JP2016091620A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】交流電路に流れる負荷電流が低電流の領域でも引外し機能を損なうことなく、表示器の表示機能を発揮できる回路遮断器を得る。【解決手段】交流電路２を開閉する開閉接点３と、開閉接点３を開放する引外し回路４と、交流電路２に流れる負荷電流を検出する電流検出手段である変流器５と、交流電路２の通電状態を表示する表示器８と、引外し回路４及び表示器８を制御する制御部７と、内部電源を生成する電源回路６と、変流器５の検出電流をもとに負荷電流に比例した計測電流値を生成する電流検出回路９とを備え、制御部７は、計測電流値の大きさと表示器８の輝度との相関データを設定する設定部１４を有し、設定された相関データに基づき、計測電流値の変化に応じて表示器８の輝度を変更するようにした。【選択図】図１

Description

この発明は、電路の電流を検出して電路を遮断保護する回路遮断器に関し、特に、電路の状態を表示する表示器を備えた回路遮断器に関するものである。

従来、交流電路から変流器を用いて制御回路の電力を得る遮断器において、低電流領域での引外し動作を可能とするために、変流器から計測される電流値に基づいて、制御回路の消費電力を低減する技術が知られている。
例えば、変流器の電流信号から演算した電流実効値に基づきクロック発生器の基準クロック周波数を可変する手段をマイクロコントローラに設け、回路遮断器の通電電流の増減に応じてＣＰＵ等に供給するクロックの周波数を増減させ、変流器からの電力供給量の少ない低電流領域ではクロック周波数を下げてマイクロコントローラの消費電流を低減し、変流器の小型化を図っている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１２６９５２号公報（第３頁、図１）

特許文献１に示された回路遮断器では、低電流領域でのマイクロコントローラの消費電力を低減できる効果は期待できる。しかし、液晶表示器などの表示機能が付随する場合、表示器の視認性を高めるために、液晶表示のバックライト等に多くの電力を必要とするので、低電流領域においては表示を維持することが難しくなる。そこで、低電流領域では表示器の機能を停止させて、本来の引外し動作を優先する処理を行う制御方法も知られているが、この場合は、低電流領域では表示器の機能が動作しないため、例えば計測データを閲覧することができなくなるという問題があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、低電流領域でも引外し機能を損なうことなく、表示器の機能をなるべく停止せず、より広い電流計測範囲で電流値等の表示を可能とする回路遮断器を得ることを目的とする。

この発明に係る回路遮断器は、交流電路を開閉する開閉接点と、開閉接点を開放する引外し回路と、交流電路に流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、交流電路の通電状態を表示する表示器と、引外し回路及び表示器を制御する制御部と、電流検出手段の検出電流をもとに引外し回路，制御部，及び表示器に供給する電源を生成する電源回路と、電流検出手段の検出電流をもとに負荷電流に比例した計測電流値を生成する電流検出回路とを備え、制御部は、計測電流値の大きさと表示器の輝度との相関データを設定する設定部を有し、設定された相関データに基づき、計測電流値の変化に応じて表示器の輝度を変更するようにしたものである。

この発明による回路遮断器によれば、表示器を有する回路遮断器であって、制御部は、計測電流値の大きさと表示器の輝度との相関データを設定する設定部を有し、設定された相関データに基づき、計測電流値の変化に応じて表示器の輝度を変更するようにしたので、交流電路に流れる負荷電流が低電流の領域においても、ほとんど表示器の機能を停止させることがなく、より広い電流計測範囲で電流値等の表示が可能となる。

この発明の実施の形態１における回路遮断器を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１における回路遮断器の他の例を示すブロック図である。 実施の形態１の回路遮断器において、計測電流値と表示器の輝度の設定の一例を示す説明図である。 実施の形態１の回路遮断器において、計測電流値と表示器の輝度の変化を説明する説明図である。 計測電流値が急激に変化し続けた場合の、計測電流値と表示器の輝度の変化を説明する説明図である。 表示器の輝度変化に遅延時間を適用する手順を示すフローチャートである。 図５のような急激に変化し続ける計測電流値に対し、遅延時間を適用した場合の、計測電流値と表示器の輝度の変化を説明する説明図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における回路遮断器を示すブロック図である。
図１において、回路遮断器１は、外部の交流電路（図示せず）に接続される３相の交流電路２と、交流電路２に接続された開閉接点３と、開閉接点３を引き外す引外し回路４とを有し、引外し回路４が作動すると開閉接点３が開路して交流電路２を遮断するようになっている。
また、交流電路２には電流検出手段として変流器５が設けられ、交流電路２の各相の電流に比例した電流を検出して出力する。

電源回路６は、変流器５で得られた二次電流を入力して整流し、回路遮断器１の内部回路に供せられる電圧へと変換する。すなわち、電源回路６により生成された直流電力は、マイクロコントローラにより構成された制御部７と表示器８及び引外し回路４の動作電力となる。
また、変流器５からの二次電流は、電源回路６を通過するとともに、電流検出回路９に入力され、電流検出回路９から交流電路２の各相に流れる負荷電流値に比例した出力が制御部７に出力される。この信号は、制御部７に内蔵されているＡ／Ｄ変換回路１０によりデジタル信号化されてＣＰＵ１１へ入力される。ＣＰＵ１１では、交流電路２の引外し信号の生成や、負荷電流の計測値の演算等が行われる。

表示器８は、７セグメントＬＥＤ等に代表されるＬＥＤ配列や、暗所でも視認性を高めるためにバックライトを用いた液晶素子などで構成される表示素子１２と、表示素子１２に表示する内容やバックライトの輝度制御等を行う表示ドライバ１３を備え、例えば通電電流値等の回路遮断器１の状態を表示できるようになっている。表示器８に表示される内容及び輝度は、制御部７のＣＰＵ１１の演算結果に基づき、制御部７から出力される制御信号によって決定される。
また、制御部７の内部には、表示器８を制御する制御条件等を設定する設定部１４を有している。この設定部１４は、使用者が操作できる操作手段１５を通じて、制御条件や表示内容の指示や選択ができるようになっている。

図２は、この発明の実施の形態１における回路遮断器の他の例を示すブロック図である。図１と同等部分は同一符号を付して、説明は省略する。
相違点は、図１では、電流検出手段として変流器５を設置し、この二次電流の電流信号を電源回路６へ入力するとともに、電源回路６を介して電流検出回路９へも入力されていた。これに対し図２では、電流検出手段は、交流電路２に個別に設けられた変流器５と電流検出器１６とで構成され、変流器５は電源回路６に接続され、電流検出器１６は電流検出回路９に接続されている。

すなわち、電流検出器１６から出力される信号が電流検出回路９に入力されることで、交流電路２の各相に流れる負荷電流値に比例した出力が制御部７に出力される。この信号は、図１の場合と同様に、制御部７に内蔵されているＡ／Ｄ変換回路１０によりデジタル信号化され、交流電路２の引外し信号の生成及び負荷電流の計測値として利用される。
変流器５と電流検出器１６とを分けることで、接続される回路に合わせた最適設計ができるため、全体として小型化を図ることが可能となる。
なお、電流検出器１６は、変流器で構成してもよく、また例えばロゴスキーコイル等で構成してもよい。

次に、図１または図２のように構成した回路遮断器１の、表示器８の表示制御について説明する。
交流電路２に流れる負荷電流が十分大きいときは、変流器５の二次電流は制御部７及び表示器８を動作させるに十分足る電力を供給できるため、表示器８は十分な輝度を得ることが可能である。しかし、交流電路２に流れる負荷電流が小さい場合には、変流器５の二次電流は制御部７、及び表示器８を動作させるに足る電力を供給できない場合が発生する。通常、引外し動作を優先させるため、何も対策をとらない場合は、表示器８を停止させる選択となるが、表示器８を停止させると当然のことながら表示内容が確認できず、例えば低負荷領域の電流値を読み取ることは不可能となる。

そこで、可能な限り低負荷領域の電流値を表示させるため、本願発明の回路遮断器１では、表示器８に対し、制御部７で次のような制御を行って、表示器８の表示素子１２の消費電力を抑えるようにする。
表示素子１２の主な消費電力はＬＥＤやバックライトなどの輝度に係る。そのため、輝度の調整を行って消費電力を抑制するようにしたものである。
電源回路６から供せられる電力は、交流電路２に流れる負荷電流に依存する。図１の変流器５、または図２の電流検出器１６から得られる電流値を用いることで電源回路６から供せられる電力は推定が可能である。

図３は、電流検出回路９で得られた交流電路２に流れる負荷電流の計測値に対して、表示素子１２の輝度の設定の一例を示したものである。横軸に計測電流の大きさを示し、縦軸に表示器８の表示素子１２の輝度のレベルを示している。ここで、輝度とは、表示素子１２が発光素子の場合はその明るさ、液晶素子の場合はバックライトの明るさに対応するものである。以下では、単純に表示器８の輝度と称することにする。

Ａ／Ｄ変換回路１０によりデジタル信号化された計測電流値を利用し、その計測電流値の大きさが閾値ａ１からａ２までは輝度レベルｂ１、閾値ａ２からａ３までは輝度レベルｂ２というように、負荷電流に比例する計測電流値の大きさによって表示器８の輝度を段階的に変化させる。最大の輝度レベルをｂ４とすると、計測電流が閾値ａ４以上の場合は、輝度レベルをｂ４と設定している。
このように設定した計測電流値の大きさと表示器８の輝度との相関データは、予め、制御部７の設定部１４に設定されている。また、設定情報は、操作手段１５で設定や変更が可能となっている。

図４は、変化する計測電流によって輝度レベルがどのように変化するかを説明する説明図である。いずれも横軸を時間ｔとする。上段のグラフは計測電流値の変化を示し、下段のグラフはその電流変化に対応した輝度レベルを示している。図のように、計測電流値が閾値を超えるごとに輝度レベルが上昇し、閾値を下回るごとに輝度レベルが低下する。
つまり、制御部７において、図３のような設定に基づき、図４のような制御を行うものである。
このように、負荷電流に比例する計測電流によって輝度レベルを変化させることにより、負荷電流の低電流領域においても、ほとんど表示機能を停止させることなく表示を確認することが可能となる。

通常の使用状態では、負荷電流つまり計測電流があまり急激に変化することはないので、図４に示すような制御で十分である。
しかしながら、図５に示すように計測電流が急激に変化し続けた場合、輝度レベルが激しく変化し「ちらつき」が発生する可能性がある。そこで、次に、計測電流が急激な変化を繰り返すような場合にでも対応できる制御について説明する。
具体的な手段としては、表示器８の輝度のレベルを変化させるレベル切り替え時に、遅延時間を設けるものである。

図６は、表示器８の輝度変化に遅延時間を適用する手順を示したフローチャートである。まず、ステップ１（以下、Ｓ１のように略す）で計測電流の電流値を取得する。次に、取得した電流値が輝度レベルに対応する閾値以上かどうかを判定する（Ｓ２）。電流値が閾値以上である場合には、電流値が閾値を超えてから遅延時間ｔ１が経ったかどうかを判断する（Ｓ３）。遅延時間ｔ１が経てば、対応する輝度レベルに上昇させる（Ｓ４）。この動作は遅延時間に達するまで繰り返されるので、遅延時間ｔ１に達するまでは電流値が閾値を超えても輝度レベルを上昇させない。
Ｓ２において、閾値を超えてない場合は、対応する輝度レベルに減少させる（Ｓ５）。

このように、輝度レベルを上昇させる際には、計測電流値が閾値を超えたとき、遅延時間ｔ１を用いて輝度の変化に遅延を持たせる。輝度レベルを低下させる際には、遅延時間ｔ１を設けない。これは電源回路６から供給可能な電力が急に低下した場合、消費電力を抑え、制御部７の引外しの演算を優先させるためである。
この遅延時間ｔ１を適当な値に設定し、図６の手順を行うと、図７に示すように輝度レベルの急激な変化が抑制され、輝度レベルの大きな変化による視認性の悪化を抑制することが可能となる。

また、操作手段１５により、遅延時間ｔ１は任意に設定可能としているので、回路遮断器１が利用される電路の電流値の変化のパターンによって遅延時間ｔ１を変更し、輝度レベルの変化の抑制をより電路に合ったものとすることが可能となる。

なお、設定部１４に設定する相関データは、図３のように計測電流の複数の閾値に対して輝度のレベルを段階的に変化させるものとしたが、これに限定するものでなく、計測電流に比例させて直線的に変化させてもよい。

以上のように、実施の形態１による回路遮断器によれば、交流電路を開閉する開閉接点と、開閉接点を開放する引外し回路と、交流電路に流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、交流電路の通電状態を表示する表示器と、引外し回路及び表示器を制御する制御部と、電流検出手段の検出電流をもとに引外し回路，制御部，及び表示器に供給する電源を生成する電源回路と、電流検出手段の検出電流をもとに負荷電流に比例した計測電流値を生成する電流検出回路とを備え、制御部は、計測電流値の大きさと表示器の輝度との相関データを設定する設定部を有し、設定された相関データに基づき、計測電流値の変化に応じて表示器の輝度を変更するようにしたので、交流電路に流れる負荷電流が低電流の領域においても、ほとんど表示器の機能を停止させることがなく、より広い電流計測範囲で電流値等の表示が可能となる。

また、電流検出手段は、交流電路に個別に設けられた変流器と電流検出器とで構成され、変流器は電源回路に接続し、電流検出器は電流検出回路に接続したので、電流検出手段を、接続される回路に合わせた最適設計にできるため、全体として回路遮断器の小型化を図ることが可能となる。

また、設定部に設定する相関データは、計測電流値の大きさを段階的に区切って設けた複数の閾値に対してそれぞれ輝度のレベルが設定されたものとしたので、計測電流の大きさに合わせて表示器の輝度が段階的に変化し、視認性を損なうことが少ない。

また、計測電流値の上昇に対しては、計測電流値が閾値を超えたとき、遅延時間を設けて輝度のレベルを変化させるように設定されているので、回路遮断器に流れる負荷電流が急激に変化を繰り返した場合においても、表示器の輝度のちらつきを抑制し、表示器の視認性を向上させることができる。

更に、遅延時間の遅延量を任意に変更可能な操作手段が設けられているので、回路遮断器が利用される電路の電流値の変化のパターンによって遅延時間を変更することで、輝度レベルの変化の抑制を、より電路に合ったものにすることができる。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。

１ 回路遮断器、２ 交流電路、３ 開閉接点、４ 引外し回路、５ 変流器、６ 電源回路、７ 制御部、８ 表示器、９ 電流検出回路、１０ Ａ／Ｄ変換回路、１１ ＣＰＵ、１２ 表示素子、１３ 表示ドライバ、１４ 設定部、１５ 操作手段、１６ 電流検出器。

Claims (5)

1. 交流電路を開閉する開閉接点と、前記開閉接点を開放する引外し回路と、前記交流電路に流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、前記交流電路の通電状態を表示する表示器と、前記引外し回路及び前記表示器を制御する制御部と、前記電流検出手段の検出電流をもとに前記引外し回路，前記制御部，及び前記表示器に供給する電源を生成する電源回路と、前記電流検出手段の検出電流をもとに前記負荷電流に比例した計測電流値を生成する電流検出回路とを備え、
   前記制御部は、前記計測電流値の大きさと前記表示器の輝度との相関データを設定する設定部を有し、設定された前記相関データに基づき、前記計測電流値の変化に応じて前記表示器の輝度を変更するようにしたことを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１に記載の回路遮断器において、
   前記電流検出手段は、前記交流電路に個別に設けられた変流器と電流検出器とで構成され、前記変流器は前記電源回路に接続され、前記電流検出器は前記電流検出回路に接続されていることを特徴とする回路遮断器。
3. 請求項１または請求項２に記載の回路遮断器において、
   前記相関データは、前記計測電流値の大きさを段階的に区切って設けた複数の閾値に対してそれぞれ輝度のレベルが設定されたものでることを特徴とする回路遮断器。
4. 請求項３に記載の回路遮断器において、
   前記計測電流値の上昇に対しては、前記計測電流値が前記閾値を超えたとき、遅延時間を設けて前記輝度のレベルを変化させるように設定されていることを特徴とする回路遮断器。
5. 請求項４に記載の回路遮断器において、
   前記遅延時間の遅延量を任意に変更可能な操作手段が設けられていることを特徴とする回路遮断器。