JP2006042478A - 配線用保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉器における突入電流での接点溶着を防止し、しかもブレーカや開閉器の大型化を防止することができる配線用保護装置を提供する。
【解決手段】分岐ブレーカ１２にリレー４１の接点４２を介して負荷１５が接続される。分岐ブレーカ１２とリレー４１との間には限流ユニット１３が挿入される。限流ユニット１３は、１個の分岐ブレーカ１２と少なくとも１個のリレー４１の接点４２との間に挿入されリレー４１の接点４２への突入電流を限流する限流要素を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブレーカの負荷側にリレー接点を介して負荷が接続される電源供給経路において突入電流を限流する配線用保護装置に関するものである。

一般に、容量性負荷が接続される電源供給経路あるいは白熱電球のような発熱抵抗線（フィラメントやヒータ）を含む負荷への電源供給経路においては、電源投入直後においては負荷の定常動作時に比較して大電流である突入電流が流れることが知られている。すなわち、容量性負荷では、容量成分への充電電流として突入電流が流れ、容量成分の充電が完了すれば定常動作になって定常電流が流れる。また、発熱抵抗線を含む負荷では発熱抵抗線が低抵抗である低温時に突入電流が流れ、発熱抵抗線の温度が上昇して高抵抗になると定常動作になって定常電流が流れる。

負荷への電源供給経路に挿入される開閉器のうち、複数の負荷の電源供給経路をまとめて開閉するブレーカは、接点の電流容量の余裕度が大きいから、定常電流に比較して大電流である突入電流が通過しても接点に溶着が生じることはないが、各負荷ごとの電源供給経路を開閉するスイッチやリレーは、負荷の定格に合うように接点の電流容量が定められ、接点の電流容量の余裕度が小さいから、突入電流の通過時において接点に溶着が生じる可能性がある。すなわち、負荷ごとの電源供給経路を開閉する開閉器は、電流容量に余裕を持たせるとコスト高になるから電流容量の余裕度が小さく、突入電流による接点の溶着が生じやすくなっている。

大電流を抑制する技術としては、限流要素を電源供給経路に挿入する技術が知られている。たとえば、突入電流を対象にしたものではないが、回路遮断器において短絡電流を限流するために、電源側と負荷側との端子間に遮断器要素と限流素子要素との直列回路を接続し、端子間を短絡電流が通過したときに限流素子要素が高抵抗になって遮断器要素に流れる電流を限流する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。限流素子要素は、限流素子と抵抗体との並列回路であって、限流素子にはナトリウムやカリウムなどを用いて短絡電流のような大電流が流れたときに高抵抗になるものが採用されている。
実公昭５０−２５３２５号公報

ところで、特許文献１に記載された限流素子要素は、回路遮断器のモールドケースの外側面に一体かつ分離不能に付設されており、回路遮断器が大型化するという問題を有している。しかも、他の回路遮断器とは異なる形状になるから、分電盤などに収納する際に、他の回路遮断器と同様の取付方法を採用することができないという問題もある。

さらに言えば、特許文献１に記載された技術は、回路遮断器において短絡電流が流れたときに限流しかつ回路遮断器をトリップさせるために限流素子要素を用いるものであり、負荷への電源供給路に挿入されるスイッチやリレーのような小容量の開閉器での接点溶着の可能性を低減させる目的に用いることについて考慮されていない。したがって、負荷ごとに接続されるスイッチやリレーのような電流容量の小さい開閉器における突入電流での接点溶着の可能性を低減するものではない。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、スイッチやリレーのような小型の開閉器における突入電流での接点溶着を防止し、しかもブレーカや開閉器の大型化を防止することができる配線用保護装置を提供することにある。

請求項１の発明は、ブレーカの負荷側に開閉器の接点を介して負荷が接続される電源供給経路において、開閉器の接点への突入電流を抑制する限流機能を有した限流ユニットを備え、限流ユニットは、複数の開閉器が該限流ユニットを共有するように設けられ、１台のブレーカに接続される電源側端子と、複数の開閉器の接点に接続される負荷側端子と、電源側端子と負荷側端子との間に挿入され開閉器の接点への突入電流を限流する限流要素とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、ブレーカと開閉器とにそれぞれ接続される電源側端子と負荷側端子とを限流ユニットに設けているから、限流ユニットが開閉器よりも電源側に挿入されることによって開閉器の接点溶着を防止することができるのはもちろんのこと、限流ユニットをブレーカおよび開閉器とは独立して設けることができ、従来構成のようにブレーカに限流要素を内蔵している場合に比較すると、ブレーカの大型化を防止することができる。しかも、限流ユニットに対して負荷側に設けられる開閉器が複数個存在する場合であっても、１個の限流ユニットを共用することができるから、開閉器の個数が多い場合には省スペースになる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記負荷側端子は複数本の負荷端子片の組からなり、前記限流ユニットは複数の開閉器の接点に接続されるように複数組の負荷側端子を備え、各組の負荷側端子を構成する負荷端子片のうち同極性の負荷端子片はそれぞれ極性毎に設けた連結片から分岐し、限流要素を接続しない連結片には電源側端子となる電源端子片が連続していることを特徴とする。

この構成によれば、複数個の開閉器を用いる場合に開閉器間の送り配線が不要になり、結線が容易になる。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記限流要素が、自己発熱するとともに突入電流の通過時における発熱温度では高抵抗であり定常電流の通過時における発熱温度では低抵抗になる感温素子からなる限流素子を含むことを特徴とする。

この構成によれば、突入電流を抑制する効果を高めながらも定常電流が通過する際の電力損失を抑制することができる。

請求項４の発明では、請求項３の発明において、前記限流要素が、前記限流素子に並列接続され前記開閉器の接点が投入された後であって突入電流が流れなくなってからオンにされるスイッチ要素と、スイッチ要素をオンにするタイミングを制御するタイミング制御回路とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、突入電流が通過するときには限流素子を接続して突入電流を十分に抑制し、定常電流が通過するときにはスイッチ要素をオンにして限流素子を含まない電路を通して負荷に給電することで無駄な電力損失を防止することができる。

請求項５の発明は、ブレーカの負荷側に開閉器の接点を介して負荷が接続される電源供給経路において、開閉器の接点への突入電流を抑制する限流機能を有した限流ユニットを備え、電源は交流電源であり、開閉器はリレーであって、限流ユニットは、前記電源に接続される電源端子と、少なくとも１個のリレーに接続されリレー接点の開閉を指示するリレー端子と、電源端子に接続された電源の電圧位相を監視し突入電流を抑制する電圧位相でリレー接点をオンにする限流制御回路とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、突入電流を限流させるのではなく負荷に印加する電圧の電圧位相によってリレー接点をオンにするタイミングを制御し、そのタイミングを突入電流を抑制する電圧位相としているから、突入電流を抑制する効果が高く、しかも限流要素を用いないから無駄な電力消費が生じない。また、突入電流を抑制するから、リレーの接点溶着を防止することができるのはもちろんのこと、限流ユニットをブレーカおよびリレーとは独立して設けることができ、従来構成のようにブレーカに限流要素を内蔵している場合に比較すると、ブレーカの大型化を防止することができる。しかも、リレーが複数個存在する場合であっても、１個の限流ユニットを共用することができるから、リレーの個数が多い場合には省スペースになる。

請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記限流制御回路は、電源の電圧波形におけるゼロクロス点を監視し、ゼロクロス点でリレー接点がオンになるタイミングでリレー接点のオンを指示することを特徴とする。

この構成によれば、ゼロクロス点でリレー接点をオンにするから、リレー接点をオンにしてから負荷への印加電圧が立ち上がるに従って負荷へ電流がしだいに流れることになり、突入電流を大幅に低減することができる。

請求項１の発明の構成によれば、ブレーカと開閉器とにそれぞれ接続される電源側端子と負荷側端子とを限流ユニットに設けているから、限流ユニットが開閉器よりも電源側に挿入されることによって開閉器の接点溶着を防止することができるのはもちろんのこと、限流ユニットをブレーカおよび開閉器とは独立して設けることができ、従来構成のようにブレーカに限流要素を内蔵している場合に比較すると、ブレーカの大型化を防止することができるという利点がある。しかも、限流ユニットに対して負荷側に設けられる開閉器が複数個存在する場合であっても、１個の限流ユニットを共用することができるから、開閉器の個数が多い場合には省スペースになるという利点がある。

請求項６の発明の構成によれば、突入電流を限流させるのではなく負荷に印加する電圧の電圧位相によってリレー接点をオンにするタイミングを制御し、そのタイミングを突入電流を抑制する電圧位相としているから、突入電流を抑制する効果が高く、しかも限流要素を用いないから無駄な電力消費が生じないという利点がある。また、突入電流を抑制するから、リレーの接点溶着を防止することができるのはもちろんのこと、限流ユニットをブレーカおよびリレーとは独立して設けることができ、従来構成のようにブレーカに限流要素を内蔵している場合に比較すると、ブレーカの大型化を防止することができるという利点がある。しかも、リレーが複数個存在する場合であっても、１個の限流ユニットを共用することができるから、リレーの個数が多い場合には省スペースになるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態では、図２に示すように、分電盤１０において本発明の技術思想を適用する場合について説明する。図示する分電盤１０は、単相三線の商用電源から主幹ブレーカ１１および分岐ブレーカ１２を通して負荷１５（図１参照）に電源を供給する構成であって、分電盤１０には複数個の分岐ブレーカ１２が収納される。各分岐ブレーカ１２により幹線から分岐された分岐線は、負荷１５ごとに設けたリレー４１の接点４２（図１参照）を通して負荷１５に接続される。つまり、各負荷１５への電源の供給は接点４２の開閉により入切される。リレー４１は遠方制御が可能であって、図示する構成では各負荷１５ごとの電源の供給を遠方制御により入切することができる。分岐線上において分岐ブレーカ１２とリレー４１との間には、リレー４１の接点４２への突入電流を限流する限流ユニット１３が挿入される。図示例では、１台の分岐ブレーカ１２の分岐線に１台の限流ユニット１３が設けられ、さらに１台の限流ユニット１３には開閉器１４としての４個のリレー４１が並列に接続される。つまり、本実施形態では、１台の分岐ブレーカ１２に対して４個の負荷１５を接続することができる。

負荷１５は容量性負荷であって、電源投入直後には充電電流が突入電流として流れるものを想定している。この種の容量性負荷には、たとえば、放電灯点灯装置として用いるインバータ回路がある。インバータ回路にはチョッパ回路からなる力率改善回路を備えるものが多く、チョッパ回路において平滑用に設けられるコンデンサに充電電流が流れることによって突入電流が流れるのであある。

限流ユニット１３は、突入電流によるリレー４１の接点４２の溶着を防止するために設けられている。限流ユニット１３には、１台の分岐ブレーカ１１に接続するための１組の電源側端子３１（図３参照）と、リレー３２に接続するための少なくとも１組の負荷側端子３２（図３参照）とを備える。分岐ブレーカ１２から負荷１５までの分岐線は単相二線であり、したがって、限流ユニット１３において、電源側端子３１と負荷側端子３２とはそれぞれ２個ずつ設けられる。また、限流ユニット１３から各負荷１５への電源供給経路にはそれぞれリレー４１の接点４２が挿入される。つまり、各リレー４１の接点４２は、限流ユニット１３の一方の負荷側端子３２と各負荷１５の一方の電源端子との間に挿入され、限流ユニット１３の他方の負荷側端子３２と各負荷１５の他方の電源端子とは直接接続される。限流ユニット１３は、電源側端子３１と負荷側端子３２との間に挿入され突入電流を限流する限流要素１６（図４参照）を備えている。限流要素１６の具体例については後述する。

図１に示す構成において、４個のリレー４１の接点４２のうちのいずれかが外部からの指示によってオンになったとする。負荷１５が容量性負荷である場合や負荷１５が抵抗発熱線を備える場合には、接点４２がオンになった電源供給経路では、分岐ブレーカ１２を通して電源から負荷１５に突入電流が流れようとするが、本実施形態の構成では、分岐ブレーカ１２とリレー４１の接点４２との間に限流ユニット１３を挿入しているから、限流ユニット１３に設けた限流要素１６の限流作用によって突入電流の電流ピーク値が抑制され、リレー４１の接点４２に大電流が流れるのを防止でき、接点４２の溶着や溶断を防止することができる。

ところで、本実施形態において用いる限流ユニット１３は、図３および図４に示すように、直方体状の器体３０を有している。器体３０は、図４における上面に長手方向の全長に亘る２条の収納溝３３を有したボディ３０ａと、収納溝３３の長手方向の中間部を覆う形でボディ３０ａに嵌着されるカバー３０ｂとを結合して形成される。ボディ３０ａとカバー３０ｂとは、収納溝３３以外の部位でボディ３０ａを通してカバー３０ｂに螺合する組立ねじ３４により一体化される。カバー３０ｂは、収納溝３３に２本ずつ挿入される４本の挿入脚３０ｃを備える。また、カバー３０ｂは、収納溝３３の長手方向の両端部を残す形で収納溝３３を覆い、各収納溝３３に挿入される各２本の挿入脚３０ｃの間に収納空間を形成する。

一方の収納溝３３には接続板３５が収納され、他方の収納溝３３には限流要素１６および２枚の端子板３６が収納される。限流要素１６は上述した挿入脚３０ｃの間の収納空間に収納され、挿入脚３０ｃが限流要素１６と端子板３６との間に位置することによって限流要素１６を収納する空間がボディ３０ａとカバー３０ｂとにより閉塞され、異物の侵入が防止される。限流要素１６と端子板３６との間は編組線からなる接続線３８を介して電気的に接続される。また、接続板３５および端子板３６は収納溝３３の長手方向の両端部に設けた位置決め突起３３ａにより位置決めされる。

接続板３５の長手方向の各一端部であってカバー３０ｂから露出する部位および各端子板３６にはそれぞれ端子ねじ３７ａが挿入される。また、各端子ねじ３７ａの頭部と接続板３５あるいは端子板３６との間には座金３７ｂが挟まれる。すなわち、接続板３５または端子板３６と端子ねじ３７ａおよび座金３７ｂとによりねじ付きの端子が構成されるのであって、収納溝３３の長手方向の一端部の端子は電源側端子３１となり、他端部の端子は負荷側端子３２となる。

しかして、図３に示すように、限流ユニット１３の電源側端子３１には分岐ブレーカ１４を電気的に接続し、限流ユニット１３の負荷側端子３２にはリレー４１を電気的に接続する。リレー４１は、電源側端子４３と、負荷側端子４４と、制御端子４５とを１対ずつ備え、一方の電源側端子４３と一方の負荷側端子４４との間に接点４２が挿入されている。また、制御端子４５に制御信号を与えることによって接点４２が開閉する。リレー４１の電源側端子４３は限流ユニット１３の負荷側端子３２に電気的に接続され、リレー４１の負荷側端子４４にはそれぞれ負荷１５（図１参照）が接続される。ここに、本実施形態では４個のリレー４１を用いており、限流ユニット１３は負荷側端子３２を１組しか備えていないから、各リレー４１間では電源側端子４３の間で送り配線が施される。つまり、各リレー４１の電源側端子４１は並列接続され、１台の限流ユニット１３で複数台のリレー４１に対応可能になる。

ところで、限流要素１６は回路基板１６ａを備え、回路基板１６ａは固定ねじ１６ｂを用いてボディ３０ａに固定される。回路基板１６ａには限流機能を持たせるために、抵抗、インダクタ、感温素子のいずれかである限流素子が実装される。また、限流素子だけではなく、限流素子と並列にスイッチ要素を接続したものを用いることができる。つまり、限流要素は、リレー４１の接点４２への突入電流を限流することができれば、どのような構成でも採用可能である。

ここでは、図５に示すように、限流素子として感温素子６１を用いる場合を例示する。感温素子６１としては、自己発熱するとともに突入電流の通過時における発熱温度では高抵抗であり定常電流の通過時における発熱温度では低抵抗になるものを用い、電源側端子３１と負荷側端子３２との間に直列に挿入する。ここに、電源側端子３１と負荷側端子３２とは１対ずつ設けられているが、本実施形態では、感温素子６１は１個ずつの電源側端子３１と負荷側端子３２との間に挿入してある。一般的な突入電流では、電源投入直後に瞬時に電流値が立ち上がるから、感温素子６１としては、図６に示すように、抵抗温度特性が負であって温度上昇に伴って抵抗値が減少するＮＴＣ素子を用いる。図６は常温（２５℃）での抵抗値に対する各温度の抵抗値の比（抵抗変化比）で表してある。この種の感温素子６１は、常温では高抵抗であり、常温よりも高温では低抵抗になる。

したがって、ＮＴＣ素子からなる感温素子６１を限流素子に用いた限流ユニット１３では、リレー４１の接点４２が投入された時点では常温であって高抵抗であるから、突入電流のピーク値を抑制することになる。その後、負荷１５に定常電流が流れるようになると、感温素子６１の自己発熱によって感温素子６１の温度が上昇し、結果的に感温素子６１は低抵抗になるから、限流ユニット１３による電力損失を抑制することができる。なお、突入電流の波形によってはＮＴＣ素子に代えて抵抗温度特性が正であるＰＴＣ素子を用いることができる場合もある。いずれの場合も、突入電流の通過時には高抵抗であり、定常電流の通過時には低抵抗になっていればよい。

限流素子としては、抵抗あるいはインダクタを用いることも可能であるが、抵抗あるいはインダクタを限流素子を用いると、突入電流のピーク値を抑制することができるものの定常電流に対しても電力損失が生じるから、定常電流に対する損失を考慮すると高抵抗ないし高インピーダンスのものを用いることができず、突入電流の限流効果が十分に高いとは言えない。これに対して、ＮＴＣ素子は突入電流の通過時に高抵抗であっても定常電流に対しては低抵抗になるから、突入電流に対する高い限流効果を得ることができる。

上述したように、本実施形態では、限流ユニット１３をリレー４１に対して電源側であって分岐ブレーカ１２に対して負荷側に設けているから、複数個の負荷１５についてそれぞれリレー４１を用いて電源供給経路を入切する場合に、各リレー４１に共通する１個の限流ユニット１３を設けるだけで、すべての負荷１５に対して突入電流を抑制することができ、リレー４１の接点４２の溶着を防止することができる。しかも、限流ユニット１３はリレー４１とは別に設けられるから、リレー４１に限流要素１６を内蔵する場合に比較すると、リレー４１を小型かつ安価に作製することができる。すなわち、分電盤１０を全体として安価に作製することができ、しかも省スペースになる。

なお、上述した実施形態では４個のリレー４１を用いる例を示したが、限流要素１６の電流容量に応じてリレー４１の個数は適宜に選択することができ、リレー４１の個数が多くなれば限流ユニット１３を共通に用いる効果が一層顕著になる。また、限流ユニット１３を設ける代わりに限流要素１６を分岐ブレーカ１２に内蔵する構成を採用すれば、限流ユニット１３の器体３０が不要になり、分電盤１０を一層省スペースにすることが可能である。ただし、限流要素１６を分岐ブレーカ１２に設けるために分岐ブレーカ１２のケースが大型化したり、通常の内器として分電盤１０に取り付けることができなくなる場合には、この構成は採用できない。

（実施形態２）
実施形態１では、限流ユニット１３に負荷側端子３２を１組だけ設けていたから、リレー４１において送り配線を施す必要があったが、本実施形態では、限流ユニット１３に複数組の負荷側端子３２を設けることによりリレー４１における送り配線を不要にしたものである。

すなわち、本実施形態の限流ユニット１３は、図７に示すように、分電盤協約寸法における単位寸法のハウジング４０を有したリレー４１を４個まで接続可能に形成してある。リレー４１を限流ユニット１３に接続する場合に、リレー４１は幅方向において互いに接触させた形で配列される。この状態においてリレー４１の電源側端子４３は４対が一列に並ぶことになる。

本実施限流ユニット１３は、リレー４１を４個並べた状態の幅寸法に等しい幅寸法を有した器体３０を備える。器体３０は、リレー４１のハウジング４０において電源側端子４３が配列された側面に当接するボディ３０ａとボディ３０ａに嵌合するカバー３０ｂとを結合して形成される。ボディ３０ａは一面の全面が開口である直方体状であり、カバー３０ｂはボディ３０ａの開口を塞ぐように配置される。ボディ３０ａとカバー３０ａとに囲まれる収納空間には、平面視においてＬ字状となるように連続する電源端子片３５ａおよび連結片３５ｂを備えるとともに連結片３５ｂから分岐する４本の負荷端子片３５ｃを備える接続板３５と、限流要素１６および２枚の端子板３６とが収納される。限流要素１６は実施形態１と同様に回路基板１６ａを備え、回路基板１６ａはボディ３０ａの内周面に一体に突設された取付片３０ｄに固定ねじ１６ｂで固定される。２枚の端子板３６のうちの一方は短冊状に形成された電源端子片３６ａであって、端子板３６の他方は連結片３６ｂから分岐する４本の負荷端子片３６ｃを有する櫛歯状に形成される。電源端子片３６ａおよび連結片３６ｂは接続線３８を介して限流要素１６に電気的に接続される。要するに、各極毎に設けた連結片３５ｂ，３６ｂから４本ずつの負荷端子片３５ｃ，３６ｃが分岐する。

電源端子片３５ａ，３６ａの一部はカバー３０ｂに設けた端子台３０ｅに露出し、露出部位には端子ねじ３７ａが挿通される。また、端子ねじ３７ａの頭部と電源端子片３５ａａ，３６ａとの間には座金３７ｂが介装され、限流ユニット１３の電源側端子３１となるねじ付きの端子が形成される。一方、負荷端子片３５ｃ，３６ｃは、ボディ３０ａの底壁に挿通され、先端部が器体３０の外部に露出して限流ユニット１３の負荷側端子３２になる。したがって、８本の負荷端子片３５ｃ，３６ｃからなる４組の負荷側端子３２が設けられる。負荷端子片３５ｃ，３６ｃの先端縁には切欠溝が形成されており、リレー４１の電源側端子４３に接続される。つまり、リレー４１の電源側端子４３はねじ付き端子であって、切欠溝を電源側端子４３の端子ねじに嵌合させた状態で端子ねじを締め付けることにより、限流ユニット１３の負荷側端子３２がリレー４１の電源側端子４３に接続される。

他の構成および機能は実施形態１と同様であって、本実施形態の構成では限流ユニット１３の内部で電路を分岐しているから、リレー４１の送り配線が不要になる。また、限流ユニット１３の負荷側端子３２がリレー４１の電源側端子４３を構成する端子ねじを用いて電源側端子４３に接続されるから、限流ユニット１３とリレー４１との間で電線による結線作業が不要であり、接続用の電線のほか端子ねじの個数も削減することができる。

（実施形態３）
実施形態１、２において用いた限流要素１６は、電源供給経路に常時挿入される限流素子を有しており、突入電流が生じる期間だけではなく負荷１５に定常電流が流れる期間においても限流素子には電流が流れ続けるから、負荷１５に定常電流が流れている期間において限流素子による電力損失が生じる。

本実施形態は、負荷１５に定常電流が流れる期間において限流要素１６による電力損失が生じないようにするものである。すなわち、本実施形態において用いる限流要素１６は、図８に示すように、限流素子としての感温素子６１にスイッチ要素６２を並列接続した構成を有する。スイッチ要素６２はタイミング制御回路（図示せず）からの制御信号によりオンオフが制御される。感温素子６１には実施形態１と同様にＮＴＣ素子を用いている。

タイミング制御回路は、リレー４１の接点４２がオンになった時点ではスイッチ要素６２を開放しており、突入電流が流れなくなってからスイッチ要素６２をオンにするように制御信号を生成する。つまり、タイミング制御回路は、リレー４１の接点４２のオンに連動してスイッチ要素６２のオンのタイミングを決定する。ここに、スイッチ要素６２はリレーのような機械式の接点を備えるものを用いるのが望ましい。

本実施形態の動作を図９に従って説明する。図９（ａ）のようにリレー４１の接点をオンにする投入信号Ｓ１が発生した時点で図９（ｂ）のようにスイッチ要素６２をオフにし、図９（ｃ）のようにリレー４１の接点をオンにする。この時点で、負荷１５に突入電流が流れようとするが、スイッチ要素６２がオフであるから、負荷１５への電源供給経路は感温素子１６を通る経路のみであり、この時点において感温素子１６は高抵抗であるから、図９（ｄ）のように負荷電流のピーク値は抑制される。つまり、リレー４１の接点４２には突入電流はほとんど流れない。

その後、突入電流が流れなくなる程度の時間が経過すると、図８（ｂ）のように、タイミング制御回路はスイッチ要素６２をオンにする制御信号を出力し、スイッチ要素６２を通して負荷１５に電源を供給する。したがって、感温素子６１を通して負荷１５に電源を供給する場合のような限流要素１６での電力損失はなくなる。

一方、リレー４１の接点４２をオフにするには、図９（ａ）のように開放信号Ｓ２をリレー４１に与える。この開放信号Ｓ２を受けたリレー４１は、図９（ｃ）のように接点４２をオフにする。ここにおいて、本実施形態では、リレー４１の接点４２をオフにしてもスイッチ要素６２をオフにせず、次にリレー４１の接点４２をオンにする投入信号Ｓ１が発生すると、スイッチ要素６２をオフにする構成を採用している。この構成はスイッチ要素６２としてラッチング型のリレーなどを用いると簡単に実現することができる。また、スイッチ要素６２を常時オンにしておくことにより、分電盤１０の内器の結線を行った後の導通試験などの際に感温素子６１を通さない経路で試験ができるから、利便性が高くなる。なお、スイッチ要素６２のオンオフをリレー４１の接点４２のオンオフに連動させ、リレー４１の接点４２のオン時には遅延してスイッチ要素６２をオンにし、リレー４１の接点４２のオフ時には遅延させずにスイッチ要素６２をオフにする構成を採用してもよい。他の構成および動作は実施形態１、２と同様である。

（実施形態４）
実施形態１〜３においては、分岐ブレーカ１２と開閉器１４としてのリレー４１との間に限流要素１６を挿入し、限流要素１６により突入電流のピーク値を低減させる構成を採用したが、本実施形態は、突入電流のピーク値を低減させる限流要素１６を用いのではなく、商用電源のような交流電源ＡＣを電源に用いていることを利用し、電源電圧がゼロクロス点付近であるときにリレー４１の接点をオンにすることによって、負荷１５に突入電流を流れにくくした構成を採用している。要するに、電源電圧が上昇するときに負荷１５への電源の供給を開始すれば、負荷１５に流れる電流も電源電圧の上昇に伴って上昇するから、突入電流が流れにくくなるのである。

本実施形態の構成では、図１０に示すように、限流ユニット１３を分岐ブレーカ１２と開閉器１４であるリレー４１との間に挿入するのではなく、リレー４１の接点４２をオンにするタイミングを限流ユニット１３で制御することにより、突入電流のピーク値を抑制しようとするものである。

限流ユニット１３は、分岐ブレーカ１２の入力側である交流電源と同じ電源である交流電源ＡＣの電圧位相を監視する電圧位相検出回路５１を有し、さらに電圧位相検出回路５１において電圧位相のゼロクロス点を検出した時点から時限動作を開始するタイマ回路５２を有し、タイマ回路５２の出力はトランジスタからなるスイッチング素子５３を介してリレー４１のコイル４７に与えられる。また、スイッチング素子５３は外部信号（上述した投入信号Ｓ１と開放信号Ｓ２とに相当する信号）によりオンオフが制御される。つまり、タイマ回路５２の出力がＨレベルである期間に外部信号によってリレー４１の接点４２のオンが指示されると、スイッチング素子５３が導通することによりコイル４７に通電され、リレー４１の接点４２がオンになる。上述した電圧位相検出回路５１とタイマ回路５２とスイッチング素子５３とにより限流制御回路が構成される。

本実施形態の限流ユニット１３には、図１１に示すように、交流電源ＡＣを接続する１対の電源端子５４、外部信号が入力される４個の信号端子５５、リレー４１のコイル４７に接続される４対のリレー端子５６を備える。電圧位相検出回路５１、タイマ回路５２、スイッチング素子５３は限流ユニット１３の器体に収納される回路基板に実装される。リレー４１との接続に際して、リレー４１の電源側端子４３は送り配線が施される。また、限流ユニット１３のリレー端子５６がそれぞれリレー４１の制御端子４５に接続される。

いま、スイッチの操作などによって限流ユニット１３のいずれかの信号端子５５に外部信号が入力されたとすると、外部信号によって電圧位相検出回路５１が起動され、交流電源ＡＣの特定の電圧位相（通常はゼロクロス点）を検出し、検出時点でタイマ回路５２にトリガを与える。タイマ回路５２ではトリガされると所定の時限時間を時限し、時限時間の満了時にタイマ回路５２の出力をＨレベルにする。外部信号はタイマ回路５２の出力がＨレベルになるときまでＨレベルに保たれており、したがってタイマ回路５２の出力がＨレベルになると、スイッチング素子５３が導通してコイル４７が励磁される。つまり、リレー４１の接点４２がオンになる。スイッチング素子５３はリレー４１のコイル４７ごとに接続され、タイマ回路５２は各スイッチング素子５３に各別に電圧を印加するから、各リレー４１のコイル４７は各別に励磁される。

ところで、リレー４１においてコイル４７を励磁してからリレー４１の接点４２がオンになるまでの時間には遅れがあるから、リレー４１の接点４２を電圧位相のゼロクロス点に一致させようとすれば、ゼロクロス点よりも前でリレー４１のコイル４７を励磁する必要がある。そこで、本実施形態では、タイマ回路５２を用いてリレー４１のコイル４７を励磁するタイミングを制御しているのであって、電圧位相検出回路５１により交流電源ＡＣの電圧位相のゼロクロス点が検出されると、タイマ回路５２では次のゼロクロス点で接点４２が投入されるようにスイッチング素子５３のオンのタイミングを決定する。

上述したように、本実施形態では、リレー４１の接点４２をオンにするタイミングを電源電圧のゼロクロス点に合わせているから、負荷１５への電流が瞬時に立ち上がるのではなく交流電源ＡＣの電圧の立ち上がりに併せてしだいに増加する。その結果、突入電流の発生が抑制されることになる。

本実施形態の構成は実施形態１〜３とは異なるが、リレー４１とは別に限流ユニット１３を設けていることによって突入電流を抑制する機能をリレー４１に内蔵する場合のようなリレー４１の大型化を防止でき、さらには、複数個のリレー４１に１個の限流ユニット１３で対応することができるから、コスト増を抑制することができるという実施形態１〜３と同様の効果が得られる。

（実施形態５）
実施形態４の構成では、リレー４１ごとにスイッチング素子５３を設け、タイマ回路５２はスイッチング素子５３で共用しているが、本実施形態では、図１２に示すように、各リレー４１ごとにタイマ回路５２を設け、スイッチング素子５３を省略した構成を採用している。また、信号端子５５から入力される外部信号を電圧位相検出回路５１に入力するのではなく、外部信号を各タイマ回路５２にそれぞれ入力する構成としている。したがって、電圧位相検出回路５１は交流電源ＡＣの電圧位相のゼロクロス点を検出する機能のみを有し、ゼロクロス点の検出毎に各タイマ回路５２に検出時点を通知する。各タイマ回路５２では、リレー４１の接点４２をオンにする指示を行う外部信号が入力されている間に、電圧位相検出回路５１からゼロクロス点の検出が通知されると、通知時点から時限動作を開始する。また、時限時間が満了するとリレー４１のコイル４７を励磁する。他の構成および動作は実施形態４と同様である。

本実施形態の構成では、リレー４１ごとにタイマ回路５２を設けているから、リレー４１ごとに時限時間を設定することができ、リレー４１の応答時間のばらつきに対してタイマ回路５２の時限時間を調節すれば対応することができ、各リレー４１の応答時間にばらつきがあっても接点４２を交流電源ＡＣのゼロクロス点でオンにすることが可能になる。

なお、実施形態４、５における電圧位相検出回路５１、タイマ回路５２、スイッチング素子５３を個別部品で構成する代わりにマイクロコンピュータを用いて構成してもよい。さらに、リレー４１のコイル４７に通電する電源を定電圧化あるいは定電流化すれば、リレー４１の応答時間を安定にすることができ、リレー４１の接点４２を交流電源ＡＣのゼロクロス点でオンにするという目的を高い精度で実現することが可能になる。

本発明の実施形態１を示すブロック図である。 同上を分電盤に適用する場合の構成図である。 同上の結線関係を示す要部配線図である。 同上に用いる限流ユニットの分解斜視図である。 同上に用いる限流ユニットの回路図である。 同上に用いる限流ユニットの動作説明図である。 本発明の実施形態２に用いる限流ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態３に用いる限流ユニットの回路図である。 同上の動作説明図である。 本発明の実施形態４を示す回路図である。 同上の結線関係を示す要部配線図である。 本発明の実施形態５を示す回路図である。

符号の説明

１１ 主幹ブレーカ
１２ 分岐ブレーカ
１３ 限流ユニット
１４ 開閉器
１５ 負荷
１６ 限流要素
３１ 電源側端子
３２ 負荷側端子
４１ リレー
４２ 接点
５４ 電源端子
５６ リレー端子
５１ 電圧位相検出回路
５２ タイマ回路
５３ スイッチング素子
６１ 感温素子
６２ スイッチ要素
ＡＣ 交流電源

Claims (6)

1. ブレーカの負荷側に開閉器の接点を介して負荷が接続される電源供給経路において、開閉器の接点への突入電流を抑制する限流機能を有した限流ユニットを備え、限流ユニットは、複数の開閉器が該限流ユニットを共有するように設けられ、１台のブレーカに接続される電源側端子と、複数の開閉器の接点に接続される負荷側端子と、電源側端子と負荷側端子との間に挿入され開閉器の接点への突入電流を限流する限流要素とを備えることを特徴とする配線用保護装置。
2. 前記負荷側端子は複数本の負荷端子片の組からなり、前記限流ユニットは複数の開閉器の接点に接続されるように複数組の負荷側端子を備え、各組の負荷側端子を構成する負荷端子片のうち同極性の負荷端子片はそれぞれ極性毎に設けた連結片から分岐し、限流要素を接続しない連結片には電源側端子となる電源端子片が連続していることを特徴とする請求項１記載の配線用保護装置。
3. 前記限流要素が、自己発熱するとともに突入電流の通過時における発熱温度では高抵抗であり定常電流の通過時における発熱温度では低抵抗になる感温素子からなる限流素子を含むことを特徴とする請求項１記載の配線用保護装置。
4. 前記限流要素が、前記限流素子に並列接続され前記開閉器の接点が投入された後であって突入電流が流れなくなってからオンにされるスイッチ要素と、スイッチ要素をオンにするタイミングを制御するタイミング制御回路とを備えることを特徴とする請求項３記載の配線用保護装置。
5. ブレーカの負荷側に開閉器の接点を介して負荷が接続される電源供給経路において、開閉器の接点への突入電流を抑制する限流機能を有した限流ユニットを備え、電源は交流電源であり、開閉器はリレーであって、限流ユニットは、前記電源に接続される電源端子と、少なくとも１個のリレーに接続されリレー接点の開閉を指示するリレー端子と、電源端子に接続された電源の電圧位相を監視し突入電流を抑制する電圧位相でリレー接点をオンにする限流制御回路とを備えることを特徴とする配線用保護装置。
6. 前記限流制御回路は、電源の電圧波形におけるゼロクロス点を監視し、ゼロクロス点でリレー接点がオンになるタイミングでリレー接点のオンを指示することを特徴とする請求項５記載の配線用保護装置。

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