JP2015195718A

JP2015195718A - 分電盤

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Publication number: JP2015195718A
Application number: JP2015129814A
Authority: JP
Inventors: 宏松浦; Hiroshi Matsuura
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: JP6193309B2

Abstract

【課題】本発明によれば、計測ユニットおよび配線スペースを設けず、分岐ブレーカに接続された負荷の電力使用量を計測し、計測した結果を外部に出力することができる。【解決手段】分電盤は、第１コネクタ４６と、配線パターンが形成された配線パターン面４４とを備えた配線基板４０と；分岐ブレーカ取付部２１を有する取付板２０と；ケースの一端側に設けられ導電バー１３に接続される電源側接続部と、前記配線基板４０の第１コネクタ４６が備えられる面に対向して構成され、第１コネクタ４６と接続する第２コネクタ３６と、を有し、前記分岐ブレーカ取付部２１に取り付けられることによって、前記配線基板４０から前記検出信号を取得して前記分岐ブレーカ１４に接続された負荷の電力使用量を計測し、外部に出力する計測ユニット１５と；を有する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力使用量の計測に対応した分電盤に関する。

従来、住宅用の分電盤では、主幹ブレーカに導電バーが接続され、複数の分岐ブレーカが導電バーの両側に沿って並設されて導電バーに電気的に接続されている。

このような分電盤においては、各分岐ブレーカに接続された負荷毎の電力使用量や住宅全体の電力使用量を計測できるようにしたものがある。

この分電盤では、複数の分岐ブレーカ用の複数の電流センサ、および各電流センサで検出した検出信号を計測ユニットに２線で伝送するための複数の処理回路を設けたセンサ基板を用い、このセンサ基板を導電バーに組み込んでいる。そして、導電バーから各分岐ブレーカに流れる負荷電流を電流センサが検出し、検出信号を処理回路で処理して計測ユニットに２線で伝送し、計測ユニットでどの電流センサからの検出信号なのかを特定して処理するようにしている。

しかしながら、センサ基板を導電バーに組み込むために絶縁やノイズの影響などの問題があるとともに、検出信号を計測ユニットに２線で伝送するための処理回路やこの処理回路に制御電源を供給する電源回路などが必要であり、構成が複雑になる問題がある。

また、電流センサを内蔵した分岐ブレーカを用いた分電盤がある。この分電盤では、分電盤のベースと複数の分岐ブレーカを取り付ける金属製の取付板との間にプリント配線基板を配置し、各分岐ブレーカの電流センサと計測ユニットとをプリント配線基板によって電気的に接続するようにしている。この分電盤では、プリント配線基板を用いることにより、分岐ブレーカの電流センサと計測ユニットとの配線接続を容易にすることができる。

特許第４７３７０５０号公報特開２００９−２０７２３７号公報

しかしながら、特許文献１の計測ユニットは、基板のコネクタから伝送路を用いて計測検出信号を取得するため、配線が複雑になる問題がある。

また、特許文献２の計測ユニットは各分岐ブレーカの並び方向の延長線上で、かつ、分岐ブレーカ群を境に主幹ブレーカと反対側に位置してベースに固定されており、上下両側の内の少なくとも一方、または上下両側の夫々に入力端子部を有している。このため、分電盤内に計測ユニットおよび配線スペースを設ける必要がなる。

実施形態の分電盤は、第１コネクタと、配線パターンが形成された配線パターン面とを備えた配線基板と；分岐ブレーカ取付部を有する取付板と；ケースの一端側に設けられ導電バーに接続される電源側接続部と、前記配線基板の第１コネクタに対向して構成され、第１コネクタと接続する第２コネクタと、を有し、前記分岐ブレーカ取付部に取り付けられることによって、前記配線基板からの前記検出信号を取得して前記分岐ブレーカに接続された負荷の電力使用量を計測し、計測した結果を外部に出力する計測ユニットと；を有する。

本発明によれば、計測ユニットおよび配線スペースを設けず、分岐ブレーカに接続された負荷の電力使用量を計測し、計測した結果を外部に出力することができる。

第１の実施形態を示す分電盤の導電バー部分の斜視図である。同上分電盤の分岐ブレーカの斜視図である。同上分電盤の機器ユニットの斜視図である。同上分電盤の正面図である。同上分電盤のプリント配線基板の概略構造を示す説明図である。第２の実施形態を示す分電盤の導電バー部分の斜視図である。同上分電盤の分岐ブレーカの斜視図である。第３の実施形態を示す分電盤の導電バー部分の斜視図である。第４の実施形態を示す分電盤の導電バー部分の斜視図である。同上分電盤の分岐ブレーカの斜視図である。第５の実施形態を示す分電盤の導電バー部分の斜視図である。同上分電盤の分岐ブレーカの斜視図である。

以下、第１の実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。

図４に示すように、分電盤10は、壁面に設置される分電盤本体11を有し、この分電盤本体11内に、主幹ブレーカ12、導電バー13、複数の分岐ブレーカ14、計測ユニット15および配線ユニット16などが配設されている。そして、導電バー13、複数の分岐ブレーカ14、計測ユニット15および配線ユニット16などによって機器ユニット17が形成されている。

分電盤本体11は、壁面に設置される図示しないベース、およびこのベースの前面に着脱可能に取り付けられる前面カバー11aを有している。

図３に示すように、機器ユニット17は、分電盤本体11のベースに取り付けられる取付板20を有し、この取付板20上に導電バー13、複数の分岐ブレーカ14、計測ユニット15および配線ユニット16などが取り付けられている。取付板20には、導電バー13の両側位置であって分電盤10を前面から見て上下２段の位置に沿って、複数の分岐ブレーカ14を取り付ける複数の分岐ブレーカ取付部21が並設されている。なお、取付板20の分岐ブレーカ取付部21のうち、分岐ブレーカ14が取り付けられない分岐ブレーカ取付部21には、分岐ブレーカ14と同様の外形状および取付構造のダミー部品22が取り付けられている。

また、導電バー13は、主幹ブレーカ12と複数の分岐ブレーカ14とを電気的に接続するもので、図１および図３に示すように、例えば、中性極用の第１の導電バー13a、一対の電圧極用の第２の導電バー13bおよび第３の導電バー13cを有している。これら導電バー13a，13b，13cは、それぞれ平板状に形成され、互いに間隔をあけて平行に対向して重なる状態に図示しない絶縁支持体で取付板20上に固定されている。そして、導電バー13a，13b，13cは、分電盤10の前面から見て前後方向に重なるとともに分電盤10の左右方向に沿って水平に配置されている。

また、図１および図３に示すように、複数の分岐ブレーカ14は、導電バー13の両側位置であって分電盤10を前面から見て上下２段に互いに向きを反対向きとして取付板20上に取り付けられているとともに、導電バー13に電気的に接続されている。

図１ないし図３に示すように、分岐ブレーカ14は、ケース24、このケース24内に配置された回路遮断ユニット（図示せず）および電流検出手段25を備え、さらに、電流検出手段25の検知信号を出力する検出信号出力部26を備えている。

ケース24は、絶縁性を有する合成樹脂により、ケース24の前面から見て横幅が狭く縦方向に細長い形状に形成されている。ケース24の前面側には回路遮断ユニットを手動操作するためのブレーカハンドル27が配置され、ケース24の前面側から見て長手方向の一端側には導電バー13に接続される電源側接続部28が形成されているとともに他端側には負荷側接続部29が形成されている。

電源側接続部28には、各導電バー13が差し込まれる第１ないし第３の溝部30a，30b，30cが形成されている。分岐ブレーカ14に接続される負荷側が１００Ｖ仕様の場合には、第１および第２の各導電バー13a，13bと電気的に接続される電源側端子が第１の溝部30aと第２の溝部30bにそれぞれ配置される。負荷側が２００Ｖ仕様の場合は、第２および第３の各導電バー13b，13cと電気的に接続される電源側端子が第２の溝部30bと第３の溝部30cにそれぞれ配置される。

負荷側接続部28は、負荷側に接続される電線を差し込む一対の差込孔31が形成され、これら差込孔31内に差し込まれた電線に電気接続状態で抜け止めする一対の鎖錠端子が配設されている。

回路遮断ユニットは、電源側接続部28の電源側端子と負荷側接続部29の鎖錠端子との間の接続回路を開閉可能とするもので、ブレーカハンドル27の操作に応じて接続回路を開閉するとともに、接続回路の閉成状態で設定値以上の過電流が流れたときに接続回路を自動的に開成するように構成されている。

電流検出手段25は、コアおよびこのコアと組み合わされる検出コイルを備えたＣＴ（Current Transformer）で構成されている。コアに電源側接続部28の電源側端子と回路遮断ユニットとを接続する導体が挿通され、検出コイルが検出信号出力部26に電気的に接続されている。そして、導体に負荷電流が流れると、負荷電流に応じた検出信号が検出コイルに誘起され、この検出信号が検出信号出力部26に伝送される。

検出信号出力部26は、ケース24の前面から見て長手方向の一端側の面で、電源側接続部28の位置よりケース24の前面側に寄った位置に配設されており、検出コイルの両端がそれぞれ電気的に接続された一対の端子33を有している。

また、図３および図４に示すように、計測ユニット15は、導電バー13の一側で分岐ブレーカ14と並んで取付板20上に取り付けられている。取付板20上への計測ユニット15の取り付けには分岐ブレーカ取付部21が利用されている。また、分岐ブレーカ14と同様に、導電バー13に電気的に接続され、計測ユニット15に電力が供給される。計測ユニット15からは配線ユニット16と電気的に接続されるコネクタ36を有する一対のケーブル37が導出されている。

そして、計測ユニット15は、各分岐ブレーカ14の電流検出手段25から出力される検出信号を配線ユニット16を通じて取得して処理し、各分岐ブレーカ14に接続された負荷毎の電力使用量や、住宅全体の電気使用量を計測し、計測結果を外部に設置される表示装置やパソコンなどに有線または無線などの通信媒体によって出力する。

また、図１および図３に示すように、配線ユニット16は、一対のプリント配線基板40、および一対のプリント配線基板40を導電バー13上に絶縁状態に支持する絶縁体41を有している。プリント配線基板40は、絶縁体41により、導電バー13の両側に沿って並設される複数の分岐ブレーカ14にそれぞれ対向するように導電バー13上に縦形に配置され、すなわち導電バー13の前面に対して垂直に配置されている。

プリント配線基板40は、導電バー13に接続される複数の分岐ブレーカ14から計測ユニット15の領域に対応して細長い長方形に形成された絶縁基板42を有し、この絶縁基板42の一面に配線パターン43が形成された配線パターン面44が形成されている。図５に示すように（図５はプリント配線基板40の概略構造を示す）、配線パターン面44には、複数の分岐ブレーカ14の各一対の端子33に対向する位置に各一対の端子33と電気的に接続される各一対の端子部45がそれぞれ形成され、計測ユニット15に対向する位置にコネクタ46が接続され、各端子部45とコネクタ46とが各配線パターン43によって電気的に接続されている。なお、計測ユニット15に配線パターン面44が対向する一側のプリント配線基板40にはコネクタ46が配線パターン43と接続されて実装され、計測ユニット15に対して配線パターン面44が反対向きとなる他側のプリント配線基板40にはコネクタ46が配線によって配線パターン43と接続され、コネクタ46の接続方向が計測ユニット15側に向けられている。

さらに、図１に示すように、プリント配線基板40の配線パターン面44には、各端子部45を介して配線パターン43に電気的に接続される複数の端子片47が取り付けられている。これら端子片47は、板ばねによって形成されており、複数の分岐ブレーカ14の各一対の端子33に対向する位置に配置され、導電バー13に電源側接続部28が接続された分岐ブレーカ14の各一対の端子33に押し当てられるように構成されている。すなわち、端子片47の上部側がプリント配線基板40に固定され、端子片47の下部側である先端部がプリント配線基板40から突出する方向に向けてばね性を有している。

絶縁体41は、合成樹脂などの絶縁材料によって形成され、導電バー13上に配置される取付部48を有し、この取付部48が導電バー13あるいはこの導電バー13を取付板20に取り付ける絶縁支持体に取り付けられている。絶縁体41の両側には、プリント配線基板40を導電バー13上に縦形に位置決め保持する保持部49が形成されているとともに、プリント配線基板40の配線パターン面44に対して反対側の面を押える壁部50が形成されている。

また、導電バー13、両側の分岐ブレーカ14の端子33、および配線ユニット16などを一体に覆うカバー51が、絶縁体41などに着脱可能に取り付けられている。

そして、分電盤10の組立時において、分岐ブレーカ14を取付板20および導電バー13に組み付けるには、分岐ブレーカ14を導電バー13の側方位置で取付板20の分岐ブレーカ取付部21上に配置した後、分岐ブレーカ14を導電バー13へ向けてスライドさせることにより、分岐ブレーカ14を分岐ブレーカ取付部21に取り付けることができる。この取付作業に伴って、各導電バー13が各溝部30a，30b，30cに差し込まれ、いずれか２つの導電バー13と２つの電源側端子とが電気的に接続される。さらに、図１に示すように、一対の端子33がプリント配線基板40の一対の端子片47に押し当てられて電気的に接続される。端子33がプリント配線基板40の端子片47に押し当てられると、端子片47の先端部が弾性変形し、その反発力によって端子片47の先端部が端子33に圧接される。

また、計測ユニット15を組み付けるには、分岐ブレーカ14と同様にして取付板20および導電バー13に組み付けた後、各ケーブル37のコネクタ36を各プリント配線基板40のコネクタ46に接続する。

そして、分電盤10の設置後の使用状態においては、分岐ブレーカ14に接続された負荷側で電力が使用され、負荷電流が流れると、負荷電流に応じた検出信号が電流検出手段25に誘起され、この検出信号が検出信号出力部26からプリント配線基板40の配線パターン43に伝送されるとともにプリント配線基板40を通じて計測ユニット15に伝送される。

計測ユニット15は、各分岐ブレーカ14の電流検出手段25で検出される検出信号を個別に取得し、各分岐ブレーカ14に接続された負荷毎の電力使用量や、住宅全体の電気使用量を計測し、計測結果を外部に設置される表示装置やパソコンなどに有線または無線などの通信媒体によって出力する。

このように構成された分電盤10では、分岐ブレーカ14の電流検出手段25と計測ユニット15とを電気的に接続するプリント配線基板40を導電バー13上に配設しているため、従来のように分電盤本体11のベースと取付板20との間に配置する場合に比べて、分電盤本体11のベースと取付板20との間の距離を小さくでき、分電盤10を小形化（薄形化）できる。

また、導電バー13上のスペースは、導電バー13を覆うカバー構造を配置することのみに使用されていたが、この導電バー13上のスペースを有効利用してプリント配線基板40を配設することができ、分電盤10が大形化するのを抑制できる。

したがって、本実施形態の分電盤10によれば、導電バー13上のスペースを有効利用して、分岐ブレーカ14の電流検出手段25と計測ユニット15とを電気的に接続するプリント配線基板40を配設するため、プリント配線基板40を用いて配線接続を容易にできるとともに小形化できる。

さらに、分岐ブレーカ14の一端側に電源側接続部28とともに検出信号出力部26を有するため、導電バー13の両側に分岐ブレーカ14を接続することにより、導電バー13上のプリント配線基板40に対して分岐ブレーカ14の検出信号出力部26を電気的に接続でき、プリント配線基板40と分岐ブレーカ14の検出信号出力部26との電気的な接続を安定させることができる。

また、一対のプリント配線基板40を、導電バー13の両側に沿って並設される複数の分岐ブレーカ14にそれぞれ対向するように導電バー13上に縦形に配設するため、分岐ブレーカ14を導電バー13に接続する方向と、端子33がプリント配線基板40の端子片47に押し当てられる方向とが同じ方向となり、端子33とプリント配線基板40の端子片47との電気的な接続を安定させることができる。

しかも、導電バー13の両側に接続される両側の分岐ブレーカ14の端子33が両側のプリント配線基板40の端子片47に押し当てられるため、片側から押された場合のようにプリント配線基板40が押された方向に逃げることがなく、端子33とプリント配線基板40の端子片47との電気的な接続を安定させることができる。

次に、図６および図７に、第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用いてその説明を省略する。

分岐ブレーカ14の検出信号出力部26の一対の端子33は、板ばねで形成されており、ケース24の前面側に配置された基端部33a、およびケース24の一端側の面に配置された先端部33bを有している。基端部33aはケース24に固定され、先端部33bはケース24の一端側の面から突出する方向に向けてばね性を有している。

この場合、プリント配線基板40には、端子片47は取り付けられず、各分岐ブレーカ14の各一対の端子33の先端部33bに対向する位置に端子部45がそれぞれ配置されている。

そして、分電盤10の組立時において、分岐ブレーカ14の電源側接続部28を導電バー13に接続していくと、一対の端子33の先端部33bがプリント配線基板40の各端子部45に押し当てられて電気的に接続される。端子33の先端部33bがプリント配線基板40の端子部45に押し当てられると、端子33の先端部33bが弾性変形し、その反発力によって端子33の先端部33bがプリント配線基板40の端子部45に圧接される。

この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。

次に、図８に、第３の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ構成については同じ符号を用いてその説明を省略する。

分岐ブレーカ14については、第２の実施形態と同じ分岐ブレーカ14が用いられる。

一方、プリント配線基板40は、１枚のみが用いられ、このプリント配線基板40が絶縁体41によって導電バー13と平行に配設されている。この場合、導電バー13に対向するプリント配線基板40の面に対して反対側が配線パターン面44とされている。

導電バー13に対向するプリント配線基板40の面には、各分岐ブレーカ14の各一対の端子33の先端部33bに対向する位置に各端子板55がそれぞれ実装されている。各端子板55のリード部55aは、プリント配線基板40を貫通して配線パターン面44の端子部45にはんだ付け接続されている。

１枚のプリント配線基板40の配線パターン面44には、導電バー13の両側に接続される分岐ブレーカ14用の配線パターン43、端子部45およびコネクタ46が設けられる。

絶縁体41は、導電バー13に接続される分岐ブレーカ14の上面位置より少し高い位置にプリント配線基板40を支持する。絶縁体41には端子板55を支える壁部50が設けられている。

そして、分電盤10の組立時において、分岐ブレーカ14の電源側接続部28を導電バー13に接続していくと、一対の端子33の先端部33bが各端子板55に押し当てられて電気的に接続される。端子33の先端部33bが端子板55に押し当てられると、端子33の先端部33bが弾性変形し、その反発力によって端子33の先端部33bが端子板55に圧接される。

この第３の実施形態においても、第１および第２の実施形態と同様の作用効果が得られる。

さらに、１枚のプリント配線基板40を用いるだけで済み、構成を簡素化できる。しかも、プリント配線基板40を導電バー13と平行に配設することにより、プリント配線基板40が導電バー13および分岐ブレーカ14の前面側に突出する高さ寸法を抑え、小形化（薄形化）できる。

次に、図９および図１０に、第４の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ構成については同じ符号を用いてその説明を省略する。

プリント配線基板40は、１枚のみが用いられ、このプリント配線基板40が絶縁体41によって導電バー13と平行に配設されている。この場合、導電バー13に対向するプリント配線基板40の面が配線パターン面44とされている。

１枚のプリント配線基板40の配線パターン面44には、導電バー13の両側に接続される分岐ブレーカ14用の配線パターン43、端子部45およびコネクタ46が設けられる。複数の端子部45は配線パターン面44の両側縁近傍にそって配設されている。

絶縁体41は、導電バー13に接続される分岐ブレーカ14の上面位置より少し高い位置にプリント配線基板40を支持する。

一方、分岐ブレーカ14は、検出信号出力部26として、端子33の基端部33aの上面にダボ状の接触部33cが突設されている。

そして、分電盤10の組立時において、分岐ブレーカ14の電源側接続部28を導電バー13に接続していくと、分岐ブレーカ14の端子33がプリント配線基板40の下側に侵入し、端子33の接触部33cがプリント配線基板40の端子部45に押し当てられて電気的に接続される。

この第４の実施形態においても、第１ないし第３の実施形態と同様の作用効果が得られる。

この場合、導電バー13の両側に分岐ブレーカ14を接続することにより、プリント配線基板40の両側の端子部45と両側の分岐ブレーカ14の接触部33cとの接触圧力が均等化され、プリント配線基板40と各分岐ブレーカ14の接触部33cとの電気的な接続を安定させることができる。

次に、図１１および図１２に、第５の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ構成については同じ符号を用いてその説明を省略する。

分岐ブレーカ14の検出信号出力部26としてコネクタ60が用いられる。このコネクタ60は、ケース24の一端側から外部に引き出された一対のリード線61の先端に接続されている。一対のリード線61は電流検出手段25の検出コイルの両端に接続されている。

一方、配線ユニット16の基本的な構成は図６に示す第２の実施形態と同様であるが、プリント配線基板40の分岐ブレーカ14に対向する面に、各分岐ブレーカ14のコネクタ60が着脱可能に接続される複数のコネクタ接続部62が実装されている。各コネクタ接続部62は絶縁体41上に取り付けられるコネクタ保持部63によって保持されている。

この第５の実施形態においても、第１ないし第４の実施形態と同様の作用効果が得られる。

さらに、コネクタ接続によって分岐ブレーカ14側とプリント配線基板40側との電気的な接続を安定させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 分電盤
13 導電バー
14 分岐ブレーカ
24 ケース
25 電流検出手段
26 検出信号出力部
28 電源側接続部
33 端子
40 プリント配線基板
47 端子片
55 端子板
60 コネクタ
62 コネクタ接続部

Claims

第１コネクタと、配線パターンが形成された配線パターン面とを備えた配線基板と；
分岐ブレーカ取付部を有する取付板と；
ケースの一端側に設けられ導電バーに接続される電源側接続部と、前記配線基板の第１コネクタに対向して構成され、第１コネクタと接続する第２コネクタと、を有し、前記分岐ブレーカ取付部に取り付けられることによって、前記配線基板からの前記検出信号を取得して前記分岐ブレーカに接続された負荷の電力使用量を計測し、計測した結果を外部に出力する計測ユニットと；
を有する分電盤。
前記配線基板は、導電バーに沿って併設される分岐ブレーカに対向するように縦向きに配設される
請求項１に記載の分電盤。
２つの前記配線基板を有する
請求項１または請求項２に記載の分電盤。
第１コネクタの接続方向は、前記計測ユニットに対向するように構成される
請求項１から請求項３のいずれか一に記載の分電盤。
前記計測ユニットに対して前記配線パターン面が対向する一側の前記配線基板には第１コネクタが配線パターンと接続され、前記計測ユニットに対して前記配線パターン面が反対向きとなる他側の前記配線基板には第１コネクタが配線によって配線パターンと接続される
請求項３または請求項４に記載の分電盤。
第２コネクタは、前記計測ユニットの電源側接続部が設けられた一端側に設けられる
請求項１から請求項５のいずれか一に記載の分電盤。
前記計測ユニットは、導電バーの一側で分岐ブレーカと並んで取付板に取り付けられる、
請求項１から請求項６のいずれか一に記載の分電盤。