JP7008779B1 - サージ保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】監視装置の地気ポートの検知部をサージ電圧から保護することができるサージ保護装置を提供する。【解決手段】サージ保護装置は、監視装置の地気ポート用のサージ保護装置であって、被監視装置からの地気信号線の信号端子に接続される第１端子と、前記監視装置の一対の電源端子の一方の端子（第１電源端子という）に接続される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子に接続されているサージ防護素子とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、サージ保護装置に関する。

通信設備等の被監視設備には、その設備の異常を接点信号として取り出せるように構成されているものがある。例えば、その設備内の装置故障やヒューズ溶断などが起こると、その装置の異常状態を通知するための接点信号を出力する。監視装置は、この接点信号を検出する。例えば、複数の通信設備が配置されたビル内の監視装置は、同ビル内の各通信設備の状態を監視する。監視装置を介して、同ビルを含む複数のビルを纏めて監視する監視センター等に、上記の接点信号に基づいた故障情報が伝達される。保守要員は、この故障情報に基づいて、対象のビルに駆けつけて保全対応をする仕組みになっている。また、通信等の分野では、同ビル内の接点の状態を監視する系統数が比較的多いことがあり、そのため、接点の状態の監視用に利用する電源の片線（一般的に正極）をアースに直結し、アース線を監視検知回路の一部に使う（コモン線にする）ことで、監視線を半分に減らす地気方式が一般的である。

従来の地気方式による監視システムでは、電源線の片線が、アースに直結されているため、電源線の正極とアース間、電源線の負極とアース間のインピーダンスのバランスが取れていない不平衡になっている。そのため、雷サージや、開閉サージなどで電源線間に比較的高いサージ電圧が発生することがある。

また、近年の地気方式では、監視装置側で接点信号（地気信号）の検知部にフォトカプラを用いて、被監視装置の接点がＯＮになると、フォトカプラの発光ダイオードに電流が流れることで、絶縁されたフォトトランジスタのスイッチがＯＮになり、ＣＰＵ（中央処理装置）が間接的に接点の状態を検知して、ＣＰＵで信号が処理され監視センターへ情報が送られる構成になっている。

特開平１－２８８９９８号公報

フォトカプラの発光ダイオードの電圧耐量は、上記のような落雷により発生する比較的高いサージ電圧に比べて低く、数Ｖから数１０Ｖである。そのため、発光ダイオードに対して並列に逆向きのダイオードを入れるなど対策が取られる場合もあるが、これらの対策をしても、数１００Ｖ程度のサージ耐圧しか得られないことがある。このようなサージ耐圧が比較的低い装置への、サージ対策では、ＳＰＤ（サージ防護デバイス）を取付ける場合が多いが、ＳＰＤは、平衡線路である通常信号線や電源線の対に対して、その線間、各線とアースとの間に接続するものが一般的なため、不平衡に構成された地気ポート（フォトカプラ）の保護に適当なものが製品化されていない。

ここで、図８を参照して地気監視システムにおけるフォトカプラの故障原因の一例について説明する。図８は、地気監視システムの構成例を示すシステム図である。図８に示す地気監視システム１００は、監視装置１０と、被監視装置２０と、整流器３０を備える。整流器３０は正極給電端子（Ｐ）と負極給電端子（Ｎ）から直流電力を監視装置１０に対して供給する。なお、図８に示す例では、正極給電端子（Ｐ）がフレームグランド（ＦＧ）に接続されている。一方、被監視装置２０は、設備の異常時にオンされる接点２１を備えている。接点２１の一方の端子はフレームグランド（ＦＧ）に接続されている。

また、監視装置１０は、ＣＰＵ１１と、フォトカプラ１２と、抵抗１３と、抵抗１４を備える。抵抗１４の一方の端子はフォトカプラ１２の１次側の発光ダイオードのアノードに接続されている。抵抗１４の他方の端子は、接点２１のフレームグランド（ＦＧ）の反対側の他方の端子に接続されている。フォトカプラ１２の１次側の発光ダイオードのカソードは負極給電端子（Ｎ）に接続されている。また、抵抗１３の一方の端子は電源Ｖｃに接続されている。抵抗１３の他方の端子はＣＰＵ１１のデジタル入力端子とフォトカプラ１２の２次側のフォトトランジスタのコレクタに接続されている。フォトカプラ１２の２次側のフォトトランジスタのエミッタは信号グランド（ＳＧ）に接続されている。ＣＰＵ１１は、フォトトランジスタの状態を監視し、監視結果を外部の監視センターへ通知する。

以上の構成において、フレームグランド（ＦＧ）がアース（Ｅ）に接地されている場合、雷サージ等の影響で負極給電端子（Ｎ）とフレームグランド（ＦＧ）との間に過電圧Ｖｓが加わると、監視装置１０内では、被監視装置２０の接点状態を監視するフォトカプラ１２に過電圧Ｖｓａ（≒Ｖｓ）が加わり、サージ防護が不十分なとき、フォトカプラ１２に故障が発生することがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、監視装置の地気ポートの検知部をサージ電圧から保護することができるサージ保護装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、監視装置の地気ポート用のサージ保護装置であって、被監視装置からの地気信号線の信号端子に接続される第１端子と、前記監視装置の一対の電源端子の一方の端子（第１電源端子という）に接続される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子に接続されているサージ防護素子とを備えるサージ保護装置である。

また、本発明の一態様は、前記サージ防護素子は、非直線性抵抗特性を持つ半導体素子を一対の電極で挟む本体部と、温度ヒューズとが、直列接続され、かつ、一体成型されたバリスタと、短絡保護用の電流ヒューズとを含む。

また、本発明の一態様は、前記サージ防護素子は、モニタ端子を有し、前記第２端子に前記電流ヒューズの一方の端子を接続し、前記電流ヒューズの他方の端子と、前記温度ヒューズの一方の端子に接続された前記バリスタの一方の端子とを接続し、前記モニタ端子に前記温度ヒューズの他方の端子と前記本体部の一方の前記電極を接続し、前記本体部の他方の前記電極に接続された前記バリスタの他方の端子を前記第１端子に接続している。

また、本発明の一態様は、前記監視装置の一対の電源端子のうちの前記第１電源端子と異なる他方の端子（第２電源端子という）に接続される第３端子と、前記第３端子から前記モニタ端子へ流れる電流に基づいて、前記バリスタと前記電流ヒューズの状態を検出するテスト部とを備える。

また、本発明の一態様は、前記モニタ端子に接続された出力端子と、前記テスト部に接続された入力端子と、を備え、前記テスト部は、前記出力端子と前記入力端子が接続されたときに、前記入力端子から前記出力端子へ流れる電流に基づいて、前記バリスタと前記電流ヒューズの状態を検出する。

また、本発明の一態様は、前記サージ防護素子を複数備え、前記テスト部は、前記第３端子から前記モニタ端子へ流れる電流に基づいて、前記バリスタと前記電流ヒューズの状態を複数の前記サージ防護素子毎に検出する。

本発明の各態様によれば、監視装置の地気ポートの検知部をサージ電圧から保護することができる。

本発明の第１実施形態に係る地気ポート用サージ保護装置の構成例を示すシステム図である。 本発明の第２実施形態に係る地気ポート用サージ保護装置の構成例を示すシステム図である。 図２に示す地気ポート用サージ保護装置４０ａの構成例を示す回路図である。 本発明の第３実施形態に係る地気ポート用サージ保護装置の構成例を示すシステム図である。 図４に示す地気ポート用サージ保護装置４０ｂの構成例を示す回路図である。 図３に示すバリスタ４１３の構成例を示す外観図である。 図６に示すバリスタ４１３の結線図である。 地気監視システムの構成例を示すシステム図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る地気ポート用サージ保護装置（地気ポート用ＳＰＤ）の構成例を示すシステム図である。図１では、地気ポート用サージ保護装置（サージ保護装置）４０が、地気監視システム１内に設けられている。地気監視システム１は、地気信号を用いた監視システムである。地気信号は、地気電位と監視装置の給電電位との電位差により発生する電流の有無によって２値を表す信号であり、一方を接地した接点のＯＮ（オン）又はＯＦＦ（オフ）の切替によって発生される。地気信号は、例えば、設備の故障などの設備の状態の検出、装置の遠隔制御（リセット等。）に使用される。

図１に示す例では、地気監視システム１は、監視装置１０と、被監視装置２０と、整流器３０と、地気ポート用サージ保護装置４０とを備える。整流器３０は、正極給電端子３１と負極給電端子３２を備え、正極給電端子３１に接続されている電源線１０５と負極給電端子３２に接続されている電源線１０４とを介して、監視装置１０に対して直流電力を供給する。図１に示す場合、一例として、正極給電端子３１の電圧が０Ｖ、負極給電端子３２の電圧が－４８Ｖである。

なお、図１に示す例では、正極給電端子３１と電源線１０５はフレームグランド（ＦＧ）に接続されている。このフレームグランド（ＦＧ）は接地されている。また、被監視装置２０は、設備の異常時にオンされる接点２１と、端子（信号端子）２２を備えている。接点２１の一方の端子はフレームグランド（ＦＧ）に接続されている。このフレームグランド（ＦＧ）は接地されている。端子２２は、地気信号の出力ポートである。なお、被監視装置２０は、複数の接点２１及び端子２２を備えていてもよい。また、被監視装置２０は、複数であってもよい。また、監視装置１０は、複数であってもよい。

また、監視装置１０は、ＣＰＵ１１と、フォトカプラ１２と、抵抗１３と、抵抗１４と、端子１５～１７を備える。端子１５は電源線１０４を介して負極給電端子３２に接続されるとともに、フォトカプラ１２の１次側の発光ダイオードのカソードに接続されている。抵抗１４の一方の端子はフォトカプラ１２の１次側の発光ダイオードのアノードに接続されている。抵抗１４の他方の端子は端子１７に接続されている。抵抗１３の一方の端子は電源Ｖｃに接続されている。抵抗１３の他方の端子はＣＰＵ１１のデジタル入力端子とフォトカプラ１２の２次側のフォトトランジスタのコレクタに接続されている。フォトカプラ１２の２次側のフォトトランジスタのエミッタは信号グランド（ＳＧ）に接続されている。ＣＰＵ１１は、フォトトランジスタの状態を監視し、監視結果を外部の監視センターへ通知する。端子１６は、電源Ｖｃ等の監視装置１０内の図示していない電源発生部等に接続されている。端子１７は、地気信号の入力ポートである。フォトカプラ１２と抵抗１４は、地気信号の検知部を構成する。

地気ポート用サージ保護装置４０は、端子４１と、端子４２と、端子４４と、サージ防護素子であるバリスタ４０１を備える。端子４１は、バリスタ４０１の一方の端子と、端子４４に接続されている。バリスタ４０１の他方の端子は、端子４２に接続されている。端子４１は、地気信号の入力ポートであり、信号線（地気信号線）１０１を介して被監視装置２０の端子２２に接続されている。端子４４は、地気信号の出力ポートであり、信号線（地気信号線）１０２を介して監視装置１０の端子１７に接続されている。端子４２は電源線１０３を介して監視装置１０の端子１５に接続されている。この場合、端子１５は、整流器３０においてアースされている電源線１０５とは別の電源線１０４に接続されている。

本実施形態において、地気ポート用サージ保護装置４０は、監視装置１０の端子１７（地気ポート）用のサージ保護装置であって、被監視装置２０からの信号線１０１（地気信号線）の端子２２（信号端子）に接続される端子４１（第１端子）と、監視装置１０の一対の電源端子（端子１５と端子１６）の一方の端子（端子１５）（第１電源端子という）に接続される端子４２（第２端子）と、第１端子（端子４１）と第２端子（端子４２）に接続されているサージ防護素子（バリスタ４０１）とを備える。本実施形態の地気ポート用サージ保護装置４０によれば、監視装置１０の端子１７（地気ポート）の検知部をサージ電圧から保護することができる。

なお、図１に示す例では、地気ポート用サージ保護装置４０が、１つの地気信号線に対応するサージ保護回路のみを備えているが、複数の地気信号線に対応するサージ保護回路を備えていてもよい。この場合、端子４１と端子４４とバリスタ４０１が複数設けられることになる。また、この場合、端子４２は複数のサージ保護回路に対する共通端子（コモン）となる。なお、端子４１と端子４４は、１つの端子として、信号線１０１と信号線１０２に対して共用端子としてもよい。また、サージ防護素子は、バリスタに限らず、ガス入り放電管、アバランシブレークダウンダイオード、サージ防護サイリスタや、それらを組み合わせたもの等を用いてもよい。

（第２実施形態）
次に、図２、図３、図６及び図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る地気ポート用サージ保護装置について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る地気ポート用サージ保護装置４０ａの構成例を示すシステム図である。図３は、図２に示す地気ポート用サージ保護装置４０ａの構成例を示す回路図である。図６は、図３に示すバリスタ４１３の構成例を示す外観図である。図７は、図６に示すバリスタ４１３の結線図である。

図２では、地気ポート用サージ保護装置（サージ保護装置）４０ａが、地気監視システム１ａ内に設けられている。地気監視システム１ａは、図１を参照して説明した地気監視システム１と同様、地気信号を用いた監視システムである。

図２に示す例では、地気監視システム１ａは、監視装置１０ａと、被監視装置２０ａと、整流器３０と、地気ポート用サージ保護装置４０ａとを備える。整流器３０は、図１に示す整流器３０と同一である。被監視装置２０ａは、複数の接点２１及び端子２２を備えている点を除き、図１に示す被監視装置２０と同一である。監視装置１０ａは、複数の地気ポートの入力部及び検出部（複数の端子１７、複数のフォトカプラ１２、複数の抵抗１１、複数の抵抗１４及びＣＰＵ１１の複数のデジタル入力端子）を備えている点を除き、図１に示す監視装置１０と同一である。

地気ポート用サージ保護装置４０ａは、複数の端子４１と、端子４２と、端子４３と、複数の端子４４と、複数の端子４５と、端子４６とを備える。各端子４１は、地気信号の入力ポートであり、複数の信号線（地気信号線）１０１を介して被監視装置２０ａの各端子２２に接続されている。各端子４４は、地気信号の出力ポートであり、複数の信号線（地気信号線）１０２を介して監視装置１０ａの各端子１７に接続されている。各端子４１と各端子４４は、複数の配線４１８によってそれぞれ接続されている。端子４２は電源線１０３を介して監視装置１０ａの端子１５に接続されている。この場合、端子１５は、整流器３０においてアースされている電源線１０５とは別の電源線１０４に接続されている。端子４３は、電源線１０６を介して監視装置１０ａの端子１６に接続されている。

次に、図３を参照して、地気ポート用サージ保護装置４０ａの構成例について説明する。図３に示す地気ポート用サージ保護装置４０ａは、ｎ個（ｎは２以上の整数）のサージ防護素子（サージ防護回路）４１１と、テスト部４２０とを備える。なお、図３では、ｎ個のサージ防護素子４１１のうち、１番目（Ｎｏ．１）のサージ防護素子４１１と、ｎ番目（Ｎｏ．ｎ）のサージ防護素子４１１のみを示している。複数（Ｎｏ．１～Ｎｏ．ｎ）の端子４５は、複数（Ｎｏ．１～Ｎｏ．ｎ）のサージ防護素子４１１の状態をそれぞれ監視するための端子（Ｃｈｅｃｋ端子）である。

各サージ防護素子４１１は、直列接続された電流ヒューズ４１２とバリスタ４１３を含む。電流ヒューズ４１２は、短絡保護用（過電流保護用）の電流ヒューズである。バリスタ４１３は、温度ヒューズ４１４と、バリスタ本体部（本体部）４１５を直列接続し、かつ、図６に示すように樹脂４１３ｒによって一体成型されている。なお、図７は、図６に示す３本の端子（リード）４１７、Ｌ２及びＬ３と、温度ヒューズ４１４と、バリスタ本体部４１５との接続関係を示す。バリスタ本体部４１５は、非直線性抵抗特性を持つ半導体セラミックス等の半導体素子４１５２を一対の電極４１５１及び４１５３で挟む構造を有している。各サージ防護素子４１１は、モニタ端子である端子４１６を有し、コモン線４３１を介して端子４２（第２端子）に電流ヒューズ４１２の一方の端子４１２１を接続し、電流ヒューズ４１２の他方の端子４１２２と、温度ヒューズ４１４の一方の端子４１４１に接続されたバリスタ４１３の一方の端子４１３１とを接続し、端子４１６（モニタ端子）に温度ヒューズ４１４の他方の端子４１４２とバリスタ本体部４１５の一方の電極４１５１を接続し、バリスタ本体部４１５の他方の電極４１５３に接続されたバリスタ４１３の他方の端子４１７を各配線４１８を介して端子４１（第１端子）に接続している。

また、テスト部４２０は、抵抗４２１と、発光ダイオード４２２を備える。発光ダイオード４２２のカソードは端子４６（ＴＥＳＴ端子）に接続されている。発光ダイオード４２２のアノードは抵抗４２１の一方の端子に接続されている。抵抗４２１の他方の端子は端子４３に接続されている。端子４３は電源線１０６を介して監視装置１０ａの端子１６に接続され、端子１６は電源線１０５を介して整流器３０の正極給電端子３１（０Ｖ）に接続されている。また、端子４２は電源線１０３を介して監視装置１０ａの端子１５に接続され、端子１５は電源線１０４を介して整流器３０の負極給電端子３２（－４８Ｖ）に接続されている。したがって、ｎ個の端子４５（Ｃｈｅｃｋ端子）のいずれかと端子４６（ＴＥＳＴ端子）を外部で接続することで、各サージ防護素子４１１の状態を、テスト部４２０によって検出することができる。

電流ヒューズ４１２と温度ヒューズ４１４の両方が溶断していない場合、発光ダイオード４２２には、端子４３（０Ｖ）→抵抗４２１→発光ダイオード４２２→端子４６（ＴＥＳＴ）→外部結線→端子４５（Ｃｈｅｃｋ）→温度ヒューズ４１４→電流ヒューズ４１２→端子４２（－４８Ｖ）の流れで通電するので、発光ダイオード４２２は点灯する。一方、電流ヒューズ４１２又は温度ヒューズ４１４の少なくとも一方が溶断していれば発光ダイオード４２２は点灯しない。発光ダイオード４２２が点灯しない場合、当該サージ防護素子４１１に過電流が流れたり、当該サージ防護素子４１１が過熱状態となったりしたことが分かる。なお、端子４６は例えば、わに口クリップ等で挟むことができる端子形状とし、端子４５はテストピン等で接触できるような基板上の電極とすること等ができる。

なお、各サージ防護素子４１１の状態は、テスト部４２０を用いずに、例えば端子４３（０Ｖ）と、各端子４５間を所定の抵抗を介して接続し、端子４３の電圧を基準にした端子４５（Ｃｈｅｃｋ端子）（＝端子４１６（モニタ端子））の電圧に基づいて各サージ防護素子４１１の状態を確認することができる。電流ヒューズ４１２又は温度ヒューズ４１４の少なくとも一方が溶断していれば端子４１６（モニタ端子）の電圧は０Ｖとなり、電流ヒューズ４１２と温度ヒューズ４１４の両方が溶断していない場合、端子４１６（モニタ端子）の電圧は－４８Ｖとなる。あるいは、各サージ防護素子４１１の状態は、テスト部４２０を用いずに、端子４２と、各端子４５間の抵抗値を計測する等しても確認することができる。

第１実施形態と同様、第２実施形態の、地気ポート用サージ保護装置４０ａは、監視装置１０ａの端子１７（地気ポート）用のサージ保護装置であって、被監視装置２０ａからの信号線１０１（地気信号線）の端子２２（信号端子）に接続される端子４１（第１端子）と、監視装置１０の一対の電源端子（端子１５と端子１６）の一方の端子（端子１５）（第１電源端子）に接続される端子４２（第２端子）と、第１端子（端子４１）と第２端子（端子４２）に接続されているサージ防護素子４１１とを備える。本実施形態の地気ポート用サージ保護装置４０ａによれば、監視装置１０ａの端子１７（地気ポート）の検知部をサージ電圧から保護することができる。

また、サージ防護素子４１１は、非直線性抵抗特性を持つ半導体素子４１５２を一対の電極４１５１及び４１５３で挟むバリスタ本体部（本体部）４１５と、温度ヒューズ４１４とが、直列接続され、かつ、一体成型されたバリスタ４１３と、短絡保護用の電流ヒューズ４１２とを含む。

また、地気ポート用サージ保護装置４０ａは、監視装置１０ａの一対の電源端子（端子１５及び端子１６）のうちの端子１５（第１電源端子）と異なる他方の端子１６（第２電源端子）に接続される端子４３（第３端子）と、端子４３（第３端子）から端子４１６（モニタ端子）へ流れる電流に基づいて、バリスタ４１３と電流ヒューズ４１２の状態を検出するテスト部４２０とを備える。

また、地気ポート用サージ保護装置４０ａは、端子４１６（モニタ端子）に接続された端子４５（出力端子）と、テスト部４２０に接続された端子４６（入力端子）とを備え、テスト部４２０は、端子４５（出力端子）と端子４６（入力端子）が接続されたときに、端子４６（入力端子）から端子４５（出力端子）へ流れる電流に基づいて、バリスタ４１３と電流ヒューズ４１２の状態を検出する。

（第３実施形態）
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第３実施形態に係る地気ポート用サージ保護装置について説明する。図４、本発明の第４実施形態に係る地気ポート用サージ保護装置４０ｂの構成例を示すシステム図である。図５は、図４に示す地気ポート用サージ保護装置４０ｂの構成例を示す回路図である。

図４では、地気ポート用サージ保護装置（サージ保護装置）４０ｂが、地気監視システム１ｂ内に設けられている。地気監視システム１ｂは、図１を参照して説明した地気監視システム１と同様、地気信号を用いた監視システムである。図４に示す地気ポート用サージ保護装置４０ｂは、図２に示す地気ポート用サージ保護装置４０ａと比較して、複数の端子４５と、端子４６を備えていない点が異なる。ただし、地気監視システム１ａと地気監視システム１ｂにおいて、監視装置１０ａ、被監視装置２０ａ及び整流器３０の構成は同一であり、監視装置１０ａ、被監視装置２０ａ及び整流器３０との各端子間の接続関係についても、地気ポート用サージ保護装置４０ａと地気ポート用サージ保護装置４０ｂで同一である。

図５に示すように、地気ポート用サージ保護装置４０ｂでは、テスト部４２０ｂの構成が第２実施形態のテスト部４２０と異なる。テスト部４２０ｂは、ｎ個のサージ防護素子４１１に対応したｎ組の抵抗４２１及び発光ダイオード４２２と、１個のスイッチ４２３とを備える。各抵抗４２１の各一端は、スイッチ４２３の一端にすべて接続されている。スイッチ４２３の他端は端子４３に接続されている。各抵抗４２１の各他端は、各発光ダイオード４２２の各アノードにそれぞれ接続されている。各発光ダイオード４２２の各カソードは、各サージ防護素子４１１の各端子４１６にそれぞれ接続されている。

スイッチ４２３がＯＮすると、電流ヒューズ４１２と温度ヒューズ４１４の両方が溶断していない場合、発光ダイオード４２２には、端子４３（０Ｖ）→スイッチ４２３→抵抗４２１→発光ダイオード４２２→端子４１６→温度ヒューズ４１４→電流ヒューズ４１２→端子４２（－４８Ｖ）の流れで通電するので、発光ダイオード４２２は点灯する。一方、電流ヒューズ４１２又は温度ヒューズ４１４の少なくとも一方が溶断していれば発光ダイオード４２２は点灯しない。テスト部４２０ｂによれば、スイッチ４２３をＯＮさせることで全てのサージ防護素子４１１について同時に電流ヒューズ４１２又は温度ヒューズ４１４少なくとも一方が溶断しているか否かを確認することができる。

第３実施形態の地気ポート用サージ保護装置４０ｂによれば、テスト部４２０ｂは、端子４３（第３端子）から端子４１６（モニタ端子）へ流れる電流に基づいて、バリスタ４１３と電流ヒューズ４１２の状態を複数のサージ防護素子４１１毎に検出することができる。

（各実施形態についての補足説明）
（１）上記各実施形態では、監視装置１０又は１０ａの直近に配置する１ポート又は複数の地気ポート用サージ保護装置４０、４０ａ又は４０ｂに対して、被監視装置２０又は２０ａからの地気信号と、監視装置１０又は１０ａの電源（正極と負極、またはどちらか）を入力し、地気信号のコモン線（アースされている電源線）とは別の電源線を地気ポート用サージ保護装置４０、４０ａ又は４０ｂのコモンとし、地気信号線と地気ポート用サージ保護装置４０、４０ａ又は４０ｂのコモン間に、バリスタなどのサージ防護素子を接続することで、監視装置１０又は１０ａの検知部（接点検知部）を過電圧から保護し、故障を防止することができる。

（２）地気ポート用サージ保護装置４０ａのサージ防護素子４１１には、温度ヒューズ付きバリスタ４１３と、短絡保護用の電流ヒューズ４１２を直列に使用し、地気ポート用サージ保護装置４０ａ及び４０ｂのコモン（コモン線４３１）とは、電流ヒューズ４１２、バリスタ４１３の順に接続し、バリスタ４１３の接続は、温度ヒューズ４１４側の端子が、電流ヒューズ４１２の片端に接続される。また、モニタ端子（端子４１６）はスルーホールや、ワニ口クリップなどで挟めるＣｈｅｃｋ端子（端子４５）等で出力させることができ、また、残る端子は地気信号線へ接続する端子４１に接続している。

（３）地気ポート用サージ保護装置４０ａには、接地された電源線を引き込み、ここから電流制限抵抗（抵抗４２１）と発光ダイオード（ＬＥＤ）４２２を接続したテスト端子（端子４６）を設け、テスト端子にワニ口クリップ付きのワイヤを接続して、（２）のＣｈｅｃｋ端子を挟めるようにし、ＬＥＤが点灯した場合は該当ポートの電流ヒューズと温度ヒューズが溶断しておらず正常であるのが確認できる。

（４）地気ポート用サージ保護装置４０ｂでは、サージ侵入時の沿面放電を防ぐよう、例えば、モニタ端子のスルーホールから、同一又は、別の基板に配線を伸ばし、各ｃｈに、設けたＬＥＤと電流制限ＬＥＤに接続し、コモン線に一括スイッチ（接点間絶縁が高いもの）を介して、アースされた電源線に接続した構成で、一括スイッチをＯＮにすることで、同時に全てのｃｈの正常性が確認することができる。

（各実施形態の作用・効果）
上記各実施形態によれば、地気方式を用いた監視装置で、接点入力部からサージ電圧が入り、検知部のフォトカプラ故障などによる、故障を防止できる。また、サージ防護素子に使用するバリスタについて、保護用の電流ヒューズや、バリスタ内蔵の温度ヒューズが溶断していないかが、簡単に確認できるようになり、装置の保全が容易になる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上記各実施形態については、ＤＣ－４８Ｖ系（正極接地）（直流－４８Ｖの２線式給電システム）を例に挙げて説明したが、給電システムはこれに限定されない。例えば、ＤＣ４００Ｖ系（中点の高抵抗接地）（４００Ｖまでの直流給電システム）のように、正極給電線と負極給電線と保安用接地線からなる３線式の給電システムに各実施形態の地気ポート用サージ保護装置４０を適用してもよい。この場合、サージ防護素子は、例えば、地気ポートと正極給電線の間と地気ポートと負極給電線の間に接続することができる。

１、１ａ、１ｂ…地気監視システム
１０、１０ａ…監視装置
１２…フォトカプラ
１５…端子（第１電源端子）
１６…端子（第２電源端子）
１７…端子（地気ポート）
２０、２０ａ…被監視装置
２１…接点
４０、４０ａ、４０ｂ…地気ポート用サージ保護装置
４１…端子（第１端子）
４２…端子（第２端子）
４３…端子（第３端子）
４５…端子（出力端子）
４６…端子（入力端子）
４０１…バリスタ（サージ防護素子）
４１１…サージ防護素子
４１２…電流ヒューズ
４１３…バリスタ
４１４…温度ヒューズ
４１５…バリスタ本体部（本体部）
４１６…端子（モニタ端子）
４２０、４２０ｂ…テスト部

Claims (6)

1. 監視装置の地気ポート用のサージ保護装置であって、
   被監視装置からの地気信号線の信号端子に接続される第１端子と、
   前記監視装置の一対の電源端子の一方の端子（第１電源端子という）に接続される第２端子と、
   前記第１端子と前記第２端子に接続されているサージ防護素子と
   を備えるサージ保護装置。
2. 前記サージ防護素子は、
   非直線性抵抗特性を持つ半導体素子を一対の電極で挟む本体部と、温度ヒューズとが、直列接続され、かつ、一体成型されたバリスタと、
   短絡保護用の電流ヒューズと
   を含む請求項１に記載のサージ保護装置。
3. 前記サージ防護素子は、
   モニタ端子を有し、
   前記第２端子に前記電流ヒューズの一方の端子を接続し、
   前記電流ヒューズの他方の端子と、前記温度ヒューズの一方の端子に接続された前記バリスタの一方の端子とを接続し、
   前記モニタ端子に前記温度ヒューズの他方の端子と前記本体部の一方の前記電極を接続し、
   前記本体部の他方の前記電極に接続された前記バリスタの他方の端子を前記第１端子に接続している
   請求項２に記載のサージ保護装置。
4. 前記監視装置の一対の電源端子のうちの前記第１電源端子と異なる他方の端子（第２電源端子という）に接続される第３端子と、
   前記第３端子から前記モニタ端子へ流れる電流に基づいて、前記バリスタと前記電流ヒューズの状態を検出するテスト部と
   を備える請求項３に記載のサージ保護装置。
5. 前記モニタ端子に接続された出力端子と、
   前記テスト部に接続された入力端子と、
   を備え、
   前記テスト部は、
   前記出力端子と前記入力端子が接続されたときに、
   前記入力端子から前記出力端子へ流れる電流に基づいて、前記バリスタと前記電流ヒューズの状態を検出する
   請求項４に記載のサージ保護装置。
6. 前記サージ防護素子を複数備え、
   前記テスト部は、
   前記第３端子から前記モニタ端子へ流れる電流に基づいて、前記バリスタと前記電流ヒューズの状態を複数の前記サージ防護素子毎に検出する
   請求項４に記載のサージ保護装置。

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