電力調整装置
【課題】電圧ドロップが発生しても、不要な零クロス信号の出力を防止する。
【解決手段】交流電源電圧の零クロス信号を出力する零クロス信号出力回路１６と、零クロス信号に基づき生成した三角波信号及び温度調整信号に基づき位相制御信号を出力する位相制御回路１７と、位相制御信号のトリガ信号に対応した負荷電流を出力するトライアック１９とを有し、零クロス信号出力回路は、＋電位から−電位への交流電源電圧がマイナス側設定電圧閾値以下になると、零クロス信号の出力を開始し、−電位から＋電位への極性反転電圧がプラス側設定電圧閾値以上になると、その出力を終了すると共に、＋電位から−電位への極性反転電圧がマイナス側設定電圧閾値以下になると、零クロス信号の出力を開始し、−電位から＋電位への交流電源電圧がプラス側設定電圧閾値以上になると、その出力を終了する零クロス信号出力制御部３１を備えた。
【解決手段】交流電源電圧の零クロス信号を出力する零クロス信号出力回路１６と、零クロス信号に基づき生成した三角波信号及び温度調整信号に基づき位相制御信号を出力する位相制御回路１７と、位相制御信号のトリガ信号に対応した負荷電流を出力するトライアック１９とを有し、零クロス信号出力回路は、＋電位から−電位への交流電源電圧がマイナス側設定電圧閾値以下になると、零クロス信号の出力を開始し、−電位から＋電位への極性反転電圧がプラス側設定電圧閾値以上になると、その出力を終了すると共に、＋電位から−電位への極性反転電圧がマイナス側設定電圧閾値以下になると、零クロス信号の出力を開始し、−電位から＋電位への交流電源電圧がプラス側設定電圧閾値以上になると、その出力を終了する零クロス信号出力制御部３１を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば交流電源電圧の位相を制御して所望の負荷電流を出力する電力調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来の電力調整装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【０００３】
図６に示す従来の電力調整装置１００は、交流電源２及び負荷回路３間に配置し、入力端子１０１を通じて交流電源２からの交流電源電圧の位相を制御して、温度調節器４の温度調整信号に応じて、負荷回路３内部の負荷電源３Ａ（交流電源２）の交流電源電圧分の所望の負荷電流を、出力端子１０２を通じて負荷回路３内部の負荷３Ｂに供給出力するものである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
電力調整装置１００は、入力端子１０１を通じて交流電源２からの交流電源電圧をトランス出力するトランス回路１０３と、このトランス回路１０３にてトランス出力したプラス／マイナスの両側出力電圧を全波整流する全波整流回路１０４と、この全波整流回路１０４にて全波整流した両側出力電圧、すなわち全波整流電圧に基づき、電力調整装置１００全体に電力を供給する電源回路１０５と、全波整流回路１０４からの全波整流電圧に基づき、交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力回路１０６と、この零クロス信号出力回路１０６からの零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び、温度調節器４の４ｍＡ〜２０ｍＡの温度調整信号に基づき、交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御回路１０７と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ回路１０８と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するトライアック１０９と、この負荷電流の過電圧を抑制し、この負荷電流を、出力端子１０２を通じて負荷回路３に出力するスナバ回路１１０と、交流電源２の電源周波数を判定する周波数判定回路１１１とを有している。
【０００５】
図７は交流電源電圧から所望の負荷電流を生成出力するまでの電力調整装置１００の処理動作を示すタイミングチャートである。
【０００６】
全波整流回路１０４は、入力端子１０１を通じて交流電源２から交流電源電圧（両側出力電圧）Ａを全波整流して全波整流電圧Ｂを生成することになる。
【０００７】
零クロス信号出力回路１０６は、周波数判定回路１１１の周波数判定結果を使用し、この全波整流電圧Ｂの内、高電位から低電位に移行する全波整流電圧Ｂが零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、零クロス信号Ｃの出力を開始し、その全波整流電圧Ｂの内、低電位から高電位に移行する全波整流電圧Ｂがプラス側固定電圧閾値以上になると、零クロス信号Ｃの出力を終了することになる。
【０００８】
また、位相制御回路１０７は、零クロス信号Ｃをトリガにして抵抗及びコンデンサ等で構成する充放電回路で交流電源電圧の半サイクル毎に三角波信号を生成するものであって、零クロス信号Ｃの出力終了タイミングに応じて三角波信号Ｄの生成を開始し、次の零クロス信号Ｃの出力開始タイミングに応じて三角波信号Ｄの生成を終了することで三角波信号Ｄを生成出力し、周波数判定回路１１１の周波数判定結果を使用し、この三角波信号Ｄ及び温度調節器４の温度調整信号Ｅの交点の時間幅に相当する位相制御信号Ｆを出力することになる。
【０００９】
さらに、トリガ回路１０８は、位相制御信号Ｆに対応したトリガ信号Ｇを出力する。その結果、トライアック１０９は、トリガ信号Ｇに対応する負荷電流Ｈを出力することになる。尚、負荷電流Ｈの出力量は、温度調節器４の温度調整信号Ｅに応じて所望の出力量を調整するものである。
【００１０】
このように従来の電力調整装置１００によれば、安定した交流電源電圧Ａを全波整流した全波整流電圧Ｂ及びプラス側固定電圧閾値に基づき零クロス信号Ｃを生成し、この零クロス信号Ｃに基づき三角波信号Ｄを生成し、この三角波信号Ｄを基準にして温度調節器４の温度調整信号Ｅに応じた位相制御信号Ｆを出力し、この位相制御信号Ｆに相当するトリガ信号Ｇに対応した交流電源電圧分の負荷電流Ｈを出力するようにしたので、安定した交流電源電圧Ａから、温度調節器４の温度調整信号Ｅに応じた所望負荷電流Ｈを負荷回路３に対して供給出力することができる。
【特許文献１】特開２００５−３４６４７５号公報（段落番号「００５４」〜「００５７」及び図１８及び図１９参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来の電力調整装置１００においては、零クロス信号出力回路１０６にて、全波整流電圧Ｂの内、高電位から低電位に移行する全波整流電圧Ｂがプラス側固定電圧閾値以下になると、零クロス信号Ｃの出力を開始し、全波整流電圧Ｂの内、低電位から高電位に移行する全波整流電圧Ｂがプラス側固定電圧閾値以上になると、零クロス信号Ｃの出力を終了することで零クロス信号Ｃを生成し、この零クロス信号Ｃに基づき、位相制御の基準となる三角波信号Ｄを生成することになるが、例えば海外のように交流電源２の交流電源電圧が不安定な地域の場合、図８に示すように、例えば電圧歪やノイズの影響で交流電源電圧Ａに大きな電圧ドロップαが発生し、この電圧ドロップαの発生で全波整流電圧Ｂがプラス側固定電圧閾値を下回ると、真の零クロス信号Ｃの出力タイミング以外のタイミングで不要な零クロス信号βを出力してしまうため、この不要な零クロス信号βの影響で交流電源電圧の半サイクル期間で複数の三角波信号が生成されてしまい、この三角波信号の乱れで正常な位相制御を行うことができず、その結果、温度調整信号Ｅに応じた所望負荷電流Ｈの出力量を得ることができなくなる。
【００１２】
また、交流電源電圧の電圧ドロップαに考慮して、単にプラス側固定電圧閾値を下げることも考えられるが、このプラス側固定電圧閾値を下げ過ぎると、零クロス信号の時間幅が極端に狭くなり、次の交流電源電圧の半サイクルが全ＯＮしてしまう転流時の誤点弧が発生する虞がある。
【００１３】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、交流電源電圧の電圧歪やノイズ影響で電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる電力調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の電力調整装置は、交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力手段と、この零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び指令信号に基づき、前記交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御手段と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するスイッチング制御素子とを有する電力調整装置であって、前記零クロス信号出力手段は、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了する零クロス信号出力制御手段を有するようにした。
【００１５】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了するようにしたので、前記交流電源電圧に電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の電力調整装置は、前記零クロス信号出力制御手段が、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になったか否かを判定すると共に、前記交流電源電圧の内、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になったか否かを判定する電圧判定手段と、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になったか否かを判定すると共に、前記極性反転電圧の内、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になったか否かを判定する極性反転電圧判定手段と、前記電圧判定手段にて前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、第１コンパレート信号の出力を開始し、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記第１コンパレート信号の出力を終了する第１コンパレート信号出力手段と、前記極性反転電圧判定手段にて前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、第２コンパレート信号の出力を終了し、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記第２コンパレート信号の出力を開始する第２コンパレート信号出力手段とを有し、前記第１コンパレート信号の出力と前記第２コンパレート信号の出力とのＡＮＤ条件で前記零クロス信号を出力するようにしても良い。
【００１７】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記電圧判定手段にて前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、第１コンパレート信号の出力を開始し、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記第１コンパレート信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧判定手段にて前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、第２コンパレート信号の出力を終了し、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記第２コンパレート信号の出力を開始し、前記第１コンパレート信号の出力と前記第２コンパレート信号の出力とのＡＮＤ条件で前記零クロス信号を出力するようにしたので、前記交流電源電圧に電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の電力調整装置は、前記零クロス信号出力手段が、前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了する修正用零クロス信号出力制御手段を有し、前記位相制御手段は、前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成する三角波信号生成手段を有するようにしても良い。
【００１９】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了し、前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成するようにしたので、零クロス信号が真の零クロスタイミングよりも若干遅れたタイミングで生成されたとしても、全波整流電圧に基づく従来の零クロス信号、すなわち修正用零クロス信号を使用することで転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。
【００２０】
また、本発明の電力調整装置は、前記三角波信号生成手段が、前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を終了するようにしても良い。
【００２１】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて前記三角波信号の生成を終了するようにしたので、同三角波信号が真の零クロスタイミングを跨ぐことがないため、転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために本発明の電力調整装置は、交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力手段と、この零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び指令信号に基づき、前記交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御手段と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するスイッチング制御素子とを有する電力調整装置であって、前記零クロス信号出力手段は、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号としてプラス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１プラス側設定電圧閾値以上、かつ前記零位相付近の第２プラス側設定電圧閾値以上になると、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了すると共に、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号としてマイナス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１マイナス側設定電圧閾値以下、かつ前記零位相付近の第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了する零クロス信号出力制御手段を有し、この零クロス信号出力制御手段は、前記プラス電位側零クロス信号の出力終了後、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１プラス側設定電圧閾値及び前記第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止し、前記マイナス電位側零クロス信号の出力終了後、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１マイナス側設定電圧閾値及び前記第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止するようにした。
【００２３】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号としてプラス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１プラス側設定電圧閾値以上、かつ前記零位相付近の第２プラス側設定電圧閾値以上になると、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了すると共に、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号としてマイナス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１マイナス側設定電圧閾値以下、かつ前記零位相付近の第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了し、前記プラス電位側零クロス信号の出力終了後、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１プラス側設定電圧閾値及び前記第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止し、前記マイナス電位側零クロス信号の出力終了後、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１マイナス側設定電圧閾値及び前記第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止するようにしたので、前記交流電源電圧にドロップ電圧が発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、零クロス信号の出力終了後、次の零クロス信号の出力が終了するまで設定電圧閾値の極性を逆にすることで不要な零クロス信号の出力を確実に防止し、交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望負荷電流を出力することができる。
【００２４】
また、本発明の電力調整装置は、前記零クロス信号出力手段が、前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了する修正用零クロス信号出力制御手段を有し、前記位相制御手段は、前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成する三角波信号生成手段を有するようにしても良い。
【００２５】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了し、前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成するようにしたので、零クロス信号が真の零クロスタイミングよりも若干遅れたタイミングで生成されたとしても、全波整流電圧に基づく従来の零クロス信号、すなわち修正用零クロス信号を使用することで転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。
【００２６】
また、本発明の電力調整装置は、前記三角波信号生成手段が、前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を終了するようにしても良い。
【００２７】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて前記三角波信号の生成を終了するようにしたので、同三角波信号が真の零クロスタイミングを跨ぐことがないため、転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
上記のように構成された本発明の電力調整装置によれば、交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了するようにしたので、前記交流電源電圧に電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態に関わる電力調整装置について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す電力調整装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【００３０】
図１に示す電力調整装置１は、交流電源２及び負荷回路３間に配置し、入力端子１１を通じて交流電源２からの交流電源電圧の位相を制御して、温度調節器４の温度調整信号に応じて、負荷回路３内部の負荷電源３Ａ（交流電源２）の交流電源電圧分の所望の負荷電流を、出力端子１２を通じて負荷回路３内部の負荷３Ｂに供給出力するものである。
【００３１】
電力調整装置１は、入力端子１１を通じて交流電源２からの交流電源電圧をトランス出力するトランス回路１３と、このトランス回路１３にてトランス出力したプラス／マイナスの両側出力電圧を全波整流する全波整流回路１４と、この全波整流回路１４にて全波整流した両側出力電圧、すなわち全波整流電圧に基づき、電力調整装置１全体に電力を供給する電源回路１５と、交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力回路１６と、この零クロス信号出力回路１６からの零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び、温度調節器４の４ｍＡ〜２０ｍＡの温度調整信号に基づき、交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御回路１７と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ回路１８と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するトライアック１９と、この負荷電流の過電圧を抑制し、同負荷電流を、出力端子１２を通じて負荷回路３に出力するスナバ回路２０と、交流電源２の電源周波数を判定する周波数判定回路２１とを有している。
【００３２】
図２は第１の実施の形態に関わる零クロス信号出力回路１６内部の概略構成を示すブロック図である。
【００３３】
図２に示す零クロス信号出力回路１６は、トランス回路１３の出力電圧に基づき、交流電源電圧の零クロス信号の出力開始タイミング及び出力終了タイミングを駆動制御する零クロス信号出力制御部３１と、全波整流回路１４の出力電圧、すなわち全波整流電圧に基づき、交流電源電圧の修正用零クロス信号の出力開始タイミング及び出力終了タイミングを駆動制御する修正用零クロス信号出力制御部３２とを有している。
【００３４】
零クロス信号出力制御部３１は、交流電源電圧、すなわちトランス回路１３の出力電圧を零位相付近の設定電圧閾値で判定する電圧判定部３１Ａと、交流電源電圧の極性反転電圧、すなわちトランス回路１３の極性反転電圧を零位相付近の設定電圧閾値で判定する極性反転電圧判定部３１Ｂと、電圧判定部３１Ａの判定結果に基づき、第１コンパレート信号を出力する第１コンパレート信号出力部３１Ｃと、極性反転電圧判定部３１Ｂの判定結果に基づき、第２コンパレート信号を出力する第２コンパレート信号出力部３１Ｄと、第１コンパレート信号出力部３１Ｃの第１コンパレート信号出力及び第２コンパレート信号出力部３１Ｄの第２コンパレート信号出力のＡＮＤ条件で零クロス信号を出力するＡＮＤ回路３１Ｅとを有している。
【００３５】
電圧判定部３１Ａは、トランス回路１３の出力電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する出力電圧が零位相付近のマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になったか否かを判定すると共に、出力電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧が零位相付近のプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になったか否かを判定するものである。
【００３６】
極性反転電圧判定部３１Ｂは、トランス回路１３の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧が零位相付近のプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になったか否かを判定すると共に、極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する極性反転電圧が零位相付近のマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になったか否かを判定するものである。
【００３７】
第１コンパレート信号出力部３１Ｃは、電圧判定部３１Ａにてトランス回路１３の出力電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する出力電圧がマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第１コンパレート信号の出力を開始し、電圧判定部３１Ａにてトランス回路１３の出力電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧がプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第１コンパレート信号の出力を終了するものである。
【００３８】
第２コンパレート信号出力部３１Ｄは、極性反転電圧判定部３１Ｂにてトランス回路１３の極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する極性反転電圧がマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第２コンパレート信号の出力を開始し、極性反転電圧判定部３１Ｂにてトランス回路１３の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧がプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第２コンパレート信号の出力を終了するものである。
【００３９】
ＡＮＤ回路３１Ｅは、第１コンパレート信号出力部３１Ｃの第１コンパレート信号の出力及び第２コンパレート信号出力部３１Ｄの第２コンパレート信号の出力のＡＮＤ条件に応じて零クロス信号を出力するものである。
【００４０】
また、修正用零クロス信号出力制御部３２は、全波整流回路１４の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する全波整流電圧が零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する全波整流電圧がプラス側固定電圧閾値以上になると、修正用零クロス信号の出力を終了するものである。尚、この修正用零クロス信号出力制御部３２は、従来技術で説明した零クロス信号出力回路１０６に相当するものである。
【００４１】
位相制御回路１７は、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号及び修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号に基づき、位相制御の基準となる三角波信号を生成する三角波信号生成部１７Ａと、周波数判定回路２１の周波数判定結果を使用して、三角波信号生成部１７Ａにて生成した三角波信号及び、温度調節器４の温度調整信号の交点の時間幅に相当する位相制御信号を出力する位相制御部１７Ｂとを有している。
【００４２】
三角波信号生成部１７Ａは、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号及び修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号をトリガにして抵抗及びコンデンサ等で構成する充放電回路で交流電源電圧の半サイクル毎に三角波信号を生成するものであって、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号の出力終了タイミングに応じて三角波信号の生成を開始し、修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて三角波信号の生成を終了することで、三角波信号を生成するものである。尚、三角波信号生成部１７Ａで零クロス信号及び修正用零クロス信号を使用する理由は、零クロス信号出力制御部３１で出力した零クロス信号は真の零クロスタイミングを若干過ぎたタイミングで出力することになるため、そのまま、この零クロス信号の出力開始タイミングに応じて三角波信号の生成を開始し、次の零クロス信号の出力終了タイミングで三角波信号の生成を終了すると、同三角波信号が真の零クロスタイミングを跨いで転流時の誤点弧を発生する虞があるため、三角波信号の生成を終了するタイミングは、真の零クロスタイミングよりも約０．３ｍ〜０．５ｍ秒程度早い、修正用零クロス信号の出力開始タイミングを利用し、同三角波信号が真の零クロスタイミングを跨がないようにして転流時の誤点弧を確実に防止したものである。
【００４３】
トリガ回路１８は、位相制御回路１７の位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するものである。
【００４４】
トライアック１９は、トリガ信号に対応する負荷電流を出力し、スナバ回路２０にて同負荷電流の過電圧を抑制し、この過電圧を抑制した負荷電流を、出力端子１２を通じて負荷回路３に供給出力するものである。尚、負荷電流の出力量は、温度調節器４の温度調整信号に応じて所望の出力量を調整するものである。
【００４５】
尚、請求項記載の電力調整装置は電力調整装置１、零クロス信号出力手段は零クロス信号出力回路１６、位相制御手段は位相制御回路１７、トリガ信号出力手段はトリガ回路１８、スイッチング制御素子はトライアック１９、零クロス信号出力制御手段は零クロス信号出力制御部３１、電圧判定手段は電圧判定部３１Ａ、極性反転電圧判定手段は極性反転電圧判定部３１Ｂ、第１コンパレート信号出力手段は第１コンパレート信号出力部３１Ｃ、第２コンパレート信号出力手段は第２コンパレート信号出力部３１Ｄ、修正用零クロス信号出力制御手段は修正用零クロス信号出力制御部３２、三角波信号生成手段は三角波信号生成部１７Ａに相当するものである。
【００４６】
次に第１の実施の形態を示す電力調整装置１の動作について説明する。図３は第１の実施の形態を示す電力調整装置１の交流電源電圧から三角波信号を生成出力するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【００４７】
交流電源２からの交流電源電圧に電圧ドロップαが発生したとする。
【００４８】
電圧判定部３１Ａは、交流電源２からの交流電源電圧Ｊに基づき、トランス回路１３を通じて出力電圧Ｋを得る。
【００４９】
また、同様に極性反転電圧判定部３１Ｂは、交流電源２からの交流電源電圧Ｊに基づき、トランス回路１３を通じて出力電圧Ｋの極性反転電圧Ｌを得る。
【００５０】
電圧判定部３１Ａは、トランス回路１３の出力電圧Ｋの内、プラス電位からマイナス電位に移行する出力電圧Ｋがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になったか否かを判定すると共に、マイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧Ｋがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になったか否かを判定する。
【００５１】
第１コンパレート信号出力部３１Ｃは、電圧判定部３１Ａにてプラス電位からマイナス電位に移行する出力電圧Ｋがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第１コンパレート信号Ｍの出力を開始し、電圧判定部３１Ａにてマイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧Ｋがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第１コンパレート信号Ｍの出力を終了することになる。
【００５２】
また、極性反転電圧判定部３１Ｂは、トランス回路１３の極性反転電圧Ｌの内、プラス電位からマイナス電位に移行する極性反転電圧Ｌがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になったか否かを判定すると共に、マイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧Ｌがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になったか否かを判定する。
【００５３】
第２コンパレート信号出力部３１Ｄは、極性反転電圧判定部３１Ｂにてプラス電位からマイナス電位に移行する極性反転電圧Ｌがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第２コンパレート信号Ｎの出力を開始し、極性反転電圧判定部３１Ｂにてマイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧Ｌがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第２コンパレート信号Ｎの出力を終了することになる。
【００５４】
ＡＮＤ回路３１Ｅは、第１コンパレート信号出力部３１Ｃの第１コンパレート信号Ｍの出力及び第２コンパレート信号出力部３１Ｄの第２コンパレート信号Ｎの出力がＡＮＤ条件で零クロス信号Ｐを出力することになる。その結果、交流電源電圧に電圧ドロップαが発生したとしても、電圧ドロップαの影響で不要な零クロス信号の出力を防止することができる。
【００５５】
また、修正用零クロス信号出力制御部３２は、従来技術でも説明した通り、全波整流回路１４の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する全波整流電圧が零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号Ｑの出力を開始し、全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する全波整流電圧がプラス側固定電圧閾値以上になると、修正用零クロス信号Ｑの出力を終了することになる。
【００５６】
そして、位相制御回路１７内部の三角波信号生成部１７Ａは、零クロス信号Ｐの出力終了タイミングに応じて三角波信号Ｒの生成を開始し、修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングに応じて三角波信号Ｒの生成を終了することで、交流電源電圧Ｊに電圧ドロップαが発生したとしても、その電圧ドロップαの影響を受けることくなく、正確な三角波信号Ｒを生成出力することになる。
【００５７】
その結果、位相制御回路１７内部の位相制御部１７Ｂは、三角波信号生成部１７Ａにて生成した三角波信号Ｒ及び温度調節器４の温度調整信号に基づき、位相制御信号を出力し、トリガ回路１８を通じて位相制御信号に対応したトリガ信号を出力することになる。そして、トライアック１９は、トリガ信号に応じて所望負荷電流を、出力端子１３を通じて負荷回路３に対して供給出力することになる。
【００５８】
第１の実施の形態によれば、電圧判定部３１Ａにてプラス電位からマイナス電位に移行するトランス回路１３の出力電圧Ｋがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第１コンパレート信号Ｍの出力を開始し、マイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧Ｋがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第１コンパレート信号Ｍの出力を終了すると共に、極性電圧判定部３１Ｂにてプラス電位からマイナス電位に移行する、出力電圧Ｋの極性反転電圧Ｌがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第２コンパレート信号Ｎの出力を開始し、マイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧Ｌがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第２コンパレート信号Ｎの出力を終了し、第１コンパレート信号Ｍの出力と第２コンパレート信号Ｎの出力とのＡＮＤ条件で、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号Ｐを出力するようにしたので、交流電源電圧Ｊに電圧ドロップαが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧Ｊの正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる。
【００５９】
また、第１の実施の形態によれば、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号Ｐの出力終了タイミングに応じて三角波信号Ｒの生成を開始し、修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングに応じて三角波信号Ｒの生成を終了し、三角波信号Ｒを生成出力するようにしたので、零クロス信号Ｐが真の零クロスタイミングよりも若干遅れたタイミングで生成されたとしても、全波整流電圧に基づく従来の零クロス信号、すなわち修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングを使用することで、三角波信号Ｒが真の零クロスタイミングを跨ぐことがないため、転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。その結果、交流電源電圧Ｊに電圧ドロップαが発生したとしても、この電圧ドロップαの影響を受けることなく、交流電源電圧Ｊの正常な位相制御を確保して所望負荷電流を出力することができる。
【００６０】
尚、上記第１の実施の形態においては、電圧判定部３１Ａ、極性反転電圧判定部３１Ｂ、第１コンパレート信号出力部３１Ｃ、第２コンパレート信号出力部３１Ｄ及びＡＮＤ回路３１Ｅで構成する零クロス信号出力制御部３１を使用して、第１コンパレート信号Ｍ及び第２コンパレート信号ＮのＡＮＤ条件で零クロス信号Ｐを出力するようにしたが、次に説明する零クロス信号出力制御部を使用するようにして良く、この場合の実施の形態につき、第２の実施の形態として説明する。
【００６１】
（実施の形態２）
図４は第２の実施の形態を示す電力調整装置１の要部である零クロス信号出力回路１６Ａ及び位相制御回路１７内部の概略構成を示すブロック図、図５は第２の実施の形態を示す電力調整装置１の交流電源電圧から零クロス信号を生成出力するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。尚、図１に示す電力調整装置１と同一の構成については同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【００６２】
図４に示す零クロス信号出力回路１６Ａ内部の零クロス信号出力制御部４１は、図５に示すように、トランス回路１３の両側出力電圧Ｓの内、マイナス電位からプラス電位に移行する両側出力電圧Ｓが零位相付近の第１プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を開始し、第１プラス側設定電圧閾値以上、かつ零位相付近の第２プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了すると共に、トランス回路１３の両側出力電圧Ｓの内、プラス電位からマイナス電位に移行する両側出力電圧Ｓが零位相付近の第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を開始し、第１マイナス側設定電圧閾値以下、かつ零位相付近の第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了するものである。
【００６３】
また、零クロス信号出力制御部４１は、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力終了後、次のマイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了するまで第１プラス側設定電圧閾値及び第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止すると共に、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力終了後、次のプラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了するまで第１マイナス側設定電圧閾値及び第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止するものである。
【００６４】
また、零クロス信号出力制御部４１は、マイナス電位側零クロス信号Ｕを極性反転出力し、この極性反転出力とプラス電位側零クロス信号Ｔを零クロス信号Ｖとして出力するものである。
【００６５】
尚、請求項記載の零クロス信号出力制御手段は零クロス信号出力制御部４１に相当するものである。
【００６６】
次に第２の実施の形態を示す電力調整装置１の動作につき、図５に基づき説明する。
【００６７】
交流電源２からの交流電源電圧Ｓに電圧ドロップαが発生したとする。
【００６８】
零クロス信号出力制御部４１は、トランス回路１３の両側出力電圧Ｓの内、マイナス電位からプラス電位に移行する両側出力電圧Ｓが第１プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を開始し、同両側出力電圧Ｓが第２プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了することになる。
【００６９】
尚、零クロス信号出力制御部４１では、マイナス電位からプラス電位に移行する両側出力電圧Ｓに基づきプラス電位側零クロス信号Ｔの出力終了後、次のマイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了するまで第１プラス側設定電圧閾値及び第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止する、すなわち、第１マイナス側設定電圧閾値及び第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作のみを実行することになる。その結果、交流電源電圧Ｓに電圧ドロップαが発生したとしても、電圧ドロップαの影響で不要な零クロス信号の出力を防止することができる。
【００７０】
また、零クロス信号出力制御部４１は、トランス回路１３の両側出力電圧Ｓの内、プラス電位からマイナス電位に移行する両側出力電圧Ｓが第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を開始し、同両側出力電圧Ｓが第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了することになる。
【００７１】
尚、零クロス信号出力制御部４１では、プラス電位からマイナス電位に移行する両側出力電圧Ｓに基づきマイナス電位側零クロス信号Ｕの出力終了後、次のプラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了するまで第１マイナス側設定電圧閾値及び第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止する、すなわち、第１プラス側設定電圧閾値及び第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作のみを実行することとなる。その結果、交流電源電圧Ｓに電圧ドロップαが発生したとしても、電圧ドロップαの影響で不要な零クロス信号の出力を防止することができる。
【００７２】
そして、零クロス信号出力制御部４１は、マイナス電位側零クロス信号Ｕの極性を反転することで、この極性反転したマイナス側零クロス信号Ｕ及びプラス側零クロス信号Ｔで交流電源電圧に対応した零クロス信号Ｖを出力することになる。
【００７３】
その結果、位相制御回路１７の三角波信号生成部１７Ａは、零クロス信号Ｖの出力終了タイミングに応じて三角波信号の生成を開始し、修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて三角波信号の生成を終了し、三角波信号を生成することになる。そして、位相制御回路１７内部の位相制御部１７Ｂは、三角波信号生成部１７Ａにて生成した三角波信号及び温度調節器４の温度調整信号に基づき、位相制御信号を出力し、トリガ回路１８を通じて位相制御信号に対応したトリガ信号を出力することになる。その結果、トライアック１９は、トリガ信号に応じて所望負荷電流を、出力端子１３を通じて負荷回路３に対して供給出力することになる。
【００７４】
第２の実施の形態によれば、マイナス電位からプラス電位に移行するトランス回路１３の両側出力電圧Ｓが第１プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を開始し、同両側出力電圧Ｓが第２プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了すると共に、プラス電位からマイナス電位に移行する両側出力電圧Ｓが第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を開始し、同両側出力電圧Ｓが第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了し、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力及び、マイナス電位側零クロス信号Ｕの極性反転出力を零クロス信号Ｖとして出力すると共に、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力終了後、次のマイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了するまで第１プラス側設定電圧閾値及び第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止し、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力終了後、次のプラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了するまで第１マイナス側設定電圧閾値及び第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止するようにしたので、交流電源電圧に電圧ドロップαが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、零クロス信号Ｖの出力終了後、次の零クロス信号Ｖの出力が終了するまで設定電圧閾値の極性を逆にすることで不要な零クロス信号の出力を確実に防止し、交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望負荷電流を出力することができる。
【００７５】
さらに、第２の実施の形態によれば、零クロス信号出力制御回路４１の零クロス信号Ｖの出力終了タイミングに応じて三角波信号の生成を開始し、修正用零クロス信号出力制御回路３２の修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングに応じて三角波信号の生成を終了し、三角波信号を生成するようにしたので、零クロス信号Ｖが真の零クロスタイミングよりも若干遅れたタイミングで生成されたとしても、全波整流電圧に基づく従来の零クロス信号、すなわち修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングを使用することで、三角波信号が真の零クロスタイミングを跨ぐことがないため、転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。その結果、交流電源電圧Ｊに電圧ドロップαが発生したとしても、この電圧ドロップαの影響を受けることなく、交流電源電圧Ｊの正常な位相制御を確保して所望負荷電流を出力することができる。
【００７６】
尚、上記実施の形態においては、スイッチング制御素子としてトライアック１９を使用した例について説明したが、サイリスタを使用したとしても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の電力調整装置によれば、交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する交流電源電圧が零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了するようにしたので、前記交流電源電圧に電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができるため、例えば半導体製造工程でヒータを温度調整する温度調整システム内の電力調整装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電力調整装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態を示す電力調整装置の要部である零クロス信号出力回路及び位相制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態を示す電力調整装置内部の交流電源電圧から三角波信号を生成するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【図４】第２の実施の形態を示す電力調整装置の要部である零クロス信号出力回路及び位相制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施の形態を示す電力調整装置内部の交流電源電圧から零クロス信号を生成するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の電力調整装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】従来の電力調整装置内部の交流電源電圧から負荷電流を出力するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【図８】従来の電力調整装置内部の電圧ドロップ発生時の交流電源電圧から負荷電流を出力するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１ 電力調整装置
１６ 零クロス信号出力回路（零クロス信号出力手段）
１７ 位相制御回路（位相制御手段）
１７Ａ 三角波信号生成部（三角波信号生成手段）
１８ トリガ回路（トリガ信号出力手段）
１９ トライアック（スイッチング制御素子）
３１ 零クロス信号出力制御部（零クロス信号出力制御手段）
３１Ａ 電圧判定部（電圧判定手段）
３１Ｂ 極性反転電圧判定部（極性反転電圧判定手段）
３１Ｃ 第１コンパレート信号出力部（第１コンパレート信号出力手段）
３１Ｄ 第２コンパレート信号出力部（第２コンパレート信号出力手段）
３１Ｅ ＡＮＤ回路（零クロス信号出力制御手段）
３２ 修正用零クロス信号出力制御部（修正用零クロス信号出力制御手段）
４１ 零クロス信号出力制御部（零クロス信号出力制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば交流電源電圧の位相を制御して所望の負荷電流を出力する電力調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来の電力調整装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【０００３】
図６に示す従来の電力調整装置１００は、交流電源２及び負荷回路３間に配置し、入力端子１０１を通じて交流電源２からの交流電源電圧の位相を制御して、温度調節器４の温度調整信号に応じて、負荷回路３内部の負荷電源３Ａ（交流電源２）の交流電源電圧分の所望の負荷電流を、出力端子１０２を通じて負荷回路３内部の負荷３Ｂに供給出力するものである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
電力調整装置１００は、入力端子１０１を通じて交流電源２からの交流電源電圧をトランス出力するトランス回路１０３と、このトランス回路１０３にてトランス出力したプラス／マイナスの両側出力電圧を全波整流する全波整流回路１０４と、この全波整流回路１０４にて全波整流した両側出力電圧、すなわち全波整流電圧に基づき、電力調整装置１００全体に電力を供給する電源回路１０５と、全波整流回路１０４からの全波整流電圧に基づき、交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力回路１０６と、この零クロス信号出力回路１０６からの零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び、温度調節器４の４ｍＡ〜２０ｍＡの温度調整信号に基づき、交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御回路１０７と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ回路１０８と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するトライアック１０９と、この負荷電流の過電圧を抑制し、この負荷電流を、出力端子１０２を通じて負荷回路３に出力するスナバ回路１１０と、交流電源２の電源周波数を判定する周波数判定回路１１１とを有している。
【０００５】
図７は交流電源電圧から所望の負荷電流を生成出力するまでの電力調整装置１００の処理動作を示すタイミングチャートである。
【０００６】
全波整流回路１０４は、入力端子１０１を通じて交流電源２から交流電源電圧（両側出力電圧）Ａを全波整流して全波整流電圧Ｂを生成することになる。
【０００７】
零クロス信号出力回路１０６は、周波数判定回路１１１の周波数判定結果を使用し、この全波整流電圧Ｂの内、高電位から低電位に移行する全波整流電圧Ｂが零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、零クロス信号Ｃの出力を開始し、その全波整流電圧Ｂの内、低電位から高電位に移行する全波整流電圧Ｂがプラス側固定電圧閾値以上になると、零クロス信号Ｃの出力を終了することになる。
【０００８】
また、位相制御回路１０７は、零クロス信号Ｃをトリガにして抵抗及びコンデンサ等で構成する充放電回路で交流電源電圧の半サイクル毎に三角波信号を生成するものであって、零クロス信号Ｃの出力終了タイミングに応じて三角波信号Ｄの生成を開始し、次の零クロス信号Ｃの出力開始タイミングに応じて三角波信号Ｄの生成を終了することで三角波信号Ｄを生成出力し、周波数判定回路１１１の周波数判定結果を使用し、この三角波信号Ｄ及び温度調節器４の温度調整信号Ｅの交点の時間幅に相当する位相制御信号Ｆを出力することになる。
【０００９】
さらに、トリガ回路１０８は、位相制御信号Ｆに対応したトリガ信号Ｇを出力する。その結果、トライアック１０９は、トリガ信号Ｇに対応する負荷電流Ｈを出力することになる。尚、負荷電流Ｈの出力量は、温度調節器４の温度調整信号Ｅに応じて所望の出力量を調整するものである。
【００１０】
このように従来の電力調整装置１００によれば、安定した交流電源電圧Ａを全波整流した全波整流電圧Ｂ及びプラス側固定電圧閾値に基づき零クロス信号Ｃを生成し、この零クロス信号Ｃに基づき三角波信号Ｄを生成し、この三角波信号Ｄを基準にして温度調節器４の温度調整信号Ｅに応じた位相制御信号Ｆを出力し、この位相制御信号Ｆに相当するトリガ信号Ｇに対応した交流電源電圧分の負荷電流Ｈを出力するようにしたので、安定した交流電源電圧Ａから、温度調節器４の温度調整信号Ｅに応じた所望負荷電流Ｈを負荷回路３に対して供給出力することができる。
【特許文献１】特開２００５−３４６４７５号公報（段落番号「００５４」〜「００５７」及び図１８及び図１９参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来の電力調整装置１００においては、零クロス信号出力回路１０６にて、全波整流電圧Ｂの内、高電位から低電位に移行する全波整流電圧Ｂがプラス側固定電圧閾値以下になると、零クロス信号Ｃの出力を開始し、全波整流電圧Ｂの内、低電位から高電位に移行する全波整流電圧Ｂがプラス側固定電圧閾値以上になると、零クロス信号Ｃの出力を終了することで零クロス信号Ｃを生成し、この零クロス信号Ｃに基づき、位相制御の基準となる三角波信号Ｄを生成することになるが、例えば海外のように交流電源２の交流電源電圧が不安定な地域の場合、図８に示すように、例えば電圧歪やノイズの影響で交流電源電圧Ａに大きな電圧ドロップαが発生し、この電圧ドロップαの発生で全波整流電圧Ｂがプラス側固定電圧閾値を下回ると、真の零クロス信号Ｃの出力タイミング以外のタイミングで不要な零クロス信号βを出力してしまうため、この不要な零クロス信号βの影響で交流電源電圧の半サイクル期間で複数の三角波信号が生成されてしまい、この三角波信号の乱れで正常な位相制御を行うことができず、その結果、温度調整信号Ｅに応じた所望負荷電流Ｈの出力量を得ることができなくなる。
【００１２】
また、交流電源電圧の電圧ドロップαに考慮して、単にプラス側固定電圧閾値を下げることも考えられるが、このプラス側固定電圧閾値を下げ過ぎると、零クロス信号の時間幅が極端に狭くなり、次の交流電源電圧の半サイクルが全ＯＮしてしまう転流時の誤点弧が発生する虞がある。
【００１３】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、交流電源電圧の電圧歪やノイズ影響で電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる電力調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の電力調整装置は、交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力手段と、この零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び指令信号に基づき、前記交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御手段と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するスイッチング制御素子とを有する電力調整装置であって、前記零クロス信号出力手段は、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了する零クロス信号出力制御手段を有するようにした。
【００１５】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了するようにしたので、前記交流電源電圧に電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の電力調整装置は、前記零クロス信号出力制御手段が、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になったか否かを判定すると共に、前記交流電源電圧の内、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になったか否かを判定する電圧判定手段と、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になったか否かを判定すると共に、前記極性反転電圧の内、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になったか否かを判定する極性反転電圧判定手段と、前記電圧判定手段にて前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、第１コンパレート信号の出力を開始し、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記第１コンパレート信号の出力を終了する第１コンパレート信号出力手段と、前記極性反転電圧判定手段にて前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、第２コンパレート信号の出力を終了し、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記第２コンパレート信号の出力を開始する第２コンパレート信号出力手段とを有し、前記第１コンパレート信号の出力と前記第２コンパレート信号の出力とのＡＮＤ条件で前記零クロス信号を出力するようにしても良い。
【００１７】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記電圧判定手段にて前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、第１コンパレート信号の出力を開始し、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記第１コンパレート信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧判定手段にて前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、第２コンパレート信号の出力を終了し、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記第２コンパレート信号の出力を開始し、前記第１コンパレート信号の出力と前記第２コンパレート信号の出力とのＡＮＤ条件で前記零クロス信号を出力するようにしたので、前記交流電源電圧に電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の電力調整装置は、前記零クロス信号出力手段が、前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了する修正用零クロス信号出力制御手段を有し、前記位相制御手段は、前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成する三角波信号生成手段を有するようにしても良い。
【００１９】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了し、前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成するようにしたので、零クロス信号が真の零クロスタイミングよりも若干遅れたタイミングで生成されたとしても、全波整流電圧に基づく従来の零クロス信号、すなわち修正用零クロス信号を使用することで転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。
【００２０】
また、本発明の電力調整装置は、前記三角波信号生成手段が、前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を終了するようにしても良い。
【００２１】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて前記三角波信号の生成を終了するようにしたので、同三角波信号が真の零クロスタイミングを跨ぐことがないため、転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために本発明の電力調整装置は、交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力手段と、この零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び指令信号に基づき、前記交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御手段と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するスイッチング制御素子とを有する電力調整装置であって、前記零クロス信号出力手段は、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号としてプラス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１プラス側設定電圧閾値以上、かつ前記零位相付近の第２プラス側設定電圧閾値以上になると、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了すると共に、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号としてマイナス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１マイナス側設定電圧閾値以下、かつ前記零位相付近の第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了する零クロス信号出力制御手段を有し、この零クロス信号出力制御手段は、前記プラス電位側零クロス信号の出力終了後、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１プラス側設定電圧閾値及び前記第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止し、前記マイナス電位側零クロス信号の出力終了後、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１マイナス側設定電圧閾値及び前記第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止するようにした。
【００２３】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号としてプラス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１プラス側設定電圧閾値以上、かつ前記零位相付近の第２プラス側設定電圧閾値以上になると、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了すると共に、前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号としてマイナス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１マイナス側設定電圧閾値以下、かつ前記零位相付近の第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了し、前記プラス電位側零クロス信号の出力終了後、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１プラス側設定電圧閾値及び前記第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止し、前記マイナス電位側零クロス信号の出力終了後、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１マイナス側設定電圧閾値及び前記第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止するようにしたので、前記交流電源電圧にドロップ電圧が発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、零クロス信号の出力終了後、次の零クロス信号の出力が終了するまで設定電圧閾値の極性を逆にすることで不要な零クロス信号の出力を確実に防止し、交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望負荷電流を出力することができる。
【００２４】
また、本発明の電力調整装置は、前記零クロス信号出力手段が、前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了する修正用零クロス信号出力制御手段を有し、前記位相制御手段は、前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成する三角波信号生成手段を有するようにしても良い。
【００２５】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了し、前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成するようにしたので、零クロス信号が真の零クロスタイミングよりも若干遅れたタイミングで生成されたとしても、全波整流電圧に基づく従来の零クロス信号、すなわち修正用零クロス信号を使用することで転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。
【００２６】
また、本発明の電力調整装置は、前記三角波信号生成手段が、前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を終了するようにしても良い。
【００２７】
従って、本発明の電力調整装置によれば、前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて前記三角波信号の生成を終了するようにしたので、同三角波信号が真の零クロスタイミングを跨ぐことがないため、転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
上記のように構成された本発明の電力調整装置によれば、交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了するようにしたので、前記交流電源電圧に電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態に関わる電力調整装置について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す電力調整装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【００３０】
図１に示す電力調整装置１は、交流電源２及び負荷回路３間に配置し、入力端子１１を通じて交流電源２からの交流電源電圧の位相を制御して、温度調節器４の温度調整信号に応じて、負荷回路３内部の負荷電源３Ａ（交流電源２）の交流電源電圧分の所望の負荷電流を、出力端子１２を通じて負荷回路３内部の負荷３Ｂに供給出力するものである。
【００３１】
電力調整装置１は、入力端子１１を通じて交流電源２からの交流電源電圧をトランス出力するトランス回路１３と、このトランス回路１３にてトランス出力したプラス／マイナスの両側出力電圧を全波整流する全波整流回路１４と、この全波整流回路１４にて全波整流した両側出力電圧、すなわち全波整流電圧に基づき、電力調整装置１全体に電力を供給する電源回路１５と、交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力回路１６と、この零クロス信号出力回路１６からの零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び、温度調節器４の４ｍＡ〜２０ｍＡの温度調整信号に基づき、交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御回路１７と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ回路１８と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するトライアック１９と、この負荷電流の過電圧を抑制し、同負荷電流を、出力端子１２を通じて負荷回路３に出力するスナバ回路２０と、交流電源２の電源周波数を判定する周波数判定回路２１とを有している。
【００３２】
図２は第１の実施の形態に関わる零クロス信号出力回路１６内部の概略構成を示すブロック図である。
【００３３】
図２に示す零クロス信号出力回路１６は、トランス回路１３の出力電圧に基づき、交流電源電圧の零クロス信号の出力開始タイミング及び出力終了タイミングを駆動制御する零クロス信号出力制御部３１と、全波整流回路１４の出力電圧、すなわち全波整流電圧に基づき、交流電源電圧の修正用零クロス信号の出力開始タイミング及び出力終了タイミングを駆動制御する修正用零クロス信号出力制御部３２とを有している。
【００３４】
零クロス信号出力制御部３１は、交流電源電圧、すなわちトランス回路１３の出力電圧を零位相付近の設定電圧閾値で判定する電圧判定部３１Ａと、交流電源電圧の極性反転電圧、すなわちトランス回路１３の極性反転電圧を零位相付近の設定電圧閾値で判定する極性反転電圧判定部３１Ｂと、電圧判定部３１Ａの判定結果に基づき、第１コンパレート信号を出力する第１コンパレート信号出力部３１Ｃと、極性反転電圧判定部３１Ｂの判定結果に基づき、第２コンパレート信号を出力する第２コンパレート信号出力部３１Ｄと、第１コンパレート信号出力部３１Ｃの第１コンパレート信号出力及び第２コンパレート信号出力部３１Ｄの第２コンパレート信号出力のＡＮＤ条件で零クロス信号を出力するＡＮＤ回路３１Ｅとを有している。
【００３５】
電圧判定部３１Ａは、トランス回路１３の出力電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する出力電圧が零位相付近のマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になったか否かを判定すると共に、出力電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧が零位相付近のプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になったか否かを判定するものである。
【００３６】
極性反転電圧判定部３１Ｂは、トランス回路１３の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧が零位相付近のプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になったか否かを判定すると共に、極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する極性反転電圧が零位相付近のマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になったか否かを判定するものである。
【００３７】
第１コンパレート信号出力部３１Ｃは、電圧判定部３１Ａにてトランス回路１３の出力電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する出力電圧がマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第１コンパレート信号の出力を開始し、電圧判定部３１Ａにてトランス回路１３の出力電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧がプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第１コンパレート信号の出力を終了するものである。
【００３８】
第２コンパレート信号出力部３１Ｄは、極性反転電圧判定部３１Ｂにてトランス回路１３の極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する極性反転電圧がマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第２コンパレート信号の出力を開始し、極性反転電圧判定部３１Ｂにてトランス回路１３の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧がプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第２コンパレート信号の出力を終了するものである。
【００３９】
ＡＮＤ回路３１Ｅは、第１コンパレート信号出力部３１Ｃの第１コンパレート信号の出力及び第２コンパレート信号出力部３１Ｄの第２コンパレート信号の出力のＡＮＤ条件に応じて零クロス信号を出力するものである。
【００４０】
また、修正用零クロス信号出力制御部３２は、全波整流回路１４の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する全波整流電圧が零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する全波整流電圧がプラス側固定電圧閾値以上になると、修正用零クロス信号の出力を終了するものである。尚、この修正用零クロス信号出力制御部３２は、従来技術で説明した零クロス信号出力回路１０６に相当するものである。
【００４１】
位相制御回路１７は、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号及び修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号に基づき、位相制御の基準となる三角波信号を生成する三角波信号生成部１７Ａと、周波数判定回路２１の周波数判定結果を使用して、三角波信号生成部１７Ａにて生成した三角波信号及び、温度調節器４の温度調整信号の交点の時間幅に相当する位相制御信号を出力する位相制御部１７Ｂとを有している。
【００４２】
三角波信号生成部１７Ａは、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号及び修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号をトリガにして抵抗及びコンデンサ等で構成する充放電回路で交流電源電圧の半サイクル毎に三角波信号を生成するものであって、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号の出力終了タイミングに応じて三角波信号の生成を開始し、修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて三角波信号の生成を終了することで、三角波信号を生成するものである。尚、三角波信号生成部１７Ａで零クロス信号及び修正用零クロス信号を使用する理由は、零クロス信号出力制御部３１で出力した零クロス信号は真の零クロスタイミングを若干過ぎたタイミングで出力することになるため、そのまま、この零クロス信号の出力開始タイミングに応じて三角波信号の生成を開始し、次の零クロス信号の出力終了タイミングで三角波信号の生成を終了すると、同三角波信号が真の零クロスタイミングを跨いで転流時の誤点弧を発生する虞があるため、三角波信号の生成を終了するタイミングは、真の零クロスタイミングよりも約０．３ｍ〜０．５ｍ秒程度早い、修正用零クロス信号の出力開始タイミングを利用し、同三角波信号が真の零クロスタイミングを跨がないようにして転流時の誤点弧を確実に防止したものである。
【００４３】
トリガ回路１８は、位相制御回路１７の位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するものである。
【００４４】
トライアック１９は、トリガ信号に対応する負荷電流を出力し、スナバ回路２０にて同負荷電流の過電圧を抑制し、この過電圧を抑制した負荷電流を、出力端子１２を通じて負荷回路３に供給出力するものである。尚、負荷電流の出力量は、温度調節器４の温度調整信号に応じて所望の出力量を調整するものである。
【００４５】
尚、請求項記載の電力調整装置は電力調整装置１、零クロス信号出力手段は零クロス信号出力回路１６、位相制御手段は位相制御回路１７、トリガ信号出力手段はトリガ回路１８、スイッチング制御素子はトライアック１９、零クロス信号出力制御手段は零クロス信号出力制御部３１、電圧判定手段は電圧判定部３１Ａ、極性反転電圧判定手段は極性反転電圧判定部３１Ｂ、第１コンパレート信号出力手段は第１コンパレート信号出力部３１Ｃ、第２コンパレート信号出力手段は第２コンパレート信号出力部３１Ｄ、修正用零クロス信号出力制御手段は修正用零クロス信号出力制御部３２、三角波信号生成手段は三角波信号生成部１７Ａに相当するものである。
【００４６】
次に第１の実施の形態を示す電力調整装置１の動作について説明する。図３は第１の実施の形態を示す電力調整装置１の交流電源電圧から三角波信号を生成出力するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【００４７】
交流電源２からの交流電源電圧に電圧ドロップαが発生したとする。
【００４８】
電圧判定部３１Ａは、交流電源２からの交流電源電圧Ｊに基づき、トランス回路１３を通じて出力電圧Ｋを得る。
【００４９】
また、同様に極性反転電圧判定部３１Ｂは、交流電源２からの交流電源電圧Ｊに基づき、トランス回路１３を通じて出力電圧Ｋの極性反転電圧Ｌを得る。
【００５０】
電圧判定部３１Ａは、トランス回路１３の出力電圧Ｋの内、プラス電位からマイナス電位に移行する出力電圧Ｋがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になったか否かを判定すると共に、マイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧Ｋがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になったか否かを判定する。
【００５１】
第１コンパレート信号出力部３１Ｃは、電圧判定部３１Ａにてプラス電位からマイナス電位に移行する出力電圧Ｋがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第１コンパレート信号Ｍの出力を開始し、電圧判定部３１Ａにてマイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧Ｋがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第１コンパレート信号Ｍの出力を終了することになる。
【００５２】
また、極性反転電圧判定部３１Ｂは、トランス回路１３の極性反転電圧Ｌの内、プラス電位からマイナス電位に移行する極性反転電圧Ｌがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になったか否かを判定すると共に、マイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧Ｌがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になったか否かを判定する。
【００５３】
第２コンパレート信号出力部３１Ｄは、極性反転電圧判定部３１Ｂにてプラス電位からマイナス電位に移行する極性反転電圧Ｌがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第２コンパレート信号Ｎの出力を開始し、極性反転電圧判定部３１Ｂにてマイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧Ｌがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第２コンパレート信号Ｎの出力を終了することになる。
【００５４】
ＡＮＤ回路３１Ｅは、第１コンパレート信号出力部３１Ｃの第１コンパレート信号Ｍの出力及び第２コンパレート信号出力部３１Ｄの第２コンパレート信号Ｎの出力がＡＮＤ条件で零クロス信号Ｐを出力することになる。その結果、交流電源電圧に電圧ドロップαが発生したとしても、電圧ドロップαの影響で不要な零クロス信号の出力を防止することができる。
【００５５】
また、修正用零クロス信号出力制御部３２は、従来技術でも説明した通り、全波整流回路１４の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する全波整流電圧が零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号Ｑの出力を開始し、全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する全波整流電圧がプラス側固定電圧閾値以上になると、修正用零クロス信号Ｑの出力を終了することになる。
【００５６】
そして、位相制御回路１７内部の三角波信号生成部１７Ａは、零クロス信号Ｐの出力終了タイミングに応じて三角波信号Ｒの生成を開始し、修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングに応じて三角波信号Ｒの生成を終了することで、交流電源電圧Ｊに電圧ドロップαが発生したとしても、その電圧ドロップαの影響を受けることくなく、正確な三角波信号Ｒを生成出力することになる。
【００５７】
その結果、位相制御回路１７内部の位相制御部１７Ｂは、三角波信号生成部１７Ａにて生成した三角波信号Ｒ及び温度調節器４の温度調整信号に基づき、位相制御信号を出力し、トリガ回路１８を通じて位相制御信号に対応したトリガ信号を出力することになる。そして、トライアック１９は、トリガ信号に応じて所望負荷電流を、出力端子１３を通じて負荷回路３に対して供給出力することになる。
【００５８】
第１の実施の形態によれば、電圧判定部３１Ａにてプラス電位からマイナス電位に移行するトランス回路１３の出力電圧Ｋがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第１コンパレート信号Ｍの出力を開始し、マイナス電位からプラス電位に移行する出力電圧Ｋがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第１コンパレート信号Ｍの出力を終了すると共に、極性電圧判定部３１Ｂにてプラス電位からマイナス電位に移行する、出力電圧Ｋの極性反転電圧Ｌがマイナス側設定電圧閾値（−０．１Ｖ）以下になると、第２コンパレート信号Ｎの出力を開始し、マイナス電位からプラス電位に移行する極性反転電圧Ｌがプラス側設定電圧閾値（＋４．７Ｖ）以上になると、第２コンパレート信号Ｎの出力を終了し、第１コンパレート信号Ｍの出力と第２コンパレート信号Ｎの出力とのＡＮＤ条件で、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号Ｐを出力するようにしたので、交流電源電圧Ｊに電圧ドロップαが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧Ｊの正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができる。
【００５９】
また、第１の実施の形態によれば、零クロス信号出力制御部３１の零クロス信号Ｐの出力終了タイミングに応じて三角波信号Ｒの生成を開始し、修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングに応じて三角波信号Ｒの生成を終了し、三角波信号Ｒを生成出力するようにしたので、零クロス信号Ｐが真の零クロスタイミングよりも若干遅れたタイミングで生成されたとしても、全波整流電圧に基づく従来の零クロス信号、すなわち修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングを使用することで、三角波信号Ｒが真の零クロスタイミングを跨ぐことがないため、転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。その結果、交流電源電圧Ｊに電圧ドロップαが発生したとしても、この電圧ドロップαの影響を受けることなく、交流電源電圧Ｊの正常な位相制御を確保して所望負荷電流を出力することができる。
【００６０】
尚、上記第１の実施の形態においては、電圧判定部３１Ａ、極性反転電圧判定部３１Ｂ、第１コンパレート信号出力部３１Ｃ、第２コンパレート信号出力部３１Ｄ及びＡＮＤ回路３１Ｅで構成する零クロス信号出力制御部３１を使用して、第１コンパレート信号Ｍ及び第２コンパレート信号ＮのＡＮＤ条件で零クロス信号Ｐを出力するようにしたが、次に説明する零クロス信号出力制御部を使用するようにして良く、この場合の実施の形態につき、第２の実施の形態として説明する。
【００６１】
（実施の形態２）
図４は第２の実施の形態を示す電力調整装置１の要部である零クロス信号出力回路１６Ａ及び位相制御回路１７内部の概略構成を示すブロック図、図５は第２の実施の形態を示す電力調整装置１の交流電源電圧から零クロス信号を生成出力するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。尚、図１に示す電力調整装置１と同一の構成については同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【００６２】
図４に示す零クロス信号出力回路１６Ａ内部の零クロス信号出力制御部４１は、図５に示すように、トランス回路１３の両側出力電圧Ｓの内、マイナス電位からプラス電位に移行する両側出力電圧Ｓが零位相付近の第１プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を開始し、第１プラス側設定電圧閾値以上、かつ零位相付近の第２プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了すると共に、トランス回路１３の両側出力電圧Ｓの内、プラス電位からマイナス電位に移行する両側出力電圧Ｓが零位相付近の第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を開始し、第１マイナス側設定電圧閾値以下、かつ零位相付近の第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了するものである。
【００６３】
また、零クロス信号出力制御部４１は、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力終了後、次のマイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了するまで第１プラス側設定電圧閾値及び第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止すると共に、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力終了後、次のプラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了するまで第１マイナス側設定電圧閾値及び第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止するものである。
【００６４】
また、零クロス信号出力制御部４１は、マイナス電位側零クロス信号Ｕを極性反転出力し、この極性反転出力とプラス電位側零クロス信号Ｔを零クロス信号Ｖとして出力するものである。
【００６５】
尚、請求項記載の零クロス信号出力制御手段は零クロス信号出力制御部４１に相当するものである。
【００６６】
次に第２の実施の形態を示す電力調整装置１の動作につき、図５に基づき説明する。
【００６７】
交流電源２からの交流電源電圧Ｓに電圧ドロップαが発生したとする。
【００６８】
零クロス信号出力制御部４１は、トランス回路１３の両側出力電圧Ｓの内、マイナス電位からプラス電位に移行する両側出力電圧Ｓが第１プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を開始し、同両側出力電圧Ｓが第２プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了することになる。
【００６９】
尚、零クロス信号出力制御部４１では、マイナス電位からプラス電位に移行する両側出力電圧Ｓに基づきプラス電位側零クロス信号Ｔの出力終了後、次のマイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了するまで第１プラス側設定電圧閾値及び第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止する、すなわち、第１マイナス側設定電圧閾値及び第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作のみを実行することになる。その結果、交流電源電圧Ｓに電圧ドロップαが発生したとしても、電圧ドロップαの影響で不要な零クロス信号の出力を防止することができる。
【００７０】
また、零クロス信号出力制御部４１は、トランス回路１３の両側出力電圧Ｓの内、プラス電位からマイナス電位に移行する両側出力電圧Ｓが第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を開始し、同両側出力電圧Ｓが第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了することになる。
【００７１】
尚、零クロス信号出力制御部４１では、プラス電位からマイナス電位に移行する両側出力電圧Ｓに基づきマイナス電位側零クロス信号Ｕの出力終了後、次のプラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了するまで第１マイナス側設定電圧閾値及び第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止する、すなわち、第１プラス側設定電圧閾値及び第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作のみを実行することとなる。その結果、交流電源電圧Ｓに電圧ドロップαが発生したとしても、電圧ドロップαの影響で不要な零クロス信号の出力を防止することができる。
【００７２】
そして、零クロス信号出力制御部４１は、マイナス電位側零クロス信号Ｕの極性を反転することで、この極性反転したマイナス側零クロス信号Ｕ及びプラス側零クロス信号Ｔで交流電源電圧に対応した零クロス信号Ｖを出力することになる。
【００７３】
その結果、位相制御回路１７の三角波信号生成部１７Ａは、零クロス信号Ｖの出力終了タイミングに応じて三角波信号の生成を開始し、修正用零クロス信号出力制御部３２の修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて三角波信号の生成を終了し、三角波信号を生成することになる。そして、位相制御回路１７内部の位相制御部１７Ｂは、三角波信号生成部１７Ａにて生成した三角波信号及び温度調節器４の温度調整信号に基づき、位相制御信号を出力し、トリガ回路１８を通じて位相制御信号に対応したトリガ信号を出力することになる。その結果、トライアック１９は、トリガ信号に応じて所望負荷電流を、出力端子１３を通じて負荷回路３に対して供給出力することになる。
【００７４】
第２の実施の形態によれば、マイナス電位からプラス電位に移行するトランス回路１３の両側出力電圧Ｓが第１プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を開始し、同両側出力電圧Ｓが第２プラス側設定電圧閾値以上になると、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了すると共に、プラス電位からマイナス電位に移行する両側出力電圧Ｓが第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を開始し、同両側出力電圧Ｓが第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了し、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力及び、マイナス電位側零クロス信号Ｕの極性反転出力を零クロス信号Ｖとして出力すると共に、プラス電位側零クロス信号Ｔの出力終了後、次のマイナス電位側零クロス信号Ｕの出力を終了するまで第１プラス側設定電圧閾値及び第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止し、マイナス電位側零クロス信号Ｕの出力終了後、次のプラス電位側零クロス信号Ｔの出力を終了するまで第１マイナス側設定電圧閾値及び第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止するようにしたので、交流電源電圧に電圧ドロップαが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、零クロス信号Ｖの出力終了後、次の零クロス信号Ｖの出力が終了するまで設定電圧閾値の極性を逆にすることで不要な零クロス信号の出力を確実に防止し、交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望負荷電流を出力することができる。
【００７５】
さらに、第２の実施の形態によれば、零クロス信号出力制御回路４１の零クロス信号Ｖの出力終了タイミングに応じて三角波信号の生成を開始し、修正用零クロス信号出力制御回路３２の修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングに応じて三角波信号の生成を終了し、三角波信号を生成するようにしたので、零クロス信号Ｖが真の零クロスタイミングよりも若干遅れたタイミングで生成されたとしても、全波整流電圧に基づく従来の零クロス信号、すなわち修正用零クロス信号Ｑの出力開始タイミングを使用することで、三角波信号が真の零クロスタイミングを跨ぐことがないため、転流時の誤点弧の発生を確実に防止することができる。その結果、交流電源電圧Ｊに電圧ドロップαが発生したとしても、この電圧ドロップαの影響を受けることなく、交流電源電圧Ｊの正常な位相制御を確保して所望負荷電流を出力することができる。
【００７６】
尚、上記実施の形態においては、スイッチング制御素子としてトライアック１９を使用した例について説明したが、サイリスタを使用したとしても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の電力調整装置によれば、交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する交流電源電圧が零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了するようにしたので、前記交流電源電圧に電圧ドロップが発生したとしても、転流時の誤点弧の発生を確実に防止しながら、不要な零クロス信号の出力を確実に防止して交流電源電圧の正常な位相制御を確保し、その結果、所望の負荷電流量を得ることができるため、例えば半導体製造工程でヒータを温度調整する温度調整システム内の電力調整装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電力調整装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態を示す電力調整装置の要部である零クロス信号出力回路及び位相制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態を示す電力調整装置内部の交流電源電圧から三角波信号を生成するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【図４】第２の実施の形態を示す電力調整装置の要部である零クロス信号出力回路及び位相制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施の形態を示す電力調整装置内部の交流電源電圧から零クロス信号を生成するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の電力調整装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】従来の電力調整装置内部の交流電源電圧から負荷電流を出力するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【図８】従来の電力調整装置内部の電圧ドロップ発生時の交流電源電圧から負荷電流を出力するまでの処理動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１ 電力調整装置
１６ 零クロス信号出力回路（零クロス信号出力手段）
１７ 位相制御回路（位相制御手段）
１７Ａ 三角波信号生成部（三角波信号生成手段）
１８ トリガ回路（トリガ信号出力手段）
１９ トライアック（スイッチング制御素子）
３１ 零クロス信号出力制御部（零クロス信号出力制御手段）
３１Ａ 電圧判定部（電圧判定手段）
３１Ｂ 極性反転電圧判定部（極性反転電圧判定手段）
３１Ｃ 第１コンパレート信号出力部（第１コンパレート信号出力手段）
３１Ｄ 第２コンパレート信号出力部（第２コンパレート信号出力手段）
３１Ｅ ＡＮＤ回路（零クロス信号出力制御手段）
３２ 修正用零クロス信号出力制御部（修正用零クロス信号出力制御手段）
４１ 零クロス信号出力制御部（零クロス信号出力制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力手段と、この零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び指令信号に基づき、前記交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御手段と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するスイッチング制御素子とを有する電力調整装置であって、
前記零クロス信号出力手段は、
前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、
前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了する零クロス信号出力制御手段を有することを特徴とする電力調整装置。
【請求項２】
前記零クロス信号出力制御手段は、
前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になったか否かを判定すると共に、前記交流電源電圧の内、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になったか否かを判定する電圧判定手段と、
前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になったか否かを判定すると共に、前記極性反転電圧の内、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になったか否かを判定する極性反転電圧判定手段と、
前記電圧判定手段にて前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、第１コンパレート信号の出力を開始し、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記第１コンパレート信号の出力を終了する第１コンパレート信号出力手段と、
前記極性反転電圧判定手段にて前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、第２コンパレート信号の出力を終了し、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記第２コンパレート信号の出力を開始する第２コンパレート信号出力手段とを有し、
前記第１コンパレート信号の出力と前記第２コンパレート信号の出力とのＡＮＤ条件で前記零クロス信号を出力することを特徴とする請求項１記載の電力調整装置。
【請求項３】
前記零クロス信号出力手段は、
前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了する修正用零クロス信号出力制御手段を有し、
前記位相制御手段は、
前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成する三角波信号生成手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電力調整装置。
【請求項４】
前記三角波信号生成手段は、
前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を終了することを特徴とする請求項３記載の電力調整装置。
【請求項５】
交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力手段と、この零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び指令信号に基づき、前記交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御手段と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するスイッチング制御素子とを有する電力調整装置であって、
前記零クロス信号出力手段は、
前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号としてプラス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１プラス側設定電圧閾値以上、かつ前記零位相付近の第２プラス側設定電圧閾値以上になると、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了すると共に、
前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号としてマイナス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１マイナス側設定電圧閾値以下、かつ前記零位相付近の第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了する零クロス信号出力制御手段を有し、
この零クロス信号出力制御手段は、
前記プラス電位側零クロス信号の出力終了後、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１プラス側設定電圧閾値及び前記第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止し、前記マイナス電位側零クロス信号の出力終了後、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１マイナス側設定電圧閾値及び前記第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止することを特徴とする電力調整装置。
【請求項６】
前記零クロス信号出力手段は、
前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了する修正用零クロス信号出力制御手段を有し、
前記位相制御手段は、
前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成する三角波信号生成手段を有することを特徴とする請求項５記載の電力調整装置。
【請求項７】
前記三角波信号生成手段は、
前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を終了することを特徴とする請求項６記載の電力調整装置。
【請求項１】
交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力手段と、この零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び指令信号に基づき、前記交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御手段と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するスイッチング制御素子とを有する電力調整装置であって、
前記零クロス信号出力手段は、
前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了すると共に、
前記極性反転電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号の出力を開始し、前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号の出力を終了する零クロス信号出力制御手段を有することを特徴とする電力調整装置。
【請求項２】
前記零クロス信号出力制御手段は、
前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のマイナス側設定電圧閾値以下になったか否かを判定すると共に、前記交流電源電圧の内、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近のプラス側設定電圧閾値以上になったか否かを判定する電圧判定手段と、
前記交流電源電圧の極性反転電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になったか否かを判定すると共に、前記極性反転電圧の内、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になったか否かを判定する極性反転電圧判定手段と、
前記電圧判定手段にて前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、第１コンパレート信号の出力を開始し、前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、前記第１コンパレート信号の出力を終了する第１コンパレート信号出力手段と、
前記極性反転電圧判定手段にて前記マイナス電位からプラス電位に移行する前記極性反転電圧が前記プラス側設定電圧閾値以上になると、第２コンパレート信号の出力を終了し、前記プラス電位からマイナス電位に移行する前記極性反転電圧が前記マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記第２コンパレート信号の出力を開始する第２コンパレート信号出力手段とを有し、
前記第１コンパレート信号の出力と前記第２コンパレート信号の出力とのＡＮＤ条件で前記零クロス信号を出力することを特徴とする請求項１記載の電力調整装置。
【請求項３】
前記零クロス信号出力手段は、
前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了する修正用零クロス信号出力制御手段を有し、
前記位相制御手段は、
前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成する三角波信号生成手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電力調整装置。
【請求項４】
前記三角波信号生成手段は、
前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を終了することを特徴とする請求項３記載の電力調整装置。
【請求項５】
交流電源電圧の零位相を検出して零クロス信号を出力する零クロス信号出力手段と、この零クロス信号に基づき三角波信号を生成し、この三角波信号及び指令信号に基づき、前記交流電源電圧の位相を制御する位相制御信号を出力する位相制御手段と、この位相制御信号に対応したトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、このトリガ信号に対応した交流電源電圧分の負荷電流を出力するスイッチング制御素子とを有する電力調整装置であって、
前記零クロス信号出力手段は、
前記交流電源電圧の内、マイナス電位からプラス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１プラス側設定電圧閾値以上になると、前記零クロス信号としてプラス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１プラス側設定電圧閾値以上、かつ前記零位相付近の第２プラス側設定電圧閾値以上になると、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了すると共に、
前記交流電源電圧の内、プラス電位からマイナス電位に移行する前記交流電源電圧が前記零位相付近の第１マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記零クロス信号としてマイナス電位側零クロス信号の出力を開始し、前記第１マイナス側設定電圧閾値以下、かつ前記零位相付近の第２マイナス側設定電圧閾値以下になると、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了する零クロス信号出力制御手段を有し、
この零クロス信号出力制御手段は、
前記プラス電位側零クロス信号の出力終了後、前記マイナス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１プラス側設定電圧閾値及び前記第２プラス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止し、前記マイナス電位側零クロス信号の出力終了後、前記プラス電位側零クロス信号の出力を終了するまで前記第１マイナス側設定電圧閾値及び前記第２マイナス側設定電圧閾値の電圧閾値判定動作を禁止することを特徴とする電力調整装置。
【請求項６】
前記零クロス信号出力手段は、
前記交流電源電圧の全波整流電圧の内、高電位から低電位に移行する前記全波整流電圧が前記零位相付近のプラス側固定電圧閾値以下になると、修正用零クロス信号の出力を開始し、前記全波整流電圧の内、低電位から高電位に移行する前記全波整流電圧が前記プラス側固定電圧閾値以上になると、前記修正用零クロス信号の出力を終了する修正用零クロス信号出力制御手段を有し、
前記位相制御手段は、
前記零クロス信号出力制御手段の前記零クロス信号及び前記修正用零クロス信号出力制御手段の前記修正用零クロス信号に基づき、前記三角波信号を生成する三角波信号生成手段を有することを特徴とする請求項５記載の電力調整装置。
【請求項７】
前記三角波信号生成手段は、
前記零クロス信号の出力終了タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を開始し、前記修正用零クロス信号の出力開始タイミングに応じて、前記三角波信号の生成を終了することを特徴とする請求項６記載の電力調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２２６００２（Ｐ２００８−２２６００２Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６５２０９（Ｐ２００７−６５２０９）
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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