(57)【要約】【課題】複数系統の負荷装置への電流分配において、いずれかの系で短絡が発生したときに健全系の負荷装置が破壊されるリスクを低減する。【解決手段】電流分配装置は、直流電流を複数の負荷装置に分配する電流分配装置であって、複数のヒューズ、コンデンサ、および切替手段を有している。ヒューズは、直流電流が供給される入力線を分岐した、複数の負荷装置への給電線のそれぞれに介挿されている。コンデンサは、給電線と並列に、入力線に接続されている。切替手段は、ヒューズの溶断を検知すると、入力線とコンデンサの間のインピーダンスを高める。【選択図】図１
2010239804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を複数の負荷装置に分配する電流分配装置であって、
前記直流電流が供給される入力線を分岐した、前記複数の負荷装置への給電線のそれぞれに介挿された複数のヒューズと、
前記給電線と並列に、前記入力線に接続されたコンデンサと、
前記ヒューズの溶断を検知すると、前記入力線と前記コンデンサの間のインピーダンスを高める切替手段と、
を有する電流分配装置。
【請求項２】
前記切替手段は抵抗とスイッチを有し、
前記入力線と前記コンデンサの間を前記抵抗で接続するか、短絡するかを前記スイッチによって選択する、
請求項１に記載の電流分配装置。
【請求項３】
前記切替手段は、前記抵抗とケーブルとが並列に配置され、前記スイッチによって、平常時には前記ケーブルを選択し、前記ヒューズのいずれか１つが溶断すると前記抵抗を選択する、請求項２に記載の電流分配装置。
【請求項４】
前記切替手段は、前記入力線と前記コンデンサの間に前記抵抗と前記スイッチが並列に接続され、平常時には前記スイッチをオンにしておき、前記複数のヒューズの少なくとも１つが溶断すると前記スイッチをオフにする、請求項２に記載の電流分配装置。
【請求項５】
前記切替手段は、前記複数のヒューズのそれぞれに対して備えられ、該ヒューズの溶断を検知して検知信号を送出する複数の信号伝送器を更に有し、
前記スイッチは、平常時には前記入力線と前記コンデンサの間を短絡しておき、少なくとも１つの信号伝送器から前記検知信号を受けると、前記入力線と前記コンデンサの間を前記抵抗で接続する、
請求項２から４のいずれか１項に記載の電流分配装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載された電流分配装置と、
交流電流を直流電流に変換して前記電流分配装置の前記入力線に供給する整流装置と、
を有する給電システム。
【請求項７】
直流電流を複数の負荷装置に分配するための電流分配方法であって、
前記直流電流が供給される入力線を分岐した、前記複数の負荷装置への給電線のそれぞれに介挿された複数のヒューズの溶断を検知し、
前記複数のヒューズの少なくとも１つが溶断すると、前記給電線と並列に前記入力線に接続されたコンデンサと、前記入力線との間のインピーダンスを高める、
電流分配方法。
【請求項８】
前記複数のヒューズのそれぞれに対して、該ヒューズの溶断を検知して検知信号を送出する信号伝送器が備えられ、前記入力線と前記コンデンサの間に電気的に挿抜可能な抵抗が備えられており、
平常時には前記入力線と前記コンデンサの間を短絡し、
少なくとも１つの信号伝送器から前記検知信号が送出されると、前記入力線と前記コンデンサの間に前記抵抗を挿入する、
請求項７に記載の電流分配方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の負荷装置に直流電流を供給するシステムおよび装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の通信装置に直流電流を供給するシステムでは、一般に、商用の交流電流を直流電流に変換する整流装置などの電流供給装置からの直流電流を複数の通信装置に供給するために電流分配装置が用いられる（特許文献１、２参照）。電流分配装置は、電流供給装置と複数の通信装置の間に接続され、電流供給装置からの直流電流を複数の通信装置に分配する。
【０００３】
図６は、一般的な直流給電システムの構成を示すブロック図である。図６を参照すると、整流装置１０は商用の交流電流を直流電流に変換して出力する。その直流電流はケーブルを介して電流分配装置２１に入力される。
【０００４】
電流分配装置２１は、整流装置１０からの直流電流をケーブルおよびバーを介して複数に分岐し、分岐した直流電流を、それぞれヒューズ５１、５２を介して通信装置４１、４２に供給する。ここでは一例として２分岐の場合が示されているが、実際には、例えば１０分岐あるいは３０分岐と多分岐となる場合もある。
【０００５】
また、図６の例では、電流分配装置２１の入力部には、発振やヒューズブロー時の電圧変動を抑制するためにコンデンサ３０が搭載されている。
【０００６】
図６に示したシステムにおいて、ある系統の通信装置にて短絡事故が生じると、電流分配装置２１には短絡電流が発生し、ヒューズが溶断し、アークを発生した後、その系統の通信装置の遮断が完了する。その際の過渡変動として、電流分配装置２１を介して他の系統の通信装置（健全系装置）に影響が及ぼされる。コンデンサ３０には、その影響を低減する働きがある。
【０００７】
図７Ａ、７Ｂは、ヒューズブローによる過渡変動波形を示す波形図である。図７Ａには短絡電流の波形が示され、図７Ｂには、健全系装置の入力電圧の波形が示されている。そして、これら図７Ａおよび図７Ｂには、コンデンサ３０ある場合のヒューズブローによる波形と、コンデンサ３０が無い場合のヒューズブロー時の波形とが示されている。
【０００８】
図７Ａを見て分かるように、短絡電流は、コンデンサ３０が無い場合の方が、コンデンサ３０がある場合よりもピーク電流が小さい。一方、図７Ｂに示すように、健全系装置の入力電圧は、コンデンサ３０がある場合には、コンデンサ３０が無い場合に比べて振幅が小さくなっている。これはコンデンサ３０による電圧変動の抑制効果が現れていることを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１９６４０６号公報
【特許文献２】特開２００７−３１２４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図７Ａに示したように、電流分配装置２１にコンデンサ３０を搭載すると、健全系装置の入力電圧の振幅は小さくなる。しかしながら、それでも、図７Ｂに示したように大きな短絡電流が流れる。この短絡電流によってコンデンサ３０には大きな放電と充電が生じ、系のインダクタンスとの相互作用により、振動が発生している。
【００１１】
特に、充放電されるコンデンサ３０の最大電圧が高くなるようであれば健全系装置が破壊されるというリスクが残る。
【００１２】
このリスクを低減するために各系統に限流リアクトルを搭載すると、リアクトルの抵抗による給電ロスが生じ、また発振のリスクが高くなる。
【００１３】
本発明の目的は、複数系統の負荷装置への電流分配において、いずれかの系で短絡が発生したときに健全系の負荷装置が破壊されるリスクを低減する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の電流分配装置は、直流電流を複数の負荷装置に分配する電流分配装置であって、
前記直流電流が供給される入力線を分岐した、前記複数の負荷装置への給電線のそれぞれに介挿された複数のヒューズと、
前記給電線と並列に、前記入力線に接続されたコンデンサと、
前記ヒューズの溶断を検知すると、前記入力線と前記コンデンサの間のインピーダンスを高める切替手段と、を有している。
【００１５】
また、前記切替手段は抵抗とスイッチを有し、
前記入力線と前記コンデンサの間を前記抵抗で接続するか、短絡するかを前記スイッチによって選択するにしてもよい。
【００１６】
また、前記切替手段は、前記抵抗とケーブルとが並列に配置され、前記スイッチによって、平常時には前記ケーブルを選択し、前記ヒューズのいずれか１つが溶断すると前記抵抗を選択することにしてもよい。
【００１７】
また、前記切替手段は、前記入力線と前記コンデンサの間に前記抵抗と前記スイッチが並列に接続され、平常時には前記スイッチをオンにしておき、前記複数のヒューズの少なくとも１つが溶断すると前記スイッチをオフにすることにしてもよい。
【００１８】
また、前記切替手段は、前記複数のヒューズのそれぞれに対して備えられ、該ヒューズの溶断を検知して検知信号を送出する複数の信号伝送器を更に有し、
前記スイッチは、平常時には前記入力線と前記コンデンサの間を短絡しておき、少なくとも１つの信号伝送器から前記検知信号を受けると、前記入力線と前記コンデンサの間を前記抵抗で接続することにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、健全系装置が破壊されるリスクを低減することができ、また効率良く給電を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態による直流給電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態において通信装置４１の短絡事故によってヒューズ５１が溶断したときの電流分配装置２０の状態を示す図である。
【図３Ａ】第１の実施形態による電圧変動の抑制効果を具体的に説明するための過渡変動波形を示す波形図である。
【図３Ｂ】第１の実施形態による電圧変動の抑制効果を具体的に説明するための過渡変動波形を示す波形図である。
【図３Ｃ】第１の実施形態による電圧変動の抑制効果を具体的に説明するための過渡変動波形を示す波形図である。
【図４】第２の実施形態による直流給電システムの構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態において通信装置４１の短絡事故によってヒューズ５１が溶断したときの電流分配装置２０の状態を示す図である。
【図６】一般的な直流給電システムの構成を示すブロック図である。
【図７Ａ】ヒューズブローによる過渡変動波形を示す波形図である。
【図７Ｂ】ヒューズブローによる過渡変動波形を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による直流給電システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、直流給電システムは整流装置１０および電流分配装置２０を有している。電流分配装置２０は、コンデンサ３０、複数のヒューズ５１，５２、切替部６０、および複数の信号伝送器８１，８２を有している。切替部６０は、切替スイッチ６１、ケーブル６２、および抵抗６３を有している。
【００２３】
整流装置１０には商用の交流電流が供給されている。整流装置１０は、その商用の交流電流を直流電流に変換して電流分配装置２０に供給する。
【００２４】
電流分配装置２０には、複数の通信装置４１，４２が互いに並列に接続されている。電流分配装置２０は、整流装置１０から入力された直流電流をケーブル（不図示）およびバー（不図示）を介して複数に分岐し、分岐した直流電流を、それぞれヒューズ５１、５２を介する給電線によって通信装置４１、４２に供給する。ここでは一例として２分岐の場合が示されているが、実際には、例えば１０分岐あるいは３０分岐というように多分岐となる場合もある。
【００２５】
ヒューズ５１、５２のそれぞれには信号伝送器８１、８２が備えられている。信号伝送器８１、８２は、対応するヒューズ５１、５２が溶断すると、ヒューズの溶断を示す信号（以下「検知信号」という）を切替部６０に送出する。
【００２６】
電流分配装置２０の入力部（入力線）には、発振やヒューズブロー時の電圧変動を抑制するためには１つあるいは複数のコンデンサ３０が搭載されている。
【００２７】
コンデンサ３０は、整流装置１０から通信装置４１、４２への給電線に対して並列な配線に接続されている。コンデンサ３０の片端は電流分配装置２０内で分岐する前の入力線の一方に接続され、もう片端は切替部６０を介して入力線の他方に接続されている。
【００２８】
切替部６０は、ヒューズ５１、５２の整流装置１０側の配線（入力線）とコンデンサ３０との間にケーブル６２と抵抗６３を並列に備え、切替スイッチ６１によってケーブル６２と抵抗６３のどちらによって給電線とコンデンサ３０とを接続するかを選択する構成である。切替スイッチ６１は信号伝送器８１、８２からの検知信号により切り替えられる。
【００２９】
切替スイッチ６１は、ヒューズ５１、５２のいずれもが溶断していない平常時には端子ａに接続している。この状態では、ヒューズ５１、５２の整流装置１０側の配線とコンデンサ３０とは低インピーダンスのケーブル６２で接続されている。
【００３０】
信号伝送器８１、８２の少なくとも一方からヒューズの溶断を示す検知信号が入力されると、切替スイッチ６１は端子ｂに接続する。これにより、ヒューズ５１、５２の整流装置１０側の配線とコンデンサ３０との間は抵抗６３を介して接続される。
【００３１】
図２は、第１の実施形態において通信装置４１の短絡事故によってヒューズ５１が溶断したときの電流分配装置２０の状態を示す図である。
【００３２】
図１の平常時の状態から通信装置４１の入力部で短絡事故が生じ、通信装置４１への給電線に設けられたヒューズ５１に短絡電流が発生するものとする。
【００３３】
平常時は、切替スイッチ６１が端子ａに接続している状態なので、整流装置１０から通信装置４１、４２に分岐する給電線とコンデンサ３０との間のインピーダンスは非常に小さい。そのため、通信装置４１で短絡事故が発生すると、コンデンサ３０の電荷が速やかに放出され、ヒューズ５１が速やかに溶断する。
【００３４】
その後、信号伝送器８１がヒューズ５１が溶断したことを検知し、切替部６０に検知信号を送出する。切替部６０では、切替スイッチ６１は検知信号を受けて、端子ａに接続している状態から端子ｂに接続する状態に切り替わる。その結果、整流装置１０から通信装置４１、４２へ分岐する給電線とコンデンサ３０との間に抵抗６３が接続されることとなる。
【００３５】
ヒューズ５１が溶断するとアークを発生して通電が遮断され、コンデンサ３０は放電から充電に移行する。放電から充電への移行と系のインダクタンス成分との相互作用により、充放電を繰り返す電圧の振動が発生する。しかし、本実施形態では、ヒューズ５１が溶断した後は、整流装置１０から通信装置４１、４２へ分岐する給電線とコンデンサ３０との間の抵抗６３が、その電圧振動を効果的に抑制するため、電圧変動は小さくなる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、平常時にはヒューズ５１、５２の整流装置１０側の配線とコンデンサ３０との間は低インピーダンスで接続されているので、短絡事故が発生したとき、健全系装置の入力の最低電圧が低下するのを防止し、またヒューズ５１、５２を迅速に溶断することができる。また、ヒューズ５１、５２が溶断すると、ヒューズ５１、５２の整流装置１０側の配線とコンデンサ３０との間は抵抗６３経由で接続されるので、健全系装置の入力電圧の変動や振動が抑制される。
【００３７】
その結果、健全系装置が破壊されるリスクを低減することができる。また、平常時は通信装置４１、４２に電流を供給する経路の抵抗や抵抗成分をもつインダクタンスなどによる損失が低くなるので、効率良く給電を行うことが可能となる。
【００３８】
図３Ａ〜３Ｃは、第１の実施形態による電圧変動の抑制効果を具体的に説明するための過渡変動波形を示す波形図である。
【００３９】
図３Ａには、本実施形態のように切替部６０を設けた場合のヒューズを流れる短絡電流と、切替部６０を設けない場合のヒューズを流れる短絡電流とが示されている。本図を見て分かるように、切替部６０があっても無くても短絡電流に大きな変化はない。
【００４０】
図３Ｃには、切替部６０を設けた場合のコンデンサ３０に流れる電流と、切替部６０を設けない場合のコンデンサ３０に流れる電流とが示されている。本図を見て分かるように、コンデンサ３０を流れる電流の振動が切替部６０により抑制されている。この抑制効果が健全系他装置の入力電圧に反映される。健全系装置とは、ここでは短絡事故の発生していない通信装置４２のことである。
【００４１】
図３Ｂには、切替部６０を設けた場合の健全系装置の入力電圧と、切替部６０を設けない場合の健全系装置の入力電圧とが示されている。本図を見て分かるように、健全系装置の入力電圧は、切替部６０を設けることにより、最大電圧のレベルおよび振動のいずれもが抑制されている。
【００４２】
なお、その後、通信装置４１の短絡事故が除去され、ヒューズ５１が復旧されたとき、本実施形態では一例として、信号伝送器８１が切替部６０に解除信号を送出し、切替部６０の切替スイッチ６１が端子ｂから端子ａに自動的に戻るものとする。ただし、切替スイッチ６１の切り戻しは手動で行うことにしてもよい。
【００４３】
また、信号伝送器８１、８２の構成は特に限定されないが、例えば、メインのヒューズ５１、５２の並列に警報用ヒューズを備える構成であってもよい。メインのヒューズ５１、５２が溶断するとき警報用ヒューズも溶断し、警報用ヒューズの溶断によって検知信号が送出されるようにしておけばよい。他の例として、ヒューズ５１、５２によってテンションをかけたバネを備え付けた構成であってもよい。ヒューズ５１、５２が溶断すると、それまでテンションがかかっていたバネの飛び出し信号が検知信号として送出されるようにしておけばよい。
【００４４】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態による直流給電システムの構成を示すブロック図である。図４を参照すると、直流給電システムは整流装置１０および電流分配装置２０を有している。電流分配装置２０は、コンデンサ３０、複数のヒューズ５１，５２、切替部６５、および複数の信号伝送器８１，８２を有している。切替部６５は、抵抗６６およびスイッチ６７を有している。
【００４５】
図４を見ると分かるように、第２の実施形態による直流給電システムは、第１の実施形態における切替部６０の代わりに、それとは異なる構成の切替部６５を備えている。それ以外、第２の実施形態による直流給電システムは第１の実施形態のものと同じ構成である。
【００４６】
切替部６５は、ヒューズ５１、５２の整流装置１０側の配線とコンデンサ３０との間に抵抗６６とスイッチ６７を並列に備え、スイッチ６７のオンオフによって、給電線とコンデンサ３０の間を短絡するか、抵抗６６を介して接続するかを選択する構成である。スイッチ６７は信号伝送器８１、８２からの検知信号によりオンオフされる。
【００４７】
スイッチ６７は、平常時にはオン（閉じた状態）となっており、信号伝送器８１、８２の少なくとも一方から検知信号を受けると、オフ（開いた状態）となる。
【００４８】
図５は、第２の実施形態において通信装置４１の短絡事故によってヒューズ５１が溶断したときの電流分配装置２０の状態を示す図である。
【００４９】
平常時は、スイッチ６７はオンしているので、整流装置１０から通信装置４１、４２に分岐する給電線とコンデンサ３０との間のインピーダンスは非常に小さい。そのため、通信装置４１で短絡事故が発生すると、コンデンサ３０の電荷が速やかに放出され、ヒューズ５１が速やかに溶断する。
【００５０】
その後、信号伝送器８１がヒューズ５１が溶断したことを検知し、切替部６５に検知信号を送出する。切替部６５では、スイッチ６７は検知信号を受けてオフする。その結果、第１の実施形態と同様に、整流装置１０から通信装置４１、４２へ分岐する給電線とコンデンサ３０との間に抵抗６６が接続されることとなる。
【００５１】
さらに第１の実施形態と同様、ヒューズ５１が溶断するとアークを発生して通電が遮断され、コンデンサ３０は放電から充電に移行する。放電から充電への移行と系のインダクタンス成分との相互作用により、充放電を繰り返す電圧の振動が発生する。しかし、ヒューズ５１が溶断した後は、整流装置１０から通信装置４１、４２へ分岐する給電線とコンデンサ３０との間の抵抗６６が、その電圧振動を効果的に抑制するため、電圧変動は小さくなる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の構成によっても第１の実施形態と同様、短絡事故が発生したとき、健全系装置の入力の最低電圧が低下するのを防止し、またヒューズ５１、５２を迅速に溶断することができる。また、健全系装置の入力電圧の変動や振動が抑制される。
【符号の説明】
【００５３】
１０    整流装置
２０    電流分配装置
２１    電流分配装置
３０    コンデンサ
４１、４２    通信装置
５１、５２    ヒューズ
６０    切替部
６１    切替スイッチ
６２    ケーブル
６３    抵抗
６５    切替部
６６    抵抗
６７    スイッチ
８１、８２    信号伝送器
【図１】
2010239804.tif 000003
【図２】
2010239804.tif 000004
【図３Ａ】
2010239804.tif 000005
【図３Ｂ】
2010239804.tif 000006
【図３Ｃ】
2010239804.tif 000007
【図４】
2010239804.tif 000008
【図５】
2010239804.tif 000009
【図６】
2010239804.tif 000010
【図７Ａ】
2010239804.tif 000011
【図７Ｂ】
2010239804.tif 000012