JP2009016085A - 銅バー接続部の接続不良検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 銅バー同士の接続部の接続不良を早期に検出でき、また大きな構造の変更を伴わない銅バー接続部の接続不良検出装置を提供する。
【解決手段】 第１の銅バー１と第２の銅バー２とを重ね合わせ、端子ネジ３及びナット４を用いて圧着した銅バー接続部において、ナット４側に配置される第２の銅バー２と端子ネジ３及びナット４とが導通状態と成らないように、第２の銅バー２と端子ネジ３の間を絶縁し、第２の銅バー２とナット４の間に絶縁リング７を介在させた。また、第２の銅バー２とナット４の間に抵抗素子８を配置し、この抵抗素子８の電圧降下でオン動作するフォトカプラ１５を具備した接続不良検出回路５を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、銅バー同士をネジ締めして接続した銅バー接続部の接続不良検出装置に関する。

配電盤や分電盤等の盤内には、機器間の電路形成のために電流容量の大きな銅バーが使用されている。この銅バー同士は通常ネジ（端子ネジ）とナットにより圧着して接続されるため、ネジの緩み等により接続不良が発生することがあった。その場合、接触抵抗の増加やアーク放電の発生等により発熱、劣化が生じて、機器の端子部や機器ハウジング等を劣化させる場合があるため、これを検出する方法が考えられている。接続不良を検出する技術としては例えば特許文献１の技術があり、端子部に温度センサを取り付けて、温度が所定値以上になったら接続不良発生と判断させていた。
特開２００１−２８６０５２号公報

上記温度センサを使用した構成は、接続部の温度上昇を検出することで接続不良を検出することはできる。しかしながら、温度による接続不良の検出は誤動作を防止するために設定温度を低くできず、高温にならなければ接続不良と判断できなかった。また、端子部に温度センサを設ける構成は大きな設計変更を伴い容易に実施できるものではなかった。
一方で、接続不良に伴う端子の劣化はアーク放電が主要因であることが知られている。そのためこのアーク放電発生の初期段階を検出できれば、端子が劣化する前に検出することが可能となる。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、大きな設計変更をすることなく銅バー同士の接続部の接続不良を早期に検出できる銅バー接続部の接続不良検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、路を構成する第１の銅バーと第２の銅バーとの接続部を重ねて、端子ネジ及びナットを用いて密着させて接続した接続部の接続不良を検出する銅バー接続部の接続不良検出装置であって、前記ナット側に配置される第２の銅バーと前記端子ネジ及びナットとが導通状態と成らないように、第２の銅バーと端子ネジの間を絶縁すると共に、第２の銅バーとナットの間に絶縁部材或いは高抵抗部材を介在させ、第２の銅バーとナットの間に、両者の間に発生する電位差を基に接続不良発生を検出する接続不良検出回路を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、銅バー同士が良好な接続状態にあれば、第２の銅バーとナットとは導通状態になくても同電位状態にあるため、接続不良検出回路は動作しない。ところが、接続不良状態になりアーク放電が発生するような状況になった場合、第１の銅バーと第２の銅バーの電圧が異なる場合が発生する。このような場合、第２の銅バーとナットとの間に電位差が発生し、接続不良検出回路から信号が出力される。こうして、接続不良を検出することができる。而も、銅バー間の電位差により、接続不良検出回路は信号を出力するので、発熱に関係なく早期の段階で接続不良を検出することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、接続不良検出回路が、第２の銅バーとナットの間に配置された抵抗素子と、該抵抗素子の電圧降下によりオン動作するフォトカプラとを備えて成ることを特徴とする。
この構成によれば、接続不良検出回路は、抵抗素子とフォトカプラ等の比較的小さな素子を組み合わせるだけで回路形成でき、省スペースで構成できる。

本発明によれば、銅バー同士の接続部が接続不良状態になりアーク放電が発生するような状況になったら、第２銅バーとナットとが異なる電位になるため、接続不良検出回路から信号が出力され、接続不良を検出することができる。而も、銅バー間の電位差発生により接続不良検出回路は信号を出力するので、発熱に関係なく早期の段階で接続不良を検出することができる。
そして、接続不良検出回路は、抵抗素子とフォトカプラ等の比較的小さな素子を組み合わせるだけで回路形成でき、省スペースで構成できる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る銅バー接続部の接続不良検出装置の一例を示し、１は第１の銅バー、２は第２の銅バー、３は端子ネジ、４はナットである。そして、第２の銅バー２とナット４の間に接続不良検出回路５が接続されている。

第１の銅バー１は電路の電源側に配置され、接続部となる端部には端子ネジ３を挿通する孔１ａが設けられ、負荷側に配置される第２の銅バー２にも端部に端子ネジ３を挿通する孔２ａが設けられている。但し、この第２の銅バー２に設けられた孔２ａは、絶縁部材６により被覆され、挿通した端子ネジ３が直接触れないように形成されている。
また、ナット４の銅バー接触面にも絶縁部材から成る絶縁リング７が貼着され、装着した状態でもナット４が直接第２の銅バー２に接触しないようになっている。尚、端子ネジ３は、通常のネジにワッシャを取り付けて構成しても良い。

接続不良検出回路５は、ナット４と第２の銅バー２とを抵抗素子８を介して接続した電位差検出回路を有し、この抵抗素子８に印加された電圧を受けて接続不良を検出し、信号を出力するよう構成されている。

この接続不良検出装置の作用は以下のようである。端子ネジ３は第１の銅バー１側から挿入され、第２の銅バー２に挿入した後、ナット４に螺入されて銅バー同士は圧着されて連結される。この状態で、電流は第１及び第２の銅バー１，２間で良好に流れる。図２は、この接続部の負荷電流の流れを矢印で示している説明図であり、図２（ａ）は良好な接続状態、図２（ｂ）は接続不良発生時の流れを示している。図２に示すように、第１及び第２の銅バー１，２が密着して良好に接続された状態では第１の銅バー１から第２の銅バー２に直接負荷電流が流れるため、ナット４と第２の銅バー２の間に電位差が発生することがなく接続不良検出回路５は動作しない。

ところが、端子ネジ３の緩み等で第１の銅バー１と第２の銅バー２との密着状態が不安定になると、第１の銅バー１から第２の銅バー２に直接負荷電流が流れない場合が発生する。このような場合、アーク放電が発生するようになり、図２（ｂ）に示すようにナット４及び接続不良検出回路５の抵抗素子８を介して負荷電流が流れようとする。その結果、抵抗素子８に電圧降下が発生し、接続不良検出回路５が動作する。

図３は、この接続不良検出回路５の回路図を示している。１１は電圧を検出する入力部（第１入力端子１１ａ、第２入力端子１１ｂ）、１２は信号出力部、１３は電源入力部、１４はアース接続部であり、第１入力端子１１ａと第２入力端子１１ｂの間に抵抗素子８（第１抵抗素子Ｒ１、第２抵抗素子Ｒ２）が配置され、第２抵抗素子Ｒ２の電圧降下によりオン動作するフォトカプラ１５が接続されている。更に、フォトカプラ１５のオン動作により電圧信号を生成するトランジスタＴ１を備えた出力回路１６を有し、入力部１１と出力部１２は、回路が電気的に分離されて形成されている。
そして、第１入力端子１１ａがナット４に接続され、第２入力端子１１ｂが第２の銅バー２に接続され、両者の間で電位差が発生した際に、電圧信号が出力される。

尚、上記動作は負荷電流が流れている場合の動作であり、負荷がオフの場合は、接続不良状態にあっても電位差は発生しないためフォトカプラ１５がオンすることはない。

このように、銅バー同士が良好な接続状態にあれば、第２の銅バーとナットとは導通状態になくても同電位状態にあるため、接続不良検出回路は動作しない。ところが、接続不良状態になりアーク放電が発生するような状況になった場合、第１の銅バーと第２の銅バーの電圧が異なる場合が発生する。このような場合、第２の銅バーとナットとに間に電位差が発生し、接続不良検出回路から信号が出力される。こうして、接続不良を検出することができる。而も、銅バー間の電位差により接続不良検出回路は信号を出力するので、発熱に関係なく早期の段階で接続不良を検出することができる。
また、接続不良検出回路は、抵抗素子とフォトカプラ等の比較的小さな素子を組み合わせるだけで回路形成でき、省スペースで構成できる。

尚、上記実施形態では、絶縁リング７により第２の銅バー２とナット４とを完全に絶縁しているが、絶縁リング７は必ずしも絶縁材料で作製する必要はなく、抵抗素子８より十分高抵抗特性を示す材料（例えば１０ｋオーム）で作製しても良い。
また、上記接続不良検出回路５は、フォトカプラ１５がオンしたら必ず出力信号が出される回路構成であるため、誤動作を防ぐために平均値回路、判定回路等を更に後段に接続して誤動作を無くすよう構成するとよい。

本発明に係る銅バー接続部の接続不良検出装置の一例を示す接続部分解図及び回路ブロック図である。 図１の接続部に流れる電流の説明図であり、（ａ）は良好な接続状態、（ｂ）は接続不良状態を示している。 図１の接続不良検出回路の回路図である。

符号の説明

１・・第１の銅バー、１ａ・・孔、２・・第２の銅バー、２ａ・・孔、３・・端子ネジ、４・・ナット、５・・接続不良検出回路、６・・絶縁部材、７・・絶縁リング（絶縁部材、高抵抗部材）、８・・抵抗素子、１５・・フォトカプラ。

Claims (2)

1. 電路を構成する第１の銅バーと第２の銅バーとの接続部を重ねて、端子ネジ及びナットを用いて密着させて接続した接続部の接続不良を検出する銅バー接続部の接続不良検出装置であって、
   前記ナット側に配置される第２の銅バーと前記端子ネジ及びナットとが導通状態と成らないように、第２の銅バーと端子ネジの間を絶縁すると共に、第２の銅バーとナットの間に絶縁部材或いは高抵抗部材を介在させ、
   第２の銅バーとナットの間に、両者の間に発生する電位差を基に接続不良発生を検出する接続不良検出回路を設けたことを特徴とする銅バー接続部の接続不良検出装置。
2. 接続不良検出回路が、第２の銅バーとナットの間に配置された抵抗素子と、該抵抗素子の電圧降下によりオン動作するフォトカプラとを備えて成る請求項１記載の銅バー接続部の接続不良検出装置。

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