(57)【要約】【課題】正確な直流電圧を負荷に容易に印加できる直流電源を提供する。【解決手段】直流電源１では、同軸ケーブル３，４の外部導体１３を電圧発生器２１と負荷５との間に接続し、同軸ケーブル３，４の内部導体１１を負荷５と電圧検出器２２との間に接続し、電圧検出器２２によって検出される直流電圧Ｖ２が目標直流電圧ＶＴになるように、電圧発生器２１の出力電圧Ｖ１を制御する。したがって、正確な直流電圧ＶＯ＝ＶＴを負荷５に容易に印加できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に直流電力を供給する直流電源であって、
それらの一方端がともに前記負荷の正極に接続される第１および第２の配線を含む第１のケーブルと、
それらの一方端がともに前記負荷の負極に接続される第３および第４の配線を含む第２のケーブルと、
電圧指令値に応じた値の第１の直流電圧を前記第１および第３の配線の他方端間に与える電圧発生器と、
前記第２および第４の配線の他方端間に現れる第２の直流電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器の検出結果に基づいて、前記第２の直流電圧が目標直流電圧になるように前記電圧指令値を生成する制御器とを備える、直流電源。
【請求項２】
前記第１のケーブルは、前記第１および第２の配線を含む第１の同軸ケーブルであり、
前記第２のケーブルは、前記第３および第４の配線を含む第２の同軸ケーブルである、請求項１に記載の直流電源。
【請求項３】
前記第１の配線は前記第１の同軸ケーブルの外部導体であり、
前記第２の配線は前記第１の同軸ケーブルの内部導体であり、
前記第３の配線は前記第２の同軸ケーブルの外部導体であり、
前記第４の配線は前記第２の同軸ケーブルの内部導体である、請求項２に記載の直流電源。
【請求項４】
さらに、所望の前記目標直流電圧を設定するための設定器を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の直流電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は直流電源に関し、特に、負荷に直流電力を供給する直流電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特開平６−２８２３３５号公報（特許文献１）には、２本の配線を介して負荷に直流電力を供給する直流電源が開示されている。この直流電源では、２本の配線の一方端同士を短絡して２本の配線における電圧降下を検出する第１のステップと、２本の配線の一方端間に負荷を接続し、２本の配線の電圧降下を補償した正確な直流電圧を負荷に印加する第２のステップとが実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８２３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の直流電源では、第１のステップで２本の配線同士を短絡し、第２のステップで２本の配線を負荷を接続する必要があり、手間が大きいという問題があった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、正確な直流電圧を負荷に容易に印加することが可能な直流電源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る直流電源は、負荷に直流電力を供給する直流電源であって、それらの一方端がともに負荷の正極に接続される第１および第２の配線を含む第１のケーブルと、それらの一方端がともに負荷の負極に接続される第３および第４の配線を含む第２のケーブルと、電圧指令値に応じた値の第１の直流電圧を第１および第３の配線の他方端間に与える電圧発生器と、第２および第４の配線の他方端間に現れる第２の直流電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の検出結果に基づいて、第２の直流電圧が目標直流電圧になるように電圧指令値を生成する制御器とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る直流電源では、第１のケーブルに含まれる第１および第２の配線の一方端を負荷の正極に接続するとともに、第２のケーブルに含まれる第３および第４の配線の一方端を負荷の負極に接続する。直流電源は、第１および第３の配線の他方端間に第１の直流電圧を印加し、第２および第４の配線の他方端間に現れる第２の直流電圧を検出し、第２の直流電圧が目標直流電圧になるように第１の直流電圧を制御する。したがって、第１および第３の配線における電圧降下が補償された正確な直流電圧を負荷に容易に印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施の形態による直流電源の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した同軸ケーブルの構成を示す図である。
【図３】図１に示した直流電源の本体の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】図３に示した同軸ケーブル、負荷、および電圧検出器の抵抗値の関係を説明するための回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、この発明の一実施の形態による直流電源１の構成を示すブロック図である。図１において、この直流電源１は、本体２と、２本の同軸ケーブル３，４とを備える。同軸ケーブル３（第１のケーブル）の一方端は負荷５の正極に接続され、その他方端は本体２に接続される。同軸ケーブル４（第２のケーブル）の一方端は負荷５の負極に接続され、その他方端は本体２に接続される。
【００１０】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は同軸ケーブル３の構成を示す図である。特に、図２（Ａ）は、同軸ケーブル３の構成を示す正面図である。図２（Ｂ）は、同軸ケーブル３の長さ方向の中央部の断面図であって、図２（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。図２（Ｃ）は、同軸ケーブル３の一方端部（負荷５側の端部）の断面図であって、図２（Ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線断面図である。図２（Ｄ）は、同軸ケーブル３の他方端部（本体２側の端部）であって、図２（Ｄ）のＩＩＤ−ＩＩＤ線断面図である。
【００１１】
図２（Ａ）〜（Ｄ）において、同軸ケーブル３は、内部導体１１（第２の配線）、絶縁体１２、外部導体１３（第１の配線）、外部被覆１４、およびプラグ１５を含む。内部導体１１は、断面が円形の銅線である。外部導体１３は、円筒状に形成された網組み銅線である。内部導体１１は、外部導体１３の中心に配置されている。内部導体１１と外部導体１３の間は、断面が円筒状の絶縁体１２によって絶縁されている。外部導体１３は、外部被覆１４によって外部と絶縁されている。
【００１２】
図２（Ｃ）に示すように、同軸ケーブル３の一方端部では、外部被覆１４が除去されて外部導体１３が露出し、さらに所定長さの絶縁体１２が除去されて内部導体１１が突出し、露出した外部導体１３と突出した内部導体１１とがプラグ１５によって電気的に接続されている。
【００１３】
プラグ１５は、たとえば、円柱状の金属ブロックの一方端面の中央部に穴１５ａを形成し、その穴１５ａの底の中央部に孔１５ｂを形成したものである。露出した外部導体１３がプラグ１５の穴１５ａに挿入され、突出した内部導体１１が孔１５ｂに挿入される。プラグ１５と外部導体１３が半田(図示せず)によって接合されるとともに、プラグ１５と内部導体１１が半田(図示せず)によって接合される。プラグ１５は、たとえば、負荷５の正極５ａに設けられた孔(図示せず)に挿嵌される。したがって、同軸ケーブル３に含まれる内部導体１１および外部導体１３の一方端と負荷５の正極５ａとは電気的に接続される。
【００１４】
同軸ケーブル４は、同軸ケーブル３と同じ構造であり、内部導体１１（第４の配線）、絶縁体１２、外部導体１３（第３の配線）、外部被覆１４、およびプラグ１５を含む。同軸ケーブル４のプラグ１５は、たとえば、負荷５の負極５ｂに設けられた孔(図示せず)に挿嵌される。したがって、同軸ケーブル４に含まれる内部導体１１および外部導体１３の一方端と負荷５の負極５ｂとは電気的に接続される。
【００１５】
図３は、図１に示した直流電源１の本体２の構成を示す回路ブロック図である。図３において、本体２は、筐体２０と、筐体２０に収容された電圧発生器２１、電圧検出器２２、設定器２３、表示器２４、電源スイッチ２５、および制御器２６とを含む。同軸ケーブル３，４の他方端部は、筐体２０内に挿入されている。
【００１６】
電圧発生器２１は、制御器２６からの電圧指令値ＶＣに応じた値の直流電圧Ｖ１を同軸ケーブル３，４の外部導体１３の他方端間に出力する。電圧検出器２２は、同軸ケーブル３，４の内部導体１１の他方端間に現れる直流電圧Ｖ２を検出し、その検出値を示す信号φ２２を出力する。設定器２３は、たとえば、直流電源１の使用者によって操作されるダイヤルを含む。使用者は、そのダイヤルを操作して、負荷５に印加すべき目標直流電圧ＶＴを設定する。
【００１７】
表示器２４は、たとえば液晶表示装置で構成され、電圧検出器２２からの信号φ２２に従って直流電圧Ｖ２の値を表示するとともに、設定器２３で設定された目標直流電圧ＶＴの値を表示する。直流電源１の使用者は、表示器２４の画面に表示された電圧値を見ながら目標直流電圧ＶＴを設定したり、直流電圧Ｖ２が目標直流電圧ＶＴに一致しているかどうかを確認する。電源スイッチ２５は、直流電源１の使用者によって操作され、負荷５への直流電力の供給を開始するときにオンされ、負荷５への直流電力の供給を停止するときにオフされる。
【００１８】
制御器２６は、電源スイッチ２５がオンされると活性化され、たとえばＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential)制御を実行し、電圧検出器２２からの信号φ２２によって示される直流電圧Ｖ２が設定器２３で設定された目標直流電圧ＶＴになるように、電圧指令値ＶＣを生成する。したがって、同軸ケーブル３，４の外部導体１３で発生する電圧降下Ｖｄ１，Ｖｄ２が補償され、負荷５の正極５ａおよび負極５ｂ間の直流電圧ＶＯは目標直流電圧ＶＴとなる。制御器２６は、電源スイッチ２５がオフされると非活性化され、電圧指令値ＶＣをゼロにして電圧発生器２１の出力電圧Ｖ１を０Ｖにする。
【００１９】
図４は、同軸ケーブル３，４、負荷５、および電圧検出器２２の抵抗値の関係を説明するための回路ブロック図である。図４において、同軸ケーブル３の外部導体１３および内部導体１１の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２とし、同軸ケーブル４の外部導体１３および内部導体１１の抵抗値をそれぞれＲ３，Ｒ４とし、電圧検出器２２の抵抗値をＲ５とし、負荷５の抵抗値をＲＬとする。これらの抵抗値Ｒ１〜Ｒ５，ＲＬの大小関係は、Ｒ１≒Ｒ３＜Ｒ２≒Ｒ４＜ＲＬ＜＜Ｒ５となっている。
【００２０】
電圧発生器２１と負荷５の間には大きな負荷電流ＩＬを流す必要があるので、内部導体１１よりも低抵抗の外部導体１３が電圧発生器２１と負荷５の間に接続されている。大きな負荷電流ＩＬが流れると、同軸ケーブル３，４の外部導体１３において電圧降下Ｖｄ１，Ｖｄ２がそれぞれ発生する。ここで、Ｖｄ１＝Ｒ１×ＩＬ，Ｖｄ２＝Ｒ３×ＩＬである。したがって、負荷５の正極５ａおよび負極５ｂ間の直流電圧ＶＯは、電圧発生器２１の出力電圧Ｖ１よりも同軸ケーブル３，４の外部導体１３の電圧降下分Ｖｄ１＋Ｖｄ２だけ低くなる。
【００２１】
一方、電圧検出器２２の抵抗値Ｒ５は極めて大きく、電圧検出器２２に流れる電流ＩＤは極めて小さいので、外部導体１３よりも高抵抗の内部導体１１が負荷５と電圧検出器２２との間に接続されている。内部導体１１に流れる電流ＩＤは極めて小さいので、内部導体１１における電圧降下は無視できる。したがって、電圧検出器２２によって検出される直流電圧Ｖ２は、負荷５の正極５ａおよび負極５ｂ間の直流電圧ＶＯに等しくなる。
【００２２】
次に、この直流電源１の使用方法および動作について説明する。直流電源１の使用者は、同軸ケーブル３，４のプラグ１５をそれぞれ負荷５の正極５ａおよび負極５ｂに接続する。次に使用者は、表示器２４に表示された目標直流電圧ＶＴの値を見ながら、設定器２３を操作して所望の目標直流電圧ＶＴを設定する。次いで使用者は、電源スイッチ２５をオンする。
【００２３】
電源スイッチ２５がオンされると、制御器２６が活性化され、制御器２６から電圧発生器２１に電圧指令値ＶＣが出力される。電圧指令値ＶＣに応じた値の直流電圧Ｖ１が、電圧発生器２１から同軸ケーブル３，４の外部導体１３を介して負荷５に供給される。負荷電流ＩＬが流れると、同軸ケーブル３，４の外部導体１３で電圧降下Ｖｄ１，Ｖｄ２が発生する。
【００２４】
負荷５の正極５ａおよび負極５ｂ間の直流電圧ＶＯは、同軸ケーブル３，４の内部導体１１を介して電圧検出器２２にフィードバックされる。制御器２６は、電圧検出器２２によって検出された直流電圧Ｖ２＝ＶＯが目標直流電圧ＶＴになるように電圧指令値ＶＣを制御する。これにより、同軸ケーブル３，４の外部導体１３で発生する電圧降下Ｖｄ１，Ｖｄ２が補償され、目標直流電圧ＶＴと同じ値の直流電圧ＶＯが負荷５に印加される。
【００２５】
負荷５の運転を停止させる場合には、使用者は電源スイッチ２５をオフさせる。電源スイッチ２５がオフされると、制御器２６が非活性化され、電圧指令値ＶＣがゼロにされて電圧発生器２１の出力電圧Ｖ１は０Ｖにされる。
【００２６】
以上のように、この実施の形態では、２本の同軸ケーブル３，４のプラグ１５をそれぞれ負荷５の正極５ａおよび負極５ｂに接続し、所望の目標直流電圧ＶＴを設定器２３で設定し、電源スイッチ２５をオンすると、同軸ケーブル３，４で発生する電圧降下Ｖｄ１，Ｖｄ２が補償されて直流電圧ＶＯ＝ＶＴが負荷５に印加される。したがって、正確な直流電圧ＶＯ＝ＶＴを負荷５に容易に印加することができる。
【００２７】
なお、負荷電流ＩＬが小さい場合には、同軸ケーブル３，４の内部導体１１を電圧発生器２１と負荷５の間に接続し、同軸ケーブル３，４の外部導体１３を負荷５と電圧検出器２２の間に接続してもよい。
【００２８】
また、同軸ケーブルの代わりに２芯ケーブルを使用し、２芯ケーブルに含まれる２本の配線をそれぞれ同軸ケーブルの内部導体１１および外部導体１３の代わりに使用してもよい。
【００２９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３０】
１  直流電源、２  本体、３，４  同軸ケーブル、５  負荷、５ａ  正極、５ｂ  負極、１１  内部導体、１２  絶縁体、１３  外部導体、１４  外部被覆、１５  プラグ、２０  筐体、２１  電圧発生器、２２  電圧検出器、２３  設定器、２４  表示器、２５  電源スイッチ、２６  制御器。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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