JP2016178716A

JP2016178716A - 電源装置

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Publication number: JP2016178716A
Application number: JP2015054840A
Authority: JP
Inventors: 佑輔鵜飼; Yusuke Ukai; 良彰横井; Yoshiaki Yokoi
Original assignee: Tsubaki E&M Co
Current assignee: Tsubaki E&M Co
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2035-03-18
Also published as: JP6297999B2

Abstract

【課題】全波整流回路及び倍電圧整流回路の切替機能を有し、電圧の異常を検知した場合、交流電圧の通電を遮断することによって自身の回路を保護することができ、しかも交流電圧が正常な状態に戻った際、交流電圧の遮断状態から自動的に復帰することができる電源装置を提供する。【解決手段】電源装置１は、交流電圧を倍電圧整流又は全波整流する整流回路と、該整流回路における倍電圧整流又は全波整流を切り替えるスイッチと、整流された直流電圧の電圧値を検出する直流電圧検出部１６と、過電圧が検出された場合交流電圧を遮断する遮断スイッチ１２とを備える。更に、電源装置１は、交流電圧の電圧値を検出する交流電圧検出部１５を備える。電源装置１は、倍電圧整流を行っている場合、交流電圧の電圧値が第１高電圧閾値未満であるとき、遮断状態を解除し、全波整流を行っている場合、交流電圧の電圧値が第２高電圧閾値未満であるとき、遮断状態を解除する。【選択図】図１

Description

本発明は、全波整流回路及び倍電圧整流回路を切り替えることができ、異常電圧から自身の回路を保護する保護機能を備えた電源装置に関する。

モータを駆動する駆動装置は電源装置を備える。電源装置は商用の交流電源を整流し、直流電圧を出力する。交流電源には、１００Ｖ〜１２０Ｖの交流電圧を供給する１００Ｖ系と、２００Ｖ〜２４０Ｖの交流電圧を供給する２００Ｖ系とがある。１００Ｖ系及び２００Ｖ系は設備の都合により使い分けられている。モータ駆動用の電源装置は、１００Ｖ系及び２００Ｖ系の双方に対応する必要がある。このため、電源装置は全波整流回路及び倍電圧整流回路を備える。全波整流回路及び倍電圧整流回路の切り替えは手動又は自動で行われる。交流電源が１００Ｖ系の場合、倍電圧整流回路に切り替えられ、交流電源が２００Ｖ系の場合、全波整流回路に切り替えられる。全波整流回路及び倍電圧整流回路を切り替えることにより、交流電源の電圧に拘わらず、電源装置は２８０Ｖの直流電圧を出力することができる。駆動装置は２８０Ｖの直流電圧を用いてモータを駆動する。

全波整流回路及び倍電圧整流回路の切り替えを誤ると、駆動装置及びモータが破損したり、モータの動作が不安定になる。例えば、電源装置を２００Ｖ系の交流電源に接続し、倍電圧整流回路に切り替えた場合、電源装置から５６０Ｖの直流電圧が出力され、駆動装置及びモータの回路が破損する虞がある。逆に、電源装置を１００Ｖ系の交流電源に接続し、全波整流回路に切り替えた場合、電源装置から出力される直流電圧の電圧値が１４０Ｖとなり、駆動装置の回路電圧が低下する。モータの定格電圧が２８０Ｖの場合、モータの動作が不安定になる。また、交流電源の異常電圧により、駆動装置及びモータの回路が破損し、またモータの動作が不安定になる可能性がある。
従って、駆動装置及びモータが破損しないよう、電圧を監視し、電圧が正常な時のみ、交流電圧を通電し、電圧に異常がある場合、交流電圧の入力を遮断する必要がある。

特許文献１には、入力される交流電圧に応じて全波整流回路と倍電圧整流回路とを切り替えることができる電源装置が開示されている。該電源装置は、整流された直流電圧を監視しており、過電圧を検出した場合、交流電圧の通電を遮断する機能を有する。

特開２０１３−１２８３４２号公報

しかしながら、特許文献１に係る電源装置においては、交流電圧が遮断された後、交流電源の電圧が正常になっても電源装置の機能は自動的に復帰しないという問題があった。

本発明の目的は、全波整流回路及び倍電圧整流回路の切替機能を有し、電圧の異常を検知した場合、交流電圧の通電を遮断することによって自身の回路を保護することができ、しかも交流電圧が正常な状態に戻った際、交流電圧の遮断状態から自動的に復帰することができる電源装置を提供することにある。

本発明に係る電源装置は、交流電圧が入力される入力端子と、該入力端子に入力される交流電圧を倍電圧整流又は全波整流する整流回路と、該整流回路における倍電圧整流又は全波整流を切り替えるスイッチと、前記整流回路にて整流された直流電圧の電圧値を検出する直流電圧検出部と、該直流電圧検出部にて検出した電圧値に応じて、前記整流回路に入力される交流電圧を遮断する遮断スイッチとを備える電源装置であって、前記直流電圧検出部にて検出した直流電圧の電圧値が直流上限電圧以上である場合、前記遮断スイッチを開く過電圧遮断制御部と、前記入力端子及び前記遮断スイッチ間で交流電圧の電圧値を検出する交流電圧検出部と、前記遮断スイッチが開いた場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値に基づいて、遮断解除の可否を判定する判定部と、該判定部が可と判定した場合、前記遮断スイッチを閉じる遮断解除部とを備え、前記判定部は、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１高電圧閾値未満であるとき、遮断解除可能と判定し、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が全波整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第２高電圧閾値未満であるとき、遮断解除可能と判定する。

本発明にあっては、整流回路は入力された交流電圧を倍電圧整流又は全波整流することができ、スイッチによって整流回路の整流方式を切り替えることができる。過電圧遮断制御部は、直流電圧検出部にて検出した直流電圧の電圧値が直流上限電圧以上である場合、遮断スイッチを開き、交流電圧を遮断する。
交流電圧検出部は入力端子及び前記遮断スイッチ間で、整流回路に入力される交流電圧の電圧値を検出する構成であるため、遮断スイッチが開状態であっても交流電圧の電圧値を検出することが可能である。判定部は、遮断スイッチが開いた場合、交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値に基づいて、遮断解除の可否を判定し、遮断解除可能と判定された場合、遮断解除部は遮断スイッチを閉じる。
正常な交流電圧の電圧値は整流回路の整流方式によって異なる。そこで判定部は、整流回路の整流方式が倍電圧整流である場合、交流電圧の電圧値が第１高電圧閾値未満であるとき、遮断解除可能と判定する。また整流回路の整流方式が全波整流である場合、交流電圧の電圧値が第２高電圧閾値未満であるとき、遮断解除可能と判定する。
第２高電圧閾値は、例えば第１高電圧閾値の略２倍である。

本発明に係る電源装置は、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１交流上限電圧以上であるとき、前記遮断スイッチを開く第１過電圧遮断制御部と、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が全波整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第２交流上限電圧以上であるとき、前記遮断スイッチを開く第２過電圧遮断制御部とを備える。

本発明にあっては、電源装置は、交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値に基づいて、交流電圧の異常、特に過電圧を判定し、交流電圧の遮断制御を行う。正常な交流電圧の電圧値は整流回路の整流方式によって異なる。そこで第１過電圧遮断制御部は、整流回路の整流方式が倍電圧整流である場合、交流電圧の電圧値が第１交流上限電圧以上であるとき、遮断スイッチを開き、交流電圧を遮断する。第２過電圧遮断制御部は、整流回路の整流方式が全波整流である場合、交流電圧の電圧値が第２交流上限電圧以上であるとき、遮断スイッチを開き、交流電圧を遮断する。
第２交流上限電圧は、例えば第１交流上限電圧の略２倍である。

本発明に係る電源装置は、前記直流電圧検出部にて検出した直流電圧の電圧値が直流下限電圧未満である場合、前記遮断スイッチを開く低電圧遮断制御部を備え、前記判定部は、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１低電圧閾値以上であるとき、遮断解除可能と判定し、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が全波整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第２低電圧閾値以上であるとき、遮断解除可能と判定する。

本発明にあっては、低電圧遮断制御部は、直流電圧検出部にて検出した直流電圧の電圧値が直流下限電圧未満である場合、遮断スイッチを開き、交流電圧を遮断する。
判定部は、遮断スイッチが開いた場合、交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値に基づいて、遮断解除の可否を判定し、遮断解除可能と判定された場合、遮断解除部は遮断スイッチを閉じる。
正常な交流電圧は整流回路の整流方式によって異なる。そこで判定部は、整流回路の整流方式が倍電圧整流である場合、交流電圧の電圧値が第１低電圧閾値以上であるとき、遮断解除可能と判定する。また整流回路の整流方式が全波整流である場合、交流電圧の電圧値が第２低電圧閾値以上であるとき、遮断解除可能と判定する。
第２低電圧閾値は、例えば第１低電圧閾値の略２倍である。

本発明に係る電源装置は、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１交流下限電圧未満であるとき、前記遮断スイッチを開く第１低電圧遮断制御部と、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が全波整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第２交流下限電圧未満であるとき、前記遮断スイッチを開く第２低電圧遮断制御部とを備える。

本発明にあっては、電源装置は、交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値に基づいて、交流電圧の異常、特に低電圧を判定し、交流電圧の遮断を行う。正常な交流電圧は整流回路の整流方式によって異なる。そこで第１低電圧遮断制御部は、整流回路の整流方式が倍電圧整流である場合、交流電圧の電圧値が第１交流下限電圧未満であるとき、遮断スイッチを開き、交流電圧を遮断する。第２低電圧遮断制御部は、整流回路の整流方式が全波整流である場合、交流電圧の電圧値が第２交流下限電圧未満であるとき、遮断スイッチを開き、交流電圧を遮断する。

本発明に係る電源装置は、前記スイッチは手動式である。

本発明にあっては、手動で整流回路の整流方式を全波整流及び倍電圧整流のいずれかに切り替えることができる。

本発明に係る電源装置は、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１電圧範囲内であるか否かを判定する第１電圧範囲判定部と、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が前記第１電圧範囲より高電圧の第２電圧範囲内であるか否かを第２電圧範囲判定部と、交流電圧の電圧値が前記第１電圧範囲判定部にて第１電圧範囲内であると判定された場合、前記スイッチを倍電圧整流に切り替え、交流電圧の電圧値が前記第２電圧範囲判定部にて第２電圧範囲内であると判定された場合、前記スイッチを全波整流に切り替える整流方式切替制御部とを備える。

本発明にあっては、交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値に応じて、整流回路の整流方式が自動的に切り替えられる。整流方式切替制御部は、交流電圧が低電圧の第１電圧範囲内である場合、倍電圧整流に切り替え、交流電圧が高電圧の第２電圧範囲内であると判定された場合、全波整流に切り替える。

本発明によれば、全波整流回路及び倍電圧整流回路の切替機能を有し、電圧の異常を検知した場合、交流電圧の通電を遮断することによって自身の回路を保護することができ、しかも交流電圧が正常な状態に戻った際、交流電圧の遮断状態から自動的に復帰することができる。

電源装置の一構成例を示す回路図である。交流電圧の遮断条件を示す概念図である。電源装置の保護及び復帰に係る処理手順を示すフローチャートである。整流方式の切り替えに係る処理手順を示すフローチャートである。交流電圧の監視及び遮断制御に係る処理手順を示すフローチャートである。直流電圧の監視及び遮断制御に係る処理手順を示すフローチャートである。電圧の状態確認に係る処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は電源装置１の一構成例を示す回路図である。本実施形態に係る電源装置１は、交流電圧が入力される入力端子Ｔ１，Ｔ２と、入力端子Ｔ１，Ｔ２に入力された交流電圧を整流し、整流された直流電圧を出力する出力端子Ｔ３，Ｔ４とを備える。入力端子Ｔ１，Ｔ２には、交流電圧を電源装置１に供給する交流電源２が接続され、出力端子Ｔ３，Ｔ４には電源装置１から出力された直流電圧によって駆動する負荷３が接続される。負荷３は例えばモータ装置であり、２８０Ｖの直流電圧にて駆動する。
入力端子Ｔ１，Ｔ２は、過電流を遮断する遮断器１１ａ，１１ｂと、交流電圧の通電を遮断する開閉可能な遮断スイッチ１２とを介してダイオードブリッジ回路１３の第１入力端子及び第２入力端子に接続されている。ダイオードブリッジ回路１３の正極出力端子及び負極出力端子には、コンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路と、電気抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路とが並列接続され、各出力端子はそれぞれ出力端子Ｔ３，Ｔ４に接続されている。コンデンサＣ１，Ｃ２は、ダイオードブリッジ回路１３で整流された電圧を平滑化するための素子である。ダイオードブリッジ回路１３及びコンデンサＣ１，Ｃ２によって整流回路が構成されている。電気抵抗Ｒ１，Ｒ２は、コンデンサＣ１，Ｃ２のバランス抵抗であり、該抵抗によってコンデンサＣ１，Ｃ２にかかる電圧が不均衡になることを防ぐことができる。また、ダイオードブリッジ回路１３には倍電圧整流又は全波整流を切り替える切替スイッチ１４が設けられている。

電源装置１における各素子の接続関係の詳細は次の通りである。一の入力端子Ｔ１には遮断器１１ａの一端が接続され、遮断器１１ａの他端は遮断スイッチ１２の一端に接続されている。遮断スイッチ１２の他端はダイオードブリッジ回路１３の第１入力端子に接続されている。遮断スイッチ１２は例えばリレーであり、遮断スイッチ１２の開閉は駆動部１７によって制御される。駆動部１７による遮断スイッチ１２の開閉制御の詳細は後述する。リレーは機械式リレーであっても良いし、半導体リレーであっても良い。他の入力端子Ｔ２には遮断器１１ｂの一端が接続されている。遮断器１１ｂの他端はダイオードブリッジ回路１３の第２入力端子に接続されている。ダイオードブリッジ回路１３は２つの順接続されたダイオードからなる直列回路を２組並列させた回路構成である。

ダイオードブリッジ回路１３の正極出力端子には、コンデンサＣ１の一端が接続され、コンデンサＣ１の他端はコンデンサＣ２の一端に接続されている。コンデンサＣ２の他端はダイオードブリッジ回路１３の負極出力端子に接続されている。また、正極出力端子には電気抵抗Ｒ１の一端が接続され、電気抵抗Ｒ１の他端は電気抵抗Ｒ２の一端に接続されている。電気抵抗Ｒ２の他端はダイオードブリッジ回路１３の負極出力端子に接続されている。コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点と、電気抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点とは接続されている。ダイオードブリッジ回路１３の第２入力端子には切替スイッチ１４の一端が接続され、切替スイッチ１４の他端はコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に接続されている。切替スイッチ１４は例えばリレーであり、切替スイッチ１４の開閉は駆動部１７によって制御される。駆動部１７による切替スイッチ１４の開閉制御の詳細は後述する。

また、電源装置１は、入力端子Ｔ１，Ｔ２に入力される交流電圧の電圧値を検出し、検出した電圧値を駆動部１７へ出力する交流電圧検出部１５を備える。交流電圧検出部１５は、遮断器１１ａ及び遮断スイッチ１２を接続する配線と、遮断器１１ｂ及びダイオードブリッジ回路１３を接続する配線とに接続され、各配線間の電圧値を検出する。従って、交流電圧検出部１５は、遮断スイッチ１２の開閉状態に拘わらず、交流電源２の交流電圧値を検出することができる。

更に、電源装置１は、ダイオードブリッジ回路１３で整流され、コンデンサＣ１，Ｃ２で平滑された直流電圧の電圧値を検出し、検出した電圧値を駆動部１７へ出力する直流電圧検出部１６を備える。直流電圧検出部１６は、出力端子Ｔ３，Ｔ４に接続されており、出力端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧値を検出する。

駆動部１７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するマイコンである。駆動部１７は、交流電圧検出部１５によって検出された交流電圧の電圧値と、直流電圧検出部１６によって検出された直流電圧の電圧値とが入力される入力部を備える。また、駆動部１７は、遮断スイッチ１２及び切替スイッチ１４をそれぞれ開閉させる駆動信号を出力する出力部を備える。駆動部１７は、入力部に入力された交流電圧及び直流電圧の電圧値に基づいて、異常電圧の有無、適切な整流方式等を判定し、遮断スイッチ１２及び切替スイッチ１４の開閉を制御する。
なお、駆動部１７としてマイコンを使用する例を説明したが、同様の動作を行うアナログ回路によって駆動部１７を構成しても良い。また、遮断スイッチ１２及び切替スイッチ１４を同一の駆動部１７によって制御する例を説明するが、遮断スイッチ１２及び切替スイッチ１４の開閉をそれぞれ異なる駆動回路によって制御するように構成しても良い。

図２は交流電圧の遮断条件を示す概念図である。図２中左側の縦棒は交流電圧の電圧値と、該電圧値の正常範囲及び異常範囲を示している。交流電源２には１００Ｖ系と、２００Ｖ系とがある。１００Ｖ系の正常範囲は１００Ｖ〜１２０Ｖであり、２００Ｖ系の正常範囲は２００Ｖ〜２４０Ｖである。１００Ｖ未満の範囲、１２０Ｖ〜２００Ｖの範囲、２４０Ｖ以上の範囲は異常電圧である。１００Ｖ及び１２０Ｖはそれぞれ第１交流下限電圧及び第１交流上限電圧の一例であり、２００Ｖ及び２４０Ｖはそれぞれ第２交流下限電圧及び第２交流上限電圧の一例である。
図２中右側の縦棒は直流電圧の電圧値と、該電圧値の正常範囲及び異常範囲を示している。電源装置１から出力される直流電圧の正常範囲は２８０Ｖ〜３４０Ｖである。２８０Ｖ未満の範囲、３４０Ｖ以上の範囲は異常電圧である。２８０Ｖは直流下限電圧、３４０Ｖは直流上限電圧の一例である。

駆動部１７は、交流電圧の電圧値が１００Ｖ〜１２０Ｖの範囲内にある場合、切替スイッチ１４を閉じ、倍電圧整流に切り替え、交流電圧の電圧値が２００Ｖ〜２４０Ｖの範囲内にある場合、切替スイッチ１４を開き、全波整流に切り替える。交流電圧の電圧値が異常電圧の範囲にある場合、駆動部１７は遮断スイッチ１２を開くことによって、交流電圧を遮断する。交流電圧が遮断された場合、駆動部１７は交流電圧の電圧値を定期的に検出することにより、交流電圧の状態を監視する。駆動部１７は、交流電圧が正常範囲に戻ったことを確認した場合、遮断スイッチ１２を閉じる。ただし、交流電圧が正常な状態に戻ったことを確実に確認し、遮断スイッチ１２のチャタリングを防止する必要があるため、駆動部１７は交流電圧を遮断するときよりも厳しい閾値を用いて、交流電圧値が正常範囲にあるか否かを判定する。例えば、１００Ｖ系の場合、交流電圧の電圧値が第１低電圧閾値以上、第１高電圧閾値未満の範囲にあるとき、遮断スイッチ１２を閉じる。第１低電圧閾値は１００Ｖより高い電圧値であり、第１高電圧閾値は１２０Ｖより低い電圧値である。２００Ｖ系の場合、交流電圧の電圧値が第２低電圧閾値以上、第２高電圧閾値未満の範囲にあるとき、遮断スイッチ１２を閉じる。第２低電圧閾値は２００Ｖより高い電圧値であり、第２高電圧閾値は２４０Ｖより低い電圧値である。
また、駆動部１７は、遮断状態から復帰させる際、確認的に直流電圧も正常範囲に戻っているか否かを判定する。例えば、駆動部１７は、一時的に遮断スイッチ１２を閉じ、直流電圧検出部１６にて検出された直流電圧の電圧値が直流低電圧閾値以上、直流高電圧閾値未満の範囲にあるとき、遮断スイッチ１２を閉じる。直流低電圧値は２８０Ｖより高い電圧値であり、直流高電圧値は３４０Ｖより低い電圧値である。

図３は電源装置１の保護及び復帰に係る処理手順を示すフローチャートである。駆動部１７は、交流電圧検出部１５にて検出した交流電圧に基づいて、整流回路の整流方式を切り替える（ステップＳ１１）。そして、駆動部１７は、交流電圧検出部１５にて検出した交流電圧の電圧値に基づいて、交流電圧の異常を監視し、異常があれば遮断スイッチ１２を開くことにより、交流電圧を遮断する（ステップＳ１２）。次いで、駆動部１７は、直流電圧検出部１６にて検出した直流電圧の電圧値に基づいて、直流電圧の異常を監視し、異常があれば遮断スイッチ１２を開くことにより、交流電圧を遮断する（ステップＳ１３）。

次いで、駆動部１７は、電源装置１が遮断状態にあるか否か、即ち遮断スイッチ１２が開状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。遮断状態に無いと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、駆動部１７は処理をステップＳ１１へ戻す。遮断状態にあると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、駆動部１７は、交流電圧検出部１５にて検出した交流電圧と、直流電圧検出部１６にて検出した直流電圧とに基づいて、電源装置１における電圧の状態を確認し（ステップＳ１５）、遮断状態の解除が可能か否かを判定する（ステップＳ１６）。遮断状態の解除が不可と判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、駆動部１７は処理をステップＳ１５へ戻す。遮断状態の解除が可能と判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、駆動部１７は、遮断スイッチ１２を閉じることにより、遮断状態を解除し（ステップＳ１７）、処理をステップＳ１１へ戻す。
以下、ステップＳ１１における整流方式を切り替え処理、ステップＳ１２における交流電圧の監視及び遮断制御、ステップＳ１３における直流電圧の監視及び遮断制御、ステップＳ１５における電圧の状態確認処理の具体的処理内容を説明する。

図４は整流方式の切り替えに係る処理手順を示すフローチャートである。駆動部１７は、交流電圧検出部１５にて交流電圧の電圧値を検出する（ステップＳ３１）。そして、駆動部１７は、交流電圧の電圧値が１００Ｖ系下限電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。電圧値が１００Ｖ系下限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、駆動部１７は、整流方式の切り替えに係る処理を終える。電圧値が１００Ｖ系下限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、駆動部１７は交流電圧が１００Ｖ系上限電圧未満であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。交流電圧が１００Ｖ系上限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、駆動部１７は切替スイッチ１４を駆動し、整流回路の整流方式を全波整流に切り替え（ステップＳ３４）、整流方式の切り替えに係る処理を終える。具体的には、駆動部１７は切替スイッチ１４を開くことにより、全波整流に切り替える。

１００Ｖ系上限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、駆動部１７は交流電圧の電圧値が２００Ｖ系下限電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。電圧値が２００Ｖ系下限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、駆動部１７は、整流方式の切り替えに係る処理を終える。電圧値が２００Ｖ系下限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、駆動部１７は交流電圧の電圧値が２００Ｖ系上限電圧未満であるか否かを判定する（ステップＳ３６）。電圧値が２００Ｖ系上限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ３６：ＮＯ）、駆動部１７は処理を終える。電圧値が２００Ｖ系上限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、駆動部１７は切替スイッチ１４を駆動し、整流回路の整流方式を倍電圧整流に切り替え（ステップＳ３７）、整流方式の切り替えに係る処理を終える。具体的には、駆動部１７は切替スイッチ１４を閉じることにより、倍電圧整流に切り替える。

図５は交流電圧の監視及び遮断制御に係る処理手順を示すフローチャートである。駆動部１７は、交流電圧検出部１５にて交流電圧の電圧値を検出する（ステップＳ５１）。そして、駆動部１７は、切替スイッチ１４によって整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられているか否かを判定する（ステップＳ５２）。具体的には、切替スイッチ１４が閉状態にあるか否かを判定する。切替スイッチ１４によって整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられていると判定した場合（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、駆動部１７は、交流電圧の電圧値が１００Ｖ系上限電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ５３）。電圧値が１００Ｖ系上限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、駆動部１７は遮断スイッチ１２を開くことによって、交流電圧を遮断し（ステップＳ５５）、交流電圧の監視処理を終える。電圧値が１００Ｖ系上限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、駆動部１７は交流電圧の電圧値が１００Ｖ系下限電圧未満であるか否かを判定する（ステップＳ５４）。電圧値が１００Ｖ系下限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、駆動部１７は遮断スイッチ１２を開くことによって、交流電圧を遮断し（ステップＳ５５）、交流電圧の監視処理を終える。電圧値が１００Ｖ系下限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ５４：ＮＯ）、電源装置１に入力される交流電圧は正常範囲であり、駆動部１７は、交流電圧の監視処理を終える。

ステップＳ５２において整流回路が全波整流を行っていると判定した場合（ステップＳ５２：ＮＯ）、駆動部１７は、交流電圧の電圧値が２００Ｖ系上限電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ５６）。電圧値が２００Ｖ系上限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、駆動部１７は遮断スイッチ１２を開くことによって、交流電圧を遮断し（ステップＳ５８）、交流電圧の監視処理を終える。電圧値が２００Ｖ系上限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ５６：ＮＯ）、駆動部１７は交流電圧の電圧値が２００Ｖ系下限電圧未満であるか否かを判定する（ステップＳ５７）。電圧値が２００Ｖ系下限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ５７：ＹＥＳ）、駆動部１７は遮断スイッチ１２を開くことによって、交流電圧を遮断し（ステップＳ５８）、交流電圧の監視処理を終える。交流電圧の電圧値が２００Ｖ系下限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ５７：ＮＯ）、電源装置１に入力される交流電圧は正常範囲であり、駆動部１７は、交流電圧の監視処理を終える。

図６は直流電圧の監視及び遮断制御に係る処理手順を示すフローチャートである。駆動部１７は、直流電圧検出部１６にて直流電圧の電圧値を検出する（ステップＳ７１）。そして、駆動部１７は、直流電圧の電圧値が直流上限電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ７２）。電圧値が直流上限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、駆動部１７は遮断スイッチ１２を開くことによって、直流電圧を遮断し（ステップＳ７４）、直流電圧の監視処理を終える。電圧値が直流上限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ７２：ＮＯ）、駆動部１７は直流電圧の電圧値が１００Ｖ系下限電圧未満であるか否かを判定する（ステップＳ７３）。電圧値が１００Ｖ系下限電圧未満であると判定した場合（ステップＳ７３：ＹＥＳ）、駆動部１７は遮断スイッチ１２を開くことによって、直流電圧を遮断し（ステップＳ７４）、直流電圧の監視処理を終える。電圧値が１００Ｖ系下限電圧以上であると判定した場合（ステップＳ７３：ＮＯ）、電源装置１に入力される直流電圧は正常範囲であり、駆動部１７は、直流電圧の監視処理を終える。

図７は電圧の状態確認に係る処理手順を示すフローチャートである。駆動部１７は、直流電圧検出部１６にて直流電圧の電圧値を検出する（ステップＳ９１）。ダイオードブリッジ回路１３及びコンデンサＣ１，Ｃ２で整流及び平滑された直流電圧の電圧値を直流電圧検出部１６によって検出する際、駆動部１７が一時的に遮断スイッチ１２を閉じるように構成しても良い。そして、駆動部１７は、直流電圧の電圧値が直流低電圧閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９２）。電圧値が直流低電圧閾値以上であると判定した場合（ステップＳ９２：ＹＥＳ）、駆動部１７は直流電圧の電圧値が直流高電圧閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ９３）。電圧値が直流低電圧閾値未満であると判定した場合（ステップＳ９２：ＮＯ）、又は直流電圧が直流高電圧閾値以上であると判定した場合（ステップＳ９３：ＮＯ）、駆動部１７は、電圧に異常があると判定し（ステップＳ１０１）、状態確認に係る処理を終える。

直流電圧の電圧値が直流高電圧閾値未満であると判定した場合（ステップＳ９３：ＹＥＳ）、駆動部１７は、交流電圧検出部１５にて交流電圧の電圧値を検出する（ステップＳ９４）。そして、駆動部１７は整流回路が倍電圧整流を行っているか否かを判定する（ステップＳ９５）。整流回路が倍電圧整流を行っていると判定した場合（ステップＳ９５：ＹＥＳ）、駆動部１７は、交流電圧の電圧値が第１低電圧閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９６）。電圧値が第１低電圧閾値以上であると判定した場合（ステップＳ９６：ＹＥＳ）、駆動部１７は交流電圧の電圧値が第１高電圧閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ９７）。電圧値が第１高電圧閾値未満であると判定した場合（ステップＳ９７：ＹＥＳ）、駆動部１７は、電圧は正常であると判定し（ステップＳ９８）、状態確認に係る処理を終える。電圧値が第１低電圧閾値未満であると判定した場合（ステップＳ９６：ＮＯ）、又は電圧値が第１高電圧閾値以上であると判定した場合（ステップＳ９７：ＮＯ）、駆動部１７は、電圧に異常があると判定し（ステップＳ１０１）、状態確認に係る処理を終える。

ステップＳ９５において整流回路が全波整流を行っていると判定した場合（ステップＳ９５：ＮＯ）、駆動部１７は、交流電圧の電圧値が第２低電圧閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９９）。電圧値が第２低電圧閾値以上であると判定した場合（ステップＳ９９：ＹＥＳ）、駆動部１７は交流電圧の電圧値が第２高電圧閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。電圧値が第２高電圧閾値未満であると判定した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、駆動部１７は、電圧は正常であると判定し（ステップＳ９８）、状態確認に係る処理を終える。電圧値が第２低電圧閾値未満であると判定した場合（ステップＳ９９：ＮＯ）、又は電圧値が第２高電圧閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、駆動部１７は、電圧に異常があると判定し（ステップＳ１０１）、状態確認に係る処理を終える。
なお、図７に示す例では、直流電圧の異常の有無を判定した後、交流電圧の異常の有無を判定する例を説明したが、先に交流電圧の異常の有無を判定するように構成しても良い。
ダイオードブリッジ回路１３及びコンデンサＣ１，Ｃ２で整流及び平滑された直流電圧の電圧値を直流電圧検出部１６によって検出する際、一時的に遮断スイッチ１２を閉じる構成であっても、交流電圧の異常の有無を先に確認する構成であれば、交流電圧が正常であることは確認済みであるため、一時的に遮断スイッチ１２を閉じた際に異常な交流電圧が通電することを防ぐことができる。

このように構成された本実施形態に係る電源装置１によれば、交流電源２の電圧に応じて、全波整流回路及び倍電圧整流回路を切り替えることができ、電圧の異常を検知した場合、交流電圧の通電を遮断することによって自身の回路を保護することができる。しかも電源装置１は、交流電圧が遮断された後も、電源装置１に入力される交流電圧の電圧値を監視しており、交流電圧が正常な状態に戻った際、交流電圧の遮断状態から自動的に復帰することができる。

また、電源装置１は、直流電圧の電圧値を検出し、交流電圧の異常を監視している。直流電圧の電圧値が異常であると判定された場合、駆動部１７は交流電圧を遮断する。従って、切替スイッチ１４の接点溶接による直流電圧の異常を検出し、交流電圧を遮断することができる。

更に、本実施形態の電源装置１は、直流電圧に加えて、交流電圧の電圧値を検出し、交流電圧の異常を監視している。交流電圧の電圧値が異常であると判定された場合、駆動部１７は交流電圧を遮断する。直流電圧に変換される前段階の交流電圧を監視する構成であるため、より速やかに電圧の異常を検出し、電源装置１及び負荷３を保護することができる。

更にまた、電源装置１は、過電圧のみならず、直流電圧が正常電圧範囲より低下した場合も遮断スイッチ１２を開き、交流電圧を遮断することができる。従って、負荷３の動作が不安定になることを防止することができる。駆動部１７は、電圧の低下によって交流電圧が遮断された場合も、電源装置１に入力される交流電圧の電圧値を監視しており、交流電圧が正常な状態に戻った際、交流電圧の遮断状態から自動的に復帰することができる。

更にまた、電源装置１は、交流電圧が正常電圧範囲より低下した場合、駆動部１７は交流電圧を遮断する。直流電圧に変換される前段階の交流電圧の電圧低下を監視する構成であるため、より速やかに電圧の異常を検出し、電源装置１及び負荷３の動作が不安定になることを防止することができる。

更にまた、電源装置１は、交流電圧の電圧値に応じて、倍電圧整流及び全波整流を自動的に切り替えることができる。

なお、本実施形態では、交流電圧及び直流電圧の双方を監視し、異常電圧を検出した場合に交流電圧を遮断する例を説明したが、直流電圧のみを監視するように構成しても良い。また、遮断状態からの復帰の可否を判定する際、交流電圧及び直流電圧の双方を検出する構成を説明したが、交流電圧のみを監視し、復帰の可否を判定するように構成しても良い。その他、各種処理の任意の組み合わせが本願発明に含まれる。

また、本実施形態において、ステップＳ７２及びステップＳ７４を実行する駆動部１７は過電圧遮断制御部として機能し、ステップＳ１５、ステップＳ１６、ステップＳ９６〜ステップＳ１００を実行する駆動部１７は判定部として機能し、ステップＳ１７を実行する駆動部１７は遮断解除部として機能する。
また、ステップＳ５２及びステップＳ５５を実行する駆動部１７は第１過電圧遮断制御部として機能し、ステップＳ５６及びステップＳ５８を実行する駆動部１７は第２過電圧遮断制御部として機能する。
更に、ステップＳ７３及びステップＳ７４を実行する駆動部１７は低電圧遮断制御部として機能する。
更にまた、ステップＳ５４及びステップＳ５５を実行する駆動部１７は第１低電圧遮断制御部として機能し、ステップＳ５７及びステップＳ５８を実行する駆動部１７は第２低電圧遮断制御部として機能する。
更にまた、ステップＳ３２及びステップＳ３３を実行する駆動部１７は第１電圧範囲判定部として機能し、ステップＳ３５及びステップＳ３６を実行する駆動部１７は第２電圧判定判定部として機能し、ステップＳ３４及びステップＳ３７を実行する駆動部１７は整流方式切替制御部として機能する。

（変形例）
実施形態では、交流電圧の電圧値に基づいて、駆動部１７が切替スイッチ１４を切り替える構成を説明したが、切替スイッチ１４を手動式のスイッチで構成しても良い。手動式の切替スイッチ１４を備えた電源装置１の基本的な動作は実施形態と同様であり、交流電圧及び直流電圧が図２に示す異常範囲にある場合、遮断スイッチ１２を開き、正常範囲に戻った場合、遮断スイッチ１２を閉じる。
なお、切替スイッチ１４の切替状態を検出する検出部を駆動部１７に備え、駆動部１７は検出部にて切替状態、つまり、整流方式として全波整流又は倍電圧電流のいずれが選択されているのかを判定するように構成しても良い。検出部を備えることにより、駆動部１７は、交流電圧の異常範囲を整流方式によって切り替えて判定することができる。例えば、倍電圧整流を行っている場合、２００Ｖ〜２４０Ｖの範囲を異常電圧と判定し、交流電圧を遮断することができる。同様に、全波整流を行っている場合、１００Ｖ〜１２０Ｖの範囲を異常電圧と判定し、交流電圧を遮断することができる。

変形例によれば、電源装置１の整流方式を手動で切り替えることができる。また、使用者によって誤った整流方式が選択されても、交流電圧を自動的に遮断することができる。従って、電源装置１及び負荷３が破損することを防止することができる。また、電源装置１及び負荷３の動作が不安定になることを防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１電源装置
２交流電源
３負荷
１１ａ、１１ｂ遮断器
１２遮断スイッチ
１３ダイオードブリッジ回路
１４切替スイッチ
１５交流電圧検出部
１６直流電圧検出部
１７駆動部
Ｃ１，Ｃ２コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２電気抵抗
Ｔ１，Ｔ２入力端子
Ｔ３，Ｔ４出力端子

Claims

交流電圧が入力される入力端子と、該入力端子に入力される交流電圧を倍電圧整流又は全波整流する整流回路と、該整流回路における倍電圧整流又は全波整流を切り替えるスイッチと、前記整流回路にて整流された直流電圧の電圧値を検出する直流電圧検出部と、該直流電圧検出部にて検出した電圧値に応じて、前記整流回路に入力される交流電圧を遮断する遮断スイッチとを備える電源装置であって、
前記直流電圧検出部にて検出した直流電圧の電圧値が直流上限電圧以上である場合、前記遮断スイッチを開く過電圧遮断制御部と、
前記入力端子及び前記遮断スイッチ間で交流電圧の電圧値を検出する交流電圧検出部と、
前記遮断スイッチが開いた場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値に基づいて、遮断解除の可否を判定する判定部と、
該判定部が可と判定した場合、前記遮断スイッチを閉じる遮断解除部と
を備え、
前記判定部は、
前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１高電圧閾値未満であるとき、遮断解除可能と判定し、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が全波整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第２高電圧閾値未満であるとき、遮断解除可能と判定する電源装置。
前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１交流上限電圧以上であるとき、前記遮断スイッチを開く第１過電圧遮断制御部と、
前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が全波整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第２交流上限電圧以上であるとき、前記遮断スイッチを開く第２過電圧遮断制御部と
を備える請求項１に記載の電源装置。
前記直流電圧検出部にて検出した直流電圧の電圧値が直流下限電圧未満である場合、前記遮断スイッチを開く低電圧遮断制御部を備え、
前記判定部は、
前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１低電圧閾値以上であるとき、遮断解除可能と判定し、前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が全波整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第２低電圧閾値以上であるとき、遮断解除可能と判定する請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が倍電圧整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１交流下限電圧未満であるとき、前記遮断スイッチを開く第１低電圧遮断制御部と、
前記スイッチによって前記整流回路の整流方式が全波整流に切り替えられている場合、前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第２交流下限電圧未満であるとき、前記遮断スイッチを開く第２低電圧遮断制御部と
を備える請求項３に記載の電源装置。
前記スイッチは手動式である
請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の電源装置。
前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が第１電圧範囲内であるか否かを判定する第１電圧範囲判定部と、
前記交流電圧検出部にて検出した交流電圧の電圧値が前記第１電圧範囲より高電圧の第２電圧範囲内であるか否かを第２電圧範囲判定部と、
交流電圧の電圧値が前記第１電圧範囲判定部にて第１電圧範囲内であると判定された場合、前記スイッチを倍電圧整流に切り替え、交流電圧の電圧値が前記第２電圧範囲判定部にて第２電圧範囲内であると判定された場合、前記スイッチを全波整流に切り替える整流方式切替制御部と
を備える請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の電源装置。