JP2023069548A - サージ保護システム、サージ保護装置、ベース装置、及び分電盤 - Google Patents
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Abstract
【課題】交換時の手間を低減することができるサージ保護システムを提供すること。【解決手段】サージ保護システムA1は、1つ以上の保護素子10、接地側サージ保護端子112、及び第1の筐体12を有するサージ保護装置1と、リード線21、接地側ベース端子222、電流センサ23、及び第2の筐体24を有するベース装置2と、を備える。電流センサ23は、サージ電圧に伴って生じたサージ電流が接地側ベース端子222を介してリード線21に流れたことを検出する。第1の筐体12と第2の筐体24とは、機械的に着脱可能に結合するように構成される。第1の筐体12と第2の筐体24とが結合された状態において、接地側サージ保護端子112と接地側ベース端子222とが電気的に接続される。【選択図】図1
Description
本開示は、一般に、サージ保護システム、サージ保護装置、ベース装置、及び分電盤に関する。より詳細には、本開示は、サージ電圧から負荷を保護するためのサージ保護システム、サージ保護装置、ベース装置、及び分電盤に関する。
サージ保護システムの一つである避雷器は、雷及び回路の開閉などに起因するサージ電圧に伴うサージ電流を大地へ分流することによって、サージ電圧を制限して電気設備の絶縁を保護する装置である。ただし、避雷器は、サージ電流を大地へ分流する動作を行うごとに劣化し、いずれ交換が必要となる。
特許文献1に記載の避雷器は、サージ電流を励磁コイルに流すことで励磁コイルに生じる磁力によって表示部を駆動させ、駆動された表示部を反転させることで避雷器の寿命を知らせるように構成されている。
ところで、避雷器(サージ保護システム)には、サージ電流を検出するための電流センサが設けられることがある。この場合、避雷器を交換する度に、電流センサに避雷器のリード線を貫通させ、リード線を接地部に電気的に接続する作業が必要となる。すなわち、従来例の避雷器では、交換時の手間がかかるという問題があった。
本開示の目的は、交換時の手間を低減することができるサージ保護システム、サージ保護装置、ベース装置、及び分電盤を提供することである。
本開示の一態様に係るサージ保護システムは、サージ保護装置と、ベース装置と、を備える。前記サージ保護装置は、1つ以上の保護素子と、接地側サージ保護端子と、第1の筐体と、を有する。前記1つ以上の保護素子は、電路にサージ電圧が印加されたときに前記電路に接続されている負荷を保護する。前記接地側サージ保護端子は、前記保護素子と電気的に接続される。前記第1の筐体は、前記保護素子を収容し、前記接地側サージ保護端子を具備する。前記ベース装置は、リード線と、接地側ベース端子と、電流センサと、第2の筐体と、を有する。前記リード線は、接地されている接地部に電気的に接続される。前記接地側ベース端子は、前記リード線に電気的に接続される。前記電流センサは、前記サージ電圧に伴って生じたサージ電流が前記接地側ベース端子を介して前記リード線に流れたことを検出する。前記第2の筐体は、前記電流センサを収容し、前記接地側ベース端子を具備する。前記第1の筐体と前記第2の筐体とは、機械的に着脱可能に結合するように構成される。前記第1の筐体と前記第2の筐体とが結合された状態において、前記接地側サージ保護端子と前記接地側ベース端子とが電気的に接続される。
本開示の一態様に係るサージ保護装置は、上記のサージ保護システムに用いられ、1つ以上の保護素子と、接地側サージ保護端子と、第1の筐体と、を有する。前記1つ以上の保護素子は、電路にサージ電圧が印加されたときに前記電路に接続されている負荷を保護する。前記接地側サージ保護端子は、前記保護素子と電気的に接続される。前記第1の筐体は、前記保護素子を収容し、前記接地側サージ保護端子を具備する。
本開示の一態様に係るベース装置は、上記のサージ保護システムに用いられ、リード線と、接地側ベース端子と、電流センサと、第2の筐体と、を有する。前記リード線は、接地されている接地部に電気的に接続される。前記接地側ベース端子は、前記リード線に電気的に接続される。前記電流センサは、前記サージ電圧に伴って生じたサージ電流が前記接地側ベース端子を介して前記リード線に流れたことを検出する。前記第2の筐体は、前記電流センサを収容し、前記接地側ベース端子を具備する。
本開示の一態様に係る分電盤は、上記のサージ保護システムと、内部機器と、キャビネットと、を有する。前記内部機器は、主開閉器及び複数の分岐開閉器を含む。前記キャビネットは、前記サージ保護システム及び前記内部機器を収容する。
本開示によれば、交換時の手間を低減することができるという利点がある。
以下、本開示の実施形態に係るサージ保護システム、サージ保護システムのサージ保護装置、サージ保護システムのベース装置、及び分電盤について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(実施形態)
(1)概要
以下、実施形態1に係るサージ保護システムA1の概要について、図1を参照して説明する。
(1)概要
以下、実施形態1に係るサージ保護システムA1の概要について、図1を参照して説明する。
サージ保護システムA1は、図1に示すように、サージ保護装置1と、ベース装置2と、を備える。
サージ保護装置1は、1つ以上の保護素子10と、接地側サージ保護端子112と、第1の筐体12と、有する。1つ以上の保護素子10は、電路にサージ電圧が印加されたときに電路に接続されている負荷を保護する。接地側サージ保護端子112は、保護素子10と電気的に接続される。第1の筐体12は、保護素子10を収容し、接地側サージ保護端子112を具備する。
ベース装置2は、リード線21と、接地側ベース端子222と、電流センサ23と、第2の筐体24と、を有する。リード線21は、接地されている接地部91に電気的に接続される。接地側ベース端子222は、リード線21に電気的に接続される。電流センサ23は、サージ電圧に伴って生じたサージ電流が接地側ベース端子222を介してリード線21に流れたことを検出する。第2の筐体24は、電流センサ23を収容し、接地側ベース端子222を具備する。
第1の筐体12と第2の筐体24とは、機械的に着脱可能に結合するように構成される。第1の筐体12と第2の筐体24とが結合された状態において、接地側サージ保護端子112と接地側ベース端子222とが電気的に接続される。
本実施形態によれば、1つ以上の保護素子10が劣化し交換が必要となった場合、サージ保護システムA1の所有者又は管理者(以下、ユーザとする)は1つ以上の保護素子10を有するサージ保護装置1のみを交換する。そして、交換したサージ保護装置1の第1の筐体12をベース装置2の第2の筐体24に結合させ、接地側サージ保護端子112と接地側ベース端子222とを電気的に接続させる。
以上から、本実施形態のサージ保護システムA1では、リード線21及び電流センサ23を有するベース装置2を交換する必要がないため、サージ保護装置1を交換する際に、リード線21を電流センサ23に貫通させ、リード線21を接地部91に電気的に接続する作業が不要である。
すなわち、本実施形態に係るサージ保護システムA1では、交換時の手間を低減することができるという利点がある。
(2)詳細な構成
(2-1)サージ保護システム
(2-1-1)全体の構成
以下、本実施形態に係るサージ保護システムA1について、図1~6を用いて詳細に説明する。本実施形態のサージ保護システムA1は、図1に示すように、サージ保護装置1と、ベース装置2と、演算装置3と、を備える。
(2-1)サージ保護システム
(2-1-1)全体の構成
以下、本実施形態に係るサージ保護システムA1について、図1~6を用いて詳細に説明する。本実施形態のサージ保護システムA1は、図1に示すように、サージ保護装置1と、ベース装置2と、演算装置3と、を備える。
なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、図2に矢印で示す上下、左右、及び前後の各方向を、主幹ブレーカC1及びサージ保護装置A1の上下、左右、及び前後の各方向と規定する。
(2-1-2)サージ保護装置
サージ保護装置1は、図1に示すように、3つの保護素子10と、サージ保護端子部11と、第1の筐体12と、有する。
サージ保護装置1は、図1に示すように、3つの保護素子10と、サージ保護端子部11と、第1の筐体12と、有する。
3つの保護素子10は、2つの保護素子10Aと、1つの保護素子10Bと、で構成される。2つの保護素子10Aは、いずれもバリスタ(非直線性抵抗素子)である。また、保護素子10Bは、放電型のサージアブソーバ、例えば、アレスタである。
本実施形態のサージ保護端子部11は、3つの電路側サージ保護端子111A、111B、111Cと、接地側サージ保護端子112と、で構成されている。
電路側サージ保護端子111Aに1つの保護素子10Aの一端が電気的に接続され、その保護素子10Aの他端は、保護素子10Bの一端と電気的に接続され、保護素子10Bの他端が接地側サージ保護端子112に電気的に接続されている。
電路側サージ保護端子111Bに別の1つの保護素子10Aの一端が電気的に接続され、その保護素子10Aの他端は、保護素子10Bの一端と電気的に接続され、保護素子10Bの他端が接地側サージ保護端子112に電気的に接続されている。
電路側サージ保護端子111Cは、保護素子10Bの一端と電気的に接続されている。保護素子10Bの他端は、接地側サージ保護端子112と電気的に接続されている。
第1の筐体12は、図4に示すように、電気絶縁性を有する合成樹脂によって箱状に形成されている。第1の筐体12は、2つの保護素子10Aと、1つの保護素子10Bと、収容する。
第1の筐体12の後面に凹所121が設けられている。凹所121では、後面、左面及び下面が解放されている。
第1の筐体12は、第1の筐体12の外面において、サージ保護端子部11を具備する。より詳細に説明する。第1の筐体12では、凹所121の前側の面に、4極のコネクタ13が設けられている。コネクタ13は、4本のコンタクト130と、これら4本のコンタクト130を伸縮可能に保持する保持体131と、を有している。このようなコネクタ13は、一般にスプリングピンコネクタと呼ばれる。4本のコンタクト130は、ばねの弾性力によって保持体131から突出する方向の力を常に受けている。これら4本のコンタクト130のそれぞれが、図4に示すように、3つの電路側サージ保護端子111A、111B、111Cと、接地側サージ保護端子112と、に相当する。4本のコンタクト130は、上下方向に沿って一定の間隔を空けて1列に並ぶように保持体131に保持されている。
(2-1-3)ベース装置
ベース装置2は、図1に示すように、リード線21と、ベース端子部22と、電流センサ23と、第2の筐体24と、表示部25と、出力部26と、を有する。本実施形態のベース装置2は、分電盤B1のキャビネット90(図6参照)に収容される主開閉器(主幹ブレーカC1)に設けられる。
ベース装置2は、図1に示すように、リード線21と、ベース端子部22と、電流センサ23と、第2の筐体24と、表示部25と、出力部26と、を有する。本実施形態のベース装置2は、分電盤B1のキャビネット90(図6参照)に収容される主開閉器(主幹ブレーカC1)に設けられる。
ベース装置2の第2の筐体24は、主幹ブレーカC1のケースと兼用されている。第2の筐体24は、図2及び図3に示すように、電気絶縁性を有する合成樹脂によって直方体状に形成されている。図6に示すように、第2の筐体24の上端部に、主幹ブレーカC1の3つの1次側端子81A~81Cが設けられている。
第2の筐体24の上端部における右端から直方体状の端子取付部240が上向きに突出している。端子取付部240の右側面から主幹ブレーカC1の3つの2次側端子82A~82Cが右向きに突出している。なお、図1に示すように、2次側端子82Aは、第2の筐体24内で1次側端子81Aと電気的に接続される。同様に、2次側端子82Bは、第2の筐体24内で1次側端子81Bと電気的に接続され、2次側端子82Cは、第2の筐体24内で1次側端子81Cと電気的に接続されている。なお、3つの2次側端子82A~82Cは、分電盤B1の母線となる3つの導電バー(不図示)と1つずつ電気的に接続される。
本実施形態のベース端子部22は、3つの電路側ベース端子221A、221B、221Cと、接地側ベース端子222と、で構成されている。
図3に示すように、第2の筐体24の右側面における下後端から、直方体状のコネクタハウジング83が右向きに突出している。コネクタハウジング83の前面に凹部830が設けられている。そして、凹部830の底面に、3つの電路側ベース端子221A、221B、221Cと、接地側ベース端子222と、が配置されている。3つの電路側ベース端子221A、221B、221Cと、接地側ベース端子222と、は、一定の間隔を空けて上下方向に沿って一列に並ぶように配置されている。
3つの電路側ベース端子221A、221B、221Cは、図1に示すように、それぞれ3つの1次側端子81A~81Cと3つの2次側端子82A~82Cとの間の電路に、電気的に接続されている。より詳細には、電路側ベース端子221Aは1次側端子81Aと2次側端子82Aとの間の電路に電気的に接続される。同様に、電路側ベース端子221Bは1次側端子81Bと2次側端子82Bとの間の電路に電気的に接続され、電路側ベース端子221Cは1次側端子81Cと2次側端子82Cとの間の電路に電気的に接続されている。
一方、接地側ベース端子222は、リード線21の一端に電気的に接続される。また、リード線21の他端は、接地されている接地部91に電気的に接続されている。本実施形態では、接地部91は、図6に示すように、分電盤B1のキャビネット90内に設けられている接地端子台910である。具体的には、リード線21は、第2の筐体24の左側面から引き出されており、リード線21の他端は、接地端子台910に電気的に接続される。
サージ保護装置1の第1の筐体12と、ベース装置2の第2の筐体24とは、機械的に着脱可能に結合するように構成されている。より詳細には、図2及び図3に示すように、サージ保護装置1の第1の筐体12が、ベース装置2の第2の筐体24の右側面に機械的に着脱可能に結合するように構成されている。サージ保護装置1のコネクタ13は、第2の筐体24のコネクタハウジング83に対して、第2の筐体24の前方から嵌合される。
第1の筐体12と第2の筐体24とが結合された状態において、サージ保護端子部11とベース端子部22とが電気的に接続される。言い換えれば、第1の筐体12と第2の筐体24とが結合された状態において、ベース端子部22は、サージ保護端子部11と接触導通する。より詳細には、電路側ベース端子221Aは電路側サージ保護端子111Aと接触導通する。同様に、電路側ベース端子221Bは電路側サージ保護端子111Bと、電路側ベース端子221Cは電路側サージ保護端子111Cと、接地側ベース端子222は接地側サージ保護端子112と、それぞれ接触導通する。具体的には、コネクタ13の4本のコンタクト130(図4参照)は、コネクタハウジング83の凹部830内に配置されている3つの電路側ベース端子221A、221B、221C、及び接地側ベース端子222(図3参照)と、1対1に対応して接触導通する。
電流センサ23は、リード線21に設けられる。より詳細には、電流センサ23は、リード線21が電流センサ23を貫通するように、リード線21に設けられる。すなわち、電流センサ23は、サージ電圧に伴って生じたサージ電流が接地側ベース端子222を介してリード線21に流れたことを検出する。電流センサ23は、検出したサージ電流の大きさに応じた検出信号S1を演算装置3に出力する。
本実施形態では、電流センサ23は、ロゴスキーコイルである。本実施形態の電流センサ23はロゴスキーコイルであり、磁気コアを必要としないため、リード線21を流れるサージ電流が大電流である場合でも磁気飽和が発生しないという効果を奏する。すなわち、本実施形態の電流センサ23は、リード線21を流れるサージ電流が大電流である場合でも、サージ電流がベース端子部22を介してリード線21に流れたことを正確に検出することができるという利点がある。
より詳細には、電流センサ23は、図5に示すように、基板5に形成されたロゴスキーコイルである。より具体的には、電流センサ23は、基板5にコイルパターンを形成して構成されたロゴスキーコイルである。電流センサ23であるロゴスキーコイルは、リード線21の周囲を囲むように、基板5において円環状に形成される。言い換えると、リード線21は、円環状のロゴスキーコイルの中心を貫通するように配置される。ロゴスキーコイルが基板5に形成されているため、本実施形態のベース装置2では、巻き線式のロゴスキーコイルを形成する場合と比較して、ロゴスキーコイルを形成するために必要なスペースを削減することができるという効果を奏する。すなわち、ベース装置2を小型化することができる、という利点がある。
本実施形態のベース装置2は、演算装置3を更に有する。すなわち、本実施形態では、第2の筐体24は、演算装置3を更に収容する。
演算装置3は、電流センサ23から得られる検出信号S1に基づき、サージ電流がリード線21に流れた回数であるサージ回数を演算する。サージ保護装置1の保護素子10ではサージ回数が多いほど保護素子10が劣化していると考えられる。そのため、演算装置3がサージ回数を演算することによって、サージ回数をサージ保護装置1が有する保護素子10の劣化度合いの目安にすることができる、という効果を奏する。
また、演算装置3は、サージ回数に基づき、サージ保護装置1の交換時期に関する情報である交換時期情報を作成する。この結果、サージ回数をサージ保護装置1が有する保護素子10の交換時期の目安にすることができる、という効果を奏する。演算装置3は、演算したサージ回数、及び作成した交換時期情報の少なくとも一方を含む演算信号S2を表示部25及び出力部26に出力する。
演算装置3は、電流センサ23であるロゴスキーコイルが形成されている基板5に形成される。言い換えると、ベース装置2は、ロゴスキーコイル及び演算装置3が形成される基板5を更に有する。演算装置3の詳しい構成については、「(2-1-4)演算装置」において、より詳細に説明する。
表示部25は、サージ回数、及び交換時期情報の少なくとも一方を表示する。より詳細には、表示部25は、演算装置3から演算信号S2を受け取ると、演算信号S2に含まれるサージ回数、及び交換時期情報の少なくとも一方を表示する。表示部25は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機EL(Electro luminescence)ディスプレイ等のディスプレイである。表示部25は第2の筐体24の前面に設けられていてもよいし、第2の筐体24に収容されていてもよい。表示部25によって、サージ保護装置1が有する保護素子10の劣化度合い、及び交換時期の少なくとも一方の目安をユーザに対して報知することができる、という利点がある。
出力部26は、サージ回数、及び交換時期情報の少なくとも一方を外部の機器E1に出力する。出力部26は、例えば、電波を媒体とする無線通信を行う無線通信回路を有している。出力部26は、演算装置3から演算信号S2を受け取ると、制御指令を含む送信フレームを生成し、生成した送信フレームを無線通信回路から無線信号によって外部の機器E1へ出力する。出力部26(無線通信回路)は、例えば、Bluetooth(登録商標)Low Energyの通信方式で無線通信を行う。ただし、出力部26の無線通信方式は、Bluetooth(登録商標)Low Energyに限らず、例えば、Wi-Fi(登録商標)でもよい。なお、出力部26は、無線通信回路に代えて、導体を媒体とする有線通信を行う有線通信回路を有しても構わない。
外部の機器E1は、通信部E11及び掲示部E12を有している。通信部E11は、出力部26との間で無線通信又は有線通信を行い、受信した送信フレームから制御指令を取得するように構成されている。掲示部E12は、通信部E11が取得した制御指令に応じて、保護素子10の劣化度合い、又は交換時期を報知するための表示、例えば、LEDランプの点灯、点滅、あるいは液晶画面でのメッセージの表示などを行うように構成されている。あるいは、制御信号に回数情報を含む場合、掲示部E12は、保護素子10が保護動作を行った回数を報知するための表示を行ってもよい。このような外部の機器E1は、例えば、ユーザが所持するスマートフォンのような通信機能及びディスプレイを備えた通信端末であっても構わない。出力部26がサージ回数及び交換時期情報の少なくとも一方をユーザが所有する外部の機器E1に出力するため、ユーザがサージ保護装置1の保護素子10の劣化度合い、及び交換時期の少なくとも一方の目安を確認しやすくなるという効果を奏する。すなわち、サージ保護装置1の保護素子10の劣化度合い、及び交換時期の少なくとも一方の目安をユーザに対してより確実に報知することができる、という利点がある。
(2-1-4)演算装置
演算装置3は、積分回路31と、増幅回路32と、比較器33と、ピークホールド回路34と、カウンタ回路35と、情報作成回路36と、出力回路37と、を有する。
演算装置3は、積分回路31と、増幅回路32と、比較器33と、ピークホールド回路34と、カウンタ回路35と、情報作成回路36と、出力回路37と、を有する。
電流センサ23から得られる検出信号S1は、リード線21に流れるサージ電流の微分波形になっているため、積分回路31は、検出信号S1を積分することで、リード線21に流れるサージ電流の電流波形を再現する。
増幅回路32は、積分回路31が再現したサージ電流の電流波形を増幅する。増幅回路32は、例えば、オペアンプである。
比較器33は、サージ電流の電流波形と予め設定された閾値とを比較して、出力する信号の値を切り替える。例えば、比較器33は、サージ電流の電流波形が予め設定された閾値よりも大きい場合にHレベル(例えば1V)の信号が出力され、サージ電流の電流波形が予め設定された閾値以下の場合にLレベル(例えば0V)の信号が出力される。
ピークホールド回路34は、Hレベルの信号が入力された場合、予め設定された期間においてHレベルの信号を保持し、カウンタ回路35は、Hレベルの信号が入力される回数を積算する。
情報作成回路36は、カウンタ回路35が積算した回数に基づき、サージ保護装置1の交換時期に関する情報である交換時期情報を作成する。具体的には、情報作成回路36は、カウンタ回路35が積算した回数が予め設定された回数以上である場合、サージ保護装置1の交換を促す交換時期情報を作成する。一方、情報作成回路36は、カウンタ回路35が積算した回数が予め設定された回数よりも小さい場合、サージ保護装置1の交換がまだ必要ではないことを示す交換時期情報を作成する。
出力回路37は、カウンタ回路35が積算した回数であるサージ回数、及び情報作成回路36が作成した交換時期情報の少なくとも一方を含む演算信号S2を表示部25及び出力部26に出力する。
演算装置3は、半導体集積回路(IC)、又はLSI(Large Scale Integration)を含む一つ又は複数の電子回路で構成される。ここでは、ICやLSIと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、若しくはULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれるものであってもよい。LSIの製造後にプログラムされる、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、又はLSI内部の接合関係の再構成又はLSI内部の回路区画のセットアップができる再構成可能な論理デバイスも同じ目的で使うことができる。複数の電子回路は、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは一つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。
(2-2)主幹ブレーカ
主幹ブレーカC1は、例えば、中性線欠相保護機能付の漏電遮断器である。主幹ブレーカC1の3つの1次側端子81A~81Cのうち、両端の2つの1次側端子81A、81BにL1相及びL2相の2本の電源側線が1本ずつ電気的に接続される。そして、残り1つの1次側端子81Cに中性線が電気的に接続される。
主幹ブレーカC1は、例えば、中性線欠相保護機能付の漏電遮断器である。主幹ブレーカC1の3つの1次側端子81A~81Cのうち、両端の2つの1次側端子81A、81BにL1相及びL2相の2本の電源側線が1本ずつ電気的に接続される。そして、残り1つの1次側端子81Cに中性線が電気的に接続される。
主幹ブレーカC1は、図1に示すように、2つの電圧極と1つの中性極に1対1に対応した3つの主接点84A~84Cと、電流センサ85と、異常検出部86と、引き外し用コイル87と、を備える。
主接点84Aは1次側端子81Aと2次側端子82Aとの間に設けられ、主接点84Aを開閉させることで、1次側端子81Aと2次側端子82Aとの間の電気的な接続を遮断又は導通することが可能である。同様に、主接点84Bは1次側端子81Bと2次側端子82Bとの間に設けられ、主接点84Bを開閉させることで、1次側端子81Bと2次側端子82Bとの間の電気的な接続を遮断又は導通することが可能である。主接点84Cは1次側端子81Cと2次側端子82Cとの間に設けられ、主接点84Cを開閉させることで、1次側端子81Cと2次側端子82Cとの間の電気的な接続を遮断又は導通することが可能である。
電流センサ85は、零相変流器からなり、3つの主接点84A~84Cに流れる不平衡電流を検出し、不平衡電流の大きさに比例した検出電圧を異常検出部86に出力する。
異常検出部86は、電流センサ85の検出電圧をしきい値電圧と比較し、検出電圧がしきい値電圧を超える時間が所定時間以上継続したら、引き外し用コイル87に励磁電流を流す。引き外し用コイル87に励磁電流が流れると、引き外し用コイル87に生じる電磁力によって、3つの主接点84A~84Cが引き外され、開いた状態になる。すなわち、1次側端子81A~81Cと2次側端子82A~82Cとの間の電気的な接続が遮断される。なお、図示は省略しているが、主幹ブレーカC2は、過電流引き外し装置及び中性線欠相保護装置を有している。
(2-3)分電盤
分電盤B1は、例えば戸建て住宅又は集合住宅の住戸等の施設に設置されて使用される。なお、分電盤B1が設置される施設は、戸建て住宅又は集合住宅の各住戸に限定されず、非住宅の建物(例えば、工場、商業用ビル、オフィスビル、病院、学校等)に設置されてもよい。
分電盤B1は、例えば戸建て住宅又は集合住宅の住戸等の施設に設置されて使用される。なお、分電盤B1が設置される施設は、戸建て住宅又は集合住宅の各住戸に限定されず、非住宅の建物(例えば、工場、商業用ビル、オフィスビル、病院、学校等)に設置されてもよい。
分電盤B1は、図6に示すように、合成樹脂製のキャビネット90に、主幹ブレーカC1と複数の分岐ブレーカD1を含む内部機器、及びサージ保護装置1を収容して構成されている。本実施形態のベース装置2は主幹ブレーカC1に設けられるため、言い換えると、分電盤B1は、サージ保護システムA1と、主幹ブレーカC1と複数の分岐ブレーカD1を含む内部機器と、サージ保護システムA1及び内部機器を収容するキャビネットと、を有する。
キャビネット90の上下方向の中央に、主幹ブレーカC1の2次側端子82A~82Cと電気的に接続された3本の導電バー(図示なし)が前後方向に間隔を空けて配置されている。そして、これら3本の導電バーの上部及び下部に、それぞれ複数の分岐ブレーカD1が配置されている。各分岐ブレーカD1は、3本の導電バーのうちのいずれか2本の導電バーと電気的に接続されている。なお、各分岐ブレーカD1は、過電流引外し装置付きの開閉器である。
各分岐ブレーカD1には、照明器具、給湯設備等の電気機器、コンセント又は、コンセントに接続された電気機器(例えば空調機器又はテレビ受像器等)が負荷(図示なし)として接続される。すなわち、主幹ブレーカC1、3本の導電バー、及び各分岐ブレーカD1は、負荷に電力を供給する電路であり、負荷は電路に接続されることで電力を供給される。
キャビネット90の下部に2つの接地端子台910が配置されている。これら2つの接地端子台910は、図示しない接地線及び接地極によって大地と電気的に接続されている。すなわち、ベース装置2の第2の筐体24から引き出されているリード線21は、接地端子台910、接地線及び接地極を介して、大地と電気的に接続されている(接地されている)。
(3)動作
次に、サージ保護システムA1の動作を説明する。
次に、サージ保護システムA1の動作を説明する。
電路に誘導雷サージなどのサージ電圧が印加されていない場合(電気系統から分電盤B1に入力される交流電力が正常である場合)、サージ保護装置1において、保護素子10A、10Bは導通しない。
一方、電路にサージ電圧が印加された場合(電気系統から分電盤B1に入力される交流電力が異常である場合)、それまで非導通であった保護素子10A、10Bが導通する。そのため、サージ保護システムA1のサージ保護装置1は、主幹ブレーカC1の1次側端子81A~81Cから3つの電路側ベース端子221A~221Cを介して入力するサージ電流を、接地側ベース端子222からリード線21及び分電盤B1の接地端子台910を介して大地に流して吸収するように動作する。そして、電流センサ23は、リード線21にサージ電流が流れたことを検出し、演算装置3に対して検出信号S1を出力する。
演算装置3は、検出信号S1に基づき、サージ電流がリード線21に流れた回数であるサージ回数を演算し、サージ保護装置1の交換時期に関する情報である交換時期情報を作成する。そして、演算装置3は、サージ回数、及び交換時期情報の少なくとも一方を含む演算信号S2を表示部25及び出力部26に出力する。表示部25は、サージ回数及び交換時期情報の少なくとも一方を表示する。出力部26は、サージ回数及び交換時期情報の少なくとも一方を外部の機器E1に出力し、外部の機器E1は保護素子10の劣化度合い、又は交換時期を報知するための表示を行う。
(4)利点
本実施形態に係るサージ保護システムA1は、交換時の手間を軽減することができるという利点がある。より詳細には、本実施形態のサージ保護システムA1は、保護素子10が劣化し交換が必要となった場合において、リード線21を電流センサ23に貫通させ、リード線21を接地部91に電気的に接続する作業が不要であるという利点がある。
本実施形態に係るサージ保護システムA1は、交換時の手間を軽減することができるという利点がある。より詳細には、本実施形態のサージ保護システムA1は、保護素子10が劣化し交換が必要となった場合において、リード線21を電流センサ23に貫通させ、リード線21を接地部91に電気的に接続する作業が不要であるという利点がある。
具体的に、説明する。従来例の避雷器(サージ保護システム)は、保護素子が劣化し交換が必要となったときに、避雷器自体を交換する必要があった。そのため、避雷器に電流センサが設けられている場合、避雷器自体を交換する度に、電流センサに避雷器のリード線を貫通させ、リード線を接地部に電気的に接続する作業を必要としており、交換時の手間がかかっていた。
一方、本実施形態に係るサージ保護システムA1では、サージ保護装置1の第1の筐体12とベース装置2の第2の筐体24とは機械的に着脱可能に結合するように構成される。そのため、保護素子10が劣化し交換が必要となった場合、ユーザは、保護素子10を有するサージ保護装置1のみを交換することが可能である。すなわち、ユーザは、リード線21及び電流センサ23を有するベース装置2を交換する必要がない。具体的には、ユーザは、交換したサージ保護装置1の第1の筐体12をベース装置2の第2の筐体24に結合させ、接地側サージ保護端子112と接地側ベース端子222とを電気的に接続させる。その結果、電流センサ23は、接地側ベース端子222を介してリード線21に流れるサージ電流を検知することが可能になる。以上から、本実施形態に係るサージ保護システムA1は、保護素子10が劣化し交換が必要となった場合において、サージ保護装置1を交換する度に、リード線21を電流センサ23に貫通させ接地部91に電気的に接続する作業が不要であるという利点がある。
また、本実施形態に係るサージ保護装置A1は、電流センサ23から得られる検出信号S1に基づき、サージ電流がリード線21に流れた回数であるサージ回数を演算する演算装置3を備えている。そのため、本実施形態に係るサージ保護システムA1は、ユーザがサージ回数に基づきサージ保護装置1の保護素子10の劣化度合いの目安を知ることができるという利点がある。
(5)変形例
以下、本実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。
以下、本実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。
本実施形態のサージ保護装置1は、3つの保護素子10を有するが、少なくとも1つ以上の保護素子10を有していればよい。
また、本実施形態のサージ保護装置1において、3つの電路側サージ保護端子111A~111Cのそれぞれは、3つの電路側ベース端子221A~221Cを介して、それぞれ3つの1次側端子81A~81Cと3つの2次側端子82A~82Cとの間の電路に、電気的に接続されている。しかし、3つの電路側サージ保護端子111A~111Cのそれぞれは、それぞれ3つの1次側端子81A~81Cと3つの2次側端子82A~82Cとの間の電路に、電気的に直接接続されていてもよい。
言い換えると、第1の筐体12と第2の筐体24とが結合された状態において、電路側ベース端子221Aが電路側サージ保護端子111Aと、電路側ベース端子221Bが電路側サージ保護端子111Bと、電路側ベース端子221Cが電路側サージ保護端子111Cと、それぞれ電気的に接続される必要はない。すなわち、第1の筐体12と第2の筐体24とが結合された状態において、少なくとも接地側ベース端子222が接地側サージ保護端子112と電気的に接続されていればよい。
また、サージ保護装置1のコネクタ13は、スプリングピンコネクタに限定されない。コネクタ13のコンタクトは、例えば、ブレード状の栓刃又は円柱状(ピン状)のコンタクトであっても構わない。その場合、ベース端子部22は、栓刃又はピン状のコンタクトが抜き差し可能に差し込まれる刃受であればよい。
本実施形態のベース装置2は、分電盤B1のキャビネット90(図6参照)に収容される主開閉器(主幹ブレーカC1)に設けられる。しかし、ベース装置2は、主開閉器とは別体に設けられていてもよい。
本実施形態の電流センサ23は、基板5にコイルパターンを形成して構成されたロゴスキーコイルであるが、リード線21にコイル線を巻いて構成する巻き線式のロゴスキーコイルであってもよい。また、電流センサ23は、ホール素子又を利用した電流センサであってもよく、電流トランス方式の電流センサであってもよい。すなわち、電流センサ23は、サージ電圧に伴って生じたサージ電流が接地側ベース端子222を介してリード線21に流れたことを検出可能であればよく、サージ電流を検出するための方式は限定されない。
本実施形態の演算装置3は、ベース装置2の第2の筐体24に収容されているが、ベース装置2とは別体に設けられていてもよい。また、演算装置3は、サージ保護装置1に設けられていてもよい。
また、本実施形態の演算装置3は、電流センサ23であるロゴスキーコイルが形成されている基板5に形成されるが、ロゴスキーコイルが形成されている基板5とは異なる基板に形成されていてもよい。すなわち、ベース装置2は、ロゴスキーコイルのみが形成される基板を有していてもよい。
(まとめ)
実施形態に係る第1の態様のサージ保護システム(A1)は、サージ保護装置(1)と、ベース装置(2)と、を備える。サージ保護装置(1)は、1つ以上の保護素子(10)と、接地側サージ保護端子(112)と、第1の筐体(12)と、を有する。1つ以上の保護素子(10)は、電路にサージ電圧が印加されたときに電路に接続されている負荷を保護する。接地側サージ保護端子(112)は、保護素子(10)と電気的に接続される。第1の筐体(12)は、保護素子(10)を収容し、接地側サージ保護端子(112)を具備する。ベース装置(2)は、リード線(21)と、接地側ベース端子(222)と、電流センサ(23)と、第2の筐体(24)と、を有する。リード線(21)は、接地されている接地部(91)に電気的に接続される。接地側ベース端子(222)は、リード線(21)に電気的に接続される。電流センサ(23)は、サージ電圧に伴って生じたサージ電流が接地側ベース端子(222)を介してリード線(21)に流れたことを検出する。第2の筐体(24)は、電流センサ(23)を収容し、接地側ベース端子(222)を具備する。第1の筐体(12)と第2の筐体(24)とは、機械的に着脱可能に結合するように構成される。第1の筐体(12)と第2の筐体(24)とが結合された状態において、接地側サージ保護端子(112)と接地側ベース端子(222)とが電気的に接続される。
実施形態に係る第1の態様のサージ保護システム(A1)は、サージ保護装置(1)と、ベース装置(2)と、を備える。サージ保護装置(1)は、1つ以上の保護素子(10)と、接地側サージ保護端子(112)と、第1の筐体(12)と、を有する。1つ以上の保護素子(10)は、電路にサージ電圧が印加されたときに電路に接続されている負荷を保護する。接地側サージ保護端子(112)は、保護素子(10)と電気的に接続される。第1の筐体(12)は、保護素子(10)を収容し、接地側サージ保護端子(112)を具備する。ベース装置(2)は、リード線(21)と、接地側ベース端子(222)と、電流センサ(23)と、第2の筐体(24)と、を有する。リード線(21)は、接地されている接地部(91)に電気的に接続される。接地側ベース端子(222)は、リード線(21)に電気的に接続される。電流センサ(23)は、サージ電圧に伴って生じたサージ電流が接地側ベース端子(222)を介してリード線(21)に流れたことを検出する。第2の筐体(24)は、電流センサ(23)を収容し、接地側ベース端子(222)を具備する。第1の筐体(12)と第2の筐体(24)とは、機械的に着脱可能に結合するように構成される。第1の筐体(12)と第2の筐体(24)とが結合された状態において、接地側サージ保護端子(112)と接地側ベース端子(222)とが電気的に接続される。
この態様によれば、交換時の手間を低減することができる、という利点がある。
実施形態に係る第2の態様のサージ保護システム(A1)は、第1の態様において、演算装置(3)を更に備える。演算装置(3)は、電流センサ(23)から得られる信号に基づき、サージ電流がリード線(21)に流れた回数であるサージ回数を演算する。
この態様によれば、サージ回数をサージ保護装置(1)の保護素子(10)の劣化度合いの目安にすることができる、という利点がある。
実施形態に係る第3の態様のサージ保護システム(A1)では、第2の態様において、第2の筐体(24)は、演算装置(3)を更に収容する。
この態様によれば、サージ保護システム(A1)の構造を簡略化することができる、という利点がある。
実施形態に係る第4の態様のサージ保護システム(A1)では、第2又は第3の態様において、演算装置(3)は、サージ回数に基づき、サージ保護装置(1)の交換時期に関する情報である交換時期情報を作成する。
この態様によれば、サージ回数をサージ保護装置(1)の保護素子(10)の交換時期の目安にすることができる、という利点がある。
実施形態に係る第5の態様のサージ保護システム(A1)では、第4の態様において、ベース装置(2)は、サージ回数、及び交換時期情報の少なくとも一方を表示する表示部(25)を更に有する。
この態様によれば、サージ保護装置(1)の保護素子(10)の劣化度合い、及び交換時期の少なくとも一方の目安をユーザに対して報知することができる、という利点がある。
実施形態に係る第6の態様のサージ保護システム(A1)では、第4又は第5の態様において、ベース装置(2)は、サージ回数、及び交換時期情報の少なくとも一方を外部の機器(E1)に出力する出力部(26)を更に有する。
この態様によれば、サージ保護装置(1)の保護素子(10)の劣化度合い、及び交換時期の少なくとも一方の目安をユーザに対してより確実に報知することができる、という利点がある。
実施形態に係る第7の態様のサージ保護システム(A1)では、第1~第6のいずれかの態様において、電流センサ(23)は、ロゴスキーコイルである。
この態様によれば、リード線(21)を流れるサージ電流が大電流である場合でも、サージ電流が接地側ベース端子(222)を介してリード線(21)に流れたことを正確に検出することができる、という利点がある。
実施形態に係る第8の態様のサージ保護システム(A1)では、第7の態様において、ベース装置(2)は、ロゴスキーコイルが形成される基板(5)を更に有する。
この態様によれば、ベース装置(2)を小型化することができる、という利点がある。
実施形態に係る第9の態様のサージ保護システム(A1)では、第3~第6のいずれかの態様において、電流センサ(23)は、ロゴスキーコイルである。ベース装置(2)は、ロゴスキーコイル及び演算装置(3)が形成される基板(5)を更に有する。
この態様によれば、サージ保護システム(A1)の構造をより簡略化することができる、という利点がある。
実施形態に係る第10の態様のサージ保護システム(A1)では、第1~第9のいずれかの態様において、ベース装置(2)は、分電盤(B1)のキャビネットに収容される主開閉器(主幹ブレーカC2)に設けられる。
この態様によれば、分電盤(B1)の構造を簡略化することができる、という利点がある。
実施形態に係る第11の態様のサージ保護装置(1)は、第1~第10のいずれかの態様のサージ保護システム(A1)に用いられ、1つ以上の保護素子(10)と、接地側サージ保護端子(112)と、第1の筐体(12)と、を有する。1つ以上の保護素子(10)は、電路にサージ電圧が印加されたときに電路に接続されている負荷を保護する。接地側サージ保護端子(112)は、保護素子(10)と電気的に接続される。第1の筐体(12)は、保護素子(10)を収容し、サージ保護端子を具備する。
この態様によれば、交換時の手間を低減することができるサージ保護装置(1)を提供することができる、という利点がある。
実施形態に係る第12の態様のベース装置(2)は、第1~第10のいずれかの態様のサージ保護システム(A1)に用いられ、リード線(21)と、接地側ベース端子(222)と、電流センサ(23)と、第2の筐体(24)と、を有する。リード線(21)は、接地されている接地部に電気的に接続される。接地側ベース端子(222)は、リード線(21)に電気的に接続される。電流センサ(23)は、サージ電圧に伴って生じたサージ電流が接地側ベース端子(222)を介してリード線(21)に流れたことを検出する。第2の筐体(24)は、電流センサ(23)を収容し、接地側ベース端子(222)を具備する。
この態様によれば、交換時の手間を低減することができるベース装置(2)を提供することができる、という利点がある。
実施形態に係る第13の態様の分電盤(B1)は、第1~第10のいずれかの態様のサージ保護システム(A1)と、主開閉器(主幹ブレーカC2)及び複数の分岐開閉器(D1)を含む内部機器と、サージ保護システム(A1)及び内部機器を収容するキャビネット(90)と、を有する。
この態様によれば、交換時の手間を低減することができる分電盤(B1)を提供することができる、という利点がある。
A1 サージ保護システム
1 サージ保護装置
10、10A、10B 保護素子
112 接地側サージ保護端子
12 第1の筐体
2 ベース装置
21 リード線
222 接地側ベース端子
23 電流センサ
24 第2の筐体
25 表示部
26 出力部
3 演算装置
5 基板
90 キャビネット
91 接地部
B1 分電盤
C1 主観ブレーカ(主開閉器)
D1 分岐開閉器
E1 外部の装置
1 サージ保護装置
10、10A、10B 保護素子
112 接地側サージ保護端子
12 第1の筐体
2 ベース装置
21 リード線
222 接地側ベース端子
23 電流センサ
24 第2の筐体
25 表示部
26 出力部
3 演算装置
5 基板
90 キャビネット
91 接地部
B1 分電盤
C1 主観ブレーカ(主開閉器)
D1 分岐開閉器
E1 外部の装置
Claims (13)
- サージ保護装置と、
ベース装置と、
を備え、
前記サージ保護装置は、
電路にサージ電圧が印加されたときに前記電路に接続されている負荷を保護する1つ以上の保護素子と、
前記保護素子と電気的に接続される接地側サージ保護端子と、
前記保護素子を収容し、前記接地側サージ保護端子を具備する第1の筐体と、
を有し、
前記ベース装置は、
接地されている接地部に電気的に接続されるリード線と、
前記リード線に電気的に接続される接地側ベース端子と、
前記サージ電圧に伴って生じたサージ電流が前記接地側ベース端子を介して前記リード線に流れたことを検出する電流センサと、
前記電流センサを収容し、前記接地側ベース端子を具備する第2の筐体と、
を有し、
前記第1の筐体と前記第2の筐体とは、機械的に着脱可能に結合するように構成され、
前記第1の筐体と前記第2の筐体とが結合された状態において、前記接地側サージ保護端子と前記接地側ベース端子とが電気的に接続される
サージ保護システム。 - 前記電流センサから得られる信号に基づき、前記サージ電流が前記リード線に流れた回数であるサージ回数を演算する演算装置を更に備える
請求項1に記載のサージ保護システム。 - 前記第2の筐体は、前記演算装置を更に収容する
請求項2に記載のサージ保護システム。 - 前記演算装置は、前記サージ回数に基づき、前記サージ保護装置の交換時期に関する情報である交換時期情報を作成する
請求項2又は3に記載のサージ保護システム。 - 前記ベース装置は、前記サージ回数、及び前記交換時期情報の少なくとも一方を表示する表示部を更に有する
請求項4に記載のサージ保護システム。 - 前記ベース装置は、前記サージ回数、及び前記交換時期情報の少なくとも一方を外部の機器に出力する出力部を更に有する
請求項4又は5に記載のサージ保護システム。 - 前記電流センサは、ロゴスキーコイルである
請求項1~6のいずれか1項に記載のサージ保護システム。 - 前記ベース装置は、前記ロゴスキーコイルが形成される基板を更に有する
請求項7に記載のサージ保護システム。 - 前記電流センサは、ロゴスキーコイルであり、
前記ベース装置は、前記ロゴスキーコイル及び前記演算装置が形成される基板を更に有する
請求項3~6のいずれか1項に記載のサージ保護システム。 - 前記ベース装置は、分電盤のキャビネットに収容される主開閉器に設けられる
請求項1~9のいずれか1項に記載のサージ保護システム。 - 請求項1~10のいずれかのサージ保護システムに用いられ、
電路にサージ電圧が印加されたときに前記電路に接続されている負荷を保護する1つ以上の保護素子と、
前記保護素子と電気的に接続される接地側サージ保護端子と、
前記保護素子を収容し、前記接地側サージ保護端子を具備する第1の筐体と、
を有する
サージ保護装置。 - 請求項1~10のいずれかのサージ保護システムに用いられ、
接地されている接地部に電気的に接続されるリード線と、
前記リード線に電気的に接続される接地側ベース端子と、
前記サージ電圧に伴って生じたサージ電流が前記接地側ベース端子を介して前記リード線に流れたことを検出する電流センサと、
前記電流センサを収容し、前記接地側ベース端子を具備する第2の筐体と、
を有する
ベース装置。 - 請求項1~10のいずれかのサージ保護システムと、
主開閉器及び複数の分岐開閉器を含む内部機器と、
前記サージ保護システム及び前記内部機器を収容するキャビネットと、
を有する
分電盤。
Priority Applications (1)
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