JP3150315U - 電源ライン遮断機構 - Google Patents

Abstract

【課題】小型のブレーカー装置等に要求されるサージ電流検出感度を確保しつつ、取り付け・取り外し作業を簡素化でき、かつ、設置スペースを確保し易いロゴスキーコイルを提供する。【解決手段】スイッチ付き電源コンセント等において、電源の引き込み線１６に対して略直交するように配設される非磁性体の空芯のソレノイドコイル（ロゴスキーコイル）１０と、コイルの両端もしくは片端に接続される積分回路２０と、積分回路の出力に応じてサージ電流が否かを判定するＣＰＵ部２２と、ＣＰＵ部の出力信号によって電源ラインのスイッチ又はブレーカーの遮断器をＯＮ／ＯＦＦさせる駆動部を備える。電源の引き込み線に対して略直交するように配設される空芯のソレノイドコイルを用いることで、ブレーカー装置に要求される雷サージ検出レベルの感度、すなわち、電流値を精度よく測定する必要はなく、単に雷サージか否かを判定するレベルの感度を実現する。【選択図】図２

Description

本考案は、落雷等による原因でブレーカーが遮断された場合の復旧を自動で行うブレーカー装置に関して、電流によって発生する磁界を計測して電流を測定するロゴスキーコイルの改良構造に関する技術である。

山中など遠隔地や夜間の無人工場などにおいては、落電などが原因となり、ブレーカー装置が働いて電源が遮断された場合、復旧作業員が駆けつけてブレーカー装置の遮断器を復旧させている。かかる場合に、遠隔から通信回線を用いて遮断器を遠隔操作するものや、電源ラインのサージ電流をモニタして雷サージ電流など電流が過剰に流れた場合に、ブレーカーが遮断されてから一定時間後にモーターが動き自動復旧するブレーカー装置が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２を参照）。

ブレーカー装置においては、落雷などの一過性の停電である場合は自動で復旧しても問題はないが、機器の故障などで漏電などを原因とした場合の停電である場合は、自動復旧すると火災などの原因となり非常に危険であり、落雷などの一過性の過剰な電流の供給による停電のみに絞って遠隔操作による復旧や装置の自動復旧機能を発動させる必要がある。

かかるブレーカー装置において、落雷等一時的な電流の増量による停電か、別の要因であるかを検知するために、従来から電流によって発生する磁界を計測して電流を測定するロゴスキーコイルが使用されている。
ロゴスキーコイルを用いたサージ電流測定方法は、被測定物の形状を変更する必要がなく、また非接触で電流測定が可能であるので、電源ケーブル、あるいは建物の柱や梁などの構造体に流れる雷サージ電流を測定する方法として最もよく用いられている。

図４に示されるように、ロゴスキーコイル４０は、円環状のコイル支持体４２に絶縁心線を一様なピッチで巻いたコイル４３と、そのコイルの終端の線をコイルの中心を通して折り返した帰路線４４とを有し、巻き始めの心線４５と折り返した心線４６を近接して引き出す構造になっている。円環状のコイル支持体４２を貫通する電源ケーブル４１の長手方向に電流が流れ、コイル４３を貫通する磁界が変化すると、コイル４３に電圧が誘導され、この電圧からサージ電流が求められるのである。

特開２０００−２６８６９６号公報 実登３１１４６５１号公報

従来のブレーカー装置では、上述したロゴスキーコイルに電源引き込み線を挿入して、電源引き込み線を遮断器に結線しなければならず、生産組立作業が煩雑となっていた。また、電源引込み線の交換作業時やメンテナンス作業時の解体作業時においても、かかるロゴスキーコイルの取り付け・取り外し作業が煩雑となっていた。
また、小型のブレーカー装置やコンセントタップなど、ロゴスキーコイルの設置スペースを確保し難いものもある。

本考案は、上記状況に鑑みて、小型のブレーカー装置やコンセントタップに要求されるサージ電流検出感度を確保しつつ、従来のロゴスキーコイルを改良し、ロゴスキーコイルの取り付け・取り外し作業を簡素化でき、かつ、ロゴスキーコイルの設置スペースを確保し易いものを提供する。

上記課題を解決すべく、本考案に係る電源ライン遮断機構は、スイッチ付き電源コンセント又はブレーカー装置において、以下の１）〜４）を備える構成とされる。
１）電源の引き込み線に対して略直交するように配設される空芯のソレノイドコイル
２）前記ソレノイドコイルの両端もしくは片端に接続される積分回路
３）前記積分回路の出力に応じてサージ電流が否かを判定するＣＰＵ部
４）前記ＣＰＵ部の出力信号によって電源ラインのスイッチ又はブレーカーの遮断器をＯＮ／ＯＦＦさせる駆動部

本考案は、電源の引き込み線に対して略直交するように配設される空芯のソレノイドコイルを用いることで、ブレーカー装置に要求される雷サージ検出レベルの感度、すなわち、電流値を精度よく測定する必要はなく、単に雷サージか否かを判定するレベルの感度を実現できることに着目したものである。
空芯のソレノイドコイルであっても、部分的なロゴスキーコイルとして作動でき、空芯円筒の径、長さ、コイルの巻き数、コイルの径、長さ、特性、電源ラインとの位置関係により、空芯のソレノイドコイルのセンシング特性が一意に決まる。従って、空芯のソレノイドコイルでも、雷サージ電流を十分に検知することができるのである。
かかる構成により、小型のブレーカー装置やコンセントタップなど、ロゴスキーコイルの設置スペースを確保し難い場合であっても、雷サージ電流を検出し、ブレーカー装置の遮断器を自動復旧させることが可能となる。

ここで、上記の電源ライン遮断機構において、ソレノイドコイルは、円弧状または両端がＵ字状に湾曲していることが好ましい態様である。
ソレノイドコイルが円弧状または両端がＵ字状に湾曲している態様により、ロゴスキーコイルを複数分割したコイル群の１つのように作動し、円筒状のソレノイドコイルよりも検出感度を高めることが可能となる。

また、上記の電源ライン遮断機構を備えるブレーカー装置のハウジング部材において、電源の引き込み線と遮断器との結線部位の手前に、上記のソレノイドコイルを収納できる空隙が設けられていることが好ましい態様である。
ブレーカー装置のハウジング部材をかかる構成とすることにより、コイルの取り付け・取り外し作業を簡素化でき、かつ、コイルの設置スペースを確保し易くできるのである。
ハウジング部材にソレノイドコイルを収納できる空隙を設けることで、ソレノイドコイルと電源ラインとの位置関係にバラツキが少なくなり、雷サージ電流の検出感度の回路パラメータ調整が容易となる。

本考案の電源ライン遮断機構は、ロゴスキーコイルの取り付け・取り外し作業を簡素化でき、かつ、ロゴスキーコイルの設置スペースを確保し易いという利点がある。

本考案の部分的なロゴスキーコイルの構造図 本考案のロゴスキーコイルを用いた雷サージ電流検知装置のブロック図 ブレーカー装置のハウジング部材の説明図 従来の環状ロゴスキーコイルの構造図

以下、本考案の実施形態を説明する。
図１は、本考案の実施の形態を示す概要図である。円筒状の非磁性絶縁体１１にソレノイドコイル１２が巻かれており、非磁性絶縁体１１の軸上には巻き戻し線１３が通っており、巻き戻し線１３の端部とソレノイドコイル１２の他端が信号検出端子（１４，１５）になっている。円筒状の非磁性絶縁体１１，ソレノイドコイル１２と巻き戻し線１３によって部分的なロゴスキーコイル１０が形成される。

部分的なロゴスキーコイル１０が電源の引き込み線１６に対して略直交するように配設されることで、電源の引き込み線１６に流れるサージ電流によって発生する周囲の磁界から、ソレノイドコイル１２でアンペアの周回積分が行われ、これによって引き込み線１６に流れるサージ電流の値が求められる。一般的に用いられる環状のロゴスキーコイルではなく、円筒状の非磁性絶縁体１１，ソレノイドコイル１２と巻き戻し線１３によって形成される部分的なロゴスキーコイル１０であるために、サージ電流値の測定誤差は大きくなる。

しかしながら、小型のブレーカー装置やコンセントタップに要求されるサージ電流検出感度の場合、かかる測定誤差は無視できる。すなわち、雷サージか否かが判別でき、雷サージの場合に機器を保護するために、電源ラインが遮断できればよいからである。従って、小型のブレーカー装置やコンセントタップに雷サージ電流検出回路を用いる場合、本考案の部分的なロゴスキーコイル１０を使用できるのである。

図２は、この考案の部分的なロゴスキーコイル１０を用いた雷サージ電流検知装置のブロック図を示している。雷サージ電流検知装置は、本考案の部分的なロゴスキーコイル１０と、ロゴスキーコイル１０に両端の信号検出端子に接続され、信号検出端子の出力を積分する積分回路２０と、積分回路２０の出力をアナログ−ディジタル変換するＡ／Ｄコンバータ２１と、Ａ／Ｄコンバータ２１の出力から雷サージを判別するＣＰＵ部２２とから構成される。

電源の引き込み線１６に流れる電流の変化に比例した電圧が部分的なロゴスキーコイル１０に誘起されると、その出力は積分回路２０により積分され、更にＡ／Ｄコンバータ２１によりディジタル値として出力される。このディジタル値はＣＰＵ部２２で電源の引き込み線１６に流れた電流が雷サージか否かが判定されるのである。

次に、図３を用いて、本考案のロゴスキーコイルを用いた電源ライン遮断機構を備えるブレーカー装置のハウジング部材について説明する。
ブレーカー装置のハウジング部材３１において、電源の引き込み線１６と遮断器３０との結線部位３２の手前に、本考案のロゴスキーコイル１０を収納できる空隙３３が設けられている。かかる空隙３３は、本考案のロゴスキーコイル１０全体形状が円筒状であり、半円筒状または箱状の形状の空間でよいため、ハウジングの製造も容易となる。また、空隙３３にコイルを置くだけですみ、コイル１０の取り付け・取り外し作業を簡素化できる。また、空隙３３を設けることで、コイル１０の設置スペースを確保し易くできる。

さらに、ハウジング部材にコイル１０を収納できる空隙を設けることで、コイル１０と電源の引き込み線１６との位置関係にバラツキが少なくなり、雷サージ電流の検出感度の回路パラメータ調整が容易となるのである。

本考案に係る電源ライン遮断機構は、コンパクトなスペースに設置させることを要求する小型ブレーカーやコンセントタップなどに有用である。

１０ ロゴスキーコイル
１１ 非磁性絶縁体
１６ 電源の引き込み線
２０ 積分回路
２１ Ａ／Ｄコンバータ
２２ ＣＰＵ部

Claims (3)

1. スイッチ付き電源コンセント又はブレーカー装置において、
   １）電源の引き込み線に対して略直交するように配設される非磁性体の空芯のソレノイドコイルと、
   ２）前記ソレノイドコイルの両端もしくは片端に接続される積分回路と、
   ３）前記積分回路の出力に応じてサージ電流が否かを判定するＣＰＵ部と、
   ４）前記ＣＰＵ部の出力信号によって電源ラインのスイッチ又はブレーカーの遮断器をＯＮ／ＯＦＦさせる駆動部と、
   を備えたことを特徴とする電源ライン遮断機構。
2. 前記ソレノイドコイルが、円弧状または両端がＵ字状に湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の電源ライン遮断機構。
3. ブレーカー装置のハウジング部材において、電源の引き込み線と遮断器との結線部位の手前に、前記ソレノイドコイルを収納できる空隙が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電源ライン遮断機構。