JP7675591B2 - 接続不良検出回路及び回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、電路接続部の接続不良を検出する接続不良検出回路、及び接続不良検出回路を備えた回路遮断器に関する。

回路遮断器の端子は、端子ネジにより電線側の圧着端子を座金に圧設して機械的接続及び電気的接続が成される構成が普及している。このような端子では、端子ネジが緩むと座金と圧着端子との接触状態が不安定となり、アーク放電が発生し過熱する問題があった。
この対策として、端子ネジの緩みが発生したら、それを検出して電路を遮断する回路遮断器がある。例えば、特許文献１では端子ネジと端子座の間に所定の電位差が発生したら、接続不良発生と判断して遮断機構部を遮断動作させた。

特開２０１２－２４３６６６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術は、接続端子に発生する電位差によりフォトカプラをオン動作させて、その出力により接続不良を検出した。そのため、検出部位の電位差がフォトカプラの動作電圧に至らなければ検出できない問題があった。また、電路電流の大きさにより検出する電位差が変化するため、感度にばらつきがあった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、発生した電位差がフォトカプラの動作電圧に至らない電圧値でも接続不良を検知でき、更に電路電流の影響を受けない接続不良検出回路及び回路遮断器を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、電路を電気的に接続する複数の接続端子を有する端子部の接続不良を検出する接続不良検出回路であって、電路は、異なる極性から成る複数の電路部材で構成され、個々の接続端子には、接続端子で発生する電位差を検出する電位差検出回路と、同一電路の極性の異なる任意の２つの接続端子に設けられた電位差検出回路を組み合わせて、その出力の差分を抽出する差動増幅回路と、差動増幅回路の出力電圧が一定値を超えたら接続不良発生と判断する判定部とを有することを特徴とする。
この構成によれば、端子内の電位差でなく組み合わせた２つの接続端子において、端子間の相対的な差異から判断し、接続端子同士の間で一定値以上の電位差が発生したら接続不良発生と判断する。よって、電路電流の影響を受けること無く接続不良を検出できる。また差動増幅回路が電位差を抽出するため、従来のようにフォトカプラをオンさせる電圧に至らなくても検出が可能となり、接続不良を初期の段階で検知できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、電路は３本の電路部材で構成されると共に、端子部は３個の接続端子を有し、それぞれの接続端子に電位差検出回路が設けられ、３つの電位差検出回路の出力のうち、異なる２つを組み合わせてその出力の差分を抽出する３つの差動増幅回路を有し、判定部は、少なくとも１つの差動増幅回路の出力電圧が一定値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、３つの接続端子から成る端子部のうち、何れか１つの接続端子に接続不良が発生して電位差が他の接続端子より大きくなったら、それを検出する。よって、端子部が３端子で構成されても接続不良を確実に検出できる。

請求項３の発明は、請求項１に記載の構成において、電路は２本の電路部材で構成されると共に、端子部は２個の接続端子を有し、それぞれの接続端子に電位差検出回路が設けられ、２つの電位差検出回路の出力の差分を抽出する１つの差動増幅回路を有し、判定部は、差動増幅回路の出力電圧が一定値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、２つの接続端子から成る端子部は、２つの接続端子の電位差に差異が発生したら接続不良発生と判断するため、簡易な構成で接続不良を検出できる。

請求項４の発明は、１次側及び２次側の端子部が３つの接続端子で構成される回路遮断器であって、１次側及び２次側の少なくとも一方の端子部に、請求項２に記載の接続不良検出回路が設けられると共に、接続不良検出回路が接続不良発生と判断したら、遮断信号を出力する出力部を有し、遮断信号により遮断動作することを特徴とする。
この構成によれば、端子部に接続不良が発生したら、端子間の相対的な電圧効果の差異からそれを検知して遮断動作する。よって、接続不良の検知動作が電路電流の大きさによりばらつくことが無い。

請求項５の発明は、１次側及び２次側の端子部が２つの接続端子で構成される回路遮断器であって、１次側及び２次側の少なくとも一方の端子部に、請求項３に記載の接続不良検出回路が設けられると共に、接続不良検出回路が接続不良発生と判断したら、遮断信号を出力する出力部を有し、遮断信号により遮断動作することを特徴とする。
この構成によれば、端子部に接続不良が発生したら、端子間の相対的な電圧効果の差異からそれを検知して遮断動作する。よって、接続不良の検知動作が電路電流の大きさによりばらつくことが無い。

本発明の接続不良検出回路及び回路遮断器によれば、端子内の電位差でなく組み合わせた２つの接続端子において、端子間ので相対的な差異から判断し、接続端子同士の間で一定値以上の電位差が発生したら接続不良発生と判断する。よって、電路電流の影響を受けること無く接続不良を検出できる。また差動増幅回路が電位差を抽出するため、従来のようにフォトカプラをオンさせる電圧に至らなくても検出が可能となり、接続不良を初期の段階で検知できる。

接続不良検出回路を備えた回路遮断器の説明図である。 接続端子の構成を示す説明図である。 接続不良検出回路と回路遮断器の他の形態を示す説明図である。

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回路を備えた回路遮断器の説明図である。１は回路遮断器、２は接続不良検出回路であり、接続不良検出回路２を回路遮断器１の２次側端子に設けた構成を示している。
回路遮断器１は、電路部材が３線式電路で構成される場合を示し、ここでは単相３線式電路（以下、単に「電路」と称する）４に使用される構成を示している。尚、接続不良検出回路２は、図示しない回路基板に組み付けられて、回路遮断器１のハウジングＨ内に組み込まれて構成される。

回路遮断器１は、電路４を電気的に接続する１次側端子１１及び２次側端子１２を構成する端子部１０が３つの接続端子を有しており、電圧極であるＬ１極、及びＬ２極と、中性極であるＮ極により構成されている。
回路遮断器１のハウジングＨ内部には、１次側端子１１と２次側端子１２の間に掛け渡された電路を開閉する接点部１３、接点部１３を遮断操作する開閉機構部（図示せず）が組み付けられている。また、ハウジングＨの上部には開閉操作するハンドル（図示せず）が設けられている。但し、図１では、説明のためハウジングＨ内を透視した図としている。

接続不良検出回路２は、２次側端子１２の各接続端子に接続された３つの電位差検出回路としての第１差動増幅器２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）と、異なる第１差動増幅器２１のペアを３組形成し、形成したそれぞれのペアの出力を入力する３つの差動増幅回路である第２差動増幅器２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と、第２差動増幅器２２の出力電圧から接続不良を判定する判定部２３とを有している。
そして、回路遮断器１は、判定部２３が接続不良発生と判定したら回路遮断器１を遮断動作させる遮断信号を出力する出力部３を備えている。この遮断信号を受けて回路遮断器１の開閉機構部は遮断動作する。

図２は、第１差動増幅器２１が接続された２次側端子１２の接続端子６の構成を示している。尚、接続端子６自体の構成は、１次側端子１１及び２次側端子１２の個々の接続端子６に共通である。
接続端子６は、座金６１、端子ネジ６２、ナット６３を有し、電路である電線６２の端部に固着された圧着端子６５が接続される。
第１差動増幅器２１は、正負一対の入力端子２０ａ、２０ｂのうち正極側入力端子２０ａが座金６１に接続され、負極側入力端子２０ｂが圧着端子６５に接続されている。こうして、接続端子６の座金６１と圧着端子６５の間の電位差が入力される。

尚、電圧を検出する部位は、座金６１とナット６３の間、座金６１と端子ネジ６２の間であってもよい。また、接続不良検出回路２が１次側端子１１に設けられる場合、第１差動増幅器２１の正負一対の入力端子が接続される部位は逆になる。
また、回路遮断器１は、端子部１０が３端子で構成されているため、３個の第１差動増幅器２１を有している。そして、対を形成する第１差動増幅器２１の組み合わせは３通りあるため、組み合わせを網羅するために第２差動増幅器２２も３個となる。

上記の如く構成された接続不良検出回路２は以下のように動作する。例えば、第１差動増幅器２１及び第２差動増幅器２２の増幅度を１００、判定部２３の閾値電圧が絶対値で５Ｖとする。そして、座金６１と圧着端子６５の間の電位差が正常な接続状態で１０ｍＶであるとすると、第１差動増幅器２１の出力は１Ｖの出力となる。
ただし、この値が正常な接続状態の数値であるため３端子ともほぼ１０ｍＶであり、第１差動増幅器２１の出力は何れも１Ｖで同一電圧となる。そのため、第２差動増幅器２２の差動入力に電位差が発生せず、増幅度が１００であっても出力電圧は０Ｖに近い値となる。よって、判定部２３は１Ｖの判定閾値に達しないため、接続不良発生とは判断しない。

また、電路４の電流が増加して、例えばＬ１極端子の第１差動増幅器２１の検出電位差が２０ｍＶに増加したとしても、他の極の接続端子６の検出電位差も同様に電流の増加により増加するため、第２差動増幅器２２の作動入力は引き続き０Ｖに近い値が継続され、出力電圧も大きな変化を生じない。従って、接続不良発生とは判断しない。

しかし、例えばＬ２極の接続端子６で接続不良が発生して検出電位差が１０ｍＶから２０ｍＶに変化したとすると、他の接続端子６とは１０ｍＶの差異が発生する。
この場合、Ｌ１、Ｎ極の第１差動増幅器２１ａ，２１ｂの出力が１Ｖとなるのに対して、Ｌ２極の第１差動増幅器２１ｃの差動入力に２０ｍＶの差異が発生するため、出力は２Ｖとなる。
この電圧が入力される２つの第２差動増幅器２２ａ、２２ｃは共に差動入力に１Ｖの差異が発生するため、出力電圧の絶対値は設定された閾値の５Ｖを大きく超える。よって、判定部２３は接続不良発生と判断して、所定の信号を出力部３に出力し、この信号を受けて出力部３は遮断信号を出力し、回路遮断器１は遮断動作する。

このように、端子内の電位差でなく組み合わせた２つの接続端子６において、端子間の相対的な差異から判断し、接続端子６同士の間で一定値以上の電位差が発生したら接続不良発生と判断する。よって、電路電流の影響を受けること無く接続不良を検出できる。また第２差動増幅器２２が電位差を抽出するため、従来のようにフォトカプラをオンさせる電圧に至らなくても検出が可能となり、接続不良を初期の段階で検知できる。
そして、３端子から成る端子部１０のうち、何れか１つの接続端子６に接続不良が発生して電位差が他の端子より大きくなったら、それを検出するため、端子部１０が３端子で構成されても接続不良を確実に検出できる。

図３は、端子部１０である１次側端子１１及び２次側端子１２が２端子で構成された回路遮断器１ａを示している。そして、上記形態と同様に２次側端子１２に接続不良検出回路２が設けられている。
２端子の回路遮断器１ａの場合、第１差動増幅器２１は１つの端子部１０に２つとなるため、この出力が入力される第２差動増幅器２２は１つで良く、全体で３つの差動増幅器を備えた構成となる。また、判定部２３は、この１つの第２差動増幅器２２の出力電圧のみで接続不良を判定する。判定閾値は上記形態と同様である。
このように、２端子から成る端子部１０において、２つの接続端子６の電位差に差異が発生したら接続不良発生と判断するため、簡易な構成で接続不良を検出できる。

尚、上記実施形態は、接続不良検出回路２を２次側端子１２に設けているが、１次側端子１１に設けても良いし、双方に設けても良い。
また、接続不良検出回路２を回路遮断器１に組み付けた場合を説明したが、遮断機構の無い例えば端子台に対しても適用でき、ブザー等の鳴動部を配置して、接続不良が発生したら鳴動させることで、有効に機能させることができる。
更に、圧着端子６５と座金６１の間の電位差を検出する構成を説明したが、他の端子構成、例えば速結端子に対しても、挿入する電線と端子金具との電位差を検出することで適用することができる。

１，１ａ・・回路遮断器、２・・接続不良検出回路、３・・出力部、４・・電路（電路部材）、６・・接続端子、１０・・端子部、１１・・１次側端子、１２・・２次側端子、１３・・接点部、２１・・第１差動増幅器（電位差検出回路）、２２・・第２差動増幅器（差動増幅回路）、２３・・判定部。

Claims (5)

1. 電路を電気的に接続する複数の接続端子を有する端子部の接続不良を検出する接続不良検出回路であって、
   前記電路は、異なる極性から成る複数の電路部材で構成され、
   個々の前記接続端子には、前記接続端子で発生する電位差を検出する電位差検出回路と、
   同一電路の極性の異なる任意の２つの前記接続端子に設けられた前記電位差検出回路を組み合わせて、その出力の差分を抽出する差動増幅回路と、
   前記差動増幅回路の出力電圧が一定値を超えたら接続不良発生と判断する判定部とを有することを特徴とする接続不良検出回路。
2. 前記電路は３本の電路部材で構成されると共に、前記端子部は３個の接続端子を有し、それぞれの接続端子に前記電位差検出回路が設けられ、
   ３つの前記電位差検出回路の出力のうち、異なる２つを組み合わせてその出力の差分を抽出する３つの前記差動増幅回路を有し、
   前記判定部は、少なくとも１つの前記差動増幅回路の出力電圧が一定値を超えたら接続不良発生と判断することを特徴とする請求項１記載の接続不良検出回路。
3. 前記電路は２本の電路部材で構成されると共に、前記端子部は２個の接続端子を有し、それぞれの接続端子に前記電位差検出回路が設けられ、
   ２つの前記電位差検出回路の出力の差分を抽出する１つの前記差動増幅回路を有し、
   前記判定部は、前記差動増幅回路の出力電圧が一定値を超えたら接続不良発生と判断することを特徴とする請求項１記載の接続不良検出回路。
4. １次側及び２次側の前記端子部が３つの接続端子で構成される回路遮断器であって、
   １次側及び２次側の少なくとも一方の前記端子部に、請求項２に記載の接続不良検出回路が設けられると共に、
   前記接続不良検出回路が接続不良発生と判断したら、遮断信号を出力する出力部を有し、
   前記遮断信号により遮断動作することを特徴とする回路遮断器。
5. １次側及び２次側の前記端子部が２つの接続端子で構成される回路遮断器であって、
   １次側及び２次側の少なくとも一方の前記端子部に、請求項３に記載の接続不良検出回路が設けられると共に、
   前記接続不良検出回路が接続不良発生と判断したら、遮断信号を出力する出力部を有し、
   前記遮断信号により遮断動作することを特徴とする回路遮断器。

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