(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高耐圧絶縁物の支持台上に固定した負荷に電力を供給する高耐圧電源装置に於いて、
内部に電線を配置した高耐圧絶縁物の支持体の上端に固定し、前記電線を介して電流を供給して発光させる光源と、
該光源からの光を入射して発電した電力を前記負荷に供給する複数の光起電力セルと、
該複数の光起電力セルを枠により相互に接合して、前記光源を包囲するように構成した箱体と
を備えたことを特徴とする高耐圧電源装置。
【請求項２】
前記光源の発光スペクトルの中の前記複数の光起電力セルの分光感度特性に対応した波長のみを反射させ、温度上昇させる赤外線を透過させる特性の反射部と、該反射部により反射された光を入射させる位置に設けた前記複数の光起電力セルと、該複数の光起電力セルを支持する支持部と前記反射部とにより前記光源を包囲する箱体を構成し、該箱体を高耐圧絶縁物の支持体により支持した構成を有することを特徴とする請求項１記載の高耐圧電源装置。
【請求項３】
前記光源からの光により前記複数の光起電力セルから発生させた電力の電圧を安定化させて、前記負荷としての電子回路部に供給する電圧安定化部を前記電子回路部と共に前記高耐圧絶縁物の支持台上に固定した構成を有することを特徴とする請求項１又は２記載の高耐圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高耐圧絶縁を施した電子機器等に電力を供給する高耐圧電源装置に関する。
数１０ｋＶ以上の高圧或いは超高圧の電位に配置される測定装置等の電子機器に対して動作用の電力を供給する場合、高耐圧絶縁を施した電源装置が必要となる。このような電源装置を経済的に構成することが要望されている。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来例のトランスを用いた電源装置の説明図であり、５１は交流電源、５２はトランス、５３は一次巻線、５４は二次巻線、５５は整流平滑回路、５６は負荷、５７は高耐圧絶縁支持台を示す。又Ｄは整流用のダイオード、Ｃは平滑用のコンデンサを示す。この場合の負荷５６は、動作電圧は直流１０Ｖ程度以下であるが、大地に対して数１０ｋＶ以上の高耐圧を必要とするものである。
【０００３】
従って、整流平滑回路５５を含めて負荷５６を高耐圧支持台５７によって支持している場合を示す。又トランス５２は、二次巻線５４を、鉄心及び一次巻線に対して高耐圧絶縁を施してあり、一次巻線５３に交流電源５１から交流電流を供給し、二次巻線５４に誘起した電圧を整流平滑回路５５により整流して平滑化し、測定装置等の各種の電子機器を負荷５６として直流電力を供給する。
【０００４】
図９は従来例の電動発電機を用いた電源装置の説明図であり、６１は交流電源、６２は電動機（Ｍ）、６３は発電機（Ｇ）、６４は整流平滑回路、６５は負荷、Ｄは整流用のダイオード、Ｃは平滑用のコンデンサを示す。
【０００５】
交流電源６１によって電動機６２を回転させ、この電動機６２によって発電機６３を回転させて、例えば、３相交流電圧を発生させる電動発電機の場合を示し、その３相交流電圧を整流平滑回路６４によって整流して平滑化し、負荷６５に直流電力を供給する。この場合、発電機６３の巻線を高耐圧絶縁を施して設け、整流平滑回路６４と負荷６５とを図示を省略した高耐圧絶縁物で支持するものである。或いは、電動機６２と発電機６３とを含めて高耐圧絶縁支持台により支持し、電動機６２の巻線を含めて高耐圧絶縁を施すことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
高耐圧絶縁を必要とする負荷に動作電力を供給する場合、例えば、図８に示す従来例のトランスを用いた電源装置に於いては、トランス５２の二次巻線５４を鉄心と一次巻線５３とに対して高耐圧絶縁を施す必要があり、又二次巻線５４と一次巻線５３との間の結合容量を逓減する必要があるから、二次巻線５４の誘起電圧が低電圧であっても、トランス５２が大型化して高価な構成となる問題がある。
【０００７】
又電動発電機を用いた電源装置も、発電機６３の巻線に高耐圧絶縁を施す必要があり、大型化して高価な構成となると共に機械的に回転することから信頼性が低くなる問題がある。
本発明は、高耐圧絶縁を容易にした電源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の高耐圧電源装置は、（１）高耐圧絶縁物の支持台６上に固定した負荷５に電力を供給する高耐圧電源装置に於いて、内部に電線９を配置した高耐圧絶縁物の支持体４の上端に固定し、電線９を介して電流を供給して発光させる光源１と、この光源１からの光を入射して発電した電力を前記負荷５に供給する複数の光起電力セル２と、この複数の光起電力セル２を枠により相互に接合して、光源１を包囲するように構成した箱体３とを有するものである。従って、光源１と、負荷５に電力を供給する為の光起電力セル２との間は、空気絶縁の状態となるから、高耐圧絶縁の構成を容易に実現できる。
【０００９】
又（２）高耐圧絶縁物の支持体４の上端に光源１を固定し、又支持体４の内部に光源１に給電する電線９を配置し、且つ支持体４の側面の一部により光起電力セル２を支持した箱体３を固定した構成とすることができる。
【００１０】
又（３）光源１の発光スペクトルの中の光起電力セルの分光感度特性に対応した波長のみを反射させ、温度上昇させる赤外線を透過させる反射部と、この反射部により反射された光を入射させる位置に設けた光起電力セルと、この起電力セルを支持する支持部と前記反射部とにより光源１を包囲する箱体を形成し、この箱体を高耐圧絶縁物の支持体４により支持した構成とすることができる。
【００１１】
又（４）複数個の起電力セルを相互に枠によって接合し、光源を包囲する箱体を構成することができる。
【００１２】
又（５）光起電力セルの発電電力を入力し、出力電圧を安定化させて負荷の電子回路部に供給する電圧安定化部を設けることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態の説明図であり、１は光源、２は光起電力セル、３は箱体、４は高耐圧絶縁物の支持体、５は負荷、６は高耐圧絶縁物の支持台、７は電圧安定化部、８は電子回路部、９は電線を示す。
【００１４】
光源１は、発光ダイオード，白熱ランプ，蛍光灯，水銀ランプ，ナトリウムランプ，メタルハライドランプ等の電流供給によって発光する各種の光源を適用することができる。又負荷５の容量と光起電力セル２の変換効率とを考慮して、光源１の電力を選択することになる。又温度上昇等を考慮した場合、発光効率が高い光源を選択することになる。
【００１５】
又光起電力セル２は、ソーラセルとして知られているアモルファスシリコン，結晶系シリコン，ＧａＡｓ系等の各種の構成を適用することができる。又直列接続セル数の選定により所望の出力電圧を得ることができ、又並列接続セル数を設定することにより所望の電流容量を得ることができる。従って、負荷５の特性に対応して所望の発電特性を得ることができる。又薄い板状とすることができるから、球形や多角形等の箱体３の内面に取付けることができる。図示の構成は、球形の箱体３の内面に光起電力セル２を取付け、その球形の中心に光源１を配置し、光源１からの光を直接的に光起電力セル２に入射して電気に変換する場合を示す。又起電力セル２を板状とし、多角形を構成する枠によって支持することにより、全体として光源１を包囲する多角形の箱体３とすることもできる。
【００１６】
又箱体３を高耐圧絶縁物の支持体４によって支持する。即ち、箱体３により支持された光起電力セル２を高耐圧絶縁物によって大地に対して絶縁支持することになる。又光源１を構成する電極等は、光起電力セル２と空間を介して配置され、例えば、箱体３を半径１ｍの球形とすれば、光源１と光起電力セル２との間は約１ｍの空気によって絶縁され、約１０3 ｋＶの耐圧を有することになる。
【００１７】
又高耐圧絶縁物の支持体４は、例えば、超高圧用の碍子等を適用することができる。この支持体４は円錐状として示しているが、表面の絶縁距離を長くする為に、複数の襞を設けた構成とすることも可能である。又支持体４の上端に光源１を固定し、この光源１に電流を供給する電線９を、支持体４の内部を貫通させ、この電線９を含めて光源１を、箱体３から絶縁する。
【００１８】
光起電力セル２の電圧は、光源１の光量を一定とすれば、理論的には一定となるものであるが、温度変化等に対応して変化する。例えば、光源１の発光スペクトルによっても異なるが、出力電圧は、−０．１５〜０．６４％／℃程度の変化が生じる。又光源１の電源電圧の変動により光量が変化する。そこで、電子回路部８に対して一定の直流電圧を印加する為の電圧安定部７を設ける。この電圧安定部７は、電子回路部８に於ける要求特性に対応して、例えば、スイッチングレギュレータや、ツェナーダイオードと抵抗とを用いた構成や、シリーズレギュレータを用いた構成等を適用することができる。
【００１９】
図２は光源の発光スペクトルと光起電力セルの分光感度特性とを示し、（Ａ）は発光スペクトルを示し、（Ｂ）は光起電力セルの分光感度特性を示す。（Ａ）の発光スペクトルに於いて、曲線（ａ）は白色蛍光灯、曲線（ｂ）は白熱ランプ、曲線（ｃ）はエアマス１．５（春分，秋分頃の直射日光に相当）の太陽光のそれぞれ一例を示す。又（Ｂ）の分光感度特性に於いて、曲線（ａ）はアモルファルシリコン、曲線（ｂ）は結晶系シリコン、（ｃ）は印刷，焼結による薄膜シリコンのそれぞれ光起電力セルの分光感度特性の一例を示す。
【００２０】
光源１が例えば白色蛍光灯の場合、その発光スペクトルは図２の（Ａ）の（ａに示すものであるから、これに比較的類似した同図の（Ｂ）の（ａ）に示す分光感度特性のアモルファルシリコンの光起電力セルが適している。又白熱ランプの場合、その発光スペクトルは図２の（Ａ）の（ｂ）に示すものであるから、これに比較的類似した同図の（Ｂ）の（ｂ）の分光感度特性の結晶系シリコンの光起電力セル、又は（ｃ）の分光感度特性の薄膜シリコンの光起電力セルが適している。
【００２１】
又図３は高圧ナトリウムランプの発光スペクトル曲線図であり、高圧ナトリウムランプは効率が、例えば、１３０〔ｌｍ／Ｗ〕程度の高いものであり、色温度は２１００〔Ｋ〕程度で、発光波長６００〔ｎｍ〕近傍の発光強度が高いものである。このような光源を用いた場合、図２の（Ｂ）に於いては、（ｃ）に示す薄膜シリコンによる光起電力セルが適している。光源１の効率が良いことにより、全体としての効率を向上することができる。
【００２２】
又図４はメタルハライドランプの発光スペクトル曲線図であり、メタルハライドランプは効率が例えば８０〜９５〔ｌｍ／Ｗ〕程度であり、色温度は４０００〜６５００〔Ｋ〕程度で演色性が良く、各種の照明に適用されている。従って、このような光源を用いた場合、図２の（Ｂ）に於いては、（ａ）又は（ｂ）に示す分光感度特性の光起電力セルが適している。
【００２３】
図５は本発明の第２の実施の形態の説明図であり、１１は光源、１２は光起電力セル、１３は支持枠、１４は高耐圧絶縁物の支持体、１５は放熱孔、１６は高耐圧絶縁物の支持柱を示す、板状の光起電力セル１２を支持枠１３によって支持して全体を多角形の箱体とし、高耐圧絶縁物の支持柱１６及び支持枠１３により支持し、且つ支持体１４の上端に光源１１を固定する。なお、光起電力セル１２の発電電力を供給する負荷は図示を省略している。又支持体１４によって光源１１を含めて光起電力セル１２を支持できる場合は、支持柱１６を省略することもできる。
【００２４】
図６は図５の多角形の四角形の一面についての光起電力セル１２の構成を示し、（Ａ）に示すように、横桟１８と縦桟１７とによりそれぞれ板状の光起電力セル１２を支持することにより、多角形の一面を構成する。このような光起電力セル１２からなる面の組合せによって多角形の箱体を構成することができる。又各光起電力セル１２は、（Ｂ）に示すように、横桟１８の溝に嵌合して支持することができる。従って、横桟１８と縦桟１７との間で板状の光起電力セル１２の４辺を横桟１８と縦桟１７との溝に嵌合して支持することができる。これらの横桟１８及び縦桟１７は、比較的軽量の光起電力セル１２を支持するものであるから、合成樹脂によって形成することができる。
【００２５】
この実施の形態に於いても、負荷に直流電力を供給する為の光起電力セル１２は、光源１１側とは空気及び高耐圧絶縁物の支持体１４とにより絶縁されており、大地に対して高耐圧絶縁を施した負荷に直流電力を供給することができる。
【００２６】
図７は本発明の第３の実施の形態の説明図であり、２１は光源、２２は光起電力セル、２３は光起電力セル２２を支持する箱体、２３ａは反射面、２４は高耐圧絶縁物の支持体、２５は放熱孔を示す。又高耐圧絶縁を施した負荷は図示を省略している。
【００２７】
この実施の形態は、光源２１の発光スペクトルの中の温度上昇を行わせる赤外線を透過させ、光起電力セル２２に入射して電気に変換する波長の光を反射させる反射面２３ａを形成したものであり、高耐圧絶縁物の支持体２４の側面の一部に箱体２３を支持し、その支持体２４の上端に光源２１を固定する。
【００２８】
この光源２１を水銀ランプとした場合、その発光スペクトルの中の、例えば、０．７８〜３．０μｍの赤外線は、消費電力の１５％程度であり、又白熱ランプは７２％程度、ハロゲンランプは６９％程度、高圧ナトリウムランプは２４％程度、メタルハライドランプは２６％程度である。
【００２９】
光起電力セル２２は、一般に温度上昇によって出力電圧は低下する傾向を有するものであり、放熱孔２５を大きくすれば、光起電力セル２２の温度上昇を抑制することができるが、反射面２３ａの面積が減少して発電効率が低下するから、温度上昇させる赤外線を反射面２３ａを透過させて外部に放射させ、それによって光起電力セル２２の温度上昇を抑制することができる。
【００３０】
又反射面２３ａを放物面として、光源２１からの光をほぼ平行に反射させ、光起電力セル２２を平板上に配置して、その反射光を入射させる構成とすることもできる。この場合、全体としては、光源２１を包囲するほぼ半球状の箱体を構成することになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、電流を供給することによって発光する各種のランプ等の光源１からの光を光起電力セル２に入射させ、この光起電力セル２の発電電力を、高耐圧絶縁を施した負荷５に供給するもので、光起電力セル２を高耐圧絶縁物の支持体４によって支持することにより、光源１と光起電力セル２との間は、空気絶縁となるが、比較的大きな間隔をおくことが容易である。従って、高耐圧絶縁を容易に実現することができ、コストダウンを図ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図２】光源の発光スペクトル及び光起電力セルの分光感度特性の説明図である。
【図３】高圧ナトリウムランプの発光スペクトル曲線図である。
【図４】メタルハライドランプの発光スペクトル曲線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の光起電力セルの説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の説明図である。
【図８】従来例のトランスを用いた電源装置の説明図である。
【図９】従来例の電動発電機を用いた電源装置の説明図である。
【符号の説明】
１  光源
２  光起電力セル
３  箱体
４  高耐圧絶縁物の支持体
５  負荷
６  支持台
７  電圧安定部
８  電子回路部
９  電線
【図１】
0003663568.tif 000002
【図２】
0003663568.tif 000003
【図３】
0003663568.tif 000004
【図４】
0003663568.tif 000005
【図５】
0003663568.tif 000006
【図６】
0003663568.tif 000007
【図７】
0003663568.tif 000008
【図８】
0003663568.tif 000009
【図９】
0003663568.tif 000010