JP2014219289A - 検電器 - Google Patents

Abstract

【課題】被検電部に対する通電が行われていることを検知する検電器において、より正確に検電器自体のテストを行うことができるようにする。
【解決手段】検電器１においては、被検電部に対する交流通電が行われていることを検知する機能を有し、フック１５に電車架線等の被検電部からの電圧が印可されると、電圧が印可された旨を示す印可信号を出力する検知基板１０と、印可信号が出力されると報知を行う報知基板２０と、被検電部からの電圧に対応するテスト用の電圧を生成し、ジャック３５から出力するテスト基板３０と、検知基板１０、報知基板２０、およびテスト基板３０を内部に収納するとともに、フック１５およびジャック３５を外部に露出した状態で保持する筐体５と、を備え、ジャック３５およびフック１５は、筐体５の外部においてフック１５に対して着脱自在なケーブル５０によって接続可能に構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検電部に対する通電が行われていることを検知する検電器に関する。

このような検電器として、検電器自体が作動するかどうかをテストするテスト機能を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この検電器のテスト機能では、テストスイッチを押すことで検電器内部にてテスト用の回路が作動し、テスト結果に合格であれば報知が行われる。

実用新案登録第２５３５８４１公報

しかしながら、上記検電器では、外部からテスト用の電圧を入力することなく、検電器内部でテスト用の回路を作動させるため、被検電部からの電圧が印可される入力端子からテスト用の回路までの区間において断線等の不具合が生じた場合に、テスト結果には合格するが実際には検電器としての機能を実現できないという問題点があった。

そこで、このような問題点を鑑み、被検電部に対する通電が行われていることを検知する検電器において、より正確に検電器自体のテストを行うことができるようにすることを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成された本発明の検電器においては、被検電部に対する交流通電（交流電力（交流電流または交流電圧）による通電）が行われていることを検知する機能を有し、入力端子に被検電部からの電圧が印可されると、電圧が印可された旨を示す印可信号を出力する検知部と、印可信号が出力されると報知を行う印可報知部と、被検電部からの電圧に対応するテスト用の電圧を生成し、このテスト用の電圧を出力するテスト部と、検知部、印可報知部、およびテスト部を内部に収納するとともに、入力端子を外部に露出した状態で保持する筐体と、を備えている。また、入力端子は、筐体の外部を経由してテスト用の電圧を入力端子に対して入力するためのケーブル（配線）が着脱可能に構成されている。

このような検電器によれば、ケーブルを入力端子に接続することによってテスト用の電圧を入力端子に入力することができる。つまり、被検電部に触れられる入力端子からテスト用の電圧を入力することができる。よって、被検電部からの電圧が印可される入力端子からテスト用の回路までの区間において断線等の不具合が生じた場合においても、正確に検電器自体のテストを行うことができる。

なお、ケーブルを入力端子から離し、入力端子を被検電部に触れさせると検電器として機能させることができる。また、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、発明の目的を達成できる範囲内において一部構成を除外してもよい。

検電器１の外観図である。 検電器１の概略構成を示すブロック図である。 各基板の配置を示す説明図である。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
本発明が適用された検電器１は、長い竿のような部材（竿部材９）の先端に取り付けて使用され、高所にある電車用の架線やその他の電路等の被検電部に交流通電（交流電流による通電）が行われていることを検知する機能を備えている。また、検電器１自体が正常に作動するか否かを検査するためのテスト機能を備えている。

ここで、図１は本発明が適用された検電器１の外観図である。検電器１は図１に示すように、後述する各種回路を収納する筐体５と、筐体５の上面６において筐体５の外部に露出して配置された導電性のフック１５と、筐体５の下面７において外部に露出して配置された端子としてのジャック３５（図２、図３参照）と、ジャック３５からフック１５までの電気的に接続可能なテストケーブル５０と、を備えている。

テストケーブル５０は、一方の端部にフック１５に対して着脱自在なクリップ５１（例えば、ワニグチクリップ等）を備え、他方の端部にジャック３５と接続可能なプラグ５２（図２参照）を備えている。プラグ５２は棒状の先端部を有しており、ジャック３５はこの先端部が挿入される穴部と、挿入された先端部を適度な力で掴む掴持部とを備え、ジャック３５に挿入されたプラグ５２は、作業者が引き抜かない限り容易には抜けないよう設定されている。

また、筐体５の下面７には、竿部材９に対して検電器１を固定するための固定部８が突出して配置されており、竿部材９がこの固定部８を握持することによって検電器１が竿部材９に固定される。検電器１は、テストケーブル５０が取り外された状態で、フック１５が被検電部に触れられると所定の報知を行うよう設定されている。

検電器１においては、図２に示すように、筐体５の内部に、検知基板１０と、報知基板２０と、テスト基板３０と、バッテリ４０とを備えている。バッテリ４０は、テスト基板３０を介して検知基板１０および報知基板２０に電力を供給する。

検知基板１０は、レベルシフト回路１１と、両波整流回路１２と、出力回路１３と、分圧回路１４とを備えている。分圧回路１４は、フック１５からの電圧が入力となり、この電圧を分圧してレベルシフト回路１１に入力する。

分圧回路１４は、図２に示すように、抵抗１４ａ，１４ｂ，１４ｃおよびコンデンサ１４ｄを備えている。抵抗１４ａ，１４ｂ，１４ｃは直列に接続されており、抵抗１４ａにおいては、一端がフック１５に接続され、他端が抵抗１４ｂおよびレベルシフト回路１１に接続されている。

コンデンサ１４ｄは、抵抗１４ｃと並列に配置され、一端が抵抗１４ｂに接続され、他端が静電浮遊容量を介して接地されている。
このような分圧回路１４は、直流電圧が入力されると電圧の降下を抑制しつつレベルシフト回路１１に対して出力を行い、交流電圧が入力されると直流電圧が入力されたときよりも電圧を降下させてレベルシフト回路１１に対して出力を行う機能（選択電圧降下手段）を有する。このような機能を実現するために、抵抗１４ｃの抵抗値は、抵抗１４ａ，１４ｂの抵抗値に対して充分大きな値に設定されており、フック１５から入力される直流成分をほとんど通過させないよう構成されている。

つまり、フック１５から直流電圧が入力された場合には、抵抗１４ａによる電圧降下が僅かとなり、比較的高い電圧をレベルシフト回路１１に入力できるようにしている。このため、後述する昇圧回路３３においてそれほど高い電圧に昇圧することなくテスト機能を作動することができる。

一方、コンデンサ１４ｄの静電容量は、充分小さな値とされており、この構成によってフック１５から交流成分が入力された際に、コンデンサ１４ｄの存在をほとんど無視することができるよう構成されている。このため、フック１５から交流電圧が入力された場合には、抵抗１４ａ，１４ｂによって適切に分圧を行うことができ、コンデンサ１４ｄと並列配置された抵抗１４ｃによってコンデンサ１４ｄに充電された電荷を適度に放電できるので、レベルシフト回路１１に入力される電圧を安定化させることができる。なお、抵抗１４ｃは必須の構成ではなく、抵抗１４ａ，１４ｂおよびコンデンサ１４ｄだけが直列に配置されていてもよい。

レベルシフト回路１１は、分圧回路１４からの電圧が入力となり、基準電圧未満の絶対値の入力を遮断し、基準電圧以上の絶対値の入力を通過させる。レベルシフト回路１１は、例えば、ツェナーダイオード等から構成されうる。基準電圧は、被検電部から入力されるノイズがレベルシフト回路１１を通過できない程度の電圧に設定される。

両波整流回路１２は、レベルシフト回路１１を通過した入力を両波整流する。両波整流回路１２は、例えば、トランジスタやダイオード等から構成されうる。出力回路１３は、両波整流回路１２にて両波整流された入力があると報知を行うための所定の信号（印可信号）を出力する。

報知基板２０は、報知回路２１と、報知部２２と、テストスイッチ２３とを備えている。報知回路２１は、検知基板１０から印可信号を受けたときに報知部２２を作動させるための機能を備えている。

報知部２２は、例えば図３（ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）２５〜２７や、ブザー（図示省略）等から構成されている。テストスイッチ２３は、作業者に押されたときだけオンされる周知のメカ式スイッチとして構成され、このテストスイッチがオンされた旨の信号はテスト基板３０において認識される。

テスト基板３０は、電圧降下検知回路３１と、テスト回路３２とを備えている。電圧降下検知回路３１は、バッテリ４０の電圧を監視し、バッテリ４０の電圧に応じて報知部２２を介した報知を行う。

テスト回路３２は、テストスイッチがオンされた旨の信号を受けると、内部にある昇圧回路３３を利用して、被検電部からの電圧に対応するテスト用の電圧を生成し、ジャック３５から出力する。ここでテスト回路３２において生成される電圧は直流である。

交流用の検電器１においては、テスト基板３０が出力するテスト用の電圧も交流にすることが通常の考え方であるが、本実施形態では、テスト用の電圧の電源としてバッテリ４０を採用するため、直流から交流を生成する構成とすると、回路構成が大型化するおそれがある。このため、本実施形態ではテスト用の電圧として、直流を出力する構成を採用する。

ここで、テスト基板３０が出力する直流電圧は、レベルシフト回路１１を通過可能な電圧まで昇圧される。この構成により、ノイズを除去しつつ確実にテストを実施できるようにすることができる。

また、本実施形態の検知基板１０では、両波整流回路１２を採用しているため、直流の入力であっても良好に検出することができる。なお、両波整流回路１２を備えた構成に直流電圧を掛ける発想は本実施形態において特有の構成であると思われる。直流電圧を掛ける構成では両波整流回路１２が不要だからである。

このような検電器１では、ジャック３５およびフック１５のうちの少なくとも一方にテストケーブル５０が接続されていない状態において、フック１５に被検電部からの電圧が印可されると、検知基板１０が、電圧が印可された旨を示す印可信号を出力し、検知基板１０から印可信号が出力されると報知基板２０が報知を行う。また、ジャック３５およびフック１５にテストケーブル５０が接続された状態において、テストスイッチ２３が押されると、テスト基板３０が被検電部からの電圧に対応するテスト用の電圧を生成し、ジャック３５から出力する。

このときにおいても、検知基板１０においては同様に印可信号が出力され、報知基板２０が同様の報知を行うことになる。
ここで、図３（ａ）に示すように、検知基板１０およびテスト基板３０は、固定部８の軸方向に延びる支持部４５において固定部８の軸方向に沿って配置される。一方で、報知基板２０は、固定部８の軸方向とは垂直に配置される。つまり、報知基板２０は、検知基板１０およびテスト基板３０とは異なる角度で筐体５の内部に収容されている。

また、検知基板１０およびテスト基板３０は、支持部４５を隔てて配置されており、テスト基板３０およびバッテリ４０についても、支持部４５を隔てて配置されている。つまり、検知基板１０およびバッテリ４０は、支持部４５から見て同じ方向に配置されている。

このような基盤配置とすると、基板１０，２０，３０の部品載置面の方向がそれぞれ異なる方向を向くので、基板１０，２０，３０に載せられる部品同士が干渉しにくくすることができる。よって、設計変更に容易に対応することができる。

なお、検知基板１０およびバッテリ４０は、支持部４５から突出した隔壁部４６によって隔てられている。バッテリ４０の発熱や液漏れ等の影響が検知基板１０に及ぶことを抑制するためである。

また、図３（ｂ）に示すように、報知部２２としてのＬＥＤは複数設けられており、印可信号に対応する報知（出力回路１３の指令に基づく報知）を行う際には、ＬＥＤ２５，２７を点灯させるとともに、ブザーによる鳴動を行う。また、バッテリ４０の電圧に対応する報知（電圧降下検知回路３１の指令の基づく報知）を行う際には、ＬＥＤ２６を点灯させる。

特に、ＬＥＤ２６は、赤および緑等、複数の色に点灯可能に構成されており、例えば、電圧降下検知回路３１は、バッテリ電圧が正常な範囲であるとき（閾電圧以上の場合）には緑色に点灯させ、バッテリ電圧が低いとき（閾電圧未満の場合）には赤色に点灯させる。

［本実施形態による効果］
以上のように詳述した検電器１においては、被検電部に対する交流通電（交流電流による通電）が行われていることを検知する機能を有し、フック１５に電車架線等の被検電部からの電圧が印可されると、電圧が印可された旨を示す印可信号を出力する検知基板１０と、印可信号が出力されると報知を行う報知基板２０と、被検電部からの電圧に対応するテスト用の電圧を生成し、ジャック３５から出力するテスト基板３０と、検知基板１０、報知基板２０、およびテスト基板３０を内部に収納するとともに、フック１５およびジャック３５を外部に露出した状態で保持する筐体５と、を備え、ジャック３５およびフック１５は、筐体５の外部においてフック１５に対して着脱自在なケーブル５０によって接続可能に構成されている。

このような検電器１によれば、ケーブル５０をフック１５に接続することによってテスト用の電圧をフック１５に入力することができる。この際、テスト基板３０、ジャック３５、ケーブル５０、フック１５、および検知基板１０によって閉ループが形成される。よって、被検電部からの電圧が印可されるフック１５からテスト用の回路までの区間において断線や部品の故障等の不具合が生じた場合においても、正確に検電器１自体のテストを行うことができる。

なお、ケーブル５０をフック１５から離し、フック１５を被検電部に触れさせると検電器１として機能させることができる。この際、変電所等の電源、被検電部、フック１５、検知基板１０、および静電浮遊容量を介して接続される地面、によって閉ループが形成される。

また、上記検電器１においては、検知基板１０、報知基板２０、およびテスト基板３０が、共通のバッテリ４０によって駆動される。
このような検電器１によれば、別の電源を設ける必要がないので、電源の管理を簡素化することができる。

さらに、上記検電器１において、ジャック３５は、ケーブル５０が着脱自在に構成されている。
このような検電器１によれば、検電器１のテストをしないとき（被検電部の通電を検知するとき）に不要となるテストケーブル５０を取り外すことができる。

また、上記検電器１において、ジャック３５は、筐体５を構成する面のうちの、フック１５が配置された面に対向する面に配置されている。
このような検電器１によれば、フック１５を高い位置の架線等の被検電部に触れさせる場合、フック１５は上側の面に配置すると便利である。この場合、ジャック３５は下側に配置されることになるため、防水性の観点から好ましい。

さらに、上記検電器１において、検知基板１０は、基準電圧未満の絶対値の入力を遮断し、基準電圧以上の絶対値の入力を通過させるレベルシフト回路１１と、レベルシフト回路１１を通過した入力を両波整流する両波整流回路１２と、両波整流回路１２にて両波整流された入力があると印可信号を出力する出力回路１３と、を備え、テスト基板３０は、テスト用の電圧として基準電圧以上となる直流の電圧を生成する。

このような検電器１によれば、レベルシフト回路１１を利用して良好にノイズの除去を行うことができる。また、レベルシフト回路１１を通過する電圧をテスト基板３０（昇圧回路３３）が生成するので、良好にテスト機能を作動させることができる。

また、本実施形態の構成では、交流の電圧に限らず直流の電圧を生成しても出力回路１３が印可信号を出力できる。このように直流の電圧を出力する構成のほうが交流の電圧を出力する構成よりも小型化できるため、軽量化の観点から有利である。

また、上記検電器１においては、検知基板１０、報知基板２０、およびテスト基板３０を駆動させるバッテリ４０の電圧降下を検出する電圧降下検知回路３１と、電圧降下が検知されると、印可信号が出力された場合とは異なる報知を行う報知基板２０と、を備えている。

このような検電器１によれば、電圧降下が検知されると、印可信号が出力された場合とは異なる報知を行うので、テストによる出力や被検電部からの電圧印可による出力とバッテリ４０の電圧降下とを識別することができる。

さらに、上記検電器１において、電圧降下検知回路３１は、バッテリ４０の電圧が正常値であること（バッテリ４０が電圧降下していない状態）も検出し、報知基板２０は、バッテリ４０の電圧が正常値である場合とバッテリ４０の電圧降下を検出した場合とで異なる報知を行う。

このような検電器１によれば、バッテリ４０電圧が正常の場合にも報知を行うので、報知基板２０が機能しない場合（バッテリ４０が完全に消耗したときや故障のとき）と識別することができる。

［その他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。

例えば、上記実施形態において、ケーブル５０は、フック１５およびジャック３５の両方に対して着脱自在としたが、フック１５のみに対して着脱自在としてもよい。
また、上記実施形態では、直流電圧が入力されると電圧の降下を抑制しつつレベルシフト回路１１に対して出力を行い、交流電圧が入力されると直流電圧が入力されたときよりも電圧を降下させてレベルシフト回路１１に対して出力を行う機能を、分圧回路１４において実現したが、マイコン制御や他の回路構成によって実現してもよい。

［実施形態の構成と本発明の手段との対応関係］
上記実施形態における検知基板１０は、本発明の検知部に相当し、上記実施形態におけるレベルシフト回路１１は、本発明のレベルシフト部に相当する。また、上記実施形態における両波整流回路１２は、本発明の整流部に相当し、上記実施形態における出力回路１３は、本発明の出力部に相当する。さらに、上記実施形態におけるフック１５は、本発明の入力端子に相当し、上記実施形態における報知基板２０は、本発明の降下報知部に相当する。また、上記実施形態における報知基板２０は、本発明の印可報知部に相当し、上記実施形態におけるテスト基板３０は、本発明のテスト部に相当する。さらに、上記実施形態における電圧降下検知回路３１は、本発明の電圧降下検知部に相当し、上記実施形態における昇圧回路３３は、本発明の昇圧部に相当する。

また、上記実施形態におけるジャック３５は、本発明のテスト電圧出力端子に相当する。

１…検電器、５…筐体、８…固定部、９…竿部材、１０…検知基板、１１…レベルシフト回路、１２…両波整流回路、１３…出力回路、１４…分圧回路、１５…フック、２０…報知基板、２１…報知回路、２２…報知部、２３…テストスイッチ、２５〜２７…ＬＥＤ、３０…テスト基板、３１…電圧降下検知回路、３２…テスト回路、３３…昇圧部、３５…ジャック、４０…バッテリ、４５…支持部、４６…隔壁部、５０…テストケーブル、５１…クリップ、５２…プラグ。

Claims (9)

1. 被検電部に対する交流通電が行われていることを検知する交流用の検電器であって、
   入力端子に前記被検電部からの電圧が印可されると、電圧が印可された旨を示す印可信号を出力する検知部と、
   前記印可信号が出力されると報知を行う印可報知部と、
   前記被検電部からの電圧に対応するテスト用の電圧を生成し、該テスト用の電圧をテスト電圧出力端子から出力するテスト部と、
   前記検知部、前記印可報知部、および前記テスト部を内部に収納するとともに、前記入力端子および前記テスト電圧出力端子を外部に露出した状態で保持する筐体と、
   を備えたことを特徴とする検電器。
2. 被検電部に対する交流通電が行われていることを検知する交流用の検電器であって、
   入力端子に前記被検電部からの電圧が印可されると、電圧が印可された旨を示す印可信号を出力する検知部と、
   前記印可信号が出力されると報知を行う印可報知部と、
   前記被検電部からの電圧に対応するテスト用の電圧を生成し、該テスト用の電圧を出力するテスト部と、
   前記検知部、前記印可報知部、および前記テスト部を内部に収納するとともに、前記入力端子を外部に露出した状態で保持する筐体と、
   前記テスト用の電圧を、前記筐体の外部を経由して前記入力端子に入力するためのケーブルであって、前記入力端子に対して着脱自在なケーブルと、
   を備えたことを特徴とする検電器。
3. 請求項２に記載の検電器において、
   前記筐体には、該筐体の外部に露出した状態で保持され、前記テスト用の電圧が出力されるテスト電圧出力端子を備え、
   該テスト電圧出力端子は、前記ケーブルが着脱自在に構成されていること
   を特徴とする検電器。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の検電器において、
   前記検知部、前記印可報知部、および前記テスト部を駆動するバッテリを備えたこと
   を特徴とする検電器。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の検電器において、
   前記テスト電圧出力端子は、前記筐体を挟んで前記入力端子の反対側に配置されていること
   を特徴とする検電器。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の検電器において、
   前記検知部は、
   基準電圧未満の絶対値の入力を遮断し、前記基準電圧以上の絶対値の入力を通過させるレベルシフト部と、
   前記レベルシフト部を通過した入力を両波整流する整流部と、
   前記整流部にて両波整流された入力があると前記印可信号を出力する出力部と、を備え、
   前記テスト部は、
   前記テスト用の電圧として前記基準電圧以上となる電圧を生成する昇圧部、を備えたこと
   を特徴とする検電器。
7. 請求項６に記載の検電器において、
   前記昇圧部は、直流電圧を生成すること
   を特徴とする検電器。
8. 請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の検電器において、
   前記検知部、前記印可報知部、および前記テスト部を駆動させるバッテリの電圧降下を検出する電圧降下検知部と、
   前記電圧降下が検知されると前記印可報知部による報知とは異なる報知を行う降下報知部と、
   を備えたことを特徴とする検電器。
9. 請求項８に記載の検電器において、
   前記電圧降下検知部は、前記バッテリの電圧が正常値であることも検出し、
   前記降下報知部は、前記バッテリの電圧が正常値である場合と前記バッテリの電圧降下を検出した場合とで異なる報知を行うこと
   を特徴とする検電器。

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