JP2008198869A - ゴム被覆絶縁変圧器装置および標識灯システム - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側に高電圧が発生するのを防止できるゴム被覆絶縁変圧器装置14を提供する。
【解決手段】ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側に保護回路30を接続する。保護回路30は、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側に接続するケーブルの断線による二次側開放時に、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側の電圧が所定値より上昇すると、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側を短絡させる。ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側を短絡させることにより、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側に高電圧が発生するのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一次巻線および一次巻線より巻数比が多い二次巻線を有するゴム被覆絶縁変圧器を絶縁体で被覆したゴム被覆絶縁変圧器装置、およびこのゴム被覆絶縁変圧器装置を用いた標識灯システムに関する。

従来、空港の滑走路や誘導路などに設置された複数の標識灯を点灯制御する標識灯システムでは、標識灯が光源として用いるハロゲン電球の点灯電流に応じて定格電流値６．６Ａの定電流を供給する定電流電源に、ゴム被覆絶縁変圧器を介して標識灯が接続されている。

ゴム被覆絶縁変圧器は、定電流電源に接続される一次巻線およびこの一次巻線に磁気的に結合された二次巻線を有し、標識灯がハロゲン電球を用いている場合、一次巻線と二次巻線の巻数比が１：１で、つまり一次側電流と二次側電流との比が１：１となっている。さらに、ゴム被覆絶縁変圧器は、防水のためにゴムモールド成形によってゴム被覆絶縁変圧器全体がゴムで被覆されている。そして、ゴム被覆絶縁変圧器は、滑走路や誘導路の路肩側に沿って複数設置された各ハンドホール内に設置され、各ハンドホール内のゴム被覆絶縁変圧器と滑走路や誘導路上の各標識灯とが配線接続されている。

滑走路周りの標識灯については１つの標識灯と１つのゴム被覆絶縁変圧器とが対で接続されているが、誘導路周りの標識灯については１つのゴム被覆絶縁変圧器に例えば７〜９個の複数の標識灯が直列接続されている。

１つのゴム被覆絶縁変圧器に複数の標識灯が直列接続される場合には、標識灯の光源が断心した場合に他の標識灯の光源も不点となってしまうのを避けるため、各標識灯毎に、光源が断心した際に直列回路が開放するのを回避するカットアウト装置を備えている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−９４４１８号公報（第６頁、図２）

ところで、誘導路周りの標識灯には、光源として発光ダイオードを用いても必要な明るさが得られるため、光源として発光ダイオードを用いた標識灯を設置することが可能である。

光源として発光ダイオードを用いた標識灯の場合、発光ダイオードの点灯電流が０．３５Ａ程度であることから、ゴム被覆絶縁変圧器を介して標識灯に入力される電流値が定電流電源の定格電流値６．６Ａでは大き過ぎるため、ゴム被覆絶縁変圧器の一次巻線と二次巻線との巻数比を１：５や１：１０として標識灯に入力される電流値を下げる必要がある。

しかし、一次巻線と二次巻線との巻数比が１：１のゴム被覆絶縁変圧器の場合には、二次側に接続されるケーブルの断線などによる二次側開放時に出力される電圧が７００Ｖ〜１．５ｋＶ程度であるが、一次巻線と二次巻線との巻数比が１：１０のゴム被覆絶縁変圧器の場合には、二次側に接続されるケーブルの断線などによる二次側開放時に出力される電圧が概ね７ｋＶ〜１．５ｋＶの高電圧となるため、二次巻線が絶縁破壊するおそれがあるとともに、二次側に接続されるケーブルには高電圧に耐えうる高価な高圧ケーブルを用いなければならない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に高電圧が発生するのを防止できるゴム被覆絶縁変圧器装置および標識灯システムを提供することを目的とする。

請求項１記載のゴム被覆絶縁変圧器装置は、一次巻線およびこの一次巻線より巻数比が多い二次巻線を設けたゴム被覆絶縁変圧器、およびゴム被覆絶縁変圧器を被覆する絶縁体を有するゴム被覆絶縁変圧器本体と；ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に接続され、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側の電圧が所定値より上昇したときにゴム被覆絶縁変圧器の二次側を短絡させる保護回路と；を具備しているものである。

ゴム被覆絶縁変圧器の一次巻線と二次巻線との巻数比は、例えば、一次側に定格電流値６．６Ａの電流が入力されるとともに二次側の負荷として発光ダイオードが接続される場合、１：５や１：１０とし、一次側の入力電流と二次側の負荷とに応じて適宜設定される。

絶縁体は、例えば、ゴム材料が用いられ、モールド成形によってゴム被覆絶縁変圧器全体を被覆する。

保護回路は、例えば、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側の電圧が所定値より低いときにはゴム被覆絶縁変圧器の二次側を短絡させることなく、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側の電圧が所定値より上昇したときにゴム被覆絶縁変圧器の二次側を短絡させることが可能であれば、回路構成が限定されることはない。

そして、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に接続されるケーブルの断線などによる二次側開放時、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側の電圧が所定値より上昇したときに保護回路によりゴム被覆絶縁変圧器の二次側を短絡させ、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に高電圧が発生するのを防止する。これにより、ゴム被覆絶縁変圧器の二次巻線を保護し、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に低圧ケーブルを使用可能となる。

請求項２記載のゴム被覆絶縁変圧器装置は、請求項１記載のゴム被覆絶縁変圧器装置において、保護回路は、ゴム被覆絶縁変圧器本体の外部に配置したものである。

保護回路は、例えば、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に接続されるケーブルの途中に配置したり、ケーブルの先端のコネクタの位置に配置してもよい。

そして、この保護回路の配置により、ゴム被覆絶縁変圧器を絶縁体で被覆する際の熱的影響を保護回路が受けず、保護回路を作りやすくなる。

請求項３記載の標識灯システムは、定電流電源と；定電流電源に一次側が接続される請求項１または２記載のゴム被覆絶縁変圧器装置と；ゴム被覆絶縁変圧器装置の二次側に接続される標識灯と；を具備しているものである。

定電流電源は、例えば、標識灯に用いるハロゲン電球の点灯電流に応じた定格電流値６．６Ａの電流を供給する。

標識灯は、例えば、光源として発光ダイオードを用い、ゴム被覆絶縁変圧器装置を介して電流値が下げられた電流が発光ダイオードに供給される。なお、定電流電源には、光源としてハロゲン電球を用いた標識灯をゴム被覆絶縁変圧器を介して接続してもよく、このゴム被覆絶縁変圧器は一次巻線と二次巻線の巻数比が１：１となる。

そして、ゴム被覆絶縁変圧器装置の二次側の断線などによる二次側開放時、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に高電圧が発生するのを防止する。これにより、ゴム被覆絶縁変圧器装置を保護し、ゴム被覆絶縁変圧器装置の二次側に低圧ケーブルを使用可能となる。

請求項１記載のゴム被覆絶縁変圧器装置によれば、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に接続した保護回路により、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側の電圧が所定値より上昇したときにゴム被覆絶縁変圧器の二次側を短絡させるため、二次側に接続されるケーブルの断線などによる二次側開放時でもゴム被覆絶縁変圧器の二次側に高電圧が発生するのを防止でき、二次巻線を保護できるとともに低圧ケーブルを使用可能にできる。

請求項２記載のゴム被覆絶縁変圧器装置によれば、請求項１記載のゴム被覆絶縁変圧器装置の効果に加えて、保護回路をゴム被覆絶縁変圧器本体の外部に配置したため、ゴム被覆絶縁変圧器を絶縁体で被覆する際の熱的影響を保護回路が受けず、保護回路を作りやすくできる。

請求項３記載の標識灯システムによれば、ゴム被覆絶縁変圧器装置の二次側に接続されるケーブルの断線などによる二次側開放時でもゴム被覆絶縁変圧器の二次側に高電圧が発生するのを防止できるため、ゴム被覆絶縁変圧器装置を保護できるとともに、ゴム被覆絶縁変圧器装置との接続に低圧ケーブルを使用できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１ないし図３に第１の実施の形態を示し、図１は標識灯システムの構成図、図２は標識灯システムのゴム被覆絶縁変圧器装置の平面図、図３はゴム被覆絶縁変圧器装置の保護回路の回路図である。

図１に示すように、標識灯システム11は、例えば、空港の誘導路に沿って配設される複数の標識灯12を点灯制御するもので、この標識灯12には光源として発光ダイオード12aが用いられている。なお、標識灯システム11は、例えば滑走路に沿って配設される標識灯であって、光源としてハロゲン電球を用いる標識灯も点灯制御する。

標識灯システム11は、定電流を供給する定電流電源13、この定電流電源13に一次側が接続されたゴム被覆絶縁変圧器装置14、およびこのゴム被覆絶縁変圧器装置14の二次側に接続されて複数の標識灯12を点灯させる点灯回路15を備えている。これらゴム被覆絶縁変圧器装置14および点灯回路15は発光ダイオード12aを用いた標識灯12の専用品であり、ハロゲン電球を用いた標識灯には専用のゴム被覆絶縁変圧器装置および点灯回路が用いられる。

定電流電源13は、交流電源21、互いに逆方向に接続された一対の単方向性でゲート付きのサイリスタによって構成される双方向スイッチ回路22、および出力トランス23を有し、標識灯に用いるハロゲン電球の点灯電流に応じた定格電流値６．６Ａの定電流を出力トランス23の二次側に接続された給電ケーブル24に給電する。給電ケーブル24には、複数のゴム被覆絶縁変圧器装置14が直列に接続されている。

また、図１および図２に示すように、ゴム被覆絶縁変圧器装置14は、ゴム被覆絶縁変圧器27を絶縁体28で被覆したゴム被覆絶縁変圧器本体29、およびゴム被覆絶縁変圧器27の二次側に接続された保護回路30を備えている。

ゴム被覆絶縁変圧器27は、一次巻線31およびこの一次巻線31に磁気的に結合された二次巻線32を有し、これら一次巻線31と二次巻線32との巻数比が例えば１：５や１：１０としていて、一次巻線31より二次巻線32の巻数比が多く、一次側に対して二次側の電流値を下げている。

ゴム被覆絶縁変圧器27全体が、モールド成形によって形成される例えばゴムなどの絶縁材を材料とした絶縁体28で被覆されている。絶縁体28からはゴム被覆絶縁変圧器27の一次巻線31の両端にそれぞれ接続された一対の一次側ケーブル33が引き出され、これら一次側ケーブル33の先端に設けられたコネクタ34を介して給電ケーブル24に直列に接続されている。さらに、絶縁体28からはゴム被覆絶縁変圧器27の二次巻線32の両端にそれぞれ接続された一対の二次側ケーブル35が１本にまとめられた状態で引き出され、この二次側ケーブル35の先端に設けられたコネクタ36を介して点灯回路15との接続ケーブル37に接続されている。

二次側ケーブル35の途中に保護回路30が配置され、この保護回路30がモールド成形によって形成される例えばシリコーン樹脂などの絶縁材を材料とした被覆体38で被覆されている。

図３に示すように、保護回路30は、一対の二次側ケーブル35間に接続されている。二次側ケーブル35のh1，h2はゴム被覆絶縁変圧器27の二次巻線32に接続される入力側で、h3，h4は点灯回路15に接続される出力側である。そして、保護回路30は、ダイオードブリッジ41、電圧応動制御回路42、およびゲート付き半導体素子としての単方向性のサイリスタSCR1を有している。

ダイオードブリッジ41は、全波整流するダイオードD1〜D4で形成され、入力端子が一対の二次側ケーブル35に接続され、出力端子が電圧応動制御回路42に接続されている。

電圧応動制御回路42は、ダイオードブリッジ41の出力端子に抵抗R1，R2，R3の直列回路が接続され、抵抗R2と抵抗R3との接続点にツェナーダイオードZD1を介してスイッチング素子としてのトランジスタQ1のベースが接続されている。トランジスタQ1のコレクタは抵抗R4を介してダイオードブリッジ41の出力端子の＋側に接続され、トランジスタQ1のエミッタは抵抗R5を介してダイオードブリッジ41の出力端子の−側に接続されているとともにサイリスタSCR1のゲートに接続されている。トランジスタQ1と抵抗R4との接続点にダイオードD5のアノードが、サイリスタSCR1と抵抗R4との接続点にダイオードD5のカソードがそれぞれ接続されている。

サイリスタSCR1は、アノードがダイオードブリッジ41の出力端子の＋側に接続され、カソードがダイオードブリッジ41の出力端子の−側に接続されている。

また、図１に示すように、点灯回路15は、入力側に接続された接続ケーブル37を介してゴム被覆絶縁変圧器装置14の二次側ケーブル35に接続され、出力側に接続された標識灯接続ケーブル45に複数の標識灯12が直列に接続されている。点灯回路15は、交流を直流に変換して標識灯接続ケーブル45に給電する。なお、点灯回路15は、標識灯接続ケーブル45が断線した際に出力を定電圧にする保護回路を備えている。

また、各標識灯12は、標識灯接続ケーブル45に直列に接続される光源として発光ダイオード12aが用いられ、この発光ダイオード12aと並列にカットアウト装置48が接続されている。このカットアウト装置48は、発光ダイオード12aが不点となったときに標識灯接続ケーブル45に接続された他の標識灯12の発光ダイオード12aも不点となるのを防止するため、発光ダイオード12aが不点となったときに発光ダイオード12aの両端を短絡させて、他の標識灯12に通電する。

次に、標識灯システム11の動作について説明する。

定電流電源13から定格電流値６．６Ａの交流電流を給電ケーブル24を通じて複数のゴム被覆絶縁変圧器装置14に給電し、各ゴム被覆絶縁変圧器装置14で所定の電流値に下げた交流電流を接続ケーブル37を通じて点灯回路15に供給し、点灯回路15で交流電流を整流した直流電流を標識灯接続ケーブル45を介して複数の標識灯12に供給することにより、各標識灯12の発光ダイオード12aが点灯する。

そして、ゴム被覆絶縁変圧器装置14の保護回路30では、二次側ケーブル35からダイオードブリッジ41の入力端子に入力される交流電流を整流し、このダイオードブリッジ41の出力端子に発生した全波電圧を抵抗R1，R2，R3で分圧する。

このとき、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側の回路が開放されていることなく、正常な通電状態にあれば、保護回路30に加わる電圧は、保護回路30が短絡動作する所定の動作電圧値より低いため、保護回路30はオフしている。すなわち、保護回路30の抵抗R3の両端の電圧が所定の動作電圧以下にあるため、ツェナーダイオードZD1がオフしており、それに伴ってトランジスタQ1がオフし、サイリスタSCR1もオフしている。

また、例えば接続ケーブル37が断線し、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側の回路が開放されると、ゴム被覆絶縁変圧器27から二次側に出力する電圧が上昇し、それにより、保護回路30に加わる電圧は、保護回路30が短絡動作する所定の動作電圧値より高くなるため、保護回路30が動作してゴム被覆絶縁変圧器27の二次側の回路を短絡させる。すなわち、保護回路30の抵抗R3の両端の電圧が所定の動作電圧より高くなってツェナーダイオードZD1が導通し、このツェナーダイオードZD1の導通でベース電圧をトランジスタQ1のベースに供給してトランジスタQ1がオンし、このトランジスタQ1のオンでゲート電圧をサイリスタSCR1のゲートに供給してサイリスタSCR1が導通する。このサイリスタSCR1の導通により、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側の回路が短絡し、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側に高電圧が発生するのを防止する。

このように、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側に接続した保護回路30により、ゴム被覆絶縁変圧器27の二次側の電圧が所定の動作電圧値より上昇したときにゴム被覆絶縁変圧器27の二次側を短絡させるため、二次側に接続される接続ケーブル37の断線などによる二次側開放時でもゴム被覆絶縁変圧器27の二次側に高電圧が発生するのを防止でき、二次巻線32を保護できるとともに二次側の各ケーブルに低圧ケーブルを使用可能にできる。

また、ゴム被覆絶縁変圧器装置14では、保護回路30をゴム被覆絶縁変圧器本体29の外部に配置している。これは、保護回路30をゴム被覆絶縁変圧器27と一緒に絶縁体28でモールド成形してゴム被覆絶縁変圧器本体29内に配置した場合、その絶縁体28にはモールド成形時の熱が１００℃以上となるゴムなどを用いているため、保護回路30の電子部品が熱的影響を受けやすいが、保護回路30をゴム被覆絶縁変圧器本体29の外部に配置していることにより、ゴム被覆絶縁変圧器27を絶縁体28で被覆する際の熱的影響を保護回路30の電子部品が受けず、保護回路30を作りやすくできる。

保護回路30をゴム被覆絶縁変圧器本体29の外部に配置する場合、二次側ケーブル35の途中に配置して被覆体38で被覆することができるが、その被覆体38にはモールド成形時の熱を１００℃以下となるシリコーン樹脂などを用いることができ、保護回路30の電子部品が熱的影響を受けにくくできる。

また、図４には第２の実施の形態に示し、保護回路30は二次側ケーブル35のコネクタ36に設けてもよい。この場合、コネクタ36の形成時に保護回路30の被覆を一緒にでき、製造製を向上できる。

本発明の第１の実施の形態を示す標識灯システムの構成図である。 同上標識灯システムのゴム被覆絶縁変圧器装置の平面図である。 同上ゴム被覆絶縁変圧器装置の保護回路の回路図である。 本発明の第２の実施の形態を示すゴム被覆絶縁変圧器装置の平面図である。

符号の説明

11 標識灯システム
12 標識灯
13 定電流電源
14 ゴム被覆絶縁変圧器装置
27 ゴム被覆絶縁変圧器
28 絶縁体
29 ゴム被覆絶縁変圧器本体
30 保護回路
31 一次巻線
32 二次巻線

Claims (3)

1. 一次巻線およびこの一次巻線より巻数比が多い二次巻線を設けたゴム被覆絶縁変圧器、およびゴム被覆絶縁変圧器を被覆する絶縁体を有するゴム被覆絶縁変圧器本体と；
   ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に接続され、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側の電圧が所定値より上昇したときにゴム被覆絶縁変圧器の二次側を短絡させる保護回路と；
   を具備していることを特徴とするゴム被覆絶縁変圧器装置。
2. 保護回路は、ゴム被覆絶縁変圧器本体の外部に配置した
   ことを特徴とする請求項１記載のゴム被覆絶縁変圧器装置。
3. 定電流電源と；
   定電流電源に一次側が接続される請求項１または２記載のゴム被覆絶縁変圧器装置と；
   ゴム被覆絶縁変圧器装置の二次側に接続される標識灯と；
   を具備していることを特徴とする標識灯システム。

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