(57)【要約】【課題】  電線の接続不良を初期段階で検出することが可能な接続不良検出回路を提供する。【解決手段】  回路遮断器の入力端子１、出力端子２双方の電圧波形を検出する一対の電圧センサ６ａ，６ｂと、初期段階の接続不良特有の波形及び重度の接続不良特有の波形を記憶する記憶部１２と、検出電圧波形の差分と記憶波形とを比較する制御部１６とを有し、制御部１６は電圧波形の差分が記憶している接続不良波形に略一致している場合に接続不良と判断して信号を出力し、引き外しコイル４を引き外し動作させて遮断動作させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電機器の入力端子及び出力端子の電圧波形を検出する一対の電圧波形検出手段と、
検出した電圧波形の差分を端子間電圧波形として抽出する端子間電圧出力回路と、
軽度の接続不良特有の端子間電圧波形を記憶する波形情報記憶手段と、
抽出した波形と記憶している波形とを比較する比較判定手段とを有し、
比較判定手段は、抽出した波形が記憶している波形に略一致している場合に接続不良発生と判断して接続不良発生信号を出力することを特徴とする電線の接続不良検出回路。
【請求項２】
波形情報記憶手段は、軽度の接続不良特有の電圧波形に加えて重度の接続不良特有の波形も記憶し、
比較判定手段は、抽出した波形が記憶している波形の何れかに略一致している場合、接続不良発生信号に加えて波形情報も合わせて出力する請求項１記載の電線の接続不良検出回路。
【請求項３】
電圧波形検出手段が入力端子近傍及び出力端子近傍に設置された一対のアンテナであり、比較判定手段は、商用周波数成分を除外した高周波成分同士を比較して接続不良を判断する請求項１又は２記載の電線の接続不良検出回路。
【請求項４】
漏電或いは過電流が発生したら遮断動作する回路遮断器において、
請求項１乃至３の何れかに記載の電線の接続不良検出回路を備え、比較判定手段が接続不良と判断したら電路を遮断することを特徴とする回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路遮断器等の配電機器に接続された電線の接続不良を検出する接続不良検出回路及び回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電線の接続不良を検出する方法として、端子部の温度上昇を検出して接続不良を判断する方法が用いられている。これは、端子ネジの緩み等により接続部の抵抗が大きくなることで発生する温度上昇を検出するもので、例えば特許文献１に記載された構成の回路遮断器では、出力端子に温度センサを取り付けて、温度が所定値以上に上昇したら接続不良と判断して遮断動作させるものであった。
【特許文献１】特開２００１−２８６０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように上記温度センサを使用した構成は、接続部の温度上昇を検出することで接続不良を判断することはできる。しかし、回路遮断器等の誤動作を防ぐために設定温度を低くできず、高温にならなければ接続不良と判断しなかった。そのため、回路遮断器等に組み込んだ場合、接続不良を初期段階で検出することができず、接続不良により遮断動作しても高温になることで回路遮断器ケースが劣化したり分電盤ケースが劣化する問題があった。
【０００４】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、電線の接続不良を初期段階で検出することが可能な接続不良検出回路、及びその回路を組み込んだ回路遮断器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の発明に係る電線の接続不良検出回路は、配電機器の入力端子及び出力端子の電圧波形を検出する一対の電圧波形検出手段と、検出した電圧波形の差分を端子間電圧波形として抽出する端子間電圧出力回路と、軽度の接続不良特有の端子間電圧波形を記憶する波形情報記憶手段と、抽出した波形と記憶している波形とを比較する比較判定手段とを有し、比較判定手段は、抽出した波形が記憶している波形に略一致している場合に接続不良発生と判断して接続不良発生信号を出力することを特徴とする。
この構成によれば、入出力端子間の電圧波形の差分を検出することで、電圧波形の主成分である商用周波数成分をカットでき、接続不良により生ずる僅かな波形成分を検出し易くなる。そして、接続不良の初期段階で発生する特有の波形を記憶し、抽出した波形がその記憶波形に一致或いは近い場合に接続不良であると判断することで、接続不良を簡易な回路で検出できる。而も、初期段階の接続不良を検出できるので、発熱する前の段階を検出できる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、波形情報記憶手段は、軽度の接続不良特有の電圧波形に加えて重度の接続不良特有の波形も記憶し、比較判定手段は、抽出した波形が記憶している波形の何れかに略一致している場合、接続不良発生信号に加えて波形情報も合わせて出力することを特徴とする。
この構成によれば、発生した接続不良の段階が軽度であるか重度であるか判別でき、対処し易い。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、電圧波形検出手段が入力端子近傍及び出力端子近傍に設置された一対のアンテナであり、比較判定手段は、商用周波数成分を除外した高周波成分同士を比較して接続不良を判断することを特徴とする。
この構成によれば、電圧波形検出手段を例えばループアンテナにでき、簡易な構成で電圧波形を検出できる。
【０００８】
請求項４の発明は、漏電或いは過電流が発生したら遮断動作する回路遮断器において、請求項１乃至３の何れかに記載の電線の接続不良検出回路を備え、比較判定手段が接続不良と判断したら電路を遮断することを特徴とする。
この構成によれば、接続不良の初期段階で電路を遮断することができ、端子部の発熱や機器の劣化を防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入出力端子間の電圧波形の差分を検出することで、電圧波形の主成分である商用周波数成分をカットでき、接続不良により生ずる僅かな波形成分を検出し易くなる。そして、接続不良の初期段階で発生する特有の波形を記憶し、抽出した波形がその記憶波形に一致或いは近い場合に接続不良であると判断することで、接続不良を簡易な回路で検出できる。而も、初期段階の接続不良を検出できるので、発熱する前の段階を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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の接続不良検出回路を組み込んだ回路遮断器の１つである漏電遮断器の回路ブロック図であり、１は入力端子、２は出力端子、３は電路Ｋを開閉する開閉接点、４は開閉接点３を開操作する引き外しコイル、５は電路Ｋの零相電流を検出する零相変流器、６ａは入力端子１の端子電圧波形を検出する電圧センサ、６ｂは出力端子２の電圧波形を検出する電圧センサ、７は検出した電流情報及び電圧波形情報を基に引き外しコイル４を制御する遮断制御部、８は遮断制御部７を駆動する電源回路、９は零相変流器５で検出した電流情報を増幅して出力する電流検出回路である。尚、Ｌは漏電遮断器に接続されて電路Ｋを構成する電線を示している。
【００１１】
遮断制御部７は、２つの電圧センサ６ａ，６ｂの出力信号から差分を抽出する端子間電圧検出回路１０、零相変流器５から出力される電流情報及び端子間電圧検出回路１０が出力する電圧情報をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路１１、波形情報を記憶するＥＰＲＯＭ等からなる記憶部１２、引き外しコイル４を駆動させるサイリスタ１３のトリガ回路１４、遮断時に報知動作する報知ＬＥＤ１５、漏電及び接続不良を判断して所定の制御を実施するＭＰＵから成る制御部１６を有している。
【００１２】
記憶部１２には図２に示すような３種類の波形が記憶されている。図２（ａ）は接続不良のない正常時の波形（以下、波形Ａ１とする）、図２（ｂ）は接続不良の初期段階と見ることができる軽度の接続不良波形（以下、波形Ａ２とする）、図２（ｃ）は接続不良が進みグロー放電が発生している段階の重度の接続不良波形（以下、波形Ａ３とする）を示している。
端子間電圧波形は、正常接続時においては遮断器内部の僅かな電圧降下分で生ずる商用周波数の正弦波波形であり、図２（ａ）に示す波形Ａ１となる。そして、初期段階の接続不良が発生すると、端子部に小さな放電現象が発生する。この放電は電圧が１周期する間に多数発生し、端子間電圧波形もスパイク状波形が１周期する間に多数発生する図２（ｂ）に示すような波形となる。更に、接続不良が悪化すると放電がグロー放電に変化して、半周期に１度程度の放電に変化する。この変化により端子間電圧波形は図２（ｃ）に示すような波形Ａ３となる。
【００１３】
制御部１６は、この記憶波形と抽出した波形を比較して端子の接続不良を判断する。最初に現在の端子間電圧波形と、記憶している正常時の電圧波形Ａ１とを比較する。この比較において類似していると判断したら、電線の接続状態は正常と判定され、比較動作を継続する。
【００１４】
波形Ａ１と類似していなければ、波形Ａ２と比較する。この比較で類似していると判断したら、軽度（初期）の接続不良にあると判定され、トリガ回路１４を起動し、引き外しコイル４を引き外し動作させ、開閉接点３を開操作する。こうして電路Ｋは遮断される。そして、報知ＬＥＤ１５を発光制御して所定時間点灯制御する（遮断動作により電源回路８への電源供給は停止するが、電源回路８の蓄電により一定時間の点灯が可能となっている）。
【００１５】
波形Ａ２に類似していなければ、最後に波形Ａ３と比較する。この比較で類似していると判断したら、重度の接続不良にあると判定され、同様にトリガ回路１４を起動して電路Ｋを遮断操作する。また、報知ＬＥＤ１５を点滅制御し、所定時間点滅させる。
尚、この実施形態では、正常時の電圧波形Ａ１を記憶部２に記憶しているが、波形Ａ
２，Ａ３の２波形を記憶するだけでも接続不良を判断できるし、波形Ａ２だけでもよい。また、制御部１６は電流検出回路９から出力された電流情報が設定値を超えた大きさである場合は、漏電発生と判断してトリガ回路１４を動作させて、同様に電路を遮断させる。
【００１６】
このように、入出力端子間の電圧波形の差分を検出することで、電圧波形の主成分である商用周波数成分をカットでき、接続不良により生ずる僅かな波形成分を検出し易くなる。そして、接続不良の初期段階で発生する特有の波形を記憶し、抽出した波形がその記憶波形に一致或いは近い場合に接続不良であると判断することで、接続不良を簡易な回路で検出できる。而も、初期段階の接続不良を検出できるので、発熱する前の段階を検出できる。
そのため、接続不良の初期段階で電路を遮断することができ、端子部の発熱や放電の発生を防ぐことができ、機器等が劣化するのを防ぐことができる。また、報知ＬＥＤの発光により発生した接続不良が初期段階か重度の段階か判別でき対処し易い。
【００１７】
図３は、電線の接続不良検出回路の他の例を示し、図１と同様に回路遮断器に組み込んだ状態を示している。図１の構成とは電圧波形検出手段が大きく異なり、ループアンテナから成るアンテナ１８ａ，１８ｂにより入力端子１及び出力端子２の電圧波形を、その変化により発生する電磁波により検出している。尚、回路遮断器の他の構成は上記図１と同様であるため同一の符号を付与して説明を省略する。
【００１８】
この場合、記憶部１２に記憶される電圧波形は、図４（ｂ），（ｃ）に示すような波形となっている。図４（ａ）は正常接続時の説明図であり波形は検出されない、図４（ｂ）は接続不良が発生した初期段階の波形（以下、波形Ｂ１とする）、図４（ｃ）は接続不良が進みグロー放電が発生している段階の波形（以下、波形Ｂ２とする）を示している。
アンテナ１８ａ，１８ｂにより検出される電圧波形情報は、端子に電線が正常に接続されている場合は、スパイク状の波形は発生しないし、低周波である商用周波数は検出できないため、図４（ａ）に示すように波形を検出しない。そして、軽度の接続不良の発生に伴い発生するスパイク状の波形により、図４（ｂ）に示すような波形が検知される。また、グロー放電が発生する重度の接続不良では、図４（ｃ）に示すように半周期に１度発生する放電が検出される。
【００１９】
制御部１６は、この記憶波形と比較判断して端子の接続不良を検出する。最初に波形Ｂ１と比較する。この比較で類似していると判断したら、軽度（初期）の接続不良にあると判定され、トリガ回路１４を起動し、引き外しコイル４を引き外し動作させ、開閉接点３を開操作する。こうして電路は遮断される。そして、上記実施形態と同様に報知ＬＥＤ１５を発光制御して所定時間点灯制御する。
波形Ｂ１に類似していなければ、波形Ｂ２と比較する。この比較で類似していると判断したら、重度の接続不良にあると判定され、同様にトリガ回路１４を起動して電路を遮断操作する。また、報知ＬＥＤ１５を点滅制御し、所定時間点滅させる。
【００２０】
このようにアンテナを用いて、端子部の電圧波形を検出してもよく、初期段階の接続不良を検出することができる。また、アンテナはループアンテナで良く、簡易な構成で電圧波形を検出できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
上記電線の接続不良検出回路は、上記実施形態に示すように回路遮断器に組み込むだけでなく、電力を送配電する電路に対して適用でき、良好に接続不良を初期段階で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る電線の接続不良検出回路を備えた回路遮断器の実施形態の一例を示す回路ブロック図である。
【図２】図１の記憶部に記憶される比較電圧波形を示し、（ａ）は接続が正常な波形、（ｂ）は軽度の接続不良の波形、（ｃ）は重度の接続不良の波形である。
【図３】電線の接続不良検出回路の他の構成を備えた回路遮断器のブロック図である。
【図４】（ａ）は正常接続時にアンテナによる検出する波形の説明図、（ｂ）は図３の記憶部に記憶された軽度の接続不良の波形、（ｃ）は図３の記憶部に記憶された重度の接続不良の波形である。
【符号の説明】
【００２３】
１・・入力端子、２・・出力端子、６・・電圧センサ（電圧波形検出手段）、７・・遮断制御部、１０・・端子間電圧検出回路、１２・・記憶部（波形情報記憶手段）、１６・・制御部（比較判定手段）、１８ａ，１８ｂ・・アンテナ、Ｌ・・電線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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