(57)【要約】【課題】定格感度電流が１５ｍＡ以下である高感度形の漏電遮断器に対しても雷サージによる誤動作を確実に防止できるようにフィルタ回路を改良する。【解決手段】主回路２の不平衡電流を検出する零相変流器の２次出力電圧を漏電検知ＩＣ９の比較器９ａに入力し、その入力電圧が基準レベルを超えた場合に比較器からの出力に基づき漏電発生を検知して主回路の開閉機構をトリップ動作させる漏電遮断器の漏電検出回路において、雷サージによる誤動作の防止手段として零相変流器の２次側と比較器との間に介装したフィルタ回路を、抵抗５とコンデンサ６，７を組合せたローパスフィルタと、該ローパスフィルタの抵抗に並列接続した漏電発生時の２次出力電圧の最大値より大きい順方向電圧を有するダイオード８と、前記ローパスフィルタの後段に配して前記コンデンサ７に並列接続した付加抵抗２１と付加コンデンサ２２との直列回路とから構成し、雷サージによる零相変流器の２次出力をフィルタ回路で基準レベル以下に低める。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路に流れる不平衡電流を検出する零相変流器の２次出力電圧を比較器に入力し、その入力電圧が基準レベルを超えた場合に比較器からの出力に基づき漏電発生を検知して主回路の開閉機構をトリップ動作させる漏電遮断器の漏電検出回路において、
雷サージによる誤動作の防止手段として零相変流器の２次側と比較器との間に介装したフィルタ回路を、抵抗とコンデンサを組合せたローパスフィルタと、該ローパスフィルタの抵抗に並列接続した通常漏電発生時の２次出力電圧の最大値より大きい順方向電圧を有するダイオードと、前記ローパスフィルタの後段に配してローパスフィルタのコンデンサに並列接続した付加抵抗と付加コンデンサとの直列回路とから構成したことを特徴とする漏電遮断器の漏電検出回路。
【請求項２】
請求項１に記載の漏電検出回路において、フィルタ回路が２段のカットオフ周波数を持った周波数特性を有することを特徴とする漏電遮断器の漏電検出回路。
【請求項３】
請求項２に記載の漏電検出回路において、１段目のカットオフ周波数と２段目のカットオフ周波数との間の帯域に商用周波数５０／６０Ｈｚがくるようにフィルタ回路のフィルタ定数を設定したことを特徴とする漏電遮断器の漏電検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏電遮断器の漏電検出回路に組合せて雷サージによる誤動作を防止するフィルタ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
漏電遮断器については、誘導雷などによるサージ電圧が加わった場合でも誤動作しないことが要求され、ＪＩＳ規格においてもその衝撃波不動作試験を規定している。一方、雷サージによる漏電遮断器の誤動作防止段として、主回路に流れる不平衡電流を検出する零相変流器の２次出力電圧をローパスフィルタを介して漏電検出回路の比較器に入力するようにし、そのフィルタにより雷サージによる零相変流器の２次出力電圧を減衰させて比較器の入力電圧が基準レベルを超えないようにした構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
次に、特許文献１に開示されている漏電遮断器の回路構成を図３に示す。図において、漏電遮断器１には、主回路２を１次導体として主回路２に流れる不平衡電流を検出する零相変流器３を備え、その２次出力を動作感度調整用の抵抗４で電圧に変換した上で、さらに抵抗５とコンデンサ６，７をπ形に組合せたローパスフィルタ，および抵抗５に並列接続したダイオード８からなるフィルタ回路を介して漏電検知ＩＣ９の比較器９ａに入力し、ここで入力電圧を基準電圧と比較して漏電発生を検出するようにしている。なお、図４は前記ローパスフィルタの周波数特性図であり、そのカットオフ周波数が商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）よりも高い周波数帯域にくるように抵抗５，コンデンサ６，７の定数を設定している。
【０００４】
また、漏電検知ＩＣ９の電源回路は整流器１０，抵抗１１，およびコンデンサ１２から構成され、整流器１０の両端にはトリップコイル１３を介してサイリスタ１４が接続されている。なお、１５はサイリスタ１４の誤動作防止用のコンデンサである。また、漏電検知ＩＣ９には短時間ノイズによる引外し信号防止用として積分コンデンサ１６を接続して時延回路を構成している。
上記の回路構成において、主回路２に地絡電流が流れると零相変流器３に発生した２次出力電圧が漏電検出ＩＣ９の比較器９ａに入力され、その入力電圧が比較器の基準レベルを超えると比較器９ａからの出力によって積分コンデンサ１６が充電を開始する。そして、積分コンデンサ１６の充電電圧があらかじめ設定した基準値を超えると漏電検知ＩＣ９が漏電発生を検知し、その出力によりサイリスタ１４を点弧してトリップコイル１３を励磁する。これにより、引き外し機構１７のラッチが解除され、同時に主回路接点開閉機構１８がトリップ動作して主回路接点を開極する。なお、１９は過電流引き外し装置であり、主回路２に過負荷電流，短絡電流が流れた際には、引き外し機構１７を介して開閉機構１８をトリップ動作させて主回路２を断路する。
【０００５】
次に、前記した漏電検出動作を図５（ａ），（ｂ）  の波形図で説明する。図において、ｅ１  は零相変流器３の２次出力電圧、ｅ２  は積分コンデンサ１６の充電電圧を示す。主回路２に地絡電流が流れると零相変流器３の２次側に波形  “イ”  の出力電圧が発生し、この２次出力電圧が比較器９ａの基準電圧Ｖ０  を超えると積分コンデンサ１６が充電を開始してその充電電圧が波形“ロ”で示すように上昇し、時間ｔ１  後に時延回路の基準電圧Ｖｃ  を超えると漏電検知ＩＣ９から引き外し信号が出力して前記のように遮断器がトリップ動作して主回路接点を開極する。
一方、誘導雷などにより主回路２に急峻な雷サージが加わると、零相変流器３が波形“ホ”の２次出力電圧を発生し、その２次出力電圧が比較器９ａの基準電圧Ｖ０  を超えると、波形“  へ”  のように積分コンデンサ１６の充電が開始される。この場合には、図３で零相変流器３の二次側に設けた誤動作防止用のフィルタ回路が次のように機能する。
【０００６】
すなわち、雷サージによる零相変流器３の２次出力電圧がフィルタ回路のダイオード８の順方向電圧Ｖ１  を超えたところで、図５（ａ）  における比較器不動作側（時間軸ｔの下側）の波形  “ホ−ａ”  により、ダイオード８を介してローパスフィルタのコンデンサ７が充電される（図３の点線矢印Ａ参照）。そして、雷サージ波形が比較器動作側（図５（ａ）  の時間軸ｔの上側）に反転した時に、コンデンサ７に充電されていた電荷が抵抗５に放電し（図３の実線矢印Ｂ参照）、抵抗５の電圧降下により比較器９ａの非反転入力端子（＋）側の電位を下げる。これにより、比較器９ａの出力動作が抑制されて漏電遮断器の誤動作が防止できる。
【０００７】
また、雷サージ波形“ホ”の極性が前記とは逆の場合には、比較器９ａの動作側でその基準電圧Ｖ０  を超える時間幅は、積分コンデンサ１６の充電電圧が時延回路の基準電圧Ｖｃ  を超えるまでの時間を下回るために比較器９ａからの出力はない。そして、零相変流器３の２次出力電圧の波形が反転すると、漏電検知ＩＣ９の比較器９ａの不動作側になるので、前記と同様に漏電遮断器の誤動作を防ぐことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−  １９９３９４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、雷サージによる誤動作の防止手段として、零相変流器の２次側に図３で示したローパスフィルタとダイオードの組合せからなるフィルタ回路を備えた従来の漏電遮断器の漏電検出回路では、上記のフィルタ回路をそのまま定格感度電流が１５ｍＡもしくはそれ以下の高感度形漏電遮断器に適用した場合に、雷サージによって誤動作することがある。
これは、設計面から定格感度電流１５ｍＡの漏電遮断器に適用する零相変流器の負荷抵抗を、定格感度電流３０ｍＡに適用する零相変流器の負荷抵抗よりも大きくしていることから、定格感度電流１５ｍＡの漏電遮断器では雷サージによる零相変流器の２次出力電圧が大きくなり、そのために比較器の基準電位Ｖ０  を超えている時間幅ｔ２（図５参照）が大きくなり、これにより積分コンデンサ１６の充電電圧が基準電位Ｖｃ  を超える時間幅ｔ１  を上回って漏電遮断器が誤動作してしまう。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、定格感度電流が１５ｍＡ以下である高感度形の漏電遮断器に対しても雷サージによる誤動作を確実に防止できるように改良した漏電遮断器の漏電検出回路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、主回路に流れる不平衡電流を検出する零相変流器の２次出力電圧を比較器に入力し、その入力電圧が基準レベルを超えた場合に比較器からの出力に基づき漏電発生を検知して主回路の開閉機構をトリップ動作させる漏電遮断器の漏電検出回路において、
雷サージによる誤動作の防止手段として零相変流器の２次側と比較器との間に介装したフィルタ回路を、抵抗とコンデンサを組合せたローパスフィルタと、該ローパスフィルタの抵抗に並列接続した通常漏電発生時の２次出力電圧の最大値より大きい順方向電圧を有するダイオードと、前記ローパスフィルタの後段に配してローパスフィルタのコンデンサに並列接続した付加抵抗と付加コンデンサの直列回路とから構成する（請求項１）。
【００１２】
上記の構成において、雷サージによる零相変流器の２次出力電圧が比較器の不動作方向に発生したときに、ダイオードを介してローパスフィルタのコンデンサが充電され、零相変流器の２次出力電圧が反転して比較器の動作方向となったときにコンデンサの充電電荷がフィルタ回路の抵抗を通して放電し、その抵抗の電圧降下により比較器の非反転入力端子の電位を下げる。しかもこの場合には、零相変流器の２次出力電圧が、ローパスフィルタのコンデンサと並列接続した付加抵抗，付加コンデンサの直列回路との合成インピーダンスとローパスフィルタの抵抗とにより分圧され、比較器への入力電圧が基準レベル以下に低減されることになる。これにより、定格感度電流が１５ｍＡ以下の高感度形の漏電遮断器においても雷サージによる誤動作を確実に防止できる。
【００１３】
また、前記のフィルタ回路については、２段のカットオフ周波数を持った周波数特性を持たせ（請求項２）、その１段目のカットオフ周波数と２段目のカットオフ周波数の間との帯域に商用周波数５０／６０Ｈｚがくるようにフィルタ回路のフィルタ定数を設定する（請求項３）ことにより、５０／６０Ｈｚの感度電流の差を小さくすることができる。さらに、前記の周波数特性において、商用周波数より低い低周波帯域での入力電圧に対する出力電圧の比率を高めるようにフィルタ定数を設定することで、直流に低い低周波の地絡電流に対し、漏電遮断器が敏感に動作して人体保護の安全性向上が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図３の回路に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。また、図１の回路は零相変流器３から漏電検知ＩＣ９の比較器９ａに至るまでの主要回路部のみを示しており、その他の漏電遮断器の構成は図４と同様である。
すなわち、図示実施例の漏電検出回路においては、図３に示したフィルタ回路と比べて、抵抗５とコンデンサ６，７をπ形に組合せたローパスフィルタの後段側に、付加抵抗２１と付加コンデンサ２２の直列回路を新たに追加し、この直列回路をローパスフィルタのコンデンサ７に並列接続した上で、図３と同様にローパスフィルタの抵抗５と並列に接続したダイオード８と組合せて雷サージによる誤動作を防止するフィルタ回路を構成している。
【００１５】
また、上記構成のフィルタ回路については、図２の周波数特性で示すように２段のカットオフ周波数を持つようにフィルタ定数が設定されている。すなわち、図２の周波数特性においては、商用周波数５０／６０Ｈｚの帯域を挟んでそれよりも低い周波数帯域に設定した１段目のカットオフ周波数，および高い周波数帯域に設定した２段目のカットオフ周波数を有する。
そして、商用周波数５０／６０Ｈｚ帯域での入力電圧に対する出力電圧の比率（出力電圧／入力電圧）の値を「１」として、１段目のカットオフ周波数よりも低周波帯域では前記の出力／入力電圧比が「１」よりも大きくなるように、図１のフィルタ回路における抵抗５，コンデンサ７および付加コンデンサ２２のフィルタ定数を設定する。また、２段目のカットオフ周波数よりも高周波帯域では出力／入力電圧比が急峻減衰するように、図１におけるローパスフィルタの抵抗５とコンデンサ７のフィルタ定数を設定する。さらに、１段目の周波数特性に対応する出力／入力電圧比の段差ａは，フィルタ回路の抵抗５と付加抵抗２１の定数により設定する。
【００１６】
次に、前記構成のフィルタ回路を零相変流器３の２次出力側と漏電検知ＩＣ９の比較器９ａとの間に介装した図１の漏電検出回路において、雷サージが発生した場合の動作を説明する。すなわち、図５に示す波形“ホ”の雷サージが発生すると、零相変流器３の２次出力電圧が比較器の不動作方向（図５（ａ）  における時間軸ｔの下側）において、ダイオード８の順方向電圧Ｖ１  以上の波形部分“  ホ−ａ”でコンデンサ７および２２を充電する（図１の点線矢印Ａ参照）。そして，零相変流器３の２次出力電圧が比較器９ａの動作側に反転した時に、コンデンサ７，付加コンデンサ２２に充電されていた電荷が抵抗５を通して放電し（図１の実線矢印Ｂ参照）、この放電電流による抵抗５の電圧降下で比較器９ａの非反転入力端子（＋側）の電位を下げるとともに、さらに前記コンデンサ７とこれに並列接続した付加抵抗２１，付加コンデンサ２２の３素子の合成インピーダンスと抵抗５とによる２次出力電圧の分圧効果も加わって、比較器９ａの入力電圧が基準レベル以下に低減して漏電検知ＩＣ９が出力動作するのを防止する。
【００１７】
また、図５に示した雷サージの波形“ホ”が逆極性となった場合は、比較器９ａの動作側でその基準電圧Ｖ０  を超える時間幅が，積分コンデンサ１６の充電電圧が時延回路の基準電圧Ｖｃ  を超えるまでの時間ｔ１  を下回るので漏電検知ＩＣ９からの出力はない。そして、零相変流器３の２次出力電圧の波形が反転したときは、その波形が漏電検知ＩＣ９の比較器の反転端子側（−側）に加わるので比較器９ａからの出力はない。
なお、通常の漏電発生時における零相変流器３の２次出力電圧は、ダイオード８の順方向電圧Ｖ１  以下なので漏電遮断器の動作感度に影響を及ぼすおそれはない。
【００１８】
また、図２に示した本発明のフィルタ回路による周波数特性と図４に示した従来のフィルタ回路の周波数特性とを比較すると、図２の周波数特性では商用周波数５０／６０Ｈｚの入力電圧に対する出力電圧の比率を「１」として、雷サージの急峻な衝撃波に対応する高周波帯域での出力電圧／入力電圧比が図４の周波数特性と比べて減衰の割合が急峻となる。したがって、このフィルタ回路を定格感度電流が１５ｍＡ以下である高感度形の漏電遮断器に採用することにより、雷サージに対する誤動作を確実に防止できることが判る。また、図２の図中に斜線部ｂで表した低周波領域では、出力電圧／入力電圧比が「１」よりも大きくなって比較器９ａが敏感に動作する。これにより、直流に近い低周波領域ｂでの漏電発生に対して漏電遮断器が敏感にトリップ動作して人体保護の安全性が高まる。さらに、図２の周波数特性において、１段目のカットオフ周波数と２段目のカットオフ周波数との間の帯域に商用周波数５０／６０Ｈｚがくるようにフィルタ回路のフィルタ定数を設定することで、５０／６０Ｈｚの感度電流の差が小さくなり、これにより商用電力系統の周波数が５０Ｈｚの地域，６０Ｈｚの地域でも安定した漏電保護を確保することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、主回路に流れる不平衡電流を検出する零相変流器の２次出力電圧を比較器に入力し、その入力電圧が基準レベルを超えた場合に比較器からの出力に基づき漏電発生を検知して主回路の開閉機構をトリップ動作させる漏電遮断器の漏電検出回路において、雷サージによる誤動作の防止手段として、零相変流器の２次側と比較器との間に、抵抗とコンデンサを組合せたローパスフィルタと、該ローパスフィルタの抵抗に並列接続した通常漏電発生時の２次出力電圧の最大値より大きい順方向電圧を有するダイオードと、前記ローパスフィルタの後段に配してローパスフィルタのコンデンサに並列接続した付加抵抗と付加コンデンサの直列回路とからなるフィルタ回路を介装したことにより、
従来の漏電検出回路で問題となっていた定格感度電流１５ｍＡ以下の高感度形の漏電遮断器においても、従来のフィルタ回路に僅かな部品を追加するだけで雷サージにより漏電遮断器の誤動作を確実に防止できて漏電遮断器の信頼性向上が図れる。
【００２０】
また、前記のフィルタ回路について、その周波数特性を請求項２，３のように設定することにより、５０／６０Ｈｚの感度電流の差を小さくして安定した漏電保護性能が確保できるほか、直流に近い低周波領域の漏電に対する人体保護の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す漏電遮断器の要部回路の構成図
【図２】図１におけるフィルタ回路の周波数特性図
【図３】従来例の漏電遮断器の回路構成図
【図４】図３におけるフィルタ回路の周波数特性図
【図５】漏電遮断器の漏電検出動作の説明図で、（ａ）  は零相変流器の２次側出力電圧の波形図、（ｂ）  は漏電検知ＩＣに接続した積分コンデンサの充電電圧の波形図
【符号の説明】
１    漏電遮断器
２    主回路
３    零相変流器
５    ローパスフィルタの抵抗
６，７  ローパスフィルタのコンデンサ
８    ダイオード
９    漏電検知ＩＣ
９ａ  比較器
２１    付加抵抗
２２    付加コンデンサ
【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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