JP2017075890A - 電線アーク発生検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ安価に航空機内の電線ケーブルに発生するアークを検知する。【解決手段】航空機内における電線ケーブルに発生するアークを検出する電線アーク発生検出装置であって、電線ケーブル２に沿って配設され、アークによって状態が変化する、細線状の検知部（細線導体１３、熱電対２３ａ，２３ｂ及び光ファイバ３３）と、この検知部と接続し、検知部の状態が変化すると、アークが発生したと判断する判断部とを備える電線アーク発生検出装置を用いることで、簡易かつ安価に航空機内の電線ケーブルに発生するアークを検知することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機における電線に発生するアークを検出する装置に関する。

航空機は、安全性を維持するために、電線（パワー系あるいはシグナル系）にアークが発生した際の影響量を最小化する必要がある。このためには、アークの発生時の過電流を短時間で遮断する必要がある。

特開２００１−０４５６５２号公報

航空機電線に対する過電流保護としては、一般にサーマルサーキットブレーカが使用されるが、電線に発生するアークのような断続的な過電流に対しては、確実に検知して遮断できる保証が無い。確実に遮断できる方法として、上記特許文献１に開示されているＡＦＣＢ（Ａｒｃ Ｆａｕｌｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）や、ＧＦＩ（Ｇｒｏｕｎｄ Ｆａｕｌｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ）があるが、これらは高価でかつノイズに対す
る誤作動のリスクを伴う。

本発明は、上記技術的課題に鑑み、簡易かつ安価に航空機内の電線ケーブルに発生するアークを検知することができる、電線アーク発生検出装置を提案することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
電線ケーブルに発生するアークを検出する電線アーク発生検出装置であって、
前記電線ケーブルに沿って配設され、前記アークによって状態が変化する、細線状の検知部と、
前記検知部と接続し、前記検知部の状態が変化すると、前記アークが発生したと判断する判断部とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第１の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記判断部は、一端が固定電位に接続した抵抗と、入力端が前記抵抗の他端及びグランドに接続した比較器とを備え、
前記検知部は、前記抵抗の他端及び前記比較器の入力端を前記グランドと接続する導体であり、
前記比較器は、前記アークにより前記導体が溶断されることで、入力電圧がしきい値電圧以上となると、前記アークが発生したと判断する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第１の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記検知部は、熱電対であり、
前記判断部は、入力端に前記熱電対が接続された比較器を備え、
前記比較器は、前記アークにより、前記熱電対の温度が上昇することで電位差が上昇すると、前記アークが発生したと判断する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第１の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記検知部は、光ファイバであり、
前記判断部は、前記光ファイバの一端に光を出力し、前記光ファイバの他端からの反射光を入力することによって往復伝搬時間を算出し、前記アークにより前記光ファイバが溶断され短くなることで前記往復伝搬時間が短くなると、前記アークが発生したと判断する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第１の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記検知部は、端面が伝搬光を透過させる光ファイバであり、
前記判断部は、前記光ファイバの一端に光を出力し、前記光ファイバの前記端面からの反射光を入力すると、前記アークが発生したと判断する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第１から５のいずれか１つの発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記判断部は、前記アークが発生したと判断すると、遮断指令を出力するものであり、
前記遮断指令を入力することにより、発電機と前記電線ケーブルとの接続を遮断する遮断機を備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
電線ケーブルに発生するアークを検出する電線アーク発生検出装置であって、
前記電線ケーブルに近接して配設され、前記アークによる前記電線ケーブルの周囲における環境変化を検知すると、前記アークが発生したと判断する検知判断部を備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第８の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第７の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記環境変化とは紫外線の発生であり、
前記検知判断部は、前記紫外線を検知する紫外線センサを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第９の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第７の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記環境変化とは放電音の発生であり、
前記検知判断部は、音を検知するマイクロフォンと、放電音域データベースに基づき、前記マイクロフォンで検知した音が前記放電音であるか否かを判断する解析部とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第１０の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第７の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記環境変化とは気化した前記電線ケーブルの被覆成分の発生であり、
前記検知判断部は、前記被覆成分を検知する成分分析器を備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第１１の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第８から１０のいずれか１つの発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記検知判断部は、一束の前記電線ケーブルに対し、壁によって隔てられた区画ごとに配設される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第１２の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第７の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記環境変化とは磁場強度変化であり、
前記検知判断部は、前記磁場強度変化を検知する磁界センサを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第１３の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第７の発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記環境変化とは電場強度変化であり、
前記検知判断部は、前記電場強度変化を検知するアンテナを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第１４の発明に係る電線アーク発生検出装置は、
上記第７から１３のいずれか１つの発明に係る電線アーク発生検出装置において、
前記検知判断部は、前記アークが発生したと判断すると、遮断指令を出力するものであり、
前記遮断指令を入力することにより、発電機と前記電線ケーブルとの接続を遮断する遮断機を備える
ことを特徴とする。

本発明に係る電線アーク発生検出装置によれば、簡易かつ安価に航空機内の電線ケーブルに発生するアークを検知することができる。

本発明の実施例１に係る電線アーク発生検出装置を説明する回路図である。（ａ）は平常時、（ｂ）は電線アーク発生時を示している。 本発明の実施例２に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。（ａ）は平常時、（ｂ）は電線アーク発生時を示している。 本発明の実施例３に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。（ａ）は平常時、（ｂ）は電線アーク発生時を示している。 本発明の実施例４に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。（ａ）は平常時、（ｂ）は電線アーク発生時を示している。 本発明の実施例５に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。（ａ）は平常時、（ｂ）は電線アーク発生時を示している。 本発明の実施例６に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。（ａ）は平常時、（ｂ）は電線アーク発生時を示している。 本発明の実施例７に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。（ａ）は平常時、（ｂ）は電線アーク発生時を示している。 航空機のキャビン部分における電線ケーブルの配置を説明する概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。

本発明に係る電線アーク発生検出装置は、航空機内における電線ケーブルに発生するアークを検出するものである。以下、本発明に係る電線アーク発生検出装置を各実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
図１は、本実施例に係る電線アーク発生検出装置を説明する回路図である。図１（ａ）は平常時、図１（ｂ）は電線アーク発生時を示している。

図１に示すように、本実施例に係る電線アーク発生検出装置は、電線ケーブル２に沿って配設され、電線ケーブル２に発生するアークによって状態が変化（溶断）する、細線状の検知部としての細線導体１３と、細線導体１３と接続し、細線導体１３の状態が変化（溶断）すると、アークが発生したと判断する、比較器１１及び抵抗１２を有する判断部と、遮断機１４とを備えている。この点につき、以下詳述する。

まず、図１（ａ）を用いて本実施例に係る電線アーク発生検出装置の装置構成について説明する。抵抗１２は、一端が正電源電圧Ｖ_CCに接続しており、比較器１１は、入力端が抵抗１２の他端及びグランド（機体構造）に接続し、出力端は遮断機１４に接続している。

また、比較器１１の入力端及び抵抗１２の他端は、細線導体１３によってグランドと接続されている。この細線導体１３は、電線ケーブル２とともに束ねられること（同束）によって、電線ケーブル２に沿って設けられ、その先端がグランドに接続している（細線導体１３は電線ケーブル２の全長にわたり設けられるようにすると、より好ましい）。さらに、遮断機１４は、発電機１と電線ケーブル２との間に設けられている。

次に、上記装置構成とした本実施例に係る電線アーク発生検出装置の動作について、図１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

図１（ａ）に示すように、平常時は、細線導体１３に微弱電流が流れている。このときの細線導体１３の電位は低い（Ｌｏ電位）。すなわち、比較器１１に入力される電圧がしきい値電圧Ｖ_thよりも低い。この状態においては、比較器１１は、アークが発生していないものと判断し、比較器１１の出力端からは信号は出力されない。

図１（ｂ）に示すように、アーク発生時には、アークの熱により細線導体１３が溶断される。これによって、細線導体１３に電流が流れなくなる。これを検出することでアーク発生を検出することができる。

換言すると、まず、細線導体１３が溶断されることで、グランドへの接続がなくなり細線導体１３（溶断し分裂した細線導体１３のうち、比較器１１及び抵抗１２と接続している側）の電位が高くなる（Ｈｉ電位）。すなわち、比較器１１に入力される電圧がしきい値電圧Ｖ_th以上となる。この状態になると、比較器１１はアークが発生したと判断し、比較器１１の出力端から遮断機１４に信号（遮断指令）が出力される。遮断指令が入力された遮断機１４は、発電機１と電線ケーブル２との接続を遮断する。

本実施例に係る電線アーク検出装置は、上述した装置構成及び動作によって、簡易かつ安価に、電線ケーブルのアーク発生を広範囲あるいは全長にわたって検出することができ、それとともに、電線ケーブルを発電機から切り離すことができる。

［実施例２］
図２は、本実施例に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。図２（ａ）は平常時、図２（ｂ）は電線アーク発生時を示している。

図２に示すように、本実施例に係る電線アーク発生検出装置は、電線ケーブル２に沿って配設され、電線ケーブル２に発生するアークによって状態が変化（温度上昇）する、細線状の検知部としての熱電対２３ａ，２３ｂと、熱電対２３ａ，２３ｂと接続し、熱電対２３ａ，２３ｂの状態が変化（温度上昇）すると、アークが発生したと判断する、比較器２１を有する判断部と、遮断機１４とを備えている。この点につき、以下詳述する。

まず、図２（ａ）を用いて本実施例に係る電線アーク発生検出装置の装置構成について説明する。比較器２１は、入力端に熱電対２３ａ，２３ｂが接続しており、出力端は遮断機１４に接続している。熱電対２３ａ，２３ｂは、電線ケーブル２とともに束ねられることによって、電線ケーブル２に沿って設けられている（熱電対２３ａ，２３ｂは電線ケーブル２の全長にわたり設けられるようにすると、より好ましい）。なお、実施例１と同様、遮断機１４は発電機１と電線ケーブル２との間に設けられている。

次に、上記装置構成とした本実施例に係る電線アーク発生検出装置の動作について、図２（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

図２（ａ）に示すように、平常時は、熱電対２３ａ，２３ｂから比較器２１に入力される電位差は小さい。この状態においては、比較器２１は、アークが発生していないものと判断し、比較器２１の出力端からは信号は出力されない。

図２（ｂ）に示すように、アーク発生時には、アークの熱が熱電対２３ａ，２３ｂに伝達され、熱電対２３ａ，２３ｂの温度が（互いに異なる温度に）上昇する。これにより、熱電対２３ａ，２３ｂの電位差が大きくなる。比較器２１は、入力される電位差（電圧）が上昇することでアークが発生したと判断し、比較器２１の出力端から遮断機１４に信号（遮断指令）が出力される。遮断指令が入力された遮断機１４は、発電機１と電線ケーブル２との接続を遮断する。

本実施例に係る電線アーク検出装置は、上述した装置構成及び動作によって、簡易かつ安価に、電線ケーブルのアーク発生を広範囲あるいは全長にわたって検出することができ、それとともに、電線ケーブルを発電機から切り離すことができる。

［実施例３］
図３は、本実施例に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。図３（ａ）は平常時、図３（ｂ）は電線アーク発生時を示している。

図３に示すように、本実施例に係る電線アーク発生検出装置は、電線ケーブル２に沿って配設され、電線ケーブル２に発生するアークによって状態が変化（溶断）する、細線状の検知部としての光ファイバ３３と、光ファイバ３３と接続し、光ファイバ３３の状態が変化（溶断）すると、アークが発生したと判断する、制御部３０、発光器３１ａ、受光器３１ｂ及びスプリッタ３２を有する判断部と、遮断機１４とを備えている。

また、判断部は、光ファイバ３３の一端に光を出力し、光ファイバ３３の他端（先端面３３ａ）からの反射光を入力することによって往復伝搬時間を算出し、アークにより光ファイバ３３が溶断され短くなることで往復伝搬時間が短くなると、前記アークが発生したと判断する。この点につき、以下詳述する。

まず、図３（ａ）を用いて本実施例に係る電線アーク発生検出装置の装置構成について説明する。光ファイバ３３は、電線ケーブル２とともに束ねられることで、電線ケーブル２に沿って設けられている（光ファイバ３３は電線ケーブル２の全長にわたり設けられるようにすると、より好ましい）。また、光ファイバ３３は、一端から他端（先端面３３ａ）に向けて光が内部を伝搬すると、先端面３３ａにおいて光の一部が反射される。そして、光ファイバ３３は、スプリッタ３２を介して発光器３１ａ及び受光器３１ｂに接続している。

制御部３０は、発光器３１ａに接続しており、発光器３１ａに信号（光出力指令）を出力する。発光器３１ａは、制御部３０からの光出力指令が入力されると光ファイバ３３の一端に光（パルス）を出力する。受光器３１ｂは、制御部３０に接続しており、光ファイバ３３の先端面３３ａからの反射光が入力されると、制御部３０に信号を出力する。

制御部３０は、受光器３１ｂからの信号が入力されると、実際の光の往復伝搬時間と、光ファイバ３３の設定長（先端面３３ａまでの長さ）に基づき予め算出された光の往復伝搬時間とを比較し、光ファイバ３３の長さが変化したか否かを判断する。

すなわち、制御部３０は、実際の光の往復伝搬時間と、設定長に基づき予め算出された光の往復伝搬時間とが一致していれば光ファイバ３３の長さは変化していないと判断し、実際の光の往復伝搬時間が予め算出された光の往復伝搬時間よりも短ければ光ファイバ３３の長さが短くなったと判断する。光ファイバ３３の長さが短くなったと判断した場合のみ、制御部３０は遮断器１４へ信号（遮断指令）を出力する。

なお、実施例１，２と同様、遮断機１４は発電機１と電線ケーブル２との間に設けられている。

次に、上記装置構成とした本実施例に係る電線アーク発生検出装置の動作について、図３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

図３（ａ）に示すように、制御部３０からの光出力指令が入力された発光器３１ａは、光ファイバ３３に光を出力する。この光は、光ファイバ３３内を伝搬し、先端面３３ａにて反射する。この反射光は、スプリッタ３２を介して受光器３１ｂに入力される。受光器３１ｂは、光が入力されると制御部３０に信号を出力する。

制御部３０は、平常時は、実際のパルス光の往復伝搬時間と、光ファイバ３３の設定長に基づき予め算出されたパルス光の往復伝搬時間とを比較し、光ファイバ３３の長さが変化していない、すなわち、アークは発生しておらず光ファイバ３３は溶断していないと判断する。この場合においては、制御部３０からは信号は出力されない。

図３（ｂ）に示すように、アーク発生時は、アークの熱により光ファイバ３３が溶断される。これによって、光ファイバ３３の長さが変わる。制御部３０は、実際のパルス光の往復伝搬時間と、光ファイバ３３の設定長に基づき予め算出されたパルス光の往復伝搬時間とを比較し、光ファイバ３３の長さが変化した、すなわち、アークが発生し光ファイバ３３が溶断したと判断する。そして、制御部３０から遮断機１４に信号（遮断指令）を出力する。遮断指令が入力された遮断機１４は、発電機１と電線ケーブル２との接続を遮断する。

また、本実施例においては、光の往復伝搬時間ではなく、反射光の振幅の有無（反射光の有無）に基づき、溶断の有無を判断するものとしてもよい。以下、反射光の振幅の有無（反射光の有無）に基づき判断する場合に、既に説明した光の往復伝搬時間に基づき判断する場合と異なる点を説明する。

先端面３３ａは、伝搬光を透過させる吸収型であるものとする。また、制御部３０は、先端面３３ａから受光器３１ｂへの反射光の振幅の有無に基づき、光ファイバ３３が溶断したか否かを判断する。

すなわち、制御部３０は、受光器３１ｂからの信号が入力されなければ、先端面３３ａで伝搬光が透過し、反射光の振幅が０である（反射光が無い）ものとし、溶断されていないと判断する。また、受光器３１ｂからの信号が入力されれば、反射光の振幅が０でない（反射光がある）ものとし、吸収型の先端面３３ａでない面で伝搬光が反射した、つまり、アークが発生したことで光ファイバ３３が溶断し、その溶断面で伝搬光が反射したものと判断する。

本実施例に係る電線アーク検出装置は、上述した装置構成及び動作によって、簡易かつ安価に、電線ケーブルのアーク発生を広範囲あるいは全長にわたって検出することができ、それとともに、電線ケーブルを発電機から切り離すことができる。

［実施例４］
図４は、本実施例に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。図４（ａ）は平常時、図４（ｂ）は電線アーク発生時を示している。

図４に示すように、本実施例に係る電線アーク発生検出装置は、電線ケーブル２に近接して配設され、電線ケーブル２に発生するアークによる電線ケーブル２の周囲における環境変化（紫外線の発生）を検知すると、アークが発生したと判断する、紫外線センサ４３を主として有する検知判断部と、遮断機１４とを備えている。この点につき、以下詳述する。

まず、図４（ａ）を用いて本実施例に係る電線アーク発生検出装置の装置構成について説明する。紫外線センサ４３は増幅器４１を介して遮断機１４に接続されており、電線ケーブル２に近接して１つ又は複数配設されている。なお、実施例１〜３と同様、遮断機１４は発電機１と電線ケーブル２との間に設けられている。

紫外線センサ４３は、実施例１〜３における細線状の検知部（細線導体１３、熱電対２３ａ，２３ｂ及び光ファイバ３３）と異なり、その配置を考慮する必要がある。本実施例では、アークが発生した場合に火災につながる可能性のある、電線ケーブル２が配管３に近接する箇所に、紫外線センサ４３を設ける。

なお、本実施例における配管３とは、燃料配管、油圧配管又は酸素配管等の、可燃性流体が流通する配管を指す。本来、電線ケーブル２は、このような配管３の近傍を避けて配置されるべきであるが、航空機の場合、特に機器室周辺において、レイアウト上どうしても電線ケーブル２と配管３とが近接してしまう箇所が出てくる。本実施例では、そのような箇所に紫外線センサ４３を配設する。また、電線ケーブル２が、配管３ではなく燃料タンク（図示略）に近接する場合もあり、そのような箇所に紫外線センサ４３を配設してもよい。

次に、上記装置構成とした本実施例に係る電線アーク発生検出装置の動作について、図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

図４（ａ）に示すように、平常時は、紫外線センサ４３は紫外線を殆ど検知せず、信号を出力しない。一方、図４（ｂ）に示すように、アーク発生時には、紫外線センサ４３は、アークから放出される紫外線を検知することで、アーク発生を検出し、信号（遮断指令）を出力する。該信号は増幅器４１によって増幅され、遮断機１４に入力される。遮断指令が入力された遮断機１４は、発電機１と電線ケーブル２との接続を遮断する。

本実施例に係る電線アーク検出装置は、上述した装置構成及び動作によって、簡易かつ安価に、電線ケーブルのアーク発生を検出することができ、それとともに、電線ケーブルを発電機から切り離すことができる。また、紫外線センサの配置を把握しておくことで、アーク発生時にその発生箇所を特定することができる。さらに、紫外線センサは電線ケーブルと同束する必要がないため、作業工程を簡略化できる。

［実施例５］
図５は、本実施例に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。図５（ａ）は平常時、図５（ｂ）は電線アーク発生時を示している。

図５に示すように、本実施例に係る電線アーク発生検出装置は、電線ケーブル２に近接して配設され、電線ケーブル２に発生するアークによる電線ケーブル２の周囲における環境変化（放電音の発生）を検知すると、アークが発生したと判断する、マイクロフォン５３及びＣＰＵ（解析部）５１を有する検知判断部と、遮断機１４とを備えている。この点につき、以下詳述する。

まず、図５（ａ）を用いて本実施例に係る電線アーク発生検出装置の装置構成について説明する。マイクロフォン５３は環境音を検知するものであり、ＣＰＵ５１に接続されており、電線ケーブル２に近接して１つ又は複数配設されている。特に、実施例４同様、アークが発生した場合に火災につながる可能性のある箇所、すなわち、電線ケーブル２が配管３（燃料配管、油圧配管又は酸素配管等の、可燃性流体が流通する配管）、又は、燃料タンクに近接する箇所にマイクロフォン５３を配設してもよい。

ＣＰＵ５１は、図示するように、遮断機１４に接続し、アーク発生時の放電音域を予め記憶し（放電音域データベースを備え）ており、これに基づき、マイクロフォン５３が検知した環境音の周波数帯から、アーク発生時の放電音か否かを判断する（音声分析及び照合）。そして、アーク発生時の放電音であると判断した場合に、遮断機１４に信号（遮断指令）を出力する。なお、実施例１〜４と同様、遮断機１４は発電機１と電線ケーブル２との間に設けられている。

次に、上記装置構成とした本実施例に係る電線アーク発生検出装置の動作について、図５（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

図５（ａ）に示すように、平常時は、マイクロフォン５３が音を検知しない、あるいは、何らかの雑音を検知したとしても、ＣＰＵ５１においてアーク発生時の放電音でないと判断し、ＣＰＵ５１からは信号は出力されない。

図５（ｂ）に示すように、電線アーク発生時は、マイクロフォン５３でその放電音を検知し、ＣＰＵ５１では、これをアーク発生時の放電音と判断し、遮断機１４に信号（遮断指令）を出力する。遮断指令が入力された遮断機１４は、発電機１と電線ケーブル２との接続を遮断する。

本実施例に係る電線アーク検出装置は、上述した装置構成及び動作によって、簡易かつ安価に、電線ケーブルのアーク発生を検出することができ、それとともに、電線ケーブルを発電機から切り離すことができる。また、マイクロフォンの配置を把握しておくことで、アーク発生時にその発生箇所を特定することができる。さらに、マイクロフォンは電線ケーブルと同束する必要がないため、作業工程を簡略化できる。

［実施例６］
図６は、本実施例に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。図６（ａ）は平常時、図６（ｂ）は電線アーク発生時を示している。

図６に示すように、本実施例に係る電線アーク発生検出装置は、電線ケーブル２に近接して配設され、電線ケーブル２に発生するアークによる電線ケーブル２の周囲における環境変化（磁界強度変化）を検知すると、アークが発生したと判断する、磁界センサ６３を有する検知判断部と、遮断機１４とを備えている。この点につき、以下詳述する。

まず、図６（ａ）を用いて本実施例に係る電線アーク発生検出装置の装置構成について説明する。磁界センサ６３は、遮断機１４に接続しており、電線ケーブル２に近接して１つ配設されている。また、磁界センサ６３は、磁場強度変化を検知すると、遮断機１４に信号（遮断指令）を出力する。なお、実施例１〜５と同様、遮断機１４は発電機１と電線ケーブル２との間に設けられている。

次に、上記装置構成とした本実施例に係る電線アーク発生検出装置の動作について、図６（ａ）（ｂ）を用いて説明する。なお、電線ケーブル２は、一例として、スター結線、すなわち、三相交流用の各線及び中性線から成るものとする。

図６（ａ）に示すように、平常時は、三相交流用の各線を流れる電流（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）による磁場が互いに打ち消し合って、その近傍の磁場強度は小さくなっている（略０）。この状態にあっては、磁界センサ６３からは信号を出力しない。

ところが、図６（ｂ）に示すように、例えば、三相交流用の各線のうち２つの線においてアークが発生すると、この２つの線に電流が流れなくなるため、電線ケーブル２周辺の磁場は、残る１つの線及び中性線によるもののみとなり、結果的に磁場強度が大きくなる（相関のアンバランスが発生）。磁界センサ６３はこれを検知することで、アーク発生を検出し、遮断機１４に信号（遮断指令）を出力する。遮断指令が入力された遮断機１４は、発電機１と電線ケーブル２との接続を遮断する。

アークは、図６（ｂ）に示す以外の発生パターンも想定されるが、いずれにしても、アークが発生することで、平常時と比較して磁場強度が大きくなる。磁界センサ６３はこの磁場強度変化を検知することで、遮断機１４に遮断指令を出力する。

また、磁界センサ６３に代えて、ダイポールアンテナ（図示略）を用いることで、電線アーク発生を検出することができる。すなわち、アークが発生した際には、電線ケーブル２の周囲において、磁場だけでなく電場の強度も変化する。この電場強度変化をダイポールアンテナによって検知することで、遮断機１４に遮断指令を出力するようにしてもよい。

本実施例に係る電線アーク検出装置は、上述した装置構成及び動作によって、簡易かつ安価に、電線ケーブルのアーク発生を検出することができ、それとともに、電線ケーブルを発電機から切り離すことができる。さらに、磁界センサあるいはダイポールアンテナは電線ケーブルと同束する必要がないため、作業工程を簡略化できる。

［実施例７］
図７は、本実施例に係る電線アーク発生検出装置を説明する概略図である。図７（ａ）は平常時、図７（ｂ）は電線アーク発生時を示している。

図７に示すように、本実施例に係る電線アーク発生検出装置は、電線ケーブル２に近接して１つ又は複数配設され、電線ケーブル２に発生するアークによる電線ケーブル２の周囲における環境変化（気化した電線ケーブル２の被覆成分の発生）を検知すると、アークが発生したと判断する、成分分析器７３を有する検知判断部と、遮断機１４とを備えている。この点につき、以下詳述する。

まず、図７（ａ）を用いて本実施例に係る電線アーク発生検出装置の装置構成について説明する。例えば機器室７０は、放熱のために、吸気用サーキュレータ７１ａが設けられた吸気口７１ｂ、及び、排気用サーキュレータ７２ａが設けられた排気口７２ｂを有している。成分分析器７３は、遮断機１４に接続し、排気口７２ａに配設されており、気化した電線ケーブル２の被覆成分を検知すると、（検知判断部は）アークが発生したと判断し、遮断機１４に信号（遮断指令）を出力する。なお、実施例１〜６と同様、遮断機１４は発電機１と電線ケーブル２との間に設けられている。

次に、上記装置構成とした本実施例に係る電線アーク発生検出装置の動作について、図７（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

図７（ａ）に示すように、平常時は、成分分析器７３は反応せず、検知判断部からは信号を出力することはない。ところが、図７（ｂ）に示すように、電線アーク発生時は、電線ケーブル２の被覆成分（例えばＥＴＦＥ電線の場合はフッ化物イオン）が気化し、気化した被覆成分が、気流の流れ（図中の破線矢印）に乗って排気口７２ｂから排出される。その際、成分分析器７３が気化した被覆成分を検知することで、（検知判断部は）アーク発生を検出し、遮断機１４に信号（遮断指令）を出力する。遮断指令が入力された遮断機１４は、発電機１と電線ケーブル２との接続を遮断する。

なお、成分分析器７３は、実施例４で説明した、アークが発生した場合に火災につながる可能性のある、電線ケーブル２が配管（燃料配管、油圧配管又は酸素配管等の、可燃性流体が流通する配管）、又は、燃料タンクに近接する箇所のある部屋の、排気口に配設するようにしてもよい。

本実施例に係る電線アーク検出装置は、上述した装置構成及び動作によって、簡易かつ安価に、電線ケーブルのアーク発生を検知することができ、それとともに、電線ケーブルを発電機から切り離すことができる。また、成分分析器の配置を把握しておくことで、アーク発生時に発生した部屋を特定することができる。さらに、成分分析器は電線ケーブルと同束する必要がないため、作業工程を簡略化できる。

以上、各実施例を用いて、本発明に係る電線アーク発生検出装置について説明した。ところで、図８は、航空機のキャビン部分における電線ケーブルの配置を説明する概略図であり、図８（ａ）は断面図、図８（ｂ）は斜視図である。

上記実施例１〜７においては、一束の電線ケーブル２についてのみ説明したが、航空機には、図８（ａ）（ｂ）に示すように、複数束の電線ケーブル２がキャビン４の各領域（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ）にそれぞれ分かれて設けられている。本発明に係る電線アーク検出装置は、このような複数束の電線ケーブル２のそれぞれに対して配設されるものである。

また、例えば、航空機の機体の前胴下の、前脚あるいは酸素系統などの構造を有する区画（図示略）は、壁によって他の区画と隔てられている。このように、電線ケーブル２は、延伸方向にいくつかの区画を貫くようにして配設されている。

そこで、実施例４，５，７で説明した紫外線センサ４３、マイクロフォン５３、成分分析器７３については、一束の電線ケーブル４に対して、この壁によって隔てられた区画ごとに配設されるようにしてもよい。このようにすることで、壁によって阻害されてしまう、紫外線、放電音、気化した被覆成分を、もれなく検知することができる。

本発明は、電線アーク発生検出装置として好適である。

１ 発電機
２ 電線ケーブル
３ 配管
４ キャビン
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ 領域
１１，２１ 比較器
１２ 抵抗
１３ 細線導体
１４ 遮断機
２３ａ，２３ｂ 熱電対
３０ 制御部
３１ａ 発光器
３１ｂ 受光器
３２ スプリッタ
３３ 光ファイバ
４１ 増幅器
４３ 紫外線センサ
５１ ＣＰＵ（解析部）
５３ マイクロフォン
６３ 磁界センサ
７０ 機械室
７１ａ 吸気用サーキュレータ
７１ｂ 吸気口
７２ａ 排気用サーキュレータ
７２ｂ 排気口
７３ 成分分析器

Claims (14)

1. 電線ケーブルに発生するアークを検出する電線アーク発生検出装置であって、
   前記電線ケーブルに沿って配設され、前記アークによって状態が変化する、細線状の検知部と、
   前記検知部と接続し、前記検知部の状態が変化すると、前記アークが発生したと判断する判断部とを備える
   ことを特徴とする、電線アーク発生検出装置。
2. 前記判断部は、一端が固定電位に接続した抵抗と、入力端が前記抵抗の他端及びグランドに接続した比較器とを備え、
   前記検知部は、前記抵抗の他端及び前記比較器の入力端を前記グランドと接続する導体であり、
   前記比較器は、前記アークにより前記導体が溶断されることで、入力電圧がしきい値電圧以上となると、前記アークが発生したと判断する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電線アーク発生検出装置。
3. 前記検知部は、熱電対であり、
   前記判断部は、入力端に前記熱電対が接続された比較器を備え、
   前記比較器は、前記アークにより、前記熱電対の温度が上昇することで電位差が上昇すると、前記アークが発生したと判断する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電線アーク発生検出装置。
4. 前記検知部は、光ファイバであり、
   前記判断部は、前記光ファイバの一端に光を出力し、前記光ファイバの他端からの反射光を入力することによって往復伝搬時間を算出し、前記アークにより前記光ファイバが溶断され短くなることで前記往復伝搬時間が短くなると、前記アークが発生したと判断する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電線アーク発生検出装置。
5. 前記検知部は、端面が伝搬光を透過させる光ファイバであり、
   前記判断部は、前記光ファイバの一端に光を出力し、前記光ファイバの前記端面からの反射光を入力すると、前記アークが発生したと判断する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電線アーク発生検出装置。
6. 前記判断部は、前記アークが発生したと判断すると、遮断指令を出力するものであり、
   前記遮断指令を入力することにより、発電機と前記電線ケーブルとの接続を遮断する遮断機を備える
   ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の電線アーク発生検出装置。
7. 電線ケーブルに発生するアークを検出する電線アーク発生検出装置であって、
   前記電線ケーブルに近接して配設され、前記アークによる前記電線ケーブルの周囲における環境変化を検知すると、前記アークが発生したと判断する検知判断部を備える
   ことを特徴とする、電線アーク発生検出装置。
8. 前記環境変化とは紫外線の発生であり、
   前記検知判断部は、前記紫外線を検知する紫外線センサを備える
   ことを特徴とする、請求項７に記載の電線アーク発生検出装置。
9. 前記環境変化とは放電音の発生であり、
   前記検知判断部は、音を検知するマイクロフォンと、放電音域データベースに基づき、前記マイクロフォンで検知した音が前記放電音であるか否かを判断する解析部とを備える
   ことを特徴とする、請求項７に記載の電線アーク発生検出装置。
10. 前記環境変化とは気化した前記電線ケーブルの被覆成分の発生であり、
    前記検知判断部は、前記被覆成分を検知する成分分析器を備える
    ことを特徴とする、請求項７に記載の電線アーク発生検出装置。
11. 前記検知判断部は、一束の前記電線ケーブルに対し、壁によって隔てられた区画ごとに配設される
    ことを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１項に記載の電線アーク発生検出装置。
12. 前記環境変化とは磁場強度変化であり、
    前記検知判断部は、前記磁場強度変化を検知する磁界センサを備える
    ことを特徴とする、請求項７に記載の電線アーク発生検出装置。
13. 前記環境変化とは電場強度変化であり、
    前記検知判断部は、前記電場強度変化を検知するアンテナを備える
    ことを特徴とする、請求項７に記載の電線アーク発生検出装置。
14. 前記検知判断部は、前記アークが発生したと判断すると、遮断指令を出力するものであり、
    前記遮断指令を入力することにより、発電機と前記電線ケーブルとの接続を遮断する遮断機を備える
    ことを特徴とする、請求項７から１３のいずれか１項に記載の電線アーク発生検出装置。

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