(57)【要約】【課題】シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等に対しても使用可能であり、かつ、外部ノイズに強いサージ電流検出センサを実現する。【解決手段】サージ電流検出センサは、環状の導電体１０と、導電体１０の内側を通るコア２１、およびコア２１に巻き付けられた巻線２２を有するコイル体２０と、巻線２２を流れる電流を検知する検知回路３０とを備えている。このサージ電流検出センサは、導電体１０を、サージ電流の発生を検出する検出対象１に、近接させて用いる。【選択図】図１
2019196963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の導電体と、
前記導電体の内側を通るコアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを有するコイル体と、
前記巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備え、
前記導電体を、サージ電流の発生を検出する検出対象に、近接させて用いる
ことを特徴とするサージ電流検出センサ。
【請求項２】
請求項１記載のサージ電流検出センサにおいて、
前記コイル体は、トロイダルコイルである
ことを特徴とするサージ電流検出センサ。
【請求項３】
サージ電流の発生を検出する検出対象を貫通させないで、前記検出対象に近接させて用い、前記検出対象の周囲における磁界を検出するセンサ部と、
前記センサ部において検出された磁界から、前記検出対象におけるサージ電流の発生を検出する検出部とを備えた
ことを特徴とするサージ電流検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落雷等に起因したサージ電流を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、落雷等に起因した過大なサージ電流の検出には、ＣＴ（Current Transformation）やコイルが使用されている。非特許文献１には、ＣＴを用いたサージ検出器が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】サージ検出器、音羽電機工業株式会社、[online]、［平成３０年４月１０日検索］、インターネット<URL:https://www.otowadenki.co.jp/products_list08/#c03>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ＣＴを用いた構成の場合、検出対象の電線をＣＴ内に通す必要があるため、取り付け性が悪い。また、取り付け性を改善した分割型のＣＴを用いた構成があるが、構造が複雑であり、サイズも大きい。加えて、ＣＴの検出対象は主として電線であり、鋼材等の構造部材に対しては使用が困難な構造である。また、検出対象の電線にコイルを近づける構成の場合には、外部ノイズに弱いという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記のような問題に鑑み、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等に対しても使用可能であり、かつ、外部ノイズに強いサージ電流検出センサを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様では、サージ電流検出センサは、環状の導電体と、前記導電体の内側を通るコアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを有するコイル体と、前記巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備え、前記導電体を、サージ電流の発生を検出する検出対象に近接させて用いるものである。ここで、本発明における検出対象は、電線、または、鉄骨等の鋼材（構造部材、建築部材等）を含む。
【０００７】
この態様によると、検出対象にサージ電流が流れたとき、検出対象の周りにサージ電流に応じた磁界が生じ、この磁界の発生によって、導電体に起電力が生じ、電流が流れる。導電体に電流が流れると、コイル体のコアに磁界が生じるため、巻線に電流が流れる。検知回路によって、巻線に流れる電流を検知することによって、検出対象に流れるサージ電流を検知することができる。また、導電体を検出対象に近接させて用いるため、ＣＴを用いた構成では使用困難であった構造部材等に対しても、簡易に、サージ電流を検出することができる。
【０００８】
そして、前記コイル体は、例えば、トロイダルコイルである。
【０００９】
また、本発明の一態様では、サージ電流検出センサは、サージ電流の発生を検出する検出対象を貫通させないで、前記検出対象に近接させて用い、前記検出対象の周囲における磁界を検出するセンサ部と、前記センサ部において検出された磁界から、前記検出対象におけるサージ電流の発生を検出する検出部とを備えたものである。
【００１０】
この態様によると、検出対象にサージ電流が流れたとき、検出対象の周りにサージ電流に応じた磁界が生じ、この磁界がセンサ部によって検出される。センサ部によって検出された磁界から、検出部によって、検出対象におけるサージ電流の発生を検出することができる。また、センサ部は、検出対象を貫通させないで、検出対象に近接させて用いるため、ＣＴを用いた構成では使用困難であった構造部材等に対しても、簡易に、サージ電流を検出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等についても使用可能であり、かつ、外部ノイズに強いサージ電流検出センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るサージ電流検出センサの構成
【図２】センサ部およびその周辺の詳細構成
【図３】（ａ），（ｂ）はコイル体の他の構成例
【図４】第２実施形態に係るサージ電流検出センサの構成
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係るサージ電流検出センサの構成を示す。図１に示すサージ電流検出センサは、検出対象の電線１に、センサ部２を近接させて用いるものであり、電線１に流れる、例えば落雷等に起因するサージ電流を検出することができる。電線１は、サージ電流の発生を検知する検出対象の一例である。サージ電流検出センサは、環状金属１０と、トロイダルコイル２０と、検知回路３０とを備えている。また、外来ノイズの影響を回避するために、トロイダルコイル２０および検知回路３０の周りには、シールド４０を設けてもよい。環状金属１０からなるセンサ部２は、電線１の周囲における磁界を検出する。そして、トロイダルコイル２０および検知回路３０が、センサ部２において検出された磁界から、電線１におけるサージ電流の発生を検出する検出部となる。
【００１５】
図２はセンサ部２およびその周辺の構成の詳細を示す図である。図２では、シールド４０を外した状態としている。トロイダルコイル２０は、コア２１と、コアに巻き付けられた巻線２２とを備える。コア２１は、環状金属１０の内側を通っている。環状金属１０は、例えば銅によって形成される。なお、環状金属１０は、例えばＵ字金具と接着部材との組み合わせのように、複数の部材を組み合わせて形成し、磁気的閉回路を構成させてもよい。
【００１６】
検知回路３０は、巻線２２を流れる電流を検知する。検知回路３０は、電流−電圧変換回路３１と、レベル分け回路３２と、マイコン３３とを備える。電流−電圧変換回路３１は、抵抗Ｒ１と、ダイオード整流回路Ｄ１と、容量Ｃ１とを備えており、巻線２２を流れる電流を電圧に変換する。レベル分け回路３２は、電流−電圧変換回路３１から出力された電圧のレベルを判定し、「大」「中」「小」の３段階に分けて、サージ電流の発生を知らせるトリガをマイコン３３に出力する。例えば、「大」は１ｋＡ以上、「中」は５００Ａ以上、「小」は１００Ａ以上とする。マイコン３３は、通常はスリープ状態であり、レベル分け回路３２からトリガを受けたとき、動作する。マイコン３３は、例えば、発生したサージ電流のレベルをモニタ（図示せず）に表示させる。
【００１７】
ここで、検出対象の電線１にサージ電流が流れたとする。このとき、電線１の周りにはサージ電流に応じた磁界が生じる。この磁界の発生によって、環状金属１０に起電力が生じ、電流が流れる。環状金属１０に電流が流れると、トロイダルコイル２０のコア２１には周方向に磁界が生じるため、巻線２２に電流が流れる。すなわち、検知回路３０によって巻線２２に流れる電流を検知することによって、電線１に流れるサージ電流を検知することができる。
【００１８】
本実施形態に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象の電線を中に通す必要がなく、センサ部２（環状金属１０）を検出対象の電線１に近接させるだけで、サージ電流の検出が可能である。そして、省スペースでシンプルな構造になっている。また、センサ部２が電線１に近接していないときは検出感度が大幅に低下するが、シールド４０を付加しているので、外部ノイズの影響を受けにくい構造になっている。なお、検出感度の面から、環状金属１０の中心軸の方向は、電線１と直交する位置関係が好ましい。
【００１９】
なお、環状金属１０は、金属以外の導電体によって構成してもかまわない。
【００２０】
また、本実施形態では、コイル体として、トロイダルコイル２０を用いるものとしたが、他のコイル体を用いてもかまわない。また、コイル体のコアは、環状でなくてもかまわない。例えば図３（ａ）の例では、コイル体のコア２１Ａは切れ目が入っており、略環状に形成されている。また、コイル体の巻線は、コア全体に巻いていなくてもかまわない。例えば図３（ｂ）の例では、コイル体の巻線２２Ａは、コア２１の半周程度だけ巻かれている。
【００２１】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係るサージ電流検出センサの構成を示す。図４に示すサージ電流検出センサは、検出対象の電線１に、センサ部３を近接させて用いるものであり、電線１に流れる、例えば落雷等に起因するサージ電流を検出することができる。電線１は、サージ電流の発生を検知する検出対象の一例である。サージ電流検出センサは、磁気ヘッド２５と、検知回路３５とを備えている。また、外来ノイズの影響を回避するために、磁気ヘッド２５および検知回路３５の周りには、シールド４５を設けてもよい。
【００２２】
磁気ヘッド２５は、例えばフェライトからなる環状のコア２６を備える。コア２６の一部には、狭いギャップ１５が形成されている。コア２６におけるギャップ１５が形成された部分が、センサ部３となる。また、コア２６の他端（コイル部）には、巻線２７が巻き付けられている。検知回路３５は、巻線２７を流れる電流を検知する。検知回路３５の構成は、例えば、第１実施形態で示した検知回路３０と同様である。そして、磁気ヘッド２５のコイル部および検知回路３５が、センサ部３において検出された磁界から、電線１におけるサージ電流の発生を検出する検出部となる。
【００２３】
ここで、検出対象の電線１にサージ電流が流れたとする。このとき、電線１の周りにはサージ電流に応じた磁界が生じる。この磁界の発生によって、磁気ヘッド２５の巻線２７に電流が流れる。すなわち、検知回路３５によって巻線２７に流れる電流を検知することによって、電線１に流れるサージ電流を検知することができる。
【００２４】
本実施形態に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象の電線を中に通す必要がなく、センサ部３（ギャップ１５が形成された部分）を検出対象の電線１に近接させるだけで、サージ電流の検出が可能である。そして、省スペースでシンプルな構造になっている。
【００２５】
なお、上述した各実施形態では、サージ電流の発生を検出する検出対象の一例として、電線を例にとって説明を行った。ただし、本発明が適用可能な検出対象は、電線に限られるものではない。例えば、鉄塔のアングル等の構造部材や建築部材を、本発明に係るサージ電流検出センサの検出対象とすることも可能である。本発明に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象を貫通させる必要がないので、ＣＴを用いた構成では検出困難であった構造部材等に対しても、簡易に、サージ電流を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明では、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等に対しても測定可能であり、かつ、小形で外部ノイズに強いサージ検出器を提供することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  電線（検出対象）
２  センサ部
３  センサ部
１０  環状金属（環状の導電体）
１５  ギャップ
２０  トロイダルコイル（コイル体）
２１，２１Ａ  コア
２２，２２Ａ  巻線
２５  磁気ヘッド
２６  コア
２７  巻線
３０  検知回路
３５  検知回路
【図１】
2019196963.tif 000003
【図２】
2019196963.tif 000004
【図３】
2019196963.tif 000005
【図４】
2019196963.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月4日(2018.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落雷等に起因したサージ電流を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、落雷等に起因した過大なサージ電流の検出には、ＣＴ（Current Transformation）やコイルが使用されている。非特許文献１には、ＣＴを用いたサージ検出器が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】サージ検出器、音羽電機工業株式会社、[online]、［平成３０年４月１０日検索］、インターネット<URL:https://www.otowadenki.co.jp/products_list08/#c03>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ＣＴを用いた構成の場合、検出対象の電線をＣＴ内に通す必要があるため、取り付け性が悪い。また、取り付け性を改善した分割型のＣＴを用いた構成があるが、構造が複雑であり、サイズも大きい。加えて、ＣＴの検出対象は主として電線であり、鋼材等の構造部材に対しては使用が困難な構造である。また、検出対象の電線にコイルを近づける構成の場合には、外部ノイズに弱いという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記のような問題に鑑み、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等に対しても使用可能であり、かつ、外部ノイズに強いサージ電流検出センサを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様では、サージ電流検出センサは、環状の導電体と、前記導電体の内側空間を通るコアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを有するコイル体と、前記巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備え、前記導電体を、サージ電流の発生を検出する検出対象を貫通させないで、当該検出対象に近接させて用いるものである。ここで、本発明における検出対象は、電線、または、鉄骨等の鋼材（構造部材、建築部材等）を含む。
【０００７】
この態様によると、検出対象にサージ電流が流れたとき、検出対象の周りにサージ電流に応じた磁界が生じ、この磁界の発生によって、導電体に起電力が生じ、電流が流れる。導電体に電流が流れると、コイル体のコアに磁界が生じるため、巻線に電流が流れる。検知回路によって、巻線に流れる電流を検知することによって、検出対象に流れるサージ電流を検知することができる。また、導電体を、検出対象を貫通させないで、当該検出対象に近接させて用いるため、ＣＴを用いた構成では使用困難であった構造部材等に対しても、簡易に、サージ電流を検出することができる。
【０００８】
そして、前記コイル体は、例えば、トロイダルコイルである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等についても使用可能であり、かつ、外部ノイズに強いサージ電流検出センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るサージ電流検出センサの構成
【図２】センサ部およびその周辺の詳細構成
【図３】（ａ），（ｂ）はコイル体の他の構成例
【図４】第２実施形態に係るサージ電流検出センサの構成
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係るサージ電流検出センサの構成を示す。図１に示すサージ電流検出センサは、検出対象の電線１に、センサ部２を近接させて用いるものであり、電線１に流れる、例えば落雷等に起因するサージ電流を検出することができる。電線１は、サージ電流の発生を検知する検出対象の一例である。サージ電流検出センサは、環状金属１０と、トロイダルコイル２０と、検知回路３０とを備えている。また、外来ノイズの影響を回避するために、トロイダルコイル２０および検知回路３０の周りには、シールド４０を設けてもよい。環状金属１０からなるセンサ部２は、電線１の周囲における磁界を検出する。そして、トロイダルコイル２０および検知回路３０が、センサ部２において検出された磁界から、電線１におけるサージ電流の発生を検出する検出部となる。
【００１３】
図２はセンサ部２およびその周辺の構成の詳細を示す図である。図２では、シールド４０を外した状態としている。トロイダルコイル２０は、コア２１と、コアに巻き付けられた巻線２２とを備える。コア２１は、環状金属１０の内側空間を通っている。環状金属１０は、例えば銅によって形成される。なお、環状金属１０は、例えばＵ字金具と接着部材との組み合わせのように、複数の部材を組み合わせて形成し、磁気的閉回路を構成させてもよい。
【００１４】
検知回路３０は、巻線２２を流れる電流を検知する。検知回路３０は、電流−電圧変換回路３１と、レベル分け回路３２と、マイコン３３とを備える。電流−電圧変換回路３１は、抵抗Ｒ１と、ダイオード整流回路Ｄ１と、容量Ｃ１とを備えており、巻線２２を流れる電流を電圧に変換する。レベル分け回路３２は、電流−電圧変換回路３１から出力された電圧のレベルを判定し、「大」「中」「小」の３段階に分けて、サージ電流の発生を知らせるトリガをマイコン３３に出力する。例えば、「大」は１ｋＡ以上、「中」は５００Ａ以上、「小」は１００Ａ以上とする。マイコン３３は、通常はスリープ状態であり、レベル分け回路３２からトリガを受けたとき、動作する。マイコン３３は、例えば、発生したサージ電流のレベルをモニタ（図示せず）に表示させる。
【００１５】
ここで、検出対象の電線１にサージ電流が流れたとする。このとき、電線１の周りにはサージ電流に応じた磁界が生じる。この磁界の発生によって、環状金属１０に起電力が生じ、電流が流れる。環状金属１０に電流が流れると、トロイダルコイル２０のコア２１には周方向に磁界が生じるため、巻線２２に電流が流れる。すなわち、検知回路３０によって巻線２２に流れる電流を検知することによって、電線１に流れるサージ電流を検知することができる。
【００１６】
本実施形態に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象の電線を中に通す必要がなく、センサ部２（環状金属１０）を検出対象の電線１に近接させるだけで、サージ電流の検出が可能である。そして、省スペースでシンプルな構造になっている。また、センサ部２が電線１に近接していないときは検出感度が大幅に低下するが、シールド４０を付加しているので、外部ノイズの影響を受けにくい構造になっている。なお、検出感度の面から、環状金属１０の中心軸の方向は、電線１と直交する位置関係が好ましい。
【００１７】
なお、環状金属１０は、金属以外の導電体によって構成してもかまわない。
【００１８】
また、本実施形態では、コイル体として、トロイダルコイル２０を用いるものとしたが、他のコイル体を用いてもかまわない。また、コイル体のコアは、環状でなくてもかまわない。例えば図３（ａ）の例では、コイル体のコア２１Ａは切れ目が入っており、略環状に形成されている。また、コイル体の巻線は、コア全体に巻いていなくてもかまわない。例えば図３（ｂ）の例では、コイル体の巻線２２Ａは、コア２１の半周程度だけ巻かれている。
【００１９】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係るサージ電流検出センサの構成を示す。図４に示すサージ電流検出センサは、検出対象の電線１に、センサ部３を近接させて用いるものであり、電線１に流れる、例えば落雷等に起因するサージ電流を検出することができる。電線１は、サージ電流の発生を検知する検出対象の一例である。サージ電流検出センサは、磁気ヘッド２５と、検知回路３５とを備えている。また、外来ノイズの影響を回避するために、磁気ヘッド２５および検知回路３５の周りには、シールド４５を設けてもよい。
【００２０】
磁気ヘッド２５は、例えばフェライトからなる環状のコア２６を備える。コア２６の一部には、狭いギャップ１５が形成されている。コア２６におけるギャップ１５が形成された部分が、センサ部３となる。また、コア２６の他端（コイル部）には、巻線２７が巻き付けられている。検知回路３５は、巻線２７を流れる電流を検知する。検知回路３５の構成は、例えば、第１実施形態で示した検知回路３０と同様である。そして、磁気ヘッド２５のコイル部および検知回路３５が、センサ部３において検出された磁界から、電線１におけるサージ電流の発生を検出する検出部となる。
【００２１】
ここで、検出対象の電線１にサージ電流が流れたとする。このとき、電線１の周りにはサージ電流に応じた磁界が生じる。この磁界の発生によって、磁気ヘッド２５の巻線２７に電流が流れる。すなわち、検知回路３５によって巻線２７に流れる電流を検知することによって、電線１に流れるサージ電流を検知することができる。
【００２２】
本実施形態に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象の電線を中に通す必要がなく、センサ部３（ギャップ１５が形成された部分）を検出対象の電線１に近接させるだけで、サージ電流の検出が可能である。そして、省スペースでシンプルな構造になっている。
【００２３】
なお、上述した各実施形態では、サージ電流の発生を検出する検出対象の一例として、電線を例にとって説明を行った。ただし、本発明が適用可能な検出対象は、電線に限られるものではない。例えば、鉄塔のアングル等の構造部材や建築部材を、本発明に係るサージ電流検出センサの検出対象とすることも可能である。本発明に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象を貫通させる必要がないので、ＣＴを用いた構成では検出困難であった構造部材等に対しても、簡易に、サージ電流を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明では、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等に対しても測定可能であり、かつ、小形で外部ノイズに強いサージ検出器を提供することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  電線（検出対象）
２  センサ部
３  センサ部
１０  環状金属（環状の導電体）
１５  ギャップ
２０  トロイダルコイル（コイル体）
２１，２１Ａ  コア
２２，２２Ａ  巻線
２５  磁気ヘッド
２６  コア
２７  巻線
３０  検知回路
３５  検知回路
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の導電体と、
前記導電体の内側空間を通るコアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを有するコイル体と、
前記巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備え、
前記導電体を、サージ電流の発生を検出する検出対象を貫通させないで、当該検出対象に、近接させて用いる
ことを特徴とするサージ電流検出センサ。
【請求項２】
請求項１記載のサージ電流検出センサにおいて、
前記コイル体は、トロイダルコイルである
ことを特徴とするサージ電流検出センサ。