(57)【要約】【課題】横流抑制用のリアクトルなどのリアクタンス要素、および特別な切換制御部の必要のない、装置の価格を低減することのできる電源開閉装置を提供する。【解決手段】第１電源から共通の負荷へ供給する第１給電回路と、第２電源から共通の負荷へ供給する第２給電回路とを設けるとともに、それぞれａ接点とｂ接点とからなる切換接点を備える第１電磁開閉器と第２電磁開閉器を設け、第１給電回路に第１電磁開閉器のｂ接点と第２電磁開閉器のａ接点とを直列にして挿入し、第２給電回路に第１電磁開閉器のａ接点と第２電磁開閉器のｂ接点とを直列にして挿入するとともに、第１電磁開閉器を外部からの切換指令信号で駆動し、第２電磁開閉器を第１電源で駆動する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源と第２電源の２つの電源と共通の負荷を備え、前記第１電源から前記共通の負荷へ給電する第１給電回路と前記第２電源から前記共通の負荷へ給電する第２給電回路を設け、前記第１給電回路と前記第２給電回路を交互に切換えて前記第１電源および前記第２電源のそれぞれから前記共通の負荷への給電を切り換えるようにした電源切換装置において、
それぞれ常開（ａ）接点と常閉（ｂ）接点とからなる１対の切換接点を有する第１電磁開閉器、および第２電磁開閉器を設け、
前記第１電磁開閉器を外部の切換制御部からの切換指令信号により駆動されるようにこの切換制御部に接続するとともに、この第１電磁開閉器の常閉（ｂ）接点を前記第１給電回路に直列に挿入接続し、この第１電磁開閉器の常開（ａ）接点を前記第２給電回路に直列に挿入接続し、
前記第２電磁開閉器を前記第１電源により駆動されるように前記第１給電回路の前記第１電磁開閉器の常閉（ｂ）接点の挿入位置より後段に並列接続するとともに、この第２電磁開閉器の常開（ａ）接点を前記第１給電回路の前記第２電磁開閉器の接続位置より後段に直列に挿入接続し、この第２電磁開閉器の常閉（ｂ）接点を前記第２の給電回路の前記第１の電磁開閉器の常開（ａ）接点の挿入位置より後段に直列に挿入接続したことを特徴とする電源切換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２つの電源のそれぞれから１つの負荷に給電を行うことのできる電源切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの電源のそれぞれから共通の負荷に給電を行うための電源切換装置しとしては、図３に示すように構成された電源切換装置が一般的によく知られている。
【０００３】
この電源切換装置は、例えば商用系統電源で構成された第１の交流電源１１と、例えば、この交流電源１１を入力とする無停電電源装置２１ａにより構成された第２の交流電源２１を切り換えて負荷４へ給電を行うものである。負荷４は、例えば、無停電電源装置２１ａを冷却する冷却ファンの駆動電動機である。この場合、この負荷４の電動機は、無停電電源装置２１ａが運転を停止しているときは、この第２の交流電源２１の出力が停止しているので、第１の交流電源１１から給電して運転する。そして、無停電電源装置２１ａが起動され、第２の交流電源２１が立ち上ったところで、負荷４の電動機へ給電する電源を第１の電源１１から第２の電源２１に切り換えて負荷４の電動機の運転を継続する。
【０００４】
このように負荷４へ給電する電源を交流電源１１と２１との間で切り換えるために、電磁切換開閉器３を設ける。この電磁切換開閉器３の常閉接点（いわゆるｂ接点）３ｂを介して電源１１を負荷４に接続し、常開接点（いわゆるａ接点）３ａを介して電源２１を負荷４に接続する。電磁切換開閉器３には、電源２１の無停電電源装置２１ａから切換指令信号Ｓ３が加えられる。切換指令信号Ｓ３は、無停電電源装置２１ａが立ち上がり運転が開始されるとオンとなり、運転が停止されるとオフとなる。
【０００５】
このため、無停電電源装置２１ａが停止しているときは、この無停電電源装置２１ａから、電磁切換開閉器３に加えられる切換指令信号Ｓ３がオフとなっているので、電磁切換開閉器３が動作を停止するので、そのｂ接点３ｂが閉（オン）となり、ａ接点が開（オフ）となる。したがって、このときは、電源１１からｂ接点３ｂを介して負荷４へ給電される。
【０００６】
無停電電源装置２１ａに起動指令が与えられ、これが立ち上がると、無停電電源装置２１ａから出力される切換指令信号Ｓ３がオンとなる。これにより、電磁切換開閉器３が作動し、そのａ接点３ａがオンに、ｂ接点３ｂがオフに切り換わる。これにより、負荷４へ給電を行う電源が、電源１１から電源２１に切り換わり、負荷４へは電源２１から給電されるようになる。
【０００７】
このように電磁切換開閉器３によって電源の切り換えを行う場合、そのａ接点３ａとｂ接点３ｂの開閉が互いに時間的な重なりなしに行われれば問題ないが、実際には、ｂ接点３ｂが開成しオフするとき、負荷電流によりアークが発生する。このため、電磁切換開閉器３のａ接点３ａが閉成（オン）したとき、ｂ接点３ｂは直ちにオフすることなく、これに発生したアークが継続している間オン状態を保つので、ａ接点３ａと、ｂ接点３ｂとが同時にオンする状態が生じ、電源１１と電源２１がこのａ接点３ａと、ｂ接点３ｂとによって短絡され、電源１１、２１間に横流が発生することがある。
【０００８】
特に無停電電源装置２１ａで構成された電源２１の場合は、半導体電力変換装置を備えるので、このような横流が過大となると、この半導体電力変換装置が焼損する危険がある。このため、このような横流の発生は、極力抑制するか防止することが必要となる。
【０００９】
このような電源切換装置により電源の切り換えを行う際に、電源間に流れる横流を抑制するため、従来から、図４（ａ）および（ｂ）示すように、電源１１、２１と負荷４との接続を切り換える接点３３ａ、３３ｂと負荷４との間に、変圧器５またはリアクトル６１、６２を挿入接続することが行われている（たとえば、特許文献１および２を参照）。  このように横流抑制用の変圧器５またはリアクトル６１、６２を設けることにより、電源の切り換え時に切換開閉器３の切換接点３ａと３ｂの一方の接点が開成（オフ）するときに発生するアークが消える前に、他方の接点が閉成（オン）することにより、電源１１と２１との間に流れる横流が、変圧器５またはリアクトル６１、６２のリアクタンスによって制限されるので、これを小さく抑制することができる。
【００１０】
このように電源切換装置の切換接点と負荷との間に変圧器またはリアクトルのようなリアクタンス要素を挿入するようにすれば、電源切換時に電源間に流れる電流を抑制することができるが、変圧器やリアクトルは比較的高価であるため、電源切換装置の構成部品の点数が増えるだけでなく、装置の価格が高価となる問題がある。
【００１１】
図５（ａ）にこのような問題を解決するための電源切換装置の他の従来例を示す。この従来の電源切換装置は、電磁開閉器を２個（３１、３２）備え、この２個の電磁開閉器を切換制御部７により開閉制御するようにしたものである。
【００１２】
切換制御部７から、電磁開閉器３１、３２に、図４（ｂ）の（１）および（３）に示すような切換指令信号Ｓ１、Ｓ２を加えて電磁開閉器３１、３２の切換接点３１ａ、３２ａの開閉を制御する。
【００１３】
図５（ａ）の電源切換装置は、図５（ｂ）のｔ０時点においては、電磁開閉器３１に加えられる切換指令信号Ｓ１がオンで、電磁開閉器３２に加えられる切換指令信号Ｓ２がオフされているので、電磁開閉器３１の切換接点３１ａがオンし、電磁開閉器３２の切換接点３２ａがオフし、電源１１から負荷４に給電する状態にある。
【００１４】
負荷４へ給電する電源を電源１１から電源２１に切り換えるために、切換制御部７が切換指令に基づいてｔ１時点で、まず切換指令信号Ｓ１をオフに切り換える（図５（ｂ）（２））参照）。これによってほとんど時間遅れなしに電磁開閉器３１の切換接点３１ａは、オンからオフに切り換わるが、接点間に、図５（ｂ）の（２）に点線で示すように負荷電流に基づくアークＡが発生するため、このアークＡを通して負荷電流が流れ続ける。このアークＡが消える前に、他方の電磁開閉器３２の切換接点３２ａがオンすると電源１１と電源２１との間が短絡されて横流が流れる。この横流が流れないようにするため、切換制御部７が、切換指令信号Ｓ１をオフしたｔ１時点からアークＡの消滅する時間ｔαを十分に考慮した時間ｔγ（＝ｔα＋ｔβ）だけ遅れたｔ３時点で切換指令信号Ｓ２をオフからオンに切り換える制御を行う。これにより、電磁開閉器３２の切換接点３２ａがオンして、負荷４へ給電する電源を電源２１に切り換える。この場合は、電源１１側の切換接点３２ａは、接点がオフするとともにアークＡが消滅し、電源１１側の給電回路が完全にオフ状態となっているので、電源１１と電源２１との間に横流が発生することはない。
【００１５】
この図５の従来装置によれば、電源切換回路にリアクトルなどのリアクタンス要素を設けることなく電源切換時の電源間に発生する横流を防止することができるが、切換指令信号Ｓ１、Ｓ２の切換時間間隔をオフする方の接点のアークＡが完全に消滅する時間が確保されるように正確に制御することが必要であるため、切換制御部の構成が複雑になる問題がある。また、切換時にオフする切換接点のアークの消滅を確実に決定するための余裕時間ｔβを大きく設定すれば、負荷４への無給電時間が大きくなる問題もあり、この余裕時間ｔβの適切な設定が重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平１１-２８９６８８公報
【特許文献２】特開２０１３−１６２７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
この発明は、このような問題を解決するため、横流抑制用のリアクトルなどのリアクタンス要素、および特別な切換制御部を必要としない、装置の価格を低減することのできる電源開閉装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明は、前記の課題を解決するため、第１電源と第２電源の２つの電源と共通の負荷を備え、前記第１電源から前記共通の負荷へ給電する第１給電回路と第２電源から前記共通の負荷へ給電する第２給電回路を設け、前記第１給電回路と第２給電回路を交互に切換えて前記第１電源および第２電源のそれぞれから前記共通の負荷への給電を切り換えるようにした電源切換装置において、
それぞれ常開（ａ）接点と常閉（ｂ）接点とからなる１対の切換接点を有する第１電磁開閉器、および第２電磁開閉器を設け、
前記第１電磁開閉器を外部の切換制御部からの切換指令信号により駆動されるようにこの切換制御部に接続するとともに、この第１電磁開閉器の常閉（ｂ）接点を前記第１給電回路に直列に挿入接続し、この第１電磁開閉器の常開（ａ）接点を前記第２給電回路に直列に挿入接続し、
前記第２電磁開閉器を前記第１電源により駆動されるように前記第１給電回路の前記第１電磁開閉器の常閉（ｂ）接点の挿入位置より後段に並列接続するとともに、この第２電磁開閉器の常開（ａ）接点を前記第１給電回路の前記第２電磁開閉器の接続位置より後段に直列に挿入接続し、この第２電磁開閉器の常閉（ｂ）接点を前記第２の給電回路の前記第１の電磁開閉器の常開（ａ）接点の挿入位置より後段に直列に挿入接続したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、第１電源から共通の負荷へ給電を行う第１給電回路と第２電源から共通の負荷へ給電を行う第２給電回路とを選択的に切り換える際に、外部からの切換指令信号により駆動される第１電磁開閉器と、この第１電磁開閉器により駆動される切換接点の１つを介して第１給電回路により駆動される第２電磁開閉器とにより給電回路の切り換えを行うので、第１電磁開閉器の切換接点の切り換え時にその接点に発生したアークの消滅後に確実に第２電磁開閉器が作動し、その切換接点が切り換わるので、２つの電源を相互に短絡することなく切り換えることができ、横流の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施例を示す回路構成図。
【図２】この発明の実施例の動作を説明するための動作波形図。
【図３】従来の一般的な電源切換装置を示す回路構成図。
【図４】従来の横流抑制手段を備えた電源切換装置を示す回路構成図。
【図５】従来の別の横流抑制手段を備えた電源切換装置を示すもので、（ａ）は回路構成図、（ｂ）は動作波形図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。
【００２２】
図１にこの発明の実施例を示す。
【００２３】
図１において、１０は、第１電源１１から共通の負荷４へ給電する第１給電回路、２０は、第２電源２１から共通の負荷４に給電する第２給電回路である。これらの第１給電回路１０および第２給電回路２０を切り換えて各電源から負荷４への給電を行う構成となっている。この給電回路１０および２０による給電を切り換えるために２つの電磁開閉器、第１電磁開閉器３３と第２電磁開閉器３４を設ける。
【００２４】
第１電磁開閉器３３は、常開接点（いわゆるａ接点）３３ａと常閉接点（いわゆるｂ接点）３３ｂの１対の接点で構成された切換接点を備える。また、第２電磁開閉器３４は、常開接点（いわゆるａ接点）３４ａと、常閉接点（いわゆるｂ接点）３４ｂの１対の接点で構成された切換接点を備える。これらの電磁開閉器のａ接点とｂ接点とは、一方がオンしているときは、他方はオフするように相補的な動作をする。
【００２５】
第１電磁開閉器３３は、切換制御部３０からの切換指令信号Ｓ３３により駆動されるようにこの切換制御部３０に接続される。そしてそのａ接点３３ａは第２給電回路２０に直列に挿入接続され、ｂ接点３３ｂは、第１給電回路１０に直列に挿入接続される。
【００２６】
第２電磁開閉器３４は、第１電源１１で駆動されるように、第１給電回路１０の第１電磁開閉器３３のｂ接点３３bの挿入位置より後段（ｂ接点３３bの挿入位置より負荷４側の位置）に並列に接続される。そして、そのａ接点３４ａは、第１給電回路１０の第２電磁開閉器３４の接続位置より後段（第２電磁開閉器３４の接続点の位置より負荷４側の位置）に直列に挿入接続される。また、ｂ接点３４ｂは、第２給電回路２０の第１電磁開閉器３３のａ接点３３ａの挿入位置より後段（接点３３ａの挿入位置より負荷４側の位置）に直列に挿入接続される。
【００２７】
これにより、第１給電回路１０は、電源１１と負荷４との間に、第１電磁開閉器３３のｂ接点３３ｂと第２電磁開閉器３４のａ接点３４ａが直列に接続され、両接点の中間に第２電磁開閉器３４が並列接続された構成となる。また、第２給電回路２０は、電源２１と負荷４との間に、第１電磁開閉器３３のａ接点３３ａと第２電磁開閉器３４のｂ接点３４ｂが直列に接続された構成となる。
【００２８】
次に、このように構成されたこの発明の実施例の電源切換装置の動作を、図２を参照して説明する。
【００２９】
図２（ａ）に示すように外部の切換制御部３０から第１電磁開閉器３３にＬレベルの切換指令信号Ｓ３３がすでに与えられているものとする。これにより第１電磁開閉器３３は励磁が解かれてオフ状態になっており、そのａ接点３３ａが図２（ｃ）に示すようにオフし、ｂ接点３３ｂが図２（ｄ）に示すようにオンしている。
【００３０】
ｂ接点３３ｂがオンすることにより、第１給電回路１０から第２電磁開閉器３４に電源１１の電圧が加わり、この第２電磁開閉器３４が、励磁され作動するので、図２（ｅ）に示すようにオン状態となる。このため、そのａ接点３４ａが図２（ｆ）に示すようにオンし、ｂ接点３４ｂが図２（ｇ）に示すようにオフとなる。
【００３１】
このため、第１給電回路１０では、ｂ接点３３ｂとａ接点３４ａが共にオンとなり、この給電回路１０が閉路され、この回路を介して第１電源１１から負荷４に給電が行われる。
【００３２】
第２給電回路２０では、ａ接点３３ａ、ｂ接点３４ｂが共にオフとなり、この電源回路２０が開路されるので、第２電源２１から負荷４への給電は中断される。
【００３３】
図２のｔ１時点において、切換制御部３０から電源の切り換えが指令され、切換指令信号Ｓ３３がＬからＨレベルに切り換わると、第１電磁開閉器３３は作動（励磁）されてオン状態となる（図２（ａ）参照）。これによって第１電磁開閉器３３のｂ接点３３ｂがオフとなるので、第１給電回路１０が開路されるが、ｂ接点３３ｂが開成するとき接点間に負荷電流によりアークＡが発生するため（図２（ｄ）参照）、このアークＡが消滅するまでは負荷への給電が継続される。このため、第１電磁開閉器３３が作動しｂ接点３３ｂがオフとなっても、第２電磁開閉器３４は、直ちに、作動（励磁）が解かれてオフ状態となることはなく、オン状態を維持している。
【００３４】
一方、第２給電回路２０では、第１電磁開閉器３３がオン状態となると同時に、ａ接点３３ａが図２（ｃ）に示すようにオンとなるが、第２電磁開閉器３４がオン状態を維持していることによりそのｂ接点３４ｂがオフとなっているので、この第２の給電回路２０は開路されたままとなり（図２（ｇ）参照）、第２電源２１は、負荷４から遮断されている。
【００３５】
このため、第２給電回路２０のａ接点３３ａがオンしても、第１電源１１と第２電源２１とは短絡されることがないので、横流の発生はない。この状態は、第１給電回路１０における第１電磁開閉器３３のｂ接点３３ｂがオフするとき、これに発生しているアークＡが消滅するまで継続する。
【００３６】
このアークＡが図２のｔ２時点で消滅すると、第２電磁開閉器３４に供給されていた励磁電流が遮断され、第２電磁開閉器３４が作動を停止する。これにより、この第２電磁開閉器３４はオフ状態となり、そのａ接点３４ａがオフし（図２（ｆ）参照）、第１給電回路１０が完全に開路され、第１電源１１から負荷４への給電が遮断される。そして第２電磁開閉器３４が作動を停止することにより、同時に、第２給電回路２０における第２電磁開閉器３４のｂ接点３４ｂがオンするので、この第２給電回路２０が閉路され、第２電源２１から負荷４への給電が開始され、給電回路の切り換えが完了する。
【００３７】
この発明によれば、２つの電磁開閉器により２つの電源からの給電回路の切り換えを行う際に、一方の電磁開閉器の切換接点が開成され、その接点に発生したアークが完全に消滅して一方の給電回路が開路（遮断）された後に、他方の電磁開閉器が作動され、他方の給電回路が閉路（投入）されるので、両方の給電回路が同時に閉路され、２つの電源が短絡されることがなくなる。したがって、２つの電源の切り換え時の電源間での横流の発生を防止することができる。
【００３８】
この発明においては、横流抑制のためのリアクトルや、変圧器のようなリアクトル要素を設ける必要がないので、電源切換装置の構成を簡単にできるとともに価格の低減を図ることもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１０：第１給電回路、１１：第１電源、
２０：第２給電回路、２１：第２電源、
３０：切換制御部、Ｓ３３：切換指令信号
３３：第１電磁開閉器、３３ａ：常開（ａ）接点、３３ｂ：常閉（ｂ）接点、
３４：第２電磁開閉器、３４ａ：常開（ａ）接点、３４ｂ：常閉（ｂ）接点、
４：負荷。
【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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