JP5399856B2

JP5399856B2 - 避雷器

Info

Publication number: JP5399856B2
Application number: JP2009242418A
Authority: JP
Inventors: 哲大松山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: JP2011091915A

Description

本発明は、避雷器に関するものである。

従来から、一乃至複数の端末が通信線を介して接続された通信システムにおける一対の通信線に接続されて、当該通信線に所定の電圧を超えるサージ電圧が印加された場合にサージ電流をアースにバイパスする避雷器が提供されている。

上記避雷器の一例として、一端が通信線に接続されて他端がアースに接続されるバリスタと、通信線とバリスタとの間に介装される温度ヒューズと、温度ヒューズの溶断を検知する溶断検知回路と、溶断検知回路が温度ヒューズの溶断を検知した際に警報を発報する報知器とを備えた避雷器が知られている（例えば特許文献１参照）。

上記避雷器は、バリスタのサージ吸収回数が増加する等して当該バリスタが劣化すると漏れ電流が増加し、当該漏れ電流の増加に伴ってバリスタが異常発熱してその熱が温度ヒューズへ伝達し、当該温度ヒューズを溶断する。すると、溶断検知回路によって温度ヒューズの溶断が検知されて報知器よりバリスタの異常を知らせる警報が発報されてユーザーにバリスタの交換を促す。

しかしながら、上記避雷器は、バリスタが損傷して警報が発報された時点で通信線から切断されているため、バリスタの交換前に、サージが発生して通信線にサージ電圧が印加されると、各端末は当該サージ電圧が印加されることで破損してしまう。

そこで、バリスタ寿命時において、通信線の一端側に接続された各端末を通信線の他端側から入力されるサージから保護可能な避雷器として、一端が通信線に接続され他端がアースに接続されるバリスタと、バリスタに流れるサージ電流を検知して当該サージ電流の電流値を測定し出力する電流センサと、前記電流値と所定の閾値とを比較する比較回路と、通信線に接続されて当該通信線を介して各端末と信号の授受を行う通信ドライブ回路と、通信ドライブ回路と端末との間に設けられることでサージが入力される通信線の一端側（サージ印加領域）と各端末が接続される通信線の他端側との導通状態を切り替えて、バリスタに流れるサージ電流が閾値よりも大きい場合に開放される常閉型のスイッチ素子とを備えた避雷器が知られている。

上記避雷器は、通信線にサージ電圧が印加された場合、バリスタがサージ電流をアースにバイパスすることで各端末をサージから保護しており、バリスタに流れるサージ電流が所定の閾値を１回超えるとスイッチ素子が開放されてサージ印加領域から各端末が遮断される。これにより、一回目の閾値を超えるサージ電流によってバリスタ破損した場合であっても、２回目以降のサージによって各端末が破損することを防止することができる。

特開２００８−２９５２５４号公報

しかしながら、上記従来例における避雷器は、バリスタに閾値以上のサージ電流が１回流れた際、バリスタの寿命に関わらずスイッチ素子が開放されてバリスタの交換が必要となることから、バリスタの寿命が残っている場合であっても当該バリスタは交換されることとなり経済的ではなかった。而して、バリスタの寿命判定精度の向上が望まれていた。

また、通信ドライブ回路が、通信線におけるサージ印加領域側に接続されていることから、スイッチ素子開放時に通信ドライブ回路がサージによって破損する虞があり、更には、スイッチ素子が開放された際に避雷器と各端末とが通信不可となるといった問題があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、バリスタの寿命を精度よく求めて当該バリスタを寿命末期まで用いることができ、且つ、避雷器と各端末との通信を維持しつつ、バリスタを交換するまで各端末をサージから確実に保護することが可能な避雷器を提供することにある。

請求項１の発明は、一乃至複数の端末が一対の通信線を介して接続された通信システムにおける一対の通信線に接続されて、当該通信線に所定の電圧を超えるサージ電圧が印加された場合にサージ電流をアースにバイパスする避雷器であって、通信線に所定の電圧を超えるサージ電圧が印加された場合に導通してサージ電流をアースにバイパスする通信線に接続された回路保護手段と、回路保護手段に流れるサージ電流からサージの発生を検出して当該サージに関するサージ情報を生成し、当該サージ情報に基づいて回路保護手段の寿命を演算する寿命演算手段と、通信線に接続されて当該通信線を介して各端末と信号の授受を行う通信手段と、通信線上において回路保護手段と通信手段との間に設けられる常閉型のスイッチ手段と、回路保護手段の寿命が所定の閾値に達した場合にスイッチ手段を開放する接続切替手段とから構成されることを特徴とする。

この発明によれば、回路保護手段の寿命をサージ情報の履歴に基づいて精度よく求めることで当該回路保護手段を寿命末期まで用いることができ、且つ、前記寿命が所定の閾値よりも小さくなった場合に回路保護手段と通信手段との間に設けられたスイッチ手段を自動で開放することで、避雷器と各端末との通信を維持しつつ、バリスタを交換するまで各端末をサージから確実に保護することができる。

請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記スイッチ手段は、端末から送信される切替信号に基づいて開閉状態が切り替えられることを特徴とする。

この発明によれば、端末からの遠隔操作により、ユーザーの意思でスイッチ手段を開閉することができ、通信を意図的に切断／復旧させることができる。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記接続切替手段は、端末から送信される閾値設定信号に基づいて前記閾値が設定されることを特徴とする。

この発明によれば、端末からの遠隔操作により、避雷器が設置される環境や、回路保護手段の性能に応じて、閾値を適宜設定することができる。

以上説明したように、本発明では、バリスタの寿命を精度よく求めて当該バリスタを寿命末期まで用いることができ、且つ、避雷器と各端末との通信を維持しつつ、バリスタを交換するまで各端末をサージから確実に保護することが可能な避雷器を提供することができる。

本実施形態の避雷器が接続された通信システムの概略ブロック図を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
本実施形態の避雷器１は、例えば、図１に示すように、避雷器１の状態を表示する表示端末２と、避雷器１に対する操作入力が行われる操作端末３と、表示端末２及び操作端末３と一対の通信線Ｌを介して接続されて当該各端末２，３間の通信を制御する伝送ユニット４とからなる通信システムに用いられ、通信線Ｌに所定の電圧を超えるサージ電圧が印加された場合に導通してサージ電流をアースにバイパスする。ここで、避雷器１は、通信線Ｌの一端側に接続され、各端末２，３及び伝送ユニット４は通信線Ｌの他端側に接続される。そして、避雷器１は、通信線Ｌの一端より当該通信線Ｌに入力されるサージから各端末２、３及び伝送ユニット４を保護するものである。

避雷器１は、図１に示すように、一端が通信線Ｌに接続され他端がアースに接続されるバリスタ（回路保護手段）１１と、バリスタ１１に流れるサージ電流を検知してサージ電流値を測定し出力する電流センサ１２と、電流センサ１２から出力されるサージ電流値のアナログデータをデジタル変換するＡ／Ｄ変換器１３と、Ａ／Ｄ変換器１３から出力されるサージ電流値に基づいてバリスタ１１の寿命を演算し、当該寿命情報を含むサージ情報を生成するＣＰＵ１４と、サージ情報を記憶するメモリ（記憶手段）１５と、通信線Ｌとの間で信号を授受するインターフェイス機能を有する通信ドライブ回路１６と、通信線Ｌ上においてバリスタ１１と通信ドライブ回路１６との間に設けられるリレー１７（スイッチ手段）と、バリスタ１１の寿命が予め設定された閾値を下回った場合にリレー１７を駆動させるリレー駆動回路（接続切替手段）１８とから構成される。

バリスタ１１は、通信線Ｌ及びアースに接続され、通信線Ｌに所定の電圧以上のサージ電圧が印加された場合に導通してサージ電流をアースにバイパスすることで、通信線Ｌに印加されるサージ電圧を抑制し、各端末２，３及び伝送ユニット４をサージから保護している。ここで、バリスタ１１等の回路保護素子は、サージ吸収回数が増加すると劣化してサージ吸収能力が低下するため、サージを吸収できなくなる（バリスタが寿命となる）前に交換される必要がある。

電流センサ１２は、例えば、バリスタ１１の他端とアースとを接続するリード線を囲繞するコイルからなり、当該リード線を流れるサージ電流値をアナログ信号出力する。

Ａ／Ｄ変換器１３は、電流センサ１２から入力されるサージ電流値のアナログ信号をデジタル変換して出力する。

ＣＰＵ１４は、Ａ／Ｄ変換器１３から入力されるサージ電流値、サージ発生時刻、サージ検出回数、及びメモリ１５に格納されているサージ情報の履歴等から演算により求められるバリスタ１１の余寿命（寿命情報）を含むサージ情報を生成する（寿命演算手段）。ここで、ＣＰＵ１４は、バリスタ１１が当該バリスタ１１に流れるサージ電流の大きさに応じてダメージを受けると判断し、当該ダメージが大きい程、余寿命がより短くなるよう演算を行う。

そして、ＣＰＵ１４は、余寿命と予め設定された閾値との比較を行い、余寿命が閾値よりも大きい場合には、メモリ１５に対してサージ情報を出力し、次にサージ電流値が入力されるまで待機する。

また、余寿命が、予め設定された閾値よりも小さくなった場合、ＣＰＵ１４はリレー駆動回路１８に対して駆動信号を出力する。なお、本実施形態では、バリスタ１１の余寿命と閾値との比較を行っているが、サージ情報に基づいてバリスタ１１の累積ダメージを演算により求めて、当該累積ダメージが閾値を上回った場合にリレー駆動回路１８へ駆動信号を出力するものであってもよい。

リレー駆動回路１８は、所謂常閉型の接点１７１及び励磁巻線１７２を備えたリレー１７の励磁巻線に接続されており、駆動信号が入力されると励磁巻線１７２を通電により励磁させて、一対の通信線Ｌ上にそれぞれに設けられる各接点１７１を開放する。

そのため、通信線Ｌは、バリスタ１１の寿命が迫りサージの発生が起こった際、接点１７１を挟んで当該接点１７１よりもバリスタ１１側のサージ電圧が印加される領域（サージ印加領域）と、接点１７１よりも各端末２，３側の接点１７１が開放していることでサージ電圧が印加されない領域（サージ非印加領域）とに分断される。従って、バリスタ１１の寿命が迫った際には接点１７１が開放されているので、通信線Ｌにサージが入力されたとしても、各端末２，３側の通信線Ｌには、サージ電圧が印加されず、各端末２，３及び伝送ユニット４はサージから保護される。

また、通信ドライブ回路１６は、接点１７１よりも各端末２，３側（サージ非印加領域）で通信線Ｌに接続されているため、接点１７１が開放した後であっても、避雷器１と、各端末２、３及び伝送ユニット４との通信は維持される。

従って、本実施形態の避雷器は、バリスタ１１を寿命末期まで用いることができ、且つ、バリスタ１１の寿命が所定の閾値よりも小さくなった場合（バリスタ１１の寿命が迫った場合）に、バリスタ１１と通信ドライブ回路１６との間に設けられた接点１７１が自動で開放されるため、避雷器１と、各端末２，３及び伝送ユニット４との通信を維持しつつ、バリスタ１１を交換するまで各端末２，３、及び通信ドライブ回路１６をサージから確実に保護することができる。

また、ＣＰＵ１４は、サージが発生してサージ電流値が入力された際、更新された寿命情報を含むサージ情報を通信ドライブ回路１６を介して通信線Ｌにも送出する。そして、通信線Ｌに送出されたサージ情報は、伝送ユニット４を介して表示端末２へ送信される。なお、本実施形態では、避雷器１から表示端末２へバリスタ１１の寿命情報を含んだサージ情報が送信されるが、通信線Ｌに接続される複数の避雷器１を統合する図示しないサーバに対して前記サージ情報を送信することで、サーバに格納される各バリスタ１１の寿命情報から、交換が行われたバリスタ１１の寿命情報のみを更新することもできる。

表示端末２は、通信線Ｌとの間で信号を授受するインターフェイス機能を有する通信ドライブ回路２１と、表示端末２内の各部の制御を行う制御部２２と、制御部２２によって表示されるＬＣＤ等からなる表示部２３と、通信ドライブ回路２１を介して受信したサージ情報を記憶するメモリ２４とを備え、通信ドライブ回路２１を介して入力されるサージ情報に基づいて制御部２２が表示データを生成し、当該表示データに基づいてバリスタ１１の余寿命を表示部２４に表示する。

そして、ユーザーは、表示端末２の表示部２４を確認することでバリスタ１１の状態を確認することができ、バリスタ１１の寿命が迫っていることを示す表示がなされている場合に、バリスタ１１の交換を行う。ユーザーは、バリスタ１１の交換を行った後、避雷器１に設けられる図示しないリセットボタンを押下することで、接点１７１を閉じて通信を復帰させることができ、更には、メモリ１５に格納されているサージ情報を初期化することができる。また、前記リセットスイッチが押下された際には、避雷器１より表示端末２及びサーバに対して、表示端末２及びサーバの各々が格納している交換されたバリスタ１１に関するサージ情報を初期化するリセット信号が送信される。

操作端末３は、通信線Ｌとの間で信号を授受するインターフェイス機能を有する通信ドライブ回路３１と、ユーザーが操作を行うスイッチやボタン等からなる操作部３２と、操作端末３内の各部の制御を行う制御部３３とを備え、ユーザーによって操作部３２のスイッチ等が入／切されることにより、操作端末３から伝送ユニット４を介して避雷器１へ接点１７１の開閉を指示する開閉切替信号が送信される。そして、開閉切替信号を受信した避雷器１では、当該開閉切替信号に基づいてＣＰＵ１４からリレー駆動回路１８に出力される駆動信号がＯＮ／ＯＦＦされて接点１７１が開閉される。これにより、操作端末３からの遠隔操作によってユーザーの意思で接点１７１を開閉させて、通信の復旧／切断を切り替えることができ、予防的に接点１７１を開放しておくことや、上記に示すように接点１７１が自動で開放された際に意図的に接点１７１を閉じて通信を復旧させることができる。

また、ＣＰＵ１４が、寿命の判定の際に用いる閾値は、操作端末３の操作部３２に設けられるダイヤルスイッチ等により変更することができる。具体的には、ユーザーによって前記ダイヤルスイッチが操作されるたびに、当該ダイヤルスイッチの位置に応じた閾値設定信号が伝送ユニット４を介して避雷器１へ送信され、避雷器１では受信した閾値設定信号に応じて閾値が変更される。これにより、操作端末３からの遠隔操作により、ユーザーの意思で、避雷器１が設置される環境やバリスタ１１の性能に応じて、閾値を適宜設定することができる。

１避雷器
２表示端末
３操作端末
４伝送ユニット
１１バリスタ（回路保護手段）
１２電流センサ
１３Ａ／Ｄ変換器
１４ＣＰＵ（寿命演算手段）
１５メモリ（記憶手段）
１６通信ドライブ回路（通信手段）
１７リレー（スイッチ手段）
１８リレー駆動回路（接続切替手段）
Ｌ通信線

Claims

一乃至複数の端末が一対の通信線を介して接続された通信システムにおける一対の通信線に接続されて、当該通信線に所定の電圧を超えるサージ電圧が印加された場合にサージ電流をアースにバイパスする避雷器であって、
通信線に所定の電圧を超えるサージ電圧が印加された場合に導通してサージ電流をアースにバイパスする通信線に接続された回路保護手段と、回路保護手段に流れるサージ電流からサージの発生を検出して当該サージに関するサージ情報を生成し、当該サージ情報に基づいて回路保護手段の寿命を演算する寿命演算手段と、通信線に接続されて当該通信線を介して各端末と信号の授受を行う通信手段と、通信線上において回路保護手段と通信手段との間に設けられる常閉型のスイッチ手段と、回路保護手段の寿命が所定の閾値に達した場合にスイッチ手段を開放する接続切替手段とから構成されることを特徴とする避雷器。
前記スイッチ手段は、端末から送信される切替信号に基づいて開閉状態が切り替えられることを特徴とする請求項１記載の避雷器。
前記接続切替手段は、端末から送信される閾値設定信号に基づいて前記閾値が設定されることを特徴とする請求項１または２記載の避雷器。