JPH0794069A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】現在流れている電流値と遮断動作時の過電流値
とをともに知ることができるようにする。 【構成】電流測定手段40の変流器1,2,3 で測定され電流
−電圧変換回路４で電圧量に変換された電流信号100 を
A-D 変換器７よって５つの２値信号からなるディジタル
信号130 に変換し、これを電流表示手段11b で２値信号
の値に応じて発光素子を点灯させるなどの表示を行うこ
とによって現在の電流値を知ることができ、過電流が流
れて遮断動作すために過電流引外し回路６が引外し信号
111 を出力したとき、この時点のA-D 変換器７の出力信
号を過電流値保持回路12で保持し、その出力信号140 を
過電流表示手段11a に入力して前述と同様に表示させる
ことによって過電流値を知ることができる。過電流保持
回路12と過電流表示手段11a とはバックアップ電源回路
13によって主回路が遮断された後もその表示を継続する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、短絡事故などの異常
が発生して配電系統などの主回路に過大な電流が流れた
ときに、この過電流を検出して回路を遮断して事故の波
及を抑制して主回路を保護するために設けられる配線用
遮断器などの回路遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】回路遮断器はその中に過電流検出手段と
しての変流器が内蔵されていて、測定された電流の定格
電流に対する倍率が非常に大きい場合には瞬時に回路遮
断し、定格電流よりも大きいが瞬時遮断電流よりも小さ
いときにはその値に応じた時間その過電流が継続して始
めて回路を遮断するという機能を持っている。

【０００３】図６は従来の回路遮断器のブロック回路図
である。この図において変流器1,2,3 が三相の主回路の
各相R,S,T に設けられていて各相ごとの電流が測定され
る。測定された電流は電流−電圧変換回路に入力されて
電流値に比例した電圧としての電流信号100 が出力され
て過電流引外し回路60に入力される。過電流引外し回路
60は電流信号100 の値から過電流の大きさを判定し、過
負荷の場合のように過電流の定格電流に対する倍率が比
較的小さい所定の範囲にあるときにその過電流がその値
に応じた時間継続したときに始めて長時限・短時限引外
し信号110 が出力され、短絡電流のように過電流倍率が
非常に大きな所定の値以上のときには瞬時に回路遮断器
を遮断するための瞬時引外し信号120 が出力され、いず
れも引外し電磁石８と開閉機構９からなる駆動機構80に
よって回路遮断器の可動接点10が開離され主回路が遮断
される。一方、長時限・短時限引外し信号110 は長時限
・短時限引外し表示用ソレノイド61に、瞬時引外し信号
120 は瞬時引外し表示用ソレノイド62にそれぞれ入力さ
れてそれぞれのソレノイドを励磁し図示しない表示装置
によって表示される。したがって、過電流によって回路
遮断器が引外し動作を行って主回路が遮断されたとき
に、過電流の大きさが長時限・短時限引外し領域であっ
たか瞬時引外し領域であったかが分かる。

【０００４】変流器1,2,3 を始めとして前述の構成は全
て回路遮断器の中に組み込まれて共通の容器に収納され
ている。図３は回路遮断器の垂直断面図、図４は同じく
平面図であり、後述するようにこの発明の実施例を説明
するためのものであるが、従来の回路遮断器と共通部分
があるので、従来の技術にも共通する事項についてこれ
らの図を用いて説明する。なお、図３は図４のＡ−Ａ断
面図でもある。これらの図において、電流は電源側端子
14から固定接触子15、可動接触子10、固定導体16、接続
導体17を経て負荷側端子18に流れる。可動接触子10は開
閉機構９により開閉駆動される。開閉機構９はラッチ9
a、引外し機構19で係止されることによって、可動接点1
0が固定接点15に接触しているオンの状態に鎖錠されて
いる。

【０００５】電流に比例する電流信号を出力する変流器
1,2,3 は各極の接続導体17を囲んで設置されその上方に
配設されたプリント板ケース20はこの発明に係わる要素
なので後述することとしここでの説明を省く。引外し電
磁石８は開閉機構９と隣接して右極（Ｔ相）の上方に配
置されており、通電状態では図示しないプランジャで開
閉機構９をオフ動作させる。

【０００６】なお、図示の回路遮断器は漏電引外し機能
を有しており、地絡による通電電流の不平衡をZCT22 で
検出すると、図示しない漏電検出回路から信号を出力し
て引外し電磁石８を作動させ、回路遮断器をオフにさせ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のような回路遮断
器の過電流の表示方式では、過電流の値として瞬時引外
し領域か長時限・短時限引外し領域かのどちらかに相当
するかが判るだけであり、過電流の値を単に２段階でし
か把握できないという問題がある。また、回路遮断器が
過電流による引外し動作が行われたときの過電流の大き
さだけを判別することができ、現在流れている電流の大
きさを知ることはできないという問題もある。

【０００８】この発明の目的は、このような問題を解決
し、回路遮断の原因となった過電流の大きさをより正確
に知ることができるとともに、現在流れている電流値を
も知ることのできる回路遮断器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、主回路の電流を測定する電流測
定手段、この電流測定手段が出力する電流信号を基にそ
の値が所定の値を越えたときに主回路に過電流が流れた
と判定して引外し信号を出力する過電流引外し回路、及
び引外し信号によって開閉機構を釈放する駆動部が設け
られ、開閉機構が釈放されることによって主回路が遮断
される回路遮断器において、電流信号の値が表示される
電流表示手段と、引外し信号が出力された時点の電流信
号の値が保持される過電流値保持手段と、保持された電
流信号の値が表示される過電流表示手段と、過電流値保
持手段と過電流表示手段とに電力を供給するバックアッ
プ電源とが設けられてなるものとする。また、電流信号
を所定の数の２値信号からなるディジタル信号に変換す
るA-D 変換器が設けられ、電流表示手段と過電流表示手
段とが、それぞれディジタル変換された電流信号の２値
信号の数に応じた発光手段からなり、ディジタル変換さ
れた電流信号の２値信号それぞれの値に応じて電流表示
手段の発光手段が発光し、過電流保持回路によっ保持さ
れたディジタル信号の２値信号それぞれの値に応じて過
電流表示手段の発光手段が発光してなるものとする。ま
た、A-D 変換器が、所定の数の比較器からなり、それぞ
れの比較器の基準電圧がそれぞれ異なる値であるものと
する。また、過電流値保持手段が、ディジタル変換され
た電流信号のそれぞれの２値信号の数の論理積素子とRS
フリップフロップからなり、電流信号のそれぞれの２値
信号と引外し信号とを入力信号とする論理積素子の出力
信号がRSフリップフロップのセット端子に入力され、外
部から入力されるリセット信号が同じくリセット端子に
入力されてなり、RSフリップフロップ回路の出力信号が
過電流値保持手段の出力信号となるものとする。

【００１０】

【作用】この発明の構成において、電流表示手段を設け
ることによって、電流測定手段によって測定された電流
信号を基にこの電流表示手段によってその値を表示する
ことができ、更に過電流値保持手段と過電流表示手段を
設けて、過電流引外し回路が出力した引外し信号と電流
信号とをこの過電流値保持手段に入力し、これによって
過電流が検出されて引外し信号が出力された時点の電流
の値を保持するとともにその値を過電流表示手段によっ
て表示することができる。

【００１１】また、電流信号を所定の数の２値信号から
なるディジタル信号に変換するA-D変換器を設け、電流
表示手段と過電流表示手段を、ディジタル変換された電
流信号の２値信号の数に応じた発光手段で構成してA-D
変換器の出力信号のそれぞれの２値信号ごとに発光手段
を点灯させて表示する。このとき、過電流保持回路と過
電流表示手段はバック電源によって電力が供給されるの
で回路遮断器がオフになって他の回路や手段が動作を停
止しても継続して過電流値を保持し表示することができ
る。

【００１２】また、A-D 変換器を、所定の数の比較器で
構成し、それぞれの比較器の基準電圧を異なる値にする
ことによって、電流信号の値を基準電圧に応じて段階的
に区分することができる。また、過電流値保持手段をデ
ィジタル変換された電流信号を構成する２値信号の数に
等しい論理積素子とRSフリップフロップで構成し、それ
ぞれの２値信号と引外し信号を論理積素子に入力するこ
とによって引外し信号が High のときだけ電流信号の２
値信号と同じ信号を出力し、その出力信号をRSフリップ
フロップのセット端子に、外部から入力されるリセット
信号をリセット端子にそれぞれ入力することによって、
引外し信号が High になった時点の電流信号の値がそれ
ぞれのRSフリップフロップに保持されるのでその出力信
号を過電流値保持手段の出力信号とすることができる。

【００１３】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示す回路遮断器の回路構成を
示すブロック回路図であり、図６と同じ構成要素には共
通の符号を付けて詳しい説明を省く。この図において、
電流−電圧変換回路４の出力である電流信号100 は過電
流引外し回路６に入力されるとともに、A-D 変換器７に
入力されて５個の比較器71,72,73,74,75によってそれぞ
れの基準電圧Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，Ｅ₃ ，Ｅ₄ ，Ｅ₅ と比較さ
れ、電流信号100 の電圧値の方が大きいときにその比較
器の出力信号が High になり小さいとにLow となる２値
信号を出力する。

【００１４】基準電圧Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，Ｅ₃ ，Ｅ₄ ，Ｅ₅ は
添字の小さいものほど値が小さいとする。すなわち、Ｅ
₁ ＜Ｅ₂ ＜Ｅ₃ ＜Ｅ₄ ＜Ｅ₅ である。電流信号100 が基
準電圧Ｅ₁ よりも小さいときは全ての基準電圧よりも小
さいので比較回路７の５つの出力信号130 は全てLow の
状態になる。電流信号100 が例えば基準電圧Ｅ₃ よりも
大きくＥ₄ よりも小さいと、比較器71,72,73の出力信号
が High 、比較器74,75 の出力信号がLow になる。更に
電流信号100 が基準電圧Ｅ₅ よりも大きいときには比較
回路７の全ての出力信号130 が High となる。

【００１５】このような信号130 を電流表示手段11b に
入力して５つの２値信号のそれぞれが High のときとLo
w のときとの区別が分かる表示、例えば後述するように
High のときに発光手段としての発光オードを点灯させ
ることによって電流値がどの範囲にあるかが分かる。過
電流値保持回路12は前述の比較回路７の出力信号130 と
過電流引外し回路６からの引外し信号とが入力されて、
引外し信号が出力された時点の出力信号130の値が保持
される。そしてその値は過電流表示手段11a によって表
示される。過電流表示手段11a は電流表示手段11b と類
似で、信号の High とLow の区別が表示される。過電流
値保持回路12によって保持された過電流値はリセット信
号RSによって消去される。過電流値保持回路12の詳細は
後述する。

【００１６】過電流値保持回路12と過電流表示手段11a
はバックアップ電源回路13からも駆動電力が供給され
る。図の他の構成要素は主回路から駆動電力が供給され
る構成が採用されているので回路遮断器によて主回路が
遮断されると電力の供給がなくなって動作を停止する。
そのときでも過電流値保持回路12と過電流表示手段11a
とはバックアップ電源回路13から駆動電力が供給される
ので回路遮断器のオン・オフには関係なしに動作し、回
路遮断器が遮断直前の過電流値が過電流値保持回路12に
残されていてその値が過電流表示手段11a に表示される
ので回路遮断器が引外し動作をした原因となった過電流
の値を知ることができる。

【００１７】図２は図１の過電流値保持回路12の回路図
である。この図おいて、過電流値保持回路12は５つの論
理積素子121 とRSフリップフロップ122 とで構成されて
いる。引外し信号111 と５つの２値信号からなるA-D 変
換器の出力信号130 のうちの１つの信号が１つの論理積
素子121 に入力され、その出力信号がRSフリップフロッ
プ122 のＳ（セット) 端子に入力されて、論理積素子12
1 の出力信号が Highに変化したときにRSフリップフロ
ップ122 は High となってそのままを維持し、その値が
過電流値保持回路12の出力信号140 として出力される。
一方、RSフリップフロップ122 のＲ（リセット) 端子に
は外部から入力されるリセット信号RSが入力されて、後
述するように操作者の操作によってリセット信号RSを発
生させてRSフリップフロップ122 がリセットされる。

【００１８】論理積回路121 によって引外し信号111 と
信号130 のうちの１つの２値信号との論理積がとられる
と、その出力信号は、引外し信号111 がLow のときは２
値信号の如何に係わらずLow 、引外し信号111 が High
になったときには２値信号の値がそのまま論理積回路12
1 の出力信号になり、その値が High のときRSフリップ
フロップ122 の出力信号140 はLow から High に変化し
その値を保持する。このように、引外し信号111 が Hig
h になった時点の信号130 の値がそれぞれ５つのRSフリ
ップフロップ122 に保持され、リセット信号RSが入力さ
れるまでその値は保持される。なお、過電流値保持回路
12の動作から判るようにこれはサンプル＆ホールド回路
の機能と類似である。ただ、サンプル＆ホールド回路は
アナログ信号のホールドに使用されるのであるが、前述
のよう２値信号のホールドに使用することを可能であ
る。したがって、図２に示す過電流値保持回路12の個々
の回路構成はこの図にこだわるものでなく目的とする機
能を果たす構成である限りどのようなものであってもよ
い。

【００１９】図３はこの発明になる回路遮断器の内部構
造を示す断面図、図４は同じく平面図であり、従来技術
に共通の事項については前述したのでここでは重複する
説明を省く。図１や図２の回路は図３においてプリント
板ケース20に収納されたプリント板21に製品化されてい
る。前述の過電流表示手段11a 、電流表示手段11b から
なる表示部11は表示板200 の一部に設けられている。

【００２０】図５は回路遮断器の要部拡大平面図であ
り、図４の主に表示板200 を拡大してある。表示板200
には定格電流の設定及び表示部、４つの図で示す引外し
特性の選択部などがあるがこの発明では直接関係しない
ので詳しい説明を省き、表示板200 の右上端に発光手段
としての発光ダイオード(LED) が５個ずつが２列に設け
られた表示部11がある。上段が過電流表示手段11a 、下
段が電流表示手段11b であり、それぞれが左から定格電
流の２，４，６，８，１０倍の設定値になっている。こ
れらの値は前述の比較回路７の基準電圧によって設定さ
れるもので、基準電圧Ｅ₁ が定格電流の２倍に相当し、
以下Ｅ₂ が４倍、以下Ｅ₃ が６倍、以下Ｅ ₄ が８倍、以
下Ｅ₅ が10倍に相当する値に設定されてある。

【００２１】電流表示手段11b を例にとると、５つのLE
D がどれも点灯していなければ現在流れている電流値は
定格電流の２倍未満、例えば左から３番目までの３つの
LEDが点灯していれば定格電流の６倍以上８倍未満、全
部のLED が点灯していれば定格電流の10倍以上の電流が
流れていることを表す。過電流表示手段11a も同様であ
るが、電流表示手段11b の場合は電流値を常時表示して
いて回路遮断器がオフになると電源が切れて点灯しなく
なるのに対して、過電流表示手段11a の場合は回路遮断
器が引外し動作をした直後から表示され回路遮断器がオ
フなった後もそのまま点灯し続け、表示部11の左にある
リセットぼたん23が押されてリセット信号RSが出力され
たときに始めて点灯しなくなる。

【００２２】このように、回路遮断器がオンの状態にあ
るときには通電電流が電流表示手段11b に表示され、回
路遮断器がオフになると回路遮断の原因になった過電流
の値が過電流表示手段11a に表示されるので、常時の電
流及び回路遮断器が動作して回路遮断したときの過電流
の値を容易に知ることができる。図１におけるA-D 変換
器はアナログ信号を２進ディジタル信号に変換するいわ
ゆる一般に使用されるA-D 変換器とは異なり５つの比較
器71,72,73,74,75だけという簡単な構成が採用され、代
わりに２倍以下と１０倍以上を含めて６つの電流値の段
階で表示できるに過ぎない。２進ディジタル信号の場合
は、３２段階の表示が可能である。したがって、前述の
ような５つのLED による表示よりも更に正確な値が知り
たいときにはＡ─Ｄ変換器７の比較器の数とこれに対応
した表示部11のLED の数を増やす他に、A-D 変換器７の
代わりに２進ディジタル信号に変換する通常のA-D 変換
器を使用することも可能である。また、このときには表
示部11として液晶を用いた数値で表す構成を採用するこ
とも従来技術の応用により容易に実現することができ
る。

【００２３】なお、図１では過電流値保持回路12をA-D
変換器７の後段に設けた構成としたが、前段に設ける構
成を採用することも可能である。この場合には、過電流
保持回路として電流信号100 と引外し信号111 を入力信
号とするサンプル＆ホールド回路を設けてアナログ信号
の保持を行い、A-D 変換器７と同じ構成のA-D 変換器を
介して過電流表示手段11a に入力する構成となる。いず
れにしてもこの発明の構成において図１にこだわるもの
ではない。

【００２４】

【発明の効果】この発明は前述のように、電流表示手段
を設けて電流測定手段の出力信号としての電流信号を基
に主回路の電流値を表示するとともに、過電流表示手段
を設けて回路遮断の指令信号でもある引外し信号と電流
信号とを入力して引外し信号が出力された時点の電流信
号の値を保持する過電流値保持手段を設けて、過電流が
検出されて引外し信号が出力された時点の電流の値を保
持し、その値を過電流表示手段によって表示する。過電
流保持回路と過電流表示手段はバックアップ電源によっ
て電力が供給されるので回路遮断器がオフになって他の
回路や手段が動作を停止しても継続して過電流値を保持
し表示することができるので、回路遮断器がオンでこれ
に主回路の電流が流れている状態での電流値を知ること
ができるとともに、過電流が流れて回路遮断器が遮断動
作したときの過電流値も知ることができるという効果が
得られる。

【００２５】また、電流信号を所定の数の２値信号から
なるディジタル信号に変換するA-D変換器を設け、電流
表示手段と過電流表示手段を、ディジタル変換された電
流信号の２値信号の数に応じた発光手段で構成してA-D
変換器の出力信号のそれぞれの２値信号ごとに発光手段
を点灯させる構成とすることによって簡単な構成の表示
手段が得られる。また、A-D 変換器を、所定の数の比較
器で構成し、それぞれの比較器の基準電圧を異なる値に
することによって、電流信号の値を基準電圧に応じタ複
数の段階に区分することができる。

【００２６】また、過電流値保持手段を、ディジタル変
換された電流信号を構成する２値信号の数に等しい論理
積素子とRSフリップフロップで構成し、１つの２値信号
と引外し信号を１つの論理積素子に入力しその出力信号
を１つのRSフリップフロップのＳ端子に、外部から入力
されるリセット信号をＲ端子にそれぞれ入力することに
よって、引外し信号が発生した時点の電流信号の値がそ
れぞれのRSフリップフロップに保持されるのでその出力
信号を過電流値保持手段の出力信号とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す回路遮断器のブロック
回路図

【図２】図１の過電流値保持回路の回路図

【図３】この発明の実施例を示す回路遮断器の垂直断面
図

【図４】図３の回路遮断器の平面図

【図５】図４の要部拡大平面図

【図６】従来の回路遮断器のブロック回路図

【符号の説明】

４０ 電流測定手段 １，２，３ 変流器 ４ 電流−電圧変換回路 ６，６０ 過電流引外し回路 ７ A-D 変換器 ７１，７２，７３，７４，７５ 比較器 ８０ 駆動機構 １１ 表示部 １１ａ 過電流表示手段 １１ｂ 電流表示手段 １２ 過電流値保持回路 １２１ 論理積素子 １２２ RSフリップフロップ １３ バックアップ電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主回路の電流を測定する電流測定手段、こ
   の電流測定手段が出力する電流信号を基にその値が所定
   の値を越えたときに主回路に過電流が流れたと判定して
   引外し信号を出力する過電流引外し回路、及び引外し信
   号によって開閉機構を釈放する駆動部が設けられ、開閉
   機構が釈放されることによって主回路が遮断される回路
   遮断器において、電流信号の値が表示される電流表示手
   段と、引外し信号が出力された時点の電流信号の値が保
   持される過電流値保持手段と、保持された電流信号の値
   が表示される過電流表示手段と、過電流値保持手段と過
   電流表示手段とに電力を供給するバックアップ電源とが
   設けられてなることを特徴とする回路遮断器。
2. 【請求項２】電流信号を所定の数の２値信号からなるデ
   ィジタル信号に変換するA-D 変換器が設けられ、電流表
   示手段と過電流表示手段とが、それぞれディジタル変換
   された電流信号の２値信号の数に応じた発光手段からな
   り、ディジタル変換された電流信号の２値信号それぞれ
   の値に応じて電流表示手段の発光手段が発光し、過電流
   保持回路によっ保持されたディジタル信号の２値信号そ
   れぞれの値に応じて過電流表示手段の発光手段が発光し
   てなることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
3. 【請求項３】A-D 変換器が、所定の数の比較器からな
   り、それぞれの比較器の基準電圧がそれぞれ異なる値で
   あることを特徴とする請求項２記載の回路遮断器。
4. 【請求項４】過電流値保持手段が、ディジタル変換され
   た電流信号のそれぞれの２値信号の数の論理積素子とRS
   フリップフロップからなり、電流信号のそれぞれの２値
   信号と引外し信号とを入力信号とする論理積素子の出力
   信号がRSフリップフロップのセット端子に入力され、外
   部から入力されるリセット信号が同じくリセット端子に
   入力されてなり、RSフリップフロップ回路の出力信号が
   過電流値保持手段の出力信号となることを特徴とする請
   求項２又は３記載の回路遮断器。