JP3180056B2

JP3180056B2 - スイッチ回路

Info

Publication number: JP3180056B2
Application number: JP15130997A
Authority: JP
Inventors: 洋介長谷川
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 2001-06-25
Anticipated expiration: 2017-06-09
Also published as: JPH10341140A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチ回路に係
り、詳細には、半導体素子によって構成された回路によ
り鉄道信号に用いられる信号用リレーを代替する、フェ
ールセーフスイッチとしてのスイッチ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道の誕生以来、その進歩発展とともに
列車運転の安全のための新技術の探求、設備改善の努力
が行われてきた。列車が安全に運行するためには、信号
設備がいつでも完全な状態に保たれていなければならな
い。また、万一故障が発生した場合にも、可能な限り安
全を確保しなければならない。そのような条件を満足す
るために、信号設備は基本的にフェールセーフの考え方
に基づいて設計されている。

【０００３】フェールセーフとは、それぞれの機器の信
頼度を高水準に保つ努力をしつつ、万一それらの機器が
故障したとしても、その故障に伴う装置の動作が、常に
安全側となるようにシステムを設計するという考え方で
ある。列車のフェールセーフとは、安全を期するために
列車を停止することである。

【０００４】従って、例えば信号機が故障した場合、信
号は可能な限り「赤」を表示するようにしたり、ＡＴＳ
（Automatic Train Stopper:自動的にブレーキをかけて
列車を停止させる装置）が動作するなどして、列車が必
ず停止するようにシステムを構成しなければならない。
具体的な例として、信号機に進行信号を現示する信号回
路においては、全ての関係リレーの接点に動作接点（励
磁電流が流れたときに構成される接点）を使用すること
が原則となっており、もし、関係するリレーのひとつが
故障したり、配線の一部を構成しているレールにひび割
れが発生した場合には、動作接点が構成されず、進行信
号は現示されないようになっている。

【０００５】このほか、配線の混触や迷流（異電流の不
正流れ込み）によるリレーの誤動作を防ぐため、条件を
与える側で電源を供給するようにしたり、重要な条件
は、条件を与える側の電源の＋，−両側で制御するよう
にするなど、工夫がなされている。

【０００６】上述したように、従来のフェールセーフス
イッチは、図６に示すような信号用リレーの構成によ
り、制御側に接続された励磁コイルＲによって、動作中
は接点ＲS を動作接点を閉成するように制御し、故障し
たときには機械的なバネの力を利用して、必ず接点ＲS
を動作接点を開放（復旧接点を閉成）するように制御す
ることができるため、このようなリレーの非対称な故障
特性を利用し、接点開放側を安全側の制御となるよう回
路を構成することで、鉄道の安全性を支えてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リレー
はその機械的な構造から、小型化に限界がある。寿命が短いため定期交換が必要。高価である。等の欠点を持っている。

【０００８】これらのリレーの欠点を解消するために、
リレーの機能を半導体部品で構成することが考えられる
が、リレーの最も重要な機能である非対称な故障特性が
半導体部品単体には期待できないため、安全性を要求さ
れる回路にはリレーを使わざるを得なかった。

【０００９】そこで本発明の課題は、複数の半導体を組
み合わせてリレーを代替する機能を備えた回路を構成
し、その制御を工夫することで故障時にはスイッチ開放
側に制御する非対称特性を実現した、フェールセーフス
イッチとしてのスイッチ回路を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
所定の信号源が入力端に接続され、出力端に所定の負荷
が接続された信号ラインの途中に直列に接続され、外部
から入力される制御信号によりスイッチング動作が制御
されることにより該信号ラインを開閉して、前記信号源
から入力される信号の前記負荷への伝達状態を制御する
スイッチ回路において、前記信号ラインの途中に直列に
接続されて、それぞれ制御端子を備えた複数の半導体ス
イッチング素子から構成された第１のスイッチング回路
と、この第１のスイッチング回路と並列に接続されて、
それぞれ制御端子を備えた複数の半導体スイッチング素
子から構成された第２のスイッチング回路と、前記各半
導体スイッチング素子の動作調査用の信号を発生する動
作調査用信号源と、前記第１、第２のスイッチング回路
内の各半導体スイッチング素子の各動作調査状態を前記
動作調査用信号に基づいて出力する動作状態出力端子
と、前記第１、第２のスイッチング回路の一方を常に閉
状態として前記信号ラインに信号伝達経路を確保するよ
うに該各スイッチング回路内の各半導体スイッチング素
子を制御する制御信号を出力するとともに、該閉状態に
ない一方のスイッチング回路内の各半導体スイッチング
素子を順次スイッチング動作させる制御信号を出力し
て、当該スイッチング動作中の各半導体スイッチング素
子に前記動作調査用信号源から発生される動作調査用信
号を供給させて、当該スイッチング動作中の各半導体ス
イッチング素子の各動作調査状態を前記動作状態出力端
子から出力させる制御手段と、を備えたことを特徴とし
ている。

【００１１】請求項１記載の発明によれば、第１のスイ
ッチング回路は、前記信号ラインの途中に直列に接続さ
れて、それぞれ制御端子を備えた複数の半導体スイッチ
ング素子から構成され、第２のスイッチング回路は、こ
の第１のスイッチング回路と並列に接続されて、それぞ
れ制御端子を備えた複数の半導体スイッチング素子から
構成され、動作調査用信号源は、前記各半導体スイッチ
ング素子の動作調査用の信号を発生し、動作状態出力端
子は、前記第１、第２のスイッチング回路内の各半導体
スイッチング素子の各動作調査状態を前記動作調査用信
号に基づいて出力し、制御手段は、前記第１、第２のス
イッチング回路の一方を常に閉状態として前記信号ライ
ンに信号伝達経路を確保するように該各スイッチング回
路内の各半導体スイッチング素子を制御する制御信号を
出力するとともに、該閉状態にない一方のスイッチング
回路内の各半導体スイッチング素子を順次スイッチング
動作させる制御信号を出力して、当該スイッチング動作
中の各半導体スイッチング素子に前記動作調査用信号源
から発生される動作調査用信号を供給させて、当該スイ
ッチング動作中の各半導体スイッチング素子の各動作調
査状態を前記動作状態出力端子から出力させる。

【００１２】したがって、第１、第２のふたつのスイッ
チング回路を設けたことにより、常に信号伝達経路を確
保しつつ、スイッチ回路を構成する全ての半導体スイッ
チング素子の動作状態の調査を順次行うことができ、動
作状態出力端子からの出力結果にしたがって適切にスイ
ッチ回路を制御することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を参照して本発
明に係るフェールセーフスイッチ１の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１４】まず構成を説明する。図１は、本発明のフ
ェールセーフスイッチ１の鉄道の信号回路中における接
続状態を示した要部構成ブロック図であり、従来のリレ
ーを用いた場合を示した図６に対応するものである。図
１においてフェールセーフスイッチ１は、入力信号Ｓが
入力される入力端子ＩＮ、入力信号Ｓが外部に出力され
る出力端子ＯＵＴ、及び、スイッチを外部から制御する
信号を入力する制御信号入力端子Ｃを有している。

【００１５】図１において、通常の動作状態ではフェー
ルセーフスイッチ１は、信号源から入力端子ＩＮに入力
される入力信号Ｓを、制御信号入力端子Ｃに入力される
制御信号によってＯＮ状態に制御されているスイッチを
介して出力端子ＯＵＴから出力するが、フェールセーフ
スイッチ１を含む回路に動作の不調が発生したときに
は、制御信号入力端子Ｃに入力される制御信号によって
スイッチをＯＦＦ状態に制御し、信号源から入力端子Ｉ
Ｎに入力される入力信号Ｓを遮断する。

【００１６】図２は、図１におけるフェールセーフスイ
ッチ１の基本動作を説明するための概念的な回路構成図
である。図２において、フェールセーフスイッチ１は、
スイッチＡ１、スイッチＡ２、スイッチＢ１、スイッチ
Ｂ２、及び、照査用電源ＶＬにより構成されており、外
部端子として、入力端子ＩＮ、スイッチＡ１制御信号入
力端子Ａ１IN、スイッチＡ２制御信号入力端子Ａ２IN、
スイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１IN、スイッチＢ２制
御信号入力端子Ｂ２IN、出力端子ＯＵＴ、Ａ１・Ａ２照
査出力端子ＡOUT、Ｂ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT を有
している。

【００１７】スイッチＡ１は、一方の端子が入力端子Ｉ
Ｎ、及び、照査用電源ＶＬの＋極と接続され、他方の端
子はスイッチＡ２の一方の端子、及び、Ａ１・Ａ２照査
出力端子ＡOUT と接続されており、スイッチＡ１制御信
号入力端子Ａ１INから入力されるスイッチＡ１制御信号
Ａ１C によってＯＮ状態に制御されたときは、入力端子
ＩＮに入力される入力信号Ｓ、及び、照査用電源ＶＬか
ら出力される照査信号Ｌを導通する経路を形成する。

【００１８】スイッチＡ２は、一方の端子がスイッチＡ
１の一方の端子、及び、Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT
と接続され、他方の端子は出力端子ＯＵＴ、及び、照査
用電源ＶＬの＋極と接続されており、スイッチＡ２制御
信号入力端子Ａ２INから入力されるスイッチＡ２制御信
号Ａ２C によってＯＮ状態に制御されたときは、入力端
子ＩＮに入力されスイッチＡ１を経てきた入力信号Ｓ、
及び、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌを導通
する経路を形成する。

【００１９】スイッチＢ１は、一方の端子が入力端子Ｉ
Ｎ、及び、照査用電源ＶＬの＋極と接続され、他方の端
子はスイッチＢ２の一方の端子、及び、Ｂ１・Ｂ２照査
出力端子ＢOUT と接続されており、スイッチＢ１制御信
号入力端子Ｂ１INから入力されるスイッチＢ１制御信号
Ｂ１C によってＯＮ状態に制御されたときは、入力端子
ＩＮに入力される入力信号Ｓ、及び、照査用電源ＶＬか
ら出力される照査信号Ｌを導通する経路を形成する。

【００２０】スイッチＢ２は、一方の端子がスイッチＢ
１の一方の端子、及び、Ｂ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT
と接続され、他方の端子は出力端子ＯＵＴ、及び、照査
用電源ＶＬの＋極と接続されており、スイッチＢ２制御
信号入力端子Ｂ２INから入力されるスイッチＢ２制御信
号Ｂ２C によってＯＮ状態に制御されたときは、入力端
子ＩＮに入力されスイッチＢ１を経てきた入力信号Ｓ、
及び、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌを導通
する経路を形成する。

【００２１】照査用電源ＶＬは、＋極がスイッチＡ１、
スイッチＡ２、スイッチＢ１、及び、スイッチＢ２の一
方の端子と接続され、それぞれのスイッチに対して照査
信号Ｌを送出する。

【００２２】外部端子はそれぞれ、入力端子ＩＮは信号
源からの入力信号Ｓを入力する端子、スイッチＡ１制御
信号入力端子Ａ１INはスイッチＡ１を外部から制御する
ためのスイッチＡ１制御信号Ａ１C を入力する端子、ス
イッチＡ２制御信号入力端子Ａ２INはスイッチＡ２を外
部から制御するためのスイッチＡ２制御信号Ａ２C を入
力する端子、スイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１INはス
イッチＢ１を外部から制御するためのスイッチＢ１制御
信号Ｂ１C を入力する端子、スイッチＢ２制御信号入力
端子Ｂ２INはスイッチＢ２を外部から制御するためのス
イッチＢ２制御信号Ｂ２C を入力する端子、出力端子Ｏ
ＵＴは入力端子ＩＮに入力された入力信号Ｓを外部に出
力する端子、Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT は照査用電
源ＶＬから出力された照査信号ＬによるスイッチＡ１、
若しくは、スイッチＡ２の照査結果であるＡ１・Ａ２照
査出力信号ＡO を出力する端子、Ｂ１・Ｂ２照査出力端
子ＢOUT は照査用電源ＶＬから出力された照査信号Ｌに
よるスイッチＢ１、若しくは、スイッチＢ２の照査結果
であるＢ１・Ｂ２照査出力信号ＢO を出力する端子、で
ある。

【００２３】なお、図２においては、スイッチＡ１、ス
イッチＡ２、スイッチＢ１、及び、スイッチＢ２を、接
点を有した機械的なスイッチの図記号で表しているが、
これは、フェールセーフスイッチ１の基本動作を説明す
るために概念的に表したものであって、実際には、スイ
ッチＡ１、スイッチＡ２、スイッチＢ１、及び、スイッ
チＢ２は、半導体素子による構成のスイッチング回路で
ある。

【００２４】図２において、スイッチＡ１とスイッチＡ
２は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの間に直列接続さ
れており、このスイッチＡ１とスイッチＡ２の直列接続
と並列にスイッチＢ１とスイッチＢ２が直列接続されて
いる。すなわち、入力端子ＩＮから入力される入力信号
Ｓは、スイッチＡ１とスイッチＡ２の直列接続による経
路、若しくは、スイッチＢ１とスイッチＢ２の直列接続
による経路のいずれをもとることができるが、該信号が
出力端子ＯＵＴから出力されるためには、以下の条件
（１）を満足する必要がある。

【００２５】スイッチＡ１及びスイッチＡ２がともにＯＮである。スイッチＢ１及びスイッチＢ２がともにＯＮである。のうち少なくとも一方が満たされなければならない。・・・条件（１）

【００２６】すなわち、入力信号Ｓの経路としてスイッ
チＡ１とスイッチＡ２の直列接続側（以後、Ａ側とい
う）、若しくは、スイッチＢ１とスイッチＢ２の直列接
続側（以後、Ｂ側という）のいずれか一方は確保してお
かなくてはならない。

【００２７】また、図２において、スイッチＡ１とスイ
ッチＡ２は、照査用電源ＶＬとＡ１・Ａ２照査出力端子
ＡOUT との間に並列接続されており、スイッチＡ１が正
常に動作しているか照査するときには、スイッチＡ１を
ＯＮに、スイッチＡ２をＯＦＦにし、スイッチＡ２が正
常に動作しているか照査するときは、スイッチＡ１をＯ
ＦＦに、スイッチＡ２をＯＮにすることにより、照査用
電源ＶＬから出力される照査信号Ｌは、動作状態を調べ
るスイッチの側の経路をとり、Ａ１・Ａ２照査出力端子
ＡOUT から出力されるＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO を照
査すればスイッチＡ１及びスイッチＡ２の動作状態チェ
ックを行うことができる。スイッチＢ１及びスイッチＢ
２についても同様の原理で動作状態チェックを行うこと
ができる。

【００２８】図３は、上記図２に示した概念的な回路構
成図を実際の回路素子を用いて表した回路構成図であ
る。図３において、フェールセーフスイッチ１は、フェ
ールセーフスイッチ１内部と制御信号用の外部端子を電
気的に遮断するために、半導体素子を用いたスイッチン
グ回路として光素子を用いたソリッドステートリレーを
用いることが有効であり、図２におけるスイッチＡ１を
フォトＭＯＳリレーＡ１とし、スイッチＡ２をフォトＭ
ＯＳリレーＡ２とし、スイッチＢ１をフォトＭＯＳリレ
ーＢ１とし、スイッチＢ２をフォトＭＯＳリレーＢ２と
して、照査用電源ＶＬは直流電源を用いて、構成されて
おり、更に、照査信号ＬをＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOU
T 、若しくは、Ｂ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT から出力
するにあたり、フェールセーフスイッチ１内部と照査出
力用の外部端子を電気的に遮断するために、フォトカプ
ラＣＡ、及び、フォトカプラＣＢを設けている。

【００２９】また、フェールセーフスイッチ１は、外部
端子として、図２と同様、入力端子ＩＮ、スイッチＡ１
制御信号入力端子Ａ１IN、スイッチＡ２制御信号入力端
子Ａ２IN、スイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１IN、スイ
ッチＢ２制御信号入力端子Ｂ２IN、出力端子ＯＵＴ、Ａ
１・Ａ２照査出力端子ＡOUT 、Ｂ１・Ｂ２照査出力端子
ＢOUT を有しており、これらの端子は外部のコントロー
ル部でまとめられている。このコントロール部と上記各
端子の間には、各端子の入力、出力の信号の向きにした
がってインバータＩ１〜Ｉ６が挿入されている。なお、
図３中のＶIN１〜ＶIN４は電源端子、Ｇはグランド端
子、Ｖ１〜Ｖ６は制御信号用電源、ＧＮＤはグランド、
Ｒ１〜Ｒ６は抵抗、を表している。

【００３０】図３において、フォトＭＯＳリレーＡ１
は、フォトＭＯＳリレーＡ１内部のＭＯＳＦＥＴの一方
の端子が入力端子ＩＮ、及び、照査用電源ＶＬの＋極と
接続され、他方の端子がフォトＭＯＳリレーＡ２内部の
ＭＯＳＦＥＴの一方の端子、及び、フォトカプラＡ内部
の発光ダイオードのアノードと接続され、フォトＭＯＳ
リレーＡ１内部の発光ダイオードのアノードが電源入力
端子ＶIN１と接続され、カソードがスイッチＡ１制御信
号入力端子Ａ１INと接続されており、ＶIN１に入力され
る信号によるＨｉｇｈ電位側のアノードの電位と、スイ
ッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INに入力されるスイッチ
Ａ１制御信号Ａ１C によるＬｏｗ電位側のカソードの電
位との電位差が該フォトＭＯＳリレーＡ１内部の発光ダ
イオードの立ち上がり電圧より大きくなると、該発光ダ
イオードが発光し、この該発光ダイオードの光を受けて
フォトＭＯＳリレーＡ１内部のＭＯＳＦＥＴのゲート入
力が生じ、該ＭＯＳＦＥＴは導通して入力端子ＩＮに入
力される入力信号Ｓ、及び、照査用電源ＶＬから出力さ
れる照査信号Ｌを導通する経路を形成する。

【００３１】フォトＭＯＳリレーＡ２は、フォトＭＯＳ
リレーＡ２内部のＭＯＳＦＥＴの一方の端子がフォトＭ
ＯＳリレーＡ１内部のＭＯＳＦＥＴの一方の端子、及
び、フォトカプラＡ内部の発光ダイオードのアノードと
接続され、他方の端子が出力端子ＯＵＴ、及び、照査用
電源ＶＬの＋極と接続され、フォトＭＯＳリレーＡ２内
部の発光ダイオードのアノードが電源入力端子ＶIN３と
接続され、カソードがスイッチＡ２制御信号入力端子Ａ
２INと接続されており、ＶIN３に入力される信号による
Ｈｉｇｈ電位側のアノードの電位と、スイッチＡ２制御
信号入力端子Ａ２INに入力されるスイッチＡ２制御信号
Ａ２C によるＬｏｗ電位側のカソードの電位との電位差
が該フォトＭＯＳリレーＡ２内部の発光ダイオードの立
ち上がり電圧より大きくなると、該発光ダイオードが発
光し、この該発光ダイオードの光を受けてフォトＭＯＳ
リレーＡ２内部のＭＯＳＦＥＴのゲート入力が生じ、該
ＭＯＳＦＥＴは導通して入力端子ＩＮに入力されてフォ
トＭＯＳリレーＡ１を経てきた入力信号Ｓ、及び、照査
用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌを導通する経路を
形成する。

【００３２】フォトＭＯＳリレーＢ１は、フォトＭＯＳ
リレーＢ１内部のＭＯＳＦＥＴの一方の端子が入力端子
ＩＮ、及び、照査用電源ＶＬの＋極と接続され、他方の
端子がフォトＭＯＳリレーＢ２内部のＭＯＳＦＥＴの一
方の端子、及び、フォトカプラＢ内部の発光ダイオード
のアノードと接続され、フォトＭＯＳリレーＢ１内部の
発光ダイオードのアノードが電源入力端子ＶIN２と接続
され、カソードがスイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１IN
と接続されており、ＶIN２に入力される信号によるＨｉ
ｇｈ電位側のアノードの電位と、スイッチＢ１制御信号
入力端子Ｂ１INに入力されるスイッチＢ１制御信号Ｂ１
C によるＬｏｗ電位側のカソードの電位との電位差が該
フォトＭＯＳリレーＢ１内部の発光ダイオードの立ち上
がり電圧より大きくなると、該発光ダイオードが発光
し、この該発光ダイオードの光を受けてフォトＭＯＳリ
レーＢ１内部のＭＯＳＦＥＴのゲート入力が生じ、該Ｍ
ＯＳＦＥＴは導通して入力端子ＩＮに入力される入力信
号Ｓ、及び、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌ
を導通する経路を形成する。

【００３３】フォトＭＯＳリレーＢ２は、フォトＭＯＳ
リレーＢ２内部のＭＯＳＦＥＴの一方の端子がフォトＭ
ＯＳリレーＢ１内部のＭＯＳＦＥＴの一方の端子、及
び、フォトカプラＢ内部の発光ダイオードのアノードと
接続され、他方の端子が出力端子ＯＵＴ、及び、照査用
電源ＶＬの＋極と接続され、フォトＭＯＳリレーＢ２内
部の発光ダイオードのアノードが電源入力端子ＶIN４と
接続され、カソードがスイッチＢ２制御信号入力端子Ｂ
２INと接続されており、ＶIN４に入力される信号による
Ｈｉｇｈ電位側のアノードの電位と、スイッチＢ２制御
信号入力端子Ｂ２INに入力されるスイッチＢ２制御信号
Ｂ２C によるＬｏｗ電位側のカソードの電位との電位差
が該フォトＭＯＳリレーＢ２内部の発光ダイオードの立
ち上がり電圧より大きくなると、該発光ダイオードが発
光し、この該発光ダイオードの光を受けてフォトＭＯＳ
リレーＢ２内部のＭＯＳＦＥＴのゲート入力が生じ、該
ＭＯＳＦＥＴは導通して入力端子ＩＮに入力されてフォ
トＭＯＳリレーＢ１を経てきた入力信号Ｓ、及び、照査
用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌを導通する経路を
形成する。

【００３４】フォトカプラＡは、フォトカプラＡ内部の
発光ダイオードのアノードがフォトＭＯＳリレーＡ１の
一方の端子、及び、フォトＭＯＳリレーＡ２の一方の端
子と接続され、カソードが照査用電源ＶＬのマイナス端
子と接続され、フォトカプラＡ内部のフォトトランジス
タのコレクタがＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT と接続さ
れ、エミッタがグランド端子Ｇと接続されており、フォ
トＭＯＳリレーＡ１、若しくは、フォトＭＯＳリレーＡ
２を経てきた照査信号Ｌが、フォトカプラＡ内部の発光
ダイオードのアノードに入力されて該発光ダイオードが
発光すると、この該発光ダイオードの光を受けてフォト
トランジスタのベース入力が生じ、該フォトトランジス
タは導通してＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT をＬｏｗ電
位とする。

【００３５】フォトカプラＢは、フォトカプラＢ内部の
発光ダイオードのアノードがフォトＭＯＳリレーＢ１の
一方の端子、及び、フォトＭＯＳリレーＢ２の一方の端
子と接続され、カソードが照査用電源ＶＬのマイナス端
子と接続され、フォトカプラＢ内部のフォトトランジス
タのコレクタがＢ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT と接続さ
れ、エミッタがグランド端子Ｇと接続されており、フォ
トＭＯＳリレーＢ１、若しくは、フォトＭＯＳリレーＢ
２を経てきた照査信号Ｌが、フォトカプラＢ内部の発光
ダイオードのアノードに入力されて該発光ダイオードが
発光すると、この該発光ダイオードの光を受けてフォト
トランジスタのベース入力が生じ、該フォトトランジス
タは導通してＢ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT をＬｏｗ電
位とする。

【００３６】照査用電源ＶＬは、＋極がフォトＭＯＳリ
レーＡ１、フォトＭＯＳリレーＡ２、フォトＭＯＳリレ
ーＢ１、及び、フォトＭＯＳリレーＢ２のそれぞれのひ
とつの端子と接続され、−極がフォトカプラＡのカソー
ド、及び、フォトカプラＢのカソードと接続され、フォ
トＭＯＳリレーＡ１、フォトＭＯＳリレーＡ２、フォト
ＭＯＳリレーＢ１、及び、フォトＭＯＳリレーＢ２に対
して照査信号Ｌを送出する。

【００３７】次に動作を説明する。まず、図２及び図４
を参照して、フェールセーフスイッチ１をＯＦＦ状態と
するため、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴを遮断させる
場合について説明する。図４は、フェールセーフスイッ
チ１をＯＦＦ状態とするため、入力端子ＩＮと出力端子
ＯＵＴを遮断させる場合において、フェールセーフスイ
ッチ１を構成するスイッチＡ１、スイッチＡ２、スイッ
チＢ１及びスイッチＢ２の動作状態チェック動作を示す
タイムチャートである。

【００３８】図４において、Ａ１C はスイッチＡ１制御
信号入力端子Ａ１INに入力されるスイッチＡ１制御信
号、Ａ２C はスイッチＡ２制御信号入力端子Ａ２INに入
力されるスイッチＡ２制御信号、Ｂ１C はスイッチＢ１
制御信号入力端子Ｂ１INに入力されるスイッチＢ１制御
信号、Ｂ２C はスイッチＢ２制御信号入力端子Ｂ２INに
入力されるスイッチＢ２制御信号、ＡO はＡ１・Ａ２照
査出力端子ＡOUT から出力されるＡ１・Ａ２照査出力信
号、ＢO はＢ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT から出力され
るＢ１・Ｂ２照査出力信号であり、照査項目は、その時
間において照査しているスイッチを表している。また、
図４には図示しないが、照査信号Ｌは、図４に示す時間
においては常にＨｉｇｈ信号である。

【００３９】フェールセーフスイッチ１をＯＦＦ状態と
するため、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴを遮断させる
場合には、スイッチＡ１→スイッチＡ２→スイッチＢ１
→スイッチＢ２の順に照査していけばよい。

【００４０】すなわち、時刻ｔ１〜時刻ｔ２において、
スイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INに入力されるスイ
ッチＡ１制御信号Ａ１C をＨｉｇｈ信号にすることによ
り、スイッチＡ１をＯＮにし、スイッチＡ２制御信号入
力端子Ａ２INに入力されるスイッチＡ２制御信号Ａ２C
、スイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１INに入力される
スイッチＢ１制御信号Ｂ１C 、及び、スイッチＢ２制御
信号入力端子Ｂ２INに入力されるスイッチＢ２制御信号
Ｂ２C をＬｏｗ信号にすることにより、スイッチＡ２、
スイッチＢ１、及び、スイッチＢ２をＯＦＦにする。こ
のとき照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌは、照
査用電源ＶＬとＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT との間に
並列接続されたスイッチＡ１とスイッチＡ２の内、スイ
ッチＡ１側の経路を通って、Ａ１・Ａ２照査出力端子Ａ
OUT からＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO として出力され
る。

【００４１】スイッチＡ１が正常に動作している場合
は、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌはスイッ
チＡ１を経て、Ａ１・Ａ２照査出力信号ＡO として図４
に示すパルスＰ１がＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT から
出力され、スイッチＡ１が正常に動作していない場合に
は、照査信号Ｌは、スイッチＡ１において遮断され、Ａ
１・Ａ２照査出力端子ＡOUT から出力されるＡ１・Ａ２
照査出力信号ＡO はＬｏｗ信号のままとなる。

【００４２】同様に時刻ｔ３〜時刻ｔ４においては、ス
イッチＡ２制御信号入力端子Ａ２INに入力されるスイッ
チＡ２制御信号Ａ２C のみをＨｉｇｈ信号にすることに
よりスイッチＡ２のみをＯＮにし、Ａ１・Ａ２照査出力
端子ＡOUT から出力されるＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO
を確認することにより、スイッチＡ２の動作状態チェッ
クを行う。スイッチＡ２が正常である場合には、Ａ１・
Ａ２照査出力端子ＡOUT からＡ１・Ａ２照査出力信号Ａ
O として、図４に示すパルスＰ２が出力され、スイッチ
Ａ２が正常に動作していない場合には、このパルスＰ２
は発生しない。

【００４３】同様に時刻ｔ５〜時刻ｔ６においては、ス
イッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１INに入力されるスイッ
チＢ１制御信号Ｂ１C のみをＨｉｇｈ信号にすることに
よりスイッチＢ１のみをＯＮにし、Ｂ１・Ｂ２照査出力
端子ＢOUT から出力されるＢ１・Ｂ２照査出力信号ＢO
を確認することにより、スイッチＢ１の動作状態チェッ
クを行う。スイッチＢ１が正常である場合には、Ｂ１・
Ｂ２照査出力端子ＢOUT からＢ１・Ｂ２照査出力信号Ｂ
O として、図４に示すパルスＰ３が出力され、スイッチ
Ｂ１が正常に動作していない場合には、このパルスＰ３
は発生しない。

【００４４】同様に時刻ｔ７〜時刻ｔ８においては、ス
イッチＢ２制御信号入力端子Ｂ２INに入力されるスイッ
チＢ２制御信号Ｂ２C のみをＨｉｇｈ信号にすることに
よりスイッチＢ２のみをＯＮにし、Ｂ１・Ｂ２照査出力
端子ＢOUT から出力されるＢ１・Ｂ２照査出力信号ＢO
を確認することにより、スイッチＢ２の動作状態チェッ
クを行う。スイッチＢ２が正常である場合には、Ｂ１・
Ｂ２照査出力端子ＢOUT からＢ１・Ｂ２照査出力信号Ｂ
O として、図４に示すパルスＰ４が出力され、スイッチ
Ｂ２が正常に動作していない場合には、このパルスＰ４
は発生しない。

【００４５】以後、同様にスイッチＡ１→スイッチＡ２
→スイッチＢ１→スイッチＢ２の順に繰り返し照査して
いくが、照査途中でいずれかのスイッチに動作の不調が
発生したことが、Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT から出
力されるＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO 、若しくは、Ｂ１
・Ｂ２照査出力端子ＢOUT から出力されるＢ１・Ｂ２照
査出力信号ＢO により確認できたときには、スイッチＡ
１制御信号入力端子Ａ１INに入力されるスイッチＡ１制
御信号Ａ１C 、スイッチＡ２制御信号入力端子Ａ２INに
入力されるスイッチＡ２制御信号Ａ２C 、スイッチＢ１
制御信号入力端子Ｂ１INに入力されるスイッチＢ１制御
信号Ｂ１C 、スイッチＢ２制御信号入力端子Ｂ２INに入
力されるスイッチＢ２制御信号Ｂ２C を全てＬｏｗ信号
にすることにより全てのスイッチをＯＦＦにするよう制
御する。

【００４６】次に、図２及び図５を参照して、フェール
セーフスイッチ１をＯＮ状態とするため、入力端子ＩＮ
と出力端子ＯＵＴを導通させる場合について説明する。
図５は、フェールセーフスイッチ１をＯＮ状態とするた
め、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴを導通させる場合に
おいて、フェールセーフスイッチ１を構成するスイッチ
Ａ１、スイッチＡ２、スイッチＢ１及びスイッチＢ２の
動作状態チェック動作を示すタイムチャートである。

【００４７】図５において、各信号を表す符号は図４と
同一で、Ａ１C はスイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１IN
に入力されるスイッチＡ１制御信号、Ａ２C はスイッチ
Ａ２制御信号入力端子Ａ２INに入力されるスイッチＡ２
制御信号、Ｂ１C はスイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１
INに入力されるスイッチＢ１制御信号、Ｂ２C はスイッ
チＢ２制御信号入力端子Ｂ２INに入力されるスイッチＢ
２制御信号、ＡO はＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT から
出力されるＡ１・Ａ２照査出力信号、ＢO はＢ１・Ｂ２
照査出力端子ＢOUT から出力されるＢ１・Ｂ２照査出力
信号であり、照査項目は、その時間において照査してい
るスイッチを表している。また、図５には図示しない
が、照査信号Ｌは、図５に示す時間においては常にＨｉ
ｇｈ信号である。

【００４８】フェールセーフスイッチ１をＯＮ状態とす
るため、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴを導通させる場
合には、Ａ側、若しくは、Ｂ側のいずれか一方は信号経
路として確保しておくために、前記条件（１）を満たす
必要があるので、全てのスイッチの動作状態チェックの
ための照査のタイミングを工夫する必要がある。

【００４９】すなわち、前記条件（１）によると、スイッチＡ１及びスイッチＡ２がともにＯＮであ
る。スイッチＢ１及びスイッチＢ２がともにＯＮであ
る。のうち少なくとも一方が満たされなければならない。の
であるから、図５では、時刻ｔ１０〜時刻１７において
は、スイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INに入力される
スイッチＡ１制御信号Ａ１C 、及び、スイッチＡ２制御
信号入力端子Ａ２INに入力されるスイッチＡ２制御信号
Ａ２C をＨｉｇｈ信号にすることにより、スイッチＡ
１、及び、スイッチＡ２をＯＮにし、Ａ側を入力端子Ｉ
Ｎに入力される入力信号Ｓの経路として確保することに
より、該入力信号Ｓを出力端子ＯＵＴから出力し、この
Ａ側を入力信号Ｓの経路としている時刻ｔ１０〜時刻ｔ
１７の間（図５中、Ａ側ＯＮとして示した時刻の範囲）
に、スイッチＢ１、及び、スイッチＢ２の動作状態チェ
ックを行うべくスイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１INに
入力するスイッチＢ１制御信号Ｂ１C 、及び、スイッチ
Ｂ２制御信号入力端子Ｂ２INに入力するスイッチＢ２制
御信号Ｂ２C によってスイッチＢ１、及び、スイッチＢ
２を制御する。

【００５０】すなわち、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３におい
て、スイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１INに入力される
スイッチＢ１制御信号Ｂ１C をＨｉｇｈ信号にすること
により、スイッチＢ１をＯＮにし、スイッチＢ２制御信
号入力端子Ｂ２INに入力されるスイッチＢ２制御信号Ｂ
２C をＬｏｗ信号にすることにより、スイッチＢ２をＯ
ＦＦにする。このとき照査用電源ＶＬから出力される照
査信号Ｌは、照査用電源ＶＬとＢ１・Ｂ２照査出力端子
ＢOUT との間に並列接続されたスイッチＢ１とスイッチ
Ｂ２の内、スイッチＢ１側の経路を通って、Ｂ１・Ｂ２
照査出力端子ＢOUT からＢ１・Ｂ２照査出力信号ＢO と
して出力される。

【００５１】スイッチＢ１が正常に動作している場合
は、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌはスイッ
チＢ１を経て、Ｂ１・Ｂ２照査出力信号ＢO として図５
に示すパルスＰ１０がＢ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT か
ら出力され、スイッチＢ１が正常に動作していない場合
には、照査信号Ｌは、スイッチＢ１において遮断され、
Ｂ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT から出力されるＢ１・Ｂ
２照査出力信号ＢO はＬｏｗ信号のままとなる。

【００５２】同様に、時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５におい
て、スイッチＢ２制御信号入力端子Ｂ２INに入力される
スイッチＢ２制御信号Ｂ２C をＨｉｇｈ信号にすること
により、スイッチＢ２をＯＮにし、スイッチＢ１制御信
号入力端子Ｂ１INに入力されるスイッチＢ１制御信号Ｂ
１C をＬｏｗ信号にすることにより、スイッチＢ１をＯ
ＦＦにする。このとき照査用電源ＶＬから出力される照
査信号Ｌは、照査用電源ＶＬとＢ１・Ｂ２照査出力端子
ＢOUT との間に並列接続されたスイッチＢ１とスイッチ
Ｂ２の内、スイッチＢ２側の経路を通って、Ｂ１・Ｂ２
照査出力端子ＢOUT からＢ１・Ｂ２照査出力信号ＢO と
して出力される。

【００５３】スイッチＢ２が正常に動作している場合
は、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌはスイッ
チＢ２を経て、Ｂ１・Ｂ２照査出力信号ＢO として図５
に示すパルスＰ１１がＢ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT か
ら出力され、スイッチＢ２が正常に動作していない場合
には、照査信号Ｌは、スイッチＢ２において遮断され、
Ｂ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT から出力されるＢ１・Ｂ
２照査出力信号ＢO はＬｏｗ信号のままとなる。

【００５４】この時刻ｔ１０〜時刻ｔ１７において、ス
イッチＡ１、若しくは、スイッチＡ２のいずれかが正常
であれば、Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT から出力され
るＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO は図５に示すように、Ｈ
ｉｇｈ信号となる。すなわち、この時刻ｔ１０〜時刻ｔ
１７においては、スイッチＡ１、若しくは、スイッチＡ
２のいずれか一方のみが正常に動作していない場合に
は、その動作の不調をＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT か
ら出力されるＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO によって発見
することはできない。

【００５５】そこで、上記スイッチＢ１、及び、スイッ
チＢ２の動作状態チェックが終わると、時刻ｔ１６〜時
刻ｔ２３においては、スイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ
１INに入力されるスイッチＢ１制御信号Ｂ１C 、及び、
スイッチＢ２制御信号入力端子Ｂ２INに入力されるスイ
ッチＢ２制御信号Ｂ２C をＨｉｇｈ信号にすることによ
り、スイッチＢ１、及び、スイッチＢ２をＯＮにし、Ｂ
側を入力端子ＩＮに入力される入力信号Ｓの経路として
確保することにより、該入力信号Ｓを出力端子ＯＵＴか
ら出力し、このＢ側を入力信号Ｓの経路としている時刻
ｔ１６〜時刻ｔ２３の間（図５中、Ｂ側ＯＮとして示し
た時刻の範囲）に、スイッチＡ１、及び、スイッチＡ２
の動作状態チェックを行うべくスイッチＡ１制御信号入
力端子Ａ１INに入力するスイッチＡ１制御信号Ａ１C 、
及び、スイッチＡ２制御信号入力端子Ａ２INに入力する
スイッチＡ２制御信号Ａ２C によってスイッチＡ１、及
び、スイッチＡ２を制御する。

【００５６】すなわち、時刻ｔ１８〜時刻ｔ１９におい
て、スイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INに入力される
スイッチＡ１制御信号Ａ１C をＨｉｇｈ信号にすること
により、スイッチＡ１をＯＮにし、スイッチＡ２制御信
号入力端子Ａ２INに入力されるスイッチＡ２制御信号Ａ
２C をＬｏｗ信号にすることにより、スイッチＡ２をＯ
ＦＦにする。このとき照査用電源ＶＬから出力される照
査信号Ｌは、照査用電源ＶＬとＡ１・Ａ２照査出力端子
ＡOUT との間に並列接続されたスイッチＡ１とスイッチ
Ａ２の内、スイッチＡ１側の経路を通って、Ａ１・Ａ２
照査出力端子ＡOUT からＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO と
して出力される。

【００５７】スイッチＡ１が正常に動作している場合
は、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌはスイッ
チＡ１を経て、Ａ１・Ａ２照査出力信号ＡO として図５
に示すパルスＰ１２がＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT か
ら出力され、スイッチＡ１が正常に動作していない場合
には、照査信号Ｌは、スイッチＡ１において遮断され、
Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT から出力されるＡ１・Ａ
２照査出力信号ＡO はＬｏｗ信号のままとなる。

【００５８】同様に、時刻ｔ２０〜時刻ｔ２１におい
て、スイッチＡ２制御信号入力端子Ａ２INに入力される
スイッチＡ２制御信号Ａ２C をＨｉｇｈ信号にすること
により、スイッチＡ２をＯＮにし、スイッチＡ１制御信
号入力端子Ａ１INに入力されるスイッチＡ１制御信号Ａ
１C をＬｏｗ信号にすることにより、スイッチＡ１をＯ
ＦＦにする。このとき照査用電源ＶＬから出力される照
査信号Ｌは、照査用電源ＶＬとＡ１・Ａ２照査出力端子
ＡOUT との間に並列接続されたスイッチＡ１とスイッチ
Ａ２の内、スイッチＡ２側の経路を通って、Ａ１・Ａ２
照査出力端子ＡOUT からＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO と
して出力される。

【００５９】スイッチＡ２が正常に動作している場合
は、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌはスイッ
チＡ２を経て、Ａ１・Ａ２照査出力信号ＡO として図５
に示すパルスＰ１３がＡ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT か
ら出力され、スイッチＡ２が正常に動作していない場合
には、照査信号Ｌは、スイッチＡ２において遮断され、
Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT から出力されるＡ１・Ａ
２照査出力信号ＡO はＬｏｗ信号のままとなる。

【００６０】この時刻ｔ１６〜時刻ｔ２３において、ス
イッチＢ１、若しくは、スイッチＢ２のいずれかが正常
であれば、Ｂ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT から出力され
るＢ１・Ｂ２照査出力信号ＢO は図５に示すように、Ｈ
ｉｇｈ信号となる。すなわち、この時刻ｔ１６〜時刻ｔ
２３においては、スイッチＢ１、若しくは、スイッチＢ
２のいずれか一方のみが正常に動作していない場合に
は、その動作の不調をＢ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT か
ら出力されるＢ１・Ｂ２照査出力信号ＢO によって発見
することはできない。

【００６１】そこで再び、スイッチＡ１、及び、スイッ
チＡ２をＯＮにし、Ａ側を入力端子ＩＮに入力される入
力信号Ｓの経路として確保することにより、該入力信号
Ｓを出力端子ＯＵＴから出力し、このＡ側を入力信号Ｓ
の経路としている間に、スイッチＢ１、及び、スイッチ
Ｂ２の動作状態チェックを行うべくスイッチＢ１制御信
号入力端子Ｂ１INに入力するスイッチＢ１制御信号Ｂ１
C 、及び、スイッチＢ２制御信号入力端子Ｂ２INに入力
するスイッチＢ２制御信号Ｂ２C によってスイッチＢ
１、及び、スイッチＢ２を制御する。

【００６２】以降、この動作の繰り返しにより、フェー
ルセーフスイッチ１を構成するスイッチＡ１、スイッチ
Ａ２、スイッチＢ１、及び、スイッチＢ２の動作状態を
順次照査していくが、照査途中でいずれかのスイッチに
動作の不調が発生したことが、Ａ１・Ａ２照査出力端子
ＡOUT から出力されるＡ１・Ａ２照査出力信号ＡO 、若
しくは、Ｂ１・Ｂ２照査出力端子ＢOUT から出力される
Ｂ１・Ｂ２照査出力信号ＢO により確認できたときに
は、スイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INに入力される
スイッチＡ１制御信号Ａ１C 、スイッチＡ２制御信号入
力端子Ａ２INに入力されるスイッチＡ２制御信号Ａ２C
、スイッチＢ１制御信号入力端子Ｂ１INに入力される
スイッチＢ１制御信号Ｂ１C 、スイッチＢ２制御信号入
力端子Ｂ２INに入力されるスイッチＢ２制御信号Ｂ２C
を全てＬｏｗ信号にすることにより全てのスイッチをＯ
ＦＦにするよう制御する。

【００６３】なお、図５において、時刻ｔ１０〜時刻ｔ
１１、時刻ｔ１６〜時刻ｔ１７、時刻ｔ２２〜時刻ｔ２
３等では、スイッチＡ１、スイッチＡ２、スイッチＢ
１、及び、スイッチＢ２の全てがＯＮ状態であり、Ａ
側、Ｂ側とも入力信号Ｓの経路となっているが、これ
は、Ａ側を経路とする場合と、Ｂ側を経路とする場合と
の切換時のタイミングによってＡ側、Ｂ側ともにＯＦＦ
となり、入力信号Ｓが遮断されることのないように配慮
したものである。

【００６４】次に、図３に示す実際の回路素子を用いて
表した回路構成図を参照して、本実施の形態のフェール
セーフスイッチ１の動作を説明する。

【００６５】図３において、コントロール部から、Ｈｉ
ｇｈ信号がスイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INに対し
て出力されると、該Ｈｉｇｈ信号は、インバータＩ１で
反転されてＬｏｗ信号となり、スイッチＡ１制御信号入
力端子Ａ１INに入力される。このスイッチＡ１制御信号
入力端子Ａ１INへのＬｏｗ信号の入力を受けて、フォト
ＭＯＳリレーＡ１内部の発光ダイオードのカソードはＬ
ｏｗ電位となり、制御信号用電源Ｖ１から抵抗Ｒ１を介
して電源入力端子ＶIN１に入力されるＨｉｇｈ信号によ
り、Ｈｉｇｈ電位となっている該発光ダイオードのアノ
ードとの電位差が該発光ダイオードの立ち上がり電圧よ
り大きくなり、該発光ダイオードは導通状態となること
により、制御信号用電源Ｖ１から抵抗Ｒ１を介して電源
端子ＶIN１に入力される電流が該発光ダイオードを介し
てスイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INの方向へ流れ、
該発光ダイオードは発光する。この該発光ダイオードの
光を受けてフォトＭＯＳリレーＡ１内部のＭＯＳＦＥＴ
のゲート入力が生じ、該ＭＯＳＦＥＴは導通して入力端
子ＩＮに入力される入力信号Ｓ、及び、照査用電源ＶＬ
から出力される照査信号Ｌを導通する経路を形成する。

【００６６】コントロール部から、Ｌｏｗ信号がスイッ
チＡ１制御信号入力端子Ａ１INに対して出力されると、
該Ｌｏｗ信号は、インバータＩ１で反転されてＨｉｇｈ
信号となり、スイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INに入
力される。このスイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１INへ
のＨｉｇｈ信号の入力を受けて、フォトＭＯＳリレーＡ
１内の発光ダイオードのカソードはＨｉｇｈ電位とな
り、制御信号用電源Ｖ１から抵抗Ｒ１を介して電源入力
端子ＶIN１に入力されるＨｉｇｈ信号により、Ｈｉｇｈ
電位となっている該発光ダイオードのアノードとの電位
差が該発光ダイオードの立ち上がり電圧より小さくな
り、該発光ダイオードは絶縁状態となることにより、制
御信号用電源Ｖ１から抵抗Ｒ１を介して電源端子ＶIN１
に入力される電流は該発光ダイオードで遮断され、該発
光ダイオードは発光しない。該発光ダイオードが発光し
ないため、フォトＭＯＳリレーＡ１内部のＭＯＳＦＥＴ
のゲート入力は生じずに、該ＭＯＳＦＥＴは絶縁状態と
なり入力端子ＩＮに入力される入力信号Ｓ、及び、照査
用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌを遮断する。

【００６７】すなわち、コントロール部からスイッチＡ
１制御信号入力端子Ａ１INに対してＨｉｇｈ信号を出力
することにより、フォトＭＯＳリレーＡ１は図２におけ
るスイッチＡ１がＯＮ状態になるのと同じ動作をし、コ
ントロール部からスイッチＡ１制御信号入力端子Ａ１IN
に対してＬｏｗ信号を出力することにより、フォトＭＯ
ＳリレーＡ１は図２におけるスイッチＡ１がＯＦＦ状態
になるのと同じ動作をすることになる。

【００６８】フォトＭＯＳリレーＡ２、フォトＭＯＳリ
レーＢ１、及び、フォトＭＯＳリレーＢ２についてもフ
ォトＭＯＳリレーＡ１と同様に、それぞれ図２における
スイッチＡ２、スイッチＢ１、及び、スイッチＢ２と同
じＯＮ／ＯＦＦ動作をする。

【００６９】フォトＭＯＳリレーＡ１、若しくは、フォ
トＭＯＳリレーＡ２のいずれかが導通状態（ＯＮ状態）
の時には、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌ
は、フォトＭＯＳリレーＡ１、若しくは、フォトＭＯＳ
リレーＡ２のいずれかを介して、フォトカプラＡ内部の
発光ダイオードに入力され、該発光ダイオードを導通す
ることにより該発光ダイオードを発光させるため、該発
光ダイオードの光を受けてフォトカプラＡ内のフォトト
ランジスタのベース入力が生じ、該フォトトランジスタ
は導通状態になる、すなわち、制御信号用電源Ｖ５から
抵抗Ｒ５を介して、Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT に入
力される電流がフォトカプラＡ内部のフォトトランジス
タを導通することにより、インバータＩ５の入力はＬｏ
ｗ信号となり、該Ｌｏｗ信号はインバータＩ５で反転さ
れてＨｉｇｈ信号としてコントロール部に対して出力さ
れる。

【００７０】フォトＭＯＳリレーＡ１、及び、フォトＭ
ＯＳリレーＡ２のいずれも絶縁状態（ＯＦＦ状態）の時
には、照査用電源ＶＬから出力される照査信号Ｌは、フ
ォトＭＯＳリレーＡ１、及び、フォトＭＯＳリレーＡ２
によって遮断されるため、フォトカプラＡ内部の発光ダ
イオードは発光せず、該発光ダイオードが発光しないこ
とによりフォトカプラＡ内のフォトトランジスタのベー
ス入力は生じず、該フォトトランジスタは絶縁状態にな
る、すなわち、制御信号用電源Ｖ５から抵抗Ｒ５を介し
て、Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT に入力される電流が
フォトカプラＡ内部のフォトトランジスタで遮断される
ことにより、インバータＩ５の入力はＨｉｇｈ信号とな
り、該Ｈｉｇｈ信号はインバータＩ５で反転されてＬｏ
ｗ信号としてコントロール部に対して出力される。

【００７１】すなわち、照査信号Ｌに対して、フォトカ
プラＡは単にフェールセーフスイッチ１内部と外部を電
気的に遮断するのみで、実際のフェールセーフスイッチ
１の動作には影響を与えない。フォトカプラＢについて
も同様である。

【００７２】上記のように、図３に示す半導体素子で構
成した回路は、図２で概念的に説明した回路と実質的に
は同じ動作をすることになるので、フェールセーフスイ
ッチ１を図３に示す半導体素子で構成した回路で実現す
ることができる。したがって、図４、図５に示すタイム
チャートによるフェールセーフスイッチ１の動作状態チ
ェックは、図３に示す半導体素子で構成した回路におい
ても、図２に示す概念的に説明した回路と同様に行うこ
とができる。

【００７３】以上説明したように、本実施の形態のフェ
ールセーフスイッチ１においては、図３において、フォ
トＭＯＳリレーＡ１とフォトＭＯＳリレーＡ２は、入力
端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの間に直列接続されており、
このフォトＭＯＳリレーＡ１とフォトＭＯＳリレーＡ２
の直列接続と並列にフォトＭＯＳリレーＢ１とフォトＭ
ＯＳリレーＢ２が直列接続されている。すなわち、入力
端子ＩＮから入力される入力信号Ｓは、フォトＭＯＳリレーＡ１及びフォトＭＯＳリレーＡ
２がともにＯＮである。フォトＭＯＳリレーＢ１及びフォトＭＯＳリレーＢ
２がともにＯＮである。のうち少なくとも一方が満たされなければならない。と
いう条件を満たしさえすれば、フォトＭＯＳリレーＡ１
とフォトＭＯＳリレーＡ２の直列接続による経路、若し
くは、フォトＭＯＳリレーＢ１とフォトＭＯＳリレーＢ
２の直列接続による経路のいずれをもとることができる
ようにした。

【００７４】また、図３において、フォトＭＯＳリレー
Ａ１とフォトＭＯＳリレーＡ２は、照査用電源ＶＬとＡ
１・Ａ２照査出力端子ＡOUT との間に並列接続されてお
り、フォトＭＯＳリレーＡ１が正常に動作しているか照
査するときには、フォトＭＯＳリレーＡ１をＯＮに、フ
ォトＭＯＳリレーＡ２をＯＦＦにし、フォトＭＯＳリレ
ーＡ２が正常に動作しているか照査するときは、フォト
ＭＯＳリレーＡ１をＯＦＦに、フォトＭＯＳリレーＡ２
をＯＮにすることにより、照査用電源ＶＬからの照査信
号Ｌは、動作状態を調べるスイッチの側の経路をとり、
Ａ１・Ａ２照査出力端子ＡOUT から出力されるＡ１・Ａ
２照査出力信号ＡO を照査すればフォトＭＯＳリレーＡ
１及びフォトＭＯＳリレーＡ２の動作状態を調べること
ができ、フォトＭＯＳリレーＢ１及びフォトＭＯＳリレ
ーＢ２についても同様の原理で動作状態を調べることが
できるようにした。

【００７５】したがって、Ａ側、Ｂ側のふたつの経路を
設けたことにより、常に、鉄道の信号回路中の信号を遮
断することなく、フェールセーフスイッチ１を構成する
全てのフォトＭＯＳリレーの動作状態チェックを行うこ
とができ、また、動作の不調を発見したときには全ての
フォトＭＯＳリレーをＯＦＦにするように制御すること
により、動作状態が正常でないフォトＭＯＳリレーと直
列接続された他方のフォトＭＯＳリレーをＯＦＦにする
ことができ、動作状態が正常でないフォトＭＯＳリレー
側の経路を確実に遮断することが可能となるため、万が
一の事故にも対応できる、安全性の高いフェールセーフ
スイッチを実現することができる。

【００７６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、第１、第
２のふたつのスイッチング回路を設けたことにより、常
に信号伝達経路を確保しつつ、スイッチ回路を構成する
全ての半導体スイッチング素子の動作状態の調査を順次
行うことができ、動作状態出力端子からの出力結果にし
たがって適切にスイッチ回路を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフェールセーフスイッチ１の鉄道の信
号回路中における接続状態を示した要部構成ブロック
図。

【図２】フェールセーフスイッチ１の基本動作を説明す
るための概念的な回路構成図。

【図３】図２に示した概念的な回路図を実際の回路素子
を用いて表したフェールセーフスイッチ１の回路構成
図。

【図４】フェールセーフスイッチ１がＯＦＦ状態時の、
フェールセーフスイッチ１を構成するスイッチＡ１、ス
イッチＡ２、スイッチＢ１及びスイッチＢ２の動作状態
チェック動作を示すタイムチャート。

【図５】フェールセーフスイッチ１がＯＮ状態時の、フ
ェールセーフスイッチ１を構成するスイッチＡ１、スイ
ッチＡ２、スイッチＢ１及びスイッチＢ２の動作状態チ
ェック動作を示すタイムチャート。

【図６】従来の機械的なリレーを用いた場合の鉄道の信
号回路中における接続状態を示した要部構成ブロック
図。

【符号の説明】

１フェールセーフスイッチＡ１フォトＭＯＳリレー（スイッチ）Ａ２フォトＭＯＳリレー（スイッチ）Ｂ１フォトＭＯＳリレー（スイッチ）Ｂ２フォトＭＯＳリレー（スイッチ）ＣＡフォトカプラＣＢフォトカプラＶＬ照査用電源Ｉ１〜Ｉ６インバータＶ１〜Ｖ６制御信号用電源Ｒ１〜Ｒ６抵抗

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の信号源が入力端に接続され、出力端
に所定の負荷が接続された信号ラインの途中に直列に接
続され、外部から入力される制御信号によりスイッチン
グ動作が制御されることにより該信号ラインを開閉し
て、前記信号源から入力される信号の前記負荷への伝達
状態を制御するスイッチ回路において、前記信号ラインの途中に直列に接続されて、それぞれ制
御端子を備えた複数の半導体スイッチング素子から構成
された第１のスイッチング回路と、この第１のスイッチング回路と並列に接続されて、それ
ぞれ制御端子を備えた複数の半導体スイッチング素子か
ら構成された第２のスイッチング回路と、前記各半導体スイッチング素子の動作調査用の信号を発
生する動作調査用信号源と、前記第１、第２のスイッチング回路内の各半導体スイッ
チング素子の各動作調査状態を前記動作調査用信号に基
づいて出力する動作状態出力端子と、前記第１、第２のスイッチング回路の一方を常に閉状態
として前記信号ラインに信号伝達経路を確保するように
該各スイッチング回路内の各半導体スイッチング素子を
制御する制御信号を出力するとともに、該閉状態にない
一方のスイッチング回路内の各半導体スイッチング素子
を順次スイッチング動作させる制御信号を出力して、当
該スイッチング動作中の各半導体スイッチング素子に前
記動作調査用信号源から発生される動作調査用信号を供
給させて、当該スイッチング動作中の各半導体スイッチ
ング素子の各動作調査状態を前記動作状態出力端子から
出力させる制御手段と、を備えたことを特徴とするスイッチ回路。