JP6607562B2 - 電源保護装置及びそれを備えた空気調和システム並びに電源保護装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源保護装置及びそれを備えた空気調和システム並びに電源保護装置の製造方法に関するものである。

従来、雷サージ対策回路では、電源に並列にバリスタを接続し、アースと接続されるものが知られているが、このような雷サージ対策回路は印加されたサージエネルギーの全てを除去することはできず、ノイズフィルタ回路のコンデンサ及びＡＣラインノイズフィルタによってサージ電圧が増幅され、その後段に配置してある電子部品等を破壊してしまうという問題があり、これに対する対策が提案されている。

下記特許文献１から特許文献３では、ＡＣラインノイズフィルタ回路およびリアクタと並列にアレスタを接続して、サージ電圧から保護する回路が提案されている。印加されたエネルギーは、アースに逃がす必要があるが、特許文献１から特許文献３のように、アレスタのみを設けてサージ電圧から保護する回路だけでは、印加されたサージエネルギーを全て除去することはできない。そのため、印加されたサージエネルギーを除去するためのさらなる方法が検討されている。
下記特許文献４では、図２に示されるように、従来用いられていた雷サージ対策回路と、ノイズ除去用フィルタとしてのコイルＬ１の両端にバリスタＺＲ３を接続して構成される電源保護装置が提案されている。

特開２０１０−２３９７５８号公報 特開２０１０−９８８７２号公報 特開２０１１−１６０５５７号公報 特開平１１−２７８５６号公報

ところで、空気調和装置の室内機に用いられる電源装置は、絶縁を確認するための耐電圧試験が必要とされている。
ＡＣ１７０〜２６４［Ｖ］程度の電源の空気調和装置においては、１５００［Ｖ］で１分間、１８００［Ｖ］で１秒等の電圧を供給する耐電圧試験を行い、こうした試験に対して基板が正常か否かを判断することが想定される。
しかしながら、上記特許文献４の方法では、バリスタＺＲ１，ＺＲ２が、こうした耐電圧試験に耐えられず、電源回路が破壊されるという問題があった。また、特許文献４では、バリスタＺＲ２のバリスタ電圧は１２００［Ｖ］程度とし、バリスタＺＲ３のバリスタ電圧は４００〜６００［Ｖ］程度のものによって実現することが記載されており、バリスタの仕様が異なることによりコストが増大するという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、コストを抑え、かつ、空気調和装置の耐電圧試験に耐えることのできる電源保護装置及びそれを備えた空気調和システム並びに電源保護装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、電源と前記電源から電力を供給される負荷との間に接続される電源保護装置であって、前記電源と並列に接続された第１バリスタと、前記第１バリスタの一端とアースラインとの間に接続された第２バリスタと、前記第２バリスタと前記アースラインとの間に接続されたアレスタと、前記電源と前記負荷との間に接続され、電源ラインのノイズを除去するフィルタと、前記負荷と接続される前記電源ラインの少なくとも一方において、前記フィルタの前後に端子をそれぞれ接続された第３バリスタとを備え、前記第１バリスタ、前記第２バリスタ、及び前記第３バリスタの容量が等しい電源保護装置を提供する。

本発明の構成によれば、電源から供給される電圧が雷サージ等の高電圧で印加されたとしても、第１バリスタ、第２バリスタ及びアレスタによってサージエネルギーが除去される。また、ノイズを除去するフィルタの前後端子間にバリスタ（第３バリスタ）が設けられるので、従来のようにアレスタを設ける場合よりコストを抑えることができる。
第２バリスタとアースラインとの間にアレスタを接続しているので、アレスタを設けない場合と比較して、第２バリスタの大きさを小さくすることができることから、第１バリスタ、第２バリスタ、及び第３バリスタの容量を等しくでき、これによって、同一種類のバリスタを用いることができ、生産効率が向上する。

本発明は、室外機と室内機とを備える空気調和装置と前記室内機に設けられる上記電源保護装置と、を具備する空気調和システムを提供する。

本発明は、電源と並列に接続された第１バリスタと、前記第１バリスタの一端とアースラインとの間に接続された第２バリスタと、前記電源と負荷との間に接続され、電源ラインのノイズを除去するフィルタとを備え、前記電源と前記電源から電力を供給される前記負荷との間に接続される電源保護装置の製造方法であって、前記第１バリスタ、前記第２バリスタ、及び前記フィルタの前後に接続される第３バリスタの容量を等しくする工程と、前記第２バリスタと前記アースラインとの間にアレスタを接続する工程と、前記負荷と接続される前記電源ラインの少なくとも一方において、前記フィルタの前後に第３バリスタの端子をそれぞれ接続する工程と、を有する電源保護装置の製造方法を提供する。

第２バリスタとアースラインとの間にアレスタを設けるので、第２バリスタのバリスタ電圧はアレスタを設けない場合と比較して低い電圧のものを用いることができ、第１バリスタ、第２バリスタ、及び第３バリスタの容量を等しくすることができる。そのため、バリスタは、同一種類のバリスタを用いることができ、生産効率が向上する。

本発明は、電源保護装置のコストを抑え、かつ、空気調和装置の耐電圧試験に耐えることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る電源保護装置の回路ブロック図である。 従来の電源保護回路の装置の構成図である。

以下に、本発明の実施形態に係る電源保護装置及びそれを備えた空気調和システム並びに電源保護装置の製造方法について図面を参照して説明する。本実施形態においては、電源保護装置は、空気調和システムの室内機の制御装置における電源と接続される基板に設けられることとして説明するが、本発明はこれに限定されない。
図１には、本実施形態に係る電源保護装置１の回路ブロック図を示している。

電源保護装置１は、電源２と、電源２から電力を供給される負荷３との間に接続されている。電源保護装置１は、第１回路１０と、第３バリスタＺＲ３と、ノイズ除去フィルタＬ１と、ノイズ除去フィルタＬ１と第１回路１０との間に設けられるコンデンサＣ１と、ノイズ除去フィルタＬ１と負荷側との間に設けられるコンデンサＣ２，Ｃ３とを備えている。コンデンサＣ２，Ｃ３の間からアースラインが接続されている。

第１回路１０は、第１バリスタＺＲ１と、第２バリスタＺＲ２と、アレスタＡＲ１とを備えている。
第１バリスタＺＲ１は、電源２と並列に接続され、両端が電源ライン４と接続されている。
第２バリスタＺＲ２は、第１バリスタＺＲ１の一端とアースラインとの間に接続される。
アレスタＡＲ１は、第２バリスタＺＲ２とアースラインとの間に接続される。また、アレスタＡＲ１は、耐電圧試験のとき動作しないように、３［ｋＶ］以上のものを用いる。

第３バリスタＺＲ３は、負荷３と接続される電源ライン４の少なくとも一方において、ノイズ除去フィルタＬ１の前後に端子がそれぞれ接続されている。
ノイズ除去フィルタＬ１の前後に第３バリスタＺＲ３を設けることにより、この位置にアレスタを設ける場合と比較して、動作が速い、サージ電流を短絡するのに有利である、コストを抑えることができるという効果を奏する。

ノイズ除去フィルタＬ１は、電源２と負荷３との間に接続され、電源ライン４のノイズを除去する。
第１バリスタＺＲ１及び第２バリスタＺＲ２で使用するバリスタはＡＣ１７０〜２６４［Ｖ］電源の空気調和装置であれば、バリスタ電圧として４７０［Ｖ］以上の大きさが必要である。本実施形態においては、第１回路１０の第２バリスタＺＲ２とアースラインとの間にアレスタＡＲ１を設けているので、この位置にアレスタを設けない場合と比較して、直列に接続される第１バリスタＺＲ１およびＺＲ２の容量を小さくすることができる。
そのため、第３バリスタＺＲ３と、第１バリスタＺＲ１と、第２バリスタＺＲ２とに同一仕様のバリスタを用いることができる。

また、ノイズ除去フィルタＬ１の前後の端子にアレスタを設ける場合を検討すると、この位置のアレスタは、アレスタ電圧が小さい方がサージを除去しやすくなるため、例えば、アレスタ電圧は０．５［ｋＶ］以下のものが採用される。これに対し、第１回路１０に設けられるアレスタは、耐電圧試験を実施する時に動作させないためには、アレスタ電圧を３［ｋＶ］以上とする必要がある。つまり、ノイズ除去フィルタＬ１と並列に設けるアレスタと、第１回路１０に設けられるアレスタは、異なる仕様のアレスタを使用する必要があるため、生産上効率が悪い。

本実施形態においては、ノイズ除去フィルタＬ１と並列には第３バリスタＺＲ３を設けていること、及び第１回路１０ではアレスタ電圧３［ｋＶ］以上のアレスタを設けていること等から、第１バリスタＺＲ１、第２バリスタＺＲ２、及び第３バリスタＺＲ３の容量は等しいものを用いることができるので、生産上効率がよい。
なお、ノイズ除去フィルタＬ１に並列にアレスタを設ける場合は、バリスタを設ける場合と比較して、コストが約３倍になるので、バリスタを設ける方がコスト的に有利であることがわかった。

パッケージエアコンの耐電圧試験は、１５００［Ｖ］で１分間、１８００［Ｖ］で１秒の電圧を電源２側から供給させ、電源保護装置１（基板）が耐えうるか否かを測る試験である。
また、落雷によって発生する雷サージに対する試験（雷試験）は、対アース間に２［ｋＶ］、線間電圧に１［ｋＶ］を供給させ、電源保護装置１が耐えうるか否かを測る試験である。
本実施形態の電源保護装置１の構成は、パッケージエアコンの耐電圧試験及び雷試験に対して耐性があり、かつ、コストを抑えることができる。

以下に、電源保護装置１の作用について説明する。
電源２から、１５００［Ｖ］で１分間、１８００［Ｖ］で１秒の電圧がかけられる。電源保護装置１は、第１回路１０により電圧が所定電圧以下に抑制され、後段の回路や部品を保護する。
また、ＡＣラインノイズフィルタ回路によってサージ電圧が増幅されることがあり、５〜１０［ｋＶ］程度の電圧が第３バリスタＺＲ３に印加されることがある。第３バリスタＺＲ３は、バリスタ電圧を超えるサージが印加されていない場合には電気抵抗が高いが、サージ電圧がバリスタ電圧を超えると、第３バリスタＺＲ３が接続される端子間の電気抵抗が急激に下がる。回路にサージが印加されたときにサージ電圧と第３バリスタＺＲ３のサージインピーダンスによって決定されるサージ電流を流すことによりサージ電圧がバリスタの制限電圧に抑えられる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る電源保護装置１及びそれを備えた空気調和システム並びに電源保護装置１の製造方法によれば、電源２から供給される電圧が雷サージ等の高電圧で印加されたとしても、第１バリスタＺＲ１、第２バリスタＺＲ２及びアレスタＡＲ１によってサージエネルギーが除去される。また、ノイズを除去するノイズ除去フィルタＬ１の前後端子間に第３バリスタＺＲ３が設けられるので、従来のようにノイズ除去フィルタＬ１の前後端子間にアレスタを設ける場合と比較してコストを抑えることができる。

第２バリスタＺＲ２とアースラインとの間にアレスタＡＲ１を接続しているので、ここにアレスタＡＲ１を設けない場合と比較して、第１バリスタＺＲ１及び第２バリスタＺＲ２の容量の大きさを小さくすることができる。そのため、第１バリスタＺＲ１、第２バリスタＺＲ２、及び第３バリスタＺＲ３の容量を等しくでき、これによって、同一種類のバリスタを用いることができ、生産効率が向上する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。例えば、上記実施形態においては、紙面下側の電源ライン４にのみ第３バリスタＺＲ３を設けていたが、これに限定されず、紙面上側と下側の電源ライン４の両方にそれぞれ第３バリスタＺＲ３を設けることとしてもよい。これにより、一方だけに第３バリスタＺＲ３を設けた場合であっても、コモンモードコイルの影響により双方のサージ除去ができるが、両方に第３バリスタＺＲ３を設けることにより、より一層のサージ除去ができる。

１ 電源保護装置
２ 電源
３ 負荷
４ 電源ライン
ＺＲ１ 第１バリスタ
ＺＲ２ 第２バリスタ
ＺＲ３ 第３バリスタ
ＡＲ１ アレスタ
Ｌ１ ノイズ除去フィルタ

Claims (3)

1. 電源と前記電源から電力を供給される負荷との間に接続される電源保護装置であって、
   前記電源と並列に接続された第１バリスタと、
   前記第１バリスタの一端とアースラインとの間に接続された第２バリスタと、
   前記第２バリスタと前記アースラインとの間に接続されたアレスタと、
   前記電源と前記負荷との間に接続され、電源ラインのノイズを除去するフィルタと、
   前記負荷と接続される前記電源ラインの少なくとも一方において、前記フィルタの前後に端子をそれぞれ接続された第３バリスタとを備え、
   前記第１バリスタ、前記第２バリスタ、及び前記第３バリスタの容量が等しい電源保護装置。
2. 室外機と室内機とを備える空気調和装置と、
   前記室内機に設けられる請求項１に記載の電源保護装置と、
   を具備する空気調和システム。
3. 電源と並列に接続された第１バリスタと、前記第１バリスタの一端とアースラインとの間に接続された第２バリスタと、前記電源と負荷との間に接続され、電源ラインのノイズを除去するフィルタとを備え、前記電源と前記電源から電力を供給される前記負荷との間に接続される電源保護装置の製造方法であって、
   前記第１バリスタ、前記第２バリスタ、及びフィルタの前後に接続される第３バリスタの容量を等しくする工程と、
   前記第２バリスタと前記アースラインとの間にアレスタを接続する工程と、
   前記負荷と接続される前記電源ラインの少なくとも一方において、前記フィルタの前後に前記第３バリスタの端子をそれぞれ接続する工程と、
   を有する電源保護装置の製造方法。
   

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