JP4205478B2

JP4205478B2 - 電源コンセント

Info

Publication number: JP4205478B2
Application number: JP2003120546A
Authority: JP
Inventors: 敦至吉田; 浩司水野
Original assignee: 河村電器産業株式会社
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: JP2004327247A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラッキングによる火災の発生を防止する電源コンセントに関し、詳しくはトラッキングに至る前に発生する火花放電を検知してトラッキングの発生を防止する電源コンセントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトラッキングによる短絡を防止する機能を有する電源コンセントとして、例えば特許文献１や、特許文献２に示す構成のものがある。特許文献１は、電源コンセント前面の受刃間に導電板を配置し、一端は表面から突出させ、もう一端はアース端子に接続させることで、絶縁劣化（トラッキング）による短絡が発生した際にプラグの両刃間に流れる電流を導電板を介してアース端子に流し、プレーカに漏電電流として検知させて電路を遮断させている。
また特許文献２では、受刃間に導電板を一対設けると共にリレーを内蔵し、トラッキング発生時に一対の導電板間に流れる電流によりリレーを作動させて電路を遮断する構成が示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−０３５５９９号公報
【特許文献２】
特開平９−１８０８０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１のものは、電路を遮断するためには漏電ブレーカを動作させなければならないし、アース端子付の電源コンセントに限定される。更に、トラッキングを検出するセンサである導電板が電源コンセント表面に露出しているため、水分を含むものが接触した際に誤動作する恐れがあったし、プラグ利用者の手等が接触することも考えられ、好ましいものではなかった。
また、特許文献２のものは、内部にリレーを設けることで、漏電ブレーカ等を必要としないが、特許文献１と同様にトラッキングを検出するための導電板が電源コンセント前面に露出しているため、同様に好ましいものではなかった。
そして、双方ともトラッキング発生による短絡を検出する構成であり、トラッキングに至る前に発生する微小な火花放電（シンチレーション）を検知するのは難しく、プラグ表面が劣化してから検知していた。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、コンセント表面に露出する部材がなく、それでいてトラッキング発生前の火花放電の段階を検知してトラッキングに至る前に電路を遮断する電源コンセントを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、プラグの栓刃を挟持して電路に前記プラグを接続する受刃と、前記栓刃間に発生する火花放電を検知するセンサと、該センサが検知した放電発生情報を基に遮断信号を出力する遮断信号生成回路と、前記遮断信号を受けて前記受刃を電路から遮断する遮断手段とを備え、壁面に設置される電源コンセントであって、コンセントケースの前面板には前記栓刃を挿入する挿入口が少なくとも一対形成され、前記一対の挿入口間の前面板背部にセンサを設置し、前記前面板のセンサ配置部分の少なくとも１カ所に透孔を設け、前記透孔の直径を０．８〜１．８ｍｍとしてコンセントケース内に向けて上り傾斜となるよう形成し、前記透孔を介して放電を検知することを特徴とする。
この電源コンセントによれば、微小な火花放電（シンチレーション）を検知することができるので、微小な火花放電を検知して受刃を電路から遮断することで、トラッキングの発生を未然に防ぐことが可能となる。従って、プラグ表面の劣化を防止できるし、火災の発生も防ぐことができる。
また、火花放電を検知するセンサをコンセントケース内に配置したので、電源コンセント前面に露出する部材を無くすことができ、利用者がプラグ操作をする際にセンサ等に手が触れることがなくなるし、導電性を有するものや静電気を有するものが電源コンセント表面に触れても誤動作することがない。
更に、センサがケース内に配置されるので、センサの大きさが接続するプラグの栓刃間の絶縁距離に影響を及ぼすことが無く、センサ形状や大きさの自由度を大きくとれる。
尚、微小な火花放電（シンチレーション）とは、トラッキング生成前に発生する比較的小さな火花放電を言う。
【０００６】
そして、電源コンセントに設けた透孔は小さいので、水滴がかかってもケース内に入り難いし、利用者がセンサに触れるようなことがない。
【０００７】
更に、透孔は受刃ケース内部に向けて上り傾斜となるので、電源コンセントに水滴がかかっても受刃ケース内部に侵入しないし、塵埃等により透孔が閉塞されることもなく、誤動作する恐れがない。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、遮断信号生成回路は、遮断信号を発生する感度を調整する感度調整手段を備えて成ることを特徴とする。
この構成によれば、遮断感度を調整できるので、電源コンセント設置場所に応じて感度を変更することで、誤動作を更に防ぐことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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は本発明に係る電源コンセントの一例を示す回路図であり、１はプラグの栓刃（図示せず）を挟持する受刃、２は火花放電を検知するセンサ、３はセンサ２からの信号を受けて遮断信号を出力する遮断信号生成回路、４は電源１２に接続された電路に設けられた電磁開閉器５を開動作させる電路引き外し回路、６は電源回路である。
このうち、遮断信号生成回路３は、絶対値回路７、増幅回路８、微分回路９、比較回路１０からなり、センサ２は後述するよう一対の受刃１，１間に配置され、絶対値回路７に設けられた電流検出素子１１に接続されている。この電流検出素子１１は抵抗素子により形成されている。また、比較回路１０は感度調整手段としての可変抵抗から成るボリューム１０ａを有し、放電発生を判断する基準値を変更可能に構成され、電源コンセント設置環境に応じた最適値に設定できるようになっている。
【００１０】
図２は図１の電源コンセントの分解斜視図であり、壁面に埋め込まれる形態の壁面電源コンセントを示している。図において、１３は受刃（図示せず）及びセンサ２を収納する電源コンセントの受刃ケース、１４は化粧板、１９ａは壁面に埋設されるスイッチボックスである。受刃ケース１３からは、内部でセンサ２として使用されているリード線１７が伸び、このリード線１７は別途スイッチボックス１９ａ内に組み付けられる回路基板２０に接続されている。回路基板２０には遮断信号生成回路３や電源回路６、更に電路引き外し装置２１や電源トランス２２が組み付けられている。尚、電路引き外し装置２１には電路引き外し回路４及び電磁開閉器５が収納されている。
こうして形成された各部材は、電源としての分電盤等から伸びたケーブル２３や導線２４が接続され、スイッチボックス１９ａ内で一体化される。
尚、この実施形態では、スイッチボックス１９ａと化粧板１４とでコンセントケース１９は形成されている。
【００１１】
図３は、図２に示す電源コンセントの正面図を示し、プラグを２個接続できる２口電源コンセントを設けた壁面電源コンセントを示している。図示するように、受刃ケース１３の前面板１３ａに形成された２対のプラグ挿入口１５、１５の夫々の間には、孔（透孔）１６が４カ所ずつ穿設されている。
この孔１６は、直径１．５ｍｍで形成され、受刃ケース１３内部に貫通している。そして、図４（ａ）の前面板裏面図に示すように、孔１６の端部となる前面板１３ａの裏面には、リード線１７の内部導体１７ａが配置されている。この内部導体１７ａは、樹脂等の絶縁体１８で背部から覆われて受刃ケース前面板１３ａに固着されてなり、内部導体１７ａがセンサ２を構成している。
また、孔１６は、図４（ｂ）のＡ−Ａ線断面図に示すように、受刃ケース１３内部に向けて上り傾斜で形成されている。
【００１２】
尚、孔１６は、上述するような径及び向きで形成しても、トラッキングの原因となる放電が栓刃間に発生した場合、その放電の火花が孔１６に侵入して受刃ケース内部まで入り込み、センサ２で検知可能であることが実験により確認されている。また、この孔径は０．８ｍｍ以上であれば火花放電が侵入できるが、大きくなると、水滴等が侵入し易くなるので１．８ｍｍ径以下が好ましい。更に、孔１６の傾斜角度は２０〜４０度が好ましい。
また、センサ２は金属板で形成しても良く、そうすることで火花放電の接触面積を広く採ることができる。その場合、リード線１７を金属板に接続すれば良い。
【００１３】
火花放電発生から遮断動作までの回路動作を詳しく説明すると、まず孔１６から侵入してきた火花放電がセンサ２に接触したら、電流検出素子１１を介して、センサ２から回路上の基準電位であるアースに微小な電流が流れる。電流検出素子１１により流れた電流は電圧に変換され、絶対値回路７により全波整流される。全波整流後、増幅回路８により増幅され、微分回路９により波形整形が成される。こうして出力されたＤＣ波形は、比較回路１０に入力される。比較回路１０では、予め設定された電位を超えたら信号を出力する。この信号が放電発生信号であり、この信号を受けて電路引き外し回路４が電磁開閉器５を開動作させて電路を開放操作する。こうして、電源コンセントの電路は電源１２から遮断される。
【００１４】
このように、火花放電を検知して遮断動作するので、トラッキング現象の初期段階にプラグ栓刃間（電源コンセントのプラグ挿入口間）に発生する微小な火花放電（シンチレーション）を検知して受刃を電路から遮断することができ、トラッキングの発生を未然に防ぐことが可能となる。従って、プラグ表面の劣化を防止できるし、火災の発生も防ぐことができる。
また、火花放電を検知するセンサをコンセントケース内に配置したので、電源コンセント前面に露出する部材を無くすことができ、利用者がプラグ操作をする際にセンサ等に手が触れることがなくなるし、導電性を有するものや静電気を有するものが電源コンセント表面に触れても誤動作することがない。
更に、センサがケース内に配置されるので、センサの大きさが接続するプラグの栓刃間の絶縁距離に影響を及ぼすことが無く、センサ形状や大きさの自由度を大きくとれる。
【００１５】
また、孔は受刃ケース内部に向けて上り傾斜を設けたので、電源コンセントに水滴がかかっても受刃ケース内部に水が侵入することがないし、塵埃等により孔が閉塞されることもない。
更に、比較回路に設けたボリューム１０ａにより遮断感度を調整できるので、電源コンセント設置場所に応じて感度を変更することで、誤動作を更に防ぐことができる。
また、電源コンセント受刃ケース内にセンサが設置され、電源コンセントを構成するスイッチボックス内に遮断信号生成回路や電路引き外し回路が組み込まれるので、従来の電源コンセント受刃ケースを交換すると共にスイッチボックス内に回路板を組み込むだけで、トラッキング防止を図ることができ、容易に変更できる。
【００１６】
図５は本発明の電源コンセントの他の例を示し、上記図１とは電流検出素子の構成が異なり、変流器（ＣＴ）２６をセンサ２からの電流路に設けて発生電流を検出し、遮断信号生成回路２７で放電発生を検出すると共に遮断信号を生成している。なお、図１と同一の構成部材には同一の符号を付与し説明を省略する。このように、変流器によりセンサに発生する電流を検出しても良い。
【００１７】
尚、上記実施形態の電源コンセントは一対の受刃に対して説明したが、図３に示すような１個の受刃ケースに２対の受刃を有する２口電源コンセントの場合は、電路引き外し装置２１は１個でも良く、双方に設けたセンサの１つが放電を検知したら、同時に双方の電源コンセントを電路から遮断すれば良い。これは、更に多くの受刃を設けた電源コンセントに対しても同様であり、安価に構成できるし各電源コンセントの受刃ケースに対して１個の電路引き外し装置２１を設けるだけでもトラッキングの発生を防止する目的は達成できる。
また、壁面に埋め込むタイプの電源コンセントについて説明したが、このような壁面コンセント等に接続して延長して使用するテーブルタップ、或いはフロアコンセントや引掛シーリング等にも容易に適用できる。また、孔の数や孔の形状は上記例に限定するものでなく１個でも良いし、形状も円形でなく横長のスリット状に形成しても良い。
【００１８】
更に、センサはリード線で形成したものを示したが、導電性を有する部材であれば良い。
また、センサのみ電源コンセントの受刃ケース内に設けたが、遮断信号生成回路や電路引き外し回路を更に受刃ケース内に配置しても良いし、受刃ケースを大型化して全ての回路及び素子を受刃ケース内に組み込むようにしても良い。そうすればスイッチボックス内に配置する素子が無くなり、施工がし易くなる。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、微小な火花放電（シンチレーション）を検知することができるので、微小な火花放電を検知して受刃を電路から遮断することでトラッキングの発生を未然に防ぐことが可能となる。従って、プラグ表面の劣化を防止できるし、火災の発生も防ぐことができる。
また、火花放電を検知するセンサをコンセントケース内に配置したので、電源コンセント前面に露出する部材を無くすことができ、利用者がプラグ操作をする際にセンサ等に手が触れることがなくなるし、導電性を有するものや静電気を有するものが電源コンセント表面に触れても誤動作することがない。
更に、センサがケース内に配置されるので、センサの大きさが接続するプラグの栓刃間の絶縁距離に影響を及ぼすことが無く、センサ形状や大きさの自由度を大きくとれる。
そして、透孔は受刃ケース内部に向けて上り傾斜となるので、電源コンセントに水滴がかかっても受刃ケース内部に侵入しないし、塵埃等により透孔が閉塞されることもなく、誤動作する恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す電源コンセントの回路図である。
【図２】図１の電源コンセントの分解斜視図である。
【図３】図２の電源コンセントの正面図である。
【図４】センサ構造を示し、（ａ）は図２の電源コンセントの絶縁受刃ケース前面板の要部背面図、（ｂ）は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の電源コンセントの他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１・・受刃、２・・センサ、３・・遮断信号生成回路、４・・電路引き外し回路、５・・電磁開閉器、１０ａ・・ボリューム（感度調整手段）、１１・・電流検出素子、１３・・受刃ケース、１３ａ・・受刃ケース前面板、１５・・プラグ挿入口、１６・・孔。

Claims

プラグの栓刃を挟持して電路に前記プラグを接続する受刃と、前記栓刃間に発生する火花放電を検知するセンサと、該センサが検知した放電発生情報を基に遮断信号を出力する遮断信号生成回路と、前記遮断信号を受けて前記受刃を電路から遮断する遮断手段とを備え、壁面に設置される電源コンセントであって、
コンセントケースの前面板には前記栓刃を挿入する挿入口が少なくとも一対形成され、前記一対の挿入口間の前面板背部にセンサを設置し、前記前面板のセンサ配置部分の少なくとも１カ所に透孔を設け、前記透孔の直径を０．８〜１．８ｍｍとしてコンセントケース内に向けて上り傾斜となるよう形成し、前記透孔を介して放電を検知することを特徴とする電源コンセント。
遮断信号生成回路は、遮断信号を発生する感度を調整する感度調整手段を備えて成る請求項１記載の電源コンセント。