(57)【要約】【課題】電流検出機能の一部が故障したり、ノイズの侵入によっても誤動作したりしても、電路電流が過電流なったら、電路を安全確実に遮断することのできる動作信頼性の高い過電流遮断装置を提供する。【解決手段】負荷へ給電する電路の電流を検出し、この検出した電流が所定の設定電流を越えて過電流になったとき遮断指令を発生する過電流判定部と、前記過電流判定部過からの遮断指令によって電路を断路して電路電流を遮断する電流遮断部を備えた電路遮断装置において、前記電流検出部と過電流判定部を３組と、この３組の過電流判定部の出力の多数決論理判定することによってトリップ指令を発生する多数決判定部とを備え、前記判定部から前記電流遮断部に遮断指令を与える。【選択図】図２
2015195683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷へ給電する電路の電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出した電流が所定の設定電流を越えて過電流になったときトリップ指令を発生する過電流判定部と、前記過電流判定部からのトリップ指令によって電路を断路して電路電流を遮断する電流遮断部を備えた過電流遮断装置において、前記電流検出部および過電流判定部を３組と、この３組の過電流判定部の出力を多数決論理により判定してトリップ指令を発生する多数決判定部とを備え、前記多数決判定部から前記電流遮断部にトリップ指令を与えることを特徴とする過電流遮断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過電流遮断装置において、前記電流検出部は、前記電路電流によって励磁され、一部に空隙部の設けられた１個の閉磁路鉄心と、この鉄心の前記空隙部内に配置され、この切欠部を通る磁束から前記電路の電流を検出する３組の磁気検出素子とで構成し、前記過電流判定部は、前記各磁気検出素子の電流検出出力を設定された過電流設定値と比較し、前記各磁気検出素子の出力がこの設定値を越えると過電流判定信号を発生する３組の比較器とこの３組の比較器の過電流判定出力を多数決論理により判定してトリップ指令を発生する多数決判定部とにより構成したことを特徴とする過電流遮断装置。
【請求項３】
請求項１に記載の過電流遮断装置において、前記過電流判定部の３つの出力を相互に論理演算し、この論理演算の結果により過電流判定部の正常または異常状態を表示する状態表示装置を設けたことを特徴とする過電流遮断装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の過電流遮断装置において、電流遮断部は、高速限流ヒューズと外部からの指令により電路の開路を行う電路開路部とを並列接続して構成したことを特徴とする過電流遮断装置。
【請求項５】
請求項２に記載の過電流遮断装置において、前記電流検出部の３組の磁気検出素子は、前記鉄心の空隙内に磁束の流れる方向に直列に並べて配置したことを特徴とする過電流遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は給電電路を過電流から保護するための過電流遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、給電電路を短絡電流等の過電流から保護するために気中遮断器や配線用遮断器等の過電流遮断装置が用いられる。これらの過電流遮断装置においては、電磁式または電子式の電流検出装置が設けられ、これらの電流検出装置で過電流が検出されると、その出力によって電磁的または電子的に遮断機構または遮断回路を駆動して電流遮断機構を動作させて電路電流を遮断するようにしている。
【０００３】
特許文献１には、従来の断路機構に超限流ヒューズを用いた過電流遮断装置が示されている。これは、電路電流を磁束に変換する手段で変換された磁束をリードスイッチにより検知して過電流を検出するようにした電流検出装置が設けられ、この電流検出装置により過電流が検出されると、リードスイッチの接点がオンとなり、電路遮断機構を駆動し、超限流ヒューズを断路させて、電路電流を限流遮断するものである。
【０００４】
このような従来の過電流遮断装置では、何れも、内部に電流検出装置を１つしか備えていないので、何らかの原因で電流検出装置の故障により電流の検出ができなくなったり、ノイズの侵入によって誤検出を行ったりするエラーが生じることがある。過電流遮断装置にこのようなエラーが生じると、電路が短絡事故等により過電流状態になってもこれを遮断することができなかったり、また、過電流状態でないにも関わらず電路が遮断されて負荷への給電が停止されたりして電路から給電されるシステムに重大な影響を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３８０４５１号公報
【特許文献２】実公昭４８-００１３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、前記従来装置の問題を解決するために、一部に故障が発生しても電流検出機能が損なわれることがなく、また、ノイズの侵入によっても誤って遮断動作が行われることがなく、電路を過電流から安全確実に保護することのできる動作信頼性の高い過電流遮断装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するため、請求項１の発明は、負荷へ給電する電路の電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出した電流が所定の設定電流を越えて過電流になったときトリップ指令を発生する過電流判定部と、前記過電流判定部からのトリップ指令によって電路を断路して電路電流を遮断する電流遮断部を備えた過電流遮断装置において、前記電流検出部および過電流判定部を３組と、この３組の過電流判定部の出力を多数決論理により判定してトリップ指令を発生する多数決判定部とを備え、前記多数決判定部から前記電流遮断部にトリップ指令を与えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明おいては、前記電流検出部は、前記電路電流によって励磁され、一部に空隙部の設けられた１個の閉磁路鉄心と、この鉄心の前記空隙部内に配置され、この切欠部を通る磁束から前記電路の電流を検出する３組の磁気検出素子とで構成し、前記過電流判定部は、前記各磁気検出素子の電流検出出力を設定された過電流設定値と比較し、前記各磁気検出素子の出力がこの設定値を越えると過電流判定信号を発生する３組の比較器とこの３組の比較器の過電流判定出力を多数決論理により判定してトリップ指令を発生する多数決判定部とにより構成することができる(請求項２)。
【０００９】
請求項１の発明において、過電流判定部の３つの出力を相互に論理演算し、この論理演算の結果により過電流判定部の正常または異常状態を表示する状態表示装置を設けることができる(請求項３)。
【００１０】
請求項１〜３の何れか１項の発明において、電流遮断部は、高速限流ヒューズと外部からの指令により電路の開路を行う電路開路部とを並列接続して構成するのが良い(請求項４)。
【００１１】
さらに、請求項２に記載の発明において、前記電流検出部の３組の磁気検出素子は、前記鉄心の空隙内に磁束の流れる方向に直列に並べて配置してもよい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、過電流判定部が３重化され、その３つの判定出力を多数決論理判定して、すなわち３つの判定出力のうち２つ以上の判定出力が同じ結果なったときに電路断路部へトリップ指令を与えることにより、１組の過電流判定部が異常になっても、正常に電流遮断部を作動させることができるので、動作信頼性が高まり、電路の電流が過電流になったとき、電路をより安全確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の基本構成を示す回路構成図。
【図２】この発明の第１の実施例を示す過電流判定部の回路構成図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す電流検出部を示す概略構成図。
【図４】この発明の第１の実施例における表示器の動作状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の実施例について説明する前に、この発明の過電流遮断装置の基本的な構成を図１に基づいて説明する。
【００１５】
図１において、Ｌは、電源から負荷への給電を行う電路である。１は、この電路Ｌを流れる電流Ｉを検出するための電流検出部である。これは、電路Ｌの導体が貫通され、電路電流Ｉによって励磁される閉磁路鉄心１１と、この鉄心１１の一部を切欠いて形成された空隙１１ｇ内に配置され、電流を検出するために空隙内の磁束を検出する磁気検出素子１２とを備える。この磁気検出素子は、ホール素子や磁気抵抗素子等で構成することができる。
【００１６】
２は、電流検出部１から出力される電流検出信号Ｉｄと電流設定器２２に設定された過電流設定値Ｉｓとを比較する比較器２１を備えた過電流判定部である。比較器２１は、電流検出信号Ｉｄが過電流設定値Ｉｓより小さい時は、過電流判定信号ＣＰを電路電流Ｉが通常電流であることを示すＬレベルとし、電流検出信号Ｉｄが過電流設定値Ｉｓ以上になったとき過電流判定信号ＣＰを電路電流Ｉが過電流であることを示すＨレベルとする。
【００１７】
３は、電路Ｌの電流Ｉが過電流になったとき、トリップ指令を受けてこれを遮断して電路等を保護する電流遮断部である。この電流遮断部３は、火薬類の爆発エネルギーによって電路を破断して、電路Ｌを高速で遮断することのできる電路遮断機構によって構成された電路遮断部３１と、高速限流ヒューズ３２とを並列接続して構成されている。この種の電流遮断部３としては、特許文献２に示すような電流遮断装置を使用することができる。
【００１８】
４は、過電流判定部２の過電流であることを示す過電流判定信号ＣＰにより電流遮断部３にトリガ（点火）信号を与えるトリガ回路である。このトリガ回路４は、過電流判定部２の比較器２１からＨレベルの過電流判定信号ＣＰが発生されるとトランジスタ４１がオンして、充電電源４４によりダイオード４３を介して充電されたコンデンサ４２の電荷を放電することによりトリガパルスＴＲを形成する。このトリガパルスＴＲは、パルストランス４５およびトリガ抵抗４６を介して電流遮断部３の電路遮断部３１に与えられる。
【００１９】
電流遮断部３は、トリガ回路４からトリガパルスＴＲが与えられると、電路電流の遮断動作を実行する。
【００２０】
このように構成された過電流遮断装置において、電路Ｌの電流Ｉが、設定された過電流より小さい通常電流の範囲にあるときは、電流遮断部３の電路遮断部３１の電路が閉じられているので、電路電流Ｉは専ら電路遮断部３１を流れ、高速限流ヒューズ３２には流れない。電路Ｌの導体が貫通された電流検出部１の電流検出用鉄心１１は電路Ｌを流れる電路電流Ｉによって励磁されるので、鉄心１１の空隙１１ｇには、電路電流Ｉに応じた磁束φが発生する。磁気検出素子１２がこの磁束φを検出し、電路電流Ｉに応じた電流検出信号Ｉｄを発生する。この電流検出信号Ｉｄは過電流判定部２の比較器２１で電流設定器２２に設定された過電流設定値Ｉｓと比較される。比較器２１は、電流検出信号Ｉｄが過電流設定値Ｉｓより小さい間は、Ｌレベルの過電流判定信号ＣＰを発生する。検出信号ＣＰがＬレベルの間は、トランジスタ４１はオフしているので、トリガパルスＴＲは発生されない。
【００２１】
電路電流Ｉが増大して電流検出信号Ｉｄが、過電流設定値Ｉｓ以上になると、比較器２１が、Ｈレベルの過電流判定信号ＣＰを発生する。過電流判定信号ＣＰがＨレベルになるとトリガ回路４のトランジスタ４１がオンし、コンデンサ４２の電荷を放電させてトリガパルスＴＲを発生し、パルストランス４５からトリガ抵抗４６を介して電流遮断部３の電路遮断部３１の点火部に与える。これにより、電路遮断部３１は、火薬が点火されて爆発を起こし、その爆発エネルギーにより電路導体が破断して、電路を遮断（開放）する。電路遮断部３１の電路が遮断されると、電路電流Ｉが高速限流ヒューズ３２に転流するので、このヒューズ３２がこの過電流となった電路電流Ｉによって溶断され、電路電流Ｉを限流しながら遮断し、電路Ｌ並びにこれに接続された図示しない電源および負荷を過電流から保護する。
【００２２】
このような過電流遮断装置によれば、電路Ｌの過電流を高速に遮断することができるので、電路Ｌで短絡事故が生じた場合でも、短絡電流が電路のインピーダンスで決まる速度で上昇する過程で遮断することができるので、事故電流を限流して遮断することができる。
【００２３】
ところで、このような過電流遮断装置において、図１に示すように、電流検出部１や過電流判定部２がそれぞれ１組しか設けられていない場合は、これらに故障やノイズの侵入が発生したとき、これらが直ちに動作不能となったり、誤動作を起こしたりすることにより電流遮断部３が過電流でない時に誤って遮断動作をしたり、過電流である時に遮断動作が実行されなかったりして、著しく動作信頼性を欠き、不安全となる。
【実施例１】
【００２４】
図２に示すこの発明の第１の実施例は、このような過電流遮断装置の動作信頼性を高めて、装置の安全性を確保するようにしたものである。
【００２５】
この第１の実施例では、電流検出部１を３組の電流検出部１ａ〜１ｃで構成し、これに対応して過電流判定部２も３組の過電流判定部２ａ〜２ｃで構成している。
【００２６】
電流検出部１の３組の電流検出用鉄心１１ａ〜１１ｃには、同一の電路電流Ｉを検出するために、電路Ｌの導体が共通に貫通されている。鉄心１１ａ〜１１ｃの空隙に挿入配置された電流検出用の磁気検出素子１２ａ〜１２ｃから電路電流Ｉに応じた電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃが取り出される。電流検出信号は、磁気検出素子がホール素子で構成されている場合には、電路電流Ｉに応じたレベルの電圧信号として取り出すことができる。
【００２７】
磁気検出素子１２ａ〜１２ｃから取り出された信号は、それぞれ過電流判定部２ａ〜２ｃの増幅器２３ａ〜２３ｃを介して電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃとして比較器２１ａ〜２１ｃの比較入力に加えられる。比較器２１ａ〜２１ｃの基準入力には、電流設定器２２ａ〜２２ｃに設定された過電流設定値Ｉｓａ〜Ｉｓｃが加えられる。比較器２１ａ〜２１ｃは、それぞれ比較入力に加えられた電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃと基準入力に加えられた過電流設定値Ｉｓａ〜Ｉｓｃとを比較して、電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃがそれぞれ過電流設定値Ｉｓａ〜Ｉｓｃより小さい間は、Ｌレベルの過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃを発生する。電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃがそれぞれ過電流設定値Ｉｓａ〜Ｉｓｃより大きくなると、比較器２１ａ〜２１ｃは、Ｈレベルの過電流信号ＣＰａ〜ＣＰｃを発生し、電路電流Ｉが過電流であることを示す。
【００２８】
過電流判定部２では、さらに、３組の比較器２１ａ〜２１ｃからの３つの検出信号ＣＰａ〜ＣＰｃを多数決論理回路により構成された多数決判定部２５で多数決論理演算をしてトリップ指令ＴＳを発生する。この多数決判定部２５は、３個の入力信号の内の２個以上の入力信号が同じレベルであるとき、これから出力されるトリップ指令ＴＳをこれと同レベルとする。
【００２９】
過電流判定部２の電流設定器２２ａ〜２２ｃは、各電流検出素子１２ａ〜１２ｃや比較器２１ａ〜２１ｃに多少の特性のバラツキがある場合に、それを補正するために個別に設けられているが、各比較器の特性がバラツキなく揃っている場合は、共通に1個だけ設けることが可能である。
【００３０】
過電流判定部２の多数決判定部２５からのトリップ指令ＴＳは、フリップフロップ回路ＦＦＧで保持され、トリガ回路４に出力される。このため、このフリップフロップ回路ＦＦＧが過電流であることを示すＨレベルのトリップ指令ＴＳを保持したとき、トリガ回路４のトランジスタ４１がオンされてトリガパルスＴＲが発生され、電流遮断部３を作動させる。
【００３１】
この実施例１には、その他に表示制御部５が設けられている。この表示制御部５は、３組の電流検出部１ａ〜１ｃおよび過電流判定部２ａ〜２ｃの動作状態を示す表示器Ｐａ〜Ｐｃと、電流検出部１および過電流判定部２が正常であることを示す正常表示器Ｐｏと、これらに何らかの異常があることを示す異常表示器Ｐｎおよび警報器ＡＲを備える。
【００３２】
表示制御部５には、さらに、正常動作判定部５１と異常動作判定部５２が設けられている。正常動作判定部５１は、３組の過電流判定部２ａ〜２ｃからの３個の過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃが入力されるアンド回路Ａ５１およびノア回路ＮＯ５１とこれら２つの回路の出力のオアをとるオア回路Ｏ５１とで構成され、オア回路Ｏ５１の出力が正常表示器Ｐｏに接続される。この正常動作判定部５１は、３個の比較器２１ａ〜２１ｃの過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃがすべて同じＨレベルまたはＬレベルの状態にあれるとき、オア回路Ｏ５１の出力ＣＯがＨレベルとなり、電流検出部１ａ〜１ｃおよび過電流判定部２ａ〜２ｃが正常に動作していることを示す信号を出力し、正常表示器Ｐｏを点灯する。これにより、３組の電流検出部および過電流判定部が正常に動作していることが表示される。
【００３３】
異常動作判定部５２は、それぞれ一方の入力が否定入力とされた３組の２入力アンド回路Ａ５２〜Ａ５４とこの３組のアンド回路の出力のオアをとるオア回路Ｏ５２とで構成されている。異常動作判定部５２に加わる３組の過電流判定信号の１つが他の２つと異なる状態となったときオア回路Ｏ５２の出力がＨレベルになる。これがフリップフロップ回路ＦＦＮに保持されると、異常表示器Ｐｎが点灯されるとともに警報器ＡＲが駆動され、異常であることが報知される。
【００３４】
この異常動作判定部５２は、過電流判定部２の多数決判定部２５と逆の動作をする。すなわち、例えば、３組の過電流判定部２ａ〜２ｃうちの１組が何らかの故障またはノイズの侵入により正常に動作しない状態になると、この正常でない１組の比較器の出力が、正常な２組の比較器の出力と異なる状態を示すようになるので、アンド回路Ａ５２〜Ａ５４の何れか１つがＨレベルの出力を生じるので、オア回路５２からＨレベルの出力が得られ、電流検出部等の１つに異常が生じたことが検知される。
【００３５】
過電流判定部２ａ〜２ｃが過電流を検出すると、判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃがＨレベルとなり、これがそれぞれフリップフロップ回路ＦＦａ〜ＦＦｃに保持されて、動作表示器Ｐａ〜Ｐｃを点灯させる。
【００３６】
また、過電流判定部２の動作をテストするために、テストスイッチＴＢを設け、テスト信号源Ｔｐから加算器２４ａ〜２４ｃを介して電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃに過電流設定値Ｉｓａ〜Ｉｓｃより大きいテスト信号Ｉｔを加えて、比較器２１ａ〜２１ｃが正常に過電流判定出力ＣＰａ〜ＣＰｃを発生するか否かのテストを行うことができる。動作テスト行うときは、テストスイッチＴＢと連動する接点ＴＢｂにより、過電流判定部２の出力（トリップ指令ＴＳ）を遮断して、電流遮断部３へトリガ信号が供給されないようにする。
【００３７】
表示制御部５におけるフリップフロップ回路ＦＮ、ＦＦａ〜ＦＦｃおよび過電流判定部のフリップフロップ回路ＦＦＧは、一旦セットされると、リセットスイッチＲＢを操作してリセット信号ＲＳが加えられるまでセット状態を保持する。
【００３８】
図４に、実施例１の種々の動作状態における表示器Ｐａ〜Ｐｃ、Ｐｎ、Ｐｏおよびトリップ指令ＴＳの動作状態を示すので、以下にこれを参照して図２に示す実施例１の動作を説明する。
【００３９】
図４における状態Ｓ１〜Ｓ４は、何れも、電路電流Ｉが過電流設定値Ｉｓより小さい通常電流状態であり、状態Ｓ５〜Ｓ８は、何れも、電路電流Ｉが過電流設定値Ｉｓを越えた過電流状態を示している。図４の各欄のＨは、信号がＨレベルにあり、Ｌは、信号がＬレベルにあることを示す。したがって、表示器Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｎ、Ｐｏは、Ｈで点灯し、Ｌで消灯することになる。
【００４０】
状態Ｓ１は、電路電流Ｉが通常電流である状態において、３組の電流検出部１１ａ〜１１ｃおよび比較部２１ａ〜２１ｃのすべてが正常動作している状態である。この状態では、通常電流状態であるから比較部２１ａ〜２１ｃの何れもがＬレベルの過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃを出力する。このため、フリップフロップ回路ＦＦａ〜ＦＦｃは何れもリセット状態にあり、Ｌレベルとなるので、動作表示器Ｐａ〜Ｐｃは何れも消灯し、電路電流Ｉが通常電流の範囲にあることを示す。
【００４１】
そして、多数決判定部２５も３組の比較器２１ａ〜２１ｃの過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃがともにＬレベルであるから、多数決判定部２５から出力されるトリップ指令ＴＳはＬレベルとなる。このため、フリップフロップ回路ＦＦＧは、リセット状態におかれるので、これからトリガ回路４に加わるトリップ指令ＴＳはＬレベルとなり、トリガ回路４から電流遮断部３に与えられるトリガパルスＴＲは発生されない。この結果、電流遮断部３は電路電流Ｉの通流を継続する。
【００４２】
状態Ｓ２〜Ｓ４は、電路電流Ｉが通常電流の状態にあり、３組の電流検出部１ａ〜１ｃまたは過電流判定部２ａ〜２ｃの何れか１つに、故障またはノイズの侵入等により異常が生じた状態を示している。
【００４３】
すなわち、状態Ｓ２は、電流検出部１ｃ、過電流判定部２ｃの系統に異常が生じた状態、状態Ｓ３は、電流検出部１ｂ、過電流判定部２ｂの系統に異常が生じた状態、そして、状態Ｓ４は、電流検出部１ａ、比過電流判定部２ａの系統に異常が生じた状態である。
【００４４】
このような状態における動作を、状態Ｓ２を例にして説明する。
【００４５】
状態Ｓ２は、電路電流Ｉが通常電流の範囲において、電流検出部１ｃ、過電流判定部２ｃの系統に異常が生じている状態であるので、比較器２１ａ、２１ｂは、Ｌレベルの過電流判定信号ＣＰａ，ＣＰｂを発生し、比較器２１ｃだけが、これらとは異なるＨレベルの過電流判定信号ＣＰｃを発生する。この結果、フリップフロップ回路ＦＦａ、ＦＦｂはリセット状態であるが、フリップフロップ回路ＦＦｃがセット状態となるので、表示器ＰｃがＨレベルとなり、点灯する。その他の表示器Ｐａ、Ｐｂは、Ｌレベルで消灯したままとなる。
【００４６】
また、多数決判定部２５は、３個の過電流判定部の比較器の過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃの内の１個のＣＰｃだけがＨレベルで、残りの２個はＬレベルであるので、Ｌレベルのトリップ指令ＴＳを発生する。この結果、フリップフロップ回路ＦＦＧはリセット状態を保ち、Ｌレベルのトリップ指令ＴＳがトリガ回路４に加わる。このため、トリガ回路４から電流遮断部３へのトリガパルスＴＲは発生されないので、状態Ｓ１と同様に、電流遮断部３は、電路電流Ｉの通流を継続する。
【００４７】
一方、表示制御部５の正常動作判定部５１に加わる３個の過電流判定信号の１つだけがＨレベルとなり、他の２つの検出信号とは異なるレベルを示すので、この判定部５１からはＬレベルの判定出力ＣＯが出力され、表示器Ｐｏは消灯する。これにより電流検出部または過電流判定部が正常でないことがわかる。
【００４８】
さらに、異常動作判定部５２は、これに加わる３個の判定出力の１つのＣＰｃがＨレベルとなり、他の２つの判定出力ＣＰａ、ＣＰｂがＬレベルとなるので、Ｈレベルの判定出力ＣＮを発生し、フリップフロップ回路ＦＦＮをセット状態にする。これにより、表示器Ｐｎが点灯されるとともに警報器ＡＲが作動され、電流検出部または過電流判定部に異常が発生したことが報知される。
【００４９】
状態Ｓ３、Ｓ４における動作も状態Ｓ２における動作とほぼ同じであるが、状態Ｓ３の場合は、電流検出部１ｂ、過電流判定部２ｂの系統に異常が生じた状態であるので、表示器Ｐｂが点灯し、そして、状態Ｓ４の場合は、電流検出部１ａ、過電流判定部２ａの系統に異常が生じた状態であるので、表示器Ｐａが点灯するようになる。このため、異常表示器Ｐｎが点灯している状態で、動作状態表示器Ｐａ〜Ｐｃの内の点灯している表示器を確認することにより、異常を生じている電流検出部、過電流判定部の特定が可能となる。
【００５０】
このように、電路電流Ｉが通常電流の範囲にあるときに、電流検出部１ａ〜１ｃまたは過電流判定部２ａ〜２ｃの何れか１つに、過電流検出状態となる異常が発生しても電流遮断部３が誤って作動されることはなく、電路電流の通流を安全に保つことができる。
【００５１】
次に、電路電流Ｉが過電流設定値Ｉｓを超えて過電流となっている状態Ｓ５〜Ｓ８について説明する。
【００５２】
状態Ｓ５は、３組の電流検出部１ａ〜１ｃ、過電流判定部２ａ〜２ｃのすべてが正常に動作している状態である。
【００５３】
そして、状態Ｓ６〜Ｓ８は、３組の電流検出部等の内の１つに故障またはノイズの侵入に等により何らかの異常が生じた状態である。状態Ｓ６は、電流検出部１ａ、過電流判定部２ａの系統に異常が生じた状態、状態Ｓ７は、電流検出部１ｂ、過電流判定部２ｂの系統に異常が生じた状態、状態Ｓ８は、電流検出部１ｃ、過電流判定部２ｃの系統に異常が生じた状態を示している。
【００５４】
３組の電流検出部および過電流判定部が正常に動作している状態で、電路電流Ｉが過電流状態となった状態Ｓ５では、各電流検出部から過電流判定部２ａ〜２ｃに加わる電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃがそれぞれ過電流設定値Ｉｓａ〜Ｉｓｃより大きな値となるため、比較器２１ａ〜２１ｃが過電流の発生を検出し、Ｈレベルの過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃを発生する。
【００５５】
このため、過電流判別部２の多数決判定部２５に加わる３組の過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃは、すべてＨレベルとなるので、この多数決判定部２５は、Ｈレベルのトリップ指令ＴＳを発生する。これにより、フリップフリップ回路ＦＦＧがセット状態となり、トリガ回路４のトランジスタ４１にＨレベルのトリップ指令ＴＳが加わるので、これがオンしてコンデンサ４２の電荷を放電させてトリガパルスＴＲを発生する。このトリガパルスＴＲが、パルストランス４５を介して電流遮断部３の電路遮断部３１に加わる。これにより、電路遮断部３１は、点火された火薬が爆発してその爆発エネルギーにより電路導体を破断し、電路Ｌを遮断（開路）する。電路遮断部３１の電路が遮断（開路）されると電路Ｌの過電流となった電流Ｉが、高速限流ヒューズ３２に転流されるので、このヒューズ３２がこの過電流により溶断して電路電流を限流しながら遮断し、電路Ｌや図示しない電源および負荷等を過電流から保護する。
【００５６】
一方、Ｈレベルとなった過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃは、表示制御部５のフリップフロップ回路ＦＦａ〜ＦＦｃをセット状態とするので、表示器Ｐａ〜ＰｃにＨレベルの信号が加わり、表示器Ｐａ〜Ｐｃのすべてが点灯する。これによって３組の電流検出部および過電流判定部がすべて正常に過電流状態を検出していることが示される。
【００５７】
また、表示制御部５の正常動作判定部５１に加わる３組の過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃがすべてＨレベルであるので、アンド回路Ａ５１の出力がＨレベルとなり、オア回路Ｏ５１から出力される判定出力ＣＯがＨレベルとなる。これにより正常表示器Ｐｏが点灯し、電流検出部等が正常な状態にあることが示される。
【００５８】
さらに、異常動作判定部５２に加わる３組の過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃがすべてＨレベルであるので、アンド回路Ａ５２〜Ａ５４の出力は何れもＬレベルとなる。このため、オア回路Ｏ５２から出力される判定出力ＣＮは、Ｌレベルとなり、フリップフロップ回路ＦＦＮはリセット状態に保たれるため、異常表示器Ｐｎは点灯せず、警報器ＡＲも作動せず、異常状態は示されない。
【００５９】
状態Ｓ６〜Ｓ８は、電路電流Ｉが過電流設定値Ｉｓを越えた過電流状態において、３組の電流検出部１ａ〜１ｃまたは過電流判定部２ａ〜２ｃの内の何れか１つが、故障またはノイズの侵入により異常状態となり、Ｈレベルを示す他の２つとは異なりＬレベルの過電流判定信号を発生する状態である。
【００６０】
すなわち、状態Ｓ６は、電流検出部１ａ、過電流判定部２ａの系統に異常が生じ、表示器Ｐａに加わる信号がＬレベルとなる状態である。状態Ｓ７は、電流検出部１ｂ、過電流判定部２ｂの系統に異常が生じ、表示器Ｐｂに加わる信号がＬレベルとなる状態である。そして、状態Ｓ８は、電流検出部１ｃ、過電流判定部２ｃの系統に異常が生じ、表示器Ｐｃに加わる信号がＬレベルとなる状態である。
【００６１】
このように３組の電流検出部、比較器の内の何れか１つに異常が生じた状態Ｓ６〜Ｓ８においては、３個の過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃ内の２個がＨレベルとなり、１個がＬレベルとなるので、多数決判定部２５からは、Ｈレベルのトリップ指令ＴＳが出力される。このため、フリップフロップ回路ＦＦＧは、状態Ｓ６〜Ｓ８の何れにおいても、状態Ｓ５の場合と同様にセット状態となり、トリガ回路４にＨレベルのトリップ指令ＴＳが加わる。これによってトリガ回路４がトリガパルスＴＲを発生し、パルストランス４５を介して電流遮断部３に与えるので、電路遮断部３が電路電流を遮断し、電路および、電源、負荷等を過電流から保護する。
【００６２】
このとき３個の動作表示器Ｐａ〜Ｐｃは、前記したように異常状態となった電流検出部Ｉａ〜Ｉｃに対応しフリップフロップ回路ＦＦａ〜ＦＦｃの何れか１つがリセット状態となってＬレベルを出力するので、１つの表示器だけが消灯し、他の２つの点灯された表示器とは異なる状態を示す。これにより、消灯した表示器の系統の電流検出部または過電流判定部に異常が発生していることが判読できる。
【００６３】
また表示制御部５の正常動作判定部５１に加わる３組の過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃは、何れか１つがＬレベルで、他の２つがＨレベルとなるので、アンド回路Ａ５１およびノア回路ＮＯの何れの出力もＬレベルとなるので、オア回路Ｏ５１からＬレベルの判定出力ＣＯが表示器Ｐｏに加わり、これは消灯し、正常でないことが表示される。
【００６４】
さらに異常動作判定部５２は、３組の過電流判定信号ＣＰａ〜ＣＰｃ内の何れか１つがＬレベルで、他の２つがＨレベルとなると、アンド回路Ａ５２〜Ａ５４の何れか１つがＨレベルの出力を発生する。このため、オア回路Ｏ５２からＨレベルとなる判定出力ＣＮがフリップフロップ回路ＦＦＮをセット状態とし、異常表示器Ｐｎを点灯するとともに、警報装置ＡＲを作動させて、電流検出部または過電流判定部に異常があることが報知される。
【００６５】
この実施例1によれば電流検出部１と過電流判定部２を３組設け、その内の１組が、断線等の故障や、ノイズの侵入による誤動作により異常状態となっても、残りの２組の電流検出部が正常であれば、電流遮断部は誤動作を起こすことなく正常に動作し、安全を確保することができる。
【実施例２】
【００６６】
次に、図３に示す第２の実施例について説明する。
【００６７】
実施例1における電流検出部を構成する電流を磁束に変換する鉄心は、電流検出精度を高めるためには磁路内で磁束の飽和が生じないように鉄心の断面積を大きくする必要があるから、検出電流が大きいほど大形となり、小形化の阻害要因となっている。このような鉄心を３組設ければ、電流検出部がさらに大形となる不都合がある。
【００６８】
ここに示す第２の実施例は、この不都合を解消して小形化を実現するものである。
【００６９】
図３は、電流検出部１の構成を示すものである。この電流検出部１には電路Ｌの電流を磁束に変換するための鉄心１１を１個だけ備える。この鉄心１１には、閉磁路の一部を切欠いて、空隙１１ｇが設けられている。この空隙１１ｇ内にこの磁路内の磁束から電流を検出するために、ホール素子等からなる磁気検出素子１２ａ〜１２ｃが磁束の流れる方向に対して並列に並べて配置されている。
【００７０】
鉄心１１の中空部に電路導体Ｌを貫通するか、鉄心の一部に巻回して、電路電流Ｉにより鉄心１１を励磁する。これにより鉄心１１に形成される空隙１１ｇを含む閉磁路に電流Ｉに比例した磁束φが形成される。この磁束φを空隙１１ｇ内に配置した磁気検出素子１２ａ〜１２ｃにより検出することにより、電流Ｉに応じた電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃを取り出すことができる。なお、３個の磁気検出素子１２ａ〜１２ｃは、空隙１１ｇ内の磁束の分布の影響を除くために、空隙１１ｇ内に磁束φの流れる方向に直列に並べて配置することもできる。
【００７１】
この３個の磁気検出素子１２ａ〜１２ｃからの電流検出信号Ｉｄａ〜Ｉｄｃを、図２に示す、過電流判定部２の増幅器２３ａ〜２３ｃに加えることにより、実施例１と全く同じに使用することができる。
【００７２】
この実施例２によれば、電流検出部１の電流検出素子（磁気検出素子）および過電流判定部２が、実施例１と同様に３重化されるため、その判定出力の多数決論理判定を行うことによって、実施例１の場合と同様に、３組の内の１組が異常となっても、誤動作は生じないので、安全性および動作信頼性を確保することができる。
【００７３】
そして、電流検出部は、電流を磁束に変換する鉄心が、１個しか設けられていないが、この鉄心が破損したり、ノイズの侵入により誤動作を起こしたりすることは殆どないので、これによって信頼性が低下することはない。むしろ、破損したり、ノイズの侵入により誤動作を起こしたりしやすい電子素子で構成された電流検出用の磁気検出素子や、過電流判定部を３重化しているので、この実施例２によれば、実施例１と同等の信頼性を得ることができるだけでなく、鉄心が１個だけで済むことから、電流検出部を著しく小形にすることができる。
【００７４】
この発明のように、電流検出部および過電流判定部を３重化し、その３つの判定出力を多数決論理判定して電流遮断部にトリップ指令を与えるようにしているので、１組の電流検出部、過電流判定部に故障や、ノイズの侵入により誤動作が発生しても、誤って電流遮断部に遮断指令が与えられることが完全に防止されるので、過電流遮断装置の動作信頼性を高めることができる。また、３組の電流検出部および過電流判定部の内の２組が同時に故障を生じたり、ノイズの侵入により誤動作したりすると、誤って遮断指令が与えられることがあるが、このように３組の内の２組が同時に異常を起こすことは確率が低いので、過電流遮断装置の動作信頼性が損なわれることはない。
【符号の説明】
【００７５】
Ｌ：電路
Ｉ：電路電流
Ｉｓ：過電流設置値
１、１ａ〜１ｃ：電流検出部
１１、１１ａ〜１１ｃ：鉄心
１２、１２ａ〜１２ｃ：磁気検出素子
２、２ａ〜２ｃ：過電流判定部
２１ａ〜２１ｃ：比較器
２５：多数決判定部
３：電流遮断部
３１：電路遮断部
３２：高速限流ヒューズ
４：トリガ回路
Ｐａ〜Ｐｃ、Ｐｎ、Ｐｏ：表示器
【図１】
2015195683.tif 000003
【図２】
2015195683.tif 000004
【図３】
2015195683.tif 000005
【図４】
2015195683.tif 000006