(57)【要約】【課題】コンデンサの劣化によるショート故障を防止するコンデンサのショート故障早期検出方式を提供する。【解決手段】漏れ電流測定時、スイッチ制御部２１３１は、システム制御部４からのスイッチ切替信号により、第１のスイッチ２１１をＯＦＦに、第２のスイッチ２１２１をＯＮに制御する。監視部２１３２は、コンデンサ部２２の漏れ電流を測定し、測定した漏れ電流が記憶している継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値に達しているか否かを判定し、継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値に達していれば漏れ電流増加信号をシステム制御部４に送信する。通常運用時、スイッチ制御部２１３１は、システム制御部４からのスイッチ切替信号により、第１のスイッチ２１１をＯＮに、第２のスイッチ２１２１をＯＦＦに制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部から負荷に電源を供給する電源供給線に接続される前記負荷動作時の電圧変動対策用のコンデンサにおけるコンデンサのショート故障早期検出方式であって、
前記電源部からの電源供給線に直列に実装される第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に実装され第２のスイッチおよび前記コンデンサからの漏れ電流を検出する漏れ電流検出抵抗を有する漏れ電流検出部と、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを制御するスイッチ制御部と、
前記漏れ電流検出抵抗を監視する監視部と、
を備えることを特徴とするコンデンサのショート故障早期検出方式。
【請求項２】
前記スイッチ制御部は、
漏れ電流を測定する時に、前記第１のスイッチをＯＦＦに前記第２のスイッチをＯＮに制御し、
負荷運用時には、前記第１のスイッチをＯＮに前記第２のスイッチ２１２１をＯＦＦに制御する、
ことを特徴とする請求項１記載のコンデンサのショート故障早期検出方式。
【請求項３】
前記監視部は、
前記コンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を記憶する手段と、
前記漏れ電流検出抵抗を監視して前記コンデンサの漏れ電流を測定する手段と、前記測定した漏れ電流と前記継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値とを比較する手段と、
比較した結果前記漏れ電流検出抵抗を監視して測定した漏れ電流が前記継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていた場合に継続使用すればショート故障に至ると判断する手段と、
を有することを特徴とする請求項１または２記載のコンデンサのショート故障早期検出方式。
【請求項４】
前記監視部は、
継続使用すればショート故障に至ると判断した場合に漏れ電流増加信号を外部に発信する手段を有することを特徴とする請求項３記載のコンデンサのショート故障早期検出方式。
【請求項５】
前記監視部は、
継続使用すればショート故障に至ると判断した場合に前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチをＯＦＦにするように前記スイッチ制御部を制御する手段を有することを特徴とする請求項３記載のコンデンサのショート故障早期検出方式。
【請求項６】
電源部と前記電源部から電源の供給を受ける負荷とシステム制御部とを有するシステムにおけるコンデンサのショート故障早期検出方式であって、
前記負荷は、
動作時の電圧変動対策用のコンデンサと、
前記システム制御部からの漏れ電流測定指示により前記コンデンサの漏れ電流を測定して予め記憶するコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値と比較しコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていれば漏れ電流増加信号を前記システム制御部に発信する漏れ電流検出制御部とを有し、
前記システム制御部は、
前記漏れ電流検出制御部に対して漏れ電流の測定を指示する漏れ電流測定指示手段と、
前記漏れ電流検出制御部からの漏れ電流増加信号を受信して使用者にコンデンサ交換の警報を発する漏れ電流警報手段とを有する、
ことを特徴とするコンデンサのショート故障早期検出方式。
【請求項７】
前記システム制御部は、
前記漏れ電流検出制御部からの正常信号を受けてシステムの処理を行うためのプログラムを実行するプログラム実行手段を有することを特徴とする請求項６記載のコンデンサのショート故障早期検出方式。
【請求項８】
電源部と、前記電源部から電源の供給を受け動作時の電圧変動対策用のコンデンサおよび漏れ電流検出制御部を含む負荷と、漏れ電流測定指示手段および漏れ電流警報手段を含むシステム制御部とを有するシステムにおけるコンデンサのショート故障早期検出方法であって、
システムを初めて運用する時点で、
前記漏れ電流測定指示手段は前記漏れ電流検出制御部に前記コンデンサの漏れ電流の測定を指示し、
前記漏れ電流検出制御部は内蔵するスイッチを測定モードにして前記コンデンサの漏れ電流を測定し測定した漏れ電流量と前記コンデンサがショート故障に至る前兆を示す増加量との合計値を前記コンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値として記憶し、
システムを運用している段階ではプログラムを実行する前に、
前記漏れ電流測定指示手段は前記漏れ電流検出制御部に前記コンデンサの漏れ電流の測定を指示し、
前記漏れ電流検出制御部は内蔵するスイッチを測定モードにして前記コンデンサの漏れ電流量を測定し前記記憶したコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値と比較し前記記憶したコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていた場合に前記漏れ電流警報手段に漏れ電流増加信号を送信し、
前記漏れ電流警報手段は前記漏れ電流増加信号を受信し使用者に前記コンデンサの交換を通知指示する、
ことを特徴とするコンデンサのショート故障早期検出方法。
【請求項９】
前記漏れ電流検出制御部は測定した漏れ電流量が前記記憶したコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていない場合に前記漏れ電流警報手段に正常信号を送信し、
前記漏れ電流測定指示手段は前記漏れ電流検出制御部に内蔵するスイッチを運用モードに設定するように指示し、
前記漏れ電流検出制御部は内蔵するスイッチを運用モードに設定し、
前記システム制御部に含まれるプログラム実行手段はシステムの処理を行うためのプログラムを実行する、
ことを特徴とする請求項８記載のコンデンサのショート故障早期検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサのショート故障早期検出方式に関し、特に電源ラインに接続されている負荷作動時の電圧変動対策用コンデンサの劣化を検出してコンデンサの劣化によるショート故障を防止するコンデンサのショート故障早期検出方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電源部から同一電圧で動作する複数の負荷に対して給電を行うシステムにおいて、負荷でショート（短絡）モード故障が発生した場合、電源部の過電流保護機能が動作し、電源が停止してシステムダウンとなる場合がある。
【０００３】
特許文献１には、電源装置に複数の負荷回路を接続し、各負荷回路の電源ラインには負荷回路の過電流を検出する過電流検出部を設け、何れかの負荷回路で短絡事故等による過電流を検出すると、電源装置からの電力供給を停止する電源回路が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、電源回路に対し電源ラインを介して複数の負荷回路を並列に接続し、各負荷回路の電源ラインに、負荷回路における短絡障害等での過電流を検出するための過電流検出用抵抗と過電流を検出した場合に負荷回路の電源ラインを遮断する遮断回路を設け、過電流を検出した負荷回路の電源ラインを遮断する電源供給回路が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１２４１５４号公報
【特許文献２】
特開平７−２８８９３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術では、負荷回路の過電流は検出するが、負荷回路の電源ラインに接続されている負荷作動時の電圧変動対策用コンデンサの劣化については考慮されていなく、このコンデンサの劣化によるショート故障で過電流を引き起こすという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、電源ラインに接続されている負荷作動時の電圧変動対策用コンデンサの劣化を検出してコンデンサの劣化によるショート故障を防止するコンデンサのショート故障早期検出方式を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明のコンデンサのショート故障早期検出方式は、電源部から負荷に電源を供給する電源供給線に接続される前記負荷動作時の電圧変動対策用のコンデンサにおけるコンデンサのショート故障早期検出方式であって、前記電源部からの電源供給線に直列に実装される第１のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に実装され第２のスイッチおよび前記コンデンサからの漏れ電流を検出する漏れ電流検出抵抗を有する漏れ電流検出部と、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを制御するスイッチ制御部と、前記漏れ電流検出抵抗を監視する監視部と、を備える。
【０００９】
本願第２の発明のコンデンサのショート故障早期検出方式は、第１の発明において前記スイッチ制御部は、漏れ電流を測定する時に、前記第１のスイッチをＯＦＦに前記第２のスイッチをＯＮに制御し、負荷運用時には、前記第１のスイッチをＯＮに前記第２のスイッチ２１２１をＯＦＦに制御する、ことを特徴とする。
【００１０】
本願第３の発明のコンデンサのショート故障早期検出方式は、第１または第２の発明において前記監視部は、前記コンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を記憶する手段と、前記漏れ電流検出抵抗を監視して前記コンデンサの漏れ電流を測定する手段と、前記測定した漏れ電流と前記継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値とを比較する手段と、比較した結果前記漏れ電流検出抵抗を監視して測定した漏れ電流が前記継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていた場合に継続使用すればショート故障に至ると判断する手段と、を有する。
【００１１】
本願第４の発明のコンデンサのショート故障早期検出方式は、第３の発明において前記監視部は、継続使用すればショート故障に至ると判断した場合に漏れ電流増加信号を外部に発信する手段を有する。
【００１２】
本願第５の発明のコンデンサのショート故障早期検出方式は、第３の発明において前記監視部は、継続使用すればショート故障に至ると判断した場合に前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチをＯＦＦにするように前記スイッチ制御部を制御する手段を有する。
【００１３】
本願第６の発明のコンデンサのショート故障早期検出方式は、電源部と前記電源部から電源の供給を受ける負荷とシステム制御部とを有するシステムにおけるコンデンサのショート故障早期検出方式であって、前記負荷は、動作時の電圧変動対策用のコンデンサと、前記システム制御部からの漏れ電流測定指示により前記コンデンサの漏れ電流を測定して予め記憶するコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値と比較しコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていれば漏れ電流増加信号を前記システム制御部に発信する漏れ電流検出制御部とを有し、前記システム制御部は、前記漏れ電流検出制御部に対して漏れ電流の測定を指示する漏れ電流測定指示手段と、前記漏れ電流検出制御部からの漏れ電流増加信号を受信して使用者にコンデンサ交換の警報を発する漏れ電流警報手段とを有する。
【００１４】
本願第７の発明のコンデンサのショート故障早期検出方式は、第６の発明において前記システム制御部は、前記漏れ電流検出制御部からの正常信号を受けてシステムの処理を行うためのプログラムを実行するプログラム実行手段を有する。
【００１５】
本願第８の発明のコンデンサのショート故障早期検出方法は、電源部と、前記電源部から電源の供給を受け動作時の電圧変動対策用のコンデンサおよび漏れ電流検出制御部を含む負荷と、漏れ電流測定指示手段および漏れ電流警報手段を含むシステム制御部とを有するシステムにおけるコンデンサのショート故障早期検出方法であって、システムを初めて運用する時点で、前記漏れ電流測定指示手段は前記漏れ電流検出制御部に前記コンデンサの漏れ電流の測定を指示し、前記漏れ電流検出制御部は内蔵するスイッチを測定モードにして前記コンデンサの漏れ電流を測定し測定した漏れ電流量と前記コンデンサがショート故障に至る前兆を示す増加量との合計値を前記コンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値として記憶し、システムを運用している段階ではプログラムを実行する前に、前記漏れ電流測定指示手段は前記漏れ電流検出制御部に前記コンデンサの漏れ電流の測定を指示し、前記漏れ電流検出制御部は内蔵するスイッチを測定モードにして前記コンデンサの漏れ電流量を測定し前記記憶したコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値と比較し前記記憶したコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていた場合に前記漏れ電流警報手段に漏れ電流増加信号を送信し、前記漏れ電流警報手段は前記漏れ電流増加信号を受信し使用者に前記コンデンサの交換を通知指示する、ことを特徴とする。
【００１６】
本願第９の発明のコンデンサのショート故障早期検出方法は、第８の発明において前記漏れ電流検出制御部は測定した漏れ電流量が前記記憶したコンデンサを継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていない場合に前記漏れ電流警報手段に正常信号を送信し、前記漏れ電流測定指示手段は前記漏れ電流検出制御部に内蔵するスイッチを運用モードに設定するように指示し、前記漏れ電流検出制御部は内蔵するスイッチを運用モードに設定し、前記システム制御部に含まれるプログラム実行手段はシステムの処理を行うためのプログラムを実行する、ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のコンデンサのショート故障早期検出方式は、コンデンサの漏れ電流量の変化を適時監視することで、ショート故障に至る前に該コンデンサ部の交換指示を行うことを特徴とし、故障によるトラブルを事前に回避することができ、システムの信頼性向上につながる。なお、コンデンサのショート故障にいたる原因としては、コンデンサの微小欠陥（誘電体材料の不純物に起因）がある。微小欠陥の程度は、コンデンサの漏れ電流の大きさにより判断でき、漏れ電流量の増加はショート破壊に至る兆候となる。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態の構成を示す図である。
図２は、漏れ電流検出制御部の構成を示す図である。
図３は、システム制御部の構成を示す図である。
【００１９】
図１を参照すると、本発明の実施の形態は、電源部１と、第１負荷２と、第ｎ負荷３と、システム制御部４とを備えている。
【００２０】
電源部１は、負荷（第１負荷２、…、第ｎ負荷３）に電源を供給する。
【００２１】
第１負荷２は、電源部１から電源の供給を受けて定義された動作を行う装置である。第１負荷２は、コンデンサ部２２の漏れ電流を検出する漏れ電流検出制御部２１と、論理部動作時の電圧変動対策用のコンデンサ部２２と、ＣＰＵやメモリやＩＣ等の電子部品から構成され負荷に定義された動作を行う論理部２３とを有している。漏れ電流検出制御部２１の詳細については後述する。
【００２２】
第ｎ負荷３は、第１負荷２と同等である。
【００２３】
システム制御部４は、プログラム制御で動作してシステム全体を制御し、図３に示すように、システム制御部４全体の動作を制御するシステム制御手段４１と、漏れ電流検出制御部２１に対して漏れ電流の測定を指示する漏れ電流測定指示手段４２と、漏れ電流検出制御部２１から漏れ電流増加の信号を受けて使用者にコンデンサ交換の警報を発する漏れ電流警報手段４３と、システム本来の処理を行うためのプログラムを実行するプログラム実行手段４４とを有している。
【００２４】
電源部１と漏れ電流検出制御部２１の間は電源供給線５で結ばれ、また、漏れ電流検出制御部２１は、漏れ電流測定指示手段４２とスイッチ切替線６で、漏れ電流警報手段４３と漏れ電流増加信号線７で、結ばれている。
【００２５】
ここで、漏れ電流検出制御部２１の詳細について説明する。
【００２６】
図２を参照すると、漏れ電流検出制御部２１は、電源供給線５に直列に実装される第１のスイッチ２１１と、第１のスイッチ２１１と並列に実装され第２のスイッチ２１２１およびコンデンサ部２２からの漏れ電流を検出する漏れ電流検出抵抗２１２２を有する漏れ電流検出部２１２と、第１のスイッチ２１１および第２のスイッチ２１２１を制御するスイッチ制御部２１３１ならびに漏れ電流検出抵抗２１２２を監視する監視部２１３２を有する制御部２１３と、を備えている。
【００２７】
監視部２１３２は、コンデンサ部２２を継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を記憶する記憶手段と、漏れ電流検出抵抗２１２２を監視してコンデンサ部２２の漏れ電流を測定する測定手段と、測定手段で測定した漏れ電流と記憶手段に記憶した継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値とを比較する比較手段と、比較手段で比較した結果漏れ電流検出抵抗を監視して測定した漏れ電流が記憶手段に記憶した継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値を超えていた場合に継続使用すればショート故障に至ると判断する判断手段と、判断手段で継続使用すればショート故障に至ると判断した場合に漏れ電流増加信号を外部に発信する発信手段と、を有する。
【００２８】
スイッチ制御部２１３１はスイッチ切替信号線６で漏れ電流測定指示手段４２とつながり、監視部２１３２は漏れ電流増加信号線７で漏れ電流警報手段４３とつながっている。
【００２９】
漏れ電流測定時は、スイッチ切替信号線６を介する漏れ電流測定指示手段４２からのスイッチ切替信号により、スイッチ制御部２１３１は、第１のスイッチ２１１をＯＦＦに、第２のスイッチ２１２１をＯＮに制御する（スイッチを測定モードにする）。通常運用時は、第１のスイッチ２１１をＯＮに、第２のスイッチ２１２１をＯＦＦに制御する（スイッチを運用モードにする）。
【００３０】
上記のように、漏れ電流測定時用と運用時用とでスイッチを２個実装する理由は、漏れ電流値がμＡオーダーのため漏れ電流検出抵抗２１２２はＭΩオーダー程度の抵抗値が必要となり、運用時に漏れ電流検出抵抗２１２２を介した状態で電源供給を行うと、電源からの電流供給応答が悪化するためである。なお、漏れ電流測定時は、負荷である論理部２３の動作を停止し、変動電流がない状態とする。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態の動作について、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
【００３２】
先ず、システムを初めて運用する時点での動作について説明する。システムを初めて運用する時点とは、システムを組み上げて、初めて電源を入れた時点のことである。
【００３３】
スイッチ切替信号線６を介して漏れ電流測定指示手段４２からスイッチ切替信号をスイッチ制御部２１３１に送信し、スイッチ制御部２１３１は第１のスイッチ２１１をＯＦＦに、第２のスイッチ２１２１をＯＮにし、使用しているコンデンサ部２２の漏れ電流の総量を測定する。
【００３４】
測定した漏れ電流の総量とコンデンサ部２２がショート故障に至る前兆を示す増加量（例えば、１０μＡ）との合計値を、コンデンサ部２２を継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値として監視部２１３２に記憶する。
【００３５】
続いて、運用時の動作について説明する。
【００３６】
システム制御部４にてプログラムを実行する前にコンデンサ部２２の漏れ電流測定を実施する。
【００３７】
すなわち、漏れ電流測定指示手段４２はシステム制御手段４１の指示によりスイッチ切替信号線６を介してスイッチ切替信号をスイッチ制御部２１３１に送信し、スイッチ制御部２１３１は第１のスイッチ２１１をＯＦＦに、第２のスイッチ２１２１をＯＮにする。
【００３８】
監視部２１３２は、コンデンサ部２２の漏れ電流を測定し、測定した漏れ電流が記憶している継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値に達しているか否かを判定し、継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値に達していれば漏れ電流増加信号線７を介して漏れ電流警報手段４３に漏れ電流増加信号を送信する。
【００３９】
漏れ電流警報手段４３は、漏れ電流増加信号を受信し、使用者にコンデンサ部２２の交換を通知指示する。例えば、コンデンサ交換の警告メッセージを表示装置（図示せず）等に表示する。あるいは、ブザー（図示せず）を鳴動させるようにしてもよい。
【００４０】
監視部２１３２が、継続使用すればショート故障に至ると判断される漏れ電流値に達していないと判定した場合には、システム制御部４にてプログラムを実行する。
【００４１】
すなわち、監視部２１３２は、漏れ電流増加信号線７を介して漏れ電流警報手段４３に正常信号を送信する。
【００４２】
漏れ電流警報手段４３は、正常信号を受信し、システム制御手段４１に通知する。
【００４３】
漏れ電流測定指示手段４２はシステム制御手段４１の指示によりスイッチ切替信号線６を介してスイッチ切替信号をスイッチ制御部２１３１に送信し、第１のスイッチ２１１をＯＮに、第２のスイッチ２１２１をＯＦＦに制御する。
【００４４】
そして、プログラム実行手段４４は、システム制御手段４１の指示により、プログラムを実行し、運用を行う。
【００４５】
このように、コンデンサの漏れ電流をプログラム実行前に測定することにより、コンデンサのショート故障を事前に検出することが可能となり、故障によるトラブルを回避し、信頼性向上につながる。
【００４６】
上述した実施の形態では、監視部の判断手段で継続使用すればショート故障に至ると判断した場合に漏れ電流増加信号を外部に発信するようになっているが、他の実施の形態として、監視部の判断手段で継続使用すればショート故障に至ると判断した場合に第１のスイッチおよび第２のスイッチをＯＦＦにするようにスイッチ制御部を制御して電源供給を遮断するようにしてもよい。また、電源供給を遮断すると共に電流増加信号を外部に発信するようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の効果は、コンデンサのショート故障によるトラブルを回避し、信頼性向上につながることである。
【００４８】
その理由は、コンデンサの漏れ電流を監視し、ショート故障に至ると判断される漏れ電流値まで増加した場合に、使用者にコンデンサの交換を指示するようにしたからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す図
【図２】漏れ電流検出制御部の構成を示す図
【図３】システム制御部の構成を示す図
【符号の説明】
１    電源部
２    第１負荷
３    第ｎ負荷
４    システム制御部
５    電源供給線
６    スイッチ切替信号線
７    漏れ電流増加信号線
２１    漏れ電流検出制御部
２２    コンデンサ部
２３    論理部
４１    システム制御手段
４２    漏れ電流測定指示手段
４３    漏れ電流警報手段
４４    プログラム実行手段
２１１    第１のスイッチ
２１２    漏れ電流検出部
２１３    制御部
２１２１    第２のスイッチ
２１２２    漏れ電流検出抵抗
２１３１    スイッチ制御部
２１３２    監視部
【図１】
2004201461.tif 000003
【図２】
2004201461.tif 000004
【図３】
2004201461.tif 000005