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公開番号2025106689
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-16
出願番号2024000142
出願日2024-01-04
発明の名称状態監視装置
出願人NTN株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02H 3/087 20060101AFI20250709BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】IEPEセンサ用の電源を構成する電源ノードと、外部機器と電源ノードとの間の電気的な接続/非接続を切り替えるスイッチとを備える状態監視装置において、IEPEセンサとは異なる外部機器が状態監視装置に接続されかつスイッチが故障した場合においても当該外部機器を保護する。
【解決手段】状態監視装置80は、接続端子102と、IEPEセンサ用の電源ノード110と、スイッチU1,U2と、定電流素子112と、信号生成回路115と、ヒューズ119とを備える。接続端子102は、IEPEセンサおよびアナログ信号出力機器の一方と接続可能である。信号生成回路115は、スイッチU1,U2を相補的に制御するための制御信号SGを生成する。ヒューズ119は、電力線PL1,PL2の間に接続され、電源ノード110から接地ノード118に向けて流れる短絡電流を制限する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
対象物の状態を監視するように構成された状態監視装置であって、
第１機器としてのＩＥＰＥセンサ、および前記ＩＥＰＥセンサとは異なる第２機器の一方と接続可能な接続端子と、
前記ＩＥＰＥセンサ用の電源を構成するように構成された電源ノードと、
前記電源ノードおよび第１電力線の間に接続された第１スイッチと、
第２電力線および接地ノードの間に接続された第２スイッチと、
前記第２電力線の分岐点で前記第２電力線から分岐する分岐線および前記接続端子の間に接続された定電流素子と、
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを相補的に制御するための制御信号を生成する信号生成回路と、
前記第１電力線および前記第２電力線の間に接続された電流制限素子とを備え、
前記制御信号は、
前記ＩＥＰＥセンサが前記接続端子に接続されている場合に、前記第１スイッチをオンして前記第２スイッチをオフするための第１信号と、
前記第２機器が前記接続端子に接続されている場合に、前記第１スイッチをオフして前記第２スイッチをオンするための第２信号とを含み、
前記電流制限素子は、前記電源ノードから前記接地ノードに向けて流れる短絡電流を制限するように構成されている、状態監視装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記分岐点と前記接続端子との間に接続された第１整流素子をさらに備え、
前記第１整流素子は、前記接続端子から前記分岐点に向けて流れる電流を抑制するように構成されている、請求項１に記載の状態監視装置。
【請求項３】
前記第１整流素子は、前記分岐点と前記定電流素子との間に接続される、請求項２に記載の状態監視装置。
【請求項４】
前記分岐点と前記接地ノードとの間に接続された第２整流素子をさらに備え、
前記第２整流素子は、前記接地ノードから前記分岐点に向けて流れる電流を抑制するように構成されている、請求項１に記載の状態監視装置。
【請求項５】
前記第２整流素子は、前記分岐点と前記第２スイッチとの間に接続される、請求項４に記載の状態監視装置。
【請求項６】
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの各々は、半導体スイッチング素子により形成される、請求項１に記載の状態監視装置。
【請求項７】
前記電流制限素子は、前記短絡電流の電路を遮断するように構成されたヒューズを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の状態監視装置。
【請求項８】
前記第２機器は、前記接続端子にアナログ信号を出力するアナログ信号出力機器を含む、請求項１に記載の状態監視装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、状態監視装置に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許第４９９５１３４（特許文献１）は、風車の監視装置を開示する。この監視装置の監視部にはセンサが取り付けられている。このセンサの計測データは、風車の状態を監視するために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第４９９５１３４号公報
特開２０１５－７３３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
風車などの対象物の状態を監視する状態監視装置は、一般的に、センサなどの外部機器が接続される接続端子を含む。ＩＥＰＥ（Integrated Electronics Piezo Electric）センサは、対象物の動的な加速度などを測定するために用いられ、定電流を受けて作動する。状態監視装置は、ＩＥＰＥセンサが外部機器として接続可能な接続端子を有することがある。この場合、状態監視装置は、ＩＥＰＥセンサ用の電源ノードと、ＩＥＰＥセンサに定電流を供給する定電流素子とをさらに含む。
【０００５】
状態監視装置の製造コストおよびサイズを低減するためには、接続端子は、外部機器としての、ＩＥＰＥセンサ（第１機器）用の接続端子と、ＩＥＰＥセンサとは異なる機器（第２機器）用の接続端子とを兼ねることが好ましい。その一方で、第２機器が接続端子に接続される場合、その保護の観点から、上記電源ノードにより生成される電源が第２機器に印加される事態は好ましくない。よって、状態監視装置は、外部機器と上記電源ノードとの間の電気的な接続／非接続を切り替えるスイッチと、第１機器の接続時にはスイッチをオンして第２機器の接続時にはスイッチをオフするための制御信号を生成する信号生成回路とを含むことが好ましい。しかしながら、スイッチが故障すると、第２機器の接続時にスイッチが制御信号に従ってオフされず、上記電源ノードが第２機器に意図せず電気的に接続されることがある。その結果、上記電源が第２機器に印加され、第２機器を保護することができない可能性がある。
【０００６】
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＩＥＰＥセンサ用の電源を構成する電源ノードと、外部機器と電源ノードとの間の電気的な接続／非接続を切り替えるスイッチとを備える状態監視装置において、ＩＥＰＥセンサとは異なる外部機器が状態監視装置に接続されかつスイッチが故障した場合においても当該外部機器を保護することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の状態監視装置は、対象物の状態を監視するように構成されている。状態監視装置は、接続端子と、電源ノードと、第１スイッチと、第２スイッチと、定電流素子と、信号生成回路と、電流制限素子とを備える。接続端子は、第１機器としてのＩＥＰＥセンサ、およびＩＥＰＥセンサとは異なる第２機器の一方と接続可能である。電源ノードは、ＩＥＰＥセンサ用の電源を構成するように構成されている。第１スイッチは、電源ノードおよび第１電力線の間に接続されている。第２スイッチは、第２電力線および接地ノードの間に接続されている。定電流素子は、第２電力線の分岐点で第２電力線から分岐する分岐線および接続端子の間に接続されている。信号生成回路は、第１スイッチおよび第２スイッチを相補的に制御するための制御信号を生成する。電流制限素子は、第１電力線および第２電力線の間に接続されている。制御信号は、第１信号と、第２信号とを含む。第１信号は、ＩＥＰＥセンサが接続端子に接続されている場合に、第１スイッチをオンして第２スイッチをオフするために生成される。第２信号は、第２機器が接続端子に接続されている場合に、第１スイッチをオフして第２スイッチをオンするために生成される。電流制限素子は、電源ノードから接地ノードに向けて流れる短絡電流を制限するように構成されている。
【０００８】
第１スイッチの故障（開放故障、短絡故障など）が引き起こされると、制御信号に従って第１スイッチが制御されないことがある。特に、第１スイッチが短絡故障すると、第２機器が接続端子に接続されているときに第２信号が生成されているにも拘わらず、電源ノードと第２機器とが電気的に接続される可能性がある。その結果、ＩＥＰＥセンサ用の電源が、第１スイッチ、第１電力線、分岐線、および定電流素子を通じて第２機器に意図せず印加される。これは、第２機器の保護の観点から好ましくない。上記の構成とすることにより、第２信号が生成されかつ第１のスイッチが短絡故障した場合には電源ノードと接地ノードが短絡して短絡電流が流れる。これにより、電流制限素子が作動する（例えば、この電流の電路を遮断したり、この電流を実用上無視できる程度に低減したりする）。その結果、ＩＥＰＥセンサ用の電源が第２機器に印加されるのを抑制することができる。したがって、第１スイッチの短絡故障時においても、第２機器を保護することができる。加えて、上記の構成によれば、接続端子は、第１機器および第２機器の一方と接続可能に構成されている。したがって、状態監視装置は、第１機器に接続するための接続端子と、第２機器に接続するための接続端子とを別個に要しない。よって、状態監視装置のコストおよびサイズを低減することができる。なお、第１スイッチが開放故障した場合は、制御信号に関わらず電源ノードが接続端子から切り離されるため、ＩＥＰＥセンサの電源は、第２機器へ印加されない。したがって、第１スイッチの開放故障時においても、第２機器が保護される。
【０００９】
状態監視装置は、分岐点と接続端子との間に接続された第１整流素子をさらに備えていてもよい。第１整流素子は、接続端子から分岐点に向けて流れる電流を抑制するように構成されていてもよい。
【００１０】
接続端子の電位が接地ノードの電位よりも高く、かつ、第２信号が生成されている（第２スイッチがオンされている）場合、接続端子から定電流素子および第２スイッチを通じて接地ノードに電流が流れる可能性がある。その結果、接続端子の電位が低下し、第２機器の出力値が影響を受けたり、第２機器が損傷したりする可能性がある。そのような事態は、好ましくない。上記の構成とすることにより、接続端子の電位が接地ノードの電位よりも高い場合であっても、第１整流素子の整流作用に起因して、接続端子から接地ノードに電流が流れる事態が回避される。これにより、第２機器の出力値が影響を受けたり第２機器が損傷したりすることを防止できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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