JP5295850B2 - 電子式回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、電路を保護する回路遮断器に関し、特に電路電流を計測して、この電流値が所定の条件を満たしたら電路を遮断する電子式回路遮断器に関する。

回路遮断器には、バイメタル等の過電流検知素子を使用せずに、電路電流を読み取って電子制御により過電流を検知して遮断操作する電子制御式の回路遮断器がある。この電子式回路遮断器は、電路の遮断／接続をするための主接点、この接点を開動作させる遮断機構部、電路に所定の条件を満たす電流が流れたら遮断機構部を動作させる遮断制御回路、この遮断制御回路に電源を供給する電源回路等が組み込まれている。
このような電子式回路遮断器は、遮断機構部が動作して主接点が開動作したら遮断制御回路への電源供給も停止するよう構成されている。そのため、電力を蓄積するコンデンサの容量を大きくする等の対策が成され、遮断動作後しばらくは遮断制御回路が動作し、必要な情報の保持等が行われるよう工夫されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２９１０６号公報

しかしながら、コンデンサの容量を大きくする対策は、回路遮断器の限られた空間の中では制限があり、十分な容量のものを使用するのが難しかった。特に、過負荷等の過電流により遮断した場合は電路が加熱状態にあるため、冷却するまで少なくとも数十分は必要である。そのため、その間は遮断制御回路を能動状態にしておき、温度を加味した制御を行わせるのが望ましいが、そのような長時間に亘り遮断制御回路の制御動作を継続させることは出来なかった。

また、このような電子式回路遮断器は、主接点の二次側に電源回路が接続されているためこのような問題が発生するので、対応策として電源を遮断動作の影響を受けない主接点の一次側から採る構成が考えられる。ところが、主接点の一次側から電源を採ると、電路が遮断されても、また操作ハンドルをオフ操作しても、電源回路、遮断制御回路は常時通電された状態となる。
こうなると、メンテナンスやテスト等で遮断器を操作する場合は、一次側の通電まで停止しなければならない。これは厄介であり好ましい状態ではない。また、省エネルギーの観点からも逆行するし、遮断動作時の電路の一次と二次の責任分解点が不明確となり好ましくない。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、電源コンデンサの容量を大きくする等の対策を講ずること無く、遮断動作後も良好に遮断制御回路が制御を継続し、且つ電路の冷却期間を加味した一定時間が経過したら遮断制御回路への電源供給を停止する電子式回路遮断器を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、電路を開閉するための主接点と、前記主接点を開動作させる遮断機構部と、前記電路に所定の条件を満たす過電流が流れたら前記遮断機構部を遮断動作させる遮断制御回路と、前記遮断制御回路に電源を供給する電源回路と、前記主接点を開閉操作するための操作ハンドルと、を有する電子式回路遮断器であって、前記電源回路は、並列に接続された第１、第２のスイッチ手段を備えて断路可能な電源線を介して主接点の一次側に接続され、前記第１のスイッチ手段は前記主接点の開閉動作に連動して開閉動作する一方、前記第２のスイッチ手段は前記遮断制御回路の制御により開動作し、前記遮断制御回路は、前記過電流により遮断操作したら、遮断操作してから前記電路を冷却させるための一定時間の経過を待って前記第２のスイッチ手段を開操作することを特徴とする。
この構成によれば、電路の一次側から遮断制御回路に電源を供給するため、遮断動作後も、遮断制御回路の機能を継続させることが可能となる。そのため、電源回路のコンデンサ容量を大きくする等の処置を講ずることなく、遮断後も遮断制御回路による制御を継続させることができ、遮断時の電流情報や遮断経過時間等に基づいて電路の温度を類推し、適切な遮断制御が可能となる。
また、主接点が開操作されてから一定時間が経過したら、電源の供給は停止されるので、遮断動作しても永遠に遮断制御回路が充電され続けることが無く、無駄な電力を消費することもない。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記第２のスイッチ手段は、前記遮断制御回路の起動時に出力されるセットアップ完了信号を受けて閉動作することを特徴とする。
この構成によれば、第２のスイッチ手段が開状態にあっても操作ハンドルのオン操作により閉動作するので、その直後に過電流等による遮断動作が発生しても、遮断制御回路は良好な制御を継続できる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記遮断機構部が遮断動作し、且つ前記第２のスイッチ手段が閉状態にある場合を表示する表示部を有することを特徴とする。
この構成によれば、遮断動作した回路遮断器の制御動作状態を一目で認識できるので、回路遮断器の状態を把握し易い。

本発明によれば、電路の一次側から遮断制御回路に電源を供給するため、遮断動作後も、遮断制御回路の機能を継続させることが可能となる。そのため、電源回路のコンデンサ容量を大きくする等の処置を講ずることなく、遮断後も遮断制御回路による制御を継続させることができ、遮断時の電流情報や遮断経過時間等に基づいて電路の温度を類推し、適切な遮断制御が可能となる。
また、主接点が開操作されてから一定時間が経過したら、電源の供給は停止されるので、遮断動作しても永遠に遮断制御回路が充電され続けることが無く、無駄な電力を消費することもない。

本発明に係る電子式回路遮断器の一例を示す回路ブロック図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る電子式回路遮断器の一例を示す回路ブロック図であり、１は電源側である一次側端子、２は負荷側である二次側端子、３は電路、４は電路３を開閉する主接点、５は電路電流の状態に応じて遮断信号を出力する遮断制御回路、６は遮断制御回路５に電源を供給する電源回路、７は主接点４を開動作させて電路３の遮断動作を実施するためのトリップコイル、８は遮断動作後の遮断器の状態を表示するＬＥＤから成る表示部である。トリップコイル７は、そのトリップ動作により図示しない遮断機構部を動作させて主接点４が開動作する。
尚、主接点４は、図示しない操作ハンドルの開閉操作により開閉動作する。また、電路３は、ここでは３線からなる電路、例えば単相３線式或いは三相で構成される電路を示しているが、２線式電路であっても良い。

電源回路６は、主接点４の一次側の電路３に電源線１０を介して接続され、電源線１０の途中には第１のスイッチ手段としてのマイクロスイッチ１１と、第２のスイッチ手段としてのリレー接点１２とが並列に設けられている。
マイクロスイッチ１１は、主接点４の開閉動作に連動して開閉動作するよう構成され、遮断動作により開動作するし、操作ハンドルの操作で開閉する。一方、リレー接点１２を備えたリレーは、リレーコイル１３がリレー駆動回路１４を介して遮断制御回路５に接続され、遮断制御回路５の制御で開閉する。

遮断制御回路５は、各種制御信号を出力するポート２０、所定時間をカウントするタイマ２１、変流器１６が検出した電路３の電流情報をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２２、各種情報を記憶する記憶部２３、ＣＰＵから成る演算制御部２４等を備えている。

ポート２０には、トリップコイル７を駆動するためのトリップコイル駆動回路１７、リレー接点１２を開閉操作するリレー駆動回路１８、表示部８を点滅動作させる表示部駆動回路１９が接続され、演算制御部２４から個々に制御信号が出力される。また記憶部２３には、制御プログラム、遮断時の電流情報や時刻情報等から成る遮断情報に加え、遮断を判断する電流値と時間を関連付けた電流マップ情報が記憶されている。

このように構成された電子式回路遮断器は次のように動作する。主接点４が閉状態にあり、二次側端子２に接続された図示しない負荷に電力を供給している定常状態では、変流器１６により検出された電路電流は、Ａ／Ｄ変換部２２でＡ／Ｄ変換されて演算制御部２４に送られる。演算制御部２４は、電路電流を常時監視し、記憶部２３に記憶された電流マップ情報を基に、電流と時間の関係等が条件を満たしたら遮断信号を出力する。例えば、定格の１２５％の電流が６０分流れた場合に遮断するという遮断条件が記憶され、このような条件を満たしたら過電流の発生と判断して遮断信号を出力する。

この遮断信号は、ポート２０からトリップコイル駆動信号として出力され、トリップコイル駆動回路１７はトリップコイル７に駆動電流を通電する。こうして、トリップコイル７はトリップ動作し、主接点４は開動作する。即ち回路遮断器は遮断動作する。また、主接点４の開動作を受けて、マイクロスイッチ１１も開動作する。但し、リレーは動作せず、リレー接点１２は閉状態のままである。

遮断信号を出力した演算制御部２４は、またタイマ２１をスタートさせて所定時間のカウントを開始すると共に、表示部駆動回路１９を起動させて表示部８の点滅を開始させる。タイマ２１は、過電流の通電により二次側端子２に接続された負荷電路が冷却するまでの時間、例えば６０分とした所定時間をカウントする。

所定時間が経過してタイマ２１がカウントアップしたら、演算制御部２４はカウントアップ信号を出力する。このカウントアップ信号は、ポート２０からリレー駆動回路１４にオフ信号として送出され、表示部駆動回路１９に停止信号として出力される。
その結果、リレー接点１２が開動作して電路３と電源回路６の間が切断され、遮断制御回路５への電源の供給が停止する。また、表示部８は点滅を停止する。

こうして、電路３を遮断し、且つ遮断制御回路５が停止した電子式回路遮断器は、操作ハンドルを投入操作（閉操作）すれば、主接点４が閉動作して電路３は再接続される。また、マイクロスイッチ１１も閉状態となり、遮断制御回路５はセットアップ動作を開始する。マイクロスイッチ１１の閉動作によりセットアップが完了し、立ち上がった遮断制御回路５は、ポート２０を介してリレー駆動回路１４に閉信号を出力し、リレー接点１２も閉動作する。即ち、操作ハンドル投入に連動して、その直後にリレー接点１２も閉動作し、電子式回路遮断器は電路電流を監視する定常状態に復帰する。

尚、タイマ２１がカウントアップする前に、操作ハンドルが投入操作されると、この場合も主接点４が閉動作して電路が通電される。しかし、このタイマカウント中の遮断制御回路５は制御動作を継続しているため、演算制御部２４は遮断時の電路電流値や遮断経過時間、更には投入後の電路電流値等を加味して、遮断信号を出力する。

このように、電路の一次側から遮断制御回路に電源を供給するため、遮断動作後も、遮断制御回路の機能を継続させることが可能となる。そのため、電源回路のコンデンサ容量を大きくする等の処置を講ずることなく、遮断後も遮断制御回路による制御を継続させることができ、遮断時の電流情報や遮断経過時間等に基づいて電路の温度を類推し、適切な遮断制御が可能となる。
また、主接点が開操作されてから一定時間が経過したら、電源の供給は停止されるので、遮断動作しても永遠に遮断制御回路が充電され続けることが無く、無駄な電力を消費することもないし、一次側と二次側の責任分解点が不明確になることもない。
更に、リレー接点１２が開状態にあっても回路遮断器の電源投入操作により閉動作するので、その直後に過電流等による遮断動作が発生しても、遮断制御回路５は良好な制御を継続できるし、表示部８により、遮断動作した回路遮断器の制御動作状態を一目で認識できるので、回路遮断器の状態を把握し易い。

尚、上記実施形態では、タイマ２１のカウントアップ時間を６０分としているが、この時間は任意であり、負荷に至る電線の特性により変更することができる。

３・・電路、４・・主接点、５・・遮断制御回路、６・・電源回路、８・・表示部、１１・・マイクロスイッチ（第１のスイッチ手段）、１２・・リレー接点（第２のスイッチ手段）、２１・・タイマ。

Claims (3)

1. 電路を開閉するための主接点と、前記主接点を開動作させる遮断機構部と、前記電路に所定の条件を満たす過電流が流れたら前記遮断機構部を遮断動作させる遮断制御回路と、前記遮断制御回路に電源を供給する電源回路と、前記主接点を開閉操作するための操作ハンドルと、を有する電子式回路遮断器であって、
   前記電源回路は、並列に接続された第１、第２のスイッチ手段を備えて断路可能な電源線を介して主接点の一次側に接続され、
   前記第１のスイッチ手段は前記主接点の開閉動作に連動して開閉動作する一方、前記第２のスイッチ手段は前記遮断制御回路の制御により開動作し、
   前記遮断制御回路は、前記過電流により遮断操作したら、遮断操作してから前記電路を冷却させるための一定時間の経過を待って前記第２のスイッチ手段を開操作することを特徴とする電子式回路遮断器。
2. 前記第２のスイッチ手段は、前記遮断制御回路の起動時に出力されるセットアップ完了信号を受けて閉動作する請求項１記載の電子式回路遮断器。
3. 前記遮断機構部が遮断動作し、且つ前記第２のスイッチ手段が閉状態にある場合を表示する表示部を有する請求項１又は２記載の電子式回路遮断器。

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