JP2012014848A - 端子台発熱検出方式 - Google Patents

Abstract

【課題】端子台に感熱素子を内蔵させずに端子台の接触導体間におけるアーク放電に拠る発熱を検出可能として当該端子台の製造コストを低減すること。
【解決手段】基板１上に実装された端子台３の発熱を検出する方式において、上記基板１上には端子台３から延びて当該端子台３の発熱を基板１へ伝達する熱伝達端子板２１を設け、上記基板１上における熱伝達端子板２１の近傍に感熱素子２３を配置し、上記感熱素子２３出力から上記端子台の発熱を検出部２７で検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線を直接あるいは配線先端の接続端子をネジにより締め付けて端子台に取付ける場合において、ネジ緩み等に起因して端子台内でアーク放電が発生し、このアーク放電により起きる端子台の発熱を検出する方式に関するものである。

図５を参照して、基板１上に端子台３が実装されている。この端子台３は平面視矩形をなす台座５を備える。この台座５上面には、長手方向複数の絶縁壁７間それぞれに端子接続部９が配置されている。各端子接続部９は、台座５側の受け端子板１１と、この受け端子板１１上方側の押さえ端子板１３と、両端子板１１，１３それぞれが有する図示略のネジ挿入孔に挿入されて当該両端子板１１，１３を締め付けるネジ１５とを具備している。端子台３に取り付けられる各配線１７は先端に接続端子１９を具備し、この接続端子１９は上記受け端子板１１と押さえ端子板１３との間に介装されネジ１５の締め付けにより両端子板１１，１３間に固定される。

このような端子台３において端子板１１，１３、ネジ１５、接続端子１９には配線１７側からあるいは端子台３側から電圧が印加されるが、ネジ１５に何らかの原因で緩みが生じ、各端子接続部９の受け端子板１１、押さえ端子板１３、ネジ１５および配線１７側の接続端子１９等、それら接触導体間で接触、非接触が繰り返されるような接触不良が起きている状態で上記電圧が印加されていると、かかる接触導体間にアーク放電が発生しやすくなる。

このようなアーク放電は良く知られているように好ましくなく、特に、上記印加電圧が直流電圧であった場合には、発生したアーク放電が消えず継続されてしまう結果、端子台３での発熱が長期に継続し基板１の温度が異常に上昇してくるおそれがある。なお、上記接触不良によるアーク発生に関しては特許文献１や２等に多数開示されている。

特開平０８−１１５７７８号公報 特開平０５−２９７４８０号公報

そこで、上記発熱の状態を検出するべく図６で示すように台座５内部の各端子接続部９それぞれに個別に対応した位置に温度ヒューズ２３を樹脂モールドして配置すると共に、これらを電源３３と共に直列接続し、いずれかの端子接続部９にアーク放電が発生し、そのアーク放電に起因して熱が発生したような場合には、その発熱でアーク放電が発生した端子接続部９に対応する温度ヒューズ２３を溶断させ、そのことを検出部２７で検出することが考えられている。

しかしながら、上記検出方式では、各端子接続部９ごとに温度ヒューズ２３を配置する必要があり、端子台３の製造コストが高くなる、という課題があった。

なお、配線１７の接続端子１９、端子台３側の受け端子板１１、押さえ端子板１３、およびネジ１５は名称に限定されず、これらはアーク放電を発生させる接触導体と称することができる。

本発明においては、端子台に温度ヒューズ等の感熱素子を設けないことで端子台の製造コストを低減可能とする一方、端子台でアーク放電が発生し端子台が発熱した場合、端子台に温度ヒューズ等の感熱素子を設けていなくても、そのことを確実に検出できるようにすることで、警報等の所要の措置を確実に講じられるようにすることを解決すべき課題としている。

本発明による端子台発熱検出方式は、基板上に実装された端子台の発熱を検出する方式において、一端側が上記端子台に他端側が上記基板に固定されて該端子台の発熱を上記基板へ伝達する熱伝達端子板と、該基板上における上記熱伝達端子板の他端側近傍に配置されて上記基板へ伝達された熱を検出してそれに対応した感熱出力を出力する感熱素子と、上記感熱素子出力から上記端子台の発熱を検出する検出部とを具備したことを特徴とするものであり、端子台が、それに備える接触導体の接触不良によりアーク放電が発生し、端子台が発熱した場合、その発熱は熱伝達端子板から基板へ伝達されると共に、その伝達された発熱の大きさに応じて感熱素子が出力すると、検出部はこの感熱素子出力から端子台の発熱を検出することができるようになっている。

上記熱伝達端子板の「近傍」は、端子台の発熱を熱伝達端子板が基板に伝達した際に、感熱素子が感熱出力を出力し、それを検出部が検出することができる領域を含むことができる。

以上から本発明では、端子台には従来のように複数の端子接続部個々に感熱素子を設けた構成ではないから、端子台の製造コストを大幅に低減することができる一方、端子台に感熱素子を設けていないが、基板に感熱素子を設け、この感熱素子出力を検出部で検出するようにしたので、端子台の温度上昇を確実に検出し、所要の措置を講じすることができる。

なお、感熱素子には、温度ヒューズ、サーミスタ、ＰＮ接合を有する半導体、サーモスタット、その他として温度係数を持つ抵抗部品、等がある。

本発明では、端子台には感熱素子を設ける必要がないので、端子台の製造コストを大幅に低減することができる。

図１は本発明の実施形態にかかる端子台とそれを実装した基板とを示す図である。 図２は図１に示す複数の端子接続部のうちの１つを側面から見た断面構成を示す図である。 図３は図２に示す端子接続部を分解して示す図である。 図４は図１の端子台の発熱を検出する回路構成を示す図である。 図５は従来の端子台とそれを実装した基板とを示す図である。 図６は図５の端子台を正面から見た構成と端子台の発熱を検出する回路構成とを示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る端子台発熱検出方式を説明する。

図１は本発明の実施形態にかかる端子台とそれを実装した基板とを示す図、図２は図１の要部の側面断面構成を示す図、図３はその要部を分解して示す図であり、これらの図において図５、図６と対応する部分には同一の符号を付している。図１ないし図３を参照して、基板１上に一方向に長手で平面視矩形形状となった端子台３が実装されている。この端子台３は上記形状に沿った台座５を備える。台座５上には、上記長手方向に複数の絶縁壁７が配列され、これら絶縁壁７間それぞれに端子接続部９が設けられている。各端子接続部９は、それぞれ、熱伝達端子板２１、受け端子板１１および押さえ端子板１３を具備する。これら端子板２１，１１，１３はこの順序で台座５上に配置されていると共に、これら端子板２１，１１，１３それぞれに設けたネジ挿入孔２１ｃ，１１ａ，１３ａにネジ１５が挿入されている。

各配線１７はそれぞれ先端に接続端子１９を具備し、これら接続端子１９は受け端子板１１と、押さえ端子板１３との間に介装され、ネジ１５の締め付けにより両端子板１１，１３間に固定される。

なお、上記接続端子１９の構造は一例であり、これに限定されるものではなく、配線１７端部を直接、両端子板１１，１３間に固定してもよい。また、両端子板１１，１３の構造は一例であり、これに限定されるものではない。また、熱伝達端子板２１の詳細は、後述する。

この端子台３における上記端子台３側の各端子板２１，１１，１３、配線１７側の接続端子１９を含む接触導体には配線１７等から電圧が印加されるので、ネジ１５になんらかの原因で緩みが発生してくると、それら端子板２１，１１，１３、接続端子１９等の接触導体間で接触や非接触が繰り返されるといった接触不良が起きるような状態で上記電圧印加が継続されると、接触導体間でアーク放電が発生しやすくなる状態となる。

なお、この配線１７のすべて、あるいはいずれかの配線に例えば太陽電池等の直流電圧を端子台３に入力する配線を含む場合、直流電圧であるので、上記したアーク放電が、一旦、発生してしまうと、上記接触不良状態が継続している限りはアーク放電は消弧しにくい状態となり、端子台３には発熱が蓄積して発熱温度が異常に上昇してくる可能性が高くなる。

以上の構成は従来と同様であるが、本実施形態では、以下の構成により、端子台３側には温度ヒューズ２３を設置せずに上記端子台３の発熱を速やかに検出し、その温度上昇を可及的かつ迅速に抑制可能として、端子台３のコストを大幅に低減可能としたことに特徴を備えている。

以下説明すると、本実施形態では、端子台３の各端子接続部９のいずれにも温度ヒューズ２３は設けず、それに代えて、各端子接続部９それぞれから、上記した熱伝達端子板２１をアーク放電により発生する発熱を基板１へ速やかに伝達するための端子板として設けている。各熱伝達端子板２１は、それぞれ、上記したように、その一端側２１ａが端子台３の台座５上面と受け端子板１１下面との間でネジ１５で締め付け固定され、他端側２１ｂはＬ形状に折り曲げられて基板１上にネジの締め付けあるいは半田付けで固定されている。熱伝達端子板２１は、熱伝達性に優れた金属材、例えばＡｌ等で構成されることが好ましい。この場合、熱伝達端子板２１は、ネジ１５で締め付け固定するのではなく、台座５に直接固定することでもよい。このような場合、ネジ１５が緩んでも熱伝達端子板２１には他の部位から熱が効率よく伝達されるようにしてもよい。

熱伝達端子板２１は図３で示すように、一端側２１ａの形状を平面視矩形形状として端子台３側からの熱伝達を良好にできるよう面積を広くし、また、他端側２１ｂの形状をＬ形状に折り曲げた細い端子状にして熱を基板１側に効率的に伝達できる形状としている。

なお、熱伝達端子板２１は、受け端子板１１とは別体構成であったが、受け端子板１１の一端側を基板１方向に延長して構成することもできる。

そして、本実施形態では、以上の構成においてさらに、基板１上の各熱伝達端子板２１それぞれの他端側２１ｂ近傍に感熱素子の一例である温度ヒューズ２３を個別に配置したことを特徴とする。各温度ヒューズ２３は、内部抵抗が非常に低く、電流による自己発熱は殆どなく、通常は周囲の温度上昇のみで可溶体が溶断して開路する。温度ヒューズ２３は温度上昇により上記溶断してしまうと、それ以降は、温度がその後で下降してきても、復帰することはない。そして、基板１上にはさらにこれら温度ヒューズ２３出力から以下で説明する検出、警報、遮断の各動作を行う部品２５が実装されている。基板１上では温度ヒューズ２３とこれら部品２５との間の電気信号の出力のための配線が印刷形成されるが、この場合の図示は図解の都合で省略する。

この部品２５は、図４で示すように、温度ヒューズ２３出力から端子台３の温度上昇を検出する検出部２７と、検出部２７出力からブザーを鳴動させたり警報ランプを点灯したりして警報動作を行う警報部２９と、検出部２７出力からブレーカ等の遮断動作を行うことで端子台３への通電を遮断する遮断部３１とを含むものであり、温度ヒューズ２３は電源３３と直列になって検出部２７に接続されている。

検出部２７は、温度ヒューズ２３が溶断されず正常であるときは電源３３出力を正常な検出入力とし、温度ヒューズ２３が溶断されて電源３３から出力が入力されなくなると異常な検出入力とする。

検出部２７は、例えばリレーコイルとリレー接点とで構成することができる。リレーコイルは温度ヒューズ２３と電源３３とで直列回路を構成し、温度ヒューズ２３が溶断されない通常時は電源３３電圧で励磁され、リレー接点をオフにし、温度ヒューズ２３が溶断した異常時は励磁されなくなって、リレー接点がオフする。このリレー接点のオンオフ出力を検出出力とする。警報部２９は、検出部２７からの検出出力、例えば、上記リレー接点のオンオフ出力に応答して上記警報動作を行う。また、遮断部３１は、ブレーカ等を遮断させる動作を行う。

以上において、端子台３のネジ１５に緩みがなくアーク放電が発生していないことで発熱が無い通常時では、端子台３から熱伝達端子板２１を介して基板１に伝達されてくる熱も無く、基板１上の温度は通常温度である。このような通常時では、温度ヒューズ２３の抵抗値が小さく、検出部２７には電源３３から高圧が入力され、これにより検出部２７は温度ヒューズ２３が断線していなくて、端子台３の温度は低く、端子台３を構成する部品等の接触導体間にアーク放電が発生していなくてアーク放電に起因した発熱が無いと検出する。そして検出部２７からアーク放電が起きていないとする検出出力が出力されると、警報部２９および遮断部３１は動作しない。

一方、端子台３のネジ１５に緩みが発生し、これに伴いアーク放電が発生して端子台３の発熱温度が高くなると、その発熱は熱伝達端子板２１を介して基板１側に熱伝達される。温度ヒューズ２３は熱伝達端子板２１の近傍に設けられているので、温度ヒューズ２３は温度上昇し、最後には溶断する。

その結果、検出部２７には電源３３から電圧が入力されなくなり、これにより、検出部２７は温度ヒューズ２３が溶断していて、端子台３を構成する部品等の接触導体間にアーク放電が発生して端子台３の温度が発熱で高くなっていると検出する。検出部２７からアーク放電が発生しているとする検出出力が出力されると、警報部２９は上記警報動作を行う一方、遮断部３１は上記遮断動作を行う。

以上説明したように本実施形態では、端子台３が、それに備える接触導体の接触不良によりアーク放電が発生して発熱したような場合、その発熱は熱伝達端子板２１から基板１へ伝達されると共に、その伝達された発熱の大きさに応じて温度ヒューズ２３が出力するので、温度ヒューズ２３出力から端子台３の発熱を検出することができるようになる。

以上からこの実施形態では、端子台３において接触導体間でアーク放電が発生して発熱するような場合でも、従来のように温度ヒューズ２３を複数の端子接続部９ごとに設ける必要がなくなり、端子台３の製造コストを大幅に低減することができる。

１ 基板
３ 端子台
５ 台座
７ 絶縁壁
９ 端子接続部
１１ 受け端子板
１３ 押さえ端子板
１５ ネジ
１７ 配線
１９ 接続端子
２１ 熱伝達端子板
２３ 温度ヒューズ
２５ 部品
２７ 検出部
２９ 警報部
３１ 遮断部

Claims (2)

1. 基板上に実装された端子台の発熱を検出する方式において、
   一端側が上記端子台に他端側が上記基板にそれぞれ固定されて該端子台の発熱を上記基板へ伝達する熱伝達端子板と、
   該基板上における上記熱伝達端子板の他端側近傍に配置されて上記基板へ伝達された熱を検出してそれに対応した感熱出力を出力する感熱素子と、
   上記感熱素子出力から上記端子台の発熱を検出する検出部と、
   を具備したことを特徴とする端子台発熱検出方式。
2. 上記端子台の発熱は、端子台を構成する接触導体間で発生するアーク放電に拠る、請求項１に記載の方式。

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