JP5341569B2

JP5341569B2 - 絶縁入力型計測機器

Info

Publication number: JP5341569B2
Application number: JP2009053103A
Authority: JP
Inventors: 琢磨大矢
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: JP2010204068A

Description

本発明は、波形記録計などの電気計測機器において、基礎絶縁入力型を二重絶縁入力型に簡便に変更しうる電気計測機器に関するものである。

各種電気計測機器は、人が直接、あるいは間接に触れて感電する恐れがあるため、絶縁の規格が日本工業規格（ＪＩＳ規格）あるいは国際電気標準会議規格（ＩＥＣ規格）により安全規格として定められている。

安全規格では、測定対象の電気的な危険性などに応じて、電気計測機器の本体回路と測定入力端子との間に二重絶縁を必要とする場合や、基礎絶縁でよい場合が規定されている。

ここで基礎絶縁とは、感電に対する基本的な保護を与える絶縁であり、ＪＩＳ規格によれば、破壊した場合に感電の危険を引き起こす可能性がある場合の絶縁と規定されている。二重絶縁とは、基礎絶縁および補強絶縁の両者からなる絶縁と規定され、補強絶縁とは、基礎絶縁が破壊した場合に、感電に対して保護を与えるため基礎絶縁に追加して適用される独立した絶縁と規定されている。基礎絶縁は補強絶縁より厳格な絶縁性を求められるから、基礎絶縁と基礎絶縁との組み合わせも二重絶縁の規格を満たすことができる。この他、二重絶縁相当の絶縁耐力がみとめられるものとして強化絶縁がある。

例えば特許文献１には、測定入力端子とデータ出力端子との間に二重絶縁が施されている電気計測機器が示されている。この電気計測機器では、電圧の測定入力端子からデータ出力端子までの間に基礎絶縁デバイスを２か所に入れ、このうちの１つの基礎絶縁デバイスを、電流の測定入力端子側の経路でも共用することで基礎絶縁デバイスの数を減らしている。

特開２００７−２４８０９２号公報

電気計測機器の測定対象によっては、二重絶縁の絶縁レベルは不要であり、基礎絶縁の絶縁レベルで安全規格を満足する場合がある。このような測定対象の場合に、二重絶縁入力型の電気計測機器を用いると、オーバースペックであるので割高な測定となる。また、測定対象に応じて使用者が機器を選択して購入できるように、電気計測機器メーカが二重絶縁入力型と基礎絶縁入力型の両方を製造することも考えられるが、２種の機器を製造することは管理が煩雑になる。さらに、ユーザーが、基礎絶縁入力型の機器の購入後に、二重絶縁入力型の機器が必要になった場合には、新たに二重絶縁入力型の機器を購入しなければならなくなる。

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、基礎絶縁入力型を二重絶縁入力型に簡便に変更しうる絶縁入力型計測機器を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された絶縁入力型計測機器は、測定入力端子を備える入力端子ユニットと、該測定入力端子への電気入力信号に基づいて測定を行う本体回路を備える測定本体ユニットとが着脱可能に連結されると共に、該測定本体ユニットには、該測定入力端子から該本体回路までの間の信号接続を基礎絶縁する第１の基礎絶縁回路を備え、該両ユニットどうしを基礎絶縁して信号接続する第２の基礎絶縁回路を備える絶縁ユニットを、該両ユニットの間に、さらに追加して連結可能であることを特徴とする。

請求項２に記載された絶縁入力型計測機器は、請求項１に記載されたもので、前記測定本体ユニットには、前記絶縁ユニットが連結されていること、および／または、非連結であることを表示する表示部が備えられていることを特徴とする。

請求項３に記載された絶縁入力型計測機器は、請求項１に記載されたもので、前記測定本体ユニットが波形記録計であることを特徴とする。

本発明による絶縁入力型計測機器によれば、測定本体ユニットと入力端子ユニットとが着脱可能に連結されると共に、測定本体ユニットには、本体回路に基礎絶縁して信号接続する第１の基礎絶縁回路を備えているため、両ユニットの連結で基礎絶縁入力型の電気計測機器とすることができる。このため、二重絶縁入力型の必要のないユーザーに電気計測機器を安価に提供することができる。また、測定本体ユニットと入力端子ユニットとの間に、第２の基礎絶縁回路を備える絶縁ユニットを、さらに追加して連結可能であることにより、絶縁ユニットを追加することで、基礎絶縁入力型の電気計測機器を二重絶縁入力型に簡便に変更することができる。絶縁ユニットは、構成がシンプルなため安価である。このため、ユーザーは、新たに二重絶縁入力型の電気計測機器を購入するよりも、はるかに安価に二重絶縁入力型の測定を行うことができる。また、電気計測機器メーカは、絶縁ユニットをオプション品として製造販売することで、基礎絶縁入力型と二重絶縁入力型との両方の電気計測機器を製造する必要がなくなるため、管理が簡便になる。

本発明による絶縁入力型計測機器によれば、測定本体ユニットには、絶縁ユニットが連結されていること、および／または、非連結であることを表示する表示部が備えられていることにより、基礎絶縁入力型の状態であるか二重絶縁入力型の状態であるかをオペレータが簡便に確認可能であるため、適しない測定対象を測定してしまうことによる感電や機器破損の危険性を低減することができる。

本発明による絶縁入力型計測機器によれば、測定本体ユニットが波形記録計であることにより、多様な測定対象に応じた絶縁レベルに対応することができて、合理的であり、汎用性を高めることができる。

本発明を適用する絶縁入力型計測機器の一実施形態の概要を説明する構成図である。上図の絶縁入力型計測機器に絶縁ユニットを追加した場合の概要を説明する構成図である。

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１に示される本発明の一例である絶縁入力型計測機器１は、入力端子ユニット２と測定本体ユニット３とが着脱可能に連結されており、入力端子ユニット２に入力される電圧などの電気的パラメータに基づいて測定を行う計測機器である。絶縁入力型計測機器１としては、例えば、電圧波形や電流波形、温度変動波形を記録する波形記録計や、電圧計、非接触電流計などが挙げられる。

入力端子ユニット２は、箱体状の筐体の一側面に、一例として端子板またはＢＮＣ（Bayonet Neill Concelman）同軸コネクタで構成された一組の測定入力端子５ａ，５ｂを備えている。この測定入力端子５ａ，５ｂには、一例として、被測定対象物に接触させて被測定対象物の電位差（電圧）を検知するための接触型プローブや、被測定対象物に非接触でそこに流れる電流に応じた電圧を出力する電流プローブ、温度差に応じた電圧を出力する熱電対プローブ（何れも非図示）など、絶縁入力型計測機器１が測定値を検知するためのものが接続される。

また入力端子ユニット２は、その筐体内部に、測定入力端子５ａ，５ｂに入力された電気入力信号を増幅する入力回路７を備えると共に、測定入力端子５ａ，５ｂの設けられた側面とは反対側の筐体側面に、入力回路７の出力を筐体外部に出力するコネクタ８を備えている。

測定本体ユニット３は、箱体状の筐体に、コネクタ９、基礎絶縁回路１０、本体回路１１、および表示部１２を備えている。コネクタ９は、筐体の一側面に設けられて、入力端子ユニット２のコネクタ８に嵌合して、ユニット２，３間で電気信号の受け渡しを行うと共に、ユニット２，３どうしを着脱可能に連結する。またコネクタ９には、後述する絶縁ユニット４が連結されていることを検出用の端子２４ａおよび端子２４ｂを有している。端子２４ａ，２４ｂは各々本体回路１１に接続されている。コネクタ９は、基礎絶縁回路１０の入力側に接続されている。

基礎絶縁回路１０は、筐体内部に設けられている。この基礎絶縁回路１０は、本発明の第１の基礎絶縁回路に相当し、電気信号を基礎絶縁して伝送する回路であり、基礎絶縁機能を有する絶縁素子２１を備えている。絶縁素子２１としては、トランス、フォトカプラ等が例示されるが、他にも基礎絶縁機能を有する素子であれば用いることができる。

なお、トランスには、ボビンに絶縁が施され、巻き線にもビニール被膜線が使用されていれば単体で二重絶縁相当と認められるものもあるが、絶縁素子２１としては、このような高度の絶縁が施されたものは必要なく、基礎絶縁機能を有するものでよい。フォトカプラは、基礎絶縁機能を有するものが電子デバイスメーカから多種製造販売されているので、それらを使用することができる。この基礎絶縁回路１０の出力は、本体回路１１に接続されている。

本体回路１１は、筐体内部に設けられて、入力回路７や基礎絶縁回路１０などを介して入力される、測定入力端子５ａ，５ｂへの電気入力信号に基づいて、測定動作を行う回路である。本体回路１１は、例えば、測定値の演算処理回路、電源回路、表示部１２に測定結果を表示させる表示回路、測定値を記録するメモリ、および外部のパーソナルコンピュータなどに測定データを出力するためのインタフェース回路（いずれも非図示）などを備える回路であり、電気計測機器として動作するための主回路である。

表示部１２は、一例として液晶パネルで構成され、コネクタ９の設けられた側面とは反対側の筐体側面に設けられており、本体回路１１に制御されて、測定結果の波形や測定値などを表示する。また、表示部１２は、本発明の表示部の一例であって、本体回路１１に制御されて、後述する絶縁ユニット４が測定本体ユニット３に連結されていること、および／または非連結であることを、液晶パネルの一部に文字表示や絵表示などで表示可能になっている。

このように、同図に示された状態の絶縁入力型計測機器１では、測定入力端子５ａ，５ｂが、入力回路７、コネクタ８、コネクタ９、基礎絶縁回路１０を経由して本体回路１１に接続される。したがって、測定入力端子５ａ，５ｂと本体回路１１との間に、基礎絶縁回路１０が挿入されているから、基礎絶縁が完成している。

また、この状態の絶縁入力型計測機器１では、本体回路１１は、端子２４ａ，２４ｂが非接続状態であることを検出して、後述する絶縁ユニット４が非連結であることを表示部１２に表示させる。

電気計測機器製造メーカは、例えば、同図に示された入力端子ユニット２および測定本体ユニット３を基本システム構成として計測機器１を製造販売する。基礎絶縁入力型で測定可能なユーザーは、高価な二重絶縁入力型の計測機器を購入する必要がないので、安価に購入することができる。

次に、上記した基礎絶縁入力型の計測機器１を二重絶縁入力型に変更する場合について、図２を参照しつつ説明する。

二重絶縁入力型への変更は、入力端子ユニット２と測定本体ユニット３とを連結していたコネクタ８とコネクタ９との嵌合を外して、同図に示されるように、入力端子ユニット２と測定本体ユニット３との間に、絶縁ユニット４を連結して行う。

絶縁ユニット４は、箱体状の筐体に、コネクタ１３、基礎絶縁回路１４、およびコネクタ１５を備えている。コネクタ１３は、筐体の一側面に設けられて、入力端子ユニット２のコネクタ８に嵌合してユニット２，４間で電気信号の受け渡しを行うと共に、ユニット２，４どうしを着脱可能に連結する。コネクタ１３は基礎絶縁回路１４の入力側に接続されている。

基礎絶縁回路１４は、本発明の第２の基礎絶縁回路に相当し、上記で説明した基礎絶縁回路１０と同様の構成であり、絶縁素子２１と同様の絶縁素子２２が配されて、筐体の内部に設けられている。基礎絶縁回路１４の出力側にはコネクタ１５が接続されている。

コネクタ１５は、コネクタ１３の設けられた側面とは反対側の筐体側面に設けられて、測定本体ユニット３のコネクタ９に嵌合してユニット４，３間で電気信号の受け渡しを行うと共に、ユニット４，３どうしを着脱可能に連結する。また、コネクタ１５には、コネクタ９の端子２４ａに接続される端子２５ａと、コネクタ９の端子２４ｂに接続される端子２５ｂとを有している。この端子２５ａと端子２５ｂとは導線でショート状態に接続されている。

このように、同図に示された、絶縁ユニット４の追加連結された状態の絶縁入力型計測機器１では、測定入力端子５ａ，５ｂが、入力回路７、コネクタ８、コネクタ１３、基礎絶縁回路１４、コネクタ１５、コネクタ９、基礎絶縁回路１０を経由して本体回路１１に接続される。したがって、測定入力端子５ａ，５ｂと本体回路１１との間に、基礎絶縁回路１４および基礎絶縁回路１０が挿入されているから、二重絶縁が完成している。

また、この状態の計測機器１では、コネクタ９の端子２４ａ，２４ｂが端子２５ａ，２５ｂに接続されてショート状態となるので、本体回路１１は、このショート状態を検出して、絶縁ユニット４が連結されていることを表示部１２に表示させる。

このように、絶縁ユニット４を追加することで、基礎絶縁入力型の計測機器１を簡便に二重絶縁入力型に変更することができる。例えば、計測器製造メーカは、絶縁ユニット４をオプション品として製造販売することで、ユーザーは、このオプション品の追加購入により、二重絶縁入力の測定を行うことが可能になる。

なお、上記では、入力端子ユニット２が一組の測定入力端子５ａ，５ｂを備えた例について説明したが、これに限定されず、入力端子ユニット２が、例えば２組、５組、または１０組などのように複数組の測定入力端子を備える構成とすることもできる。この場合、測定本体ユニット３の基礎絶縁回路１０には、測定入力端子の組数と同じ数だけ絶縁素子２１を配し、絶縁ユニット４の基礎絶縁回路１４にも、測定入力端子の組数と同じ数だけ絶縁素子２２を配する。入力端子ユニット２と測定本体ユニット３とを連結したときには、複数組の測定入力端子は、各々別個の絶縁素子２１を介して、並列に、測定本体ユニット３の本体回路に接続されて基礎絶縁される。また、入力端子ユニット２と絶縁ユニット４と測定本体ユニット３とを連結したときには、複数組の測定入力端子は、各々が、別個の絶縁素子２２および絶縁素子２１を介して、並列に、測定本体ユニット３の本体回路に接続されて二重絶縁される。

また、入力回路７は、電気入力信号を増幅して出力する例について説明したが、これに限定されず、例えば、電気入力信号を増幅して、この増幅した信号をアナログ／ディジタル変換してディジタル信号を出力する構成とすることもできるし、電気入力信号をそのままアナログ／ディジタル変換してディジタル信号を出力する構成とすることもできる。

また、本体回路１１は、測定本体ユニット１に絶縁ユニット４が連結されていること、または非連結であることのいずれか一方の状態のときだけ、その連結の有無の情報を表示部１２に表示させてもよい。また、その連結の有無の情報は、発光ダイオードなどのランプの点灯、消灯で表示させることもできる。

１は絶縁入力型計測機器、２は入力端子ユニット、３は測定本体ユニット、４は絶縁ユニット、５ａ，５ｂは測定入力端子、７は入力回路、８，９，１３，１５はコネクタ、１０，１４は基礎絶縁回路、１１は本体回路、１２は表示部、２１，２２は絶縁素子、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは端子である。

Claims

測定入力端子を備える入力端子ユニットと、該測定入力端子への電気入力信号に基づいて測定を行う本体回路を備える測定本体ユニットとが着脱可能に連結されると共に、該測定本体ユニットには、該測定入力端子から該本体回路までの間の接続を基礎絶縁する第１の基礎絶縁回路を備え、
該両ユニットどうしを基礎絶縁して接続する第２の基礎絶縁回路を備える絶縁ユニットを、該両ユニットの間に、さらに追加して連結可能であることを特徴とする絶縁入力型計測機器。
前記測定本体ユニットには、前記絶縁ユニットが連結されていること、および／または、非連結であることを表示する表示部が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の絶縁入力型計測機器。
前記測定本体ユニットが波形記録計であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁入力型計測機器。