(57)【要約】      （修正有）【課題】現場作業が終了して作業が行われていない場合には、自動的に電源供給を停止する機能を有する回路遮断器を提供する。【解決手段】電路に流れる電流を検出する電流検出手段１１１と、電路を入切する接点開閉機構部１１２と、当該接点開閉機構部１１２に作用し接点を開状態にせしめる引外し手段１１３とを備えた遮断ブロック１１０と、当該電流検出手段１１１から出力された信号に基づいて、電路から電源を供給される作業用電気機器を用いた作業が行われているか否かを判定し、作業が行われていないと判定した場合には信号を出力する判定手段１２１と、当害判定手段１２１から出力された信号に基づいて当該引外し手段１１３を駆動する引外し駆動手段１２２とを備えた判定ブロック１２０とを連結手段で連結した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路に流れる電流を検出する電流検出手段と，
電路を入切する接点開閉機構部と，
該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，を備えた遮断ブロックと，
前記遮断器ブロックに備えられた電流検出手段から出力された信号に基づいて，電路から電源を供給される作業用電気機器を用いた作業が行われているか否かを判定し作業が行われていないと判定した場合には信号を出力する判定手段と，
前記判定手段から出力された信号に基づいて前記引外し手段を駆動する引外し駆動手段と，を備えた判定ブロックを，
連結手段で連結し，
前記判定ブロックは，遮断器ブロック内に設けられた電路に接続されて電源を取得する電源取得部と，
電流検出手段から出力される信号を取得する電流検出信号取得部と，
引外し手段を駆動させる引外し手段駆動経路接続部を通じて，
遮断ブロックと判定ブロックとの間で電源及び信号の送受信を行うことを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
前記判定手段における判定は，
前記電流検出手段により検出された検出電流が，予め定められた閾値以下であれば作業が行われていないと判断することを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項３】
前記判定手段における判定は，
前記電流検出手段により検出された検出電流に対して，
所定時間毎にサンプリングされた電流データを経時的に比較し，
比較した結果の変化幅データが，予め定められた閾値以下であれば作業が行われていないと判断することを特徴とする請求項１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，電路に接続されて使用される作業用電気機器などの使用状態を監視し，該作業用電気機器の使用状態に応じて電路への電源供給を自動的に遮断制御する回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場などで，作業の進行状況に応じ，臨時に電力の使用が必要となるような場所では，作業用電気機器への電源供給のために，仮設用分電盤を設置して工事作業を行っている。
【０００３】
このような仮設用分電盤としては，例えば特許文献１に開示されたような分電盤が使用される。仮設用分電盤は，その外郭をなす筐体内に，主開閉器と該主開閉器の負荷側に接続された分岐開閉器とを備えて構成される。そして，前記筐体内の主開閉器には分電盤の一次側電路を構成する電線を引き込み接続するとともに，分岐開閉器には分電盤の二次側電路を構成する電線を引き込み接続して，前記作業用電気機器への電源供給を行うよう用いられる。
【特許文献１】特開２００１−１５７３２８号  図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したような仮設用分電盤の使用形態としては，日毎の始業時に主開閉器および分岐開閉器をＯＮ操作し，終業時にＯＦＦ操作して用いられることが多い。
【０００５】
しかしながら，建設現場などでは，土木工事，建築工事，配管工事など様々な業種の作業者が多数出入りして工事を進めることが一般的であり，前記仮設用分電盤に設けられる主開閉器ならびに分岐開閉器のＯＮ操作もしくはＯＦＦ操作は，個々の業者や作業員がそれぞれ必要に応じて行うことが常である。
【０００６】
そして，日毎の終業時に誰が責任を持って開閉器をＯＦＦするのかは，その時々の作業の進捗具合や出入りする作業者でまちまちであり，終業後も開閉器がＯＦＦ操作されず，開閉器を切り忘れた場合には翌日の作業開始まで作業用電気機器に電力が供給され続ける事例が見受けられる。
【０００７】
さて，このように作業の終了後も開閉器がＯＦＦ操作されず，電力が電路に供給され続けた場合，次のような不都合がある。
【０００８】
第一に余分なエネルギーが消費されることによる環境面での問題がある。
【０００９】
例えば，作業現場等で用いられる交流アーク溶接機の溶接作業時の消費電力は，出力にもよるが約１ｋＷから数ｋW程度であり，待機電力は１台当たり２００Ｗ〜３００Ｗ程度である。
【００１０】
即ち，溶接機に電源の供給が続けられている限り待機電力だけで１台当り数百ワットもの余分な電力を消費し続けることとなり，ＣＯ２の排出など環境負荷が高くなるという課題がある。
【００１１】
仮に，終業時（１７：００）から翌朝の始業時（８：００）まで，夜間１５時間の待機電力量は，２００W×１５ｈ＝３ｋWhとなる。１月では，３ｋWh×３０日＝９０ｋWhとなり，１年では，９０ｋWh×１２カ月＝１０８０ｋWhとなる。これは，「地球温暖化対策の推進に関する法律施行令」により，二酸化炭素に換算すれば，１カ月で約５０ｋｇの二酸化炭素の排出量に相当し，１年では約６００ｋｇもの二酸化炭素の排出量に相当する量となる。
【００１２】
第二に安全上の問題がある。
【００１３】
仮設現場における電路は移動用の電線や機器がほとんどで，電気・機械的な保護が他の設備に比べて十分でない場合が多い。そのような電路で，且つ無人の状態で電気供給が継続されていると，短絡や漏電などの事故が起こった際に発見が遅れ火災に至る危険性がある。
【００１４】
また，始業時に機器の配線替えなどを行う場合，前日に仮設用分電盤の開閉器がＯＦＦされているものと勘違いして，充電部に直接触れてしまい，感電し人身災害に至る場合もある。このようなことから，工事作業現場では作業の終了後は開閉器がＯＦＦされていることが望ましい。
【００１５】
そこで，本件の発明の目的とするところは，建設現場などで現場作業が終了し，作業が行われていないと判断された場合は，自動的に電路への電源供給を停止する回路遮断器を，該回路遮断器の開発期間を短縮させながら製造コストも低減させて提供することである。 
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため，本件発明の請求項１では，電路に流れる電流を検出する電流検出手段と，電路を入切する接点開閉機構部と，該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，を備えた遮断ブロックと，前記遮断器ブロックに備えられた電流検出手段から出力された信号に基づいて，電路から電源を供給される作業用電気機器を用いた作業が行われているか否かを判定し作業が行われていないと判定した場合には信号を出力する判定手段と，前記判定手段から出力された信号に基づいて前記引外し手段を駆動する引外し駆動手段と，を備えた判定ブロックを，連結手段で連結し，前記判定ブロックは，遮断器ブロック内に設けられた電路に接続されて電源を取得する電源取得部と，電流検出手段から出力される信号を取得する電流検出信号取得部と，引外し手段を駆動させる引外し手段駆動経路接続部を通じて，遮断ブロックと判定ブロックとの間で電源及び信号の送受信を行うことを特徴として回路遮断器を提供したものである。
【００１７】
これにより，電路に接続されて使用される遮断ブロックと，作業が行われているか否かを判定する判定ブロックとを，分離して構成及び製造することが可能となり，これらのブロックを連結手段で連結する構成としたから，引外し手段を備えた一般的な回路遮断器の内部機構ならびにその他の構成要素を極力利用することができ，作業が行われているか否かを判定する機能を備えた回路遮断器を新たに一から開発する場合と比較して開発期間が短縮できるとともに，使用部品の共用化や生産ラインの大幅な変更を行うことなく製造が行えるから，製造コストを低減できる回路遮断器を提供することができる。したがって，建設現場などでの現場作業が行われていない場合には，電力が電路に供給され続けるようなことがなく，余分なエネルギーが消費されることに伴う環境面での問題が解消できるとともに，安全上の問題も解消する回路遮断器を容易に提供することができる。
【００１８】
また，前記判定手段における判定は，前記電流検出手段により検出された検出電流が，予め定められた閾値以下であれば作業が行われていないと判断することを特徴として回路遮断器を提供してもよい。
【００１９】
これにより，電流の検出が簡易な方法で行えつつ，前記閾値を適宜定めることにより，種々の作業現場毎で異なる作業用電気機器の消費電流状態に応じた対応が可能となり，該閾値と検出電流との比較演算を行うことで，作業用電気機器を用いた作業の状態を適切に把握することができる。
【００２０】
また，前記判定手段における判定は，前記電流検出手段により検出された検出電流に対して，所定時間毎にサンプリングされた電流データを経時的に比較し，比較した結果の変化幅データが，予め定められた閾値以下であれば作業が行われていないと判断することを特徴として回路遮断器を提供してもよい。
【００２１】
これにより，電流の検出が簡易な方法で行えつつ，前記閾値を適宜定めることにより，種々の作業現場毎で異なる作業用電気機器の消費電流状態に応じた対応が可能となることに加えて，作業用電気機器の使用状態と停止状態とで変化する電流の大きさの変化幅を捉えて比較演算を行うことで，作業用電気機器を用いた作業の状態を適切に把握することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本件の発明によれば，現場作業が終了し，作業が行われていない場合には，自動的に電源供給を停止する機能を有する回路遮断器を，該回路遮断器の開発期間を短縮させながら，なおかつ製造コストを低減させて提供でき，作業現場などにおいて，余分なエネルギーが消費されることに伴う環境面での問題，ならびに，安全上の問題を解消することができる回路遮断器を容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に本件発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明の回路遮断器を電路に接続した場合のブロック図を示した図である。図１において１００は回路遮断器，１から３は該回路遮断器１００が接続される三相３線式の電路である。なお，電路としては，単相３線式，単相２線式，三相３線式など，一般的に作業現場などでよく用いられる相線式の電路を想定している。
【００２４】
１１０は遮断ブロックである。遮断ブロック１１０は，電路に流れる電流を検出する電流検出手段１１１と，電路を入切する接点開閉機構部１１２と，該接点開閉機構部１１２に作用し，接点を開状態にせしめる引外し手段１１３とを備えている。
【００２５】
電流検出手段１１１としては，電路を貫通させて設けられる変流器を用いている。また，本実施例では，電流検出手段１１１は，図中の電路におけるＵ相とＷ相に設けて，作業用電気機器を用いた作業を行うことにより発生する電流を検出している。なお，単相３線式の場合には各電圧線に変流器を設けて構成するとよい。電流検出手段としてはこの他にシャント抵抗やホール素子などを用いて構成してもよい。
【００２６】
前記引外し手段１１３は，開閉機構部１１２に作用する鉄芯を備えたトリップコイルを用いて構成している。該トリップコイルに電流が流れると，電磁力により鉄芯がコイル内部に引き込まれ，開閉機構部１１２が備えたラッチを引外し，接点を開状態にせしめる。なお，引外し手段としては，エネルギーを供給することにより機械的変位を行う圧電素子や，アクチュエータなどを用いて構成してもよい。遮断ブロック１１０のベースとして，引外し手段が備えられた回路遮断器を用いて適宜電流検出手段を組み込み構成してもよい。
【００２７】
１２０は，前記遮断ブロック１１０と，機械的な係合部などにより構成された連結手段により連結されて用いられる判定ブロックである。
【００２８】
判定ブロック１２０は，遮断ブロック１１０に備えられた電流検出手段１１１から出力された信号に基づいて，電路から電源を供給される作業用電気機器を用いた作業が行われているか否かを判定し，作業が行われていないと判定した場合には信号を出力する判定手段と，前記判定手段から出力された信号に基づいて前記引外し手段を駆動させる引外し駆動手段とを備えている。
【００２９】
本実施例では，判定手段として，Ｉ／Ｏポートや，プログラムデータ記憶領域，演算処理部などを備えたマイコン１２１を用いて構成し，引外し駆動手段として，該マイコン１２１から出力された信号をトリガとして駆動し，前記引外し手段の電源経路の一部となるサイリスタ１２２を用いて構成している。なお，引外し駆動手段としては，この他リレーや半導体スイッチを用いて構成してもよい。
【００３０】
判定ブロック１２０は，前記遮断ブロック１１０内に設けられた電路に接続されて電源を取得する電源取得部１３０と，電流検出手段１１１から出力される信号を取得する電流検出信号取得部１４０と，引外し手段を駆動させる引外し手段駆動経路接続部１５０を備え，遮断ブロック１１０との間で電源及び信号の送受信を行う。
【００３１】
本実施例では，遮断ブロックの外郭を構成する器体の一部に，これら電源取得部１３０，電流検出信号取得部１４０，引外し手段駆動経路接続部１５０を構成するリード線を配設するための孔部を設け，判定ブロックに引き込んでいる。
【００３２】
電源取得部１３０から取得された電源は，判定ブロック内で全波整流され，前記マイコン１２１の駆動に適した電圧に降圧されて，該マイコン１２１に供給される。
【００３３】
電流検出信号取得部１４０から取得された電流検出手段から出力される信号は，マイコン１２１に入力される前に，入力前処理として，電圧増幅回路により電圧増幅され，ローパスフィルターにより不要なノイズが除去され，信号レベル調整回路によりマイコンの入力ポートに適した入力レベルに調整されてマイコンに入力される。なお，本実施例では，電流検出手段を複数設けており，その数だけ入力前処理の系統を設けている。
【００３４】
マイコン１２１に入力された信号は，マイコン内部に記憶された判定プログラムにより，作業が行われているか否かの判定を行い，作業が行われていないと判定した場合には，前記引外し駆動手段１２２に向けて駆動信号を出力する。該駆動信号を受けて引外し駆動手段１２２に出力があると，引外し手段１３３に電圧が印加され，該引外し手段が動作することにより，接点開閉機構部１１２の接点を開状態にせしめる。これにより，電路への電源の供給が停止する。なお，単相３線式や，三相３線式では，３線のうち２線に設置した電流検出手段である変流器やシャント抵抗など，２つの電流検出素子の出力について，それぞれの出力について個別に処理を行い，どちらかの出力が閾値を下回った場合に作業が行われていないと判定するよう構成してもよいし，それぞれの出力を合算しその合計が，閾値を下回った場合に作業が行われていないと判定するよう構成してもよい。
【００３５】
次に，前述の判定手段で行われる第一の判定方法について詳細に説明する。第一の判定方法は電路に流れる電流を検出し，検出した電流の大きさと，予め定めた閾値とを比較して作業用電気機器を用いた作業が行われている否かを判定する方法である。検出された電流の大きさが閾値以下であれば作業が行われていないと判断するものである。
【００３６】
図１において，１２３は閾値設定手段である。閾値設定手段１２３は切替スイッチにより，種々の閾値を択一的に選択できるように構成されている。この閾値としては，作業現場の規模や使用する作業用電気機器の数などに応じて適宜選択することができるよう，５A，１０A，１５A，２０A，２５A，３０A，など種々の現場で想定しうる電流値を設けている。なお，切替スイッチではなく，閾値の値を連続的に変更できる無段階スイッチを用いて構成してもよい。
【００３７】
また，検出した電流値が閾値以下になった時点で，すぐに「作業が行われていないもの」と判定動作を行うと，一時的に作業用電気機器の使用を止めた場合などにも回路遮断器が遮断動作し，作業の妨げになることが想定される。このため，判定動作を行うまでに，検出した電流値が閾値以下である状態が一定時間継続した場合に「作業が行われていないもの」と判定動作を行う。
【００３８】
本実施例では，マイコン内部にタイマー機能を設けて，検出した電流値が閾値以下である状態が一定時間継続した場合にタイマーをカウントアップさせ，「作業が行われていないもの」と判定動作を行うようにしている。タイマーのカウントアップ時間は，切替スイッチで構成されたタイマー設定手段１２４により，３０分，１時間といった時間を設定できるようにしている。
【００３９】
また，検出した電流信号は，作業用電気機器の使用以外にも，電圧変動やノイズなどにより，経時的にその大きさが細かく変動する。このため，作業を行っているか否かをより正確に判定するため，検出した電流信号において，１波毎に判定処理をさせるのではなく，ある程度の時間幅を一区切りとして，その間の電流の大きさを平均化して不用な変動による誤判定を回避するように構成している。
【００４０】
より詳しくは，商用周波数の１０波毎に電流の大きさの平均値を前記マイコン１２１で演算して求め，その平均値が予め閾値設定手段１２３により定められた閾値以下かどうかを判定し，閾値以下である状態がタイマー設定手段１２４で定められた時間だけ継続した場合に「作業が行われていないもの」と判定動作を行い，途中で閾値以上になるとタイマーをリセットする。
【００４１】
電流が零かそうでないかでなく閾値を設けたのは，負荷を接続していなくても電路と大地間の静電容量による暗電流が流れることや，機器の切り忘れによる待機電流があることを考慮したものである。現場の状況に応じて閾値を切り替えられるようにするとよい。
【００４２】
次に，前述の判定手段で行われる第二の判定方法について説明する。第二の判定方法は電路に流れる電流を電流検出手段１１１により検出し，該電流検出手段１１１により検出された検出電流に対して，判定手段により所定時間の間にサンプリングされた電流データをひとつのユニットデータとして扱い，経時的に得られる前記ユニットデータ毎の電流の大きさを比較し，比較した結果の電流の大きさの変化幅データが，閾値設定手段１２３により予め定められた閾値以下であれば作業が行われていないと判断するものである。
【００４３】
第二の判定方法が，第一の方法と異なる点は，判定手段が，判定処理を行う際に，前記ユニットデータ毎の電流の大きさを経時的に比較し，比較した結果の電流の大きさの差分を変化幅データとして，該変化幅データを判定材料とする点である。また，該変化幅データと予め設定された閾値と演算により比較することである。
【００４４】
なお，前記変化幅データが閾値を超えた場合はタイマー６２２をカウントをリセットし，継続して変化幅データと閾値の比較演算を行う。
【００４５】
さて，第一の判定方法によって判定処理を正しく行うためには，予め定めておく閾値の設定が重要となる。即ち，作業現場で使用する作業用電気機器の台数や，種類，そして，消費電流の大きさ，待機電流の状態に応じて閾値をこまめに調整しなければならない煩わしさが残る。
【００４６】
例えば，建設現場などで多用される交流アーク溶接機においては，待機時の電流は無効電流を含めると約１０Ａ〜２０Ａであり，溶接作業時の電流約３０Ａ〜４０Ａに比べて割合が多い。また，溶接機の使用台数は作業現場によってまちまちであり，使用する溶接機の種類によっても待機電流と溶接時の電流は異なることから個々の現場で待機電流は大幅に異なることが通常である。
【００４７】
このような状況下において，１台の溶接機の溶接作業を検出しようとすると，第一の方法によれば予め設定する閾値は，その現場における待機電流を適切に反映したものでなければ，作業が行われている／いないという状態を検出することが困難であるが，その点，第二の方法によれば，前記ユニットデータ毎の電流の大きさの変化幅に基づいて判断を行うため，待機電流の大きさにかかわらず，作業が行われている／いないという状態を適切に判定できるから，第一の方法に比べ閾値をこまめに設定しなくても正確に判定ができ，設定の煩わしさがなくなる。
【００４８】
以上の第一もしくは第二の方法は，判定手段で行う判定方法として単独で用いることもできるし，組み合わせて用いることも可能である。
【００４９】
図２には，本発明の回路遮断器１００の外観図を示した。遮断ブロック１１０と，判定ブロック１２０とが，連結手段により連結されて構成されている。連結手段として種々の回路遮断器を汎用的に用いるため粘着剤を塗布したシートを用いて構成している。
【００５０】
判定ブロック１２０において，１２３が閾値設定手段で，第二の判定方法による５Ａから３０Ａまで５Ａ刻みで設定できる切替スイッチを用いて構成している。また，判定動作そのものの機能をＯＦＦすることができるよう，機能ＯＦＦの選択も行えるようにしている。
【００５１】
１２４は，タイマー時間を設定するタイマー設定手段であり，３０分，１時間のいずれかを選択できるようにしている。
【００５２】
１２５は，電源ランプであり，ＬＥＤを用いて構成している。電源ランプはマイコン１２１の出力ポートに電気的に接続されており，判定ブロックが機能している場合に点灯するようにしている。
【００５３】
なお，判定ユニットの判定状況に応じて，該電源ランプの点灯のさせ方を変化させるよう構成してもよい。例えば，通常は点灯を行うが，検出電流に基づき判定処理を行い，タイマー動作が開始した場合には，点滅して，まもなく電源を遮断する旨を知らせるように構成してもよい。
【００５４】
１２６は，テスト釦である。該テスト釦１２６を操作すると，判定ブロックと遮断ブロックの両方の機能が正常であるかマイコン１２１にて自己チェックを行うよう構成している。
【００５５】
本実施例では，テスト釦１２６を操作した場合，その５秒後に，マイコン１２１の遮断信号を出力するよう構成している。引外し駆動手段は，遮断信号を受けてアノードカソード間が導通状態となるから，遮断ブロックに設けられた引外し手段１１３に電源が印加される。そして，引外し手段１１３が駆動し，接点開閉機構１１２に作用し接点が開状態となる。
【００５６】
また，１１４は遮断表示釦である。遮断表示釦１１４は，判定ブロックの判定により遮断動作した場合に，遮断ブロックの外郭を構成する筐体から突出するよう構成している。具体的には，前記引外し手段１１３に設けられた鉄芯が動作した場合に，該鉄芯の動きと連動して突出／引込するように構成している。
【００５７】
これにより，遮断ブロック１１０の操作ハンドルがＯＦＦ位置にある場合，遮断表示釦１１４の突出状態を合わせて見ることにより，作業が行われていないことを判定ブロック判定して遮断動作したか否かを判断することができる。
【００５８】
このように，作業が行われていない場合には，自動的に電源供給を停止する機能を有する回路遮断器を，該回路遮断器の開発期間を短縮させながら，なおかつ製造コストを低減させて提供でき，作業現場などにおいて，余分なエネルギーが消費されることに伴う環境面での問題，ならびに，安全上の問題を解消することができる回路遮断器を容易に提供することができる。
【００５９】
なお，本実施例においては，検出した電流と，予め定めた閾値との比較や判定，並びに引外し駆動手段への出力を，マイコンを用いて行った例を示したが，この他，抵抗やコンデンサを用いて，アナログ的に，電流検出手段から得られた出力値と閾値の設定値とを比較し，閾値の設定値が大きくなった場合には，引外し駆動手段を駆動する回路を構成してもよい。これにより高価なマイコンを用いなくとも，安価なアナログ回路を用いて構成することができる。 
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の回路遮断器は，工事現場や建設現場の仮設用分電盤に用いることができる。また電気の切り忘れを防止することができることから，同様な目的で可能な範囲で家庭用や工場その他業務用途としても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第一の実施例の回路遮断器のブロック図。
【図２】本発明の回路遮断器の外観図。
【符号の説明】
【００６２】
１，２，３  電路
１００  回路遮断器
１１０  遮断ブロック
１１１  電流検出手段
１１２  接点開閉機構部
１１４  遮断表示釦
１２０  判定ブロック
１２１  マイコン
１２３  閾値設定手段
１２４  タイマー設定手段
１２５  電源ランプ
１２６  テスト釦
１３０  電源取得部
１４０  電流検出信号出力部
１５０  引外し手段駆動経路接続部
【図１】
2010061928.tif 000003
【図２】
2010061928.tif 000004