波変換手段として使用したが、これに
代えて、例えばチョッパーを使用することもできる。ま
た、上記の両実施の形態では、出力端子24、24の双
方に対応させて2つの温度センサ42または42aを設
けたが、一方の出力端子にのみ温度センサ42または4
2aを設けてもよい。
子の温度上昇によってプラスチック製のパネルが変形す
ることを防止することができる。
ク図である。
断面図である。
出力端子付近を示す縦断面図である。
手段) 40 温度検出部(温度検出手段) 44 ゲート信号オンオフ部(出力制御手段)
Claims (4)
- 【請求項1】 交流電源からの交流電圧を直流電圧に変
換する交流−直流変換手段と、 前記直流電圧を高周波電圧に変換する直流−高周波変換
手段と、 前記高周波電圧を直流電圧に変換して、出力端子に供給
する高周波−直流変換手段と、 前記交流−直流変換手段と、前記直流−高周波変換手段
と、前記高周波−直流変換手段とが内部に設けられ、か
つ温度が熱変形温度以上に上昇すると、熱変形するプラ
スチック製のパネルを含み、このパネルに前記出力端子
が設けられている筐体と、 この筐体に設けられた温度検出手段と、 前記筐体の温度が前記熱変形温度よりも低く予め定めら
れた温度以上に上昇したことを前記温度検出手段が検出
したとき、前記出力端子への出力を消失させ、前記筐体
の温度が前記予め定めた温度よりも低下したことを前記
温度検出手段が検出したとき、前記出力端子に出力を生
じさせる出力制御手段とを、具備する電源装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の電源装置において、 前記直流−高周波変換手段は、直流−高周波変換手段用
制御手段から制御信号が供給されている期間に導通する
少なくとも1つの半導体スイッチング手段を有し、 前記出力制御手段は、前記直流−高周波変換手段用制御
手段と前記半導体スイッチング手段との間に介在し、前
記筐体の温度が前記予め定められた温度以上に上昇した
ことを前記温度検出手段が検出したとき、前記制御信号
の前記半導体スイッチング素子への供給を停止させ、前
記筐体の温度が前記予め定めた温度よりも低下したこと
を前記温度検出手段が検出したとき、前記制御信号の前
記半導体スイッチング素子への供給を許可する電源装
置。 - 【請求項3】 請求項1記載の電源装置において、前記
温度検出手段は、前記パネルにおける前記出力端子の近
傍に配置されている電源装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の電源装置において、前記
温度検出手段は、前記出力端子に取り付けられている電
源装置。
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