(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線路に異常電流が流れた際に引き外し回路を作動させて接点を開放し、配線路を電源回路から遮断する配線用遮断器であって、
配線路の電流を検出する電流検出手段と、電源電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段と前記電圧検出手段の出力を受けて前記引き外し回路を動作させる制御手段とを具備し、
前記制御手段が、配線路電流波形のピーク値が所定時間に渡り設定値を越えた場合、或いは亜酸化銅増殖現象により電圧が歪み、歪みのない波形を基準として電源電圧波形の０点からの立ち上がり或いは０点からの立ち下がりに発生する位相ずれ量が、所定時間に渡り設定値を越えた場合に遮断信号を出力し、引き外し回路を作動させることを特徴とする配線用遮断器。
【請求項２】
配線路に異常電流が流れた際に引き外し回路を作動させて接点を開放し、配線路を電源回路から遮断する配線用遮断器であって、
配線路の電流を検出する電流検出手段と、電源電圧を検出する電圧検出手段と、端子部の温度を検出する温度検出手段と、前記電流検出手段と前記電圧検出手段及び前記温度検出手段の出力を受けて前記引き外し回路を作動させる制御手段とを具備し、
前記制御手段が、配線路電流波形のピーク値が所定時間に渡り設定値を越えた場合、前記端子部の温度が所定時間に渡り設定値を越えた場合、亜酸化銅増殖現象により電圧が歪み、歪みのない波形を基準として電源電圧波形の０点からの立ち上がり或いは０点からの立ち下がりに発生する位相ずれ量が、所定時間に渡り設定値を越えた場合、の何れかで遮断信号を出力し、引き外し回路を作動させることを特徴とする配線用遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線路に異常電流が流れた際に配線路を電路から遮断する配線用遮断器に関し、詳しくは配線用遮断器の端子部の発熱やトラッキング短絡に対しても、それらを検知して遮断動作する配線用遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配線用遮断器等の電源ラインに介在させる機器は、電源側端子或いは負荷側端子など外部導体を接続する端子の接続が不完全であると、亜酸化銅増殖現象により発熱し、端子部やモールドケースが焼損することがあり、モールドケースが著しく焼損した場合には電源短絡を誘発することもあった。また、電線傷や加熱により皮膜が溶融する心線短絡や、埃と水分が端子に付着して発生するトラッキング短絡により発熱して、電源短絡を誘発して火災に至る場合もあった。
そのため、このような発熱に対しても回路を遮断動作する遮断器として、実公昭６３−６８３３号公報に開示されている技術がある。これは、電源側端子や負荷側端子にサーミスタを取り付け、更に各相に加熱子を介在させてその加熱子に対してもサーミスタを取り付け、各相に取り付けられたサーミスタ間の温度上昇と加熱子の温度上昇を比較して検出して、異常を検知して遮断動作させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記遮断器においては、端子の接続が不完全である時に発生する亜酸化銅増殖発熱現象を検出することはできるがサーミスタを６個以上必要としている。また、他の原因による発熱や短絡、即ちトラッキング短絡による発熱或いは心線傷、また被覆溶融から完全短絡に至るまでの短絡電流は図６（ａ）に示すような不連続な電流であり、多くが数アンペアから２００アンペア程度の非連続な放電電流であるため、瞬時に遮断動作させることはできず、遮断まで時間がかかり、最悪の場合は短絡部より出火する事にもなる。
これは、図６（ｂ）に示すような越流や突入電流による誤動作を避けるために瞬時遮断の検出電流はこれらの電流より小さくすることができないことによる。例えば、一般住宅に用いる配線用遮断器の定格は少なくとも２０Ａであるため、その１０倍以上の電流を遮断電流とせざる終えないためで、上記短絡時の数アンペアから２００アンペアの間の異常電流に対しては遮断動作させることができない。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、端子部の亜酸化銅増殖現象による発熱だけではなく、２００アンペア以下の短絡電流も検知して遮断動作する配線用遮断器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、配線路に異常電流が流れた際に引き外し回路を作動させて接点を開放し、配線路を電源回路から遮断する配線用遮断器であって、配線路の電流を検出する電流検出手段と、電源電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段と前記電圧検出手段の出力を受けて前記引き外し回路を動作させる制御手段とを具備し、前記制御手段が、配線路電流波形のピーク値が所定時間に渡り設定値を越えた場合、或いは亜酸化銅増殖現象により電圧が歪み、歪みのない波形を基準として電源電圧波形の０点からの立ち上がり或いは０点からの立ち下がりに発生する位相ずれ量が、所定時間に渡り設定値を越えた場合に遮断信号を出力し、引き外し回路を作動させることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、配線路に異常電流が流れた際に引き外し回路を作動させて接点を開放し、配線路を電源回路から遮断する配線用遮断器であって、配線路の電流を検出する電流検出手段と、電源電圧を検出する電圧検出手段と、端子部の温度を検出する温度検出手段と、前記電流検出手段と前記電圧検出手段及び前記温度検出手段の出力を受けて前記引き外し回路を作動させる制御手段とを具備し、前記制御手段が、配線路電流波形のピーク値が所定時間に渡り設定値を越えた場合、前記端子部の温度が所定時間に渡り設定値を越えた場合、亜酸化銅増殖現象により電圧が歪み、歪みのない波形を基準として電源電圧波形の０点からの立ち上がり或いは０点からの立ち下がりに発生する位相ずれ量が、所定時間に渡り設定値を越えた場合、の何れかで遮断信号を出力し、引き外し回路を作動させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る配線用遮断器の１例を示す回路ブロック図を示し、２は配線路１６を電路１５から開放する接点、３は接点の引き外し動作をする引き外しコイル、４は引き外し回路である。また、５は配線路電流を検出する変流器、６は検出電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路、１３は電圧検出回路、７は制御部である。制御部７は、閾値回路１０、積算回路１１、出力回路１２を有する演算部８、及び演算部８に制御信号を入力するＡ／Ｄ変換回路９とから成るマイクロコンピュータで構成されている。
【０００８】
回路動作を説明すると、変流器５により例えば図３（ａ）に示すような電流を検出すると、電流／電圧変換回路６により検出電流波形が電圧波形に変換されて、制御部７のＡ／Ｄ変換回路９に入力される。Ａ／Ｄ変換回路９では、入力された電圧波形を所定の時間で時分割し演算部８へ出力する。演算部８は、閾値回路１０でＡ／Ｄ変換回路９からの信号を受けて所定の閾値と比較し、例えば図３（ｂ）に示すように波形ピーク値が予め設定した所定の閾値Ｓを越えたら、積算回路１１に図３（ｃ）に示すような閾値を越えた時間に応じたデジタル信号を出力する。積算回路１１では、その信号を所定の時間積算し、出力回路１２はその積算回路の計算結果を受け、積算値が所定の設定値を越えたときに信号を出力し、引き外しコイル３を動作させている。
【０００９】
上記図３（ａ）の電流波形は、コード短絡やトラッキングが発生した場合の波形を模式化して示すもので、このように変流器と電流−電圧変換回路から成る電流検出手段とマイクロコンピュータから成る制御手段とにより、電流ピーク値をホールドして図３（ｂ）に示すように閾値と比較し、電流波形が閾値を越えた場合に図３（ｃ）に示すようにパルスを発生させて閾値を越えた状態が所定時間継続した場合を検出することで、非連続なひげ状の放電を検出することができ、コード被覆の絶縁劣化や破壊等により発生する２００アンペア以下の放電短絡が発生した場合、或いはコンセントソケット部の埃、水分によるトラッキング現象でも瞬時遮断し、コンセント、ソケットを保護し、火災発生を防止することができる。
【００１０】
また、電圧検出回路１３による検出波形は、通常図２（ａ）に示すＡ波形であるが、亜酸化銅増殖現象が発生するとその高調波成分であるＢ波が発生し、特にそのＣ部に大きな歪みが発生する。そのため、例えば図２（ｂ）に示すような電圧波形となり、電圧検出回路１３がこの波形を検出すると、Ａ／Ｄ変換回路９で所定の時間幅で分割してデジタル値に変換され、電圧波形に歪を有する場合、閾値回路１０で歪みによる０点位相ずれを検出し、図２（ｃ）に示すような位相ずれの大きさに応じたパルス波形を積算回路１１に出力している。積算回路１１では、上記変流器５からの信号と同様に所定時間パルス波を積算し、その積算値が所定の基準値を越えたら出力回路１２から出力信号を発して、引き外しコイル３を作動させている。
【００１１】
このように、電圧検出回路（電圧検出手段）と制御手段とにより、締め付け不良や、ねじの緩みによる接触不良から発生する亜酸化銅増殖現象に対して、遮断動作させることができ、端子部の焼損や電源短絡事故を未然に防止することができる。
尚、上記電流波形から得る情報と、電圧波形から得る情報の双方から亜酸化銅増殖現象やトラッキング現象を判断しても良く、複数の情報を基に判断させることで、更に高精度にまた短時間に異常を検出することが可能である。
【００１２】
図４は本発明の他の形態を示し、２０は電源側端子部に設けられたサーミスタ、２１はサーミスタからの温度情報を電気信号に変換する温度−電圧変換回路であり、図１と同一の構成要素には同一の符号を付してある。基本波に高調波成分が発生することによって生じる電圧歪みは、端子部の亜酸化銅増殖現象による発熱以外でも発生することから、端子部の亜酸化銅増殖現象を予想するため、端子部にサーミスタを設けて、その温度も検出する構成となっている。
【００１３】
この回路の動作を説明すると、温度−電圧変換回路２１により、温度を電圧に変えて、Ａ／Ｄ変換回路９で、所定の時間幅で分割して各分割電圧をデジタル値に変換し、そのデジタル出力を閾値回路１０で設定値と比較し、設定を越えている場合、積算回路１１で積算し、積算値が所定値を越えたら出力回路１２が引き外し回路の動作信号を出力し、引き外しコイル３を作動させる。
こうして、端子部温度と電圧波形とから判断して遮断動作させるものであるから、確実に端子部の亜酸化銅増殖現象を検知し、遮断動作させることができるし、変流器による電流検出で、コード被膜の絶縁劣化による放電短絡やコンセント部のトラッキング現象を検出して遮断することができる。
尚、図５はサーミスタ温度−出力電圧特性を示し、閾値温度をｔ３からｔ２，ｔ１と下げることで、端子部の亜酸化銅増殖現象を早期に予想できる。また、図４においてサーミスタを電源側端子に設けているが、負荷側端子に設けても良いし、双方に設けても良い。
【００１４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、締め付け不良や、ねじの緩みによる接触不良により亜酸化銅増殖現象が発生した際に、遮断動作させることができ、端子部の焼損や電源短絡事故を未然に防止することができるし、コード被覆の絶縁劣化や破壊等により発生する心線短絡、或いは、コンセントソケット部の埃、水分によるトラッキング現象による２００アンペア以下の短絡電流でも瞬時遮断することが可能で、コード、コンセントやソケットを保護し、火災発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す配線用遮断器の回路ブロック図である。
【図２】検出電圧波形及びその加工波形を示し、（ａ）は基本電圧波形と亜酸化銅増殖現象が発生した際に生ずる高調波成分波形、（ｂ）は亜酸化銅増殖現象が発生した場合の電圧波形、（ｃ）は閾値回路出力波形である。
【図３】トラッキング短絡発生による各ブロックの波形を示し、（ａ）は検出電流波形、（ｂ）は閾値回路におけるピークホールドの説明波形及び閾値、（ｃ）は閾値回路出力波形である。
【図４】本発明の他の形態を示す回路ブロック図である。
【図５】図４のサーミスタ部の出力電圧−温度特性の説明図である。
【図６】（ａ）は非連続な放電状の短絡電流の説明図、（ｂ）は突入電流の説明図である。
【符号の説明】
２・・接点、３・・引き外しコイル、４・・引き外し回路、５・・変流器、６・・電流−電圧変換回路、７・・制御部、８・・演算部、９・・Ａ／Ｄ変換回路、１０・・閾値回路、１１・・積算回路、１２・・出力回路、１３・・電圧検出回路、１５・・電路、１６・・配線路、２０・・サーミスタ、２１・・温度−電圧変換回路。
【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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