JP2017050952A - 住宅用分電盤 - Google Patents

Abstract

【課題】待機電力軽減の為に任意で電路を開閉可能な機能を有しても充分な開閉寿命を得られる住宅用分電盤を提供する。【解決手段】主開閉器１０１と、分岐開閉器１０２と、負荷回路の異常を検出し第一の回路開閉信号を出力する異常検出部１０３と、待機電力軽減の為の人的操作を検出して、第二の回路開閉信号を出力する人的操作受付部１０５と、回路開閉信号を受け、分岐開閉器に分岐開閉信号を送る制御部１０６と、を備え、分岐開閉器は、分岐開閉信号を受けた時に電路を開閉する半導体リレーで負荷回路への電力供給を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、住宅等において使用される住宅用分電盤に関するものである。

省エネルギーを推進する手段の一つとして、待機電力の軽減が挙げられる。待機電力は、家電機器の主電源をＯＦＦにした状態でも、電源に接続されている限りは消費される電力のことで、例えばテレビジョン装置においては、リモコンからの操作を待ち受ける為の機能や内部時計の動作機能などの為に僅かではあるが電力が消費されている。

このような待機電力を軽減する方法としては、使用しない家電機器のプラグを抜き、家電機器への電源供給を根本的に断つ方法が挙げられる。しかし、使用しない家電機器のプラグを抜く場合、家電機器が複数ある場合にはその数だけコンセントパネルからプラグを抜く動作を繰り返す必要があり、大きな手間がかかる。また、プラグを抜いた家電機器を復帰させるには、各々のプラグをコンセントパネルへ挿入していく動作を反復する必要がある。このように電源供給断と電源復帰の度にこのような手間がかかることとなり、日常生活のなかで実施することは難しいという課題があった。

そこで、特許文献1では、コンセントパネルに待機電力低減のためのスイッチを設けて、このスイッチを使用することで、個別にプラグを抜くことと同様の効果が得られ、かつ手間を省く技術が提案されている。

しかしながら、このように別途スイッチを設けると、負荷までの電路上に、待機電力軽減の為の開閉機構を設けることになり、住宅用分電盤に設けられるブレーカー等の開閉機構に加えて、複数の開閉機構が直列に並ぶこととなる。

このため、総じて、これら開閉機構における接点の接触抵抗が増加し、かえって電力消費が発生してしまうという問題が挙げられる。

そこで、手間をかけず、容易に、かつ開閉機構の接点接触抵抗を増加させずに待機電力を軽減する方法としては、使用しない家電機器及びコンセントに対応した分岐遮断器（ブレーカ）を開放する方法が考えられる。

この方法によると、分岐遮断器に対応する負荷回路を一度に開放できる為、個別のプラグを抜くことに比べ、手間のかかり具合を小さくできる。また、開閉機構が分岐遮断器のみである為、接点の接触抵抗が増加することがなく、電路に別途スイッチを設けることによって電力消費が増加してしまうという問題も解決できる。

特開２００９-２５４１４６号公報

しかしながら、従来の分岐遮断器の開閉機構は、本来異常時における電路の遮断を目的としているものであり、開閉器としての使用は想定していない。特に機械的な接点を有する一般的な分岐遮断器は、通常の開閉器に比べ機械的な開閉寿命が短く、開閉器としての使用は推奨されていない。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その主な目的は、異常時に電路を自動で遮断する機能を有しつつ、かつ待機電力軽減の為の電路の開閉機能を有しても充分な開閉寿命を得られる住宅用分電盤を提供することにある。

そこで、本願の発明では、外部電源から電力を受ける主開閉器と、該主開閉器と接続されて負荷回路へ電力の供給を行う分岐開閉器と、負荷回路の異常を検出し第一の回路開閉信号を出力する異常検出部と、を備えた住宅用分電盤を、負荷回路の待機電力軽減の為の人的操作を検出して第二の回路開閉信号を出力する人的操作受付部と、前記第一の回路開閉信号又は前記第二の回路開閉信号を受け、前記分岐開閉器に対して分岐開閉信号を送る制御部とを備え、前記分岐開閉器は、前記分岐開閉信号を受けた時に電路を開閉する半導体リレーを含んで、前記負荷回路への電力供給の有無を制御するようにしたことを特徴として構成したものである。

かかる構成によれば、異常時の遮断と待機電力軽減のための操作を検出するための半導体リレーを含んだから、異常時に自動で遮断する機能を有しつつ、かつ待機電力軽減の為の開閉機能を有しても充分な開閉寿命を得られる住宅用分電盤を提供することができる。

また、前記人的操作受付部について、複数の分岐開閉器を同時操作対象として設定し、設定した分岐開閉器に対する開閉信号を制御部に送信することで、複数の分岐開閉器の同時開閉操作が行える一括操作機能を備えたことを特徴としてもよい。

かかる構成によれば、複数の分岐開閉器を操作対象とした開閉信号を制御部に送信するから、複数の分岐開閉器の同時開閉操作を行うことができる。

また、分岐開閉器の現在の情報を表示する表示部を備えたことを特徴としてもよい。

かかる構成によれば、表示部を備えたから、使用者は複数の分岐開閉器の現在の開閉状態や異常の有無などを容易に確認することができる。

以上の如く、本発明によれば、分岐開閉器に半導体リレーを含んで、負荷回路への電力供給の有無を制御するようにしたことにより、異常時に自動で遮断する機能を有しつつ、かつ待機電力軽減の為の開閉機能を有しても充分な開閉寿命を得られる住宅用分電盤を提供することができる。

本実施形態に係わる住宅用分電盤の内部回路を示した概略図である。 分岐開閉器を制御するブロック図である。 人的操作受付部の一括操作機能を説明する概略図である。 人的操作受付部の一括操作機能を説明する概略図である。 表示部と分岐開閉器の情報の表示を説明する表示画面図である。 表示部を住宅用分電盤のカバー表面に取付けた場合の外観図の一例である。

次に本発明の実施形態を図１乃至図６を用いて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。また、発明の理解を容易にするために、実質的に同一または類似の事項についての説明を省略する場合がある。

図１と図２は、本発明による第一の実施形態を示す。
図１に示すように、住宅用分電盤１００は、外部電源から電力を受ける主開閉器１０１と、該主開閉器１０１に電気的に接続されて負荷回路へ電力の供給を行う複数の分岐開閉器１０２と、負荷回路の異常を検出し後述する第一の回路開閉信号Ｄ１を出力する異常検出部１０３と、第一の回路開閉信号Ｄ１を受けて、分岐開閉器に分岐開閉信号Ｓ１を送る制御部１０６と、これらを収納する矩形箱状の筐体１０４と、を備えている。また、負荷回路の待機電力軽減の為の人的操作を検出して、制御部１０６に第二の回路開閉信号Ｄ２を出力する人的操作受付部１０５と、を備えている。

主開閉器１０１は、トリップ動作により主開閉器１０１の電路を開閉可能に構成された開閉機構（図示しない）を備えている。開閉機構は、電磁式の瞬時引外し装置、バイメタル式の時延型引外し装置、トリップコイル等によって構成されており、過電流、短絡電流、漏電、過電圧等の主開閉器１０１の負荷回路側における通電状態に異常がある時、主開閉器１０１の電路を、機械的に自動遮断する（以下、トリップ動作ともいう）機構である。遮断後は、主開閉器１０１に備えられたハンドル部１０７を操作することによって、主開閉器１０１の電路を機械的に閉路することができる。

分岐開閉器１０２は、半導体リレーを含んで構成される。半導体リレーは外部からの信号を受け、電路を開閉するリレーの一種であり、電路開閉の機構として半導体が使用されている。無接点で電路を開閉するため、機械的な開閉と異なり、開閉寿命が長いという特徴がある。

分岐開閉器１０２は、分岐開閉器接続部１０８の上下方向の両側において、筐体１０４の長手方向に複数並べて配設されており、主開閉器１０１の電路を通ってきた外部電源からの電力を、負荷回路に接続された負荷機器１０９へ供給する。分岐開閉器１０２は、半導体リレーを用いて構成されており、後述する分岐開閉信号Ｓ１を受けて電路を開閉する機構である。

制御部１０６は、異常検出部１０３と、人的操作受付部１０５と、分岐開閉器１０２とに接続されている。図２に示すように、制御部１０６は、後述する異常検出部１０３からの第一の回路開閉信号Ｄ１または人的操作受付部１０５からの第二の回路開閉信号Ｄ２を受けると、分岐開閉信号Ｓ１を分岐開閉器１０２へ送る。

異常検出部１０３は、分岐開閉器１０２の負荷回路側に過電流、短絡電流、漏電、過電圧等の異常が発生した時、少なくとも一つの異常を検出し、第一の回路開閉信号Ｄ１を制御部１０６へ送る機能を持つ。

また、異常検出部１０３は、前記異常が発生した負荷回路と、その負荷回路に対応する分岐開閉器１０２を検出するものである。例えば、電流変流器（ＣＴ）、零相変流器（ＺＣＴ）、ホール素子、電圧検出器などのセンサーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

異常検出部１０３は複数の分岐開閉器１０２それぞれに対応する電路に設けられ負荷回路側の異常を検出する。
なお、異常検出部１０３を複数の分岐開閉器１０２に対して一括して設けて、各々の負荷回路側の異常を検出するように構成してもよい。

異常検出部１０３については、電路の異常のうち過電流を検出した場合には、異常検出部１０３は過電流が流れている負荷回路への電力供給をＯＦＦにするよう、制御部１０６に対して第一の回路開閉信号Ｄ１を送る。制御部１０６は第一の回路開閉信号Ｄ１を受けて、過電流が流れている負荷回路へ電力供給している特定の分岐開閉器１０２の電路を開路させる分岐開閉信号Ｓ１を特定の分岐開閉器１０２へ送る。そして、特定の分岐開閉器１０２が開路動作し、負荷回路への電力供給がＯＦＦとなる。

人的操作受付部１０５は、使用者による待機電力軽減の為の開閉指示を受け付け、第二の回路開閉信号Ｄ２を制御部１０６へ送信する機能を持つ。

例えば使用者が、特定の分岐開閉器１０２を開路するように人的操作受付部１０５に指示したとする。人的操作受付部１０５は指示された特定の分岐開閉器１０２をＯＦＦにするよう、制御部１０６に対して第二の回路開閉信号Ｄ２を送信する。制御部１０６は第二の回路開閉信号Ｄ２を受けて、人的操作受付部１０５が指示した特定の分岐開閉器１０２を開路動作させる。

また、人的操作受付部１０５は、分岐開閉器１０２の復帰操作を可能とする。例えば使用者が、特定の分岐開閉器１０２を閉路するように人的操作受付部１０５に指示したとする。人的操作受付部１０５は指示された特定の分岐開閉器１０２をＯＮにするよう、制御部１０６に対して第二の回路開閉信号Ｄ２を送る。制御部１０６は第二の回路開閉信号Ｄ２を受けて、人的操作受付部１０５が指示した特定の分岐開閉器１０２を閉路動作させる。

このように、分岐開閉器１０２は、異常検出部１０３と人的操作受付部１０５と制御部１０６により、分岐開閉器１０２の負荷回路側における通電状態に異常がある時に自動で遮断する機能と、負荷機器１０９の消費する待機電力を軽減するために負荷機器１０９への電力供給を任意で遮断する機能を併せ持つ。また、分岐開閉器１０２は、人的操作受付部１０５と制御部１０６により、負荷機器１０９への電力供給の復帰のための機能を持つ。

分岐開閉器１０２は、半導体リレーを含んで構成されている。半導体リレーは機械的な接点がなく、一般的に機械的な開閉寿命が無い為、日常的に待機電力の軽減の為の開閉を行っても、分岐開閉器１０２の寿命に著しい影響がない。

また、図１、図２では分岐開閉器１０２、異常検出部１０３、人的操作受付部１０５、制御部１０６、分岐開閉器接続部１０８の位置を離しているが、これは発明の理解を容易にするための一例であり、各個の位置が離れていることを意図するものではない。すなわち、分岐開閉器１０２と異常検出部１０３が一体化している住宅用分電盤１００や、人的操作受付部１０５と制御部１０６が一体化している住宅用分電盤１００なども、本発明の実施形態に含まれる。

次に、本発明の第二の実施形態である、人的操作受付部１０５の一括操作機能について説明する。

図３に示すように、人的操作受付部１０５は、複数の分岐開閉器１０２を操作対象として設定する機能を持つ。また、人的操作受付部１０５は、設定した分岐開閉器１０２に対して、複数同時に開閉するように、第二の回路開閉信号Ｄ２を制御部１０６に送ることができる機能をもつ。

例えば、６つの分岐開閉器１０２を設定１に設定し、人的操作受付部１０５に設定１をＯＦＦにするよう指示した場合、設定１に設定した６つの分岐開閉器１０２が同時にＯＦＦされる。設定は、一つの分岐開閉器１０２に対して、例えば設定１と設定２の二つを設定するなど、複数の設定を行うこともできる。また、設定は後からの変更が可能である。例えば、一度設定１とした分岐開閉器１０２を、設定２に変更したり、設定を解除したりすることができる。

一括操作機能の日常での使用例を、図３を用いて説明する。一階は玄関、リビング、キッチン、トイレ１、洗面所で構成され、２階はトイレ２、寝室、子供部屋で構成される家があるとする。各部屋には負荷機器１０９を接続できる負荷回路があり、負荷回路は部屋ごとに分岐開閉器１０２を通して電力供給されている。

例えば、一括操作機能の設定について、設定１を外出時に使用しない負荷機器１０９が接続されている部屋（図３ではリビング、トイレ１、洗面所、トイレ２、寝室、子供部屋とする）の分岐開閉器１０２、設定２を睡眠時に使用しない負荷機器１０９が接続されている部屋（図３では玄関、リビング、洗面所とする）の分岐開閉器１０２、設定３を２階全ての部屋（図３ではトイレ２、寝室、子供部屋とする）の分岐開閉器１０２に設定したとする。使用者が外出時に、人的操作受付部１０５に「設定１をＯＦＦ」の指示を出すことで、設定１に設定された分岐開閉器１０２のみがＯＦＦになる。（図４参照）

このように、複数の負荷機器１０９への電力供給を、一度の操作のみで全てＯＦＦにできる為、負荷機器１０９の待機電力の軽減が容易にできる。また、帰宅時は人的操作受付部１０５に「設定１をＯＮ」の指示を出すことで、設定１に設定された分岐開閉器１０２のみがＯＮとなり、外出前の状態へ容易に戻すこともできる。同じように、就寝時には設定２のＯＮ・ＯＦＦ指示、２階を使用しない時は設定３のＯＮ・ＯＦＦ指示を、人的操作受付部１０５に行うことにより、長時間使用しない複数の負荷機器１０９への電力供給をＯＦＦにすることが容易にできる。

このように、一括操作機能は設定した複数の分岐開閉器１０２を、一度の操作で、同時に開閉することが可能となる。これを用いれば、日常生活において容易に、待機電力の軽減の為の分岐開閉器１０２の開閉操作が可能になる。

また、一括操作機能の設定は、名称変更を自由にすることができる。例えば前述した例の場合、「設定１をＯＮ」を「帰宅」、「設定１をＯＦＦ」を「外出」、と名称変更すれば、使用者は外出時に「外出」の指示を、帰宅時に「帰宅」の指示を出せばよいと、感覚的に理解することができて、利便性が上がり、かつ誤操作の危険が軽減する。

次に、本発明の第三の実施形態について説明する。

図５に示す通り、表示部１１０は分岐開閉器の開閉状況１１１を映すことができる。例えば制御部１０６と表示部１１０を無線接続し、制御部１０６から分岐開閉器１０２の現状態の情報を送り、表示部１１０はそれを受けて各々の分岐開閉器の開閉状況１１１を表示する。

尚、本発明は、上記実施形態に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で種々の変更が可能である。

また、表示部１１０は負荷回路に異常が発生した場合に、分岐開閉器が開路した原因１１２を表示してもよい。例えば、異常検出部１０３が検出した異常情報を受け取り、分岐開閉器の開閉状況１１１と共に、分岐開閉器が開路した原因１１２、例えば、過電流の発生、短絡の発生、漏電の発生等を表示するなどの方法が考えられる。

また、表示部１１０に映す情報は、上記以外の情報も考えられる。例えば第二の実施形態で示した一括操作機能の設定状況１１３や、分岐開閉器１０２が電力供給をする負荷回路の場所情報１１４などである。図５に示す通り、各々の分岐開閉器１０２が、どのような一括操作機能の設定をしたか、どの負荷回路に電力供給をしているかを表示させれば、使用者は設定した分岐開閉器１０２を間違えることなく、一括操作機能を使用することができる。

表示部１１０は、人的操作受付部１０５と一体化させてもよい。例えばタッチパネルなどで表示部１１０と人体操作受付部１０５を構成すれば、表示部１１０に映しだされた画像に直接触れて人的操作受付部１０５を操作することで、直感的に分岐開閉器１０２の開閉操作や、一括操作機能の設定、設定変更操作が可能となる。

分岐開閉器１０２の情報を受け取れるならば、表示部１１０の個数、設置位置は特に指定しない。

例えば図６のように住宅用分電盤１００の表面カバー部に取付ければ、従来の住宅用分電盤と同様の感覚で、分岐開閉器１０２の開閉状況の確認ができる。また、上記で説明した人的操作受付部１０５と一体化した表示部１１０ならば、例えば就寝時に一括操作機能を使用する場合、表示部１１０を寝室に設置することで、就寝時、起床時の一括操作機能の使用が寝室で可能となるほか、表示部１１０を玄関に設置することで、外出時や帰宅時の一括操作機能の使用が玄関で可能となるなど、待機電力の軽減がさらに容易となる。

１００ 住宅用分電盤
１０１ 主開閉器
１０２ 分岐開閉器
１０３ 異常検出部
１０４ 筐体
１０５ 人的操作受付部
１０６ 制御部
１０７ ハンドル部
１０８ 分岐開閉器接続部
１０９ 負荷機器
１１０ 表示部
１１１ 分岐開閉器の開閉状況
１１２ 分岐開閉器が開路した原因
１１３ 一括操作機能の設定状況
１１４ 負荷回路の場所情報
Ｄ１ 第一の回路開閉信号
Ｄ２ 第二の回路開閉信号
Ｓ１ 分岐開閉信号

Claims (3)

1. 外部電源から電力を受ける主開閉器と、
   該主開閉器と接続されて負荷回路へ電力の供給を行う分岐開閉器と、
   負荷回路の異常を検出し第一の回路開閉信号を出力する異常検出部と、を備えた住宅用分電盤であって、負荷回路の待機電力軽減の為の人的操作を検出して、第二の回路開閉信号を出力する人的操作受付部と、前記第一の回路開閉信号と、前記第二の回路開閉信号とを受け、前記分岐開閉器に第三の回路開閉信号を送る制御部とを備えるとともに、
   前記分岐開閉器は、前記第三の回路開閉信号を受けた時に電路を開閉する半導体リレーを含んで、前記負荷回路への電力供給の開閉を行うようにしたことを特徴とした住宅用分電盤。
2. 前記人的操作受付部は、複数の前記分岐開閉器を同時操作対象として設定するとともに、同時操作対象として設定した分岐開閉器に対する開閉信号を制御部に送信することにより、複数の分岐開閉器の同時開閉操作を行う一括操作機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の住宅用分電盤。
3. 前記分岐開閉器の現在の情報を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項1又は２記載の住宅用分電盤。
   
   

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