(57)【要約】【課題】  負荷の断芯に伴う高電圧の発生を防止できるとともに、出力トランスの二次側が短絡した場合や負荷を減らした場合でも、光度制御信号に応じた定電流制御が可能な負荷制御装置を提供する。【解決手段】  負荷制御装置１は、互いに直列接続された複数個の可飽和装置１１と、各可飽和装置１１を介して給電される複数個の負荷１２と、交流電源Ｖｓの出力電圧を位相制御して各負荷１２に給電可能な位相制御手段２と、交流電源電圧の毎半サイクルの零クロス時点から位相制御手段２をバイパスするように減流されたバイパス電流を通流可能なバイパス手段３と、位相制御手段２の出力を設定するとともに設定された出力値に一定化制御し、出力値が所定値以下になる条件においてはバイパス電流の通流を停止する制御手段４と、を具備している。【選択図】図１
2014096344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列接続された複数個の可飽和装置と；
各可飽和装置を介して給電される複数個の負荷と；
交流電源の出力電圧を位相制御して各負荷に給電可能な位相制御手段と；
交流電源電圧の毎半サイクルの零クロス時点から位相制御手段をバイパスするように減流されたバイパス電流を通流可能なバイパス手段と；
位相制御手段の出力を設定するとともに設定された出力値に一定化制御し、出力値が所定値以下になる条件においてはバイパス電流の通流を停止する制御手段と；
を具備していることを特徴とする負荷制御装置。
【請求項２】
互いに直列接続された複数個の可飽和装置を介して給電される複数個の負荷に対して交流電源の出力電圧を位相制御して給電可能な位相制御手段と；
交流電源電圧の毎半サイクルの零クロス時点から位相制御手段をバイパスするように減流されたバイパス電流を通流可能なバイパス手段と；
位相制御手段の出力を設定するとともに設定された出力値に一定化制御し、出力値が所定値以下になる条件においてはバイパス電流の通流を停止する制御手段と；
を具備していることを特徴とする負荷制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、位相制御手段の導通位相が所定値以下になったときにバイパス電流の通流を停止することを特徴とする請求項１または２記載の負荷制御装置。
【請求項４】
位相制御手段の出力電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記制御手段は、電圧検出手段の検出信号が所定値以下になったときにバイパス電流の通流を停止することを特徴とする請求項１または２記載の負荷制御装置。
【請求項５】
前記バイパス手段は、スイッチング手段および減流インピーダンス装置を直列に含んで形成され、スイッチング手段が前記制御手段によって導通を制御されることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の負荷制御装置。
【請求項６】
互いに直列接続された複数個の可飽和装置を介して給電される複数個の負荷に対して交流電源の出力電圧を位相制御して給電可能な位相制御手段と；
位相制御手段をバイパスするように減流されたバイパス電流を通流可能なバイパス手段と；
位相制御手段の出力を設定するとともに設定された出力値に一定化制御し、少なくとも出力値が所定値以下になる条件においては位相制御手段が導通する直前からバイパス電流の通流を開始する制御手段と；
を具備していることを特徴とする負荷制御装置。
【請求項７】
前記負荷の異常により生じる波形歪みを検出する歪み検出手段を備え、前記バイパス電流の通流時にはバイパス電流期間に歪み検出手段を作用させ、前記バイパス電流の停止時には前記位相制御手段の導通期間に歪み検出手段を作用させることを特徴とする請求項１ないし６いずれか一記載の負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、負荷に流れる電流を定電流制御する負荷制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行場において、例えば滑走路への離着陸を誘導したり、滑走路へ飛行機を誘導したり、着陸した飛行機をターミナルへ誘導したりするために、滑走路、誘導路等に沿って多数の標識灯が設置されている。この標識灯のランプ（灯火）は、直列接続され、目標の光度レベルに応じた定電流が供給されて点灯されている。すなわち、ランプは、定電流電源装置の出力トランスの二次側に互いに直列接続された複数個の可飽和変流器の各二次側に接続されている。そして、出力トランスの一次側には、交流電圧を光度制御信号に応じて位相制御する位相制御手段の位相制御電圧が入力されている。また、出力電流値に応じて前記位相制御手段をフィードバック制御するようにしている。位相制御電圧が出力トランスで必要に応じて昇圧され、直列接続された可飽和変流器を介してランプに光度制御信号に応じた定電流が流れるようにしている。
【０００３】
直列接続された可飽和変流器のうち、例えば１つの可飽和変流器のランプが断芯すると、位相制御手段のトライアックが点弧(導通)するときに、あるいは点弧した後に、可飽和変流器が飽和することに伴い、可飽和変流器の二次側に高電圧が発生し、可飽和変流器が絶縁破壊する等の問題を生じることがあることが知られている。これを防止するために、トライアックに並列にインダクタ（限流素子）を接続して、交流電圧の毎半サイクルにおいてトライアックが点弧する以前からバイパス電流を流す負荷制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６５９６１号公報（第４〜５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようにバイパス電流を流すことにより、ランプが断芯した可飽和変流器がトライアックの点弧により急激に飽和することを防止でき、高電圧の発生を防止または緩和できる。しかし、位相制御手段のトライアックが点弧する以前からバイパス電流を流すと、光度制御信号が低レベルの定電流を指示しても、または、フィードバック制御により出力電流を制御しようとしても、バイパス電流以下には制御することができない。例えば、前記出力トランスの二次側を短絡した場合、負荷の数量を減らした場合等において、バイパス電流以下に電流を制御することができないという欠点を有する。したがって、例えば前記出力トランスの二次側を短絡するような極端な低負荷時には、バイパス電流を流すだけのわずかな電圧を発生させるだけではあるが、定電流電源装置側には過電流が流れることになる。
【０００６】
本発明の実施形態は、負荷の断芯に伴う高電圧の発生を防止できるとともに、定電流電源装置の出力側が短絡した場合や負荷を減らした場合でも、光度制御信号に応じた定電流制御が可能な負荷制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の負荷制御装置は、可飽和装置、負荷、位相制御手段、バイパス手段および制御手段を有して構成される。
【０００８】
可飽和装置は、複数個からなり、互いに直列接続される。負荷は、各可飽和装置に接続された複数個からなり、可飽和装置を介して給電される。
【０００９】
位相制御手段は、交流電源の出力電圧を位相制御して各負荷に給電可能に形成される。バイパス手段は、交流電源電圧の毎半サイクルの零クロス時点から位相制御手段をバイパスするように減流されたバイパス電流を通流可能に形成される。
【００１０】
制御手段は、位相制御手段の出力を設定するとともに設定された出力値に一定化制御し、出力値が所定値以下になる条件においてはバイパス電流の通流を停止するように形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本実施形態によれば、交流電源電圧の毎半サイクルの零クロス時点から位相制御手段をバイパスするバイパス電流が流れるので、位相制御手段が点弧（導通）する以前から可飽和装置に電流が流れることになり、負荷が断芯していても、位相制御手段が位相制御を開始した時点での可飽和装置における高電圧の発生を防止または緩和できる。また、制御手段は、位相制御手段の出力値が所定値以下となる条件においてはバイパス電流の通流を停止するので、出力が位相制御手段の出力のみになり、これにより、出力側が短絡した場合や負荷を減らした場合でも、光度制御信号に応じた定電流制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す負荷制御装置の概略回路図である。
【図２】同上、位相制御手段およびバイパス手段による出力電流を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す負荷制御装置の概略回路図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す負荷制御装置の概略回路図である。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す負荷制御装置の概略回路図である。
【図６】同上、位相制御手段およびバイパス手段による出力電流を示す説明図である。
【図７】同上、位相制御手段およびバイパス手段による低レベルの出力電流を示す説明図である。
【図８】本発明の第５の実施形態を示す負荷制御装置の概略回路図である。
【図９】同上、歪み検出回路の概略回路図である。
【図１０】同上、バイパス電流の通流時における歪み電圧波形および基準電圧波形を示す説明図である。
【図１１】同上、バイパス電流の非通流時における歪み電圧波形および基準電圧波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１４】
本実施形態の負荷制御装置１は、飛行場の誘導路等に設置される灯火を定電流制御するものであり、図１に示すように、位相制御手段２、バイパス手段３および制御手段４を有して構成される。そして、位相制御手段２は、漏洩変圧器５および位相制御回路６を有して形成され、バイパス手段３は、スイッチング手段としてのスイッチＳＷおよび漏洩変圧器５を有して形成されている。また、制御手段４は、制御回路７およびカレントトランス８を有して形成されている。
【００１５】
負荷制御装置１は、その入力端子９ａ，９ｂが交流電源Ｖｓに接続され、その出力端子１０ａ，１０ｂが直列接続された複数個の可飽和装置としての可飽和変流器１１に接続されている。各可飽和変流器１１には、例えば発光ダイオードを光源とする標識灯である負荷１２が給電可能に接続されている。負荷制御装置１の入力端子９ａ，９ｂには、交流電源Ｖｓから出力された正弦波の交流電圧（交流電流）が入力される。
【００１６】
位相制御手段２の漏洩変圧器５は、その一次側である一次巻線５ａの両端が入力端子１３ａ，１３ｂに接続され、二次側である二次巻線５ｂの両端が出力端子１４ａ，１４ｂに接続され、三次巻線５ｃの両端が入力端子１３ａ，１３ｃに接続されている。入力端子１３ｂは、負荷制御装置１の入力端子９ｂに接続され、入力端子１３ａは、位相制御回路６を介して負荷制御装置１の入力端子９ａに接続され、入力端子１３ｃは、スイッチＳＷを介して負荷制御装置１の入力端子９ａに接続されている。
【００１７】
すなわち、漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂは、位相制御回路６を介して交流電源Ｖｓに接続され、入力端子１３ｃ，１３ｂは、スイッチＳＷを介して交流電源Ｖｓに接続されている。漏洩変圧器５は、入力端子１３ａ（１３ｃ），１３ｂに入力した交流電圧を昇圧して出力端子１４ａ，１４ｂから出力する。
【００１８】
出力端子１４ａ，１４ｂには、可飽和変流器１１の一次巻線１１ａが直列接続されて接続されている。可飽和変流器１１の一次巻線１１ａには、入力端子１３ａ（１３ｃ），１３ｂに入力する交流電圧に応じた交流電流が流れる。
【００１９】
位相制御回路６は、互いに逆方向となるように並列接続されたサイリスタ１５，１６からなり、入力端子９ａと、漏洩変圧器５の入力端子１３ａとの間に接続されている。サイリスタ１５，１６は、交流電源Ｖｓからの交流電圧を位相制御するものであり、そのゲートに制御回路７からのゲート信号（例えばパルス信号）を入力した時点から交流電圧が零クロスする時点まで（自己保持電流以下になるまで）交流電圧を導通させる。その導通期間によって、交流電圧を位相制御した電圧が漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂ間に入力される。
【００２０】
このように、位相制御手段２は、交流電源Ｖｓの出力電圧（正弦波の交流電圧）を位相制御して、複数個の負荷１２に対して給電可能に形成されている。
【００２１】
バイパス手段３のスイッチＳＷは、入力端子９ａと、漏洩変圧器５の入力端子１３ｃとの間に接続されている。すなわち、スイッチＳＷは、位相制御回路６に漏洩変圧器５の三次巻線５ｃを介して並列接続されている。ここで、漏洩変圧器５の三次巻線５ｃは、減流インピーダンス装置となっている。バイパス手段３は、スイッチＳＷおよび漏洩変圧器５の三次巻線５ｃを直列に含んで形成されている。
【００２２】
位相制御手段２が導通していない期間、漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂには、交流電源Ｖｓからの正弦波電圧が三次巻線５ｃを介して入力する。これにより、三次巻線５ｃおよび一次巻線５ａには、減流されたバイパス電流が流れる。スイッチＳＷは、制御手段４の制御回路７によりオンオフ制御され、オン期間に亘って交流電圧を導通させる。本実施形態では、スイッチＳＷは、制御回路７により、通常、オンに制御される。スイッチＳＷは、リレーや半導体スイッチを用いることができる。こうして、バイパス手段３は、交流電源Ｖｓの交流電圧の毎半サイクルの零クロス時点から位相制御手段２をバイパスするように、減流されたバイパス電流を通流可能に形成されている。
【００２３】
負荷１２は、それぞれの可飽和変流器１１の二次側である二次巻線１１ｂの両端間にそれぞれ接続される。負荷１２は、例えば電球あるいは発光ダイオードおよびこの発光ダイオードの点灯制御装置を備えた標識灯である。可飽和変流器１１の一次巻線１１ａに漏洩変圧器５からの出力電流が流れると、二次巻線１１ｂに電流が流れて、負荷１２が点灯する。負荷１２は、漏洩変圧器５からの出力電流に応じて、光度レベルが変化する。こうして、複数個の負荷１２は、互いに直列接続された複数個の可飽和変流器１１を介して給電されて点灯する。
【００２４】
そして、負荷１２が電球である場合には、電球が断芯すると、可飽和変流器１１の二次巻線１１ｂの両端間が開路する。また、負荷１２が発光ダイオードである場合には、発光ダイオードと点灯制御装置とが断線し、または点灯制御装置が故障等の異常状態になると、可飽和変流器１１の二次巻線１１ｂと点灯制御装置との間に設けたリレーや半導体スイッチ等の遮断手段により、可飽和変流器１１の二次巻線１１ｂの両端間が開路されるものである。
【００２５】
制御手段４において、カレントトランス８は、漏洩変圧器５の二次側である二次巻線５ｂに流れる電流を検出するように設けられている。すなわち、可飽和変流器１１に流れる漏洩変圧器５の出力電流を検出する。漏洩変圧器５の出力電流の検出値は、常時、制御回路７に入力されている。
【００２６】
制御回路７は、マイコンを有して形成され、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６にゲート信号（例えばパルス信号）を出力して、漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂに入力する交流電圧の半周期における入力期間を制御し、漏洩変圧器５の出力電流が負荷１２の光度レベルに応じた定電流となるように制御するものである。
【００２７】
制御回路７は、外部から位相制御手段２の出力を設定する信号、すなわち負荷１２の光度レベルを設定する光度制御信号を入力している。飛行場における光度制御信号は、通常、５段階に設定されている。すなわち、負荷１２の光度を１００％、２５％、５％、１％、０．２％に変化させる。しかし、本発明は、これに限られない。例えば、光度を連続的に変化させる信号であってもよい。
【００２８】
また、制御回路７は、カレントトランス８から漏洩変圧器５の出力電流の検出値を入力している。さらに、図示していないが、入力端子９ａ，９ｂに接続され、交流電源Ｖｓの交流電圧を入力している。制御回路７は、交流電源Ｖｓの交流電圧の零クロスのタイミングを検出している。
【００２９】
そして、制御回路７は、光度制御信号がある光度レベルで負荷１２を点灯する制御信号であるときに、光度制御信号に応じた交流電圧の導通期間（導通位相）を演算して決定し、当該導通期間（導通位相）の交流電圧が漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂに入力するように、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６のゲートに、図２（ｂ）に示すようなゲート信号を出力する。
【００３０】
これにより、導通期間が制御された交流電圧、すなわち位相制御電圧が漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂに入力する。したがって、漏洩変圧器５には、バイパス手段３による電圧と位相制御電圧との和の電圧が入力される。漏洩変圧器５は、この電圧を昇圧して出力端子１４ａ，１４ｂから出力する。この出力電圧に応じて、図２（ｄ）に示すような電流が負荷１２に流れて、負荷１２が点灯する。
【００３１】
また、制御回路７は、図２（ｃ）に示すように、光度制御信号が負荷１２をある光度レベルで点灯する制御信号であるときには、スイッチＳＷをオンにする。漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂ間には、三次巻線５ｃを介した低電圧の交流電圧が入力し、これにより、減流されたバイパス電流が流れる。したがって、出力端子１４ａ，１４ｂ間には、可飽和変流器１１を介して低電流の交流電流が流れるようになる。
【００３２】
位相制御回路６が導通制御された後は、漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂに入力する交流電圧値が大きいので、漏洩変圧器５からの出力電流は、図２（ｄ）に示すように、位相制御回路６が導通制御される前までは、低電流であり、位相制御回路６が導通制御された時点から交流電流の零クロス時点までは、位相制御回路６により位相制御された電流（大電流）となる。
【００３３】
そして、制御回路７は、カレントトランス８が検出する電流が光度制御信号に応じた所定の電流となるように、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６の導通期間（導通位相）を制御する。すなわち、制御手段４は、入力した光度制御信号に応じて、位相制御手段２の出力を設定するともに、設定された出力値に一定化制御するように形成されている。これにより、負荷１２は、光度制御信号に応じた光度レベルで点灯される。
【００３４】
また、制御回路７は、位相制御回路６の導通期間（導通位相）が所定値以下のときに、スイッチＳＷをオフするように形成されている。すなわち、制御手段４は、位相制御手段２の出力値が所定値以下となる条件においては、バイパス手段３によるバイパス電流の通流を停止するように形成されている。本実施形態における導通期間の所定値は、予め設定されるものであり、例えば交流電圧の半サイクルにおける１６０°や１７０°に設定される。スイッチＳＷがオフされることにより、漏洩変圧器５の出力電流は、位相制御回路６の制御のみにより変化される。
【００３５】
なお、導通期間および導通位相とは、位相制御手段２、位相制御回路６などの導通を示すものであり、実質的に同一のことを表している。
【００３６】
また、位相制御回路６は、サイリスタ１５，１６による構成に限らず、ダイオードブリッジおよびトランジスタを用いたスイッチ手段やトライアックなど、交流電源Ｖｓの交流電圧を位相制御するものであればよい。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。
【００３８】
光度制御信号が負荷１２をある光度レベルで点灯する制御信号であるときには、スイッチＳＷは、制御回路７によりオンされるので、漏洩変圧器５の出力端子１４ａ，１４ｂ間に低電流の出力電流が常に流れている。すなわち、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６が導通していない期間も、可飽和変流器１１に低電流が流れている。したがって、負荷１２が断芯しているときに、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６が導通した時点で、可飽和変流器１１の二次巻線１１ｂの両端間にパルス状の高電圧が発生しなくなる。
【００３９】
そして、試験工事、保守等により、漏洩変圧器５の二次巻線５ｂの両端間が短絡され、または、負荷１２の数量が減少されることがある。また、負荷１２は、低い光度レベルで点灯されることがある。このとき、制御手段４の制御回路７は、一定化制御により、位相制御手段２の出力電流が光度制御信号に応じたものになるように位相制御回路６の導通期間を制御しようとする。具体的には、カレントトランス８の検出信号に応じてサイリスタ１５，１６の導通位相をフィードバック制御する。したがって、上記のように軽負荷時には、出力電流を減少させるように、サイリスタ１５，１６の導通を遅らせようとする。そして、導通期間が予め設定された所定値になると、制御回路７は、スイッチＳＷをオフする。このように、制御回路７は、スイッチＳＷをオフして、漏洩変圧器５の出力端子１４ａ，１４ｂ間に光度制御信号に応じた所定の電流が流れるように、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６を制御する。これにより、可飽和変流器１１に光度制御信号に応じた所定の電流が流れるように制御できる。
【００４０】
本実施形態の負荷制御装置１によれば、制御回路７は、光度制御信号が負荷１２をある光度レベルで点灯する制御信号であるときには、スイッチＳＷをオンに制御するので、位相制御回路６が導通する以前から漏洩変圧器５の出力端子１４ａ，１４ｂから可飽和変流器１１に電流が流れることになり、負荷１２が断芯していても、位相制御回路６の導通した時点で可飽和変流器１１に高電圧が発生することを防止できるという効果を有する。
【００４１】
また、制御回路７は、位相制御回路６の導通期間（導通位相）が所定値以下のときにスイッチＳＷをオフに制御するので、位相制御手段２（漏洩変圧器５）の出力は、位相制御回路６で制御された出力のみとなり、これにより、漏洩変圧器５の出力側が短絡した場合や負荷１２を減らした場合でも、漏洩変圧器５の一次側や負荷１２側において過電流の発生を防止することができ、光度制御信号に応じた定電流制御ができるという効果を有する。
【００４２】
また、バイパス手段３は、スイッチング手段としてのスイッチＳＷおよび減流インピーダンス装置としての漏洩変圧器５の三次巻線５ｃを直列に含んで形成され、制御手段４によってスイッチＳＷの導通が制御されることにより、位相制御手段２をバイパスするように減流されたバイパス電流を通流することができるので、簡素な構成により、可飽和変流器１１での高電圧の発生を防止できるとともに、負荷制御装置１を安価に形成することができるという効果を有する。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態の負荷制御装置１Ａについて説明する。この負荷制御装置１Ａは、図３に示すように構成されている。
【００４４】
負荷制御装置１Ａは、図１に示す負荷制御装置１において、漏洩変圧器５を変圧器１７と減流インピーダンス装置としてのインダクタＬ１に構成したものであり、負荷制御装置１と同様の作用、効果を有する。
【００４５】
そして、第１および第２の実施形態の負荷制御装置１，１Ａは、位相制御手段２、バイパス手段３および制御手段４の他に、複数個の可飽和装置としての可飽和変流器１１および複数個の負荷１２を具備して構成されるものも包含される。
【００４６】
また、第１および第２の実施形態の可飽和装置は、可飽和変流器１１に限らず、可飽和変圧器や可飽和リアクトル、所定電圧を導通する半導体スイッチから構成されるものなどを用いるようにしてもよい。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００４８】
本実施形態の負荷制御装置２１は、図４に示すように構成される。なお、図４において、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
負荷制御装置２１は、図１に示す負荷制御装置１において、電圧検出手段としてのトランス２２を制御手段４に設けたものである。トランス２２の一次巻線２２ａの両端が漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂに接続され、二次巻線２２ｂの両端が制御回路７に接続されている。トランス２２は、位相制御回路６の出力電圧を検出し、その検出電圧を制御回路７に入力する。
【００５０】
検出電圧は、実効値、ピーク（最大）値等である。また、本実施形態では、漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂ間の電圧、すなわちバイパス手段３を介した電圧をも加味した電圧を検出しているが、位相制御回路６の出力電圧に相関する電圧を検出できるので、問題はない。なお、電圧検出手段は、図４のトランス２２に限定されるものではない。
【００５１】
制御回路７は、トランス２２が検出した電圧が所定値以下となったときに、スイッチＳＷをオフ制御するように形成されている。所定値は、予め設定される。すなわち、制御手段４は、トランス２２の検出電圧が所定値以下となったときに、バイパス手段３によるバイパス電流の通流を停止するように形成されている。
【００５２】
スイッチＳＷがオフされることにより、漏洩変圧器５の出力電流は、位相制御回路６の制御のみにより変化される。これにより、可飽和変流器１１に光度制御信号に応じた所定の電流が流れて、負荷１２が点灯される。
【００５３】
本実施形態の負荷制御装置２１によれば、制御回路７は、電圧検出手段としてのトランス２２が検出する電圧が所定値以下のときにスイッチＳＷをオフ制御するので、位相制御手段２（漏洩変圧器５）の出力は、位相制御回路６で位相制御された出力のみとなり、これにより、漏洩変圧器５の出力側が短絡した場合や負荷を減らした場合でも、漏洩変圧器５の一次側、二次側において過電流の発生を防止することができ、光度制御信号に応じた定電流制御ができるという効果を有する。
【００５４】
なお、本実施形態において、漏洩変圧器５を省略して、位相制御手段２と直列接続された可飽和変流器１１とを直結してもよい。この場合、線路に負荷１２側短絡に備えて、限流インピーダンスを接続してもよい。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００５６】
本実施形態の負荷制御装置３１は、図５に示すように構成される。なお、図５において、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
【００５７】
負荷制御装置３１は、図１に示す負荷制御装置１において、バイパス手段３のスイッチＳＷをスイッチング手段としての位相制御回路３２に置き換えたものである。位相制御回路３２は、互いに逆方向となるように並列接続されたサイリスタ３３，３４からなり、負荷制御装置３１の入力端子９ａと、漏洩変圧器５の入力端子１３ｃとの間に接続されている。サイリスタ３３，３４は、交流電源Ｖｓからの交流電圧を交互に導通させるものであり、そのゲートに制御回路７からのゲート信号（パルス信号）を入力した時点から交流電圧を導通させる。その導通によって、交流電圧を漏洩変圧器５の入力端子１３ａ，１３ｂ間に入力する。
【００５８】
そして、制御回路７は、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、位相制御手段２の位相制御回路６のサイリスタ１５，１６にゲート信号を出力する直前に、バイパス手段３の位相制御回路３２のサイリスタ３３，３４にゲート信号を出力するように形成されている。すなわち、制御手段４は、少なくとも位相制御手段２の出力値が所定値以下になる条件においては位相制御手段２の位相制御回路６が導通する直前からバイパス手段３によるバイパス電流の通流を開始するように形成されている。
【００５９】
制御回路７は、図７（ｂ）に示すように、例えば、位相制御手段２の位相制御回路６を導通させる導通期間（導通位相）ｂがバイパス手段３の位相制御回路３２を導通させる導通期間（導通位相）ａ以下となるように、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６および位相制御回路３２のサイリスタ３３，３４をそれぞれ制御している。
【００６０】
位相制御手段２の出力値が所定値を超える条件においては、図６（ｄ）に示すように、位相制御手段２の出力電流は、光度制御信号に応じた大電流となる。また、相制御手段２の出力値が所定値以下となる条件においては、図７（ｂ）に示すように、位相制御手段２の出力電流は、低レベルの電流となる。いずれの場合も、位相制御手段２の出力電流が流れる直前には、バイパス手段３による低電流の出力電流が流れている。すなわち、漏洩変圧器５の出力端子１４ａ，１４ｂから可飽和変流器１１に負荷１２を点灯する出力電流が流れる直前に、低電流が流れる。したがって、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６が導通する時点で、可飽和変流器１１における高電圧の発生が防止される。
【００６１】
本実施形態の負荷制御装置３１によれば、制御回路７は、位相制御手段２の位相制御回路６を導通制御する直前にバイパス手段３の位相制御回路３２が導通するように制御するので、位相制御回路６が導通する以前から漏洩変圧器５の出力端子１４ａ，１４ｂから可飽和変流器１１に電流が流れることになり、負荷１２が断芯していても、位相制御回路６の導通した時点で可飽和変流器１１に高電圧が発生することを防止できるという効果を有する。
【００６２】
また、位相制御手段２の出力値が所定値以下になる条件においては位相制御回路６が導通する直前からバイパス手段３によるバイパス電流の通流を開始するので、漏洩変圧器５の出力は、位相制御回路６で制御された出力とわずかなバイパス電流とになり、これにより、漏洩変圧器５の出力側が短絡した場合や負荷１２を減らした場合でも、漏洩変圧器５の一次側や二次側において過電流の発生を防止することができるとともに、光度制御信号に応じた定電流制御ができるという効果を有する。
【００６３】
なお、本実施形態において、位相制御手段２の出力値が所定値を超える場合には、バイパス電流を交流電圧の零クロスの時点から流すようにしてもよい。
【００６４】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００６５】
本実施形態の負荷制御装置４１は、図８に示すように構成される。なお、図８において、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
【００６６】
負荷制御装置４１は、図１に示す負荷制御装置１において、位相制御手段２の出力電圧波形を検出するトランス４２および歪み検出手段としての歪み検出回路４３を設けている。トランス４２は、負荷制御装置４１の出力端子１０ａ，１０ｂ間（漏洩変圧器５の出力端子１４ａ，１４ｂ間）に接続されている。トランス４２が検出した出力電圧波形は、歪み検出回路４３に入力されている。
【００６７】
歪み検出回路４３は、出力電圧波形の歪み成分を検出することにより、負荷１２の断芯を検出するように構成されている。そして、歪み検出回路４３は、制御手段４の制御回路７から制御信号を入力し、当該制御信号に応じて出力電圧波形の歪み成分を検出している。すなわち、歪み検出回路４３には、バイパス手段３のスイッチＳＷをオンオフ制御するオンオフ信号と、位相制御手段２の位相制御回路６のサイリスタ１５を導通制御するゲート信号とが入力されている。
【００６８】
歪み検出回路４３は、図９に示すように、制御信号入力部４４、出力電圧演算部４５、比較信号演算部４６、歪み成分算出部４７、歪み検出部４８、ラッチ回路部４９および異常信号出力部５０を有して形成されている。
【００６９】
制御信号入力部４４は、制御回路７から出力されたスイッチＳＷのオンオフ信号およびサイリスタ１５のゲート信号を入力し、これらの制御信号により出力電圧演算部４５および比較信号演算部４６を作用（動作）させる。制御信号入力部４４は、制御部５１、切替スイッチ５２および定電流源５３を有して形成されている。
【００７０】
定電流源５３は、切替スイッチ５２の共通接点５２ｃに接続されており、共通接点５２ｃに定電圧例えばＤＣ５Ｖを出力している。切替スイッチ５２の常開接点５２ａは、出力電圧演算部４５のバイパス電圧演算部５４および比較信号演算部４６の第１の基準信号演算部５６に接続されている。また、切替スイッチ５２の常閉接点５２ｂは、出力電圧演算部４５の位相制御電圧演算部５５および比較信号演算部４６の第２の基準信号演算部５７に接続されている。
【００７１】
制御部５１には、スイッチＳＷのオンオフ信号が入力される。制御部５１は、オンオフ信号がスイッチＳＷを閉路させるオン信号であると、切替スイッチ５２の共通接点５２ｃを常開接点５２ａに接続させる。これにより、定電圧源５３の定電圧が制御信号として出力電圧演算部４５のバイパス電圧演算部５４および比較信号演算部４６の第１の基準信号演算部５６に入力される。
【００７２】
また、制御部５１は、オンオフ信号がスイッチＳＷを開路させるオフ信号であると、切替スイッチ５２の共通接点５２ｃを常閉接点５２ｃに接続させる。これにより、定電圧源５３の定電圧が制御信号として出力電圧演算部４５の位相制御電圧演算部５５および比較信号演算部４６の第２の基準信号演算部５７に入力される。そして、サイリスタ１５のゲート信号は、比較信号演算部４６の第１の基準信号演算部５６および第２の基準信号演算部５７に入力される。
【００７３】
出力電圧演算部４５は、バイパス電圧演算部５４および位相制御電圧演算部５５を有してなり、これらバイパス電圧演算部５４および位相制御電圧演算部５５にそれぞれトランス４２が検出した出力電圧波形が入力されている。
【００７４】
バイパス電圧演算部５４は、バイパス電流の通流時における位相制御手段２の出力電圧の電圧値（積分値）を算出するものである。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、出力電圧波形に対して零クロス時点からサイリスタ１５が導通するまでの期間の電圧値が積分により算出される。当該零クロス時点からサイリスタ１５が導通するまでの期間は、バイパス電流期間となっている。バイパス電圧演算部５４は、制御信号入力部４４から定電流源５３の定電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が入力されると、動作して前記電圧値を演算する。
【００７５】
また、位相制御電圧演算部５５は、サイリスタ１５の導通期間における位相制御手段２の出力電圧の電圧値（積分値）を算出するものである。すなわち、図１１（ｂ）に示すように、出力電圧波形に対してサイリスタ１５の導通開始時点から導通終了時点までの期間の電圧値が積分により算出される。サイリスタ１５の導通開始時点から導通終了時点までの期間は、位相制御手段２の導通期間となっている。位相制御電圧演算部５５は、制御信号入力部４４から定電流源５３の定電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が入力されると、動作して前記電圧値を演算する。
【００７６】
比較信号演算部４６は、第１の基準信号演算部５６および第２の基準信号演算部５７を有してなり、これら第１および第２の基準信号演算部５６，５７にそれぞれ制御回路７から出力されたゲート信号が入力される。
【００７７】
第１の基準信号演算部５６は、バイパス電圧演算部５４が算出した電圧値と比較する第１の基準信号を算出するものであり、バイパス電流に対する出力電圧の電圧波形を基準バイパス電圧波形として記憶している。すなわち、基準バイパス電圧波形は、漏洩変圧器５の一次巻線５ａにバイパス電流が通流したときに二次巻線５ｂの両端間に発生する出力電圧の電圧波形である。
【００７８】
そして、第１の基準信号演算部５６は、図１０（ｃ）に示すように、基準バイパス電圧波形に対して零クロス時点からゲート信号が入力されるまでの期間を積分して第１の基準信号を算出している。当該零クロス時点からゲート信号が入力されるまでの期間もバイパス電流期間となっている。第１の基準信号演算部５６は、制御信号入力部４４から定電流源５３の定電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が入力されると、動作して第１の基準信号を演算する。
【００７９】
また、第２の基準信号演算部５７は、位相制御電圧演算部５５が算出した電圧値と比較する第２の基準信号を算出するものであり、交流電源Ｖｓの正弦波交流電流に対する出力電圧の電圧波形を基準位相制御電圧波形として記憶している。すなわち、基準位相制御電圧波形は、漏洩変圧器５の一次巻線５ａに交流電源Ｖｓからの正弦波交流電流が通流したときに二次巻線５ｂの両端間に発生する出力電圧の電圧波形である。
【００８０】
そして、第２の基準信号演算部５７は、図１１（ｃ）に示すように、基準位相制御電圧波形に対してゲート信号が入力された時点から零クロス時点までの期間を積分して第２の基準信号を算出している。当該ゲート信号が入力された時点から零クロス時点までの期間も位相制御手段２の導通期間となっている。第２の基準信号演算部５７は、御信号入力部４４から定電流源５３の定電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が入力されると、動作して第２の基準信号を演算する。
【００８１】
なお、出力電圧演算部４５および比較信号演算部４６において、位相制御手段２の出力電圧波形、基準バイパス電圧波形および基準位相制御電圧波形は、交流電源Ｖｓの交流電圧波形と同期させている。したがって、出力電圧波形に対する零クロス時点からサイリスタ１５が導通するまでの期間および基準位相制御電圧波形に対する零クロス時点からゲート信号が入力されるまでの期間は、交流電源Ｖｓの交流電圧の零クロス時点から位相制御手段２により位相制御されるまでの期間となっている。
【００８２】
歪み成分算出部４７は、第１の差分演算回路５８および第２の差分演算回路５９を有して形成されている。第１の差分演算回路５８の反転入力端子には、バイパス電圧演算部５４が算出したバイパス電流に対する出力電圧の電圧値が入力され、非反転入力端子には、第１の基準信号演算部５６が算出した第１の基準信号が入力される。また、第２の差分演算回路５９の反転入力端子には、位相制御電圧演算部５５が算出した位相制御電流に対する出力電圧の電圧値が入力され、非反転入力端子には、第２の基準信号演算部５７が算出した第２の基準信号が入力される。
【００８３】
第１の差分演算回路５８は、バイパス電流に対する出力電圧の電圧値と第１の基準信号との差分を演算、増幅して出力する。すなわち、第１の差分演算回路５８は、バイパス電流に対する出力電圧の歪み成分を出力する。また、第２の差分演算回路５９は、位相制御電流に対する出力電圧の電圧値と第２の基準信号との差分を演算、増幅して出力する。すなわち、第２の差分演算回路５９は、位相制御電流に対する出力電圧の歪み成分を出力する。
【００８４】
第１および第２の差分演算回路５８，５９から出力されたそれぞれの歪み成分は、歪み検出部４８に入力される。この歪み検出部４８は、第１の比較器６０、第２の比較器６１および論理和回路６２を有して形成されている。
【００８５】
第１の比較器６０の非反転入力端子には、第１の差分演算回路５８から出力されたバイパス電流に対する出力電圧の歪み成分が入力され、反転入力端子には、第１の基準電源６３から第１の基準値が入力されている。第１の比較器６０は、歪み成分と第１の基準値とを比較し、歪み成分が第１の基準値以上のときにハイ信号（例えばＤＣ５Ｖ）を、歪み成分が第１の基準値を下回るときにロウ信号を論理和回路６２に出力する。
【００８６】
また、第２の比較器６１の非反転入力端子には、第２の差分演算回路５９から出力された位相制御電流に対する出力電圧の歪み成分が入力され、反転入力端子には、第２の基準電源６４から第２の基準値が入力されている。第２の比較器６１は、歪み成分と第２の基準値とを比較し、歪み成分が第２の基準値以上のときにハイ信号（例えばＤＣ５Ｖ）を、歪み成分が第２の基準値を下回るときにロウ信号を論理和回路６２に出力する。
【００８７】
論理和回路６２は、第１の比較器６０および第２の比較器６１の少なくとも一方からハイ信号を入力すると、ハイ信号（例えばＤＣ５Ｖ）を出力する。当該ハイ信号は、ラッチ回路部４９で保持されて、異常信号出力部５０に入力される。異常信号出力部５０は、ハイ信号に応じて異常信号（断芯信号）を出力するように形成されている。
【００８８】
このように、歪み検出回路４３は、負荷１２の異常（断芯）により生じる位相制御手段２の出力電圧の波形歪みを検出するように形成されている。そして、制御回路７は、バイパス電流の通流時にはバイパス電流期間に歪み検出回路４３を作用させ、バイパス電流の停止時には位相制御手段２の導通期間に歪み検出回路４３を作用させている。
【００８９】
次に、本発明の第５の実施形態の作用について説明する。
【００９０】
第１の実施形態において説明したように、制御手段４の制御回路７は、光度制御信号が負荷１２をある光度レベルで点灯する制御信号であるときには、バイパス手段３のスイッチＳＷをオンにして位相制御手段２をバイパスするバイパス電流を通流させ、位相制御手段２の出力値が所定値以下になる条件においては、スイッチＳＷをオフにしてバイパス電流の通流を停止させる。
【００９１】
歪み検出回路４３において、制御信号入力部４４の制御部５１は、スイッチＳＷがオンしているときには、切替スイッチ５２の共通接点５２ｃと常開接点５２ａとを接続して、出力電圧演算部４５のバイパス電圧演算部５４よび比較信号演算部４６の第１の基準信号演算部５６を作用（動作）させる。
【００９２】
バイパス電圧演算部５４は、トランス４２が検出した出力電圧波形の零クロス時点から位相制御電圧が立ち上がり開始するまで（位相制御電流が通流開始するまで）を積分してバイパス電流に対する出力電圧の電圧値を算出し、第１の基準信号演算部５６は、予め記憶している基準バイパス電圧波形の零クロス時点からゲート信号が入力された時点まで（バイパス電流期間）を積分して第１の基準信号を算出する。
【００９３】
バイパス電圧演算部５４で算出されたバイパス電流に対する出力電圧の電圧値と第１の基準信号演算部５６で算出された第１の基準信号は、歪み成分算出部４７の第１の差分演算回路５８で比較される。ここで、負荷１２が断芯していないと、バイパス電流に対する出力電圧の電圧値と第１の基準信号は、ほぼ同等となり、ほぼ零の差分となる。
【００９４】
しかしながら、負荷１２が断芯していると、図１０（ｂ）に示すように、バイパス電流に対する出力電圧波形に歪み６４が発生する。すなわち、断芯した負荷１２を接続する可飽和装置１１の一次巻線１１ａは、前記出力電圧（出力電流）の上昇中に飽和する。この飽和により負荷制御装置４１の出力端子１０ａ，１０ｂ間のインピーダンスが変化することにより、出力電圧波形に歪み６４が発生する。この歪み６４は、断芯した負荷１２の数量が多くなるにつれて大きくなるものである。また、歪み６４は、位相制御電流が流れる前のバイパス電流に対する出力電圧波形に発生するものである。
【００９５】
第１の差分演算回路５８で算出されバイパス電流に対する出力電圧の電圧値と第１の基準信号との差分（歪み成分）は、歪み検出部４８の第１の比較器６０で第１の基準電源６３の第１の基準値と比較される。そして、前記差分（歪み成分）が第１の基準値以上のときに、第１の比較器６０からハイ信号が出力される。そして、論理和回路６２からハイ信号が出力され、異常信号出力部５０は、当該ハイ信号に応じて異常信号（断芯信号）を出力する。この異常信号を受信することにより、負荷１２の断芯を知ることができる。
【００９６】
また、制御信号入力部４４の制御部５１は、スイッチＳＷがオフされてバイパス電流の通流が停止されているときには、切替スイッチ５２の共通接点５２ｃを常閉接点５２ｂに接続し、出力電圧演算部４５の位相制御電圧演算部５５および比較信号演算部４６の第２の基準信号演算部５７を作用（動作）させる。
【００９７】
位相制御電圧演算部５５は、トランス４２が検出した出力電圧波形の立ち上がり開始時点から零クロス時点まで（位相制御電流の通流開始時点から通流終了時点まで）を積分して位相制御電流に対する出力電圧の電圧値を算出し、第２の基準信号演算部５７は、予め記憶している基準位相制御電圧波形のゲート信号が入力された時点から零クロス時点まで（位相制御手段２の導通期間）を積分して第２の基準信号を算出する。
【００９８】
位相制御電圧演算部５５で算出された位相制御電流に対する出力電圧の電圧値と第２の基準信号演算部５７で算出された第２の基準信号は、歪み成分算出部４７の第２の差分演算回路５９で比較される。ここで、負荷１２が断芯していないときには、位相制御電流に対する出力電圧の電圧値と第２の基準信号は、ほぼ同等となり、ほぼ零の差分となる。
【００９９】
しかしながら、負荷１２が断芯していると、図１１（ｂ）に示すように、位相制御電流に対する出力電圧波形に歪み６５が発生する。すなわち、断芯した負荷１２を接続する可飽和装置１１の一次巻線１１ａは、前記出力電圧の立ち上がり開始後に瞬時に飽和する。この飽和により負荷制御装置４１の出力端子１０ａ，１０ｂ間のインピーダンスが変化することにより、出力電圧波形に急峻な歪み６５が発生する。この歪み６５は、断芯した負荷１２の数量が多くなるにつれて大きくなるものである。
【０１００】
第２の差分演算回路５９で算出された位相制御電流に対する出力電圧の電圧値と第２の基準信号との差分である歪み成分は、歪み検出部４８の第２の比較器６１で第２の基準電源６４の第２の基準値と比較される。そして、歪み成分が第２の基準値以上のときに、第２の比較器６１からハイ信号が出力される。そして、論理和回路６２からハイ信号が出力され、異常信号出力部５０は、当該ハイ信号に応じて異常信号（断芯信号）を出力する。この異常信号を受信することにより、負荷１２の断芯を知ることができる。
【０１０１】
上述したように、歪み検出回路４３は、制御回路７からスイッチＳＷのオン信号が出力されてバイパス電流が通流するものであるときには、負荷制御装置４１の出力端子１０ａ，１０ｂ間（漏洩変圧器５の出力端子１４ａ，１４ｂ間）に発生する位相制御手段２の出力電圧波形の歪み成分と第１の基準値とをバイパス電流期間において比較し、制御回路７からスイッチＳＷのオフ信号が出力されて制御信号がバイパス電流の通流を停止するものであるときには、出力電圧波形の歪み成分と第２の基準値とを位相制御手段２の導通期間において比較し、各歪み成分が第１または第２の基準値以上のときに負荷１２の異常を出力するものである。したがって、バイパス電流の通流の有無に係わらず、負荷１２の断芯が検出される。
【０１０２】
本実施形態の負荷制御装置４１によれば、バイパス電流の通流時にはバイパス電流期間に歪み検出回路４３を作用させ、バイパス電流の停止時には位相制御手段２の導通期間に歪み検出回路４３を作用させるので、バイパス電流の通流の有無に係わらず、負荷１２の異常（断芯）を検出することができるという効果を有する。
【０１０３】
なお、本実施形態において、位相制御回路６のサイリスタ１５，１６に対する導通期間（導通角）が予め設定されるものであるときには、比較信号演算部４６における第１および第２の基準信号は、予め記憶部に記憶させているものであってもよい。
【０１０４】
また、第１〜第５の実施形態において、零クロス時点や零クロスのタイミングなどは、厳密な零クロスに限定されるものではなく、零クロスより若干ずれていることも許容するものである。
【０１０５】
また、第１〜第３および第５の実施形態の負荷制御装置１，１Ａ，２１，４１において、スイッチＳＷを位相制御回路３２に置き換えることもできる。この場合、制御回路７は、交流電源Ｖｓの交流電圧の零クロスのタイミングで、位相制御回路３２のサイリスタ３３，３４にゲート信号（例えばパルス信号）を出力すればよい。
【０１０６】
また、本発明の負荷制御装置１，１Ａ，２１，３１，４１は、第１〜第５の実施形態の構成を適宜組み合わせて構成してもよいものである。
【０１０７】
また、第１〜第５の実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１Ａ，２１，３１，４１…負荷制御装置、  ２…位相制御手段、  ３…バイパス手段、  ４…制御手段、  ５ｃ…減流インピーダンス装置としての漏洩変圧器の三次巻線、  １１…可飽和装置としての可飽和変流器、  １２…負荷、  ２２…電圧検出手段としてのトランス、  ３２…スイッチング手段としての位相制御回路、  ４３…歪み検出手段としての歪み検出回路、  Ｌ１…減流インピーダンス装置としてのインダクタ、  ＳＷ…スイッチング手段としてのスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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