JP4716809B2 - 遮断器及び分電盤 - Google Patents

Description

本発明は、遮断器及び分電盤に関するものであり、特に、トラッキング短絡が発生したときに、他負荷側か自負荷側かを切り分けて電気的遮断を行う遮断器及び分電盤に関する。

従来より、トラッキング短絡による電気火災事故が危惧されており、トラッキング短絡検出機能を備えた遮断器や分電盤などが開発されている。このような遮断器や分電盤では、トラッキング短絡が発生すると電気的に遮断されるため、電気火災事故の発生を防止することができる。

トラッキング短絡検出機能を備えた遮断器や分電盤としては、例えば、特許文献１には、３極回路遮断器と、その３極回路遮断器を主幹遮断器に適用させた分電盤と、が開示されている。この３極回路遮断器は、絶縁ケースに、電源側端子部と負荷側端子部とを設け、接点装置と、該接点装置を開閉させる開閉機構部と、開閉機構部に連動し接点装置を入切する操作ハンドルと、異常電流で開閉機構部に作用して接点装置を開極させる引き外し装置と、引き外し装置と負荷側端子部とに接続される導体部と、前記引き外し装置に連動し、接点装置を開極させるトラッキング短絡検出手段とを含んで構成されている。このような３極回路遮断器と分電盤とにより、通常のコンセントや分岐ブレーカを使用しつつ、電気火災の発生防止に役立つとともに、施工の手間が省け、コストが安い分電盤を提供することができる、と記載されている。
特開２００４−３１１１９５号公報

しかしながら、特許文献１などに記載の従来の遮断器及び分電盤では、トラッキング短絡が自らに接続される負荷側（以下、「自負荷側」という）で発生したのか、または、他の遮断器及び分電盤に接続される負荷側（以下、「他負荷側」という）で発生したのかを特定する機能を有していないため、トラッキング短絡が他負荷側で発生した場合であっても、電気的に遮断してしまう場合がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トラッキング短絡が自負荷側で発生したときに限り、電気的遮断を行うことができる遮断器及び分電盤を提供することにある。

本発明の遮断器は、電源と負荷との間に挿入され、且つ、トラッキング短絡の発生により電気的遮断を行う。そして、前記トラッキング短絡の発生が自らに接続される負荷側である自負荷側か、他に接続される負荷側である他負荷側かを特定する場所特定手段と、前記場所特定手段が前記発生を前記自負荷側と特定したときに、前記電気的遮断を行う遮断手段と、を備えている。

上記の構成では、場所特定手段がトラッキング短絡の発生場所を特定し、トラッキング短絡が自負荷側で発生したときのみ遮断手段が電気的遮断を行う。従って、トラッキング短絡が自負荷側で発生したときに、電気的に遮断される。

ここで、「電源と負荷との間に挿入されている遮断器」とは、同一の漏電遮断器に接続されている遮断器だけでなく、異なる漏電遮断器に接続されている遮断器をも含む。

また、「トラッキング短絡が自負荷側で発生した」とは、トラッキング短絡が同一の漏電遮断器に接続されている遮断器に接続されているコンセントなどで発生したことを意味する。一方、「トラッキング短絡が他負荷側で発生した」とは、トラッキング短絡が異なる漏電遮断器に接続されている遮断器に接続されているコンセントなどで発生したことを意味する。

本発明の遮断器では、前記場所特定手段は、前記トラッキング短絡の発生に起因したノイズに基づいて、前記発生が前記他負荷側か前記自負荷側かを特定することが好ましい。

本発明の分電盤は、電源と負荷との間に挿入され、且つ、トラッキング短絡の発生により、電気的遮断を行う遮断器と、前記遮断器に接続され、前記トラッキング短絡の発生が他負荷側か自負荷側かを特定する判定器と、を備え、前記判定器が前記発生を自負荷側と特定したときに、前記遮断器が前記電気的遮断を行う。

上記の構成では、判定器がトラッキング短絡の発生場所を特定し、トラッキング短絡が自負荷側で発生したときのみ遮断器が電気的遮断を行う。従って、トラッキング短絡が自負荷側で発生したときに、電気的遮断を行うことができる。

なお、「電源と負荷との間に挿入されている遮断器」等の意味は、上述の通りである。

本発明の分電盤では、前記判定器は、前記トラッキング短絡の発生に起因したノイズに基づいて、前記発生が前記他負荷側か自負荷側かを特定することが好ましい。

本発明では、トラッキング短絡が自負荷側で発生したときに限り、電気的な遮断を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。

《発明の実施形態１》
実施形態１では、図１及び図２を用いて、分電盤１の構成と、トラッキング遮断器（遮断器）１０の構成及び動作方法とを示す。なお、図１は、分電盤１の構成を示すブロック図である。図２は、トラッキング遮断器１０の構成を示すブロック図である。

まず、図１及び２を用いて、分電盤１及びトラッキング遮断器１０の構成を示す。

分電盤１は、変電所で作られた電気を各家庭に届ける。分電盤１は、図１に示すように、アンペアブレーカー３と、漏電遮断器５と、複数のトラッキング遮断器１０，１０，…とを備え、アンペアブレーカ３に漏電遮断器５が電気的に接続され、漏電遮断器５に各トラッキング遮断器１０が並列に電気的に接続されて、構成されている。また、分電盤１は、アンペアーブレーカー１０３と、漏電遮断器１０５と、複数のトラッキング遮断器１１０，１１０，…とを備え、アンペアブレーカ１０３に漏電遮断器１０５が電気的に接続され、漏電遮断器１０５に各トラッキング遮断器１１０が並列に電気的に接続されて、構成されている。そして、あるトラッキング遮断器１０に対して、他のトラッキング遮断器１０は自負荷側のトラッキング遮断器である一方、トラッキング遮断器１１０は他負荷側のトラッキング遮断器である。また、あるトラッキング遮断器１１０に対して、他のトラッキング遮断器１１０は自負荷側のトラッキング遮断器である一方、トラッキング遮断器１０は他負荷側のトラッキング遮断器である。

アンペアブレーカー３，１０３は、各々、一定以上の電流が流れると、自動的に電気を不通にするように構成されている。

漏電遮断器５，１０５は、各々、漏電用ブレーカとも言われ、漏電などで異常電流が流れると、瞬時に電気を不通にするように構成されている。

各トラッキング遮断器１０，１１０は、各々、所定電流以上の電流が流れると、電気を不通にするように構成されているとともに、部屋の電灯やコンセントなどに接続されている。そして、各トラッキング遮断器１０，１１０は、各々、図２に示すように、周波数（ノイズ）抽出回路１１，１１１と、方向性抽出回路１３，１１３と、第１整流回路１２，１１２と、第２整流回路１４，１１４と、判定回路２０，１２０と、引外し回路１５，１１５と、引外しコイル１６，１１６とで構成されている。判定回路２０，１２０は、各々、トラッキング周波数判定回路２１，１２１と、方向性判定回路（場所特定手段）２３，１２３と、積算判定回路２２，１２２と、遮断要素判定回路（遮断手段）２４，１２４とで構成されている。そして、周波数抽出回路１１，１１１と、第１整流回路１２，１１２と、トラッキング周波数判定回路２１，１２１と、積算判定回路２２，１２２とが、各々、この順に、電気的に接続されている。また、方向性抽出回路１３，１１３と、第２整流回路１４，１１４と、方向性判定回路２３，１２３とが、各々、この順に、電気的に接続されている。積算判定回路２２，１２２及び方向性判定回路２３，１２３は、各々、遮断要素判定回路２４，１２４に接続され、遮断要素判定回路２４，１２４と、出力回路２５，１２５と、引外し回路１５，１１５と、引外しコイル１６，１１６とが、各々、この順に、電気的に接続されている。

周波数抽出回路１１，１１１は、各々、入力されたノイズ（信号）の周波数成分を抽出し、その周波数成分を第１整流回路１２，１１２へ出力する。

第１整流回路１２，１１２は、各々入力されたノイズを直流信号へと変換し、その直流信号をトラッキング周波数判定回路２１，１２１へ出力する。

トラッキング周波数判定回路２１，１２１は、各々、入力された直流信号の周波数成分に基づいて、そのノイズがトラッキング短絡の発生によるノイズであるか否かを判定する。そして、そのノイズがトラッキング短絡の発生によるノイズであると判定した場合には、第１遮断信号を、各々、積算判定回路２２，１２２へ出力する。

積算判定回路２２，１２２は、各々、ノイズがトラッキング短絡の発生によるノイズであった場合に、遮断要素判定回路２４，１２４へ所定の条件でノイズを出力する。所定の条件とは、トラッキング周波数が０．０５秒継続感知で３回／３秒であることが好ましい。

一方、方向性抽出回路１３，１１３は、各々、入力されたノイズの方向性、つまり、そのノイズの発生箇所に由来する成分、を抽出し、その発生箇所に由来する成分を第２整流回路１４，１１４へ出力する。

第２整流回路１４，１１４は、各々、入力されたノイズを直流信号へと変換し、その直流信号を方向性判定回路２３，１２３へ出力する。

方向性判定回路２３，１２３は、各々、ノイズが自負荷側で発生したのか、他負荷側で発生したのかを判定する。すなわち、方向性判定回路２３は、トラッキング短絡などの電気的不具合がトラッキング遮断器１０に接続されているコンセントなどで発生したのか（自負荷側で発生したのか）、または、トラッキング遮断器１１０に接続されているコンセントなどで発生したのか（他負荷側で発生したのか）を判定する。一方、方向性判定回路１２３は、電気的不具合がトラッキング遮断器１０に接続されているコンセントなどで発生したのか（他負荷側で発生したのか）、または、トラッキング遮断器１１０に接続されているコンセントなどで発生したのか（自負荷側で発生したのか）を判定する。

その判定手法は、具体的には、電気的不具合がトラッキング遮断器１０に接続されているコンセントで発生した場合、ノイズは、方向性判定回路２３に対して動作可能な方向に流れる一方、方向性判定回路１２３に対して動作不可能な方向に流れる。これにより、方向性判定回路２３は、電気的不具合が自負荷側で生じたと判定する一方、方向性判定回路１２３は、電気的不具合が他負荷側で生じたと判定する。

一方、電気的不具合がトラッキング遮断器１１０に接続されているコンセントで発生した場合、ノイズは、方向性判定回路２３に対して動作不可能な方向に流れる一方、方向性判定回路１２３に対して動作可能な方向に流れる。これにより、この方向性判定回路２３は、電気的不具合が他負荷側で生じたと判定する一方、方向性判定回路１２３は、電気的不具合が自負荷側で生じたと判定する。

そして、方向性判定回路２３，１２３は、各々、ノイズが自負荷側で発生したと判定した場合、第２遮断信号を遮断要素判定回路２４，１２４へ出力する。

遮断要素判定回路２４，１２４は、各々、第１及び第２遮断信号を受信した場合に、遮断命令信号を出力回路２５，１２５へ出力する。

出力回路２５，１２５は、各々、入力された遮断命令信号を引外し回路１５，１１５へ出力する。

引外し回路１５，１１５は、各々、入力された信号を引外しコイル１６，１１６へ出力する。

引外しコイル１６，１１６は、各々、入力された信号に基づいて、遮断を実行するとともに、連絡回路（不図示）へ信号を出力する。

連絡回路は、入力された信号に基づいて、利用者に、トラッキング短絡の発生による遮断が生じたことを知らせる。例えば、所定のボタン１７，１１７が突出する。

以上より、トラッキング周波数判定回路２１，１２１は、各々、ノイズの発生原因を特定する。方向性判定回路２３，１２３は、各々、トラッキング短絡が他負荷側で発生したのか、自負荷側で発生したのかを特定する。遮断要素判定回路２４，１２４は、各々、トラッキング短絡が自負荷側で生じたときのみ電気的遮断を実行させる。そのため、他負荷側などでトラッキング短絡が生じた場合の遮断を防止することができる。よって、不要な遮断を防止できる。

次に、分電盤１における動作を示す。以下においては、トラッキング遮断器１０での操作を示すが、トラッキング遮断器１１０での操作も略同一である。

電気的不具合が生じた場合、各トラッキング遮断器１０は、その不具合に起因するノイズを受信する。そして、ノイズの周波数成分が周波数抽出回路１１で抽出され、ノイズの方向性に起因する成分が方向性抽出回路１３で抽出される。

ノイズの周波数成分は、周波数抽出回路１１から第１整流回路１２へ送信され、直流信号に変換されて、トラッキング周波数判定回路２１へ入力される。トラッキング周波数判定回路２１では、周波数値に基づいて、そのノイズがトラッキング短絡の発生に起因するノイズであるか否かが判定される。そして、トラッキング短絡の発生によるノイズであると判定された場合には、第１遮断信号が、積算判定回路２２から出力されて、遮断要素判定回路２４へ入力される。

ノイズの方向性に起因する成分は、方向性抽出回路１３から第２整流回路１４へ送信され、直流信号に変換されて、方向性判定回路２３へ入力される。方向性判定回路２３では、ノイズが自負荷側で生じたのか、または、他負荷側で生じたのかが判定される。つまり、トラッキング短絡などの電気的不具合が自負荷側で生じたのか、または、他負荷側で生じたのかが判定される。そして、ノイズ発生により方向性判定回路２３が動作した場合には、ノイズが自負荷側で生じたと判定され、第２遮断信号が遮断要素判定回路２４へ入力される。一方、ノイズ発生により方向性判定回路２３が動作しなかった場合には、ノイズが他負荷側で生じたと判定され、第２遮断信号は遮断要素判定回路２４へ入力されない。

第１及び第２遮断信号が遮断要素判定回路２４へ入力されると、トラッキング短絡が自負荷側で生じていると判定され、遮断信号が出力回路２５へ出力され、引外し回路１５、引外しコイル１６の順に送信される。そして、ユーザに、自負荷側でトラッキング短絡が発生していることを知らせるとともに、電気的切断を実行する。

以上より、トラッキング周波数判定回路２１では、ノイズの発生原因が特定され、方向性判定回路２３では、ノイズが自負荷側で発生したのか他負荷側で発生したのかが特定され、遮断要素判定回路２４では、自負荷側でトラッキング短絡が生じたときのみ電気的遮断が実行される。そのため、他負荷側などでトラッキング短絡が生じた場合の遮断を防止することができる。よって、不要な遮断を防止できる。

《発明の実施形態２》
実施形態２では、図３及び図４を用いて、判定器５０がトラッキング遮断器（遮断器）４０の外部に配置されている場合を示す。なお、図３は、分電盤４の構成を示すブロック図であり、図４は、トラッキング遮断器４０と判定器５０との接続関係を示すブロック図である。

まず、分電盤４の構成を示す。

分電盤４は、図３に示すように、アンペアブレーカー３と、漏電遮断器５と、複数のトラッキング遮断器４０，４０，…と、複数の判定器５０，５０，…とを備え、各判定器５０は、各トラッキング遮断器４０に電気的に接続されている。また、分電盤４は、アンペアブレーカー１０３と、漏電遮断器１０５と、複数のトラッキング遮断器１４０，１４０，…と、複数の判定器１５０，１５０，…とを備え、各判定器１５０は、各トラッキング遮断器１４０に電気的に接続されている。そして、あるトラッキング遮断器４０に対して、他のトラッキング遮断器４０は自負荷側のトラッキング遮断器であるが、トラッキング遮断器１４０は他負荷側のトラッキング遮断器である。また、あるトラッキング遮断器１４０に対して、他のトラッキング遮断器１４０は自負荷側のトラッキング遮断器であるが、トラッキング遮断器４０は他負荷側のトラッキング遮断器である。

各トラッキング遮断器４０，１４０は、各々、図４に示すように、上記実施形態１に記載のトラッキング遮断器１０，１１０と異なり、判定回路２０，１２０を備えていない。

各判定器５０，１５０は、各々、上記実施形態１に記載の判定回路２０，１２０と略同一の構成である。そして、図４に示すように、トラッキング周波数判定回路２１，１２１が、各々、電線４１，１４１を介して、第１整流回路１２，１１２に接続され、方向性判定回路２３，１２３が、各々、電線４２，１４２を介して、第２整流回路１４，１１４に接続され、出力回路２５，１２５が、各々、電線４３，１４３を介して、引外し回路１５，１１５に接続されている。

そして、分電盤４での動作は、上記実施形態１におけるトラッキング遮断器１０での動作と略同一である。

つまり、第１整流回路１２，１１２へ送信されたノイズの周波数成分は、各々、電線４１，１４１内を通って、トラッキング周波数判定回路２１，１２１へ入力される。トラッキング周波数判定回路２１，１２１では、上記実施形態１に記載の方法に基づいて、トラッキング短絡に起因するノイズであるか否かが判定される。

また、第２整流回路１４，１１４へ送信されたノイズの発生場所に起因する成分は、各々、電線４２，１４２内を通って、方向性判定回路２３，１２３へ入力される。方向性判定回路２３，１２３では、上記実施形態１に記載の方法に基づいて、トラッキング短絡などの電気的不具合が負荷側で生じたのか電源側で生じたのかが判定される。

そして、第１及び第２遮断信号が遮断要素判定回路２４，１２４へ入力されると、各々、トラッキング短絡が自負荷側で発生していると判断され、遮断信号が、各々、出力回路２５，１２５へ出力され、電線４３，１４３内を通って、引外し回路１５，１１５、引外しコイル１６，１１６の順に送信され、ボタン１７，１１７を突起させる。

以上より、分電盤４は、上記実施形態１に記載の分電盤１と同じく、トラッキング短絡の発生箇所を特定する判定器５０を備えているため、上記実施形態１と略同一の効果を奏する。また、判定器５０は、トラッキング遮断器４０と別体に設けられている。そのため、分電盤４が設置された後であっても、判定器５０を設置することができる。この結果、上記実施形態１に比べて、判定器５０を容易且つ低廉に設置することができる。

《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態１及び２について、以下のような構成としてもよい。

ノイズは、電流値や電圧値などの周波数以外のパラメータにより、トラッキング短絡によるノイズか否かが判定されてもよい。

トラッキング短絡が自負荷側で発生したことをユーザに知らせる方法は、ボタン１７の突出以外の方法であってもよく、例えば、ランプの点灯や警笛などでもよい。しかし、省エネルギー対策の観点からは、ボタンの突出によりユーザへ知らせる方法が好ましい。

以上説明したように、本発明は、遮断器及び分電盤における動作について有用である。

実施形態１における分電盤の構成を示すブロック図である。 実施形態１における遮断器の構成を示すブロック図である。 実施形態２における分電盤の構成を示すブロック図である。 実施形態２における遮断器の構成を示すブロック図である。

１，４ 分電盤
１０，４０ トラッキング遮断器（遮断器）
２３ 場所特定手段（方向性判定回路）
２４ 遮断手段（遮断要素判定回路）
５０ 判定器

Claims (4)

1. 電源と負荷との間に挿入され、且つ、トラッキング短絡の発生により、電気的遮断を行う遮断器であって、
   前記トラッキング短絡の発生が、自らに接続される負荷側である自負荷側か、他に接続される負荷側である他負荷側かを特定する場所特定手段と、
   前記場所特定手段が前記発生を前記自負荷側と特定したときに、前記電気的遮断を行う遮断手段と、
   を備えていることを特徴とする遮断器。
2. 請求項１に記載の遮断器において、
   前記場所特定手段は、前記トラッキング短絡の発生に起因したノイズに基づいて、前記発生が自負荷側か他負荷側かを特定することを特徴とする遮断器。
3. 電源と負荷との間に挿入され、且つ、トラッキング短絡の発生により、電気的遮断を行う遮断器と、
   前記遮断器に接続され、前記トラッキング短絡の発生が、自らに接続される負荷側である自負荷側か、他に接続される負荷側である他負荷側かを特定する判定器と、
   を備え、
   前記判定器が前記発生を自負荷側と特定したときに、前記遮断器が前記電気的遮断を行うことを特徴とする分電盤。
4. 請求項３に記載の分電盤において、
   前記判定器は、前記トラッキング短絡の発生に起因したノイズに基づいて、前記発生が自負荷側か他負荷側を特定することを特徴とする分電盤。

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