(57)【要約】【課題】三相交流電源の欠相検出を確実に行い三相負荷の保護制御が可能な三相欠相検出回路を提供すること。【解決手段】Ｒ相の電流を検出するＲ相電流検出回路４と、Ｓ相の電流を検出するＳ相電流検出回路５を設け、それぞれの出力を整流平滑するＲ相電流値整流平滑手段６、Ｓ相電流値整流平滑手段７と、それぞれの出力の位相を比較する位相比較手段８を設け、少なくとも1つの整流平滑手段の出力が所定値以下を検出した場合、または、位相比較手段８の出力が１８０度位相を検出した場合に欠相と判断し、三相負荷３への通電を開閉器２により遮断し、機器の保護を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源と、この三相交流電源に開閉器を介して接続される三相負荷と、この開閉器の開及び閉の制御を行なう制御部を具備し、前記三相交流電源の第1相目の電流を検出する第1の電流検出回路と、三相交流電源の第2相目の電流を検出する第2の電流検出回路を設け、それぞれの出力を整流平滑する整流平滑手段と、それぞれの出力の位相を比較する位相比較手段を設け、前記制御部は、少なくとも1つの整流平滑手段の出力が所定値以下を検出した場合、または位相比較手段の出力が１８０度位相を検出した場合に前記開閉器を開とする三相欠相検出回路。
【請求項２】
三相負荷を圧縮機とし、第1および第２の電流検出回路を圧縮機の過電流保護用電流検出回路と兼ねたことを特徴とする請求項１に記載の三相欠相検出回路を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相交流電源を電源とする機器において、三相交流電源の欠相検出を行ない、機器の保護を行なう三相欠相検出回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の三相欠相検出回路は、三相交流電源の各相とニュートラル相間の電圧をそれぞれ検出し、各相の位相をもとに欠相を判断している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の三相欠相検出回路を示すもので、図６はその信号波形を示したものである。図５に示すように、三相交流電源1の各相とニュートラル相間の電圧を検出する手段として、フォトカプラ１０１を用いた位相検出回路１０と、この位相検出回路１０より出力された各相の信号をもとに欠相を判定する制御部９から構成されている。
【０００４】
この構成において、位相検出回路１０により検出された、各相とニュートラル相間の信号は、正常な場合、図６に示すように各相間の位相差がｔ１となる。この位相差ｔ１が所定の範囲に入っていれば正常、所定範囲外であれば欠相として、制御部９が判定を行なう。
【特許文献１】特開平８−１２６１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、三相負荷３が電動機のように中性点３１を有している場合、三相負荷３へ通電中に三相交流電源１の例えばＲ相に欠相が生じたとき、三相負荷３のＲ相負荷端子３２には中性点３１と同電位であるＲ相負荷端子電圧が発生し、Ｒ相−Ｎ間に配置されたフォトカプラ１０１に印加される。
【０００６】
フォトカプラ１０１に印加されるＲ相負荷端子電圧は電源電圧のほぼ１／２の電圧であるが、三相交流電源１として広範囲の電源電圧、例えば定格±１５％に対応させようとした場合、部品ばらつきを考えるとフォトカプラ１０１が誤検出してしまい、図６と同じような検出信号が制御部９に入力され制御部９が正常と判定し、欠相検出ができないという課題を有していた。
【０００７】
また、三相欠相検出のために専用の回路を追加する必要があり、かつ、電源電圧を検出するため、回路の実装設計において絶縁距離を要し実装面積を大きく必要とする課題、および、コストアップの課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、三相負荷へ通電中に電線断線又は接続線の外れ等による三相交流電源の欠相が発生した場合においても、誤検出すること無く欠相検出を確実に行ない、機器を保護することを目的とする。
【０００９】
また、実装面積への影響を小さくし、コストアップも低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の三相欠相検出回路は、三相交流電源と、この三相交流電源に開閉器を介して接続される三相負荷と、この開閉器の開及び閉の制御を行なう制御部を具備し、前記三相交流電源の第1相目の電流を検出する第1の電流検出回路
と、三相交流電源の第2相目の電流を検出する第2の電流検出回路を設け、それぞれの出力を整流平滑する整流平滑手段と、それぞれの出力の位相を比較する位相比較手段を設け、前記制御部は、少なくとも1つの整流平滑手段の出力が所定値以下を検出した場合、または位相比較手段の出力が１８０度位相を検出した場合に前記開閉器を開とするものである。
【００１１】
第１相目と第２相目の欠相はそれぞれの整流平滑手段からの出力低下、第3相目の欠相は位相比較手段による第１の電流検出回路と第2の電流検出回路の出力の位相差を制御部で検出することにより、三相負荷へ通電中の欠相においても確実に欠相検知可能で、三相負荷への通電を開閉器により遮断することができ、機器の保護ができる。
【００１２】
また、本発明の三相欠相検出回路は、三相負荷を圧縮機とし、第1および第２の電流検出回路を圧縮機の過電流保護用電流検出回路と兼ねたものである。
【００１３】
これによって、三相欠相検出のために専用の回路を追加する必要がなく、実装面積への影響、コストアップが低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の三相欠相検出回路は、三相負荷へ通電中の欠相検知を確実に、かつ、小実装面積、低コストで実現でき、機器の保護ができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明は、三相交流電源と、この三相交流電源に開閉器を介して接続される三相負荷と、この開閉器の開及び閉の制御を行なう制御部を具備し、前記三相交流電源の第1相目の電流を検出する第1の電流検出回路と、三相交流電源の第2相目の電流を検出する第2の電流検出回路を設け、それぞれの出力を整流平滑する整流平滑手段と、それぞれの出力の位相を比較する位相比較手段を設け、前記制御部は、少なくとも1つの整流平滑手段の出力が所定値以下を検出した場合、または、位相比較手段の出力が１８０度位相を検出した場合に前記開閉器を開とすることにより、三相負荷へ通電中の欠相においても確実に欠相検知可能で、三相負荷への通電を開閉器により遮断することができ、機器の保護ができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明の三相負荷を圧縮機とし、第1および第２の電流検出回路を圧縮機の過電流保護用電流検出回路と兼ねたことにより、三相欠相検出のために専用の回路を追加する必要がなく、実装面積への影響、コストアップが低減できる。
【００１７】
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。
【００１８】
（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三相欠相検出回路の回路図を示すものである。図１において、三相交流電源1に開閉器２を介して三相負荷である圧縮機３に接続されている。三相交流電源1から圧縮機３への各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）のうちの２相（Ｒ相、Ｓ相）の電流を検出するＲ相電流検出回路４、Ｓ相電流検出回路５が設けられ、それぞれの出力は整流平滑するＲ相電流値整流平滑手段６、Ｓ相電流値整流平滑手段７に接続されるとともに、それぞれの位相を比較する位相比較手段８にも接続されている。Ｒ相電流値整流平滑手段６、Ｓ相電流値整流平滑手段７、および、位相比較手段８の出力は制御部９へ入力され、制御部９はそれらの入力に応じ開閉器２を制御するように構成されている。
【００１９】
以上のように構成された三相欠相検出回路について、以下その動作、作用を説明する。
【００２０】
まず、欠相のない場合の動作を説明する。圧縮機３に流れる電流はＲ相電流検出回路４、Ｓ相電流検出回路５により検出されその出力波形は、図２のＲ１、Ｓ１のように位相が１２０度ずれた交流電圧波形となる。Ｒ１はＲ相電流値整流平滑手段６により、Ｓ１はＳ相電流値整流平滑手段７により整流平滑されＲ２、Ｓ２の直流電圧波形となる。Ｒ相電流検出回路４、Ｓ相電流検出回路５の出力Ｒ１、Ｓ１は同時に位相比較手段８にも入力される。位相比較手段８ではＲ１，Ｓ１の位相差が１８０度か否かが判定され出力波形Ｐ２を出力する。例えば、位相差が１８０度の時にはＰ２はＬｏ出力、それ以外の時にはＰ２はＨｉ出力とすると、この場合、位相差は１２０度のためＨｉ出力になる。
【００２１】
制御部９はＲ相電流値整流平滑手段６Ｓ相電流値整流平滑手段７の出力Ｒ２、Ｓ２の大きさを判定し、いずれかの出力が第１の設定値（Ａ１）以上第２の設定値（Ａ２）以下の場合正常と判断し、開閉器２を閉制御し、第２の設定値（Ａ２）以上の場合過電流と判断し、開閉器２を開制御する。例えば空気調和機の冷凍サイクルの異常により圧縮機３の電流が大きくなりすぎ第２の設定値（Ａ２）を超えた場合、開閉器２への通電を停止、開閉器２を開制御し圧縮機３への通電を停止し保護制御を行う。図２のように欠相がなく過電流もない場合は保護制御を行わない。また、制御部９は位相比較手段８からの出力Ｐ２により、Ｌｏ出力の場合は開閉器２を開制御し圧縮機３への通電を停止し保護制御を行うが、Ｐ２がＨｉ出力のため保護制御は行わない。
【００２２】
次に、Ｒ相に欠相が生じた場合について説明する。Ｒ相が欠相になった場合Ｒ相電流がゼロになるため、図３に示すようにＲ相電流検出回路４の出力波形Ｒ１はゼロとなりＲ相電流値整流平滑手段６の出力Ｒ２もゼロになる。また、位相比較手段８の出力Ｐ２はＲ１、Ｓ１の位相差が１８０度ではないのでＨｉ出力となる。
【００２３】
制御部９は位相比較手段８からの出力Ｐ２がＨｉ出力のため位相比較手段８による保護制御は行わないが、Ｒ相電流値整流平滑手段６の出力Ｒ２が第１の設定値（Ａ１）以下のため、Ｒ相欠相と判断し、開閉器２を開制御し、圧縮機３への通電を停止し欠相保護制御を行う。
【００２４】
Ｓ相に欠相が生じた場合も、Ｒ相欠相時と同様、Ｓ相電流値整流平滑手段７の出力Ｓ２のゼロ電圧を制御部９が検出、Ｓ相欠相と判断し、開閉器２を開制御し、圧縮機３への通電を停止し欠相保護制御を行う。
【００２５】
一方、Ｔ相に欠相が生じた場合は、圧縮機３はＲ相、Ｓ相の２相により駆動されるため、単相運転になる。そのため、Ｒ相電流検出回路４、Ｓ相電流検出回路５により検出される出力波形は、図４のＲ１、Ｓ１のように位相が１８０度ずれた交流電圧波形となる。Ｒ相電流値整流平滑手段６、Ｓ相電流値整流平滑手段７の出力波形はＲ２、Ｓ２となる。位相比較手段８はＲ１，Ｓ１の位相差を判断し、位相差が１８０度のため出力波形Ｐ２はＬｏ出力となる。
【００２６】
制御部９はＲ相電流値整流平滑手段６、Ｓ相電流値整流平滑手段７の出力波形はＲ２、Ｓ２が第１の設定値（Ａ１）以上第２の設定値（Ａ２）以下で正常と判断するが、位相比較手段８からの出力Ｐ２がＬｏ出力のため開閉器２を開制御し圧縮機３への通電を停止し欠相保護制御を行う。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においてはＲ相の電流を検出するＲ相電流検出回路と、Ｓ相の電流を検出するＳ相電流検出回路を設け、それぞれの出力を整流平滑する整流平滑手段と、それぞれの出力の位相を比較する位相比較手段を設け、Ｒ相、Ｓ相のいずれかの整
流平滑手段の出力が所定値以下を検出した場合、または、位相比較手段の出力が１８０度位相を検出した場合に欠相保護制御を行い圧縮機への通電を開閉器により遮断することができ、機器の保護ができる。
【００２８】
また、Ｒ相およびＳ相電流検出回路を圧縮機の過電流保護用電流検出回路と兼ねたことにより、三相欠相検出のために専用の回路を追加する必要がなく、実装面積への影響、コストアップが低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる空気調和機の三相欠相検出回路は、三相負荷へ通電中の欠相検知を確実に、かつ、小実装面積、低コストで実現でき、機器の保護ができるので、三相交流電源を電源とするインバータ機器等の欠相検出による機器の保護の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１における三相欠相検出回路の回路図
【図２】本発明の実施の形態１における正常時の各部出力波形図
【図３】本発明の実施の形態１におけるＲ相欠相時の各部出力波形図
【図４】本発明の実施の形態１におけるＴ相欠相時の各部出力波形図
【図５】従来の三相欠相検出回路の回路図
【図６】従来の制御部への入力信号を示す波形図
【符号の説明】
【００３１】
１  三相交流電源
２  開閉器
３  三相負荷
４  Ｒ相電流検出回路
５  Ｓ相電流検出回路
６  Ｒ相電流値整流平滑回路
７  Ｓ相電流値整流平滑回路
８  位相比較手段
９  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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