(57)【要約】【課題】シャントトリップ信号の配線をコンパクトにして、給電箱内のスペースを圧迫しないようにした分電盤を提供すること。【解決手段】分電盤１０は、主幹ブレーカ２０と、シャント機能付きの複数の分岐ブレーカ３０と、各分岐ブレーカ３０に流れる電流を検出する電流検出基板５０とを搭載している。電流検出基板５０には、分岐ブレーカ３０の電流を検出する電流センサである変流器５１が実装されるとともに、分岐ブレーカ３０の通電を遮断するシャントトリップ信号を伝送するための配線回路５２がプリントされていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャント付きのブレーカと、該ブレーカに流れる電流を検出する電流検出基板とを備える分電盤であって、
前記電流検出基板には、前記ブレーカの電流を検出する電流センサが実装されるとともに、前記ブレーカを遮断するシャントトリップ信号を伝送するための配線回路がプリントされていることを特徴とする分電盤。
【請求項２】
前記シャントトリップ信号のオンオフを制御するリレー回路が、前記電流検出基板の前記配線回路上に実装されていることを特徴とする、請求項１に記載の分電盤。
【請求項３】
少なくとも前記電流センサの出力に基づいて前記シャントトリップ信号の出力を制御する判定回路が実装されていることを特徴とする、請求項２に記載の分電盤。
【請求項４】
前記電流センサに隣接して外部センサが実装され、前記判定回路は、少なくとも前記変流器および前記外部センサの出力に基づいて前記シャントトリップ信号の出力を制御することを特徴とする、請求項３に記載の分電盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流等の異常時に通電が遮断されるシャント付きのブレーカを搭載する分電盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅家屋内または工場建屋内の給電箱に配置される分電盤には、過電流、短絡電流および漏電保護用に主幹ブレーカおよび分岐ブレーカが搭載されている。主幹ブレーカは、中性線欠相検出回路を備え、回路の平衡を阻害するような漏電が生じたときに通電を遮断する漏電ブレーカとして機能する（例えば特許文献１参照）。また、特許文献１には、中性線欠相検出回路を分電盤に設け、異常時にシャントトリップ信号を出力して主幹ブレーカを遮断する構成が開示されている。
【０００３】
ところで、電気機器等の負荷側の異常は、地震等の災害により引き起こされる場合があるが、一般住宅用の分電盤には、通常、地震の震動そのものを検知してブレーカを遮断し、火災等の二次災害を防ぐ機能を備えていない。
【０００４】
また、近年、一般住宅の火災の原因のひとつとしてトラッキング現象が問題視されている。トラッキング現象とは、コンセントタップに長期間電源プラグを差し込んでおいていたためにプラグ電極間に埃が溜り、その埃が更に湿気を呼び込むことによって絶縁状態が悪化し、プラグ周辺が発熱する現象をいう。トラッキング現象が放置されると、電極間で火花放電が誘発され、または炭化した絶縁樹脂が発火するなど、火災につながる甚大な被害を招くおそれがある。
【０００５】
そのため、例えば特許文献２には、地震による震動またはトラッキング現象による発熱を検知し、漏電ブレーカを作動させて火災を未然に防ぐことを目的とした電流遮断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３２７３０５号公報
【特許文献２】特開平９−３２７１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の分電盤等に備えられる電流遮断装置は、地震やトラッキング現象等の異常が検知されたときに主幹ブレーカを遮断することで火災などの二次的被害を未然に防止することができる。しかし、一部の分岐回路において発生した異常により主幹ブレーカが遮断されると、主幹ブレーカに供給される全ての電源が喪失することから支障が大きく望ましくない。その一方で、異常が検出された回路の分岐ブレーカを特定して遮断する構成とした場合には、それぞれの分岐ブレーカごとに保護回路の配線が必要となり、その結果、分電盤内でシャントトリップ信号配線が輻そうして、給電箱内のスペースが圧迫される等の課題が生じていた。
【０００８】
そこで、本発明は、異常時に通電が遮断されるシャント付きのブレーカを搭載する分電盤であって、シャントトリップ信号の配線をコンパクトにして、給電箱内のスペースを圧迫しないようにした分電盤を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、本発明は、シャント付きのブレーカと、該ブレーカに流れる電流を検出する電流検出基板とを備える分電盤であって、前記電流検出基板には、前記ブレーカの電流を検出する電流センサが実装されるとともに、前記ブレーカを遮断するシャントトリップ信号を伝送するための配線回路がプリントされていることを特徴とする分電盤である。
【００１０】
この構成の分電盤によれば、シャントトリップ信号配線の輻そうを防ぎ、給電箱内のスペースを圧迫しないようにすることができる。
【００１１】
また、上記構成において、前記シャントトリップ信号のオンオフを制御するリレー回路が、前記電流検出基板の前記配線回路上に実装されていることが好ましい。
【００１２】
この構成の分電盤によれば、上記効果に加え、リレー回路によりブレーカの遮断に十分な電流を有するシャントトリップ信号を生成することができる。したがって、建物内の温度センサや地震を感知する加速度センサ等のセンサ出力を、直接電流検出基板に接続することができる。
【００１３】
また、上記構成の分電盤は、少なくとも前記電流センサの出力に基づいて前記シャントトリップ信号の出力を制御する判定回路が実装されるものでもよい。
【００１４】
この構成の分電盤によれば、上記効果に加え、判定回路が電流センサの出力に基づいて異常を判定することで、異常判定の精度を向上させることができる。
【００１５】
また、上記構成において、前記電流センサに隣接して外部センサが実装され、前記判定回路は、少なくとも前記変流器および前記外部センサの出力に基づいて前記シャントトリップ信号の出力を制御するものでもよい。
この構成の分電盤によれば、上記効果に加え、判定回路が少なくとも電流センサおよび外部センサの出力に基づいて異常を判定することで、異常判定の精度をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の分電盤によれば、シャントトリップ信号配線の輻そうを防ぎ、給電箱内のスペースを圧迫しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による分電盤の外観斜視図である。
【図２】図１の分電盤の略縦断面図である。
【図３】分電盤に搭載される電流検出基板の例を示す斜視図である。
【図４】分電盤に搭載される電流検出基板の例を示す斜視図である。
【図５】第一実施形態による電流検出基板の正面図である。
【図６】第二実施形態による電流検出基板の正面図である。
【図７】リレー回路の一例を示す回路図である。
【図８】リレー回路の他の例を示す回路図である。
【図９】第三実施形態による電流検出基板の正面図である。
【図１０】第四実施形態による電流検出基板の正面図である。
【図１１】第五実施形態による電流検出基板の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による分電盤１０の構成を示す外観斜視図である。また、図２は、分電盤１０の略縦断面図である。なお、図１、２では、分電盤１０を収納する給電箱の図示を省略している。
【００１９】
分電盤１０は、主幹ブレーカ２０と、主幹ブレーカ２０の側方に複数の分岐ブレーカ３０、３０、・・・とを備え、各ブレーカがフレーム基板１１に搭載されている。主幹ブレーカ２０は、概ね直方体状であり、前面に操作ハンドル２１が突出して設けられている。主幹ブレーカ２０の端子カバー２２内には一次側電源端子が設けられ、系統からの例えば単三電源である図示しない中性線ケーブル（Ｎ）と、電圧線ケーブル（Ｌ１、Ｌ２）とが接続される。また、主幹ブレーカ２０のリードカバー２３内には、二次側の中性線負荷端子（Ｎ）と電圧線負荷端子（Ｌ１、Ｌ２）とが設けられている。
【００２０】
主幹ブレーカ２０が通電中は、各二次側負荷端子に接続するリードバー４１を介してバスバー４２、４３、４４に各相の電源Ｎ、Ｌ１、Ｌ２が供給されている。本実施形態の分電盤１０においては、上下の段に複数配列した分岐ブレーカ３０、３０、・・・同士が対向する間のスペースに、バスバー４２、４３、４４が積層して配置されている。
【００２１】
分岐ブレーカ３０、３０、・・・は、建屋内の負荷装置が接続されている電源分岐回路（以下「分岐回路」）ごとに設けられており、接続された分岐回路の過電流および短絡電流を検知すると、自己の通電を遮断するように構成されている。上述したバスバー４２、４３、４４は、各分岐ブレーカ３０の電源側端子部がプラグイン形式で接続している。また、各分岐ブレーカ３０の前側面に、分岐回路に接続する負荷側端子部３１、３２が設けられている。
【００２２】
本実施形態の分電盤１０においては、上下各段の複数の分岐ブレーカ３０、３０、・・・（バスバー４２、４３、４４が接続する側の面）に対向して、各分岐ブレーカ３０、３０、・・・が流す電流を検出する電流検出基板５０、５０が搭載されている。ここで、図３および図４に、典型的な電流検出基板５０の例を示す。電流検出基板５０には、各分岐ブレーカ３０の電圧線端子部Ｌ１またはＬ２に流れる電流を検出する電流センサ５１、５１、・・・が実装されている。本実施形態による電流センサは、変流器（ＣＴ）であるが、シャント抵抗（分流器）を用いる方法やホール素子を用いる方法等の他の適宜の電流検出素子を採用することができる。
【００２３】
各分岐ブレーカ３０は、シャントトリップ（電圧引き外し）機能を備えており、当該分岐ブレーカが電源を供給する分岐回路上で、何らかの異常（例えばトラッキング現象や異常な過熱状態、分岐回路ごとの過電流、漏電等）が検出されたとき、またはそのような異常が判定されたときにシャントトリップ（ＳＨＴ）信号が生成され、当該分岐回路への通電を遮断するように構成されている。
【００２４】
そこで、次に、分岐ブレーカ３０、３０、・・・の電流を検出する電流検出基板に設けられ、分岐回路の異常時に分岐ブレーカの通電を遮断するシャントトリップ信号の配線手段の実施形態を複数説明する。
【００２５】
（第一実施形態）
図５は、第一実施形態による電流検出基板５０の正面図である。なお、図５は、本発明の実施形態を例示的に説明するために、４回路の変流器およびシャントトリップ配線が略式かつ模式的に示されている。なお、本発明の実施にあたっては、分電盤に搭載される実際の分岐ブレーカの個数に相当する電流センサ（ＣＴ）およびシャントトリップ配線が電流検出基板に配設されることとなる（以降の実施形態の説明においても同様）。
【００２６】
第一実施形態の電流検出基板５０には、分岐ブレーカ３０を遮断するシャントトリップ信号（引き外し信号）を伝送するための配線５２がプリントされている。配線５２は、例えば地震を感知する感震器（例えば振動センサや加速度センサなど）、当該分電盤１０の給電箱や建物内に配置される温度センサや湿度センサ、負荷側の電流センサ等の外部センサからの信号を伝送する。外部センサ等のセンサ出力は入力端子部５３に入力され、配線５２を経由して出力端子部５５から対応する分岐ブレーカ３０に出力される。また、電流検出基板５０には、電流センサとしての変流器５１、５１、・・・が分岐ブレーカ３０の位置に対応して設けられるとともに、各変流器５１の出力がＣＴ出力端子部から外部の例えばＨＥＭＳ（Home Energy Management System）等の制御装置に出力される。
【００２７】
なお、出力端子部５５を分岐ブレーカ３０の位置に対応して設けてもよい。また、外部センサを分岐列ごとに配置してもよい。
【００２８】
また、他の例として入力端子部５３には、上述したＨＥＭＳ等の外部制御装置が接続されてもよい。この場合は、ＨＥＭＳ等の外部制御装置において、異常の検出と、異常が発生した分岐回路を特定する処理が行われる。外部制御装置でシャントトリップ信号が生成される場合には、入力端子部５３にシャントトリップ信号が入力され、配線５２および出力端子部５５を介して、対応する分岐ブレーカ３０に伝送される。
【００２９】
このように、シャントトリップ信号の配線回路を電流検出基板５０にプリントしたことで、分電盤１０におけるシャントトリップ信号配線の輻そうを防ぎ、配線をコンパクトにすることができる。したがって給電箱内のスペースを圧迫しないようにすることができる。
【００３０】
（第二実施形態）
図６は、第二実施形態による電流検出基板６０の正面図である。第二実施形態の電流検出基板６０には、シャントトリップ信号を伝送する配線６２がプリントされるとともに、リレー回路６７が配線回路上に実装されている。ここで、リレー回路６７の一つの例が図７に示される。各リレースイッチ６７１、６７２、６７３、６７４は、外部からの異常検出信号に応じてオンオフし、分岐ブレーカ３０の遮断に十分な電流を有するシャントトリップ信号の切り換えを行うことができる。また、配線数をより少なくするために、図８に示すようにコード化された異常検出信号を変換するデコード回路６８を設けてもよい。
【００３１】
入力端子部６３には、例えば上述した感震器等の外部センサを直接接続することができる。これら外部センサが所定の閾値以上のレベル値となったときに、リレー回路６７の対応するリレースイッチがオンし、配線６２を介してシャントトリップ信号が分岐ブレーカ３０に出力される。これにより、異常が発生した分岐回路の分岐ブレーカ３０の通電を遮断することができる。
【００３２】
また、第一実施形態と同様に例えばＨＥＭＳ等の外部制御装置が入力端子部６３に接続されてもよい。その場合には、ＨＥＭＳ等の外部制御装置において異常の検出と異常が発生した分岐回路を特定する処理が行われ、外部制御装置が生成した異常検出信号に基づいて、リレー回路６７の対応するリレースイッチがオンする。リレー回路６７からのシャントトリップ信号は、配線６２を介して、対応する分岐ブレーカ３０に伝送され、通電が遮断される。これにより、分電盤１０におけるシャントトリップ信号の配線の輻そうを防ぎ、コンパクトにすることができる。
【００３３】
（第三実施形態）
図９は、第三実施形態による電流検出基板７０の正面図である。第三実施形態の電流検出基板７０には、シャントトリップ信号を伝送する配線７２がプリントされるとともに、リレー回路７７および異常判定回路７８が実装されている。異常判定回路７８は、変流器５１、５１、・・・から得た分岐ブレーカ３０に流れる電流に基づいて、リレー回路７７をオンオフ制御するように接続されている。例えば、異常判定回路７８は、分岐ブレーカ３０に流れる電流が所定値以上（例えば短絡時）のときや、電流に所定周期（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）以外の周期の脈動成分やトラッキング現象の電流波形を含むときに当該分岐回路に異常が発生したと判断し、当該分岐回路に接続する分岐ブレーカ３０を遮断するシャントトリップ信号を出力するようにしてもよい。
【００３４】
また、ＨＥＭＳ等の外部制御装置を異常判定回路７８の入力端子部７３に接続してもよい。その場合に、異常判定回路７８において異常か否かを判断する判定基準を、外部制御装置への操作または外部制御装置による自動判断処理で設定または更新できるようにしてもよい。また、異常判定回路７８は、ひとつのパッケージにリレー回路７７を内蔵するものでもよい。
【００３５】
また、本実施形態においては、入力端子部７３に、上述した感震器等の外部センサが接続されてもよい。その場合に異常判定回路７８は、変流器５１、５１、・・・の出力と、外部から入力される各種センサの情報とに基づいて、分岐回路に異常が発生したか否かを判断することができる。変流器５１の出力とともに各種センサの情報を考慮することにより、異常判定回路７８による分岐回路の異常判断の精度を増すことができる。
【００３６】
（第四実施形態）
図１０は、第四実施形態による電流検出基板８０の正面図である。第四実施形態の電流検出基板８０には、分岐ブレーカ３０、３０、・・・の電流を検出する変流器５１、５１、・・・に隣接して外部センサとして温度センサ８７、８７、・・・が実装される。本実施形態では、温度センサ８７、８７、・・・が各分岐に対応して設けられている。
【００３７】
また、電流検出基板８０には、シャントトリップ信号を伝送する配線８２がプリントされるとともに、異常判定回路８８が実装されている。異常判定回路８８は、変流器５１、５１、・・・の出力および変流器に隣接する温度センサ８７、８７、・・・の出力に基づいて分岐回路の異常を判定する。例えばある分岐回路で、変流器５１が検出する電流値と温度センサ８７が検出する温度との関係曲線が通常とは異なる場合に、異常判定回路８８は当該分岐回路が異常と判断し、対応する分岐ブレーカ３０にシャントトリップ信号を出力する。これにより、異常が判定された当該分岐回路への通電が遮断される。
【００３８】
なお、分電盤１０や給電箱内に雰囲気温度を計測する温度計を配置し、異常判定回路８８は、その温度計が計測する温度を異常判定において考慮してもよい。また、入力端子部８３に、上述した感震器等の外部センサが接続されてもよい。これらの場合に、異常判定回路８８は、変流器５１、５１、・・・の出力と、変流器近傍の温度センサ８７、８７、・・・の出力と、外部センサの情報とに基づいて、分岐回路に異常が発生したか否かを判断することができる。変流器５１の出力とともに各種センサの情報を考慮することにより、異常判定回路８８による判定の精度を更に増すことができる。
【００３９】
（第五実施形態）
また、図１１に示すように、異常判定回路９８、９８、・・・を分岐回路ごとに対応して設けてもよい。各異常判定回路９８は、変流器５１の出力および変流器５１に隣接する温度センサ９７の出力に基づいて、当該分岐回路の異常を判定することができる。例えば変流器５１が検出する電流値と温度センサ９７が検出する温度との関係が通常と異なる場合に、異常判定回路９８は異常と判断し、シャントトリップ信号を出力端子部５５を介して対応する分岐ブレーカ３０に出力する。これにより、異常が発生した分岐を特定するような処理回路を必要としない簡素化した回路構成で、対応する分岐回路への通電を遮断することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  分電盤
１１  フレーム基板
２０  主幹ブレーカ
３０  分岐ブレーカ
５０  電流検出基板（第一実施形態）
５１  電流センサ（変流器）
５２  配線
５３  入力端子部
６０  電流検出基板（第二実施形態）
６２  配線
６３  入力端子部
６７  リレー回路
７０  電流検出基板（第三実施形態）
７２  配線
７３  入力端子部
７７  リレー回路
７８  異常判定回路
８０  電流検出基板（第四実施形態）
８２  配線
８７  温度センサ
８８  異常判定回路
９０  電流検出基板（第五実施形態）
９２  配線
９７  温度センサ
９８  異常判定回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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