(57)【要約】【課題】商用周波数帯域からそれよりも高周波帯域にわたるまで、単一の装置で適切な漏電検出を行なうことができる漏電検出装置を提供する。【解決手段】本発明の漏電検出装置は、漏電電流を検出するＺＣＴ１と、このＺＣＴ１に接続されて漏電を検出する漏電検出部とを備えたものである。漏電検出部は周波数感度特性が互いに交わる点を持つ複数の漏電検出回路２，３を並列に接続したものである。何れかの漏電検出回路２，３が漏電を検出するとトリガーを出力し、回路を遮断する。高周波帯域検出用の漏電検出回路３は誤動作防止用の時延回路を備えたものとし、高周波ノイズによる誤動作を防止することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏電電流を検出するＺＣＴと、このＺＣＴに接続されて漏電を検出する漏電検出部とを備えた漏電検出装置において、漏電検出部は周波数感度特性が互いに交わる点を持つ複数の漏電検出回路を並列に接続したものであることを特徴とする漏電検出装置。
【請求項２】
漏電検出回路が、ローパスフィルタ及び増幅回路を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の漏電検出装置。
【請求項３】
漏電検出回路が、ローパスフィルタと、増幅回路と、漏電判定回路と、漏電と判定されたときにトリガーを出力する出力手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の漏電検出装置。
【請求項４】
漏電検出部が、商用周波数帯域検出用の漏電検出回路と、高周波帯域検出用の漏電検出回路とからなり、少なくとも高周波帯域検出用の漏電検出回路が誤動作防止用の時延回路を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の漏電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏電遮断器等に組み込まれる漏電検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
漏電遮断器は漏電電流を検出して回路を遮断することができる装置であり、その内部に組み込まれている漏電検出装置は、商用周波数帯域の漏電を確実に検出するように設計されているのが普通である。このためにＺＣＴと漏電判定回路との間にコンデンサからなるローパスフィルタを並列に接続した漏電検出装置を用い、商用周波数付近の電流について漏電の判定を可能なものとしている。
【０００３】
またこのような漏電検出装置は、漏電以外のノイズ（例えばインバータ等から発生するノイズ）により誤動作することを防ぐため、商用周波数帯域を越える当たりで急峻な立ち上がりを示す周波数感度特性を持たせてあり、商用周波数帯域では電流を検出しても漏電と判断して回路を遮断するが、それよりも高周波帯域では電流の検出感度を低下させてインバータ等から発生するノイズによる誤動作を防止している。
【０００４】
ところが最近になって、一般家庭へのインバータ機器の普及により、高周波電流が漏電する危険性が増加している。しかし上記した従来の漏電検出装置では、高周波帯域における検出感度を低下させてあるため、高周波漏電電流を検出することができなかった。また最近になってＩＥＣ６０４７９−２において人体に高周波電流が与える影響が示めされ、商用電流の漏電のみならず、高周波漏電をも確実に検出することが求められるようになっているが、上記した従来の漏電検出装置はこれに対応することができなかった。
【０００５】
上記のような高周波漏電の検出を可能とするために、特許文献１には複数台の漏電遮断器を直列に接続した漏電保護システムが開示されている。特許文献１では上位の漏電遮断器は商用周波数帯域を越えると周波数感度特性が急峻に立ち上がる特性を有し、下位の漏電遮断器はＩＥＣ６０４７９−２が定める閾値と並行する特性を持たせてある。しかしこの漏電保護システムは複数台の漏電遮断器を上位下位の関係を持たせて接続したものであり、コスト高となるという問題があった。
【０００６】
なお前記したように漏電遮断器は、ＺＣＴと漏電判定回路との間にコンデンサからなるローパスフィルタを並列に接続したものである。そしてコンデンサのインピーダンスは周波数ｆと容量Ｃの積に反比例するので、周波数ｆが高くなるほどインピーダンスが低下して高周波を判定しにくくなる。
【０００７】
またこの対策として、ＺＣＴにより検出される漏電検出値を増幅回路で増幅することも考えられるが、逆に商用周波数帯域の感度が上がりすぎ、漏電検出が正確に行なわれなくなるおそれがある。このため、単一の漏電遮断器によって広帯域にわたって好ましい周波数感度特性を満たすことは困難である。
【特許文献１】特許第３１１２３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、商用周波数帯域からそれよりも高周波帯域にわたるまで、単一の装置で適切な漏電検出を行なうことができる漏電検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、漏電電流を検出するＺＣＴと、このＺＣＴに接続されて漏電を検出する漏電検出部とを備えた漏電検出装置において、漏電検出部は周波数感度特性が互いに交わる点を持つ複数の漏電検出回路を並列に接続したものであることを特徴とするものである。
【００１０】
なお請求項２に記載のように、漏電検出回路がローパスフィルタ及び増幅回路を備えていることが好ましく、また請求項３に記載のように、漏電検出回路が、ローパスフィルタと、増幅回路と、漏電判定回路と、漏電と判定されたときにトリガーを出力する出力手段とを備えていることが好ましい。
【００１１】
さらに請求項４に記載のように、漏電検出部が、商用周波数帯域検出用の漏電検出回路と、高周波帯域検出用の漏電検出回路とからなり、少なくとも高周波帯域検出用の漏電検出回路は誤動作防止用の時延回路を備えたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の漏電検出装置においては、周波数感度特性が互いに交わる点を持つ複数の漏電検出回路を並列に接続した漏電検出部を採用したため、各漏電検出回路の周波数感度特性により広範囲の周波数帯域に対して漏電を適切に検出することができる。またこれらの周波数感度特性が互いに交わる点を持つようにしたので、商用周波帯域から高周波帯域への移行部分においても、検出感度が不連続になることはない。
【００１３】
請求項２の発明のように漏電検出回路がローパスフィルタ及び増幅回路を備えているものとすれば、漏電電流を確実に検出することができ、請求項３の発明によれば、漏電判定回路が漏電と判定したときにトリガーを出力し、回路遮断を行なわせることができる。さらに請求項４の発明のように高周波帯域検出用の漏電検出回路に誤動作防止用の時延回路を設けておけば、高周波ノイズを漏電と誤判定することによる誤動作を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の漏電検出装置の回路構成を示す図であり、１は漏電検出の対象となる交流回路に取り付けられたＺＣＴである。このＺＣＴ１は漏電電流を検出し、以下に説明する複数の漏電検出回路２、３によって漏電か否かを判断し、漏電と判断された場合にはサイリスタ４，５がトリップコイル６を励磁して回路を遮断するようになっている。
【００１５】
複数の漏電検出回路２、３のうち一方の漏電検出回路２は低周波検出回路であり、他方の漏電検出回路３は高周波検出回路である。これらの漏電検出回路２、３はＺＣＴ１及びトリップコイル６に対して並列に接続されている。すなわちＺＣＴ１の出力は両方の漏電検出回路２、３に並列に入力され、何れかの漏電検出回路２、３のサイリスタ４，５がオンとなるとトリップコイル６が回路を遮断するようになっている。
【００１６】
低周波検出回路（商用周波数帯域用）である漏電検出回路２は、ローパスフィルタ７と、漏電検出用ＩＣ８とを備えている。ローパスフィルタ７はコンデンサによって構成されている。前記したようにコンデンサは、周波数fの増加によりインピーダンスZが低くなり感度電流が高くなるので、図２に低周波検出特性として示すように、２ｋＨｚ付近から急峻に立ち上がる周波数感度特性を有する。このローパスフィルタ７によって漏電検出回路２の周波数感度特性が決定される。なおこの実施形態では、低周波検出回路（商用周波数帯域用）である漏電検出回路２は５０〜９００Ｈｚに対応し、高周波検出回路である漏電検出回路３は６００〜６０ｋＨｚに対応する。
【００１７】
漏電検出用ＩＣ８はその内部に、増幅回路９、漏電判定部１０、サイリスタ駆動回路１１、電源回路１２等を備えている。増幅回路９はオペアンプであり、ＺＣＴ１の漏電電流を増幅して感度電流を調節する役割を持つ。この実施形態では１０倍増幅を行い、５ｍＡで後記する検出基準値に達するようにしている。
【００１８】
漏電判定部１０は、検出された電流の波形に基づいて漏電か否かを判定する機能を有する。漏電と判定する波の高さ（基準値）は予めＩＣの内部で定められている。また漏電と判断する波の幅（基準値を超えた時間）を５番ピンと６番ピンに接続されたコンデンサで設定している。５番ピンに接続されたコンデンサは下側の波の幅（基準値を超えた時間）を定めるものであり、６番ピンに接続されたコンデンサは上側の波の幅（基準値を超えた時間）を定めるものである。この実施形態では何れも３２０μｓに設定されている。なお7番ピンに接続されたコンデンサは時延回路用であるが、低周波検出回路の場合には省略することもできる。
【００１９】
なお９番ピンはＺＣＴ１の片側に接続されて漏電判定部１０に入力（基準値）する端子であり、１０番ピンはその増幅値をローパスフィルタ７を介して漏電判定部１０に入力（計測値）する。１１番ピンは増幅値を外部に出力する。１３番ピンはＺＣＴ１の片側に接続されて、ＩＣ内部で増幅回路９のマイナス側と接続され、１５番ピンはＺＣＴ１の他の片側に接続されて、ＩＣ内部で増幅回路９のプラス側と接続されている。
【００２０】
この実施形態では、上下の波が基準値を３回超えたら漏電と判定することとしている。その動作を具体的に説明すると次の通りである。まず基準値を超えた波を検出すると４番ピンに接続されたコンデンサの充電が開始される。充電中に規定回数である３回を超える波を検出した時点で、時延回路のコンデンサが充電されておれば８番ピンからサイリスタ駆動回路１１にトリガ出力を指示する。するとサイリスタ４がオンとなり、トリップコイル６が回路を遮断する。なお、低周波検出回路である漏電検出回路２は７番ピンに接続された時延回路用のコンデンサは省略してもよい。
【００２１】
図３のグラフは漏電検出の波形図である。最上段に記載の漏電入力の負入力が基準値（ここでは−７.５ｍＶ）を超えると同時に５番ピンに接続されたコンデンサＴＲＣ１への充電が開始され、その電圧レベルが基準値（ここでは２.４Ｖ）を超え、かつ検知幅（ここでは３２０μｓ）を超えると１回目の漏電判定を行なうが、漏電入力が基準値以内に戻るとコンデンサＴＲＣ１は放電される。同様に漏電入力の正入力が基準値（ここでは＋７.５ｍＶ）を超えると同時に６番ピンに接続されたコンデンサＴＲＣ２への充電が開始され、その電圧レベルが基準値（ここでは２.４Ｖ）を超えると２回目の漏電判定を行なう。更に漏電入力の負入力が基準値を超えると３回目の漏電判定が行なわれる。
【００２２】
このように、負→正→負の３回の漏電判定がなされたときにサイリスタ駆動回路１１がトリガを出力し、サイリスタ４がオンとなり、トリップコイル６が回路を遮断する。しかし雷インパルスが進入しても、このように連続して負→正→負の３回の漏電判定がなされることはなく、正または負のみとなるので、誤動作を防止することができる。なお、上記実施形態では上下の波が基準値を３回超えたら漏電と判定することとしているが、動作時間を短縮するために上下の波が基準値を２回超えた場合に漏電と判定することにしてもよい。
【００２３】
低周波検出回路である漏電検出回路２の構成及び作用は上記の通りであるが、高周波検出回路である漏電検出回路３もその回路構成は基本的に漏電検出回路２と同様である。しかしローパスフィルタ１７の特性が異なり、図２のグラフに示すように６００Ｈｚ付近ではほぼフラットであるが、７０ｋＨｚ付近から急速に立ち上がる周波数感度特性を与えてある。この結果、並列に接続されている漏電検出回路２と漏電検出回路３の周波数感度特性は５００〜１０００Ｈｚ付近の領域で互いに交わる点を持つ。これによって、商用周波数帯域からそれよりも高周波帯域にわたるまで、単一の装置で適切な漏電検出を行なうことが可能となっている。
【００２４】
なお漏電検出回路２においては7番ピンに接続された時延用のコンデンサは省略可能としたが、高周波検出用の漏電検出回路３においては時延用のコンデンサＤＬＹＣを接続しておくことが好ましい。また漏電検出回路２においては検知幅を３２０μｓに設定したが、漏電検出回路３においては検知幅を３.２μｓに設定したＩＣを用いた。
【００２５】
高周波検出用の漏電検出回路３の動作を、図４の波形図に基づいて説明する。
まず最上段に記載の漏電入力の負入力が基準値を超えると同時に５番ピンに接続されたレベル判定用のコンデンサＴＲＣ１への充電が開始され、その電圧レベルが基準値に達し、かつ検知幅（ここでは３.２μｓ）を超えると漏電判定が行なわれ、時延用のコンデンサＤＬＹＣへの充電が開始される。その電圧レベルが基準値（ここでは２.４Ｖ）に達するまでは漏電入力があっても無視され、漏電判定は行なわれない。そして時延用のコンデンサＤＬＹＣの電圧レベルが基準値に達したのちに漏電判定が行なわれると、サイリスタ駆動回路１１がトリガを出力し、サイリスタ４がオンとなり、トリップコイル６が回路を遮断する。
【００２６】
このように高周波検出用の漏電検出回路３は時延回路を備えたものとし、所定時間を越えて漏電を検出した場合にのみ回路遮断を行なわせるようにしておけば、雷インパルスのような瞬間的な電流を検出した場合にも誤動作することが防止できる。また、低周波用検出回路と高周波検出回路を別々の回路とすることにより、増幅回路９を異なる増幅率とすることができ、任意の周波数特性とすることができるものである。
【００２７】
以上に説明したように、本発明の漏電検出装置は、周波数感度特性が互いに交わる点を持つ複数の漏電検出回路を並列に接続した漏電検出部を備えたことによって、商用周波数帯域からそれよりも高周波帯域にわたるまで、単一の装置で適切な漏電検出を行なうことができる利点がある。
【００２８】
なお以上の説明では２つの漏電検出回路２，３を並列に接続した実施形態について説明したが、図５に示すように３つの漏電検出回路を並列に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の漏電検出装置の回路構成図である。
【図２】本発明の漏電検出装置の周波数感度特性を示すグラフである。
【図３】低周波検出用の漏電検出の波形図である。
【図４】高周波検出用の漏電検出の波形図である。
【図５】他の実施形態を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ＺＣＴ
２  低周波用の漏電検出回路
３  高周波用の漏電検出回路
４  サイリスタ
５  サイリスタ
６  トリップコイル
７  ローパスフィルタ
８  漏電検出用ＩＣ
９  増幅回路
１０  漏電判定部
１１  サイリスタ駆動回路
１２  電源回路
【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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