(57)【要約】【課題】  複数の電気信号線の集線結合部に於いて電気信号線とは電気的に独立な系統で電気信号線の接続状況を監視し，表示対処をする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムを実現提供する。【解決手段】  集線結合部内に電気信号線と電気的に独立な複数の電流センサ及び電流センサ数より少ない制御回路を有し，制御回路は電流センサが検出する電気信号線を流れる電流値或いは電流波形を順次切り替え走査して監視し，電気信号線の集線結合部を含む電気信号線及び電気信号線接続の異常を検知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気信号線の集線結合部であって，電気信号線とは電気的に独立な電流センサ及び電流センサ数より少ない識別制御回路を有し，識別制御回路は複数の電流センサが検出する電気信号線を流れる電流値或いは電流波形を順次切り替え走査して異常を検査し，電気信号線とは電気的に独立な系統で接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部
【請求項２】
請求項１記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部に於ける識別制御回路は通信機能を有して通信回線により上位識別制御部に接続され，
上位識別制御部は識別制御回路が収集した電気信号線を流れる電流値或いは電流波形を通信回線経由で監視して異常の際は表示部或いは他のシステムへ報知し，電気信号線の集線結合部を含む電気信号線及び電気信号線接続の異常を識別検知及び報知する事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項３】
請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部に於いて，識別制御回路が有する通信機能は複数の電流センサからの検出データを時分割多重方式で送出する機能として通信回線の物理的なチャネル数を最小限とした事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項４】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部は，複数の電気信号線の一括挿抜機構を有するコネクタであって，少なくとも前記電流センサ及び識別制御回路を一体として有する事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項５】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部は，従来構造のコネクタ間に配置して構成できるよう雄或いは及び雌の結合ピンを有するコネクタ内に少なくとも前記電流センサ及び識別制御回路とを一体として有する事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項６】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部に於いて，複数の電気信号線の全部或いは一部が，共通電気信号線から他の二つの電気信号線の何れかに常時電流を供給する３線を一単位とする電気信号線群より構成される場合に，電流センサは前記共通電気信号線の電流を監視するよう配置される事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項７】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部に於いて，電流センサは電気信号線を流れる電流が周囲に生ずる磁界を検知する構造として電気信号線とは電気的に独立に電流を検知する事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項８】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部に於いて，電流センサは電気信号線とはトランス結合として電流が交流である場合に電気信号線を流れる電流に比例する電流量を得て電気信号線とは電気的に独立で電流を検知する事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項９】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムに於いて，識別制御回路及び或いは上位識別制御部は複数の電気信号線を流れる電流値或いは電流波形を相互参照し，異なる電気信号線を流れる電流値間の比及び或いは電流波形の特徴パラメータ同士の比が所定の範囲を超える事で異常を識別する事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項１０】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムに於いて，識別制御回路及び或いは上位識別制御部は電気信号線を流れる電流値及び或いは電流波形の特徴パラメータの時間履歴データを保持管理し，時間軸上での変動量が所定の範囲を超える事で異常を識別する事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項１１】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムに於いて，識別制御回路及び或いは上位識別制御部は複数の電気信号線を流れる電流値及び或いは電流波形の特徴パラメータの時間履歴データを保持管理して時間軸上の変動要因を統計的に抽出し，電流値及び或いは電流波形の特徴パラメータに於いて異常識別する閾値を補正する事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項１２】
請求項１或いは請求項２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムに於いて，集線結合部は異常，正常の別を示す表示部を有して速やかなる異常部分特定を可能とした事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【請求項１３】
請求項１２記載の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムに於いて，異常正常の別を示す表示部を個々の電気信号線グループ単位に有して異常部分を指示し，速やかなる対処を可能とした事を特徴とする接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電気信号線の接続状態を監視可能な電気信号線集線結合部に拘わり，特に電気信号線とは電気的に独立で流れる電流を検知して接続状態を監視可能な集線結合部及び接続状態監視システムに拘わる。
【背景技術】
【０００２】
一般に制御回路から複数の電気負荷へ電気信号線を配線する場合にそれら多数の電気信号線を一括結合するコネクタを欠く事は出来ない。そのコネクタに於いて個々の電気信号線の結合は専ら機械的であって障害となる要素を抱え，また電気信号線とコネクタ端子との結合部は外界に曝されやすいので更に腐食劣化の要因も加わってシステム全体の信頼性を左右しがちである。
【０００３】
電気信号線の結合部での信頼性を向上させようとコネクタでの電気信号線結合構造，材質等，種々の改善には多大の労力がこれまでに払われてきたが，視点を変えて電気信号線結合部の異常を検知し，対処する事も重要であり，システム信頼性向上の一環として実現が図られてきた。
【０００４】
制御駆動回路側で電気信号線の端子電圧，或いは流れる電流量を監視して電気信号線を含めて電気負荷の正常，異常を識別して警報を発し，或いは更に駆動回路を遮断して障害の拡大を防止する等の機能は設計時点から意図すれば実現は容易であるが，既存のシステムの信頼性を向上させようとする場合には費用面で困難に直面する事が多い。また，電気信号線に接続される制御回路内に一体として保安回路が組み込まれた場合に電気信号線不具合の影響を受けてその保安回路自体が正しく機能しない場合もあり得る。
【０００５】
そこで電気信号線とは電気的に独立な系統回路により電気信号線の不具合を検知でき，更にそれが容易に既存のシステムに付加可能であれば利便性は非常に大きい。電気的には独立で電気信号線及び結合部の不具合を検出するには電気信号線を流れる電流値を漏洩する磁束量から監視すれば良く，特開平１０−９７８７９，特開平１０−１０４２７９等の例がある。
【０００６】
しかし，これらの先願例は単に電気信号線周辺の磁束を拾って電流値を検出できると指摘するのみに留まり，実際に使用するに際して遭遇する種々の課題までを解決するに至っていない。すなわち，電気信号線のコネクタに於いて，数十回線の電流値を監視する為に電流センサを組み込むとしても検出出力の信号線が多くては接続が容易ではなく，更にその点で二次障害の可能性もある。またコネクタ近傍で異常を検知できてもそれだけでは十分でない場合もあり，離れた位置からの監視を考慮すれば通信機能が必要である。またコネクタに障害が存在する事が判明してもどのピンか具体的に判らなければ対処に時間を要する事になる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−９７８７９「電流センサ内蔵コネクタ」
【特許文献２】特開平１０−１０４２７９「電気接続箱」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は，複数の電気信号線の集線結合部に於いて電気信号線とは電気的に独立な系統で電気信号線の接続状況を監視し，表示対処をする事が可能な接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムを実現提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムは，電気信号線と電気的に独立な複数の電流センサ及び電流センサ数より少ない識別制御回路を有し，識別制御回路は電流センサが検出する電気信号線を流れる電流値或いは電流波形を順次切り替え走査して監視し，電気信号線の集線結合部を含む電気信号線及び電気信号線接続の異常を検知する事を特徴とする。
【００１０】
電流センサは電気信号線周囲に漏れる磁束から電流を検知する構成として電気信号線とは電気的に独立とし，集線結合部或いは電気信号線グループ毎に正常異常の別を示す表示灯を具備して異常の場合の対処を容易にする構造を提案している。
【００１１】
また，電気信号線の集線結合部の典型としてコネクタ内に電流センサ及び識別制御回路が配置された構造として小型化を実現する。さらに既存の電気信号線結合部に於いて，後からコネクタ部にアドオンできるよう表裏に雄及び或いは雌の結合ピンを有する中間コネクタに上記電流センサ及び識別制御回路を配置構成したコネクタも提案する。
【００１２】
識別制御回路は複数の電流センサの出力を統括して監視し，さらに通信機能を有して上位識別制御部とネットワークを組み，識別判断の高度化を可能にすると共にリモート監視を可能とする接続状態監視システムを提案する。
【００１３】
上位識別制御部は複数の電気信号線を流れる電流値及び或いは電流波形の特徴パラメータの時間履歴データを保持管理して相互参照による正常異常の識別を確実にし，さらに時間軸上の変動要因を統計的に抽出し，電流値及び或いは電流波形の特徴パラメータに於いて異常識別する閾値を補正する事で検出精度を向上させる。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明に依れば，電気信号線とは電気的に独立な検出回路により電気信号線を流れる電流を監視でき，コネクタ或いは電気信号線グループ毎に接続異常を警告表示できる。さらに通信回線を介して上位識別制御部と接続されるのでリモート監視，或いはさらに高度な信号処理，対処策を講じる事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明による接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムについて，その実施例及び原理作用等を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１及び図２は，本発明の第一の実施例として電気信号線の接続状況を監視できるコネクタを示す。図１に於いて，番号１１は本発明の実施例であるコネクタを示し，番号１２はリレー本体，番号１３はリレー本体に固定されているコネクター部をそれぞれ示す。
【００１７】
リレー本体１２は制御信号に基づいて接点を開閉して電気信号線への電流をオン，オフして信号灯の点滅，或いは鉄道の転轍機の切り替え等を実施する。それら個別の信号灯，転轍機等へ配線をする為に便利なようにリレー本体１２のコネクタ部１３にコネクタ１１を接続し，コネクタ１１から個別配線を施す構造としてこのコネクタ１１はファンストンとも称されている。一般にリレー本体１２内の接点は密閉保護されるのであるが，コネクタ１１からの個別配線部は外気に曝されやすく腐食，或いは機械的に不完全な接触となって障害を起こしやすい。第一の実施例ではコネクタ１１内に電気信号線を流れる電流の検知手段を有し，電流量を監視して電気信号線の接続異常を検知するコネクタの例である。
【００１８】
番号１４，１５，１６はそれぞれ電気信号線を接続するピンを示し，番号１７はＬＥＤを示す。これら番号１４，１５，１６，１７は後に説明するように組として機能し，図１には同様構成が計５組示されている。ピン１４，１５，１６はコネクタ１１内に樹脂でモールド固定され，ピン１４近傍には電流センサ部が樹脂内に同時にモールド固定されている。番号１ｂはその部分を拡大して示す。ピン１４を磁性体であるパーマロイシート１９で周回し，その両端にはホール素子１ａを挟んで重ねる構造としている。番号１８は電流センサ及び内部の識別制御回路へ電流を供給する為の接続部を示す。
【００１９】
ピン１４に電流が流れるとそれを周回する磁束が発生するが，パーマロイシート１９で構成する磁気回路は磁気抵抗が小で磁束が集中し，その磁気回路の途中に配置されているホール素子１ａに作用して磁束量，すなわちピン１４を流れる電流量に応じた電気信号が得られる。
【００２０】
図２はリレー本体１２，コネクター部１３内の結線の一部を点線２２の枠内に，及びコネクタ１１内の結線の一部を点線２１の枠内に示す。リレー本体１２内に於いて，接点可動部２３は共通電気信号線２４を電気信号線２５或いは２６の何れかに接続する構成であり，これら３本の電気信号線で一つの組を構成する。この共通電気信号線２４に接続されるコネクタ１１内の共通電気信号線２７に図１に示したパーマロイシート１９及びホール素子１ａより成る電流センサ２８を配置している。共通信号線２４はピン１４へ，他の電気信号線２５，２６はそれぞれピン１５，１６に接続される。接点可動部２３を駆動する為の回路部は図を簡略にする為に図示していない。
【００２１】
電流センサ２８は他の電気信号線の組にもそれぞれ配置され，それらは選択回路２９に接続されて同時には一つの電流センサの出力がＡＤ変換器２ａに入り，ディジタル化された信号が識別制御回路２ｂに入る。識別制御回路２ｂは順次選択回路２９により電流センサを選択切り替えて電流量を監視し，所定の基準から外れた場合にＬＥＤ１７を点灯，点滅，或いは点灯する色を変えて表示する。また別途音響を発する構成としても良い。
【００２２】
図１，２に示したリレー構造では共通信号線２４（ピン１４）から他の電気信号線２５，２６（ピン１５，１６）の何れかに常時電流を流す構造としたが，これは出力を相補的として動作の確実性を要求される場合に一般的に使用される構成であり，異常検出も共通電気信号線２４（ピン１４）を流れる電流量を監視すれば良いのでコネクタ１１内の回路もシンプルに出来る。ピン１４の代わりにピン１５，１６を周回するパーマロイシート１９としても結果は同じであるが，構成が若干複雑になる。電気信号線に流れる電流をパルス的にオン，オフさせる場合の監視では識別制御回路２ｂにパルス波形の検知或いは接点可動部２３の駆動信号等から電流監視のタイミングを得る必要があり，回路量が増加する。
【００２３】
電流量の異常，正常の別を識別する為には所定のレベルをそれぞれの電気信号線毎に予め設定しておくものとする。電流センサの感度，その後に接続される増幅器の利得，ＡＤ変換器等の諸定数はそれぞれバラツキが存在し，製造時に調整確認を要するが，かなり煩雑でありコストを要する場合がある。製造後に学習過程を設けてそれぞれの電気信号線に正常レベル，異常レベルの電流を流し，ディジタル変換された値をメモリに記憶させる事で電流センサの感度，その後に接続される増幅器の利得，ＡＤ変換器等の諸定数はそれぞれバラツキが存在を残したまま完成させる事が出来，低コストでの量産が可能になる。
【００２４】
また，識別制御回路２ｂは各電気信号線を流れる電流の絶対値を所定のレベルと比較して異常，正常を識別する以外に複数の電気信号線を流れる電流量の比を記憶させ，その比が所定の値から変動する事で異常検知とする事も出来る。各電気信号線を流れる電流を相互参照して異常検知する手法で経時変化要因，環境要因等を排除して識別判断の精度を上げるメリットがある。
【００２５】
図１，図２に於いて，電気信号線を流れる電流に関しては直流或いは交流の別を区別しなかった。交流の場合には図２のＡＤ変換器の前に検波回路及び平滑回路が必要であるが，自明の事であるので説明は省略した。また交流であれば，電気信号線を流れる電流と粗結合のトランス結合として電流検知をしても良い。これもまた原理的に電気信号線を流れる磁束を媒介とする検知手段で電気的には独立であり，本発明の具体化手段の一つでもある。
【実施例２】
【００２６】
図３は本発明の第二の実施例を示し，複数の接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部出力を通信回線で接続して中央で監視できるよう構成した接続状態監視システムを示す。第一の実施例ではコネクタ内に電流センサと識別制御回路とを有してそれ自体で電気信号線を流れる電流量から接続状況を監視出来るが，それらコネクタは制御駆動される機器の近傍に配置され，また筐体内に配置される事が多く異常信号を発しても環境によっては気づく事が遅れる可能性がある。第二の実施例はそれらの事態を解決来るよう図２の識別制御回路に通信手段を設け，通信回線により離れた位置にある表示部に表示させ，或いは他のシステムに警告を発する事を可能にしたシステムである。
【００２７】
同図に於いて，複数の接続状態を監視可能な電気信号線のコネクタ３１は通信回線３２に接続され，中央の表示制御部３３に接続される。コネクタ３１からは各電流センサ出力を順次に，及び或いは各電流センサ出力を元に異常判断された結果を中央の表示制御部３３に送出し，中央の表示制御部３３はその結果を表示，或いは更に詳細なデータを元に識別判断して結果を表示させる。通信回線は有線でも無線でも使用環境に応じて選択可能である。
【００２８】
相対的に微小なコネクタから多数の信号線を引き出す事はさらに二次障害を引き起こす可能性があり，図２に示したように複数の電流センサ出力の選択回路を設けて順次走査する事としてコネクタ外への信号線数を減少させる事が望ましく，その意味で通信手段も時分割多重として必要な信号線数及び接続コネクタピン数を減少させることが望ましい。
【００２９】
表示制御部３３は内部に上位識別制御部を有し，コネクタ３１から走査送信された複数の電流センサからの出力の時系列データを保持管理し，第一の実施例で説明した電流値の異常判断に加えて更に高度な異常判断を行う事が出来る。すなわち，各電流センサの出力の時系列データによる時間軸，および独立の電流センサ間を比較対照する相互参照軸の二つの軸でデータの要因分析を行い，温度或いは経時的な変動を抽出し，それぞれ異常，正常の判断識別に用いる所定レベルを補正する事により識別判断精度を向上させる。
【００３０】
また，パルス的な電流のオン，オフに対応する電気信号線の異常識別手段としてパルス識別或いはパルスの駆動信号を得てパルス電流の特徴パラメータを評価し，電気信号線の接続状況を監視する事も出来る。図４は例えばオーバーシュートのある電流波形４１を例に挙げて電流波形の特徴パラメータの例を示す為の図である。同図に於いて，特徴パラメータ例としてトリガー時点から最初のピークに至る時間Ｔ，ピーク電流値Ｐ，平坦に達した電流値Ａ等を挙げる事が出来る。オーバーシュートの無い電流波形の場合には平坦電流値Ａの９０％にまで達する時間をＴとしても良い。
【００３１】
このように第二の実施例に依れば，管理人が常駐する中央部に於いて，離れた位置にあるコネクタ３１の接続状況を監視でき，また異常を感知して現場に急行した際でも異常の電気信号線グループがＬＥＤ表示により示されるので対処が容易となる。さらに上位識別制御部で保持管理する各電流センサ出力の傾向把握からコネクタ接続部の経時劣化を容易に検知でき，保安管理の確実性を増す事が出来る。
【実施例３】
【００３２】
図５は本発明による第三の実施例として既存のコネクター間に配置して接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部の例を示す。同図に於いて，番号５２，５３は相互に接続される従来のコネクタを，番号５４は電気信号線を内包するケーブルを，番号５１が本発明の第三の実施例であるコネクタを示す。
【００３３】
同図に於いて，第三の実施例であるコネクタ５１はコネクタ５２，５３に対応する雄，雌の接続ピンを表裏に有する構成とし，その内部構成は図２に示すと同じとする。番号５５は識別制御回路，電流センサ等への電源を供給する為の接続コネクタ部を示す。さらに識別制御回路は通信手段を有して接続コネクタ５５を介して中央の表示制御部に接続する構造としても良い。
【００３４】
既に存在する配線系統内で電気信号線の接続状況を監視するシステムを追加する場合に適したコネクタであり，何らの追加工事を要せず接続状態を監視可能な電気信号線の集線結合部及び接続状態監視システムを実現できる。
【００３５】
実施例を挙げて以上に説明したように本発明に依れば，コネクタに内蔵した簡易な電流センサ及び識別制御回路により，或いは更に通信回線を通じて結合された上位識別制御部により，監視する電流値の異常から電気信号線の接続異常を識別し，中央に表示すると共に電子信号線のグループ毎に表示して異常への速やかな対処を可能にする。上記説明に於ける電気信号線の集線結合部或いは接続状態監視システムの構成例は本発明の一つの具現化された構成であって本発明の趣旨の範囲内で種々の構成変更，材料変更が可能な事は当然である。例えば，図１に示したパーマロイシートとホール素子による電流センサ部はパーマロイシートを他の磁性体に変え，ホール素子を磁気抵抗素子に変える事が出来る。上記の説明が本発明の範囲を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に依れば，簡易な電流センサをコネクタ内に埋め込み，電流量から電気信号線接続状況の異常識別をし，表示及び離れた位置への通報等を可能にする。既に電気信号線に繋がる回路内に保安回路がある場合でもこれらの監視系統は電気信号線とは電気的に独立であって信頼性の高い監視システムをアドオンで具現化できる。鉄道の信号機制御，転轍機制御，或いは自動車内，工場内等の信号制御系に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第一の実施例である接続監視コネクタを示す。
【図２】図１に於けるリレー本体及びコネクタ内の構成を示す。
【図３】第二の実施例である接続状態監視システムを示す。
【図４】電流波形監視の場合の特徴パラメータ例を示す。
【図５】第三の実施例として既存コネクタに追加できるコネクタを示す。
【符号の説明】
【００３８】
１１・・・コネクタ，                    １２・・・リレー本体，
１３・・・コネクター部，                １４，１５，１６・・ピン，
１７・・・ＬＥＤ，                      １８・・・電流供給の接続部，
１９・・・パーマロイシート，            １ａ・・・ホール素子，
１ｂ・・・拡大表示部，
２１・・・コネクタ１１内の結線の一部，  
２２・・・リレー本体１２，コネクター部１３内の結線の一部，
２３・・・接点可動部，                  ２４・・・共通電気信号線，
２５，２６・・電気信号線，              ２７・・・共通電気信号線，
２８・・・電流センサ，                  ２９・・・選択回路，
２ａ・・・ＡＤ変換器，                  ２ｂ・・・識別制御回路，
３１・・・接続状態を監視可能な電気信号線のコネクタ，
３２・・・通信回線，                    ３３・・・表示制御部，
４１・・・電流波形，
５１・・・第三の実施例であるコネクタ，  ５２，５３・・従来のコネクタ，
５４・・・ケーブル，                    ５５・・・接続コネクタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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