JP6707280B2 - トラッキング防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、トラッキング防止構造に関するものである。

コンセントとプラグとの間にホコリが蓄積されていた場合、端子部間で生ずる火花放電によりホコリが発火し、火災が発生してしまう恐れがある（トラッキング現象）。このようなトラッキングを防止する技術としては、火花放電により生ずる発光現象を検出した際に電路を遮断する放電発光現象検出方法（特許文献１）や、端子部間の電圧を監視し、火花放電により生ずるノイズを検出した際に電路を遮断する電圧測定方法、さらには地絡電流を検出した際に電路を遮断する地絡電流検出方法等、多岐に渡る。

しかしながら、前述の放電発光現象検出方法及び地絡電流検出方法においては、コンセントカバーの端子部間に小さな穴を開けておく必要があることから、この穴を介して異物がコンセント内部に侵入してしまう問題がある。さらに電圧測定方法においては、接続された負荷に起因するノイズとの判別が困難であるため、負荷の停止時でないとノイズを検出することができないという問題があった。

特開平１０−１０６６８６号公報

本発明の目的は前記した従来の問題点を解決し、端子部間の穴加工が不要であり、かつ接続された負荷の使用時においても正確に火花放電を検出することができるトラッキング防止構造を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、一対の端子部にそれぞれ接続される一対の電線と、この電線を流れる電流方向と水平に配置される検出面を有するとともに、前記電線間、かつ電線の長手方向に沿って設けられる少なくとも２つの磁界センサとを備え、これら複数の磁界センサにより測定された測定値の差分が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、一対の端子部にそれぞれ接続される一対の電線と、この電線を流れる電流方向と水平に配置される検出面を有するとともに、前記電線間に設けられる少なくとも１つの磁界センサと、この磁界センサの側方に設けられ、前記電線を流れる電流により生じる磁界を遮断する磁界遮断部材とを備え、前記磁界センサにより測定された測定値が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、一対の端子部にそれぞれ接続される一対の電線と、前記端子部と垂直に配置される検出面を有するとともに、前記電線間であって前記一対の電線を含む平面に対して垂直方向に離れた位置に設けられる少なくとも１つの磁界センサとを備え、この磁界センサは火花放電により前記端子部間を流れる電流が発生する磁界を検出するものであり、この磁界センサにより測定された測定値が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、一対の端子部にそれぞれ接続される一対の電線と、前記端子部間を流れる電流により生じる磁界を垂直に受ける検出面を有するとともに、前記電線間であって前記一対の電線を含む平面から外れた位置に、この平面に対して傾斜させて設けられる少なくとも１つの磁界センサとを備え、この磁界センサにより測定された測定値が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１、３及び４の何れかに記載のトラッキング防止構造において、前記磁界センサの側方に、前記電線を流れる電流により生じる磁界を遮断する磁界遮断部材を設けたことを特徴とするものである。

本発明に係るトラッキング防止構造は、電線を流れる電流方向と水平に配置される検出面を有する磁界センサを、電線間、かつ電線の長手方向に沿って少なくとも２つ設けるものとし、さらにこれら複数の磁界センサにより測定された測定値の差分が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うものとした。負荷が接続された通常時においては、電線を流れる電流により生じる磁界のみを各磁界センサが検出するため、その測定値は略同値となる。そして、トラッキングの原因となる火花放電が端子部間で発生した際には、端子部間に微弱な電流が流れることとなる。ここで、複数の磁界センサは電線の長手方向に沿って設けられることで、端子部からの距離が各々異なるように配置されているため、これら複数の磁界センサの測定値には差が生じることとなる。したがって、これら複数の磁界センサにより測定された測定値の差分が一定値を超えたときに、判定部により異常判定、即ち火花放電が発生したと判定して電路を遮断することができるものとすることで、従来のような端子部間の穴加工が不要となると同時に、接続された負荷の使用時においても正確に火花放電を検出することができる。

請求項２に係る発明によれば、電線を流れる電流方向と水平に配置される検出面を有する磁界センサを電線間に少なくとも１つ設けるとともに、この磁界センサの側方には電線を流れる電流により生じる磁界を遮断する磁界遮断部材を設けた。したがって、負荷が接続された通常時においては、電線を流れる電流により生じる磁界は磁界遮断部材により遮断されるため、磁界センサによる測定値は略０となる。そして、端子部間に火花放電が生じ微弱な電流が流れた際には、この端子部間を流れる電流により生じる磁界を磁界センサが正確に検出することとなる。したがって、磁界センサにより測定された測定値が一定値を超えたときに、判定部により異常判定、即ち火花放電が発生したと判定して電路を遮断することができるものとすることで、請求項１と同様、端子部間の穴加工が不要となると同時に、接続された負荷の使用時においても正確に火花放電を検出することができるものとなる。

請求項３に係る発明によれば、端子部と垂直に配置される検出面を有する磁界センサを、電線間であって前記一対の電線を含む平面に対して垂直方向に離れた位置に、少なくとも１つ設けるものとしている。検出面をこのような配置とすることで、負荷が接続された通常時においては、電線を流れる電流により生じる磁界は検出面に対して直交するため、磁界センサによる測定値は略ゼロとなる。そして、端子部間に火花放電が生じ微弱な電流が流れた際には、この端子部間を流れる電流により生じる磁界を磁界センサによって正確に検出することができるため、請求項１の発明と同様の作用効果を奏するものとなる。

請求項４に係る発明によれば、端子部間を流れる電流により生じる磁界を垂直に受ける検出面を有する磁界センサを、電線間であって前記一対の電線を含む平面から外れた位置に、この平面に対して傾斜させて少なくとも１つ設けるものとしている。検出面をこのような配置とすることで、負荷が接続された通常時においては、電線を流れる電流により生じる磁界の検出量を抑えることができる。そして、端子部間に火花放電が生じ微弱な電流が流れた際には、この端子部間を流れる電流により生じる磁界を垂直に受ける検出面によって磁界を高精度に検出することができるため、請求項１の発明と同様の作用効果を奏するものとなる。

請求項５に係る発明によれば、さらに磁界センサの側方に、電線を流れる電流により生じる磁界を遮断する磁界遮断部材を設けることで、負荷が接続された通常時においては、電線を流れる電流により生じる磁界を磁界遮断部材により確実に遮断することが可能となり、火花放電の発生時には磁界センサによって磁界をより高精度に検出することができるものとなる。

実施形態１を示す上面図である。 実施形態１のその他の実施例を示す上面図である。 実施形態１のその他の実施例を示す上面図である。 実施形態２を示す上面図である。 実施形態２のその他の実施例を示す上面図である。 実施形態３を示す上面図及び側面図である。 実施形態３のその他の実施例を示す上面図及び側面図である。 実施形態４を示す側面図である。 実施形態４のその他の実施例を示す側面図である。 実施形態５を示す上面図である。 実施形態５のその他の実施例を示す上面図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
（実施形態１）
図１に示す実施形態は、請求項１記載の発明に係る詳細な説明であり、１はコンセントであり、２はコンセント１に差し込まれる負荷側のコンセントプラグである。コンセント１の内部には、極が異なる一対の端子部３と、各端子部３にそれぞれ接続される平行な一対の電線４が設けられている。なお、図中の破線矢印は電線を流れる電流の方向を表している。ここで、コンセント１内部には、電線４を流れる電流方向と水平に配置される検出面５ａを有する磁界センサ５が２つ設けられている。また、この磁界センサ５は２本の電線４間の略中央位置、かつ電線４の長手方向に沿って少なくとも２つ配設されるものである。なお、磁界センサの配置数は２つに限定されず、その他にも３つ以上であっても差し支えない。また磁界センサ５には指向性があるため、検出する強さが大きい面を検出面５ａとしている。なお、本実施形態では２極のコンセント１及びコンセントプラグ２としているが、接地極付の３極のものであっても差し支えない。

さらに、コンセント１内には２つの磁界センサ５により測定された測定値の差分が一定値を超えたときに異常判定を行う判定部６が設けられている。なお判定部６は、後述する火花放電検出時に、ＬＥＤやブザー、または無線通信機器等によりその情報を通知／外部出力する出力手段を備えるものとすることが好ましい。

以上の構成により、コンセントプラグ２をコンセント１に接続して負荷を使用する通常時においては、電線４を流れる電流により生じる磁界のみを両磁界センサ５が検出するため、その測定値は略同値となる。そして、トラッキングの原因となる火花放電が端子部３間で発生した際には、端子部３間に図中矢印で示す微弱な電流が流れることとなる。ここで、本実施形態では２つの磁界センサ５が電線４の長手方向に沿って設けられることで、端子部３からの距離が各々異なるように配置されている。よって、磁界の強さはＨ＝Ｉ／２πｒ（Ｈ：磁界の大きさ、Ｉ：電流値[Ａ]、ｒ：電流からの距離[ｍ]）で決定されるため、２つの磁界センサ５の測定値には差が生じることとなる。したがって、その測定値の差分が一定値を超えたときに、判定部６により異常判定、即ち火花放電が発生したと判定して電路を遮断するものとすることで、従来のようなコンセントの端子部間への穴加工が不要となると同時に、接続された負荷の使用時においても正確に火花放電を検出することができるものとなる。

また上記の構造はコンセント１及びコンセントプラグ２に限定されるものではなく、図２に示すような端子部３が露出している電気機器７においても適用することができる。さらに、図１中でコンセント１内に配設した端子部３、電線４、磁界センサ５、判定部６を、図３に示すようにコンセントタップ８内に設けるものとしても良い。このような構造によれば、コンセントプラグ２とコンセントタップ８との間に発生した火花放電と、コンセントタップ８とコンセント１との間に発生した火花放電との双方を検出することができるため、コンセント１に新たな加工を施すことなく、コンセントタップ８をコンセント１とコンセントプラグ２との間に追加するという簡単な構成でトラッキングを防止することができるものとなる。

さらに、本実施形態及び後述する実施形態２乃至５の何れにおいても、一対の電線４は平行としているが、必ずしも平行に限定されるものではない。例えば本実施形態における一対の電線４が互いに平行ではない、即ち通常時であっても２つの磁界センサ５の測定値が異なる場合であっても、各磁界センサ５による測定値のグラフから差分のグラフを算出し、その値を閾値として、実測値が閾値を超えたときには異常判定を行うように判定部６の設定を変更すれば良い。または、増幅器等を用いることで、一方の磁界センサ５による測定値のグラフの傾きを調整し、他方の磁界センサ５による測定値のグラフと略同一にしておくことで、その差分が略０となるようにすれば良い。

（実施形態２）
図４に示す実施形態２は、請求項２記載の発明に係る詳細な説明であり、コンセント１、コンセントプラグ２、端子部３、電線４等の構成は実施形態１と同一であり、この点は後述する実施形態３乃至５においても同様である。この実施形態では、電線４を流れる電流方向と水平に配置される検出面５ａを有する１つの磁界センサ５を電線４間に設けるものとし、さらにこの磁界センサ５の側方には電線４を流れる電流により生じる磁界を遮断する磁界遮断部材９を設けるものとした。この磁界遮断部材９は、鉄やフェライト等の透磁率の高い物質により構成される部材である。

このような構成とすることで、コンセントプラグ２をコンセント１に接続して負荷を使用する通常時においては、電線４を流れる電流により生じる磁界は磁界遮断部材９により遮断されるため、磁界センサ５による測定値は略０となる。そして、端子部３間に火花放電が生じ、図中矢印で示す微弱な電流が端子部３間に流れた際には、この端子部３間を流れる電流により生じる磁界を磁界センサ５が正確に検出することとなる。したがって、磁界センサ５により測定された測定値が一定値を超えたときに、判定部６により異常判定、即ち火花放電が発生したと判定して電路を遮断することができるものとすることで、実施形態１と同様、コンセントの端子部間への穴加工が不要となると同時に、接続された負荷の使用時においても正確に火花放電を検出することができるものとなる。

なお、図５のように端子部３が露出している電気機器７においても適用することができる点等は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
図６に示す実施形態３は、請求項３に係る発明の詳細な説明である。この実施形態では、端子部３に対して垂直に配置される検出面５ａを有する１つの磁界センサ５を、電線４間、かつ一対の電線４を含む平面に対して垂直方向に離れた位置に設けるものとしている。なお、磁界センサ５は何れの方向に離れた位置に配設しても差し支えない。検出面５ａをこのような配置とすることで、コンセントプラグ２をコンセント１に接続して負荷を使用する通常時においては、電線４を流れる電流により生じる磁界は検出面５ａに対して直交するため、磁界センサ５による測定値は略ゼロとなる。そして、端子部３間に火花放電が生じ図中矢印で示す微弱な電流が端子部３間に流れた際には、この端子部３間を流れる電流により生じる磁界を磁界センサ５によって正確に検出することができるため、実施形態１と同様の作用効果を奏するものとなる。

なお、磁界センサ５は前記平面の両側にそれぞれ配設する等、２つ以上設けても差し支えなく、また図７のように端子部３が露出している電気機器７においても適用することができる点等は実施形態１と同様である。

（実施形態４）
図８に示す実施形態４は、請求項４に係る発明の詳細な説明である。この実施形態では、端子部３間を流れる電流により生じる磁界を垂直に受ける検出面５ａを有する１つの磁界センサ５を、電線４間であって前記一対の電線を含む平面から外れた位置に、この平面に対して傾斜させて設けるものとしている。図８のように、検出面５ａの配置角度Ａは、０°〜３６０°の任意の範囲で設定できるものであるが、電線４に流れる電流により生じる磁界からの影響をより小さくするために、前記平面を含む９０°及び２７０°を避けるものとする。検出面５ａをこのような配置とすることで、コンセントプラグ２をコンセント１に接続して負荷を使用する通常時においては、電線４を流れる電流により生じる磁界の検出量を抑えることができる。そして、端子部３間に火花放電が生じ図中矢印で示す微弱な電流が端子部３間に流れた際には、この端子部３間を流れる電流により生じる磁界を垂直に受ける検出面５ａによって磁界を高精度に検出することができるため、実施形態１と同様の作用効果を奏するものとなる。

なお、磁界センサ５は２つ以上設けても差し支えなく、また図９のように端子部３が露出している電気機器７においても適用することができる点等は実施形態１と同様である。

（実施形態５）
図１０に示す実施形態５は、実施形態１において実施形態２に示した磁界遮断部材９を設けたもの（図１０ａ）、実施形態３において磁界遮断部材９を設けたもの（図１０ｂ）、及び実施形態４において磁界遮断部材９を設けたもの（図１０ｃ）である。このような構成とすることで、コンセントプラグ２をコンセント１に接続して負荷を使用する通常時においては、電線４を流れる電流により生じる磁界を磁界遮断部材により確実に遮断することが可能となり、火花放電の発生時に磁界センサ５によって磁界をより高精度に検出することができるものとなる。

また図１１のように端子部３が露出している電気機器７においても適用することができる点等も同様である。

１ コンセント
２ コンセントプラグ
３ 端子部
４ 電線
５ 磁界センサ
５ａ 検出面
６ 判定部
７ 電気機器
８ コンセントタップ
９ 磁界遮断部材

Claims (5)

1. 一対の端子部にそれぞれ接続される一対の電線と、
   この電線を流れる電流方向と水平に配置される検出面を有するとともに、前記電線間、かつ電線の長手方向に沿って設けられる少なくとも２つの磁界センサとを備え、
   これら複数の磁界センサにより測定された測定値の差分が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うことを特徴とするトラッキング防止構造。
2. 一対の端子部にそれぞれ接続される一対の電線と、
   この電線を流れる電流方向と水平に配置される検出面を有するとともに、前記電線間に設けられる少なくとも１つの磁界センサと、
   この磁界センサの側方に設けられ、前記電線を流れる電流により生じる磁界を遮断する磁界遮断部材とを備え、
   前記磁界センサにより測定された測定値が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うことを特徴とするトラッキング防止構造。
3. 一対の端子部にそれぞれ接続される一対の電線と、
   前記端子部と垂直に配置される検出面を有するとともに、前記電線間であって前記一対の電線を含む平面に対して垂直方向に離れた位置に設けられる少なくとも１つの磁界センサとを備え、
   この磁界センサは火花放電により前記端子部間を流れる電流が発生する磁界を検出するものであり、
   この磁界センサにより測定された測定値が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うことを特徴とするトラッキング防止構造。
4. 一対の端子部にそれぞれ接続される一対の電線と、
   前記端子部間を流れる電流により生じる磁界を垂直に受ける検出面を有するとともに、前記電線間であって前記一対の電線を含む平面から外れた位置に、この平面に対して傾斜させて設けられる少なくとも１つの磁界センサとを備え、
   この磁界センサにより測定された測定値が一定値を超えたときには、判定部により異常判定を行うことを特徴とするトラッキング防止構造。
5. 前記磁界センサの側方に、前記電線を流れる電流により生じる磁界を遮断する磁界遮断部材を設けたことを特徴とする請求項１、３及び４の何れかに記載のトラッキング防止構造。