(57)【要約】【課題】Ｌ負荷に流れる電流を測定する電流検出手段において、Ｌ負荷の両端に電流検出手段を用意し、その２つの電流検出手段の電流値を相対的に比較する方法において、電流検出手段それぞれのバラツキにより測定電流に差異が生じ、正確にＬ負荷の異常を検出できない、という課題があった。【解決手段】電流検出手段を検出抵抗１の１本とし、そこに流れる電流を直流電流に変換した後、正極性と負極性の電流を別々に測定し、正負の極性の電流値差を比較判定することで、抵抗自体のバラツキの影響をなくし、高い精度でＬ負荷の異常を検出することができる異常検出回路が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と負荷との間に直列に接続される電流検出手段と、前記電流検出手段にて測定した交流電流値において、極性の異なる電流値を比較する比較手段を備えたことを特徴とする異常検出回路。
【請求項２】
電流検出手段にて測定した交流電流を直流に変換する直流変換手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の異常検出回路。
【請求項３】
直流変換手段としては半波整流を極性毎に用いることを特徴とする請求項１または２に記載の異常検出回路。
【請求項４】
半波整流回路を極性毎に入り切りするスイッチ手段と、スイッチ手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異常検出回路。
【請求項５】
一定時間毎に測定する電流の極性を切替え、その測定電流値を平均化して比較できる比較手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の異常検出回路。
【請求項６】
測定した極性の異なる電流値の比較を電流のピーク値で行うことを特徴とする請求項１〜５記載の異常検出回路。
【請求項７】
測定した極性の異なる電流値の比較を電流の実効値で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異常検出回路。
【請求項８】
測定した極性の異なる電流値の比較を電流の平均値で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異常検出回路。
【請求項９】
負荷への入力電圧を調整する入力電圧調整手段を備え、測定した極性の異なる電流値差が一定値以上となった場合、負荷への入力電圧を下げることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の異常検出回路。
【請求項１０】
直流変換手段としては全波整流を用いることを特徴とする請求項１または２記載の異常検出回路。
【請求項１１】
全波整流で変換した直流電流において、測定した直流電流値のピーク値と実効値の比較を行うにあたり、ピーク値を√２で除算した値が実効値と異なる場合、負荷に異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１０記載の異常検出回路。
【請求項１２】
異常を検出した場合、負荷への入力を停止するための電源遮断手段と、負荷の異常を外部に知らしめるための表示手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の異常検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導性負荷（以下Ｌ負荷）における漏れ電流、絶縁破壊といった異常を検出する異常検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電源で駆動するＬ負荷の漏れ電流の検出については、Ｌ負荷に接続されている配線の全てを電流クランプメータにて一括でクランプし、測定される電流値がゼロでなかった場合に電流漏れが発生していると判断する方法がある。ここでは交流電源が単相電源である場合について説明する。交流電流が電線に流れると、流れた電流に応じて電線の周囲に磁界が発生する。電線の周囲に発生する磁界の大きさは、電線に流れる電流の大きさで決まり、電源電圧が交流の場合は絶えず電線を流れる電流が変化するので、電線の周囲に発生する磁界も流れる電流に応じて変化する。電流クランプメータはその磁界の変化を利用して絶縁した状態で電流を測定することができるものである。単相電源の場合、２本の電線の片方と残りの片方においては、それぞれの電線に絶対値が同じで極性の相反する電流が流れる。このため、２本の電線の周囲には同じ大きさで相反する極性の磁界が発生する。今２本の電線を束ねると相反する磁界同士が打ち消しあい、束ねた状態の電線の周囲では磁界がゼロとなる。磁界がゼロとなるとクランプ部に磁界が発生しないため測定される電流もゼロとなり、単相電源、負荷とも正常な時には２本の電線を一括でクランプしても電流クランプメータには電流が測定されない。しかし、何らかの原因により２本の電線に流れる電流の大きさに差異がある場合、２本の電線の周囲にはその電流値の差異により磁界が発生し、電流クランプメータに電流が計測されることになる。
【０００３】
交流電源が３相である場合は、３本の各電線に流れる電流の位相が１２０度ずれているため、３本電線を束ねた状態でちょうど電線の周囲に発生する磁界がゼロとなり、上記単相電源と同様の方法で電流クランプメータにて漏れ電流を検出することが可能である。
【０００４】
次に負荷の絶縁破壊の検出については、絶縁抵抗計にて絶縁性能の低下を検出する方法がある。測定方法としては、負荷導体と大地間において絶縁抵抗値を測定する。負荷が絶縁変圧器の場合は１次巻線と２次巻線間、１次巻線と大地間、２次巻線と大地間にて絶縁抵抗値を測定する。
【０００５】
漏れ電流、絶縁抵抗値を測定するタイミングに関して、漏れ電流の場合は当然電流が流れている状態で測定する必要がある。漏れ電流を常時監視しようとすると、電流クランプメータの測定情報を外部に出力しその出力を監視する必要があるが、外部出力機能付き電流クランプメータは高価であり、監視システム自体が非常に高価な物となってしまう。
【０００６】
絶縁抵抗の場合は電源電圧を完全に停止し、かつ負荷以外への影響を無くするために負荷に接続されている配線を一切外した後に測定しなければならない。よって漏れ電流、絶縁抵抗とも定期保守メンテナンスまたは異常発生時に測定するのが一般的であり、常時監視することは難しい、という課題がある。
【０００７】
従来、このような異常を常時監視し検出する異常検出回路としては、例えば図５に示すような異常検出回路がある（特許文献１参照）。
【０００８】
Ｌ負荷の両端にはそれぞれ電流検出手段Ａ１０１と電流検出手段Ｂ１０２が接続されており、電流検出手段Ａ１０１と電流検出手段Ｂ１０２の両端にはそれぞれ電圧増幅手段Ａ１０３と電圧増幅手段Ｂ１０４が接続されており、電圧増幅手段Ａ１０３と電圧増幅手段Ｂ１０４の出力がそれぞれＬ故障検知手段１０５に接続されている。今Ｌ負荷に電源電圧を通電した状態で、電流検出手段Ａ１０１と電流検出手段Ｂ１０２を通してＬ負荷の前後の電流を測定し、その測定電流を電圧増幅手段Ａ１０３と電圧増幅手段Ｂ１０４を通じて増幅した後にＬ故障検知手段１０５に取り込み、その電圧値を比較することにする。Ｌ負荷に異常がない場合は電圧増幅手段Ａ１０３と電圧増幅手段Ｂ１０４からの出力はほぼ同じ電圧値となる。ところが、Ｌ負荷にレアショートが発生した場合、Ｌ負荷を流れる電流が電流検出手段Ａ１０１から電流検出手段Ｂ１０２の方向に流れているとすると、Ｌ負荷に電流が流れる際にＬ負荷の異常部より流れる電流の一部が失われ、その結果Ｌ負荷への電流の出口の電流を表す電圧増幅手段Ｂ１０４の出力がＬ負荷への入り口の電流を表す電圧増幅手段Ａ１０３の出力よりも小さくなることになる。よって電流検出手段Ａ１０１と電流検出手段Ｂ１０２の両端の電圧を測定比較することで、Ｌ負荷の異常を検知することができる。
【特許文献１】特開２０００−２９３２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の異常検出回路では、Ｌ負荷に流れる電流を２本の抵抗によって電圧に変換しているため、抵抗自体のバラツキにより変換誤差が生じてしまう。また、低電流領域においては抵抗の端子電圧が小さくなるため、検出精度にバラつきが生じ易いという課題がある。そこで使用する検出抵抗を１本とすることで、抵抗自体のバラツキを完全に無くすことにより、負荷に発生するレアショート状態をより高い精度で検出することができる検出回路が要求されている。
【００１０】
また、交流電源の場合、電流検出手段で測定した電流は周波数サイクルで正と負の極性が切替わっている。レアショートを１本の検出抵抗で検出するためには正と負の電流値を比較する必要があるが、測定した交流電圧のままでは比較できない、という課題がある。そこで検出した測定電圧を比較できるように直流に変換するための直流変換手段を備えた異常検出回路が要求されている。
【００１１】
また、検出抵抗１本のみで正負の極性の電流値を比較するためには、抵抗に流れる極性の異なる電流をそれぞれ別々に取り出す必要がある、という課題がある。そこで極性の異なる電流をそれぞれ別々に取り出すために、半波整流を極性毎に用いた異常検出回路が要求されている。
【００１２】
また、極性の異なる電流を別々に測定する方法として、測定極性を交互に切替えることができるスイッチ手段と、そのスイッチ手段を制御するための制御手段を備えた異常検出回路が要求されている。
【００１３】
また、制御手段にてスイッチ手段を一定時間毎に切替えることで極性毎に測定した電流値を平均化し、比較判断できる比較手段を備えた異常検出回路が要求されている。
【００１４】
また、測定した極性の異なる電流値の比較としては電流のピーク値で行うことができる異常検出回路が要求されている。
【００１５】
また、測定した極性の異なる電流値の比較としては電流の実効値で行うことができる異常検出回路が要求されている。
【００１６】
また、測定した極性の異なる電流値の比較としては電流の平均値で行うことができる異常検出回路が要求されている。
【００１７】
また、測定した極性の異なる電流値において一定値以上の差異が生じた場合、負荷へのストレスを軽減するために負荷への入力電圧を下げることができる入力電圧調整手段を備えた異常検出回路が要求されている。
【００１８】
また、直流変換手段としては全波整流を用いた異常検出回路が要求されている。
【００１９】
また、全波整流にて直流変換した電流において、交流電流の正負極性の差異を比較する方法として、測定した電流値のピーク値と実効値において、ピーク値を√２で除算した値と実行値とを比較し、差異がある場合は負荷に異常が発生したと判断できる異常検出回路が要求されている。
【００２０】
また、Ｌ負荷で異常が発生した場合、そのまま負荷へ通電を続けるとＬ負荷の破損及び不安全が発生する可能性がある、という課題がある。そこで異常を検出した場合、速やかに負荷への入力を停止するための電源遮断手段と、負荷の異常を外部に知らしめるための表示手段を備えた異常検出回路が要求されている。
【００２１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、負荷のレアショートを高精度で検出することができる異常検出回路を提供することを目的としている。
【００２２】
また、検出した交流電流の異極性における電流値を比較するための直流変換手段を備えた異常検出回路を提供することを目的としている。
【００２３】
また、１本の検出抵抗にて検出した交流電流の正負の電流値を別々に取り出すために、半波整流を極性毎に用いた異常検出回路を提供することを目的としている。
【００２４】
また、極性の異なる電流を別々に測定する方法として、測定極性を交互に切替えることができるスイッチ手段とそのスイッチ手段を制御できる制御手段を備えた異常検出回路を提供することを目的としている。
【００２５】
また、極性毎に測定した電流値を平均化し比較判断できる比較手段を備えた異常検出回路を提供することを目的としている。
【００２６】
また、測定した極性の異なる電流値の比較としては電流のピーク値で行うことができる異常検出回路を提供することを目的としている。
【００２７】
また、測定した極性の異なる電流値の比較としては電流の実効値で行うことができる異常検出回路を提供することを目的としている。
【００２８】
また、測定した極性の異なる電流値の比較としては電流の平均値で行うことができる異常検出回路を提供することを目的としている。
【００２９】
また、測定した極性の異なる電流値において一定値以上の差異が生じた場合、負荷へのストレスを軽減するために、入力電圧を下げることができる入力電圧調整手段を備えた異常検出回路を提供することを目的としている。
【００３０】
また、検出抵抗で検出した交流電流を比較測定するために直流変換手段として全波整流を用いた異常検出回路を提供することを目的としている。
【００３１】
また、全波整流にて測定した電流値のピーク値と実効値において、ピーク値を√２で除算した値と実行値とを比較し、差異がある場合は負荷に異常が発生したと判断できる異常検出回路を提供することを目的としている。
【００３２】
また、Ｌ負荷で異常が発生した場合、異常の拡大と不安全を防ぐために速やかに負荷への入力を停止するための電源遮断手段と、異常を外部に知らしめるための表示手段を備えた異常検出回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明の異常検出回路は上記目的を達成するために、交流電源と負荷との間に直列に接続される電流検出手段と、その測定した交流電流値において、極性の異なる電流値を比較する比較手段とを備え、極性の異なる電流値を比較することにより負荷におけるレアショート、絶縁破壊を検出できることを特徴とする。
【００３４】
そして本発明によれば、電流を検出する抵抗を１本とすることで測定抵抗自体のバラツキをなくし、Ｌ負荷のレアショートを高精度で検出することができる異常検出回路が得られる。
【００３５】
また、電流検出手段にて測定した交流電流を直流に変換する直流変換手段を備えたことを特徴とする。
【００３６】
そして本発明によれば、直流変換手段を備えることで検出した交流電流の異極性の電流値を比較することができる異常検出回路が得られる。
【００３７】
また、直流変換手段としては半波整流を極性毎に用いることを特徴とする。
【００３８】
そして本発明によれば、半波整流を極性毎に用いることで異なる極性の電流をそれぞれ別々に取り出すことができる異常検出回路が得られる。
【００３９】
また、半波整流回路を極性毎に入り切りするスイッチ手段と、スイッチ手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００４０】
そして本発明によれば、極性の異なる電流値を別々に測定できる異常検出回路が得られる。
【００４１】
また、一定時間毎に測定する電流の極性を切替え、測定電流値を平均化して比較できる比較手段を備えたことを特徴とする。
【００４２】
そして本発明によれば、極性毎に別々に測定した電流値を平均化することでより精度の高い比較判断をすることができる異常検出回路が得られる。
【００４３】
また、測定した極性の異なる電流値の比較を電流のピーク値で行うことを特徴とする。
【００４４】
そして本発明によれば、異なる極性の電流値の具体的な比較を電流のピーク値で行うことができる異常検出回路が得られる。
【００４５】
また、測定した極性の異なる電流値の比較を電流値の実効値で行うことを特徴とする。
【００４６】
そして本発明によれば、異なる極性の電流値の具体的な比較を電流の実効値で行うことができる異常検出回路が得られる。
【００４７】
また、測定した極性の異なる電流値の比較を電流値の平均値で行うことを特徴とする。
【００４８】
そして本発明によれば、異なる極性の電流値の具体的な比較を電流の平均値で行うことができる異常検出回路が得られる。
【００４９】
また、負荷への入力電圧を調整する入力電圧調整手段を備え、測定した極性の異なる電流値差が一定値以上となった場合、負荷への入力電圧を下げることを特徴とする。
【００５０】
そして本発明によれば、測定した極性の異なる電流値において一定値以上の差異が生じた場合、負荷へのストレスを軽減するために負荷への入力電圧を下げることができる異常検出回路が得られる。
【００５１】
また、直流変換手段としては全波整流を用いることを特徴とする。
【００５２】
そして本発明によれば、全波整流回路を用いることで検出抵抗により検出した交流電流を比較測定することができる異常検出回路が得られる。
【００５３】
また、全波整流で変換した直流電流において、測定した直流電流のピーク値と実効値の比較を行うにあたり、ピーク値を√２で除算した値が実効値と異なる場合、負荷に異常が発生したと判断することを特徴とする。
【００５４】
そして本発明によれば、実効値とピーク値のみの比較によりＬ負荷での異常を判断することができる異常検出回路が得られる。
【００５５】
また、異常を検出した場合、負荷への入力を停止するための電源遮断手段と、負荷の異常を外部に知らしめるための表示手段を備えたことを特徴とする。
【００５６】
そして本発明によれば、Ｌ負荷での異常を検知した場合、速やかに負荷への入力を停止し外部に異常状態を知らしめることができる異常検出回路が得られる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明によれば、Ｌ負荷のレアショートを高精度で検出することができる安価な異常検出回路を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
本発明の請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、交流電源と負荷との間に直列に接続される電流検出手段と、その測定した交流電流値において、極性の異なる電流値を比較する比較手段とを備え、極性の異なる電流値を比較することにより負荷におけるレアショート、絶縁破壊を検出できることを特徴としたものであり、電流を検出する抵抗を１本とすることで測定抵抗自体のバラツキをなくし、Ｌ負荷のレアショートを高精度で検出することができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００５９】
本発明の請求項２記載の発明は、上記目的を達成するために、電流検出手段にて測定した交流電流を直流に変換する直流変換手段を備えたことを特徴としたものであり、直流変換手段を備えることで検出した交流電流の異極性の電流値を比較することができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６０】
本発明の請求項３記載の発明は、上記目的を達成するために、直流変換手段としては半波整流を極性毎に用いることを特徴としたものであり、半波整流を極性毎に用いることで異なる極性の電流をそれぞれ別々に取り出すことができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６１】
本発明の請求項４記載の発明は、上記目的を達成するために、半波整流回路を極性毎に入り切りするスイッチ手段と、スイッチ手段を制御する制御手段を備えたことを特徴としたものであり、極性の異なる電流値を別々に測定できる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６２】
本発明の請求項５記載の発明は、上記目的を達成するために、一定時間毎に測定する電流の極性を切替え、測定電流値を平均化して比較できる比較手段を備えたことを特徴としたものであり、極性毎に別々に測定した電流値を平均化することでより精度の高い比較判断をすることができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６３】
本発明の請求項６記載の発明は、上記目的を達成するために、測定した極性の異なる電流値の比較を電流のピーク値で行うことを特徴としたものであり、異なる極性の電流値の具体的な比較を電流のピーク値で行うことができる異常検出回路が得られる。
【００６４】
本発明の請求項７記載の発明は、上記目的を達成するために、測定した極性の異なる電流値の比較を電流値の実効値で行うことを特徴としたものであり、異なる極性の電流値の具体的な比較を電流の実効値で行うことができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６５】
本発明の請求項８記載の発明は、上記目的を達成するために、測定した極性の異なる電流値の比較を電流値の平均値で行うことを特徴としたものであり、異なる極性の電流値の具体的な比較を電流の平均値で行うことができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６６】
本発明の請求項９記載の発明は、上記目的を達成するために、負荷への入力電圧を調整する入力電圧調整手段を備え、測定した極性の異なる電流値差が一定値以上となった場合、負荷への入力電圧を下げることを特徴としたものであり、測定した極性の異なる電流値において一定値以上の差異が生じた場合、負荷へのストレスを軽減するために負荷への入力電圧を下げることができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６７】
本発明の請求項１０記載の発明は、上記目的を達成するために、直流変換手段としては全波整流を用いることを特徴としたものであり、全波整流回路を用いることで検出抵抗により検出した交流電流を比較測定することができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６８】
本発明の請求項１１記載の発明は、上記目的を達成するために、全波整流で変換した直流電流において、測定した直流電流のピーク値と実効値の比較を行うにあたり、ピーク値を√２（ルート２）で除算した値が実効値と異なる場合、負荷に異常が発生したと判断することを特徴としたものであり、実効値とピーク値のみの比較によりＬ負荷での異常を判断することができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００６９】
本発明の請求項１２記載の発明は、上記目的を達成するために、異常を検出した場合、負荷への入力を停止するための電源遮断手段と、負荷の異常を外部に知らしめるための表示手段を備えたことを特徴としたものであり、Ｌ負荷での異常を検知した場合、速やかに負荷への入力を停止し外部に異常状態を知らしめることができる異常検出回路が得られるという作用を有する。
【００７０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による異常検出回路の構成を示している。図１に示すように電源とＬ負荷との間には電流検出手段としての検出抵抗１が１本だけ直列に接続されており、検出抵抗１には直流変換手段としてダイオード２を用いた半波整流回路が２つ接続されている。そのダイオード２を使用した半波整流回路はスイッチ手段としてのリレー３により入り切りすることが可能であり、リレー３は制御手段としてのタイマ４で任意に入り切りを制御することができる構成となっている。また検出抵抗１よりダイオード２、リレー３を通じて測定電流を取り込み、比較判定を実施するために、検出抵抗１と並列に比較手段としての比較判定回路５が接続されている。比較判定回路５としては、検出抵抗１より半波整流回路とリレー３を通じて測定した電圧を取り込み、取り込んだ電圧を電圧比較回路にて比較判定する回路で構成されている。
【００７１】
電源電圧が交流であるので、Ｌ負荷に流れる電流は周波数サイクル毎に電流の極性が正負交互に入れ替わっており、検出抵抗１にも当然同じ性質の電流が流れ、検出抵抗１の両端にも電源電圧と同じ性質の正負交互に極性が入れ替わるサインカーブを描いた電圧が現れる。今仮に検出抵抗１において、電源との接続部をａ点、Ｌ負荷との接続部をｂ点とし、Ｌ負荷において検出抵抗１との接続部をｃ点、反対側をｄ点とし、ａ点からｂ点の方向に流れる電流を正極性、ｂ点からａ点に流れる電流を負極性と定義する。Ｌ負荷内部においてレアショートまたは絶縁破壊が発生している場合は、電流が異常部を流れる際に、異常部より他の部分に電流が流れてしまう。この負荷内で他の部分に漏れる電流を検知する機器としては漏電遮断器があるが、検知できる電流＝感度電流の最小値は３０ｍＡ程度が一般的であり、それ以下の漏れ電流は漏電遮断器では検知することができない。漏れ電流は感電事故に繋がる恐れがあるため、できる限り早い段階で検知する必要がある。今Ｌ負荷に異常が発生しているとして、ａ点からｂ点に流れる電流はＬ負荷内部において異常部分より他に流出し、流れる電流の一部は異常部分で失われる。よって正極性の電流の出口であるＬ負荷のｄ点を流れる電流は、Ｌ負荷内部ので電流減少分だけｃ点を流れる電流よりも小さくなることになる。また逆にｂ点からａ点に流れる電流でも同様に、Ｌ負荷異常時にはＬ負荷内部で流れる電流が一部失われるため、負極性の電流の入り口であるｄ点を流れる電流は、Ｌ負荷内部での損失分だけｃ点を流れる電流よりも大きくなる。よってＬ負荷に異常が発生している時に検出抵抗１を流れる電流おいて、ａ点からｂ点の方向に流れる正極性電流とｂ点からａ点に流れる負極性の電流を比較すると、Ｌ負荷内部での損失分だけ正極性の電流が負極性の電流より大きくなることになる。Ｌ負荷が正常の時は正負の電圧波形は対称性を持つ波形となるが、Ｌ負荷異常時には検出抵抗１の両端に現れる電圧は正極性が大きく、負極性が小さい、正負非対称な電圧波形となる。その非対称性を利用することで、Ｌ負荷のレアショート、絶縁破壊を検出することが本発明の目的である。
【００７２】
また、電流比較の精度をより高めることを考える。タイマ４にてリレー３をＯＮした場合は正極性の電圧のみが比較判定回路５に取り込まれ、リレー３をＯＦＦした場合は負極性の電圧のみが比較判定回路５に取り込まれる。リレー３のＯＮ／ＯＦＦ時間をタイマ４により一定時間毎に切替えるようにすると、極性毎に一定時間分の電流値を収集することができる。測定した複数のサンプルを平均化し比較することで、より精度の高い電流比較を行える。なお、適当なサンプリングではＬ負荷に異常がなくとも比較した電流値にズレが生じることがあるため、電圧サンプリングのポイントとしては正常時に正負それぞれの電圧の絶対値が同じとなるポイント、正の電流測定を開始した位相角をαとすると、負の電流を測定するポイントはα＋１８０度を位相角となる。位相角を限定して電流値をサンプリングするためには電源電圧と同期を取りながらサンプリングする必要がある。正の電圧の場合は電源電圧がマイナスからプラスになるゼロクロス点を起点としてＡｍｓｅｃ後、負の電圧の場合は電源電圧がプラスからマイナスになるゼロクロス点を起点としてＡｍｓｅｃ後のサンプリングを繰り返す。ここでＡの値としては０から周波数サイクルの半分までの値とする。
【００７３】
電流検出手段としては、検出抵抗１を１本用いているが、正負の極性の電流を１本の抵抗で測定するため、２本の抵抗で測定する場合と比べると抵抗のバラツキを考慮する必要がない。また検出抵抗１が１本なので検出抵抗１自体に精度が要求されることもなく、小さい抵抗値の物でも極性の異なる電圧値を確実に相対比較できるため、安価な抵抗で済むという長所がある。直流変換手段としては、半導体を用いる。スイッチ手段としては、開閉回数が多くなることも考えられるため開閉回数を気にしなくてもよい半導体スイッチが望ましいが、接点容量に余裕を持たせるか、測定期間を限定することで、開閉回数を制限すれば機械式のリレーを使用することができる。制御手段としては、時限タイマにより一定時間毎にスイッチ手段を間欠操作することでスイッチ手段を制御できる。上記の方法によれば高精度で安価であり、かつ常時Ｌ負荷の異常を監視することができる異常検出回路を得ることができる。
【００７４】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２による異常検出回路の構成を示している。図２に示すように電源とＬ負荷との間には電流検出手段としての検出抵抗１が直列に接続されており、検出抵抗１には並列に直流変換手段としてのダイオード２が全波整流回路として接続されている。また全波整流回路の両端に比較手段としての比較判定回路５が接続されている構成となっている。今比較判定回路５にて測定される電圧は、負極性の電圧が整流回路により正極性側に折り返された形の電圧波形となる。Ｌ負荷に異常が発生している場合は前述の如く異常部分でＬ負荷に流れる電流が一部失われるため、正極性、負極性で異なる電圧波形となる。全波整流後の電圧波形において、異極性の電圧＝隣あう山どうしの電圧を比較すると、Ｌ負荷正常時は隣り合う山どうしの電圧のピーク値、形ともほぼ等しくなるが、Ｌ負荷に異常がある場合は電圧の山の大きさが交互に異なる電圧波形となる。ここで比較手段にて測定された電圧の実効値を算出し、測定した電圧のピーク値と比較する。Ｌ負荷に異常がない場合は、通常の交流電源の理論と同じく、電圧のピーク値は実効値の√２倍に等しくなるが、Ｌ負荷に異常が発生している場合は負極性側の電圧値が正極性の電圧値より小さくなるため、実効値を算出した場合、負極性で減少している分だけ実効値も小さくなる。よってＬ負荷の異常時はピーク値を√２（ルート２）で除した値と実効値が一致しないことになり、この点でＬ負荷の異常を判別できる。すなわち、検出抵抗１の両端電圧を全波整流した電圧波形において、ピーク値を√２（ルート２）で除した値と実効値との比較において、Ｌ負荷が正常な時はピーク値を√２（ルート２）で除した値と実効値が一致するが、Ｌ負荷に異常がある場合はピーク値を√２（ルート２）で除した値は実効値よりも必ず大きくなる、という特徴がある。また正負交互での電圧値の比較であるため、Ｌ負荷に流れる電流値の大きさに左右されることなく、Ｌ負荷の異常を確実に判断することができる。
【００７５】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３による異常検出回路の構成を示している。図３に示すように電源とＬ負荷との間には電流検出手段としての検出抵抗１が１本だけ直列に接続されており、検出抵抗１には直流変換手段としてダイオード２を用いた半波整流回路が２つ接続されている。そのダイオード２を使用した半波整流回路はスイッチ手段としてのリレー３により入り切りすることが可能であり、リレー３は制御手段としてのタイマ４で任意に入り切りを制御することができる構成となっている。また検出抵抗１よりダイオード２、リレー３を通じて測定電流を取り込み、比較判定を実施するために、検出抵抗１と並列に比較手段としての比較判定回路５が接続されている。比較判定回路５としては、検出抵抗１より半波整流回路とリレー３を通じて測定した電圧を取り込み、取り込んだ電圧を電圧比較回路にて比較判定する回路で構成されている。また、比較判定回路５にはＬ負荷への電源電圧を調整するための入力電圧調整手段としてのトランス６と、Ｌ負荷への電源を遮断するための電源遮断手段として電磁開閉器７、また外部に異常状態を知らしめるための表示手段としてＬＥＤ８が接続されている。
【００７６】
上述の異極性の電流比較により比較手段においてＬ負荷に異常があると判断された場合、トランス６によりＬ負荷への入力電圧を下げることでＬ負荷にかかるストレスを軽減し、Ｌ負荷の性能低下を抑えることができる。またＬ負荷に異常が発生した時点で安全上即Ｌ負荷への電源供給を停止しなければならない場合は、電磁開閉器７にてＬ負荷への電源供給を停止することができるようにする。またＬ負荷に異常が発生したことを外部に知らしめるためにＬＥＤ８を用意する。入力電圧調整手段としては電圧を調整できる装置、例えばタップ式のトランス、安定化電源が考えられる。また電源遮断手段としては、リレー、電磁開閉器といった、一般的な開閉器を使用して差し支えない。表示手段としてはＬＥＤで差し支えない。
【００７７】
この異常検出方法を用いるにあたり、汎用コントローラの適用を考える。検出抵抗１の両端電圧を汎用コントローラに取り込むことで、電流測定から電流の比較判定、また入力電源電圧の調整から停止、外部異常表示までを全て汎用コントローラのソフトウェアで処理実施することができる。図４にＬ負荷異常判定制御フローを示すが、その図４のＬ負荷異常判定制御フローの流れに沿って説明すると、検出抵抗１の両端電圧を一旦汎用コントローラに取り込んでいる状態で、取り込んだ電流値を正と負に分けて一旦保存する。正負の電流値を比較する形式として、正負それぞれのピーク値、平均値、実効値のいずれかを選択し、汎用コントローラ内でその形式に変換する。このいずれかの形式で正負の電流値を比較し、負極性の電流値が正極性の電流値よりも小さくなった場合は、Ｌ負荷に異常が発生したと判断する。Ｌ負荷に異常があった場合で、Ｌ負荷に継続的に通電しても問題ない、または通電しなければならない場合は、汎用コントローラにて入力調整手段によりＬ負荷への入力電圧を下げる制御を実施する。Ｌ負荷に異常があった時点で即座にＬ負荷への電圧を落とさなければならない場合は、汎用コントローラにて電源遮断手段によりＬ負荷への通電を停止する。Ｌ負荷への異常発生と同時に異常表示として汎用コントローラよりＬＥＤ８を点灯させることで、汎用コントローラを用いて一連の異常検出から異常表示までを実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、Ｌ負荷を使用する異常検出回路に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１による異常検出回路の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態２による異常検出回路の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態３による異常検出回路の構成を示す図
【図４】同Ｌ負荷異常判定制御フローを示す図
【図５】従来の異常検出回路の構成を示す図
【符号の説明】
【００８０】
１  検出抵抗
２  ダイオード
３  リレー
４  タイマ
５  比較判定回路
６  トランス
７  電磁開閉器
８  ＬＥＤ
【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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