JP2004178964A - 漏電安全装置とそれを用いた電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】漏電が発生したとき、負荷側の電気機器の運転を安全に継続可能とする。
【解決手段】ホット側とアース側とで一対となる電源ライン３１，３２に設けられ漏電を検知して漏電検知信号を出力する漏電検知手段４０と、電源ライン３１，３２間に介装され、漏電検知信号に基づいて、電源ライン３１，３２の出力側でそのホット側とアース側とが入れ替わるよう接続状態を切り替える相切り替え手段６０とを備えている。電源ライン遮断手段５０と、漏電検知手段４０の漏電検知信号を入力するとともに遮断手段５０および相切り替え手段６０の動作を制御する制御手段７０とを備え、相の切り替えによっても漏電が生じる場合、電源ライン３１，３２を遮断するように構成することが望ましい。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏電安全装置とそれを用いた電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
漏電遮断機を搭載した電気機器においては、漏電が発生すると漏電遮断機により電源ラインを遮断してその安全を図れるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１８２５０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
漏電の発生は、電気機器の安全、および使用者の安全を図るうえで重要であるが、漏電は予期せず突発的に発生するから、電気機器の運転も突然、強制的に停止させられることになる。しかしながら、電気機器の運転を突発的に強制停止させられたのでは、それ以後、その電気機器が使用できなくなり、種々不具合な場合がある。
【０００５】
本発明は、漏電が発生した場合、漏電に対する安全を十分に図りながら、応急的に電気機器の運転を継続可能にして上記不具合を解消できるようにすることを、解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ところで、漏電は通常、ホット側の電源ラインに接続されている電装部品や負荷内部の配線の一部での絶縁破壊に起因して、ケース等、外側の金属体に電流が流れる現象である。上記のように、ケース等の外側の金属体と導通している側の電源ラインが、アース側となれば、漏電状態が解消されることが考えられる。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、ホット側とアース側とで一対となる電源ラインに設けられ漏電を検知して漏電検知信号を出力する漏電検知手段と、前記電源ライン間に介装され、前記漏電検知信号に基づいて、前記電源ラインの入力側に対して出力側のホット側とアース側とが入れ替わるよう接続状態を切り替える相切り替え手段とを備えている漏電安全装置を構成した。
【０００８】
上記構成によると、漏電検知手段が漏電を検知すると、漏電検知信号を出力し、相切り替え手段は、この漏電検知信号に応答して、電源ラインの出力側で、電源ラインのホット側とアース側とを入れ替える。これによって、この漏電安全装置を搭載した電気機器の本体部には、相の入れ替わった電力が続けて供給されることになり、漏電が有っても、電気機器は、その運転が突発的に強制停止されるおそれがなくなる。
【０００９】
また、外側の金属体に導通するなどして漏電状態にあるホット側の電源ラインが、アース側となることで、漏電が回避され、安全性が確保される。
【００１０】
本発明は、好ましくは、前記電源ラインの遮断手段と、前記漏電検知手段の漏電検知信号を入力するとともに前記遮断手段および相切り替え手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記漏電検知手段の漏電検知信号に応答して、前記遮断手段を遮断動作させて電源ラインを遮断するとともに、前記相切り替え手段により、前記電源ラインの出力側でホット側とアース側とを入れ替えた後、前記遮断手段を復帰動作させて電源ラインを接続し、その接続状態のもとで前記漏電検出手段が漏電を検出した場合に、前記遮断手段を遮断動作させて電源ラインを遮断するものである。
【００１１】
上記の構成によれば、漏電が検知されると、一旦は電源ラインが遮断されるとともに、電源ラインの出力側でホット側とアース側とが入れ替わり、その後、遮断手段の復帰動作で電源ラインが接続される。電気機器は一旦は電源停止されても、直後に相の入れ替わった電力が供給されるから、支障なく運転を継続することができて好ましい。電源ラインの相を入れ替えても、漏電が回避されない場合は、漏電検知手段が再び漏電を検知し、遮断手段により電源ラインが遮断される。これで、漏電状態が解消しない電気機器には、電力供給が遮断されるから、漏電に対して安全が確保される。
【００１２】
上記発明において、制御手段は、前記漏電検知手段の漏電検知信号に応答して、前記相切り替え手段により電源ラインの出力側でホット側とアース側とを入れ替え、その後、前記漏電検出手段が漏電を検出した場合に、前記遮断手段を遮断動作させて電源ラインを遮断するようにしてもよい。
【００１３】
なお、前記漏電の検知状態を報知する報知手段をさらに備えるようにした場合、電気機器のユーザーに対して当該電気機器等の点検整備を喚起させることができるようになって好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明すると、図１ないし図５は、本発明の一実施形態に係り、図１は、一実施形態に係る漏電安全装置の構成を示すブロック図、図２は、図１の漏電安全装置の一部である相切り替えリレーの他の例を示す構成図、図３は、図１の漏電安全装置の動作説明に供するフローチャート、図４は、図１の漏電安全装置の他の動作を示すフローチャート、図５は、図１の漏電安全装置を含む電気機器の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１を参照して、１１，１２は、商用の交流電源が入力する一対の入力端子、２１，２２は一対の出力端子、３１はホット側電源ライン、３２はアース側電源ライン、４０は、漏電を検知する漏電検知手段としての零相変流器、５０は、電源ラインの遮断手段としての遮断リレー、６０は、相切り替え手段としての相切り替えリレー、７０はコントローラで、８０は、漏電安全装置の全体を示している。
【００１６】
ホット側電源ライン３１は、一方の入力端子１１と出力端子２１との間に介装されている。アース側電源ライン３２は、他方の入力端子１２と出力端子２２との間に介装されている。
【００１７】
零相変流器４０は、リングコア４１に不平衡電流検知用の巻線４２を巻き付けて構成されている。この零相変流器４０は、両電源ライン３１，３２に流れる電流の平衡状態を検知し、これら両電源ライン３１，３２に不平衡電流が流れていると、これを漏電であると検知し、その検知出力を漏電検知信号としてコントローラ７０に入力するようになっている。
【００１８】
遮断リレー５０は、一対の遮断リレー接点５１，５２からなり、常時は閉じていてコントローラ７０からの制御入力に応答して開かせられるようになっている。
【００１９】
相切り替えリレー６０は、遮断リレー接点５１，５２側にそれぞれ接続された可動リレー接点６１ａ，６２ａと、一方の入力端子１１に接続された個別リレー接点６１ｂ，６２ｂと、他方の入力端子１２に接続された個別リレー接点６１ｃ，６２ｃとから構成されている。
【００２０】
この相切り替えリレー６０は、コントローラ７０からの制御入力に応答して、可動リレー接点６１ａ，６２ａが、ホット側とアース側とで一対の個別リレー接点６１ｂ，６２ｃと他の一対の個別リレー接点６１ｃ，６２ｂとの間を切り替わるようになっている。この場合、相切り替えリレー６０から見て、入力端子１１，１２のホット側電源ライン３１とアース側電源ライン３２とは、それぞれホット側とアース側とで一対の入力側電源ライン３１ａ，３２ａを構成し、出力端子２１，２２のホット側電源ライン３１とアース側電源ライン３２は、ホット側とアース側とで一対の出力側電源ライン３１ｂ，３２ｂを構成している。したがって、相切り替えリレー６０は、これらの間に配備されて入力側電源ラインのホット側とアース側３１ａ，３２ａとのそれぞれに対する出力側電源ラインのホット側とアース側３１ｂ，３２ｂそれぞれの相互の接続態様を切り替えることになる。
【００２１】
コントローラ７０は、主制御部７０ａを有し、主制御部７０ａにより零相変流器４０からの漏電検知入力に応答して、遮断リレー５０を強制的に開かせるとともに相切り替えリレー６０の可動リレー接点６１ａ，６２ａを一対の個別リレー接点６１ｂ，６２ｃと他の対の個別リレー接点６１ｃ，６２ｂとの間を切り替え制御するようになっている。
【００２２】
コントローラ７０はまた、零相変流器４０により漏電を検知したことを記憶する記憶部７０ｂと、漏電の検知状態を報知する、表示灯、表示器、発音体等の報知部７０ｃとをさらに有する。この報知部７０ｃは、特に記憶部７０ｂに記憶されている漏電の検知状態を報知するようになっている。主制御部７０ａは、記憶部７０ｂへの漏電情報の書き込み記憶とその記憶した情報の読み出しとを制御する一方、報知部７０ｃにおける漏電の検知状態の報知動作を制御するようになっている。このような主制御部７０ａは、例えばマイクロコンピュータ、あるいは他のＩＣなどにより構成される。
【００２３】
なお、報知部７０ｃについては、これを図示のように漏電安全装置８０専用に設けるほか、この漏電安全装置８０から電力供給を受ける電気機器が備える報知部、例えば電気機器を遠隔操作するための操作装置に設けられている表示器や、電気機器に接続されるその他の報知手段を利用してもよい。
【００２４】
コントローラ７０は、さらに主制御部７０ａにおいて、零相変流器４０から得た漏電検知入力に基づいて遮断リレー５０を制御して電源ライン３１，３２を遮断させるとともに、その遮断後に記憶部７０ｂに記憶されている内容に基づいて前記遮断を継続させるか、相切り替えリレー６０の切り替えを通じて前記遮断を停止させるかを選択するようになっている。そして、コントローラ７０は、記憶部７０ｂに記憶されている内容に基づいて漏電が初めて発生したか否かを判断し、漏電が初めて発生したときは、相切り替えリレー６０に対してその切り替え動作を行わせる一方、漏電の発生が初めてでないときは前記遮断を継続させるようになっている。
【００２５】
なお、相切り替えリレー６０は、図２に示すように、ホット側電源ライン３１とアース側電源ライン３２との各ライン毎に２つの可動接点６１ａ，６１ａ’（６２ａ，６２ａ’）を有するリレー６０’であってもよい。図２のリレー６０’では、各電源ライン３１，３２の可動接点のうち、２つの可動接点６１ａ，６２ａ’の組が一体に開閉動作し、他の２つの可動接点６１ａ’，６２ａの組が一体に開閉動作する。図２に示すリレー６０’では、２組の可動接点６１ａ，６２ａ’， ６１ａ’，６２ａをいずれも開放状態にすれば、電源ライン３１，３２が遮断されるから、電源ラインの遮断手段としても用いることが可能で、その場合は、遮断リレー５０を省略することができる。
【００２６】
また、相切り替えリレー６０については、これに替えて３ステートリレーを用いてもよい。３ステートリレーでは、ホット側電源ライン３１とアース側電源ライン３２との各ラインにおいて、一方側（ホット側もしくはアース側）に接続する状態、開放状態、電源ラインの他方側（アース側もしくはホット側）に接続する状態の３つの状態を実現することができ、開放状態にすれば、電源ライン３１，３２が遮断されるから、電源ラインの遮断手段としても用いることができる。したがって、このリレーを用いた場合は、遮断リレー５０を省略することができる。
【００２７】
電源ライン遮断手段や、相切り替え手段は、前記のように、電磁的に開閉するリレーで構成するほか、半導体等のスイッチング素子で構成してもよく、その構成は図示例のものに限定されない。また、コントローラ７０は、この実施形態では、漏電安全装置８０専用のものとして該装置８０の内部に設けているが、この漏電安全装置８０から電力供給を受ける電気機器のコントローラを利用してもよい。この場合、漏電安全装置８０が電源遮断動作をしたとき、電気機器のコントローラが電源遮断で動作しなくなることがあるので、この電気機器のコントローラには、漏電安全装置８０の電源遮断動作の影響を受けないよう、漏電安全装置８０の入力側等の別系統から電力供給するか、バッテリーで電源のバックアップする必要がある。コントローラ７０の記憶部７０ａについては、不揮発性のメモリで構成してもよい。
【００２８】
次に、図３を参照して、上記構成の動作を説明すると、負荷側で漏電が発生した場合、この漏電を零相変流器４０が検知し、そのことを示す信号（漏電検知信号）を出力する。コントローラ７０の主制御部７０ａは、ステップｎ１で零相変流器４０からの漏電検知信号の入力有りと判定すると、ステップｎ２で遮断リレー５０を強制的に開かせて電源ライン３１，３２を遮断する。そして、ステップｎ３で記憶部７０ｂに記憶されている漏電情報を読み出し、漏電が初めて発生したか否かを判断する。漏電が初めて発生したときは、ステップｎ４で、両相切り替えリレー６０に対してその切り替え動作を行わせて、電源ライン３１，３２の入力側に対して出力側のホット側とアース側とを入れ替え、次のステップｎ５で、遮断リレー５０を閉じさせる。これで、負荷側には相の入れ替わった電力が供給され、負荷側の電気機器は、瞬間的な電源停止の後、運転を続けることになる。ステップｎ５の後は、ステップｎ１に戻る。
【００２９】
前記の相の入れ替えで、漏電状態が解消する場合もあるし、解消しない場合もある。漏電状態が解消していない場合は、零相変流器４０が再び漏電を検知し、ステップｎ１から、遮断リレー５０を開かせて電源ライン３１，３２を遮断するステップｎ２を経て、ステップｎ３に至る。ステップｎ３では、漏電が初めて発生したか否かを判断するが、ここでは、漏電は２回目であるから、ステップｎ６に分岐して、該ステップｎ６で、遮断リレー５０による電源遮断を継続させる。
【００３０】
前記の動作において、漏電状態の報知は、最初に漏電を検知したときに行ってもよいし、２回目の漏電を検知した時点で報知するようにしてもよい。
【００３１】
前記のフローチャートでは、漏電が検知されると、これに応答して直ちに電源ライン３１，３２が遮断されるようにしたが、漏電発生時に異なる動作をさせるようにしてもよく、例えば、図４に示すように、漏電が検知されると、これに応答して直ちに電源ライン３１，３２の相が切り替えられるようにしてもよい。
【００３２】
図４のフローチャートにおいて、コントローラ７０の主制御部７０ａは、ステップｍ１で零相変流器４０からの漏電検知信号の入力有りと判定すると、次のステップｍ２で、漏電が初めて発生したか否かを判断する。漏電が初めて発生したときは、ステップｍ３で、相切り替えリレー６０に対してその切り替え動作を行わせ、電源ライン３１，３２の出力側のホット側とアース側とを入れ替え、ステップｍ１に戻る。これで、負荷側には相の入れ替わった電力が続けて供給されることになる。
【００３３】
前記の相の入れ替えで、漏電状態が解消していない場合は、零相変流器４０が再び漏電を検知するから、ステップｍ１からステップｍ２に進む。ステップｍ２では、漏電が初めて発生したか否かを判断するが、ここでは、漏電は２回目であるから、ステップｍ４に分岐して、該ステップｍ４で、遮断リレー５０を強制的に開かせて電源ライン３１，３２を遮断し、その状態を維持する。
【００３４】
図５は、図１の漏電安全装置を含む電気機器を示すもので、ここでは、台所や洗面所への給湯のほか、浴槽に温水を供給しうる温水装置を例示している。
【００３５】
図５において、符号８１は、温水装置の全体を示している。この温水装置８１は、バーナ８２ａと熱交換器８２ｂとからなる給湯用の加熱部８２と、同じくバーナー８３ａと熱交換器８３ｂとからなる循環温水用の加熱部８３とを備えている。この循環温水用の加熱部８３には、循環往路８４ａと循環復路８４ｂとが接続されている。循環復路８４ｂには循環ポンプ８５が設けられている。
【００３６】
給湯用加熱部８２の上流部には、上水道につながる給水路８６が接続されるとともに、下流部には給湯路８７が接続され、この給湯路８７には、台所や洗面所等に設置されるカラン８８が接続されている。また、給湯路８７には分岐通路８９が設けられ、この分岐通路８９は、電磁弁９０と、逆止弁９１とを介して循環往路８４ａに合流接続されている。
【００３７】
温水装置８１にはまた、電源制御部９２が設けられている。この電源制御部９２には、図１に示した漏電安全装置８０と、この漏電安全装置８０から電力が供給される電源部９３と、温水装置８１内の加熱部８２，８３や、循環ポンプ８５、電磁弁９０等の動作を制御するメインコントローラ９４とが含まれている。メインコントローラ９４には、これと双方向通信が可能な遠隔コントローラ９５が一つもしくは複数設けられている。
【００３８】
温水装置８１で漏電が発生した場合、漏電安全装置８０では、相の切り替えが行われるから、温水装置８１の本体部には、相の切り替わった電力が供給され、応急的に温水装置８１の運転が継続される。相の切り替えにより漏電状態が解消されない場合、漏電安全装置８０は電源を遮断するから、漏電に対する安全が確保される。
【００３９】
このように、漏電安全装置８０から電力供給を受ける電気機器がコントローラを有するものである場合は、そのコントローラを漏電安全装置８０の制御手段として利用しうる。
【００４０】
なお、本発明の漏電安全装置８０を備える温水装置８１としては、そのバーナ８２ａ，８３ａ等で使用される燃料としてガスを用いるタイプの温水装置、あるいは石油を用いるタイプの温水装置などがある。また、本発明の漏電安全装置８０を備える温水装置８１としては、ＣＯ_２やその他のガスを熱媒体とするヒートポンプ給湯装置や、電気温水器などがある。さらに、本発明の漏電安全装置８０を備える温水装置８１としては、一般給湯機能、風呂注湯機能、風呂追い焚き機能、温水暖房機能等のうち、少なくとも１つ以上を備えた温水機器がある。その他、本発明の漏電安全装置は、本発明が奏する効果と同様の効果を有するものであれば、種々の電気機器に適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、漏電が発生しても、ホット側の電源ラインが外側の金属体に導通するなどしている場合は、そのホット側の電源ラインがアース側となることで、漏電が回避され、安全性が確保されるとともに、電気機器は、その運転が突発的に強制停止されるおそれがなくなる。
【００４２】
本発明において、さらに電源ラインの遮断手段と、漏電検知手段の漏電検知信号を入力するとともに前記遮断手段および相切り替え手段の動作を制御する制御手段とを備えていれば、電源ラインの相を入れ替えても漏電が回避されない場合、電源ラインが遮断されることになるから、より確実に漏電に対して安全が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る漏電安全装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の漏電安全装置の一部である相切り替えリレーの他の例を示す構成図である。
【図３】図１の漏電安全装置の動作説明に供するフローチャートである。
【図４】図１の漏電安全装置の他の動作を示すフローチャートである。
【図５】図１の漏電安全装置を含む電気機器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，１２ 一対の入力端子
２１，２２ 一対の出力端子
３１ ホット側電源ライン
３２ アース側電源ライン
４０ 零相変流器（漏電検知手段）
５０ 遮断リレー（電源ライン遮断手段）
６０ 相切り替えリレー（相切り替え手段）
７０ コントローラ
８０ 漏電安全装置
８１ 温水装置（漏電安全装置を含む電気機器）

Claims (7)

1. ホット側とアース側とで一対となる電源ラインに設けられ漏電を検知して漏電検知信号を出力する漏電検知手段と、前記電源ライン間に介装され、前記漏電検知信号に基づいて、前記電源ラインの入力側に対して出力側のホット側とアース側とが入れ替わるよう接続状態を切り替える相切り替え手段とを備えていることを特徴とする漏電安全装置。
2. 請求項１に記載の漏電安全装置において、
   前記電源ラインの遮断手段と、前記漏電検知手段の漏電検知信号を入力するとともに前記遮断手段および相切り替え手段の動作を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記漏電検知手段の漏電検知信号に応答して、前記遮断手段を遮断動作させて電源ラインを遮断するとともに、前記相切り替え手段により、前記電源ラインの出力側でホット側とアース側とを入れ替えた後、前記遮断手段を復帰動作させて電源ラインを接続し、その接続状態のもとで前記漏電検出手段が漏電を検出した場合に、前記遮断手段を遮断動作させて電源ラインを遮断するものである漏電安全装置。
3. 請求項１に記載の漏電安全装置において、
   前記電源ラインの遮断手段と、前記漏電検知手段の漏電検知信号を入力するとともに前記遮断手段および相切り替え手段の動作を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記漏電検知手段の漏電検知信号に応答して、前記相切り替え手段により、前記電源ラインの出力側でホット側とアース側とを入れ替えた後、前記漏電検出手段が漏電を検出した場合に、前記遮断手段を遮断動作させて電源ラインを遮断するものである漏電安全装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の漏電安全装置において、
   前記漏電検知手段における漏電の検知状態を報知する報知手段を備えている漏電安全装置。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の漏電安全装置において、
   前記漏電検知手段は、電源ラインに設けられて該電源ラインの不平衡電流に基づいて漏電を検知する零相変流器であり、前記遮断手段が、電源ラインに設けられる遮断リレーである漏電安全装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の漏電安全装置を備えたことを特徴とする電気機器。
7. 請求項６に記載の電気機器が温水装置であることを特徴とする電気機器。

Images