JPWO2018207761A1 - 充放電回路、コンデンサユニット、及び、検電器 - Google Patents

充放電回路、コンデンサユニット、及び、検電器 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のコンデンサへの電流の流し方を直列・並列に切替可能な切替スイッチを有したり、コンデンサユニットの電極における本体部の端に立設する非平行部を設けて、「簡素化」や「取得電位差の増加」等を図る。【解決手段】入力電流Xを複数のコンデンサ2に充電し、複数のコンデンサ2から出力電流Yを放電する充放電回路1で、複数のコンデンサ2に電流を直列に流し得る直列電流状態J1と、電流を並列に流し得る並列電流状態J2とに切替可能な切替スイッチ3と、複数のコンデンサ2からの出力電流Yの放電を開始する放電スイッチ4も有する。又、一対の電極102を有したコンデンサユニット1で、一対の電極102の両方は、互いに略平行な本体部103をそれぞれ備え、一対の電極102のうち少なくとも一方は、本体部103の端にもう一方の電極側へ立設し且つもう一方の電極とは略平行でない非平行部104も備える。

Description

本発明は、入力電流をコンデンサに充電し、コンデンサから出力電流を放電する充放電回路、この充放電回路を備え、当該充放電回路から放電される出力電流を用いて電路の通電を検査する検電器や、一対の電極を有したコンデンサユニット、及び、このコンデンサユニットを備え、当該コンデンサユニットからの電流を用いて、電路の通電を検査する検電器に関する。
従来、コンデンサを充電するコンデンサ充電装置(詳しくは、スイッチ駆動信号に応じてオンするスイッチ手段と変圧器の一次巻線とが直列に接続された回路に電源電圧が印加され、前記変圧器の二次巻線に接続され得るコンデンサを充電するコンデンサ充電装置)が知られている(特許文献1参照)。
このコンデンサ充電装置は、前記スイッチ駆動信号が発生されて前記スイッチ手段がオンしているときに、前記一次巻線に流れる一次電流に応じた一次電流検出信号を検出する一次電流検出手段と、前記一次電流検出信号がピーク検出用所定値に達したときに、前記スイッチ駆動信号を停止して前記スイッチ手段をオフするための一次電流ピーク検出信号を発生する一次電流ピーク検出回路と、前記一次電流ピーク検出信号を受けてオフ時間の計時を開始し、そのオフ時間を計時したときに、前記スイッチ駆動信号を発生し前記スイッチ手段をオンするためのオフ時間終了信号を発生するオフ時間検出回路とを備える。
従来、電気二重層コンデンサが知られている(特許文献2参照)。
このコンデンサは、電解液中に対向させて配した一対の分極性電極と、各分極性電極の外面に接続した一対の導電性電極を備えてなる電気二重層コンデンサであって、導電性電極と分極性電極を一体化した一対の電極ユニットを形成し、各電極ユニットを規制部材により定位置に保持してなる。
特開2006−81321号公報 特開平5−159975号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたコンデンサ充電装置は、そもそも変圧器の他、一次電流検出信号を検出する一次電流検出手段や、一次電流ピーク検出信号を発生する一次電流ピーク検出回路、及び、オフ時間終了信号を発生するオフ時間検出回路までも必須としており、装置の複雑化・大型化を招いている(特に、特許文献1の図1)。
又、しかしながら、特許文献2に記載されたコンデンサは、一対の分極性電極の両方が平板状で(特許文献2の図1、2、4、7)、一対の分極性電極を平行に配しており(特許文献2の段落0016、0029)、例えば、既に発生している電界(高圧な電流が流れることで電路近傍に発生する電界など)内に位置させても、これら一対の分極性電極間に十分な電位差が生じず、この電位差を用いても LEDなどの素子を駆動させることが困難であった。
尚、特許文献2に記載のコンデンサは、一対の分極性電極間に配した複数の絶縁ブリッジなどの規制部材を必須としており、コンデンサとしての部品数増加・複雑化を招いているとも言える(特許文献2の請求項1、2や、図1、4、7等)。
本発明は、このような点に鑑み、複数のコンデンサへの電流の流し方を直列・並列に切替可能な切替スイッチとは別に、複数のコンデンサからの放電を開始する放電スイッチも有することで、充放電回路や検電器の「簡素化」などを実現することを目的とする。
又、本発明は、このような点に鑑み、コンデンサユニットの電極における本体部の端に立設する非平行部を設けることで、所定の電界内における電極間の「取得電位差の増加」等をコンデンサユニットや検電器で実現することを目的とする。
尚、本発明は、「部品数低減」や「簡素化」などを、コンデンサユニットや検電器で実現することも目的とするとも言える。
本発明に係る充放電回路1は、入力電流Xを複数のコンデンサ2に充電し、これら複数のコンデンサ2から出力電流Yを放電する充放電回路であって、前記複数のコンデンサ2に電流を直列に流し得る直列電流状態J1と、前記複数のコンデンサ2に電流を並列に流し得る並列電流状態J2とに切替可能な切替スイッチ3を有し、この切替スイッチ3とは別に、前記複数のコンデンサ2からの出力電流Yの放電を開始する放電スイッチ4も有していることを第1の特徴とする。
本発明に係る充放電回路1の第2の特徴は、第1の特徴に加えて、前記複数のコンデンサ2を直列に接続した直列配線5を有し、この直列配線5は、隣接する2つのコンデンサ2の間それぞれに、アノードからカソードへの順方向を揃えた中間ダイオード6が配設され、前記中間ダイオード6のアノード側と当該アノード側に隣接するコンデンサとのアノード・コンデンサ間7Aそれぞれを、前記直列配線5の端に位置し且つ中間ダイオード6のカソード側のみに隣接するカソード端コンデンサ2Kにおける中間ダイオードとは反対側のカソード端外側電極8Kに接続したアノード並列配線9Aと、前記中間ダイオード6のカソード側と当該カソード側に隣接するコンデンサとのカソード・コンデンサ間7Kそれぞれを、前記直列配線5の端に位置し且つ中間ダイオード6のアノード側のみに隣接するアノード端コンデンサ2Aにおける中間ダイオードとは反対側のアノード端外側電極8Aに接続したカソード並列配線9Kとを有し、前記アノード並列配線9Aに前記切替スイッチ3が配設され、前記カソード並列配線9Kに前記カソード・コンデンサ間7Kからアノード端外側電極8Aに向かって順方向に並列用ダイオード10が配設されている、前記カソード並列配線9Kに前記切替スイッチ3が配設され、前記アノード並列配線9Aに前記カソード端外側電極8Kからアノード・コンデンサ間7Aに向かって順方向に並列用ダイオード10が配設されている、又は、前記アノード並列配線9A及びカソード並列配線9Kに前記切替スイッチ3が配設されている点にある。
本発明に係る充放電回路1の第3の特徴は、第1の特徴に加えて、前記複数のコンデンサ2を直列に接続した直列配線5’を有し、この直列配線5’は、隣接する2つのコンデンサ2の間それぞれに、アノードからカソードへの順方向を揃えた中間ダイオード6’が配設され、前記中間ダイオード6’のアノード側と当該アノード側に隣接するコンデンサとのアノード・コンデンサ間7A’それぞれを、前記直列配線5’の端に位置し且つ中間ダイオード6’のカソード側のみに隣接するカソード端コンデンサ2K’における中間ダイオードとは反対側のカソード端外側電極8K’に接続したアノード並列配線9A’と、前記中間ダイオード6’のカソード側と当該カソード側に隣接するコンデンサとのカソード・コンデンサ間7K’それぞれを、前記直列配線5’の端に位置し且つ中間ダイオード6’のアノード側のみに隣接するアノード端コンデンサ2A’における中間ダイオードとは反対側のアノード端外側電極8A’に接続したカソード並列配線9K’とを有し、前記アノード並列配線9A’に前記切替スイッチ3が配設され、前記カソード並列配線9K’に前記カソード・コンデンサ間7K’からアノード端外側電極8A’に向かって順方向に並列用ダイオード10’が配設されている、前記カソード並列配線9K’に前記切替スイッチ3が配設され、前記アノード並列配線9A’に前記カソード端外側電極8K’からアノード・コンデンサ間7A’に向かって順方向に並列用ダイオード10’が配設されている、又は、前記アノード並列配線9A’及びカソード並列配線9K’に前記切替スイッチ3が配設されている点にある。
本発明に係る充放電回路1の第4の特徴は、第1、2の特徴に加えて、前記切替スイッチ3による切替と前記放電スイッチ4による放電開始を周期的に行うタイマー部11を有し、このタイマー部11の電源端子12を、前記カソード端コンデンサ2K又はアノード端コンデンサ2Aと当該コンデンサ2K、2Aに隣接する中間ダイオード6とのダイオード・コンデンサ間7Dに接続したタイマー電源配線13を有し、このタイマー電源配線13に、前記ダイオード・コンデンサ間7Dから電源端子12に向かって順方向に電源用ダイオード14が配設されている点にある。
これらの特徴により、直列電流状態J1と並列電流状態J2とに切替可能な切替スイッチ3とは別に、複数のコンデンサ2からの放電を開始する放電スイッチ4も有することで、特許文献1とは異なり、切替スイッチ3によって高圧→低圧・低圧→高圧の変圧が可能となり、鉄心やコイル等で高重量・大型となる変圧器は不要となり、切替スイッチ3の他に放電スイッチ4だけとなり、一次電流検出手段や一次電流ピーク検出回路、オフ時間検出回路などよりも回路の多種を抑制できる(「簡素化」の実現)。
又、複数のコンデンサ2を直列に接続した直列配線5で、隣接する2つのコンデンサ2の間に中間ダイオード6を配設し、アノード並列配線9Aとカソード並列配線9Kのうち少なくとも一方に切替スイッチ3を配設し、その他に並列用ダイオード10を配設することで、切替スイッチ3によって、複数のコンデンサ2の実際の接続構成は一切変更することなく、各コンデンサ2に流し得る電流を直列→並列、並列→直列に切り替えることが可能となると共に、アノード並列配線9Aとカソード並列配線9Kの一方に切替スイッチ3を配設した分だけ、両方に並列用ダイオード10を配設した場合より、電圧降下を抑えることが出来る。
更に、複数のコンデンサ2を直列に接続した直列配線5’で、隣接する2つのコンデンサ2の間に中間ダイオード6’を配設し、アノード並列配線9A’とカソード並列配線9K’のうち少なくとも一方に切替スイッチ3を配設し、その他に並列用ダイオード10’を配設することで、切替スイッチ3によって、複数のコンデンサ2の実際の接続構成は一切変更することなく、各コンデンサ2に流し得る電流を並列→直列、直列→並列に切り替えることが可能となると共に、アノード並列配線9A’とカソード並列配線9K’の一方に切替スイッチ3を配設した分だけ、両方に並列用ダイオード10’を配設した場合より、電圧降下を抑えることが出来る。
そして、タイマー電源配線13に電源用ダイオード14を配設することで、複数のコンデンサ2からの放電によりコンデンサ2の電圧が下がった場合においても、タイマー部11の電源端子12側からコンデンサ2側へ電流が逆流することを防止でき、タイマー部11の動作に支障はない。
本発明に係る検電器20の第1の特徴は、上述した第1、2、4の特徴を有した充放電回路1を備え、この充放電回路1から放電される出力電流Yを用いて、電路Rの通電を検査する検電器であって、前記充放電回路1におけるアノード端外側電極8Aとカソード端外側電極8Kそれぞれに接続された一対のゲート電極21を備え、この一対のゲート電極21を前記電路Rの通電により生じる電界E内に位置させた際に、前記一対のゲート電極21間の電位差による入力電流Xを前記複数のコンデンサ2に充電し、前記複数のコンデンサ2から周期的に放電される出力電流Yで点滅する発光部22を備えている点にある。
本発明に係る検電器20の第2の特徴は、第1の特徴に加えて、前記電路Rは交流電路R’であって、この交流電路R’から交流電流を直流電流に変換する整流器23を備え、この整流器23からの直流電流が、前記入力電流Xとして複数のコンデンサ2に充電され、前記複数のコンデンサ2への充電時に切替スイッチ3により前記直列電流状態J1とされ、前記複数のコンデンサ2からの放電前に切替スイッチ3により前記並列電流状態J2とされ、前記並列電流状態J2とされた後に、前記放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始する点にある。
これらの特徴により、電路Rの通電により生じる電界E内に位置させたゲート電極21間からの入力電流Xを複数のコンデンサ2に充電し、複数のコンデンサ2から周期的に放電される出力電流Yで点滅する発光部22を備えることで、別の電源を必要しないため、その電源が切れて電圧チェック及び導通チェックが出来ない等の虞は一切なく、更なる「簡素化」が図れる。
これに加えて、発光部22が消灯している時間が存在する分だけ、発光部22に要する電力を低減できる(「省電力化」)と共に、結果的に発光時間が短くなるため発光部22が長持ちする(「長寿命化」)。
又、交流電路R’から交流電流を整流器23で整流して複数のコンデンサ2に充電し、複数のコンデンサ2の充電時に直列電流状態J1とし、放電前に並列電流状態J2とした後に、出力電流Yの放電を開始することで、交流電路R’から整流した高電位の直流電流であっても、充電した後に直列→並列への切替を完了した後、確実に低電位として放電することとなり、交流電路R’が高圧(例えば、6600Vや22000Vなど)であっても、発光部22に過負荷をかけることなく検電が可能となる。
その他、本発明に係る検電器20の第3の特徴は、第1又は2の特徴に加えて、一対の電極102を有したコンデンサユニット101を備え、このコンデンサユニット101からの電流を、上述した第3の特徴を有した充放電回路1における複数のコンデンサ2に充電して、電路Rの通電を検査し、前記一対の電極102の両方は、互いに略平行な本体部103をそれぞれ備え、前記一対の電極102のうち一方のみ又は両方は、前記本体部103の端にもう一方の電極側へ立設し且つ前記もう一方の電極とは略平行でない非平行部104も備えている点である。
本発明に係るコンデンサユニット101は、一対の電極102を有したコンデンサユニットであって、前記一対の電極102の両方は、互いに略平行な本体部103をそれぞれ備え、前記一対の電極102のうち一方のみ又は両方は、前記本体部103の端にもう一方の電極側へ立設し且つ前記もう一方の電極とは略平行でない非平行部104も備えていることを第1の特徴とする。
尚、本発明における「もう一方の電極」とは、一方の電極102aの視点に立ってみれば「他方の電極102b」を意味し、他方の電極102bの視点に立ってみれば「一方の電極102a」を意味する。つまり、互いに対向する相手方の電極となる。
本発明に係るコンデンサユニット101の第2の特徴は、第1の特徴に加えて、前記一対の電極102を保持するケーシング105を有し、このケーシング105は、前記一対の電極102それぞれの本体部103を保持する一対の本体側部106と、これらの本体側部106それぞれの端から立設し且つ前記一対の本体側部106の間を連結する連結側部107を備え、前記一対の電極102のうち一方が前記ケーシング105の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極102’であり、且つ、前記一対の電極102のうち他方が金属プレート102”で構成され、又は、前記一対の電極102の両方が前記ケーシング105の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極102’であり、前記被覆電極102’が前記本体部103及び非平行部104を備えている場合には、前記本体部103が前記ケーシング105の本体側部106の内面に導電素材を被覆して構成され、前記非平行部104は前記ケーシング105の連結側部107の内面に導電素材を被覆して構成され、前記被覆電極102’が前記本体部103のみを備えている場合には、前記本体部103が前記ケーシング105の本体側部106の内面のみに導電素材を被覆して構成されている点にある。
これらの特徴により、一対の電極102の両方に、互いに略平行な本体部103を設け、一対の電極102の少なくとも一方に、本体部103の端にもう一方の電極側へ立設し且つもう一方の電極とは略平行でない非平行部104を設けることで、特許文献2とは異なり、所定の電界E(例えば、後述する電路Rの通電により生じる電界Eなど)内でも、一対の電極102間の電位差を十分に生じ得るコンデンサユニットを実現できる(「取得電位差の増加」)。
尚、特許文献2とは異なり、絶縁ブリッジなどの規制部材を必須としないため、コンデンサユニット101としての部品数の低減や、簡素化も実現できる(「部品数低減」や「簡素化」の実現)。
又、一対の電極102を保持するケーシング105に、各電極102の本体部103を保持する一対の本体側部106と、各本体側部106の端から立設し且つ一対の本体側部106間を連結する連結側部107を設け、一対の電極102の少なくとも一方を、ケーシング105の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極102’とすることで、電極102を設けるために必要なスペースが導電素材の被覆厚だけで済み、ケーシング105とは別の金属プレート102”分が嵩張らないため、一対の電極102両方を金属プレート102”とした場合より、小型化が図れる。
その他、本発明に係るコンデンサユニット101の第3の特徴は、第2の特徴に加えて、前記導電素材は、蒸着によって、前記ケーシング105の内面に被覆されている点である。
本発明に係る検電器110の第1の特徴は、上述した第1〜3の何れか1つの特徴を有したコンデンサユニット101を備え、このコンデンサユニット101からの電流を用いて、電路Rの通電を検査する検電器であって、当該検電器を前記電路Rの通電により生じる電界E内に位置させた際に、前記コンデンサユニット101の一対の電極102間の電位差による電流で点灯する発光部111を備え、前記コンデンサユニット101のケーシング105は、当該検電器のケーシング112を兼用していることを第1の特徴とする。
本発明に係る検電器110の第2の特徴は、第1の特徴に加えて、前記一対の電極102のうち、一方は前記本体部103と非平行部104を備えた被覆電極102’であり、他方は前記本体部103のみを備えた金属プレート102”であり、前記一対の電極102のうち、一方の被覆電極102’は、他方の金属プレート102”より前記電路Rから遠くに位置し、前記一対の電極102のうち、一方の被覆電極102’の本体部103は、他方の金属プレート102”の本体部103と略同じ大きさ又はより大きい点にある。
本発明に係る検電器10の第3の特徴は、第1又は2の特徴に加えて、前記電路Rは長手方向Lを有し、前記コンデンサユニット101からの電流を蓄電装置132に充電し、この蓄電装置132から放電する電流で前記発光部111を点灯させる充放電回路131を備え、この充放電回路131の基板133では、前記電路Rの長手方向Lと略平行な配線が、前記電路Rの長手方向Lと略平行でない配線より少ない点にある。
その他、本発明に係る検電器10は、一対の電極102を保持するケーシング105を有したコンデンサユニット101を備えていて、前記一対の電極102のうち一方が前記ケーシング105の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極102’であり、且つ、前記一対の電極102のうち他方が金属プレート102”で構成され、又は、前記一対の電極102の両方が前記ケーシング105の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極102’であり、前記導電素材は、蒸着によって、前記ケーシング105の内面に被覆され、前記コンデンサユニット101からの電流を用いて、電路Rの通電を検査する検電器であって、当該検電器を前記電路Rの通電により生じる電界E内に位置させた際に、前記コンデンサユニット101の一対の電極102間の電位差による電流で点灯する発光部111を備え、前記コンデンサユニット101のケーシング105は、当該検電器のケーシング112を兼用し、前記電路Rは長手方向Lを有し、前記コンデンサユニット101からの電流を蓄電装置132に充電し、この蓄電装置132から放電する電流で前記発光部111を点灯させる充放電回路131を備え、この充放電回路131の基板133では、前記電路Rの長手方向Lと略平行な配線が、前記電路Rの長手方向Lと略平行でない配線より少なくても良い。
これらの特徴により、電路Rの通電により生じる電界E内に位置させた一対の電極102間からの電流で点灯する発光部111を備え、コンデンサユニット101のケーシング105を、検電器110のケーシング112と兼用することで、特許文献2と比べて、非平行部104を有している分だけ、電路Rの通電により生じる電界E内における一対の電極102間の電位差が大きくなり、発光部111をより明るく点灯できるため、検電器110として、電路Rの通電を使用者に伝え易い。
これと同時に、検電器110のケーシング112と、コンデンサユニット101のケーシング105を別々に設ける必要がないため、小型化を実現できる。
又、一対の電極102の一方を本体部103と非平行部104を備えた被覆電極102’とし、他方を本体部103のみを備えた金属プレート102”とし、一方の被覆電極102’を他方の金属プレート102”より電路Rから遠ざけ、一方の被覆電極102’の本体部103を、他方の金属プレート102”の本体部103と略同じ大きさ又はより大きくすることで、電路Rから遠ざかるにつれて広がる電路Rの通電により生じる電界Eを、電路Rから遠い側にある被覆電極102’でより漏れなく捉えることが出来、小型化も図れる(更なる「取得電位差の増加」と「小型化」の両立)。
これと同時に、電路Rに近い側から金属プレート102”の電極102で検電器110を支えることとなり、検電器110を電路Rに確り固定し易くなる。
更に、充放電回路131の基板133で、電路Rの長手方向Lと略平行な配線を、電路Rの長手方向Lと略平行でない配線より少なくすることで、電路Rと、当該電路Rの長手方向Lと略平行な配線との間に生じる寄生容量を低減し、その影響を抑えることが出来る。
本発明に係る充放電回路や検電器によると、複数のコンデンサへの電流の流し方を直列・並列に切替可能な切替スイッチとは別に、複数のコンデンサからの放電を開始する放電スイッチも有することで、「簡素化」等を実現できる。
又、本発明に係るコンデンサユニットや検電器によると、当該コンデンサユニットの電極における本体部の端に立設する非平行部を設けることで、所定の電界内における電極間の「取得電位差の増加」等を実現できる。
尚、本発明は、「部品数低減」や「簡素化」などを、コンデンサユニットや検電器でも実現できる。
本発明の第1実施形態に係る充放電回路、及び、本発明の第1実施形態に係る検電器を示す回路図である。 充放電回路を例示する等価回路図であって、(a)は充電時の充放電回路を例示し、(b)は放電時の充放電回路を例示する。 充放電回路における複数のコンデンサの接続例を示す等価回路図である。 充放電回路のタイマー部における各信号のタイミングチャートである。 本発明の第2実施形態に係る充放電回路、及び、本発明の第1実施形態に係る検電器を示す回路図である。 検電器の基板レイアウトを例示する概要図であって、(a)は部品面のシルク/レジスト図であり、(b)は部品面のパターン図であり、(c)は半田面のパターン図である。 検電器の構成部品を例示する概要図であって、(a)は分解斜視図であり、(b)は(a)中のM矢視図である。 検電器の電路(バスバー)への取付け状態を例示する図面代用写真である。 本発明の第1実施形態に係るコンデンサユニットの電極、ケーシングを示す図面代用写真であり、(a)はコンデンサユニットのケーシングと電極(金属プレート)を示し、(b)はコンデンサユニットのケーシング内面と電極(被覆電極・金属プレート)を示す。 コンデンサユニットを示す断面概要図であり、(a)は第1実施形態のコンデンサユニットにおける図9(a)中のA矢視断面を示し、(b)は第2実施形態を示す。 第1実施形態のコンデンサユニットにおける図9(a)中のB矢視断面を示す。 本発明の第1、2実施形態に係るコンデンサユニット、及び、本発明の第2実施形態に係る検電器を示す回路概要図である。 検電器の基板レイアウトと電路の長手方向を例示する概要図であって、(a)は部品面のパターン図と電路と長手方向を示し、(b)は半田面のパターン図と電路の長手方向を示す。 検電器の構成部品を例示する分解斜視図である。 検電器の電路(ケーブル)への取付け状態を例示する概要斜視図であって、(a)は分解斜視図であり、(b)は正面斜視図であり、(c)は背面斜視図である。 検電器の電路(バスバー)への取付け状態を例示する概要斜視図であって、(a)は分解斜視図であり、(b)は正面斜視図であり、(c)は背面斜視図である。 検電器の電路(バスバー)への取付け状態を例示する図面代用写真である。 充放電回路における複数のコンデンサの別の接続例を示す等価回路図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
<第1実施形態の充放電回路1>
図1〜4には、本発明の第1実施形態に係る充放電回路1が示されている。
この充放電回路1は、入力電流Xを複数のコンデンサ2に充電し、これら複数のコンデンサ2から出力電流Yを放電する回路である。
充放電回路1は、複数のコンデンサ2に電流を流し得る状態J1、J2を切替可能な切替スイッチ3と、複数のコンデンサ2からの放電を開始する放電スイッチ4を有している。
又、充放電回路1は、直列配線5や中間ダイオード6、アノード並列配線9A、カソード並列配線9K、並列用ダイオード10、タイマー部11、タイマー電源配線13、電源用ダイオード14などを有していても良い。
<コンデンサ2>
図1〜3に示したように、コンデンサ2は、入力電流Xを充電し、出力電流Yを放電するものであり、チャージコンデンサ2であるとも言える。
コンデンサ2は複数あり、その個数は、2つや3つ、4つ以上など、複数であれば、何れの値でも良い。
各コンデンサ2に対して、逆方向の電圧を加えた時に定電圧を発生するツェナーダイオードを並列に接続していても良い。
各コンデンサ2の静電容量は、何れの値でも良いが、例えば、公称値で2.2μFなどであっても良く、又、各コンデンサ2の静電容量が略同じ値でも良いが、異なる値でも構わない。
各コンデンサ2の静電容量は、特に制限はないが、例えば、0.001μF以上10000.000μF以下であったり、好ましくは0.01μF以上5000.00μF以下、更に好ましくは0.1μF以上1000.00μF以下(100μFなど)でも良い。
更に、コンデンサ2における電極間には、比誘電率が1より大きい誘電体を挟んでいたり、比誘電率が1の状態(つまり、電極間が真空の状態)であるなど、何れの状態でも構わない。
尚、各コンデンサ2は、幾つかのコンデンサ部材が集まったものでも良い。
<直列配線5、並列配線9A、9Kなど>
特に図3に示したように、直列配線5は、複数のコンデンサ2が直列に接続された配線であり、この直列配線5は、隣接する2つのコンデンサ2の間それぞれに、アノードからカソードへの順方向を揃えた中間ダイオード6が配設されている。
尚、この中間ダイオード6は、中間ダイオード6だけで独立して1つの素子であるものでも良いが、後述する並列用ダイオード10と組み合わさったものが、1つの素子となったものでも構わない。
アノード並列配線9Aは、上述した中間ダイオード6それぞれのアノード側と、そのアノード側に隣接するコンデンサとのアノード・コンデンサ間7Aそれぞれを、直列配線5の端に位置し且つ中間ダイオード6のカソード側のみに隣接するカソード端コンデンサ2Kにおける中間ダイオードとは反対側のカソード端外側電極8Kに接続した配線である。
又、カソード並列配線9Kは、中間ダイオード6のカソード側と当該カソード側に隣接するコンデンサとのカソード・コンデンサ間7Kそれぞれを、直列配線5の端に位置し且つ中間ダイオード6のアノード側のみに隣接するアノード端コンデンサ2Aにおける中間ダイオードとは反対側のアノード端外側電極8Aに接続した配線である。
これら2つの並列配線9A、9Kのうち一方に、切替スイッチ3が配設され、他方に並列用ダイオード10が配設されている。
つまり、<1>アノード並列配線9Aに切替スイッチ3が配設され、カソード並列配線9Kにカソード・コンデンサ間7Kからアノード端外側電極8Aに向かって順方向に並列用ダイオード10が配設されている場合、<2>カソード並列配線9Kに切替スイッチ3が配設され、アノード並列配線9Aにカソード端外側電極8Kからアノード・コンデンサ間7Aに向かって順方向に並列用ダイオード10が配設されている場合、又は、<3>アノード並列配線9A及びカソード並列配線9Kに切替スイッチ3が配設されている場合の3つが存在することとなる(図3は、<1>の場合である)。
上述した<1>〜<3>のうち、特に<1>、<2>の場合について、コンデンサ2が3つ以上であって各並列配線9A、9Kが2つ以上あるケースを、更に詳解する。
1つの充放電回路1において、あるアノード並列配線9A−1には切替スイッチ3が配設され、このアノード並列配線9A−1に隣接した中間ダイオード6−1を挟みその反対側にあるカソード並列配線9K−1には並列用ダイオード10が配設されると同時に、また別のアノード並列配線9A−2には逆に並列用ダイオード10が配設され、そのアノード並列配線9A−2に隣接した中間ダイオード6−2を挟みその反対側にあるカソード並列配線9K−2には切替スイッチ3が配設されていても、上述の<1>、<2>の場合に含まれる。
以下同様に、更に別のアノード並列配線9A−3には切替スイッチ3が配設され、その反対側にあるカソード並列配線9K−3には並列用ダイオード10が配設されている等、各アノード並列配線9A、カソード並列配線9Kの組ごとに、上述の<1>、<2>が混在していても良い。
ここまで述べた直列配線5・並列配線9A、9Kとなった複数のコンデンサ2は、その充電時に後述する切替スイッチ3により直列電流状態J1とされ(図3(a))、その放電前に切替スイッチ3により並列電流状態J2とされ(図3(b))、並列電流状態J2とされた後に、放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始しても良い。
このような順序で充電・放電した場合には、直列に複数のコンデンサ2を所定の電圧で充電した後、その所定の電圧より低い電圧で並列に複数のコンデンサ2から放電することとなり、入力電流Xが充放電回路1を経ることで、その電圧を高圧→低圧に降圧した出力電流Yを放電することとなる。
一方、ここまで述べた複数のコンデンサ2が、その充電時に後述する切替スイッチ3により並列電流状態J2とされ、その放電前に切替スイッチ3により直列電流状態J1とされ、直列電流状態J1とされた後に、放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始しても良い。
このような順序で充電・放電した場合には、並列に複数のコンデンサ2を所定の電圧で充電した後、その所定の電圧より高い電圧で直列に複数のコンデンサ2から放電することとなり、入力電流Xが充放電回路1を経ることで、その電圧を低圧→高圧に昇圧した出力電流Yを放電することとなる。
以下、複数のコンデンサ2が、充電時に直列電流状態J1で、放電時に並列電流状態J2となる(高圧→低圧となる)場合について、主に述べる。
<切替スイッチ3>
図1〜3に示したように、切替スイッチ3は、上述した直列電流状態J1と並列電流状態J2とに切替可能なスイッチである。
切替スイッチ3は、状態J1、J2を切替可能であれば、何れの構成でも良いが、例えば、並列配線9A、9Kを開閉する(ON(並列配線9A、9Kを導通させる)/OFF(並列配線9A、9Kを非導通とする))MOSFETなどのトランジスタ部材であったり、手動等にて並列配線9A、9Kを開閉する開閉器であっても良い。
以下、切替スイッチ3は主にMOSFETであるとして述べる。
切替スイッチ(切替MOSFET)3は、その構成に特に限定はないが、例えば、NチャンネルMOSFETや、PチャンネルMOSFET等であっても良く、アノード並列配線9A、及び/又は、カソード並列配線9Kに配設されていても構わない。
切替MOSFET3がアノード並列配線9Aに配設されている場合には、例えば、そのゲート(G)が後述するタイマー部11からの切替信号K1の切替出力端子15に接続され、そのドレイン(D)が上述したアノード・コンデンサ間7Aに接続され、そのソース(S)が上述したカソード端コンデンサ2Kのカソード端外側電極8Kに接続されていても良い。
一方、切替MOSFET3がカソード並列配線9Kに配設されている場合には、例えば、そのゲート(G)が後述するタイマー部11からの切替信号K1の切替出力端子15に接続されている点は同様であるが、そのドレイン(D)は上述したカソード・コンデンサ間7Kに接続され、そのソース(S)は上述したアノード端コンデンサ2Aのアノード端外側電極8Aに接続されていても良い。
切替スイッチ3は、アノード並列配線9A、及び/又は、カソード並列配線9Kに複数配設されている場合には、全ての切替スイッチ3が同時に切り替えを行う構成(そのゲート(G)が、同一のタイマー部11からの切替信号K1の切替出力端子15に接続されている構成など)であっても良いが、各切替スイッチ3によって状態J1、J2の切替に時間差があっても良い。
<直列電流状態J1、並列電流状態J2など>
図1〜4(特に、図2)に示したように、直列電流状態J1は、複数のコンデンサ2に電流を直列に流し得る状態であり、並列電流状態J2は、複数のコンデンサ2に電流を並列に流し得る状態である。
直列電流状態J1と並列電流状態J2は、上述した切替スイッチ3によって直列電流状態J1→並列電流状態J2や、その逆に、並列電流状態J2→直列電流状態J1に切り替えられる。
これらの電流状態J1、J2について詳解すれば、並列配線9A、9Kにおける切替スイッチ3がOFFである(並列配線9A、9Kを導通しない)時には、各コンデンサ2は、直列配線5で接続されるのみであるため、必ず電流は、複数のコンデンサ2を直列にしか流れ得ない。
よって、切替スイッチ3がOFFである時には、直列電流状態J1であると言える。
一方、切替スイッチ3がONである(並列配線9A、9Kを導通する)時には、各コンデンサ2は、直列配線5だけでなく、並列配線9A、9Kによっても接続されているため、電流は、複数のコンデンサ2を直列にだけでなく、並列にも流れ得る。
従って、切替スイッチ3がONである時には、直列電流状態J1であると同時に並列電流状態J2であって、このような状態は直並列電流状態J3とも言える。
尚、この直並列電流状態J3は、後述する放電スイッチ4がONとなることで、複数のコンデンサ2には、電流が並列にしか流れない状態となるため、切替スイッチ3は、複数のコンデンサ2に電流を並列に流し得る並列電流状態J2に、切替可能であると言える。
このように、実際にコンデンサ2に流れる電流を左右する放電スイッチ4について、以下に述べる。
<放電スイッチ4>
図1〜4に示したように、放電スイッチ4は、複数のコンデンサ2からの出力電流Yの放電を開始するスイッチである。
放電スイッチ4も、複数のコンデンサ2からの放電を開始し、且つ、切替スイッチ3とは別に(切替スイッチ3とは別の位置に)配設されていれば良く、例えば、出力電流Yを放電させる配線(出力配線)Y’を開閉する(ON(出力配線Y’を導通させる)/OFF(出力配線Y’を非導通とする))MOSFETなどのトランジスタ部材であったり、手動等にて出力配線Y’を開閉する開閉器であっても良い。
以下、放電スイッチ4は、主に出力配線Y’に配設されたMOSFETであるとして述べる。
放電スイッチ(放電MOSFET)4の配設位置について詳解すれば、出力電流Yを放電する出力配線Y’において、例えば、出力電流Yが供給される負荷(後述の発光部22など)より低い電位の側(例えば、GND側など)でON/OFFする(ローサイドスイッチの)場合でも良く、このとき、NチャンネルMOSFETを放電スイッチ4等としても構わない。
このNチャンネルMOSFET等の放電スイッチ4は、例えば、そのゲート(G)が所定の素子を介して後述するタイマー部11からの放電信号K2の放電出力端子16に接続され、そのドレイン(D)が負荷(発光部22)等に接続され、そのソース(S)が充放電回路1におけるGND(充放電回路1における低電位側の出力配線Y’)に接続されていても良い。
尚、このGNDは、上述したカソード端コンデンサ2Kのカソード端外側電極8Kに接続されることとなる。
その他、放電スイッチ4の配設位置としては、出力配線Y’において、例えば、負荷(発光部22など)より高い電位の側でON/OFFする(ハイサイドスイッチの)場合でも良く、このとき、PチャンネルMOSFETを放電スイッチ4等としても構わない。
このPチャンネルMOSFET等の放電スイッチ4は、例えば、そのゲート(G)は、ローサイドスイッチの場合と同様に、所定の素子を介して後述するタイマー部11からの放電信号K2の放電出力端子16に接続されるが、そのドレイン(D)は負荷(発光部22)等に接続され、そのソース(S)が上述したアノード端コンデンサ2Aのアノード端外側電極8Aに接続されていても良い。
尚、このアノード端外側電極8Aは、充放電回路1における高電位側の出力配線Y’となる。
<タイマー部11、電源端子12、タイマー電源配線13、電源用ダイオード14など>
図1、4に示したように、タイマー部11は、上述した切替スイッチ3による切替と放電スイッチ4による放電開始を周期的に行うものである。
タイマー部11は、切替スイッチ3による切替と放電スイッチ4による放電開始を周期的に行うのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、電源端子(図1中のVDD端子)12や、上述した切替信号K1の切替出力端子(図1中のWAKE端子)15、放電信号K2の放電出力端子(図1中のTCAL端子)16、そして、負荷(後述する発光部22など)への放電を停止させる停止信号K3を入力する停止入力端子(図1中のDONE端子)17、切替スイッチ3による切替と放電スイッチ4による放電開始の周期(放電周期)Tを設定する周期設定端子(図1中のD0、D1、D2端子)18などを有していても良い。
タイマー電源配線13は、上述したタイマー部11の電源端子12を、上述した直列配線5におけるカソード端コンデンサ2Kと、そのカソード端コンデンサ2Kに隣接する中間ダイオード6とのダイオード・コンデンサ間7Dに接続した配線である。
このタイマー電源配線13には、ダイオード・コンデンサ間7Dから電源端子12に向かって順方向に電源用ダイオード14が配設されている。
<放電周期T>
図1に示したように、上述した周期設定端子18は、それぞれに「0(L:ロー)」か「1(H:ハイ)」の電位を入力させることで、切替信号K1や放電信号K2の出力(より詳しくは、切替信号K1や放電信号K2における「L」・「H」の変化)をする放電周期Tを所定の値(1秒、2秒、4秒、8秒、10秒、16秒、32秒、64秒など)に設定することが出来る。
例えば、周期設定端子18におけるD2端子に「0」、D1端子に「0」、D0端子に「0」の電位を入力すると、放電周期Tを1秒に設定でき、又、D2端子に「0」、D1端子に「0」、D0端子に「1」の電位を入力すると、放電周期Tを2秒に設定できる構成であっても良い。
このような「0」、「1」電位の各周期設定端子18への入力は、例えば、D0端子を「0」の電位にするのであれば、このD0端子と上述したタイマー電源配線13をNMΩの抵抗(例えば、何MΩなど十分に大きな抵抗)を介して接続し、且つ、D0端子と上述したGNDを0Ωの抵抗を介して(又は、抵抗なしの配線のみで)接続することで構成する。
同様に、D1端子を「0」の電位にするのであれば、D1端子とタイマー電源配線13をNMΩの抵抗(例えば、何MΩなど十分に大きな抵抗)を介して接続し、且つ、D1端子とGNDを0Ωの抵抗を介して(又は、抵抗なしの配線のみで)接続することで構成すれば良く、D2端子を「0」の電位にするのであれば、D2端子とGNDを抵抗なしの配線のみで接続することで構成することとなる。
<切替信号K1、放電信号K2、停止信号K3のタイミングチャート>
図4には、タイマー部11における各信号のタイミングチャートが示されている。
これらの信号のうち、切替信号K1は、上述した切替出力端子15から出力され、切替スイッチ3(図1中のQ1〜Q3)に入力される。
この切替信号K1は、当初は「L(又は、0)」の電位によって、切替スイッチ3をOFFとしている状態(複数のコンデンサ2における直列電流状態J1)であるが、上述した放電周期Tごとに、「H(又は、1)」の電位に立ち上がることで、切替スイッチ3をONとしている状態(複数のコンデンサ2における並列電流状態J2(又は、直並列電流状態J3))とする。
放電信号K2は、上述した放電出力端子16から出力され、所定の素子を介して、放電スイッチ(放電MOSFET等)4の端子(ゲート(G))などに入力される。
この放電信号K2も、当初は「L(又は、0)」の電位によって、放電スイッチ4をOFFとしている状態であるが、上述した切替信号K1の「L」→「H」への立上りから、所定のディレイ時間(例えば、約8mSec)B後に、「H(又は、1)」の電位に立ち上がることで、放電スイッチ4をONとして、充放電回路1の出力配線Y’から負荷(発光部22など)へ、複数のコンデンサ2からの出力電流Yを放電させても良い。
この場合、タイマー部11は、複数のコンデンサ2からの放電前に切替スイッチ3にて並列電流状態J2とし、並列電流状態J2とした後に、放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始している。
これにより、充電した後に直列→並列への切替を完了した後、確実に低電位として放電することとなり、交流電路R’が高圧(例えば、6600Vや22000Vなど)であっても、発光部22に過負荷をかけることが抑制され、又、負荷(発光部22など)に中途半端に出力電流Yが放電されることを防止している。
尚、充放電回路1は、入力電流Xがコンデンサ2に流入しないようにするスイッチ(充電可否スイッチ等)を有していない場合には、コンデンサ2からの放電時にも、各コンデンサ2の電圧によっては、入力電流Xがコンデンサ2に流入することになるとも言える。
停止信号K3は、上述した放電出力端子16から出力された放電信号K2が、所定の時定数τを持つRC回路19等を経て、停止入力端子17に入力される。
このRC回路19は、直列に接続された抵抗(図1中のR10とR11)とコンデンサ(図1中のC6)で構成され、この抵抗とコンデンサの間と停止入力端子17を所定の抵抗(図1中のR12)を介して接続することで、停止信号K3(放電信号K2の積分波形とも言える)が停止入力端子17に入力される。
入力される停止信号K3も、当初は「L(又は、0)」の電位であるが、放電信号K2がRC回路19を経て入力されると、このRC回路19の時定数τに従って電位が上がり、停止信号K3の電位が、タイマー部11の電源端子12の電位(電源電位、電源電圧)の半分(1/2)程度になった(「H」になった)と、タイマー部11で判定されると、タイマー部11は、上述の切替信号K1と放電信号K2の電位を「L(又は、0)」とする。
この電位の変化は、上述したRC回路19の時定数τに従って調整が出来、その時定数τは、RC回路19の抵抗値(例えば、1.0MΩ+220kΩ=1.22MΩなど)と静電容量(例えば、1nFなど)の積から、所定の値(例えば、1.22MΩ×2.2nF=2.684μSec)が求められる。
尚、停止信号K3の電位が電源電圧の半分程度になるまでの時間、つまり、負荷への放電時間(放電している時間、具体例としては、放電する発光部22が発光している発光時間)T’は、上述の時定数τにln2(=loge 2、eは自然対数の底)をかけた値(例えば、2.684μSec×loge 2=2.684μSec×0.693147・・・=1.860・・・≒1.86mSecであり、ln2をかけることから、「H」電位に対しての半減期とも言える)が目安となる。
この放電時間(発光時間)T’は、負荷(発光部22など)へコンデンサ2(特に、カソード端コンデンサ2K)から出力電流Yを放電している間は、タイマー部11の電源電圧が低下するとも言え、時定数τ×ln2の目安より短い場合(例えば、1.64mSecなど)もある。
よって、このRC回路19における抵抗値と静電容量を変えることによって、意図する時定数τ(つまり、意図する放電時間T’)とすることが可能となる。
このような放電時間T’を経て、停止信号K3が「H」と判定され、切替信号K1と放電信号K2が「L」となることで、切替スイッチ3はOFFとなって複数のコンデンサ2が直列電流状態J1に切り替えられると同時に、放電スイッチ4もOFFとなって複数のコンデンサ2からの出力電流Yの放電を停止させる。
直列電流状態J1への切替と放電停止によって、充放電回路1は、再び入力電流Xを、直列に電流が流れる複数のコンデンサ2に充電開始する。
ここまで述べたように、タイマー部11は、切替信号K1、放電信号K2及び停止信号K3の変化、及び、所定の放電時間T’の放電を、上述した放電周期Tごとに繰り返す。
その他、タイマー部11は、GND端子(図1中のGND端子)、当該タイマー部11が正常に駆動可能な電源電圧がきているかを判断する電源判断端子(図1中のPGOOD端子)、リセット端子(図1中のRST端子)なども有していても良い。
これらの端子のうち、GND端子は、GND(充放電回路1における低電位側の出力配線Y’であり、カソード端コンデンサ2Kのカソード端外側電極8K)に接続される。
電源判断端子は、上述したタイマー電源配線13における電源端子12と電源用ダイオード14との間と接続されている。
リセット端子は、特に何れとも接続されていなくとも良い。
尚、タイマー部11の電源端子12と、上述したGND(カソード端外側電極8K)の間には、コンデンサ(図1中のC5)が接続され、ノイズ除去等を行う。
又、タイマー部11の切替出力端子15と、切替スイッチ(切替MOSFET等)3のゲート(G)との間に、抵抗(ゲート抵抗、図1中のR2)を配設していても良い。
更に、タイマー部11の放電出力端子16と、放電スイッチ(放電MOSFET等)4のゲート(G)との間に、抵抗(ゲート抵抗、図1中のR9)を配設していても良い。
<第2実施形態の充放電回路1>
図5には、本発明の第2実施形態に係る充放電回路1が示されている。
この第2実施形態において第1実施形態と最も異なるのは、コンデンサ2の個数が2つである点である。
又、個数だけでなく、第2実施形態のコンデンサ2それぞれは、幾つかのコンデンサ部材が集まったものであり、より具体的には、当該コンデンサ2は、複数のコンデンサ部材を並列接続したもの(図5中のC1とC2や、C3とC4など)を1つとしている。
従って、1つのコンデンサ2としての静電容量は、それを構成する各コンデンサ部材の静電容量の2倍(例えば、公称値で2.2μFのコンデンサ部材2個の合計4.4μFなど)となる。
尚、並列接続されるコンデンサ部材の個数は、2つではなく、3つ以上であっても良い。
又、第2実施形態において第1実施形態と異なる点としては、直列配線5における中間ダイオード6の個数が1つである点や、アノード並列配線9A及びカソード並列配線9Kの本数がそれぞれ1つである点もある。
その他、第2実施形態のタイマー部11は、第1実施形態とは異なり、周期設定端子18におけるD2端子に「0」、D1端子に「1」、D0端子に「0」の電位を入力して、放電周期Tを4秒に設定している。
このような「0」、「1」電位の各周期設定端子18への入力は、例えば、D0端子を「0」の電位にするのであれば、このD0端子と上述したタイマー電源配線13をNMΩの抵抗(例えば、何MΩなど十分に大きな抵抗)を介して接続し、且つ、D0端子と上述したGNDを0Ωの抵抗を介して(又は、抵抗なしの配線のみで)接続することで構成する。
又、D1端子を「1」の電位にするのであれば、D1端子とタイマー電源配線13は0Ωの抵抗を介して(又は、抵抗なしの配線のみで)接続し、且つ、D1端子とGNDをNMΩの抵抗(例えば、何MΩなど十分に大きな抵抗)を介して接続することで構成すれば良く、D2端子を「0」の電位にするのであれば、D2端子とGNDを抵抗なしの配線のみで接続することで構成することとなる。
その他の充放電回路1の構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態と同様である。
<第1実施形態の検電器20>
図1〜8に示したように、第1実施形態に係る検電器20は、第1、2実施形態等の充放電回路1を備え、この充放電回路1から放電される出力電流Yを用いて、電路Rの通電を検査するものである。
検電器20は、充放電回路1におけるアノード端外側電極8Aとカソード端外側電極8Kそれぞれに接続された一対のゲート電極21と、充放電回路1における複数のコンデンサ2から周期的に放電される出力電流Yで点滅する発光部22を備えている。
その他、検電器20は、後述するように、電路Rが交流電路R’であれば、交流電流を直流電流に変換する整流器23を備えていても良い。
又、このような検電器20が通電の検査をする電路Rについて、まず詳解する。
<電路R(交流電路R’)、電界Eなど>
図1、8に示したように、電路Rは、電流の通路、又は、電気回路であって、検電器20に導通されて、電流が流れているか(通電しているか)を検査されるものであって、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等の導体や、この導体を絶縁物で覆ったケーブル、一般的な電線などを含む。
電路Rに流れる電流は、交流電流、直流電流の何れでも良く、交流電流が流れる電路を交流電路R’とし、直流電路が流れる電路を直流電路R”とする。
電路Rは、電流が流れるのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、交流電路R’としては、太陽光発電プラント(太陽光発電所)の配電盤内において、所定の電圧(例えば、高圧であれば6600Vや22000Vなど、低圧であっても100V〜200Vなど)の三相ケーブル(そのうちの1本や2本)や、バスバーでも良い(図1、5、8参照)。
尚、図8に示したように、配電盤内は薄暗く、更にカバー越しであれば、交流電路R’の位置が確認しにくいが、検電器20の発光部22によって、使用者に容易に通電している状態を示せる。
その他の交流電路R’の例としては、商用電源として家屋、建物に設けられたコンセントやブレーカーをはじめ、送電設備などであっても良い。
一方、直流電路R”の例としては、太陽光発電プラントにおいて、多数の太陽電池パネルや、これらの太陽電池パネルを複数直列に繋げた多数の太陽電池ストリングや、これらの太陽電池ストリングを複数本纏める接続箱における直流ケーブルでも良い。
その他の直流電路R”の例としては、直流電流が流れる電化製品をはじめ、デスクトップ型やノート型などのコンピュータ、オフィス機器、各種端末などであっても良い。
以下では、電路Rは、交流電路R’(特に、6600Vや22000Vの三相ケーブル)であるとして述べる。
<一対のゲート電極21(ゲートコンデンサ21’)>
図1、5〜7に示したように、一対のゲート電極21は、充放電回路1におけるアノード端外側電極8Aとカソード端外側電極8Kそれぞれに接続された一対の電極であって、これらゲート電極21でゲートコンデンサ21’を構成する。
一対のゲート電極21は、上述した電路R(交流電路R’等)の通電により生じる電界E内に位置させた際に、当該一対のゲート電極21間の電位差が生じる。
一対のゲート電極21は、交流電路R’等の通電により生じる電界E内で、その間に電位差を生じるのであれば、検電器20の何れに設けられていても良いが、例えば、充放電回路1の基板24を内蔵するケーシング30のカバー(蓋、前面)31側と、ケーシング30で基板24を支持するシャーシ32背面側に、それぞれのゲート電極21が設けられていても良い。
カバー31側のゲート電極21(21a)は、カバー31の内側に取り付けたカバー側金属(鉄、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等)プレート(図示せず)であったり、銅やニッケル等の導電性の素材を含む導電塗料をカバー31内側に塗布したもの等であっても良い。
カバー31側のゲート電極21aは、充放電回路1におけるアノード端外側電極8A、又は、カソード端外側電極8Kに、ゲート接触子(例えば、ポリウレタンフォームに導電布を巻付けたガスケットなど)25を介して接続されても良い。
一方、シャーシ32背面側のゲート電極21(21b)は、シャーシ32背面側に設けた背面側金属(鉄、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等)プレート33であったり、こちらも導電塗料をシャーシ32内側に塗布したもの等であっても良い。
シャーシ32背面側のゲート電極21bは、充放電回路1におけるカソード並列配線9Kとアノード端外側電極8Aのうち、カバー31側のゲート電極21aと接続されていない方の端外側電極8K、8Aに、ゲート電極配線26を介して接続されても良い。
このゲート電極配線26は、充放電回路1の基板24における部品面(表面)24a側から貫通孔24cを通って半田面(裏面)24b側へ配線され、配線端子26aを介して、シャーシ32背面側のゲート電極21b(金属プレート33など)に接続していても良い。
尚、充放電回路1の各コンデンサ2や各スイッチ3、4、各配線5、10、13、各ダイオード6、10、14、タイマー部11、RC回路19、後述するその他の抵抗部材、ダイオード部材、雷サージ保護素子は、基板24の部品面(表面)24a側に配設される。
又、基板24とシャーシ32や、シャーシ32と背面側金属プレート33は、両面テープ34にて貼り付けられていても良く、シャーシ32とカバー31は、所定数のネジ35によって留められても良い。
カバー31側のゲート電極21と、シャーシ32背面側のゲート電極21の間の距離は、特に限定はないが、所定値(例えば、10mmなど)以上であっても良い。
一対のゲート電極21の間には、ケーシング30に内蔵される充放電回路1や基板24等があるが、その他は、空洞(空気)であっても良い。
一対のゲート電極21間(ゲートコンデンサ21’)の静電容量は、特に制限はないが、例えば、0.005pF以上50000.000pF以下であったり、好ましくは0.01pF以上10000.00μF以下、更に好ましくは0.1pF以上1000.00pF以下(0.5pFや4pF、20pF、100pF、200pF、250pFなど)でも良い。
<発光部22>
図1、2、4、5、7、8に示されたように、発光部22は、電路R(交流電路R’等)が通電している状態を、光で表すものである(図1、5中においては、LED1で表される)。
発光部22は、交流電路R’等が通電している状態を光の点滅で表すなど、何れの構成であっても良い。
発光部22は、具体的には、発光ダイオード(LED)や有機EL(有機エレクトロルミネッセンス)、ネオンランプの他、発光するものであれば、ハロゲンランプ、白熱電球、蛍光ランプ(蛍光灯)、水銀ランプ(水銀灯)等の放電灯であっても良い。
以下は、発光部22が主に発光ダイオードであるとして述べる。
発光部22は、上述した充放電回路1によって、所定の放電周期(発光周期とも言える)Tで発光(点灯)する構成でも良く、この発光周期Tに対する放電時間(発光時間)T’のデューティ比D(つまり、デューティ比D=(発光時間T’)÷(発光周期T))が、0.000001以上0.500000以下であっても良い。
尚、発光部22は、検電器20のケーシング30に内蔵される際に、レンズ36を被せられていても良く、このレンズ36とケーシング30のカバー31は、互いに両面テープ34で貼り付けられていても良い。
<整流器23>
図1、2、5に示されたように、整流器23は、交流電路R’から交流電流を直流電流に変換するものである(図1中においてはD1及びD10、図5中においてはD1及びD7で表される)。
整流器23は、交流電路R’から交流電流を直流電流に変換できるのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、2つのダイオード部材と組み合わさって1つの素子となったものを2つ用いても構わない。
<第1実施形態の検電器20の使用>
第1実施形態に係る検電器20の使用に際しては、ケーシング30の背面側を、電路Rに近接・接近させた状態で、ケーシング30の一端部(下部)を貫通する取付孔37に対して、ボルト・ワッシャ・ナット・金具等の固定手段を用いて、電路Rに取り付けても良い。
又、ケーシング30の一端部に溝(図示せず)を形成し、この溝に沿わせるホースバンドや結束バンド等を用いて、検電器20を電路Rに取り付けても良い。
<第1実施形態の検電器20のその他の部材>
図1、5に示したように、第1実施形態に係る検電器20は、上述した充放電回路1や、その複数のコンデンサ(チャージコンデンサ)2、切替スイッチ3、放電スイッチ4、直列配線5、中間ダイオード6、並列配線9A、9K、並列用ダイオード10、タイマー部11、タイマー電源配線13、電源用ダイオード14、一対のゲート電極21(ゲートコンデンサ21’)、発光部22、整流器23等の他に、抵抗部材、ダイオード部材、雷サージ保護素子などを有していても良く、以下に例示する。
抵抗部材(図1中においてはR3、R6、R13で、図5中においてはR2、R5、R12)は、それぞれ役割を有していても良いが、例えば、図1中のR3(図5中ではのR2)は発光部22(LED1)の電流制限抵抗であると言え、図1中のR6(図5中ではのR5)は、テストポイント(図1、5中のTP5)で監視するための電流制限抵抗であると言える。尚、図1、5中のTP1〜7はテストポイント1〜7との意味である。
ダイオード部材である図1中のD9(図5中のD6)は、発光部22を逆接続するための保護と、発光部22がOFF時に逆起電力を防止するためのものと言える。
図1中のR13やZ1(図5中ではのR12やZ1)は、雷保護用素子であって、まずR13の抵抗部材は、整流器23以降の回路に瞬時に高電圧が印加されるのを防止すると言え、Z1の雷サージ保護素子は、整流器23の内部抵抗で端子間の電圧が増加した際、アースへ電流を流し端子電圧の上昇を防止すると言える。
<第1実施形態のコンデンサユニット101>
図9〜12、15、16には、本発明の第1実施形態に係るコンデンサユニット101が示されている。
このコンデンサユニット101は、一対の電極102を有し、これら一対の電極102を保持するケーシング105も有している。
<一対の電極102>
図9〜12、15、16(特に、図10(a))に示したように、一対の電極102(102a、102b)は、その両方が、互いに略平行な本体部103(103a、103b)をそれぞれ備えた導体である。
第1実施形態のコンデンサユニット101の場合、一対の電極102a、102bのうち一方の電極102aのみが、その本体部103(103a)の端にもう一方(他方)の電極102b側へ立設し且つもう一方(他方)の電極102bとは略平行でない非平行部104(104a)も備えており、この非平行部104が本体部103の両端に立設されている場合、電極102は、断面視で略コ字型(略C字型)であるとも言える。
一対の電極102の間の距離は、特に限定はないが、所定値(例えば、10mmなど)以上であっても良い。
一対の電極102の間には、後述のケーシング105(検電器110のケーシング112)に内蔵される充放電回路131や基板133等があるが、その他は、空洞(空気)であったり、比誘電率が1より大きい誘電体を挟んでいたり、比誘電率が1の状態(つまり、電極間が真空の状態)であるなど、何れの状態でも構わない。
一対の電極102間の静電容量は、特に制限はないが、例えば、0.005pF以上50000.000pF以下であったり、好ましくは0.01pF以上10000.00μF以下、更に好ましくは0.1pF以上1000.00pF以下(0.5pFや4pF、20pF、100pF、200pF、250pFなど)でも良い。
その他、一対の電極102は、同じ素材等であったり、その逆に、異なる素材であっても構わないが、それらの素材については後述する。
又、一対の電極102は、所定の電界E(後述する電路R(交流電路R’等)の通電により生じる電界Eなど)内に位置させた際に、当該一対の電極102間の電位差が生じる。
<電極102の本体部103>
特に、図10(a)に示したように、本体部103(103a、103b)は、一対の電極102(102a、102b)の両方に備えられ(電極102の一部であり)、互いに略平行な部分である。
ここで、「略平行」とは、例えば、平らな導体同士が略平行となる状態だけでなく、その他、側面視で、後述の変形例のように湾曲したり、波形やジグザクに屈曲している導体同士であっても、一対の導体において、対向する(向かい合う)任意の箇所、又は、互いに最も近接した任意の箇所で、その任意の箇所間の距離が略同じであるとも言える。
一対の本体部103a、103bは、互いに略平行であれば、その形状は特に限定がなく、例えば、何れもが略板状体や略直方体であったり、何れか一方が略板状体で、他方が略直方体であっても良い。
一対の本体部103a、103bは、平面視形状も、何れであっても良く、例えば、略矩形や略正方形であったり、略円形、略楕円形、三角形や六角形などであっても構わない。
その他、一対の本体部103a、103b同士は、同じ形状・大きさ、同じ厚み等であっても良く、その逆に、異なる形状・大きさ、異なる厚み等であっても構わない。
又、各本体部103a、103bは、それぞれ多少の凹凸が形成されていても良く、これら凸部の上面や凹部の底面が、もう一方の本体部103と略平行であれば構わない。
尚、各本体部103a、103bにおける凹凸の側面(外側面や内側面、端面など)は、もう一方の本体部103と略平行でないのであれば、当該本体部103の端に形成されていない場合でも、後述する非平行部104であるとも言える。
以下、その非平行部104について述べる。
<電極102の非平行部104>
特に、図10(a)に示したように、非平行部104(104a)は、第1実施形態においては、一対の電極102a、102bのうち一方(一方の電極102a)のみに備えられている(電極102aの一部である)。
非平行部104aは、一方の本体部103aの端にもう一方の電極102b側へ立設し且つもう一方の電極102bとは略平行でない。
ここで、「立設する」とは、本体部103aと当該非平行部104aは、1つの電極102aとして連続しつつ、本体部103a(の表面)と当該非平行部104a(の表面)間の角度が略0°(ゼロ度)ではない状態を言い、当然、もう一方の電極102bと当該非平行部104a(の延長)間の角度も略0°ではない状態(つまり、もう一方の電極102bとは略平行でない状態)となる。
尚、本体部103aと非平行部104a間の角度は、略0°ではなければ何れの値でも良いが、例えば、略90°であったり(つまり、非平行部104aは、本体部103a(やもう一方の電極102b)と略直交していたり)、その他、30°や45°、60°など所定の角度であっても良い。
非平行部104aの立設についても、その断面視で直線状であったり、その他、湾曲していても良い。
このような非平行部104は、本体部103aにおいて、少なくともその端に立設していれば良い。
詳解すれば、非平行部104aは、本体部103aにおける端のうち、何れか1つの一端にだけでも立設していれば良く、その他、例えば、本体部103aが略矩形や略正方形の略板状体等であれば、4つの端のうち、2つや3つ、又は、4つの端(周端)すべてに非平行部104aが立設していても構わない(図9(b)、図11参照)。
特に、図11に示すように、電路Rの長手方向Lに略直交する本体部103aの端(上下端)に、非平行部104が立設している場合には、例えば、電路Rが前後方向(図11中の符号Lで指示した両矢印のように、検電器110に近接したり離間する方向)に湾曲していたとしても、電路Rの通電により生じる電界Eを漏れなく捉え易くなる。
又、非平行部104aは、本体部103aが略円形や略楕円形の略板状体等であれば、周端のうち一部にだけ立設していれば良く、又は、周端すべてに非平行部104aが立設していても構わない。
非平行部104aは、その本体部103aの端だけでなく、本体部103aの中途部(端以外の部分)で形成(立設)されていても良い。
ここで、上述した本体部103の中途部にある凹凸の側面を、非平行部104aと捉えても良い。
<コンデンサユニット101のケーシング105、本体側部106、連結側部107>
図9〜12、15、16に示したように、コンデンサユニット101のケーシング(コンデンサケーシング)105は、一対の電極102a、102bを保持するもの(筐体)である。
ケーシング105は、一対の電極102a、102bそれぞれの本体部103a、103bを保持する一対の本体側部106(106a、106b)と、これらの本体側部106a、106bそれぞれの端から立設し且つ一対の本体側部106a、106bの間を連結する連結側部107を備えている。
ケーシング105は、上述の本体側部106a、106bや連結側部107を有するのであれば、何れの構成でも良いが、その形状は、略直方体や略立方体であったり、略円柱や、略楕円体、略三角柱、略六角柱であっても良い。
以下、ケーシング105は、略直方体として述べ、この場合、略直方体において、対向する最も大きい2つの面側が本体側部106a、106bであり、残り4つの面側が連結側部107であると言える。
ケーシング105は、後述する発光部111用の窓や、取付孔123等が設けられていても良い。
ケーシング105の素材も、所定の電界E内に位置させた際に、当該一対の電極102a、102b間の電位差が生じるのであれば、特に限定はないが、例えば、非導電性の合成樹脂製、木製、陶磁器製の素材であっても良い。
尚、ケーシング105は、一方の本体側部106aに(4つの)連結側部107が一体化している等の構成でも良く(図9(b)参照)、これら一方の本体側部106a及び連結側部107に対して、他方の本体側部106bを、所定数のネジ116等で留めたり(図14参照)、溝等に沿って嵌め込む構造であっても良い。
<被覆電極102’>
特に、図9(b)に示したように、被覆電極102’は、上述したケーシング105の内面に導電素材を被覆して構成され、一対の電極102a、102bのうち一方又は両方が、この被覆電極102’となる。
ここで、「導電素材」とは、銅やニッケル、鉄、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等の導電性の素材を蒸着(真空蒸着や化学気層蒸着(CVD)など、乾式メッキとも言う)して形成される被膜(蒸着層)であったり、銅やニッケル等の導電性の素材を含む導電塗料であったり、同じく銅やニッケル等の導電性の素材をメッキ(電気メッキ、化学メッキなど、湿式メッキとも言う)して形成される被膜などであっても良い。
その他、「導電素材」とは、銅やニッケル等の導電性の素材を溶融させて被膜したり、スパッタリングして形成される被膜などであっても良い。
被覆電極102’の厚さも、特に限定はないが、例えば、蒸着の場合、その蒸着層の厚さは、0.05μm以上3μm以下(例えば、0.1μmや0.3μm、1.0μm、2.5μmなど)であったり、導電塗料の場合、その塗膜の厚さは、10μm以上50μm以下(20μm、30μm、40μmなど)であっても良い。
又、メッキの場合、被覆電極102’(被膜)の厚さは、銅メッキであれば、0.5μm以上3μm以下(例えば、0.8μmや1.2μm、1.5μm、2.0μmなど)であり、ニッケルメッキであれば、0.10μm以上0.40μm以下(0.25μmなど)であっても構わない。
その他、被覆電極102’(被膜)の厚さとしては、何れの方法による場合であっても良いが、例えば、0.01μm以上50μm以下であるとしても構わない。
このような被覆電極102’(102a’)が本体部103(103a)及び非平行部104(104a)の両方を備えている場合には、本体部103aは、ケーシング105の本体側部106aの内面に構成され、非平行部104aはケーシング105の連結側部107の内面に構成される。
ここで、連結側部107の内面に構成された非平行部104aは、当然に、もう一方の電極102bに接触しない範囲までにしか被覆されない。
つまり、被覆電極102a’は、その非平行部104aが、本体側部106aと連結側部107とに亘って、且つ、連結側部107においても、少なくとも一方の本体側部106a寄りの部分に被覆して構成されれば良く、必ずしも連結側部107の内面全てに被覆されるものではない。
一方、被覆電極102a’が本体部103aのみを備えている場合には、上述したように、本体部103aは、ケーシング105の本体側部106aの内面のみに構成される。
尚、一対の電極102a、102bのうち一方の電極102aのみが、被覆電極102’であれば、他方の電極102bは、被覆電極102’以外のもの(後述する金属プレート102”)で構成される。
以下、この金属プレート102”について述べる。
<金属プレート102”>
特に、図9、図10(a)、図14等に示したように、金属プレート102”は、一対の電極102a、102bのうち、一方の電極102aが上述した被覆電極102’であった場合、他方の電極102bを構成する。
金属プレート102”(102b”)は、鉄、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等の導電性の金属製である。
このような金属プレート102b”が本体部103(103b)及び非平行部104(104b)の両方を備えている場合には、1つの金属プレート102”の端等を折り曲げて非平行部104bとしたり、本体部103bに対して、非平行となるように溶接等により非平行部104bを接合して構成しても良い。
一方、金属プレート102b”が本体部103bのみを備えている場合には、当然に、その形状は、略板状体となる。
尚、金属プレート102b”には、後述する取付孔123等が設けられていても良い。
<第1実施形態のコンデンサユニット101の変形例>
本発明の第1実施形態に係るコンデンサユニット101の変形例において第1実施形態と最も異なるのは、一対の電極102a、102bにおける本体部103(103a、103b)が、湾曲している点である。
詳解すれば、変形例は、例えば、後述するケーブルなど断面略円形状(又は断面略楕円形)等の電路Rを取り囲むように湾曲し、一対の本体部103a、103bは、断面視で電路Rをぐるっと取り囲むように、それぞれが略同心円上の円弧形状となっている。
このように一対の本体部103a、103bが湾曲している場合であっても、対向する(向かい合う)任意の箇所、又は、互いに最も近接した任意の箇所で、その任意の箇所間の距離が略同じであるとも言えることから、互いに略平行である。
このように、一対の本体部103a、103bが湾曲することで、電路Rから遠ざかるにつれて放射状に広がる所定の電界E(例えば、後述する電路Rの通電により生じる電界Eなど)を、より漏れなく捉えることが出来ると言える。
その他のコンデンサユニット101の構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態と同様である。
<第2実施形態のコンデンサユニット101>
図10(b)には、本発明の第2実施形態の変形例に係るコンデンサユニット101が示されている。
この第2実施形態において第1実施形態と最も異なるのは、非平行部104(104a、104b)が、一対の電極102a、102bの両方に備えられている(それぞれの電極102a、102bの一部である)点である。
このように、両方の電極102a、102bに非平行部104a、104bがあることで、例えば、電路Rから遠ざかるにつれて放射状に広がる所定の電界であっても、2つの電極102a、102bそれぞれに非平行部104a、104bが設けられている分だけ、より漏れなく捉えることが出来るとも言える。
その他のコンデンサユニット101の構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態やその変形例と同様である。
<第2実施形態の検電器110>
図9〜17に示したように、第2実施形態に係る検電器110は、第1、2実施形態等のコンデンサユニット101を備え、このコンデンサユニット101からの電流を用いて、電路Rの通電を検査するものである。
検電器110は、当該検電器110を電路Rの通電により生じる電界E内に位置させた際に、コンデンサユニット101の一対の電極102(102a、102b)間の電位差による電流で点灯する発光部111を備えている。
又、検電器110におけるコンデンサユニット101は、一対の電極102a、102bのうち、一方の電極102aは、本体部103と非平行部104を備えた被覆電極102’(102a’)であり、他方の電極102bは、本体部103のみを備えた金属プレート102”(102b”)であっても良い。
更に、検電器110におけるコンデンサユニット101は、一対の電極102a、102bのうち、一方の被覆電極102a’は、他方の金属プレート102b”より電路Rから遠くに位置していたり、一方の被覆電極102a’の本体部103aは、他方の金属プレート102b”の本体部103bと略同じ大きさ又はより大きくても良い。
<第2実施形態の検電器110のケーシング112>
特に、図9、14に示したように、検電器110のケーシング(検電ケーシング)112は、上述したコンデンサユニット101のケーシング(コンデンサケーシング)105を兼用している。
詳解すれば、検電ケーシング112は、後述する充放電回路131が実装された基板133も内蔵しており、カバー(蓋、前面)113側と、基板133を支持するシャーシ114を有している。
これらのうち、カバー113が、上述した一方の被覆電極102a’を保持する一方の本体側部106aと4つの連結側部107であって、これら各側部106a、107が一体成形されている。
このカバー113(一方の本体側部106aと連結側部107)の内面に、導電素材が被覆されることで、一方の被覆電極102a’が保持(構成)されている(図9(b)参照)。
これに対して、シャーシ114は、上述した他方の金属プレート102”を、その背面側で保持しており、他方の本体側部106bとなっている。
又、基板133とシャーシ114や、シャーシ114と他方の金属プレート102”は、両面テープ115にて貼り付けられていても良く、シャーシ114とカバー113は、上述したように、所定数のネジ116によって留められても良い。
その他、検電器110は、コンデンサユニット101からの電流を充電・放電する充放電回路131を備えていたり、後述する電路Rが交流電路R’であれば、交流電流を直流電流に変換する整流器117を備えていても良い。
そこで、このような検電器110が通電の検査をする電路Rについて、まず詳解する。
<電路R(交流電路R’)、電界Eなど>
図10〜13、15〜17に示したように、電路Rは、長手方向Lを有した電流の通路、又は、電気回路であって、検電器110に導通されて、電流が流れているか(通電しているか)を検査されるものであって、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等の導体や、この導体を絶縁物で覆ったケーブル、一般的な電線などを含む。
電路Rに流れる電流は、交流電流、直流電流の何れでも良く、交流電流が流れる電路を交流電路R’とし、直流電路が流れる電路を直流電路R”とする。
電路Rは、電流が流れるのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、交流電路R’としては、太陽光発電プラント(太陽光発電所)の配電盤内において、所定の電圧(例えば、高圧であれば6600Vや22000Vなど、低圧であっても100V〜200Vなど)の三相ケーブル(そのうちの1本や2本)や、バスバーでも良い(図9、14、17参照)。
尚、図17に示したように、配電盤内は薄暗く、更にカバー越しであれば、交流電路R’の位置が確認しにくいが、検電器110の発光部111によって、使用者に容易に通電している状態を示せる。
その他の交流電路R’の例としては、商用電源として家屋、建物に設けられたコンセントやブレーカーをはじめ、送電設備などであっても良い。
一方、直流電路R”の例としては、太陽光発電プラントにおいて、多数の太陽電池パネルや、これらの太陽電池パネルを複数直列に繋げた多数の太陽電池ストリングや、これらの太陽電池ストリングを複数本纏める接続箱における直流ケーブルでも良い。
その他の直流電路R”の例としては、直流電流が流れる電化製品をはじめ、デスクトップ型やノート型などのコンピュータ、オフィス機器、各種端末などであっても良い。
以下では、電路Rは、交流電路R’(特に、6600Vや22000Vの三相ケーブル)であるとして述べる。
<第2実施形態の検電器110におけるコンデンサユニット101の役割>
図12に示したように、検電器110において、コンデンサユニット101の役割は、その一対の電極102からの電流を、後述する充放電回路131への入力電流Xとすることである。
より具体的には、コンデンサユニット101の一方の被覆電極102a’と他方の金属プレート102b”は、それぞれが、充放電回路131への入力配線Xに接続されており、この一対の電極102(被覆電極102a’と金属プレート102b”)を、上述した電路R(交流電路R’等)の通電により生じる電界E内に位置させた際は、当該一対の電極102a’、102b”間に電位差が生じる。
従って、一対の電極102a’、102b”は、検電器110におけるゲートコンデンサ121(一対のゲート電極121a、121b)であるとも言える。
カバー113側のゲート電極121aである被覆電極102a’は、充放電回路131における一方の入力配線X’(Xa’)に、ゲート接触子(例えば、ポリウレタンフォームに導電布を巻付けたガスケットなど)118を介して接続されても良い。
又、シャーシ114側のゲート電極121bである金属プレート102”は、シャーシ114背面側に設けた凹部に、両面テープ115を介して取り付けられて、充放電回路131における他方の入力配線X’(Xb’)に、ゲート電極配線120を介して接続されても良い。
このゲート電極配線120は、充放電回路131の基板133における部品面(表面)133a側から貫通孔133cを通って半田面(裏面)133b側へ配線され、配線端子120aを介して、シャーシ114背面側の金属プレート102”に接続していても良い。
<整流器117>
図12に示されたように、整流器117は、交流電路R’から交流電流を直流電流に変換するものである(図12中においてはD1及びD2で表される)。
整流器117は、交流電路R’から交流電流を直流電流に変換できるのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、2つのダイオード部材と組み合わさって1つの素子となったものを2つ用いても構わない。
<充放電回路131>
図12等に示したように、充放電回路131は、コンデンサユニット101(ゲートコンデンサ121)からの電流(入力電流X)を別の蓄電装置132に充電し、この蓄電装置蓄電装置132から放電する電流(出力電流Y)で、後述する発光部111を点灯させる回路である。
充放電回路131は、ゲートコンデンサ121からの電流を、蓄電装置132に充電・放電させるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、蓄電装置132を、ゲートコンデンサ121とは別のチャージコンデンサ132としても良い。
更に、充放電回路131は、このチャージコンデンサ132を複数有し、これら複数のチャージコンデンサ132を、充電時には直列に接続し、放電時には並列に接続する構成としても良い。
尚、チャージコンデンサ132の個数は、2つや3つ、4つ以上など、複数であれば、何れの値でも良い。
各チャージコンデンサ132の静電容量は、特に制限はないが、例えば、0.001μF以上10000.000μF以下であったり、好ましくは0.01μF以上5000.00μF以下、更に好ましくは0.1μF以上1000.00μF以下(2.2μFなど)でも良い。
更に、チャージコンデンサ132における電極間には、比誘電率が1より大きい誘電体を挟んでいたり、比誘電率が1の状態(つまり、電極間が真空の状態)であるなど、何れの状態でも構わない。
尚、各チャージコンデンサ132は、幾つかのコンデンサ部材が集まったものでも良い。
このような充放電回路131のチャージコンデンサ132など各素子や、当該各素子を結ぶ素子配線134、その他の素子(例えば、雷サージ保護素子など)は、上述した基板133の部品面(表面)133a側に配設される。
このように、充放電回路131の基板133では、素子配線134や上述したゲート電極配線120等が配設されているが、これらの配線120、134のうち、電路Rの長手方向Lと略平行な配線L’が、電路Rの長手方向Lと略平行でない配線(非平行配線)L”より少なくても良い。
ここで、「電路Rの長手方向Lと略平行な配線L’が、電路Rの長手方向Lと略平行でない配線L”より少ない」とは、充放電回路131の基板133における配線120、134のうち、電路Rの長手方向Lと略平行な配線の本数L’が、電路Rの長手方向Lと略平行でない配線L”の本数より少ない場合や、電路Rの長手方向Lと略平行な配線L’すべてを合計した総長さが、電路Rの長手方向Lと略平行でない配線L”すべてを合計した総長さより少ない(短い)場合、又は、その両方同時の場合など、何れの場合も含む。
尚、電路Rの長手方向Lと略平行でない配線L”には、平面視(又は正面視)で、電路Rの長手方向Lと略直交する配線La”や、電路Rの長手方向Lと斜めに交わる配線Lb”などを意味する。
<発光部111>
図12〜17に示されたように、発光部111は、充放電回路131(チャージコンデンサ132)から放電される出力電流Yで、電路R(交流電路R’等)が通電している状態を、光で表すものである(図12中においては、LED1で表される)。
発光部111は、交流電路R’等が通電している状態を光の点滅で表すなど、何れの構成であっても良く、上述した充放電回路131の出力配線Y’に接続されている。
発光部111は、具体的には、発光ダイオード(LED)や有機EL(有機エレクトロルミネッセンス)、ネオンランプの他、発光するものであれば、ハロゲンランプ、白熱電球、蛍光ランプ(蛍光灯)、水銀ランプ(水銀灯)等の放電灯であっても良い。
以下は、発光部111が主に発光ダイオードであるとして述べる。
発光部111は、上述した充放電回路131によって、所定の発光周期Tで発光(点灯)する構成でも良く、この発光周期Tに対する発光部111の発光時間T’のデューティ比D(つまり、デューティ比D=(発光時間T’)÷(発光周期T))が、0.000001以上0.500000以下であっても良い。
尚、発光部111は、検電器110のケーシング(検電ケーシング)112に内蔵される際に、レンズ122を被せられていても良く、このレンズ122と検電ケーシング112のカバー113は、互いに両面テープ115で貼り付けられていても良い。
<第2実施形態の検電器110の使用>
図15〜17等に示したように、第2実施形態に係る検電器110の使用に際しては、電路Rの形態(ケーブルかバスバーかなど)に応じた固定手段にて、電路Rに取り付けても良い。
特に、図15で示したように、例えば、電路Rがケーブルである場合には、当該ケーブルにホースバンド等の固定手段125を用いてブラケット(ブラケット板金)124を取り付け、このブラケット124を介して、検電ケーシング112の背面側を、電路Rに近接・接近させた状態で、検電ケーシング112の一端部(下部)を貫通する取付孔123に対して、ボルト・ワッシャ等の固定手段125を用いて、電路Rに取り付けても良い。
又、特に、図16、17に示したように、例えば、電路Rが断面略矩形状等のバスバーである場合には、当該バスバーにネジ孔を設け、このネジ孔を介して、検電ケーシング112の背面側を、電路Rに近接・接近させた状態で、検電ケーシング112の取付孔123に対して、固定手段125を用いて、電路Rに取り付けても良い。
その他、検電ケーシング112の一端部に溝126を形成し、この溝に沿わせる結束バンド(図9(a)参照)等の固定手段125を用いて、検電器110を電路Rに取り付けても良い。
<第2実施形態の検電器110のその他の部材>
図12に示したように、第2実施形態に係る検電器110は、上述した充放電回路131や、そのチャージコンデンサ132、素子配線134、ゲート電極配線120、発光部111、整流器117等の他に、抵抗部材や雷サージ保護素子などを有していても良く、以下に例示する。
図12中のR1やZ1は、雷保護用素子であって、まずR1の抵抗部材は、整流器117以降の回路に瞬時に高電圧が印加されるのを防止すると言え、Z1の雷サージ保護素子は、整流器117の内部抵抗で端子間の電圧が増加した際、アースへ電流を流し端子電圧の上昇を防止すると言える。
<その他>
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。充放電回路1、第1実施形態の検電器20、コンデンサユニット101、第2実施形態の検電器110等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することが出来る。
<充放電回路1と、第1実施形態の検電器20>
充放電回路1は、コンデンサ2からの放電時に、入力電流Xがコンデンサ2に流入しないようにするスイッチ(充電可否スイッチなど)を有していても良い。
複数のコンデンサ2が、主に上述した場合とは逆に、充電時に並列電流状態J2で、放電時に直列電流状態J1となる(低圧→高圧となる)場合には、上述の充放電回路1において出力配線Y’だった側が入力配線X’側となり、充放電回路1において入力配線X’だった側は出力配線Y’側となる。
複数のコンデンサ2が、充電時に並列電流状態J2で、放電時に直列電流状態J1となる場合には、直列配線5における中間ダイオード6のうち何れか1つが切替スイッチ3となり、並列配線9A、9Kにおける切替スイッチ3は並列用ダイオード10となる。
この場合には、アノード端コンデンサ2Aのアノード端外側電極8A側が、GND側となり、放電スイッチ4がローサイドスイッチであれば、NチャンネルMOSFETでの放電スイッチ4は、そのゲート(G)やドレイン(D)は、上述通りに接続されるが、そのソース(S)は、充放電回路1における高電位側の出力配線Y’であるアノード端外側電極8Aに接続される。
一方、複数のコンデンサ2が、充電時に並列電流状態J2で、放電時に直列電流状態J1となる場合には、放電スイッチ4がハイサイドスイッチであれば、PチャンネルMOSFETでの放電スイッチ4は、そのゲート(G)やドレイン(D)は、上述通りに接続されるが、そのソース(S)は、充放電回路1におけるGND側の出力配線Y’であるカソード端外側電極8Kに接続される。
更に、この場合には、タイマー電源配線13は、タイマー部11の電源端子12を、上述した直列配線5におけるアノード端コンデンサ2Aと、当該コンデンサ2Aに隣接する中間ダイオード6とのダイオード・コンデンサ間7Dを接続した配線であり、このタイマー電源配線13に、上述と同様の順方向に電源用ダイオード14が配設される。
コンデンサ2の個数は、上述したように、複数であれば、2つや3つ、4つ以上でも良く、図1においては、コンデンサ2は4つ(図1中のC1〜C4)であるが、これらのコンデンサ2を3つとする場合(図1中のAにて示した点線内を削除する場合)には、C1のコンデンサ2(直列配線5におけるアノード端コンデンサ2A)とこれに並列接続しているツェナーダイオード(図1中のD2)、Q1の切替スイッチ3、D3のダイオード(アノード端コンデンサ2Aに隣接する中間ダイオード6と、並列用ダイオード10)を実装せずとも良い。
尚、この場合、図1中のR1の抵抗値を0Ωとする(つまり、実質的には、抵抗なしの配線のみとする)。
このR1について更に言及すれば、図1においては、コンデンサ2が4つである場合には、このR1の抵抗値を十分に大きな抵抗(例えば、何MΩなど)としても良い(つまり、実質的には、このR1によって導通させなくとも良い)。
その他、充放電回路1は入力電流Xが入力されなくなった際(検電器20が通電している電路R(交流電路R’等)の電界Eから離れた際など)には、複数のコンデンサ2から出力電流Yが放電され続け、所定時間後(例えば、約10秒後)に、各コンデンサ2に充電された電荷が0(ゼロ)となる(放電し切る)ものとしても良い。
<碍子40>
図8に示したように、第1実施形態の検電器20は、碍子40に取り付けられていても良い。
このとき、一対のゲート電極21(ゲートコンデンサ21’)は、碍子40に内蔵されることとなり、そのゲート電極21間には、比誘電率が1より大きい誘電体(エポキシ樹脂やPET樹脂、ナイロン樹脂等の合成樹脂、石英ガラス、陶磁器などの素材)を挟むこととなる。
このように、ゲートコンデンサ21’を碍子40に内蔵し、碍子40に第1実施形態の検電器20を取り付けることで、交流電路R’において取り付けられる碍子と検電器を兼用でき、省スペース化が図れる。
碍子40は、電路R(交流電路R’等)と支持物の間を絶縁し、ゲートコンデンサ21’を内蔵するものであれば、何れの構成でも良い。
尚、ゲートコンデンサ21’は、そのゲート電極21a、21bのうち、低電位側(電路R側でない側)だけが、充放電回路1の高電位側(例えば、一方の入力配線Xa’)に接続されており、充放電回路1の低電位側(例えば、他方の入力配線Xb’)は接地(GNDに接地)されている。
第1実施形態の検電器20は、通電の状態を検査(検電)する電路R(交流電路R’や直流電路R”)に後付け可能な構成としたり、又、電路Rの製造当初から取り付けていても良い。
検電器20は、一旦、電路Rに取り付けた後は、そのまま付けたままで、常に検電を行う構成としたり、検電する時だけ取り付ける構成としても良い。
又、電路Rが直流電路R”であれば、検電器20において、上述した整流器23は不要となる。
<コンデンサユニット101と、第2実施形態の検電器110>
コンデンサユニット101又は第2実施形態の検電器110は、その一対の電極102の少なくとも一方が非平行部104を備えるが、その各電極102に対して、断面視で、非平行部104は、本体部103の一端だけに(つまり、1つだけ)立設したり、本体部103の両端に(つまり、2つ)立設したり、更には、本体部103の両端又は一端に加えて、当該本体部103の中途部で1つ又は複数(つまり、合計で2つ又は3つ以上)立設しても良い。
コンデンサユニット101又は検電器110は、その一対の電極102a、102bのうち、両方が金属プレート102”であっても良い。
第2実施形態の検電器110におけるコンデンサユニット101(ゲートコンデンサ121)は、一対の電極102a、102bの両方が、電路Rから略同じ距離に位置していても良く、一対の電極102a、102bそれぞれが、電路Rから異なる距離に位置している場合でも、上述とは逆に、電路Rから遠い位置にある一方の電極102aの方が、電路Rにより近い位置にある他方の電極102bより小さくても良い。
又、検電器110におけるゲートコンデンサ121は、一対の電極102a、102bの両方が、非平行部104を備えていても良い。
検電器110は、充放電回路131を備えていなくとも良く、ゲートコンデンサ121における一対の電極102間に生じた電位差による電流を、コンデンサ等に充電などすることなく、直接、発光部111に流して、当該発光部111を点灯させる構成であっても良い。
充放電回路131における蓄電装置132は、チャージコンデンサ132以外に、鉛蓄電池やリチウムイオン蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などの蓄電池(バッテリ)132であっても良い。
充放電回路131は、複数のチャージコンデンサ132を、充電時には直接に接続し、放電時にては並列に接続する回路以外であっても良く、例えば、比較器を用いて、チャージコンデンサ132の充電電圧が所定値を越えたことを検出して、発光部111を点灯し、この発光部111の点灯でチャージコンデンサ132の充電電圧が所定値以下となると発光部111を消灯し、再度、チャージコンデンサ132の充電を待つ回路など、何れの構成であっても良い。
尚、比較器を用いた上述の回路の場合、そのチャージコンデンサ132の個数は、複数でなく、1つであっても良い。
検電器110の充放電回路131の基板133は、上述した取付孔123周辺の絶縁膜が除去されていても良い。
<碍子140>
図17に示したように、第2実施形態の検電器110は、碍子140に取り付けられていても良い。
このとき、検電器110におけるゲートコンデンサ121(コンデンサユニット101)は、碍子140に内蔵されることとなり、そのゲート電極121a、121b間には、比誘電率が1より大きい誘電体(エポキシ樹脂やPET樹脂、ナイロン樹脂等の合成樹脂、石英ガラス、陶磁器などの素材)を挟むこととなる。
このように、ゲートコンデンサ121を碍子140に内蔵し、碍子140に検電器110を取り付けることで、交流電路R’において取り付けられる碍子と検電器を兼用でき、省スペース化が図れる。
碍子140は、電路R(交流電路R’等)と支持物の間を絶縁し、ゲートコンデンサ121を内蔵するものであれば、何れの構成でも良い。
尚、ゲートコンデンサ121は、そのゲート電極121a、121bのうち、低電位側(電路R側でない側)だけが、充放電回路131の高電位側(例えば、一方の入力配線Xa’)に接続されており、充放電回路131の低電位側(例えば、他方の入力配線Xb’)は接地(GNDに接地)されている。
尚、充放電回路131は、上述した第1実施形態や第2実施形態の充放電回路1であっても良い。
第2実施形態の検電器110は、通電の状態を検査(検電)する電路R(交流電路R’や直流電路R”)に後付け可能な構成としたり、又、電路Rの製造当初から取り付けていても良い。
検電器110は、一旦、電路Rに取り付けた後は、そのまま付けたままで、常に検電を行う構成としたり、検電する時だけ取り付ける構成としても良い。
又、電路Rが直流電路R”であれば、検電器110において、上述した整流器117は不要となる。
<昇圧する充放電回路1における直列配線5’、並列配線9A’、9K’など>
充放電回路1は、(特に、図3にて)上述したように、複数のコンデンサ2が、その充電時に上述の切替スイッチ3により並列電流状態J2とされ、その放電前に切替スイッチ3により直列電流状態J1とされ、直列電流状態J1とされた後に、放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始しても良く、このような順序で充電・放電した場合には、並列に複数のコンデンサ2を所定の電圧で充電した後、その所定の電圧より高い電圧で直列に複数のコンデンサ2から放電することとなり、入力電流Xが充放電回路1を経ることで、その電圧を低圧→高圧に昇圧した出力電流Yを放電することとなる。
この低圧→高圧に昇圧する充放電回路1における直列配線5’や、並列配線9A’、9K’などについて述べる。
図18に示したように、昇圧する充放電回路1における直列配線5’も、複数のコンデンサ2が直列に接続された配線であるが、この直列配線5’は、上述の降圧する充放電回路1とは逆向きに、隣接する2つのコンデンサ2の間それぞれに、アノードからカソードへの順方向を揃えた中間ダイオード6’が配設されている。
尚、この中間ダイオード6’も、中間ダイオード6’だけで独立して1つの素子であるものでも良いが、後述の昇圧する充放電回路1における並列用ダイオード10’と組み合わさったものが、1つの素子となったものでも構わない。
昇圧する充放電回路1におけるアノード並列配線9A’は、上述した中間ダイオード6’それぞれのアノード側と、そのアノード側に隣接するコンデンサとのアノード・コンデンサ間7A’それぞれを、直列配線5’の端に位置し且つ中間ダイオード6’のカソード側のみに隣接するカソード端コンデンサ2K’における中間ダイオードとは反対側のカソード端外側電極8K’に接続した配線である。
又、昇圧する充放電回路1におけるカソード並列配線9K’は、中間ダイオード6’のカソード側と当該カソード側に隣接するコンデンサとのカソード・コンデンサ間7K’それぞれを、直列配線5’の端に位置し且つ中間ダイオード6’のアノード側のみに隣接するアノード端コンデンサ2A’における中間ダイオードとは反対側のアノード端外側電極8A’に接続した配線である。
これら2つの並列配線9A’、9K’のうち一方に、切替スイッチ3が配設され、他方に並列用ダイオード10’が配設されている。
つまり、<1>アノード並列配線9A’に切替スイッチ3が配設され、カソード並列配線9K’にカソード・コンデンサ間7K’からアノード端外側電極8A’に向かって順方向に並列用ダイオード10’が配設されている場合、<2>カソード並列配線9K’に切替スイッチ3が配設され、アノード並列配線9A’にカソード端外側電極8K’からアノード・コンデンサ間7A’に向かって順方向に並列用ダイオード10’が配設されている場合、又は、<3>アノード並列配線9A’及びカソード並列配線9K’に切替スイッチ3が配設されている場合の3つが存在することとなる(図18は、<2>の場合となる)。
上述した<1>〜<3>のうち、特に<1>、<2>の場合について、コンデンサ2が3つ以上であって各並列配線9A’、9K’が2つ以上あるケースを、更に詳解する。
1つの昇圧する充放電回路1において、あるカソード並列配線9K’−1には切替スイッチ3が配設され、このカソード並列配線9K’−1に隣接した中間ダイオード6’−1を挟みその反対側にあるアノード並列配線9A’−1には並列用ダイオード10’が配設されると同時に、また別のカソード並列配線9K’−2には逆に並列用ダイオード10’が配設され、そのカソード並列配線9K’−2に隣接した中間ダイオード6’−2を挟みその反対側にあるアノード並列配線9A’−2には切替スイッチ3が配設されていても、上述の<1>、<2>の場合に含まれる。
以下同様に、更に別のカソード並列配線9K’−3には切替スイッチ3が配設され、その反対側にあるアノード並列配線9A’−3には並列用ダイオード10’が配設されている等、各アノード並列配線9A’、カソード並列配線9K’の組ごとに、上述の<1>、<2>が混在していても良い。
ここまで述べた昇圧する充放電回路1における直列配線5’・並列配線9A’、9K’となった複数のコンデンサ2は、その充電時に上述の切替スイッチ3により並列電流状態J2とされ(図18(a))、その放電前に切替スイッチ3により直列電流状態J1とされ(図18(b))、直列電流状態J1とされた後に、放電スイッチ4により出力電流Yの放電を開始しても良い。
このような順序で充電・放電した場合には、並列に複数のコンデンサ2を所定の電圧で充電した後、その所定の電圧より高い電圧で直列に複数のコンデンサ2から放電することとなり、入力電流Xが充放電回路1を経ることで、その電圧を低圧→高圧に昇圧した出力電流Yを放電することとなる。
本発明に係る充放電回路は、検電器をはじめ、太陽光発電における監視・制御装置の電源回路や、その他、従来では利用することができなかった、電路などからの無駄な又は邪魔な発生電圧を、高電圧・低電圧を問わず、意図する電圧等に変換し、例えば、ウェアラブルコンピューティング(身体装着可能なコンピュータを利用すること)の電力供給源などにも利用可能である。
又、本発明に係るコンデンサユニットは、検電器をはじめ、太陽光発電における監視・制御装置の電源回路や、その他、従来では利用することができなかった、電路などからの無駄な又は邪魔な電界を、漏れなく捉えることが出来、例えば、ウェアラブルコンピューティング(身体装着可能なコンピュータを利用すること)の電力供給源などにも利用可能である。
更に、本発明に係る検電器は、太陽光発電プラントをはじめ、送電設備や、各家庭用、オフィス、工場において、電路が交流か直流か、電位の高低、碍子の有無、取付位置も問わず、利用可能である。
1 充放電回路
2 コンデンサ(チャージコンデンサ)
2A アノード端コンデンサ
2K カソード端コンデンサ
3 切替スイッチ
4 放電スイッチ
5 直列配線
6 中間ダイオード
7A アノード・コンデンサ間
7K カソード・コンデンサ間
7D ダイオード・コンデンサ間
8A アノード端外側電極
8K カソード端外側電極
9A アノード並列配線
9K カソード並列配線
10 並列用ダイオード
11 タイマー部
12 タイマー部の電源端子
13 タイマー電源配線
14 電源用ダイオード
20 (第1実施形態の)検電器
21 ゲート電極
22 発光部
23 整流器
101 コンデンサユニット
102 電極
102’ 被覆電極
102” 金属プレート
103 電極の本体部
104 電極の非平行部
105 (コンデンサユニットの)ケーシング
106 ケーシングの本体側部
107 ケーシングの連結側部
110 (第2実施形態の)検電器
111 発光部
112 (検電器の)ケーシング
131 充放電回路
132 蓄電装置
133 充放電回路の基板
X 入力電流
Y 出力電流
J1 複数のコンデンサに電流を直列に流す状態
J2 複数のコンデンサに電流を並列に流す状態
R 電路
R’ 交流電路
E 電界
L 電路の長手方向

Claims (14)

  1. 入力電流(X)を複数のコンデンサ(2)に充電し、これら複数のコンデンサ(2)から出力電流(Y)を放電する充放電回路であって、
    前記複数のコンデンサ(2)に電流を直列に流し得る直列電流状態(J1)と、前記複数のコンデンサ(2)に電流を並列に流し得る並列電流状態(J2)とに切替可能な切替スイッチ(3)を有し、
    この切替スイッチ(3)とは別に、前記複数のコンデンサ(2)からの出力電流(Y)の放電を開始する放電スイッチ(4)も有していることを特徴とする充放電回路。
  2. 前記複数のコンデンサ(2)を直列に接続した直列配線(5)を有し、
    この直列配線(5)は、隣接する2つのコンデンサ(2)の間それぞれに、アノードからカソードへの順方向を揃えた中間ダイオード(6)が配設され、
    前記中間ダイオード(6)のアノード側と当該アノード側に隣接するコンデンサとのアノード・コンデンサ間(7A)それぞれを、前記直列配線(5)の端に位置し且つ中間ダイオード(6)のカソード側のみに隣接するカソード端コンデンサ(2K)における中間ダイオードとは反対側のカソード端外側電極(8K)に接続したアノード並列配線(9A)と、
    前記中間ダイオード(6)のカソード側と当該カソード側に隣接するコンデンサとのカソード・コンデンサ間(7K)それぞれを、前記直列配線(5)の端に位置し且つ中間ダイオード(6)のアノード側のみに隣接するアノード端コンデンサ(2A)における中間ダイオードとは反対側のアノード端外側電極(8A)に接続したカソード並列配線(9K)とを有し、
    前記アノード並列配線(9A)に前記切替スイッチ(3)が配設され、前記カソード並列配線(9K)に前記カソード・コンデンサ間(7K)からアノード端外側電極(8A)に向かって順方向に並列用ダイオード(10)が配設されている、
    前記カソード並列配線(9K)に前記切替スイッチ(3)が配設され、前記アノード並列配線(9A)に前記カソード端外側電極(8K)からアノード・コンデンサ間(7A)に向かって順方向に並列用ダイオード(10)が配設されている、又は、
    前記アノード並列配線(9A)及びカソード並列配線(9K)に前記切替スイッチ(3)が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の充放電回路。
  3. 前記複数のコンデンサ(2)を直列に接続した直列配線(5’)を有し、
    この直列配線(5’)は、隣接する2つのコンデンサ(2)の間それぞれに、アノードからカソードへの順方向を揃えた中間ダイオード(6’)が配設され、
    前記中間ダイオード(6’)のアノード側と当該アノード側に隣接するコンデンサとのアノード・コンデンサ間(7A’)それぞれを、前記直列配線(5’)の端に位置し且つ中間ダイオード(6’)のカソード側のみに隣接するカソード端コンデンサ(2K’)における中間ダイオードとは反対側のカソード端外側電極(8K’)に接続したアノード並列配線(9A’)と、
    前記中間ダイオード(6’)のカソード側と当該カソード側に隣接するコンデンサとのカソード・コンデンサ間(7K’)それぞれを、前記直列配線(5’)の端に位置し且つ中間ダイオード(6’)のアノード側のみに隣接するアノード端コンデンサ(2A’)における中間ダイオードとは反対側のアノード端外側電極(8A’)に接続したカソード並列配線(9K’)とを有し、
    前記アノード並列配線(9A’)に前記切替スイッチ(3)が配設され、前記カソード並列配線(9K’)に前記カソード・コンデンサ間(7K’)からアノード端外側電極(8A’)に向かって順方向に並列用ダイオード(10’)が配設されている、
    前記カソード並列配線(9K’)に前記切替スイッチ(3)が配設され、前記アノード並列配線(9A’)に前記カソード端外側電極(8K’)からアノード・コンデンサ間(7A’)に向かって順方向に並列用ダイオード(10’)が配設されている、又は、
    前記アノード並列配線(9A’)及びカソード並列配線(9K’)に前記切替スイッチ(3)が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の充放電回路。
  4. 前記切替スイッチ(3)による切替と前記放電スイッチ(4)による放電開始を周期的に行うタイマー部(11)を有し、
    このタイマー部(11)の電源端子(12)を、前記カソード端コンデンサ(2K)又はアノード端コンデンサ(2A)と当該コンデンサ(2K、2A)に隣接する中間ダイオード(6)とのダイオード・コンデンサ間(7D)に接続したタイマー電源配線(13)を有し、
    このタイマー電源配線(13)に、前記ダイオード・コンデンサ間(7D)から電源端子(12)に向かって順方向に電源用ダイオード(14)が配設されていることを特徴とする請求項2に記載の充放電回路。
  5. 請求項4に記載の充放電回路(1)を備え、この充放電回路(1)から放電される出力電流(Y)を用いて、電路(R)の通電を検査する検電器であって、
    前記充放電回路(1)におけるアノード端外側電極(8A)とカソード端外側電極(8K)それぞれに接続された一対のゲート電極(21)を備え、
    この一対のゲート電極(21)を前記電路(R)の通電により生じる電界(E)内に位置させた際に、前記一対のゲート電極(21)間の電位差による入力電流(X)を前記複数のコンデンサ(2)に充電し、
    前記複数のコンデンサ(2)から周期的に放電される出力電流(Y)で点滅する発光部(22)を備えていることを特徴とする検電器。
  6. 前記電路(R)は交流電路(R’)であって、
    この交流電路(R’)から交流電流を直流電流に変換する整流器(23)を備え、
    この整流器(23)からの直流電流が、前記入力電流(X)として複数のコンデンサ(2)に充電され、
    前記複数のコンデンサ(2)への充電時に切替スイッチ(3)により前記直列電流状態(J1)とされ、前記複数のコンデンサ(2)からの放電前に切替スイッチ(3)により前記並列電流状態(J2)とされ、
    前記並列電流状態(J2)とされた後に、前記放電スイッチ(4)により出力電流(Y)の放電を開始することを特徴とする請求項5に記載の検電器。
  7. 一対の電極(102)を有したコンデンサユニット(101)を備え、このコンデンサユニット(101)からの電流を、請求項3に記載の充放電回路(1)における複数のコンデンサ(2)に充電して、電路(R)の通電を検査し、
    前記一対の電極(102)の両方は、互いに略平行な本体部(103)をそれぞれ備え、
    前記一対の電極(102)のうち一方のみ又は両方は、前記本体部(103)の端にもう一方の電極側へ立設し且つ前記もう一方の電極とは略平行でない非平行部(104)も備えていることを特徴とする請求項5又は6に記載の検電器。
  8. 一対の電極(102)を有したコンデンサユニットであって、
    前記一対の電極(102)の両方は、互いに略平行な本体部(103)をそれぞれ備え、
    前記一対の電極(102)のうち一方のみ又は両方は、前記本体部(103)の端にもう一方の電極側へ立設し且つ前記もう一方の電極とは略平行でない非平行部(104)も備えていることを特徴とするコンデンサユニット。
  9. 前記一対の電極(102)を保持するケーシング(105)を有し、
    このケーシング(105)は、前記一対の電極(102)それぞれの本体部(103)を保持する一対の本体側部(106)と、これらの本体側部(106)それぞれの端から立設し且つ前記一対の本体側部(106)の間を連結する連結側部(107)を備え、
    前記一対の電極(102)のうち一方が前記ケーシング(105)の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極(102’)であり、且つ、前記一対の電極(102)のうち他方が金属プレート(102”)で構成され、又は、
    前記一対の電極(102)の両方が前記ケーシング(105)の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極(102’)であり、
    前記被覆電極(102’)が前記本体部(103)及び非平行部(104)を備えている場合には、前記本体部(103)が前記ケーシング(105)の本体側部(106)の内面に導電素材を被覆して構成され、前記非平行部(104)は前記ケーシング(105)の連結側部(107)の内面に導電素材を被覆して構成され、
    前記被覆電極(102’)が前記本体部(103)のみを備えている場合には、前記本体部(103)が前記ケーシング(105)の本体側部(106)の内面のみに導電素材を被覆して構成されていることを特徴とする請求項8に記載のコンデンサユニット。
  10. 前記導電素材は、蒸着によって、前記ケーシング(105)の内面に被覆されていることを特徴とする請求項9に記載のコンデンサユニット。
  11. 請求項8〜10の何れか1つに記載のコンデンサユニット(101)を備え、このコンデンサユニット(101)からの電流を用いて、電路(R)の通電を検査する検電器であって、
    当該検電器を前記電路(R)の通電により生じる電界(E)内に位置させた際に、前記コンデンサユニット(101)の一対の電極(102)間の電位差による電流で点灯する発光部(111)を備え、
    前記コンデンサユニット(101)のケーシング(105)は、当該検電器のケーシング(112)を兼用していることを特徴とする検電器。
  12. 前記一対の電極(102)のうち、一方は前記本体部(103)と非平行部(104)を備えた被覆電極(102’)であり、他方は前記本体部(103)のみを備えた金属プレート(102”)であり、
    前記一対の電極(102)のうち、一方の被覆電極(102’)は、他方の金属プレート(102”)より前記電路(R)から遠くに位置し、
    前記一対の電極(102)のうち、一方の被覆電極(102’)の本体部(103)は、他方の金属プレート(102”)の本体部(103)と略同じ大きさ又はより大きいことを特徴とする請求項11に記載の検電器。
  13. 前記電路(R)は長手方向(L)を有し、
    前記コンデンサユニット(101)からの電流を蓄電装置(132)に充電し、この蓄電装置(132)から放電する電流で前記発光部(111)を点灯させる充放電回路(131)を備え、
    この充放電回路(131)の基板(133)では、前記電路(R)の長手方向(L)と略平行な配線が、前記電路(R)の長手方向(L)と略平行でない配線より少ないことを特徴とする請求項11又は12に記載の検電器。
  14. 一対の電極(102)を保持するケーシング(105)を有したコンデンサユニット(101)を備えていて、
    前記一対の電極(102)のうち一方が前記ケーシング(105)の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極(102’)であり、且つ、前記一対の電極(102)のうち他方が金属プレート(102”)で構成され、又は、
    前記一対の電極(102)の両方が前記ケーシング(105)の内面に導電素材を被覆して構成された被覆電極(102’)であり、
    前記導電素材は、蒸着によって、前記ケーシング(105)の内面に被覆され、
    前記コンデンサユニット(101)からの電流を用いて、電路(R)の通電を検査する検電器であって、
    当該検電器を前記電路(R)の通電により生じる電界(E)内に位置させた際に、前記コンデンサユニット(101)の一対の電極(102)間の電位差による電流で点灯する発光部(111)を備え、
    前記コンデンサユニット(101)のケーシング(105)は、当該検電器のケーシング(112)を兼用し、
    前記電路(R)は長手方向(L)を有し、
    前記コンデンサユニット(101)からの電流を蓄電装置(132)に充電し、この蓄電装置(132)から放電する電流で前記発光部(111)を点灯させる充放電回路(131)を備え、
    この充放電回路(131)の基板(133)では、前記電路(R)の長手方向(L)と略平行な配線が、前記電路(R)の長手方向(L)と略平行でない配線より少ないことを特徴とする検電器。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108399904B (zh) * 2018-04-27 2020-02-18 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 液晶面板驱动电路
FR3084978B1 (fr) * 2018-08-10 2020-07-17 Uwinloc Circuit de collecte d'energie radiofrequence et dispositif de communication integrant un tel circuit de collecte radiofrequence
CN112821277B (zh) * 2021-01-06 2022-10-14 广东电网有限责任公司广州供电局 一种适用于绝缘棒上加装验电器的装置
CN113376430B (zh) * 2021-05-31 2022-05-17 国网河南省电力公司平顶山供电公司 一种变电站管母状态判别装置
CN114236218A (zh) * 2021-11-30 2022-03-25 国网北京市电力公司 放电组件

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5417773U (ja) * 1978-07-11 1979-02-05
JPS5637723Y2 (ja) * 1979-07-10 1981-09-03
JPS581168U (ja) * 1981-06-27 1983-01-06 三菱重工業株式会社 非接触型検電器
JPS6114576A (ja) * 1984-06-29 1986-01-22 Nobuaki Abu 交流電圧検出器
JP2000088892A (ja) * 1998-09-14 2000-03-31 Nishi Nippon Electric Wire & Cable Co Ltd 電流及び電圧の存在を表示する表示器
JP2003047236A (ja) * 2001-08-02 2003-02-14 Sony Corp 電力供給装置および方法
JP2010175596A (ja) * 2009-01-27 2010-08-12 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc 携帯機器および発光素子駆動回路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6217773U (ja) * 1986-06-20 1987-02-02
JP3160725B2 (ja) 1991-12-06 2001-04-25 長野日本無線株式会社 電気二重層コンデンサ
JP3808225B2 (ja) 1998-12-18 2006-08-09 三菱電機株式会社 変電設備ユニット
US6870461B2 (en) * 2001-12-01 2005-03-22 Atmel Germany Gmbh Integrated receiving/backscattering arrangement for contactless data transmission
US8461817B2 (en) * 2007-09-11 2013-06-11 Powercast Corporation Method and apparatus for providing wireless power to a load device
WO2011084891A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-14 Audiovox Corporation Method and apparatus for harvesting energy
KR20110104883A (ko) * 2010-03-17 2011-09-23 신코베덴키 가부시키가이샤 직류 전원 장치
WO2013118116A2 (en) * 2012-02-09 2013-08-15 Humavox Ltd. Energy harvesting system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5417773U (ja) * 1978-07-11 1979-02-05
JPS5637723Y2 (ja) * 1979-07-10 1981-09-03
JPS581168U (ja) * 1981-06-27 1983-01-06 三菱重工業株式会社 非接触型検電器
JPS6114576A (ja) * 1984-06-29 1986-01-22 Nobuaki Abu 交流電圧検出器
JP2000088892A (ja) * 1998-09-14 2000-03-31 Nishi Nippon Electric Wire & Cable Co Ltd 電流及び電圧の存在を表示する表示器
JP2003047236A (ja) * 2001-08-02 2003-02-14 Sony Corp 電力供給装置および方法
JP2010175596A (ja) * 2009-01-27 2010-08-12 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc 携帯機器および発光素子駆動回路

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