JP2005094573A - 電源ラインフィルタ - Google Patents

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Abstract

【課題】 電源ラインフィルタに設けられる主ラインの待機時の電力損失を抑制する。
【解決手段】
交流電源に接続される一対の入力端子(3,4)と主負荷(8)との間に接続された電源ラインフィルタの主ライン(1)は、主負荷(8)に供給される電力を制御するスイッチ(9)と、入力端子(3,4)からスイッチ(9)の入力までの間に接続された第１のフィルタ回路(6)と、スイッチ(9)の出力から主負荷(8)までの間に接続された第２のフィルタ回路(7)とを備え、第１のフィルタ回路(6)と第２のフィルタ回路(7)にそれぞれ第１の放電回路(5a)と第２の放電回路(5b)を接続し、主ライン(1)の第１のフィルタ回路(6)とスイッチ(9)の入力までの間に副負荷(20)に接続された副ライン(2)を接続する。入力端子(3,4)が商用電源等から外れたとき、第１及び第２の放電回路(5a,5b)を通じてコンデンサ(13,15,17,31)に蓄積された電荷を放出することにより、入力端子(3,4)間の過大な電圧の出力による不測の事故を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主負荷に接続された主ラインと、主ラインと副負荷との間に接続された副ラインとを備え、電源のノイズを除去すると共に、主ラインを遮断する待機時に、電力消費を低減できる電源ラインフィルタに関するものである。
図３に示すように、従来の電源ラインフィルタは、商用電源等の交流電源に接続される一対の入力端子(3,4)と、入力端子(3,4)と主負荷(8)との間に接続された主ライン(1)と、主ライン(1)と副負荷(20)との間に接続された副ライン(2)とを備えている。主ライン(1)は、一対の入力端子(3,4)間に接続された放電抵抗(12)又は定電流回路等の放電手段を有する放電回路(5)と、放電回路(5)と主負荷(8)との間に接続されたフィルタ回路(6)と、入力端子(3,4)と放電回路(5)との間に接続され且つ主ライン(1)から主負荷(8)に供給される電力を制御するスイッチ(9)とを備えている。フィルタ回路(6)は、一対の主ライン(1)間に接続されたコンデンサ(13)と、コンデンサ(13)の出力側で一対の主ライン(1)間にチョークコイルを構成するリアクトル(14)と、リアクトル(14)の出力側に接続されたコンデンサ(15)と、チョークコイルを構成するリアクトル(18)と、リアクトル(18)の出力側に接続されたコンデンサ(19)とを備えている。主負荷(8)は、フィルタ回路(6)に接続された整流回路(21)と、整流回路(21)の出力側に接続された被駆動回路(10)とを備えている。
図３に示す例では、副ライン(2)は、入力端子(3,4)間に接続された放電回路(23)を構成する放電抵抗(26)と、放電回路(23)に接続されたフィルタ回路(24)と、フィルタ回路(24)の出力側に接続された副負荷(20)とを備えている。フィルタ回路(24)は、一対の入力端子(3,4)間に接続されたコンデンサ(27)と、コンデンサ(27)の出力側で一対の副ライン(2)間にチョークコイルを構成するリアクトル(28)と、リアクトル(28)の出力側に接続されたコンデンサ(29)とを備えている。副負荷(20)は、フィルタ回路(24)に接続された整流回路(22)と、整流回路(22)の出力側に接続された被駆動回路(25)とを備えている。
整流回路(21,22)は、何れも全波整流又は半波整流を行う少なくとも一つの整流素子を備えたブリッジ回路等により構成され、主負荷(8)及び副負荷(20)の被駆動回路(10,25)には、スイッチング電源、ヒータ若しくはランプ等又はそれらの電源又はインバータが使用される。スイッチ(9)は、主にリレーであるが、トライアック若しくはＦＥＴ（電界効果トランジスタ）又はトランジスタ等の半導体スイッチング素子も使用できる。
図３に示す電源ラインフィルタでは、オン・オフ機能を備えるスイッチ(9)のオン時に、放電回路(5)、フィルタ回路(6)から主負荷(8)に電力が供給され、スイッチ(9)のオン・オフに無関係に放電回路(23)及びフィルタ回路(24)を通じて副ライン(2)の副負荷(20)に電力が供給される。フィルタ回路(6)の入力側にスイッチ(9)を主ライン(1)に設けて、スイッチ(9)のオフ時に、主ライン(1)を入力端子(3,4)から分離し、主負荷(8)への電力供給が停止される。これにより、主ライン(1)の待機時に放電回路(5)及びフィルタ回路(6)に流れる電流を遮断し、放電回路(5)による待機時の電力消費の低減を図ることができる。一般的に大きな負荷電流が流れる主ライン(1)のフィルタ回路(6)に大きな容量のコンデンサ(13,15,19)を使用するため、フィルタ回路(6)のコンデンサ(13,15,19)の電荷を放電する放電回路(5)を通じて多くの電流を流す必要がある。副ライン(2)に接続される副負荷(20)は一般的には補助的な電源の場合が多く、小さい負荷電流が流れるフィルタ回路(24)も小容量のコンデンサ(27,29)でよい場合が多い。そのため、副ライン(2)のフィルタ回路(24)のコンデンサ(27,29)の電荷を放電する放電回路(20)を通じて少ない電流を流せばよい。商用電源等の交流電源に接続される一対の入力端子(3,4)が交流電源から外されたとき、過大な電圧が入力端子(3,4)間に継続的に出力されないように、放電回路(5)及び放電回路(23)を通じてフィルタ回路(6)及びフィルタ回路(24)に蓄積された電荷を放電する。
図４に示す従来の他の電源ラインフィルタでは、一対の入力端子(3,4)に接続された主ライン(1)に放電回路(5)及びフィルタ回路(6)を接続し、フィルタ回路(6)の出力側にスイッチ(9)、整流回路(21)及び主負荷(8)を接続する。また、フィルタ回路(6)とスイッチ(9)との間に副ライン(2)を接続し、副ライン(2)の整流回路(22)を通じて副負荷(20)に電力を供給する。図４では、図３と同一の部分に同一の符号を付して説明を省略する。図４に示す電源ラインフィルタでは、スイッチ(9)のオン時に、放電回路(5)及びフィルタ回路(6)を通じて主負荷(8)に電力が供給され、副ライン(2)には、スイッチ(9)のオン・オフ動作とは無関係に、放電回路(5)及び第１のフィルタ回路(6)を通じて副負荷(20)に電力が供給される。
図３に示す従来の電源ラインフィルタでは、待機時に大きな放電電流を流すことのできる放電回路(5)がスイッチ(9)により切り離されるため、待機電力を低く抑えられる利点がある反面、放電回路(23)及びフィルタ回路(24)を新たに副ライン(2)に設ける必要があるため、回路構成が複雑になる欠点がある。
これに対し、図４に示す電源ラインフィルタでは、フィルタ回路(6)の出力側にスイッチ(9)を設けると、主ライン(1)の待機時に放電回路(5)及びフィルタ回路(6)を通じて電流が流れ、放電抵抗(12)を通る電流のため電力損失が増大する欠点がある。一対の入力端子(3,4)に印加される交流電源遮断後に入力端子(3,4)間に電圧が残らないように一定時間内に蓄積エネルギを放電するため、放電するコンデンサの容量が大きい程又は放電完了時間を短縮する程、放電抵抗(12)の抵抗値を小さくする必要があり、放電抵抗(12)に流れる電流により定常状態での損失が拡大する。
そこで、本発明は、主ラインを遮断する待機時の電力損失を抑制できる電源ラインフィルタを提供することを目的とする。また、本発明は、待機時の電力損失を低減し且つ部品構成を減少できる電源ラインフィルタを提供することを目的とする。
本発明による電源ラインフィルタは、交流電源に接続される一対の入力端子(3,4)と主負荷(8)との間に接続された主ライン(1)と、主ライン(1)と副負荷(20)との間に接続された副ライン(2)とを備えている。主ライン(1)は、一対の入力端子(3,4)から主負荷(8)までの間の主ライン(1)を通り主負荷(8)に供給される電力を制御するスイッチ(9)と、一対の入力端子(3,4)からスイッチ(9)の入力までの間に接続された第１のフィルタ回路(6)と、スイッチ(9)の出力から主負荷(8)までの間に接続された第２のフィルタ回路(7)とを備えている。第１のフィルタ回路(6)と第２のフィルタ回路(7)にそれぞれ第１の放電回路(5a)と第２の放電回路(5b)を接続し、第１のフィルタ回路(6)とスイッチ(9)の入力までの間に副負荷(20)に接続された副ライン(2)を接続する。
第１のフィルタ回路(6)、特にコンデンサ(13,15)に蓄積されたエネルギを所定の時定数で放電する第１の放電回路(5a)の抵抗値を大きくすることにより、待機時の電力損失を低減することが可能となる。また、主ライン(1)からフィルタ回路のない副ライン(2)を第１のフィルタ回路(6)の出力とスイッチ(9)の間に接続することにより、回路構成を簡素化することができる。更に、入力端子(3,4)が商用電源等から外れたとき、第１の放電回路(5a)と第２の放電回路(5b)を通じて第１のフィルタ回路(6)と第２のフィルタ回路(7)に蓄積されたエネルギを放出できるので、入力端子(3,4)間に過大な電圧が継続的に出力されることによる不測の事故を防止することができる。
以下、本発明による電源ラインフィルタの実施の形態を図１及び図２について説明する。図１及び図２では、図３及び図４と同一の箇所には同一の符号を付し、説明を省略する。
図１に示す本発明による第１の実施の形態では、交流電源に接続される一対の入力端子(3,4)間に接続された放電抵抗(12)を有する第１の放電回路(5a)と、一対の入力端子(3,4)に接続された第１のフィルタ回路(6)と、スイッチ(9)と、第２の放電回路(5b)と、第２のフィルタ回路(7)とを順次主ライン(1)に接続し、第２のフィルタ回路(7)を主負荷(8)に接続すると共に、主ライン(1)の第１のフィルタ回路(6)とスイッチ(9)との間に副負荷(20)に接続された副ライン(2)を接続する。第２のフィルタ回路(7)は、コンデンサ(17)と、チョークコイルを構成するリアクトル(30)と、コンデンサ(31)とがスイッチ(9)と主負荷(8)との間に順次接続される。本発明の実施の形態では、一対の入力端子(3,4)とスイッチ(9)との間に接続された第１のフィルタ回路(6)に含まれるコンデンサ(13,15)の合計容量と第１の放電回路(5a)とによる第１の放電時定数と、スイッチ(9)と主負荷(8)との間に接続された第２のフィルタ回路(7)に含まれるコンデンサ(17,31)の合計容量と第２の放電回路(5b)とによる第２の放電時定数は略等しく、スイッチ(9)の開閉に関わらず所定の放電時定数以内とする。別法として、スイッチ(9)と一対の入力端子(3,4)との間に接続された第１のフィルタ回路(6)に含まれるコンデンサ(13,15)の合計容量と第１の放電回路(5a)とによる第１の放電時定数と、スイッチ(9)と主負荷(8)との間に接続された第２のフィルタ回路(7)に含まれるコンデンサ(17,31)の合計容量と第２の放電回路(5b)とによる第２の放電時定数は、第１の放電時定数より小さくてもよい。また、第１のフィルタ回路(6)に接続された第１の放電回路(5a)は、入力端子(3,4)からスイッチ(9)までの間で主ライン(1)の任意の位置に接続された単一の放電回路又は分散して接続された複数の放電回路の何れかを有する。第２のフィルタ回路(7)に接続された第２の放電回路(5b)は、スイッチ(9)の出力から主負荷(8)までの間で主ライン(1)の任意の位置に接続された単一の放電回路又は分散して接続された複数の放電回路の何れかを有する。
主ライン(1)に接続された主負荷(8)を待機させるスイッチ(9)のオフ時に、第２の放電回路(5b)が切り離され、スイッチ(9)の出力側に接続された第２の放電回路(5b)による損失を削除することができる。また、副ライン(2)に対する第１のフィルタ回路(6)のみであり、第１のフィルタ回路(6)、特にコンデンサに蓄積されたエネルギを所定の時定数で放電する第１の放電回路(5a)に設けられる放電抵抗(12)の抵抗値を大きくすることにより、待機時の電力損失を低減することが可能となる。更に、主ライン(1)からフィルタ回路のない副ライン(2)をスイッチ(9)の入力側で分割して、副ライン(2)を第１のフィルタ回路(6)の出力とスイッチ(9)の間に接続することにより、回路構成を簡素化することができる。また、主ライン(1)を遮断し待機させるスイッチ(9)の出力側に接続された第２の放電回路(5b)を通じて、スイッチ(9)より出力側の第２のフィルタ回路(7)、特にコンデンサ(17,31)に蓄積された電荷を所定の時定数で放出することによりスイッチ(9)のオンオフに関わらず、入力端子(3,4)が商用電源等から外れたとき、入力端子(3,4)間に過大な電圧が継続的に出力されることによる不測の事故を防止することができる。
図２は、第２の放電回路(5b)と主負荷(8)との間にコンデンサ(17)のみの第２のフィルタ回路(7)を接続した本発明の第２の実施の形態を示す。コンデンサ(17)をスイッチ(9)で離間できるため、第１の放電回路(5a)は大きな抵抗値の放電抵抗(12)を使用でき、エネルギ損失を低減することができる。また、スイッチ(9)のオフ時には第２の放電回路(5b)が切り離され、スイッチ(9)の出力側に接続された第２の放電回路(5b)による損失を削除することができる。更に、スイッチ(9)の入力側で主ライン(1)からフィルタ回路のない副ライン(2)を分岐できるので、回路構成を簡素化することができる。
本発明の前記実施の形態では、変更が可能である。例えば、図１に示す実施の形態では、第１のフィルタ回路(6)のリアクトルは１個、コンデンサは２個としたが、何段のフィルタ回路であっても良い。また、第２のフィルタ回路(7)も第１のフィルタ回路(6)と同様に構成したが、図２のように第２のフィルタ回路(7)では、リアクトル(18)を省略してコンデンサ(15)１個でも良いし、何段のフィルタにしても良い。更に主回路(1)の負荷によっては整流回路(21)を省略しても良い。
本発明は、リアクトルとコンデンサにより構成されるフィルタ回路を備えた電源ラインフィルタに特に有効である。
本発明による第１の実施の形態を示す電源ラインフィルタの回路図 本発明による第２の実施の形態を示す電源ラインフィルタの回路図 従来の電源ラインフィルタを示す回路図 従来の他の電源ラインフィルタを示す回路図
符号の説明
(1)・・主ライン、 (2)・・副ライン、 (3,4)・・入力端子、 (5)・・放電回路、 (5a)・・第１の放電回路、 (5b)・・第２の放電回路、 (6)・・第１のフィルタ回路、 (7)・・第２のフィルタ回路、 (8)・・主負荷、 (9)・・スイッチ、 (12,16)・・放電抵抗、 (13,15,17,31)・・コンデンサ、 (14,18)・・リアクトル、 (20)・・副負荷、 (21,22)・・整流回路、

Claims (6)

  1. 交流電源に接続される一対の入力端子と主負荷との間に接続された主ラインと、該主ラインと副負荷との間に接続された副ラインとを備え、
    前記主ラインは、一対の前記入力端子から前記主負荷までの間の前記主ラインを通り前記主負荷に供給される電力を制御するスイッチと、一対の前記入力端子から前記スイッチの入力までの間に接続された第１のフィルタ回路と、前記スイッチの出力から前記主負荷までの間に接続された第２のフィルタ回路とを備え、
    前記第１のフィルタ回路と前記第２のフィルタ回路にそれぞれ第１の放電回路と第２の放電回路を接続し、
    前記第１のフィルタ回路と前記スイッチの入力までの間に前記副負荷に接続された前記副ラインを接続したことを特徴とする電源ラインフィルタ。
  2. 前記第１のフィルタ回路及び前記第２のフィルタ回路の各々はコンデンサを備えた請求項１に記載の電源ラインフィルタ。
  3. 一対の前記入力端子と前記スイッチとの間に接続された前記第１のフィルタ回路に含まれるコンデンサの合計容量と前記第１の放電回路とによる第１の放電時定数と、前記スイッチと前記主負荷との間に接続された前記第２のフィルタ回路に含まれるコンデンサの合計容量と第２の放電回路とによる第２の放電時定数は略等しく、前記スイッチの開閉に関わらず所定の放電時定数以内とする請求項１又は２に記載の電源ラインフィルタ。
  4. 前記スイッチと一対の前記入力端子との間に接続された前記第１のフィルタ回路に含まれるコンデンサの合計容量と第１の放電回路とによる第１の放電時定数と、前記スイッチと前記主負荷との間に接続された前記第２のフィルタ回路に含まれるコンデンサの合計容量と第２の放電回路とによる第２の放電時定数は、第１の放電時定数より小さい請求項１又は２に記載の電源ラインフィルタ。
  5. 前記第１のフィルタ回路に接続された前記第１の放電回路は、前記入力端子から前記スイッチまでの間で主ラインの任意の位置に接続された単一の放電回路又は分散して接続された複数の放電回路の何れかを有する請求項１に記載の電源ラインフィルタ。
  6. 第２のフィルタ回路に接続された第２の放電回路は、前記スイッチの出力から前記主負荷までの間で主ラインの任意の位置に接続された単一の放電回路又は分散して接続された複数の放電回路の何れかを有する請求項１に記載の電源ラインフィルタ。
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