JP3176001B2 - 車両用補助電源装置及びその制御方法 - Google Patents
車両用補助電源装置及びその制御方法Info
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- JP3176001B2 JP3176001B2 JP25672993A JP25672993A JP3176001B2 JP 3176001 B2 JP3176001 B2 JP 3176001B2 JP 25672993 A JP25672993 A JP 25672993A JP 25672993 A JP25672993 A JP 25672993A JP 3176001 B2 JP3176001 B2 JP 3176001B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両に搭載される車両用
電気品に電力を供給する車両用補助電源装置及びその制
御方法に関する。
電気品に電力を供給する車両用補助電源装置及びその制
御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の車両用補助電源装置は、架線から
供給される直流電圧を直列接続した複数のフィルタコン
デンサによって分圧し、各々のフィルタコンデンサに接
続されるインバータ装置を同期運転して得られる３相交
流電圧を３相変圧器により合成して車両用の電灯や空調
装置などの負荷に供給している。架線電圧に対して直列
に接続されるフィルタコンデンサの一部が短絡したりイ
ンバータ装置を構成するスイッチング素子が短絡する
と、他の健全なフィルタコンデンサに対して高い電圧が
分担されることになる。するとこれらフィルタコンデン
サに接続されるインバータ装置を構成する半導体素子に
耐電圧以上の電圧が印加されてしまい、素子が破壊する
など拡大故障の恐れがある。このような拡大故障の発生
を防ぐために、直列に接続されている各フィルタコンデ
ンサ毎に電圧検出器を設け、各フィルタコンデンサの端
子間電圧と異常値（低電圧値ＶL 、過電圧値Ｖo ）とを
比較して、短絡故障したフィルタコンデンサの低電圧ま
たは健全なフィルタコンデンサの過電圧を検出すること
により、車両用補助電源装置に重故障が発生したと判断
して、車両用補助電源装置の運転を停止させる保護動作
機能を備えている。
供給される直流電圧を直列接続した複数のフィルタコン
デンサによって分圧し、各々のフィルタコンデンサに接
続されるインバータ装置を同期運転して得られる３相交
流電圧を３相変圧器により合成して車両用の電灯や空調
装置などの負荷に供給している。架線電圧に対して直列
に接続されるフィルタコンデンサの一部が短絡したりイ
ンバータ装置を構成するスイッチング素子が短絡する
と、他の健全なフィルタコンデンサに対して高い電圧が
分担されることになる。するとこれらフィルタコンデン
サに接続されるインバータ装置を構成する半導体素子に
耐電圧以上の電圧が印加されてしまい、素子が破壊する
など拡大故障の恐れがある。このような拡大故障の発生
を防ぐために、直列に接続されている各フィルタコンデ
ンサ毎に電圧検出器を設け、各フィルタコンデンサの端
子間電圧と異常値（低電圧値ＶL 、過電圧値Ｖo ）とを
比較して、短絡故障したフィルタコンデンサの低電圧ま
たは健全なフィルタコンデンサの過電圧を検出すること
により、車両用補助電源装置に重故障が発生したと判断
して、車両用補助電源装置の運転を停止させる保護動作
機能を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら架線から
供給される直流電圧は、パンタグラフの離線などにより
変動し、架線電圧が各フィルタコンデンサの低電圧値Ｖ
L の総和より低くなれば低電圧検知により、又各フィル
タコンデンサの過電圧値Ｖo の総和より高くなれば過電
圧検知により車両用補助電源装置に重故障が発生したと
判断して、車両用補助電源装置は保護動作することにな
る。近年は回生ブレーキを使用する列車が増えているた
め、過渡的な架線電圧の変動が頻繁に発生し、保護動作
が起こりやすいという問題が生じていた。車両用補助電
源装置が重故障により停止すると、故障箇所の特定、点
検などが車両用補助電源装置に対して行なわれ、拡大故
障の恐れがない軽故障であると確認がとれるまで、車両
用補助電源装置の運転は再開されない。その間車内の電
灯や空調装置に電力が供給されず、乗客に対してサービ
スの低下をもたらしていた。このような問題を低電圧値
ＶL 、過電圧値Ｖo のセット値を変えて防ごうとする
と、耐圧向上のためフィルタコンデンサの直列接続数を
増加させる必要が生じ、外形上の制約が多い車両用補助
電源装置にとって極めて不利になってしまう。
供給される直流電圧は、パンタグラフの離線などにより
変動し、架線電圧が各フィルタコンデンサの低電圧値Ｖ
L の総和より低くなれば低電圧検知により、又各フィル
タコンデンサの過電圧値Ｖo の総和より高くなれば過電
圧検知により車両用補助電源装置に重故障が発生したと
判断して、車両用補助電源装置は保護動作することにな
る。近年は回生ブレーキを使用する列車が増えているた
め、過渡的な架線電圧の変動が頻繁に発生し、保護動作
が起こりやすいという問題が生じていた。車両用補助電
源装置が重故障により停止すると、故障箇所の特定、点
検などが車両用補助電源装置に対して行なわれ、拡大故
障の恐れがない軽故障であると確認がとれるまで、車両
用補助電源装置の運転は再開されない。その間車内の電
灯や空調装置に電力が供給されず、乗客に対してサービ
スの低下をもたらしていた。このような問題を低電圧値
ＶL 、過電圧値Ｖo のセット値を変えて防ごうとする
と、耐圧向上のためフィルタコンデンサの直列接続数を
増加させる必要が生じ、外形上の制約が多い車両用補助
電源装置にとって極めて不利になってしまう。
【０００４】そこで本発明は上述した問題点を除去し、
過渡的な架線電圧変動に対して車両用補助電源装置の保
護動作が生じた時に直ちに運転を再開させ、フィルタコ
ンデンサやインバータ装置を構成する半導体素子の短絡
事故時とは区別して、電力供給の中断によるサービスの
低下を最小限にする車両用補助電源装置及びその制御方
法を提供することを目的とする。
過渡的な架線電圧変動に対して車両用補助電源装置の保
護動作が生じた時に直ちに運転を再開させ、フィルタコ
ンデンサやインバータ装置を構成する半導体素子の短絡
事故時とは区別して、電力供給の中断によるサービスの
低下を最小限にする車両用補助電源装置及びその制御方
法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明では、架線から供給される直流電
圧を分圧する複数のコンデンサを直列に接続したコンデ
ンサ直列回路と、複数のコンデンサで分圧された直流電
圧をそれぞれ３相交流電圧に変換する複数のインバータ
装置と、コンデンサ直列回路と並列に接続されたスイッ
チ素子と、各コンデンサの端子間電圧を検出して予め設
定された第１の所定値と比較し、各コンデンサの端子間
電圧が第１の所定値よりも低くなったことを検知する第
１の検知器と、コンデンサ直列回路の端子間電圧を検出
して第１の所定値とコンデンサの直列接続数との積より
も高い値に予め設定された第２の所定値と比較し、コン
デンサ直列回路の端子間電圧が第２の所定値よりも低く
なったことを検知する第２の検知器と、第２の検知器が
検知した時は、インバータ装置の運転を停止させ、第２
の検知器が検知せずに第１の検知器が検知した時は、イ
ンバータ装置の運転を停止した後、架線から供給される
直流電圧を遮断し、スイッチ素子を点弧する保護動作装
置とを有してなる。
に請求項１記載の発明では、架線から供給される直流電
圧を分圧する複数のコンデンサを直列に接続したコンデ
ンサ直列回路と、複数のコンデンサで分圧された直流電
圧をそれぞれ３相交流電圧に変換する複数のインバータ
装置と、コンデンサ直列回路と並列に接続されたスイッ
チ素子と、各コンデンサの端子間電圧を検出して予め設
定された第１の所定値と比較し、各コンデンサの端子間
電圧が第１の所定値よりも低くなったことを検知する第
１の検知器と、コンデンサ直列回路の端子間電圧を検出
して第１の所定値とコンデンサの直列接続数との積より
も高い値に予め設定された第２の所定値と比較し、コン
デンサ直列回路の端子間電圧が第２の所定値よりも低く
なったことを検知する第２の検知器と、第２の検知器が
検知した時は、インバータ装置の運転を停止させ、第２
の検知器が検知せずに第１の検知器が検知した時は、イ
ンバータ装置の運転を停止した後、架線から供給される
直流電圧を遮断し、スイッチ素子を点弧する保護動作装
置とを有してなる。
【０００６】また請求項２記載の発明では、架線から供
給される直流電圧を分圧する複数のコンデンサを直列に
接続したコンデンサ直列回路と、複数のコンデンサで分
圧された直流電圧をそれぞれ３相交流電圧に変換する複
数のインバータ装置と、コンデンサ直列回路と並列に接
続されたスイッチ素子と、各コンデンサの端子間電圧を
検出して予め設定された第１の所定値と比較し、各コン
デンサの端子間電圧が第１の所定値よりも高くなったこ
とを検知する第１の検知器と、コンデンサ直列回路の端
子間電圧を検出して第１の所定値とコンデンサの直列接
続数との積よりも低い値に予め設定された第２の所定値
と比較し、コンデンサ直列回路の端子間電圧が第２の所
定値よりも高くなったことを検知する第２の検知器と、
第２の検知器が検知した時は、インバータ装置の運転を
停止させ、第２の検知器が検知せずに第１の検知器が検
知した時は、インバータ装置の運転を停止した後、架線
から供給される直流電圧を遮断し、スイッチ素子を点弧
する保護動作装置とを有してなる。
給される直流電圧を分圧する複数のコンデンサを直列に
接続したコンデンサ直列回路と、複数のコンデンサで分
圧された直流電圧をそれぞれ３相交流電圧に変換する複
数のインバータ装置と、コンデンサ直列回路と並列に接
続されたスイッチ素子と、各コンデンサの端子間電圧を
検出して予め設定された第１の所定値と比較し、各コン
デンサの端子間電圧が第１の所定値よりも高くなったこ
とを検知する第１の検知器と、コンデンサ直列回路の端
子間電圧を検出して第１の所定値とコンデンサの直列接
続数との積よりも低い値に予め設定された第２の所定値
と比較し、コンデンサ直列回路の端子間電圧が第２の所
定値よりも高くなったことを検知する第２の検知器と、
第２の検知器が検知した時は、インバータ装置の運転を
停止させ、第２の検知器が検知せずに第１の検知器が検
知した時は、インバータ装置の運転を停止した後、架線
から供給される直流電圧を遮断し、スイッチ素子を点弧
する保護動作装置とを有してなる。
【０００７】又請求項３記載の発明は、架線から供給さ
れる直流電圧を、複数のコンデンサによって分圧し、そ
れぞれ複数のインバ−タ装置で分圧した直流電圧を３相
交流電圧に変換して負荷に供給する時に、架線から供給
される直流電圧が第１の所定範囲内を逸脱した場合、イ
ンバ−タ装置を停止し、その後架線から供給される直流
電圧が第１の所定範囲内に復帰した時には、インバ−タ
装置を再起動し、架線から供給される直流電圧が第１の
所定範囲内を逸脱せずに、各コンデンサの端子間電圧
が、第２の所定範囲内を逸脱した時には、インバ−タ装
置の運転を停止した後、架線から供給される直流電圧を
遮断し、複数のコンデンサを短絡してコンデンサの電荷
を放電させる制御方法である。
れる直流電圧を、複数のコンデンサによって分圧し、そ
れぞれ複数のインバ−タ装置で分圧した直流電圧を３相
交流電圧に変換して負荷に供給する時に、架線から供給
される直流電圧が第１の所定範囲内を逸脱した場合、イ
ンバ−タ装置を停止し、その後架線から供給される直流
電圧が第１の所定範囲内に復帰した時には、インバ−タ
装置を再起動し、架線から供給される直流電圧が第１の
所定範囲内を逸脱せずに、各コンデンサの端子間電圧
が、第２の所定範囲内を逸脱した時には、インバ−タ装
置の運転を停止した後、架線から供給される直流電圧を
遮断し、複数のコンデンサを短絡してコンデンサの電荷
を放電させる制御方法である。
【０００８】
【作用】上述した構成により、請求項１記載の発明で
は、架線から供給される直流電圧は各コンデンサで分圧
される。各コンデンサの端子間電圧は第１の検知器で検
出されて第１の所定値と比較される。又、架線電圧は第
２の検知器で検出されて第２の所定値と比較される。第
２の検知器により架線電圧が第２の所定値を下まわった
ことを検知した場合には、瞬時離線などの軽故障と判断
して、インバータ装置の運転のみを停止する。又第２の
検知器が動作せずに第１の検知器によりコンデンサの端
子間電圧が第１の所定値を下まわったことを検知した場
合には、インバータ装置の短絡事故などの重故障と判断
して、インバータ装置の運転を停止すると共に架線から
の電力供給を遮断し、スイッチ素子を点弧して保護動作
を行う。
は、架線から供給される直流電圧は各コンデンサで分圧
される。各コンデンサの端子間電圧は第１の検知器で検
出されて第１の所定値と比較される。又、架線電圧は第
２の検知器で検出されて第２の所定値と比較される。第
２の検知器により架線電圧が第２の所定値を下まわった
ことを検知した場合には、瞬時離線などの軽故障と判断
して、インバータ装置の運転のみを停止する。又第２の
検知器が動作せずに第１の検知器によりコンデンサの端
子間電圧が第１の所定値を下まわったことを検知した場
合には、インバータ装置の短絡事故などの重故障と判断
して、インバータ装置の運転を停止すると共に架線から
の電力供給を遮断し、スイッチ素子を点弧して保護動作
を行う。
【０００９】又請求項２記載の発明では、架線から供給
される直流電圧は各コンデンサで分圧される。各コンデ
ンサの端子間電圧は第１の検知器で検出されて第１の所
定値と比較される。又、架線電圧は第２の検知器で検出
されて第２の所定値と比較される。第２の検知器により
架線電圧が第２の所定値を上まわったことを検知した場
合には、瞬時離線などの軽故障と判断して、インバータ
装置の運転のみを停止する。又第２の検知器が動作せず
に第１の検知器によりコンデンサの端子間電圧が第１の
所定値を上まわったことを検知した場合には、インバー
タ装置の短絡事故などの重故障と判断して、インバータ
装置の運転を停止すると共に架線からの電力供給を遮断
し、スイッチ素子を点弧して保護動作を行う。
される直流電圧は各コンデンサで分圧される。各コンデ
ンサの端子間電圧は第１の検知器で検出されて第１の所
定値と比較される。又、架線電圧は第２の検知器で検出
されて第２の所定値と比較される。第２の検知器により
架線電圧が第２の所定値を上まわったことを検知した場
合には、瞬時離線などの軽故障と判断して、インバータ
装置の運転のみを停止する。又第２の検知器が動作せず
に第１の検知器によりコンデンサの端子間電圧が第１の
所定値を上まわったことを検知した場合には、インバー
タ装置の短絡事故などの重故障と判断して、インバータ
装置の運転を停止すると共に架線からの電力供給を遮断
し、スイッチ素子を点弧して保護動作を行う。
【００１０】又請求項３記載の発明では、インバ−タ装
置を運転する際に、架線から供給される直流電圧が変動
して、第１の所定範囲内を逸脱した時は、瞬時離線など
の軽故障と判断して、インバ−タ装置のみを停止する。
そして架線から供給される直流電圧が第１の所定範囲内
に復帰したら、インバ−タ装置を再起動する。架線から
供給される直流電圧は第１の所定範囲内に入っているに
も拘らず、コンデンサの端子間電圧が第２の所定範囲内
を逸脱した時は、インバ−タ装置の短絡事故などの重故
障と判断して、インバ−タ装置の運転を停止すると共に
架線からの電力供給を遮断し、コンデンサを短絡する。
置を運転する際に、架線から供給される直流電圧が変動
して、第１の所定範囲内を逸脱した時は、瞬時離線など
の軽故障と判断して、インバ−タ装置のみを停止する。
そして架線から供給される直流電圧が第１の所定範囲内
に復帰したら、インバ−タ装置を再起動する。架線から
供給される直流電圧は第１の所定範囲内に入っているに
も拘らず、コンデンサの端子間電圧が第２の所定範囲内
を逸脱した時は、インバ−タ装置の短絡事故などの重故
障と判断して、インバ−タ装置の運転を停止すると共に
架線からの電力供給を遮断し、コンデンサを短絡する。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照し詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す車両用補助電源装置
の構成図である。図示しない架線から直流電圧を集電す
るパンタグラフ１に電磁接触器２、直流リアクトル３、
サイリスタスイッチ４が直列に接続されている。サイリ
スタスイッチ４には直列接続したフィルタコンデンサ７
〜９のうち、フィルタコンデンサ７の正極側が接続され
ている。フィルタコンデンサ７〜９の直列回路には電圧
変動検知器５と過電圧保護サイリスタ６が並列に接続さ
れている。各フィルタコンデンサ７〜９の端子間には低
電圧検知器10〜12、過電圧検知器13〜15、インバータ装
置16〜18が接続されている。各フィルタコンデンサ７〜
９の端子間電圧はインバータ装置16〜18で３相交流電圧
に変換される。そして各インバータ装置16〜18から出力
される３相交流電圧は交流フィルタ回路19〜21を介して
３相変圧器22で合成され、車内の電灯や空調装置などの
負荷23へ供給される。
る。図１は本発明の一実施例を示す車両用補助電源装置
の構成図である。図示しない架線から直流電圧を集電す
るパンタグラフ１に電磁接触器２、直流リアクトル３、
サイリスタスイッチ４が直列に接続されている。サイリ
スタスイッチ４には直列接続したフィルタコンデンサ７
〜９のうち、フィルタコンデンサ７の正極側が接続され
ている。フィルタコンデンサ７〜９の直列回路には電圧
変動検知器５と過電圧保護サイリスタ６が並列に接続さ
れている。各フィルタコンデンサ７〜９の端子間には低
電圧検知器10〜12、過電圧検知器13〜15、インバータ装
置16〜18が接続されている。各フィルタコンデンサ７〜
９の端子間電圧はインバータ装置16〜18で３相交流電圧
に変換される。そして各インバータ装置16〜18から出力
される３相交流電圧は交流フィルタ回路19〜21を介して
３相変圧器22で合成され、車内の電灯や空調装置などの
負荷23へ供給される。
【００１２】架線から供給される直流電圧は、フィルタ
コンデンサ７〜９により３分圧される。つまり架線電圧
をＶとすると、フィルタコンデンサ７〜９にかかる電圧
はそれぞれＶ／３（＝ＶC ）となる。この各フィルタコ
ンデンサ７〜９の端子間電圧ＶC が、各インバータ装置
16〜18へ入力されて３相交流電圧に変換され、それぞれ
交流フィルタ回路19〜21を介して３相変圧器22で合成さ
れる。低電圧検知器10〜12では各フィルタコンデンサ７
〜９の端子間電圧ＶC を監視し、フィルタコンデンサ７
〜９の端子間電圧ＶC が低電圧セット値ＶLCよりも低く
なった時に低電圧検知信号24を出力する。過電圧検知器
13〜15では各フィルタコンデンサ７〜９の端子間電圧Ｖ
C を監視し、フィルタコンデンサ７〜９の端子間電圧Ｖ
C が過電圧セット値ＶOCよりも高くなった時に過電圧検
知信号25を出力する。又電圧変動検知器５は上限値をＶ
OT、下限値をＶLTとし、架線電圧Ｖが上限値ＶOTよりも
高くなったとき又は下限値ＶLTよりも低くなった時に電
圧変動信号26を出力する。但しこの上限値ＶOTは３×Ｖ
OCよりも低い値とし、下限値ＶLTは３×ＶLCよりも高い
値としている。これら出力される低電圧検知信号24、過
電圧検知信号25、電圧変動信号26は保護動作信号発生装
置27へ入力される。そして保護動作信号発生装置27から
は入力された各信号に応じてインバータ保護動作信号2
8、電磁接触器開放信号29ａ、サイリスタスイッチ消弧
信号29ｂ、過電圧保護サイリスタ点弧信号29ｃが各々対
応する機器（インバータ装置16〜18、電磁接触器２、サ
イリスタスイッチ４、過電圧保護サイリスタ６）に対し
て出力される。
コンデンサ７〜９により３分圧される。つまり架線電圧
をＶとすると、フィルタコンデンサ７〜９にかかる電圧
はそれぞれＶ／３（＝ＶC ）となる。この各フィルタコ
ンデンサ７〜９の端子間電圧ＶC が、各インバータ装置
16〜18へ入力されて３相交流電圧に変換され、それぞれ
交流フィルタ回路19〜21を介して３相変圧器22で合成さ
れる。低電圧検知器10〜12では各フィルタコンデンサ７
〜９の端子間電圧ＶC を監視し、フィルタコンデンサ７
〜９の端子間電圧ＶC が低電圧セット値ＶLCよりも低く
なった時に低電圧検知信号24を出力する。過電圧検知器
13〜15では各フィルタコンデンサ７〜９の端子間電圧Ｖ
C を監視し、フィルタコンデンサ７〜９の端子間電圧Ｖ
C が過電圧セット値ＶOCよりも高くなった時に過電圧検
知信号25を出力する。又電圧変動検知器５は上限値をＶ
OT、下限値をＶLTとし、架線電圧Ｖが上限値ＶOTよりも
高くなったとき又は下限値ＶLTよりも低くなった時に電
圧変動信号26を出力する。但しこの上限値ＶOTは３×Ｖ
OCよりも低い値とし、下限値ＶLTは３×ＶLCよりも高い
値としている。これら出力される低電圧検知信号24、過
電圧検知信号25、電圧変動信号26は保護動作信号発生装
置27へ入力される。そして保護動作信号発生装置27から
は入力された各信号に応じてインバータ保護動作信号2
8、電磁接触器開放信号29ａ、サイリスタスイッチ消弧
信号29ｂ、過電圧保護サイリスタ点弧信号29ｃが各々対
応する機器（インバータ装置16〜18、電磁接触器２、サ
イリスタスイッチ４、過電圧保護サイリスタ６）に対し
て出力される。
【００１３】図２、図３は車両用補助電源装置の保護動
作機能を示す図で、図２は保護動作信号の発生ブロック
図、図３は保護動作信号発生装置の機能図である。低電
圧検知器10〜12（図では10のみを示す）は、電圧検出部
10ａでフィルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC を検出す
る。基準電圧比較部10ｂでは、フィルタコンデンサ７の
端子間電圧ＶC を入力して、低電圧セット値ＶLCと比較
する。フィルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC が低電圧
セット値ＶLC以上であれば何も出力しない（「０」信
号）が、フィルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC が低電
圧セット値ＶLCよりも低くなった時には低電圧検知信号
24（「１」信号）を出力する。低電圧検知器11，12も同
様の構成であり、それぞれフィルタコンデンサ８，９の
端子間電圧ＶC を検出して低電圧セット値ＶLCと比較
し、フィルタコンデンサ８，９の端子間電圧ＶC が低電
圧セット値ＶLCよりも低くなった時に低電圧検知信号24
を出力する。
作機能を示す図で、図２は保護動作信号の発生ブロック
図、図３は保護動作信号発生装置の機能図である。低電
圧検知器10〜12（図では10のみを示す）は、電圧検出部
10ａでフィルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC を検出す
る。基準電圧比較部10ｂでは、フィルタコンデンサ７の
端子間電圧ＶC を入力して、低電圧セット値ＶLCと比較
する。フィルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC が低電圧
セット値ＶLC以上であれば何も出力しない（「０」信
号）が、フィルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC が低電
圧セット値ＶLCよりも低くなった時には低電圧検知信号
24（「１」信号）を出力する。低電圧検知器11，12も同
様の構成であり、それぞれフィルタコンデンサ８，９の
端子間電圧ＶC を検出して低電圧セット値ＶLCと比較
し、フィルタコンデンサ８，９の端子間電圧ＶC が低電
圧セット値ＶLCよりも低くなった時に低電圧検知信号24
を出力する。
【００１４】過電圧検知器13〜15（図では13のみを示
す）は、電圧検出部13ａでフィルタコンデンサ７の端子
間電圧ＶC を検出する。基準電圧比較部13ｂでは、フィ
ルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC を入力して、過電圧
セット値ＶOCと比較する。フィルタコンデンサ７の端子
間電圧ＶC が過電圧セット値ＶOC以下であれば何も出力
しない（「０」信号）が、端子間電圧ＶC が過電圧セッ
ト値ＶOCよりも高くなった時には過電圧検知信号25
（「１」信号）を出力する。過電圧検知器14，15も同様
の構成であり、それぞれフィルタコンデンサ８，９の端
子間電圧ＶC を検出して過電圧セット値ＶOCと比較し、
端子間電圧ＶC が過電圧セット値ＶOCよりも高くなった
時に過電圧検知信号25を出力する。
す）は、電圧検出部13ａでフィルタコンデンサ７の端子
間電圧ＶC を検出する。基準電圧比較部13ｂでは、フィ
ルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC を入力して、過電圧
セット値ＶOCと比較する。フィルタコンデンサ７の端子
間電圧ＶC が過電圧セット値ＶOC以下であれば何も出力
しない（「０」信号）が、端子間電圧ＶC が過電圧セッ
ト値ＶOCよりも高くなった時には過電圧検知信号25
（「１」信号）を出力する。過電圧検知器14，15も同様
の構成であり、それぞれフィルタコンデンサ８，９の端
子間電圧ＶC を検出して過電圧セット値ＶOCと比較し、
端子間電圧ＶC が過電圧セット値ＶOCよりも高くなった
時に過電圧検知信号25を出力する。
【００１５】電圧変動検知器５は、電圧検出部５ａで架
線電圧Ｖを検出する。基準電圧比較部５ｂでは、架線電
圧Ｖを入力して、下限値ＶLT，上限値ＶOTと比較する。
架線電圧Ｖが下限値ＶLT以上，上限値ＶOT以下であれば
何も出力しない（「０」信号）が、架線電圧Ｖが下限値
ＶLTよりも低くなったときあるいは上限値ＶOTよりも高
くなった時には電圧変動信号26（「１」信号）を出力す
る。
線電圧Ｖを検出する。基準電圧比較部５ｂでは、架線電
圧Ｖを入力して、下限値ＶLT，上限値ＶOTと比較する。
架線電圧Ｖが下限値ＶLT以上，上限値ＶOT以下であれば
何も出力しない（「０」信号）が、架線電圧Ｖが下限値
ＶLTよりも低くなったときあるいは上限値ＶOTよりも高
くなった時には電圧変動信号26（「１」信号）を出力す
る。
【００１６】保護動作信号発生装置27は、低電圧検知信
号24、過電圧検知信号25、電圧変動信号26を入力する。
保護動作信号発生装置27は、ＯＲ回路27ａ，ＮＯＴ回路
27ｂ，ＡＮＤ回路27ｃ，インバ−タ保護信号発生部27
ｄ，電磁接触器開放信号発生部27ｅ，サイリスタスイッ
チ消弧信号発生部27ｆ，過電圧保護サイリスタ点弧信号
発生部27ｇからなる。具体的には、ＯＲ回路27ａは低電
圧検知信号24と過電圧検知信号25を入力する。つまり、
低電圧検知器10〜12又は過電圧検知器13〜15のうちどれ
か１つの検知器で低電圧セット値ＶLCよりも低い又は過
電圧セット値ＶOCよりも高いと検知した時に、ＯＲ回路
27ａの出力は「１」となる。ＮＯＴ回路27ｂとインバー
タ保護信号発生部27ｄは電圧変動信号26を入力する。つ
まり電圧変動検知器５が電圧変動信号26（「１」信号）
を出力した時には、インバータ保護信号発生部27ｄはイ
ンバータ装置16〜18に対してインバータ保護動作信号28
を出力し、インバータ装置16〜18の運転を停止する。そ
してＡＮＤ回路27ｃはＯＲ回路27ａの出力とＮＯＴ回路
27ｂの出力を入力する。ＡＮＤ回路27ｃの出力が「１」
となると、インバータ保護信号発生部27ｄはインバータ
装置16〜18に対してインバータ保護動作信号28を出力し
てインバータ装置16〜18の運転を停止する。更に電磁接
触器開放信号発生部27ｅは電磁接触器２に対して電磁接
触器開放信号29ａを出力して電磁接触器２を開放し、サ
イリスタスイッチ消弧信号発生部27ｆはサイリスタスイ
ッチ４に対してサイリスタスイッチ消弧信号29ｂを出力
してサイリスタスイッチ４を消弧し、そして過電圧保護
サイリスタ点弧信号発生部27ｇは過電圧保護サイリスタ
６に対して過電圧保護サイリスタ点弧信号29ｃを出力し
て、過電圧保護サイリスタ６を点弧する。この様にして
車両用補助電源装置の運転を停止する。
号24、過電圧検知信号25、電圧変動信号26を入力する。
保護動作信号発生装置27は、ＯＲ回路27ａ，ＮＯＴ回路
27ｂ，ＡＮＤ回路27ｃ，インバ−タ保護信号発生部27
ｄ，電磁接触器開放信号発生部27ｅ，サイリスタスイッ
チ消弧信号発生部27ｆ，過電圧保護サイリスタ点弧信号
発生部27ｇからなる。具体的には、ＯＲ回路27ａは低電
圧検知信号24と過電圧検知信号25を入力する。つまり、
低電圧検知器10〜12又は過電圧検知器13〜15のうちどれ
か１つの検知器で低電圧セット値ＶLCよりも低い又は過
電圧セット値ＶOCよりも高いと検知した時に、ＯＲ回路
27ａの出力は「１」となる。ＮＯＴ回路27ｂとインバー
タ保護信号発生部27ｄは電圧変動信号26を入力する。つ
まり電圧変動検知器５が電圧変動信号26（「１」信号）
を出力した時には、インバータ保護信号発生部27ｄはイ
ンバータ装置16〜18に対してインバータ保護動作信号28
を出力し、インバータ装置16〜18の運転を停止する。そ
してＡＮＤ回路27ｃはＯＲ回路27ａの出力とＮＯＴ回路
27ｂの出力を入力する。ＡＮＤ回路27ｃの出力が「１」
となると、インバータ保護信号発生部27ｄはインバータ
装置16〜18に対してインバータ保護動作信号28を出力し
てインバータ装置16〜18の運転を停止する。更に電磁接
触器開放信号発生部27ｅは電磁接触器２に対して電磁接
触器開放信号29ａを出力して電磁接触器２を開放し、サ
イリスタスイッチ消弧信号発生部27ｆはサイリスタスイ
ッチ４に対してサイリスタスイッチ消弧信号29ｂを出力
してサイリスタスイッチ４を消弧し、そして過電圧保護
サイリスタ点弧信号発生部27ｇは過電圧保護サイリスタ
６に対して過電圧保護サイリスタ点弧信号29ｃを出力し
て、過電圧保護サイリスタ６を点弧する。この様にして
車両用補助電源装置の運転を停止する。
【００１７】つまりＡＮＤ回路27ｃから「１」を出力す
るという事は、電圧変動検知器５では架線電圧Ｖの変動
を検知していないが、低電圧検知器10〜12又は過電圧検
知器13〜15のうちどれか１つが低電圧検知、過電圧検知
をした時である。
るという事は、電圧変動検知器５では架線電圧Ｖの変動
を検知していないが、低電圧検知器10〜12又は過電圧検
知器13〜15のうちどれか１つが低電圧検知、過電圧検知
をした時である。
【００１８】例えば架線電圧が1500Ｖの場合について説
明する。架線電圧はパンタグラフ１の離線や、他の電気
車からの回生エネルギの影響により、 800Ｖ〜2400Ｖぐ
らいの間で変動がおこる。従って変動がない場合におい
て各フィルタコンデンサ７〜９の端子間電圧ＶC は 500
Ｖとなるが、上記した変動分があるため、端子間電圧Ｖ
C も 260Ｖ〜 800Ｖぐらいの間で変動する。ここで、低
電圧検知器10〜12の低電圧セット値ＶLCを約 240Ｖと
し、過電圧検知器13〜15の過電圧セット値ＶOCを約 850
Ｖとする。そして電圧変動検知器５の下限値ＶLT，上限
値ＶOTをそれぞれ、
明する。架線電圧はパンタグラフ１の離線や、他の電気
車からの回生エネルギの影響により、 800Ｖ〜2400Ｖぐ
らいの間で変動がおこる。従って変動がない場合におい
て各フィルタコンデンサ７〜９の端子間電圧ＶC は 500
Ｖとなるが、上記した変動分があるため、端子間電圧Ｖ
C も 260Ｖ〜 800Ｖぐらいの間で変動する。ここで、低
電圧検知器10〜12の低電圧セット値ＶLCを約 240Ｖと
し、過電圧検知器13〜15の過電圧セット値ＶOCを約 850
Ｖとする。そして電圧変動検知器５の下限値ＶLT，上限
値ＶOTをそれぞれ、
【００１９】
【数１】ＶLT＞３×ＶLC ＶOT＜３×ＶOC の条件に従って設定する。つまり下限値ＶLTを約 750
Ｖ、上限値ＶOTを約2200Ｖとする。この様に各セット値
を定めた場合に架線電圧の変動がおきてＶ＝2400Ｖにな
ると、低電圧検知器10〜12、過電圧検知器13〜15、電圧
変動検知器５では次の様な動作がなされる。まず低電圧
検知器10を例にすると、電圧検出部10ａではコンデンサ
７の端子間電圧ＶC を検出する。この時ＶC ＝ 800Ｖと
なる。次に基準電圧比較部10では端子間電圧ＶC と低電
圧セット値ＶLCとを比較する。この時、端子間電圧ＶC
は低電圧セット値ＶLC以上である為、基準電圧比較部10
では低電圧検知信号24を出力しない。同様に低電圧検知
器11，12でも低電圧を検知しない。又過電圧検知器13を
例にすると、電圧検出部13ａではフィルタコンデンサ７
の端子間電圧ＶC ＝ 800Ｖを検出する。次に基準電圧比
較部13ｂでは、端子間電圧ＶC と過電圧セット値ＶOCと
を比較するが端子間電圧ＶC は過電圧セット値ＶOC以下
である為、基準電圧比較部13ｂでは過電圧検知信号25を
出力しない。同様に過電圧検知器14，15でも過電圧を検
知しない。電圧変動検知器５では電圧検出部５ａが架線
電圧Ｖ＝2400Ｖを検出し、基準電圧比較部５ｂで架線電
圧Ｖと下限値ＶLT，上限値ＶOTとを比較する。この時架
線電圧Ｖは上限値ＶOTより高くなるので、基準電圧比較
部５ｂは電圧変動信号26を出力して、インバータ保護信
号発生部27ｄよりインバータ装置16〜18に対してインバ
ータ保護動作信号28が出力する。そしてインバータ装置
16〜18を停止して、架線電圧Ｖが復帰（つまり架線電圧
Ｖが下限値ＶLT以上，上限値ＶOT以下）したらインバー
タ装置16〜18を再運転する。 次にインバータ装置16を
構成するスイッチング素子が短絡した場合について説明
をする。この時架線電圧Ｖが1200Ｖであったとすると、
各フィルタコンデンサ７〜９にはＶC ＝ 400Ｖの電圧が
通常はかかることになる。しかし今インバータ装置16内
で短絡がおきているため、フィルタコンデンサ７にかか
る電圧がフィルタコンデンサ８，９に生じることにな
る。従って、フィルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC ＝
０Ｖであり、フィルタコンデンサ８，９の端子間電圧Ｖ
C ＝600Ｖとなる。低電圧検知器10〜12のうち、低電圧
検知器10では端子間電圧ＶCが低電圧セット値ＶLCより
低くなったことを検知し、低電圧検知信号24を出力す
る。過電圧検知器13〜15は端子間電圧ＶC が過電圧セッ
ト値ＶOC以下であるため動作しない。又電圧変動検知器
５も架線電圧Ｖ（＝1200Ｖ）は下限値ＶLT以上，上限値
ＶOT以下であるため動作しない。すると、保護動作信号
発生装置27には低電圧検知信号24のみが入力することに
なりＡＮＤ回路27ｃの出力が「１」となるので、まずイ
ンバータ装置16〜18が停止し、電磁接触器２が開放して
サイリスタスイッチ４が消弧し、更に過電圧保護サイリ
スタ６が点弧して車両用補助電源装置の運転が停止す
る。
Ｖ、上限値ＶOTを約2200Ｖとする。この様に各セット値
を定めた場合に架線電圧の変動がおきてＶ＝2400Ｖにな
ると、低電圧検知器10〜12、過電圧検知器13〜15、電圧
変動検知器５では次の様な動作がなされる。まず低電圧
検知器10を例にすると、電圧検出部10ａではコンデンサ
７の端子間電圧ＶC を検出する。この時ＶC ＝ 800Ｖと
なる。次に基準電圧比較部10では端子間電圧ＶC と低電
圧セット値ＶLCとを比較する。この時、端子間電圧ＶC
は低電圧セット値ＶLC以上である為、基準電圧比較部10
では低電圧検知信号24を出力しない。同様に低電圧検知
器11，12でも低電圧を検知しない。又過電圧検知器13を
例にすると、電圧検出部13ａではフィルタコンデンサ７
の端子間電圧ＶC ＝ 800Ｖを検出する。次に基準電圧比
較部13ｂでは、端子間電圧ＶC と過電圧セット値ＶOCと
を比較するが端子間電圧ＶC は過電圧セット値ＶOC以下
である為、基準電圧比較部13ｂでは過電圧検知信号25を
出力しない。同様に過電圧検知器14，15でも過電圧を検
知しない。電圧変動検知器５では電圧検出部５ａが架線
電圧Ｖ＝2400Ｖを検出し、基準電圧比較部５ｂで架線電
圧Ｖと下限値ＶLT，上限値ＶOTとを比較する。この時架
線電圧Ｖは上限値ＶOTより高くなるので、基準電圧比較
部５ｂは電圧変動信号26を出力して、インバータ保護信
号発生部27ｄよりインバータ装置16〜18に対してインバ
ータ保護動作信号28が出力する。そしてインバータ装置
16〜18を停止して、架線電圧Ｖが復帰（つまり架線電圧
Ｖが下限値ＶLT以上，上限値ＶOT以下）したらインバー
タ装置16〜18を再運転する。 次にインバータ装置16を
構成するスイッチング素子が短絡した場合について説明
をする。この時架線電圧Ｖが1200Ｖであったとすると、
各フィルタコンデンサ７〜９にはＶC ＝ 400Ｖの電圧が
通常はかかることになる。しかし今インバータ装置16内
で短絡がおきているため、フィルタコンデンサ７にかか
る電圧がフィルタコンデンサ８，９に生じることにな
る。従って、フィルタコンデンサ７の端子間電圧ＶC ＝
０Ｖであり、フィルタコンデンサ８，９の端子間電圧Ｖ
C ＝600Ｖとなる。低電圧検知器10〜12のうち、低電圧
検知器10では端子間電圧ＶCが低電圧セット値ＶLCより
低くなったことを検知し、低電圧検知信号24を出力す
る。過電圧検知器13〜15は端子間電圧ＶC が過電圧セッ
ト値ＶOC以下であるため動作しない。又電圧変動検知器
５も架線電圧Ｖ（＝1200Ｖ）は下限値ＶLT以上，上限値
ＶOT以下であるため動作しない。すると、保護動作信号
発生装置27には低電圧検知信号24のみが入力することに
なりＡＮＤ回路27ｃの出力が「１」となるので、まずイ
ンバータ装置16〜18が停止し、電磁接触器２が開放して
サイリスタスイッチ４が消弧し、更に過電圧保護サイリ
スタ６が点弧して車両用補助電源装置の運転が停止す
る。
【００２０】このように過渡的な架線電圧変動により電
圧変動検知器５のみが動作し、各々の低電圧検知器10〜
12または過電圧検知器13〜15が動作しなかった場合は、
拡大故障の恐れがない「軽故障」であると判断し、イン
バータ装置16〜18の運転を停止して、架線電圧が復帰し
たら速やかにインバータ装置16〜18を再運転して車両用
補助電源装置の運転を再開する。また、電圧変動検知器
５が動作後、続いて各々の低電圧検知器10〜12または過
電圧検知器13〜15が動作した場合も、先に電圧変動検知
器５から電圧変動信号26を保護動作信号27に出力してい
るため、拡大故障の恐れがない「軽故障」であると判断
する。一方、電圧変動検知器５が動作せずに低電圧検知
器10〜12または過電圧検知器13〜15のうちのどれかが単
独で動作した場合は、「重故障」であると判断し、イン
バータ装置16〜18の運転を停止し、電磁接触器２とサイ
リスタスイッチ４を開放すると同時に過電圧保護サイリ
スタ６を点弧して車両用補助電源装置を停止することに
より、拡大故障を防ぐ。
圧変動検知器５のみが動作し、各々の低電圧検知器10〜
12または過電圧検知器13〜15が動作しなかった場合は、
拡大故障の恐れがない「軽故障」であると判断し、イン
バータ装置16〜18の運転を停止して、架線電圧が復帰し
たら速やかにインバータ装置16〜18を再運転して車両用
補助電源装置の運転を再開する。また、電圧変動検知器
５が動作後、続いて各々の低電圧検知器10〜12または過
電圧検知器13〜15が動作した場合も、先に電圧変動検知
器５から電圧変動信号26を保護動作信号27に出力してい
るため、拡大故障の恐れがない「軽故障」であると判断
する。一方、電圧変動検知器５が動作せずに低電圧検知
器10〜12または過電圧検知器13〜15のうちのどれかが単
独で動作した場合は、「重故障」であると判断し、イン
バータ装置16〜18の運転を停止し、電磁接触器２とサイ
リスタスイッチ４を開放すると同時に過電圧保護サイリ
スタ６を点弧して車両用補助電源装置を停止することに
より、拡大故障を防ぐ。
【００２１】なお本実施例ではフィルタコンデンサを３
段接続した場合を示したが、これに限られず複数段接続
した場合にも適用できる。又、各セット値は経験値に基
づいて随時変更することが可能で上述した数値に限られ
るものではない。更に、本実施例では低電圧検知器と過
電圧検知器とを別々に設けたが、一体の検知器として低
電圧レベルと過電圧レベル双方をセット値としても同様
である。
段接続した場合を示したが、これに限られず複数段接続
した場合にも適用できる。又、各セット値は経験値に基
づいて随時変更することが可能で上述した数値に限られ
るものではない。更に、本実施例では低電圧検知器と過
電圧検知器とを別々に設けたが、一体の検知器として低
電圧レベルと過電圧レベル双方をセット値としても同様
である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
過渡的な架線電圧変動の場合は重故障とせず、架線電圧
が正常に復帰したら直ちに運転を再開する軽故障扱いと
して、電力供給の中断によるサービスの低下を最小限に
とどめることができる。
過渡的な架線電圧変動の場合は重故障とせず、架線電圧
が正常に復帰したら直ちに運転を再開する軽故障扱いと
して、電力供給の中断によるサービスの低下を最小限に
とどめることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す車両用補助電源装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明の一実施例を示す保護動作信号の発生ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】保護動作装置の機能を示す図である。
１ パンタグラフ ２ 電磁接触器 ４ サイリスタスイッチ ５ 電圧変動検知器 ６ 過電圧保護サイリスタ ７〜９ フィルタコンデンサ 10〜12 低電圧検知器 13〜15 過電圧検知器 16〜18 インバータ装置 27 保護動作信号発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 逢坂 亨 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 平５−115101（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−139102（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−188101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−136901（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 1/00 - 15/42
Claims (3)
- 【請求項１】 架線から供給される直流電圧を遮断する
遮断手段と、 前記直流電圧を分圧する複数のコンデンサを直列に接続
したコンデンサ直列回路と、 前記複数のコンデンサで分圧された直流電圧をそれぞれ
３相交流電圧に変換する複数のインバータ装置と、 前記コンデンサ直列回路と並列に接続されたスイッチ素
子と、 前記各コンデンサの端子間電圧を検出して予め設定され
た第１の所定値と比較し、前記各コンデンサの端子間電
圧が前記第１の所定値よりも低くなったことを検知する
第１の検知器と、 前記第１の所定値と前記コンデンサの直列接続数との積
よりも高い値に予め設定された第２の所定値と、前記コ
ンデンサ直列回路の端子間電圧とを比較し、前記コンデ
ンサ直列回路の端子間電圧が前記第２の所定値よりも低
くなったことを検知する第２の検知器と、 前記第２の検知器が検知した時は、前記インバータ装置
の運転を停止させ、前記第２の検知器が検知せずに前記
第１の検知器が検知した時は、前記インバータ装置の運
転を停止した後、前記遮断手段を開放し、前記スイッチ
素子を点弧する保護動作装置とを有する車両用補助電源
装置。 - 【請求項２】 架線から供給される直流電圧を遮断する
遮断手段と、 架線から供給される直流電圧を分圧する複数のコンデン
サを直列に接続したコンデンサ直列回路と、 前記複数のコンデンサで分圧された直流電圧をそれぞれ
３相交流電圧に変換する複数のインバータ装置と、 前記コンデンサ直列回路と並列に接続されたスイッチ素
子と、 前記各コンデンサの端子間電圧を検出して予め設定され
た第１の所定値と比較し、前記各コンデンサの端子間電
圧が前記第１の所定値よりも高くなったことを検知する
第１の検知器と、 前記第１の所定値と前記コンデンサの直列接続数との積
よりも低い値に予め設定された第２の所定値と、前記コ
ンデンサ直列回路の端子間電圧とを比較し、前記コンデ
ンサ直列回路の端子間電圧が前記第２の所定値よりも高
くなったことを検知する第２の検知器と、 前記第２の検知器が検知した時は、前記インバータ装置
の運転を停止させ、前記第２の検知器が検知せずに前記
第１の検知器が検知した時は、前記インバータ装置の運
転を停止した後、前記遮断手段を開放し、前記スイッチ
素子を点弧する保護動作装置とを有する車両用補助電源
装置。 - 【請求項３】 架線から供給される直流電圧を、複数の
コンデンサによって分圧し、それぞれ複数のインバ−タ
装置で前記分圧した直流電圧を３相交流電圧に変換して
負荷に供給する時に、前記架線から供給される直流電圧
が第１の所定範囲内を逸脱した場合、前記インバ−タ装
置を停止し、その後前記架線から供給される直流電圧が
第１の所定範囲内に復帰した時には、前記インバ−タ装
置を再起動し、前記架線から供給される直流電圧が第１
の所定範囲内を逸脱せずに、前記各コンデンサの端子間
電圧が、第２の所定範囲内を逸脱した時には、前記イン
バ−タ装置の運転を停止した後、前記架線から供給され
る直流電圧を遮断し、前記複数のコンデンサを短絡して
前記コンデンサの電荷を放電させる車両用補助電源装置
の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25672993A JP3176001B2 (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 車両用補助電源装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25672993A JP3176001B2 (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 車両用補助電源装置及びその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07115701A JPH07115701A (ja) | 1995-05-02 |
| JP3176001B2 true JP3176001B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=17296640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25672993A Expired - Lifetime JP3176001B2 (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 車両用補助電源装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176001B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6397799B2 (ja) * | 2015-06-01 | 2018-09-26 | 株式会社日立製作所 | 補助電源システムおよびその運転方法 |
-
1993
- 1993-10-14 JP JP25672993A patent/JP3176001B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07115701A (ja) | 1995-05-02 |
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