JP5137226B2

JP5137226B2 - 回路遮断器

Info

Publication number: JP5137226B2
Application number: JP2006256734A
Authority: JP
Inventors: 茂相原; 忠孝林; 保徳濱井
Original assignee: Tempearl Industrial Co Ltd
Current assignee: Tempearl Industrial Co Ltd
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: JP2008078002A

Description

この発明は、回路遮断器に係り、特に、複数相の電路における電流の大きさを変流器により検出するとともに、予め定められた設定電流値と比較して電路に流れる電流のベクトル合成和が大きな場合には、所定の限時特性制御を行う機能を有する回路遮断器に関するものである。

近年、一般家庭において、エアコンや洗濯・乾燥機、温水洗浄便座などの電気製品の普及が進み、これらの電化製品に電気を供給するための配線回路として専用回路を設置する必要があるなど、分電盤内に設けられる分岐回路数が増加する傾向にある。

前記分岐回路数が増加すると、分岐回路遮断器を収納する分電盤における該分岐回路遮断器を並設する方向の大きさが大きくなり、住居内における設置スペースの確保に制約が出てくることが懸念される。このような点に鑑みて、例えば特許文献１のように、分岐回路遮断器の器体をコンパクト化する開発がなされている。

分電盤には、前述した分岐回路遮断器のほか、該分岐回路遮断器に電力を分配する主回路遮断器、並びに、電力会社が定める場合には需要者との契約電流に応じて遮断電流が予め定められた電流制限器が設けられることが一般的である。
特開２００１−１５００７号図６

前述したように、分電盤には、前述した分岐回路遮断器のほか、該分岐回路遮断器に電力を分配する主回路遮断器、並びに、契約電流に応じて遮断電流が定められた電流制限器が設けられることが一般的であるが、該分電盤内に、前記主回路遮断器並びに電流制限器の両方を設ける場合には、該分電盤の遮断器の並設方向の大きさが大きくなり、分岐回路遮断器の回路数が多くなってくると、住宅内において設置スペースの確保に制約が出てくるという課題がある。

また、分電盤の供給者側にとっては、前記電流制限器の設置部を設けた分電盤と、該電流制限器の設置部を設けない分電盤の二種類の分電盤を開発・製造する必要が生じ、種々の分岐回路数に対応した分電盤の品揃えを行う場合、前記電流制限器のあり／なしに応じて、単純に２倍の種類の分電盤を開発・製造を行うため、開発コストや製造コスト、また、接続電線や接続端子ならびに梱包部材など多くの周辺部品の在庫管理など種々のコストがかかるという課題があった。

そこで本件の発明の目的とするところは、電流制限器の要／不要にかかわらず、分電盤の大きさを統一することができ、使用者にとっては、分電盤の遮断器の並設方向の大きさをよりコンパクト化できることにより設置スペースの制約が低減でき、供給者側にとっては、分電盤の種類を半減することが可能で、開発コスト・製造コスト・在庫管理などのコストを低減することができ、ひいては負荷機器の使用に伴う過電流から配線を保護することができるとともに電力会社と需要者との間で定められる契約電流に応じて負荷電流を制御することができる回路遮断器を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために，本発明の請求項１では，複数相の電路における第一の相並びに第二の相を貫通するように各々設けられ負荷電流の大きさを検出する第一及び第二の変流器（ＣＴ）と、前記電路に介在し該電路を入切する開閉機構部と、前記電路に所定の電流が流れた場合には前記開閉機構部に作用し引き外し動作を行う熱動素子並びに電磁引き外し素子とからなる引き外し手段と、前記開閉機構部に作用し所定の動作信号を受けて動作するトリップコイル（ＴＣ）と、前記第一及び第二の変流器（ＣＴ）からの出力信号を受け取り出力信号のベクトル合成和を演算し求出された前記第一の相及び第二の相における電路全体の負荷電流の大きさを予め定められた設定電流値と比較することにより該設定電流値よりも前記電路全体の負荷電流の大きさが大きい場合には、同負荷電流における前記引き外し手段による動作時間よりも早く所定の限時特性制御を行い前記トリップコイル（ＴＣ）に動作信号を出力し、前記開閉機構部を引き外す動作制御部とを一体に備えたことを特徴として回路遮断器を提供したものである。

これにより、電路において過電流や短絡電流が発生した場合には速やかに電路を断路して配線の保護を行うことができるとともに、所定の設定電流値よりも大きな電流が発生した場合には所定の限時特性に基づいて電路を断路することができる回路遮断器を提供することができるものである。

また、住宅において一般的に用いられる単相三線式の電路において、各電圧相に流れる電流の大きさを検出することができ、実使用に則した電流の値を検出することを可能とすることができるものである。

また、複数相の電路における全体の電流使用量を、前記設定電流値と比較することができるため、実使用に則した電路の遮断動作制御を行うことができるものである。

また、複数相の電路における第一の相並びに第二の相を貫通するように各々設けられ負荷電流の大きさを検出する第一及び第二の変流器（ＣＴ）と、前記電路に介在し該電路を入切する開閉機構部と、前記電路の相毎に設けられて所定の電流が流れた場合には前記開閉機構部に作用し引き外し動作を行う熱動素子並びに電磁引き外し素子とからなる引き外し手段と、前記開閉機構部に作用し所定の動作信号を受けて動作するトリップコイル（ＴＣ）と、前記第一及び第二の変流器（ＣＴ）からの出力信号を受け取り出力信号のベクトル合成和を演算し求出された前記第一の相及び第二の相における電路全体の負荷電流の大きさを予め定められた設定電流値と比較することにより該設定電流値よりも前記負荷電流の大きさが大きい場合には所定の限時特性制御を行い前記トリップコイル（ＴＣ）に動作信号を出力し、前記開閉機構部を引き外す動作制御部と、前記設定電流値を回路遮断器を構成する器体の外部から設定を可変とする電流設定部とを一体に備え、第一の相及び第二の相における電路全体の負荷電流に対しては、前記電流設定部によって設定された設定電流値に対する前記電路全体の負荷電流の負荷率に応じて前記トリップコイル（ＴＣ）に動作信号を出力するまでの時間を段階的に定めた限時特性制御を前記動作制御部により行い開閉機構部を引き外す一方、前記第一の相又は第二の相を流れる各相毎の負荷電流に対しては、前記引き外し手段により開閉機構部を引き外し、かつ、前記動作制御部による限時特性制御は同負荷率における前記引き外し手段による遮断動作時間よりも早く行われることを特徴として構成してもよい。

これにより、制御したい電流の大きさを可変に定めることができ、所望する設定電流を変更したい場合において、速やかに設定電流値を変更することができるものである。

また、前記設定電流値は、定められた契約電流の値と等しく設定されることを特徴として構成してもよい。

これにより、電路に流れる電流の大きさが、前記契約電流値と比較して大きい場合には所定の限時特性に基づいて電路の断路処理が行え、電流制限器としての機能を備えるとともに、該電路に過電流や短絡が発生した場合には、熱動素子や電磁引き外し素子からなる引き外し装置が駆動することにより配線保護のために電路の断路処理が行え、配線用遮断器としての機能を備えることができるものである。

本発明によれば、電流制限器の要／不要にかかわらず、分電盤の大きさを統一することができ、使用者にとっては、分電盤の遮断器の並設方向の大きさをよりコンパクト化できることにより設置スペースの制約が低減でき、供給者側にとっては、分電盤の種類を半減することが可能で、開発コスト・製造コスト・在庫管理などのコストを低減することができ、ひいては負荷機器の使用に伴う過電流から配線を保護することができるとともに電力会社と需要者との間で定められる契約電流に応じて負荷電流を制御することができる回路遮断器を提供することができる。

以下，本発明の実施の形態について，図面を用いて詳細に説明する。

図１はこの発明の第一の実施例を示したブロック図である。

図１において、１は本発明の回路遮断器であり、電路１０に介在するよう分電盤内に配設される。ここで、電路１０は複数相の電路を想定しており、１１は第一の電圧相（Ｌ１相という）、１２は第二の電圧相（Ｌ２相という）、１３は中性相（Ｎ相という）としている。

１０１は回路遮断器１を構成する器体であり、内容物を収納するケース及びカバーで構成されており、該器体１０１の一端には電源側端子が設けられ、他端には負荷側端子が設けられる。該電源側端子ならびに負荷側端子は電路を構成する電線もしくは導体が接続されるものである。

該電源側端子ならびに負荷側端子の間には、固定接点と該固定接点に対向して配設される可動接点からなる接点装置１０２と、該接点装置１０２を開閉する開閉機構部１０３と、該開閉機構部１０３を手動操作するための操作部材と、前記電路に過電流や短絡電流などの異常電流が生じた場合には前記開閉機構部１０３に作用し引き外し動作を行う引き外し装置１０４と、前記電路１０におけるＬ１相１１並びにＬ２相１２に貫通挿入されて設けられ負荷電流の大きさを検出する第一の変流器（第一のＣＴという）１０５、第二の変流器（第二のＣＴという）１０６と、該第一の変流器１０５、第二の変流器１０６からの出力信号を受け取り、電路に流れる負荷電流の大きさを演算処理により求出し、予め定められた設定電流値と比較演算を行うことにより、該設定電流値よりも前記負荷電流の大きさが大きい場合には、所定の限時特性制御を行い、後述するトリップコイルに向けて引き外し信号を出力するよう、マイコンを用いて構成される動作制御部１０８と、前記動作制御部１０８からの前記引き外し信号により作動し、前記開閉機構部１０３に作用し引き外し動作を行うトリップコイル（ＴＣという）１０９とが設けられている。

また、前記電路１０におけるＬ１相１１、Ｌ２相１２、Ｎ相１３を一括して貫通挿入されて設けられ電路に流れる漏電電流を検出する零相変流器（ＺＣＴという）１０７が設けられる。該ＺＣＴ１０７の出力信号は前記動作制御部１０８に向けて出力される。前記動作制御部１０８においては、前述した第一のＣＴ１０５ならびに第二のＣＴ１０６からの出力信号の演算処理のほか、該ＺＣＴ１０７からの出力信号の演算処理も行い、所定の大きさの漏電電流が電路に発生しているときには、ＴＣ１０９に向けて引き外し信号を出力するように構成されている。なお、他の形態として、漏電電流の検出処理を、前述した第一のＣＴ１０５ならびに第二のＣＴ１０６からの出力信号の演算処理とは、別途、処理回路を用いて行うように構成してもよい。

また、前記引き外し装置１０４は、バイメタルなどを用いて構成される熱動素子１０４１と、電路に流れる電流の電磁誘導により駆動する電磁引き外し素子１０４２とを用いた熱動電磁式にて構成される。なお、他の形態として、バイメタルなどの熱動素子を用いない完全電磁式にて構成してもよい。

ここで、前記動作制御部１０８で行われる前記第一のＣＴ１０５ならびに第二のＣＴ１０６からの出力信号を元にした演算処理は、前記両ＣＴにて検出される電路全体の電流のベクトル合成和を求めるように行われる。

これにより、各相毎の電流の大きさに応じた配線保護のための電路遮断動作は、前記熱動素子１０４１ならびに電磁引き外し素子１０４２にて構成される引き外し装置１０４が前記開閉機構部１０３に作用することにより行われ、予め定められた設定電流値を電路全体の電流値が超えた場合には、前記動作制御部１０８から前記ＴＣ１０９に引き外し信号が送られることにより前記開閉機構部１０３により電路の遮断動作が行われる。

動作制御部１０８における限時特性制御は次のとおり予め定められた設定電流値に対する負荷率Ｉ（％）に応じて変化させている。

負荷率Ｉ（％）が１２０＜Ｉ≦１３２の場合には約１８０秒でＴＣ１０９に向けて引き外し信号を出力し、
負荷率Ｉ（％）が１３２＜Ｉ≦１４４の場合には約１０秒でＴＣ１０９に向けて引き外し信号を出力し、
負荷率Ｉ（％）が１４４＜Ｉの場合には約５秒でＴＣ１０９に向けて引き外し信号を出力するように構成している。

これにより、電路全体の電流の大きさが前記設定電流値を超えた場合においても、速やかに回路遮断器１を遮断動作させることができる。なお、前記負荷率Ｉ（％）の幅の閾値は前記記載値にかかわらず適宜定めるとよい。

次に、前記回路遮断器１を分電盤に設置して使用する場合の説明を行う。

例えば、回路遮断器１の定格電流が６０Ａであり、予め定められた設定電流値が５０Ａであった場合について説明を行う。回路遮断器の時延引き外し特性（ＪＩＳＣ８３７０に記載されている時延引き外し特性参考）は、定格電流が６０Ａの場合には定格電流の２００％（１２０Ａ）の電流においては６分以内に動作し、定格電流の１２５％（７５Ａ）の電流においては１２０分以内に動作することが定められている。

ここで、前述した動作制御部１０８の限時特性制御においては、定格電流が６０Ａである場合には、負荷率Ｉ（％）が１２０＜Ｉ≦１３２の場合、即ち、７２Ａから７９．２Ａの電流においては約３分で動作し、負荷率Ｉ（％）が１３２＜Ｉ≦１４４の場合、即ち、７９．２Ａから８６．４Ａの電流においては約１０秒で動作し、負荷率Ｉ（％）が１４４＜Ｉの場合の場合、即ち、８６．４Ａより大きな電流においては約５秒で動作するように構成されているため、ＪＩＳＣ８３７０により定められている時延引き外し特性は満たしており、配線の保護が可能な電流範囲内において、電路を流れる電流の大きさが設定電流値を超えた場合には、より早く電路を遮断することが可能となるものである。

次に、図２を用いて第二の実施例の説明を行う。図２には、図１で示した回路遮断器において、設定電流値を回路遮断器の器体外部から設定することが可能であるように、電流設定部を設けた回路遮断器を示している。

図２において、２０１は電流設定部であり、本実施例ではロータリースイッチを用いて構成している。該電流設定部２０１は、前記動作制御部１０８と接続されており、該動作制御部１０８は前記電流設定部において設定された電流設定情報を受け取り、該電流設定情報を設定電流値として演算を行う。

前記電流設定部２０１においては、設定する電流の値を択一的に切り替え設定可能なように構成されており、該設定可能な電流は、３０Ａ、４０Ａ、５０Ａ、６０Ａの４種類を設けている。例えば、設定電流値を５０Ａに設定する場合には、前記ロータリースイッチを回転させ、５０Ａの電流値を選択する。

設定電流の値は、利用者の居住地域によって電力会社により定められる契約電流に基づいた値を選択するとよい。例えば、電力会社との契約電流が５０Ａである場合には、設定電流値を５０Ａに合わせることにより、該契約電流を超えて電流を使用するような場合において、速やかに電路を遮断することができる。

ここで、「電気用品安全法解釈例規集」における「電気用品の技術上の基準を定める省令別表五２アンペア制用電流制限器」の動作特性によれば、次のとおり、
定格電流が２０Ａのものにあっては、最大不動作電流は２２Ａ（１１０％）であり、３０秒不動作電流は２８Ａ（１４０％）であり、１秒不動作電流は７０（３５０％）と定められてある。

また、定格電流が３０Ａのものにあっては、最大不動作電流は３３Ａ（１１０％）であり、３０秒不動作電流は３９Ａ（１３０％）であり、１秒不動作電流は１００（３３３％）と定められてある。

また、定格電流が４０Ａのものにあっては、最大不動作電流は４４Ａ（１１０％）であり、３０秒不動作電流は５２Ａ（１３０％）であり、１秒不動作電流は１２０（３００％）と定められてある。

また、定格電流が５０Ａのものにあっては、最大不動作電流は５４Ａ（１０８％）であり、３０秒不動作電流は６４Ａ（１２８％）であり、１秒不動作電流は１５０（３００％）と定められてある。

また、定格電流が６０Ａのものにあっては、最大不動作電流は６４Ａ（１０７％）であり、３０秒不動作電流は７６Ａ（１２７％）であり、１秒不動作電流は１８０（３００％）と定められてある。

なお、３０秒不動作電流を通じた場合においては、３０秒以内に自動的に動作せず、かつ、６０分以内に動作すること、また、１秒不動作電流を通じた場合においては、１秒以内に自動先に動作せず、かつ、定格電流に応じて、定格電流が３０Ａ以下の場合には、１０行以内に動作し、定格電流が４０Ａ以下の場合には、２０秒以内に動作し、定格電流が５０Ａ以下の場合には、２０秒以内に動作し、定格電流が６０Ａ以下の場合には、３０秒以内に動作すること、と定められてある。

したがって、前記動作制御部１０８の限時特性動作は、配線保護の範囲内でなおかつ、これらのアンペア制用電流制限器における動作特性を満たすよう行われるものである。

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、例えば、前記引き外し装置１０４の構成は、熱動素子を用いずに、完全電磁式の引き外し装置（電流コイルに流れる負荷電流によって発生する電磁力を利用して過電流を検出する装置）を用いて構成してもよいし、前記電流設定部２１０の構成は、ロータリースイッチの他に、スライドスイッチや、電子的に設定電流値を切り替えるよう構成されたボタン式のスイッチを用いて構成しても良い。

また、実使用上、当面、主開閉器と電流制限器とが分電盤内に配設される間、コストの低減を目的として、前記回路遮断器１において、ＺＣＴ１０７や、Ｎ相に設けられている引き外し装置を取り除いて電流制限専用の遮断器として構成して、前記主開閉器との共用化を図り構成してもよい。

本発明における回路遮断器は、単相三線式の一般的な住宅用分電盤に設置する電流制限器並びに主回路遮断器に置き換えて利用することができる。

第一の実施例の回路遮断器の概略ブロック図である。第二の実施例の回路遮断器の概略ブロック図である。分岐回路遮断器の例を示した図である。

符号の説明

１回路遮断器
１０１器体
１０２接点装置
１０３開閉機構部
１０４引き外し装置
１０４１熱動素子
１０４２電磁引き外し素子
１０５第一の変流器
１０６第二の変流器
１０７零相変流器
１０８動作制御部
１０９トリップコイル
１０電路
１１第一の相
１２第二の相
１３第三の相

Claims

複数相の電路における第一の相並びに第二の相を貫通するように各々設けられ負荷電流の大きさを検出する第一及び第二の変流器（ＣＴ）と、
前記電路に介在し該電路を入切する開閉機構部と、
前記電路に所定の電流が流れた場合には前記開閉機構部に作用し引き外し動作を行う熱動素子並びに電磁引き外し素子とからなる引き外し手段と、
前記開閉機構部に作用し所定の動作信号を受けて動作するトリップコイル（ＴＣ）と、
前記第一及び第二の変流器（ＣＴ）からの出力信号を受け取り出力信号のベクトル合成和を演算し求出された前記第一の相及び第二の相における電路全体の負荷電流の大きさを予め定められた設定電流値と比較することにより該設定電流値よりも前記電路全体の負荷電流の大きさが大きい場合には、
該電路全体の負荷電流における前記引き外し手段による動作時間よりも早く限時特性制御を行い前記トリップコイル（ＴＣ）に動作信号を出力し、前記開閉機構部を引き外す動作制御部とを一体に備えたことを特徴とする回路遮断器。
複数相の電路における第一の相並びに第二の相を貫通するように各々設けられ負荷電流の大きさを検出する第一及び第二の変流器（ＣＴ）と、
前記電路に介在し該電路を入切する開閉機構部と、
前記電路の相毎に設けられて所定の電流が流れた場合には前記開閉機構部に作用し引き外し動作を行う熱動素子並びに電磁引き外し素子とからなる引き外し手段と、
前記開閉機構部に作用し所定の動作信号を受けて動作するトリップコイル（ＴＣ）と、
前記第一及び第二の変流器（ＣＴ）からの出力信号を受け取り出力信号のベクトル合成和を演算し求出された前記第一の相及び第二の相における電路全体の負荷電流の大きさを予め定められた設定電流値と比較することにより該設定電流値よりも前記負荷電流の大きさが大きい場合には所定の限時特性制御を行い前記トリップコイル（ＴＣ）に動作信号を出力し、前記開閉機構部を引き外す動作制御部と、
前記設定電流値を回路遮断器を構成する器体の外部から設定を可変とする電流設定部とを一体に備え、
第一の相及び第二の相における電路全体の負荷電流に対しては、
前記電流設定部によって設定された設定電流値に対する前記電路全体の負荷電流の負荷率に応じて前記トリップコイル（ＴＣ）に動作信号を出力するまでの時間を段階的に定めた限時特性制御を前記動作制御部により行い開閉機構部を引き外す一方、
前記第一の相又は第二の相を流れる各相毎の負荷電流に対しては、
前記引き外し手段により開閉機構部を引き外し、かつ、前記動作制御部による限時特性制御は同負荷率における前記引き外し手段による遮断動作時間よりも早く行われることを特徴とする回路遮断器。
前記設定電流値は、定められた契約電流の値と等しく設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回路遮断器。