JP2022067236A - ブレーカー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さな定格電流値の設定に寄与することができるブレーカー装置を提供する。【解決手段】ブレーカー装置１１は、遮断信号の受信に応じて通電を遮断するブレーカーモジュールと、通電に応じて交流電流から直流電力を生成するＡＣＤＣ電源モジュール４８と、環状コアを貫通する電線に流通する交流電流に基づき電流値を検出するセンサーモジュール４３と、ＡＣＤＣ電源モジュール４８に被覆線５２で接続されて、検出される電流値に基づきブレーカーモジュールに遮断信号を供給するコントローラーモジュール４５とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、遮断信号の受信に応じて通電を遮断するブレーカーモジュールと、通電に応じて交流電流から直流電力を生成するＡＣＤＣ電源モジュールと、環状コアを貫通する電線に流通する交流電流に基づき電流値を検出するセンサーモジュールと、検出される電流値に基づきブレーカーモジュールに遮断信号を供給するコントローラーモジュールとを備えるブレーカー装置に関する。

特許文献１は電子ブレーカーを開示する。電子ブレーカーには、導入される交流電力で動作する負荷の消費電力に応じて定格電流が設定される。定格電流に基づき通電の遮断は制御される。小さな定格電流値で効率的な運用が望まれるものの、負荷の消費電力に対して定格電流値が小さすぎると負荷の動作中に頻繁に通電は遮断されてしまう。負荷は頻繁に停止してしまう。ＣＰＵの処理動作の精度が高められると、小さな定格電流値に対して効率的な運用は実現されることができる。

特許第４４５７３７９号公報

一般に知られる電子ブレーカーでは１枚のプリント基板上にマイクロコントローラー（マイコン）やＡＣＤＣ電源、ＡＤコンバーターが混在する。マイクロコントローラーのＣＰＵ（中央演算処理装置）はＡＣＤＣ電源の電磁波（ノイズ）に曝される。ＣＰＵの誤作動が懸念される。しかも、マイクロコントローラーのＣＰＵはＡＣＤＣ電源の熱に曝される。ＣＰＵでは過度の温度上昇は懸念される。電磁波（ノイズ）や熱に応じてＣＰＵの処理動作の精度は低下してしまう。

本発明は、小さな定格電流値の設定に寄与することができるブレーカー装置を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、遮断信号の受信に応じて通電を遮断するブレーカーモジュールと、前記通電に応じて交流電流から直流電力を生成するＡＣＤＣ電源モジュールと、環状コアを貫通する電線に流通する前記交流電流に基づき電流値を検出するセンサーモジュールと、前記ＡＣＤＣ電源モジュールに被覆線で接続されて、検出される前記電流値に基づき前記ブレーカーモジュールに前記遮断信号を供給するコントローラーモジュールとを備えるブレーカー装置は提供される。

コントローラーモジュールのＣＰＵはＡＣＤＣ電源モジュールから遠ざけられることができる。コントローラーモジュールのＣＰＵはＡＣＤＣ電源モジュールの電磁波（ノイズ）から遠ざけられることができる。ＣＰＵの誤作動は効果的に防止されることができる。コントローラーモジュールのＣＰＵはＡＣＤＣ電源モジュールの熱から遠ざけられることができる。ＣＰＵから効率的な放熱は実現されることができる。ＣＰＵでは過度の温度上昇は回避されることができる。こうしたブレーカー装置は小さな定格電流値の設定に大いに寄与することができる。

前記コントローラーモジュールは、前記センサーモジュールに組み込まれて前記電流値を反映するデジタル信号を生成するＡＤコンバーターに被覆線で接続されてもよい。ＡＣＤＣ電源モジュールおよびセンサーモジュールはそれぞれ被覆線でコントローラーモジュールに接続されることから、コントローラーモジュールに対してそれぞれＡＣＤＣ電源モジュールおよびセンサーモジュールの配置の自由度は広がることができる。センサーモジュールのＡＤコンバーターはＡＣＤＣ電源モジュールから遠ざけられることができる。ＡＤコンバーターはＡＣＤＣ電源モジュールの電磁波（ノイズ）から遠ざけられることができる。ＡＤコンバーターは良好に動作することができる。

本発明によれば、小さな定格電流値の設定に寄与することができるブレーカー装置は提供されることができる。

本発明の一実施形態に係るブレーカー装置の外観を概略的に示す平面図である。 筐体内の構造を概略的に示す平面図である。 支持板の裏側の構造を概略的に示す平面図である。 第２シールド板の配置を概略的に示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るブレーカー装置１１の外観を概略的に示す。ブレーカー装置１１は例えば樹脂製の筐体１２を備える。筐体１２は内部に収容空間を区画する。筐体１２は、例えば建物の壁などに固定されて、収容空間の開口１３を形成する本体１２ａと、本体１２ａに結合されて開口１３を塞ぐ蓋体１２ｂとを有する。

筐体１２には、屋外の送電線から引き込まれる３本の電源線１４が接続される。電源線１４は例えば可撓性を有する被覆線で構成される。電源線１４からブレーカー装置１１に三相の交流電力は供給される。電源線１４は、第１相（Ｒ）を特定する赤色と、第２相（Ｓ）を特定する白色と、第３相（Ｔ）を特定する青色とに色分けされる。

筐体１２には、屋内の負荷（電化製品や工作機械その他）から延びる３相の配線１５が接続される。配線１５から個々の負荷に三相の交流電力は供給される。配線１５は、電源線１４に対応して、第１相（Ｕ）を特定する赤色と、第２相（Ｖ）を特定する白色と、第３相（Ｗ）を特定する青色とに色分けされる。

図２に示されるように、ブレーカー装置１１は、３つの入力端子１６と、入力端子１６から個々に延びる電路に接続される３つの出力端子１７とを有するブレーカーモジュール１８を備える。入力端子１６および出力端子１７には例えばすずめっきされた銅板といった導電材が用いられる。入力端子１６には個々に電源線１４が結合される。電源線１４の下流端には入力端子１６に重ねられる端子金具１９が結合される。入力端子１６には例えばすずめっきされた銅板といった導電材が用いられる。個々の端子金具１９は例えばねじ２１で入力端子１６に固定される。個々の端子金具１９には柔軟な樹脂製の着色キャップ２２が装着される。着色キャップ２２は第１相（Ｒ）を特定する赤色と、第２相（Ｓ）を特定する白色と、第３相（Ｔ）を特定する青色とに色分けされる。

ブレーカーモジュール１８の電路には例えば開閉接点が設置される。開閉接点が開くと電路の通電は遮断される。開閉接点が閉じると電路の通電は確立される。トリップコイルの動作に応じて物理的に開閉接点の開放は引き起こされる。開閉接点の開放にあたってトリップコイルにはトリガー回路からトリガー信号が供給される。トリガー回路は遮断信号の受信に応じてトリガー信号を出力する。

ブレーカー装置１１は、３つの第１端子２４と、第１端子２４に個別に接続されて負荷側の配線１５を受け止める第２端子２５とを有する端子台モジュール２６を備える。第１端子２４および第２端子２５には例えばすずめっきされた銅板といった導電材が用いられる。第１端子２４は接続線２７でブレーカーモジュール１８の出力端子１７に個別に接続される。接続線２７は例えば可撓性を有する被覆線で構成される。

接続線２７の上流端には出力端子１７に重ねられる端子金具２８が結合される。端子金具２８には例えばすずめっきされた銅板といった導電材が用いられる。個々の端子金具２８は例えばねじ２９で出力端子１７に固定される。

接続線２７の下流端には第１端子２４に重ねられる端子金具３１が結合される。端子金具３１には例えばすずめっきされた銅板といった導電材が用いられる。個々の端子金具３１は例えばねじ３２で第１端子２４に固定される。個々の端子金具３１には柔軟な樹脂製の着色キャップ３３が装着される。着色キャップ３３は第１相（Ｒ）を特定する赤色と、第２相（Ｓ）を特定する白色と、第３相（Ｔ）を特定する青色とに色分けされる。

配線１５の上流端には第２端子２５に重ねられる端子金具３４が結合される。端子金具３４には例えばすずめっきされた銅板といった導電材が用いられる。個々の端子金具３４は例えばねじ３５で第２端子２５に固定される。個々の端子金具３４には柔軟な樹脂製の着色キャップ３６が装着される。着色キャップ３６は第１相（Ｕ）を特定する赤色と、第２相（Ｖ）を特定する白色と、第３相（Ｗ）を特定する青色とに色分けされる。

ブレーカー装置１１は、ブレーカーモジュール１８および端子台モジュール２６を共通に支持する導電材製の支持板３７を備える。支持板３７は例えば塗装で被膜されたステンレス板から成形されることができる。支持板３７は建物の壁に重ねられる筐体１２の１壁体３８に固定される。支持板３７は、直立姿勢で広がって表面でブレーカーモジュール１８および端子台モジュール２６を保持する平板３７ａと、平板３７ａの一端から折れ曲がって壁体３８に結合され、壁体３８および平板３７ａの間に決められた間隔を確保する第１立ち板３７ｂと、平板３７ａの他端から折れ曲がって壁体３８に結合され、壁体３８および平板３７ａの間に決められた間隔を確保する第２立ち板３７ｃとを有する。端子台モジュール２６はブレーカーモジュール１８から水平方向（横方向）にずれて配置される。その結果、ブレーカーモジュール１８および端子台モジュール２６が鉛直方向（縦方向）に連なる場合に比べて収容空間は鉛直方向に短縮されることができる。

ブレーカーモジュール１８の下方で平板３７ａには開口４１が形成される。接続線２７は、ブレーカーモジュール１８から開口４１に進入し、平板３７ａと壁体３８とに挟まれる空間で平板３７ａの裏面に沿って上向きに延びる第１域４２ａと、平板３７ａの上端から平板３７ａの表面に沿って下向きに延びる第２域４２ｂと、第１域４２ａの上端および第２域４２ｂの上端から連続し、湾曲しながら第１域４２ａおよび第２域４２ｂを相互に連結する湾曲域４２ｃとを有する。こうして接続線２７の長さは稼がれる。接続線２７の長さが確保されることで、接続線２７の変形の自由度は広がることができる。

ブレーカー装置１１は、接続線２７に流通する交流電流に基づき電流値を検出するセンサーモジュール４３を備える。センサーモジュール４３は、個々の接続線２７ごとに装着されて、線回りで接続線２７を囲む環状コア４３ａを有する。環状コア４３ａにはコイルが巻かれる。接続線２７に電流が流通すると、環状コア４３ａ内に磁力線は誘導される。磁力線の作用に応じてコイルでは接続線２７の電流値に比例して電流は生成される。

隣接するセンサーモジュール４３同士は接続線２７の線方向Ｌにずれた位置に配置される。こうしてセンサーモジュール４３同士の干渉が回避されることで、接続線２７同士の間隔はできる限り縮小されることができる。平板３７ａには個々のセンサーモジュール４３を受け入れる小開口４４が形成される。

ブレーカー装置１１は、センサーモジュール４３で検出される電流値に基づきブレーカーモジュール１８に遮断信号を供給するコントローラーモジュール４５を備える。コントローラーモジュール４５はＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラー）で構成される。コントローラーモジュール４５は支持板３７の平板３７ａに連結される。ここでは、ブレーカーモジュール１８は平板３７ａの表面に区画される第１列域４６ａに配置され、センサーモジュール４３および端子台モジュール２６は平板３７ａの表面で第１列域４６ａに並列に区画される第２列域４６ｂに配置され、コントローラーモジュール４５は平板３７ａの表面で第１列域４６ａおよび第２列域４６ｂに並列に区画される第３列域４６ｃに配置される。

コントローラーモジュール４５は、決められたプログラム（シーケンス）に従って電流値の大きさおよび継続時間を判定し、判定に基づき遮断信号を生成する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、センサーモジュール４３に接続されて、センサーモジュール４３から電流値を特定する検出信号を受信する入力ユニットと、ブレーカーモジュール１８に接続されて、ブレーカーモジュール１８に向けて遮断信号を出力する出力ユニットとを有する。コントローラーモジュール４５は、３０アンペア以下の定格電流であれば、定格電流の２００％以上の電流が２分を超えて流通すると遮断信号を出力し、定格電流の１２５％以上の電流が６０分を超えて流通すると遮断信号を出力する。３０アンペアを超えて５０アンペア以下の定格電流であれば、定格電流の２００％以上の電流が４分を超えて流通すると遮断信号を出力し、定格電流の１２５％以上の電流が６０分を超えて流通すると遮断信号を出力する。５０アンペアを超える定格電流であれば、定格電流の２００％以上の電流が６分を超えて流通すると遮断信号を出力し、定格電流の１２５％以上の電流が１２０分を超えて流通すると遮断信号を出力する。定格電流の２００％の値や１２５％の値、時間の値は例えばコントローラーモジュール４５内のデータテーブルに格納されればよい。

図３に示されるように、センサーモジュール４３は、平板３７ａの小開口４４に進入し、平板３７ａおよび壁体３８に挟まれる空間内に配置されるＡＤ（アナログデジタル）コンバーター４３ｂを備える。ＡＤコンバーター４３ｂは、樹脂成形体に基づき環状コア４３ａに一体に付属し、接続線２７の電流値を反映するデジタル信号の検出信号を生成する。ここでは、デジタル信号は電圧信号で構成される。ＡＤコンバーター４３ｂとコントローラーモジュール４５の入力ユニットとは被覆線４７で相互に接続される。

ブレーカー装置１１は、通電に応じて交流電流から直流電力を生成するＡＣＤＣ（交流直流）電源モジュール４８を備える。ＡＣＤＣ電源モジュール４８は端子台モジュール２６の裏側で平板３７ａの裏面に固定される。ＡＣＤＣ電源モジュール４８は被覆線４９でブレーカーモジュール１８の出力端子１７に接続される。１本の被覆線４９は第１相の出力端子１７（Ｒ）にＡＣＤＣ電源モジュール４８の１入力端子５１ａを接続する。もう１本の被覆線４９は第３相の出力端子１７（Ｔ）にＡＣＤＣ電源モジュール４８の１入力端子５１ｂを接続する。ＡＣＤＣ電源モジュール４８は例えば２００Ｖの交流電力から２４Ｖの直流電力を作り出す。直流電力はブレーカーモジュール１８やコントローラーモジュール４５の動作電力として使用される。ＡＣＤＣ電源モジュール４８とコントローラーモジュール４５とは被覆線５２で相互に接続される。

ブレーカー装置１１は、センサーモジュール４３の環状コア４３ａからＡＣＤＣ電源モジュール４８を隔てる第１シールド板５３を備える。ここでは、第１シールド板５３は平板３７ａの部分として形成される。したがって、第１シールド板５３は支持板３７から連続する。第１シールド板５３はＡＣＤＣ電源モジュール４８の一面に重ねられる。第１シールド板５３はＡＣＤＣ電源モジュール４８の一面から放出される電磁波をシールドする。

ブレーカー装置１１は、ＡＣＤＣ電源モジュール４８からセンサーモジュール４３のＡＤコンバーター４３ｂを隔てる第２シールド板５４を備える。ここでは、第２シールド板５４は平板３７ａから切り起こされて形成されることができる。第２シールド板５４の切り起こしに応じて小開口４４は形成されることができる。こうして第２シールド板５４は支持板３７から連続する。第２シールド板５４は平板３７ａから直立する。図４に示されるように、第２シールド板５４にセンサーモジュール４３は固定されることができる。第２シールド板５４は、平板３７ａと壁体３８とに挟まれる空間内でセンサーモジュール４３とＡＣＤＣ電源モジュール４８との間に配置される。

図３に示されるように、ブレーカー装置１１は、センサーモジュール４３のＡＤコンバーター４３ｂからコントローラーモジュール４５を隔てる第３シールド板５５を備える。第３シールド板５５は平板３７ａから切り起こされて形成されることができる。第３シールド板５５は平板３７ａから直立する。第３シールド板５５の切り起こしに応じてコントローラーモジュール４５の占有空間は確保されることができる。こうして第３シールド板５５は支持板３７から連続する。第３シールド板５５はコントローラーモジュール４５の一面に重ねられる。第３シールド板５５は、平板３７ａと壁体３８とに挟まれる空間内でコントローラーモジュール４５とセンサーモジュール４３との間に配置される。

第３シールド板５５には、第３シールド板５５から連続する固定板５６が折り曲げ形成される。固定板５６は第３シールド板５５から直立する。固定板５６は平板３７ａに平行に広がる。固定板５６にコントローラーモジュール４５は固定される。固定板５６は第３シールド板５５にコントローラーモジュール４５を位置決めすることができる。

次にブレーカー装置１１の動作を説明する。ブレーカー装置１１の設置にあたってブレーカー装置１１では定格電流［Ａ］が決定される。定格電流に応じて２００％の電流値および１２５％の電流値は特定される。個々の電流値に応じて許容される継続時間は特定される。これらはコントローラーモジュール４５内のデータテーブルに格納される。格納にあたってコントローラーモジュール４５の入力ユニットにはパソコンその他の入力装置が接続されることができる。設置の作業者は入力装置からデータテーブルに決められた値を入力する。

負荷の稼働に応じてブレーカーモジュール１８および接続線２７には三相の交流電流が流通する。交流電流は配線１５（Ｕ）、１５（Ｖ）、１５（Ｗ）から負荷に供給される。接続線２７に電流が流通すると、センサーモジュール４３の環状コア４３ａ内に磁力線は誘導される。コイルで電流は生成される。生成される電流に基づきＡＤコンバーター４３ｂは電圧信号のデジタル信号を生成する。デジタル信号は接続線２７を流通する電流の電流値を反映する。デジタル信号は被覆線４７からコントローラーモジュール４５に供給される。コントローラーモジュール４５は、被覆線５２経由でＡＣＤＣ電源モジュール４８から供給される直流電流に基づき動作する。

コントローラーモジュール４５のＣＰＵは供給されるデジタル信号に基づき流通する交流電流の計測値を判定する。ＣＰＵはデータテーブル内の１２５％の電流値に計測値を照らし合わせる。定格電流の１２５％の電流値が検出されると、ＣＰＵは第１タイマーで計時を開始する。計時がデータテーブルで決められた継続時間を超えるとＣＰＵは遮断信号を出力する。遮断信号は被覆線（図示されず）を通じてブレーカーモジュール１８に供給される。トリガー回路は遮断信号の受信に応じてトリガー信号を出力する。トリップコイルはトリガー信号の受信に応じて開閉接点を開放する。こうしてブレーカーモジュール１８で電路の通電は遮断される。

定格電流の２００％の電流値が検出されると、ＣＰＵは第２タイマーで計時を開始する。計時がデータテーブルで決められた継続時間を超えるとＣＰＵは遮断信号を出力する。遮断信号は被覆線を通じてブレーカーモジュール１８に供給される。トリガー回路は遮断信号の受信に応じてトリガー信号を出力する。トリップコイルはトリガー信号の受信に応じて開閉接点を開放する。こうしてブレーカーモジュール１８で電路の通電は遮断される。

本実施形態では、コントローラーモジュール４５は被覆線５２でＡＣＤＣ電源モジュール４８に接続される。コントローラーモジュール４５のＣＰＵはＡＣＤＣ電源モジュール４８から遠ざけられることができる。コントローラーモジュール４５のＣＰＵはＡＣＤＣ電源モジュール４８の電磁波（ノイズ）から遠ざけられることができる。ＣＰＵの誤作動は効果的に防止されることができる。その上、コントローラーモジュール４５のＣＰＵはＡＣＤＣ電源モジュール４８の熱から遠ざけられることができる。ＣＰＵから効率的な放熱は実現されることができる。ＣＰＵでは過度の温度上昇は回避されることができる。こうしたブレーカー装置１１は小さな定格電流値の設定に大いに寄与することができる。

加えて、コントローラーモジュール４５は被覆線４７でＡＤコンバーター４３ｂに接続される。コントローラーモジュール４５のＣＰＵはセンサーモジュール４３から遠ざけられることができる。コントローラーモジュール４５のＣＰＵはセンサーモジュール４３の電磁波（ノイズ）から遠ざけられることができる。ＣＰＵの誤作動は効果的に防止されることができる。ＣＰＵの信頼性は高められることができる。こうしたブレーカー装置１１は小さな定格電流値の設定に大いに寄与することができる。

しかも、ＡＣＤＣ電源モジュール４８およびセンサーモジュール４３はそれぞれ被覆線５２、４７でコントローラーモジュール４５に接続されることから、コントローラーモジュール４５に対してそれぞれＡＣＤＣ電源モジュール４８およびセンサーモジュール４３の配置の自由度は広がることができる。センサーモジュール４３のＡＤコンバーター４３ｂはＡＣＤＣ電源モジュール４８から遠ざけられることができる。ＡＤコンバーター４３ｂはＡＣＤＣ電源モジュール４８の電磁波（ノイズ）から遠ざけられることができる。ＡＤコンバーター４３ｂは良好に動作することができる。

本実施形態に係る支持板３７は、環状コア４３ａからＡＣＤＣ電源モジュール４８を隔てる第１シールド板５３を備える。環状コア４３ａはＡＣＤＣ電源モジュール４８の電磁波（ノイズ）からシールドされることができる。環状コア４３ａはＡＣＤＣ電源モジュール４８から作用する電磁波の影響から解放されることができる。センサーモジュール４３では電流値の検出精度は良好に維持されることができる。こうしたブレーカー装置１１は小さな定格電流値の設定に大いに寄与することができる。しかも、支持板３７は第１シールド板５３を兼ねることから、第１シールド板５３は簡単に確保されることができる。

加えて、本実施形態に係る支持板３７は、ＡＣＤＣ電源モジュール４８からＡＤコンバーター４３ｂを隔てる第２シールド板５４を備える。ＡＤコンバーター４３ｂはＡＣＤＣ電源モジュール４８の電磁波（ノイズ）からシールドされることができる。ＡＤコンバーター４３ｂはＡＣＤＣ電源モジュール４８から作用する電磁波の影響から解放されることができる。センサーモジュール４３では電流値の検出精度は良好に維持されることができる。こうしたブレーカー装置１１は小さな定格電流値の設定に大いに寄与することができる。しかも、第２シールド板５４は支持板３７から連続することから、第２シールド板５４は簡単に確保されることができる。

１１…ブレーカー装置、１８…ブレーカーモジュール、４３…センサーモジュール、４３ａ…環状コア、４３ｂ…ＡＤコンバーター、４５…コントローラーモジュール、４７…（ＡＤコンバーターにコントローラーモジュールを繋ぐ）被覆線、４８…ＡＣＤＣ電源モジュール、５２…（ＡＣＤＣ電源モジュールにコントローラーモジュールを繋ぐ）被覆線。

Claims (2)

1. 遮断信号の受信に応じて通電を遮断するブレーカーモジュールと、
   前記通電に応じて交流電流から直流電力を生成するＡＣＤＣ電源モジュールと、
   環状コアを貫通する電線に流通する前記交流電流に基づき電流値を検出するセンサーモジュールと、
   前記ＡＣＤＣ電源モジュールに被覆線で接続されて、検出される前記電流値に基づき前記ブレーカーモジュールに前記遮断信号を供給するコントローラーモジュールと、
   を備えることを特徴とするブレーカー装置。
2. 請求項１に記載のブレーカー装置において、前記コントローラーモジュールは、前記センサーモジュールに組み込まれて前記電流値を反映するデジタル信号を生成するＡＤコンバーターに被覆線で接続されることを特徴とするブレーカー装置。

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