JP2012079465A

JP2012079465A - 自己復帰型過電流遮断器

Info

Publication number: JP2012079465A
Application number: JP2010221597A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kadowaki; 大敬門脇; Masaki Hirooka; 征紀廣岡; Hisaharu Kato; 久晴加藤
Original assignee: COEXE CO Ltd; Otowa Electric Co Ltd
Current assignee: COEXE CO Ltd; Otowa Electric Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19

Abstract

【課題】サージ電流を検出するための簡便な手段を採用し、自動復帰型過電流遮断器のコンパクト化を容易に実現する。
【解決手段】電源線１ａ〜１ｃに介挿接続され、その電源線１ａ〜１ｃからのサージ電流の流入により遮断動作する遮断回路１０と、電源線１ａ〜１ｃから遮断回路１０へ流入するサージ電流を検出する検出回路２０と、その検出回路２０からの出力信号に基づいて遮断回路１０を再投入動作させる駆動回路３０とを備えた自動復帰型過電流遮断器であって、サージ電流により発生する磁界を感知する空芯コイル４０を、電源線１ａ〜１ｃと直交する方向でその電源線１ａ〜１ｃに近接配置し、サージ電流の流入を検知させて復旧動作を行わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源線から流入する瞬間的なサージ電流については、それによって遮断動作をすることがあっても、直ちに再投入動作をする自動復帰型過電流遮断器に関する。

受電線系統の電源線に設置される過電流遮断器には、通常、負荷における過負荷や漏電による過電流が発生したときに、受電線系統を切り離す機能を持たせている。この場合、周辺地域への落雷により雷サージが電源線から流入した場合などには、そのサージ電流により過電流遮断器が遮断動作することがある。このような動作要因が瞬間的に流れるサージ電流である場合には、それによる遮断動作後に直ちに過電流遮断器を再投入動作させるようにしている。

このような、電源線から流入する瞬間的なサージ電流による遮断動作後に再投入動作させる自動復帰型過電流遮断器が先に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示された自動復帰型過電流遮断器は、ブレーカの負荷側内部の電源線に取り付けられた変流器（ＣＴ）に、その電源線から流入したサージ電流に応じて誘導電流が発生する。サージ検出回路は、変流器の出力電流を検出すると、出力信号を発生し、それに基づいて制御回路でブレーカ操作機構を駆動させることにより、サージ電流により遮断動作したブレーカを再投入動作させる。

特開２００２−２７６５４号公報

ところで、前述の特許文献１に開示された自動復帰型過電流遮断器では、電源線に流入したサージ電流を検出する手段として、変流器（ＣＴ）を使用している。この変流器（ＣＴ）を自動復帰型過電流遮断器に組み込むに際しては、ブレーカの負荷側の電源線を引き出し、その引き出し箇所で電源線を囲むように変流器（ＣＴ）を配置しているのが現状であった。

このように、サージ電流を検出する手段としての変流器（ＣＴ）をブレーカの負荷側の電源線の引き出し箇所に配置しているため、その変流器（ＣＴ）の配置スペースを必要とすることから、自動復帰型過電流遮断器のコンパクト化が困難であった。これに対して、この種の自動復帰型過電流遮断器は、一般家庭や工場などに設置された分電盤内に組み込まれるが、その分電盤の小型化に伴って自動復帰型過電流遮断器のコンパクト化が要望されているというのが現状である。

そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、サージ電流を検出するための簡便な手段を採用し、コンパクト化を容易に実現し得る自動復帰型過電流遮断器を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、電源線に介挿接続され、その電源線からのサージ電流の流入により遮断動作する遮断回路と、電源線から遮断回路へ流入するサージ電流を検出する検出回路と、そのサージ電流により遮断動作した遮断回路を、検出回路からの出力信号に基づいて再投入動作させる駆動回路とを備えた自動復帰型過電流遮断器であって、検出回路に接続され、サージ電流により発生する磁界を感知する空芯コイルを、電源線と直交する方向でその電源線に近接配置したことを特徴とする。

本発明では、電源線から遮断回路へ流入するサージ電流を検出する手段として空芯コイルを使用する。つまり、電源線から遮断回路へサージ電流が流入すると、そのサージ電流により発生する磁界を空芯コイルで感知することによりサージ電流を検出する。この空芯コイルに流れる検出電流に基づく検出回路からの出力信号でもって駆動回路により遮断回路を再投入動作させる。本発明では、この検出回路に接続され、サージ電流により発生する磁界を感知する空芯コイルを、電源線と直交する方向でその電源線に近接配置したことにより、自動復帰型過電流遮断器のコンパクト化が容易に実現できる。

本発明における空芯コイルは、細径の線材を螺旋状に巻回して絶縁材で被覆した棒状の外観をなす構造が望ましい。このような構造とすれば、自動復帰型過電流遮断器の内部で制約されたスペースに空芯コイルを収容配置することが容易となる。

本発明における空芯コイルは、その巻数が部分的に異なる疎密状態となるように螺旋状に巻回されている構造が望ましい。このような構造とすれば、電源線が３相の場合、所定の間隔をあけて平行に延びる各相の電源線に対して、いずれの相の電源線にサージ電流が流入した場合であっても、各相の電源線について同じ検出感度でもってサージ電流を検出することが可能となり、サージ電流検出の信頼性が向上する。

本発明における空芯コイルは、電源線が接続された遮断回路の電源線接続部に配設されている構造が望ましい。このような構造とすれば、空芯コイルを電源線と直交する方向でその電源線に近接配置することが容易となる。また、電源線に流入するサージ電流を空芯コイルにより確実に検出することが可能となる。

本発明によれば、検出回路に接続され、サージ電流により発生する磁界を感知する空芯コイルを、電源線と直交する方向でその電源線に近接配置したことにより、空芯コイルという簡便な手段でもってサージ電流を確実に検出することができ、自動復帰型過電流遮断器のコンパクト化も容易に実現できる。その結果、この自動復帰型過電流遮断器が組み込まれる分電盤の小型化にも容易に対応することができる。

本発明の実施形態で、自動復帰型過電流遮断器の概略構成を示す平面図である。図１の電源線と空芯コイルの位置関係を示す側面図である。図１の電源線と空芯コイルの位置関係を示す正面図である。自動復帰型過電流遮断器の外観を示す斜視図である。自動復帰型過電流遮断器の外観を示す平面図である。自動復帰型過電流遮断器の外観を示す正面図である。

本発明に係る自動復帰型過電流遮断器の実施形態について、図面を参照しながら、以下に詳述する。

この実施形態における自動復帰型過電流遮断器は、受電線系統の電源線１ａ〜１ｃの電源側と負荷側との間に介挿接続され、図１に示すように、その電源線１ａ〜１ｃからのサージ電流の流入により遮断動作する遮断回路１０と、電源線１ａ〜１ｃから遮断回路１０へ流入するサージ電流を検出する検出回路２０と、そのサージ電流により遮断動作した遮断回路１０を、検出回路２０からの出力信号に基づいて再投入動作させる駆動回路３０とで主要部が構成されている。

この自動復帰型過電流遮断器では、電源線１ａ〜１ｃから流入する過電流に対しては遮断動作して受電線系統を保護する。一方、落雷により電源線１ａ〜１ｃから雷サージなどが流入した場合、落雷によるサージ電流を検出し、それに基づいて遮断動作をすることがあっても、速やかに再投入動作をして、受電線系統を正常な状態に復帰させる。

この実施形態における自動復帰型過電流遮断器では、電源線１ａ〜１ｃから流入したサージ電流を検出する手段として、サージ電流により発生する磁界を感知する空芯コイル４０を使用する。サージ電流は、持続時間が極めて短く、また、例えば数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの周波数帯域の瞬間的な高周波電流であることから、その瞬間的な高周波電流を検出するためには空芯コイル４０が好適である。このように、空芯コイル４０という簡便な手段でもってサージ電流が確実に検出される。

なお、このサージ電流を検出する検出回路２０では、通常、電源線１ａ〜１ｃに流れる電源電流、つまり、５０〜６０Ｈｚの周波数帯の電源電流による空芯コイル４０の誘導電流成分をフィルタにより除外することで、高周波電流であるサージ電流を選択的に確実に検出するようにしている。

この空芯コイル４０は、図１および図２に示すように、電源線１ａ〜１ｃと直交する方向でその電源線１ａ〜１ｃに近接配置されている。つまり、遮断回路１０の電源側に接続されて所定の間隔をあけて平行に延びる３相の電源線１ａ〜１ｃに対して、その電源線１ａ〜１ｃの下方に電源線１ａ〜１ｃと直交する方向で近接配置されている。このように、空芯コイル４０を電源線１ａ〜１ｃと直交する方向でその電源線１ａ〜１ｃに近接配置したことにより、自動復帰型過電流遮断器のコンパクト化が容易に実現できる。なお、この実施形態では、遮断回路１０の電源側に空芯コイル４０を配置しているが、遮断回路１０の負荷側に空芯コイル４０を配置することも可能である。

なお、３相の各電源線１ａ〜１ｃに対してサージ電流が同一方向に流れることから、３相の各電源線１ａ〜１ｃに生じる磁界により空芯コイル４０に発生する誘導電流も同相となって各相で相殺されることはない。そのため、サージ電流によって誘導電流を確実に発生させる空芯コイル４０をサージ電流検出手段として使用することが好適である。また、この実施形態では、３相の電源線１ａ〜１ｃについて説明するが、単相の電源線についても適用可能である。

空芯コイル４０は、図３に示すように、細径の線材４１を螺旋状に巻回して絶縁材４２で被覆した棒状をなす構造としている。絶縁材４２の被覆構造としては、樹脂製の熱収縮チューブを採用することが好ましい。この空芯コイル４０は、３相の電源線１ａ〜１ｃの配置幅程度の長さを有すればよく、その長さ寸法は電源線の配置幅に応じて設定すればよい。また、その外径は、サージ電流により発生する磁界によって流れる誘導電流の大きさに応じて設定すればよい。このような構造を備えることにより、自動復帰型過電流遮断器の内部で制約されたスペースに空芯コイル４０を収容配置することが容易となる。

また、空芯コイル４０は、その巻数が部分的に異なる疎密状態となるように螺旋状に巻回されている。つまり、図３に示すように、３相の電源線１ａ〜１ｃが所定の間隔をあけて平行配置されていることから、サージ電流により発生する磁界に対して生起する誘導電流の強さは、コイル巻数・磁束密度積に関係するので、両側に位置する電源線１ａ，１ｃよりも中央に位置する電源線１ｂで大きくなるため、空芯コイル４０の中央部位Ｂでの巻数を少なくして疎とし、空芯コイル４０の両端部位Ａ，Ｃでの巻数を多くして密とする。空芯コイル４０の中央部位Ｂと両端部位Ａ，Ｃでの巻数比を例えば１：２となるような疎密構造とすることが好ましい。このような疎密構造とすることにより、いずれの相の電源線１ａ〜１ｃからサージ電流が流入した場合であっても、各相の電源線１ａ〜１ｃについて同じ検出感度でもってサージ電流を検出することが可能となり、サージ電流検出の信頼性が向上する。

以上の構成を具備した自動復帰型過電流遮断器では、いずれかの相の電源線１ａ〜１ｃから流入する過電流に対しては遮断回路１０が遮断動作する。一方、落雷により電源線１ａ〜１ｃから雷サージなどが流入した場合、落雷によるサージ電流により発生する磁界を空芯コイル４０により感知することによりサージ電流を検出する。つまり、サージ電流により発生する磁界は電源線１ａ〜１ｃと直交する平面内に生じ、その磁束が空芯コイル４０を通過することによってその空芯コイル４０に誘導電流が流れ、そのサージ電流の流入を検出している。この空芯コイル４０に流れる誘導電流に基づいて検出回路２０から出力信号を送出し、その検出回路２０の出力信号でもって駆動回路３０により遮断回路１０を再投入動作させる。

図４〜図６は自動復帰型過電流遮断器の具体的な外観構造を示す。この自動復帰型過電流遮断器は、同図に示すように、前述の遮断回路１０を内蔵したブレーカ部５０と、前述の検出回路２０および駆動回路３０を内蔵した制御部６０とで主要部が構成されている。

ブレーカ部５０の一方の端部（図示手前側）には３相の電源線１ａ〜１ｃ（図中破線参照）が接続される電源側接続部５１が設けられ、他方の端部（図示奥側）には３相の電源線１ａ〜１ｃが接続される負荷側接続部５２が設けられている。また、ブレーカ部５０の上面には、電源線１ａ〜１ｃを電源側と負荷側とで断接するためのスイッチレバー５３が配設されている。一方、制御部６０には、駆動回路３０によりスイッチレバー５３のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替えるレバー操作機構６１が設けられ、そのレバー操作機構６１はスイッチレバー５３の切り替えが可能なようにそのスイッチレバー５３の上方に配置されている。

ブレーカ部５０の電源側接続部５１には、一端に電源線１ａ〜１ｃがねじ５４ａ〜５４ｃにより接続されると共に他端にブレーカ部本体側にねじ５５ａ〜５５ｃにより固定された短冊状の導電性部材５６ａ〜５６ｃが配設されている。３相の電源線１ａ〜１ｃに対応してその電源線１ａ〜１ｃと電気的に接続された３つの導電性部材５６ａ〜５６ｃは、３相の電源線１ａ〜１ｃと同様、所定の間隔をあけて平行配置されている。

つまり、図１および図２で説明したように電源線１ａ〜１ｃと直交する方向でその電源線１ａ〜１ｃに近接配置される空芯コイル４０は、３つの導電性部材５６ａ〜５６ｃと直交する方向でその導電性部材５６ａ〜５６ｃに近接配置される（図４および図５参照）。この場合、空芯コイル４０は、導電性部材５６ａ〜５６ｃの下方に位置する凹部５７に収容されている。これら導電性部材５６ａ〜５６ｃと空芯コイル４０との間には微小な隙間が介在することになる。なお、この空芯コイル４０は、配線（図示せず）でもって制御部６０の検出回路２０（図１参照）に電気的に接続されている。

このように、空芯コイル４０をブレーカ部５０の電源側接続部５１に配設することにより、空芯コイル４０を導電性部材５６ａ〜５６ｃと直交する方向でその導電性部材５６ａ〜５６ｃに近接配置することが容易となり、電源線１ａ〜１ｃに流入するサージ電流を空芯コイル４０により確実に検出することが可能となる。

自動復帰型過電流遮断器では、いずれかの相の電源線１ａ〜１ｃから導電性部材５６ａ〜５６ｃを介してブレーカ部５０へ流入する過電流に対して、ブレーカ部５０は自動的に遮断動作し、スイッチレバー５３はＯＮ状態からＯＦＦ状態の位置に変位する。一方、落雷により電源線１ａ〜１ｃから導電性部材５６ａ〜５６ｃへ雷サージなどが流入した場合、落雷によるサージ電流により発生する磁界を空芯コイル４０により感知することによりサージ電流を検出する。つまり、サージ電流により発生する磁界でもって空芯コイル４０に誘導電流が流れ、その空芯コイル４０に流れる誘導電流によりサージ電流の流入を検出している。制御部６０では、この空芯コイル４０に流れる誘導電流に基づいて検出回路２０から出力信号を送出し、その検出回路２０の出力信号でもって駆動回路３０によりレバー操作機構６１を駆動する。このレバー操作機構６１の駆動により、ブレーカ部５０のスイッチレバー５３をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り替えてブレーカ部５０を再投入動作させる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ａ〜１ｃ電源線
１０遮断回路
２０検出回路
３０駆動回路
４０空芯コイル
４１線材
４２絶縁材
５１，５２接続部

Claims

電源線に介挿接続され、その電源線からのサージ電流の流入により遮断動作する遮断回路と、前記電源線から遮断回路へ流入するサージ電流を検出する検出回路と、そのサージ電流により遮断動作した前記遮断回路を、前記検出回路からの出力信号に基づいて再投入動作させる駆動回路とを備えた自動復帰型過電流遮断器であって、前記検出回路に接続され、前記サージ電流により発生する磁界を感知する空芯コイルを、前記電源線と直交する方向でその電源線に近接配置したことを特徴とする自動復帰型過電流遮断器。
前記空芯コイルは、細径の線材を螺旋状に巻回して絶縁材で被覆した棒状をなす請求項１に記載の自動復帰型過電流遮断器。
前記空芯コイルは、その巻数が部分的に異なる疎密状態となるように螺旋状に巻回されている請求項１又は２に記載の自動復帰型過電流遮断器。
前記空芯コイルは、前記遮断回路における電源線の接続部に配設されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動復帰型過電流遮断器。