(57)【要約】【課題】機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上する。【解決手段】コア３０は略長円形状に構成され、コア３０の貫通口の長手方向に並んで三相の一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔが貫通して配置されている。コイル３２は、一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔとの位置関係に応じて、その巻線密度が位置によって異なるように不均一に形成する。例えば、一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔのうちの２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分について、コイル３２の巻線密度Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８を高くする。これにより、コイル３２において生じる誘起電圧の不平衡を低減させる。【選択図】図２
2010230456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の一次導体と、
前記複数の一次導体を内側に貫通させる環状のものであり、径方向の寸法が位置によって異なる略長円形状の磁性材料からなるコアと、
前記コアの輪に沿って巻線が巻回されたトロイダル状のコイルと、
前記コイルに発生する誘起電圧による出力電圧を検出する検出部とを備え、
前記コイルは、巻線密度が位置によって異なるように形成され、前記複数の一次導体のうちの２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上の前記コアとの交点部分における巻線密度が高くなっている漏電検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の漏電検出装置であって、
前記複数の一次導体は、前記略長円形状のコアの長手方向に並んで配置され、
前記コイルは、前記複数の一次導体のうちの２つの一次導体の中間部分であって、前記コアにおける磁束が他よりも疎となる部分の巻線密度が高くなるよう形成されている漏電検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の漏電検出装置であって、
前記複数の一次導体として３つの一次導体が前記略長円形状のコアの長手方向に一列に配置され、これらの一次導体のうち、１つが前記コアのコア中心部に位置し、他の２つがコア中心部を挟んで対称に位置するよう配置されている漏電検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の漏電検出装置であって、
前記コアは、基板に内蔵されて構成され、前記基板において、回路パターン及びスルーホールによって前記コアの外側にコアの輪に沿って巻線が巻回された構造となるトロイダル状の前記コイルが形成されている漏電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線配線等の漏電を検出する漏電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏電検出装置は、複数の一次導体を貫通させた軟磁性材料等からなる環状のコアと、このコアに巻回したトロイダル状のコイルとを有して構成される零相変流器（ＺＣＴ）を備えている。漏電が生じた場合は、一次導体のいずれかに漏電電流（零相電流）が流れ、複数の一次導体における電流が不平衡となるので、漏電電流により発生する磁束によって零相変流器のコアにおける磁束の状態が変化する。これにより、零相変流器のコイルに誘起電圧が発生し、漏電電流に相当する電圧がコイル両端で生じる。また、漏電が発生していない場合は、複数の一次導体に流れる電流が平衡状態であり、零相変流器のコアにおける磁束は打ち消し合い、コイルに誘起電圧は発生しない。したがって、零相変流器のコイル両端の電圧を漏電検出出力として出力することで、漏電電流の検出が可能となっている。
【０００３】
しかし、実際には、一次導体の位置の影響や、コイルの巻きばらつきなどにより、コア内部の磁束に不均一が生じ、平衡状態においてもコイルに誘起電圧が発生してしまうことがある。また、一次導体の負荷側にモータのような突入電流の流れる負荷機器が接続された場合には、コイルに発生する誘起電圧は漏電電流を検出する電圧と同等以上の電圧となり、誤検出を引き起こすことがある。
【０００４】
このような誤検出を防ぐため、従来の漏電検出装置は、環状のコアを用いており、かつ貫通させる一次導体もコアの中央に密集させて配置し、さらにそれらの一次導体を対称に配置したりすることで、平衡状態でのコイルの誘起電圧を抑えて零相電流以外による出力を抑制する構成としている。
【０００５】
しかしながら、例えば漏電遮断器のような機器に漏電検出装置を組み込む場合、上記のような構成では、貫通させる一次導体の形状が相毎に異なるとともに、組立性も悪くなり、また各相の導体が近接することになる。このため、一次導体間に絶緑物を要する、外部の磁気的影響を受けやすい、温度上昇が大きくなるなど、コスト面、性能面での課題があった。これに対し、環状のコアを大きくすることで一次導体を離して、前記課題を回避することが可能である。しかし、機器への組み込みにおいて構造的な制約が大きくなり、機器自体が大型化してしまうという課題がある。
【０００６】
一方、環状のコアの大型化を回避するために、略長円形状（トラック型）のコアを用いて一次導体を離して配置した構成もある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この構成では、前記大型化に関する課題は解決できるものの、平衡状態でのコイルの誘起電圧は、コアが環状で一次導体が密集した構成のものより大きくなってしまい、誤検出が発生しやすくなる課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−０８３９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来の漏電検出装置では、コア内部の磁束の不均一性を抑制するため、一次導体をコア中央部に密集させて配置し、一次導体により生じる磁束を互いに打ち消しやすくしていたが、コアを円形状とした場合、小型化が困難になる。一方、機器の小型化及び組立性を考慮して、コアを長円形状とした場合、コア内部の磁束の不均一が発生しやすくなり、誤検出が生じやすいという課題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能な漏電検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の一次導体と、前記複数の一次導体を内側に貫通させる環状のものであり、径方向の寸法が位置によって異なる略長円形状の磁性材料からなるコアと、前記コアの輪に沿って巻線が巻回されたトロイダル状のコイルと、前記コイルに発生する誘起電圧による出力電圧を検出する検出部とを備え、前記コイルは、巻線密度が位置によって異なるように形成され、前記複数の一次導体のうちの２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上の前記コアとの交点部分における巻線密度が高くなっている漏電検出装置を提供する。
上記構成により、コアを略長円形状として、機器の小型化が容易で組立性が良好な構成とした場合であっても、コア内に一次導体が離間して配置された場合に、２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分における巻線密度を高くすることで、コアの位置によって磁束の不平衡が生じた場合のコイルにおいて生じる誘起電圧の不平衡を低減させることができる。このため、電流が平衡状態での出力を小さくでき、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能になる。
【００１１】
また、本発明は、上記の漏電検出装置であって、前記複数の一次導体は、前記略長円形状のコアの長手方向に並んで配置され、前記コイルは、前記複数の一次導体のうちの２つの一次導体の中間部分であって、前記コアにおける磁束が他よりも疎となる部分の巻線密度が高くなるよう形成されているものを含む。
上記構成により、コアを略長円形状として、機器の小型化が容易で組立性が良好な構成とした場合であっても、２つの一次導体の中間部分であってコアにおける磁束が他よりも疎となる部分の巻線密度を高くすることで、コアの位置によって磁束の不平衡が生じた場合のコイルにおいて生じる誘起電圧の不平衡を低減させることができ、誤検出を抑制可能となる。
【００１２】
また、本発明は、上記の漏電検出装置であって、前記複数の一次導体として３つの一次導体が前記略長円形状のコアの長手方向に一列に配置され、これらの一次導体のうち、１つが前記コアのコア中心部に位置し、他の２つがコア中心部を挟んで対称に位置するよう配置されているものを含む。
上記構成により、一次導体を同一形状で直線的に構成できるため、安価に構成可能である。また、一次導体の配置に対称性を持たせることで、平衡状態での漏電誤検出を抑えることが可能となる。
【００１３】
また、本発明は、上記の漏電検出装置であって、前記コアは、基板に内蔵されて構成され、前記基板において、回路パターン及びスルーホールによって前記コアの外側にコアの輪に沿って巻線が巻回された構造となるトロイダル状の前記コイルが形成されているものを含む。
上記構成により、略長円形状コアを持つ構成とする場合に、コアの輪に沿って全周にわたりコイルを巻回した密度が不均一なトロイダル状のコイルを容易に形成できる。また、基板によってコア及びコイルを形成することで、コイルの巻きバラツキを無くすことができ、漏電検出装置における零相変流器の検出精度及び組立精度を向上できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能な漏電検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る漏電検出装置の構成の概要を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図
【図３】本実施形態に係る漏電検出装置の全体の概略構成を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図
【図６】本発明の第４の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図
【図７】本発明の第５の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図
【図８】第５の実施形態に係る漏電検出装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態では、本発明に係る漏電検出装置の一例として、環状のコアにコイルが巻回されて構成された零相変流器を備える漏電検出装置の構成を示す。この漏電検出装置は、電子式ブレーカ等の開閉器等に搭載されて用いられる。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係る漏電検出装置の構成の概要を示す図である。ここで、図１（ａ）は漏電検出装置のコア及びコイルに二相の一次導体を貫通して配置した場合の構成を、図１（ｂ）は漏電検出装置のコア及びコイルに三層の一次導体を貫通して配置した場合の構成をそれぞれ示す。図１においてコアに巻回されたコイルについては簡略化して図示している。
【００１８】
図１（ａ）に示す構成では、パーマロイ等の軟磁性材料により構成されるコア１０の貫通口に、２本の一次導体１１ａ、１１ｂが貫通して配置されている。また、図１（ｂ）に示す構成では、軟磁性材料のコア２０の貫通口に３本の一次導体２１ａ、２１ｂ、２１ｃが貫通して配置されている。本実施形態の漏電検出装置は、小型化と組立性向上との両立を図るために、まず、コア１０、２０を長辺と短辺を有する略長円形状に形成している。ここで、略長円形状の形状としては、長円形状（トラック型）、楕円形状など、長辺と短辺とを持つ輪状のもので、直交する２方向で寸法が異なるような形状を含むものとする。そして、この非円形のコア１０、２０の略長円形状の貫通口に一次導体１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃを貫通させる構造とし、複数の一次導体を密に近接させず互いに少し離して配置させるようにする。
【００１９】
上記のような構成の場合、真円のコアの中心に一次導体を密接して配置した場合と比較して、一次導体に対するコイル及びコアの磁気特性が位置によって異なり、均一とはならないことがある。よって、一次導体の配置位置などにより磁気特性のバランスが崩れることがあるため、誤検出が生じやすくなる。そこで、本実施形態では、漏電電流の誤検出を低減するために以下の構成を採用する。
【００２０】
本実施形態では、コイルの巻線密度を位置によって異ならせる構成とし、このコイルの巻線密度の設定によってコア及びコイルにおける磁気特性のバランスを調整する。これにより、コアの位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイルで生じる誘起電圧の不平衡を低減できる。すなわち、コア及びコイルと一次導体との位置関係に基づき、一次導体に対するコイル及びコアの磁気特性（磁気抵抗）が位置によらずどの位置においても等価となるように、コイルの巻線密度を設定する。これにより、コア上の全ての位置において等価な磁気回路を形成する。
【００２１】
図１の例では、略長円形状のコア１０、２０と一次導体１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃとの位置関係に応じて、コイル１２、２２の巻線密度が均一でなく異なる構成とする。すなわち、コア１０、２０及びコイル１２、２２と一次導体１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃとの距離により、コア上の位置によって異なる巻線密度を設定する。
【００２２】
図１（ａ）の構成では、一次導体１１ａに紙面の裏から表に向かう電流が流れ、一次導体１１ｂに紙面の表から裏に向かう電流が流れた場合、矢印１５ａ、１５ｂの方向にそれぞれ磁束が発生する。図１（ｂ）の構成では、一次導体２１ａ、２１ｃに紙面の表から裏に向かう電流が流れ、一次導体２１ｂに紙面の裏から表に向かう電流が流れた場合、矢印２５ａ、２５ｂ、２５ｃの方向にそれぞれ磁束が発生する。
【００２３】
この状態で、磁気特性のバランスを保つように、２つの一次導体間に位置し、磁束が集中しない部分のコイルの巻線密度を高くする。具体的には、２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分の巻線を密に巻くことで、２つの一次導体の中間部分の位置の巻線密度を高くする。つまり、一次導体１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃの間に挟まれた位置にあり、コア１０、２０の磁束が他よりも疎になる部分のコイル１２、２２の巻線密度が高くなるように形成し、この部分のコイル１２、２２の検出感度を上げるようにする。
【００２４】
すなわち、図１（ａ）の場合、一次導体１１ａ、１１ｂの間に位置するコイル部分１２ａ、１２ｂの巻線密度を高くする。同様に、図１（ｂ）の場合、一次導体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの間に位置するコイル部分２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの巻線密度を高くする。
【００２５】
なお、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、本実施形態の漏電検出装置は、一次導体が２本の場合、３本の場合など、コア内に貫通させる一次導体の数に関わらずいずれにも適用可能である。
【００２６】
上記のように、コイルの巻線密度を位置によって異なるように適宜設定することによって、コアの位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイルにおいて生じる誘起電圧の不平衡を低減できるため、漏電検出装置を構成する機器の小型化が容易で組立性が良好な構成としながら、誤検出を抑制して検出精度を向上することが可能となる。
【００２７】
（第１の実施形態）
図２は本発明の第１の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図２において、（ａ）は漏電検出装置のコアをコアの輪と垂直な方向から見た平面図、（ｂ）はコアを側方からみた側面図、（ｃ）はコア及びコイルの平面図をそれぞれ示す。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、コア３０は楕円形状等の略長円形状に構成され、コア３０の貫通口に三相の一次電流が流れる３本の一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔが貫通して配置されている。一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔは、略長円形状のコア３０の貫通口の長手方向に並んで配置されている。ここで、一次導体３１Ｒはコア３０の中心位置からコア長手方向にＬ１だけ変位し、一次導体３１Ｓはコア３０の中心位置からコア短手方向にＨ１だけ変位し、一次導体３１Ｔはコア３０の中心位置からコア長手方向にＬ２、コア短手方向にＨ２だけ変位している。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、コア３０は、軟磁性材料が積層されて構成され、ほぼ均一な幅Ｗ１及び厚さＴ１に形成されている。また、図２（ｃ）に示すように、コア３０には、コア３０の輪に沿って外側に巻線が巻回され、トロイダル状のコイル３２が構成されている。そして、コイル３２の両端の出力部３３よりコイル３２の出力が取り出される。
【００３０】
この構成において、一次導体３１Ｒ、３１Ｔには紙面の表から裏に向かう電流が流れ、一次導体３１Ｓに紙面の裏から表に向かう電流が流れているとする。それぞれの一次導体に流れる電流によって磁束が発生し、コア３０を通過する。漏電が生じていなくて一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔに流れる電流が平衡状態にあるときは、各電流により発生する磁束が打ち消し合い、コイル３２には誘起電圧が発生しない状態となる。しかし、コア３０の断面積が均一であり、コイル３２の巻線が均一に巻かれていて巻線密度が均一である場合は、一次電流が平衡状態でもコア全体の磁束に不平衡が生じ、コイル３２に誘起電圧が発生して出力部３３において出力電圧が検出され、漏電誤検出が生じることがある。
【００３１】
そこで、本実施形態では、コア３０及びコイル３２と一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔとの位置関係に応じて、コイル３２の巻線密度が位置によって異なるように不均一に形成する。これにより、コイル３２において生じる誘起電圧の不平衡を無くすようにする。具体的には、図２（ａ）において、一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔのうちの２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分について、コイル３２の巻線密度Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８を高くする。
【００３２】
この場合、コア３０と一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔとの距離が近い部分において磁束が集中しやすいので、この部分の巻線密度Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４が低くなるように、それ以外の部分の巻線密度Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８を高くする。すなわち、一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔの間の磁束が集中しない部分に対応する巻線を密に巻いて巻線密度を増やすようにする。このようにコイル３２を構成することにより、等価的に磁束の平衡状態を作り出し、一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔに流れる電流が平衡状態のときに検出出力を出さないようにできる。これによって、一次導体に対するコイル及びコアの磁気特性を全ての位置において等価とすることができ、コイルに生じる誘起電圧の不平衡を低減できるので、漏電の誤検出を抑制できる。
【００３３】
図２（ｄ）はコイル３２の巻線密度の設定の変形例を示す図である。この図２（ｄ）の例のように、コイル３２の巻線の密度を段階的に変化させ、各部の巻線密度を適宜設定することも可能である。
【００３４】
図３は本実施形態に係る漏電検出装置の全体の概略構成を示す図である。図３において、（ａ）はコイル及びコアに複数の一次導体が貫通した零相変流器と回路基板を示す概略斜視図、（ｂ）は回路基板上の構成要素を示す回路図をそれぞれ示す。コア３０には一次導体３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔが貫通し、コア３０に巻回されたコイル３２の両端の出力部３３が接続導体を介して回路基板３５に接続されている。漏電電流の検出部を構成する回路基板３５には、コイル３２の特性インピーダンスＺ１に整合する抵抗Ｒ１と、コイル３２の出力電圧を検出する回路を実装したＩＣ等からなる検出回路３６と、コイル３２の出力電圧を比較するための参照抵抗Ｒ２と、検出回路３６に電力を供給する電源３２とが設けられる。検出回路３６の出力部より、漏電検出電圧に相当する検出信号が出力される。
【００３５】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図４において、（ａ）は漏電検出装置のコアをコアの輪と垂直な方向から見た平面図、（ｂ）はコアを側方からみた側面図、（ｃ）はコア及びコイルの平面図をそれぞれ示す。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、コア４０は楕円形状等の略長円形状に構成され、コア４０の貫通口に三相の一次電流が流れる３本の一次導体４１Ｒ、４１Ｓ、４１Ｔが貫通して配置されている。一次導体４１Ｒ、４１Ｓ、４１Ｔは、略長円形状のコア４０の貫通口の長手方向に一直線上に並んで配置されている。ここで、一次導体４１Ｒはコア４０の中心位置からコア長手方向にＬ３だけ変位し、一次導体４１Ｓはコア４０の中心位置にあり、一次導体４１Ｔはコア４０の中心位置からコア長手方向にＬ４だけ変位している。
【００３７】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、コア４０は、軟磁性材料が積層されて構成され、ほぼ均一な幅Ｗ２及び厚さＴ１に形成されている。また、図４（ｃ）に示すように、コア４０には、コア４０の輪に沿って外側に巻線が巻回され、トロイダル状のコイル４２が構成されている。そして、コイル４２の両端の出力部４３よりコイル４２の出力が取り出される。
【００３８】
第２の実施形態では、一次導体４１Ｒ、４１Ｓ、４１Ｔをコア４０の長手方向に一列に配置した構成において、一次導体４１Ｒ、４１Ｓ、４１Ｔのうちの２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分について、コイル４２の巻線密度Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８を高くする。この場合、一次導体４１Ｒ、４１Ｓ、４１Ｔをコア４０の長手方向に一直線上に並べることにより、コイル４２の巻き密度はＫ５＝Ｋ６、Ｋ７＝Ｋ８となる。このような構成により、略長円形状のコア４０上の位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイル４２において生じる誘起電圧の不平衡を低減でき、漏電の誤検出を抑制できる。
【００３９】
（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図５において、（ａ）は漏電検出装置のコア及び一次導体の斜視図、（ｂ）はコアをコアの輪と垂直な方向から見た平面図、（ｃ）はコア及びコイルの平面図をそれぞれ示す。
【００４０】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、コア５０は長円形状に構成され、コア５０の貫通口に三相の一次電流が流れる３本の一次導体５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔが貫通して配置されている。一次導体５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔは、長円形状のコア５０の貫通口の長手方向に一直線上に並んで、一次導体５１Ｓを中心に一次導体５１Ｒ、５１Ｔが対称に配置されている。コア５０は、幅Ｗ３でほぼ均一に形成され、厚さについてもほぼ均一に形成されているものとする。また、図５（ｃ）に示すように、コア５０には、コア５０の輪に沿って外側に巻線が巻回され、トロイダル状のコイル５２が構成されている。そして、コイル５２の両端の出力部５３よりコイル５２の出力が取り出される。
【００４１】
第３の実施形態では、一次導体５１Ｒ、５１Ｔがコア中心の一次導体５１Ｓを挟んで変位ａの位置に対称配置された構成において、一次導体５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔのうちの２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分について、コイル５２の巻線密度Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８を高くする。この場合、一次導体４１Ｓを中心として他の一次導体４１Ｒ、４１Ｔを対称配置することにより、コイル５２の巻線密度Ｋ５〜Ｋ８をＫ５＝Ｋ６＝Ｋ７＝Ｋ８として均一にすることができる。このような構成により、略長円形状のコア５０上の位置によって磁束の不平衡が生じた場合の、コイル５２において生じる誘起電圧の不平衡を低減でき、漏電の誤検出を抑制できる。また、一次導体５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔを対称配置させることで、一次導体を同一形状で直線的に構成できるため、安価に構成可能である。
【００４２】
（第４の実施形態）
図６は本発明の第４の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図６において、（ａ）は漏電検出装置のコア、コイル及び一次導体の斜視図、（ｂ）〜（ｅ）はコア及びコイルを構成する各基板を分解した状態の分解斜視図をそれぞれ示す。
【００４３】
第４の実施形態は、図５に示した第３の実施形態とほぼ同様の構成を基板によって形成した構成例を示したものである。図６（ａ）に示すように、プリント基板１０４には、長円形状で断面積をほぼ均一に形成したコア１００が内蔵され、このコア１００の輪に沿ってコア１００の外側に巻線が巻回されるようにトロイダル状のコイル１０２が形成されている。コア１００の貫通口には三相の一次電流が流れる３本の一次導体１０１Ｒ、１０１Ｓ、１０１Ｔが貫通して配置されている。一次導体１０１Ｒ、１０１Ｓ、１０１Ｔは、長円形状のコア１００の貫通口の長手方向に一直線上に並んで、一次導体１０１Ｓを中心に一次導体１０１Ｒ、１０１Ｔが対称に配置されている。また、プリント基板１０４には、コイル１０２両端の出力部１０３に接続された検出回路を構成する電子部品１０５が実装されている。
【００４４】
図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、コア１００及びコイル１０２が形成されたプリント基板１０４は、３つの基板１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが積層されてなる積層基板によって構成されている。これらの基板１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃには、コア１００の外側を囲むようにコイル１０２の配置に対応して、回路パターン１０６とスルーホール１０７とが設けられ、これらの回路パターン１０６及びスルーホール１０７によってコイル１０２を形成する構造となっている。この際、外側の層の基板１０４ａ、１０４ｃには、外側になる一方の面に回路パターン１０６及びスルーホール１０７が形成され、スルーホール１０７が他方の面まで貫通して形成されている。また、内側の層の基板１０４ｂには、両面に貫通してスルーホール１０７が形成されている。図６（ｅ）に示すように、基板１０４ａ、１０４ｃの間に挟まれる内側の層の基板１０４ｂは、外側基板１０４ｄと内側基板１０４ｅとの間に軟磁性材料のコア１００を介在させた構造となっている。この基板１０４ｂは、例えば、外側基板１０４ｄの中央部に形成した開口部にコア１００、内側基板１０４ｅを順に配置して１枚の板状に形成し、内側基板１０４ｅの中央部に一次導体貫通用の貫通口を形成することで作製できる。
【００４５】
上記構成において、プリント基板１０４に形成したコイル１０２は、一次導体１０１Ｒ、１０１Ｓ、１０１Ｔのうちの２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分における巻線密度を高くする。すなわち、一次導体１０１Ｒと１０１Ｓの間、一次導体１０１Ｓと１０１Ｔの間の中間部分の位置で巻線密度を高くし、位置によって巻線密度が異なるように形成する。このように、回路パターン１０６及びスルーホール１０７によりコイル１０２を形成した積層基板のプリント基板４２に、コア１００を内蔵することにより、非円形形状のコアに巻線密度を不均一にしたコイルを形成しやすくなる。この場合、略長円形状のコアの輪に沿って全周にわたり適宜巻線密度を設定したコイルを容易に巻回することができる。また、プリント基板１０４によってコア１００及びコイル１０２を形成することで、コイルの巻きバラツキを無くすことができ、漏電検出装置における零相変流器の検出精度及び組立精度を向上できる。
【００４６】
（第５の実施形態）
図７は本発明の第５の実施形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図、図８は第５の実施形態に係る漏電検出装置の構成を示すブロック図である。第５の実施形態は、本発明に係る漏電検出装置の構成例を示したものである。本実施形態では、上述した各実施形態のように構成されたコア及びコイルを有してなる略長円形状の零相変流器１２０を備えている。
【００４７】
零相変流器１２０は、図７に示すように、交流電源から負荷機器へと接続される複数の電路の一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔに対応して、略長円形状の貫通口が位置するように設けられる。一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔは、構造の簡単化及び組立性の向上のためにそれぞれが端子部分を除き直線状に形成され、これらが略並行に一列に並んで配置されており、これらの一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔが零相変流器１２０の貫通口を貫通する構造となっている。ここで、一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔは、零相変流器１２０の貫通口の前後の領域で各導体間の距離が変化しないよう略一定に保たれた状態に形成されて設けられている。すなわち、一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔは、折り曲げ部等を有さない略直線状の単純な形状であり、零相変流器１２０の貫通口の長手方向に並列して配置される。
【００４８】
また、それぞれの一次導体１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔに対応して電流検出器１１２、１１３、１１４が設けられ、各電流検出器に一次導体が貫通している。図７の例では、零相変流器１２０の近傍に設けた回路基板１１８に電流検出器１１２、１１３、１１４が配置され、さらにこの回路基板１１８上には電流検出器１１２、１１３、１１４の出力についてそれぞれ増幅等の信号処理を行う信号処理回路１１５、１１６、１１７が設けられている。ここで、電流検出器１１２、１１３、１１４は、回路基板１１８において回路パターン及びスルーホールによってコイルを形成して構成できる。
【００４９】
また、図８に示すように、零相変流器１２０の出力の増幅やフィルタ処理を行う信号処理回路１２１、信号処理回路１１５、１１６、１１７、１２１のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１２２〜１２５、漏電電流検出回路１２６、出力端１２７が設けられる。漏電電流検出回路１２６は、Ａ／Ｄコンバータ１２２〜１２５からのデジタル信号を用いて、これらの出力値を所定の値と比較し、漏電状態かどうか判定して漏電検出信号を出力端１２７に出力する。
【００５０】
交流電源入力部の電路には開閉器の回路遮断器接点１２８が設けられ、漏電電流検出回路１２６の出力の漏電検出信号が出力端１２７から回路遮断器接点１２８に供給される。漏電検出装置において漏電状態が検出された場合、漏電検出信号に基づいて開閉器の回路遮断器接点１２８において負荷への電路を遮断する。また、開閉器として、電路において所定の過電流が検出された場合に、回路遮断器接点１２８により負荷への電路を遮断する。
【００５１】
このような零相変流器１２０を備えた漏電検出装置及び開閉器において、コイルの巻線密度を位置によって異なるように適宜設定することによって、略長円形状のコアにおいて磁束の不平衡が生じた場合の、コイルにおいて生じる誘起電圧の不平衡を低減でき、漏電の誤検出を抑制できる。この場合、零相変流器１２０のコアは略長円形状であるので、一般的な円形状のものと比較して、一次導体を貫通させる貫通面積を大きくとることができ、零相変流器の部分で電路間距離を小さくするために一次導体を折り曲げる必要がなく、組立性が大幅に改善される。
【００５２】
上述した各実施形態では、漏電検出装置のコアを、長手方向と短手方向を有する略長円形状とすることで、機器を大型化させずに構成でき、かつ、一次導体を近接させることなく配置させることで、各相毎の電路形状を同一化したりすることができ、組立性も向上し、温度上昇を低減できるなど、コスト面、性能面での課題を無くすことができる。すなわち、小型かつ安価で温度上昇も低くできる漏電検出装置を実現できる。この際、略長円形状のコア構造、及び一次導体を互いに隔離した配置により、一次電流が平衡状態の場合に漏電の誤検出が発生することがあるが、コアに巻回するコイルの巻線密度を位置によって異なるように、具体的には、２つの一次導体の中心を結ぶ垂直二等分線上のコアとの交点部分の巻線密度を高くすることによって、コア及びコイルの磁気特性を均一化できる。これによって、漏電検出装置の誤検出を低減することができ、検出精度を向上できる。
【００５３】
なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１０、２０、３０、４０、５０、１００  コア
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔ、４１Ｒ、４１Ｓ、４１Ｔ、５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔ、１０１Ｒ、１０１Ｓ、１０１Ｔ、１１１Ｒ、１１１Ｓ、１１１Ｔ  一次導体
３２、４２、５２、１０２  コイル
３３、４３、５３、１０３  出力部
３５  回路基板
３６  検出回路
３７  電源
１０４  プリント基板
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ  基板
１０４ｄ  外側基板
１０４ｅ  内側基板
１０５  電子部品
１０６  回路パターン
１０７  スルーホール
１１２、１１３、１１４  電流検出器
１１５、１１６、１１７、１２１  信号処理回路
１１８  回路基板
１２０  零相変流器
１２２〜１２５  Ａ／Ｄコンバータ
１２６  漏電電流検出回路
１２７  出力端
１２８  回路遮断器接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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