特開 2023-104342 接続不良検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023104342

(43)【公開日】2023-07-28

(54)【発明の名称】接続不良検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/54 20200101AFI20230721BHJP

   G01R 31/66 20200101ALI20230721BHJP

   H01H 83/02 20060101ALN20230721BHJP

【ＦＩ】

G01R31/54

G01R31/66

H01H83/02 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022005269

(22)【出願日】2022-01-17

(71)【出願人】

【識別番号】000124591

【氏名又は名称】河村電器産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078721

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 喜樹

(74)【代理人】

【識別番号】100121142

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 恭一

(74)【代理人】

【識別番号】100124420

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 清隆

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智晴

【テーマコード（参考）】

2G014

5G030

【Ｆターム（参考）】

2G014AA13

2G014AA14

2G014AB33

2G014AB43

2G014AC18

5G030YY12

(57)【要約】

【課題】 電路電流が大きい状態で接続不良が発生しても、発熱温度が高温になる前に接続不良を検出できる接続不良検出装置を提供する。
【解決手段】 接続不良発生を判断する閾値電圧を電路電流に応じて変動させる感度設定部４と、電源側端子２ａと負荷側端子２ｂとの間の電位差を監視して閾値電圧と比較判定する電位差判定部５と、交流電源１０と同位相の調整電流を生成して、電源側端子２ａと負荷側端子２ｂの間に、交流電源１０から供給される電流に追加して流す電流生成部３と、電源側端子２ａと負荷側端子２ｂとの間に流れる全電流を計測する第１変流器７と、接続不良発生を通知する表示装置６とを有し、感度設定部は、第１変流器７の計測電流値に反比例させて閾値電圧を生成すると共に、電位差判定部５は、電源側端子２ａと負荷側端子２ｂとの間の電位差が、感度設定部４が設定した閾値電圧を超えたら、接続不良発生と判断する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷に交流電力を供給するために、交流電源が接続された電路に設けられた電路接続部の接続不良を検出する接続不良検出装置であって、
前記電路接続部は、電源側の電路が接続される電源側端子と、負荷側の電路が接続される負荷側端子とを有し、
接続不良発生を判断する閾値電圧を電路電流に応じて変動させる感度設定部と、
前記電源側端子と前記負荷側端子との間の電位差を監視して前記閾値電圧と比較判定する電位差判定部と、
前記交流電源と同位相の調整電流を生成して、前記電源側端子と前記負荷側端子の間に、前記交流電源から供給される電流に追加して流す調整電流生成部と、
前記電源側端子と前記負荷側端子との間に流れる全電流を計測する全電流計測部と、
接続不良発生を通知する通知部と、を有し、
前記感度設定部は、前記全電流計測部の計測電流値に反比例させて前記閾値電圧を生成すると共に、
前記電位差判定部は、前記電源側端子と前記負荷側端子との間の電位差が、前記感度設定部が設定した前記閾値電圧を超えたら、接続不良発生と判断することを特徴とする接続不良検出装置。

【請求項2】

前記調整電流生成部は、一定の大きさの電流を生成して前記電源側端子と前記負荷側端子の間に流すことを特徴とする請求項１記載の接続不良検出装置。

【請求項3】

前記調整電流生成部は、前記電源から負荷に供給される電路電流を計測する電路電流計測部と、前記電路接続部に通電させる電流の規定値を記憶する規定電流記憶部と、電流を生成して出力する電源部と、前記電源部の出力電流を制御する電流制御部と、を有し、
前記電流制御部は、前記電路接続部に流れる電流が前記規定値になるよう前記電源部を制御することを特徴とする請求項１記載の接続不良検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、端子部等の電路接続部の接続不良を検出する接続不良検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電線や導体バー等の電路を接続する電路接続部では、ネジの緩み、プラグの緩み等により接続不良が発生することがある。配電路や電力機器への電路等の比較的大電流を通電する接続部において接続不良が発生すると、接触抵抗の増大により発熱して機器が劣化し、更にはアーク放電が発生して最悪火災に至る場合がある。
そのため、これを回避するための接続不良の発生を検出する装置として、例えば特許文献１に開示された技術がある。特許文献１では、端子間の電位差でオン動作するようフォトカプラを配置して、このフォトカプラのオン動作により接続不良を検知させた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１４５０８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の接続不良を検出する技術は、端子間に発生する電圧降下が所定の値になったら接続不良発生と判断する構成となっている。この場合、接続部に流れる電流値は接続不良を判断する物理量ではないため、電圧降下量が同一であっても、接続不良発生と判断した時点での発熱量が様々であった。
例えば、判定する電圧降下量が１．０Ｖであるとすると、電路電流が５Ａの場合、接触抵抗が０．２Ωとなったら１．０Ｖの電圧降下が発生する。また電路電流が２５Ａの場合、０．０４Ωとなったら電圧降下は１．０Ｖとなる。一方、接続不良検出時の発生電力（発熱量）を見ると、電力＝電圧×電流であるから、電路電流５Ａでは５Ｗ、２５Ａでは２５Ｗとなり、５倍の差が発生する。
このように、電圧降下量で検出する場合、電路電流が大きい場合は発熱量が大きくなるため、接続不良を検出した時点では既に危険な状態となってにる場合があった。

【0005】

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、電路電流が大きい状態で接続不良が発生しても、発熱温度が高温になる前に接続不良を検出できる接続不良検出装置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】

【0006】

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、負荷に交流電力を供給するために、交流電源が接続された電路に設けられた電路接続部の接続不良を検出する接続不良検出装置であって、電路接続部は、電源側の電路が接続される電源側端子と、負荷側の電路が接続される負荷側端子とを有し、接続不良発生を判断する閾値電圧を電路電流に応じて変動させる感度設定部と、電源側端子と負荷側端子との間の電位差を監視して閾値電圧と比較判定する電位差判定部と、交流電源と同位相の調整電流を生成して、電源側端子と負荷側端子の間に、交流電源から供給される電流に追加して流す調整電流生成部と、電源側端子と負荷側端子との間に流れる全電流を計測する全電流計測部と、接続不良発生を通知する通知部と、を有し、感度設定部は、全電流計測部の計測電流値に反比例させて閾値電圧を生成すると共に、電位差判定部は、電源側端子と負荷側端子との間の電位差が、感度設定部が設定した閾値電圧を超えたら、接続不良発生と判断することを特徴とする。
この構成によれば、接続不良発生を判定する閾値電圧は、電路接続部に流れる電流に反比例して設定されるため、電路電流が大きい状態で接続不良が発生しても、発熱温度が高温になる前に接続不良を検出でき、電路接続部に流れる電流の大きさに関わらず発熱温度が危険な温度になることがない。
また、電源から負荷に供給される電流が小さくても、調整電流を電路接続部に流すため、接続不良による電圧降下を電路電流のみによる場合より増大させることができ、接続不良を確実に検出できる。

【0007】

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、調整電流生成部は、調整電流生成部は、一定の大きさの電流を生成して電源側端子と負荷側端子の間に流すことを特徴とする。
この構成によれば、調整電流生成部が生成する電流値は一定であるため、簡易な回路で構成できる。

【0008】

請求項３の発明は、請求項１に記載の構成において、調整電流生成部は、電源から負荷に供給される電路電流を計測する電路電流計測部と、電路接続部に通電させる電流の規定値を記憶する規定電流記憶部と、電流を生成して出力する電源部と、電源部の出力電流を制御する電流制御部と、を有し、電流制御部は、電路接続部に流れる電流が規定値になるよう電源部を制御することを特徴とする。
この構成によれば、電路接続部には例えば電路接続部の定格電流を常時流すことができる。よって、常時大電流を流すことで接続不良を確実に検出できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、接続不良発生を判定する閾値電圧は、電路接続部に流れる電流に反比例して設定されるため、電路電流が大きい状態で接続不良が発生しても、発熱温度が高温になる前に接続不良を検出でき、電路接続部に流れる電流の大きさに関わらず発熱温度が危険な温度になることがない。
また、電源から負荷に供給される電流が小さくても、調整電流を電路接続部に流すため、接続不良による電圧降下を電路電流のみによる場合より増大させることができ、接続不良を確実に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る接続不良検出装置の一例を示す回路ブロック図である。

【図2】電路電流と調整電流の関係を示す波形図であり、（ａ）は電路電流、（ｂ）は調整電流、（ｃ）は合成電流で電路接続部に流れる電流を示している。

【図3】感度設定部が設定する閾値電圧と電路接続部に流れる電流の関係を示す図である。

【図4】三相電路に設けた接続不良検出装置を示す回路ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る接続不良検出装置の一例を示す回路ブロック図であり、単相の電路に設けた構成を示している。電路Ｌは、交流１００Ｖ単相の商用電力から成る電源１０の電力を負荷１１に供給する２本の電線（第１電線Ｌ１、第２電線Ｌ２）から成る単相２線式の場合を示している。接続不良検出装置１は、この電路Ｌに取り付けられた電路接続部２に接続不良が発生したらそれを検出するよう構成されている。

【0012】

電路接続部２は、電源側端子２ａと負荷側端子２ｂとを有し、電線Ｌ１，Ｌ２の２線からなる電路Ｌの双方に電路接続部２は設けられている。
電源側端子２ａ及び負荷側端子２ｂは、正常な状態では接触抵抗が無いか殆ど無い状態で連結されているが、接続不良が発生するとこの端子間の接触抵抗が増大して電路電流に比例する電圧降下が発生する。図１に示すｒはこの接触抵抗を示している。

【0013】

また、Ｉは電路電流、Ｉ１は電路接続部２に流れる電流、Ｉ２は後述する電流生成部（調整電流生成部）３から送出される電流（調整電流）であり、これらの電流は次の関係を有している。
Ｉ１＝Ｉ＋Ｉ２
尚、Ｉ３は後述する第１変流器７が検出する電流を示し、それぞれの電流の矢印の方向は接続不良検出装置１が検出動作する際の電流の方向を示し、電源１０の一方の極性となる半波の中で動作する。
また図１では、説明の都合上２組有する電源側端子２ａと負荷側端子２ｂの組のうち、一方の組（第２電路Ｌ２の電路接続部２）のみに接続不良検出装置１を設けた場合を示しているが、実際には双方の組に接続不良検出装置は設置される。

【0014】

接続不良検出装置１は、調整電流を生成する電流生成部３、接続不良発生を判定する閾値を設定する感度設定部４、接続不良発生を判定する電位差判定部５、判定結果を表示する通知部としての表示装置６を有している。
また、７、８は電流計測手段を構成する変流器であり、７は電路接続部２に流れる電流を計測する第１変流器、８は電路Ｌの電流を計測する第２変流器である。第１変流器は７、電路接続部２でなく電路電流Ｉを計測する部位に設置されているが、電流生成部３が生成する調整電流Ｉ２が通電される電線を巻回することで、実質電路接続部２に流れる電流Ｉ１を計測するよう構成されている。

【0015】

電流生成部３は、電源１０に同期して電路接続部２に通電する電流である調整電流Ｉ２を生成する電源部３１、電路Ｌの電流を計測する電流計測部３２、所定の電流値（規定値）を記憶する記憶部３３、電源部３１が生成する電流を制御する電流制御部３４、電流生成部３を電路Ｌから絶縁する絶縁トランス３５等を備えている。
尚、電源部３１は、第２変流器８が計測した電路電流Ｉの位相情報を基に、同位相の一定の大きさの交流電流を生成する。

【0016】

調整電流Ｉ２は、絶縁トランス３５を介して生成され、電源側端子２ａと負荷側端子２ｂの間に供給される。また、この調整電流Ｉ２は第１変流器７にも供給される。
図２は、電路電流Ｉと調整電流Ｉ２の関係を示す波形図であり、（ａ）は電路電流Ｉ、（ｂ）は調整電流Ｉ２、（ｃ）は合成電流で電路接続部２に流れる電流Ｉ１を示している。

【0017】

電流計測部３２は、第２変流器８の計測値を基に電路電流Ｉを算出する。また、記憶部３３は、例えば電路接続部２に通電できる最大電流値である定格電流値を記憶している。

【0018】

電流制御部３４は、調整電流Ｉ２のオン／オフを制御する。具体的に、電流計測部３２が算出した電路電流情報を基に、電路接続部２に流れる電流Ｉ１が記憶部３３に設定された電流値になったら、調整電流Ｉ２を停止させる制御を実施する。
こうして調整電流Ｉ２を電路接続部２に通電することで、電路電流Ｉが小さくても電路接続部２の接触抵抗ｒによる電圧降下量を大きくでき、接続不良の検出をし易くしている。

【0019】

感度設定部４は、接続不良発生を判断する閾値を設定する。具体的に、電路接続部２の電源側端子２ａの電圧情報が入力される基準端子４ａと、電路接続部２に流れる電流情報が入力される電流入力端子４ｂとから成る電流情報入力部４１、閾値電圧Ｖ２を出力する閾値出力端子４ｃを有し、閾値出力端子４ｃからは電路接続部２を流れる電流Ｉ１に反比例して変化する電圧情報を出力する。
図３は、感度設定部４が設定する閾値電圧Ｖ２と電路接続部２に流れる電流Ｉ１の関係を示している。図３に示すように、閾値出力端子４ｃから出力される閾値電圧Ｖ２は、電路接続部２に通電される電流Ｉ１に反比例する値で出力される。尚、４２は電源端子である。

【0020】

電位差判定部５は、接続不良発生を判断する。具体的に、電路接続部２の負荷側端子２ｂの電圧情報が入力される電圧入力端子５ａ、閾値電圧Ｖ２が入力される閾値入力端子５ｂ、判定結果を出力する出力端子５ｃを有し、検出した電位差Ｖ１が入力された閾値電圧Ｖ２を超えたら出力端子５ｃから信号（接続不良発生信号）を出力する。尚、５１は電源端子である。

【0021】

表示装置６は、ＬＥＤ等を備えた発光表示部、警報音発生部を有し、電位差判定部５が接続不良発生信号を出力したら、ＬＥＤの発光、ブザーの報音等の接続不良発生の通知動作を実施する。

【0022】

このように、接続不良発生を判定する閾値電圧は、電路接続部２に流れる電流に反比例して設定されるため、電路電流Ｉが大きい状態で接続不良が発生しても、発熱温度が高温になる前に接続不良を検出でき、電路接続部２に流れる電流の大きさに関わらず発熱温度が危険な温度になることがない。
また、電源１０から負荷に供給される電流が小さくても、調整電流Ｉ２を電路接続部２に流すため、接続不良による電圧降下を電路電流Ｉのみによる場合より増大させることができ、接続不良を確実に検出できる。
更に、電流生成部３が生成する電流値は一定であるため、簡易な回路で済む。

【0023】

次に、接続不良検出装置１の他の形態を説明する。上記形態では電路接続部２に流す調整電流Ｉ２を一定値としているが、ここでは変動させている。
この場合、電流制御部３４が、電流計測部３２が算出した電路電流Ｉの情報を基に、電路電流Ｉの変化に関わらず、電路接続部２に流れる電流Ｉ１が記憶部３３に設定された電流となるよう電源部３１を制御して調整電流Ｉ２を変更制御する。この結果、電路接続部２には例えば電路接続部２の定格電流が常に通電される。
このように、電路接続部２に対して常に一定の大電流を通電することで、接触抵抗ｒが小さい状態でも、大きな電圧降下が発生するため、接続不良の確実な検出を可能としている。

【0024】

尚、上記実施形態は、単相２線式電路Ｌの電路接続部２に関して説明したが、多相の電路に対しても上記接続不良検出装置は良好に適用できる。例えば、三相電路に適用した場合を図４に示している。図４において、２０は三相電源、電路ＬはＬ３～Ｌ５の三相で構成される電線（第３電線Ｌ３、第４電線Ｌ４、第５電線Ｌ５）を有し、接続不良検出装置１を第４電線Ｌ４線に設けた構成を示している。
そして、接続不良検出装置１の電源を検出対象の電線以外の２本の電線（第３電線Ｌ３，第５電線Ｌ５）から入手している。
このように構成することで、接続不良検出装置１を上記単相電路の場合のように良好に動作させることができる。また、三相４線式の場合は、接続不良を検出する電線以外の３本の電線から接続不良検出装置に電源を供給するよう構成すれば良い。

【符号の説明】

【0025】

１・・接続不良検出装置、２・・電路接続部、２ａ・・電源側端子、２ｂ・・負荷側端子、３・・電流生成部（調整電流生成部）、４・・感度設定部、５・・電位差判定部、６・・表示装置（通知部）、７・・第１変流器（全電流計測部）、８・・第２変流器（電路電流計測部）、１１・・負荷、３１・・電源部、３２・・電流計測部（電路電流計測部）、３３・・記憶部（規定電流記憶部）、Ｌ・・電路、Ｉ２・・調整電流。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】