JP6897603B2 - ケーブル断線予兆検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に接続されて負荷に電流を通電するケーブルの断線の検知に関する発明である。

従来、何らかの負荷にケーブルを接続し、このケーブルを介して負荷に電流を通電する電気回路の構成においては、ケーブルが断線すると負荷への電力供給は当然になされない。

例えば、何らかの被加熱物を加熱する加熱装置において、熱源であるヒータと電源回路や制御回路との間にケーブルが接続される。このようなケーブルが断線すると、ヒータの制御ができなくなって、所定の加熱が行えない。

そこで、ケーブルの断線の予兆を検知するために、可動部に設置されるケーブルに、電圧供給用リード線（実際に必要とされる本来のリード線）と、この本来のリード線に比べて耐屈曲性が劣るダミー用のリード線とを設け、このダミー用のリード線の断線有無を検出することで、本来のリード線の断線時期が近づいていることや、断線のおそれが高いことを予知する装置が特許文献１に示されている。

特開平５−３４０９８５号公報

特許文献１に示される装置においては、耐屈曲性が劣るダミー用のリード線を備えた特殊なケーブルを作成する必要があり、汎用性のあるケーブルを用いることができない。また、ダミー用リード線の断線有無だけで本来のリード線の断線を予知する、という二値判定であるので、ケーブルの断線の予兆を検知する感度を調整する、といったことはできない。また、負荷の断線等の異常を検知することもできない。

そこで、本発明の目的は、特殊なケーブルを必要とせず、ケーブルの断線の予兆を検知する装置を提供することにある。

本開示の一例としてのケーブル断線予兆検知装置は、負荷に接続されて負荷に電流を通電するケーブルの断線の予兆を検知する装置であって、電流検出部と、警報部と、を備える。ケーブルは、並列接続された複数の電流経路を含む。電流検出部は複数の電流経路のうち少なくとも一つの電流経路に流れる電流を検出する。そして、警報部は、電流検出部による検出値と閾値とを比較して、複数の電流経路の通電状態を検出することで、複数の電流経路の断線有無を判定し、断線有りと判定したとき、警報を発する。

この構成では、耐屈曲性が劣るダミー用のリード線などは不要であり、普通のケーブルを用いることができる。また、ダミー用リード線の断線有無の二値判定ではなく、複数の電流経路のうち少なくとも一つの電流経路に流れる電流を検出して、これと閾値との比較に基づいて複数の電流経路の通電状態を検出するので、閾値の設定で、ケーブルの予兆を検知の感度を調整するといったことも可能となる。更には、負荷の断線等の異常も検知できる。

また、本開示の一例では、負荷に接続されて負荷に電流を通電するケーブルの断線の予兆を検知する装置であって、電流検出部と、警報部と、を備える。ケーブルは、並列接続された複数の電流経路を含む。電流検出部は複数の電流経路のうち少なくとも二つの電流経路に流れる電流の和または差を検出する。そして、警報部は、電流検出部による検出値と閾値とを比較して、複数の電流経路の通電状態を検出することで、複数の電流経路の断線有無を判定し、断線有りと判定したとき、警報を発する。

この構成では、複数の電流経路に流れる電流の組み合わせに基づいて複数の電流経路の通電状態を検出するので、複数の電流経路の断線有無の組み合わせを検知できる。

また、本開示の一例では、負荷の複数の接続部にそれぞれ接続されて負荷に電流を通電する複数のケーブルの断線の予兆を検知する装置であって、電流検出部と、警報部と、を備える。ケーブルは、負荷の第１接続部に接続される第１ケーブルと、負荷の第２接続部に接続される第２ケーブルと、を含む。第１ケーブルは、並列接続された複数の第１電流経路で構成され、第２ケーブルは、並列接続された複数の第２電流経路で構成される。電流検出部は、複数の第１電流経路のうち少なくとも一つの電流経路に流れる電流と、複数の第２電流経路のうち少なくとも一つの電流経路に流れる電流との和または差を検出する。そして、警報部は、電流検出部による検出値と閾値とを比較して、複数の第１電流経路の通電状態および複数の第２電流経路の通電状態を検出することで、複数の第１電流経路および複数の第２電流経路の断線有無を判定し、断線有りと判定したとき、警報を発する。

この構成では、負荷に接続される第１ケーブルと第２ケーブルについて、それぞれ複数の電流経路に流れる電流の組み合わせに基づいて複数の電流経路の通電状態を検出するので、第１ケーブルの複数の電流経路および第２ケーブルの複数の電流経路の断線有無の組み合わせを検知できる。

また、本開示の一例では、負荷の複数の接続部にそれぞれ接続されて負荷に電流を通電する複数のケーブルの断線の予兆を検知する装置であって、電流検出部と、警報部と、を備える。ケーブルは、負荷の第１接続部に接続される第１ケーブルと、負荷の第２接続部に接続される第２ケーブルと、を含む。第１ケーブルは、並列接続された複数の第１電流経路で構成され、第２ケーブルは、並列接続された複数の第２電流経路で構成される。電流検出部は、第１電流経路のうち少なくとも二つの電流経路に流れる電流の和または差に対する、第２電流経路のうち少なくとも一つの電流経路に流れる電流の和または差を検出する。そして、警報部は、電流検出部による検出値と閾値とを比較して、複数の第１電流経路の通電状態および複数の第２電流経路の通電状態を検出することで、複数の第１電流経路および複数の第２電流経路の断線有無を判定し、断線有りと判定したとき、警報を発する。

この構成では、負荷に接続される第１ケーブルと第２ケーブルについて、それぞれ複数の電流経路に流れる電流の組み合わせに基づいて複数の電流経路の通電状態を検出するので、第１ケーブルの複数の電流経路および第２ケーブルの複数の電流経路の断線有無の組み合わせを検知できる。

また、本開示の一例では、前記閾値は、初期状態における電流検出部による検出値に基づいて定められたものである。

この構成では、初期状態からの変化量で断線の検知を行うことになり、より正確な判定による断線予兆検知が可能となる。

本発明によれば、特殊なケーブルを必要とせず、ケーブルの断線の予兆を検知できる。

図１は本発明の実施形態に係るケーブル断線予兆検知装置を含む加熱装置全体の構成を示す図である。 図２は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図３は閾値と計測電流値との関係を示す図である。 図４は、図１に示した制御部２０の処理内容を示すフローチャートである。 図５は、図１に示した加熱装置とは、電流検出部４が検出する電流経路の構成が異なる加熱装置の回路図である。 図６は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図７は、図１に示した加熱装置とは、ケーブル３１の構成が異なる加熱装置の回路図である。 図８は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図９は、図７に示した例とは電流検出部の構成が異なる加熱装置の回路図である。 図１０は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図１１は、ケーブル３１を構成する三つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ１３に流れる電流を電流検出部４が検出する加熱装置の回路図である。 図１２は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図１３は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。 図１４は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図１５は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。 図１６は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図１７は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。 図１８は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図１９は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。 図２０は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図２１は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。 図２２は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。 図２３は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。 図２４は三相交流負荷であるヒータ２にケーブルを介して三相交流電源が接続された装置の例である。 図２５は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２，ＣＡ３１，ＣＡ３２に流れる電流、および電流検出部ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３の検出結果の関係を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、幾つかの図を参照して説明する。

・適用例
先ず、図１を参照しながら、本発明が適用される一例について説明する。図１は本発明の実施形態に係るケーブル断線予兆検知装置を含む加熱装置全体の構成を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係るケーブル断線予兆検知装置２０１は、負荷であるヒータ２に接続されて、このヒータ２に電流を通電するケーブル３１，３２の断線の予兆を検知する装置である。図１に示す例では、ケーブル３１は、並列接続された複数の電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２を含む。ケーブル断線予兆検知装置２０１は、複数の電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２のうち一つの電流経路ＣＡ１２に流れる電流を検出する電流検出部４と、この電流検出部４による検出値と閾値とを比較して、複数の電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２の通電状態を検出することで、複数の電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２の断線有無を判定し、断線有りと判定したとき、警報を出力する警報部１０と、を備える。

・構成例
次に、本発明の実施形態に係る加熱装置の構成について、図を参照して説明する。上述のように、図１は本発明の実施形態に係るケーブル断線予兆検知装置を含む加熱装置全体の構成を示す図である。

図１に表れているように、加熱装置１０１は、電源１、ヒータ２、ケーブル３１，３２、電流検出部４および開閉部５を備える。ヒータ２は本発明に係る「負荷」に相当する。ヒータ２はケーブル３１，３２を介して電源１に接続される。ケーブル３１，３２は電源１とヒータ２との間を繋ぐ電流経路である。この例では、電源１は単相交流電源であり、ヒータ２は２端子の負荷である。ケーブル３１には直列に開閉部５が挿入されている。また、ケーブル３１は二つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２を含む。電流検出部４は電流経路ＣＡ１２に流れる電流を検出する。この電流検出部４は例えば変流器（カレントトランス）であり、二次側に抵抗器が接続されて、検出電流に比例する電圧を出力する。

制御部２０は開閉部５の制御およびケーブルの断線予兆検知に関する制御を行う。

開閉部５は例えばソリッドステートスイッチであり、出力部１６の出力信号で開閉される。

設定部１２は外部からの手入力また通信による設定値を入力して、その値を記憶部１３に記憶する。電流計測部１１は電流検出部４の検出値を基に電流を計測する。判定部１４は記憶部１３に記憶された値と電流計測部１１で計測された値とを基にして、異常状態であるか否かを判定する。判定部１４が異常状態と判定したとき、異常出力部１５は、リレー出力やインジケータの発光、通信フラグの設定等によって警報を発する。

図２は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図２において、ｉ１１は第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値（電流計測部１１の計測値）である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、計測電流値は０．５である。第１電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第２電流経路ＣＡ１２だけを流れるので、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流は１．０となる。第２電流経路ＣＡ１２が断線したとき、計測電流値は０となる。ヒータ自体が断線したときも計測電流値は０となる。

図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、上下限値、例えば０．２５と０．７５を予め記憶させておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。図３は閾値と計測電流値との関係を示す図である。計測電流値が０．２５を超え、０．７５未満の値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が０．７５以上であれば、第１電流経路ＣＡ１１が断線したものと見なす。また、計測電流値が０．２５未満であれば、第２電流経路ＣＡ１２が断線したものと見なす。つまり、これを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

なお、ヒータ２が断線したときも計測電流値は０．２５未満となるので、本実施形態では、第２電流経路ＣＡ１２の断線とヒータ２の断線とは区別がつかない。

図４は、図１に示した制御部２０の処理内容を示すフローチャートである。先ず、電流値記憶フラグをリセットし、出力部の状態を判定する（Ｓ１→Ｓ２）。出力部の状態がＯＮであれば、つまり開閉器がＯＮであれば、計測電流値を読み込む（Ｓ３）。そして、この値を基にして、閾値を決定して登録し、電流値記憶フラグをセットする（Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６）。図３に示した例では、初期の計測電流値が０．５であれば、それに対して相対変動量０．２５を加減した値（０．７５，０．２５）を閾値として登録する。

正常時は、Ｓ７→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ７ のループを繰り返す。その後、計測電流値が異常範囲の値となれば、異常出力を行う（Ｓ７→Ｓ８）。なお、別のルーチンで電流値記憶フラグがリセットされれば、その時点での計測電流値が初期電流値として更新される。

次に、二つの電流経路に流れる電流を検出して断線予兆を検知する例を示す。

図５は、図１に示した加熱装置とは、電流検出部４が検出する電流経路の構成が異なる加熱装置の回路図である。この例では、電流検出部４は二つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２に流れる電流の差分を検出する。

図６は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図６において、ｉ１１は第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、第１電流経路ＣＡ１１、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流は０．５であり、計測電流値は０である。第１電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第２電流経路ＣＡ１２だけを流れるので、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流は１．０となり、計測電流値は１．０となる。第２電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第１電流経路ＣＡ１１だけを流れるので、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流は１．０となり、計測電流値は−１．０となる。ヒータ自体が断線したときは、計測電流値は０となる。

図５に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、上下限値として例えば０．５と−０．５を予め記憶させておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が−０．５を超え、０．５未満の値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が０．５以上であれば、第１電流経路ＣＡ１１が断線したものと見なす。また、計測電流値が−０．５未満であれば、第２電流経路ＣＡ１２が断線したものと見なす。つまり、これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

次に、一つのケーブルが三つの電流経路で構成された場合の断線予兆を検知する例について示す。

図７は、図１に示した加熱装置とは、ケーブル３１の構成が異なる加熱装置の回路図である。この例では、ケーブル３１は三つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ１３で構成されている。電流検出部４は電流経路ＣＡ１３に流れる電流を検出する。

図８は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図８において、ｉ１１は第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ１３は第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、第１電流経路ＣＡ１１、第２電流経路ＣＡ１２、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流は１／３であり、計測電流値は１／３である。第１電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第２電流経路ＣＡ１２と第３電流経路ＣＡ１３を流れるので、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流は０．５となり、計測電流値は０．５となる。第２電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第１電流経路ＣＡ１１と第３電流経路ＣＡ１３を流れるので、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流は０．５となり、計測電流値は０．５となる。第３電流経路ＣＡ１３が断線したとき、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流は０となり、計測電流値は０となる。ヒータ自体が断線したときは、計測電流値は０となる。

図７に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、下限値として１／３と０との中間値である０．１６６を予め記憶しておき、上限値として０．５と１／３との中間値である０．４１６を予め記憶しておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が０．１６６を超え、０．４１６未満の値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が０．４１６以上であれば、第１電流経路ＣＡ１１または第２電流経路ＣＡ１２が断線したものと見なす。また、計測電流値が０．１６６未満であれば、第３電流経路ＣＡ１３が断線したものと見なす。つまり、これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

なお、ヒータ２が断線したときも計測電流値は０となるので、本実施形態では、第３電流経路ＣＡ１３の断線とヒータ２の断線とは区別がつかない。

図９は、図７に示した例とは電流検出部の構成が異なる加熱装置の回路図である。この例では、ケーブル３１は三つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ１３で構成されている。電流検出部４は、電流経路ＣＡ１２に流れる電流と電流経路ＣＡ１３に流れる電流との加算値を検出する。

図１０は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図１０において、ｉ１１は第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ１３は第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、第１電流経路ＣＡ１１、第２電流経路ＣＡ１２、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流は１／３であり、計測電流値は２／３である。第１電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第２電流経路ＣＡ１２と第３電流経路ＣＡ１３を流れるので、計測電流値は１．０となる。第２電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第１電流経路ＣＡ１１と第３電流経路ＣＡ１３を流れるので、計測電流値は０．５となる。第３電流経路ＣＡ１３が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第１電流経路ＣＡ１１と第２電流経路ＣＡ１２を流れるので、計測電流値は０．５となる。ヒータ自体が断線したときは、計測電流値は０となる。

図９に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、下限値として２／３と０．５との中間値である０．５８３を予め記憶しておき、上限値として１．０と２／３との中間値である０．８３３を予め記憶しておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が０．５８３を超え、０．８３３未満の値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が０．８３３以上であれば、第１電流経路ＣＡ１１が断線したものと見なす。また、計測電流値が０．５８３未満であれば、第２電流経路ＣＡ１２または第３電流経路ＣＡ１３が断線したものと見なす。つまり、これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

図１１は、ケーブル３１を構成する三つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ１３に流れる電流を電流検出部４が検出する加熱装置の回路図である。この例では、ケーブル３１は三つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ１３で構成されている。電流検出部４は、電流経路ＣＡ１２に流れる電流と電流経路ＣＡ１３に流れる電流の加算値から、電流経路ＣＡ１１に流れる電流を差し引いた値を検出する。

図１２は、所定箇所での断線状態における、第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図１２において、ｉ１１は第１電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は第２電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ１３は第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、第１電流経路ＣＡ１１、第２電流経路ＣＡ１２、第３電流経路ＣＡ１３に流れる電流は１／３であり、計測電流値は１／３である。第１電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第２電流経路ＣＡ１２と第３電流経路ＣＡ１３を流れるので、計測電流値は１．０となる。第２電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第１電流経路ＣＡ１１と第３電流経路ＣＡ１３を流れるので、計測電流値は０となる。第３電流経路ＣＡ１３が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は第１電流経路ＣＡ１１と第２電流経路ＣＡ１２を流れるので、計測電流値は０となる。ヒータ自体が断線したときは、計測電流値は０となる。

図１１に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、下限値として１／３と０との中間値である０．１６６を予め記憶しておき、上限値として１．０と１／３との中間値である０．６６６を予め記憶しておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が０.１６６を超え、０．６６６未満の値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が０．６６６以上であれば、第１電流経路ＣＡ１１が断線したものと見なす。また、計測電流値が０．１６６未満であれば、第２電流経路ＣＡ１２または第３電流経路ＣＡ１３が断線したものと見なす。つまり、これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

図１３は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。この例では、電流検出部４は、第１ケーブル３１を構成する二つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２のうち電流経路ＣＡ１２に流れる電流と、第２ケーブルを構成する電流経路ＣＡ２に流れる電流との差を検出する。

図１４は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図１４において、ｉ１１は電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ２は電流経路ＣＡ２に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２に流れる電流は０．５であり、電流経路ＣＡ２に流れる電流は１．０であるので、計測電流値は−０．５である。電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１２と電流経路ＣＡ２を流れるので、計測電流値は０となる。電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１１と電流経路ＣＡ２を流れるので、計測電流値は−１．０となる。電流経路ＣＡ２が断線したとき、計測電流値は０となる。ヒータ自体が断線したときも、計測電流値は０となる。

図１３に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、上限値として−０．５と０との中間値である−０．２５を予め記憶しておく。また、下限値として−０．５と−１．０との中間値である−０．７５を予め記憶しておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が−０．７５以上−０.２５未満の値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が−０．２５以上であれば、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ２のいずれかが断線したものと見なす。また、計測電流値が−０．７５未満であれは、電流経路ＣＡ１２が断線したものと見なす。これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

図１５は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。この例では、電流検出部４は、第１ケーブル３１を構成する二つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２のうち電流経路ＣＡ１２に流れる電流と、第２ケーブルを構成する電流経路ＣＡ２に流れる電流との和を検出する。

図１６は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図１６において、ｉ１１は電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ２は電流経路ＣＡ２に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２に流れる電流はいずれも０．５であり、電流経路ＣＡ２に流れる電流は１．０であるので、計測電流値は１．５である。電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１２と電流経路ＣＡ２を流れるので、計測電流値は２．０となる。電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１１と電流経路ＣＡ２を流れるので、計測電流値は１．０となる。電流経路ＣＡ２が断線したとき、計測電流値は０となる。ヒータ自体が断線したときも、計測電流値は０となる。

図１５に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、下限値として１．５と１との中間値である１．２５を予め記憶しておき、上限値として２．０と１．５との中間値である１．７５を予め記憶しておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が１．２５以上、１．７５未満であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が１．７５以上であれば、電流経路ＣＡ１１が断線したものと見なす。また、計測電流値が１．２５未満であれば、電流経路ＣＡ１２または電流経路ＣＡ２が断線したものと見なすつまり、これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

図１７は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。この例では、電流検出部４は、第１ケーブル３１を構成する二つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２のうち電流経路ＣＡ１２に流れる電流と、第２ケーブル３２を構成する二つの電流経路ＣＡ２１，ＣＡ２２のうち電流経路ＣＡ２２に流れる電流との和を検出する。

図１８は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図１８において、ｉ１１は電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ２１は電流経路ＣＡ２１に流れる電流、ｉ２２は電流経路ＣＡ２２に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流はいずれも０．５であるので、計測電流値は１．０である。電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１２を流れるので、計測電流値は１．５となる。電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１１を流れるので、計測電流値は０．５となる。電流経路ＣＡ２１が断線したとき、ヒータ２を流れる電流は電流経路ＣＡ２２を流れるので、計測電流値は１．５となる。電流経路ＣＡ２２が断線したとき、計測電流値は０．５となる。ヒータ自体が断線したときは、計測電流値は０となる。

図１７に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、下限値として１．０と０．５との中間値である０．７５を予め記憶しておき、上限値として１．０と１．５との中間値である１．２５を予め記憶しておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が０.７５を超え、１．２５未満である値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が０．７５未満であれば、電流経路ＣＡ１２，ＣＡ２２のいずれかが断線したものと見なす。また、計測電流値が１．２５以上であれば、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ２１のいずれかが断線したものと見なす。つまり、これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

図１９は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。この例では、電流検出部４は、第１ケーブル３１を構成する二つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２のうち電流経路ＣＡ１２に流れる電流と、第２ケーブル３２を構成する二つの電流経路ＣＡ２１，ＣＡ２２のうち電流経路ＣＡ２２に流れる電流との差を検出する。

図２０は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図２０において、ｉ１１は電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ２１は電流経路ＣＡ２１に流れる電流、ｉ２２は電流経路ＣＡ２２に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流はいずれも０．５であるので、計測電流値は０である。電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１２を流れるので、計測電流値は０．５となる。電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１１を流れるので、計測電流値は−０．５となる。電流経路ＣＡ２１が断線したとき、ヒータ２を流れる電流は電流経路ＣＡ２２を流れるので、計測電流値は−０．５となる。電流経路ＣＡ２２が断線したとき、計測電流値は０．５となる。ヒータ自体が断線したときは、計測電流値は０となる。

図１９に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、下限値として０と−０．５との中間値である−０．２５を予め記憶しておき、上限値として０と０．５との中間値である０．２５を予め記憶しておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が−０．２５を超え、０．２５未満である値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が−０．２５未満であれば、電流経路ＣＡ１２，ＣＡ２１のいずれかが断線したものと見なす。また、計測電流値が０．２５以上であれば、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ２２のいずれかが断線したものと見なす。つまり、これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

図２１は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。この例では、電流検出部４は、第１ケーブル３１を構成する二つの電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２に流れる電流の差と、第２ケーブル３２を構成する二つの電流経路ＣＡ２１，ＣＡ２２のうち電流経路ＣＡ２２に流れる電流との差を検出する。

図２２は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流、および電流検出部４の計測結果の関係を示す図である。図２２において、ｉ１１は電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ２１は電流経路ＣＡ２１に流れる電流、ｉ２２は電流経路ＣＡ２２に流れる電流、ｉＣＴは電流検出部４の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる電流を１．０としたときの相対値である。

いずれの電流経路にも断線が無い場合、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２に流れる電流はいずれも０．５であるので、計測電流値は０．５である。電流経路ＣＡ１１が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１２を流れるので、計測電流値は１．５となる。電流経路ＣＡ１２が断線したとき、ヒータ２に流れる電流は電流経路ＣＡ１１を流れるので、計測電流値は−０．５となる。電流経路ＣＡ２１が断線したとき、ヒータ２を流れる電流は電流経路ＣＡ２２を流れるので、計測電流値は１．０となる。電流経路ＣＡ２２が断線したとき、計測電流値は０となる。ヒータ自体が断線したときは、計測電流値は０となる。

図２１に示す例では、図１に示した設定部１２は、記憶部１３に、下限値として０と０．５との中間値である０．２５を予め記憶しておき、上限値として０．５と１．０との中間値である０．７５を予め記憶しておく。判定部１４はこの記憶部１３の値を閾値とし、計測電流値との大小関係を判定する。そして、計測電流値が０．２５を超え、０．７５未満である値であれば、正常であると見なす。つまり、電流経路の断線は無いものと判定する。計測電流値が０．２５未満であれば、電流経路ＣＡ１２，ＣＡ２２のいずれかが断線したものと見なす。また、計測電流値が０．７５以上であれば、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ２１のいずれかが断線したものと見なす。つまり、これらを、ケーブル３１が断線する予兆として検知する。

図２３は、図１に示した例とは異なる加熱装置の回路図である。この例は、図１に示した第１ケーブル３１側だけでなく、第２ケーブル３２側にも電流検出部を設け、この二つの電流検出部の検出結果から、ケーブルの断線の予兆を検知するものである。この加熱装置では、図１に示した例と同様の原理により、第２ケーブル３２の電流経路ＣＡ２１，ＣＡ２２の断線有無を検出でき、そのことで、第２ケーブル３２の断線についても予兆を検知できる。

同様にして、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２１等に示した電流検出部の構成を第２ケーブル３２側に設けて、この二つの電流検出部の検出結果から、ケーブルの断線の予兆を検知することもできる。

以上に示した例は、二つの端子を有する負荷に二つのケーブルが接続された装置について示したが、三つ以上の端子を有する負荷にケーブルが接続された装置についても同様に適用できる。例えば、図２４は三相交流負荷であるヒータ２にケーブルを介して三相交流電源が接続された装置の例である。この例では、三相交流電源の各ラインにそれぞれ二つの電流経路を介してヒータ２が接続されている。そして、各相の二つの電流経路の一方に電流検出部ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３がそれぞれ接続されている。

図２５は、所定箇所での断線状態における、電流経路ＣＡ１１，ＣＡ１２，ＣＡ２１，ＣＡ２２，ＣＡ３１，ＣＡ３２に流れる電流、および電流検出部ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３の検出結果の関係を示す図である。図２４において、ｉ１１は電流経路ＣＡ１１に流れる電流、ｉ１２は電流経路ＣＡ１２に流れる電流、ｉ２１は電流経路ＣＡ２１に流れる電流、ｉ２２は電流経路ＣＡ２２に流れる電流、ｉ３１は電流経路ＣＡ３１に流れる電流、ｉ３２は電流経路ＣＡ３２に流れる電流、ｉＣＴ１は電流検出部ＣＴ１の検出値、ｉＣＴ２は電流検出部ＣＴ２の検出値、ｉＣＴ３は電流検出部ＣＴ３の検出値である。いずれも、ヒータ２に流れる相電流を１．０としたときの相対値である。

図１、図２に示した例と同様に、電流検出部ＣＴ１の検出値と比較する下限の閾値を０．２５、上限の閾値を０．７５として定めておく。電流検出部ＣＴ２，ＣＴ３についても同様である。このようにして、三つの電流検出部ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３の検出結果から、ケーブル３１，３２，３３の断線の予兆を検知できる。

最後に、上述の発明を実施するための形態の説明は、改めて述べるまでもなく、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。

例えば、ケーブルを複数の電流経路に分岐させる部分にケーブルカシメ部が設けられるが、このケーブルカシメ部の接触抵抗が均等でない場合、複数の電流経路への分流比は等分比とならない。その場合には、複数の電流経路への実際の分流比に応じて閾値を定めればよい。

また、図４では、計測した初期電流値に基づいて閾値を決定する例を示したが、負荷、ケーブル、ケーブルの接続部等の経年変化によって、正常時の電流値は変化する場合があるので、所定のタイミングで、計測した電流値に基づいて閾値を再設定するように構成してもよい。

また、以上に示した実施形態では、ヒータを負荷とする加熱装置について例示したが、モータや電磁石を負荷とする装置等についても同様に適用できる。

また、以上に示した各実施形態では、変流器（カレントトランス）を電流検出部に用いたが、その他に、例えば電流検出用抵抗素子を各電流経路に挿入し、その降下電圧を基にして、その電流経路に流れる電流を検出してもよい。この場合、電流のピーク値を求める整流回路と、正弦波の極性を判定する極性判定部と、複数の電流経路について求めたピーク値を極性を考慮して加減算する演算部とを設ければよい。

ＣＡ１１…第１電流経路
ＣＡ１２…第２電流経路
ＣＡ１３…第３電流経路
ＣＡ２…電流経路
ＣＡ２１，ＣＡ２２…電流経路
ＣＡ３１，ＣＡ３２…電流経路
ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３…電流検出部
１…電源
２…ヒータ
４…電流検出部
５…開閉部
１０…警報部
１１…電流計測部
１２…設定部
１３…記憶部
１４…判定部
１５…異常出力部
１６…出力部
２０…制御部
３１…第１ケーブル
３２…第２ケーブル
３３…ケーブル
１０１…加熱装置
２０１…ケーブル断線予兆検知装置

Claims (3)

1. 負荷の複数の接続部にそれぞれ接続されて前記負荷に電流を通電する複数のケーブルの断線の予兆を検知する装置であって、
   前記ケーブルは、前記負荷の複数の接続部のうち第１接続部に接続される第１ケーブルと、前記負荷の複数の接続部のうち第２接続部に接続される第２ケーブルと、を含み、
   前記第１ケーブルは、並列接続された複数の第１電流経路で構成され、
   前記第２ケーブルは、並列接続された複数の第２電流経路で構成され、
   前記複数の第１電流経路のうち少なくとも一つの電流経路に流れる電流と、前記複数の第２電流経路のうち少なくとも一つの電流経路に流れる電流との和または差を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部による検出値と閾値とを比較して、前記複数の第１電流経路の通電状態および前記複数の第２電流経路の通電状態を検出することで、前記複数の第１電流経路および前記複数の第２電流経路の断線有無を判定し、断線有りと判定したとき、警報を発する警報部と、
   を備えるケーブル断線予兆検知装置。
2. 負荷の複数の接続部にそれぞれ接続されて前記負荷に電流を通電する複数のケーブルの断線の予兆を検知する装置であって、
   前記ケーブルは、前記負荷の複数の接続部のうち第１接続部に接続される第１ケーブルと、前記負荷の複数の接続部のうち第２接続部に接続される第２ケーブルと、を含み、
   前記第１ケーブルは、並列接続された複数の第１電流経路で構成され、
   前記第２ケーブルは、並列接続された複数の第２電流経路で構成され、
   前記複数の第１電流経路のうち少なくとも二つの電流経路に流れる電流の和または差に対する、前記複数の第２電流経路のうち少なくとも一つの電流経路に流れる電流の和または差を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部による検出値と閾値とを比較して、前記複数の第１電流経路の通電状態および前記複数の第２電流経路の通電状態を検出することで、前記複数の第１電流経路および前記複数の第２電流経路の断線有無を判定し、断線有りと判定したとき、警報を発する警報部と、
   を備えるケーブル断線予兆検知装置。
3. 前記閾値は、初期状態における前記電流検出部による検出値に基づいて定められたものである、請求項１または請求項２に記載のケーブル断線予兆検知装置。

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