JPS59500348A - 汎用電源で駆動される器具の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気的に駆動される器具の安全装置 この発明は、器具ケース内に進入する導電性の液体に反応する電子回路、および 器具利用者を電気ショックから守るためにこの電子回路によって動作する安全ス イッチからなる。電気的に駆動される器具の安全装置に関するものである。

この種類の器具は、ｆｃとえば、携帯用へヤドライヤ。

携帯用温風ファン、照射ランプ、ひげそり器などである。

このような器具が水と接触すると、利用時にとくに危険な状態が発生する。たと えば、似合駆動状態でなくても。

ヘヤドライヤが水中に沈むと、死亡事故を惹き起すこともある。

当業者間では、器具の導電部分が液体と接触すると。

たｙちに電流供給を遮断し、電気ショックを防止する多種多様な安全装置が知ら れている。

従来提案されている安全装置の第一グループでは、この遮断作用が、外部、すな わち器具の外側にある家屋の電源配線に設けた誤電流保護スイッチ、制御リレー あるいは簡単な電源フユーズによって行なわれる。たとえばＤＥ−Ｏ８２６３１ ７８５では、器具ケース内部への液体の進入に応答して、ふたつの動作接点によ って２極で器具に給電し、器具ケースの外側の、穴とえば電源プラグ内部に配置 された制御リレーが電流全遮断する空気ジェットマツサージ器が知られている。

この公知の保護装置では、特殊電源ケーブル、特殊電源プラグと、制御リレーを 電子制御するためのいちじるしい費用、および事故が排除される前に制御リレー が状態復帰することや電源電圧の通電を防止する特別な対策が必要になる。

従来提案されている安全装置の第ニゲループでは上記の事情を考慮して、安全装 置が完全に保護すべき器具内へ組み込まれている。

たとえば、電子器具の電源回路を経て、器具内部の３本の電極に自由につながる トライアツタを制御することが提案されている。すなわち器具が水へ入ると、放 電電極がその組み込み状態あるいは電源の位相状態によって大地あるいは圧電極 のひとつから放電々流を受け収り。

トライアックが放電し、電源回路が短絡される。この状態で電源７ユーズが飛び 、器具の電圧がか＼らなくなる。

しかし、これは器具回路に対する故意の短絡を許可しない国際規定に違反する。

装置が支障なく動作するためには、適切な屋内配線工事とフユーズ保全さらに充 分に低い電源インピーダンスが前提条件になる。また、ふ斤つのフユーズ保全さ れた外部配線を備え、一般にそのひとつだけがフユーズの応答によって遮断され る２２０Ｖ電源もある。いつでも電流遮断は事故と同時に行なわれる。

丁なわら、利用者の感電は電源特性に応じて時間的に制御９１ また別の保護装置がＤＥ−Ｏ８２７２５６５２により公用である。この保護装置 １”！：電源の太ささおよび外部配線に対比して人体の電気インピーダンスヲ測 定するものである。この六め器具はたとえば握りの部分に導電性の接触面を備え ている。この接触面は電子回路を経て電源電圧と結合され、この回路の構戎部品 が故障しても危険発生が排除される。

さらに、器具が特定の収り替えできない要領で電源と結合されることが前提条件 になる。欧州型プラグのようにたいていのプラグ装置は外部配線と中性線の配置 が共通になっていないので、利用者がテストして正しい電源接続を探し出すとい う手間がか＼る。

この回路の他の欠点は９安全機能が電源の大きさに対し過少なインピーダンスに 対して、またさらに保護クラス■の器具では利用者にとって全熱危険のない使用 状態でも応答することである。さらに、最初に典型的な事故原因として挙げたよ うに、この装置を備えｆＣ器ＪＡが電源に極を間倣えて接続され女状態で水に接 触すると、この安全回路は完全に役立たなくなる。このような状態では中性線が 遮断されているので、器具が使用できる状態でなくても電気ショックが発生する ことになる。

この発明の目的は、′電源の極や器具の使用状態とは無関係にきわめて迅速に応 答し、利用者を電気ショックから保護し、かつ電子９機械的構造要素の数および 大きさが、従来の電気的に駆動される小沢器具に設置できるようにコンパクトな 構造にミニアチュア化することが可能な、上記第二番目のグループの安全装Ｎを 提供することである。その利用にあたって価格が高くなることは許されない。

本発明によれば、この課題はつぎの特徴を示す構造部分の組み会−わせによって 実現される。

（ａｌ　液体が存在する場合には電気インピーダンス値が変化するが、器具を手 に持った状態では接触しないむくの電気的な二重導体の形状になっている。ケー ス開口部とケース接合部の周囲に設けた検知手段。

（ｂ）　入力部に検知手段があり、検知手段のインピーダンス値があらかじめ定 められ斤量だけ変化すると半導体スイッチをトリガーさせる。半導体スイッチを 備えた放電回路。

（ｃ）　接点が初期電圧のか＼った状態にありトリガー回路の出力回路にある半 導体スイッチの導通に伴って発生する電流による間接的あるいけ直接的な加熱に よって溶融する材料・で閉じた状態に保反れる自動開放型機械的スイッチ。

二重導体の形状の検知手段に第一番目のグループの安全装置から公知（ＤＢ−Ｏ ８２６３１７８５）であるが、これとは配置が異なっている。接点が加５熱時に 溶融する材料によって閉じた状態に保たれている自動開放型半導体スイッチは限 界温度スイッチ（いわゆるサーモピレン）としてさまざまな仕様のものが公知で ある。その目的は器具ケース内部に許容できない高温度が発生すると、ただちに 電流供給全遮断することであるが、利用者全電気ショックから守るもので（′マ ない。

本発明による組み合わせによって、器具ケース内部へたとえば水が進入すると、 利用者が進入し念水によって電圧のか＼ったむくの部分と接触する以前に、きわ めて短時間に器具内の電源電圧を自動的に確実に全極遮断する安全装置が作られ 、しかも使用されるスイッチの構造形式による遮断は非可逆的で、完全に湿った 器具はすぐに再利用することはできない。

のインピーダンス１直が変化すると、たｙちにサイリスクが放電し抵抗素子に数 分の１秒間に所要の溶融温度へ加熱する電流が流れ、安全スイッチの初期電圧が 印加された接点が飛び上り、器具全体が無電圧状態になる。

器具の電流回路にある放電回路が、スイッチが開いた状態で全構造部分が無電圧 状態となるように、安全スイッチと負荷の間に配置される場合、とくに確実な構 成になる。

電気的に良導体あるいは不良導体の浴融材料全選択すシ、ことによって、安全ス イッチの構造にはさ捷ざまな可は、溶融材料が放電回路の半導体スイッチが放電 すると電流が流れるフユーズ線である。

公称消費電力の小さい器具では、電源配線のひとつにフユーズ線、他の電源配線 に接点弾撥装置を設け、かつ放電回路の半導体スイッチとして器具側面に両電源 配線を介して接続されたトライアックを使用すると、単極の安全スイッチかえら れる。公称消費電力の大きい器具では、望ましくは各電源配縁に２極安全スイッ チ各１個の接点バネ対が設けられる。

ど、わずかな電源インピーダンスによって給電されることである。この電流に消 費負荷電流に加算されるので。

機械的なスイッチは比較的大きい総合電流を遮断できねばならない。

この欠点を避ける六め、特徴が特許Ｍ末範囲４から８に示されている第２番目の 実施態様では、電気不良導体材料、とくに接着剤が使用されている。

以下この発明をいくつかの実施例について詳細にｈｑする。

第１図は　半導内スイッチであるサイリスクを備えた放電回路。

第２図は　へヤドライヤの内部から窒気出ロ開ロ部をみ斤、進入した水に対する 検知手段になる電気二重導体の配置透視図。

第３図は　接点バネ対のフユーズ線保持装置金離えた単極安全スイッチ。

第４図は　二極仕様になった第３図による安全スイッチ。

第５図は　円柱状の抵抗素子と接Ｍ都を持つ次安全スイッチ。

第６図は　偏平な肉厚抵抗体を備えた安全スイッチ。

第７図は　電気器具のにぎり都にある安全装置の配置。

第１図に安全装置の電流回路図が示されている。電源配線２３の心線が接続され た端子１．２から器具内部の電源配線は接点バネ３．４を経て器具の消費負荷が 接続される端子５，６へつながる。２極安全装置（第４図から第６図）の接点バ ネ３．４は、サイリスク１７と直列になって、ダイオードクアルテン）　Ｉ３， １４．　１５．１６　の対角線を形状する抵抗素子ｌＯと機械的に結合されてい る。サイリスク１７に対して並列に接続されたコンデンサ１８は電源事故があっ た場合のブリッジ放電の防止装置となる。

Ｒ，−Ｃ接続１９．２０が、高オーム保護抵抗２１ヲ経て検知手段（第２図）の 二重導体（図示されていない）の端子８へ導びかれるサイリスクの制御電極を経 る望１しくない放電を阻止する。二重導体の１也の結線は対応する作画抵抗２２ ヲ経て、抵抗１０の自由端へつながる。

水が進入して検知手段のインピーダンスがいちじるしく低下するとサイリスタ１ ７がタソちに放電する。サイリスクとして、最高放電々流０．２ｍｋの高感度制 御電極を備えた。市販品のなかでもっとも小さい０．５Ａ／４００Ｖの型式が利 用できる。たとえば１２０にΩの高オーム作画抵抗２］、　２２　が放電時の漏 洩電流をたとえば１．８７７ＪＡ程度の危険のない値へ制限する。

第２図はたとえばヘヤドライヤの器具内部から空気出口部をみて単純化して表現 されたもので、進入し大水に対する検知手段の電気二重導体の配置を示している 。両方のケース殻４０．４１　が接触防止格子４３が組み込まれたケース接合部 および出口開口ｓ４２を形式する。この開口部の周囲および、ケース接合部に沿 って、導電性テープ４４、４５および４６．４７が設けられている。これらテー プは器具の通常の収り扱い状態では接触せず、あらかじめ規定された仝気、漏洩 間隙を維持できる程度にケースの縁部から引き離されている。適切な配置によっ て、テープを濡らすことなく、開口部あるいはケースの隙間に進入した水によっ て、電圧のか＼っに器具内部々品から外部への電気接触が発生しないようにでき る。進入した水によって、テープ間の導電率がいちじるしく大きくなり。

その結果、すでに述べたように、放電回路のサイリスクが放電する。導電性テー プ４４−４７ｇ導電性ランカーの印刷あるいは二相射出成形法シてよる射出で両 ケース殻４０゜４１の内面へ設けられる。

第３図に、フユーズ＠によって開放できる単極自助開放機械式スイッチを示して いる。プラスチック製ソケット３２に、剛直な接点バネ３３．および可動性接点 ３４とハンガー３５が注型されている。弾撥バネ３６とともにこれらの部品が公 知のいわゆる弾撥バネ接点を形成する。バネハンガーが押し下げられると弾撥バ ネ頂点は直ちに閉じ。

バネハンガーが上方へ開放されると直ちに開放される。

自動開放はバネハンガー３５に上部静止位置全作つように初期電圧が加えられて 因ることを前提としている。バネハンガーの前端部にプラスチック製アンカー３ ７が射出成形され、その上にフユーズ＠１０が張られて捲線法によりふたつのピ ン３８．３９に固定されている。

このスイッチでは、ひとつの電源配線が両方のビン３８゜３９、他の電源配線が 両方のバネ３３．３４’に経て接続されている。フユーズ線１０は予期しない開 放動作を起す危険なく、器具の公称電流を流せる寸法のものでなければならない 。材料として、融点が比較的低くて引張強度の大きい燐青銅が好適である。

この構造形式はコストがきわめて低く、かっ動作が確実であるという利点ケ持っ ている。電磁開放動作ケ行なう公知のスイッチに比較して、きわめて慣性の小さ い迅速応答が利点である。っまり衝′−主による予期しない開放の危険が事実上 排除される。衝撃開放に必要な加速度は１．０ＯＯｆ程度である。

安全スイッチの容量を、ひとつの寸法例で示ア。

公称電流が０４１Ａ以下の器具、フ七とえばは気ひげそり器の場合、引張り強度 が１２０Ｐの直径０．０４　ＫＭのフユーズ＠を使用できる。開放電流は０．２ ５Ａ　であり、電源電圧のゼロトランジションで放電する不都合な状態でも約０ ２マイクロ秒程度の浴融時間を期待できる。２Ｘ１２０Ｐの引張強度があるため 、アーチバネ３５は１００Ｐの力でスイッチを開放することになる。アーチバネ Ｇてよって加速される質量は約０６３ｙであり、開口加速度に約３３０ｙである 。放電回路をスイッチが完全に解放するまでに開放する時間はしたがって約１３ ミリ秒になる。

検知手段の電気二重導体の適切な配置によって、水が電気器具の電圧のか＼った 他の部分、たとえばヘヤドライヤの加熱コイルに達する以前に放電回路が応答す るようにてきる。ヘヤドライヤが々とえば浴槽へ落ちる場合その速度は１秒当り 数ｍ全種えない、′ｒなわち水の進入速度（寸たかだか１ミリ、秒当ｔ）数ミリ −である。安全スイッチの開放速度が１゜３ミリ秒とすると、電気二重導体と器 具の電圧のか＼った部品の最小間隔としてＩＯ囚が要求されると、：になる。

別の自動スイッチ仕様、没とえば公知の電磁的に開放されるスイッチでは、電磁 システムに２′ける可動質量に対する加速力の比は、純バネカで動作するシステ ムの値より常に小さいので、このように短かい開放時間はほとんどＴ現不可能で ある。

第４図は両電気配線のそれぞれに対してひとつの弾撥バネ接点を備えた同じ構造 の２極安全スイツチを示している（第１図と比較さ′ｈｆｔい）。ブラフチック 製ソケット４８の上に部品３３，３先　３５および３６からなる第一番目のスイ ッチと９部品４９．　５０．　５１および５２からなる第二番目のスイッチがあ る。両方のバネハンガー３５と５２の前面部に、これらを結合するようにグラス チック製のアンカープレート５３が射出成形されている。正規状態ではアンカー プレート５３ハピン３８および３９の周りに巻き付けられたフユーズ線１０によ って下側の位置へ保持され２両方のスイッチは閉じられている。フユーズ＠ＩＯ は器具電流を流さないので自由に寸法を決定でき、定常的に作用する熱負荷によ る劣化現象を防止できる。この安全スイッチは容易に判るように、＠１図の放電 回路に直接利用できる。

第５図は抵抗体の上に接着された接点バネ金離えた２極安全スイツチの別の実施 例を示している。導電グレート６０の上に、自由端をプラスチック製のヨーク１ １でおたがいに？合されたふたつの彎曲した接点バネ３および４が固定されてい る。下方へ押し曲げられ穴状７縣でこれらのバネは導電プレート６０へ挿入され た接点ピン３ａ、４ａと接触し、ヨークは接Ｍ剤１２で抵抗１０ａへ接着されて いる。

検知手段（図示されていない）が水の進入による危険を検知すると、ｆＣｙちに 抵抗１０ａが第１図について説明したように、電源に接続される。抵抗ＩＱａの 抵抗値と熱容量は、０．５ないし２ミリ秒（位相位置によって〕以内に接着部分 が効かなくなる温度（約２００°Ｃ）に達して、接点バネ３，４が飛び上り、端 子１．２から端子５，６への電源配線（第１図）が切れるように女がいに設定さ れる。接点バネ８．４の適切な力書質量比によって、抵抗１０ａが焼損する以前 にスイッチが開放される。

ひとつの実験構成で、ガラス繊維製捲線コアと外部一層捲線の寸法２０．６ｆｆ 、８００オームの市販線抵抗体が使用された。捲線には７ユ一ズ接着剤たとえば 、シアン・アクリレート接着剤あるいけポリアミド接着剤が薄く塗付された。

ヨーク１１け接着剤の不均一度とはまったく無関係に開放すると、常に両方の接 点バネを同時に上方へ回動させて強制的に接点バネを開放する。開放速度をでき るだけ大きくする大めにヨークはでさるだけ軽量化される。また材質と形状によ って、接点部位３／３ａ、　４／４ａ　の大きい電流負荷時に発生する損失熱量 が接着部位１２へ伝達されるの全防止しなければならない。接点バネ３，４の先 細形状も同じく質量の減少によって犬さい開放速度？実現する。このサンプルで 次のテ゛−クー刀・え呟れ斤。丁なわち半導体スイッチが放電すると、＋５００ ワントーヤドライヤの公称電流６，８Ａに比較して小さい、平均０゜６７Ａの電 流が記録され女。線抵抗］Ｏａに加わる平均値１４６ワノト、ビーク１値２９０ ワットの電力が、開放開始時の位相位置に応じて約１ないし３ミリ秒で抵抗体を 約１２０°Ｃの溶融温度へ加熱して接着部位がはずれる。接点バネは約１．２Ｎ の初期荷重を受け、有効質量は８０ｍｙであった。

したがって、初期加速度はｌ５００１．接点間隔３羽に対する開放時間は約１ミ リ秒になる。この時間内に捲線抵抗１０ａの温度はさらに上昇するが、焼損を惹 き起すＫばいたらない。焼損には数倍長い時間が必要である。

平坦なセラミック板片上に設けた薄くて均一な金属酸化物系統の抵抗層からなる 厚膜抵抗体を使用すると、遮断時間をさ６て短縮できる。抵抗、接着剤層の熱容 量に対するパルス電力の関係がよくなるためである。

第６図は第５図に対応する安全スイッチの実施例全示しｋもので、同じ部品に同 じ番号が付されている。抵抗体１０ａは、薄くて均質な抵抗層６２のある平坦な セラミック板片６１と、接続部６４を備ｊＣ，たふ女っの金絢質化された接触面 ６３を備えている。このような抵抗素子はたとえばポテンションメーター技術か ら公知である。この実施例は、ヨーク１１と抵抗層６２の間に平坦ではソ面平行 な接着結合部が形成され、＃、に接着品質が均一になるといった製造ならびに動 作の確実性の面で特筆すべき利点金偏えている。機械的な誤差による。擬石すべ き部品間の水平方向のわずか々ズレは性能上問題にならない。

第３−５図による安全スイッチはとくで小型化できる。

図の倍率ははｙ５：１である。導体プレート６０（第５図）の下ｆｉｉＶＣ放電 回路の電子得成要素全設置できる。

こｉｆ−、部品が小さくまた電子部品点数が少ないので。

安全装置全体全機械的なユニットとして電源ケーブルに組み込むことができる。

第７図Ｃま例として、電源ケーブル２３．案内ソケット５６゜ケーブル端子５７ ．および第１図で破線枠２４で示された安全スイッチをふくむ放電回路用の気密 シールされたケース２４からコネクタクリップ５９に双方の器具側面にわたり電 源配線５，６が通じ、ケース側面からは、だとえげ第５図に示された専心グレー ト６０の突起［なっ女接続部７゜８が引き出されて、ケース２４ＶＣ配置され次 、りとえば印刷され六二重導体４４．　４５とネジ止めによって結合される。

事故が発生して安全装置が開放すると、ケース２４をふくめで電源ケーブル２３ を収り替えることによって器具の機能が回復される。大量生産で器具を安全装置 付きあるいは安全装置なしで製造しなければならない場合、電源ケーブル２３全 直接コネクタークリツプ５９に固定することもできる。

この発明シて係る安全装置の利点は、製造コスト刀・ｂちしるしく低いこと１機 械的に複雑な機構がなく９部品点数が少ないために動作確実性が高いこと、抵抗 体１０によって半導体スイッチ１７の結合を切って、この時に生ずるコンテ゛ン ＋ｊ１８の予期しない開放動作（放電動作ンが防止される。

さらに安全スイッチは質量に対する保持力（フユーズ線および接着）の比がきわ めて犬きＡので、さまざまな仕様で１ｏｏｏｆ以上の衝撃や振動に対しても影響 を受けないものにできる。溶融物質の選択によって、＋００’Ｃ以上の温度不感 度も実現できる。スイッチの遮断特性は電源インピーダンスや電源７ユーズ保全 の影響を受けない。

安全装置全体の寸法が小さく、りとえば２０Ｘ２０Ｘ］ＱＩＮ程度であり、小型 の電子器具にも徂み込める。

ＦｌＧ、ム 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　器具ケース（５４）内部へ進入する導電性液体に対して応答する電子回路 と、電子回路によって開放される安全スイッチからなる。電気的に駆動される器 具の安全装置であって。 （ａ）　液体が存在する状態で電気的インピーダンス値が変化し、器具取り扱い 時に接触しないむくの電気二重導体の形状になったケース開口部（４２）とケー ス接合部の周縁にある検知手段。 （ｂ）　入力部（７，８）に検知手段があり、検知手段のインピーダンス値があ らかじめ定められｆＣ量だけ変化すると、半導体スイッチが放電する。半導体ス イッチ（１７）を備えた放電回路（１３−２２Ｊ（Ｃ１ｉ点（３，３ａおよび４ 　、４ａ；３３．３４および４９．５０）が、半導体スイッチ（１７）の放電時 に発生する電流による間接的あるいは直接的な加熱によって浴融する材料（１０ ，＋２）により閉じた状態に保持され反自助開放機械式スイッチ（３，４） 含有することを特徴とテる。電気的に駆動される器具の安全装置。 ２、安全スイッチ（３，４）から器具の負荷につながる電源配線間に接続され、 その対角＠部分に、安全スイッチに設けられた抵抗素子（１０）が・サイリスク （１７）および保護コンデンサ（１８）の並列回路と直列に存し、検知手段の二 重導体の一方の接続部（７）がダイオードクアルテントの正極側、他の接続部（ ８）がサイリスクの放電々極部分３、初期電圧の加わっ反接点バネを備えた少な くともひとつの接点部位（３３，３４）、および接点部位を閉じた状態に保持す るフユーズ線（ＩＯ）　、および部品が固定され。 かつ接点部位およびフユーズ線の接続部を支持したプラ４、初期電圧が加わり反 接点バネ（３）を備えた接点部位（３，３ａ）と、接点部位が閉じ次状態で接点 バネが溶融性の非電導物質により接着され次電気抵抗素子、および部品が固定さ れ、かつ接点部位および抵抗素子を支持す点バネＣＢ、４）と、４体プレート上 に一定されてそれぞれ接点バネと接点部位を形成するふたつの接点ピン（３ａ、 　４ａ　）　＋およびヨークが溶融性接着剤（１２）によって抵６、導体プレー ）（６０）の裏面に放電回路の構成要素（１３７、抵抗素子（１０ａ）がガラス 繊維製捲線コアおよび開放９．　器具の電源回路にある放電回路が、スイッチが 開放されると全構成要素（１３−２２）が電圧のが＼らない状態に保持される安 全スイッチ、および電源配線（２３）とともに分離できない機械的なユニソ）を 形成するように、安安全装置。