JP2001324533A - 断線検出方法と、該方法を用いた装置、およびプラグまたはコンセント。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【発明の名称】断線検出方法と、該方法を用いた装置、
およびプラグまたはコンセント。 【課題】断線検出方法と、該方法を用いた装置、および
プラグまたはコンセントを提供する。 【解決手段】電路１に流れる電流を検出する電流検出部
２と、電流検出部２から出力される電流を電圧に変換す
る電流−電圧変換部３と、電流−電圧変換部３の出力す
る電圧をフィルター処理するフィルター部４と、フィル
ター部４の出力する電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ
変換部５と、商用周波数の半周期の間にＡ／Ｄ変換部５
で変換されたデジタル値の絶対値の最大値を検出する最
大値検出部６と、最大値検出部６の出力した過去数周期
分から最新の周期までの最大デジタル値を記憶する第一
のレジスタ部７と、第一のレジスタ部７に記憶されてい
る最大デジタル値を演算処理して検出信号を出力する演
算処理部８から構成されるルーチン手段を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の所属する技術分野】本発明は、断線検出方法
と、該方法を用いた装置、およびプラグまたはコンセン
トに関するものである。

【０００２】近年、電気火災は漸増傾向にある。電気機
器等の経年劣化や、不適切な使用や維持管理のために、
内部の配線の断線や絶縁が劣化し、過熱または短絡から
発火に至ったものと考えられている。電気機器の増加が
著しい中、電気機器等から発生する電気火災は今後も増
加する可能性がある。

【０００３】

【従来の技術】そこで、このような電気火災を防ぐため
に、従来、図２に示すような断線検出装置が考案されて
いる。図において、電流検出部２は電路１に流れる電流
を検出し、電流−電圧変換部３は前記電流を交流電圧に
変換し、フィルタ部４は前記交流電圧に含まれる高周波
ノイズを除去し、Ａ／Ｄ変換部５は前記交流電圧をデジ
タル値に変換して、演算処理部８では所定の時間ごとに
閾値をこえた前記デジタル値の発生回数を積算して、そ
の積算値が所定の範囲内に入っていた場合、検出信号を
出力し、引き外し部１１は検出信号を受けて引き外しコ
イルに遮断信号を出力して、引き外しコイルは接点１２
を開極させて電路を遮断していた。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】しかし、この装置では、接触不良による電
流の断続が、非常に短い周期で行われる場合や、絶縁劣
化により相間にパルス状の電流が非常に短い周期で流れ
ている場合は検出できるものの、完全に断線し、再接触
して電流が流れているような場合の非常にゆっくりした
現象は検出することができなかった。

【０００５】

【発明の目的】そこで、本発明は、係る事由に鑑みてな
されたもので、配線が完全に断線して、接触、断線が比
較的ゆっくりとした周期で繰り返されているような断線
や、完全に断線している線間に水分が付着している状態
や、トラッキングが生じていることを検出する方法や装
置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１では、
電路に流れる電流を検出する電流検出部と、電流検出部
から出力される電流を電圧に変換する電流−電圧変換部
と、電流−電圧変換部の出力する電圧をフィルター処理
するフィルター部と、フィルター部の出力する電圧をデ
ジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、商用周波数の半周
期の間に前記Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタル値の絶
対値の最大値を検出する最大値検出部と、最大値検出部
の出力した過去数周期分から最新の周期までの最大デジ
タル値を記憶する第一のレジスタ部と、第一のレジスタ
部に記憶されている最大デジタル値を演算処理して検出
信号を出力する演算処理部から構成され、前記演算処理
部に、第一のレジスタ部に記憶されている最大デジタル
値中、最も古い最大デジタル値と２番目に古い最大デジ
タル値の差が閾値Ｂを超えて閾値Ｃよりも小さく、かつ
２番目から２＋ｎ番目の最大デジタル値中、隣り合った
最大デジタル値の差が閾値Ｂより小さく、かつ２＋ｎ番
目の最大デジタル値と３＋ｎ番目の最大デジタル値の差
が閾値Ｂを超えて閾値Ｃよりも小さい場合、検出信号を
出力することを特徴とする断線検出方法を提供してい
る。

【０００７】それにより、電気機器の電気配線で発生し
た断線部分において、電気配線自体に加わる振動等の外
的な力で心線同士が短時間接触したことを検出する断線
検出方法を得ることができる。

【０００８】請求項２では、請求項１に示す演算処理部
は、第一のレジスタ部に記憶した最大デジタル値中、隣
り合った最大デジタル値の差が閾値Ｄを超えるものがあ
った場合、検出信号を出力しないことを特徴とする請求
項１の断線検出方法を提供している。

【０００９】それにより、電気機器の電源スイッチを投
入した時に流れる突入電流などによる誤検出の少ない断
線検出方法を得ることができる。

【００１０】請求項３では、請求項１から２に示す演算
処理部は、第一のレジスタ部に記憶した最大デジタル値
のうち、最も古い最大デジタル値からＨ＋１番目の最大
デジタル値にわたって単調減少し、かつ最も古い最大デ
ジタル値とＨ＋１番目の最大デジタル値の差がＦより小
さくＧより大きい場合、検出信号を出力することを特徴
とする前記請求項１または請求項２の断線検出方法を提
供している。

【００１１】それにより、電気機器の電気配線で発生し
た断線部分において、断線した心線間に生じた湿気や水
分などを介した短絡を検出することによって、心線が直
接接触しなくても断線の検出を可能とする断線検出方法
を得ることができる。

【００１２】請求項４では、請求項１から３に示す断線
検出方法の構成に、第二のレジスタ部と、トラッキング
検出部を追加し、トラッキング検出部は、商用周波数の
半周期分の前記Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタル値の
絶対値のうち、隣り合ったデジタル値同士の差が閾値Ｌ
を超えるものがＩ個以上Ｊ個未満発生した場合、トラッ
キング検出信号を出力し、第二のレジスタ部は過去数周
期分から最新の周期までの前記トラッキング検出部の出
力するトラッキング検出信号を記憶し、前記演算処理部
は、前記第二のレジスタ部のトラッキング検出信号の発
生回数の合計が、所定の範囲で閾値Ｋを超えた場合、検
出信号を出力することを特徴とする断線検出方法を提供
している。

【００１３】それにより、電気機器で発生した電気配線
の断線した心線間に生じた湿気や水分、塵や埃等を原因
とするトラッキングを検出することで、心線が直接接触
しなくても断線の検出が可能な断線検出方法を得ること
ができる

【００１４】請求項５では、請求項１から４に示す断線
検出方法の検出信号を受けて警報を出力する警報機能を
有することを特徴とする断線検出装置を提供している。

【００１５】それにより、電気機器で発生した電気配線
の断線を検出した場合、警報を出力する装置を得ること
ができる。

【００１６】請求項６では、請求項１から４に示す断線
検出方法の検出信号を受けて電路を遮断する機能を有す
ることを特徴とする断線検出装置を提供している。

【００１７】それにより、電気機器で発生した電気配線
の断線を検出した場合、電気機器に電気を供給する電路
を遮断する装置を得ることができる

【００１８】請求項７では、請求項５または請求項６の
いずれかの装置を有することを特徴とするプラグまたは
コンセントを提供している。

【００１９】それにより、電気機器のプラグ部分に取り
付けることによって、断線発生時に警報または遮断する
プラグまたはコンセントを得ることができる

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本件の発明について図面を用
いて詳細に説明する。

【００２１】図１に本件発明請求項１から３の実施例の
ブロック図を示す。電流検出部２と、電流−電圧変換部
３と、フィルター部４と、Ａ／Ｄ変換部５と、最大値検
出部６と、第一のレジスタ部７と、演算処理部８を組み
合わせて構成したものである。

【００２２】電路１は単相２線式の場合を示している
が、特に単相２線式に限定するものではない。

【００２３】電流検出部２は、変流器を用いている。

【００２４】電流−電圧変換部３は、電流検出部２より
出力された電流波形を電圧波形に変換するものであり、
具体的には、抵抗を介して電圧値に変換している。

【００２５】フィルター部４は、電流−電圧変換部３の
出力する電圧波形をローパスフィルター処理することに
よって、断線検出の妨げとなる電圧波形に重畳している
高周波数のノイズを除去する。

【００２６】Ａ／Ｄ変換部５は、フィルター部４の出力
電圧の電圧値を数百μ秒以下（一例として４００μ秒）
の時間幅毎に、デジタル値に変換するものである。

【００２７】ここで、Ａ／Ｄ変換部５の入力電圧範囲を
０Ｖから５Ｖ、デジタル変換の分解能を１０ビットとす
ると、Ａ／Ｄ変換部５の出力するデジタル値は、電圧０
Ｖのときが−１２８、２．５Ｖの時が０、５Ｖの時が１
２７となる。ここで、Ａ／Ｄ変換時の１ビットが１００
ｍＡに対応するように電流―電圧変換部を調整すると、
Ａ／Ｄ変換部５の性能として、約−１２．８Ａから約１
２．８Ａまでの電流波形の計測が可能となる。

【００２８】最大値検出部６は、商用周波数の半周期の
間に前記Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタル値の絶対値
のうち最大値を検出する。

【００２９】第一のレジスタ部７は、最大値検出部６の
出力する過去数周期分から最新の周期までの最大デジタ
ル値を記憶する。

【００３０】演算処理部８は、第一のレジスタ部に記憶
されている最大デジタル値のうち、最も古い１番目から
Ａ＋１番目までの最大デジタル値の中で隣り合った最大
デジタル値の差が閾値Ｂより小さく、かつＡ＋１番目の
最大デジタル値とＡ＋２番目の最大デジタル値の差が閾
値Ｂを超えて閾値Ｃよりも小さく、かつＡ＋２番目から
Ａ＋２＋ｎ番目の最大デジタル値の中で、隣り合った最
大デジタル値の差が閾値Ｂより小さく、かつＡ＋２＋ｎ
番目の最大デジタル値とＡ＋３＋ｎ番目の最大デジタル
値の差が閾値Ｂを超えて閾値Ｃよりも小さい場合、検出
信号を出力する。

【００３１】以上の処理について図２、図３を用いて説
明する。図２、図３はともに上段にＡ／Ｄ変換部５の出
力するデジタル値の絶対値をとった波形を、下段に１つ
前の最大デジタル値と最大デジタル値の差の絶対値を示
している。

【００３２】図２は電気機器の他の機能が動作していな
いときの波形を示している。ヒータ等の抵抗負荷の接続
された回路で断線が発生し、心線が再び接触すると図２
の上段に示すように閾値Ｂを超えるデジタル値が計測さ
れる。このとき、隣り合った最大デジタル値の差は、図
２の下段に示すようにＡ＋２番目とＡ＋３＋ｎ番目に閾
値Ｂを超えているが閾値Ｃより小さいので、断線後にｎ
半周期分の時間接触したと判断して検出信号を出力す
る。

【００３３】図３は電気機器の他の機能が動作している
ときの波形を示している。ヒータ等の抵抗負荷の接続さ
れた回路で断線が発生し、心線が再び接触すると図３の
上段に示すように閾値Ｂを超える正弦波の半周期分のデ
ジタル値と、電気機器の他の機能の動作によるＡ＋４番
目からＡ＋２番目の間に正弦波の半周期分のデジタル値
が重畳したデジタル値が計測される。このとき、隣り合
った最大デジタル値の差は、図３の下段に示すようにＡ
＋１番目とＡ＋４番目とＡ＋３＋ｎ番目とＡ＋４＋ｎ番
目に閾値Ｂを超えている最大デジタル値の差が得られる
が、Ａ＋４番目とＡ＋４＋ｎ番目の差は閾値Ｃよりも大
きいため無視されるため、断線後にｎ半周期分の時間接
触したと正しく判断して検出信号を出力する。

【００３４】なお、閾値Ａは１〜５の整数値、閾値Ｂは
断線の発生する電路に流れる電流のピーク値の８割程度
に相当する任意の整数値、閾値Ｃは閾値Ｂより大きくて
電気機器の各機能で動作しない整数値とする、またｎは
電気機器の電源のＯＮ／ＯＦＦによって動作しない範囲
の任意の整数値とするが、このｎの大きさはは、第一の
レジスタに記憶できる最大デジタル値の数ｎ＋Ａ＋４に
制限される。

【００３５】次に請求項２の実施例を示す。請求項２
は、演算処理部８において、第一のレジスタ部に記憶し
た最大デジタル値の中に閾値Ｄを超えるものがあった場
合、検出信号を出力しないものである。

【００３６】以上の処理について、図４を用いて説明す
る。図４では上段にＡ／Ｄ変換部５の出力するデジタル
値の絶対値をとった波形を、下段に１つ前の最大デジタ
ル値と最大デジタル値の差の絶対値を示している。断線
した回路に以外に消費電流の大きな負荷や、電気機器の
機能が複合して動作していた場合、図４に示すように閾
値Ｄを超える大きな最大デジタル値が計測されることが
ある。

【００３７】この場合、前記消費電流の大きな負荷の動
作電流の変動と断線後の接触による電流の区別がつかな
いので検出信号を出力しない。なお、閾値Ｄは閾値Ｃよ
り大きく、断線した回路に並列に接続された消費電流の
大きな負荷電流の最大デジタル値の８割程度の整数を設
定するとよい。

【００３８】次に請求項３の実施例を示す。請求項３
は、演算処理部は、第一のレジスタ部に記憶したデジタ
ル値のうち、最も古い１番目の最大デジタル値からＨ＋
１番目の最大デジタル値にわたって単調減少し、かつ最
も古い１番目の最大デジタル値とＨ＋１番目の最大デジ
タル値の差がＦより小さくＧより大きい場合、検出信号
を出力するものである。

【００３９】以上の処理について図５を用いて説明す
る。図５は上段にＡ／Ｄ変換部５の出力するデジタル値
の絶対値をとった波形を、下段に１つ前の最大デジタル
値と最大デジタル値の差を示している。断線した心線間
に水分があると、その心線間にある水分が乾燥する際、
乾燥する前段階では心線の接触よりも小さい電流が流
れ、乾燥時に至るとほとんど電流が流れなくなる。

【００４０】そこで、断線した回路に並行して動作する
負荷電流の変動の影響をなくすために、最も古い１番目
の最大デジタル値からＨ＋１番目の最大デジタル値にわ
たって単調減少し、かつ最も古い１番目の最大デジタル
値とＨ＋１番目の最大デジタル値の差が閾値Ｆより小さ
くＧより大きければ、電気機器の他の機能が動作状態に
かかわらず、断線した心線間に水分があることを検出で
きるため、断線を検出することができる。

【００４１】この場合、定数Ｈは、断線した回路に流れ
る電流の大きさ等に依存するので、実験的に乾燥までに
要する時間を実験から最適値を決めて、閾値Ｆと閾値Ｇ
は電気機器の待機電流の変動を検出しない程度の大きさ
とする。

【００４２】図６に請求項４の実施例のブロック図を示
す。請求項４は、請求項１から３に示す断線検出方法の
構成に、第二のレジスタ部と、トラッキング検出部を追
加し、トラッキング検出部は、商用周波数の半周期分の
前記Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタル値の絶対値のう
ち、隣り合ったデジタル値同士の差が閾値Ｌを超えるも
のがＩ個以上Ｊ個未満発生した場合、トラッキング検出
信号を出力し、第二のレジスタ部は過去数周期分から最
新の周期までの前記トラッキング検出部の出力するトラ
ッキング検出信号を記憶し、前記演算処理部は、前記第
二のレジスタ部のトラッキング検出信号の発生回数の合
計が、所定の範囲で閾値Ｋを超えた場合、検出信号を出
力するものである。

【００４３】以上の処理について図７を用いて説明す
る。図７ではＡ／Ｄ変換部５の出力するデジタル値の絶
対値をとった波形を示している。図７に示すようにトラ
ッキングが発生すると、Ａ／Ｄ変換部５の出力するデジ
タル値は特定の位相の範囲に集中して発生する。

【００４４】ここで、商用周波数の半周期分の前記Ａ／
Ｄ変換部で変換されたデジタル値の絶対値のうち、隣り
合ったデジタル値同士の差が閾値Ｌを超えるものがＩ個
以上と、Ｊ個未満という上限を設けることによってトラ
ッキングの検出を可能とする。

【００４５】さらに、誤動作を防ぐために、第二のレジ
スタ部１４は過去数周期分から最新の周期までの前記ト
ラッキング検出部１５の出力するトラッキング検出信号
を記憶し、前記演算処理部８は、前記第二のレジスタ部
１３のトラッキング検出信号発生回数の合計が、所定の
範囲で閾値Ｋを超えた場合検出信号を出力させる。

【００４６】なお、トラッキング発生時に流れる電流は
心線の接触による電流に比べて小さいので、閾値Ｇは閾
値Ｂよりも小さい値を設定する。所定の時間，閾値Ｋに
ついては、電気機器に使用されている材質や監視電路の
電流値の大きさによって異なってくるので、実験的に誤
動作しない数値を決定する。

【００４７】次に請求項５の実施例を図８に示す。図８
の例では図６の断線検出方法に警報出力手段１３を加え
たもので、断線検出時に警報を出力する装置を得ること
ができる。

【００４８】次に請求項６の実施例を図９に示す。図９
の例では図６の断線検出方法に電路を遮断する手段すな
わち引き外し部１１と引き外しコイル１０と接点１２を
加えたもので、断線検出時に電路を遮断する装置を得る
ことができる。

【００４９】次に請求項７の実施例を図１０に示す。図
１０の例では図８または図９のいずれかの装置を組み込
んだプラグまたはコンセント１６を得ることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、配線が完
全に断線して、接触、断線が比較的ゆっくりとした周期
で繰り返されているような断線や、完全に断線している
線間に水分が付着している状態や、トラッキングが生じ
ていることを検出する方法や装置を得ることができ、さ
らに断線の発生時に警報を出力、および必要最小限の電
路のみを遮断することが可能なプラグまたはコンセント
を得ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の断線検出方法と、請求項１から３の実
施例のブロック図

【図２】 断線発生時にＡ／Ｄ変換部の出力するデジタ
ル値の絶対値をとった波形

【図３】 電気機器の電源ＯＮ時にＡ／Ｄ変換部の出力
するデジタル値の絶対値をとった波形

【図４】 断線した回路に並行して接続されている消費
電流の大きな負荷動作中にＡ／Ｄ変換部の出力するデジ
タル値の絶対値をとった波形

【図５】 断線した回路に水分があった時のＡ／Ｄ変換
部の出力するデジタル値の絶対値をとった波形

【図６】 請求項４の断線検出方法の実施例のブロック
図

【図７】 トラッキング発生時にＡ／Ｄ変換部の出力す
るデジタル値の絶対値をとった波形

【図８】 請求項５の実施例

【図９】請求項６の実施例

【図１０】請求項７の実施例

【符号の説明】

１ 電路 ２ 電流検出部 ３ 電流−電圧変換部 ４ フィルター部 ５ Ａ／Ｄ変換部 ６ 最大値検出部 ７ 第一のレジスタ部 ８ 演算処理部 １０ 引き外しコイル部 １１ 引き外し部 １２ 接点 １３ 警報出力手段 １４ 第２のレジスタ部 １５ トラッキング検出部 １６ プラグまたはコンセント

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電路に流れる電流を検出する電流検出部
   と、電流検出部から出力される電流を電圧に変換する電
   流−電圧変換部と、電流−電圧変換部の出力する電圧を
   フィルター処理するフィルター部と、フィルター部の出
   力する電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、商
   用周波数の半周期の間に前記Ａ／Ｄ変換部で変換された
   デジタル値の絶対値の最大値を検出する最大値検出部
   と、最大値検出部の出力した過去数周期分から最新の周
   期までの最大デジタル値を記憶する第一のレジスタ部
   と、第一のレジスタ部に記憶されている最大デジタル値
   を演算処理して検出信号を出力する演算処理部から構成
   され、前記演算処理部に、第一のレジスタ部に記憶され
   ている最大デジタル値のうち、最も古い１番目からＡ＋
   １番目までの最大デジタル値中、隣り合った最大デジタ
   ル値の差が閾値Ｂより小さく、かつＡ＋１番目の最大デ
   ジタル値とＡ＋２番目の最大デジタル値の差が閾値Ｂを
   超えて閾値Ｃよりも小さく、かつＡ＋２番目からＡ＋２
   ＋ｎ番目の最大デジタル値中、隣り合った最大デジタル
   値の差が閾値Ｂより小さく、かつＡ＋２＋ｎ番目の最大
   デジタル値とＡ＋３＋ｎ番目の最大デジタル値の差が閾
   値Ｂを超えて閾値Ｃよりも小さい場合、検出信号を出力
   することを特徴とする断線検出方法。
2. 【請求項２】請求項１に示す演算処理部は、第一のレジ
   スタ部に記憶した最大デジタル値中、隣り合った最大デ
   ジタル値の差が閾値Ｄを超えるものがあった場合、検出
   信号を出力しないことを特徴とする請求項１の断線検出
   方法。
3. 【請求項３】請求項１及び２に示す演算処理部は、第一
   のレジスタ部に記憶した最大デジタル値のうち、最も古
   い最大デジタル値からＨ＋１番目の最大デジタル値にわ
   たって単調減少し、かつ最も古い最大デジタル値とＨ＋
   １番目の最大デジタル値の差がＦより小さくＧより大き
   い場合、検出信号を出力することを特徴とする前記請求
   項１または請求項２の断線検出方法。
4. 【請求項４】請求項１から３に示す断線検出方法の構成
   に、第二のレジスタ部と、トラッキング検出部を追加
   し、トラッキング検出部は、商用周波数の半周期分の前
   記Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタル値の絶対値のう
   ち、隣り合ったデジタル値同士の差が閾値Ｌを超えるも
   のがＩ個以上Ｊ個未満発生した場合、トラッキング検出
   信号を出力し、第二のレジスタ部は過去数周期分から最
   新の周期までの前記トラッキング検出部の出力するトラ
   ッキング検出信号を記憶し、前記演算処理部は、前記第
   二のレジスタ部のトラッキング検出信号の発生回数の合
   計が、所定の範囲で閾値Ｋを超えた場合、検出信号を出
   力することを特徴とする断線検出方法。
5. 【請求項５】請求項１から４に示す断線検出方法の検出
   信号を受けて警報を出力する警報機能を有することを特
   徴とする断線検出装置。
6. 【請求項６】請求項１から４に示す断線検出方法の検出
   信号を受けて電路を遮断する機能を有することを特徴と
   する断線検出装置。
7. 【請求項７】請求項５または請求項６のいずれかの装置
   を有することを特徴とするプラグまたはコンセント。