(57)【要約】【課題】従来の３相欠相検出回路は、特殊な状況下では欠相を検出できない。【解決手段】３相電路から３相負荷を開閉する開閉器２１と、３相電路のＲ相と中性点Ｎ間の電圧に基づき、前記開閉器の励磁電源を作成する制御部電源回路５と、他のＳ相、Ｔ相に流れる電流を検出する電流検出回路１０と、前記電流検出回路よりの検出信号が所定のしきい値の範囲内にあるか否かを判定して、ＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する保護部７と、前記ＯＮ信号が供給されたとき、前記励磁電源を前記開閉器２１に供給する開閉器制御部６とを備える。この構成により、Ｒ相が欠相すれば励磁電源が喪失し、Ｓ相またはＴ相で欠相すればＯＦＦ信号が出力され、いずれの相で欠相が発生しても確実に欠相保護を行える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相電路に接続される３相負荷を開閉するための開閉手段と、前記３相電路のいずれかの１相と中性点間の電圧に基づき、前記開閉手段の励磁電源を作成する制御部電源回路と、前記３相電路の他の２相に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路よりの検出信号が所定のしきい値の範囲内にあるか否かを判定して、ＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する保護部と、ＯＮ信号が供給されたとき、前記励磁電源を前記開閉器手段に供給する開閉器制御部とを備えたことを特徴とする３相欠相検出回路。
【請求項２】
前記開閉器制御部および保護部に替え、前記電流検出回路よりの検出信号が所定のしきい値の範囲内にある時に、前記駆動信号を出力する請求項１記載の３相欠相検出回路。
【請求項３】
前記電流検出回路の電流検出部に、カレントトランスもしくはシャント抵抗を用いる請求項１または２記載の３相欠相検出回路。
【請求項４】
３相の圧縮機を備える空気調和器において、請求項１から３のいずれか１項に記載の３相欠相検出回路を前記圧縮機の欠相保護に用いたことを特徴とする空気調和器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３相交流電源を電源とする機器において３相交流電源の欠相検出を行ない、機器の保護を行なう３相欠相検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３相交流電源を電源とする機器では、電線断線又は接続線の外れ等により欠相が生じた場合、３相交流電源と接続された３相電路に不均衡な電流が流れ、欠相した相以外の相に過電流が流れる為に機器が焼損する恐れがあった。そのための保護対策の１つとして、欠相検出回路を備えているものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
その特許文献１に開示された３相欠相検出回路を図６〜図７を用いて説明する。図６では、３相交流電源１の各相−中性点Ｎ間の電流を検出する手段に、フォトカプラ２１を用いた検出回路２と、この検出回路２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３を用いた構成となっている。
【０００４】
この構成において、３相交流電源１の各相−中性点Ｎ間に配置されたフォトカプラ２１により、各相−中性点Ｎ間で検出された信号は、図７で示すように、各相の検出信号間である一定値の遅れ時間ｔ１が含まれており、このような一定値の遅れ時間ｔ１が生じていれば正常、遅れ時間がある一定値以外であれば欠相として、各相間の遅れ時間ｔ１の大きさを制御部３にて検出している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１２６１９４号公報「３相電源の欠相検出回路」（請求項１、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の３相欠相検出回路の方式では、３相負荷４が電動機のように中線点１０２を有している場合（スター結線）でその３相負荷４へ通電中に３相交流電源１に欠相が生じたとき、３相負荷４の欠相している負荷接続点と中性点１０２とはほぼ同電位になる。
【０００７】
従って、中性点１０２の中性点電圧１０３が、３相交流電源と接続された３相負荷４との間の３相電路１０１に現われるため、この生じた中性点電圧１０３を欠相検出回路２のフォトカプラ２１が検出して、図７と同じような検出信号が制御部３に誤入力されるため、欠相検出ができないという課題を有していた。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、３相交流電源１に欠相が生じた時に、負荷接続点から発生する中性点電圧１０３が発生した場合においても、その中性点電圧１０３を誤検出すること無く、欠相の検出を行なうことを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、３相電路に接続される３相負荷を開閉するための開閉手段と、前記３相電路のいずれかの１相と中性点間の電圧に基づき、前記開閉手段の励磁電源を作成する制御部電源回路と、前記３相電路の他の２相に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路よりの検出信号が所定のしきい値の範囲内にあるか否かを判定して、ＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する保護部と、ＯＮ信号が供給されたとき、前記励磁電源を前記開閉器手段に供給する開閉器制御部とを備える。
【００１０】
また、前記開閉器制御部および保護部に替え、前記電流検出回路よりの検出信号が所定のしきい値の範囲内にある時に、前記駆動信号を出力する構成としてもよい。
【００１１】
前記電流検出回路の電流検出部には、カレントトランスもしくはシャント抵抗を用いることができる。このような３相欠相検出回路は、空気調和器の３相圧縮機の欠相保護を行うのに最適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１に示すように、３相交流電源１と３相負荷４との間の３相電路１０１に挿入された３相の開閉器２１と、その開閉器２１を駆動するための励磁電源として、Ｒ相−中性点Ｎ間の電圧から安定化直流電圧を作成する制御部電源回路５と、後記のＯＮ信号が入力されたとき、前記制御部電源回路５よりの出力電圧を前記開閉器２１に出力し、一方、ＯＦＦ信号が入力された時はその出力を遮断する開閉器制御部６と、３相電路１０１のＳ相及びＴ相に流れる電流を検出する電流検出回路１０と、電流検出回路１０からの検出信号を判定して前記開閉器制御部６にＯＮ信号またはＯＦＦ信号を供給する保護部７とを備える。
【００１３】
この電流検出回路１０は、３相電路１０１の内のＳ相およびＴ相に流れる電流を検出する２個のカレントトランス１１と、検出した電流をダイオードブリッジＤおよびコンデンサＣにより直流電圧として保護部７に出力する変換回路とを備える。
【００１４】
まず、Ｒ相に欠相が生じた場合について説明する。
図２は、Ｒ相−中性点Ｎ間の電圧と制御部電源回路５の出力電圧を示しており、正常時においては、制御部電源回路５によりの出力電圧が供給され、かつ、保護部７からＯＮ信号（後で述べるように正常時にはこのＯＮ信号が入力される）が入力されることにより、開閉器制御部６は、制御部電源回路５よりの出力電圧を励磁電源として開閉器２１に出力するため開閉器２１はＯＮ（接点閉）になる。
【００１５】
しかし、Ｒ相に欠相が生じると、図２中、Ｒ相−Ｎ間の電圧が低下して制御部電源回路５からの出力電圧が低下する。その結果、開閉器制御部６は、開閉器２１をＯＮに維持できなくなってＯＦＦ（接点が開）になり、３相負荷４への通電が遮断されることにより３相負荷４の保護を行なうことができる。
【００１６】
次にＴ相に欠相が生じた場合について説明する。
図３は、正常時にカレントトランス１１が検出したＳ相およびＴ相の検出電流と、このときのＳ相およびＴ相の検出電圧とを示す。図４は、正常時からＴ相の欠相が発生したときのそれぞれの検出出力を示す。
【００１７】
図３のように、Ｓ相およびＴ相の検出電流が正常な場合、カレントトランス１１により、負荷に応じて検出されたＳ相およびＴ相の電流は、電流検出回路１０より直流電圧として保護部７に入力される。保護部７では、各相の検出電圧が、図３中に示したような、あるしきい値内であれば正常という判定を行ない、保護部７から開閉器制御部６に対してＯＮ信号が供給され、一方、制御部電源回路５からは励磁電源として正常な電圧が供給されるため、開閉器制御部６により、開閉器２１のＯＮ状態が維持される。
【００１８】
しかし、Ｔ相が欠相した場合には、図４のように欠相によってＴ相検出電流がゼロになり、図４中、Ｔ相カレントトランス回路の出力電圧は低下する。この出力電圧が前記しきい値の下限以下になると、保護部７はＴ相の欠相を判定し、開閉器制御部６にＯＦＦ信号を供給する。これにより、開閉器制御部６は、出力を遮断するため、開閉器２１はＯＦＦ（接点開）となり、３相負荷４の保護停止を行なう。
【００１９】
また、このＴ相欠相時には、図４に示されるように、Ｓ相の電流が大きくなり、Ｓ相検出電圧もしきい値の上限から外れる。保護部７は、Ｓ相検出電圧およびＴ相検出電圧の少なくとも一方で異常を検出すれば、開閉器制御部６にＯＦＦ信号を出力する。
【００２０】
Ｓ相に欠相が発生した場合の動作もＴ相の場合と同様であり、従って、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のいずれで欠相が生じた場合でも３相負荷４の保護停止を確実に行なえる。尚、本実施形態では、制御部電源回路５は、Ｒ相から電圧を取り込み、他の相のＳ相、Ｔ相の電流を検出しているが、制御部電源回路５はＳ相から電圧を検出してもよく、その場合、Ｒ相、Ｔ相に対して電流を検出する。
【００２１】
一般事例として、電流検出を行なう他の手段としてシャント抵抗を用いることが知られており、このシャント抵抗をカレントトランスに替えて用いても同じ効果が得られる。また、開閉手段として、開閉器２１に替え、双方向に通電できる半導体スイッチを用いることもできる。尚、通常の３相３線式の電源では中性点Ｎを持たないため、スター結線による小型変圧器を用い、その中性点を上記中性点Ｎとする。
【００２２】
（実施の形態２）
図５に示した実施の形態２においては、図１中の開閉器制御部６および保護部７に替え、制御部８を用いている。従ってこの制御部８は、電流検出回路１０より、しきい値より外れた異常信号が入力されれば、制御部電源回路５より供給される直流電圧を開閉器２１の励磁電源として供給する機能を有する。この回路による保護動作としては、図１の回路のもと同じであるため説明を省略する。
【００２３】
以上述べた本発明の３相欠相回路は３相モータのみならず３相変圧器の欠相保護にも適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、３相交流電源のいずれかの相に欠相が生じた場合においても、３相交流電源のいずれかの相−中性点Ｎ間から電源を得る制御部電源回路と、他の相の電流を検出する電流検出回路により、欠相時に負荷接続点に現われた中性点電圧を、誤認識することなく３相欠相検出を確実に行なうことができ、３相負荷の保護停止を行なうことができる３相欠相検出回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における３相欠相検出回路の回路図
【図２】本発明の実施の形態１及び２におけるＲ相−Ｎ間の制御部電源回路の入力電圧と出力電圧を示す特性図
【図３】本発明の実施の形態１及び２における正常な場合の相検出電流と相検出電圧を示す特性図
【図４】本発明の実施の形態１及び２における欠相の場合の相検出電流と相検出電圧を示す特性図
【図５】本発明の実施の形態２における３相欠相検出回路の回路図
【図６】従来の３相欠相検出回路の回路図
【図７】従来の３相欠相検出回路によるマイコン制御部の入力信号を示す特性図
【符号の説明】
１  ３相交流電源
４  ３相負荷
５  制御部電源回路
６  開閉器制御部
７  保護部
１０  電流検出回路
１１  カレントトランス
２１  開閉器
１０１  ３相電路
１０３  中性点電圧
【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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【図７】
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