(57)【要約】【課題】負荷側回路の動作に影響を与えない接点検査装置、接点検査方法及び接点検査システムを提供する。【解決手段】一次回路は検査信号を入力し、二次回路は出力回路から入力された電気信号を通過又は遮断する接点が、前記電気信号を遮断する場合、前記一次回路とインピーダンスが整合し、判定部は前記一次回路から反射した検査信号と、前記接点に対して前記電気信号を通過するか否かを制御する接点制御信号に基づいて前記接点の機能を判定する判定部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査信号を入力する一次回路と、
出力回路から入力された電気信号を通過又は遮断する接点が、前記電気信号を遮断する場合、前記一次回路とインピーダンスが整合する二次回路と、
前記一次回路から反射した検査信号と、前記接点に対して前記電気信号を通過するか否かを制御する接点制御信号に基づいて前記接点の機能を判定する判定部とを備えること、
を特徴とする接点検査装置。
【請求項２】
前記一次回路の少なくとも一部と、前記二次回路の少なくとも一部を備える変成器を含んで構成されること、
を特徴とする請求項１に記載の接点検査装置。
【請求項３】
一次回路と、出力回路から入力された電気信号を通過又は遮断する接点が、前記電気信号を遮断する場合、前記一次回路とインピーダンスが整合する二次回路を備える接点検査装置における接点検査方法であって、
前記接点検査装置は、検査信号を一次回路に入力する過程と、
前記接点検査装置は、前記一次回路から反射した検査信号と、前記接点に対して前記電気信号を通過するか否かを制御する接点制御信号に基づいて前記接点の機能を判定する過程を有すること、
を特徴とする接点検査方法。
【請求項４】
出力回路から入力された電気信号を通過又は遮断する接点、前記接点を通過した電気信号を処理する負荷側回路及び前記接点の機能を検査する接点検査装置を備える接点検査システムであって、
前記接点検査装置は、
検査信号を入力する一次回路と、
前記接点が前記電気信号を遮断する場合、前記一次回路とインピーダンスが整合する二次回路と、
前記一次回路から反射した検査信号と、前記接点に対して前記電気信号を通過するか否かを制御する接点制御信号に基づいて前記接点の機能を判定する判定部とを備えること
を特徴とする接点検査システム。
【請求項５】
前記接点を通過した電気信号を前記負荷側回路に通過し、前記検査信号を除去する出力フィルタ部を備えること、
を特徴とする請求項４に記載の接点検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接点検査装置、接点検査方法及び接点検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
遮断器や電磁リレー等、電力や信号の供給を頻繁に接断（ＯＮ／ＯＦＦ）する機器は、それらの電力や信号を通過又は停止するための接点を備える。このような接点は、接点同士又は他の部材と物理的に接触及び離間を繰り返すことによって摩耗又は変形する。このような状態では、電力や信号が意図されたように接断しないことがある。そのため、機器が備える接点が意図通りに電力や信号を接断するか検査する技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の接点検査方法では、電源からの出力が、電磁リレーやソリッドステートリレー等の接点を介して負荷側回路に供給するリレー回路で、リレーの接点の一方に接点の接断を診断するための診断信号発生部を接続して、リレーの接点の他方に診断信号発生部からの信号を検波する検波部を接続して、検波部からの出力を判定部で判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１０−１４０８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の接点検査方法では、リレーの接点の他方から診断信号発生部からの信号が負荷側回路に伝達され、負荷側回路に診断信号が入力される。そのため、入力された診断信号は負荷側回路の動作に意図しない影響を与えることがある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、負荷側回路の動作に影響を与えない接点検査装置、接点検査方法及び接点検査システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、検査信号を入力する一次回路と、出力回路から入力された電気信号を通過又は遮断する接点が、前記電気信号を遮断する場合、前記一次回路とインピーダンスが整合する二次回路と、前記一次回路から反射した検査信号と、前記接点に対して前記電気信号を通過するか否かを制御する接点制御信号に基づいて前記接点の機能を判定する判定部とを備えることを特徴とする接点検査装置である。
【０００７】
（２）本発明の別の態様は、前記一次回路の少なくとも一部と、前記二次回路の少なくとも一部を備える変成器を含んで構成されること特徴とする（１）の接点検査装置である。
【０００８】
（３）本発明の別の態様は、一次回路と、出力回路から入力された電気信号を通過又は遮断する接点が、前記電気信号を遮断する場合、前記一次回路とインピーダンスが整合する二次回路を備える接点検査装置における接点検査方法であって、前記接点検査装置は、検査信号を一次回路に入力する過程と、前記接点検査装置は、前記一次回路から反射した検査信号と、前記接点に対して前記電気信号を通過するか否かを制御する接点制御信号に基づいて前記接点の機能を判定する過程を有すること、を特徴とする接点検査方法である。
【０００９】
（４）本発明の別の態様は、出力回路から入力された電気信号を通過又は遮断する接点、前記接点を通過した電気信号を処理する負荷側回路及び前記接点の機能を検査する接点検査装置を備える接点検査システムであって、前記接点検査装置は、検査信号を入力する一次回路と、前記接点が前記電気信号を遮断する場合、前記一次回路とインピーダンスが整合する二次回路と、前記一次回路から反射した検査信号と、前記接点に対して前記電気信号を通過するか否かを制御する接点制御信号に基づいて前記接点の機能を判定する判定部とを備えることを特徴とする接点検査システムである。
【００１０】
（５）本発明の別の態様は、前記接点を通過した電気信号を前記負荷側回路に通過し、前記検査信号を除去する出力フィルタ部を備えることを特徴とする（４）の接点検査システムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、負荷側回路の動作に影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の一例に係る接点検査システムの構成を示す概略図である。
【図２】従来の接点検査方式の構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の一例に係る接点検査システム１の構成を示す概略図である。
接点検査システム１は、出力回路１０１、接点制御信号入力部１０２、電磁リレー１０３、出力フィルタ部１０４、負荷側回路１０５及び接点検査装置１１を含んで構成される。
図１に示す例では、これらの構成のうち、出力回路１０１、接点制御信号入力部１０２、電磁リレー１０３、出力フィルタ部１０４及び負荷側回路１０５は、検査対象となる接点を備える機器の一部である。
以下、検査対象となる接点が、電磁リレー１０３が備える接点１０３２である場合を例にとって説明するが、本実施形態では、これに限られない。検査対象となる接点は、例えば、遮断器が備える接点であってもよい。
【００１４】
出力回路１０１は、電力又は電気信号（以下、電気信号と総称する）を電磁リレー１０３及び接点検査装置１１に出力する。
接点制御信号入力部１０２は、接点を駆動して接状態に制御する接点制御信号を入力され、入力された接点制御信号を電磁リレー１０３に出力する。接点制御信号の電位は、例えば、接点１０３２を断状態（ＯＦＦ）とする場合、予め定められた第１の電位Ｌｏ（例えば、０．５Ｖ）であり、接点１０３２を接状態（ＯＮ）とする場合、第１の電位よりも高い予め定められた第２の電位Ｈｉ（例えば、２．５Ｖ）である。
電磁リレー１０３は、接点駆動部１０３１及び接点１０３２を含んで構成される。接点駆動部１０３１は、接点制御信号入力部１０２から接点制御信号が入力されると、接点１０３２を駆動し、接点１０３２を接状態（ＯＮ）とする。接状態とは、接点１０３２が出力回路１０１に接続する導線と出力フィルタ部１０４に接続する導線に物理的に接する位置にあることをいう。従って、接点１０３２が摩耗、変形等を受けず正常な状態にある場合には、接点１０３２は、出力回路１０１から入力された電気信号を通過させ、出力フィルタ部１０４に出力する。接点１０３２が摩耗、変形を受ける等、異常な状態にある場合には、接点１０３２は、出力回路１０１から入力された電気信号を遮断し、出力フィルタ部１０４に出力しないことがある。
【００１５】
接点駆動部１０３１は、接点制御信号入力部１０２から接点制御信号の入力が停止されると、接点１０３２の駆動を停止し、接点１０３２を断状態（ＯＦＦ）とする。断状態とは、接点１０３２が出力回路１０１に接続する導線又は出力フィルタ部１０４に接続する導線から空間的に離れた位置にあることをいう。従って、接点１０３２が摩耗又は変形等を受けず正常な状態にある場合には、接点１０３２は、出力回路１０１から入力された電気信号を遮断し、出力フィルタ部１０４に出力しない。接点１０３２が摩耗又は変形を受けた場合の他、異物が付着した場合等、異常な状態にある場合には、接点１０３２は、出力回路１０１から入力された電気信号を通過させ、出力フィルタ部１０４に出力することがある。
なお、接点制御信号入力部１０２から接点制御信号の入力が停止したときに、電位差を発生させずに接点１０３２の駆動を停止するために、接点駆動部１０３１の構成の一部（例えば、電磁リレー１０３からの出力端）を接地（ＧＮＤ）する。
【００１６】
出力フィルタ部１０４は、電磁リレー１０３から入力された電気信号から不要な成分（例えば、高周波成分）を除去し、不要な成分を除去した電気信号を負荷側回路に出力する。出力フィルタ部１０４は、例えば、カットオフ周波数が数Ｈｚの低域通過フィルタであり、このカットオフ周波数よりも高い周波数の成分（後述する検査信号の成分、蓄電部１２０−１、１２０−２から放電される電流等）を除去する。
負荷側回路１０５は、出力フィルタ部１０４から入力された電気信号に基づいて予め定めた動作を行う。本実施形態では、負荷側回路１０５の代わりに、入力された電気信号の供給を受けて動作する装置であってもよい。
【００１７】
次に、接点検査装置１１の構成について説明する。接点検査装置１１は、検査信号入力部１０６、増幅部（アンプ）１０７、蓄電部（コンデンサ）１０８、抵抗部１０９、抵抗部１１０、蓄電部（コンデンサ）１１１、抵抗部１１２、可変抵抗部１１３、抵抗部１１４、受信回路（コンパレータ）１１５、検波回路１１６、抵抗部１１７、変成部（トランス）１１８、１次巻線部１１８−１、２次巻線部１１８−２、抵抗部１１９、蓄電部（コンデンサ）１２０−１、蓄電部（コンデンサ）１２０−２及び判定部１２１を含んで構成される。
【００１８】
検査信号入力部１０６は、上述の接点の検査に用いる検査信号を入力され、入力された検査信号を増幅部１０７に出力する。検査信号は、例えば、数百ｋＨｚの周波数で電位が振動する電気信号である。
増幅部１０７は、検査信号入力部１０６から入力された検査信号に対して、その振幅を予め設定された増幅率で増幅し、増幅した検査信号を蓄電部１０８及び蓄電部１１１に出力する。
蓄電部１０８は、その一端が増幅部１０７の出力端に接続され、他端が抵抗部１０９に接続される。これにより、直流成分の入力を回避し検査信号を通過させる。
抵抗部１０９は、その一端が蓄電部１０８の他端に接続され、他端が抵抗部１１０の一端及び変成部１１８の１次巻線部１１８−１の一端Ｃに接続される。これにより、１次巻線部１１８−１への過大な入力を回避する。抵抗部１０９の抵抗値は、例えば１ｋΩである。
抵抗部１１０は、その一端が抵抗部１０９の他端及び１次巻線部１１８−１の一端Ｃに接続され、他端が受信回路１１５の入力端Ａに接続される。これにより、受信回路１１５への過大な入力を回避する。抵抗部１１０の抵抗値は、抵抗部１０９よりも約１００〜１０００倍大きい。例えば、１００ｋΩである。
【００１９】
蓄電部１１１は、その一端を増幅部１０７の出力端に接続され、他端が抵抗部１１２の一端に接続される。蓄電部１１１の容量は、蓄電部１０８と同程度である。これにより、直流成分の入力を回避し検査信号と同じ帯域の信号成分を通過させる。
抵抗部１１２は、その一端を蓄電部１１１の他端に接続され、他端が可変抵抗部１１３の一端に接続される。抵抗部１１２の抵抗値は、抵抗部１０９と同程度である。
可変抵抗部１１３は、可動端子Ｅを備える可変抵抗器である。可動端子Ｅの位置は、可変抵抗部１１３の予め定めた第１の位置（例えば、一端）から第２の位置（例えば、他端）まで変更できる。これにより可変抵抗部１１３の抵抗値は、第１の抵抗値（例えば、ゼロ）から第２の抵抗値（例えば、最大抵抗値）まで変化する。可変抵抗部１１３は、その一端を抵抗部１１２の他端に接続され、他端が抵抗部１１７の一端に接続され、可動端子Ｅは抵抗部１１４の一端に接続される。
抵抗部１１４は、その一端が可変抵抗部１１３の可動端子Ｅに接続され、その他端が受信回路１１５の入力端Ｂに接続される。抵抗部１１４の抵抗値は、抵抗部１１０と同程度である。これにより、受信回路１１５への過大な入力を回避する。
抵抗部１１７は、その一端が可変抵抗部１１３の他端に接続され、その他端が接地（ＧＮＤ）されている。これにより、可変抵抗部１１３に要求される耐圧を低減している。
【００２０】
受信回路１１５は、入力端Ａに抵抗部１１０の他端から入力された信号の振幅と、入力端Ｂに抵抗部１１４の他端から入力された信号の振幅との差分を、予め設定した増幅率で増幅し、増幅した信号を検波回路１１６に出力端から出力する。
検波回路１１６は、受信回路１１５から入力された信号を、予め設定された周波数で検波して基底帯域の検波出力信号を生成し、生成した検波出力信号を判定部１２１の入力端Ｋに出力する。
【００２１】
変成部１１８は、１次巻線部１１８−１及び２次巻線部１１８−２を備える。
１次巻線部１１８−１は、その一端Ｃが抵抗部１０９の他端及び抵抗部１１０の一端に接続され、他端Ｄが接地（ＧＮＤ）されている。
２次巻線部１１８−２は、その一端Ｆが出力回路１０１、接点１０３２の一端及び抵抗部１１９の一端に接続され、他端Ｇが抵抗部１１９の他端及び蓄電部１２０−１の一端に接続される。
抵抗部１１９は、その一端が出力回路１０１及び２次巻線部１１８−２の一端Ｆ、接点１０３２の一端に接続され、他端が２次巻線部１１８−２の他端Ｇに接続され、蓄電部１２０−１の一端に接続される。
蓄電部１２０−１は、その一端が抵抗部１１９の他端及び２次巻線部１１８−２の他端Ｇに接続され、他端が蓄電部１２０−２の一端に接続される。
蓄電部１２０−２は、その一端が蓄電部１２０−１の他端に接続され、他端が出力フィルタ部１０４、接点１０３２の他端に接続される。蓄電部１２０−１、１２０−２を直列にすることで、接点１０３２が断続されることによって出力回路１０１からの電気信号による電圧がかかるため、高耐圧（例えば、当該電気信号の電圧（例えば、数Ｖ〜数百Ｖ）の少なくとも２倍、好ましくは５倍以上）とする。
接点１０３２が、出力回路１０１からの電気信号を通過しなくなったとき、蓄電部１２０−１、１２０−２が放電しても出力フィルタ部１０４に大電流を出力しないように、蓄電部１２０−１、１２０−２の容量を十分に小さくする。但し、検査信号による信号成分を通過させる値とする（例えば、数十〜数百ｐＦ）。蓄電部１２０−１、１２０−２を通過する検査信号による信号成分は、２次巻線部１１８−２、抵抗部１１９を通過したため十分微弱となる。
【００２２】
判定部１２１は、接点制御信号入力部１０２から入力端Ｊに入力された制御信号及び検波回路１１６から入力端Ｋに入力された信号に基づいて判定信号を出力する。入力端Ｊに入力された制御信号と入力端Ｋに入力された信号が共に予め設定された第１の電位よりも低い場合、又は予め設定された第２の電位よりも高い場合、予め定めた高い電位Ｈｉをもつ判定信号を出力する。判定部１２１は、入力端Ｊに入力された制御信号の電位が予め設定された第１の電位よりも低いＬｏであり、かつ入力端Ｋに入力された信号が予め設定された第２の電位よりも高い場合、予め定めた低い電位Ｌｏ（Ｈｉより低い）をもつ判定信号を出力する。判定部１２１は、入力端Ｊに入力された制御信号に予め設定された第２の電位よりも高いＨｉであり、かつ入力端Ｋに入力された信号が予め設定された第１の電位よりも低い場合、予め定めた低い電位Ｌｏをもつ判定信号を出力する。判定部１２１は、例えば論理積回路である。
【００２３】
ここで、上述の検査信号が入力されている場合、１次巻線部１１８−１による１次インピーダンス（例えば、６００Ω）と、２次巻線部１１８−２（例えば、１２００Ω）と抵抗部１１９（例えば、１２００Ω）によって合成された２次インピーダンスが整合するように回路定数（ここでは、１次巻線部１１８−１のインダクタンス、２次巻線部１１８−２のインダクタンス、抵抗部１１９の抵抗値）が選択されている。
【００２４】
接点１０３２が、出力回路１０１からの入力を遮断している場合（必ずしも上述の断状態とは限らない）、１次インピーダンスと２次インピーダンスが整合するため、抵抗部１０９から１次巻線部１１８−１に入力される検査信号は、抵抗部１１０に反射せず、２次巻線部１１８−２に透過する。このとき、抵抗部１１０から受信回路１１５の入力端Ａへの入力レベルと抵抗部１１４から受信回路１１５の入力端Ｂへの入力レベルの差分は最小となる。受信回路１１５から検波回路１１６に出力される出力レベルも最小となり、検波回路１１６から判定部の入力端Ｋに入力された検波出力信号が、予め定めた第１の電位よりも低くなる。
【００２５】
他方、接点制御信号入力部１０２から入力端Ｊに入力された接点制御信号の電位が第１の電位よりも低い電位Ｌｏである場合（断状態）、判定部１２１は電位Ｈｉをもつ判定信号を出力する。他方、接点制御信号入力部１０２から入力端Ｊに入力された接点制御信号の電位が第２の電力よりも高い電位Ｈｉである場合（接状態）、判定部１２１は電位Ｌｏをもつ判定信号を出力する。従って、判定部１２１が、電位Ｈｉである信号を出力することにより接点１０３２の機能として出力回路１０１から入力された電気信号を正しく遮断していることを検出できる。また、判定部１２１が、電位Ｌｏである信号を出力することにより接点１０３２の機能として出力回路１０１から入力された電気信号を正しく遮断していないことを検出できる。
【００２６】
接点１０３２が、出力回路１０１からの入力を出力フィルタ部１０４に通過する場合（必ずしも上述の接状態とは限らない）、抵抗部１１９の一端と蓄電部１２０−２の他端が短絡する。そのため、上述の１次インピーダンスと、２次巻線部１１８−２、抵抗部１１９、蓄電部１２０−１、１２０−２によって合成される２次インピーダンスは整合しなくなる。
このとき、抵抗部１０９から１次巻線部１１８−１に入力される検査信号は、抵抗部１１０へ反射し、抵抗部１１０から受信回路１１５の入力端Ａへの入力レベルと抵抗部１１４から受信回路１１５の入力端Ｂへの入力レベルの差分は上述の最小値よりも大きな値をとる。受信回路１１５から検波回路１１６に出力される出力レベルも最小値より増加し、検波回路１１６から判定部の入力端Ｋに入力された検波出力が、予め定めた第２の電位よりも高くなる。
【００２７】
他方、接点制御信号入力部１０２から入力端Ｊに入力された接点制御信号の電位が第２の電力よりも高い電位Ｈｉである場合（接状態）、判定部１２１は電位Ｈｉをもつ判定信号を出力する。他方、接点制御信号入力部１０２から入力端Ｊに入力された接点制御信号の電位が第１の電力よりも低い電位Ｌｏである場合（断状態）、判定部１２１は電位Ｌｏをもつ判定信号を出力する。従って、判定部１２１が、電位Ｈｉである信号を出力することにより接点１０３２の機能として出力回路１０１から入力された電気信号を正しく通過していることを検出できる。また、判定部１２１が、電位Ｌｏである信号を出力することにより接点１０３２の機能として出力回路１０１から入力された電気信号を正しく通過していないことを検出できる。
【００２８】
なお、本実施形態では、接点１０３２が、出力回路１０１から入力された電気信号を遮断しているとき、受信回路１１５の入力端Ａと入力端Ｂの間のレベル差を最小（例えば、ゼロ）とするように、可変抵抗部１１３の可動端子Ｅの位置を調節しておいてもよい。これによって、接点１０３２が出力回路１０１から入力された電気信号を遮断している状態と通過している状態を、より正しく判定できるようになる。
【００２９】
また、上述では、検査信号を入力する１次回路の一部又は全部として１次巻線部１１８−１を備え、検査対象となる接点１０３２で断続させる電気信号を入力する２次回路の一部又は全部として２次巻線部１１８−２を備える変成部１１８を含む実施形態について説明したが、本実施形態ではこれには限られない。本実施形態では、検査信号を入力する１次回路と、検査対象となる接点１０３２で断続させる電気信号を入力する２次回路を並置されるように備え、１次回路によるインピーダンスと検査信号に対する２次回路によるインピーダンスが整合するものであればよい。
【００３０】
このように本実施形態によれば、負荷側回路１０５の動作に影響を与えずに、負荷側回路１０５が動作状態であっても、接点の検査を行うことができる有利な効果を奏する。このような効果は従来の接点検査方法では得られない効果である。ここで、従来の接点検査方式の一例について説明する。図２は、従来の接点検査方式の構成の一例を示す概略図である。
図２に示す接点検査方式は、出力回路１０１、接点制御信号入力部１０２、電磁リレー１０３、出力フィルタ部１０４、検査信号入力部（診断信号発生部）１０６、入力フィルタ部２０８、検波部２１６及び判定部２２１を備える。検査信号入力部１０６は、発生した診断信号を、入力フィルタ部２０８を介して電磁リレー１０３が備える接点１０３２に出力し、接点１０３２は、出力フィルタ部１０４を介して負荷側回路１０５に検査信号に基づく成分を出力する。入力フィルタ部２０８と出力フィルタ部１０４は検査信号から高周波成分を除去する。
しかし、図２に示す接点検査方式では、負荷側回路１０５の動作は、診断信号の影響を受けるため、負荷側回路１０５が動作状態であるとき、接点１０３２の検査を行うことができなかった。
【００３１】
本実施形態によれば、上述のように負荷側回路の動作は、検査信号の影響を受けない。そのため負荷側回路が、例えば火工品のように誤動作が生命や周囲環境に与える危害を及ぼすおそれが大きい用途にも本実施形態は有用である。
また、負荷側回路の動作の停止が許容されない場合や保守管理が危険な環境下で行われる場合（例えば、兵器の発射装置）にも、本実施形態は有用である。
【００３２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１…接点検査システム、１０１…出力回路、１０２…接点制御信号入力部、
１０３…電磁リレー、１０３１…接点駆動部、１０３２…接点、
１０４…出力フィルタ部、１０５…負荷側回路、
１０６…検査信号入力部、１０７…増幅部、１０８…蓄電部、１０９…抵抗部、
１１…接点検査装置、１１０…抵抗部、１１１…蓄電部、１１２…抵抗部、
１１３…可変抵抗部、１１４…抵抗部、１１５…受信回路、１１６…検波回路、
１１７…抵抗部、１１８…変成部、１１８−１…1次巻線部、１１８−２…２次巻線部、
１１９…抵抗部、１２０−１、１２０−２…蓄電部、１２１…判定部、
２０８…入力フィルタ部
【図１】
2013072850.tif 000003
【図２】
2013072850.tif 000004