JP2006014479A - 回路保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 擬似漏電電流による回路遮断時の絶縁性を向上させ、また、簡略な構成で既設の電路に容易に配設することができる回路保護装置を提供する。
【解決手段】 電源と負荷の間の電路に介在する漏電遮断器Ｃと組み合わせて使用する回路保護装置であって、電路に接続されその異常を検出する回路異常検出部１と、両端が各々漏電遮断器Ｃの電源側と負荷側とに接続されるとともに回路異常検出部１からの信号を受信してオンになるスイッチ部９を有し擬似漏電電流を流し得るバイパス回路部８と、を備えてなり、バイパス回路部８のスイッチ部９は、回路異常検出部１から信号を受信してオンになった状態から、漏電遮断器Ｃが回路を遮断することによってオフになるよう設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路遮断器に付随して使用され、異常時に回路を保護する回路保護装置に関するものである。

従来から、電路には一般的に漏電遮断器が配設されるが、漏電以外の回路異常、例えば中性線欠相や過電圧等にも対応したい場合は、機能を向上させた特別の回路遮断器を用意しなければならない。このような特別の回路遮断器は、一般的な漏電遮断器に比して、構造が複雑なものとなってしまう。従って、コストが高く採用し難い、既設の漏電遮断器との差し替えが良好にできない、等の問題が生じる。

そこで、例えば実開昭６０−８９７３４号に開示されるような回路保護手段を用い、既設の漏電遮断器の機能を向上させることが考えられる。この回路保護手段を図１０に示す。図１０において、Ａは電源、Ｂは負荷、Ｃは漏電遮断器、Ｄは電圧異常検出手段、Ｅはスイッチング手段である。漏電遮断器は、電源Ａと負荷Ｂの間に介在する。電圧異常検出手段Ｄは、負荷Ｂへの入力線に接続されて、負荷Ｂへの印加電圧の異常を検出し、スイッチング手段Ｅに通電する。スイッチング手段Ｅは、その両端が各々漏電遮断器の入力線、出力線に接続され、電圧異常検出手段Ｄからの通電でオンとなる。このような構成により、電圧異常の場合であっても、それを電圧異常検出手段Ｄが検出し、スイッチング手段Ｅがオンになることで擬似漏電電流が流れ、結果的に回路を遮断することができる。
実開昭６０−８９７３４号公報 特開平２−１４６９２２号公報 特開昭５８−１７０３１６号公報

上述の電圧異常検出手段やスイッチング手段は、漏電遮断器とは別個にして簡略に形成することが可能であり、また、既設の漏電遮断器に対して後から接続することも可能であるので、既設の漏電遮断器の機能を向上させたい場合に有効であるが、例えば、擬似漏電電流により回路を遮断した後の擬似漏電電流の処置や、既設の電路への施工性等の点で改善すべき余地がある。

本願発明は、上記事由に鑑みてなしたものであり、その目的は、擬似漏電電流による回路遮断時の絶縁性を向上させ、また、簡略な構成で既設の電路に容易に配設することができる回路保護装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の回路保護装置は、電源と負荷の間の電路に介在する漏電遮断器と組み合わせて使用するものであって、電路に接続されその異常を検出する回路異常検出部と、漏電遮断器の電源側と負荷側の間を接続し、回路異常検出部からの信号を受信してオンになるスイッチ部を有し擬似漏電電流を流し得るバイパス回路部と、を備えてなり、前記バイパス回路部のスイッチ部は、回路異常検出部から信号を受信してオンになった状態から、漏電遮断器が回路を遮断することによってオフになるよう設けた構成としている。

また、回路異常検出部は、漏電遮断器による回路遮断を認識する回路遮断認識部を有するとともに、回路遮断認識部の認識状態に応じてバイパス回路部のスイッチ部をオフさせる構成としている。また、スイッチ部は、回路異常検出部からの信号に連動してオン・オフされる第１のスイッチと、漏電遮断器に連動してオン・オフされる第２のスイッチと、を有してなる構成としている。また、第１のスイッチは、半導体スイッチからなり、第２のスイッチは、有接点スイッチからなる構成としている。また、第２のスイッチは、漏電遮断器が有するハンドルと機械的に連動するよう設けた構成としている。また、第２のスイッチは、漏電遮断器の負荷側に接続されて電源をとり、漏電遮断器と電気的に連動するよう設けた構成としている。

さらに、回路異常検出部とバイパス回路部とは、１個の箱体に内蔵されるとともに、一端が電線、他端が漏電遮断器に接続される導体を箱体に貫通させ、箱体内部にて、回路異常検出部の両端、バイパス回路部の一端を、接続端子に電気的に接続してなる構成としている。また、箱体は、その一部に漏電遮断器の取付台部を形成するとともに、バイパス回路部と漏電遮断器の負荷側とを接続する電線を取付台部に挿通させてなる構成としている。

本願発明の回路保護装置によれば、擬似漏電電流による回路遮断時の絶縁性を向上させることができる。また、簡略な構成で既設の電路に容易に配設することができる。

以下、本発明に係る回路保護装置の第１の実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。

この回路保護装置は、電源と負荷の間の電路（以下、主回路と称する）に介在する漏電遮断器Ｃと組み合わせて使用するものであって、回路異常検出部１と、バイパス回路部８と、を備える。その具体的態様は、例えば、図２に示すように、回路異常検出部１とバイパス回路部８とを、それぞれ１個の箱体に内蔵されるよう形成するとともに、漏電遮断器Ｃの電源側と回路異常検出部１の間、回路異常検出部１とバイパス回路部８の間、バイパス回路部８と漏電遮断器Ｃの負荷側の間、バイパス回路部８と漏電遮断器Ｃの電源側の間等を、導線で接続してなる。

回路異常検出部１は、主回路に接続されてその異常を検出するもので、図１に示すように、主回路から電源をとる電源供給部２、主回路の状態を検出する状態検出部３、状態検出部３からの信号により異常を検出する異常検出部４、異常検出部４からの信号を受けて後述のスイッチへ信号を送るスイッチ制御部５、漏電遮断器Ｃによる回路遮断を認識してスイッチ制御部５に信号を送る回路遮断認識部６等から構成される。

ここで、回路の異常としては、電圧異常、電流異常、中性線欠相、温度異常等が想定されるので、状態検出部３は、電流検出部、電圧検出部、温度検出部等から適宜選択して構成すればよい。本実施形態では、電力量も求めることができるよう、電圧検出部３ａと電流検出部３ｂとを設けた例としている。電圧検出部３ａは、電源供給線から得た主回路の各相の電圧を検出するもので、電源供給線は、漏電遮断器Ｃの電源側端子と電源供給部２との間を接続している。電流検出部３ｂは、既設の電線への後付けが容易なクランプ式のＣＴからなり、漏電遮断器Ｃの入力線、すなわち電源側の電線に取り付けられる。なお、抵抗体を電線と漏電遮断器Ｃの間に直列接続することにより電流を検出するようにしてもよい。また、本実施形態では設けていないが、温度検出部として、例えば熱電対等を用いて、接触抵抗異常や温度上昇を検出するようにしてもよい。

また、回路異常検出部１には、前述のような種々の異常内容に対応したＬＥＤ表示部７を設けてもよい。すなわち、回路異常検出部１は、主回路の異常を検出すると、バイパス回路部８のスイッチ部９へオン信号を送るとともに、異常内容に対応したＬＥＤを点灯させるのである。これにより、異常原因の確認とその対処を的確、迅速に行うことができる。なお、表示機能としては、ＬＥＤによる光や色等の表示に限らず、例えばボタンを突出させるような機械的な表示でもよく、異常内容が判別できるものであれば適宜変更可能である。また、表示機能は、回路異常検出部１に限らず、バイパス回路部８に設けるようにしてもよい。

バイパス回路部８は、主回路の状況に応じて擬似漏電電流を流すものであり、図１に示すように、スイッチ部９を有するものである。スイッチ部９は、例えばリレーからなり、その両端が各々漏電遮断器Ｃの電源側と負荷側とに接続され、漏電遮断器Ｃの電源側と負荷側の間を接続する。そして、回路異常検出部１のスイッチ制御部５から、スイッチ駆動線を介して得た電圧信号又は電流信号により、オン／オフされる。このスイッチ部９は、通常はオフになっており、異常検出部４が異常を検出することによりスイッチ制御部５から信号が送られるとオンになる。これにより擬似漏電電流が流れ、漏電遮断器Ｃが回路を遮断するが、その遮断状態が回路遮断認識部６によって認識されることによりスイッチ制御部５がスイッチ部９を再びオフとする。なお、回路遮断の認識手段としては、同極における電源側と負荷側の電圧検出、あるいは負荷側における異極間電圧検出、ハンドル位置検出等、適宜構成すればよい。

この回路保護装置は、次のように動作する。まず、主回路が正常な状態においては、異常検出部４にて異常は検出されず、バイパス回路部８のスイッチ部９はオフになっており、主回路の通電は漏電遮断器Ｃを通って正常になされる。ここで、主回路に電流異常又は電圧異常が発生すると、電流検出部３ｂ又は電圧検出部３ａからの信号を通じて、その異常が異常検出部４によって検出され、異常検出部４は、スイッチ制御部５へオン信号を送信する。これを受けて、スイッチ制御部５から、スイッチ駆動線を通じてスイッチ部９に信号が送られ、スイッチ部９はオンとなる。スイッチ部９がオンになると、バイパス回路部８に分流することになり、それが擬似漏電電流となって結果的に漏電遮断器Ｃが回路を遮断するのである。さらに、回路遮断認識部６が、回路の遮断を認識し、スイッチ制御部５に信号を送る。これにより、スイッチ制御部５はスイッチ部９をオフとし、バイパス回路が遮断される。以上の動作により、漏電遮断器Ｃより負荷側が完全に絶縁されることとなる。

この回路保護装置によれば、既存あるいは既設の漏電遮断器Ｃをそのまま利用し、漏電以外の異常を検出して回路を遮断することができるので、コストや手間を抑制しながら回路遮断の機能向上、ひいては安全性向上を図ることができる。そして、漏電遮断器Ｃにより回路を遮断させるためにオンとなるバイパス回路が、回路遮断を検出することにより再びオフとなることにより、漏電遮断器Ｃの負荷側を確実に遮断することができ、異常発生時の安全性をより向上させることができる。

次に、本発明に係る回路保護装置の第２の実施形態を、図３乃至図７に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と同様の点は適宜省略し、異なる点を中心に説明することとする。

この回路保護装置のスイッチ部９は、図３に示すように、第１のスイッチとして、擬似漏電用スイッチ１０を、第２のスイッチとして、絶縁用スイッチ１１を設けたものである。擬似漏電用スイッチ１０は、半導体スイッチからなり、回路異常検出部１からの信号に連動してオン・オフされるものである。絶縁用スイッチ１１は、有接点スイッチからなり、漏電遮断器Ｃに連動してオン・オフされるもので、漏電遮断器Ｃがオンの時はオンとなり、オフ又はトリップ時にはオフとなる。

この回路保護装置は、次のように動作する。まず、主回路が正常な状態においては、異常検出部４にて異常は検出されず、バイパス回路部８の擬似漏電用スイッチ１０はオフ、絶縁用スイッチ１１はオンになっており、主回路の通電は漏電遮断器Ｃを通って正常になされる。ここで、主回路に電流異常又は電圧異常が発生すると、電流検出部３ｂ又は電圧検出部３ａからの信号を通じて、その異常が異常検出部４によって検出され、異常検出部４は、スイッチ制御部５へオン信号を送信する。これを受けて、スイッチ制御部５から、スイッチ駆動線を通じてスイッチ部９の擬似漏電用スイッチ１０に信号が送られ、擬似漏電用スイッチ１０はオンとなる。擬似漏電用スイッチ１０がオンになると、バイパス回路部８に分流することになり、それが擬似漏電電流となって漏電遮断器Ｃがオフ又はトリップになり、回路が遮断される。ここで、漏電遮断器Ｃがオフ又はトリップになると、それに連動してスイッチ部９の絶縁用スイッチ１１がオフとなり、バイパス回路が遮断される。以上の動作により、漏電遮断器Ｃより負荷側が完全に絶縁されることとなる。

このように、スイッチ部９のスイッチを少なくとも２個設け、一方を擬似漏電用、他方を絶縁用と使い分けることにより、絶縁用のスイッチを漏電遮断器Ｃと連動させて速やかに絶縁させることができる。また、擬似漏電用のスイッチとして、半導体スイッチを用いることができ、それにより、異常時の反応動作を、接点を有するリレー等の場合よりも速くさせて主回路を遮断させ、異常時の負荷へのダメージを低減させることができる。なお、スイッチ部９のスイッチは、３個以上設けてもよいが、少なくとも２個あれば足りる。また、擬似漏電用のスイッチは、有接点スイッチとしてもよいが、半導体スイッチとすることが望ましい。

また、主回路が異常状態から正常状態に復帰した場合、異常検出部４で主回路の異常が検出されなくなることにより、異常検出部４からスイッチ制御部５への信号を停止し、それによってスイッチ制御部５が擬似漏電用スイッチ１０をオフするように構成してもよい。このような構成により、回路の重複をなくして回路構成を簡略にすることができ、例えば擬似漏電用スイッチ１０を再びオフにするために回路遮断認識部６を別途設ける等の必要もなくなる。

また、漏電遮断器Ｃと連動する絶縁用スイッチ１１は、例えば、漏電遮断器Ｃが有するハンドルＣａと機械的に連動する機械的スイッチとして設けてもよい。図４は機械的スイッチとしてハンドルスイッチ１１ａを設けた例、図５はトグルスイッチ１１ｂを設けた例、図６はリミットスイッチ１１ｃを設けた例である。いずれのスイッチも、漏電遮断器ＣのハンドルＣａと近接させて配置するとともに、漏電遮断器ＣのハンドルＣａに操作棒Ｃｂを突設し、回路遮断時に変位するハンドルＣａに伴って操作棒Ｃｂが変位することにより、スイッチが操作される構成としている。このような構成により、漏電遮断器Ｃと絶縁用スイッチ１１とを確実に連動させることができる。

また、漏電遮断器Ｃと連動する絶縁用スイッチ１１は、例えば、図７に示すように、漏電遮断器Ｃの負荷側に接続されて電源をとり、漏電遮断器Ｃと電気的に連動するよう設けてもよい。すなわち、絶縁用スイッチ１１を、駆動コイル１１ｄによりオン・オフする有接点リレー１１ｅとし、駆動コイル１１ｄへの電源供給部１１ｆをスイッチ部９に設け、電源供給部１１ｆを漏電遮断器Ｃの負荷側端子に接続するようにする。このような構成により、異常時に漏電遮断器Ｃが主回路を遮断すると、駆動コイル１１ｄの電源供給も遮断されて有接点リレー１１ｅがオフとなる。また、この構成によれば、例えば漏電遮断器ＣのハンドルＣａがハンドルキャップで固定されているような場合でも、漏電遮断器Ｃと絶縁用スイッチ１１とを連動させることができる。

次に、本発明に係る回路保護装置の第３の実施形態を、図８及び図９に基づいて説明する。なお、第１又は第２の実施形態と同様の点は適宜省略し、異なる点を中心に説明することとする。

この回路保護装置は、図８に示すように、回路異常検出部１とバイパス回路部８とを、１個の箱体１２に内蔵させるとともに、一端が電源側の電線、他端が漏電遮断器Ｃの電源側に接続される導体１２ａを箱体１２に貫通配設させ、箱体１２内部にて、回路異常検出部１、バイパス回路部８を、導体１２ａに電気的に接続してなるものである。回路異常検出部１は、その両端が導体１２ａに接続され、導体１２ａから電源を得る。バイパス回路部８は、一端が導体１２ａと接続され、他端がバイパス導線として箱体１２外部に導出されている。また、絶縁用スイッチ１１を、機械的スイッチではなく電気的スイッチとして設けており、一端が絶縁用スイッチ１１に接続された電源供給線が箱体１２外部に導出してある。

この回路保護装置は、電源側の電線と漏電遮断器Ｃの電源側端子の間に接続されるもので、箱体１２から突出した導体１２ａの両端を接続端子として、一方の接続端子を電源側の電線に接続させ、他方の接続端子を漏電遮断器Ｃの電源側端子に接続させることにより配設される。そして、バイパス導線は、漏電遮断器Ｃの負荷側端子のうち、バイパス回路部８の一端が接続された導体１２ａと同極に接続され、電源供給線は漏電遮断器Ｃの負荷側端子の各々に接続される。

このような構成により、配線接続作業の手間を低減して省施工とすることができ、配線忘れ等も起こりにくくなり、簡略な構成で既設の電路に容易に配設することができる。また、回路保護装置と漏電遮断器Ｃとが固定的に接続されるので、両者を一体的に取り扱うことができる。なお、導体１２ａの接続端子は、ネジ端子に対応する形状に限らず、袋端子やプラグ端子等に対応する形状としてもよい。

また、箱体１２は、図９に示すように、その一部に漏電遮断器Ｃの取付台部１２ｂを形成してもよい。例えば、装置を電線と漏電遮断器Ｃの間に直列に配設させる場合において、その箱体１２の下端部から、漏電遮断器Ｃと接続する側に、漏電遮断器Ｃの長さよりも長い延長突出部分を連設し、その部分を取付台部１２ｂとする。取付台部１２ｂの先端近傍には、漏電遮断器Ｃの取付部１２ｃが設けられる。取付部１２ｃは、ここではバネ式としているが、これに限らず、例えばネジ固定式であってもよい。さらに、取付台部１２ｂには、バイパス回路部８と漏電遮断器Ｃの負荷側とを接続するバイパス導線を挿通させる。バイパス導線の他端は、取付台部１２ｂの先端から導出させている。

この回路保護装置は、その取付台部１２ｂに、漏電遮断器Ｃが取り付けられるものであるが、取付台部１２ｂの取付部１２ｃの位置や、導体１２ａの接続端子の箱体１２からの突出度を予め調整して形成しておくことにより、漏電遮断器Ｃをワンタッチで所定位置に取り付けることもできる。すなわち、漏電遮断器Ｃを、大略水平方向から取付台部１２ｂに摺動させ、所定位置まできたときに、取付部１２ｃが箱体１２との間に漏電遮断器Ｃを挟持するとともに、漏電遮断器Ｃの電源側端子と回路保護装置の導体１２ａの接続端子とが接続するように形成すればよい。

このような構成により、回路保護装置と漏電遮断器Ｃの接続固定を簡単、確実に行うことができる。また、バイパス導線の中間部分が取付台部１２ｂに収納されるので、配線が邪魔にならず、施工性や美観が向上する。さらには、例えばプラグインブレーカのように、使用範囲が限られる接続端子形状の回路遮断器でも、この回路保護装置を接続アダプタとして用いることにより、使用範囲を拡げることができる。

本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態の要部を示すブロック図である。 その絶縁用スイッチをハンドルスイッチとした場合の要部を示す斜視図である。 その絶縁用スイッチをトグルスイッチとした場合の要部を示す斜視図である。 その絶縁用スイッチをリミットスイッチとした場合の要部を示す斜視図である。 その絶縁用スイッチを有接点リレーとした場合の要部を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。 その他例を示す斜視図である。 従来例を示す回路図である。

符号の説明

１ 回路異常検出部
６ 回路遮断認識部
８ バイパス回路部
９ スイッチ部
１０ 擬似漏電用スイッチ（第１のスイッチ）
１１ 絶縁用スイッチ（第２のスイッチ）
１２ 箱体
１２ａ導体
１２ｂ取付台部
Ｃ 漏電遮断器

Claims (8)

1. 電源と負荷の間の電路に介在する漏電遮断器と組み合わせて使用するものであって、電路に接続されその異常を検出する回路異常検出部と、漏電遮断器の電源側と負荷側の間を接続し、回路異常検出部からの信号を受信してオンになるスイッチ部を有し擬似漏電電流を流し得るバイパス回路部と、を備えてなり、前記バイパス回路部のスイッチ部は、回路異常検出部から信号を受信してオンになった状態から、漏電遮断器が回路を遮断することによってオフになるよう設けたことを特徴とする回路保護装置。
2. 前記回路異常検出部は、漏電遮断器による回路遮断を認識する回路遮断認識部を有するとともに、回路遮断認識部の認識状態に応じてバイパス回路部のスイッチ部をオフさせることを特徴とする請求項１記載の回路保護装置。
3. 前記スイッチ部は、回路異常検出部からの信号に連動してオン・オフされる第１のスイッチと、漏電遮断器に連動してオン・オフされる第２のスイッチと、を有してなることを特徴とする請求項１又は２記載の回路保護装置。
4. 前記第１のスイッチは、半導体スイッチからなり、第２のスイッチは、有接点スイッチからなることを特徴とする請求項３記載の回路保護装置。
5. 前記第２のスイッチは、漏電遮断器が有するハンドルと機械的に連動するよう設けたことを特徴とする請求項３又は４記載の回路保護装置。
6. 前記第２のスイッチは、漏電遮断器の負荷側に接続されて電源をとり、漏電遮断器と電気的に連動するよう設けたことを特徴とする請求項３又は４記載の回路保護装置。
7. 前記回路異常検出部とバイパス回路部とは、１個の箱体に内蔵されるとともに、一端が電線、他端が漏電遮断器に接続される導体を箱体に貫通させ、箱体内部にて、回路異常検出部の両端、バイパス回路部の一端を、接続端子に電気的に接続してなることを特徴とする請求項１乃至６記載の回路保護装置。
8. 前記箱体は、その一部に漏電遮断器の取付台部を形成するとともに、バイパス回路部と漏電遮断器の負荷側とを接続する電線を取付台部に挿通させてなる請求項７記載の回路保護装置。

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