JP2011169747A - 欠相検出用回路基板および電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの回路基板で３相３線式交流電源および３相４線式交流電源の両方に対応することができ、これによりコストの低減が図れる欠相検出用回路基板および電気機器を提供する。
【解決手段】欠相検出用回路基板１０上に実装する部品の選択により、国外の４００Ｖ級３相４線式交流電源１に適合する異常検出回路２、および国内の２００Ｖの３相３線式交流電源２０に適合する異常検出回路３を、その欠相検出用回路基板１０上に選択的に構成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、主に日本の国内で用いられる２００Ｖの３相３線式交流電源および主に国外で用いられる４００Ｖ級３相４線式交流電源に共通に使用可能な欠相検出用回路基板および電気機器に関する。

日本の国内で用いられている一般的な３相商用交流電源は、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相を有し、それぞれの相間電圧として略交流２００Ｖを出力する３相３線式交流電源である。また海外における２００Ｖの３相３線式商用電源としては、２１０Ｖ、２４０Ｖ等がある。

一方、国外で一般的に用いられている商用交流電源では、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相（海外では、通常、Ｌ１相，Ｌ２相，Ｌ３相と称するが、説明を容易にするために日本国内の３相商用交流電源と同じ名称を使用する。）および中性点（Ｎ相）を有し、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のそれぞれ相間電圧として略交流４００Ｖを出力するとともに、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相とＮ相とのそれぞれの線間電圧として略交流２３０Ｖを出力する３相４線式交流電源がある。なお、３相４線式交流電源の相間電圧は、多くの国で４００Ｖとなっているが、４００Ｖ級の３相４線式交流電源としては、国によっては、３８０Ｖ、４１５Ｖ、４６０Ｖ等が存在する。

この３相４線式交流電源に接続される電気機器たとえば空気調和機は、相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３の各相間電圧４００Ｖにより動作する消費電力の大きいインバータおよび圧縮機モータ等の400Ｖ系負荷を有するとともに、相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３のいずれか１つと中性ラインｎとの間に接続されその線間電圧２３０Ｖにより動作するファンモータおよび制御回路等の230Ｖ系負荷を有する（例えば特許文献１）。

特開平６−３１９２９３号公報

３相４線式交流電源と電気機器との配線接続は電気機器の設置時に手作業によって行われるが、ライン数が多いことから、誤配線が生じ易い。この誤配線を防ぐ手段として、各相ラインおよび電気機器の電源入力端子に識別用の色を着けておく方法があるが、たとえ色が着いていても、作業員の人為的なミスによる誤配線を完全には防止できない。また、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のいずれかに欠相が生じると400Ｖ系負荷の適正な動作が困難になる。

一方、３相３線式交流電源に接続される空気調和機の場合、３本の相ラインだけなので誤配線の心配はないが、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のいずれかに欠相が生じると、やはり200Ｖ系負荷の適正な動作が困難になる。

このため、国外および国内の両方で販売される電気機器、例えば、空気調和機の場合、３相４線式交流電源に対する誤配線とその３相４線式交流電源の欠相を検出するための欠相（異常）検出回路、および３相３線式交流電源の欠相を検出するための欠相（異常）検出回路の両方を用意しなければならない。

しかしながら、この場合、３相４線式交流電源用の回路基板および３相３線式交流電源用の回路基板が必要となり、コスト上昇の大きな要因となる。

この発明は、上記の事情を考慮したもので、１つの回路基板で３相３線式交流電源および３相４線式交流電源の両方に対応することができ、これによりコストの低減が図れる欠相検出用回路基板および電気機器を提供することを目的とする。

この発明の欠相検出用回路基板は、３相４線式交流電源または３相３線式交流電源に接続される共通の電源入力端子と、この電源入力端子に接続された３相配線パターンと、３相４線式交流電源の中性ラインに接続される中性入力端子と、この中性入力端子に接続された中性配線パターンと、高圧側整流出力配線パターンと、低圧側整流出力配線パターンと、前記３相配線パターンと前記高圧側整流出力配線パターンとに設けられ、前記３相配線パターンと前記高圧側整流出力配線パターンとの間に整流素子を挿入可能とする上側整流素子接続部と、前記３相配線パターンと前記低圧側整流出力配線パターンまたは前記中性配線パターンに設けられ、前記３相配線パターンと前記低圧側整流出力配線パターンまたは前記中性配線パターンとの間に整流素子を挿入可能とする下側整流素子接続部と、前記中性配線パターンと前記低圧側整流出力配線パターンとの間を短絡または切断可能な短絡用接続部と、前記高圧側整流出力配線パターン及び前記低圧側整流出力配線パターンにそれぞれ設けられた整流出力部と、を備える。

また、この発明の電気機器は、前記３相配線パターンと前記中性配線パターンとの間にフィルタ用のコンデンサが挿入可能なコンデンサ接続部と、前記３相配線パターンのうちの１相の配線パターンと前記中性配線パターンとの間を短絡または接続可能な短絡用接続部と、前記３相配線パターンのうち前記短絡用接続部が設けられていない２相の配線パターンの相互間にフィルタ用のコンデンサを接続可能な第２のコンデンサ接続部と、を備える。

この発明の欠相検出用回路基板および電気機器によれば、１つの回路基板で３相３線式交流電源および３相４線式交流電源の両方に対応することができる。これにより、コストの低減が図れる。

一実施形態の３相４線式交流電源への接続状態を示すブロック図。 一実施形態の共通回路基板の構成を示す図。 図１の異常検出回路の構成を示す図。 図３の異常検出回路における半波整流回路の出力電圧の正常接続時の波形を示す図。 図３の異常検出回路における半波整流回路の出力電圧の欠相時の波形を示す図。 図３の異常検出回路における半波整流回路の出力電圧の誤配線時の波形を示す図。 一実施形態の３相３線式交流電源への接続状態を示すブロック図。 図７の異常検出回路の構成を示す図。 図８の異常検出回路における全波整流回路の出力電圧の正常接続時の波形を示す図。 図８の異常検出回路における全波整流回路の出力電圧の欠相時の波形を示す図。

［１］以下、この発明の一実施形態ついて説明する。まず、主に国外で使用されている商用交流電源である４００Ｖ級３相４線式交流電源への対応について、電気機器として空気調和機の室外機を例にあげて説明する。
図１において、１は４００Ｖ級３相４線式交流電源で、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相および中性点を有し、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のそれぞれ相間電圧として交流４００Ｖを出力するとともに、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相と中性点のそれぞれ線間電圧として交流２３０Ｖを出力する。

この３相４線式交流電源１のＲ相，Ｓ相，Ｔ相および中性点に３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３および中性ラインＮが接続され、そのうちの３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３に400Ｖ系負荷１００が接続される。400Ｖ系負荷１００は、例えば、空気調和装置の場合には各相間電圧（３相交流電圧）４００Ｖにより動作するインバータおよび圧縮機モータ等である。

また、３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３および中性ラインＮに異常検出回路２の電源入力端子Ｔｒ，Ｔｓ，Ｔｔおよび中性入力端子Ｔｎが接続される。異常検出回路２のアース端子Ｔｅは接地接続される。異常検出回路２は、４００Ｖ級３相４線式交流電源１への誤配線およびその４００Ｖ級３相４線式交流電源１の欠相を検出するもので、中性点といずれか１つの相との間の線間電圧（単相交流電圧）２３０Ｖを出力するための出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２、欠相検出に関する信号を出力するための出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４、リレー駆動信号を取り込むための入力端子Ｉｎ１，Ｉｎ２を有する。出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２には230Ｖ系負荷２００が接続される。

230Ｖ系負荷２００は、室外ファンモータおよび制御回路２０１等からなり、異常検出回路２の出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２から供給される線間電圧２３０Ｖにより動作する。制御回路２０１は、当該230Ｖ系負荷２００のファンモータおよび上記400Ｖ系負荷１００のインバータの運転を制御するとともに、出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２から当該230Ｖ系負荷２００への線間電圧の供給／遮断を異常検出回路２に対するリレー駆動信号の供給によって制御する。出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４には、欠相を報知するための欠相報知器５が接続される。

一方、異常検出回路２を形成するための回路基板として、図２に示す欠相検出用回路基板１０が用意される。欠相検出用回路基板１０は、基板の形成や部品の実装等の製造工程の簡素化のために用いられる。また、欠相検出用回路基板１０は、４００Ｖ級３相４線式交流電源１に対する異常検出回路２、および後述の図７に示す２００Ｖの３相３線式交流電源２０に対する異常検出回路３の両方に共通に適応する配線パターンを有し、その配線パターンに対する電気部品の接続位置に応じて、異常検出回路２，３のいずれか一方を選択的に形成することができる。すなわち、この欠相検出用回路基板１０は、４００Ｖ級３相４線式交流電源１および後述する２００Ｖの３相３線式交流電源２０の両方に用いることができる共通回路基板１０でもある。

すなわち、図２に示すように、欠相検出用回路基板１０上に、商用電源のＲ相，Ｓ相，Ｔ相を接続するための電源入力端子Ｔｒ，Ｔｓ，Ｔｔの挿入接続が可能な導通孔ｈｊ１１，ｈｊ１２，ｈｊ１３、３相４線式交流電源１を接続する場合において中性点を接続するための中性入力端子Ｔｎの挿入接続が可能な導通孔ｈｊ１４、アース端子Ｔｅの挿入接続が可能な導通孔ｈｊ１５が形成されている。そして、欠相検出用回路基板１０上に、導通孔ｈｊ１１，ｈｊ１２，ｈｊ１３および３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と導通する３相配線パターンＬ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐ、導通孔ｈｊ１４および中性ラインＮと導通する中性配線パターンＮｐ、導通孔ｈｊ１５およびアースラインＥと導通するアース配線パターンＥｐがそれぞれ形成されている。これら配線パターンは銅箔等で形成される。また各端子は、銅箔に設けられるスルーホールである。

この欠相検出用回路基板１０における３相配線パターンＬ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐと中性配線パターンＮｐとの間に、ノイズフィルタ用の後述のコンデンサ３１ｒ，３１ｓ，３１ｔの挿入接続が可能なコンデンサ接続部である導通孔ｈｃ５１，ｈｃ５２、導通孔ｈｃ６１，ｈｃ６２、および導通孔ｈｃ７１，ｈｃ７２がそれぞれ形成されている。すなわち、導通孔ｈｃ５１，ｈｃ６１，ｈｃ７１がそれぞれ３相配線パターンＬ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐと導通し、導通孔ｈｃ５２，ｈｃ６２，ｈｃ７２はすべて中性配線パターンＮｐと導通している。

後述の図７に示す後述する２００Ｖの３相３線式交流電源２０の場合に用いるノイズフィルタ用のコンデンサ３１ｒｓの挿入接続が可能な第２のコンデンサ接続部である導通孔ｈｃ８１，ｈｃ８２が、Ｒ相配線パターンＬ１ｐとＳ相配線パターンＬ２ｐとの間に形成されている。

３相配線パターンＬ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐとアース配線パターンＥｐとの間に、後述するコンデンサ３２ｒ，３２ｓ，３２ｔの挿入接続が可能なコンデンサ接続部である導通孔ｈｃ１１１，ｈｃ１１２、導通孔ｈｃ１２１，ｈｃ１２２、および導通孔ｈｃ１３１，ｈｃ１３２がそれぞれ形成されている。すなわち、導通孔ｈｃ１１１，ｈｃ１２１，ｈｃ１３１がそれぞれ３相配線パターンＬ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐと導通し、導通孔ｈｃ１１２，ｈｃ１２２，ｈｃ１３２はすべてアース配線パターンＥｐと導通している。

後述の図７に示す２００Ｖの３相３線式交流電源２０の場合に用いる短絡・切断用部品であるジャンパ線３３ｂの挿入接続が可能な短絡用接続部である導通孔ｈｈ２１，ｈｈ２２が、Ｔ相配線パターンＬ３ｐと中性配線パターンＮｐとの間に形成されている。すなわち、導通孔ｈｈ２１がＴ相配線パターンＬ３ｐと導通し、導通孔ｈｈ２２が中性配線パターンＮｐと導通している。

中性配線パターンＮｐは、導通孔ｈｃ５２，ｈｃ６２，ｈｃ７２および導通孔ｈｈ２２より下流側の位置で途切れて、その先が低圧側整流出力配線パターンＬｐｂとなる。この中性配線パターンＮｐと低圧側整流出力配線パターンＬｐｂとの間に、両パターン間を短絡または切断可能とするための短絡用接続部として、導通孔ｈｈ３１，ｈｈ３２が形成されている。導通孔ｈｈ３１は、中性配線パターンＮｐと導通し、導通孔ｈｈ３２は低圧側整流出力配線パターンＬｐｂと導通している。この導通孔ｈｈ３１，ｈｈ３２に、短絡用部品である後述のジャンパ線３３ａの挿入接続が可能である。すなわち、導通孔ｈｈ３１，ｈｈ３２間へのジャンパ線３３ａの挿入によって中性配線パターンＮｐと低圧側整流出力配線パターンＬｐｂが導通することになる。

Ｒ相配線パターンＬ１ｐは、電源入力端子Ｔｒ用の導通孔ｈｊ１１から出力端子Ｏｕｔ１と対応する位置まで延長されている。このＲ相配線パターンＬ１ｐにおける出力端子Ｏｕｔ１との対応位置に、その出力端子Ｏｕｔ１の挿入接続が可能な導通孔ｈｏ１１が形成されている。

３相配線パターンＬ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐに、整流素子である後述のそれぞれのダイオード３４ｒ，３４ｓ，３４ｔの挿入接続が可能な導通孔ｈｄ１１，ｈｄ１２、導通孔ｈｄ２１，ｈｄ２２、導通孔ｈｄ３１，ｈｄ３２がそれぞれ形成されている。これら導通孔の下流側の３相配線パターンＬ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐが１つの高圧側整流出力配線パターンＬｐａとなり、その高圧側整流出力配線パターンＬｐａ上に通電路形成用の後述の抵抗器３５を挿入接続するための導通孔ｈｒ１１，ｈｒ１２が形成されている。

また、３相配線パターンＬ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐと低圧側整流出力配線パターンＬｐｂとの間に、後述の図７に示す２００Ｖの３相３線式交流電源２０の場合に用いる整流素子であるダイオード５１ｒ，５１ｓ，５１ｔの各々の挿入接続が可能な導通孔ｈｄ４１，ｈｄ４２、導通孔ｈｄ５１，ｈｄ５２、導通孔ｈｄ６１，ｈｄ６２がそれぞれ形成されている。

高圧側整流出力配線パターンＬｐａにおける導通孔ｈｒ１１，ｈｒ１２より下流側と低圧側整流出力配線パターンＬｐｂとの間に、整流出力部として導通孔ｈｐ１１，ｈｐ１２が形成されている。この導通孔ｈｐ１１，ｈｐ１２に、後述のフォトカプラ４０の入力端子の挿入接続が可能である。

整流出力部である導通孔ｈｐ１１，ｈｐ１２と対向する位置に、後述のフォトカプラ４０の出力端子を挿入接続するための導通孔ｈｐ２１，ｈｐ２２が、欠相出力接続部として形成される。この導通孔ｈｐ２１，ｈｐ２２から出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４にかけて欠相検出出力パターンＬｐ１，Ｌｐ２が形成されている。そして、この欠相検出出力パターンＬｐ１，Ｌｐ２上の出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４との対応位置に、その出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４の挿入接続が可能な欠相外部出力部として導通孔ｈａ２１，ｈａ２２が形成されている。

また、整流出力部の導通孔ｈｐ１１に配線パターンＬｐ３が接続され、その配線パターンＬｐ３と低圧側整流出力配線パターンＬｐｂとの間に、後述の誤配線検出回路３６の入力端子の挿入接続が可能な導通孔ｈｘ１１，ｈｘ１２が形成されている。この導通孔ｈｘ１１，ｈｘ１２の近傍には同誤配線検出回路３６の出力端子の挿入接続が可能な導通孔ｈｘ１３が形成され、その導通孔ｈｘ１３の近傍に後述のスイッチング素子、例えば、ＩＧＢＴ３９のベース端子の挿入接続が可能な導通孔ｈｔ１３が形成されている。これら導通孔ｈｘ１３と導通孔ｈｔ１３の相互間に配線パターンＬｐ４が形成されている。

中性配線パターンＮｐは中性入力端子Ｔｎ用の導通孔ｈｊ１４から出力端子Ｏｕｔ２との対応位置まで延長され、その対応位置に、出力端子Ｏｕｔ２の挿入接続が可能な導通孔ｈｏ１２が形成されている。この導通孔ｈｏ１２の近傍の中性配線パターンＮｐ上には、通電路形成用の後述するリレー４１の常開接点４１ａの挿入接続が可能な導通孔ｈｎ１１，ｈｎ１２が形成されている。そして、この導通孔ｈｎ１１，ｈｎ１２と並列の状態に中性配線パターンＮｐ１が形成され、その中性配線パターンＮｐ１上に、突入電流防止用のサーミスタ３７、通電路形成用のダイオード３８、通電路形成用のトランジスタ３９のコレクタ端子・エミッタ端子間をそれぞれ挿入接続可能な導通孔ｈｍ１１，ｈｍ１２、導通孔ｈｄ７１，ｈｄ７２、導通孔ｈｔ１１，ｈｔ１２が形成されている。さらに、この導通孔ｈｄ７１，ｈｄ７２および導通孔ｈｔ１１，ｈｔ１２と並列状態に中性配線パターンＮｐ２が形成され、その中性配線パターンＮｐ２上に、後述する図７の短絡用部品であるジャンパ線５２の挿入接続が可能な導通孔ｈｈ４１，ｈｈ４２が形成されている。

また、上記ｈｎ１１，ｈｎ１２の近傍に後述するリレー４１の励磁コイル４１ｃの挿入接続が可能な導通孔ｈｎ１３，ｈｎ１４が形成され、そのｈｎ１３，ｈｎ１４の近傍に入力端子Ｉｎ１，Ｉｎ２の挿入接続が可能な導通孔ｈｉ１１，ｈｉ１２が形成されている。これら導通孔ｈｎ１３，ｈｎ１４と導通孔ｈｉ１１，ｈｉ１２との間にそれぞれ配線パターンＬｐ５，Ｌｐ６がそれぞれ形成され、その配線パターンＬｐ５，Ｌｐ６の相互間に後述の逆起電力防止用のダイオード４２の挿入接続が可能な導通孔ｈｄ７１，ｈｄ７２が形成されている。

このような構成の欠相検出用回路基板１０における各導通孔に、図３に示すように、電源入力端子Ｔｒ，Ｔｓ，Ｔｔ、中性入力端子Ｔｎ、アース端子Ｔｅ、出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２、出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４、入力端子Ｉｎ１，Ｉｎ２が実装されるとともに、ノイズフィルタ用のコンデンサ３１ｒ，３１ｓ，３１ｔ、アース用のコンデンサ３２ｒ，３２ｓ，３２ｔ、短絡用のジャンパ線３３ａ、半波整流用のダイオード３４ｒ，３４ｓ，３４ｔ、通電路形成用の抵抗器３５、誤配線検出回路３６、突入電流防止用のサーミスタ３７、通電路形成用のダイオード３８、通電路形成用のトランジスタ（ＩＧＢＴ）３９、欠相検出用のフォトカプラ４０の発光ダイオード４０ａとフォトトランジスタ４０ｂ、リレー４１の常開接点４１ａと励磁コイル４１ｃ、逆起電力防止用のダイオード４２がそれぞれ対応する導通孔に実装される。ここで、３相４線式交流電源１用とするため、次の導通孔に対しては、部品が実装されない。導通孔ｈｓ８１、ｈｓ８２間のコンデンサ、導通孔ｈｄ４１，４２間、導通孔ｈｄ５１，５２間、導通孔ｈｄ６１，６２間のダイオード、導通孔ｈｈ２１、ｈｈ２２間のジャンパ線及び導通孔ｈｈ４１、ｈｈ４２間のジャンパ線。以上の部品実装を行うことで、上記ダイオード３４ｒ，３４ｓ，３４ｔにより、半波整流回路が構成される。誤配線検出回路３６は、配線パターンＬｐと中性配線パターンＮｐとの間の入力電圧のレベルを監視することにより、３相４線式交流電源１に対する３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３および中性ラインＮの誤配線を検出する。

こうして必要な部品を実装して半田付けすることで欠相検出用回路基板１０上に４００Ｖ級３相４線式交流電源１用の異常検出回路２が形成される。

ここで、誤配線検出回路３６の動作を図４、図５、図６を参照しながら説明する。
（１）正常接続時
図１のように、３相４線式交流電源１のＲ，Ｓ，Ｔ相および中性点に対して３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３および中性ラインＮが正しく配線接続されている場合、図４に実線で示す２３０Ｖの半波整流電圧がダイオード３４ｒ，３４ｓ，３４ｔの半波整流回路から出力され、それが誤配線検出回路３６に入力される。この入力電圧は、予め定められている適正範囲内である
このとき、誤配線検出回路３６は、入力電圧が適正範囲内に収まっているので、３相４線式交流電源１への配線接続が誤りでないと判定し、オン信号を出力する。このオン信号によりトランジスタ３９がオンし、Ｒ相ラインＬ１と中性ラインＮとの間の線間電圧２３０Ｖが突入電流防止用のサーミスタ３７およびダイオード３８を介して出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２から出力される。この出力電圧によって230Ｖ系負荷２００が動作し、その230Ｖ系負荷２００の制御回路２０１から出力側ノイズ除去用回路４の入力端子Ｉｎ１，Ｉｎ２に対しリレー駆動信号が出力される。このリレー駆動信号により、出力側ノイズ除去用回路４のリレー４１が付勢され、その常開接点４１ａが閉じる。常開接点４１ａが閉じると、Ｒ相ラインＬ１と中性ラインＮとの間の線間電圧２３０Ｖがサーミスタ３７およびダイオード３８を介すことなく常開接点４１ａを介して出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２から出力される。この出力電圧によって230Ｖ系負荷２００の動作が継続し、制御回路２０１によって400Ｖ系負荷１００が駆動制御される。

（２）欠相時
３相４線式交流電源１のＲ，Ｓ，Ｔ相および中性点に対して３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３および中性ラインＮが正しく配線接続されていても、３相４線式交流電源１のＲ相，Ｓ相，Ｔ相のいずれかに欠相が生じることがある。例えば、３相４線式交流電源１のＴ相に欠相が生じると、Ｓ相ラインＴ２とＴ相ラインＴ３の相互間およびＲ相ラインＴ１とＴ相ラインＴ３の相互間の相間電圧が零Ｖとなる。この場合、400Ｖ系負荷１００の適切な動作が困難となる。

この欠相時、図５に破線で示すように、２３０Ｖから零Ｖまで変動する半波整流電圧がダイオード３４ｒ，３４ｓ，３４ｔの半波整流回路から出力され、それが誤配線検出回路３６およびフォトカプラ４０に入力される。このとき、誤配線検出回路３６は、入力電圧が適正範囲外の零Ｖまで下降するので、欠相が生じていると判定し、オフ信号を出力する。このオフ信号によりトランジスタ３９がオフ状態を維持し、Ｒ相ラインＬ１と中性ラインＮとの間の線間電圧２３０Ｖは出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２から出力されない。よって、230Ｖ系負荷２００は動作せず、400Ｖ系負荷１００に対する不要な駆動制御が防止される。

また、このとき、フォトカプラ４０は、２３０Ｖから零Ｖまで変動する半波整流電圧により、それまで継続していたオン状態が断続されるようになり、その断続に伴いオン，オフ信号を出力する。このオン，オフ信号が出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４を介して欠相報知器５に供給される。欠相報知器５は、零Ｖ期間をオン，オフ信号から監視し、零Ｖ期間が電気角６０度であれば欠相が生じたと判定し、その旨を光や音などで報知する。

（３）誤配線時
３相４線式交流電源１のＲ，Ｓ，Ｔ相および中性点に対して３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３および中性ラインＮが正しく配線接続されていない場合、例えばＴ相に中性ラインＮが配線接続され、中性点にＴ相ラインＴ３が配線接続されているような場合、Ｓ相ラインＬ２とＴ相ラインＬ３の相互間およびＲ相ラインＬ１とＴ相ラインＬ３の相互間に本来の相間電圧４００Ｖよりも低い線間電圧２３０Ｖが生じるとともに、Ｒ相ラインＴ１と中性ラインＮとの間に本来の線間電圧２３０Ｖよりも高い相間電圧４００Ｖが生じる。

この場合、図６に実線で示すように、４００Ｖから零Ｖまでレベル変化する半波整流電圧がダイオード３４ｒ，３４ｓ，３４ｔの半波整流回路から出力され、それが誤配線検出回路３６に入力される。

このとき、誤配線検出回路３６は、入力電圧が適正範囲から外れた過剰レベルと零レベルとの間で変化するので、３相４線式交流電源１への配線接続が誤りであると判定し、オフ信号を出力する。このオフ信号によりトランジスタ３９がオフ状態を維持する。したがって、Ｒ相ラインＴ１と中性ラインＮとの間の過剰な相間電圧４００Ｖが230Ｖ系負荷２００に供給されることはなく、230Ｖ系負荷２００の安全が確保される。

［２］次に、２００Ｖの３相３線式交流電源への対応について、電気機器として空気調和機の室外機への適用を例にあげて説明する。当然、回路基板は、図２に示す３相４線式交流電源１のものと同一の図２の欠相検出用回路基板１０が使用される。

図７において、２００Ｖの３相３線式交流電源２０は、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のそれぞれ相間電圧として交流２００Ｖを出力する。この２００Ｖの３相３線式交流電源２０のＲ相，Ｓ相，Ｔ相に３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が接続され、その３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３に異常検出回路３の電源入力端子Ｔｒ，Ｔｓ，Ｔｔが接続される。異常検出回路３のアース端子Ｔｅは接地される。

異常検出回路３は、１つの相間電圧（単相交流電圧）２００Ｖを出力するための出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２、欠相検出信号を出力するための出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４、リレー駆動信号を取り込むための入力端子Ｉｎ１，Ｉｎ２を有する。出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２には単相200Ｖ系負荷４００が接続される。この単相200Ｖ系負荷４００は、室外ファンモータおよび制御回路４０１等を有し、異常検出回路３の出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２から供給される相間電圧２００Ｖにより動作する。制御回路４０１は、当該単相200Ｖ系負荷４００の室外ファンモータおよび３相200Ｖ系負荷３００のインバータの運転を制御するとともに、出力端子Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２から当該単相200Ｖ系負荷４００への相間電圧の供給を異常検出回路３に対するリレー駆動信号の供給によって制御する。出力端子Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４には、欠相を報知するための欠相報知器５が接続される。

この異常検出回路３は、上記した４００Ｖ級３相４線式交流電源１への対応と同じく、欠相検出用回路基板１０の各導通孔に対する電気部品の実装によって形成される。

すなわち、図８に示すように、異常検出回路３が図３の異常検出回路２と異なる点は、中性入力端子Ｔｎが不要なこと、ノイズフィルタ用のコンデンサ３１ｔがＴ相ラインＬ３と中性ラインＮとの間から除去されてノイズフィルタ用のコンデンサ３１ｒｓがＲ相ラインＬ１とＳ相ラインＬ２間に接続されること、Ｔ相ラインＬ３と中性ラインＮとの間がジャンパ線３３ｂの接続により導通されること、中性ラインＮと低圧側整流出力ライン（低圧側整流出力配線パターンＬｐｂ）との間がジャンパ線３３ａの除去により切断されること、３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と低圧側整流出力ライン（低圧側整流出力配線パターンＬｐｂ）との間に整流用のダイオード５１ｒ，５１ｓ，５１ｔが接続されること、誤配線検出回路３６が不要なこと、トランジスタ３９が不要なこと、サーミスタ３７とジャンパ線５２の直列回路がリレー４１の常開接点４１ａに対して並列接続されることである。すなわち、３相３線式交流電源２０用とするために、欠相検出用回路基板１０上の導通孔ｈｃ７１、７２、ｈｈ３１、３２、ｈｊ１４、ｈｘ１１〜１４、ｈｔ１１〜１３、ｈｄ７１，７１には部品が接続されない。

以上の部品挿入により、上記ダイオード５１ｒ，５１ｓ，５１ｔは、ダイオード３４ｒ，３４ｓ，３４ｔと共に全波整流回路を構成する。

こうして必要な部品を実装して半田付けすることで欠相検出用回路基板１０上に２００Ｖの３相３線式交流電源２０用の異常検出回路３が形成される。他の構成は異常検出回路２と同じである。よって、その説明は省略する。

［３］まとめ
以上のように、欠相検出用回路基板１０上に実装する部品の選択により、４００Ｖ級３相４線式交流電源１に適合する異常検出回路２、および２００Ｖの３相３線式交流電源２０に適合する異常検出回路３のどちらかを、欠相検出用回路基板１０上に選択的に構成することができる。つまり、１つの欠相検出用回路基板１０で４００Ｖ級３相４線式交流電源１および２００Ｖの３相３線式交流電源２０の両方に対応することができる。これにより、回路基板の種類および個数を少なくすることができ、コストの低減が図れる。

また、４００Ｖ級３相４線式交流電源１に適合する異常検出回路２では、半波整流回路を用いて欠相などの異常を検出するようにしたため、検出側の回路に加わる電圧が４００Ｖではなく、３２０Ｖ程度となり、誤配線検出回路３６、フォトカプラ（欠相検出器）４０等を構成する各素子に小形で安価な定格の低い部品が使用できる。また、２００Ｖの３相３線式交流電源２０の場合は、全波整流器を用いるため、この場合の検出側の回路に加わる電圧も上述の４００Ｖ級３相４線式交流電源１の場合と略レベルの２８０Ｖ程度となり、後段の素子の共通化を図ることができる。

また、入力側のコンデンサによるフィルタ回路については、４００Ｖ級３相４線式交流電源の場合は、３つのコンデンサ３１ｒ，３１ｓ，３１ｔが３相の各ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と中性ラインＮ間に挿入され、２００Ｖの３相３線式交流電源の場合は、使用されない中性ラインＮと３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３の１つ、本実施形態においては３相ラインＬ３、との間をジャンパ線３３ｂで短絡することで３つのコンデンサ３１ｒ，３１ｓ、３１ｒｓが各３相ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３間に挿入された形となる。この際、２つのコンデンサ３１ｒ，３１ｓを接続する導通孔ｈｃ５１、５２、６１，６２は、４００Ｖ級３相４線式交流電源と２００Ｖの３相３線式交流電源とで共通に使用でき、回路基板の小形化に寄与する。なお、コンデンサ３１ｒ，３１ｓは４００Ｖ級３相４線式交流電源と２００Ｖの３相３線式交流電源の場合には、定格が相違するため、サイズは同一ではないが、定格にかかわらず導通孔へ挿入するための素子の端子間隔は同じものが使用される。なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…４００Ｖ級３相４線式交流電源、２，３…異常検出回路、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…３相ライン、Ｎ…中性ライン、２０…２００Ｖの３相３線式交流電源、１０…共通回路基板（欠相検出用回路基板）、Ｔｒ，Ｔｓ，Ｔｔ…電源入力端子、Ｔｎ…中性点電源入力端子、Ｔｅ…アース端子、Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２…出力端子、Ｏｕｔ３，Ｏｕｔ４…出力端子、Ｉｎ１，Ｉｎ２…入力端子、ｈｃ１１１，ｈｃ１１２…導通孔（第１のコンデンサ接続部）、ｈｃ１２１，ｈｃ１２２…導通孔（第１のコンデンサ接続部）、ｈｃ１３１，ｈｃ１３２…導通孔（第１のコンデンサ接続部）、ｈｃ８１，ｈｃ８２…導通孔（第２のコンデンサ接続部）、３１ｒ，３１ｓ，３１ｔ，３１ｒｓ…コンデンサ、３６…誤配線検出回路、４０…フォトカプラ（欠相検出器）、４１…リレー、１００…400Ｖ系負荷、２００…230Ｖ系負荷、３００…200Ｖ系負荷、４００…単相200Ｖ系負荷

Claims (5)

1. ３相４線式交流電源または３相３線式交流電源に接続される共通の電源入力端子と、この電源入力端子に接続された３相配線パターンと、３相４線式交流電源の中性ラインに接続される中性入力端子と、この中性入力端子に接続された中性配線パターンと、高圧側整流出力配線パターンと、低圧側整流出力配線パターンと、前記３相配線パターンと前記高圧側整流出力配線パターンとに設けられ、前記３相配線パターンと前記高圧側整流出力配線パターンとの間に整流素子を挿入可能とする上側整流素子接続部と、前記３相配線パターンと前記低圧側整流出力配線パターンまたは前記中性配線パターンに設けられ、前記３相配線パターンと前記低圧側整流出力配線パターンまたは前記中性配線パターンとの間に整流素子を挿入可能とする下側整流素子接続部と、前記中性配線パターンと前記低圧側整流出力配線パターンとの間を短絡または切断可能な短絡用接続部と、前記高圧側整流出力配線パターン及び前記低圧側整流出力配線パターンにそれぞれ設けられた整流出力部とを備えることを特徴とする欠相検出用回路基板。
2. 前記整流出力部にフォトカプラの入力端子を接続した時に前記フォトカプラの出力端子が接続される欠相出力接続部と、この欠相出力接続部に接続された欠相検出出力パターンと、この欠相検出出力パターンに設けられた欠相外部出力部とを設けたことを特徴とする請求項１記載の欠相検出用回路基板。
3. 前記３相配線パターンと前記中性配線パターンとの間にフィルタ用のコンデンサが挿入可能なコンデンサ接続部と、前記３相配線パターンのうちの１相の配線パターンと前記中性配線パターンとの間を短絡または接続可能な短絡用接続部と、前記３相配線パターンのうち前記短絡用接続部が設けられていない２相の配線パターンの相互間にフィルタ用のコンデンサを接続可能な第２のコンデンサ接続部とを備えることを特徴とする請求項１記載の欠相検出用回路基板。
4. １つの共通回路基板と、
   この共通回路基板に対する電気部品の接続位置に応じて、３相４線式交流電源に対する誤配線検出用および欠相検出用として、または３相３線式交流電源に対する欠相検出用として、選択的に形成される異常検出回路とを備え、
   前記３相４線式交流電源に対する誤配線検出用および欠相検出用として形成される前記異常検出回路は、前記３相４線式交流電源の各相ラインに接続される半波整流回路と、この半波整流回路の出力電圧に基づいて前記３相４線式交流電源への誤配線を検出する誤配線検出回路と、前記半波整流回路の出力電圧に基づいて前記３相４線式交流電源の欠相を検出する欠相検出器とを有し、
   前記３相３線式交流電源に対する欠相検出用として形成される前記異常検出回路は、前記３相３線式交流電源の各相ラインに接続される全波整流回路と、この全波整流回路の出力電圧に基づいて前記３相３線式交流電源の欠相を検出する欠相検出器とを有する、
   ことを特徴とする電気機器。
5. 前記誤配線検出回路は、前記半波整流回路の出力電圧が予め定められた適正範囲を超えて所定レベルと零レベルとの間で変化する場合に、前記３相４線式交流電源への配線接続が誤りであると判定する、
   前記欠相検出器は、前記半波整流回路または前記全波整流回路の出力電圧が零レベルより高い場合にオンして零レベルの場合にオフするフォトカプラであり、非欠相時はオン状態の継続によりオン信号を出力し、欠相時はオン状態の断続によりオン，オフ信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項４記載の電気機器。

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