JP2013188017A - 漏電検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源配線を敷設することなく漏電検知を行う。
【解決手段】アース線に着脱自在に装着され、アース線を一次巻線として二次巻線に電磁気的に結合させるトランスと、アース線に流れる漏洩電流に基づいて二次巻線に誘起される交流信号から直流電力を得る電源手段と、直流電力に基づいて作動するものであり、交流信号に基づいて漏電検知信号を生成する検知信号生成手段と、直流電力に基づいて作動するものであり、漏電検知信号に基づいて漏電の発生を外部に報知する報知手段とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、漏洩電流を検知する漏電検知装置に関する。

例えば下記特許文献１には、モータを備えた電気機器における漏電検知方法が開示されている。この漏電検知方法は、洗濯機モータの巻線の電力入力側とグランドとの間に分圧抵抗を挿入し、洗濯機モータへの非通電時に上記分圧抵抗に発生する電圧Ｖｋを制御回路で検出することにより、洗濯機モータに発生した漏電を検知するものである。

特開２００１-０９１５５８号公報

ところで、上記従来の漏電検出技術では、制御回路等を作動させるために外部から電源（電力）を供給する必要がある。このような従来の漏電検出技術では、電源配線を考慮する必要から、電気機器に対して計画的に漏電検出装置や漏電遮断器を設置する必要がある。また、漏電が発生した後で漏電検出装置や漏電遮断器を設置する場合には、電源配線を新たに敷設する必要があるので、コストが係ると共に常時監視が困難である等の問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電源配線を敷設することなく漏電検知を行うことを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、漏洩電流が流れる電線に着脱自在に装着され、電線を一次巻線として二次巻線に電磁気的に結合させるトランスと、電線に流れる漏洩電流に基づいて二次巻線に誘起される交流信号から直流電力を得る電源手段と、直流電力に基づいて作動するものであり、交流信号に基づいて漏電検知信号を生成する検知信号生成手段と、直流電力に基づいて作動するものであり、漏電検知信号に基づいて漏電の発生を外部に報知する報知手段とを具備する、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、報知手段は漏電検知信号を外部に無線送信する通信手段である、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、二次巻線は、電源手段に交流信号を供給する第１の二次巻線と、検知信号生成手段に交流信号を供給する第２の二次巻線とからなる、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、トランスは、一次巻線と二次巻線とを中間巻線を介して電磁気的に結合させる、という手段を採用する。

本発明では、第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、検知信号生成手段は、漏洩電流の大きさを示す漏電検知信号を生成する、という手段を採用する。

本発明によれば、電線に流れる漏洩電流に基づいて直流電力を発生させて検知信号生成手段及び報知手段とを作動させるので、電源配線を敷設することなく漏電検知を行うことができる。したがって、本発明によれば、設備を新設する場合において漏電検知装置の設置を容易に行うことができると共に、既設の設備に漏電検知装置を追加設置する場合にも極めて容易に対応することができる。

本発明の一実施形態に係る漏電検知装置Ａの機能構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る漏電検知装置Ａは、図１に示すように、フェライトコア１、中間巻線２、第１の二次巻線３Ａ、第２の二次巻線３Ｂ、電源回路４（電源手段）、信号処理回路５（検知信号生成手段）及び監視伝送部６（報知手段、通信手段）によって構成されている。これら各構成要件のうち、フェライトコア１、中間巻線２、第１の二次巻線３Ａ及び第２の二次巻線３Ｂは、本実施形態におけるトランスを構成している。

本漏電検知装置Ａは、モータ等の各種電気機器における漏電を検知する装置であり、電気機器に設けられたアース線Ｗ（電線）に着脱自在に装着される。本漏電検知装置Ａにおけるフェライトコア１は、内部の貫通孔１ａに伝送線Ｗが挿通される略円環状の部材であり、アース線Ｗに着脱自在に装着される。すなわち、フェライトコア１は、所定厚さの丸管を軸線方向に２分割した形状に成型されたフェライト（強磁性体）の焼結体を樹脂モールドすることにより開閉自在な略円環状としたものである。

このフェライトコア１は、開状態として貫通孔１ａにアース線Ｗを収容し、この状態において閉状態として爪等の係合部を係合させることによりアース線Ｗに装着される。また、このフェライトコア１は、アース線Ｗから取り外す場合には、係合部の係合状態を解除した上で開状態とすることによってアース線Ｗから取り外される。このようなフェライトコア１は、中間巻線２をアース線Ｗに電磁気的に結合させる部材である。すなわち、アース線Ｗに漏洩電流が流れると、フェライトコア１を介して中間巻線２に誘導電流が流れる。

中間巻線２は、上記貫通孔１ａ線材を挿通させることにフェライトコア１に巻回されたループ状（無端状）のコイルである。第１の二次巻線３Ａは、このような中間巻線２に電磁気的に結合するコイルであり、各端部が電源回路４の一対の入力端にそれぞれ接続されている。第２の二次巻線３Ｂは、上記第１の二次巻線３Ａと同様に中間巻線２に電磁気的に結合するコイルであり、各端部が信号処理回路５の一対の入力端にそれぞれ接続されている。

このような第１の二次巻線３Ａ及び第２の二次巻線３Ｂは、中間巻線２に対する巻線比が異なっている。すなわち、第１の二次巻線３Ａに中間巻線２に対する巻線比は、電源回路４が入力として必要とする高電圧を第１の二次巻線３Ａに生起するように比較的高い比率に設定されている。これに対して、第２の二次巻線３Ｂに中間巻線２に対する巻線比は、信号処理回路５が入力として必要とする比較的小電圧を第２の二次巻線３Ｂに生起するように第１の二次巻線３Ａの巻線比よりも低い比率に設定されている。

電源回路４は、上記第１の二次巻線３Ａから供給される交流電力を信号処理回路５が必要とする電圧及び監視伝送部６が必要とする電圧に電圧変換する電力変換器である。この電源回路４は、上記交流電力を直流電力に変換する整流回路と、当該整流回路から出力される直流電力の電圧を調整して出力するレギュレータ（三端子レギュレータ）等から構成されている。このような電源回路４は、信号処理回路５が例えば５Ｖ（ボルト）電源で動作する仕様に設計されている場合は５Ｖの直流電力を信号処理回路５に出力し、一方、監視伝送部６が例えば１２Ｖ電源で動作する仕様に設計されている場合には監視伝送部６に１２Ｖの直流電力を出力する。

信号処理回路５は、電源回路４から入力される直流電力を電源として動作する電子回路であり、第２の二次巻線３Ｂから入力される微弱な交流信号（漏電信号）に所定の信号処理を施すことにより漏電検知信号を生成し、当該漏電検知信号を監視伝送部６に出力する。この信号処理回路５は、例えば上記漏電信号を増幅し、当該増幅後の漏電信号を所定のしきい値と比較することにより、漏電が発生したことを示す漏電検知信号を生成する。

監視伝送部６は、信号処理回路５から入力された漏電検知信号を外部に無線送信すると共に、電源回路４及び信号処理回路５の動作状態を監視する。この監視伝送部６の無線通信機能は、近距離用の無線通信機能であり、よって電波の出力が比較的小さい。

ここで、図１は漏電検知装置Ａの機能構成を示すものなので、上述した中間巻線２、第１、第２の二次巻線３Ａ，３Ｂ、電源回路４、信号処理回路５及び監視伝送部６がフェライトコア１とは別体であるように描かれているが、中間巻線２、第１、第２の二次巻線３Ａ，３Ｂ、電源回路４、信号処理回路５及び監視伝送部６は、フェライトコア１の表面（外周面）に一体に実装されている。

次に、このように構成された漏電検知装置Ａの動作について詳しく説明する。
電気機器において何らかの原因で漏電が発生すると、アース線Ｗには漏洩電流が流れる。この漏洩電流は、一般的に大きさが安定した直流電流ではなく、大きさが時系列的に変動する変動電流である。このように漏洩電流が直流電流ではなく変動電流なので、フェライトコア１を介してアース線Ｗに電磁気的に結合する中間巻線２には、漏洩電流（変動電流）によって誘導電流が生起される。

そして、このような中間巻線２に電磁気的に結合する１、第２の二次巻線３Ａ，３Ｂには、上記誘導電流に起因する起電によって交流信号が誘起される。すなわち、中間巻線２に対する巻線比が比較的大きい第１の二次巻線３Ａには、電源回路４が入力として必要とする高電圧の交流信号が起電され、一方、中間巻線２に対する巻線比が第１の二次巻線３Ａよりも小さい第２の二次巻線３Ｂには、信号処理回路５が入力として必要とする比較的小電圧の交流信号が起電される。

電源回路４は、上記第１の二次巻線３Ａから供給される交流信号を直流信号（直流電力）に変換して信号処理回路５及び監視伝送部６にそれぞれ供給する。そして、信号処理回路５は、上記第２の二次巻線３Ｂから供給される交流信号を漏洩電流の大きさを示す漏電信号として取り込み、電源回路４から入力される直流電力を電源として漏電信号に信号処理を施して漏電検知信号を生成する。そして、監視伝送部６は、信号処理回路５から入力された漏電検知信号を電波として外部に送信する。

このような本実施形態によれば、電源回路４で漏洩電流に基づいて直流電力を発生させて信号処理回路４及び監視伝送部６を作動させるので、電源回路３、信号処理回路４及び監視伝送部６を作動させるための電力線を別途敷設する仏要がない。また、漏電検知信号を電波として外部に送信する監視伝送部６を備えているので、漏電検知信号を外部に伝送する信号線を敷設する必要もない。したがって、本実施形態によれば、電力線及び信号線を敷設することなく、電気機器の漏電を検知することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、アース線Ｗ（電線）に流れる漏洩電流に基づいて電気機器の漏電を検知したが、本発明はこれに限定されない。漏電を検知するための電線は、アース線Ｗに限定されない。

（２）上記実施形態では、監視伝送部６（報知手段、通信手段）を設けることにより電力線に加えて信号線も省略できるようにしたが、本発明はこれに限定されない。フェライトコア１と熱電変換部２とを用いることにより電力線のみを省略してもよい。

（３）上記実施形態では、漏電電流が流れるアース線Ｗに着脱自在に装着され、このアース線Ｗを一次巻線として二次巻線（第１の二次巻線３Ａ及び第２の二次巻線３Ｂ）に電磁気的に結合させるトランスをフェライトコア１、中間巻線２、第１の二次巻線３Ａ及び第２の二次巻線３Ｂから構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、中間巻線２を省略し、フェライトコア１を介してアース線Ｗ（一次巻線）を第１の二次巻線３Ａ及び第２の二次巻線３Ｂに電磁気的に直接結合させてもよい。

（４）上記実施形態では、電源回路４用に第１の二次巻線３Ａを設け、また信号処理回路４用に第２の二次巻線３Ｂを設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の二次巻線３Ａ及び第２の二次巻線３Ｂに代えて単一の二次コイルを設け、当該単一の二次コイルの出力を電源回路４及び信号処理回路４に分配してもよい。

（５）上記実施形態では、漏電が発生したことを示す漏電検知信号を信号処理回路５で生成したが、本発明はこれに限定されない。漏電検知信号は、漏洩電流の大きさを示す信号であってもよい。また、漏電検知信号は、漏電が発生したことや漏洩電流の大きさに加えて、漏電発生時刻をタイムスタンプとして付加したものであってもよい。

Ａ…漏電検知装置、１…フェライトコア、１ａ…貫通孔、２…中間巻線、３Ａ…第１の二次巻線、３Ｂ…第２の二次巻線、４…電源回路（電源手段）、５…信号処理回路（検知信号生成手段）、６…監視伝送部（報知手段、通信手段）、Ｗ…アース線（電線）

Claims (5)

1. 漏電電流が流れる電線に着脱自在に装着され、前記電線を一次巻線として二次巻線に電磁気的に結合させるトランスと、
   前記電線に流れる漏洩電流に基づいて前記二次巻線に誘起される交流信号から直流電力を得る電源手段と、
   前記直流電力に基づいて作動するものであり、前記交流信号に基づいて漏電検知信号を生成する検知信号生成手段と、
   前記直流電力に基づいて作動するものであり、前記漏電検知信号に基づいて漏電の発生を外部に報知する報知手段と
   を具備する漏電検知装置。
2. 前記報知手段は漏電検知信号を外部に無線送信する通信手段である請求項１記載の漏電検知装置。
3. 前記二次巻線は、前記電源手段に交流信号を供給する第１の二次巻線と、前記検知信号生成手段に交流信号を供給する第２の二次巻線とからなる請求項１または２記載の漏電検知装置。
4. 前記トランスは、一次巻線と二次巻線とを中間巻線を介して電磁気的に結合させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の漏電検知装置。
5. 前記検知信号生成手段は、漏洩電流の大きさを示す漏電検知信号を生成する請求項１〜４のいずれか一項に記載の漏電検知装置。
   

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