(57)【要約】  電流及び漏電検出装置１００は往路側電流検出器１１０及び復路側電流検出器１２０により負荷に流れる電流を測定し、電流測定を行いつつ漏電検出を行う。また、電力制御装置１００’は、制御部１５０が、負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された制御信号を出力するように構成されている。また、制御部１５０が、一定周期における電力供給がＯＮである時間とＯＦＦである時間の比率を負荷毎に設定された操作出力値に保ちながら、負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された制御信号を出力するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から負荷に流れる電流を測定する往路側電流検出器と、
前記負荷から前記電源に流れる電流を測定する復路側電流検出器と、
前記往路側電流検出器による電流測定結果および、前記復路側電流検出器による電流測定結果に基づき前記負荷に流れる電流値を測定する電流測定部と、
前記往路側電流検出器による電流測定結果と、前記復路側電流検出器による電流測定結果との差分値に基づき漏電を検知する、漏電検出部と、
を備える電流および漏電検出装置。
【請求項２】
前記負荷が複数であり、
請求項１に記載の電流および漏電検出装置を備え、
前記負荷毎の電力供給をＯＮ又はＯＦＦに操作する制御信号を生成する制御部を備え、
前記制御部が、前記負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された前記制御信号を出力する場合に、
前記電流測定部が当該負荷に流れる電流値を測定し、
前記漏電検出部が前記往路側電流検出器による電流測定結果と、前記復路側電流検出器による電流測定結果との差分に基づき当該負荷に関する漏電を検知する、
電力制御装置。
【請求項３】
前記負荷が複数であり、
請求項１に記載の電流および漏電検出装置を備え、
前記負荷毎の電力供給をＯＮ又はＯＦＦに操作する制御信号を生成する制御部を備え、
前記制御部が、一定周期における電力供給がＯＮである時間とＯＦＦである時間の比率を負荷毎に設定された操作出力値に保ちながら、前記負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された前記制御信号を出力する場合に、
前記電流測定部が当該負荷に流れる電流値を測定し、
前記漏電検出部が前記往路側電流検出器による電流測定結果と、前記復路側電流検出器による電流測定結果との差分に基づき当該負荷に関する漏電を検知する、
電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電流測定及び漏電検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力制御装置においては、ヒータ等の負荷の断線や劣化といった異常を検出するために、ＣＴなどの電流検出器を使用して負荷に流れる電流測定が行われていた。また、ヒータ等の負荷を長期間に渡り使用すると、絶縁不良などを起こし、漏電が発生することがある。このような異常を検知するために、零相変流器（ＺＣＴ）を設置し、電流の不平衡が検出された場合は、漏電が発生していると判断していた。【０００３】
しかし、負荷に流れる電流測定を行いながら、漏電の検出も同時に行う場合、回路や装置のサイズ、コスト及び設置箇所の制限の観点から課題があった。【０００４】
特許文献１には１つの電流検出器により複数の負荷に流れる電流測定を行う技術が開示されている。しかし、漏電検出と電流測定を同時に実施することはできなかった。【０００５】
特許文献２には小型化を目的とした漏電検出装置が開示されている。漏電検出及び負荷に流れる電流測定を同時に実施しようとした場合、このような装置に加えて、更にＣＴなどの電流検出器を用意する必要がある。このような課題は、負荷が複数となった場合には特に顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２０１７／１０９９５４号公報
【特許文献２】特開２０１７−６０２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑み、負荷に流れる電流測定及び漏電検出を同時に実施しつつ、回路や装置のサイズ、コスト及び設置箇所の制限等を低減可能な漏電及び電流検出装置の提供を目的としている。【０００８】
（構成１）
電源から負荷に流れる電流を測定する往路側電流検出器と、
前記負荷から前記電源に流れる電流を測定する復路側電流検出器と、
前記往路側電流検出器による電流測定結果および、前記復路側電流検出器による電流測定結果に基づき前記負荷に流れる電流値を測定する電流測定部と、
前記往路側電流検出器による電流測定結果と、前記復路側電流検出器による電流測定結果との差分値に基づき漏電を検知する、漏電検出部と、
を備える電流および漏電検出装置。【０００９】
（構成２）
前記負荷が複数であり、
構成１に記載の電流および漏電検出装置を備え、
前記負荷毎の電力供給をＯＮ又はＯＦＦに操作する制御信号を生成する制御部を備え、
前記制御部が、前記負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された前記制御信号を出力する場合に、
前記電流測定部が当該負荷に流れる電流値を測定し、
前記漏電検出部が前記往路側電流検出器による電流測定結果と、前記復路側電流検出器による電流測定結果との差分に基づき当該負荷に関する漏電を検知する、
電力制御装置。【００１０】
（構成３）
前記負荷が複数であり、
構成１に記載の電流および漏電検出装置を備え、
前記負荷毎の電力供給をＯＮ又はＯＦＦに操作する制御信号を生成する制御部を備え、
前記制御部が、一定周期における電力供給がＯＮである時間とＯＦＦである時間の比率を負荷毎に設定された操作出力値に保ちながら、前記負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された前記制御信号を出力する場合に、
前記電流測定部が当該負荷に流れる電流値を測定し、
前記漏電検出部が前記往路側電流検出器による電流測定結果と、前記復路側電流検出器による電流測定結果との差分に基づき当該負荷に関する漏電を検知する、
電力制御装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電流及び漏電検出装置によれば、電流測定及び漏電検出を同時に実施しつつ、回路や装置のサイズ、コスト及び設置箇所の制限等を低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１の電流及び漏電検出装置及び電力制御装置を示す概略構成図である。
【図２】すべての負荷における制御信号がデューティー比２０％であり、１／４周期ずつ位相をずらすことにより、１つの負荷への電力供給のみがＯＮとなるように構成された、制御信号の１例である。
【図３】実施形態１の電力制御装置１００’の概要動作を示すフロー図である。
【図４】連続比例制御において、ある１つの負荷のみの電力供給をＯＮとした場合に、電力供給がＯＮである時間とＯＦＦである時間の比率を保つように構成された制御信号の１例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
【００１４】
＜実施形態１＞
図１はこの発明の実施形態による温度調節計の本発明に関する部分を示す概略構成図である。実施形態１においては、電源が交流であり、制御方式を時間比例制御とし、負荷が４つである場合を例として説明する。
【００１５】
電流及び漏電検出装置１００は、負荷の電流測定と漏電検出を同時に行うことが可能な装置であり、往路側電流検出器１１０及び復路側電流検出器１２０、電流測定部１３０、漏電検出部１４０を備える。また、電力制御装置１００’は、電流及び漏電検出装置１００に加え、制御部１５０を備える。
【００１６】
前述の通り、「往路側」とは図１における電源から負荷１〜４までの電流経路を指す。また、「復路側」とは図１における負荷１〜４から電源までの電流経路を指す。以後、往路側電流検出器１１０にて測定された電流値を往路側電流値、復路側電流検出器１２０にて測定された電流値を復路側電流値とも称する。
【００１７】
電流測定部１３０は、ＣＴ等で構成される往路側電流検出器１１０または復路側電流検出器１２０にて測定された電流値に基づき、後述のように負荷１〜４のそれぞれに流れる電流を測定または算出する。
漏電検出部１４０は、電流測定部１３０において測定された電流値に基づき、負荷１〜４のそれぞれについて漏電を検出する。
制御部１５０は、負荷１〜４への電力供給をＯＮ／ＯＦＦに操作する制御信号を生成し、操作部へと出力する。
【００１８】
＜漏電検出方法＞
漏電検出部１４０は、電流測定部１３０にて得られた各負荷に流れる電流値に基づき、漏電を検出する。
実施形態１における漏電検出方法は、電流測定部１３０にて得られた往路側電流値と復路側電流値との差分の絶対値を計算し、その値が事前に設定された漏電閾値以上の値であった場合、漏電が発生しているものと判断するように構成されている。
なお、往路側電流検出器１１０及び復路側電流検出器１２０の個体差により電流検出感度が異なると、往路側電流値と復路側電流値との差分からは正確な漏電電流が求められず、漏電の誤検知が発生する可能性がある。そのような場合に対応するため、あらかじめ漏電のない正常な回路で、往路側と復路側の経路に同じ電流を流し、往路側電流検出器１１０及び復路側電流検出器１２０それぞれの電流検出感度を計測しておき、電流測定部１３０にて電流値算出を行う際、当該電流検出感度に基づいて往路側電流値及び復路側電流値の補正を行ってもよい。
なお、漏電が発生しているものと判断された場合、漏電検出部１４０は、警報用の信号を外部機器等へと出力するように構成されていてもよい。
【００１９】
＜各負荷の電流計測方法＞
電流測定部１３０は、各負荷に流れる電流値を、往路側電流検出器１１０または復路側電流検出器１２０にて測定された電流値に基づき、負荷１〜４に流れる電流を測定または算出する。
実施形態１においては、制御部１５０は、ある１つの負荷のみの電力供給がＯＮとなり、残りの全ての負荷の電力供給がＯＦＦとなるような制御信号を操作部に対して出力する処理を、全ての負荷に対して行う場合について説明する。ここでは、負荷１〜４への電力供給をＯＮ／ＯＦＦに操作する制御信号を１／４周期ずつ位相をずらし、デューティー比の可変範囲を５〜２５％に絞ったＰＷＭ波形（時間比例出力）としている。一例として、すべての負荷における制御信号がデューティー比２０％の場合のＰＷＭ波形を図２に示す。
そして、制御部１５０が電流測定のための制御信号を生成したことを示す信号を電流測定部１３０へと出力する。さらに、電流測定部１３０は、制御部１５０からの上記信号に合わせて、各負荷のうち測定対象負荷の電力供給のみがＯＮとなっているタイミングで往路側電流検出器１１０及び復路側電流検出器１２０にて検出された電流値を、測定対象負荷に流れる電流値として検出する。
【００２０】
なお、ある１つの負荷のみの電力供給をＯＮとするタイミングについては、特許文献１のように、特定のタイミングで強制的に１つの負荷だけをＯＮするように設定されていてもよい。
【００２１】
＜動作＞
次に、図３のフローチャートを参照しつつ、実施形態１の電力制御装置１００’の動作について説明する。
【００２２】
図３の動作は、図２のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのタイミングで漏電を検出する場合の動作を記載している。まず、ステップＳ３１０において、制御部１５０がＡのタイミングで、負荷１のみがＯＮとなるような制御信号を操作部１から４に出力し、また、制御信号が生成されたことを示す信号を電流測定部１３０に出力し、ステップＳ３２０へ移行する。
【００２３】
ステップＳ３２０において、電流測定部１３０は、制御部１５０からの上記信号に呼応し、往路側電流検出器１１０及び復路側電流検出器１２０にて、ステップＳ３１０にて出力された制御信号に基づき電流値測定を行い、各負荷に対応した期間の電流値（例えば実効値）を、当該負荷に流れる電流値としてメモリ等（不図示）に記録し、ステップＳ３３０へ移行する。
【００２４】
ステップＳ３３０において、漏電検出部１４０はステップＳ３２０にて検出した、往路側電流検出器１１０にて計測した値に基づく各負荷の電流値と、復路側電流検出器１２０にて計測した値に基づく各負荷の電流値との差分値を算出する。そして、その差分値の絶対値が事前に設定された漏電閾値以上であった場合は、電流経路において漏電が発生していると判断し、ステップＳ３４０へ移行する（ステップＳ３３０：Ｙｅｓ→ステップＳ３４０）。また、この差分値の絶対値が事前に設定された漏電閾値未満だった場合は、問題なしとして処理を終了する（ステップＳ３３０：Ｎｏ→エンド）。
【００２５】
ステップＳ３４０において、漏電検出部１４０は漏電が発生していると判断された負荷の情報を表示器等の外部機器（不図示）等へと送信し、処理を終了する。その後、負荷２から４についても、同様の処理を図２におけるＢ、Ｃ、Ｄのタイミングで実施する。
【００２６】
＜作用効果＞
以上のように、実施形態１における電流及び漏電検出装置１００によると、２つのＣＴを用いて、それぞれの電流測定結果に基づき負荷に流れる電流値を検出し、その検出結果に基づき漏電検出を実施するように構成されている。そのため、電流測定と漏電検出を同時に実施可能であり、回路や装置のサイズ、コスト及び設置箇所の制限等を低減可能となる。
【００２７】
そして、実施形態１における電力制御装置１００’によると、制御部１５０が負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された制御信号を出力する場合に、電流測定部１３０及び漏電検出部１４０が各負荷の電流を検出するように構成されている。そのため、負荷がいくつであっても２つのＣＴを用いることで漏電検出と各負荷に流れる電流値の検出が可能となる。
【００２８】
＜実施形態２＞
実施形態２における電力制御装置１００’は、実施形態１の場合と比較し、制御部１５０が一定周期における電力供給がＯＮである時間とＯＦＦである時間の比率を負荷毎に設定された操作出力値に保ちながら、負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された制御信号を出力するように構成されている点以外は実施形態１における電力制御装置１００と同様である。
【００２９】
＜連続比例制御の場合＞
実施形態２の電力制御装置１００’が、短い制御周期毎に、各負荷に設定された操作出力値（０〜１００％）に基づき電力供給のＯＮ／ＯＦＦを制御する、いわゆる連続比例制御を行う場合は、ＯＮ／ＯＦＦの切り替え周期が交流電源波形の１周期から２周期程度と短いため、実施形態１のような方法では所定の操作出力値を満足できなくなってしまう。そのため、制御部１５０は電力供給がＯＮである時間とＯＦＦである時間の比率を負荷毎に設定された操作出力値に保つため、図４における「通常の連続比例制御」の範囲のように制御信号を出力する。
【００３０】
なお、連続比例制御を行う場合、制御部１５０は、出力周期ごとに、出力差積算値ΔＭＶに、負荷毎に事前に設定された操作出力値（説明しやすさのため、図４の場合は３０％）を加算してゆき、ΔＭＶの値が事前に設定された閾値Ｌ（図４の場合は１００％）を超えた場合に事前に設定された周期分だけ出力をＯＮとする制御信号を出力し、ΔＭＶから事前に設定された値（図４の場合は１００％）を減算するように構成されている。
【００３１】
また、実施形態２において、漏電を検出するために電力供給をＯＮとして電流測定を行う負荷（一例として負荷１、図４上）においては、所定のタイミング（図４のＡ）で、ΔＭＶに操作出力値を加算した後、事前に設定された閾値Ｌを超えない状態であっても、ΔＭＶから事前に設定された値を減算する。また、当該負荷以外（一例として、負荷２、図４下）は、所定のタイミング（図４のＡ）で、ΔＭＶに操作出力値を加算した上で、閾値Ｌにかかわらず、電力供給をＯＦＦとするように構成されている。図４のＡの箇所において、電力供給をＯＮとして電流測定を行う負荷の制御信号の出力がＯＮとなり、電力供給をＯＦＦとする負荷の制御信号の出力がＯＦＦとなっていることがわかる。
【００３２】
なお、実施形態２においては、一定の周期（電流測定を希望するタイミング）ごとに、電流測定対象の負荷を切り替えつつ、ある１つの負荷のみの電力供給をＯＮとする制御信号が生成されるように構成されている。また、制御部１５０が時間比例制御を行うか、いわゆる連続比例制御を行うかについては、事前に設定されるように構成されていてもよいし、スイッチ等にて切り替え可能に構成されていてもよい。
【００３３】
＜作用効果＞
実施形態２の電力制御装置１００’における制御部１５０は、上記のごとく一定周期における電力供給がＯＮである時間とＯＦＦである時間の比率を、負荷毎に設定された操作出力値に保ちながら、負荷のいずれか１つのみへの電力供給がＯＮとなるように構成された制御信号を出力する場合に、電流測定部１３０及び漏電検出部１４０が各負荷の電流及び漏電を検出するように構成されている。そのため、制御方式に関わらず、各負荷の制御性（操作出力値）を保ちつつ、任意のタイミングで各負荷の電流及び漏電検出を同時に実施することが可能となる。
【００３４】
＜その他の構成＞
実施形態１及び２においては往路側電流検出器１１０または復路側電流検出器１２０がＣＴである場合について説明したが、シャント抵抗等により構成されていてもよい。また、実施形態１及び２においては各負荷へ接続される経路の往路のみに操作器を設けていたが、往路及び復路の両方に操作器を設け、漏電が発生している負荷を特定できるように構成させていても良い。
【００３５】
漏電検出部１４０においては、往路側電流値と復路側電流値との差分値と事前に設定された閾値との比較に基づき漏電の判定を行っていたが、これに限られるものではなく、往路側電流値と復路側電流値の両者を用いた判定手法であればよい。
また、ＣＴやシャント抵抗などの電流検出器から電流測定部に入力された波形を、絶対値変換するなどしてから演算に使用してもよい。
【００３６】
なお、上記各実施形態における各構成は、それぞれ専用回路等でハード的に構成されるものであってもよいし、マイコン等の汎用的な回路上でソフトウェア的に実現されるものであってもよい。
【００３７】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成及び動作については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当業者が理解しうる様々な変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００…電流及び漏電検出装置
１００’…電力制御装置
１１０…往路側電流検出器
１２０…復路側電流検出器
１３０…電流測定部
１４０…漏電検出部
１５０…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2019215836.tif 000008
2019215836.tif 000009
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