(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路を開閉する開閉部と、前記電路の零相電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器の検出電流から漏電発生を判断する漏電判定回路と、前記開閉部を開操作するトリップコイルとを備えた３相漏電遮断器であって、
前記漏電判定回路に動作電力を供給する３相全波整流回路と、前記漏電判定回路の出力信号を受けてオンし、前記トリップコイルをトリップ動作させる第１のサイリスタ及び第２のサイリスタとを有し、
前記トリップコイルは前記電路の異なる２相から動作電流の供給を受け、その並行する２本の電流供給路上に前記第１及び第２のサイリスタが夫々配置されたことを特徴とする３相漏電遮断器。
【請求項２】
第１のサイリスタには該第１のサイリスタのオン動作に連動してオンする第３のサイリスタが直列接続されると共に、第２のサイリスタには該第２のサイリスタのオン動作に連動してオンする第４のサイリスタが直列接続されて成る請求項１記載の３相漏電遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は３相漏電遮断器に関し、特に３相中１相が欠相しても遮断動作する３相漏電遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相漏電遮断器には、３相中１相が欠相しても漏電を検知して遮断動作するよう構成されたものがある。例えば特許文献１は、漏電検出回路の電源及び遮断動作させるトリップコイルの動作電源を３相の各相から採ることで、１相が欠相しても遮断動作可能としている。
一方で、省エネルギーや二酸化炭素の削減のために、太陽光発電等の自家発電設備を導入する家庭や事業所が増えてきている。このような自家発電設備がある場合、漏電遮断器が遮断動作して商用電力の供給を停止しても、負荷側に引き続き電圧が発生する場合がある。そのため、このような場合でも遮断動作した遮断器に電流が流れ続けて劣化しないように、例えば特許文献２のような逆接続可能な漏電遮断器を使用する必要がある。この特許文献２の漏電遮断器は、サイリスタに印加する電圧波形に０Ｖを維持する僅かな時間（ゼロクロス時間）を設けて、サイリスタが確実にオフするよう構成している。尚、この場合、ゼロクロスする時間は電圧周波数の１／６サイクルとなっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０７７３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、漏電遮断動作の高速化の要求があり、具体的には反限時特性を備えて比較的大きな漏電が発生した場合には、漏電が発生してから０．０４秒以内（周波数５０Ｈｚの場合は２サイクル以内）に遮断操作する特性が望まれている。この点、上記特許文献１の漏電遮断器は、トリップコイルの動作電源を３相の全てから採っているので、瞬時に遮断動作する優れた特性を有している。しかしながら、逆接続に対応しておらず、上述したような発電設備が負荷側に存在するような場所では、トリップコイルに電流が流れ続けて焼損する等の問題があるため、使用できなかった。
また、上記特許文献２の漏電遮断器は、逆接続されても良好に遮断動作し、トリップコイルの焼損等が発生することはないが、漏電検出回路の電源にゼロクロス時間があるため、漏電遮断器投入時の遮断特性が不安定となり、遮断動作時間が上記要求を満たさない場合があったし、電源回路の容量成分によりサイリスタがオフしない場合もあった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、１相が欠相しても漏電遮断動作すると共に、上記要求を満たす高速遮断動作を行い、更に逆接続された場合でも焼損等の故障をおこすことのない３相漏電遮断器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】
【０００６】
上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、電路を開閉する開閉部と、前記電路の零相電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器の検出電流から漏電発生を判断する漏電判定回路と、前記開閉部を開操作するトリップコイルとを備えた３相漏電遮断器であって、前記漏電判定回路に動作電力を供給する３相全波整流回路と、前記漏電判定回路の出力信号を受けてオンし、前記トリップコイルをトリップ動作させる第１のサイリスタ及び第２のサイリスタとを有し、前記トリップコイルは前記電路の異なる２相から動作電流の供給を受け、その並行する２本の電流供給路上に前記第１及び第２のサイリスタが夫々配置されたことを特徴とする。
この構成によれば、３相の全てから漏電判定回路に電源が供給され、且つトリップコイル動作電流は２相から供給されるので、３相のうち何れか１相が欠相しても、漏電が発生したら遮断動作する。而も、トリップコイルは電路の２相から電流の供給を受けるので瞬時に遮断動作する。
そして、逆接続された場合や、遮断後負荷側に電圧が残るような状況が発生しても、第１及び第２のサイリスタへ印加される電圧にゼロクロス時間を設けてオフさせることができ、遮断動作後にトリップコイルへの通電が継続されてトリップコイルが焼損する事態を防ぐことができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、第１のサイリスタには該第１のサイリスタのオン動作に連動してオンする第３のサイリスタが直列接続されると共に、第２のサイリスタには該第２のサイリスタのオン動作に連動してオンする第４のサイリスタが直列接続されて成ることを特徴とする。
この構成によれば、サイリスタが電路の相間に２段に配置されるため、相間電圧に対して低い耐圧のサイリスタを使用することができ、例えば２００Ｖ耐圧のサイリスタを４００Ｖ電路に使用することが可能となる。よって、サイリスタの耐圧を上げることなく漏電遮断器の定格電圧を上げることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、３相の全てから漏電判定回路に電源が供給され、且つトリップコイル動作電流は２相から供給されるので、３相のうち何れか１相が欠相しても、漏電が発生したら遮断動作する。而も、トリップコイルは電路の２相から電流の供給を受けるので瞬時に遮断動作する。
そして、第１及び第２のサイリスタへ印加される電圧にゼロクロス時間が存在するので、逆接続された場合でもオンし続けることがなく、遮断動作後にトリップコイルへの通電が継続されてトリップコイルが焼損する事態を防ぐことができる。
また、サイリスタが電路の相間に２段に配置されることで、サイリスタの耐圧を上げることなく漏電遮断器の定格電圧を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る３相漏電遮断器の一例を示す回路図であり、１は遮断対象の３相（Ｌ１相，Ｌ２相，Ｌ３相）から成る電路、２は電路１を開閉する開閉部、３は電路１の零相電流を検出する零相変流器、４は開閉部２を開操作（遮断操作）するトリップコイル、５は漏電の発生を検出してトリップコイル４を駆動させる漏電検出回路である。
【００１０】
漏電検出回路５は、電路の零相電流から漏電発生を判定するＩＣ化された漏電判定回路６、この漏電判定回路６に電源を供給する電源回路７、トリップコイル４を駆動させる第１のサイリスタＳ１、及び第２のサイリスタＳ２から成るトリップコイル駆動回路８が備えられている。このトリップコイル駆動回路８は、第１のサイリスタＳ１のアノードに第３のサイリスタＳ３を設けてＬ１相に接続され、第２のサイリスタＳ２のアノードに第４のサイリスタＳ４を設けてＬ２相に接続されている。即ち、第１及び第３のサイリスタＳ１，Ｓ３が直列接続され、第２及び第４のサイリスタＳ２，Ｓ４が直列接続され、トリップコイル４に対する並行する２本の電流供給路を形成している。
【００１１】
尚、第３のサイリスタＳ３は、第１のサイリスタＳ１がオンすることで連動してオンするようゲートが接続され、第４のサイリスタＳ４は、第２のサイリスタＳ２がオンすることで連動してオンするようゲートが接続されている。
【００１２】
そして、第１及び第２のサイリスタＳ１，Ｓ２のカソードはトリップコイル４の一端となるコモンライン（ＧＮＤ電路）１０に並列に接続され、トリップコイル４の他端はダイオードＤ７，Ｄ８を介して電路１のＬ２相及びＬ３相の双方に接続されている。また、電源回路７は電路１の３相全てから電源を採り、６個のコンデンサＣ１〜Ｃ６で電圧降下させて、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６で構成された全波整流回路７ａにより整流した直流電圧を漏電判定回路６の電源端子Ｂに供給している。
【００１３】
このように構成された漏電検出回路は以下のように動作する。漏電が発生すると、零相変流器３が零相電流の変化としてそれを検出し、漏電判定回路６が漏電のレベルを判定する。検出した零相電流が所定の閾値を超えた場合、漏電判定回路６は出力端子Ａから第１のサイリスタＳ１及び第２のサイリスタＳ２の双方にオン信号を出力し、ゲートに信号が入力された第１のサイリスタＳ１、第２のサイリスタＳ２はオンする。このオン動作により、第３のサイリスタＳ３、第４のサイリスタＳ４もオンし、トリップコイル４に動作電流が流れる。こうしてトリップ動作して開閉部２が開動作する。
【００１４】
具体的に、第１のサイリスタＳ１がオンすると、電路１のＬ１相、第３のサイリスタＳ３、第１のサイリスタＳ１、トリップコイル４、ダイオードＤ７、電路１のＬ３相の経路、及び電路１のＬ１相、第３のサイリスタＳ３、第１のサイリスタＳ１、トリップコイル４、ダイオードＤ８、電路１のＬ２相の経路で電流が流れ、トリップコイル４を励磁する。また、第２のサイリスタＳ２がオンすると、電路１のＬ２相、第４のサイリスタＳ４、第２のサイリスタＳ２、トリップコイル４、ダイオードＤ７、電路１のＬ３相の経路で電流が流れ、トリップコイル４を励磁する。尚、各サイリスタＳ１〜Ｓ４は同一の特性の素子が使用されており、各サイリスタＳ１〜Ｓ４には相間電圧そのものが印加されることが無く、その１／２程度の電圧が印加さる。
【００１５】
また、このときの電圧波形を見てみると、電路１が通電状態にある時、第１のサイリスタＳ１には図２（ａ）に示すような電圧波形が印加され、第２のサイリスタＳ２には図２（ｂ）に示すような電圧波形が印加される。これは上述したように、第１のサイリスタＳ１は、電路１のＬ１相とＬ２相及びＬ３相との間で電流供給路を形成しているが、第２のサイリスタＳ２は、電路１のＬ２相とＬ３相との間のみで電流供給路を形成しているためである。この図２に示すように、第１のサイリスタＳ１には１／３サイクルのゼロクロス時間が発生し、第２のサイリスタＳ２には１／２サイクルのゼロクロス時間が発生していることがわかる。
【００１６】
この第１及び第２サイリスタＳ１，Ｓ２への印加電圧は、３相漏電遮断器が正接続された通常の動作では、開閉部が開動作（遮断動作）することで無くなるが、遮断器が逆接続されている場合や発電設備が負荷側に設けられている場合は、開閉部２が開動作しても無くならない場合が発生する。この様な場合、即ち遮断動作しても負荷側に電圧が加わり続けた場合、第１のサイリスタＳ１、及び第２のサイリスタＳ２には正接続時と同様に図２に示す電圧波形が印加される。そのため、第１のサイリスタＳ１及び第２のサイリスタＳ２がオフしなければ、トリップコイル４に大電流が流れ続けることになる。
【００１７】
ところが、図２の波形図にあるように、電圧が印加されないゼロクロス時間が少なくとも１／３サイクル以上存在する。この長いゼロクロス時間により、漏電判定回路６から第１及び第２のサイリスタＳ１，Ｓ２のゲートへの出力が止まっていれば、双方のサイリスタＳ１，Ｓ２は確実に停止する。よって、トリップコイル４に電流が流れ続けるようなことがない。
【００１８】
また、電路１の３相のうち１相が欠相した場合を見てみると、Ｌ２相又はＬ３相が欠相した場合は第１のサイリスタＳ１でトリップコイル４を励磁して遮断動作させることができる。そして、Ｌ１相が欠相した場合は、第２のサイリスタＳ２でトリップコイル４を励磁して電路１を遮断動作させることができる。
【００１９】
このように、３相の全てから漏電判定回路に電源が供給され、且つトリップコイル動作電流は２相から供給されるので、３相のうち何れか１相が欠相しても、漏電が発生したら遮断動作する。而も、トリップコイルは電路の２相から電流の供給を受けるので瞬時に遮断動作する。そして、逆接続された場合や、遮断後負荷側に電圧が残るような状況が発生しても、第１及び第２のサイリスタへ印加される電圧にゼロクロス時間を設けてオフさせることができ、遮断動作後にトリップコイルへの通電が継続されてトリップコイルが焼損する事態を防ぐことができる。
また、サイリスタが電路の相間に２段に配置されるため、相間電圧に対して低い耐圧のサイリスタを使用することができ、例えば２００Ｖ耐圧のサイリスタを４００Ｖ電路に使用することが可能となる。よって、サイリスタの耐圧を上げることなく漏電遮断器の定格電圧を上げることができる。
【００２０】
尚、上記実施形態では第１のサイリスタＳ１に第３のサイリスタＳ３を直列接続し、第２のサイリスタＳ２に第４のサイリスタＳ４が直列接続されているが、第３及び第４のサイリスタＳ３，Ｓ４は無くても速い遮断時間特性を維持できるし、逆接続された場合でも良好に漏電遮断動作する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る３相漏電遮断器の実施形態の一例を示す回路図である。
【図２】サイリスタ印加電圧波形であり、（ａ）は第１のサイリスタに印加される電圧波形、（ｂ）は第２のサイリスタに印加される電圧波形を示している。
【符号の説明】
【００２２】
１・・電路、２・・開閉部、３・・零相変流器、４・・トリップコイル、５・・漏電検出回路、６・・漏電判定回路、７・・電源回路、７ａ・・全波整流回路、８・・トリップコイル駆動回路（電流供給路）、Ｓ１・・第１のサイリスタ、Ｓ２・・第２のサイリスタ、Ｓ３・・第３のサイリスタ、Ｓ４・・第４のサイリスタ。
【図１】
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【図２】
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