(57)【要約】【課題】サージ電流の発生を確実に検出し、電力消費がなく、設置スペースが小さく、安価なサージ電流検知器を提供する。【解決手段】導電体２に雷電流などのサージ電流ｉ１が流れると、導電体２の周囲に磁界Ｂが発生する。金属箔１には、誘導電流ｉ２が流れる。これにより、ローレンツ力Ｆ１、Ｆ２が発生する。ローレンツ力Ｆ２よりもローレンツ力Ｆ１の方が強く、よって金属箔１には、導電体２から離れる方向に力Ｆが生じる。その結果、導電体２にサージ電流ｉ１が流れると、金属箔１は導電体２から離れようとするので、この現象により、サージ電流を検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サージ電流が発生する導電体の設置場所に設けられた金属箔を有し、前記サージ電流によるローレンツ力で前記金属箔の少なくとも一部が移動するような配置になっていることを特徴とするサージ電流検知器。
【請求項２】
前記金属箔全体が移動可能で且つ金属箔の表面が水平となるように金属箔を収めるケースを含むことを特徴とする請求項１記載のサージ電流検知器。
【請求項３】
前記金属箔全体が移動不可能なように金属箔を収めるケースを含むことを特徴とする請求項１記載のサージ電流検知器。
【請求項４】
前記サージ電流により前記金属箔の一部が移動して金属箔が破断するように金属箔の残りの部分を支持する金属箔支持部材と、該金属箔支持部材および金属箔を収めるケースと、を有することを特徴とする請求項１記載のサージ電流検知器。
【請求項５】
前記導電体はコイル状体であり、前記金属箔は前記コイル状体に囲まれていることを特徴とする請求項１記載のサージ電流検知器。
【請求項６】
前記導電体は板状体であり、前記金属箔の表面は、前記導電体の表面の法線の方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１記載のサージ電流検知器。
【請求項７】
複数の前記金属箔を有し、当該金属箔の表面同士が平行でないことを特徴とする請求項６記載のサージ電流検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サージ電流の発生を確実に検出し、電力消費がなく、設置スペースが小さく、安価なサージ電流検知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、雷により発生する雷サージ電流・電圧などのような単発の外乱信号が通信装置や情報処理装置に侵入すると、装置の故障・誤動作が発生し、大きな社会的損失を生じることがある。このような外乱信号による装置の故障や誤動作を防止するためには、雷サージ電流の発生頻度やその大きさ、侵入経路を統計的に調査し、適切なサージ保護機器を設置するなどの対策を行うことが重要である。さらに対策後の雷サージ電流の発生頻度やその大きさを調査し、実施した対策の評価することが確実な対策を実施するうえで重要となる。しかしながら雷は自然現象であり発生頻度が非常に少ないことやさまざまな侵入経路が起こり得ることから雷サージ電流の発生頻度や大きさを測定するのは困難である。
【０００３】
このような外乱信号の大きさや経路を検出する方法として、従来、例えば、図１０に示すように信号波形記録装置として使用するオシロスコープを複数台用いて、考えうる経路に電流・電圧センサを設置し雷サージ電流、電圧の波形を同時に記録することが行われてきた（非特許文献１を参照）。この場合、複数のデータを記録するためやオシロスコープの制御のために制御／記録装置（ＰＣ等）が必要であった。さらにオシロスコープや制御／記録装置の電源としてＡＣ電源を用いる必要があり、また商用電源からの影響を避けるため、絶縁トランスを使用する必要があった。その上、停電に備えてＵＰＳ等の無停電電源装置を使用する必要があった。このように、オシロスコープを用いた測定設備は大掛かりになるため、多大な初期コストが掛るとともに、大きな設置スペースを必要とした。その他の測定方法として、雷サージ電流の大きさと発生日時のみを記録するカウンタが用いられることもある（特許文献１、非特許文献２、３を参照）。図１１に示すように、サージカウンタは設置スペースをあまり必要せずサージを測定できるメリットがあるが、装置の動作用のため電源が必要で、ＡＣ電源や大容量バッテリを設置しなければならない。また測定可能な経路が一点であるため雷サージ侵入経路を特定するためには複数のサージカウンタを設置する必要があった。サージカウンタ本体においてはＡ／Ｄ変換部やデータ記録部、発生時間記録部などの電子回路が必要であるため高価であり、複数台設置した測定には初期コストが多大になる問題があった。その他、雷サージ電流の大きさのみを計測する磁気カードが用いられることもあるが、記録された磁気を読み取る装置が必要など、その場での確認が困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２７８９５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「羽咋市における防雷システム設置前後の雷サージ電流発生頻度観測結果」、電子情報通信学会  EMCJ98-26(1998-6)
【非特許文献２】"サージカウンタ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、音羽電機工業株式会社、［平成２２年３月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.otowadenki.co.jp/product/all/0590.php＞
【非特許文献３】"サージカウンタ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、森永電子株式会社、［平成２２年３月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.alp-plp.co.jp/tairai_products.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、発生頻度の低い雷サージの計測のためには長期間の観測が必要で、オシロスコープやカウンタなどによる従来の技術においては、それらの動作に必要な電力の供給のために、ＡＣ電源の使用や大容量のバッテリを用いる必要があり、特に屋外の観測においては、電源の確保が困難なため頻繁にバッテリを交換するなど稼働がかかっていた。また、雷サージ電流の経路を特定するためには多くの観測ポイントを設ける必要があり、多数のセンサを設置しなければならず、機器の初期投資も負担になっていた。さらにオシロスコープやサージカウンタを用いた測定においては、機器の設置スペースが必要であるため、測定可能な場所が限られていた。磁気カードを用いる測定では、上記の問題点を解決できるメリットがあるが、記録された磁気を読み取る装置が別途必要であり、簡単に雷サージの発生を確認することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サージ電流の発生を確実に検出し、電力消費がなく、設置スペースが小さく、安価なサージ電流検知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るサージ電流検知器は、サージ電流が発生する導電体の設置場所に設けられた金属箔を有し、前記サージ電流によるローレンツ力で前記金属箔の少なくとも一部が移動するような配置になっていることを特徴とする。
【０００９】
例えば、サージ電流検知器は、前記金属箔全体が移動可能で且つ金属箔の表面が水平となるように金属箔を収めるケースを含む。
【００１０】
例えば、サージ電流検知器は、前記金属箔全体が移動不可能なように金属箔を収めるケースを含む。
【００１１】
例えば、前記サージ電流により前記金属箔の一部が移動して金属箔が破断するように金属箔の残りの部分を支持する金属箔支持部材と、該金属箔支持部材および金属箔を収めるケースと、を有する。
【００１２】
例えば、前記導電体はコイル状体であり、前記金属箔は前記コイル状体に囲まれている。
【００１３】
例えば、前記導電体は板状体であり、前記金属箔の表面は、前記導電体の表面の法線の方向に沿って配置されている。
【００１４】
例えば、複数の前記金属箔を有し、当該金属箔の表面同士が平行でない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サージ電流が発生する導電体の設置場所に設けられた金属箔を有し、サージ電流によるローレンツ力で金属箔の少なくとも一部が移動するような配置になっているので、金属箔の少なくとも一部が移動することでサージ電流を確認でき、よって、サージ電流の発生を確実に検出し、電力消費がなく、設置スペースが小さく、安価なサージ電流検知器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係るサージ電流検知器がサージ電流を検知する原理を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
【図４】ケース５の構造の一例を示す図である。
【図５】ケース５の構造の別な一例を示す図である。
【図６】第３の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
【図７】第４の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
【図８】第５の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
【図９】第６の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
【図１０】従来の波形記録方法を示す図である。
【図１１】従来のサージカウンタを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明において、同一または類似の機能を有するものには同一の符号を付与し、適宜説明を省略または簡略化する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係るサージ電流検知器がサージ電流を検知する原理を示す図である。
【００１９】
サージ電流検知器は、金属箔１を含み、金属箔１は、例えば、線状の金属を含むケーブルである導電体２に近接して配置される。金属箔１の表面は、理想的には、導電体２の長さ方向に平行である。金属箔１は、例えば、四角形であり、１辺を導電体２に沿わせて配置される。導電体２に雷電流などのサージ電流ｉ１が流れると、導電体２の周囲に磁界Ｂが発生する。磁界Ｂは金属箔１を貫通する。これにより、金属箔１には、磁界Ｂを打ち消す方向に誘導電流ｉ２が流れる。電流ｉ２は、金属箔１の表面に沿って、周回する。これにより、金属箔１の導電体２に近い箇所では、例えば、サージ電流ｉ１とは反対の方向に電流ｉ２が流れ、この場合、金属箔１の導電体２から遠い箇所では、サージ電流ｉ１と同じ方向に電流ｉ２が流れる。金属箔１を貫通する磁界Ｂの方向は同一なので、金属箔１の導電体２に近い箇所では、例えば、導電体２から離れる方向にローレンツ力Ｆ１が生じ、この場合、金属箔１の導電体２から遠い箇所では、導電体２へ近づく方向へローレンツ力Ｆ２が生じる。ローレンツ力Ｆ１、Ｆ２は互いに打ち消し合うが、金属箔１の導電体２に近い箇所では、磁界Ｂが強く、金属箔１の導電体２から遠い箇所では、磁界Ｂが弱いので、ローレンツ力Ｆ２よりもローレンツ力Ｆ１の方が強く、よって金属箔１には、導電体２から離れる方向に力Ｆが生じる。その結果、導電体２にサージ電流ｉ１が流れると、金属箔１は導電体２から離れようとするので、この現象により、サージ電流を検出することができる。
【００２０】
なお、サージ電流ｉ１の方向が逆であっても、金属箔１には、導電体２から離れる方向に力Ｆが生じる。よって、導電体２に逆のサージ電流ｉ１が流れても、金属箔１は導電体２から離れようとする。
【００２１】
また、金属箔１の移動距離、変形度合いによりサージ電流の大きさを推定することができる。
【００２２】
金属箔１は、ローレンツ力により移動、変形しやすいように、できるだけ軽いほうがよい。入手しやすいものとしては、金箔などがあげられる。また、金属箔１は、導電体２に沿った方向が長いほど誘導電流が大きくなり、好適である。
【００２３】
また、大きな面積ほどローレンツ力が働くため、金属箔１の面積は大きなほうがよい。しかし、設置環境と識別のしやすさを考慮すると一辺が数ｃｍのものが使用しやすい。
【００２４】
［第１の実施の形態］
図２は、第１の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
サージ電流検知器は、例えば、概ね水平方向に延びる導電体２に接続された固定部材３Ａ、３Ｂと、これら固定部材で固定されたケース４と、このケースに収められた金属箔１とを含む。
【００２５】
金属箔１の表面は概ね水平である。また、金属箔１は、概ね水平のまま導電体２から離れる方向および逆方向に移動可能となっている。よって、ケース４は、金属箔１に比べて大きめなものである。
【００２６】
金属箔１は、サージ電流発生前においては、図２（ａ）に示すように、導電体２に近い位置に配置される。導電体２にサージ電流が発生すると、図１の原理により、図２（ｂ）に示すように、金属箔１は導電体２から遠い位置に移動する。
【００２７】
よって、金属箔１を導電体２に近い位置に配置しておけば、その場所を離れても、金属箔１が導電体２から遠い位置にあることを後で確認できれば、サージ電流が発生したことになるので、すなわち、サージ電流を自動的に検出することができる。
【００２８】
また、電力やバッテリを要する装置は不要なので、電力供給やバッテリ交換も要らないので、発生頻度の低いサージ電流を長期間検知するのに好適である。
【００２９】
また、金属箔１は、１辺が数ｃｍの小さいものでよく、ケース４もそのような小さいものでよく、オシロスコープやサージ電流カウンタなどの大型の機械が不要であり、省スペースである。よって、検知の場所の制約が少ない。
【００３０】
また、磁気カードを読み取る測定で必要な磁気を読み取る装置が不要であり、そのような装置がなくても、サージ電流を比較的簡易な構成で検知することができる。
【００３１】
なお、金属箔１は、ケース４に収容せず、台のようなものの上に載せておいてもよい。      
【００３２】
［第２の実施の形態］
図３は、第２の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
【００３３】
サージ電流検知器は、例えば、導電体２に接続された固定部材３Ａ、３Ｂと、これら固定部材に接続されたケース５と、このケースに収められた金属箔１とを含む。金属箔１は、全体では、移動不可能になっている。よって、ケース５は、金属箔１と同程度の、小さめのものでよい。
【００３４】
金属箔１は、サージ電流発生前においては、図３（ａ）に示すように、概ね皺のない状態となっている。導電体２にサージ電流が発生すると、金属箔１全体が移動しようとするが、ケース５に遮られ、図３（ｂ）に示すように、金属箔１の一部のみが移動して、皺が発生する。また、金属箔１の導電体２側には空隙が生じる。
【００３５】
よって、金属箔１には皺が発生し、導電体２側に空隙が生じていることを後で確認できれば、サージ電流が発生したことになるので、すなわち、サージ電流を自動的に検出することができる。また、ケースを金属箔１と同程度の小さめのものにできる。第１の実施の形態で説明した副次的な効果も得られる。
【００３６】
［実施例］
図４は、ケース５の構造の一例を示す図である。
図４（ａ）に示すように、ケース５には、金属箔１と、２枚の板（アクリル板など）５１、５２と、これらの板の間に挟まれた金属箔支持部材５３ａ…５３ｈとが収められている。金属箔１は、これらの金属箔支持部材によって支持される。金属箔支持部材５３ａ…５３ｄは、導電体２側で金属箔１の２隅を支持し、金属箔支持部材５３ｆ…５３ｈは、反対側で金属箔１の２隅を支持する。各金属箔支持部材は、硬質ゴムやウレタンなどである。
【００３７】
金属箔１はこうして支持され、振動などがあっても、または、水平に配置しなくても、概ね皺のない状態を保てる。よって、サージ電流発生の際に限り皺を発生させることができ、振動などによる誤認を防止できる。
【００３８】
また、導電体２側の金属箔支持部材５３ａ…５３ｄにより支持される金属箔１の部分の面積を比較的小さくすることで、金属箔１の金属箔支持部材に接触しない部分（中央付近）の面積を大きくできる。よって、図４（ｂ）に示すように、サージ電流が発生すると、金属箔１は、導電体２側で、しかも容易に破断する。そして、破断により生じた大きい方の金属箔１の破片は皺になって、金属箔支持部材５３ｆ…５３ｈの方に寄る。
【００３９】
よって、実施例１では、金属箔１が破断し、大きい方の金属箔１の破片が皺になり、金属箔支持部材５３ｆ…５３ｈの方に寄ることを後で確認できれば、サージ電流が発生したことになる。
【００４０】
また、サージ電流の検出感度を高めたいときは、金属箔１の金属箔支持部材に接触しない部分の面積を大きくし、金属箔１を破断しやすくするのが好ましい。
【００４１】
なお、図５に示すように、４つの金属箔支持部材で金属箔１の両端を支持してもよい。また、図５の場合であっても、サージ電流の検出感度を高めたいときは、金属箔１の金属箔支持部材に接触しない部分の面積を大きくし、金属箔１を破断しやすくするのが好ましい。
【００４２】
［第３の実施の形態］
図６は、第３の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
図６（ａ）に示すように、導電体２はコイル状体であり、金属箔１はコイル状体に囲まれている。金属箔１は、例えば、円筒形である。導電体２（コイル）のインダクタンスは、例えば、数μＨ〜数十μＨである。導電体２にサージ電流が発生すると、図６（ｂ）に示すように、金属箔１に皺ができ、または、金属箔１が位置を変える。よって、金属箔１の状態や位置の変化により、サージ電流を検出することができる。また、導電体２をコイル状体とすることで、金属箔１に働く力を大きくでき、小さなサージ電流でも検出することができる。また、第１の実施の形態で説明した副次的な効果も得られる。
【００４３】
［第４の実施の形態］
図７は、第４の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
サージ電流検知器は、壁などの板状体である導電体２に付設されたケース６と、このケースに収められた金属箔１とを含む。金属箔１は、導電体２から離れる方向および逆方向に移動可能となっている。金属箔１の表面は、導電体２の表面の法線Ｈの方向に沿って配置される。例えば、導電体２と金属箔１とでなす角度は、好ましくは９０度である。導電体２の表面が鉛直方向と平行なら、例えば、金属箔１の表面は水平である。金属箔１の表面は鉛直方向と平行でもよい。金属箔１は、サージ電流発生前においては、導電体２に近い位置に配置される。
【００４４】
導電体２において、導電体２の表面に沿って、しかも、金属箔１の表面と平行に、サージ電流ｉ１が流れると、金属箔１は導電体２から遠い位置に移動する。一方、金属箔１の表面と垂直に、サージ電流が流れると、金属箔１は移動しない。よって、金属箔１の表面と平行なサージ電流を検知することができる。
また、第１の実施の形態で説明した副次的な効果も得られる。
【００４５】
［第５の実施の形態］
図８は、第５の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
サージ電流検知器は、２つのケース６と、各ケースに収められた金属箔１とを含む。
【００４６】
各金属箔１の表面同士は垂直に配置されている。これにより、一方の金属箔１の表面と平行なサージ電流（例えば、水平方向のサージ電流）と、他方の金属箔１の表面と平行なサージ電流（例えば、鉛直方向のサージ電流）とを検知することができる。
【００４７】
また、第１の実施の形態で説明した副次的な効果も得られる。
【００４８】
［第６の実施の形態］
図９は、第６の実施の形態に係るサージ電流検知器の構成を示す図である。
サージ電流検知器は、３つ以上ケース６と、各ケースに収められた金属箔１とを含む。
【００４９】
各金属箔１の表面同士は平行にならないように配置されている。これにより、様々な方向のサージ電流を検知することができる。
また、第１の実施の形態で説明した副次的な効果も得られる。
【００５０】
以上、各実施の形態で述べたように、サージ電流検知器は、電源を必要とせず、安価に構成できるため、商用電源や大容量バッテリの確保が困難な場所でも、通信装置や情報処理装置などの各インタフェース線に複数設置することが可能となる。また、サージ電流を容易に検知できるため、サージ保護対策の効果の確認が容易にできるようになる。サージ電流検知器は、電流センサと記録部の機能を兼ね備え、構造が簡単で小型化、軽量化が容易に行えるため、これまで設置できなかったケーブルへの直接設置が可能となるなど、検知の自由度が飛躍的に大きくなる。さらにこれまで測定できなかった壁面のサージ電流の検知が可能になる。
【符号の説明】
【００５１】
１  金属箔
２  導電体
４、５、６  ケース
５３ａ…５３ｈ  金属箔支持部材
【図１】
2011220804.tif 000003
【図２】
2011220804.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011220804.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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