JPH0452896Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は発電機を電源とする直流電源部から負
荷スイツチを介して負荷に電力を供給する直流発
電装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に民生用の電気負荷を駆動する電源として
は、50Hzまたは60Hzの商用電源が用いられている
が、商用電源を利用できない場合には、内燃機関
等により発電機を駆動するようにした発電装置が
電源として用いられる。現在市販されている発電
装置は、ほとんどの場合50Hzまたは60Hzの交流出
力を発生するものであるが、この種の発電装置で
は、出力を直流化する方が好ましいことがある。

例えば、商用電源を利用することが困難な屋外
においては、内燃機関等により発電機を駆動する
ようにした携帯用の発電装置が多く用いられる
が、この場合、交流出力を得ようとすると、発電
機の出力周波数（50Hzまたは60Hz）によりその回
転速度が決まつてしまうため、発電機の回転速度
を高く設定することができない。そのため負荷に
大きな電力を供給しようとすると大形の発電機を
用いざるを得ず、発電装置が大形化し、コストが
高くなるのを避けられない。

これに対し、発電装置の出力を直流化すると、
発電機の回転速度を高く設定することができるた
め、発電機として小形のものを用いて負荷に大き
な出力を供給することができる。従つて、発電装
置を用いて直流でも駆動できる負荷に電力を供給
する場合には、発電装置の出力を直流化するのが
好ましい。

最近、民生用の電気製品においては、小形化を
図るために電源トランスが省略されることが多
く、電源トランスが省略される場合には、商用電
源の出力を一旦整流器により整流して、該整流器
の直流出力電圧をチヨツパ等により所定の電圧に
変換する方式が採用されている。電源部にこのよ
うな方式が採用されている電気製品は、直流電源
によつても支障なく動作する。

例えば、トランスレスの家庭用テレビジヨン受
像機は、実際に100V〜110Vの直流電源により動
作させることができる。また商用交流電圧を整流
して直流電動機を駆動している電動ドライバー、
電動ドリル等の電動工具も直流電源により駆動す
ることができる。更に白熱灯や電熱器等の抵抗負
荷も直流電源により支障なく駆動することができ
る。

上記のように、近年直流電源により駆動し得る
負荷が増えているため、小形の発電機で大出力を
得ることができる直流発電装置の有用性が高まつ
ているといえる。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、一般に民生用の電気製品において
は、商用電源に接続することを前提にして、負荷
と電源との間の開閉を行う負荷スイツチとして
250V，15A程度の定格の一般的な交流用の有接
点スイツチを用いている。

交流用の有接点スイツチは、周期的に電流の零
点が到来する交流電源に対して用いる場合に、所
定の定格電流を遮断できるように設計されている
ため、このスイツチを直流電源に対して使用した
場合には、開路時に接点間に生じるアークを消滅
させることができなくなることがある。

そのため市販の電気製品を直流により駆動した
場合には、電源スイツチを開いた際にアークが持
続して負荷を切り離すことができなくなることが
あり、このような状態が生じると、スイツチの接
点が焼損してしまう。また電動ドライバのよう
に、直流電源機を用いている場合には、無負荷状
態になつた時に電源を遮断できないと電動機がオ
ーバランして破損するおそれがある。

上記のように、従来は、直流電源により駆動し
得る電気製品があつても、その負荷スイツチが直
流定格でないために、直流駆動ができないという
事情があつた。そのため直流発電装置は現実には
その実用性が乏しく、用途が特殊なものに限られ
るという問題があつた。

また一般的な民生用の電気製品を直流駆動する
場合だけでなく、本来直流駆動する必要がある特
殊な負荷を駆動する場合でも、従来は直流電流を
遮断し得る特殊な負荷スイツチを用いる必要があ
つたため、負荷スイツチのコストが高くなるとい
う問題があつた。

本考案の目的は、負荷スイツチとして普通の有
接点スイツチが用いられている場合でも確実に負
荷を切り離すことができるようにした直流発電装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、発電機を電源とする直流電源部から
負荷スイツチを介して負荷に電力を供給する直流
発電装置において、直流電源部から負荷に供給さ
れる電流を無アークで周期的に瞬時遮断する電流
遮断回路を、直流電源部と負荷スイツチとの間に
設けたことを特徴とするものである。

上記の構成において、瞬時遮断とは、直流負荷
に実質的な悪影響を及ぼさないようにするために
充分短い時間だけ負荷電流を遮断するとの趣旨で
あり、実際に負荷電流を遮断する時間は、負荷ス
イツチに生じるアークを消滅させる為に必要な範
囲でできるだけ短く設定しておけばよい。

上記電流遮断回路は、直流電源部の出力を周期
的に且つ無アークで瞬時的に遮断するものであ
り、この様な電流遮断回路は、例えば直流電源部
の出力端と負荷との間に設けられた制御可能な負
荷電流開閉用スイツチと、該スイツチを周期的に
短時間遮断状態にするように制御するスイツチ制
御回路とにより構成することができる。

またこの電流遮断回路は、導通した際に直流電
源部の出力を負荷から瞬時的に側路するように直
流電源部の出力端に対して並列に接続した負荷電
流側路用スイツチと、該スイツチを周期的に短時
間導通状態にするように制御するスイツチ制御回
路とにより構成することもできる。

上記いずれの場合も、スイツチとしては、無ア
ークで負荷電流をオンオフし得るものを用いる
が、このスイツチとしては半導体スイツチの外、
真空スイツチのような無アークで電流を遮断し得
る有接点スイツチを用いることもできる。

［作用］ 上記のように構成すると、負荷電流の波形は、
第２図に示すように、電流値が零になる短い期間
が周期的に生じる波形になる。そのため負荷スイ
ツチを開いた際にアークが生じても、該アークは
負荷電流が零になる期間に消滅してしまう。従つ
て市販の安価な有接点スイツチを用いても負荷を
確実に切離すことができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本考案の実施例を説明
する。

第１図は本考案の一実施例を示したもので、同
図において、１は発電機１１と全波整流器１２と
から構成される直流電源部で、その出力端１ａ，
１ｂには電流遮断回路２が接続されている。電流
遮断回路２の出力端２ａ，２ｂ間には負荷スイツ
チ３を介して負荷４が並列に接続されている。

電流遮断回路２は負荷電流開閉用スイツチを構
成するゲートターンオフサイリスタ（以下、
GTOという。）２１ａと該GTO２１ａを周期的
に瞬時遮断するように制御するスイツチ制御回路
２２とから構成されている。

上記の各部の構成についてさらに詳細に述べる
と、スイツチ制御回路２２は、コンデンサ２２ａ
を備えていて、該コンデンサ２２ａの一端には抵
抗２２ｂの一端が接続され、抵抗２２ｂの他端は
直流電源部１の正極側出力端１ａと電流遮断回路
２の出力端２ａとに接続されている。またコンデ
ンサ２２ａの他端はダイオード２２ｃのアノード
に接続され、ダイオード２２ｃのカソードは直流
電源部の負極側出力端１ｂに接続されている。コ
ンデンサ２２ａと抵抗２２ｂとの接続点にはチヨ
ークコイル２２ｄの一端と抵抗２２ｅの一端とが
接続され、チヨークコイル２２ｄの他端はサイリ
スタ２２ｆのアノードに接続され、このサイリス
タ２２ｆのカソードは前記負極側出力端１ｂに接
続されている。また、抵抗２２ｅの他端は抵抗２
２ｇの一端とツエナーダイオード２２ｈのカソー
ドとに接続され、抵抗２２ｇの他端は負極側出力
端１ｂに、ツエナーダイオード２２ｈのアノード
はサイリスタ２２ｆのゲートにそれぞれ接続され
ている。さらにコンデンサ２２ａとダイオード２
２ｃとの接続点には抵抗２２ｉ，２２ｂの各一端
と前記GTO２１ａのゲートとがそれぞれ接続さ
れ、抵抗２２ｉの他端は負極側出力端１ｂに、ま
た抵抗２１ｂの他端はGTO２１ａのアノードと
出力端２ｂとにそれぞれ接続されている。なお、
GTO２１ａのカソードは前記負極側出力端１ｂ
に接続されている。これらのうち、コンデンサ２
２ａ、ダイオード２２ｃ、チヨークコイル２２
ｄ、サイリスタ２２ｆ、ツエナーダイオード２２
ｈ及び抵抗２２ｂ，２２ｅ，２２ｇ，２２ｉによ
りスイツチ制御回路２２が構成されている。

次に上記実施例の動作について説明する。負荷
スイツチ３が閉じられると負荷４に負荷電流IL
が流れる。このとき直流電源部１から抵抗２２ｂ
とダイオード２２ｃとを通してコンデンサ２２ａ
が充電される。このコンデンサ２２ａの端子電圧
は抵抗２２ｅと２２ｇで分圧される。コンデンサ
２２ａの端子電圧が上昇して分圧された電圧がツ
エナーダイオード２２ｈのツエナー電圧以上にな
ると該ツエナーダイオード２２ｈが導通する。ツ
エナーダイオード２２ｈが導通するとサイリスタ
２２ｆにトリガ信号が与えられるため、該サイリ
スタ２２ｆが導通する。このときコンデンサ２２
ａ→チヨークコイル２２ｄ→サイリスタ２２ｆ→
抵抗２２ｉ→コンデンサ２２ａの経路でコンデン
サ２２ａが放電するため、抵抗２２ｉの両端に電
圧が生じ、該抵抗２２ｉの両端の電圧がGTO２
１ａのゲートカソード間に逆方向に印加される。
これによりGTO２１ａが遮断され、負荷電流IL
が零になる。コンデンサ２２ａの放電回路にはチ
ヨークコイル２２ｄが設けられているため、コン
デンサ２２ａの静電容量とチヨークコイル２２ｄ
のインダクタンスとにより決まる周波数で振動が
生じ、コンデンサ２２ａからチヨークコイル２２
ｄ側に流れていた放電電流が零になつた後、電流
の極性が反転しようとしたときにサイリスタ２２
ｆが遮断状態にされる。そのため、サイリスタ２
２ｆは導通した後直ちに遮断される。サイリスタ
２２ｆが遮断すると、抵抗２１ｂを通してGTO
２１ａのゲートに電流が供給されるため、該
GTO２１ａが再び導通状態になり、負荷電流IL
が流れる。サイリスタ２２ｆが遮断すると再びコ
ンデンサ２２ａが充電されるため、以下上記と同
様の動作が繰り返される。従つて、負荷電流IL
の波形は第２図のようになり、瞬時的に負荷電流
が零になる状態が周期的に繰り返される。負荷電
流が零になる期間は、負荷スイツチを開いた際に
該スイツチの接点間に生じるアークを消滅させる
ために必要な長さに設定するが、負荷に悪影響を
与えないようにするために、その長さはできるだ
け短く設定しておく。

上記のように、負荷電流が零になる状態が周期
的に繰り返されるようにしておくと、負荷スイツ
チ３を開路したときに該スイツチの接点間に発生
するアークは、負荷電流ILが零になつた瞬間に
消滅させられる。従つて負荷スイツチ３として一
般的な交流用のスイツチが用いられていても、負
荷を確実に切り離すことができる。

なお、以上の説明では負荷電流開閉用半導体ス
イツチとしてGTOを用いたが、本考案はこれに
限定されるものではなく、他の制御可能な半導体
スイツチを用いることができる。

上記の実施例では、負荷電流開閉用スイツチ
と、該スイツチを周期的に短時間遮断させるスイ
ツチ制御回路とにより電流遮断回路を構成して、
該負荷電流開閉用スイツチを周期的に遮断するこ
とにより、負荷電流を周期的に瞬時遮断させるよ
うにしたが、直流電源部の出力端に対して並列に
接続された負荷電流側路用スイツチと、該スイツ
チを周期的に短時間導通させるスイツチ制御回路
とにより電流遮断回路を構成して、該スイツチを
周期的に瞬時導通させることにより負荷電流を周
期的に瞬時遮断させるようにしてもよい。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、直流電源部と
負荷スイツチとの間に負荷電流を周期的に瞬時遮
断する電流遮断回路を設けたので、負荷スイツチ
の接点間にアークが生じたときには、負荷電流が
遮断された時に該アークを消滅させることができ
る。従つて負荷スイツチとして通常の有接点スイ
ツチを用いて負荷を確実に切離すことができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す結線図、第２
図は第１図の実施例の負荷電流波形を示す波形図
である。 １……直流電源部、２……電流遮断回路、２１
ａ……GTO（負荷電流開閉用スイツチ）、２２…
…スイツチ制御回路、３……負荷スイツチ、４…
…負荷。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 発電機を電源とする直流電源部から負荷スイツ
   チを介して負荷に電力を供給する直流発電装置に
   おいて、 前記直流電源部から負荷に供給される電流を無
   アークで周期的に瞬時遮断する電流遮断回路を前
   記直流電源部と前記負荷スイツチとの間に設けた
   ことを特徴とする直流発電装置。