JP5115957B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、交流電路や設備などにおける漏電電流のうち地絡電流成分を検出する機能を有する回路遮断器に関する。

一般に，電気を使用する場所においては，電気配線の保護や漏電による感電事故の防止を目的として，配線用遮断器や漏電遮断器を設置している。

漏電遮断器は，電路において検出した漏電電流が，予め定められた感度電流値に到達した場合に該漏電遮断器内に設けられた接点を開路動作し電路を遮断する。

ところで，近年では，漏電が発生しても直ちに遮断することが好ましくない回路，例えば，工場の配電設備や各種工作機械の電源など，連続給電が必要な回路が増えてきており，漏電監視は行いたいが，給電は必要という状況が増加している。

このような場合，非特許文献１に示したような，漏電警報付配線用遮断器を電路に設置することにより，該電路における漏電電流が予め定められた感度電流値に到達した場合には，電路を遮断する代わりに，前記漏電警報付配線用遮断器内に設けられた漏電警報接点から外部に向けて漏電警報接点信号を出力する。これにより，当該電路に前記予め定められた感度電流値の漏電電流が発生していることを把握することができる。

前記漏電警報付配線用遮断器を電路に設置した場合，該電路における漏電電流が予め定められた感度電流値に到達した場合には，前記漏電警報付配線用遮断器内に設けられた漏電警報接点から外部に向けて漏電警報接点信号が出力される。これにより警報が発生した場合には，電路において絶縁不良の可能性があるため，必要に応じて該電路への給電を停止させ，該電路における絶縁抵抗値を測定し，適宜絶縁不良を改善させる必要がある。

テンパール工業 総合カタログ ５３Ｐ−５４Ｐ ２００６−２００７年版 雑誌 電設資材 発行元株式会社オーム社 ２００７年３月号 第３６巻・第３号・通巻４３１号 前４２Ｐ−前４８Ｐ 写真２

ところが，漏電電流は，交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる地絡電流成分（抵抗分漏れ電流）と，絶縁不良がない場合に電路の電線や装置などの充電部から大地に流れる漏洩電流成分（容量分漏れ電流）のベクトル和で表されるため，該電路の施工条件などによって，対地静電容量が増加することにより，前記漏洩電流成分の寄与が増加し，ベクトル和の結果，漏電電流が前記感度電流値に達してしまうことがある。

このような場合，警報を受けて，実際に交流電路や設備における絶縁抵抗測定を行っても，正常な範囲の絶縁抵抗値を保っていることがあり，該絶縁抵抗測定の作業の効果が得られない場合がある。

即ち，前記漏電警報付配線用遮断器からの漏電警報により，絶縁不良の点検や測定のために，電路への給電を停止させる必要性や，絶縁抵抗値の測定を行う必要性が生じるが，それが漏洩電流成分による不要動作である場合には，工場の配電設備や各種工作機械の運転停止により，多大な生産損失を被る場合がある。

なお，電路において，前述したような地絡電流を検出する装置としては，非特許文献２に示したような絶縁監視装置を電路に設置して検出する方法が一般的であった。この場合，遮断器とは別途新たに監視装置を設置運用する必要があり，該監視装置を設置するための作業コストや設備コストが上昇するという課題がある。

そこで，本発明は，交流電路や設備などに流れる漏電電流のうち，漏洩電流成分が増加しても，交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる地絡電流成分を基準として動作することにより，不要な動作を防止することができるとともに現在発生している地絡電流を視覚的に把握することができ，交流電路や設備などの絶縁不良に伴う感電事故や漏電火災の防止を的確に行うことができる回路遮断器を，開発時の製造コストや開発期間を抑えて提供することを目的とする。また，さらには，漏電電流を検出して動作を行うことにより，使用者の使用状況に応じて，従来どおりの使用を行うことができる回路遮断器を提供することを目的とする。

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本発明における回路遮断器は，電路に介在する回路遮断器が遮断動作もしくは警報を発する動作の動作要因とする検出対象の電流を，
交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる電流，及び前記交流電路や設備などの充電部から大地に流れる電流が含まれる漏電電流，もしくは前記交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる電流である地絡電流の中から選択する選択手段と，
前記選択手段により選択された前記検出対象の電流を検出する検出対象の電流検出手段と，
前記検出対象の電流検出手段により，所定の大きさの前記検出対象の電流が検出された場合に，前記回路遮断器が有する前記電路を入切する接点開閉機構部に作用し，接点を開状態にせしめる引外し手段と，
前記所定の大きさの前記検出対象の電流を可変設定する感度電流設定手段と，
前記感度電流設定手段により設定した前記所定の大きさの前記検出対象の電流に対する現在発生している地絡電流の大きさの割合を表示する表示手段とを備え，
前記接点開閉機構部と，前記電路に所定の電流が流れた場合には，前記接点開閉機構部に作用し該接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行う第一の引外し手段と，所定の動作信号を受けて動作し，前記接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行うトリップコイルからなる第二の引外し手段と，
電路を貫通するように設けられた零相変流器を備えた遮断器ブロックと，
前記電路における検出対象の電流を検出する検出対象の電流検出手段と，前記感度電流設定手段と，前記表示手段と，前記検出対象の電流検出手段とを備えた検出対象の電流検出ブロックと，を連結手段で連結し
前記検出対象の電流検出手段ブロックには，少なくとも，前記遮断器ブロック内から電源の取得を行う電源取得部と，前記零相変流器から得られる出力信号の取得を行う零相変流器出力信号取得部と，前記検出対象の電流検出手段により所定の大きさの検出対象の電流が検出された場合に，前記第二の引外し手段に向けて所定の動作信号を出力する第二の引外し手段駆動信号送信部とを備え，
該電源取得部と，零相変流器出力信号取得部と，第二の引外し手段駆動信号送信部とを通じて，前記遮断器ブロックと，前記検出対象の電流検出ブロックとの間で電源及び信号の送受信を行い，検出対象の電流を漏電電流若しくは地絡電流の中から選択可能なことを特徴として回路遮断器を構成してもよい。

これにより，電路の状況や使用者の所望に応じて，検出対象の電流を，交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる電流，及び前記交流電路や設備などの充電部から大地に流れる電流が含まれる漏電電流と，交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる地絡電流のなかから，適宜選択して動作させることができ，通常の過電流や短絡電流の発生時には第一の引外し装置により電路を遮断し，配線を保護することができる遮断器ブロックと，検出対象の電流を検出する検出対象の電流検出ブロックとを，分離して構成及び製造することが可能となり，各々を連結手段で連結することにより，従来の遮断器を極力そのまま利用しつつ，現在発生している地絡電流を視覚的に把握することができ，検出対象の電流検出に必要な情報だけを遮断器側から取得することができ，開発効率を上げて製造することができる回路遮断器を提供することができる，利便性の高い回路遮断器を提供することができる。また，地絡電流検出手段により所定の大きさの地絡電流が検出された場合の回路遮断器の動作を，電路の状況や使用者の所望に応じて，所定の動作モードのなかから適したものを選択することができるとともに，地絡電流検出手段により所定の大きさの地絡電流が検出されたことが，回路遮断器近傍においては，前記報知部からの警報により認知することができ，該回路遮断器から離れた場所においては，警報信号出力部からの警報信号を受信することにより認知することができ，効果的に警報を認知することができる。

本発明の回路遮断器によれば，交流電路や設備などに流れる漏電電流のうち，漏洩電流成分が増加しても，交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる地絡電流を基準として動作することにより，不要な動作を防止することができるとともに，現在発生している地絡電流を視覚的に把握することができ，交流電路や設備などの絶縁不良に伴う感電事故や漏電火災の防止を的確に行うことができる回路遮断器を，開発時の製造コストや開発期間を抑えて提供することが可能となる。また，漏電電流を検出して動作を行うことにより，使用者の使用状況に応じて，従来どおりの使用を行うことができる回路遮断器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図面において実質的に同じ部分には同じ参照符号を付している。

（第１の実施形態）
＜回路遮断器の外観＞
第１の実施形態として，３線式の電路に一般的に用いられる回路遮断器の例を示し，その外観図を図１乃至図６に示す。

図１には，回路遮断器の運用時における外観図を示している。
回路遮断器１は，通常電路に接続されて使用される遮断器ブロック１０と，地絡電流を検出する地絡電流検出ブロック２０とから構成されている。該遮断器ブロック１０と該地絡電流検出ブロック２０とは，図１８に示したような地絡電流検出ブロック２０側に設けられたかぎ状凸部２１が，遮断器ブロック１０側に設けられた前記かぎ状凸部に対応する凹部と嵌合することにより連結される。

前記遮断器ブロック１０の筐体外部には，電路に接続される電源側端子１０２，及び負荷側端子１０３とが設けられ，該遮断器ブロック１０の筐体内部には，電路を入切するための接点開閉機構部と，一部が筐体外部に露出して該接点開閉機構部を駆動させるための操作ハンドル１０１と，前記電路に過電流など所定の電流が流れた場合には，前記接点開閉機構部に作用し該接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行う熱動素子もしくは電磁引外し素子を含んでなる第一の引外し手段と，所定の動作信号を受けて動作し，前記接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行う電圧引外し素子からなる第二の引外し手段と，が設けられている。

前記地絡電流検出ブロック２０には，
前記電路における地絡電流成分を検出する地絡電流検出手段と，該地絡電流検出手段により所定の大きさの地絡電流が検出された場合に，前記第二の引外し手段に向けて所定の動作信号を出力する第二の引外し手段駆動手段とを備えている。

また，地絡電流検出ブロック２０には，筐体外部から操作もしくは視認可能な情報表示操作部２０１と，前記地絡電流検出手段により所定の大きさの地絡電流が検出された場合に警報信号を外部に送出する警報信号出力部２０３とが設けられている。

前記情報表示操作部２０１は，各種情報を表示する表示部２０２と，回路遮断器の動作条件などを設定する操作部２０５と，警報を停止させるリセット部２０４が設けられており，前述したこれらの情報表示操作部２０１，警報信号出力部２０３，地絡電流検出手段は，後述する演算処理回路に接続されており，該演算処理回路にて電路における地絡電流検出の判別を行ったり，該地絡電流検出時の回路遮断器の動作を制御するように構成している。

また，前記遮断器ブロック１０及び地絡電流検出ブロック２０には，電源及び信号の送受信を行うために，後述する電源取得部と，零相変流器出力信号取得部と，第二の引外し手段駆動信号送信部とが設けられており，これらの電源取得部と，零相変流器出力信号取得部と，第二の引外し手段駆動信号送信部を引き出しもしくは引き込むための孔部が前記遮断器ブロック１０及び地絡電流検出ブロック２０に設けられている。

＜操作部＞
前記操作部２０５の拡大図を図１２に示している。
該操作部２０５は，押しボタン式の操作部であり，
遮断器ブロック１０の動作モードを設定するための，設定項目選択部２０５ａと，
前記設定項目選択部２０５ａにより選択された設定項目を決定操作するための設定値決定部２０５ｂと，
前記感度電流値などの設定項目を増減選択操作するための設定値増加部２０５ｃ，設定値減少部２０５ｄと，
設定された設定値を確認するための設定値確認部２０５ｅと，を備えている。

＜表示部＞
前記表示部２０２は，液晶ディスプレイにより構成されており，該表示部２０２には，回路遮断器が動作を行うための各種設定値や，検出対象の電流の設定値に対する割合などを視覚的に表示し，前記操作部２０５と連動して演算処理回路にて演算処理され，該操作部２０５に操作した事項は，適宜表示部２０２に表示されるように構成されている。

＜運用時における表示＞
図１における表示部は，遮断器ブロック１０の運用時における各種表示の状態を示したものである。該表示部２０２では，前記遮断器ブロック１０が，遮断動作もしくは警報を発する動作の動作要因とする検出対象の電流を表示する検出方式と，
検出対象の電流についての動作閾値となる感度電流を表示する感度電流と，
前記感度電流に対する現在の検出対象の電流の割合を示す現在のレベルと，
検出対象の電流が所定の大きさ（感度電流）に達したときの動作モードを示す動作モードの表示が行われ，運用時に必要な情報をユーザーが視認可能なように表示する。

＜設定値確認時における表示＞
次に，図２における表示部は，遮断器ブロック１０の設定値確認時における各種表示の状態を示したものである。この状態は，操作部２０５における設定値確認部２０５ｅを押圧すると，演算処理回路が記憶しておいた設定値を該演算処理回路が読み込むことにより，該表示部２０２に，現在設定されている各種設定値，即ち，前記検出方式と，前記感度電流と，前記動作モードならびに，前記検出対象の電流が前記感度電流に達した場合に前記動作モードに基づいて動作を行うまでの動作時間の表示を行う。これにより，ユーザーは，遮断器ブロック１０の設定値を，表示部を確認することにより視認可能となる。

＜設定時における表示＞
次に，図３乃至図６における表示部は，遮断器ブロック１０の各種設定を行う場合の表示の状態を示したものである。
本実施例においては，設定項目として，前記「検出方式」と，前記感度電流を設定する「感度」と，前記動作モードならびに前記動作時間を設定する「動作」の３つの大項目があり，それぞれの大項目について，詳細な設定項目（小項目）が付随しているため，それぞれ順を追って説明を行う。

＜基本的な選択／決定の流れ＞
まず，基本的な選択／決定の流れについて説明を行う。
前記遮断器ブロック１０に各種設定を行う場合，前記設定項目選択部２０５ａを押圧する。すると，前記演算処理回路に信号が入力され，遮断器ブロック１０は前記大項目の選択受付待機モードに切り替わる。

大項目の受付待機モードでは，前記表示部２０２に，大項目が一覧となって表示されるとともに，設定を行う設定項目が所定の領域内で他の設定項目とは反転表示（カーソルの反転オーバーレイ表示）され，どの設定項目を選択しているのかが容易に視認可能となっている。また，大項目の表示に連動して，前記小項目が同時に表示される。この状態で，設定値決定部２０５ｂを押圧すると，選んでいた大項目が選択決定され，該大項目に付随している小項目の受付待機モードに切り替わる。このとき，該小項目が一覧となって表示されるとともに，設定を行う設定項目が所定の領域内で他の設定項目とは反転表示され，どの設定項目を選択しているのかが容易に視認可能となっている。

なお，前記反転表示部分を，該反転表示と通常表示を繰り返すなど点滅表示させて，より選択項目を目立たせるように構成してもよい。

前記設定項目の切替えは，前記設定項目選択部２０５ａを再度押圧することにより行う。前記大項目が選択されているときには該大項目の間で，また，前記小項目が選択されているときには該小項目の間で，該設定項目選択部２０５ａを押圧する度に，他の設定項目に前記カーソルが遷移し，どの設定項目を選択しているかが視認可能である。

また，選択した設定項目の設定を決定する場合には，前記設定値決定部２０５ｂを押圧することにより，設定された設定値を前記演算処理部が記憶すると同時に，
前記小項目が選択されているときには大項目の選択状態に切り替わり，
前記大項目が選択されているときには運用状態に切り替わる。

なお，設定項目選択部２０５ａや，設定値決定部２０５ｂを押圧して，何も操作しない状態が所定の時間継続した場合には，前記演算処理回路に何も信号入力がないことをタイマー処理にて把握することにより，運用状態の表示に切り替わるようにしている。

＜実際の選択／決定操作＞
続いて，前述した基本的な選択／決定の流れに基づいて，図３乃至図６を用いて設定項目を選択／決定する場合について説明を行う。

まず，図１に示した運用時の表示，もしくは図２に示した確認時の表示状態において，前記設定項目選択部２０５ａを押圧すると，前記表示部は，前記検出方式と，前記感度と，前記動作の大項目を選択する選択表示に切り替わる。

＜選択 検出方式＞
図３には，選択表示に切り替わった場合の初期表示状態を示している。初期表示状態では，検出方式のところに，カーソルが反転オーバーレイ表示され，「検出方式」を選択するモードになっている。この状態で，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，該検出方式の小項目である検出対象の電流項目（Ｉｏ／Ｉｏｒ／ｏｆｆ）にアクティブなカーソルが遷移し，前記設定項目選択部２０５ａを押圧することで，検出対象の電流項目を順次選択することができるようになる。

所望する前記検出対象の電流項目を選択した後に，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，前記演算処理部が前記検出対象の電流項目を記憶し，アクティブなカーソルが，再び大項目である「検出方式」に遷移する。なお，小項目にてｏｆｆを選択した場合には，電路における電流の検出処理は何も行われない。

＜選択 動作＞
次に，この状態で，設定項目選択部２０５ａを押圧すると，図４に示した「動作」を選択するモードとなる。続いて設定値決定部２０５ｂを押圧すると，小項目である「モード」及び「時間」を選択するモードとなる。図４では，モードが警報で，動作時間が０．３秒となるように選択している。

前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，該検出方式の小項目である検出対象の「モード」（警報／遮断／両方）にアクティブなカーソルが遷移し，前記設定項目選択部２０５ａを押圧することで，モード項目を順次選択することができるようになる。

所望するモードを選択した後に，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，前記演算処理部が前記モード項目を記憶し，アクティブなカーソルが，再び小項目である「モード」に遷移する。この状態で，再度設定項目選択部２０５ａを押圧すると，今度は，小項目の「時間」（０．３秒／３秒／カスタム）にアクティブなカーソルが遷移し，前記設定項目選択部２０５ａを押圧することで，時間項目を順次選択することができるようになる。

所望する時間を選択した後に，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，前記演算処理部が前記時間項目を記憶し，アクティブなカーソルは，再び小項目である「モード」及び「時間」に遷移する。続いて，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，前記演算処理部が前記動作項目を記憶し，アクティブなカーソルが，再び大項目である「動作」に遷移する。

なお，前記「動作」項目の「時間」項目において，「カスタム」を選択した場合には，図５に示したように，図中「カスタム」表示の右側に時間の表示が行われ，操作部２０５における，設定値増加部２０５ｃ，もしくは設定値減少部２０５ｄを用いて，遮断器ブロック１０が動作するまでの時間を自由に設定できるようになる。

この設定は，操作部２０５の設定値増加部２０５ｃ，もしくは設定値減少部２０５ｄを用いて時間の増減を設定する。図５では，動作するまでの時間を５分に設定した場合を示している。設定後，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，前記演算処理部が前記動作項目を記憶し，アクティブなカーソルは，小項目である「時間」項目に遷移する。また，再度，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，アクティブなカーソルが，大項目である「動作」項目に遷移する。

＜選択 感度＞
次に，この状態で，前記設定項目選択部２０５ａを押圧すると，図６に示した「感度」を選択するモードとなる。続いて，設定値決定部２０５ｂを押圧すると，小項目である各々の検出対象の電流（Ｉｏ／Ｉｏｒ）についての感度を選択するモードとなる。

前述した「動作」項目のときと同様に，設定項目選択部２０５ａ及び設定値決定部２０５ｂを用いて，設定を行う各々の検出対象の電流について，所望する前記感度を選択した後に，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，前記演算処理部が各々の検出対象の電流毎に，前記感度項目を記憶し，アクティブなカーソルが，再び大項目である「感度」に遷移する。

なお，前記「感度」項目の「Ｉｏ」及び「Ｉｏｒ」項目において，「カスタム」を選択した場合には，前記「カスタム」表示の右側に感度電流の表示が行われ，操作部２０５における，設定値増加部２０５ｃ，もしくは設定値減少部２０５ｄを用いて，遮断器ブロック１０の各々の検出対象の電流毎に，「感度」を自由に設定できるようになる。

また，この感度のカスタム設定については，前記検出方式にて選択した検出方式の検出対象となる電流（ＩｏもしくはＩｏｒ）が優先される。

そして, 前記「検出方式」と，前記検出対象の電流の「感度」と，前記動作モードならびに前記動作時間を設定する「動作」の３つの大項目を所望の値に設定した後に，前記設定値決定部２０５ｂを押圧すると，運用状態になり，表示部は，前述した，遮断動作もしくは警報を発する動作の動作要因とする検出対象の電流を表示する検出方式と，
検出対象の電流についての動作閾値となる感度電流を表示する感度電流と，
前記感度電流に対する現在の検出対象の電流の割合を示す現在のレベルと，
検出対象の電流が所定の大きさ（感度電流）に達したときの動作モードを示す動作モードの表示を行い，運用時に必要な情報をユーザーが視認可能なように表示する。

次に，本発明における遮断器ブロック１０の内部処理手順について，図７及び図８を用いて説明する。図７，図８は，それぞれ，電路が単相三線式の場合と三相三線式の場合における，遮断器ブロック１０の内部構成ブロック図を示したものである。なお，参考として遮断器ブロック１０における内部処理のアルゴリズムについても矢印で示している。

＜地絡電流検出手段 回路＞
＜単相三線式＞
図７に示した内部ブロック図は，単相三線式の電路に適用した場合の回路遮断器１であり，遮断器ブロック１０と地絡電流検出ブロック２０との間を，電源取得部３０１と零相変流器出力信号取得部３０２と第二の引外し手段駆動信号送信部３０３を介して，電源及び信号の送受信を行う様子を示したものである。

該電路の電圧相をＬ１相，Ｌ２相とし，中性相をＮ相とする。１０２は遮断器ブロック１０の電源側端子，１０３は同じく遮断器ブロック１０の負荷側端子である。１０４は，遮断器ブロック１０の筐体内部に設けられる，電路を入切するための接点開閉機構部である。１０５は，前記接点開閉機構部１０４が開動作を行うよう該接点開閉機構部に作用し引外し動作を行う電圧引外し素子からなる第二の引外し手段である。なお，前記電路に所定の電流が流れた場合に，前記接点開閉機構部に作用し該接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行う熱動素子もしくは電磁引外し素子を含んでなる第一の引外し手段については記載を省略している。

該電圧引外し素子は，電力を印加することにより，電磁誘導にてプランジャーを所定の方向に駆動させる。該第二の引外し手段１０５は，後述する演算処理回路２００７が出力する遮断信号を受けて駆動する第二の引外し手段駆動手段１０６により駆動される。

２００８は，前記演算処理回路部２００７などの各種回路に電源を供給するための整流回路からなる交流／直流変換を行う電源回路である。該電源回路２００８は，前記遮断器ブロック１０内の電路から電源取得部３０１を介して電源を取得し，電路において，遮断器ブロック１０の接点開閉機構部１０４の二次側で，電路の両端のＬ１相及びＬ２相に接続されて，電源を供給する。なお，電路への接続は，Ｎ相とＬ１相，または，Ｎ相とＬ２相に接続して整流を行うように構成してもよい。

１０７は，遮断器ブロック１０内の電路を貫通するように設けられ，該電路に漏電電流が発生した場合には，電磁誘導により，該漏電電流に応じた大きさの出力信号（出力電流）を出力する零相変流器である。

前記零相変流器１０７の出力信号は，前記遮断器ブロック１０から前記地絡電流検出ブロック２０に零相変流器出力信号取得部３０２を介して入力される。該零相変流器出力信号取得部３０２はリード線にて構成されている。

２００５は，漏電電流検出回路であり，前記零相変流器１０７の出力信号を電圧信号に変換する電圧信号変換部と，該電圧信号を差動増幅する差動増幅部と，適切な大きさにレベル調整するレベル調整部と，高周波成分を除去するローパスフィルター部とから構成され，演算処理回路部２００７に入力される。

また，２００４は，電圧相であるＬ１相及びＬ２相に接続され，電圧位相を検出する電圧位相検出回路である。該電圧位相検出回路２００４は，前記Ｌ１相及びＬ２相における電圧信号を差動増幅する差動増幅部と，該差動増幅部から得られた電圧波形の高周波成分を除去するローパスフィルター部と，該ローパスフィルター部から得られた出力について電圧の零クロス点にてハイレベル／ローレベルが反転する矩形波を生成する矩形波生成部とから構成され，演算処理回路部２００７に入力される。

＜相線式の判別＞
また，２００６は，電路の相線式の判別を行う相線式判別回路であり，遮断器ブロック１０の設置される電路が，単相三線式であるか，もしくは三相三線式であるかを判別する回路である。

該相線式判別回路２００６は，電路における前記電圧相ではない相（図７においては接地相であるＮ相，図８においては接地相であるＶ相）に接続され，電路側となる入力部から，抵抗と，逆電圧による回路の破壊を防止するためのダイオードからなる電圧保護部と，出力信号の逆転を防止するためのダイオードからなる出力信号逆転防止部と，相線式判別の信号を蓄電するためのコンデンサと抵抗とからなるコンデンサ充放電回路と，該コンデンサ充放電回路の出力が出力される出力部とから構成されている（図１３）。

該出力部からの出力は，演算処理回路に入力される。電路における電圧相における電圧を全波整流した場合の負側の電圧をグランド電圧とした場合に，前記電圧相ではない相，即ち接地相の電圧は，単相の場合には負にはならず，前記出力部からの出力は常に正（Ｈｉｇｈレベル）が出力され，三相の場合には，前記出力部からの出力は常に零（Ｌｏｗレベル）が出力されるため，該出力部からの出力がＨｉｇｈレベルの場合には単相三線式の電路であり，該出力部からの出力がＬｏｗレベルの場合には三相三線式の電路であることを判別することができる。

２００７は，前記漏電検出回路２００５，電圧位相検出回路２００４，相線式判別回路２００６から出力される出力信号の入力や，前記操作部２０５から出力される設定信号の入力に基づく演算処理や，
表示部２０２への表示制御，警報信号出力部２０３からの報知制御を行う演算処理回路部であり，本実施例ではマイコンを用いて構成している。

該演算処理回路部２００７は，信号入出力部，入力信号のＡ／Ｄ変換部，プログラムなどのデータを蓄積する記憶部，演算処理部などを有している。

＜三相三線式＞
図８に示した内部ブロック図は，三相三線式の電路に適用した場合の回路遮断器１であり，遮断器ブロック１０と地絡電流検出ブロック２０との間を，電源取得部３０１と零相変流器出力信号取得部３０２と第二の引外し手段駆動信号送信部３０３を介して，電源及び信号の送受信を行う様子を示したものである。

該遮断器ブロック１０の構成は，前述した図７の場合と同様であり，電路との接続は，図１に示した前記遮断器ブロック１０の電源端子１０２の両端の端子がＵ相，Ｗ相に接続され，中央の端子がＶ相に接続されている。なお，前記電路に所定の電流が流れた場合に，前記接点開閉機構部に作用し該接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行う熱動素子もしくは電磁引外し素子を含んでなる第一の引外し手段については記載を省略している。

２００８は，前記演算処理回路部２００７などの各種回路に電源を供給するための整流回路からなる交流／直流変換を行う電源回路であり，電路において，遮断器ブロック１０の接点開閉機構部１０４の二次側で，電路の両端のＵ相及びＷ相に接続されて，電源を供給する。なお，電路への接続は，Ｖ相とＵ相，または，Ｖ相とＵ相に接続して整流を行うように構成してもよい。

＜地絡電流検出手段 検出方法＞
次に，検出方式がＩｏｒである場合の，地絡電流の検出方法について順を追って説明する。

なお，本実施例では，地絡電流を求出する際に用いる要素として，
外部要素として，前記電路における電圧位相データと，前記零相変流器１０７により検出される漏電電流データと，該電路の相線式の判別データを用い，
また，内部要素として，遮断器ブロック１０において，前記外部要素を用いて同期演算する際に，それぞれ前記電圧位相検出回路２００４，漏電電流検出回路２００５，演算処理回路部２００７などの，個々の回路特性のばらつきにより生ずる，基準値から位相のズレを補正するための位相補正値と，実効値が１の正弦波データを用いて，
地絡電流を演算処理にて求出する。

＜単相三線式 検出方法＞
まず，電路が単相三線式の場合について図７を用いて説明する。

前記演算処理回路部２００７には，電路からの情報として，
前記零相変流器１０７から得られる漏電電流を電圧信号に変換する漏電電流検出回路２００５から入力される漏電電流の電圧変換信号データと，
前記相線式判別回路２００６から入力される相線式の判別データと，
電圧位相検出回路２００４から入力される電路電圧の矩形波信号データと，が入力される。

前記演算処理回路部２００７では，次のステップが実行される。
前記漏電電流検出回路２００５から入力される漏電電流の電圧変換信号データをＡ／Ｄ変換部７０１にて所定の時間ごとにＡ／Ｄ変換しデジタルデータ化するステップ（ステップＳ００１），

また，前記電圧位相検出回路２００４から入力される矩形波を用いて，該矩形波の立ち上がりのゼロクロス点を演算の基本開始タイミング（θ）に設定するステップ（ステップＳ００２），

また，前記位相補正値（δ）を位相補正値記憶部７０４から読み出し，該位相補正値（δ）分を前記演算の基本開始タイミングからずらす（θ＋δ）ステップ（ステップＳ００３），

また，電路が単相三線式の場合，即ち，前記相線式判別回路２００６から入力される信号がＨｉｇｈレベルの場合には，図中，時間遅延設定部７０３における遅延データを０（ゼロ度）として，前記演算の基本開始タイミング（θ）から前記位相補正値分（δ）ずらしたタイミングに該遅延データ（０）を加えて（θ＋δ＋０），演算開始タイミングとするステップ（ステップＳ００４），

また，前記実効値が１の正弦波データを正弦波データ記憶部７０２から読み出すステップ（ステップＳ００５），

乗算部７０５にて，前記Ａ／Ｄ変換部７０１にてＡ／Ｄ変換された漏電電流の電圧変換信号データに，前記正弦波データを乗算するステップ（ステップＳ００６），

平均値演算部７０６にて，前記乗算の結果求められる波形の１周期を平均するステップ（ステップＳ００７），

レベル判定部７０９にて，前記設定値記憶部７０８から設定値データのうち感度電流データを読み出し，前記ステップＳ００７にて求められた１周期の平均値を，設定された感度電流データと比較し，該感度電流データに達している場合に地絡電流が発生したものと判定するレベル判定ステップ（ステップＳ００８），

時間判定部７０９にて，前記レベル判定部７０９にて地絡電流が発生したと判定された場合に，前記設定値記憶部７０８から設定値データのうち時間データと，動作データを読み出し，該時間データだけ継続して地絡電流が発生し，なおかつ，動作モードで遮断動作が設定されている場合には，遮断信号出力部７１０から，前記第二の引外し手段駆動信号送信部３０３を介して，第二の引外し手段駆動手段１０６に遮断信号を出力するステップ（ステップＳ００９）。

そして，前記第二の引外し手段駆動手段７１０は，前記遮断信号が入力された場合に駆動し，それにより前記第二の引外し手段１０５に電圧が印加されて，前記接点開閉機構部１０４を引外し，接点を開状態とするステップ（ステップＳ０１０）。

そして，前記動作モードで警報モードが設定されている場合には，警報信号出力部２０３に報知信号を出力するステップ（ステップＳ０１１），が実行される。

前述した，前記演算処理回路部２００７に記憶されている正弦波データは，予め，所定の時間間隔ごとに，実効値が１の正弦波データを数値化し，正弦波データ記憶部７０２に記憶させている。本実施例の場合には，より正確な地絡電流の検出のために，１周期の正弦波データを２５６点で分割してデータ化しており，分割点と対応する正弦波の振幅値を記憶させている。なお，分割点の数については，例えば，前記演算処理回路部の能力や記憶容量の関係から，また，所望する精度に応じて，より簡易な検出には１２８分割とし，より精密な検出には５１２分割とするなど，適宜定めるとよい。

また，前述した，警報信号出力部２０３は，地絡電流を検出した場合には，図中の端子間がクローズとなる構成としている。

これらの報知された警報信号は，リセットボタン２００４を押圧することにより，前記演算処理回路部２００７に停止信号が入力され，該報知信号を停止させることが可能である。

＜漏電電流の検出＞
前記遮断器ブロック１０において，検出方式をＩｏと設定した場合には，電路における地絡電流は検出せずに，漏電電流を検出するよう動作する。この場合には，前記演算処理回路部２００７は，前記漏電電流の電圧変換信号データに，前記正弦波データを乗算するステップ（ステップＳ００６）を実行せず，そのまま１周期の平均値を求めて，予め設定された感度電流データと比較することにより，レベル判定を行い，動作モードに応じて，遮断もしくは警報動作を行う。

＜表示部のレベル表示＞
なお，前記演算処理回路部２００７は，前記表示部２０２に対する表示制御を行っており，前述した平均値演算部７１２にて求められた地絡電流もしくは漏電電流の値について，予め設定されている感度電流の値のデータに対する割合を演算し，段階的にレベル表示を行う。

本実施例では，図１に示したように，４段階のレベル表示を行うように構成しており，各レベルは，２５％未満，２５％以上５０％未満，５０％以上７５％未満，７５％以上，に分けられている。例えば，検出した地絡電流の大きさが感度電流の３０％程度である場合には，図中左から２つのレベル表示が点灯する。

本実施例では，前記表示部２０２の液晶駆動制御を演算処理回路部２００７の表示制御部７１１で行っているが，別途液晶駆動回路を用いて回路を構成してもよい。

＜三相三線式 検出方法＞
続いて，電路が三相三線式の場合について図８を用いて説明する。
三相三線式の場合には，単相三線式の場合と比較して，前記相線式判別回路２００６から演算処理回路部２００７に入力されるデータが異なる。

前述したように，三相三線式の場合には，前記相線式判別回路２００６からは，前記演算処理回路部２００７に向けてＬｏｗレベルの信号が出力される。

三相三線式の場合には，前記演算処理回路部２００７が，前記相線式判別回路２００６からＬｏｗレベルの信号を受信した場合には，時間遅延設定部７０３における遅延データをπ／２（９０度）とし，前記演算の開始タイミング（θ）から前記位相補正値分（δ）ずらしたタイミング（θ＋δ）に前記遅延データをさらにずらして（θ＋δ＋π／２），演算開始タイミングとして演算を開始する（ステップＳ００４’）。

このほかの検出ステップについては，前述した単相三線式の場合と同様である。

このように，電路が，図７に示した単相三線式である場合でも，図８に示したデルタ結線された三相三線式である場合でも，相線式に関わらず，常に適切に地絡電流もしくは漏電電流の検出を行うことができる。

ただし，スター結線された三相三線式の電路において本発明の遮断器ブロック１０を設置する場合には，地絡電流を求出する場合において，基準となる第一の相を定めた場合に，他の二相における地絡電流の検出精度を得にくいため，前記検出方式をＩｏｒに設定した場合でも該地絡電流Ｉｏｒの検出は行わない構成としている。

（第２の実施形態）
＜回路遮断器の外観＞
第２の実施形態による回路遮断器の外観構成を図９に示す。本実施例における地絡電流検出ブロック２０は，図１に示した回路遮断器と比べて，情報表示操作部の構成を，液晶表示，ならびに押しボタン式の操作部に代えて，ＬＥＤによる表示，ならびに機械式の選択式のスイッチを用いて構成した点で異なっている。

図９に示した遮断器ブロック１０における情報表示操作部は，
操作部として，
検出方式を択一的に選択切り替えするダイヤル式の操作部（検出方式操作部）２０５ａと，
動作時間を択一的に選択切り替えするスライド式の操作部（動作時間操作部）２０５ｂと，
感度電流を択一的に選択切り替えするスライド式の操作部（感度設定操作部）２０５ｃと，を備え，
また，表示部として，
前記感度電流に対する，前記検出方式で定めた電路における地絡電流もしくは漏電電流の大きさの割合を段階的にレベル表示するレベル表示部２０２ａを備えている。

これらの操作部，及び表示部は，前記演算処理回路部２００７に設けられる入出力ポートに接続されており，操作部における設定は，該演算処理回路部２００７の入力ポートに電圧値の違いとなって入力される。また，前記レベル表示部２０２ａは，ＬＥＤを用いて構成されており，前記演算処理回路部２００７が，演算により求出した検出対象電流の割合に応じて段階的に点灯表示させる。

検出方式を択一的に選択切り替えするダイヤル式の操作部２０５ａは，
地絡電流を検出するＩｏｒ，漏電電流を検出するＩｏ，検出を行わない機能ＯＦＦの３つの状態を択一的に選択することができる。

動作時間を択一的に選択切り替えするスライド式の操作部２０５ｂは，
即時動作を行う場合には０．３秒，もしくは時延動作を行う場合には３秒の項目を択一的に選択することができる。

感度電流を択一的に選択切り替えするスライド式の操作部２０５ｃは，
前記検出方式の選択操作部２０５ａにおいて選択された検出対象の電流に対する検出感度を設定するもので，
検出方式がＩｏの場合には，感度が高い１００ｍＡ，中程度の２００ｍＡ，感度が低い５００ｍＡの項目を択一的に選択することができる。
また，検出方式がＩｏｒの場合には，感度が高い３０ｍＡ，中程度の６０ｍＡ，感度が低い１５０ｍＡの項目を択一的に選択することができる。

このように設定した各種設定値に基づいて，前記演算処理回路部２００７は，前述したステップごとに演算処理を行い，検出方式で設定した検出対象の電流を求出する。

レベル表示部２０２ａについては，４段階のレベル表示を行うように構成しており，各レベルは，２５％未満，２５％以上５０％未満，５０％以上７５％未満，７５％以上，に分けられている。例えば，検出した電流の大きさが感度電流の３０％程度である場合には，図中下から２つのレベル表示が点灯する。

そして，検出した電流の大きさが，感度設定操作部２０５ｃで設定した感度電流に達し，なおかつ，動作時間操作部２０５ｂで設定した動作時間を経過した場合には，所定の警報の報知及び警報信号が出力される。

（第３の実施形態）
第３の実施形態による回路遮断器１の外観構成を図１６に示す。本実施例においては，遮断器ブロック１０として，図１７に示したようなカセット付属装置を挿入することが可能な，カセット付属装置挿入部１２を備えた回路遮断器を用いて構成している。

前記遮断器ブロック１０の筐体外部には，電路に接続される電源側端子１０２，及び負荷側端子１０３とが設けられ，該遮断器ブロック１０の筐体内部には，電路を入切するための接点開閉機構部と，一部が筐体外部に露出して該接点開閉機構部を駆動させるための操作ハンドル１０１と，前記電路に過電流など所定の電流が流れた場合には，前記接点開閉機構部に作用し該接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行う熱動素子もしくは電磁引外し素子を含んでなる第一の引外し手段と，所定の動作信号を受けて動作し，前記接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行う電圧引外し素子からなる第二の引外し手段と，が設けられている。

また，地絡電流検出ブロック２０は，前記カセット付属装置挿入部に挿入可能な形状としてその外観を構成しており，該カセット付属装置挿入部に挿入を行うことにより，遮断器ブロック１０と連結をし，電路における地絡電流を検出することを可能としている。

本実施例における地絡電流検出ブロック２０には，
前記電路における地絡電流成分を検出する地絡電流検出手段と，該地絡電流検出手段により所定の大きさの地絡電流が検出された場合に，前記第二の引外し手段に向けて所定の動作信号を出力する第二の引外し手段駆動手段とが備えられ，
前述の実施例と同じく，電源取得部３０１と零相変流器出力信号取得部３０２と第二の引外し手段駆動信号送信部３０３とが設けられており，これらの電源取得部と，零相変流器出力信号取得部と，第二の引外し手段駆動信号送信部を引き出しもしくは引き込むための孔部が前記遮断器ブロック１０及び地絡電流検出ブロック２０に設けられている。

また，地絡電流検出ブロック２０には，筐体外部から操作もしくは視認可能な情報表示操作部２０１と，前記地絡電流検出手段により所定の大きさの地絡電流が検出された場合に警報信号を外部に送出する警報信号出力部２０３とが設けられている。

前記情報表示操作部２０１は，各種情報を表示する表示部２０２と，回路遮断器の動作条件などを設定する操作部２０５と，警報を停止させるリセット部２０４が設けられており，これらについては，前述した実施例１と同様の働きを行う。

なお，本発明は，開示した実施例に限定されることなく，発明の要旨を逸脱しない限りにおいて，適宜，必要に応じて，改良や設計変更は自由であり，
＜漏電注意の表示＞
例えば，電路における漏電電流が感度電流に達して，遮断器の不要動作や不要な警報が報知されることを防止する目的で，該電路において，漏電電流が増加していることをユーザーに知らせるために，漏電電流注意表示手段を前記表示部２０２に設けて構成してもよい。

前記漏電電流注意表示手段は，例えば，前記感度設定操作部２０５ｃで定めた感度電流の大きさに対して，前記演算処理回路部２００７により演算された漏電電流の大きさが５０％に達した場合に動作させるとよい。

これにより，電路において，漏電電流が感度電流に対して，少なくとも５０％生じていることをユーザーが認識することができ，漏電による遮断器の不要動作や不要な警報が報知されることを未然に防止することができる。また，漏電に付随する事故が発生する前に，適切な対応を行うための時間的余裕と，注意の促しを行うことにも役立つものである。

なお，漏電電流注意表示手段の動作は，前記検出方式の検出対象電流がＩｏであるか，Ｉｏｒであるかにかかわらず，常に演算処理回路部２００７にて求出を行うよう構成しておくとよい。

＜演算処理回路部の並列化＞
例えば，演算処理回路部２００７として，Ａ／Ｄ変換部を複数設けたマイコンを用いて，Ｉｏｒの求出と，Ｉｏの求出を並列的に行う演算処理を行ったり，
演算処理の過程で，時間分割を行い，各々の時間分割点において，Ｉｏｒの求出と，Ｉｏの求出を交互に行うよう演算処理を行うとよい。

図１０には表示部が液晶により構成された場合の，漏電電流注意表示を示し，図１１には表示部がＬＥＤにより構成された場合の，漏電電流注意表示の例を示している。
図１０においては，前記演算処理回路部２００７により，「Ｉｏ注意」の表示を白黒反転表示させ点滅させている。
また，図１１においては，前記演算処理回路部２００７により，Ｉｏ注意と明記したＬＥＤを点灯表示させている。なお点滅表示させてもよい。

また，警報信号として，図１４及び図１５に示しているように，スピーカ部２０６を地絡電流検出ブロック２０に設けて，前記演算処理回路部２００７に予め記憶させた音声データを再生させることより音声警報を報知するように構成してもよい。なお，音声処理以外に，簡易的にブザー音を報知する構成としてもよい。

また，図９に示した第二の実施形態においては，遮断器ブロック１０における動作モードを切り替える手段を設けていない。このため，動作モードである警報モードについては，前記演算処理回路部２００７から，段階的な制御を行う構成とし，前記レベル表示部２０２ａと連動させて，５０％を超えた場合には音声にて「Ｉｏｒの現在レベルが５０％になりました。注意してください。」，７５％を超えた場合には「Ｉｏｒの現在レベルが７５％になりました。注意してください。」，９５％を超えた場合に「Ｉｏｒの現在レベルがまもなく感度電流になります。遮断します。注意してください。」などと警報を行い，周囲に注意を促すよう構成してもよい。

また，図１８に示した連結手段については，より簡易的なものとして粘着手段や接着手段を利用して，両面テープなどを用いて連結させるように構成してもよい。

また，前記地絡電流検出ブロック２０を遮断器ブロック１０と連結させる際の連結位置については，先の実施例で示したように向かって左側のみならず，向かって右側での連結や，その他，電源側端子側や負荷側端子側で連結するように構成してもよい。なお，電源側端子側や負荷側端子側で連結する場合には，端子ねじの部分に接続を行うように連結することにより，地絡電流検出ブロック２０の固定を行うことができる。

本発明は，従来より広く使用されている回路遮断器に代えて，電路に介在する住宅用分電盤などに用いられる回路遮断器として用いることで，電路における配線保護に加えて，地絡電流による火災や感電事故からの保護が行える。

第１の実施形態による回路遮断器の運用時の外観構成を示す図 第１の実施形態による回路遮断器の確認時の外観構成を示す図 第１の実施形態による回路遮断器の設定時の外観構成を示す図 第１の実施形態による回路遮断器の設定時の外観構成を示す図 第１の実施形態による回路遮断器の設定時の外観構成を示す図 第１の実施形態による回路遮断器の設定時の外観構成を示す図 第１の実施形態による回路遮断器のブロック構成図を示す図 第１の実施形態による回路遮断器のブロック構成図を示す図 第２の実施形態による回路遮断器の運用時の外観構成を示す図 漏電注意表示の例 漏電注意表示の例 操作部の説明図 相線式判別回路の例 他の応用例 他の応用例 第３の実施形態による漏電遮断器の外観構成を示す図 第３の実施形態による漏電遮断器の外観構成を示す図 地絡電流検出ブロックと遮断器ブロックとの連結手段を示す図

１ 回路遮断器
１０１ ハンドル
１０２ 電源側端子部
１０３ 負荷側端子部
１０４ 接点開閉機構部
１０５ 電圧引外し素子
１０６ 第二の引外し手段駆動手段
１０７ 零相変流器
７０１ Ａ／Ｄ変換部
７０２ 正弦波データ記憶部
７０３ 時間遅延設定部
７０４ 位相補正値設定部記憶部
７０５ 乗算部
７０６ 平均値演算部
７０７ レベル判定部
７０８ 設定値記憶部
７０９ 時間判定部
７１０ 第二の引外し手段駆動手段
７１１ 表示制御部
２０１ 情報表示操作部
２０２ 表示部
２０３ 警報信号出力部
２０４ リセット部
２０５ 操作部
２０６ スピーカ部
２００４ 電圧位相検出回路
２００５ 漏電電流検出回路
２００６ 相線式判別回路
２００７ 演算処理回路部

Claims (2)

1. 電路に介在する回路遮断器が遮断動作もしくは警報を発する動作の動作要因とする検出対象の電流を，
   交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる電流，及び前記交流電路や設備などの充電部から大地に流れる電流が含まれる漏電電流，もしくは前記交流電路や設備などの絶縁不良によって大地に流れる電流である地絡電流の中から選択する選択手段と，
   前記選択手段により選択された前記検出対象の電流を検出する検出対象の電流検出手段と，
   前記検出対象の電流検出手段により，所定の大きさの前記検出対象の電流が検出された場合に，前記回路遮断器が有する前記電路を入切する接点開閉機構部に作用し，接点を開状態にせしめる引外し手段と，
   前記所定の大きさの前記検出対象の電流を可変設定する感度電流設定手段と，
   前記感度電流設定手段により設定した前記所定の大きさの前記検出対象の電流に対する現在発生している地絡電流の大きさの割合を表示する表示手段とを備え，
   前記接点開閉機構部と，前記電路に所定の電流が流れた場合には，前記接点開閉機構部に作用し該接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行う第一の引外し手段と，所定の動作信号を受けて動作し，前記接点開閉機構部が開動作を行うよう引外し動作を行うトリップコイルからなる第二の引外し手段と，
   電路を貫通するように設けられた零相変流器を備えた遮断器ブロックと，
   前記電路における検出対象の電流を検出する検出対象の電流検出手段と，前記感度電流設定手段と，前記表示手段と，前記検出対象の電流検出手段とを備えた検出対象の電流検出ブロックと，
   を連結手段で連結し
   前記検出対象の電流検出手段ブロックには，少なくとも，前記遮断器ブロック内から電源の取得を行う電源取得部と，前記零相変流器から得られる出力信号の取得を行う零相変流器出力信号取得部と，前記検出対象の電流検出手段により所定の大きさの検出対象の電流が検出された場合に，前記第二の引外し手段に向けて所定の動作信号を出力する第二の引外し手段駆動信号送信部とを備え，
   該電源取得部と，零相変流器出力信号取得部と，第二の引外し手段駆動信号送信部とを通じて，前記遮断器ブロックと，前記検出対象の電流検出ブロックとの間で電源及び信号の送受信を行い，検出対象の電流を漏電電流若しくは地絡電流の中から選択可能なことを特徴とする回路遮断器。
2. 前記検出対象の電流検出手段ブロックには，前記検出対象の電流検出手段により所定の大きさの検出対象の電流が検出された場合に前記回路遮断器がとる動作モードを，所定の動作モードのなかから選択する選択手段を設け，前記動作モードは，少なくとも，前記回路遮断器に設けられた警報信号出力部及び報知部から警報信号を出力する警報モードを含んで構成されたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
   

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