JPH07174613A - 超音波センサユニット - Google Patents

超音波センサユニット

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JPH07174613A
JPH07174613A JP32227893A JP32227893A JPH07174613A JP H07174613 A JPH07174613 A JP H07174613A JP 32227893 A JP32227893 A JP 32227893A JP 32227893 A JP32227893 A JP 32227893A JP H07174613 A JPH07174613 A JP H07174613A
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ultrasonic sensor
sensor unit
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Ichiro Kasama
一郎 笠間
Hidekazu Ishii
秀和 石井
Keiji Kibuse
敬二 木伏
Akira Yamashita
山下  明
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Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接工事を行うことなく受変電設備に簡単に
取付けることができる超音波センサユニットを提供する
ことを目的とする。 【構成】 マグネットベース7の磁気吸着力によって受
変電設備の筐体に超音波センサの台座1が密着して固定
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高圧盤等の受変電設備
の絶縁機能の低下にともなって発生する部分放電の音響
を検出する超音波センサユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】変圧器や高圧盤等の受変電設備において
は、寿命を予知したり、事故を未然に防止することが大
切であり、そのために、受変電設備で起こる設備の劣化
や事故につながる前兆的現象に注目し、事前に対策を行
う予測保全が従来より提案されている。
【0003】受変電設備で起こるこのような前兆の1つ
として、受変電設備内の絶縁機能が低下した場合に発生
する部分放電がある。部分放電自体は受変電設備の機能
上問題はないが、絶縁機能の低下が進むにつれて部分放
電の電荷が大きくなり、最後には地絡して受変電設備の
事故につながるおそれがある。
【0004】ところで、部分放電には通常27〜35k
Hz程度の音響がともない、絶縁機能の低下が進んで部
分放電の電荷が大きくなるとこの音響も大きくなる傾向
がある。そこで、この点に注目して、圧電素子を備えた
超音波センサを用いてこの部分放電にともなう音響の大
きさを検出し、劣化や事故に至るまでの期間を推測する
システムが提案されている。
【0005】図6は、受変電設備に従来の超音波センサ
を取付けた状態を示す。
【0006】図6において、1aは超音波センサの台座
であり、受変電設備の筐体9に溶接付けされている。こ
の台座1aにはボルト穴が切ってあり、ボルト4により
超音波マイクロホン3とアルミナ板2を台座1aに取付
け固定している。
【0007】超音波マイクロホン3に故障が生じた場合
などには、交換のため筐体9から取り外す必要があるの
で、超音波マイクロホンは筐体9に溶接付けすることは
できない。
【0008】台座1aを介さずに、超音波マイクロホン
3を直接筐体9にボルトで取付けるようにすると、筐体
9にボルト穴が必要になり、受変電設備の筐体9に穴が
空くことになって危険である。
【0009】そこで、台座1aを接着剤により筐体9に
固定するとすると、この接着剤が受変電設備内の音を吸
収してしまい、部分放電の音響が超音波マイクロホン3
で正しく検出できなくなってしまう。
【0010】このため、従来、ボルト穴を設けた台座1
aのみを筐体9に溶接付けし、超音波マイクロホン3は
ボルト4で台座1aに取付け固定するようにしていた。
【0011】次に、図6に示した超音波センサの動作を
説明する。
【0012】受変電設備内等で発生した音は筐体9に伝
播し、さらに、台座1a、アルミナ板2を介して超音波
マイクロホン3に伝播する。超音波マイクロホン3に伝
播した音のうち部分放電による音響の周波数成分のみが
共振フィルタ21を通過し、アナログ出力ユニット22
は音響の大きさに応じた電流を出力する。
【0013】ところで、高圧盤における部分放電の場合
には35kHz前後、油入トランスにおける部分放電の
場合には27kHz前後の周波数の音響が生じるので、
測定したい受変電設備の種類に応じて共振フィルタ21
の周波数を変更させればよい。
【0014】本従来例における超音波センサは、台座1
aと、アルミナ板2と、超音波マイクロホン3と、ボル
ト4とから成り、超音波マイクロホン3に伝播した音の
うち部分放電による音響の周波数成分のみが共振フィル
タ21を通過し、アナログ出力ユニット22は音響の大
きさに応じたアナログ電流を出力する。このアナログ電
流は、A/D変換器23でデジタル値に変換された後
に、データロガー等のマイコン24に入力される。マイ
コン24では予測処理(たとえば長期間にわたるデータ
から統計をとること)等を行う。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来の超音波センサ
は、図6に示したように、溶接付けした台座1aに取付
けられるので、超音波センサを取付けたい場所には予め
台座1aを取付けておく必要がある。
【0016】この方法は受変電設備を新設する場合に
は、その筐体に超音波センサの台座1aを溶接付けして
おけばよいので特に問題はないが、既設の受変電設備の
場合には、当然ながら台座1aを後付けしなくてはなら
ない。稼動中の受変電設備への溶接は危険であるので、
超音波センサを取付ける場合は受変電設備を一旦停止し
なければならない。
【0017】また、既設の受変電設備は、変電室等に収
納されて設置されているので、台座1aを取付ける溶接
工事のためのスペースさえない場合もある。
【0018】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、溶接によらず受変電設備に簡単に取付けることが
できる超音波センサユニットを提供することを目的とす
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、中央部に開口を有する固定板の両端側に
それぞれマグネットベースを固定し、前記固定板の開口
に固定板からバネで吊るように台座を設け、該台座上に
超音波マイクロホンを固定して超音波センサユニットを
構成した。
【0020】
【作用】本発明は以上の構成によって、マグネットベー
スの磁気吸着力によって受変電設備の筐体に超音波セン
サユニットの台座が密着して固定される。
【0021】
【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。
【0022】図1は、本発明による超音波センサユニッ
トの一実施例の斜視図である。
【0023】本発明による超音波センサユニットは、コ
の字状の固定板6の両側にマグネットベース7、7がボ
ルト10で固定され、固定板6の中央に設けた開口14
内に超音波マイクロホン3が上下に動けるようにバネ5
で取付けられている。超音波マイクロホン3は図6に示
した台座1aと同様にアルミナ板2をはさんで台座1に
ボルト4で取付けられている。
【0024】台座1の周辺には等間隔に4個の突起11
が形成されており、この突起11と固定板6とがバネ5
のみによって結合されている。マグネットベース7には
レバー8が設けられ、このレバー8が図1に示した位置
にある場合には底部に磁気吸着力を生じないが、レバー
8を矢印の方向に鎖線の位置まで動かすことによって底
部に磁気吸着力を生ずる。すなわち、本発明による超音
波センサユニットの台座1はマグネットベース7の底部
の磁力によって受変電設備の筐体等の鉄板に取付けられ
る。
【0025】マグネットベース7の最大吸着力は80〜
100kgf程度でよいが、マグネットベース7、固定
板6、超音波マイクロホン3等を含む図1に示したユニ
ット全体の重量は3kg程度であるのが好ましい。これ
は、受変電設備の筐体等の垂直面にしっかり取付け、ず
り落ちたりしないようにするためである。
【0026】図2は、図1に示した超音波センサユニッ
トの側面図である。ただし、この図では、固定板6のう
ち台座1の手前にある部分は、台座1がよく見えるよう
に省略してある。また、図2において、図1と同じ構成
部分には同じ参照番号を付してある。
【0027】台座1は、その底面が固定板6の底面より
もわずかな段差dだけ突出するようにバネ5によって取
付けられる。こうすることによって、台座1をマグネッ
トベース7により受変電設備の筐体等の鉄板に取付けた
とき、台座1の底面がバネ5に逆らって上向きに押され
るため鉄板に密着させることができる。この段差dは
0.5mm程度でよく、バネ5としては0.5mm程度
の段差dによって約5kg以上の力で押えつけられるも
のでよい。
【0028】また、バネ5は後述するように音叉の役目
を果たすので、それにより、台座1に伝播した受変電設
備内の音のうち部分放電による音響を増幅する機能が生
ずる。このため、バネ5の高さhは5mm程度にするの
がよい。
【0029】さらに、マグネットベース7と超音波マイ
クロホン3との距離Wは、マグネットベース7の幅以上
確保するのがよい。これは、マグネットベース7の磁力
が超音波マイクロホン3に影響を与えないようにするた
めである。
【0030】図3は、台座1の外観を示しており、
(a)は上面図、(b)は図3(a)のA−A´断面図
である。
【0031】本実施例では、台座1の直径は43mmで
あり、直径28mmの円周上の4か所にボルト4を取付
けるためのボルト穴12が設けられている。また、台座
1の周辺には等間隔に4個の突起11が設けられ、上述
したようにこの突起11にバネ5が取付けられる。
【0032】さらに、台座1の直径20mmの円周上に
12個、直径10mmの円周上に6個、中心に1個の合
計19個の貫通穴13が設けられている。これらの貫通
穴13はいずれも直径0.5mmであり、共鳴音叉の役
目を果たし、台座1に伝播した受変電設備内の音のうち
部分放電による音響を増幅するようになっている。貫通
穴13が共振し増幅する音の周波数fと、貫通穴13の
長さすなわち台座1の厚さLとの間には数1の関係があ
る。数1において、cは音速である。
【0033】
【数1】L=c/2f 従来の技術において説明したように、高圧盤における部
分放電の場合には35kHz前後、油入トランスにおけ
る部分放電の場合には27kHz前後の周波数の音響が
生じるので、測定したい受変電設備の種類に応じて共振
フィルタ21の周波数を変更させる必要があるが、本発
明による超音波センサユニットの台座1の厚さLは、2
7kHzと35kHzの両方を同程度増幅するように、
この2つの周波数の中間の31kHzを数1に代入して
求めた5.5mm程度にすればよい。こうすることによ
って、この台座1を備えた超音波センサユニットは共振
フィルタ21の周波数を変えるだけで高圧盤にも油入ト
ランスにも共用できる。
【0034】また、貫通穴13どうしの間隔もLにする
のが好ましい。こうすることで、19個の貫通穴13相
互の共振位相が合うからである。
【0035】図4は、受変電設備に本発明による超音波
センサユニットを取付けた状態を示す。
【0036】図4は超音波センサユニットを受変電設備
の筐体の垂直面に取付けた例であり、図1または図6と
同じ構成部分には同じ参照番号を付してある。
【0037】マグネットベース7のレバー8を図4に示
す位置に動かすことによって、マグネットベース7の底
部に磁気吸着力が生じて受変電設備の筐体9に吸着す
る。本発明において、超音波マイクロホン3からマイコ
ン24に至る処理は、図6に示した従来例と同じなので
説明を省略する。
【0038】ところで、上述したように筐体9に取付け
るユニット全体の重量は約3kgあるため、筐体9の重
量がその分だけ増加して、筐体9内で発生して筐体9に
伝播する音が減衰してしまう。
【0039】しかし、本発明によれば、図2に示したバ
ネ5の音叉作用と図3(a)および(b)に示した貫通
穴13の共鳴音叉作用とにより、受変電設備内の部分放
電による音響のみを増幅することができる。
【0040】図5は、超音波センサを受変電設備の筐体
9に取付けたときの出力電流の時間変化を示す図であ
り、(a)は本発明による超音波センサの出力電流、
(b)は従来の超音波センサの出力電流を示す。
【0041】両図を比べればわかるように、出力電流は
ほぼ同じ波形を示すとともにレベルもほぼ同じである。
このことから、本発明による超音波センサユニットが十
分使いものになることがわかる。
【0042】上記実施例では固定板がコの字状の板部材
であるが、これは両側にマグネットベースを取付けるの
に都合が良いためであって、固定板の形状はこれに限ら
れるものではない。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波センサユニットを、溶接によらず受変電設備に簡
単に取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超音波センサユニットの斜視図で
ある。
【図2】図1に示した超音波センサユニットの側面図で
ある。
【図3】図1に示した台座の外観を示しており、(a)
は上面図、(b)は図3(a)のA−A´断面図であ
る。
【図4】本発明による超音波センサユニットを受変電設
備に取付けた状態を示す。
【図5】超音波センサの出力電流の時間変化を示す図で
あり、(a)は本発明による超音波センサユニットの出
力電流、(b)は従来の超音波センサの出力電流を示
す。
【図6】従来の超音波センサを受変電設備に取付けた状
態を示す図である。
【符号の説明】
1、1a 台座 2 アルミナ板 3 超音波マイクロホン 4 ボルト 5 バネ 6 固定板 7 マグネットベース 8 レバー 9 受変電設備筐体 10 ボルト 11 突起 12 ボルト穴 13 貫通穴 14 開口

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部に開口を有する固定板の両端側に
    それぞれマグネットベースを固定し、前記固定板の開口
    に固定板からバネで吊るように台座を設け、該台座上に
    超音波マイクロホンを固定したことを特徴とする超音波
    センサユニット。
  2. 【請求項2】 前記台座の底面が前記固定板の底面より
    もユニットの取り付け側にやや突出していることを特徴
    とする請求項1に記載の超音波センサユニット。
  3. 【請求項3】 前記台座は、ユニット取付け面に対して
    垂直方向に貫通し、且つ検出すべき音響の周波数に共振
    する長さの貫通穴を複数個有することを特徴とする請求
    項1に記載の超音波センサユニット。
  4. 【請求項4】 前記バネは検出すべき音響の周波数に共
    振する長さを有することを特徴とする請求項1に記載の
    超音波センサユニット。
  5. 【請求項5】 前記マグネットベースと前記超音波マイ
    クロホンとは、前記マグネットベースの幅分だけ離れて
    いることを特徴とする請求項1に記載の超音波センサユ
    ニット。
  6. 【請求項6】 前記マグネットベースは手動切換え操作
    により磁気吸着力を発生させたり消したりすることがで
    きることを特徴とする請求項1に記載の超音波センサユ
    ニット。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006250559A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Tokyo Gas Co Ltd センサ取付用補助部材及びセンサ取付方法
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KR101412101B1 (ko) * 2014-04-24 2014-06-27 주식회사 시스피아 Cctv 음원추적용 음향센서
CN110044461A (zh) * 2019-04-03 2019-07-23 苏州德晟能源科技有限公司 一种监控器及安装有该监控器的监控仪表
JP2020134229A (ja) * 2019-02-15 2020-08-31 新日本無線株式会社 音波センサおよび異常検知装置

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