WO2011042782A1 - 直流遮断装置 - Google Patents

Abstract

配線上の過電流の供給を遮断する過電流遮断部と、前記過電流遮断部に供給される電圧を降圧させる降圧部を備える直流遮断装置が提供される。

Description

明細書 直流遮断装置 技術分野

本発明は、 直流電源側の一次端子部と負荷側の二次端子部との間に過電流遮断部を備 える直流遮断装置に関する。

背景技術

従来、 この種の直流遮断装置として、 例えば特許文献 1に記載の直流遮断装置が提案 されている。 上記直流遮断装置は、 直流電源側となる一次端子部と、 負荷 （電子機器など） が電気的に接続される二次端子部と、 該両端子部の間を電気的に繋ぐ給電路に配置される 機械接点を有する開閉機構部とを備えている。 この開閉機構部の機械接点は、 固定接点と 可動接点とを含み、 可動接点は、 手動操作用の操作ハンドルの操作によって可動する。 そ して、 操作ハンドルが開放位置に位置する場合には、 可動接点が固定接点から離間し、 直 流電源側から負荷側への電流供給が遮断される。 一方、 操作ハンドルが開放位置から投入 位置に変位する場合には、 可動接点が固定接点に接触するように変位し、 直流電源側から 負荷側への電流供給が許容されるようになっていた。

【特許文献 1】 特開 2 0 0 9— 1 6 3 9 6 3号公報

ところで、 操作ハンドルを投入位置から開放位置に変位させて直流電源側から負荷側 への電流供給を遮断する際、 即ち機械接点において固定接点から可動接点を離間させる際 には、機械接点でアーク放電（単に「アーク」 ともいう。）が発生するおそれがある。特に、 高圧の直流電源から供給される直流電力を複数の負荷に分岐させる D C分電盤に設けられ る直流遮断装置 （一例としてブレーカ） では、 一次端子部が高圧になる。 そのため、 操作 ハンドルを開放位置に変位させた際に、 機械接点でアーク放電が発生する可能性が高かつ た。

発明の概要

本発明は、 このような事情に鑑みてなされたものであり、 アーク放電の発生を抑制で きる直流遮断装置を提供する。

本発明の第 1側面によると、 配線上の過電流の供給を遮断する過電流遮断部と、 前記 過電流遮断部に供給される電圧を降圧させる降圧部を備える直流遮断装置が提供される。 前記直流遮断装置は直流電源側に接続される一次端子部と、 負荷側に接続される二次端子 部とをさらに備え、 前記降圧部は前記一次及び二次端子部の間に配置され、 前記直流電源 側から印加される電圧を降圧させ、 前記過電流遮断部は、 前記降圧部よりも前記二次端子 部側に配置され、 且つ前記一次端子部側から過電流が流れた場合に前記一次端子部から前 記二次端子部への電流供給を遮断する。

上記構成によれば、過電流遮断部には、降圧部によって降圧された電圧が印加される。 そのため、 直流遮断装置に降圧部を設けない場合や過電流遮断部よリも負荷側に降圧部を 設ける場合に比して、 過電流遮断部に印加される電圧が低くなる。 その結果、 一次端子部 から二次端子部への電流供給を遮断させるベく過電流遮断部が作動した場合に、 該過電流 遮断部でのアーク放電の発生が抑制される。

前記直流遮断装置において、 前記一次端子部は、 前記二次端子部、 前記降圧部及び前 記過電流遮断部と共に一つの器体に装備された状態で、 前記直流電源側に設けられた導電 バーに対して前記器体の移動に伴って接触又は離間するように設けられ、 前記器体には、 前記過電流遮断部が前記一次端子部から前記二次端子部への電流供給を許容している場合 に、 前記一次端子部が前記導電/、'一から離間する方向への前記器体の移動を規制する離間 規制部が設けられていることでもいい 。

上記構成によれば、 過電流遮断部が一次端子部から二次端子部への電流供給を許容し ている状態では、 一次端子部と導電バーとが離間する方向への器体の移動が離間規制部に よって規制される。 そのため、 直流電源から直流遮断装置を介して負荷側に電流が流れる 際に、 一次端子部が導電バーから離間することがない。 したがって、 一次端子部と導電バ 一との間でアーク放電が発生することが抑制される。

また、 前記離間規制部は、 前記過電流遮断部が前記一次端子部から前記二次端子部へ の電流供給を許容している場合に、 前記過電流遮断部を流れた電流の一部が供給されるこ とにより、 前記導電バーから前記一次端子部が離間する方向への前記器体の移動を規制す ベく作動することができる 。

上記構成によれば、 離間規制部は、 過電流遮断部を流れた電流の一部が供給されるこ とによリ作動して、 導電バーから一次端子部が離間する方向への器体の移動を規制する。 そのため、 複雑な制御を行なうことなく、 導電バーと一次端子部との離間を抑制でき、 結 果として、 導電バーと一次端子部との間でアーク放電が発生することを抑制可能となる。

前記直流遮断装置において、 前記過電流遮断部は、 前記一次及び二次端子部の間を電 気的に繋ぐ給電路に配置され且つ開閉動作する機械接点と、 手動操作用の操作ハンドルが 投入位置に位置する場合には、 前記一次端子部から前記二次端子部への電流供給を許容さ せるべく前記機械接点を閉状態にする一方、 前記操作ハンドルが前記投入位置とは異なる 開放位置に位置する場合には、 前記一次端子部から前記二次端子部への電流供給を遮断さ せるべく前記機械接点を開状態にする開閉機構部とを有し、 前記直流遮断装置は、 前記過 電流遮断部よリも前記一次端子部側に配置されるスィツチング素子と、 前記操作ハンドル が前記投入位置から前記開放位置に変位する場合に、 前記開閉機構部によって前記機械接 点が開状態になる前に、 前記過電流遮断部に電流が流れないように前記スィツチング素子 をオフ状態に動作させる制御部と、 をさらに備えることにしてもいい 。 上記構成によれば、 過電流遮断部よりも一次端子部側には、 制御部からの制御指令に 基づき動作するスイッチング素子が設けられている。 このスイッチング素子は、 操作ハン ドルが投入位置から開放位置に変位する場合に、 過電流遮断部の機械接点が開状態になる 前に、 該機械接点に電流が流れないようにオフ状態になる。 そのため、 このスイッチング 素子がォフ状態になつて電流が流れていない状態で、 機械接点は閉状態から開状態になる。 したがって、 操作ハンドルの変位に伴って機械接点を開状態にする際に、 該機械接点でァ —ク放電が発生することが回避可能となる。

前記直流遮断装置は前記機械接点を強制的に開動作させる引外し装置と、 前記機械接 点に流れる電流を検出する電流検出部とをさらに備え、 前記制御部は、 前記電流検出部に よって検出された電流が予め設定された電流閾値以上である場合に、 前記過電流遮断部に 電流が流れないように前記スィツチング素子をオフ状態に動作させた後、 前記機械接点を 強制的に開状態にすべく前記引外し装置を制御することもできる 。

上記構成によれば、 電流検出部によって検出された電流が電流闘値以上である場合に は、 過電流遮断部の機械接点に一次端子部側から過電流が流れたと判定される。 そして、 スィツチング素子がオフ状態になることによつて過電流遮断部への電流供給が停止された 後に、 過電流遮断部は、 一次端子部から二次端子部への電流供給が遮断されるように作動 する。 そのため、 過電流遮断部の機械接点に過電流が流れた場合に、 該機械接点でアーク 放電が発生することが回避可能となる。

図面の簡単な説明

本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面とともに与えられた後述する好ましい 実施形態の説明から明白になる。

【図 1】 本実施形態の電力供給システムを模式的に示す構成図。

【図 2】 本実施形態の D C分電盤を模式的に示す構成図。

【図 3】 本実施形態の直流遮断装置の概略側面図。

【図 4】 直流遮断装置の要部断面図。

【図 5】 直流遮断装置の概略構成を示すブロック図。

【図 6】 操作ハンドルが操作された場合のタイミングチヤ一ト。

【図 7】 機械接点に過電流が流れた場合のタイミングチャート。

【図 8】 （a ) ( b ) は別の実施形態のロック機構を模式的に示す側断面図。 発明を実施するための形態

以下、 本発明の実施形態が本明細書の一部をなす添付図面を参照にしてより詳細に説 明する。 図面全体において、 同一または類似した部分には同じ部材符号を付してそれにつ いての重複する説明を省略する。

以下、 本発明を具体化した一実施形態を図 1〜図 7に従って説明する。 図 1に示すように、 住宅には、 宅内に設置された各種機器 （照明機器、 エアコン、 家 電、 オーディオビジュアル機器等） に電力を供給する電力供給システム 1が設けられてい る。 電力供給システム 1は、 家庭用の商用交流電源 （A C電源） 2を電力として各種機器 を動作させる他に、 太陽光により発電する太陽電池 3の電力も各種機器に電源として供給 する。 電力供給システム 1は、 直流電源 （D C電源） を入力して動作する D C機器 5の他 に、 交流電源 （A C電源） を入力して動作する A C機器 6にも電力を供給する。 以下、 本 明細書では、 本発明を適用する建物として単独住宅の家屋を想定して説明しているが、 本 発明の技術的思想を事務室、 商店街、 工場などのような建物や集合住宅に適用することを 排除するものではない。

電力供給システム 1には、 同システム 1の分電盤としてコントロールュニット 7及び D C分電盤 （直流ブレーカ内蔵） 8が設けられている。 また、 電力供給システム 1には、 住宅の D C機器 5の動作を制御する機器として制御ュニット 9及びリレーュニット 1 0が 設けられている。

コントロールュニット Ίには、 交流電源を分岐させる A C分電盤 "1 1が交流系電力線 1 2を介して接続されている。 コントロールユニット 7は、 この A C分電盤 1 1を介して 商用交流電源 2に接続されるとともに、 直流系電力線 1 3を介して太陽電池 3に接続され ている。 コントロールユニットフは、 A C分電盤 1 1から交流電力を取り込むとともに太 陽電池 3から直流電力を取り込み、 これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換す る。 そして、 コントロールユニット 7は、 この変換後の直流電力を、 直流系電力線 1 4を 介して D C分電盤 8に出力したり、 又は直流系電力線 1 5を介して蓄電池 1 6に出力して 同電力を蓄電したりする。 したがって、 本実施形態では、 コントロールユニット 7により 直流電源が構成される。 また、 コントロールユニット 7は、 A C分電盤 1 1から交流電力 を取り込むのみならず、 太陽電池 3や蓄電池 1 6の直流電力を交流電力に変換して A C分 電盤 1 1に供給することも可能である。 コントロールユニット 7は、 信号線 1 7を介して D C分電盤 8とデータやリ取りを実行する。

D C分電盤 8は、 直流電力対応の一種のブレーカである。 D C分電盤 8は、 コント口 ールユニット 7から入力した直流電力を分岐させ、 その分岐後の直流電力を、 直流系電力 線 1 8を介して制御ュニット （負荷） 9に出力したり、 直流系電力線 1 9を介してリレー ユニット （負荷） 1 0に出力したりする。 また、 D C分電盤 8は、 信号線 2 0を介して制 御ュニット 9とデータのやり取りをしたり、 信号線 2 1を介してリレーュニット 1 0とデ ータのやり取りをしたりする。

制御ユニット 9には、 複数の D C機器 5 , 5…が接続されている。 これら D C機器 5 は、 直流電力及びデータの両方を 1対の線によって搬送可能な直流供給線路 2 2を介して 制御ユニット 9と接続されている。 直流供給線路 2 2は、 D C機器の電源となる直流電圧 に、 高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、 いわゆる電力線搬送通 信により、 1対の線で電力及びデータの両方を D C機器 5に搬送する。制御ュニット 9は、 直流系電力線 1 8を介して D C機器 5の直流電源を取得し、 D C分電盤 8から信号線 2 0 を介して得る動作指令を基に、 どの D C機器 5をどのように制御するのかを把握する。 そ して、 制御ユニット 9は、 指示された D C機器 5に直流供給線路 2 2を介して直流電圧及 び動作指令を出力し、 D C機器 5の動作を制御する。

制御ュニット 9には、 宅内の D C機器 5の動作を切り換える際に操作するスィッチ 2 3が直流供給線路 2 2を介して接続されている。 また、 制御ユニット 9には、 例えば赤外 線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ 2 4が直流供給線路 2 2を介し て接続されている。 よって、 D C分電盤 8からの動作指示のみならず、 スィッチ 2 3の操 作やセンサ 2 4の検知によっても、 直流供給線路 2 2に通信信号を流して D C機器 （負荷） 5が制御される。

リレーュニット 1 0には、 複数の D C機器 5 , 5…がそれぞれ個別の直流系電力線 2 5を介して接続されている。 リレーユニット 1 0は、 直流系電力線 1 9を介して D C機器 5の直流電源を取得し、 D C分電盤 8から信号線 2 1を介して得る動作指令を基に、 どの D C機器 5を動作させるのかを把握する。 そして、 リレーユニット 1 0は、 指示された C機器 5に対し、 内蔵のリレーにて直流系電力線 2 5への電源供給をオンオフすることで、 D C機器 5の動作を制御する。 また、 リレーユニット 1 0には、 D C機器 5を手動操作す るための複数のスィッチ 2 6が接続されており、 スィッチ 2 6の操作によって直流系電力 線 2 5への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、 D C機器 5が制御される。

D C分電盤 8には、 例えば壁コンセントや床コンセン卜の態様で住宅に建て付けられ た直流コンセント 2 7が直流系電力線 2 8を介して接続されている。 この直流コンセント

2 7に D C機器 （負荷） のプラグ （図示略） を差し込めば、 同機器に直流電力を直接供給 することが可能である。

また、 商用交流電源 2と A C分電盤 1 1との間には、 商用交流電源 2の使用量を遠隔 検針可能な電力メータ 2 9が接続されている。 電力メータ 2 9には、 商用電源使用量の遠 隔検針の機能のみならず、 例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。 電 力メータ 2 9は、 電力線搬送通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。

電力供給システム 1には、 宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とす るネットワークシステム 3 0が設けられている。 ネットワークシステム 3 0には、 同シス テム 3 0のコントロールユニットとして宅内サーバ （負荷） 3 1が設けられている。 宅内 サーバ 3 1は、 インターネットなどのネットワーク Nを介して宅外の管理サーバ 3 2と接 続されるとともに、 信号線 3 3を介して宅内機器 3 4に接続されている。 また、 宅内サー バ 3 1は、 D C分電盤 8から直流系電力線 3 5を介して取得する直流電力を電源として動 作する。

宅内サーバ 3 1には、 ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理する コントロールボックス 3 6が信号線 3 7を介して接続されている。 コントロールボックス

3 6は、 信号線 1 7を介してコントロールュニット 7及び D C分電盤 8に接続されるとと もに、 直流供給線路 3 8を介して D C機器 5を直接制御可能である。 コントロールボック ス 3 6には、 例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス 水道メータ 3 9が接 続されるとともに、 ネットワークシステム 3 0の操作パネル （負荷） 4 0が接続されてい る。 操作パネル 4 0には、 例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器 4 1が 接続されている。

宅内サーバ 3 1は、 ネットワーク Nを介して宅内の各種機器の動作指令を受信すると、 コントロールボックス 3 6に指示を通知して、 各種機器が動作指令に準じた動作をとるよ うにコントロールボックス 3 6を動作させる。 また、 宅内サーバ 3 1は、 ガスノ水道メー タ 3 9から取得した各種情報を、 ネットワーク Nを通じて管理サーバ 3 2に提供可能であ るとともに、 監視機器 4 1で異常検出があったことを操作パネル 4 0から受け付けると、 その旨もネットワーク Nを通じて管理サーバ 3 2に提供する。

次に、 D C分電盤 8について図 2に基づき説明する。

図 2に示すように、 D C分電盤 8は、 複数 （図 2では 4つ） の直流遮断装置 5 0を備 えている。 具体的には、 コントロールユニット 7と制御ユニット 9との間、 コント口一ル ュニット 7とリレーュニット 1 0との間、 コントロールュニット 7と直流コンセント 2 7 との間及びコントロールュニットフと宅内サーバ 3 1 との間には、 直流遮断装置 5 0がそ れぞれ配置されている。 これら各直流遮断装置 5 0は、 それらに過電流が流れた場合に負 荷側への電力供給を遮断するようにそれぞれ構成されている。 なお、 各直流遮断装置 5 0 は、 互いに同一構成である。

次に、 直流遮断装置 5 0について図 3〜図 7に基づき説明する。 なお、 本実施形態で は、 図 3における紙面と直交する方向を X軸方向というと共に、 図 3における左右方向を Y軸方向といい、 さらに、 図 3における上下方向を Z軸方向というものとする。

図 3に示すように、 直流遮断装置 5 0は、 側面視略矩形状をなす中空状の器体 5 1を 備えており、 該器体 5 1は、 絶縁性材料 （一例としてフヱノール樹脂） から構成されてい る。 この器体 5 1の + Y方向側 （図 3では右側） には、 D C分電盤 8から Y軸方向に沿つ て延びる 3つの導電バ一 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cに個別対応する 3つの凹部 5 3 a , 5 3 b , 5 3 cが形成されている。 器体 5 1において各凹部 5 3 a , 5 3 b , 5 3 cを構成す る壁面のうち一 Z方向 （図 3では下側） の壁面には、 導電バー 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cに 接触可能な一次端子部としての入力端子 5 4がそれぞれ設けられている。 そして、 各凹部 5 3 a , 5 3 b , 5 3 c内に各導電バー 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cの先端 （― Y方向側の端 部） が進入して D C分電盤 8に直流遮断装置 5 0が取り付けられた場合、 各入力端子 5 4 には、 導電バー 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cを介して電流がそれぞれ供給される。

器体 5 1の + Z方向側 （図 3では上側） には、 手動操作用の操作ハンドル 5 5が設け られている。 この操作ハンドル 5 5は、 ユーザによる操作によって回動する。 すなわち、 操作ハンドル 5 5は、 開放位置 P 1、 該開放位置 P 1から第 1角度 K 0 1だけ回動した投 入位置 P 2、 及び開放位置 P 1から第 1角度 K 0 1よりも大きい第 2角度 K S 2だけ回動 した完全投入位置 P 3に配置可能である （図 5参照）。 器体 5 1の一 Y方向側 （図 3では左 側） からは、 直流系電力線 1 8 , 1 9 , 2 8 , 3 5が制御ユニット 9などの負荷に向けて 延設されている。 直流系電力線 1 8 , 1 9 , 2 8 , 3 5は、 器体 5 1内に設けられる二次 端子部としての出力端子 5 6 (図 5参照） に電気的に接続されている。

図 4に示すように、 器体 5 "Iの一 Z方向側の壁部 （図 4では下側の壁部） には、 器体 5 1内外を連通する貫通孔 5 7が形成されている。 また、 直流遮断装置 5 0が D C分電盤 8に取り付けられた場合に該 D C分電盤 8において貫通孑 L 5 7と対応する位置には、 収容 溝部 5 8が形成されている。

図 5に示すように、 器体 5 1内において入力端子 5 4と出力端子 5 6とを電気的に繋 ぐ給電路 5 9には、 入力端子 5 4側から順に、 降圧部 6 0 (図 5において破線で囲まれた 部分）、 過電流遮断部 6 1 (図 5において一点鎖線で囲まれた部分）、 電流検出部 6 2が配 設されている。 降圧部 6 0は、 コントロールユニット 7側からの印加電圧 （例えば 3 0 0 V ) を所定の電圧 （例えば 4 8 V ) まで降圧させるための降圧回路 6 3 (「D C— D Cコン バータ」 ともいう。） と、 該降圧回路 6 3よりも過電流遮断部 6 1側に配置されるスィッチ ング素子 6 4 ( M O S F E Tなどの半導体スィッチ） とを備えている。 このスイッチング 素子 6 4は、 そのアノードが入力端子 5 4側に位置すると共に、 その力ソードが出力端子 5 6側に位置するように配置されており、 制御部 6 5からの制御指令に基づき動作する。 なお、 本実施形態では、 降圧部 6 0から過電流遮断部 6 1への電流供給を許容するスイツ チング素子 6 4の状態を 「オン状態 J ともいい、 電流供給を規制 （遮断） するスィッチン グ素子 6 4の状態を 「オフ状態 j ともいう。

また、 降圧回路 6 3とスイッチング素子 6 4との間には、 該スイッチング素子 6 4の 破壊を防止するために、 電流の逆流を防止する図示しないダイォードが設けられている。 過電流遮断部 6 1は、 器体 5 1側に固定される固定接点 6 6 a及び該固定接点 6 6 aに 接離する可動接点 6 6 bを有する機械接点 6 6と、 操作ハンドル 5 5の変位に応じて機械 接点 6 6を作動させる開閉機構部 6 7と、 操作ハンドル 5 5の位置に関係なく制御部 6 5 からの制御指令によって強制的に機械接点 6 6を開閉動作させる引外し装置 6 8とを備え ている。 開閉機構部 6 7は、 操作ハンドル 5 5が開放位置 P 1に位置する場合、 可動接点 6 6 bを固定接点 6 6 aから離間させる、 即ち機械接点 6 6を開状態にする。 また、 開閉 機構部 6 7は、 操作ハンドル 5 5が開放位置 P 1から投入位置 P 2まで変位した場合、 可 動接点 6 6 bを固定接点 6 6 aに当接させる、即ち機械接点 6 6を閉状態にする。ただし、 操作ハンドル 5 5が投入位置 P 2に位置する状態でユーザが操作ハンドル 5 5から手を離 した場合、 開閉機構部 6 7は、 操作ハンドル 5 5を投入位置 P 2から開放位置 P 1に変位 させると共に、 機械接点 6 6を閉状態から開状態にする。

また、 開閉機構部 6 7は、 操作ハンドル 5 5が開放位置 P 1から完全投入位置 P 3ま で変位した場合、 機械接点 6 6を閉状態にする。 この場合、 操作ハンドル 5 5は、 図示し ないラッチ機構によってラッチされる。 その結果、 操作ハンドル 5 5は完全投入位置 P 3 に維持されると共に、 機械接点 6 6が閉状態に維持される。 また、 開閉機構部 6 7は、 操 作ハンドル 5 5が完全投入位置 P 3から開放位置 P 1に変位する場合において、 操作ハン ドル 5 5が完全投入位置 P 3と投入位置 P 2との間に位置するときには、 機械接点 6 6の 閉状態を維持する。 一方、 開閉機構部 6フは、 操作ハンドル 5 5が投入位置 P 2よリも開 放位置 P 1側に位置するときには、 機械接点 6 6を閉状態から開状態にする。

引外し装置 6 8は、 一例として、 電流が供給された場合に電磁力を発生する磁力発生 部 （図示略） と、 所定方向に沿って進退移動可能なプランジャ （図示略） と、 該プランジ ャを所定方向における一方側に付勢する付勢部材 （図示略） とを備えている。 プランジャ は、 磁力発生部で電磁力が発生した場合、 所定方向において一方側とは反対側の他方側に 付勢部材からの付勢力に杭して移動する。 こうしたプランジャの他方側への移動によって、 可動接点 6 6 bは、 固定接点 6 6 aから離間される、 即ち引き外される。 なお、 引外し装 置 6 8によって機械接点 6 6が強制的に開状態になった場合、 開閉機構部 6 7は、 操作ハ ンドル 5 5を完全投入位置 P 3から開放位置 P 1に強制的に変位させる。

電流検出部 6 2は、 入力端子 5 4側から出力端子 5 6側に流れる電流、 即ち過電流遮 断部 6 1の機械接点 6 6を流れる電流の大きさに応じた電流信号を制御部 6 5に出力する。 また、 器体 5 1内には、 操作ハンドル 5 5の回転角度 Θ (図 5参照） を検出するための 位置検出部 6 9 (例えば、 ロータリセンサ） と、 直流遮断装置 5 0が D C分電盤 8に取り 付けられた場合に導電バ一 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cから入力端子 5 4が離間することを規 制するための離間規制部としてのロック機構 7 0とが設けられている。 位置検出部 6 9は、 操作ハンドル 5 5の回転角度 0に応じた位置信号を制御部 6 5に出力する。

ロック機構 7 0は、 給電路 5 9において過電流遮断部 6 1よりも出力端子 5 6側から 延びる電流線フ 1から供給される電力によって作動する。 すなわち、 ロック機構 7 0は、 器体 5 1内における一 Z方向側であって且つ貫通孔 5 7近傍に配置されている （図 4参照）。 また、 ロック機構 7 0には、 電流線 7 1を介して供給される電流に応じた電磁力を発生す る磁力発生部 7 2と、 Z軸方向に沿って進退移動可能な口ッド状の移動部材 7 3と、 該移 動部材 7 3を + Z方向側に付勢する図示しない付勢部 （コイルスプリングなど） とが設け られている。 移動部材 7 3の先端 7 3 a (即ち、 一Z方向側の端部〉 は、 磁力発生部 7 2 で電磁力が発生しない場合には器体 5 1内に位置している。 一方、 移動部材 7 3の先端 7 3 aは、 磁力発生部 7 2で電磁力が発生する場合には、 器体 5 1内から貫通孔 5 7を介し て器体 5 1外、 即ち収容溝部 5 8内に進入する。 その結果、 直流遮断装置 5 0の D C分電 盤 8からの離脱が規制される、 即ち各導電バー 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cと入力端子 5 4と の接触が維持される。 なお、 本実施形態では、 ロック機構フ 0に電流が供給される状態を 「オン状態」 というと共に、 ロック機構 7 0に電流が供給されない状態を 「オフ状態」 と いうものとする。

制御部 6 5は、 入力端子が降圧回路 6 3とスィツチング素子 6 4との間に接続され且 っレギユレ一タなどで構成される電源部 7 4からの供給電力に基づき駆動する。 こうした 制御部 6 5は、 電流検出部 6 2からの電流信号及び位置検出部 6 9からの位置信号に応じ てスイッチング素子 6 4及び引外し装置 6 8を制御する。具体的には、図 5に示すように、 操作ハンドル 5 5の回転角度 0が第 2角度 Κ Θ 2になった場合、 制御部 6 5は、 操作ハン ドル 5 5が完全投入位置 P 3に変位したため、 スイッチング素子 6 4に制御指令を出力し て該スイッチング素子 6 4をオン状態にする。 また、 スイッチング素子 6 4がオン状態で あって且つ操作ハンドル 5 5の回転角度 0が第 2角度 K 0 2未満になった場合、 制御部 6 5は、 回転角度 0が第 1角度 1以下となる前に、 スイッチング素子 6 4への制御指令 の出力を規制してスイッチング素子 6 4をオフ状態にする。

また、 図 6に示すように、 制御部 6 5は、 電流検出部 6 2からの電流信号に基づき機 械接点 6 6に流れる電流 Iを検出する。 そして、 機械接点 6 6を流れる電流 Iが予め設定 された電流閾値 K I以上である場合、 制御部 6 5は、 機械接点 6 6に過電流が流れたと判 定し、 スィッチング素子 6 4への制御指令の出力を規制して該スィッチング素子 6 4をォ フ状態にする。 その後、 制御部 6 5は、 閉状態の機械接点 6 6を強制的に開状態にすべく 引外し装置 6 8を制御する。

次に、操作ハンドル 5 5が開放位置 P 1から完全投入位置 P 3まで変位され、その後、 操作ハンドル 5 5が完全投入位置 P 3から開放位置 P 1まで変位された際の作用について、 図 6に示すタイミングチャートに基づき説明する。

さて、 開放位置 P 1に位置する操作ハンドル 5 5が完全投入位置 P 3まで変位する際 において、 操作ハンドル 5 5の回転角度 0が第 1角度 Κ Θ 1になる第 1タイミング t 1 1 が経過すると、 開閉機構部 6 7の作動によつて機械接点 6 6が開状態から閉状態になる。 そして、 操作ハンドル 5 5の回転角度 0が第 2角度 K 0 2になる第 2タイミング t 1 2で は、 操作ハンドル 5 5の完全投入位置 P 3への変位が完了するため、 機械接点 6 6を閉状 態で維持すべく操作ハンドル 5 5の変位が上記ラッチ機構によって規制される。 また、 ス イッチング素子 6 4は、 制御部 6 5から制御指令が入力されることによリオン状態になる。 すると、 機械接点 6 6には、 コントロールユニット 7側から電流が供給される。

このとき、 ロック機構 7 0の磁力発生部 7 2にも電流が供給されるため、 移動部材 7 3がー Z方向側に移動し、 該移動部材 7 3の先端フ 3 aが器体 5 1の貫通孔 5 7を介して D C分電盤 8の収容溝部 5 8内に進入する。 その結果、 直流遮断装置 5 0の D C分電盤 8 からの離脱が規制される。 そのため、 機械接点 6 6に電流が流れている間に、 導電バ一 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cからの入力端子 5 4の離間が規制される。

その後、 ユーザによる操作ハンドル 5 5の操作によって該操作ハンドル 5 5の回転角 度 0が第 2角度 S 2未満になると、 スイッチング素子 6 4は、 制御部 6 5から制御指令が 入力されなくなってオフ状態になる （第 3タイミング t 1 3 )。 この第 3タイミング t 1 3 では、 操作ハンドル 5 5の回転角度 0が第 1角度 1以上であるため、 機械接点 6 6の 閉状態は維持される。 しかし、 スイッチング素子 6 4がオフ状態になるため、 機械接点 6 6には電流が流れなくなる。 そのため、 ロック機構 7 0は、 その磁力発生部 7 2に電流が 供給されなくなることからオフ状態になり、 直流遮断装置 5 0の D C分電盤 8からの離脱 が許容される。

その後の第 4タイミング t 1 4において、 操作ハンドル 5 5の回転角度 0が第 1角度 Κ Θ 1未満になると、 機械接点 6 6は、 開閉機構部 6 7の作動によって開状態になる。 こ のとき、 機械接点 6 6には既に電流が流れていないため、 閉状態から開状態になる該機械 接点 6 6でのアーク放電の発生が抑制される。 また、 もし仮にスイッチング素子 6 4が故 障してしまい、 該スイッチング素子 6 4がオフ状態にならない場合であっても、 機械接点 6 6に印加される電圧は、 降圧回路 6 3によって降圧された電圧 （所定の電圧） である。 そのため、 コントロールユニットフ側からの印加電圧 （即ち、 降圧されていない電圧） が 機械接点 6 6に印加される場合に比して、 該機械接点 6 6が閉状態から開状態になる際に アーク放電が発生する可能性は低くなる。

次に、 機械接点 6 6に過電流が流れた場合の作用について、 図 7に示すタイミングチ ヤートに基づき説明する。

さて、 ユーザによる操作ハンドル 5 5の操作によって該操作ハンドル 5 5が完全投入 位置 P 3に変位した第 1タイミング t 2 1では、 スイッチング素子 6 4がオン状態である と共に、 機械接点 6 6が閉状態になっている。 そのため、 機械接点 6 6には、 入力端子 5 4から出力端子 5 6に向けて電流が流れる。 その後の負荷側での電力の使用過多などによ つて機械接点 6 6に流れる電流 Iが電流閾値 K I以上になると、 機械接点 6 6に過電流が 流れたと判定される （第 2タイミング t 2 2 )。 すると、 スイッチング素子 6 4は、 制御部 6 5から制御指令が入力されなくなってオフ状態になる。 その結果、 機械接点 6 6に流れ る電流 Iは 「0 (零） アンペア」 になる。 その直後の第 3タイミング t 2 3では、 機械接 点 6 6は、 引外し装置 6 8の作動によって強制的に開状態になる。 このとき、 機械接点 6 6には既に電流が流れていないため、 閉状態から開状態になる該機械接点 6 6でのアーク 放電の発生が抑制される。 また、 操作ハンドル 5 5は、 開閉機構部 6 7の作動によって強 制的に完全投入位置 P 3から開放位置 P 1に変位される。

したがって、 本実施形態では、 以下に示す効果を得ることができる。

( 1 ) 過電流遮断部 6 1の機械接点 6 6には、 降圧部 6 0によって降圧された電圧 （所 定の電圧） が印加される。 そのため、 直流遮断装置 5 0に降圧部 6 0を設けない場合や過 電流遮断部 6 1よリも出力端子 5 6側に降圧部 6 0を設ける場合に比して、 過電流遮断部 6 1の機械接点 6 6に印加される電圧が低くなる。 その結果、 入力端子 5 4側から出力端 子 5 6側への電流供給を遮断させるベく過電流遮断部 6 1が作動した場合に、 該過電流遮 断部 6 1の機械接点 6 6でのアーク放電の発生を抑制できる。

( 2 ) 直流遮断装置 5 0を D C分電盤 8に取り付け、 操作ハンドル 5 5を完全投入位置 P 3に位置させた場合、 D C分電盤 8側に設けられた導電バー 5 2 a， 5 2 b , 5 2 cか らの入力端子 5 4の離間がロック機構 7 0によって規制される。 そのため、 コントロール ュニットフから負荷側に直流遮断装置 5 0を介して電流が流れる際に、 入力端子 5 4が導 電バ一 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cから不必要に離間することがない。 したがって、 入力端子 5 4と導電バー 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cとの間でアーク放電が発生することを抑制できる。

( 3 ) しかも、 ロック機構 7 0は、 機械接点 6 6を流れた電流の一部が供給されること により、 その移動部材 7 3の先端フ 3 aが器体 5 1の貫通孔 5 7を介して D C分電盤 8側 の収容溝部 5 8内に進入するように駆動される。 その結果、 機械接点 6 6に電流が流れて いる間に、 直流遮断装置 5 0が D C分電盤 8から不必要に取り外されることを規制できる。 したがって、 ロック機構 7 0に対して複雑な制御を行なうことなく、 入力端子 5 4と導電 バー 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cとの間でのアーク放電の発生を容易に抑制することができる。

( 4 ) その一方で、 機械接点 6 6に電流が流れなくなった場合には、 ロック機構 7 0の 移動部材 7 3が先端 7 3を貫通孔 5 7から突出させないように器体 5 1内に没入するため、 D C分電盤 8からの直流遮断装置 5 0の離脱が許容される。 したがって、 D C分電盤 8か ら直流遮断装置 5 0を取り外したいときには、 機械接点 6 6を開状態にすることによリ直 流遮断装置 5 0を D C分電盤 8から容易に取リ外すことができる。

( 5 ) 過電流遮断部 6 1よりも入力端子 5 4側には、 制御部 6 5からの制御指令に基づ き動作するスイッチング素子 6 4が設けられている。 そして、 スイッチング素子 6 4は、 操作ハンドル 5 5が完全投入位置 P 3から開放位置 P 1に変位する場合に、 過電流遮断部 6 1の機械接点 6 6が開状態になる前に、 該機械接点 6 6に電流が流れないようにオフ状 態になる。 そのため、 電流が流れていない状態で、 機械接点 6 6が閉状態から開状態にな る。 したがって、 操作ハンドル 5 5の変位に伴って機械接点 6 6を閉状態から開状態にす る際に、 該機械接点 6 6でアーク放電が発生することを回避できる。

( 6 ) 過電流遮断部 6 1の機械接点 6 6に過電流が流れたと判定される場合には、 スィ ツチング素子 6 4がオフ状態になった後に、 機械接点 6 6が閉状態になる。 すなわち、 機 械接点 6 6に過電流が流れた場合でも、 電流が流れていない状態になつてから機械接点 6 6が閉状態から開状態になる。 そのため、 機械接点 6 6に過電流が流れて機械接点 6 6を 強制的に開状態にする場合に、 該機械接点 6 6でアーク放電が発生することを回避できる。

なお、 本実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。

■実施形態において、 制御部 6 5は、 機械接点 6 6に過電流が流れた場合にはスィツチ ング素子 6 4への制御指令の出力を規制しなくてもよい。 すなわち、 機械接点 6 6に過電 流が流れた場合には、 該過電流が流れる機械接点 6 6を強制的に開状態にしてもよい。 こ のように構成しても、 機械接点 6 6に印加される電圧は、 降圧部 6 0を設けない場合に比 して低圧となる。 そのため、 機械接点 6 6を開状態にする際に該機械接点 6 6でアーク放 電が発生する可能性を低下させることができる。

'実施形態において、 スイッチング素子 6 4を、 機械接点 6 6よりも出力端子 5 6側に 配置してもよい。

•実施形態において、 直流遮断装置 5 0には、 スイッチング素子 6 4を設けなくてもよ い。 このように構成しても、 機械接点 6 6に印加される電圧は、 降圧部 6 0を設けない場 合に比して低圧となる。 そのため、 機械接点 6 6を開状態にする際に該機械接点 6 6でァ 一ク放電が発生する可能性を低下させることができる。

-実施形態において、 位置検出部 6 9は、 ホール素子、 ポジションセンサ、 マイクロス イッチ、 リードスィッチ及び近接スィッチの少なくとも一つを備えた構成でもよい。

-実施形態において、 ロック機構 7 0を、複数 （例えば 4つ） 設けてもよい。 この場合、 各ロック機構 7 0を、 Y軸方向において互いに異なる位置にそれぞれ配置することが望ま しい。

-実施形態において、 ロック機構は、 機械接点 6 6を流れる電流の一部が供給されない 構成でもよい。 例えば、 図 8 ( a ) ( b ) に示すように、 ロック機構フ O Aは、 Z軸方向に 沿って進退移動可能な移動部材 8 0と、 該移動部材 8 0の + Z方向側の端部から一 Y方向 側に延びる延設部材 8 1と、 該延設部材 8 1を介して移動部材 8 0に対して一 Z方向側へ の付勢力を付与する付勢部材 8 2とを備えている。 移動部材 8 0の一 Z方向側の端部 8 0 aは、 + Y方向側の部分が一 Y方向側の部分よリも + Z方向側に位置するように斜状に形 成されている。

また、 器体 5 1において一 Y方向側の側壁には、 連通孔 8 3が設けられており、 延設 部材 8 1の一 Y方向側の端部 8 1 aは、 連通孔 8 3を介して器体 5 1外に配置されている。 また、 連通孔 8 3は、 Z軸方向に延びる長孔である。 そのため、 ユーザは、 延設部材 8 1 の一 Y方向側の端部 8 1 aを Z軸方向に移動させることにより、 該延設部材 8 1に固定さ れる移動部材 8 0を Z軸方向に移動させることができる。

このように構成すると、 直流遮断装置 5 0を D C分電盤 8に取り付ける際には、 延設 部材 8 1及び移動部材 8 0を付勢部材 8 2の付勢力に抗して + Z方向側に移動させる。 そ して、 直流遮断装置 5 0の D C分電盤 8への取り付けが完了した状態で、 ユーザが延設部 材 8 1の操作をやめると、 移動部材 8 0及び延設部材 8 1は、 付勢部材 8 2からの付勢力 によって一 Z方向側に移動する。 すると、 移動部材 8 0の一 Z方向側の端部 8 0 aは、 器 体 5 1の貫通孔 5 7を介して D C分電盤 8側の収容溝部 5 8内に進入する。 その結果、 器 体 5 1の移動が規制されることになリ、 導電バー 5 2 a , 5 2 b , 5 2 cからの入力端子 5 4の離脱を規制できる。

'実施形態において、 直流遮断装置 5 0は、 ロック機構 7 0 , 7 O Aを備えない構成で あってもよい。このように構成しても、機械接点 6 6でのアーク放電の発生を抑制できる。

'実施形態において、 スイッチング素子 6 4は、 バイポーラトランジスタなどの所謂無 接点形スィツチであってもよい。

■実施形態において、 過電流遮断部 6 1は、 所謂ヒューズであってもよい。

以上、 本発明の好ましい実施形態が説明されているが、 本発明はこれらの特定の実施 形態に限られるものではなく、 請求範囲の範疇から離脱しない多様な変更及び変形が可能 であり、 それも本発明の範疇内に属する。

Claims

請求範囲

【請求項 1】

配線上の過電流の供給を遮断する過電流遮断部と、

前記過電流遮断部に供給される電圧を降圧させる降圧部を備える直流遮断装置。

【請求項 2】

直流電源側に接続される一次端子部と、

負荷側に接続される二次端子部と、

をさらに備え、

前記降圧部は前記一次及び二次端子部の間に配置され、 前記直流電源側から印加される 電圧を降圧させ、

前記過電流遮断部は、 前記降圧部よりも前記二次端子部側に配置され、 且つ前記一次端 子部側から過電流が流れた場合に前記一次端子部から前記二次端子部への電流供給を遮断 する請求項 1記載の直流遮断装置。

[請求項 3】

前記一次端子部は、 前記二次端子部、 前記降圧部及び前記過電流遮断部と共に一つの器 体に装備された状態で、 前記直流電源側に設けられた導電バーに対して前記器体の移動に 伴って接触又は離間するように設けられておリ、

前記器体には、 前記過電流遮断部が前記一次端子部から前記二次端子部への電流供給を 許容している場合に、 前記一次端子部が前記導電/、'一から離間する方向への前記器体の移 動を規制する離間規制部が設けられている請求項 2に記載の直流遮断装置。

【請求項 4】

前記離間規制部は、 前記過電流遮断部が前記一次端子部から前記二次端子部への電流供 給を許容している場合に、 前記過電流遮断部を流れた電流の一部が供給されることによリ、 前記導電バーから前記一次端子部が離間する方向への前記器体の移動を規制すべく作動す る請求項 3に記載の直流遮断装置。

【請求項 5】 ,

前記過電流遮断部は、

前記一次及び二次端子部の間を電気的に繋ぐ給電路に配置され且つ開閉動作する機械接 点と、

手動操作用の操作ハンドルが投入位置に位置する場合には、 前記一次端子部から前記二 次端子部への電流供給を許容させるベく前記機械接点を閉状態にする一方、 前記操作ハン ドルが前記投入位置とは異なる開放位置に位置する場合には、 前記一次端子部から前記二 次端子部への電流供給を遮断させるべく前記機械接点を開状態にする開閉機構部とを有し ており、

前記直流遮断装置は、 前記過電流遮断部よリも前記一次端子部側に配置されるスィツチング素子と、 前記操作ハンドルが前記投入位置から前記開放位置に変位する場合に、 前記開閉機構部 によって前記機械接点が開状態になる前に、 前記過電流遮断部に電流が流れないように前 記スィッチング素子をオフ状態に動作させる制御部と、 をさらに備える請求項 2〜請求項 4のうち何れか一項に記載の直流遮断装置。

【請求項 6】

前記機械接点を強制的に開動作させる引外し装置と、 前記機械接点に流れる電流を検出 する電流検出部とをさらに備え、

前記制御部は、 前記電流検出部によって検出された電流が予め設定された電流閾値以上 である場合に、 前記過電流遮断部に電流が流れないように前記スィッチング素子をオフ状 態に動作させた後、 前記機械接点を強制的に開状態にすべく前記引外し装置を制御する請 求項 5に記載の直流遮断装置。