(57)【要約】【課題】振動やノイズ等の影響で相間短絡が発生することのない三相電源の相順切替装置を提供する。【解決手段】本実施形態の三相電源の相順切替装置は、三相電源から負荷への給電経路に設けられ、前記三相電源の二相にそれぞれｃ接点型リレーを接続してなる電源側リレーと、前記電源側リレーと前記負荷との間にそれぞれｃ接点型リレーを接続してなる負荷側リレーと、前記電源側リレーと前記負荷側リレーとの間に接続され、リレー動作により、前記三相電源を正相に接続して負荷側に給電する状態と、前記三相電源を逆相に接続して負荷側に給電する状態とを切替可能に配線した切替回路とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2015126544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相電源から負荷への給電経路に設けられ、
前記三相電源の二相にそれぞれｃ接点型リレーを接続してなる電源側リレーと、
前記電源側リレーと前記負荷との間にそれぞれｃ接点型リレーを接続してなる負荷側リレーと、
前記電源側リレーと前記負荷側リレーとの間に接続され、リレー動作により、前記三相電源を正相に接続して負荷側に給電する状態と、前記三相電源を逆相に接続して負荷側に給電する状態とを切替可能に配線した切替回路と
を備えたことを特徴とする三相電源の相順切替装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三相電源の相順切替装置において、
前記切替回路は、前記電源側リレーおよび前記負荷側リレーのうちの一方をリレー動作させたときに前記三相電源を正相で前記負荷に給電し、他方をリレー動作させたときに前記三相電源を逆相で前記負荷に給電するように構成されていることを特徴とする三相電源の相順切替装置。
【請求項３】
請求項２に記載の三相電源の相順切替装置において、
前記三相電源の相電圧を検出して前記負荷に必要とされる通電方向に合致するように前記電源側リレーあるいは前記負荷側リレーをリレー動作させる制御装置を備えたことを特徴とする三相電源の相順切替装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の三相電源の相順切替装置において、
前記電源側リレーおよび前記負荷側リレーは、前記三相電源の残りの相に対応するｃ接点リレーを備え、
前記切替回路は、前記三相電源の残りの相に設けられた前記ｃ接点リレーの間に、前記電源側リレーおよび前記負荷側リレーのうちのいずれか一方をリレー動作させたときに前記残りの相が接続状態となり、双方がオフ状態あるいはリレー動作させたときには断線状態となるように配線されていることを特徴とする三相電源の相順切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、三相電源の相順切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相電源に接続して使用するインバータ装置においては、装置の冷却のための構成として三相電源から直接給電するファンを備えているものがある。この場合、三相電源をファンの電源端子に接続する際に相順を誤る可能性がある。誤った接続をした場合には、ファンが逆回転するので冷却効率が下るため、従来では、電源スイッチに加えて、相順を検知して相順を入替え可能にした切替回路を設けたものがある。
【０００３】
しかしながら、従来の切替回路では、相順の入れ替え動作に用いるリレーが振動やノイズによる誤動作や溶着などを発生すると、回路の状態によっては三相電源の相間短絡が発生する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８７８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、相順を切り替えるための構成を設ける場合に、振動やノイズ等の影響で相間短絡が発生することのない三相電源の相順切替装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の三相電源の相順切替装置は、三相電源から負荷への給電経路に設けられ、前記三相電源の二相にそれぞれｃ接点型リレーを接続してなる電源側リレーと、前記電源側リレーと前記負荷との間にそれぞれｃ接点型リレーを接続してなる負荷側リレーと、前記電源側リレーと前記負荷側リレーとの間に接続され、リレー動作により、前記三相電源を順相に接続して負荷側に給電する状態と、前記三相電源を逆相に接続して負荷側に給電する状態とを切替可能に配線した切替回路とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態を示す電気的構成図
【図２】正相接続の状態を示す電気的構成図
【図３】逆相接続の状態を示す電気的構成図
【図４】第２実施形態を示す電気的構成図
【図５】正相接続の状態を示す電気的構成図
【図６】ｃ接点型リレーの動作説明図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
【０００９】
図１は電気的構成を示すもので、三相電源１に接続する負荷は、インバータ装置の冷却用ファンとして用いるための例えば三相電動機２である。三相電動機２は、相順切替装置３を介して三相電源１に接続される。三相電源１の各相のラインＬ１〜Ｌ３は端子台４の各端子に接続される。端子台４の各端子は、ヒューズ５ａ、５ｂ、５ｃをそれぞれ介して電源ライン３ａ、３ｂ、３ｃに接続される。制御部６は、電源ライン３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれの相電圧を検出するように設けられ、後述するように相順の切替制御を行う。制御部６は、相順の切替制御を行うための相順検出回路やリレー駆動回路など（図示せず）から構成される。
【００１０】
電源ライン３ａは三相電動機２のＲ相端子に直接接続される。電源ライン３ｂ、３ｃは、それぞれ電源側リレー７に接続される。三相電動機２側には負荷側リレー８が設けられ、三相電動機２のＳ相端子およびＴ相端子に接続されている。電源側リレー７と負荷側リレー８との間には切替回路９が接続されている。
【００１１】
電源側リレー７は、２個のｃ接点型リレー７ａ、７ｂ、リレーコイル７ｃを備えている。各ｃ接点型リレー７ａ、７ｂは、それぞれ常開接点ａ、常閉接点ｂおよび可動接点ｃを備えている。電源ライン３ｂおよび３ｃは、それぞれｃ接点型リレー７ａ、７ｂの可動接点ｃに接続されている。負荷側リレー８は、２個のｃ接点型リレー８ａ、８ｂ、リレーコイル８ｃを備えている。各ｃ接点型リレー８ａ、８ｂは、それぞれ常開接点ａ、常閉接点ｂおよび可動接点ｃを備えている。負荷側リレー８のｃ接点型リレー８ａ、８ｂのそれぞれの可動接点ｃは、三相電動機２のＳ相端子およびＴ相端子に接続されている。
【００１２】
電源側リレー７と負荷側リレー８とは、ｃ接点型リレー７ａと８ａとが対になり、ｃ接点型リレー７ｂと８ｂとが対に設けられる。電源側リレー７と負荷側リレー８との間の切替回路９は、各接点をつぎのように接続している。ｃ接点型リレー７ａおよび７ｂの各常閉接点ｂは対となるｃ接点型リレー８ａ、８ｂの各常開接点ａに接続される。一方、ｃ接点型リレー７ａおよび７ｂの各常開接点ａは対ではないｃ接点型リレー８ｂ、８ａの各常閉接点ｂに接続される。
【００１３】
電源側リレー７のそれぞれのｃ接点型リレー７ａ、７ｂは、リレーコイル７ｃに通電されていない状態では、常開接点ａは開放状態で、常閉接点ｂは可動接点ｃと導通した状態である。また、ｃ接点型リレー７ａおよび７ｂは、リレーコイル７ｃに通電されると、常開接点ａは可動接点ｃと導通するように切り替わり、常閉接点ｂは開放状態となる。負荷側リレー８についても同様にリレーコイル８ｃへの非通電状態および通電状態の切り替えにより、ｃ接点型リレー８ａ、８ｂに同様の動作を行わせることができる。
【００１４】
なお、上記構成において、三相電動機２に対して、負荷側リレー８は正相電源供給用の電源スイッチとして機能し、電源側リレー７は、逆相電源供給用の電源スイッチとして機能する。また、上記構成で使用しているｃ接点型リレー７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは、図６（ａ）に示しているように、リレーコイルに通電していない（非通電）ときには非動作（オフ）状態である。このとき、可動接点ｃは常閉接点ｂと接触していて、常開接点ａは開放された状態となっている。そして、図６（ｂ）に示すように、リレーコイルに通電すると動作（オン）状態となる。このとき、可動接点ｃは常開接点ａと接触し、常閉接点ｂは開放状態となる。
【００１５】
次に、上記構成の作用について図２および図３も参照して説明する。
相順切替装置３の制御部６は、三相電源１の各相のラインＬ１〜Ｌ３が端子台４に接続されると、接続されたラインＬ１〜Ｌ３の間の電圧を検出して正しい相順で接続されているか否かを判断する。制御部６は、電圧を検出した結果、三相電源１のラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の端子台４への接続状態が三相電動機２の端子Ｒ、Ｓ、Ｔに対応している場合には、正相電源供給を行う判断をする。また、制御部６は、電圧を検出した結果、三相電源１のラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の端子台４への接続状態が三相電動機２の端子Ｒ、Ｓ、Ｔに対して逆相となっている場合には、逆相電源供給を行う判断をする。
【００１６】
制御部６は、三相電動機２を駆動してファンを動作（オン）させる場合には、上記の判定に基づいて、次のように電源側リレー７あるいは負荷側リレー８の駆動制御を行う。
＜三相電動機２の動作＞    ＜電源側リレー７＞    ＜負荷側リレー８＞
停止（待機状態）              オフ                  オフ
回転（正相側通電）            オフ                  オン
回転（逆相側通電）            オン                  オフ
（異常時）                （オン）              （オン）
【００１７】
なお、上記の制御中、異常時として示したのは、振動やノイズあるいは接点動作の不良などにより電源側リレー７および負荷側リレー８のいずれもオン状態となった場合を示している。この実施形態の構成を採用することで、このような異常時においても、電源の短絡状態が発生することを回避できている。
【００１８】
図２は、上記の制御内容のうち、制御部６により三相電動機２に正相電源供給を行うべく負荷側リレー８をオンさせるように制御した状態を示している。制御部６は、リレーコイル８ｃに対してオン信号を出力する。負荷側リレー８のｃ接点型リレー８ａ、８ｂは同時にオンし、それぞれの可動接点ｃは常開接点ａと導通する状態に変化する。三相電源１の電源ラインＬ２およびＬ３は、三相電動機２の端子Ｓ、端子Ｔに接続され、三相電源１が供給される。この結果、三相電動機２は、正規の回転方向に回転し、ファンによるインバータへの送風動作を行う。
【００１９】
一方、図３は、上記の制御内容のうち、制御部６により三相電動機２に逆相電源供給を行うべく電源側リレー７をオンさせるように制御した状態を示している。制御部６は、リレーコイル７ｃに対してオン信号を出力する。電源側リレー７のｃ接点型リレー７ａ、７ｂは同時にオンし、それぞれの可動接点ｃは常開接点ａと導通する状態に変化する。三相電源１の電源ラインＬ２およびＬ３は、切替回路９で入れ替わって三相電動機２の端子Ｔ、端子Ｓにそれぞれ接続される。三相電動機２は、端子台４に接続した状態とは逆相で三相電源１が供給され、正規の回転方向に回転し、ファンによる送風動作を行う。
【００２０】
また、上記構成において、制御部６による制御ではなく、振動などに起因する誤動作が発生した場合においては、電源側リレー７および負荷側リレー８が同時にオンする場合が起こりうる。しかし、そのような場合でも、三相電源１の電源ラインＬ２とＬ３とが短絡する相間短絡が発生することはなく、安全な状態に動作させることができる。
【００２１】
さらに、電源側リレー７あるいは負荷側リレー８のいずれかあるいは双方においてリレー接点の溶着などが発生している場合でも、リレーコイル７ｃあるいは８ｃへの通電動作にかかわらず相間短絡が発生することを回避できる。この場合、場合によっては三相電動機２に二相（単相）通電する場合が起こり得る。しかし、この場合でも、相間短絡を発生することは回避できている。また、三相電動機２の回転状態が正常な回転状態とならないが、インバータは内部に温度検出用のサーミスタを内蔵しているので、ファンの回転異常により冷却能力が低下しても、温度異常として保護機能が働くようになっている。
【００２２】
以上説明した本実施形態によれば次の効果を得ることができる。すなわち、電源ライン３ｂ、３ｃにｃ接点型リレー７ａ、７ｂを有する電源側リレー７、ｃ接点型リレー８ａ、８ｂを有する負荷側リレー８を設け、それらの間に切替回路９を設ける構成とした。これにより、電源側リレー７および負荷側リレー８のいずれがどのようにオン・オフ動作した場合でも、三相電源１の相間短絡を回避することができる。これにより、リレーの切替制御異常でのヒューズ３ａ〜３ｃの短絡電流による断線が発生するのを回避できる。
【００２３】
また、上記の様に構成したことで、三相電源１の電源ラインＬ１〜Ｌ３の接続状態が端子台４に対して正相接続状態あるいは逆相接続状態のいずれとなっている場合でも、電源側リレー７あるいは負荷側リレー８のいずれか一方だけを動作させるだけで三相電動機２を所定の回転方向に動作させることができる。これによって、相順を切り替えるリレーに加えて電源リレーを設けるなどの構成を不要とし、且つ、動作も複数のリレーを動作させることなく簡単且つ短時間に動作させることができる。また、同一の仕様のリレーを２個使う構成により、部品を共通化し、部品種類を削減する効果がある。
【００２４】
なお、上記実施形態では、電源側リレー７、負荷側リレー８を、それぞれ逆相電源供給のスイッチ、正相電源供給のスイッチとして用いる構成としたが、切替回路９の結線を入れ替えることにより、実施形態の場合とは反対に、負荷側リレー７を正相電源供給のスイッチに、電源側リレー８を逆相電源供給の電源スイッチとして用いることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
図４および図５は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、電源ライン３ａにもｃ接点型リレーを設ける構成としたところが異なる。このため、相順切替装置１０は、電源側リレー７、負荷側リレー８および切替回路９に代えて、電源側リレー１１、負荷側リレー１２および切替回路１３を設ける構成としている。
【００２６】
図４において、電源側リレー１１は、３つのｃ接点型リレー１１ａ〜１１ｃを備え、これらをオン・オフ制御するリレーコイル１１ｄを備えている。負荷側リレー１２は、３つのｃ接点型リレー１２ａ〜１２ｃを備え、これらをオン・オフ制御するリレーコイル１２ｄを備えている。ｃ接点型リレー１１ｂ、１１ｃは、第１実施形態における電源側リレー７のｃ接点型リレー７ａ、７ｂに対応する。ｃ接点型リレー１２ｂ、１２ｃは、第１実施形態における負荷側リレー８のｃ接点型リレー８ａ、８ｂに対応する。リレーコイル１１ｄ、１２ｄは、リレーコイル７ｃ、８ｃに対応する。
【００２７】
ｃ接点型リレー１１ａおよび１２ａは、電源ライン３ａを切断して電源側および負荷側に対応するように配置されている。切替回路１３は、電源ライン３ｂ、３ｃに対応する部分の結線構成は、切替回路９と同じである。電源ライン３ａに対応する部分の結線構成は、ｃ接点型リレー１１ａおよび１２ａにおいて、一方の常開接点ａと他方の常閉接点ｂとを互いに接続している。
なお、第１実施形態と同様に、上記構成において、負荷側リレー１１は正相電源供給用の電源スイッチとして機能し、電源側リレー１２は、逆相電源供給用の電源スイッチとして機能する。
【００２８】
次に、上記構成の作用について図５も参照して説明する。
相順切替装置１０の制御部６は、三相電源１の各相のラインＬ１〜Ｌ３が端子台４に接続されると、接続されたラインＬ１〜Ｌ３の間の電圧を検出して正しい相順で接続されているか否かを判断する。制御部６は、電圧を検出した結果、三相電源１のラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の端子台４への接続状態が三相電動機２の端子Ｒ、Ｓ、Ｔに対応している場合には、正相電源供給を行う判断をする。また、制御部６は、電圧を検出した結果、三相電源１のラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の端子台４への接続状態が三相電動機２の端子Ｒ、Ｓ、Ｔに対して逆相となっている場合には、逆相電源供給を行う判断をする。
【００２９】
制御部６は、三相電動機２を駆動してファンを動作（オン）させる場合には、上記の判定に基づいて、次のように電源側リレー１１あるいは負荷側リレー１２の駆動制御を行う。
＜三相電動機２の動作＞    ＜電源側リレー１１＞    ＜負荷側リレー１２＞
停止（待機状態）              オフ                    オフ
回転（正相側通電）            オフ                    オン
回転（逆相側通電）            オン                    オフ
（異常時）              （オン）                （オン）
【００３０】
なお、上記の制御中、異常時として示したのは、振動やノイズあるいは接点動作の不良などにより電源側リレー１１および負荷側リレー１２のいずれもオン状態となった場合を示している。この実施形態の構成を採用することで、このような異常時においても、電源の短絡状態が発生することを回避できている。
【００３１】
図５は、上記の制御内容のうち、制御部６により三相電動機２に正相電源供給を行うべく負荷側リレー１２をオンさせるように制御した状態を示している。制御部６は、リレーコイル１２ｄに対してオン信号を出力する。負荷側リレー１２のｃ接点型リレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃは同時にオンし、それぞれの可動接点ｃは常開接点ａと導通する状態に変化する。三相電源１の電源ラインＬ１、Ｌ２およびＬ３は、切替回路９を介して三相電動機２の端子Ｒ、端子Ｓ、端子Ｔに接続される。これにより、三相電源１が正相で三相電動機２に接続され、三相電動機２は正相で給電される。三相電動機２は、三相電源１が正規の状態で接続されたこととなり、正規の回転方向に回転し、ファンによる送風動作を行う。
【００３２】
一方、上記の制御内容のうち、制御部６により三相電動機２に逆相電源供給を行うことを判断した場合には、図示はしていないが、電源側リレー１１をオンさせるべく、リレーコイル１１ｄにオン信号を出力して制御する。この場合には、電源側リレー１２のｃ接点型リレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃは同時にオンし、それぞれの可動接点ｃは常開接点ａと導通する状態に変化する。三相電源１の電源ラインＬ１は三相電動機２の端子Ｒに接続され、電源ラインＬ２およびＬ３は、切替回路１３で交差して三相電動機２の端子Ｒ、端子Ｔ、端子Ｓに接続される。これにより、三相電源１が電源ラインＬ２、Ｌ３の接続状態とは逆相で三相電動機２に接続され、三相電動機２は逆相で給電される。三相電動機２は、三相電源１が正規の状態で接続されたこととなり、正規の回転方向に回転し、ファンによる送風動作を行う。
【００３３】
また、本実施形態の構成においても、制御部６による制御ではなく、振動などに起因する誤動作が発生した場合においては、電源側リレー１１および負荷側リレー１２が同時にオンする場合が起こりうる。しかし、そのような場合でも、三相電源１の相間短絡が発生することはなく、安全な状態に動作させることができる。
【００３４】
さらに、リレー接点の溶着などが発生していて、リレー動作がオフしたにもかかわらずオン状態に保持される場合でも、三相電動機２に二相（単相）通電する場合が起こりうるが、この場合でも、相間短絡を発生することは回避できる。
【００３５】
このような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、電源側リレー１１および負荷側リレー１２のそれぞれに電源ライン３ａに対応してｃ接点型リレー１１ａ、１２ａを設けているので、三相電動機２への通電をおこなわない場合には、三相電動機２への電源ラインをすべてオフ状態とすることができる。これにより、例えば三相電動機２を外付けで配置する場合でも、停止中に電源ラインＬ１〜Ｌ３のいずれにも三相電源１が印加される状態を無くすことができる。
【００３６】
なお、上記実施形態においても、電源側リレー１１、負荷側リレー１２を、それぞれ逆相電源供給のスイッチ、正相電源供給のスイッチとして用いる構成としたが、切替回路１３の結線を入れ替えることにより、実施形態の場合とは反対に、負荷側リレー１２を正相電源供給のスイッチに、電源側リレー１１を逆相電源供給の電源スイッチとして用いることができる。
【００３７】
（他の実施形態）
上記実施形態で説明したもの以外に次のような変形をすることができる。
上記各実施形態では、負荷としてファンを回転駆動する三相電動機２に適用しているが、これに限らず三相電源を用いて駆動する負荷であれば適用できる。
【００３８】
電源スイッチを別途に設ける構成に適用することもできる。
上記各実施形態では、電源側リレーおよび負荷側リレーを電源スイッチを兼ねた相順の切り替えを行う構成としているが、別途に電源スイッチを設ける構成とする場合には、電源側リレーおよび負荷側リレーのいずれもオフ状態で正相給電状態となるように切替回路の結線状態を構成することができる。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
図面中、１は三相電源、２は三相電動機（負荷）、３、１０は相順切替装置、６は制御部、７、１１は電源側リレー、８、１２は負荷側リレー、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃはｃ接点型リレー、７ｃ、８ｃ、１１ｄ、１２ｄはリレーコイル、９、１３は切替回路を示す。
【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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