特開 2024-29471 サージ検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024029471

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】サージ検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20240228BHJP

   G01R 19/00 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 B

G01R19/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131753

(22)【出願日】2022-08-22

(71)【出願人】

【識別番号】000123354

【氏名又は名称】音羽電機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲崎 弘次

(72)【発明者】

【氏名】阿部 毅人

(72)【発明者】

【氏名】巽 茉菜

【テーマコード（参考）】

2G025

2G035

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AA11

2G025AB14

2G025AC01

2G035AA00

2G035AA08

2G035AB01

2G035AB13

2G035AC15

2G035AD04

2G035AD10

2G035AD14

2G035AD19

2G035AD28

2G035AD41

2G035AD56

2G035AD65

(57)【要約】

【課題】外部ノイズに強く、かつ、感度が高いサージ検知装置を実現する。
【解決手段】サージ検知装置は、検出対象５１に近接させて用いるＣＴ（Current Transformer）１０と、コイル体２０と、コイル体２０の巻線２２を流れる電流を検知する検知回路５とを備える。ＣＴ１０の二次側出力線１１は、コイル体２０のコア２１に巻かれている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出対象に近接させて用いるＣＴ（Current Transformer）と、
コアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを有しており、かつ、前記ＣＴの二次側出力線が前記コアに巻かれたコイル体と、
前記コイル体の前記巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備える
ことを特徴とするサージ検知装置。

【請求項2】

請求項１記載のサージ検知装置において、
前記コイル体は、トロイダルコイルである
ことを特徴とするサージ検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、落雷等に起因したサージ電流を検出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、落雷等に起因した過大なサージ電流の検出には、ＣＴ（Current Transformer）やコイルが使用されている。非特許文献１には、ＣＴを用いたサージ検出器が開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】サージ検出器、音羽電機工業株式会社、[online]、［令和４年８月２日検索］、インターネット<URL:https://www.otowadenki.co.jp/products_list08/#c03>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

最近では、機器のＩＣ（Integrated Circuit）化や小型化より、制御電源用ＳＰＤ（Surge Protective Device）や信号回線用ＳＰＤ等の需要が増加している。これらのＳＰＤでは、電源用ＳＰＤに比べて動作電圧が低く、接地線には小さなサージ電流が流れることがある。小さなサージ電流をサージカウンタ等のサージ検知装置によって検知する場合、サージ検知感度を鋭敏にするために、ＣＴで検知したサージ電流を高い入力抵抗で受ける必要がある。ところが、入力抵抗が高いと、静電気や開閉サージ等の外部ノイズの影響を受けやすくなり、このため、サージ検知装置が外部ノイズによって誤動作する可能性が高くなってしまう。

【0005】

本発明は、前記のような問題に鑑み、外部ノイズに強く、かつ、感度が高いサージ検知装置を実現するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様では、サージ検知装置は、検出対象に近接させて用いるＣＴ（Current Transformer）と、コアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを有しており、かつ、前記ＣＴの二次側出力線が前記コアに巻かれたコイル体と、前記コイル体の前記巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備える。

【0007】

この態様によると、サージ検知装置は、検出対象に近接させて用いるＣＴと、コイル体と、コイル体の巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備える。そして、ＣＴの二次側出力線は、コイル体のコアに巻かれている。これにより、ＣＴの二次側に発生した電圧はコイル体によって受けることになり、入力が低インピーダンスとなる。また、外部ノイズは、チョークコイルとして機能するコイル体によってカットされる。したがって、外部ノイズに強く、かつ、感度が高いサージ検知装置を実現することができる。

【0008】

そして、前記コイル体は、例えば、トロイダルコイルである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によると、外部ノイズに強く、かつ、感度が高いサージ検知装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係るサージ検知装置の構成

【図2】ＣＴおよびコイル体の詳細構成例

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0012】

図１は実施形態に係るサージ検知装置の構成を示す。図１に示すサージ検知装置は、例えば制御電源用ＳＰＤ（Surge Protective Device）や信号回線用ＳＰＤの接地線５１に流れる、例えば落雷等に起因するサージ電流を検知する装置である。接地線５１は、サージ検知装置がサージ電流の発生を検知する検知対象の一例である。

【0013】

図１に示すサージ検知装置は、ＣＴ（Current Transformer）１０と、回路ユニット２とを備えている。ＣＴ１０は、接地線５１に近接させて用いられる。ここでは、ＣＴ１０は分割型であり、その内部空間に接地線５１を通過させるように設置するものとしている。ＣＴ１０の二次巻線の巻き数は、例えば１０００～５０００ターンである。

【0014】

回路ユニット２は、トロイダルコイル２０と、電流／電圧変換回路２３と、制御回路２４とを備える。トロイダルコイル２０は、コア２１と、コア２１に巻き付けられた巻線２２とを有する。トロイダルコイル２０はコイル体の一例である。ＣＴ１０の二次側出力線１１は、トロイダルコイル２０のコア２１に巻かれている。

【0015】

図２はＣＴ１０およびトロイダルコイル２０の構成例を示す図である。図２に示すように、トロイダルコイル２０は、回路ユニット２が有する基板上に設けられている。上述したように、ＣＴ１０の二次側出力線１１は、トロイダルコイル２０のコア２１に巻かれている。二次側出力線１１の巻き数は数ターンであり、例えば、２－５ターンである。

【0016】

電流／電圧変換回路２３は、入力抵抗Ｒ１と、ダイオード整流回路Ｄ１と、容量Ｃ１とを備えており、トロイダルコイル２０の巻線２２を流れる電流を電圧に変換する。制御回路２４は、レベル分け回路２５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２６と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）２７と、信号出力回路２８とを備えている。レベル分け回路２５は、電流／電圧変換回路２３から出力された電圧のレベルを判定し、サージ電流の発生を知らせるトリガをＣＰＵ２６に出力する。ＣＰＵ２６は、通常はスリープ状態であり、レベル分け回路２５からトリガを受けたとき、動作する。ＣＰＵ２６は、例えば、発生したサージ電流のレベルをＬＣＤ２７に表示させたり、サージ電流の電流値を示す信号を信号出力回路２８から出力させたりする。電流／電圧変換回路２３および制御回路２４によって、トロイダルコイル２０の巻線２１を流れる電流を検知する検知回路５が構成されている。

【0017】

ここで、接地線５１にサージ電流が流れたとする。このとき、接地線１の周りにサージ電流に応じた磁界が生じ、この磁界の発生によって、ＣＴ１０の二次側出力線１１に、サージ電流に応じた電流が流れる。二次側出力線１１は、トロイダルコイル２０のコア２１に巻かれているため、二次側出力線１１に電流が流れることによって、トロイダルコイル２０の巻線２２に電流が流れる。トロイダルコイル２０の巻線２１を流れる電流は、電流／電圧変換回路２３によって電圧に変換される。制御回路２４は、変換後の電圧値を基にして、接地線５１に流れたサージ電流について、そのレベルを表示させたり、電流値を出力したりすることができる。

【0018】

以上のように本実施形態によると、サージ検知装置は、検出対象に近接させて用いるＣＴ１０と、トロイダルコイル２０と、トロイダルコイル２０の巻線２１を流れる電流を検知する検知回路５とを備える。そして、ＣＴ１０の二次側出力線１１は、トロイダルコイル２０のコア２１に巻かれている。これにより、ＣＴ１０の二次側に発生した電圧は、トロイダルコイル２０によって受けることになり、入力が低インピーダンスとなる。また、外部ノイズは、チョークコイルとして機能するトロイダルコイル２０によってカットされる。したがって、静電気や開閉サージ等の外部ノイズに強いサージ検知装置を実現することができる。また、サージ検知装置の感度を高めることでき、例えば１０Ａ程度のサージ電流を検知することができる。また、過大な雷サーズ発生時のノイズにも強いため、サージ検知装置の最大測定電流を非常に大きくすることができる。

【0019】

また、本実施形態によると、ＣＴ１０の二次側出力線１１をトロイダルコイル２０のコア２１に巻く巻き数を変えることによって、サージ電流の検知感度を容易に変更することができる。従来の構成では、感度を変更するために、例えば、ＣＴの二次巻線のターン数を変えたり、入力抵抗の抵抗値を変えたりする必要があった。しかしながら、これらの変更は、構成上容易ではない。これに対して、本実施形態では、ＣＴ１０の二次側出力線１１をトロイダルコイル２０のコア２１に巻く巻き数を変えるだけで、感度を容易に変更することができる。

【0020】

また、本実施形態では、ＣＴ１０の二次側出力線１１が巻かれるコイル体として、トロイダルコイル２０を用いるものとしたが、他のコイル体を用いてもかまわない。例えば、Ｕ字型のコイルでもよいし、棒状のコイルでもよい。

【0021】

また、本実施形態では、ＣＴ１０の二次側出力線１１が巻かれるコイル体は、回路ユニット２の内部に設けられるものとした。ただし、このコイル体は、回路ユニット２とは別に設けてもかまわない。例えば、ＣＴ１０の近傍にコイル体を設けて、ＣＴ１０とコイル体を同一筐体内に配置してもかまわない。

【0022】

また、上述した各実施形態では、サージ電流の発生を検出する検出対象の一例として、接地線５１を例にとって説明を行った。ただし、本発明が適用可能な検出対象は、接地線に限られるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0023】

本発明では、外部ノイズに強く、かつ、感度が高いサージ検知装置を実現することができるので、例えば、制御電源用ＳＰＤ等の雷サージ検知に有用である。

【符号の説明】

【0024】

２ 回路ユニット
５ 検知回路
１０ ＣＴ
１１ 二次側出力線
２０ トロイダルコイル（コイル体）
２１ コア
２２ 巻線
５１ 接地線（検出対象）

【図1】

【図2】