(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の動作時に発生する衝撃を検出する衝撃検出装置であって、
前記機器の表面に着脱自在に装着可能な装着機構を備えた筐体と、
前記筐体の内部空間に配備され、前記装着機構を介して伝搬された衝撃を電気信号に変換して出力する圧電振動板と、
前記筐体の内部空間に配備され、前記出力された電気信号に基づいて衝撃発生の有無を判別すると共にこの判別結果を出力する処理回路と、を有しており、
前記装着機構は、その外底面の中央部付近に突起部が形成された有底筒状体と、当該有底筒状体の内部空間に配備された吸着体とを含み、当該有底筒状体の外底面とこれに対向する前記筐体の外面との間に所定の距離の隙間が形成されるように配備されるとともに前記突起部の一部が前記筐体の内部空間に突出するように当該筐体に貫入され、且つ、当該突起部の突端が前記圧電振動板の周縁部位の一部と接合されこれにより前記衝撃が伝搬するように構成される、
衝撃検出装置。
【請求項２】
前記圧電振動板は、前記突起部の突端と接合した状態において前記筐体の内面と非接触状態となるように当該筐体の内部空間に配備されていることを特徴とする、
請求項１に記載の衝撃検出装置。
【請求項３】
前記処理回路は、スイッチ素子の開閉により前記判別結果の出力が制御されるように構成されており、当該スイッチ素子がｎＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の衝撃検出装置。
【請求項４】
前記吸着体は磁石であり、
前記磁石は、前記装着機構を前記機器の表面に装着した際の当該機器の装着面とこれに対向する当該磁石の面とが離間した状態になるサイズで形成されていることを特徴とする、
請求項１乃至３いずれか一項に記載の衝撃検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断器の動作時に発生する衝撃を高い精度で検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の受変電設備は技術進歩とともに多種多様な設備となり、保安業務を遂行するにあっては、点検手法（試験手法）等について事前に十分な検討を行うことが必要となっている。
例えば、高圧電気設備の点検試験における保護継電器と遮断器との連動試験（遮断器連動試験）では、高圧回路、制御回路への試験配線の取付け及びその後の試験配線の取外しなど安全性を確保しながら煩雑な作業を行う必要がある。また、保安業務であることから、試験・点検に費やすことのできる時間に制約がある中で、これらの試験・点検においては高い測定精度（検出精度）が要求されている。
【０００３】
このような連動試験における作業の手間及び時間を軽減する観点では、特許文献１に開示された遮断器の動作時間測定装置がある。この遮断器の動作時間測定装置では、遮断器を収納した配電盤の外表面に着脱可能に振動センサを取り付け、保護継電器を動作させて遮断器の動作時に発生する振動を振動センサで検出して遮断器の動作する時間を測定する。そのため、高圧回路への試験配線が不要となり、危険を伴う受変電設備の配電盤の裏面での作業がなくなり安全性が確保され、試験作業も簡素化できる、というものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示された保護継電器・遮断器動作検出装置は、保護継電器や遮断器がカバーで覆われていても、遮断器との電気的な接続なしに、保護継電器・遮断器の動作振動を検知して保護継電器・遮断器の動作試験とその動作時間を遮断動作振動によって計測できる、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４８１１７号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１４６１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に開示されている振動センサと称する検出器は、本来機器に固定して使う目的の製品で広く一般に流通されている汎用の振動センサである。このような固定用振動センサを繰り返し着脱できるように本体に改造を加えると、特性の変化が生じてしまうばかりか、センサで生じる時間誤差や検出の安定性が維持できない。つまり、遮断器動作の検出に適した構成にはなっていない。
遮断器連動試験では、十回以上連続して遮断器を遮断動作させることから、遮断動作後には即時投入動作するようにして試験が行われる。そのため、試験においては倍の振動が発生することになる。例えば、振動センサが大きな振動（あるいは衝撃）を受けて自己飽和してしまい、復帰するまでに時間がかかってしまうことがある。その結果、連続した遮断器連動試験ができないという問題がある。また、大きな振動を受けることにより振動センサが劣化故障してしまうこともある。さらに、特許文献１、特許文献２に開示されている振動センサと称する検出器は、振動の検出に高増幅回路を用いるために不必要な微振動の影響を受けやすい。また、センサと増幅回路および出力回路での遅れ時間誤差が不明であるため、遮断器の動作に伴い発生する衝撃を高い精度で検出することができない、という課題が残る。
【０００７】
遮断器の動作に伴い発生した衝撃は、その立ち上がり速度が速く、また、すぐに減衰するという特性を有する。保護継電器の仕様には、５０［ｍｓ］以下の動作時間であることが要求される項目（例えば、ＪＩＳＣ４６０２、動作時間特性試験）がある。また、遮断器連動試験において一般的に使用される試験器の時間計の最小分解能は１［ｍｓ］である。そのため、高い測定精度が要求される試験項目においては、遮断器の動作に伴い発生した初期の衝撃（初期衝撃あるいは初期衝撃波。以下、単に衝撃と称す場合もある）の検出からＭａｋｅ（ＯＮ）、つまり試験器に検出結果を出力するまでにかかる時間（遅れ時間）が例えば１［ｍｓ］未満である高速高感度の検出装置が求められる。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解消し、遮断器の動作時に発生する衝撃を高い精度で検出することができる衝撃検出装置を提供することを、主たる目的とする。また、初期衝撃の検出から検出結果の出力までの遅れ時間を最小化し、且つ、電源を必要としない衝撃検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の衝撃検出装置は、機器の動作時に発生する衝撃を検出する衝撃検出装置であって、前記機器の表面に着脱自在に装着可能な装着機構を備えた筐体と、前記筐体の内部空間に配備され、前記装着機構を介して伝搬された衝撃を電気信号に変換して出力する圧電振動板と、前記筐体の内部空間に配備され、前記出力された電気信号に基づいて衝撃発生の有無を判別すると共にこの判別結果を出力する処理回路と、を有しており、前記装着機構は、その外底面の中央部付近に突起部が形成された有底筒状体と、当該有底筒状体の内部空間に配備された吸着体とを含み、当該有底筒状体の外底面とこれに対向する前記筐体の外面との間に所定の距離の隙間が形成されるように配備されるとともに前記突起部の一部が前記筐体の内部空間に突出するように当該筐体に貫入され、且つ、当該突起部の突端が前記圧電振動板の周縁部位の一部と接合されこれにより前記衝撃が伝搬するように構成される。
これにより、圧電振動板の周縁部位の一点に一方向から衝撃が加わることになり、その結果、高い精度で衝撃を検知することが可能になる。また、圧電振動板及び処理回路を含んだセンサ一体型の衝撃検出装置として構成することができるため、小型化・軽量化を実現することができる。
【００１０】
ある実施の態様では、前記圧電振動板は、前記突起部の突端と接合した状態において前記筐体の内面と非接触状態となるように当該筐体の内部空間に配備されていることを特徴とする。これにより、例えば商用電源における５０、６０［Ｈｚ］に関連した低周波（あるいは超低周波）や微振動（微細な振動）などの不要な振動の影響を圧電振動板が受けにくくすることができる。そのため、衝撃を高い精度で検出することができる。
【００１１】
ある実施の態様では、前記装着機構は、前記有底筒状体の外底面とこれに対向する前記筐体の外面とが離間した状態で当該筐体に備えられていることを特徴とする。これにより、例えば商用電源における５０、６０［Ｈｚ］に関連した低周波（あるいは超低周波）や微振動などの不要な振動の影響を圧電振動板が受けにくくすることができる。そのため、衝撃を高い精度で検出することができる。
【００１２】
ある実施の態様では、前記処理回路は、スイッチ素子の開閉により前記判別結果の出力が制御されるように構成されており、当該スイッチ素子がｎＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする。これにより、処理回路を電源を必要としない回路に構成にすることができる。また、電源消耗による動作遅れの増加、電源切れによる機能喪失などの発生を抑止することができるため、衝撃を高い精度で検出することができる。
【００１３】
ある実施の態様では、前記吸着体は磁石であり、前記磁石は、前記装着機構を前記機器の表面に装着した際の当該機器の装着面とこれに対向する当該磁石の面とが離間した状態になるサイズで形成されていることを特徴とする。これにより、装着機構と機器とが接触する面積を小さくすることができる。そのため、機器の動作に伴い発する衝撃を効率良く圧電振動板に向けて伝搬させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、遮断器の動作時に発生する衝撃を高い精度で検出することができる。また、検出結果を出力するまでの遅れ時間が最小化され、且つ、電源を必要としない衝撃検出のための処理回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】保護継電器動作試験における遮断器連動試験に本実施形態に係る衝撃検出装置を使用した場合の構成例を示す図。
【図２】衝撃検出装置が有する装着機構の構成の一例を説明するための概略縦断面図。
【図３】図２とは異なる装着機構の構成例について説明するための概略縦断面図。
【図４】衝撃検出装置の処理回路の構成の一例を示すブロック図。
【図５】衝撃検出装置の実動作特性を解析した結果を示す図。
【図６】図４とは異なる処理回路の構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。なお、本実施形態の衝撃検出装置においては、遮断器の動作時（遮断動作時）に発生する衝撃を、圧電素子を用いた圧電振動板（ピエゾ素子あるいは圧電センサとも呼ばれる）により検出する場合を例に挙げて説明する。
圧電振動板は、例えば矩形あるいは円形形状に加工された薄板状のセンサであり、当該圧電振動板の表面（衝撃検出面）に加えられた外力を電圧に変換したり、あるいは、印加された電圧を力に変換したりする機能を有する。このような圧電振動板は、例えば電子ブザーの発音部品、アクチュエータなどに広く用いられている。
また、圧電振動板の共振周波数（共振点）は、一般的に使用されているものでは１［ｋＨｚ］から３［ｋＨｚ］程度である。種々の圧電振動板の中から、例えば単体共振周波数が６［ｋＨｚ］以上のものでは、その共振速度は１６７［μｓ］以上になる。このような圧電振動板を用いれば、高い精度で衝撃（初期衝撃）の検出を行うことが可能になる。
【００１７】
しかし、本発明者が種々検討を重ねた結果、このような圧電振動板を用いた場合であっても、例えば圧電振動板の表面をそのまま検出装置の内面に当接させて取り付けたり、当該表面を２点以上で支持して取り付けたりした場合、検出速度の遅れ及び検出感度の大幅な低下が発生する、ということがわかった。また、取り付けにおいて圧電振動板と検出装置の内面との間に異なる材質（例えば、プラスチック等）の部材を介在させた場合、共振周波数が低下してしまう、ということがわかった。このようにして圧電振動板を取り付けた検出装置では、初期衝撃の検出からＭａｋｅ（ＯＮ）、つまり試験器に検出結果を出力するまでにかかる時間（遅れ時間）を１［ｍｓ］未満とすること、及び、試験項目の要求を満たす測定精度で衝撃を検出することが困難になる。以下、これらの問題を解消し、遮断器の動作に伴い発生する衝撃を高速高感度に検出することができる衝撃検出装置について説明する。
【００１８】
図１は、保護継電器動作試験における遮断器連動試験（以下、単に試験と称する場合もある）に本実施形態に係る衝撃検出装置を使用した場合の構成例を示す図である。
図１に示す衝撃検出装置１０は、後述詳細に説明する装着機構（図１に示すＡ）を介して遮断器３０の外面（装着面）に着脱自在に装着可能に構成される。また、衝撃検出装置１０の筐体（後述する筐体１０３）の内部空間には、後述する圧電振動板Ｐを含む衝撃検出のための処理回路が構成されており、衝撃は装着機構を介して圧電振動板Ｐに伝搬される。なお、本実施形態においては、厚みが薄いコイン形状に形成された圧電振動板を用いる場合を例に挙げて説明を進める。
【００１９】
保護継電器２０は、電力系統を構成する発電所や変電所、送・配電線路、および負荷設備に発生した短絡故障、地絡故障などを検知し、電力系から故障区間を速やかに切り離すための制御信号（トリップ信号）を遮断器３０へ出力する。
遮断器３０は、電力回路・電力機器の正常時の負荷電流等を開閉するとともに、保護継電器２０と連携して事故電流（例えば、短絡事故電流）などを遮断するための開閉器である。遮断器３０が事故電流を遮断することにより、負荷側の設備を保護し、上流側への事故波及が防止される。
【００２０】
試験器４０は、保護継電器２０に試験電流や電圧等を与えて動作させると共に、衝撃検出装置１０が出力する検出結果を受け付ける。具体的には、保護継電器２０は、試験器４０からの試験電流や電圧等の受け付けを契機に、遮断器３０に対してトリップ信号を出力する。遮断器３０は、トリップ信号の受け付けを契機に開路動作を開始する。遮断器３０の動作（遮断動作）に伴い発生する衝撃は、装着機構を介して衝撃検出装置１０に伝搬され、その後、衝撃検出装置１０の検出結果が試験器４０に出力される。
【００２１】
試験器４０は、また、保護継電器２０に試験電流や電圧等を与えてから遮断器３０が動作するまでにかかる時間（動作時間）などを測定する。このようにして、保護継電器動作試験における遮断器連動試験が行われる。
なお、遮断器３０の外表面は、磁石により吸着可能な素材（例えば鉄）により形成されているものとして説明を進める。
【００２２】
図２は、衝撃検出装置１０が有する装着機構（図１に示すＡ）の構成の一例を説明するための概略縦断面図である。
衝撃検出装置１０が有する装着機構は、図２に示すように、鍋型形状に形成された有底筒状体のカバーキャップ１０１、このカバーキャップ１０１の外底面の中央部付近において形成された突起部１０２、カバーキャップ１０１の内部空間に配備される、吸着体の一例である磁石Ｍを含んで構成される。
カバーキャップ１０１は、磁石Ｍのカバーキャップであり、例えば素材に鉄を用いて形成される。磁石Ｍは、カバーキャップ１０１の内側（内部空間）に配備できるサイズ・形状に形成される。また、磁石Ｍは、遮断器３０の外表面に対向する側の磁石Ｍの面（以下、この面を磁石Ｍの上面と称す。）が当該外表面から距離Ｌ（例えば０．５［ｍｍ］）の隙間ができるようなサイズである。このように形成されたカバーキャップ１０１と磁石Ｍとを組み合わせることにより、カバーキャップ１０１に磁力を集中させ、
磁石Ｍ単体の場合よりも強力な磁気エネルギーを発生させることができる。つまり、カバーキャップ１０１は、いわゆるキャップ磁石におけるヨーク部として機能する。また、衝撃検出装置１０を遮断器３０に装着した際の当該装着機構と遮断器３０との接触面積が小さくなる。そのため、遮断器３０の動作に伴い発する衝撃を効率良く圧電振動板Ｐに向けて伝搬させることが可能になる。例えば、発生した衝撃が小さなものであったとしても、その減衰を最小限におさえながら圧電振動板Ｐに向けて伝搬させることが可能になる。
【００２３】
突起部１０２は、所定の高さ（例えば５［ｍｍ］）を有する突起であり、その一部が衝撃検出装置１０の筐体１０３の内部空間に突出するように当該筐体１０３に貫入される。突起部１０２の突端は、筐体１０３の内部空間に配備された圧電振動板Ｐの周縁部位の一部と接合される。具体的には、突起部１０２の外周上の一点と、突端と接する圧電振動板Ｐの面（以下、この面を圧電センサの底面と称す）の外周上の一点とが重なる位置で接合される。なお、図２に示すように、圧電振動板Ｐの底面と比べて、これに接する突起部１０２の突面は十分に小さい面積である。
【００２４】
このように、突起部１０２は、衝撃検出装置１０を遮断器３０に装着した状態において当該衝撃検出装置１０を支持するための支持部材として機能すると共に、筐体１０３の内部空間に配備された圧電振動板Ｐを、当該筐体１０３の内面と非接触状態に支持するための支持部材としても機能する。
なお、突起部１０２は、図２に示すように、カバーキャップ１０１の外底面とこれに対向する筐体１０３の外面（装着面）との間には、距離Ｈ［ｍｍ］（例えば、０．５［ｍｍ］）の隙間が形成されるように配備される。つまり、カバーキャップ１０１の外底面とこれに対向する筐体１０３の表面とは離間した状態になる。
また、突起部１０２は、図２に示すように、圧電振動板Ｐの底面とこれに対向する筐体１０３の内面との間に所定の距離の隙間が形成されるように当該圧電振動板Ｐを支持する。この所定の距離は、伝搬された衝撃で圧電振動板Ｐが筐体１０３の内面に接触しない程度の距離（例えば、２［ｍｍ］）である。つまり、圧電振動板Ｐは、筐体１０３の内面とは非接触の状態で配備される。このようにカバーキャップ１０１の外底面とこれに対向する筐体１０３の表面との間、及び、圧電振動板Ｐの底面とこれに対向する筐体１０３の内面との間それぞれに隙間が形成され、且つ、突起部１０２により支持される圧電振動板Ｐでは、商用電源における５０、６０［Ｈｚ］に関連した低周波（あるいは超低周波）や微振動などの不要な振動の影響を受けにくくすることができる。
【００２５】
このように構成された装着機構では、遮断器３０で発生した衝撃Ｆは、カバーキャップ１０１、突起部１０２を介して圧電振動板Ｐに伝搬される。つまり、衝撃Ｆは、圧電振動板Ｐの周縁部位の一点に一方向から加わることになり、その結果、高い精度で衝撃を検知することが可能になる。また、試験において実用的な感度となる安定した十分に高い電圧（＋（プラス）電圧）の電気信号を出力することができる。
なお、突起部１０２の突端と圧電振動板Ｐの底面との接合は上記した形態に限らず、例えば突起部１０２の突面のサイズ、当該突起部１０２の材質及び形状、圧電振動板Ｐの底面のサイズ、当該圧電振動板Ｐの検出特性などに応じて、衝撃検出に適した接合位置となるように適宜調整することができる。
【００２６】
図３は、装着機構の他の構成例について説明するための概略縦断面図である。図３に示す装着機構では、図２に示す装着機構の構成（カバーキャップ１０１、磁石Ｍ、突起部１０２）に換えて、広く一般に流通しているキャップ磁石、ネジ（皿ネジ）を用いている。
キャップ磁石は、図３に示すように、リング形状に形成された磁石と、鉄製キャップ（ヨーク）とから構成され、この鉄製キャップのくぼみ内に磁石が配備される。
皿ネジは、図３に示すように、その皿部（ネジ頭）が筐体１０３の内部空間に配置された状態で当該筐体１０３の壁面を貫通している。この皿部の上面には、図３に示すように、圧電振動板Ｐの周縁部位の一部と接合される。具体的には、皿部上面の外周の一点と、圧電振動板Ｐの外周の一点とが重なる位置で接合される。なお、図３に示すように、圧電振動板Ｐの底面と比べて、皿部上面は十分に小さい面積である。また、図２の装着機構と同様に、遮断器３０とマグネットとの間、キャップ磁石と筐体１０３との間、筐体１０３と圧電振動板Ｐとの間それぞれには、所定の隙間が形成されている。
【００２７】
このように構成された装着機構では、遮断器３０で発生した衝撃Ｆは、キャップ磁石のヨーク部からネジへと伝搬され圧電振動板Ｐに伝わることになる。つまり、衝撃Ｆは、圧電振動板Ｐの周縁部位の一点に一方向から加わることになり、その結果、高い精度で衝撃を検知することが可能になる。また、試験において実用的な感度となる安定した十分に高い電圧（＋（プラス）電圧）の電気信号を出力することができる。
なお、皿部上面と圧電振動板Ｐの底面との接合は、衝撃検出に適した接合位置となるように適宜調整することができる。
【００２８】
図４は、衝撃検出装置１０の処理回路の構成の一例を示すブロック図である。
図４に示す衝撃検出装置１０の筐体１０３の内部空間には、圧電振動板Ｐ、ツェナーダイオードＺＤ、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）、出力端子１０４を含み構成された処理回路が配備される。なお、出力端子１０４には、試験器４０の動作検知用コードが接続される。
圧電振動板Ｐは、遮断器３０の衝撃の発生を検知する。ツェナーダイオードＺＤは、定電圧ダイオードとも呼ばれるものであり、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）を過電圧から保護する。ダイオードＤ１は、例えば電流などの電気信号を一方向に整流し、逆流の発生を防止する。コンデンサＣ１は、いわゆる受動素子であり電気信号の波形を整形する。なお、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１の種別により処理回路における減衰時定数が決定される。
【００２９】
図４に示すｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）は、ｎ型モス・エフイーティー（n・metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）とも呼ばれるスイッチ素子（半導体スイッチ素子）の一種である。ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）は、ゲートＧに電圧をかけないと、ｎ型半導体からなるドレインＤとソースＳの間に性質の異なるｐ型半導体が挟まれるため電気的に絶縁される。これにより、ドレインＤとソースＳの間には電流が流れず、スイッチ「ＯＦＦ（オフ）」の状態になる。また、ゲートＧに電圧をかけると、ゲートの真下にあるチャネル領域に自由電子が引き寄せられる。これにより、電流が流れやすくなり、スイッチ「ＯＮ（オン）」の状態になる。このように、圧電振動板Ｐから出力された電気信号に基づいてｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）が衝撃発生の有無（ＯＮ又はＯＦＦ）を判別し、判別結果を衝撃の検出結果として出力端子１０４を介して試験器４０に出力される。
【００３０】
また、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）は、入力電圧による電界で制御を行うため、例えばバイポーラ・トランジスタのようにバイアス電流を必要としない。そのため、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）を採用することにより、図４に示すように、衝撃検出装置１０の処理回路を電源依存のない回路として構成することができる。また、電源を必要としない処理回路であることから、電源消耗による動作遅れの増加、電源切れによる機能喪失などの発生が抑止される。
【００３１】
また、上記したように構成された衝撃検出装置１０では、圧電振動板Ｐが出力した十分に高い電圧がｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）のゲートＧにかかることになる。そのため、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）の動作時間及び他の素子の動作時間の遅れを含めても、圧電振動板Ｐの共振速度である１６７［μｓ］以上の速度でＭａｋｅ（ＯＮ）することができる。以下、これらの点について検証した検証結果について詳細に説明する。
【００３２】
図５は、衝撃検出装置１０の実動作特性を解析した結果を示す図である。なお、この実動作特性の解析は、図３で説明した構成の衝撃検出装置１０を用いて検証を行った。なお、この検証は、ＤＳＯ（デジタルストレージオシロスコープ：テクトロニクス社製）を使用している。
図５（ａ）は、キャップ磁石のヨークに直接衝撃を加えて実動作特性を検証した際の解析結果であり、図正面から見て垂直軸が電圧（検出点レベル：４．００［Ｖ］）を示し、水平軸が時間（２５［μｓ／ＤＩＶ］）を示している。図５（ａ）正面から見て上側がＭａｋｅ（ＯＮ）までの遅れ時間を示す波形であり、下側が衝撃波検出時間を示す波形である。この検証では、衝撃波検出時間は約８２［μｓ］、Ｍａｋｅ（ＯＮ）までの遅れ時間は約１５［μｓ］（立ち下がり２［μｓ］程度）との解析結果を得た。つまり、これらを合わせた遅れ時間（総合遅れ時間）は最大でも約１００［μｓ］程度であることが見て取れる。
【００３３】
図５（ｂ）は、遮断器３０内の衝撃発生点からキャップ磁石までの距離を約２０［ｃｍ］程度と仮定したときの実動作特性を検証した際の解析結果であり、図正面から見て垂直軸が電圧（検出点レベル：４．００［Ｖ］）を示し、水平軸が時間（５０［μｓ／ＤＩＶ］）を示している。具体的には、鉄製の板に衝撃検出装置１０を装着し、キャップ磁石から離隔距離約２０［ｃｍ］の位置で衝撃を加えて検証を行った。この検証では、検出遅れ時間は約２３０［μｓ］との解析結果を得た。この遅れ時間は、衝撃を加えた位置がキャップ磁石から約２０［ｃｍ］離隔しているために鉄板内の伝搬の遅れが加算されたことによる値である。なお、約２３０［μｓ］程度の動作時間の遅れであれば、試験器（試験器４０）の最小分解能である１［ｍｓ］未満の遅れ時間である。そのため、試験器自体の性能にもよるが、当該試験器の時間計が遅れ誤差分を０［ｍｓ］であると判定する確率はかなり高くなる。
【００３４】
図５（ｃ）は、処理回路の減衰時定数を１０［ｍｓ］とした場合の実動作特性を検証した結果であり、図正面から見て垂直軸が電圧（検出点レベル：４．００［Ｖ］）を示し、水平軸が時間（２５［ｍｓ／ＤＩＶ］）を示している。図５（ｃ）正面から見て上側がＭａｋｅ（ＯＮ）時間を示す波形であり、下側が検出された衝撃波の波形（衝撃波検出波形）である。
例えば、衝撃検出装置１０の検知結果の出力が瞬間的である場合、試験器４０において検知結果を受け付けたと認識できないことがある。そのため、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）のＭａｋｅ（ＯＮ）の継続時間（ＯＮ信号出力時間）は、試験器４０が確実に検知結果を受け付けたと認識することができる時間に設定する必要がある。処理回路の減衰時定数を１０［ｍｓ］とした場合、図５（ｃ）に示すように、Ｍａｋｅ（ＯＮ）の継続時間は約４０［ｍｓ］となり、約９５［ｍｓ］後には完全にＯＦＦされることが見て取れる。
【００３５】
このように、本実施形態の衝撃検出装置１０では、その筐体１０３の内部空間に配備された圧電振動板Ｐが突起部１０２の突端で支持され、且つ、カバーキャップ１０１の外底面とこれに対向する筐体１０３の表面との間、及び、圧電振動板Ｐの底面とこれに対向する筐体１０３の内面との間それぞれに隙間が形成される。
これにより、遮断器３０の動作に伴い発生する衝撃を高速高感度に検出することができる。また、遅れ時間が微少であるため試験項目の要求を満たす測定精度を担保することができる。また、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）を用いることにより電源を必要としない処理回路を構成することができる。これにより、電源消耗による動作遅れの増加、電源切れによる機能喪失などの発生を抑止することができる。
【００３６】
また、衝撃検出装置１０では、従来一般の検出機器のようにセンサ（振動センサ等）と増幅装置本体が別体であり、試験時にこれらを接続するという作業を必要としない。そのため、試験毎に接続点の接触不良の発生を懸念したり、試験作業前後の電源の入り切りの確認等をしたりすることがなくなる。これにより、作業効率の向上を図ることができる。
【００３７】
なお、筐体１０３の外表面を緩衝吸収効果の高いカバー（例えば、シリコンカバー）で覆うこともできる。これにより、衝撃検出装置１０を誤って落下させてしまった場合であっても、筐体１０３及び内部回路の損傷を最小限に抑えることができる。また、筐体１０３に伝わる不必要な振動を抑止しすることもできる。さらに、シリコンカバーは手によくなじみ、滑りにくくするため、衝撃検出装置１０を着脱する際の落下防止にも寄与する。
【００３８】
＜変形例＞
図６は、衝撃検出装置１０の回路構成の別例を示すブロック図である。図４において説明した回路との違いは、ダイオードＤ２、極性一致用ダイオードＤ３、動作確認用のＬＥＤ、抵抗Ｒ２、バッテリーＢＡＴ３Ｖ（ＣＲ２０３２）を含んで構成されている点である。また、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）のソースＳは、図６に示すように接地（ＧＮＤ）される。これらの相違点を中心に詳細に説明する。なお、既に説明した構成と同じものについては、同一の符号を付すと共に、その説明を省略する。
【００３９】
動作確認用のＬＥＤは、衝撃検出装置１０が衝撃を検出した際に点灯する。これにより、ユーザは、衝撃検出装置１０により衝撃が検出されたことを容易に確認することができる。
なお、ＬＥＤが発する光は超高輝度発光のため、屋外での試験であってもその点灯を容易に確認することができる。また、ユーザが衝撃検出装置１０を遮断器３０に装着した際に、その装着時の衝撃によりＬＥＤは一瞬点灯する。そのため、作業者であるユーザは、装着時に衝撃検出装置１０が故障していないか否かを容易に確認することができる。
極性一致用ダイオードＤ３は、ｎＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）のＭａｋｅ（ＯＮ）極性を両極性にする。これにより、ユーザは、試験器４０の動作検知用コードを出力端子１０４に接続する際に極性一致を確認する煩わしさが解消される。
【００４０】
このような回路構成の衝撃検出装置１０では、ユーザが種々の確認作業から解放され精神的負担が低減されると共に、試験によりいっそう集中することができる。そのため、ユーザにとってはより高い安全性が確保された状態で作業を進めることができる。
【００４１】
上記説明した実施形態は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲が、これらの例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１０・・・衝撃検出装置、２０・・・保護継電器、３０・・・遮断器、４０・・・試験器、１０１・・・カバーキャップ、１０２・・・突起部、１０３・・・筐体、Ｍ・・・磁石、Ｐ・・・圧電振動板。
【要約】
【課題】遮断器の動作に伴い発生する衝撃を高い精度で検出することができる衝撃検出装置を提供する。
【解決手段】衝撃検出装置（１０）は、その筐体１０３を遮断器３０の表面に着脱可能に装着可能な装着機構、この筐体１０３の内部空間に配備され、装着機構を介して伝搬された衝撃を電気信号に変換して出力する圧電振動板Ｐ、出力された電気信号に基づいて衝撃発生の有無を判別すると共にこの判別結果を出力する処理回路とを有する。装着機構は、その外底面の中央部付近に突起部１０２が形成されたカバーキャップ１０１とその内部空間に配備された磁石Ｍとを含んで構成される。また、突起部１０２は、その一部が筐体１０３の内部空間に突出するように貫入され、且つ、この突起部１０２の突端が圧電振動板Ｐの周縁部位の一部と接合されこれにより衝撃が伝搬する。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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