JP2006087246A - 分電盤とそれに用いられる配電器具及び回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】分電盤、配電器具及び回路遮断器において、インピーダンス変動を抑え、電力線搬送通信に適した伝送特性を得る。
【解決手段】 分電盤は、電源側のＬ１, Ｎ, Ｌ2相に対応して接続する主幹ブレーカ１と、主幹ブレーカ１の各相に接続された３つの主幹バー２と、各主幹バー２から分岐した分岐バー３と、分岐バー３の先端側に設けたブレーカ４とを備え、主幹ブレーカ１から主幹バー２のうちの中性バー２０に対して中性線欠相検出リード線５を接続し、中性線欠相検出リード線５の中性バー２０の接続端子６と最も主幹ブレーカ１側にある分岐バー３との間に、交流電源周波数に対しては低インピーダンスであり、電力線搬送通信使用周波数帯域に対しては高インピーダンスである高周波インピーダンス改善部７を設ける。これにより、分電盤の電源周波数によるインピーダンス時間変動を抑制でき、安定した電力線搬送通信伝送特性が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、住宅などの建物内に設置される分電盤と、それに用いられる配電器具及び回路遮断器に関する。

従来、住宅等における単相３線式電源線の分電盤に用いられる主幹遮断器としては、漏電及び中性線欠相を検出する機能（以下、中性線欠相検出機能という）を持ったものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。この種の中性線欠相検出機能を持った遮断器付き分電盤について、例えば図８を参照して説明する。分電盤は、電源側のＬ１, Ｎ, Ｌ2相に対応して接続する主幹ブレーカ１（遮断器）と、主幹バー２と、主幹バー２から分岐した分岐バー３と、分岐バー３の先端側に設けたブレーカ４とを備える。そして、中性線欠相検出のためのリード線５が主幹バー２のＮ相から主幹ブレーカ１内の中性線欠相検出回路（図示略）の入力端に接続される。

ところで、特許文献１，２に示される遮断器の中性線欠相検出回路は、Ｌ１−Ｌ２間の電圧をダイオートブリッジを用いて整流し、これを欠相検出回路の電源として用いている。ダイオードブリッジが電源周波数に同期してオン／オフするため、ブリッジの２次側から見たインピーダンスは、電源周波数の２倍（電源が60Ｈｚの場合は120Ｈｚ）に同期して変動する。特に、ＭＨｚ以上の高周波帯域において、変動が顕著である。この変動は、欠相検出回路を通して中性線欠相検出のためのリード線にも現れる。このリード線を、図８に示したようにＮ相に接続するため、分電盤の主幹バー２において、Ｌ１−Ｎ、Ｌ２−Ｎ間のインピーダンスも変動する。この様子を図９に示している。なお、図９（ａ）は横軸を時間として、縦軸にインピーダンスの絶対値を示しており、図９（ｂ）は横軸を時間として、縦軸に位相を示している。
特公平８−０２８９３７号公報 特開２００１−１７７９８２号公報

一方、電力線に信号を重畳して伝送し通信を行う電力線搬送通信端末（以下、端末という）を建物内に分散して設置し、相互に通信を行う電力線搬送通信システムが広く知られている。これらの端末は、分電盤の分岐ブレーカを介して電力線に接続されるため、異なる分岐ブレーカに接続された端末間で通信を行う場合、伝送経路上に分電盤が必ず介在する。その際、分電盤のインピーダンスが時間変動すると、一つの端末（端末Ａ）→分電盤→別の端末（端末Ｂ）という伝送経路の信号減衰量や位相、群遅延などが、上記インピーダンス時間変動に同期して大きく変動する。このため、端末Ａ−Ｂ間の伝送特性が安定せず、ビットエラー率の悪化を招くなど、安定した伝送性能が得られない問題が発生する。特に、電力線搬送通信の復調部において適応等価を行っている場合は、適応等価器の係数を調整するのが困難となったり、頻繁に再調整を行う必要が出てくるため、複雑化を招いていた。
本発明は、上記課題を鑑み、分電盤のインピーダンス変動を抑え、電力線搬送通信に適した伝送特性を持った分電盤、配電器具及び回路遮断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電源側のＬ１, Ｎ, Ｌ2相に対応して接続する主幹ブレーカと、この主幹ブレーカの各相に接続された３つの主幹バーと、各主幹バーから分岐した分岐バーと、この分岐バーの先端側に設けたブレーカとを備えた分電盤であって、主幹ブレーカから、主幹バーのうちの中性バーの最も主幹ブレーカ側にある分岐バーより主幹バー側に対して接続した中性線欠相検出線と、前記中性線欠相検出線の中性バーの接続端子と最も主幹ブレーカ側にある分岐バーとの間に設けられ、交流電源周波数に対して低インピーダンスであり、電力線搬送通信使用周波数帯域に対して高インピーダンスである高周波インピーダンス改善部と、を備えたものである。
また、請求項２の発明は、上記と同様の分電盤であって、主幹バーのうちの中性バーから分岐して設けられた上記と同様の高周波インピーダンス改善部と、前記主幹ブレーカから前記高周波インピーダンス改善部に接続した中性線欠相検出線と、を備えたものである。
また、請求項３の発明は、上記と同様の分電盤であって、複数のブレーカがある場合に、分岐バーの先端側にブレーカに代わって設けられた上記と同様の高周波インピーダンス改善部と、前記主幹ブレーカから前記高周波インピーダンス改善部に対して接続した中性線欠相検出線と、を備えたものである。
また、請求項４の発明は、請求項３記載の分電盤において、高周波インピーダンス改善部が更にブレーカ機能を備えているものである。
また、請求項５の発明は、請求項３記載の分電盤に用いられる高周波インピーダンス改善部を備えた配電器具である。
また、請求項６の発明は、請求項４記載の分電盤に用いるブレーカを備えた回路遮断器である。

このような構成の分電盤によれば、中性バーに設けた高周波インピーダンス改善部に中性線欠相検出線を接続することで、分電盤の電源周波数に同期したインピーダンス変動を抑制できるので、電力線搬送通信の伝送経路での信号減衰量などが変動しなくなり、安定した電力線搬送通信伝送特性を得ることができる。
また、このような構成の分電盤によれば、中性バーから分岐した分岐バーを介して設けた高周波インピーダンス改善部に中性線欠相検出線を接続することで、分電盤の電源周波数に同期したインピーダンス変動を抑制できるので、電力線搬送通信の伝送経路での信号減衰量などが変動しなくなり、安定した電力線搬送通信伝送特性を得ることができるとともに、高周波インピーダンス改善部の例えばチョークの電流容量が小さくて済むため、高周波インピーダンス改善部を小型化することができる。
また、このような構成の分電盤によれば、複数のブレーカがある場合に、分岐バーの先端側に設けたブレーカに代えて高周波インピーダンス改善部を設けて中性線欠相検出線を接続することで、分電盤の電源周波数に同期したインピーダンス変動を抑制できるので、電力線搬送通信の伝送経路での信号減衰量などが変動しなくなり、安定した電力線搬送通信伝送特性を得ることができる。
また、このような構成の配電器具によれば、電力線搬送通信に非対応である従来の分電盤を、電力線搬送通信対応型の分電盤に変えることができる。
また、このような構成の回路遮断器によれば、電力線搬送通信に非対応である従来の分電盤を、分岐回路数を減らすことなく電力線搬送通信対応型の分電盤に変えることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
本発明の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る分電盤を示す構成図であり、図２は、図１に示した分電盤に用いる高周波インピーダンス改善部７の一例を示す構成図である。分電盤は、電源側のＬ１, Ｎ, Ｌ2相に対応して接続する主幹ブレーカ１と、この主幹ブレーカ１の各相に接続された３つの主幹バー２と、各主幹バー２から分岐した分岐バー３と、この分岐バー３の先端側に設けたブレーカ４とを備えている。主幹ブレーカ１は、中性線欠相検出遮断器を兼ねており、主幹ブレーカ１内には、不図示の中性線欠相検出回路が設けられ、中性線欠相検出用の入力端に一端が接続された中性線欠相検出線である中性線欠相検出リード線５の他端が、主幹バー２のうちの中性バー２０に設けた接続端子６に接続される。主幹ブレーカ１は、中性線欠相検出遮断器を兼ねる。接続端子６は、最も主幹ブレーカ１に近い初段の分岐バー３よりも主幹ブレーカ１側に配設される。さらに、主幹バー２の中性バー２０の途中であって、中性線欠相検出リード線５の接続端子６と初段の分岐バー３の前に、高周波インピーダンス改善部７を設けてある。

住宅等に用いられる分電盤における主幹バー２（Ｌ１相のバーを２１、Ｌ２相のバーを２２、Ｎ相の中性バーを２０で表している）には、ＶＶＦケーブルが配線されるのが一般的であり、複数の分岐バー３とブレーカ４の先には、照明やコンセント等の機器が接続される。ここで、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯域を使用する高速広帯域の電力線搬送通信を考えると、分電盤から電力線側（電源側）を見たインピーダンスは、一般的に１０〜数１０Ω程度である。分電盤の主幹バー２のＮ−Ｌ１、Ｎ−Ｌ２間の入力インピーダンスは、電力線側のインピーダンスと並列接続となるため、前者を後者よりも１桁以上高くすれば、分電盤のインピーダンス時間変動はほとんど影響がなくなる。２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの通信帯域において、上記を実現するためには、高周波インピーダンス改善部７を５０〜100μＨ程度のチョークとすればよい。商用交流電源周波数の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚに対しては、高周波インピーダンス改善部７のインピーダンスは十分小さいため、中性線欠相検出遮断器の検出動作に対しては、影響を及ぼさない。

図２に示すように、高周波インピーダンス改善部７は、中性バー２０とＬ１相バー２１、Ｌ２相バー２２の間にコンデンサを挿入し、中性バー２０のラインにコイルを挿入したＬＣフィルタ型としている。この場合、主幹ブレーカ１の２次側のＮ−Ｌ１、Ｎ−Ｌ２間のインピーダンスが低下するため、インピーダンス変動がより少なくなり、改善効果が大きくなる。

第１実施形態に係る分電盤は、前述のように、中性バー２０に設けた高周波インピーダンス改善部７に中性線欠相検出リード線５を接続することで、分電盤の電源周波数に同期したインピーダンス変動を抑制できるので、電力線搬送通信の伝送経路での信号減衰量などが変動しなくなり、安定した電力線搬送通信伝送特性を得ることができる。

また、本発明の第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る分電盤を示す構成図である。第２実施形態では、高周波インピーダンス改善部７を、中性バー２０の途中ではなく、例えば、中性バー２０から最も主幹ブレーカ１側で分岐した分岐バー３１を介して後段に設け、そこに中性線欠相検出リード線５を接続した。この構成により、第２実施形態に係る分電盤は、分電盤の電源周波数に同期したインピーダンス変動を抑制できるので、電力線搬送通信の伝送経路での信号減衰量などが変動しなくなり、安定した電力線搬送通信伝送特性を得ることができるとともに、高周波インピーダンス改善部７が中性線欠相検出のための信号しか流れないため、チョークの電流容量を小さくでき、小型化することが可能となる。なお、分岐バー３１を設ける位置は、中性バー２０の最も主幹ブレーカ１側に限ったものではなく、任意の箇所でよい。

次に、本発明の第３実施形態を図４及び図５に基づいて説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る分電盤を示す構成図であり、図５は、高周波インピーダンス改善部７を備えた配電器具７Ａを示す構成図である。
第３実施形態においては、分電盤は、図４に示すように、図８に示す従来の分電盤の、例えば、中性バー２０から最も主幹ブレーカ１側で分岐した分岐バー３に設けたブレーカ４の代わりに配電器具７Ａを設け、この配電器具７Ａに中性線欠相検出リード線５を接続した構成である。なお、配電器具７Ａは、図８に示す分電盤において、いずれの分岐バー３の先端側に設けてもよい。

ここで、配電器具７Ａは、図５に示すように、分岐バー３を接続するための接続用端子９と、高周波インピーダンス改善部７と、中性線欠相検出リード線５を接続するための接続端子６とを備えている。
第３実施形態に係る分電盤は、分岐バー３の先端側に設けた配電器具７Ａに中性線欠相検出リード線５を接続することで、分電盤の電源周波数に同期したインピーダンス変動を抑制できるので、電力線搬送通信の伝送経路での信号減衰量などが変動しなくなり、安定した電力線搬送通信伝送特性を得ることができる。
なお、第１実施形態及び第２実施形態においては、分電盤を新規に設計する必要があるが、第３実施形態においては、ブレーカ４の代わりに配電器具７Ａを設けることにより、従来型の分電盤を設計変更することなく、電力線通信対応型の分電盤が実現できる。

また、本発明の第４実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６は、本発明の第４実施形態に係る分電盤を示す構成図であり、図７は、ブレーカ機能を備えた回路遮断器７Ｂを示す構成図である。
第４実施形態においては、分電盤は、図６に示すように、図４に示す第３実施形態の分電盤において、配電器具７Ａの代わりに後述する回路遮断器７Ｂを設けた構成である。なお、回路遮断器７Ｂは、図８に示す分電盤において、いずれの分岐バー３の先端側に設けてもよい。
ここで、回路遮断器７Ｂは、図７に示すように、高周波インピーダンス改善部７と、中性線欠相検出リード線５を接続するための接続端子６と、分岐バー３を接続するための接続用端子９と、負荷接続端子１０と、これら接続用端子９と負荷接続端子１０との間に設けた過電流検出部１１と、過電流検出により回路を開く開閉接点１２とを備えた構成であり、ブレーカ機能を有している。
第４実施形態に係る分電盤は、従来の分電盤に比べて分岐回路数を減らすことなく、第３実施形態による効果を奏することができる。
ここで、第３実施形態に用いた配電器具７Ａ及び第４実施形態に用いた回路遮断器７Ｂにおいては、図８に示すような電力線搬送通信に非対応である従来の分電盤が既に設置されている既築住宅においても、ブレーカ４と交換して設置するだけで電力線搬送通信対応型の分電盤にかえることができ、分電盤を取り換える必要がない。
なお、配電器具７Ａ及び回路遮断器７Ｂは、図８に示す分電盤において、いずれの分岐バー３の先端側に設けてもよい。

本発明は、上記実施形態の構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、高周波インピーダンス改善部７の回路構成は、図２に示したＬＣフィルタ型に限られず、任意の回路構成を適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る分電盤の構成図。 第１実施形態における高周波インピーダンス改善部の一例を示す構成図。 本発明の第２実施形態に係る分電盤の構成図。 本発明の第３実施形態に係る分電盤の構成図。 第３実施形態における配電器具の構成図。 本発明の第４実施形態に係る分電盤の構成図。 第４実施形態における回路遮断器の構成図。 従来の分電盤の構成図。 従来の分電盤におけるインピーダンス変動を示すグラフ。

符号の説明

１ 主幹ブレーカ
２ 主幹バー
２０ 中性バー
３ 分岐バー
４ ブレーカ
５ 中性線欠相検出リード線
６ 接続端子
７ 高周波インピーダンス改善部
７Ａ 配電器具
７Ｂ 回路遮断器

Claims (6)

1. 電源側のＬ１, Ｎ, Ｌ2相に対応して接続する主幹ブレーカと、この主幹ブレーカの各相に接続された３つの主幹バーと、各主幹バーから分岐した分岐バーと、この分岐バーの先端側に設けたブレーカとを備えた分電盤であって、
   主幹ブレーカから、主幹バーのうちの中性バーの最も主幹ブレーカ側にある分岐バーより主幹バー側に対して接続した中性線欠相検出線と、
   前記中性線欠相検出線の中性バーの接続端子と最も主幹ブレーカ側にある分岐バーとの間に設けられ、交流電源周波数に対して低インピーダンスであり、電力線搬送通信使用周波数帯域に対して高インピーダンスである高周波インピーダンス改善部と、を備えたことを特徴とする分電盤。
2. 電源側のＬ１, Ｎ, Ｌ2相に対応して接続する主幹ブレーカと、この主幹ブレーカの各相に接続された３つの主幹バーと、各主幹バーから分岐した分岐バーと、この分岐バーの先端側に設けたブレーカとを備えた分電盤であって、
   主幹バーのうちの中性バーから分岐して設けられ、交流電源周波数に対して低インピーダンスであり、電力線搬送通信使用周波数帯域に対して高インピーダンスである高周波インピーダンス改善部と、
   前記主幹ブレーカから前記高周波インピーダンス改善部に接続した中性線欠相検出線と、を備えたことを特徴とする分電盤。
3. 電源側のＬ１, Ｎ, Ｌ2相に対応して接続する主幹ブレーカと、この主幹ブレーカに各相に接続された３つの主幹バーと、各主幹バーから分岐した分岐バーと、この分岐バーの先端側に設けたブレーカとを備えた分電盤であって、
   複数のブレーカがある場合に、分岐バーの先端側にブレーカに代わって設けられ、交流電源周波数に対して低インピーダンスであり、電力線搬送通信使用周波数帯域に対して高インピーダンスである高周波インピーダンス改善部と、
   前記主幹ブレーカから前記高周波インピーダンス改善部に対して接続した中性線欠相検出線と、を備えたことを特徴とする分電盤。
4. 請求項３記載の高周波インピーダンス改善部が更にブレーカ機能を備えていることを特徴とする分電盤
5. 請求項３記載の分電盤に用いられる高周波インピーダンス改善部を備えた配電器具。
6. 請求項４記載の分電盤に用いるブレーカを備えた回路遮断器。

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