(57)【要約】【課題】周辺機器の誤作動や回路遮断器のサイズの増大を回避し、また、サーキットブレーカの繰り返し使用を可能としつつ、過電流事故、短絡事故、および漏電事故の何れが発生した場合にも自動的に電源の両極を遮断すること。【解決手段】本発明は、電源１０から負荷２０に給電する給電回路に配置される回路遮断器に適用される。本発明の回路遮断器は、電源１０の一方の極と負荷２０との間に介挿されるヒューズ４０と、漏電を検出する漏電検出器５０と、ヒューズ４０の溶断と漏電検出器５０による漏電検出との何れにも連動して、電源１０の両極を遮断するサーキットブレーカ３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流または交流の電源から負荷に給電する給電回路に配置される回路遮断器であって、
前記電源の一方の極と前記負荷との間に介挿されるヒューズと、
漏電を検出する漏電検出手段と、
前記ヒューズの溶断と前記漏電検出手段による漏電検出との何れにも連動して、前記電源の両極を遮断するサーキットブレーカと、を備えることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
前記ヒューズの溶断と前記漏電検出手段による漏電検出との何れにも連動して、電圧が印加される電圧トリップコイルをさらに備え、
前記サーキットブレーカは、電圧印加された前記電圧トリップコイルによって作動し、前記電源の両極を遮断することを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
【請求項３】
前記電圧トリップコイルは、一端が前記ヒューズの一端と接続されており、
前記電圧トリップコイルの他端と前記ヒューズの他端との間に介挿された第１のスイッチと、
前記ヒューズの溶断に連動して、前記第１のスイッチを閉状態にするスイッチ駆動手段と、
前記電圧トリップコイルと前記第１のスイッチとを結ぶ電路と、前記電源の前記ヒューズが介挿されていない他方の極側の電路と、の間に介挿され、前記漏電検出手段による漏電検出に連動して閉状態になる第２のスイッチと、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
【請求項４】
前記電圧トリップコイルと第１のスイッチと外部電源とが直列接続されて構成されたサブ回路と、
前記ヒューズの溶断に連動して、前記第１のスイッチを閉状態にするスイッチ駆動手段と、
前記第１のスイッチと並列接続され、前記漏電検出手段による漏電検出に連動して閉状態になる第２のスイッチと、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
【請求項５】
前記ヒューズの溶断に連動して、検知信号を送出する信号送出手段と、
前記信号送出手段から送出された検知信号と前記漏電検出手段から送出された漏電検出信号との何れによっても、前記電圧トリップコイルに所定の電圧を印加する電圧トリップコイル制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源または交流電源から負荷に給電する給電回路において、負荷に過電流事故や短絡事故が発生した場合や、漏電事故が発生した場合に、電源の両極を遮断する回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源から負荷に給電する直流給電回路には、負荷に過電流事故または短絡事故が発生した場合や、漏電事故が発生した場合に、直流電源の正負両極を遮断する回路遮断器が設けられている。
【０００３】
回路遮断器の一例としては、図５に示すように、直流電源１０の正負両極と負荷２０との間にそれぞれ主接点３００Ａ，３００Ｂが介挿された漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００から構成される回路遮断器がある。
【０００４】
図５に示した回路遮断器では、漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００は、漏電検出機能を有しているため、負荷２０に過電流事故や短絡事故が発生した場合に限らず、漏電事故が発生した場合にも、主接点３００Ａ，３００Ｂを連動して断路して、直流電源１０の正負両極を一括して遮断する。
【０００５】
また、回路遮断器の他の例としては、図６に示すように、直流電源１０の正負両極と負荷２０との間にそれぞれ主接点３１０Ａ，３１０Ｂが介挿されたサーキットブレーカ３１０と、直流電源１０の正負両極と負荷２０との間に、主接点３１０Ａ，３１０Ｂと直列にそれぞれ介挿されたヒューズ４００Ａ，４００Ｂと、漏電検出器５００と、から構成される回路遮断器がある。
【０００６】
図６に示した回路遮断器では、過電流や短絡電流は、ヒューズ４００Ａ，４００Ｂで遮断し、サーキットブレーカ３１０で主接点３１０Ａ，３１０Ｂを断路して、直流電源１０の正負両極を遮断する。一方、漏電事故が発生した場合は、漏電検出器５００が、これを検出し、内部の制御回路を介してＬＥＤなどを用いて外部に警報を発する。すなわち、図６に示した回路遮断器は、漏電検出に連動して、ヒューズ４００Ａ，４００Ｂやサーキットブレーカ３１０を動作させるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３０９１７１２号公報
【特許文献２】特許２５１３８５０号公報
【特許文献３】特許２９９８９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図５および図６に示した回路遮断器には、それぞれ次のような課題がある。
【０００９】
図５に示した、漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００を用いる回路遮断器では、過電流事故、短絡事故、および漏電事故の何れが発生した場合にも、直流電源１０の正負両極を自動的に遮断することが可能である。
【００１０】
しかし、一般に、サーキットブレーカは、ヒューズと比べて遮断完了までの時間が長いので、事故系統と並列に接続されている他の健全系統への電圧の擾乱が大きくなり、この擾乱によって健全系統に接続されている周辺機器が誤作動するリスクがある。そのため、このリスクは、漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００で遮断する場合、溶断時間の短いヒューズで遮断する場合よりも大きいという課題がある。
【００１１】
また、短絡電流は、通常電流よりも大きいため、漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００の遮断容量を大きくする必要があり、回路遮断器のサイズの増大につながるという課題もある。
【００１２】
また、一般に、サーキットブレーカには、繰り返し使用が可能な規定電流値が仕様で規定されている。そのため、規定電流値以上の電流を漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００で遮断すると、漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００の繰り返し使用が保証されなくなるため、規定電流値を超える電流を遮断した漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００は交換する必要があるという課題もある。
【００１３】
さらに、漏電検出機能付きサーキットブレーカ３００は、漏電検出機能を組み込むことで、漏電検出機能を有していないサーキットブレーカよりもサイズが大きくなってしまうという課題もある。
【００１４】
一方、図６に示した、サーキットブレーカ３１０とヒューズ４００Ａ，４００Ｂとを連携させる回路遮断器では、過電流や短絡電流の遮断はヒューズ４００Ａ，４００Ｂが行うので、サーキットブレーカ３１０の遮断容量を抑えることができ、また、サーキットブレーカ３１０の繰り返し使用も可能である。
【００１５】
しかし、漏電事故が発生した場合には、漏電検出器５００が警報を発するのみで、直流電源１０の正負両極の遮断を行わないため、漏電部に人が触れることによる感電の危険性があるという課題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、周辺機器の誤作動やサイズの増大を回避し、また、サーキットブレーカの繰り返し使用を可能としつつ、過電流事故、短絡事故、および漏電事故の何れが発生した場合にも自動的に直流電源の正負両極を遮断することができる回路遮断器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の回路遮断器は、
直流または交流の電源から負荷に給電する給電回路に配置される回路遮断器であって、
前記電源の一方の極と前記負荷との間に介挿されるヒューズと、
漏電を検出する漏電検出手段と、
前記ヒューズの溶断と前記漏電検出手段による漏電検出との何れにも連動して、前記電源の両極を遮断するサーキットブレーカと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、負荷に過電流事故や短絡事故が発生した場合はヒューズが溶断し、また、漏電事故が発生した場合はこれを漏電検出手段が検出し、これらヒューズの溶断と漏電検出との何れにも連動して、サーキットブレーカが電源の両極を遮断する。
【００１９】
そのため、本発明では、過電流事故、短絡事故、および漏電事故の何れが発生した場合にも、自動的に電源の正負両極を遮断することができる。
【００２０】
また、本発明では、過電流や短絡電流はヒューズが遮断するため、周辺機器が誤作動するリスクの低減やサーキットブレーカの遮断容量の低減を図ることができるとともに、サーキットブレーカを破損させず、繰り返し使用が可能となる状態を維持できる。
【００２１】
また、本発明では、サーキットブレーカに漏電検出機能を組み込む必要がないため、サーキットブレーカのサイズが大きくなるのを回避することができる。また、代替として設ける漏電検出手段の設置場所は、ヒューズやサーキットブレーカの近傍に設置する必要がないため、設置自由度が高くなる。
【００２２】
また、本発明では、サーキットブレーカは断路を行うために使用し、ヒューズは過電流事故や短絡事故が発生したときの電流遮断のために使用し、漏電検出手段は漏電の検出のみに使用することができるため、それぞれの部品で小型化と高性能化が可能となり、回路遮断器の性能を総合的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態の回路遮断器の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の回路遮断器の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例２の回路遮断器の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例３の回路遮断器の構成を示す図である。
【図５】従来の回路遮断器の一構成例を示す図である。
【図６】従来の回路遮断器の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態の回路遮断器の基本構成を示す図である。
【００２６】
図１を参照すると、本実施形態の回路遮断器は、直流電源１０から負荷２０に給電する直流給電回路に配置されるものであり、直流電源１０の正負両極と負荷２０との間にそれぞれ主接点３０Ａ，３０Ｂが介挿されたサーキットブレーカ３０と、直流電源１０の正極と負荷２０との間に、主接点３０Ａと直列に介挿されたヒューズ４０と、直流電源１０の正極と負極との電流差を検出することで漏電を検出する漏電検出器５０と、を有する。
【００２７】
なお、図１において、ヒューズ４０の接続位置を、直流電源１０の正極側で、サーキットブレーカ３０の負荷側としたが、本発明はこれに限らず、ヒューズ４０の接続位置は、直流電源１０の正極側でも負極側でもどちらでもよく、また、サーキットブレーカ３０の電源側でも負荷側でもどちらでもよい。
【００２８】
本実施形態の回路遮断器では、負荷２０に過電流事故または短絡事故が発生した場合には、ヒューズ４０が溶断することによって過電流を遮断し、ヒューズ４０の溶断と連動して、サーキットブレーカ３０が主接点３０Ａ，３０Ｂを連動して断路して、直流電源１０の正負両極を遮断（トリップ）する。
【００２９】
一方、漏電事故が発生した場合にも、漏電検出器５０による漏電検出と連動して、サーキットブレーカ３０が直流電源１０の正負両極を遮断（トリップ）する。
【００３０】
したがって、本実施形態の回路遮断器においては、過電流事故、短絡事故、および漏電事故の何れが発生した場合にも、自動的に直流電源１０の正負両極を遮断することが可能となる。
【００３１】
以下、本実施形態の回路遮断器の具体的な構成およびその動作を、実施例において説明する。
【００３２】
なお、本実施形態の回路遮断器において、ヒューズ４０の溶断時および漏電検出器５０による漏電検出時に、直流電源１０の正負両極を遮断する方法としては、次の３つの方法がある。
（１）給電系統連携方法
（２）別電源連携方法
（３）制御系連携方法
【実施例１】
【００３３】
図２は、本発明の実施例１の回路遮断器の構成を示す図である。
【００３４】
本実施例は、直流電源１０の正負両極を遮断する方法として、上述の（１）給電系統連携方法を適用した場合の回路遮断器の例である。
【００３５】
図２を参照すると、本実施例の回路遮断器では、ヒューズ４０の一端には、電圧トリップコイル６０の一端が接続され、また、電圧トリップコイル６０の他端とヒューズ４０の他端との間には、スイッチ（＃１）７０−１が介挿されている。
【００３６】
また、スイッチ（＃１）７０−１と電圧トリップコイル６０とを結ぶ電路と、直流電源１０のヒューズ４０が介挿されていない極側の電路と、の間には、スイッチ（＃２）７０−２が介挿されている。
【００３７】
また、ヒューズ４０の溶断を検知して、スイッチ（＃１）７０−１を閉状態にするスイッチ駆動部（＃１）８０−１と、漏電検出器５０からの漏電検出信号を受けて、スイッチ（＃２）７０−２を閉状態にするスイッチ駆動部（＃２）８０−２と、が設けられている。
【００３８】
なお、図２において、サーキットブレーカ３０および電圧トリップコイル６０は、ＭＣＣＢ（Molded Case Circuit Breaker：配線用遮断器）として一体化されている。
【００３９】
ここで、スイッチ駆動部（＃１）８０−１を実現する方法としては、ヒューズ４０の溶断を電気的に検出するセンサと電磁リレーとを組み合わせる方法や、ヒューズ４０に併設される警報ヒューズと警報ヒューズの溶断により移動するバネとを組み合わせる方法や、ヒューズ４０の溶断時にヒューズ４０の両端電位差を検知する方法や、ヒューズ４０の溶断時の過電流を検知する方法などが考えられるが、その他どのような方法でもかまわない。
【００４０】
また、漏電検出器５０を実現する方法としては、例えば、地絡故障時に流れる零相電流を検出する零相変流器などを用いる方法が考えられるが、漏電を検知して、漏電検出信号を送出することができればどのような方法でもかまわない。
【００４１】
また、スイッチ駆動部（＃２）８０−２を実現する方法としては、電磁リレーや半導体スイッチなどを用いる方法が考えられるが、その他どのような方法でもかまわない。
【００４２】
本実施例の回路遮断器では、負荷２０に過電流事故や短絡事故が発生し、ヒューズ４０が溶断すると、スイッチ駆動部（＃１）８０−１がこれを検知してスイッチ（＃１）７０−１を閉状態にし、これによって電圧トリップコイル６０がヒューズ４０の両端に接続される。このとき、ヒューズ４０が溶断しているため、給電系統に直列に電圧トリップコイル６０が接続される。即ち、直流電源１０と電圧トリップコイル６０とスイッチ（＃１）７０−１と負荷２０とが直列に接続される。これにより、電圧トリップコイル６０には直流電源１０の電圧が印加され、サーキットブレーカ３０が直流電源１０の正負両極を遮断（トリップ）する。
【００４３】
一方、漏電事故が発生すると、漏電検出器５０がこれを検出し、スイッチ駆動部（＃２）８０−２に漏電検出信号を送出する。この漏電検出信号を受けて、スイッチ駆動部（＃２）８０−２がスイッチ（＃２）７０−２を閉状態にする。スイッチ（＃２）７０−２が閉状態になると、給電系統に直列に電圧トリップコイル６０が接続される。即ち、直流電源１０と電圧トリップコイル６０とスイッチ（＃２）７０−２とが直列に接続される。これにより、電圧トリップコイル６０には直流電源１０の電圧が印加され、サーキットブレーカ３０が直流電源１０の正負両極を遮断（トリップ）する。
【００４４】
以上のように、本実施例においては、負荷２０の過電流事故や短絡事故によってヒューズ４０が溶断した場合、これに連動してサーキットブレーカ３０により直流電源１０の正負両極が遮断される。また、漏電検出器５０により漏電が検出された場合も、これに連動してサーキットブレーカ３０により直流電源１０の正負両極が遮断される。
【実施例２】
【００４５】
図３は、本発明の実施例２の回路遮断器の構成を示す図である。
【００４６】
本実施例は、直流電源１０の正負両極を遮断する方法として、上述の（２）別電源連携方法を適用した場合の回路遮断器の例である。
【００４７】
図３を参照すると、本実施例の回路遮断器は、サーキットブレーカ３０とヒューズ４０と漏電検出器５０との接続構成や、スイッチ駆動部（＃１）８０−１およびスイッチ駆動部（＃２）８０−２の構成は、図２の実施例１と同じである。
【００４８】
ただし、実施例１では、電圧トリップコイル６０に電圧を印加するために直流電源１０の給電電圧を利用していたが、本実施例では、電圧トリップコイル６０に電圧を印加するために外部電源９０を設け、電圧トリップコイル６０とスイッチ（＃１）７０−１と外部電源９０とを直列接続してサブ回路を構成し、さらに、スイッチ（＃２）７０−２をスイッチ（＃１）７０−１と並列接続している点で異なる。
【００４９】
本実施例の回路遮断器では、負荷２０に過電流事故や短絡事故が発生し、ヒューズ４０が溶断すると、スイッチ駆動部（＃１）８０−１がこれを検知してスイッチ（＃１）７０−１を閉状態とし、これによって外部電源９０と電圧トリップコイル６０とスイッチ（＃１）７０−１とが直列に接続されて閉ループとなる。これにより、電圧トリップコイル６０には外部電源９０の電圧が印加され、サーキットブレーカ３０が直流電源１０の正負両極を遮断（トリップ）する。
【００５０】
一方、漏電事故が発生すると、漏電検出器５０がこれを検出し、スイッチ駆動部（＃２）８０−２に漏電検出信号を送出する。この漏電検出信号を受けて、スイッチ駆動部（＃２）８０−２がスイッチ（＃２）７０−２を閉状態にする。スイッチ（＃２）７０−２が閉状態になると、外部電源９０と電圧トリップコイル６０とスイッチ（＃２）７０−２とが直列に接続されて閉ループとなる。これにより、電圧トリップコイル６０には外部電源９０の電圧が印加され、サーキットブレーカ３０が直流電源１０の正負両極を遮断（トリップ）する。
【００５１】
以上のように、本実施例においても、負荷２０の過電流事故や短絡事故によってヒューズ４０が溶断した場合、これに連動してサーキットブレーカ３０により直流電源１０の正負両極が遮断される。また、漏電検出器５０により漏電が検出された場合も、これに連動してサーキットブレーカ３０により直流電源１０の正負両極が遮断される。
【００５２】
また、実施例１においては、ヒューズ４０の溶断後に電圧トリップコイル６０に印加される電圧は、負荷２０やサーキットブレーカ３０自体のインピーダンスの影響を受けるため、これらのインピーダンスを考慮して回路遮断器の設計を実施しなければならない。そうしなければ、電圧トリップコイル６０を動作させるための電圧を得られない場合や、電圧トリップコイル６０に規格電圧値以上の電圧が印加される場合があり得る。しかし、本実施例によれば、こうした場合を回避することができる。
【実施例３】
【００５３】
図４は、本発明の実施例３の回路遮断器の構成を示す図である。
【００５４】
本実施例は、直流電源１０の正負両極を遮断する方法として、上述の（３）制御系連携方法を適用した場合の回路遮断器の例である。
【００５５】
図４を参照すると、本実施例の回路遮断器は、サーキットブレーカ３０とヒューズ４０と漏電検出器５０との接続構成は、図２の実施例１および図３の実施例２と同じである。
【００５６】
ただし、実施例２では、電圧トリップコイル６０に電圧を印加するために、スイッチ（＃１）７０−１、スイッチ（＃２）７０−２、スイッチ駆動部（＃１）８０−１、スイッチ駆動部（＃２）８０−２、および外部電源９０を用いていたが、本実施例では、これらを用いる代わりに、電圧トリップコイル制御回路１００、信号送出部（＃１）１１０−１、および信号送出部（＃２）１１０−２を用いる点で異なる。
【００５７】
信号送出部（＃１）１１０−１は、ヒューズ４０の溶断を検知して電圧トリップコイル制御回路１００に検知信号を送出し、また、信号送出部（＃２）１１０−２は、漏電検出器５０からの漏電検出信号を受けて電圧トリップコイル制御回路１００に制御信号を送出する。
【００５８】
電圧トリップコイル制御回路１００は、信号送出部（＃１）１１０−１から送出された検知信号と信号送出部（＃２）１１０−２から送出された制御信号との何れによっても、電圧トリップコイル１００に所定の電圧を印加する。
【００５９】
本実施例の回路遮断器では、負荷２０に過電流事故や短絡事故が発生し、ヒューズ４０が溶断すると、信号送出部（＃１）１１０−１がこれを検知して電圧トリップコイル制御回路１００に検知信号を送出する。この検知信号を受けて、電圧トリップコイル制御回路１００が電圧トリップコイル６０に所定の電圧を印加し、サーキットブレーカ３０が直流電源１０の正負両極を遮断（トリップ）する。
【００６０】
一方、漏電事故が発生すると、漏電検出器５０がこれを検出し、信号送出部（＃２）１１０−２に漏電検出信号を送出する。この漏電検出信号を受けて、信号送出部（＃２）１１０−２が電圧トリップコイル制御回路１００に制御信号を送出し、この制御信号を受けて、電圧トリップコイル制御回路１００が電圧トリップコイル６０に所定の電圧を印加し、サーキットブレーカ３０が直流電源１０の正負両極を遮断（トリップ）する。
【００６１】
即ち、ヒューズ４０の溶断時には信号送出部（＃１）１１０−１から送出される検知信号により、また、漏電検出時には信号送出部（＃２）１１０−２から送出される制御信号により、電圧トリップコイル制御回路１００を介して電圧トリップコイル６０に電圧を印加することで、サーキットブレーカ３０が直流電源１０の正負両極を遮断する。
【００６２】
以上のように、本実施例においても、負荷２０の過電流事故や短絡事故によってヒューズ４０が溶断した場合、これに連動してサーキットブレーカ３０により直流電源１０の正負両極が遮断される。また、漏電検出器５０により漏電が検出された場合も、これに連動してサーキットブレーカ３０により直流電源１０の正負両極が遮断される。
【００６３】
なお、実施例１〜３では、漏電検出器５０からの漏電検出信号を、スイッチ駆動部（＃２）８０−２または信号送出部（＃２）１１０−２を介して使用して、電圧トリップコイル６０に電圧を印加するようにしたが、本発明はこれに限らず、スイッチ駆動部（＃２）８０−２または信号送出部（＃２）１１０−２を省略し、漏電検出器５０からの漏電検出信号を直接使用してもよい。即ち、実施例１，２では、漏電検出器５０からの漏電検出信号によってスイッチ（＃２）７０−２を閉じ、また、実施例３では、漏電検出器５０からの漏電検出信号によって電圧トリップコイル制御回路１００を制御して電圧トリップコイル６０に所定の電圧を印加するようにしてもよい。
【００６４】
なお、本実施形態においては、本発明の回路遮断器を、直流電源から負荷に給電する直流給電回路に適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、交流電源から負荷に給電する交流給電回路にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０    直流電源
２０    負荷
３０    サーキットブレーカ
３０Ａ，３０Ｂ    主接点
４０    ヒューズ
５０    漏電検出器
６０    電圧トリップコイル
７０−１，７０−２    スイッチ
８０−１，８０−２    スイッチ駆動部
９０    外部電源
１００    電圧トリップコイル制御回路
１１０−１，１１０−２    信号送出部
【図１】
2010246217.tif 000003
【図２】
2010246217.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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