JPH0442889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、商用交流電源の通電時には非常灯や
誘導灯のような負荷を交流電源にて駆動すると共
に、充電式の電源への充電を行い、交流電源の停
電時には、充電式の電源にて負荷を駆動するよう
にした切替回路に関するものである。

（背景技術） 第５図は従来の非常灯切替回路を示す回路図で
ある。この回路においては、まず、交流通電時に
は、絶縁トランスT₁からの出力を電源として蓄
電池BTを充電すると共に、停電検知リレーのリ
レーコイルL₁を励磁する。このリレーの接点
SW₁，SW₂がNO側に切替わることによりランプ
FLは商用点灯し、また接点SW₃が開くことによ
つてインバータ回路INVは発振を停止している。
次に、停電時においては、リレーコイルL₁の駆
動電源がなくなるために、各接点はNC側に接続
される。接点SW₃がNC側となることにより、イ
ンバータ回路INVが発振を開始する。また接点
SW₁，SW₂がNC側となることにより、発振トラ
ンスT₂によつて昇圧されたインバータ回路INV
の高周波高電圧がランプFLに印加され、ランプ
FLは非常点灯する。

この従来例にあつては、ランプFLが非常点灯
し、蓄電池BTが完全放電した後に、交流電源
ACが復電した場合に、電池の交電電流が大幅に
増加するために、絶縁トランスT₁の出力電圧が
低くなる。第６図及び第７図はこのことを説明す
るための説明図である。第６図は絶縁トランス
T₁の出力電圧V_Tと負荷電流I_Tとの関係を示す図
であり、負荷電流I_Tが増加すると、出力電圧V_Tが
低下することを示している。第７図は完全放電し
た蓄電池BTを充電する際における蓄電池BTの
充電電流Ibと電池電圧Vbの変化を示す図であり、
充電初期においては電池電圧Vbが低く、充電電
流Ibが大きいことが分かる。このように、充電初
期において、電池電圧が低い場合（０を含む）に
は、交流電源ACが復電しても、絶縁トランスT₁
の出力電圧が低いために、停電検知リレーのリレ
ーコイルL₁に印加される電圧は、リレーの感動
電圧以下となり、蓄電池BTの電池電圧が回復す
るまでの間は、ランプFLは商用点灯しないとい
う不都合が生じる。

これを回避するためには、電池電圧の低下時で
も、リレーコイルL₁の印加電圧がリレーの感動
電圧以下となるように、絶縁トランスT₁の出力
電圧を上げれば良いが、トランスの出力電圧を上
げると、トランスが大形になるという問題があ
り、また、充電電流制限用の抵抗器R₁の抵抗値
を大きくする必要があり、余分な電力を消費する
という問題も生じる。

一方、これらの問題点を解決するために、第８
図の回路に示されるように、AC駆動タイプのリ
レーを用いてそのリレーコイルL₁′を交流電源ラ
インに接続することが考えられるが、この場合に
は、交流電源ラインに様々なサージ電圧が印加さ
れることがあるので、このサージ電圧により接点
−コイル間の絶縁破壊を生じる可能性があり、最
悪の場合には、電源短絡するという問題もある。
したがつて、リレーコイルは絶縁トランスの２次
側に設ける方が良い。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、交流電源の復
電時には、充電式の電源の電圧には関係なく、速
やかに負荷を交流電源にて駆動できるようにした
切替回路を提供するにある。

（発明の開示） 本発明に係る切替回路を図示実施例について説
明すると、第１図乃至第４図に示されるように、
交流電源ACに接続された絶縁トランスT₁と、絶
縁トランスT₁の出力側に接続され、通電時には
交流電源ACにてランプFLを駆動し、非通電時に
は蓄電池BTにてランプFLを駆動するようにラン
プFLの駆動用電源を切り替えるリレー回路１と、
交流電源ACの投入によるリレー回路１への通電
開始から少なくとも前記切替動作が終了するまで
の所定時間以上開放されるスイツチ要素２と、ス
イツチ要素２を介して絶縁トランスT₁の出力側
に前記リレー回路１と並列的に接続され、前記蓄
電池BTを充電する充電回路３とを有するもので
ある。

本発明にあつては、このように、交流電源AC
の投入によるリレー回路１への通電開始からリレ
ー回路１の切替動作が終了するまでの所定時間開
放されるスイツチ要素２を介して、前記蓄電池
BTの充電回路３を前記リレー回路１と並列的に
接続するようにしたので、交流電源ACの投入時
においては、蓄電池BTの電池電圧とは関係なく
リレー回路１への初期印加電圧を高くすることが
でき、したがつて、リレー回路１を確実に切替動
作せしめてランプFLのような負荷を速やかに交
流駆動せしめることができるものである。また、
リレー回路１の切替動作完了後にスイツチ要素２
が閉成されて蓄電池BTへの充電が開始される
と、絶縁トランスT₁の負荷電流増加によりリレ
ー回路１への印加電圧が低下するが、印加電圧が
保持電圧以上であればリレー回路１は切替わつた
ままの状態を保持することができ、かえつて印加
電圧の低下によつてリレー回路１の消費電流を低
減させることができるものである。

実施例 １ 以下、本発明の好ましい実施例を添付図面と共
に説明する。第１図は本発明の一実施例に係る切
替回路の回路図であり、第２図はその動作説明図
である。交流電源ACの電源電圧は、絶縁トラン
スT₁の１次側に印加されている。絶縁トランス
T₁の２次側には、商用電源電圧を降圧した交流
電圧が生じる。この交流電圧はダイオードブリツ
ジDBにて全波整流され、コンデンサC₁に充電さ
れる。コンデンサC₁の充電電圧は、逆流阻止用
のダイオードD₁と、限流用の抵抗器R₁、及び、
充電開始制御用のトランジスタQ₂のコレクタ・
エミツタ間を介して蓄電池BTに供給されるもの
である。蓄電池BTと、ダイオードブリツジDB、
コンデンサC₁、ダイオードD₁及び抵抗器R₁は、
前述の充電回路３を構成している。

交流電源ACの通電時には、コンデンサC₁の充
電電圧が、逆流阻止用のダイオードD₂を介して
ICチツプICに供給される。ここで、ICチツプIC
はNOT回路Ａ、NAND回路Ｂ、NOT回路Ｃ及
びNOT回路Ｄを１パツケージ内に含むICチツプ
である。交流電源ACの停電時には、ICチツプIC
の電源端子とアース端子には、逆流阻止用のダイ
オードD₃，D₄を介して、蓄電池BTの充電電圧が
印加される。第２図ａはICチツプICの電源端子
とアース端子との間に印加されるIC駆動用電圧
V_ICを示している。

コンデンサC₁の両端には、コンデンサC₁の電
荷放電用の抵抗器R₂が並列接続されている。今、
交流電源ACが通電されているものとすると、コ
ンデンサC₁の端子電圧V_C1（第２図ｂ）はＨレベ
ルとなるので、NOT回路Ａの出力V_A（第２図ｃ）
はＬレベルとなり、また、NOT回路Ｄの出力V_D
（第２図ｇ）はＨレベルとなる。NOT回路Ｄの出
力V_DがＨレベルとなることにより、トランジス
タQ₁には抵抗R₆を介してベース電流が流れ、リ
レードライブ用のトランジスタQ₁がオン状態と
なる。コンデンサC₁の充電電圧は、リレードラ
イブ用のトランジスタQ₁を介して停電検知リレ
ーのリレーコイルL₁に供給されている。リレー
コイルL₁の両端には、逆起電力防止用のダイオ
ードD₅が並列接続されている。トランジスタQ₁
がオンされることにより、リレーコイルL₁には
励磁電流が流れて、停電検知リレーの接点SW₁，
SW₂，SW₃はNO側（常開側）に切替わる。この
とき、ランプFLは商用点灯し、インバータ回路
INVは発振停止状態となつている。ここで、リ
レーコイルL₁と、そのリレー接点SW₁，SW₂，
SW₃、リレードライブ用トランジスタQ₁、ダイ
オードD₅、抵抗R₆及びNOT回路Ａ，Ｄ等は、前
述のリレー回路１を構成している。

ところで、NOT回路Ａの出力V_AがＬレベルと
なることによつて、NAND回路Ｂの出力V_B（第
２図ｄ）はＨレベルとなるから、コンデンサC₂
を介して、抵抗R₃の両端電圧V_CR（第２図ｅ）が
Ｈレベルとなる。このため、NOT回路Ｃの出力
V_C（第２図ｆ）はＬレベルとなり、トランジスタ
Q₂のベース電位は低くなり、トランジスタQ₂は
オフ状態となる。したがつて、交流電源ACが投
入されても、直ちに蓄電池BTへの充電が開始さ
れるわけではなく、これによつて、リレーコイル
L₁の初期印加電圧を高くすることができるもの
である。コンデンサC₂と抵抗R₃との時定数によ
り決まる所定の遅延時間の経過により、抵抗R₃
の両端電圧V_CRは低下し、この電圧がNOT回路
Ｃのスレシヨルド電圧よりも低くなつた時点で、
NOT回路Ｃの出力V_CはＨレベルに反転する。こ
れによつて、トランジスタQ₂には抵抗R₅を介し
てベース電流が流れ、トランジスタQ₂がオン状
態となる。このトランジスタQ₂と、前記NOT回
路Ａ，Ｃ、NAND回路Ｂ、抵抗R₃，R₄，R₅及び
コンデンサC₂により、前述のスイツチ要素２が
構成されている。

トランジスタQ₂がオン状態となることにより、
コンデンサC₁からダイオードD₁，抵抗R₁を介し
て蓄電池BTに充電電流が流れる。負荷電流が増
加することによつて、絶縁トランスT₁の出力電
圧は若干低下し、それに伴つて、コンデンサC₁
の両端電圧V_C1が低下し、リレーコイルL₁への印
加電圧も低下するが、停電検知リレーは既に感動
動作を終えているので、保持電圧のみを供給して
いれば良く、リーの保持には支障がない。なお、
NOT回路Ｃの出力V_CがＨレベルとなることによ
り、NAND回路Ｂの他方の入力もＨレベルとな
る。

次に、交流電源ACが停電すると、コンデンサ
C₁の充電電荷は抵抗R₂により放電されるから、
コンデンサC₁の両端電圧V_C1は急速に低下する。
このとき、ICチツプICには、蓄電池BTからダイ
オードD₃，D₄を介して駆動電圧V_ICが供給され
る。コンデンサC₁の両端電圧V_C1が低下すること
により、NOT回路Ａの出力V_AはＨレベルとな
る。したがつて、NAND回路Ｂの入力は共にＨ
レベルとなるので、その出力V_BはＬレベルとな
る。また、NOT回路Ａの出力V_AがＨレベルとな
ることにより、NOT回路Ｄの出力V_DはＬレベル
となり、トランジスタQ₁はオフ状態となる。こ
のとき、コンデンサC₁の電圧V_C1も低下している
ので、いずれにしても停電検知リレーコイルL₁
への励磁電流は遮断される。したがつて、停電検
知リレーの接点SW₁，SW₂，SW₃はNC側（常閉
側）に切替わるものであり、このとき、インバー
タ回路INVが動作し、ランプFLは非常点灯する
ものである。

このように、交流電源ACの投入時にのみ、所
定時間は充電開始制御用のトランジスタQ₂をオ
フさせて充電回路を開放状態とし、負荷電流を減
少させることにより絶縁トランスT₁の出力電圧
を高くして、リレーを確実に感動動作させた後
に、トランジスタQ₂をオンにして充電を開始す
るものである。なお、DC電圧でドライブされる
リレーの保持電圧は一般的に定格の約10％程度で
あり、一旦、リレーがオンすると、電圧がかなり
降下しても保持するようになつている。

次に、ランプFLの点灯回路について説明する。
交流電源ACが通電されているときには、上述の
ように、停電検知リレーの接点SW₁，SW₂はNO
側（常開側）に切替わつているので、蛍光灯のよ
うなランプFLのフイラメントの各一端は、限流
要素たる安定器L₂を介して交流電源ACに接続さ
れる。また、ランプFLのフイラメントの各他端
には、グローランプGLと雑音防止用のコンデン
サCaとが並列的に接続される。したがつて、ラ
ンプFLは通常の蛍光灯点灯回路と同様に始動点
灯されるものである。このとき、インバータ回路
INVは始動スイツチとなる接点SW₃がNO側（常
開側）に切替わつているので、発振停止状態とな
つている。

一方、交流電源ACが停電したときには、上述
のように、停電検知リレーの接点SW₃がNC側
（常閉側）に切替わつているので、バイアス抵抗
Ra，Rbを介してインバータ駆動用のトランジス
タQa，Qbにベースバイアス電流が流れる。トラ
ンジスタQa，Qbのベースは発振トランスT₂のベ
ース駆動巻線に接続され、またエミツタ・コレク
タ間は蓄電池BTの充電電圧がインダクタンスL₃
を介して発振トランスT₂の１次巻線に交互に逆
極性にて印加されるように接続されて、周知のプ
ツシユプル型のインバータ回路INVを構成して
いる。交流電源ACの停電時には、停電検知リレ
ーの接点SW₁，SW₂がNC側（常閉側）に切替わ
るので、ランプFLの両端には、コンデンサCb，
Ccを介して発振トランスT₂の２次巻線電圧が印
加される。また、一方の予熱用フイラメントに
は、発振トランスT₂の２次巻線の一部から予熱
電流が供給されている。これによつて、ランプ
FLはインバータ回路INVにより非常点灯される。

実施例 ２ 第３図は本発明の他の実施例の回路図であり、
第４図はその動作説明図である。前の実施例と同
一の要素には同一の符号を付して重複する説明は
省略する。本実施例にあつては、インバータ回路
INVの始動用のスイツチをトランジスタQ₃，Q₄
で構成し、交流電源ACが停電した場合に、イン
バータ回路INVの発振開始をリレーの復帰動作
よりも遅延させ、交流電源ACの復電時には、リ
レーの感動動作をインバータ回路INVの発振停
止よりも遅延させることにより、リレー接点の開
閉時において、接点にインバータ回路INVの高
周波高電圧が印加されることを防止し、接点寿命
を向上させた点が異なつている。本実施例におい
ても、前の実施例と同様に、交流電源ACの投入
時から所定の時間は、充電回路３を開放すること
により、絶縁トランスT₁の出力電圧を高めて、
リレーの感動動作を確実に行わせるようにしてい
る。

以下、第４図を参照しながら、第３図回路の動
作を説明する。交流電源ACが投入されると、コ
ンデンサC₁の端子電圧が上昇する。コンデンサ
C₁の端子電圧は、NOT回路Ｅ，Ｆよりなるバツ
フアに入力されており、コンデンサC₁の端子電
圧が上昇することにより、NOT回路Ｆの出力V_F
（第４図ｂ）は、Ｈレベルとなる。これによつて、
NOR回路Ｋの出力V_K（第４図ｈ）はＬレベルと
なり、トランジスタQ₃，Q₄がオフ状態となり、
まず、インバータ回路INVの発振が停止される。
これによつて、ランプFLの非常点灯は停止され、
次に商用点灯されるまでの間は、ランプFLの発
光が停止される。

また、NOT回路Ｆの出力V_FがＨレベルとなる
ことによつて、抵抗R₉とコンデンサC₃との直列
回路よりなる時定数回路の出力電圧V_CR1（第４図
ｄ）が徐々に上昇する。コンデンサC₃の端子電
圧V_CR1が、NOT回路Ｈのスレシヨルドレベルよ
りも高くなると、NOT回路Ｈの出力V_H（第４図
ｅ）はＬレベルとなり、NOR回路Ｊの一方の入
力はＬレベルとなる。このNOR回路Ｊの他方の
入力は、NOT回路Ｇの出力V_G（第４図Ｃ）がＬ
レベルであるので、Ｌレベルである。したがつ
て、NOR回路Ｊの出力V_J（第４図ｆ）がＨレベル
となつて、トランジスタQ₁がオンとなり、停電
検知リレーのリレーコイルL₁に励磁電流が流れ、
各リレー接点SW₁，SW₂がNO側（常開側）に切
替わる。これによつて、ランプFLは商用点灯さ
れる。

NOT回路Ｈの出力V_HがＨレベルからＬレベル
に切替わることにより、NOT回路Ｉの出力V₁
（第４図ｇ）はＬレベルからＨレベルに切替わる
から、コンデンサC₄を介して、NOT回路Ｌの入
力はＬレベルからＨレベルに切替わる。したがつ
て、前記停電検知リレーのリレーコイルL₁への
通電が開始された瞬間に、NOT回路Ｌの出力V_L
（第４図ｊ）は、ＨレベルからＬレベルに切替わ
り、トランジスタQ₂がオフとなる。このため、
蓄電池BTへの充電電流は遮断され、コンデンサ
C₁の端子電圧は上昇し、この高い電圧にてリレ
ーの感動動作が行なわれる。コンデンサC₄と抵
抗R₁₃よりなる時定数回路の出力電圧V_CR2（第４図
ｉ）は徐々に降下し、この電圧V_CR2がNOT回路
Ｌのスレシヨルドレベルよりも低くなると、
NOT回路Ｌの出力V_LはＬレベルからＨレベルに
切替わり、トランジスタQ₂がオンになる。これ
によつて、蓄電池BTへの充電が開始され、コン
デンサC₁の電圧は若干降下するが、リレーは既
に感動動作を終えているので、感動電圧よりも低
い保持電圧が供給されていれば良く、リレーの保
持動作に影響は生じない。

次に、交流電源ACが停電すると、コンデンサ
C₁の端子電圧が低下するので、NOT回路Ｆの出
力V_FがＬレベルになる。これによつて、NOT回
路Ｇの出力V_GがＬレベルからＨレベルになるの
で、NOR回路Ｊの出力V_JはＬレベルとなり、ト
ランジスタQ₁がオフされる。このとき、コンデ
ンサC₁の電圧も低下しているので、いずれにし
ても、停電検知リレーのリレーコイルL₁の励磁
は解除され、各接点SW₁，SW₂がNC側（常閉
側）に切替わり、ランプFLの商用点灯が停止さ
れる。この後、インバータ回路INVの発振動作
が開始されるまでの間、ランプFLは発光を停止
する。

NOT回路Ｆの出力がＬレベルとなることによ
り、コンデンサC₃の端子電圧V_CR1は徐々に低下
する。この電圧V_CR1がNOT回路Ｈのスレシヨル
ドレベルよりも低くなると、NOT回路Ｈの出力
V_HがＨレベルとなり、NOT回路Ｉの出力V₁がＬ
レベルとなる。したがつて、NOR回路Ｋの出力
V_KがＨレベルとなり、トランジスタQ₃，Q₄がオ
ンされるので、インバータ回路INVが発振動作
を開始する。これによつて、ランプFLはインバ
ータ回路INVからの高周波高電圧により非常点
灯するものである。なお、NOT回路Ｉの出力V₁
がＨレベルからＬレベルに切替わつても、NOT
回路Ｌの入力がＨレベルになることはないので、
NOT回路Ｌの出力V_LはＨレベルのままであり、
トランジスタQ₂はオン状態である。すなわち、
トランジスタQ₂は交流電源ACの投入後、停電検
知リレーが感動動作を行う期間中にのみ、オフさ
れるようになつている。

（発明の効果） 本発明にあつては、上述のように、交流電源の
投入によるリレー回路への通電開始からリレー回
路の切替動作が終了するまでの所定時間開放され
るスイツチ要素を介して、充電式の電源の充電回
路を絶縁トランスの出力側に、前記リレー回路と
並列的に接続するようにしたので、交流電源の投
入時においては、充電式の電源の電圧とは関係な
くリレー回路への初期印加電圧を高くすることが
でき、したがつて、リレー回路を確実に切替動作
せしめて負荷を速やかに交流駆動せしめることが
できるという効果がある。また、リレー回路の切
替動作完了後にスイツチ要素が閉成されて充電式
の電源への充電が開始されると、絶縁トランスの
負荷電流増加によりリレー回路への印加電圧が低
下するが、印加電圧が保持電圧以上であればリレ
ー回路は切替わつたままの状態を保持することが
でき、かえつて印加電圧の低下によつてリレー回
路の消費電流を低減させることができて、小形の
絶縁トランスを使用することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は
同上の動作説明図、第３図は本発明の他の実施例
の回路図、第４図は同上の動作説明図、第５図は
従来例の回路図、第６図及び第７図は同上の動作
説明図、第８図は他の従来例の回路図である。 ACは交流電源、T₁は絶縁トランス、FLはラ
ンプ、BTは蓄電池、１はリレー回路、２はスイ
ツチ要素、３は充電回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源に接続された絶縁トランスと、絶縁
   トランスの出力側に接続され、通電時には交流電
   源にて負荷を駆動し、非通電時には充電式の電源
   にて負荷を駆動するように負荷の駆動用電源を切
   り替えるリレー回路と、交流電源の投入によるリ
   レー回路への通電開始から少なくとも前記切替動
   作が終了するまでの所定時間以上開放されるスイ
   ツチ要素と、前記スイツチ要素を介して絶縁トラ
   ンスの出力側に前記リレー回路と並列的に接続さ
   れ、前記充電式の電源を充電する充電回路とを有
   して成ることを特徴とする切替回路。