(57)【要約】【課題】複数の通信装置に直流電力を供給する給電システムは、従来、電流分配装置とは別個の回路モジュールとして電源電圧安定化のためのコンデンサ収容箱を、電流分配装置に接続していた。コンデンサ収容箱から通信装置までの配線が長く、配線インピーダンスが大きいために、通信装置の短絡事故や通信装置の取付け時に電源電圧が変動して、給電システムから電力を供給している他の通信装置が誤動作するという問題があった。【解決手段】複数の通信装置のそれぞれに電力を供給する電流分配装置の出力部にコンデンサ収容箱を接続することにした。配線インピーダンスが小さくなり、電源電圧の変動を低減でき、通信装置の誤動作を防止することが可能になった。【選択図】  図１
2007312461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置、電流分配装置、複数の負荷装置を順に給電ケーブル又は導電バーにより配線して構成される直流給電システムにおける電流分配装置の出力部に、前記負荷装置に一対一に対応する電源電圧安定化用の複数のコンデンサ収容箱を備えたことを特徴とする電流分配装置。
【請求項２】
前記複数のコンデンサ収容箱のそれぞれのコンデンサ収容箱が、個別に前記電流分配装置に対し着脱可能な回路基板であることを特徴とする請求項１記載の電流分配装置。
【請求項３】
前記コンデンサ収容箱が、抵抗、充放電表示ランプ、ダイオードからなる充放電回路と、コンデンサと、充放電制御用のスイッチと、過電流防止用のヒューズとから構成される回路基板であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の電流分配装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の電流分配装置を備えた直流給電システム。
【請求項５】
前記負荷装置が通信装置であることを特徴とする請求項４記載の直流給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置の出力電流を通信装置などの負荷装置に分配する電流分配装置に関する。詳しくは、負荷装置の取り外しや交換等の保守作業時に突入電流を発生されることなく安全に作業ができ、また、過電流保護用のヒューズが溶断した際に、ヒューズの溶断エネルギーを直近のコンデンサより給電し、電流分配装置に接続されている他の電源系統の電圧変動を抑制できる電流分配装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００５-２５１７０２号公報
【０００３】
従来の直流給電システムの回路構成を図３に示す（特許文献１）。図３に示す直流給電システムは、電源装置EU、コンデンサ収容箱C-BOX、複数の電流分配装置IBSから構成され、複数の通信装置Uに電力を供給している。ここで、コンデンサ収容箱C-BOXと電流分配装置IBSは独立した回路ユニットとして電流分配装置架HOに搭載されている。
電源装置EUから通信装置Uへの正極側の電源配線は、電源装置EUの正極である端子1Aから電流分配装置架HOの端子1Bに直流給電ケーブルで接続され、端子1Bから端子1Cを介して通信装置Uの正極である端子1Dに直流給電ケーブル若しくは導帯バーで接続される。また、負極側の電源配線は、電源装置EUの負極である端子2 Aから電流分配装置架HOの端子2 Bに直流給電ケーブルで接続され、端子2Bから端子2Cとヒューズ端子台FU1を介して通信装置Uの負極である端子2Dに直流給電ケーブル若しくは導帯バーで接続される。ヒューズ端子台FU1は、通信装置Uに異常電流が流れた場合、ヒューズが溶断し、通信装置Uを直流給電系から切り離して保護するために設けられている。
【０００４】
通常、直流給電系はバックアップ電源を備えている。主電源である商用電源が停電すると、瞬時にバックアップ電源である蓄電池から電力供給を開始する。しかし、蓄電池は時間の経過とともに供給電圧が低下するため、通信装置が定電力給電で動作する場合には、給電電流が増加する。このため、蓄電池から見ると、通信装置は負性抵抗特性を示し、回路定数を適切に設定しないと、系が不安定になり、発振しやすくなる。例えば、通信装置内のコンデンサの容量が小さく、ケーブル配線の寄生インダクタンスが大きい場合は、停電時における給電電圧の低下、給電電流の増加により、系が不安定になる可能性がある。
この問題を防止し、直流給電系の安定化を図るために、図３に示すように、複数の電流分配装置IBSに並列にコンデンサ収容箱C-BOXが接続される。コンデンサ収容箱C-BOXは、ヒューズ端子台SF、FU2、充電スイッチSW1、充電表示ランプLED、逆流阻止ダイオードD、コンデンサC1、抵抗R1、R2から構成される。コンデンサ収容箱C-BOXの内部回路は、ヒューズ端子台SFと充電スイッチSW1が端子2Eで接続され、ヒューズ端子台SFの他端と抵抗R1、R2とコンデンサC1が端子2Fで接続され、充電スイッチSW1の他端と抵抗R1の他端と並列接続された充電表示ランプLED、逆流阻止ダイオードDが端子1Gで接続され、充電表示ランプLED、逆流阻止ダイオードDの他端と抵抗R2の他端が端子2Gで接続され、コンデンサC1の他端とヒューズ端子台FU2が接続され、ヒューズ端子台FU2の他端1Fが端子1Eと接続されている。コンデンサ収容箱の接続ポートである端子1E、2Eは、それぞれ、給電ケーブル若しくは導帯バーで電流分配装置架HOの端子1B、2Bに接続されている。
直流給電システムの通常使用時には、電源配線の正極と負極の間にコンデンサ収容箱を接続し、コンデンサC1を常に通電しておくことにより、停電時における給電電圧の急激な低下を防止することができ、直流給電系の安定化を図ることが可能になる。
【０００５】
保守作業等でコンデンサ収容箱を交換、又は、新規に取り付ける時には、最初コンデンサに電荷が蓄積されていないので、コンデンサに過大な電流が流れるのを防止するために、以下の手順で初期充電を行う。初期状態として、ヒューズ端子台SF、FU2にヒューズが未挿入の状態から、FU2にヒューズを挿入する。次に、ヒューズ端子台FU2にヒューズを挿入し、充電スイッチSW1を投入することにより、コンデンサC1が抵抗R1、充電表示ランプLEDの内部抵抗、抵抗R2の合成抵抗によって緩やかに充電される。充電中は充電表示ランプが点灯し、充電が終了すると消灯する。充電表示ランプの消灯を確認して、ヒューズ端子台SFにショートヒューズを挿入し、充電スイッチSW1を開放することにより直流給電系にコンデンサ収容箱C‐BOXが安全に接続される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電流分配装置を用いた直流給電システムは、商用電源の停電時における給電電圧低下、給電電流増加による不安定状態については回避することができる。
しかし、従来の直流給電システムでは、電流分配装置架HOに電流分配装置IBSとコンデンサ収容箱C-BOXが、別の回路ユニットとして搭載されていたため、以下の問題があった。
(1)コンデンサ収容箱から電流分配装置までの配線距離が長く、配線インピーダンスが大きい。
(2)複数の通信装置で一台のコンデンサ収容箱を使用していたため、一部の通信装置を交換する時に、他の通信装置が稼動中であることが多く、コンデンサ収容箱の交換を行うことが困難である。
【０００７】
そのため、具体的には、以下の問題が起きていた。
(1)通信装置の主回路等が短絡により異常電流が流れ、ヒューズが溶断するまで通信装置に膨大なエネルギーが瞬時に給電された場合、コンデンサ収容箱から十分なエネルギーを供給することができなかった。そのため電源電圧が低下し、他の通信装置が誤動作する恐れがあった。
(2)通信装置を新規に接続する時に、通信装置の前段に接続されているノイズ対策用コンデンサを充電するために突入電流が発生する場合にも、電源電圧が低下し、他の通信装置が誤動作する恐れがあった。
(3)コンデンサ収容箱の交換が困難であったため、設置場所によっては著しくコンデンサの容量が低下する場合もあり、給電システムの安定化という機能を十分果たすことができないという問題があった。また、コンデンサの取替え時期の判断が困難であるという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明（１）は、電源装置、電流分配装置、複数の負荷装置を順に給電ケーブル又は導電バーにより配線して構成される直流給電システムにおける電流分配装置の出力部に、前記負荷装置に一対一に対応する電源電圧安定化用の複数のコンデンサ収容箱を備えたことを特徴とする電流分配装置である。
【０００９】
本発明（２）は、前記複数のコンデンサ収容箱のそれぞれのコンデンサ収容箱が、個別に前記電流分配装置に対し着脱可能な回路基板であることを特徴とする前記発明（１）の電流分配装置である。
【００１０】
本発明（３）は、前記コンデンサ収容箱が、抵抗、充放電表示ランプ、ダイオードからなる充放電回路と、コンデンサと、充放電制御用のスイッチと、過電流防止用のヒューズとから構成される回路基板であることを特徴とする前記発明（１）又は前記発明（２）の電流分配装置である。
【００１１】
本発明（４）は、前記発明（１）乃至前記発明（３）の電流分配装置を備えた直流給電システムである。
【００１２】
本発明（５）は、前記負荷装置が通信装置であることを特徴とする前記発明（４）の直流給電システムである。
【発明の効果】
【００１３】
１．それぞれの通信装置に対応した専用のコンデンサ収容箱が電流分配装置の中に組み込まれているので、コンデンサ収容箱から通信装置までの配線距離が短く、配線インピーダンスが小さい。そのため、通信装置の短絡事故や交換、取付けの場合でも、電源電圧変動を低減でき、他の通信装置の誤動作などの事故を防止できる。
２．コンデンサ収容箱の交換が容易に、かつ安全に行うことができる。また、直流給電システムに影響を与えずに、コンデンサ収容箱の取り外しや交換が可能である。通信装置の交換、取り外しと同時にコンデンサ収容箱の交換を行うことも可能になった。
３．コンデンサ収容箱内に充電回路以外に放電回路を設けた。コンデンサ収容箱の取り外し時に、コンデンサに蓄積された電荷を緩やかに安全に放電できるので、過大な電流による電圧変動、通信装置の誤動作などの問題を防止できる。また、取り外したコンデンサ収容箱を安全に取り扱うことが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の最良の形態を詳細に説明する。
従来の直流給電システムでは、電流分配装置とコンデンサ収容箱が独立した回路ユニットとして電流分配装置架に搭載されていたが、本発明の直流給電システムでは、それぞれの負荷装置に対応した専用の安定化コンデンサを備えたコンデンサ収容箱が電流分配装置の中に組み込まれている。各コンデンサ収容箱は電流分配装置の中で、取り付け、取り外しが容易に行える回路ユニットとして搭載されており、通信装置を交換する時に同時にコンデンサ収容箱を交換する、或いは、必要に応じコンデンサ収容箱だけ交換することも可能である。
コンデンサ収容箱が電流分配装置内に配置されているので、通信装置と安定化コンデンサ間の配線を十分短くすることができ、配線インピーダンスを低減することが可能である。通信装置と対応するコンデンサ収容箱の間の配線は、できるだけ短くすることが好ましい。
また、コンデンサ収容箱内には、充電回路以外に放電回路を設けた。充電、通電、放電の各モードの切替えは、コンデンサ収容箱内のスイッチの開閉とヒューズの取り付け、取り外しにより行うこととした。
【００１５】
（本発明の第一の具体例）
図１は、本発明の第一の具体例に係る直流給電システムの回路構成を示す図である。
図１に示す直流給電システムは、電源装置EU、複数の電流分配装置IBSから構成され、複数の通信装置Uに電力を供給している。それぞれの電流分配装置IBSに、さらに複数の通信装置Uを接続することが可能であるが、電流分配装置内には、それぞれの通信装置Uに対応して専用のコンデンサ収容箱CBが配置されている。コンデンサ収容箱CBは、例えば、差込式、或いはネジ止め式の回路ユニットとして組み込まれており、容易に取付け、取り外しを行うことが可能である。上記したように、コンデンサ収容箱から通信装置までの配線距離が短いので配線インピーダンスを低減することが可能である。
ここで、電源装置EUは、直流給電系に電力を供給する電源である。電流分配装置IBSは、直流給電系の中で通信装置に近い位置に設置される分電装置である。電流分配装置架HOは、電流分配装置IBSを収容している架台である。通信装置Uは、直流で給電される電話・伝送系及びデータコム装置であり、一部の通信装置は、前段にノイズ対策用コンデンサC2を接続している。コンデンサ収容箱CBは直流給電系の安定化を図るために接続する装置である。コンデンサ収容箱CBには、直流給電システムの発振を防止し、電源電圧変動を抑制する安定化コンデンサC1、安定化コンデンサC1を緩やかに充放電する充放電回路、使用モード切替え用のスイッチSW1、SW2、過電流防止用のヒューズ台FU2、FU3が搭載されている。充放電回路は、充電表示ランプLED、逆流阻止ダイオードD、抵抗R1、R2が搭載されている。また、電流分配装置本体には、過電流防止用のヒューズ台FU1が搭載されている。
コンデンサ収容箱を取り付ける時は、安定化コンデンサを充電する。コンデンサ収容箱の使用時は、安定化コンデンサを通電した状態にして使用する。また、コンデンサ収容箱を取外す時は、安定化コンデンサを放電する。コンデンサ収容箱の取付け、取り外しの場合に、過大電流が流れないように、かつ、給電システムに影響を与えないように、作業は以下の手順で行う。なお、通信装置を取り付けた状態で、コンデンサ収容箱だけ交換することも可能であるが、以下に説明する作業手順は、通信装置とコンデンサ収容箱を同時に取付け、又は、取外す場合の手順である。
【００１６】
（通信装置、コンデンサ収容箱の取付け）
ヒューズ端子台FU1、FU2、FU3がヒューズを未挿入、コンデンサ収容箱CBが直流給電系に対し未接続、スイッチSW1が開放、連動スイッチSW2の端子1Sを端子3Sに、端子2Sを端子4Sに接続していることを確認し、通信装置Uを電流分配装置IBSに接続し、コンデンサ収容箱CBを接点2C、1D、2Dに接続し、ヒューズ端子台FU2にヒューズを挿入する。この状態では、通信装置U及びコンデンサ収容箱CBにいかなる電流も流れることはない。ここで、スイッチSW1を投入すると、抵抗R1、充電表示ランプLED、抵抗R2を通じて充電電流が流れ、コンデンサC1が充電されると同時に通信装置Uの前段に接続されているノイズ対策用コンデンサC2が充電される。この充電電流は、電流経路にある抵抗R1、R2、充電表示ランプLEDの内部抵抗の合成抵抗によって十分に抑制されるため、電流分配装置IBSに電圧変動を発生させることはない。コンデンサC1、C2が充電されると充電表示ランプLEDに電流が流れなくなるので、充電表示ランプLEDは消灯する。充電表示ランプLEDが消灯するのを確認してから、ヒューズ端子台FU1にヒューズを挿入する。このとき、既にコンデンサC1とコンデンサC2は充電されているので端子2Cと端子2D間の電位差はない。したがって、ヒューズには挿入時に電流が流れることはなく、電流分配装置IBSに電圧変動が生じることもない。最後にスイッチSW1を開放することにより、直流給電系に安全に給電される。
【００１７】
（通信装置、コンデンサ収容箱の取り外し）
通信装置Uを撤去及びコンデンサ収容箱CBを交換する場合は、通信装置Uの電源スイッチを開放した後、ヒューズ端子台FU1に挿入しているヒューズを抜取り、コンデンサ収容箱CBを接点2C、1D、2Dから抜取る。このとき、通信装置Uとコンデンサ収容箱CBは直流給電系から完全に切離される。コンデンサ収容箱CBを抜取った後、ヒューズ端子台FU3にヒューズを挿入し、スイッチSW2の端子1Sを端子4Sに、端子2Sを端子5Sに接点を連動して合わせると、コンデンサC1が放電される。コンデンサC1が放電されると充電表示ランプLEDに電流が流れなくなるので、充電表示ランプLEDは消灯し、コンデンサ収容箱CBを無電圧の状態にすることができる。
【００１８】
（本発明の第二の具体例）
図２は、本発明の第二の具体例に係る直流給電システムの回路構成を示す図である。
第一の具体例との相違は、コンデンサC1と端子台FU2間の端子3Dに連動スイッチSW2の端子4Sを接続する点である。第二の具体例における通信装置及びコンデンサ収容箱の取付け、取り外しの作業手順は以下の通りである。
【００１９】
（通信装置、コンデンサ収容箱の取付け）
ヒューズ端子台FU1、FU2、FU3がヒューズを末挿入、コンデンサ収容箱CBが直流給電系に対し未接続、スイッチSW1が開放、連動スイッチSW2の端子1Sを端子3Sに端子2Sを端子4Sに連動して接続していることを確認し、通信装置Uとコンデンサ収容箱CBを電流分配装置IBSに接続する。この状態では、通信装置U及びコンデンサ収容箱CBにいかなる電流も流れることはない。ここで、スイッチSW1を投入すると、抵抗R1、充電表示ランプLED、抵抗R2を通じて充電電流が緩やかに流れ、コンデンサC1が充電される。コンデンサC1を充電した後、ヒューズ端子台FU2にヒューズを挿入すると、通信装置Uの前段に接続されているコンデンサC2が充電される。このとき、コンデンサC1がコンデンサC2より十分な容量がある場合、コンデンサC2より充電電流が供給され、また抵抗R1、充電表示ランプLED、抵抗R2を通じて充電電流が緩やかに流れるため、直流給電系への電圧変動は抑制される。コンデンサC1とコンデンサC2が充電された後、ヒューズ端子台FU1にヒューズを挿入する。このとき、既にコンデンサC1とコンデンサC2は充電されているので端子2Cと端子2D間の電位差はない。したがって、ヒューズには挿入時に電流が流れることはなく、電流分配装置IBSに電圧変動が生じることもない。最後にスイッチSW1を開放することにより直流給電系に安全に給電される。
【００２０】
（通信装置、コンデンサ収容箱の取り外し）
通信装置Uを撤去及びコンデンサ収容箱CBを交換する場合は、通信装置Uの電源を開放した後、ヒューズ端子台FU1、FU2に挿入しているヒューズを抜取る。このとき、通信装置Uは直流給電系から完全に切離される。通信装置Uを切離した後、コンデンサ収容箱CBを接点2C、1D、2Dから抜取る。このとき、コンデンサ収容箱CBは直流給電系から完全に切離される。この状態からヒューズ端子台FU3にヒューズを挿入する。ヒューズ端子台FU3にヒューズを挿入した後、スイッチSW2の端子1Sを端子5Sに、端子2Sを端子4Sに接点を連動して合わせると、コンデンサC1が放電される。コンデンサC1が放電されると充電表示ランプLEDに電流が流れなくなるので、充電表示ランプLEDは消灯し、コンデンサ収容箱CBを無電圧の状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の具体例に係る直流給電システムの回路構成を示す図である。
【図２】本発明の第二の具体例に係る直流給電システムの回路構成を示す図である。
【図３】従来の直流給電システムの回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
P  電源部
EU  電源装置
IBS  電流分配装置
HO  電流分配装置架
U  通信装置
C-BOX、CB  コンデンサ収容箱
SW1  充電スイッチ
SW2  連動スイッチ
FU1、FU2、FU3、SF  ヒューズ端子台
LED  充電表示ランプ
D  ダイオード
R1、R2  抵抗
C1、C3  コンデンサ
C2、C4  ノイズ対策用コンデンサ
1A、2A、1B、2B、1C、2C、1D、2D、3D、1E、2E、1F、2F、1G、2G、1S、2S、3S、4S、5S、1U、2U  端子
【図１】
2007312461.tif 000003
【図２】
2007312461.tif 000004
【図３】
2007312461.tif 000005