特許 6067098 電源回路内のグローイング接触の検出方法及び検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6067098

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】電源回路内のグローイング接触の検出方法及び検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/04 20060101AFI20170116BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/04

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-504554(P2015-504554)

(86)(22)【出願日】2013年2月20日

(65)【公表番号】特表2015-512524(P2015-512524A)

(43)【公表日】2015年4月27日

(86)【国際出願番号】US2013026818

(87)【国際公開番号】WO2013151626

(87)【国際公開日】20131010

【審査請求日】2016年1月20日

(31)【優先権主張番号】13/440,243

(32)【優先日】2012年4月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390033020

【氏名又は名称】イートン コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＥＡＴＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110001999

【氏名又は名称】特許業務法人はなぶさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】シェア，ジョン ジェイ

【審査官】 荒井 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１３４３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６７０７６５２（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特開２００９−２６４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７８２５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／０４

Ｇ０１Ｒ ３１／１２

Ｈ０２Ｈ １／００−３／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源回路（２、１６）内のグローイング接触（４、１４）の検出方法であって、
前記電源回路に少なくとも２つの異なるインピーダンス（１８、２０、２２）を適用し（２４、２６、２８）、該少なくとも２つの異なるインピーダンスの１つに各々が対応する、前記電源回路の少なくとも２つの電圧（Ｖ_２、Ｖ_ＯＣ）を応答性よく検知する（３０）ことと、
前記少なくとも２つの異なるインピーダンスへの複数の変更に対する、前記少なくとも２つの検知電圧の複数の変化が、所定の範囲内で線形であるか否か、或いは、前記少なくとも２つの検知電圧のうちの２つの変化が、前記少なくとも２つの異なるインピーダンスのうちの２つが低下するにつれて、増加しないか否かを判定し（８）、否と判定した場合に、前記電源回路内のグローイング接触の検出に応じて、少なくとも１つのトリップ信号（３４）及びアラーム信号（３６）を応答性よく生成することと、を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

更に、前記少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号の何れか一方を、無線（５０）又は電力線搬送（５２）により送信する（３８）ことを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項3】

更に、前記少なくとも２つの異なるインピーダンスを、前記電源回路に対して、該電源回路の構成部品（６６）に適用することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項4】

更に、前記電源回路に実働的に実装された回路安全装置（４８）を利用することと、
該回路安全装置を前記トリップ信号に対して応答性よく作動させる（５４）こととを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項5】

更に、上流側の回路安全装置（４８）を作動させるために、前記トリップ信号への応答性がよい別の異なるインピーダンス（４６）を、前記電源回路に適用する（４４）ことを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項6】

更に、前記少なくとも２つの異なるインピーダンスとして、前記電源回路を流れる１電流単位、２電流単位、及び、４電流単位に応じた、３つの異なる抵抗値を採用することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項7】

更に、前記少なくとも２つの異なるインピーダンスとして、３つの異なる抵抗値を採用することと、
前記少なくとも２つの電圧として３つの電圧を採用することと、
前記電源回路を流れる１電流単位の変化に対する、前記３つの検知電圧の第１の変化を測定することと、
前記電源回路を流れる２電流単位の変化に対する、前記３つの検知電圧の第２の変化を測定することと、
所定の範囲内で前記第２の変化が前記第１の変化の２倍であるか否かを判定し、否と判定した場合に、前記少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号を応答性よく生成することとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項8】

更に、ロードセンタ（５９）、回路安全装置（４８）、及び、前記ロードセンタの下流側に複数の出力部（６０、６２、６４、６６）を含む前記電源回路を採用することと、
前記少なくとも２つの異なるインピーダンスを、前記電源回路に対して、前記ロードセンタから最も離れた前記出力部の１つ（６６）において適用し、前記電源回路内のグローイング接触を検出することと、
前記電源回路内にグローイング接触が検出されなくなるまで、前記少なくとも２つの異なるインピーダンスを、前記電源回路に対して、最も離れた前記出力部の１つよりも前記ロードセンタに近い、前記複数の出力部（６４、６２、６０）において連続的に適用することとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項9】

更に、前記少なくとも２つの異なるインピーダンスとして、２つの異なる抵抗値を採用することと、
前記少なくとも２つの電圧として２つの電圧を採用することと、
前記２つの電圧の変化が、前記２つの異なる抵抗値の低下に伴って、増加していないか否かを判定することとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項10】

更に、前記２つの異なる抵抗値の１つとして、開回路の抵抗値を採用することと、
前記２つの電圧の１つに対応するものとして、開回路の電圧値を採用することとを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。

【請求項11】

電源回路（２、１６）内のグローイング接触（４、１４）の検出装置（６、１２）であって、
複数の抵抗（１８、２０、２２）と、
前記電源回路を跨ぐ前記複数の抵抗を切り替えるように構成された複数のスイッチ（２４、２６、２８）と、
前記電源回路を跨いで切り替えられる前記複数の抵抗での電圧（Ｖ_２、Ｖ_ＯＣ）を検知するように構成された電圧センサ（３０）と、
前記複数のスイッチを制御して（３２）、前記電源回路を跨ぐ少なくとも２つの異なる抵抗値を切り替え、該少なくとも２つの異なる抵抗値の各々に応じた検知電圧が入力され、又、前記少なくとも２つの異なる抵抗値への複数の変更に対する、前記検知電圧の複数の変化が、所定の範囲内で線形であるか否か、或いは、前記検知電圧の変化が、前記少なくとも２つの異なる抵抗値のうちの２つが低下するにつれて、増加しないか否かを判定し、否と判定した場合に、前記電源回路内のグローイング接触の検出に応じて、少なくとも１つのトリップ信号（３４）及びアラーム信号（３６）を応答性よく生成するように構成されたプロセッサ（８）と、
前記少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号の出力部（３８）とを含むことを特徴とする装置。

【請求項12】

前記電源回路が出力部（６６、６４、６２、６０）を含んでおり、
前記複数のスイッチが、前記電源回路の前記出力部において、前記電源回路を跨ぐ前記複数の抵抗を切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の装置（１２）。

【請求項13】

前記電源回路に回路安全装置（４８）が実働的に実装されており、
視認可能な指示を出す指示部（４０）と、聞こえる指示を出す指示部（４０）と、前記回路安全装置を作動させるような異常電流を発生させる負荷（４６）を有効にするように構成されたスイッチ（４４）と、から成るグループから出力部が選択されることを特徴とする請求項１１記載の装置（１２）。

【請求項14】

当該装置（１２）が、前記電源回路へ一時的に接続される（６６）ように構成されている、或いは、当該装置（１２）が、前記電源回路へ永続的に接続される（６０、６２、６４、６６）ように構成されていると共に、前記プロセッサが、前記グローイング接触に関して、前記電源回路を定期的に検査する（４２）ように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の装置（１２）。

【請求項15】

前記プロセッサが、少なくとも１０回のライン周期にわたって、前記電源回路を跨ぐ前記少なくとも２つの異なる抵抗値の各々を切り替えるように、前記複数のスイッチを制御する（３２）ように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の装置（１２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、参照によって本明細書に組み込まれる、２０１２年４月５日出願の米国特許出願番号第１３／４４０，２４３号の利益を主張するものである。

【0002】

本発明は、概して電源回路内のグローイング接触に関するものであり、より詳しくは、そのようなグローイング接触の検出方法に関するものである。更に、本発明は、電源回路内のグローイング接触の検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0003】

回路安全装置は、例えば、回路遮断器、コンセント、接触子、モータスタータ、モータコントローラ、及び、他の負荷コントローラを含むものである。

【0004】

グローイング接触は、高抵抗の電気接続であり、例示のためであり限定するものではないが、一例としてコンセントの、導体（例えば配線）の接続部、及び、ねじ込み端子（例えば、配線端子、ニュートラル端子）で発生する虞がある。更に、グローイング接触は、例示のためであり限定するものではないが、コンセントの出力部の３組の出力接触ブレードに、雄型の３極プラグが連結される、コンセントの出力部で発生することもある。コンセントにおけるグローイング接触は、コンセントを溶かして発火させる虞のある、相当な熱を生じることが知られている。銅線を利用したレセプタクル端子に、高抵抗又はグローイング接触を発生させることは容易である。銅、真鍮、鉄の組み合わせで作られる接触子の全てにおいて、グローイング接触に関する危険性が知られている。例えば、米国特許第６，９４８，８４６号明細書及び第６，７０７，６５２号明細書を参照のこと。

【0005】

ＵＬ１６９９（アーク故障回路安全装置）（適用範囲１．３）の規格によれば、アーク故障を検出するアーク故障回路安全装置（ＡＦＣＩｓ）は、グローイング接続の検出を意図したものではなく、従って、ＡＦＣＩｓは、グローイング接触を防止するものではないと考えられている。

【0006】

過熱状態の電気接続は、配電盤、ロードセンタ、電気取出口、点火スイッチといった電気部品の、不安定な接続から発生する虞がある。これらの電気接続は、検出されないことが多く、電気部品を破損させる虞があり、多くの場合に発火する。

【0007】

温度センサ（例えば、サーマルリレー、バイメタル）を利用して、温度を約２００℃で検知し、コンセントのグローイング接触を防止する方法が知られている。

【0008】

米国特許第６，７０７，６５２号明細書は、配線回路が第１の温度であることを示す第１の信号を出力する第１の温度センサと、ニュートラル回路（neutral circuit）が第２の温度であることを示す第２の信号を出力する第２の温度センサと、第１の温度と第２の温度との差分に応じたグローイング接触のトリップ信号を提供する回路と、を含むコンセントを開示している。

【0009】

更に、過熱したプラスチックから発せられる煙やガスを検知することによって、増幅音響センサ（active acoustic sensing）を利用して電源回路の電気伝導故障を検知し、或いは、過熱状態を防止する他の手法によって、グローイング接触や、それによってもたらされる過熱状態を検出する方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】米国特許第６，９４８，８４６号明細書

【特許文献2】米国特許第６，７０７，６５２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

電源回路内のグローイング接触の検出方法には、改善の余地がある。
又、電源回路内のグローイング接触の検出装置には、改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

このような要求等は、電源回路に異なるインピーダンスを適用し、電源回路の電圧を応答性よく検知する、本発明の実施形態によって満たされる。各電圧は、異なるインピーダンスの１つに対応する。異なるインピーダンスへの複数の変更に対する、検知電圧の複数の変化が、所定の範囲内で線形であるか否か、或いは、２つの検知電圧の変化が、２つの異なる抵抗値の低下に伴って増加しないか否かを判定し、そうではない場合に、電願回路内のグローイング接触の検出に応じて、少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号を応答性よく生成する。

【0013】

本発明の１つの形態に係る、電願回路内のグローイング接触の検出方法は、少なくとも２つの異なる抵抗値を電源回路に適用し、少なくとも２つの異なる抵抗値の１つに各々が対応する、電源回路の少なくとも２つの電圧を応答性よく検知することと、少なくとも２つの異なる抵抗値への複数の変更に対する、検知した少なくとも２つの電圧の複数の変化が、所定の範囲内で線形であるか否か、或いは、検知した少なくとも２つの電圧のうちの２つの変化が、少なくとも２つの異なる抵抗値のうちの２つが低下するにつれて、増加しないか否かを判定し、そうではない場合に、電願回路内のグローイング接触の検出に応じて、少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号を応答性よく生成することと、を含んでいる。

【0014】

本発明の別の形態は、電源回路内のグローイング接触の検出装置である。本装置は、複数の抵抗と、電源回路を跨ぐ複数の抵抗を切り替えるように構成された複数のスイッチと、電源回路を跨いで切り替えられる複数の抵抗での電圧を検知するように構成された電圧センサと、複数のスイッチを制御して、電源回路を跨ぐ少なくとも２つの異なる抵抗値を切り替え、少なくとも２つの異なる抵抗値の各々に応じた検知電圧が入力され、又、少なくとも２つの異なる抵抗値への複数の変更に対する、検知電圧の複数の変化が、所定の範囲内で線形であるか否か、或いは、検知電圧の変化が、少なくとも２つの異なる抵抗値のうちの２つが低下するにつれて、増加しないか否かを判定し、そうではない場合に、電源回路のグローイング接触の検出に応じて、少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号を応答性よく生成するように構成されたプロセッサと、少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号の出力部と、を含んでいる。

【0015】

本発明の別の形態は、少なくとも２つの異なるインピーダンスを電源回路に適用し、少なくとも２つの異なるインピーダンスの１つに各々が対応している、電源回路の少なくとも２つの電圧を応答性よく検知することと、少なくとも２つの異なるインピーダンスへの複数の変更に対する、検知した少なくとも２つの電圧の複数の変化が、所定の範囲内で線形であるか否か、或いは、検知した少なくとも２つの電圧うちの２つの変化が、少なくとも２つの異なるインピーダンスのうちの２つが低下するにつれて、増加していないか否かを判定し、そうではない場合に、電源回路のグローイング接触の検出に応じて、少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号を応答性よく生成することとを含む、電源回路内のグローイング接触の検出方法である。

【0016】

以下の好ましい実施形態についての説明を、添付の図面と組み合わせて読むことで、本発明を完全に理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】３つの異なる材料の組み合わせについての、グローイング電圧と電流との関係と、線長の異なる３つのＡＷＧ＃１２の銅製導線を２０アンペアの回路で使用した場合の、電流−抵抗（ＩＲ）降下とを示すグラフである。

【図2】図１の２つの異なる線長に関して、グローイング電圧とＩＲ降下とを組み合わせた電圧降下についての、電圧と電流との関係を示すグラフである。

【図3】３つの異なる材料の組み合わせについての、グローイング電圧と電流との関係と、線長の異なる３つのＡＷＧ＃１４の銅製導線を１５アンペアの回路で使用した場合の、ＩＲ降下とを示すグラフである。

【図4】図３の２つの異なる線長に関して、グローイング電圧とＩＲ降下とを組み合わせた電圧降下についての、電圧と電流との関係を示すグラフであり、３つの縦線が、適用した電流レベルと、本発明の実施の形態に係る予想電圧降下とを示している。

【図5】住宅向けの単純な分岐回路と、本発明の実施の形態に係る、不安定な接続／グローイング接続の検出装置とを概略的に示すブロック図である。

【図6】本発明の別の実施の形態に係る、不安定な接続／グローイング接続の検出装置を概略的に示すブロック図である。

【図7A】図６の不安定な接続／グローイング接続の検出装置と異なる出力部を概略的に示すブロック図である。

【図7B】図６の不安定な接続／グローイング接続の検出装置と異なる出力部を概略的に示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本明細書で使用される用語「数（number）」は、１又は１よりも大きい整数（すなわち複数）を意味するものとする。

【0019】

又、本明細書で使用される用語「プロセッサ（processor）」は、データを格納、検索、処理することができる、プログラム可能なアナログ及び／又はデジタルの装置を意味するものとし、これらの装置には、コンピュータ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、コントローラ、中央処理装置、メインフレームコンピュータ、ミニコンピュータ、サーバ、ネットワークプロセッサ、或いは、適合するあらゆる処理機器や処理装置が含まれる。

【0020】

又、本明細書で使用される用語「グローイング接触（glowing contact）」は、「グローイング接続（glowing connection）」と同じ意味を示すものとする。グローイング接触又はグローイング接続は、２つの導体の接触部で発生する高抵抗の電気接続であり、その接触部は、そこを通過して流れる電流により、加熱や過熱状態にさらされる。

【0021】

グローイング接触は、安定した電気接続と比較して、かなり大きな電圧降下を生じさせる。不安定な接続の影響を受けやすい電源回路中の電圧を、電源回路を流れる電流レベルを変化させて監視することにより、グローイング接触を検出することができ、そして、トリップ信号やアラーム信号を応答性よく発生させることができる。

【0022】

銅接点に関して、通常の負荷は、約１ｍΩ〜０．１ｍΩの範囲の標準的な接続抵抗を生じる、約１０ｇ〜１０，０００ｇの範囲の接続力（connection force）である。これは、２０Ａでは、安定した電気接続の約２ｍＶ_ｒｍｓ〜２０ｍＶ_ｒｍｓの範囲を越えて、電圧降下を引き起こす虞がある。この電圧降下は、１Ｖ_ｒｍｓ以上のグローイング接続からの電圧降下より、かなり低いものである。実際に、図１及び図３に示すように、電流が小さいと、グローイング接続の電圧が大きくなる。更に、グローイング接続で消費される電力は、特に１０Ａ_ｒｍｓ以上の電流であると、電気接続部を過熱状態にさせ、発火する虞のあるレベルまで周囲を加熱するほど、十分に大きいものである。

【0023】

図１〜図４に示すように、グローイング接続は、銅−銅、銅−ステンレス鋼、真鍮−鉄といった様々な材料の組み合わせに関して、比較的小さい電流（例えば、５Ａ_ｒｍｓ以下）で、比較的大きな電圧降下を伴うものである。

【0024】

図４及び図５に関連して、別の負荷電流を流さずに、グローイング接触が発生したか否かを検出する方法は、電源回路２に既知の抵抗（例えば、複数の抵抗Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃの組み合わせによる）の負荷をかけて、検知電圧Ｖ_２の変化を比較することである。非線形の電圧変化は、問題があることを示している。グローイング接続が発生しない場合は、図５に示されている電源回路２における電圧降下（これは、電源回路の電流Ｉに、電源回路の２本の配線の抵抗値２Ｒ_ｗｉｒｅをかけたもの、すなわち、２ＩＲ_ｗｉｒｅに等しい）が、線形になる。このため、電源回路２に２倍の電流２Ｉが印加された場合は、電圧降下（＝２Ｉ×２Ｒ_ｗｉｒｅ＝４ＩＲ_ｗｉｒｅ）が２倍になると考えられる。このケースに該当しない場合は、グローイング接続が発生したときに、電圧降下が線形にならず、これによって問題があることが示される。

【0025】

電気接続の不良の影響を受けやすい実施例の電源回路２における、本発明に係るグローイング接触の検出方法は、少なくとも３つの異なるインピーダンス（抵抗値等）を、電源回路２に適用して、電源回路２の少なくとも３つの電圧（Ｖ_２）を、応答性よく検知することを含んでいる。それらの電圧の各々は、例示のためであり限定するものではないが、実施例では複数の抵抗Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃの任意の適切な組み合わせによって構成される、異なる抵抗値の１つに対応するものである。そして、電源回路２におけるグローイング接触４を防止し、通知するために、異なる抵抗値への変更に対する検知電圧（Ｖ_２）の変化が、所定の範囲内において線形であるか否かを判定し、そうでなければ、少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号を、応答性よく生成する。

【0026】

図５において、実施例の３つの抵抗Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃを含む検出装置６は、電源回路２のコンセント（図示省略）に接続されている。検出装置６のプロセッサ（図５での図示は省略しているが、図６の実施例のコントローラ８を参照）は、電源回路２への３つの抵抗Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃの組み合わせを切り替え、その結果として生じる負荷電圧Ｖ_２を計測する。そして、検知電圧の差分が線形であれば、電源回路２は良好であり、グローイング接触が発生していないことになる。又、検知電圧が非線形であれば、電源回路２の配線及び／又は電気接続に問題があることを示している。後述するように、この問題は、非線形の電圧が計測されなくなるまで、検出装置６を上流側へ（ロードセンタ或いは配電盤１０へ向けて）移動することで、解決することができる。

【実施例1】

【0027】

下記の表１は、１００フィート（３０．４８ｍ）のＡＷＧ＃１２の銅製電源ケーブルを用いた、良好な電気接続状態にある分岐回路の、実施例では１２０Ｖａｃについての実例値を示している。この実施例において、Ｒ_ｌｏａｄは、図５の実施例の複数の抵抗Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃの適切な組み合わせにより構成される抵抗である。電流Ｉは、電源回路２を流れる電流である。Ｖ_ｄｒｏｐは、電源回路の電流Ｉに、電源回路の２本の配線の抵抗値２Ｒ_ｗｉｒｅをかけたもの、すなわち、２ＩＲ_ｗｉｒｅに等しい、電圧降下値である。Ｖ_２は、異なる抵抗値１２０Ω、６０Ω、３０Ωに夫々が対応する、実施例では３つの検知電圧Ｖ_２ａ、Ｖ_２ｂ、Ｖ_２ｃを示している。抵抗Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃは、例示のためであり限定するものではないが、夫々、１２０Ω、６０Ω、３０Ωの値を有しており、これにより、スイッチＳａ、Ｓｂ、Ｓｃの各々を閉じたときに、Ｒ_ｌｏａｄが構成される。別の非線形の実施例として、Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃは、夫々、１２０Ω、１２０Ω、３０Ωの値を有しており、これにより、（ａ）スイッチＳａを閉じたときはＲ_ｌｏａｄ＝１２０Ω、（ｂ）スイッチＳａ及びＳｂを閉じたときはＲ_ｌｏａｄ＝６０Ω、そして、（ｃ）スイッチＳａ、Ｓｂ、Ｓｃを閉じたときはＲ_ｌｏａｄ＝３０ΩのＲ_ｌｏａｄが構成される。

【0028】

【表1】

【0029】

本実施例では、Ｖ_２ａ−Ｖ_２ｂ＝１／２（Ｖ_２ｂ−Ｖ_２ｃ）であるときに、電源回路２の電気接続状態が良好である。表１の実施例について、１１９．６８−１１９．３６＝１／２（１１９．３６−１１８．７２）＝０．３２である。適切な所定の許容誤差範囲内（例えば、限定するものではないが、±１０％）において、この等値性が当てはまらない場合は、電源回路２が符号４で示すようないくつかの電気接続の不良を抱えている。電源回路２が不良である場合は、これを適切に通知することができる（例えば、これらに限定するものではないが、警告灯（図示省略）を点灯する、警告ブザー（図示省略）を鳴らす、分岐給電装置（branch feeder）の回路遮断器（図示省略）を作動させるほど十分に大きい異常電流を発生させる適切な負荷を、スイッチ（図示省略）により有効にする（例えば、これらに限定するものではないが、サイリスタ（thryistor）、ＦＥＴ、又は、ＩＧＢＴで０．５Ωの負荷を有効にする））。

【0030】

更に、本実施例では、電源回路２の構成要素（図示省略）において、電源回路２に適用される３つの異なる抵抗値が存在する。この構成要素は、例示のためであり限定するものではないが、電気コンセントである。３つの異なる抵抗の組み合わせにより構成する、３つの異なる抵抗値を開示しているが、２つの異なる抵抗を用いて３つの異なる抵抗値を与えてもよく、或いは、４つ以上の異なる抵抗値を用いてもよい。本実施例では、３つの異なる抵抗値が、電源回路２を流れる、約１電流単位（about one unit of current）、約２電流単位、及び、約４電流単位に対応する。開示している方法及び検出装置６は、電源回路２を流れる約１電流単位の変化に応じた、検知電圧の第１の変化を測定し、電源回路２を流れる約２電流単位の変化に応じた、検知電圧の第２の変化を測定し、更に、第２の変化が第１の変化の約２倍でありかつ所定の範囲内にあるか否かを判定し、そうでなければ、少なくとも１つのトリップ信号及びアラーム信号を、応答性よく生成するものである。

【実施例2】

【0031】

検出装置６は、異なる電源回路の抜き取り検査に利用することができ、或いは、コンセントに接続されたままで、ある電源回路の専用機器として使用することができる。専用の検出装置６は、電源回路２を定期的（例えば、これに限定するものではないが、図６の検出装置１２で示しているようなタイマー４２を利用して、３０分毎）に検査するように設計されていてもよい。電圧の計測中に別の負荷電流が流れる場合は、電圧計測の分解能を上げる必要がある。検出装置６は、電源回路２を流れる別の負荷電流がない場合に、最も正確になる。

【0032】

検出装置６は、電源回路２のコンセント（例えば、図６のコンセント６０、６２、６４参照）やソケットと係合する、一般的な雄型プラグ（図示省略）を含んでいてもよい。複数のスイッチＳａ、Ｓｂ、Ｓｃは、電源回路２のコンセントやソケットで電源回路２を跨ぐ、複数の抵抗Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃを切り替えるように構成されている。検出装置６は、一回の検査サイクルのために一時的に電源回路２に接続してもよく、或いは、符号４で示すようなグローイング接触に関して、電源回路２を定期的に検査するように構成されているプロセッサ（図示省略）と共に、永続的に接続してもよい。

【実施例3】

【0033】

図６は、不安定な接続／グローイング接続を検出する別の装置１２を示している。実施例の検出装置１２は、電気接続不良の影響を受けやすい電源回路１６のグローイング接触１４を検出する。検出装置１２は、複数の抵抗１８、２０、２２と、電源回路１６を跨ぐ複数の抵抗１８、２０、２２を切り替えるように構成された、複数のスイッチ２４、２６、２８（例えば、機械式、半導体製）と、電源回路１６を跨いで切り替えられる複数の抵抗１８、２０、２２の電圧（Ｖ_２）を検知するように構成された、電圧センサ（ＶＳ）３０と、実施例のコントローラ８のようなプロセッサとを含んでいる。コントローラ８は、電源回路１６を跨ぐ少なくとも３つの異なる抵抗値を切り替えるように複数のスイッチ２４、２６、２８を、出力３２を介して制御するように、又、少なくとも３つの異なる抵抗値の各々に応じた検知電圧が入力されるように、更に、少なくとも３つの異なる抵抗値への変更に対する検知電圧の変化が、所定の範囲内で線形であるか否かを判定し、そうでない場合に、電源回路１６におけるグローイング接触１４の検出に応じて、少なくとも１つのトリップ信号３４及びアラーム信号３６を応答性よく生成するように、構成されている。コントローラ８は、少なくとも１つのトリップ信号３４及びアラーム信号３６の出力部３８を含んでいる。ローカル指示部４０は、アラーム信号３６を通知するために利用することもできる。

【0034】

実施例のコントローラ８は、これに限定されるものでないが、タイマー４２により順に時間計測されるような、少なくとも約１０回のライン周期（line cycles）にわたって、電源回路１６を跨ぐ少なくとも３つの異なる抵抗値の各々を切り替えるように、複数のスイッチ２４、２６、２８を制御するものである。これにより、負荷電圧Ｖ_２が安定すると共に電圧センサ３０により検知されるような、適切な時間が提供される。

【0035】

コントローラの指示部は、例示のためであり限定するものではないが、視認可能な指示を出す指示部４０、聞こえる指示を出す指示部４０、或いは、電源回路１６に実働的に実装された上流側の回路安全装置（ＣＢ）４８を作動させるのに十分な、電源回路１６を流れる異常電流を発生させる、適切な負荷４６（Ｒ_{ｓｈｏｒｔ}）を有効にするように構成されたスイッチ４４である場合がある。例えば、検出装置１２は、例示のためであり限定するものではないが、上流側の分岐回路安全装置４８を瞬時に磁気的に作動させるために、トリップ信号３４への応答性がよい、別の異なる抵抗値（一例として、これに限定するものではないが、０，５Ω）を電源回路１６に適用することも可能である。

【実施例4】

【0036】

表２は、図４における１２０Ｖａｃでの１Ａ_ｒｍｓ、２Ａ_ｒｍｓ、４Ａ_ｒｍｓからの、グローイング接触の電圧値の例を示している。

【表2】

【0037】

下記の表３は、５０フィート（１５．２４ｍ）長のＡＷＧ＃１２の、配線毎に１．５８８ｍΩ／ｆｔ（５．２１０ｍΩ／ｍ）である、すなわち、図５のＲ_ｗｉｒｅ＝０．００１５８８Ω／ｆｔ（０．００５２１０Ω／ｍ）であるケーブルを備えた、電源回路に基づくものである。無負荷電圧Ｖ_ＯＣは１２０Ｖ_ｒｍｓ、３つの試験電流は１Ａ_ｒｍｓ（Ｉ_Ａ）、２Ａ_ｒｍｓ（Ｉ_Ｂ）、４Ａ_ｒｍｓ（Ｉ_Ｃ）、そして、３つの有効な抵抗は１２０Ω、６０Ω、３０Ωであり、これらの各々が複数の抵抗Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂ、Ｒ_２ｃの組み合わせで構成されている。Ｖ_ｄｒｏｐは、２Ｒ_ｗｉｒｅでの電圧降下と、グローイング接触の電圧降下とを合わせたものである。電圧Ｖ_２は、３つの試験電流で計測され、符号Ｖ_２Ａ、Ｖ_２Ｂ、Ｖ_２Ｃで示されており、同時に、符号Ｖ_{ｄｒｏｐＡ}、Ｖ_{ｄｒｏｐＢ}、Ｖ_{ｄｒｏｐＣ}は、夫々、Ｖ_ｄｒｏｐの値に対応している。Ｒ_１は、Ｒ_１＝（１／（Ｉ_Ａ−Ｉ_Ｂ））（Ｖ_２Ａ−Ｖ_２Ｂ）＝（Ｖ_２Ａ−Ｖ_２Ｂ）から算出される、電流が１Ａ_ｒｍｓ変化する間の抵抗の有効な変化である。同様に、Ｒ_２は、Ｒ_２＝（１／（Ｉ_Ｂ−Ｉ_Ｃ））（Ｖ_２Ｂ−Ｖ_２Ｃ）＝（１／２）（Ｖ_２Ｂ−Ｖ_２Ｃ）から算出される、電流が２Ａ_ｒｍｓ変化する間の抵抗の有効な変化である。試験のΔ＝Ｒ_１−Ｒ_２は、表１について先に述べた試験に対応するものである。ここで、試験では、−０．１｜（Ｒ_１又はＲ_２の何れか大きい方）｜＜Δ＜０．１｜（Ｒ_１又はＲ_２の何れか大きい方）｜であれば、グローイング接触がないことになる。そうではない場合は、グローイング接触、或いは、別の望ましくない異常が発生していることになる。更に、Ｒ_１又はＲ_２が負の値であれば、それはグローイング接触を直接示している。表３では、３つ全ての材料について、Ｒ_１又はＲ_２の各々がグローイング接触を示している。同様に、−０．１｜（Ｒ_１又はＲ_２の何れか大きい方）｜＜Δ＜０．１｜（Ｒ_１又はＲ_２の何れか大きい方）｜の試験について、銅−銅及び銅−ステンレス鋼の双方の実施例が、クローイング接触を示している。グローイング接触の電圧が最も低い真鍮−鉄については、Ｒ_１（及びＲ_２）が正の値でなければならないため、この試験は適合しない。その代わりに、負の値のＲ_１（及びはＲ_２）が、グローイング接触を直接示している。

【0038】

表３では、電流をＡ_ｒｍｓ、電圧をＶ_ｒｍｓ、抵抗をΩで示している。

【表3】

【0039】

表３では「３つの電流」の試験を開示しているが、４つ以上の電流を利用して応答の線形性を検査することによって、より精度を上げることができる。全ての条件を適切に検出するために、これに限定するものではないが、抵抗には少なくとも約０．１％の許容誤差、電圧測定には約１ｍＶの分解能を適用してもよい。

【0040】

少なくとも３つの異なる抵抗値と、少なくとも３つの検知電圧とを含み、少なくとも３つの電流を伴う試験について開示しているが、特に、グローイング接触の電圧が比較的高い、銅−銅といったグローイング材料については、１つ又は２つの電流を伴う試験も可能である。

【0041】

表４は、表３に基づく、２つの試験電流１Ａ_ｒｍｓ及び２Ａ_ｒｍｓを利用する「２つの電流」の試験と、０Ａ_ｒｍｓでの無負荷電圧Ｖ_ＯＣ及び１つの試験電流１Ａ_ｒｍｓを利用する「１つの電流」の試験との、双方についての結果を示している。「２つの電流」の試験では、負の値のＶ_２Ａ−Ｖ_２Ｂがグローイング接触を示すのに対し、「１つの電流」の試験では、相対的に大きい値（例えば、これに限定するものではないが、１００フィートのＡＷＧ＃１２のケーブルを用いた電源回路については、１Ａ_ｒｍｓで０．４Ｖ_ｒｍｓ以上）が、問題があることを示している。「１つの電流」の試験は、約１Ａ_ｒｍｓ〜５Ａ_ｒｍｓの範囲の比較的小さい電流において、最良に機能する。

【0042】

【表4】

【実施例5】

【0043】

以下のような複数の異なる試験を採用してもよい。（１）少なくとも３つの異なる電流を利用して、応答の線形性（例えば、これに限定するものではないが、実施例１のＶ_２ａ−Ｖ_２ｂ＝１／２（Ｖ_２ｂ−Ｖ_２ｃ））について検査し、そうでなければ、グローイング接触が発生している。（２）２つの異なる電流（例えば、これに限定するものではないが、１Ａ_ｒｍｓ及び２Ａ_ｒｍｓ、２Ａ_ｒｍｓ及び４Ａ_ｒｍｓ）を利用して、電圧（Ｖ_２）が線形に低下しているか否かを検査し、そうでなければ、グローイング接触が発生している。（３）２つの異なる電流を利用して、電圧（Ｖ_２）が線形に低下しているか否かを検査すると共に、少なくとも３つの異なる電流を利用して、応答の線形性について検査し、そうでなければ、グローイング接触が発生している（例えば、これは第１の試験と第２の試験との組み合わせである）。（４）１つの電流及び無負荷電圧（或いは、一方が開回路の抵抗値「無限」に対応して０である、２つの電流）を利用して、電圧（Ｖ_２）が極端に低下しているか否かを検査し、そうであれば、グローイング接触が発生している。

【0044】

第１の試験では、実施例の等式（equation）が、実施例の特定の電流１Ａ_ｒｍｓ、２Ａ_ｒｍｓ、及び４Ａ_ｒｍｓのみについてのものである。より一般的な等式は、表３に関連して先に述べている。従って、値Δを明らかにし、この値が所定の許容誤差（例えば、これに限定するものではないが、１０％）以下であるか否かの確認の検査をすることは好ましく、線形性を検査する、より一般的な方法である。或いは、第２及び第３の試験の２つの電流を用いて、所与の電流について予想される電圧降下に基づいて、線形性を判定する。可能な範囲において、任意の適切な３つの値の電流を利用してもよい。例えば、電流が小さ過ぎる場合（例えば、１Ａ_ｒｍｓ以下）は、グローイング接触が起こるとは限らず、又、電流が大き過ぎる場合（例えば、これらに限定するものではないが、１５Ａ_ｒｍｓ以上、又は２０Ａ_ｒｍｓ以上）は、回路遮断器が作動して、電流が大き過ぎるときの問題の検出が、より困難になってしまう。例示のためであり限定するものではないが、好ましい電流の範囲は、約１Ａ_ｒｍｓ〜１０Ａ_ｒｍｓである。

【0045】

２つの電流を利用する第２の試験は、３つの電流を利用する第１の試験と同様に、線形性を検査する。既知の電流（例えば、これに限定するものではないが、１Ａ_ｒｍｓ）の利用によって、Ｖ_ｗｉｒｅ＝２ＩＲ_ｗｉｒｅ＝２Ｒ_ｗｉｒｅとなるコンセント（すなわち、Ｖ_２Ａ＝Ｖ_ＯＣ−Ｖ_ｗｉｒｅ）において利用可能な電圧を低下させることとなる、電圧降下を生じさせる。この際、電圧降下は、ＤｅｌｔａＡ＝Ｖ_ＯＣ−Ｖ_２Ａ＝Ｖ_ＯＣ−（Ｖ_ＯＣ−２Ｒ_ｗｉｒｅ）＝２Ｒ_ｗｉｒｅとして定義される。例示のためであり限定するものではないが、回路に負荷として２Ａ_ｒｍｓが印加された場合は、配線の２倍の電圧降下が予想され、従って、Ｖ_２Ｂ＝Ｖ_ＯＣ−４Ｒ_ｗｉｒｅとなる。そして、回路が線形であるため、ＤｅｌｔａＢ＝Ｖ_ＯＣ−Ｖ_２Ｂ＝４Ｒ_ｗｉｒｅ＝２ＤｅｌｔａＡとなる。

【0046】

しかしながら、２つの例示の電流レベルでグローイング接触が発生した場合は、グローイング電圧は電流の関数であるため（例えば、１Ａ_ｒｍｓでＶ_２Ａ＝Ｖ_ＯＣ−２Ｒ_ｗｉｒｅ−Ｖ_{ｇｒｏｗＡ}、２Ａ_ｒｍｓでＶ_２Ｂ＝Ｖ_ＯＣ−４Ｒ_ｗｉｒｅ−Ｖ_{ｇｒｏｗＢ}）、ＤｅｌｔａＡ＝Ｖ_ＯＣ−Ｖ_２Ａ＝Ｖ_ＯＣ−（Ｖ_ＯＣ−２Ｒ_ｗｉｒｅ−Ｖ_{ｇｒｏｗＡ}）、及び、ＤｅｌｔａＢ＝Ｖ_ＯＣ−Ｖ_２Ｂ＝Ｖ_ＯＣ−（Ｖ_ＯＣ−４Ｒ_ｗｉｒｅ−Ｖ_{ｇｒｏｗＢ}）となる。しかし、ここで、ＤｅｌｔａＡ及びＤｅｌｔａＢは、グローイング接触の電圧の関数であり、非線形である（例えば、電流を２倍にしてもグローイング接触の電圧は２倍にならず、実際は減少する）。

【0047】

第３の試験は、第１の試験と類似している。純粋に電気抵抗を示す回路の応答は線形になるはずであるため、２つの電流を利用して線形性について検査する。非線形であれば、潜在的な問題を示している。

【0048】

第４の試験は、電圧降下が予想の総量を超えるか否かを検査するのみである（例えば、これらに限定するものではないが、ＡＷＧ＃１２（０．００１５８８×配線の推定長さ×２×電流）について、或いは、ＡＷＧ＃１４（０．００２５２５×配線の推定長さ×２×電流）について）。この数値より、電圧降下が５０％〜５００％大きい場合は、問題がある虞がある。この試験は、他の試験と同程度に信頼できるものではないが、比較的迅速に初期検査を行うことができるものである。

【0049】

これらの試験は、異なる抵抗値への幾度かの変更に関する、検知電圧のいくつかの変化が、所定の範囲内で線形であるか否か、或いは、２つの検知電圧における変化が、２つの異なる抵抗値の低下に伴って、増加しないか否かを測定するものである。

【実施例6】

【0050】

図７Ａ及び図７Ｂは、夫々、図６のプロセッサの出力部３８が、アラーム信号３６及び／又はトリップ信号３４を無線で送信する無線送信器５０であってもよく、或いは、アラーム信号３６及び／又はトリップ信号３４を電源回路１６を通して出力する、電力線搬送通信機（power line carrier output）５２であってもよいことを示している。

【実施例7】

【0051】

更に、実施例６において、トリップ信号３４を、例えば、電源回路１６に実働的に接続された上流側の分岐回路遮断器４８といった、回路安全装置を作動させるように用いてもよい。プロセッサの出力部３８は、トリップ信号３４を送信して、トリップ信号３４の受信に応じて作動する（例えば、シャントトリップ入力５４を介して）回路安全装置４８を作動させる。

【実施例8】

【0052】

更に、実施例６において、アラーム信号３６を、遠隔的にアラーム状態を通知するように用いてもよい。例えば、図７Ａに示すように、プロセッサの出力部５０は、アラーム信号３６を無線で送信して、グローイング接触１４を遠隔的に通知する。無線信号５５は、離れた位置において、無線受信器５６により受信され、表示器５８により出力される。

【実施例9】

【0053】

図６に示すように、検出装置１２は、理想的には、電源回路１６（power circuit 12、例えば、分岐回路）の端部にあり、ロードセンタや配電盤５９から離れており、別の負荷が与えられることはない。分岐回路の何処かで負荷がかけられた場合、分岐回路端部の検知電圧Ｖ_２は、負荷の位置までの配線降下分のＩＲと、残りの配線から検出装置１２までの降下分のＩＲと、もし存在すれば、分岐負荷の上流側にあるか若しくは下流側にあるかということに、その値が依存する、グローイング接触の電圧との、合計になる。実施例の検出装置１２が、電流を実施例の１Ａから２Ａ、４Ａへ変化させるときに、測定では非線形がまだ現れることとなるが、実施例の±１０％の許容誤差は、このケースが識別できるほどに、余りにも大きいものである。配線長が長いほど、検出が困難になる。

【実施例10】

【0054】

開示した検出装置１２及び検出方法は、実施例での電源回路１６における、実施例でのグローイング接触１４の位置を判定するように利用することができる。例えば、電源回路１６が、回路安全装置４８と、ロードセンタ５９及び回路安全装置４８の下流側に、複数の出力部６０、６２、６４、６６とを有するロードセンタ５９を含む場合は、少なくとも３つの異なる抵抗値を、まず、ロードセンタ５９から最も遠い出力部６６において、電源回路１６に適用する。これで、電源回路１６のグローイング接触１４を検出する。そして、異なる抵抗値を、出力部６６よりもロードセンタ５９に近い符号６４、６２、６０等で示す複数の出力部へ、電源回路１６に対して連続して適用することで、電源回路１６でグローイング接触１４が検出されなくなるまで続けることができる。本実施例では、出力部６０と回路安全装置４８との間である出力部６０の上流側では、グローイング接触が発生しないため、上記内容を出力部６０まで続ける。結果として、グローイング接触１４が、図示のように電源回路１６の２つの出力部６０、６２の間で、或いは、ロードセンタ５９と最も近い出力部６０との間（実施例のグローイング接触１４では図示していない）で発生することを、測定することが可能となる。

【0055】

本発明の概念の具体的な実施形態について詳細に説明してきたが、当業者は、本明細書の全ての教示に照らして、それらの細部に対して様々な変更や代替が展開できることを認識するであろう。従って、開示した個々の形態は、単に説明のためのものであり、添付のクレームの全範囲と、それらの任意及び全ての同等のものとが与えられる、本発明の概念の範囲を限定するものではない。

【符号の説明】

【0056】

２、１６：電源回路、４、１４：グローイング接触、６、１２：検出装置、８：コントローラ、１８、２０、２２：抵抗、２４、２６、２８：スイッチ、３０：電圧センサ、３４：トリップ信号、３６：アラーム信号、３８：出力部、４０：指示部、４４：スイッチ、４６：負荷、４８：回路安全装置、５０：無線送信器、５２：電力線搬送通信機、５９：ロードセンタ、６０、６２、６４、６６：出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】