(57)【要約】【課題】漏電判定の信頼性を向上させることのできる漏電遮断器用漏電判定回路を提供する。【解決手段】本発明による漏電遮断器用漏電判定回路１００は、交流回路に設けられて漏電発生時に２次誘導電圧信号として漏電検出信号を供給する零相変流器１０と、零相変流器１０の出力端に接続され、前記漏電検出信号からノイズ信号を除去して出力するフィルタ回路部２０と、フィルタ回路部２０を介して受信した漏電検出信号の電圧値と第１基準電圧値とを比較し、前記漏電検出信号の電圧値が前記第１基準電圧値より小さくなければ電荷を充電し、前記漏電検出信号の電圧値が前記第１基準電圧値より小さければ電荷を放電し、充電された電圧値と第２基準電圧値とを比較し、前記充電された電圧値が前記第２基準電圧値より小さくなければ漏電の発生を判定する漏電判定回路部３０とを含む。【選択図】図２
2016021856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏電遮断器用漏電判定回路において、
交流回路に設けられて漏電発生時に２次誘導電圧信号として漏電検出信号を供給する零相変流器と、
前記零相変流器の出力端に接続され、前記漏電検出信号からノイズ信号を除去して出力するフィルタ回路部と、
前記フィルタ回路部の出力端に接続され、前記フィルタ回路部を介して受信した漏電検出信号の電圧値と第１基準電圧値とを比較し、漏電の発生を判定する漏電判定回路部とを含み、
前記漏電判定回路部は、
前記零相変流器から供給される漏電検出信号の絶対値が前記第１基準電圧値と等しいか前記第１基準電圧値より大きければ論理値「１」のパルス信号を出力する第１比較器と、
前記第１比較器の出力端に接続され、前記第１比較器の出力が論理値「１」であれば前記パルス信号に応じて電荷を充電し、前記第１比較器の出力が論理値「０」であれば電荷を放電し、前記第１比較器から出力されるパルス信号に応じて充電された電荷による電圧値が第２基準電圧値と等しいか前記第２基準電圧値より大きければ漏電の発生を示す論理値「１」のパルス信号を出力する電荷蓄積遅延信号発生器とを含むことを特徴とする漏電遮断器用漏電判定回路。
【請求項２】
前記漏電判定回路部は、
前記電荷蓄積遅延信号発生器及び前記第１比較器の出力端に接続され、前記電荷蓄積遅延信号発生器から出力されるパルス信号の論理値と前記第１比較器から出力されるパルス信号の論理値がどちらも「１」の場合、最終的に回路を遮断するように漏電遮断器を制御するトリップ制御信号を出力する論理回路部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の漏電遮断器用漏電判定回路。
【請求項３】
前記論理回路部は、前記第１比較器から出力されるパルス信号の立ち上がりエッジでトリップ制御信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の漏電遮断器用漏電判定回路。
【請求項４】
前記電荷蓄積遅延信号発生器は、
前記第１比較器の出力が論理値「１」であれば前記パルス信号に応じて電荷を充電し、前記第１比較器の出力が論理値「０」であれば電荷を放電するコンデンサ部と、
前記コンデンサ部に接続され、前記コンデンサ部の充電電圧と前記第２基準電圧値とを比較し、前記コンデンサ部に充電された電荷による電圧値が前記第２基準電圧値と等しいか前記第２基準電圧値より大きければ漏電の発生を示す論理値「１」のパルス信号を出力する第２比較器とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の漏電遮断器用漏電判定回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏電遮断器に関し、特に漏電判定の信頼性を向上させることのできる漏電遮断器用漏電判定回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏電遮断器は、一般的な回路遮断器の機能に加え、漏電が発生するとそれを検出して自動的に回路を遮断する機能を有する回路遮断器である。
【０００３】
一般に、このような漏電遮断器の漏電判定回路は、漏電が発生すると２次誘導電圧を発生する零相変流器（Zero Current Transformer; ZCT）の特性を利用して三相の交流回路における漏電検出信号を取得し、漏電検出信号を増幅して基準値と比較することにより漏電を判定する回路部を含む。
【０００４】
このような漏電判定回路に関する従来技術の例として、本出願人により登録された特許文献１が挙げられる。
【０００５】
また、特許文献１による漏電判定回路の改良技術として、一時的なノイズによる漏電判定の誤動作を防止するために遅延回路部を付加した漏電判定回路も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０９９１９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような改良技術においても、前記比較の結果、前記基準値を超える最初の時点から所定の遅延時間が経過すると漏電と判定してトリップ信号を発生する構成であることから、様々な原因でノイズが頻繁に発生する環境下では誤動作の可能性が高いので、依然として漏電遮断器の動作信頼性を向上させることができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、漏電判定の信頼性を向上させることのできる漏電遮断器用漏電判定回路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】
【０００９】
本発明の上記目的は、交流回路に設けられて漏電発生時に２次誘導電圧信号（secondary induced voltage signal）として漏電検出信号（electric leakage detection signal）を供給する零相変流器と、前記零相変流器の出力端に接続され、前記漏電検出信号からノイズ信号を除去して出力するフィルタ回路部と、前記フィルタ回路部の出力端に接続され、前記フィルタ回路部を介して受信した漏電検出信号の電圧値と第１基準電圧値とを比較し、漏電の発生を判定する漏電判定回路部とを含み、前記漏電判定回路部は、前記零相変流器から供給される漏電検出信号の絶対値が前記第１基準電圧値と等しいか前記第１基準電圧値より大きければ論理値「１」のパルス信号を出力する第１比較器と、前記第１比較器の出力端に接続され、前記第１比較器の出力が論理値「１」であれば前記パルス信号に応じて電荷を充電し、前記第１比較器の出力が論理値「０」であれば電荷を放電し、前記第１比較器から出力されるパルス信号に応じて充電された電荷による電圧値が第２基準電圧値と等しいか前記第２基準電圧値より大きければ漏電の発生を示す論理値「１」のパルス信号を出力する電荷蓄積遅延信号発生器とを含むことを特徴とする本発明による漏電遮断器用漏電判定回路を提供することにより達成することができる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、前記漏電判定回路部は、前記電荷蓄積遅延信号発生器及び前記第１比較器の出力端に接続され、前記電荷蓄積遅延信号発生器から出力されるパルス信号の論理値と前記第１比較器から出力されるパルス信号の論理値がどちらも「１」の場合、最終的に回路を遮断するように漏電遮断器を制御するトリップ制御信号を出力する論理回路部をさらに含む。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、前記論理回路部は、前記第１比較器から出力されるパルス信号の立ち上がりエッジ（rising edge）でトリップ制御信号を出力するように構成される。
【００１２】
本発明のさらに他の態様によれば、前記電荷蓄積遅延信号発生器は、前記第１比較器の出力が論理値「１」であれば前記パルス信号に応じて電荷を充電し、前記第１比較器の出力が論理値「０」であれば電荷を放電するコンデンサ部と、前記コンデンサ部に接続され、前記コンデンサ部の充電電圧と前記第２基準電圧値とを比較し、前記コンデンサ部に充電された電荷による電圧値が前記第２基準電圧値と等しいか前記第２基準電圧値より大きければ漏電の発生を示す論理値「１」のパルス信号を出力する第２比較器とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による漏電遮断器用漏電判定回路は、漏電検出信号の電圧値が基準値以上であれば充電して基準値未満であれば電荷を放電する電荷蓄積遅延信号発生器を含み、一時的なノイズ発生の場合は、一時的に充電された後に継続的に放電されることにより前記電荷蓄積遅延信号発生器の充電電圧が基準電圧値より低くなり、回路遮断のためのトリップ制御信号が出力されず、所定期間継続して発生する漏電の場合は、前記電荷蓄積遅延信号発生器の充電電圧が基準電圧値以上となり、回路遮断のためのトリップ制御信号が出力されるので、一時的なノイズにより漏電遮断器が回路遮断動作（トリップ動作）を行う誤動作を根本的に防止できるという効果がある。
【００１４】
本発明による漏電遮断器用漏電判定回路は、最終的にトリップ制御信号を出力する論理回路部をさらに含み、前記論理回路部は、前記電荷蓄積遅延信号発生器から出力されるパルス信号の論理値と、漏電検出信号の電圧値と基準値とを比較する第１比較器から出力されるパルス信号の論理値がどちらも「１」の場合にのみ回路遮断のためのトリップ制御信号が出力されるように構成され、漏電判定の信頼性をさらに向上させることができるという効果がある。
【００１５】
本発明による漏電遮断器用漏電判定回路において、前記電荷蓄積遅延信号発生器は、前記第１比較器の出力が論理値「１」であれば前記パルス信号に応じて電荷を充電し、前記第１比較器の出力が論理値「０」であれば電荷を放電するコンデンサ部と、前記コンデンサ部の充電電圧と前記第２基準電圧値とを比較し、前記コンデンサ部に充電された電荷による電圧値が前記第２基準電圧値より小さくなければ漏電の発生を示す論理値「１」のパルス信号を出力する第２比較器とを含む。従って、所定期間継続して漏電が検出される場合にのみ前記コンデンサ部の充電電圧が前記第２比較器の第２基準電圧値以上となるので、一時的なノイズにより漏電遮断器が回路遮断動作（トリップ動作）を行う誤動作を根本的に防止できるという効果がある。
【００１６】
本発明による漏電遮断器用漏電判定回路においては、前記論理回路部が、前記第１比較器から出力されるパルス信号の立ち上がりエッジでトリップ制御信号を出力するように構成されるので、漏電判定の信頼性をさらに向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい実施形態による漏電遮断器用漏電判定回路を含む漏電遮断器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による漏電遮断器用漏電判定回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による漏電遮断器用漏電判定回路の電荷蓄積遅延信号発生器の詳細構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態による漏電遮断器用漏電判定回路の動作を説明するための回路各部における出力信号の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
前述した本発明の目的とそれを達成する本発明の構成及びその作用効果は、添付図面を参照した本発明の好ましい実施形態についての以下の説明によりさらに明確に理解できるであろう。
【００１９】
まず、図１を参照して、本発明の好ましい実施形態による漏電遮断器用漏電判定回路を含む漏電遮断器の構成を説明する。
【００２０】
図１に示すように、漏電遮断器は、トリップ部４０、開閉機構５０及び漏電判定回路１００を含む。
【００２１】
トリップ部４０は、周知のように、トリップ制御信号が供給されるか否かによって励磁又は消磁されるトリップコイル及びコアから構成される電磁石と、前記電磁石の励磁により前記電磁石側に磁気吸引されて前記電磁石の消磁により前記電磁石から離隔した位置に復帰するように移動可能なアーマチュアと、前記アーマチュアにより加圧されて回動可能なトリップバーなどの機構部とを含んでもよい。トリップ部４０に前記トリップ制御信号が供給されると、トリップ部４０のアーマチュア及びトリップバーは、開閉機構５０の後述するロック機構を解放位置に動作させることにより、開閉機構５０が自動回路遮断（トリップ）位置に動作するようにトリガする。
【００２２】
開閉機構５０は、周知のように、前記トリップバーによりロックを解除可能なラッチを含むロック機構と、トリップ動作のための機械的駆動力を供給する手段であって、弾性エネルギーを蓄積するようにロックされるか又は弾性エネルギーを放勢するように解放されるトリップスプリングと、前記トリップスプリングの弾性エネルギーを可動接触子に伝達する上部及び下部リンクと、前記可動接触子を回動可能に支持し、前記上部及び下部リンクに駆動接続されるシャフトと、それぞれ接点を有する最終の開閉接点部である固定接触子及び可動接触子とを含んでもよい。
【００２３】
漏電判定回路１００は、図１に示すように、零相変流器１０、フィルタ回路部２０及び漏電判定回路部３０を含んでもよい。
【００２４】
零相変流器１０は、交流電源と負荷との間に設けられた交流回路に設けられ、漏電発生時に２次誘導電圧信号として漏電検出信号を供給する。零相変流器１０は、周知のように、前記交流回路を貫通するように設けられるリング状のコアと、前記コアに巻回される２次誘導電圧信号誘導用コイルとから構成されてもよい。
【００２５】
フィルタ回路部２０は、零相変流器１０の出力端に接続され、前記漏電検出信号からノイズ信号を除去して出力する。例えば、フィルタ回路部２０は、６０Ｈｚの低周波交流信号を通過させて高周波ノイズは除去するローパスフィルタで構成されることが好ましい。
【００２６】
漏電判定回路部３０は、漏電検出部としての零相変流器１０及びフィルタ回路部２０を介して供給された漏電検出信号に基づいて漏電の発生を判定する回路部である。より詳細には、漏電判定回路部３０は、フィルタ回路部２０の出力端に接続される。漏電判定回路部３０は、フィルタ回路部２０を介して受信した漏電検出信号の電圧値と所定の第１基準電圧値とを比較する。漏電判定回路部３０は、前記漏電検出信号の電圧値が前記第１基準電圧値と等しいか前記第１基準電圧値より大きければ電荷を充電し、前記漏電検出信号の電圧値が前記第１基準電圧値より小さければ電荷を放電する。また、漏電判定回路部３０は、累積充電された電圧値と第２基準電圧値とを比較し、前記累積充電された電圧値が前記第２基準電圧値と等しいか前記第２基準電圧値より大きければ漏電の発生を判定する。
【００２７】
次に、図２を参照して、漏電判定回路部３０の構成を説明する。
【００２８】
図２に示すように、漏電判定回路部３０は、第１比較器３０ｃ及び電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄを含む。
【００２９】
第１比較器３０ｃは、前記漏電検出部から供給される漏電検出信号の絶対値が前記第１基準電圧値と等しいか前記第１基準電圧値より大きければ、論理値「１」のパルス信号を出力する。
【００３０】
図４の（ａ）を参照すると、漏電検出信号は、正の電圧値と負の電圧値を有し、サイン波のように変化する交流波形を示すので、前記漏電検出信号の絶対値とは、正の電圧値と負の電圧値の絶対値を意味する。また、前記第１基準電圧値とは、図４の（ａ）において上方の点線で示す正の基準値と下方の点線で示す負の基準値の絶対値であって、１つの基準値を意味する。
【００３１】
電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄは、第１比較器３０ｃの出力端に接続され、第１比較器３０ｃの出力が論理値「１」であれば前記パルス信号に応じて電荷を充電し、第１比較器３０ｃの出力が論理値「０」であれば電荷を放電し、第１比較器３０ｃから出力されるパルス信号に応じて充電された電荷による電圧値が前記第２基準電圧値と等しいか前記第２基準電圧値より大きければ、漏電の発生を示す論理値「１」のパルス信号を出力する。
【００３２】
図２に示すように、漏電判定回路部３０は、論理回路部３０ｅをさらに含む。
【００３３】
論理回路部３０ｅは、電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄ及び第１比較器３０ｃの出力端に接続され、電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄから出力されるパルス信号の論理値と第１比較器３０ｃから出力されるパルス信号の論理値がどちらも「１」の場合、最終的に回路を遮断するように漏電遮断器を制御するトリップ制御信号を出力する。前記トリップ制御信号は、前述したトリップ部４０に伝達され、トリップ部４０のトリップコイル及びコアから構成される電磁石を励磁し、それにより、トリップ部４０は、開閉機構５０が自動回路遮断位置、すなわちトリップ位置に動作するようにトリガする。
【００３４】
例えば、論理回路部３０ｅは、第１比較器３０ｃから出力されるパルス信号の立ち上がりエッジでトリップ制御信号を出力するように構成されることが好ましい。
【００３５】
図２に示すように、漏電判定回路部３０は、基準電圧発生器３０ａ及び増幅器３０ｂをさらに含んでもよい。
【００３６】
基準電圧発生器３０ａは、第１比較器３０ｃ及び増幅器３０ｂに接続され、前記第１基準電圧値を有する基準電圧信号を供給する。
【００３７】
増幅器３０ｂは、前述したフィルタ回路部２０の出力端に接続され、フィルタ回路部２０から出力される小信号である漏電検出信号を増幅して供給する。
【００３８】
次に、図３を参照して、電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄの詳細構成を説明する。
【００３９】
図３に示すように、電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄは、コンデンサ部（コンデンサ回路部）３０ｄ１及び第２比較器３０ｄ３を含んでもよい。
【００４０】
図３において、符号３０ｄ２は、第２比較器３０ｄ３に第２基準電圧値を示す信号を供給する回路部である第２基準電圧値発生部を示す。
【００４１】
コンデンサ部３０ｄ１は、入力端が第１比較器３０ｃの出力端に接続され、出力端が第２比較器３０ｄ３の一の入力端に接続される。
【００４２】
コンデンサ部３０ｄ１は、第１比較器３０ｃの出力が論理値「１」であれば前記パルス信号に応じて電荷を充電し、第１比較器３０ｃの出力が論理値「０」であれば電荷を放電する。ここで、コンデンサ部３０ｄ１は、コンデンサと、前記コンデンサの充電電圧を示す電圧信号を供給する回路部とを含んでもよい。
【００４３】
第２比較器３０ｄ３は、一の入力端がコンデンサ部３０ｄ１の出力端に接続され、他の入力端が第２基準電圧値発生部３０ｄ２の出力端に接続され、出力端が前述した論理回路部３０ｅに接続されるようにしてもよい。
【００４４】
第２比較器３０ｄ３は、コンデンサ部３０ｄ１の充電電圧と前記第２基準電圧値とを比較し、コンデンサ部３０ｄ１に充電された電荷による電圧値が前記第２基準電圧値と等しいか前記第２基準電圧値より大きければ、漏電の発生を示す論理値「１」のパルス信号を出力する。
【００４５】
次に、図１〜図４を参照して、前述したように構成される本発明の好ましい実施形態による漏電遮断器用漏電判定回路の動作を説明する。
【００４６】
図４の（ａ）のように連続して正の電圧値と負の電圧値を有する漏電検出信号が、零相変流器１０により検出されてフィルタ回路部２０を介して漏電判定回路部３０に入力され、増幅器３０ｂにより増幅されて第１比較器３０ｃに供給されたと仮定する。
【００４７】
すると、第１比較器３０ｃは、前記漏電検出信号の検出電圧値が図４の（ａ）に示す正の基準値と負の基準値の絶対値である第１基準電圧値と等しいかそれより大きいときに、図４の（ｂ）のように論理値「１」のパルス信号を出力する。
【００４８】
電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄは、図４の（ｃ）の電圧波形のように、第１比較器３０ｃの出力が論理値「１」であれば、前記パルス信号に応じて電荷をコンデンサ部３０ｄ１に充電し、第１比較器３０ｃの出力が論理値「０」であれば、コンデンサ部３０ｄ１から電荷を放電することにより、第１比較器３０ｃから出力されるパルス信号に応じて電荷を充電する。
【００４９】
漏電遮断器が接続された回路の漏電の発生が継続的であり、図４の（ａ）に示す正の基準値と負の基準値の絶対値である第１基準電圧値と等しいかそれより大きい漏電検出信号が繰り返し発生した場合、コンデンサ部３０ｄ１の充電電圧は、図４の（ｃ）の電圧波形のように第２基準電圧値と等しいか大きく、この場合、電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄは、論理値「１」の出力信号を出力する。
【００５０】
論理回路部３０ｅは、電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄから出力されるパルス信号の論理値と第１比較器３０ｃから出力されるパルス信号の論理値がどちらも「１」の場合、最終的に回路を遮断するように漏電遮断器を制御する、図４の（ｄ）のようなトリップ制御信号を出力する。前記トリップ制御信号は、トリップ部４０に伝達され、トリップ部４０のトリップコイル及びコアから構成される電磁石を励磁し、それにより、トリップ部４０は、開閉機構５０が自動回路遮断位置、すなわちトリップ位置に動作するようにトリガする。従って、漏電遮断器により接続された電源側と負荷側との間の交流回路が遮断され、負荷側回路及び負荷側回路に接続された負荷機器などの物的資源や人的資源を漏電から保護することができる。
【００５１】
特に、論理回路部３０ｅは、図４の（ｄ）に示すように、第１比較器３０ｃから出力されるパルス信号の立ち上がりエッジでトリップ制御信号を出力することにより、漏電判定の信頼性をさらに向上させることができる。
【００５２】
一方、漏電遮断器が接続された回路の漏電の発生が一時的であり、図４の（ａ）に示す正の基準値と負の基準値の絶対値である第１基準電圧値と等しいかそれより大きい漏電検出信号が一時的に発生した場合、コンデンサ部３０ｄ１の充電電圧は、一時的に充電された後に継続的に放電され、図４の（ｃ）に示す第２基準電圧値に達しなくなる。この場合、電荷蓄積遅延信号発生器３０ｄの第２比較器３０ｄ３は、コンデンサ部３０ｄ１の充電電圧と前記第２基準電圧値とを比較し、コンデンサ部３０ｄ１に充電された電荷による電圧値が前記第２基準電圧値より小さいので、漏電の発生がないことを示す論理値「０」のパルス信号を出力する。
【００５３】
よって、論理回路部３０ｅは、トリップ制御信号を出力しないことにより、トリップ部４０のトリップコイル及びコアから構成される電磁石を消磁し、それにより、トリップ部４０は、開閉機構５０がトリップ位置に動作するようにトリガする動作を行わなくなる。つまり、漏電遮断器が一時的な漏電検出信号によりトリップすることが防止されるので、一時的なノイズにより接続された電源側と負荷側との間の交流回路を遮断する漏電遮断器の誤動作を根本的に防止することができる。
【００５４】
従って、漏電遮断器に接続された、例えば生産施設の電動機に供給される電源を不要に遮断して不要な生産中断を引き起こすことによる大きな物的損害の発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０    零相変流器
２０    フィルタ回路部
３０    漏電判定回路部
３０ａ    基準電圧発生器
３０ｂ    増幅器
３０ｃ    第１比較器
３０ｄ    電荷蓄積遅延信号発生器
３０ｄ１    コンデンサ部
３０ｄ２    第２基準電圧値発生部
３０ｄ３    第２比較器
３０ｅ    論理回路部
４０    トリップ部
５０    開閉機構
１００    漏電判定回路
【図１】
2016021856.tif 000003
【図２】
2016021856.tif 000004
【図３】
2016021856.tif 000005
【図４】
2016021856.tif 000006