JP2008136281A

JP2008136281A - 分電盤

Info

Publication number: JP2008136281A
Application number: JP2006319387A
Authority: JP
Inventors: Akimi Shiokawa; 明実塩川; Yasuo Ichimura; 安男市村; Eiji Iwami; 英司岩見
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP4960069B2

Abstract

【課題】電流センサを備えた分電盤を小型化する。
【解決手段】分電盤１は、主幹ブレーカ２と、分岐ブレーカ３と、主幹ブレーカ２と分岐ブレーカ３との間を電気的に接続するメインバー７１、７２、７３及び、該メインバーから分岐する分岐バー７２ｂ、７３ｂと、分岐バー７２ｂ、７３ｂを流れる電流を個々に検出する電流センサ４０とを備える。電流センサ４０は、分岐バー７２ｂ、７３ｂが貫通するように設けられたロゴスキーコイルによる空芯変流器４５であり、外部磁界や熱の影響を受けにくいので、メインバー７１、７２、７３の近傍に配設することができ、また、メインバー７１、７２、７３の近傍であるベース台７と分岐ブレーカ３との間に配設することができる。これにより、分電盤を小型化することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電流センサを有する分電盤に関する。

従来から、主幹ブレーカ及び分岐ブレーカを備え、分岐ブレーカに流れる電流を検出する電流センサを備える分電盤が知られている。この種の分電盤においては、複数の分岐ブレーカのそれぞれにＣＴ（ＣＵＲＲＥＮＴＴＲＡＮＳＦＯＲＭＥＲ）からなる電流センサが設けられ、各電流センサから個々に出力線が導出され通電表示ブロックに接続されている。この通電表示ブロックには、各電流センサの出力電流により点灯する発光ダイオードが設けられ、分岐ブレーカにおける通電状態の表示が行えるようになっている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、ＣＴは外部磁界や熱の影響を受けるために、ＣＴを分電盤の内部に配設することができず、分電盤が大型になる。
特開平６−１６５３２０号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、電流センサを備えた小型の分電盤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、主幹回路にある主幹ブレーカと、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカとを備える分電盤において、前記主幹ブレーカと分岐ブレーカとの間を電気的に接続するメインバー及び、該メインバーから分岐する分岐バーと、前記メインバーと前記分岐ブレーカとの間に配設され、前記分岐バーを流れる電流を個々に検出する電流検出部と、を備え、前記電流検出部は、前記分岐バーが貫通するように設けられたロゴスキーコイルによる空芯変流器である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の分電盤において、前記空芯変流器は、プリント基板上に形成され、コイルの行きと戻りのパターンの形状が同じであるものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の分電盤において、前記プリント基板は、複数の前記空芯変流器と、該空芯変流器の検出信号を処理する信号処理回路と、前記信号処理回路の出力信号を共通の計測制御部へ伝送する情報伝送路と、前記信号処理回路に直流電源を供給する電源供給路と、を有するものである。

請求項１の発明によれば、電流検出部がロゴスキーコイルによる空芯変流器であって外部磁界や熱の影響を受けにくいので、メインバーの近傍に配設することができ、分電盤を小型化することができる。

請求項２の発明によれば、外部磁界の影響が軽微になるので、高精度な電流検出を行なうことができる。

請求項３の発明によれば、検出信号を信頼性良く伝送することができ、また、分電盤を小型化することができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る分電盤について図面を参照して説明する。図１は分電盤の外観を、図２は分電盤の構成を、図３は分電盤の主幹回路と分岐回路を、図４は主幹ブレーカ２の平面視を示す。分電盤１は、外部の電源から受電し、主幹回路にある主幹ブレーカ２と、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカ３と、分岐回路に流れる分岐電流を検出する電流センサユニット４と、電流センサユニット４が検出したデータに基いて、信号を出力する計測制御ユニット５と、計測制御ユニット５からの出力信号を受けて、ユーザに報知する表示ユニット６と、分岐ブレーカ３等を保持するベース台７とを備えている。

分電盤１は、単相三線式の分電盤であり、外部の電源からの３本の電力線Ｎ、Ｌ１、Ｌ２を主幹ブレーカ２によって受電する。ここで電力線Ｎは、中性相である。そして、主幹ブレーカ２の負荷側の電力線に分岐ブレーカ３が接続されて分岐回路となっており、２００Ｖの場合は、電力線Ｌ１、Ｌ２に接続され、１００Ｖの場合は、電力線ＮとＬ１に、又は、ＮとＬ２とに接続される。各分岐回路には、電流センサユニット４が取り付けられており、分岐回路を流れる電流を検出する。そして、分岐ブレーカ３の２次側に使用される電気機器が接続される。

主幹ブレーカ２は、３個の電源側端子２１と負荷側端子２２とを備えており、電源側端子と負荷側端子の間に通電をオンオフする開閉機構（図示せず）を主幹ブレーカ２の器体内に備えており、この開閉機構のオンオフ用の操作ハンドル２３が器体の前面に配されている。さらに、主幹ブレーカ２は電源側端子と負荷側端子の間に過電流が流れた際に、これらの間を遮断すると共に、操作ハンドル２３をオフ側に位置させる回路遮断機能（図示せず）を備えている。

次に、ベース台７について説明する。図５（ａ）は、ベース台７の部分断面の外観を、図５（ｂ）は、ベース台７の断面を示す。ベース台７は、分岐ブレーカ３と、主幹ブレーカ２の負荷側端子２２に電気的に接続される３本のメインバー７１、７２、７３等を保持する。メインバー７１、７２、７３は、主幹ブレーカ２の負荷側端子２２にネジ７４によって接続されており、メインバー７１が電力線Ｎと、メインバー７２が電力線Ｌ１と、メインバー７３が電力線Ｌ２と、繋がっている。メインバー７１は、ベース台７の長手方向両端に設けられた支柱７５に固定されている。メインバー７２、７３は、ベース台７の短手方向の両側に配設されている。メインバー７２は、ベース台７の平板部７２ａと、平板部７２ａから一体に直角に折り曲げ、更にＵ字形又はクランク状となるように折り曲げ形成された複数の分岐バー７２ｂ、７２ｃとを備えている。分岐バー７２ｂと分岐バー７２ｃとは高さ違いで、かつ、並び方向に交互に形成されている。

メインバー７３もメインバー７２と同様に平板部７３ａと、分岐バー７３ｂ、７３ｃを一体に備えている。

分岐ブレーカ３は、長方体形状であり、器体の一端側の側壁部に３個の端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有しており、この端子部によって、メインバー７１と分岐バー７２ｂ、７３ｃ又は分岐バー７３ｂ、７２ｃを挟持し、電気的に結合されている。分岐ブレーカ３は、２００Ｖでの使用時には、端子部３１ｂ、３１ｃを通電状態とし、１００Ｖでの使用時には、端子部３１ａ、３１ｃを通電状態とする切り替え機構（図示せず）を有している。

分岐ブレーカ３は、器体の他端側に負荷の電源線を接続するための一対の２次側端子部３２を有している。分岐ブレーカ３は器体内において、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間の通電をオンオフする開閉機構（図示せず）と、この開閉機構のオンオフ用の操作ハンドル３３とを有している。また、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間に過電流が生じた際に、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間を遮断すると共に、操作ハンドル３３をオフ側に位置させる回路遮断機構（図示せず）を有している。

次に、電流センサユニット４について説明する。図６（ａ）は電流センサユニット４の表面の外観を、図６（ｂ）は電流センサユニット４の裏面の外観を、図６（ｃ）は電流センサユニット４の正面視を、図７（ａ）は電流センサ４０の正面視を、図７（ｂ）は電流センサ４０を透過した構造を、図７（ｃ）は電流センサユニット４の配設状態を示す。電流センサユニット４は、プリント基板４１により構成されており、プリント基板４１の短手方向の一端側には、分岐バー７２ｂ、７３ｂが貫通する、円形状の複数の第１の挿通孔４２ａが並設されており、プリント基板４１の短手方向の中央付近には、分岐バー７２ｃ、７３ｃが貫通する、複数の第２の挿通孔４２ｂが並設されている。本明細書でいう「プリント基板」とは、基板に電子部品や配線を実装したり形成したりすることにより、電子回路が形成されたものをいう。

電流センサ４０は、第１の挿通孔４２ａの周辺部に、挿通孔４２ａを囲むように形成されたトロイダルコイルと巻き戻しコイルとを有するロゴスキー型の空芯変流器４５であり、プリント基板４１の表面と裏面とに設けられた金属箔パターン４３と、プリント基板４１を貫通して金属箔パターン４３を接続するスルーホール４４等から構成されている。従来のＣＴによる電流検出の場合と比べて、コイル出力開放故障時の異常高電圧の発生がなくなり安全となる。また、プリント基板による空芯変流器４５を用いているので、電流センサが薄型で安価であり、鉄芯がないので、電流検出特性が飽和せずに、大電流まで計測可能となり、また、軽量で小型化することができる。電流センサ４０がロゴスキーコイルによる空芯変流器４５であって外部磁界や熱の影響を受けにくいので、メインバーの近傍に配設することができ、ベース台７１と分岐ブレーカ３との間に配設することができるので、分電盤を小型化することができる。また、ロゴスキーコイルによる空芯変流器４５なので、外部磁界の影響が軽微となり、測定精度の低下を防止できる。

プリント基板４１の短手方向の他端側には、信号処理回路４６と伝送回路４７とが２個の電流センサ４０毎に配設されている。信号処理回路４６は、２個の電流センサ４０の検出電流を時間分割によって交互にサンプリングし、増幅等の処理を行い、伝送回路４７は、信号処理回路４６の出力信号をデジタル変換する。プリント基板４１には、信号処理回路４６と伝送回路４７の入出力信号を伝送する情報伝送路４８と、直流電源を供給する電源供給路４９が設けられており、情報伝送路４８と、電源供給路４９はプリント基板４１の端部に設けられたコネクタ９５に繋がっている。コネクタ９５は伝送路９に接続され、計測制御ユニット５に出力信号が伝送される。電流センサユニット４は、第１の挿通孔４２ａに分岐バー７２ｂ、７３ｂが貫通され、第２の挿通孔４２ｂに分岐バー７２ｃ、７３ｃが貫通されてベース台７に配設されている。プリント基板４１に、電流センサ４０と信号処理回路４６と情報伝送路４８とが配設されているので、検出信号を信頼性良く伝送することができ、また、分電盤１を小型にすることができる。

次に、計測制御ユニット５について説明する。図８は、計測制御ユニット５の外観を示す。計測制御ユニット５は、回路条件設定部５１を備えており、回路条件設定部５１によって、表示ユニット６により表示を行なうときの基準となる分岐回路の定格電流値を設定する。

計測制御ユニット５は、内部に制御回路を有しており、電流センサユニット４が検出したデータと、回路条件設定部５１により設定した条件に基いて、表示ユニット６により表示を行う。また、計測制御ユニット５は内部に電源ユニットを備えており、外部から受電し、制御回路、電流センサユニット４、及び表示ユニット６に直流電源を供給している。

次に、表示ユニット６について説明する。図９は表示ユニット６の平面視を示す。表示ユニット６は、複数のＬＥＤ６１を有している。複数のＬＥＤ６１は、対応する分岐ブレーカ３に隣接するように、表示ユニット６に配設されており、対応する分岐ブレーカ３の分岐電流の定格電流値と、電流センサ４０が検出した電流値との比較に応じて、点灯を行なう。

次に、分電盤１の電流情報の処理について説明する。図１０は分電盤１の回路を示す。電流センサ４０は、電流センサユニット４において、信号処理回路４６と伝送回路４７とに接続されており、信号処理回路４６と伝送回路４７とは、情報伝送路４８と電源供給路４９とによって、電流センサユニット４のコネクタ９５に接続されている。電流センサユニット４のコネクタ９５は、伝送路９によって計測制御ユニット５に接続されている。電流センサユニット４からの出力信号は、計測制御ユニット５に配設されている制御回路５２に伝送される。また、計測制御ユニット５に配設されている回路条件設定部５１は制御回路５２と接続されており、設定された条件が制御回路５２に伝送される。制御回路５２は伝送路９によって表示ユニット６のＬＥＤ６１に接続されている。計測制御ユニット５には電源ユニット９２が配設されており、電源ユニット９２は、外部の電源から受電して、伝送路９を介して電流センサユニット４及び表示ユニット６に直流電源を供給している。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る分電盤１の動作について説明する。電流センサ４０は、挿通孔４２ａを貫通する分岐バー７２ｂ、７３ｂに電流が流れると検出信号を出力する。プリント基板４１には、信号処理回路４６と伝送回路４７とが２個の電流センサ４０毎に配設されており、信号処理回路４６は、２個の電流センサ４０の検出電流を時間分割を行なって交互にサンプリングし、増幅等の処理を行い、伝送回路４７は、信号処理回路４６の出力信号をデジタル変換する。デジタル変換された出力信号は、伝送路９を介して計測制御ユニット５に配設されている制御回路５２に伝送される。計測制御ユニット５に配設されている回路条件設定部５１には、表示ユニット６のＬＥＤ６１の点灯させる条件として、分岐回路の定格電流値が設定されており、設定された条件は制御回路５２へ伝送される。

制御回路５２では、電流センサユニット４より伝送された分岐回路の電流値と回路条件設定部５１により設定された定格電流値とを比較し、分岐回路の電流値が設定された定格電流値よりも大きいときは、表示ユニット６のＬＥＤ６１に点灯信号を出力する。分岐回路の電流値が設定された定格電流値よりも大きくなると、分岐回路に対応した位置のＬＥＤ６１が点灯するので、回路の通電状況を容易に把握することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る分電盤１について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態に係る分電盤１の構成を示し、図１１（ｂ）は、同分電盤の空芯変流器４５を配設した部分を示す。本実施形態に係る分電盤１においては、ロゴスキーコイルによる空芯変流器４５は、プリント基板４１に実装されずに、そのまま分岐バー７２ｂ、７３ｂに配設されており、信号処理回路４６と伝送回路４７は、表示ユニット６内に配設されている。また、分電盤１は、計測制御ユニット５を備えず、電源ユニット９２と制御回路５２は、表示ユニット６内に配設されている。

空芯変流器４５の出力信号はハーネス４５１によって表示ユニット６に伝送され、信号処理回路４６と伝送回路４７によって信号処理され、制御回路５２に予め設定された定格電流値と比較される。分岐回路の電流値が設定された定格電流値よりも大きいときは、ＬＥＤ６１が点灯する。プリント基板４１と計測制御ユニット５を備えないので、分電盤１を小型にすることができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、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。例えば分電盤１は、単相二線式や三相式のものでもよい。また、ＬＥＤ６１に代えて、例えば液晶を用いてもよい。また、電流センサ４０を挿通孔４２ａ、４２ｂの両方に設けて、漏電を検出してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る分電盤の斜視図。同分電盤の構成図。同分電盤の主幹回路と分岐回路の回路図。同分電盤の主幹ブレーカの平面図。（ａ）は同分電盤のベース台の一部を破断した斜視図、（ｂ）は正面断面図。（ａ）は同分電盤の電流センサユニットの表面の斜視図、（ｂ）は同分電盤の電流センサユニットの裏面の斜視図、（ｃ）は同分電盤の電流センサユニットの正面図。（ａ）は同分電盤の電流センサの正面図、（ｂ）は同分電盤の電流センサを透過した斜視図、（ｃ）は同分電盤の電流センサユニットを装着したときの斜視図。同分電盤の計測制御ユニットの斜視図。同分電盤の表示ユニットの平面図。同分電盤の回路図。（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る分電盤の斜視図、（ｂ）は同分電盤の電流センサ４０を配設した部分の分解斜視図。

符号の説明

１分電盤
２主幹ブレーカ
３分岐ブレーカ
４電流センサユニット
４０電流センサ（電流検出部）
４１プリント基板
４５空芯変流器
４６信号処理回路
４８情報伝送路
４９電源供給路
７１、７２、７３メインバー
７２ｂ、７２ｃ、７３ｂ、７３ｃ分岐バー

Claims

主幹回路にある主幹ブレーカと、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカとを備える分電盤において、
前記主幹ブレーカと分岐ブレーカとの間を電気的に接続するメインバー及び、該メインバーから分岐する分岐バーと、
前記メインバーと前記分岐ブレーカとの間に配設され、前記分岐バーを流れる電流を個々に検出する電流検出部と、を備え、
前記電流検出部は、前記分岐バーが貫通するように設けられたロゴスキーコイルによる空芯変流器であることを特徴とする分電盤。
前記空芯変流器は、プリント基板上に形成され、コイルの行きと戻りのパターンの形状が同じであることを特徴とする請求項１に記載の分電盤。
前記プリント基板は、複数の前記空芯変流器と、該空芯変流器の検出信号を処理する信号処理回路と、前記信号処理回路の出力信号を共通の計測制御部へ伝送する情報伝送路と、前記信号処理回路に直流電源を供給する電源供給路と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分電盤。