(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
<第1実施形態の充放電回路1>
図1〜4には、本発明の第1実施形態に係る充放電回路1が示されている。
この充放電回路1は、入力電流Xを複数のコンデンサ2に充電し、これら複数のコンデンサ2から出力電流Yを放電する回路である。
【0019】
充放電回路1は、複数のコンデンサ2に電流を流し得る状態J1、J2を切替可能な切替スイッチ3と、複数のコンデンサ2からの放電を開始する放電スイッチ4を有している。
又、充放電回路1は、直列配線5や中間ダイオード6、アノード並列配線9A、カソード並列配線9K、並列用ダイオード10、タイマー部11、タイマー電源配線13、電源用ダイオード14などを有していても良い。
【0020】
<コンデンサ2>
図1〜3に示したように、コンデンサ2は、入力電流Xを充電し、出力電流Yを放電するものであり、チャージコンデンサ2であるとも言える。
コンデンサ2は複数あり、その個数は、2つや3つ、4つ以上など、複数であれば、何れの値でも良い。
【0021】
各コンデンサ2に対して、逆方向の電圧を加えた時に定電圧を発生するツェナーダイオードを並列に接続していても良い。
各コンデンサ2の静電容量は、何れの値でも良いが、例えば、公称値で2.2μFなどであっても良く、又、各コンデンサ2の静電容量が略同じ値でも良いが、異なる値でも構わない。
【0022】
各コンデンサ2の静電容量は、特に制限はないが、例えば、0.001μF以上10000.000μF以下であったり、好ましくは0.01μF以上5000.00μF以下、更に好ましくは0.1μF以上1000.00μF以下(100μFなど)でも良い。
更に、コンデンサ2における電極間には、比誘電率が1より大きい誘電体を挟んでいたり、比誘電率が1の状態(つまり、電極間が真空の状態)であるなど、何れの状態でも構わない。
尚、各コンデンサ2は、幾つかのコンデンサ部材が集まったものでも良い。
【0023】
<直列配線5、並列配線9A、9Kなど>
特に
図3に示したように、直列配線5は、複数のコンデンサ2が直列に接続された配線であり、この直列配線5は、隣接する2つのコンデンサ2の間それぞれに、アノードからカソードへの順方向を揃えた中間ダイオード6が配設されている。
尚、この中間ダイオード6は、中間ダイオード6だけで独立して1つの素子であるものでも良いが、後述する並列用ダイオード10と組み合わさったものが、1つの素子となったものでも構わない。
【0024】
アノード並列配線9Aは、上述した中間ダイオード6それぞれのアノード側と、そのアノード側に隣接するコンデンサとのアノード・コンデンサ間7Aそれぞれを、直列配線5の端に位置し且つ中間ダイオード6のカソード側のみに隣接するカソード端コンデンサ2Kにおける中間ダイオードとは反対側のカソード端外側電極8Kに接続した配線である。
又、カソード並列配線9Kは、中間ダイオード6のカソード側と当該カソード側に隣接するコンデンサとのカソード・コンデンサ間7Kそれぞれを、直列配線5の端に位置し且つ中間ダイオード6のアノード側のみに隣接するアノード端コンデンサ2Aにおける中間ダイオードとは反対側のアノード端外側電極8Aに接続した配線である。
【0025】
これら2つの並列配線9A、9Kのうち一方に、切替スイッチ3が配設され、他方に並列用ダイオード10が配設されている。
つまり、<1>アノード並列配線9Aに切替スイッチ3が配設され、カソード並列配線9Kにカソード・コンデンサ間7Kからアノード端外側電極8Aに向かって順方向に並列用ダイオード10が配設されている場合、<2>カソード並列配線9Kに切替スイッチ3が配設され、アノード並列配線9Aにカソード端外側電極8Kからアノード・コンデンサ間7Aに向かって順方向に並列用ダイオード10が配設されている場合、又は、<3>アノード並列配線9A及びカソード並列配線9Kに切替スイッチ3が配設されている場合の3つが存在することとなる。
【0026】
上述した<1>〜<3>のうち、特に<1>、<2>の場合について、コンデンサ2が3つ以上であって各並列配線9A、9Kが2つ以上あるケースを、更に詳解する。
1つの充放電回路1において、あるアノード並列配線9A−1には切替スイッチ3が配設され、このアノード並列配線9A−1に隣接した中間ダイオード6−1を挟みその反対側にあるカソード並列配線9K−1には並列用ダイオード10が配設されると同時に、また別のアノード並列配線9A−2には逆に並列用ダイオード10が配設され、そのアノード並列配線9A−2に隣接した中間ダイオード6−2を挟みその反対側にあるカソード並列配線9K−2には切替スイッチ3が配設されていても、上述の<1>、<2>の場合に含まれる。
【0027】
以下同様に、更に別のアノード並列配線9A−3には切替スイッチ3が配設され、その反対側にあるカソード並列配線9K−3には並列用ダイオード10が配設されている等、各アノード並列配線9A−3、カソード並列配線9Kの組ごとに、上述の<1>、<2>が混在していても良い。
【0028】
ここまで述べた直列配線5・並列配線9A、9Kとなった複数のコンデンサ2は、その充電時に後述する切替スイッチ3により直列電流状態J1とされ、その放電前に切替スイッチ3により並列電流状態J2とされ、並列電流状態J2とされた後に、放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始しても良い。
このような順序で充電・放電した場合には、直列に複数のコンデンサ2を所定の電圧で充電した後、その所定の電圧より低い電圧で並列に複数のコンデンサ2から放電することとなり、入力電流Xが充放電回路1を経ることで、その電圧を高圧→低圧に降圧した出力電流Yを放電することとなる。
【0029】
一方、ここまで述べた複数のコンデンサ2が、その充電時に後述する切替スイッチ3により並列電流状態J2とされ、その放電前に切替スイッチ3により直列電流状態J1とされ、直列電流状態J1とされた後に、放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始しても良い。
このような順序で充電・放電した場合には、並列に複数のコンデンサ2を所定の電圧で充電した後、その所定の電圧より高い電圧で直列に複数のコンデンサ2から放電することとなり、入力電流Xが充放電回路1を経ることで、その電圧を低圧→高圧に昇圧した出力電流Yを放電することとなる。
以下、複数のコンデンサ2が、充電時に直列電流状態J1で、放電時に並列電流状態J2となる(高圧→低圧となる)場合について、主に述べる。
【0030】
<切替スイッチ3>
図1〜3に示したように、切替スイッチ3は、上述した直列電流状態J1と並列電流状態J2とに切替可能なスイッチである。
切替スイッチ3は、状態J1、J2を切替可能であれば、何れの構成でも良いが、例えば、並列配線9A、9Kを開閉する(ON(並列配線9A、9Kを導通させる)/OFF(並列配線9A、9Kを非導通とする))MOSFETなどのトランジスタ部材であったり、手動等にて並列配線9A、9Kを開閉する開閉器であっても良い。
【0031】
以下、切替スイッチ3は主にMOSFETであるとして述べる。
切替スイッチ(切替MOSFET)3は、その構成に特に限定はないが、例えば、NチャンネルMOSFETや、PチャンネルMOSFET等であっても良く、アノード並列配線9A、及び/又は、カソード並列配線9Kに配設されていても構わない。
切替MOSFET3がアノード並列配線9Aに配設されている場合には、例えば、そのゲート(G)が後述するタイマー部11からの切替信号K1の切替出力端子15に接続され、そのドレイン(D)が上述したアノード・コンデンサ間7Aに接続され、そのソース(S)が上述したカソード端コンデンサ2Kのカソード端外側電極8Kに接続されていても良い。
【0032】
一方、切替MOSFET3がカソード並列配線9Kに配設されている場合には、例えば、そのゲート(G)が後述するタイマー部11からの切替信号K1の切替出力端子15に接続されている点は同様であるが、そのドレイン(D)は上述したカソード・コンデンサ間7Kに接続され、そのソース(S)は上述したアノード端コンデンサ2Aのアノード端外側電極8Aに接続されていても良い。
切替スイッチ3は、アノード並列配線9A、及び/又は、カソード並列配線9Kに複数配設されている場合には、全ての切替スイッチ3が同時に切り替えを行う構成(そのゲート(G)が、同一のタイマー部11からの切替信号K1の切替出力端子15に接続されている構成など)であっても良いが、各切替スイッチ3によって状態J1、J2の切替に時間差があっても良い。
【0033】
<直列電流状態J1、並列電流状態J2など>
図1〜4(特に、
図2)に示したように、直列電流状態J1は、複数のコンデンサ2に電流を直列に流し得る状態であり、並列電流状態J2は、複数のコンデンサ2に電流を並列に流し得る状態である。
直列電流状態J1と並列電流状態J2は、上述した切替スイッチ3によって直列電流状態J1→並列電流状態J2や、その逆に、並列電流状態J2→直列電流状態J1に切り替えられる。
【0034】
これらの電流状態J1、J2について詳解すれば、並列配線9A、9Kにおける切替スイッチ3がOFFである(並列配線9A、9Kを導通しない)時には、各コンデンサ2は、直列配線5で接続されるのみであるため、必ず電流は、複数のコンデンサ2を直列にしか流れえない。
よって、切替スイッチ3がOFFである時には、直列電流状態J1であると言える。
【0035】
一方、切替スイッチ3がONである(並列配線9A、9Kを導通する)時には、各コンデンサ2は、直列配線5だけでなく、並列配線9A、9Kによっても接続されているため、電流は、複数のコンデンサ2を直列にだけでなく、並列にも流れ得る。
従って、切替スイッチ3がONである時には、直列電流状態J1であると同時に並列電流状態J2であって、このような状態は直並列電流状態J3とも言える。
【0036】
尚、この直並列電流状態J3は、後述する放電スイッチ4がONとなることで、複数のコンデンサ2には、電流が並列にしか流れない状態となるため、切替スイッチ3は、複数のコンデンサ2に電流を並列に流し得る並列電流状態J2に、切替可能であると言える。
このように、実際にコンデンサ2に流れる電流を左右する放電スイッチ4について、以下に述べる。
【0037】
<放電スイッチ4>
図1〜4に示したように、放電スイッチ4は、複数のコンデンサ2からの出力電流Yの放電を開始するスイッチである。
放電スイッチ4も、複数のコンデンサ2からの放電を開始し、且つ、切替スイッチ3とは別に(切替スイッチ3とは別の位置に)配設されていれば良く、例えば、出力電流Yを放電させる配線(出力配線)Y’を開閉する(ON(出力配線Y’を導通させる)/OFF(出力配線Y’を非導通とする))MOSFETなどのトランジスタ部材であったり、手動等にて出力配線Y’を開閉する開閉器であっても良い。
【0038】
以下、放電スイッチ4は、主に出力配線Y’に配設されたMOSFETであるとして述べる。
放電スイッチ(放電MOSFET)4の配設位置について詳解すれば、出力電流Yを放電する出力配線Y’において、例えば、出力電流Yが供給される負荷(後述の発光部22など)より低い電位の側(例えば、GND側など)でON/OFFする(ローサイドスイッチの)場合でも良く、このとき、NチャンネルMOSFETを放電スイッチ4等としても構わない。
【0039】
このNチャンネルMOSFET等の放電スイッチ4は、例えば、そのゲート(G)が所定の素子を介して後述するタイマー部11からの放電信号K2の放電出力端子16に接続され、そのドレイン(D)が負荷(発光部22)等に接続され、そのソース(S)が充放電回路1におけるGND(充放電回路1における低電位側の出力配線Y’)に接続されていても良い。
尚、このGNDは、上述したカソード端コンデンサ2Kのカソード端外側電極8Kに接続されることとなる。
【0040】
その他、放電スイッチ4の配設位置としては、出力配線Y’において、例えば、負荷(発光部22など)より高い電位の側でON/OFFする(ハイサイドスイッチの)場合でも良く、このとき、PチャンネルMOSFETを放電スイッチ4等としても構わない。
このPチャンネルMOSFET等の放電スイッチ4は、例えば、そのゲート(G)は、ローサイドスイッチの場合と同様に、所定の素子を介して後述するタイマー部11からの放電信号K2の放電出力端子16に接続されるが、そのドレイン(D)は負荷(発光部22)等に接続され、そのソース(S)が上述したアノード端コンデンサ2Aのアノード端外側電極8Aに接続されていても良い。
尚、このアノード端外側電極8Aは、充放電回路1における高電位側の出力配線Y’となる。
【0041】
<タイマー部11、電源端子12、タイマー電源配線13、電源用ダイオード14など>
図1、4に示したように、タイマー部11は、上述した切替スイッチ3による切替と放電スイッチ4による放電開始を周期的に行うものである。
タイマー部11は、切替スイッチ3による切替と放電スイッチ4による放電開始を周期的に行うのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、電源端子(
図1中のVDD端子)12や、上述した切替信号K1の切替出力端子(
図1中のWAKE端子)15、放電信号K2の放電出力端子(
図1中のTCAL端子)16、そして、負荷(後述する発光部22など)への放電を停止させる停止信号K3を入力する停止入力端子(
図1中のDONE端子)17、切替スイッチ3による切替と放電スイッチ4による放電開始の周期(放電周期)Tを設定する周期設定端子(
図1中のD0、D1、D2端子)18などを有していても良い。
【0042】
タイマー電源配線13は、上述したタイマー部11の電源端子12を、上述した直列配線5におけるカソード端コンデンサ2Kと、そのカソード端コンデンサ2Kに隣接する中間ダイオード6とのダイオード・コンデンサ間7Dに接続した配線である。
このタイマー電源配線13には、ダイオード・コンデンサ間7Dから電源端子12に向かって順方向に電源用ダイオード14が配設されている。
【0043】
<放電周期T>
図1に示したように、上述した周期設定端子18は、それぞれに「0(L:ロー)」か「1(H:ハイ)」の電位を入力させることで、切替信号K1や放電信号K2の出力(より詳しくは、切替信号K1や放電信号K2における「L」・「H」の変化)をする放電周期Tを所定の値(1秒、2秒、4秒、8秒、10秒、16秒、32秒、64秒など)に設定することが出来る。
例えば、周期設定端子18におけるD2端子に「0」、D1端子に「0」、D0端子に「0」の電位を入力すると、放電周期Tを1秒に設定でき、又、D2端子に「0」、D1端子に「0」、D0端子に「1」の電位を入力すると、放電周期Tを2秒に設定できる構成であっても良い。
【0044】
このような「0」、「1」電位の各周期設定端子18への入力は、例えば、D0端子を「0」の電位にするのであれば、このD0端子と上述したタイマー電源配線13をNMΩの抵抗(例えば、何MΩなど十分に大きな抵抗)を介して接続し、且つ、D0端子と上述したGNDを0Ωの抵抗を介して(又は、抵抗なしの配線のみで)接続することで構成する。
同様に、D1端子を「0」の電位にするのであれば、D1端子とタイマー電源配線13をNMΩの抵抗(例えば、何MΩなど十分に大きな抵抗)を介して接続し、且つ、D1端子とGNDを0Ωの抵抗を介して(又は、抵抗なしの配線のみで)接続することで構成すれば良く、D2端子を「0」の電位にするのであれば、D2端子とGNDを抵抗なしの配線のみで接続することで構成することとなる。
【0045】
<切替信号K1、放電信号K2、停止信号K3のタイミングチャート>
図4には、タイマー部11における各信号のタイミングチャートが示されている。
これらの信号のうち、切替信号K1は、上述した切替出力端子15から出力され、切替スイッチ3(
図1中のQ1〜Q3)に入力される。
この切替信号K1は、当初は「L(又は、0)」の電位によって、切替スイッチ3をOFFとしている状態(複数のコンデンサ2における直列電流状態J1)であるが、上述した放電周期Tごとに、「H(又は、1)」の電位に立ち上がることで、切替スイッチ3をONとしている状態(複数のコンデンサ2における並列電流状態J2(又は、直並列電流状態J3))とする。
【0046】
放電信号K2は、上述した放電出力端子16から出力され、所定の素子を介して、放電スイッチ(放電MOSFET等)4の端子(ゲート(G))などに入力される。
この放電信号K2も、当初は「L(又は、0)」の電位によって、放電スイッチ4をOFFとしている状態であるが、上述した切替信号K1の「L」→「H」への立上りから、所定のディレイ時間(例えば、約8mSec)B後に、「H(又は、1)」の電位に立ち上がることで、放電スイッチ4をONとして、充放電回路1の出力配線Y’から負荷(発光部22など)へ、複数のコンデンサ2からの出力電流Yを放電させても良い。
【0047】
この場合、タイマー部11は、複数のコンデンサ2からの放電前に切替スイッチ3にて並列電流状態J2とし、並列電流状態J2とした後に、放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始している。
これにより、充電した後に直列→並列への切替を完了した後、確実に低電位として放電することとなり、交流電路R’が高圧(例えば、6600Vや22000Vなど)であっても、発光部22に過負荷をかけることが抑制され、又、負荷(発光部22など)に中途半端に出力電流Yが放電されることを防止している。
尚、充放電回路1は、入力電流Xがコンデンサ2に流入しないようにするスイッチ(充電可否スイッチ等)を有していない場合には、コンデンサ2からの放電時にも、各コンデンサ2の電圧によっては、入力電流Xがコンデンサ2に流入することになるとも言える。
【0048】
停止信号K3は、上述した放電出力端子16から出力された放電信号K2が、所定の時定数τを持つRC回路19等を経て、停止入力端子17に入力される。
このRC回路19は、直列に接続された抵抗(
図1中のR10とR11)とコンデンサ(
図1中のC6)で構成され、この抵抗とコンデンサの間と停止入力端子17を所定の抵抗(
図1中のR12)を介して接続することで、停止信号K3(放電信号K2の積分波形とも言える)が停止入力端子17に入力される。
【0049】
入力される停止信号K3も、当初は「L(又は、0)」の電位であるが、放電信号K2がRC回路19を経て入力されると、このRC回路19の時定数τに従って電位が上がり、停止信号K3の電位が、タイマー部11の電源端子12の電位(電源電位、電源電圧)の半分(1/2)程度になった(「H」になった)と、タイマー部11で判定されると、タイマー部11は、上述の切替信号K1と放電信号K2の電位を「L(又は、0)」とする。
この電位の変化は、上述したRC回路19の時定数τに従って調整が出来、その時定数τは、RC回路19の抵抗値(例えば、1.0MΩ+220kΩ=1.22MΩなど)と静電容量(例えば、1nFなど)の積から、所定の値(例えば、1.22MΩ×2.2nF=2.684μSec)が求められる。
【0050】
尚、停止信号K3の電位が電源電圧の半分程度になるまでの時間、つまり、負荷への放電時間(放電している時間、具体例としては、放電する発光部22が発光している発光時間)T’は、上述の時定数τにln2(=log
e 2、eは自然対数の底)をかけた値(例えば、2.684μSec×log
e 2=2.684μSec×0.693147・・・=1.860・・・≒1.86mSecであり、ln2をかけることから、「H」電位に対しての半減期とも言える)が目安となる。
この放電時間(発光時間)T’は、負荷(発光部22など)へコンデンサ2(特に、カソード端コンデンサ2K)から出力電流Yを放電している間は、タイマー部11の電源電圧が低下するとも言え、時定数τ×ln2の目安より短い場合(例えば、1.64mSecなど)もある。
よって、このRC回路19における抵抗値と静電容量を変えることによって、意図する時定数τ(つまり、意図する放電時間T’)とすることが可能となる。
【0051】
このような放電時間T’を経て、停止信号K3が「H」と判定され、切替信号K1と放電信号K2が「L」となることで、切替スイッチ3はOFFとなって複数のコンデンサ2が直列電流状態J1に切り替えられると同時に、放電スイッチ4もOFFとなって複数のコンデンサ2からの出力電流Yの放電を停止させる。
直列電流状態J1への切替と放電停止によって、充放電回路1は、再び入力電流Xを、直列に電流が流れる複数のコンデンサ2に充電開始する。
【0052】
ここまで述べたように、タイマー部11は、切替信号K1、放電信号K2及び停止信号K3の変化、及び、所定の放電時間T’の放電を、上述した放電周期Tごとに繰り返す。
その他、タイマー部11は、GND端子(
図1中のGND端子)、当該タイマー部11が正常に駆動可能な電源電圧がきているかを判断する電源判断端子(
図1中のPGOOD端子)、リセット端子(
図1中のRST端子)なども有していても良い。
【0053】
これらの端子のうち、GND端子は、GND(充放電回路1における低電位側の出力配線Y’であり、カソード端コンデンサ2Kのカソード端外側電極8K)に接続される。
電源判断端子は、上述したタイマー電源配線13における電源端子12と電源用ダイオード14との間と接続されている。
リセット端子は、特に何れとも接続されていなくとも良い。
【0054】
尚、タイマー部11の電源端子12と、上述したGND(カソード端外側電極8K)の間には、コンデンサ(
図1中のC5)が接続され、ノイズ除去等を行う。
又、タイマー部11の切替出力端子15と、切替スイッチ(切替MOSFET等)3のゲート(G)との間に、抵抗(ゲート抵抗、
図1中のR2)を配設していても良い。
更に、タイマー部11の放電出力端子16と、放電スイッチ(放電MOSFET等)4のゲート(G)との間に、抵抗(ゲート抵抗、
図1中のR9)を配設していても良い。
【0055】
<第2実施形態の充放電回路1>
図5には、本発明の第2実施形態に係る充放電回路1が示されている。
この第2実施形態において第1実施形態と最も異なるのは、コンデンサ2の個数が2つである点である。
【0056】
又、個数だけでなく、第2実施形態のコンデンサ2それぞれは、幾つかのコンデンサ部材が集まったものであり、より具体的には、当該コンデンサ2は、複数のコンデンサ部材を並列接続したもの(
図5中のC1とC2や、C3とC4など)を1つとしている。
従って、1つのコンデンサ2としての静電容量は、それを構成する各コンデンサ部材の静電容量の2倍(例えば、公称値で2.2μFのコンデンサ部材2個の合計4.4μFなど)となる。
尚、並列接続されるコンデンサ部材の個数は、2つではなく、3つ以上であっても良い。
【0057】
又、第2実施形態において第1実施形態と異なる点としては、直列配線5における中間ダイオード6の個数が1つである点や、アノード並列配線9A及びカソード並列配線9Kの本数がそれぞれ1つである点もある。
その他、第2実施形態のタイマー部11は、第1実施形態とは異なり、周期設定端子18におけるD2端子に「0」、D1端子に「1」、D0端子に「0」の電位を入力して、放電周期Tを4秒に設定している。
【0058】
このような「0」、「1」電位の各周期設定端子18への入力は、例えば、D0端子を「0」の電位にするのであれば、このD0端子と上述したタイマー電源配線13をNMΩの抵抗(例えば、何MΩなど十分に大きな抵抗)を介して接続し、且つ、D0端子と上述したGNDを0Ωの抵抗を介して(又は、抵抗なしの配線のみで)接続することで構成する。
又、D1端子を「1」の電位にするのであれば、D1端子とタイマー電源配線13は0Ωの抵抗を介して(又は、抵抗なしの配線のみで)接続し、且つ、D1端子とGNDをNMΩの抵抗(例えば、何MΩなど十分に大きな抵抗)を介して接続することで構成すれば良く、D2端子を「0」の電位にするのであれば、D2端子とGNDを抵抗なしの配線のみで接続することで構成することとなる。
その他の充放電回路1の構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態と同様である。
【0059】
<検電器20>
図1〜8に示したように、検電器20は、第1、2実施形態等の充放電回路1を備え、この充放電回路1から放電される出力電流Yを用いて、電路Rの通電を検査するものである。
検電器20は、充放電回路1におけるアノード端外側電極8Aとカソード端外側電極8Kそれぞれに接続された一対のゲート電極21と、充放電回路1における複数のコンデンサ2から周期的に放電される出力電流Yで点滅する発光部22を備えている。
【0060】
その他、検電器20は、後述するように、電路Rが交流電路R’であれば、交流電流を直流電流に変換する整流器23を備えていても良い。
又、このような検電器20が通電の検査をする電路Rについて、まず詳解する。
【0061】
<電路R(交流電路R’)、電界Eなど>
図1、8に示したように、電路Rは、電流の通路、又は、電気回路であって、検電器20に導通されて、電流が流れているか(通電しているか)を検査されるものであって、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等の導体や、この導体を絶縁物で覆ったケーブル、一般的な電線などを含む。
電路Rに流れる電流は、交流電流、直流電流の何れでも良く、交流電流が流れる電路を交流電路R’とし、直流電路が流れる電路を直流電路R”とする。
【0062】
電路Rは、電流が流れるのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、交流電路R’としては、太陽光発電プラント(太陽光発電所)の配電盤内において、所定の電圧(例えば、高圧であれば6600Vや22000Vなど、低圧であっても100V〜200Vなど)の三相ケーブル(そのうちの1本や2本)や、バスバーでも良い(
図1、5、8参照)。
尚、
図8に示したように、配電盤内は薄暗く、更にカバー越しであれば、交流電路R’の位置が確認しにくいが、検電器20の発光部22によって、使用者に容易に通電している状態を示せる。
その他の交流電路R’の例としては、商用電源として家屋、建物に設けられたコンセントやブレーカーをはじめ、送電設備などであっても良い。
【0063】
一方、直流電路R”の例としては、太陽光発電プラントにおいて、多数の太陽電池パネルや、これらの太陽電池パネルを複数直列に繋げた多数の太陽電池ストリングや、これらの太陽電池ストリングを複数本纏める接続箱における直流ケーブルでも良い。
その他の直流電路R”の例としては、直流電流が流れる電化製品をはじめ、デスクトップ型やノート型などのコンピュータ、オフィス機器、各種端末などであっても良い。
以下では、電路Rは、交流電路R’(特に、6600Vや22000Vの三相ケーブル)であるとして述べる。
【0064】
<一対のゲート電極21(ゲートコンデンサ21’)>
図1、5〜7に示したように、一対のゲート電極21は、充放電回路1におけるアノード端外側電極8Aとカソード端外側電極8Kそれぞれに接続された一対の電極であって、これらゲート電極21でゲートコンデンサ21’を構成する。
一対のゲート電極21は、上述した電路R(交流電路R’等)の通電により生じる電界E内に位置させた際に、当該一対のゲート電極21間の電位差が生じる。
一対のゲート電極21は、交流電路R’等の通電により生じる電界E内で、その間に電位差を生じるのであれば、検電器20の何れに設けられていても良いが、例えば、充放電回路1の基板24を内蔵するケーシング30のカバー(蓋、前面)31側と、ケーシング30で基板24を支持するシャーシ32背面側に、それぞれのゲート電極21が設けられていても良い。
【0065】
カバー31側のゲート電極21(21a)は、カバー31の内側に取り付けたカバー側金属(鉄、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等)プレート(図示せず)であったり、銅やニッケル等の導電性の素材を含む導電塗料をカバー31内側に塗布したもの等であっても良い。
カバー31側のゲート電極21aは、充放電回路1におけるアノード端外側電極8A、又は、カソード端外側電極8Kに、ゲート接触子(例えば、ポリウレタンフォームに導電布を巻付けたガスケットなど)25を介して接続されても良い。
【0066】
一方、シャーシ32背面側のゲート電極21(21b)は、シャーシ32背面側に設けた背面側金属(鉄、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等)プレート33であったり、こちらも導電塗料をシャーシ32内側に塗布したもの等であっても良い。
シャーシ32背面側のゲート電極21bは、充放電回路1におけるカソード並列配線9Kとアノード端外側電極8Aのうち、カバー31側のゲート電極21aと接続されていない方の端外側電極8K、8Aに、ゲート電極配線26を介して接続されても良い。
【0067】
このゲート電極配線26は、充放電回路1の基板24における部品面(表面)24a側から貫通孔24cを通って半田面(裏面)24b側へ配線され、配線端子26aを介して、シャーシ32背面側のゲート電極21b(金属プレート33など)に接続していても良い。
尚、充放電回路1の各コンデンサ2や各スイッチ3、4、各配線5、10、13、各ダイオード6、10、14、タイマー部11、RC回路19、後述するその他の抵抗部材、ダイオード部材、雷サージ保護素子は、基板24の部品面(表面)24a側に配設される。
又、基板24とシャーシ32や、シャーシ32と背面側金属プレート33は、両面テープ34にて貼り付けられていても良く、シャーシ32とカバー31は、所定数のネジ35によって留められても良い。
【0068】
カバー31側のゲート電極21と、シャーシ32背面側のゲート電極21の間の距離は、特に限定はないが、所定値(例えば、10mmなど)以上であっても良い。
一対のゲート電極21の間には、ケーシング30に内蔵される充放電回路1や基板24等があるが、その他は、空洞(空気)であっても良い。
一対のゲート電極21間(ゲートコンデンサ21’)の静電容量は、特に制限はないが、例えば、0.005pF以上50000.000pF以下であったり、好ましくは0.01pF以上10000.00μF以下、更に好ましくは0.1pF以上1000.00pF以下(0.5pFや4pF、20pF、100pF、200pF、250pFなど)でも良い。
【0069】
<発光部22>
図1、2、4、5、7、8に示されたように、発光部22は、電路R(交流電路R’等)が通電している状態を、光で表すものである(
図1、5中においては、LED1で表される)。
発光部22は、交流電路R’等が通電している状態を光の点滅で表すなど、何れの構成であっても良い。
【0070】
発光部22は、具体的には、発光ダイオード(LED)や有機EL(有機エレクトロルミネッセンス)、ネオンランプの他、発光するものであれば、ハロゲンランプ、白熱電球、蛍光ランプ(蛍光灯)、水銀ランプ(水銀灯)等の放電灯であっても良い。
以下は、発光部22が主に発光ダイオードであるとして述べる。
【0071】
発光部22は、上述した充放電回路1によって、所定の放電周期(発光周期とも言える)Tで発光(点灯)する構成でも良く、この発光周期Tに対する放電時間(発光時間)T’のデューティ比D(つまり、デューティ比D=(発光時間T’)÷(発光周期T))が、0.000001以上0.500000以下であっても良い。
尚、発光部22は、検電器20のケーシング30に内蔵される際に、レンズ36を被せられていても良く、このレンズ36とケーシング30のカバー31は、互いに両面テープ34で貼り付けられていても良い。
【0072】
<整流器23>
図1、2、5に示されたように、整流器23は、交流電路R’から交流電流を直流電流に変換するものである(
図1中においてはD1及びD10、
図5中においてはD1及びD7で表される)。
整流器23は、交流電路R’から交流電流を直流電流に変換できるのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、2つのダイオード部材と組み合わさって1つの素子となったものを2つ用いても構わない。
【0073】
<検電器20の使用>
検電器20の使用に際しては、ケーシング30の背面側を、電路Rに近接・接近させた状態で、ケーシング30の一端部(下部)を貫通する取付孔37に対して、ボルト・ワッシャ・ナット・金具等の固定手段を用いて、電路Rに取り付けても良い。
又、ケーシング30の一端部に溝(図示せず)を形成し、この溝に沿わせるホースバンドや結束バンド等を用いて、検電器20を電路Rに取り付けても良い。
【0074】
<検電器20のその他の部材>
図1、5に示したように、検電器20は、上述した充放電回路1や、その複数のコンデンサ(チャージコンデンサ)2、切替スイッチ3、放電スイッチ4、直列配線5、中間ダイオード6、並列配線9A、9K、並列用ダイオード10、タイマー部11、タイマー電源配線13、電源用ダイオード14、一対のゲート電極21(ゲートコンデンサ21’)、発光部22、整流器23等の他に、抵抗部材、ダイオード部材、雷サージ保護素子などを有していても良く、以下に例示する。
【0075】
抵抗部材(
図1中においてはR3、R6、R13で、
図5中においてはR2、R5、R12)は、それぞれ役割を有していても良いが、例えば、
図1中のR3(
図5中ではのR2)は発光部22(LED1)の電流制限抵抗であると言え、
図1中のR6(
図5中ではのR5)は、テストポイント(
図1、5中のTP5)で監視するための電流制限抵抗であると言える。尚、
図1、5中のTP1〜7はテストポイント1〜7との意味である。
ダイオード部材である
図1中のD9(
図5中のD6)は、発光部22を逆接続するための保護と、発光部22がOFF時に逆起電力を防止するためのものと言える。
図1中のR13やZ1(
図5中ではのR12やZ1)は、雷保護用素子であって、まずR13の抵抗部材は、整流器23以降の回路に瞬時に高電圧が印加されるのを防止すると言え、Z1の雷サージ保護素子は、整流器23の内部抵抗で端子間の電圧が増加した際、アースへ電流を流し端子電圧の上昇を防止すると言える。
【0076】
<その他>
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。充放電回路1、検電器20等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することが出来る。
充放電回路1は、コンデンサ2からの放電時に、入力電流Xがコンデンサ2に流入しないようにするスイッチ(充電可否スイッチなど)を有していても良い。
【0077】
複数のコンデンサ2が、主に上述した場合とは逆に、充電時に並列電流状態J2で、放電時に直列電流状態J1となる(低圧→高圧となる)場合には、上述の充放電回路1において出力配線Y’だった側が入力配線X’側となり、充放電回路1において入力配線X’だった側は出力配線Y’側となる。
複数のコンデンサ2が、充電時に並列電流状態J2で、放電時に直列電流状態J1となる場合には、直列配線5における中間ダイオード6のうち何れか1つが切替スイッチ3となり、並列配線9A、9Kにおける切替スイッチ3は並列用ダイオード10となる。
この場合には、アノード端コンデンサ2Aのアノード端外側電極8A側が、GND側となり、放電スイッチ4がローサイドスイッチであれば、NチャンネルMOSFETでの放電スイッチ4は、そのゲート(G)やドレイン(D)は、上述通りに接続されるが、そのソース(S)は、充放電回路1における高電位側の出力配線Y’であるアノード端外側電極8Aに接続される。
【0078】
一方、複数のコンデンサ2が、充電時に並列電流状態J2で、放電時に直列電流状態J1となる場合には、放電スイッチ4がハイサイドスイッチであれば、PチャンネルMOSFETでの放電スイッチ4は、そのゲート(G)やドレイン(D)は、上述通りに接続されるが、そのソース(S)は、充放電回路1におけるGND側の出力配線Y’であるカソード端外側電極8Kに接続される。
更に、この場合には、タイマー電源配線13は、タイマー部11の電源端子12を、上述した直列配線5におけるアノード端コンデンサ2Aと、当該コンデンサ2Aに隣接する中間ダイオード6とのダイオード・コンデンサ間7Dを接続した配線であり、このタイマー電源配線13に、上述と同様の順方向に電源用ダイオード14が配設される。
【0079】
コンデンサ2の個数は、上述したように、複数であれば、2つや3つ、4つ以上でも良く、
図1においては、コンデンサ2は4つ(
図1中のC1〜C4)であるが、これらのコンデンサ2を3つとする場合(
図1中のAにて示した点線内を削除する場合)には、C1のコンデンサ2(直列配線5におけるアノード端コンデンサ2A)とこれに並列接続しているツェナーダイオード(
図1中のD2)、Q1の切替スイッチ3、D3のダイオード(アノード端コンデンサ2Aに隣接する中間ダイオード6と、並列用ダイオード10)を実装せずとも良い。
【0080】
尚、この場合、
図1中のR1の抵抗値を0Ωとする(つまり、実質的には、抵抗なしの配線のみとする)。
このR1について更に言及すれば、
図1においては、コンデンサ2が4つである場合には、このR1の抵抗値を十分に大きな抵抗(例えば、何MΩなど)としても良い(つまり、実質的には、このR1によって導通させなくとも良い)。
その他、充放電回路1は入力電流Xが入力されなくなった際(検電器20が通電している電路R(交流電路R’等)の電界Eから離れた際など)には、複数のコンデンサ2から出力電流Yが放電され続け、所定時間後(例えば、約10秒後)に、各コンデンサ2に充電された電荷が0(ゼロ)となる(放電し切る)ものとしても良い。
【0081】
<碍子40>
図8に示したように、検電器20は、碍子40に取り付けられていても良い。
このとき、一対のゲート電極21(ゲートコンデンサ21’)は、碍子40に内蔵されることとなり、そのゲート電極21間には、比誘電率が1より大きい誘電体(エポキシ樹脂やPET樹脂、ナイロン樹脂等の合成樹脂、石英ガラス、陶磁器などの素材)を挟むこととなる。
【0082】
このように、ゲートコンデンサ21’を碍子40に内蔵し、碍子40に検電器20を取り付けることで、交流電路R’において取り付けられる碍子と検電器を兼用でき、省スペース化が図れる。
碍子40は、電路R(交流電路R’等)と支持物の間を絶縁し、ゲートコンデンサ21’を内蔵するものであれば、何れの構成でも良い。
尚、ゲートコンデンサ21は、そのゲート電極21a、21bのうち、低電位側(電路R側でない側)だけが、充放電回路31の高電位側(例えば、一方の入力配線Xa’)に接続されており、充放電回路31の低電位側(例えば、他方の入力配線Xb’)は接地(GNDに接地)されている。
【0083】
検電器20は、通電の状態を検査(検電)する電路R(交流電路R’や直流電路R”)に後付け可能な構成としたり、又、電路Rの製造当初から取り付けていても良い。
検電器20は、一旦、電路Rに取り付けた後は、そのまま付けたままで、常に検電を行う構成としたり、検電する時だけ取り付ける構成としても良い。
又、電路Rが直流電路R”であれば、検電器20において、上述した整流器23は不要となる。
【課題】複数のコンデンサへの電流の流し方を直列・並列に切替可能な切替スイッチとは別に、複数のコンデンサからの放電を開始する放電スイッチも有して、「簡素化」等の実現を図る。
【解決手段】入力電流Xを複数のコンデンサ2に充電し、複数のコンデンサ2から出力電流Yを放電する充放電回路1である。複数のコンデンサ2に電流を直列に流し得る直列電流状態J1と、電流を並列に流し得る並列電流状態J2とに切替可能な切替スイッチ3を有し、切替スイッチ3とは別に、複数のコンデンサ2からの出力電流Yの放電を開始する放電スイッチ4も有している。複数のコンデンサ2を直列に接続した直列配線5は、隣接する2つのコンデンサ2の間に中間ダイオード6が配設され、アノード並列配線9Aとカソード並列配線9Kのうち一方に切替スイッチ3が配設され、他方に並列用ダイオード10が配設されていても良い。