JP5983039B2 - 電気的特性測定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、被測定体の電気的な特性を、位置を変えながら測定するための電気的特性測定装置に関するものである。
電気的な特性を測定するセンサ装置として、装置内に配置された状態で測定するものが特許文献1,2に記載されている。この特許文献1,2に記載の従来のセンサ装置は、開閉器に内蔵されたものである。
特許文献1,2に記載の従来のセンサ装置では、測定箇所が固定されるため、様々な被測定体の電気的特性を測定したり、広い範囲を探索するように測定したりする場合には、不向きである。それぞれの被測定体の測定箇所の位置を変えながら測定するには、被測定体に接触させる測定部が軽量な方が好適である。
このような電気的特性測定装置として特許文献3に記載されたものが知られている。この特許文献3に記載の低圧配線路探査装置用受信器は、配線路に特定の周波数の電流を流す送信器と、特定の周波数の電流により開閉器部に発生する磁束を検出して目的とする配線路を探査する受信器とを備えたハンディ型測定装置である。
この低圧配線路探査装置用受信器では、探査ヘッドが略台形状に形成され、探査ヘッドの先端に位置する探査当接面に対して探査コイルが直角方向に配置されている。
特開2007−244099号公報 特開平6−43190号公報 実公平6−20146号公報
特許文献3に記載の低圧配線路探査装置用受信器では、注意深く探査当接面を測定箇所に接触させれば問題がないが、測定箇所での測定をした後、素早く次の測定箇所まで移動させて測定する場合や、探査当接面を連続した測定箇所(測定面)に摺動させながら測定する場合などでは、探査当接面が当接している測定箇所から離れてしまうことがあり、正確な測定ができないおそれがある。
そこで本発明は、測定時の接触安定性を確保することで正確な測定を可能とする電気的特性測定装置を提供することを目的とする。
本発明の電気的特性測定装置は、被測定体の電気的特性を測定するための検知部が内蔵され、前記被測定体に接触する測定接触面が、被測定体側に円筒面の一部とした円弧面に形成されている測定部を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、検知部が内蔵され、被測定体に接触する測定接触面が、円筒面の一部とした円弧面に形成されているため、測定のために摺動させながら移動させる際に、測定接触面と被測定体との接触角度が変化しても、測定接触面を被測定体に接触させた状態に維持することができる。また、測定する際の移動方向に対して円弧面の円中心軸方向を直交させた状態で、測定接触面を移動させれば、測定接触面を幅広く被測定体に接触させた状態で、安定して移動させることができる。
前記検知部は、被測定体からの磁界を測定するための磁界センサであり、前記磁界センサは、前記円弧面の円中心となる位置に配置されていると、磁界センサと測定接触面との距離を一定とすることができるので、測定接触面と被測定体との接触角度が変化しても、正確に被測定体からの磁界を測定することができる。
前記磁界センサは、前記円弧面の円中心軸方向に合わせて、巻線の軸線方向を向けたコイルにより形成されていると、移動方向と直交する方向に発生する被測定体からの磁界を、正確に測定することができる。
前記測定部は、被測定体の電気的特性を測定する回路が内蔵された装置本体に、複数設けられ、前記磁界センサからの信号に基づいて表示部に磁界強度を表示する制御部を備えるのが望ましい。複数の被測定体が等間隔に配置されていれば、複数の被測定体に測定部の測定接触面を接触させることができるので、制御部が同時に複数の被測定体の磁界の強度を測定して、表示部に表示させることができる。
前記検知部は、被測定体からの電界を測定するための電界センサであり、前記電界センサは、前記測定接触面の内側面の円弧面に沿って配置されているのが望ましい。測定接触面の内側面の円弧面に沿って電界センサが配置されていると、測定接触面と被測定体との接触角度が変化しても、測定接触面と被測定体との接触位置に電界センサを位置させることができるので、正確に被測定体からの電界を測定することができる。
前記測定接触面は、測定の際に前記測定部を中心とした回動による接触範囲を超えて円弧面が形成されていると、接触範囲の端部から外側の位置まで円弧面が形成され、電界センサが配置されているため、接触範囲の中央部と端部とで同じ条件で電界を測定することができる。
前記電界センサは、電極シートにより形成され、前記測定接触面の内側面と、前記円弧面の円中心となる位置に配置された前記磁界センサとの間に隙間部材が設けられているのが望ましい。
隙間部材の測定接触面側に電界センサが配置され、この隙間部材が円弧面に沿って測定接触面の内側面と磁界センサとの間に配置されていることで、容易、かつ正確に、電界センサとして機能する電極シートを円弧面に沿って配置できると共に、磁界センサを隙間部材により保護することができる。
本発明によれば、測定のために摺動させながら移動させる際に、測定接触面と被測定体との接触角度が変化しても、測定接触面を被測定体に接触させた状態に維持することができるので、測定時の接触安定性を確保することで正確な測定を可能とすることができる。
本発明の実施の形態1に係る太陽電池検査装置と太陽光発電装置とパワーコンディショナーと接続装置との接続状態を示す図である。 太陽電池モジュールを示す図である。 図1に示す太陽電池検査装置を示す斜視図である。 図3に示す太陽電池検査装置のブロック図である。 図2に示す太陽電池検査装置の測定部を説明するための図であり、(A)は上方から見た図、(B)は断面図である。 図2に示す太陽電池検査装置により太陽電池モジュールを走査する状態を示す図である。 太陽電池検査装置と太陽電池モジュールとの接触角度を説明するための図である。 磁界センサとインターコネクタとの方向を説明するための図である。 本発明の実施の形態2に係る太陽電池検査装置を説明するための図であり、(A)は上方から見た図、(B)は断面図である。 図9に示す太陽電池検査装置により太陽電池モジュールを走査する状態を示す図である。 本発明の実施の形態3に係る太陽電池検査装置を説明するための図であり、(A)は上方から見た図、(B)は断面図である。 図11に示す太陽電池検査装置のブロック図である。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る電気的特性測定装置を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、図1に示すように、負荷(図示せず)へ調整された電圧および電流を供給するパワーコンディショナー200へ直流電源を供給する太陽光発電装置300を検査する太陽電池検査装置100を、電気的特性測定装置の一例として説明する。
パワーコンディショナー200と太陽光発電装置300とは、接続状態としたり、未接続状態としたりするスイッチ401,402を内蔵した接続装置400を介して接続されている。接続装置400には、太陽電池検査装置100を子機として、電気的特性の測定を行うための親機500が接続される。
太陽光発電装置300は、1枚のパネルに形成された太陽電池モジュール310を直列接続して1列のストリング320を構成したものである。図1では1つのストリング320としたが、複数列のストリングを、それぞれダイオードを介して並列接続していてもよい。
太陽電池モジュール310は、図2に示すように、1枚のパネルに、太陽電池セル301が縦列および横列に配置したものである。太陽電池モジュール310は、縦列に並ぶ太陽電池セル301が、平行な2列に配線された金属薄膜によるインターコネクタ302により接続されている。また、縦列に接続された太陽電池セル301は、一方側と他方側とが交互にバスバー303により接続されて、全部が直列接続されている。
太陽電池検査装置100は、このインターコネクタ302およびバスバー303や、太陽電池モジュール310の表面を被測定体として走査して、インターコネクタ302またはバスバー303からの磁界または電界を測定することで、太陽光発電装置300での断線などによる故障箇所を特定するものである。
図3に示すように、太陽電池検査装置100は、前方に突出し、インターコネクタ302またはバスバー303(図2参照)に下面を接触させる測定部110と、操作部120および表示部130が上面に配置され、電気的特性を測定する回路が内蔵され、先細り形状の装置本体140とが直線状に、かつ一体的に形成されたものである。
図4に示すように、測定部110には、磁界センサ111と電界センサ112とが被測定体の電気的特性を測定するための検知部として内蔵されている。測定部110は、図5に示すように、被測定体に接触する測定接触面113が、外側に向かって膨出した凸となる曲面に形成されている。本実施の形態では、測定接触面113が、測定の際の移動方向に円周面を向けた円筒面の一部としており、装置本体140の軸線方向と直交する下向きの方向を0°としたときの、0°から、装置本体140の軸線方向の90°までの範囲の円弧面としている。つまり、測定接触面113は、断面が真円の1/4の円弧面に形成されている。
この測定接触面113の下向き方向を0°としたP点から装置本体140の下面へは、なだらかな凹曲面部114により連接され、測定接触面113の先端から装置本体140の上面へは、直立した前壁部115と傾斜面116とにより連接されている。
磁界センサ111は、測定接触面113である円弧面の円中心となる位置に配置され、
巻線の軸線方向を円弧面に平行に向けたコイルにより形成されている。磁界センサ111として設けられたコイルは、プリント配線基板150にコイルの両端部からの針金状のリード線により接続されている。
電界センサ112は、金属薄板による電極シートに形成されている。電界センサ112となる電極シートは、測定接触面113の内側面と、円弧面の円中心となる位置に配置された磁界センサ111との間(空間S)に配置された隙間部材117の測定接触面113側に貼り付けられて配置されている。隙間部材117はスポンジにより形成することができる。本実施の形態では隙間部材117を等厚としている。電界センサ112は、隙間部材117を円弧面に沿って弾性変形させて空間Sに配置させている。電界センサ112は、プリント配線基板150にワイヤ状のリード線により接続されている。
図4に示す装置本体140は、磁界センサ111からの信号に基づいて磁界の強度を測定する磁界測定部141と、電界センサ112からの信号に基づいて電界の強度を測定する電界測定部142と、前述の操作部120および表示部130と、磁界測定部141および電界測定部142からの信号を操作部120からの操作内容に従って表示部130に表示する制御部143とを備えている。
磁界測定部141と電界測定部142と制御部143とを構成する電気回路(図示せず)は、プリント配線基板150(図5参照)に搭載され、図示しない電池により駆動される。
図3に示すように、操作部120は、電源の投入および切断を指示するための電源スイッチ121と、磁界を測定する磁界測定モードか、または電界を測定する電界測定モードかのいずれかを選択するためのモード切換スイッチ122と、制御部143による増幅度を調整することで感度を設定する2個のスイッチによる感度調整スイッチ123とを備えている。
電源スイッチ121と、モード切換スイッチ122と感度調整スイッチ123とは、プッシュスイッチにより形成され、プリント配線基板150に搭載されている。プッシュスイッチの頭部は、装置本体140のケースに設けられた孔を挿通して、装置本体140に貼り付けられたカバーシートの上から押下するように設けられている。
表示部130は、強度を示すレベルメーター部131と、磁界測定モードかまたは電界測定モードかのいずれかを示すモード表示部132とがLEDにより設けられたものである。この表示部130を構成するLEDは、プリント配線基板150に搭載されている。
以上のように構成された本発明の実施の形態1に係る太陽電池検査装置100の動作および使用状態について図面に基づいて説明する。
検査者は、図1に示す接続装置400のスイッチ401,402を開放状態にして、太陽光発電装置300とパワーコンディショナー200との接続を切断した後、親機500の電源を投入する。
次に、検査者は、図3に示す電源スイッチ121を押下して太陽電池検査装置100の電源を投入する。次に、検査者は、モード表示部132を見て、所望するモード状態か否かを判断する。例えば、磁界を測定するときに、モード表示部132の磁界側のLEDが点灯していれば、そのまま使用できる。モード表示部132の電界側のLEDが点灯していれば、モード切換スイッチ122を押下する。モード切換スイッチ122が押下されたことで制御部143は、内部の動作モードを磁界モードに切換ると共に、モード表示部132の点灯を磁界側に切換える。
親機500は電源が投入され、磁界による検査を行う設定により、親機500が周期的に電流を消費する負荷として機能する。そうすることで、太陽光発電装置300のそれぞれの太陽電池モジュール310に高周波な磁界を発生させている。
検査者は、装置本体140を把持して、測定部110の測定接触面113を、例えば、図6に示すようにインターコネクタ302に接触させ、上から下へ摺動させながら移動させる。
インターコネクタ302からの磁界は、図4に示す磁界センサ111にて検出される。そして、磁界測定部141にて磁界センサ111からの信号が増幅され、強度に応じた信号が制御部143へ出力される。制御部143では、信号強度に基づいて表示部130のレベルメーター部131のLEDを点灯させる。制御部143は、磁界の強度が高ければ、数多くのLEDを点灯させ、磁界の強度が低ければ少ないLEDを点灯させる。
従って、インターコネクタ302が断線していれば、測定接触面113をインターコネクタ302に接触させて移動させていると、断線箇所でレベルメーター部131のLEDの点灯個数が急激に少なくなる。検査者はレベルメーター部131を監視することにより、故障箇所を発見することができる。
検査者が測定接触面113をインターコネクタ302に接触させて移動させる際に、図7に示すように、太陽電池モジュール310の高い位置では接触角度が小さくなりがちであり、太陽電池モジュール310の低い位置では接触角度が大きくなりがちである。しかし、測定接触面113が、インターコネクタ302側に凸となる曲面に形成されているため、測定接触面113とインターコネクタ302との接触角度が変化しても、測定接触面113をインターコネクタ302に接触させた状態に維持することができる。
また、測定接触面113が移動方向に向けた真円の一部とした円弧面とすることで、図8に示すように、測定する際の移動方向Fに対して円弧面とした測定接触面113の円中心軸方向を直交させた状態で、測定接触面113を移動させれば、測定接触面113を幅広く被測定体に接触させた状態で、安定して移動させることができる。
また、図5に示すように、磁界センサ111が測定接触面113の円弧面の円中心となる位置に配置されているので、接触角度が測定部110を中心として回動することで、0°から90°の範囲で変化しても、磁界センサ111と測定接触面113との距離を一定とすることができる。従って、測定接触面113とインターコネクタ302やバスバー303との接触角度が変化しても、正確にインターコネクタ302やバスバー303からの磁界を測定することができる。
更に、磁界センサ111が、円弧面とした測定接触面113の円中心軸方向に合わせて巻線の軸線方向を向けたコイルにより形成されているので、移動方向と直交する方向に発生するインターコネクタ302やバスバー303からの磁界を、正確に測定することができる。
次に、電界モードによる検査を行う場合には、検査者は、図3に示すモード切換スイッチ122を押下して磁界モードから切換える。モード切換スイッチ122が押下されたことで制御部143は、内部の動作モードを電界モードに切換ると共に、モード表示部132の点灯を電界側に切換える。
親機500は電界による検査を行う設定により、親機500が太陽光発電装置300に対して周期的な電圧を印加する。そうすることで、太陽光発電装置300のそれぞれの太陽電池モジュール310に高周波な電界を発生させている。
検査者は、装置本体140を把持して、測定部110の測定接触面113を、太陽電池モジュール310の表面、または太陽電池モジュール310間のコネクタまたは太陽電池モジュール310同士を接続するケーブルに接触させて電界を測定する。
太陽電池モジュール310やコネクタ、ケーブルからの電界は、電界センサ112にて検出される。そして、電界測定部142にて電界センサ112からの信号が増幅され、強度に応じた信号が制御部143へ出力される。制御部143では、信号強度に基づいて表示部130のレベルメーター部131のLEDを点灯させる。制御部143は、電界の強度が高ければ、数多くのLEDを点灯させ、電界の強度が低ければ少ないLEDを点灯させる。
電界センサ112は、図5に示すように、測定接触面113の内側面の円弧面に沿って配置されているので、測定接触面113と太陽電池モジュール310やコネクタとの接触角度が0°から90°の範囲で変化しても、測定接触面113と太陽電池モジュール310やコネクタとの接触位置に電界センサ112を位置させることができるので、正確に太陽電池モジュール310やコネクタからの電界を測定することができる。
また、隙間部材117の測定接触面113側に電界センサ112が配置され、この隙間部材117が測定接触面113の円弧面に沿って弾性変形して、測定接触面113の内側面と磁界センサ111との空間Sに配置されていることで、容易、かつ正確に電界センサ112として機能する電極シートを円弧面に沿って配置できると共に、磁界センサ111を隙間部材117により保護することができる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る太陽電池検査装置を図面に基づいて説明する。
図9に示す太陽電池検査装置は、測定接触面113aの断面が真円の一部となる円弧面に形成された測定部110aとしている点で、図5に示す測定部110の測定接触面113と同じである。しかし、測定接触面113aは、円弧面が、下向きの方向を0°(P点の位置)としたときの−90°から、上向きの方向の180°までの全部で270°の範囲としている。つまり、測定接触面113aは、断面が真円の3/4の円弧面に形成されている。
図10に示すように、例えば、実施の形態2に係る太陽電池検査装置101を使用して、電界を測定するときには、検査者が装置本体140を把持し、太陽電池モジュール310(図2参照)の表面を走査することで、測定部110aを中心として回動して、測定接触面113aの0°の位置(Aの状態)で接触したり、+90°の位置(Cの状態)で接触したりする。
検査者が装置本体140を把持しながら表示部130を観察する必要があることから、接触角度は0°より小さくなったり、90°より大きくなったりすることは殆ど無いため、接触範囲は0°から90°の範囲とすることができる。
測定接触面113aを接触範囲(0°〜90°)より幅広い円弧面に形成することで、接触位置が0°(Aの状態)であっても、90°(Cの状態)の状態であっても、接触範囲の端部から外側90°の位置まで電界センサ112が配置されているため、接触範囲の中央部と端部とで同じ条件で電界を測定することができる。従って、測定する際に接触角度の範囲を超えて測定接触面113aが形成され、電界センサ112が測定接触面113aに沿って設けられていることで、精度よく電界を測定することができる。
また、磁界を測定するときに、+90°の位置(Cの状態)より更に接触角度が大きくなっても、接触角度が180°の位置まで円弧面に形成され、磁界センサ111を円中心に位置させているので、0°から90°までの範囲と同様に同じ条件で測定することができるので、精度よく磁界を測定することができる。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に係る太陽電池検査装置を図面に基づいて説明する。
図11(A)に示す太陽電池検査装置は、インターコネクタ302の数に合せて測定部110aが複数設けられ、スライド機構により、複数の測定部110a,110bの間隔位置を調整することができるようにしたものである。本実施の形態3では、2つの測定部110a,110bが設けられている。
スライド機構は、図11(B)に示すように、回路が内蔵された装置本体140aの先端部の開口縁部144が内側に折れ曲がっており、この開口縁部144に測定部110a,110bのケースの基端部に形成された上下方向に拡がる突出部118が係止するように構成されている。このスライド機構により、測定部110a,110bは、装置本体140aにスライド自在に保持される。
また、複数の測定部110a,110bはスライド式ではなく、インターコネクタ302の間隔に合せて磁界センサを固定した測定部ヘッドの交換式としても良い。
測定部110aは、磁界センサ111と電界センサ112との両方を備えており、測定部110bは、磁界センサ111のみを備えている。
図12に示すように、測定部110a,110bが2つ設けられていることに対応して、太陽電池検査装置102の装置本体140aには、図4に示す太陽電池検査装置100の磁界測定部141と電界測定部142との他に、磁界測定部141が追加して備えられている。
表示部130aに2つのレベルメーター部131(図示せず)を設けるようにすれば、制御部143aは、それぞれの磁界測定部141からの信号を、2つのレベルメーター部131にそれぞれ磁界の強度を表示させることができる。
そうすることで、インターコネクタ302(図2参照)が2本配置された太陽電池モジュール310であれば、インターコネクタ302の間隔に測定部110a,110bをスライドさせて合わせることで、一度の走査で同時に検査することができる。
また、図3に示すような1つのレベルメーター部131を有する表示部130であれば、制御部143aは、それぞれの磁界測定部141からの信号の差分を演算して、レベルメーター部131に表示することで、2本のインターコネクタ302の磁界の強度の差の大きさにより故障箇所を特定することができる。
本実施の形態3では、2つの測定部110a,110bを例に説明したが、図11に示すように、更に測定部110bを追加して3つ以上の測定部としてもよい。
この場合には、更に装置本体140aに追加した測定部110bの個数に応じて磁界測定部141を設けると共に、レベルメーター部131を測定部110a および測定部110bの個数に応じた数とする。また、制御部143aは、それぞれの磁界強度の差分を取り、その最大値を1つのレベルメーター部131に表示するようにしてもよい。
このように、測定部110a,110bの間隔をスライド機構により調整することで、等間隔に配置された複数のインターコネクタ302に測定部110a,110bの測定接触面113を接触させることができる。従って、同時に複数のインターコネクタ302の磁界を測定することができる。
本発明は、被測定体の電気的特性を測定する際に好適であり、特に、太陽光発電装置の太陽電池モジュールの検査に最適である。
100,101,102 太陽電池検査装置
110,110a,110b 測定部
111 磁界センサ
112 電界センサ
113,113a 測定接触面
114 凹曲面部
115 前壁部
116 傾斜面
117 隙間部材
118 突出部
120 操作部
121 電源スイッチ
122 モード切換スイッチ
123 感度調整スイッチ
130,130a 表示部
131 レベルメーター部
132 モード表示部
140,140a 装置本体
141 磁界測定部
142 電界測定部
143,143a 制御部
144 開口縁部
150 プリント配線基板
200 パワーコンディショナー
300 太陽光発電装置
301 太陽電池セル
302 インターコネクタ
303 バスバー
310 太陽電池モジュール
320 ストリング
400 接続装置
401,402 スイッチ
500 親機
F 移動方向
S 空間

Claims (6)

  1. ハンディ型の電気的特性装置において、
    被測定体の電気的特性を測定するための検知部が内蔵され、前記被測定体に接触する測定接触面が円筒面の一部とした円弧面に形成されている測定部を備え
    前記検知部は、被測定体からの磁界を測定するための磁界センサであり、
    前記磁界センサは、前記円弧面の円中心となる位置に配置されていることを特徴とする電気的特性測定装置。
  2. 前記磁界センサは、前記円弧面の円中心軸方向に合わせて、巻線の軸線方向を向けたコイルにより形成されている請求項記載の電気的特性測定装置。
  3. 前記測定部は、被測定体の電気的特性を測定する回路が内蔵された装置本体に、複数設けられ、
    前記磁界センサからの信号に基づいて表示部に磁界強度を表示する制御部を備えた請求項または記載の電気的特性測定装置。
  4. 前記測定部は、被測定体からの電界を測定するための電界センサを備え、
    前記電界センサは、前記測定接触面の内側面の円弧面に沿って配置されている請求項1記載の電気的特性測定装置。
  5. 前記測定接触面は、測定の際に前記測定部を中心とした回動による接触範囲を超えて円弧面が形成されている請求項記載の電気的特性測定装置。
  6. 前記電界センサは、電極シートにより形成され、
    前記測定接触面の内側面と、前記円弧面の円中心となる位置に配置された前記磁界センサとの間に隙間部材が設けられている請求項または記載の電気的特性測定装置。
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