(57)【要約】【課題】  ＴＮ接地方式に対応して地絡電流を任意にコントロールして抑えることができる接地端子装置を提供する。【解決手段】  接地端子装置１は、ケース３の接地線挿入孔３ｄから挿入される電源系統や機器等の接地線６が接続される複数の第１の端子部５と、ケース３の導線挿入孔３ｅから挿入される大地８に接続された導線９を接続される接地端子部１１、及び複数の第２の端子部１０を設けられた接地導体７と、第１の端子部５と第２の端子部１０とを各別に電気的に接続するインピーダンス素子１２とを、筐体２に具備している。【選択図】図１
2005278299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地線が接続される複数の第１の端子部と、大地に電気的に接続される接地導体と、前記接地導体に複数設けられた第２の端子部と、前記第１の端子部と前記第２の端子部との間を電気的に接続するインピーダンス素子とを筐体に絶縁収納して構成されていることを特徴とする接地端子装置。
【請求項２】
前記インピーダンス素子は、前記接地導体に設けられた前記第２の端子部に接触して電気的に接続される電極を一面に備え、前記一面に対して反対側の他面に前記第１の端子部が接触して電気的に接続される電極を備えていることを特徴とする請求項１記載の接地端子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器等を接地するための接地端子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線の配電方式としては、主に日本で採用されているＴＴ接地方式と、欧米で採用されているＴＮ接地方式とがあり、ＴＴ接地方式は、電柱や鉄塔等の電源系統の接地線と屋内で用いられる機器の接地線とをそれぞれ電気的に独立させて大地に接地する接地方式であり、このようなＴＴ接地方式は、落雷等によって接地電位が上昇した場合、各接地間が独立であるためにこれら接地間に電位差が生じ、これにより各接地間に大きな雷サージ電圧が生じ、機器等に悪影響を与えてしまうという問題があった。しかしながら、このようなＴＴ接地方式では接地抵抗により地絡電流を数十Ａに抑えることができる。すなわち、ＴＴ接地方式は雷サージに弱いという問題があるものの、地絡電流を抑えることができるという特徴がある。
【０００３】
これに対してＴＮ接地方式は、電柱や鉄塔等の電源系統の接地線と屋内で用いられる機器の接地線とを電気的に接続して大地に接地するものであり、このようなＴＮ接地方式は、上述のＴＴ接地方式とは異なり、各接地間を電気的に接続して同電位としてあるために、落雷等による雷サージの影響が小さくなる。一方、このようなＴＮ接地方式では接地抵抗がないために地絡電流が大きくなり、そのため地絡電流を通常のブレーカの過電流で検出することが可能であった。すなわち、ＴＮ接地方式は雷サージに強いが、地絡電流は大きくなるという特徴があるのである。
【０００４】
以上のような電力線の配電方式において、接地端子装置は、主に屋内で用いられる機器等を大地に接地して漏電等の事故を防ぐために用いられ、一般的に屋内に備えられている分電盤に漏電ブレーカ等とともに配設されている。
【０００５】
また、日本では、漏電ブレーカを用いて地絡電流からの保護が図られている。このような漏電ブレーカの動作可能回数は、短絡電流に対しては数回程度のものであるが、上述したようにＴＴ接地方式では接地抵抗により地絡電流を数十Ａに抑えることができるため、短絡電流に比べて小さい地絡電流に対しては漏電ブレーカの劣化が少なく、繰り返し使用しても特に問題は発生していなかった。
【０００６】
一方、屋外の電柱等の電源系統における地絡電流からの保護としては、例えば、落雷により生じる地絡電流によって変圧器等に障害が発生することを防止するために、変圧器等の中性点を、温度が上昇して相転移温度になると急激に抵抗値が増大する正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを介して接地するものが提供されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２３３６８７号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、近年の国際化に伴い、電気分野においてもＩＥＣ規格との整合が進められており、そのため日本においてもＴＮ接地方式を採用する動きがあるが、ＴＴ接地方式をＴＮ接地方式に変更する際には、次のような問題を生じていた。
【０００８】
すなわち、ＴＮ接地方式は、上述したように日本で従来用いられているＴＴ接地方式に比べて雷サージに強いという利点があるものの、ＴＴ接地方式では数十Ａに抑えられていた地絡電流が、ＴＮ接地方式では短絡電流に近い大きさの電流となってしまうために、従来、日本で用いられている漏電ブレーカでは上述の短絡時と同様に数回程度しか対応できず、このように漏電ブレーカや、接地配線、接続部等の劣化を加速してしまうという問題があった。
【０００９】
これに対し上記のようなＰＴＣサーミスタを用いて接地を行って地絡電流からの保護を図ったとしても、ＰＴＣサーミスタは、一定時間地絡電流を制限することなく流し、この地絡電流によりＰＴＣサーミスタが所定温度になった際に、相転移して抵抗が増大することにより地絡電流を抑えるものであるため、上記のＴＮ接地方式のようにもともとの地絡電流が短絡電流に相当するほど大きくなっている場合には、漏電ブレーカや、接地配線、接続部等の劣化に対する保護が十分ではないという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、ＴＮ接地方式に対応して地絡電流を任意にコントロールして抑えることができる接地端子装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、接地線が接続される複数の第１の端子部と、大地に電気的に接続される接地導体と、前記接地導体に複数設けられた第２の端子部と、前記第１の端子部と前記第２の端子部との間を電気的に接続するインピーダンス素子とを筐体に絶縁収納して構成されていることを特徴とする接地端子装置とした。
【００１２】
請求項１の発明によれば、第１の端子部に接続した接地線が接地導体により大地に共通接地されることとなり、これにより雷サージによる影響を小さくすることができる。加えて、第１の端子部と第２の端子部とをインピーダンス素子を介して接続してあるため、地絡電流の大きさをインピーダンス素子の抵抗により任意に制御して抑制することができ、これにより地絡電流が大きくなるＴＮ接地方式においても漏電ブレーカや、接地配線、接続部等の劣化を抑えることができる。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明の構成に加えて、前記インピーダンス素子は、前記接地導体に設けられた前記第２の端子部に接触して電気的に接続される電極を一面に備え、前記一面に対して反対側の他面に前記第１の端子部が接触して電気的に接続される電極を備えていることを特徴とする接地端子装置とした。
【００１４】
請求項２の発明によれば、第１の端子部、インピーダンス素子、第２の端子部を積層して接地導体に設けることができるため、接地端子装置をコンパクトに構成でき、省スペース化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、雷サージによる影響を小さくすることができ、加えて、地絡電流の大きさをインピーダンス素子の抵抗により任意に制御して抑制することができ、これにより漏電ブレーカや、接地配線、接続部等の劣化を抑えることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態の接地端子装置１は、図１に示すように、電源系統や機器等の接地線６が接続される５つの第１の端子部５と、大地８に導線９を介して電気的に接続される接地導体７と、接地導体７に５つ設けられた第２の端子部１０と、第１の端子部５と第２の端子部１０とを各別に電気的に接続するインピーダンス素子１２とを、筐体２に絶縁収納して構成されている。
【００１７】
筐体２は、前面部３ａが開口した略直方体形状のケース３と、前面部３ａを覆ってケース３に被せて取り付けられるカバー４とを備えている。ケース３は、上記の通り前面部３ａが開口した略直方体形状を有し、その短手方向の一面側である上面部３ｂに、電源系統や機器等の接地線６をケース３内に挿入するための接地線挿入孔３ｄを上面部３ｂの長手方向に添って５つ備えている。また、上面部３ｂの反対側の面である下面部３ｃの長手方向の一端側に、接地導体７に接続する導線９をケース３内に挿入するための導線挿入孔３ｅを１つ備えている。カバー４は、絶縁部材によりケース３の前面部３ａと略同形状の平板に形成され、カバー４の長手方向の一端部により、ケース３の前面部３ａの長手方向の一端部にケース３の上下方向を軸として左右方向に回動自由に支持されている。これによりカバー４は、ケース３に、前面部３ａを開閉自在に取り付けられることとなり、地絡電流が発生した際には、端子部５、１０間に発生する電圧に対する保護カバーの役割を果たすこととなる。
【００１８】
第１の端子部５は、ケース３内においてケース３の前面部３ａに対向する面である後面部３ｆの短手方向の略中央部に、ケース３と絶縁されるとともに後面部３ｆの長手方向に添って５つ設けられており、ケース３の接地線挿入孔３ｄから挿入された接地線６を各別に接続可能にしてある。
【００１９】
接地導体７は、例えば略直方体形状の導電性を有する金属板からなり、ケース３の後面部３ｆの下面部３ｃ側に、ケース３と絶縁して備えられている。また、導線挿入孔３ｅからケース３内に挿入される導線９接続用の接地端子部１１が、接地導体７のケース３の導線挿入孔３ｅに対応する位置に設けられている。加えて、接地導体７は、接地導体７の長手方向に添って第２の端子部１０が５つ列設されている。
【００２０】
インピーダンス素子１２は、例えば任意の値に設定された抵抗であり、第１の端子部５と第２の端子部１０との間に各別に介装されて、第１の端子部５と第２の端子部１０とを電気的に接続している。そして、任意の抵抗を備えたインピーダンス素子１２を用いることで、落雷時に第１の端子部５と該第１の端子部５にインピーダンス素子１２を介して接続されている第２の端子部１０との間に流れる地絡電流の大きさを制御することができる。
【００２１】
以上により接地端子装置１は構成されており、実際に使用する際には、大地８に埋め込まれた接地部材からなる接地極に接続された導線９を、ケース３の導線挿入孔３ｅから挿入して接地導体７の接地端子部１１に接続し、電源系統や機器等の接地線６をケース３の接地線挿入孔３ｄから挿入して第１の端子部５に各別に接続することで、これら接地線６の接地を行う。
【００２２】
このように接続された接地線６は、それぞれ第１の端子部５、インピーダンス素子１２、及び第２の端子部１０からなる電路を通じて接地導体７に電気的に接続され、接地導体７により接地線６同士が互いに電気的に接続されるとともに、大地８に接地されることになる。すなわち、接地線６は、接地導体７により共通接地されることになるのである。
【００２３】
本実施形態の接地端子装置１によれば、第１の端子部５に接続した接地線６を接地導体７により共通接地してあるため、これら接地電位が同電位となって接地線６間での電位差が生じず、ＴＮ接地方式と同様に雷サージの影響を小さくすることができる。加えて、第１の端子部５と第２の端子部１０とをインピーダンス素子１２を介して接続してあるため、インピーダンス素子１２によって地絡電流を任意にコントロールして抑えることができ、これにより地絡電流の大きくなるＴＮ接地方式において漏電ブレーカや、接地配線、接続部等の劣化が加速することを抑えることができる。すなわち、本実施形態の接地端子装置１によれば、ＴＮ接地方式の特徴である雷サージ電圧が低いという利点を生かしつつ、ＴＴ接地方式と同様に地絡電流を抑えることが可能となるのである。
【００２４】
また、インピーダンス素子１２は、上述したように任意に設定することが可能であるが、安全性を考慮して設計するのがよい。例えば、機器等の接地線６が接続されるインピーダンス素子１２の抵抗値を、トランス等の電源系統の接地線６が接続されるインピーダンス素子１２の抵抗値に比べて無視できる大きさに設定することが望ましく、このように各インピーダンス素子１２の抵抗を設定することで、感電を防止することができる。
【００２５】
或いは、インピーダンス素子１２としてリアクタンスを用いることができ、この場合、高周波の漏洩電流を抑制、低減することができる。またなお、インピーダンス素子１２は上記の抵抗やリアクタンスに限られるものではなく、インピーダンスを持つものであれば本発明の主旨を逸脱することなく実施できる。
【００２６】
（実施形態２）
本実施形態の接地端子装置１は、上記実施形態１の接地端子装置１と比べて、第１の端子部５、インピーダンス素子１２、第２の端子部１０、及び接地導体７の構成に特徴があり、その他の構成は、上記実施形態１と略同様であるので説明を省略する。
【００２７】
インピーダンス素子１２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒形状を有し上面及び下面を電極からなる接続端子部とする抵抗である素子本体１２ａと、素子本体１２ａの内径と略同じ長さ寸法の外径を有するとともに、素子本体１２ａの高さ寸法よりも長い高さ寸法を有する円筒形状に形成された絶縁部材からなる絶縁部１２ｂとから構成されている。絶縁部１２ｂは、インピーダンス素子１２の一面である素子本体１２ａの下面から一方の端部を突出するとともに、インピーダンス素子１２の他面となる素子本体１２ａの上面に他方の端部の端面を揃えて素子本体１２ａに嵌入されている。また、絶縁部１２ｂの内径は、インピーダンス素子１２を接地導体７に取り付けるためのボルト１４が挿通可能な大きさに形成してある。なお、図２（ａ）において、ボルト１４は省略してある。
【００２８】
接地導体７は、例えば略直方体形状の導電性を有する金属板７ａと、該金属板７ａと同形状の絶縁板７ｂとを張り合わせて構成され、ケース３の後面部３ｆの下面部３ｃ側に絶縁板７ｂを後面部３ｆと対向させて、ケース３と絶縁して備えられている。また、導線挿入孔３ｅからケース３内に挿入される導線９接続用の接地端子部１１が、接地導体７のケース３の導線挿入孔３ｅに対応する位置に設けられている。加えて、金属板７ａには、インピーダンス素子１２の絶縁部１２ｂの外径と略同じ内径を有する孔部１３ａが接地導体７の長手方向に添って５つ列設されている。さらに、絶縁板７ｂには、絶縁部１２ｂの内径と略同じ内径を有する孔部１３ｂが金属板７ａの孔部１３ａに同軸となるように連通して設けられるとともに、孔部１３ｂに対応してボルト１４とペアとなるナット１５が固定設置されている。また、接地導体７の金属板７ａの厚み寸法は、素子本体１２ａの下面から突出した絶縁部１２ｂの端部の長さ寸法と略同じ長さ寸法にしてある。
【００２９】
第１の端子部５は、ボルト１４を挿通可能な孔部５ａを備えて、外径を絶縁部１２ｂの外径より大きい長さ寸法に形成された導電性を有する金属製の円盤である。
【００３０】
このようなインピーダンス素子１２及び第１の端子部５は、接地導体７に次のようにして設けられている。すなわち、インピーダンス素子１２は、図２（ｂ）に示すように、接地導体７の金属板７ａ側から絶縁部１２ｂを孔部１３ａに嵌入させて接地導体７上に接触配置され、第１の端子部５は、孔部５ａを絶縁部１２ｂの内部、及び絶縁板７ｂの孔部１３ｂと連通するようにしてインピーダンス素子１２の他面側に配置される。そして、第１の端子部５の孔部５ａ、インピーダンス素子１２の絶縁部１２ｂの内部、及び絶縁板７ｂの孔部１３ｂとが連通してなる孔部にボルト１４を貫挿するとともに、ナット１５にボルト１４を固定して、インピーダンス素子１２及び第１の端子部５は接地導体７に設けられている。このとき、ボルト１４は、図２（ｂ）に示すように、絶縁部１２ｂによって接地導体７の金属板７ａと絶縁されており、この絶縁部１２ｂにより、第１の端子部５と接地導体７とがボルト１４を介して短絡してしまうことを防止している。
【００３１】
従って、インピーダンス素子１２は、下面の接続端子部を接地導体７に接触配置されて接地導体７と電気的に接続されることとなり、この場合、インピーダンス素子１２の下面の接続端子部と接触する接地導体７の金属板７ａの部位が第２の端子部１０を兼ねることとなる。すなわち、本実施形態のインピーダンス素子１２は、接地導体７の一面からなる第２の端子部１０に接触して電気的に接続される電極からなる接続端子部を一面に備え、前記一面に対して反対側の他面に第１の端子部５が接触して電気的に接続される電極からなる接続端子部を備えるものである。
【００３２】
本実施形態によれば、インピーダンス素子１２は、インピーダンス素子１２の接続端子部と接地導体７の金属板７ａの一面とが接触されて、接地導体７に電気的に接続されているため、上記実施形態１のように第２の端子部１０を別部材から設ける必要がなくなり、これにより、構成部材を減らすことができる。加えて、インピーダンス素子１２の他面に第１の端子部５を載置接続することで、第１の端子部５、インピーダンス素子１２、及び第２の端子部１０をそれぞれ積み重なった積層構造に構成して接地導体７に設けることができる。これにより、上記実施形態１のようにインピーダンス素子１２及び第１の端子部５が接地導体７からケース３の上面部３ｂ側へ突出せずに済み、これに伴い、ケース３の高さ寸法を上記実施形態１の場合に比べて小さく形成することが可能となる。
【００３３】
本実施形態では、上述のように、第１の端子部５、インピーダンス素子１２、及び第２の端子部１０をコンパクトに筐体２に収納することが可能となり、筐体２を小型化できるため、接地端子装置１がコンパクトになり、省スペース化を図ることができる。
【００３４】
加えて、第１の端子部５、及びインピーダンス素子１２をボルト１４により接地導体７に簡単に取り付けることができるため、作業性が向上する。なお、上述の接地導体７は、ボルト１４に対応するナット１５を備えているものであるが、このようなナット１５の替わりに、ボルト１４に対応するめねじを絶縁板７ｂの孔部１３ｂに露出する内周面に形成して、ボルト１４を接地導体７の絶縁板７ｂに取り付け可能な構成とすることもできる。またなお、本実施形態において、インピーダンス素子１２は上面及び下面に電極を備えた円筒形状のものを用いているが、本実施形態のインピーダンス素子１２は、上述の円筒形状のものに限られるものではなく、第１の端子部５と第２の端子部１０とで挟み込まれる形で取り付け可能なものであれば、本実施形態の趣旨を逸脱することなく実施できる。
【００３５】
また、本実施形態において、インピーダンス素子１２は、上述したように一面を接続端子部として接地導体７に配設されているため、インピーダンス素子１２の一面は、接地導体７に直接接触しており、これにより、地絡電流によりインピーダンス素子１２に発生した熱を接地導体７より放熱させることができる。
【００３６】
さらに、図３に示すように、接地導体７の周縁部に、インピーダンス素子１２の放熱を行う放熱部として例えば金属板からなる放熱板１６を一体に延設して、放熱性の向上を図ることができる。加えて、接地導体７に放熱板１６を設けたことにより、インピーダンス素子１２の熱設計を放熱板１６があることを前提に行えるため、インピーダンス素子１２をコンパクトに構成することができる。
【００３７】
（実施形態３）
本実施形態の接地端子装置１は、上記実施形態１の接地端子装置１に、第１の端子部５と第２の端子部１０間の電圧を検知する検知手段を設けたことに特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と略同様であるので説明を省略する。なお、図４においてカバー４は省略してある。
【００３８】
すなわち、本実施形態の接地端子装置１は、図４（ａ）に示すように、電位差検出回路部１８、及び電位差検出回路部１８からの出力により発報を行う発報回路部１９を内蔵して構成された電圧検知部１７を備えている。電位差検出回路部１８は、例えばオペアンプからなり、このオペアンプの両入力端子にそれぞれ電気的に接続された導線Ｌ１、Ｌ２を第１の端子部５、及び該第１の端子部５にインピーダンス素子１２を介して接続されている第２の端子部１０に各別に接続してある。発報回路部１９は、例えば、前記オペアンプの出力端子に接続された発光素子からなり、端子部５、１０間の電位差によって発光し、発報を行うものである。なお、電圧検知部１７は第１の端子部５、インピーダンス素子１２、及び第２の端子部１０からなる電路に各別に設けられるものであるが、図４（ａ）では、左端の電路に設けたもののみを示し、他の電路に設けたものは省略してある。加えて、電圧検知部１７のブロック図を共に示してある。
【００３９】
この電圧検知部１７は、導線Ｌ１、Ｌ２により各端子部５、１０の電位を電位差検出回路部１８であるオペアンプに引きこみ、端子部５、１０の間の電位差を前記オペアンプから出力して発報回路部１９である発光素子を点灯するもので、これによりインピーダンス素子１２の電圧降下から地絡電流を検知可能にするのである。
【００４０】
本実施形態によれば、接地端子装置１は、第１の端子部５と該第１の端子部５に接続されている第２の端子部１０との間の電圧を検知する検知手段として電圧検知部１７を備え、電圧検知部１７の発光素子により、地絡電流の発生を容易に知ることができる。これにより、従来のように、地絡電流を検知するために、零相変流器（ＺＣＴ）等を別途設ける必要がなくなり、検知手段を安価にすることができ、接地端子装置１を安価に構成することができる。また、各接地線６をまとめて接続される接地端子装置１に電圧検知部１７を設けてあるため、電圧の検出から発報までの接続を短く集約することができる。
【００４１】
また、電圧検知部１７を設ける替わりに、図４（ｂ）に示すように、発光素子である電球２０をインピーダンス素子１２として用いることとしても良い。このような電球２０は、例えば白熱電球であり、単相１００Ｖ／２００Ｖの回路であれば１００Ｖ電球、三相２００Ｖの回路であれば２００Ｖ電球を使用することで、インピーダンス素子１２として機能させることができる。
【００４２】
この場合、インピーダンス素子１２として発光素子である電球２０を用いるため、第１の端子部５と該第１の端子部５に接続されている第２の端子部１０との間の電圧を電球２０の発光により検知することができる。これにより、検知手段をさらに安価にすることができる。
【００４３】
さらに、この電球２０に抵抗を並列配置してなる並列回路をインピーダンス素子１２として用いてもよく、このような並列回路は、電球２０のフィラメント切れ等による接地不良を回避することができる点で好ましい。
【００４４】
また、本実施形態及び上記実施形態１、２において、インピーダンス素子１２として、各種センサを取り付ける構成とすることもでき、状況に応じて好適な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態１の接地端子装置の斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態２の接地端子装置の斜視図であり、（ｂ）は、同上の接地端子装置の要部断面図である。
【図３】同上のその他の接地端子装置の斜視図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態３の接地端子装置の斜視図であり、（ｂ）は、同上のその他の接地端子装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    接地端子装置
２    筐体
３    ケース
３ａ  前面部
３ｂ  上面部
３ｃ  下面部
３ｄ  接地線挿入孔
３ｅ  導線挿入孔
３ｆ  後面部
４    カバー
５    第１の端子部
６    接地線
７    接地導体
８    大地
９    導線
１０    第２の端子部
１１    接地端子部
１２    インピーダンス素子
【図１】
2005278299.tif 000003
【図２】
2005278299.tif 000004
【図３】
2005278299.tif 000005
【図４】
2005278299.tif 000006