JP4552929B2 - 分電盤 - Google Patents

Description

本発明は、電流センサを有する分電盤に関する。

従来から、主幹ブレーカ及び分岐ブレーカを備え、分岐ブレーカに流れる電流を検出する電流センサを備える分電盤が知られている。この種の分電盤においては、複数の分岐ブレーカのそれぞれに変流器からなる電流センサが設けられ、各電流センサから個々に出力線が導出され通電表示ブロックに接続されている。この通電表示ブロックには、各電流センサの出力電流により点灯する発光ダイオードが設けられ、分岐ブレーカにおける通電状態の表示が行えるようになっている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、分岐ブレーカ毎に電流センサが設けられているので、分電盤内に電流センサを設置する際には、分岐ブレーカの数だけ電流センサの取り付けを行わなければならず、分岐ブレーカの数が多くなればなるほど電流センサの取り付け及び分電盤の施工に多くの手間と時間がかかっていた。
特開平６−１６５３２０号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、電流センサの取り付け及び分電盤の施工が容易で、安価な分電盤を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、主幹回路にある主幹ブレーカと、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカとを備える分電盤において、前記主幹ブレーカと分岐ブレーカとの間を電気的に接続するメインバー及び、該メインバーから分岐する分岐バーと、前記分岐バーを含む個々の分岐回路に流れる分岐電流を個々に検出する複数の電流センサと、前記電流センサによる検出電流と予め設定された電流閾値とを比較し、比較信号を出力する比較回路と、を有し、これら複数の電流センサ及び比較回路が基板上に一体に構成されている電流センサユニットと、前記電流センサユニットからの前記比較信号を受けて、前記比較の結果を表示する表示ユニットと、前記電流センサユニットと表示ユニットとの間を電気的に接続し、前記比較信号を伝送する接続導体路と、を備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の分電盤において、前記電流センサユニットと表示ユニットとに直流電源を供給する電源ユニットと、を備え、前記電流センサユニットは、プリント基板により構成され、前記プリント基板は、前記分岐電流を貫通させる挿通孔と、該プリント基板の表面及び裏面であって前記挿通孔の周囲に設けられた金属箔パターンと、該プリント基板を貫通して前記金属箔パターンを接続するスルーホールと、を有する空芯コイルより成る前記電流センサと、前記電流センサの出力に基づいて信号処理を行なう信号処理回路と、を備えたものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載の分電盤において、前記空芯コイルは、前記挿通孔の周囲を取り囲むトロイダルコイルと巻き戻しコイルとを有するロゴスキー型の空芯コイルであるものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の分電盤において、前記表示ユニットは、プリント基板により構成され、該プリント基板は、各分岐回路に対応する位置にそれぞれ設けられた表示手段と、少なくとも前記電流センサユニットに接続される伝送路とを有したものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の分電盤において、分電盤への電源供給をオン／オフ操作する電源操作手段を備え、前記表示ユニットは、前記電源操作手段を操作したときの信号、又は、分電盤の前面に居る人体を検知する人体検知センサからの信号を受けて、表示の機能をオン／オフさせる回路を有したものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の分電盤において、前記電流センサユニット、表示ユニット、及び接続導体路は、プリント基板上で一体に構成されているものである。

請求項１の発明によれば、電流センサと比較回路とが一体化された電流センサユニットを用いているので、分電盤を簡単に組み立てることができると共に、安価に分岐電流の通電状況を表示することができる。

請求項２の発明によれば、従来のＣＴによる電流検出の場合と比べて、コイル出力開放故障時の異常高電圧の発生がなくなり安全となる。また、プリント基板による空芯コイルを用いているので、電流センサが薄型で安価になり、また、電流検出特性が飽和しないので、大電流まで計測可能となる。

請求項３の発明によれば、外部磁界の影響が軽微になるので、測定精度の低下を防止できる。

請求項４の発明によれば、各分岐回路に対応する位置に報知のための表示がなされるので、各分岐回路の通電状況を容易に把握することができ、また、表示手段の組み立てが容易で安価となる。

請求項５の発明によれば、分電盤の表示等をユーザの不在時等に停止することができるので、無駄な表示をなくして省エネルギーとなる。

請求項６の発明によれば、ユニット数が削減されて分電盤の構成が単純になるので、組み立てが更に容易になり、安価になる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る分電盤について図面を参照して説明する。図１は分電盤の外観を、図２は分電盤の構成を、図３は分電盤の主幹回路と分岐回路を、図４は主幹ブレーカ２の平面視を示す。分電盤１は、外部の電源から受電し、主幹回路にある主幹ブレーカ２と、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカ３と、分岐回路に流れる分岐電流を検出する電流センサユニット４と、電流センサユニット４が検出したデータに基いて、表示する表示ユニット６と、電流センサユニット４と表示ユニット６に直流電源を供給する電源ユニット５と、分岐ブレーカ３等を保持するベース台７とを備えている。

分電盤１は、単相三線式の分電盤であり、外部の電源からの３本の電力線Ｎ、Ｌ１、Ｌ２を主幹ブレーカ２によって受電する。ここで電力線Ｎは、中性相である。そして、主幹ブレーカ２の負荷側の電力線に分岐ブレーカ３が接続されて分岐回路となっており、２００Ｖの場合は、電力線Ｌ１、Ｌ２に接続され、１００Ｖの場合は、電力線ＮとＬ１に、又は、ＮとＬ２とに接続される。各分岐回路には、電流センサユニット４が取り付けられており、分岐回路を流れる電流を検出する。そして、分岐ブレーカ３の２次側に使用される電気機器が接続される。

主幹ブレーカ２は、３個の電源側端子２１と負荷側端子２２とを備えており、電源側端子と負荷側端子の間に通電をオンオフする開閉機構（図示せず）を主幹ブレーカ２の器体内に備えており、この開閉機構のオンオフ用の操作ハンドル２３が器体の前面に配されている。さらに、主幹ブレーカ２は電源側端子と負荷側端子の間に過電流が流れた際に、これらの間を遮断すると共に、操作ハンドル２３をオフ側に位置させる回路遮断機能（図示せず）を備えている。

次に、ベース台７について説明する。図５（ａ）は、ベース台７の部分断面の外観を、図５（ｂ）は、ベース台７の断面を示す。ベース台７は、分岐ブレーカ３と、主幹ブレーカ２の負荷側端子２２に電気的に接続される３本のメインバー７１、７２、７３等を保持する。メインバー７１、７２、７３は、主幹ブレーカ２の負荷側端子２２にネジ７４によって接続されており、メインバー７１が電力線Ｎと、メインバー７２が電力線Ｌ１と、メインバー７３が電力線Ｌ２と、繋がっている。メインバー７１は、ベース台７の長手方向両端に設けられた支柱７５に固定されている。メインバー７２、７３は、ベース台７の短手方向の両側に配設されている。メインバー７２は、ベース台７の平板部７２ａと、平板部７２ａから一体に直角に折り曲げ、更にＵ字形又はクランク状となるように折り曲げ形成された複数の分岐バー７２ｂ、７２ｃとを備えている。分岐バー７２ｂと分岐バー７２ｃとは高さ違いで、かつ、並び方向に交互に形成されている。

メインバー７３もメインバー７２と同様に平板部７３ａと、分岐バー７３ｂ、７３ｃを一体に備えている。

分岐ブレーカ３は、長方体形状であり、器体の一端側の側壁部に３個の端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有しており、この端子部によって、メインバー７１と分岐バー７２ｂ、７３ｃ又は分岐バー７３ｂ、７２ｃを挟持し、電気的に結合されている。分岐ブレーカ３は、２００Ｖでの使用時には、端子部３１ｂ、３１ｃを通電状態とし、１００Ｖでの使用時には、端子部３１ａ、３１ｃを通電状態とする切り替え機構（図示せず）を有している。

分岐ブレーカ３は、器体の他端側に負荷の電源線を接続するための一対の２次側端子部３２を有している。分岐ブレーカ３は器体内において、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間の通電をオンオフする開閉機構（図示せず）と、この開閉機構のオンオフ用の操作ハンドル３３とを有している。また、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間に過電流が生じた際に、端子部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと２次側端子部３２との間を遮断すると共に、操作ハンドル３３をオフ側に位置させる回路遮断機構（図示せず）を有している。

次に、電流センサユニット４について説明する。図６（ａ）は、電流センサユニット４の表面の外観を、図６（ｂ）は、電流センサユニット４の裏面の外観を、図６（ｃ）は、電流センサ４０の構成を、図６（ｄ）は、電流センサユニット４の配設状態を示す。電流センサユニット４は、プリント基板４１により構成されており、プリント基板４１の短手方向の一端側には、分岐バー７２ｂ、７３ｂが貫通する、円形状の複数の第１の挿通孔４２ａが並設されており、プリント基板４１の短手方向の中央付近には、分岐バー７２ｃ、７３ｃが貫通する、複数の第２の挿通孔４２ｂが並設されている。本明細書でいう「プリント基板」とは、基板に電子部品や配線を実装したり形成したりすることにより、電子回路が形成されたものをいう。

電流センサ４０は、第１の挿通孔４２ａの周辺部に、挿通孔４２ａを囲むように形成されたトロイダルコイルと巻き戻しコイルとを有するロゴスキー型の空芯コイル４５であり、プリント基板４１の面と裏面とに設けられた金属箔パターン４３と、プリント基板４１を貫通して金属箔パターン４３を接続するスルーホール４４等から構成されている。従来のＣＴによる電流検出の場合と比べて、コイル出力開放故障時の異常高電圧の発生がなくなり安全となる。また、プリント基板による空芯コイル４５を用いているので、電流センサが薄型で安価であり、鉄芯がないので、電流検出特性が飽和せずに、大電流まで計測可能となり、また、軽量で小型化することができる。また、ロゴスキー型の空芯コイル４５なので、外部磁界の影響が軽微となり、測定精度の低下を防止できる。

プリント基板４１の短手方向の他端側には、信号処理回路４６と比較回路４７とが２個の電流センサ４０毎に配設されている。信号処理回路４６は、２個の電流センサ４０の検出電流を時間分割によって交互にサンプリングし、増幅等の処理を行い、比較回路４７は、信号処理回路４６の出力信号を予め設定された電流閾値と比較する。プリント基板４１には、信号処理回路４６と比較回路４７の出力信号を伝送する情報伝送路４８と、直流電源を供給する電源供給路４９が設けられており、情報伝送路４８と、電源供給路４９はプリント基板４１の端部に設けられたコネクタ９５に繋がっている。コネクタ９５は接続導体路９に接続され、表示ユニット６に出力信号が伝送される。電流センサユニット４は、第１の挿通孔４２ａに分岐バー７２ｂ、７３ｂが貫通され、第２の挿通孔４２ｂに分岐バー７２ｃ、７３ｃが貫通されてベース台７に配設されている。

次に、表示ユニット６について説明する。図７（ａ）は表示ユニット６の平面視を、図７（ｂ）は、表示ユニット６の構成を示す。表示ユニット６は、複数のＬＥＤ６１とコネクタ９５を実装したプリント基板６２と、プリント基板６２を収納する成形部材６３と、表示ユニット６の表示面を保護する透明な外装フィルム６４等により構成されている。複数のＬＥＤ６１は、対応する分岐ブレーカ３に隣接するように、表示ユニット６に配設されており、対応する分岐ブレーカ３の分岐電流の定格電流値と、電流センサ４０が検出した電流値との比較に応じて点灯や点滅を行なう。
各分岐回路に対応する位置に報知のための表示がなされるので、各分岐回路の通電状況を容易に把握することができる。また、表示ユニット６の組み立てが容易で安価となる。

次に、分電盤１の電流情報の処理について説明する。図８は分電盤１の回路を示す。電流センサ４０は、電流センサユニット４において、信号処理回路４６と比較回路４７とに接続されており、信号処理回路４６と比較回路４７とは、情報伝送路４８と電源供給路４９とによって、電流センサユニット４のコネクタ９５に接続されている。電流センサユニット４のコネクタ９５は、接続導体路９によって表示ユニット６に接続されている。電源ユニット５は内部に電源回路９２を備えており、外部から受電し、電流センサユニット４及び表示ユニット６に直流電源を供給している。また、電源ユニット５は電源供給をオン／オフ操作する電源スイッチ９６を備えているので、人の不在時には、電源ユニット９２の電源スイッチをオフにし、電流センサユニット４、表示ユニット６の駆動を止めることにより、省エネルギーにすることができる。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る分電盤１の動作について説明する。電流センサ４０は、挿通孔４２ａを貫通する分岐バー７２ｂ、７３ｂに電流が流れると検出信号を出力する。プリント基板４１には、信号処理回路４６と比較回路４７とが２個の電流センサ４０毎に配設されており、信号処理回路４６は、２個の電流センサ４０の検出電流を時間分割を行なって交互にサンプリングし、増幅等の処理を行い、比較回路４７は、信号処理回路４６の出力信号と予め設定された電流閾値とを比較する。そして、信号処理回路４６の出力信号が予め設定された電流閾値よりも大きいと、表示ユニット６のＬＥＤ６１を点灯させる。電流センサユニット４に、電流センサ４０と信号処理回路４６と比較回路４７とが一体に配設されているので、分電盤１を簡単に組み立てることができると共に、安価に分岐電流の通電状況を表示することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る分電盤１について説明する。図９は、本実施形態に係る分電盤１の回路を示す。本実施形態に係る分電盤１は、第１の実施形態に係る分電盤１の構成に加えて、表示ユニット６に人体検知センサ６２と、人体検知センサ６２の検知信号に基き、ＬＥＤ６１の点灯を制御する制御回路６３と、電流センサユニット４の演算処理やＬＥＤ６１の点灯の機能のオン／オフさせるオン／オフ回路６４を有している。人体検知センサ６２の検知情報に基き、制御回路６３が、分電盤１の近傍に人がいないと判断すると、制御回路６３が電流センサユニット４の演算処理やＬＥＤ６１の点灯の機能を停止させるので、省エネルギーとなる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る分電盤１について説明する。図１０（ａ）は、本実施形態に係る分電盤１の外観を、図１０（ｂ）は電流センサユニット４の表面を、図１０（ｃ）は電流センサユニット４の裏面を、図１１（ａ）は電流センサユニット４の外観を、図１１（ｂ）はベース台７の外観を、図１０（ｃ）は電流センサユニット４の装着状態を示す。本実施形態に係る分電盤１は表示ユニットを備えず、ＬＥＤ６１を電流センサユニット４に有している。本実施形態に係る電流センサユニット４は第１の実施形態に係る電流センサユニット４よりも短手方向の幅が広く、挿通孔４２ｂの上側に第３の挿通孔４２ｃが並設されている。そして、電流センサユニット４の上辺にＬＥＤ６１が配設されている。ベース台７の上部に設けられているメインバー７１からは、分岐バー７１ａが分岐している。電流センサユニット４は、第１の挿通孔４２ａを分岐バー７２ｂ、７３ｂに、第２の挿通孔４２ｂを分岐バー７２ｃ、７３ｃに、第３の挿通孔４２ｃを分岐バー７１ａに貫通されてベース台７１に配設されている。

図１２は本実施形態に係る分電盤１の回路を示す。電流センサユニット４に、電流センサ４０と、信号処理回路４６と、比較回路４７と、ＬＥＤ６１とが配設されており、電源ユニット５より直流電源を供給されている。電流センサユニット４、表示ユニット６、及び接続導体路９の機能が、プリント基板４１上で一体に構成されており、ユニット数が削減されて分電盤の構成が単純になるので、組み立てが更に容易になり、安価になる。

（第４の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る分電盤１について説明する。図１３は、本実施形態に係る分電盤１の外観を示す。本実施形態に係る分電盤１は、分岐電流センサユニット４にＣＴ９４を実装しており、分岐電流センサユニット４を分岐バー７２ｂ等に装着せずに、分岐ブレーカ３の２次側端子部３２に装着している。分岐電流センサユニット４の製作が簡単で、分岐電流センサユニット４の取り付け、取り外しが容易であり、また、ＣＴ９４の厚みが、大きくても取り付けることができる。また、ＣＴ９４でなく、電流センサ４０でもよい。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば分電盤１は、単相二線式や三相式のものでもよい。また、電流センサ４０は、部品の電流センサ４０をプリント基板４１に実装してもよい。また、電流センサ４０に代えてＣＴを用いてもよい。また、ＬＥＤ６１に代えて、例えば液晶を用いてもよい。また、信号処理回路４６によって電流実効値を演算して、予め定められた値と比較回路４７により比較してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る分電盤の斜視図。 同分電盤の構成図。 同分電盤の主幹回路と分岐回路の回路図。 同分電盤の主幹ブレーカの平面図。 （ａ）は同分電盤のベース台の一部を破断した斜視図、（ｂ）は正面断面図。 （ａ）は同分電盤の分岐電流センサユニットの表面の斜視図、（ｂ）は同分電盤の分岐電流センサユニットの裏面の斜視図、（ｃ）は同分電盤の電流センサの正面図、（ｄ）は同分岐電流センサユニットを装着したときの斜視図。 （ａ）は同分電盤の表示ユニットの平面図、（ｂ）は同分電盤の表示ユニットの分解斜視図。 同分電盤の回路図。 本発明の第２の実施形態に係る分電盤の回路図。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係る分電盤の斜視図、（ｂ）は同分電盤の電流センサユニットの表面の正面図、（ｃ）は同分電盤の電流センサユニットの裏面の正面図。 （ａ）は同分電盤の電流センサユニットの斜視図、（ｂ）は同分電盤のベース台の斜視図、（ｃ）は同電流センサユニットを装着したときの斜視図。 本発明の第３の実施形態に係る分電盤の回路図。 本発明の第４の実施形態に係る分電盤の斜視図。

符号の説明

１ 分電盤
２ 主幹ブレーカ
３ 分岐ブレーカ
４ 電流センサユニット
４０ 電流センサ
４１ プリント基板
４２ａ 挿通孔
４３ 金属箔パターン
４４ スルーホール
４５ 空芯コイル
４６ 信号処理回路
４７ 比較回路
５ 電源ユニット
６ 表示ユニット
６１ ＬＥＤ（表示手段）
６２ プリント基板
６６ 人体検知センサ
７１、７２、７３ メインバー
７１ａ、７２ｂ、７２ｃ、７３ｂ、７３ｃ 分岐バー
９ 接続導体路
９５ コネクタ
９６ 電源スイッチ（電源操作手段）

Claims (6)

1. 主幹回路にある主幹ブレーカと、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカとを備える分電盤において、
   前記主幹ブレーカと分岐ブレーカとの間を電気的に接続するメインバー及び、該メインバーから分岐する分岐バーと、
   前記分岐バーを含む個々の分岐回路に流れる分岐電流を個々に検出する複数の電流センサと、前記電流センサによる検出電流と予め設定された電流閾値とを比較し、比較信号を出力する比較回路と、を有し、これら複数の電流センサ及び比較回路が基板上に一体に構成されている電流センサユニットと、
   前記電流センサユニットからの前記比較信号を受けて、前記比較の結果を表示する表示ユニットと、
   前記電流センサユニットと表示ユニットとの間を電気的に接続し、前記比較信号を伝送する接続導体路と、を備えたことを特徴とする分電盤。
2. 前記電流センサユニットと表示ユニットとに直流電源を供給する電源ユニットと、を備え、
   前記電流センサユニットは、プリント基板により構成され、
   前記プリント基板は、
   前記分岐電流を貫通させる挿通孔と、該プリント基板の表面及び裏面であって前記挿通孔の周囲に設けられた金属箔パターンと、該プリント基板を貫通して前記金属箔パターンを接続するスルーホールと、を有する空芯コイルより成る前記電流センサと、
   前記電流センサの出力に基づいて信号処理を行なう信号処理回路と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の分電盤。
3. 前記空芯コイルは、前記挿通孔の周囲を取り囲むトロイダルコイルと巻き戻しコイルとを有するロゴスキー型の空芯コイルであることを特徴とする請求項２に記載の分電盤。
4. 前記表示ユニットは、プリント基板により構成され、
   該プリント基板は、各分岐回路に対応する位置にそれぞれ設けられた表示手段と、少なくとも前記電流センサユニットに接続されるコネクタとを有したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の分電盤。
5. 分電盤への電源供給をオン／オフ操作する電源操作手段を備え、
   前記表示ユニットは、前記電源操作手段を操作したときの信号、又は、分電盤の前面に居る人体を検知する人体検知センサからの信号を受けて、表示の機能をオン／オフさせる回路を有したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の分電盤。
6. 前記電流センサユニット、表示ユニット、及び接続導体路は、プリント基板上で一体に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の分電盤。

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