JP2007282414A

JP2007282414A - 突入電流制限方法及び装置

Info

Publication number: JP2007282414A
Application number: JP2006107196A
Authority: JP
Inventors: Yukio Fujiyama; 幸雄藤山
Original assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Current assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】交流電源から電源整流回路に流れ込む突入電流を効果的に制限する一方で、突入電流が去った後に電流制限素子を短絡してそこでの電力損失を防ぐために用いられるリレーの寿命向上を安価かつ合理的に図る。
【解決手段】電源整流回路14の整流後の直流電圧を監視する直流電圧検出回路20を設ける。直流電圧検出回路20が検出した直流電圧が所定電圧値を超えているときにはリレーのコイルRcに通電せず、直流電圧が所定電圧値以下のときにのみコイルRcに通電して常開接点Rsを閉成させ、交流電源10から電源整流回路14に至る電路中に直列に設けられている電流制限素子13を短絡する。
【選択図】図１

Description

本発明は電源スイッチ閉成時に交流電源から電源整流回路に流れ込む突入電流を制限する突入電流制限方法と装置の改良に関する。

こうした突入電流を制限するためには交流電源から電源整流回路に至る電路中に直列に電流制限素子を挿入するというのが一般的な考え方であるが、単にそれだけではなく、突入電流が通過した後に当該電流制限素子で消費される無駄な電力損失を防ぐため、突入電流が去ったと思われるタイミング以降においてはリレーを駆動し、このリレーの常開接点を閉じることで電流制限素子を短絡することもできる突入電流制限回路は従来からも提案されている。

例えば下記特許文献１では、負荷用電源回路の制御電圧出力部に直接にリレーのコイルを接続し、制御電圧の出力と同時にこのコイルに通電し、電流制限素子と並列な関係に接続された常開接点を閉成するようにしている。これにより、その後の負荷への電流供給は電流制限素子を介してではなく、閉じた常開接点を介して行われるため、負荷電流が増加しても電流制限素子での電力損失が無く、負荷に必要な電流が確保できる構成となっている。
特開平11-225432公報

しかし、上述した構成では、その後の負荷電流の増減の如何に拘わらず、負荷用電源回路が電圧を出力している間はリレーのコイルへの通電は続けられたままになるため、コイルの発熱によるリレーの劣化が激しく、リレ−自体の寿命が短くなってしまう欠点があった。

このようなリレーは、例えばエアコンディショナ（以下、“エアコン”と略称）のインバータ基板等、それ自体の製品寿命は比較的長い基板上に併せて搭載されていることが多いが、上述した事情によるリレーの劣化は、当該インバータ基板、ひいては製品自体の寿命を縮めてしまうのと同じことになり、これを防ぐにはコイルの発熱を十分に抑えられる高価なリレーの採用が必要となっていた。

本発明はこうした問題を解消するべく、交流電源から電源整流回路に流れ込む突入電流を効果的に制限できることはもちろんのこと、突入電流が去った後の電力損失を防ぐために用いられるリレーの寿命向上も安価かつ合理的に図り得る突入電流制限方法及び装置の提供をその主たる目的としてなされたものである。

上記目的を達成するため、本発明では、
交流電源から電源整流回路に至る電路中に直列に電流制限素子を挿入する一方；
電流制限素子にはコイルに通電されると常開接点を閉じるリレーの当該常開接点を並列に接続しておき；
電源整流回路の整流後の直流電圧を監視し；
当該直流電圧が所定電圧値を超えているときにはリレーのコイルに通電せず、直流電圧が所定電圧値以下のときにのみコイルに通電して上記の常開接点を閉成させ、電流制限素子を短絡すること；
を特徴とする突入電流制限方法を提案する。

本発明は装置としても定義できる。すなわち、本発明は、
交流電源から電源整流回路に至る電路中に直列に挿入された電流制限素子と，コイルに通電して常開接点を閉成することでこの電流制限素子を短絡できるリレーとを有する突入電流制限回路であって；
電源整流回路の整流後の直流電圧を監視し；
当該直流電圧が所定電圧値を超えているときにはリレーのコイルに通電せず、直流電圧が所定電圧値以下のときにのみコイルに通電して上記の常開接点を閉成させ、電流制限素子を短絡するように構成されていること；
を特徴とする突入電流制限装置も提案する。

本発明によると、電源整流回路の整流後の直流電圧が所定電圧値を超えているとき、換言すれば機器の待機状態におけるときのように負荷電流が少ない場合にはリレーをオフ状態にしておくことができる。従来のように突入電流が通り過ぎたと思われる時点以降は負荷電流の大きさの如何に拘わらず、常にリレーコイルに通電していた場合と異なり、オフ状態にしておくことのできる時間が存在している分、確実にリレーコイルの積算稼動時間を短縮でき、高価なリレーを使わずともリレーの長寿命化が可能となる。そして、このように低負荷電流の場合には、電流制限素子は電源電流経路にそのまま介在していても、そこでの極端な発熱や大きな電力消費等も起こらず、何等問題は生じない。

もちろん、電源整流回路の整流後の直流電圧が所定電圧値以下となったとき、換言すればある程度以上の大きさの負荷電流が流れていると判断できる状況下ではリレーコイルに通電して電流制限素子を短絡できるので、突入電流を効果的に抑止する電流制限素子の存在が通常の負荷稼動状態においては大きな電力損失減となってしまうようなおそれも効果的に防止できる。

また、電源整流回路の出力する直流電圧を監視しているので、負荷電流そのものの大きさを監視するよりは遙かに簡単、小型、廉価な回路構成とすることができる。

図１には本発明に従って構成された突入電流制限回路の望ましい一実施形態が示されている。交流電源10から電源スイッチ11を介しダイオード・ブリッジ等により構成可能な電源整流回路14に至る電路中には、通常設けられるフューズ12に加え、電流制限素子13が直列に挿入されている。

電流制限素子13は、電源スイッチ11を閉成した際に電流整流回路14に向けて交流電源10から流れ込む突入電流、特に当該電源整流回路14に通常設けられているかなり大容量の平滑用電解コンデンサ15の初期充電電流として生ずる突入電流を制限するために設けられているが、これには通常、PTC(Positive Temperature Coefficient)抵抗素子を用いるのが望ましいとされる。このPTC抵抗素子は電流が増加するとある点で抵抗値が急激に増加する傾向を持つため、突入電流を制限する素子としては好適だからである。

特性が逆のNTC(Negative Temperature Coefficient)抵抗素子では負荷電流増加に伴い抵抗値が低下するため、動作中の瞬時の停電発生等異常時に突入電流が発生し、フューズ12の溶断、ダイオード・ブリッジ14の故障や電路被覆の焼損等を招く問題があり、一般に採用することはできない。

もっとも、本発明が改良の対象としている視点からすれば、こうしたことは本質的な限定要件ではなく、例えば単純な低抵抗値の固定抵抗で電流制限素子13が構成されていても良く、この場合にも以下に述べる本発明構成は有効に適用可能である。

しかるに、電源整流回路14の整流後の直流電圧は、本発明により設けられた直流電圧検出回路20により監視されている。この直流電圧は電流制限素子13を介して電流が流れるとその大きさに応じて低下するため、この低下の結果、当該直流電圧が所定電圧値以下となると、本発明ではリレーのコイルRcに通電し、その常開接点であって電流制限素子13と並列に接続されている接点Rsを閉じるようにしている。

これにより、例えば本装置がエアコンとに搭載されている場合、その大きな電力消費源となるモータＭ等に対し、電流制限素子13が介在するが故にそこでの電圧低下が大きく、電力供給量が低減してしまうようなおそれが除かれ、電流制限素子13を短絡する接点Rsを介して十分なる電力が供給される。

なお、本実施形態では、電源整流回路14の出力を昨今ではマイクロコンピュータ等を含んで構成されることの多い負荷制御回路18に与えるに適当な電圧範囲にし、望ましくは定電圧化して与えるために、電源整流回路14の出力は負荷用電源17に与えられ、その出力によって負荷制御回路18が稼動するようになっており、また、リレーのコイルRcも直流電圧検出回路20の指令により、その出力によって選択的に通電されるようになっている。もちろん、モータＭは負荷制御回路18の制御下にあるモータ制御回路16により、選択的に稼動される。

本発明の有利な点は、上記のように直流電圧検出回路20が検出する直流電圧が所定電圧値以下の時にのみ、リレーのコイルRcに通電することで、換言すれば、検出する直流電圧値が所定電圧値を超えているとき、つまり電源電流が流れていないか、流れているにしても小さな電流値に留まっているときには、直流電圧検出回路20はリレーのコイルRcに通電しないということである。

これはすなわち、エアコン等、本装置の搭載機器においてモータＭ等の大電力消費負荷が稼動する必要が無く、本装置の搭載機器が所謂待機状態にあって負荷電流が微小で済むような場合とか、電流制限素子13を介して負荷電流を流しても十分負荷電流が確保できる様な場合、例えばエアコンで言えばMIN(最小)運転時等においてはリレーのコイルRcには通電せず、従って当然のことながら、そこでの発熱をさせないようにすることが可能となることを意味し、結局、リレーの積算稼動時間を縮めることで寿命向上が期待できる。

また、リレーの制御は負荷電流を監視して行うこともできようが、本発明のように整流された直流電圧を監視して行う方が、遙かに簡単、小型、廉価な回路構成で信頼性も高めることができる。

以上、本発明の望ましい実施形態につき説明したが、本発明はエアコンに限らず、突入電流と、それが去った後の電流制限素子における電力消費が問題となるような各種電気機器に等しく効果的に搭載できるものである。

本発明突入電流制限装置の望ましい一実施形態の概略構成図である。

符号の説明

10 交流電源
11 電源スイッチ
13 電流制限素子
14 電源整流回路
15 平滑コンデンサ
16 モータ制御回路
17 負荷用電源
18 負荷制御回路
20 直流電圧検出回路
Rc リレーのコイル
Rs リレーの接点

Claims

交流電源から電源整流回路に至る電路中に直列に電流制限素子を挿入する一方；
該電流制限素子にはコイルに通電されると常開接点を閉じるリレーの該常開接点を並列に接続しておき；
上記電源整流回路の整流後の直流電圧を監視し；
該直流電圧が所定電圧値を超えているときには上記リレーの上記コイルに通電せず、該直流電圧が所定電圧値以下のときにのみ該コイルに通電して上記常開接点を閉成させ、上記電流制限素子を短絡すること；
を特徴とする突入電流制限方法。
交流電源から電源整流回路に至る電路中に直列に挿入された電流制限素子と，コイルに通電して常開接点を閉成することで該電流制限素子を短絡できるリレーとを有する突入電流制限回路であって；
上記電源整流回路の整流後の直流電圧を監視し；
該直流電圧が所定電圧値を超えているときには上記リレーの上記コイルに通電せず、該直流電圧が該所定電圧値以下のときにのみ該コイルに通電して上記常開接点を閉成させ、上記電流制限素子を短絡するように構成されていること；
を特徴とする突入電流制限装置。