(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次巻線の片点又は中性点を変圧器のアース端子に接続したネオン変圧器において、２次巻線の中性点と上記アース端子との間に設けられ、これら間に所定値以上の電圧が発生すると、これを検出する電圧検出手段と、上記電圧検出手段の検出出力により１次巻線への電源供給を遮断する電源遮断手段と、を具備し、上記ネオン変圧器の２つの２次巻線でそれぞれ構成される２つの磁気回路が互いに不平衡であるネオン変圧器の地絡事故検出回路。
【請求項２】
上記２つの磁気回路にそれぞれ設けられたリーケージコアの磁束漏洩特性が互いに異ならされて、上記不平衡とされていることを特徴とする請求項１記載のネオン変圧器の地絡事故検出回路。
【請求項３】
上記電圧検出手段は上記中性点と上記アース端子との間の電圧が所定値以上になると、これら間に電流を流すしきい値手段であることを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載のネオン変圧器の地絡事故検出回路。
【請求項４】
上記電圧検出手段は上記中性点と上記アース端子との間の電圧を整流して上記しきい値手段に印加する整流回路と、上記中性点と上記アース端子との間に接続され、上記しきい値手段の所定値以上の電圧にもとづく出力によりオンに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３記載のネオン変圧器の地絡事故検出回路。
【請求項５】
上記電源遮断手段は、上記スイッチング素子の上記中性点側にホトカプラの発光素子が挿入され、１次巻線の一対の入力端子間に上記ホトカプラの受光素子とリレーの直列回路が接続され、そのリレーの接点が上記入力端子と１次巻線との間に直列に挿入され、そのリレー接点が断にされるとリレーに電源電力による自己保持電流が流れるように構成されていることを特徴とする請求項３乃至４記載のネオン変圧器の地絡事故検出回路。
【請求項６】
上記電圧検出手段と並列に、上記中性点と上記アース端子との間に抵抗素子が接続されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のネオン変圧器の地絡事故検出回路。
【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ける２次側の地絡事故を検出する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６にこの種の従来のネオン変圧器の地絡事故検出回路を示す。漏洩変圧器（ネオン変圧器）１１の１次巻線１２の片端はスイッチ１３を通じて入力端子１４に接続され、１次巻線１２のもう片端は入力端子１５に接続されている。２個の２次巻線１６，１７の巻始め端Ｃは互いに接続されて、変圧器ケース３６のアース端子１８に接続され、つまりケース３６に接続される。そして接地端子が大地に接地され２次巻線１６，１７の両巻き終わり端は出力端子２１，２２に接続され、出力端子２１，２２間に、ネオン管又はアルゴン管などのサイン灯２３が接続される。入力端子１４，１５間に交流電力、例えば商用電力が入力され、これが変圧器１１で昇圧されてサイン灯２３が点灯される。
【０００３】
サイン灯２３やその配線がケース３６などと接触し、つまり地絡事故が生じると、これを検出して、入力交流電力を遮断する保護回路１０が設けられている。２次巻線１６，１７の近傍に、これらとそれぞれ磁気的に結合した３次巻線２５，２６が保護回路１０の一部として、設けられる。通常は２次巻線１６，１７の最下層の下において、磁気コアに３次巻線２５，２６が巻かれて、２次巻線１６，１７と３次巻線２５，２６との間には耐圧が６０００〜７０００Ｖ程度の高耐電圧絶縁材層が介在されて電気的絶縁を大にし、かつ磁気的結合が十分大とされている。
【０００４】
３次巻線２５，２６の一端は、その誘起電圧が互いに打消し合うように逆相に接続され、３次巻線２５，２６の両他端は整流平滑回路２７の入力側に接続され、整流平滑回路２７の出力側はツェナーダイオード２８を通じて、抵抗器３１、コンデンサ３２の並列回路の両端に接続され、また、この両端はトライアック３３のゲートと陰極とに接続される。トライアック３３はリレー３４を通じて入力端子１４，１５間に接続され、リレー３４のリレー接点でスイッチ１３が構成されている。
【０００５】
正常な状態では３次巻線２５，２６に誘起される電圧はほぼ等しく、互いに逆相なので、整流平滑回路２７の入力電圧はほぼゼロである。しかしサイン灯２３、又はその配線が地絡すると、地絡された方の２次巻線の両端が短絡され、その２次巻線と結合している３次巻線の誘起電圧が著しく減少するため、他方の３次巻線の全誘起電圧が整流平滑回路２７に印加されることになる。この電圧が整流平滑され、その出力電圧が上昇してツェナーダイオード２８がオンとなる。その結果、トライアック３３がオンとなりリレー３４が動作し、スイッチ１３が開となり、入力交流電力の変圧器１１への供給が遮断される。スイッチ１３のリレー接点は常開側ＮＯに接続され、これを通じてリレー３４に動作保持電流が流れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように２次側の地絡事故を検出するため、従来においては２つの３次巻線を用いていた。この３次巻線は、２つの２次巻線の最下層の下（内側）に高耐圧絶縁物を介して設けていた。このため、この３次巻線を設けるための手数がかかり、それだけネオン変圧器の生産効率を低くしていた。
【０００７】
この発明の目的は３次巻線を用いることなく、地絡事故を検出できるネオン変圧器の地絡事故検出回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば２次巻線とアース端子との間に所定値以上の電圧が発生するとこれを検出する電圧検出手段が設けられ、この電圧検出手段の検出出力により１次巻線への電源電力の供給が遮断されるようになされる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の基本構成を示し、図６と対応する部分に同一番号を付けてある。この発明においては２次巻線１６，１７の接続点（２次巻線の中性点）Ｃと変圧器のアース端子１８との間に電圧検出手段４１が挿入される。電圧検出手段４１としてしきい値素子としてのツェナダイオード４２とホトカプラ４３の発光素子４３Ｌの直列回路が用いられた場合である。またこの例では電圧検出手段４１と並列に抵抗素子４４が接続されるとともに、電圧検出手段４１と直列に整流用のダイオード４５が接続される。またホトカプラ４３の受光素子４３Ｐとリレー３４の直列回路が入力端子１４，１５間に接続される。入力端子１４と１次巻線１２との間にリレー３４の接点１３が挿入され、その常開接点ＮＯはリレー３４を通じて入力端子１５と接続されている。
【００１０】
この構成において変圧器１１の２次側に地絡事故がない正常な状態にあれば、２次巻線１６，１７の中性点Ｃの電位はほぼゼロであって、中性点Ｃとアース端子１８との間の電圧もほぼゼロである。従って電圧検出手段４１は電圧を検出しない。また発光素子４３Ｌに電流が流れないで、入力端子１４，１５より電源電力が１次巻線１２へ供給される。
【００１１】
いま変圧器１１の２次側、つまりサイン灯２３あるいはその配線が地絡すると、例えば出力端子２１側が地絡すると、その地絡点が基準電位となり中性点Ｃに２次電圧が現われ、この電圧によりツェナダイオード４２が導通し、発光素子４３Ｌが発光し、受光素子４３Ｐに電流が流れ、リレー３４が動作し、接点１３は常開側ＮＯに切替り、１次巻線１２への電源電力の供給が遮断され、またリレー３４には自己保持電流が流れる。つまり地絡事故が発生すると、これが電圧検出手段４１で検出され、１次巻線１２への電源電力の供給が遮断され、地絡点に電流が流れ続けて火災が生じるようなことが避けられる。
【００１２】
２次側配線を、火災防止の点から、メタルコンジットと呼ばれる可撓性チューブ内に通すことがある。この場合はメタルコンジットと配線との間の静電容量にもとづく高いインピーダンスが生じ、２次側電圧がこの静電容量インピーダンスと電圧検出手段４１のインピーダンスとで分圧され、正常時においても電圧検出手段４１で電圧を検出するような電圧が電圧検出手段４１に印加され、誤動作するおそれがある。この誤動作が生じないように抵抗素子４４の抵抗値を選定して、正常状態で、電圧検出手段４１に印加される電圧が所定値以下、つまりツェナダイオード４２が導通しないようにされる。この状態で地絡事故が生じると、その個所で前記静電容量インピーダンスがほぼゼロになり、電圧検出手段４１には地絡事故を検出するに十分な電圧が印加される。
【００１３】
図１に示した電圧検出手段４１では発光素子４３Ｌを確実に動作させるための電流が不足する場合がある。このような問題を解決するには例えば図２に示すように構成すればよい。
つまり、抵抗素子４４の両端の電圧がダイオード４５よりなる整流回路４６で整流され、その整流出力が、しきい値素子としてのツェナダイオード４２と抵抗素子４７−４８の直列回路に印加され、またトランジスタ４９、発光素子４３Ｌの直列回路に印加され、抵抗素子４７，４８の接続点がトランジスタ４９のベースに接続される。トランジスタ４９のコレクタ−エミッタ間にこのトランジスタ４９を保護するためのツェナダイオード５１が必要に応じて接続される。
【００１４】
抵抗素子４４の両端間の電圧が所定値を越えると、整流回路４６の出力でツェナダイオード４２が導通され、トランジスタ４９にベース電流が供給され、トランジスタ４９が導通して発光素子４３Ｌが発光する。トランジスタ４９が導通する電圧は、ツェナダイオード４２、抵抗素子４７，４８により設定する。
電圧検出手段４１としては図３に示すように、整流回路４６内にコンデンサ５２，抵抗素子５３よりなる平滑回路を設け、整流出力を平滑してツェナダイオード４２に印加してもよい。またトランジスタ４９の代りにスイッチング素子としてサイリスタ５４を用いてもよい。更に発光素子４３Ｌはサイリスタ５４のカソード側ではなくアノード側に接続する方がよい。つまり発光素子４３Ｌをサイリスタ５４のカソード側（トランジスタ４９の場合はエミッタ側）に挿入すると、発光素子４３Ｌのインピーダンスのばらつきにより、サイリスタ５４（トランジスタ４９）がオンする電圧が変化するからである。なおサイリスタ５４のカソード側に挿入したツェナダイオード５５は雑音でサイリスタ５４が導通しないようにするもので省略してもよい。
【００１５】
なお、２次側が地絡して、中性点Ｃが高電位になると、この電圧がホトカプラ４３を介して商用電源の非接続側端子１５との間に印加され、ホトカプラ４３が破壊するおそれがある場合は、図１に示すように、中性点Ｃと入力端子１５との間に接続した保護素子５６が導通して、ホトカプラ４３に対する保護がなされる。
【００１６】
図１に示した構成において、負荷（サイン灯２３）の中点を接地すると、２次側の地絡事故の検出が困難になる。この点で負荷の中点は接地しないことに決められている。しかし工事ミスで負荷の中点を接地してしまった場合に、前記電圧検出手段４１を用いて、電源電力の１次巻線１２への供給を停止して、ネオン塔が動作しないようにする。
【００１７】
そのためネオン変圧器の２つの２次巻線１６，１７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。例えば図４に示すように、ロ字状磁気コア６１上に１次巻線１２が巻装され、その１次巻線１２の両側で磁気コア６１上に２次巻線１６，１７がそれぞれ巻装され、１次巻線１２と２次巻線１６，１７との各間において、ロ字状磁気コア６１の磁路を分路するリーケージコア６２，６３が設けられている。この実施例でリーケージコア６２，６３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１６，１７によりそれぞれ構成される磁気回路６４，６５を互いに不平衡とさせる。ｔ１は例えばロ字状磁気コア６１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。
【００１８】
このようなネオン変圧器１１とし、図１に示したと同様に、図５に示すように中性点Ｃとアース端子１８との間に、図１乃至図３に示した電圧検出手段４１の何れかを接続する。この構成において、負荷側の中点が接地されず、かつ正常な状態であれば、中性点Ｃの電圧はほぼゼロであって電圧検出手段４１は電圧を検出しない。しかし図５に示すように負荷の中点が接地されると、この接地点、アース端子１８、各２次巻線１６，１７をそれぞれ通る電流６６，６７が流れ、これら電流６６，６７は前記磁気回路６４，６５の磁気特性の相異により、電流６６，６７の値が異なり、これらの差の電流、例えば数ｍＡ程度が中性点Ｃとアース端子１８との間に流れ、これが電圧検出手段４１により検出され、リレー３４が動作して、電源電力の１次巻線１２への供給が遮断される。
【００１９】
リーケージコア６２，６３の磁束漏洩特性を異ならせるには、リーケージコア６２，６３の幅の変更の他に、磁気空隙の長さＧ１，Ｇ２を互いに異ならせてもよい。或は幅ｔ１，ｔ２と長さＧ１，Ｇ２の両方を互いに異ならせてもよい。要は磁気回路６４，６５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６４，６５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。よって幅についてみれば前述したように基準に対し各±１０〜３０％程度が好ましい。
【００２０】
図５に示した構成によれば、前述したように負荷側の中点を接地すると、電源電力の供給が停止され、また図１乃至図３の説明から明らかなように、２次側で地絡事故が発生すると、これを検出して、電源電力の供給を停止することになる。電源電力供給の遮断はリレーによることなく、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。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、ネオン変圧器に３次巻線を設けることなく２次側の地絡事故を検出して、電源電力の供給を遮断することができる。従って、ネオン変圧器の作成が従来より簡単になり、生産性が向上する。
またネオン変圧器を図４に示したように、２つの２次巻線がそれぞれ構成する磁気回路を不平衡とすることにより、負荷の中性点を接地すると、電源電力の供給が停止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す回路図。
【図２】図１中の電圧検出手段４１の変形例を示す回路図。
【図３】図１中の電圧検出手段４１の更に他の変形例を示す回路図。
【図４】２つの２次巻線の磁気回路を不平衡にしたネオン変圧器の例を示す図。
【図５】この発明の他の実施例を示す回路図。
【図６】従来のネオン変圧器の地絡事故検出回路を示す回路図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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