(57)【要約】【課題】給電線が断線したときは勿論のこと、芯線が一部破損したときも検出することができる、給電線の劣化・断線検出方法を提供する。【解決手段】     電源装置（Ｓ）から負荷装置（Ｍ）に給電する給電線を、電気抵抗が同じで並列に配線した２本の給電線（１、２）すなわちペア給電線から構成する。この２本の給電線（１、２）を共通の貫通型電流センサ（１０）のリング内に挿通する。このとき、一方の給電線（１）に流れる電流と、他方の給電線（２）に流れる電流とが互いに逆方向に流れるように挿通する。互いに逆方向に流れるので、これらの電流により生じる磁界はバランスして相殺されるが、破損などの異常が生じると磁界のバランスが崩れて貫通型電流センサ（１０）において誘導起電力により電流が流れる。これにより、給電線（１、２）の断線あるいは芯線の一部破損を検知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、それぞれの相の給電線について、互いに並列に接続された電気抵抗が同じ２本の給電線であるペア給電線に分岐させると共にリング状の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方は前記リングの一方側から、他方は前記リングの他方側からそれぞれ挿通して、前記リング内において互いに逆方向に電流が流れるようにし、前記貫通型電流センサにおいて電圧を検出することによって前記ペア給電線の劣化あるいは断線を検出することを特徴とする給電線の劣化・断線検出方法。
【請求項２】
電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、それぞれの相の給電線について、並列に接続された電気抵抗が同じ２本の給電線であるペア給電線に分岐させると共に第１、２のリング状の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方は第１の貫通型電流センサに、他方は第２の貫通型電流センサにそれぞれ挿通して、前記第１、２の貫通型電流センサにおいて発生する電圧差を検出することによって前記ペア給電線の劣化あるいは断線を検出することを特徴とする給電線の劣化・断線検出方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、前記給電線が前記電源装置と、該電源装置との間の位置関係が時間とともに繰り返し変化する負荷装置との間に適用される、給電線の劣化・断線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電線の劣化や断線を検出する方法に関するもので、さらに詳しくは貫通型電流センサを使用した給電線の劣化・断線検出方法に関し、限定するものではないが、射出成形機のヒータ、エジェクタモータ等の給電線に適用して好適な給電線の劣化・断線検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電線・ケーブル等の給電線を流れる電流を検出する電流センサは、特許文献１〜３にも示されているように従来周知で、クランプ式と分割式とに大別されが、いずれの方式のセンサも給電線を切断することなく、センサで挟んだりセンサのリング内を貫通させて検出するようになっている。このようなセンサは、検出の方式によりトロイダルコアの電磁誘導により発生する電流を検知する交流用と、カットコアとホール素子を組合せた直流用とが知られている。直流用のセンサは、導体あるいは給電線に流れる貫通電流に比例した磁束が鉄芯で収束され、そしてギャップに挿入されたホール素子を貫通する。このときホール効果によりホール電圧が発生するが、このホール電圧を検出するようになっている。この直流用は交流電流にも使用できる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４９６０５号公報
【特許文献２】特開２００７−３３３４４３号公報
【特許文献３】特開２００６−３００９１５号公報
【特許文献４】特開２０１２−２４７１９１号公報
【特許文献５】特開平５−８６９０号公報
【０００４】
一般に、電源装置から負荷装置に電力を供給する給電線が破断すると、負荷装置に悪影響を及ぼすこともあり、また急停止し危険でもあるので、前述した貫通型電流センサにより給電線の断線状態が検出されている。すなわち、特許文献４にも示されているように、貫通型電流センサのリング内に挿通されている導体あるいは給電線に電流が流れると給電線の周りに電流に比例した大きさの磁場が発生する。磁場の強さが変化すると貫通型電流センサに電圧が生じるが、これを検出できないときは、電流が流れていないと判断し、これにより「断線」であることを検出できるようになっている。
【０００５】
また、特許文献５により、自動車用ランプの断線検出装置が提案されている。この検出装置は、検知コイルが巻かれた環状鉄心を備えている。そして、この鉄心には、例えばブレーキランプ電源ラインの２本のラインが互いに逆方向に巻かれている。したがって、２本の電源ラインが導通しているときは、磁場は平衡するので検知コイルに電圧は生じない。一方の電源ラインが断線すると、平衡が崩れて検知コイルに出力する。これにより、一方が断線していることを知ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来の検知装置によっても、一応断線状態を知ることはできる。しかしながら、従来の検知方法では「完全に断線しているか、断線していないか」を択一的に知ることができるだけで、十分ではない場合がある。以下、そのような場合を説明する。固定的に設置されている電源装置から、給電線を介して、可動的に設けられている負荷装置に電力を供給しなければならない場合がある。例えば、射出成形機は、固定側金型と、この固定側金型に対して型開閉される可動側金型とからなり、これらの金型の間で成形品を成形するようになっているが、成形された成形品は可動側金型を開き、そして電動モータにより突出装置を駆動して成形品を突き出すようにようになっている。負荷装置である突出装置は、可動側金型の方に設けられているので、成形品を得る成形サイクル毎に移動し、電源装置との間隔は変化する。そこで、このような給電線には、途中に「たるみ、遊び等からなる屈曲部」を設けて間隔の変化を吸収するようになっている。
【０００７】
上記のように屈曲部が設けられているので、給電線に過度の引っ張り力は作用しないが、屈曲部には成形サイクル毎に曲げ伸ばしの繰り返し荷重が作用する。その結果、屈曲部の曲率半径の小さい箇所、局部的に応力が集中する箇所等の芯線あるいは素線は徐々に破線あるいは破損等により劣化していく。このような劣化によって抵抗が大きくなっても所定の電圧が加わっているので電流は流れ続ける。その結果、劣化箇所は発熱し最悪の場合、焼損し火災の原因にもなる。しかしながら、上記した従来の検知方法では、電流が流れている以上、芯線の一部破損等の劣化は検知できない。断線してからこれを検出して交換している、あるいは定期的に新しい給電線と交換しているのが実情である。
したがって、本発明は、給電線の断線は勿論のこと、芯線の破損等による劣化も検知することができる、給電線の劣化・断線検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、それぞれの相の給電線を、電気抵抗が同じで並列に配線した一対の給電線であるペア給電線に分岐して給電する。このペア給電線を１個のリング型の貫通型電流センサに挿通するが、ペア給電線の一方はリングの一方側から、他方は他方側から挿通する。リング内において互いに逆方向に挿通しているので、ペア給電線に異常がなければ電線周りに発生する磁場は相殺されて貫通型電流センサにおいて電圧は発生しない。ペア給電線の一方または他方が断線あるいは一部破損すると、破損した電線の抵抗が変化し流れる電流が変わる。磁場のバランスが崩れて、貫通型電流センサにおいて誘導起電力が発生する。つまり電圧が検出される。これにより、ペア給電線すなわち給電線の劣化あるいは断線を検出することができる。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、それぞれの相の給電線について、互いに並列に接続された電気抵抗が同じ２本の給電線であるペア給電線に分岐させると共にリング状の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方は前記リングの一方側から、他方は前記リングの他方側からそれぞれ挿通して、前記リング内において互いに逆方向に電流が流れるようにし、前記貫通型電流センサにおいて電圧を検出することによって前記ペア給電線の劣化あるいは断線を検出するように構成される。請求項２に記載の発明は、電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、それぞれの相の給電線について、並列に接続された電気抵抗が同じ２本の給電線であるペア給電線に分岐させると共に第１、２のリング状の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方は第１の貫通型電流センサに、他方は第２の貫通型電流センサにそれぞれ挿通して、前記第１、２の貫通型電流センサにおいて発生する電圧差を検出することによって前記ペア給電線の劣化あるいは断線を検出するように構成される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の方法において、前記給電線が前記電源装置と、該電源装置との間の位置関係が時間とともに繰り返し変化する負荷装置との間に適用される、ように構成される。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によると、電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、それぞれの相の給電線について、互いに並列に接続された電気抵抗が同じ２本の給電線であるペア給電線に分岐させると共にリング状の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方はリングの一方側から、他方はリングの他方側からそれぞれ挿通して、リング内において互いに逆方向に電流が流れるようにしている。ペア給電線のそれぞれは電気抵抗が同じなので大きさが同じ電流が流れて、リング内においては電線周りに発生する磁界は相殺される。つまり貫通型電流センサにおいては電圧は検出されない。しかしながらペア給電線の一方が断線したり劣化によって電気抵抗が変化すると、リング内において磁界が発生することになり、貫通電流センサで電圧が検出される。すなわち断線だけでなく劣化も、確実に検出することができる。また他の発明によると、一対の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方は一方の貫通型電流センサに、他方は他方の貫通型電流センサにそれぞれ挿通している。これらの一対の貫通型電流センサの電圧差を検出することによっても、ペア給電線の劣化や断線を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る給電状態を示す模式的な配線図で、その（ア）、（イ）は、色々な実施の形態をそれぞれ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明に係る給電線の劣化・断線検出方法は、３相でも単相でも原理は同じであり同様に実施できるので、以下より簡単な単相の実施の形態について説明する。図１の（ア）は、本実施の形態を示している。同図において、符号Ｓは固定的な電源装置を示し、Ｍは負荷装置である電動モータをそれぞれ示している。モータＭにより、例えば前述したような射出成形機のエジェクタ装置が駆動されるが、モータＭとエジェクタ装置は移動架台Ｂに搭載され、成形サイクルに合わせて矢印Ｙ方向に往復動的に駆動される。
【００１４】
電源装置Ｓからは２相の給電線が出ている。一方の相の給電線は途中で第１の給電線１と第２給電線２とに分岐し、再び合流する形で１本の線となりモータＭに接続されている。同様に他方の相の給電線も電源装置Ｓから出て、途中で分岐したような形で第３の給電線３と第４の給電線４とになり、再び合流する形で１本の線となりモータＭに接続されている。第１、２の給電線１、２は同一材料から同じ長さ、同じ断面積に形成された電線であり、電気抵抗は同じである。同様に第３、４の給電線３、４も、同一材料から同じ長さ、同じ断面積に形成された電線であり、電気抵抗は同じである。第１、２の給電線１、２も、第３、４の給電線３、４も、それぞれペア給電線となっている。電源装置Ｓは固定的であるが、負荷装置Ｍは移動するので、給電線の途中には「たるみ、遊び等からなる屈曲部Ｕ」が設けられている。このような第１、２の給電線１、２、つまりペア給電線は、互いに近接して配線されているので、それぞれが外部から受ける電磁的影響や温度等の他の物理的影響は実施的に等しい。つまり電磁気的、物理的に同じ条件になるように平行して配線されている。同様に、他のペア給電線である第３、４の給電線３、４も同様にして配線されている。ペア給電線においてはこのように電気抵抗が同じであり、ペア給電線の両端にかかる電圧が等しく、配線周りの電磁気的・物理的な影響も同等であるので流れる電流は等しい。
【００１５】
ペア給電線には本実施の形態に係る貫通型電流センサ１０が設けられている。貫通型電流センサ１０は、リング状の鉄心と、この鉄心に巻かれたコイルとからなり、コイルから引き出された導線ａ、ｂは所定の抵抗１４に接続されている。この抵抗１４間の電位差を不感帯付き比較器１１によって検出するようになっている。従ってリング状の鉄心において磁場が変化すると、コイルに誘導起電力が生じて導線ａ、ｂに電流が流れる。そうすると抵抗１４間に電位差が生じて比較器１１で検出されることになる。比較器１１の出力は給電線の断線や劣化が検出するための端子１２に出力されている。
【００１６】
このような貫通型電流センサ１０のリング部に、第１、２の給電線１、２が共に挿通されているが、第１の給電線１に流れる電流と、第２の給電線２に流れる電流は互いに逆方向に流れるように挿通されている。すなわち、第１の給電線１は貫通型電流センサ１０のリング部を左方向から右方向に貫通するように挿通され、第２の給電線２はＵターンして右方向から左方向に貫通するように挿通されている。他のペア給電線である第３、４の給電線３、４にも同様な貫通型電流センサ１０’が取り付けられているが、図１の（ア）には詳しくは示されていない。
【００１７】
次に作用について説明する。第１、２の給電線１、２の芯線に、一部破損、断線等の異常がないときは、前記したように第１、２の給電線１、２は電気抵抗が同じである。第１、２の給電線１、２においては、それぞれ給電線周りに電流に比例した磁場が発生する。ペア給電線に流れる電流は等しいので、第１、２の給電線１、２によってリング部において発生する磁場は大きさが等しい。しかしながら第１、２の給電線１、２はリング部において電流が逆向きに流れるので磁場の向きは逆向きになる。これによって磁場は相殺される。そうすると、リング部において磁場は変化せず貫通型電流センサ１０は反応しない。これにより、第１、２の給電線１、２は異常がないと判断される。
【００１８】
稼働時間の経過と共に、屈曲部Ｕの芯線には屈伸によって疲労し、一部破損などの異常が発生する。第１、２の給電線１、２は同じように配線されているが、何らかの原因でいずれか一方に一部破損等の異常が発生すると、破損した一方の給電線の電気抵抗が変わる。そうするとペア給電線のそれぞれに流れる電流が異なることになる。貫通型電流センサ１０のリング部において磁場が相殺されないので、磁場が変化する。コイルに誘導起電力が発生して導線ａ、ｂに電流が流れ、抵抗１４間に電位差が生じる。比較器１１で電位差を検出して端子１２に出力される。これにより、第１、２の給電線１、２のいずれかに一部破損などの異常が発生したことを検出することができる。第１、２の給電線１、２を共に新しい給電線と取り換える等の処置をする。
【００１９】
他方のペア給電線に設けられている貫通型電流センサ１０’によっても異常状態を同様にして検知できることは明らかである。なお、本実施の形態においては単相の交流の給電線において説明をしたが、３相交流についても同様である。
【００２０】
上記の実施の形態では、第１、２の給電線１、２および第３、４の給電線３、４は途中で分岐して２本に平行に配線されているように示されているが、図１の（イ）に示されているように電源装置Ｓから２本平行に配線することもできる。また、屈曲部Ｕのない給電線に応用できることは明らかである。
【符号の説明】
【００２１】
１〜４          第１〜４の給電線  
１０、１０’    貫通型電流センサ
Ｕ            屈曲部    
Ｓ            電源装置
Ｍ            電動モータ（負荷装置）
【図１】
2015021923.tif 000003