(57)【要約】【課題】消費電力を低減する直流地絡検出器を提供する。【解決手段】直流地絡検出器２は、直列回路２１と検出部２９とを備えている。直列回路２１は、直流回路１の陽極側と陰極側との間に設けられている。直列回路２１は、第一抵抗２２、第一定電圧素子２３、第二定電圧素子２４、及び第二抵抗２５を含む。第一抵抗２２は、直流回路１の陽極側に接続され、第二抵抗２５は直流回路１の陰極側に接続されている。第一定電圧素子２３は、第一抵抗２２に接続されている。第二定電圧素子２４は、第一定電圧素子２３と、第二抵抗２５とに接続されている。検出部２９は、第一定電圧素子２３と第二定電圧素子２４との間に設けられた接地線２８に接続されている。検出部２９は直流回路１が地絡した場合に流れる地絡電流を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源が接続された直流回路の地絡を検出する直流地絡検出器であって、
前記直流回路の陽極側と陰極側との間に、第一抵抗、第一定電圧素子、第二定電圧素子、及び第二抵抗を直列に接続した直列回路と、
前記直流回路が地絡した際に流れる電流を検出する検出部と
を備え、
前記第一定電圧素子のカソードは、前記第一抵抗を介して前記陽極側に接続され、
前記第二定電圧素子のカソードは、前記第一定電圧素子のアノードに接続され、
前記第二定電圧素子のアノードは、前記第二抵抗を介して前記陰極側に接続されており、
更に前記第一定電圧素子のアノードと前記第二定電圧素子のカソードとの間に接地線を設け、当該接地線に流れる電流を前記検出部が検出することを特徴とする直流地絡検出器。
【請求項２】
前記第一定電圧素子と前記第二定電圧素子とは、同一特性のツェナーダイオードであり、
前記ツェナーダイオードの降伏電圧は、前記直流電源の電圧の略２分の１の値であることを特徴とする請求項１記載の直流地絡検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流回路の地絡を検出する直流地絡検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流回路を保護するため、その直流回路に発生する地絡事故の監視に使用される直流地絡検出器が知られている。例えば、特許文献１に記載の給電システムに設けられた漏電検出器は、給電システムの正側の母線と負側の母線とに接続された直列回路を２つ備えている。夫々の直列回路は、直列に接続された２つの抵抗を備えている。一方の直列回路が有する２つの抵抗の間には、検出装置が接続されている。他方の直列回路が有する２つの抵抗の間は、他の抵抗を介してグランドに接続されている。給電システムにおいて漏電事故が発生すると、漏電検出器は、直列回路の２つの抵抗の接続点の電圧を、漏電事故発生を表す検出信号として、検出装置に出力する。検出装置は、漏電検出器から検出信号を受け取ると、例えば警報の出力や直流高電圧の遮断等を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５８３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の漏電検出器においては、地絡が発生していない正常時においても、直列回路の抵抗を介して、正側の母線から負側の母線に向けて、電流が流れる。このため、消費電力が大きくなるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、消費電力を低減する直流地絡検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、直流電源が接続された直流回路の地絡を検出する直流地絡検出器であって、  直流回路の陽極側と陰極側との間に、第一抵抗、第一定電圧素子、第二定電圧素子、及び第二抵抗を直列に接続した直列回路と、直流回路が地絡した際に流れる電流を検出する検出部とを備え、第一定電圧素子のカソードは、第一抵抗を介して陽極側に接続され、第二定電圧素子のカソードは、第一定電圧素子のアノードに接続され、第二定電圧素子のアノードは、第二抵抗を介して陰極側に接続されており、更に第一定電圧素子のアノードと第二定電圧素子のカソードとの間に接地線を設け、当該接地線に流れる電流を検出部が検出することを特徴とする。
この構成によれば、地絡が発生していない正常時において、定電圧素子が設けられていない場合に比べて、直流回路の陽極側から直流地絡検出器側に電流が流れ難くできる。よって、消費電力の低減が可能となる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、第一定電圧素子と第二定電圧素子とは、同一特性のツェナーダイオードであり、ツェナーダイオードの降伏電圧は、直流電源の電圧の略２分の１の値であることを特徴とする。
この構成によれば、直列接続された定電圧素子の降伏電圧の合計値が直流電源の電圧に略等しいため、直流地絡検出器に流れる正常時の電流を僅かにできる。一方、地絡発生時には一方の定電圧素子が降伏動作して接地線に確実に電流を流すことができ、地絡を検出できる。
但し、「略２分の１」とは正確な２分の１の値を含み、２分の１より僅かに大きい値（例えば１０％大きい値）を含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、地絡が発生していない正常時において、第一定電圧素子が設けられていない場合に比べて、直流回路の陽極側から直流地絡検出器側に電流が流れ難い。よって、消費電力が低減される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】直流回路の回路図である。
【図２】直流回路の陽極側が地絡した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具現化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る直流地絡検出器２を有する直流回路１の回路図である。図１に示すように、直流回路１は、直流地絡検出器２、直流電源３、負荷４を備えている。本実施形態における直流電源３は、例えば、太陽電池システムである。以下の説明においては、直流電源３の陽極側及び陰極側を、夫々、直流回路１の陽極側及び陰極側という。負荷４には、直流回路１の陽極側と陰極側とが接続され、直流電源３の電力が供給される。
【００１１】
直流地絡検出器２は、直列回路２１と検出部２９とを備えている。直列回路２１は直流回路１の陽極側と陰極側との間に設けられている。直列回路２１は、第一抵抗２２、第一定電圧素子２３、第二定電圧素子２４、及び第二抵抗２５を備えている。なお、第一定電圧素子２３と第二定電圧素子２４は、ツェナーダイオードである。
【００１２】
第一抵抗２２の一方の端子２２１は、直流回路１の陽極側に接続されている。第一定電圧素子２３のカソード２３１は、第一抵抗２２の他方の端子２２２に接続されている。第二定電圧素子２４のカソード２４１は、第一定電圧素子２３のアノード２３２に接続されている。第二定電圧素子２４のアノード２４２は、第二抵抗２５の一方の端子２５１に接続されている。第二抵抗２５の他方の端子２５２は、直列回路２１の陰極側に接続されている。
【００１３】
第一定電圧素子２３のアノード２３２と、第二定電圧素子２４のカソード２４１との間には、一端が接地された配線である接地線２８が設けられている。接地線２８には、検出部２９が配置されている。検出部２９は、直流回路１が地絡した場合に流れる電流である地絡電流Ｉｓを検出する。本実施形態では、一例として、検出部２９を変流器としている。
【００１４】
直流回路１の動作について説明する。一例として、直流電源３の電圧は４００Ｖであり、第一抵抗２２と第二抵抗２５の抵抗値は２０ｋΩ、第一定電圧素子２３と第二定電圧素子２４の降伏電圧は直流電源３の電圧の２分の１である２００Ｖとする。この場合、地絡が発生していない正常時において、直流電源３によって出力される電力は、直流回路に印加されて負荷４に供給される。このとき、第一定電圧素子２３が設けられていない場合に比べて、直流回路１の陽極側から、直流地絡検出器２側に電流が流れ難い（例えば、図１のＩａ＝０Ａ）。よって、直流回路１の陽極側から、直流地絡検出器２側に電流が流れる場合に比べて、消費電力が低減される。
【００１５】
次に、図２を参照して、地絡事故が直流回路１の陽極側で発生した場合について説明する。この場合、地絡により、第二定電圧素子２４に印加される電圧が、第二定電圧素子２４の降伏電圧である２００Ｖを越えて略４００Ｖとなる。このため、直流電源３−接地点（大地）−検出部２９−第二定電圧素子２４−第二抵抗２５―直流電源３からなる閉ループ回路５０に地絡電流Ｉｓが流れる。検出部２９は、地絡電流Ｉｓを検出することで、直流回路１が地絡したことを検出する。
【００１６】
第一抵抗２２と第二抵抗２５の抵抗値は２０ｋΩであるとすると、直流電源３の電圧は４００Ｖ、第一定電圧素子２３と第二定電圧素子２４の降伏電圧は２００Ｖであることで、地絡電流Ｉｓは、主に、第二抵抗２５の抵抗値と、第二抵抗２５に印加される電圧によって規定され、地絡電流Ｉｓ＝４００Ｖ／２０ｋΩ＝２０ｍＡとなる。
【００１７】
この結果、第一定電圧素子２３が設けられていない場合に比べて、直流回路１の陽極側から、直流地絡検出器２を備えた接地線２８に電流が流れ難い。このため、第一抵抗２２と第二抵抗２５との抵抗値を小さくしても、消費電力が増加し難い。よって、例えば、第一抵抗２２と第二抵抗２５との抵抗値を小さくすることも可能であり、第一抵抗２２と第二抵抗２５のサイズを小型化することができる。
【００１８】
また、第一抵抗２２と第二抵抗２５との抵抗値を小さくすることで、地絡電流Ｉｓを大きい値にすることもでき、検出精度を上げることも可能となる。一方、第一抵抗２２と第二抵抗２５との抵抗値を大きくしてもよく、地絡電流Ｉｓの電流範囲を広くすることができる。
【００１９】
なお、第一定電圧素子２３及び第２定電圧素子２４の降伏電圧を２００Ｖとして、直流電源３の電圧４００Ｖの２分の１としているが、降伏電圧は電源電圧の２分の１より僅かに大きくても良く、例えば１０％程度大きくても良い。この場合でも地絡発生時に一方が降伏動作して地絡電流Ｉｓの閉ループを生成できる。また、陰極側で地絡が発生した場合は、第一定電圧素子２３が降伏動作して地絡電流Ｉｓが第一定電圧素子２３を含む閉ループ回路（図示せず）に流れる。
【００２０】
このように、地絡が発生していない正常時において、定電圧素子２３，２４が設けられていない場合に比べて、直流回路１の陽極側から直流地絡検出器２側に電流が流れ難くできる。よって、消費電力の低減が可能となる。
特に、直列接続された定電圧素子２３，２４の降伏電圧の合計値が直流電源３の印加電圧に略等しいため、直流地絡検出器２に流れる正常時の電流を僅かにできる。一方、地絡発生時には２つの定電圧素子２３，２４のうちの一方が降伏動作して接地線２８に確実に電流を流すことができ、地絡を検出できる。
【００２１】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、直流電源３には、太陽電池システムが用いられていたが、これに限定されない。例えば、電気自動車のバッテリなど、他の直流電源であってもよい。
【００２２】
また、第一抵抗２２と第二抵抗２５の抵抗値は、互いに異なる値であってもよい。また、第一抵抗２２及び第二抵抗２５は、夫々、１つの抵抗であった。しかし、第一抵抗２２及び第二抵抗２５は、夫々、複数の抵抗によって構成されてもよい。また、第一定電圧素子２３と第二定電圧素子２４とは、互いに異なる特性を有していてもよく、例えば、降伏電圧が互いに異なる値であってもよい。
【００２３】
また、検出部２９は、変流器であったが、これに限定されない。検出部２９は、流れる電流を検出可能な種々の回路によって形成されてもよい。例えば、検出部２９は、接地線２８に設けられた抵抗と、該抵抗に流れる地絡電流Ｉｓによって降下する電圧を検出することで地絡を検出する検出回路とによって形成されてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１・・直流回路
２・・直流地絡検出器
３・・直流電源
２１・・直列回路
２２・・第一抵抗
２３・・第一定電圧素子
２４・・第二定電圧素子
２５・・第二抵抗
２８・・接地線
２９・・検出部
【図１】
2018017690.tif 000003
【図２】
2018017690.tif 000004