特開 2024-57481 コンセント装置

(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】P2024057481

(43)【公開日】2024-04-24

(54)【発明の名称】コンセント装置

(51)【国際特許分類】

   H01R 25/00 20060101AFI20240417BHJP

   H01R 13/66 20060101ALI20240417BHJP

【ＦＩ】

H01R25/00 A

H01R13/66

H01R25/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022164253

(22)【出願日】2022-10-12

(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】林 文移

(72)【発明者】

【氏名】吉川 亜緒依

【テーマコード（参考）】

5E021

【Ｆターム（参考）】

5E021FA03

5E021FA16

5E021FB21

5E021FC11

5E021KA20

5E021MA04

(57)【要約】

【課題】プラグの接触不良を検知する検出精度を安定させたコンセント装置を提供する。
【解決手段】コンセント装置１は、ハウジング９内に、プラグ２の栓刃２ａ，２ａを挟持する第１刃受けバネ３ａと第２刃受けバネ３ｂとを有する刃受け金具６が設けられている。第１刃受けバネ３ａと第２刃受けバネ３ｂとは、左右に並んで設けられている。また、第１刃受けバネ３ａの左右近傍に、刃受け金具６に電流が流れることによって発生する磁界の大きさを計測する磁気センサ１１，１２が設けられている。加えて、磁気センサ１１，１２が磁束密度を計測する際に、第２刃受けバネ３ｂからの磁界の影響が出ないように、第１刃受けバネ３ａと第２刃受けバネ３ｂとの間を遮断する磁場遮断板４が配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

前面にコンセント口を有するハウジング内に、前記コンセント口から挿入されたプラグの栓刃と電気的に接続される刃受けバネを有する刃受け金具が設置されてなるコンセント装置であって、
前記刃受け金具の近傍に電流が流れることによって発生する磁界の大きさを計測する磁気センサが複数配置されているとともに、
複数の前記磁気センサによる計測結果を比較する演算部と、前記演算部における比較にもとづいて、前記プラグと前記刃受けバネとの接触不良を判定する判定部と、前記判定部において接触不良と判定された際にその旨を報知する報知部とが設けられていることを特徴とするコンセント装置。

【請求項2】

前記刃受けバネの左右両側に夫々前記磁気センサが配置されているとともに、
前記判定部は、左右に配置されている前記磁気センサによる計測結果と、右側に配置されている前記磁気センサによる計測結果との差が所定の閾値を超えると接触不良と判定することを特徴とする請求項１に記載のコンセント装置。

【請求項3】

前記コンセント口が、前記ハウジングの前面に上下２つ設けられているとともに、各前記コンセント口に対応する前記刃受けバネを上下に夫々有する第１刃受け金具と第２刃受け金具とが左右に並べて配置されている一方、
第１磁気センサが、前記第１刃受け金具における上側の前記刃受けバネの近傍で、左右方向において前記第２刃受け金具から離れる側へ、所定距離だけ離した位置に配置されているとともに、第２磁気センサが、前記第１刃受け金具における下側の前記刃受けバネの近傍で、左右方向において前記第２刃受け金具から離れる側へ、所定距離だけ離した位置に配置され、
さらに、第３磁気センサが、前記第１刃受け金具における上下方向での中間位置の近傍で、方向において前記第２刃受け金具から離れる側へ、所定距離だけ離した位置に配置されており、
前記判定部は、前記第１磁気センサによる計測結果、及び前記第２磁気センサによる計測結果の合計値と、前記第３磁気センサによる計測結果との差が所定の閾値を超えると接触不良と判定することを特徴とする請求項１に記載のコンセント装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は差し込まれたプラグを介して電気機器に電源を供給するコンセント装置に関し、特にプラグの接触不良を検知する機能を備えたコンセント装置に関する。

【背景技術】

【0002】

挿入されたプラグの接触不良を、プラグの栓刃と刃受けバネとの間の電圧差から検知する機能を備えたコンセント装置がある。例えば、特許文献１に記載のコンセント装置では、挿入されたプラグの栓刃の先端に接触する刃受けバネの内部に、接触子が固定されている。そして、プラグの栓刃に接触した接触子と刃受けバネとの電圧差が所定の閾値（電路電圧１００Ｖに対して例えば５Ｖ）を超えたら、判定部が接触不良と判定する。そして、接触不良と判定したら、遮断回路により電路を遮断し、警報回路を報知動作するように構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１５７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記刃受けバネの奥部に接触子を設けたコンセント装置では、プラグの栓刃と接触子とが接触する必要があるため、接触抵抗によってプラグの栓刃と刃受けバネとの間の電圧差の検出精度にばらつきが発生する。したがって、接触不良かどうかを判定する際に、精度が低くなる問題があった。

【0005】

そこで、本発明はこのような問題に鑑み、プラグの接触不良を検知する検出精度を安定させたコンセント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】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ケースの前面に設けられたコンセント口から挿入されたプラグの栓刃と電気的に接続されて電力をプラグに通電する刃受けバネを有する刃受け金具が設置されてなるコンセント装置であって、刃受け金具の近傍に電流が流れることによって発生する磁界の大きさを計測する磁気センサが複数配置されているとともに、複数の磁気センサによる計測結果を比較する演算部と、演算部における比較にもとづいて、プラグと刃受けバネとの接触不良を判定する判定部と、判定部において接触不良と判定された際にその旨を報知する報知部とが設けられていることを特徴とする。

【0007】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコンセント装置において、刃受けバネの左右両側に夫々磁気センサが配置されているとともに、判定部は、左右に配置されている磁気センサによる計測結果と、右側に配置されている磁気センサによる計測結果との差が所定の閾値を超えると接触不良と判定することを特徴とする。

【0008】

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のコンセント装置において、刃受け金具の上下に前記刃受けバネが夫々設けられ、２つの刃受け金具が左右に並んで配置されているとともに、３つの磁気センサが第１の刃受け金具の近傍に、第２の刃受け金具から左右反対方向へ、同一距離離れた位置に設けられていて、磁気センサが、第１の刃受け金具の２つの刃受けバネと、第１の刃受け金具の２つの刃受けバネの中間位置と同じ高さに夫々配置され、判定部は、刃受けバネ近傍に配置されている磁気センサによる計測結果の合計値と、刃受けバネの中間位置に配置されている磁気センサによる計測結果との差が所定の閾値を超えると接触不良と判定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、刃受け金具の近傍に磁気センサを配置し、プラグの栓刃と、刃受けバネとが接触する部分の磁束密度を計測することで、プラグと刃受けバネとの接触不良を検知する非接触式の検出方式を採用したものである。よって、接触式の検出方式と違い、接触抵抗の影響を受けることなく正確に、プラグの接触不良を検知して報知することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、刃受けバネの左右に磁気センサを配置し、磁束密度を計測する構成であるため、より一層正確に、プラグの接触不良を検知することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、２口コンセントにおいて、刃受け金具の上下に設けられている刃受けバネの近傍に、磁気センサを配置するとともに、上下の刃受けバネの中間位置の近傍に磁気センサを配置する構成であるため、２口コンセントにおいて、より一層正確に、プラグの接触不良を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係るコンセント装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。

【図2】栓刃と刃受けバネとの接続部及び電流線を示す拡大参考図であって、（Ａ）は接触不良が発生していない状態、（Ｂ）は接触不良が発生している状態を示している。

【図3】第２の実施形態のコンセント装置の外観、及び、磁気センサの位置を示す正面図である。

【図4】第２の実施形態のコンセント装置の内部構造と、磁気センサの位置とを示す参考図である。

【図5】第２の実施形態のコンセント装置において磁気センサと刃受け金具の位置関係を示す参考図である

【図6】第２の実施形態のコンセント装置の回路を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１の実施形態）
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、本発明に係るコンセント装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。また、図２は、栓刃２ａと刃受けバネ３との接続部及び電流線３１を示す拡大参考図であって、（Ａ）は接触不良が発生していない状態、（Ｂ）は接触不良が発生している状態を示している。

【0012】

コンセント装置１は、ハウジング９内に、挿入口プラグ２の栓刃２ａ，２ａを挟持する２つの刃受けバネ（第１刃受けバネ３ａ及び第２刃受けバネ３ｂ）を有する刃受け金具６が設けられている。第１刃受けバネ３ａと第２刃受けバネ３ｂとは、左右に並んで設けられている。また、第１刃受けバネ３ａの左右近傍に、刃受け金具６に電流が流れることによって発生する磁界の大きさを計測する磁気センサ１１，１２が、第１刃受けバネ３ａから同距離に設けられている。加えて、磁気センサ１１，１２が磁束密度を計測する際に、第２刃受けバネ３ｂからの磁界の影響が出ないように、第１刃受けバネ３ａと第２刃受けバネ３ｂとの間を遮断する磁場遮断板４が配置されている。

【0013】

更にハウジング９内には、磁気センサ１１，１２による磁束密度の計測結果が入力される入力部２０と、入力部２０に入力されたデータから、コンセントに流れる電流に応じた誘導磁界以外の磁界をカットするために、商用電波周波数５０／６０Ｈｚの信号のみを通過させるフィルタ回路２１とが設けられている。

【0014】

加えて、フィルタ回路２１によって得られたデータを基に、磁気センサ１１，１２によって計測される磁束密度の実効値を算出するとともに、磁束密度の差分を演算する演算部２２と、演算部２２が演算した結果を元に、プラグ２と第１刃受けバネ３ａとの接触不良の判定を行う判定部２３と、警報の報知を行う報知部２５と、判定部２３が接触不良であると判定した際に、報知部２５へ警報の報知を行うように命令する、出力部２４とが設けられている。

【0015】

以下、コンセント装置１の動作手順について説明する。
栓刃２ａと第１刃受けバネ３ａとの接触部を拡大視すると、栓刃２ａと第１刃受けバネ３ａとは双方共に、完全な平面ではなく起伏が複数ある面となっている。そのため、図２（Ａ）に示すように、栓刃２ａと第１刃受けバネ３ａとは、接触部３０において、真に接触している。そして、接触部３０を電流線３１が通ることで磁界が発生し、該磁界による磁束密度を磁気センサ１１（１２）によって計測する。そして、プラグ２と第１刃受けバネ３ａとの接触不良が発生すると、図２（Ｂ）に示すように、栓刃２ａと第１刃受けバネ３ａとが真に接触する接触部３０が少なくなり、電流線３１が減少した接触部３０に集中し、磁気センサ１１（１２）による計測結果が変動する。よって、演算部２２によって計算される磁束密度の差分が変動し、その結果を元に判定部２３によってプラグ２と第１刃受けバネ３ａとの接触不良が起きているか否かを判定する。

【0016】

具体的には、磁気センサ１１，１２によって、計測される磁束密度は交流電流によるものであるため、演算部２２によって磁束密度の実効値を算出するとともに、磁束密度の実効値の差分を算出する。そして、磁気センサ１１，１２によって計測される磁束密度の実効値の差分が、所定の閾値（例えば１０μＴ）を超えた際にプラグ２と第１刃受けバネ３ａとの接触不良が発生したと判断する。
また、一定時間（例えば１０秒間）毎の間に、磁気センサ１１，１２によって計測される磁束密度の実効値の差分が所定の閾値（例えば１０μＴ）を超えた累計時間が、所定時間（例えば３秒）を超えたら、プラグ２と第１刃受けバネ３ａとの接触不良が発生したと判断しても良い。

【0017】

判定部２３が、プラグ２と第１刃受けバネ３ａとの接触不良が発生したと判断した場合、出力部２４に信号を送り、出力部２４は、報知部２５を報知動作させる。

【0018】

上述したような第１の実施形態のコンセント装置１によれば、刃受けバネ３ａの近傍に磁気センサ１１，１２を配置し、栓刃２ａと刃受けバネ３ａとが接触する部分の磁束密度を計測することで、栓刃２ａと刃受けバネ３ａとの接触不良を検知する非接触式の検出方式を採用した構成である。よって、接触式の検出方式と違い、接触抵抗の影響を受けることなく正確に、プラグ２の接触不良を検知することができる。
また、フィルタ回路２１によって、計測される磁束密度の誤差を減らし、プラグ２の接触不良をより正確に判定することができる。
また、接触不良が発生したら合わせて報知部２５を備えているため、状況を認識しやすい。

【0019】

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態のコンセント装置の外観、及び、磁気センサの位置を示す正面図である。また、図４は、第２の実施形態のコンセント装置の内部構造と、磁気センサの位置とを示す参考図であり、図５は、磁気センサと刃受け金具の位置関係を示す参考図である。そして、図６は、第２の実施形態のコンセント装置の回路を示す概略構成図である。

【0020】

第１の実施形態とは違い、２口コンセントに限定した構成であって、磁気センサの配置個数と配置位置が相違している。以下、相違点を中心に説明する。
第２の実施形態のコンセント装置５は、図３に示すようにハウジング１０と、第１のプラグ挿入口６０，６０と、第２のプラグ挿入口６１，６１とが設けられている。

【0021】

ハウジング１０内には、図４に示すように上下方向へ長い金属片からなる２つの刃受け金具（第１刃受け金具４５ａ及び第２刃受け金具４５）が左右に並べて設置されている。各刃受け金具４５ａ，４５ｂの上下には、第１のプラグ挿入口６０，６０にプラグ２が差し込まれた場合や、第２のプラグ挿入口６１，６１が差し込まれた場合に、プラグ２の栓刃２ａ，２ａが挿入される刃受けバネ４０ａ，４０ｂが夫々設けられている。そして、第１刃受け金具４５ａの近傍に、磁気センサ４１，４２，４３が配置される。具体的には、図５に示すように、磁気センサ４１が、第１刃受け金具４５ａの刃受けバネ４０ａから、第２刃受け金具４５ｂと左右反対方向にＬ１離れた距離に配置される。また、磁気センサ４２が、第１刃受け金具４５ａの刃受けバネ４０ｂから、第２刃受け金具４５ｂと左右反対方向にＬ２離れた距離に配置される。更に、磁気センサ４３が、第１刃受け金具４５ａの中間位置から、第２刃受け金具４５ｂと左右反対方向にＬ３離れた距離に配置される。なお、距離Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３は同一距離である。

【0022】

更に、ハウジング１０内には、図６に示すように、磁気センサ４１，４２，４３によって計測される磁束密度が入力される入力部５０と、入力部５０に入力される磁束密度のデータから、コンセントに流れる電流に応じた誘導磁界以外の磁界をカットするために、商用電波周波数５０／６０Ｈｚの信号のみを通過させるフィルタ回路５１が設けられている。

【0023】

フィルタ回路５１によって得られたデータを基に、磁気センサ４１，４２によって計測される磁束密度の合計値と、磁気センサ４３によって計測される磁束密度との差分を演算する演算部５２と、演算部５２が演算した結果を元に、プラグ２と刃受けバネ４０との接触不良の判定を行う判定部５３と、判定部５３が接触不良であると判定した際に、報知部５５へ警報の報知を行うように命令する出力部５４とが組み込まれている。

【0024】

以下、コンセント装置５の動作手順について説明する。
コンセントが正常に接続されている場合、もしくは接続されていない場合には、第１刃受け金具４５ａにおいて、上下に設けられている２つの刃受けバネ４０ａ，４０ｂに流れる電流の合計値と、第１刃受け金具４５ａの中間位置において流れる電流とは同値になる。したがって、プラグ２と刃受けバネ４０，４０との接触不良が発生すると、磁気センサ４１と４２とによって計測された磁束密度の合計値が変動し、磁気センサ４３によって計測された磁束密度との差分が生まれる。その差分を、演算部５２によって算出し、判定部５３によってプラグ２と第１刃受け金具４５ａとの接触不良が起きているか否かを判定する。。

【0025】

具体的には、計測される磁束密度は、交流電流によるものであるため、演算部５２によって実効値を算出するとともに、磁気センサ４１と４２とによって計測される磁束密度の合計値と、磁気センサ４３によって計測される磁束密度との差分を算出する。そして、当該磁束密度の差分が所定の閾値（例えば１０μＴ）を超えた際に、判定部５３によってコンセントの接触不良が発生したと判定する。
また、一定時間（例えば１０秒間）毎の間に、当該磁束密度の差分が所定の閾値（例えば１０μＴ）を超えた累計時間が、所定時間（例えば３秒）を超えたら、プラグ２と刃受けバネ３との接触不良が発生したと判断しても良い。

【0026】

第２の実施形態のコンセント装置５によれば、２口コンセントにおいて、刃受けバネ４０，４０と、刃受けバネ４０，４０の中間位置との近傍に、磁気センサ４１，４２，４３を配置し、磁束密度を計測することで、栓刃２ａと刃受けバネ４０との接触不良を検知する非接触式の検出方式を採用した構成である。よって、２口コンセントにおいても、接触抵抗の影響を受けることなく正確に、プラグ２の接触不良を検知することができる。
また、フィルタ回路５１によって、計測される磁束密度の誤差を減らし、プラグ２の接触不良をより正確に判定することができる。
また、接触不良が発生したら合わせて報知する手段を備えているため、状況を認識しやすい。

【0027】

（本発明の変更例）
なお、本発明に係るコンセント装置は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、コンセント装置の全体的な構成は勿論、プラグの接触不良の判定に係る構成等についても必要に応じて適宜変更することができる。

【0028】

例えば、フィルタ回路の有無、及び磁気センサの位置などの構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更するものである。また、２つの刃受けバネ（又は刃受け金具）のどちらを第１、第２にするかは任意であり、各磁気センサの位置を入れ替えてもよい。更に、第１の実施形態では、２つの刃受けバネのどちらか一方の近傍に磁気センサが配置されるが、２つの刃受けバネのそれぞれの内側の位置、もしくは、それぞれの外側の位置に磁気センサを配置する構成を採用してもよい。

【0029】

なお、上記第実施形態では、接触不良を検知したら報知部によって報知する機能を備えているが、報知部の代わりに、電路を遮断する遮断機能を設けてもよい。また、電路を遮断する遮断機能を報知部とは別途に設けてもよい。更に、使用者に接触不良を報知するために、コンセント装置の外部に表示部を別途に設けてもよい。

【0030】

また、コンセント装置を流れる電流の影響を受けない位置に、外乱磁場を計測するための磁気センサを設けてもよい。計測した外乱磁場を演算部によって磁束密度の差分を計算する際に用いることで、外乱磁場による磁束密度の差分の誤差をなくすことができる。
また、フィルタ回路において、バンドパスフィルタ、及びハイパスフィルタとローパスフィルタの組み合わせのどちらを採用してもよい。

【符号の説明】

【0031】

１，５・・コンセント装置、２・・プラグ、２ａ・・栓刃、３ａ，３ｂ，４０ａ，４０ｂ・・刃受けバネ、４・・磁場遮断板、６，４５ａ，４５ｂ・・刃受け金具、７，６０，６１・・挿入口（コンセント口）、９，１０・・ハウジング、１１，１２，２５，４１，４２，４３・・磁気センサ、２０，５０・・入力部、２１，５１・・フィルタ回路、２２，５２・・演算部、２３，５３・・判定部、２４，５４・・出力部、２５，５５・・報知部、３０・・接触部、３１・・電流線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】