JP6246013B2 - 三相交流電源用切替回路 - Google Patents

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Description

本発明は、複数種類の三相交流電源に対応可能な三相交流電源用切替回路に関する。
三相交流電源を利用した様々な技術が存在する。特許文献１には、三相交流電源を利用した一例としての技術（以下、関連技術Ａともいう）が開示されている。関連技術Ａでは、３つの電力変換部が使用される。また、関連技術Ａでは、入力電圧が高い場合、三相交流電源と各電力変換部とをスター結線し、入力電圧が低い場合、三相交流電源と各電力変換部とをデルタ結線するように、切り替えの制御を行う。これにより、広範囲な入力電圧に対して、後段回路の各素子の耐圧を保障している。
なお、関連技術Ａでは、切り替えの制御を行う切替手段として、サイリスタが使用される。また、関連技術Ａでは、三相交流電源の相間電圧（２００Ｖまたは４００Ｖ）に基づいて、切替手段の状態を切り替えている。
特許第３９００４４４号公報
なお、三相交流電源には、三相３線式、三相４線式というように、複数種類の方式が存在する。そのため、複数種類の三相交流電源に対応可能な三相交流電源用切替回路が求められる。
関連技術Ａでは、上記の切替手段を使用することにより、複数種類の三相交流電源に対応可能である。しかしながら、関連技術Ａでは、切替手段としてサイリスタを用いている。そのため、関連技術Ａでは、サイリスタを切り替える為の駆動回路、タイミング制御回路、切り替えの制御を行うか否かを判断する回路等が必要となる。したがって、関連技術Ａでは、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成が複雑であるという問題点がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成が複雑になることを抑制した三相交流電源用切替回路を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る三相交流電源用切替回路は、三相交流を構成する第１相、第２相および第３相をそれぞれ受信するための３つの第１入力端子と接続され、かつ、Ｎ相である第４相を受信するための第２入力端子と接続される。前記三相交流電源用切替回路は、前記３つの第１入力端子に、それぞれ対応する３つの出力端子と、第１導通状態および第１非導通状態のいずれかに設定される第１操作回路と、前記第１操作回路により制御される第１コンタクタと、第２導通状態および第２非導通状態のいずれかに設定される第２操作回路と、前記第２操作回路により制御される第２コンタクタと、を備え、前記第２操作回路は、（ａ１）前記三相交流電源用切替回路が前記第１相および前記第４相を受信した場合、前記第２導通状態に設定され、（ａ２）前記三相交流電源用切替回路が前記第１相および前記第４相の少なくとも一方を受信していない場合、前記第２非導通状態に設定され、前記第２コンタクタは、内部スイッチを含み、前記内部スイッチは、（ａ３）前記第２操作回路の状態が前記第２非導通状態である場合、第３導通状態に設定され、（ａ４）前記第２操作回路の状態が前記第２導通状態である場合、第３非導通状態に設定され、前記第２コンタクタは、（ａ５）前記第２操作回路の状態が前記第２非導通状態である場合、前記第２入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に非接続とし、（ａ６）前記第２操作回路の状態が前記第２導通状態である場合、前記第２入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に接続し、前記第１操作回路は、（ａ７）前記三相交流電源用切替回路が前記第２相を受信し、かつ、前記内部スイッチの状態が前記第３導通状態である場合、前記第１導通状態に設定され、（ａ８）前記内部スイッチの状態が前記第３非導通状態である場合、前記第１非導通状態に設定され、前記第１コンタクタは、（ａ９）前記第１操作回路の状態が前記第１非導通状態である場合、前記３つの第１入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に非接続とし、（ａ１０）前記第１操作回路の状態が前記第１導通状態である場合、前記３つの第１入力端子を、それぞれ、前記３つの出力端子と電気的に接続する。
本発明によれば、前記第２操作回路は、前記三相交流電源用切替回路が前記第１相および前記第４相を受信した場合、前記第２導通状態に設定される。前記内部スイッチは、前記第２操作回路の状態が前記第２導通状態である場合、前記第３非導通状態に設定される。前記第２コンタクタは、前記第２操作回路の状態が前記第２導通状態である場合、前記第２入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に接続する。
前記第１コンタクタは、前記内部スイッチの状態が前記第３非導通状態である場合、前記３つの第１入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に非接続とする。
したがって、三相交流電源用切替回路は、前記第４相を供給する三相交流電源が使用される場合、第２入力端子が受信する前記第４相を、前記３つの出力端子から出力可能となる。
また、前記三相交流電源用切替回路が前記第１相および前記第４相の少なくとも一方を受信していない場合、前記内部スイッチは第３導通状態に設定され、かつ、前記第２コンタクタは前記第２入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に非接続とする。
また、前記第１操作回路は、前記三相交流電源用切替回路が前記第２相を受信し、かつ、前記内部スイッチの状態が前記第３導通状態である場合、前記第１導通状態に設定される。前記第１コンタクタは、前記第１操作回路の状態が前記第１導通状態である場合、前記３つの第１入力端子を、それぞれ、前記３つの出力端子と電気的に接続する。
したがって、三相交流電源用切替回路は、以下の状況Ｎにおいて、前記３つの第１入力端子がそれぞれ受信する第１相、第２相および第３相を、それぞれ、３つの出力端子から出力可能となる。
状況Ｎは、当該三相交流電源用切替回路が前記第１相および前記第４相の少なくとも一方を受信してなく、かつ、前記三相交流電源用切替回路が前記第２相を受信し、かつ、前記内部スイッチの状態が前記第３導通状態である状況である。
すなわち、三相交流電源用切替回路は、前記第４相を供給しない三相交流電源が使用される場合、第１相、第２相および第３相を、それぞれ、３つの出力端子から出力可能となる。
上記により、三相交流電源用切替回路は、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成を有する。
また、上記の構成により、三相交流電源用切替回路は、第２コンタクタに含まれる内部スイッチの状態を利用して、第１コンタクタを制御する第１操作回路の状態を制御する。すなわち、三相交流電源用切替回路は、第１操作回路の状態を制御するために、第２コンタクタに含まれる内部スイッチを有効活用する。したがって、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成が複雑になることを抑制することができる。
以上により、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成が複雑になることを抑制した三相交流電源用切替回路を提供することができる。
本発明の実施の形態１に係る三相交流電源用切替回路の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る三相交流電源用切替回路の動作状態を示すロジック表を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る三相交流電源用切替回路の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る三相交流電源用切替回路の動作状態を示すロジック表を示す図である。 三相交流電源用切替回路を用いた電源システムの構成例を示す図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る三相交流電源用切替回路１００の構成を示す図である。図１を参照して、三相交流電源用切替回路１００は、入力端子部８と電気的に接続される。以下においては、「構成要素Ａと構成要素Ｂとが電気的に接続されている」旨を、「電気的に」の記載を省略して、「構成要素Ａと構成要素Ｂとが接続されている」と表現する場合がある。
入力端子部８には、三相交流電源（図示せず）が接続される。当該三相交流電源は、三相交流を構成するＲ相、Ｓ相およびＴ相を供給する。Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の各々は、交流である。なお、三相交流電源の種類が、三相４線式である場合、当該三相交流電源は、さらに、交流であるＮ相を供給する。以下においては、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相およびＮ相を、それぞれ、Ｒ、Ｓ、ＴおよびＮとも表記する。
入力端子部８は、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴ，８ｂＮを含む。すなわち、三相交流電源用切替回路１００は、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴ，８ｂＮと接続される。
入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴは、それぞれ、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相を受信するための端子である。以下においては、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴの各々を、入力端子８ａともいう。
入力端子８ｂＮは、Ｎ相を受信するための端子である。また、入力端子８ｂＮは、中性線を接続するための端子である。
三相交流電源用切替回路１００は、コンタクタ１０，２０と、操作回路１５，２５と、出力端子９１，９２，９３とを備える。出力端子９１，９２，９３は、それぞれ、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴに対応する端子である。
コンタクタ１０，２０の各々は、交流操作形の電磁接触器である。電磁接触器は、電磁石の磁力を利用して動作する。操作回路１５は、コンタクタ１０を制御するための回路である。操作回路２５は、コンタクタ２０を制御するための回路である。
操作回路２５は、端子２５ａ，２５ｂおよびコイル２５ｃを含む。端子２５ａと端子２５ｂとは、コイル２５ｃにより接続される。端子２５ａは、入力端子８ｂＮと接続される。端子２５ｂは、入力端子８ａＲと接続される。
操作回路２５は、導通状態および非導通状態のいずれかに設定される。具体的には、操作回路２５は、端子２５ｂがＲ相を受信し、かつ、端子２５ａがＮ相を受信した場合、導通状態に設定される。すなわち、操作回路２５は、三相交流電源用切替回路１００がＲ相およびＮ相を受信した場合、導通状態に設定される。なお、操作回路２５は、三相交流電源用切替回路１００がＲ相およびＮ相の少なくとも一方を受信していない場合、非導通状態に設定される。
コンタクタ２０は、内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３，２１ｂを含む。内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々は、操作回路２５の状態に応じて、導通状態および非導通状態のいずれかに設定される。
内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々の一方端は、入力端子８ｂＮと接続される。内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の他方端は、それぞれ、出力端子９１，９２，９３と接続される。
内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々は、操作回路２５の状態が非導通状態である通常時では、非導通状態に設定される。内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々は、操作回路２５の状態が導通状態である場合、導通状態に設定される。すなわち、内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々は、ａ接点として機能する。
内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々が導通状態である場合、入力端子８ｂＮは、出力端子９１，９２，９３と接続される。以下においては、内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々を、単に、内部スイッチ２１ａともいう。
コンタクタ２０は、上記の各内部スイッチ２１ａの動作により、操作回路２５の状態に応じて、導通状態および非導通状態のいずれかに設定される。具体的には、コンタクタ２０は、各内部スイッチ２１ａの動作により、操作回路２５の状態が非導通状態である場合、入力端子８ｂＮと出力端子９１，９２，９３とを電気的に非接続とする。また、コンタクタ２０は、各内部スイッチ２１ａの動作により、操作回路２５の状態が導通状態である場合、入力端子８ｂＮと出力端子９１，９２，９３とを電気的に接続する。
内部スイッチ２１ｂの一方端は、入力端子８ａＲと接続される。内部スイッチ２１ｂの他方端は、詳細は後述するが、操作回路１５と接続される。
内部スイッチ２１ｂは、操作回路２５の状態に応じて、導通状態および非導通状態のいずれかに設定される。具体的には、内部スイッチ２１ｂは、操作回路２５の状態が非導通状態である場合、導通状態に設定される。また、内部スイッチ２１ｂは、操作回路２５の状態が導通状態である場合、非導通状態に設定される。すなわち、内部スイッチ２１ｂは、ｂ接点として機能する。
操作回路１５は、端子１５ａ，１５ｂおよびコイル１５ｃを含む。端子１５ａと端子１５ｂとは、コイル１５ｃにより接続される。操作回路１５の一方端は、入力端子８ａＳと接続される。操作回路１５の他方端は、内部スイッチ２１ｂの他方端と接続される。具体的には、端子１５ａは、入力端子８ａＳと接続される。端子１５ｂは、内部スイッチ２１ｂの他方端と接続される。
また、操作回路１５は、導通状態および非導通状態のいずれかに設定される。具体的には、操作回路１５は、端子１５ａがＳ相を受信し、かつ、端子１５ｂが、Ｒ相を受信した場合、導通状態に設定される。すなわち、操作回路１５は、三相交流電源用切替回路１００がＳ相を受信し、かつ、内部スイッチ２１ｂの状態が導通状態である場合、導通状態に設定される。なお、操作回路１５は、内部スイッチ２１ｂの状態が非導通状態である場合、非導通状態に設定される。
コンタクタ１０は、内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３を含む。内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々は、操作回路１５の状態に応じて、導通状態および非導通状態のいずれかに設定される。
内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の一方端は、それぞれ、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴと接続される。内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の他方端は、それぞれ、出力端子９１，９２，９３と接続される。
内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々は、操作回路１５の状態が非導通状態である通常時では、非導通状態に設定される。内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々は、操作回路１５の状態が導通状態である場合、導通状態に設定される。すなわち、内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々は、ａ接点として機能する。
内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々が導通状態である場合、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴは、それぞれ、出力端子９１，９２，９３と接続される。以下においては、内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々を、単に、内部スイッチ１１ａともいう。
コンタクタ１０は、上記の各内部スイッチ１１ａの動作により、操作回路１５の状態に応じて、導通状態および非導通状態のいずれかに設定される。具体的には、コンタクタ１０は、各内部スイッチ１１ａの動作により、操作回路１５の状態が非導通状態である場合、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴと出力端子９１，９２，９３とを電気的に非接続とする。また、コンタクタ１０は、操作回路１５の状態が導通状態である場合、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴを、それぞれ、出力端子９１，９２，９３と電気的に接続する。
以上の構成の三相交流電源用切替回路１００は、コンタクタ２０に含まれる内部スイッチ２１ｂの状態を利用して、コンタクタ１０を制御する操作回路１５の状態を制御する。
以下においては、コンタクタ１０，２０を、それぞれ、コンタクタＡおよびコンタクタＢともいう。また、以下においては、操作回路２５を、操作回路Ｂともいう。また、以下においては、三相３線式の三相交流電源を、三相交流電源３Ｐともいう。また、以下においては、三相４線式の三相交流電源を、三相交流電源４Ｐともいう。
三相交流電源３Ｐは、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相を、それぞれ、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴへ供給する。三相交流電源４Ｐは、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相およびＮ相を、それぞれ、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴ，８ｂＮへ供給する。
次に、図２のロジック表Ｔ１０を用いて、三相交流電源用切替回路１００の動作について説明する。図２において、「中性線」とは、入力端子部８の入力端子８ｂＮに接続するための中性線の有無を示す。「ＯＮ」および「ＣＬＯＳＥ」は、「導通状態」を示す。「ＯＦＦ」および「ＯＰＥＮ」は、「非導通状態」を示す。
まず、入力端子部８に、三相交流電源４Ｐが接続された構成（以下、構成Ａともいう）について説明する。具体的には、構成Ａにおける三相交流電源用切替回路１００の動作（以下、動作Ａともいう）について説明する。なお、構成Ａでは、三相交流電源４Ｐと、入力端子部８の入力端子８ｂＮとは、中性線により接続される。
動作Ａでは、端子２５ｂがＲ相を受信し、かつ、端子２５ａがＮ相を受信することにより、操作回路２５は、導通状態に設定される。これにより、端子２５ａと端子２５ｂとの間に電流が流れる。その結果、コンタクタ２０（コンタクタＢ）において、内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々は、導通状態に設定される。これにより、Ｎ相は、内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３を介して、出力端子９１，９２，９３から出力される。
また、操作回路２５の状態が導通状態である場合、ｂ接点としての内部スイッチ２１ｂは、非導通状態に設定される。これにより、端子１５ａと端子１５ｂとの間には電流が流れない。すなわち、操作回路１５の状態は、非導通状態である。そのため、コンタクタ１０（コンタクタＡ）の内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々の状態は、非導通状態である。すなわち、動作Ａでは、三相交流電源用切替回路１００の出力端子９１，９２，９３からは、Ｎ相が出力される。
次に、入力端子部８に、三相交流電源３Ｐが接続された構成（以下、構成Ｂともいう）について説明する。具体的には、構成Ｂにおける三相交流電源用切替回路１００の動作（以下、動作Ｂともいう）について説明する。なお、構成Ｂでは、入力端子８ｂＮには、中性線は接続されない。
動作Ｂでは、操作回路２５の状態は、非導通状態である。この場合、端子２５ａと端子２５ｂとの間に電流は流れない。操作回路２５の状態が非導通状態である場合、コンタクタ２０（コンタクタＢ）において、内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々の状態は、非導通状態である。
また、操作回路２５の状態が非導通状態である場合、ｂ接点としての内部スイッチ２１ｂの状態は、導通状態である。これにより、端子１５ｂは、内部スイッチ２１ｂを介して、入力端子８ａＲが受信したＲ相を受信する。また、端子１５ａは、入力端子８ａＳが受信したＳ相を受信する。その結果、端子１５ａと端子１５ｂとの間に電流が流れる。すなわち、操作回路１５の状態は、導通状態に設定される。
操作回路１５の状態が導通状態である場合、コンタクタ１０（コンタクタＡ）の内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々の状態は、導通状態に設定される。以上により、動作Ｂでは、三相交流電源用切替回路１００の出力端子９１，９２，９３は、それぞれ、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相を出力する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、操作回路２５は、三相交流電源用切替回路１００がＲ相およびＮ相を受信した場合、導通状態に設定される。内部スイッチ２１ｂは、操作回路２５の状態が導通状態である場合、非導通状態に設定される。コンタクタ２０は、操作回路２５の状態が導通状態である場合、入力端子８ｂＮと出力端子９１，９２，９３とを電気的に接続する。
コンタクタ１０は、内部スイッチ２１ｂの状態が非導通状態である場合、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴと出力端子９１，９２，９３とを電気的に非接続とする。
したがって、三相交流電源用切替回路１００は、Ｎ相を供給する三相交流電源が使用される場合、入力端子８ｂＮが受信するＮ相を、出力端子９１，９２，９３から出力可能となる。
また、三相交流電源用切替回路１００がＲ相およびＮ相の少なくとも一方を受信していない場合、内部スイッチ２１ｂは導通状態に設定され、かつ、コンタクタ２０は入力端子８ｂＮと出力端子９１，９２，９３とを電気的に非接続とする。
また、操作回路１５は、三相交流電源用切替回路１００がＳ相を受信し、かつ、内部スイッチ２１ｂの状態が導通状態である場合、導通状態に設定される。コンタクタ１０は、操作回路１５の状態が導通状態である場合、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴを、それぞれ、出力端子９１，９２，９３と電気的に接続する。
したがって、三相交流電源用切替回路１００は、以下の状況Ｎにおいて、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴがそれぞれ受信するＲ相、Ｓ相およびＴ相を、それぞれ、出力端子９１，９２，９３から出力可能となる。
状況Ｎは、三相交流電源用切替回路１００がＲ相およびＮ相の少なくとも一方を受信してなく、かつ、三相交流電源用切替回路１００がＳ相を受信し、かつ、内部スイッチ２１ｂ状態が導通状態である状況である。
すなわち、三相交流電源用切替回路１００は、Ｎ相を供給しない三相交流電源が使用される場合、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相を、それぞれ、出力端子９１，９２，９３から出力可能となる。
上記により、三相交流電源用切替回路１００は、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成を有する。
また、上記の構成により、三相交流電源用切替回路１００は、コンタクタ２０に含まれる内部スイッチ２１ｂの状態を利用して、コンタクタ１０を制御する操作回路１５の状態を制御する。すなわち、三相交流電源用切替回路１００は、操作回路１５の状態を制御するために、コンタクタ２０に含まれる内部スイッチ２１ｂを有効活用する。したがって、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成が複雑になることを抑制することができる。
以上により、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成が複雑になることを抑制した三相交流電源用切替回路１００を提供することができる。
また、複数種類の三相交流電源を使用したシステムにおいて、三相交流電源用切替回路１００を利用することにより、例えば、２００Ｖ系の三相交流電源３Ｐと４００Ｖ系の三相交流電源４Ｐとを、中性線の有無に応じて切替えることができる。当該２００Ｖ系の三相交流電源３Ｐは、主に北米地域で利用されている電源である。また、４００Ｖ系の三相交流電源４Ｐは、主に欧州地域で利用されている電源である。
また、本実施の形態では、三相交流電源用切替回路１００がＮ相を受信するか否かに基づいて、出力端子９１，９２，９３の出力状態を、自動的に切替える。そのため、当該切替えの際に、三相交流電源の相間電圧等の検知手段が不要である。また、本実施の形態では、当該切替えの構成を、交流電源の入力端子部に適用できる。
例えば、三相交流電源が三相交流電源４Ｐである場合、三相交流電源用切替回路１００は、三相交流電源と、三相交流電源用切替回路１００の後段の電源ユニット（図示せず）と結線の構成を、スター結線にする。また、三相交流電源が三相交流電源３Ｐである場合、三相交流電源用切替回路１００は、三相交流電源と、三相交流電源用切替回路１００の後段の電源ユニット（図示せず）と結線の構成を、デルタ結線にする。したがって、広範囲な入力電圧に対応した、三相交流電源用切替回路１００を用いた電源システムを安価に構築することができる。
なお、前述の関連技術Ａでは、前述したように、切替手段としてサイリスタを用いている。そのため、関連技術Ａでは、サイリスタを切り替える為の駆動回路、タイミング制御回路、切り替えの制御を行うか否かを判断する回路等が必要となる。そのため、関連技術Ａでは、複数種類の三相交流電源に対応可能な構成が複雑であるという問題点がある。
また、関連技術Ａでは、切替手段が電力変換部に対し適用された構成である。そのため、例えば、関連技術Ａの構成の後段に、電力変換部を含む既存の電源システムを組み入れた構成では、電力変換部が重なる。その結果、効率低下が発生し、ヒューズ等の保護部品の見直しが必要になる。そのため、関連技術Ａの構成の後段に、既存の電源システムをそのまま組み入れて並列動作させることは難しい。したがって、関連技術Ａでは、専用設計を要し、システム開発に於いて、コスト増、開発期間増等を招くという問題点がある。
一方、本実施の形態は上記のように構成されるため、関連技術Ａの上記問題点を解決することができる。
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相における相間電圧を利用した構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る三相交流電源用切替回路１００Ａの構成を示す図である。
図３を参照して、三相交流電源用切替回路１００Ａは、三相交流電源用切替回路１００と比較して、さらに、相間電圧検知回路５０と、スイッチＳＷ１とを備える点が異なる。三相交流電源用切替回路１００Ａのそれ以外の構成は、三相交流電源用切替回路１００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
相間電圧検知回路５０は、交流であるＲ相、Ｓ相およびＴ相のうち、異なる２つの該交流の相間電圧を検知（検出）する回路である。当該相間電圧は、例えば、Ｒ相およびＳ相における相間電圧である。また、当該相間電圧は、例えば、Ｓ相およびＴ相における相間電圧である。

相間電圧検知回路５０は、端子５１Ｒ，５１Ｓ，５１Ｔ，５２を含む。端子５１Ｒ，５１Ｓ，５１Ｔは、それぞれ、入力端子８ａＲ，８ａＳ，８ａＴに接続される。端子５２は、スイッチＳＷ１に接続される。
相間電圧検知回路５０は、相間電圧が定格電圧の範囲内であるか否かに基づいて、端子５２から、制御信号ＣＳを、スイッチＳＷ１へ送信する。制御信号ＣＳは、スイッチＳＷ１を制御するための信号である。
以下においては、定格電圧の範囲を、定格電圧範囲ともいう。当該定格電圧範囲は、定格電圧に、許容誤差を加算または減算した範囲の値である。許容誤差は、例えば、定格電圧の１％である。一例として、定格電圧が２００Ｖである場合、定格電圧範囲は、１９８〜２０２Ｖである。
相間電圧検知回路５０は、各相間電圧が定格電圧範囲内である場合、Ｈレベルの制御信号ＣＳを、スイッチＳＷ１へ送信する。
また、相間電圧検知回路５０は、各相間電圧のうち、少なくとも１つの相間電圧が、定格電圧範囲内でない場合、Ｌレベルの制御信号ＣＳを、スイッチＳＷ１へ送信する。Ｌレベルの制御信号ＣＳが、スイッチＳＷ１へ送信される場合は、以下の状況Ａの場合である。
状況Ａは、例えば、相間電圧が定格電圧範囲の最大値より大きく、当該相間電圧が過電圧であるという状況である。また、状況Ａは、相間電圧が定格電圧範囲の最小値より小さく、当該相間電圧が低電圧であるという状況である。
スイッチＳＷ１は、相間電圧検知回路５０により検知された相間電圧に基づいて、導通状態および非導通状態のいずれかに設定される。具体的には、スイッチＳＷ１は、Ｈレベルの制御信号ＣＳを受信した場合、導通状態に設定される。スイッチＳＷ１は、Ｌレベルの制御信号ＣＳを受信した場合、非導通状態に設定される。
スイッチＳＷ１は、入力端子８ａＲと、内部スイッチ２１ｂの一方端との間に設けられる。
スイッチＳＷ１の状態が導通状態である場合、入力端子８ａＲと、ｂ接点としての内部スイッチ２１ｂの一方端とが電気的に接続される。スイッチＳＷ１の状態が非導通状態である場合、入力端子８ａＲと、内部スイッチ２１ｂの一方端とが電気的に非接続とされる。
次に、図４のロジック表Ｔ２０を用いて、三相交流電源用切替回路１００Ａの動作について説明する。ロジック表Ｔ２０に示される項目のうち、図２と同じ項目は、前述したので詳細な説明は繰り返さない。図４において、「Ｐ−Ｐ電圧」とは、相間電圧検知回路５０が検知する電圧である。
まず、入力端子部８に、三相交流電源４Ｐが接続された構成（以下、構成Ａ１ともいう）について説明する。具体的には、構成Ａ１における三相交流電源用切替回路１００Ａの動作（以下、動作Ａ１ともいう）について説明する。なお、構成Ａ１では、三相交流電源４Ｐと、入力端子部８の入力端子８ｂＮとは、中性線により接続される。
動作Ａ１では、前述の動作Ａと同様、端子２５ｂがＲ相を受信し、かつ、端子２５ａがＮ相を受信することにより、操作回路２５は、導通状態に設定される。コンタクタ２０（コンタクタＢ）において、内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々は、導通状態に設定される。また、操作回路２５の状態が導通状態である場合、ｂ接点としての内部スイッチ２１ｂは、非導通状態に設定される。
この場合、スイッチＳＷ１の状態に関わらず、動作Ａ１は、前述の動作Ａと同じ動作となる。すなわち、動作Ａ１では、三相交流電源用切替回路１００Ａの出力端子９１，９２，９３からは、Ｎ相が出力される。
次に、入力端子部８に、三相交流電源３Ｐが接続された構成（以下、構成Ｂ１ともいう）について説明する。具体的には、構成Ｂ１における三相交流電源用切替回路１００Ａの動作（以下、動作Ｂ１ともいう）について説明する。なお、構成Ｂ１では、入力端子８ｂＮには、中性線は接続されない。
動作Ｂ１では、操作回路２５の状態は、非導通状態である。したがって、ｂ接点としての内部スイッチ２１ｂは、導通状態に設定される。この場合、スイッチＳＷ１の状態に応じて、三相交流電源用切替回路１００の出力端子９１，９２，９３から出力される交流は変化する。
スイッチＳＷ１は、相間電圧が定格電圧範囲内である場合、導通状態に設定される。具体的には、相間電圧検知回路５０は、各相間電圧が、定格電圧範囲内である場合、Ｈレベルの制御信号ＣＳを、スイッチＳＷ１へ送信する。この場合、スイッチＳＷ１の状態は、導通状態に設定される。
スイッチＳＷ１は、当該スイッチＳＷ１の状態が導通状態である場合、Ｒ相を受信する入力端子８ａＲと内部スイッチ２１ｂとを電気的に接続する。したがって、動作Ｂ１では、前述の動作Ｂと同じ処理が行われる。すなわち、三相交流電源用切替回路１００の出力端子９１，９２，９３は、それぞれ、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相を出力する。
一方、スイッチＳＷ１は、相間電圧が定格電圧範囲外である場合、非導通状態に設定される。具体的には、相間電圧検知回路５０は、各相間電圧のうち、少なくとも１つの相間電圧が、定格電圧範囲内でない場合、Ｌレベルの制御信号ＣＳを、スイッチＳＷ１へ送信する。相間電圧が定格電圧範囲内でない場合は、前述の状況Ａの場合である。
この場合、スイッチＳＷ１の状態は、非導通状態に設定される。スイッチＳＷ１は、当該スイッチＳＷ１の状態が非導通状態である場合、Ｒ相を受信する入力端子８ａＲと内部スイッチ２１ｂとを電気的に非接続とする。これにより、端子１５ａと端子１５ｂとの間には電流が流れない。すなわち、操作回路１５の状態は、非導通状態である。
この場合、コンタクタ１０（コンタクタＡ）の内部スイッチ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の各々の状態は、非導通状態のままである。また、構成Ｂ１では、入力端子８ｂＮには、中性線は接続されない。そのため、コンタクタ２０（コンタクタＢ）において、内部スイッチ２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３の各々は、非導通状態のままである。
以上により、三相交流電源用切替回路１００Ａの出力端子９１，９２，９３から交流は出力されない。
なお、例えば、４００Ｖ系の三相交流電源４Ｐを利用する構成において、入力端子８ｂＮに対する中性線の接続忘れ、または、中性線の断線等が発生した状況において、そのまま通電したとする。
この場合、上記の動作Ｂ１のように、相間電圧に基づいてスイッチＳＷ１の状態が制御される。そのため、三相交流電源用切替回路１００Ａに、正常な電圧範囲以外の電圧が印可された場合、三相交流電源用切替回路１００Ａの出力端子９１，９２，９３から交流は出力されない。当該正常な電圧範囲は、例えば、２００Ｖ系の定格電圧範囲であるとする。
すなわち、中性線の接続忘れ、または、中性線の断線等が発生した場合であっても、三相交流電源用切替回路１００Ａの後段の回路（例えば、負荷回路）を、過電圧または低電圧（不足電圧）で稼働することを防止することができる。つまり、三相交流電源用切替回路１００Ａの後段の回路へ悪影響を与えることを防止することができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、相間電圧が定格電圧範囲外である場合には、出力端子９１，９２，９３から交流は出力されない。そのため、相間電圧が定格電圧範囲外になった場合、三相交流電源用切替回路１００Ａの後段の回路へ悪影響を与えることを防止することができる。
（システム構成）
図５は、三相交流電源用切替回路１００Ｚを用いた電源システム１０００の構成例を示す図である。三相交流電源用切替回路１００Ｚは、実施の形態１の三相交流電源用切替回路１００、または、実施の形態２の三相交流電源用切替回路１００Ａである。
図５を参照して、電源システム１０００は、三相交流電源Ｐ１０と、前述の入力端子部８と、三相交流電源用切替回路１００Ｚと、電源部２００とを含む。
三相交流電源Ｐ１０は、前述の三相交流電源３Ｐ、または、前述の三相交流電源４Ｐである。
なお、入力端子部８と、三相交流電源用切替回路１００Ｚとの接続関係は、実施の形態１と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
電源部２００は、当該電源部２００の後段の回路へ電力を供給する機能を有する。電源部２００は、電源ユニット２１０，２２０，２３０を含む。
電源ユニット２１０は、入力端子８ａＲおよび出力端子９３と接続される。電源ユニット２２０は、入力端子８ａＳおよび出力端子９１と接続される。電源ユニット２３０は、入力端子８ａＴおよび出力端子９２と接続される。
次に、電源システム１０００における動作について説明する。電源システム１０００の三相交流電源用切替回路１００Ｚは、実施の形態１または実施の形態２と同様な動作を行う。
すなわち、三相交流電源Ｐ１０が三相交流電源４Ｐである場合、三相交流電源用切替回路１００Ｚは、三相交流電源Ｐ１０と電源ユニット２１０，２２０，２３０と結線の構成を、スター結線にする。また、三相交流電源Ｐ１０が三相交流電源３Ｐである場合、三相交流電源用切替回路１００Ｚは、三相交流電源Ｐ１０と電源ユニット２１０，２２０，２３０と結線の構成を、デルタ結線にする。
つまり、三相交流電源用切替回路１００Ｚは、三相交流電源Ｐ１０から入力端子８ｂＮが、Ｎ相を受信するか否かに基づいて、三相交流電源Ｐ１０が、三相交流電源３Ｐおよび三相交流電源４Ｐのいずれであるか検知する。そして、三相交流電源用切替回路１００Ｚは、検知結果に基づいて、出力端子９１，９２，９３の出力状態を、自動的に切り替えることができる。これにより、電源システム１０００を広範囲な入力電圧に対応させることができる。
具体的には、電源システム１０００において、三相交流電源用切替回路１００Ｚが、実施の形態１の動作Ａまたは動作Ｂを行うことにより、複数種類の三相交流電源に対応することができる。
また、電源システム１０００において、三相交流電源用切替回路１００Ｚが、実施の形態２の動作Ａ１または動作Ｂ１を行ったとする。この場合、例えば、相間電圧が定格電圧範囲外であっても、電源ユニット２１０，２２０，２３０が、過電圧または低電圧で稼働することを防止することができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
８ 入力端子部、８ａＲ，８ａＳ，８ａＴ，８ｂＮ 入力端子、１０，２０ コンタクタ、１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３，２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３，２１ｂ 内部スイッチ、１５，２５ 操作回路、５０ 相間電圧検知回路、９１，９２，９３ 出力端子、１００，１００Ａ，１００Ｚ 三相交流電源用切替回路、２００ 電源部、１０００ 電源システム、Ｐ１０ 三相交流電源、ＳＷ１ スイッチ。

Claims (3)

  1. 三相交流を構成する第１相、第２相および第３相をそれぞれ受信するための３つの第１入力端子と接続され、かつ、Ｎ相である第４相を受信するための第２入力端子と接続された三相交流電源用切替回路であって、
    前記３つの第１入力端子に、それぞれ対応する３つの出力端子と、
    第１導通状態および第１非導通状態のいずれかに設定される第１操作回路と、
    前記第１操作回路により制御される第１コンタクタと、
    第２導通状態および第２非導通状態のいずれかに設定される第２操作回路と、
    前記第２操作回路により制御される第２コンタクタと、を備え、
    前記第２操作回路は、
    （ａ１）前記三相交流電源用切替回路が前記第１相および前記第４相を受信した場合、前記第２導通状態に設定され、
    （ａ２）前記三相交流電源用切替回路が前記第１相および前記第４相の少なくとも一方を受信していない場合、前記第２非導通状態に設定され、
    前記第２コンタクタは、内部スイッチを含み、
    前記内部スイッチは、
    （ａ３）前記第２操作回路の状態が前記第２非導通状態である場合、第３導通状態に設定され、
    （ａ４）前記第２操作回路の状態が前記第２導通状態である場合、第３非導通状態に設定され、
    前記第２コンタクタは、
    （ａ５）前記第２操作回路の状態が前記第２非導通状態である場合、前記第２入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に非接続とし、
    （ａ６）前記第２操作回路の状態が前記第２導通状態である場合、前記第２入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に接続し、
    前記第１操作回路は、
    （ａ７）前記三相交流電源用切替回路が前記第２相を受信し、かつ、前記内部スイッチの状態が前記第３導通状態である場合、前記第１導通状態に設定され、
    （ａ８）前記内部スイッチの状態が前記第３非導通状態である場合、前記第１非導通状態に設定され、
    前記第１コンタクタは、
    （ａ９）前記第１操作回路の状態が前記第１非導通状態である場合、前記３つの第１入力端子と前記３つの出力端子とを電気的に非接続とし、
    （ａ１０）前記第１操作回路の状態が前記第１導通状態である場合、前記３つの第１入力端子を、それぞれ、前記３つの出力端子と電気的に接続する
    三相交流電源用切替回路。
  2. 前記三相交流電源用切替回路は、さらに、
    交流である前記第１相、前記第２相および前記第３相のうち、異なる２つの該交流の相間電圧を検知する相間電圧検知回路と、
    検知された前記相間電圧に基づいて、第４導通状態および第４非導通状態のいずれかに設定されるスイッチと、を備え、
    前記スイッチは、
    （ｂ１）該スイッチの状態が前記第４導通状態である場合、前記第１相を受信する前記第１入力端子と前記内部スイッチとを電気的に接続し、
    （ｂ２）該スイッチの状態が前記第４非導通状態である場合、前記第１相を受信する前記第１入力端子と前記内部スイッチとを電気的に非接続とする
    請求項１に記載の三相交流電源用切替回路。
  3. 前記スイッチは、
    （ｃ１）前記相間電圧が定格電圧の範囲内である場合、前記第４導通状態に設定され、
    （ｃ２）前記相間電圧が前記定格電圧の範囲外である場合、前記第４非導通状態に設定される
    請求項２に記載の三相交流電源用切替回路。
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