JP5238582B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、過電流を遮断して電路を保護する回路遮断器に係り、特に、引外し部をサイリスタなどを用いた駆動回路により駆動する電子式の回路遮断器の制御技術に関する。

従来、電子式の回路遮断器においては、電路に過電流が流れたとき、該電路の接点部を開状態にして該過電流を遮断するために引外し部を駆動するまでの待ち時間（以下、動作時間という）を、該過電流の２乗に反比例する時間値として求めている。すなわち、該電路の定格電流の２００％の過電流に対する基準動作時間を予め設定し、これに、流れた過電流の該電路の定格電流の２００％の過電流に対する比の２乗を乗じた時間を動作時間としている。従来の電子式の回路遮断器の動作時間特性の一例を図５の特性曲線Ｂとして示す。特性曲線Ｂにおいては、電路の定格電流の２００％の過電流に対する基準動作時間を１ｍｉｎ（分）とし、定格電流の１０００％未満の過電流領域の全域で、該基準動作時間に対し、過電流の２乗に反比例する時間値を、長限時動作（過電流が流れたとき、これを直ぐには遮断せずに、待ち時間をおいてから遮断する動作）の動作時間（長限時動作時間）として設定している。

上記従来の回路遮断器における動作時間特性の場合は、設定される動作時間が短いために、例えば、負荷充電時の一時的な過負荷状態となる場合にも、設定された短い動作時間後に引外し部が駆動され、接点部が開状態とされ、充電電流が遮断されてしまい、十分な充電を行えないことになる。また、過電流がいずれの値の場合も、過電流の２乗に反比例する動作時間値とされるため、過電流値が変化すると、そのつど、それに対応する動作時間を演算して設定する必要があり、それに対応して引外し部の駆動を制御する制御系の動作も不安定になり易い。回路遮断器としては、保護すべき電路の耐熱性能の点から、ＪＩＳ規格において、電路に定格電流の１２５％、２００％の過電流が流れた場合の動作時間が規定されているが、上記従来の回路遮断器においては、かかる、定格電流の１２５％、２００％の各過電流が流れた場合の動作時間は短く、引外し部が該過電流通電後短時間のうちに作動を開始して、電路の電流が遮断されてしまうし、また、過電流の値が、何らかの要因で定格電流の１２５％、２００％の点から少しの変動が生じても、そのつど、動作時間が演算・設定され、該設定の結果に従って引外し部が駆動されることになり、該引外し部の駆動を制御する制御系の動作も不安定になり易い。

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、電子式の回路遮断器において、電路の耐熱性能の点から安全性が許容される範囲で長い動作時間（長限時動作時間）を確保し、引外し部の駆動制御の安定性を一層高められるようにするとともに、特に定格電流の１２５％、２００％の点において、過電流の値が変動しても、そのつど、該変動値に対応した動作時間の演算・設定や引外し部の駆動制御を行わないで済むようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決し、安定な動作で確実に過電流や短絡電流を遮断することができる電子式の回路遮断器を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、回路遮断器として、検出された電路の電流情報に基づき、該電路の電流のレベルを判定し、該判定結果に基づき、駆動回路に対して引外し部を駆動させるための制御信号を出力する制御回路を備える。
上記制御回路としては、上記判定の結果、電路の電流のレベルが、予め設定された基準値以上の基準範囲内にある過電流レベルとされる場合には、該基準範囲に対応して予め設定され該基準範囲にわたって時間値を一定とされた時間を、引外し部が駆動されるまでの時間（長限時動作時間）として設定し、該時間が満了した時、該引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の１２０％以上、１９０％未満の範囲にある過電流レベルとされる場合には、該範囲にわたって時間値が一定の第１の時間を、駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間（長限時動作時間）として設定し、該第１の時間が満了した時、上記駆動回路に対して、上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の１９０％以上、２１０％未満の範囲にある過電流レベルとされる場合には、該範囲にわたって時間値が一定で上記第１の時間よりも短い第２の時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間（長限時動作時間）として設定し、該第２の時間が満了した時、上記駆動回路に対して、上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の２１０％以上、１０００％未満の範囲にある過電流レベルとされる場合には、該範囲にわたって時間値が該電流レベルの２乗に反比例し上記第２の時間よりも短い第３の時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間として設定し、該第３の時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、また、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の１０００％以上である場合には、上記駆動回路に対し上記引外し部を瞬時に駆動させるための制御信号を出力する構成とする。
また、上記制御回路としては、検出された電路の電流情報に基づく信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、該Ａ／Ｄ変換された信号の実効値を演算する実効値演算部と、該演算された実効値のレベルに基づいて上記電路の電流のレベルを判定するレベル判定部と、該判定の結果、上記電路の電流のレベルが、予め設定された基準値以上の第１の基準範囲内にある過電流レベルとされる場合に、該第１の基準範囲に対応して予め設定され該第１の基準範囲にわたって時間値が一定の時間を、駆動回路が引外し部を駆動するまでの時間として設定し、該設定された時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、また、該判定の結果、上記電路の電流のレベルが、予め設定された上記第１の基準範囲を超える第２の基準範囲内にある過電流レベルとされる場合には、該第２の基準範囲にわたって時間値が該電流レベルの２乗に反比例し上記一定時間よりも短い時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間として演算・設定し、該演算・設定された時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力する長限時動作制御回路と、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、上記第２の基準範囲を超える場合には、上記駆動回路に対し上記引外し部を瞬時に駆動させるための制御信号を出力する瞬時動作制御回路と、上記長限時動作制御回路によって設定された時間がセットされ、該時間を該時間が満了する時までカウントするカウンタと、上記レベル判定部における上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、予め設定された基準値未満の場合に、上記電流検出部による電路電流の検出、上記Ａ／Ｄ変換部によるＡ／Ｄ変換、上記実効値演算部による実効値演算及び上記レベル判定部による電流レベルの判定をリスタートさせるための制御信号を形成し出力するリスタート信号出力部とを備えた構成とする。

本発明によれば、電子式の回路遮断器において、電路の過電流や短絡電流を安定した動作で確実に遮断することができる。

本発明の実施例としての電子式の回路遮断器の構成を示す図である。 図１の回路遮断器のブロック構成図である。 図１の回路遮断器における制御回路の構成を示す図である。 図１の回路遮断器の動作フロー図である。 図３の制御回路が引外し動作の制御時に設定する動作時間値を示す図である。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例としての電子式の回路遮断器の構成を示す図、図２は、図１の回路遮断器のブロック構成図、図３は、図１の回路遮断器における制御回路の構成を示す図、図４は、図１の回路遮断器の動作フロー図、図５は、図３の制御回路が設定する動作時間値の図である。

図１において、１は、本発明の実施例としての電子式の回路遮断器、１０ａは、回路遮断器１内の電路（以下、内部電路という）、１０ｂは、内部電路１０ａに接続される回路遮断器１の外部の電路（以下、外部電路という。また、以下の説明中で、内部電路１０ａと外部電路１０ｂとをまとめて単に電路（符号１０）ということにする）、１１は、内部電路１０ａに接続され、可動接点と固定接点との間の接触、非接触によって該内部電路１０ａを閉状態、開状態にする接点部、１１ａは、接点部１１を構成する固定接点、１１ｂは、接点部１１を構成する可動接点、１２は、例えば４節リンク機構等を備えて構成され、上記可動接点１１ｂを支点２４周りに回動変位させ、該可動接点１１ｂを固定接点１１ａに対し接触状態または非接触状態にする開閉機構部、１５は、内部電路１０ａに通電される電流を検出する電流検出部としての変流器（ＣＴ）、１３は、電磁石（図示なし）と可動部材（図示なし）を有して構成され、該電磁石に通電されることにより可動部材が例えばＸ軸方向に移動変位し、可動部材の該移動変位により上記開閉機構部１２を、上記接点部１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ａに対して接触状態から非接触状態に変化するように作動させる引外し部、１４は、引外し部１３の上記電磁石への通電を行い、上記可動部材を移動変位させるように該引外し部１３を駆動する駆動回路、１６は、変流器１５の検出出力信号を信号処理する信号処理回路、１７は、ＬＳＩで構成され、信号処理回路１６からの出力信号に基づき、上記駆動回路１４が上記引外し部１３を駆動するまでの時間を設定するとともに、該設定した時間が満了（経過）した時、該駆動回路１４に対して引外し部１３を駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を出力する制御回路、２３は、開閉機構部１２内のフック、２４は、可動接点１１ｂの回動支点、２５はハンドル、２６は、可動接点１１ｂが固定接点１１ａに対し接触状態から非接触状態になるときに該固定接点１１ａとの間に発生するアークを抑える消弧部、２７はケースである。開閉機構部１２は、上記フック２３が、上記引外し部１３の上記可動部材の例えばＸ軸方向の移動変位により押されることで作動が開始されるようになっている。
以下、説明中で用いる図１の構成における構成要素には、図１の場合と同じ符号を付して用いる。

図２は、図１の回路遮断器１のブロック構成図である。
図２において、１５ａ、１５ｂ、１５ｃはそれぞれ、変流器１５を構成する電流検出コイル、１４１は、駆動回路１４内においてサイリスタ等で構成され、上記引外し部１３の電磁石への通電を制御するトリガ部、１４２は電源回路、１６１は、信号処理回路１６内において、変流器１５から出力された信号を整流する整流回路、１６２は、信号処理回路１６内において、整流回路１６１から出力された信号電流を電圧変換する電圧変換回路、１６３は、信号処理回路１６内において、電圧変換回路１６２から出力された電圧信号を増幅する信号増幅回路である。電源回路１４２は、整流回路１６１からの出力に基づいて、トリガ部１４１や電圧変換回路１６２などに供給される電力を生成する。

制御回路１７は、変流器１５が検出した電路１０（内部電路１０ａ）の通電電流の情報（電流情報）に基づき、該電路１０（内部電路１０ａ）の通電電流のレベルを判定し、該判定の結果、該電流のレベルが基準値以上の場合に、引外し部１３が作動するまでの時間を該電流レベルに対応した時間値に設定する。すなわち、制御回路１７は、信号処理回路１６の信号増幅回路１６３から出力される信号に基づき、電路１０（内部電路１０ａ）の通電電流のレベルを判定し、該判定の結果、該電路１０の電流のレベルが、予め設定された基準値以上の第１の基準範囲内にある過電流レベルとされる場合には、該第１の基準範囲に対応して予め設定された時間であって該第１の基準範囲にわたって時間値が一定とされた時間を、駆動回路１４のトリガ部１４１が引外し部１３を駆動するまでの時間（長限時動作時間）として設定し、該時間が満了した時、上記トリガ部１４１に対し上記引外し部１３を駆動させるすなわち可動部材に上記移動変位を生じさせるための制御信号を出力し、また、上記判定の結果、上記電路１０の電流のレベルが、予め設定された過電流レベルであって上記第１の基準範囲を超える第２の基準範囲内にある過電流レベルとされる場合には、該第２の基準範囲にわたって時間値が該電流レベルの２乗に反比例し上記一定時間よりも短い時間を、上記駆動回路１４のトリガ部１４１が、上記引外し部１３を駆動するまでの時間（長限時動作時間）として演算・設定し、該演算・設定された時間が満了した時、上記トリガ部１４１に対し、上記引外し部１３を駆動させるための制御信号を出力する。また、上記判定の結果、上記電路１０の電流のレベルが、短絡電流レベルを含み上記第２の基準範囲を超えるレベルである場合には、上記トリガ部１４１に対し、上記引外し部１３を瞬時に駆動させる瞬時動作のための制御信号を出力する。

具体的には、制御回路１７においては、（１）上記判定の結果、上記電路１０の電流のレベルが、該電路１０の定格電流の１２０％以上、１９０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流レベルとされる場合には、予め該制御回路１７内に設定され該範囲にわたって時間値が一定の時間１２０ｍｉｎ（＝第１の時間）を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間（長限時動作時間）として設定し、該第１の時間１２０ｍｉｎが満了（経過）した時、駆動回路１４に対し、引外し部１３を駆動させるための制御信号を出力し、（２）上記判定の結果、電路１０の電流のレベルが、該電路の定格電流の１９０％以上、２１０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流レベルとされる場合には、予め該制御回路１７内に設定され該範囲にわたって時間値が一定で上記第１の時間よりも短い６ｍｉｎ（＝第２の時間）を、駆動回路１４が引外し部１３を駆動するまでの時間（長限時動作時間）として設定し、該第２の時間６ｍｉｎが満了（（経過）した時、駆動回路１４に対し、引外し部１３を駆動させるための制御信号を出力し、また、（３）上記判定の結果、電路１０の電流のレベルが、該電路１０の定格電流の２１０％以上、１０００％未満の範囲（＝第２の基準範囲）にある過電流レベルとされる場合には、該範囲にわたって時間値が該電流レベルの２乗に反比例し上記第２の時間６ｍｉｎよりも短い時間（＝第３の時間）を演算し、これ（第３の時間）を、駆動回路１４が引外し部１３を駆動するまでの時間（長限時動作時間）として設定し、該第３の時間が満了した時、駆動回路１４に対し、引外し部１３を駆動させるための制御信号を出力し、また、さらに、（４）上記判定の結果、電路１０の電流のレベルが、該電路１０の定格電流の１０００％以上である場合には、駆動回路１４に対し、引外し部１３を瞬時に駆動させるための制御信号を出力する。制御回路１７は、上記（３）の場合、上記第２の基準範囲内においては、電流レベルが電路の定格電流の４００％のとき、上記第３の時間（＝長限時動作時間）として、１ｍｉｎ以上、２ｍｉｎ未満の時間値を演算・設定するようになっている。

上記設定された上記第１の時間、上記第２の時間または上記第３の時間は、それぞれが、制御回路１７内のカウンタ（図示なし）にセットされ、満了（経過）する時まで、該カウンタによりカウントされる。
以下、説明中において図２の構成における構成要素を用いる場合には、図２の場合と同じ符号を付して用いる。

図３は、制御回路１７の構成を示す図である。
図３において、１７１は、変流器１５によって検出された電路１０の電流情報を信号処理回路１６で信号処理して得られる信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、１７２は、Ａ／Ｄ変換部１７１でＡ／Ｄ変換された信号の実効値を演算によって求める実効値演算部、１７３は、実効値演算部１７２で演算された信号の実効値のレベルに基づいて、電路１０を流れる電流のレベルを判定するレベル判定部、１７４は、レベル判定部１７３における電流レベル判定結果に基づき、動作時間のフラグをセットするフラグセット部、１７５は、上記（１）、（２）、（３）の場合に、それぞれ、上記第１の時間、上記第２の時間、上記第３の時間を長限時動作時間として設定または演算・設定し、該長限時動作時間が満了した時、引外し部１３を駆動回路１４に駆動させるための制御信号を出力する長限時動作制御回路、１７５１は、長限時動作制御回路１７５内にあって、上記（１）の場合に、上記第１の時間１２０ｍｉｎを長限時動作時間として設定し、該１２０ｍｉｎが満了（経過）した時、引外し部１３を駆動させるための制御信号を駆動回路１４に出力する長限時１２５％動作制御回路、１７５１ａは、該長限時１２５％動作制御回路１７５１内にあって、上記フラグセット部１７４によりセットされたフラグを、前回にセットされたフラグと比較する比較部、１７５１ｂは、同じく該長限時１２５％動作制御回路１７５１内にあって、上記レベル判定部１７３による電流レベルの判定結果に基づいて、第１の時間１２０ｍｉｎを長限時動作時間として設定する動作時間設定部、１７５１ｃは、同じく該長限時１２５％動作制御回路１７５１内にあって、該第１の時間１２０ｍｉｎが満了（経過）した時、引外し部１３を駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に出力する引外し制御信号出力部、１７５２は、長限時動作制御回路１７５内にあって、上記（２）の場合に、上記第２の時間６ｍｉｎを長限時動作時間として設定し、該６ｍｉｎが満了（経過）した時、引外し部１３を駆動させるための制御信号を駆動回路１４に出力する長限時２００％動作制御回路、１７５２ａは、該長限時２００％動作制御回路１７５２内にあって、上記フラグセット部１７４によりセットされたフラグを、前回にセットされたフラグと比較する比較部、１７５２ｂは、同じく該長限時２００％動作制御回路１７５２内にあって、上記レベル判定部１７３による電流レベルの判定結果に基づいて、第２の時間６ｍｉｎを長限時動作時間として設定する動作時間設定部、１７５２ｃは、同じく該長限時２００％動作制御回路１７５２内にあって、該第２の時間６ｍｉｎが満了（経過）した時、引外し部１３を駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に出力する引外し制御信号出力部、１７５３は、長限時動作制御回路１７５内にあって、上記（３）の場合に、上記第３の時間を長限時動作時間として設定し、該第３の時間が満了（経過）した時、引外し部１３を駆動させるための制御信号を駆動回路１４に出力する長限時２１０％以上動作制御回路、１７５３ａは、該長限時２１０％以上動作制御回路１７５３内にあって、上記フラグセット部１７４によりセットされたフラグを、前回にセットされたフラグと比較する比較部、１７５３ｂは、同じく該長限時２１０％以上動作制御回路１７５３内にあって、上記レベル判定部１７３による電流レベルの判定結果に基づいて、第３の時間を演算し、該演算した時間を長限時動作時間として設定する動作時間演算・設定部、１７５３ｃは、同じく該長限時２１０％以上動作制御回路１７５３内にあって、該第３の時間が満了（経過）した時、引外し部１３を駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に出力する引外し制御信号出力部、１７６は、上記（４）の場合に、引外し部１３を瞬時に駆動させるための制御信号を駆動回路１４に向けて出力する瞬時動作制御回路、１７６１ｃは、瞬時動作制御回路１７６内にあって、引外し部１３を瞬時に駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に向けて出力する引外し制御信号出力部である。

また、１７８は、上記長限時動作制御回路１７５によって設定された時間（長限時動作時間）がセットされ、該時間を該時間が満了する時までカウントするカウンタ、１７７は、上記レベル判定部１７３における上記判定の結果、上記電路１０の電流のレベルが、予め設定された基準値未満の場合に、上記変流器１５による電路電流の検出、上記Ａ／Ｄ変換部１７１によるＡ／Ｄ変換、上記実効値演算部１７２による実効値演算及び上記レベル判定部１７３による電流レベルの判定をリスタートさせるための制御信号を形成し出力するリスタート信号出力部、Ｐ_１は、Ａ／Ｄ変換部１７１への入力端子、Ｑ_５は、長限時動作制御回路１７５からの出力信号すなわち長限時動作時間が満了した時に引外し部１３を駆動させるための制御信号を長限時動作制御回路１７５から駆動回路１４のトリガ部１４１に出力するための出力端子、Ｑ_６は、瞬時動作制御回路１７６からの出力信号すなわち引外し部１３を瞬時に駆動させるための制御信号を瞬時動作制御回路１７６から駆動回路１４のトリガ部１４１に出力するための出力端子、Ｑ_７は、リスタート信号出力部１７７からのリスタート信号を制御回路１７の外部に出力するための出力端子である。
以下、説明中において用いる図３の構成における構成要素には、図３の場合と同じ符号を付して用いる。

図４は、図１の回路遮断器１の動作フロー図である。
図４において、
（１）制御回路１７が引外し部１３を制御する制御動作を開始する（ステップＳ４０１）。
（２）制御回路１７が、各種の設定状態の読み込みや制御に必要な係数のセットを行う（ステップＳ４０２）。
（３）制御回路１７が、信号処理回路１６から入力された信号をＡ／Ｄ変換部１７１においてＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換された信号の実効値を実効値演算部１７２において演算によって求める（ステップＳ４０３）。
（４）制御回路１７が、レベル判定部１７３において、電路１０に流れる電流のレベルを判定する。該判定では、該電流のレベルが瞬時動作制御されて瞬時に遮断されるべきレベル領域にあるか否かすなわち該電流が該電路１０の定格電流の１０００％以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。
（５）上記ステップＳ４０４における判定の結果、電流のレベルが瞬時動作制御されるべきレベル領域にある場合は、制御回路１７は、瞬時動作制御回路１７６の引外し制御信号出力部１７６１ｃにおいて、引外し部１３を瞬時に駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に向けて出力する。駆動回路１４のトリガ部１４１は引外し部１３の電磁石に通電して可動部材を移動変位させる。該可動部材は、移動変位して開閉機構部１２を作動させ、可動接点１１ｂが固定接点１１ａに対し非接触状態となるようにする（ステップＳ４０５）。可動接点１１ｂが固定接点１１ａに対し非接触状態となったとき、制御回路１７は、引外し部１３を制御する制御動作を終了する（ステップＳ４１８）。

（６）上記ステップＳ４０４における判定の結果、電路１０に流れる電流のレベルが瞬時動作制御されるべきレベル領域にない場合は、制御回路１７は、レベル判定部１７３において、該電流のレベルが長限時動作制御されるべきレベル領域にあるか否かすなわち該電流が該電路１０の定格電流の１２０％以上、１０００％未満の範囲の値であるか否かを判定する（ステップＳ４０６）。
（７）上記ステップＳ４０６における判定の結果、電路１０に流れる電流のレベルが長限時動作制御されるべきレベル領域にない場合は、制御回路１７は、フラグセット部１７４において、「長限時動作すべき過電流は流れていない（動作過電流無通電）」のフラグをセットし（ステップＳ４０７）、リスタート信号出力部１７７からリスタート信号を出力する（ステップＳ４０８）。
（８）上記ステップＳ４０６における判定の結果、電路１０に流れる電流のレベルが長限時動作制御されるべきレベル領域にある場合は、制御回路１７は、レベル判定部１７３において、該電流レベルが、電路１０の定格電流の１２０％以上、１９０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流レベルか否かを判定する（ステップＳ４０９）。

（９）上記ステップＳ４０９における判定の結果、電路１０に流れる電流のレベルが、該電路１０の定格電流の１２０％以上、１９０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流レベルである場合は、制御回路１７は、フラグセット部１７４において、「長限時１２５％」というフラグをセットし（ステップＳ４１０）、その後、長限時動作制御回路１７５の長限時１２５％動作制御回路１７５１による長限時１２５％動作制御を行う（ステップＳ４１１）。該長限時１２５％動作制御のルーチンにおいては、先ず比較部１７５１ａにおいて、前回のフラグとの比較を行い、前回のフラグが「動作過電流無通電」である場合は、動作時間設定部１７５１ｂにおいて、１２０ｍｉｎ（＝第１の時間）を長限時動作時間として設定し、これをカウンタ１７８にセットする。前回のフラグが「長限時１２５％」であった場合は、制御回路１７は、カウンタ１７８のカウント値から「１」を減算し、カウント値がゼロか否かをチェックする。カウント値がゼロの場合は、この定格電流の１２０％以上、１９０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流が電路１０に１２０ｍｉｎ間通電されたことになるので、制御回路１７は、引外し制御信号出力部１７５１ｃにおいて、引外し部１３を駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に出力する。該制御信号（引外し制御信号）が駆動回路１４に入力されると、駆動回路１４は引外し部１３の電磁石に通電して可動部材を移動変位させる。該可動部材が移動変位することで開閉機構部１２が駆動され、接点部１１の可動接点１１ｂが、支点２４周りに回動変位され、固定接点１１ａに対して非接続状態とされて、電路１０をオフ状態にし、この定格電流の１２０％以上、１９０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流を遮断する。該過電流が継続する場合には、制御回路１７は、カウンタ１７８のカウント値がゼロになるまで上記と同様の処理を行う。可動接点１１ｂが固定接点１１ａに対し非接触状態となったとき、制御回路１７は、引外し部１３を制御する制御動作を終了する（ステップＳ４１８）。

（１０）上記ステップＳ４０９における判定の結果、電路１０に流れる電流のレベルが、該電路１０の定格電流の１２０％以上、１９０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）の過電流レベルでない場合は、制御回路１７は、レベル判定部１７３において、該電流レベルが、電路１０の定格電流の１９０％以上、２１０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流レベルか否かを判定する（ステップＳ４１２）。
（１１）上記ステップＳ４１２における判定の結果、電路１０に流れる電流のレベルが、該電路１０の定格電流の１９０％以上、２１０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流レベルである場合は、制御回路１７は、フラグセット部１７４において、「長限時２００％」というフラグをセットし（ステップＳ４１３）、長限時動作制御回路１７５の長限時２００％動作制御回路１７５２による長限時２００％動作制御を行う（ステップＳ４１４）。該長限時２００％動作制御のルーチンにおいては、先ず比較部１７５２ａにおいて、前回のフラグとの比較を行い、前回のフラグが「動作過電流無通電」である場合は、動作時間設定部１７５２ｂにおいて、６ｍｉｎ（＝第２の時間）を長限時動作時間として設定し、これをカウンタ１７８にセットする。前回のフラグが「長限時２００％」であった場合は、制御回路１７は、カウンタ１７８のカウント値から「１」を減算し、カウント値がゼロか否かをチェックする。カウント値がゼロの場合は、この定格電流の１９０％以上、２１０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流が電路１０に６ｍｉｎ間通電されたことになるので、制御回路１７は、引外し制御信号出力部１７５２ｃにおいて、引外し部１３を駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に出力する。該制御信号（引外し制御信号）が駆動回路１４に入力されると、駆動回路１４は引外し部１３の電磁石に通電して可動部材を移動変位させる。該可動部材が移動変位することで開閉機構部１２が駆動され、接点部１１の可動接点１１ｂが、支点２４周りに回動変位され、固定接点１１ａに対して非接続状態とされて、電路１０をオフ状態にし、この定格電流の１９０％以上、２１０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流を遮断する。該過電流が継続する場合には、制御回路１７は、カウンタ１７８のカウント値がゼロになるまで上記と同様の処理を行う。可動接点１１ｂが固定接点１１ａに対し非接触状態となったとき、制御回路１７は、引外し部１３を制御する制御動作を終了する（ステップＳ４１８）。

（１２）上記ステップＳ４１２における判定の結果、電路１０に流れる電流のレベルが、該電路１０の定格電流の１９０％以上、２１０％未満の範囲（＝第１の基準範囲）にある過電流レベルでない場合は、制御回路１７は、レベル判定部１７３において、該電流レベルは、電路１０の定格電流の２１０％以上、１０００％未満の範囲（＝第２の基準範囲）にある過電流レベルであると判定し（ステップＳ４１５）、フラグセット部１７４において、「長限時２１０％以上」というフラグをセットし（ステップＳ４１６）、長限時動作制御回路１７５の長限時２１０％以上動作制御回路１７５３による長限時２１０％以上動作制御を行う（ステップＳ４１７）。該長限時２１０％動作制御のルーチンにおいては、先ず比較部１７５３ａにおいて、前回のフラグとの比較を行い、前回のフラグが「動作過電流無通電」である場合は、動作時間演算・設定部１７５３ｂにおいて、電流レベルの２乗に反比例し上記第２の時間６ｍｉｎよりも短い時間（＝第３の時間）を演算し、これ（第３の時間）を、駆動回路１４が引外し部１３を駆動するまでの時間（長限時動作時間）として設定し、これをカウンタ１７８にセットする。前回のフラグが「長限時２１０％以上」であった場合は、制御回路１７は、カウンタ１７８のカウント値から「１」を減算し、カウント値がゼロか否かをチェックする。カウント値がゼロの場合は、電路１０の定格電流の２１０％以上、１０００％未満の範囲（＝第２の基準範囲）にある過電流が電路１０に該過電流の電流レベルの２乗に反比例した時間通電されたことになるので、制御回路１７は、引外し制御信号出力部１７５３ｃにおいて、引外し部１３を駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に出力する。該制御信号（引外し制御信号）が駆動回路１４に入力されると、駆動回路１４は引外し部１３の電磁石に通電して可動部材を移動変位させる。該可動部材が移動変位することで開閉機構部１２が駆動され、接点部１１の可動接点１１ｂが、支点２４周りに回動変位され、固定接点１１ａに対して非接続状態とされて、電路１０をオフし、この第２の基準範囲の過電流を遮断する。該過電流が継続する場合には、制御回路１７は、カウンタ１７８のカウント値がゼロになるまで上記と同様の処理を行う。可動接点１１ｂが固定接点１１ａに対し非接触状態となったとき、制御回路１７は、引外し部１３を制御する制御動作を終了する（ステップＳ４１８）。

図５は、図３の制御回路１７が長限時動作制御及び瞬時動作制御を行う場合の動作時間値を示す特性図である。
図５の特性において、横軸は、電路１０に流れる電流Ｉｎ（％）（電路１０の定格電流に対する百分率値）、縦軸は動作時間ｔである。特性のイは、電流Ｉｎが１２０％未満（Ｉｎ＜１２０％）の領域、ロは、電流Ｉｎが、１２０％以上、１９０％未満（１２０％≦Ｉｎ＜１９０％）の領域（第１の基準範囲）、ハは、電流Ｉｎが、１９０％以上、２１０％未満（１９０％≦Ｉｎ＜２１０％）の領域（第１の基準範囲）、ニは、電流Ｉｎが、２１０％以上、１０００％未満（２１０％≦Ｉｎ＜１０００％）の領域（第２の基準範囲）、ホは、電流Ｉｎが、１０００％以上（１０００％＜Ｉｎ）の領域である。Ａは、本発明の回路遮断器１における特性曲線であり、Ｂは、従来の回路遮断器における特性曲線である。特性曲線Ａにおいて、領域ロ内では、動作時間ｔは１２０ｍｉｎ一定、領域ハ内では、動作時間ｔは６ｍｉｎ一定、領域ニ内では、動作時間ｔは電流Ｉｎの２乗に反比例した値であって、かつ、Ｉｎ＝４００％のとき、１ｍｉｎ以上、２ｍｉｎ未満となる値、また、領域ホ内では、動作時間ｔは０．０５ｓ以下である。制御回路１７は、特性曲線Ａに沿った動作時間ｔの制御を行う。すなわち、レベル判定部１７３が判定した電流レベルが領域ロ内にあるときは、長限時１２５％動作制御回路１７５１内の動作時間設定部１７５１ｂが、動作時間ｔ＝１２０ｍｉｎ一定を長限時動作時間として設定し、レベル判定部１７３が判定した電流レベルが領域ハ内にあるときは、長限時２００％動作制御回路１７５２内の動作時間設定部１７５２ｂが、動作時間ｔ＝６ｍｉｎ一定を長限時動作時間として設定し、レベル判定部１７３が判定した電流レベルが領域ニ内にあるときは、長限時２１０％以上動作制御回路１７５３内の動作時間演算・設定部１７５３ｂが、電流Ｉｎの２乗に反比例する時間であって６ｍｉｎよりも短い動作時間ｔを、長限時動作時間として演算して設定し、また、レベル判定部１７３が判定した電流レベルが領域ホ内にあるときは、瞬時動作制御回路１７６の引外し制御信号出力部１７６１ｃにおいて、引外し部１３を瞬時に駆動させるための制御信号（引外し制御信号）を形成し駆動回路１４に向けて出力する。

上記説明した本発明の実施例としての回路遮断器１によれば、長い動作時間を確保することができ、引外し部１３の駆動の安定性を高めることができる。特に、定格電流の１２５％、２００％の点において、過電流の値が変動しても、そのつど、該変動値に対応した動作時間の演算・設定や引外し部の駆動制御を行わないで済み、電路の過電流や短絡電流を安定な動作で確実に遮断することができる。

本発明は、電子式の回路遮断器に適用した場合に好適である。さらに、回路遮断器に限らず、電路の電流値を管理する機器や手段にも利用することができる。

１…回路遮断器、
１０、１０ａ、１０ｂ…電路、
１１…接点部、
１１ａ…固定接点、
１１ｂ…可動接点、
１２…開閉機構部、
１３…引外し部、
１４…駆動回路、
１４１…トリガ部、
１４２…電源回路、
１５…変流器、
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…電流検出コイル、
１６…信号処理回路、
１６１…整流回路、
１６２…電圧変換回路、
１６３…信号増幅回路、
１７…制御回路、
１７１…Ａ／Ｄ変換部、
１７２…実効値演算部、
１７３…レベル判定部、
１７４…フラグセット部、
１７５…長限時動作制御回路、
１７５１…長限時１２５％動作制御回路、
１７５１ａ、１７５２ａ、１７５３ａ…比較部、
１７５１ｂ、１７５２ｂ…動作時間設定部、
１７５１ｃ、１７５２ｃ、１７５３ｃ、１７６１ｃ…引外し制御信号出力部、
１７５２…長限時２００％動作制御回路、
１７５３…長限時２１０％以上動作制御回路、
１７５３ｂ…動作時間演算・設定部、
１７６…瞬時動作制御回路、
１７７…カウンタ、
１７８…リスタート信号出力部、
２３…フック、
２４…回動支点、
２５…ハンドル、
２６…消弧部、
２７…ケース、
Ｐ_１…入力端子、
Ｑ_５、Ｑ_６、Ｑ_７…出力端子。

Claims (5)

1. 電路に接続され該電路の過電流を遮断する回路遮断器であって、
   上記電路に接続され、可動接点と固定接点との間の接触、非接触によって該電路を閉状態、開状態にする接点部と、
   上記可動接点を支点周りに回動変位させ、該可動接点を固定接点に対し接触状態または非接触状態にする開閉機構部と、
   上記電路の電流情報を検出する電流検出部と、
   電磁石の通電により可動部材を移動変位させ、上記開閉機構部を、上記接点部の可動接点が固定接点に対し非接触状態となるように作動させる引外し部と、
   上記引外し部の上記電磁石への通電を行い、上記可動部材を移動変位させるように該引外し部を駆動する駆動回路と、
   上記電流検出部が検出した電流情報に基づき、上記電路の電流のレベルを判定し、該判定の結果、該電流レベルが、予め設定された基準値以上の基準範囲内にある過電流レベルとされる場合に、該基準範囲に対応して予め設定されている一定時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間として設定し、該時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力する制御回路と、
   を備えて成り、
   上記制御回路が、
   上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の１２０％以上、１９０％未満の範囲にある過電流レベルとされる場合には、該範囲にわたって時間値が一定の第１の時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間として設定し、該第１の時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の１９０％以上、２１０％未満の範囲にある過電流レベルとされる場合には、該範囲にわたって時間値が一定で上記第１の時間よりも短い第２の時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間として設定し、該第２の時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の２１０％以上、１０００％未満の範囲にある過電流レベルとされる場合には、該範囲にわたって時間値が該電流レベルの２乗に反比例し上記第２の時間よりも短い第３の時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間として設定し、該第３の時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、また、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の１０００％以上である場合には、上記駆動回路に対し上記引外し部を瞬時に駆動させるための制御信号を出力する構成であることを特徴とする回路遮断器。
2. 上記制御回路は、上記第１の時間、上記第２の時間または上記第３の時間を、満了する時までカウントするカウンタを備えた構成である請求項１に記載の回路遮断器。
3. 上記制御回路は、上記第１の時間を１２０ｍｉｎ、上記第２の時間を６ｍｉｎに設定する構成である請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。
4. 上記制御回路は、上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、該電路の定格電流の４００％であるとき、上記第３の時間を、１ｍｉｎ以上、２ｍｉｎ未満の時間値に設定する構成である請求項１から３のいずれかに記載の回路遮断器。
5. 電路に接続され該電路の過電流を遮断する回路遮断器であって、
   上記電路に接続され、可動接点と固定接点との間の接触、非接触によって該電路を閉状態、開状態にする接点部と、
   上記可動接点を支点周りに回動変位させ、該可動接点を固定接点に対し接触状態または非接触状態にする開閉機構部と、
   上記電路の電流を検出する電流検出部と、
   電磁石の通電により可動部材を移動変位させ、上記開閉機構部を、上記接点部の可動接点が固定接点に対し非接触状態となるように作動させる引外し部と、
   上記引外し部の上記電磁石への通電を行い、上記可動部材を移動変位させるように該引外し部を駆動する駆動回路と、
   上記電流検出部が検出した電流情報に基づき、上記電路の電流のレベルを判定し、該判定結果に基づき、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力する制御回路と、
   を備えて成り、
   上記制御回路が、
   上記電流検出部が検出した電流情報に基づく信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
   上記Ａ／Ｄ変換された信号の実効値を演算する実効値演算部と、
   上記演算された実効値のレベルに基づいて上記電路の電流のレベルを判定するレベル判定部と、
   上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、予め設定された基準値以上の第１の基準範囲内にある過電流レベルとされる場合に、該第１の基準範囲に対応して予め設定され該第１の基準範囲にわたって時間値が一定の時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間として設定し、該設定された時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力し、また、該判定の結果、上記電路の電流のレベルが、予め設定された上記第１の基準範囲を超える第２の基準範囲内にある過電流レベルとされる場合には、該第２の基準範囲にわたって時間値が該電流レベルの２乗に反比例し上記一定時間よりも短い時間を、上記駆動回路が上記引外し部を駆動するまでの時間として演算・設定し、該演算・設定された時間が満了した時、上記駆動回路に対し上記引外し部を駆動させるための制御信号を出力する長限時動作制御回路と、
   上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、上記第２の基準範囲を超える場合には、上記駆動回路に対し上記引外し部を瞬時に駆動させるための制御信号を出力する瞬時動作制御回路と、
   上記長限時動作制御回路によって設定された時間がセットされ、該時間を該時間が満了する時までカウントするカウンタと、
   上記レベル判定部における上記判定の結果、上記電路の電流のレベルが、予め設定された基準値未満の場合に、上記電流検出部による電路電流の検出、上記Ａ／Ｄ変換部によるＡ／Ｄ変換、上記実効値演算部による実効値演算及び上記レベル判定部による電流レベルの判定をリスタートさせるための制御信号を形成し出力するリスタート信号出力部と、
   を備えた構成であることを特徴とする回路遮断器。

Images