(57)【要約】【課題】  外部からの給電や電池交換を必要とせず、天候や設置場所の制約なしに安定的に電力を自給して恒久的に作動させることができる電気機器受電状態監視装置を提供する。【解決手段】  受電状態検出器１０に電源を供給する電源部に充電により電力を蓄電する蓄電手段を備え、電気機器４０の受電部４１に端子状態を検出して電気信号を発生するセンサＩＳを取り付け、前記電気信号を、一方では検出手段の第１の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の第１の充電用パワー供給源とし、前記電気機器４０へ電力を供給する電力供給線４２に該供給線４２に流れている電流値を電気的に非接触で抽出するピックアップコイル１３を取り付け、前記ピックアップコイル１３の出力信号を、一方では検出手段の第２の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の第２の充電用パワー供給源とする。【選択図】図１
2005346442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出手段と無線による通信手段とを具備した受電状態検出器と、無線による通信手段を具備した受電状態検出器制御部とを備え、前記受電状態検出器制御部は前記受電状態検出器に対して命令を送信し、前記受電状態検出器は該命令に従った応答を返信する、電気機器の受電の状態を監視する電気機器受電状態監視装置において、
前記受電状態検出器に電源を供給する電源部に充電により電力を蓄電する蓄電手段を備え、前記電気機器へ電力を供給する電力供給線に該供給線に流れている電流値を電気的に非接触で抽出するピックアップコイルを取り付け、前記ピックアップコイルの出力信号を、一方では前記検出手段の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の充電用パワー供給源とすることを特徴とする電気機器受電状態監視装置。
【請求項２】
検出手段と無線による通信手段とを具備した受電状態検出器と、無線による通信手段を具備した受電状態検出器制御部とを備え、前記受電状態検出器制御部は前記受電状態検出器に対して命令を送信し、前記受電状態検出器は該命令に従った応答を返信する、電気機器の受電の状態を監視する電気機器受電状態監視装置において、
前記受電状態検出器に電源を供給する電源部に充電により電力を蓄電する蓄電手段を備え、前記電気機器の受電部に端子の温度状態を検出して電気信号を発生するセンサを取り付け、前記センサの電気信号を、一方では前記検出手段の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の充電用パワー供給源とすることを特徴とする電気機器受電状態監視装置。
【請求項３】
検出手段と無線による通信手段とを具備した受電状態検出器と、無線による通信手段を具備した受電状態検出器制御部とを備え、前記受電状態検出器制御部は前記受電状態検出器に対して命令を送信し、前記受電状態検出器は該命令に従った応答を返信する、電気機器の受電の状態を監視する電気機器受電状態監視装置において、
前記受電状態検出器に電源を供給する電源部に充電により電力を蓄電する蓄電手段を備え、前記電気機器の受電部に端子の温度状態を検出して電気信号を発生するセンサを取り付け、前記センサの電気信号を、一方では前記検出手段の第１の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の第１の充電用パワー供給源とし、
前記電気機器へ電力を供給する電力供給線に該供給線に流れている電流値を電気的に非接触で抽出するピックアップコイルを取り付け、前記ピックアップコイルの出力信号を、一方では前記検出手段の第２の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の第２の充電用パワー供給源とすることを特徴とする電気機器受電状態監視装置。
【請求項４】
前記センサを、前記受電部に替えて前記電力供給線の電路遮断器に取り付けることを特徴とする請求項２または３に記載の電気機器受電状態監視装置。
【請求項５】
前記ピックアップコイルは、可撓性を有するチューブに導電線を巻回して環状に屈曲させたロゴスキーコイルであることを特徴とする請求項１，３，又は４に記載の電気機器受電状態監視装置。
【請求項６】
前記センサは、温度を検出する熱電変換素子であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の電気機器受電状態監視装置。
【請求項７】
前記検出手段により前記受電部の端子温度を検出し、該温度の上昇速度に基づいて温度上昇率を検出する温度上昇率検出手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の電気機器受電状態監視装置。
【請求項８】
前記温度上昇率検出手段より検出された信号に基づいて温度状態を表示する状態表示器を備えることを特徴とする請求項７記載の電気機器受電状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断器や断路器等の屋内外の電気機器の温度上昇等を遠隔監視する電気機器受電状態監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機器の温度上昇を監視する電気機器受電状態監視装置が特許文献１に開示されている。この技術は、被監視物の測定位置に取り付けて測定位置の温度を検出する熱電対等からなる温度センサと、同温度センサが測定した温度測定値を無線で送信する送信器とを備えていることを特徴としている。
【０００３】
ところで、前記技術では検出の動作に必要な電力を常時給電するために電源が設けられるが、配線の引き回しが煩雑で設置に手間を要し、常時通電のために総消費電力量が大きくなる問題があった。また、装置に電池を内蔵させる技術は装置が大型化して設置場所が限定され、電池が消耗すると交換の手間が生じる問題があった。
【０００４】
一方、外部からの給電を必要としない電気機器受電状態監視装置が特許文献２に開示されている。この技術は、太陽電池とこれにより充電されるバッテリとを備えており、動作に必要な電力を自給できるものである。しかしながら、太陽光が照射され難い場所では発電効率が低下し、また悪天候が長期間続くとバッテリが上がってしまい、長期に渡って電力を安定的に自給することは難しかった。
【特許文献１】特開平５−１０１２９１号公報
【特許文献２】特開２００３−３４６２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、外部からの給電や電池交換を必要とせず、天候や設置場所の制約なしに安定的に電力を自給して恒久的に作動させることができる電気機器受電状態監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  検出手段と無線による通信手段とを具備した受電状態検出器と、無線による通信手段を具備した受電状態検出器制御部とを備え、前記受電状態検出器制御部は前記受電状態検出器に対して命令を送信し、前記受電状態検出器は該命令に従った応答を返信する、電気機器の受電の状態を監視する電気機器受電状態監視装置において、
前記受電状態検出器に電源を供給する電源部に充電により電力を蓄電する蓄電手段を備え、前記電気機器へ電力を供給する電力供給線に該供給線に流れている電流値を電気的に非接触で抽出するピックアップコイルを取り付け、前記ピックアップコイルの出力信号を、一方では前記検出手段の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の充電用パワー供給源とすることを特徴とする電気機器受電状態監視装置
２）  検出手段と無線による通信手段とを具備した受電状態検出器と、無線による通信手段を具備した受電状態検出器制御部とを備え、前記受電状態検出器制御部は前記受電状態検出器に対して命令を送信し、前記受電状態検出器は該命令に従った応答を返信する、電気機器の受電の状態を監視する電気機器受電状態監視装置において、
前記受電状態検出器に電源を供給する電源部に充電により電力を蓄電する蓄電手段を備え、前記電気機器の受電部に端子の温度状態を検出して電気信号を発生するセンサを取り付け、前記センサの電気信号を、一方では前記検出手段の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の充電用パワー供給源とすることを特徴とする電気機器受電状態監視装置
３）  検出手段と無線による通信手段とを具備した受電状態検出器と、無線による通信手段を具備した受電状態検出器制御部とを備え、前記受電状態検出器制御部は前記受電状態検出器に対して命令を送信し、前記受電状態検出器は該命令に従った応答を返信する、電気機器の受電の状態を監視する電気機器受電状態監視装置において、
前記受電状態検出器に電源を供給する電源部に充電により電力を蓄電する蓄電手段を備え、前記電気機器の受電部に端子の温度状態を検出して電気信号を発生するセンサを取り付け、前記センサの電気信号を、一方では前記検出手段の第１の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の第１の充電用パワー供給源とし、
前記電気機器へ電力を供給する電力供給線に該供給線に流れている電流値を電気的に非接触で抽出するピックアップコイルを取り付け、前記ピックアップコイルの出力信号を、一方では前記検出手段の第２の入力信号とし、他方では前記蓄電手段の第２の充電用パワー供給源とすることを特徴とする電気機器受電状態監視装置
４）  前記センサを、前記受電部に替えて前記電力供給線の電路遮断器に取り付けることを特徴とする前記２）または３）に記載の電気機器受電状態監視装置
５）  前記ピックアップコイルは、可撓性を有するチューブに導電線を巻回して環状に屈曲させたロゴスキーコイルであることを特徴とする前記１），３），又は４）に記載の電気機器受電状態監視装置
６）  前記センサは、温度を検出する熱電変換素子であることを特徴とする前記２）ないし５）のいずれかに記載の電気機器受電状態監視装置
７）  前記検出手段により前記受電部の端子温度を検出し、該温度の上昇速度に基づいて温度上昇率を検出する温度上昇率検出手段を備えることを特徴とする前記６）に記載の電気機器受電状態監視装置
８）  前記温度上昇率検出手段より検出された信号に基づいて温度状態を表示する状態表示器を備えることを特徴とする前記７）記載の電気機器受電状態監視装置
にある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ピックアップコイルの出力信号又はセンサの電気信号をパワー供給源として機器の駆動用電力に用いることで外部から給電を受けることなく単独で恒久的に動作し、配線の引き回し作業や電池の内蔵及び交換の手間を省略でき、装置も小型軽量化されて設置場所も限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のピックアップコイルは、カレントトランス（ＣＴ）でもよいし、ロゴスキーコイルでもよい。ロゴスキーコイルは、電力供給線を取り外すことなしに、取り付けが可能である。センサは端子部に取り付けてもよいし、受電部に変圧器を備えている場合には、その変圧器に取り付けてもよい。センサは、温度を検出する場合には、例えばアルメル・クロメル，銅・コンスタンタン，ＺｎＯ系薄膜を用いた熱電変換素子、Ｂｉ系熱電変換素子とすることができる。熱電変換素子は素材を限定するものではないが、熱起電力が大きく、導電率が高く、熱伝導率が低いものが好ましい。
【０００９】
受電状態検出器は、予め設定された時間周期で動作させてもよいし、受電状態検出器制御部からの命令に従って動作させてもよい。受電状態検出器制御部からの命令に従って動作させる場合には、通信手段を一般的に知られている「待ち受け受信」としてもよい。そうすることにより、受電状態検出器の消費電力を抑制することができる。センシングしているときは、充電動作を停止させてもよい。そうすることで、センサの負荷を軽くすることが可能となり、精度が向上する。検出手段には基準値発生器を備え、該基準値に基づいてセンサによりセンシングされた信号を校正してもよい。
【００１０】
電源は、受電状態検出器全体に電気を供給する。電源には、蓄電手段を備え、充放電可能な二次電池や大容量コンデンサを使用することができる。センサから出力電圧が低い場合には昇圧する。ピックアップコイルの出力は交流信号であるので整流する。また、出力電圧が低い場合には昇圧する。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は実施例の概要を示すシステム図である。図１において、１は電気機器受電状態監視装置、４０は電気機器、４１は受電部、４２は電力供給線、４３は電路遮断器、５０は所内温度管理システム装置である。また、１０は受電状態検出器、１３はピックアップコイル、１５はセンサ、３０は受電状態検出器制御部である。
【００１２】
電気機器受電状態監視装置１は受電状態検出器１０、ピックアップコイル１３、センサ１５、および受電状態検出器制御部３０で構成している。電気機器４０には受電部４１があり、受電部４１は電力供給線４２により電路遮断器４３を経由して電力が供給される。電力供給線４２にはピックアップコイル１３が電気的に非接触な状態で取り付けられている。ピックアップコイル１３は電力供給線４２に流れている電流値を抽出し、ピックアップコイル出力信号として受電状態検出器１０へ出力する。また、受電部４１にはセンサ１５が取り付けられている。センサ１５は検出信号を受電状態検出器１０へ出力する。受電状態検出器１０は無線通信により受電状態検出器制御部３０より命令を受信し、その命令に従った応答を受電状態検出器制御部３０へ返信する。受電状態検出器制御部３０は所内温度管理システム装置５０と通信を行う。所内温度管理システム装置５０は所内の電気機器の温度を監視する装置であり、所内の電気機器の受電状態監視装置を管理する。
【００１３】
図２は実施例の電気機器受電状態監視装置の詳細を示すブロック図である。図２において、１１は無線通信手段、１２はアンテナ、１４は電流検出手段、１６は温度検出手段、１７は通信制御手段、１８は温度上昇率検出手段、１９は状態表示器、２０は電源部、２１は充電器、２２は蓄電手段、２３は電源制御部、２４は整流器、２５は昇圧手段である。１３ａはロゴスキーコイル、１５ａは熱電変換素子である。３１は無線通信手段、３２はアンテナ、３３は通信制御手段である。
【００１４】
受電状態検出器１０は、無線通信手段１１、アンテナ１２、電流検出手段１４、温度検出手段１６、通信制御手段１７、温度上昇率検出手段１８、状態表示器１９、および電源部２０で構成している。電源部２０は、充電器２１、蓄電手段２２、電源制御部２３、整流器２４、および昇圧手段２５で構成している。また、受電状態検出器制御部３０は、無線通信手段３１、アンテナ３２、および通信制御手段３３で構成している。
【００１５】
ロゴスキーコイル１３ａは電力供給線４２に流れている電流値を抽出し、ピックアップコイル出力信号として電流検出手段１４および整流器２４へ出力する。電流検出手段１４は前記ピックアップコイル出力信号を入力し、電流検出値出力信号として通信制御手段１７へ出力する。また、熱電変換素子１５ａは受電部４１の温度に基づいて熱起電力を発生し、該熱起電力を温度検出手段１６および昇圧手段２５へ出力する。温度検出手段１６は前記熱起電力を入力し、温度検出値出力信号として通信制御手段１７および温度上昇率検出手段１８へ出力する。
【００１６】
通信制御手段１７は前記電流検出値出力信号、前記温度検出値出力信号、温度上昇率出力信号、および命令信号を入力し、応答信号を無線通信手段１１へ出力する。無線通信手段１１はアンテナ１２を介して受電状態検出器制御部３０と無線通信すると共に、前記応答信号を入力し、前記命令信号を通信制御手段１７へ出力する。温度上昇率検出手段１８は前記温度検出値出力信号を入力し、前記温度上昇率出力信号を通信制御手段１７へ、また、状態表示信号を状態表示器１９へ出力する。状態表示器１９は前記状態表示信号の入力に基づいて表示する。
【００１７】
整流器２４は前記ピックアップコイル出力信号を入力し、第１の直流電圧を充電器２１へ出力する。昇圧手段２５は前記熱起電力を入力し、第２の直流電圧を充電器２１へ出力する。充電器２１は前記第１の直流電圧および前記第２の直流電圧を入力し、充電電流を蓄電手段２２へ出力する。蓄電手段２２は前記充電電流で充電され、蓄電電力を電源制御部２３へ出力する。電源制御部２３は前記蓄電電力を入力し、受電状態検出器１０内全体へ電力を供給する。
【００１８】
無線通信手段３１はアンテナ３２を介して受電状態検出器１０と無線通信すると共に、前記命令を入力し、前記応答を通信制御手段３３へ出力する。通信制御手段３３は前記応答を入力し、前記命令を無線通信手段３１へ出力する。
【００１９】
電流検出手段１４は前記ピックアップコイル出力信号に基づいて電流検出値を算出し、前記電流検出値出力信号を出力する。温度検出手段１６は前記熱起電力に基づいて温度検出値をし、前記温度検出値出力信号を出力する。温度上昇率検出手段１８は前記温度検出値出力信号に基づいて温度上昇率および状態表示信号を算出し、前記温度上昇率出力信号および前記状態表示信号を出力する。通信制御手段１７は前記命令に従って、前記電流検出値出力信号、前記温度研修値出力信号、および前記温度上昇率出力信号を応答用通信データに変換する。
【００２０】
整流器２４は前記ピックアップコイル出力信号を整流し、第１の直流電圧を得る。昇圧手段２５は前記熱起電力を充電可能電圧以上に昇圧し、第２の直流電圧を得る。充電器２１は前記第１の直流電圧および前記第２の直流電圧に基づいて充電電流を発生する。蓄電手段２２は充電可能な二次電池や大容量のコンデンサで構成されており、蓄電電力を供給する。電源制御部２３は前記蓄電電力を源として、受電状態検出器１０で必要な電源を発生する。
【００２１】
通信制御手段３３は所内温度管理システム装置５０からの命令に従って、通信手段３１を介して受電状態検出器１０に命令を送り、受電状態検出器１０から応答を受信して、所内温度管理システム装置５０へ受電状態監視データを返信する。
【００２２】
図３はロゴスキーコイルの説明図である。図３において、１３ｂはチューブ、１３ｃは導電線、１３ｄは空隙である。また、６１はスペーサ、４２は電力供給線である。ロゴスキーコイル１３ａは、内部に空隙１３ｄを有する断面略円形の可撓性を備えた有機性素材からなるチューブ１３ｂに導電線１３ｃの一方を等間隔に巻回し、導電線１３ｃの他方をチューブ１３ｂの終端で折り返した後、空隙を通してチューブ１３ｂの始終端間に空隙１３ｄを形成している。
【００２３】
図４は熱電変換素子の取付状態を示す説明図である。図４において、４１ａは銅ターミナル、４１ｂはアルミ端子、４４は断熱材である。受電状態検出器１０は、受電部４１や電路遮断器４３の銅ターミナル４１ａに備えたアルミ端子４１ｂに断熱材４４を介して取り付けるとともに、その熱電変換素子１５ａを測定すべき所定位置に接触固定し、アルミ端子４１ｂの先端から伸びる電力供給線４２に分割可能なスペーサ６１を介してロゴスキーコイル１３ａをその空隙１３ｄを通して取り付け、外周を必要に応じてテープ（図示せず）で固定する。
【００２４】
本実施例はこのように構成したから、ロゴスキーコイル１３ａの出力信号及び熱電変換素子１５ａの熱起電力の一部を機器の駆動用電力として給電することで外部から給電を受けることなく単独で且つ設置場所の制約なしに恒久的に動作し、配線の引き回し作業や電池の内蔵及び交換の手間を省略でき、装置も小型軽量化できた。
【実施例２】
【００２５】
図５は、実施例２の概要を示すシステム図である。図５において、７０ａ・・・７０ｎは小システム、８０ａ・・・８０ｎは中システム、９０ａは大システムである。電力供給線４２には複数の大システムが接続可能であるが、実施例２は一つの大システム９０ａが接続された例である。大システム９０ａは、複数の中システム８０ａ・・・８０ｎ，電気機器受電状態監視装置１ａ，１ａａ・・・１ａｎ，１ａａａ・・・１ａａｎおよび電路遮断器４３ａで構成されている。電路遮断器４３ａは、電力供給線４２から電力供給を受け、電気機器受電状態監視装置１ａを介して、中システム８０ａ・・・中システム８０ｎへ電力を供給する。電気機器受電状態監視装置１ａは、以下に接続されている中システム全体の受電状態を監視する。
【００２６】
各小システム７０ａ・・・７０ｎは、電気機器４０ａ・・・４０ｎ、電気機器受電状態監視装置１ａａａ・・・１ａａｎ、および電路遮断器４３ａａａ・・・４３ａａｎで構成されている。小システムの代表例として、小システム７０ａについて説明する。電路遮断器４３ａａａは、中システム８０ａから電力供給を受け、電気機器受電状態監視装置１ａａａを介して、電気機器４０ａへ電力を供給する。他の小システムも多少の違いはあっても同様である。電気機器受電状態監視装置１ａａａは電気機器４０ａの受電状態を監視する。このことは、実施例１と同様である。
【００２７】
この様に、本発明の電気機器受電状態監視装置は、実施例２に示すように階層的に接続されたシステムにおいても適用が可能であり、各システム毎の受電状態を監視できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、遮断器や断路器の他，鉄道き電線の断線予防管理，石油・航空・船舶・軍事・家庭セキュリティ用の発煙・発火早期発見装置としても応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の概要を示すシステム図である。
【図２】実施例１の電気機器受電状態監視装置の詳細を示すブロック図である。
【図３】実施例１のロゴスキーコイルの説明図である。
【図４】実施例１の熱電変換素子の取付状態を示す説明図である。
【図５】実施例２の概要を示すシステム図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  電気機器受電状態監視装置
１ａａ・・・１ａｎ    電気機器受電状態監視装置
１ａａａ・・・１ａａｎ    電気機器受電状態監視装置
１０  受電状態検出器
１１  無線通信手段
１２  アンテナ
１３  ピックアップコイル
１３ａ  ロゴスキーコイル
１３ｂ  チューブ
１３ｃ  導電線
１３ｄ  空隙
１４  電流検出手段
１５  センサ
１５ａ  熱電変換素子
１６  温度検出手段
１７  通信制御手段
１８  温度上昇率検出手段
１９  状態表示器
２０  電源部
２１  充電器
２２  蓄電手段
２３  電源制御部
２４  整流器
２５  昇圧手段
３０  受電状態検出器制御部
３１  無線通信手段
３２  アンテナ
３３  通信制御手段
４０  電気機器
４０ａ・・・４０ｎ  電気機器
４１  受電部
４１ａ  銅ターミナル
４１ｂ  アルミ端子
４２  電力供給線
４３  電路遮断器
４３ａ  電路遮断器
４３ａａ・・・４３ａｎ  電路遮断器
４３ａａａ・・・４３ａａｎ  電路遮断器
４４  断熱材
５０  所内温度管理システム装置
６１  スペーサ
７０ａ・・・７０ｎ  小システム
８０ａ・・・８０ｎ  中システム
９０ａ  大システム
【図１】
2005346442.tif 000003
【図２】
2005346442.tif 000004
【図３】
2005346442.tif 000005
【図４】
2005346442.tif 000006
【図５】
2005346442.tif 000007