JP7362205B2

JP7362205B2 - 放電検出装置

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Publication number: JP7362205B2
Application number: JP2019153870A
Authority: JP
Inventors: 淳史宮本
Original assignee: Nitto Kogyo Corp
Current assignee: Nitto Kogyo Corp
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2023-10-17
Anticipated expiration: 2039-08-26
Also published as: JP2021032732A; US20220276297A1; EP3992644A1; US11846667B2; WO2021039734A1; EP3992644A4

Description

本発明は、放電検出装置に関するものである。

特許文献１に記載されているように、分電盤などに備えられた放電検出ユニットを用いて、放電事象を検出した際にブレーカに遮断信号を送信することが知られている。放電事象が起こったと判定された場合は、所定時間後にブレーカの遮断が行われるが、放電事象の発生が一回だけ起こった場合でも、複数回起こった場合でも、同様のプロセスにより処理されている。

特開２０１７－１７３００８号公報

ところで、放電事故が起こった場合には、配線の被覆の劣化、コンセント部の劣化などが生じる。つまり、放電事故の回数が多くなるほど、危険度が増すということがいえる。しかしながら、このような視点で作られた放電検出装置は存在しなかった。

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明が解決しようとする課題は、危険度に応じて、信号の出力を変更させることができる放電検出装置を提供することである。

上記課題を解決するため、配線電路に設けられる放電検出装置であって、放電事象により生じる所定の周波数以上のノイズ成分に基づいて検出信号を出力するノイズ検出部と、ノイズ検出部から出力された検出信号をもとに放電事象の有無を判定する演算部と、放電事象の検出時に外部に信号出力をする信号出力部と、放電事象が検出されたことを記憶する記憶部と、を備え、前記演算部は、記憶部に記憶された放電事象の検出回数によって信号出力部の出力を変更可能である放電検出装置とする。

また、記憶部で記憶された放電事象の情報のリセットが可能なリセット部を備えた構成とすることが好ましい。

また、利用者又は他の機器からの情報のインプットにより、信号出力部からの出力を変更させる出力設定部を備えた構成とすることが好ましい。

また、記憶された放電事象の増加によってＬＥＤの点滅間隔若しくはアラームの出力間隔の少なくとも一方を通常よりも短くすることが可能な構成とすることが好ましい。

また、配線の放電電流を検出する電流検出部を備え、記憶部が、放電電流の計測情報を記憶し、演算部が、記憶部の放電電流の情報によって信号出力部の出力を変更する構成とすることが好ましい。

本発明では、危険度に応じて、信号の出力を変更させることができる放電検出装置を提供することが可能となる。

放電検出装置を備えた放電検出ユニットの一例のブロック図である。メインフローを表すフロー図である。放電発生回数が増加するか否かの条件を示すフロー図である。ノイズ検出部の検出内容と各項目の状態を示す図である。１回目の放電の検出によるＬＥＤ及びブザーの挙動と、２回目の放電の検出によるＬＥＤ及びブザーの挙動と、の違いを示す図である。ノイズ検出と放電発生回数のカウントとの関係を示す図である。ＬＥＤ点滅フラグがオンになった場合に、所定の時間までの間に放電アラートキャンセルボタンを押すことでＬＥＤ点滅フラグをオフの状態にしなければ、ブレーカの遮断が生じることを示す図である。電流計測手段としての電流センサを備えた放電検出装置を備えた放電検出ユニットの一例を示すブロック図である。電流計測手段としての電流センサを備えた放電検出装置の利用例を示す図である。記憶部で記憶された情報と出力内容との関係例を示す図である。分電盤内において主幹ブレーカと分岐ブレーカの間に放電検出ユニットが配置された例を示す図である。放電検出ユニットで各部屋の状態を検出することを示したイメージ図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。本実施形態の放電検出装置１は、配線電路に設けられるものである。この放電検出装置１は、放電事象により生じる所定の周波数以上のノイズ成分に基づいて検出信号を出力するノイズ検出部１１と、ノイズ検出部１１から出力された検出信号をもとに放電事象の有無を判定する演算部１２と、放電事象の検出時に外部に信号出力をする信号出力部１３と、放電事象が検出されたことを記憶する記憶部１４と、を備えている。また、この演算部１２は、記憶部１４に記憶された放電事象の検出回数が増加することによって信号出力部１３の出力を変更可能である。このため、危険度に応じて、信号の出力を変更させることができる放電検出装置１を提供することが可能となる。

ここで、放電検出装置１を組み込んだ放電検出ユニット１０の例を図１に示す。この放電検出装置１は、主幹ブレーカ３１の二次側にノイズ検出部１１、増幅部１５、演算部１２、記憶部１４、信号出力部１３を備えた構成としている。放電事象により生じる所定の周波数以上のノイズ成分に基づいて検出信号を出力するノイズ検出部１１は、増幅部１５に電気的に接続されている。この増幅部１５により、ノイズ検出部１１から出力される検出信号が増幅される。増幅部１５により増幅された検出信号は、Ａ／Ｄ変換器１６などでデジタル信号に変更される。変換された信号が、演算部１２により「放電事象と判定する閾値」と比較されることにより、ノイズ検出部１１によって検出されたノイズ成分が高周波ノイズであるか否かが判定される。この判定は波形の比較などアナログ信号で判定するものであっても良いものである。

実施形態のノイズ検出部１１は、ハイパスフィルタであり、交流回路の所定の周波数以上の成分のみを通過させ、通過させた成分から放電事象の有無を判定する。

また、本実施形態では、演算部１２は、記憶部１４と接続されており、記憶部１４に放電事象の回数を記録する。演算部１２はノイズ検出部１１の検出情報と、記憶部１４の記憶情報をもとに信号出力部１３からの出力を定める。例えば、信号出力部１３からの出力のタイミングを特定の範囲の中から定めたり、出力内容を特定の範囲から定めたりする。

信号出力部１３は主幹ブレーカ３１や分岐ブレーカ３２に遮断信号を送信したり、ＬＥＤやアラームに対して指示を送ったりするものであることが好ましい。特に、信号出力部１３からの信号により、ブレーカの遮断と、利用者への異常の知らせの双方をすることが好ましい。

図１に示す例の放電検出装置１はリセット部１７を備えている。このリセット部１７は、放電検出装置１の表面に露出するように形成し、操作することによってＬＥＤやブザーをリセットすることができる。例えば、安全の確認が完了した後、リセット部１７を操作することによってＬＥＤやブザー、主幹ブレーカ３１や分岐ブレーカ３２への遮断信号の送信をリセットするように用いればよい。通常のリセットにおいては、記憶部１４の情報はリセットされないものとし、放電回数が１回追加されたことを記憶するようにすれば良い。このようにすることで、リセットしても放電事象が検出された回数を記憶させることができる。

また、リセット部１７は、記憶部１４で記憶された放電事象の情報のリセットが可能な構成とするのが好ましい。例えば、リセット部１７を長押しするなど、通常の操作とは異なる操作を行うことによって記憶部１４の情報もリセットできるようにすることが好ましい。このように、「ＬＥＤやブザーのリセットをしつつ、記憶部１４の情報はリセットされないようにすること」と、「ＬＥＤやブザーのリセットと記憶部１４の情報のリセットの双方をすること」を選択できるようにすれば、使い勝手がよくなる。機器を変更した際などには、放電回数の積算をリセットさせるほうが良いからである。なお、リセット部１７の使用態様により、その選択をすることができるようにすれば、部品点数を抑制することもできる。

図１に示す演算部１２には、信号出力部１３からの出力のタイミングをコントロールするために用いられる出力設定部１８が接続されている。この出力設定部１８には、感震センサ５０や人感センサ５１が接続されるようにするのが好ましい。例えば、ノイズ検出部１１で放電事象を検出した際に、感震センサ５０で所定の震度以上の検出があった場合には放電回数に関わらず、ブレーカに遮断信号をすぐに送信することを基本とすることや、人がいる部屋では、ノイズ検出部１１で放電事象を検出した際、退室するまでの時間を確保するために遮断信号の出力を遅らせる、というように利用することもできる。また、放電が所定時間経過した場合に放電事象と判定するものであるが、この放電がさらに長時間連続して生じたことを検出した場合においても、危険度が高いと判定して放電回数に関わらず、ブレーカに遮断信号をすぐに送信するようにしても良い。このように、利用者又は他の機器からの情報のインプットにより、信号出力部１３からの出力を変更させる出力設定部１８を備えた放電検出装置１とすることが好ましい。また、出力設定部１８は、信号出力部１３からの出力のタイミングを遅らせるか早めるかの設定を、個別の条件に合わせて変更して利用できるようにするのが好ましい。

基本的に、記憶部１４は放電事象の回数を記憶させておくものであるが、放電事象が生じた日時や場所などを記憶できるようにするのが好ましい。また、放電事象の間隔や放電電流値を記憶できるようにするのも好ましい。放電事象の間隔を記憶しておいた場合、放電事象が、短い間隔で複数回生じているか否かなどを判定することができるようになる。例えば、放電事象が、短い間隔で複数回生じている場合には、信号出力部１３からの出力を通常の設定よりも短い時間で出力するように設定できる放電検出装置１とすることもできる。このように、記憶部１４の情報を利用することで、特定の条件を満たす場合には、遮断処理を通常より早められる構成とするのが好ましい。

また、放電電流値を記憶した場合、放電電流が大きい場合には、信号出力部１３からの出力をさらに短い時間で出力するように設定できる放電検出装置１とすることもできる。また、放電事象と判定しない値であるが、所定の閾値以上を超えているような場合には、ＬＥＤなどで注意喚起を行うようにしても良い。

ここで、放電検出装置１の使用例について説明する。図２に示す例では、放電検出装置１に電源が入れられると、フラグやカウンタの初期化が行われる。また、記憶部１４から放電発生回数を取得し、メインループが繰り返される。次に、繰り返されるメインループのうちの代表的な二つについて説明する。

図３に示す例では、先ず、ノイズレベルが高いか低いかを判定する（Ｓ００１）。ノイズレベルが高い場合、「ノイズ継続時間」の積算値が所定値に達しているか否かを判定する（Ｓ００２）。「ノイズ継続時間」の積算値が所定値に達しているか否かを判定するのは、瞬時的なノイズをカウントされる放電事象と区別するためである。「ノイズ継続時間」の積算値が所定値に達していない場合、「ノイズ継続時間」に１を足す（Ｓ００３）。その後、再びノイズレベルが高いか低いかを判定するステップ（Ｓ００１）に進む。なお、図３に示す例では、「処理終了」まで到達したら、常に、再びノイズレベルが高いか低いかを判定するステップ（Ｓ００１）に進む。なお、ここで「ノイズ継続時間」に１を足すという説明については図４に示すように１００ｍｓと設定している。つまり「ノイズ経過時間」に１を足すものを繰り返すと１００ｍｓ、２００ｍｓ、３００ｍｓと積算されていくものである。この時間については１ｍｓであっても良いし１０ｍｓであっても良い。

ノイズレベルが基準値より高い状態が続き、「ノイズ継続時間」の積算値が所定値（本構造については５００ｍｓ）に達しているか否かを判定するステップ（Ｓ００２）で、所定値に達していると判定された場合、「カウントアップ停止時間」を０とする（Ｓ００４）。ここで、「カウントアップ停止時間」は後述するように、所定時間（本構造については１０分と設定）の間に放電事象を検出した場合でも１回の放電事象回数とみなさない時間である。そして、「カウントアップフラグ」がオフであるか否かを判定する（Ｓ００５）。「カウントアップフラグ」は「カウントアップ停止時間」の時間計測がされているかを判定するものである。

「カウントアップフラグ」がオフであるか否かを判定するステップ（Ｓ００５）で、オフであると判定された場合、図４に示すように、「カウントアップフラグ」をオンにする（Ｓ００６）。また、ＬＥＤ点滅フラグをオンにする（Ｓ００７）。また、「放電アラートキャンセル時間」の設定をする（Ｓ００８）。なお、図３に示す例では、「放電アラートキャンセル時間」は５分に設定している。また、放電発生回数を従来の記録から１回追加して不揮発性媒体へ記録する（Ｓ００９）。その結果として生じる放電発生回数を判定する（Ｓ０１０）。

図３に示す例では、放電発生回数を判定するステップ（Ｓ０１０）で判定された回数をもとに、ＬＥＤの点滅状態とブザーの動作内容を定めるようにしている。より具体的には、図３及び図５に示すことから理解されるように、放電発生回数が１回と判定された場合、ＬＥＤは５００ｍｓ間隔で点滅し、ブザーは５００ｍｓ間隔でオンオフを繰り返す。また、放電発生回数が２回と判定された場合、ＬＥＤは１００ｍｓ間隔で点滅し、ブザーは連続鳴動となる。このように、記憶された放電事象の回数によってＬＥＤの点滅間隔若しくはアラームの出力間隔の少なくとも一方を通常よりも短くすることが可能な構成とすることが好ましい。なお、図３に示す例では、放電発生回数が３回以上のＮ回と判定された場合、ＬＥＤはＮｍｓ間隔で点滅し、ブザーはＮｍｓ間隔でオンオフを繰り返すものとしている。また、この際に、所定回数以上を判定された場合には危険と判定できるため、ブレーカ即遮断という条件も設定させておくこともできる。

なお、「カウントアップフラグ」がオフであるか否かを判定するステップ（Ｓ００５）で、オフで無いと判定された場合、ステップ００６からステップ０１０は飛ばされ、ステップ００１に戻る。ただし、「カウントアップ停止時間」はリセットされ最初から計測される形となるものである。

ノイズレベルが高いか低いかを判定するステップ（Ｓ００１）で、ノイズレベルが基準値よりも低いと判定された場合、ノイズ継続時間は０にセットする（Ｓ０１１）。また、「カウントアップ停止時間」の積算値が所定値に達しているか否かを判定する（Ｓ０１２）。「カウントアップ停止時間」の積算値が所定値（１０分以上）に達しているか否かを判定するステップ（Ｓ０１２）で、所定値に達していないと判定された場合、「カウントアップ停止時間」に１を足す（Ｓ０１３）。その後、再びノイズレベルが高いか低いかを判定するステップ（Ｓ００１）に進む。

「カウントアップ停止時間」の積算値が所定値に達しているか否かを判定するステップ（Ｓ０１２）で、所定値に達していると判定された場合、カウントアップフラグをオフにする（Ｓ０１４）。

ところで、ステップ０１２に進んだ後、カウントアップフラグがオフになる前に、再びステップ００５に進むようなことがあれば、ステップ００５で、「Ｎｏ」と判定することになり、そこからステップ００１に進むことになる。つまり、ステップ００６に進むことを回避することができる。また、前述のようにカウントアップ停止時間、カウントアップフラグを形成しない場合には、ノイズ検出部１１は、ステップ００５からステップ０１０までを短い時間で何度も放電発生回数を計測してしまう恐れがある。本例では、図６の左側に示すように、ノイズレベルが一定以上継続した後、一旦、短い間ノイズレベルが低下し、再びノイズレベルが上がったような場合は、放電発生回数を、まとめて１回とカウントすることになる。短い時間で放電を繰り返す場合に、事象ごとに放電回数を積算すると適切な検知ができなくなるが、本例のように、短期間でノイズレベルの高低が繰り返される場合に一つの放電事象と捉えられるようになると、適切な検知結果を得られるようになる。

一方、「カウントアップ停止時間」の積算値が所定値に達していると判定されてステップ０１４を経た後に、ノイズ検出によりステップ００５に進む場合、ステップ００６側に進むことになるため、放電回数を追加することができる。

このようなステップを踏むことで、瞬時的なノイズをカウントすべき放電事象と区別できるとともに、短期間に複数回のノイズの発生が確認されても、それらをまとめて一つの放電検出と判定できるようになる。また、放電回数の差に基づき、出力内容を異ならせることができる。

次に、もう一つのメインループについて説明する。図７に示すことから理解されるように、先ず、ＬＥＤ点滅フラグがオンであるか否かを判定する（Ｓ１０１）。ＬＥＤ点滅フラグがオンであるか否かを判定するステップ（Ｓ１０１）で、ＬＥＤ点滅フラグがオンであると判定されれば、放電発生回数を判定する（Ｓ１０２）。判定された内容により、ＬＥＤ及びブザーを動作させる。

放電発生回数を判定するステップ（Ｓ１０２）を経た後、リセット部１７である「放電アラートキャンセル釦」が押下されたか否かを判定する（Ｓ１０３）。このステップ（Ｓ１０３）で、押下されていないと判定された場合、「放電アラートキャンセル時間」が０でないか否かを判定する（Ｓ１０４）。

「放電アラートキャンセル時間」が０でない場合、「放電アラートキャンセル時間」から１を引く（Ｓ１０５）。そして、「放電アラートキャンセル時間」が０であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。このステップ（Ｓ１０６）で、０である、つまり放電アラート時間が５分経過したと判定された場合、所定のブレーカを遮断する（Ｓ１０７）。すると、放電が発生したと判定された配線に電気が供給されなくなる（Ｓ１０８）。

なお、リセット部１７である「放電アラートキャンセル釦」が押下されたか否かを判定するステップ（Ｓ１０３）で、押下されたと判定された場合、「放電アラートキャンセル時間」を０にする（Ｓ１０９）。また、ＬＥＤ点滅フラグをオフにする（Ｓ１１０）。また、ＬＥＤを消灯し、ブザーの鳴動を停止する（Ｓ１１１）。その後、再びステップ１０１に進むことになる。

また、「放電アラートキャンセル時間」が０でないか否かを判定するステップ（Ｓ１０４）で、０あると判定された場合、及び、「放電アラートキャンセル時間」が０であるか否かを判定するステップ（Ｓ１０６）で、０でないと判定された場合は、再びステップ１０１に進むことになる。

ところで、放電検出装置１には、配線の放電電流を検出する電流検出部１９を備えるようにしても良い。電流検出部１９を備えるようにすれば、放電電流の値によって信号出力部１３の出力を定めるようにすることができる。図８に示す例では、電流センサが電流検出部１９にあたる。このように、配線の放電電流を検出する電流検出部１９を備え、記憶部１４が、放電電流の計測情報を記憶し、演算部１２が、記憶部１４の放電電流の情報によって信号出力部１３の出力を変更するように構成することが好ましい。

図９に示す例では、放電発生回数が１回目の場合は放電電流が２０Ａ以上であるか否かを境に何分後にブレーカを遮断させるのかを定めているが、放電発生回数が２回目の場合は放電電流が１０Ａ以上であるか否かを境にブレーカを即遮断にするか、一定時間後にブレーカを遮断させるのかを定めている。

ここで、記憶部１４に記憶された情報をもとに、信号出力部１３からの出力態様を変更する例について説明する。図１０に示す例では、センサ（１）については、記憶部１４に情報がないため、４月２日にセンサ（１）にて放電の発生を検出した場合には、通常の信号を出力することになる。センサ（２）については、放電発生回数が１回記憶されているため、４月２日にセンサ（２）にて放電の発生を検出した場合には、信号の出力がセンサ（１）の場合より早く出力されることになる。

センサ（３）については、近接した時間に連続して複数回の放電事象が検出されているため、４月２日にセンサ（３）にて放電の発生を検出した場合には、即遮断の信号を出力することになる。センサ（４）については、放電発生回数がカウントされるほどの放電事象ではないが、異常な状態が複数回続いているため、ＬＥＤやブザーにて警告が行えるよう、信号出力部１３で出力される。

この放電検出装置１をユニットにした放電検出ユニット１０を分電盤７に取り付けたい場合は、図１１に示すように配置すればよい。図１１に示す例では、放電検出ユニット１０と主幹ブレーカ３１を出力線３５で接続しており、信号出力部１３より出力される信号により、主幹ブレーカ３１を遮断できる。また、図１２に示すことから理解されるように、放電検出装置１を備えた分電盤７を用いて、各部屋の状態を検出できるようにすることが好ましい。

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、放電検出装置は分岐ブレーカに形成しても良い。分岐ブレーカに搭載することによって、分電盤のサイズを小さくすることができる。

また、発明に支障のない範囲で、一部工程の追加、削除、前後の入れ替えなどを行っても良い。

１放電検出装置
１１ノイズ検出部
１２演算部
１３信号出力部
１４記憶部
１７リセット部
１８出力設定部
１９電流検出部

Claims

電気が供給される配線電路に対して電気的接続がなされるように介在させる放電検出装置であって、
配線電路を流れる電気のうち放電事象により生じる所定の周波数以上のノイズ成分のみが通過することができるハイパスフィルタを有し、前記ハイパスフィルタを通過したノイズ成分に基づいて検出信号を出力するノイズ検出部と、
ノイズ検出部から出力された検出信号を閾値と比較して放電事象の有無を判定する演算部と、
放電事象の検出時に、放電検出装置の外部に異常の知らせをする、若しくは、放電検出装置の外部に位置する機器に信号出力をする信号出力部と、
放電事象が検出されたことを記憶する記憶部と、
を備え、
放電事象の発生回数をカウントしない時間であるカウントアップ停止時間の時間計測がなされている間に、検出信号が閾値を超えても、記憶部に記憶される放電事象の検出回数に変化はなく、前記カウントアップ停止時間の時間計測がなされていない間に、検出信号が閾値を超えると、カウントアップ停止時間を開始させるとともに記憶部に記憶される放電事象の検出回数が１つ増加されるように制御され、
前記演算部は、記憶部に記憶された放電事象の検出回数によって、放電検出装置の外部に異常の知らせをするためになされる信号出力部からの出力、若しくは、放電検出装置の外部に位置する機器に信号出力をするためになされる信号出力部からの出力、が異なるものとなるように変更可能である放電検出装置。
記憶部で記憶された放電事象の情報のリセットが可能なリセット部を備えた請求項１に記載の放電検出装置。
利用者又は他の機器からの情報のインプットにより、信号出力部からの出力を変更させる出力設定部を備えた請求項１又は２に記載の放電検出装置。
記憶された放電事象の増加によってＬＥＤの点滅間隔若しくはアラームの出力間隔の少なくとも一方を通常よりも短くすることが可能な請求項１から３の何れかに記載の放電検出装置。
前記配線電路から流れてきた放電電流を検出する電流センサを備え、
記憶部が、電流センサで得られた放電電流の計測情報を記憶し、
演算部が、記憶部に記憶された放電電流の情報によって信号出力部の出力を変更する請求項１に記載の放電検出装置。