JP2009199767A - Wiring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンセントやテーブルタップなどとして実現される配線器具に関し、特に漏電検出機能を備えるものに関する。 The present invention relates to a wiring device that is realized as an outlet, a table tap, or the like, and more particularly to a device having a leakage detection function.
住戸や事業所などの各需要家において、現在の電力線の引込みは、図12に示すように、分電盤1内で商用電源(適宜自家発電電源を備えることもある)2に接続される主幹漏電ブレーカ3から複数の分岐ブレーカ4に分岐され、前記分電盤1を出た配電線5が負荷6に接続されることで行われている。前記主幹漏電ブレーカ3は、内線規定で、漏電ブレーカとすることが定められている。そして、各配電線5と負荷6との間に介在される壁面埋込みのコンセント、テーブルタップ型のコンセント、或いは電気機器に内蔵のコンセントなどとして実現される配線器具7において、電気的安全確保の見地から、内線規定では、水周りや屋外で使用される配線器具には、漏電検出機能を備えるものを使用することが示されている。
In each customer such as a dwelling unit or business office, the current power line is drawn in as a main power source connected to a commercial power source (which may be appropriately equipped with a private power source) 2 in the distribution board 1 as shown in FIG. This is done by branching from the
図12の配線器具7では、前記配電線5から負荷6の間に開閉部8および零相変流器(ZCT)9が設けられ、電源部10で作成された制御用電源で制御回路11が動作し、前記零相変流器9の図示しない2次巻線の端子間に接続された抵抗の端子間電圧を測定することで漏電電流を検出し、その検出結果から所定量以上の漏電が検知されると、前記開閉部8を遮断するようになっている。このような漏電検出機能付きの配線器具7は、たとえば特許文献1で示されている。
In the wiring device 7 of FIG. 12, an opening / closing unit 8 and a zero-phase current transformer (ZCT) 9 are provided between the
図13は、前記主幹漏電ブレーカ3や、典型的な従来技術の配線器具である前記配線器具7による漏電検知動作を説明するためのグラフである。この漏電検知方法によれば、漏電が発生すると、配電線5を往復する電流に差が生じ、図13(a)で示すような脈波電流が発生し、前記抵抗の端子間に対応した脈波電圧が発生する。制御部11では、図13(b)で示すように、マイナス極側に発生した漏電電流を積分し、その積分値が予め設定された閾値ref1を超えると漏電と判定し、図13(d)で示すように判定カウンタをリセットしておき、閾値ref1以下となると判定を解除して判定カウンタのカウント動作を開始し、カウント値が一定期間Tに亘って閾値ref2を超えなければ第1波と検知する。更に図13(c)で示すように反対極側に対しても同様に閾値ref1,ref2と期間Tとで第2波と検知する。再びマイナス極側で同様に第3波目と検出すると、前記開閉部8を遮断するトリップ信号が発せられ、該開閉部8の動作時間を経て、遮断完了に到る。
FIG. 13 is a graph for explaining a leakage detection operation by the
ここで、前記零相変流器9が磁束を持つので、サージが入ると、次のサイクルにパルスを出してしまう。そのため、従来の漏電検知方法では、遮断時間0.1秒以下の要求の中で、前述のように漏電検出閾値ref1,ref2を超える信号の時間や回数をカウント(上述の例では3波)することで、雷サージ等の引込み線を伝わってくるノイズで誤動作しないように設計されている。そして、主幹漏電ブレーカ3と配線器具7とは同様に漏電検知を行うが、前記積分動作の基準となる閾値電流ref3が、たとえば主幹漏電ブレーカ3で30mA、配線器具7で15mAや5mAと差が設けられており、該配線器具7部分の漏電で、主幹漏電ブレーカ3の遮断による全停電が生じないようになっている。
しかしながら、上述の従来技術では、大きな漏電が生じると、前記配線器具7だけでなく、主幹漏電ブレーカ3も遮断してしまい、タイマ負荷や冷蔵庫の停止などの不具合を発生してしまう。この場合、ユーザからすると、安全のためにわざわざ末端に漏電ブレーカを取付けているのに、全停電してしまっているので、クレームとなる。
However, in the above-described prior art, when a large leakage occurs, not only the wiring device 7 but also the
本発明の目的は、主幹漏電ブレーカの遮断による全停電の発生を確実に防止することができる漏電検出機能付きの配線器具を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wiring device with a leakage detection function that can reliably prevent the occurrence of a total power failure due to the interruption of a main leakage breaker.
本発明の配線器具は、各需要家における主幹漏電ブレーカと負荷部との間に介設され、漏電検出機能を有する配線器具において、漏電電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器からの出力を電圧変換する抵抗と、前記抵抗からの電圧信号が入力されるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタからの出力を予め定める閾値と比較する閾値判定部と、前記閾値判定部で予め定める時間に亘って閾値を超えている場合、漏電が発生していると判定する漏電判定部と、前記漏電判定部からの出力に応答し、前記主幹漏電ブレーカと負荷部との間を遮断する開閉部とを備えることを特徴とする。 A wiring device according to the present invention is provided between a main earth leakage breaker and a load section in each customer, and in a wiring device having a leakage detection function, a zero-phase current transformer for detecting a leakage current, and the zero-phase change A resistor for converting the output from the current drain, a low-pass filter to which a voltage signal from the resistor is input, a threshold determination unit for comparing the output from the low-pass filter with a predetermined threshold, and the threshold determination unit in advance When the threshold value is exceeded for a predetermined time, an earth leakage determination unit that determines that an electric leakage has occurred, and an output from the electric leakage determination unit is cut off between the main earth leakage breaker and the load unit. And an opening / closing part.
上記の構成によれば、住戸や事業所などの各需要家において、商用電源に接続される(自家発電電源を備えることもある)主幹漏電ブレーカと負荷部との間に介設され、漏電検出機能を有し、壁面埋込みのコンセント、テーブルタップ型のコンセント、或いは電気機器に内蔵のコンセントなどとして実現される配線器具において、前記漏電検出を、漏電電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器からの出力を電圧変換する抵抗と、前記抵抗からの電圧信号が入力され、サージ等の高周波成分をカットするローパスフィルタと、前記ローパスフィルタからの出力を予め定める閾値と比較する閾値判定部と、前記閾値判定部で予め定める時間に亘って閾値を超えている場合、漏電が発生していると判定し、トリップ信号を出力する漏電判定部とによって行い、前記トリップ信号によって、開閉部が前記主幹漏電ブレーカと負荷部との間を遮断する。そして、前記予め定める時間および閾値を、前記漏電電流の脈波の1波において、漏電発生を検知可能な時間およびレベルに設定しておく。 According to the above configuration, each consumer such as a dwelling unit or business establishment is interposed between a main earth leakage breaker connected to a commercial power source (which may be equipped with a private power generation power source) and a load unit, and detects an electric leakage. In a wiring device that has a function and is realized as a wall-embedded outlet, a table tap-type outlet, or an outlet built in an electrical device, the leakage detection is performed by a zero-phase current transformer for detecting a leakage current, A resistor that converts the output from the zero-phase current transformer, a low-pass filter that receives a voltage signal from the resistor and cuts high-frequency components such as surges, and the output from the low-pass filter are compared with a predetermined threshold value. A threshold determination unit and a leakage determination unit that determines that a leakage has occurred and outputs a trip signal when the threshold is exceeded for a predetermined time in the threshold determination unit. Done by, by the trip signal, closing portion is cut off between the trunk circuit breaker and the load unit. Then, the predetermined time and threshold are set to a time and level at which leakage can be detected in one pulse wave of the leakage current.
したがって、通常の主幹漏電ブレーカが漏電電流を複数波(3波(1.5サイクル))検出することで漏電判定を行うのに対し、1波を検出することで漏電判定を行うので、該配線器具が漏電を検知し、遮断を完了するまでの時間が、主幹漏電ブレーカが漏電と判断するまでの時間より早くなる。これによって、水回りなどで使用される特定の機器に対応した配線器具において、雷サージなどによる誤判定によってその特定の機器に影響を生じる可能性があるものの、実際の漏電時には、速やかにその特定の機器を負荷遮断し、主幹漏電ブレーカの遮断による全停電を未然に防止して、タイマ負荷や冷蔵庫の停止などの前記全停電による不利益の発生を確実に防止することができる。なお、主幹漏電ブレーカと、配電線の末端側に設けられる該配線器具とでは、前記配電線のL成分およびC成分によって、前記雷サージなどによる誤判定の可能性は小さい。 Therefore, while the normal main leakage breaker detects the leakage current by detecting a plurality of leakage currents (three waves (1.5 cycles)), the leakage determination is performed by detecting one wave. The time from when the appliance detects a leakage and completes the interruption is earlier than the time until the main leakage breaker determines that the leakage has occurred. As a result, in wiring equipment that supports specific equipment used around water, there is a possibility that the specific equipment may be affected by an erroneous determination due to lightning surges, etc. Therefore, it is possible to surely prevent the occurrence of disadvantages due to the total power failure such as the timer load and the stop of the refrigerator. In addition, with the main earth leakage breaker and the wiring device provided on the terminal side of the distribution line, the possibility of erroneous determination due to the lightning surge or the like is small due to the L component and C component of the distribution line.
また、本発明の配線器具は、前記開閉部を制御するための電源部には、該開閉部より商用電源側から電源供給が行われることを特徴とする。 The wiring device of the present invention is characterized in that power is supplied from the commercial power supply side to the power supply unit for controlling the opening / closing unit.
上記の構成によれば、前記閾値判定部、漏電判定部および開閉部などの制御用の電源を必要とする回路に電源供給を行う電源部が、前記開閉部より商用電源側から電源供給を受ける。 According to said structure, the power supply part which supplies a power supply to the circuit which requires power supplies for control, such as the said threshold value determination part, an electrical leakage determination part, and an opening / closing part receives power supply from the commercial power source side from the said opening / closing part .
したがって、開閉部の状態に左右されること無く、前記制御用電源を確保できるので、開閉部の投入動作や、開閉部が開であってもアラーム表示などが可能となる。 Therefore, since the control power supply can be secured without being affected by the state of the opening / closing section, the opening / closing section can be turned on, or an alarm can be displayed even when the opening / closing section is open.
さらにまた、本発明の配線器具では、前記開閉部は、高速動作可能で、前記電源部から供給される制御用電源で制御される電磁駆動式接点機構から成り、該接点機構における操作(励磁)コイルに対して並列に逆起電力を回生して消滅させるためのダイオードが付設され、前記漏電判定部が前記トリップ信号によって、前記操作コイルに対し直列に接続されたスイッチ素子を制御することで、開閉動作を行うことを特徴とする。 Furthermore, in the wiring device according to the present invention, the opening / closing part is composed of an electromagnetically driven contact mechanism that can operate at high speed and is controlled by a control power source supplied from the power supply part. A diode for regenerating and extinguishing back electromotive force in parallel with the coil is attached, and the leakage determination unit controls the switch element connected in series to the operation coil by the trip signal. An opening / closing operation is performed.
上記の構成によれば、商用電源をそのまま用いて接点機構の操作(励磁)コイルがトリップされるのではなく、前記商用電源が一旦取込まれて作成された制御用の電源を用いて接点機構の操作(励磁)コイルがトリップされるので、商用電源の位相に関係なく遮断動作を行うことができ、漏電検知から負荷遮断までの時間を短縮することができるとともに、動作を安定させることができる。 According to the above configuration, the operation (excitation) coil of the contact mechanism is not tripped using the commercial power supply as it is, but the contact mechanism is used using the control power supply that is created once the commercial power supply is taken in. Since the operation (excitation) coil is tripped, the interruption operation can be performed regardless of the phase of the commercial power supply, the time from the leakage detection to the load interruption can be shortened, and the operation can be stabilized. .
また、本発明の配線器具では、前記開閉部は、高速動作可能で、前記電源部から供給される制御用電源で制御される電磁駆動式接点機構から成り、前記漏電判定部が前記トリップ信号によって、前記操作コイルに対し直列に接続された高耐圧のスイッチ素子を制御することで、開閉動作を行うことを特徴とする。 Further, in the wiring device according to the present invention, the opening / closing part can be operated at a high speed and comprises an electromagnetically driven contact mechanism controlled by a control power source supplied from the power source part, and the leakage determining part is determined by the trip signal. The switching operation is performed by controlling a high-breakdown-voltage switch element connected in series to the operation coil.
上記の構成によれば、商用電源をそのまま用いて接点機構の操作(励磁)コイルがトリップされるのではなく、前記商用電源が一旦取込まれて作成された制御用の電源を用いて接点機構の操作(励磁)コイルがトリップされるので、商用電源の位相に関係なく遮断動作を行うことができ、漏電検知から負荷遮断までの時間を短縮することができるとともに、動作を安定させることができる。また、逆起電力は高耐圧の前記スイッチ素子で消費され、回生電流がいつまでも流れないので、遮断時間が短くなり、主幹漏電ブレーカとの動作タイミングの差に信頼性を持たせることができる。 According to the above configuration, the operation (excitation) coil of the contact mechanism is not tripped using the commercial power supply as it is, but the contact mechanism is used using the control power supply that is created once the commercial power supply is taken in. Since the operation (excitation) coil is tripped, the interruption operation can be performed regardless of the phase of the commercial power supply, the time from the leakage detection to the load interruption can be shortened, and the operation can be stabilized. . Further, since the back electromotive force is consumed by the high withstand voltage switching element and the regenerative current does not flow indefinitely, the interruption time is shortened, and the difference in operation timing with the main earth leakage breaker can be given reliability.
さらにまた、本発明の配線器具では、前記開閉部は、高速動作可能な半導体素子から成ることを特徴とする。 Furthermore, in the wiring device of the present invention, the opening / closing part is made of a semiconductor element capable of operating at high speed.
上記の構成によれば、機械式開閉部より応答速度が速いので、遮断時間が短くなり、主幹漏電ブレーカとの動作タイミングの差に信頼性を持たせることができる。 According to said structure, since a response speed is quicker than a mechanical opening / closing part, interruption | blocking time becomes short and it can give reliability to the difference of the operation timing with a main circuit breaker.
また、本発明の配線器具では、前記半導体素子は、トライアックから成ることを特徴とする。 In the wiring device of the present invention, the semiconductor element is made of triac.
上記の構成によれば、半導体式開閉部をトライアックで構成することで、比較的通電損失が少なく、かつ交流制御を安価に実現することができる。 According to said structure, by comprising a semiconductor type opening / closing part with a triac, an energization loss is comparatively few and AC control can be implement | achieved cheaply.
さらにまた、本発明の配線器具では、前記半導体素子は、トランジスタから成ることを特徴とする。 Furthermore, in the wiring device of the present invention, the semiconductor element comprises a transistor.
上記の構成によれば、半導体式開閉部をトランジスタで構成することで、トライアックでは電流ゼロクロスになるまで遮断ができないのに対して、任意のタイミングで遮断動作が可能となり、より高速に遮断動作を実現することができる。 According to the above configuration, by configuring the semiconductor opening / closing part with a transistor, the triac cannot be interrupted until the current zero crossing, whereas the interrupt operation can be performed at any timing, and the interrupt operation can be performed at a higher speed. Can be realized.
また、本発明の配線器具では、前記電源部は、前記商用電源側と給電側との間が絶縁されて構成されることを特徴とする。 In the wiring device of the present invention, the power supply unit is configured such that the commercial power supply side and the power supply side are insulated.
上記の構成によれば、前記電源部にスイッチング電源などを用い、前記商用電源側と、前記閾値判定部、漏電判定部および開閉部などの給電側との間を、トランスなどで絶縁する。 According to said structure, a switching power supply etc. are used for the said power supply part, and between the electric power feeding side, such as the said threshold value determination part, a leakage determination part, and an opening / closing part, is insulated with a transformer etc. from the said commercial power supply side.
したがって、高圧となる電源線に接続される開閉部のトリップを、低圧の簡単な構成で実現することができる。 Therefore, tripping of the opening / closing part connected to the high-voltage power supply line can be realized with a simple low-pressure configuration.
さらにまた、本発明の配線器具は、前記開閉部が、接点機構と半導体素子との両方で構成されていることを特徴とする。 Furthermore, the wiring device of the present invention is characterized in that the opening / closing part is composed of both a contact mechanism and a semiconductor element.
上記の構成によれば、オフ時に印加されるノイズに対しては、接点機構式開閉部のギャップによって半導体式開閉部に印加されないようにすることでノイズフィルタが不要になる。また、開閉部をオンさせる時には接点機構式開閉部を先に投入してから半導体式開閉部をオンさせることで、突入電流が流れるタイミングと接点投入バウンスが発生するタイミングとを一致させなくできるので、突入電流に対する耐量をアップすることができるとともに、接点消耗や接点溶着がなくなり、開閉部の寿命を延ばすことができる。同様に開閉部をオフさせる時には半導体式開閉部を遮断した後に接点機構式開閉部を開離させることで、遮断時間を短くでき、また遮断時のアーク放電の発生を回避できるので、接点の消耗も無く、これによってもまた、開閉部の寿命を延ばすことができる。 According to said structure, a noise filter becomes unnecessary by preventing it being applied to a semiconductor type opening / closing part with respect to the noise applied at the time of OFF by the gap of a contact mechanism type opening / closing part. In addition, when turning on the switching part, by turning on the semiconductor type switching part after turning on the contact mechanism type opening / closing part first, the timing at which the inrush current flows and the timing at which the contact throwing bounce occurs can not be matched. In addition, it is possible to increase the resistance to inrush current and to eliminate contact consumption and contact welding, thereby extending the life of the switching part. Similarly, when turning off the switching part, the contact mechanism type switching part is opened after the semiconductor type switching part is shut off, thereby shortening the shut-off time and avoiding the occurrence of arc discharge at the time of shutting down. This also extends the life of the opening / closing part.
また、本発明の配線器具は、負荷電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の出力から過電流を判定し、前記開閉部を遮断させる過電流判定部をさらに備えることを特徴とする。 The wiring device of the present invention further includes a current detector that detects a load current, and an overcurrent determination unit that determines an overcurrent from the output of the current detector and shuts off the opening / closing unit. .
上記の構成によれば、漏電検出機能だけでなく、過電流保護動作においても、主幹漏電ブレーカの遮断による全停電を未然に防止することができる。 According to the above configuration, not only the leakage detection function but also the overcurrent protection operation can prevent all blackouts due to the interruption of the main leakage breaker.
さらにまた、本発明の配線器具は、前記開閉部を開閉制御するタイマをさらに備えることを特徴とする。 Furthermore, the wiring device of the present invention further includes a timer for controlling opening / closing of the opening / closing part.
上記の構成によれば、配線器具が前述のような電気的安全保護機能とタイマ機能とを有することで、安全を確保しながら、タイマ設定によって任意の時間の入切が設定できるので、低料金の深夜電力料金の利用にも対応でき、たとえば電気自動車の充電など、屋外で比較的大きな電力を必要とし、頻繁に抜き挿しを繰り返す負荷への電力供給に最適である。 According to the above configuration, since the wiring apparatus has the electrical safety protection function and the timer function as described above, it is possible to set on / off of an arbitrary time by setting the timer while ensuring safety. For example, charging of an electric vehicle requires a relatively large amount of power outdoors, and is optimal for supplying power to a load that is frequently inserted and removed.
本発明の配線器具は、以上のように、各需要家において、商用電源に接続される主幹漏電ブレーカと負荷部との間に介設され、漏電検出機能を有し、壁面埋込みのコンセント、テーブルタップ型のコンセント、或いは電気機器に内蔵のコンセントなどとして実現される配線器具において、前記漏電検出を、漏電電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器からの出力を電圧変換する抵抗と、前記抵抗からの電圧信号が入力され、サージ等の高周波成分をカットするローパスフィルタと、前記ローパスフィルタからの出力を予め定める閾値と比較する閾値判定部と、前記閾値判定部で予め定める時間に亘って閾値を超えている場合、漏電が発生していると判定し、トリップ信号を出力する漏電判定部とによって行い、前記トリップ信号によって、開閉部が前記主幹漏電ブレーカと負荷部との間を遮断する。 As described above, the wiring device of the present invention is interposed between the main earth leakage breaker connected to the commercial power source and the load section in each customer, has an earth leakage detection function, and is a wall-embedded outlet and table. In wiring appliances realized as tap-type outlets or outlets built into electrical equipment, the leakage detection is performed by converting the zero-phase current transformer for detecting the leakage current and the voltage conversion of the output from the zero-phase current transformer. And a threshold value determination unit that compares the output from the low-pass filter with a predetermined threshold value, and a threshold value determination unit that receives a voltage signal from the resistor and receives a voltage signal from the resistor. When the threshold value is exceeded for a predetermined time, it is determined that a leakage has occurred, and is performed by a leakage determination unit that outputs a trip signal. , Closing portion is cut off between the trunk circuit breaker and the load unit.
それゆえ、通常の主幹漏電ブレーカが漏電電流を複数波検出することで漏電判定を行うのに対し、本発明では1波を検出することで漏電判定を行うので、水回りなどで使用される特定の機器に対応した配線器具において、雷サージなどによる誤判定によってその特定の機器に影響を生じる可能性があるものの、実際の漏電時には、速やかにその特定の機器を負荷遮断し、主幹漏電ブレーカの遮断による全停電を未然に防止して、タイマ負荷や冷蔵庫の停止などの前記全停電による不利益の発生を確実に防止することができる。 Therefore, while the normal main earth leakage breaker makes a leakage check by detecting multiple waves of the leakage current, the present invention makes a leakage check by detecting one wave. Although there is a possibility that the specific equipment may be affected by a misjudgment due to lightning surges, etc., in the wiring equipment compatible with the equipment of this type, the actual equipment will immediately shut off the load of the specific equipment, and the main earth leakage breaker It is possible to prevent all blackouts due to shut-off in advance, and reliably prevent the occurrence of disadvantages due to the total blackouts such as timer load and refrigerator stoppage.
また、本発明の配線器具は、以上のように、前記閾値判定部、漏電判定部および開閉部などの制御用の電源を必要とする回路に電源供給を行う電源部が、前記開閉部より商用電源側から電源供給を受ける。 Further, as described above, in the wiring device of the present invention, a power supply unit that supplies power to a circuit that requires a power supply for control, such as the threshold value determination unit, the leakage determination unit, and the switching unit, is commercially available from the switching unit. Receives power from the power supply side.
それゆえ、開閉部の状態に左右されること無く、前記制御用電源を確保できるので、開閉部の投入動作や、開閉部が開であってもアラーム表示などが可能となる。 Therefore, the power supply for control can be secured without being affected by the state of the opening / closing section, so that an opening operation of the opening / closing section or an alarm display can be performed even when the opening / closing section is open.
さらにまた、本発明の配線器具は、以上のように、前記開閉部を、高速動作可能で、前記電源部から供給される制御用電源で制御される電磁駆動式接点機構で構成し、該接点機構における操作(励磁)コイルに対して並列に逆起電力を回生して消滅させるためのダイオードを付設し、前記漏電判定部が前記トリップ信号によって、前記操作コイルに対し直列に接続されたスイッチ素子を制御することで、開閉動作を行う。 Furthermore, in the wiring device of the present invention, as described above, the opening / closing part is constituted by an electromagnetically driven contact mechanism that can operate at high speed and is controlled by a control power source supplied from the power source part. A switching element in which a diode for regenerating and extinguishing back electromotive force in parallel with an operation (excitation) coil in the mechanism is attached, and the leakage determination unit is connected in series to the operation coil by the trip signal By opening and closing, the opening and closing operation is performed.
それゆえ、商用電源をそのまま用いて接点機構の操作(励磁)コイルがトリップされるのではなく、前記商用電源が一旦取込まれて作成された制御用の電源を用いて接点機構の操作(励磁)コイルがトリップされるので、商用電源の位相に関係なく遮断動作を行うことができ、漏電検知から負荷遮断までの時間を短縮することができるとともに、動作を安定させることができる。 Therefore, the operation (excitation) coil of the contact mechanism is not tripped using the commercial power supply as it is, but the operation (excitation) of the contact mechanism is performed using the control power supply created once the commercial power supply is taken in. ) Since the coil is tripped, the interruption operation can be performed regardless of the phase of the commercial power supply, the time from the detection of leakage to the load interruption can be shortened, and the operation can be stabilized.
また、本発明の配線器具は、以上のように、前記開閉部を、高速動作可能で、前記電源部から供給される制御用電源で制御される電磁駆動式接点機構で構成し、前記漏電判定部が前記トリップ信号によって、前記操作コイルに対し直列に接続された高耐圧のスイッチ素子を制御することで、開閉動作を行う。 In addition, as described above, the wiring device according to the present invention is configured by the electromagnetically driven contact mechanism that is capable of high-speed operation and is controlled by the control power source supplied from the power source unit. The unit performs the opening / closing operation by controlling a high-breakdown-voltage switch element connected in series to the operation coil by the trip signal.
それゆえ、商用電源をそのまま用いて接点機構の操作(励磁)コイルがトリップされるのではなく、前記商用電源が一旦取込まれて作成された制御用の電源を用いて接点機構の操作(励磁)コイルがトリップされるので、商用電源の位相に関係なく遮断動作を行うことができ、漏電検知から負荷遮断までの時間を短縮することができるとともに、動作を安定させることができる。また、逆起電力は高耐圧の前記スイッチ素子で消費され、回生電流がいつまでも流れないので、遮断時間が短くなり、主幹漏電ブレーカとの動作タイミングの差に信頼性を持たせることができる。 Therefore, the operation (excitation) coil of the contact mechanism is not tripped using the commercial power supply as it is, but the operation (excitation) of the contact mechanism is performed using the control power supply created once the commercial power supply is taken in. ) Since the coil is tripped, the interruption operation can be performed regardless of the phase of the commercial power supply, the time from the detection of leakage to the load interruption can be shortened, and the operation can be stabilized. Further, since the back electromotive force is consumed by the high withstand voltage switching element and the regenerative current does not flow indefinitely, the interruption time is shortened, and the difference in operation timing with the main earth leakage breaker can be given reliability.
さらにまた、本発明の配線器具は、以上のように、前記開閉部を、高速動作可能な半導体素子で構成する。 Furthermore, in the wiring device of the present invention, as described above, the opening / closing part is composed of a semiconductor element capable of operating at high speed.
それゆえ、遮断時間が短くなり、主幹漏電ブレーカとの動作タイミングの差に信頼性を持たせることができる。 Therefore, the interruption time is shortened, and the difference in operation timing with the main earth leakage breaker can be made reliable.
また、本発明の配線器具は、以上のように、前記半導体素子をトライアックとする。 Moreover, the wiring device of this invention uses the said semiconductor element as a triac as mentioned above.
それゆえ、比較的通電損失を少なく、かつ交流制御を安価に実現することができる。 Therefore, the energization loss is relatively small, and AC control can be realized at low cost.
さらにまた、本発明の配線器具は、以上のように、前記半導体素子をトランジスタとする。 Furthermore, in the wiring device of the present invention, the semiconductor element is a transistor as described above.
それゆえ、トライアックでは電流ゼロクロスになるまで遮断ができないのに対して、任意のタイミングで遮断動作が可能となり、より高速に遮断動作を実現することができる。 Therefore, while the triac cannot be interrupted until the current zero crossing, the interrupt operation can be performed at an arbitrary timing, and the interrupt operation can be realized at higher speed.
また、本発明の配線器具は、以上のように、前記電源部にスイッチング電源などを用い、前記商用電源側と給電側との間を絶縁する。 Moreover, the wiring device of this invention uses a switching power supply etc. for the said power supply part as mentioned above, and insulates between the said commercial power source side and electric power feeding side.
それゆえ、高圧となる電源線に接続される開閉部のトリップを、低圧の簡単な構成で実現することができる。 Therefore, tripping of the opening / closing part connected to the high-voltage power line can be realized with a simple low-pressure configuration.
さらにまた、本発明の配線器具は、以上のように、前記開閉部を、接点機構と半導体素子との両方で構成する。 Furthermore, the wiring device of this invention comprises the said opening / closing part with both a contact mechanism and a semiconductor element as mentioned above.
それゆえ、オフ時に印加されるノイズに対しては、接点機構式開閉部のギャップによって半導体式開閉部に印加されないようにすることでノイズフィルタが不要になる。また、開閉部をオンさせる時には接点機構式開閉部を先に投入してから半導体式開閉部をオンさせることで、突入電流が流れるタイミングと接点投入バウンスが発生するタイミングとを一致させなくできるので、突入電流に対する耐量をアップすることができるとともに、接点消耗や接点溶着がなくなり、開閉部の寿命を延ばすことができる。同様に開閉部をオフさせる時には半導体式開閉部を遮断した後に接点機構式開閉部を開離させることで、遮断時間を短くでき、また遮断時のアーク放電の発生を回避できるので、接点の消耗も無く、これによってもまた、開閉部の寿命を延ばすことができる。 Therefore, the noise filter is not required by preventing the noise applied at the time of OFF from being applied to the semiconductor type switching unit by the gap of the contact mechanism type switching unit. In addition, when turning on the switching part, by turning on the semiconductor type switching part after turning on the contact mechanism type opening / closing part first, the timing at which the inrush current flows and the timing at which the contact throwing bounce occurs can not be matched. In addition, it is possible to increase the resistance to inrush current and to eliminate contact consumption and contact welding, thereby extending the life of the switching part. Similarly, when turning off the switching part, the contact mechanism type switching part is opened after the semiconductor type switching part is shut off, thereby shortening the shut-off time and avoiding the occurrence of arc discharge at the time of shutting down. This also extends the life of the opening / closing part.
また、本発明の配線器具は、以上のように、負荷電流を検出する電流検出器に、前記電流検出器の出力から過電流を判定し、前記開閉部を遮断させる過電流判定部をさらに設ける。 In addition, as described above, the wiring device of the present invention further includes an overcurrent determination unit that determines an overcurrent from the output of the current detector and shuts off the open / close unit in the current detector that detects the load current. .
それゆえ、漏電検出機能だけでなく、過電流保護動作においても、主幹漏電ブレーカの遮断による全停電を未然に防止することができる。 Therefore, not only the leakage detection function but also the overcurrent protection operation can prevent all blackouts due to the interruption of the main leakage breaker.
さらにまた、本発明の配線器具は、以上のように、前記開閉部を開閉制御するタイマをさらに設ける。 Furthermore, the wiring device of the present invention further includes a timer for controlling opening / closing of the opening / closing section as described above.
それゆえ、電気的安全保護機能とタイマ機能とを有することで、安全を確保しながら、タイマ設定によって任意の時間の入切が設定できるので、低料金の深夜電力料金の利用にも対応でき、たとえば電気自動車の充電など、屋外で比較的大きな電力を必要とし、頻繁に抜き挿しを繰り返す負荷への電力供給に最適である。 Therefore, by having an electrical safety protection function and a timer function, it is possible to set on / off at any time by setting the timer while ensuring safety, so it is possible to respond to the use of low-cost late-night power charges, For example, it is optimal for power supply to a load that requires relatively large electric power outdoors, such as charging an electric vehicle, and that is frequently inserted and removed.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の第1の形態に係る漏電検出機能付き配線器具21の電気的構成を示すブロック図である。この配線器具21は、前述の図12で示す分電盤1から延びる配電線5の末端において、壁面埋込みのコンセント、テーブルタップ型のコンセント、或いは電気機器に内蔵のコンセントなどとして実現され、洗濯機等の負荷6へ給電を行い、漏電が発生すると、後述するようにして負荷遮断を行うものである。この配線器具21は、大略的に、前記配電線5に接続される開閉部22と、前記開閉部22からの配電線23,24に介在される零相変流器(ZCT)25と、前記配電線23,24から制御用電源を取出す電源部26と、前記電源部26で得られた制御用電源で動作し、前記零相変流器25によって漏電が検出されると、前記開閉部22を遮断する制御部27とを備えて構成される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a wiring fixture 21 with a leakage detection function according to the first embodiment of the present invention. This wiring device 21 is realized at the end of the
前記開閉部22は、前記配電線5に直列に接続されるスイッチ28,29と、前記電源部26からの制御用電源が与えられる操作(励磁)コイル30およびスイッチ素子31の直列回路とを備えて構成される。前記スイッチ素子31は、後述する前記制御部27からのトリップ信号に応答して導通するトランジスタなどから成り、このスイッチ素子31が導通すると、前記電源部26から釈放リレーである前記操作(励磁)コイル30に励磁電流が流れ、接点機構である前記スイッチ28,29のラッチ状態が解除され、接点間が開放する。
The opening /
前記電源部26は、ダイオードブリッジ32および安定化電源回路33を備えて構成され、前記制御部27を動作させるための電源および前記操作(励磁)コイル30を駆動するための電源を供給する。
The
図2は、前記制御部27の具体的構成を説明するためのブロック図である。この制御部27は、前記零相変流器25で検出された漏電電流を電圧変換する抵抗32と、前記抵抗32からの電圧信号が入力されるローパスフィルタ33と、前記ローパスフィルタ33からの出力を予め定める閾値と比較する閾値判定部34と、前記閾値判定部34で予め定める時間に亘って閾値を超えている場合、漏電が発生していると判定し、前記開閉部22のスイッチ素子31にトリップ信号を与える漏電判定部35とを備えて構成される。
FIG. 2 is a block diagram for explaining a specific configuration of the
図3は、前記制御部27の動作を説明するための波形図である。前記零相変流器25からは、図3(a)で示す漏電電流と同様の波形が得られ、前記抵抗32で電圧変換され、ローパスフィルタ33で雷サージやインバータ機器から発せられるノイズ等の高周波のノイズ成分が除去されて、前記閾値判定部34に入力される。閾値判定部34は、前記電圧波形を予め定める閾値REF1と比較し、閾値REF1を超えていれば、図3(b)で示すようにハイレベルの判定出力を前記漏電判定部35へ出力する。漏電判定部35は、その判定出力がハイレベルとなるとカウント動作を開始し、前記閾値REF1を超えている期間が予め定める時間T1を超えると、漏電が発生していると判定し、図3(c)で示すようなトリップ信号を出力する。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the
ここで、前記予め定める時間T1および閾値REF1は、前記漏電電流の脈波の1波において、漏電発生を検知可能な時間およびレベルに適宜設定されている。すなわち、前記閾値REF1を高くして漏電電流の検知閾値を上げる場合には前記時間T1は短く、逆に時間T1を長くして比較的長い時間で漏電判定を行う場合には前記閾値REF1を低くして微小な漏電も検知できるようにする等である。 Here, the predetermined time T1 and the threshold value REF1 are appropriately set to a time and level at which leakage can be detected in one pulse wave of the leakage current. That is, when the threshold value REF1 is increased to increase the leakage current detection threshold value, the time T1 is short, and conversely, when the time T1 is lengthened and leakage detection is performed in a relatively long time, the threshold value REF1 is decreased. For example, a minute electric leakage can be detected.
このように構成することで、通常の主幹漏電ブレーカ3が漏電電流を前述の図13ように複数波(3波(1.5サイクル)、或いは2波と零相変流器25の残留出力とを)検出することで漏電判定を行うのに対し、該配線器具21では、極性に対する検出特性差を持たせず、また検出判断はローパスフィルタ33を通過した信号が、検出閾値REF1を超えているレベル、時間で判断することで判断時間を短くし、1波を検出するだけで漏電判定を行うので、該配線器具21が漏電を検知し、遮断を完了するまでの時間が、主幹漏電ブレーカ3が漏電と判断するまでの時間より早くなる。これによって、水回りなどで使用される特定の機器に対応した配線器具において、雷サージなどによる誤判定によってその特定の機器に影響を生じる可能性があるものの、実際の漏電時には、速やかにその特定の機器を負荷遮断し、主幹漏電ブレーカ3の遮断による全停電を未然に防止して、タイマ負荷や冷蔵庫の停止などの前記全停電による不利益の発生を確実に防止することができる。なお、主幹漏電ブレーカ3と、配電線5の末端側に設けられる該配線器具21とでは、前記配電線5のL成分およびC成分によって、前記雷サージなどによる誤判定の可能性は小さい。
By configuring in this way, the normal main
[実施の形態2]
図4は、本発明の実施の第2の形態に係る漏電検出機能付き配線器具41の電気的構成を示すブロック図である。この配線器具41は、前述の配線器具21に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この配線器具41では、前記閾値判定部34、漏電判定部35および開閉部42などの制御用の電源を必要とする回路に電源供給を行う電源部26が、開閉部42より商用電源側から前記制御用電源を取出すことである。これによって、開閉部42の開/閉の状態に左右されること無く、前記制御用電源を確保できるので、該開閉部42の投入動作や、該開閉部42が開であってもアラーム表示などが可能となる。また、遮断時間が商用電源2の電圧位相に影響を受けないので、安定した遮断時間を得ることができる。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of a
また注目すべきは、前記開閉部42は、高速動作可能で、前記電源部26から供給される制御用電源で制御される電磁駆動式接点機構43,44から成り、前記操作(励磁)コイル30に対して、並列に逆起電力を回生して消滅させるためのダイオード45が付設されていることである。これによって、商用電源2をそのまま用いて接点機構43,44の操作(励磁)コイル30がトリップされるのではなく、前記商用電源2が一旦取込まれて作成された制御用の電源を用いて接点機構43,44の操作(励磁)コイル30がトリップされるので、商用電源2の位相に関係なく遮断動作を行うことができ、漏電検知から負荷遮断までの時間を短縮することができるとともに、動作を安定させることができる。
It should also be noted that the opening / closing
[実施の形態3]
図5は、本発明の実施の第3の形態に係る漏電検出機能付き配線器具51の電気的構成を示すブロック図である。この配線器具51は、前述の配線器具41に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この配線器具51では、開閉部52において、前記漏電判定部35が前記トリップ信号によって駆動するスイッチ素子53が、該スイッチ素子53の遮断時に操作(励磁)コイル30に発生する逆起電圧よりも耐圧の高い高耐圧のスイッチ素子から成り、前記ダイオード45が設けられていないことである。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of a
したがって、該スイッチ素子53の遮断時に操作(励磁)コイル30に発生した逆起電力は、高耐圧の該スイッチ素子53で消費され、回生電流がいつまでも流れないので、遮断時間が短くなり、主幹漏電ブレーカ3との動作タイミングの差に信頼性を持たせることができる。
Therefore, the back electromotive force generated in the operation (excitation)
[実施の形態4]
図6は、本発明の実施の第4の形態に係る漏電検出機能付き配線器具61の電気的構成を示すブロック図である。この配線器具61は、前述の配線器具41,51に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この配線器具61では、開閉部62が、高速動作可能な半導体素子63,64から成ることである。この図6の例では、前記半導体素子63,64は、トライアックから成る。この半導体素子63,64は、前記漏電判定部35からのトリップ信号によって直接駆動される。一方、前記半導体素子63,64と並列に、商用電源2側から印加されるノイズ等による誤動作を防止するためのノイズ保護フィルタ65が、必要に応じて設けられる。
[Embodiment 4]
FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of a
このように構成することで、比較的通電損失が少なく、かつ安価な汎用性の高い素子を用いて交流制御を実現することができるとともに、機械式開閉部より応答速度が速いので、遮断時間が短くなり、主幹漏電ブレーカ3との動作タイミングの差に信頼性を持たせることができる。なお、図示はしないが、前記半導体素子63,64をトランジスタで構成することで、トライアックでは電流ゼロクロスになるまで遮断ができないのに対して、任意のタイミングで遮断動作が可能となり、より高速に遮断動作を実現することができる。
By configuring in this way, AC control can be realized using relatively inexpensive and highly versatile elements, and the response speed is faster than the mechanical opening and closing unit, so the interruption time is It becomes short, and it can give reliability to the difference in operation timing with the main
[実施の形態5]
図7および図8は、本発明の実施の第5の形態に係る漏電検出機能付き配線器具71,81の電気的構成を示すブロック図である。これらの配線器具71,81は、前述の配線器具61に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、これらの配線器具71,81では、電源部76,86は、前記商用電源2側と給電(負荷6)側との間が絶縁されて構成されていることである。図7の配線器具71の電源部76では、絶縁トランス77を介して前記ダイオードブリッジ32が接続され、図8の配線器具81の電源部86では、安定化回路33に代えて、絶縁トランスを内蔵するスイッチング電源部83が用いられている。
[Embodiment 5]
7 and 8 are block diagrams showing an electrical configuration of
このように構成することで、高圧となる配電線5に接続される開閉部62のトリップを、低圧の簡単な構成で実現することができる。
By comprising in this way, the trip of the opening-and-closing
[実施の形態6]
図9は、本発明の実施の第6の形態に係る漏電検出機能付き配線器具91の電気的構成を示すブロック図である。この配線器具91は、前述の配線器具51,61に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この配線器具91では、開閉部92が、接点機構44と半導体素子63とが直列に接続されるハイブリッド構成になっていることである。これに対応して、制御部97内の漏電判定部は、前記スイッチ素子53および半導体素子63の両方を、下記に示すように時間差を持って駆動する。
[Embodiment 6]
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of a
すなわち、オン時には、接点機構44を先に投入してから半導体素子63をオンさせることで、突入電流が流れるタイミングと接点投入バウンスが発生するタイミングとを一致させなくできるので、突入電流に対する耐量をアップすることができるとともに、接点消耗や接点溶着がなくなり、開閉部92の寿命を延ばすことができる。同様にオフ時(漏電時も)には、半導体素子63を遮断した後に接点機構44を開離させることで、遮断時間を短くでき、また遮断時のアーク放電の発生を回避できるので、接点の消耗も無く、これによってもまた、開閉部の寿命を延ばすことができる。また、オフ時に印加されるノイズに対しては、接点機構44のギャップによって半導体素子63に印加されないようにすることで、前記ノイズ保護フィルタ65を不要にすることができる。
That is, at the time of turning on, by turning on the
[実施の形態7]
図10は、本発明の実施の第7の形態に係る漏電検出機能付き配線器具101の電気的構成を示すブロック図である。この配線器具101は、前述の配線器具51に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この配線器具101では、負荷電流を検出する電流検出部102が設けられるとともに、制御部107内に、その電流検出部102の出力から過電流を判定し、前記開閉部52を遮断させる過電流判定部がさらに設けられていることである。前記主幹漏電ブレーカ3は、バイメタルを用い、電流の積算によって過電流を検出する。これに対して、本実施の形態の配線器具101では、変流器から成る前記電流検出部102を用い、瞬時値で過電流を検出する。
[Embodiment 7]
FIG. 10 is a block diagram showing an electrical configuration of a
このように構成することで、漏電検出機能だけでなく、過電流保護動作においても、主幹漏電ブレーカ3の遮断による全停電を未然に防止することができる。なお、過電流判断を電流検出部102内で処理しても同様の効果が得られる。
By configuring in this way, not only the leakage detection function but also the overcurrent protection operation can prevent all blackouts due to the interruption of the
[実施の形態8]
図11は、本発明の実施の第8の形態に係る漏電検出機能付き配線器具111の電気的構成を示すブロック図である。この配線器具111は、前述の配線器具101に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この配線器具111では、前記開閉部52を開閉制御するタイマ部112に、その設定部113をさらに備えることである。
[Embodiment 8]
FIG. 11 is a block diagram showing an electrical configuration of a
一般に、この種の配線器具は、漏電検出時の遮断動作を主にしたものであるので、任意の時間で開閉部52のオン/オフ動作を行うことができなかった。これに対して、配線器具111に前述のような電気的安全保護機能と、本実施の形態のタイマ機能とを有することで、安全を確保しながら、タイマ設定によって任意の時間の入切が設定できるので、低料金の深夜電力料金の利用にも対応でき、たとえば電気自動車の充電など、屋外で比較的大きな電力を必要とし、頻繁に抜き挿しを繰り返す負荷への電力供給に最適である。
In general, since this type of wiring apparatus mainly performs an interruption operation when a leakage is detected, the opening /
1 分電盤
2 商用電源
3 主幹漏電ブレーカ
4 分岐ブレーカ
5;23,24 配電線
6 負荷6
21,41,51,61,71,81,91,101,111 配線器具
22,42,52,62,92 開閉部
25 零相変流器(ZCT)
26,76,86 電源部
27,107 制御部
28,29 スイッチ
30 操作(励磁)コイル
31,53 スイッチ素子
32 抵抗
33 ローパスフィルタ
34 閾値判定部
35 漏電判定部
43,44 接点機構
45 ダイオード
63,64 半導体素子
65 ノイズ保護フィルタ
77 絶縁トランス
83 スイッチング電源部
102 電流検出部
112 タイマ部
113 設定部
1
21, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111
26, 76, 86
Claims (12)
漏電電流を検出する零相変流器と、
前記零相変流器からの出力を電圧変換する抵抗と、
前記抵抗からの電圧信号が入力されるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタからの出力を予め定める閾値と比較する閾値判定部と、
前記閾値判定部で予め定める時間に亘って閾値を超えている場合、漏電が発生していると判定する漏電判定部と、
前記漏電判定部からの出力に応答し、前記主幹漏電ブレーカと負荷部との間を遮断する開閉部とを備えることを特徴とする配線器具。 In the wiring appliance that is interposed between the main earth leakage breaker and the load part in each customer and has an earth leakage detection function,
A zero-phase current transformer for detecting a leakage current;
A resistor for voltage-converting the output from the zero-phase current transformer;
A low-pass filter to which a voltage signal from the resistor is input;
A threshold determination unit that compares an output from the low-pass filter with a predetermined threshold;
In the case where the threshold is exceeded for a predetermined time in the threshold determination unit, the leakage determination unit determines that leakage has occurred, and
A wiring device comprising: an open / close section that responds to an output from the leakage determination section and blocks between the main leakage breaker and a load section.
前記電流検出器の出力から過電流を判定し、前記開閉部を遮断させる過電流判定部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の配線器具。 A current detector for detecting the load current;
11. The wiring device according to claim 1, further comprising an overcurrent determination unit that determines an overcurrent from an output of the current detector and interrupts the opening / closing unit.
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