JP2023132299A - 切替盤、及び、切替器 - Google Patents
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Abstract
Description
このブレーカボックスは、商用系統に接続される電力引込み配線を接続する主幹用漏電ブレーカと、主幹用漏電ブレーカとPV-PCSと宅内負荷等の間を切り替える切替器と、PV-PCSに接続される配線を接続するPV-PCS用ブレーカと、これらを収める筐体とを備えている。
従って、当該配線は、冗長となると同時に、筐体内に多くのデッドスペースが生じる。
これと同時に、自立ブレーカ5だけを、主幹ブレーカ2や切替器4とは逆の縦向きに電流を流すことによって、自立ブレーカ5の横幅が、切替器42等の横幅より狭く、盤箱体2内で自立ブレーカ5と主幹ブレーカ2等を横に並べる場合であっても、主幹ブレーカ2の上下方向他方側から出力された電流は、自立ブレーカ5の上下方向他方側から入力できるため、各機器3、5間を、クランク状に回り込まずとも、横に並んだ主幹ブレーカ2と自立ブレーカ5の上下方向他方側同士を、略横方向に短く配線することが可能となる(「配線の短縮」)と共に、盤箱体2内の空いたスペースに自立ブレーカ5を配置でき(デッドスペースが低減され)、盤箱体2がコンパクトになる(「盤箱体のコンパクト化」)。
これと同時に、系統Kが停電することはほとんどないことから、主幹コイル4aを励磁させるリレーを内蔵した場合には、ほぼ常時、主幹コイル4aを励磁させるために電流を流すこととなるものの、このような主幹コイル4aを励磁させるリレーを内蔵しないため、その分、常時流す電流がなくなり、消費電力を低減できる(「消費電力の低減」)。
尚、切替器4は、主幹コイル4aや自立コイル4bだけでなく、あらかじめ定められた順序または手続に従って自動的に切替制御の各段階を逐次進めていくため(シーケンス制御用)の自立リレー4cも内蔵していることから、「自動切替シーケンス内蔵」の切替器であるとも言える。
尚、この場合も、切替器4は、第1コイル4aや第2コイル4bだけでなく、シーケンス制御用の第2コイル4bを励磁させるリレー4cも内蔵していることから、「自動切替シーケンス内蔵」の切替器であるとも言える。
<切替盤1>
図1~9には、本発明に係る切替盤1が示されている。
この切替盤1は、1つの盤箱体2と、この盤箱体2外の系統Kからの交流電流を遮断可能な主幹ブレーカ3と、この主幹ブレーカ3を介した系統Kからの交流電流と盤箱体2外の自立電源Pからの交流電流のうち何れを盤箱体2外へ流すか切替可能な切替器4と、主幹ブレーカ3を介した系統Kからの交流電流が自立電源Pへ流れることを遮断可能な自立ブレーカ5を有している。
切替盤1は、一般住宅等の建物の外壁(屋外)、例えば、既設の屋外取引メータ(系統Kの電力量計)Mの隣に設置されていても良く、この場合、設置(施工や工事)は、屋外だけで済むこととなる。
切替盤1からの交流電流は、建物の壁の孔を屋内外配線(屋内外ケーブル)C1を介して屋内の分電盤(図示せず)に接続されていても良い。
図1~5に示されたように、盤箱体2は、長手方向Lを有しており、その長手方向Lが上下方向であり(謂わば、縦長であり)、且つ、盤箱体2の内部に、主幹ブレーカ3と切替器4と自立ブレーカ5が設けられている。
その他、盤箱体2の内部には、配線Cそのものや、各機器3、4、5等を盤箱体2に取り付けるためのネジ、ボルト・ナット等の取付具などを備えていたり、後述する配線Cを施工(配設)するための配線スペース(ケーブルスペース)2bや、配線Cを纏めるために断面視クランク状の板体2cが設けられていても良い。
特に、図1に示すように、盤箱体2の内部において、各機器3、4、5の間を接続する配線Cが非常に短く(隙間も非常に狭く)なっており、又、図2に示すように、各機器3、4、5の間の隙間や配線Cに敢えて若干の余裕を持たせても良い。
ここで、本発明における「各機器3、4、5の上下方向が、盤箱体2の長手方向Lと略平行になる」とは、各機器3、4、5の上下方向が、盤箱体2の長手方向Lと平行になる場合だけでなく、各機器3、4、5の上下方向が、盤箱体2の長手方向Lに対してと若干斜めになっている(例えば、盤箱体2の長手方向Lと各機器3、4、5の上下方向との間の角度が、0°より大きく、5°以下、好ましくは3°以下、更に好ましくは1°以下などの)場合も含む。
その他、図1、2のように、主幹ブレーカ3へ系統Kからの交流電流を流す配線(主幹配線、主幹ケーブル)C3aは、大きな電流を流すため、他の配線Cより太くなる(つまり、曲がり難くなる)ことから、盤箱体2の内部において、主幹ブレーカ3とは左右反対側に、上述した配線スペース2bを設けても良い。
尚、盤箱体2(切替盤1)が建物の外壁等に設置された場合、盤箱体2の長手方向Lが鉛直方向に略沿うこととなるが、ここで、「盤箱体2の長手方向Lが鉛直方向に略沿う」とは、盤箱体2の長手方向Lが上下方向(垂直方向)に沿っている場合だけでなく、盤箱体2の長手方向Lが上下方向に対して若干斜めになっている(例えば、盤箱体2の長手方向Lと上下方向との間の角度が、0°より大きく、5°以下、好ましくは3°以下、更に好ましくは1°以下などの)場合も含む。
盤箱体2の形状は、略直方体状や、略立方体状などであっても良く、その大きさは、特に限定はないが、上下長さ(高さ)は、例えば、下限値が200mm以上、好ましくは300mm以上、更に好ましくは400mm以上であったり、上限値が1200mm以下、好ましくは1000mm以下、更に好ましくは800mm以下(500mmや600mmなど)であっても良く、その他、左右長さ(幅)は、例えば、下限値が150mm以上、好ましくは300mm以上、更に好ましくは400mm以上であったり、上限値が900mm以下、好ましくは700mm以下、更に好ましくは500mm以下(300mmや400mmなど)であっても良く、前後長さ(深さ、奥行き)は、例えば、下限値が100mm以上、好ましくは130mm以上、更に好ましくは160mm以上であったり、上限値が300mm以下、好ましくは260mm以下、更に好ましくは230mm以下(180mmや200mmなど)であっても構わない。
図1~5に示されたように、主幹ブレーカ3は、その上下方向(縦方向とも言える)の一方側から系統Kからの交流電流が入力されて、その他方側から系統Kからの交流電流が出力され、具体的には、主幹ブレーカ3の上側から系統Kからの交流電流が入力されて、下側から系統Kからの交流電流が出力されたり(図1、2中のE3参照)、主幹ブレーカ3の下側から系統Kからの交流電流が入力されて、上側から系統Kからの交流電流が出力される。
尚、主幹ブレーカ3は、上下方向の一方側が1次側で、上下方向の他方側が2次側であるとも言え、1次側の端子に、系統Kからの交流電流を流す配線C3aがそれぞれに接続され、2次側の端子に、系統Kからの交流電流を、後述する切替器4や自立ブレーカ5へ流す配線C4a(C3b)、C5aがそれぞれに接続される。
主幹ブレーカ3の形状は、略直方体状や、略立方体状などであっても良く、その大きさは、特に限定はないが、左右長さ(幅)は、切替器4の左右長さより小さかったり、自立ブレーカ5の左右長さと略同じや大きくても構わず、その他、主幹ブレーカ3の上下長さ(高さ)は、切替器4の上下長さより小さかったり略同じであったり、自立ブレーカ5の上下長さと略同じや大きくても良く、前後長さ(奥行)は、上述した盤箱体2の前後長さより小さい。
ここで、主幹ブレーカ3が漏電遮断器である場合、定格感度電流を上述した値にすることで、屋内の分電盤の内部に、定格感度電流が所定値(30mAなど)の漏電遮断器が設けられていても、当該漏電遮断器と協調できるとも言える。
尚、図1、2では、主幹ブレーカ3は、その上側から系統Kからの交流電流が入力されて下側から出力されているが、上述したように、盤箱体2の内部の上下段において、主幹ブレーカ3及び自立ブレーカ5と切替器4が、図1、2とは上下逆に取り付けられた場合には、主幹ブレーカ3は、その下側から系統Kからの交流電流が入力されて上側から出力されても良い。
図1~9に示されたように、切替器4は、その上下方向(縦方向と言える)の一方側から主幹ブレーカ2を介した系統Kからの交流電流が入力され、具体的には、切替器4の上側から系統Kからの交流電流が入力されたり(図1、2中のE4参照)、切替器4の下側から系統Kからの交流電流が入力される。
切替器4は、その上下方向の中途部且つ盤箱体2の前面に近い側(謂わば、手前側)から、主幹ブレーカ3を介した系統Kからの交流電流と盤箱体2外の自立電源Pからの交流電流のうち、何れか一方が出力されても良い。又、切替器4は、その上下方向の他方側から自立電源Pからの交流電流が入力されていても良い。
更に、切替器4は、系統Kからの交流電流が入力された場合(詳しくは、系統Kからの交流電流の電圧が印加された場合とも言え、謂わば、系統Kの通電時や平常時とも言う)に主幹コイル4aを励磁させるリレーは内蔵しない一方で、自立電源Pからの交流電流が入力された場合(詳しくは、自立電源Pからの交流電流の電圧が印加された場合とも言え、謂わば、系統Kの停電時とも言う)に自立コイル4bを励磁させる自立リレー4cは内蔵していても良い。
図9に示されたように、切替器4は、上述した各コイル4a、4bそれぞれに対して、シリコン整流器4a1、4b1や、サージアブソーバ4a2、4b2を内蔵していたり、その他、各コイル4a、4bは、a接点、b接点等を介して、系統Kや自立電源Pからの交流電流が接続された端子4T(入力端子4Ta、4Tb)側と接続されていても良い。
尚、図9に示された切替器4では、ヒューズは内蔵されていない。
切替器4は、天地が決まっていても良く、図1~9では、系統Kからの交流電流が入力される側を上側とし、自立電源Pからの交流電流が入力される側を下側としているが、その逆に、自立電源Pからの交流電流が入力される側を上側にし、系統Kからの交流電流が入力される側を下側にしていても良い。
切替器4は、後述する監視装置S用の電源を出力しても良く、この場合、系統Kの停電時等であっても、監視が可能となる。監視装置S用電源の出力端子4Tdは、系統Kや自立電源Pからの交流電流の出力端子4Tcと兼用していたり、同様に、切替器4の上下方向の中途部且つ手前側に別途設けられていても良い。この監視装置S用の電源の出力端子4Tdからの配線(監視電源用ケーブル)C4dには、その途中に監視装置S用のヒューズ(定格電流3A等の温度ヒューズなど)4eが設けられていたり、系統Kや自立電源Pからの交流電流の出力端子4Tcや監視装置S用電源の出力端子4Tdや後述する自動切替部の前面全体を覆うカバー(板状など)4fを有していても良い。又、切替器4は、盤箱体2への取付部4gがアースを兼用していても良い。
切替器4の大きさは、特に限定はないが、左右長さ(幅)は、各ブレーカ3、5の左右長さより大きかったり、略同じでも良く、その他、切替器4の上下長さ(高さ)は、各ブレーカ3、5の上下長さより大きかったり略同じであっても構わず、前後長さ(奥行)は、上述した盤箱体2の前後長さより小さい。
尚、図1、2では、切替器4は、その上側から系統Kからの交流電流が入力され、下側から自立電源Pからの交流電流が入力され、その上下方向中途部且つ手前側から系統Kまたは自立電源Pからの交流電流が出力されているが、上述したように、盤箱体2の内部の上下段において、切替器4と主幹ブレーカ3及び自立ブレーカ5が、図1、2とは上下逆に取り付けられた場合には、切替器4は、その下側から系統Kからの交流電流が入力され、上側から自立電源Pからの交流電流が入力されても良い。尚、その場合も、切替器4の上下方向中途部且つ手前側からは、系統Kまたは自立電源Pからの交流電流が出力されても構わない。
この場合の切替器4は、第1電流を出力する際に励磁する第1コイル(例えば、主幹コイル)4aと、第2電流を出力する際に励磁する第2コイル(例えば、自立コイル)4bを内蔵していて、更に、第1電流が入力された場合に第1コイル4aを励磁させるリレーは内蔵しない一方で、第2電流が入力された場合に第2コイル4bを励磁させるリレー(例えば、自立リレー)4cは内蔵している。
図1~5に示されたように、自立ブレーカ5は、上述した主幹ブレーカ3や切替器4とは逆に、その上下方向(縦方向とも言える)の他方側から系統Kからの交流電流が入力されて、その一方側から系統Kからの交流電流が出力され、具体的には、自立ブレーカ5の下側から系統Kからの交流電流が入力されて、上側から系統Kからの交流電流が出力されたり(図1、2中のE5参照)、自立ブレーカ5の上側から系統Kからの交流電流が入力されて、下側から系統Kからの交流電流が出力される。
尚、自立ブレーカ5は、上下方向の他方側が1次側で、上下方向の一方側が2次側であるとも言え、1次側の端子に、主幹ブレーカ3を介した系統Kからの交流電流を流す配線Cがそれぞれに接続され、2次側の端子に、系統Kからの交流電流を、後述する自立電源Pに流す配線Cがそれぞれに接続される。又、自立ブレーカ5は、連系ブレーカや分岐ブレーカであるとも言え、連系ブレーカ等である自立ブレーカ5は、自立電源Pにて地絡や短絡等が発生して、系統K側から自立電源P側に大電流が流れる等の場合に、自立電源Pや系統K側を守るために、系統Kからの交流電流を遮断するブレーカであるとも言える。
自立ブレーカ5の形状も、略直方体状や、略立方体状などであっても良く、その大きさは、特に限定はないが、左右長さ(幅)は、切替器4の左右長さより小さかったり、主幹ブレーカ3の左右長さと略同じや小さくても構わず、その他、自立ブレーカ5の上下長さ(高さ)は、切替器4の上下長さより小さかったり略同じであったり、分主幹ブレーカ3の上下長さと略同じや小さくても良く、前後長さ(奥行)は、上述した盤箱体2の前後長さより小さい。
ここで、自立ブレーカ5が漏電遮断器である場合、定格感度電流を上述した値にすることで、屋内の分電盤の内部に、定格感度電流が所定値(30mAなど)の漏電遮断器が設けられていても、当該漏電遮断器と協調できるとも言える。
尚、図1、2では、自立ブレーカ5は、その下側から系統Kからの交流電流が入力されて上側から出力されているが、上述したように、盤箱体2の内部の上下段において、自立ブレーカ5及び主幹ブレーカ3と切替器4が、図1、2とは上下逆に取り付けられた場合には、自立ブレーカ5は、その上側から系統Kからの交流電流が入力されて下側から出力されても良い。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。切替盤1や切替器4等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは本発明の趣旨に沿って適宜変更することが出来る。
切替盤1は、上述したように、1つの盤箱体2に各機器3、4、5を一体収納していることから、屋外配線(屋外ケーブル)の施工簡略化や、施工(工事)コストの低減を図れるとも言える。又、切替盤1は、各機器3、4、5の定格等により、全負荷対応であると言え、系統Kの停電時などに、特定負荷の切分け等が不要となるとも言える。
切替器4は、各コイル4a、4bの少なくとも一方に対してヒューズ(温度ヒューズ等)も内蔵していても良い。ここまで述べた切替盤1や切替器4に関わる系統Kや自立電源P、配線C、監視装置S等について、以下に詳解する。
図1、2、4に示されたように、系統Kは、商用電力系統とも言い、電力を需要家の受電設備(屋内の分電盤や各負荷)に供給するための、発電・変電・送電・配電を統合したシステムである。
系統Kは、三相3線(3φ3W)で、100V以上200V以下等の低圧であったり、高圧の6000Vや6600V、特高の22000V等であったり、又、60Hz又は50Hz等の電力を、電力会社の変電所等から供給する。尚、単相2線(1φ2W)や、1φ3W(単相3線)等の電力を供給しても良い。
図1、2、4に示されたように、自立電源Pは、系統Kの停電時(非常時)等であっても、切替盤1や切替器4などを経て、電力を供給する需要家の受電設備(屋内の分電盤や各負荷)に供給するためのシステムである。
自立電源Pは、例えば、ハイブリッドパワコンP1や蓄電池P2等を有した太陽光発電システムであっても良い。ハイブリッドパワコンP1とは、太陽光パネル(太陽電池)P3からの直流電流を交流電流に変換すると共に、太陽光パネルP3と受電設備(切替盤1や切替器4等)と蓄電池P2の間の電流の流れも制御するパワコン(パワーコンディショナー)であって、 その他、自立電源Pは、燃料電池、ガソリン等の燃料で動く発電機であったり、風力、波力(潮力)、水力、火力、地熱等によって回転されるモータ(発電機)にて発電する発電システムであったり、電気自動車やハイブリッド車の蓄電池P2などでも良く、変圧器を有していても構わない。
図1~5に示されたように、配線Cは、上述した各機器3、4、5間や、系統K、自立電源Pとの間を導通させる電路であって、その形状はケーブル状であったり、棒状や板状であっても良く、その素材は、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等の導体や、この導体を絶縁物で覆ったケーブル、一般的な電線などを含む。
配線Cのうち、上述した主幹ブレーカ3へ系統Kからの交流電流を流す配線C3aや、主幹ブレーカ3と切替器4の間で系統Kからの交流電流を流す配線C4aや、切替器4から屋内の分電盤へ系統Kまたは自立電源Pからの交流電流を流す配線C4c(屋内外配線C1)は、比較的太い配線(太いケーブル)を用いても良く、太い配線の直径は、例えば、下限値が10mm2以上、好ましくは13mm2以上、更に好ましくは20mm2以上であったり、上限値が120mm2以下、好ましくは100mm2以下、更に好ましくは60mm2以下(22sq(square mm、mm2)など)であっても構わない。
その他、配線Cのうち、監視装置S用の電源の出力端子からの配線C4dは、更に細い配線(極細ケーブル)であっても良く、更に細い配線の直径は、例えば、下限値が0.01mm2以上、好ましくは0.05mm2以上、更に好ましくは0.10mm2以上であったり、上限値が1.00mm2より小さく、好ましくは0.90mm2以下、更に好ましくは0.80mm2以下(0.75sqなど)であっても構わない。
図4に示されたように、監視装置Sは、系統Kからの交流電流を主幹ブレーカ3へ流す配線C3aに設けられた計器用変流器Hからの出力に基づき、系統Kからの電力量(売電量)を監視したり、その他、自立電源Pに関する情報(発電量、日射強度、気温、発電システムの状態など)を監視しても良い。
本発明の切替器は、上述した切替盤(盤箱体)の内部に設けられる以外に、その他の盤(分電盤や受電盤、監視盤、制御盤など)に設けられたり、切替器単独で用いられても構わず、切替盤等や単独にて、一般住宅等の建物の外壁(屋外)に、後付けにて利用されたり、建物の建築時から利用されても良く、オフィスや工場、店舗、ビル、マンション、その他各施設など何れの建物にも利用可能である。
2 盤箱体
2a 盤箱体の扉
3 主幹ブレーカ
4 切替器
4a 主幹コイル(第1コイル)
4b 自立コイル(第2コイル)
4c 自立リレー(リレー)
5 自立ブレーカ
K 系統
P 自立電源
尚、この場合も、切替器4は、第1コイル4aや第2コイル4bだけでなく、シーケンス制御用の第2コイル4bを励磁させるリレー4cも内蔵していることから、「自動切替シーケンス内蔵」の切替器であるとも言える。
Claims (4)
- 1つの盤箱体(2)と、この盤箱体(2)外の系統(K)からの交流電流を遮断可能な主幹ブレーカ(3)と、この主幹ブレーカ(3)を介した系統(K)からの交流電流と前記盤箱体(2)外の自立電源(P)からの交流電流のうち何れを盤箱体(2)外へ流すか切替可能な切替器(4)と、前記主幹ブレーカ(3)を介した系統(K)からの交流電流が自立電源(P)へ流れることを遮断可能な自立ブレーカ(5)を有した切替盤であって、
前記盤箱体(2)は、その長手方向が上下方向であり、且つ、前記盤箱体(2)の内部に、前記主幹ブレーカ(3)と切替器(4)と自立ブレーカ(5)が設けられ、
前記主幹ブレーカ(3)は、その上下方向の一方側から前記系統(K)からの交流電流が入力されて、その他方側から前記系統(K)からの交流電流が出力され、
前記切替器(4)は、その上下方向の一方側から前記主幹ブレーカ(2)を介した系統(K)からの交流電流が入力されていて、
前記自立ブレーカ(5)は、逆に、その上下方向の他方側から前記主幹ブレーカ(2)を介した系統(K)からの交流電流が入力されて、その一方側から前記系統(K)からの交流電流が出力されていることを特徴とする切替盤。 - 前記盤箱体(2)は、前面に開閉可能な扉(2a)が設けられ、
前記切替器(4)は、その上下方向の中途部且つ前記盤箱体(2)の前面に近い側から、前記主幹ブレーカ(3)を介した系統(K)からの交流電流と前記盤箱体(2)外の自立電源(P)からの交流電流のうち、何れか一方が出力されることを特徴とする請求項1に記載の切替盤。 - 前記切替器(4)は、前記主幹ブレーカ(3)を介した系統(K)からの交流電流を盤箱体(2)外へ流す際に励磁する主幹コイル(4a)と、前記自立電源(P)からの交流電流を盤箱体(2)外へ流す際に励磁する自立コイル(4b)を内蔵していて、
前記切替器(4)は、前記系統(K)からの交流電流が入力された場合に主幹コイル(4a)を励磁させるリレーは内蔵せず、前記自立電源(P)からの交流電流が入力された場合に自立コイル(4b)を励磁させる自立リレー(4c)は内蔵していることを特徴とする請求項1又は2に記載の切替盤。 - 入力され得る第1電流と第2電流のうち何れを出力するか切替可能な切替器であって、
前記第1電流を出力する際に励磁する第1コイル(4a)と、前記第2電流を出力する際に励磁する第2コイル(4b)を内蔵していて、
前記第1電流が入力された場合に第1コイル(4a)を励磁させるリレーは内蔵せず、前記第2電流が入力された場合に第2コイル(4b)を励磁させるリレー(4c)は内蔵していることを特徴とする切替器。
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