(57)【要約】【課題】本発明の目的は、雷サージ電流が流れた場合に、負荷側の機器を保護しながら、漏電遮断器を動作させないような雷保護装置を提供することである。【解決手段】本発明の雷保護装置は、主に住宅などの屋外側に設置するための雷保護装置である。本発明の雷保護装置は、中性極以外の相極ごとに独立な過電圧防護器と、すべての相極に共通なギャップ式避雷素子と、中性極以外の相極から接地側への商用電源電流を切断する分離器とを備える。また、分電盤よりも電源側に配置するための雷保護装置として用いてもよい。さらに、通信用などの過電圧防護器と接地を共通化してもよいし、ワットメータと一緒に１つの筐体に収納してもよい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性極以外の相極ごとに独立な過電圧防護器と、
すべての相極に共通なギャップ式避雷素子と、
中性極以外の相極から接地側への商用電源電流を切断する分離器と、
を備える雷保護装置。
【請求項２】
請求項１記載の雷保護装置であって、
分電盤よりも電源側に配置する
ことを特徴とする雷保護装置。
【請求項３】
請求項２記載の雷保護装置であって、
通信用の過電圧防護器も備え、
前記通信用の過電圧防護器の接地側の端子は、前記ギャップ式避雷素子の接地側の端子に接続されている
ことを特徴とする雷保護装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の雷保護装置と、
電力用のワットメータと、
前記雷保護装置と前記ワットメータとを収納する筐体と
を備える収納ボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷保護装置とその雷保護装置を収納する収納ボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の雷保護装置は、分電盤よりも負荷側に配置されており、非特許文献１により規格が定められている。具体的には、以下のような内容である。
（１）雷保護装置の設置箇所は、引込口装置の負荷側とすること（非特許文献１の103ページ参照）。
（２）引込口装置は、過電流保護機能を有する漏電遮断器であること（非特許文献１の103ページ参照）。
（３）各相極と接地極との間にギャップ式避雷素子が挿入されていること（非特許文献１の804ページ参照）。
（４）中性極には、半導体素子を設けないこと（非特許文献１の804ページ参照）。
【０００３】
これらの条件を満足する１つの構成例を図示すると、図１となる。図１は、最も一般的な単相三線式の雷保護機能付分電盤の例を示している。雷保護機能付分電盤２０００は、漏電遮断器（過電流保護機能付）９００と雷保護装置９１０とを有する。漏電遮断器（過電流保護機能付）９００は、トランスの二次側コイル９５０に接続されており、負荷側に過電流が流れた場合と漏電があった場合に動作し、電源側と負荷側とを切断する。雷保護装置９１０は、過電圧防護器８０１、８０３とギャップ式避雷素子８２０を備えている。過電圧防護器８０１、８０３は、それぞれ導線９８１、９８３に一端が接続されている。また、過電圧防護器８０１、８０３の他端と中性極である導線９８２は、ギャップ式避雷素子８２０の一端に接続されている。そして、ギャップ式避雷素子８２０の他端が接地されている。つまり、ギャップ式避雷素子８２０は、複数の相極に共通したギャップ式避雷素子である。
【０００４】
雷によるサージ電流が流れると、導線９８１、９８２、９８３に同時に高電圧が印加される。そして、ギャップ式避雷素子８２０が短絡されると、過電圧防護器８０１、８０３が短絡状態となり、雷サージ電流は接地（Ｇ２）に流れる。したがって、負荷側に接続された機器の損傷などを防ぐことができる。
【非特許文献１】“内線規程（電気技術規程使用設備編），１３６１節  雷保護装置”，需要設備専門部会，日本電気協会発行，pp．103-104，pp．804-805，平成17年9月．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分電盤よりも負荷側に配置された雷保護装置では、雷サージ電流が流れた場合に漏電遮断器９００が動作してしまい、負荷側が電源側と切断されてしまうため、漏電遮断器９００を再度接続しなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、雷サージ電流が流れた場合に、負荷側の機器を保護しながら、漏電遮断器を動作させないような雷保護装置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】
【０００７】
本発明の雷保護装置は、中性極以外の相極ごとに独立な過電圧防護器と、すべての相極に共通なギャップ式避雷素子と、中性極以外の相極から接地側への商用電源電流を切断する分離器とを備える。なお、本明細書でのギャップ式避雷素子は、ガス入り放電管、エアギャップなどを含んでいる。
【０００８】
また、分電盤よりも電源側に配置するための雷保護装置として用いてもよい。さらに、通信用などの過電圧防護器と接地を共通化してもよいし、ワットメータと一緒に１つの筐体に収納してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の雷保護装置によれば、雷サージ電流が流れた場合であっても、負荷側の機器を保護しながら、漏電遮断器を動作させない。また、分電盤よりも電源側に配置すれば、屋外に本発明の雷保護装置を設置できるので、通信用やＣＡＴＶ用などの他の過電圧防護器と接地を共通化できる。したがって、接地が異なることによって宅内の通信用機器に印加されてしまう過電圧も防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の説明では、まず、非特許文献１の規程に従った従来の分電盤用の雷保護装置の問題点を分析する。そして、その分析結果から問題点を解決した雷保護装置の構成を示す。
［分析］
図１に示した最も一般的な単相三線式の雷保護機能付分電盤の例を用いて分析する。まず、漏電遮断器（過電流保護機能付）９００の動作条件について説明する。図２は、漏電遮断器（過電流保護機能付）９００の動作条件を説明するための図である。例えば、導線９８１と導線９８２に負荷を接続し、交流１００Ｖを利用する場合を考える。このとき、導線９８１と導線９８２にはそれぞれ、電流ＩＡと電流ＩＢが流れる。正常な状態であれば、ＩＡ＋ＩＢ＝０（表現をかえると｜ＩＡ｜＝｜ＩＢ｜）、かつＩＡは定格電流（例えば３０Ａ）以下である。
【００１１】
どこかで電流の漏れ（漏電）が生じ場合には、ＩＡは定格電流以下であるが、ＩＡ＋ＩＢ≠０（表現をかえると｜ＩＡ｜≠｜ＩＢ｜）となる。漏電遮断器はＩＡ＋ＩＢが閾値を越えると（表現をかえると｜ＩＡ｜-｜ＩＢ｜が閾値を越えると）動作し、電源側と負荷側とを切断する。そして、この漏電検知用の閾値は数１０ｍＡである。
【００１２】
電力の使いすぎなどによる過電流が生じた場合には、ＩＡ＋ＩＢ＝０（表現をかえると｜ＩＡ｜＝｜ＩＢ｜）であるが、ＩＡは定格電流より大きい。過電流保護機能は、ＩＡが一定時間以上閾値を越えると動作し、電源側と負荷側とを切断する。例えば、定格電流の２倍（例えば６０Ａ）流れた場合、数分で切断する。
【００１３】
図３は、図１の雷保護機能付分電盤に雷サージ電流が流れた場合の様子を示す図である。雷サージにより、導線９８１、９８２、９８３と接地との間に過電圧が印加されると、ギャップ式避雷素子８２０が短絡される。そして、過電圧防護器８０１、８０３も短絡状態となり、雷サージ電流は接地（Ｇ２）に流れる。雷サージ電流は、導線９８１、９８２、９８３から接地（Ｇ２）に共通に流れる電流（コモンモード）なので、漏電遮断器（過電流保護機能付）９００はＩＡ＋ＩＢが閾値を越えたと判断し、電源側と負荷側とを切断する。
【００１４】
このように、図１の雷保護機能付分電盤２０００の場合、雷サージ電流が流れるたびに漏電遮断器９００を接続状態に戻す行為が必要となる。つまり、雷サージ電流が流れるたびに停電状態となるので、分電盤（ブレーカ）のスイッチを入れなければならない。
【実施例１】
【００１５】
図４に実施例１の雷保護装置の機能構成例（単相三線式）を示す。雷保護装置１５０は、過電圧防護器１０１、１０３、分離器１１１、１１３、ギャップ式避雷素子８２０を備えている。分離器１１１、１１３の一端は、それぞれ導線９８１、９８３に接続され、分離器１１１、１１３の他端は、それぞれ過電圧防護器１０１、１０３の一端に接続されている。また、過電圧防護器１０１、１０３の他端、および導線９８２は、ギャップ式避雷素子８２０の一端に接続されている。そして、ギャップ式避雷素子８２０の他端は、接地されている。なお、分離器１１１、１１３と過電圧防護器１０１、１０３の配置は、入れ替えてもよい。分離器１１１、１１３は、導線９８１、９８３から接地側へ商用電源の電流が流れるのを防止する（切断する）。つまり、雷保護装置１５０は、中性極以外の相極ごとに独立な過電圧防護器１０１、１０３と、すべての相極に共通なギャップ式避雷素子８２０と、中性極以外の相極から接地側への商用電源電流を切断する分離器１１１、１１３とを備えている。
【００１６】
また、図４では、雷保護装置１５０は、トランスの二次側コイル９５０と過電流保護機能を有する漏電遮断器９００の間（分電盤よりも電源側）に配置されている。漏電遮断器（過電流保護機能付）９００は、負荷側に過電流が流れた場合と漏電があった場合に動作し、電源側と負荷側とを切断する。
【００１７】
図５は、雷保護装置１５０に雷サージ電流が流れた場合の様子を示す図である。雷サージにより、導線９８１、９８２、９８３と接地との間に過電圧が印加されると、ギャップ式避雷素子８２０が短絡される。そして、過電圧防護器１０１、１０３も短絡状態となり、雷サージ電流は接地（Ｇ２）に流れる。したがって、雷保護装置１５０よりも負荷側に配置された機器を、雷サージから守ることができる。また、雷サージ電流は、漏電遮断器（過電流保護機能付）９００には流れないので、漏電遮断器（過電流保護機能付）９００が動作し、電源側と負荷側とが切断されることはない。
【００１８】
図６は、雷保護装置１５０に雷サージ電流が流れた後の様子を示す図である。ギャップ式避雷素子８２０は、一度放電が始まると、雷サージ電流がなくなっても商用電源によって放電状態（抵抗が低い状態）が継続してしまうことがある（このとき流れる電流を「続流」という）。図１の雷保護機能付分電盤２０００の場合、漏電遮断器（過電流保護機能付）９００が動作してしまうので、続流の問題は生じない。しかし、雷保護装置１５０が、過電流保護機能を有する漏電遮断器９００よりも電源側に配置された場合、ギャップ式避雷素子８２０の放電状態が継続し、かつ過電圧防護器１０１または過電圧防護器１０３も抵抗が低い状態が続いてしまうと、導線９８１または導線９８３から接地（Ｇ２）に商用電源の電流が流れてしまう。したがって、続流の問題を解決する必要がある。分離器１１１、１１３は続流を切断するために備えられており、雷サージ電流では動作せず、商用電源による電流の接地側への流れを検出して、導線９８１、９８３と接地側とを切断する。
【００１９】
雷保護装置１５０は、上述のように動作するので、負荷側の機器を雷サージから守る機能を果たしながら、雷サージ電流が流れた場合でも漏電遮断器を動作させないという効果が得られる。したがって、雷サージ電流が流れるたびに分電盤（ブレーカ）のスイッチを入れなければならないという問題が生じない。
【実施例２】
【００２０】
図７は、実施例１の雷保護装置１５０を用いた場合の、機器の配置を示している。電源側に電力設備からの引込み点９５５があり、負荷側に向かって、ワットメータ９６０、雷保護装置１５０、漏電遮断器（過電流保護機能付）９００が配置される。引込み点９５５にはトランスなどがあり、電柱の上などに配置されている。ワットメータ９６０は、電力会社の担当者が消費電力を確認する必要があるので、通常は屋外から目視できる位置に配置されている。漏電遮断器（過電流保護機能付）９００は、一般的にはブレーカと呼ばれるものであり、屋内に配置されている。図１に示した雷保護装置９１０の場合は漏電遮断器（過電流保護機能付）９００よりも負荷側に配置されていたので、屋内に配置せざるを得なかった。しかし、雷保護装置１５０の場合は屋外に置くか屋内に置くかを選択できる。なお、雷保護装置１５０をワットメータ９６０よりも電源側（引込み点９５５に近い側）に配置し、ワットメータ９６０も雷サージから保護する構成としてもよい。この場合は、雷保護装置１５０を屋外に置く必要がある。
【００２１】
図８に、従来の一般的な家への配線の様子を示す図である。一般的には、家９２０には電力だけでなく、通信やＣＡＴＶなどのケーブルも引き込まれている。そして、通信用の雷保護装置９１１や、ＣＡＴＶ用の雷保護装置９１２が備えられている。
【００２２】
図９は、実施例２の雷保護装置を用いた場合の家への配線の様子を示す図である。また、図１０は、実施例２の雷保護装置の構成例を示す図である。収納ボックス１７０は、雷保護装置１６０と、電力用のワットメータ９６０と、雷保護装置１６０とワットメータ９６０とを収納する筐体１７５を備える。収納ボックス１７０は、家屋への引き込み用の電柱や家屋の壁面に取り付ければよい。
【００２３】
雷保護装置１６０は、過電圧防護器１０１、１０３、１２１、１３１、分離器１１１、１１３、ギャップ式避雷素子８２０を備えている。分離器１１１、１１３の一端は、それぞれ導線９８１、９８３に接続され、分離器１１１、１１３の他端は、それぞれ過電圧防護器１０１、１０３の一端に接続されている。過電圧防護器１０１、１０３の他端、および導線９８２は、ギャップ式避雷素子８２０の一端に接続されている。また、過電圧防護器１２１は通信用のケーブルや機器に一端が接続され、過電圧防護器１３１はＣＡＴＶ用のケーブルや機器に一端が接続されている。そして、ギャップ式避雷素子８２０の他端、過電圧防護器１２１、１３１の他端は、接地されている。なお、分離器１１１、１１３と過電圧防護器１０１、１０３の配置は、入れ替えてもよい。つまり、雷保護装置１６０は、中性極以外の相極ごとに独立な過電圧防護器１０１、１０３と、すべての相極に共通なギャップ式避雷素子８２０と、中性極以外の相極から接地側への商用電源電流を切断する分離器１１１、１１３とを備えている。また、通信用の過電圧防護器１２１（およびＣＡＴＶ用の過電圧防護器１３１）の接地側の端子は、ギャップ式避雷素子８２０の接地側の端子に接続されている。
【００２４】
雷保護装置１６０の特徴の１つは、接地が電力用、通信用、ＣＡＴＶ用で共通になっていることである。接地が異なる場合に雷サージなどにより過電圧が印加されると、接地同士の電位差によって、電力線も通信線もつながっている機器（例えば通信機器）には、電力線と通信線の間に過電圧が印加されてしまう恐れがある。しかし、雷保護装置１６０のように接地を共通化できれば、電力線も通信線の間に過電圧が印加される危険はなくなる。
【００２５】
雷保護装置１６０は上述のような構成なので、電力用の雷保護機能については実施例１の雷保護装置１５０と同じ効果を有する。また、通信用やＣＡＴＶ用などの他の過電圧防護器と接地を共通化しているので、接地が異なることによって宅内の通信用機器などに印加されてしまう過電圧も防ぐことができる。
［変形例１］
図１１に変形例１の雷保護装置の機能構成例（単相二線式）を示す。雷保護装置２５０は、過電圧防護器２０５、分離器２１５、ギャップ式避雷素子８２０を備えている。そして、分離器２１５の一端は、導線９８５に接続され、分離器２１５の他端は、過電圧防護器２０５の一端に接続されている。過電圧防護器２０５の他端、および導線９８４は、ギャップ式避雷素子８２０の一端に接続されている。そして、ギャップ式避雷素子８２０の他端は、接地されている。なお、分離器２１５と過電圧防護器２０５の配置は、入れ替えてもよい。つまり、雷保護装置２５０は、中性極以外の相極に過電圧防護器２０５と、すべての相極に共通なギャップ式避雷素子８２０と、中性極以外の相極から接地側への商用電源電流を切断する分離器２１５とを備えている。雷保護装置２５０は、このような構成なので、雷保護装置１５０と同じ効果が得られる。
【００２６】
また、図１１に点線で示したように、過電圧防護器１２１、１３１も備えてもよい。このときには、過電圧防護器１２１は通信用のケーブルや機器に一端が接続され、過電圧防護器１３１はＣＡＴＶ用のケーブルや機器に一端が接続される。そして、過電圧防護器１２１、１３１の他端は、ギャップ式避雷素子８２０の他端と一緒に接地される。このような構成にすれば、雷保護装置２５０は、雷保護装置１６０と同じ効果を有する。
［変形例２］
図１２に変形例２の雷保護装置の機能構成例（三相式）を示す。雷保護装置３５０は、過電圧防護器３０６、３０７、３０９、分離器３１６、３１７、３１９、ギャップ式避雷素子８２０を備えている。そして、分離器３１６、３１７、３１９の一端は、それぞれ導線９８６、９８７、９８９に接続され、分離器３１６、３１７、３１９の他端は、それぞれ過電圧防護器３０６、３０７、３０９の一端に接続されている。過電圧防護器３０６、３０７、３０９の他端、および導線９８８は、ギャップ式避雷素子８２０の一端に接続されている。そして、ギャップ式避雷素子８２０の他端は、接地されている。なお、分離器３１６、３１７、３１９と過電圧防護器３０６、３０７、３０９の配置は、入れ替えてもよい。つまり、雷保護装置３５０は、中性極以外の相極に独立な過電圧防護器３０６、３０７、３０９と、すべての相極に共通なギャップ式避雷素子８２０と、中性極以外の相極から接地側への商用電源電流を切断する分離器３１６、３１７、３１９とを備えている。雷保護装置３５０は、このような構成なので、雷保護装置１５０と同じ効果が得られる。なお、導線９８８がない場合もある。
【００２７】
また、図１２に点線で示したように、過電圧防護器１２１、１３１も備えてもよい。このときには、過電圧防護器１２１は通信用のケーブルや機器に一端が接続され、過電圧防護器１３１はＣＡＴＶ用のケーブルや機器に一端が接続される。そして、過電圧防護器１２１、１３１の他端は、ギャップ式避雷素子８２０の他端と一緒に接地される。このような構成にすれば、雷保護装置３５０は、雷保護装置１６０と同じ効果を有する。
［変形例３］
図１３に変形例３の雷保護装置の機能構成例（三相式の別の例）を示す。雷保護装置４５０は、過電圧防護器４０２、４０３、分離器４１２、４１３、ギャップ式避雷素子８２０を備えている。そして、分離器４１２、４１３の一端は、それぞれ導線９９２、９９３に接続され、分離器４１２、４１３の他端は、それぞれ過電圧防護器４０２、４０３の一端に接続されている。過電圧防護器４０２、４０３の他端、および導線９９１は、ギャップ式避雷素子８２０の一端に接続されている。そして、ギャップ式避雷素子８２０の他端は、接地されている。なお、分離器４１２、４１３と過電圧防護器４０２、４０３の配置は、入れ替えてもよい。つまり、雷保護装置４５０は、中性極以外の相極に独立な過電圧防護器４０２、４０３と、すべての相極に共通なギャップ式避雷素子８２０と、中性極以外の相極から接地側への商用電源電流を切断する分離器４１２、４１３とを備えている。雷保護装置４５０は、このような構成なので、雷保護装置１５０と同じ効果が得られる。
【００２８】
また、図１３に点線で示したように、過電圧防護器１２１、１３１も備えてもよい。このときには、過電圧防護器１２１は通信用のケーブルや機器に一端が接続され、過電圧防護器１３１はＣＡＴＶ用のケーブルや機器に一端が接続される。そして、過電圧防護器１２１、１３１の他端は、ギャップ式避雷素子８２０の他端と一緒に接地される。このような構成にすれば、雷保護装置４５０は、雷保護装置１６０と同じ効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一般的な単相三線式の雷保護機能付分電盤の例を示す図。
【図２】漏電遮断器（過電流保護機能付）９００の動作条件を説明するための図。
【図３】図１の雷保護機能付分電盤に雷サージ電流が流れた場合の様子を示す図。
【図４】実施例１の雷保護装置の機能構成例（単相三線式）を示す図。
【図５】実施例１の雷保護装置に雷サージ電流が流れた場合の様子を示す図。
【図６】実施例１の雷保護装置に雷サージ電流が流れた後の様子を示す図。
【図７】実施例１の雷保護装置を用いた場合の、機器の配置を示し図。
【図８】従来の一般的な家への配線の様子を示す図。
【図９】実施例２の雷保護装置を用いた場合の家への配線の様子を示す図。
【図１０】実施例２の雷保護装置の構成例を示す図。
【図１１】変形例１の雷保護装置の機能構成例（単相二線式）を示す図。
【図１２】変形例２の雷保護装置の機能構成例（三相式）を示す図。
【図１３】変形例３の雷保護装置の機能構成例（三相式の別の例）を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
１０１、１０３、１２１、１３１、２０５、３０６、３０７、３０９  過電圧防護器
４０２、４０３、８０１、８０３  過電圧防護器
１１１、１１３、２１５、３１６、３１７、３１９、４１２、４１３  分離器
１５０、１６０、２５０、３５０、４５０、９１０、９１１、９１２  雷保護装置
１７０  収納ボックス                        １７５  筐体
８２０  ギャップ式避雷素子                  ９００  漏電遮断器
９５０〜９５３  二次側コイル                ９５５  引込み点
９６０  ワットメータ
９８１〜９８９、９９１〜９９５  導線
【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】
2009240029.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009240029.tif 000011
【図１０】
2009240029.tif 000012
【図１１】
2009240029.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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