JP2013161752A

JP2013161752A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2013161752A
Application number: JP2012025175A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hirai; 孝資平井; Tomoharu Suzuki; 智晴鈴木; Futoshi Susa; 太須佐; Hajime Watanabe; 肇渡邊
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】ホール素子と変流器とで電流センサを構成しても、既存の薄型化された回路遮断器のケース内に納めて電路電流を計測できる回路遮断器を提供する。
【解決手段】１アンペア以上の比較的大電流を計測するためにホール素子７を使用した第１電流センサ１５と、ミリアンペアオーダーの比較的小電流を計測するために変流器８を使用した第２電流センサ１６と、双方が計測した電路電流の情報を出力する計測端子９とを備え、変流器８の鉄心１９は中心線がケース１０の左右方向を向いて組み付けられ、鉄心１９に挿通される電路導体は、銅バー２０を折り曲げて形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は回路遮断器に関し、特に電路電流を計測する機能を備えた回路遮断器に関する。

従来より電流計測機能を備えた回路遮断器がある。例えば、特許文献１では電路電流を計測するためにホール素子を備えたユニットを回路遮断器に装着して電流値情報を外部に出力可能としている。
このように個々の回路遮断器に電流計測機能を設ければ、住戸全体の電力使用量を詳細に管理することが可能となるため、今後普及することが考えられる。特に、太陽光発電設備等の発電設備を備えた住宅においては、住宅の省電力化を進める上で個々の電力設備を管理することは必要であり、今後の普及が考えられる。
一方で、回路遮断器の小型化（薄型化）が進み、特許文献２に記載されているように厚み１０ｍｍ程度のケースに、必要な部材が収納された回路遮断器がある。

特表２００８−５４７１５５号公報特開２００８−１５２９７５号公報

ホール素子を使用して電路電流を計測する上記特許文献１の技術は、ホール素子自体小さな素子であるため、特許文献２に示すような薄型の回路遮断器であってもケース内に組み込むことが可能である。しかしながら、ホール素子はその特性上大電流は簡易な構成で精度良く計測できるが、ミリアンペアオーダーの小電流に対しては高精度な計測が難しかった。そのため、小さな電流から大電流まで精度良く電流を計測する電流センサにホール素子を使用する場合、複雑な回路が必要であり不向きであった。
一方で、電流を測定するセンサとしては変流器を使用する構成が考えられるが、この場合は小電流を計測する構成は簡易な構成で済むが、大電流に至るまで高精度で計測する構成はやはり複雑なものとなった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、ホール素子と変流器とで電流センサを構成しても、既存の薄型化された回路遮断器のケース内に納めて電路電流を高精度で計測できる回路遮断器を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、電路に過電流が流れたら遮断動作する回路遮断器において、ホール素子を使用して１アンペアオーダーの比較的大きな電路電流を計測するための第１電流センサと、変流器を使用してミリアンペアオーダーの比較的小さな電路電流を計測するための第２電流センサと、双方が計測した電路電流の情報を出力する計測端子とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ホール素子及び変流器のそれぞれの特性を生かして電流を計測するため、センサを複雑に構成することなく精度の高い電路電流の計測ができる。また、ホール素子を使用した電流センサは省スペースで設置できるため、回路遮断器の小型化の障害とならない。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、電源側端子と負荷側端子とが回路遮断器ケースの前後面に対向するように配置され、前記変流器を構成するリング状鉄心は、中心線が前記ケースの左右方向を向いて組み付けられ、前記鉄心に挿通或いは巻回される電路導体は、銅バーを折り曲げて形成されることを特徴とする。
この構成によれば、電源側端子及び負荷側端子を縦配置してケース幅を小さくした薄型の回路遮断器であっても、変流器を組み込むことができる。

本発明によれば、ホール素子及び変流器のそれぞれの特性を生かして電流を計測するため、センサを複雑に構成することなく精度の高い電路電流の計測ができる。また、ホール素子を使用した電流センサは省スペースで設置できるため、回路遮断器の小型化の障害とならない。

本発明に係る回路遮断器の一例を示し、ケースを開けた状態の側面説明図である。図１の回路遮断器の外観図である。回路遮断器に組み込まれた電流計測のための回路図である。変流器の説明図である。ホール素子を使用した電流センサの計測特性の一例を示す図である。変流器を使用した電流センサの計測特性の一例を示す図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る回路遮断器の一例を示し、ケースを開けた状態の側面説明図を示している。図１において、１はケース１０の背面に設けられた電源側端子、２はケース１０の前面に設けられた負荷側端子、３は電源側端子１から負荷側端子２に至る電路を開閉操作するための操作ハンドル、４は短絡電流等の電路異常を検知する可動電磁片、５は過電流を検知するバイメタル片、６は電路の開閉接点６ａを内蔵した開閉機構部である。
そして、７はホール素子、８は変流器であり、何れも電路電流を計測するよう設けられている。また、９はホール素子７及び変流器８が計測した電流情報を外部に出力する計測端子である。

尚、この回路遮断器は、中性線Ｎと２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２で構成される単相３線式電路に対して使用されるもので、中性線Ｎと２本の電圧線（Ｌ１，Ｌ２）のうちの１本に接続して１００Ｖ電圧を出力する。そのため、電源側端子１及び負荷側端子２は、中性極端子１ａ，２ａ、第１電圧極端子１ｂ，２ｂ、第２電圧極端子１ｃ，２ｃの３端子をそれぞれ備えているが、中性極端子１ａ，２ａと使用する電圧極端子のみ端子金具１１，１２を備えた構造となっている。

図２は図１の回路遮断器の外観図であり、ケース１０を閉じた状態を示している。この図２に示すように回路遮断器のケース１０の幅は薄く、例えば１０ｍｍ程度の幅で形成されている。

図３は、回路遮断器に組み込まれた電流計測回路の回路図を示し、中性線Ｎ（中性極１ａ，２ａ）と電圧線Ｌ１（第１電圧極１ｂ，２ｂ）に接続された場合を示している。よって、この場合、中性線Ｎと１本の電圧線Ｌ１で電路１３は構成されている。
そして、電路１３のうち、中性線Ｎ上にホール素子７を備えた第１電流センサ１５、変流器８を使用した第２電流センサ１６が設けられている。また、１７は計測端子９に接続されて電流センサ１５，１６の計測情報を基に電流値を演算して記録等を行う外部の電力計測ユニットを示している。

ホール素子７を有する第１電流センサ１５は、電路１３のうちの中性線Ｎを挟むようにコ字状（或いはＣ字状）のフェライトコア１４を配置し、そのギャップにホール素子７（図１に示す）を配置して構成されている。ホール素子７はホールＩＣ１５に組み込まれ、計測端子９に電線で接続され、電力計測ユニット１７から必要な電源の供給を受けて、計測した電流情報を出力している。
一方、変流器８を使用した第２電流センサ１６は、変流器８の鉄心に電路１３のうちの中性線Ｎが挿通され、図示しない二次巻き線が計測端子９に電線を介して接続されている。尚、図１では、第１電流センサ１５と計測端子９の間の配線、第２電流センサ１６と計測端子９の間の配線は省略してある。

但し、挿通される中性線Ｎは銅バーで形成されている。図４は変流器８の説明図であり、１９は鉄心、２０は銅バーである。図１に示す装着状態において、遮断器後方となる左側から見た状態を示している。図４に示すように、銅バー２０は鉄心１９の側面に沿うように鉤状に折り曲げて挿通されている。尚、銅バー２０の両端は中性線Ｎの電路を形成する可撓銅線２１が接続されている。

図５，図６は、このように形成された電流センサ１５，１６の検知特性を示し、図５はホール素子７を使用した第１電流センサ１５の出力特性、図６は変流器８を使用した第２電流センサの出力特性を示している。何れも出力電圧と電路電流の関係を示し、図５（ａ）は０〜５０アンペアの特性を示し、図５（ｂ）及び図６は１０〜１０００ｍＡまで特性を対数表示している。
この特性図から、ホール素子７を使用した場合、ミリアンペアオーダーの電流を計測するには不向きであることがわかる。一方、図６から変流器８を使用した場合ミリアンペアオーダーの電流は計測し易いことがわかる。

このように、ホール素子７及び変流器８のそれぞれの特性を生かして電流を計測するため、センサを複雑に構成することなく精度の高い電路電流の計測ができる。また、ホール素子７を使用した電流センサ１５は省スペースで設置できるため、複数の電流センサを使用して電流を計測しても回路遮断器の小型化の障害とならない。
また、変流器８に挿通する電路を銅バー２０を折り曲げて形成することで、電源側端子１及び負荷側端子２を縦配置してケース幅を小さくした薄型の回路遮断器であっても、変流器８を組み込むことができる。
尚、上記実施形態は、中性線Ｎに２つの電流センサ１５，１６を取り付けているが、何れか一方を電圧線Ｌ１に取り付けても良い。

１・・電源側端子、２・・負荷側端子、７・・ホール素子、８・・変流器、９・・計測端子、１３・・電路、１５・・第１電流センサ、１６・・第２電流センサ、１９・・鉄心、２０・・銅バー。

Claims

電路に過電流が流れたら遮断動作する回路遮断器において、
ホール素子を使用して１アンペアオーダーの比較的大きな電路電流を計測するための第１電流センサと、変流器を使用してミリアンペアオーダーの比較的小さな電路電流を計測するための第２電流センサと、双方が計測した電路電流の情報を出力する計測端子とを備えたことを特徴とする回路遮断器。
電源側端子と負荷側端子とが回路遮断器ケースの前後面に対向するように配置され、前記変流器を構成するリング状鉄心は、中心線が前記ケースの左右方向を向いて組み付けられ、前記鉄心に挿通或いは巻回される電路導体は、銅バーを折り曲げて形成されることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。