JP2010130735A - 分電盤 - Google Patents

Abstract

【課題】分岐電流測定時にノイズの影響を抑えると共に、分岐電流センサユニットを構成する基板の反りを低減して分岐電流センサユニットの動作不具合を防止する。
【解決手段】主幹ブレーカ１と、主幹ブレーカ１の負荷側端子に接続される複数のメインバー２（２Ａ〜２Ｃ）と、メインバー２から延出する複数の分岐バー３（３ａ、３ｂ）と、分岐バー３と接続される複数の分岐ブレーカ４と、分岐バー３ａに流れる分岐電流を検出する複数の電流センサ５１及び、電流センサ５１から得られる分岐電流のデータを出力する複数の信号処理回路５２が実装された基板５３からなる分岐電流センサユニット５（５Ａ，５Ｂ）と、基板５３上に実装された信号処理回路５２に各々覆設される金属製の複数のシールドケース６と、信号処理回路５２から受信した分岐電流のデータに基づいて分岐電流及び主幹電流のレベルを判断して信号出力する計測制御ユニット７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、分電盤に関するものである。

従来よりこの種の分電盤としては、主幹ブレーカと、主幹ブレーカの負荷側端子に接続される複数のメインバーと、メインバーから延出する複数の分岐バーと、分岐バーと接続される複数の分岐ブレーカと、分岐バーに流れる分岐電流を各々検出する複数の電流センサ及び、当該電流センサから得られる分岐電流のデータを出力する複数の信号処理回路が実装された基板からなる分岐電流センサユニットと、信号処理回路から受信した分岐電流のデータに基づいて、分岐電流及びメインバーに流れる主幹電流のレベルを判断し、当該判断結果に基づいて信号出力する計測制御ユニットとを備えるものが提供されていた。

ここで、図５に示すように分岐電流センサユニット５の基板５３は略矩形状に形成されており、当該基板５３には円状の挿通孔５３ａと略矩形状の挿通孔５３ｂとが短手方向に並設されている。また、各挿通孔５３ａ、５３ｂはそれぞれ基板５３の長手方向に沿って複数形成されており、当該挿通孔５３ａの周縁にはロゴスキコイルからなる電流センサ５１が形成されている。そして、電流センサ５１は、それぞれ図示しない分岐バーを囲繞している。更に、２つの電流センサ５１につき１つの信号処理回路５２が設けられており、当該信号処理回路５２は基板５３の長手方向に沿って複数設けられている。

そして、上記のように複数の電流センサ５１と複数の信号処理回路５２とが基板５３に一体化された分岐電流センサユニット５を用いた場合には、ノイズの影響を低減して測定精度を向上させるために、基板５３上に実装された複数の信号処理回路５２を全てシールドする必要がある。そのため、基板５３上に並設された複数の信号処理回路５２を、図６で示す１つの長尺状のシールドケース１６で覆っていた（例えば特許文献１参照）。
特開２００８−１３６２７９号公報

しかしながら、上記従来例における分電盤では、複数の信号処理回路５２をシールドする際に、１つの長尺状のシールドケース１６を基板５３に半田接合するため、半田付けを行う領域の長さが長くなることで、基板５３とシールドケース１６の熱膨張率の違いによる基板５３の反りが大きくなり、分岐電流センサユニット５が動作不具合を起こす虞があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、分岐電流測定時にノイズの影響を抑えると共に、分岐電流センサユニットを構成する基板の反りを低減して分岐電流センサユニットの動作不具合を防止した分電盤を提供することにある。

請求項１の発明は、主幹ブレーカと、主幹ブレーカの負荷側端子に接続される複数のメインバーと、メインバーから延出する複数の分岐バーと、分岐バーと接続される複数の分岐ブレーカと、分岐バーに流れる分岐電流を各々検出する複数の電流センサ及び、当該電流センサから得られる分岐電流のデータを出力する複数の信号処理回路が実装された基板からなる分岐電流センサユニットと、基板上に実装された信号処理回路に各々覆設される金属製の複数のシールドケースと、信号処理回路から受信した分岐電流のデータに基づいて、分岐電流及びメインバーに流れる主幹電流のレベルを判断し、当該判断結果に基づいて信号出力する計測制御ユニットとを備えることを特徴とする。

この発明によれば、複数の信号処理回路に対して、信号処理回路毎にシールドケースが取りつけられることで、信号処理回路に対するノイズの影響を抑えると共に、複数の信号処理回路を１つのシールドケースで覆設する場合と比べて基板の反りが低減され、分岐電流センサユニットの動作不具合を防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記シールドケースは、半田付けによって基板と接合されることを特徴とする。

この発明によれば、複数の信号処理回路に対して、信号処理回路毎にシールドケースが取り付けられることで、１つのシールドケースの長さが短くなり、１つのシールドケースを半田付けする際に半田付けを行う領域の長さを短くでき、複数の信号処理回路を１つのシールドケースで覆設する場合と比べてシールドケースと基板の熱膨張率の違いによる基板の反りを低減することができる。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記電流センサは、環状に形成されたコイルであり、分岐バーを囲繞することを特徴とする。

この発明によれば、複数の信号処理回路に対して、信号処理回路毎にシールドケースが取り付けられることで、複数の信号処理回路を１つのシールドケースで覆設する場合と比べて基板の反りが低減され、分岐電流が流れる分岐バーに対する電流センサの相対位置のずれが抑制されて測定精度を維持することができる。

以上説明したように、本発明では、分岐電流測定時にノイズの影響を抑えると共に、分岐電流センサユニットを構成する基板の反りを低減して分岐電流センサユニットの動作不具合を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
本実施形態における分電盤について、図１〜４を用いて説明を行う。以下、図１において後述するメインバー２の長手方向を前後方向とし短手方向を左右方向する。また、上記前後左右方向と直交する方向を上下方向とする。

本実施形態における、分電盤は、図１、２に示すように、主幹ブレーカ１と、主幹ブレーカ１の負荷側端子に接続される複数のメインバー２と、メインバー２から延出する複数の分岐バー３と、分岐バー３と接続される複数の分岐ブレーカ４と、分岐バー３に流れる分岐電流を各々検出する複数の電流センサ５１及び、当該電流センサ５１から得られる分岐電流のデータを出力する複数の信号処理回路５２が実装された基板５３からなる分岐電流センサユニット５と、基板５３上に実装された信号処理回路５２に各々覆設される金属製の複数のシールドケース６と、信号処理回路５２から受信した分岐電流のデータに基づいて、分岐電流及びメインバー２に流れる主幹電流のレベルを判断し、当該判断結果に基づいて信号出力する計測制御ユニット７と、計測制御ユニット７からの出力信号を受けて分岐電流及び主幹電流の通電状態をユーザーに報知する報知ユニット９と、メインバー２を保持するベース８とを備える。

主幹ブレーカ１は、合成樹脂製の略直方体状の器体１０を有し、当該器体１０の長手方向一端側には、図示しない３線式の電源線が接続されて１００／２００Ｖの電源が供給される図示しない３極の１次端子が短手方向に並設されている。ここで、中央の１次端子は外部電源からの中性線が接続される中性極で、その両側の１次端子は外部電源からの電圧線が接続される電圧極となっている。また、主幹ブレーカ１には、３つのメインバー２Ａ，２Ｂ，２Ｃにそれぞれ接続される３極の図示しない２次端子（負荷側端子）が配設されている。なお、メインバー２Ａ，２Ｂ，２Ｃを区別しないときはメインバー２と称す。また、主幹ブレーカ１の上面の略中央には、１次端子と２次端子との端子間の導通、遮断を切り替える操作ハンドル１０ａが設けられている。更に、主幹ブレーカ１は、１次端子と２次端子と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１０ａをオフ側に移動させる回路遮断機能を備えている。

ベース８は、合成樹脂等によって略矩形平板状に形成された平板部８１と、平板部８１の長手方向両端略中央より前方へ向けて突設された一対の角柱状の支持ポスト８２とを備える。

メインバー２Ａは、導電性を有する金属材料から形成され、ベース８の平板部８１の左半分に配置される平板部２１を有し、平板部２１の右端からは、上向きに延設された後に更に左向きに延設されて形成される分岐バー３ａと、上向きに延設された後に更に右向きに延設されて形成される分岐バー３ｂとが、前後方向に沿って交互に設けられている。また、分岐バー３ａ、３ｂは高さ違いに形成されており、分岐バー３ａは、分岐バー３ｂよりも低くなっている。なお、分岐バー３ａ、３ｂを区別しないときは、分岐バー３と称す。また、平板部２１の前端及び後端には、ベース８とねじ留め固定される際にねじＳ１が挿通する挿通孔２１ａがそれぞれ穿設されており、ベース８の一対の支持ポスト８２間に形成される図示しない壁部を、メインバー２Ｃと共に挟み込んだ後に、ねじＳ１によりねじ留め固定されてベース８に固定される。

そして、メインバー２Ｃは、メインバー２Ａと同様の構成を備えており、メインバー２Ａを平板部２１と平行な面で１８０度回転させて、ベース８の平板部８１の右半分に設けられる。

また、メインバー２Ｂは、導電性を有する金属材料から形成され、上下方向に長い長尺平板状の平板部２２と、平板部２２の長手方向両端に形成される固定部２３とを有する。固定部２３は、ベース８の支持ポスト８２の上面に形成されるねじ孔８２ａに連通する挿通孔２３ａが形成され、ねじＳ２が、当該挿通孔２３ａを挿通した後にねじ孔８２ａに螺合されることで、メインバー２Ｂが支持ポスト８２間に架設される。

また、上記メインバー２は、図示しない接続バーを介して主幹ブレーカ１の２次端子に各々接続されている。ここで、接続バーは、略Ｊ字型に形成されており一端が主幹ブレーカ１の２次端子と接続され、他端がメインバー２と接続される。

分岐ブレーカ４は、合成樹脂製の略直方体状の器体４０を有し、当該器体４０の長手方向一端面にメインバー２Ｂ、及び分岐バー３ａ、３ｂが嵌合する３つの切り欠き部４ａ、４ｂ、４ｃを備え、メインバー２Ｂが嵌合する切り欠き部４ａと、分岐バー３ａが嵌合する切り欠き部４ｃまたは分岐バー３ｂが嵌合するきり欠き部４ｂのいずれか一方とに図示しない電源端子部が設けられる。そして、分岐ブレーカ４の長手方向他端面には、外部負荷等に接続される負荷側端子部４ｄが設けられている。また、分岐ブレーカ４の上面には、電源側端子部と負荷側端子部４ｄとの端子間を導通、遮断する操作ハンドル部４ｅが設けられている。さらに、分岐ブレーカ４は、メインバー２の長手方向に沿ってメインバー２の各長辺側に切り欠き部４ａ、４ｂ、４ｃを対向させた状態で複数並設される。なお、分岐ブレーカ４は、電源端子部とメインバー２との間に過電流が生じた場合に、電源端子部とメインバー２との間を遮断する。

分岐電流センサユニット５は、図１に示すように、一対の支持ポスト８２の左側面間に架設されるものを分岐電流センサユニット５Ａと称し、一対の支持ポスト８２の右側面間に架設されるものを分岐電流センサユニット５Ｂと称す。

まず、図２に示すように、分岐電流センサユニット５Ａは、略矩形状のプリント基板５３を用いて形成されており、基板５３の一方の長辺に沿って分岐バー３ａが挿通する略円形の挿通孔５３ａが複数設けられ、他方の長辺に沿って分岐バー３ｂが挿通する略矩形状の挿通孔５３ｂが複数設けられる。そして、分岐電流センサユニット５Ａは、挿通孔５３ａの周縁に設けられるロゴスキコイルからなる電流センサ５１と、当該電流センサ５１が検出する分岐バー３ａの分岐電流の瞬時値データに基づいて分岐電流の実効値データを生成する複数の信号処理回路５２と、分岐電流センサユニット５Ｂと接続されてデータの送受信に用いられるオス側接続端子５４と、計測制御ユニット７と接続されてデータの送受信に用いられるデータ出力端子５５と、各信号処理回路５２が生成する分岐電流の実効値データをデータ出力端子５５に伝送するために基板５３に形成される図示しない導電パターンとを備えている。なお、本実施形態では、基板５３は両面基板を用いて説明するが、基板５３の種類はこれに限定されず複数の絶縁基板を積層した多層基板等であってもよい。

電流センサ５１は、基板５３に形成された挿通孔５３ａの周縁に沿って環状に形成されるロゴスキコイルを有しており、挿通孔５３ａを介して基板５３の一面に形成される導電パターンと、基板５３の他面に形成される導電パターンとを電気的に接合してなるものである。そして、電流センサ５１の略中心には、分岐バー３ａが挿通し、当該分岐バー３ａに流れる分岐電流の瞬時値データを出力する。なお、上記のようなロゴスキコイルは、周知のものであるため詳細な説明は省略する。

信号処理回路５２は、例えばＣＰＵ等を含む電子部品をＩＣ化（集積化）して構成されており、基板５３の長辺の他辺に沿って複数設けられている。また、信号処理回路５２は、２つの電流センサ５１毎に１つ設けられており、当該２つの電流センサ５１が電気的にそれぞれ接続されている。そして、信号処理回路５２は、電流センサ５１が出力する分岐電流の瞬時値データを基にして、分岐電流の実効値データを生成する機能と、計測制御ユニット７が出力するデータ要求信号を受信した際に実効値データを計測制御ユニット７に出力する機能とを有している。なお、このような実効値データは、例えば電流センサ５１が出力する分岐電流の瞬時値データを増幅した後に積分し、積分により得られた電流波形から実効値を演算することにより得られる。また、信号処理回路５２は、上記のように電子部品をＩＣ化したものに限定されず、ディスクリート半導体等の必要な電子部品を個々に基板５３上に実装することで構成してもよい。

オス側接続端子５４は、基板５３の一面の長手方向一端側略中央に設けられており、導電パターンを介してデータ出力端子５５に電気的に接続されている。

データ出力端子５５は、基板５３の他面の長手方向一端側略中央に設けられており、各信号処理回路５２が出力するデータを計測制御ユニット７に伝送するためのものである。

分岐電流センサユニット５Ｂは、分岐電流センサユニット５Ａの構成からオス側接続端子５４及びデータ出力端子５５を省略し、メス側接続端子５６を設けたものである。なお、その他の構成は分岐電流センサユニット５Ａと同様であるため、メス側接続端子５６についてのみ説明を行い、その他の構成については説明を省略する。

メス側接続端子５６は、分岐電流センサユニット５Ｂにおいて、分岐電流センサユニット５Ａのオス側接続端子５４と対向する位置に設けられ、オス側接続端子５４に接続可能に構成されている。そして、メス側接続端子５６は、分岐電流センサユニット５Ｂに設けられた複数の信号処理回路５２に導電パターンを介して接続されている。従って、メス側接続端子５６を分岐電流センサユニット５Ａのオス側接続端子５４に接続することで、分岐電流センサユニット５Ｂの複数の信号処理回路５２が、データ出力端子５５を介して計測制御ユニット７と接続される。

計測制御ユニット７は、分岐ブレーカ４と並設され、分岐ブレーカ４の器体４０を２つ並設した寸法と略同寸法の合成樹脂からなる略直方体状の器体７０を有している。また、器体７０の長手方向一端面には、３つの切り欠き部７０ａ、７０ｂ、７０ｃが、上から順に並設されており、当該切り欠き部７０ａ、７０ｂ、７０ｃをメインバー２Ｂ、分岐バーー３ｂ、３ａにそれぞれ嵌合することで、計測制御ユニット７が位置決め固定される。更に、切り欠き部７０ｂと切り欠き部７０ｃとの間には、分岐電流センサユニット５Ａの出力接続端子５５に接続される図示しないセンサ用接続部が設けられている。

また、計測制御ユニット７の上面には、回路条件設定部７２が設けられており、当該回路条件設定部７２によって報知ユニット９が報知を行うときの基準となる主幹電流や分岐電流の定格電流値を設定する。そして、回路条件設定部７２は、主幹回路定格電流設定ボタン７２ａと、分岐回路定格電流設定ボタン７２ｂと、主幹回路警報切替スイッチ７２ｃと、分岐回路警報切替スイッチ７２ｄと、ブザー音量スイッチ７２ｅとを備える。

主幹回路定格電流設定ボタン７２ａは、メインバー２に流れる電流の定格電流値を設定し、分岐回路定格電流設定ボタン７２ｂは、設定を行う分岐ブレーカ４の選定と定格電流値の設定をする。また、主幹回路警報切替スイッチ７２ｃは、メインバー２に流れる電流値が定格電流値を超えた場合に警報を行うのか、リミットとして定めた定格電流より小さい値で警報を行うのかの切り替えを行い、分岐回路警報切替スイッチ７２ｄは、分岐バー３に流れる電流値が定格電流値を超えた場合に警報を行うのか、リミットとして定めた定格電流より小さい値で警報を行うのかの切り替えを行う。そして、ブザー音量スイッチ７２ｅは、報知ユニット９のブザー音の音量調整を行う。

報知ユニット９は、成形部材からなる器体９０内に、複数のＬＥＤ９１とブザー９２とが実装された図示しないプリント基板を収納しており、主幹ブレーカ１及び、各分岐ブレーカ４に流れている電流の状態を報知するためのものであって、各ブレーカにそれぞれ対応したＬＥＤ９１が、主幹電流及び分岐電流の状態に応じて点灯／消灯または、発光色の変化、または、ブザー９２が警報音を発報するように構成されている。ここで、ＬＥＤ９１とブザー９２とは、器体９０の上面から露出している。また、報知ユニット９は、計測制御ユニット７の長手方向他端面に形成される接続端子部７１を介して図示しないケーブル等により計測制御ユニット７と接続される。そして、報知ユニット９は、メインバー２Ｂの上面に、図示しない絶縁シートを介して配設される。

なお、報知ユニット９は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等であってもよく、この場合は、分岐電流センサユニット５Ａ，５Ｂの各信号処理回路５２において検出データとして電流の実効値データを生成し、当該データを元に計測制御ユニット７にて生成した表示用データに基づいて、画像表示部に主幹ブレーカ１と各分岐ブレーカ４とにそれぞれ対応する電流値の表示を行うように構成してもよい。

ここで、上記構成からなる分電盤の備える分岐電流センサユニット５は、大電流が流れるメインバー２Ａ，２Ｃの近傍に設けられるため、分岐電流センサユニット５が備える信号処理回路５２はノイズの影響を受けやすく分岐電流の検出精度が低下する虞がある。そのため、本実施形態における分岐電流センサユニット５では、ノイズの影響を低減して分岐電流センサユニット５の検出精度を維持するため、図３に示すように長尺状の基板５３上に実装された複数の信号処理回路５２毎に、金属製のシールドケース６を覆設している。ここで、シールドケース６は、図４で示すように、一面が開口した略矩形箱型に形成されており、長手方向の両端からは、基板５３に設けられる図示しない取り付け孔に挿し込むことで位置決めを行う挿入突部６ａが突設されている。そして、シールドケース６は、挿入突部６ａが基板５３の挿通孔に差し込まれた後に、半田接合により基板５３と接合される。また、シールドケース６の側面には、シールドケース６に覆設される信号処理回路５２に導電パターンを通すための略矩形状の切り欠き部６ｂが形成されている。

このように、分岐電流センサユニット５の基板５３上に実装された複数の信号処理回路５２毎にシールドケース６が半田接合によって取り付けられる。従って、分岐電流測定時に信号処理回路５２が受けるノイズの影響を抑えることができ、加えて、従来のように複数の信号処理回路５２を長尺状の１つのシールドケース１６で覆設する場合と比べ、１つのシールドケース６の長さが短くなり、１つのシールドケース６を半田付けする際の半田付けを行う領域の長さが短くなることで、シールドケース６と基板５３の熱膨張率の違いによる基板５３の反りが低減され、分岐電流センサユニット５の動作不具合を防止することができる。

また、電流センサ５１は、当該電流センサ５１の中心に分岐バー３ａが挿通するときに最も精度よく分岐電流を測定できることから、上記のように基板５３の反りが低減されることで、電流センサ５１の略中心を挿通する分岐バー３ａの位置ずれが抑制され、測定精度を維持することができる。

なお、本実施形態では、分岐電流センサユニッット５にシールドケース６を接合する際に半田接合が用いられているが接合方法はこれに限定されず、ねじ留め等によってシールドケース６を接合してもよく、その場合であっても１つのシールドケース６の長さが従来よりも短く形成されることで上記半田接合を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態における分電盤の分解斜視図を示す。 同上における要部拡大図を示す。 同上における分岐電流センサユニットの正面図を示す。 （ａ）〜（ｅ）は、同上におけるシールドケースを示し、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、上面図、（ｃ）は、下面図、（ｄ）は、左側面図、（ｅ）は、右側面図を示す。 従来例における分岐電流センサユニットの正面図を示す。 （ａ）〜（ｃ）は、同上におけるシールドケースを示し、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、上面図、（ｃ）は、下面図を示す。

符号の説明

１ 主幹ブレーカ
２ メインバー
３ 分岐バー
４ 分岐ブレーカ
５ 分岐電流センサユニット
６ シールドケース
７ 計測制御ユニット
５１ 電流センサ
５２ 信号処理回路
５３ 基板

Claims (3)

1. 主幹ブレーカと、
   主幹ブレーカの負荷側端子に接続される複数のメインバーと、
   メインバーから延出する複数の分岐バーと、
   分岐バーと接続される複数の分岐ブレーカと、
   分岐バーに流れる分岐電流を各々検出する複数の電流センサ及び、当該電流センサから得られる分岐電流のデータを出力する複数の信号処理回路が実装された基板からなる分岐電流センサユニットと、
   基板上に実装された信号処理回路に各々覆設される金属製の複数のシールドケースと、
   信号処理回路から受信した分岐電流のデータに基づいて、分岐電流及びメインバーに流れる主幹電流のレベルを判断し、当該判断結果に基づいて信号出力する計測制御ユニットとを備えることを特徴とする分電盤。
2. 前記シールドケースは、半田付けによって基板と接合されることを特徴とする請求項１記載の分電盤。
3. 前記電流センサは、環状に形成されたコイルであり、分岐バーを囲繞することを特徴とする請求項１または２記載の分電盤。
   

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