特許 7323245 断線検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-31

(45)【発行日】2023-08-08

(54)【発明の名称】断線検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/54 20200101AFI20230801BHJP

   G01R 31/58 20200101ALI20230801BHJP

   G01R 31/72 20200101ALI20230801BHJP

   G01R 31/34 20200101ALI20230801BHJP

【ＦＩ】

G01R31/54

G01R31/58

G01R31/72

G01R31/34 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023063048

(22)【出願日】2023-04-07

【審査請求日】2023-04-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】391040397

【氏名又は名称】エクセン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001391

【氏名又は名称】弁理士法人レガート知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 秀哉

(72)【発明者】

【氏名】森 勇太

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 政憲

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－３０３３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１３７３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－１１９２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６８５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２８３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－０７４４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４８－０３３４７４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１０－０９３８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－０３９５７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－１３９５２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ３１／５０－３１／７４、

３１／３２７－３１／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各相が短絡された状態にある３相電線の１線と他の２線との間に直流電圧を印加して前記３相電線における断線の有無を検出する断線検出装置であって、
直流電源の一方の極性に接続された第１端子と、他方の極性に接続された第２端子及び第３端子とを備え、
前記第２端子と前記直流電源との間に、前記第３端子に前記直流電圧が印加されたときに前記第２端子と前記直流電源とを電気的に接続するスイッチ手段と、前記第２端子と前記直流電源との間に流れる電流を検出する電流検出手段とを直列接続した、
断線検出装置。

【請求項2】

スイッチ手段にはトランジスタを用いた、請求項１記載の断線検出装置。

【請求項3】

第１端子と第２端子と第３端子とを互いに短絡させて直流電源の残量有無を確認する電源残量確認手段を備えた、請求項１又は２記載の断線検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、３相モーター等を用いた電動機械器具（例えばコンクリートバイブレーター）において、電力供給に用いられる３本の電線に断線が生じていないかどうかを確認するための断線検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

コンクリートバイブレーターなどの３相モーターを用いた電動機械器具にあっては、電力供給に用いられる３本の電線のうちの一部の電線が、過負荷などによって焼損して断線し、欠相状態となることがある。欠相状態で運転すると、欠相されていない相に過電流が流れ、より大きな事故につながることがあるため、運転前に断線検出を行うことが必要不可欠である。

【0003】

通常、断線検出は１本の閉回路による検出しか考慮されておらず、３相モーターＭの断線検出にあっては、電力供給に用いられる３本の電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３のうち、一度に断線検出装置１を接続できるのは２線までであるため、全ての電線の断線の有無を確認するためには少なくとも２回の測定を行わなければならならず、手間の掛かるものであった（図７参照）。

【0004】

この点、実開昭６０－１１４５７３には、３相モーターの電力供給に用いられる３本の電線全てに同時に接続して断線の有無を検出できるようにした断線検出装置が提案されている。この発明によれば、断線検出装置の直流電圧線と２本のセンサ線が、３相モーターの３本の電線に個々に接続されているので、１回測定するだけで３本の電線全てについての断線の有無を検出することができる。

【0005】

しかしながら、この断線検出装置にあっては、電源スイッチを入れなければ装置が作動しないことから、断線の有無の確認作業を行う度に電源スイッチの操作を行わなければならず、作業が煩雑である。また、作業終了時に電源スイッチを切り忘れると、未使用時に電池が消耗してしまい、肝心の作業時に電池が切れていて使用できないという問題もある。また、この断線検出装置は、３本の電線のうちどの電線が断線しているかについてまで検出することを目的とした装置となっているため、検出装置の回路構成が複雑である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】実開昭６０－１１４５７３号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

この発明は、３相モーター等の電力供給等に用いられる３本の電線（３相電線）における断線の有無を、簡易な回路構成により容易に確認することができる断線検出装置を得ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の断線検出装置は、各相が短絡された状態にある３相電線の１線と他の２線との間に直流電圧を印加して前記３相電線における断線の有無を検出する断線検出装置であって、直流電源の一方の極性に接続された第１端子と、他方の極性に接続された第２端子及び第３端子とを備え、前記第２端子と前記直流電源との間に、前記第３端子に前記直流電圧が印加されたときに前記第２端子と前記直流電源とを電気的に接続するスイッチ手段と、前記第２端子と前記直流電源との間に流れる電流を検出する電流検出手段とを直列接続して構成する。前記スイッチ手段は、前記第３端子に前記直流電圧が印加されたときに前記第２端子と前記直流電源とを電気的に接続することができるものであればよく、トランジスタやリレーを用いることが考えられる。また、前記電流検出手段は、前記第２端子と前記直流電源との間に流れる電流によって動作するものであればよく、発光ダイオードや電子ブザーを用いることが考えられる。

【0009】

請求項２の発明は、前記スイッチ手段にトランジスタを用いたことを特徴とする。前記トランジスタには、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタを用いることができる。

【0010】

請求項３の発明は、前記第１端子と前記第２端子と前記第３端子とを互いに短絡させて前記直流電源の残量有無を確認する電源残量確認手段を備えたことを特徴とする。前記電源残量確認手段は、前記断線検出装置が備える第１端子と第２端子と第３端子を互いに短絡させることができるものであればよく、例えば、第１端子と第２端子との間を短絡するスイッチと、第２端子と第３端子との間を短絡するスイッチとを設けておき、この２つのスイッチを同時に操作することにより、第１端子第２端子間及び第２端子第３端子間を短絡することが考えられる。このスイッチには、半導体スイッチを用いることもできる。

【発明の効果】

【0011】

この発明によれば、３相電線に断線検出装置の第１端子ないし第３端子をそれぞれ接続するだけで、直ちに３相電線における断線の有無を検出することができる。すなわち、この発明にあっては、各相が短絡された状態にある３相電線の１線と他の２線との間に直流電圧を印加して３相電線における断線の有無を検出する断線検出装置において、直流電源の一方の極性に接続された第１端子と、他方の極性に接続された第２端子及び第３端子とを備え、第２端子と直流電源との間に、第３端子に直流電圧が印加されたときに第２端子と直流電源とを電気的に接続するスイッチ手段と、第２端子と直流電源との間に流れる電流を検出する電流検出手段とが直列接続されているので、３相電線に断線検出装置の第１端子ないし第３端子をそれぞれ接続すると、３相電線を構成する３本の電線の何れにも断線がない場合には、３相電線と断線検出装置とによって直ちに閉回路が構成されて直流電流が流れ、断線検出装置の電流検出手段により電流が検出される。これにより、３相電線に断線がないことを確認することができる。他方、３相電線を構成する３本の電線の何れか１本にでも断線がある場合には、３相電線と断線検出装置とで閉回路が構成されず、直流電流が流れないので、断線検出装置の電流検出手段によって電流が検出されることはない。これにより、３相電線を構成する何れかの電線に断線があることを確認することができる。

【0012】

より詳細に説明すれば、以下のとおりである。すなわち、３相電線を構成する３本の電線の何れにも断線がない場合、３相電線に断線検出装置の第１端子ないし第３端子をそれぞれ接続すると、第１端子と接続された３相電線の１線と、第２端子又は第３端子と接続された他の２線との間に直流電圧が印加される。そして、第２端子と直流電源との間には、第３端子に直流電圧が印加されたときに第２端子と直流電源とを電気的に接続するスイッチ手段が配設されているので、第３端子に直流電圧が印加されるとスイッチ手段がオン状態となって第２端子と直流電源とが電気的に接続され、３相電線と断線検出装置とによって閉回路が構成されて直流電流が流れることになる。したがって、３相電線を構成する３本の電線の何れにも断線がない場合には、断線検出装置の電流検出手段により電流が検出される。

【0013】

一方、３相電線を構成する３本の電線のうち、第１端子と接続された電線が断線していた場合、第１端子と接続された電線と第２端子又は第３端子と接続された他の２線との間に直流電圧が印加されないので、第２端子と直流電源との間に直流電流が流れることはない。また、３相電線を構成する３本の電線のうち、第２端子と接続された電線が断線していた場合、第１端子と接続された電線と第２端子と接続された電線との間に直流電圧が印加されないので、第２端子と直流電源との間に直流電流が流れることはない。さらに、３相電線を構成する３本の電線のうち、第３端子と接続された電線が断線していた場合、第１端子と接続された電線と第３端子と接続された電線との間に直流電圧が印加されず、スイッチ手段がオフ状態のままとなって第２端子と直流電源とが電気的に接続されないので、第２端子と直流電源との間に直流電流が流れることはない。したがって、３相電線を構成する３本の電線の何れか１本にでも断線がある場合には、断線検出装置の電流検出手段によって電流が検出されることはない。

【0014】

請求項２の発明によれば、前記スイッチ手段にはトランジスタを用いたので、回路構成をより簡素化することができる。また、トランジスタは、リレーと比較して動作電圧の範囲が広いため、リレーを用いた場合にはスイッチ手段が動作しなくなるような電圧にまで直流電源の電圧が低下した場合や、これとは逆に、リレーを用いた場合には焼損してしまうような電圧が印加された場合であっても、トランジスタを用いた場合にはスイッチ手段を動作させることができる。例えば、直流電源として９Ｖ電池を用いた場合、スイッチ手段にリレーを用いる場合には９Ｖ用リレーを用いることになるところ、直流電源の電圧が消耗などにより３Ｖ程度まで電圧が低下すると、９Ｖ用リレーは動作しなくなるのに対し、スイッチ手段にトランジスタを用いた場合には、直流電源の電圧が３Ｖ程度まで低下しても、スイッチ手段を動作させることができる。逆に、スイッチ手段として３Ｖ用リレーを用いた場合、９Ｖの直流電源が印加されるとリレーが焼損してしまいスイッチ手段を動作させることができないが、トランジスタを用いた場合には正常に動作させることができる。

【0015】

請求項３の発明によれば、前記第１端子と前記第２端子と前記第３端子とを互いに短絡させて前記直流電源の残量有無を確認する電源残量確認手段を備えているので、断線検出装置に用いられる直流電源の残量の有無を確認することができる。すなわち、電源スイッチを備えていない断線検出装置にあっては、３相電線に接続した状態で直流電流が検出されない場合、それが３相電線における断線によるものなのか、断線検出装置の直流電源の残量がないことによるものなのか、直ちに理解することができないところ、電源残量確認手段を用いて直流電源の残量の有無を確認することにより、３相電線における断線によるものなのか、断線検出装置の直流電源の残量がないことによるものなのかを即座に確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明の第１の実施例の概要を示す回路図

【図2】同じく３相モーターの３相電線に接続した状態を示す回路図

【図3】同じく短絡用プラグを用いて断線検出を行う様子を示す図

【図4】同じくスイッチ手段にＮＰＮ型バイポーラトランジスタを用いた変形例の概要を示す回路図

【図5】同じくスイッチ手段にリレーを用いた変形例の概要を示す回路図

【図6】この発明の第２の実施例の概要を示す回路図

【図7】従来の断線検出装置の概要を示す図

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１及び２は、この発明の第１の実施例の概要を示す図である。

【0018】

図１は、この発明の断線検出装置１の概要を示す回路図である。断線検出装置１は、直流電源２の陰極に接続された第１端子３１と、陽極に接続された第２端子３２及び第３端子３３とを備え、第２端子３２と直流電源２との間には、第２端子３２と直流電源２との間に流れる直流電流を検出する電流検出手段４と、第３端子に直流電圧が印加されたときに第２端子３２と直流電源２とを電気的に接続するスイッチ手段５とが直列接続されて構成されている。

【0019】

電流検出手段４は、発光ダイオードで構成されており、この発光ダイオードが点灯することによって、第２端子３２と直流電源２との間に直流電流が流れていることを検出して告知するようにしてある。なお、この実施例において、電流検出手段４には発光ダイオードを用いたが、発光ダイオードの代わりに電子ブザーを用い、第２端子３２と直流電源２との間に直流電流が流れていることを、音で告知するようにしてもよい。

【0020】

また、スイッチ手段５は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタを用いて構成されており、直流電源２の直流電圧が第３端子３３に印加されるとスイッチがオンになり、第２端子３２と直流電源２とが電気的に接続されて直流電流が流れるようになっている。

【0021】

そして、この断線検出装置１は、未使用時には回路が閉じた部分が存在せず、電源が完全に切れた状態となっている。

【0022】

図２は、断線検出装置１を３相モーターＭの３本の電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３に接続して断線の有無を検出する様子を示す図である。３相モーターＭの電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３は、モーター巻線部分において結線されているので、各相が短絡された状態になっている。断線検出装置１の第１端子３１、第２端子３２、第３端子３３を、メンテナンス時など運転していない状態の３相モーターＭの電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３に接続すると、電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の何れにも断線がない場合には、断線検出装置１と電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３とで閉回路が構成され、この閉回路を直流電流が流れるので、電流検出手段４の発光ダイオードが点灯する。

【0023】

すなわち、断線検出装置１と電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３とを接続すると、直流電源２・第１端子３１・電線Ｌ_１・電線Ｌ_３・第３端子３３・スイッチ手段５による第１閉回路と、直流電源２・第１端子３１・電線Ｌ_２・第２端子３２・電流検出手段４・スイッチ手段５による第２閉回路とが構成される。これにより、第１閉回路においてスイッチ手段５に直流電圧が印加されてスイッチがオン状態となるので、第２端子３２と直流電源２とが導通されて第２閉回路に直流電流が流れる。そして、電流検出手段４が第２閉回路の第２端子３２と直流電源２との間に流れる直流電流を検出して点灯する。

【0024】

他方、電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の何れか１本でも断線が生じていると、断線検出装置１と電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３とで閉回路が構成されないので、直流電流が流れず、電流検出手段４の発光ダイオードは点灯しない。

【0025】

すなわち、電線Ｌ_１が断線していた場合には、直流電源２・第１端子３１・電線Ｌ_１・電線Ｌ_３・第３端子３３・スイッチ手段５による第１閉回路も、直流電源２・第１端子３１・電線Ｌ_２・第２端子３２・電流検出手段４・スイッチ手段５による第２閉回路も構成されないので、第２端子３２と直流電源２との間に直流電流が流れず、電流検出手段４の発光ダイオードは点灯しない。また、電線Ｌ_２が断線していた場合には、第２閉回路が構成されないので、第２端子３２と直流電源２との間に直流電流が流れず、電流検出手段４は点灯しない。そして、電線Ｌ_３が断線していた場合には、第１閉回路が構成されないのでスイッチ手段５がオン状態にならず、第２閉回路が構成されない。そのため、第２端子３２と直流電源２との間に直流電流が流れず、電流検出手段４が点灯しない。

【0026】

以上のとおり、この発明の断線検出装置１によれば、３相モーターＭの３本の電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３に接続するだけで断線の有無を検出することができ、装置自体に電源スイッチを設ける必要がない。加えて、断線検出装置１の回路は、未使用時においては閉じた回路が存在していないので、未使用時に電源が消耗するおそれもない。

【0027】

この発明の断線検出装置１を用いた断線検出の一例として、モーター巻線部分において結線されている３相モーターＭの３本の電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３についての断線検出を行う場合について説明したが、３相モーターのように３本の電線が結線されていない状態の電線についての断線検出を行う場合には、図３に示すように、３本の電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３を短絡するための短絡用プラグＰを用いて３本の電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３を短絡させた状態で断線検出装置１を接続することで、断線の有無を検出することができる。

【0028】

図４は、第１の実施例の変形例の概要を示す回路図である。第１の実施例にあっては、スイッチ手段５にＰＮＰ型バイポーラトランジスタを用いたものとして説明してあるが、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタの代わりにＮＰＮ型バイポーラトランジスタを用いることもできる。スイッチ手段５にＮＰＮ型バイポーラトランジスタを用いた場合には、図４に示すように、第１の実施例の回路構成とは極性を逆にして構成すればよい。

【0029】

また、第１の実施例及び変形例にあっては、スイッチ手段５にバイポーラトランジスタを用いているが、電界効果トランジスタを用いることもできる。

【0030】

図５は、第１の実施例の別の変形例の概要を示す回路図である。第１の実施例及び上記変形例にあっては、スイッチ手段５にトランジスタを用いたものとして説明したが、図５に示すように、トランジスタの代わりにリレーを用いて構成することもできる。この変形例は、スイッチ手段５にリレーを用いた点以外は、第１の実施例と同じ構成である。そして、この変形例にあっても、第１の実施例と同様、３相モーターＭの電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３に、断線検出装置１の第１端子３１、第２端子３２、第３端子３３を接続すると、電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の何れにも断線がない場合には、断線検出装置１と電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３とで構成される閉回路に直流電流が流れて電流検出手段４の発光ダイオードが点灯し、他方、電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の何れか１本でも断線が生じていると、断線検出装置１と電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３とで閉回路が構成されないために電流検出手段４の発光ダイオードが点灯しない。これにより、断線の有無を確認することができる。

【0031】

図６は、第２の実施例の概要を示す回路図である。第２の実施例は、第１の実施例の断線検出装置１に、直流電源の残量有無を確認するための電源残量確認手段６を設けた実施例である。

【0032】

電源残量確認手段６は、第１端子３１を備えた第１端子線３１Ｌと第２端子３２を備えた第２端子線３２Ｌとの間に、第１端子線３１Ｌと第２端子線３２Ｌとを開閉可能に接続する第１スイッチ回路６１を設けるとともに、第３端子３３を備えた第３端子線３３Ｌと第２端子線３２Ｌとの間に、第３端子線３３Ｌと第２端子線３２Ｌとを開閉可能に接続する第２スイッチ回路６２を設けることにより設けてあり、第１スイッチ回路６１と第２スイッチ回路６２は、１回の操作で同時にオン状態又はオフ状態に切替えることができるようになっている。その他の構成は第１の実施例と同様である。

【0033】

このように構成してあるので、この実施例にあっては、電源残量確認手段６を操作して第１端子線３１Ｌと第２端子線３２Ｌと第３端子線３３Ｌとを接続することで、第１端子３１ないし第３端子３３の間を互いに短絡させて直流電源２の残量の有無を確認することができる。すなわち、電源残量確認手段６を操作して第１スイッチ回路６１と第２スイッチ回路６２をオン状態にすると、直流電源２・第１端子３１（第１端子線３１Ｌ）・第１スイッチ回路６１・第２端子３２（第２端子線３２Ｌ）・第２スイッチ回路６２・第３端子３３（第３端子線３３Ｌ）・スイッチ手段５によるＡ閉回路と、直流電源２・第１端子３１（第１端子線３１Ｌ）・スイッチ回路６１・第２端子３２（第２端子線３２Ｌ）・電流検出手段４・スイッチ手段５によるＢ閉回路とが構成される。これにより、直流電源２の残量がある場合には、Ａ閉回路においてスイッチ手段５に直流電圧が印加されてスイッチがオン状態となるので、第２端子３２と直流電源２とが導通されてＢ閉回路に直流電流が流れ、電流検出手段４がＢ閉回路に流れる直流電流を検出して点灯する。他方、直流電源２に残量がない場合には、電源残量確認手段６を操作しても直流電流は流れないので、電流検出手段４は点灯しない。これにより、断線検出装置１の直流電源２の残量の有無を確認することができる。その他の効果は、第１の実施例において説明した効果と同様である。

【0034】

また、この実施例は、スイッチ手段５にＰＮＰ型バイポーラトランジスタを用いた第１の実施例に電源残量確認手段６を設けたものとして説明してあるが、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタの代わりにＮＰＮ型バイポーラトランジスタを用いた第１の実施例の変形例や、トランジスタの代わりにリレーを用いた別の変形例にも適用できることはいうまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0035】

この発明は、３相モーター等を用いた電動機械器具において、電力供給に用いられる３本の電線に断線が生じていないかどうかを確認するための断線検出装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有するものである。

【符号の説明】

【0036】

１ 断線検出装置
２ 直流電源
３１ 第１端子
３２ 第２端子
３３ 第３端子
３１Ｌ 第１端子線
３２Ｌ 第２端子線
３３Ｌ 第３端子線
４ 電流検出手段
５ スイッチ手段
６ 電源残量確認手段
６１ 第１スイッチ回路
６２ 第２スイッチ回路
Ｍ ３相モーター
Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３ 電線
Ｐ 短絡用プラグ

【要約】

【課題】 この発明は、３相モーター等の電力供給等に用いられる３本の電線（３相電線）における断線の有無を、簡易な回路構成により容易に確認することができる断線検出装置を得ることを課題とする。
【解決手段】 この発明は、各相が短絡された状態にある３相電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の１線と他の２線との間に直流電圧を印加して前記３相電線Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３における断線の有無を検出する断線検出装置１であって、直流電源２の一方の極性に接続された第１端子３１と、他方の極性に接続された第２端子３２及び第３端子３３とを備え、前記第２端子３２と前記直流電源２との間に、前記第３端子３２に前記直流電圧が印加されたときに前記第２端子３２と前記直流電源２とを電気的に接続するスイッチ手段５と、前記第２端子３２と前記直流電源２との間に流れる電流を検出する電流検出手段４とを直列接続して構成する。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】