JP2010025624A - 電気機器の漏電防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧の電気機器において、浸水による漏電を防止することを目的とする。
【解決手段】漏電防止装置１は、高圧電源から電力供給を受ける高圧回路部１１と、前記高圧電源より低い電圧の低圧電源１２から電力供給を受けて高圧回路部１１の制御を行う低圧回路部１３と、浸水を検出する浸水検出部３２とを備える。浸水検出部３２は、高圧回路部１１において高圧電流が流れる通電部３３のうち最も下方に位置する最下端通電部３４よりも下方の所定位置まで浸水したことを検出する。更に、漏電防止装置１は、浸水検出部３２からの信号に基づいて浸水の判断を行う浸水判断回路３６を有し、浸水判断回路３６は、最下端通電部３４よりも上方に配置された低圧回路部１３に接続されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、浸水による漏電を防止する電気機器の漏電防止装置に関するものである。

電力変換装置などの高電圧の電気機器は、感電防止などの理由から、対地絶縁処理が施され、漏電を検出するための漏電検出回路が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−５７４９０号公報

このような漏電の原因の一つとして、電気機器内に水が浸入することがあげられる。このため、高電圧の電気機器には、防水構造が施されており、通常、水が入り込むことはない。

しかしながら、防水構造が施された電気機器であっても、シール部材の劣化などにより浸水が生じるおそれがある。そして、万一浸水による漏電が生じると、電気機器の故障の原因となる。

本発明は上記課題に鑑みたものであり、浸水による漏電を防止することを目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、高圧電源から電力供給を受ける高圧回路部と、高圧電源より低い電圧の低圧電源から電力供給を受けて高圧回路部の制御を行う低圧回路部と、高圧回路部において高圧電流が流れる通電部のうち最も下方に位置する最下端通電部よりも下方の所定位置まで浸水したことを検出する浸水検出部と、最下端通電部よりも上方に配置された低圧回路部に接続され、浸水検出部からの信号に基づいて浸水の判断を行う浸水判断回路と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、高圧回路部や低圧回路部の通電箇所に水が付着する前に、浸水を検出することができる。この結果、浸水による漏電が発生する前に、漏電防止に必要な措置を取ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、浸水検出部は、互いに対向する２つの導電部材間に電位差を付与したことを特徴とする。

上記構成によれば、電位差が付与された導電部材間に水が介在した場合に、電位差が変化する。導電部材の電位の変化を測定することで、浸水を検出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、対向する２つの導体部材の少なくとも一方は他方に向けて先端が細くなった尖端部となることを特徴とする。

上記構成によれば、導電部材の先端に水滴が付着することを防止でき、水滴によって浸水を誤検出することを防止できる。

請求項４に記載の発明によれば、２つの導電部材間のうち距離が最小となる箇所に対して空気を送風する送風手段を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、送風により、２つの導電部材間のうち距離が最小となる箇所に水滴が溜まることを防ぐことができ、水滴によって浸水を誤検出することを防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、導電部材を加熱する加熱手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成によれば、加熱手段が導電部材を加熱するため、導体部材間に水滴が溜まることを防止し、水滴によって浸水を誤検出することを防止できる。

請求項６に記載の発明によれば、浸水判断回路は、信号の電圧又は電流が判定条件を満たしたときに浸水と判断することを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、浸水判断回路は、判定条件を所定期間内に所定回数満たすことを更に必要とすることを特徴とする。

上記構成によれば、所定期間内に所定回数閾値条件を満たしたときに、浸水と判断するため、誤検出防止できる。

（実施例１）
図１に、本発明に係る漏電防止装置を示す。

漏電防止装置１は、高圧電源から電力供給を受ける高圧回路部１１と、高圧電源よりも低い電圧の低圧電源１２から電力供給を受ける低圧回路部１３とに分けられる。高圧回路部１１は、主に、パワーモジュール２１、ドライブ基板２２、コンデンサ２３、高圧電源（図示せず）と接続される入力コネクタ２４、パワーモジュール２１によって電力変換された電力を出力する出力コネクタ２５とからなる。パワーモジュール２１は、複数のスイッチング素子２６と、複数のスイッチング素子２６を収容する樹脂ケース２７からなる。高圧回路部１１は、高圧電流が流れる通電部３３を有しており、パワーモジュール２１の通電部３３は、通電部３３のうち最も下方に位置する最下端通電部３４を有している。スイッチング素子２６は、台座部３８の上に位置されており、台座部３８の上に取り付けられた導電パターン（図示せず）に取り付けられている。最下端通電部３４は、台座部３８とスイッチング素子２６との境界面に当たる。

入力コネクタ２４を介して入力された高圧の直流電力は、コンデンサ２３によって平滑化される。平滑化された直流電力は、ドライブ基板２２からのゲート信号によって駆動するスイッチング素子で構成されるパワーモジュール２１に入力され、交流に電力変換される。電力変換された交流電力は、出力コネクタを介してモータ（図示せず）に出力され、モータを駆動する。

低圧回路部１３を構成する制御基板３１は最下端通電部３４よりも上方に配置されており、ドライブ基板２２に対して制御指令を送信する。ドライブ基板２２は、制御指令に従ってスイッチング素子２６に対してゲート信号を送信し、スイッチング素子２６を駆動する。

次に浸水検出部３２について説明する。浸水検出部３２の一端は制御基板３１に組み込まれた浸水判断回路３６に接続されている。また、浸水検出部３２の他端はインバータケース３５の底面に向かって延びており、その先端は導電部材が露出した検知部３７となっている。この検知部３７は、最下端通電部３４よりも下方に位置している。浸水検出部３２は、対向する２つの導電部材間、つまり浸水検出部３２とケース３５との間に電位差を付与している。本実施例では、図２に示すように、浸水検出部３２は低圧電源１２を備えているため、浸水検出部３２はケース３５よりも高電位となり、浸水検出部３２とケース３５との間に電位差が付与される。そして、浸水検出部３２は、最下端通電部３４よりも下方の所定位置まで浸水したことを検出し、浸水判断回路３６に信号を送信する。浸水が起きていない通常時では、浸水検出部３２は低圧電源１２に基づいて電圧がＨレベルの信号を浸水判断回路３６に送信する。一方、図３のように、浸水が起きてケース３５と検知部３７が短絡する異常時では、浸水検出部３２はケース３５側に接地されることとなり、浸水検出部３２は電圧がＬレベルの信号を浸水判断回路３６に送信する。

次に、浸水判断回路３６について説明する。浸水判断回路３６は、浸水検出部３２から送信される信号に基づき、浸水の有無を判断する。浸水判断回路３６は、電圧がＨレベルの信号を受け取った場合には正常、電圧がＬレベルの信号を受け取った場合には浸水と判断する。本実施例では、浸水判断回路３６への入力信号の電圧が所定の電圧以下となることを浸水の判定条件とする。なお、電圧ではなく電流を浸水の判定条件に用いてもよい。このように、浸水判断回路３６は、信号の電圧又は電流が所定の判定条件を満たしたときに浸水と判断する。浸水判断回路３６は、前記判定条件を所定期間内に所定回数満たした場合に、浸水と判断してもよい。複数回判定させることによって、誤検出の恐れを軽減することができる。

なお、浸水判断回路３６が浸水と判断した場合には、ＥＣＵ（図示せず）に対してフェール信号を送信する。フェール信号を受け取ったＥＣＵは、漏電防止に必要な処置に移行する。

このように、漏電防止装置１は、高圧回路部１１や低圧回路部１３が浸水する前に、浸水を検出するため、早期に漏電防止措置を施すことができる。
（実施例２）
図４の本発明の実施例２に係る漏電防止装置を示す。実施例２のインバータケース３５は、左側の底面が、右側の底面よりも高くなっている。右側の底面にはコンデンサ２３が配置され、左側の底面には、パワーモジュール２１が配置される。パワーモジュールの上方に、ドライブ基板２２が配置され、ドライブ基板２２の上に制御基板３１が配置される。左側の底面が高くなった結果、ドライブ基板２２はコンデンサ２３の上面よりも上方に位置し、出力コネクタ２５は入力コネクタ２４よりも上方に位置する点で、実施例１と相違する。パワーモジュール２１を配置した底面は、コンデンサ２３を配置した底面よりも高い位置にある。従って、実施例２においては、入力コネクタが有する通電部３３のうち下方の通電部３３が最下端通電部３４となる。

実施例２では、ケース側に浸水検出部３２に向けて、先端が細くなった尖端部４０を設けている。このように、対向する２つの導電部材のうち少なくとも一方は他方に向けて先端が細くなった尖端部４０を持たせることで、対向する２つの導電部材間に水滴が付着することを防止できる。
（変形例）
漏電防止装置１は、２つの導電部材間のうち距離が最小となる箇所に対して送風を行う送風手段を持たせてもよい。送風手段としては、送風ファンがあげられる。

更には、通電部材を加熱する加熱手段を備えてもよい。浸水検出部３２や浸水検出部３２と対向する導電部材を加熱することによって、余計な水分を除去できる。インバータなどでは通電した素子が動作して高熱となるため、そのような素子を加熱手段とし、加熱手段の近くに通電部材を配置してもよい。

送風手段及び加熱手段により、結露による水滴などが浸水検出部３２とケースとの間に付着して浸水と誤検出することを防止できる。

浸水検出部３２のうち、導電部材が露出する検知部３７が酸化して腐食することによって、検知感度が低下することを防止するべく、導電部材の金属よりも酸化しにくい金属の薄膜で表面を被覆してもよい。

浸水検出部３２の形状は、棒状の導体でもいいし、リード線等の振動しやすい導体にしてもよい。浸水検出部３２を棒状の導体にした場合は、振動などによって、浸水検出部３２が変位して周囲の導体と接地して誤検出する恐れが小さいという利点がある。一方、浸水検出部３２をリード線などの振動体にすると、水滴が付着した場合でも、その水滴を振るい落とす等の効果が期待できる。この場合、周囲の機器等にリード線の端子部分が接地する恐れがあるので、リード線の端子部分を下方が開口する中空の絶縁体等によって、覆うことが望ましい。

本発明の実施例１に係る電気機器の漏電防止装置の縦断面図である。 本発明の実施例１に係る通常時の浸水検出部である。 本発明の実施例１に係る浸水時の浸水検出部である。 本発明の実施例２に係る電気機器の漏電防止装置の縦断面図である。

符号の説明

１ 漏電防止装置
１１ 高圧回路部
１２ 浸水判断回路
１３ 低圧回路部
３２ 浸水検出部
３３ 通電部
３４ 最下端通電部
３６ 浸水判定回路
４０ 尖端部

Claims (7)

1. 高圧電源から電力供給を受ける高圧回路部と、前記高圧電源より低い電圧の低圧電源から電力供給を受けて前記高圧回路部の制御を行う低圧回路部と、
   前記高圧回路部において高圧電流が流れる通電部のうち最も下方に位置する最下端通電部よりも下方の所定位置まで浸水したことを検出する浸水検出部と、
   前記最下端通電部よりも上方に配置された前記低圧回路部に接続され、前記浸水検出部からの信号に基づいて浸水の判断を行う浸水判断回路と、
   を備えることを特徴とする電気機器の漏電防止装置。
2. 前記浸水検出部は、
   互いに対向する２つの導電部材間に電位差を付与した
   ことを特徴とする請求項１記載の電気機器の漏電防止装置。
3. 前記対向する２つの導体部材の少なくとも一方は他方に向けて先端が細くなった尖端部となることを特徴とする請求項２記載の電気機器の漏電防止装置。
4. 前記２つの導電部材間のうち距離が最小となる箇所に対して空気を送風する送風手段を備えることを特徴とする請求項２又は３記載の電気機器の漏電防止装置。
5. 前記導電部材を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項記載の電気機器の漏電防止装置。
6. 前記浸水判断回路は、前記信号の電圧又は電流が判定条件を満たしたときに浸水と判断することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の電気機器の漏電防止装置。
7. 前記浸水判断回路は、前記判定条件を所定期間内に所定回数満たすことを更に必要とすることを特徴とする請求項６記載の電気機器の漏電防止装置。

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