JP2003288832A - 電源供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震発生時などを検知して電力供給路を遮断
するとともに、家屋等の倒壊後の二次災害を防止し得る
電源供給装置を提供する。 【解決手段】 地震などに伴う停電により外部電源Ｖｏ
からの電力供給が停止した場合には、電磁コイル６１に
通電されなくなって強制遮断スイッチ７１がＯＮにな
り、テストスイッチ５１をＯＮにしたと同様の疑似漏電
状態となる。このため、主開閉器５２ｂ，５２ｃがＯＦ
Ｆとなる。送電が復旧しても、主開閉器５２ｂ，５２ｃ
がＯＦＦのままであるため、屋内電源Ｖｉには電力が供
給されない。送電が復旧した後は、復帰スイッチ６５を
ＯＮにすると、電磁コイル６１によって強制遮断スイッ
チ７１がＯＦＦとなり疑似漏電状態が解消され、主開閉
器ＯＮスイッチ５２ａをＯＮとすることによって屋内電
源Ｖｉには電力が供給され始める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震や火災などの
災害によって停電した後に、給電が再開された際の二次
災害を防止し得る漏電遮断機能付の電源供給装置に関す
る。

【０００２】

【発明の背景】一般に、都市等の電気・ガス・水道等の
ライフラインについて、震災等によって発生する火災等
の二次災害を防止する技術が待望されている。例えば、
ガス設備に関しては、建物倒壊によるガス漏れ等を防止
する必要があるし、また、各家庭等のメインブレーカー
についても、建物倒壊後の漏電を防止する必要がある。

【０００３】その一方で、このようなブレーカーは各家
庭に設置するものであるから、そのコストを極力抑える
必要があるだけでなく、災害時の厳しい環境に耐えるた
めにはシンプルな構造であることも要望される。

【０００４】この発明は、このような背景においてなさ
れたものであり、各家屋等におけるブレーカーなどとし
て使用される電源供給装置において、低コストかつシン
プルな構造でありながら、有効な防災機能を持つ電源供
給装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、電力供給路の漏電遮断機能を持
つ電源供給装置であって、(a) 前記電力供給路の外部
電源側と負荷側との間に介挿され、前記負荷側の漏電状
態の発生に応答して前記電力供給路を遮断する主開閉回
路と、(b) テストボタンのＯＮ操作に応答して閉じる
ことにより前記負荷側を疑似漏電状態とするテストスイ
ッチと、(c) 前記テストスイッチと並列に設けられ、
前記テストスイッチの両端子間を短絡することにより前
記主開閉回路を開いて前記電力供給路を遮断する強制遮
断用スイッチを含んだ強制遮断回路と、(d) 能動化さ
れたときに前記強制遮断用スイッチを開く作動素子と、
前記作動素子と直列接続され、復帰ボタンのＯＮ操作に
応答して前記外部電源側から前記作動素子への給電を行
うことにより前記作動素子を能動化する復帰スイッチと
を有する給電開始回路と備えることを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１記載の電源供
給装置において、前記強制遮断回路が、前記テストスイ
ッチと並列に接続され、所定の程度を越える揺れを検知
して前記テストスイッチの両端子間を短絡する揺れ検知
素子をさらに含むことを特徴とする電源供給装置であ
る。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２のいずれかに記載の電源供給装置において、前記強制
遮断回路が、前記テストスイッチと並列に接続され、所
定の程度を越える温度を検知して前記テストスイッチの
両端子間を短絡する高温検知素子をさらに含むことを特
徴とする電源供給装置である。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３のいずれかに記載の電源供給装置において、前記給電
開始回路が、前記外部電源側から給電されて報知音また
は報知光を発する報知素子と、前記報知素子と直列に接
続された報知スイッチとを備え、前記作動素子は、前記
復帰ボタンのＯＮ操作に応答して前記報知スイッチを閉
じることを特徴とする電源供給装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態の電
源供給装置１を示す回路構成図である。

【００１０】この電源供給装置１は、テストスイッチ５
１を備えた漏電遮断器付の安全ブレーカー５と、外部電
源Ｖｏに対して安全ブレーカー５と並列に接続された給
電開始回路６と、安全ブレーカー５のテストスイッチ５
１と並列に接続された強制遮断回路７とを備えている。

【００１１】安全ブレーカー５は、商用電力線に相当す
る外部電源Ｖｏと屋内電源（負荷側）Ｖｉとの間に介挿
された主開閉器５２ａ，５２ｂを備える。外部電源Ｖｏ
から屋内電源Ｖｉへの電力供給路が環状のセンサーコア
５３を貫通しており、さらにセンサーコア５３に電磁コ
イル５４が巻き付けられている。電磁コイル５４からの
入力は増幅器５５によって増幅され、増幅器５５の出力
端子に接続された電磁コイル５６に電流を与えるように
なっている。この電磁コイル５６（ＯＦＦ用）は、主開
閉器５２ａ，５２ｂ，５２ｃとともに電磁リレーを構成
する。なお、増幅器５５は屋内電源Ｖｉから給電され
る。

【００１２】そして、屋内電源Ｖｉの接点に各種電気装
置（負荷）を接続した状態において、通常の通電時はセ
ンサーコア５３に電磁誘導が生じないため電磁コイル５
６に電力が供給されず、主開閉器５２ｂ，５２ｃはＯＮ
状態（閉状態）となり、負荷側に外部電源Ｖｏ（例えば
ＡＣ１００ボルトまたはＡＣ２００ボルト）からの電力
が供給される。

【００１３】屋内電源Ｖｉ側で短絡が起こるなどして大
電流が流れたり、漏電が発生したりしてこの電力供給路
に異常電流が流れると、電磁コイル５４に電磁誘導によ
る誘導電流が流れ、それが増幅器５５で増幅されて電磁
コイル５６に電流を流す。これによって電磁コイル５６
が生じた磁力により、主開閉器５２ｂ，５２ｃがＯＦＦ
状態（開状態）となり、外部電源Ｖｏと屋内電源Ｖｉと
の間が切断され、外部電源Ｖｏからの屋内電源Ｖｉ側
（負荷側）への電力の供給が遮断される。なお、図１に
おいては、この電力供給路のＯＮ状態（通常の給電が行
われている状態）を実線で、それとは異なる状態（電力
供給路の遮断状態など）を破線でそれぞれ示している。

【００１４】また、漏電遮断器付の安全ブレーカー５に
は動作確認のためのテストスイッチ５１が設けられてい
る。テストスイッチ５１は作業者が手動操作で押下して
ＯＮするためのテストボタン５１ａを備えている。この
テストスイッチ５１と抵抗５７との直接接続は、センサ
ーコア５３を貫通する回路線と増幅器５５とを経由して
屋内電源Ｖｉの２本の電力線の間に掛け渡された状態と
なっている。この回路において増幅器５５は実質的に通
過するだけであり、したがって、実質的に、テストスイ
ッチ５１と抵抗５７との直接接続は屋内電源Ｖｉの２本
の電力線の間のバイパス経路を形成している。抵抗５７
の抵抗値は比較的小さくしてあり、したがって、テスト
スイッチ５１を押下してＯＮ状態にすると、実質的に屋
内電源Ｖｉが擬似的な漏電状態となる。

【００１５】すなわち、外部電源Ｖｏからの電力供給時
にテストボタン５１ａを押すことにより、センサーコア
５３を通過する往復の電流に意図的に差異を生じさせ、
擬似的な漏電状態（以下「擬似漏電状態」という）を形
成し、真の漏電発生時に電磁コイル５６が作動し主開閉
器５２ｂ，５２ｃがＯＦＦになるかどうか、すなわち漏
電遮断器が正常動作するかどうかを確認することができ
る。

【００１６】給電開始回路６は、外部電源Ｖｏに対して
安全ブレーカー５と並列に接続されており、外部電源Ｖ
ｏからの給電を受ける。電磁リレー６０は、外部電源Ｖ
ｏの２本の給電線の間に掛け渡された作動素子としての
電磁コイル６１と、この電磁コイル６１によって開閉さ
れるスイッチ６３，６４を備える自己保持型の電磁リレ
ーである。このうちスイッチ６３は電磁コイル６１と直
列に接続され、他方のスイッチ６４は報知手段としての
ブザー６２と直列接続されて外部電源Ｖｏの２本の給電
線の間に掛け渡されている。また電磁コイル６１の作動
によって、強制遮断回路７内の強制遮断スイッチ７１も
開閉されるようになっている。

【００１７】スイッチ６３には遮断状態から通常状態へ
の復帰を行うための復帰スイッチ６５が並列に接続され
ている。復帰スイッチ６５は、作業者が手動操作で押下
してＯＮするための復帰ボタン６５ａを備えた押しボタ
ン式のスイッチとなっている。電磁コイル６１に通電し
ている状態において、スイッチ６３はＯＮ（閉）、スイ
ッチ６４，７１はＯＦＦ（開）であり、電磁コイル６１
を電流が流れていない状態では、スイッチ６３はＯＦＦ
（開）、スイッチ６４，７１はＯＮ（閉）となるように
付勢されている。

【００１８】強制遮断回路７は、安全ブレーカー５のテ
ストスイッチ５１とそれぞれ並列に接続された３つの分
岐すなわち、強制遮断スイッチ７１、高温検知素子７２
および揺れ検知素子７３を有する。

【００１９】図２は揺れ検知素子７３の構成図である。
揺れ検知素子７３は一方の端子に円筒形の接点７１１ａ
が接続され、他方の端子に振り子状接点７１２が接続さ
れ、振り子状接点７１２は接点７１２ａが支持体７１２
ｂの先端に設けられた構造となっている。振り子状接点
７１２の支持体７１２ｂは可撓性および導電性を有する
材料で形成されている。また、接点７１２ａも導電性を
有するとともに、所定以上の重さを有し錘としての役割
を果たす。また、図２に示すように、揺れ検知素子７３
は振り子状接点７１２が鉛直方向Ｚに垂下した状態で接
点７１２ａが円筒形接点７１１ａの内部空洞内で垂下す
るように設置されている。

【００２０】平常時は揺れ検知スイッチ７３はＯＦＦ状
態となっている。そして地震が発生することにより揺れ
検知素子７３自体が所定の程度を越えて揺れまたは傾斜
し、接点７１２ａが円筒形接点７１１ａに接触すると、
その瞬間、揺れ検知素子７３はＯＮ状態になり、テスト
ボタン５１ａが押されたのと同じ疑似漏電状態となっ
て、主開閉器５２ｂ，５２ｃがＯＦＦ状態となる。

【００２１】図３は高温検知素子７２の構成図である。
２つの接点７２１，７２２のうちの一方の接点７２２が
バイメタルにより形成されている。ただし、このバイメ
タルはサーモスタットにおけるものと両金属の積層方向
を逆にしてあり、常温時にはＯＦＦ状態を維持し、所定
の閾値温度たとえば摂氏６０度以上になるとＯＮ状態に
なるものとなっている。そのため、火災などが発生し、
この高温検知素子７２の内部が所定閾値温度以上の高温
となると高温検知素子７２はＯＮ状態になり、テストボ
タン５１ａが押されたのと同じ疑似漏電状態となり、主
開閉器５２ｂ，５２ｃがＯＦＦ状態となる。

【００２２】図４は停電発生の場合の各部のＯＮ／ＯＦ
Ｆ状態を示すタイミングチャートである。以下、図４を
用いて停電発生時の動作を説明する。

【００２３】予め通常の通電が行われている状態から説
明を開始する。この時点では外部電源Ｖｏからは電力が
供給されており、復帰スイッチ６５はＯＦＦ、電磁リレ
ー６０の電磁コイル６１は自己保持状態で給電され、ス
イッチ６３はＯＮ、強制遮断スイッチ７１はＯＦＦ、電
磁コイル５６は給電されておらず、主開閉器５２ａ，５
２ｂはＯＦＦ、ブザー６２およびスイッチ６４はともに
ＯＦＦ、屋内電源Ｖｉ側には電力が供給されている。

【００２４】タイミングＴ１において停電が発生し、外
部電源Ｖｏからの電力供給がストップすると、電磁コイ
ル６１がＯＦＦになり、磁力が途絶えて、スイッチ６３
がＯＦＦになるとともに、スイッチ７１、６４がＯＮに
なる。このようにスイッチ７１がＯＮになることにより
テストボタン５１ａを押したのと同等の疑似漏電状態と
なる。ただし、この時点では外部電源Ｖｏからの電力は
供給されていないので、主開閉器５２ｂ，５２ｃはＯＮ
のままであるが屋内電源Ｖｉには電力は供給されない。
また、ブザー６２も電力が供給されないため鳴らない。

【００２５】タイミングＴ２において外部電源Ｖｏによ
る電力供給が再開したとする。この時点でもスイッチ６
３はＯＦＦ、スイッチ７１、６４はＯＮのままであり、
擬似漏電状態のままであるので、電磁コイル５６が作動
し、主開閉器５２ｂ，５２ｃがＯＦＦとなる。そのた
め、屋内電源Ｖｉにはまだ電力は供給されない（厳密に
は瞬間的に屋内電源Ｖｉに電力が供給されて電磁コイル
５６が瞬間的にＯＮになり、それによって屋内電源Ｖｉ
への電力が停止する）。

【００２６】このように、外部電源Ｖｏ側から再通電さ
れても、（後述するように復帰ボタン６５ａを押さない
限り）スイッチ７１はＯＮのままでテストボタン５１ａ
を押したのと同様の状態のままとなり、給電は停止され
たままである。その代わり、この時点で外部電源Ｖｏの
復帰を報知するブザー６２が鳴り始める。これにより電
力供給の再開を知ることができる。

【００２７】タイミングＴ３においてブザー６２の報知
音で電力供給の再開を知った作業者が復帰ボタン６５ａ
を押すと復帰スイッチ６５がＯＮする。すると、スイッ
チ６３はＯＮ、スイッチ７１、６４はＯＦＦとなる。こ
れにより、電磁コイル６１が作動して擬似漏電状態は解
除され、ブザー６２の鳴動も停止する。ただし、この時
点では、主開閉器ＯＮスイッチ５２ａはまだ戻されてい
ないので、主開閉器５２ｂ，５２ｃはＯＦＦのままであ
り、屋内電源Ｖｉ側には電力は供給されない。

【００２８】タイミングＴ３の後で復帰ボタン６５ａか
ら手を離してこれをＯＦＦ状態にしても、電磁コイル６
１は動作状態を維持、すなわち自己保持するので、図４
に示すように復帰スイッチ６５以外の各部のＯＮ／ＯＦ
Ｆ状態は保持される。

【００２９】タイミングＴ４において、作業者が手動で
主開閉器ＯＮスイッチ５２ａを手動でＯＮにすると、主
開閉器５２ｂ，５２ｃがＯＮとなり、屋内電源Ｖｉ（負
荷）側に電力が供給され始める。

【００３０】以上が、この実施形態に係る電源供給装置
の通常通電時および停電時の各部の動作である。

【００３１】一方、地震や火災に引き続いて外部電源Ｖ
ｏの停電が生じ、その後に給電が再開されたときの動作
が図５に示されている。タイミングＴ５において地震や
火災が発生した場合には、揺れ検知素子７３または高温
検知素子７２がＯＮ状態（閉）となる。これにより疑似
漏電状態となり、主開閉器５２ｂ，５２ｃがＯＦＦにな
る。これにより屋内電源Ｖｉ側への電力の供給が停止す
る。

【００３２】タイミングＴ１において停電が生じると電
磁コイル６１への通電が止まるため、スイッチ６４，７
１がＯＮ、スイッチ６３がＯＦＦとなる。

【００３３】タイミングＴ６において地震や火災が終了
すると揺れ検知素子７３または高温検知素子７２がＯＦ
Ｆになり、いずれも疑似漏電状態は解消する。図示の都
合上、タイミングＴ５〜Ｔ６の間は揺れ検知素子７３ま
たは高温検知素子７２がＯＮ状態を持続するように図示
されているが、地震の場合には、揺れ検知素子７３が最
初にＯＮになった後は揺れによってＯＮ／ＯＦＦを繰り
返しており、短絡状態が連続しているわけではない。し
かしながら、最初にＯＮとなった段階で主開閉器５２
ｂ，５２ｃがＯＦＦになり、その状態が維持されるた
め、その後のＯＮ／ＯＦＦの繰返しによって電力供給路
の遮断機能には影響はなく、主開閉器ＯＮスイッチ５２
ａが手動でＯＮされるまで主開閉器５２ｂ，５２ｃはＯ
ＦＦの状態が継続するため、屋内電源Ｖｉには電力は供
給されない。

【００３４】以下、タイミングＴ２における外部電源Ｖ
ｏによる電力供給の再開、タイミングＴ３における作業
者による給電ボタン６５ａの押下、タイミングＴ３にお
ける復帰ボタン６５ａの戻し、タイミングＴ４における
作業者による主開閉器５２ｂ，５２ｃのＯＮの各時点に
おける各部の動作は図４で示した停電発生の場合と同様
であり、タイミングＴ４において作業者による主開閉器
５２ａ，５２ｂのＯＮにより屋内電源Ｖｉに電力供給が
再開される。

【００３５】このように、地震や火災などによる高温状
態が発生した場合に、それらを高温検知素子７２や揺れ
検知素子７３などの異常検知回路により検知して、屋内
電源Ｖｉへの電力供給を停止でき、電力供給の再開後
も、作業者が復帰ボタン６５ａを押し、主開閉器ＯＮス
イッチ５２ａを手動でＯＮにするまでは屋内電源Ｖｉに
電力は供給されないので、二次災害を防止することがで
きる。

【００３６】なお、地震や火災は発生したが、停電は全
く生じなかったときには、高温検知素子７２や揺れ検知
素子７３などによって主開閉器５２ｂ，５２ｃが遮断す
るだけであり、地震や火災が終了した後の復帰は、単
に、主開閉器ＯＮスイッチ５２ａを手動でＯＮにするだ
けでよい。

【００３７】以上説明したように、本実施形態の電源供
給装置１によれば、通常時には家屋等の内部に電源を定
常的に供給することができ、且つ、震災等の際に送電が
一旦停電した場合には、押しボタン式の復帰スイッチを
ＯＮにしない限り配電が再開されないようにして、家屋
等の倒壊後の二次災害を防止することができる。

【００３８】また、強制遮断回路７をテストスイッチ５
１と並列に設け、環境異常を検知してテストスイッチ５
１の両端子間を短絡することにより主開閉器５２ｂ，５
２ｃを開いて電力供給路を遮断するようにしており、ブ
レーカーにおいて多く使用されるテストスイッチの回路
部分を有効に生かして、安価かつシンプルに環境異常の
検知を行ない、主開閉回路を作動させることができる。

【００３９】なお、報知素子としては、ブザー６２のか
わりに、ＬＥＤ等のランプ表示すわち報知光を用いたも
のであってもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項４の発明によれば、漏電遮断機能のテストのために
設けられるテストスイッチと並列に強制遮断用スイッチ
を設けており、停電時には強制遮断用スイッチが閉じる
ために、給電が再開されたときにおいては、テストスイ
ッチをＯＮ操作した場合と同じ状態が実現して主開閉回
路が開く。そして、この強制遮断用スイッチを開いて負
荷側に電流を実質的に流し始めるためには、復帰ボタン
のＯＮ操作が必要となるように構成している。

【００４１】このため、停電後の給電再開時に負荷側に
実質的な電流が流れて二次災害が生じることがないだけ
でなく、多くの電源供給装置で標準装備されるテスト用
の回路を利用しているため、装置の製造も低コストです
み、構造もシンプルとなる。

【００４２】特に、請求項２および請求項３の発明では
それぞれ、地震や火災の発生を検知してテストスイッチ
を閉じたと同じ作用を生じさせるため、停電前において
も負荷側への電流の供給を遮断することが可能であり防
災機能が特に高い。

【００４３】さらに、請求項４の発明では、停電後の給
電再開時に報知素子による報知音や報知光が発生し、こ
れも復帰スイッチをＯＮ操作するまではその報知状態が
継続するため、給電再開を周囲に知らせることができる
とともに、復帰スイッチをＯＮ操作して正常な状態へと
復帰した後は報知状態は解除される。したがって、簡給
電が再開後の主開閉器の開通操作を迅速に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる一実施形態の電源供給装置を
示す回路構成図である。

【図２】揺れ検知素子の回路構成図である。

【図３】高温検知素子の回路構成図である。

【図４】停電発生の場合の各部のＯＮ／ＯＦＦ状態を示
すタイミングチャートである。

【図５】地震や火災発生の場合の各部のＯＮ／ＯＦＦ状
態を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ 電源供給装置 ５１ テストスイッチ ５１ａ テストボタン ５２ａ 主開閉器ＯＮスイッチ ６１ 電磁コイル ６３ 第１開閉器 ６５ 復帰スイッチ ６５ａ 復帰ボタン ７２ 高温検知素子 ７３ 揺れ検知素子

フロントページの続き (72)発明者 楠 建一郎 千葉県柏市西山２−19−４ (72)発明者 東 義則 千葉県佐倉市宮前１−13−４ (72)発明者 中村 正博 神奈川県川崎市多摩区菅仙谷３−１−15− 305 (72)発明者 石丸 政吉 広島県広島市佐伯区海老園１−10−36−１ Ｆターム(参考） 5G030 XX17 YY13 5G041 AA08 BB11 DA02 DB01 DC02 5G056 BD19 BD32 BD41

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力供給路の漏電遮断機能を持つ電源供
   給装置であって、 (a) 前記電力供給路の外部電源側と負荷側との間に介
   挿され、前記負荷側の漏電状態の発生に応答して前記電
   力供給路を遮断する主開閉回路と、 (b) テストボタンのＯＮ操作に応答して閉じることに
   より前記負荷側を疑似漏電状態とするテストスイッチ
   と、 (c) 前記テストスイッチと並列に設けられ、前記テス
   トスイッチの両端子間を短絡することにより前記主開閉
   回路を開いて前記電力供給路を遮断する強制遮断用スイ
   ッチを含んだ強制遮断回路と、 (d) 能動化されたときに前記強制遮断用スイッチを開
   く作動素子と、前記作動素子と直列接続され、復帰ボタ
   ンのＯＮ操作に応答して前記外部電源側から前記作動素
   子への給電を行うことにより前記作動素子を能動化する
   復帰スイッチとを有する給電開始回路と、を備えること
   を特徴とする電源供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電源供給装置において、 前記強制遮断回路が、 前記テストスイッチと並列に接続され、所定の程度を越
   える揺れを検知して前記テストスイッチの両端子間を短
   絡する揺れ検知素子、をさらに含むことを特徴とする電
   源供給装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２のいずれかに記
   載の電源供給装置において、 前記強制遮断回路が、 前記テストスイッチと並列に接続され、所定の程度を越
   える温度を検知して前記テストスイッチの両端子間を短
   絡する高温検知素子、をさらに含むことを特徴とする電
   源供給装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の電源供給装置において、 前記給電開始回路が、 前記外部電源側から給電されて報知音または報知光を発
   する報知素子と、 前記報知素子と直列に接続された報知スイッチと、を備
   え、 前記作動素子は、前記復帰ボタンのＯＮ操作に応答して
   前記報知スイッチを閉じることを特徴とする電源供給装
   置。