JP6770879B2 - 交直両用検電器 - Google Patents

Description

本発明は、直流及び交流のいずれの電圧の有無も検電でき、人体を介して直流の検電を行うことが可能な交直両用検電器に関するものである。

従来、図６に示すように、人体１０１を介して直流２０１の検電を行うことが可能な検電器として、回路の一部をケース１０２の表面に露出させ、片手で露出部１０３を持ち、もう一方の手でアース２０２に触れることにより直流検電を行うものがある。

しかしながら、図７に示すように、上述のような検電器を交流２０３の検電に使用すると、絶縁手袋を装着した状態での検電では、素手で露出部１０３を持った状態での検電に比べて、大きく感度が低下し、充電路を無充電路と誤判定してしまう虞がある。

そこで、本発明は、上述した従来の検電器が有する課題を解決するために提案されたものであって、交流の検電を行うときに、絶縁手袋を装着した状態での検電と、素手の状態での検電との感度差が小さくなされた新規な交直両用検電器を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、検電対象の交流電源または直流電源に接触される検知子と、前記検知子に入力端を接続された第１の読取抵抗Ｒ１と、前記第１の読取抵抗Ｒ１に直列に接続された保護抵抗Ｒ２と、前記保護抵抗Ｒ２の出力端に接続され、人体によって接触される回路露出部と、前記第１の読取抵抗Ｒ１の出力端に接続され、出力端が回路グランドに接続され、前記第１の読取抵抗Ｒ１よりも抵抗値が大きい第２の読取抵抗Ｒ３とを備え、前記第１の読取抵抗Ｒ１の両端間の電位差Ｖ１と、前記第２の読取抵抗Ｒ３の両端間の電位差Ｖ２との合計値により、前記検電対象の充電の有無を判定することを特徴とする交直両用検電器である。

本願発明に係る交直両用検電器によれば、交流の検電を行うときに、絶縁手袋を装着した状態での検電と、素手の状態での検電との感度差が小さくなされた交直両用検電器を提供することができる。

従来の検電器により無充電路を充電路と誤判定する虞がある状態を示す等価回路図である。 従来の検電器により素手で交流の検電を行っている状態を示す等価回路図である。 従来の検電器により絶縁手袋を装着して交流の検電を行っている状態を示す等価回路図である。 本発明の実施形態の交直両用検電器により素手で交流の検電を行っている状態を示す等価回路図である。 本発明の実施形態の交直両用検電器により絶縁手袋を装着して交流の検電を行っている状態を示す等価回路図である。 従来の検電器により直流の検電を行っている状態を示す側面図である。 従来の検電器により交流の検電を行っている状態を示す側面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態に係る検電器について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、従来の検電器により無充電路を充電路と誤判定する虞がある状態を示す等価回路図である。

図１に示すように、検電器は、検電対象に接触される検知子１と、検知子１に入力端を接続された読取抵抗Ｒ１と、読取抵抗Ｒ１に直列に接続された保護抵抗Ｒ２と、保護抵抗Ｒ２の出力端に接続され人体によって接触される回路露出部２とを備えている。読取抵抗Ｒ１の出力端は回路グランド（ＧＮＤ）に接続されている。直流電源Ｖと検知子１との間の抵抗が絶縁抵抗Ｒである。回路露出部２に接触する人体（測定者）の抵抗値をＲｐとする。読取抵抗Ｒ１の両端間の電位差（ｉ×Ｒ１）が検知電圧となる。

なお、この明細書において、ｉ、Ｒ、Ｖ、Ｚ等の記号は、各構成要素（部材）を指し示すとともに、その電流値、抵抗値、電圧値、インピーダンス値を示す。

内部インピーダンスが高い交直両用検電器は、検電箇所が無充電路であっても、隣接する電路との絶縁状態が悪いと、隣接する充電部Ｖから絶縁抵抗Ｒを介した回り込みにより電流ｉが流れ、充電路と誤判定する虞がある。

このような回り込みの影響を小さくするには、検電器の内部インピーダンス（Ｒ１＋Ｒ２）を、人体に影響のない範囲で小さくする必要がある。なお、人体の抵抗Ｒｐは、内部インピーダンス（Ｒ１＋Ｒ２）に比べて十分に小さな値である。

図２は、従来の検電器により素手で交流の検電を行っている状態を示す等価回路図である。

この検電器により素手で交流電源の検知を行う場合には、図２に示すように、検電器の回路ＧＮＤと人体との間に静電容量によるインピーダンスＺＣ１が生ずる。また、人体の対地間の静電容量によるインピーダンスＺＣが生ずる。回路露出部２には、人体が素手で接触する。

保護抵抗Ｒ２には、電流ｉ１が流れる。インピーダンスＺＣ１には、電流ｉ２が流れる。したがって、読み取り抵抗Ｒ１を流れる電流ｉは、ｉ＝ｉ１＋ｉ２となる。読み取り抵抗Ｒ１を流れる電流ｉにより、読み取り抵抗Ｒ１の両端間の電位差Ｖ１（＝ｉ×Ｒ１）で、電路Ｖの充電の有無を判定する。

この場合、インピーダンスＺＣ１は、保護抵抗Ｒ２よりも十分に大きい（ＺＣ１≫Ｒ２）ので、保護抵抗Ｒ２に流れる電流ｉ１はインピーダンスＺＣ１に流れる電流ｉ２より十分に大きく（ｉ１≫ｉ２）、読み取り抵抗Ｒ１を流れる電流ｉは、保護抵抗Ｒ２に流れる電流ｉ１にほぼ等しくなる（ｉ≒ｉ１）。

図３は、従来の検電器により絶縁手袋を装着して交流の検電を行っている状態を示す等価回路図である。

この検電器により絶縁手袋を装着して交流電源の検知を行う場合には、図３に示すように、検電器の回路ＧＮＤと人体との間に静電容量によるインピーダンスＺＣ１、人体の対地間の静電容量によるインピーダンスＺＣはそのままで、回路露出部２と人体との間にインピーダンスＺＣ２が生ずる。回路露出部２には、人体が絶縁手袋を介して接触する。

インピーダンスＺＣ２の影響により、保護抵抗Ｒ２に流れる電流ｉ１は大きく減少し、電流ｉ１´となる。この検電器では、前述したように、読み取り抵抗Ｒ１を流れる電流ｉが保護抵抗Ｒ２に流れる電流ｉ１´にほぼ等しく（ｉ≒ｉ１´）、ほぼ電流ｉ１´により読み取り抵抗Ｒ１の両端間の電位差Ｖ１が決まる。判定値Ｖ´（≒ｉ１´×Ｒ１）は、素手で検電した場合の判定値Ｖ（≒ｉ１×Ｒ１）に比べて、大幅に減少する。

すなわち、検電器の感度が大幅に低下し、検出下限値が上がってしまうことになる。例えば、素手での検電の検出下限値が３０Ｖ程度の場合に、絶縁手袋装着では、検出下限値が１５０Ｖ程度（５倍）になり、１００Ｖ程度の電路を無充電路と誤判定してしまうことになる。

図４は、本発明の実施形態の交直両用検電器により素手で交流の検電を行っている状態を示す等価回路図である。

本発明に係る交直両用検電器は、図４に示すように、検電対象の交流電源Ｖまたは直流電源に接触される検知子１と、検知子１に入力端を接続された第１の読取抵抗Ｒ１と、第１の読取抵抗Ｒ１に直列に接続された保護抵抗Ｒ２と、保護抵抗Ｒ２の出力端に接続され人体によって接触される回路露出部２と、第１の読取抵抗Ｒ１の出力端に接続され出力端が回路グランド（ＧＮＤ）に接続され第１の読取抵抗Ｒ１よりも抵抗値が大きい第２の読取抵抗Ｒ３とを備えている。

この交直両用検電器においては、第１の読取抵抗Ｒ１の両端間の電位差Ｖ１と、第２の読取抵抗Ｒ３の両端間の電位差Ｖ２との合計値（Ｖ１＋Ｖ２）により、検電対象Ｖの充電の有無を判定する。

この検電器により素手で交流電源の検知を行う場合には、図４に示すように、検電器の回路ＧＮＤと人体との間に静電容量によるインピーダンスＺＣ１が生ずる。また、人体の対地間の静電容量によるインピーダンスＺＣが生ずる。回路露出部２には、人体が素手で接触する。第２の読取抵抗Ｒ３には、電流ｉ２が流れる。

図５は、本発明の実施形態の交直両用検電器により絶縁手袋を装着して交流の検電を行っている状態を示す等価回路図である。

この検電器により絶縁手袋を装着して交流電源の検知を行う場合には、図５に示すように、検電器の回路ＧＮＤと人体との間に静電容量によるインピーダンスＺＣ１、人体の対地間の静電容量によるインピーダンスＺＣはそのままで、回路露出部２と人体との間にインピーダンスＺＣ２が生ずる。回路露出部２には、人体が絶縁手袋を介して接触する。

この検電器において、素手で交流電源の検知を行う場合と、絶縁手袋を装着して交流電源の検知を行う場合とを比較すると、絶縁手袋を装着した場合には、回路露出部２と人体との間に生成される静電容量によるインピーダンスＣＺ２の影響により、保護抵抗Ｒ２に流れる電流ｉ１は大きく減少し、電流ｉ１´となる。したがって、第１の読取抵抗Ｒ１の両端間の電位差Ｖ１（＝ｉ´×Ｒ１≒ｉ１´×Ｒ１）は、素手で検電した場合の電位差Ｖ１（≒ｉ１×Ｒ１）に比べて、大幅に減少する。

しかし、絶縁手袋を装着した場合には、第２の読取抵抗Ｒ３を流れる電流ｉ２が増加し、電流ｉ２´となる。第２の読取抵抗Ｒ３の両端間の電位差Ｖ２は、素手で検知を行った場合が〔ｉ２×Ｒ３〕で、絶縁手袋を装着した場合には〔ｉ２´×Ｒ３〕となり、絶縁手袋を装着した場合のほうが高くなる。

この検電器では、判定値Ｖは、第１の読取抵抗Ｒ１の両端間の電位差Ｖ１と、第２の読取抵抗Ｒ３の両端間の電位差Ｖ２との合計値（Ｖ１＋Ｖ２）であるので、電位差Ｖ１が減少しても、電位差Ｖ２が増加して補う状態となり、素手で検電した場合の判定値Ｖと、絶縁手袋を装着した場合の判定値Ｖ´との差が少なくなる。

第２の読取抵抗Ｒ３の抵抗値を、第１の読取抵抗Ｒ１の抵抗値よりも十分に大きくすることにより、第２の読取抵抗Ｒ３の両端間の電位差Ｖ２は無視できない大きさになる。したがって、第２の読取抵抗Ｒ３を有し、第１及び第２の読取抵抗Ｒ１、Ｒ３の両端間の電位差Ｖ１、Ｖ２の合計値（Ｖ１＋Ｖ２）で充電の有無を判定するこの検電器は、素手で検電した場合と絶縁手袋を装着した場合とでの感度誤差が小さい。例えば、絶縁手袋を装着して検電した場合の検出下限値を、素手で検電した場合の検出下限値の１．５倍程度にすることができる。すなわち、素手での検電の検出下限値が３０Ｖ程度の場合に、絶縁手袋装着では、検出下限値を４５Ｖ程度にすることができる。

１ 検知子
２ 回路露出部
Ｒ１ 第１の読取抵抗
Ｒ２ 保護抵抗
Ｒ３ 第２の読取抵抗
Ｒｐ 人体の抵抗
Ｖ 検知対象（電源）

Claims (1)

1. 検電対象の交流電源または直流電源に接触される検知子と、
   前記検知子に入力端を接続された第１の読取抵抗Ｒ１と、
   前記第１の読取抵抗Ｒ１に直列に接続された保護抵抗Ｒ２と、
   前記保護抵抗Ｒ２の出力端に接続され、人体によって接触される回路露出部と、
   前記第１の読取抵抗Ｒ１の出力端に接続され、出力端が回路グランドに接続され、前記第１の読取抵抗Ｒ１よりも抵抗値が大きい第２の読取抵抗Ｒ３とを備え、
   前記第１の読取抵抗Ｒ１の両端間の電位差Ｖ１と、前記第２の読取抵抗Ｒ３の両端間の電位差Ｖ２との合計値により、前記検電対象の充電の有無を判定することを特徴とする交直両用検電器。