特許 7345150 アーク検出システム、アーク検出方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-07

(45)【発行日】2023-09-15

(54)【発明の名称】アーク検出システム、アーク検出方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20230908BHJP

   G01R 31/58 20200101ALI20230908BHJP

【ＦＩ】

G01R31/12 A

G01R31/58

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022551853

(86)(22)【出願日】2021-09-08

(86)【国際出願番号】 JP2021032957

(87)【国際公開番号】W WO2022065031

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2022-10-24

(31)【優先権主張番号】P 2020161115

(32)【優先日】2020-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】木寺 和憲

(72)【発明者】

【氏名】古賀 達雄

(72)【発明者】

【氏名】大堀 貴大

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０８２５６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００６／０１９１６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－５１７７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－５２５０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２１８０４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第５０４７７２４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／１２

Ｇ０１Ｒ ３１／５８

Ｇ０１Ｒ ３１／５０

Ｈ０２Ｈ １／０４

Ｈ０２Ｈ ３／０８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源から電力が供給される給電路に流れる電流の測定結果を取得する取得部と、
前記取得部にて取得した前記電流の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生したか否かを判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、前記特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、前記給電路に対する機器の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長い場合に、前記アーク故障が発生したと判定する、
アーク検出システム。

【請求項2】

前記給電路に対する前記機器の着脱の際に生じ得るアークを抑制する抑制回路を更に備え、
前記抑制回路は、
前記機器の有する負荷と前記給電路との間の電路を開閉する第１スイッチと、
前記機器が前記電路に接続されてから遅延時間の経過後に前記電路を閉じるように前記第１スイッチを駆動する駆動回路と、を有する、
請求項１に記載のアーク検出システム。

【請求項3】

前記第１スイッチは、電界効果トランジスタであって、
前記駆動回路は、前記第１スイッチのゲートに接続されて、前記第１スイッチの前記ゲートにコンデンサの充電電圧を印加するＣＲフィルタを更に備え、
前記遅延時間は、前記ＣＲフィルタの時定数により決定される、
請求項２に記載のアーク検出システム。

【請求項4】

前記抑制回路は、前記第１スイッチの前記ゲートと前記電路との間を短絡状態及び開放状態の一方から他方に切り替える第２スイッチを更に備える、
請求項３に記載のアーク検出システム。

【請求項5】

前記第２スイッチは、少なくとも前記機器が前記給電路から取り外される際に一時的に前記短絡状態に切り替わるように構成されている、
請求項４に記載のアーク検出システム。

【請求項6】

前記遅延時間は、前記給電路に対して前記機器を着脱する際に生じ得るチャタリングの発生期間において前記機器へ電力が供給されないように設定され、
前記特定時間は、前記遅延時間よりも長い、
請求項２～５のいずれか１項に記載のアーク検出システム。

【請求項7】

直流電源から電力が供給される給電路に流れる電流の測定結果を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにて取得した前記電流の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生したか否かを判定する判定ステップと、を含み、
前記判定ステップでは、前記特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、前記給電路に対する機器の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長い場合に、前記アーク故障が発生したと判定する、
アーク検出方法。

【請求項8】

１以上のプロセッサに、
請求項７に記載のアーク検出方法を実行させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給電路においてアーク故障の発生の可能性があるか否かを判定するアーク検出システム、アーク検出方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、アークを検出するためのアーク検出手段が開示されている。このアーク検出手段は、端子台への入力側配線と端子台からの出力側配線との間の電圧値を測定する電圧検出手段と、端子台からの出力側配線の電流値を測定する電流検出手段と、を備える。そして、このアーク検出手段では、電圧検出手段の電圧値の変動及び電流検出手段の電流値の変動を同時に検出することで、電気ノイズ等と、端子台におけるアークとを識別している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－７７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、アーク故障の発生の誤検出を防ぎやすいアーク検出システム、アーク検出方法、及びプログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係るアーク検出システムは、取得部と、判定部と、を備える。前記取得部は、直流電源から電力が供給される給電路に流れる電流の測定結果を取得する。前記判定部は、前記取得部にて取得した前記電流の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生したか否かを判定する。前記判定部は、前記特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、前記給電路に対する機器の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長い場合に、前記アーク故障が発生したと判定する。

【0006】

本発明の一態様に係るアーク検出方法は、取得ステップと、判定ステップと、を含む。前記取得ステップでは、直流電源から電力が供給される給電路に流れる電流の測定結果を取得する。前記判定ステップでは、前記取得ステップにて取得した前記電流の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生したか否かを判定する。前記判定ステップでは、前記特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、前記給電路に対する機器の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長い場合に、前記アーク故障が発生したと判定する。

【0007】

本発明の一態様に係るプログラムは、１以上のプロセッサに、上記のアーク検出方法を実行させる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、アーク故障の発生の誤検出を防ぎやすい、という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態１に係るアーク検出システムを含む全体構成を示す概要図である。

【図2A】図２Ａは、実施の形態１に係るアーク検出システムにおいて、機器の給電路に対する着脱時の抑制回路の動作を示す概要図である。

【図2B】図２Ｂは、実施の形態１に係るアーク検出システムにおいて、機器の給電路に対する着脱時の抑制回路の動作を示す概要図である。

【図3A】図３Ａは、実施の形態１に係るアーク検出システムにおいて、機器の給電路に対する着脱時の抑制回路の動作を示す概要図である。

【図3B】図３Ｂは、実施の形態１に係るアーク検出システムにおいて、機器の給電路に対する着脱時の抑制回路の動作を示す概要図である。

【図4】図４は、実施の形態１に係るアーク検出システムの動作例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、実施の形態２に係るアーク検出システムを含む全体構成を示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。

【0011】

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0012】

（実施の形態１）
［構成］
実施の形態１に係るアーク検出システムについて、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係るアーク検出システム１００を含む全体構成を示す概要図である。

【0013】

アーク検出システム１００は、主として直流電源２から電力が供給される給電路Ｌ１においてアーク故障が発生しているか否かを判定するためのシステムである。すなわち、給電路Ｌ１は、例えば外的要因又は経年劣化等によって損傷又は破断を引き起こす可能性があり、このような損傷等に起因してアーク（アーク放電）が発生し、結果としてアーク故障が発生する可能性がある。そこで、アーク検出システム１００は、主として給電路Ｌ１で発生し得るアーク故障を検出するために用いられる。

【0014】

具体的には、アーク検出システム１００は、いわゆるＤＣ（Direct Current）配電網２００に用いられる。ＤＣ配電網２００は、１以上の給電路Ｌ１を含むように構成されている。図１では、１本の給電路Ｌ１のみを図示している。ＤＣ配電網２００には、直流電源２から直流電力が供給される。各給電路Ｌ１は、直流電源２の出力側の正極に接続される正側給電路と、直流電源２の出力側の負極に接続される負側給電路と、の一対の電路により構成されている。

【0015】

ここで、ＤＣ配電網２００が１本の給電路Ｌ１のみ有している場合、この給電路Ｌ１に直流電源２から直流電力が供給される。また、ＤＣ配電網２００が複数本の給電路Ｌ１を有している場合、複数本の給電路Ｌ１の各々の一端は、１以上の分岐点に接続される。このため、いずれかの給電路Ｌ１に直流電源２から直流電力が供給されると、他の給電路Ｌ１にも１以上の分岐点を介して直流電力が供給される。

【0016】

実施の形態１では、直流電源２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１を備えた電力変換器である。直流電源２は、電力系統３００から出力される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を直流電源２が接続された給電路Ｌ１へ出力する。ＤＣ配電網２００が複数本の給電路Ｌ１を有している場合、当該給電路Ｌ１へ出力された直流電力は、他の給電路Ｌ１にも出力される。なお、実施の形態１において、直流電源２は、直流電力を出力する態様であればよく、太陽光電池等の分散型電源若しくは蓄電池等の電源、又はこれらの電源と電力変換器（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を備えた電力変換器）との組み合わせであってもよい。

【0017】

各給電路Ｌ１は、例えばダクトレールにより構成されており、１以上の機器３が取付可能である。つまり、各給電路Ｌ１においては、１以上の機器３を自由な位置に配置することが可能である。もちろん、各給電路Ｌ１は、１以上の機器３が取付可能な場所があらかじめ定められている態様であってもよい。実施の形態１では、各給電路Ｌ１は、施設の天井に配置されているが、施設の床、壁、又は什器等に配置されていてもよい。

【0018】

機器３は、負荷３１と、一対の接続端子３２と、を有している。機器３は、一対の接続端子３２を介して給電路Ｌ１に取り付けたり、給電路Ｌ１から取り外したりすることが可能である。具体的には、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける場合、機器３の一対の接続端子３２をダクトレール（給電路Ｌ１）に差し込んだ状態で、機器３の差し込み方向から見て機器３を時計回り又は反時計回りに所定角度（例えば、９０度）回転させる。これにより、一対の接続端子３２が給電路Ｌ１に設けられた一対の接続導体Ｌ１１に接触した状態で固定され、機器３が給電路Ｌ１に電気的かつ機械的に接続される。

【0019】

機器３を給電路Ｌ１から取り外す場合、機器３の差し込み方向から見て機器３を上記とは逆回りに所定角度回転させる。これにより、一対の接続端子３２と一対の接続導体Ｌ１１との接触状態が解除されるので、その後、機器３を給電路Ｌ１から取り外すことが可能になる。負荷３１は、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられた状態において、直流電源２から当該給電路Ｌ１を介して供給される直流電力を受けて駆動する。

【0020】

実施の形態１では、機器３は照明器具であるが、例えばスピーカ、カメラ、センサ、又はＵＳＢ ＰＤ（Power Delivery）等であってもよい。つまり、機器３は、負荷３１が電力を受けて駆動する態様であれば、照明器具以外の機器であってもよい。また、実施の形態１では、各給電路Ｌ１に接続されている機器３は全て照明器具であって１種類であるが、各給電路Ｌ１に接続される機器３の種類は複数であってもよい。例えば、各給電路Ｌ１には、照明器具と、スピーカと、カメラと、センサと、ＵＳＢ ＰＤと、が接続されていてもよい。これらの機器３は、１つの給電路Ｌ１に全て接続されていてもよいし、複数の給電路Ｌ１に分かれて接続されていてもよい。

【0021】

アーク検出システム１００は、アーク故障が発生しているか否かを判定するための機能構成要素として、取得部１１と、判定部１２と、報知部１３と、停止部１４と、抑制回路４と、を備えている。実施の形態１では、取得部１１、判定部１２、報知部１３、及び停止部１４は直流電源２に設けられており、抑制回路４は各機器３に設けられている。直流電源２において、アーク検出システム１００は、例えばマイコン、又は、マイコンを備える装置である。マイコンは、プログラムが格納されたＲＯＭ及びＲＡＭ、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、タイマ、Ａ／Ｄ変換器、並びに、Ｄ／Ａ変換器等を有する半導体集積回路等である。取得部１１、判定部１２、報知部１３、及び停止部１４は、いずれもプロセッサが上記プログラムを実行することにより実現される。

【0022】

取得部１１は、直流電源２から電力が供給される給電路Ｌ１に流れる電流Ｉ１の測定結果を取得する。実施の形態１では、取得部１１は、電流計２２により所定周期（サンプリング周期）でサンプリングすることで測定された電流Ｉ１の測定結果を取得する。つまり、取得部１１は、電流計２２から所定周期で電流Ｉ１の測定結果を取得する。電流計２２は、直流電源２と給電路Ｌ１との間に設けられており、給電路Ｌ１の負側給電路に流れる電流（つまり、給電路Ｌ１に流れる電流Ｉ１）を測定する。なお、電流計２２は、直流電源２に内蔵されていてもよい。

【0023】

判定部１２は、取得部１１にて取得した電流Ｉ１の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生しているか否かを判定する。具体的には、判定部１２は、取得部１１にて取得した電流Ｉ１の測定結果を周波数分析する。周波数分析とは、例えば、電流Ｉ１の測定結果の時間波形をフーリエ変換（ここでは、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform））することで、電流Ｉ１の測定結果の周波数スペクトルを算出することである。そして、判定部１２は、算出した周波数スペクトルを参照することにより、アーク故障が発生しているか否かを判定する。特定の周波数帯域は、例えば、アーク故障が発生した場合に発生するノイズの周波数を含む帯域である。特定の周波数帯域は、一例として、数十ｋＨｚ帯であって、比較的高周波の周波数帯域である。なお、上記のような場合に発生するノイズの周波数は、実験的に求めることが可能である。

【0024】

ここで、判定部１２は、特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間と、あらかじめ設定された閾値時間（例えば、１秒間）とを比較し、特定時間が閾値時間よりも長い場合、アーク故障が発生したと判定する。閾値時間は、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークの発生時間に基づいてあらかじめ設定される。つまり、判定部１２は、特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長い場合に、アーク故障が発生したと判定する。以下、このようにアーク故障の発生を判定するに至った経緯について説明する。

【0025】

ＤＣ配電網２００において発生し得るアークには、給電路Ｌ１の断線又は半断線に起因するアークと、機器３の給電路Ｌ１に対する着脱時に瞬間的に生じ得るアークと、がある。すなわち、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける際に、機器３の取り付けが円滑に行われなければ、機器３の有する負荷３１が給電路Ｌ１に接続される状態と、給電路Ｌ１から切り離される状態とが短時間の間に繰り返される、いわゆるチャタリングが発生し得る。そして、チャタリングの発生期間においては、電流が流れた状態で負荷３１が給電路Ｌ１から瞬間的に切り離される際にアークが生じ得る。また、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際にも、上記と同様にチャタリングが発生し得る。そして、チャタリングの発生期間においては、電流が流れた状態で負荷３１が給電路Ｌ１から瞬間的に切り離される際にアークが生じ得る。このようなチャタリングに起因するアークの発生は、ＤＣ配電網２００のみならず、ＡＣ配電網でも起こり得る。ただし、ＡＣ配電網においては、給電路に流れる電流が交流電流であるため、電流が零になる瞬間が存在することから、チャタリングに起因するアークの継続時間が短くなりやすい。具体的には、アークの継続時間は、交流電流の周期の半分以下となる。一方、ＤＣ配電網２００では、給電路Ｌ１に流れる電流が直流電流であるため、電流が零にならずに、チャタリングに起因するアークの継続時間が長くなりがちである。特に、機器３の電極と給電路Ｌ１の電極との間の距離が中途半端な状態で機器３が給電路Ｌ１に取り付けられると、アークが消滅しにくくなる。

【0026】

ここで、給電路Ｌ１の断線又は半断線に起因するアークはアーク故障の原因となりがちであるが、チャタリングに起因するアークは、基本的に短期間で消滅するためアーク故障の原因となりにくい。したがって、アーク検出システム１００においては、チャタリングに起因する短時間のアークは検出せずに、主として給電路Ｌ１の断線又は半断線に起因するアークの発生をアーク故障の発生と判定することが望まれる。

【0027】

そこで、実施の形態１では、上記の要望を満たすために、各機器３に抑制回路４を設けている。詳しくは後述するが、抑制回路４は、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられた際に、遅延時間だけ遅れて負荷３１が給電路Ｌ１に接続されるように構成されている。これにより、機器３が給電路Ｌ１に確実に取り付けられたであろう後に負荷３１が給電路Ｌ１に接続されることになり、上述のような電流が流れた状態で負荷３１が給電路Ｌ１から瞬間的に切り離されるという状況が生じにくく、結果としてチャタリングに起因するアークが発生しにくくなる。

【0028】

また、詳しくは後述するが、抑制回路４は、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際に、機器３が給電路Ｌ１から取り外される前に機器３の給電路Ｌ１に対する電気的な接続が解除されるように構成されている。これにより、機器３が給電路Ｌ１から切り離された後に機器３が給電路Ｌ１から取り外されることになり、上述のような電流が流れた状態で負荷３１が給電路Ｌ１から瞬間的に切り離されるという状況が生じにくく、結果としてチャタリングに起因するアークが発生しにくくなる。

【0029】

そして、判定部１２は、特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、上記の遅延時間（閾値時間）よりも長ければ、チャタリングに起因するアークではなく、給電路Ｌ１での断線又は半断線に起因するアークが発生、つまりアーク故障が発生している、と判定する。つまり、実施の形態１では、特定時間は、遅延時間よりも長い。ここで、抑制回路４が存在しない場合、遅延時間に相当する期間においてチャタリングに起因するアークが発生し得ると考えられる。このため、特定時間が遅延時間よりも長いことは、特定時間が給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長いことに相当する。

【0030】

なお、各機器３に抑制回路４を設けていない場合、機器３の給電路Ｌ１に対する着脱時にチャタリングに起因するアークが生じ得る。しかしながら、チャタリングに起因するアークは基本的に短時間で消滅するため、判定部１２は、チャタリングに起因するアークが発生しても、アーク故障が発生したと判定することはない。ただし、例外的にチャタリングに起因するアークが原因となってアーク故障が発生する場合がある。この場合、特定時間が閾値時間よりも長くなるため、判定部１２は、このような場合でもアーク故障が発生したと判定することが可能である。

【0031】

報知部１３は、例えばランプを点灯したり、ブザーを鳴らしたりすることでアーク故障が発生していることを周囲に報知する。また、報知部１３は、アーク故障が発生していることを示す情報をアーク検出システム１００の所有者又は管理者等が有する情報端末に送信することで、アーク故障が発生していることを報知してもよい。情報端末は、一例として、スマートフォン又はタブレット等の携帯端末の他、パーソナルコンピュータ等を含み得る。

【0032】

停止部１４は、判定部１２にてアーク故障が発生していると判定された場合に、給電路Ｌ１に流れる電流を停止する。これにより、アーク故障によりアーク放電が発生していた場合には、アーク放電が消滅する。

【0033】

例えば、停止部１４は、給電路Ｌ１に接続されたスイッチを制御することで、給電路Ｌ１に流れる電流を停止する。スイッチは、例えば、メカスイッチ又は半導体スイッチである。メカスイッチは、例えば、リレー又はブレーカ等のスイッチであり、半導体スイッチは、トランジスタ又はダイオード等のスイッチである。

【0034】

なお、給電路Ｌ１に接続されたスイッチとは、給電路Ｌ１に直接的に接続されたスイッチであってもよいし、給電路Ｌ１に間接的に接続されたスイッチであってもよい。例えば、当該スイッチは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１におけるＡＣ／ＤＣ変換機能を実現するためのスイッチである。当該スイッチは、給電路Ｌ１に直接的に接続されていなくても、間接的には給電路Ｌ１に接続されることになるため、給電路Ｌ１に接続されたスイッチとなる。例えば、停止部１４は、当該スイッチを制御して当該スイッチのスイッチング動作を停止することで、給電路Ｌ１に流れる電流を停止する。

【0035】

なお、スイッチは、直流電源２のオン及びオフを切り替えるように構成されていてもよい。この場合、停止部１４は、当該スイッチを制御して直流電源２をオフすることで、給電路Ｌ１に流れる電流を停止する。

【0036】

また、スイッチは給電路Ｌ１上に設けられていてもよく、当該スイッチは給電路Ｌ１の開閉を切り替えるように構成されていてもよい。例えば、停止部１４は、当該スイッチを制御して給電路Ｌ１を開放することで、給電路Ｌ１に流れる電流を停止してもよい。

【0037】

抑制回路４は、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークを抑制するための回路である。抑制回路４は、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２と、駆動回路４１と、を有している。実施の形態１では、抑制回路４は、各機器３において、機器３の有する負荷３１と一対の接続端子３２との間に設けられている。

【0038】

第１スイッチＳＷ１は、機器３の有する負荷３１と給電路Ｌ１との間の電路Ｌ２を開閉する。電路Ｌ２は、一対の接続端子３２のうちの正極側の接続端子３２と負荷３１の正極とをつなぐ電路と、一対の接続端子３２のうちの負極側の接続端子３２と負荷３１の負極とをつなぐ電路と、で構成されている。第１スイッチＳＷ１がオン状態であれば、電路Ｌ２が閉じられることで一対の接続端子３２と負荷３１との間が電気的に接続される。この状態では、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられていると、給電路Ｌ１から負荷３１へと電力が供給される（つまり、電流が流れる）。一方、第１スイッチＳＷ１がオフ状態であれば、電路Ｌ２が開放されることで一対の接続端子３２と負荷３１との間が電気的に切り離される。この状態では、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられていても、給電路Ｌ１から負荷３１へと電力が供給されない（つまり、電流が流れない）。

【0039】

実施の形態１では、第１スイッチＳＷ１は、ｎチャネルのエンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。つまり、第１スイッチＳＷ１は、電界効果トランジスタである。なお、図１において、ドレイン－ソース間にあるダイオードの記号は、第１スイッチＳＷ１の寄生ダイオードを表している。後述する図５においても同様である。第１スイッチＳＷ１のドレインは、負荷３１の負極に接続されており、第１スイッチＳＷ１のソースは、一対の接続端子３２のうちの負側の接続端子３２に接続されている。第１スイッチＳＷ１のゲートは、駆動回路４１に接続されている。

【0040】

駆動回路４１は、機器３が電路Ｌ２に接続されてから遅延時間の経過後に電路Ｌ２を閉じるように第１スイッチＳＷ１を駆動する。実施の形態１では、駆動回路４１は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されて、第１スイッチＳＷ１のゲートにコンデンサＣ１の充電電圧を印加するＣＲフィルタ４２を備えている。そして、遅延時間は、ＣＲフィルタ４２の時定数により決定される。

【0041】

具体的には、駆動回路４１は、第１抵抗素子Ｒ１と、第２抵抗素子Ｒ２と、コンデンサＣ１と、ツェナーダイオードＺＤ１と、を有している。そして、第１抵抗素子Ｒ１、第２抵抗素子Ｒ２、及びコンデンサＣ１によりＣＲフィルタ４２が構成されている。第１抵抗素子Ｒ１の一端は、一対の接続端子３２のうちの正側の接続端子３２及び負荷３１の正極に接続されており、第１抵抗素子Ｒ１の他端は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されている。第２抵抗素子Ｒ２の一端は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、第２抵抗素子Ｒ２の他端は、第２スイッチＳＷ２を介して一対の接続端子３２のうちの負側の接続端子３２に接続されている。コンデンサＣ１の一端は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、コンデンサＣ１の他端は、第１スイッチＳＷ１のソースに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間に接続されており、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間に過大な電圧が印加されるのを抑制している。

【0042】

なお、ツェナーダイオードＺＤ１は、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間電圧がオン状態に切り替えるのに十分な電圧となるように、第１抵抗素子Ｒ１との分圧比が設定された抵抗に置き換えられてもよい。また、ツェナーダイオードＺＤ１と並列に更に抵抗が接続されていてもよい。後述する実施の形態２においても同様である。

【0043】

ＣＲフィルタ４２においては、第２スイッチＳＷ２がオフ状態である場合、第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値と、コンデンサＣ１の静電容量値と、に基づいて時定数及び遅延時間が決定される。一方、ＣＲフィルタ４２においては、第２スイッチＳＷ２がオン状態である場合、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値と、コンデンサＣ１の静電容量値と、に基づいて時定数及び遅延時間が決定される。なお、第２スイッチＳＷ２がオン状態である場合、定常的には、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間には第１抵抗素子Ｒ１及び第２抵抗素子Ｒ２による分圧が印加されるが、この分圧は第１スイッチＳＷ１をオン状態にする程度に大きい電圧ではない。後述する実施の形態２においても同様である。そして、実施の形態１では、遅延時間は、給電路Ｌ１に対して機器３を着脱する際に生じ得るチャタリングの発生期間において機器３へ電力が供給されないように設定されている。

【0044】

第２スイッチＳＷ２は、第１スイッチＳＷ１のゲートと電路Ｌ２との間を短絡状態及び開放状態の一方から他方に切り替えるように構成されている。実施の形態１では、第２スイッチＳＷ２は、ノーマリーオフ型の押釦スイッチであって、機器３の外部に露出している。第２スイッチＳＷ２は、ユーザが押し操作を行っている間のみオン状態（つまり、短絡状態）に切り替わり、ユーザが押し操作を行っていない間はオフ状態（つまり、開放状態）を維持する。第２スイッチＳＷ２の一端は、第２抵抗素子Ｒ２を介して第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、第２スイッチＳＷ２の他端は、一対の接続端子３２のうちの負側の接続端子３２に接続されている。

【0045】

以下、抑制回路４の動作について図２Ａ～図３Ｂを用いて説明する。図２Ａ～図３Ｂは、いずれも機器３の給電路Ｌ１に対する着脱時の抑制回路４の動作を示す概要図である。なお、図２Ａ～図３Ｂにおいては、第１スイッチＳＷ１のオン／オフを視覚的にわかりやすくするために、第１スイッチＳＷ１の表現を図１とは異ならせている。

【0046】

まず、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける際の抑制回路４の動作について説明する。ここでは、ユーザが第２スイッチＳＷ２を操作しながら、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける、と仮定する。図３Ｂに示すように、機器３の一対の接続端子３２と、給電路Ｌ１の一対の接続導体Ｌ１１と、が接触した時点（以下、「接触時点」ともいう）では、第１スイッチＳＷ１はオフ状態にあり、電路Ｌ２は開放されている。また、接触時点においては、機器３が給電路Ｌ１に電気的に接続されるが、第２スイッチＳＷ２がオン状態にあるため、コンデンサＣ１に充電電流Ｉ１１が流れずに第１スイッチＳＷ１はオンしない。

【0047】

ここで、ユーザは、第２スイッチＳＷ２を操作しながら機器３を給電路Ｌ１に差し込み、所定角度回転させることで、機器３を給電路Ｌ１に電気的かつ機械的に接続させる。これにより、機器３の給電路Ｌ１に対する取り付けが完了する。その後、ユーザは、第２スイッチＳＷ２から手を放すことで、第２スイッチＳＷ２がオフする。つまり、ユーザが第２スイッチＳＷ２を操作している限り、言い換えれば、ユーザが機器３の給電路Ｌ１に対する取り付けを完了するまでは、基本的に第１スイッチＳＷ１はオンしない。

【0048】

第２スイッチＳＷ２がオフすると、図２Ａに示すように、駆動回路４１のＣＲフィルタ４２において、第１抵抗素子Ｒ１を介してコンデンサＣ１に充電電流Ｉ１１が流れることにより、コンデンサＣ１の充電が開始される。コンデンサＣ１は、上述のように第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値と、コンデンサＣ１の静電容量値と、に基づく時定数に従って充電される。

【0049】

そして、図２Ｂに示すように、コンデンサＣ１が十分に充電されることにより、コンデンサＣ１の充電電圧（つまり、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間電圧）が所定電圧に達すると、第１スイッチＳＷ１がオンし、電路Ｌ２が閉じられる。これにより、給電路Ｌ１から負荷３１へと電力が供給されるようになる。

【0050】

このように、抑制回路４は、機器３が電路Ｌ２に接続された時点（ここでは、第２スイッチＳＷ２がオフされた時点）から遅延時間の経過後に第１スイッチＳＷ１をオンすることで、上記時点から遅延時間の経過後に給電路Ｌ１から負荷３１へ電力が供給されるようにしている。したがって、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける際にチャタリングが発生したとしても、チャタリングの発生期間において給電路Ｌ１から負荷３１へ電力が供給されないことから、チャタリングに起因するアークの発生を抑制することができる。

【0051】

なお、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける際に、ユーザが第２スイッチＳＷ２の操作をし忘れる場合があり得る。この場合、接触時点からコンデンサＣ１に充電電流Ｉ１１が流れ始めることになる。このような場合でも、抑制回路４は、機器３が電路Ｌ２に接続された時点（ここでは、接触時点）から遅延時間の経過後に第１スイッチＳＷ１をオンするので、上記時点から遅延時間の経過後に給電路Ｌ１から負荷３１へ電力が供給される。したがって、このような場合にチャタリングが発生したとしても、チャタリングの発生期間において給電路Ｌ１から負荷３１へ電力が供給されにくくなることから、チャタリングに起因するアークの発生を抑制する効果が期待できる。

【0052】

次に、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際の抑制回路４の動作について説明する。ここでは、ユーザが第２スイッチＳＷ２を操作しながら、機器３を給電路Ｌ１から取り外す、と仮定する。図３Ａに示すように、機器３が給電路Ｌ１から取り外される前において、第２スイッチＳＷ２がオンする。すると、駆動回路４１のＣＲフィルタ４２において、コンデンサＣ１から第２抵抗素子Ｒ２を介して給電路Ｌ１へと放電電流Ｉ１２が流れることにより、コンデンサＣ１の放電が開始される。コンデンサＣ１は、上述のように第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値と、コンデンサＣ１の静電容量値と、に基づく時定数に従って放電される。

【0053】

そして、図３Ｂに示すように、コンデンサＣ１が十分に放電されることにより、コンデンサＣ１の充電電圧（つまり、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間電圧）が所定電圧を下回ると、第１スイッチＳＷ１がオフし、電路Ｌ２が開放される。これにより、給電路Ｌ１から負荷３１へと電力が供給されなくなる。その後、機器３が給電路Ｌ１から取り外されることで、機器３の一対の接続端子３２と、給電路Ｌ１の一対の接続導体Ｌ１１と、が離れることにより、機器３の給電路Ｌ１に対する電気的な接続が解除される。

【0054】

このように、抑制回路４は、第２スイッチＳＷ２がオンされた時点から遅延時間の経過後に第１スイッチＳＷ１をオフすることで、機器３が給電路Ｌ１から取り外される前に機器３の給電路Ｌ１に対する電気的な接続が解除されるようにしている。したがって、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際にチャタリングが発生したとしても、チャタリングの発生期間において給電路Ｌ１から負荷３１へ電力が供給されないことから、チャタリングに起因するアークの発生を抑制することができる。

【0055】

なお、遅延時間が経過する前に機器３が給電路Ｌ１から取り外される場合もあり得る。この場合、機器３が給電路Ｌ１から取り外された時点でアークが発生し得るが、抑制回路４が存在しない場合と比較してアークの発生時間を短縮することができ、結果としてチャタリングに起因するアークの発生を抑制している、と言える。

【0056】

ここで、ＣＲフィルタ４２において、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値は、第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値よりも小さいのが好ましい。第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値が小さければ、第１スイッチがオフするまでの遅延時間が短くなる。そして、この遅延時間が短ければ、機器３の給電路Ｌ１に対する着脱が遅延時間よりも早い時間で行われる可能性が低くなり、チャタリングに起因するアークが生じにくくなる。ただし、この遅延時間は短くすればする程好ましいわけではなく、極端に短くした場合には、逆に第１スイッチＳＷ１が一瞬でオフすることに起因するアークが生じ得る。したがって、例えば、この遅延時間は、およそ数十ミリ秒であるのが好ましい。

【0057】

一方、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける際には、機器３が給電路Ｌ１に確実に取り付けられたであろう後に負荷３１が給電路Ｌ１に接続されればよいので、第１スイッチＳＷ１がオンするまでの遅延時間は長くてもよい。ただし、この遅延時間を極端に長くすれば、機器３を給電路Ｌ１に取り付けてから負荷３１が実際に駆動するまでの時間が長くなり、ユーザが違和感を覚える可能性がある。したがって、例えば、この遅延時間は、およそ数百ミリ秒であるのが好ましい。

【0058】

［動作］
以下、実施の形態１に係るアーク検出システム１００の動作の一例について図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１に係るアーク検出システム１００の動作例を示すフローチャートである。

【0059】

まず、取得部１１は、電流計２２から所定周期で電流Ｉ１の測定結果を取得する（Ｓ１）。処理Ｓ１は、アーク検出方法の取得ステップＳＴ１に相当する。そして、判定部１２は、取得部１１にて取得した電流Ｉ１の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生しているか否かを判定する（Ｓ２）。ここでは、判定部１２は、取得部１１にて取得した電流Ｉ１の測定結果を周波数分析することで判定する。

【0060】

具体的には、判定部１２は、上記特定の周波数帯域の成分と閾値とを比較し、上記特定の周波数帯域の成分が閾値以上であって、かつ、その状態が継続する特定時間が閾値時間よりも長ければ、アーク故障が発生していると判定する（Ｓ３：Ｙｅｓ）。一方、判定部１２は、特定時間が閾値時間に達していない場合、又は上記特定の周波数帯域の成分が閾値を下回っている場合、アーク故障が発生していないと判定する（Ｓ３：Ｎｏ）。処理Ｓ２，Ｓ３は、アーク検出方法の判定ステップＳＴ２に相当する。

【0061】

判定部１２にてアーク故障が発生していると判定された場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、停止部１４は、給電路Ｌ１に流れる電流を停止することで、直流電源２から給電路Ｌ１への給電を停止する（Ｓ４）。そして、報知部１３は、アーク故障の発生を報知する（Ｓ５）。一方、判定部１２にてアーク故障が発生していないと判定された場合（Ｓ３：Ｎｏ）、アーク検出システム１００の処理が終了する。以下、上記の一連の処理Ｓ１～Ｓ５が繰り返される。

【0062】

［利点］
以下、実施の形態１に係るアーク検出システム１００の利点について、比較例のアーク検出システムとの比較を交えて説明する。比較例のアーク検出システムは、取得部１１にて取得した電流Ｉ１の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分が閾値を上回ると、即座にアーク故障が発生したと判定する点で、実施の形態１に係るアーク検出システム１００と相違する。

【0063】

まず、アーク検出システムとして要求される条件について説明する。給電線Ｌ１の断線又は半断線に起因してアークが発生した場合に、この状態を放置すると、断線又は半断線した箇所が過剰に発熱し、場合によっては発火することで火災につながる可能性がある。そこで、アーク検出システムは、アークの発生（つまり、アーク故障の発生）をいち早く検出し、火災が発生するような状況となる前に給電路Ｌ１への給電を停止することが重要となる。例えば、ＵＬ（Underwriters Laboratories）規格では、アークの発生後２秒以内にアーク故障の発生を検出することが要求されている。

【0064】

比較例のアーク検出システムでも、アーク故障の発生を検出することは可能である。しかしながら、比較例のアーク検出システムでは、給電路Ｌ１の断線又は半断線に起因するアークが発生した場合のみならず、チャタリングに起因するアークが発生した場合にも、アーク故障が発生したと判定する。つまり、比較例のアーク検出システムでは、アーク故障の原因となりにくいアークの発生によってもアーク故障が発生したと誤って判定してしまう。このように、比較例のアーク検出システムでは、アークが発生するたびにアーク故障が発生したと判定するため、ユーザの使い勝手が悪くなり得る。例えば、機器３の給電路Ｌ１に対する着脱が行われるたびにアーク故障が発生したとユーザに報知するといった事象が生じ得るため、ユーザにとって煩わしい。また、例えば、アーク故障が発生したと判定した場合に直流電源２から給電路Ｌ１に対する電力供給を自動的に停止するように構成されている、と仮定する。この構成では、機器３の給電路Ｌ１に対する着脱が行われるたびに給電路Ｌ１に対する電力供給が停止されるといった事象が生じ得るため、これもまたユーザにとって煩わしい。

【0065】

一方、実施の形態１に係るアーク検出システム１００では、給電路Ｌ１の断線又は半断線に起因するアークが発生した場合にアーク故障が発生したと判定し、チャタリングに起因するアークが発生した場合には基本的にアーク故障が発生したと判定することがない。つまり、実施の形態１に係るアーク検出システム１００では、アーク故障の原因となりにくいアークの発生によってアーク故障が発生したと判定する可能性が低い。言い換えれば、実施の形態１に係るアーク検出システム１００では、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークのように、一時的に発生しただけではアーク故障に至らない事象を検出しなくて済むので、アーク故障の発生の誤検出を防止しやすくなる、という利点がある。このため、実施の形態１に係るアーク検出システム１００では、比較例のアーク検出システムで起こり得た上記事象が生じにくい。つまり、実施の形態１に係るアーク検出システム１００では、ユーザにとって特に影響の大きい事象と考えられるアーク故障の発生時にのみユーザに報知したり、給電路Ｌ１に対する電力供給を停止したりすることができるので、ユーザの使い勝手が良い、という利点がある。

【0066】

（実施の形態２）
［構成］
以下、実施の形態２に係るアーク検出システム１００について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態２に係るアーク検出システム１００を含む全体構成を示す概要図である。図５では、直流電源２の図示を省略している。したがって、図５では、アーク検出システム１００の構成要素である取得部１１、判定部１２、報知部１３、及び停止部１４の図示を省略している。実施の形態２に係るアーク検出システム１００では、抑制回路４Ａの構成が、実施の形態１に係るアーク検出システム１００における抑制回路４の構成と相違する。以下では、実施の形態１との相違点について主として説明し、実施の形態１との共通点については説明を適宜省略する。

【0067】

実施の形態２では、抑制回路４Ａは、実施の形態１の抑制回路４と同様に、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２と、駆動回路４１と、を有している。ただし、実施の形態２の抑制回路４Ａでは、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び駆動回路４１の各構成要素の配置が実施の形態１の抑制回路４と異なっている。また、実施の形態２の駆動回路４１は、実施の形態１の抑制回路４とは異なり、電源回路４３を更に有している。

【0068】

第１スイッチＳＷ１は、実施の形態１と同様に、ｎチャネルのエンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチＳＷ１のドレインは、一対の接続端子３２のうちの正側の接続端子３２に接続されており、第１スイッチＳＷ１のソースは、負荷３１の正極に接続されている。第１スイッチＳＷ１のゲートは、駆動回路４１に接続されている。

【0069】

第２スイッチＳＷ２は、実施の形態１と同様に、ノーマリーオフ型の押釦スイッチである。第２スイッチＳＷ２の一端は、第２抵抗素子Ｒ２を介して第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、第２スイッチＳＷ２の他端は、一対の接続端子３２のうちの正側の接続端子３２に接続されている。

【0070】

駆動回路４１は、第１抵抗素子Ｒ１と、第２抵抗素子Ｒ２と、コンデンサＣ１と、ツェナーダイオードＺＤ１と、電源回路４３と、を有している。そして、第１抵抗素子Ｒ１、第２抵抗素子Ｒ２、及びコンデンサＣ１によりＣＲフィルタ４２が構成されている。第１抵抗素子Ｒ１の一端は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、第１抵抗素子Ｒ１の他端は、電源回路４３の一対の出力端子４３２のうちの高圧側の出力端子４３２に接続されている。第２抵抗素子Ｒ２の一端は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、第２抵抗素子Ｒ２の他端は、第２スイッチＳＷ２を介して一対の接続端子３２のうちの正側の接続端子３２に接続されている。コンデンサＣ１の一端は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、コンデンサＣ１の他端は、第１スイッチＳＷ１のソースに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間に接続されており、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間に過大な電圧が印加されるのを抑制している。

【0071】

電源回路４３は、一対の入力端子４３１と、一対の出力端子４３２と、を有し、一対の入力端子４３１と一対の出力端子４３２との間は電気的に絶縁されている。また、電源回路４３は、一対の入力端子４３１に印加される電圧に基づいて、第１スイッチＳＷ１のゲートを駆動するための駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を一対の出力端子４３２から出力する。一対の入力端子４３１は、それぞれ一対の接続端子３２に接続されている。一対の出力端子４３２のうちの高圧側の出力端子４３２は、第１抵抗素子Ｒ１を介して第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、低圧側の出力端子４３２は、負荷３１の正極に接続されている。

【0072】

ＣＲフィルタ４２においては、第２スイッチＳＷ２がオフ状態である場合、第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値と、コンデンサＣ１の静電容量値と、に基づいて時定数及び遅延時間が決定される。一方、ＣＲフィルタ４２においては、第２スイッチＳＷ２がオン状態である場合、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値と、コンデンサＣ１の静電容量値と、に基づいて時定数及び遅延時間が決定される。

【0073】

以下、抑制回路４Ａの動作について説明する。まず、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける際の抑制回路４Ａの動作について説明する。ここでは、ユーザが第２スイッチＳＷ２を操作しながら、機器３を給電路Ｌ１に取り付ける、と仮定する。機器３の一対の接続端子３２と、給電路Ｌ１の一対の接続導体Ｌ１１と、が接触した時点（以下、「接触時点」ともいう）では、第１スイッチＳＷ１はオフ状態にあり、電路Ｌ２は開放されている。また、接触時点においては、機器３が給電路Ｌ１に電気的に接続されるが、第２スイッチＳＷ２がオン状態にあるため、コンデンサＣ１に充電電流が流れずに第１スイッチＳＷ１はオンしない。

【0074】

ここで、ユーザは、第２スイッチＳＷ２を操作しながら機器３を給電路Ｌ１に差し込み、所定角度回転させることで、機器３を給電路Ｌ１に電気的かつ機械的に接続させる。これにより、機器３の給電路Ｌ１に対する取り付けが完了する。その後、ユーザは、第２スイッチＳＷ２から手を放すことで、第２スイッチＳＷ２がオフする。つまり、ユーザが第２スイッチＳＷ２を操作している限り、言い換えれば、ユーザが機器３の給電路Ｌ１に対する取り付けを完了するまでは、基本的に第１スイッチＳＷ１はオンしない。

【0075】

第２スイッチＳＷ２がオフすると、電源回路４３の一対の入力端子４３１に給電路Ｌ１から電圧が印加されることにより、電源回路４３が駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を一対の出力端子４３２から出力する。これにより、駆動回路４１のＣＲフィルタ４２において、第１抵抗素子Ｒ１を介してコンデンサＣ１に充電電流が流れ、コンデンサＣ１の充電が開始される。コンデンサＣ１は、上述のように第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値と、コンデンサＣ１の静電容量値と、に基づく時定数に従って充電される。

【0076】

そして、コンデンサＣ１が十分に充電されることにより、コンデンサＣ１の充電電圧（つまり、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間電圧）が所定電圧に達すると、第１スイッチＳＷ１がオンし、電路Ｌ２が閉じられる。これにより、給電路Ｌ１から負荷３１へと電力が供給されるようになる。

【0077】

次に、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際の抑制回路４Ａの動作について説明する。ここでは、ユーザが第２スイッチＳＷ２を操作しながら、機器３を給電路Ｌ１から取り外す、と仮定する。機器３が給電路Ｌ１から取り外される前において、第２スイッチＳＷ２がオンする。すると、駆動回路４１のＣＲフィルタ４２において、コンデンサＣ１から第２抵抗素子Ｒ２を介して給電路Ｌ１へと放電電流が流れることにより、コンデンサＣ１の放電が開始される。コンデンサＣ１は、上述のように第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値と、コンデンサＣ１の静電容量値と、に基づく時定数に従って放電される。

【0078】

そして、コンデンサＣ１が十分に放電されることにより、コンデンサＣ１の充電電圧（つまり、第１スイッチＳＷ１のゲート－ソース間電圧）が所定電圧を下回ると、第１スイッチＳＷ１がオフし、電路Ｌ２が開放される。これにより、給電路Ｌ１から負荷３１へと電力が供給されなくなる。その後、機器３が給電路Ｌ１から取り外されることで、機器３の一対の接続端子３２と、給電路Ｌ１の一対の接続導体Ｌ１１と、が離れることにより、機器３の給電路Ｌ１に対する電気的な接続が解除される。

【0079】

上述のように、実施の形態２に係るアーク検出システム１００においても、抑制回路４Ａは、実施の形態１の抑制回路４と同様に動作する。また、実施の形態２に係るアーク検出システム１００は、抑制回路４Ａを除いて、実施の形態１に係るアーク検出システム１００と同様の構成である。したがって、実施の形態２に係るアーク検出システム１００は、実施の形態１に係るアーク検出システム１００と同様の効果を奏し得る。

【0080】

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１，２について説明したが、本発明は、上記実施の形態１，２に限定されるものではない。以下、実施の形態１，２の変形例について列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせてもよい。

【0081】

実施の形態１，２では、電流計２２はアーク検出システム１００とは別の機器であるが、アーク検出システム１００に内蔵されていてもよい。

【0082】

実施の形態１，２では、アーク検出システム１００は直流電源２に設けられているが、これに限定されない。例えば、アーク検出システム１００は、直流電源２とは別の機器として給電路Ｌ１に接続されていてもよい。この場合、アーク検出システム１００は、直流電源２との間で有線通信又は無線通信により通信可能に構成されていれば、直流電源２に対して判定部１２の判定結果に応じた指示を与えることが可能である。

【0083】

実施の形態１，２では、判定部１２は、取得部１１にて取得した電流Ｉ１の測定結果に対して周波数分析を実行することにより、特定の周波数帯域の成分を抽出しているが、これに限らない。例えば、判定部１２は、周波数分析を実行する代わりに、取得部１１にて取得した電流Ｉ１の測定結果をフィルタ（例えば、バンドパスフィルタ）に通すことで、特定の周波数帯域の周波数成分を抽出してもよい。

【0084】

実施の形態１，２では、第２スイッチＳＷ２は、ユーザの手により操作されることでオン／オフを切り替えるように構成されているが、これに限らない。例えば、第２スイッチＳＷ２は、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱に応じて自動的にオン／オフを切り替えるように構成されていてもよい。例えば、第２スイッチＳＷ２は、少なくとも機器３が給電路Ｌ１から取り外される際に一時的に短絡状態に切り替わるように構成されていてもよい。

【0085】

以下、上記構成の具体例について説明する。具体例において、第２スイッチＳＷ２は、ノーマリーオン型の押釦スイッチであって、所定の力が加わるとオフ状態（開放状態）に切り替わるように構成されている。つまり、第２スイッチＳＷ２は、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられていない状態においてはオン状態（短絡状態）を維持し、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられる際に所定の力が加わることでオフ状態に切り替わる。

【0086】

以下、上記具体例での第２スイッチＳＷ２の動作について説明する。機器３を給電路Ｌ１に取り付ける場合、まず、機器３が給電路Ｌ１に差し込まれる。この時点では、第２スイッチＳＷ２は未だオン状態を維持する。その後、機器３を所定角度回転させることで、機器３が給電路Ｌ１に接続される。このとき、第２スイッチＳＷ２には、機器３の回転に伴って機器３及び給電路Ｌ１から所定の力が加えられる。これにより、第２スイッチＳＷ２はオフ状態に切り替わる。そして、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられている間は、第２スイッチＳＷ２はオフ状態を維持する。

【0087】

機器３を給電路Ｌ１から取り外す場合、まず、機器３を取り付け時とは逆向きに所定角度回転させる。この機器３の回転の開始時において、第２スイッチＳＷ２は機器３及び給電路Ｌ１から加えられる力から解放され、オン状態に切り替わる。そして、機器３の回転の途中で負荷３１が給電路Ｌ１から切り離される。

【0088】

この構成では、第２スイッチＳＷ２は、機器３の給電路Ｌ１に対する着脱に応じて、ユーザが直接操作することなく、自動的にオン／オフを切り替える。そして、第２スイッチＳＷ２は、機器３が給電路Ｌ１から取り外される前にオン状態に切り替わる（つまり、少なくとも機器３が給電路Ｌ１から取り外される際に一時的に短絡状態に切り替わる）。この構成では、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際にユーザが第２スイッチＳＷ２を操作する場合と同様に、機器３が給電路Ｌ１から取り外される前に機器３の給電路Ｌ１に対する電気的な接続が解除されるようになっている。したがって、この構成では、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際にチャタリングが発生したとしても、チャタリングの発生期間において給電路Ｌ１から負荷３１へ電力が供給されないことから、チャタリングに起因するアークの発生を抑制することができる。

【0089】

実施の形態１，２において、抑制回路４，４Ａは、第２スイッチＳＷ２を有していなくてもよい。また、実施の形態１，２において、アーク検出システム１００は、報知部１３及び停止部１４を備えていなくてもよい。つまり、アーク検出システム１００は、あくまでアーク故障の発生を検出する機能を有していればよく、報知部１３及び停止部１４については別システムで実現されてもよい。

【0090】

実施の形態１，２では、各機器３に抑制回路４，４Ａが設けられているが、これに限定されない。例えば、複数の機器３のうちの一部の機器３のみに抑制回路４，４Ａが設けられていてもよい。また、例えば、いずれの機器３にも抑制回路４，４Ａが設けられていなくてもよい。つまり、アーク検出システム１００は、抑制回路４，４Ａを備えていなくてもよい。また、例えば、抑制回路４，４Ａは、機器３とは別に、機器３と給電路Ｌ１とを互いに接続するためのコネクタに設けられていてもよい。

【0091】

例えば、本発明は、アーク検出システム１００として実現できるだけでなく、アーク検出システム１００を構成する各構成要素が行うステップ（処理）を含むアーク検出方法として実現できる。

【0092】

具体的には、アーク検出方法は、取得ステップＳＴ１と、判定ステップＳＴ２と、を含む。取得ステップＳＴ１では、直流電源２から電力が供給される給電路Ｌ１に流れる電流Ｉ１の測定結果を取得する。判定ステップＳＴ２では、取得ステップＳＴ１にて取得した電流Ｉ１の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生したか否かを判定する。判定ステップＳＴ２では、特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長い場合に、アーク故障が発生したと判定する。

【0093】

例えば、それらのステップは、１以上のプロセッサを有するコンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ－ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。具体的には、プログラムは、１以上のプロセッサに、上記のアーク検出方法を実行させる。

【0094】

上記各実施の形態に係るアーク検出システム１００の少なくとも一部は、マイコンによってソフトウェア的に実現されたが、パーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータにおいてソフトウェア的に実現されてもよい。さらに、アーク検出システム１００の少なくとも一部は、Ａ／Ｄ変換器、論理回路、ゲートアレイ、Ｄ／Ａ変換器等で構成される専用の電子回路によってハードウェア的に実現されてもよい。

【0095】

また、実施の形態１，２における抑制回路４，４Ａは、アーク検出システム１００とは別に、単独で市場に流通し得る。すなわち、抑制回路４，４Ａは、第１スイッチＳＷ１と、駆動回路４１と、を備える。第１スイッチＳＷ１は、直流電源２から電力が供給される給電路Ｌ１と、給電路Ｌ１に着脱可能な機器３の有する負荷３１と、の間の電路Ｌ２を開閉する。駆動回路４１は、機器３が電路Ｌ２に接続されてから遅延時間の経過後に電路Ｌ２を閉じるように第１スイッチＳＷ１を駆動する。

【0096】

また、抑制回路４，４Ａは、例えば以下のように構成されていてもよい。すなわち、第１スイッチＳＷ１は、電界効果トランジスタである。駆動回路４１は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されて、第１スイッチＳＷ１のゲートにコンデンサＣ１の充電電圧を印加するＣＲフィルタ４２を更に備える。遅延時間は、ＣＲフィルタ４２の時定数により決定される。

【0097】

さらに、抑制回路４，４Ａは、例えば以下のように構成されていてもよい。すなわち、抑制回路４，４Ａは、第１スイッチＳＷ１のゲートと電路Ｌ２との間を短絡状態及び開放状態の一方から他方に切り替える第２スイッチＳＷ２を更に備える。

【0098】

さらに、抑制回路４，４Ａは、例えば以下のように構成されていてもよい。すなわち、第２スイッチＳＷ２は、少なくとも機器３が給電路Ｌ１から取り外される際に一時的に短絡状態に切り替わるように構成されている。

【0099】

また、抑制回路４，４Ａは、例えば以下のように構成されていてもよい。すなわち、遅延時間は、給電路Ｌ１に対して機器３を着脱する際に生じ得るチャタリングの発生期間において機器３へ電力が供給されないように設定されている。

【0100】

上述の抑制回路４，４Ａによれば、給電路Ｌ１に対して機器３を着脱する際に生じ得るチャタリングに起因するアークが生じにくくなる、という利点がある。

【0101】

なお、第１スイッチＳＷ１は、電界効果トランジスタに限らず、例えばリレー等であってもよい。

【0102】

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

【0103】

（まとめ）
以上述べたように、アーク検出システム１００は、取得部１１と、判定部１２と、を備える。取得部１１は、直流電源２から電力が供給される給電路Ｌ１に流れる電流Ｉ１の測定結果を取得する。判定部１２は、取得部１１にて取得した電流Ｉ１の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生したか否かを判定する。判定部１２は、特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長い場合に、アーク故障が発生したと判定する。

【0104】

このようなアーク検出システム１００によれば、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークのように、一時的に発生しただけではアーク故障に至らない事象を検出しなくて済むので、アーク故障の発生の誤検出を防止しやすくなる、という利点がある。

【0105】

また、例えば、アーク検出システム１００は、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークを抑制する抑制回路４，４Ａを更に備える。抑制回路４，４Ａは、第１スイッチＳＷ１と、駆動回路４１と、を有する。第１スイッチＳＷ１は、機器３の有する負荷３１と給電路Ｌ１との間の電路Ｌ２を開閉する。駆動回路４１は、機器３が電路Ｌ２に接続されてから遅延時間の経過後に電路Ｌ２を閉じるように第１スイッチＳＷ１を駆動する。

【0106】

このようなアーク検出システム１００によれば、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられたであろう後に機器３の有する負荷３１が給電路Ｌ１に接続されることになるので、電流が流れた状態で負荷３１が給電路Ｌ１から瞬間的に切り離されるという状況が生じにくくなる。結果として、給電路Ｌ１に対して機器３を着脱する際に生じ得るチャタリングに起因するアークが生じにくくなる、という利点がある。

【0107】

また、例えば、アーク検出システム１００では、第１スイッチＳＷ１は、電界効果トランジスタである。駆動回路４１は、第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されて、第１スイッチＳＷ１のゲートにコンデンサＣ１の充電電圧を印加するＣＲフィルタ４２を更に備える。遅延時間は、ＣＲフィルタ４２の時定数により決定される。

【0108】

このようなアーク検出システム１００によれば、機器３が給電路Ｌ１に取り付けられたであろう後に機器３の有する負荷３１が給電路Ｌ１に接続されることになるので、電流が流れた状態で負荷３１が給電路Ｌ１から瞬間的に切り離されるという状況が生じにくくなる。結果として、給電路Ｌ１に対して機器３を着脱する際に生じ得るチャタリングに起因するアークが生じにくくなる、という利点がある。

【0109】

また、例えば、アーク検出システム１００では、抑制回路４，４Ａは、第１スイッチＳＷ１のゲートと電路Ｌ２との間を短絡状態及び開放状態の一方から他方に切り替える第２スイッチＳＷ２を更に備える。

【0110】

このようなアーク検出システム１００によれば、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際に第２スイッチＳＷ２を操作することで、機器３が給電路Ｌ１から取り外される前に機器３の給電路Ｌ１に対する電気的な接続を解除することができる。したがって、チャタリングが発生し得る期間において給電路Ｌ１から負荷３１へ電力が供給されないことから、チャタリングに起因するアークの発生を抑制することができる、という利点がある。

【0111】

また、例えば、アーク検出システム１００では、第２スイッチＳＷ２は、少なくとも機器３が給電路Ｌ１から取り外される際に一時的に短絡状態に切り替わるように構成されている。

【0112】

このようなアーク検出システム１００によれば、機器３を給電路Ｌ１から取り外す際に、機器３が給電路Ｌ１から取り外される前に機器３の給電路Ｌ１に対する電気的な接続を自動的に解除することができる、という利点がある。

【0113】

また、例えば、アーク検出システム１００では、遅延時間は、給電路Ｌ１に対して機器３を着脱する際に生じ得るチャタリングの発生期間において機器３へ電力が供給されないように設定されている。特定時間は、遅延時間よりも長い。

【0114】

このようなアーク検出システム１００によれば、チャタリングに起因するアークの発生を、アーク故障の発生であると誤って判定するのを防ぎやすい、という利点がある。

【0115】

また、例えば、アーク検出方法は、取得ステップＳＴ１と、判定ステップＳＴ２と、を含む。取得ステップＳＴ１では、直流電源２から電力が供給される給電路Ｌ１に流れる電流Ｉ１の測定結果を取得する。判定ステップＳＴ２では、取得ステップＳＴ１にて取得した電流Ｉ１の測定結果のうちの特定の周波数帯域の成分に基づいて、アーク故障が発生したか否かを判定する。判定ステップＳＴ２では、特定の周波数帯域の成分が閾値以上となる特定時間が、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークの発生時間よりも長い場合に、アーク故障が発生したと判定する。

【0116】

このようなアーク検出方法によれば、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークのように、一時的に発生しただけではアーク故障に至らない事象を検出しなくて済むので、アーク故障の発生の誤検出を防止しやすくなる、という利点がある。

【0117】

また、例えば、プログラムは、１以上のプロセッサに、上記のアーク検出方法を実行させる。

【0118】

このようなプログラムによれば、給電路Ｌ１に対する機器３の着脱の際に生じ得るアークのように、一時的に発生しただけではアーク故障に至らない事象を検出しなくて済むので、アーク故障の発生の誤検出を防止しやすくなる、という利点がある。

【符号の説明】

【0119】

１００ アーク検出システム
１１ 取得部
１２ 判定部
２ 直流電源
３ 機器
３１ 負荷
４，４Ａ 抑制回路
４１ 駆動回路
４２ ＣＲフィルタ
Ｃ１ コンデンサ
Ｉ１ 電流
Ｌ１ 給電路
Ｌ２ 電路
ＳＴ１ 取得ステップ
ＳＴ２ 判定ステップ
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】