JP2019200066A - センサ内蔵端子台、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】端子台で検出した各端子の電流値、各端子間の電圧値を、正確なリアルタイムデータとしてフィードバックして制御又はモニタ用に使用することが可能で、さらに端子の異常な温度上昇も外部へ知らせることが可能なセンサ内蔵端子台を得る。【解決手段】電源側電線と負荷側電線とを接続して中継する少なくとも２極の端子を有するセンサ内蔵端子台であり、各端子に流れる電流を検出する電流センサと、各端子間の電圧を検出する端子間電圧検出回路と、各端子の温度を検出する温度センサと、前記電流センサ、端子間電圧検出回路および温度センサからの検出信号をＡ／Ｄ変換してデジタル検出信号を得て、前記デジタル検出信号から電流値、電圧値、予め設定された演算値、温度検出値を求める演算処理部と、前記演算処理部で求めた前記電流値、電圧値、演算値、温度検出値からなるデジタルデータを出力する出力装置と、を備えたセンサ内蔵端子台。【選択図】図２

Description

この発明は、電力を供給する電源用の電線と負荷側への電線を中継するために使用される端子台、特にセンサを内蔵したセンサ内蔵端子台に関するものである。また、このセンサ内蔵端子台を内蔵または通信可能に接続された電子機器に関するものである。

例えば特許文献１には、端子台内部に電流センサを設け、検出された電流値をデジタル出力可能な電流センサ内蔵端子台が開示されている。特許文献１に開示された電流センサ内蔵端子台では、電流センサから出力される電流値をデジタル変換する。デジタル変換された電流値、パラメータ設定された電圧値、および力率に従って、電気機器の消費電力が計算され、さらに消費電力量が求められる。消費電力および消費電力量の値は、ネットワークを経由して、エネルギー管理システムへと送信される。

特開２０１２−１３４９２号公報

上記特許文献１に開示された電流センサ内蔵端子台では、電圧値および力率は事前に設定したパラメータ値を使用している。このため、実際の電圧値が測定できておらず大凡の値であり、実際の測定値とは誤差が発生する。

また、例えば分電盤機能を有する電子機器製品において、入出力が多数あり、内蔵するそれぞれの端子台に接続する電線の電流、電圧を検知し、制御用またはモニタ用に使用したい場合がある。この場合には、電流センサ、電圧センサが別途必要となるが、特許文献１で開示された端子台であれば、電子機器製品と一体化することができる。しかし、特許文献１に開示された端子台では、デジタル出力の手段において、外部とのネットワーク通信を目的として出力している。このため、電子機器製品に内蔵する、電流センサおよび電圧センサを有する端子台として、制御用またはモニタ用に使用したい場合には、使用困難であるという課題があった。

また、端子台には電流が流れ、温度上昇が発生する。異常な温度上昇となった場合に、従来技術による電流センサ内蔵端子台では、外部に知らせる術がない。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、端子台で検出した各端子の電流値、各端子間の電圧値を、正確なリアルタイムデータとしてフィードバックして、制御用またはモニタ用に使用することが可能であり、さらに端子の異常な温度上昇も外部へ知らせることが可能な、センサ内蔵端子台、等を提供することを目的とする。

この発明は、電源側電線と負荷側電線とを接続して中継する少なくとも２極の端子を有するセンサ内蔵端子台であって、各端子に流れる電流を検出する電流センサと、各端子間の電圧を検出する端子間電圧検出回路と、各端子の温度を検出する温度センサと、前記電流センサ、前記端子間電圧検出回路および前記温度センサからの検出信号をＡ／Ｄ変換してデジタル検出信号を得ると共に、前記デジタル検出信号から電流値、電圧値、予め設定された演算値、および温度検出値を求める演算処理部と、前記演算処理部で求めた前記電流値、電圧値、演算値、および温度検出値からなるデジタルデータを出力する出力装置と、を備えた、センサ内蔵端子台等にある。

この発明では、端子台で検出した各端子の電流値、各端子間の電圧値を、正確なリアルタイムデータとしてフィードバックして、制御用またはモニタ用に使用することが可能で、さらに端子の異常な温度上昇も外部へ知らせることが可能である。

この発明の実施の形態１に係るセンサ内蔵端子台の一例を示す四面図である。 この発明の実施の形態１に係るセンサ内蔵端子台の回路構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るセンサ内蔵端子台と周辺装置との関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るセンサ内蔵端子台の演算処理部の機能の一例を示す機能ブロック図である。

この発明によるセンサ内蔵端子台では、各端子の電流、各端子間の電圧、各端子の温度を検出する。そして、検出した電流、電圧をデジタル変換したデジタル検出信号から求めた電流値および電圧値、さらに、電流値および電圧値から求める予め設定された例えば電力等の演算値、をデジタルデータとして、温度検出値と共に、端子台が組み込まれた電子機器内部の、例えば演算処理部を含む制御部に対して、通信装置等からなる出力装置より送信する。これにより、電子機器において、電源側からの電流、電圧を正確なリアルタイムデータとしてフィードバックし、制御用またはモニタ用に使用することができる。

また、端子台の出力装置から、外部の自動計算装置等からなる電子機器に、デジタルデータを送信することで、測定用途としても使用することができる。

さらに、端子台の各端子の温度検出も行って出力装置より送信する。これにより、例えば異常な温度上昇が発生した場合に、外部で電源と電子機器との接続を切断することを可能にした。

以下、この発明によるセンサ内蔵端子台、電子機器を図面を用いて説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るセンサ内蔵端子台の一例を示す四面図である。（ａ）はセンサ内蔵端子台(以下、端子台と略すこともある)１００の上面図、（ｂ）は（ａ）の端子台の紙面下方側からの側面図、（ｃ）は（ａ）の端子台の紙面右側からの側面図、（ｄ）は（ａ）の端子台の紙面上方側からの側面図、である。端子台１００は、後述するように、電流センサ３、電圧センサ、温度センサ４をそれぞれ内蔵している。図１の端子台は、電線を接続する前の状態を示している。

端子台の１つの端子は、例えば図１の（ｂ）の、バスバー１ａと、バスバー１ａの両端を端子台上に支持する支持金具、バスバー１ａの両端のそれぞれにおいて、図示されていない電線をバスバー１ａ上に押さえつけるワッシャ、および電線をバスバー１ａとワッシャの間に挟んで締め付けて固定するネジ２ａｓ、２ａｌにより構成される。例えばネジ２ａｓ側でバスバー１ａに電源側電線を固定し、ネジ２ａｌ側でバスバー１ａに負荷側電線を固定することで、バスバー１ａによって電源側電線と負荷側電線が中継される。従って図１の端子台は、３つの端子を含んでいる。この発明の端子台の端子の個数は２個以上であればよい。

例えばバスバー１ａには、バスバー１ａすなわち端子に流れる電流を検出する電流センサ３、端子の温度を検出する温度センサ４が設けられている。電流センサ３および温度センサ４の出力線は、プリント基板５に接続されている。また、バスバー間すなわち端子間の電圧を測定するために、バスバー１ａの支持金具は、接続線によりプリント基板５に接続されている。他の端子も、同様な構造を有する。プリント基板５には、端子台内部の回路を動作させるための電源を供給する電源用コネクタ６が実装されている。

図２は、この発明の実施の形態１に係る端子台の回路構成の一例を示す図である。電源から供給される電源用コネクタ６における電源は、絶縁電源回路７にて絶縁トランスで電圧が昇圧または降圧されて、各回路８ａ−８ｃ、コンピュータからなる演算処理部９、出力装置である通信装置１０へ電力が供給される。

各端子ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３のそれぞれのバスバー１ａ，１ｂ，１ｃより各端子間の電圧を検出する電圧センサであるアナログ回路からなる第１から第３の端子間電圧検出回路８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれの出力が演算処理部９のＡ／Ｄ変換部９ａに接続されている。また、それぞれのバスバー１ａ，１ｂ，１ｃに流れる電流を測定するアナログセンサからなる電流センサ３ａ，３ｂ，３ｃも、それぞれの出力が演算処理部９のＡ／Ｄ変換部９ａに接続されている。それぞれのバスバー１ａ，１ｂ，１ｃの温度を測定するアナログセンサからなる温度センサ４ａ，４ｂ，４ｃも、それぞれの出力が演算処理部９のＡ／Ｄ変換部９ａに接続されている。演算処理部９は、処理結果を通信装置１０から外部へ出力する。通信装置１０は有線または無線の通信装置で構成され得る。

図３は、この発明の実施の形態１に係るセンサ内蔵端子台と周辺装置との関係を示す図である。図３の（ａ）は、端子台１００が電源ＰＳから給電される負荷としての電子機器２００内に組み込まれた場合の構成を示す。端子台１００は電子機器２００内に組み込まれ、各端子の一端が電源ＰＳ側、他端が電子機器２００側に接続されている。電子機器２００は、演算処理部等を含む制御部２００ｃを有する。また電子機器２００は、端子台１００との間に接続切断装置２００ｂｒを備えているものとする。

図３の（ｂ）は、端子台１００が電源ＰＳから給電される負荷としての、例えば自動計算装置からなる電子機器２００の計測器として接続された場合の構成を示す。端子台１００は電源ＰＳと電子機器２００の間に接続されている。端子台１００各端子の一端が電源ＰＳ側、他端が電子機器２００側に接続されている。電子機器２００は、演算処理部等を含む制御部２００ｃを有する。また電子機器２００は、端子台１００との間の接続切断を行う接続切断装置２００ｂｒを備えているものとする。

そして、端子台１００の演算処理部９は、得られたデジタルデータを、電子機器２００に送信するために通信装置１０へ出力する。図３の（ａ）に示すように端子台１００が電子機器２００内に組み込まれている場合、通信装置１０よりデジタルデータを電子機器２００内部の制御部２００ｃに例えば無線にて送信する。また、図３の（ｂ）に示すように端子台１００が例えば自動計算装置からなる電子機器２００の計測器として接続されている場合、通信装置１０よりデジタルデータを外部の電子機器２００の制御部２００ｃに例えば無線にて送信する。ここで、通信装置１０で用いる通信規格は任意の通信規格を使用できる。通信装置１０と電子機器２００内部の制御部２００ｃを有線接続として、有線の通信規格を使用してもよい。ここでは無線にて説明する。

端子台１００の演算処理部９は、ソフトウェアで構成される場合には、各機能を実行するプログラムおよび関連するデータを記憶したメモリと、メモリに格納されたプログラムおよび関連するデータに従って処理を行うプロセッサからなるコンピュータで構成され得る。一方、演算処理部９は、ハードウェアで構成される場合には、各種機能を実行する１つまたは複数のデジタル回路で構成され、付随するデータは、デジタル回路に予め組み込んでおくこととなる。

図４は、この発明の実施の形態１に係る端子台の演算処理部の機能の一例を示す機能ブロック図である。検出値測定部９ｂは、Ａ／Ｄ変換部９ａからのデジタル検出信号から測定値である電流値、電圧値、および温度検出値を求める。演算値算出部９ｃは、検出値測定部９ｂの電流値および電圧値から予め設定されたパラメータを計算により演算値として求める。温度異常判定部９１１は、温度センサ４ａ，４ｂ，４ｃから検出された温度の温度検出値の少なくとも１つが閾値を超えたことで温度異常と判定する。接続切断指令生成部９ｄは、温度異常判定部９１１が温度異常と判定した時に接続切断指令を生成する。

なおＡ／Ｄ変換部９ａは、電流センサ３ａ，３ｂ，３ｃ、端子間電圧検出回路８ａ，８ｂ，８ｃ、および温度センサ４ａ，４ｂ，４ｃからのアナログ検出信号をＡ／Ｄ変換してデジタル検出信号を得る。Ａ／Ｄ変換部９ａは通常、ハードウェアの回路として構成される。

次に、この発明の実施の形態１における端子台の動作説明をする。まず、各端子ＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３に電源側および負荷側の電線と電線を繋ぐためのバスバー１ａ，１ｂ，１ｃがそれぞれ設置されており、このバスバー１と接続する電線を各端子ＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３のネジ２ａｓ，２ａｌ，２ｂｓ，２ｂｌ，２ｃｓ，２ｃｌを締めて、接続固定する。

次に、例えばバスバー１ａを有する端子ＴＢ１では、バスバー１ａを流れる電流を検出する電流センサ３ａが端子台上部に内蔵されており、電流センサ３ａの出力を演算処理部９に内蔵されているＡ／Ｄ変換部９ａであるＡ／Ｄ変換回路にて、電流の変化を示すアナログ検出データからデジタル検出データに変換する。バスバー１ｂ、１ｃを有する端子ＴＢ２，ＴＢ３においても同様にして電流センサ３ｂ，３ｃにより、バスバー１ｂ、１ｃを流れる電流の変化を示すアナログ検出データが検出される。

また、バスバー間にかかる電圧を測定するために、各端子ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３のそれぞれのバスバー１ａ，１ｂ，１ｃは、バスバー１ａと１ｂが、端子ＴＢ１と端子ＴＢ２との間の電圧を検出する第１の端子間電圧検出回路８ａに接続されている。また、バスバー１ｂと１ｃが、端子ＴＢ２と端子ＴＢ３との間の電圧を検出する第２の端子間電圧検出回路８ｂに接続されている。また、バスバー１ｃと１ａが、端子ＴＢ３と端子ＴＢ１との間の電圧を検出する第３の端子間電圧検出回路８ｃに接続されている。第１から第３の端子間電圧検出回路８ａ，８ｂ，８ｃでは、端子間電圧の変化を示すアナログ検出データが検出される。

端子間電圧検出回路８ａ，８ｂ，８ｃでは、演算処理部９のＡ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換可能なレベルにアナログ検出データの電圧を減衰させてから演算処理部９へ出力する。演算処理部９に内蔵されているＡ／Ｄ変換回路は、アナログ検出データをデジタル検出データに変換する。

さらに、例えばバスバー１ａを有する端子ＴＢ１では、バスバー１ａの温度を検出するために温度センサ４ａを設置しており、検出されたアナログ検出データをＡ/Ｄ変換部９ａに入力する。そして温度異常判定部９１１において、温度センサ４ａで検出された温度が閾値を超えた場合に温度異常であると判定する。バスバー１ｂ、１ｃを有する端子ＴＢ２，ＴＢ３においても同様にして温度センサ４ｂ，４ｃにより、バスバー１ｂ、１ｃの温度を検出し、検出されたアナログ検出データをＡ/Ｄ変換部９ａに入力する。そして、温度異常判定部９１１において、温度センサ４ｂまたは４ｃで検出された温度が閾値を超えた場合に温度異常であると判定する。温度異常判定部９１１は少なくとも１つのバスバーの温度が閾値を超えた場合に温度異常であると判定する。

そして温度異常判定部９１１の温度異常判定結果より、接続切断指令生成部９ｄは接続切断指令を通信装置１０を介して外部に出力し、外部で電子機器または端子台と電源との間の接続切断が行われる。

次に具体例として、図３の（ｂ）に示すように、端子台１００が電源ＰＳと自動計算装置である電子機器２００との間に計測器として接続された場合の動作を説明する。
演算処理部９では、検出値測定部９ｂにおいて、Ａ／Ｄ変換部９ａからの電流、電圧のデジタル検出信号から測定値である電流値および電圧値を求める。また、演算値算出部９ｃでは、検出値測定部９ｂの電流値および電圧値から、例えば電力等の予め設定されたパラメータを計算により演算値として求める。

そしてこれらの求めたデジタルデータを通信装置１０により、外部の自動計算装置の演算処理部を含む制御部２００ｃ等に無線送信する。これによりデジタルデータを受けた外部の自動計算装置では、電流、電圧のリアルタイムの波形となる測定値、演算値をモニタすることができ、測定、評価用途に使用することが可能である。

次の具体例として、図３の（ａ）に示すように、端子台１００が電源ＰＳに接続された電子機器２００内に組み込まれた場合の動作を説明する。演算処理部９では、検出値測定部９ｂにおいて、Ａ／Ｄ変換部９ａからの電流、電圧のデジタル検出信号から測定値である電流値および電圧値を求める。また、演算値算出部９ｃでは、検出値測定部９ｂの電流値および電圧値から、例えば電力等の予め設定されたパラメータを計算により演算値として求める。

そしてこれらの求めたデジタルデータを通信装置１０により、電子機器２００の演算処理部を含む制御部２００ｃ等に無線送信する。これによりデジタルデータを受けた電子機器２００は、測定値である電流値と電圧値、および演算値を取得することで、正確なリアルタイムデータを制御用、またはモニタ用にフィードバックして用いることが可能である。

さらに上述の各具体例において、演算処理部９では、温度異常判定部９１１は、温度センサ４ａ，４ｂ，４ｃから検出された温度の少なくとも１つが閾値を超えたことで温度異常と判定する。接続切断指令生成部９ｄは、温度異常判定部９１１が温度異常と判定した時に接続切断指令を生成する。そして生成した接続切断指令を通信装置１０により、電子機器２００の演算処理部を含む制御部２００ｃ等に無線送信する。

これにより端子台１００の端子で異常な温度上昇が発生した場合に、図３の（ａ）（ｂ）のそれぞれの場合において、電子機器２００の制御部２００ｃが電子機器２００内の接続切断装置２００ｂｒを動作させることで、電源との電気的接続を切断することができる。これにより、電子機器２００が異常加熱またはこの異常加熱の要因となる異常電流、異常電圧によりダメージを受けることを防止できる。なお、図３の（ａ）（ｂ）に示すように接続切断装置ｂｒが電子機器２００以外の位置に接続されている場合には、接続切断装置ｂｒに通信装置１０から接続切断指令を送信して切断動作を行なわせてもよい。

なお、温度センサ４ａ，４ｂ，４ｃからの温度検出信号も、電流および電圧の検出信号と同様に、演算処理部９のＡ／Ｄ変換部９ａに直接入力してデジタル検出信号に変換し、検出値測定部９ｂで測定値である温度検出値を求めて、出力装置１０からデジタルデータとして電流値、電圧値および演算値と共に出力するようにしてもよい。または、温度センサ４ａ，４ｂ，４ｃからの温度検出値はＡ／Ｄ変換を行なわずに、アナログデータとして出力装置１０から出力するようにしてもよい。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ バスバー、２ａｓ，２ａｌ，２ｂｓ，２ｂｌ，２ｃｓ，２ｃｌ ネジ、３，３ａ，３ｂ，３ｃ 電流センサ、４，４ａ，４ｂ，４ｃ 温度センサ、５ プリント基板、６ 電源用コネクタ、７ 絶縁電源回路、８ａ 第１の端子間電圧検出回路、８ｂ 第２の端子間電圧検出回路、８ｃ 第３の端子間電圧検出回路、９ 演算処理部、９ａ Ａ／Ｄ変換部、９ｂ 検出値測定部、９ｃ 演算値算出部、９ｄ 接続切断指令生成部、１０ 通信装置(出力装置)、１００ センサ内蔵端子台、２００ 電子機器、２００ｂｒ 接続切断装置、２００ｃ 制御部、９１１ 温度異常判定部、ｂｒ 接続切断装置、ＰＳ 電源、ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３ 端子。

Claims (6)

1. 電源側電線と負荷側電線とを接続して中継する少なくとも２極の端子を有するセンサ内蔵端子台であって、
   各端子に流れる電流を検出する電流センサと、
   各端子間の電圧を検出する端子間電圧検出回路と、
   各端子の温度を検出する温度センサと、
   前記電流センサ、前記端子間電圧検出回路および前記温度センサからの検出信号をＡ／Ｄ変換してデジタル検出信号を得ると共に、前記デジタル検出信号から電流値、電圧値、予め設定された演算値、および温度検出値を求める演算処理部と、
   前記演算処理部で求めた前記電流値、電圧値、演算値、および温度検出値からなるデジタルデータを出力する出力装置と、
   を備えた、センサ内蔵端子台。
2. 前記演算処理部は、
   前記電流センサ、前記端子間電圧検出回路および前記温度センサからの検出信号をＡ／Ｄ変換してデジタル検出信号を得るＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部からの前記デジタル検出信号から測定値である前記電流値、電圧値および温度検出値を求める検出値測定部と、
   前記検出値測定部の前記電流値および電圧値から予め設定されたパラメータを計算により演算値として求める演算値算出部と、
   を含み、
   前記出力装置は、デジタル信号の前記電流値、電圧値、演算値、および温度検出値を出力する、
   請求項１に記載のセンサ内蔵端子台。
3. 前記センサ内蔵端子台は電子機器に組み込まれ、前記出力装置から前記電子機器へ、制御用またはモニタ用として、前記電流値、電圧値および演算値を出力する、請求項２に記載のセンサ内蔵端子台。
4. 前記センサ内蔵端子台は電子機器の計測器として使用され、前記出力装置から前記電子機器へ、モニタ用として、前記電流値、電圧値および演算値を出力する、請求項２に記載のセンサ内蔵端子台。
5. 前記演算処理部は、
   前記温度検出値が閾値を超えたことで温度異常判定を行う温度異常判定部と、
   前記温度異常判定部が温度異常と判定した時に接続切断指令を生成する接続切断指令生成部と、をさらに含み、
   前記出力装置は、電源との接続を切断するための前記接続切断指令を出力する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載のセンサ内蔵端子台。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載のセンサ内蔵端子台を内蔵または通信可能に接続した電子機器。

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