(57)【要約】【課題】円形形状又は非円形形状をそれぞれ有する零相変流器のコアに対する磁気シールドの配置量を削減可能とし、全体としての部品点数を抑える。【解決手段】交流電路を形成する複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなるコアと当該コアの周囲に巻回されたトロイダル状のコイルとを含む零相変流器と、零相変流器により検出された出力電圧に応じて、交流電路に漏電電流が流れているか否かを判定する漏電電流判定部と、零相変流器により検出された出力電圧の波形情報に基づいて、交流電路の通電電流が平衡電流であるか否かを判定する平衡電流判定部と、漏電電流判定部及び平衡電流判定部の各判定結果に応じて、交流電路に漏電が発生しているか否かを判定する漏電判定部と、漏電判定部により判定された判定結果に応じて、交流電路に設けられた電路接点を開閉する開閉制御部とを備える。【選択図】図１
2011250486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電路を形成する複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなるコアと当該コアの周囲に巻回されたトロイダル状のコイルとを含む零相変流器と、
前記零相変流器により検出された出力電圧に応じて、前記交流電路に漏電電流が流れているか否かを判定する漏電電流判定部と、
前記零相変流器により検出された出力電圧の波形情報に基づいて、前記交流電路の通電電流が平衡電流であるか否かを判定する平衡電流判定部と、
前記漏電電流判定部及び前記平衡電流判定部の各判定結果に応じて、前記交流電路に漏電が発生しているか否かを判定する漏電判定部と、
前記漏電判定部により判定された判定結果に応じて、前記交流電路に設けられた電路接点の開閉を制御する開閉制御部と、
を備えることを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の漏電遮断装置であって、
前記波形情報は、所定の検出単位時間における前記出力電圧のピーク値と、当該検出単位時間における前記出力電圧の実効値との比であり、
前記平衡電流判定部は、前記比の値が所定の平衡電流判定閾値より大きい場合に、前記交流電路の通電電流は平衡電流であると判定することを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項３】
請求項１に記載の漏電遮断装置であって、
前記波形情報は、所定の検出単位時間における前記出力電圧のピーク値と、当該検出単位時間における前記出力電圧の平均値との比であり、
前記平衡電流判定部は、前記比の値が所定の平衡電流判定閾値より大きい場合に、前記交流電路の通電電流は平衡電流であると判定することを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の漏電遮断装置であって、
前記所定の検出単位時間は、交流電源の電源周波数に対する１周期であることを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項５】
請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の漏電遮断装置であって、
前記波形情報は、前記所定の検出単位時間における、所定の他の平衡電流判定閾値を超えるピークの発生回数若しくは極性、又は当該発生回数及び極性であり、
前記平衡電流判定部は、前記他の平衡電流判定閾値を超えるピークの発生回数若しくは極性、又は当該発生回数及び極性に応じて、前記交流電路の通電電流が平衡電流か否かを判定することを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項６】
請求項５に記載の漏電遮断装置であって、
前記平衡電流判定部は、前記所定の検出単位時間において前記ピークの発生回数が少なくとも２回である場合に、前記交流電路の通電電流は平衡電流であると判定することを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項７】
請求項６に記載の漏電遮断装置であって、
前記平衡電流判定部は、前記所定の検出単位時間において前記ピークの極性が少なくとも２回連続して繰り返す場合に、前記交流電路の通電電流は平衡電流であると判定することを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項８】
請求項５〜７のうちいずれか一項に記載の漏電遮断装置であって、
前記交流電路の通電電流のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部と、を更に備え、
前記平衡電流判定部は、前記ゼロクロス検出部により前記交流電路の通電電流のゼロクロスが検出された時点を含む所定の時間を前記検出単位時間として、前記交流電路の通電電路が平衡電流であるか否かを判定することを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の漏電遮断装置であって、
前記零相変流器により検出された出力電圧に応じて、前記交流電路に過漏電電流が流れているか否かを判定する過漏電電流判定部と、を更に備え、
前記過漏電電流判定部は、前記零相変流器により検出された出力電圧が所定の過漏電電流判定閾値を超えた場合に、前記交流電路の通電電流は過漏電電流であると判定し、
前記漏電判定部は、前記漏電電流判定部及び前記平衡電流判定部の各判定結果より前記過漏電電流判定部の判定結果を優先して、前記交流電路に過漏電が発生していると判定することを特徴とする漏電遮断装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の漏電遮断装置であって、
前記開閉制御部は、前記漏電判定部により前記交流電路に過漏電が発生していると判定された場合に、前記交流電路に設けられた電路接点を開放することを特徴とする漏電遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、零相変流器の検出出力に応じて、交流電路に漏電が発生したか否かを判定する漏電遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏電遮断装置は、交流電路を構成する複数の一次導体を貫通させた軟磁性材料等の磁性体からなる環状の鉄心（コア）と当該コアに巻回されたトロイダル状のコイルとにより構成される零相変流器（ＺＣＴ）を有し、この零相変流器の当該コイル両端の検出出力である出力電圧に応じて、当該複数の一次導体に漏電が発生したか否かを判定する。
【０００３】
一次導体のいずれかに漏電が発生した場合には、交流電路の往路方向を流れる電流と復路方向を流れる電流との間に差異が発生し、当該差異に基づく漏電電流が発生する。また、以下の説明において、交流電路に漏電が発生した場合に、当該交流電路を構成する一次導体の往路方向を流れる電流と復路方向を流れる電流との差異に基づいて発生した電流を漏電電流と称する。更に、複数の一次導体の通電電流が全体的に不平衡となるため、当該漏電電流により発生する磁束により零相変流器のコアの磁束の状態が変化する。これにより、零相変流器のコイル両端に、漏電電流に対応する誘起電圧が検出される。
【０００４】
また、一次導体のいずれにも漏電が発生していない場合には、当該複数の一次導体の通電電流のベクトル和が零であるいわゆる平衡状態である。この平衡状態においては、零相変流器のコアに磁束は存在するが、これらの磁束は互いに打ち消し合い、零相変流器により前述した様な誘起電圧は検出されない。したがって、零相変流器のコイル両端の出力電圧を検出出力として出力することで、交流電路に漏電電流が発生したか否かを判定することができる。また、以下の説明において、一次導体のいずれにも漏電が発生していない場合であって、当該複数の一次導体の通電電流のベクトル和が零になるときの各一次導体の通電電流を平衡電流と称する。
【０００５】
しかし、実際には、複数の一次導体のそれぞれの位置の影響、コイルの巻きばらつき、又はコアの形状等により、コア内部の磁束の均一性が崩れ、平衡状態においても零相変流器のコイル両端に誘起電圧が検出されることがある。また、一次導体の負荷側にモータの様な突入電流の流れる負荷機器が接続された場合には、当該零相変流器のコイル両端に発生する誘起電圧は、漏電電流を検出するときの出力電圧と同等以上の不要出力成分を有した電圧となり、漏電遮断装置は、漏電であるとの誤検出を引き起こすことがあった。
【０００６】
このような不要出力成分の低減によって漏電であるとの誤検出を防ぐために、磁性材料により構成されたシールド部材をコア及びコイルの周囲に配置し、外部磁界を遮蔽する構造が一般に採用されている。この様な外部磁界を遮断する構造を有する零相変流器として、例えば特許文献１がある。
【０００７】
特許文献１には、一次導体が貫通し二次コイルを巻いた非円形形状を有する環状鉄心を層状の磁気シールドで覆う零相変流器であって、当該磁気シールドを多層構造とし、各層の間に所定の厚さの非磁性体層又は空気層を設けた零相変流器が開示されている。この特許文献１によれば、非磁性体層又は空気層をもたない一層構造の磁気シールドに比べてシールド性能を向上した零相変流器を実現することができる。また、この様な零相変流器を用いた漏電遮断器として、例えば特許文献２がある。
【０００８】
特許文献２には、コイルを貫通する複数の一次導体の各々に対して当該一次導体の相電流を検出するための変流器を配置し、この変流器によりそれぞれ検出された相電流の合成値が所定の閾値を超えたときのみ地絡と判定し、ロック信号の出力を解除して電磁装置に交流電路を遮断させると共に、当該地絡でないと判定された場合にロック信号の出力により零相変流器に検出された漏電電流をロックして誤動作を防止する漏電遮断器及び地絡の検出方法が開示されている。この特許文献２によれば、単相又は三相の交流電路においても過渡的な相電流が流れたときに、地絡が発生したか否かを確実に判定し、誤動作又は誤検出を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−８３９６０号公報
【特許文献２】特開２０００−３１２４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に示した零相変流器には、交流電路に例えば大きな平衡電流が流れているときに当該零相変流器のコイル両端に発生した誘起電圧（出力電圧）における不要出力成分を低減するために、多くの磁気シールドが設けられている。このため、当該磁気シールドを構成する材料の材料費が増すと共に当該磁気シールドが設けられたコアを配置するためのコイルも大型化するため、全体的に零相変流器が大型化するという問題があった。また、特許文献２に示した漏電遮断器では、各交流電路の相電流を検出するための変流器を個別に備える必要があり、当該漏電遮断器全体として部品点数が増し、当該漏電遮断器の製造費用が増してしまうという問題もあった。
【００１１】
そこで、本発明は、前述した従来の事情に鑑みてなされたもので、円形形状又は非円形形状をそれぞれ有する零相変流器のコアに対する磁気シールドの配置量を削減可能とし、全体としての部品点数を抑える漏電遮断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】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、交流電路を形成する複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなるコアと当該コアの周囲に巻回されたトロイダル状のコイルとを含む零相変流器と、零相変流器により検出された出力電圧に応じて、交流電路に漏電電流が流れているか否かを判定する漏電電流判定部と、零相変流器により検出された出力電圧の波形情報に基づいて、交流電路の通電電流が平衡電流であるか否かを判定する平衡電流判定部と、漏電電流判定部及び平衡電流判定部の各判定結果に応じて、交流電路に漏電が発生しているか否かを判定する漏電判定部と、漏電判定部により判定された判定結果に応じて、交流電路に設けられた電路接点を開閉する開閉制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、波形情報は、所定の検出単位時間における出力電圧のピーク値と、当該検出単位時間における出力電圧の平均値との比であり、平衡電流判定部は、この比の値が所定の平衡電流判定閾値より大きい場合に、交流電路の通電電流は平衡電流であると判定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、波形情報は、所定の検出単位時間における出力電圧のピーク値と、当該検出単位時間における出力電圧の平均値との比であり、平衡電流判定部は、この比の値が所定の平衡電流判定閾値より大きい場合に、交流電路の通電電流は平衡電流であると判定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、所定の検出単位時間は、交流電源の電源周波数に対する１周期であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、波形情報は、所定の検出単位時間における、所定の他の平衡電流判定閾値を超えるピークの発生回数若しくは極性、又は当該発生回数及び極性であり、平衡電流判定部は、当該他の平衡電流判定閾値を超えるピークの発生回数若しくは極性、又は当該発生回数及び極性に応じて、交流電路の通電電流が平衡電流か否かを判定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、平衡電流判定部は、所定の検出単位時間においてピークの発生回数が少なくとも２回である場合に、交流電路の通電電流は平衡電流であると判定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、平衡電流判定部は、所定の検出単位時間においてピークの極性が少なくとも２回連続して繰り返す場合に、交流電路の通電電流は平衡電流であると判定することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、交流電路の通電電流のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部を更に備え、平衡電流判定部は、ゼロクロス検出部により交流電路の通電電流のゼロクロスが検出された時点を含む所定の時間を検出単位時間として、交流電路の通電電路が平衡電流であるか否かを判定することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、零相変流器により検出された出力電圧に応じて、交流電路に過漏電電流が流れているか否かを判定する過漏電電流判定部を更に備え、過漏電電流判定部は、零相変流器により検出された出力電圧が所定の過漏電電流判定閾値を超えた場合に、交流電路の通電電流は過漏電電流であると判定し、漏電判定部は、漏電電流判定部及び平衡電流判定部の各判定結果より過漏電電流判定部の判定結果を優先して、交流電路に過漏電が発生していると判定することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前述した漏電遮断装置であって、開閉制御部は、漏電判定部により交流電路に過漏電が発生していると判定された場合に、交流電路に設けられた電路接点を開放することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、円形形状又は非円形形状をそれぞれ有する零相変流器のコアに対する磁気シールドの配置量を削減可能とし、全体としての部品点数を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態の漏電遮断装置の内部構成を示す回路ブロック図
【図２】漏電電流判定信号と、平衡電流判定信号と、漏電判定信号と、電路接点の開閉の状態との関係を示す説明図
【図３】第１の実施形態の漏電遮断装置の漏電判定部の動作の一例を説明する説明図、（ａ）漏電電流が発生し且つ平衡電流が流れていない場合における説明図、（ｂ）漏電電流が発生し且つ平衡電流が流れている場合における説明図
【図４】平衡電流判定部による平衡電流通電時の演算結果及び漏電電流発生時の演算結果をそれぞれ示した説明図、（ａ）演算結果としてピーク値／平均値が演算された場合の説明図、（ｂ）演算結果としてピーク値／実効値が演算された場合の説明図
【図５】漏電電流と零相変流器の出力電圧との時間変化を示した説明図、（ａ）漏電電流が２［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図、（ｂ）漏電電流が２０［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図、（ｃ）漏電電流が５０［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図
【図６】平衡電流と零相変流器の出力電圧との時間変化を示した説明図、（ａ）平衡電流が１００［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図、（ｂ）平衡電流が２００［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図、（ｃ）平衡電流が３５０［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図
【図７】平衡電流と零相変流器の出力電圧との時間変化を示した説明図、（ａ）平衡電流が６００［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図、（ｂ）平衡電流が１１００［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図、（ｃ）平衡電流が１６５０［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図
【図８】第２の実施形態の漏電遮断装置の内部構成を示す回路ブロック図
【図９】第２の実施形態における平衡電流判定部の平衡電流の通電の有無の判定を説明する説明図
【図１０】漏電電流判定信号と、平衡電流判定信号と、過漏電電流判定信号と、漏電判定信号と、電路接点の開閉の状態との関係を示す説明図
【図１１】第２の実施形態における平衡電流判定部の動作を説明するフローチャート
【図１２】漏電電流発生時と、平衡電流通電時とにおける零相変流器の出力電圧の平均値との関係をそれぞれ示す説明図
【図１３】第２の実施形態の変形例における漏電遮断装置の内部構成を示す回路ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
１．第１の実施形態の漏電遮断装置の回路構成に関する説明
図１は、第１の実施形態の漏電遮断装置１０の回路構成を示す回路ブロック図である。
【００２６】
図１に示す様に、漏電遮断装置１０は、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔを内側に貫通させる零相変流器１２と、信号処理回路１３と、Ａ／Ｄ変換回路１４と、漏電判定部１８と、開閉制御部１９とを備える。以下、漏電遮断装置１０を構成する各部１２〜１９について説明し、漏電遮断装置１０には三相の各通電電流が流れる交流電路として複数の一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔが接続されているものとする。
【００２７】
零相変流器１２は、それぞれ前述した三相の各通電電流が流れる交流電路を形成する複数（３本）の一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔを内側に貫通させる環状の磁性材料からなるコア１２ａ（環状鉄心）と、当該コア１２ａの周囲に巻回されたトロイダル状の漏電検出用のコイルとにより構成される。なお、複数の一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔは、零相変流器１２の貫通口の前後の領域で各一次導体間の距離が変化しない様に略一定の距離に保たれた状態に設けられることが好ましい。また、零相変流器１２のコア１２ａは、漏電遮断装置１０の小型化と組立性の向上を担保するために、長辺と短辺とを有するトラック状に形成されることが好ましい。ここで、形状としては、トラック状としたが、長円形状、楕円形状等の長辺と短辺とを有する環状のもので、直交する２方向で寸法が異なる形状を含むものとする。また、コア１２ａに巻回された漏電検出のコイルは簡略化して図示している。零相変流器１２は、各通電電流が当該複数の一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔを流れた場合に、当該漏電検出用のコイルの両端に検出された誘起電圧である出力電圧を信号処理回路１３に出力する。
【００２８】
信号処理回路１３は、所定の機能を有する電子回路で構成され、零相変流器１２により出力された出力電圧を入力する。また、信号処理回路１３は、当該入力された出力電圧を所定の増幅率により増幅してフィルタ処理を行い、当該処理された出力電圧のアナログ出力電圧の信号をＡ／Ｄ変換回路１４に出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換回路１４は、所定の機能を有する電子回路で構成され、信号処理回路１３により出力されたアナログ出力電圧の信号を入力する。また、Ａ／Ｄ変換回路１４は、所定のサンプリング周期に基づいて、当該入力されたアナログ出力電圧の信号をデジタル出力電圧の値に変換する。ここで、所定のサンプリング周期は、例えば１［ミリ秒］である。Ａ／Ｄ変換回路１４は、当該変換されたデジタル出力電圧の値を漏電判定部１８に出力する。
【００３０】
漏電判定部１８は、所定の機能を有する電子回路又はＣＰＵ（Central Processing Unit）が実装されたＩＣ（Integrated Circuit）等で構成され、漏電電流判定部１５と、平衡電流判定部１６と、演算部１７とを備える。また、Ａ／Ｄ変換回路１４により出力されたデジタル出力電圧の値は、漏電電流判定部１５と、平衡電流判定部１６とにそれぞれ入力される。
【００３１】
漏電電流判定部１５は、Ａ／Ｄ変換回路１４により出力されたデジタル出力電圧を入力すると共に、所定の検出単位時間の間、当該入力されたデジタル出力電圧の値を継続して積算する。また、漏電電流判定部１５は、当該検出単位時間の終了時に、当該検出単位時間の間に積算されたデジタル出力電圧の総和の値に応じて、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに漏電電流が通電しているか否かを判定する。ここで、所定の検出単位時間は、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに接続されている交流電源の電源周波数に対する１周期に相当する時間であり、漏電電流判定部１５の動作において予め規定されていることが好ましい。例えば、所定の検出単位時間は、交流電源の電源周波数が５０［Ｈｚ］である場合には、２０［ミリ秒］である。なお、漏電電流判定部１５には、漏電判定部１８に含まれる図示しない内部タイマから時間情報が常時出力され、以下同様である。
【００３２】
具体的に、漏電電流判定部１５は、前述した検出単位時間におけるデジタル出力電圧の総和の値と所定の漏電電流判定閾値Ｈ０とを比較し、当該検出単位時間におけるデジタル出力電圧の総和の値が当該漏電電流判定閾値Ｈ０を超えている場合には当該一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに漏電電流が通電していると判定する。なお、漏電電流判定部１５は、当該検出単位時間におけるデジタル出力電圧の総和の値として当該デジタル出力電圧の平均値又は実効値を演算する。なお、漏電電流判定閾値Ｈ０は、各一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに漏電電流が通電しているか否かを判定するための閾値であり、漏電電流判定部１５の動作において予め規定されていることが好ましい。漏電電流判定部１５は、当該判定結果に対応する漏電電流判定信号を演算部１７に出力する。
【００３３】
ここで、後述する図５（ａ）に示すように、零相変流器１２の出力電圧（同図の点線）として、歪みが非常に小さい正弦波（同図の実線）とほぼ同等の波形が出力された場合には、零相変流器１２のコア１２ａは磁気飽和していない状態であって、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔの各往路方向を流れる電流と復路方向を流れる電流との間に差異が発生する。漏電電流判定部１５は、この差異が前述した漏電電流判定閾値Ｈ０を超える場合に、当該一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかには漏電電流が発生していると判定する。
【００３４】
平衡電流判定部１６は、Ａ／Ｄ変換回路１４により出力されたデジタル出力電圧を入力すると共に、漏電電流判定部１５と同一の検出単位時間の間、当該入力されたデジタル出力電圧の値を継続して積算する。更に、平衡電流判定部１６は、当該検出単位時間の間に当該入力されたデジタル出力電圧のピーク値を検出する。また、平衡電流判定部１６は、当該検出単位時間の終了時に、当該検出単位時間の間に積算されたデジタル出力電圧の総和の値と当該検出単位時間の間に検出されたデジタル出力電圧のピーク値とに応じて、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が流れているか否かを判定する。ここで、所定の検出単位時間は、同様に、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに接続されている交流電源の電源周波数に対する１周期に相当する時間であり、平衡電流判定部１６の動作において予め規定されていることが好ましい。更に、所定の検出単位時間の時間幅については、以下の実施形態においても同様である。なお、平衡電流判定部１６には、漏電判定部１８に含まれる図示しない内部タイマから時間情報が常時出力され、以下同様である。
【００３５】
具体的に、平衡電流判定部１６は、前述した検出単位時間におけるデジタル出力電圧の総和の値に基づいて当該デジタル出力電圧の平均値又は実効値を演算し、当該検出されたデジタル出力電圧のピーク値を当該演算された平均値又は実効値で除した値と所定の平衡電流判定閾値Ｈ１とを比較する。平衡電流判定部１６は、当該検出単位時間におけるデジタル出力電圧のピーク値を平均値又は実効値で除した値が当該平衡電流判定閾値Ｈ１を超えている場合に当該一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が通電していると判定する。なお、平衡電流判定閾値Ｈ１は、各一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が通電しているか否かを判定するための閾値であり、平衡電流判定部１６の動作において予め規定されていることが好ましい。なお、平衡電流判定部１６は、デジタル出力電圧の平均値を演算する際、当該デジタル出力電圧のマイナス成分をプラス成分に反転して演算することが好ましい。平衡電流判定部１６は、当該判定結果に対応する平衡電流判定信号を演算部１７に出力する。
【００３６】
ここで、後述する図６及び図７に示すように、零相変流器１２の出力電圧（同図の実線）として、歪みが非常に小さい正弦波（同図の点線）に比べて歪みが非常に大きい波形が出力された場合には、零相変流器１２のコア１２ａは磁気飽和している状態であるため、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔの各往路方向を流れる電流と復路方向を流れる電流との間に差異はほとんど発生しない。平衡電流判定部１６は、検出単位時間におけるデジタル出力電圧のピーク値を当該平均値又は実効値で除した値が前述した平衡電流判定閾値Ｈ１を超える場合に、当該一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔにはいずれも平衡電流が発生していると判定する。
【００３７】
演算部１７は、漏電電流判定部１５により出力された漏電電流判定信号及び平衡電流判定部１６により出力された平衡電流判定信号をそれぞれ入力すると共に、当該入力された各信号に基づいて所定の演算を行う。具体的には、演算部１７は、漏電電流判定部１５により出力された漏電電流判定信号と、平衡電流判定部１６により出力された平衡電流判定信号の反転出力信号との論理積を演算する。演算部１７は、当該論理積の演算結果に対応する漏電判定信号を開閉制御部１９に出力する。
【００３８】
演算部１７の演算結果である漏電判定信号の詳細について図２を参照して説明する。図２は、漏電電流判定信号と、平衡電流判定信号と、漏電判定信号と、電路接点の開閉の状態との関係を示す説明図である。前述した様に、図２における演算部１７の演算結果に対応する漏電判定信号は、漏電電流判定信号と、平衡電流判定信号の反転出力信号との論理積により演算される。
【００３９】
具体的には、漏電判定部１８は、演算部１７の演算結果に対応して、漏電電流判定部１５により漏電電流が発生していると判定され、且つ、平衡電流判定部１６により平衡電流が通電していないと判定された場合（出力Ｃ１対応）のみ、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔには漏電電流が発生していると判定する。従って、漏電判定部１８は、演算部１７の演算結果に対応して、漏電電流判定部１５により漏電電流が発生していないと判定された場合（出力Ａ１，Ｂ１対応）には、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔには漏電電流は発生していないと判定する。また、漏電電流は発生しているが平衡電流が通電している場合（出力Ｄ１対応）には、漏電判定部１８は、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに漏電電流は発生していないと判定し、当該漏電電流の発生に応じて後述の電路接点を開放する旨の信号を開閉制御部１９に出力させない様に制御する。これにより、漏電判定部１８は、漏電遮断装置１０全体の誤動作の低減を図ることができる。漏電判定部１８は、当該判定結果に対応する漏電判定信号を開閉制御部１９に出力する。
【００４０】
開閉制御部１９は、所定の機能を有する電子回路で構成され、漏電判定部１８により出力された漏電判定信号を入力すると共に、当該入力された漏電判定信号に応じて交流電路の電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔを投入（オン）又は開放（オフ）するように制御する。具体的には、開閉制御部１９は、図２の電路接点の開閉の状態に示す様に、演算部１７の演算結果である漏電判定信号が「１」である場合（出力Ｃ１対応）のみ一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流が発生しているとして、電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオフする様に制御する。また、開閉制御部１９は、演算部１７の演算結果である漏電判定信号が「０」である場合には電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオンする様に制御する。
【００４１】
２．第１の実施形態の漏電遮断装置１０の漏電判定部１８の動作の一例に関する説明
図３は、第１の実施形態の漏電遮断装置１０の動作の一例を説明する説明図である。同図（ａ）は、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流が発生し、且つ、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が流れていない場合における説明図であり、図２における出力Ｃ１のパターンに対応している。また、同図（ｂ）は、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに漏電電流が発生し、且つ一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が流れている場合における説明図であり、図２における出力Ｄ１のパターンに対応している。
【００４２】
先ず、図３（ａ）について説明する。なお、図３（ａ）の時刻ｔ１の前には、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれにも漏電電流は発生しておらず、時刻ｔ１〜ｔ２において漏電電流判定部１５及び平衡電流判定部１６には、図３（ａ）に図示する様な零相変流器１２のアナログ出力電圧の信号に対するデジタル出力電圧の値が入力されたものとする。
【００４３】
図３（ａ）において、時刻ｔ１〜ｔ２、及び時刻ｔ２〜ｔ３は、零相変流器１２の出力電圧に応じて、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流が発生しているか否か、及び、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が流れているか否かをそれぞれ判定するための検出単位時間である。前述した様に、この検出単位時間は、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに接続されている交流電源の電源周波数に対する１周期に相当する時間であることが好ましい。
【００４４】
図３（ａ）において、漏電電流判定部１５は、時刻ｔ１〜ｔ２の検出単位時間の間、Ａ／Ｄ変換回路１４により変換されたデジタル出力電圧の値を継続して積算する。この積算されたデジタル出力電圧の総和の値は、当該デジタル出力電圧の時刻ｔ１〜ｔ２における平均値又は実効値であることが好ましく、図３（ａ）の漏電電流判定部演算結果として示されている。
【００４５】
漏電電流判定部１５は、当該検出単位時間の終了時である時刻ｔ２において、当該検出単位時間ｔ１〜ｔ２の間におけるデジタル出力電圧の総和の値が前述した所定の漏電電流判定閾値Ｈ０を超えるか否かを判定する。図３（ａ）の漏電電流判定部演算結果に示す様に、検出単位時間ｔ１〜ｔ２の間におけるデジタル出力電圧の総和の値が所定の漏電電流判定閾値Ｈ０を超えているため、漏電電流判定部１５は、検出単位時間ｔ１〜ｔ２において、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流が発生したと判定する。漏電電流判定部１５は、当該判定結果に対応する漏電電流判定信号を「１」として演算部１７に出力する（図２参照）。
【００４６】
図３（ａ）において、平衡電流判定部１６は、時刻ｔ１〜ｔ２の検出単位時間の間、Ａ／Ｄ変換回路１４により変換されたデジタル出力電圧の値を継続して積算する。この積算されたデジタル出力電圧の総和の値は、当該デジタル出力電圧の時刻ｔ１〜ｔ２における平均値又は実効値であることが好ましい。
【００４７】
平衡電流判定部１６は、当該検出単位時間の終了時である時刻ｔ２において、当該検出単位時間ｔ１〜ｔ２の間におけるデジタル出力電圧の総和の値に基づいて当該デジタル出力電圧の平均値又は実効値を演算すると共に、当該検出単位時間ｔ１〜ｔ２の間で検出されたデジタル出力電圧のピーク値を当該演算された平均値又は実効値で除した値と所定の平衡電流判定閾値Ｈ１とを比較する。図３（ａ）の平衡電流判定部１６の演算結果に示す様に、当該デジタル出力電圧のピーク値を当該演算された平均値又は実効値で除した値は当該平衡電流判定閾値未満である。このため、平衡電流判定部１６は、検出単位時間ｔ１〜ｔ２において、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔには平衡電流が流れていないと判定する。平衡電流判定部１６は、当該判定結果に対応する平衡電流判定信号を「０」として演算部１７に出力する（図２参照）。
【００４８】
演算部１７は、漏電電流判定信号の入力「１」と平衡電流判定信号の入力「０」とにより、当該漏電電流判定信号「１」と当該平衡電流判定信号の反転出力「１」との論理積を演算し、当該演算結果に対応する漏電判定信号「１」を開閉制御部１９に出力する（図２参照）。
【００４９】
開閉制御部１９は、漏電判定信号「１」の入力により、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流が発生しているとして、電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオフする様に制御する。図３（ａ）の時刻ｔ２前には、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれにも漏電は発生していなかったため、漏電判定部１８の漏電判定信号は「０」であった。しかし、前述したように、時刻ｔ２において一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電が発生していると判定されたため、時刻ｔ２以降では開閉制御部１９が交流電路の電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオフするように制御したことにより、漏電判定信号は「１」が継続される。即ち、漏電遮断装置１０は、交流電源からの交流電力の供給を遮断する。
【００５０】
次に、図３（ｂ）について説明する。なお、図３（ｂ）の時刻ｔ１の前には、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれにも漏電電流は発生しておらず、時刻ｔ１〜ｔ２において漏電電流判定部１５及び平衡電流判定部１６には、図３（ｂ）に図示する様な零相変流器１２のアナログ出力電圧の信号に対するデジタル出力電圧の値が入力されたものとする。
【００５１】
図３（ｂ）において、時刻ｔ４〜ｔ５、及び時刻ｔ５〜ｔ６は、零相変流器１２の出力電圧に応じて、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流が発生しているか否か、及び、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が流れているか否かをそれぞれ判定するための検出単位時間である。前述した様に、この検出単位時間は、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに接続されている交流電源の電源周波数に対する１周期に相当する時間であることが好ましい。
【００５２】
図３（ｂ）において、漏電電流判定部１５は、時刻ｔ４〜ｔ５の検出単位時間の間、Ａ／Ｄ変換回路１４により変換されたデジタル出力電圧の値を継続して積算する。この積算されたデジタル出力電圧の総和の値は、当該デジタル出力電圧の時刻ｔ４〜ｔ５における平均値又は実効値であることが好ましく、図３（ｂ）の漏電電流判定部演算結果として示されている。
【００５３】
漏電電流判定部１５は、当該検出単位時間の終了時である時刻ｔ５において、当該検出単位時間ｔ４〜ｔ５の間におけるデジタル出力電圧の総和の値が前述した所定の漏電電流判定閾値Ｈ０を超えるか否かを判定する。図３（ｂ）の漏電電流判定部１５の演算結果に示す様に、検出単位時間ｔ４〜ｔ５の間におけるデジタル出力電圧の総和の値が所定の漏電電流判定閾値Ｈ０を超えているため、漏電電流判定部１５は、検出単位時間ｔ４〜ｔ５において、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流が発生したと判定する。漏電電流判定部１５は、当該判定結果に対応する漏電電流判定信号を「１」として演算部１７に出力する（図２参照）。
【００５４】
図３（ｂ）において、平衡電流判定部１６は、時刻ｔ４〜ｔ５の検出単位時間の間、Ａ／Ｄ変換回路１４により変換されたデジタル出力電圧の値を継続して積算する。この積算されたデジタル出力電圧の総和の値は、当該デジタル出力電圧の時刻ｔ４〜ｔ５における平均値又は実効値であることが好ましい。
【００５５】
平衡電流判定部１６は、当該検出単位時間の終了時である時刻ｔ５において、当該検出単位時間ｔ４〜ｔ５の間におけるデジタル出力電圧の総和の値に基づいて当該デジタル出力電圧の平均値又は実効値を演算すると共に、当該検出単位時間ｔ４〜ｔ５の間で検出されたデジタル出力電圧のピーク値を当該演算された平均値又は実効値で除した値と所定の平衡電流判定閾値Ｈ１とを比較する。図３（ｂ）の平衡電流判定部１６の演算結果に示す様に、当該デジタル出力電圧のピーク値を当該演算された平均値又は実効値で除した値は当該平衡電流判定閾値を超える。このため、平衡電流判定部１６は、検出単位時間ｔ４〜ｔ５において、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔには平衡電流が流れていると判定する。平衡電流判定部１６は、当該判定結果に対応する平衡電流判定信号を「１」として演算部１７に出力する（図２参照）。
【００５６】
演算部１７は、漏電電流判定信号の入力「１」と平衡電流判定信号の入力「１」とにより、当該漏電電流判定信号「１」と当該平衡電流判定信号の反転出力「０」との論理積を演算し、当該演算結果に対応する漏電判定信号「０」を開閉制御部１９に出力する（図２参照）。
【００５７】
開閉制御部１９は、漏電判定信号「０」の入力により、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれにも漏電電流が発生していないとして、電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオンする様に制御する。図３（ｂ）の時刻ｔ５前には、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれにも漏電は発生していなかったため、漏電判定部１８の漏電判定信号は「０」であった。更に、時刻ｔ５において一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれにも漏電は発生していないと判定されたため、時刻ｔ５〜ｔ６では開閉制御部１９が交流電路の電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオンするように制御することにより、漏電判定信号は「０」の状態で継続される。即ち、漏電遮断装置１０は、交流電源からの交流電力の供給を継続する。但し、交流電源からの交流電力の供給は継続されているため、平衡電流判定部１６は、同様に、時刻ｔ４〜ｔ５の次の検出単位時間である時刻ｔ５〜ｔ６においても当該時刻ｔ４〜ｔ５における積算されたデジタル出力電圧の総和の値をリセットして、前述したように平衡電流の通電の有無を判定する。
【００５８】
また、図３においては図２の出力Ｃ１及び出力Ｄ１の場合に対応して説明したが、同図の出力Ａ１及び出力Ｂ１の場合ではいずれも、開閉制御部１９は交流電路の電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオンするように制御する。具体的には、同図の出力Ａ１及び出力Ｂ１の場合においては、いずれも漏電電流判定部１５の漏電電流判定信号が「０」であるため、演算部１７は一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに漏電電流は発生していない旨の漏電判定信号「０」を開閉制御部１９に出力する。従って、開閉制御部１９は、漏電判定信号「０」の入力により、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれにも漏電電流が発生していないとして、電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオンする様に制御する。
【００５９】
図４は、平衡電流判定部による平衡電流通電時の演算結果及び漏電電流発生時の演算結果をそれぞれ示した説明図である。同図（ａ）は、当該演算結果としてピーク値と平均値との比であるピーク値／平均値が演算された場合の説明図である。同図（ｂ）は、当該演算結果としてピーク値と実効値との比であるピーク値／実効値が演算された場合の説明図である。
【００６０】
図４（ａ）に示す様に、平衡電流通電時における演算結果においては、デジタル出力電圧のピーク値と平均値との比の値は、前述した所定の平衡電流判定閾値Ｈ１をそれぞれ超えていることが示されている。また、図４（ｂ）に示す様に、平衡電流通電時における演算結果においては、デジタル出力電圧のピーク値と実効値との比の値は、前述した所定の平衡電流判定閾値Ｈ１をそれぞれ超えていることが示されている。
【００６１】
また、図４（ａ）に示す様に、漏電電流発生時における演算結果においては、デジタル出力電圧のピーク値と平均値との比の値は、前述した所定の平衡電流判定閾値Ｈ１未満であることが示されている。また、図４（ｂ）に示す様に、漏電電流発生時における演算結果においては、デジタル出力電圧のピーク値と実効値との比の値は、前述した所定の平衡電流判定閾値Ｈ１未満であることが示されている。
【００６２】
更に、図４（ａ）及び（ｂ）を比較すると、デジタル出力電圧の実効値は演算過程において当該デジタル出力電圧の値を２乗して積算することに起因して、平衡電流判定部１６が一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔにおける平衡電流の通電の有無を判定する際において、図４（ｂ）に示すピーク値と実効値との比の値を演算するよりも図４（ａ）に示すピーク値と平均値との比の値を演算する方が、平衡電流の判定精度がより向上することが分かる。
【００６３】
図５は、漏電電流と零相変流器１２の出力電圧との時間変化を示した説明図である。同図（ａ）は、漏電電流が２［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。同図（ｂ）は、漏電電流が２０［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。同図（ｃ）は、漏電電流が５０［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。図５（ａ）においては、零相変流器１２の出力電圧は歪みが相対的に小さい正弦波に近い形状と言える。また、図５（ｂ）及び（ｃ）においては、零相変流器１２の出力電圧が図５（ａ）に比べて非常に大きく、当該出力電圧の波形も歪みが非常に大きい。この様な場合には、後述する第２の実施形態における過漏電が一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに発生している。
【００６４】
図６は、平衡電流と零相変流器１２の出力電圧との時間変化を示した説明図である。同図（ａ）は、平衡電流が１００［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。同図（ｂ）は、平衡電流が２００［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。同図（ｃ）は、平衡電流が３５０［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。図７は、平衡電流と零相変流器１２の出力電圧との時間変化を示した説明図である。同図（ａ）は、平衡電流が６００［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。同図（ｂ）は、平衡電流が１１００［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。同図（ｃ）は、平衡電流が１６５０［Ａ］である場合の時間変化を示した説明図である。図６及び図７においては、零相変流器１２の出力電圧の波形は、対応して図示されている各通電電流（平衡電流）ほぼ正弦波の波形と比較すると、相対的に歪みが非常に大きい。この様な場合には、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔには平衡電流が通電している。
【００６５】
以上説明した様に、第１の実施形態の漏電遮断装置１０によれば、円形形状又は非円形形状をそれぞれ有する零相変流器１２のコア１２ａに対する磁気シールドの配置量を削減可能とし、全体としての漏電遮断装置１０の部品点数を少なく抑え、漏電遮断装置１０の大型化を回避することができる。また、漏電遮断装置１０によれば、当該漏電遮断装置１０の製造費用も抑えることができる。
【００６６】
更に、漏電遮断装置１０は、交流電源の電源周波数に対する１周期に対応した検出単位時間で漏電電流の発生有無及び平衡電流の通電有無を判定している。このため、少なくとも交流電源の電源周波数に対する１周期という非常に短い時間で漏電電流の発生有無及び平衡電流の通電有無を判定することができる。
【００６７】
また、漏電電流の発生有無及び平衡電流の通電有無の判定のために、零相変流器１２の出力電圧に対して単一の信号処理回路１３及びＡ／Ｄ変換回路１４により当該出力電圧が漏電電流判定部１５及び平衡電流判定部１６にそれぞれ入力されている。このため、漏電電流の発生有無及び平衡電流の通電有無の判定の際に信号処理回路１３及びＡ／Ｄ変換回路１４を一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔ毎に設ける等の複雑な回路構成を不要とすることができ、非常に短時間の間に高精度に判定することが可能な漏電遮断装置１０を安価に実現することができる。特に、当該検出単位時間の間におけるデジタル出力電圧のピーク値を当該デジタル出力電圧の平均値で除した値を用いた場合には、当該デジタル出力電圧の実効値で除した値を用いた場合に比べて、平衡電流の通電の有無をより高精度に判定することができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
３．第２の実施形態の漏電遮断装置の回路構成に関する説明
図８は、第２の実施形態の漏電遮断装置１０の回路構成を示す回路ブロック図である。図８において、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。
【００６９】
図８に示す様に、漏電遮断装置１０ａは、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔを内側に貫通させる零相変流器１２と、信号処理回路１３，２２と、Ａ／Ｄ変換回路１４，２３と、漏電判定部１８ａと、開閉制御部１９ａと、電流センサ２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔと、ゼロクロス検出部２４とを備える。第２の実施形態においても、漏電遮断装置１０ａには三相の各通電電流が流れる交流電路として複数の一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔが接続されているものとする。
【００７０】
各電流センサ２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔは、各一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔにそれぞれ対応して設けられ、当該対応する一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔの通電電流を常時計測し、当該計測された各通電電流を信号処理回路２２に出力する。
【００７１】
信号処理回路２２は、各電流センサ２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔにより出力された各通電電流を入力する。また、信号処理回路２２は、当該入力された各通電電流を所定の増幅率により増幅してフィルタ処理を行い、当該処理された各通電電流のアナログ出力電流の信号をＡ／Ｄ変換回路２３に出力する。
【００７２】
Ａ／Ｄ変換回路２３は、信号処理回路２２により出力されたアナログ出力電流の信号を入力する。また、Ａ／Ｄ変換回路２３は、所定のサンプリング周期に基づいて、当該入力されたアナログ出力電流の信号をデジタル出力電流の値に変換する。ここで、所定のサンプリング周期は、例えば１［ミリ秒］である。Ａ／Ｄ変換回路２３は、当該変換されたデジタル出力電流の値をゼロクロス検出部２４に出力する。
【００７３】
ゼロクロス検出部２４は、所定の機能を有する電子回路又はＣＰＵが実装されたＩＣ等で構成され、Ａ／Ｄ変換回路２３により出力されたデジタル出力電流の値を入力する。また、ゼロクロス検出部２４は、当該入力されたデジタル出力電流の零の時点を検出し、当該検出された旨のゼロクロス検出信号を平衡電流判定部１６に出力する。
【００７４】
漏電判定部１８ａは、所定の機能を有する電子回路又はＣＰＵが実装されたＩＣ等で構成され、漏電電流判定部１５と、平衡電流判定部１６と、過漏電電流判定部２５と、演算部１７ａとを備える。ゼロクロス検出部２４により出力されたゼロクロス検出信号は、平衡電流判定部１６に出力される。
【００７５】
平衡電流判定部１６ａは、Ａ／Ｄ変換回路１４により出力されたデジタル出力電圧、及び、ゼロクロス検出部２４により出力されたゼロクロス検出信号を入力する。また、平衡電流判定部１６ａは、ゼロクロス検出信号が入力された時点を起点とした所定の検出単位時間の間に当該入力されたデジタル出力電圧のピーク値を検出し、当該検出単位時間の間に検出されたデジタル出力電圧のピーク値に応じて、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が流れているか否かを判定する。なお、第２の実施形態において、漏電電流判定部１５及び過漏電電流判定部２５の検出単位時間は平衡電流判定部１６ａの検出単位時間と同一の時間幅であり、当該漏電電流判定部１５及び過漏電電流判定部２５の検出単位時間の起点は平衡電流判定部１６ａの検出単位時間と同一であることが好ましい。
【００７６】
平衡電流判定部１６ａの具体的な動作例について図９を参照して説明する。図９は、第２の実施形態における平衡電流判定部の平衡電流の通電の有無の判定を説明する説明図であり、当該平衡電流及び零相変流器１２の出力電圧の時間変化のグラフは図７（ｃ）に示したものと同一である。
【００７７】
図９に示すように、平衡電流判定部１６ａは、前述したゼロクロス検出信号の入力時点（時刻ｔ７）を起点とした検出単位時間の間（時刻ｔ７〜ｔ８）、Ａ／Ｄ変換回路１４により出力されたデジタル出力電圧の値が所定の平衡電流判定閾値Ｈ２，Ｈ３の絶対値を超えた時点から当該平衡電流判定閾値Ｈ２，Ｈ３の絶対値未満となる時点の間に、当該デジタル出力電圧のピーク値（Ｂ，Ｃ）の検出時刻（時刻ｔ７＋ｔｒ２，時刻ｔ７＋ｔｒ２＋ｔｒ３）を検出する。ここで、図９に示すように、当該検出時刻ｔ７＋ｔｒ２、及び時刻ｔ７＋ｔ２＋ｔ３は、共に時刻ｔ８より前の時刻であり、対象の検出単位時間ｔ７〜ｔ８の間に含まれる。なお、平衡電流判定部１６ａには、第１の実施形態と同様、漏電判定部１８ａに含まれる図示しない内部タイマから時間情報が常時出力されている。また、所定の平衡電流判定閾値Ｈ２，Ｈ３は、各一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が通電しているか否かを判定するための閾値であり、平衡電流判定部１６ａの動作において予め規定されていることが好ましい。
【００７８】
平衡電流判定部１６ａは、当該検出単位時間の終了時（時刻ｔ８）に、当該検出単位時間におけるデジタル出力電圧のピーク値が所定の平衡電流判定条件を満たすか否かを判定する。ここで、平衡電流判定条件は、前述した所定の検出単位時間の間に検出されたデジタル出力電圧のピーク値が２つ以上あること、又は、当該デジタル出力電圧のピーク値が２つ以上であって且つ当該ピーク値の極性が全て同極性であることを示す。平衡電流判定部１６ａは、当該検出単位時間に検出されたピーク値が当該平衡電流判定条件を満たす場合に当該一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が流れていると判定する。
【００７９】
なお、図９においては、検出単位時間ｔ７〜ｔ８の間に検出されたデジタル出力電圧のピーク値は２つ以上あるため、平衡電流判定部１６ａは、当該検出単位時間ｔ７〜ｔ８においては平衡電流判定条件が満たされると判定する。同様に、検出単位時間ｔ８〜ｔ９の間に検出されたデジタル出力電圧のピーク値は２つ以上あるため、平衡電流判定部１６ａは、当該検出単位時間ｔ８〜ｔ９においては平衡電流判定条件が満たされると判定する。平衡電流判定部１６ａは、当該判定結果に対応する平衡電流判定信号を演算部１７に出力する。
【００８０】
ここで、図６及び図７に示すように、零相変流器１２の出力電圧（同図の実線）として、歪みが非常に小さい正弦波（同図の点線）に比べて歪みが非常に大きい波形が出力された場合には、零相変流器１２のコア１２ａは磁気飽和している状態であるため、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔの各往路方向を流れる電流と復路方向を流れる電流との間に差異はほとんど発生しない。平衡電流判定部１６ａは、検出単位時間におけるデジタル出力電圧のピーク値が前述した平衡電流判定信号を満たす場合に、当該一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔにはいずれも平衡電流が発生していると判定する。
【００８１】
過漏電電流判定部２５は、Ａ／Ｄ変換回路１４により出力されたデジタル出力電圧を入力すると共に、前述した漏電電流判定部１５及び平衡電流判定部１６ａと同一の検出単位時間の間、当該入力されたデジタル出力電圧の値を継続して積算する。また、過漏電電流判定部２５は、当該検出単位時間の間、当該検出単位時間の間に積算されたデジタル出力電圧の総和の値に応じて、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに過漏電電流が通電しているか否かを判定する。また、以下の説明において、交流電路に過大な漏電が発生した場合に、当該交流電路を構成する一次導体の往路方向を流れる電流と復路方向を流れる電流との差異に基づいて発生した過大な電流を過漏電電流と称する。ここで、所定の検出単位時間は、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに接続されている交流電源の電源周波数に対する１周期に相当する時間であり、過漏電電流判定部２５の動作において予め規定されていることが好ましい。
【００８２】
具体的に、過漏電電流判定部２５は、前述した検出単位時間においてＡ／Ｄ変換回路１４により出力されたデジタル出力電圧の総和の値と所定の過漏電電流判定閾値Ｈ４とを比較し、当該デジタル出力電圧の総和の値が当該漏電電流判定閾値Ｈ４を超えた時点で当該検出単位時間の終了前であっても当該一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに過漏電電流が発生していると判定する。なお、通過漏電電流判定部２５は、当該検出単位時間におけるデジタル出力電圧の総和の値として当該デジタル出力電圧の平均値又は実効値を演算する。
【００８３】
従って、過漏電電流判定部２５は、例えば当該検出単位時間の終了時前の中間時刻において一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに過漏電電流が発生していると判定する。詳しくは後述するように、過漏電電流が発生していると判定された場合には、演算部１７ａは、漏電電流判定部１５及び平衡電流判定部１６ａの各判定結果に拘わらず、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに過漏電電流が発生している旨を示す漏電判定信号を開閉制御部１９ａに迅速に出力する。これにより、漏電遮断装置１０ａは、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに過漏電電流が発生した場合に、第１の実施形態に示す漏電遮断装置１０よりも、当該過漏電電流に基づく過漏電が一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに発生したことを高速に判定することが可能である。
【００８４】
なお、過漏電電流判定閾値Ｈ４は、各一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに過漏電電流が通電しているか否かを判定するための閾値であり、過漏電電流判定部２５の動作において予め規定されていることが好ましい。過漏電電流判定部２５は、当該判定結果に対応する過漏電電流判定信号を演算部１７ａに出力する。
【００８５】
ここで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、零相変流器１２の出力電圧（同図の点線）として、極端に大きい波形の出力電圧が出力された場合には、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔの各往路方向を流れる電流と復路方向を流れる電流との間に非常に大きな差異が発生している。過漏電電流判定部２５は、この差異が前述した過漏電電流判定閾値Ｈ４を超える場合に、当該一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかには過漏電電流（同図の実線）が発生していると判定する。
【００８６】
演算部１７ａは、漏電電流判定部１５により出力された漏電電流判定信号、平衡電流判定部１６ａにより出力された平衡電流判定信号、及び過漏電電流判定部２５により出力された過漏電電流判定信号を入力すると共に、当該入力された各信号に基づいて所定の演算を行う。具体的には、演算部１７ａは、漏電電流判定部１５により出力された漏電電流判定信号と、平衡電流判定部１６ａにより出力された平衡電流判定信号の反転出力信号との論理積を演算する。更に、演算部１７ａは、当該演算された結果に対応する信号と、過漏電電流判定部２５により出力された過漏電電流判定信号との論理和を演算する。演算部１７ａは、当該論理和の演算結果に対応する漏電判定信号を開閉制御部１９に出力する。
【００８７】
演算部１７ａの演算結果である漏電判定信号の詳細について図１０を参照して説明する。図１０は、漏電電流判定信号と、平衡電流判定信号と、過漏電電流判定信号と、漏電判定信号と、電路接点の開閉の状態との関係を示す説明図である。前述した様に、図１０における演算部１７ａの演算結果は、漏電電流判定信号と平衡電流判定信号の反転出力信号との論理積と、当該論理積と過漏電電流判定信号との論理和である。
【００８８】
具体的には、漏電判定部１８ａは、第１の実施形態と同様に、演算部１７ａの演算結果に対応して、漏電電流判定部１５により漏電電流が発生していると判定され且つ平衡電流判定部１６ａにより平衡電流が流れていないと判定された場合に一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔには漏電電流が発生していると判定する。更に、漏電判定部１８ａは、演算部１７ａの演算結果又は過漏電電流判定部２５の判定結果に対応して、過漏電電流判定部２５により過漏電電流が発生していると判定された場合には、漏電電流判定部１５及び平衡電流判定部１６ａの各判定結果に拘わらず、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔには過漏電電流が発生していると判定する。従って、漏電電流及び過漏電電流のいずれも発生していない場合、及び、漏電電流は発生しているが平衡電流が流れている場合には、漏電判定部１８ａは、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに漏電電流及び過漏電電流は発生していないと判定し、当該漏電電流又は過漏電電流の発生に応じて後述の電路接点を開放する旨の信号を開閉制御部１９ａに出力させない様に制御する。これにより、漏電判定部１８ａは、漏電遮断装置１０ａ全体の誤動作の低減を図ることができる。漏電判定部１８ａは、当該判定結果に対応する漏電判定信号を開閉制御部１９ａに出力する。
【００８９】
開閉制御部１９ａは、所定の機能を有する電子回路で構成され、漏電判定部１８ａにより出力された漏電判定信号を入力すると共に、当該入力された漏電判定信号に応じて交流電路の電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔを投入（オン）又は開放（オフ）するように制御する。具体的には、開閉制御部１９ａは、図１０の電路接点の開閉の状態に示す様に、演算部１７ａの演算結果である漏電判定信号が「１」である場合（出力Ｃ２，Ｅ２，Ｆ２，Ｇ２，Ｈ２対応）のみ一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流又は過漏電電流が発生しているとして、電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオフする様に制御する。また、開閉制御部１９は、演算部１７ａの演算結果である漏電判定信号が「０」である場合（出力Ａ２，Ｂ２，Ｄ２対応）には電路接点２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔをオンする様に制御する。
【００９０】
４．第２の実施形態の漏電遮断装置１０ａの漏電判定部１８ａの動作の一例に関する説明
図１１は、第２の実施形態における漏電遮断装置１０ａの平衡電流判定部１６ａの動作を説明するフローチャートである。以下のフローチャートの説明において、図９の内容を適宜、参照する。なお、図１１に示す平衡電流判定部１６ａの動作の説明は、図９に示す１つの検出単位時間（時刻ｔ７〜ｔ８）に対して行われ、以降の当該検出単位時間（時刻ｔ８以降）に対しても同様に繰り返して行われるものとする。
【００９１】
平衡電流判定部１６ａは、ゼロクロス検出部２４により出力されたゼロクロス検出信号の入力時点（図９の時刻ｔ７）を起点とした所定の検出単位時間の間（時刻ｔ７〜ｔ８）において、当該検出単位時間にＡ／Ｄ変換回路１４により出力されたデジタル出力電圧の値に平衡電流判定閾値Ｈ２又はＨ３を超えているものがあるか否かを判定する（Ｓ１１）。
【００９２】
ステップＳ１１において、当該デジタル出力電圧の値に当該平衡電流判定閾値Ｈ２又はＨ３の絶対値を超えているものがあると判定された場合（Ｓ１１、ＹＥＳ）、平衡電流判定部１６ａは、当該平衡電流判定閾値Ｈ２又はＨ３の絶対値を超えているデジタル出力電圧のピーク数をカウントする（Ｓ１２）。更に、平衡電流判定部１６ａは、当該カウントされたデジタル出力電圧のピーク値の極性を判定する（Ｓ１３）。
【００９３】
ステップＳ１１において、当該デジタル出力電圧の値に当該平衡電流判定閾値Ｈ２又はＨ３の絶対値を超えているものがないと判定された場合（Ｓ１１、ＮＯ）、又はステップＳ１３の後、平衡電流判定部１６ａは、ステップＳ１１の動作の対象である検出単位時間が終了したか否かを判定する（Ｓ１４）。ステップＳ１４においてステップＳ１１の動作の対象である検出単位時間が終了していないと判定された場合には（Ｓ１４、ＮＯ）、ステップＳ１１の動作に戻って前述した動作が当該検出単位時間の終了と判定されるまで繰り返される。
【００９４】
ステップＳ１４においてステップＳ１１の動作の対象である検出単位時間が終了したと判定された場合には（Ｓ１４、ＹＥＳ）、平衡電流判定部１６ａは、ステップＳ１２でカウントされたデジタル出力電圧のピーク値が前述した平衡電流判定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１５）。前述したように、平衡電流判定条件は、前述した所定の検出単位時間の間に検出されたデジタル出力電圧のピーク値が２つ以上あること、又は、当該デジタル出力電圧のピーク値が２つ以上であって且つ当該ピーク値の極性が全て同極性であることを示す。
【００９５】
平衡電流判定部１６ａは、当該検出単位時間ｔ７〜ｔ８にステップＳ１２によりカウントされた２つのピーク値が当該平衡電流判定条件を満たすと判定し（Ｓ１５、ＹＥＳ）、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流が通電していると判定する（Ｓ１６）。また当該検出単位時間ｔ７〜ｔ８にステップＳ１２によりカウントされたピーク値が当該平衡電流判定条件を満たさないと判定された場合には（Ｓ１５、ＮＯ）、平衡電流判定部１６ａは、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに平衡電流は通電していないと判定する（Ｓ１７）。平衡電流判定部１６ａは、当該判定結果に対応する平衡電流判定信号を演算部１７に出力して、図１１のフローチャートに示す動作は終了する。
【００９６】
図１２は、漏電電流発生時と、平衡電流通電時とにおける零相変流器の出力電圧の平均値との関係をそれぞれ示す説明図である。図１２では、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに漏電電流が１５［Ａ］以上の大きな漏電電流（過漏電電流）が発生している場合には、零相変流器１２の出力電圧として非常に大きな出力が出ていることが示されている。前述したように、第２の実施形態の漏電遮断装置１０ａは、過漏電電流判定部２５を設けたことにより、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに過漏電電流が発生した場合には漏電遮断装置１５及び平衡電流判定部１６ａの各判定結果の出力前に、当該過漏電電流に基づく過漏電が一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに発生したことを高速に判定することが可能である。
【００９７】
なお、図１２では、零相変流器１２のコア１２ａの周囲にパーマロイシールド又は珪素鋼板シールドがそれぞれ設けられた場合における平衡電流通電時の当該零相変流器１２の出力電圧の平均値が示されている。これらのシールドを設けることにより、例えば定格電流の略３倍に相当する４００［Ａ］程度の平衡電流が通電している場合においても零相変流器１２の出力電圧の平均値を低く抑えて不要出力の低減を実現することができる。更に、例えば定格電流の１１倍に相当する１６５０［Ａ］の平衡電流が通電している場合においても、当該零相変流器１２の出力電圧の平均値を低く抑えて不要出力の低減を実現することができる。
【００９８】
以上説明した様に、第２の実施形態の漏電遮断装置１０ａによれば、円形形状又は非円形形状をそれぞれ有する零相変流器１２のコア１２ａに対する磁気シールドの配置量を削減可能とし、全体としての漏電遮断装置１０ａの部品点数を少なく抑え、漏電遮断装置１０ａの大型化を回避することができる。また、漏電遮断装置１０ａによれば、当該漏電遮断装置１０ａの製造費用も抑えることができる。
【００９９】
更に、漏電遮断装置１０ａは、交流電源の電源周波数に対する１周期に対応した検出単位時間で漏電電流の発生有無、平衡電流の通電有無、及び過漏電電流の発生有無を判定している。特に漏電遮断装置１０ａは、過漏電電流が発生していると判定された場合には、漏電電流判定部１５及び平衡電流判定部１６ａの各判定結果に拘わらず、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに過漏電電流が発生している旨を示す漏電判定信号を開閉制御部１９ａに迅速に出力する。これにより、漏電遮断装置１０ａは、一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔのいずれかに過漏電電流が発生した場合に、第１の実施形態に示す漏電遮断装置１０よりも、当該過漏電電流に基づく過漏電が一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔに発生したことを高速に判定することが可能である。
【０１００】
また、漏電遮断装置１０ａにおける平衡電流の通電の有無の判定の際には、当該検出単位時間の間におけるデジタル出力電圧のピーク値の個数及び極性に基づいて平衡電流判定条件を満たすか否かを判定している。このため、漏電遮断装置１０ａは、平衡電流の通電の判定の際に、第１の実施形態の漏電遮断装置１０に比べてより高速で且つ高精度に平衡電流の通電の有無を判定することができる。更に、平衡電流の通電の有無の判定の際に信号処理回路１３及びＡ／Ｄ変換回路１４を一次導体１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔ毎に設ける等の複雑な回路構成を不要とすることができ、非常に短時間の間に高精度に判定することが可能な漏電遮断装置１０を安価に実現することができる。
【０１０１】
更に、漏電遮断装置１０ａは、平衡電流の通電の判定の際には、当該判定のための検出単位時間の起点時を交流電路の通電電流のゼロクロスの時点として判定する。このため、漏電遮断装置１０ａは、平衡電流の通電の有無を高精度に判定することができる。
【０１０２】
（第２の実施形態の変形例）
図１３は、第２の実施形態の変形例における漏電遮断装置１０ｂの内部構成を示す回路ブロック図である。第２の実施形態の変形例における漏電遮断装置１０ｂは、前述した第２の実施形態の漏電遮断装置１０ａに比べて、電流センサ２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔと、信号処理回路２２と、Ａ／Ｄ変換回路２３と、ゼロクロス検出部２４を省いた構成である。その他の構成及び動作は、第２の実施形態の漏電遮断装置１０ａと同一であるため、当該内容に関する説明は省略する。
【０１０３】
第２の実施形態の変形例における漏電遮断装置１０ｂは、第２の実施形態の漏電遮断装置１０ａに比べて、交流電路の通電電流のゼロクロス時点を検出するために必要な電流センサ２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔと、信号処理回路２２と、Ａ／Ｄ変換回路２３と、ゼロクロス検出部２４を備えない。このため、第２の実施形態の変形例における漏電遮断装置１０ｂは、平衡電流の通電の有無の判定の際に、平衡電流判定部１６ａの動作において予め規定されたタイミングで前述した同様の検出単位時間に対して当該判定を行う。従って、第２の実施形態の変形例の漏電遮断装置１０ｂによれば、第２の実施形態の漏電遮断装置１０ａほど平衡電流の通電の有無の判定を行うことは難しいが、当該漏電遮断装置１０ｂを構成する部品点数を第２の実施形態の漏電遮断装置１０ａに比べて削減することができると共に、より簡易且つ安価に製造することができる。
【０１０４】
なお、本発明は、前述実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前述実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。
【０１０５】
前述した第２の実施形態では、平衡電流判定部１６ａは、ゼロクロス検出部２４により出力されたゼロクロス検出信号の入力時点を検出単位時間の起点として、平衡電流の通電の有無を判定した。しかし、当該平衡電流判定部１６ａによる検出単位時間の起点は、ゼロクロス検出信号の入力時点に限定されない。例えば、平衡電流判定部１６ａは、ゼロクロス検出信号の入力とは関係なく平衡電流判定部１６ａの動作において予め規定されたタイミングを検出単位時間の起点として平衡電流の通電の有無を判定しても良い。また、平衡電流判定部１６ａは、ゼロクロス検出信号の入力時点を含む前後の所定の時間を当該検出単位時間として平衡電流の通電の有無を判定しても良い。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０ａ、１０ｂ  漏電遮断装置
１１Ｒ、１１Ｓ、１１Ｔ  一次導体
１２  零相変流器
１２ａ  コア
１３、２２  信号処理回路
１４、２３  Ａ／Ｄ変換回路
１５  漏電電流判定部
１６、１６ａ  平衡電流判定部
１７、１７ａ  演算部
１８、１８ａ  漏電判定部
１９、１９ａ  開閉制御部
２０Ｒ、２０Ｓ、２０Ｔ  電路接点
２１Ｒ、２１Ｓ、２１Ｔ  電流センサ
２４  ゼロクロス検出部
２５  過漏電電流判定部
【図１】
2011250486.tif 000003
【図２】
2011250486.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011250486.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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