JP2009290999A

JP2009290999A - 過電流警告装置と過電流警告方法

Info

Publication number: JP2009290999A
Application number: JP2008141172A
Authority: JP
Inventors: Kono Jo; 康能徐
Original assignee: YUAN AN TECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: YUAN AN TECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-10
Also published as: EP2063513A1; CA2629871A1; US20090128348A1

Abstract

【課題】本発明は、過電流警告装置と過電流警告方法を提供する。
【解決手段】給電システムに設置され、電力過負荷を防止できる。上記過電流警告装置は、電流検知ユニットと電圧比較ユニット及び警告ユニットを備える。電流検知ユニットは、給電システムの回路に接続される非接触検出素子を備え、その回路電流値を検出して、回路電流の大きさに対応する検知信号を出力し、電圧比較ユニットは、その検知信号の電圧値と予めに設定された電圧値の大きさを比較し、検知信号の電圧値が、予めに設定された電圧値より大きい場合、警告ユニットにより警告信号を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、警告装置に関し、特に、給電システムの過電流警告装置と過電流警告方法に関する。

建物のコンセント回線は、商用電力システムに接続され、交流電力を、給電システムのインターフェースに導入する。電器装置は、プラグをコンセントのスロットに差し込むことにより、交流電力を導入して、装置を駆動する。しかしながら、コンセントと導線には、許容可能な最大電圧と最大電流値を示す定格電圧と定格電流等の規格がある。給電システムの回路電流が定格値を超えると、回路が電力過負荷になり、回線の過熱によりコンセントと導線の劣化が加速され、最悪の場合、火災等の意外な災害が発生する。

電気学の知識や電気使用の安全の概念が不足のため、大部分のユーザーが、同一のコンセントスロットに、マルチレベルのシングルスロットやマルチスロットの延長線を接続して、電器を使用する数や範囲を拡大し、単一のスロットに接続される全負荷により消費された電流の合計値が、コンセントと導線の最大負荷電流を超えているかを無視して、危険な状態に陥ってしまう。

一般の電力過負荷を防止するための保護装置は、主として、ヒューズとノンヒューズブレーカー等の二種類があり、両者は、ともに、配電箱内部のコンセント分路配線に接続される。保護装置を流れる電流が、所定値を超える時、保護装置により、供電回路を遮断して、コンセント供電を中止し、電気使用の安全の目的を達成する。

ヒューズとノンヒューズブレーカー等の保護装置は、電気使用の安全を確保できるが、ユーザーは、即時に、コンセントの電気使用状態を把握できない。また、上記の二種類の保護装置は、回路電流が定格値を超えてから回路を遮断するため、その時、回路導線が、過熱状態にあり、その熱量により、導線の絶縁被覆層が劣化し、短絡のリスクが増大される。また、保護装置によって遮断された回線は、ヒューズを交換することやブレーカーを元の状態に戻すことにより、再び、電力を供給できるので、使用上、不便である。

本発明者は、上記の欠点を改善するため、慎重に研究開発し、そして、学理を活用して、設計が合理的で有効に上記の欠点を改善できる本発明を提案する。

そのため、本発明の目的は、過電流警告装置と過電流警告方法を提供し、給電システム回路の電流値を検出して、電圧形態の信号に変換し、その信号の電圧値が、予めに設定された電圧値を超えると、警告信号を生成して、即時に、ユーザーに対して、回路電流が、負荷制限を超えていることを知らせ、これにより、給電システムの過負荷による意外な災害を防止できる。

本発明に係る過電流警告装置は、給電システムに設置される。上記過電流警告装置には、電流検知ユニットと電圧比較ユニット及び警告ユニットが備えられる。電流検知ユニットには、給電システムの回路に接続される非接触検出素子があり、給電システムの回路電流を検出し、回路電流の電流値に基づいて、電圧形態の検知信号を出力し、電圧比較ユニットは、電流検知ユニットに接続され、検知信号の電圧値と予めに設定された電圧値の大きさを比較し、検知信号の電圧値が、予めに設定された電圧値を超えると、駆動信号を出力し、警告ユニットは、電圧比較ユニットに接続され、駆動信号によって制御されて、警告信号を生成する。

また、本発明に係る過電流警告方法は、給電システムの過負荷を防止することに適用される。上記過電流警告方法は、まず、非接触検出素子を給電システムの回路上に接続し、給電システムの回路電流を誘導し、電流信号を生成して出力し、そして、電流信号の信号形態を、電圧信号に変換し、続いて、電圧信号の電圧値と予めに設定された電圧値の大きさを比較し、最後に、電圧信号の電圧値が予めに設定された電圧値を超える場合、警告ユニットを駆動して、警告信号を生成する。

本発明に係る過電流警告装置と過電流警告方法によれば、給電システムの定格電流値の所定の割合を制限値に設定し、その制限値に基づいて、予め電圧値を設定する。電気を使用する期間において、負荷の消費電流が制限値を超えれば、即時に、警告信号を生成し、ユーザーがその末端に接続された電器を取り外すか、一部の電器電源を遮断することにより、回路電流を、警告信号が中止される安全範囲内に収め、電力過負荷による意外な災害を防止する。

以上の説明と、以下の図面や詳しい説明により、本発明の予定の目的を達成するための方式や手段及び効果が分かるはずである。また、本発明の他の目的や利点は、次の説明や図面のようである。

図１は、本発明に係る過電流警告装置のシステム構造概念図である。図１のように、過電流警告装置２０は、給電システム１０に設置され、交流電源１２と負荷１４との間に接続される。上記の交流電源１２は、商用電力システムにより供給される交流電力を提供し、また、負荷１４は、同一の供電回路から電力を取得するすべての電器装置であり、これらの電器装置は、一つやマルチレベルのシングルスロットやマルチスロットの延長線により、過電流警告装置２０の末端に接続される。

過電流警告装置２０は、主な目的が、電気使用の安全を確保し、ユーザーに対して、給電システム１０の電力使用量を控えるように注意させ、これにより、コンセント回線の定格電流に対して、所定の割合（例えば、８０％〜８５％）を、給電システム１０の制限値として設定でき、過電流警告装置２０は、常に、給電システム１０の回路電流を検知し、回路電流が、制限値を超えると、即時に、警告音や警告光で、ユーザーに知らせ、電器の使用数を減少することにより、回路電流を低下し、回路電流が、制限値よりも低くなる時、自動的に警告信号を中止し、電力過負荷による災害を防止できる。

過電流警告装置２０は、電力変換ユニット２００と電流検知ユニット２２０、電圧比較ユニット２４０及び警告ユニット２６０が備えられ、電流検知ユニット２２０は、非接触検出素子２２２と信号変換回路２２４を備える。電力変換ユニット２００は、給電システム１０の回路に接続されて、交流電力を取得し、また、交流電力を直流電力に変換して、過電流警告装置２０の内部にある電流検知ユニット２２０と電圧比較ユニット２４０及び警告ユニット２６０に給電する。

非接触検出素子２２２は、変流器（Ｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）や磁気抵抗素子及びホール素子からなる群から選ばれる電流検出部品であり、給電システム１０の回路の電線や中性線に接続され、給電システム１０の回路の電流変化を誘導して電流信号を生成する。信号変換回路２２４は、非接触検出素子２２２に接続され、電流信号を、電圧形態の検知信号に変換する。電圧比較ユニット２４０は、電流検知ユニット２２０に接続され、検知信号の電圧値と予めに設定された電圧値の大きさを比較し、検知信号の電圧値が、予めに設定された電圧値を超える場合、駆動信号を出力する。警告ユニット２６０は、電圧比較ユニット２４０に接続され、駆動信号によって制御されて、警告信号を生成する。

上記の予めに設定された電圧値は、前記給電システム１０の制限値に合わせて設定され、その設定方式は、後で実例を挙げて説明する。上記の警告ユニットは、少なくとも一つの警告素子を有し、上記の警告素子は、ブザーや喇叭等の音声素子で、或いは、直流電球や発光ダイオード等の発光素子であり、それにより、警告音或いは警告光を生成する。

一般として、回路電流の測定方式は、抵抗を回路に設置し、抵抗の両端の電圧差を測定するか、分流で、回路電流値を取得することであるが、上記の方式は、システムに対して、電圧降下やパワー消耗等の影響を与える。そのため、本発明は、従来の電流測定方式の変わりに、非接触検出素子２２２を利用して、給電システム１０の回路の電流変化を誘導する。

また、図２は、本発明に係る過電流警告装置の具体的な実施例の外観概念図である。図２のように、過電流警告装置２０は、プラグ２８０とコンセント２８５を備え、コンセント１２０と負荷１４のプラグ１４０との間に接続される。また、コンセント１２０は、固定式コンセントや延長線コンセントである。電力変換ユニット２００と電流検知ユニット２２０、電圧比較ユニット２４０及び警告ユニット２６０は、その内部に設置され、回路電流を検知する。

図３は、本発明に係る過電流警告装置のもう一つの具体的な実施例の外観概念図である。図３のように、過電流警告装置３０は、プラグ３８０と複数のコンセント３８５を備える。その内部に、一組や複数組の電力変換ユニット２００や電流検知ユニット２２０、電圧比較ユニット２４０及び警告ユニット２６０が設置され、それにより、単一や全部のコンセント３８５の負荷電流を検知できる。

また、図４は、本発明に係る過電流警告装置の具体的な実施例の回路図であり、図１と図４を参照しながら、本発明の具体的な実施方式を説明する。

図４のように、電力変換ユニット２００は、ダイオードＤ１〜Ｄ４から構成されるフルブリッジ整流回路であり、交流電力を直流電力に変換して過電流警告装置２０に供給する。電流検知ユニット２２０は、非接触検出素子２２２が、プラグ２８０とコンセント２８５との間に接続される電線や中性線に接続され、導線を流れる回路電流を誘導して、電流信号を生成する。非接触検出素子２２２の増幅器Ｕ１に接続される抵抗Ｒ１〜Ｒ３により、信号変換回路２２４が構成され、また、増幅器Ｕ１は、非接触検出素子２２２と電圧比較ユニット２４０との間に接続され、非接触検出素子２２２から出力された電流信号の変化を検出し、増幅された検知信号を出力する。

電圧比較ユニット２４０は、初級比較回路と安定比較回路を備え、また、初級比較回路は、増幅器Ｕ２と抵抗Ｒ４、Ｒ５から構成され、安定比較回路は、増幅器Ｕ３とダイオードＤ５、抵抗Ｒ４〜Ｒ６及びコンデンサＣ３から構成される。初級比較回路において、比較器として、増幅器Ｕ２が使用され、抵抗Ｒ４、Ｒ５が、増幅器Ｕ２の反転入力端に接続され、予め電圧値を設定し、増幅器Ｕ２の非反転入力端で、検知信号を受信し、増幅器Ｕ２により、検知信号の電圧値と予めに設定された電圧値の大きさを比較し、検知電圧信号の電圧値が、予めに設定された電圧値を超える場合、増幅器Ｕ２により、初級駆動制御信号を出力する。初級駆動制御信号は、ダイオードＤ５と抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ３によって電位上昇と定常化を行ってから、増幅器Ｕ３の反転入力端に入力され、また、再び、その非反転出力端の予めに設定された電圧値と比較して、最終に、警告ユニット２６０を安定に作動するように制御するための駆動信号を出力する。

警告ユニット２６０は、ブザーＢＺ１と振動信号生成回路を備える。増幅器Ｕ４と抵抗Ｒ７〜Ｒ１０及びコンデンサＣ４から構成される振動信号生成回路は、電圧比較ユニット２４０が駆動信号を出力する時、振動信号を生成し、ブザーＢＺ１を駆動して警告音を生成する。

また、本発明に係る過電流警告装置２０は、多種類の回路によって実行できる。例えば、電力変換ユニット２００は、フルブリッジ整流回路を利用できるだけでなく、他の交流直流変換回路によって実現されてもよく、また、直接に、電池を利用して、過電流警告装置２０が必要とする直流電力を供給しても良い。また、図４の電圧比較ユニット２４０は、まず、初級回路で電圧を比較してから、安定比較回路で安定制御を行うが、他の回路構造を利用して、増幅された検知信号について定常処理を行ってから、電圧を比較しても良い。警告ユニット２６０は、警告素子に合わせて、関連する回路を設計し、図４の振動信号生成回路は、駆動回路を内蔵していないブザーに適合し、利用するブザーに、駆動回路が内蔵されれば、外部の振動信号生成回路により駆動する必要がなく、警告素子として、発光素子を利用すれば、警告ユニット２６０に、光素子駆動回路を設置し、発光素子を駆動して警告光を生成することが必要となる。また、集積回路技術を利用して、過電流警告装置２０の主な回路をシングルチップに作製すれば、生産工程を簡素化できる。そのため、図４は、ただ、過電流警告装置の一つ回路例であり、それにより、本発明の動作が説明されるが、本発明の範囲は、それによって制限されることがない。

また、図５は、本発明に係る過電流警告方法の手順の流れ図である。そのシステム構造は、図１により説明されたものと同じである。図５のように、上記過電流警告方法は、まず、非接触検出素子２２２を、給電システム２０の回路に接続し、その回路電流を誘導し、電流信号を生成して出力する（手順Ｓ１００）。そして、電流信号の信号形態を電圧信号に変換し（手順Ｓ１０２）、その後、電圧信号の電圧値と予めに設定された電圧値の大きさを比較し（手順Ｓ１０４）、電圧信号の電圧値が予めに設定された電圧値を超える場合、警告ユニット２６０を駆動して警告信号を生成する（手順Ｓ１０６）。

その後、回路電流が、制限値以下まで下がって、電圧信号の電圧値が、上記予めに設定された電圧値より低くなると、警告ユニット２６０により、自動的に、警告信号を生成することを中止する。これにより、常に、ユーザーに対して、電力使用量を制限値以下に控えるように注意させる。

以上の実施例のように、本発明に係る過電流警告装置と過電流警告方法によれば、給電システムの定格電流値の所定の割合を制限値に設定し、その制限値に基づいて、予め電圧値を設定する。電気を使用する期間において、負荷の消費電流が制限値を超えれば、即時に、警告信号を生成し、ユーザーがその末端に接続された電器を取り外すか、一部の電器電源を遮断することにより、回路電流を、警告信号が中止される安全範囲内に収め、電力過負荷による意外な災害を防止する。

以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。

本発明に係る過電流警告装置のシステム構造概念図。本発明に係る過電流警告装置の具体的な実施例の外観概念図。本発明に係る過電流警告装置の他の具体的な実施例の外観概念図。本発明に係る過電流警告装置の具体的な実施例の回路図。本発明に係る過電流警告方法の手順の流れ図。

符号の説明

１０給電システム
１２交流電源
１２０、２８５、３８５コンセント
１４負荷
１４０、２８０、３８０プラグ
２０、３０過電流警告装置
２００電力変換ユニット
２２０電流検知ユニット
２２２非接触検出素子
２２４信号変換回路
２４０電圧比較ユニット
２６０警告ユニット
Ｓ１００〜Ｓ１０６：手順の流れ

Claims

給電システムに設置される過電流警告装置であって、
上記給電システムの回路電流を検出するための非接触検出素子が、給電システムの回路に接続され、上記回路電流の電流値に基づいて、電圧形態である検知信号を出力する電流検知ユニットと、
上記電流検知ユニットに接続され、上記検知信号の電圧値と予めに設定された電圧値の大きさを比較し、上記検知信号の電圧値が、上記予めに設定された電圧値よりも大きい時、駆動信号を出力する電圧比較ユニットと、
上記電圧比較ユニットに接続され、上記駆動信号により制御されて、警告信号を生成する警告ユニットと、
が含有されることを特徴とする過電流警告装置。
更に、プラグとコンセント及び上記プラグと上記コンセントの間に接続される少なくとも二つの導線が含有され、上記の少なくとも二つの導線により、交流電源と負荷の回路とが導通され、また、上記給電システムの回路に接続される電力変換ユニットがあり、上記給電システムの電力を、上記過電流警告装置に必要とする電力に変換し、また、上記給電システムに、交流電源と負荷が備えられ、上記交流電源が、交流商用電力システムに接続され、上記過電流警告装置が、上記交流電源と上記負荷の間に接続され、上記非接触検出素子が、それらの導線のいずれかの一つに接続されることを特徴とする請求項１に記載の過電流警告装置。
上記非接触検出素子は、変流器や磁気抵抗素子及びホール素子からなる群から選ばれるいずれかの一つであり、また、上記警告ユニットが、上記警告信号を生成する少なくとも一つの警告素子を備え、上記警告素子が、音声素子や発光素子であり、上記非接触検出素子が、上記給電システムの回路電流を誘導して、電流信号を生成して出力し、上記電流検知ユニットが、上記非接触検出素子に接続される信号変換回路を備え、上記電流信号の信号形態を電圧信号形態に変換して、上記検知信号を出力し、上記電圧比較ユニットが、比較器を備え、上記検知信号の電圧値と上記予めに設定された電圧値の大きさを比較することを特徴とする請求項１に記載の過電流警告装置。
給電システムの過負荷を防止するための過電流警告方法であって、
非接触検出素子を、上記給電システムの回路に接続し、上記給電システムの回路電流を誘導し、電流信号を生成して出力するステップと、
上記電流信号の信号形態を、電圧信号に変換するステップと、
上記電圧信号の電圧値と予めに設定された電圧値の大きさを比較するステップと、
上記電圧信号の電圧値が、上記予めに設定された電圧値よりも大きい時、警告ユニットを駆動して警告信号を生成するステップと、
が含有されることを特徴とする過電流警告方法。
上記給電システムは、交流電源と上記交流電源に接続される負荷が備えられ、交流商用電力システムに接続され、上記非接触検出素子が、上記交流電源と上記負荷の回路に接続され、上記非接触検出素子が、変流器や磁気抵抗素子及びホール素子からなる群から選ばれるいずれかの一つであり、また、上記警告ユニットが、少なくとも一つの警告素子を有し、上記警告信号を生成し、上記警告素子が、音声素子や発光素子であり、また、上記警告ユニットを駆動して上記警告信号を生成するステップの後、上記検知電圧信号の電圧値が、上記予めに設定された電圧値よりも小さい時、上記警告ユニットが、上記警告信号の生成を中止することを特徴とする請求項４に記載の過電流警告方法。