JP4412274B2 - 過電流検出・報知装置及びタップ - Google Patents

Description

本発明は、負荷に流れる電流を監視し、過電流時にその旨の報知をする過電流検出・報知装置及びタップに関するものである。

従来、過電流検出・報知装置を搭載するテーブルタップでは、負荷に流れる電流が予め決められた基準電流よりも大きくなる過電流時にその旨の報知（警告）をする。これにより、テーブルタップの安全な使用を利用者に促すことができる。

しかしながら、上記テーブルタップでは、過電流検出・報知装置を構成するために、トランジスタ及びコンパレータ等の種類の異なる部品が使用されるので、部品点数が多くなり、それ故にコストダウンが困難である。

特許文献１記載の従来のテーブルタップは、検出コイルで検出された微弱電流を整流して、スイッチング回路（サイリスタ）に供給することにより、過電流時にそのサイリスタをオンして音で報知し、また異常ランプを点灯する。

しかし、検出コイルで検出された微弱電流を用いてサイリスタをオンする構成では、負荷に流れる負荷電流を検出及び増幅する検出増幅回路と、その出力信号と基準信号とを比較する比較回路と、その比較結果に基づいて報知回路を駆動する駆動回路とで構成される過電流検出・報知装置に比べて、回路のバラツキの対処が困難である。特に、各商品に対する過電流を判定するためのしきい値の設定が困難である。
特開２００４−１８６１２３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、検出増幅回路、比較回路、駆動回路及び報知回路を備える構成において、コスト低減及び小型化を可能とし、品質を安定させることができる過電流検出・報知装置及びタップを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、負荷からの電源プラグ及び交流電源と電気的に接続される差込口を持つ器具に搭載される過電流検出・報知装置であって、前記過電流検出・報知装置は、前記交流電源の交流電力から直流電力を生成する直流電源回路と、前記交流電源の一端と前記差込口の一端との間から、前記負荷に流れる負荷電流を検出及び増幅して、その負荷による消費電流を示す検出信号を出力する検出増幅回路と、前記検出増幅回路から出力された検出信号と前記直流電源回路で生成された直流電力を基に生成される基準信号とを比較し、前記検出信号で示される前記負荷電流が前記基準信号で示される基準電流よりも大きい間、駆動許可信号を出力する比較回路と、前記駆動許可信号が前記比較回路から出力される間、駆動信号を出力する駆動回路と、前記駆動回路から出力される駆動信号に応じて、前記消費電流が前記基準電流よりも大きい旨の報知をする報知回路とで構成され、オペアンプ４個入りＩＣの第１，第２及び第３オペアンプが、それぞれ、前記検出増幅回路を構成するオペアンプ、前記比較回路を構成するオペアンプ及び前記駆動回路を構成するオペアンプとして使用され、前記駆動回路は、前記駆動許可信号が前記比較回路から出力される間、特定波形の発振パルス信号を前記駆動信号として出力する発振回路であり、前記報知回路は、前記発振パルス信号に応じて実質的に点灯して前記報知をする発光素子と、前記発振パルス信号に応じて警告音を出して前記報知をするブザーとを含むことを特徴とする。

この構成では、オペアンプ４個入りＩＣを使用することで、過電流検出・報知装置のコスト低減及び小型化が可能になる。また、検出増幅回路、比較回路及び駆動回路を使用する構成に加えて、部品点数を少なくすることができるので、品質を安定させることができる。さらに、一つの発振回路が発光素子とブザーとを駆動するので、回路が簡単になり、コストを更に下げることができる。

請求項２記載の発明は、負荷からの電源プラグ及び交流電源と電気的に接続される差込口を持つ器具に搭載される過電流検出・報知装置であって、前記過電流検出・報知装置は、前記交流電源の交流電力から直流電力を生成する直流電源回路と、前記交流電源の一端と前記差込口の一端との間から、前記負荷に流れる負荷電流を検出及び増幅して、その負荷による消費電流を示す検出信号を出力する検出増幅回路と、前記検出増幅回路から出力された検出信号と前記直流電源回路で生成された直流電力を基に生成される基準信号とを比較し、前記検出信号で示される前記負荷電流が前記基準信号で示される基準電流よりも大きい間、駆動許可信号を出力する比較回路と、前記駆動許可信号が前記比較回路から出力される間、駆動信号を出力する駆動回路と、前記駆動回路から出力される駆動信号に応じて、前記消費電流が前記基準電流よりも大きい旨の報知をする報知回路とで構成され、前記駆動回路は、それぞれ、基準電位からより高又は低電位の側に振れる発振パルス信号を出力する片電源型発振回路としての第１回路と、前記発振パルス信号に、これとは逆論理であって前記基準電位からより低又は高電位の側に振れる逆論理パルス信号を重畳して、倍電圧発振パルス信号を前記駆動信号として出力する第２回路とで構成され、前記報知回路は、前記第２回路から出力される倍電圧発振パルス信号に応じて、警告音を出して前記報知をするブザーを含み、オペアンプ４個入りＩＣの第１及び第２オペアンプが、それぞれ、前記検出増幅回路を構成するオペアンプ及び前記比較回路を構成するオペアンプとして使用されるとともに、前記オペアンプ４個入りＩＣの第３及び第４オペアンプが、それぞれ、前記第１回路を構成するオペアンプ及び前記第２回路を構成するオペアンプとして使用されることを特徴とする。この構成では、オペアンプ４個入りＩＣを使用することで、過電流検出・報知装置のコスト低減及び小型化が可能になる。また、検出増幅回路、比較回路及び駆動回路を使用する構成に加えて、部品点数を少なくすることができるので、品質を安定させることができる。さらに、直流電源回路の直流電力（電圧）だけで、ほぼその２倍の電圧の駆動信号（倍電圧発振パルス信号）を生成することができるので、直流電源回路の耐圧を上げる必要がなく、コスト上昇を抑えることができる。また、残りの第４オペアンプが第２回路に使用されるので、追加のコストを好適に削減することができる。

請求項３記載の発明は、上記過電流検出・報知装置において、前記発振回路は、前記発振パルス信号を出力する第１発振回路と、前記発振パルス信号の周期よりも長い周期で前記第１発振回路の動作を断続させる第２発振回路とで構成され、前記オペアンプ４個入りＩＣの第４オペアンプが、前記第２発振回路を構成するオペアンプとして使用されることを特徴とする。この構成では、休止期間を周期的に含めながら報知回路を駆動することができるので、分かり易い報知が可能となる。また、残りの第４オペアンプが第２発振回路に使用されるので、追加のコストを好適に削減することができる。

請求項４記載の発明は、上記過電流検出・報知装置において、前記比較回路は、前記基準信号として高電位の第１基準信号及び低電位の第２基準信号を使用し、前記検出信号で示される前記消費電流が前記第１基準信号で示される第１基準電流よりも大きくなれば、その消費電流が前記第２基準信号で示される第２基準電流よりも大きい間、前記駆動許可信号を出力するヒステリシス比較回路であることを特徴とする。この構成では、一つの基準信号の場合に発生し得る上記報知の発動及び停止の繰り返しによる過電流報知の分かり難さを防止することができる。

請求項５記載の発明は、上記過電流検出・報知装置において、前記直流電源回路の出力と前記検出増幅回路の出力との間に設けられるオン，オフの点検スイッチを更に備え、前記点検スイッチは、オン時に、前記基準信号で示される前記基準電流よりも大きな電流に対応する信号を、前記検出増幅回路の出力に重畳することを特徴とする。この構成では、利用者が、点検スイッチをオン操作することにより、検出増幅回路の出力の位置で過電流の状態をシミュレートすることができるので、検出増幅回路よりも後段の比較回路、駆動回路及び報知回路に加え直流電源回路（過電流検出・報知装置のほとんどの回路）の点検を行うことができる。

請求項６記載の発明は、上記過電流検出・報知装置において、前記検出増幅回路は、前記交流電源の一端と前記差込口の一端との間に挿入され前記負荷電流を検出するシャント抵抗と、このシャント抵抗で検出された負荷電流を増幅して前記検出信号を出力する増幅回路とを含み、前記直流電源回路は、前記交流電源の交流電力を直流電力に半波整流する半波整流回路と、この半波整流回路で半波整流された直流電力を平滑する平滑回路とを含み、前記過電流検出・報知装置における前記シャント抵抗よりも後段の各回路は、前記半波整流回路の出力の側に設けられることを特徴とする。この構成では、負荷電流を検出するためにシャント抵抗が使用されるので、負荷電流を検出するために電流トランスを使用する場合に比べて、コスト低減及び小型化が可能になる。また負荷電流の周波数で誤差が生じない。

請求項７記載の発明は、上記過電流検出・報知装置において、前記シャント抵抗は、プリント基板における所定長及び所定幅に設定された所定厚みの導電パターンで形成されることを特徴とする。この構成では、シャント抵抗が通常部品としての大きさを持たないので、小型化が可能になり、またシャント抵抗の部品コストを省くことができる。

本発明は、上記過電流検出・報知装置を備える前記器具であって、前記差込口に加えて、前記交流電源への差込口と電気的に接続される電源プラグを一体に備える壁タップとしての、又は前記差込口に加えて、前記交流電源への差込口と電気的に接続される電源プラグ付コードを備えるテーブルタップとしての、又は壁埋込電源タップとしてのタップである。この構成でも、コスト低減及び小型化が可能になり、品質を安定させることができ、効果的な報知が可能である。

本発明によれば、コスト低減及び小型化を可能とし、品質を安定させることができる。

図１は、本発明による第１実施形態の過電流検出・報知装置の回路図を示す。第１実施形態の過電流検出・報知装置１０は、例えば図２に示す壁タップ１に搭載される。壁タップ１は、交流（商用）電源ＡＣへの差込口（図示せず）と電気的に接続される一対の端子（栓刃）１１１，１１２を持つ電源プラグ１１と、電源プラグ１１及び負荷Ｌからの電源プラグ（図示せず）と電気的に接続される一対の端子１２１，１２２を持つ差込口１２とを有する。

過電流検出・報知装置１０は、図１に示すように、直流電源回路１３と、検出増幅回路１４と、比較回路１５と、発振回路（駆動回路）１６と、報知回路１７と、点検スイッチ１８とで構成される。

直流電源回路１３は、端子１１１，１１２の間に設けられ、交流電源ＡＣの交流電力から定電圧の直流電力を生成するように構成される。例えば、直流電源回路１３は、抵抗Ｒ１３と、これを介してアノードが端子１１１と接続されるダイオードＤ１３と、このカソードと端子１１２との間に並列に接続されダイオードＤ１３で半波整流された直流電圧をそれぞれ定電圧化及び平滑化するツェナダイオードＺＤ１３及びキャパシタＣ１３とで構成される。これらツェナダイオードＺＤ１３及びキャパシタＣ１３の並列回路の両端が、直流電源回路１３の両出力端となる。

検出増幅回路１４は、交流電源ＡＣの一端側の端子１１１と差込口１２の一端（端子１２１）との間から、負荷Ｌに流れる負荷電流を検出及び増幅して、負荷Ｌによる消費電流を示す検出信号を出力するように構成される。

例えば、検出増幅回路１４の入力段は、端子１１１，１２１間の所定の電源ラインと並列に接続される１次巻線ＣＴ１４１及び一端が端子１１２と接続される２次巻線ＣＴ１４２を持つ電流トランスＣＴ１４と、２次巻線ＣＴ１４２と並列に接続される抵抗Ｒ１４０と、ダイオードＤ１３のカソードと端子１１２との間に直列に接続される分圧抵抗Ｒ１４１，Ｒ１４２と、これらの接続点と２次巻線ＣＴ１４２の他端との間に接続されるキャパシタＣ１４０とで構成される。この入力段の構成では、負荷電流が、電流トランスＣＴ１４で検出されて、分圧抵抗Ｒ１４１，Ｒ１４２による分圧電圧が重畳される。ここで、１次巻線ＣＴ１４１は、電流トランスＣＴ１４が大きな負荷電流で飽和するのを防止するために上記所定の電源ラインと並列に接続される。これにより、負荷電流は、１次巻線ＣＴ１４１とその電源ラインとに分流される。

検出増幅回路１４の増幅段は、例えば、非反転増幅回路１４１であり、非反転入力端子が分圧抵抗Ｒ１４１，Ｒ１４２の接続点と接続されるオペアンプＯＰ１４と、この反転入力端子と端子１１２との間に直列に接続される可変抵抗Ｒ１４３及び抵抗Ｒ１４４と、オペアンプＯＰ１４の出力端子及び反転入力端子間に接続される抵抗Ｒ１４５とで構成される。この構成では、分圧電圧が重畳された検出信号電圧は、製造時に可変抵抗Ｒ１４３により調節される増幅度で増幅される。

検出増幅回路１４の出力段は、直列の抵抗Ｒ１４６及びキャパシタＣ１４１と、これらを介してアノードがオペアンプＯＰ１４の出力端子と接続される（整流）ダイオードＤ１４１と、このアノード及び端子１１２とそれぞれカソード及びアノードが接続されるダイオードＤ１４２と、このアノードとダイオードＤ１４１のカソードとの間に接続されるキャパシタＣ１４２と、これと並列に接続される放電抵抗Ｒ１４７とで構成される。ダイオードＤ１４１，Ｄ１４２は、回路の適切な動作のために設けられ、キャパシタＣ１４１の充電電流Ｉ_Ｃのループと放電電流Ｉ_Ｄのループとを確保するが、２個入りダイオードＤ１４が、それらダイオードＤ１４１，Ｄ１４２に使用される。これにより、コスト削減及び装置の小型化が可能になる。抵抗１４６は、キャパシタＣ１４２と組み合わされて時定数回路を構成し、検出増幅回路の出力が突入電流により短時間で変化することによって報知回路が誤動作することを防止する。例えば、負荷Ｌが掃除機又は白熱電球等である場合、そのスイッチを入れた瞬間に大きな負荷電流が流れて、報知回路が誤動作をする可能性があるが、検出増幅回路１４の出力段に時定数回路を設けたことにより、その誤動作を防止することができる。

比較回路１５は、検出増幅回路１４から出力された検出信号と直流電源回路１３で生成された直流電力を基に生成される基準信号とを比較し、検出信号で示される負荷電流が基準信号で示される基準電流よりも大きい間、駆動許可信号を出力するように構成される。例えば、比較回路１５は、直流電源回路１３の両出力端間に直列に接続され分圧電圧を上記基準信号として出力する分圧抵抗Ｒ１５１，Ｒ１５２と、検出信号及び基準信号をそれぞれ反転入力端子及び非反転入力端子に入力するオペアンプＯＰ１５と、この出力端子及び非反転入力端子間に接続される抵抗Ｒ１５３と、抵抗Ｒ１５４と、これを介してアノードがオペアンプＯＰ１５の出力端子と接続されるダイオードＤ１５とで構成される。この構成では、抵抗Ｒ１５３によりヒステリシスが付与されるので、基準信号として高電位の第１基準信号及び低電位の第２基準信号が使用されることになる。そして、駆動許可信号は、検出信号で示される消費電流が第１基準信号で示される第１基準電流（高電位しきい値）よりも大きくなれば、その消費電流が第２基準信号で示される第２基準電流（低電位しきい値）よりも大きい間、ダイオードＤ１５のカソードから出力される。つまり、オペアンプＯＰ１５の出力がＨＩＧＨの間、駆動禁止信号が出力される一方、出力がＬＯＷの間、駆動許可信号が出力される。このように、比較回路１５にヒステリシスを付与することにより、一つの基準信号の場合に発生し得る報知の発動及び停止の繰り返しによる過電流報知の分かり難さを防止することができる。

ここで、負荷電流が例えば１５Ａである場合、検出増幅回路１４によるその負荷電流の検出結果のばらつきは、負荷電流の分流及び電流トランスのばらつきで大きくなる。そのような検出結果のばらつきを補正するために、従来では、比較回路１５の抵抗Ｒ１５２を可変抵抗にして、しきい値を変更する構成がとられる。しかし、それでは、非反転増幅回路１４１の出力が飽和する場合に対応することができず、また比較回路１５のヒステリシスが変化する問題がある。このため、可変抵抗Ｒ１４３が非反転増幅回路１４１に設けられる。この構成によれば、検出増幅回路１４のばらつきによる過電流検出・報知装置１０の不良廃棄率を低減することができる。また、過電流検出・報知装置を設計変更することなく、検出電流を変更（例えば、１５Ａ検出から５Ａ検出等に変更）することができる。そして、比較回路１５のヒステリシスも変化しない。

発振回路１６は、上記駆動許可信号が比較回路１５から出力される間、駆動信号として出力する一方、駆動禁止信号が出力される間、駆動信号を出力するのを停止するように構成される。例えば、発振回路１６は、直流電源回路１３の両出力端間に直列に接続される抵抗Ｒ１６１，Ｒ１６２と、これらの接続点と非反転入力端子が接続されるオペアンプ１６１と、この反転入力端子と直流電源回路１３の負出力端子との間に接続されるキャパシタＣ１６０と、オペアンプ１６１の出力端子及び非反転入力端子間に接続される抵抗Ｒ１６３と、出力端子及び反転入力端子間に接続される抵抗Ｒ１６０とで構成される。この発振回路１６は、片電源型発振回路であり、発振時にキャパシタＣ１６０の電圧がキャパシタＣ１６０及び抵抗Ｒ１６０による時定数で決まる周期で振動しながら、図３に示すように、基準電位（０Ｖ）からより高電位の側に振れる方形波の発振パルス信号を駆動信号として出力する。従って、上記駆動許可信号がキャパシタＣ１６０に出力される間、キャパシタＣ１６０の電圧が自由に振動することができるので、発振回路１６が駆動信号を出力するのを許容される。一方、上記駆動禁止信号がキャパシタＣ１６０に出力される間、キャパシタＣ１６０の電圧が一定の正の電圧に保持されて自由に振動することができないので、発振回路１６が駆動信号を出力するのを禁止される。

報知回路１７は、発振回路１６から出力される駆動信号に応じて、負荷Ｌによる消費電流が上記基準電流よりも大きい旨の報知をするように構成される。例えば、報知回路１７は、発振回路１６の両出力端間（オペアンプ１６１の出力端子と抵抗Ｒ１６２との間）に接続されるブザー１７１と、その両出力端間に抵抗Ｒ１７を介して接続される発光素子としてのＬＥＤ１７２とで構成される。ここで、ブザー１７１には、例えば圧電ブザーが使用され、上記発振回路１６の発振周波数は、ブザー１７１に適合する周波数（例えば数ｋＨｚ）に設定される。この場合、ブザー１７１は、発振パルス信号に応じて警告音を出して上記報知をする一方、ＬＥＤ１７２は、発振パルス信号に応じて人の目に対して実質的に点灯して上記報知をする。

点検スイッチ１８は、オン，オフのスイッチであり、直流電源回路１３の出力（正出力端子）と検出増幅回路１４の出力との間に設けられ、オン時に、上記基準信号で示される基準電流よりも大きな電流に対応する信号を、検出増幅回路１４の出力に重畳する。第１実施形態では、基準信号として第１基準信号及び第２基準信号が使用されるので、第１基準信号よりも大きな電流に対応する信号（電圧）が、検出増幅回路１４の出力に重畳される。この構成では、利用者が、点検スイッチ１８をオン操作することにより、検出増幅回路１４の出力の位置で過電流の状態をシミュレートすることができるので、検出増幅回路１５よりも後段の比較回路１５、発振回路１６及び報知回路１７に加え直流電源回路１３の点検を行うことができる。

ここで、第１実施形態の特徴として、オペアンプ４個入りＩＣの第１，第２及び第３オペアンプが、それぞれ、検出増幅回路１４を構成するオペアンプＯＰ１４、比較回路１５を構成するオペアンプＯＰ１５及び発振回路１６を構成するオペアンプ１６１として使用される。

次に、第１実施形態の動作について説明する。先ず、負荷電流が過電流でない場合の動作について説明する。負荷Ｌを流れる負荷電流は、電流トランスＣＴ１４で検出されて、分圧抵抗Ｒ１４１，Ｒ１４２による分圧電圧が重畳される。分圧電圧が重畳された負荷電流は、非反転増幅回路１４１で増幅され、ダイオードＤ１４１で整流された後、キャパシタＣ１４２に供給される。これにより、負荷電流に対応する電圧がキャパシタＣ１４２に発生し、その電荷は抵抗Ｒ１４７で徐々に放電される。この場合、キャパシタＣ１４２に発生する電圧は、比較回路１５の第１基準信号で示される高電位しきい値のレベルよりも低いので、オペアンプＯＰ１５の出力がＨＩＧＨになり、比較回路１５から駆動禁止信号が出力される。これにより、報知回路１７は動作しない。つまり、ブザー１７１は警告音を出さず、ＬＥＤ１７２は、点灯しない。

次に、負荷電流が過電流である場合の動作について説明する。負荷Ｌを流れる負荷電流は、電流トランスＣＴ１４で検出されて、分圧抵抗Ｒ１４１，Ｒ１４２による分圧電圧が重畳される。分圧電圧が重畳された負荷電流は、非反転増幅回路１４１で増幅され、ダイオードＤ１４１で整流された後、キャパシタＣ１４２に供給される。これにより、負荷電流に対応する電圧がキャパシタＣ１４２に発生し、その電荷は抵抗Ｒ１４７で徐々に放電される。この場合、キャパシタＣ１４２に発生する電圧は、比較回路１５の第１基準信号で示される高電位しきい値のレベルよりも高いので、オペアンプＯＰ１５の出力がＬＯＷになり、比較回路１５から駆動許可信号が出力される。これにより、報知回路１７が動作する。つまり、ブザー１７１が警告音を発し、ＬＥＤ１７２が実質的に点灯する。

第１実施形態によれば、オペアンプ４個入りＩＣを使用することで、過電流検出・報知装置１０のコスト低減及び小型化が可能になる。また、検出増幅回路１４、比較回路１５及び発振回路１６を使用する構成に加えて、部品点数を少なくすることができるので、品質を安定させることができる。

図４は、本発明による第２実施形態の過電流検出・報知装置における発振回路を示す。第２実施形態の過電流検出・報知装置は、休止期間を含めながら報知回路を間欠的に駆動する発振回路２６を備えることを特徴とする。

発振回路２６は、第１発振回路と、第２発振回路と、ダイオードＤ２０とを備え、ダイオードＤ２０を介して第２発振回路の出力を第１発振回路に供給することにより、第１発振回路を間欠動作させる。ここで、図４において、直流電源回路２３は第１実施形態のそれと同様に構成され、また報知回路２７もまた第１実施形態のそれと同様にブザー２７１及びＬＥＤ２７２等で構成される。

第１発振回路は、キャパシタＣ２６０、抵抗Ｒ２６０，Ｒ２６１，Ｒ２６２，Ｒ２６３及びオペアンプ２６１を、第１実施形態の発振回路１６のそれらと同様に備える。第２発振回路は、直流電源回路２３の両出力端間に直列に接続される抵抗Ｒ２６５，Ｒ２６６と、これらの接続点と非反転入力端子が接続されるオペアンプ２６２と、この反転入力端子と直流電源回路２３の負出力端子との間に接続されるキャパシタＣ２６１と、オペアンプ２６２の出力端子及び非反転入力端子間に接続される抵抗Ｒ２６７と、オペアンプ２６２の出力端子及び反転入力端子間に接続される抵抗Ｒ２６４とで構成される。そして、オペアンプ２６２の出力端子は、ダイオードＤ２０を介してオペアンプ２６１の反転入力端子と接続される。また、オペアンプ４個入りＩＣの第４オペアンプが、第２発振回路を構成するオペアンプ２６２として使用され、第２発振回路の発振周波数は、報知回路２７のブザー２７１が警告音を断続的に発し、ＬＥＤ２７２が人の目に対して点滅するように、例えば数Ｈｚに設定される。

このような構成では、比較回路から駆動許可信号が出力されると、報知回路２７が動作するが、第２発振回路のオペアンプ２６２の出力がＨＩＧＨになる毎に、キャパシタＣ２６０の電圧が一定の正の電圧に保持されるので、オペアンプ２６２の出力がＨＩＧＨになる間、第１発振回路の出力が停止し、上記休止期間が上記第２発振回路の発振周波数に応じて周期的に含められる。

第２実施形態によれば、休止期間を周期的に含めながら報知回路２７を駆動することができるので、分かり易い報知が可能となる。また、残りの第４オペアンプが第２発振回路のオペアンプ２６２に使用されるので、追加のコストを好適に削減することができる。

図５は、本発明による第３実施形態の過電流検出・報知装置における発振回路を示す。第３実施形態の過電流検出・報知装置は、報知回路をより高電圧で駆動する発振回路３６を備えることを特徴とする。

発振回路３６は、図６に示すように、それぞれ、基準電位（０Ｖ）からより高電位の側に振れる発振パルス信号を出力する片電源型発振回路としての第１回路と、発振パルス信号に、これとは逆論理であって基準電位からより低電位の側に振れる逆論理パルス信号を重畳して、倍電圧発振パルス信号を駆動信号として出力する第２回路とで構成される。ここで、図５において、直流電源回路３３は第１実施形態のそれと同様に構成される一方、報知回路３７は、ブザー３７１を第１実施形態のそれと同様に備える。

例えば、第１回路は、キャパシタＣ３６０、抵抗Ｒ３６０，Ｒ３６１，Ｒ３６２，Ｒ３６３及びオペアンプ３６１を、第１実施形態の発振回路１６のそれらと同様に備える。第２回路は、直流電源回路３３の両出力端間に直列に接続される分圧抵抗Ｒ３６８，Ｒ３６９と、これらの接続点及びオペアンプ３６１の出力端子とそれぞれ非反転入力端子及び反転入力端子が接続されるオペアンプ３６３とで構成される。分圧抵抗Ｒ３６８，Ｒ３６９による分圧電圧は、オペアンプ３６１のＬＯＷレベルよりも高く、そのＨＩＧＨレベルよりも低い電圧に設定される。そして、ブザー３７１は、オペアンプ３６１，３６３の両出力端子間に接続され、第２回路での重畳後の上記倍電圧発振パルス信号に応じて、警告音を出して報知をする。また、オペアンプ４個入りＩＣの第３オペアンプ及び第４オペアンプが、それぞれ、第１回路を構成するオペアンプ３６１及び第２回路を構成するオペアンプ３６３として使用される。

次に、発振回路３６の動作について説明する。オペアンプ３６１の出力がＨＩＧＨになると、そのＨＩＧＨレベルの電圧（≒直流電源回路３３の直流電圧）がブザー３７１の一端に印加した状態で、オペアンプ３６３のＬＯＷレベルの電圧（≒０Ｖ）がブザー３７１の他端に印加する。一方、オペアンプ３６１の出力がＬＯＷになると、そのＬＯＷレベルの電圧（≒０Ｖ）がブザー３７１の一端に印加した状態で、オペアンプ３６３のＨＩＧＨレベルの電圧（≒直流電源回路３３の直流電圧）がブザー３７１の他端に印加する。つまり、ブザー３７１にとっては、互いに逆極性の直流電圧が印加されることになるので、より大きな警告音がブザー３７１から発せられることになる。

第３実施形態によれば、直流電源回路３３の直流電力（電圧）だけで、ほぼその２倍の電圧の駆動信号（倍電圧発振パルス信号）を生成することができるので、直流電源回路３３の耐圧を上げる必要がなく、コスト上昇を抑えることができる。また、残りの第４オペアンプが第２回路に使用されるので、追加のコストを好適に削減することができる。

図７は、本発明による第４実施形態の過電流検出・報知装置における検出増幅回路を示す。第４実施形態の過電流検出・報知装置は、図７に示すように、電流トランスに代えてシャント抵抗Ｒ４４を含む検出増幅回路４４を備えることを特徴とする。ここで、図７において、電源プラグ４１は、第１実施形態のそれと同様に端子４１１，４１２を持ち、差込口１２は、第１実施形態のそれと同様に端子４２１，４２２を持ち、そして直流電源回路４３は、第１実施形態のそれと同様に、抵抗Ｒ４３、ダイオードＤ４３、図示しないツェナダイオード及びキャパシタで構成される。

検出増幅回路４４は、交流電源ＡＣの一端側の端子４１２と差込口４２の端子４２２との間に挿入され負荷電流を検出する上記シャント抵抗Ｒ４４を備えるほか、非反転増幅回路４４１、キャパシタＣ４４０〜Ｃ４４２、抵抗Ｒ４４１，Ｒ４４２，Ｒ４４６，Ｒ４４７及び２個入りダイオードＤ４４を、第１実施形態の検出増幅回路１４のそれらと同様に備える。この構成では、シャント抵抗Ｒ４４で検出された負荷電流は、抵抗Ｒ４４１，Ｒ４４２による分圧電圧が重畳されて非反転増幅回路４４１で増幅される。この場合、過電流が検出の対象となるので、それほど大きな増幅度を要求されず、安定な回路動作が可能である。また、シャント抵抗Ｒ４４よりも後段の各回路は、半波整流回路を構成するダイオードダイオードＤ４３の出力の側に設けられる。

第４実施形態によれば、負荷電流を検出するためにシャント抵抗Ｒ４４が使用されるので、負荷電流を検出するために電流トランスを使用する場合に比べて、コスト低減及び小型化が可能になる。また負荷電流の周波数で誤差が生じない。

また、電流トランスに代えてシャント抵抗Ｒ４４を使用する場合、シャント抵抗Ｒ４４で検出される負荷電流と回路を絶縁することができないため、ダイオードＤ４３で半波整流とすることにより、回り込み電流を排除して誤動作を防止することができる。

一変形実施形態において、シャント抵抗Ｒ４４は、図８に示すように、プリント基板における所定長及び所定幅に設定された所定厚みの導電パターンで形成される。導電パターンの直流抵抗Ｒは、それが銅である場合、Ｒ＝０．０００１７／（ｗ×ｔ）［Ω／ｃｍ］で表され、ここで、ｗは導電パターンの幅［ｍｍ］、ｔは導電パターンの厚み［ｍｍ］である。図８の例に示すように、シャント抵抗Ｒ４４を構成する厚み０．０３５［ｍｍ］の導電パターンの長さを１０ｍｍにして、その抵抗値を例えば２ｍΩに設定する場合、導電パターンの幅ｗは、０．００２＝０．０００１７／（ｗ×０．０３５）から約２．４３ｍｍとなる。この場合、１５Ａ通電時で、シャント抵抗Ｒ４４の電圧Ｖ_Ｒ４４は、約３０ｍＶになる。この構成によれば、シャント抵抗Ｒ４４が通常部品としての大きさを持たないので、小型化が可能になり、またシャント抵抗の部品コストを省くことができる。なお、シャント抵抗は、導電パターンに限らず、同様に寸法が設定される金属部品でもよい。

一代替実施形態において、上記何れかの過電流検出・報知装置を備える器具は、図９の例に示すようなテーブルタップ５である。このテーブルタップ５は、負荷からの電源プラグと電気的に接続される差込口５２を複数有するタップ本体５ａと、各差込口５２と電気的に接続される電源プラグ付コード５ｂとを備え、この電源プラグ５０ｂが交流電源への差込口と電気的に接続されて使用される。この構成でも、コスト低減及び小型化が可能になり、品質を安定させることができ、ブザー５７１及びＬＥＤ５７２により効果的な報知が可能である。

別の代替実施形態において、上記何れかの過電流検出・報知装置を備える器具は、図１０の例に示すように、取付枠６ｃを介して壁面に取り付けられる壁埋込電源タップ６である。この壁埋込電源タップ６は、負荷からの電源プラグと電気的に接続される差込口６２を複数有するタップ本体６ａを備え、各差込口６２及び交流電源と電気的に接続される速結端子を背面側に収容する。過電流検出・報知装置は小型化が可能であるので、薄さの要求される壁埋込電源タップ６を実現することができる。この構成でも、品質を安定させることができ、ブザー６７１及びＬＥＤ６７２により効果的な報知が可能である。

特に、電流トランスに代えてシャント抵抗を使用することで、過電流検出・報知装置のより一層の小型化が可能となるので、図２、図９及び図１０に示す各種タップへの過電流検出・報知装置の搭載が容易となる。また例えば、各差込口の金属部品と各回路部品がプリント板に実装されて各タップ本体内に収容される。

本発明による第１実施形態の過電流検出・報知装置の回路図である。 図１の過電流検出・報知装置を備える壁タップの斜視図である。 図１における発振回路の出力波形図である。 本発明による第２実施形態の過電流検出・報知装置における発振回路の回路図である。 本発明による第３実施形態の過電流検出・報知装置における発振回路の回路図である。 図５の発振回路の出力波形図である。 本発明による第４実施形態の過電流検出・報知装置における検出増幅回路の回路図である。 図７の検出増幅回路におけるシャント抵抗の一変形実施形態図である。 本発明による器具としてのテーブルタップを示す図である。 本発明による別の器具としての壁埋込電源タップを示す図である。

符号の説明

１ 壁タップ
５ テーブルタップ
６ 壁埋込電源タップ
１０ 過電流検出・報知装置
１１，４１ 電源プラグ
１２，４２ 差込口
１３，２３，３３，４３ 直流電源回路
１４，４４ 検出増幅回路
１５ 比較回路
１６，２６，３６ 発振回路
１７，２７，３７ 報知回路
１８ 点検スイッチ

Claims (8)

1. 負荷からの電源プラグ及び交流電源と電気的に接続される差込口を持つ器具に搭載される過電流検出・報知装置であって、
   前記過電流検出・報知装置は、前記交流電源の交流電力から直流電力を生成する直流電源回路と、
   前記交流電源の一端と前記差込口の一端との間から、前記負荷に流れる負荷電流を検出及び増幅して、その負荷による消費電流を示す検出信号を出力する検出増幅回路と、
   前記検出増幅回路から出力された検出信号と前記直流電源回路で生成された直流電力を基に生成される基準信号とを比較し、前記検出信号で示される前記負荷電流が前記基準信号で示される基準電流よりも大きい間、駆動許可信号を出力する比較回路と、
   前記駆動許可信号が前記比較回路から出力される間、駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記駆動回路から出力される駆動信号に応じて、前記消費電流が前記基準電流よりも大きい旨の報知をする報知回路とで構成され、
   オペアンプ４個入りＩＣの第１，第２及び第３オペアンプが、それぞれ、前記検出増幅回路を構成するオペアンプ、前記比較回路を構成するオペアンプ及び前記駆動回路を構成するオペアンプとして使用され、
   前記駆動回路は、前記駆動許可信号が前記比較回路から出力される間、特定波形の発振パルス信号を前記駆動信号として出力する発振回路であり、
   前記報知回路は、前記発振パルス信号に応じて実質的に点灯して前記報知をする発光素子と、
   前記発振パルス信号に応じて警告音を出して前記報知をするブザーとを含むことを特徴とする過電流検出・報知装置。
2. 負荷からの電源プラグ及び交流電源と電気的に接続される差込口を持つ器具に搭載される過電流検出・報知装置であって、
   前記過電流検出・報知装置は、前記交流電源の交流電力から直流電力を生成する直流電源回路と、
   前記交流電源の一端と前記差込口の一端との間から、前記負荷に流れる負荷電流を検出及び増幅して、その負荷による消費電流を示す検出信号を出力する検出増幅回路と、
   前記検出増幅回路から出力された検出信号と前記直流電源回路で生成された直流電力を基に生成される基準信号とを比較し、前記検出信号で示される前記負荷電流が前記基準信号で示される基準電流よりも大きい間、駆動許可信号を出力する比較回路と、
   前記駆動許可信号が前記比較回路から出力される間、駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記駆動回路から出力される駆動信号に応じて、前記消費電流が前記基準電流よりも大きい旨の報知をする報知回路とで構成され、
   前記駆動回路は、それぞれ、基準電位からより高又は低電位の側に振れる発振パルス信号を出力する片電源型発振回路としての第１回路と、前記発振パルス信号に、これとは逆論理であって前記基準電位からより低又は高電位の側に振れる逆論理パルス信号を重畳して、倍電圧発振パルス信号を前記駆動信号として出力する第２回路とで構成され、
   前記報知回路は、前記第２回路から出力される倍電圧発振パルス信号に応じて、警告音を出して前記報知をするブザーを含み、
   オペアンプ４個入りＩＣの第１及び第２オペアンプが、それぞれ、前記検出増幅回路を構成するオペアンプ及び前記比較回路を構成するオペアンプとして使用されるとともに、前記オペアンプ４個入りＩＣの第３及び第４オペアンプが、それぞれ、前記第１回路を構成するオペアンプ及び前記第２回路を構成するオペアンプとして使用されることを特徴とする過電流検出・報知装置。
3. 前記発振回路は、前記発振パルス信号を出力する第１発振回路と、
   前記発振パルス信号の周期よりも長い周期で前記第１発振回路の動作を断続させる第２発振回路とで構成され、
   前記オペアンプ４個入りＩＣの第４オペアンプが、前記第２発振回路を構成するオペアンプとして使用されることを特徴とする請求項１記載の過電流検出・報知装置。
4. 前記比較回路は、前記基準信号として高電位の第１基準信号及び低電位の第２基準信号を使用し、前記検出信号で示される前記消費電流が前記第１基準信号で示される第１基準電流よりも大きくなれば、その消費電流が前記第２基準信号で示される第２基準電流よりも大きい間、前記駆動許可信号を出力するヒステリシス比較回路であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の過電流検出・報知装置。
5. 前記直流電源回路の出力と前記検出増幅回路の出力との間に設けられるオン，オフの点検スイッチを更に備え、前記点検スイッチは、オン時に、前記基準信号で示される前記基準電流よりも大きな電流に対応する信号を、前記検出増幅回路の出力に重畳することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の過電流検出・報知装置。
6. 前記検出増幅回路は、前記交流電源の一端と前記差込口の一端との間に挿入され前記負荷電流を検出するシャント抵抗と、このシャント抵抗で検出された負荷電流を増幅して前記検出信号を出力する増幅回路とを含み、
   前記直流電源回路は、前記交流電源の交流電力を直流電力に半波整流する半波整流回路と、この半波整流回路で半波整流された直流電力を平滑する平滑回路とを含み、
   前記過電流検出・報知装置における前記シャント抵抗よりも後段の各回路は、前記半波整流回路の出力の側に設けられることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の過電流検出・報知装置。
7. 前記シャント抵抗は、プリント基板における所定長及び所定幅に設定された所定厚みの導電パターンで形成されることを特徴とする請求項６記載の過電流検出・報知装置。
8. 請求項１から３及び６の何れかに記載の過電流検出・報知装置を備える前記器具であって、
   前記差込口に加えて、前記交流電源への差込口と電気的に接続される電源プラグを一体に備える壁タップとしての、又は
   前記差込口に加えて、前記交流電源への差込口と電気的に接続される電源プラグ付コードを備えるテーブルタップとしての、又は
   壁埋込電源タップとしてのタップ。

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