(57)【要約】【課題】突入電流防止用のＰＴＣサーミスタと並列に接続される電磁リレーのオンタイミングを適切ならしめることにより、再突入電流をも効果的に抑制できる突入電流抑制装置を提供する。【解決手段】商用交流電源３からの交流をブリッジダイオード７と平滑用コンデンサ８とで直流電圧ＶDCに変換する電源装置１に、突入電流抑制用のＰＴＣサーミスタ５およびこれと並列に接続される電磁リレー１４を設け、平滑用コンデンサ８の両端電圧を電圧検出手段１５によって取得するリレー制御用マイコン１２は、監視電圧値が動作基準電圧（平滑用コンデンサ８が十分に充電されたと看做し得る電圧）に達することで、突入電流発生の危険性が無くなってから、電磁リレー駆動回路１３へリレー駆動信号を出力して電磁リレー１４をオン状態にし、ＰＴＣサーミスク５を交流電源ラインより切り離す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源を整流する整流手段と、整流後の電流が充電される平滑用コンデンサとで、交流を直流電圧に変換する電源装置に用いられ、前記商用交流電源の投入時に発生する突入電流を抑制するために交流ラインに挿入されたＰＴＣサーミスタと、該ＰＴＣサーミスタに対して並列に接続される電磁リレーと、該電磁リレーのオン／オフを制御するリレー制御手段と、を備えた突入電流抑制装置であって、
前記リレー制御手段は、前記平滑用コンデンサの両端電圧を監視し、商用交流電源の投入後に平滑用コンデンサの両端電圧が予め定めた作動基準電圧に達することに基づいて、前記電磁リレーをオンするようにしたことを特徴とする突入電流抑制装置。
【請求項２】
前記リレー制御手段は、商用交流電源投入後、予め定めた異常判定時間が経過したとき、平滑用コンデンサの両端電圧が基準電圧に達していない場合、回路異常とみなして、異常報知を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の突入電流抑制装置。
【請求項３】
前記リレー制御手段は、商用交流電源オフ後、前記平滑用コンデンサの両端電圧が予め定めた停止基準電圧まで低下することに基づいて、前記電磁リレーをオフするようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の突入電流抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用交流電源を整流する整流手段と、整流後の電流が充電される平滑用コンデンサとで、交流を直流電圧に変換する電源装置に用いられ、前記商用交流電源の投入時に発生する突入電流を抑制するために交流ラインに挿入されたＰＴＣサーミスタと、該ＰＴＣサーミスタに対して並列に接続される電磁リレーと、該電磁リレーのオン／オフを制御するリレー制御手段と、を備えた突入電流抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサ等の交流電圧駆動の負荷を使用する場合、直流電圧から負荷駆動に必要な交流電圧に変換するインバ一夕方式が広く使用されている。必要となる直流電圧は、例えば商用交流電源などの交流を動力源とする場合には、コンデンサインプット型の整流回路により生成することが一般的である。コンデンサインプット型の整流回路では、商用交流電源を整流ダイオードにて整流し、整流後の整流電流を平滑用コンデンサに充電し、直流入力電圧を得る。
【０００３】
このようなコンデンサインプット型の整流回路では、商用交流電源の投入時に平滑用コンデンサヘの過大な突入電流が問題となる。電源装置の起動時、平滑用コンデンサには電荷が全く蓄積されていない、低インビ゜ーダンスの状態であるため、この状態で商用交流電源が投入されると、その平滑用コンデンサの容量に応じた電荷を蓄積させるために突入電流が流れる。通常、直流入力電圧生成用の平滑用コンデンサの容量は比較的大きいため、この突入電流は非常に大きなピークレベルを有することになる。
【０００４】
このように、平滑用コンデンサに流入する突入電流が過大であると、商用交流電源ラインに挿入される電源スイッチ、ビューズ、及び整流ダイオードに負担がかかり、場合によっては破壊に至る可能性もある。
【０００５】
このような問題を回避する為、従来より突入電流を抑制する為に商用交流電源ラインにＰＴＣサーミスクを挿入している。ＰＴＣサーミスタは温度によって抵抗値が変化する素子であり、温度が高くなるにつれ抵抗値が上昇し、突入電流の上昇を抑制するものである。また、ＰＴＣザーミスクを電源ラインに接続することで、定常動作時には負荷への動作電流をも妨げてしまう為、ＰＴＣサーミスタと並列に電磁リレーを接続し、電源投入から一定期間（例えば、ＣＲ構成の時定数回路などで計時する期間）が過ぎると、ＰＴＣサーミスタに並列接続した電磁リレーを定常的にオンさせることで、負荷の動作電流を電磁リレー軽油で流すのである（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−１４９６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された突入電流防止回路においては、ＰＴＣサーミスタの抵抗値を一定と見込んで電磁リレーのオンタイミングを計っているが、ＰＴＣサーミスタは抵抗値の公差が大きく、平滑用コンデンサに充分な電荷が溜まる前に電磁リレーがオンしてしまう可能性がある。そのような場合、電磁リレーのオンのタイミングで再突入電流が発生することになってしまい、商用交流電源ラインに挿入される電源スイッチ、ビューズ、及び整流ダイオード等に負担をかけてしまうことになる。
【０００８】
また、ＰＴＣサーミスタが発熱した異常状態等に気付かないまま商用交流電源を投入した場合、平滑用コンデンサにほとんど電荷が溜まらずに電磁リレーがオンすることとなり、過大な再突入電流が発生する可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、突入電流防止用のＰＴＣサーミスタと並列に接続される電磁リレーのオンタイミングを適切ならしめることにより、再突入電流をも効果的に抑制できる突入電流抑制装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、商用交流電源を整流する整流手段と、整流後の電流が充電される平滑用コンデンサとで、交流を直流電圧に変換する電源装置に用いられ、前記商用交流電源の投入時に発生する突入電流を抑制するために交流ラインに挿入されたＰＴＣサーミスタと、該ＰＴＣサーミスタに対して並列に接続される電磁リレーと、該電磁リレーのオン／オフを制御するリレー制御手段と、を備えた突入電流抑制装置であって、前記リレー制御手段は、前記平滑用コンデンサの両端電圧を監視し、商用交流電源の投入後に平滑用コンデンサの両端電圧が予め定めた作動基準電圧に達することに基づいて、前記電磁リレーをオンするようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の突入電流抑制装置において、前記リレー制御手段は、商用交流電源投入後、予め定めた異常判定時間が経過したとき、平滑用コンデンサの両端電圧が基準電圧に達していない場合、回路異常とみなして、異常報知を行うようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、上記請求項１に記載の突入電流抑制装置において、前記リレー制御手段は、商用交流電源オフ後、前記平滑用コンデンサの両端電圧が予め定めた停止基準電圧まで低下することに基づいて、前記電磁リレーをオフするようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る突入電流抑制装置によれば、前記リレー制御手段は、前記平滑用コンデンサの両端電圧を監視し、商用交流電源の投入後に平滑用コンデンサの両端電圧が予め定めた作動基準電圧に達することに基づいて、前記電磁リレーをオンするようにしたので、電磁リレーのオン時に再突入電流が発生することを確実に抑制できる。
【００１４】
また、請求項２に係る突入電流抑制装置によれば、前記リレー制御手段は、商用交流電源投入後、予め定めた異常判定時間が経過したとき、平滑用コンデンサの両端電圧が基準電圧に達していない場合、回路異常とみなして、異常報知を行うようにしたので、異常が懸念される電源回路に突入電流が発生して、更にダメージを与えてしまうことを効果的に回避できる。
【００１５】
また、請求項３に係る突入電流抑制装置によれば、前記リレー制御手段は、商用交流電源オフ後、前記平滑用コンデンサの両端電圧が予め定めた停止基準電圧まで低下することに基づいて、前記電磁リレーをオフするようにしたので、商用交流電源オフ後、電磁リレーをオフするまでの期間に、再度、商用交流電源をオンした場合に発生する突入電流を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る突入電流抑制装置を組み込んだ電源装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】（ａ）は時間経過に伴う平滑用コンデンサの両端電圧の変化状態説明図である。（ｂ）は時間経過に伴う電磁リレーの状態説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明に係る突入電流抑制装置の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態における電流抑制装置は、各種の機能回路等を電源装置１に組み込んで構成するものとしたが、要素機能のみを集約的に設けた単体装置とし、既存の電源装置に接続して用いるような構成としても構わない。
【００１８】
まず、電源装置１の概略構成を説明する。ブレーカ２の投入により商用交流電源３が回路に投入されると、発生した突入電流は回路保護用ヒューズ４、ＰＴＣサーミスタ５、昇圧用リアクタ６を通ってブリッジダイオード７で整流され、平滑用コンデンサ８へ充電される。その際、ＰＴＣサーミスタ５の発熱による抵抗値の増大によって突入電流は抑制される。平滑用コンデンサ８は徐々に充電され、インバータ装置９に直流電圧ＶDCが供給され、所要の三相交流に変換されてコンプレッサモータ１０に供給される。
【００１９】
上記の電源装置１において、平滑用コンデンサ８の両端電圧がスイッチング電源動作可能電圧以上になると、スイッチング電源回路１１が作動し、供給電圧ＶDCをＤＣ‐ＤＣ変換して各種制御用電圧（例えば、ｌ５Ｖおよび５Ｖ）を生成する。このスイッチング電源回路１１から動作電源（例えば、５Ｖ）が供給されることでリレー制御用マイコン１２が起動する。
【００２０】
このリレー制御用マイコン１２は、平滑用コンデンサ８の両端電圧ＶDCを常時監視し、電磁リレー駆動回路１３へのリレー駆動信号をオン／オフすることにより、電磁リレー１４のコイル１４ａへの通電・停止を制御し、ＰＴＣサーミスタ５と並列に接続されたリレー接点１４ｂの開閉を制御する。なお、本実施形態では、平滑用コンデンサ８の両端電圧ＶDCを検出する電圧検出手段１５として、電圧検出用抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧する構成を用い、電圧検出用抵抗Ｒ２の両端電圧ＶｄｃをＶDC電圧値入力としてリレー制御用マイコン１２が常時監視するものとした。また、リレー制御用マイコン１２が内部の不揮発性メモリに記憶する制御用情報（例えば、閾値電圧Ｖa，Ｖb，Ｖc）は、電圧検出用抵抗Ｒ２の両端電圧Ｖｄｃを基準として設定する値であるが、説明を簡単にするため、以下では、閾値電圧Ｖa，Ｖb，Ｖcを平滑用コンデンサ８の両端電圧ＶDCに対応する値とする。
【００２１】
まず、図２（ａ）において、時刻ｔ0にブレーカ２がオンし、商用交流電源３から商用交流が印加されると、平滑用コンデンサ８の両端電圧が上昇し、時刻ｔ1にてＶcに達すると、スイッチング電源回路１１が作動して、動作用電源が供給されたリレー制御用マイコン１２が立ち上り、ＶDC電圧値入力の監視を開始する。
【００２２】
時間経過により時刻ｔ2には、監視電圧値が動作基準電圧Ｖaに達することで、リレー制御用マイコン１２より電磁リレー駆動回路１３へリレー駆動信号を出力し、電磁リレー１４をオン状態にし（図２（ｂ）における時刻ｔ2を参照）、ＰＴＣサーミスク５を交流電源ラインより切り離す。すなわち、平滑用コンデンサ８の両端電圧値がＶaに達したことは、平滑用コンデンサ８に十分充電された状態と看做すことができるので、電磁リレー１４をオンさせた時に再突入電流が発生することを防げる。
【００２３】
なお、リレー制御用マイコン１２は、ブレーカ２の投入に伴うスイッチング電源回路１１からの給電で起動した後、タイマ回路等による計時を開始し、内部の不揮発性メモリに設定してある異常判定時間（正常な電源装置１において、平滑用コンデンサ８が充電されるのに必要十分な時間）が経過したとき、平滑用コンデンサ８の両端電圧が基準電圧に達していない場合、回路異常とみなして、異常報知を行うようにしてもよい。斯くすれば、異常が懸念される電源回路からＰＴＣサーミスタ５を切り離すことがないので、突入電流の発生を抑制でき、電源回路に更なるダメージを与えてしまうような事態に至ることを効果的に回避できる。
【００２４】
上記のように電源装置１を起動させた後、時刻ｔ3にてブレーカ２をオフすると、平滑用コンデンサ８の両端電圧値は、図２（ａ）に示すように低下してゆく。このとき、リレー制御用マイコン１２は、時刻ｔ4において平滑用コンデンサ８の両端電圧値が停止基準電圧Ｖbに達すると、リレー駆動用信号の出力を停止し、電磁リレー１４をオフにする（図２（ｂ）における時刻ｔ4を参照）。すなわち、リレー制御用マイコン１２は、電源装置１のブレーカ２がオフにされた後も、平滑用コンデンサ８の両端電圧値の監視を続け、停止基準電圧Ｖbまで低下したときに電磁リレー１４をオフ状態に移行させるので、ブレーカ２をオフした後、電磁リレー１４がオフするまでの期間に、再度ブレーカ２をオンした場合に発生する突入電流を抑制することが可能となる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。
【符号の説明】
【００２６】
１    電源装置
２    ブレーカ
３    商用交流電源
４    回路保護用ヒューズ
５    ＰＴＣサーミスタ
６    昇圧用リアクタ
７    ブリッジダイオード
８    平滑用コンデンサ
９    インバータ装置
１０    コンプレッサモータ
１１    スイッチング電源回路
１２    リレー制御用マイコン
１３    電磁リレー駆動回路
１４    電磁リレー
１４ａ  コイル
１４ｂ  リレー接点
１５    電圧検出手段
【図１】
2011182568.tif 000003
【図２】
2011182568.tif 000004