본 발명에 의한 전원장치는 교류전원으로부터의 전압을 직류전압으로 변환하는 교류-직류변환수단을 가지고 있다. 교류-직류변환수단으로서는, 예를들면 교류전압을 정류하는 정류수단과, 정류출력을 평활하는 평활수단을 포함하는 것이라고 할 수 있다. 교류전원으로서는 각종의 것을 사용할 수 있고, 예를들면 단상교류전원이나 3상교류전원등을 사용할 수 있다. 교류-직류변환수단으로부터의 직류전압을 고주파전압으로 변환하는 직류-고주파변환수단이 설치되어 있다. 이 직류-고주파변환수단으로서는, 예를들면 인버터나 초퍼를 사용할 수 있다. 또한, 이에 더하여, 변압수단을 설치하여, 고주파전압의 전압을 변압할 수도 있다. 직류-고주파변형수단으로부터의 고주파전압을 직류전압으로 변환하여, 출력단자에 공급하는 고주파-직류변환수단이 설치되어 있다. 고주파-직류변환수단도 고주파전압을 정류하는 정류수단과, 이 정류출력을 평활하는 평활수단을 갖는 것이라고 할 수 있다. 상기 교류-직류교환수단과, 상기 직류-고주파변환수단과, 상기 고주파-직류변환수단이 통체의 내부에 설치되어 있다. 이 통체는 온도가 열변형온도 이상으로 상승하면, 열변형하는 플라스틱제의 패널을 포함하고 있다. 통체의 일부인 패널뿐만 아니라, 통체 전체를 열변형하는 플라스틱제로 할 수도 있다. 이 패널에 상기 출력단자가 설치되어 있다. 이 통체에 온도검출수단이 설치되어 있다. 온도검출수단의 설치위치는 임의이지만, 상기 출력단자의 근방에 배치하는 것이 바람직하다. 또, 통체내부에 설치하는 것이 미관상 바람직하다. 온도검출수단으로서는 이것이 설치된 부근의온도를 표시하는 온도표시신호를 출력하는 것, 혹은 이 온도표시신호가 상기 통체의 온도가 상기 열변형온도보다 낮게 미리 정해진 온도이상으로 상승했을때 출력신호를 생성하고, 상기 통체의 온도가 상기 미리 정한 온도보다도 저하된 것을 온도표시신호가 표시하고 있을때 출력신호를 소실시키는 것으로 할 수 있다. 또, 이 온도검출부와 관련하여 출력제어수단이 설치되어 있다. 이 출력제어수단은 통체의 온도가 열변형온도보다 낮게 미리 정해진 온도이상으로 상승한 것을 상기 온도검출수단이 검출했을때 상기 출력단자로의 출력을 소실시키고, 상기 통체의 온도가 상기 미리 정한 온도보다도 저하한 것을 상기 온도검출수단이 검출했을때 상기 출력단자에 출력을 발생시키는 것이다. 이 출력제어수단으로서는 각종 구성의 것이 있고, 예를들면, 후술하는 바와 같은 것외에, 상용교류전원을 교류-직류변환수단으로 공급하거나 차단하는 것도 있다.
이와 같이 구성된 전원장치에서는 통체의 온도가 미리 정한 온도이상으로 상승했을때 출력제어수단이 출력단자에 출력을 발생시키지 않는다. 따라서, 미리 정한 온도이상으로 통체의 온도가 상승하면, 그것 이상의 온도상승은 발생하지 않는다. 따라서, 패널의 열변형을 방지할 수 있다. 더욱이 출력단자에는 출력이 발생하지 않으므로 출력단자의 온도는 서서히 저하한다. 그리고, 미리 정한 온도보다 통체의 온도가 저하하면, 다시 출력단자에 출력이 발생하고, 전원장치로서 사용할 수 있다.
예를들면, 온도퓨즈를 사용함으로써, 출력단자의 온도가, 미리 정한 온도이상으로 상승했을때 출력단자에 출력이 발생하지 않도록 하는 것은 가능하다. 그러나, 이 경우, 전원장치를 사용가능하게 하기 위해서는 온도퓨즈를 바꾸지 않으면 안되며, 그 교환작업이 번거롭다. 이 전원장치에서는 통체의 온도가 저하하면, 자동적으로 전원장치를 사용하게 되므로, 이와 같은 교환작업이 불필요하다.
상기 직류-고주파변환수단은 직류-고주파변환수단용 제어수단으로부터 제어신호가 공급되고 있는 기간에 도통하는 적어도 한개의 반도체스위칭수단을 갖는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 출력제어수단은 직류-고주파변환수단용 제어수단과 상기 반도체스위칭수단 사이에 개재하여, 통체의 온도가 상기 미리 정해진 온도이상으로 상승한 것을 상기 온도검출수단이 검출했을때 상기 제어신호의 상기 반도체스위칭소자로의 공급을 정지시키고, 상기 통체의 온도가 상기 미리 정한 온도보다 저하한 것을 상기 온도검출수단이 검출했을때 상기 제어신호의 상기 반도체스위칭소자로의 공급을 허가하는 것으로 할 수 있다.
이 구성에서는 출력제어수단은 직류-고주파변환수단에의 제어신호를 공급하거나 차단함으로써, 출력단자에 출력을 생성시키거나 소실시키고 있다. 따라서, 출력제어수단은 이 전원장치를 흐르는 큰 전류나 전압을 직접적으로 단속시킬 필요가 없고, 출력제어수단 자체는 큰 전류용량의 것으로 할 필요가 없으며, 간단한 구성으로 할 수 있다.
또, 상기 온도검출수단을 상기 패널에 있어서의 상기 출력단자의 근방에 배치할 수 있다. 이 경우는 온도검출수단은 출력단자의 온도에 상당히 가까운 온도를 검출할 수 있으므로, 고밀도로 패널의 열변형을 방지할 수 있다.
상기 온도검출수단을 상기 출력단자에 부착할 수도 있다. 출력단자에 온도검출수단을 설치한 경우, 일단, 미리 정한 온도이상으로 출력단자의 온도가 상승한 경우, 출력단자의 온도는 급속히는 저하하지 않는다. 따라서, 출력단자에 출력이 발생하지 않는 기간을 비교적 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.
(실시예)
본 발명의 제1실시형태의 전원장치(2)는, 예를들면 용접기 또는 절단기용 전원장치로서 사용되는 것이다. 이 전원장치(2)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 개략직방체상의 통체(4)를 가지고 있다. 이 통체(4)는 정면패널(6)과, 이것에 대향하는 배면패널(도시하지 않음)을 포함하고 있다. 이들 정면패널(6)과 배면패널 사이를, 이들의 양측으로부터 측벽패널(8)(10)이 각각 포위하고 있다. 이 통체(4)는 열변형온도이상의 온도가 되면 변형할 수 있는 플라스틱이다.
이 통체(4)내에, 도 1에 나타내는 바와 같은 회로가 구성되어 있다. 예를들면 배면패널에 설치된 전원입력단자(12)에 상용교류전원(14)이 접속된다. 이 상용교류전원의 교류전압이 입력측 교류-직류변환수단, 예를들면 입력측 정류평활부(16)에 공급되며, 여기에서 직류전압으로 변환된다. 입력측 정류평활부(16)는 상용교류전압을 정류하는 정류수단, 예를들면 전파 또는 반파정류회로와, 이 정류회로로부터의 정류출력을 평활하는 평활수단, 예를들면, 평활콘덴서로 이루어진다.
이 입력측 정류평활부(16)로부터의 직류전압은 직류-고주파변환수단으로 공급되며, 여기에서 고주파전압으로 변환된다. 이 직류-고주파변환수단은, 예를들면 인버터(18)를 포함하고, 이 인버터(18)는 공급된 직류전압을 고주파전압으로 변환한다. 인버터(18)는 직류전압을 고주파에 있어서, 스위칭하는 적어도 한개의 반도체스위칭소자, 예를들면 바이폴라 트랜지스터, IGBT 또는 FET를 가지고 있다. 이 인버터(18)로부터의 고주파전압은 직류-고주파전압 변환수단의 일부를 이루는 변압기(20)에 공급되며, 여기에서 변압된다.
변압기(20)로부터의 고주파전압은, 출력측 고주파-직류변환수단, 예를들면, 출력측 정류평활부(22)에 공급되며, 여기에서 직류전압으로 변환된다. 출력측 정류평활부(22)는 고주파전압을 정류하는 정류수단, 예를들면 전파 또는 반파정류회로를 구비하고, 더욱이, 이 정류회로로부터의 정류출력을 평활하는 평활수단, 예를들면 평활리액터를 구비한 것이라고 할 수 있다.
이 직류전압은 정면패널(6)의 하방에 부착된 출력단자(24)(24)를 통하여 부하(26), 예를들면 워크피스와 토치에 공급된다. 또 출력단자(24)(24)와 출력측 평활부(22) 사이에는 제어용 검출수단, 예를들면 전류검출부(28)가 설치되어 있으며, 부하(26)에 공급되는 부하전류를 표시하는 부하전류 검출신호를 발생하고 있다. 또한, 부하전류를 검출하는 대신, 부하전압이나 부하전력을 검출하는 일도 있다.
부하전류 검출신호는 직류-고주파변환수단용 제어수단, 예를들면 게이트신호 생성부(30)에 공급된다. 게이트신호 생성부(30)는 제어신호, 예를들면 게이트신호가 인버터(18)에 공급된다. 이 게이트신호가 공급되고 있는 시간, 인버터(18)의 반도체스위칭소자가 도통한다. 이 게이트신호의 발생시간, 즉, 반도체스위칭소자의 도통기간은, 예를들면 부하전류검출신호와 미리 정한 기준신호와의 오차가 실질적으로 0이 되도록, 즉 기준신호에 상당하는 부하전류가 흐르도록 게이트신호생성부(30)에 있어서 제어되고 있다. 이와 같이 하여, 이 전원장치(2)에서는 정전류제어가 행해지고 있다. 물론, 부하전압 또는 부하전력을 검출한 경우는 정전압 또는 정전력제어가 행해진다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 출력단자(24)(24)는 정면패널(6)의 내외를 관통시켜서 정면패널(6)의 하방에 설치된 금속제의 것으로, 대략 원통상으로 형성되어 있다. 이 출력단자(24)(24)에 있어서의 정면패널(6)의 외측에는 정면패널(6)과 접촉하도록 6각 형상의 고정부(32)가 형성되어 있다. 또, 출력단자(24)(24)의 정면패널(6)의 내부측에는 암나사(34)가 형성되어 있다. 이것에 너트(36)를 나사결합함으로써, 고정부(32)와 함께 정면패널(6)을 끼워 넣어, 출력단자(24)(24)를 정면패널(6)에 고정하고 있다. 암나사(34)측에 전선(도시하지 않음)을 통하여 출력측 정류평활부(22)가 접속되어 있다. 또, 출력단자(24)(24)의 외측 돌출단부에는 토치나 워크피스에 전선을 통하여 접속하기 위한 나사구멍(38)이 형성되어 있다.
이와 같이 전선이 출력단자(24)(24)의 내외에 접속되어, 전선과 출력단자(24)(24)사이에는 각각 접촉저항이 발생하고 있다. 더욱이 큰 부하전류가 출력단자(24)(24)에는 흐르므로 출력단자(24)의 온도는 상승한다. 이 온도상승이 정면패널(6)에 전달된다. 정면패널(6)에 전달된 온도가 정면패널(6)의 열변형온도 이상으로 상승하면 정면패널(6)이 열변형한다. 그 결과, 고정부(32)와 너트(36)에 의해 정면패널(6)이 끼워 넣어져 있는 상태가 변화하고, 출력단자(24)(24)가 고정되어 있지 않은 상태로 된다.
통체(4)내에는 인버터(18)의 반도체스위칭소자, 입력측 및 출력측 정류평활부(16)(22)의 정류용 다이오드 등의 발열소자가 설치되어 있으므로, 이들을 냉각하기 위해 팬(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 도 3에 부호 39로 나타낸 것은 이 팬에 의해 냉각용 공기를 통체(4)내에 유입 또는 유출시키기 위한 구멍이다. 배면패널에도 유입 또는 유출구멍(39)에 대응한 위치에 유출 또는 유입구멍이 설치되고, 이들 사이에서 공기의 유로가 형성되며, 이 유로를 따라서 공기가 이동하고, 상술한 발열소자를 냉각한다. 그러나, 이 유로보다 출력단자(24)(24)는 하방에 위치하고 있다. 즉 출력단자(24)(24)는 냉각용 공기의 유로로부터 벗어나 있다. 따라서, 팬에 의한 냉각은 출력단자(24)(24)에 대해서는 기대할 수 없다. 또한, 도 3에 나타내는 41, 41, 41은 부하전류등을 설정하기 위한 손잡이이다.
여기에서, 이 전원장치(2)에서는 온도검출수단, 예를들면 도 1에 나타내는 온도검출부(40)가 설치되어 있다. 온도검출부(40)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 정면패널(6)의 내면의 출력단자(24)(24)에 각각 접근한 위치에 온도센서(42)(42)를가지고 있다. 이들 온도센서(42)는 접착 또는 나사 등에 의한 결합에 의해 정면패널(6)에 고정되어 있다. 온도센서(42)가 검출한 출력단자(24)(24)부근의 온도를 표시하는 온도신호는 온도검출부(40)에 공급된다. 온도검출부(40)는 2개의 온도신호 중, 어느 쪽인가 한쪽이, 미리 정한 온도(열변형온도보다 낮게 정한 온도)에 대응하는 온도기준신호이상으로 상승했을때 온도상승신호를 생성한다. 또, 온도기준신호보다 온도신호가 저하했을때, 온도상승신호는 소실된다.
이 온도상승신호는 출력제어수단, 예를들면, 게이트신호 전원부(44)에 공급된다. 게이트신호 전원부(44)는 게이트신호 생성부(30)와 인버터(18) 사이에 개재하고 있으며, 온도검출부(40)로부터 온도상승신호가 공급되었을때, 게이트신호 생성부(30)로부터 인버터(18)에 게이트신호가 공급되는 것을 저지한다. 또, 온도검출부(40)로부터 온도상승신호가 공급되어 있지 않을때 게이트신호를 인버터(18)에 공급한다.
따라서, 출력단자(24)의 온도가 상승하고, 열변형온도 이상의 온도로 정면패널(6)의 온도가 상승하면, 게이트신호는 인버터(18)에 공급되지 않는다. 그 결과, 부하전류가 흐르지 않아, 출력단자(24)(24)의 온도상승은 정지하고, 또한 온도가 서서히 저하한다. 그 결과, 온도신호가 소실하고, 다시 게이트신호가 인버터(18)에 공급되어, 인버터(18)가 작동하고, 부하전류가 흐른다.
이와 같이 정면패널(6)의 온도상승에 수반하여 부하전류의 공급이 정지되고, 정면패널(6)의 온도상승이 저지되며, 또한, 온도가 서서히 저하한다. 따라서, 정면패널(6)이 변형하는 것을 방지할 수 있다. 게다가 온도가 열변형온도보다 저하하면, 다시 부하전류의 공급이 자동적으로 행해진다. 따라서, 온도퓨즈를 설치한 경우와 같이 일일이 온도퓨즈를 교환할 필요가 없다. 또, 이 전원장치(2)에서는 열변형온도이상으로 정면패널(6)의 온도가 상승했을때 게이트신호를 차단하고 있다. 게이트신호의 값은 부하전류나 입력측 정류평활부(16)에 공급되는 전류와 비교하여 상당히 작다. 따라서, 게이트신호 전원부(44)의 전류용량은 상당히 작은 것을 사용할 수 있고, 전원장치(2)를 소형화할 수 있다. 이에 대하여, 온도검출부(40)가 온도신호를 발생했을 경우, 입력측 정류평활부(16)로의 입력전류를 차단하거나, 출력측 평활부(22)로부터의 출력전류를 차단하는 경우, 그 차단기는 큰 전류용량의 것을 사용하지 않으면 안되어, 전원장치(2)가 대형으로 된다.
또한, 온도검출부(40)는 온도센서(42)가 검출한 온도가 미리 정한 온도이상으로 상승했을때 접점을 개방 또는 폐쇄하는 것으로 해도 좋다.
제2실시형태의 전원장치(2a)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 온도센서의 부착위치가 다른 것외에, 도 1 내지 도 3에 나타낸 전원장치와 동일하게 구성되어 있다. 동등한 부분에는 동일부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
온도센서(42a)(42a)는 출력단자(24)(24)에 채워져 있다. 즉, 출력단자(24)(24)에 있어서의 암나사(34)의 형성부의 단면으로부터 출력단자(24)의 안쪽을 향하여 오목부(46)(46)가 형성되어 있다. 이들 오목부(46)(46)내에 각각 온도센서(42a)(42a)가 접착제등에 의해 부착되어 있다. 온도센서(42a)(42a)는 상술한 온도센서(42)(42)와 동일한 구성이다.
금속제인 출력단자(24)(24)는 열용량이 크고, 열변형온도보다 작게 미리 설정한 온도이상으로 일단 온도가 상승하면 좀처럼 온도는 저하하지 않는다. 따라서, 인버터(18)로의 게이트신호가 차단되어 있는 시간을, 도 1 내지 도 3에 나타내는 전원장치보다 길게 할 수 있다. 이와 같이 용접중단시간을 길게 설정할 수 있으므로, 충분히 정면패널(6)을 냉각한 후 전원장치를 작동시킬 수 있으며, 번잡하게 전원장치의 사용을 중단시킬 필요가 없어, 작업성이 향상된다.
상기 양 실시형태에서는 통체(4) 전체를 플라스틱제로 했지만, 출력단자(24)(24)가 설치되어 있는 패널만을 플라스틱제로 해도 좋다. 또, 상기의 양 실시형태에서는 용접기 또는 절단기의 전원장치에 본 발명을 실시했지만, 다른기기용의 전원장치에도 실시할 수 있다. 예를들면, 배터리충전용의 전원장치에 실시할 수 있다. 이 경우는 배터리의 내부쇼트등에서 출력오버가 발생해도 전원장치가 타서 손상되는 것을 방지할 수 있어 안정성을 높일 수 있다. 또, 상기의 양 실시형태에서는 인버터(18)를 직류-고주파변환수단으로서 사용했지만, 이것을 대신해서, 예를들면 초퍼를 사용할 수도 있다. 또, 상기의 양 실시형태에서는 출력단자(24)(24)의 상방으로 대응시켜서 2개의 온도센서(42 또는 42a)를 설치했지만, 한쪽의 출력단자에만 온도센서(42 또는 42a)를 설치해도 좋다.