JPH0716556U - 高絶縁伝導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低電圧側から高電圧側へ電力または信号を伝
達するための高絶縁伝導装置を、小型で、かつサージフ
リーのものとする。 【構成】 低電圧側と高電圧側の間を絶縁する絶縁体１
の一方側に配置された発光部４、他方側に配置された受
光部６、および前記発光部と前記受光部の間に透明絶縁
体９が配置される絶縁体1,8 を具備することにより、低
電圧側と高電圧側の間の絶縁を保ちながら低電圧側と高
電圧側の間で電力または電気信号を伝達する高絶縁伝導
装置を構成する。電気エネルギーは途中で光エネルギー
に変換されて伝達される。この装置は、電磁結合および
容量結合がないため、一方の回路に発生したサージが他
方の回路に伝わることがなくなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、低電圧側と高電圧側の間で電力または信号を伝達するための高絶縁 伝導装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、低電圧側の回路と高電圧側の回路の間で電力または信号を伝達するには 、両方の回路の間を電気的に絶縁するため、低電圧側回路と高電圧側回路をいわ ゆる絶縁トランスにより接続していた。 図７は、油入式絶縁トランスを用いて低電圧側から高電圧側へ電源を供給する 例を示す。図において、絶縁トランスは、絶縁油４１が充填されたタンク４２お よび碍管４３内に、相互に絶縁された低圧コイル４４、高圧コイル４５および鉄 心４６からなるトランス本体を収納して構成される。

【０００３】 この低圧コイル４４に低電圧側の電源４７が接続され、高圧コイル４５に高電 圧側回路４８が接続されることにより、低電圧側から高電圧側へ電源供給がされ る。また、低電圧側と高電圧側の電気的絶縁は、コイル間の絶縁材料、絶縁油、 碍管等により保たれる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

以上説明した従来例においては、低電圧側と高電圧側を絶縁するための絶縁構 造が大きくなるため、低電圧側から供給する電源が非常に小容量の電力または小 容量の信号であっても、絶縁装置としての大きさはあまり小さくすることはでき ない。このため、１ｋｗの電力を供給するときでも、１００ｍｗの電力を供給す るときでもほぼ同じ大きさの装置となる。このため、小容量のものであっても装 置の小型化ができないという問題があった。

【０００５】 また、低圧コイルと高圧コイル間の絶縁材料の誘電体により、高圧、低圧コイ ル間で大きな容量（例、２００〜５００ｐＦ）が発生する。そして、この容量と コイル間の電磁結合を通して、高電圧側に発生したサージが低電圧側に伝達され るという問題があった。 本考案は、低電圧側と高電圧側の間で電力または信号を伝達するための高絶縁 伝導装置を、小型で、かつサージフリーのものとすることを目的とするものであ る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記目的を達成するため、低電圧側と高電圧側の一方側に配置され た発光部、他方側に配置された受光部、および前記発光部と前記受光部の間に透 明絶縁材が配置される絶縁体を具備することにより、低電圧側と高電圧側の間の 絶縁を保ちながら低電圧側と高電圧側の間で電力または電気信号を伝達する高絶 縁伝導装置を構成する。

【０００７】

【作用】

発光部は電源または信号源から供給された電力または電気信号を光に変換し、 この光は透明絶縁材料中を通過して受光部に到達する。受光部はこの光を電力ま たは電気信号に変換して、低電圧側または高電圧側に設けられた回路に供給する 。また、高絶縁伝導装置は、電力または電気信号の伝達部分に電磁結合および容 量結合を有していないため、高電圧側で発生したサージが低電圧側の回路に伝わ ることがなくなる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例について、図を用いて説明する。なお、以下の各実施例 の説明において、同一機能を有するものには同一符号を付すことにより、重複す る説明を省略する。

【０００９】 〔実施例１〕 図１は、本考案の実施例１の断面を示す。 セラミックまたはガラス等の絶縁材からなる円筒体１およびその両端を塞ぐ蓋 ２，３により、低電圧側と高電圧側の間の絶縁を確保するための絶縁体が形成さ れる。一方の蓋２の容器内側には、複数の発光ダイオード等の発光部４が配置さ れ、低電圧側の電源５に接続される。他方の蓋３の容器内側には、発光部４に対 向した位置に太陽電池等の受光部６が配置される。この受光部６の出力端子は高 電圧側の回路７に接続される。

【００１０】 円筒体１の容器内側内周面には、誘電体多層膜ミラー８が設けられる。また、 絶縁体内には、乾燥空気等のガス９が充填される。低電圧側と高電圧側の間の絶 縁は、絶縁材の円筒体１と誘電体多層膜ミラー８とガス９により高絶縁が確保さ れる。 低電圧側の電源５から電力が供給されると、発光部４が発光し、その光は図示 矢印のように容器内を通って受光部６に到達する。受光部６は光を受けて発電を し、高電圧側の回路７に電力を供給する。円筒体１の内側に施された誘電体多層 膜ミラー７は発光部４からの光を反射して発光部４の光を受光部６に導き、エネ ルギー伝達の効率を向上させる。

【００１１】 以上説明した高絶縁伝導装置の使用例を図２および図３を用いて説明する。 図２は、高電圧側に設けたセンサに電力供給をする場合の回路図を示す。図に おいて、低電圧側に電源５が設けられ、高電圧側にセンサ１１が設けられる。電 源５から発光部４に供給された電気エネルギーは発光部４で光に変換され、この 光は受光部６により電気エネルギーに変換される。そして、この電気エネルギー はセンサ１１の電源として利用される。また、センサ１１の出力は、光フォイバ １２により低電圧側に伝送される。なお、この光フォイバ１２は、図示のように 、高絶縁伝導装置内を通すことができる。

【００１２】 図３は、大電力用の遮断器のトリップ信号の伝達に用いた場合の回路図を示す 。低電圧側にはトリップ指令および各種インターロック条件が入力されるプログ ラマブルコントローラ１４および増幅器１５が設けられて、その出力が高絶縁伝 導装置の発光部４に入力される。高電圧側には、大電力用の遮断器のトリップコ イル１７、ＦＥＴ１８，電源１９が設けられ、ＦＥＴ１８のゲートに受光部６の 出力が接続される。

【００１３】 以上のように構成することにより、低電圧側の回路に遮断器のトリップ指令を 入力して、高電圧側の遮断器を直接駆動することができる。そして、低電圧側と 高電圧側の間には電気的な結合がないから、高電圧側の遮断器から発生する開閉 サージは、低電圧側に伝らず、遮断器の開閉サージでプログラマブルコントロー ラ１４内のＣＰＵが暴走することがなくなる。

【００１４】 以上説明した構成によれば、低電圧側と高電圧側の間には電気的結合がなく、 絶縁材料が介在しているのみであるから、高絶縁で電力または信号の伝達が可能 である。さらにその上で、伝達する電気エネルギーの容量に応じて、装置の大き さを小さくすることが可能となる。また、低電圧側と高電圧側の間には電気的な 結合がないから、低電圧側と高電圧側のいずれかに発生したサージは、他方の回 路に伝わることがなくなる。

【００１５】 以上説明した高絶縁伝導装置は種々変更が可能である。例えば、高電圧側の回 路７が必要とする電力がさらに小さいときは、誘電体多層膜ミラー８を省略して 、発光部４から受光部６に直接到達する光のみで発電させることが可能である。 さらに、上記の例は低電圧側から電力が供給される例であるが、高電圧側から 低電圧側へ電力を供給する例にも適用可能である。さらに、発光部としてＬＥＤ 、受光部として太陽電池を例示したが、発光部には、電気エネルギーを光エネル ギーに変換できるもの、受光部には光エネルギーを電気エネルギーに変換できる ものであれば、その他のものが使用可能である。

【００１６】 また、絶縁体内に封入するガス９は、発光部４の発する光の波長を通過させる ものであれば、どのようなガスでも利用できる。このガス９を液体に置き換える ことも可能である。さらに、透明固体を使用することもできる。

【００１７】 〔実施例２〕 透明絶縁材として透明固体を使用した例について図４を用いて説明する。 図４において、絶縁体２１は、円柱状のガラスにより形成される。この絶縁体 ２１の両端面に発光部４と受光部６が配置される。また、絶縁体２１の側面には 、誘電体多層膜ミラー８が施される。以上のように構成された高絶縁伝導装置の 機能については、図１に示した実施例１のものと同様であるので重複する説明は 省略する。

【００１８】 また、本実施例においても種々の変更が可能である。例えば、透明絶縁材料と してガラスを例示しているが、発光部４の発する光の波長を通過させる絶縁材料 であればどのようなものも利用できる。 さらに、本実施例においても、前記実施例１と同様に、誘電体多層膜ミラー８ を省略することが可能である。なお、本実施例の誘電体多層膜ミラー８は、外部 からの外乱光を遮蔽する機能を有しているのであるから、これを省略するときに は、絶縁体の外側に他の遮光層を設けることが好ましい。特に、本装置を用いて 信号の伝達を行うときには、誘電体多層膜ミラーまたは遮光層等を設けることに より、外乱光を遮蔽することが必要である。

【００１９】 〔実施例３〕 以上説明した２つの例では、絶縁体を円柱または円筒形に形成し、発光部４と 受光部６をそれぞれ絶縁体の端面に配置している。しかしながら、絶縁体の形状 は任意のものとすることができる。さらに発光部４と受光部６の配置関係も絶縁 体の端面に限定されることなく、任意に変更可能である。発光源を絶縁体内部の 中央部に配置した例を図５を用いて説明する。

【００２０】 図５は本考案の実施例３の断面を示す。図において、前記実施例１と同様に、 絶縁体は円筒体１とその両端を塞ぐ蓋２，３により形成される。そして、本実施 例においては、発光部４は、適当な手段により円筒体１内部の中心位置に保持さ れる。また、受光部６の太陽電池は、円筒体１の内周面全体に沿って配置される 。誘電体多層膜ミラー８は、蓋２，３の容器内側に施される。 本実施例においては、低電圧側の発光部４と高電圧側の受光部６との間の絶縁 は、蓋２，３、誘電体多層膜ミラー８、ガス９により保たれる。その他の点につ いては、前記各実施例と同様である。

【００２１】 〔実施例４〕 以上説明した高絶縁伝導装置は電磁ノイズについては容易に通過をさせる。こ のため、外部からの電磁ノイズを侵入させてはならない回路に対して本考案を適 用する場合には、電磁ノイズの侵入を防止する手段を講じなければならない。そ の例を図６を用いて説明する。

【００２２】 図において、低電圧側回路２２および高電圧側回路２３は、それぞれ外部から の電磁ノイズを遮蔽する遮蔽ボックス２５，２６に収納されている。 本実施例の高絶縁伝導装置は、円筒体のガラスの絶縁体２１、この絶縁体２１ の側面に設けられた誘電体多層膜ミラー８、さらにその外周に設けられて外光を 遮蔽する遮光層２７が設けられる。そして、絶縁体２１の端面に発光部４と受光 部６が配置される。さらに、発光部４と受光部６の対向面に、メッシュ構造の導 電体からなる遮蔽層２８，２９がそれぞれ設けられる。

【００２３】 発光部４と受光部６は、遮蔽ボックス２５，２６の開口３１，３２を通して遮 蔽ボックス２５，２６内に導入され、それぞれ低電圧側回路２２、高電圧側回路 ２３と所定の接続がされる。 この結果、遮蔽層２８，２９は遮蔽ボックス２５，２６の開口３１，３２を塞 ぐこととなる。そして、遮蔽層２８，２９は、メッシュ構造であるから、発光部 から受光部へ伝達する光を通過させるが、遮蔽ボックス２５、２６の開口３１， ３２から侵入しようとする電磁ノイズに対しては遮蔽作用を行い、外部から侵入 する電磁ノイズを防止する。

【００２４】

【考案の効果】

本考案によれば、低電圧側から高電圧側へ電力または信号を伝達するための高 絶縁伝導装置を、小型で、かつサージフリーのものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の高絶縁伝導装置の実施例１の断面図。

【図２】図１の高絶縁伝導装置を使用した回路の例（そ
の１）。

【図３】図１の高絶縁伝導装置を使用した回路の例（そ
の２）。

【図４】本考案の高絶縁伝導装置の実施例２の断面図。

【図５】本考案の高絶縁伝導装置の実施例３の断面図。

【図６】本考案の高絶縁伝導装置の実施例４の断面図。

【図７】従来の絶縁伝導装置の断面図。

【符号の説明】

１…円筒形の絶縁体 ２，３…蓋 ４…発光部 ５…電源 ６…受光部 ７…回路 ８…誘電体多層膜ミラー ９…ガス １１…センサ １２…光フォイバ １４…プログラマブルコントローラ １５…増幅器 １７…トリップコイル １８…ＦＥＴ １９…電源 ２１…ガラスの絶縁体 ２２，２３…遮蔽層 ２５，２６…遮蔽ボックス ２７…遮光層 ３１，３２…開口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 低電圧側と高電圧側の一方側に配置され
   た発光部、他方側に配置された受光部、および前記発光
   部と前記受光部の間に透明絶縁材が配置される絶縁体を
   具備することにより、低電圧側と高電圧側の間の絶縁を
   保ちながら低電圧側と高電圧側の間で電力または電気信
   号を伝達する高絶縁伝導装置。