(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次巻線の両端に設けられた活性端子と非活性端子との間に電源を接続し電源電力を供給することによって、２次巻線の両端に接続されたサイン灯が、上記２次巻線で誘起された電圧によって点灯するように構成されたネオン変圧器のアース端子非接地保護回路において、
上記２次巻線の中点の両側の巻線にそれぞれ誘起される誘起電圧を互いに不平衡にする不平衡手段と、
上記不平衡手段に起因して、上記電源の接地側が接続された上記非活線端子と上記２次巻線の中点に接続されたアース端子との間に発生する電圧を検出する電圧検出手段と、
上記電圧検出手段による電圧検出出力により、上記電源電力を１次巻線へ供給するのを遮断する手段と、を備え、
上記不平衡手段は上記２次巻線の中点の両側の巻線によりそれぞれ構成される両磁気回路の磁束漏洩特性を互いに異ならせる上記両磁気回路である、
ことを特徴とするネオン変圧器のアース端子非接地保護回路。
【請求項２】
上記両磁気回路を構成する一対のリーケージコアの各々の幅又は各々の磁気空隙の長さを互いに異ならせること、
を特徴とする請求項１に記載のネオン変圧器のアース端子非接地保護回路。
【請求項３】
上記電圧検出手段は、コンデンサを入力とする整流回路と、その整流回路の整流出力が所定値以上で導通されるスイッチング素子とよりなることを特徴とする請求項１又は２記載のネオン変圧器のアース端子非接地保護回路。
【請求項４】
１次巻線の両端に設けられた活性端子と非活性端子との間に電源を接続し電源電力を供給することによって、２次巻線の両端に接続されたサイン灯が、上記２次巻線で誘起された電圧によって点灯するように構成されたネオン変圧器のアース端子非接地保護回路において、
上記活線端子と上記非活線端子との間に設けられ、上記活線端子と上記非活線端子との間の電圧印加を検出する電圧印加検出手段と、
上記電圧印加検出手段が電圧印加を検出すると１次巻線への電源電力の供給を遮断する遮断手段と、
上記電圧印加検出手段と並列に接続され、オンの状態になると上記遮断手段を無効にするスイッチング素子と、
上記活線端子と、上記２次巻線に接続されたアース端子との間に設けられ、  上記アース端子と上記活線端子との間に電位差が生じると、これを検出して上記スイッチング素子をオンにする電圧印加検出無効手段と
を具備するネオン変圧器のアース端子非接地保護回路。
【請求項５】
上記電圧印加検出無効手段はコンデンサを入力とする整流回路よりなり、その整流回路の整流出力が所定値以上になると上記スイッチング素子をオンにする手段であることを特徴とする請求項４記載のネオン変圧器のアース端子非接地保護回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はネオン管やアルゴン管を点灯させるためのネオン変圧器において、そのアース端子を接地する工事を忘れた場合の保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ネオン変圧器においてはその安全性の点からアース端子を接地して使用することが規定されている。しかしネオン変圧器の工事業者がうっかりしてアース端子を接地する工事を忘れたままであることがあった。このようにアース端子が接地されていない状態でネオン変圧器が使用されると安全面等で問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、ネオン変圧器がアース端子を接地されない状態で使用されると、これを検出して、その電源電力の供給を遮断する保護回路を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、１次巻線の両端に設けられた活性端子と非活性端子との間に電源を接続し電源電力を供給することによって、２次巻線の両端に接続されたサイン灯が、上記２次巻線で誘起された電圧によって点灯するように構成されたネオン変圧器のアース端子非接地保護回路において、上記２次巻線の中点の両側の巻線にそれぞれ誘起される誘起電圧を互いに不平衡にする不平衡手段と、上記不平衡手段に起因して、上記電源の接地側が接続された上記非活線端子と上記２次巻線の中点に接続されたアース端子との間に発生する電圧を検出する電圧検出手段と、上記電圧検出手段による電圧検出出力により、上記電源電力を１次巻線へ供給するのを遮断する手段と、を備え、上記不平衡手段は上記２次巻線の中点の両側の巻線によりそれぞれ構成される両磁気回路の磁束漏洩特性を互いに異ならせる上記両磁気回路である、ことを要旨とする。
請求項４の発明は、１次巻線の両端に設けられた活性端子と非活性端子との間に電源を接続し電源電力を供給することによって、２次巻線の両端に接続されたサイン灯が、上記２次巻線で誘起された電圧によって点灯するように構成されたネオン変圧器のアース端子非接地保護回路において、  上記活線端子と上記非活線端子との間に設けられ、上記活線端子と上記非活線端子との間の電圧印加を検出する電圧印加検出手段と、  上記電圧印加検出手段が電圧印加を検出すると１次巻線への電源電力の供給を遮断する遮断手段と、  上記電圧印加検出手段と並列に接続され、オンの状態になると上記遮断手段を無効にするスイッチング素子と、上記活線端子と、上記２次巻線に接続されたアース端子との間に設けられ、上記アース端子と上記活線端子との間に電位差が生じると、これを検出して上記スイッチング素子をオンにする電圧印加検出無効手段と、を具備することを要旨とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に請求項１の発明の実施例を示す。漏洩変圧器１１の１次巻線１２の一端はスイッチ１３を通じて活線端子１４に、他端は非活線端子１５にそれぞれ接続される。活線端子１４と非活線端子１５の間に商用電源が接続され、その際商用電源の接地側が非活線端子１５側とされる。変圧器１１の２次巻線１６の中点１７はアース端子１８に接続され、２次巻線１６の両端間にサイン灯１９が接続される。アース端子１８は変圧器のケースが金属の場合は、ケースに設けられている。
【０００６】
この実施例では非活線端子１５とアース端子１８との間の電圧が所定値以上であれば、これが電圧検出手段２１により検出される。即ちコンデンサ２２の一端がアース端子１８に接続され、他端がダイオード２３のカソードとダイオード２４のアノードとに接続され、ダイオード２４のカソードが抵抗素子２５を通じてコンデンサ２６の一端に接続され、ダイオード２３のアノード及びコンデンサ２６の他端は非活線端子１５に接続され、必要に応じてダイオード２４及び抵抗素子２５の接続点がツエナダイオード２７を通じて非活線端子１５に接続される。抵抗素子２５及びコンデンサ２６の接続点はスイッチング素子としてのトランジスタ２８のベースに接続され、トランジスタ２８のエミッタはツエナダイオード２９を通じて非活線端子１５に接続される。なお、抵抗素子２５及びコンデンサ２６は必要に応じて設ければ良い。
【０００７】
この回路はコンデンサ２２を入力とする整流回路であり、この例ではコンデンサ２２，２６、ダイオード２３，２４により整流回路３１とされた場合である。この整流回路３１の整流出力電圧が所定値を越えるとトランジスタ２８が導通する。
電圧検出手段２１で電圧が検出されると、遮断手段により電源電力の１次巻線１２への供給が遮断される。トランジスタ２８のコレクタはホトカプラ３３の発光素子３３Ｌを通じ、更に抵抗素子３４−３５−保護用ダイオード３６を通じて活線端子１４に接続される。活線端子１４と非活線端子１５の間に、ホトカプラ３３の受光素子３３Ｐとリレー３７の直列回路が接続され、リレー３７の接点にスイッチ１３が用いられ、リレー３７が動作するとスイッチ１３が常開側ＮＯに接続され、活線端子１４にスイッチ１３の常開側ＮＯを通じてリレー３７が接続され、リレー３７の自己保持回路が構成される。
【０００８】
漏洩変圧器１１の２次巻線１６の中点、１７の両側の巻線１６ａと１６ｂに誘起される電圧が互いに不平衡になるようにする。例えば両側の２次巻線１６ａ，１６ｂでそれぞれ構成される２つの磁気回路が互いに不平衡になるようにされる。即ち図２に示すように、長方形枠状磁気コア７１の１辺中央部上に１次巻線１２が巻裝され、その１次巻線１２の両側で磁気コア７１上に２次巻線１６ａ，１６ｂがそれぞれ巻裝され、１次巻線１２と２次巻線１６ａ，１６ｂとの各間において、枠状磁気コア７１の磁路を分路するリーケージコア７２，７３が設けられている。この実施例ではリーケージコア７２，７３の各幅ｔ１，ｔ２を互いに異ならせて、磁束漏洩特性を異ならせ、２次巻線１６ａ，１６ｂによりそれぞれ構成される磁気回路７４，７５を互いに不平衡とさせる。ｔ１は例えば枠状磁気コア７１の幅ｔに対しその１０〜３０％程度小とし、ｔ２はｔに対し１０〜３０％程度大とする。
【０００９】
上述した構成において、アース端子１８が接地されていれば、非活線端子１５とアース端子１８間の電位差はゼロとなり、電圧検出手段２１では電圧は検出されない。従ってトランジスタ２８は不導通状態にあり、リレー３７は動作せず、スイッチ１３は常閉側ＮＣに接続され、端子１４，１５よりの電源電力が１次巻線１２へ供給される。
しかし、アース端子１８が接地されていない状態で端子１４，１５間に電源電力が印加されると、前記磁気回路７４，７５の磁気特性の相違により、２次巻線１６の中点１７にわずかであるが電圧が生じ、つまりアース端子１８と非活線端子１５の間に電圧が生じ、これが電圧検出手段２１により検出され、トランジスタ２８が導通して発光素子３３Ｌに電流が流れて発光し、受光素子３３Ｐが導通してリレー３７が動作し、スイッチ１３が常開側ＮＯに切替り、電源電力の１次巻線１２への供給が遮断され、リレー３７の自己保持回路によりこの状態が保持される。従ってアース端子１８を接地し忘れて使用しようとしても電源電力の供給が自動的に遮断されて、ネオン変圧器の使用が停止される。
【００１０】
リーケージコア７２，７３の磁束漏洩特性を異ならせるには、リーケージコア７２，７３の幅を異ならせる他に、各磁気空隙の長さＧ１，Ｇ２を互いに異ならせてもよい。あるいは幅ｔ１，ｔ２と長さＧ１，Ｇ２の両方を互いに異ならせてもよい。もしくは２次巻線１６ａと１６ｂの長さを互いにわずか異ならせ、つまり中点１７をわずかずらしてもよい。要は磁気回路７４，７５の磁気特性を互いに異ならせればよい。ただし、この磁気回路７４，７５の不平衡を大きくし過ぎると、サイン灯の点灯特性に影響を与えることになる。要するに２次巻線１６ａ，１６ｂそれぞれが構成する磁気回路７４，７５の磁気特性を従来の両磁気回路７４，７５の磁気特性が等しい場合のそれに対し各±１０〜３０％程度にするとよい。
【００１１】
次に図３を参照して請求項４の発明の実施例を説明する。図３において図１と対応する部分に同一符号を付けてある。
この実施例では活線端子１４と非活線端子１５との間に電圧印加検出手段４１が設けられ、端子１４と１５間に電源電力が印加されるとこれが検出される。即ちホトカプラ３３の発光素子３３Ｌの一端が抵抗素子４２−４３−保護用ダイオード４４を通じて非活線端子１５に接続され、他端がダイオード４５を通じて活線端子１４に接続される。必要に応じて、コンデンサ４６と抵抗素子４７が発光素子３３Ｌと並列に接続される。つまり端子１４，１５間に電源電力が印加されると発光素子３３Ｌが発光するようにされている。
【００１２】
この電圧印加検出手段４１と並列にスイッチング素子としてのサイリスタ４８が接続される。つまりサイリスタ４８のアノードが抵抗素子４２と４３の接続点に接続され、カソードが発光素子３３Ｌとダイオード４５の接続点に接続される。
活線端子１４とアース端子１８との間に電圧印加検出無効手段４９が接続される。つまりコンデンサ５１の一端がアース端子１８に接続され、他端がダイオード５２のカソード及びダイオード５３のアノードに接続され、ダイオード５３のカソードは抵抗素子５４を通じてコンデンサ５５の一端に接続され、ダイオード５２のアノード、コンデンサ５５の他端がサイリスタ４８のカソードに接続され、抵抗素子５４とコンデンサ５５の接続点が抵抗素子５６を通じてサイリスタ４８のゲートに接続され、必要に応じてダイオード５３と抵抗素子５４の接続点とダイオード５２のアノードとの間にツエナダイオード５７が接続される。この電圧印加検出無効手段４９はコンデンサ５１を入力とする整流回路であり、この例ではコンデンサ５１，５５、ダイオード５２，５３により整流回路とされた場合である。この整流回路の整流出力電圧が所定値を越えるとサイリスタ４８が導通し、電圧印加検出手段４１の機能が無効とされる。
【００１３】
この構成において、アース端子１８が接地されていると、入力交流電力の負の半サイクルでアース端子１８と活線端子１４との間に電位差が生じ、この電位差が電圧印加検出無効手段４９で検出され、サイリスタ４８が導通され、つまり発光素子３３Ｌと抵抗素子４２は導通したサイリスタ４８で短絡され、電圧印加検出手段４１の機能が無効とされる。よって端子１４，１５間に電源電力が印加されていても、電圧印加検出手段４１の機能が無効とされているため、発光素子３３Ｌは発光しない。入力交流電力の正の半サイクルでは発光素子３３Ｌ、サイリスタ４８は共に逆極性となり、サイリスタ４８は不導通であるが、発光素子３３Ｌは発光しない。
【００１４】
アース端子１８が接地されていない場合は、アース端子１８と活線端子１４との間にサイリスタ４８を導通させるだけの電位差が生じないため、電圧印加検出無効手段４９では整流出力が得られず、サイリスタ４８は不導通状態にある。入力交流の負の半サイクルで非活線端子１５から活線端子１４にダイオード４４，４５、発光素子３３Ｌ，抵抗素子４２，４３を通じて電流が流れ、発光素子３３Ｌが発光し、つまり端子１４，１５間に電圧が印加されたことが検出され、受光素子３３Ｐが導通し、リレー３７が動作して、スイッチ１３が常開側ＮＯに切替わり、電源電力の１次巻線１２への供給が遮断され、この状態がリレーの自己保持回路で保持される。またこの例ではスイッチ１３の常開側ＮＯを通じて発光ダイオード６１に電流が流れ、発光ダイオード６１が発光して電源供給が遮断されている状態が報知される。
【００１５】
なお間違って、活線端子１４を非活線に接続し、非活線端子１５に活線に接続すると、アース端子１８が接地されている状態では活線端子１４とアース端子１８間に電圧が発生せず、サイリスタ４８は不導通のままであり、端子１５側が正となった時に、発光素子３３Ｌに電流が流れて、発光し、受光素子３３Ｐが導通してリレー３７が動作して、電源電力の供給が遮断される。
アース端子１８が接地されていない状態においても、端子１４，１８間に電圧が発生せず、サイリスタ４８は不導通状態にあり、端子１５が正となった時に、発光素子３３Ｌが発光して受光素子３３Ｐが導通し、リレー３７が動作して、電源電力の供給が遮断される。この図３に示した例では２次巻線１６ａ，１６ｂに誘起される電圧が不平衡になるようにする必要はない。
【００１６】
このように端子１４，１５と活線、非活線との接続間違いをした場合も、電源電力の供給が遮断され、かつそのことが発光ダイオード６１の発光により報知される。
リレー３７の代りにトライアックなどの半導体スイッチング素子を用いてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、アース端子を接地しないでネオン変圧器を使用すると、電源電力の供給が遮断され、アース端子を接地しないで使用することはできない。
なおアース端子１８の接地忘れを検出するため、次のようなことが考えられる。即ち図４に図１と対応する部分に同一符号を付けて示すように、１次巻線１２の一端とアース端子１８との間に１次巻線１２と磁気的に結合した検出巻線６１を設け、端子１４，１５間に接続したリレー６２を動作させ、そのリレー６２の接点６２ａ，６２ｂにより、検出巻線６１を１次巻線１２とアース端子１８に接続し、アース端子１８が接地されていると、検出巻線６１に誘起された電圧による電流が流れ、ホトカプラ６３の発光素子６３Ｌが発光し、その受光素子６３Ｐに電流が流れ、比較器６４の出力が正電位となり、ダイオード６５が逆極性となりホトカプラ６６の発光素子６６Ｌは発光せず、端子１４，１５の交流電力は１次巻線１２へ供給される。しかし、アース端子が接地されていないと、検出巻線６１に誘起された電圧にもとづく電流が流れず、発光素子６３Ｌは発光せず、受光素子６３Ｐは不導通であって、比較器６４の出力が負となり、ダイオード６５が導通し、ホトカプラ６６の発光素子６６Ｌが発光し、その受光素子６６Ｐが導通して、リレー３７が動作し、スイッチ１３が常開側ＮＯに切替わり、交流電力の１次巻線１２への供給が遮断され、アース端子１８が接地されたか否かを検出することができる。
【００１８】
しかしこの場合はアース端子１８が接地された正常状態で、１次巻線側からアース（大地）に比較的大きな電流が流れるため、配電盤に取付けられている漏電ブレーカが動作して電源が遮断されるおそれがある。また入力端子１４，１５とアース端子１８との間の絶縁耐圧を試験するために、入力端子１４，１５間にリレー６２が接続され、入力端子１４，１５間に交流電力が印加された時のみ、リレー接点６２ａ，６２ｂにより前記検出巻線６１が１次巻線１２の一端とアース端子１８との間に接続され、前記絶縁耐圧試験時には、前記検出巻線６１がアース端子１８と１次巻線１２の一端とから切り離されて試験ができるようにされていた。このため点滅・調光回路により入力端子１４，１５に対する交流電力が断続されるとこれに応じて前記検出巻線６１を挿脱するためのリレー６２が動作し、そのリレー６２の寿命を短くすることになる。
【００１９】
しかし、前述したこの発明によれば、電圧検出手段２１や電圧印加検出無効手段４９にはほとんど電流が流れないから、アース端子１８が接地された正常な状態で漏電ブレーカが動作するようなおそれはない。また電圧検出手段２１、電圧印加検出無効手段４９はそれぞれコンデンサ入力とされているため、アース端子１８と端子１４，１５との各間は遮断され、これら端子間の絶縁耐圧試験を行うことができ、前記検出巻線６１を挿脱するためのリレー６２を必要とせず、この点滅・調光回路の出力により、このリレー６２の寿命を短くするという問題は生じ得ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施例を示す回路図。
【図２】請求項１の発明の実施例に用いる２次巻線１６ａ，１６ｂの誘起電圧を不平衡とするための構成例を示す図。
【図３】請求項４の発明の実施例を示す回路図。
【図４】想定されるアース端子非接地保護回路を示す回路図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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