Shock hazard prevention device

申请号 JP50004285 申请日 1984-12-05 公开(公告)号 JPH071977B2 公开(公告)日 1995-01-11
申请人 レヴィトン・マニュファクチャアリング・カンパニ−・インコ−ポレ−テッド; 发明人 ジヤーシエン・バーナード; ドイル,リチヤード・カレンダー; ピアーズ,ジエームズ・ニユーバーグ; リヴエラ,レスター; ローゼンバウム,ソール;
摘要
权利要求 【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】電気的負荷と、AC電源に接続するためのプラグと、前記プラグに接続された電源端と前記電気的負荷に接続された負荷端とをそれぞれ有する第1導体及び第2導体を含むコードセットと、を備える装置において用いられる、ショックハザード防止装置が、 一端と他端とを有する第3導体と、 第1ショックハザード検出導体及び第2ショックハザード検出導体であって、それぞれが、接続端と非接続端とを有し且つ互いに非接触関係に前記負荷内に配置され、
    第1ショックハザード検出導体の接続端は、前記第1導体の負荷端側に接続され、第2ショックハザード検出導体の接続端は、前記第3導体の一端に接続され、第1ショックハザード検出導体の非接続端と第2ショックハザード検出導体の非接続端とは間隔をあけられた関係に保たれる、第1ショックハザード検出導体及び第2ショックハザード検出導体と、 前記プラグ内に配置され且つ前記電気的負荷への電流の流れを遮断する遮断手段を含む遮断回路であって、電流の流れを遮断する前記遮断手段は、前記AC電源から前記電気的負荷への電流の流れを可能にする第1状態と、前記AC電源から前記電気的負荷への電流の流れを遮断する第2状態とを有し、電流の流れを遮断する前記遮断手段は、ショックハザード状態に応答して前記第1状態から前記第2状態に変化する、遮断回路と、 前記プラグ内に配置されたスイッチング制御回路であって、(a)通常の状態のときは非導通状態であり、ショックハザード状態のときに導通状態となるシリコン制御整流器であって、アノードが前記遮断回路に接続されるシリコン制御整流器と、(b)前記シリコン制御整流器のゲートと前記第3導体の他端との間に直列に接続された第1抵抗と、(c)雑音防止と前記シリコン制御整流器の損傷に対する保護とを与える回路網手段であって、
    第2抵抗と、該第2抵抗と並列のキャパシタと、該キャパシタと並列のダイオードとを含む前記シリコン制御整流器のゲートとカソードとの間に接続された回路網を備える回路網手段と、 を備え、 前記第1ショックハザード検出導体と前記第2ショックハザード検出導体との非接続側間に導電媒体が侵入して、該導電媒体によって前記第1ショックハザード検出導体と前記第2ショックハザード検出導体との間に導電経路が与えられると、前記AC電源が前記シリコン制御整流器のゲートに接続され、前記シリコン制御整流器が、
    通常の非導通状態からショックハザード状態の導通状態に切り換えられ、それによって、前記AC電源から前記遮断回路を経由して前記シリコン制御整流器に電流が流れる経路を与えて前記遮断回路を作動させて前記遮断手段が第1状態から第2状態に切りかわるようにして、前記
    AC電源から前記電気的負荷への電流の流れを遮断するように構成された、 ショックハザード防止装置。
  • 【請求項2】前記ダイオードのカソードは前記シリコン制御整流器のゲートに接続される、ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項3】電気的負荷と、AC電源に接続するためのプラグと、前記プラグに接続された電源端と前記電気的負荷に接続された負荷端とをそれぞれ有する第1導体及び第2導体を含むコードセットと、を備える装置において用いられる、ショックハザード防止装置が、 一端と他端とを有する第3導体と、 第1ショックハザード検出導体及び第2ショックハザード検出導体であって、それぞれが、接続端と非接続端とを有し且つ互いに非接触関係に前記負荷内に配置され、
    第1ショックハザード検出導体の接続端は、前記第1導体の負荷端側に接続され、第2ショックハザード検出導体の接続端は、前記第3導体の一端に接続され、第1ショックハザード検出導体の非接続端と第2ショックハザード検出導体の非接続端とは間隔をあけられた関係に保たれる、第1ショックハザード検出導体及び第2ショックハザード検出導体と、 前記プラグ内に配置され且つコイルと該コイルの電流の流れに応答する第1スイッチ及び第2スイッチとを含む遮断回路であって、前記第1スイッチは、通常の閉位置とショックハザード状態の開位置との間を動作し且つ前記第1導体に接続され、前記第2スイッチは、通常の閉位置とショックハザード状態の開位置との間を動作し且つ前記第2導体に接続される、遮断回路と、 前記プラグ内に配置されたスイッチング制御回路であって、(a)通常の状態のときは非導通状態であり、ショックハザード状態のときに導通状態となるシリコン制御整流器であって、アノードが前記コイルの一端に結合されたシリコン制御整流器と、(b)前記シリコン制御整流器のゲートと前記第3導体の他端との間に直列に接続された第1抵抗と、(c)雑音防止と前記シリコン制御整流器の損傷に対する保護とを与える回路網手段であって、第2抵抗と、該第2抵抗と並列のキャパシタと、該キャパシタと並列のダイオードとからなり前記シリコン制御整流器のゲートとカソードとの間に接続された回路網を備える回路網手段と、 を備え、 前記第1ショックハザード検出導体と前記第2ショックハザード検出導体との非接続側間に導電媒体が侵入して、該導電媒体によって前記第1ショックハザード検出導体と前記第2ショックハザード検出導体との間に導電経路が与えられると、前記AC電源が前記シリコン制御整流器のゲートに接続され、前記シリコン制御整流器が、
    通常の非導通状態からショックハザード状態の導通状態に切り換えられ、それによって、前記AC電源から前記コイルを経由して前記シリコン制御整流器に電流が流れる経路を与えられて前記コイルが付勢され、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを通常の閉位置からショックハザード状態の開位置へ切り換え、それによって前記AC
    電源と前記負荷とを非接続状態にするように構成された、 ショックハザード防止装置。
  • 【請求項4】前記ダイオードのカソードは前記シリコン制御整流器のゲートに接続される、ことを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項5】前記第3導体が前記コードセットに含まれる、ことを特徴とする特許請求の範囲第3項又は第4項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項6】導電性のハウジング内に配置された電気的負荷と、AC電源に接続するためのプラグと、前記プラグに接続された電源端と前記電気的負荷に接続された負荷端とをそれぞれ有する第1導体及び第2導体を含むコードセットと、を備える装置において用いられる、ショックハザード防止装置が、 一端と他端とを有する第3導体と、 前記負荷内に含まれ且つ導電性の前記ハウジングと非接触関係に保たれたショックハザード検出導体であって、
    一端が前記第1導体の負荷端に接続され他端が非接続にされ且つ前記ハウジングと間隔をあけられた関係に保たれる、ショックハザード検出導体と、前記第3導体の一端に接続された前記ハウジングと、 前記プラグ内に配置され且つコイルと該コイルの電流の流れに応答する第1スイッチ及び第2スイッチとを含む遮断回路であって、前記第1スイッチは、通常の閉位置とショックハザード状態の開位置との間を動作し且つ前記第1導体に接続され、前記第2スイッチは、通常の閉位置とショックハザード状態の開位置との間を動作し且つ前記第2導体に接続される、遮断回路と、 前記プラグ内に配置されたスイッチング制御回路であって、(a)通常の状態のときは非導通状態であり、ショックハザード状態のときに導通状態となるシリコン制御整流器であって、アノードが前記コイルの一端に結合されたシリコン制御整流器と、(b)前記シリコン制御整流器のゲートと前記第3導体の他端との間に直列に接続された第1抵抗と、(c)雑音防止と前記シリコン制御整流器の損傷に対する保護とを与える回路網手段であって、第2抵抗と、該第2抵抗と並列のキャパシタと、該キャパシタと並列のダイオードとからなり前記シリコン制御整流器のゲートとカソードとの間に接続された回路網を備える回路網手段と、 を備え、 前記ショックハザード検出導体の非接続側と導電性の前記ハウジングとの間に導電媒体が侵入して、該導電媒体によって前記ショックハザード検出導体と前記ハウジングとの間に導電経路が与えられると、前記AC電源が前記シリコン制御整流器のゲートに接続され、前記シリコン制御整流器が、通常の非導通状態からショックハザード状態の導通状態に切り換えられ、それによって、前記AC
    電源から前記コイルを経由して前記シリコン制御整流器に電流が流れる経路を与えられて前記コイルが付勢され、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを通常の閉位置からショックハザード状態の開位置へ切り換え、それによって前記AC電源と前記負荷とを非接続状態にするように構成された、 ショックハザード防止装置。
  • 【請求項7】前記ダイオードのカソードは前記シリコン制御整流器のゲートに接続される、ことを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項8】電気器具と、AC電源に接続するためのプラグと、前記プラグに接続された電源端と前記電気器具に接続された器具端とをそれぞれ有する第1導体及び第2
    導体を含むコードセットと、を備える装置において用いられる、ショックハザード防止装置が、 一端と他端とを有する第3導体と、 第1ショックハザード検出導体及び第2ショックハザード検出導体であって、それぞれが、接続端と非接続端とを有し且つ互いに非接触関係に前記電気器具内に配置され、第1ショックハザード検出導体の接続端は、前記第1導体の器具端側に接続され、第2ショックハザード検出導体の接続端は、前記第3導体の一端に接続され、第1ショックハザード検出導体の非接続端と第2ショックハザード検出導体の非接続端とは間隔をあけられた関係に保たれる、第1ショックハザード検出導体及び第2ショックハザード検出導体と、 前記プラグ内に配置され且つ一端が前記第1導体に結合されたコイルと該コイルの電流の流れに応答する第1スイッチ及び第2スイッチとを含む遮断回路であって、前記第1スイッチは、通常の閉位置とショックハザード状態の開位置との間を動作し且つ前記第1導体に接続され、前記第2スイッチは、通常の閉位置とショックハザード状態の開位置との間を動作し且つ前記第2導体に接続される、遮断回路と、 前記プラグ内に配置されたスイッチング制御回路であって、(a)通常の状態のときは非導通状態であり、ショックハザード状態のときに導通状態となるシリコン制御整流器であって、アノードが前記コイルの他端に結合されるシリコン制御整流器と、(b)前記シリコン制御整流器のゲートと前記第3導体の他端との間に直列に接続された第1抵抗と、(c)前記シリコン制御整流器のゲートとカソードとの間に接続されたダイオード回路であって、第2ダイオードに直列に接続されたツェナダイオードを備え、前記ツェナダイオードのアノードは前記シリコン制御整流器のゲートに接続され、前記第2ダイオードのアノードは前記シリコン制御整流器のカソードに接続される、ダイオード回路と、(d)前記シリコン制御整流器のカソードとゲートとの間に接続された充電キャパシタと、(e)前記第1導体の器具端側と前記第3
    導体の一端側との間に接続された第1充電回路であって、前記充電キャパシタを一方向から充電する第1充電回路と、(f)前記第1導体の電源端側と前記シリコン制御整流器のゲートとの間に接続された第2充電回路であって、前記充電キャパシタを他方向から充電する第2
    充電回路と、(g)第2ショックハザード検出導体の接続端と前記第3導体の器具端との間に直列に接続された第1ダイオードと、を備え、前記第1充電回路は第1充電ダイオードに直列に接続された第1充電抵抗を備え、
    前記第1充電ダイオードのカソードは前記第1導体の器具端側に接続されており、前記第2充電回路は第2充電ダイオードに直列に接続された第2充電抵抗を備え、前記第2充電ダイオードのカソードは前記シリコン制御整流器のゲートに接続されており、前記シリコン制御整流器のカソードは前記第2導体の電源端側に接続される、
    スイッチング制御回路と、 を備え、 前記第1ショックハザード検出導体と前記第2ショックハザード検出導体との非接続側間に導電媒体が侵入して、該導電媒体によって前記第1ショックハザード検出導体と前記第2ショックハザード検出導体との間に導電経路が与えられると、前記AC電源が前記シリコン制御整流器のゲートに接続され、前記シリコン制御整流器が、
    通常の非導通状態からショックハザード状態の導通状態に切り換えられ、それによって、前記AC電源から前記コイルを経由して前記シリコン制御整流器に電流が流れる経路を与えられて前記コイルが付勢され、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを通常の閉位置からショックハザード状態の開位置へ切り換え、それによって前記AC
    電源と前記負荷とを非接続状態にするように構成された、 ショックハザード防止装置。
  • 【請求項9】前記器具はヘヤードライヤである、ことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項10】前記第1充電回路及び前記第1ダイオードは、前記器具の中に配置される、ことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項11】通常開いているスイッチとそれに直列に接続された第2抵抗とを備え、且つ前記第1ショックハザード検出導体と前記第2ショックハザード検出導体との間に接続された、試験回路を更に含む、ことを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項12】前記第2ダイオードは、発光ダイオードからなる、ことを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項13】前記第2充電抵抗の値は、少なくとも前記第1充電抵抗の値の10倍である、ことを特徴とする特許請求の範囲第12項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項14】前記第3導体が前記コードセットに含まれる、ことを特徴とする特許請求の範囲第8項、第9
    項、第10項、第11項、第12項、又は第13項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項15】導電性のハウジング内に配置された電気器具と、AC電源に接続するためのプラグと、前記プラグに接続された電源端と前記電気器具に接続された器具端とをそれぞれ有する第1導体及び第2導体を含むコードセットと、を備える装置において用いられる、ショックハザード防止装置が、 一端と他端とを有する第3導体と、 前記器具内に含まれ且つ導電性の前記ハウジングと非接触関係に保たれたショックハザード検出導体であって、
    一端が前記第1導体の器具端に接続され他端が非接続にされ且つ前記ハウジングと間隔をあけられた関係に保たれる、ショックハザード検出導体と、前記第3導体の一端に接続された前記ハウジングと、 前記プラグ内に配置され且つ一端が前記第1導体に結合されたコイルと該コイルの電流の流れに応答する第1スイッチ及び第2スイッチとを含む遮断回路であって、前記第1スイッチは、通常の閉位置とショックハザード状態の開位置との間を動作し且つ前記第1導体に接続され、前記第2スイッチは、通常の閉位置とショックハザード状態の開位置との間を動作し且つ前記第2導体に接続される、遮断回路と、 前記プラグ内に配置されたスイッチング制御回路であって、(a)通常の状態のときは非導通状態であり、ショックハザード状態のときに導通状態となるシリコン制御整流器であって、アノードが前記コイルの他端に結合されたシリコン制御整流器と、(b)前記シリコン制御整流器のゲートと前記第3導体の他端との間に直列に接続された第1抵抗と、(c)前記シリコン制御整流器のゲートとカソードとの間に接続されたダイオード回路であって、第2ダイオードに直列に接続されたツェナダイオードを備え、前記ツェナダイオードのアノードは前記シリコン制御整流器のゲートに接続され、前記第2ダイオードのアノードは前記シリコン制御整流器のカソードに接続される、ダイオード回路と、(d)前記シリコン制御整流器のカソードとゲートとの間に接続された充電キャパシタと、(e)前記第1導体の器具端側と前記第3
    導体の一端側との間に接続された第1充電回路であって、前記充電キャパシタを一方向から充電する第1充電回路と、(f)前記第1導体の電源端側と前記シリコン制御整流器のゲートとの間に接続された第2充電回路であって、前記充電キャパシタを他方向から充電する第2
    充電回路と、(g)前記ハウジングと前記第3導体の器具端との間に直列に接続された第1ダイオードと、を備え、前記第1充電回路は第1充電ダイオードに直列に接続された第1充電抵抗を備え、前記第1充電ダイオードのカソードは前記第1導体の器具端側に接続されており、前記第2充電回路は第2充電ダイオードに直列に接続された第2充電抵抗を備え、前記第2充電ダイオードのカソードは前記シリコン制御整流器のゲートに接続されており、前記シリコン制御整流器のカソードは前記第2導体の電源端側に接続される、スイッチング制御回路と、 を備え、 前記ショックハザード検出導体の非接続側と導電性の前記ハウジングとの間に導電媒体が侵入して、該導電媒体によって前記第1ショックハザード検出導体と前記ハウジングとの間に導電経路が与えられると、前記AC電源が前記シリコン制御整流器のゲートに接続され、前記シリコン制御整流器が、通常の非導通状態からショックハザード状態の導通状態に切り換えられ、それによって、前記AC電源から前記コイルを経由して前記シリコン制御整流器に電流が流れる経路を与えられて前記コイルが付勢され、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを通常の閉位置からショックハザード状態の開位置へ切り換え、
    それによって前記AC電源と前記負荷とを非接続状態にするように構成された、 ショックハザード防止装置。
  • 【請求項16】前記第1充電回路及び前記第1ダイオードが前記電気器具に内蔵される、ことを特徴とする特許請求の範囲第15項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項17】前記電気器具は電動工具である、ことを特徴とする特許請求の範囲第16項に記載のショックハザード防止装置。
  • 【請求項18】通常開いているスイッチとそれに直列に接続された第2抵抗とを備え、且つ前記ショックハザード検出導体と前記導電性のハウジングとの間に接続された、試験回路を更に含む、ことを特徴とする特許請求の範囲第16項に記載のショックハザード防止装置。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】 本発明は、電気的なハザード(障害)の防止に関し、ショックハザード状態が電気負荷に存在するときにこの負荷を電源から分離し、人及び負荷を障害から保護するための、ショックハザード防止装置に関する。 ショックハザードとは、導線等が短絡し、それによって人を感電させたり器具を破壊したりする、電気的障害を言う。

    電気負荷内のショックハザード状態から生ずる感電及びその他危害に備え、人命と負荷(装置)の特性とを保護する装置が知られている。 例えば、本発明の譲受人によって市販されているモデルNo.6199の接地故障回路断続器(GFCI)(ground fault circuit interruptor)は、
    A−C配電システムの中性(neutral)導体の不注意な接地を検知し且つ応答する。 しかし、ある種の応用では、このようなGFCIの使用が実用的でないということが留意される。

    特に、GFCIは、幾つかの変圧器の使用を必要とする比較的高価で且つ複雑な装置である。 更に、GFCIは、壁のコンセント又はレセプタクルにしばしば配線され、携帯できず、また、容易に分離もできない。 例えば、電気器具のような装置が使用される各コンセントが、GFCIによって保護されていない場合には、器具のユーザーは、保護されていないコンセントに関連してショックハザード状態が存在していると、危害を被る可能性がある。

    更に、ある環境においては、従来のGFCIの使用は、器具のユーザーにショックハザードからの保護を与えない。
    より詳細には、出願人の知り得るタイプの従来のGFCI装置は、電気器具のユーザーがプラスチックの絶縁されたバスタブに器具を落とした場合には、動作しない。

    例えば、ヘヤードライヤーのような、あるタイプの電気器具に対してのGFCIの使用に関して、別の潜在的欠点がある。 ヘヤードライヤーの所有者は、GFCI装置によって適切に保護された住宅用のコンセントを有しているであろうが、ヘヤードライヤーを使用するであろう他の場所、例えば、ホテル、親戚や友人の住宅等は、保護装置によって保護されていない可能性がある。

    従って、保護装置を、差し込まれた器具を付勢する電気コンセントに備えるよりはむしろ、保護される器具自体に関連して、ショックハザードからの保護装置、即ちショックハザード防止装置を設けることが必要とされることは明らかである。 本発明に先立って、この必要性は実現されていなかったと考えられる。

    最少数のコンポーネントを有し、信頼性があり、低廉で、携帯性がある等の属性を有する、ショックハザードから人命及び器具を保護するための装置の要求がある。

    従って、本発明の一般的な目的は、既知の装置に関連する前述の制約及び障害を克服し、前述の所望の属性を全て有する装置を提供することによって前述の要求を満足させることである。

    本発明の別の目的は、電気負荷内のショックハザード状態の検出に応答して、電源を電気的負荷から切り離すことができる装置を提供することである。

    本発明の別の目的は、電気器具内に浸した水に関連したショックハザード状態を検出し且つそれに応答する装置を提供することである。

    本発明の別の目的は、浸水検出回路と共働する、前述のような装置を提供することである。

    本発明の更に別の目的は、感知ワイヤ又はガードワイヤの破損又は切断を検出する、前述のようなショックハザード防止装置を提供することである。

    本発明の更に別の目的は、ソレノイドタイプの電気機械的機構が回路遮断手段として、機能する、前述のような装置を提供することである。

    更に目的は、リレー及び関連の回路と機械的手段とが所望の結果を可能にするような装置を提供することである。

    本発明の更に別の目的は、導電媒体の存在を検出し、それに応答してある事象を生じさせる検出装置を提供することである。

    本発明の別の目的は、導電媒体の不存在を検出し、それに応答してある事象を生じさせる検出装置を提供することである。

    他の目的は、本発明の以下の詳細な説明及び実施から明らかになろう。

    好適な実施例の以下の詳細な説明、或いは本発明の実施で明らかになる前述の及び他の目的と利点は、ショックハザード防止装置として特徴づけられるここに開示された発明によって達成される。 この装置は、負荷内のショックハザード状態を検出するための、負荷と関連する検出手段と、負荷が接続される電源と関連する断続手段と、検出手段と断続手段との間に接続された導電手段と、を、含む。 検出手段による負荷内のハザード状態の検出に応答して、断続手段は、電源を負荷から切り離す。

    本発明の実施例を以下の図面と共に説明する。

    図面を参照すると、第1図は、本発明のショックハザード防止装置10を内蔵し、また構成し、或いは含むようなヘヤードライヤ12及びその関連のコードセット14を示している。 本発明は本発明の全ての特徴及び利点を有する個人的なヘルスケアタイプのような電気器具(ヘヤードライヤ等)を意図することを述べておく。

    プラグ組立体16は、そのハウジング20から伸びている極性を有するブレード18を含むものとして第1図に示されている。 個人的なヘルスケア器具の例として、市販で入手可能なヘヤードライヤは通常2本の導体又はワイヤを有するコードセットを含んでいるが、このコードセット
    14の場合には第3のワイヤ22を含み、それが、裸の銅ワイヤ24と電気的に接続して示されている。 この銅ワイヤの経路は、(第1図の例においては、)オン−オフスイッチ組立体26が存在するドライヤーハウジング開口付近にある近接したループと、その上方のドライヤーハウジング空気入口開口(示さず)付近の別のループとを含んでいる。 モータ30によって駆動されるファン28は、空気入口開口から空気を取り入れ、加熱コイル32によって、
    加熱された空気を、グリル34が設けられたドライヤーハウジングの空気出口開口からの吹き出す。 ワイヤ22は、
    空気入口開口に隣接する前述の第2のループから、グリル34に隣接する第3のループに伸びる。

    ヒータコイル32が、“ホット”ライン即ち相ラインの電流を伝え且つそれで作動し、また、このラインの中性側の一部として配線された導体即ちワイヤ24が与えられているので、それらの間に湿気又は水のような(これらに限定されないが)導電媒体が存在すると、負荷12への電流を遮断することを可能にするように、本発明によって意図された導電経路を形成する。 この実施例は、単一のガード又は感知導体24を用いるものと対照的な、一対の導体が、湿気や水がハウジングに浸透してくる場所に又はその付近に配置される本発明の別の実施例と区別できる。 ここに示されるもの以外の1つ又はそれ以上の感知又はガード導体の形態も、本発明の範囲内にあるものとして意図される。

    第2図を参照すると、本発明によるショックハザード防止装置のブロック図が示されている。 図示の如く、装置は、第1及び第2の導体110及び120によって負荷に接続された電源、負荷に関連する検出器200、第3の導体130
    によって検出器に接続された制御回路300、電源に関連し且つ制御回路300に接続された断続器回路400、より成る。 A−C電源の場合に、導体110及び120は、A−C電源の相端子及び中性端子にそれぞれ接続される。

    通常の動作モード、即ち負荷内にハザード状態が存在しない場合には、負荷内のハザード状態の検出に応答して第1の状態から第2の状態に変化する制御回路300は、
    第1の状態にある。 負荷内で、予め規定された故障又はハザード状態が検出器200によって検出されると、制御回路300は第1の状態から第2の状態に変化し、これにより断続器回路400が電源を負荷から切り離す。

    本発明は、装置の感度を正確に制御する必要がない或る種の応用を意図している、ということが留意され、その場合には制御回路300を除外できる。 その場合には、断続器回路400は、第3の導体130によって検出器200に接続され、負荷内のハザード状態の検出器200による検出に直接応答する。

    いずれの場合も、感知用即ち第3の導体130は、負荷内のハザード状態の存在を、制御回路300又は断続器回路4
    00に知らせる。

    第3図を参照すると、導体110,120によってA−C電源(図示せず)に接続された電気器具内での、水に係るショックハザード状態に関連して使用するのに適した本発明の一実施例が示されている。 図示の如く、検出器200
    は、一対のハザード検出導体即ち浸水検出導体210及び2
    20を含む。 これらの導体は、非接触関係に配置され、電気負荷又は器具に内蔵される。 一対の浸水検出導体210
    及び220は、保護されるべき器具の、水が侵入し得る各部分に近接して配置されるのが好ましい。

    説明を容易にするために、保護される器具は、水が流入し得る部分又は開口を1つのみ含むものと仮定する。 この場合に、一対の浸水検出導体の一方210の一端は、導体110を介してA−C電源(図示せず)の相端子に接続され、一対の浸水検出導体の他方220の一端は、第3の導体130の負荷端に接続される。 浸水検出導体210,220の他端は、接続されず、且つ、例えば、1インチ(約2.54
    cm)を越えない幅をもって離隔される。

    ショックハザード検出導体即ち浸水検出導体210,220
    は、例えば、一対のはだかの導体、又は印刷回路板の一対の板状の線、又は導体の接続されない端部間に導電経路を形成可能な他の物理的形状のもの、より成る。

    制御回路300は、ソリッドステートスイッチング制御回路より成り、シリコン制御整流器SCRのゲートと第3の導体130の反負荷端(負荷端の反対側)との間のラインに接続された第1の抵抗R1を含む。 抵抗R1はSCRのゲートに与えられる電流を制限する。 更に、制御回路300
    は、SCRのゲートとカソードとの間に接続された、抵抗R
    2、コンデンサC、ダイオードDより成る並列回路網を含む。 これらのコンポーネントは、雑音対策とSCRのゲート・カソード接合の損傷に対する保護とを与える。

    断続回路400は、電気機械的断続回路より成り、エネルギ(energizing)コイルLと、第1及び第2の電気導体
    110,120にそれぞれ接続された第1及び第2の接点即ちスイッチS1,S2とを含む。 スイッチS1及びS2は、エネルギーコイルLを流れる電流に応答し、このような電流が流れないときには閉成され、このような電流の流れに応答してこれらのスイッチは、通常の閉位置からショックハザード状態の開位置に切換わる。 エネルギーコイルL
    の一端は第1の導体110に接続され、その他端はSCRのアノードに接続される。 SCRのカソードは第2の導体120に接続される。

    電気器具内の水に係るショックハザード状態の存在は、
    一対の浸水検出導体210,220の、接続されていない両方の端部側が浸水されるときに、検出される。 詳細には、
    一対の浸水検出導体210,220の、接続されていない両方の端部が浸水されることによって、AC電源は、第1の導体110と、第1の浸水検出導体210と、第1及び第2の浸水検出導体210及び220の非接続の端部を浸水する水によって与えられる導電経路と、第2の浸水検出導体220
    と、第3の導体130と、抵抗R1と、を介してSCRのゲートに接続される。 これに応答して、SCRは、通常の非導通状態からショックハザード状態の導通状態に切換わり、
    エネルギーコイルLを介する電流パスを与えてスイッチ
    S1及びS2が通常の閉位置からショックハザード状態の開位置に切換わり、このようにしてAC電源を電気器具から切り離す。

    ショックハザード防止装置は、それが保護する器具の使用に先立って作動可能であるということを確認するために、例えば、一対の浸水検出導体210と220の間に接続される常開スイッチと、それに直列な抵抗より成るテスト回路(図示せず)が利用できる。 通常開いているスイッチを閉成することによって、抵抗が浸水検出導体間に接続され、前述のようにショックハザード防止装置が動作すると、AC電源が器具から切り離される。 このテスト回路は電気器具に内蔵されるのが好ましい。 前記テスト回路に関連して、ダイオードDを発光ダイオード(LED)
    に置換できる。 LEDが、テストスイッチが閉成位置のときに発光すると、それは、ショックハザード防止装置が適切に動作していないということを示す。

    導体110,120,130は、3本の導体よりなり、電源端側でA
    C電源コンパチブルプラグを有し、制御回路300及び断続器回路400はそのプラグに内蔵され、検出器200は器具に内蔵されるのが好ましい。

    電気器具15が例えばヘヤードライヤの場合には、検出器
    200は、ドライヤの内部の、水が侵入し得る各部分(ポート)に近接して設けられる。 水が導電媒体として与えられているが、本発明は、任意の導電媒体に対して応答することを意図しており、従って、器具は、そのような導電媒体の存在に応答して、AC電源から電気的に切り離される。

    第3図に示された回路の数値は、例えば、R1が2000オーム、R2が1000オーム、Cが0.1マイクロファラッド、D
    が1N4004、SCRが2N5064、である。

    第4図を参照すると、電気器具内の水に係るショックハザード状態に対応するために使用するのに適した本発明の第2の実施例の図が示されている。 この実施例は、第3図に示された第1の実施例に表されていない付加的な特徴を有する。 第3図に示された実施例は、導体110,12
    0が個々に或いは組合せで断線した場合にもショックハザードからの保護を与えるが、導体130が断線した場合にはショックハザードからの保護を与えない。 第4図に示された実施例は、導体110,120,130が個々に或いは組合せで断線した場合にも、電気器具を動作させないようにすることができ、更なるショックハザードからの保護の手段を与える。

    この手段は、第2の浸水検出導体220と第3の導体130との間に直列に接続された第1のダイオードD1の付加と、
    SCRのゲート及びカソード間に接続されたコンデンサを適当な充電コンデンサに置換することと、第1及び第3
    の導体110,130間に接続された抵抗R N及びダイオードD N
    より成る第1の充電回路の付加と、SCRのゲート及びカソード間に接続されたダイオードに直列のツェナーダイオードの付加と、第1の導体110及びSCRのゲート間に接続された抵抗R P及びダイオードD Pより成る第2の充電回路の付加と、SCRのゲート及びカソード間に接続された抵抗R 2の除去と、によって与えられる。

    第4図に示された回路の動作は以下の通りである。 感知即ち第3の導体130が完全であり、器具が水に浸されず、そして器具が付勢されると仮定すると、導体110のA
    C信号の負の半サイクルの間に、ダイオードD N 、抵抗
    R N 、第3の導体130、抵抗R1を介する負の充電経路が、
    コンデンサCに電荷を与え、それによってそれを負に充電する。 しかし、ダイオードD Nがブロックする正の半サイクルの間、抵抗R P及びダイオードD Pを介する正の充電経路がコンデンサCに電荷を与え、それを正に充電する。 抵抗R N及びコンデンサCの時定数が抵抗R P及びコンデンサCの時定数の約33倍であるので、コンデンサCは負の極性で極めて高速で充電し、安定状態の下で、負の電圧がSCRのゲートに存在し、それによってSCRを非導通状態に維持する。 この負の電圧を、SCRのゲート・カソード接合を損わない値に制限するために、3ボルトのツェナーダイオードがダイオードD 2に直列に、かつコンデンサCに並列に付加される。

    検討すべき次の状態は第3の導体130の壊れた状態である。 この状態の下で、コンデンサCに与えられるべき負の電圧に対しての負の充電パスはもはや存在せず、従って、正の半サイクルの間に、コンデンサCは正の充電経路から充電され、血色SCRのゲートの電圧は、SCRをトリップするのに十分に高くなり、SCRを導通状態に切り換え、AC電源を器具から切離し、安全状態を与える。 第4
    図に示された回路は例えば、D1,D2,D N ,D Pが1N4004、R N
    が30,000オーム、R Pが1,000,000オーム、R 1が2000オーム、Cが1マイクロファラッド、SCRが2N5064、Zが3
    ボルトのツェナーダイオード、である。

    第1の充電回路を成すコンポーネントR N 、D NとダイオードD 1は電気器具に内蔵され且つ防水されており、第2の充電回路を成すコンポーネントR P 、D Pとツェナーダイオードはプラグに内蔵されているのが好ましい。

    わずかな変更により、前述の発明は多くの他の応用が可能であることが留意される。 例えば、電気器具が導電性のハウジングを有するドリルのような電動工具である場合には、浸水検出導体220を除去し、第3の導体130を導電性ハウジングに接続することによって利用できる。 ショックハザード検出導体210の非接続の端部が浸水されると、該検出導体と導電性ハウジングとの間に導電経路を与え、前述のように、電動工具がAC電源から切り離される。

    本発明の目的である、回路を遮断することを達成するために、リレー機構を応用する本発明の実施例を参照する。 第5図は、ハウジングの基準線516の部分で結合されるベース及びカバーの半部512及び514を備えたハウジングと共に形成されるプラグ組立体510におけるショックハザード防止装置の実施例を示している。 ひずみリリーフ518は、コード520の一部より成り、環状の表面522,
    524,526,528の形状及び輪郭と組み合わさって、使用中に電気接続の状態を保護する手段として機能する。

    ブレード530は、ハウジングの半部512の表面532の外側に伸び、例えば家庭のレセプタクル(図示せず)即ち電気コンセント内の電気接点に係合する機能をもつ。 固定接点534は、ブレード530の各々と一体となり付随する。
    接点534は、組立時には可動であるが、固定される。

    一対の可動接点536が設けられ、それらはリーフばね538
    と一体であり、これらのばねは、リーフばね538の可動接点536の反対側の端部の開口の小穴540によって係止される。 これらの小穴は更に、第5図に示されたように、
    直立の壁548及び550に隣接する突出部544及び546によって支持される印刷回路板542の開口に通じている。

    各リーフばね538に対して、タブ552は更に、リーフばねを、前述の小穴から離れた位置で印刷回路板に係止し、
    リーフばね538が回転してずれるのを防止し、固定接点及び可動接点534及び536間に整合と、信頼をもって繰返し結合できることとを保証する付加的な機能を与える。
    リーフばね538は、圧をかけない状態で、通常は可動接点536を固定接点534から離れるように偏倚するように構成され、通常、これらの接点間の電気経路を断っている。 リーフばね538の端部は、直立したフランジ554をもつように形成され、そこに導体556が接続される。

    プランジャ即ちコア558は、第5図に示されたように、
    ボビンコイル560内に垂直に配置される。 リセットボタン564はプランジャ558の最上部に接触し、バタフライクロスバー562は、プラグのハウジングを横切って伸び、
    リーフばね538の上面に接触している。 リーフばね538の上方の偏倚力は、クロスバー562、プランジャ558、リセットボタン564を第5図に示された位置に維持し、金属ストラップ566は、図示のように、コイル560の一部の囲りに伸びている。 リセットボタン564の断面形状は、その回転を防止するために、正方形のような多形であり、コア即ちプランジャ558の断面形状は、ボビンコイル560との相互作用における最大電磁効率を与えるために、円形である。 第6図は、“バタフライ”を断面図で示しており、アーム568がプランジャ558に整合された中央リベット部材570から外方に拡がるように示している。

    動作において、印刷回路板の電子コンポーネントに対する電力は、ボビンコイル560から下方に伸びているピン5
    72を介して回路板上の銅の経路によって供給される。 まず、第5図の装置は、セットもしくはリセットボタン56
    4を内側に押下することによって“セット”され、これによってリーフばね538の偏倚力に対抗してプランジャ及びクロスバーを移動させる。 セット/リセットボタンのこの押下は、可動接点が固定接点に結合するまでリーフばねを移動させ、電気回路を完成させる。

    前述の電気回路の完成は、ボビンコイルに電流を流し、
    このコイルは、かかる電流が断たれるまで、プランジャを押下位置に電磁的に維持する。 可動接点及び固定接点の相互結合は更に、ボビンコイルへの電流が断たれるまで、第5図の本発明の組立体が関連する負荷即ち器具に電力を供給する。

    ショックハザード状態が存在する場合には、以下に詳述する第7図の回路の動作により、ボビンコイルへの電流は断たれ、リーフばね538の上方への偏倚力により可動接点が固定接点から急速に分離され、電源からブレードを介して負荷即ち器具に与えられる電力が断たれる。

    第7図を参照すると、第5図の装置に関連する前述の回路は、第5図及び第7図において同様のコンポーネントが同様の参照符号を付して示されている。 半波整流された交流又はパルス状の直流が供給される第5図のリレーにより、負の半サイクル、或いはライン電流が流れているとき以外の半サイクルの間に、いくらかの電流が流れる。 フリーホイールダイオードFWDは電流を流し続ける。

    主接点M cは通常開いている。 器具をレセプタクル電源に差し込んだ後に器具をターンオフすることが望まれると、常開スイッチ(セット/リセット・ボタン564)に関連する瞬間的ダブルプル(momentny double pull)D p
    を押す。 これは、ボビンコイルに半波整流された直流を供給する。 これによって、双極単投スイッチDPST、ダイオードD 1 、ボビンコイルを介して相ラインから電圧を供給し、双極スイッチの別の接点を介するコイルの他端はニュートラルになる。 このように、スイッチ即ちリセットボタンを押すことにより、コイルが付勢され、主接点
    M cが閉成される。

    主接点M cが一度閉成されると、電流に対して並列の経路が別のダイオードD 2を介して与えられ、従って、ダイオードD 2 、並列のフリーホイールダイオードを備えたコイル、トランジスタQ 1のコレクタ、ニュートラルに接続されたトランジスタQ 1のエミッタ、をそれぞれ介して、相から電流が流れる。 トランジスタは、相からベースへの抵抗によってONに維持される。 R 1は相とベースとの間の抵抗である。

    コイルが前述のようにそれ自体一度付勢すると、トランジスタがオンになり、DPSTの瞬間的接触が開放され、コイルが自己的に保持される。 負荷即ち器具が水に落とされると、ショックハザード状態が生じ、感知ラインの電流がダイオードD 3によって整流され、抵抗R 2がトランジスタのベースに負電圧を与える。 コンデンサC 1がトランジスタのベースのエミッタとの間に設けられ、このコンデンサは、平滑するように、現れるいかなる電圧をも蓄積する。 R 2の値をR 1の値に対して比較的小さい値に接することによって、負電流の時定数は、正電流のものより短く、このようにして、負の電荷がトランジスタをターンオフし、可動接点が固定接点から分離する(第5
    図)。

    ヘヤードライヤ又は他の器具の場合について説明した本明細書の例に、本発明を限定するように解釈しないように注意されたい。 ショックハザードが関連する任意の器具又は装置に本発明の装置を用いることにより、本発明の利点及び特徴によって有効な効果が与えられる。

    第8図乃至第12図に示された本発明の他の実施例を参照すると、他の機能に加えて、新規な電気機械的及び電気磁気的組合せが、回路断続又は切断機能を与える。

    第8図において、第1図に参照符号16で示されたタイプのプラグ組立体600は、ベースハウジングの半部604を組立てられた副組立体と共に説明するために、カバーハウジングの半部602が除去されて示されている。 一対の可動接点アーム606及び608は、それぞれの角度のある垂下脚610及び612がベースハウジングの半部604のスロット即ち凹部614及び616内に、それぞれ係止される。 可動アーム606及び608のそれぞれの端部618及び620は、それらの端部610及び612から離れており、銀接点622及び624はそのアームに固定されている。

    可撓性の導体626は628の部分で、垂下脚610及び612にそれらの端部の一方に溶接され、可撓性の導体はそれらの他端630で、プラグ挿入ブレード632に溶接される。 ブレード632は、組立時にベース604と一体に保持されるように、取付肩部634を有するように構成される。

    可動接点アーム606及び608は、銀接点622及び624を偏倚して、それらが固定接点端子640及び642にそれぞれ固設された固定の銀接点636及び638から離れるように、第11
    図に仮想線で示された方向に通常偏倚される。 固定接点端子640及び642自体は、印刷回路板644に物理的且つ電気的に接続され、この回路板は、前述され且つ本発明によって意図された電気回路の実施例の1つを搭載する。

    タング648と共に形成されたラッチ部材646は、各可動接点アームに関連し、各々の上端がセット/リセットボタン654の脚652に形成されたピボット点650に取り付けられる。 それらの下端656で、ラッチ646は、第11図に示されたように、下方曲がり部即ち脚部をもって形成され、
    脚部は、ラッチに信頼性を高めるために構造の安定性を与える。 第11図の全線はラッチされた或いはセットされた位置にあるラッチ646を示し、可動銀接点622及び624
    が、固定された銀接点636及び638に物理的及び電気的に結合するように、タング648が可動接点アーム606及び60
    8の端部を保持し、それによって、電気レセプタクルのような電源からヘヤードライヤの如き負荷に、ブレード
    632を介して電流を流す。

    リセットボタン654は、例えば、第9図及び第12図に示されたらせん状の圧縮ばね658によって、ブレード632から離れる方向に通常偏倚される。 ばね658は、リセットボタン654の下側の反対側の面660及び662と金属フレーム664とに対して力を加え、そしてそれらの間に係留される(第9図参照)。 セット/リセット・ボタン654
    は、カバーハウジングの半部602内に形成される窓668を介してユーザーに見得る状態にあり、その機能に注意を向けさせるために、第8図に示されたタイプの表示を有するのが好ましい。

    可動接点アーム606及び608が第11図に仮想線で示された位置にあると、ベースハウジング半部604に形成された壁666に対してもたれかかり、従って、電気回路は、可動接点及び固定接点が相互に対抗して離隔された断絶状態にあり、本発明のユーザーは、ハザード状態が存在しないことを仮定すると、セット/リセット・ボタン654
    を指で押すことによって回路を閉じることができる。 このボタン654の押下により、ラッチ646は、可動ボタン65
    4と同じ方向に移動し、そしてタング648が可動接点アームのアーム端に乗るまで可動接点アーム606及び608の端部に摺動して係合する。 押下されていたボタン654のリリースは、ばね658の影響の下で、その元の位置に向って部分的に戻り、可動アーム端部の下側に対抗するラッチタング648によって、それぞれの対立する接点636及び
    638に係合するように可動接点622及び624を引き寄せられており、それによって、本装置をセットし、回路を閉成する。 ラッチ646及びそれらのタング648は、ハザード状態が感知され又は検出されるまで、可動接点を上に記述された位置に保持する。 このような場合に、らせん状圧縮ばね674によって関連の巻線又はコイル672から離れるように通常偏倚されるものとして第8図及び第9図に示されたプランジャ670は、コイルを付勢することで、
    コイル672のコアに急速に接近する。 プランジャ670は、
    コイル672から離れた端部に隣接するネック676と共に形成され、それには、ここではバンガー680と呼ばれるクレビス678が係合する。 バンガー680は更に、トリップ及びリセットドッグ682及び684の可動パスの対と共に形成され、この可動パスはラッチ646に合致する。 コイル672
    を付勢すると、トリップドッグ682は、壁666に面するラッチ646の表面に急速に接触し、それらの表面に対して“強打し(bang)”、ラッチ646及びそれらのタング648
    を可動接点アームから強制的に離し、それによってこれらのアームは、壁666に対するそれらの休止位置に戻り、そして可動及び固定接点を介して流れる電流を断つ。 一度電流が断たれると、ばね674内の圧縮力によって、プランジャ670及びその相互接続されたバンガー680
    が第9図に示された位置に戻り、リセットドッグ684
    は、ラッチ646に接触しかつ可動接点アーム606及び608
    の端部に対してそれを偏倚する。

    フレーム664は、作動用巻線即ちコイル672に関連する磁気回路の一部より成り、コイルの一部を包囲する。 コードセット688の絶縁体に形成されるひずみリリーフ686
    は、第8図及び第9図に示されるように、ハウジングの半部602及び604の対向する環状壁690及び692のそれぞれの間に保持され、こららの半部は、ファスナー694によって切離し可能に固定される。 コードセット688は、第1図に示されたコードセット14に対応する。

    第8図は、印刷回路板644を、それがバンガー組立体及び固定接点の上を占める位置に、破線のアウトラインで示している。 第8図は更に、3つのワイヤ、即ち相/ニュートラルワイヤ696、及びガード即ち検知用ワイヤ698
    を示し、これらのワイヤは、コードセット688の一部として延び、またひずみリリーフ686を介して、プラグ組立体600の内部に伸びている。 検知用ワイヤ698は、第1
    図のワイヤ24のような、負荷内の感知ワイヤと電気的に通じる第1図の第3のワイヤ22に対応し、ワイヤ698はP
    C板644に接続され、相ライン及びニュートラルラインは、固定接点端子640及び642に電気的に接続される。 端子640及び642は、取付タブ700によってPC板644に軽く結合される。

    このように、本発明は、ショックハザード防止装置をユーザに提供し、この装置は、保険業者試験所の要件に適合するレスポンス時間を有し;トリップに拘束されず;
    空隙スイッチを備えた双極断続機構を有し;逆極性で作動し;2曲のレセプタクルを必要とするのに過ぎず;プラスチックのタブ内のような、非接地の環境で作動し;妥当な寸法とコストであり;ユーザに可視のトリップ表示を与え;保険業者試験所の過負荷、短絡回路、耐久の要件に適合し;誤ったトリップを最小にするように電気的雑音を除去し;適当な極性を仮定し、コードが破損した場合に保護を与え;適当なひずみリリーフを与え;スイッチ/レセプタクルの組合せで使用でき;負荷又は器具スイッチがON又はOFF、或いは中又は高のセッティングであろうと保護を与える。

    ここに記述され且つ開示された本発明の実施例は、単に本発明の例示である。 本発明の範囲にある他の実施例、
    形態及び構造は、当該技術分野の専門家に示唆でき、提出された請求の範囲に入るものと考えられる。

    図面の簡単な説明 第1図は、ヘヤードライヤと、本発明による装置と共働する関連のコードセットと、を示す斜視図である。

    第2図は、本発明によるショックハザード防止装置のブロック図である。

    第3図は、本発明によるショックハザード防止装置の一実施例を示す図である。

    第4図は、本発明によるショックハザード防止装置の第2の実施例を示す図である。

    第5図は、本発明の一実施例のコードセットプラグのリレーの部分断面図である。

    第6図は、第5図の線6−6に沿った部分断面の平面図である。

    第7図は、第5図及び第6図に関連する本発明の実施例の電気回路図である。

    第8図は、カバーを取り外した、組立てられたプラグを示す、第1図に示され且つ第1図の線8−8に沿ったコードセットプラグの正面図である。

    第9図は、第8図の線9−9に沿って得られる部分断面の側面図である。

    第10図は、第8図の線10-10に沿って得られる断面図である。

    第11図は、第8図の線11-11に沿って得られる部分断面図である。

    第12図は、第8図に示された本発明のコンポーネントの組立て斜視図である。

    ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローゼンバウム,ソール アメリカ合衆国ニユ−ヨ−ク州11554,イ ースト・メドウ,タイラー・アベニユー 1464 (72)発明者 ピアーズ,ジエームズ・ニユーバーグ アメリカ合衆国ニユ−ヨ−ク州11746,デ イツクス・ヒルズ,バツキンガム・ドライ ブ 12 (72)発明者 リヴエラ,レスター アメリカ合衆国ニユ−ヨ−ク州11554,グ レンデイル,シツクステイエイス・ストリ ート 70‐02 (56)参考文献 特開 昭55−92519(JP,A) 特開 昭55−141922(JP,A) 実開 昭54−164875(JP,U) 実開 昭52−51043(JP,U) 実開 昭57−112971(JP,U) 実開 昭57−98130(JP,U) 欧州特許出願公開88390(EP,A1) 欧州特許出願公開1831(EP,A2)

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