JP2010172149A - 過電圧保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器に印加される過電圧を検出した場合、機器への電圧印加を遮断しその状態を保持することにより、過電圧印加による電子機器の破壊を防ぐ過電圧保護装置を提供する。
【解決手段】交流電源１を整流、平滑する直流変換手段２からの直流電圧のレベルを検出する電圧検出手段６と、直流変換手段２への交流電源１の印加を遮断する常時閉接点の遮断リレーを設け、電圧検出手段６で検出された電圧が所定の電圧より高いと判断した場合に遮断リレーを開とした後、遮断リレーの励磁状態を継続するように作動する保持手段８を設けたことで、簡単な構成で過電圧印加から電子機器の破壊を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は電子機器において過電圧が印加された時に、機器を破壊することなく機器への電圧印加を遮断し保護する過電圧保護装置に関するものである。

従来、商用電源に接続されている電子機器は、過電圧印加により破壊する可能性があるため、これを防ぐ対策がとられている。例えば、中国等の３相４線式の交流電源の各相電圧（中国の場合はＡＣ２２０Ｖ）を単相電源とする商用電源の場合、中性線の欠相により単相電源の電圧が最悪ＡＣ３８０Ｖ程度となるため、商用電源に接続されている電子機器は過電圧印加により破壊する可能性がある。そのため、過電圧印加による電子機器の破壊を防ぐ過電圧保護装置が設けられているものがある。

従来の過電圧保護装置として、交流電源を電源トランスと整流回路および平滑コンデンサで直流電源にする電源回路の電源トランスの一次側に常時閉接点のリレーを設けた構成とし、電源回路の直流電源出力の電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の過電圧検出による出力でリレーの接点を開放させる駆動手段を設け、過電圧を検出した場合、電源トランスへの通電を遮断し電源回路への過電圧印加を防止するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に記載された従来の過電圧保護装置の構成図である。交流電源１を電源トランス１０１と整流回路１０２及び平滑コンデンサ１０３により直流電源にして動作回路１０４に給電している。電源トランス１０１の一次側には常時閉接点のリレー１０５がその一端に直列に接続されている。整流回路１０２は電源トランス１０１の二次側に接続され、出力側に平滑コンデンサ１０３が接続されている。平滑コンデンサ１０３の出力側には平滑後の電圧を検出する電圧検出手段１０６とリレー１０５を開放させる駆動手段１０７とが設けられている。電圧検出手段１０６が過電圧を検出した場合に動作回路１０４への給電を遮断する給電遮断手段１０８が動作回路１０４に直列に接続されている。

交流電源１の電圧が定格電圧の場合、リレー１０５の接点は閉じられているので電源トランス１０１の一次側には定格電圧が印加される。整流回路１０２と平滑コンデンサ１０３により直流電源化された電圧は、電圧検出手段１０６により正常範囲であることが検出されるため、駆動手段１０７は動作せず、給電遮断手段１０８も動作しない。

交流電源１の電圧が定格電圧より高くなり所定の電圧を超えた場合、当初リレー１０５の接点は閉じられているので電源トランス１０１の一次側には交流電源１の電圧が印加される。整流回路１０２と平滑コンデンサ１０３により直流電源化された電圧は、電圧検出手段１０６により正常範囲を超えた高電圧になっているため、電圧検出手段１０６がこの高電圧を検出すると、駆動手段１０７が動作し、同時に給電遮断手段１０８も動作し、動作回路１０４への給電が遮断される。これにより、リレー１０５の接点が開放され、電源トランス１０１への給電が遮断される。
特開平９−９３９４１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、リレー１０５の接点が開放により電源トランス１０１の一次側への給電が断たれた後も平滑コンデンサ１０３に充電されていた電荷がある間は駆動手段１０７の動作が保持される。平滑コンデンサ１０３が放電され、正常範囲の
電圧に低下すると駆動手段１０７は停止し、リレー１０５の接点は閉状態に復帰し、初期状態に戻る。リレー１０５が閉じることで再び電源トランス１０１の一次側には交流電源１の電圧が印加され、上記の動作が繰り返される。

リレー１０５の開閉動作の異常にすぐに気がつけば交流電源１を遮断し、電子機器を保護することができるが、異常に気がつかなければ、リレー１０５の開閉動作は過電圧が印加されている期間中繰り返されることになり、リレーの接点寿命上好ましくない。

また、電圧検出手段１０６が検出する電圧は、電源トランス１０１の２次側であるため、動作回路１０４の消費電力により変動する。そのため、動作回路１０４の消費電力が一定ではない電子機器の場合、正確に保護することが出来ないという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電子機器に印加される過電圧を正確に検出し、過電圧の印加を検出した場合、機器への電圧印加を遮断しその状態を保持する過電圧保護装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の過電圧保護装置は、交流電源を整流、平滑するダイオードブリッジ、平滑コンデンサからなる直流変換手段と、前記直流変換手段にて変換した直流電圧のレベルを検出する電圧検出手段と、前記直流変換手段への交流電源の印加を遮断する常時閉接点の遮断リレーと、前記遮断リレーに励磁電圧を印加する駆動手段と、前記電圧検出手段で検出された電圧が所定値より高い場合に値より駆動手段に励磁信号を出力する制御手段とを備え、前記制御手段からの励磁信号により前記駆動手段が前記遮断リレーを開とした後、遮断リレーの励磁状態を継続するように作動する保持手段を設けたものである。

これにより、電子機器に印加される過電圧を正確に検出し、過電圧の印加を検出した場合、機器への電圧印加を遮断しその状態を保持すること過電圧保護装置を提供することが出来る。

本発明の過電圧保護装置は、電子機器に印加される過電圧を正確に検出し、過電圧の印加を検出した場合、機器への電圧印加を遮断しその状態を保持することにより、過電圧印加による電子機器の破壊を防ぐことが出来る。

第１の発明は、交流電源を整流、平滑するダイオードブリッジ、平滑コンデンサからなる直流変換手段と、前記直流変換手段にて変換した直流電圧のレベルを検出する電圧検出手段と、前記直流変換手段への交流電源の印加を遮断する常時閉接点の遮断リレーと、前記遮断リレーに励磁電圧を印加する駆動手段と、前記電圧検出手段で検出された電圧が所定値より高い場合に前記駆動手段に励磁信号を出力する制御手段とを備え、前記制御手段からの励磁信号により前記駆動手段が遮断リレーを開とした後、遮断リレーの励磁状態を継続するように作動する保持手段を設けたことにより、電子機器に印加される過電圧を正確に検出し、過電圧の印加を検出した場合、機器への電圧印加を遮断しその状態を保持することが出来る。

第２の発明は、特に第一の発明の遮断リレーを常時閉、常時開の２接点を持つリレーとし、この遮断リレーのコイルの一端は交流電源に、もう一端は駆動用リレーの接点を介して交流電源のもう一端に接続する構成とし、遮断リレーの常時開接点を遮断リレーのコイルの一端と駆動用リレーの接点との接続部に接続する構成としたことにより、少ない構成
部品で簡単に過電圧保護装置を実現できる。

第３の発明は、第一または第二の発明の遮断リレーのコイルに並列に表示手段を設け、遮断リレーが励磁されている時に過電圧で電源を遮断している状態であることを表示することにより、異常を使用者に知らせることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における過電圧保護装置の構成図である。交流電源１をダイオードブリッジ２ａと平滑コンデンサ２ｂからなる直流変換手段２により直流電圧に変換し、この直流電圧を低電圧に変換する例えばスイッチング電源等の電源回路３により制御手段である制御部４および制御部４を介した負荷１２を動作させる電源を供給している。交流電源１と直流変換手段２の入力の間には常時閉接点の遮断リレー５が設けてあり、直流変換手段２の出力側には直流電圧のレベルを検出する電圧検出手段６が設けてある。電圧検出手段６の出力は前記制御部４に入力され、制御部４は電圧検出手段６で検出された電圧が所定の電圧より高いか否かを判断し、高いと判断した場合に前記遮断リレー５に励磁電圧を印加する駆動手段７に励磁信号を出力する。制御部４からの励磁信号により駆動手段７が遮断リレー５を開とした後、遮断リレー５の励磁状態を継続するように保持手段８が設けられており、保持手段８の電源は遮断リレー５の電源側から供給されている。

交流電源１の電圧が定格電圧の場合、遮断リレー５の接点は常時閉接点であるため閉じられている。従って、直流変換手段２には定格電圧が入力され、直流変換手段２により直流電圧に変換された電圧は、電圧検出手段６により正常範囲であることが検出されるため、制御部４からは励磁信号は出力されない。このため、駆動手段７は動作せず、遮断リレー５も動作しない。

次に、交流電源１の電圧が定格電圧より高くなり所定の電圧を超えた場合、当初遮断リレー５の接点は閉じられているので直流変換手段２には当該電圧が入力される。直流変換手段２により直流電圧に変換された電圧は、電圧検出手段６により検出され、制御部４に入力される。そして、制御部４では正常範囲を超えた高電圧になっていることが検出ざれ、駆動手段７に励磁信号を出力する。そしてこの信号によって駆動手段７が動作し、遮断リレー５が動作するため、直流変換手段２への電圧入力が遮断される。

このとき、直流変換手段２への電圧入力が遮断されると電源回路３への電圧供給もなくなるため、制御部４おおび駆動手段７の動作が保持できなくなるが、駆動手段７が遮断リレー５を開とした後、遮断リレー５の励磁状態を継続するように保持手段８が設けてあるため、遮断リレー５の動作は継続される。

これにより、過電圧が印加された場合、電子機器への電圧供給を遮断し、その状態を継続する過電圧保護装置を実現することができる。

なお、電源トランスを含まない回路であるため、電圧検知手段６で検知される電圧は制御部４および負荷１２の消費電力によらなくなり、正確な検出が可能である。

また、本実施の形態における回路は種々の電気機器に適用でき、例えば空気調和機の室内機の運転に用いた場合には、負荷としてファンモータなどを駆動することができる。

（実施の形態２）
図２に第２の実施の形態における過電圧保護装置の構成図を示す。実施の形態１と同一部分については同一の符号を用い、それらについての説明は省略する。

図２において、遮断保持リレー９は図１における遮断リレー５と保持手段８の機能に相当するもので、常時閉、常時開の２接点を持つリレーであり、コモン端子は交流電源１に接続されており、常時閉接点は直流変換手段２に接続されている。駆動リレー１０は図１の前記駆動手段７に相当する常時開接点のリレーで、その一方の接点は遮断保持リレー９の常時閉接点側に接続され、他方の接点は遮断保持リレー９のコイルの一端に接続され、そのコイルのもう一端は交流電源１の異極側に接続されている。また、遮断保持リレー９の常時開接点側は、駆動リレー１０の接点と遮断保持リレー９のコイルとの接続部に接続されている。駆動リレー１０のコイルは制御部４からの励磁信号により励磁される。さらに、遮断保持リレー９のコイル間には例えばネオンランプ等の表示手段１１が接続されている。

以上のように構成された過電圧保護装置について、以下その動作、作用を説明する。

交流電源１の電圧が定格電圧の場合、遮断保持リレー９の常時閉接点から直流変換手段２に定格電圧が入力され、直流変換手段２により直流電圧に変換される。当該変換後の電圧は、電圧検出手段６により正常範囲であることが検出されるため、制御部４からは励磁信号は出力されず、従って駆動リレー１０は動作しない。このため、遮断保持リレー９は励磁されないため動作せず、遮断保持リレー９は閉状態を保たれる。また、表示手段１１にも電圧が印加されないため、表示はしない。

次に、交流電源１の電圧が定格電圧より高くなり所定の電圧を超えた場合について説明する。この場合も、当初遮断保持リレー９の常時閉接点から直流変換手段２に定格電圧が入力され、直流変換手段２により直流電圧に変換された電圧が電圧検出手段６により検出され、制御部４に入力される。なお第１の実施の形態と同様に、制御部４に入力される電圧は、電源トランスを含まない回路であるため、電圧検知手段６で検知される電圧は制御部４および負荷１２の消費電力によらないため、正確な検出が可能となる。ここで、制御部４で正常範囲を超えた高電圧になっていることが検出された場合、励磁信号が駆動リレー１０に出力され、駆動リレー１０の接点が閉じる。これに伴い、遮断保持リレー９のコイルが励磁され、その接点は、常時閉接点側から常時開接点側に切替る。その結果、遮断保持リレー９の常時開接点側に電圧が供給され、常時閉接点側への電圧供給が遮断されるため、直流変換手段２以降の電圧供給が遮断されて制御部４は停止する。遮断保持リレー９のコイルは遮断保持リレー９の常時開接点と接続されているため、遮断保持リレー９の常時開接点側に電圧が印加されることにより、遮断保持リレー９のコイルには電圧が印加され励磁が継続される。すなわち、遮断保持リレー９の接点は継続して開接点側に固定される。また、表示手段１１にも電圧が印加されるため表示がされる。

以上のように本実施の形態においては、過電圧が印加された場合、電子機器への電圧供給を遮断し、且つ、その状態を継続する過電圧保護装置を、少ない構成部品で簡単に実現することができる。

また、異常状態を表示する表示手段１１を作動させることにより、異常を使用者に知らせることができる。

以上のように、本発明にかかる過電圧保護装置は、過電圧が印加された場合、電子機器への電圧供給を遮断し、その状態を継続する機能を、少ない構成部品で簡単に実現するこ
とができるので、電子機器の過電圧により破壊を防ぐ装置として多くの機器に広く適用することが出来る。

本発明の実施の形態１における過電圧保護装置の構成図 本発明の実施の形態２における過電圧保護装置の構成図 従来の過電圧保護装置の構成図

１ 交流電源
２ 直流変換手段
２ａ ダイオードブリッジ
２ｂ 平滑コンデンサ
３ 電源回路
４ 制御部
５ 遮断リレー
６ 電圧検出手段
７ 駆動手段
８ 保持手段
９ 遮断保持リレー
１０ 駆動リレー
１１ 表示手段
１２ 負荷

Claims (3)

1. 交流電源を整流、平滑するダイオードブリッジ、平滑コンデンサからなる直流変換手段と、前記直流変換手段にて変換した直流電圧のレベルを検出する電圧検出手段と、前記直流変換手段への交流電源の印加を遮断する常時閉接点の遮断リレーと、前記遮断リレーに励磁電圧を印加する駆動手段と、前記電圧検出手段で検出された電圧が所定値より高い場合に前記駆動手段に励磁信号を出力する制御手段とを備え、前記制御手段からの励磁信号により前記駆動手段が前記遮断リレーを開とした後、遮断リレーの励磁状態を継続するように作動する保持手段を設けたことを特徴とする過電圧保護装置。
2. 遮断リレーは常時閉、常時開の２接点を持つリレーとし、該遮断リレーのコイルの一端は交流電源に、もう一端は駆動用リレーの接点を介して交流電源のもう一端に接続する構成とし、遮断リレーの常時開接点を遮断リレーのコイルの一端と駆動用リレーの接点との接続部に接続する構成としたことを特徴とする請求項１記載の過電圧保護装置。
3. 遮断リレーのコイルに並列に表示手段を設け、遮断リレーが励磁されている時に過電圧で電源を遮断している状態であることを表示することを特徴とした請求項１または２に記載の過電圧保護装置。