JP6028184B2 - サージ記録計 - Google Patents

Description

本発明は、雷撃などによるサージ電流を検出し、サージ発生からの経過時間を計測する機能を具備したサージ記録計に関する。

落雷が起これば雷電流の一部が電気機器へ流れ込んだり、接地線や電源線には誘導雷が生起して、その雷サージにより周辺機器が損傷することが起こっている。この影響を抑制するために雷サージが発生すると想定される場所には避雷器を取り付けるが、雷サージの発生状況を記録するために、サージカウンタを取り付けることが多い。

この種のサージカウンタとして、内部回路を駆動するための電源として電池を使用するものがある。このように電池を使用する場合、定期的に電池を交換する必要があるため、電池交換のメンテナンスに手間がかかる。また、内部回路を駆動する電源としてＡＣ１００Ｖの交流電源を使用するサージカウンタもある。このように交流電源を使用する場合、交流電源が存在しない場所ではサージカウンタを使用することができず、また、交流電源から離れた場所でサージカウンタを使用するには、交流電源をサージカウンタまで引き込まなければならず、サージカウンタの使用に制約があった。さらに、サージカウンタにサージ電流が侵入した際に交流電源側へサージ電流が流出することがあり、サージカウンタの周辺機器に損傷を与えることになる。

そこで、本出願人は、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源を具備しない無電源方式のサージカウンタを先に提案している（例えば、特許文献１参照）。このサージカウンタでは、サージ電流を変流器により検出し、その変流器の二次電流をブリッジ形整流回路により整流し、そのブリッジ形整流回路の出力電流でもってコンデンサを充電する。このコンデンサに蓄積されたエネルギーでもって電磁カウンタを駆動し、サージ発生の回数を電磁カウンタで計数して避雷器の動作回数を積算する。このようにして、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源が不要で、メンテナンスフリーであり使用場所に制約を受けることがなく、周辺機器にも悪影響を及ぼさない無電源方式のサージカウンタを実現している。

特開２０１１−１８７２１８号公報

ところで、雷サージが発生すると想定される箇所にサージカウンタを設置し、そのサージカウンタにより雷サージが発生したか否かを確認するようにしているが、この場合、雷サージが何時発生するかは全く不明で長期に起こらないこともある。そのため、雷サージの発生確率が少ない箇所でも記録できるように、前述の特許文献１のサージカウンタを取り付けることが多くなっているが、そのカウンタではサージ発生の回数のみを単に計数するものであった。

一方、雷サージによる周辺機器の損傷を防ぐため、重要設備には避雷器が設置されることが多く、規模の大きくない雷によるサージ電流を避雷器で吸収することにより、周辺機器の損傷を未然に防止するようにしている。しかしながら、大きな雷の襲来や避雷器の設置が不完全な場合には被害を受ける場合がある。そのような時には、雷サージ発生の時刻を確認したいことがしばしばある。特に、雷サージによる被害が広範囲に発生した場合、その原因となる落雷の発生時刻を特定できることが極めて重要である。

そこで、本発明は前述のような要望に対して提案されたもので、その目的とするところは、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源を具備しない無電源方式で、サージ発生からの経過時間を計測する機能を具備したサージ記録計を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、サージ電流を検出する変流器の二次巻線に接続され、その変流器から出力される二次電流を整流するタイマ用整流回路と、そのタイマ用整流回路の出力側に接続され、タイマ用整流回路から出力される電流を蓄積するタイマ用蓄電回路と、そのタイマ用蓄電回路の出力側に接続され、タイマ用蓄電回路に蓄積されたエネルギーにより駆動開始し、サージ発生からの経過時間を計測するタイマ回路とで構成されたことを特徴とする。

本発明では、サージ電流を変流器により検出し、その変流器の二次電流をタイマ用整流回路により整流し、そのタイマ用整流回路の出力電流でもってタイマ用蓄電回路を充電する。このタイマ用蓄電回路に蓄積されたエネルギーでもってタイマ回路を駆動開始し、サージ発生からの経過時間をタイマ回路で計測する。このようにして、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源が不要で、メンテナンスフリーで使用場所に制約を受けることがなく、周辺機器にも悪影響を及ぼさない無電源方式で、サージ発生からの経過時間を計測する機能を具備したサージ記録計が実現できる。

本発明において、タイマ用蓄電回路の出力側に、タイマ用蓄電回路からの出力電圧を保持する高内部抵抗の定電圧回路を設けた構成が望ましい。このようにすれば、電流値が大きく瞬時に流れるサージ電流であっても、タイマ用蓄電回路からの出力電圧を高内部抵抗の定電圧回路で保持することにより、タイマ回路を確実に駆動開始させることができて信頼性の向上が図れる。

本発明において、変流器の二次巻線に接続され、その変流器から出力される二次電流を整流するカウンタ用整流回路と、そのカウンタ用整流回路の出力側に接続され、カウンタ用整流回路から出力される電流を蓄積するカウンタ用蓄電回路と、そのカウンタ用蓄電回路の出力側に接続され、カウンタ用蓄電回路に蓄積されたエネルギーにより駆動し、サージ発生回数を計数するカウンタ回路とを備えた構成が望ましい。このようにすれば、特許文献１で開示されたような無電源方式のサージカウンタに、無電源方式でサージ発生からの経過時間を計測する機能を付加することが可能となる。

本発明において、タイマ回路に、カウンタ回路からのカウント情報に基づいて時間計測状態を初期化するリセット回路を付設した構成が望ましい。このようにすれば、タイマ用蓄電回路による充電電圧でタイマ回路が動作中に新たな雷サージが発生した場合、新たな雷サージの発生までに計測した経過時間を退避させ、新たな雷サージの発生によりカウンタ回路から得られるカウント情報をトリガとしてリセット回路によりタイマ回路の時間計測状態を初期化する。これにより、新たなサージ発生からの経過時間をタイマ回路で計測開始することができる。

本発明によれば、サージ電流を変流器により検出し、その変流器の二次電流をタイマ用整流回路により整流し、そのタイマ用整流回路の出力電流でもってタイマ用蓄電回路を充電する。このタイマ用蓄電回路に蓄積されたエネルギーでもってタイマ回路を駆動開始し、サージ発生からの経過時間をタイマ回路で計測する。このようにして、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源が不要で、メンテナンスフリーで使用場所に制約を受けることがなく、周辺機器にも悪影響を及ぼさない無電源方式で、サージ発生からの経過時間を計測する機能を具備したサージ記録計が容易に実現できる。

本発明の実施形態で、サージカウンタおよび変流器の回路構成を示す回路図である。 図１のサージカウンタのタイマ用蓄電回路およびタイマ回路を示す回路図である。

本発明に係るサージ記録計をサージカウンタに適用した実施形態を例示する。なお、本発明に係るサージ記録計をサージカウンタ以外のものに適用することも可能である。図１はサージカウンタおよび変流器を示す回路構成図、図２は図１のサージカウンタのタイマ用蓄電回路およびタイマ回路を示す回路構成図である。

この実施形態におけるサージカウンタは、図１に示すような構成回路を実装した配線基板が筐体（図示せず）に内蔵された構造を具備する。このサージカウンタ１１の入力端子１２，１３には、雷サージが流れると想定される接地線１４に取り付けられた変流器１５の二次巻線１６が接続されている。この変流器１５としては、接地線１４を挿通させるリング状の貫通形や、その接地線１４にワンタッチで装着可能な分割形のいずれであっても使用可能である。このサージカウンタ１１の構成回路は、以下のとおりである。

入力端子１２，１３間には、例えば、ダイオードブリッジで回路構成されたカウンタ用整流回路１７が接続されている。このカウンタ用整流回路１７は、変流器１５から出力される二次電流を全波整流する。カウンタ用整流回路１７の出力側には、例えば、コンデンサで回路構成されたカウンタ用蓄電回路１８が接続されている。このカウンタ用蓄電回路１８には、低リップル電圧でリーク電流が小さいフィルムコンデンサを使用することが好適である。カウンタ用蓄電回路１８の出力側には、例えば、電磁カウンタで回路構成されたカウンタ回路１９が接続されている。このカウンタ回路１９では、サージ電流が流れた回数を電磁カウンタにより計数して積算する。一般的な電磁カウンタは、消費電力が１〜３Ｗであるが、この実施形態で使用する電磁カウンタは、その消費電力が１５５ｍＷと小さいものである。このような回路構成でもって、カウンタ用整流回路１７のダイオードブリッジの出力に基づいてカウンタ用蓄電回路１８のコンデンサに蓄積されたエネルギーによりカウンタ回路１９の電磁カウンタが駆動される。

この実施形態のサージカウンタ１１の構成回路では、接地線１４に変流器１５を取り付けた状態で、雷撃により接地線１４にサージ電流が流れると、そのサージ電流を変流器１５により検出し、その変流器１５の二次電流をカウンタ用整流回路１７のダイオードブリッジにより整流し、そのカウンタ用整流回路１７の出力電流でもってカウンタ用蓄電回路１８のコンデンサを充電する。このカウンタ用蓄電回路１８に蓄積されたエネルギーでもってカウンタ回路１９の電磁カウンタを駆動し、接地線１４に流れるサージ電流の回数を電磁カウンタで計数して避雷器の動作回数を積算する。なお、電磁カウンタのカウント値は表示窓（図示せず）を介して目視可能である。このようにして、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源が不要とすることで、メンテナンスフリーで使用場所に制約を受けることなく、周辺機器にも悪影響を及ぼさない無電源方式のサージカウンタ１１を実現することができる。

一方、以上のような回路構成を具備したサージカウンタ１１に、雷サージ発生の時刻を確認することを目的として、無電源方式でサージ発生からの経過時間を計測する機能を付加する。この無電源方式でサージ発生からの経過時間を計測する機能を備えた回路構成は以下のとおりである。

入力端子１２，１３間には、サージ保護用のバリスタ２０を介して、例えばダイオードブリッジで回路構成されたタイマ用整流回路２１が接続されている。バリスタ２０は、変流器１５、タイマ用整流回路２１および後述のタイマ用蓄電回路２２などを雷サージから保護する。タイマ用整流回路２１は、変流器１５から出力される二次電流を全波整流する。このタイマ用整流回路２１の出力側には、例えば、コンデンサ２４（図２参照）で回路構成されたタイマ用蓄電回路２２が接続されている。このタイマ用蓄電回路２２には、電流値が大きく瞬時に流れるサージ電流に基づいて充電可能なように高周波特性の良好なコンデンサ２４を使用する必要がある。タイマ用蓄電回路２２の出力側には、例えば、低消費電力のクロック素子２５（図２参照）で回路構成されたタイマ回路２３が接続されている。このタイマ回路２３では、サージ発生からの経過時間をクロック素子２５により計測する。このような回路構成でもって、タイマ用整流回路２１のダイオードブリッジの出力に基づいてタイマ用蓄電回路２２のコンデンサ２４に蓄積されたエネルギーによりタイマ回路２３のクロック素子２５が駆動される。

ここで、雷サージを記録する場合、小さな雷サージに関してはサージ発生の回数が判ればよいが、雷被害を引き起こすような規模の大きな雷サージに関しては、その雷サージの発生時刻を確認したい場合がある。そこで、この実施形態のサージカウンタ１１では、サージ電流を変流器１５により検出し、その変流器１５の二次電流をタイマ用整流回路２１のダイオードブリッジにより整流し、そのダイオードブリッジの出力電流でもってタイマ用蓄電回路２２のコンデンサ２４を充電する。このコンデンサ２４に蓄積されたエネルギーでもってタイマ回路２３のクロック素子２５を駆動開始し、サージ発生からの経過時間をクロック素子２５で計測する。このようにして、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源が不要で、メンテナンスフリーで使用場所に制約を受けることがなく、周辺機器にも悪影響を及ぼさない無電源方式で、サージ発生からの経過時間を計測する機能を既存のサージカウンタ１１に付加することができる。

以上のようにして、タイマ回路２３のクロック素子２５により計測されたサージ発生からの経過時間は、図示しない液晶などの表示部に表示することが可能である。この表示部で表示されたサージ発生からの経過時間を現在時刻から逆算することにより、雷サージの発生時刻を判定することができる。このようにして、雷サージの発生時刻を容易に確認することが可能となる。

この実施形態のサージカウンタ１１では、図２に示すように、タイマ用蓄電回路２２のコンデンサ２４の出力側に、そのコンデンサ２４からの出力電圧を保持する高内部抵抗の定電圧回路２６を設けている。このように高内部抵抗の定電圧開路２６を設けたことにより、電流値が大きく瞬時に流れるサージ電流であっても、コンデンサ２４からの出力電圧を高内部抵抗の定電圧回路２６で保持することにより、タイマ回路２３を確実に駆動開始させることができる。

ここで、サージ電流が長期間発生せず、タイマ用蓄電回路２２のコンデンサ２４が無充電状態であれば、サージ電流が流れた時、前述したようにサージ発生から経過時間を計測することにより、サージ発生からの経過時間を現在時刻から逆算することで雷サージの発生時刻を判定する。一方で、タイマ用蓄電回路２２のコンデンサ２４が充填状態にある場合の対応として、この実施形態のサージカウンタ１１では、タイマ回路２３に、カウンタ回路１９からのカウント情報に基づいて時間計測状態を初期化するリセット回路２７を付設している。

このようなリセット回路２７を付設したことにより、タイマ用蓄電回路２２のコンデンサ２４が充電状態にある場合、例えば、タイマ用蓄電回路２２による充電電圧でタイマ回路２３が動作中に新たな雷サージが発生した場合、新たな雷サージの発生までに計測した経過時間をメモリ２８に退避させ、新たな雷サージの発生によりカウンタ回路１９から得られるカウント情報をトリガとしてリセット回路２７によりタイマ回路２３の時間計測状態を初期化する。これにより、新たなサージ発生からの経過時間をタイマ回路２３で計測開始することができる。なお、新たな雷サージの発生時刻は、新たなサージ発生からの経過時間を現在時刻から逆算することにより得られる。また、新たな雷サージ以前の雷サージの発生時刻は、メモリ２８に記憶された時間、つまり、新たな雷サージの発生までに計数した経過時間と、新たなサージ発生からの経過時間とを合算し、その合計時間を現在時刻から逆算することにより得られる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１ サージ記録計（サージカウンタ）
１５ 変流器
１６ 二次巻線
１７ カウンタ用整流回路
１８ カウンタ用蓄電回路
１９ カウンタ回路
２１ タイマ用整流回路
２２ タイマ用蓄電回路
２３ タイマ回路
２６ 定電圧回路
２７ リセット回路

Claims (4)

1. サージ電流を検出する変流器の二次巻線に接続され、前記変流器から出力される二次電流を整流するタイマ用整流回路と、前記タイマ用整流回路の出力側に接続され、前記タイマ用整流回路から出力される電流を蓄積するタイマ用蓄電回路と、前記タイマ用蓄電回路の出力側に接続され、前記タイマ用蓄電回路に蓄積されたエネルギーにより駆動開始し、サージ発生からの経過時間を計測するタイマ回路とで構成されたことを特徴とするサージ記録計。
2. 前記タイマ用蓄電回路の出力側に、前記タイマ用蓄電回路からの出力電圧を保持する高内部抵抗の定電圧回路を設けた請求項１に記載のサージ記録計。
3. 前記変流器の二次巻線に接続され、前記変流器から出力される二次電流を整流するカウンタ用整流回路と、前記カウンタ用整流回路の出力側に接続され、前記カウンタ用整流回路から出力される電流を蓄積するカウンタ用蓄電回路と、前記カウンタ用蓄電回路の出力側に接続され、前記カウンタ用蓄電回路に蓄積されたエネルギーにより駆動し、サージ発生回数を計数するカウンタ回路とを備えた請求項１又は２に記載のサージ記録計。
4. 前記タイマ回路に、前記カウンタ回路からのカウント情報に基づいて時間計測状態を初期化するリセット回路を付設した請求項３に記載のサージ記録計。

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