(57)【要約】      （修正有）【課題】電源コード内で発生する半断線や断線を検出する電線劣化検出方法及び検出装置を提供する。【解決手段】１００μｓ毎の一定間隔で電路電流の瞬時値をＡ／Ｄ変換Ｓ２してサンプリングし、サンプリングした電流瞬時値の絶対値が１Ａ以下Ｓ３の場合に前回のサンプリング値との差分を演算し、求めた差分が０．１Ａ以下の場合に、電流無変化区間と判断Ｓ４し、８．３ｍｓの期間に電流無変化区間を５回検出Ｓ６したら断線発生とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線の電流波形を電流検出手段により検出し、電圧周期の５０分の１以下の予め設定した一定間隔で検出した電流の瞬時値をサンプリングするサンプリングステップと、
サンプリングした電流瞬時値が第１の所定値以下である場合に記憶手段に記憶されていた前回のサンプリング値との差分を演算する差演算ステップと、
求めた差分が前記第１の所定値より小さい第２の所定値以下の場合に、電流変化無しと判断する無変化検出ステップとを有し、
電圧半周期以内の予め設定した期間に発生した前記無変化区間の数により断線発生を判断することを特徴とする電線劣化検出方法。
【請求項２】
電線の電流波形を検出する電流検出手段と、電流波形情報を記憶する記憶手段と、電流情報を基に演算により電路の断線を判断する演算判定部とを有し、
前記演算判定部は、電流周期の５０分の１以下の予め設定した一定間隔で電流波形から電流の瞬時値をサンプリングするサンプリング手段と、
サンプリング値が所定値以下で且つ電流の変化も僅かな無変化領域を検出する無変化検出手段と、
前記無変化領域の検出が略電圧半周期区間に所定回数に達したら断線発生と判断する判定手段とを備えてなることを特徴とする電線劣化検出装置。
【請求項３】
無変化検出手段は、サンプリングした電流瞬時値が所定値以下であって、且つ記憶手段に記憶した前回のサンプリング値と比較し、その差が０．０５〜０．２アンペアの間で設定した第２の所定値以下である場合に無変化領域にあると判断する請求項２記載の電線劣化検出装置。
【請求項４】
判定手段は、電圧半周期以内の所定の期間に無変化領域と判定したサンプリング値が所定回発生したら断線発生と判定する請求項２又は３に記載の電線劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線の半断線或いは断線の発生を検出する電線劣化検出方法及び検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子機器等の負荷に電源を供給する電路の異常による事故の発生を防ぐ手段として、プラグ両刃間にトラッキングが生成されたらそれを検出して遮断する配線用遮断器（例えば、特許文献１参照）や、電路の途中で電線の絶縁皮膜の劣化や加熱による皮膜の溶融等で電線の途中で短絡事故が発生したら回路を遮断する回路遮断器（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１８６１６８号公報
【特許文献２】特開平１０−１４０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記電路異常で遮断動作する従来の遮断器は、何れも電路の途中で発生した電極間の放電やコード短絡を検出して遮断動作するものであり、コンセントから負荷に至る電源コードの途中で内部の電線に半断線や断線が発生した場合、それを検出することはできなかった。しかし、家庭内で使用される家電機器の殆どは電源コードを介して商用電源に接続されており、この電源コードの半断線や断線現象は、トラッキングの生成と同様に電源コードの劣化を促進させ絶縁破壊を引き起こし、最後には短絡事故、発火事故に至る場合があるため、半断線や断線の発生を検知できればこのような事故を防ぐことができる。
【０００４】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、電源コードの被覆内で起こる電線の半断線や断線を検出する電線劣化検出方法及び検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明に係る電線劣化検出方法は、電線の電流波形を電流検出手段により検出し、電圧周期の５０分の１以下の予め設定した一定間隔で検出した電流の瞬時値をサンプリングするサンプリングステップと、サンプリングした電流瞬時値が第１の所定値以下である場合に記憶手段に記憶されていた前回のサンプリング値との差分を演算する差演算ステップと、求めた差分が前記第１の所定値より小さい第２の所定値以下の場合に、電流変化無しと判断する無変化検出ステップとを有し、電圧半周期以内の予め設定した期間に発生した前記無変化区間の数により断線発生を判断することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２の発明に係る電線劣化検出装置は、電線の電流波形を検出する電流検出手段と、電流波形情報を記憶する記憶手段と、電流情報を基に演算により電路の断線を判断する演算判定部とを有し、前記演算判定部は、電流周期の５０分の１以下の予め設定した一定間隔で電流波形から電流の瞬時値をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング値が第１の所定値以下で且つ電流の変化も僅かな無変化領域を検出する無変化検出手段と、前記無変化領域の検出が略電圧半周期区間に所定回数に達したら断線発生と判断する判定手段とを備えてなることをを特徴とする。
【０００７】
負荷に電力を供給している状態で、電源コードに半断線或いは断線が発生すると、電路電流波形は電源電圧とは異なる形状となり、電圧ゼロクロス付近では殆ど電流が流れない現象が生じ（図２に示すｉ２波形）、電圧波形ピーク付近で断線部で放電が発生することにより大きな電流が流れる（図２に示すｉ１波形）特異な現象が生ずる。
この請求項１，２の発明はこのような特異な現象を検知することで半断線或いは断線を検出するもので、所定値（第１の所定値）以下となる電流を検出することで電圧ゼロクロス点近傍を検出し、その区間で前回のサンプリング値からの変化量を見ることで電流無変化区間（図２に示すｉ２波形）を検出している。そして、無変化区間の発生数によりその長さを検出することで、電線に半断線或いは断線が発生した場合の特有の現象を検知することができる。従って、半断線或いは断線を検出することができる。
また、電線に流れる電流波形を検出するだけで半断線や断線を検出できるので、簡易な構成で電線の劣化を検出することが可能となる。
【０００８】
請求項３は、請求項２に記載の発明において、無変化検出手段は、サンプリングした電流瞬時値が所定値以下であって、且つ記憶手段に記憶した前回のサンプリング値と比較し、その差が０．０５〜０．２アンペアの間で設定した第２の所定値以下である場合に無変化領域にあると判断することを特徴とする。
この発明により、ゼロ点近傍での電流の無変化区間を確実に検出できる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、判定手段は、電圧半周期以内の所定の期間に無変化領域と判定したサンプリング値が所定回発生したら断線発生と判定することを特徴とする。
この発明により、無変化期間の長さにより判断するので、半断線や断線を確実に検出できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電線に流れる電流のゼロクロス点近傍で無電流区間が発生した場合にそれを検出するので、電線に半断線或いは断線が発生した場合の特有の現象を検知することができる。従って、半断線或いは断線を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る電線劣化検出装置の一例を示し、電線劣化検出装置を利用して電源コードに断線が発生したら電源コードを電源から遮断するプラグ装置のブロック図を示している。図１において、１は電源コード、２は電源（プラグを接続したコンセントを含む電源部）、３は遮断手段、４は負荷、５は電線劣化検出回路である、尚、６は電源コードの電流波形を検出するための電流検出手段としての変流器、７は電線劣化検出回路５に電源を供給する給電線を示し、これら機器及び回路は栓刃を備えたプラグケース内に組み込まれている。
【００１２】
電線劣化検出回路５は、変流器６により検出した電路電流の波形情報を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路１０、電圧に変換した電流情報をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１１、所定の演算を実施して断線（半断線及び断線）を判定する演算判定回路１２、各種情報を記憶する記憶手段であるレジスタ１３、判定結果を出力する判定出力回路１４、電線劣化検出回路を駆動する電源回路１５を備えている。尚、判定出力回路１４は、遮断手段３を遮断動作させる信号を出力するよう構成されている。また、Ａ／Ｄ変換回路１１、演算判定回路１２、レジスタ１３はマイクロコンピュータから成り、一体に構成されている。
【００１３】
上記構成による電線劣化検出回路の劣化検出動作は以下のようである。但し、本発明の劣化検出動作は次の特性に基づいている。図２は本発明の電線劣化を検出する理論を説明するための電源電圧、電路電流波形の説明図であり、電源コード１の内部電線に半断線或いは断線が発生すると、図２の区間Ｅ２の電流波形図に示すように、断線箇所で電圧波形のピーク付近（約７０Ｖ以上の波形部）において断線した先端部同士で火花放電が発生し、比較的大きな電流が流れる（図２に示すｉ１）。一方、電圧波形のゼロクロス点付近（約７０Ｖ以下の波形部）では僅かな電流しか流れない無電流区間が発生する（図２に示すｉ２）。そのため電路電流波形は電源電圧波形とは異なった形状となる。本発明では、この無電流区間を検出して半断線あるいは断線の発生を検出するものである。
【００１４】
図３はマイコン制御による電線劣化検出回路の動作の流れを説明するフローチャートを示し、この図を基に動作を説明する。先ず変流器６で検出した電流情報は電圧データに変換されてマイコンに入力される（Ｓ１）。入力された電圧データは、Ａ／Ｄ変換回路１１に入力され、Ａ／Ｄ変換回路１１でデジタルデータに変換されて１００μｓ毎に演算判定回路１２に取り込まれる（Ｓ２）。演算判定回路１２では、先ず電流が殆ど流れない電圧ゼロクロス点近傍を検出するゼロクロスエリア判断処理が実施される（Ｓ３）。
【００１５】
ゼロクロスエリアの検出は、Ａ／Ｄ変換された電圧値の大きさで判断され、２．０Ｖ以上３．０Ｖ以下（中心２．５Ｖ）の範囲の場合に電圧ゼロクロス点を中心としたゼロクロスエリアにあると判断し、無変化処理ステップ（Ｓ４）へ進む。それ以外の電圧（２，０Ｖ未満、或いは３．０Ｖを超える電圧）の場合はゼロクロスエリアにないと判断し、演算判定回路１２は次のＡ／Ｄ変換値を取り込む。尚、この電圧値情報は、２．５Ｖが０Ａ、２．０Ｖが−１．０Ａに相当し、３．０Ｖが＋１．０Ａに対応し、第１の所定値を１．０アンペアとしている。
【００１６】
無変化処理では、レジスタ１３に一時的に保管されている一つ前のサンプリング値との比較が実施され、一つ前のサンプリング電圧値との差が第２の所定値である０．０５Ｖ以内（０．１Ａ以内）であれば、無変化区間であると判断してカウントアップ（Ｓ５）して出力処理ステップ（Ｓ６）に進む。
【００１７】
出力処理ステップでは、カウント１においてスタートしたタイマが８．３ｍｓをカウントするまで加算し、タイムアップ前に５回をカウントしたら、即ち一つ前のサンプリング電圧値との差が０．０５Ｖ以内となる回数が５回発生したら、断線発生と判断してＳ７に進み検出処理を実施する。この検出処理では判定出力回路１４を出力動作させる。カウンタが５に満たなければサンプリングステップに戻り、次のＡ／Ｄ変換値を取り込んで上記処理ステップを繰り返す。
一方、無変化処理に於いて０．０５Ｖを超える差がある場合も同様に、次の出力処理ステップをスルーしてサンプリングステップに戻り、次のＡ／Ｄ変換値を取り込む。
【００１８】
カウント数が５回未満の場合、Ａ／Ｄ変換値の取り込みが実施されるが、この再度の処理において、再度無変化処理と判断された場合には、今回のサンプリング値と前回のサンプリング値とを比較する無変化処理が再度行われ、同様に０．０５Ｖ以内であればカウントアップして出力処理に進み、８．３ｍｓに至るまで回数が加算されるが、最初のカウントから８．３ｍｓ以内に０．０５Ｖ以内となる状態が５回発生しなければ、カウンタはクリアされてＮ＝０から再スタートする。
尚、電路が遮断される場合のように、連続的に無変化状態が継続する場合を排除するために上限（ここでは、８．３ｍｓ）を必ず設定される。また、演算判定回路１２はマイコンのＣＰＵであり、サンプリング手段、無変化検出手段、判定手段でもある。
【００１９】
このように、電線に流れる電流の電圧ゼロクロス点近傍で無電流区間が発生した場合にそれを検出するので、電線に半断線或いは断線が発生した場合の特有の現象を検知することができる。従って、半断線或いは断線を検出することができる。
また、電線に流れる電流波形を検出するだけで半断線や断線を検出でき、簡易な構成で電線の劣化を検出することができる。
そして、前回のサンプリング値との差を基に電流の無変化を判断するのでゼロ点近傍での電流の無変化区間を確実に検出できるし、無変化期間の長さにより判断するので、半断線や断線を確実に検出できる。
【００２０】
尚、上記実施形態では、検出した電流瞬時値の絶対値が１Ａ以内の状態をゼロクロス点近傍（ゼロクロスエリア）としているが、基本的に小さな電流しか流れないような電源コードであれば、１Ａとしている第１の所定値は更に小さくするのが好ましい。
また、一つ前のサンプリング値との差が０．１Ａ以内であれば、無変化区間と判断しているが、この閾値である第２の所定値も固定するものではなく、０．０５〜０．２Ａの間で変更しても良好に検知動作する。
更に、電流瞬時値のサンプリング間隔を１００μｓ（５０Ｈｚの場合、電圧１周期に２００回のサンプリングを実施）としているが、サンプリング間隔は電圧１周期の間に少なくとも５０回程度実施するだけでも無変化区間を検知することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る電線劣化検出装置の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図２】半断線検出方法を説明する波形説明図である。
【図３】図１の回路の半断線検出動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１・・電源コード、２・・電源、５・・電線劣化検出回路、６・・変流器（電流検出手段）、１０・・Ｉ／Ｖ変換回路、１１・・Ａ／Ｄ変換回路、１２・・演算判定回路、１３・・レジスタ、１４・・判定出力回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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