JP3039746U - 定電圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水銀灯などのように、放電する負荷に適
用して好結果を得ることができる定電圧電源装置を提供
する。 【解決手段】 商用電源に接続される入力端子１，２と
負荷を接続する出力端子３，４の間に直列変圧器７の二
次側コイル９を接続し、その一次側コイル８を、入力端
子１，２間に接続した摺動変圧器１０のコイル１１に接
触して移動する摺動子１２に接続する。負荷に流れる電
流と出力電圧を検知し、それらの値に応じてサーボモー
タ１３を回転させ、このサーボモータ１３で前記摺動子
１２を移動させる。サーボモータ１３の制御は制御回路
２６で行う。従来のオートトランス式のようにタップを
切換える必要がなく、電磁開閉器を設ける必要がないの
で、静粛かつ円滑に負荷電圧の調整を行うことができ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、たとえば給油スタンドで使用される水銀灯のように、放電により発 光するランプを負荷とする場合に適用して好結果を得ることができる定電圧電源 装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

給油スタンドは、開店中は昼間でも継続して水銀灯を点灯している。また道路 のトンネル内の水銀灯も連続的に点灯されている。水銀灯は放電により発光をす るので、発光を開始するときには電極間に定格電圧を印加する必要があるが、一 旦発光すれば電極間の電圧を多少降下させても発光が停止することはない。蛍光 灯も同様である。発光後に供給電圧を降下すると光度は若干低下するが実用上問 題はない。そこで点灯したら電源電圧を数パーセント降下させて節電を図る技術 がある。

【０００３】 このために従来用いられていた装置は、入力端子と出力端子の間に中間タップ 付きの単巻きトランス（オートトランス）を介装し、水銀灯等の負荷を作動安定 後に中間タップに接続して、数パーセント降下した電圧を供給するようにしてい た。そして一次側（電源側）の電圧変動で点灯維持が困難となったときには、自 動的に中間タップの接続を切換えて点灯を維持するようにしていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

この装置により、顕著な節電効果を得ることができた。また出力電圧を検出し 、その値に応じて中間タップを切換えることにより、電源電圧に変動があっても 点灯を継続することができた。しかしながら、中間タップを自動的に切換えるた めに電磁開閉器（マグネットスイッチ）を使用する必要があるので、その作動音 が大きく、音を嫌う環境では使用できない問題があった。

【０００５】 本考案はこの点に鑑みてなされたものであり、電磁開閉器を使用することなく 静粛に、しかも段階的でなく連続的に出力電圧を制御することができる定電圧電 源装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載された考案 においては、交流の２個の入力端子間に接続された摺動変圧器と、該摺動変圧器 の摺動子を移動させるサーボモータと、一次側コイルが前記摺動変圧器に接続さ れ、二次側コイルが入力端子と出力端子の間に接続された直列変圧器と、負荷電 流の有無および負荷電流の大きさを検出する電流変圧器ならびに変換変圧器と、 前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出器と、該変換変圧器ならびに電圧検出 器の出力信号を受けて前記サーボモータを制御する制御回路とを備えたことを特 徴とする。

【０００７】 請求項２に記載された考案においては、交流の２個の入力端子間に接続された 摺動変圧器と、該摺動変圧器の摺動子を移動させるサーボモータと、一次側コイ ルが前記摺動変圧器に接続され、二次側コイルが入力端子と出力端子の間に接続 された直列変圧器と、負荷電流の有無および負荷電流の大きさを検出する電流変 圧器ならびに変換変圧器と、前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出器と、該 変換変圧器ならびに電圧検出器の出力信号を受けて前記サーボモータを制御する 制御回路とを備え、さらに、負荷電流が無くなったときにサーボモータの移動し ている摺動子を元の位置に復帰させる復帰回路と、負荷電流の流れ始めに一定時 間摺動子の動きを規制するタイマ回路とを設けたことを特徴とする。

【０００８】 請求項３に記載された考案においては、請求項１または２に記載されたものに おいて、前記直列変圧器の一次側コイルに対して二次側コイルの接続を逆位相と なるようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【考案の実施の形態】 本考案の一実施形態を説明する。図１において１，２は入力端子であり、商用 単相交流電源の２線（三相交流の３線のうちの２線でもよい）が接続されるもの である。３，４は出力端子であり、水銀灯等の負荷が接続される。入力端子１と 出力端子３の間はライン５で接続され、入力端子２と出力端子４の間はライン６ で接続される。なお、ライン５の一部には直列変圧器７の二次側コイル９が介装 されている。一次側コイル８の接続については後述する。入力端子２と出力端子 ４は直接接続されている。

【００１０】 入力端子１，２間には、摺動変圧器（スライダック）１０のコイル１１が接続 されている。図示しないがコイル１１の一部は絶縁皮膜が剥離されており、その 部分にカーボン接触体からなる摺動子１２が接触している。この摺動子１２はサ ーボモータ１３で駆動される。摺動子１２は直列変圧器７の一次側コイル８の一 端に接続されている。この直列変圧器７は、一次側コイル８と二次側コイル９の 接続を行うときに巻線方向を考慮し、一次側コイル８と二次側コイル９が逆位相 になるようにしてある。１４Ａ，１４Ｂはリミットスイッチであり、摺動子１２ が移動するとき上限と下限で移動を停止させるものである。

【００１１】 ライン５には、電流変圧器（カーレントトランス：ＣＴ）の検出コイル１５が セットされている。１６は変換変圧器で、その一次側コイル１７は検出コイル１ ５に接続され、二次側コイル１８には整流器１９と平滑用のコンデンサ２０を介 して、リレー２１のコイル２２と抵抗器２３が直列に接続されている。２４はリ レー２１の常開接点であり、一極はライン６に接続され、図示しない負荷の電源 スイッチが遮断された（オフになった）ときに接触し、ライン６の電圧を信号と して発するものである。

【００１２】 出力端子３，４間には、電圧検出器２５の入力端子２５ａ，２５ｂが接続され ている。この電圧検出器２５はどのような構造のものでもよいが、たとえば、入 力端子２５ａ，２５ｂの間に単巻きのトランスを接続し、その中間タップを出力 端子２５ｃに接続し、あるいは入力端子２５ａ，２５ｂの間に２個の抵抗器を直 列に接続し、その接続点を出力端子２５ｃに接続するようにしてもよい。いずれ にしても出力端子２５ｃに発生する電圧で出力端子３，４間の電圧を知ることが できる。

【００１３】 ２６は制御回路である。この制御回路２６はライン５，６に接続された電源端 子２６ａ，２６ｂと、リレー２１の常開接点２４に接続された信号端子２６ｃ、 電圧検出器２５の出力端子２５ｃに接続された信号端子２６ｄおよびサーボモー タ１３に接続される出力端子２６ｅ，２６ｆを有し、信号端子２６ｃ，２６ｄに 入力される信号に応じ、サーボモータ１３の作動、停止と、回転方向（摺動子１ ２の移動方向）ならびに回転量（移動量）の制御を行う。

【００１４】 図２を用いて制御回路２６の内部構成を説明する。電源端子２６ａには電源安 定化回路２７の入力側が接続され、電源端子２６ｂは接地回路に接続されている 。この接地回路は、次に説明するすべての回路で図示はしないが共通に接続され る。電源安定化回路２７は、入力された電圧を整流し、電圧変化がない安定した 直流電圧を得るものである。電源安定化回路２７の出力側には基準電圧回路２８ が接続されており、任意の基準電圧（一例として１００ボルト）を得るようにな っている。

【００１５】 基準電圧回路２８の出力側には設定回路２９が接続されている。この設定回路 ２９は、入力された基準電圧の範囲内で、任意の電圧、たとえば９０ボルトから １００ボルトの間を１ボルト間隔で設定できるようになっている。３０は比較回 路である。この比較回路３０は、設定回路２９で設定された電圧と信号端子２６ ｄに入力された電圧を比較し、両電圧が相違するとき、この相違分がなくなるま で摺動変圧器１０の摺動子１２を動かすための信号を出力する。

【００１６】 比較回路３０には、電源端子２６ａに接続された電圧端子３０ａと信号端子２ ６ｃに接続された信号入力端子３０ｂがあり、信号端子２６ｃからの電圧信号が ＨからＬに変わったとき（負荷に流れる電流が有から無に変わったとき）には、 比較結果に関わりなく、電源電圧をそのまま出力するようにしてある。

【００１７】 比較回路３０の出力側には、タイマ回路３１、増幅回路３２が順次接続され、 増幅回路３２の出力側は出力端子２６ｅを介してサーボモータ１３に接続されて いる。タイマ回路３１には信号入力端子３１ａがあり、信号端子２６ｃからの電 圧信号がＬからＨに変わったとき（負荷に流れる電流が無から有に変わったとき ）にのみ、たとえば５分ないし１０分程度の所定時間が経過した後に比較回路３ ０の出力信号を増幅回路３２に出力するようになっている。信号入力端子３１ａ に入力される信号がＨを継続しているとき（負荷への通電が継続しているとき） には比較回路３０の出力信号をそのまま増幅回路３２に出力する。

【００１８】 増幅回路３２はタイマ回路３１を介して入力された比較回路３０の出力信号（ 電圧）を電力増幅し、その出力電圧を出力端子２６ｅ，２６ｆを介してサーボモ ータ１３に供給する。サーボモータ１３は直流式のものであり、増幅回路３２の 出力信号を受けたとき、所定回転方向に所定回転数回転する。この回転は図示し ない減速歯車を介してサーボモータ１３の回転軸に伝達され、摺動変圧器１０の 摺動子１２を所定の位置まで移動させる。

【００１９】 このように構成されたこの装置の作動を説明する。図１における入力端子１， ２には、前述のように商用単相交流電源の２線（三相交流の３線のうちの２線で もよい）が接続され、交流の１００ボルトが常時印加されている。また出力端子 ３，４には、図示しない負荷側のスイッチを介して負荷が接続される。負荷が給 油スタンドにおける照明用の水銀灯であるとした場合、昼夜を問わず営業時間中 は点灯されることが多く、営業終了による閉店時に消灯することになる。

【００２０】 営業を開始するために図示しない負荷側のスイッチをオンにして水銀灯を点灯 すると、ライン５，６を流れる電流によって電流変圧器の検出コイル１５に電流 が流れる。この電流により変換変圧器１６の一次側コイル１７に電流が流れ、二 次側コイル１８に電圧が誘起される。この電圧は整流器１９と平滑用のコンデン サ２０で直流電流となりリレー２１のコイル２２を励磁する。これにより常開接 点２４が閉じるので制御回路２６の信号端子２６ｃに信号電圧が印加される。

【００２１】 この信号電圧により比較回路３０は電源端子２６ａから受けた電圧をそのまま 出力し、タイマ回路３１、増幅回路３２を介してサーボモータ１３に供給するこ とになる。この電圧によりサーボモータ１３は回転し、摺動変圧器１０（図１参 照）の摺動子１２を駆動して、出力電圧が、設定回路２９にあらかじめ設定され た電圧に合致するように制御することになる。

【００２２】 しかしながらこのとき、信号端子２６ｃからの信号電圧はタイマ回路３１の信 号入力端子３１ａに入るので、タイマ回路３１にあらかじめ設定された時間（た とえば５分ないし１０分程度）が経過するまでは摺動変圧器１０の作動を抑制す る。したがって負荷である水銀灯などの点灯を損なうことはない。所定の時間が 経過して水銀灯などの点灯が安定したころ摺動変圧器１０を作動させて、設定さ れた電圧に調整する。

【００２３】 調整後の負荷には定格電圧より低い電圧が供給されるので、Ｐ（電力）＝Ｖ² （電圧の二乗）／Ｒ（抵抗値）を定めるオームの法則により、節電効果を得るこ とができる。

【００２４】 図１について説明したように、直列変圧器７の一次側コイル８に対して二次側 コイル９の接続を逆位相となるようにしたことにより、一次側コイル８と二次側 コイル９の巻数比により二次側コイル９に発生する電圧は、入力端子１，２間に 印加された電圧から引かれることになる。すなわち二次側コイル９に発生する電 圧が仮に１０ボルトであるとすると、出力端子３，４間には１００−１０＝９０ ボルトが発生する。

【００２５】 以上説明した実施形態はあくまで一例であって、本考案の技術的範囲を限定す るものではない。たとえば図２における比較回路３０およびタイマ回路３１の配 列はこのようにせずに他の接続でもよく、さらに制御回路２５の外に設けるよう にしてもよい。

【００２６】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成された定電圧電源装置であるから、請求項 １に記載された考案によれば、摺動変圧器とその摺動子を駆動するサーボモータ 、サーボモータの制御をする制御回路により、電磁開閉器を使用することなく静 粛に、しかも段階的でなく連続的に出力電圧を制御することができることになる 。

【００２７】 請求項２に記載された考案によれば、請求項１に記載された考案の効果に加え 、負荷電流が無くなったときにサーボモータの移動している摺動子を元の位置に 復帰させる復帰回路と、負荷電流の流れ始めに一定時間摺動子の動きを規制する タイマ回路とを設けたことにより、負荷が水銀灯のように放電をするものである 場合に、その作動に電圧制御の影響が生じないことになる。

【００２８】 請求項３に記載された考案によれば、請求項２または３に記載された考案の効 果に加え、摺動変圧器のコイルには制御用の電流のみを流し、負荷電流を流す必 要がないので、負荷電流を流す場合に比し、小さい容量のもので済むという効果 が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施形態の回路図である。

【図２】図１中の制御回路の構成の一例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 入力端子 ３ 出力端子 ４ 出力端子 ７ 直列変圧器 ８ 一次側コイル ９ 二次側コイル １０ 摺動変圧器 １１ コイル １２ 摺動子 １３ サーボモータ １５ 電流変圧器の検出コイル １６ 変換変圧器 ２１ リレー ２４ 常開接点 ２５ 電圧検出器 ２６ 制御回路 ２９ 設定回路 ３０ 比較回路 ３１ タイマ回路

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【手続補正書】

【提出日】平成９年２月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流の２個の入力端子間に接続された摺
   動変圧器と、該摺動変圧器の摺動子を移動させるサーボ
   モータと、一次側コイルが前記摺動変圧器に接続され、
   二次側コイルが入力端子と出力端子の間に接続された直
   列変圧器と、負荷電流の有無および負荷電流の大きさを
   検出する電流変圧器ならびに変換変圧器と、前記出力端
   子間の電圧を検出する電圧検出器と、該変換変圧器なら
   びに電圧検出器の出力信号を受けて前記サーボモータを
   制御する制御回路とを備えたことを特徴とする定電圧電
   源装置。
2. 【請求項２】 交流の２個の入力端子間に接続された摺
   動変圧器と、該摺動変圧器の摺動子を移動させるサーボ
   モータと、一次側コイルが前記摺動変圧器に接続され、
   二次側コイルが入力端子と出力端子の間に接続された直
   列変圧器と、負荷電流の有無および負荷電流の大きさを
   検出する電流変圧器ならびに変換変圧器と、前記出力端
   子間の電圧を検出する電圧検出器と、該変換変圧器なら
   びに電圧検出器の出力信号を受けて前記サーボモータを
   制御する制御回路とを備え、さらに、負荷電流が無くな
   ったときにサーボモータの移動している摺動子を元の位
   置に復帰させる復帰回路と、負荷電流の流れ始めに一定
   時間摺動子の動きを規制するタイマ回路とを設けたこと
   を特徴とする定電圧電源装置。
3. 【請求項３】 前記直列変圧器の一次側コイルに対して
   二次側コイルの接続を逆位相となるようにしたことを特
   徴とする請求項２または３に記載の定電圧電源装置。