(57)【要約】【課題】電源ケーブルを配線することなく、複数個を長距離に亘って簡単に設置することができる照明装置及び給電装置を提供する。【解決手段】配電盤から負荷に負荷駆動用交流電力（商用周波数である５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの交流電力）を供給する幹線ケーブルに装着する磁心を有し、幹線ケーブルを流れる電流を変成した２次電流を磁心に巻き回された２次コイルからＬＥＤ点灯用交流電力として出力する電流トランス２０と、１次コイルに入力されたＬＥＤ点灯用交流電力を昇圧して２次コイルから出力する昇圧トランス３０と、昇圧トランス３０によって昇圧されたＬＥＤ点灯用交流電力を用いてＬＥＤを点灯させるＬＥＤ照明部４０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電盤から負荷に負荷駆動用交流電力を供給する幹線ケーブルに装着する磁心を有し、前記幹線ケーブルを流れる電流を変成した２次電流を前記磁心に巻き回された２次コイルからＬＥＤ点灯用交流電力として出力する電流トランスと、
１次コイルに入力された前記ＬＥＤ点灯用交流電力を昇圧して２次コイルから出力する昇圧トランスと、
前記昇圧トランスによって昇圧された前記ＬＥＤ点灯用交流電力を用いてＬＥＤを点灯させるＬＥＤ照明部と、を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ照明部は、
バッテリと、
前記ＬＥＤ点灯用交流電力を前記バッテリの充電電圧の直流電力に変換して前記バッテリを充電する充電制御回路と、
前記バッテリに蓄積された直流電力を前記ＬＥＤの駆動電圧に調整した直流電力に変換して前記ＬＥＤを点灯させるＤＣ−ＤＣコンバータと、を具備することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記電流トランスは、磁心が第１磁心と第２磁心とに分割されているクランプ式変成器であることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
電気機器に電気機器駆動用交流電力を供給する給電装置であって、
配電盤から負荷に負荷駆動用交流電力を供給する幹線ケーブルに装着する磁心を有し、前記幹線ケーブルを流れる電流を変成した２次電流を前記磁心に巻き回された２次コイルから前記電気機器駆動用交流電力として出力する電流トランスと、
１次コイルに入力された前記電気機器駆動用交流電力を昇圧して２次コイルから前記電気機器に出力する昇圧トランスと、を具備することを特徴とする給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明装置及び給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置を利用する際には、配電盤と照明装置とを電源ケーブルで配線し、配電盤から照明装置に電力を供給する必要がある。配電盤から照明装置まで距離があると、必要な電源ケーブルも長くなる。そのため、材料費・配線をする人件費が大きくなってしまう。
【０００３】
配電盤から照明装置までの距離が長い現場としては、例えば、図５に示すようなトンネル１の工事現場がある。トンネル１の工事現場において坑内用の照明装置２を設置する場合には、坑口近傍に設けられた配電盤３から切羽に向けて電源ケーブル４を配線し、電源ケーブル４に所定の間隔で多くの照明装置２を接続する必要がある。この場合には、さらに、照明装置２と電源ケーブル４との配線作業が負担になる。
【０００４】
ちなみに、配線を簡素化した照明装置としては、電源装置が出力する高周波電流が流れる環状の電線と、電線に挿入された変流器とを備え、変流器が発生する起電力によって照明を点灯させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０３３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高周波電流は、有線での長距離給電に不向きであり、トンネル孔内のように長距離に亘って電源ケーブル４を配線しなければないない場合には適用することができない。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、電源ケーブルを配線することなく、複数個を長距離に亘って簡単に設置することができる照明装置及び給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の照明装置は、配電盤から負荷に負荷駆動用交流電力を供給する幹線ケーブルに装着する磁心を有し、前記幹線ケーブルを流れる電流を変成した２次電流を前記磁心に巻き回された２次コイルからＬＥＤ点灯用交流電力として出力する電流トランスと、１次コイルに入力された前記ＬＥＤ点灯用交流電力を昇圧して２次コイルから出力する昇圧トランスと、前記昇圧トランスによって昇圧された前記ＬＥＤ点灯用交流電力を用いてＬＥＤを点灯させるＬＥＤ照明部と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明の照明装置において、前記ＬＥＤ照明部は、バッテリと、前記ＬＥＤ点灯用交流電力を前記バッテリの充電電圧の直流電力に変換して前記バッテリを充電する充電制御回路と、前記バッテリに蓄積された直流電力を前記ＬＥＤの駆動電圧に調整した直流電力に変換して前記ＬＥＤを点灯させるＤＣ−ＤＣコンバータと、を具備していても良い。
さらに、本発明の照明装置において、前記電流トランスは、磁心が第１磁心と第２磁心とに分割されているクランプ式変成器であっても良い。
また、本発明の給電装置は、電気機器に電気機器駆動用交流電力を供給する給電装置であって、配電盤から負荷に負荷駆動用交流電力を供給する幹線ケーブルに装着する磁心を有し、前記幹線ケーブルを流れる電流を変成した２次電流を前記磁心に巻き回された２次コイルから前記電気機器駆動用交流電力として出力する電流トランスと、１次コイルに入力された前記電気機器駆動用交流電力を昇圧して２次コイルから前記電気機器に出力する昇圧トランスと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、幹線ケーブルによって配電盤から負荷に向けて供給される負荷駆動用交流電力の一部をＬＥＤ点灯用交流電力として利用するため、ＬＥＤ点灯用交流電力を供給するための電源ケーブルを配線する必要がないという効果を奏する。また、照明装置の取付けに伴う幹線ケーブルでの電圧降下を抑制することができるため、複数個を長距離に亘って簡単に設置することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る照明装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す照明装置の装着例を示す図である。
【図３】図１に示す電流トランス及び昇圧トランスの構成を示す図である。
【図４】本発明に係る照明装置の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】トンネル工事現場における照明装置の配線例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の実施形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付し、説明を適宜省略する。
【００１２】
（第１実施形態）
第１実施形態の照明装置１０は、図１を参照すると、電流トランス２０と、昇圧トランス３０と、ＬＥＤ照明部４０とを備えている。そして、照明装置１０は、図２に示すように、坑口近傍に設けられた配電盤３から切羽近傍に配置されている負荷５に電力を供給する幹線ケーブル６に装着して使用する。
【００１３】
負荷５は、切羽の掘削に用いるカッターモーター等の大電力（数十ｋＷ）を消費する機器ある。負荷５は、１台の機器に限ることなく、複数台であっても良い。そして、配電盤３から負荷５へは、幹線ケーブル６を介して商用周波数である５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの交流電力が供給される。
【００１４】
なお、負荷５の動作電力は、照明装置１０の消費電力に比べて十分に大きいものを想定している。そして、照明装置１０は、幹線ケーブル６によって配電盤３から負荷５に向けて供給される電力の一部を、負荷５の動作電力を下回らない範囲で利用する。
【００１５】
電流トランス２０は、幹線ケーブル６を流れる電流を設定されている変流比で２次電流に変成する変流器（ＣＴ：Current Transformer）である。電流トランス２０は、図３を参照すると、環状に形成された磁心が第１磁心２１と第２磁心２２とに分割されているクランプ式変成器である。第２磁心２２には２次コイル２３が巻き回されている。電流トランス２０は、第１磁心２１と第２磁心２２とからなる磁心を幹線ケーブル６の内のいずれか１相に装着することで、幹線ケーブル６を流れる電流を変成した２次電流を２次コイル２３から出力する。なお、電流トランス２０をクランプ式変成器で構成することにより、架設されている幹線ケーブル６に装着する場合の再配線作業が不要になる。
【００１６】
昇圧トランス３０は、環状に形成された磁心３１と、磁心３１に巻き回された１次コイル３２と、１次コイル３２の巻き数より多い巻き数で磁心３１に巻き回された２次コイル３３とを備えている変圧器である。昇圧トランス３０は、電流トランス２０の２次コイル２３から１次コイル３２に入力された交流電力を昇圧して２次コイル３３から出力する。
【００１７】
すなわち、本実施の形態では、電流トランス２０の２次側に昇圧トランス３０を追加することで、電流トランス２０のコイル巻き数を最小限に留めている。これにより、電流トランス２０には理想的な磁束が回り続けるので、幹線ケーブル６に与える影響を最小限に抑えることができる。
【００１８】
例えば、１次側定格電流：１００Ａ、２次側定格電流：５Ａ、且つ定格負荷：２．５ＶＡである電流トランス２０の場合、幹線ケーブル６を流れる電流１００Ａを検出すると、電流トランス２０の２次コイル２３には、０．５Ｖ、５Ａの電力が発生する。ＬＥＤ照明部４０は、この２．５Ｗの電力を利用して点灯する。このとき、１次側（幹線ケーブル６）での損失は、０．０２５Ｖ、１００Ａである。従って、電源電圧が１００Ｖである場合、照明装置１０を１台取付けることで、０．０２５％の電圧降下が生じるだけある。一般的に負荷５の許容電圧は、プラスマイナス５〜１０％である。従って、幹線ケーブル６に相当数の照明装置１０を装着して使用しても、電圧降下による負荷５への影響は問題がないレベルとなる。
【００１９】
ＬＥＤ照明部４０は、図１を参照すると、ＡＣ−ＤＣコンバータ４１と、光源であるＬＥＤ４２とを備えている。
【００２０】
ＡＣ−ＤＣコンバータ４１は、昇圧トランス３０の２次コイル３３から出力される交流電力を、ＬＥＤ４２の駆動電圧に調整した直流電力に変換してＬＥＤ４２に出力、ＬＥＤ４２を点灯させる。
【００２１】
（第２実施形態）
第２実施形態の照明装置１０ａは、図４を参照すると、電流トランス２０と、昇圧トランス３０と、ＬＥＤ照明部４０ａとを備えている。
【００２２】
ＬＥＤ照明部４０ａは、充電制御回路４３と、バッテリ４４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ４５と、ＬＥＤ４２とを備えている。幹線ケーブル６を流れる電流は、負荷５の動作状況によって変化する。従って、ＬＥＤ照明部４０ａは、昇圧トランス３０から供給される電力をバッテリ４４に蓄積し、バッテリ４４に蓄積した電力を用いてＬＥＤ４２の点灯を点灯させる。
【００２３】
充電制御回路４３は、昇圧トランス３０から供給される交流電力をバッテリ４４の充電電圧の直流電力に変換する。そして、充電制御回路４３は、変換した直流電量をバッテリ４４に供給し、バッテリ４４を充電する。なお、充電制御回路４３は、ハードウェアの電気回路で構成しても良く、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の情報処理部がメモリ等に記憶されたプログラムを実行することで実現しても良い。
【００２４】
バッテリ４４は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の充電可能な二次電池で構成される。
【００２５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ４５は、バッテリ４４に蓄積された直流電力を、ＬＥＤ４２の駆動電圧に調整した直流電力に変換してＬＥＤ４２に出力し、ＬＥＤ４２を点灯させる。
【００２６】
なお、上記の実施形態では、昇圧トランス３０の２次コイル３３にＬＥＤ４２を点灯させる照明装置１０、１０ａを接続するように構成したが、昇圧トランス３０の２次コイル３３にルーター、警報機、各種センサー等の小電力で動作可能な電気機器を接続させ、昇圧トランス３０の２次コイル３３から供給される交流電力によって動作させるようにしても良い。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態は、配電盤３から負荷５に負荷駆動用交流電力（商用周波数である５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの交流電力）を供給する幹線ケーブル６に装着する磁心（第１磁心２１、第２磁心２２）を有し、幹線ケーブル６を流れる電流を変成した２次電流を磁心に巻き回された２次コイル２３からＬＥＤ点灯用交流電力として出力する電流トランス２０と、１次コイル３２に入力されたＬＥＤ点灯用交流電力を昇圧して２次コイル３３から出力する昇圧トランス３０と、昇圧トランス３０によって昇圧されたＬＥＤ点灯用交流電力を用いてＬＥＤ４２を点灯させるＬＥＤ照明部４０、４０ａとを備えている。
この構成により、幹線ケーブル６によって配電盤３から負荷５に向けて供給される負荷駆動用交流電力の一部をＬＥＤ点灯用交流電力として利用するため、ＬＥＤ点灯用交流電力を供給するための電源ケーブルを配線する必要がない。また、照明装置１０の取付けに伴う幹線ケーブル６での電圧降下を抑制することができるため、複数個を長距離に亘って簡単に設置することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態において、ＬＥＤ照明部４０ａは、バッテリ４４と、ＬＥＤ点灯用交流電力をバッテリ４４の充電電圧の直流電力に変換してバッテリ４４を充電する充電制御回路４３と、バッテリ４４に蓄積された直流電力をＬＥＤ４２の駆動電圧に調整した直流電力に変換してＬＥＤ４２を点灯させるＤＣ−ＤＣコンバータ４５とを備えている。
この構成により、負荷５の動作状況に左右されることなく、安定的にＬＥＤ４２を点灯させることができる。
【００２９】
さらに、本実施形態において、電流トランス２０は、磁心が第１磁心２１と第２磁心２２とに分割されているクランプ式変成器である。
この構成により、架設されている幹線ケーブル６に装着する場合の再配線作業が不要になる。
【００３０】
さらに、本実施形態において、ルーター、警報機、各種センサー等の小電力で動作可能な電気機器に電気機器駆動用交流電力を供給する給電装置であって、配電盤３から負荷５に負荷駆動用交流電力を供給する幹線ケーブル６に装着する磁心（第１磁心２１、第２磁心２２）を有し、幹線ケーブル６を流れる電流を変成した２次電流を磁心に巻き回された２次コイル２３から電気機器駆動用交流電力として出力する電流トランス２０と、１次コイル３２に入力された電気機器駆動用交流電力を昇圧して２次コイル３３から出力する昇圧トランス３０とを備えている。
この構成により、幹線ケーブル６によって配電盤３から負荷５に向けて供給される負荷駆動用交流電力の一部を電気機器駆動用交流電力として利用するため、電気機器駆動用交流電力を供給するための電源ケーブルを配線する必要がない。また、電気機器の取付けに伴う幹線ケーブル６での電圧降下を抑制することができるため、複数個を長距離に亘って簡単に設置することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、電流トランス２０としてクランプ式変成器を用いたが、幹線ケーブル６への装着性が問題視されない場合には、分割されていない環状の磁心を有する変成器を用いるようにしても良い。また、電流トランス２０の磁心として、透磁率が高い鉄心をＣ型に、すなわち環状の鉄心の一部を分断したものを用いるようにしても良い。
【００３２】
以上、実施形態をもとに本発明を説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００３３】
１  トンネル
２  照明装置
３  配電盤
４  電源ケーブル
５  負荷
６  幹線ケーブル
１０、１０ａ  照明装置
２０  電流トランス
３０  昇圧トランス
４０、４０ａ  ＬＥＤ照明部
２１  第１磁心
２２  第２磁心
２３  ２次コイル
３１  磁心
３２  １次コイル
３３  ２次コイル
４１  ＡＣ−ＤＣコンバータ
４２  ＬＥＤ
４３  充電制御回路
４４  バッテリ
４５  ＤＣ−ＤＣコンバータ
【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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