(57)【要約】【課題】より簡単な構成で、非接触で直流電圧を確実に検出できる検電方法及び検電器を提供する。【解決手段】検電器本体１の先端に、検電電極２が設けられ、また、当該検電電極２と接続された検出回路３が設けられている。そして直流電圧がかかった被覆充電部４に、前記検電器本体１の検電電極２を近づけ、検電器本体１の電源スイッチ（図示省略）をオンにし、瞬時に被覆充電部４の被覆に検電電極２を図１の点線で示すように、当接又は近接させると、検電器本体１内に電流が流れて検出回路３でこれを検出し、音声発生回路及び点灯表示回路が作動し、音と光で電圧表示する。【選択図】図１
2020144020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流によって充電される充電部に対する検電器の検電電極の距離を変化させることにより静電容量結合による電流を検出することを特徴とする、非接触で直流電圧を検出する方法。
【請求項２】
前記検電器の検電電極の距離の変化が、前記充電部から離れた箇所から近接する箇所への移動によるものとすることを特徴とする、請求項１に記載の非接触で直流電圧を検出する方法。
【請求項３】
一定距離を移動自在な検電電極が検電器本体に支持され、当該検電電極は、作業者の操作により前記検電電極が前記一定距離を移動する移動手段を有し、直流によって充電される充電部に対する当該検電電極の移動により静電容量結合による電流を検出する構成とすることを特徴とする、非接触で直流電圧を検出する検電器。
【請求項４】
前記検電電極の一定距離の移動が、前記充電部から離れた箇所から近接した箇所に移動することを特徴とする、請求項３に記載の非接触で直流電圧を検出する検電器。
【請求項５】
前記検電電極の移動手段が、蓄力されたバネの伸長力であることを特徴とする、請求項３又は４に記載の非接触で直流電圧を検出する検電器。
【請求項６】
前記検電電極の移動手段が、電磁ソレノイドであり、当該電磁ソレノイドの可動鉄心の一端に前記検電電極を固定して成ることを特徴とする、請求項３又は４に記載の非接触で直流電圧を検出する検電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電部に非接触で直流電圧の有無を検出可能な非接触直流検電方法及び検電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流電圧の検電は、検電器の接地端子を図１１の様に接続することで、検電器は正常に動作する。直流電圧の電源、その充電部、検電器、検電器と大地（アース端子）間を接続した電線から構成される。直流電圧の場合、検電器の先端を前記充電部の裸線と接触させることで、充電部→検電器→電線→大地を通って直流電流が流れる。
【０００３】
この様に、直流電圧の検電の場合、検電器の接地端子と大地間を電線で接続し、検電器の先端を裸電線に接触させないと、検電器は正常に動作しない。直流電圧用の検電器は、交流電圧の検電と同様の方法で電線の被覆の上から検電を試みても正常に動作しない。
【０００４】
一方、交流電圧の検電の場合、図１２示すように、露出充電部に非接触で、かつ、検電器の接地端子に電線を繋がなくても、静電誘導によって人体を介した回路電流が構成されるため、その電流が当該検電器の仕様に適合していれば検電器は正常に動作する。この露出充電部に非接触で電圧を検出する「静電容量結合」の技術を電圧計や相回転計などに用いることで測定作業の安全性を高めている。
【０００５】
しかし、前述のとおり、直流電圧の検電の場合、静電容量結合できないため、検電器の接地端子と大地間を電線で接続し、かつ、検電器の先端を裸電線に接触させないと、検電器は正常に動作しないため、交流のような非接触での計測技術が発展していない。
【０００６】
そこで、直流電圧においても充電部に対して非接触で検電可能な検電器が開発されている。特許文献１のものは、筐体の内部に設けられた検知電極と被検出対象物との間に形成される電極間浮遊静電容量と、前記筐体の内部シールドと大地との間に形成される対地間浮遊静電容量との間に、静電容量を可変することにより直流電圧に応じた交流電流を発生させる交流発生部を具備し、前記交流発生部は、検知電極の出力側に接続された可変コンデンサと、前記可変コンデンサの静電容量を変化させる圧電素子とで構成されている直流電圧検出器である。
【０００７】
また、特許文献２のものは、直流電圧によって充電される充電部の充電状態を検出する検電器に、直流電圧によって充電される充電部の正極直流電圧の電界により静電誘導される負の電荷が帯電する検出用電極及び該検出用電極に接続された可変容量手段と、該可変容量手段の容量値が変化されることで前記検出用電極の帯電状態に応じて振幅あるいは周波数が変化した交流信号を出力する機能を備える検出部と、交流信号の振幅あるいは周波数に基づいて前記充電部が充電状態であるか否かを判別する判定部と、を設け、前記可変容量手段は、前記検出用電極と対向するように設けられた遮蔽板と、該遮蔽板を回転させる駆動手段とを備え、前記検出用電極と前記遮蔽板の対向面積が変化することで容量値が変化するように構成された非接触型検電器である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５７２７０７４号公報
【特許文献１】特開２０１６−２７３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１のものは、可変コンデンサや圧電素子から成る交流発生部を設けて、直流電圧に応じた擬似交流電流を発生させなければならない。また、上記特許文献２のものは、検出用電極に対向して回転する遮蔽板を設け、当該回転する遮蔽板により検出電極との対向面積が変化することで容量値が変化し、これにより検出用電極の帯電状態に応じて振幅あるいは周波数が変化した交流信号を発生させるものである。従って、いずれも擬似交流を発生させるため、回路が複雑化し、その分製造コストが高くなる。また、検出時間がかかる。
【００１０】
そこで、この発明は上述の課題を解決するため、より簡単な構成で、非接触で直流電圧を確実に検出できる検電方法及び検電器を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
交流の場合、電圧源の周囲に発生する電界は時間軸で変化するが、直流の場合は変化しない。このことが直流における静電容量結合を困難にしている。しかしながら、直流でも電圧源の周囲に発生する電界が存在しその強さは電圧源からの距離に反比例する。電圧源と電極の距離を変化させることにより、変化した距離に相当する電界の変化（電位差）を捉えることができ、電界の変化（電位差）と電極の移動時間によって、
Ｃ×ΔＶ／Δｔ＝ｉ
なる静電容量結合による電流ｉが検出でき、露出充電部に非接触で電圧の有無を判定できる。この発明はこの原理に基づくものである。なお、上記式においてＣは静電容量、ΔＶは変化分の電圧、Δｔは変化分の時間、ｉは電流を示す。
【００１２】
具体的には、請求項１の発明は、直流によって充電される充電部に対する検電器の検電電極の距離を変化させることにより静電容量結合による電流を検出する、非接触で直流電圧を検出する方法とした。
【００１３】
また、請求項２の発明は、前記検電器の検電電極の距離の変化が、前記充電部から離れた箇所から近接する箇所への移動によるものとする、請求項１に記載の非接触で直流電圧を検出する方法とした。
【００１４】
また、請求項３の発明は、一定距離を移動自在な検電電極が検電器本体に支持され、当該検電電極は、作業者の操作により前記検電電極が前記一定距離を移動する移動手段を有し、直流によって充電される充電部に対する当該検電電極の移動により静電容量結合による電流を検出する構成とする、非接触で直流電圧を検出する検電器とした。
【００１５】
また、請求項４の発明は、前記検電電極の一定距離の移動が、前記充電部から離れた箇所から近接した箇所に移動する、請求項３に記載の非接触で直流電圧を検出する検電器とした。
【００１６】
また、請求項５の発明は、前記検電電極の移動手段が、蓄力されたバネの伸長力である、請求項３又は４に記載の非接触で直流電圧を検出する検電器とした。
【００１７】
また、請求項６の発明は、前記検電電極の移動手段が、電磁ソレノイドであり、当該電磁ソレノイドの可動鉄心の一端に前記検電電極を固定して成る、請求項３又は４に記載の非接触で直流電圧を検出する検電器とした。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１又は３の発明によれば、直流によって充電される被覆充電部の上から直流電圧を確実の検知できる。しかも従来の様に、擬似交流電圧を発生させる装置等がいらず、極めて簡単な構成で達成できる。勿論、被覆されていない直流充電部の検電も使用可能である。また、検電電極の移動は、1回又は複数回のものを含み、複数回の移動により検電の精度や信頼性を上げることもできる。
【００１９】
また、請求項２及び４の発明によれば、前記充電部に対する検電電極の一定距離の移動が、充電部から離れた箇所から近接した箇所に移動するため、小さい電位から大きい電位への変化となるため検出がより確実かつ容易である。一方、充電部に近接した箇所から離れた箇所へ電極を移動させる場合、充電部に近接した箇所に、絶縁していない状態で電極を置いておくと、電極が抵抗の役割を果たし、電荷が抜けてしまい、ゼロ電位となってしまう場合がある。そのような状況で、電極を、充電部に近接した箇所（≒ゼロ電位）から、離れた箇所（≒ゼロ電位）へ電極を移動しても、電圧を検出できない。
【００２０】
また、請求項５の発明では、検電電極の移動手段が蓄力されたバネのため、構成が極めて簡単で、容易に製造することが出来る。
【００２１】
また、請求項６の発明では、電磁ソレノイドを用いるため、検電電極の移動が、極めて迅速かつ確実である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法に使用する検電器の検出回路を示す概略構成図である。
【図３】この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法の原理を示す説明図であり、（ａ）図は円柱導体Ａの電気量及びその中心軸からの距離における電位の関係を示す図、（ｂ）図は縦軸を電界Ｅ、横軸を円柱導体Ａの中心軸からの距離ｒとした場合の電位の変化を示すグラフ図である。
【図４】この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法に使用する検電器の他の検出回路を示す概略構成図である。
【図５】この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法に使用する検電器の移動手段を蓄力バネとした場合の検電器の使用前の状態を示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法に使用する検電器の移動手段を蓄力バネとした場合の検電器の使用後の状態を示す側面図である。
【図７】この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法に使用する検電器の移動手段を蓄力バネとした場合の検電器の使用前の状態を示す要部断面図である。
【図８】この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法に使用する検電器の移動手段を蓄力バネとした場合の検電器の使用後の状態を示す要部断面図である。
【図９】この発明の実施の形態例２の非接触で直流電圧を検出する方法に使用する検電器の移動手段を電磁ソレノイドとした場合の検出回路を含む概略構成図である。
【図１０】図９において、電磁ソレノイドを複数回作動させる場合の検出回路を含む概略構成図である。
【図１１】従来の直流電圧の検電器の使用状態を示す概略構成図である。
【図１２】従来の交流電圧の検電器の使用状態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施の形態例１）
まず、この発明の実施の形態例１の非接触で直流電圧を検出する方法の概略を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２４】
まず、図３の（ａ）図に示すように、単位長あたり、ｑ（ｃ／ｍ）クーロンの電気量が体積分布した円柱導体Ａがある。当該円柱導体Ａの中心軸からの距離ｒにおける電界Ｅは，Ｅ＝ｑ／２πＥ０ｒ（ｒ≧ａ、ａは円柱導体Ａの半径）である。
【００２５】
交流の場合、検電器の電極が固定されていても、対象胴体に印加される電圧が変化するため、対象導体と電極間の静電容量をＣ０とすると、
ｉ（ｔ）＝Ｃ０×ｄＶ（ｔ）／ｄｔ  となる電流が得られ、電圧の有無を検出できる。
【００２６】
しかし、直流の場合、電圧Ｖ（ｔ）が一定のため、ｄＶ（ｔ）／ｄｔ＝０となり、検電器が機能しない。そこで、電極を図３の（ｂ）図のグラフの様にｒ１とｒ２の間で移動させ、かつ、移動時間をΔｔとすれば、円柱導体Ａと電極との間の電圧が時間Δｔの間にΔＶ変化することになり、ｉ＝Ｃ×ΔＶ／Δｔ  （但し、ｒの変化とともにＣも変化するがここでは無視する）となる電流を得ることが出来、これにより電流の有無を検出できることとなる。
【００２７】
図１はこの原理に基づいたこの発明の検電方法及び検電器の概略構成図であり、検電器本体１の先端に、検電電極２が設けられ、また、当該検電電極２と接続された検出回路３が設けられている。そして直流電圧がかかった被覆充電部４に、前記検電器本体１の検電電極２を近づけ、検電器本体１の電源スイッチ（図示省略）をオンにし、瞬時に被覆充電部４の被覆に検電電極２を図１の点線で示すように、当接又は近接させると、検電器本体１内に電流が流れて、図２の検出回路３でこれを検出し、音声発生回路５及び点灯表示回路６が作動し、音と光で電圧表示する。
【００２８】
電圧を検出するために、上記検電電極２は、被覆充電部４に対して、垂直方向に動かすことが理想であるが、検電電極２を斜め方向から被覆充電部４に近接させるように動かした場合も、電圧を検出することはできる。なお、その場合は、実際には、静電容量のうち、垂直方向の成分のみを検出していることとなる。また、上記検電電極２の移動は、瞬時の移動が望ましいが、検出する電圧の値によって、要求される移動速度は異なる。本実施の形態例１では、例えば、測定対象電圧が５００Ｖの場合にバネによって検電電極２を５（ｃｍ）移動させた場合、移動速度は、５〜１０（ｍｍ／ｍｓｅｃ）で、各充電部から、約２Ｖの電圧が検出された。
また、前記検電電極２の移動は、一定距離の移動であるが、この一定距離とは、短くても移動があれば電圧の検出は可能である。しかしながら、現実的には検電器の精度、大きさ等を考慮して５ｍｍ〜３０ｃｍぐらいとなる。
【００２９】
前記被覆充電部４に電圧がかかっていない場合は、検電器本体１に電流が流れず、電圧表示はなされない。
【００３０】
前記検出回路３は、図２に示すように、検電電極２からの電流信号を増幅する増幅回路７、基準電流発生回路８が夫々設けられ、前記増幅回路７の出力信号と基準電流発生回路８の出力信号とを比較する比較回路９により、信号が出力された場合にのみ前記音声発生回路５及び点灯表示回路６が作動する。また、当該検出回路３には電源１０を備えており、当該電源１０のスイッチ（図示省略）をオンすることにより各回路に電源が供給される。
【００３１】
また、前記検出回路３は、図４に示す検出回路３´とすることもできる。この検出回路３´では、検電電極２の移動を電極移動センサ１１が捉えて信号を出力し、かつ、検電電極２からの電流信号があり、前記比較回路９の出力があった場合にＡＮＤゲート回路１２が出力し、その場合にのみ前記音声発生回路５及び点灯表示回路６が作動する。この様に電極移動があった場合にのみ音声発生回路５及び点灯表示回路６が作動するため、ノイズによる誤発信を防ぐことができる。
【００３２】
次にこの検電器本体１の検電電極２の移動手段について説明する。この考案の実施の形態例１に於いては、蓄力バネを用いた。
【００３３】
図５は蓄力バネ１３を蓄力している検電器の状態を示す。前記検電器本体１は管状体１４内に収納され、この管状体１４は筒状支持枠体１５及び当該筒状支持枠体１５の一端に接続された係止枠体１６に支持されている。具体的には、筒状支持枠体１５及び係止枠体１６を貫通する貫通孔１７内に管状体１４が摺動自在に収納されている。
【００３４】
前記管状体１４は一端から中央部方向にやや入った箇所に、中央部側の一端に段部を有する外周湾曲凹部１４ａが設けられている。また、管状体１４の、外周湾曲凹部１４ａを有する側の一端に前記検電電極２を固定している。また、前記係止枠体１６の、貫通孔１７の開口部を有する外側面から、断面半環状のガイド枠体１８が突設され、前記検電電極２の下端部が伸びて、当該ガイド枠体１８内に支持されて摺動する構成となっている。
【００３５】
また、前記蓄力バネ１３はその一端を検電電極２の内側面、他端を前記係止枠体１６の貫通孔１７の開口部周縁の外側面に固定されて前記管状体１４の外周に巻き付けられている。そして、当該蓄力バネ１３の力によって、管状体１４の先端の検電電極２がガイド枠体１８の先端部方向に付勢されている。
【００３６】
前記係止枠体１６の前記貫通孔１７を横切って、上端に開口部を有する係止空間１９が設けられ、当該係止空間１９内に、上端にボタン２０を有する移動駒２１が上下方向に摺動自在に収納されており、当該移動駒２１の中央係止孔２２内に前記管状体１４が貫通している。また、前記中央係止孔２２は孔の下端が湾曲縁２２ａとなっている。また、当該移動駒２１の下端面と係止空間１９の底板との間には、常時移動駒２１を上方に押し上げるバネ２３が設けられている。また、前記ボタン２０は係止空間１９の開口部から一部が係止枠体１６の上方に突出している。
【００３７】
また、前記移動駒２１の左右両側には図７及び図８に示すようにガイド突片２４が設けられ、当該各ガイド突片２４は前記係止空間１９の左右のガイド溝２５に夫々挿入され、これにより移動駒２１が上下方向にのみ移動するように規制されている。
【００３８】
図５の状態においては、管状体１４が図５の右方に押しやられて管状体１４の外周湾曲凹部１４ａの下部に、係止空間１９内の移動駒２１がバネ２３の力により押し上げられた移動駒２１の中央係止孔２２の湾曲縁２２ａが嵌入している。この状態において、管状体１４は係止されており、また、蓄力バネ１３が蓄力されている。
【００３９】
そして、前記ボタン２０を押すと、バネ２３の力に抗して移動駒２１が下方に動き、これにより移動駒２１の中央係止孔２２の湾曲縁２２ａが管状体１４の係湾曲凹部１４ａから外れる。そこで、管状体１４の係止が解けて蓄力バネ１３の力で管状体１４が図６の状態に移動し、これに伴って検電電極２が一定距離移動する。
【００４０】
この状態においては図８に示すように、係止枠体１６内の移動駒２１の中央係止孔２２内には管状体１４の大径の本体が入り、当該管状体１４は貫通孔１７内に支持されているので、バネ２３の力に抗して移動駒２１はその状態を維持する。
【００４１】
この様に、検電電極２の移動手段を蓄力バネ１３としたものは、ボタン２０を押すと、蓄力バネ１３の係止が解けて瞬時に検電電極２が移動する。また、当該蓄力バネ１３を蓄力状態に戻すには、管状体１４を、蓄力バネ１３の力に抗して、図５の状態に移動させると、管状体１４の外周湾曲凹部１４ａが、移動駒２１の中央係止孔２２に入り、そこで移動駒２１はバネ２３の力で上方に上がり、外周湾曲凹部１４ａの下部が中央係止孔２２の下端の湾曲縁２２ａに係止され、管状体１４はその状態で係止される。
【００４２】
（実施の形態例２）
また、検電電極２の移動手段をバネ以外のものを適用した例として、実施の形態例２を示す。
【００４３】
この実施の形態例２の検電器は図９に示すように、移動手段として電磁ソレノイドを使用した。この場合、電磁ソレノイド２６の可動鉄心２７の一端に検電電極２を設けたものである。また、この場合の検出回路２８の構成は前記検出回路３及び３´とほぼ同じである。
【００４４】
電磁ソレノイド２６のスイッチ２９をオンにすると、電磁ソレノイド２６が作動し、可動鉄心２７が移動して検電電極２が測定対象電線である直流の被覆充電部４に近づく。これにより検電電極２から増幅回路７に電流信号が出力し、前記比較回路９の出力があった場合に、前記スイッチ２９の出力信号により前記ＡＮＤゲート回路１２が出力し、音声発生回路５により音声が鳴り、また、点灯表示回路６により点灯表示され、前記被覆充電部４に電圧がかかっていることが分かる。また、前記被覆充電部４に電圧がかかっていない場合は、音声発生回路５や点灯表示回路６は作動しない。
【００４５】
また、図１０の検出回路３０は、図９の検出回路２８の応用例を示すもので、電磁ソレノイド２６により、検電電極２を複数回移動させるものである。この検出回路３０の構成は、図９の検出回路２８とほぼ同じであるが、電磁ソレノイド２６とＡＮＤゲート１２を接続する電路間に、直列にダイオード３１、並列にコンデンサ３２及び抵抗３３が設けられている。また、コンデンサ３２及び抵抗３３の一端は、接地されている。電磁ソレノイド２６が繰り返し駆動された際の交流の入力波形は、これらダイオード３１、コンデンサ３２及び抵抗３３によって、整流され、直流成分のゲート信号として、ＡＮＤゲート１２に判断される。
【００４６】
このように、図１０の検出回路３０は、電磁ソレノイド２６により、検電電極２を複数回移動させるものであるため、複数回の直流電圧成分（＝直流成分信号）を検出することができるため、検出精度や安定性を改善することができる。この時、電磁ソレノイド２６の駆動周期を、商用電源周波数成分（≒５０あるいは６０（Ｈｚ））を消去できるような高い周期、例えば、１００（Ｈｚ）等にすれば、商用電源周波数等の他の周波数によるノイズを消去することができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態例１、２では、直流によって充電される充電部の検出対象物として被覆充電部について説明したが、この発明は被覆されていない充電部に対しても使用可能である。また、前記検電電極２の移動手段は、上記実施の形態例１、２に限定されるものではなく、瞬時に検電電極が移動できるものであれば、他の移動手段を適用することが出来る。また、検出回路も検出回路３、３´、２８及び３０に限定されるものではない。
【００４８】
さらに、上記実施の形態例１、２では直流電圧が検出された充電状態では音声及び光の点灯の双方で表示する構成であるが、音声又は光の点灯のどちらかの表示、その他振動による表示等、適宜の表示手段を適用することが出来る。
【符号の説明】
【００４９】
１      検電器本体              ２      検電電極
３      検出回路                ３´    検出回路
４      被覆充電部              ５      音声発生回路
６      点灯表示回路            ７      増幅回路
８      基準電流発生回路        ９      比較回路
１０    電源                    １１    電極移動センサ
１２    ＡＮＤゲート回路        １３    蓄力バネ
１４    管状体                  １４ａ  外周湾曲凹部
１５    筒状支持枠体            １６    係止枠体  
１７    貫通孔                  １８    ガイド枠体  
１９    係止空間                ２０    ボタン    
２１    移動駒                  ２２    中央係止孔  
２２ａ  湾曲縁                  ２３    バネ
２４    ガイド突片              ２５    ガイド溝
２６    電磁ソレノイド          ２７    可動鉄心
２８    検出回路                ２９    スイッチ
３０    検出回路                ３１    ダイオード
３２    コンデンサ              ３３    抵抗
【図１】
2020144020.tif 000003
【図２】
2020144020.tif 000004
【図３】
2020144020.tif 000005
【図４】
2020144020.tif 000006
【図５】
2020144020.tif 000007
【図６】
2020144020.tif 000008
【図７】
2020144020.tif 000009
【図８】
2020144020.tif 000010
【図９】
2020144020.tif 000011
【図１０】
2020144020.tif 000012
【図１１】
2020144020.tif 000013
【図１２】
2020144020.tif 000014