JP4972003B2

JP4972003B2 - 回路遮断器

Info

Publication number: JP4972003B2
Application number: JP2008015346A
Authority: JP
Inventors: 正人傘谷; 敏宏大井戸; 雅隆神田; 健井上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: JP2009176619A

Description

本発明は、直流電源と負荷との間の給電路に挿入される回路遮断器に関するものである。

従来から、直流電源から直流負荷（直流電力により駆動される負荷）への電路に介在される回路遮断器としては、直流電源の高電位側と低電位側との両方で電路を遮断する両切り形のものが提案されている。

例えば、特許文献１には、ケース内に、第１固定接点を備える第１固定接触子と、第２固定接点を備える第２固定接触子と、消弧装置と、ハンドルの操作によって第１固定接点と第１可動接点とを並びに第２固定接点と第２可動接点とを開閉操作する開閉機構部と、バイメタルからなる異常電流検出部とを備えたものが開示されており、このような両切り形の回路遮断器によれば、直流電源と負荷とを電気的に完全に切り離すことができる。
特開平１０−１５４４４８号公報（特に、段落〔００１４〕〜〔００１９〕、および図１，２参照）

ところで、直流電源は、時間により高電位側（例えば正極）と低電位側（例えば負極）とが入れ替わる交流電源とは異なり、高電位側と低電位側とが入れ替わることがない。そして、直流電源を電源とする負荷には、直流電源の高電位側に接続される端子と、低電位側に接続される端子とが設けられており、負荷はこれらの端子間に印加される電圧によって駆動される。

ここで、上述した回路遮断器を直流電源に接続する際に、直流電源の高電位側と低電位側とを逆に接続するという誤結線（誤接続）をしてしまった場合には、直流電源の高電位側に接続されるべき端子が低電位側に、直流電源の低電位側に接続されるべき端子が高電位側に接続されることになる。この場合、負荷の端子間に逆電圧が印加されることになり、これによって負荷にストレスがかかって、負荷が破壊されてしまうおそれがあった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、誤結線時に負荷に逆電圧が印加されることを防止することができる回路遮断器を提供することにある。

上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、直流電源の高電位側および低電位側にそれぞれ接続される高電位側電源端子および低電位側電源端子と、高電位側電源端子および低電位側電源端子それぞれに対応する高電位側負荷端子および低電位側負荷端子とを具備し、開閉手段を高電位側電源端子と高電位側負荷端子との間および低電位側電源端子と低電位側負荷端子との間それぞれに挿入する形で収納する器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて開閉手段を開閉する開閉機構部と、直流電源と負荷との間に過電流が流れた際に開閉手段を釈放させる引外し装置とを備えるとともに、高電位側電源端子と低電位側電源端子の極性が逆極性であるときに操作ハンドルを開放位置に拘束する拘束手段を備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、直流電源の高電位側に低電位側電源端子を、低電位側に高電位側電源端子をそれぞれ接続した場合には、高電位側電源端子と低電位側電源端子の極性が逆極性となるため、操作ハンドルは拘束手段によって開放位置に拘束され、操作ハンドルを開放位置から投入位置に移動させることができなくなるので、高電位側電源端子と低電位側電源端子の極性が逆極性であるときには、直流電源から負荷に給電することができなくなるから、誤結線時に負荷に逆電圧が印加されることを防止することができ、負荷が破壊されてしまうことがない。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記拘束手段は、上記操作ハンドルを拘束しない自由位置と上記操作ハンドルに当接して当該操作ハンドルを上記開放位置に拘束する拘束位置との間を移動可能な形に設けられたプランジャと、上記高電位側電源端子と上記低電位側電源端子との間に挿入されたコイルを有し当該コイルが発生する電磁気力によりプランジャを移動させる電磁石装置とを備え、電磁石装置は、高電位側電源端子の電位が低電位側電源端子の電位よりも高いときにプランジャを自由位置に保持し、高電位側電源端子の電位が低電位側電源端子の電位よりも低いときにプランジャを拘束位置に保持することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、直流電源の高電位側に高電位側電源端子を、低電位側に低電位側電源端子をそれぞれ接続した場合（正しく接続した場合）には、電磁石装置によってプランジャが自由位置に保持され、操作ハンドルを開放位置から投入位置に移動させることができて、直流電源から負荷に給電することが可能となり、直流電源の高電位側に低電位側電源端子を、低電位側に高電位側電源端子をそれぞれ接続した場合（誤結線した場合）には、電磁石装置によってプランジャが拘束位置に保持され、操作ハンドルを開放位置から投入位置に移動させることができず、直流電源から負荷に給電することが不可能となるから、誤結線時に負荷に逆電圧が印加されることを防止することができる。

本発明は、誤結線時に負荷に逆電圧が印加されることを防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態の回路遮断器は、図１および図２に示すように、絶縁性を有する樹脂材料（一例としてはフェノール樹脂）により形成された樹脂成形品からなる器体１を備えている。

器体１の長手方向一端側（図１（ａ）における左端側）には電源側端子板２０が設けられ、器体１の長手方向他端側（図１（ａ）における右端側）には負荷側端子板２１が設けられている。電源側端子板２０および負荷側端子板２１それぞれには、直流電源や負荷の接続に用いられる電線（図示せず）を固定するための締付ねじ２２がワッシャ２３およびナット２４とともに螺着されており、これらによって、直流電源に接続される電源端子１０および負荷に接続される負荷端子１１が構成されている。

ここで、器体１には、図１（ｂ）に示すように、電源端子１０が器体１の幅方向（図１（ｂ）における左右方向）において２つ並設されており、以下の説明では、２つの電源端子１０を区別するために、必要に応じて、直流電源の高電位側に接続される電源端子１０を高電位側電源端子と称して符号１０Ｈで表し、直流電源の低電位側に接続される電源端子１０を低電位側電源端子と称して符号１０Ｌで表す。また、負荷端子１１も器体１の幅方向において２つ並設されており、以下の説明では２つの負荷端子１１を区別するために、必要に応じて、高電位側電源端子１０Ｈに対応する負荷端子１１を高電位側負荷端子と称して符号１１Ｈで表し、低電位側電源端子１０Ｌに対応する負荷端子１１を低電位側負荷端子と称して符号１１Ｌで表す。なお、図１（ｂ）においては、ワッシャ２３およびナット２４の図示を省略している。

各電源側端子板２０には、例えば、耐溶着性、耐環境性、および耐熱性の高い金属材料（例えば、銀系の金属材料）を用いて形成された固定接点３０が設けられている。各固定接点３０には、固定接点３０と同様の材料により形成された可動接点３１が接離可能に配置され、固定接点３０と可動接点３１とによって、機械接点からなる開閉手段３が構成されている。

可動接点３１は、器体１に可動自在に収納された可動接触子４０に設けられており、可動接触子４０は、可撓性を有する電線である編組線４１と、熱応動素子からなるバイメタル４２とによって、負荷側端子板２１に電気的に接続されている。バイメタル４２は、器体１の高さ方向（図１（ａ）における上下方向）に長手方向を沿わせた形で器体１に収納されており、自由端側となる長手方向一端側（図１（ａ）における上端側）において編組線４１と接続され、固定端側となる長手方向他端側（図１（ａ）における下端側）において負荷側端子板２１と接続されている。このバイメタル４２は、自身の温度が上昇するにつれて、自由端が器体１の長手方向一端側に移動するように構成されている。

可動接触子４０は、可動アーム４３に固定されており、可動アーム４３は、軸部４４により器体１に枢支された可動枠４５の開口（図示せず）に貫挿されている。また、器体１には、手動操作により開閉手段３を開閉するための操作ハンドル４６が軸部４４によって変位自在（本実施形態では回動自在）に取り付けられている。

操作ハンドル４６には、操作摘み４６ａが設けられており、この操作摘み４６ａは、器体１の高さ方向一面側（図１（ａ）における上面側）に開口したハンドル孔１ａより器体１外部に突出されている。なお、ハンドル孔１ａは、開閉手段３が閉極する投入位置と開閉手段３が開極する開放位置との間で操作ハンドル４６を移動させることができる大きさに形成されている。

操作ハンドル４６は、引きばね（引っ張りばね、引っ張りコイルばねともいう）からなる連結ばねＳ１によって可動アーム４３と連結されている。これによって、操作ハンドル４６が開放位置に位置しているときは、可動アーム４３が可動接点３１を固定接点３０から離間させる位置に位置し（つまり開閉手段３が開極し）、操作ハンドル４６が投入位置に位置しているときは、可動アーム４３が可動接点３１を固定接点３０に接触させる位置に位置する（つまり開閉手段３が閉極する）ようにしている。また、操作ハンドル４６が開放位置と投入位置との間を移動する際には、連結ばねＳ１のばね力によって、固定接点３０と可動接点３１との接離が迅速に行われ、可動接点３１が固定接点３０に接触したときには、可動接点３１が所定の接圧で固定接点３０に接触する。したがって、可動接触子４０と、可動アーム４３と、操作ハンドル４６と、連結ばねＳ１とによって、操作ハンドル４６の操作に応じて各開閉手段３を開閉する開閉機構部４が構成されている。なお、上記の開閉機構部４はあくまでも一例であって、その他の周知の構成を採用してもよい。

ところで、可動枠４５は、コイルばねからなる開離ばねＳ２によって、器体１の長手方向他端側（図１（ａ）における右端側であって、可動接点３１が固定接点３０から離間する方向）に付勢されている。この可動枠４５は、ラッチ板４７によって開離ばねＳ２により付勢された状態に係止（ラッチ）される。ラッチ板４７は、可動枠４５を係止する係止片４７ａを有しており、可動枠４５を係止ラッチする位置と、可動枠４５をラッチしない位置との間を回動自在となる形で器体１に枢着されている。

ここで、ラッチ板４７によって可動枠４５がラッチされている間は、操作ハンドル４６の操作に応じて可動アーム４３が回動し、開閉手段３の開閉が行われる。一方、ラッチ板４７による可動枠４５のラッチが解除されると、可動枠４５は、開離ばねＳ２のばね力によって、可動アーム４３が器体１の長手方向他端側に移動するように、軸部４４の回りに回動され（図１（ａ）における反時計回り方向に回動され）、その結果、可動接点３１が固定接点３０から離間する。

このラッチ板４７は、板ばね４８によって、可動枠４５をラッチする位置に保持されている。板ばね４８は略ム字形のものであって、両方の腕部４８ａ，４８ｂが器体１の長手方向一端側（図１（ａ）における左端側）よりラッチ板４７に弾接されている。ここで、操作ハンドル４６が開放位置に位置しているときには、一方の腕部４８ｂは、操作ハンドル４６に当接するようになっており、これによって、ラッチ板４７が可動枠４５をラッチする位置から移動しないようにしている。一方、操作ハンドル４６が投入位置に位置しているときは、一方の腕部４８ｂは、操作ハンドル４６に当接せず、これによって、ラッチ板４７が可動枠４５をラッチする位置から移動可能としている。

ラッチ板４７における板ばね４８側とは反対側には、バイメタル４２の自由端側に設けられた押圧ねじ４９が対向配置されている。したがって、操作ハンドル４６が投入位置に位置しているときに、直流電源と負荷との間に過電流が流れたことによってバイメタル４２の温度が上昇し、バイメタル４２が曲がった際には、押圧ねじ４９によってラッチ板４７が押圧されて、ラッチ板４５が、可動枠４５をラッチする位置から移動され、これによって、開閉手段３が開極する。つまり、可動枠４５と、ラッチ板４７と、開離ばねＳ２と、バイメタル４２と、押圧ねじ４９とによって、直流電源と負荷との間に過電流が流れた際に各開閉手段３を釈放させる引外し装置５が構成されている。このような引外し装置５を動作させるタイミングは、押圧ねじ４９のバイメタル４２からの突出量によって調整することができる。また、引外し装置５は、あくまでも一例であって、その他の周知の構成を採用してもよい。例えば、本実施形態の引外し装置５は、バイメタル４２を利用して過電流のうち過負荷電流を検出するものであるが、電磁石装置を利用して短絡電流を検出するものとしてもよく、あるいは電磁石装置とバイメタルとを併用して、短絡電流と過負荷電流の両方を検出するものとしてもよい。

このような器体１には、各開閉手段３の固定接点３０と可動接点３１との間に生じるアーク放電を迅速に消弧するための消弧装置６が収納されている。なお、消弧装置６は、従来周知のものを採用することができるから詳細な説明を省略する。

上述したように、本実施形態の回路遮断器は、直流電源（図示せず）の高電位側および低電位側にそれぞれ接続される高電位側電源端子１０Ｈおよび低電位側電源端子１０Ｌと、高電位側電源端子１０Ｈおよび低電位側電源端子１０Ｌそれぞれに対応する高電位側負荷端子１１Ｈおよび低電位側負荷端子１１Ｌとを具備し、開閉手段３を高電位側電源端子１０Ｈと高電位側負荷端子１１Ｈとの間および低電位側電源端子１０Ｌと低電位側負荷端子１１Ｌとの間それぞれに挿入する形で収納する器体１と、器体１に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドル４６を具備し当該操作ハンドル４６の操作に応じて開閉手段３を開閉する開閉機構部４と、直流電源と負荷（直流負荷）との間に過電流が流れた際に開閉手段３を釈放させる引外し装置５とを備えている。

さらに、本実施形態の回路遮断器は、高電位側電源端子１０Ｈと低電位側電源端子１０Ｌの極性が逆極性であるときに操作ハンドル４６を開放位置に拘束する拘束手段７を備えている。

拘束手段７は、操作ハンドル４６が開放位置から投入位置まで移動する際の移動経路に進出した位置と当該移動経路から退出した位置との間を移動可能な形に設けられたプランジャ（可動鉄芯）７０と、高電位側電源端子１０Ｈと低電位側電源端子１０Ｌとの間に挿入されたコイルＬを有し当該コイルＬが発生する電磁気力によりプランジャ７０を移動させる電磁石装置７１とを備えている。

ここで、プランジャ７０が、操作ハンドル４６の上記移動経路に進出している場合（図１（ａ）に示すように、上記移動経路上に位置している場合）には、プランジャ７０が操作ハンドル４６に当接することによって、操作ハンドル４６は、開放位置に拘束される。一方、プランジャ７０が上記移動経路から退出している（上記移動経路上に位置していない場合）には、プランジャ７０は操作ハンドル４６に接触しないから、操作ハンドル４６は、開放位置に拘束されず、投入位置と開放位置とを自由に移動できる。

したがって、プランジャ７０は、操作ハンドル４６を拘束しない自由位置（上記移動経路上に位置しない位置）と、操作ハンドル４６に当接して当該操作ハンドル４６を開放位置に拘束する拘束位置（上記移動経路上に位置する位置）との間を移動自在な形に設けられている。

電磁石装置７１は、コイルＬが外周面に巻回された筒状のコイルボビン７１ａと、磁性板７１ｂとを備えている。磁性板７１ｂは、コイルボビン７１ａの長手方向一端側（図１（ａ）における左端側）の開口を閉塞する形に配置されており、コイルボビン７１ａの長手方向一端側の開口を閉塞する部位に、固定鉄芯７１ｃが形成されている。

プランジャ７０は、例えば棒状の永久磁石からなり、長手方向一端側（図１（ａ）における左端側）がＮ極に、長手方向他端側（図１（ａ）における右端側）がＳ極に着磁されている。このプランジャ７０は、コイルボビン７１ａの長手方向他端側（図１（ａ）における右端側）の開口より突退出自在に配置されている。また、プランジャ７０と磁性板７１ｂとは、コイルばねからなる復帰ばね７２によって連結され、コイルＬに通電されてない場合には、プランジャ７０は、復帰ばね７２のばね力によって拘束位置に保持される。

コイルＬは、高電位側電源端子１０Ｈの電位が低電位側電源端子１０Ｌの電位よりも高いときに、固定鉄芯７１ｃがＳ極となるような磁界を発生させ（プランジャ７０と磁性板７１ｂとの間に引力を発生させ）、高電位側電源端子１０Ｈの電位が低電位側電源端子１０Ｌの電位よりも低いときに、固定鉄芯７１ｃがＮ極となるような磁界を発生させる（プランジャ７０と磁性板７１ｂとの間に斥力を発生させる）形で、コイルボビン７１ａに巻回されている。

つまり、電磁石装置７１は、高電位側電源端子１０Ｈの電位が低電位側電源端子１０Ｌの電位よりも高いときにプランジャ７０を自由位置に保持し、高電位側電源端子１０Ｈの電位が低電位側電源端子１０Ｌの電位よりも低いときにプランジャ７０を拘束位置に保持する。なお、コイルＬのインピーダンスは、開閉手段３が閉極している場合には、コイルＬに、プランジャ７０を自由位置に保持できる程度の電流が流れるように設定してあり、これによって、直流電源より供給される電力の大部分がコイルＬで消費されてしまうことを抑制している。

以上により本実施形態の回路遮断器は構成されており、次に結線時の動作について説明する。まず、結線前の状態において、操作ハンドル４６が開放位置に位置しているときは、図１（ａ）に示すように、復帰ばね７２のばね力によって、プランジャ７０が拘束位置に保持され、これによって、操作ハンドル４６を拘束位置に拘束される。

そして、直流電源の高電位側に高電位側電源端子１０Ｈを、低電位側に低電位側電源端子１０Ｌをそれぞれ接続した（すなわち正しく結線が行われた）場合、高電位側電源端子１０Ｈの電位が低電位側電源端子１０Ｌの電位よりも高くなるから、コイルＬに流れた電流によって、電磁石装置７０には、固定鉄芯７１ｃがＳ極となるような磁界が発生（プランジャ７０と磁性板７１ｂとの間に引力が発生）する。これによって、プランジャ７０は復帰ばね７２のばね力に抗して、拘束位置から自由位置に移動され、自由位置に保持される。この場合、操作ハンドル４６の拘束は解除されるから、操作ハンドル４６を投入位置に移動させることができるようになり、操作ハンドル４６を投入位置に位置させることによって、開閉手段３が閉極し、直流電源から負荷に電力が供給される。

つまり、直流電源の高電位側に高電位側電源端子１０Ｈを、低電位側に低電位側電源端子１０Ｌをそれぞれ接続した場合（正しく接続した場合）には、電磁石装置７１によってプランジャ７０が自由位置に保持され、操作ハンドル４６を開放位置から投入位置に移動させることができて、直流電源から負荷に給電することが可能となる。

一方、直流電源の高電位側に低電位側電源端子１０Ｌを、低電位側に高電位側電源端子１０Ｈをそれぞれ接続した（すなわち誤結線が行われた）場合、高電位側電源端子１０Ｈの電位が低電位側電源端子１０Ｌの電位よりも低くなるから、コイルＬに流れた電流によって、電磁石装置７０には、固定鉄芯７１ｃがＮ極となるような磁界が発生（プランジャ７０と磁性板７１ｂとの間に斥力が発生）する。これによって、プランジャ７０は拘束位置から自由位置に移動することなく拘束位置に保持される。この場合、操作ハンドル４６の拘束は解除されず、開閉手段３を閉極させることができないから、直流電源から負荷に電力が供給されることがない。

つまり、直流電源の高電位側に低電位側電源端子１０Ｌを、低電位側に高電位側電源端子１０Ｈをそれぞれ接続した場合（誤結線した場合）には、電磁石装置７１によってプランジャ７０が拘束位置に保持され、操作ハンドル４６を開放位置から投入位置に移動させることができず、直流電源から負荷に給電することが不可能となるから、誤結線時に負荷に逆電圧が印加されることを防止することができる。

このように、本実施形態の回路遮断器によれば、直流電源の高電位側に低電位側電源端子１０Ｌを、低電位側に高電位側電源端子１０Ｈをそれぞれ接続した場合には、高電位側電源端子１０Ｈと低電位側電源端子１０Ｌの極性が逆極性となるため、操作ハンドル４６は拘束手段７によって開放位置に拘束され、操作ハンドル４６を開放位置から投入位置に移動させることができなくなるので、高電位側電源端子１０Ｈと低電位側電源端子１０Ｌの極性が逆極性であるときには、直流電源から負荷に給電することができなくなるから、誤結線時に負荷に逆電圧が印加されることを防止することができ、負荷が破壊されてしまうことがない。

ところで、本実施形態の直流開閉器は、例えば、図３に示すような直流配電システムにおける後述の直流ブレーカ１１４として用いられる。

図３では、直流配電システムを設置する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明しているが、集合住宅に適用してもよい。

図３に示す家屋Ｈには、直流電力を出力する直流電力供給部１０１と、直流電力により駆動される負荷（直流負荷）としての直流機器１０２とが設けられ、直流電力供給部１０１の出力端部に接続した直流供給線路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。直流電力供給部１０１と直流機器１０２との間には、直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流給電線路Ｗｄｃ上で直流電力供給部１０１から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する前述の直流ブレーカ１１４が設けられる。

直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。

直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力供給部１０１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下、「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。

図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなるインターホンシステムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。

上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２およびインターホンシステムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４個の直流ブレーカ１１４を設けている。１台の直流ブレーカ１１４に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２とインターホンシステムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。

情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Ｈに先行配置（家屋Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。

照明システムＫ１０２、Ｋ１０５としては、家屋Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２には、家屋Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。

照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。

上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。

これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、直流供給線路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。

宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。

センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。

宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。

宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。

通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。

また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。

宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。

宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。

機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。

ところで、直流電力供給部１０１は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ＡＣの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ＡＣは、分電盤１１０に内器として取り付けられた主幹ブレーカ１１１を通して、スイッチング電源を含むＡＣ／ＤＣコンバータ１１２に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２から出力される直流電力は、協調制御部１１３を通して各直流ブレーカ１１４に接続される。

直流電力供給部１０１には、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間（たとえば、商用電源ＡＣの停電期間）に備えて二次電池１６２が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池１６１や燃料電池１６３を併用することも可能になっている。交流電源ＡＣから直流電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を備える主電源に対して、太陽電池１６１や二次電池１６２や燃料電池１６３は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池１６２は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。

分散電源のうち太陽電池１６１や燃料電池１６３は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池１６２は設けるのが望ましい。二次電池１６２は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池１６２の放電は、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池１６２の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部１１３により行われる。すなわち、協調制御部１１３は、直流電力供給部１０１を構成する主電源および分散電源から直流機器１０２への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３の出力を交流電力に変換し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の入力電力として用いる構成を採用してもよい。

直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１台の直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。

上述の構成例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を１個だけ図示しているが、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を並設することが可能であり、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の台数を増減させるのが望ましい。

上述したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器１０２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。

上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ１１２により直流電力に変換するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にＡＣ／ＤＣコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。

この場合、家屋Ｈの各階や各部屋を単位として直流電力供給部１０１を設けることができるから、直流電力供給部１０１を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の直流供給線路Ｗｄｃの距離が小さくなるから、直流供給線路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。

なお、本実施形態の回路遮断器はあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲を本実施形態の構成に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。

本発明の一実施形態の回路遮断器を示し、（ａ）は概略説明図、（ｂ）は内部構造を示す側面図である。同上の回路遮断器の回路説明図である。同上の回路遮断器を使用する直流配電システムの概略説明図である。

符号の説明

１器体
３開閉手段
４開閉機構部
５引外し装置
７拘束手段
１０（１０Ｈ，１０Ｌ）電源端子（高電位側電源端子，低電位側電源端子）
１１（１１Ｈ，１１Ｌ）負荷端子（高電位側負荷端子，低電位側負荷端子）
４６操作ハンドル
７０プランジャ
７１電磁石装置
Ｌコイル

Claims

直流電源の高電位側および低電位側にそれぞれ接続される高電位側電源端子および低電位側電源端子と、高電位側電源端子および低電位側電源端子それぞれに対応する高電位側負荷端子および低電位側負荷端子とを具備し、開閉手段を高電位側電源端子と高電位側負荷端子との間および低電位側電源端子と低電位側負荷端子との間それぞれに挿入する形で収納する器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて開閉手段を開閉する開閉機構部と、直流電源と負荷との間に過電流が流れた際に開閉手段を釈放させる引外し装置とを備えるとともに、
高電位側電源端子と低電位側電源端子の極性が逆極性であるときに操作ハンドルを開放位置に拘束する拘束手段を備えていることを特徴とする回路遮断器。
上記拘束手段は、上記操作ハンドルを拘束しない自由位置と上記操作ハンドルに当接して当該操作ハンドルを上記開放位置に拘束する拘束位置との間を移動可能な形に設けられたプランジャと、上記高電位側電源端子と上記低電位側電源端子との間に挿入されたコイルを有し当該コイルが発生する電磁気力によりプランジャを移動させる電磁石装置とを備え、
電磁石装置は、高電位側電源端子の電位が低電位側電源端子の電位よりも高いときにプランジャを自由位置に保持し、高電位側電源端子の電位が低電位側電源端子の電位よりも低いときにプランジャを拘束位置に保持することを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。