JP3106859U - アーク放電保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アーク放電保護装置の提供。
【解決手段】 本考案は高圧出力区間において異常現象時に発生するアーク放電効果に対して、変圧ユニットにより高圧出力区間の高圧アーク放電信号を受け取り低圧アーク放電信号に変換し、並びにろ波ユニットにより判断準位を提供して非正常周波数信号をスクリーニングし検出した後、整流ユニットにより非正常周波数信号を受け取り並びに整流し、且つ整流後にアーク雑波を出力し、タッチコントロールユニットにより、上述のアーク雑波を検出し並びにトリガ信号を制御ユニット或いは駆動ユニットに出力して動作停止させてアーク放電効果が周辺部品に対して熱累積を形成する時の火花或いは焼損の状況の発生を防止する。これにより、本考案は直接ロジック回路によりアーク放電状況が発生したか否かを判断し、且つ発生時には即刻高圧出力区間を中断し、部品組立コストが低く経済効果に符合するものとされる。
【選択図】 図３

Description

本考案は高圧出力区間において異常現象時にアーク放電効果が発生する時、検出と制御信号のトリガを行ない高圧出力区間に高圧出力を停止させる保護装置に関する。

いわゆるアーク放電現象は二つの電極の間に高ボルトの電圧を印加してそれらをゆっくりと接近させて二つの電極を一定の距離まで接近させる時に、二つの電極の間にアーク状の火花が出現する現象を指し、その状況は雷雲が発生する稲妻に類似するが、稲妻が一瞬でなくなるのに対して、電極の間の火花は長時間存在して累積を形成する。

電子回路の領域にあって、アーク放電現象は電子装置を破壊して電子回路にアンバランスを形成し、厳重な場合は、人の生命や安全を脅かす。伝統的な高圧出力負荷装置（例えば冷陰極管、マイナスイオン生成器、テレビジョン受像管）を例とすると、負荷装置が高電圧を受ける前に、接触不良、環境温度や湿度の変化或いは電子回路中の一部の部品の破損があると、前述のアーク放電現象が発生しうる。このため、いかにアーク放電部分にアーク放電保護装置を取り付けて負荷装置の損壊を防止するかが現在業者の研究開発の重点とされている。以下にアーク放電を発生しやすい設計と装置、例えば伝統的な高圧変圧器、セラミック式圧電変圧器の昇圧装置に運用されているアーク放電保護装置について説明する。
一．図１に示されるように、一般の高圧変圧器或いはセラミック式変圧器は、自身に存在する固定作業周波数と、制御ユニット１１が提供する制御周波数が相互に交替するよう組み合わされ、並びに交替の間に高ボルトの交流電流が発生する。別に昇圧ユニット１３の出力端に接触不良或いはその他の不明な因子により断裂部分或いは小さいギャップが発生すると、アーク放電保護現象が発生しうる。アーク現象は高圧アーク状態に属し、直接に周囲の部品の使用寿命に影響を与えるほか、間接的に負荷１４に影響を与える。このため、通常は漏電保護装置３０が組み合わされ、この漏電保護装置３０内部に取り付けられた短絡保護用の漏電スイッチによ放電効果発生時に開路を形成する。しかし、この漏電保護装置３０は通常振動力が比較的小さい機械設備に設置され、そうでなければアーク噴出方向にあって十分な飛アーク距離の保留を保証できない。このため漏電保護装置３０は機械振動が大きい或いは磁場強度が変わる位置への取付には向かず、且つこの漏電保護装置３０は取付上、水、塵等の因子の危害について考慮しなければならず、その他の余分の必要な防護措置の採用が必須であり、実用性が不良で、取付コストも経済効果に符合しない。
二．図２は圧電片方式で変圧器で構成された昇圧ユニット１３であり、この昇圧ユニット１３は変圧器（圧電片）１３１及び回路板１３３を具え、該変圧器（圧電片）１３１及び回路板１３３は導線部分１３２で接続され、且つ回路板１３３と負荷１４は抜挿装置を利用して挿入部分１３４を形成し、インバータ回路の例では、アーク放電効果を発生する因子には、（一）温度と湿度の変化により導線部分１３２の断裂或いは接触不良を形成する。（二）変圧器（圧電片）１３１の老化或いは故障による断裂、（三）挿入部分１３４の老化或いは不当な使用によるプラグとソケット間のギャップの形成、（四）負荷１４が形成する開路状態、以上の因子はいずれも出力端より出力される高電圧にアーク放電信号を出現させる。図２ではアークディフレクション装置４０を利用してアーク放電信号を受け取った後に接地端に案内している。ただしこの装置は全部のアーク放電信号を排除することはできず、ゆえに全体の回路の動作を制御できず、ゆえに昇圧ユニット１３は依然として接触不良、温度湿度の変化等により残留するアーク放電信号を有し、且つ伝導接地の過程中に、変圧器（圧電片）１３１が組付けられた回路板３３は変圧器（圧電片）１３１が続けて昇圧放電することによりアーク効果を有し、このため熱累積或いは火花を形成して焼損の状況を発生する。

以上の説明から分かるように、周知のアーク放電保護装置は完全にはアーク放電効果を防止できず、且つ多くの制限を受け、用途は広くない。

本考案は完全なアーク放電保護装置を提供し、不安全な状況が発生する時、全体の回路を停止させて回路板或いはその他の電子部品がアーク放電効果により損壊するのを防止し、アーク放電効果を有効に防止する目的を達成するものである。

本考案は高圧出力区間において異常現象時にアーク放電効果が発生する時に、検出と制御信号をトリガを行ない高圧出力区間に高圧出力を停止させるアーク放電保護装置を提供するものである。

請求項１の考案は、高圧出力区間において異常現象時に発生するアーク放電効果を防止するのに用いられ、該高圧出力区間が電源入力を提供する電源ユニット（１０）、電圧分配信号を提供する制御ユニット（１１）、前述の電源及び電圧分配信号を受け取り並びに電圧変換を行なう駆動ユニット（１２）、変換後の電圧を受け取り並びに変圧して高圧となす昇圧ユニット（１３）、及び前述の昇圧ユニット（１３）の高圧出力端に接続された負荷（１４）を具えたアーク放電保護装置（２０）において、
変圧ユニット（２１）が、上述の高圧出力区間の釈放する高圧アーク放電信号を受け取り並びに低圧アーク放電信号に変換し、
ろ波ユニット（２２）が、上述の変圧ユニット（２１）の低圧アーク放電信号を受け取り、並びに判断準位（２ｄ）を提供して非正常周波数信号（２ｃ）をスクリーニングし検出し、
整流ユニット（２３）が、上述のろ波ユニット（２２）の非正常周波数信号（２ｃ）を受け取り並びに整流し、且つ整流後にアーク雑波（２ｂ）を出力し、
タッチコントロールユニット（２４）が、上述のアーク雑波（２ｂ）を検出し並びにトリガ信号を制御ユニット（１１）或いは駆動ユニット（１２）に出力して動作停止させてアーク放電効果を防止することを特徴とする、アーク放電保護装置としている。
請求項２の考案は、請求項１記載のアーク放電保護装置において、ろ波ユニット（２２）はローパスフィルタ（２２ａ）或いはハイパスフィルタ（２２ｂ）或いはローパスフィルタ（２２ａ）とハイパスフィルタ（２２ｂ）が組み合わされてなるバンドリジェクトフィルタ（２２ｃ）とされることを特徴とする、アーク放電保護装置としている。
請求項３の考案は、請求項１記載のアーク放電保護装置において、変圧ユニット（２１）にグループ抵抗装置で組成された分圧回路が利用されたことを特徴とする、アーク放電保護装置としている。
請求項４の考案は、請求項１記載のアーク放電保護装置において、整流ユニット（２３）にダイオードとコンデンサで組成された整流回路が利用されたことを特徴とする、アーク放電保護装置としている。
請求項５の考案は、請求項１記載のアーク放電保護装置において、タッチコントロールユニット（２４）にＳＣＲ或いはインバータが利用されたことを特徴とする、アーク放電保護装置としている。

本考案によると、高圧出力区間のいずれかの位置に損壊或いは断裂が発生する時、負荷（１４）が高圧駆動を受けられずアーク放電効果が誘発される。この時、ろ波ユニット（２２）の判断準位（２ｄ）を超過する非正常周波数信号（２ｃ）がろ波ユニット（２２）を通過して整流ユニット（２３）に進入し、このとき整流ユニット（２３）が非正常周波数信号（２ｃ）を整流してアーク雑波（２ｂ）とした後、タッチコントロールユニット（２４）が検出してトリガ信号を発生して制御ユニット（１１）或いは駆動ユニット（１２）に作動停止させ、全体の高圧出力区間が当然即刻高圧変換及び出力を停止し、これによりそれ以上アーク放電効果が発生せず、周辺部品に熱累積或いは火花を発生させず、これにより焼損の危険の発生を防止できる。

本考案は高圧出力区間において異常現象時に発生するアーク放電効果に対して、変圧ユニットにより高圧出力区間の高圧アーク放電信号を受け取り低圧アーク放電信号に変換し、並びにろ波ユニットにより判断準位を提供して非正常周波数信号をスクリーニングし検出した後、整流ユニットにより非正常周波数信号を受け取り並びに整流し、且つ整流後にアーク雑波を出力し、タッチコントロールユニットにより、上述のアーク雑波を検出し並びにトリガ信号を制御ユニット或いは駆動ユニットに出力して動作停止させてアーク放電効果が周辺部品に対して熱累積を形成する時の火花或いは焼損の状況の発生を防止する。これにより、本考案は直接ロジック回路によりアーク放電状況が発生したか否かを判断し、且つ発生時には即刻高圧出力区間を中断し、部品組立コストが低く経済効果に符合するものとされる。

図３に示されるように、本考案のアーク放電保護装置（２０）は高圧出力区間において異常現象時に発生するアーク放電効果を防止するのに用いられ、該高圧出力区間は電源入力を提供する電源ユニット（１０）、電圧分配信号を提供する制御ユニット（１１）、前述の電源及び電圧分配信号を受け取り並びに電圧変換を行なう駆動ユニット（１２）、変換後の電圧を受け取り並びに変圧して高圧となす昇圧ユニット（１３）、及び前述の昇圧ユニット（１３）の高圧出力端に接続された負荷（１４）（該負荷（１４）は高圧駆動の電子製品を指し、冷陰極管、マイナスイオン生成器等とされうる）を具えている。この高圧出力区間の電源入力、電圧分配、変換変圧及び高圧駆動原理は周知の技術に属し、本願の技術の特徴ではないため説明を省略する。

本考案のアーク放電保護装置（２０）は、上述の高圧出力区間の釈放する高圧アーク放電信号を受け取り、本実施例の昇圧ユニット（１３）は、変圧器（１３１）と回路板（１３３）を具え、アーク放電効果発生点としては、変圧器（１３１）（断裂時）、変圧器（１３１）と回路板（１３３）の導線部分（１３２）（導線１３２が温度、湿度等により老化断裂を発生した時）、回路板（１３３）と負荷（１４）の挿入部分（１３４）（挿入部分１３４の老化或いは不当な使用によりプラグとソケット間に小ギャップが発生する時）がある。以上の因子が発生する時、高圧出力区間が高圧アーク放電信号を発生する。この時、グループ抵抗装置で組成された分圧回路の放電信号を利用し、並びに判断準位（２ｄ）を提供し、非正常周波数信号（２ｃ）を検出し、この非正常周波数信号（２ｃ）はダイオード及びコンデンサで組成された整流回路の整流ユニット（２３）に受信され並びに整流され、且つ整流後にアーク雑波（２ｂ）が出力される。このアーク雑波（２ｂ）がＳＣＲ或いはインバータとされるタッチコントロールユニット（２４）に検出された後、タッチコントロールユニット（２４）がトリガ信号を制御ユニット（１１）或いは駆動ユニット（１２）に送り動作を停止させてアーク放電効果を防止する。

上述のろ波ユニット（２２）はローパスフィルタ（２２ａ）或いはハイパスフィルタ（２２ｂ）或いはローパスフィルタ（２２ａ）とハイパスフィルタ（２２ｂ）が組み合わされてなるバンドリジェクトフィルタ（２２ｃ）とされる。図３、５、７はその回路フロー表示図である。図４、６、８は各実施例のスペクトル表示図（縦軸は波幅、横軸は周波数）であり、正常な高圧出力区間で作業する状態にあっては、高圧作業周波数（２ａ）のほか、一部のアーク雑波（２ｂ）が発生し、この時、ろ波ユニット（２２）が周波数準位（２ｄ）を提供し、アーク雑波（２ｂ）をスクリーニングし、その出力波形と効率を一定基準に維持する。

上述の高圧出力区間のいずれかの位置に損壊或いは断裂が発生すると、負荷（１４）が高圧駆動を受けられずアーク放電効果が誘発される。この時、ろ波ユニット（２２）の判断準位（２ｄ）を超過する非正常周波数信号（２ｃ）がろ波ユニット（２２）を通過して整流ユニット（２３）に進入し、このとき整流ユニット（２３）が非正常周波数信号（２ｃ）を整流してアーク雑波（２ｂ）とした後、タッチコントロールユニット（２４）が検出してトリガ信号を発生して制御ユニット（１１）或いは駆動ユニット（１２）に作動停止させ、全体の高圧出力区間が当然即刻高圧変換及び出力を停止し、これによりそれ以上アーク放電効果が発生せず、周辺部品に熱累積或いは火花を発生させず、これにより焼損の危険の発生を防止できる。

周知の漏電保護装置の構造図である。 周知のアーク放電転向装置の構造図である。 本考案のローパスフィルタの回路フローブロック図である。 図３のスペクトル表示図である。 本考案のハイパスフィルタの回路フローブロック図である。 図５のスペクトル表示図である。 本考案のバンドリジェクトフィルタの回路フローブロック図である。 図７のスペクトル表示図である。

符号の説明

１０ 電源ユニット
１１ 制御ユニット
１２ 駆動ユニット
１３ 昇圧ユニット
１３１ 変圧器（圧電片）
１３２ 導線
１３３ 回路板
１３４ 挿入部分
１４ 負荷
２０ アーク放電保護装置
２１ 変圧ユニット
２２ ろ波ユニット
２３ 整流ユニット
２ｄ 判断準位
２ｃ 非正常周波数信号
２ｂ アーク雑波
２４ タッチコントロールユニット
２２ａ ローパスフィルタ
２２ｂ ハイパスフィルタ
２２ｃ バンドリジェクトフィルタ
３０ 漏電保護装置
４０ アークディフレクション装置

Claims (5)

1. 高圧出力区間において異常現象時に発生するアーク放電効果を防止するのに用いられ、該高圧出力区間が電源入力を提供する電源ユニット（１０）、電圧分配信号を提供する制御ユニット（１１）、前述の電源及び電圧分配信号を受け取り並びに電圧変換を行なう駆動ユニット（１２）、変換後の電圧を受け取り並びに変圧して高圧となす昇圧ユニット（１３）、及び前述の昇圧ユニット（１３）の高圧出力端に接続された負荷（１４）を具えたアーク放電保護装置（２０）において、
   変圧ユニット（２１）が、上述の高圧出力区間の釈放する高圧アーク放電信号を受け取り並びに低圧アーク放電信号に変換し、
   ろ波ユニット（２２）が、上述の変圧ユニット（２１）の低圧アーク放電信号を受け取り、並びに判断準位（２ｄ）を提供して非正常周波数信号（２ｃ）をスクリーニングし検出し、
   整流ユニット（２３）が、上述のろ波ユニット（２２）の非正常周波数信号（２ｃ）を受け取り並びに整流し、且つ整流後にアーク雑波（２ｂ）を出力し、
   タッチコントロールユニット（２４）が、上述のアーク雑波（２ｂ）を検出し並びにトリガ信号を制御ユニット（１１）或いは駆動ユニット（１２）に出力して動作停止させてアーク放電効果を防止することを特徴とする、アーク放電保護装置。
2. 請求項１記載のアーク放電保護装置において、ろ波ユニット（２２）はローパスフィルタ（２２ａ）或いはハイパスフィルタ（２２ｂ）或いはローパスフィルタ（２２ａ）とハイパスフィルタ（２２ｂ）が組み合わされてなるバンドリジェクトフィルタ（２２ｃ）とされることを特徴とする、アーク放電保護装置。
3. 請求項１記載のアーク放電保護装置において、変圧ユニット（２１）にグループ抵抗装置で組成された分圧回路が利用されたことを特徴とする、アーク放電保護装置。
4. 請求項１記載のアーク放電保護装置において、整流ユニット（２３）にダイオードとコンデンサで組成された整流回路が利用されたことを特徴とする、アーク放電保護装置。
5. 請求項１記載のアーク放電保護装置において、タッチコントロールユニット（２４）にＳＣＲ或いはインバータが利用されたことを特徴とする、アーク放電保護装置。
   

Images