JP4737050B2 - 分電盤 - Google Patents

Description

本発明は、電流センサを有する分電盤に関する。

従来から、主幹ブレーカ及び分岐ブレーカを備え、分岐ブレーカに流れる電流を検出する電流センサを備える分電盤が知られている。この種の分電盤においては、複数の分岐ブレーカのそれぞれにＣＴ（ＣＵＲＲＥＮＴ ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＥＲ）からなる電流センサが設けられ、各電流センサから個々に出力線が導出され通電表示ブロックに接続されている。この通電表示ブロックには、各電流センサの出力電流により点灯する発光ダイオードが設けられ、分岐ブレーカにおける通電状態の表示が行えるようになっている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、分岐ブレーカの２次端子側であって分電盤の外部に個々に電流センサを取り付けているので、分電盤が大型になる。
特開平６−１６５３２０号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、分電盤内部に複数の分岐回路に対して一体化された電流センサを組み込むことにより、小型化を図ることができる分電盤を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、主幹回路にある主幹ブレーカと、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカとを備える分電盤において、前記主幹ブレーカと分岐ブレーカとの間を電気的に接続するメインバー及び、該メインバーから分岐する分岐バーと、前記メインバーと分岐ブレーカとの間に、分岐バーが貫通するように設けられ、該分岐バーに流れる電流を検出する電流検出部と、を備え、前記電流検出部は、プリント基板上に構成され、一つの電圧相の分岐バーを貫通させる複数の挿通孔と、前記以外の電圧相の分岐バーを貫通させる複数の挿通孔とを有し、かつ、いずれかの挿通孔の周囲にコイル状に形成されたパターンを有し、前記プリント基板は、その表面と裏面とが絶縁シートによって覆われており、前記絶縁シートは、前記挿通孔に対応する箇所が延出し、前記挿通孔の内周面の少なくとも一部を覆うものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の分電盤において、前記絶縁シートは、前記プリント基板の表面及び裏面を覆う絶縁シートにより構成されており、前記プリント基板の側面は、前記絶縁シートにより覆われているものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載の分電盤において、前記挿通孔の内周面は、絶縁シートの表面及び裏面の両側から延出した部分により基板の厚みの略半分程度まで覆われているものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載の分電盤において、前記絶縁シートの表面及び裏面の両側から延出した部分が筒形状とされると共に、それぞれの径を異ならせて、一方が他方にオーバーラップするようにしたものである。

請求項１の発明によれば、複数の分岐回路の電流を検出する個々の電流検出部を、一体化して分岐バーに取り付けることができるので、特別なスペースを必要とせず、分電盤を小型化することができる。

また、プリント基板をメインバー、分岐バー、及び分岐ブレーカから容易に絶縁することができ、また、省スペースに絶縁性を確保することができる。

請求項２の発明によれば、プリント基板を分電盤の底面等から絶縁することができる。

請求項３の発明によれば、表面及び裏面の両絶縁シートが挿通孔において互いに干渉し合わないので、絶縁シートをプリント基板に容易に取り付けることができる。

請求項４の発明によれば、表面及び裏面の両絶縁シートが挿通孔においてオーバーラップするので、プリント基板の絶縁を確実に行なうことができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る分電盤について図面を参照して説明する。図１は分電盤の外観を、図２は分電盤の構成を、図３は分電盤の主幹回路と分岐回路を、図４は主幹ブレーカ２の平面視を示す。分電盤１は、外部の電源から受電し、主幹回路にある主幹ブレーカ２と、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカ３と、分岐回路に流れる分岐電流を検出する電流センサユニット４と、電流センサユニット４が検出したデータに基いて、信号を出力する計測制御ユニット５と、計測制御ユニット５からの出力信号を受けて、ユーザに報知する表示ユニット６と、分岐ブレーカ３等を保持するベース台７とを備えている。

分電盤１は、単相三線式の分電盤であり、外部の電源からの３本の電力線Ｎ、Ｌ１、Ｌ２を主幹ブレーカ２によって受電する。ここで電力線Ｎは、中性相である。そして、主幹ブレーカ２の負荷側の電力線に分岐ブレーカ３が接続されて分岐回路となっており、２００Ｖの場合は、電力線Ｌ１、Ｌ２に接続され、１００Ｖの場合は、電力線ＮとＬ１に、又は、ＮとＬ２とに接続される。各分岐回路には、電流センサユニット４が取り付けられており、分岐回路を流れる電流を検出する。そして、分岐ブレーカ３の２次側に使用される電気機器が接続される。

主幹ブレーカ２は、３個の電源側端子２１と負荷側端子２２とを備えており、電源側端子と負荷側端子の間に通電をオンオフする開閉機構（図示せず）を主幹ブレーカ２の器体内に備えており、この開閉機構のオンオフ用の操作ハンドル２３が器体の前面に配されている。さらに、主幹ブレーカ２は電源側端子と負荷側端子の間に過電流が流れた際に、これらの間を遮断すると共に、操作ハンドル２３をオフ側に位置させる回路遮断機能（図示せず）を備えている。

次に、ベース台７について説明する。図５（ａ）は、ベース台７の部分断面の外観を、図５（ｂ）は、ベース台７の断面を示す。ベース台７は、分岐ブレーカ３と、主幹ブレーカ２の負荷側端子２２に電気的に接続される３本のメインバー７１、７２、７３等を保持する。メインバー７１、７２、７３は、主幹ブレーカ２の負荷側端子２２にネジ７４によって接続されており、メインバー７１が電力線Ｎと、メインバー７２が電力線Ｌ１と、メインバー７３が電力線Ｌ２と、繋がっている。メインバー７１は、ベース台７の長手方向両端に設けられた支柱７５に固定されている。メインバー７２、７３は、ベース台７の短手方向の両側に配設されている。メインバー７２は、ベース台７の平板部７２ａと、平板部７２ａから一体に直角に折り曲げ、更にＵ字形又はクランク状となるように折り曲げ形成された複数の分岐バー７２ｂ、７２ｃとを備えている。分岐バー７２ｂと分岐バー７２ｃとは高さ違いで、かつ、並び方向に交互に形成されている。

メインバー７３もメインバー７２と同様に平板部７３ａと、分岐バー７３ｂ、７３ｃを一体に備えている。

分岐ブレーカ３は、長方体形状であり、器体の一端側の側壁部に３個の端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有しており、この端子部によって、メインバー７１と分岐バー７２ｂ、７３ｃ又は分岐バー７３ｂ、７２ｃを挟持し、電気的に結合されている。分岐ブレーカ３は、２００Ｖでの使用時には、端子部３１ｂ、３１ｃを通電状態とし、１００Ｖでの使用時には、端子部３１ａ、３１ｃを通電状態とする切り替え機構（図示せず）を有している。

分岐ブレーカ３は、器体の他端側に負荷の電源線を接続するための一対の２次側端子部３２を有している。分岐ブレーカ３は器体内において、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間の通電をオンオフする開閉機構（図示せず）と、この開閉機構のオンオフ用の操作ハンドル３３とを有している。また、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間に過電流が生じた際に、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間を遮断すると共に、操作ハンドル３３をオフ側に位置させる回路遮断機構（図示せず）を有している。

次に、電流センサユニット４について説明する。図６（ａ）は電流センサユニット４の表面の外観を、図６（ｂ）は電流センサユニット４の裏面の外観を、図６（ｃ）は電流センサ４０の正面視を、図６（ｄ）は電流センサユニット４の配設状態を示す。電流センサユニット４は、プリント基板４１により構成されており、プリント基板４１の短手方向の一端側には、分岐バー７２ｂ、７３ｂが貫通する、円形状の複数の第１の挿通孔４２ａが並設されており、プリント基板４１の短手方向の中央付近には、分岐バー７２ｃ、７３ｃが貫通する、複数の第２の挿通孔４２ｂが並設されている。本明細書でいう「プリント基板」とは、基板に電子部品や配線を実装したり形成したりすることにより、電子回路が形成されたものをいう。

電流センサ４０は、第１の挿通孔４２ａの周辺部に、挿通孔４２ａを囲むように形成されたトロイダルコイルと巻き戻しコイルとを有するロゴスキー型の空芯変流器４５であり、プリント基板４１の表面と裏面とに設けられた金属箔パターン４３と、プリント基板４１を貫通して金属箔パターン４３を接続するスルーホール４４等から構成されており、複数の電流センサ４０がプリント基板４１に一体化されている。

プリント基板４１の短手方向の他端側には、信号処理回路４６と伝送回路４７とが２個の電流センサ４０毎に配設されている。信号処理回路４６は、２個の電流センサ４０の検出電流を時間分割によって交互にサンプリングし、増幅等の処理を行い、伝送回路４７は、信号処理回路４６の出力信号をデジタル変換する。プリント基板４１には、信号処理回路４６と伝送回路４７の入出力信号を伝送する情報伝送路４８と、直流電源を供給する電源供給路４９が設けられており、情報伝送路４８と、電源供給路４９はプリント基板４１の端部に設けられたコネクタ９５に繋がっている。コネクタ９５は伝送路９に接続され、計測制御ユニット５に出力信号が伝送される。電流センサユニット４は、第１の挿通孔４２ａに分岐バー７２ｂ、７３ｂが貫通され、第２の挿通孔４２ｂに分岐バー７２ｃ、７３ｃが貫通されてベース台７に配設されている。複数の分岐回路の電流を検出する個々の電流センサ４０を、一体化して分岐バー７２ｂ、７３ｂに取り付けることができるので、特別なスペースを必要とせず、分電盤を小型化することができる。

プリント基板４１は、絶縁シートによって周囲から絶縁してもよい。図７（ａ）は絶縁シート４１１に覆われたプリント基板４１の外観を、図７（ｂ）は絶縁シート４１１とプリント基板４１の外観を、図７（ｃ）は絶縁シート４１１に覆われたプリント基板４１の側面を、図７（ｄ）は同プリント基板４１の上辺付近の側面を、図７（ｅ）は同プリント基板４１の下辺付近の側面を、図８（ａ）は、絶縁シート４１１に覆われたプリント基板４１の挿通孔４２ａ、４２ｂ部分での断面を、図８（ｂ）（ｃ）は同断面の拡大を示す。プリント基板４１は、表面と裏面から絶縁シート４１１によって挟まれている。絶縁シート４１１は、プリント基板４１と略同一の形状をしており、挿通孔４２ａ、４２ｂの部分では分岐バー７２ｂ、７２ｃ、７３ｂ、７３ｃが貫通できるように孔が形成されている。絶縁シート４１１には、例えば塩化ビニルを使用すればよい。プリント基板をメインバー７１、７２、７３、分岐バー７２ｂ、７２ｃ、７３ｂ、７３ｃ、及び分岐ブレーカ３から容易に絶縁することができる、また、省スペースに絶縁性を確保することができる。

絶縁シート４１１はプリント基板４１の上辺と下辺において、プリント基板４１の形状に沿って折れ曲がり、プリント基板４１の上辺と下辺も覆っているので、プリント基板４１を分電盤１の底面等からも絶縁することができる（図７（ｄ）、（ｅ）参照）。絶縁シート４１１は、プリント基板４１の挿通孔４２ａ、４２ｂの箇所においては、挿通孔４２ａ、４２ｂに対応する箇所が延出し、挿通孔４２ａ、４２ｂの内周面を基板の厚みの半分近くまでを両面から覆っている（図８（ｂ）参照）。表面及び裏面の両絶縁シート４１１が挿通孔４２ａ、４２ｂにおいて互いに干渉し合わないので、絶縁シート４１１をプリント基板４１に容易に取り付けることができる。

また、絶縁シート４１１の挿通孔４２ａ、４２ｂ部分において、表面及び裏面の両側から延出する筒形状のそれぞれの径を異ならせて、一方が他方にオーバーラップするようにしてもよい（図８（ｃ）参照）。表面及び裏面の両絶縁シート４１１がオーバーラップするので、プリント基板４１の絶縁を確実に行なうことができる。

次に、計測制御ユニット５について説明する。図９は、計測制御ユニット５の外観を示す。計測制御ユニット５は、回路条件設定部５１を備えており、回路条件設定部５１によって、表示ユニット６により表示を行なうときの基準となる分岐回路の定格電流値を設定する。

計測制御ユニット５は、内部に制御回路を有しており、電流センサユニット４が検出したデータと、回路条件設定部５１により設定した条件に基いて、表示ユニット６により表示を行う。また、計測制御ユニット５は内部に電源ユニットを備えており、外部から受電し、制御回路、電流センサユニット４、及び表示ユニット６に直流電源を供給している。

次に、表示ユニット６について説明する。図１０は表示ユニット６の平面視を示す。表示ユニット６は、複数のＬＥＤ６１を有している。複数のＬＥＤ６１は、対応する分岐ブレーカ３に隣接するように、表示ユニット６に配設されており、対応する分岐ブレーカ３の分岐電流の定格電流値と、電流センサ４０が検出した電流値との比較に応じて、点灯を行なう。

次に、分電盤１の電流情報の処理について説明する。図１１は分電盤１の回路を示す。電流センサ４０は、電流センサユニット４において、信号処理回路４６と伝送回路４７とに接続されており、信号処理回路４６と伝送回路４７とは、情報伝送路４８と電源供給路４９とによって、電流センサユニット４のコネクタ９５に接続されている。電流センサユニット４のコネクタ９５は、伝送路９によって計測制御ユニット５に接続されている。電流センサユニット４からの出力信号は、計測制御ユニット５に配設されている制御回路５２に伝送される。また、計測制御ユニット５に配設されている回路条件設定部５１は制御回路５２と接続されており、設定された条件が制御回路５２に伝送される。制御回路５２は伝送路９によって表示ユニット６のＬＥＤ６１に接続されている。計測制御ユニット５には電源ユニット９２が配設されており、電源ユニット９２は、外部の電源から受電して、伝送路９を介して電流センサユニット４及び表示ユニット６に直流電源を供給している。

上記のように構成された本実施形態に係る分電盤１の動作について説明する。電流センサ４０は、挿通孔４２ａを貫通する分岐バー７２ｂ、７３ｂに電流が流れると検出信号を出力する。プリント基板４１には、信号処理回路４６と伝送回路４７とが２個の電流センサ４０毎に配設されており、信号処理回路４６は、２個の電流センサ４０の検出電流を時間分割を行なって交互にサンプリングし、増幅等の処理を行い、伝送回路４７は、信号処理回路４６の出力信号をデジタル変換する。デジタル変換された出力信号は、伝送路９を介して計測制御ユニット５に配設されている制御回路５２に伝送される。計測制御ユニット５に配設されている回路条件設定部５１には、表示ユニット６のＬＥＤ６１を点灯させる条件として、分岐回路の定格電流値が設定されており、設定された条件は制御回路５２へ伝送される。

制御回路５２では、電流センサユニット４より伝送された分岐回路の電流値と回路条件設定部５１により設定された定格電流値とを比較し、分岐回路の電流値が設定された定格電流値よりも大きいときは、表示ユニット６のＬＥＤ６１に点灯信号を出力する。分岐回路の電流値が設定された定格電流値よりも大きくなると、分岐回路に対応した位置のＬＥＤ６１が点灯するので、回路の通電状況を容易に把握することができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば分電盤１は、単相二線式や三相式のものでもよい。また、ＬＥＤ６１に代えて、例えば液晶を用いてもよい。また、電流センサ４０を挿通孔４２ａ、４２ｂの両方に設けて、漏電を検出してもよい。

本発明の実施形態に係る分電盤の斜視図。 同分電盤の構成図。 同分電盤の主幹回路と分岐回路の回路図。 同分電盤の主幹ブレーカの平面図。 （ａ）は同分電盤のベース台の一部を破断した斜視図、（ｂ）は正面断面図。 （ａ）は同分電盤の電流センサユニットの表面の斜視図、（ｂ）は同分電盤の電流センサユニットの裏面の斜視図、（ｃ）は同分電盤の電流センサの正面図、（ｄ）は同分電盤の電流センサユニットを装着したときの斜視図。 （ａ）は同分電盤の絶縁シートに覆われたプリント基板の斜視図、（ｂ）は同分電盤の絶縁シートとプリント基板の斜視図、（ｃ）は同分電盤の絶縁シートに覆われたプリント基板の側面図、（ｄ）は同分電盤のプリント基板の上辺付近の側面図、（ｅ）は同分電盤のプリント基板の下辺付近の側面図。 （ａ）は、同分電盤のプリント基板の断面図、（ｂ）（ｃ）は同分電盤のプリント基板の拡大断面図。 同分電盤の計測制御ユニットの斜視図。 同分電盤の表示ユニットの平面図。 同分電盤の回路図。

符号の説明

１ 分電盤
２ 主幹ブレーカ
３ 分岐ブレーカ
４ 電流センサユニット
４０ 電流センサ（電流検出部）
４１ プリント基板
４１１ 絶縁シート
４２ａ、４２ｂ 挿通孔
７１、７２、７３ メインバー
７２ｂ、７２ｃ、７３ｂ、７３ｃ 分岐バー

Claims (4)

1. 主幹回路にある主幹ブレーカと、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカとを備える分電盤において、
   前記主幹ブレーカと分岐ブレーカとの間を電気的に接続するメインバー及び、該メインバーから分岐する分岐バーと、
   前記メインバーと分岐ブレーカとの間に、分岐バーが貫通するように設けられ、該分岐バーに流れる電流を検出する電流検出部と、を備え、
   前記電流検出部は、プリント基板上に構成され、一つの電圧相の分岐バーを貫通させる複数の挿通孔と、前記以外の電圧相の分岐バーを貫通させる複数の挿通孔とを有し、かつ、いずれかの挿通孔の周囲にコイル状に形成されたパターンを有し、
   前記プリント基板は、その表面と裏面とが絶縁シートによって覆われており、
   前記絶縁シートは、前記挿通孔に対応する箇所が延出し、前記挿通孔の内周面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする分電盤。
2. 前記絶縁シートは、前記プリント基板の表面及び裏面を覆う絶縁シートにより構成されており、
   前記プリント基板の側面は、前記絶縁シートにより覆われていることを特徴とする請求項１に記載の分電盤。
3. 前記挿通孔の内周面は、絶縁シートの表面及び裏面の両側から延出した部分により基板の厚みの略半分程度まで覆われていることを特徴とする請求項１に記載の分電盤。
4. 前記絶縁シートの表面及び裏面の両側から延出した部分が筒形状とされると共に、それぞれの径を異ならせて、一方が他方にオーバーラップするようにしたことを特徴とする請求項３に記載の分電盤。

Images