JP3366860B2 - 原子力発電所安全保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電所安全保護
装置に係り、特に、電磁弁等を駆動して安全保護機器を
動作させる原子力発電所安全保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の原子力発電所安全保護装置は、リ
レーを用いて駆動回路を構成しているものである。しか
しながら、近年、信頼性や保守性のより一層の向上のた
めに、リレーをマイクロプロセッサに置き換えられつつ
ある。マイクロプロセッサを適用する場合には、その入
力信号が所定値になって、保護動作のための信号を出力
するまでの応答時間は、最大でマイクロプロセッサの演
算周期の約２倍にもなる。原子力発電所安全保護装置と
しては、所定期間内（例えば、５０ｍｓ）で動作しなけ
ればならない。このため、マイクロプロセッサを適用す
る場合には、電磁弁を駆動するスイッチング回路に、半
導体素子を用いて、マイクロプロセッサの出力信号に対
して遅れ時間がないように動作させる必要がある。マイ
クロプロセッサを適用した原子力発電所安全保護装置の
一例としては、例えば、特開昭６３−１４０３５号公報
に記載の装置がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半導体素子を用いたス
イッチング素子の信頼性は、１０^-6／時間程度であり、
１年は約１０⁴時間であるため、故障の発生確率は１０
０年に１回というように低いものである。さらに、も
し、このスイッチング素子に故障が発生したとしても、
一般に開状態になってフェイルセーフ機能が働くように
回路は構成されており、安全保護は充分に機能する。

【０００４】しかしながら、かかるスイッチング素子に
ついて詳細に検討した結果、次のような事態が発生する
可能性があることが判明した。即ち、安全保護機器を駆
動するために、電磁弁や電動機やポンプを駆動する時、
これらの電磁弁等には、通常時に交流電圧が印加されて
いる。そして、電磁弁等を駆動するスイッチング回路を
半導体素子を用いて構成すると、電磁弁等に断続状態，
例えば、片極の電流、即ち、正の半波電流若しくは負の
半波電流が流れるように、スイッチング回路が故障する
可能性があることが考えられる。電磁弁に片極の電流が
流れると、電磁弁は電流が流れない半周期でオフにな
り、片極の電流が流れる半周期でオンになる。この結
果、電磁弁は、スイッチング回路の故障時に、短時間
（例、２０ｍｓ）でオン・オフを繰り返し、電磁弁を構
成する機械的可動部に不必要な機械的ストレスが加わる
可能性があることが考えられるということが、今回新た
に判明した。また、電動機やポンプについても、それら
の駆動がスムーズでなくなる。

【０００５】本発明の目的は、電磁弁等に流れる交流電
流が断続状態になった場合にも、電磁弁等に対して悪影
響を与えることのない原子力発電所安全保護装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、交流電源により駆動される電磁弁と、こ
の交流電源と電磁弁との間に配置されたスイッチング回
路と、原子力プラントの状態を検出する複数のセンサ
と、これらのセンサからの検出値が所定値となったとき
に、上記スイッチング回路を開状態にするマイクロプロ
セッサとを有する原子力発電所安全保護装置において、
上記スイッチング回路は、半導体スイッチ素子によって
構成され、上記交流電源から上記電磁弁に流れる電流が
断続状態となったことを検出する状態検出手段を備え、
この状態検出手段からの信号に基づいて、上記スイッチ
ング回路を開状態となるようにしたものである。

【０００７】また、上記目的を達成するために、本発明
は、交流電源により駆動される電磁弁と、この交流電源
と電磁弁との間に配置されたスイッチング回路と、原子
力プラントの状態を検出する複数のセンサと、これらの
センサからの検出値が所定値となったときに、上記スイ
ッチング回路を開状態にするマイクロプロセッサとを有
する原子力発電所安全保護装置において、上記スイッチ
ング回路は、半導体スイッチ素子によって構成され、上
記電磁弁のオン・オフを上記電磁弁に流れる電流に基づ
いて検出する状態検出手段を備え、この状態検出手段か
らの信号に基づいて、上記スイッチング回路を開状態と
なるようにしたものである。

【０００８】また、上記目的を達成するために、本発明
は、交流電源により駆動される電磁弁と、この交流電源
と電磁弁との間に配置されたスイッチング回路と、原子
力プラントの状態を検出する複数のセンサと、これらの
センサからの検出値が所定値となったときに、上記スイ
ッチング回路を開状態にするマイクロプロセッサとを有
する原子力発電所安全保護装置において、上記スイッチ
ング回路は、半導体スイッチ素子によって構成され、上
記交流電源から上記電磁弁に流れる電流が片極の電流と
なったことを検出する状態検出手段を備え、この状態検
出手段からの信号に基づいて、上記スイッチング回路を
開状態となるようにしたものである。

【０００９】また、上記目的を達成するために、本発明
は、交流電源により駆動される電磁弁と、この交流電源
と電磁弁との間に配置されたスイッチング回路と、原子
力プラントの状態を検出する複数のセンサと、これらの
センサからの検出値が所定値となったときに、上記スイ
ッチング回路を開状態にするマイクロプロセッサとを有
する原子力発電所安全保護装置において、上記スイッチ
ング回路は、半導体スイッチ素子によって構成され、上
記電磁弁の励磁コイルの両端電圧を検出し、この検出し
た両端電圧が断続状態であるか否かを判別する状態検出
手段を備え、この状態検出手段からの信号に基づいて、
上記スイッチング回路を開状態となるようにしたもので
ある。

【００１０】上記原子力発電所安全保護装置において、
好ましくは、上記状態検出手段は、上記交流電源から上
記電磁弁に流れる電流を検出し、この検出した電流が所
定値を越えたことを判別する手段から構成するようにし
たものである。

【００１１】上記原子力発電所安全保護装置において、
好ましくは、上記状態検出手段は、上記交流電源から上
記電磁弁に流れる電流を検出し、この検出した電流が半
波波形であるか否かを判別する手段から構成するように
したものである。

【００１２】上記原子力発電所安全保護装置において、
好ましくは、上記スイッチング回路は、２つの半導体ス
イッチング素子により構成され、かつ上記状態検出手段
を２つ備えたものである。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【作用】本発明では、交流電源により駆動される電磁弁
と、この交流電源と電磁弁との間に配置されたスイッチ
ング回路と、原子力プラントの状態を検出する複数のセ
ンサと、これらのセンサからの検出値が所定値となった
ときに、上記スイッチング回路を開状態にするマイクロ
プロセッサとを有する原子力発電所安全保護装置におい
て、上記スイッチング回路は、半導体スイッチ素子によ
って構成され、上記交流電源から上記電磁弁に流れる電
流が断続状態となったことを検出する状態検出手段を備
え、この状態検出手段からの信号に基づいて、上記スイ
ッチング回路を開状態となるようにすることにより電磁
弁に流れる電流が断続状態となった場合でも、電磁弁に
悪影響を与えないようにし得るものとなる。

【００１８】また、本発明では、交流電源により駆動さ
れる電磁弁と、この交流電源と電磁弁との間に配置され
たスイッチング回路と、原子力プラントの状態を検出す
る複数のセンサと、これらのセンサからの検出値が所定
値となったときに、上記スイッチング回路を開状態にす
るマイクロプロセッサとを有する原子力発電所安全保護
装置において、上記スイッチング回路は、半導体スイッ
チ素子によって構成され、上記電磁弁のオン・オフを上
記電磁弁に流れる電流に基づいて検出する状態検出手段
を備え、この状態検出手段からの信号に基づいて、上記
スイッチング回路を開状態となるようにすることによ
り、電磁弁に流れる電流がオン・オフする場合でも、電
磁弁に悪影響を与えないようにし得るものとなる。

【００１９】また、本発明では、交流電源により駆動さ
れる電磁弁と、この交流電源と電磁弁との間に配置され
たスイッチング回路と、原子力プラントの状態を検出す
る複数のセンサと、これらのセンサからの検出値が所定
値となったときに、上記スイッチング回路を開状態にす
るマイクロプロセッサとを有する原子力発電所安全保護
装置において、上記スイッチング回路は、半導体スイッ
チ素子によって構成され、上記交流電源から上記電磁弁
に流れる電流が片極の電流となったことを検出する状態
検出手段を備え、この状態検出手段からの信号に基づい
て、上記スイッチング回路を開状態となるようにするこ
とにより、電磁弁に流れる電流が片極の電流となった場
合でも、電磁弁に悪影響を与えないようにし得るものと
なる。

【００２０】また、本発明では、交流電源により駆動さ
れる電磁弁と、この交流電源と電磁弁との間に配置され
たスイッチング回路と、原子力プラントの状態を検出す
る複数のセンサと、これらのセンサからの検出値が所定
値となったときに、上記スイッチング回路を開状態にす
るマイクロプロセッサとを有する原子力発電所安全保護
装置において、上記スイッチング回路は、半導体スイッ
チ素子によって構成され、上記電磁弁の励磁コイルの両
端電圧を検出し、この検出した両端電圧が断続状態であ
るか否かを判別する状態検出手段を備え、この状態検出
手段からの信号に基づいて、上記スイッチング回路を開
状態となるようにすることにより、電磁弁の励磁コイル
の両端電圧が断続状態となった場合でも、電磁弁に悪影
響を与えないようにし得るものとなる

【００２１】また、状態検出手段は、上記交流電源から
上記電磁弁に流れる電流を検出し、この検出した電流が
所定値を越えたことを判別する手段から構成することに
より、容易に電磁弁に流れる電流が断続状態等になった
ことを検出し得るものとなる。

【００２２】また、状態検出手段は、上記交流電源から
上記電磁弁に流れる電流を検出し、この検出した電流が
半波波形であるか否かを判別する手段から構成すること
により、容易に電磁弁に流れる電流が断続状態等になっ
たことを検出し得るものとなる。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１，図２，図
３及び図４を用いて説明する。

【００２９】図１は、本発明の一実施例による原子力発
電所安全保護装置の構成図である。

【００３０】この原子力発電所安全保護装置は、一般に
多重化構成となっているが、理解を容易にするために、
図１では一系統のみを示している。多重化構成について
は、例えば、上述した従来例である特開昭６３−１４０
３５号公報等に記載されているとおりである。

【００３１】原子力発電所安全保護装置は、センサＳ₁
〜Ｓ_Nにより、プラントの状態を検出する。センサＳ₁〜
Ｓ_Nの出力信号は、信号処理回路１０に取り込まれる。
信号処理回路１０は、マイクロプロセッサを用いて構成
されている。信号処理回路１０は、センサＳ₁〜Ｓ_Nから
の出力信号が所定値を越えたか否かを判定し、その結果
に基づき、電磁弁６０を動作させるための信号を出力す
る。

【００３２】信号処理回路１０の出力は、通常は、論
理”１”である。この信号は、アンドゲート２０の一方
の入力端子に入力する。アンドゲート２０の他方の入力
端子には、通常は、論理”１”の信号が入力しているの
で、アンドゲート２０の出力も、論理”１”となってい
る。アンドゲート２０の出力は、駆動回路３０に入力す
るが、アンドゲート２０の出力が論理”１”の時には、
駆動回路３０の出力も論理”１”となる。

【００３３】駆動回路３０の出力は、スイッチング回路
４０に入力する。スイッチング回路４０は、交流電源５
０と電磁弁６０の間に接続されており、駆動回路３０の
出力が論理”１”の時、即ち、信号処理回路１０の出力
が論理”１”の時には、スイッチング回路４０を閉状態
として、交流電源５０からの電流を電磁弁６０に通電し
ている。即ち、通常の状態では、電磁弁６０には交流電
流が流れている。電磁弁６０は、励磁コイル６２及び弁
６４から構成されている。従って、通常は、励磁コイル
６２が交流電源から供給される交流電流によって励磁さ
れた状態となっている。

【００３４】次に、安全保護動作状態について説明す
る。

【００３５】センサＳ₁〜Ｓ_Nからの出力信号の内、いづ
れかが所定値を越えると、信号処理回路１０は、そのセ
ンサからの信号により、出力を論理”０”にするので、
アンドゲート２０及び駆動回路３０の出力も論理”０”
となり、スイッチング回路４０は開状態となり、交流電
源５０からの電流は、電磁弁６０には、流れなくなる。
従って、電磁弁６０の励磁コイル６２の励磁が解除され
るため、弁６４が動作することになる。

【００３６】次に、フェイルセーフ機能について説明す
る。

【００３７】例えば、信号処理回路１０若しくは駆動回
路３０等に異常が発生すると、それぞれの出力は、論
理”０”の状態となるので、スイッチング回路４０は開
状態となり、交流電源５０からの電流は、電磁弁６０に
は、流れなくなる。従って、電磁弁６０の励磁コイル６
２の励磁が解除されるため、弁６４が動作することにな
る。

【００３８】また、停電のときには、交流電源５０の電
圧が０となるため、電磁弁６０には、電流は流れなくな
る。従って、電磁弁６０の励磁コイル６２の励磁が解除
されるため、弁６４が動作することになる。

【００３９】次に、電磁弁６０に流れる電流が片極とな
るように、スイッチング回路４０に故障が発生する場合
について説明する。

【００４０】スイッチング回路４０は、図１に示したよ
うに、２個の半導体素子である電界効果形トランジスタ
ＦＥＴ１，ＦＥＴ２が直列に接続されて構成されてい
る。電界効果形トランジスタＦＥＴ１のドレイン・ソー
ス間には保護ダイオードＤ₁が接続されており、この電
界効果形トランジスタＦＥＴ１は、正の半波の電流の開
閉用に使用される。また、電界効果形トランジスタＦＥ
Ｔ２のドレイン・ソース間には保護ダイオードＤ₂が接
続されている。保護ダイオードＤ₂の極性は、保護ダイ
オードＤ₁の極性と反対となっており、従って、電界効
果形トランジスタＦＥＴ２は、負の半波の電流の開閉用
に使用される。

【００４１】これらの電界効果形トランジスタＦＥＴ
１，ＦＥＴ２のいづれか一方のみが開状態になるように
故障すると、電磁弁６０を流れる電流は、片極の電流と
なる。この状態を検出するのが、状態検出回路１００で
ある。

【００４２】最初に、状態検出回路１００の回路構成に
ついて説明する。状態検出回路１００において、抵抗Ｒ
₁とホトカプラ１１０の直列回路がスイッチング回路４
０に並列に接続されている。また、抵抗Ｒ₂とホトカプ
ラ１１２の直列回路がスイッチング回路４０に並列に接
続されている。ここで、ホトカプラ１１０の内部の発光
ダイオードの極性は、正の極性であり、正の電圧を検出
する。また、ホトカプラ１１２の内部の発光ダイオード
の極性は、負の極性であり、負の電圧を検出する。ホト
カプラ１１０，１１２の出力は、それぞれ、オアゲート
１２０に入力し、論理積を取って出力する。即ち、電磁
弁６０を流れる電流は、片極の電流となると、ホトカプ
ラ１１０，１１２のいづれか一方から出力が出て、それ
が、オアゲート１２０の出力となる。

【００４３】オアゲート１２０の出力信号は、状態信号
発生回路１３０に入力し、状態信号発生回路１３０の中
のワンショットマルチバイブレータ１３２によって波形
整形される。ワンショットマルチバイブレータ１３２の
出力パルスは、カウンタ１３４に入力し、計数される。
カウンタ１３４のクリア端子には、パルス発振回路１３
６から一定周期のパルス信号が入力しており、このパル
ス信号がクリア信号となって、一定周期毎に、カウンタ
１３４の内容をクリアしている。カウンタ１３４の計数
値が、パルス発振回路１３６から一定周期のパルス信号
によってクリアされる前に、所定数に達すると、カウン
タ１３４から信号が出て、フリップフロップ１３８の出
力が論理”１”から論理”０”に変わる。

【００４４】その結果、電磁弁６０を流れる電流は、片
極の電流となると、アンドゲート２０の一方の入力が、
論理”０”となるため、アンドゲート２０の出力も論
理”０”となる。その結果、駆動回路３０の出力も論
理”０”となるため、スイッチング回路４０が開状態と
なる。

【００４５】従って、電磁弁６０の励磁コイル６２の励
磁が解除され、弁６４が動作して、安全保護動作状態と
なる。

【００４６】なお、フリップフロップ１３８の出力は、
状態表示器１５０にも入力されているため、電磁弁６０
を流れる電流は、片極の電流となると、フリップフロッ
プ１３８の出力が論理”１”から論理”０”に変わるこ
とによって、その状態の変化を表示できる。

【００４７】また、リセットスイッチ１６０は、スイッ
チング回路４０の修理交換後などに、フリップフロップ
１３８をリセットして、フリップフロップ１３８の出力
を論理”１”となるようにするのに用いられる。

【００４８】図２は、図１に示す実施例の各部の波形図
である。図２の（ａ）〜（ｌ）は、それぞれ、図１中に
符号（ａ）〜（ｌ）にて示した部分の波形である。

【００４９】図２を用いて、図１に示す実施例の各部の
動作について説明する。

【００５０】図２（ａ）は、信号処理回路１０の出力信
号を示している。信号処理回路１０は、センサＳ₁〜Ｓ_N
の検出値が所定値に達しない時（通常状態）には、論理
“１”の信号の出力する。信号処理回路１０の出力信号
は、アンドゲート２０の一方の入力端子に入力する。ま
た、アンドゲート２０の他方の入力端子には、状態検出
回路１００のフリップフロップ１３８の出力信号が、入
力している。フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）１３８は、リ
セットスイッチ１６０の初期操作により、図２（ｌ）に
示すように、論理“１”の信号が、最初に出力されてい
る。

【００５１】このため、ＡＮＤゲート２は、図２（ｂ）
に示すように、論理“１”の信号を出力する。駆動回路
３０も、同様に、図２（ｃ）のように、論理“１”の信
号を出力する。従って、スイッチング回路４０は、閉状
態となり、図２（ｄ）に示すような交流電流が、励磁コ
イル６２に流れている。ここでは、５０Ｈｚの交流電圧
であるため、交流電流の周期は、２０ｍｓである。

【００５２】ここで、時刻ｔ₁に、スイッチング回路４
０の電界効果形トランジスタＦＥＴ１が開故障になった
とする。時刻ｔ₁までは、図２（ｄ）に示すように、交
流電流が励磁コイル６２に流れているが、電界効果形ト
ランジスタＦＥＴ１が開故障することにより、負の半波
を有する片極の電流が流れるようになる。この時の電流
波形は、図２（ｄ）に示すとおりであるが、半波電流の
ピーク値は、電界効果形トランジスタＦＥＴ１の開故障
前より大きくなる。その理由は、片極の電流が遮断され
ることにより、電磁弁の機械的可動部が動作し、電磁弁
の磁気回路の磁気抵抗が変わることによって発生するた
めである。

【００５３】この点について、図３を用いて説明する。
図３は、電磁弁６０の印加電圧と励磁電流の関係を示し
ている。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、原子力発電所安全保護
装置において、電磁弁等に流れる交流電流が断続状態に
なった場合にも、電磁弁等に対して悪影響を与えること
のないようにし得るものとなる。

【００５５】また、電界効果形トランジスタＦＥＴ１が
開故障して、負の半波を有する片極の電流が流れる結
果、スイッチング回路４の両端電圧は、図２（ｅ）に示
すように、時刻ｔ₁以降で、正の半波を有する片極の電
圧が発生する。この正の半波を有する片極の電圧がホト
カプラ１１０に印加され、ホトカプラ１１０は、図２
（ｆ）に示すパルス信号を出力する。一方、この片極の
電圧は、正の半波を有するため、ホトカプラ１１２の出
力は、図２（ｇ）に示すように、論理“０”のままで変
化はない。

【００５６】ホトカプラ１１０，１１２は、１次側と２
次側が光で絶縁されており、１次側のダイオードに所定
以上の電流が流れた時に、論理“１”を出力するもので
ある。つまり、ホトカプラ１１０，１１２は、スイッチ
ング回路４の両端電圧が零ではなく、所定の電圧以上に
なった時に、論理“１”の信号を出力する。なお、抵抗
Ｒ１，Ｒ２は電流制限用の抵抗であり、ここでは、２０
ｋΩの抵抗を用いている。交流電源５が、５０Ｈｚの交
流電圧であるため、ホトカプラ１１０の出力信号は２０
ｍｓ周期となり、出力信号のパルス幅は、約１０ｍｓと
なる。なお、負の半波を有する片極の電圧が発生する
と、ホトカプラ１１２の出力が、論理”１”となる。

【００５７】オアゲート１２０には、ホトカプラ１１０
とホトカプラ１１２の出力信号が入力しており、オアゲ
ート１２０の出力信号は、図２（ｈ）に示すように、ホ
トカプラ１１０の出力信号と同じパルス信号が出力す
る。

【００５８】このホトカプラ１１０の出力信号であるパ
ルス信号には、チャタリングが含まれている場合があ
り、チャタリングを含んだパルス信号が直接カウンタ１
３４に入力すると、カウンタ１３４が誤作動して、誤っ
て信号を出力するすることになるので、その防止のため
に、ワンショットマルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）１３２
が設けられている。

【００５９】ホトカプラ１１０，１１２の１次側に印加
される電圧の周期は、２０ｍｓと比較的ゆっくりした周
期であるため、ホトカプラ１１０，１１２の出力である
パルス信号は立上がり時に、図４（ａ）に示すようなチ
ャタリングが含んで可能性がある。しかしながら、この
ようなチャタリングを含んでいたとしても、このパルス
信号によって、ワンショットマルチバイブレータ（Ｍ／
Ｍ）１３２は、図４（ｂ）に示すようなパルス幅が１ｍ
ｓと一定のパルス幅の信号を出力する。

【００６０】従って、ホトカプラ１１０の出力パルス信
号の先頭にチャタリングが含まれていたとしても、ワン
ショットマルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）１３２からは、
波形整形された１個のパルスが出力するだけとなる。ワ
ンショットマルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）１３２から出
力するパルスの幅は１ｍｓとなるようにしておけば、十
分にチャタリングを吸収できる。この結果、ワンショッ
トマルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）１３２の出力信号は、
図２（ｉ）に示すように、２０ｍｓ周期で、パルス幅１
ｍｓのパルス信号となる。

【００６１】ワンショットマルチバイブレータ（Ｍ／
Ｍ）１３２の出力パルス信号は、カウンタ１３４の入力
端子に入力し、計数される。一方では、発振回路１３６
は、所定周期のパルス信号を出力するが、これはカウン
タ１３４のクリア入力端子に印加される。ワンショット
マルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）１３２の出力信号は、電
界効果形トランジスタＦＥＴ１が開故障した時には、２
０ｍｓ周期のパルスであり、電界効果形トランジスタＦ
ＥＴ１が正常な時には、パルスは出力されない。従っ
て、発振回路１３６の出力信号であるパルスの周期を、
２０ｍｓよりも長い周期に予め定めておくことにより、
カウンタ１３４は、発振回路１３６の出力信号であるパ
ルスが入力される前に、カウンタ出力として論理“１”
の信号を出力することができる。

【００６２】この例では、発振回路１３６の出力信号で
あるパルスの周期は、図２（ｊ）に示すように、４５ｍ
ｓとし、カウンタ１３４は、カウント入力であるワンシ
ョットマルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）１３２の出力信号
であるパルスを２個カウントした時に、論理“１”の信
号を出力するようにしている。

【００６３】従って、カウンタ１３４の出力信号は、図
２（ｋ）に示すように、時刻ｔ₂に、論理“１”にな
る。この結果、フリップフロップ１３８の出力は、時刻
ｔ₂以降は、論理“０”になり、この出力は、アンドゲ
ート２０に入力されるため、駆動回路３０の出力信号も
論理“０”になる。

【００６４】従って、時刻ｔ₂以降では、励磁コイル６
２の電流は、図２（ｄ）に示すように、零となり、スイ
ッチング回路４０の両端電圧は、図２（ｅ）に示すよう
に、交流電圧となる。つまり、励磁コイル６２が励磁さ
れたり、励磁解除になったりする期間（時刻ｔ₁から時
刻ｔ₂の期間）は、わずか約４０ｍｓと短かいため、電
磁弁６０がオン・オフを繰り返し続けて、電磁弁自体に
機械的ストレスが発生するということはない。

【００６５】電磁弁６０は、１分間程度の期間に亘って
オン・オフを２０ｍｓ周期で繰り返えすと、機械的スト
レスをかなり受けることになる。つまり、励磁コイル６
１の電流が片極になったことを検出して、スイッチング
回路４０を開状態にする機能がなければ、電磁弁は機械
的ストレスを受けてしまうが、本発明により、この問題
を解決できるわけである。

【００６６】なお、フリップフロップ１３８の出力は、
時刻ｔ₂以降は、論理“０”になり、この出力は、状態
表示器１５０によって、電界効果形トランジスタＦＥＴ
１又はＦＥＴ２が開故障になったことが表示される。従
って、電界効果形トランジスタＦＥＴ１又はＦＥＴ２の
開故障を容易に識別できるため、メインテナンスも容易
となる。

【００６７】上記実施例では、カウンタ１３４は、ワン
ショットマルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）１３２からのパ
ルスを２個カウントした時に、論理“１”の信号を出力
して、スイッチング回路４０を動作ならしめるようにし
ているが、これは、電界効果形トランジスタＦＥＴ１，
ＦＥＴ２が、電気的なノズル等により非常に短かい期間
だけ開状態となっただけでは、スイッチング回路４０全
体を開状態にしないためである。つまり、電界効果形ト
ランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２が短期間で一時的に開状
態になっても、電磁弁６０がオン・オフを繰り返すこと
はなく、機械的ストレスを受けることはないため、不必
要にスイッチング回路４０を開状態にして電磁弁６０を
動作させることのないようにしている。

【００６８】また、一方では、カウンタ１３４で計数す
るパルス数を多くすると、それだけ、電磁弁６０が開閉
を繰り返すことになり、不要な機械的ストレスを与える
ことになる。従来のように、スイッチング回路の代わり
にリレーを用いる場合でも、リレーの動作時に、電磁弁
が数回開閉することは発生しておいり、数回程度の開閉
では異常が発生しないものであるため、カウンタ１３４
で計数するパルス数は数回程度までが、好ましい。

【００６９】なお、ここでは、２回としているため、電
界効果形トランジスタの発生する不要な電気的なノイズ
で誤作動することもなく、また、不要に多数回の開閉を
電磁弁に生じさせることなく、スイッチング回路４０の
故障時に速やかにスイッチング回路４０を開状態にする
ことができる。

【００７０】また、以上の例では、電界効果形トランジ
スタＦＥＴ１が開状態に故障した場合を説明したが、電
界効果形トランジスタＦＥＴ２が開状態に故障した場合
には、ホトカプラ１１２からの出力パルスを、オアゲー
ト１２０、ワンショットマルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）
１３２を介して、カウンタ１３４で計数することで同様
な動作を行わせることができる。

【００７１】なお、以上の説明では、電磁弁を交流電圧
で駆動する場合について説明したが、被駆動体として
は、電磁弁に限らず、電動機やポンプに対しても適用で
き、スイッチング回路の故障時の電動機等のスムーズで
ない回転を避けることができる。

【００７２】本実施例によれば、電磁弁等に流れる交流
電流が片極の電流のみになった場合にも、電磁弁等に対
して悪影響を与えることのないようにし得るものとな
る。

【００７３】また、スイッチング回路の故障をスイッチ
ング回路の両端電圧から検出するようにしたため、ホト
カプラを２個用いることにより、簡単な回路で検出が可
能となる。

【００７４】また、信号処理回路の出力信号をアンドゲ
ートの一方の入力端子に入力し、他方の入力端子に状態
検出回路からの制御信号を入力するようにしたため、信
号処理回路の動作状態に拘らず、スイッチング回路を開
状態にすることができる。

【００７５】また、カウンタでパルス数を計数するが、
この回数を２回としているため、ノイズ等で誤動作する
ことなく、しかも、片極の電流となった時は、速やかに
スイッチング回路を開状態にできる。

【００７６】次に、図５，図６及び図７を用いて、本発
明の第２の実施例について説明する。

【００７７】図５は、本発明の第２の実施例による原子
力発電所安全保護装置の構成図である。図１と同一符号
は、同一部分を示している。

【００７８】図１と異なる点は、状態検出回路１００の
出力でスイッチング回路４０を開動作させる機能を、マ
イクロプロセッサで構成している信号処理回路１０にも
たせていることである。これは、図１におけるアンドゲ
ート２０を不要にし、この機能をマイクロプロセッサの
ソフトウェア処理で実現することにより、ハードウェア
量を削減できるものである。

【００７９】また、状態表示器１５２を信号処理回路１
０の出力信号によって、動作させるようにしている。

【００８０】図６は、本発明の第２の実施例による信号
処理回路１の処理フロー図を示している。

【００８１】ここに示す処理フローは、周期的に実行さ
れる。まず、ステップ１８０にて、入力信号の取込みを
行なう。次に、ステップ１８２において、入力信号のう
ち、センサＳ_I〜Ｓ_Nからの出力信号が、規定値を越えた
か否かを判定し、ＹＥＳであればステップ１８８に移
り、ＮＯであればステップ１８４に移る。ステップ１８
２において、規定値を越えている信号が１個でもあれ
ば、ステップ１８８に移るが、その条件はプラントの安
全保護の観点からあらかじめ定められている条件とす
る。

【００８２】ステップ１８４では、入力信号のうち状態
検出回路１００からの出力信号が論理“０”であるか否
かを判定し、ＹＥＳであればステップ１８８に移り、Ｎ
Ｏであればステップ１８６に移る。ステップ１８６で
は、論理“１”の信号を出力する。ステップ１８８では
論理“０”の信号を出力する。つまり、ステップ１８６
では、プラントの安全保護動作や電磁弁の機械的ストレ
ス回避動作は必要ではなく、ステップ１８８でプラント
の安全保護動作や電磁弁の機械的ストレス回避がなされ
ることになる。

【００８３】図７は、図５に対する各部の動作波形を示
した図であり、図７（ａ）〜（ｋ）は、図５中の（ａ）
〜（ｋ）の各部の信号波形である。

【００８４】図２と異なる点は、信号処理回路１０から
電磁弁の機械的ストレス回避のための信号を出力するこ
とである。図６（ｋ）に示すように、時刻ｔ₂で状態検
出回路１００のフリップフロップ１３８の出力信号が論
理“０”になると、この信号に基づき、図６の処理に従
って、図６（ａ）に示すように、信号処理回路１０から
論理“０”の信号を出力する。これによって、電界効果
形トランジスタＦＥＴ１が開状態となって、電磁弁６０
に片極の電流が流れても、これを検出してスイッチング
回路４０を開状態にするために、電磁弁６０がオン・オ
フを繰り返し続けることはなく、電磁弁６０の機械的ス
トレスを回避できる。

【００８５】本実施例によれば、電磁弁等に流れる交流
電流が片極の電流のみになった場合にも、電磁弁等に対
して悪影響を与えることのないようにし得るものとな
る。

【００８６】また、スイッチング回路の故障をスイッチ
ング回路の両端電圧から検出するようにしたため、ホト
カプラを２個用いることにより、簡単な回路で検出が可
能となる。

【００８７】また、状態検出回路からの信号を信号処理
回路に取り込むようにしたため、アンドゲートを不要に
でき、ハードウエアが簡単になるとともに、信号処理回
路の出力で状態表示器を駆動できるため、フリップフロ
ップの論理が”０”の状態でも表示器の駆動を容易にで
きる。

【００８８】また、カウンタでパルス数を計数するが、
この回数を２回としているため、ノイズ等で誤動作する
ことなく、しかも、片極の電流となった時は、速やかに
スイッチング回路を開状態にできる。

【００８９】次に、図８及び図９を用いて、本発明の第
３の実施例について説明する。

【００９０】図８は、本発明の第３の実施例による原子
力発電所安全保護装置の構成図である。図１と同一符号
は、同一部分を示している。

【００９１】この実施例は、電磁弁６０の励磁コイル６
２に流れる電流を検出し、この結果に基づて電磁弁６０
の保護を実現するものである。

【００９２】電磁弁６０の励磁コイル６２に流れる電流
は、状態検出回路２００の抵抗２１０により検出され、
増幅器２１２に入力する。増幅器２１２で増幅された出
力は、比較器２１４，２１６に入力する。各比較器２１
４，２１６には、あらかじめ定めた電圧を出力する基準
電圧源２１８，２２０が接続されている。基準電圧源２
１８，２２０の極性は互いに逆極性であり、比較器２１
４は、正の半波の検出用であり、比較器２１６は、負の
半波の検出用である。比較器２１６の出力は、ノットゲ
ート２２２を介してオアゲート２２４に入力し、比較器
２１４の出力はそのままオアゲート２２４に入力する。
オアゲート２２４の出力は、状態検出回路１３０に入力
する。状態検出回路１３０の回路構成は、図１と同一で
ある。

【００９３】次に、図９を用いて、図８の実施例の動作
について説明する。

【００９４】図９（ａ）は、信号処理回路１０の出力信
号を示している。信号処理回路１０は、センサＳ₁〜Ｓ_N
の検出値が所定値に達しない時（通常状態）には、論理
“１”の信号の出力する。信号処理回路１０の出力信号
は、アンドゲート２０の一方の入力端子に入力する。ま
た、アンドゲート２０の他方の入力端子には、状態検出
回路１００のフリップフロップ１３８の出力信号が、入
力している。フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）１３８は、リ
セットスイッチ１６０の初期操作により、図９（ｌ）に
示すように、論理“１”の信号が、最初に出力されてい
る。

【００９５】このため、アンドゲート２０は、図９
（ｂ）に示すように、論理“１”の信号を出力する。駆
動回路３０も、同様に、図９（ｃ）のように、論理
“１”の信号を出力する。従って、スイッチング回路４
０は、閉状態となり、図９（ｄ）に示すように、抵抗２
１０の両端電圧で示されるような交流電流が、励磁コイ
ル６２に流れている。抵抗２１０は、電流検出用のもの
であり、励磁コイル６２のインピーダンスに比べて抵抗
値が十分に小さい。このため、増幅器２１２を用いてい
る。

【００９６】ここで、時刻ｔ₁に、スイッチング回路４
０の電界効果形トランジスタＦＥＴ１が開故障になった
とする。時刻ｔ₁までは、交流電流が励磁コイル６２に
流れており、抵抗２１０で検出された電圧は、図９
（ｄ）に示すようになっているが、電界効果形トランジ
スタＦＥＴ１が開故障することにより、負の半波を有す
る片極の電流が流れるようになる。

【００９７】この時の電流波形は、図９（ｄ）に示すと
おりであるが、半波電流のピーク値は、電界効果形トラ
ンジスタＦＥＴ１の開故障前より大きくなる。その理由
は、片極の電流が遮断されることにより、電磁弁の機械
的可動部が動作し、電磁弁の磁気回路の磁気抵抗が変わ
ることによって発生するためである。そこで、正常時の
電流のピーク値より高い電流が流れたか否かで、電界効
果形トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の故障を判定する
ことが可能である。

【００９８】その比較基準となる値が、比較器２１４，
２１６の基準電圧源２１８，２２０である。基準電圧源
２１８，２２０の電圧値は、次のように設定されてい
る。即ち、抵抗２１０を流れる電流値は、通常は、図３
で説明したように、電流Ｉ₀であるが、電界効果形トラ
ンジスタの一方が開状態になると、その時の電流値は、
図３のピーク値であるＩ_pとなる。従って、基準となる
電流Ｉ₁は、Ｉ₀＜Ｉ₁＜Ｉ_pとなるように選ばれる。この
電流値Ｉ₁に抵抗２１０の抵抗値を掛け、さらに、増幅
器２１２のゲインを掛けたものを、基準電圧源２１８，
２２０の基準電圧値とする。

【００９９】電界効果形トランジスタＦＥＴ１の開故障
により、比較器２１４，２１６の出力は、図９（ｅ），
（ｆ）に示すようになる。ノットゲート２２２の出力
は、比較器２１６の出力を反転したものとなるため、図
９（ｇ）に示すようになる。従って、オアゲート２２４
の出力は、図９（ｈ）のようになる。オアゲート２２４
の出力は、状態信号発生回路１３０に入力し、ワンショ
ットマルチバイブレータ（Ｍ／Ｍ）１３２の出力は、図
９（ｉ）に示すようになり、発振回路１３６の出力が、
図９（ｊ）に示すようになっているので、時刻ｔ₂にお
いて、カウンタ１３４の出力が論理“１”となる。そし
て、時刻ｔ₂でワンショットマルチバイブレータ（Ｍ／
Ｍ）１３２の出力が、論理“０”となることにより、ア
ンドゲート２０の出力も論理“０”となるため、スイッ
チング回路４０は開状態となる。この結果、時刻ｔ₂に
おいて、励磁コイルの電流がしゃ断され、電磁弁６０が
オン・オフを繰り返し続けることはなく、電磁弁６０の
機械的ストレスを回避できる。

【０１００】なお、ここでは、励磁コイル６２の励磁電
流を抵抗２１０によって検出していたが、安全保護装置
の高信頼化の観点で非接触で検出できる変流器（カレン
ト・トランス）を抵抗２１０の代わりに用いて検出して
もよい。変流器は、励磁電流の検出のために、通常は備
えられているため、この変流器の出力を利用することが
できる。

【０１０１】なお、以上の説明では、電磁弁を交流電圧
で駆動する場合について説明したが、被駆動体として
は、電磁弁に限らず、電動機やポンプに対しても適用で
き、スイッチング回路の故障時の電動機等のスムーズで
ない回転を避けることができる。

【０１０２】本実施例によれば、電磁弁等に流れる交流
電流が片極の電流のみになった場合にも、電磁弁等に対
して悪影響を与えることのないようにし得るものとな
る。

【０１０３】また、スイッチング回路の故障を、電磁弁
の励磁コイルに流れる電流から検出するようにしたた
め、電界効果形トランジスタの開故障以外にも、交流電
源自体が片極の電流（電圧）のみを出力するように故障
した場合にも電磁弁の保護を図ることが可能である。

【０１０４】また、信号処理回路の出力信号をアンドゲ
ートの一方の入力端子に入力し、他方の入力端子に状態
検出回路からの制御信号を入力するようにしたため、信
号処理回路の動作状態に拘らず、スイッチング回路を開
状態にすることができる。

【０１０５】また、カウンタでパルス数を計数するが、
この回数を２回としているため、ノイズ等で誤動作する
ことなく、しかも、片極の電流となった時は、速やかに
スイッチング回路を開状態にできる。

【０１０６】次に、図１０及び図１１を用いて、本発明
の第４の実施例について説明する。

【０１０７】図１０は、本発明の第４の実施例による原
子力発電所安全保護装置の構成図である。図８と同一符
号は、同一部分を示している。

【０１０８】この実施例は、電磁弁６０の励磁コイル６
２に流れる電流を検出し、この結果に基づて電磁弁６０
の保護を実現するものであるが、図８では、電流のピー
ク値が電界効果形トランジスタの開故障によって大きく
なることに着目したが、図１０では、電界効果形トラン
ジスタが開故障した時に、片極の電流が喪失することに
着目して状態検出回路を構成している。

【０１０９】電磁弁６０の励磁コイル６２に流れる電流
は、状態検出回路２００の抵抗２１０により検出され、
増幅器２１２に入力する。増幅器２１２で増幅された出
力は、比較器２１４，２１６に入力する。各比較器２１
４，２１６には、あらかじめ定めた電圧を出力する基準
電圧源３１８，３２０が接続されている。基準電圧源３
１８，３２０の極性は互いに逆極性であり、比較器２１
４は、正の半波の検出用であり、比較器２１６は、負の
半波の検出用である。比較器２１６の出力は、ノットゲ
ート２２２を介して状態信号発生回路３３０に入力し、
比較器２１４の出力は、そのまま状態信号発生回路３３
０に入力する。

【０１１０】状態信号発生回路３３０は、２個のカウン
タ３３２，３３４を備えており、このカウンタ３３２，
３３４は、発振回路３３６が出力するパルス信号を計数
する。比較器２１４の出力信号は、カウンタ３３２のク
リア端子に入力し、カウンタ３３２の計数値をゼロクリ
アする。また、ノットゲート２２２の出力信号は、カウ
ンタ３３４のクリア端子に入力し、カウンタ３３４の計
数値をゼロクリアする。カウンタ３３２及びカウンタ３
３４の出力は、オアゲート３３８を介して、フリップフ
ロップ３４０に入力する。フリップフロップ３４０の出
力は、アンドゲート２０に入力するが、通常は、論理”
１”であり、スイッチング回路が開状態になると論理”
０”に転じて、アンドゲート２０を非導通にして、スイ
ッチング回路４０を開状態にする。

【０１１１】次に、図１１を用いて、図１０の実施例の
動作について説明する。

【０１１２】図１１（ａ）は、信号処理回路１０の出力
信号を示している。信号処理回路１０は、センサＳ₁〜
Ｓ_Nの検出値が所定値に達しない時（通常状態）には、
論理“１”の信号の出力する。信号処理回路１０の出力
信号は、アンドゲート２０の一方の入力端子に入力す
る。また、アンドゲート２０の他方の入力端子には、状
態検出回路１００のフリップフロップ１３８の出力信号
が、入力している。フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）１３８
は、リセットスイッチ１６０の初期操作により、図１１
（ｌ）に示すように、論理“１”の信号が、最初に出力
されている。

【０１１３】このため、ＡＮＤゲート２は、図１１
（ｂ）に示すように、論理“１”の信号を出力する。駆
動回路３０も、同様に、図１１（ｃ）のように、論理
“１”の信号を出力する。従って、スイッチング回路４
０は、閉状態となり、図１１（ｄ）に示すように、抵抗
２１０の両端電圧で示されるような交流電流が、励磁コ
イル６２に流れている。抵抗２１０は、電流検出用のも
のであり、励磁コイル６２のインピーダンスに比べて抵
抗値が十分に小さい。このため、増幅器２１２を用いて
いる。

【０１１４】ここで、時刻ｔ₁に、スイッチング回路４
０の電界効果形トランジスタＦＥＴ１が開故障になった
とする。時刻ｔ₁までは、交流電流が励磁コイル６２に
流れており、抵抗２１０で検出された電圧は、図１１
（ｄ）に示すようになっているが、電界効果形トランジ
スタＦＥＴ１が開故障することにより、負の半波を有す
る片極の電流が流れるようになる。この時の電流波形
は、図１１（ｄ）に示すとおりであるが、半波電流のピ
ーク値は、電界効果形トランジスタＦＥＴ１の開故障前
より大きくなる。その理由は、片極の電流が遮断される
ことにより、電磁弁の機械的可動部が動作し、電磁弁の
磁気回路の磁気抵抗が変わることによって発生するため
である。

【０１１５】この電圧値が、正極又は負極において、基
準値を越えるか否かを比較器２１４，２１６で検出す
る。その比較基準となる値が、比較器２１４，２１６の
基準電圧源３１８，３２０である。基準電圧源３１８，
３２０の電圧値は、次のように設定されている。即ち、
抵抗２１０を流れる電流値は、通常は、図３で説明した
ように、電流Ｉ₀であるが、電界効果形トランジスタの
一方が開状態になると、半波の電流となる。従って、正
常な交流が流れているか、それとも、片方の極性の電流
が喪失したかを検出するようにしている。そのために、
基準となる電流Ｉ₂は、Ｉ₂＜Ｉ₀となるように選ばれ
る。この電流値Ｉ₂に抵抗２１０の抵抗値を掛け、さら
に、増幅器２１２のゲインを掛けたものを、基準電圧源
３１８，３２０の基準電圧値とする。

【０１１６】この電圧値が、正極又は負極において基準
値を越えるか否かを、比較器２１４，２１６で検出す
る。この場合には、比較器２１４の出力は、図１１
（ｅ）に示すような結果となり、比較器２１６の出力
は、図１１（ｆ）に示すような結果となる。即ち、電界
効果形トランジスタＦＥＴ１が開故障すると、正の半波
がなくなるため、比較器２１４の出力がゼロとなる。

【０１１７】比較器２１４の出力信号は、カウンタ３３
２のクリア信号として、カウンタ３３２に入力する。一
方、比較器２１６の出力信号は、ノットゲート２２２を
介して、カウンタ３３４のクリア信号として、カウンタ
３３４に入力する。

【０１１８】各カウンタ３３２，３３４のクリア信号で
あるパルスの立上がりに、図４に示したようなチャタリ
ングがあっても、極めて短かい期間で何度もカウンタを
クリアするのみであるため、ワンショットマルチバイブ
レータ（Ｍ／Ｍ）は不要である。カウンタ３３２，３３
４には、発振回路３３６の出力信号が入力されてカウン
トされる。発振回路３３６が出力するパルス信号の周期
は、４５ｍｓに選択されている。

【０１１９】従って、図１１（ｉ）に示すように、時刻
ｔ₁において、電界効果形トランジスタＦＥＴ１が開故
障になった後、時刻ｔ₂において、時刻ｔ₁以降に入力し
た発振回路３３６の出力パルスを２個計数するため、カ
ウンタ３３２の出力信号が、論理“０”から論理“１”
になる。一方、カウンタ３３４の出力は、図１１（ｊ）
に示すように理論“０”のままである。

【０１２０】この結果、ＯＲゲート１０の出力信号は図
１１（ｋ）に示すようになり、フリップフロップ３４０
の出力信号は、図１１（ｌ）に示すようになる。従っ
て、時刻ｔ₂において、アンドゲート２０の出力も論理
“０”となり、スイッチング回路４０が開状態となり、
励磁コイルの電流がしゃ断され、電磁弁６０がオン・オ
フを繰り返し続けることなく、電磁弁６０の機械的スト
レスを回避できる。

【０１２１】なお、ここでは、励磁コイル６２の励磁電
流を抵抗２１０によって検出していたが、安全保護装置
の高信頼化の観点で非接触で検出できる変流器（カレン
ト・トランス）を抵抗２１０の代わりに用いて検出して
もよい。変流器は、励磁電流の検出のために、通常は備
えられているため、この変流器の出力を利用することが
できる。

【０１２２】なお、以上の説明では、電磁弁を交流電圧
で駆動する場合について説明したが、被駆動体として
は、電磁弁に限らず、電動機やポンプに対しても適用で
き、スイッチング回路の故障時の電動機等のスムーズで
ない回転を避けることができる。

【０１２３】本実施例によれば、電磁弁等に流れる交流
電流が片極の電流のみになった場合にも、電磁弁等に対
して悪影響を与えることのないようにし得るものとな
る。

【０１２４】また、スイッチング回路の故障を、電磁弁
の励磁コイルに流れる電流から検出するようにしたた
め、電界効果形トランジスタの開故障以外にも、交流電
源自体が片極の電流（電圧）のみを出力するように故障
した場合にも電磁弁の保護を図ることが可能である。

【０１２５】また、信号処理回路の出力信号をアンドゲ
ートの一方の入力端子に入力し、他方の入力端子に状態
検出回路からの制御信号を入力するようにしたため、信
号処理回路の動作状態に拘らず、スイッチング回路を開
状態にすることができる。

【０１２６】また、ワンショットマルチバイブレータ
（Ｍ／Ｍ）を用いることなく、チャタリング対策を施せ
る。

【０１２７】また、カウンタでパルス数を計数するが、
この回数を２回としているため、ノイズ等で誤動作する
ことなく、しかも、片極の電流となった時は、速やかに
スイッチング回路を開状態にできる。

【０１２８】次に、図１２及び図１３を用いて、本発明
の第５の実施例について説明する。

【０１２９】図１２は、本発明の第４の実施例による原
子力発電所安全保護装置の構成図である。図１０と同一
符号は、同一部分を示している。

【０１３０】この実施例は、励磁コイル６２の両端電圧
を検出し、この結果に基づて電磁弁６０の保護を実現す
るものである。

【０１３１】励磁コイル６２の両端電圧は、状態検出回
路４００の中の増幅器４１０によって、増幅される。増
幅器４１０で増幅された出力は、比較器４１４，４１６
に入力する。各比較器４１４，４１６には、あらかじめ
定めた電圧を出力する基準電圧源４１８，４２０が接続
されている。基準電圧源４１８，４２０の極性は互いに
逆極性であり、比較器４１４は、正の半波の検出用であ
り、比較器４１６は、負の半波の検出用である。比較器
４１６の出力は、ノットゲート４２２を介して状態信号
発生回路３３０に入力し、比較器４１４の出力は、その
まま状態信号発生回路３３０に入力する。

【０１３２】状態信号発生回路３３０は、２個のカウン
タ３３２，３３４を備えており、このカウンタ３３２，
３３４は、発振回路３３６が出力するパルス信号を計数
する。比較器４１４の出力信号は、カウンタ３３２のク
リア端子に入力し、カウンタ３３２の計数値をゼロクリ
アする。また、ノットゲート４２２の出力信号は、カウ
ンタ３３４のクリア端子に入力し、カウンタ３３４の計
数値をゼロクリアする。カウンタ３３２及びカウンタ３
３４の出力は、オアゲート３３８を介して、フリップフ
ロップ３４０に入力する。フリップフロップ３４０の出
力は、アンドゲート２０に入力するが、通常は、論理”
１”であり、スイッチング回路が開状態になると論理”
０”に転じて、アンドゲート２０を非導通にして、スイ
ッチング回路４０を開状態にする。

【０１３３】次に、図１３を用いて、図１２の実施例の
動作について説明する。

【０１３４】図１３（ａ）は、信号処理回路１０の出力
信号を示している。信号処理回路１０は、センサＳ₁〜
Ｓ_Nの検出値が所定値に達しない時（通常状態）には、
論理“１”の信号の出力する。信号処理回路１０の出力
信号は、アンドゲート２０の一方の入力端子に入力す
る。また、アンドゲート２０の他方の入力端子には、状
態検出回路１００のフリップフロップ１３８の出力信号
が、入力している。フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）１３８
は、リセットスイッチ１６０の初期操作により、図１３
（ｌ）に示すように、論理“１”の信号が、最初に出力
されている。

【０１３５】このため、アンドゲート２０は、図１３
（ｂ）に示すように、論理“１”の信号を出力する。駆
動回路３０も、同様に、図１３（ｃ）のように、論理
“１”の信号を出力する。従って、スイッチング回路４
０は、閉状態となり、図１３（ｄ）に示すような交流電
流が、励磁コイル６２に流れている。また、励磁コイル
６２の両端電圧は、図１３（ｅ）に示すような交流波形
である。

【０１３６】ここで、時刻ｔ₁に、スイッチング回路４
０の電界効果形トランジスタＦＥＴ１が開故障になった
とする。時刻ｔ₁までは、交流電流が励磁コイル６２に
流れているが、電界効果形トランジスタＦＥＴ１が開故
障することにより、負の半波を有する片極の電流が流れ
るようになる。この時の電流波形は、図１３（ｄ）に示
すとおりであるが、半波電流のピーク値は、電界効果形
トランジスタＦＥＴ１の開故障前より大きくなる。その
理由は、片極の電流が遮断されることにより、電磁弁の
機械的可動部が動作し、電磁弁の磁気回路の磁気抵抗が
変わることによって発生するためである。また、励磁コ
イル６２の両端電圧も、図１３（ｅ）に示すように、負
の半波を有する片極の電圧となる。

【０１３７】この電圧値が正極又は負極において基準値
を越えるか否かを比較器４１４，４１６で検出する。そ
の比較基準となる値が、比較器４１４，４１６の基準電
圧源４１８，４２０である。基準電圧源４１８，４２０
の電圧値は、通常時の電圧をＶ₀とすると、基準電圧値
Ｖ₁は、Ｖ₁＜Ｖ₀となるように選ばれる。

【０１３８】この電圧値が、正極又は負極において基準
値を越えるか否かを、比較器４１４，４１６で検出す
る。この場合には、比較器４１４の出力は、図１３
（ｆ）に示すような結果となり、比較器４１４の出力
は、図１３（ｇ）に示すような結果となる。即ち、電界
効果形トランジスタＦＥＴ１が開故障すると、正の半波
がなくなるため、比較器４１４の出力がゼロとなる。

【０１３９】比較器４１４の出力信号は、カウンタ３３
２のクリア信号として、カウンタ３３２に入力する。一
方、比較器４１６の出力信号は、ノットゲート４２２を
介して、カウンタ３３４のクリア信号として、カウンタ
３３４に入力する。各カウンタ３３２，３３４のクリア
信号であるパルスの立上がりに、図４に示したようなチ
ャタリングがあっても、極めて短かい期間で何度もカウ
ンタをクリアするのみであるため、ワンショットマルチ
バイブレータ（Ｍ／Ｍ）は不要である。

【０１４０】カウンタ３３２，３３４には、発振回路３
３６の出力信号が入力されてカウントされる。発振回路
３３６が出力するパルス信号の周期は、４５ｍｓに選択
されている。従って、図１３（ｊ）に示すように、時刻
ｔ₁において、電界効果形トランジスタＦＥＴ１が開故
障になった後、時刻ｔ₂において、時刻ｔ₁以降に入力し
た発振回路３３６の出力パルスを２個計数するため、カ
ウンタ３３２の出力信号が、論理“０”から論理“１”
になる。一方、カウンタ３３４の出力は、図１３（ｋ）
に示すように理論“０”のままである。

【０１４１】この結果、オアゲート３３８の出力信号は
図１３（ｌ）に示すようになり、フリップフロップ３４
０の出力信号は、図１３（ｍ）に示すようになる。従っ
て、時刻ｔ₂において、アンドゲート２０の出力も論理
“０”となり、スイッチング回路４０が開状態となり、
励磁コイルの電流がしゃ断され、電磁弁６０がオン・オ
フを繰り返し続けることなく、電磁弁６０の機械的スト
レスを回避できる。

【０１４２】なお、以上の説明では、電磁弁を交流電圧
で駆動する場合について説明したが、被駆動体として
は、電磁弁に限らず、電動機やポンプに対しても適用で
き、スイッチング回路の故障時の電動機等のスムーズで
ない回転を避けることができる。

【０１４３】本実施例によれば、電磁弁等に流れる交流
電流が片極の電流のみになった場合にも、電磁弁等に対
して悪影響を与えることのないようにし得るものとな
る。

【０１４４】また、スイッチング回路の故障を、電磁弁
の励磁コイルの両端電圧から検出するようにしたため、
電界効果形トランジスタの開故障以外にも、交流電源自
体が片極の電流（電圧）のみを出力するように故障した
場合にも電磁弁の保護を図ることが可能である。

【０１４５】また、信号処理回路の出力信号をアンドゲ
ートの一方の入力端子に入力し、他方の入力端子に状態
検出回路からの制御信号を入力するようにしたため、信
号処理回路の動作状態に拘らず、スイッチング回路を開
状態にすることができる。

【０１４６】また、ワンショットマルチバイブレータ
（Ｍ／Ｍ）を用いることなく、チャタリング対策を施せ
る。

【０１４７】なお、図１２に示した実施例の回路構成
は、図１０に示した実施例と原理的に同じものであり、
検出している信号が異なっている。ここで、図１３
（ｄ）の信号波形と、図９（ｄ）の信号波形とを比べて
みると明かなように、両者は相似のものであり、その縦
軸の電圧レベルに相違があるのみである。従って、図１
２に示したように電磁弁の励磁コイル６２の両端電圧を
測定する方法においても、その検出した両端電圧を、図
８の比較器２１４，２１６に入力し、比較器２１４，２
１６及びそれ以降に接続された状態検出回路２００の回
路を用いることにより、図８及び図９にて説明したのと
同じようにして、励磁コイル６２の両端電圧を基準電圧
と比較することにより、片極の電流が励磁コイルに流れ
ることを検出して、スイッチング回路４０を開状態にす
ることができる。

【０１４８】また、図８，図１０，図１２に示した実施
例では、状態検出回路２００，３００，４００の出力を
アンドゲート２０に入力して、スイッチング回路４０を
開状態にしているが、図５の実施例に示したように、こ
の状態検出回路２００，３００，４００の出力を信号処
理回路１０に入力し、信号処理回路１０の出力により、
スイッチング回路４０を開状態にしてもよい。

【０１４９】図１４は、原子力発電所の安全保護装置の
スイッチング回路部と電磁弁部の構成図を示している。

【０１５０】これまでの実施例においては、理解を容易
にするために、一系統の構成で説明したが、実際の構成
においては、スイッチング回路４０と電磁弁６０の関係
は、図１４のようになっている。スイッチング回路４１
〜４８は、それぞれ、図１のスイッチング回路４０と同
一構成である。また電磁弁６１〜６Ｎは複数個並列に接
続されている。図１，図５の実施例は、各スイッチング
回路４１〜４８にそれぞれ適用でき、図８，図１０の実
施例は、Ａ，Ｂ点の電流を検出する場合や、各スイッチ
ング回路４１〜４８に流れ電流を検出する場合に適用で
きる。さらに、図１２の実施例は、並列接続された励磁
コイル６２_A1（６２_B1）〜励磁コイル６２_AN（６２_BN）
の両端電圧を検出する場合に適用される。

【０１５１】図１４においては、これまで説明したよう
に、スイッチング回路を構成する電界効果形トランジス
タが１個開故障となって、電磁弁を保護するために、そ
のスイッチング回路を開状態にしても、電磁弁を構成す
る２系統の励磁コイル（例：６２_A1，６２_B1）のうち一
方のみが励磁を解除されるだけである。電磁弁６１〜６
Ｎはこの２系統の励磁コイルが共に無励磁になった時に
のみ動作するため、上記の電磁弁の保護動作では電磁弁
自体が動作することはない。つまり、高信頼性を確保
し、かつ電磁弁の保護が可能である。

【０１５２】これまでの説明においては、スイッチング
回路を２個の電界効果形トランジスタＦＥＴを縦列に接
続して構成した場合について説明したが、電界効果形ト
ランジスタＦＥＴの代わりに、２個のサイリスタを並列
に接続して交流電圧をスイッチングするものであっても
よいし、他の半導体で交流電圧をスイッチングするもの
であってもよい。２個のサイリスタを並列に接続したも
のが、双方向サイリスタとして知られており、この双方
向サイリスタについても、適用できる。

【０１５３】以上説明したように、電磁弁等に流れる交
流電流が片極になった時に、電磁弁等に流れる電流を遮
断することにより、電磁弁がオン・オフを繰り返し続け
ることはないため、電磁弁の機械的ストレスを回避した
り、電動機やポンプの動きをスムーズに維持することが
可能となる。

【０１５４】

【発明の効果】本発明によれば、原子力発電所安全保護
装置において、電磁弁等に流れる交流電流が片極の電流
のみになった場合にも、電磁弁等に対して悪影響を与え
ることのないようにし得るものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による原子力発電所安全保護
装置の構成図である。

【図２】図１に示す実施例の各部の動作波形図である。

【図３】本発明の一実施例による原子力発電所安全保護
装置に用いる電磁弁の印加電圧と励磁電流の関係を示す
図である。

【図４】本発明の一実施例による原子力発電所安全保護
装置に用いるワンショットマルチバイブレータ（Ｍ／
Ｍ）の動作を説明するための図である。

【図５】本発明の第２の実施例の原子力発電所安全保護
装置の構成図である。

【図６】図５に示す実施例における信号処理回路の処理
フロー図である。

【図７】図５に示す実施例の各部の動作波形図である。

【図８】本発明の第２の実施例の原子力発電所安全保護
装置の構成図である。

【図９】図８に示す実施例の各部の動作波形図である。

【図１０】本発明の第３の実施例の原子力発電所安全保
護装置の構成図である。

【図１１】図１０に示す実施例の各部の動作波形図であ
る。

【図１２】本発明の第４の実施例の原子力発電所安全保
護装置の構成図である。

【図１３】図１２に示す実施例の各部の動作波形図であ
る。

【図１４】本発明の一実施例の原子力発電所安全保護装
置のスイッチング回路部の構成図である。

【符号の説明】

１０…信号処理回路 ２０…アンドゲート ３０…駆動回路 ４０，４１〜４８…スイッチング回路 ５０…交流電源 ６０，６１〜６Ｎ…電磁弁 ６２，６２_A1〜６２_AN，６２_B1〜６２_BN……励磁コイル １００，２００，３００…状態検出回路 １１０，１１２…ホトカプラ １２０，２２４，３３８…オアゲート １３０，２３０，３３０…状態信号発生回路 １３２，２３２…ワンショットマルチバイブレータ １３４，２３４，３３２，３３４…カウンタ １３６，２３６，３３６…発振回路 １３８，２３８，３４０…フリップフロップ ２１０…抵抗 ２１２，４１０…増幅器 ２１４，２１６，４１４，４１６…比較器 ２１８，２２０，４１８，４２０…基準電圧源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福家 肇 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (56)参考文献 特開 昭63−140305（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−20275（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−192316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−23641（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−26342（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−15982（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−60919（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 3/08 - 3/52 G05B 9/02 G21D 3/04 - 3/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源により駆動される電磁弁と、 この交流電源と電磁弁との間に配置されたスイッチング
   回路と、 原子力プラントの状態を検出する複数のセンサと、 これらのセンサからの検出値が所定値となったときに、
   上記スイッチング回路を開状態にするマイクロプロセッ
   サとを有する原子力発電所安全保護装置において、上記スイッチング回路は、半導体スイッチ素子によって
   構成され、 上記交流電源から上記電磁弁に 流れる電流が断続状態と
   なったことを検出する状態検出手段を備え、 この状態検出手段からの信号に基づいて、上記スイッチ
   ング回路を開状態となるようにすることを特徴とする原
   子力発電所安全保護装置。
2. 【請求項２】交流電源により駆動される電磁弁と、 この交流電源と電磁弁との間に配置されたスイッチング
   回路と、 原子力プラントの状態を検出する複数のセンサと、 これらのセンサからの検出値が所定値となったときに、
   上記スイッチング回路を開状態にするマイクロプロセッ
   サとを有する 原子力発電所安全保護装置において、上記スイッチング回路は、半導体スイッチ素子によって
   構成され、 上記電磁弁のオン・オフを上記電磁弁に流れる電流に基
   づいて検出する状態検出手段を備え、 この状態検出手段からの信号に基づいて、上記スイッチ
   ング回路を開状態となるようにする ことを特徴とする原
   子力発電所安全保護装置。
3. 【請求項３】交流電源により駆動される電磁弁と、 この交流電源と電磁弁との間に配置されたスイッチング
   回路と、 原子力プラントの状態を検出する複数のセンサと、 これらのセンサからの検出値が所定値となったときに、
   上記スイッチング回路を開状態にするマイクロプロセッ
   サとを有する原子力発電所安全保護装置において、上記スイッチング回路は、半導体スイッチ素子によって
   構成され、 上記交流電源から上記電磁弁に流れる電流が片極の電流
   となったことを検出する状態検出手段を備え、 この状態検出手段からの信号に基づいて、上記スイッチ
   ング回路を開状態となるようにする ことを特徴とする原
   子力発電所安全保護装置。
4. 【請求項４】交流電源により駆動される電磁弁と、 この交流電源と電磁弁との間に配置されたスイッチング
   回路と、 原子力プラントの状態を検出する複数のセンサと、 これらのセンサからの検出値が所定値となったときに、
   上記スイッチング回路を開状態にするマイクロプロセッ
   サとを有する 原子力発電所安全保護装置において、上記スイッチング回路は、半導体スイッチ素子によって
   構成され、 上記電磁弁の励磁コイルの両端電圧を検出し、この検出
   した両端電圧が断続状態であるか否かを判別する状態検
   出手段を備え、 この状態検出手段からの信号に基づいて、上記スイッチ
   ング回路を開状態となるようにする ことを特徴とする原
   子力発電所安全保護装置。
5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の原子力発
   電所安全保護装置において、 上記状態検出手段は、上記交流電源から上記電磁弁に流
   れる電流を検出し、この検出した電流が所定値を越えた
   ことを判別する手段であることを特徴とする原子力発電
   所安全保護装置。
6. 【請求項６】請求項１〜３のいずれかに記載の原子力発
   電所安全保護装置において、 上記状態検出手段は、上記交流電源から上記電磁弁に流
   れる電流を検出し、この検出した電流が半波波形である
   か否かを判別する手段であることを特徴とする原子力発
   電所安全保護装置。
7. 【請求項７】請求項４記載の原子力発電所安全保護装置
   において、上記スイッチング回路は、２つの半導体スイッチング素
   子により構成され、かつ上記状態検出手段を２つ備えた
   ことを特徴とする原子力発電所安全保護装置。