JP4845981B2 - 電圧警報器 - Google Patents
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Description
このような、検電忘れを防止するための従来の技術として、例えば、腕時計型の手首装着式充電検出器が提案されている。検出回路と警報回路とを収容した検出器本体と検知電極(検出アンテナ)とからなり、手首に装着可能に構成され、高圧機器の充電部に接近したときに、その充電部と検知電極との間に形成される静電容量、及び人体との間に形成される静電容量により、充電部側から人体へ流れる微小な静電誘導電流を検出回路で検出し、その検出信号に基づいて警報回路で警報を発するようにしたものである(例えば、特許文献1参照)。
また、アンテナを2重円筒状に配置したことにより、指向性がなくなって検出範囲が広がり、高いアンテナゲインが得られてアンテナを高感度化できる。更に、必要なときに簡単に人体に装着して使用できる。
本発明の実施の形態1による電圧警報器を図に基づいて説明する。まず、図1により電気的構成から説明する。
電圧警報器は、アンテナ部10と電圧警報器本体部20とで構成されている。電圧警報器本体部20は、商用周波帯増幅部21,動作感度設定部22,パルス雑音除去部23,フリッカ部24,及び警報部25で構成されている。以下、各部を順に説明する。
アンテナ部10は、電圧検知の対象である、例えば、配電盤などの高電圧設備の充電部1からの電界を検知する部分であり、可撓性を有する導電部材からなる帯状の検知電極11とアース電極12とが、間隙を空けて対向配置されている。各電極11,12は、電圧警報器本体部20との接続部となるリングスナップ10a,10bに接続されている。具体的な構造については後述する。
このアンテナ部10は、図のように円筒状に曲げられて、例えば、手首などに装着される。その状態で、外側が検知電極11、内側がアース電極12となる。検知電極11は、検知対象の充電部1との間で空間浮遊静電容量を形成し、この空間浮遊静電容量と、アース電極12−人体間の静電容量とにより、空間電位が分圧されて入力される。
商用周波帯増幅部21は、リングスナップ20a,20bと、ローパスフィルタLPFと、電圧増幅器AMPと、バンドパスフィルタBPFとを有している。
リングスナップ20a,20bは、アンテナ部10との電気的及び機械的接続部であり、アンテナ部10のリングスナップ10a,10bと着脱可能に接続できるようになっている。
電圧増幅器AMPは、ローパスフィルタLPFを通過した低周波信号を、次段の動作感度設定部22が作動可能な電圧レベルまで増幅する。アンテナ部10の両電極の幅が5cm、電極間隔が3mm程度の場合であれば、増幅率は100倍程度が適当である。
バンドパスフィルタBPFは、商用周波数近傍のみを通過させ、ローパスフィルタLPFで除去できなかったノイズを除去する役目をする。これにより電子機器等が発する雑音による誤動作を防止することができる。日本で使用する場合は、中心周波数を55ヘルツに設定するのがよい。また、各フィルタの次数は2〜6次が適当である。
電圧比較器CMP1は、第1の基準電圧設定器REF1で設定した第1の基準電圧値と前段のバンドパスフィルタBPFからの出力電圧の大きさとを比較し、後者が大きい場合は論理値H(ハイ)を出力する。同様に、電圧比較器CMP2は第2の基準電圧設定器REF2で設定した第2の基準電圧値と前段のバンドパスフィルタBPFからの出力電圧の大きさとを比較し、後者が大きい場合は論理値Hを出力する。
両基準電圧設定器REF1,REF2の設定値は、第2の基準電圧設定器REF2の値をより大きな値に設定することで、充電部に近づくにつれ、まず電圧比較器CMP1が論理値Hを出力し、さらに近づくと電圧比較器CMP2も論理値Hを出力する。
もし、アンテナ部10が衣類の摩擦などにより生じる数千ボルトの静電気を受信した場合、パルス性の高電圧が商用周波帯増幅部21に入力され、静電気による信号が除去されず動作感度設定部22に入力されることになる。この場合、電圧比較器CMP1,CMP2ともに論理値Hをパルス出力してしまう。
発振器OSC1は入力論理値がHの場合、例えば、数百ヘルツの矩形波電圧を数百ミリ秒出力し、数百ミリ秒休止するという動作を繰り返す。
発振器OSC2も同様な動作をするが、作動周波数と断続時間を発振器OSC1とは異なる値に設定している。
選択器SELは、比較器CMP2の論理出力がHのとき発振器OSC2の出力を通過させ、それ以外の場合は発振器OSC1の出力を通過させる。
以上の各電子回路は電圧警報器本体部20に内蔵されているボタン電池28により駆動されるようになっている。
作業者の人体に装着されたアンテナ部10が、電圧検知対象となる充電部1に近づいたときに、アンテナ部10の検知電極11は、商用周波数の充電部1により作られる電界により帯電する。
検知電極11を後段のローパスフィルタLPFから切り離した状態では、検知電極11の表面の平均電界強度をEとすれば、検知電極11−アース電極12間の電位差Vは、Eに両電極11,12間の距離dを乗じた値(V=E・d)となる。距離dを一定の寸法に保つことで、安定した出力を得ることができる。
このように、アンテナ部10を、2重円筒構造とし、所定の間隔を空けて広い面積で対向配置させることにより、アンテナゲインを高くして高感度を実現した。
また、動作感度設定部22で複数の基準電圧値と比較することで、複数の感度を設定し、充電部1からの距離により警報部25の点滅光の点滅間隔と断続音の断続間隔を変えて、危険の度合いを段階的に知らせることができるようになっている。
(a)に示すように、電圧警報器本体部20は、上記で説明した商用周波帯増幅部21,動作感度設定部22,パルス雑音除去部23,フリッカ部24,警報部25,及びボタン電池28が、樹脂製の容器29に収容されており、上面には、基準電圧設定器REF1,REF2に対応した電圧設定器調整ボリューム30と、テストスイッチSに対応した押しボタン31とLED表示器26とブザー27とが配置されている。
なお、リングスナップは、一般に知られているものを使用すればよい。凹部と凸部とが嵌合されて組み合わされるので、接続時に、検知電極11側とアース電極12側とを間違わないように、(b)に示すように、一方を凸部側、他方を凹部側としている。
(b)は、電圧警報器本体部20を外した状態のアンテナ部10を示す図であり、電圧警報器本体部20側のリングスナップ20a,20bと接続するためのアンテナ部10側のリングスナップ10a,10bがポケット16の内側に設けられている。
また、絶縁スペーサ13の材料としては、弾力性に優れ、通気性及び撥水性がよく、ぬれても乾きやすい素材を使用するのが望ましい。このような材料として、例えば、断面が段ボールの断面のように、波形状中芯材と平状表面材とのサンドイッチ構造体で空気層が形成された布状の部材を使用するとよい。多少折り曲げたり押さえつけたりしても、元の厚さに回復し安定してほぼ一定の厚さを維持できるので、両電極11,12間の距離をほぼ所定間隔に保つことができる。
アンテナ出力電圧は、一定電圧下では2重円筒のギャップ間隔に比例する。円筒の間隔を保つために、装着感が悪化しない程度の、上記のような部材を用いることで、警報器の感度を増加させることができる。
アンテナ部10のサイズは、リストバンド型とする場合、両電極11,12の幅が5cm、長さが20cm、絶縁スペーサ13の厚さが3mm程度とするのが望ましい。このような大きさにすれば、アンテナ出力を大きく引き出すことができることを実証試験により検証した。
検知電極11側のリングスナップ10aは、表生地14を貫通して検知電極11と接続されている。アース電極12側のリングスナップ10bは、表生地14,アンテナ電極11,絶縁スペーサ13を貫通しアース電極12と接続されている。但し、検知電極11とは絶縁を保つために、検知電極11に切欠部11aを設けている。また、検知電極11側のリングスナップ10aと対向するアース電極12の面にも、短絡防止のために切欠部12aを設けている。
作業者は、電気設備の点検等の作業に当たって、図4に示すように、電圧警報器を手首に巻き付けて、警報部が見えるように装着する。電圧設定器調整ボリューム30は、作業する電気設備の環境に合わせてあらかじめ設定しておく。作業者は、必要に応じ、作業前に押しボタン31を押下することによりテストスイッチSを作動させ、電圧警報器の動作チェックを事前に容易に行うことができる。
更に作業者が充電部に近づいた場合は、発振器OSC2が作動するが、OSC1とは点滅及び断続周期を変えているので、作業者は危険の度合いが大きくなったことを知ることができる。なお、ブザー27は、音量(又は音程)を変えるようにしておいてもよい。
また、充電部1からの距離により警報部25の動作を複数段階(本実施の形態では2段階)に変化させる場合について説明したが、REF2,CMP2,DL2,OSC2,及びSELの部分を省略し、OSC1の出力により直接警報部25を作動させるようにしてもよい。
図7はこの発明の実施の形態2による電圧警報器を示す外観図である。本実施の形態では、電圧警報器のアンテナ部を、作業者が着用する手袋の手首部に一体に形成したものであり、電圧警報器自体は実施の形態1と同等なので、同等部分は同一符号で示して説明は省略し、相違点を中心に説明する。
電気設備の点検作業においては、作業者は手袋を着用するのが一般的である。特に、充電部が露出しているような高電圧設備の作業従事者は、必ず手袋を着用すると言ってよい。従って、手袋と一体に形成しておけば、作業時に電圧警報器の装着を忘れることがなくなる。電圧警報器の動作は、実施の形態1と同等である。
なお、電圧警報器本体部20を取り外せば、ポケット部は図3(b)に示すような状態になるので、電圧警報器が必要ないときは、取り外して通常の手袋として使用できる。
図8はこの発明の実施の形態3による電圧警報器を示す外観図である。本実施の形態では、電圧警報器のアンテナ部を、作業者が着用する作業服の袖口に一体に形成したものであり、電圧警報器自体は実施の形態1と同等なので、同等部分は同一符号で示して説明は省略し、相違点を中心に説明する。
アンテナ部10の部材は、実施の形態1の図5で説明したように、導電性布からなる両電極11,12と布製の絶縁スペーサ13とが表生地14と裏生地15とで挟まれて構成されているので、これを作業服34の袖口としても、質感(装着感)及び外観共に特に違和感は無い。また、洗濯にも十分に耐えられることを検証した。
なお、電圧警報器本体部20を取り外せば、通常の作業服として使用できる。
10a,10b リングスナップ 11 検知電極
11a,12a 切欠部 12 アース電極
13 絶縁スペーサ 14 表生地
15 裏生地 16 ポケット
17 面ファスナー
20 電圧警報器本体部 20a,20b リングスナップ
21 商用周波帯増幅部 22 動作感度設定部
23 パルス雑音除去部 24 フリッカ部
25 警報部 26 LED表示器
27 ブザー 28 ボタン電池
29 容器 30 電圧設定器調整ボリューム
31 押しボタン 32 電池収納蓋
33 手袋本体 34 作業服
LPF ローパスフィルタ AMP 電圧増幅器
BPF バンドパスフィルタ CMP1,CMP2 電圧比較器
REF1 第1の基準電圧設定器 REF2 第2の基準電圧設定器
DL1,DL2 オンディレイ回路 S テストスイッチ
OSC1,OSC2 発振器 SEL 選択器。
Claims (6)
- 検知電極とアース電極とを有し作業者の人体に装着して使用されるアンテナ部と、
電気設備の充電部への接近により前記充電部と前記検知電極との間に発生する空間浮遊静電容量、及び前記人体と前記アース電極との間に発生する対地静電容量とにより前記両電極間に発生する誘導電圧信号を検出し、商用周波数近傍の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ及び高電圧パルスを除去するオンディレイ回路を有し、検出した前記誘導電圧信号に基づいて作業者に注意喚起を行う警報を発する電圧警報器本体部とを備えた電圧警報器において、
前記アンテナ部は、導電性を有する帯状の布からなる前記検知電極と前記アース電極とが対向配置され、波形状中心芯材と平状表面材とのサンドイッチ構造体で空気層を形成した布状の部材からなる絶縁スペーサが、前記対向配置された前記両電極間に挟み込まれて一体に形成され、円筒状に曲げられて前記人体に装着可能に構成されており、
前記電圧警報器本体部は、樹脂製の容器に収容されて前記アンテナ部の表面に取り付けられ、前記両電極と着脱可能に接続されていることを特徴とする電圧警報器。 - 請求項1記載の電圧警報装器において、
前記電圧警報器本体部は、前記アンテナ部の表面に設けたポケットに収納されていることを特徴とする電圧警報器。 - 請求項1又は請求項2記載の電圧警報器において、
前記アンテナ部は、前記作業者の前記人体の一部に巻き付けて装着可能なバンド形に形成されていることを特徴とする電圧警報器。 - 請求項1又は請求項2記載の電圧警報器において、
前記アンテナ部は、前記作業者が着用する手袋の手首部に一体に形成されていることを特徴とする電圧警報器。 - 請求項1又は請求項2記載の電圧警報器において、
前記アンテナ部は、前記作業者が着用する作業服の袖口に一体に形成されていることを特徴とする電圧警報器。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の電圧警報器において、
前記警報は点滅光と断続音とし、前記充電部と前記アンテナ部との距離によって点滅周期及び断続周期が変化するように構成されていることを特徴とする電圧警報器。
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