JP7132020B2

JP7132020B2 - 航空灯火制御装置

Info

Publication number: JP7132020B2
Application number: JP2018147813A
Authority: JP
Inventors: 正和東野; 博則市川; 博行古澤; 俊英妙川; 健二宮; 正臣吉川; 芳富鮫田
Original assignee: Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2038-08-06
Also published as: JP2020024818A

Description

本発明の実施形態は、航空灯火の点消灯制御を行う航空灯火制御装置に関するものである。

空港のフィールドに設置された端末子局には、航空灯火制御装置が設けられており、航空灯火の点消灯制御が行われている。従来の航空灯火制御装置では、航空灯火の点消灯回路に補助リレーなどの機械的スイッチを組み込んだ機構が採用されている。補助リレーは、閉路時の発熱は小さく、完全短絡できるといったメリットがある。

しかし、補助リレーは、電流開閉における寿命動作回数が少ない。灯器にＬＥＤが採用されつつある現在、製品全体の期待寿命を長期化させたいという要請が強く、寿命動作回数の少なさは大きなデメリットとなっている。そこで、航空灯火の点消灯回路に、電解効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと呼ぶ）などの半導体スイッチを組み込んだ機構が提案されている。

ところがＦＥＴは、寿命動作回数が多いというメリットを持つ反面、閉路した際の抵抗値が大きい。そのため、ＦＥＴでは、発熱が大きく、また、電流が分流して完全な短絡ができないといったデメリットがある。

特に、ＦＥＴを用いた航空灯火制御装置を屋外で使用する場合には、発熱が大きいことが問題となる。なぜなら、屋外用の航空灯火制御装置は、優れた防水性を確保すべく完全に密閉したゴムモールド筐体内に収納しているので、筐体から熱を逃がすことが難しく、ＦＥＴの放熱性が低いからである。

特開２０００－１５０１７４号公報

従来の航空灯火制御装置では、ＦＥＴなどの半導体スイッチにて航空灯火の点消灯制御を行うと、発熱性が高く、特に密閉された筐体内に収納する場合は放熱性の低さが問題となっている。また、補助リレーなどの機械的スイッチを用いる場合には、開閉動作寿命が短いといった不具合が指摘されていた。

本実施形態は、上記問題点を解決するために提案されたものであり、航空灯火の点消灯制御に伴う発熱を抑えることができると同時に寿命動作回数を延ばすことができ、安全性及び信頼性の向上並びに長寿命化を図った灯火制御装置を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するために、本発明の実施形態の灯火制御装置は、次の構成要素（ａ）－（ｄ）を備える。
（ａ）航空灯火の点消灯回路に対し並列に接続される半導体スイッチ及び機械的スイッチ。
（ｂ）前記半導体スイッチ及び前記機械的スイッチを併用する併用モードと、前記半導体スイッチのみを用いる単独モードとを切り替えて、前記半導体スイッチ及び前記機械的スイッチを制御する制御部。
（ｃ）前記航空灯火の点消灯回路に流れる電流値と予め設定された基準値との大小を判定する電流値判定部。
（ｄ）前記制御部は、電源がＯＮ状態となった時、前記単独モードとなり、前記電流値判定部の判定結果が前記電流値＜前記基準値である時は前記単独モードを維持し、前記電流値判定部の判定結果が前記電流値≧前記基準値となる時、前記単独モードから前記併用モードに切り替える。

第１の実施形態の構成を示す図第１の実施形態における電流値に基づく消灯制御処理のフローチャート第１の実施形態における温度に基づく消灯制御処理のフローチャート他の実施形態の構成を示す図

（第１の実施形態）
［構成］
以下、本発明の第１の実施形態について、図１を参照して具体的に説明する。図１に示すように、第１の実施形態に係る灯火制御装置１２は、空港のフィールド内の端末子局に配置されている。

灯火制御装置１２は、航空灯火１及び電源２に接続されており、航空灯火１の点消灯回路が設けられている。電源２としては、サイリスタスイッチングによる電流調整が可能なＣＣＲなどが一般的である。航空灯火１の点消灯回路には、半導体スイッチであるＦＥＴ４と、機械的スイッチである補助リレー３とが、並列に接続されている。ＦＥＴ４及び補助リレー３は、電源２から航空灯火１への回路をショートさせ、電源供給を制御することで航空灯火１を点消灯させるものである。

また、航空灯火１の点消灯回路には、ＣＴ５を介して航空灯火１への電流値を計測する電流計測部６が接続されている。電流計測部６には電流値判定部７が接続されている。電流値判定部７は、電流計測部６による計測電流値と予め設定された基準値との大小を判定する。電流の基準値としては５Ａなど適宜選択可能である。

灯火制御装置１２は、完全に密閉されたゴムモールド筐体１１に収納されている。ゴムモールド筐体１１には、ゴムモールド筐体１１内の温度を計測する温度計測部８が設置されている。温度計測部８には温度判定部９が接続されている。温度判定部９は、温度計測部８にて計測された計測温度と予め設定された基準温度との大小を判定する。基準温度については自由に選択することが可能である。

電流値判定部７及び温度判定部９には制御部１０が接続されている。制御部１０は、ＦＥＴ４及び補助リレー３を併用する併用モードと、ＦＥＴ４のみを用いる単独モードとを切り替えて、ＦＥＴ４及び補助リレー３を制御する。

制御部１０は、電流値判定部７の判定結果が電流値≧基準値である時、あるいは温度判定部９の判定結果が計測温度≧設定温度である時、併用モードとなり、ＦＥＴ４及び補助リレー３に制御指令を出力する。また、制御部１０は、電流値判定部７の判定結果が電流値＜基準値である時、あるいは温度判定部９の判定結果が計測温度＜設定温度である時、単独モードとなり、ＦＥＴ４にのみ制御指令を出力する。

さらに、制御部１０は、航空灯火１の点消灯回路を閉路とする時の併用モードでは、ＦＥＴ４を先に閉じ、次に補助リレー３を閉じるように制御する。また、制御部１０は、航空灯火１の点消灯回路を開路とする時の併用モードでは、補助リレー３を先に開放し、次にＦＥＴ４を開放するように制御する。

（作用）
第１の実施形態では、航空灯火１の点消灯回路における電流値あるいは筐体１１内の温度に基づいて、次のような消灯制御処理を実施する。まず、図２のフローチャートを用いて、電流値に基づく消灯制御処理について説明する。

ＳＴ０１では電源２がＯＮ状態、ＳＴ０２では、制御部１０はＦＥＴ４のみに制御指令を出力する単独モードとなり、ＦＥＴ４がＯＮ状態、補助リレー３はＯＦＦ状態である。ＯＮ状態であるＦＥＴ４は、電源２から航空灯火１への回路をショートさせて、航空灯火１を消灯させる。ＳＴ０３では、ＣＴ５及び電流計測部６が点消灯回路に流れる電流値を計測する。

ＳＴ０４では、電流値判定部７が、電流計測部６による計測電流値と予め設定された基準値との大小を判定し、計測電流値≧基準値となる時（ＳＴ０４のＹＥＳ）、制御部１０は単独モードを切り替えて併用モードとなり、補助リレー３に制御指令を出力する。すなわち、計測電流値≧基準値となると、制御部１０により補助リレー３はＯＦＦ状態からＯＮ状態になる（ＳＴ０５）。

ＯＮとなった補助リレー３は、電源２から航空灯火１への回路をショートさせる。このため、ＦＥＴ４に流れる電流値の上昇を抑えながら、消灯制御が完了する（ＳＴ０６）。また、電流値判定部７の判定結果が計測電流値＜基準値であれば（ＳＴ０４のＮＯ）、制御部１０は単独モードを維持して、ＦＥＴ４だけがＯＮのままで、消灯制御は完了する（ＳＴ０６）。

続いて、図３のフローチャートを用いて、筐体内温度に基づく消灯制御処理について説明する。ＳＴ１１では電源２がＯＮ状態であり、ＳＴ１２では制御部１０はＦＥＴ４のみに制御指令を出力する単独モードとなり、ＦＥＴ４がＯＮ状態、補助リレー３はＯＦＦ状態である。ＯＮ状態であるＦＥＴ４は、電源２から航空灯火１への回路をショートさせて、航空灯火１を消灯させる。ＳＴ１３では温度計測部８がゴムモールド筐体１１内の温度を計測する。

ＳＴ１４では、温度判定部９が、温度計測部８による計測温度と予め設定された基準温度との大小を判定し、計測温度≧基準温度となる時（ＳＴ１４のＹＥＳ）、制御部１０は単独モードを切り替えて併用モードとなり、補助リレー３に制御指令を出力する。すなわち、計測温度≧基準温度となると、制御部１０により補助リレー３はＯＦＦ状態からＯＮ状態になる（ＳＴ１５）。

ＯＮとなった補助リレー３は、電源２から航空灯火１への回路をショートさせる。このため、ＦＥＴ４に流れる電流値の上昇を抑えつつ、消灯制御が完了する（ＳＴ１６）。また、温度判定部９の判定結果が計測温度＜基準温度であれば（ＳＴ１４のＮＯ）、制御部１０は単独モードを維持して、ＦＥＴ４だけがＯＮのままで消灯制御は完了する（ＳＴ１６）。

（効果）
上述したように、第１の実施形態においては、航空灯火１の点消灯回路にＦＥＴ４及び補助リレー３を設け、制御部１０が、ＦＥＴ４及び補助リレー３を併用する併用モードと、ＦＥＴ４のみを用いる単独モードとを切り替えて、ＦＥＴ４及び補助リレー３を制御する。そのため、第１の実施形態では、寿命動作回数が多いＦＥＴ４のみを用いる単独モードを実施することで、寿命動作回数が少ない補助リレー３の使用機会を減らすことができる。従って、補助リレー３の使用を限定することができ、製品全体における長寿命化に寄与することが可能となる。

また、制御部１０では、単独モードとなってＦＥＴ４だけが通電している場合、航空灯火１の点消灯回路を流れる電流値は基準値よりも小さい。また、ゴムモールド筐体１１内の計測温度も設定温度よりは低い。そのため、灯火制御装置１２がゴムモールド筐体１１に収納されていても、ＦＥＴ４の発熱が大きな問題を引き起こす心配がない。従って、灯火制御装置１２は優れた安全性及び信頼性を確保することができる。

さらに、第１の実施形態では、電流値≧基準値、あるいは計測温度≧設定温度となって、ＦＥＴ４の発熱が問題となる可能性が高まった場合には、制御部１０が、ＦＥＴ４のみを用いる単独モードから、ＦＥＴ４及び補助リレー３を併用する併用モードに切り替える。そのため、ＦＥＴ４だけではなく補助リレー３もＯＮになり、補助リレー３がＯＮになった分だけＦＥＴ４に流れる電流値の上昇を抑えことができる。これにより、ＦＥＴ４の発熱を抑制することが可能である。

従って、灯火制御装置１２がゴムモールド筐体１１に収納された場合でも、灯火制御装置１２は発熱せず、優れた安全性及び信頼性を確保することができる。このような灯火制御装置１２によれば、ゴムモールド筐体１１内にＦＥＴ４を組み込んでいても、ゴムモールド筐体１１の放熱性の低さが、さして問題とならず、屋外で使用する装置として最適である。

また、第１の実施形態では、制御部１０が併用モードである場合、閉路動作時つまり航空灯火１の消灯制御時にはＦＥＴ４を補助リレー３よりも先に動作させ、開路動作時つまり航空灯火１の点灯制御時には、反対に補助リレー３の後からＦＥＴ４が動作させている。そのため、ＦＥＴ４は良好なスイッチング動作性能を、効果的に発揮することができる。

（他の実施形態）
以上説明した実施形態は、本発明の実施形態の一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本発明の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等な範囲に含まれる。

例えば、航空灯火監視制御システムでは電力線搬送通信を採用している。電力線搬送信号には通常、航空灯火１の点消灯回路に流れる電流値の情報が含まれる。そこで、制御部１０がこの電流値の情報を受け取り、電流値の情報に基づいて併用モードと単独モードとを切り替えるようにしてもよい（図４参照）。

この実施形態によれば、制御部１０が電力線搬送信号に含まれる電流値の情報に基づいて併用モードと単独モードとを切り替えることができるので、電流計測部６及び電流値判定部７を省略することができ、構成の簡略化を進めることができる。その結果、ゴムモールド筐体１１を収納する航空灯火制御装置を、よりコンパクト化することが可能となる。

また、上記の第１の実施形態では、併用モードにおいて、閉路動作時にはＦＥＴ４を補助リレー３よりも先行して動作させ、開路動作時にはＦＥＴ４を補助リレー３の後から動作させるようにしたが、これに限定されるものではなく、補助リレー３及びＦＥＴ４の動作タイミングは適宜変更可能である。また、半導体スイッチとしてはＦＥＴ４以外であっても良いし、機械的スイッチとしては補助リレー以外であっても良い。

１…航空灯火
２…電源
３…補助リレー
４…ＦＥＴ
５…ＣＴ
６…電流計測部
７…電流値判定部
８…温度計測部
９…温度判定部
１０…制御部
１１…ゴムモールド筐体
１２…航空灯火制御装置

Claims

航空灯火の点消灯回路に対し並列に接続される半導体スイッチ及び機械的スイッチと、
前記半導体スイッチ及び前記機械的スイッチを併用する併用モードと、前記半導体スイッチのみを用いる単独モードとを切り替えて、前記半導体スイッチ及び前記機械的スイッチを制御する制御部と、を備え、
前記航空灯火の点消灯回路に流れる電流値と予め設定された基準値との大小を判定する電流値判定部を備え、
前記制御部は、
電源がＯＮ状態となった時、前記単独モードとなり、
前記電流値判定部の判定結果が前記電流値＜前記基準値である時は前記単独モードを維持し、
前記電流値判定部の判定結果が前記電流値≧前記基準値となる時、前記単独モードから前記併用モードに切り替える航空灯火制御装置。
前記航空灯火の点消灯回路における電流値を計測する電流計測部を備えた請求項１に記載の航空灯火制御装置。
前記制御部は、前記航空灯火の点消灯回路に流れる電流値の情報を含む電力線搬送信号を受け取り、当該電流値の情報に基づいて前記併用モードと前記単独モードとを切り替える請求項２に記載の航空灯火制御装置。
密閉された筐体に収納された航空灯火制御装置であって、
航空灯火の点消灯回路に対し並列に接続される半導体スイッチ及び機械的スイッチと、
前記半導体スイッチ及び前記機械的スイッチを併用する併用モードと、前記半導体スイッチのみを用いる単独モードとを切り替えて、前記半導体スイッチ及び前記機械的スイッチを制御する制御部と、を備え、
前記筐体内の温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部にて計測された計測温度と予め設定された基準温度との大小を判定する温度判定部と、を備え、
前記制御部は、
電源がＯＮ状態となった時、前記単独モードとなり、
前記温度判定部の判定結果が前記計測温度＜前記基準温度である時は前記単独モードを維持し、
前記温度判定部の判定結果が前記計測温度≧前記基準温度となる時、前記単独モードから前記併用モードに切り替える航空灯火制御装置。
前記筐体はゴムモールド筐体である請求項４に記載の航空灯火制御装置。
前記制御部は、前記航空灯火の点消灯回路を閉路とする時の前記併用モードでは、前記半導体スイッチを先に閉じ、次に前記機械的スイッチを閉じるように制御する請求項１～５のいずれかに記載の航空灯火制御装置。
前記制御部は、前記航空灯火の点消灯回路を開路とする時の前記併用モードでは、前記機械的スイッチを先に開放し、次に前記半導体スイッチを開放するように制御する請求項１～６のいずれかに記載の航空灯火制御装置。
前記半導体スイッチは電解効果トランジスタであり、
前記機械的スイッチは補助リレーである請求項１～７のいずれかに記載の航空灯火制御装置。