JP2009296876A - 電気検知保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源延長コード内部に設置する電気検知保護装置であって、使用者にその電源延長コードに負荷された電圧、電流、電力等のデータの合計値を表示して知らせることができ、且つ、いずれか一項目または二項目が設定値を超過すると、即時に使用者に表示して予告すると共に、使用時間を累計し、対応する線材が劣化した状態となり使用寿命に到達する前に自動停止する、電気検知保護装置の提供。
【解決手段】制御ユニット、一組のサンプル入力端、ディスプレイユニット、警告ユニット及び電源ユニットを含み、制御ユニットはマイクロプロセッサ（CPU）、クロックパルス発生器、第一メモリ、第二メモリ、出入力ポート及びタイマーを含み、マイクロプロセッサがサンプル入力端のサンプリングする電圧、電流に基づき、及び電力、使用時間、電力切断回数を第二メモリ内部の各項設定値と照合し、いずれか一項目が設定値を超過すると、警告信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は電源延長コードに用いられ、延長コンセントに結合されて、接続された電器の電力消費状況について告示を行い、使用者に事前に電器の使用を考慮させ、かつ人為的に事故防止をとらせると共に、負荷が超過した時に自動的に警告信号を発するか電気を切断することができ、これにより安全維持機能と使用時間の自己規制機能が得られ、使用上の安全を確保することができる、電気検知保護装置に関する。

周知の通り、電器製品は使用する際、使用者が電器製品の電源コードプラグを壁面上の電源コンセントに差し込む。電器が壁上の電源コンセントから一定距離離れている場合、使用者は電源延長コードを介して接続し、電器製品をどこでも使用できるようにしている。

現在の電源延長コード上には安全規定の表示があり、電源延長コードに多すぎる接電器製品を接続して使用すると、過負荷となったときに電源延長コードが自動的に電源を切断し、危険の発生を回避している。例えば台湾特許第８８２０８７３６号は、温度ヒューズを利用して温度上昇時に電力を切断し、過負荷から保護する目的を達するものであり、台湾特許第９３１０４１８８号は温度ヒューズを電流通過の制限として利用している。台湾特許第９２２１２００１号は検知回路を利用し、接続デバイス間の電位差を検出し、プラグが確実に導通されているか否かを判断する。そして台湾特許第９２２１９６４９号は回路を利用して電位が異常か否かを検出し、安全維持を行う。これら従来設計は、電位または温度の変化時に安全維持の動作を行うものであり、総使用電力量の提示機能を持たず、また使用期限満了に達したとき廃棄を提示する機能も備えていない。
また、電源延長コード上には使用電源の安全規定規格が記載されているものの、使用者が電源延長コードを使用するときには通常電源延長コード上に記載された安全規定を見落とし、多くの電器製品を集結させて一つの電源延長コード上に差し込んで使用してしまい、容易に危険が発生する。前述の保護装置があっても、電源が不安定な状況では危険を招きやすく、また使用される線材等が長期間に渡り使用されるとその材質に物理的変化が起こり、例えば導線の抵抗が増加したり、絶縁体が分解してもろくなったりすることがあり、その耐用期間を試算して時が来れば廃棄し安全を維持する必要がある。

延長コードの最も有効な安全維持方法は、負荷の合計値が実際の安全規定で定められる規制値より明らかに低くなければならず、この行為と操作は使用者の意思によるものである。使用する消費電力合計を規制値の８０％以下に維持することがよいが、従来の設計では使用者が隨時関連の数値を取得することができず、人為的予防措置をとることができない。

従来の安全装置の設計は、負荷が超過または臨界に達する前にやっと作用を発生するものであり、負荷が最低と最高臨界点の範囲間にあるとき使用者が隨時電気に関する情報を得ることはできず、このため、もし使用している延長コードの安全規制値が６００Ｗであり、使用時の作業負荷がすでに５９５Ｗ（誤差許容値を看過）であるといった不利な状況で、電力が不安定になったり、いずれかの電器がショートしたりすると、延長コードが大幅な過負荷になり、クリープや火花が発生したり、さらには爆発燃焼を起こす可能性もあり、同時に使用中のその他電器、特にコンピュータや関連の情報アクセス電子器材などは影響を受けてフリーズしてしまったり、論理演算ユニットやプログラムが破壊されてしまったりすることがある。

従来の多くの保護設計は、その作業目的がすべて事故発生のぎりぎりになって保護作用を発生するものであり、壁面に設置されたコンセントや、延長コードのコンセント等、その保護が参考とする根拠は温度、電流等を検知し、負荷臨界に到達する前に通告信号を発するというだけである。

またコンセントの電源接続端子は複数組が設けられ、１つから差込口すべてが埋まるまでの数の電器プラグを挿入して接続することができるが、従来のものは隨時かつ任意にそのうち１つの電器の消費電力要求を知ることはできず、例えば電気ヒーターは電力消費が大きい電器であるが、一般の使用者はメーカーの説明ラベルの文字が小さかったり、汚れてしまったり、遺失してしまうなどしてその消費電力量を知らずにさほど必要なくとも任意でオンにしてしまい、無駄な電力消費を招くことがあるが、特に現在のようにエネルギーが欠乏しているときに、使用者が簡単に電器の消費電力を知り、kw/hを１度とする電力の常識を持つことができれば、使用者が前もって使用状態を決定し、使用時には使用電力の節約をすることができるため、これを広げていけば地球規模でエネルギーの無駄遣いをなくすことができるため、軽視することはできない。
台湾特許第８８２０８７３６号 台湾特許第９３１０４１８８号 台湾特許第９２２１２００１号 台湾特許第９２２１９６４９号

このため、本発明の目的は、電源延長コード内部に設置する電気検知保護装置であって、使用者にその電源延長コードに負荷された電圧、電流、電力等のデータの合計値を表示して知らせることができ、且つ、いずれか一項目または二項目が設定値を超過すると、即時に使用者に表示して予告すると共に、使用時間を累計し、対応する線材が劣化した状態となり使用寿命に到達する前に自動停止する、電気検知保護装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、延長コードコンセントに並べて設けられた複数の接続端子に個別に電力スイッチを設け、このスイッチは一般的な通電操作のほか、本発明の検知装置と組み合わせ、電力スイッチで一つの電器を選択してその電力要求を検知し、この電力値をディスプレイユニットに表示させ、使用者が簡単にディスプレイユニットからその電器の電力消費要求を読み取ることができ、例えば電力消費量が大きい電気ヒーターなどは使用時に戒めの気持ちが起こり、節約して使用するようになるため、無駄な電力の使用を防ぐことができ、エネルギー節約の面で大きなプラス効果が得られる、電気検知保護装置を提供することにある。

上述の目的を達するため、本装置は制御ユニット、一組のサンプル入力端、ディスプレイユニット、警告ユニット及び電源ユニットを含む。前述の制御ユニットはマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、クロックパルス発生器、第一メモリ、第二メモリ、出入力ポート及びタイマーを含む。マイクロプロセッサはサンプル入力端がサンプリングする電圧、電流に基づき、及び電力、使用時間、電力切断回数を第二メモリ内部の各項設定値と照合し、いずれか一項目が設定値を超過すると、警告信号を出力する。

また、本発明は電圧、電流の検知に加え、使用する線材の電気抵抗計数で温度状態を算出することができ、安全値を超過すると過熱と見なし、警告を発生したり給電を切断したりすることができる。

本発明の電源延長コードの立体外観図である。 本発明の電気検知保護装置の回路ダイアグラムである。 本発明の電気検知保護のフロー図である。

以下、本発明の技術内容及び詳細について図面に基づき説明する。

図１に本発明の電源延長コードの立体外観図を示す。この図に示すように、本発明は主に本発明の電器検知保護装置を電源延長コード１０上に設置し、負荷された電圧、電流、電力等のデータの合計値を表示すると共に、いずれか一項目または二項目以上が設定値を超過すると、この装置が即座に使用者に安全維持動作を行うよう予告することができ、また使用時間を累計し、対応する線材が劣化した状態となり使用寿命に到達する前に自動停止するようにしたものである。

上述の電源延長コード１０上にはコンセント１０１が設けられ、このコンセント１０１上には複数の接続端子１０２が設置され、各接続端子１０２は１つのスイッチ１０３に対応し、接続されるプラグ２０が接続端子１０２に差し込まれた後スイッチ１０３を押すと、電源をプラグ２０に伝送し、接続された電器を起動することができ、同時にこの電器が消費する電力値をディスプレイユニット３に表示し、使用者はディスプレイユニット３からこの電器の電力消費要求を簡単に読み取ることができる。

また、コンセント１０１の片側にはディスプレイユニット３、警告ユニット４及び選択ボタン５が配置される。前述のディスプレイユニット３は各使用中の電器の電圧値、電流値、電力値及び計数時間を表示することができる。警告ユニット４はブザー４１及び発光部材４２を備え、ブザー４１で警告音を発生すると共に、発光部材４２で点滅表示を行い、使用者に告知することができる。

選択ボタン５は複数の押しボタンから構成され、使用者に電圧、電流及び電力のいずれか一つを選択させ、その消費値を提示して知らせる。

図２に本発明の装置の回路ダイアグラムを示す。この図に示すように、本発明の電気検知保護装置は、制御ユニット１、一組のサンプル入力端２、ディスプレイユニット３、警告ユニット４、選択ボタン５及び電源ユニット６を含む。前述の部材から電気検知保護装置を構成し、延長コードの電源コンセントに設置し、電源コンセントの使用電力状態をモニタリングすると共に、使用されている電圧、電流、電力または累計使用時間等のデータを表示し、使用者に告知して使用上の安全を確保するものである。

上述の制御ユニット１は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１１、クロックパルス発生器１２、第一メモリ１３、第二メモリ１４、出入力ポート１５及びタイマー１６を含む。前述のマイクロプロセッサ１１が装置全体の制御の核心である。

前記クロックパルス発生器１２は、前記マイクロプロセッサ１１と電気的に接続され、連続的なクロックパルス信号を発生してマイクロプロセッサ１１に送り、マイクロプロセッサ１１に計数を行わせ、前記延長コードの総使用時間を計り、見積もられた使用期限の終わりに到達したとき、自動停止するようにする。

前記第一メモリ１３は前記マイクロプロセッサ１１と電気的に接続され、編集が完了したプログラム及びデータの保存に用いられる。

マイクロプロセッサ１１は第一メモリ１３に保存されたプログラムとデータに基づき、各種制御を行う。本図式においては、前記第一メモリ１３は読み出し専用メモリ（ROM）とする。

前記第二メモリ１４は前記マイクロプロセッサ１１と電気的に接続され、例えば使用時間、自動保護切断回数、電流設定値、電圧設定値、電力設定値等のデータを含む各項目の照合でデータの保存に用いられる。本図式においては、前記第二メモリ１４はランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）とする。

前記出入力ポート１５はマイクロプロセッサ１１と電気的に接続される。本図式においては、前記出入力ポート１５はＵＳＢポートとし、ＵＳＢ伝送ケーブルを介して第一、第二メモリのデータ更新を行う。

タイマー１６はマイクロプロセッサ１１と電気的に接続され、使用者による一回の使用時間の設定に用いられる。

上述の一組のサンプル入力端２は前記制御ユニット１と電気的に接続され、使用中の電器の電圧値及び電流値を取得するために用いられ、マイクロプロセッサ１１による演算を経た後、電圧、電流設定値の超過がないかの判断が行われる。

前記ディスプレイユニット３は前記制御ユニット１と電気的に接続され、使用中の電器の電圧値、電流値、電力値及び計数時間を表示するために用いられる。本図式においては、前記ディスプレイユニット３は液晶モニターとする。

警告ユニット４は制御ユニット１と電気的に接続され、制御ユニット１が出力する制御信号により駆動され、音声または点滅照明を発生し、告知を行うために用いられる。本図式においては、前記警告ユニット４はブザー４１または発光部材４２とする。

選択ボタン５は制御ユニット１と電気的に接続され、複数の押しボタンから構成され、使用者が選択して操作すると、電圧、電流及び電力のいずれか１つの消費合計値を知ることができる。

複数のスイッチ１０３は制御ユニット１と電気的に接続され、いずれかのスイッチ１０３を押した後、電源がプラグ２０（図１参照）に伝送され、電器を起動することができ、同時に前記電器が消費する電力値をディスプレイユニット３に表示することができ、使用者はディスプレイユニット３から前記電器の電力消費要求を簡単に読み取ることができる。

電源ユニット６は制御ユニット１と電気的に接続され、制御ユニット１、ディスプレイユニット３及び警告ユニット４が必要とする電源を供給する。

本発明の装置は電源延長コードの電源コンセント（図示しない）内部に設置され、電源延長コードプラグが電源を延長コードに入力するとき、前記ディスプレイユニット３が壁面上の電源コンセントの出力電圧が１１０〜２４０Vの間にあるか否かを表示する。いかなる電器（図示しない）も電源延長コードの電源コンセントに接続されていないとき、前記ディスプレイユニット３は無表示の状態となる。

１つまたは多数の電器の電源コードプラグ２０が電源延長コードの接続端子１０２（図１参照）に接続されて使用されるとき、前記ディスプレイユニット３は電器が使用する電流、電圧及び電力の合計値を表示する。

電器の電源プラグ２０（図１参照）が電源延長コードの接続端子１０２（図１参照）に接続されると、前記クロックパルス発生器１２が即座に連続的なクロックパルス信号を発生してマイクロプロセッサ１１へと伝送し、前記マイクロプロセッサ１１が計数を開始して、計数時間を第二メモリ１４内に保存する。累計使用時間が設定された使用時間合計（例えば５万時間）に達すると、前記マイクロプロセッサ１１が自動的に信号を出力して警告ユニット４を駆動させ、音声及び点滅照明を発生させて使用者に告知し、且つ電源をオフにして延長コードの電源コンセントが給電を行わないようにし（自動停止）、延長コードの電源コンセントが内部部品の劣化により危険を招くのを防止する。

同時に、保護切断回数がマイクロプロセッサ１１により累計されて第二メモリ１４内に保存され、保護切断回数が第二メモリ１４に保存された保護切断回数設定値（例えば３０回）を超過するとマイクロプロセッサ１１が判断した場合、前記マイクロプロセッサ１１が電源供給を切断する。同時に、前記マイクロプロセッサ１１が信号を出力して警告ユニット４を駆動し、音声及び点滅照明を発生させ、使用者に告知する。

前記マイクロプロセッサ１１は一組のサンプル入力端２がサンプリングする電圧、電流に基づき第二メモリ１４内部に保存された電圧設定値及び電流設定値と照合を行い、サンプリングされた電圧、電流値が設定値を超過する場合、前記マイクロプロセッサ１１が信号を出力して警告ユニット４を駆動し、音声及び点滅照明を発生させ、電圧、電流がすでに設定値を超過したことを使用者に告知する。このとき使用者は即座に使用電力を減らし、使用上の安全を確保することができる。

延長コードの電源コンセント上に電器の電源プラグが差し込まれると、電器の消費電力がマイクロプロセッサ１１の演算を経て第二メモリ１４に保存された電力設定値と照合され、消費電力が第二メモリ１４に保存された電力設定値を超過する場合、マイクロプロセッサ１１が即座に電源延長コードの給電を切断する。同時に前記マイクロプロセッサ１１が信号を出力して警告ユニット４を駆動し、音声及び点滅照明を発生させ、使用者に告知する。

使用者が選択ボタン５のいずれかのボタンを押すと、使用者は電圧、電流及び電力のいずれか１つを選択してその消費合計値を知ることができる。

使用者がスイッチ１０３のいずれかを押すと、電源をプラグ２０（図１参照）に伝送し、電器を起動させるだけでなく、同時に前記電器が消費する電力値をディスプレイユニット３に表示でき、使用者はディスプレイユニット３から前記電器の電力消費要求を簡単に読み取ることができる。

さらに、本発明は温度センサーを増設してもよく、この温度センサーは制御ユニット１と電気的に接続され、電器を電源延長コードに接続して使用するとき、マイクロプロセッサ１１が電源延長コードの電力消費が発生する熱源温度をディスプレイユニット３に送って表示させ、同時に電器の使用時に電源延長コードの温度が上昇し第二メモリ１４に保存された温度設定値を超過した場合、前記マイクロプロセッサ１１が即座に電源延線の給電を切断する。

さらに、マイクロプロセッサ１１は電器の総使用電力量を第二メモリ１４内に保存することができ、使用者が後日電気代を換算するときに用いることができる。

図３に本発明の電気検知保護フロー図を示す。この図に示すように、電気検知保護が開始されると、まず電器の使用（負荷）があるか否かを判断する（手順３００）。

負荷がない場合、電器の使用があるか否かを継続して判断する。負荷があるときは、手順３０２に入り、計数を開始する。

続いて電器の使用が停止されたか否かを判断し（手順３０４）、電器の使用が停止されていないと判断した場合は計数を継続する。電器の使用が停止されたと判断したときは計数を停止し、計数時間をメモリ内に保存する（手順３０６）。

さらに累計時間が設定値に到達したか否かを判断する（手順３０８）。累計時間が設定値を超過していないと判断した場合、手順３００へ戻る。累計時間が設定値（例えば５万時間）を超過したと判断した場合、手順３１０へ入り、前記電気検知保護が電源延長コードを使用できないように自動停止させ、安全を確保する。

上述の説明は本発明の最良の実施例に基づくものであり、本発明の実施の範囲を制限するものではない。本発明の特許範囲に基づくすべての同等効果を得る変化や修飾はすべて本発明の特許範囲に含まれるものとする。

１０ 電源延長コード
１０１ コンセント
１０２ 接続端子
１０３ スイッチ
１ 制御ユニット
１１ マイクロプロセッサ
１２ クロックパルス発生器
１３ 第一メモリ
１４ 第二メモリ
１５ 出入力ポート
１６ タイマー
２ サンプル入力端
３ ディスプレイユニット
４ 警告ユニット
４１ ブザー
４２ 発光部材
５ 選択ボタン
６ 電源ユニット

Claims (5)

1. 電源延長コードの電源コンセント内部に設置される電気検知保護装置であって、前記装置が制御ユニットと、一組のサンプル入力端と、ディスプレイユニットと、警告ユニットと、タイマーと、温度センサーと、出入力ポートを含んで成り、
   前記制御ユニットは電源全体の監視制御の核心であり、
   マイクロプロセッサと、
   前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、連続的なクロックパルス信号を発生し、前記マイクロプロセッサに出力して使用回数を累計させるクロックパルス発生器と、
   前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、編集が完了したプログラム及びデータの保存に用いられる第一メモリと、
   前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、使用時間、保護切断回数、電流設定値、電圧設定値、電力設定値等のデータの保存に用いられる第二メモリを含み、
   前記一組サンプル入力端は前記制御ユニットと電気的に接続され、電圧、電流のサンプリング値をマイクロプロセッサに伝送し、
   前記ディスプレイユニットは前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、電圧、電流、電力の値を表示するために用いられ、
   前記警告ユニットは制御ユニットと電気的に接続され、
   そのうち、前記マイクロプロセッサが電圧サンプル入力端及び電流サンプル入力端がサンプリングする電圧、電流に基づき、及び電力、使用時間、電力切断回数を第二メモリ内部の各項目の設定値と照合を行い、いずれか一項目または二項目以上が設定値を超過するとき、前記マイクロプロセッサが信号を出力して音声信号発生ユニットを駆動し、音声を発生させ、
   前記タイマーが前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、使用者が自ら使用時間を設定することができ、設定した時間になると前記マイクロプロセッサが電源供給を切断し、
   前記温度センサーが前記制御ユニットと電気的に接続され、その感知する温度値がマイクロプロセッサを介して前記ディスプレイユニット上に表示され、前記温度センサーが温度を感知して前記マイクロプロセッサへ伝送し、前記マイクロプロセッサの演算を経て前記第二メモリに保存された温度値と照合が行われ、温度が設定値を超過すると前記マイクロプロセッサが即座に電源延長コードの給電を切断し、
   前記出入力ポートが前記マイクロプロセッサと電気的に接続されたことを特徴とする、電気検知保護装置。
2. 前記第一メモリが読み出し専用メモリ（ROM）である、請求項１に記載の電気検知保護装置。
3. 前記第二メモリがランダム・アクセス・メモリ（RAM）である、請求項１に記載の電気検知保護装置。
4. 前記マイクロプロセッサが電器の総使用電力量を前記第二メモリ内に保存することができる、請求項１に記載の電気検知保護装置。
5. さらに前記制御ユニットと電気的に接続された複数のスイッチを含み、いずれか１つのスイッチを押すと、電源をプラグに伝送し、電器を起動することができ、同時に前記電器が消費する電力値を前記ディスプレイユニットに表示することができる、請求項１に記載の電気検知保護装置。

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