JP2007236103A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部回路及び給電先の負荷を適切に保護することが可能な給電装置を提供する。
【解決手段】給電装置１００−１は、交流電源２００からの電力を負荷３００に供給するものであって、交流電源２００から負荷３００への給電ラインに設けられ、インターロック検出スイッチＳＷのオン、オフに応じて後段への給電及び給電停止を行うインターロック回路１０４と、当該インターロック回路１０４の後段に設けられ、負荷３００へ突入電流が供給されることを抑制する突入電流抑制部１０６と、内部回路及び負荷３００の異常を検出する異常検出部１１８と、当該異常検出部１１８によって異常が検出された場合に、インターロック回路１０４から給電されないように制御する異常時保護部１２０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インターロック回路を有し、電源からの電力を負荷に供給する給電装置に関し、具体的には、事務機器等でオペレーター保護のために設けられたインターロック回路にて、異常発生時における給電装置や負荷の保護に関する。

例えば事務機器においては、従来よりオペレーター保護のためにインターロック回路が給電装置内に設けられている。このインターロック回路は、事務機器のドア開閉に連動して開閉動作するものであり、ドアが開いている場合には、電源からの直流及び交流電力の駆動部や定着部等の負荷への給電が中止され、オペレーターにとって危険な状態が発生しないようにしている（たとえば、特許文献１乃至６参照）。

このような危険回避を実現するためには、給電を停止したい電源ラインをインターロックスイッチにて直接開閉する第１の方法と、インターロックスイッチの開閉と連動して動作する電気リレーを用いて電源ラインを開閉する第２の方法とがある。一般的には中型以上の事務機器では、電源ラインの容量が大きいものは当該電源ラインが長くなることや、スイッチ数の増加を防ぐために電気リレーが用いられる。この電気リレーを用いる方法では、スイッチやリレー等の開閉部品では接点が閉じるときに負荷に設けられた容量性負荷に突入電流が流れ込んで接点が溶着するなどの不具合が発生するため、開閉部品と並列に突入電流を抑制する手段が接続されている。

図１０は、従来の給電装置のブロック図である。図１０に示す給電装置５００は、交流電源６００からの電力を負荷７００に供給するものである。この給電装置５００は、電源ライン上において前段から順に、スイッチＳＷ１、低圧電源５０２、インターロック回路５０４、突入電流抑制部５０６及び負荷異常時遮断部５０８が直列に接続されている。これらのうち、インターロック回路５０４には外部のインターロック検出スイッチＳＷが接続されている。また、突入電流抑制部５０６は、電源ライン上のスイッチ部５１０と、当該スイッチ部５１０に並列に接続された突入電流抑制抵抗５１２及び故障時遮断部５１４とを有する。

図１１は、図１０に示す給電装置５００の回路図である。図１１において、電気リレーＲＬ１はインターロック回路５０４に対応する。また、電気リレーＲＬ２はスイッチ部５１０に、抵抗Ｒ１は突入電流抑制抵抗５１２に、温度ヒューズＦは故障時遮断部５１４に、それぞれ対応する。更に、電流ヒューズＦ１、Ｆ２及びＦ３は、負荷異常時遮断部５０８に対応する。また、負荷７００−１は、抵抗性負荷Ｒ２と容量性負荷Ｃ１とが並列に接続された構成となっており、負荷７００−２及び７００−３も同様である。

図１１に示す給電装置５００では、スイッチＳＷ１が閉じた場合に、交流電源６００からの交流電力が低圧電源５０２によって直流電力に変換されて電源ラインに供給される。そして、この低圧電源５０２に直列に接続されたインターロック回路５０４に対応する電気リレーＲＬ１は、ドア等に接続されたインターロック検出スイッチＳＷの開閉に連動して開閉することによって給電を制御する。この構成は、電気リレーやスイッチやリレー等の機械的な構成で、且つ、接点距離が予め定められた距離以上あるものを使用する安全規格に適合したものである。

また、スイッチ部５１０に対応する電気リレーＲＬ２は、電気リレーＲＬ１と直列に接続され、突入電流抑制抵抗５１２に対応する抵抗Ｒ１及び故障時遮断部５１４に対応する温度ヒューズＦと並列に接続されている。なお、電気リレーＲＬ２に代えて半導体等によるスイッチ回路を用いることもできるが、インターロック回路５０４の電流容量が大きい場合には、放熱等のスペースを考慮して主に電気リレーが用いられる。温度ヒューズＦは、異常時の遮断手段を兼ねる場合もある。

インターロック回路５０４に対応する電気リレーＲＬ１が閉じると、直流電力が突入電流抑制部５０６に給電される。この直流電力は、電気リレーＲＬ２内のコイルの電圧が低い間は、抵抗Ｒ１を通して給電されるため、突入電流が抑制される。そして、負荷７００−１の容量性負荷Ｃ１が充電されると、電気リレーＲＬ２内のコイルの電圧が感動電圧まで上昇して電気リレーＲＬ２の接点が閉じるため、当該電気リレーＲＬ２を通して負荷７００−１乃至７００−３への給電が行われる。このように、容量性負荷Ｃ１が充電されるまでの間は、抵抗Ｒ１を通して給電されることにより、突入電流から電気リレーＲＬ１の接点を保護するとともに電源電圧の低下が防止される。
特開平５−３８０３９号公報 特開平５−１４６０６６号公報 特開平１０−１４３２５９号公報 特開２００３−７１８６号公報 特開２００２−３３４６２４号公報 特開２００２−３４５１４８号公報

しかし、上述した従来の給電装置５００における突入電流抑制の手法は、通常動作時の突入電流の抑制は可能であるが、保守時や異常時の突入電流の抑制については十分に考慮されていない。

以下、従来の給電装置５００における異常時の動作を説明する。例えば、事務機器ではモーター、クラッチ、制御基板の部品が配置されているために内部配線が複雑且つ長くなり、配線の途中での噛み込み等によって負荷短絡が発生する可能性がある。そこで、給電装置５００では、負荷短絡時に、負荷異常時遮断部５０８に対応する電流ヒューズＦ１乃至Ｆ３が溶断することによって、負荷７００−１乃至７００−３への給電を遮断する。また、電気リレーＲＬ２が導通しないという異常が発生した場合には、抵抗Ｒ１が焼損する可能性があるため、温度ヒューズＦが溶断することにより、給電を遮断する。

しかし、上述した異常時以外、例えば、電気リレーＲＬ１の接点が溶着した場合には、当該電気リレーＲＬ１の後段に給電されてしまう。また、電気リレーＲＬ２の接点が溶着した場合には、突入電流抑制部５０６が存在しない状態と同様になり、電圧低下等の不具合が発生する。

更に、保守時に作業者が負荷短絡による電流ヒューズＦ１乃至Ｆ３の溶断と知らずに、当該電流ヒューズＦ１乃至Ｆ３を交換した場合を想定すると、交換後に再度、低圧電源５０２からの直流電力が供給された場合に、抵抗Ｒ１の電圧降下により電気リレーＲＬ２はコイルの電圧が上昇しないために動作せず、抵抗Ｒ１を通して電流が流れ続けるため、当該温度ヒューズＦが溶断してしまう場合がある。温度ヒューズＦは、本来、電気リレーＲＬ２の保護手段であるが、これでは、かえって故障箇所を増やすことになり、コストも増加してしまう。

また、電流ヒューズＦ１乃至Ｆ３についても、負荷７００−１乃至７００−３のいずれかが負荷短絡となっているかを特定することができない場合には、何度も交換することになってしまい、保守性が悪い。更には、抵抗Ｒ１の溶断時には高温になる為、内部が赤熱し、内部の物質が気化して煙が発生する。

本発明の目的は、上述した問題を解決するものであり、内部回路及び給電先の負荷を適切に保護することが可能な給電装置を提供するものである。

本発明は、電源からの電力を負荷に供給する給電装置であって、前記電源から前記負荷への給電ラインに設けられ、外部からの制御信号に応じて後段への給電及び給電停止を行うインターロック回路と、前記インターロック回路の後段に設けられ、前記負荷へ突入電流が供給されることを抑制する抑制手段と、内部回路及び前記負荷の異常を検出する検出手段と、前記検出手段によって異常が検出された場合に、前記インターロック回路から給電されないように制御する制御手段とを有することを特徴とする。

この構成によれば、内部回路や負荷の異常が検出されると、インターロック回路から後段への給電が遮断されるため、当該内部回路及び負荷の保護を図ることが可能となる。

また、本発明の給電装置は、前記制御手段が、前記検出手段によって異常が検出された場合に開放して、前記インターロック回路を非導通にするスイッチ手段であるようにしてもよい。

また、本発明の給電装置は、前記制御手段が、前記抑制手段を構成する部品及び前記検出手段を構成する部品の少なくともいずれかと熱接合され、温度が所定値以上になった場合に、開放状態又はインピーダンスが所定値以上となって、前記インターロック回路を非導通にするようにしてもよい。

また、本発明の給電装置は、前記検出手段が、前記インターロック回路の導通時に前記抑制手段の両端電圧が所定値以下であることを異常として検出するようにしてもよい。

また、本発明の給電装置は、前記制御手段が、前記電源からの給電を停止するようにしてもよい。

この構成によれば、インターロック回路の異常時においても、内部回路及び負荷の保護を図ることが可能となる。

また、本発明の給電装置は、前記検出手段により検出された異常を通知する通知手段を有するようにしてもよい。

この構成によれば、作業者は、異常を認識し、電源遮断等の適切な措置をとることが可能となり、保守性が向上する。

本発明によれば、内部回路や負荷の異常時には、インターロック回路の後段への給電が遮断されるため、当該内部回路及び負荷の保護を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

（第１実施例）
図１は、第１実施例に係る給電装置１００−１のブロック図である。この給電装置１００−１は、例えば事務機器に搭載され、交流電源２００からの電力を負荷３００に供給するものである。この給電装置１００−１は、電源ライン上において前段から順に、スイッチＳＷ１、低圧電源１０２、インターロック回路１０４及び突入電流抑制部１０６が直列に接続されている。これらのうち、インターロック回路１０４は、スイッチ駆動部１１０及びスイッチ部１１２を有し、スイッチ駆動部１１０には外部のインターロック検出スイッチＳＷが接続されている。また、突入電流抑制部１０６は、電源ライン上のスイッチ部１１４と、当該スイッチ部１１４に並列に接続された突入電流抑制抵抗１１６とを有し、異常検出部１１８が並列に接続されている。更に、異常検出部１１８の出力端と異常時保護部１２０の入力端とが接続され、異常時保護部１２０の出力端とスイッチ駆動部１１０とが接続されている。

図２は、第１実施例に係る給電装置１００−１の回路図である。図２において、電気リレーＲＬ１はインターロック回路１０４に対応する。また、電気リレーＲＬ２はスイッチ部１１４に、抵抗Ｒ１は突入電流抑制抵抗１１６に、直列に接続されたコンデンサＣ２及びツェナーダイオードＣＲ１は異常検出部１１８に、それぞれ対応する。また、負荷３００は、抵抗性負荷Ｒ２と容量性負荷Ｃ１とが並列に接続された構成となっている。

図２に示す給電装置１００−１では、通常時には、当初、異常時保護部１２０に対応するスイッチＳＷ２が閉じている。スイッチＳＷ１が閉じた場合、交流電源２００からの交流電力が低圧電源１０２によって直流電力に変換されて電源ラインに供給される。そして、この低圧電源１０２に直列に接続されたインターロック回路１０４に対応する電気リレーＲＬ１は、ドア等に接続されたインターロック検出スイッチＳＷの開閉に連動して開閉することによって給電を制御する。

インターロック回路１０４に対応する電気リレーＲＬ１が閉じると、直流電力が突入電流抑制部１０６に給電される。この直流電力は、電気リレーＲＬ２内のコイルの電圧が低い間は、抵抗Ｒ１を通して給電されるため、突入電流が抑制される。そして、負荷３００の容量性負荷Ｃ１が充電されると、電気リレーＲＬ２内のコイルの電圧が感動電圧まで上昇して電気リレーＲＬ２の接点が閉じるため、当該電気リレーＲＬ２を通して負荷３００への給電が行われる。このように、容量性負荷Ｃ１が充電されるまでの間は、抵抗Ｒ１を通して給電されることにより、突入電流から電気リレーＲＬ１の接点を保護するとともに電源電圧の低下が防止される。なお、異常検出部１１８に対応するツェナーダイオードＣＲ１には一瞬電圧が入力されるが、この電圧は遅延手段としてのコンデンサＣ２により吸収されるため、ツェナーダイオードＣＲ１は、動作には至らない。

一方、負荷短絡等の異常時には、抵抗Ｒ１に大電流が流れ続けるため、当該抵抗Ｒ１の抵抗成分により電圧が発生する。この電圧は、ツェナーダイオードＣＲ１を通してコンデンサＣ２に供給され、当該コンデンサＣ２は充電を行う。所定時間以上、充電が継続されると、充電電圧が所定値以上となり、この所定値以上となった充電電圧によって異常時保護部１２０に対応するスイッチＳＷ２が開放される。スイッチＳＷ２が開放されると、電気リレーＲＬ１内のコイルの電圧が低下するため、当該電気リレーＲＬ１も開放される。

これにより、電気リレーＲＬ１が非導通となって後段への給電が遮断され、電気リレーＲＬ２や負荷３００の保護が図られる。また、図１１に示す従来の給電装置５００のように、負荷異常時遮断部５０８に対応する電流ヒューズＦ１等を設けることなく、給電を遮断することが可能である。更には、異常が除去された場合には、電気リレーＲＬ１やスイッチＳＷ２は、自己復帰するため、部品交換等が必要ではない。また、従来の給電装置５００のように、異常時に発煙が生じることもない。

（第２実施例）
図３は、第２実施例に係る給電装置１００−２の回路図である。なお、給電装置１００−２のブロック図は、図１に示す給電装置１００−１と同様である。この給電装置１００−２は、図２に示す給電装置１００−１の回路図と比較すると、スイッチ部１１４に対応するＰＮＰ型のトランジスタＱ１、ＮＰＮ型のトランジスタＱ２、抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を有するとともに、異常時検出部１１８及び異常時保護部１２０に対応するサーモスタットＳＳ１を有する。トランジスタＱ１のエミッタは抵抗Ｒ３の一端及び電気リレーＲＬ１に接続され、ベースは抵抗Ｒ３の他端及び抵抗Ｒ４の一端に接続され、コレクタは抵抗Ｒ５の一端及び負荷３００に接続されている。また、トランジスタＱ２のエミッタは接地され、ベースは抵抗Ｒ５の他端及び抵抗Ｒ６の一端に接続され、コレクタは抵抗Ｒ４の他端に接続されている。

また、突入電流抑制抵抗１１６に対応する抵抗Ｒ１、トランジスタＱ１及びサーモスタットＳＳ１は、熱結合されている。サーモスタットＳＳ１は、温度が所定値以上になった場合に開放又は高インピーダンス状態になり、電気リレーＲＬ１を開放することができる。なお、サーモスタットＳＳ１に代えて、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ等を用いてもよい。

負荷短絡や電気リレーＲＬ２が動作しない等の異常時には、トランジスタＱ１が加熱して所定温度に達すると、当該トランジスタＱ１と熱結合されたサーモスタットＳＳ１が動作し、電気リレーＲＬ１が開放される。これにより、電気リレーＲＬ１の後段への給電が遮断される。また、トランジスタＱ１が故障した場合には、抵抗Ｒ１を通して異常電流が流れ、当該抵抗Ｒ１が加熱する。そして、抵抗Ｒ１が所定温度に達すると、当該抵抗Ｒ１と熱結合されたサーモスタットＳＳ１が動作し、電気リレーＲＬ１が開放される。これにより、電気リレーＲＬ１が非導通となっての後段への給電が遮断される。

サーモスタットＳＳ１は、温度が低下すれば自己復帰するため、部品交換等が必要ではない。また、第１実施例と比較すると、正常動作後に突発的に負荷短絡が発生した場合においても、異常検出が可能である。なお、熱結合では異常発生から給電遮断まで時間を要するものの、負荷短絡等の異常時の回路の誤動作を防止すべく、例えば１分程度異常が継続した場合に動作するように遅延機能を有しているため、問題とはならない。なお、サーモスタットＳＳ１は、電気リレーＲＬ１と熱結合させてもよい。

（第３実施例）
図４は、第３実施例に係る給電装置１００−３のブロック図である。この給電装置１００−３は、図１に示す給電装置１００−１のブロック図と比較すると、異常検出部１１８の出力端とインターロック回路１０４のスイッチ駆動部１１０の入力端とが接続されている。

図５は、第３実施例に係る給電装置１００−３の回路図である。この給電装置１００−３は、図２に示す給電装置１００−１の回路図と比較すると、異常検出部１１８に対応するコンデンサＣ２及びツェナーダイオードＣＲ１に加えて、直列に接続されたＮＡＮＤ回路ＩＣ１及び遅延回路ＩＣ２を有する。

ＮＡＮＤ回路ＩＣ１及び遅延回路ＩＣ２は、インターロック検出スイッチＳＷが設けられた回路の信号電圧と電気リレーＲＬ２の両端電圧とを入力し、負荷短絡や電気リレーＲＬ２が動作しない等の異常時には、電気リレーＲＬ１を開放する。これにより、当該電気リレーＲＬ１が非導通となって後段への給電が遮断される。

具体的には、インターロック検出スイッチＳＷが閉じて当該インターロック検出回路スイッチＳＷが設けられた回路の信号電圧がハイレベルの場合（電気リレーＲＬ１が閉じた状態の場合）に、電気リレーＲＬ２の両端電圧が所定時間以内にハイレベルに変化しないとき、換言すれば、ＮＡＮＤ回路ＩＣ１の出力が所定時間以上ハイレベルの場合には、遅延回路ＩＣ２の出力がハイレベルとなる。そして、このハイレベルの電圧によって異常時保護部１２０に対応するスイッチＳＷ２が開放される。スイッチＳＷ２が開放されると、電気リレーＲＬ１内のコイルの電圧が低下するため、当該電気リレーＲＬ１も開放される。これにより、電気リレーＲＬ１の後段への給電が遮断される。なお、コンデンサＣ２及びツェナーダイオードＣＲ１の動作は、第１実施例と同様であるので、その説明は省略する。

（第４実施例）
図６は、第４実施例に係る給電装置１００−４のブロック図である。この給電装置１００−４は、図４に示す給電装置１００−３のブロック図と比較すると、異常時保護部１２０の出力端と低圧電源１０２とが接続されている。

図７は、第４実施例に係る給電装置１００−４の回路図である。この給電装置１００−４においては、第３実施例と同様の動作を行うとともに、電気リレーＲＬ１が溶着等によって動作しない異常時には低圧電源１０２からの給電が遮断される。具体的には、インターロック検出スイッチＳＷが開放されて当該インターロック検出回路スイッチＳＷが設けられた回路の信号電圧がローレベルであるにもかかわらず、電気リレーＲＬ１が溶着して閉じた状態となっている場合、ＮＡＮＤ回路ＩＣ１の出力がハイレベルとなり、遅延回路ＩＣ２の出力もハイレベルとなる。そして、このローレベルの電圧が低圧電源１０２に入力されると、当該低圧電源１０２は、給電を遮断する。これにより、電気リレーＲＬ１の異常時においても、当該電気リレーＲＬ１の後段への給電が遮断される。

（第５実施例）
図８は、第５実施例に係る給電装置１００−５のブロック図である。この給電装置１００−５は、図１に示す給電装置１００−１のブロック図と比較すると、新たに給電装置１００−５が搭載された事務機器の制御を行うＭ／Ｃ制御部１３０と当該Ｍ／Ｃ制御部１３０に接続された表示部１４０とを有する。また、異常時保護部１２０の出力端とＭ／Ｃ制御部１３０とが接続されている。

図９は、第５実施例に係る給電装置１００−５の回路図である。この給電装置１００−５においては、第３実施例と同様の動作を行う。また、Ｍ／Ｃ制御部１３０は、遅延回路ＩＣ２の出力がハイレベルの場合、換言すれば、異常が発生した場合に、故障情報を表示部１４０に表示させる。作業者は、この故障情報によって異常を認識し、電源遮断等の適切な措置をとることが可能となり、保守性が向上する。なお、Ｍ／Ｃ制御部１３０は、故障情報を図示しないメモリ等の記録部に記憶させてもよい。

このように、給電装置１００−１乃至１００−５では、負荷短絡や電気リレーＲ１及びＲＬ２の異常時には、電気リレーＲＬ１の後段への給電が遮断されるため、電気リレーＲＬ２や負荷３００の保護を図ることが可能となる。

以上、説明したように、本発明に係る給電装置は、内部回路及び給電先の負荷を適切に保護することが可能であり、給電装置として有用である。

第１実施例の給電装置のブロック図である。 第１実施例の給電装置の回路図である。 第２実施例の給電装置の回路図である。 第３実施例の給電装置のブロック図である。 第３実施例の給電装置の回路図である。 第４実施例の給電装置のブロック図である。 第４実施例の給電装置の回路図である。 第５実施例の給電装置のブロック図である。 第５実施例の給電装置の回路図である。 従来の給電装置のブロック図である。 従来の給電装置の回路図である。

符号の説明

１００−１、１００−２、１００−３、１００−４、１００−５ 給電装置
１０２ 低圧電源
１０４ インターロック回路
１０６ 突入電流抑制部
１１０ スイッチ駆動部
１１２、１１４ スイッチ部
１１６ 突入電流抑制抵抗
１１８ 異常検出部
１２０ 異常時保護部
１３０ Ｍ／Ｃ制御部
１４０ 表示部
２００ 交流電源
３００ 負荷
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ インターロック検出スイッチ

Claims (6)

1. 電源からの電力を負荷に供給する給電装置であって、
   前記電源から前記負荷への給電ラインに設けられ、外部からの制御信号に応じて後段への給電及び給電停止を行うインターロック回路と、
   前記インターロック回路の後段に設けられ、前記負荷へ突入電流が供給されることを抑制する抑制手段と、
   内部回路及び前記負荷の異常を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって異常が検出された場合に、前記インターロック回路から給電されないように制御する制御手段とを有することを特徴とする給電装置。
2. 前記制御手段は、前記検出手段によって異常が検出された場合に開放して、前記インターロック回路を非導通にするスイッチ手段であることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記制御手段は、前記抑制手段を構成する部品及び前記検出手段を構成する部品の少なくともいずれかと熱接合され、温度が所定値以上になった場合に、開放状態又はインピーダンスが所定値以上となって、前記インターロック回路を非導通にすることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
4. 前記検出手段は、前記インターロック回路の導通時に前記抑制手段の両端電圧が所定値以下であることを異常として検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の給電装置。
5. 前記制御手段は、前記電源からの給電を停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の給電装置。
6. 前記検出手段により検出された異常を通知する通知手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の給電装置。

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