JP2012191716A - 直流出力回路のコンデンサ放電回路 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で小形化が可能な電磁接触器を使用してコンデンサ放電回路を形成する。
【解決手段】直流電源部２に接続された正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎ間に平滑用コンデンサ４を接続し、前記正極ラインの前記直流電源部２及び平滑用コンデンサ４間にスイッチを介挿した直流出力回路１のコンデンサ放電回路５であって、前記正極側ライン及び負極側ライン間に、前記平滑用コンデンサ４と並列に、放電用抵抗６と交流電磁接触器７とを直列に接続し、該交流電磁接触器７を、前記スイッチをオフ状態としたときに、前記交流電磁接触器７をオン状態とし、前記平滑用コンデンサ４の端子間電圧が当該交流電磁接触器７の遮断可能電圧以下に低下したときにオフ状態に制御する電磁接触器制御部１０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高電圧直流回路の平滑用コンデンサを放電させる直流出力回路のコンデンサ放電回路に関する。

この種の直流出力回路のコンデンサ放電回路としては、例えば、直流電源にスイッチ６を介して接続された平滑用のコンデンサの両端に放電抵抗とスイッチとを直列に接続し、前記スイッチを閉路して前記コンデンサの充電エネルギを前記抵抗器において消費させるようにしたコンデンサの放電回路において、前記放電抵抗と前記スイッチとに対して直列に非直線性電圧-電流特性を有する磁器電流制限器を接続したコンデンサの放電回路が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

この特許文献１に記載された従来例では、スイッチの構成については詳述されていないが、通常５００Ｖ以上の直流電圧を扱う場合には、直流電磁接触器を使用する。この直流電磁接触器としては、接点部を閉成した状態の直流高電圧印加時において、電流遮断時に、接点部を開成する際に、接点部にアークが発生し、このアークによって直流電流が流れ続けることになるため、アークを消弧するためにアーク消弧用の永久磁石を配置することが考えられている（例えば、特許文献２参照）。

同様に、電流遮断時に発生するアークを消弧するためにアークホーンとこのアークホーンにアーク電流を移行させる電磁力を発生する永久磁石と、アーク電流を通流させて発生する磁束が前記永久磁石の磁束に重畳される位置に配置した吹消コイルとを設けるようにした直流電磁接触器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６２−２２１８６６号公報 特開昭５９−１９１２１７号公報 特開昭５３−１２８７７６号公報

ところで、上述したように特許文献１に記載のコンデンサ放電回路を構成するスイッチとして、通常は特許文献２や特許文献３に記載された直流電磁接触器を適用するようにしている。このような直流電磁接触器は、遮断可能な電圧が５５０Ｖ程度と高いものであるが、電流遮断時のアークを消弧するためのアーク消弧機構を設けるようにしているため、高価で且つ大型化してしまうという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、安価で小形化が可能な電磁接触器を使用してコンデンサ放電回路を形成することができる直流出力回路のコンデンサ放電回路を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る直流出力回路のコンデンサ放電回路は、直流電源部に接続された正極側ライン及び負極側ライン間に平滑用コンデンサを接続し、前記正極ラインの前記直流電源部及び平滑用コンデンサ間にスイッチを介挿した直流出力回路のコンデンサ放電回路であって、前記正極側ライン及び負極側ライン間に、前記平滑用コンデンサと並列に、放電用抵抗と交流電磁接触器とを直列に接続し、該交流電磁接触器を、前記スイッチをオフ状態としたときに、前記交流電磁接触器をオン状態とし、前記平滑用コンデンサの端子間電圧が当該交流電磁接触器の遮断可能電圧以下に低下したときにオフ状態に制御する電磁接触器制御部を備えたことを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る直流出力回路のコンデンサ放電回路は、前記交流電磁接触器は、三相交流のＵ相接点部、Ｖ相接点部及びＷ相接点部が直列に接続されて直列回路が形成され、該直列回路の一端が前記放電用抵抗に接続され、他端が負極側ラインに接続されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る直流出力回路のコンデンサ放電回路は、前記交流電磁接触器は、Ｕ相接点部、Ｖ相接点部及びＷ相接点部がそれぞれｂ接点で構成されていることを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る直流出力回路のコンデンサ放電回路は、前記電磁接触器制御部は、前記平滑用コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部を備え、該電圧検出部で検出した端子間電圧が前記交流電磁接触器の遮断可能電圧以下になったときに当該交流電磁接触器をオフ状態に制御するように構成されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る直流出力回路のコンデンサ放電回路は、前記電磁接触器制御部は、前記交流電磁接触器をオン状態とした時点からの前記平滑用コンデンサの放電時間を計測するタイマを備え、該タイマの計測時間が前記平滑用コンデンサの端子間電圧が前記交流電磁接触器の遮断可能電圧以下になる放電時間に達したときに当該交流電磁接触器をオフ状態に制御するように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、コンデンサ放電回路を構成するスイッチを遮断可能な電圧が低く、安価で小形な交流電磁接触器で構成することが可能であるので、コンデンサ放電回路全体を安価で小形な構成とすることができるという効果が得られる。

本発明の直流出力回路のコンデンサ放電回路の第１の実施形態を示す回路図である。 交流電磁接触器及び直流電磁接触器の遮断可能電力範囲を示すグラフである。 第１の実施形態の動作を説明する電圧波形及びスイッチ開閉状態を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明によるコンデンサ放電回路の第１の実施形態を適用した直流出力回路を示す回路図である。
直流出力回路１は、例えば５００Ｖ以上の高電圧の直流電源２の正極側に例えば直流電磁接触器で構成されるスイッチ３を介して接続された正極側ラインＬｐと、直流電源２の負極側に接続された負極側ラインＬｎとを有する。これら正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎ間には、直流電源２と並列に平滑用コンデンサ４が接続されている。

また、正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎ間には、平滑用コンデンサ４は並列にコンデンサ放電回路５が接続されている。
このコンデンサ放電回路５は、正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎ間に、平滑用コンデンサ４に充電された電荷を放電する放電用抵抗６とスイッチとしての交流電磁接触器７とが直列に接続された構成を有する。
ここで、交流電磁接触器７は、３相交流のＵ相接点部７ｕ、Ｖ相接点部７ｖ及びＷ相接点部７ｗの３つの接点部を有し、これら３つの接点部のそれぞれは、所定距離を保って対向配置された一対の固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２と、これら一対の固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２に接離自在に配置された可動接触子Ｃｍとで構成されている。

各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが操作電磁石によって可動する可動接点支えに支持されており、操作電磁石を構成するコイルＬに交流電力が通電されていない非通電時に可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２から離間して各接点部７ｕ〜７ｗが開成状態となり、コイルＬに交流電力を通電する通電時に可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２に接触して各接点部７ｕ〜７ｗが閉成状態となる。

この交流電磁接触器７は、例えばＵ相接点部７ｕの一方の固定接触子例えばＣｓ１が接続線７ａを介して放電用抵抗６に接続され、Ｕ相接点部７ｕの他方の固定接触子Ｃｓ２がＶ相接点部７ｕの一方の固定接触子Ｃｓ１に接続線７ｂ接続され、Ｖ相接点部７ｖの他方の固定接触子Ｃｓ２がＷ相接点部７ｗの一方の固定接触子Ｃｓ１に接続線７ｃで接続され、Ｗ相接点部７ｗの他方の固定接触子Ｃｓ２が接続線７ｄで負極側ラインＬｎに接続されている。

一方、交流電磁接触器７のコイルＬは、交流電磁接触器制御部１０によって通電制御される。この交流電磁接触器制御部１０は、所定電圧の交流又は直流の操作用電力が供給される電力ラインＬｗ１及びＬｗ２を備えており、一端が電力ラインＬｗ２に接続されたコイルＬの他端と、電力ラインＬｗ１との間に介挿された平滑用コンデンサ４の放電時に出力されるコンデンサの放電指令によってオン状態となるスイッチ部１１と、このスイッチ部１１と並列に接続されたスイッチ部１２とを備えている。

スイッチ部１２は、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃを監視する電圧監視部１３によってオン・オフ制御される。この電圧監視部１３は、スイッチ部１１がオン状態となったときに動作状態となり、検出した平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能な電圧Ｅ１を超えているときにスイッチ部１２をオン状態に制御し、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが遮断可能な電圧Ｅ１以下であるときに、スイッチ部１２をオフ状態に制御する。

ここで、前述したスイッチ３を構成する直流電磁接触器は、遮断可能な電圧及び電流の範囲が、図２に示すように、電圧の範囲が０〜５５０Ｖであり、電流の範囲が０〜１３０Ａである。これに対して、交流電磁接触器７は、図２に示すように、電圧の範囲が０〜２２０Ｖであり、電流の範囲が０〜１３０Ａである。
また、正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎには負荷としての直流電力を交流電力に電力変換するインバータ回路８が接続され、このインバータ回路８から出力される交流電力が三相電動モータ９に供給されている。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、平滑用コンデンサ４が放電状態にあり、スイッチ３がオフ状態にあって、直流出力回路１から直流電力が出力されておらず、平滑用コンデンサ４が放電状態にある出力停止状態にあるものとする。
この出力停止状態では、電磁接触器制御部１０で、スイッチ部１１がオフ状態であるとともに、電圧監視部１３が動作停止状態にあり、スイッチ部１２がオフ状態となっている。

このため、交流電磁接触器７のコイルＬが非通電状態となり、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接点ｔｍが固定接点ｔｓ１，ｔｓ２より離間して、交流電磁接触器７が図１に示すように開成状態となっている。
この出力停止状態から直流出力状態とするには、スイッチ３をオン状態とすることにより、直流電源２の直流電力が平滑用コンデンサ４に供給されて、この平滑用コンデンサ４を充電する。このため、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが図３（ａ）に示すように、急峻に増加して、直流電源２の電源電圧Ｅに達する。

この状態では、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが負荷としてのインバータ回路８に供給されることにより、このインバータ回路８で、直流電力が交流電力に電力変換されて三相電動モータ９に供給され、これにより三相電動モータが回転駆動される。
その後、直流出力回路１からの直流出力を停止させるには、時点ｔ１でスイッチ３をオフ状態とすることにより、直流電源２から平滑用コンデンサ４及び負荷としてインバータ回路８への電力供給を遮断する。

この状態では、図１に示すように、スイッチ部１１がオフ状態であり、電圧監視部１３が動作停止状態にあって、スイッチ部１２もオフ状態であり、交流電磁接触器７のコイルＬが通電状態となり、これによって各接点部７ｕ〜７ｗの可動接点部ｔｍが固定接触子Ｃｓ１，ｔｓ２間に接触して、交流電磁接触器７が開成状態となっている。
したがって、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃは、図３（ａ）に示すように、直流電源２の電源電圧Ｅを保持している。

この出力停止状態で、平滑用コンデンサ４を放電させるには、電磁接触器制御部１０のスイッチ部１１に時点ｔ２で図３（ｂ）に示すコンデンサ放電指令を与えてオン状態に切り換える。これにより、電圧監視部１３が動作状態となり、この状態では、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１より高い電源電圧Ｅを保持しているので、スイッチ部１２をオン状態に制御する。

したがって、スイッチ部１１がオン状態となったときに交流電磁接触器７のコイルＬが通電状態となり、これによって交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２に接触して、交流電磁接触器７が閉成状態となる。このため、平滑用コンデンサ４の正極側が放電用抵抗６、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗを通って平滑用コンデンサ４の負極側に至る放電路が形成されて、下記（１）式で表されるように平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが非線型特性で低下する。

ここで、Ｅは電源電圧、Ｒは放電用抵抗６の抵抗値、Ｃは平滑用コンデンサの静電容量、ｔは経過時間である。
このとき、交流電磁接触器７が閉成状態となっても、端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１より高いので、電圧監視部１３によってスイッチ部１２がオン状態に制御される。
そして、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１に以下となると、電圧監視部１３によってスイッチ部１２がオフ状態に制御される。このとき、コンデンサ放電指令によってスイッチ部１１が図３（ｂ）で実線図示のようにオン状態を長く継続していると、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃは零まで低下する。

ところが、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１まで低下する前に、スイッチ部１１がオフ状態に操作されると、このスイッチ部１１を通じての交流電磁接触器７のコイルＬへの通電路は遮断されるが、電圧監視部１３では、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１より高いので、スイッチ部１２がオン状態を継続しており、交流電磁接触器７の開成状態への移行が阻止されてインターロック状態となる。

その後、平滑用コンデンサ４の放電が進んで、端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下に低下すると、これが電圧監視部１３で検出されて、この電圧監視部１３によってスイッチ部１２がオフ状態に制御される。
このため、交流電磁接触器７のコイルＬへの通電が遮断され、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２から離間して電流遮断状態となり、交流電磁接触器７が開成状態となる。このため、平滑用コンデンサ４の放電路が開放される。この状態で、スイッチ３をオン状態とすることにより、直流出力状態に復帰する。

また、コンデンサ放電用指令を、図３（ｂ）で鎖線図示のように、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下となっている時点ｔ３でオフ状態としてスイッチ部１１をオフ状態とするとともに、スイッチ３をオン状態とすると、この場合には、電圧監視部１３によってスイッチ部１２がオフ状態とされているので、交流電磁接触器７のコイルＬへの通電が直ちに遮断され、これに応じて交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２から離間し、交流電磁接触器７が直ちに開成状態となる。

このように、上記第１の実施形態によると、スイッチ３をオン状態からオフ状態として、直流出力回路１の直流電力の出力を停止する場合に、コンデンサ放電指令によって電磁接触器制御部１０のスイッチ部１１をオン状態とすると、交流電磁接触器７が閉成状態となり、平滑用コンデンサ４の放電を開始する。
このとき、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１より高い状態では、電磁接触器制御部１０の電圧監視部１３によって、スイッチ部１２がオン状態に制御されてインターロック状態となる。

このインターロック状態では、コンデンサ放電指令を取り消してスイッチ部１１をオフ状態としてもスイッチ部１２によって交流電磁接触器７の閉成状態を継続することができる。このため、交流電磁接触器７が遮断可能電圧Ｅ１より高い電圧が印加されている状態で遮断動作されることを確実に回避することができる。したがって、安価で小形な交流電磁接触器７を放電回路のスイッチとして使用した場合でも、何ら問題なく遮断動作を行うことができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図４について説明する。
この第２の実施形態では、交流電磁接触器のインターロック状態を電圧監視部で制御する場合に代えてタイマで制御するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図４に示すように、前述した第１の実施形態の図１の構成において、電磁接触器制御部１０のスイッチ部１１及び１２が省略され、これらに代えて、動作電源ラインＬｗ１及びＬｗ２間に、交流電磁接触器７のコイルＬとタイマ２１の限時復帰ａ接点２２との直列回路が介挿されているとともに、コンデンサ放電指令によってオン・オフされるスイッチ部１１とタイマ２１との直列回路が介挿されている。そして、スイッチ部１１と並列にタイマ２１の自己保持接点２３が接続されている。

ここで、タイマ２１のタイムアップ時間は、前述したように、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃは前記（１）式によって変化し、電源電圧Ｅ、放電用抵抗６の抵抗値Ｒ、平滑用コンデンサ４の静電容量Ｃが一定であることから、前記（１）式の端子間電圧Ｖｃを遮断可能電圧Ｅ１に置換して、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下に低下するまでの時間ｔを算出し、算出した時間ｔに余裕時間Δｔを加算した時間ｔ＋Δｔに設定されている。

その他の構成は、図１と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第２の実施形態によると、直流出力回路１がスイッチ３をオン状態として、直流電力を負荷となるインバータ回路に出力している直流電力出力状態では、前述した第１の実施形態と同様に、コンデンサ放電指令がオフ状態であり、タイマ２１もオフ状態を維持している。

この直流出力状態から、直流出力回路１を出力停止状態とするために、スイッチ３をオフ状態とした後に、コンデンサ放電指令をオン状態として、電磁接触器制御部１０のスイッチ部１１がオン状態となることにより、タイマ２１に動作電力が供給されて、計時動作を開始する。これと同時にタイマ２１の限時復帰ａ接点２２がオン状態となり、これによって交流電磁接触器７のコイルＬに通電されて、交流電磁接触７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２に接触して閉成状態となり、平滑用コンデンサ４の放電路が形成される。

このとき、タイマ２１の自己保持接点２３がオン状態となるので、インターロック状態となる。
そして、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが放電により直流電源電圧から減少して、交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下となる所定時間ｔが経過し、これに余裕時間Δｔを加算した時間が経過して、タイマ２１がタイムアップすると、自己保持接点２３がオフ状態となる。
このとき、コンデンサ放電指令オン状態を継続していてスイッチ部１１がオン状態であるときには、タイマ２１に動作電力が供給されていることから、限時復帰ａ接点２２はオン状態を継続し、交流電磁接触器７のコイルＬへの通電を継続し、交流電磁接触器７を閉成状態に維持し、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが零となるまで放電される。

しかしながら、平滑用コンデンサ４の端子間電圧が交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１より高くタイマ２１がタイムアップする前に、スイッチ部１１がオフ状態となると、この場合には、タイマ２１がタイムアップしていないので、自己保持接点２３がオン状態を継続し、タイマ２１への動作電源の供給状態が継続し、限時復帰ａ接点２２がオン状態を継続することから交流電磁接触器７のコイルＬへの通電が継続される。このため、交流電磁接触器７は閉成状態を維持し、遮断可能電圧Ｅ１を超える電圧が印加されている状態で、遮断動作となることが確実に防止されるインターロック状態となる。

この上記第２の実施形態においても、スイッチ部１１がオン状態となったときに、タイマ２１が動作状態となって交流電磁接触器７のコイルＬへの通電が開始されて、交流電磁接触器７が閉成状態となり、平滑用コンデンサ４の放電路が形成されるが、平滑用コンデンサ４の端子間電圧が交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下に低下するまでの間はタイマ２１がタイムアップすることはなく、交流電磁接触器７のコイルＬの通電状態が継続され、タイマ２１がタイムアップしたときに限時ａ接点２２が開いて交流電磁接触器７のコイルＬへの通電が遮断される。このため、交流電磁接触器７にその遮断可能電圧Ｅ１を超える電圧が印加されている状態で、交流電磁接触器７が開状態となることを確実に防止することができる。したがって、安価で且つ小形な交流電磁接触器７を使用してコンデンサ放電回路を構成することができ、このコンデンサ放電回路を安価で且つ小形な構成とすることができる。

次に、本発明の第３の実施形態を図５について説明する。
この第３の実施形態では、前述した第１の実施形態における交流電磁接触器７の接点部７ｕ〜７ｗをｂ接点構造としたものである。
すなわち、第３の実施形態では、図５に示すように、前述した第１の実施形態における交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗがｂ接点構造とされているとともに、電磁接触器制御部１０でスイッチ部１２がｂ接点構造とされてスイッチ部１１と直列に接続され、さらに交流電磁接触器７のコイルＬと直列に電磁リレー３１が介挿され、この電磁リレー３１のリレー接点３２がスイッチ部１２と並列に接続されていることを除いては図１と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第３の実施形態によると、スイッチ３がオフ状態となって直流出力回路１が出力停止状態を継続している場合には、コンデンサ充電指令がオフ状態でスイッチ部１１がオフ状態とされているので、スイッチ部１２の状態にかかわらず交流電磁接触器７のコイルＬの通電が遮断されている。このため、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２に接触して平滑用コンデンサ４の放電路が形成され、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが零に放電されている。この状態では、電圧監視部１３で検出する平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下であるので、スイッチ部１２をオン状態に制御している。

この直流出力回路１の出力停止状態からスイッチ部１１に対してコンデンサ充電指令を与えてこのスイッチ部１１をオン状態とすると、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下であり、電圧監視部１３によってスイッチ部１２がオン状態に制御されているので、交流電磁接触器７のコイルＬが通電状態となり、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子ｔｍが固定接触子ｔｓ１，ｔｓ２から離間して交流電磁接触器７が開成状態となる。これによって、平滑用コンデンサ４の放電路が開放されて平滑用コンデンサ４が充電可能な状態となる。

このように、交流電磁接触器７のコイルＬが通電状態となると、これに直列に接続された電磁リレー３１が付勢状態となり、その自己保持接点３２がオン状態となり、自己保持状態となり、スイッチ部１１がオフ状態となるまで、交流電磁接触器７のコイルＬの通電状態が確保され、交流電磁接触器７が開成状態に維持される。
その後、スイッチ３をオン状態とすることにより、直流電源２の直流電力が平滑用コンデンサ４に供給されるので、この平滑用コンデンサ４が充電される。この平滑用コンデンサ４の充電が完了すると、その端子間電圧Ｖｃが直流電源２の電源電圧Ｅと等しくなり、これがインバータ回路８に供給されるので、このインバータ回路８で直流電力を交流電力に電力変換して三相電動モータ９に供給し、この三相電動モータ９が回転駆動される。

この直流電力出力状態で、インバータ回路８の動作を停止させるとともにスイッチ３をオフ状態とすることにより、三相電動モータの駆動を停止する直流電力出力停止状態とすることができる。この直流電力出力停止状態で、平滑用コンデンサ４を放電するには、コンデンサ充電指令をオフとしてスイッチ部１１をオフ状態とする。このように、スイッチ部１１がオフ状態となることにより、交流電磁接触器７のコイルＬ及び電磁リレー３１が非通電状態となり、電磁リレー３１の自己保持接点３２がオフ状態となる。

このため、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２に接触して、交流電磁接触器７が閉成状態となり、平滑用コンデンサ４の放電路が形成されて、平滑用コンデンサ４の蓄積エネルギが放電用抵抗６で消費されて放電される。
このとき、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが電圧監視部１３で監視されており、端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１を超えているときには、スイッチ部１２がオフ状態となり、端子間電圧Ｖｃが遮断可能電圧Ｅ１以下であるときには、スイッチ部１２がオン状態となる。

したがって、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１を超えている状態で、再度コンデンサ充電指令をスイッチ部１１に与えて、これをオン状態とすると、スイッチ部１２がオフ状態であり、リレー接点３２もオフ状態であるので、交流電磁接触器７のコイルＬ及び電磁リレー３１が非通電状態となり、交流電磁接触器７は閉成状態を維持し、インターロック状態となる。

しかしながら、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下に低下すると、電圧監視部１３によってスイッチ部１２がオン状態に制御されることにより、交流電磁接触器７のコイルＬに通電されるとともに、電磁リレー３１にも通電されて、リレー接点３２が閉じてコイルＬへの通電状態が自己保持される。このため、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２から離間して、交流電磁接触器７が開成状態となり、平滑用コンデンサ４の放電路が開放される。

また、直流出力回路１が直流電力出力状態にあるときに、事故などで停電状態となると、電磁接触器制御部１０でも電力供給が停止されるので、交流電磁接触器７のコイルＬが非通電状態となり、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２に接触して、交流電磁接触器７が閉成状態となる。このため、平滑用コンデンサ４の放電路が自動的に形成されて、平滑用コンデンサ４に蓄積されている充電エネルギを放電用抵抗６で消費させ、平滑用コンデンサ４を放電させる。

その後、復電したときには、電圧監視部１３が動作状態となることから、停電直後で、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１より高いときには、スイッチ部１２がオフ状態に制御されるので、交流電磁接触器７のコイルＬは非通電状態を維持する。このため、平滑用コンデンサ４の放電状態が継続され、交流電磁接触器７は自己の遮断可能電圧Ｅ１より高い電圧が印加された状態で開成されることを確実に防止することができる。

その後、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下となると、電圧監視部１３によってスイッチ部１２がオン状態に制御されることにより、交流電磁接触器７のコイルＬに通電されるとともに、電磁リレー３１に通電されて、リレー接点３２が閉じてコイルＬの通電状態が保持されるとともに、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２から離間して電流遮断状態となり、交流電磁接触器７が開成状態に復帰し、平滑用コンデンサ４の放電路が開放され、平滑用コンデンサ４に直流電源２の直流電力が供給されることにより充電状態となる。

一方、停電状態がしばらく継続して、平滑用コンデンサ４の放電が進み、その端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下となっている状態で、復電した場合には、電圧監視部１３が動作状態に復帰したときに、スイッチ部１２をオン状態に制御するので、交流電磁接触器７のコイルＬ及び電磁リレー３１に直ちに通電される。このため、交流電磁接触器７が開成状態となり、平滑用コンデンサ４の放電路が直ちに開放される。

この第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様に、直流出力回路１で負荷としてのインバータ回路８に直流電力を供給している状態で、スイッチ３をオフ状態としてから、平滑用コンデンサ４を放電させるために、電磁接触器制御部１０のスイッチ部１１をオフ状態とした場合には、交流電磁接触器７が直ちに閉成状態に移行して、平滑用コンデンサ４の放電路が形成される。

その後に、スイッチ部１１をオン状態に復帰させた場合には、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧Ｅ１以下となったときに、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２から離間して電流遮断状態となるので、安価で小形な交流電磁接触器７を使用して、平滑用コンデンサ４の放電回路を構成することができる。

しかも、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗをｂ接点構成としているので、事故等で停電状態となったときに、交流電磁接触器７を直ちに閉成状態として平滑用コンデンサ４の放電路を自動的に形成することができ、保守作業者の安全を確保することができる。その後、復電した場合には、交流電磁接触器の遮断可能電圧以下になってから交流電磁接触器７が開状態となるので、交流電磁接触器７に高い交流電圧が印加されている状態で遮断状態となることを確実に防止することができる。

次に、本発明の第４の実施形態を図６について説明する。
この第４の実施形態では、前述した第２の実施形態において、交流電磁接触器の各接点部をｂ接点構成としたものである。
すなわち、第４の実施形態では、図６に示すように、前述した図４の構成において、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗがｂ接点構成とされているとともに、電磁接触器制御部１０のスイッチ部１２がコンデンサ充電指令によってオン動作されることを除いては図４と同様の構成を有し、図４との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第４の実施形態によると、上述した第３の実施形態と同様に、スイッチ３をオン状態として、直流出力回路１で直流電源２の直流電力をインバータ回路に出力している状態で、事故などの何らかの原因で停電状態となると、交流電磁接触器７のコイルＬに供給されている作動電力が遮断されることにより、交流電磁接触器７の各接点部７ｕ〜７ｗの可動接触子Ｃｍが固定接触子Ｃｓ１，Ｃｓ２に接触して、交流電磁接触器７が閉成状態となる。このため、平滑用コンデンサ４の放電路が自動的に形成されることになり、平滑用コンデンサ４が放電される。

この停電状態がしばらく継続する場合には、平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが零まで低下する。
そして、停電状態から復電すると、タイマ２１に動作電源が投入されるので、タイマ２１のコイルに通電開始された時点から自己保持接点２３が閉じ、タイマ２１がタイムアップした時点で限時ａ接点２２が閉じて交流電磁接触器７のコイルＬに通電される。このため、復電時に平滑用コンデンサ４の端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧より高い場合であっても、タイマ２１がタイムアップするまで交流電磁接触器７が閉状態を維持して平滑用コンデンサＣを放電させて、その端子間電圧Ｖｃが交流電磁接触器７の遮断可能電圧より低下してから交流電磁接触器７が開かれる。

このように、上記第４の実施形態でも、前述した第３の実施形態と同様に、事故等で停電状態となったときに、交流電磁接触器７を直ちに閉成状態として平滑用コンデンサ４の放電路を自動的に形成することができ、保守作業者の安全を確保することができる。その後、復電した場合には、交流電磁接触器の遮断可能電圧以下になってから交流電磁接触器７が開状態となるので、交流電磁接触器７に高い交流電圧が印加されている状態で遮断状態となることを確実に防止することができる。

なお、上記実施形態においては、直流源として直流電源２を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、直流電源２として低い電圧の直流電源を適用し、この直流電源の直流電力をチョッパ回路で昇圧するようにしてもよく、さらには交流電力を直流電力に電力変換するコンバータ回路を適用するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、負荷としてインバータ回路を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、直流電力を必要とする任意の負荷を適用することができる。

１…直流出力回路、２…直流電源、３…スイッチ、４…平滑用コンデンサ、５…コンデンサ放電回路、６…放電用抵抗、７…交流電磁接触器、７ｕ…Ｕ相接点部、７ｖ…Ｖ相接点部、７ｗ…Ｗ相接点部、７ａ〜７ｄ…接続線、８…インバータ回路、９…三相電動モータ、１０…電磁接触器制御部、１１，１２…スイッチ部、１３…電圧監視部、２１…タイマ、２２…限時ａ接点、２３…自己保持接点、３１…電磁リレー

Claims (5)

1. 直流電源部に接続された正極側ライン及び負極側ライン間に平滑用コンデンサを接続し、前記正極ラインの前記直流電源部及び平滑用コンデンサ間にスイッチを介挿した直流出力回路のコンデンサ放電回路であって、
   前記正極側ライン及び負極側ライン間に、前記平滑用コンデンサと並列に、放電用抵抗と交流電磁接触器とを直列に接続し、該交流電磁接触器を、前記スイッチをオフ状態としたときに、前記交流電磁接触器をオン状態とし、前記平滑用コンデンサの端子間電圧が当該交流電磁接触器の遮断可能な電圧以下に低下したときにオフ状態に制御する電磁接触器制御部を備えたことを特徴とする直流出力回路のコンデンサ放電回路。
2. 前記交流電磁接触器は、三相交流のＵ相接点部、Ｖ相接点部及びＷ相接点部が直列に接続されて直列回路が形成され、該直列回路の一端が前記放電用抵抗に接続され、他端が負極側ラインに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の直流出力回路のコンデンサ放電回路。
3. 前記交流電磁接触器は、Ｕ相接点部、Ｖ相接点部及びＷ相接点部がそれぞれｂ接点で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の直流出力回路のコンデンサ放電回路。
4. 前記電磁接触器制御部は、前記平滑用コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部を備え、該電圧検出部で検出した端子間電圧が前記交流電磁接触器の遮断可能電圧以下になったときに当該交流電磁接触器をオフ状態に制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の直流出力回路のコンデンサ放電回路。
5. 前記電磁接触器制御部は、前記交流電磁接触器をオン状態とした時点からの前記平滑用コンデンサの放電時間を計測するタイマを備え、該タイマの計測時間が前記平滑用コンデンサの端子間電圧が前記交流電磁接触器の遮断可能電圧以下になる放電時間に達したときに当該交流電磁接触器をオフ状態に制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の直流出力回路のコンデンサ放電回路。

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