(57)【要約】【課題】  電力消費用の抵抗器を効率よく配置し、また過剰電力を消費する抵抗器を経由する電力消費経路の選択を工夫して、実装上の省スペース化を図りながら過剰電力を効率的に消費して抵抗器での発熱を抑制することが可能な保護回路を提供すること【解決手段】  抵抗器ＲＡ、ＲＢ及びスイッチＳＷ２、ＳＷ３が各々に直列接続され、抵抗器ＲＡ及びスイッチＳＷ３の一端が電力線ＰＬ１に接続される。接続点（Ｎ１）、（Ｎ２）はスイッチＳＷ１で接続される。スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３の選択の組み合わせに応じて、異なる電力消費経路Ｐ１乃至Ｐ３が選択される。同じ抵抗器ＲＡ、ＲＢを使用して、個々の抵抗器ＲＡ、ＲＢによる電力消費経路Ｐ２、Ｐ３に加えて、抵抗器ＲＡ、ＲＢが直列接続された電力消費経路Ｐ１を形成することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗器を有する電力消費経路に通電することにより電力を消費する保護回路であって、
抵抗器と直列スイッチとが直列接続され、一端が電力線に接続されてなる二つ以上の直列経路部と、
バイパススイッチを備え、前記直列経路部の間を前記抵抗器と前記直列スイッチとの接続点で接続する少なくとも一つのバイパス経路部とを備え、
前記直列スイッチまたは／および前記バイパススイッチの組み合わせに応じて各別の前記電力消費経路が選択され、
前記バイパス経路部で接続される少なくとも一対の前記直列経路部は、前記抵抗器と前記直列スイッチとの接続関係が互いに逆であることを特徴とする保護回路。
【請求項２】
経路上の抵抗値が同一である前記電力消費経路を二つ以上有する場合、
経路上の抵抗値が同一である前記電力消費経路は、順番に選択されることを特徴とする請求項１に記載の保護回路。
【請求項３】
前記直列経路部は、
一端が前記電力線に接続される第１抵抗器と、該第１抵抗器に直列接続される第１直列スイッチとを備える第１直列経路部と、
一端が前記電力線に接続される第２直列スイッチと、該第２直列スイッチに直列接続される第２抵抗器とを備える第２直列経路部と
であることを特徴とする請求項１に記載の保護回路。
【請求項４】
前記第１抵抗器と前記第２抵抗器とは同一の抵抗値を有し、
前記電力消費経路は、
前記第１または第２直列経路部による第１消費経路と、前記第１および第２直列経路部の並列接続による第２消費経路と、前記第１および第２抵抗器を経て前記バイパス経路部を通る第３消費経路との何れかであることを特徴とする請求項３に記載の保護回路。
【請求項５】
前記電力消費経路が前記第１消費経路である場合、
前記第１直列スイッチと前記第２直列スイッチとは、交互に選択されることを特徴とする請求項４に記載の保護回路。
【請求項６】
前記第１抵抗器と前記第２抵抗器とは異なる抵抗値を有し、
前記電力消費経路は、
前記第１直列経路部による第１消費経路と、前記第２直列経路部による第２消費経路と、前記第１および第２直列経路部の並列接続による第３消費経路と、前記第１および第２抵抗器を経て前記バイパス経路部を通る第４消費経路との何れかであることを特徴とする請求項３に記載の保護回路。
【請求項７】
前記バイパス経路部は、前記バイパススイッチに直列に接続される第３抵抗器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の保護回路。
【請求項８】
電力線に発生する過剰電力を、抵抗器を有する電力消費経路に通電することにより消費する保護回路であって、
抵抗器と直列スイッチとが直列接続され、一端が前記電力線に接続されてなる二つ以上の直列経路部と、
直列接続された第３抵抗器とバイパススイッチとを備え、前記直列経路部の間を前記抵抗器と前記直列スイッチとの接続点で接続する少なくとも一つのバイパス経路部とを備え、
前記直列スイッチまたは／および前記バイパススイッチの組み合わせに応じて各別の前記電力消費経路が選択されることを特徴とする保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過剰電力に対する保護回路に関するものであり、特に、回生電力を強制的に消費する保護回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されている電源装置では、図７に示すように、き電線Ｆに接続されている第１〜第４の回生電力消費回路１００〜４００は、それぞれＧＴＯスイッチＧＴＯ１〜ＧＴＯ４と抵抗器Ｒ１〜Ｒ４の直列回路で構成されている。
【０００３】
回生状態になると、回生電力により直流コンデンサＣが充電され始め、直流電圧ＶＤＣが上昇する。検出電圧Ｖｄが設定電圧より高くなると、ＧＴＯ１がＯＮして、回生電力は抵抗器Ｒ１に流れ込む電流として消費される。抵抗器Ｒ１に流れ込む電流以上に回生電力が大きい場合は、ＧＴＯ１のＯＮ状態で、き電線Ｆの電圧が再度上昇を始め、ＧＴＯ２をＯＮする。これにより、ＧＴＯ１およびＧＴＯ２が共にＯＮとなり、回生電力は抵抗器Ｒ１およびＲ２に流れ込み電流として消費される。
【０００４】
更に、回生電力が増大し続けると、順次、ＧＴＯ３がＯＮし、ＧＴＯ１〜ＧＴＯ３により抵抗器Ｒ１〜Ｒ３で回生電力が消費され、更に、ＧＴＯ４がＯＮし、ＧＴＯ１〜ＧＴＯ４により抵抗器Ｒ１〜Ｒ４で回生電力が消費される。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２１２９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に備えられている第１〜第４の回生電力消費回路１００〜４００では、回生電力の増大に対しては、ＯＮ状態にあるＧＴＯ１〜４を順次増加させることにより、回生電力を消費する抵抗器Ｒ１〜Ｒ４を順次増加させて対応する。抵抗器の数だけの消費能力の切り替えを可能とするものではある。
【０００７】
しかしながら、充分な消費能力の切り替え数を確保するためには抵抗器を追加しなければならず、小型・軽量化等の観点から好ましくない。充分な消費能力の切り替え数の確保と小型・軽量化の要請とを両立させるためには、体格の小さな抵抗器を使用したり、高密度実装を行なう必要がある。この場合、抵抗器自身の発熱と共に、実装状態において充分な放熱が得られないことが相まって、抵抗器や周辺回路部品の過熱が問題となるおそれがある。こうした過熱を避けるためには十分な放熱設計をする必要があり、小型・軽量化等の要請に反するおそれもあり問題である。
【０００８】
また、充分な電力消費がなされるまでの間、電力量に応じて通電する抵抗器の数を順次増大させることが必要である。この場合、一旦通電された抵抗器は電力消費が完了するまでは通電状態が維持される。特に、電力消費の初期の段階で通電された抵抗器では通電時間が長くなり、したがって消費電力も大きなものとなる。電力消費に伴う発熱量が大きくなり、過熱状態になってしまうおそれがあり問題である。
【０００９】
本発明は前記背景技術の課題に鑑みなされたものであり、電力消費用の抵抗器を効率よく配置することにより、また過剰電力を消費する抵抗器を経由する電力消費経路の選択を工夫することにより、実装上の省スペース化を図りながら過剰電力を効率的に消費して、個々の抵抗器での発熱を抑制することが可能な保護回路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】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に係る保護回路は、抵抗器を有する電力消費経路に通電することにより電力を消費する保護回路であって、抵抗器と直列スイッチとが直列接続され、一端が電力線に接続されてなる二つ以上の直列経路部と、バイパススイッチを備え、直列経路部の間を抵抗器と直列スイッチとの接続点で接続する少なくとも一つのバイパス経路部とを備え、直列スイッチまたは／およびバイパススイッチの組み合わせに応じて各別の電力消費経路が選択され、バイパス経路部で接続される少なくとも一対の直列経路部は、抵抗器と直列スイッチとの接続関係が互いに逆であることを特徴とする。
【００１１】
請求項１の保護回路では、直列経路部は、抵抗器と直列スイッチとが直列接続され、一端が電力線に接続されて、二つ以上備えられている。バイパス経路部は、バイパススイッチを備え、直列経路部の間を抵抗器と直列スイッチとの接続点で接続して、少なくとも一つ備えられている。この場合、バイパス経路部で接続される少なくとも一対の直列経路部は、抵抗器と直列スイッチとの接続関係が互いに逆である。これらの構成において、直列スイッチまたは／およびバイパススイッチの組み合わせに応じて、各々に異なる電力消費経路が選択される。
【００１２】
これにより、電力消費経路は、直列スイッチにより直列経路部が選択されて形成されるほか、バイパススイッチにより直列経路部を構成する抵抗器を経てバイパス経路部を通る経路が選択されて形成される。この場合、バイパス経路部で接続される一対の直列経路部は抵抗器と直列スイッチとの接続関係が互いに逆であるので、電力消費経路が直列経路部で形成される場合に各々個別に経路に組み込まれる抵抗器が、電力消費経路がバイパス経路部で形成される場合には直列に接続されて経路に組み込まれることとなる。
【００１３】
同じ抵抗器を使用して、個々の抵抗器による電力消費経路に加えて、抵抗器が直列接続された電力消費経路を選択することができる。抵抗器の数を抑えながら各々異なる電力消費能力を有する電力消費経路を選択することができる。充分な体格の抵抗器を使用して抵抗器自身の発熱を抑えながら複数の電力消費能力を有した保護回路を、小型・軽量に実現することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る保護回路は、請求項１に記載の保護回路において、経路上の抵抗値が同一である電力消費経路を二つ以上有する場合、経路上の抵抗値が同一である電力消費経路は、順番に選択されることを特徴とする。直列スイッチまたは／およびバイパススイッチによる選択により、電力消費経路を交互に選択してやれば、各々の電力消費経路で消費される電力量は分散され、各抵抗器における発熱量を低減することができる。
【００１５】
また、請求項３に係る保護回路は、請求項１に記載の保護回路において、直列経路部は、一端が電力線に接続される第１抵抗器と、第１抵抗器に直列接続される第１直列スイッチとを備える第１直列経路部と、一端が電力線に接続される第２直列スイッチと、第２直列スイッチに直列接続される第２抵抗器とを備える第２直列経路部とであることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の保護回路では、第１直列経路部、第２直列経路部、および第１および第２直列経路部を接続するバイパス経路部で構成されている。第１直列経路部は、第１抵抗器と第１直列スイッチとが直列接続され、第１抵抗器が電力線に接続されている。第２直列経路部は、第２抵抗器と第２直列スイッチとが直列接続され、第２直列スイッチが電力線に接続されている。
【００１７】
ここで、請求項３に記載の保護回路として、請求項４は、第１抵抗器と第２抵抗器とが同一の抵抗値を有する場合であり、電力消費経路は、第１または第２直列経路部による第１消費経路と、第１および第２直列経路部の並列接続による第２消費経路と、第１および第２抵抗器を経てバイパス経路部を通る第３消費経路との何れかから選択される。請求項６は、第１抵抗器と第２抵抗器とが異なる抵抗値を有する場合であり、電力消費経路は、第１直列経路部による第１消費経路と、第２直列経路部による第２消費経路と、第１および第２直列経路部の並列接続による第３消費経路と、第１および第２抵抗器を経てバイパス経路部を通る第４消費経路との何れかから選択される。
【００１８】
第１抵抗器、第２抵抗器を単独で使用する電力消費経路と、第１抵抗器および第２抵抗器を並列接続して使用する電力消費経路と、第１抵抗器および第２抵抗器を直列接続して使用する電力消費経路とが、選択可能に備えられる。第１抵抗器および第２抵抗器の二つの抵抗器により、３種類以上の電力消費経路を構成することができる。
【００１９】
また、請求項５に係る保護回路は、請求項４に記載の保護回路において、電力消費経路が第１消費経路である場合、第１直列スイッチと第２直列スイッチとは、交互に選択されることを特徴とする。第１および第２直列スイッチの選択を交互に切り替えることにより、電力消費経路が、第１直列経路部と第２直列経路部との間で交互に選択される。各々の電力消費経路で消費される電力量は分散され、第１および第２抵抗器における発熱量を低減することができる。
【００２０】
また、請求項７に係る保護回路は、請求項１に記載の保護回路において、バイパス経路部は、バイパススイッチに直列に接続される第３抵抗器を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項７の保護回路では、バイパススイッチを選択することにより、電力消費経路に第３抵抗器が組み込まれる。
【００２２】
これにより、電力消費経路のうちバイパス経路部を通る経路について、バイパススイッチのみを選択してやれば、一対の直列経路部の抵抗器と第３抵抗器とが直列接続される経路が形成され、バイパススイッチの選択に加えて一対の直列スイッチを選択してやれば、第３抵抗器のみを備える経路が形成される。バイパススイッチが選択される際、直列スイッチの選択状態に応じた電力消費能力が設定でき、切り替え可能な電力消費能力の充実を図ることができる。
【００２３】
また、請求項８に係る保護回路は、電力線に発生する過剰電力を、抵抗器を有する電力消費経路に通電することにより消費する保護回路であって、抵抗器と直列スイッチとが直列接続され、一端が電力線に接続されてなる二つ以上の直列経路部と、直列接続された第３抵抗器とバイパススイッチとを備え、直列経路部の間を抵抗器と直列スイッチとの接続点で接続する少なくとも一つのバイパス経路部とを備え、直列スイッチまたは／およびバイパススイッチの組み合わせに応じて各別の電力消費経路が選択されることを特徴とする。
【００２４】
請求項８の保護回路では、直列経路部は、抵抗器と直列スイッチとが直列接続され、一端が電力線に接続されて、二つ以上備えられている。バイパス経路部は、バイパススイッチと第３抵抗器とを備え、直列経路部の間を抵抗器と直列スイッチとの接続点で接続して、少なくとも一つ備えられている。これらの構成において、直列スイッチまたは／およびバイパススイッチの組み合わせに応じて、各々に異なる電力消費経路が選択される。
【００２５】
これにより、電力消費経路は、直列スイッチにより直列経路部が選択されて形成されるほか、少なくともバイパススイッチにより、少なくとも第３抵抗器を通る電力消費経路が選択されて形成される。この場合、バイパス経路部で接続される一対の直列経路部において、抵抗器と直列スイッチとの接続関係が互いに逆であれば、バイパススイッチにより、一対の直列経路部を構成する二つの抵抗器と第３抵抗器とを通る電力消費経路が形成され、バイパススイッチと直列スイッチとにより、第３抵抗器を通る電力消費経路が形成される。また、バイパス経路部で接続される一対の直列経路部において、抵抗器と直列スイッチとの接続関係が同じであれば、バイパススイッチと何れか一方の直列スイッチとにより、一対の直列経路部のうち何れか一方の抵抗器と第３抵抗器とを通る電力消費経路が形成される。
【００２６】
同じ抵抗器を使用して、個々の抵抗器による電力消費経路に加えて、抵抗器が直列接続された電力消費経路を選択することができる。更に、直列接続される抵抗器の組み合わせを選択することができる。抵抗器の数を抑えながら各々異なる電力消費能力を有する電力消費経路を選択することができる。充分な体格の抵抗器を使用して抵抗器自身の発熱を抑えながら複数の電力消費能力を有した保護回路を、小型・軽量に実現することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、電力消費用の抵抗器を、直列経路部とバイパス経路部を備えて効率よく配置することにより、また電力消費経路を交互に切り替えて抵抗器における電力消費の分散を図ることにより、実装上の省スペース化を図りながら、過剰電力を効率的に消費して個々の抵抗器での発熱を抑制することが可能な保護回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の複合回路基板について具体化した第１乃至第３実施形態を図１乃至図６に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態を示すブロック回路図であり、交流電源１０と、交流電源１０に接続されるインバータ装置２０と、インバータ装置２０に駆動される誘導電動機３０とを示している。本実施形態においては、過剰電力の一例として誘導電動機３０からの回生電力を例示して説明する。
【００３０】
インバータ装置２０は、交流電源１０より供給される交流電力を直流電力に変換する直流変換部２１と、誘導電動機３０を駆動するために、直流電力を交流電力に再変換し、あるいは誘導電動機３０から回生される交流電力を直流電力に変換する交直変換部２２とを備えている。直流変換部２１と交直変換部２２との間は、一対の電力線ＰＬ０、ＰＬ１で接続されている。この電力線ＰＬ０、ＰＬ１には直流電力が給電される。接地電位などの低位側電力線ＰＬ０に対する高位側電力線ＰＬ１の電位差が電圧ＶＩである。
【００３１】
誘導電動機３０からの回生電力は、交直変換部２２を介して電力線ＰＬ０、ＰＬ１に戻されるが、低位側電力線ＰＬ０が接地電位の場合、高位側電力線ＰＬ１への過剰な電圧ＶＩとして現れる。この過剰な電圧ＶＩとして現れる過剰電力である回生電力は、電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間に接続されている保護回路１により消費される。
【００３２】
保護回路１は、端子（ＴＵ）、（ＴＬ）との間に電力消費経路が形成される。端子（ＴＬ）は電力線ＰＬ０に接続され、端子（ＴＵ）は電力線ＰＬ１に接続される。また、端子（Ｃ）を備えている。端子（Ｃ）は、保護回路１において電力消費経路を切り替えるスイッチに接続され、スイッチの導通を制御する。保護回路１は、後述の第１乃至第３実施形態において詳述するように、複数の抵抗器を備え、経路上に抵抗器を有する電力消費経路を切り替える複数のスイッチを備えて構成されている。
【００３３】
電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間には電圧検知回路２３が備えられ、電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間の電圧ＶＩが正常動作範囲内の電圧であるか、回生電力等により過剰な電圧にあるかを検知する。検知結果は制御回路２４に送られる。制御回路２４では、検知結果により回生電力に伴う過剰な電圧ＶＩが検知されたことを受け、複数のスイッチを選択的に導通制御する制御信号ＣＸを出力する。制御信号ＣＸは、端子（Ｃ）を介して保護回路１に入力され、各スイッチが制御される。これにより、電力消費経路が選択的に形成される。
【００３４】
図２は、第１実施形態の保護回路１Ａを示す回路図である。端子（ＴＵ）には、抵抗器ＲＡおよびスイッチＳＷ３の一端が接続されている。抵抗器ＲＡの他端は、接続点（Ｎ１）を介してスイッチＳＷ２の一端に接続されている。スイッチＳＷ２の他端は端子（ＴＬ）に接続されている。また、スイッチＳＷ３の他端は、接続点（Ｎ２）を介して抵抗器ＲＢの一端に接続されている。抵抗器ＲＢの他端は端子（ＴＬ）に接続されている。更に、接続点（Ｎ１）および（Ｎ２）はスイッチＳＷ１で接続されている。
【００３５】
各スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３は、制御信号Ｃ１乃至Ｃ３により導通制御される。ここで、スイッチＳＷ２、ＳＷ３は直列スイッチに相当し、直列接続されている抵抗器ＲＡおよびスイッチＳＷ２、抵抗器ＲＢおよびスイッチＳＷ３は直列経路部に相当する。更に、抵抗器ＲＡが第１抵抗器に、スイッチＳＷ２が第１直列スイッチに相当して、両者が直列接続されて第１直列経路部を形成している。抵抗器ＲＢが第２抵抗器に、スイッチＳＷ２が第２直列スイッチに相当して、両者が直列接続されて第２直列経路部を形成している。また、スイッチＳＷ１は、バイパススイッチに相当し、接続点（Ｎ１）、（Ｎ２）を接続してバイパス経路部を形成している。
【００３６】
制御信号Ｃ１によりスイッチＳＷ１が導通制御される。これにより、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、スイッチＳＷ１により形成される接続点（Ｎ１）、（Ｎ２）間を接続する経路を通り、抵抗器ＲＡ、ＲＢを通る電力消費経路Ｐ１が形成される。電力消費経路Ｐ１における電力消費は、直列接続された抵抗器ＲＡおよびＲＢにより行なわれる。
【００３７】
また、制御信号Ｃ２によりスイッチＳＷ２が導通制御される。これにより、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、抵抗器ＲＡ、スイッチＳＷ２を通って電力消費経路Ｐ２が形成される。電力消費経路Ｐ２における電力消費は、抵抗器ＲＡにより行なわれる。
【００３８】
また、制御信号Ｃ３によりスイッチＳＷ３が導通制御される。これにより、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、スイッチＳＷ３、抵抗器ＲＢを通って電力消費経路Ｐ３が形成される。電力消費経路Ｐ３における電力消費は、抵抗器ＲＢにより行なわれる。
【００３９】
更に、制御信号Ｃ２、Ｃ３によりスイッチＳＷ２、ＳＷ３が導通制御される。これにより、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、抵抗器ＲＡ、スイッチＳＷ２を通る電力消費経路Ｐ２と、スイッチＳＷ３、抵抗器ＲＢを通る電力消費経路Ｐ３とが形成される。電力消費経路Ｐ２、Ｐ３が並列に形成される場合における電力消費は、並列接続された抵抗器ＲＡ、ＲＢにより行なわれる。
【００４０】
この場合、スイッチＳＷ１乃至３が同時に導通することは、制御回路２４により禁止されている。電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間が、電力消費用の抵抗器を含まずに短絡されてしまうことを防止するためである。
【００４１】
ここで、抵抗器ＲＡと抵抗器ＲＢとが同一の抵抗値である場合には、電力消費経路Ｐ２における電力消費と、電力消費経路Ｐ３における電力消費とは同じである。電力消費経路Ｐ２または電力消費経路Ｐ３が第１消費経路に相当する。また、同時に形成される電力消費経路Ｐ２、Ｐ３が第２消費経路に相当する。また、電力消費経路Ｐ１が第３消費経路に相当する。
【００４２】
また、抵抗器ＲＡと抵抗器ＲＢとが異なる抵抗値である場合には、電力消費経路Ｐ２における電力消費と、電力消費経路Ｐ３における電力消費とは異なる電力である。電力消費経路Ｐ２が第１消費経路に相当する。また、電力消費経路Ｐ３が第２消費経路に相当する。また、同時に形成された電力消費経路Ｐ２、Ｐ３が第３消費経路に相当する。また、電力消費経路Ｐ１が第４消費経路に相当する。
【００４３】
図３に示すように、抵抗器ＲＡと抵抗器ＲＢとが同一の抵抗値である場合（図３中、（Ａ））の、第１乃至第３消費経路での電力消費能力は、電力消費経路Ｐ１で構成される第３消費経路、電力消費経路Ｐ２またはＰ３で構成される第１消費経路、同時に形成される電量消費経路Ｐ２およびＰ３で構成される第２消費経路（図３においては、Ｐ２＋Ｐ３で表記）の順に大きなものとなる。電力消費経路Ｐ１では抵抗器ＲＡ、ＲＢが直列接続されて電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間に挿入され、電力消費経路Ｐ２またはＰ３では、抵抗器ＲＡまたはＲＢが単独で電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間に挿入され、同時に形成される電量消費経路Ｐ２およびＰ３では、抵抗器ＲＡ、ＲＢが並列接続されて電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間に挿入され、順次電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間の合成抵抗値が小さくなるからである。
【００４４】
また、抵抗器ＲＡと抵抗器ＲＢとが異なる抵抗値である場合（図３中、（Ｂ））の、第１乃至第４消費経路での電力消費能力は、電力消費経路Ｐ１で構成される第４消費経路、電力消費経路Ｐ２で構成される第１消費経路、電力消費経路Ｐ３で構成される第２消費経路、同時に形成される電量消費経路Ｐ２およびＰ３で構成される第３消費経路（図３においては、Ｐ２＋Ｐ３で表記）の順に大きなものとなる。この順に、電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間の合成抵抗値が小さくなるからである。
【００４５】
図４は、回生電力の消費動作の一例を示すタイミングチャートである。図４では、抵抗器ＲＡ、ＲＢは同じ抵抗値を有する場合（図３における、（Ａ）の場合）を例にとり説明する。また、制御信号Ｃ１乃至Ｃ３のハイレベル信号によりスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が導通するものとする。
【００４６】
電力線ＰＬ０に対する電力線ＰＬ１の電圧ＶＩが、正常値から異常状態を示す高電圧値に上昇することに応じて、電圧検知回路２３が異常状態を検知する。異常状態のうち第１のレベルを越えたことが検知されると、制御回路２４から制御信号Ｃ１が出力され、スイッチＳＷ１が導通する。電力消費経路Ｐ１が形成され、直列接続された抵抗器ＲＡ、ＲＢに電流ＩＲＡ，ＩＲＢが流れ、回生電力が消費される。電力消費されることにより、電圧ＶＩの上昇勾配が緩和される。
【００４７】
電力消費経路Ｐ１による電力消費では回生電力が消費しきれない場合には、電力消費経路Ｐ１が形成されているにもかかわらず電圧ＶＩが更に上昇する。電圧検知回路２３により、第２の異常状態のレベルを越えたことが検知されると、制御回路２４から制御信号Ｃ２が出力され、スイッチＳＷ２が導通する。電力消費経路Ｐ２が形成され、抵抗器ＲＡに電流ＩＲＡが流れ、回生電力が消費される。抵抗器ＲＡを備える電力消費経路Ｐ２では、抵抗器ＲＡ、ＲＢが直列接続される電力消費経路Ｐ１に比して小さな抵抗値となるので、抵抗器ＲＡ、ＲＢの直列接続の場合に比して電流ＩＲＡは大きな値となり、電力消費能力は大きくなる。電圧ＶＩの上昇勾配は更に緩和される。
【００４８】
電力消費経路Ｐ２による電力消費では回生電力が消費しきれない場合には、電圧ＶＩは更に上昇する。電圧検知回路２３により、第３の異常状態のレベルを越えたことが検知されると、制御回路２４から制御信号Ｃ２およびＣ３が出力され、スイッチＳＷ２およびＳＷ３が導通する。電力消費経路Ｐ２およびＰ３が形成され、抵抗器ＲＡ、ＲＢが並列接続されて、電流ＩＲＡ、ＩＲＢが流れ、回生電力が消費される。抵抗器ＲＡ、ＲＢが並列接続されるので、抵抗器ＲＡが接続される電力消費経路Ｐ２に比して更に小さな抵抗値となる。これにより、電流ＩＲＡ、ＩＲＢは更に大きな値となり、電力消費能力は更に大きくなる。図４では、これにより回生電力が有効に消費され、電圧ＶＩが下降し始めることを示している。
【００４９】
回生電力の有効な電力消費に伴い、電圧ＶＩが第２の異常状態のレベルを下回れば、電力消費能力を下げることができる。制御信号Ｃ２がオフされ制御信号Ｃ３のみが出力されて、電力消費経路Ｐ３が形成される。回生電力に見合った電力消費経路Ｐ３で電力消費が行なわれる。
【００５０】
この場合、電力消費経路Ｐ２とＰ３とでは、同じ抵抗値を有する抵抗器ＲＡ、ＲＢを備えているが、抵抗器ＲＡ、ＲＢでの電力消費量を分散するため、既に通電され電力消費が続けられた抵抗器ＲＡに代えて、抵抗器ＲＢを使用して電力消費が行なわれる。これにより、抵抗器ＲＡ、ＲＢで消費される電力量が分散され、個々の抵抗器ＲＡ、ＲＢにおける発熱量を低減することができる。
【００５１】
尚、抵抗器ＲＡ、ＲＢに流れる電流ＩＲＡ、ＩＲＢの大きさは、回生電力による電圧ＶＩが異常状態において略同じ電圧値であるとすると、電力消費経路Ｐ１乃至Ｐ３により形成される合成抵抗により変化する。抵抗器ＲＡ、ＲＢが直列接続される電力消費経路Ｐ１の場合に最小となり、抵抗器ＲＡ、ＲＢの夫々が接続される電力消費経路Ｐ２、Ｐ３の経路の場合が次に大きな値となり、抵抗器ＲＡ、ＲＢが並列接続される電力消費経路Ｐ２、Ｐ３の同時形成の場合に最大となる。
【００５２】
以上に説明したように、第１実施形態の保護回路１Ａによれば、電力消費経路Ｐ１乃至Ｐ３は、直列スイッチの例示であるスイッチＳＷ２、ＳＷ３により抵抗器ＲＡとスイッチＳＷ２、抵抗器ＲＢとスイッチＳＷ３で構成される直列経路部が選択されて形成される。また、バイパススイッチの例示であるスイッチＳＷ１により抵抗器ＲＡおよびＲＢを経てスイッチＳＷ１を通って構成されるバイパス経路部が選択されて形成される。この場合、バイパス経路部で接続される一対の直列経路部は、接続点（Ｎ１）および（Ｎ２）を挟んで抵抗器ＲＡ、ＲＢとスイッチＳＷ２、ＳＷ３との接続関係が互いに逆である。これにより、電力消費経路Ｐ２、Ｐ３が形成される場合に各々個別に経路に組み込まれる抵抗器ＲＡ、ＲＢが、電力消費経路Ｐ１が形成される場合には、直列に接続されて経路に組み込まれることとなる。
【００５３】
同じ抵抗器ＲＡ、ＲＢを使用して、個々の抵抗器ＲＡ、ＲＢによる電力消費経路Ｐ２、Ｐ３が形成されることに加えて、抵抗器ＲＡ、ＲＢが直列接続された電力消費経路Ｐ１を選択することができる。二つの抵抗器ＲＡ、ＲＢにより、各々異なる電力消費能力を有する三種類または四種類の電力消費経路を選択することができる。充分な体格の抵抗器ＲＡ、ＲＢを使用して抵抗器自身の発熱を抑えながら複数の電力消費能力を有した保護回路１Ａを、小型・軽量に実現することができる。
【００５４】
第１抵抗器の一例である抵抗器ＲＡと第２抵抗器の一例である抵抗器ＲＢとが同一の抵抗値を有する場合には、電力消費経路は、電力消費経路Ｐ２またはＰ３を一例とする第１消費経路と、電力消費経路Ｐ２および電力消費経路Ｐ２の並列接続を一例とする第２消費経路と、電力消費経路Ｐ１を一例とする第３消費経路との三種類の何れかから選択することができる。二つの抵抗器ＲＡ、ＲＢにより、三種類の電力消費経路を形成することができる。
【００５５】
また、抵抗器ＲＡと抵抗器ＲＢとが異なる抵抗値を有する場合には、電力消費経路は、電力消費経路Ｐ２を一例とする第１消費経路と、電力消費経路Ｐ３を一例とする第２消費経路と、電力消費経路Ｐ２および電力消費経路Ｐ３の並列接続を一例とする第３消費経路と、電力消費経路Ｐ１を一例とする第４消費経路との四種類の何れかから選択することができる。二つの抵抗器ＲＡ、ＲＢにより、四種類の電力消費経路を形成することができる。
【００５６】
また、図４において例示したように、抵抗器ＲＡと抵抗器ＲＢとが同じ抵抗値を有する場合、電力消費経路Ｐ２と電力消費経路Ｐ３とは、同じ電力消費能力を有する。回生電力の消費動作において、電力消費経路Ｐ２または電力消費経路Ｐ３での電力消費動作が連続しないように、時間的に交互に選択してやれば、消費される電力は、電力消費経路Ｐ２、Ｐ３で分散される。抵抗器ＲＡ、ＲＢにおける発熱量を低減することができる。
【００５７】
図５は、第２実施形態の保護回路１Ｂを示す回路図である。第１実施形態の保護回路１Ａに追加経路部２が接続されている。追加経路部２は、端子（ＴＵ）に抵抗器ＲＣの一端が接続されている。抵抗器ＲＣの他端は、接続点（Ｎ３）を介してスイッチＳＷ５の一端に接続されている。スイッチＳＷ５の他端は端子（ＴＬ）に接続されている。また、接続点（Ｎ３）と保護回路１Ａの接続点（Ｎ２）との間は、スイッチＳＷ４で接続されている。
【００５８】
ここで、スイッチＳＷ５は直列スイッチに相当し、直列接続されている抵抗器ＲＣおよびスイッチＳＷ４は直列経路部に相当する。また、スイッチＳＷ４はバイパススイッチに相当し、接続点（Ｎ２）、（Ｎ３）を接続してバイパス経路部を形成している。
【００５９】
スイッチＳＷ４が導通制御されると、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、抵抗器ＲＣ、スイッチＳＷ４、抵抗器ＲＢを通る電力消費経路Ｐ４が形成される。電力消費経路Ｐ４における電力消費は、直列接続された抵抗器ＲＢおよびＲＣにより行なわれる。また、スイッチＳＷ５が導通制御されると、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、抵抗器ＲＣ、スイッチＳＷ５を通る電力消費経路Ｐ５が形成される。電力消費経路Ｐ５における電力消費は、抵抗器ＲＣにより行なわれる。
【００６０】
この場合、スイッチＳＷ５と、スイッチＳＷ３、ＳＷ４とが同時に導通することは、制御回路２４により禁止されている。電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間が、電力消費用の抵抗器を含まずに短絡されてしまうことを防止するためである。
【００６１】
ここで、抵抗器ＲＡ乃至ＲＣが同じ抵抗値であれば各電力消費経路Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５の電力消費能力は同じである。異なる抵抗値であれば抵抗値の大小に応じて電力消費能力が決定される。また、電力消費経路Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５のうち同時に形成される経路が増えるほど電力消費能力は大きなものとなる。また、電力消費経路Ｐ１、Ｐ４とは、直列接続される抵抗器ＲＡ，ＲＢの合成抵抗値と、直列接続される抵抗器ＲＢ、ＲＣの合成抵抗値の大小に応じて電力消費能力が決定される。この場合、抵抗器ＲＢが共通なため、抵抗器ＲＡとＲＣとの抵抗値の大小に応じて電力消費能力が決定される。
【００６２】
以上に説明したように、第２実施形態の保護回路１Ａによれば、保護回路１Ａを基本形として、追加経路部２を追加接続していけば、選択可能な電力消費経路を増やすことができる。この場合に形成される電力消費経路は、一つの抵抗器が接続されて構成される場合、複数の抵抗器が並列に接続されて構成される場合のほか、複数の抵抗器が直列接続して構成される。これにより、抵抗器の数より多種類の電力消費経路を形成することができる。
【００６３】
第１実施形態における保護回路１Ａの場合と同様に、充分な体格の抵抗器ＲＡ乃至ＲＣを使用して抵抗器ＲＡな医師ＲＣ自身の発熱を抑えながら複数の電力消費能力を有した保護回路を、小型・軽量に実現することができる。
【００６４】
また、経路上の抵抗値が同じ抵抗値となる電力消費経路が複数存在する場合には、第１実施形態として図４において示したように、各々の電力消費経路を交互に選択してやれば、各々の電力消費経路で消費される電力量は分散され、各抵抗器における発熱量を低減することができる。
【００６５】
図６は、第３実施形態の保護回路１Ｃを示す回路図である。第１実施形態の保護回路１Ａにおいては、抵抗器ＲＡおよびスイッチＳＷ２の接続順序と、抵抗器ＲＢおよびスイッチＳＷ３の接続順序とが、接続点（Ｎ１）、（Ｎ２）を挟んで互いに逆である。これに対して保護回路１Ｃでは、抵抗器ＲＡ、ＲＢは何れも端子（ＴＵ）に一端が接続されている。更に、接続点（Ｎ１）、（Ｎ２）と接続する経路には、スイッチＳＷ１に直列に抵抗器ＲＤが接続されている。ここで、抵抗器ＲＤは第３抵抗器に相当する。
【００６６】
スイッチＳＷ２が導通制御されると、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、抵抗器ＲＡ、スイッチＳＷ２を通る電力消費経路Ｐ１３が形成される。電力消費経路Ｐ１３は電力消費経路Ｐ２と同じ電力消費能力を有する経路である。抵抗器ＲＡにより電力消費が行なわれる。また、スイッチＳＷ３が導通制御されると、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、抵抗器ＲＢ、スイッチＳＷ３を通る電力消費経路Ｐ１４が形成される。電力消費経路Ｐ１４は電力消費経路Ｐ３と同じ電力消費能力を有する経路である。抵抗器ＲＢにより電力消費が行なわれる。
【００６７】
スイッチＳＷ１が導通制御される場合には、スイッチＳＷ２またはＳＷ３の何れか一方も同時に導通制御されることが必要である。スイッチＳＷ１と共にスイッチＳＷ２が導通制御されると、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、抵抗器ＲＢ、スイッチＳＷ１、抵抗器ＲＤ、スイッチＳＷ２を通る電力消費経路Ｐ１２が形成される。直列接続された抵抗器ＲＢ、ＲＤにより電力消費が行なわれる。スイッチＳＷ１と共にスイッチＳＷ３が導通制御されると、端子（ＴＵ）から端子（ＴＬ）に向かって、抵抗器ＲＡ、ＲＤ、スイッチＳＷ１、ＳＷ３を通る電力消費経路Ｐ１１が形成される。直列接続された抵抗器ＲＡ、ＲＤにより電力消費が行なわれる。
【００６８】
電力消費経路Ｐ１１、Ｐ１２の電力消費能力は、抵抗器ＲＡ、ＲＤ、または抵抗器ＲＢ、ＲＤが直列接続されて形成されるため、電力消費経路Ｐ１３、Ｐ１４に比して小さなものとなる。電力消費経路Ｐ１１、Ｐ１２の間の電力消費能力は、抵抗器ＲＤが共通であるため、抵抗器ＲＡとＲＢの抵抗値の大小で決定される。
【００６９】
保護回路１Ｃでは、何れのスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３を導通制御することも可能であり、制御回路２４により禁止される場合はない。何れのスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３の導通制御によっても電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間が短絡されてしまうことはないからである。
【００７０】
以上に説明したように、第３実施形態の保護回路１Ｃによれば、接続点（Ｎ１）と（Ｎ２）とを接続する経路に抵抗器ＲＤを備えており、抵抗器ＲＡおよびＲＢが、共に端子（ＴＵ）に接続されているので、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２またはＳＷ３の何れか一方とにより、抵抗器ＲＤと、抵抗器ＲＡまたはＲＢの何れか一方とが直列接続された電力消費経路を形成することができる。このこうせいによれば、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３の導通の組み合わせに係らず、電力線ＰＬ０、ＰＬ１の間が短絡されることはない。
【００７１】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、本実施形態においては、第２実施形態の保護回路１Ｂとして、保護回路１Ａに追加経路部２を接続する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。保護回路１Ａ、五歩回路１Ｂ、保護回路１Ｃ、追加経路部２を自由に組み合わせて更生することができる。
また、保護回路１Ｃにおいて、第３抵抗器の一例として抵抗器ＲＤを備える場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。保護回路１ＡのスイッチＳＷ１、保護回路１Ｂのう一致ＳＷ４などに直列に備えても良いことは言うまでもない。
また、抵抗器ＲＡ乃至ＲＤ自身を、保護回路１Ａ乃至１Ｃやそれらを組み合わせて構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１乃至第３実施形態の保護回路が適用される機器を例示する回路ブロック図である。
【図２】第１実施形態の保護回路１Ａの回路図である。
【図３】保護回路１Ａの電力消費能力を示す図である。
【図４】保護回路１Ａによる回生電力の消費動作を示すタイミング図である。
【図５】第２実施形態の保護回路１Ｂの回路図である。
【図６】第３実施形態の保護回路１Ｃの回路図である。
【図７】背景技術を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１      保護回路
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ      保護回路
２      追加経路部
１０      交流電源
２０      インバータ装置
２１      直流変換部
２２      交直変換部
２３      電圧検知回路
２４      制御回路
３０      誘導電動機
Ｐ１乃至Ｐ５、Ｐ１１乃至Ｐ１４      電力消費経路
ＰＬ０、ＰＬ１      電力線
ＲＡ乃至ＲＣ      抵抗器
ＳＷ１乃至ＳＷ５      スイッチ
ＣＸ、Ｃ１乃至Ｃ３      制御信号
【図１】
2007274811.tif 000003
【図２】
2007274811.tif 000004
【図３】
2007274811.tif 000005
【図４】
2007274811.tif 000006
【図５】
2007274811.tif 000007
【図６】
2007274811.tif 000008
【図７】
2007274811.tif 000009