(57)【要約】【課題】  寸法、重量を大きくすることなく、また、コストを増大することなく、零相変流器の鉄心の磁気飽和を防止し、平衡特性を高めた漏電遮断器を提供する。【解決手段】  主回路の漏洩電流を検出するための零相変流器と、前記零相変流器を貫通する導体を備え、前記零相変流器の出力に基づいて電路を遮断するように構成された漏電遮断器であって、前記零相変流器を貫通する導体を、高導電率材料層と強磁性材料層とを合わせた材料で形成し、前記強磁性材料層を零相変流器側に配置したことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路の漏洩電流を検出するための零相変流器と、前記零相変流器を貫通する導体を備え、前記零相変流器の出力に基づいて電路を遮断するように構成された漏電遮断器であって、
前記零相変流器を貫通する導体を、高導電率材料層と強磁性材料層とを合わせた材料で形成し、前記強磁性材料層を零相変流器側に配置したことを特徴とする漏電遮断器。
【請求項２】
請求項１に記載の漏電遮断器において、
前記零相変流器を貫通する導体を、高導電率材料層と強磁性材料層を貼り合わせたクラッド材料で形成したことを特徴とする漏電遮断器。
【請求項３】
請求項２に記載の漏電遮断器において、
高導電率材料層と強磁性材料層を貼り合わせた前記クラッド材料は、プレス加工により形成されたものであることを特徴とする漏電遮断器。
【請求項４】
請求項１に記載の漏電遮断器において、
前記強磁性材料層を複数の層に分割し、前記高導電率材料層に近い層には飽和磁束密度が高い材料を、前記零相変流器に近い層には透磁率が高い材料を用いたことを特徴とする漏電遮断器。
【請求項５】
請求項４に記載の漏電遮断器において、
前記高導電率材料層に近い層には前記零相変流器に近い層に比べて、飽和磁束密度が高く透磁率が低い材料を、前記零相変流器に近い層には前記高導電率材料層に近い層に比べて、透磁率が高く飽和磁束密度が低い材料を用いたことを特徴とする漏電遮断器。
【請求項６】
請求項５に記載の漏電遮断器において、
前記高導電率材料層に近い層にはケイ素鋼やパーメンジュールを、前記零相変流器に近い層にはパーマロイまたはアモルファス合金を用いたことを特徴とする漏電遮断器。
【請求項７】
請求項４に記載の漏電遮断器において、
前記零相変流器を貫通する導体を、高導電率材料層と高飽和磁束密度材料層と高透磁率材料層とを貼り合わせたクラッド材料で形成したことを特徴とする漏電遮断器。
【請求項８】
請求項７に記載の漏電遮断器において、
高導電率材料層と高飽和磁束密度材料層と高透磁率材料層とを貼り合わせた前記クラッド材料は、プレス加工により形成されたものであることを特徴とする漏電遮断器。
【請求項９】
導体と、前記導体が貫通する零相変流器と、を有する漏電遮断器であって、
前記導体は、第１の層と、前記第１の層より前記零相変流器に近く前記第１の層の部材と比べて強磁性材料からなる部材で構成される第２の層と、を有していること
を特徴とする漏電遮断器。
【請求項１０】
請求項９記載の漏電遮断器であって、
前記導体は、前記第１の層と、２つ以上の層を有する前記第２の層と、から構成されたこと
を特徴とする漏電遮断器。
【請求項１１】
請求項１０記載の漏電遮断器であって、
前記第２の層は、少なくとも前記第１の層に近い層と前記零相変流器に近い層に近く前記第１の層に遠い層とを有しており、
前記近い層は前記遠い層より飽和磁束密度が高い材料を、前記遠い層は前記近い層に比べて透磁率が高い材料を用いたこと
を特徴とする漏電遮断器。
【請求項１２】
請求項１０記載の漏電遮断器であって、
前記第２の層は、少なくとも前記第１の層に近い層と前記零相変流器に近い層に近く前記第１の層に遠い層とを有しており、
前記近い層には前記遠い層に比べて、飽和磁束密度が高く透磁率が低い材料を、前記遠い層は前記近い層に比べて、透磁率が高く飽和磁束密度が低い材料を用いたこと
を特徴とする漏電遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧電路の地絡保護に用いられる漏電遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開平９−９２１２７号公報（特許文献１）がある。この文献には、「複数極の導体と、これらの導体が貫通する零相変流器と、この零相変流器の出力に基づいて電路を遮断するよう構成された漏電遮断器において、上記複数極の導体のうち少なくとも１極の導体は上記零相変流器を貫通する部分の近傍に屈曲部を有し、上記零相変流器は上記屈曲部に対向する位置に部分的に付加された磁気シールド部を有することを特徴とする漏電遮断器。」（請求項１）と記載されている。この公報に記載の漏電遮断器では、零相変流器の外側に部分的に磁気シールドを施すことによって平衡特性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９２１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
漏電遮断器では、電路の漏洩電流を検出するための零相変流器（ＺＣＴ：Zero Current Transformer）を内蔵しており、これに主回路導体を貫通させることで漏れ電流を検出する。零相変流器は一般に環状の鉄心にコイルを巻いた構造となっているが、主回路電流が大きくなると貫通導体の周囲に発生する磁束の影響で鉄心に部分的な磁気飽和を生じ、出力巻線に電圧が誘起され、漏電遮断器が誤動作することがある。
【０００５】
これを防止するために、例えば特許文献１記載の漏電遮断器では、零相変流器の外側に部分的に磁気シールドを施すことによって平衡特性を向上させている。
【０００６】
すなわち、従来は、零相変流器に加工することが技術常識とされていた。
【０００７】
しかし、この零相変流器そのものを加工する方法では、磁気シールドを追加することにより、寸法、重量ともに大きくなるだけでなく、コストの増大にもつながる。つまり、物理的な小型化を図ることは困難であった。
【０００８】
本発明は、装置全体の小型化を実現する漏電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】
【０００９】
本発明では、上記課題を解決するために、例えば零相変流器を貫通する主回路の貫通導体を、銅などの良導体と鉄などの強磁性体を貼り合わせたクラッド材で、強磁性体の層が零相変流器の側を向くように形成する。
【００１０】
本発明の漏電遮断器の一例を挙げるならば、主回路の漏洩電流を検出するための零相変流器と、前記零相変流器を貫通する導体を備え、前記零相変流器の出力に基づいて電路を遮断するように構成された漏電遮断器であって、前記零相変流器を貫通する導体を、高導電率材料層と強磁性材料層とを合わせた材料で形成し、前記強磁性材料層を零相変流器側に配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、貫通導体の周囲に発生する磁束の大部分が強磁性体の層を通過するようになり、零相変流器の鉄心に侵入する磁束を減少させることができる。これにより、鉄心の磁気飽和を防止し、平衡特性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の漏電遮断器における、零相変流器と貫通導体の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１の、零相変流器と貫通導体を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示される従来構造での磁束分布を示す図であり、（ｂ）は、実施例１の構造での磁束分布を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の、零相変流器と貫通導体を示す断面図である。
【図５】実施例２の構造での磁束分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、従来の漏電遮断器における零相変流器と貫通導体の一例を示す断面図である。漏電遮断器では、電路の漏洩電流を検出するための零相変流器１１を内蔵している。零相変流器１１は環状の鉄心にコイルを巻いた構造となっている。そして、零相変流器１１に主回路導体１２を貫通させることで、主回路電流の零相分、即ち漏れ電流を検出している。
【００１５】
漏電遮断器では、この零相変流器の出力に基づいて電路を遮断するように構成されている。特に低圧電路では、検出すべき漏れ電流に対して主回路に流れる電流の大きさは数百倍以上の隔たりがあり、その上、誘導負荷の開閉などの過渡現象が加わればこの差はさらに大きくなる場合もある。
【００１６】
零相変流器１１はこのような場合においても誤った検出信号を発せず、かつ微小な漏れ電流を正確に検出できる特性が要求される。この特性を平衡特性と呼んでいる。
【００１７】
平衡特性は、主回路に流れる電流によって零相変流器１１の鉄心が部分的に磁気飽和を起こすことによって悪化する。鉄心に部分的な磁気飽和が生ずると主回路電流のベクトル和が零であるにもかかわらず、部分的に出力巻線に磁束が鎖交することで出力巻線に電圧が誘起される。これにより漏電遮断器が誤動作に至る。
【００１８】
特に定格電流が大きい漏電遮断器では、平衡特性による誤動作が顕著となるため、これを防止するために零相変流器に磁気シールドを施す対策が取られるが、磁気シールドを強化した零相変流器は寸法、重量ともに大きくなるだけでなく、コストの増大にもつながってくる。
【００１９】
本発明は、かかる問題を解決するための構造を備える漏電遮断器である。図２は、本発明の実施例１の零相変流器と貫通導体を示す断面図である。実施例１の漏電遮断器では、零相変流器１１に主回路電流を流す貫通導体２２が貫通しており、貫通導体２２はそれぞれ銅、黄銅、Ａｌなどをはじめとする高導電率材料層２２ａ（第１の層）と鉄、鉄合金などの強磁性材料層２２ｂ（第２の層）を貼り合わせたクラッド材で、強磁性材料層２２ｂは零相変流器１１の側、すなわち外側を向くように形成している。
【００２０】
強磁性材料層２２ｂは、高導電率材料層２２ａの零相変流器１１側のみを覆うようになっており、反対側は高導電率材料層２２aのみとなっている。この構造はクラッド材を用いることにより、プレス加工などで容易に製造することが可能である。
【００２１】
また、コスト面から見れば、同じ性能を持つ漏電遮断器でも零相変流器の磁気シールドを軽減することができるほか、貫通導体を製造する段階でも特に追加の工程は必要とせず、通常のプレス金型などを利用して製造できるため、コストを増やすことなく平衡特性を高めることができる。
【００２２】
図３に、従来構造と本発明の構造での磁束分布を示す。図３（ａ）は、図１に示す従来構造での左半分の磁束分布を示しており、従来構造による貫通導体１２には電流２３が流れることによってその周囲に磁束２４が発生する。
【００２３】
磁束２４の一部は、より透磁率の高い零相変流器１１の内部を通過するが、電流２３が増加し磁束２４が増加すると、零相変流器１１の鉄心が部分的に磁気飽和を起こし、出力巻線に電圧が誘起され、漏電遮断器を誤動作させる。
【００２４】
一方で図３（ｂ）は、実施例１の構造での右半分の磁束分布を示している。実施例１による貫通導体２２は高導電率材料層２２ａと強磁性材料層２２ｂを貼り合わせたクラッド材で形成されている。貫通導体２２には電流２３が流れることによってその周囲に磁束２４が発生するが、磁束２４の大部分は強磁性材料層２２ｂの内部を通過し、零相変流器１１の内部を通過する磁束は従来構造と比べて減少する。このため、零相変流器１１の鉄心の磁気飽和が起こりにくくなり、誤動作に対する耐性、つまり平衡特性を向上することができる。
【００２５】
本実施例によれば、貫通導体の周囲に発生する磁束の大部分が強磁性体の層を通過するようになり、零相変流器の鉄心に侵入する磁束を減少させることができる。これにより鉄心の磁気飽和を防止し、平衡特性を高めることができる。また、同じ性能を持つ漏電遮断器でも零相変流器の磁気シールドを軽減することができる。
【００２６】
また、上記構成を採用することによって、装置全体を小型化することができる。
【００２７】
また、貫通導体を製造する段階でも、クラッド材を用いることにより特に追加の工程は必要とせず、通常のプレス金型などを利用して製造できるため、コストを増やすことなく平衡特性を高めることができる。
【実施例２】
【００２８】
図４に、本発明の実施例２の零相変流器と貫通導体を示す。零相変流器１１に主回路電流を流す貫通導体４２を貫通させている。貫通導体４２が高導電率材料層４２a（第１の層）を有することは実施例１と同様であるが、強磁性体材料層は２層に分かれている。そのうちの１層は高飽和磁束密度材料層４２ｂ（第２の層のうち零相変流器に遠い層であり、第２の層のうち第１の層に近い層でもある）であり、例えばケイ素鋼（ＦｅＳｉ）やパーメンジュール（ＦｅＣｏ合金）など飽和磁束密度が高い材料で構成される。
【００２９】
別の層は高透磁率材料層４２ｃであり、例えばパーマロイやアモルファス合金など透磁率が高い材料で構成される。そして、高透磁率材料層４２c（第２の層のうち零相変流器に近い層であり、第２の層のうち第１の層に遠い層）が、高飽和磁束密度材料層４２bよりも零相変流器１１側、すなわち外側に配置される。  図５に、実施例２の構造での磁束分布を示している。実施例２による貫通導体４２は高導電率材料層４２ａと高飽和磁束密度材料層４２ｂと高透磁率材料層４２ｃを貼り合わせたクラッド材で形成されている。貫通導体４２には電流２３が流れることによってその周囲に磁束２４が発生するが、磁束２４の大部分は飽和磁束密度が高い高飽和磁束密度材料層４２ｂの内部を通過する。
【００３０】
そして、高飽和磁束密度材料層４２ｂから分流する磁束を透磁率が高い高透磁率材料層４２ｃで捕らえることにより、零相変流器１１の内部を通過する磁束は実施例１の構造と比べてさらに減少する。このため、零相変流器１１の鉄心の磁気飽和が起こりにくくなり、誤動作に対する耐性、つまり平衡特性をさらに向上することができる。
【００３１】
本実施例によれば、貫通導体４２を流れる電流により発生する磁束の大部分は高飽和磁束密度材料層４２ｂを通過し、かつ、高飽和磁束密度材料層４２ｂから分流する磁束を高透磁率材料層４２ｃで捕らえることで、磁気シールド効果をより高め、平衡特性をさらに向上させることができる。
【００３２】
また、貫通導体を高導電率材料層と高飽和磁束密度材料層と高透磁率材料層を貼り合わせたクラッド材とすることにより、貫通導体を製造する段階でも特に追加の工程は必要とせず、通常のプレス金型などを利用して製造できるため、コストを増やすことなく平衡特性を高めることができる。
【００３３】
なお、実施例２では、強磁性体材料層を２層に分割して構成したが、３層以上としても良い。その場合には、高導電率材料層に近い層側の層を飽和磁束密度が高く透磁率が低い層とし、零相変流器に近い側の層を透磁率が高く飽和磁束密度が低い層とすれば良い。
【００３４】
複数層からなる場合には、磁気シールド効果をより高めることができ、先に説明した例よりもさらに平衡特性を向上することができる。
【００３５】
上記構成を採用することによって、漏電遮断器全体の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１：零相変流器
１２：従来構造の貫通導体
２２：実施例１の貫通導体
２２ａ：高導電率材料層
２２ｂ：強磁性材料層
２３：電流
２４：磁束
４２：実施例２の貫通導体
４２a：高導電率材料層
４２b：高飽和磁束密度材料層
４２c：高透磁率材料層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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