特開 2023-16488 回路遮断器及び分電盤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023016488

(43)【公開日】2023-02-02

(54)【発明の名称】回路遮断器及び分電盤

(51)【国際特許分類】

   H01H 83/02 20060101AFI20230126BHJP

   H02B 1/40 20060101ALI20230126BHJP

【ＦＩ】

H01H83/02 E

H02B1/40 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021120830

(22)【出願日】2021-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】000109598

【氏名又は名称】テンパール工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】東田 浩典

【テーマコード（参考）】

5G030

5G211

【Ｆターム（参考）】

5G030FC02

5G030FC04

5G030XX03

5G030XX08

5G030YY13

5G211AA01

5G211AA02

5G211BB04

5G211BB08

5G211DD14

5G211DD21

5G211FF02

(57)【要約】

【課題】近接する素子や配線からの外乱の影響を受けにくくする。
【解決手段】
回路遮断器１は、電路２に設けられたＭＩセンサ４と、ＭＩセンサ４の検出結果に基づいて、電路２を遮断する回路遮断手段３とを備える。電路２は、第１方向に延びる第１電路２４１と、第１電路２４１と並行しかつ第１方向と逆方向の電流が流れる第２電路２４２とを含む。ＭＩセンサ４は、第１電路２４１に流れる電流を検出する第１ＭＩ素子４１と、第２電路２４２に流れる電流を検出する第２ＭＩ素子４２とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電路に介在された回路遮断器であって、
前記電路に設けられた電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出結果に基づいて、前記電路を遮断する回路遮断手段とを備え、
前記電路は、第１方向に延びる第１電路と、前記第１電路と並行しかつ前記第１方向と逆方向の電流が流れる第２電路とを含み、
前記電流検出手段は、前記第１電路に流れる電流を検出する第１磁気インピーダンス素子と、前記第２電路に流れる電流を検出する第２磁気インピーダンス素子とを備える、回路遮断器。

【請求項2】

前記第１磁気インピーダンス素子と前記第２磁気インピーダンス素子は、同じパッケージに収容されている、請求項１に記載の回路遮断器。

【請求項3】

請求項１または２に記載の回路遮断器を備える分電盤。

【請求項4】

主幹開閉器と、前記主幹開閉器の出力側に接続された複数の分岐開閉器とが筐体内に収納された分電盤であって、
前記主幹開閉器と前記分岐開閉器を接続する電路に設けられた電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出結果に基づいて、前記電路を遮断する回路遮断手段とを備え、
前記電路は、第１方向に延びる第１電路と、前記第１電路と並行しかつ前記第１方向と逆方向の電流が流れる第２電路とを含み、
前記電流検出手段は、前記第１電路の電流を検出する第１磁気インピーダンス素子と、前記第２電路の電流を検出する第２磁気インピーダンス素子を含む、分電盤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、住宅や各種施設等において使用される回路遮断器及び分電盤に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、住宅等において使用される回路遮断器として種々の構成が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、カレントトランス（ＣＴ）を用いた電流センサを用いて主幹ブレーカや開閉器に流れる電流を計測し、その計測した電流の値に基づいて主幹ブレーカや開閉器（分岐ブレーカに相当）を導通状態と遮断状態とを切り替える技術が示されている。

【0004】

また、特許文献２には、ホール素子と変流器とで電流センサを構成して電路の電流を計測し、その計測結果に基づいて電路を遮断する回路遮断器が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－０６５３７４号公報

【特許文献2】特開２０１３－１６１７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１や特許文献２に示されるように、カレントトランス（ＣＴ）やホール素子を用いた場合、コアやホール素子のサイズが非常に大きいという問題がある。例えば、電流を検出するために、ＣＴのコアに被測定対象の電路を貫通させるため、電路の電線や母線の大きさ以上の大きさとなる。また、ホール素子の測定精度を向上させるために、シールド材などを付加する必要がある。その結果、取付構造が複雑になるなどの問題が生じる。

【0007】

一般的に、回路遮断器は、分電盤の中に並べて配置されている。そうすると、電路による発熱や外乱磁場による誤差が生じる恐れがあり、誤差防止のためにシールドを設けたり、電流の配線同士の間隔をあけたりするなどの対策が必要であり、回路遮断器やそれを用いた分電盤のサイズが大きくなるという問題がある。すなわち、同一電路に対し一つのコアやホール素子を設ける構造となるため回路遮断器のサイズと、外乱等の影響を受けにくくすることとの間に、トレードオフの関係がある。

【0008】

本発明は、上記の諸問題を解決するためになされたものであり、その主な目的は、回路遮断器や分電盤のサイズが大きくなることを回避しつつ、近接する素子や配線からの外乱の影響を受けにくくすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１態様は、電路に介在された回路遮断器を対象とし、回路遮断器は、前記電路に設けられた電流検出手段と、前記電流検出手段の検出結果に基づいて、前記電路を遮断する回路遮断手段とを備え、前記電路は、第１方向に延びる第１電路と、前記第１電路と並行しかつ前記第１方向と逆方向の電流が流れる第２電路とを含み、前記電流検出手段は、前記第１電路に流れる電流を検出する第１磁気インピーダンス素子と、前記第２電路に流れる電流を検出する第２磁気インピーダンス素子とを備える、ようにした。

【0010】

このように、本態様では、回路遮断器を介在させる電路について、互いに並行しかつ反対方向の電流が流れる第１電路及び第２電路を含ませ、第１電路及び第２電路についてそれぞれ別々の磁気インピーダンス素子による電流検出をしている。すなわち、同一電路に対し少なくとも２つの磁気インピーダンス素子による検出をしており、これにより、近接する素子や配線からの外乱の影響を受けにくくすることができる。また、シールドなどの外乱を遮断するための特別な部品や機構を設ける必要がないので、回路遮断器のサイズをよりコンパクトにすることができる。

【0011】

上記第１態様において、前記第１電流検出手段と前記第２電流検出手段は、同じパッケージに収容されている、としてもよい。

【0012】

これにより、例えば、第１電流検出手段と前記第２電流検出手段を基板等に取り付ける場合に、取付誤差等に起因する電流検出誤差を生じにくくすることができる。

【0013】

本発明の第２態様は、主幹開閉器と、前記主幹開閉器の出力側に接続された複数の分岐開閉器とが筐体内に収納された分電盤を対象とし、分電盤は、前記主幹開閉器と前記分岐開閉器を接続する電路の途中に設けられた電流検出手段と、前記電流検出段の検出結果に基づいて、前記電路を遮断する回路遮断手段とを備え、前記電路は、第１方向に延びる第１配線と、前記第１配線が折り返されて前記第１配線と同じ電流が前記第１方向と反対の第２方向に流れる第２配線とを含み、前記電流検出手段は、前記第１配線の電流を検出する第１磁気インピーダンス素子と、前記第２配線の電流を検出する第２磁気インピーダンス素子を含む。

【0014】

本態様の分電盤は、第１態様と同様に、反対方向かつ互いに同じ電流が流れる２つの電路を用意し、それぞれの電路に対して磁気インピーダンス素子を設けて、それぞれの電流を検出している。これにより、近接する素子や配線からの外乱の影響を受けにくくすることができる。また、シールドなどの外乱を遮断するための特別な機構や部品を設ける必要がないので、分電盤のサイズをよりコンパクトにすることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、回路遮断器のサイズが大きくなることを回避しつつ、近接する素子や配線からの外乱の影響を受けにくくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】回路遮断器の構成例を示す正面図である。

【図2】回路遮断器の構成例を示す側面図である。

【図3】図１の往復配線付近を拡大した部分拡大図である。

【図4】（ａ）は図３のＸ１－Ｘ１線断面図であり、（ｂ）～（ｅ）は図３（ａ）の他の例を示す断面図である。

【図5】回路遮断器の構成例を示すブロック図である。

【図6】分電盤を右斜め上側から見た斜視図である。

【図7】分電盤の構成例を示すブロック構成図である。

【図8】（ａ）、（ｂ）は分岐開閉器の概略構成を示す模式図であり、（ｃ）、（ｄ）は主幹開閉器の概略構成を示す模式図である。

【図9】図３の他の配線例を示す図である。

【図10】図９のＸ２－Ｘ２線断面図である。

【図11】図３の他の配線例を示す図である。

【図12】図１１のＸ３－Ｘ３線断面図である。

【図13】（ａ）は図３の他の配線例を示す図であり、（ｂ）は図１３（ａ）のＸ４－Ｘ４線断面図である。

【図14】回路遮断器の他の構成例を示すブロック図である。

【図15】回路遮断器の他の構成例を示すブロック図である。

【図16】回路遮断器の他の構成例を示すブロック図である。

【図17】回路遮断器の他の構成例を示すブロック図である。

【図18】回路遮断器の他の構成例を示すブロック図である。

【図19】図１４の構成を用いた主幹開閉器の構成例を示す正面図である。

【図20】図１９の主幹開閉器の動作を説明するための図である。

【図21】分電盤の他の構成例を示すブロック構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。また、発明の理解を容易にするために、実質的に同一または類似の事項についての説明を省略する場合がある。

【0018】

（回路遮断器）
図１及び図２は実施形態に係る回路遮断器の構成例を示した図であり、図１は正面図、図２は側面図である。

【0019】

回路遮断器１は、住宅や各種施設等において使用される。回路遮断器１は、発変電所や分散電源等から負荷に供給される電流の経路である電路２に介在され、電路２の通電及び遮断を行うものである。回路遮断器１は、単独で用いてもよいし、後述するように、分電盤の主幹開閉器１１０や分電盤内に並べて配置される分岐開閉器１３０として使用してもよい。

【0020】

回路遮断器１は、電路２の途中に設けられた電流検出手段としてのＭＩ（Magneto-Impedance）センサ４と、ＭＩセンサ４の検出結果に基づいて電路２を遮断する回路遮断手段３とを備える。ＭＩセンサ４及び回路遮断手段３は、例えば、回路遮断器１の矩形箱状の筐体１１内に収容された基板１２に実装される。

【0021】

図１及び図２では、２つの入力端子及び２つの出力端子が設けられた２線式の回路遮断器１を示す。以下において、説明の便宜上、入力端子が設けられた方を「上」、出力端子が設けられた方を「下」と称し、上下を基準として左右を定義する。また、筐体１１の開口部が設けられた方を「表」または「前」、壁等への取付面側を「裏」または「後」と称する。

【0022】

図１に示すように、入力端子Ｐ１，Ｐ２は、筐体１１の上端部に左右に並べて配置され、出力端子Ｑ１、Ｑ２は、筐体１１の下端部に左右に並べて配置される。また、入力端子Ｐ１と出力端子Ｑ１の左右位置、及び、入力端子Ｐ２と出力端子Ｑ２の左右位置がそれぞれ揃っている。

【0023】

入力端子Ｐ１、Ｐ２及び出力端子Ｑ１、Ｑ２の端子の構成は、特に限定されず、図２に示すような「ねじ式」の端子であってもよいし、弾性体で電線の先端を挟む圧力を保持するような「差込式（速結式）」の端子（図示省略）であってもよい。

【0024】

なお、図１では、回路遮断器１の左右の中心線Ａ－Ａに対して線対称の構造となっており、説明の便宜上、対応する構成に共通の符号を付してまとめて説明する場合がある。例えば、以下の説明において、入力端子Ｐ１、Ｐ２に共通の符号Ｐを付し、出力端子Ｑ１，Ｑ２に共通する符号Ｑを付して説明する場合がある。

【0025】

－電路－
電路２は、入力端子Ｐと出力端子Ｑとの間を接続する電路２０を含む。電路２０は、入力端子Ｐと回路遮断手段３との間を接続する電路２１と、回路遮断手段３と出力端子Ｑとの間を接続する電路２２とを含む。

【0026】

電路２２は、上下方向に延びる電路２３と、上下方向の中間位置において電路２３を中心線Ａ－Ａの方向（以下、内方向という）に向かって略Ｕ字状に形成された往復電路２４とを含む。

【0027】

図３は、図１の領域Ｒを拡大した図面である。図面左側は、領域Ｒを表側から見た正面図であり、図面右側は、領域Ｒを裏面側から見た背面図である。また、図４（ａ）は、図３のＸ１－Ｘ１線断面図である。

【0028】

図３では、基板１２の表面にＭＩセンサ４が実装され、基板１２の裏側に電路２２が設けられている。図３の電路２２は、基板１２上に形成された配線パターンである。

【0029】

図３に示すように、往復電路２４は、内方向（第１方向に相当）に延びる第１電路２４１と、内方向と反対の外方向（逆方向に相当）に延びる第２電路２４２とを含む。第１電路２４１と第２電路２４２は、互いに接続され、かつ、往復電路２４の途中で他の配線とは接続されていない。

【0030】

電路２３は、回路遮断手段３と第１電路２４１の外側端とを接続する電路２３１と、第２電路２４２の外側端と出力端子Ｑとを接続する電路２３２とを含む。これにより、第１電路２４１と第２電路２４２には、互いに同じかつ反対方向の電流が流れる。第１電路２４１は、第１電路の一例であり、第２電路２４２は、第２電路の一例である。ここで、本開示において「同じ」とは、実質的に同じであることを意味する。例えば、本開示において「同じ電流」とは、互いに等しい電流に加えて、電路２での電圧降下などによって相互間の電流に若干（数％程度）の差異がある場合を含むものとする。以下において、同様とする。

【0031】

図５は、回路遮断器１の構成例を示すブロック図である。

【0032】

回路遮断器１は、回路遮断手段３及びＭＩセンサ４に加えて、操作部５と、表示部６と、演算出力部７と、電源部８と、通信部９とを備える。操作部５、表示部６、演算出力部７、電源部８及び通信部９は、例えば、前述の基板１２に実装される。

【0033】

－回路遮断手段－
図５では、回路遮断手段３を半導体スイッチ３８で構成した例を示す。半導体スイッチ３８は、演算出力部７からの切替信号に基づいて、電路２の通電／遮断を切り替える機能を有する。

【0034】

半導体スイッチ３８は、上記の通電／遮断の切り替え機能が実現できればよく、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、半導体スイッチ３８を、図５に示すようにトライアックで構成してもよいし、他の半導体素子、例えば、２つのサイリスタを組み合わせた構成としてもよい。また、半導体スイッチ３８として、半導体リレーを用いてもよいし、その他、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）や、入力側にＦＥＴと備え出力側にバイポーラトランジスタを備えたパワー半導体として用いられる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、制御信号や増幅回路、保護回路などが一体化したインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）を用いてもよい。

【0035】

また、回路遮断手段３として、半導体スイッチ３８に変えて、機械式の電路遮断機構３０を用いてもよいし、半導体スイッチ３８と上記の電路遮断機構３０とを組み合わせたハイブリッド構造としてもよい。回路遮断手段３の他の構成例（電路遮断機構３０を含む）については、後ほど説明する。

【0036】

－ＭＩセンサ－
ＭＩセンサ４は、第１電路２４１に流れる電流を検出する第１磁気インピーダンス素子４１（以下、第１ＭＩ素子４１という）と、前記第２電路に流れる電流を検出する第２磁気インピーダンス素子４２（以下、第２ＭＩ素子４２という）とを含む。このように往復電路２４を用い、往復電路２４を構成する第１電路２４１及び第２電路２４２に流れるそれぞれの電流を測定することで、外部からのノイズに対する外乱磁場の影響をキャンセルすることができる。これにより、測定感度を高めることができる。

【0037】

なお、第１ＭＩ素子４１と第２ＭＩ素子４２とは、同じ特性の素子を用いるのが好ましい。また、第１電路２４１と第１ＭＩ素子４１との間の距離Ｄ１（以下、単に距離Ｄ１ともいう）と、第２電路２４２と第２ＭＩ素子４２との間の距離Ｄ２（以下、単に距離Ｄ２ともいう）とは、互いに等しくなるように設定されるのが好ましい。そうすることで、ノイズに対する外乱磁場の影響をより確実にキャンセルし、測定感度をさらに高めることができる。

【0038】

また、図４（ａ）の例では、第１電路２４１と第１ＭＩ素子４１は、前後方向に重なるように配置され、第２電路２４２と第２ＭＩ素子４２は、前後方向に重なるように配置されている。ただし、第１電路２４１と第１ＭＩ素子４１及び第２電路２４２と第２ＭＩ素子４２は、重ねて配置しなくてもよい。具体例については、後ほど説明する。

【0039】

－操作部、表示部－
操作部５は、ユーザーからの操作を受け付ける。操作部５は、ユーザーからの操作入力内容を示す操作信号を演算出力部７に出力する。

【0040】

図１の例では、電路２の通電／遮断を切り替える押ボタン式の操作部５の例を示している。

【0041】

表示部６は、電路２の通電状況や、操作部５の操作状況等を表示する。表示部６の表示形式は特に限定されない。例えば、ＬＥＤランプのような発光部で構成されていてもよいし、液晶パネルなどで構成されていてもよい。

【0042】

なお、タッチパネルのように、操作部５と表示部６とが一体に構成されていてもよい。操作部５と表示部６とが一体になった構成例は、後ほど分電盤１００の例を用いて説明する。

【0043】

－演算出力部－
演算出力部７は、ＭＩセンサ４の電流検知結果を受信し、その電流検知結果に基づいて、過電流（長限時、短限時、瞬時）及び漏電をそれぞれ計算する。そして、それぞれの計算結果に基づいて、電路２の通電／遮断を切り替える切替信号を回路遮断手段３に出力する。例えば、所定の閾値以上の過電流または漏電が検出されると、演算出力部７は、電路２を遮断させることを示す切替信号を回路遮断手段３に出力する。そうすると、回路遮断手段３は、その切替信号に基づいて電路２を遮断させる。

【0044】

また、演算出力部７は、操作部５から受信した操作信号に基づいて、通電／遮断を切り替える切替信号を回路遮断手段３に出力する。

【0045】

－電源部－
電源部８は、演算出力部７に電源を供給する。電源部８の具体的構成は、特に限定されない。例えば、図５に示すように、電源部８が電路２からの電力供給を受け、その電力に基づいて、演算出力部７に電源を供給してもよい。また、図示しないが、バックアップ用のコンデンサや蓄電池を用いて電源部８を構成してもよい。

【0046】

－通信部－
通信部９は、ＭＩセンサ４で検出された測定電流データや電流波形データを外部に出力したり、電路の遮断情報を外部と通信したりするのに用いられる。通信部９から出力された電流波形は、例えば、外部の計算機（ＰＣ、スマートフォン、測定機器（図示省略）等に）送られ、モニタ等で電流波形が確認できるようになっている。また、回路遮断手段３を開閉させることを指示する切替信号を外部から受信するようにしてもよい。

【0047】

（分電盤）
図６は分電盤１００の斜視図であり、図７は分電盤１００の回路構成例を示した図である。

【0048】

図６及び図７では、上記の回路遮断器１を分電盤１００の分岐開閉器１３０に適用した例を示す。また、図６及び図７では、後述する図１４に示す回路遮断器１を主幹開閉器１１０に適用している。主幹開閉器１１０については、後ほど図１４及び図１９を参照しつつ説明する。

【0049】

分電盤１００は、外部の電源からの電力の供給を受ける主幹開閉器１１０と、主幹開閉器１１０の負荷装置側に接続された複数の分岐開閉器１３０と、これらを収納する矩形箱状の筐体１０１とを備える。

【0050】

筐体１０１は、主幹開閉器１１０および分岐開閉器１３０等が配設され、かつ前面が開口した矩形箱状のボックス１０２と、ボックス１０２の開口を覆うカバー１０３とを備えている。ボックス１０２は、ねじやフック（図示しない）等によって壁面等に取り付けされる。

【0051】

カバー１０３の前面には、上端から下端までの間において、右側端部からカバー１０３の左右中間の左側寄りまで広がるタッチパネル２００が設けられている。カバー１０３前面においてタッチパネル２００左側の上下方向の中間部分には、タッチパネル２００を初期表示状態に戻すためのホームボタン１０４が設けられている。タッチパネル２００は、前述の操作部５と表示部６とを一体的に構成した例である。

【0052】

また、ホームボタン１０４の左側の上下方向の中間部分には、後述する主幹開閉器１１０の主幹突状部１１２の大きさよりも若干大きくて、前後方向に貫通する矩形の貫通孔１０５が設けられている。これにより、ボックス１０２にカバー１０３が取り付けされた際に、主幹開閉器１１０の主幹突状部１１２および後述する操作レバー１１３がカバー１０３の外側に露出する。

【0053】

図７に示すように、分電盤１００には、分岐開閉器１３０として、２種類の分岐開閉器１３１，１３２を搭載している。分岐開閉器１３１は左右の電路ともにＭＩセンサ４を取り付けたものであり、分岐開閉器１３２は左右の電線の一方にＭＩセンサ４を取り付けたものである。また、主幹開閉器１１０として、図１４及び図１９の回路遮断器１の構成をベースに、２線から３線に電路数を増やして搭載している。

【0054】

分岐開閉器１３１は、上記実施形態の回路遮断器１とほぼ同じ構成である。ただし、図８（ａ）に模式的に示すように、左右の電路２０でＭＩセンサ４の取り付け位置を上下にずらしている。すなわち、左右の電路２０で往復電路２４の位置を上下にずらしている。このような構成にすることで、左右の電路２０の間隔を狭くすることができ、図１の配線形態と比較して、基板１２のサイズを小さくすることができ、ひいては、分岐開閉器１３１のサイズを小型化することができる。

【0055】

分岐開閉器１３２は、図８（ａ）に模式的に示すように、左右の電路２０の一方にはＭＩセンサ４を取り付け、他方には、ＭＩセンサ４を取り付けていない。それ以外の構成は、上記実施形態と同じである。

【0056】

分岐開閉器１３１は、漏電と過電流の両方を検出するのに適した構成であり、分岐開閉器１３２は、過電流を検出するのに適した構成である。分岐開閉器１３１及び分岐開閉器１３２の動作は、上記の実施形態における回路遮断器１と同様であり、ここではその詳細説明を省略する。

【0057】

図１４の回路遮断手段３は、電路２１と電路２３との間に、電路２０を遮断する電路遮断機構３０を備える。回路遮断手段３以外の構成は、図５と同様であり、ここではその詳細説明を省略する。

【0058】

電路遮断機構３０の構成は、特に限定されないが、例えば、電磁式の瞬時引外し装置、バイメタル式の時延形引外し装置、トリップコイル３９等によって構成されている。電路遮断機構３０は、過電流、短絡電流、漏電、過電圧等の電路における通電状態に異常があるとき、電路２０を機械的に自動遮断する（以下、トリップ動作ともいう）機構である。

【0059】

図１９は、電路遮断機構３０の具体的構成例を示す。また、図２０は、電路遮断機構３０の動作例を示す。なお、図１９及び図２０での図示を省略しているが、これらの構成例には、前述の電源部８、演算出力部７、通信部９が設けられている。また、図１９において、図１及び図１４と対応する構成には、共通の符号を付している。

【0060】

図２０に示すように、電路遮断機構３０は、操作部５の操作レバー１１３がオン操作されている際には、押さえ板９２が開閉駆動する可動接点板３１を貫装し駆動可能に支持するクロスバー３３を可動接点板３１に対向配置する固定接点板３２の方向に押さえつけて可動接点板３１の端部に設けた可動接点３１１と固定接点板３２の端部に設けた固定接点３２１とを接触させている。そして、演算出力部７において、ＭＩセンサ４の測定結果に基づいて、通電状態に異常が検知されると、トリップコイル３９に切替信号が通電され、コイルに電磁吸引力が発生することにより磁性体を含んで構成した軸がコイル内に引き込まれ前記軸が下方向に移動する。前記軸と係合される作動棒９１は前記軸の移動とともに作動棒９１が下方向に向かって回動することで、押さえ板９２と作動棒９１との係合が外れ、ばねＳＰ３の作用により、可動接点板３１が右方向に移動させられ接点同士の接触が解除され、電路２０が遮断される。その後、ばねＳＰ１の作用により、操作レバー１１３がＯＦＦ位置に回動されるとともに、作動棒９１を常時上方向（押さえ板９２との係合方向）に付勢する、バネＳＰ２の作用により、作動棒９１は元の位置に戻る。

【0061】

以上のように、本実施形態の回路遮断器１は、電路２に設けられたＭＩセンサ４と、ＭＩセンサ４の検出結果に基づいて、電路２を遮断する回路遮断手段３とを備える。電路２は、略Ｕ字状に形成された往復電路２４を有する。往復電路２４は、互いに並行しかつ逆方向の電流が流れる第１電路２４１及び第２電路２４２を含む。ＭＩセンサ４は、第１電路２４１に流れる電流を検出する第１ＭＩ素子４１と、第２電路２４２に流れる電流を検出する第２ＭＩ素子４２とを含む、という構成とした。

【0062】

すなわち、本実施形態では、電路２の途中に互いに逆方向の電流が流れる第１電路２４１及び第２電路２４２を並行させ、夫々第１電路２４１の電流を第１ＭＩ素子４１で検出し、第２電路２４２の電流を第２ＭＩ素子４２で検出している。これにより、近接する素子や配線からの外乱の影響を受けにくくすることができる。また、シールドなどの外乱を遮断するための特別な機構や部品を設ける必要がないので、シールドなどを設ける場合と比較して回路遮断器のサイズをコンパクトにすることができる。

【0063】

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、種々の改変が可能である。なお、以下に説明する各変形例及び上記実施形態の構成は、適宜組み合わせて用いてもよく、同様の効果が得られる。

【0064】

－分電盤の変形例－
図２１は、分電盤１００の変形例を示す。

【0065】

図７の分電盤１００では、主幹開閉器１１０及び分岐開閉器１３０の内部に往復電路２４とＭＩセンサ４を設けていたのに対し、図２１では、往復電路２４及びＭＩセンサ４を、主幹開閉器１１０と複数の分岐開閉器１３３との間を接続する途中の電路２（２Ａ～２Ｃ）に設けている。

【0066】

より具体的には、図２１において、単相３線式の主幹開閉器１１０と単相２線式の各分岐開閉器１３３とは、分岐開閉器接続部１２３を介して接続されている。そして、主幹開閉器１１０と分岐開閉器接続部１２３との間に設けられた基板１２１には、主幹開閉器１１０から引き出された各電路２Ａ～２Ｃのそれぞれに途中が略Ｕ字状に形成された往復電路２４が設けられ、それぞれの往復電路２４に対応してＭＩセンサ４が設けられる。各電路２Ａ～２Ｃに設けられる往復電路２４及びＭＩセンサ４は、それぞれ、前述の実施形態または後述する電路の変形例で説明するような形態で配置される。そして、それぞれのＭＩセンサ４の出力は、基板１２１の領域１０に設けられた演算出力部７に入力され、演算出力部７は、ＭＩセンサ４からの電流検出信号に基づいて、主幹開閉器１１０の通電状態に異常があるときには、切替信号を主幹開閉器に設けられた回路遮断手段に出力することにより電路２を遮断する。なお、領域１０内の回路構成については、図５で説明した内容と同様である。なお、図８（ｄ）に示すように、３つの電路２Ａ～２Ｃのうちの２つの電路（例えば、電路２Ａ、２Ｃ）に往復電路２４とＭＩセンサ４を設けてもよい。この場合の電路は単相３線式であるので、両端の各電圧相におけるそれぞれの貫装電流を検出することができる。

【0067】

同様に、分岐開閉器接続部１２３と各分岐開閉器１３３との間に設けられた基板１２２には、分岐開閉器接続部１２３と各分岐開閉器１３３とを接続する電路２のそれぞれに略Ｕ字状の往復電路２４が設けられ、それぞれの往復電路２４に対応してＭＩセンサ４が設けられる。各電路２に設けられる往復電路２４及びＭＩセンサ４は、それぞれ、前述の実施形態または後述する電路の変形例で説明するような形態で配置される。そして、それぞれのＭＩセンサ４の出力は、基板１２２の領域１０に設けられた演算出力部７に出力され、演算出力部７のは、ＭＩセンサ４からの電流検出信号に基づいて、それぞれの分岐開閉器１３３の通電状態に異常があるときには、切替信号を主幹開閉器に設けられた回路遮断手段に出力することによりその異常が検知された分岐開閉器１３３に接続された電路２を遮断する。なお、領域１０内の回路構成については、図５で説明した内容と同様である。

【0068】

－電路の変形例－
ＭＩセンサ４は、磁器インピーダンス素子であるため、測定対象の電路とＭＩ素子自身との距離の大小にともない、電流検出感度が変化する。そこで、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、距離Ｄ１及び距離Ｄ２を調整することで、ＭＩセンサ４での電流検出感度を調整してもよい。

【0069】

例えば、図４（ｂ）では、図４（ａ）と比較して基板１２の厚さを薄くすることより距離Ｄ１及び距離Ｄ２を狭くした例を示す。これにより、図４（ａ）よりもＭＩセンサ４が電流が流れることによる磁気の変化を感受しやすくなる。これは、検出対象の電流が相対的に小電流である場合に有効な配置である。図示しないが、図４（ｂ）と反対に、図４（ａ）より基板の厚さを厚くすることにより距離Ｄ１及び距離Ｄ２を広くし、図４（ａ）よりもＭＩセンサ４の検出感度を低くしてもよい。これは、検出対象の電流が相対的に大電流である場合に有効な配置である。

【0070】

また、図４（ｃ）には、図４（ａ）と同じ厚さの積層基板等を用いて、その中間層（前後方向の中間位置）に第１電路２４１及び第２電路２４２を形成した例を示す。これにより、図４（ａ）より距離Ｄ１及び距離Ｄ２を狭くすることができ、図４（ａ）よりＭＩセンサ４の電流検出感度を高めることができる。ＭＩセンサ４の電流検出感度は、流す電流の大きさや、測定対象電流の大きさ、必要な精度等に基づいて任意に設定され得る。

【0071】

図４（ｄ）には、図４（ａ）と比較して第１電路２４１及び第２電路２４２の厚さを厚くした例を示している。このように、配線厚を厚くすることで、より多くの電流を流すことができる。

【0072】

図４（ｅ）では、電路２０を基板１２から離して構成した例を示す。このように、ＭＩセンサ４が取り付けられた基板１２と、電路２（往復電路２４）とが離れていても、同様の効果が得られる。例えば、従来構成の回路遮断器において、電路２０が銅バーで構成されているような場合に、従前の電流検出手段に代えて、ＭＩセンサ４が搭載された基板１２を取り付けるようなときに、このような構成をとることができる。

【0073】

図１３のような構成についても同様である。具体的に、図１３では、基板１２の表面にＭＩセンサ４を取り付けて、さらに、そのＭＩセンサ４の前側に離して電路２０（第１電路２４１、２４２）を設けている。この場合においても、図４（ｅ）と同様であり、前述の実施形態と同様の効果が得られる。

【0074】

また、図示しないが、第１電路２４１と第２電路２４２との間の位置する基板を切り欠いて、スリットを設けてもよい。前記スリットは、基板を固定する指示部として利用してもよい。スリットは、電路の間に通風ができるよう発熱を防止する効果を奏するものである。

【0075】

図９及び図１０は、電路２３及び往復電路２４の配線幅が、図４（ａ）～（ｅ）よりも広い例を示している。また、第１電路２４１と第２電路２４２との間隔も広くなっている。このような構成にした場合においても、第１電路２４１と第１ＭＩ素子４１との距離Ｄ１、及び、第２電路２４２と第２ＭＩ素子４２との距離Ｄ２に基づいて、電流検出感度が規定されるので、必要な電流検出感度が得られるように、距離Ｄ１及び距離Ｄ２が設定される。それ以外の構成は、前述の実施形態と同様であり、同様の効果が得られる。

【0076】

図１１及び図１２は、図４（ａ）～（ｅ）と同等の線幅で、第１電路２４１と第２電路２４２との間隔を図９及び図１０よりもさらに広げた例を示している。また、電路２０を基板１２の表面に形成し、かつ、ＭＩセンサ４を基板１２の表面かつ第１電路２４１と第２電路２４２との間に取り付けている。このように、基板１２の一方の面に、第１電路２４１及び第２電路２４２と、ＭＩセンサ４の両方を設けてもよく、前述の実施形態と同様の同様の効果が得られる。さらに、このような構成にすることで、相対的に大きな電流を流すことによる温度上昇を低減することができる。

【0077】

－回路遮断手段の変形例－
以下、回路遮断手段の変形例について説明する。

【0078】

図１５では、回路遮断手段３として、電路２１と電路２３との間において、図１４で説明した電路遮断機構３０に電磁コイル３３を直列に接続した構成例を示す。それ以外の構成は、前述の実施形態と同様である。

【0079】

このような構成にすることで、瞬時動作を電磁コイルで実施できるので、演算出力からの出力タイミングに依存せず、過大な電流が流れた瞬間に電磁引外式機構が作動することにより瞬時動作にも対応した回路遮断手段３とすることができる。

【0080】

図１６では、回路遮断手段３として、電路２１と電路２３との間において、前述の実施形態で説明した半導体スイッチ３８と、図１４で説明した電路遮断機構３０とを直列に接続した構成例を示す。それ以外の構成は、前述の実施形態と同様である。

【0081】

この構成では、電路遮断機構３０により、電路上の接点を物理的に開放し、固定接点と可動接点との空間距離を確保することができるので、より安全性を高めることができる。また、半導体スイッチ３８を遮断させてから、電路遮断機構３０を遮断させるように制御することで、電路遮断機構３０の接点の摩耗を防ぐことができる。

【0082】

図１７では、回路遮断手段３として、電路２１と電路２３との間において、図１６の構成に電磁コイル３３を直列に設けた構成例を示す。それ以外の構成は、前述の実施形態と同様である。このような構成にすることで、瞬時動作にも対応できるとともに、より安全性を高めることができる。

【0083】

ここまでの回路遮断手段３は、ＡＣ用の構成例を示している。

【0084】

これに対し、図１８では、ＤＣ用の回路遮断手段３の構成例を示している。具体的には、図１８では、回路遮断手段３として、電路２１と電路２３との間にサイリスタ３４を設けている。それ以外の構成は、前述の実施形態と同様である。

【0085】

－ＭＩセンサの変形例－
なお、上記実施形態において、第１ＭＩ素子４１と第２ＭＩ素子４２は、同じパッケージ内部に実装されているものとしたが、これに限定されない。例えば、第１ＭＩ素子４１と第２ＭＩ素子４２とを互いに異なるパッケージに内蔵するようにしてもよい。この場合においても、第１電路２４１と第１ＭＩ素子４１との間の距離と、第２電路２４２と第２ＭＩ素子４２との間の距離とは、互いに等しくなるように設定されるのが好ましい。

【0086】

ただし、上記実施形態で説明したように第１ＭＩ素子４１と第２ＭＩ素子４２を同じパッケージに実装することにより、それぞれのＭＩ素子４１，４２を基板に取り付ける際の取付誤差等に起因する電流検出誤差を生じにくくすることができる。

【0087】

また、図示しないが、主幹開閉器に引き込まれる単相３線式の電路において、第１の電圧相Ｌ１と中間相Ｎ、第２の電圧相Ｌ２と中間相Ｎが互いに並行に配置される電路とみなしてもよい。この場合、第１の電圧相Ｌ１と中間相Ｎの間に第１ＭＩ素子を、第２の電圧相Ｌ２Ｌ２と中間相Ｎの間に第２ＭＩ素子を配置するとよい。そして、演算出力部７により、第１ＭＩ素子及び第２ＭＩ素子の合成出力または差分出力を演算処理することにより、過電流や漏電などの異常電流を検出を行なうようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本開示に係る回路遮断器は、住居や店舗等の施設の屋内外で単体で使用したり、そのような施設で使用される分電盤に採用することができるので、極めて有用である。

【符号の説明】

【0089】

１ 回路遮断器
２ 電路
３ 回路遮断手段
４ ＭＩセンサ（電流検出手段）
４１ 第１磁気インピーダンス素子
４２ 第２磁気インピーダンス素子
１００ 分電盤
１０１ 筐体
２４１ 第１電路
２４２ 第２電路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】