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(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】2023-10-06
(45)【発行日】2023-10-17
(54)【発明の名称】放電検出装置
(51)【国際特許分類】
   G01R 31/12 20200101AFI20231010BHJP
【FI】
G01R31/12 A
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2019153870
(22)【出願日】2019-08-26
(65)【公開番号】P2021032732
(43)【公開日】2021-03-01
【審査請求日】2022-06-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000227401
【氏名又は名称】日東工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001977
【氏名又は名称】弁理士法人クスノキ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮本 淳史
【審査官】青木 洋平
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-173008(JP,A)
【文献】特開2007-113960(JP,A)
【文献】特開平09-327119(JP,A)
【文献】特開平09-233683(JP,A)
【文献】特表平08-502818(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01R 31/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気が供給される配線電路に対して電気的接続がなされるように介在させる放電検出装置であって、
配線電路を流れる電気のうち放電事象により生じる所定の周波数以上のノイズ成分のみが通過することができるハイパスフィルタを有し、前記ハイパスフィルタを通過したノイズ成分に基づいて検出信号を出力するノイズ検出部と、
ノイズ検出部から出力された検出信号を閾値と比較して放電事象の有無を判定する演算部と、
放電事象の検出時に、放電検出装置の外部に異常の知らせをする、若しくは、放電検出装置の外部に位置する機器に信号出力をする信号出力部と、
放電事象が検出されたことを記憶する記憶部と、
を備え、
放電事象の発生回数をカウントしない時間であるカウントアップ停止時間の時間計測がなされている間に、検出信号が閾値を超えても、記憶部に記憶される放電事象の検出回数に変化はなく、前記カウントアップ停止時間の時間計測がなされていない間に、検出信号が閾値を超えると、カウントアップ停止時間を開始させるとともに記憶部に記憶される放電事象の検出回数が1つ増加されるように制御され、
前記演算部は、記憶部に記憶された放電事象の検出回数によって、放電検出装置の外部に異常の知らせをするためになされる信号出力部からの出力、若しくは、放電検出装置の外部に位置する機器に信号出力をするためになされる信号出力部からの出力、が異なるものとなるように変更可能である放電検出装置。
【請求項2】
記憶部で記憶された放電事象の情報のリセットが可能なリセット部を備えた請求項1に記載の放電検出装置。
【請求項3】
利用者又は他の機器からの情報のインプットにより、信号出力部からの出力を変更させる出力設定部を備えた請求項1又は2に記載の放電検出装置。
【請求項4】
記憶された放電事象の増加によってLEDの点滅間隔若しくはアラームの出力間隔の少なくとも一方を通常よりも短くすることが可能な請求項1から3の何れかに記載の放電検出装置。
【請求項5】
前記配線電路から流れてきた放電電流を検出する電流センサを備え、
記憶部が、電流センサで得られた放電電流の計測情報を記憶し、
演算部が、記憶部に記憶された放電電流の情報によって信号出力部の出力を変更する請求項1に記載の放電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放電検出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1に記載されているように、分電盤などに備えられた放電検出ユニットを用いて、放電事象を検出した際にブレーカに遮断信号を送信することが知られている。放電事象が起こったと判定された場合は、所定時間後にブレーカの遮断が行われるが、放電事象の発生が一回だけ起こった場合でも、複数回起こった場合でも、同様のプロセスにより処理されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2017-173008号公報
【0004】
ところで、放電事故が起こった場合には、配線の被覆の劣化、コンセント部の劣化などが生じる。つまり、放電事故の回数が多くなるほど、危険度が増すということがいえる。しかしながら、このような視点で作られた放電検出装置は存在しなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明が解決しようとする課題は、危険度に応じて、信号の出力を変更させることができる放電検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、配線電路に設けられる放電検出装置であって、放電事象により生じる所定の周波数以上のノイズ成分に基づいて検出信号を出力するノイズ検出部と、ノイズ検出部から出力された検出信号をもとに放電事象の有無を判定する演算部と、放電事象の検出時に外部に信号出力をする信号出力部と、放電事象が検出されたことを記憶する記憶部と、を備え、前記演算部は、記憶部に記憶された放電事象の検出回数によって信号出力部の出力を変更可能である放電検出装置とする。
【0007】
また、記憶部で記憶された放電事象の情報のリセットが可能なリセット部を備えた構成とすることが好ましい。
【0008】
また、利用者又は他の機器からの情報のインプットにより、信号出力部からの出力を変更させる出力設定部を備えた構成とすることが好ましい。
【0009】
また、記憶された放電事象の増加によってLEDの点滅間隔若しくはアラームの出力間隔の少なくとも一方を通常よりも短くすることが可能な構成とすることが好ましい。
【0010】
また、配線の放電電流を検出する電流検出部を備え、記憶部が、放電電流の計測情報を記憶し、演算部が、記憶部の放電電流の情報によって信号出力部の出力を変更する構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明では、危険度に応じて、信号の出力を変更させることができる放電検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】放電検出装置を備えた放電検出ユニットの一例のブロック図である。
図2】メインフローを表すフロー図である。
図3】放電発生回数が増加するか否かの条件を示すフロー図である。
図4】ノイズ検出部の検出内容と各項目の状態を示す図である。
図5】1回目の放電の検出によるLED及びブザーの挙動と、2回目の放電の検出によるLED及びブザーの挙動と、の違いを示す図である。
図6】ノイズ検出と放電発生回数のカウントとの関係を示す図である。
図7】LED点滅フラグがオンになった場合に、所定の時間までの間に放電アラートキャンセルボタンを押すことでLED点滅フラグをオフの状態にしなければ、ブレーカの遮断が生じることを示す図である。
図8】電流計測手段としての電流センサを備えた放電検出装置を備えた放電検出ユニットの一例を示すブロック図である。
図9】電流計測手段としての電流センサを備えた放電検出装置の利用例を示す図である。
図10】記憶部で記憶された情報と出力内容との関係例を示す図である。
図11】分電盤内において主幹ブレーカと分岐ブレーカの間に放電検出ユニットが配置された例を示す図である。
図12】放電検出ユニットで各部屋の状態を検出することを示したイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に発明を実施するための形態を示す。本実施形態の放電検出装置1は、配線電路に設けられるものである。この放電検出装置1は、放電事象により生じる所定の周波数以上のノイズ成分に基づいて検出信号を出力するノイズ検出部11と、ノイズ検出部11から出力された検出信号をもとに放電事象の有無を判定する演算部12と、放電事象の検出時に外部に信号出力をする信号出力部13と、放電事象が検出されたことを記憶する記憶部14と、を備えている。また、この演算部12は、記憶部14に記憶された放電事象の検出回数が増加することによって信号出力部13の出力を変更可能である。このため、危険度に応じて、信号の出力を変更させることができる放電検出装置1を提供することが可能となる。
【0014】
ここで、放電検出装置1を組み込んだ放電検出ユニット10の例を図1に示す。この放電検出装置1は、主幹ブレーカ31の二次側にノイズ検出部11、増幅部15、演算部12、記憶部14、信号出力部13を備えた構成としている。放電事象により生じる所定の周波数以上のノイズ成分に基づいて検出信号を出力するノイズ検出部11は、増幅部15に電気的に接続されている。この増幅部15により、ノイズ検出部11から出力される検出信号が増幅される。増幅部15により増幅された検出信号は、A/D変換器16などでデジタル信号に変更される。変換された信号が、演算部12により「放電事象と判定する閾値」と比較されることにより、ノイズ検出部11によって検出されたノイズ成分が高周波ノイズであるか否かが判定される。この判定は波形の比較などアナログ信号で判定するものであっても良いものである。
【0015】
実施形態のノイズ検出部11は、ハイパスフィルタであり、交流回路の所定の周波数以上の成分のみを通過させ、通過させた成分から放電事象の有無を判定する。
【0016】
また、本実施形態では、演算部12は、記憶部14と接続されており、記憶部14に放電事象の回数を記録する。演算部12はノイズ検出部11の検出情報と、記憶部14の記憶情報をもとに信号出力部13からの出力を定める。例えば、信号出力部13からの出力のタイミングを特定の範囲の中から定めたり、出力内容を特定の範囲から定めたりする。
【0017】
信号出力部13は主幹ブレーカ31や分岐ブレーカ32に遮断信号を送信したり、LEDやアラームに対して指示を送ったりするものであることが好ましい。特に、信号出力部13からの信号により、ブレーカの遮断と、利用者への異常の知らせの双方をすることが好ましい。
【0018】
図1に示す例の放電検出装置1はリセット部17を備えている。このリセット部17は、放電検出装置1の表面に露出するように形成し、操作することによってLEDやブザーをリセットすることができる。例えば、安全の確認が完了した後、リセット部17を操作することによってLEDやブザー、主幹ブレーカ31や分岐ブレーカ32への遮断信号の送信をリセットするように用いればよい。通常のリセットにおいては、記憶部14の情報はリセットされないものとし、放電回数が1回追加されたことを記憶するようにすれば良い。このようにすることで、リセットしても放電事象が検出された回数を記憶させることができる。
【0019】
また、リセット部17は、記憶部14で記憶された放電事象の情報のリセットが可能な構成とするのが好ましい。例えば、リセット部17を長押しするなど、通常の操作とは異なる操作を行うことによって記憶部14の情報もリセットできるようにすることが好ましい。このように、「LEDやブザーのリセットをしつつ、記憶部14の情報はリセットされないようにすること」と、「LEDやブザーのリセットと記憶部14の情報のリセットの双方をすること」を選択できるようにすれば、使い勝手がよくなる。機器を変更した際などには、放電回数の積算をリセットさせるほうが良いからである。なお、リセット部17の使用態様により、その選択をすることができるようにすれば、部品点数を抑制することもできる。
【0020】
図1に示す演算部12には、信号出力部13からの出力のタイミングをコントロールするために用いられる出力設定部18が接続されている。この出力設定部18には、感震センサ50や人感センサ51が接続されるようにするのが好ましい。例えば、ノイズ検出部11で放電事象を検出した際に、感震センサ50で所定の震度以上の検出があった場合には放電回数に関わらず、ブレーカに遮断信号をすぐに送信することを基本とすることや、人がいる部屋では、ノイズ検出部11で放電事象を検出した際、退室するまでの時間を確保するために遮断信号の出力を遅らせる、というように利用することもできる。また、放電が所定時間経過した場合に放電事象と判定するものであるが、この放電がさらに長時間連続して生じたことを検出した場合においても、危険度が高いと判定して放電回数に関わらず、ブレーカに遮断信号をすぐに送信するようにしても良い。このように、利用者又は他の機器からの情報のインプットにより、信号出力部13からの出力を変更させる出力設定部18を備えた放電検出装置1とすることが好ましい。また、出力設定部18は、信号出力部13からの出力のタイミングを遅らせるか早めるかの設定を、個別の条件に合わせて変更して利用できるようにするのが好ましい。
【0021】
基本的に、記憶部14は放電事象の回数を記憶させておくものであるが、放電事象が生じた日時や場所などを記憶できるようにするのが好ましい。また、放電事象の間隔や放電電流値を記憶できるようにするのも好ましい。放電事象の間隔を記憶しておいた場合、放電事象が、短い間隔で複数回生じているか否かなどを判定することができるようになる。例えば、放電事象が、短い間隔で複数回生じている場合には、信号出力部13からの出力を通常の設定よりも短い時間で出力するように設定できる放電検出装置1とすることもできる。このように、記憶部14の情報を利用することで、特定の条件を満たす場合には、遮断処理を通常より早められる構成とするのが好ましい。
【0022】
また、放電電流値を記憶した場合、放電電流が大きい場合には、信号出力部13からの出力をさらに短い時間で出力するように設定できる放電検出装置1とすることもできる。また、放電事象と判定しない値であるが、所定の閾値以上を超えているような場合には、LEDなどで注意喚起を行うようにしても良い。
【0023】
ここで、放電検出装置1の使用例について説明する。図2に示す例では、放電検出装置1に電源が入れられると、フラグやカウンタの初期化が行われる。また、記憶部14から放電発生回数を取得し、メインループが繰り返される。次に、繰り返されるメインループのうちの代表的な二つについて説明する。
【0024】
図3に示す例では、先ず、ノイズレベルが高いか低いかを判定する(S001)。ノイズレベルが高い場合、「ノイズ継続時間」の積算値が所定値に達しているか否かを判定する(S002)。「ノイズ継続時間」の積算値が所定値に達しているか否かを判定するのは、瞬時的なノイズをカウントされる放電事象と区別するためである。「ノイズ継続時間」の積算値が所定値に達していない場合、「ノイズ継続時間」に1を足す(S003)。その後、再びノイズレベルが高いか低いかを判定するステップ(S001)に進む。なお、図3に示す例では、「処理終了」まで到達したら、常に、再びノイズレベルが高いか低いかを判定するステップ(S001)に進む。なお、ここで「ノイズ継続時間」に1を足すという説明については図4に示すように100msと設定している。つまり「ノイズ経過時間」に1を足すものを繰り返すと100ms、200ms、300msと積算されていくものである。この時間については1msであっても良いし10msであっても良い。
【0025】
ノイズレベルが基準値より高い状態が続き、「ノイズ継続時間」の積算値が所定値(本構造については500ms)に達しているか否かを判定するステップ(S002)で、所定値に達していると判定された場合、「カウントアップ停止時間」を0とする(S004)。ここで、「カウントアップ停止時間」は後述するように、所定時間(本構造については10分と設定)の間に放電事象を検出した場合でも1回の放電事象回数とみなさない時間である。そして、「カウントアップフラグ」がオフであるか否かを判定する(S005)。「カウントアップフラグ」は「カウントアップ停止時間」の時間計測がされているかを判定するものである。
【0026】
「カウントアップフラグ」がオフであるか否かを判定するステップ(S005)で、オフであると判定された場合、図4に示すように、「カウントアップフラグ」をオンにする(S006)。また、LED点滅フラグをオンにする(S007)。また、「放電アラートキャンセル時間」の設定をする(S008)。なお、図3に示す例では、「放電アラートキャンセル時間」は5分に設定している。また、放電発生回数を従来の記録から1回追加して不揮発性媒体へ記録する(S009)。その結果として生じる放電発生回数を判定する(S010)。
【0027】
図3に示す例では、放電発生回数を判定するステップ(S010)で判定された回数をもとに、LEDの点滅状態とブザーの動作内容を定めるようにしている。より具体的には、図3及び図5に示すことから理解されるように、放電発生回数が1回と判定された場合、LEDは500ms間隔で点滅し、ブザーは500ms間隔でオンオフを繰り返す。また、放電発生回数が2回と判定された場合、LEDは100ms間隔で点滅し、ブザーは連続鳴動となる。このように、記憶された放電事象の回数によってLEDの点滅間隔若しくはアラームの出力間隔の少なくとも一方を通常よりも短くすることが可能な構成とすることが好ましい。なお、図3に示す例では、放電発生回数が3回以上のN回と判定された場合、LEDはNms間隔で点滅し、ブザーはNms間隔でオンオフを繰り返すものとしている。また、この際に、所定回数以上を判定された場合には危険と判定できるため、ブレーカ即遮断という条件も設定させておくこともできる。
【0028】
なお、「カウントアップフラグ」がオフであるか否かを判定するステップ(S005)で、オフで無いと判定された場合、ステップ006からステップ010は飛ばされ、ステップ001に戻る。ただし、「カウントアップ停止時間」はリセットされ最初から計測される形となるものである。
【0029】
ノイズレベルが高いか低いかを判定するステップ(S001)で、ノイズレベルが基準値よりも低いと判定された場合、ノイズ継続時間は0にセットする(S011)。また、「カウントアップ停止時間」の積算値が所定値に達しているか否かを判定する(S012)。「カウントアップ停止時間」の積算値が所定値(10分以上)に達しているか否かを判定するステップ(S012)で、所定値に達していないと判定された場合、「カウントアップ停止時間」に1を足す(S013)。その後、再びノイズレベルが高いか低いかを判定するステップ(S001)に進む。
【0030】
「カウントアップ停止時間」の積算値が所定値に達しているか否かを判定するステップ(S012)で、所定値に達していると判定された場合、カウントアップフラグをオフにする(S014)。
【0031】
ところで、ステップ012に進んだ後、カウントアップフラグがオフになる前に、再びステップ005に進むようなことがあれば、ステップ005で、「No」と判定することになり、そこからステップ001に進むことになる。つまり、ステップ006に進むことを回避することができる。また、前述のようにカウントアップ停止時間、カウントアップフラグを形成しない場合には、ノイズ検出部11は、ステップ005からステップ010までを短い時間で何度も放電発生回数を計測してしまう恐れがある。本例では、図6の左側に示すように、ノイズレベルが一定以上継続した後、一旦、短い間ノイズレベルが低下し、再びノイズレベルが上がったような場合は、放電発生回数を、まとめて1回とカウントすることになる。短い時間で放電を繰り返す場合に、事象ごとに放電回数を積算すると適切な検知ができなくなるが、本例のように、短期間でノイズレベルの高低が繰り返される場合に一つの放電事象と捉えられるようになると、適切な検知結果を得られるようになる。
【0032】
一方、「カウントアップ停止時間」の積算値が所定値に達していると判定されてステップ014を経た後に、ノイズ検出によりステップ005に進む場合、ステップ006側に進むことになるため、放電回数を追加することができる。
【0033】
このようなステップを踏むことで、瞬時的なノイズをカウントすべき放電事象と区別できるとともに、短期間に複数回のノイズの発生が確認されても、それらをまとめて一つの放電検出と判定できるようになる。また、放電回数の差に基づき、出力内容を異ならせることができる。
【0034】
次に、もう一つのメインループについて説明する。図7に示すことから理解されるように、先ず、LED点滅フラグがオンであるか否かを判定する(S101)。LED点滅フラグがオンであるか否かを判定するステップ(S101)で、LED点滅フラグがオンであると判定されれば、放電発生回数を判定する(S102)。判定された内容により、LED及びブザーを動作させる。
【0035】
放電発生回数を判定するステップ(S102)を経た後、リセット部17である「放電アラートキャンセル釦」が押下されたか否かを判定する(S103)。このステップ(S103)で、押下されていないと判定された場合、「放電アラートキャンセル時間」が0でないか否かを判定する(S104)。
【0036】
「放電アラートキャンセル時間」が0でない場合、「放電アラートキャンセル時間」から1を引く(S105)。そして、「放電アラートキャンセル時間」が0であるか否かを判定する(S106)。このステップ(S106)で、0である、つまり放電アラート時間が5分経過したと判定された場合、所定のブレーカを遮断する(S107)。すると、放電が発生したと判定された配線に電気が供給されなくなる(S108)。
【0037】
なお、リセット部17である「放電アラートキャンセル釦」が押下されたか否かを判定するステップ(S103)で、押下されたと判定された場合、「放電アラートキャンセル時間」を0にする(S109)。また、LED点滅フラグをオフにする(S110)。また、LEDを消灯し、ブザーの鳴動を停止する(S111)。その後、再びステップ101に進むことになる。
【0038】
また、「放電アラートキャンセル時間」が0でないか否かを判定するステップ(S104)で、0あると判定された場合、及び、「放電アラートキャンセル時間」が0であるか否かを判定するステップ(S106)で、0でないと判定された場合は、再びステップ101に進むことになる。
【0039】
ところで、放電検出装置1には、配線の放電電流を検出する電流検出部19を備えるようにしても良い。電流検出部19を備えるようにすれば、放電電流の値によって信号出力部13の出力を定めるようにすることができる。図8に示す例では、電流センサが電流検出部19にあたる。このように、配線の放電電流を検出する電流検出部19を備え、記憶部14が、放電電流の計測情報を記憶し、演算部12が、記憶部14の放電電流の情報によって信号出力部13の出力を変更するように構成することが好ましい。
【0040】
図9に示す例では、放電発生回数が1回目の場合は放電電流が20A以上であるか否かを境に何分後にブレーカを遮断させるのかを定めているが、放電発生回数が2回目の場合は放電電流が10A以上であるか否かを境にブレーカを即遮断にするか、一定時間後にブレーカを遮断させるのかを定めている。
【0041】
ここで、記憶部14に記憶された情報をもとに、信号出力部13からの出力態様を変更する例について説明する。図10に示す例では、センサ(1)については、記憶部14に情報がないため、4月2日にセンサ(1)にて放電の発生を検出した場合には、通常の信号を出力することになる。センサ(2)については、放電発生回数が1回記憶されているため、4月2日にセンサ(2)にて放電の発生を検出した場合には、信号の出力がセンサ(1)の場合より早く出力されることになる。
【0042】
センサ(3)については、近接した時間に連続して複数回の放電事象が検出されているため、4月2日にセンサ(3)にて放電の発生を検出した場合には、即遮断の信号を出力することになる。センサ(4)については、放電発生回数がカウントされるほどの放電事象ではないが、異常な状態が複数回続いているため、LEDやブザーにて警告が行えるよう、信号出力部13で出力される。
【0043】
この放電検出装置1をユニットにした放電検出ユニット10を分電盤7に取り付けたい場合は、図11に示すように配置すればよい。図11に示す例では、放電検出ユニット10と主幹ブレーカ31を出力線35で接続しており、信号出力部13より出力される信号により、主幹ブレーカ31を遮断できる。また、図12に示すことから理解されるように、放電検出装置1を備えた分電盤7を用いて、各部屋の状態を検出できるようにすることが好ましい。
【0044】
以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、放電検出装置は分岐ブレーカに形成しても良い。分岐ブレーカに搭載することによって、分電盤のサイズを小さくすることができる。
【0045】
また、発明に支障のない範囲で、一部工程の追加、削除、前後の入れ替えなどを行っても良い。
【符号の説明】
【0046】
1 放電検出装置
11 ノイズ検出部
12 演算部
13 信号出力部
14 記憶部
17 リセット部
18 出力設定部
19 電流検出部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12