(57)【要約】【課題】回路構成を簡単にして動作信頼性を高める。【解決手段】第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の負荷電流Ｉ１　を検出する電流検出器ＣＴ１　と、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側に挿入するスイッチング素子ＳＳと、制御回路２０とを設ける。制御回路２０は、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の高優先順位の負荷が使用されると、スイッチング素子ＳＳを遮断して、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側の低優先順位の負荷を強制的に使用禁止にする。【選択図】　図１
2004129477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の電源入力端子から分岐する第１、第２の負荷端子と、前記第１の負荷端子側の負荷電流を検出する電流検出器と、前記第２の負荷端子側に挿入するスイッチング素子と、前記第１の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいとき前記スイッチング素子を遮断する制御回路とを備えてなり、前記第１、第２の負荷端子には、それぞれ高優先順位、低優先順位の負荷を接続することを特徴とする負荷制限装置。
【請求項２】
前記第２の負荷端子側の負荷電流を検出する電流検出器を付設し、前記制御回路は、前記第２の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいことを条件にして前記スイッチング素子を遮断することを特徴とする請求項１記載の負荷制限装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記第１の負荷端子側の負荷電流が規定値以下であるとき前記スイッチング素子を導通させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の負荷制限装置。
【請求項４】
前記制御回路は、時間遅れ要素を介して前記スイッチング素子を開閉制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の負荷制限装置。
【請求項５】
前記制御回路には、前記スイッチング素子の導通を禁止する手動スイッチを付加することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記載の負荷制限装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般家庭等の電気配線において、優先順位が異なる負荷が同時に使用される場合、低優先順位の負荷を自動的に遮断することができる負荷制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭の電気配線に接続される電気器具に優先順位を設け、高優先順位の負荷が使用されると低優先順位の負荷を自動遮断し、電力会社との契約電流を小さくして基本電力料金を低く抑える技術が提案されている（特開平１１−３４１７０７号公報）。
【０００３】
このものは、親器または子器を介して電気配線の各コンセントに負荷を接続し、親器は、規定値以上の負荷電流を検出すると、電気配線を介して子器に信号を送出し、子器に内蔵する制御リレーを開放させて低優先順位の負荷を自動的に遮断する。なお、親器、子器は、それぞれ特定のアドレスコードを設定することにより、互いにペアとなる組合せを任意に決めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、親器、子器は、あらかじめ設定されるアドレスコードを使用して、電気配線に重畳させる信号を介して互いに交信する必要があり、回路構成が複雑高価になるばかりでなく、電気配線に重畳させる信号が外部にまで漏洩し、たとえば隣家の親器からの信号によって子器が思わぬ誤動作をしてしまうおそれがあるという問題が避けられない。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、第１、第２の負荷端子のうち、高優先順位の負荷を接続する第１の負荷端子側の負荷電流を検出して第２の負荷端子側のスイッチング素子を開閉制御することによって、最も簡単な回路構成でありながら、必要十分な動作信頼性を容易に実現することができる負荷制限装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、共通の電源入力端子から分岐する第１、第２の負荷端子と、第１の負荷端子側の負荷電流を検出する電流検出器と、第２の負荷端子側に挿入するスイッチング素子と、第１の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいときスイッチング素子を遮断する制御回路とを備えてなり、第１、第２の負荷端子には、それぞれ高優先順位、低優先順位の負荷を接続することをその要旨とする。
【０００７】
なお、第２の負荷端子側の負荷電流を検出する電流検出器を付設し、制御回路は、第２の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいことを条件にしてスイッチング素子を遮断することができる。
【０００８】
また、制御回路は、第１の負荷端子側の負荷電流が規定値以下であるときスイッチング素子を導通させることができ、時間遅れ要素を介してスイッチング素子を開閉制御することができる。
【０００９】
さらに、制御回路には、スイッチング素子の導通を禁止する手動スイッチを付加してもよい。
【００１０】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、第１、第２の負荷端子には、それぞれ高優先順位、低優先順位の負荷が接続される。そこで、電流検出器は、第１の負荷端子側の負荷電流、すなわち高優先順位の負荷の負荷電流を検出し、制御回路は、それが規定値より大きいとき、第２の負荷端子側のスイッチング素子を遮断して低優先順位の負荷を自動的に停止させることができる。なお、第１、第２の負荷端子にそれぞれ接続する高優先順位、低優先順位の負荷は、前者をたとえば誘導加熱調理器具などとし、後者をたとえば蓄熱式電気暖房器や電気温水器などとすることが好ましい。両者は、いずれも大電力消費形の電気器具であり、前者は、後者に比して、その使用時間が格段に短時間である上、後者は、前者の使用による一時的な停止があっても、格別な支障を生じるおそれがないからである。
【００１１】
第２の負荷端子側の負荷電流を検出する電流検出器を付設すれば、制御回路は、第２の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいことを条件にして、第１の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいときスイッチング素子を遮断することができ、たとえば、第２の負荷端子側の低優先順位の負荷が電気温水器である場合、一層合理的な負荷制限動作を実現することができる。すなわち、電気温水器の湯沸し用のヒータが通電されておらず、待機用の制御機器が消費する小電流の負荷電流しか第２の負荷端子側に流れていないとき、第１の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きくなったからといって、第２の負荷端子側の電気温水器を必ずしも停止させる必要がないからである。
【００１２】
制御回路は、第１の負荷端子側の負荷電流が規定値以下であるとき、スイッチング素子を自動的に導通させることにより、高優先順位の負荷の使用によって自動的に停止させられた低優先順位の負荷を、高優先順位の負荷の停止により自動的に復帰させることができ、再使用のための格別な手動復帰操作を何ら必要としない。また、制御回路は、時間遅れ要素を介してスイッチング素子を開閉制御することにより、ノイズなどによる誤動作を防止して、動作信頼性を向上させることができる。なお、時間遅れ要素の時限は、電力会社との契約電流を規定する主幹ブレーカや、各戸分電盤内のブランチ用のブレーカの作動時間等を考慮して、０．１秒以上数秒以下程度に設定することが好ましい。
【００１３】
制御回路は、手動スイッチを付加することにより、低優先順位の負荷を使用禁止に設定することができる。電気暖房器のような季節的に限定して使用される機器が低優先順位の負荷である場合、スイッチング素子の無駄な導通動作を避けることができるから、スイッチング素子として機械的に動作するマグネットコンタクタなどを採用するとき、特に有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
負荷制限装置１０は、共通の電源入力端子Ｒ、Ｔから分岐する第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　と、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の電流検出器（変流器）ＣＴ１　と、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側に挿入するスイッチング素子ＳＳと、制御回路２０とを備えてなる（図１）。なお、負荷制限装置１０には、接地端子Ｅ、ＥＴが設けられている。
【００１６】
電流検出器ＣＴ１　の出力は、制御回路２０に導かれ、制御回路２０内において、一端接地の抵抗Ｒ１　を介して終端されている。抵抗Ｒ１　の非接地側は、整流用のダイオードＤ、抵抗Ｒ２　を介し、直流電圧Ｖ１　として比較器２１に入力されており、抵抗Ｒ２　の比較器２１側には、一端接地の抵抗Ｒ３　、コンデンサＣ、ツェナダイオードＺＤの並列回路が接続されている。なお、抵抗Ｒ２　、Ｒ３　は、分圧抵抗であり、コンデンサＣ、ツェナダイオードＺＤは、それぞれ直流電圧Ｖ１　の平滑用、電圧制限用である。ただし、抵抗Ｒ１　からツェナダイオードＺＤに至る一連の回路は、電流検出回路２３を形成している。また、比較器２１には、直流電圧Ｖ１　に対する規定電圧Ｖｏ１が併せ入力されている。
【００１７】
比較器２１の出力は、たとえば積分回路を使用する時間遅れ要素２２を介し、出力用のエミッタ接地のトランジスタＱのベースに接続されている。トランジスタＱのコレクタは、スイッチング素子ＳＳのゲートに接続されており、スイッチング素子ＳＳには、ゲート用の制御電圧Ｖｃ　が供給されている。
【００１８】
負荷制限装置１０には、制御回路２０用の電源回路３１が組み込まれている。電源回路３１は、電源入力端子Ｒ、Ｔから分岐する交流電圧を入力し、制御回路２０用、スイッチング素子ＳＳのゲート用の制御電圧Ｖｃ　を供給することができる。
【００１９】
なお、電流検出器ＣＴ１　は、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の一方のラインに装着されている。また、スイッチング素子ＳＳは、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側の一方のラインに直列に挿入されている。
【００２０】
かかる負荷制限装置１０は、電源入力端子Ｒ、Ｔを各戸分電盤ＤＢ内の任意のブランチ用のブレーカＢｎ　（ｎ＝１、２…ｎ）の二次側に接続し（図２）、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　に高優先順位の負荷Ｌ１　を接続し、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　に低優先順位の負荷Ｌ２　を接続して使用する。なお、各戸分電盤ＤＢには、電力会社との契約電流を規定する主幹ブレーカＢＫと、主幹ブレーカＢＫの二次側を複数の配線系統に分岐する複数のブランチ用のブレーカＢ１　、Ｂ２　…Ｂｎ　とが収納されており、主幹ブレーカＢＫの一次側には、外部配電線からの単相３線式２００Ｖ電源が供給されている。ただし、図２において、ブレーカＢ１　、Ｂ２　の系統は、それぞれ単相１００Ｖ系統であり、ブレーカＢ３　、Ｂｎ　の系統は、それぞれ単相２００Ｖ系統となっている。また、負荷Ｌ１　、Ｌ２　の図示しない筐体は、それぞれ負荷制限装置１０の接地端子Ｅ、ＥＴを介して接地されている。
【００２１】
電流検出器ＣＴ１　は、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の負荷Ｌ１　の負荷電流Ｉ１　を検出する。そこで、制御回路２０の比較器２１は、負荷電流Ｉ１　に相当する直流電圧Ｖ１　を入力し、直流電圧Ｖ１　＞Ｖｏ１のとき、時間遅れ要素２２、トランジスタＱを介してスイッチング素子ＳＳを遮断する。また、比較器２１は、直流電圧Ｖ１　≦Ｖｏ１のとき、スイッチング素子ＳＳを導通させる。なお、規定電圧Ｖｏ１＞０は、負荷Ｌ１　が使用されたことによる負荷電流Ｉ１　を検出するために、あらかじめ適切に設定されている。
【００２２】
そこで、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の負荷Ｌ１　を使用していないとき、制御回路２０は、スイッチング素子ＳＳを継続的に導通させ、このとき、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側の負荷Ｌ２　は、任意に使用し、停止させることができる。すなわち、低優先順位の負荷Ｌ２　は、高優先順位の負荷Ｌ１　が使用されていないことを条件として、任意に使用可能である。
【００２３】
一方、負荷Ｌ１　が使用されると、制御回路２０は、直流電圧Ｖ１　＞Ｖｏ１を検出してスイッチング素子ＳＳを遮断する。すなわち、高優先順位の負荷Ｌ１　が使用されると、制御回路２０は、負荷電流Ｉ１　が規定電圧Ｖｏ１に対応する規定値Ｉｏ１より大きいことを検出し、時間遅れ要素２２の時限相当の時間経過の後にスイッチング素子ＳＳを遮断し、低優先順位の負荷Ｌ２　の使用を強制的に禁止することができる。
【００２４】
また、高優先順位の負荷Ｌ１　の使用を中止すると、負荷電流Ｉ１　＝０となるから、比較器２１は、直流電圧Ｖ１　＝０＜Ｖｏ１を検出してスイッチング素子ＳＳを導通させて自動復帰させ、低優先順位の負荷Ｌ２　を使用可能にする。すなわち、制御回路２０は、電流検出器ＣＴが検出する負荷電流Ｉ１　の有無に基づき、時間遅れ要素２２を介してスイッチング素子ＳＳを開閉制御することができる。
【００２５】
そこで、いま、負荷Ｌ１　、Ｌ２　の負荷電流Ｉ１　、Ｉ２　とし、ブレーカＢｎ　の定格電流Ｉｂｎとすると、ブレーカＢｎ　は、Ｉ１　＜Ｉｂｎ、Ｉ２　＜Ｉｂｎである限り、Ｉ１　＋Ｉ２　＞Ｉｂｎとなるような負荷Ｌ１　、Ｌ２　が二次側に共通に接続されていても、過電流によってトリップするおそれがない。同様に、主幹ブレーカＢＫの定格電流Ｉｂｋに対してＩ１　＋Ｉ２　＞Ｉｂｋであっても、Ｉ１　＜Ｉｂｋ、Ｉ２　＜Ｉｂｋであれば、主幹ブレーカＢＫが過電流によってトリップするおそれがない。すなわち、負荷制限装置１０は、主幹ブレーカＢＫの定格電流Ｉｂｋによって規定される電力会社との契約電流を超える負荷電流Ｉ１　＋Ｉ２　＞Ｉｂｋの負荷Ｌ１　、Ｌ２　を支障なく使用可能にすることができる。ただし、制御回路２０内の時間遅れ要素２２の時限は、負荷電流Ｉ１　＋Ｉ２　におけるブレーカＢｎ　、主幹ブレーカＢＫの作動時間を超えないように設定するものとする。
【００２６】
なお、スイッチング素子ＳＳは、サイリスタ、ＧＴＯなどの半導体スイッチング素子の他、マグネットコンタクタなどのメカニカルスイッチを使用してもよい。また、スイッチング素子ＳＳは、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　の双方のラインを同時に開閉してもよい。
【００２７】
【他の実施の形態】
第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側の負荷電流Ｉ２　を検出する電流検出器（変流器）ＣＴ２　を付設してもよい（図３）。なお、図３において、電源回路３１と、接地端子ＥＴ、ＥＴは、図示が省略されている。
【００２８】
このときの制御回路２０は、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の電流検出器ＣＴ１　、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側の電流検出器ＣＴ２　にそれぞれ対応する電流検出回路２３、２３、比較器２１、２１を有し、それぞれ規定電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２を併せ入力する各比較器２１の出力は、ゲート回路２４を介して時間遅れ要素２２に接続されている。また、出力用のトランジスタＱのコレクタ側には、手動スイッチＳＷ、補助リレーＸを介して制御電圧Ｖｃ　が供給されている。一方、電源入力端子Ｒ、Ｔの間には、ヒューズＦ、補助リレーＸの常開接点Ｘａ　を介してマグネットコンタクタＲＹが接続されており、スイッチング素子ＳＳは、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　の双方のラインを断続するマグネットコンタクタＲＹの接点となっている。
【００２９】
電流検出器ＣＴ１　側の比較器２１は、直流電圧Ｖ１　＞Ｖｏ１のとき、すなわち、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の負荷電流Ｉ１　＞Ｉｏ１のとき出力を発生し、電流検出器ＣＴ２　側の比較器２１は、直流電圧Ｖ２　＞Ｖｏ２のとき、すなわち、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側の負荷電流Ｉ２　＞Ｉｏ２のとき出力を発生する。ただし、Ｖ１　、Ｖ２　は、それぞれ電流検出器ＣＴ１　、ＣＴ２　側の電流検出回路２３、２３からの直流電圧であり、Ｉｏ１、Ｉｏ２は、それぞれ負荷電流Ｉ１　、Ｉ２　の規定値である。
【００３０】
一方、ゲート回路２４は、比較器２１、２１の各出力を利用して、図４の論理表に従って、時間遅れ要素２２を介してトランジスタＱを導通させ、遮断させる。なお、トランジスタＱが導通すれば、手動スイッチＳＷが投入されている限り、補助リレーＸが作動し、マグネットコンタクタＲＹが投入される。すなわち、制御回路２０は、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　側の負荷電流Ｉ２　＞Ｉｏ２を条件として、第１の負荷端子Ｕ１　、Ｗ１　側の負荷電流Ｉ１　＞Ｉｏ１のときスイッチング素子ＳＳを遮断することができる。ただし、スイッチング素子ＳＳを遮断してＩ２　≦Ｉｏ２となっても、スイッチング素子ＳＳは、Ｉ１　≦Ｉｏ１とならない限り、遮断状態を維持するものとする（図４のＯＮ（ＯＦＦ）の表示）。なお、負荷電流Ｉ２　の規定値Ｉｏ２は、第２の負荷端子Ｕ２　、Ｗ２　に接続する低優先順位の負荷Ｌ２　の定格電流より十分小さい適切な値に設定するものとする。また、手動スイッチＳＷは、それを開くことにより、ゲート回路２４の出力に拘らず、補助リレーＸ、マグネットコンタクタＲＹの作動を禁止し、スイッチング素子ＳＳの導通を禁止することができる。
【００３１】
以上の説明において、図１、図３の各制御回路２０は、比較器２１、ゲート回路２４、時間遅れ要素２２の動作をマイクロコンピュータ内のソフトウェアによって実現してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電流検出器が検出する第１の負荷端子側の負荷電流が規定値より大きいとき、第２の負荷端子側のスイッチング素子を遮断する制御回路を設けることによって、制御回路は、電気配線に信号を重畳させることなく、第１の負荷端子側の高優先順位の負荷の使用により第２の負荷端子側の低優先順位の負荷の使用を禁止することができるから、最も簡単な回路構成でありながら所期の目的を達成し、必要十分な動作信頼性を容易に実現することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体構成ブロック系統図
【図２】使用状態説明図
【図３】他の実施の形態を示す図１相当図
【図４】ゲート回路の動作論理表
【符号の説明】
Ｒ、Ｔ…電源入力端子
Ｕ１　、Ｗ１　…第１の負荷端子
Ｕ２　、Ｗ２　…第２の負荷端子
ＣＴ１　、ＣＴ２　…電流検出器
ＳＳ…スイッチング素子
Ｌ１　、Ｌ２　…負荷
Ｉ１　、Ｉ２　…負荷電流
Ｉｏ１、Ｉｏ２…規定値
１０…負荷制限装置
２０…制御回路
２２…時間遅れ要素
【図１】
2004129477.tif 000003
【図２】
2004129477.tif 000004
【図３】
2004129477.tif 000005
【図４】
2004129477.tif 000006