JP3381019B2 - 漏電防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】中性点接地型の雑音端子電圧
対策フィルタを備えた機器の漏電防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２４、２５は、例えば特開平４−１４
０９１０号、特開平１−２４３８４３号に示された従来
の漏電防止装置の回路図である。図２４の１３５が漏洩
電流低減ノイズフィルターである。図において、１０
６、１０７が入力端子、１０８、１０９が出力端子、１
１１、１１２はインダクタ、１１３、１１４は中性点接
地用コンデンサ、１１０、１３７、１２９はコンデン
サ、１３４、１３６は抵抗、１３３は増幅器である。１
２２は非接地線、１２３は接地線、１１５は機器のアー
ス１１６に接続されたアース端子、１２４はアース線で
ある。

【０００３】この回路では、抵抗１３４、１３６、コン
デンサ１２９、１３７、増幅器１３３が漏電防止の機能
をもつ。これらが無い通常の雑音端子電圧対策フィルタ
では、中性点接地用コンデンサ１１３、１１４の交点、
すなわち、機器のアースである筐体に、大地に対し商用
周波数の電位が発生し、この電位が商用電源周波数の漏
洩電流の原因となる。漏洩電流１２１は、非接地線１２
２側のコンデンサ１１３、アース線１２４、アース端子
１１５、機器のアース１１６に流れる。なお、機器のア
ース１６は一般に金属である筐体に接続され、この筐体
に接地される場合が多い。この従来例では、コンデンサ
１２９、１３４、１３７、抵抗１３６、増巾器１３３、
からなる反転増幅器を用いてコンデンサ１１３、１１４
により発生する電位を打ち消す電位を発生し、機器の筐
体への電位の発生を減らし、漏洩電流を低減している。

【０００４】また、図２５において、２０２がノイズフ
ィルターである。ノイズフィルター２０２はコンデンサ
２０３、中性点接地用コンデンサ２１４、２１５、イン
ダクタ２０５、スイッチング素子２１６からなる。２０
１は電源、２０６はリアクタ１８は整流回路、２０８は
平滑用コンデンサ、２０９はインバータ、２１０は圧縮
機モータ、２１１は圧縮機２１０と大地間の浮遊キャパ
シタン、２１２はファンモータ、２１３はその他の電気
部品である。２１７はスイッチング素子２１６を制御す
る制御回路である。

【０００５】この回路では、各負荷の動作状況に応じ、
スイッチング素子２１６をｏｎ／ｏｆｆし、中性点接地
用コンデンサの容量を切替え、商用周波数の漏洩電流と
その他の負荷からの漏洩電流の最小となる容量を選択
し、漏洩電流を低減している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２４に示すような従
来の漏電防止装置では、増幅器１３３の具体的な実施方
法は明記されておらず、実施例から察するにアナログオ
ペアンプを想定していると思われる。しかしながら、通
常の機器で扱う商用電源電圧は１００Ｖ、および２００
Ｖであり、高圧で高圧オペアンプ自体稀少かもしくは高
価であるという問題がある。また、オフセット等の調整
を伴いそれらの回路も必要となり、部品コスト、製造コ
ストがかかるという問題があった。さらに、逆相電圧の
発生方法が一極性のみ有効となっているため、商用電源
の大地接地側の極性が反転した場合は逆に漏洩電流が増
えるという問題もあった。

【０００７】また、図２５に示すような従来の漏電防止
装置では、各負荷の動作不動作でコンデンサ容量を切り
替えているため、結局、動作、不動作により機器全体の
漏洩電流が各負荷及びフィルタからの漏洩電流量の和と
なるような機器の場合は、全く効果がないという問題点
があった。

【０００８】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、安価で小型で防止能力の高い漏電防
止装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる漏電防
止装置は、中性点接地型の雑音端子電圧対策フィルタを
有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電圧を生成
する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置において、前
記逆相電圧発生部は、電源電圧を低電圧にするととも
に、電位をシフトする分圧／レベルシフト回路と、この
分圧／レベルシフト回路から出力された電圧の逆相電圧
を生成するマイクロプロセッサと、このマイクロプロセ
ッサから出力された逆相電圧を増巾する増巾器とを、備
える。

【００１０】また、マイクロプロセッサは分圧／レベル
シフト回路から出力された電圧をＡ／Ｄ変換して入力す
るＡ／Ｄ入力部と、生成された逆相電圧をＤ／Ａ変換し
て出力するＤ／Ａ出力部とを備える。

【００１１】また、中性点接地型の雑音端子電圧対策フ
ィルタを有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電
圧を生成する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置にお
いて、前記逆相電圧発生部は電源電圧のゼロクロス点の
タイミングを出力するゼロクロス検出回路と、このゼロ
クロス検出回路から出力されたタイミングとあらかじめ
記憶された正弦波データに基づいて前記電源電圧の逆相
電圧を生成するマイクロプロツセッサとを備える。

【００１２】また、中性点接地型の雑音端子電圧対策フ
ィルタを有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電
圧を生成する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置にお
いて、前記逆相電圧発生部は電源電圧のゼロクロス点の
タイミングを出力するゼロクロス検出回路と、このゼロ
クロス検出回路から出力されたタイミングとあらかじめ
記憶された正弦波データに基づいて前記電源電圧の逆相
電圧のＰＷＭ変調信号を生成するマイクロプロセッサ
と、このマイクロプロセッサから出力された前記ＰＷＭ
変調信号に基づいて前記電源電圧の逆相電圧を出力する
インバータとを備える。

【００１３】また、雑音端子電圧対策フィルタの接地線
に、漏洩電流を検出する電流検出手段を備え、マイクロ
プロセッサは前記電流検出手段により検出された漏洩電
流が最小となるように、生成した逆相電圧を補正するも
のである。

【００１４】また、マイクロプロセッサは、逆相電圧の
電圧を調整する電圧調整手段を備えたものである。

【００１５】また、中性点接地型の雑音端子電圧対策フ
ィルタ及び電力スイッチングを行う負荷を有する機器の
漏電防止装置において、前記電力スイッチングのタイミ
ングに同期して前記雑音端子電圧対策フィルタのコンデ
ンサ容量を変えるコンデンサ容量可変手段を備え、前記
負荷の電力スイッチングに同期して、前記コンデンサの
容量を増加させるものである。

【００１６】また、容量可変手段は、中性点接地型の雑
音端子電圧対策フィルタの第１の中性点接地用コンデン
サと並列に接続された第２の中接点接地用コンデンサ
と、第１、第２の中性点接地用コンデンサの各々の中性
点を接続するスイッチング素子と、負荷の電力スイッチ
ングのタイミングに同期して、パルスを出力するタイマ
ーと、このタイマーから出力された前記パルスに基づい
て前記スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、を
備える。

【００１７】また、容量可変手段のスイッチング素子を
光アイソレーションを用いたＭＯＳ−ＦＥＴとしたもの
である。

【００１８】また、逆相発生部は、雑音端子電圧対策フ
ィルタの出力電圧に基づいて、接地極性を判定し、判定
結果の接地極性信号をマイクロプロセッサに出力する接
地極性判定手段を備え、前記マイクロプロセッサは前記
接地極性信号に基づいて生成した逆相電圧の極性を反転
するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１である漏
電防止装置を有する機器のブロック図、図２は図１の雑
音端子電圧対策フィルタの回路図、図３は図１の漏電防
止装置である逆相電圧発生部を示すブロック図である。
図４は図３の分圧およびレベルシフト回路３１の回路
図、図５は図３の増幅器３３の回路図である。図６は逆
相電圧発生部における電圧波形図、図７はマイクロプロ
ツセサのアルゴリズムのフローチャート図である。

【００２０】図１において、１は商用電源電圧の逆相電
圧を発生する逆相電圧発生部、２は商用交流電源３と負
荷の間に挿入し、雑音端子を除去する雑音端子電圧対策
フィルタ、３は商用電源、４は負荷、５は機器の筐体、
６は筐体５に接続された機器のアース、７は筐体５の接
地である。８ａ、８ｂは商用交流電源３の接地であり、
接地極性が８ａか８ｂのいずれか一方であることを示し
ている。２４は中性点接地線である。

【００２１】図２において、２１はインダクタ、２２、
２３は中性点接地用コンデンサであり、この中性点接地
用コンデンサ２２、２３の中点は機器の筐体５へ接続さ
れる。

【００２２】図３において、３１は商用電源電圧を低電
圧に減圧するとともに、接地点に対する電位をシフトす
る分圧およびレベルシフト回路であり、３２は分圧回路
３１の出力電圧波形に基づいて出力電圧波形の反転した
電圧波形を生成するマイクロプロセッサであり、Ａ／Ｄ
入力部３２ａ、Ｄ／Ａ出力部３２ｂ及びＣＰＵ３２Ｃを
備えている。３３はマイクロプロセッサ３２から出力さ
れた電圧波形を増巾する増幅器である。

【００２３】図４において、４６、４７、は商用電源３
の電圧を分圧およびレベルシフトする抵抗、４８は直流
電源である。図５において、４１はマイクロプロセッサ
３２の出力を増幅するトランジスタ、４２、４３は抵
抗、４４はコンデンサ、４５は直流電源である。

【００２４】次に動作について図１、３、６により説明
する。まず、雑音端子電圧対策フィルタ２は機器から商
用電源３への雑音を、インダクタ２１、中性点接地用コ
ンデンサ２２、２３により除去し、かつ、右側の負荷４
へ電力を供給する。

【００２５】次に、逆相電圧発生部１において、商用電
源３の電力を分圧およびレベルシフト回路３１に入力す
る。このときの入力電圧波形を図６（ａ）に示す。分圧
およびレベルシフト回路３１で分圧レベルシフトして、
図６（ｂ）に示す分圧およびレベルシフト回路３１の出
力電圧波形となる。

【００２６】次に、分圧およびレベルシフト回路３１か
らの出力電圧波形をマイクロプロセッサ３２のＡ／Ｄ入
力部３２ａより取り込み、その電圧波形を図３２（ｃ）
に示すように反転した電圧波形を生成する。この反転し
た電圧波形をマイクロプロセッサ３２のＡＤ／Ａ出力部
３２ｂから増幅器３３へ出力する。増幅器３３は入力さ
れた電圧波形を図６（ｄ）に示す電圧波形に増幅し、雑
音端子電圧対策フィルタ２の中性点接地用コンデンサ２
２、２３の中点とア−ス６の間に出力する。

【００２７】次に、マイクロプロセッサ３２のアルゴリ
ズムとしては、リアルタイムで入力電圧の逆相電圧を計
算し、出力するが、この計算処理を図７により説明す
る。まず、ステップＳ１１で、分圧およびレベルシフト
回路３１から出力された電圧波形をＡ／Ｄ入力部３２ａ
に入力し、Ａ／Ｄ変換したＡ／Ｄ値を取り込み、ステッ
プＳ１２では、ステップＳ１１では取り込んだＡ／Ｄ値
とＡ／Ｄ値の平均値との差Ａを求める。次に、ステップ
Ｓ１３ではＡ／Ｄ値の平均値と差Ａとの差Ｂを求める。
この差Ｂが入力した電圧波形の反転したものとなる。ス
テップＳ１４では差ＢをＤ／Ａ出力部３２ｂでＤ／Ａ変
換したＤ／Ａ値を出力する。

【００２８】雑音端子電圧対策フィルタ２の中性点接地
用コンデンサ２２、２３の交点にアース６を介して接続
された筐体５に、大地に対して電圧波形が発生するが、
この電圧波形に対して逆相電圧発生部１から出力された
電圧波形は逆位相であり、電圧のピーク値は同じとなる
ように出力されるので、筐体５に発生した電圧波形と逆
相電圧発生部１の出力された電圧波形は互いに相殺さ
れ、筐体５には大地に対し電圧は発生せず、漏洩電流が
流れない。

【００２９】以上のように、通常の機器では、マイクロ
プロセッサが搭載されており、このように逆相電圧発生
部にマイコンを用いたことにより、特に反転回路が不要
となり、安価で、小型の漏電防止装置を得ることができ
る。また、入力にＡ／Ｄ入力を用い、常時、電源電圧波
形の逆相電圧を発生でき、電源電圧波形の変動に対応で
き高精度で、漏電防止効果の高い漏電防止装置を得るこ
とができる。

【００３０】実施の形態２．実施の形態２は実施の形態
１の逆相電圧発生部の構成を変えたものであり、図８は
実施の形態２である逆相電圧発生部を示すブロック図、
図９は図８のゼロクロス検出回路を示す回路図、図１０
は逆相電圧発生部における電圧波形図、図１１はマイク
ロプロツセサのアルゴリズムのフローチャート図であ
る。

【００３１】図８において、５１は商用電源３の電圧波
形のゼロクロス点のタイミングを出力するゼロクロス検
出回路、５２はゼロクロス検出回路５１の出力に基づい
て商用電源３の電圧波形を反転した電圧波形を生成する
マイクロプロセッサであり、入力部５２ａ、Ｄ／Ａ出力
部５２ｂ、ＣＰＵ５２Ｃ及び正弦はテーブル５２ｄを備
えている。５３はマイクロプロセッサ５２から出力され
た電圧波形を増幅する増幅器である。図９において、５
４、５５は抵抗、５６はコンパレータ、５７は直流電源
である。

【００３２】次に動作について図８〜１１により説明す
る。まず、商用電源３の電力を逆相電圧発生部１のゼロ
クロス検出回路５１に入力する。このときの入力電圧波
形を図１０（ａ）に示す。ゼロクロス検出回路５１で
は、商用電源３の電圧を抵抗５４、５５で分圧し、電圧
極性をコンパレータ５６において図１０（ｂ）に示すよ
うにパルス化して出力する。次に、マイクロプロセッサ
５２は、あらかじめメモリに正弦値をテーブルデータと
して記憶させ、ゼロクロス検出回路５１から出力された
ゼロクロスタイミングと極性に基づいて、各ゼロクロス
タイミング問にメモリに記憶されたテーブルデータによ
り、図１０（ｃ）に示したように商用電源３の電圧波形
の逆相電圧波形を生成し、増幅器５３に出力する。増幅
器５３は入力した電圧波形を図１０（ｄ）に示す電圧波
形に増幅し、雑音端子電圧対策フィルタ２の中性点接地
用コンデンサ２２、２３の中点とア−ス６の間に出力す
る。

【００３３】次に、マイクロプロセッサ５２のアルゴリ
ズムを図１１により説明する。まず、ステップＳ２１で
は、カウンタインクリメントを行う。次に、ステップＳ
２２では、あらかじめ記憶させた正弦波のテーブルデー
タに基づいて、ゼロクロス検出回路５１から出力された
パルスのゼロクロスになるまで正弦波を発生し、ステッ
プＳ２３では発生した正弦波をＤ／Ａ変換して電圧波形
を出力する。このときゼロクロス検出回路５１から出力
されたパルスの極性が正なら正弦波の半周期、負なら負
の半周期を出力する。次に、ステップＳ２４ではゼロク
ロスを検知しなければ、ステップＳ２１〜ステップＳ２
３を繰り返し、ゼロクロスを検出すれば、ステップＳ２
５でカウンタリセットしステップＳ２１に戻る。

【００３４】このように逆相電圧発生部１の出力はフィ
ルタの発生する商用電源電圧波形の逆相で、電圧のピー
ク値は同じとなるように出力されるので、筐体５には大
地に対し電圧は発生せず漏洩電流が流れない。

【００３５】以上のように、通常の機器ではマイクロプ
ロセッサが搭載されており、このように逆相電圧発生部
にマイコンを用いたことにより特に反転回路が不要とな
り、安価で、小型の漏電防止装置を得ることができる。

【００３６】また、入力にディジタル信号を用いたこ
と、および処理をリアルタイムでなくメモリに記憶され
たテーブルデータによる電圧波形出力を用いたので、コ
ストのかかるＡ／Ｄ変換部を用いず、マイクロプロセッ
サの処理の負荷を軽くすることができ、より広範囲の機
器で使用可能な漏電防止装置を得ることができる。

【００３７】実施の形態３．実施の形態３は実施の形態
２の逆相電圧発生部の構成を変えたものであり、図１２
は実施の形態３である漏電防止装置の逆相電圧発生部を
示すブロック図、図１３は図１２のインバータを示す回
路図、図１４は逆相電圧発生部における電圧波形とタイ
ミング図、図１５はマイクロプロツセサのアルゴリズム
のフローチャート図である。

【００３８】図１２において、５１は商用電源電圧波形
のゼロクロス点のタイミングを出力するゼロクロス検出
回路、６１はマイクロプロセッサであり、入力部６１
ａ、出力部６１ｂ、ＣＰＵ６１Ｃ及び正弦はテーブル６
１ｄを備えている。６２はインバータである。図１３は
図１２のインバータ６２の回路図で、６３はトランジス
タ、６４、６５は抵抗、６６はコイル、６７はコンデン
サ、６８は直流電源である。

【００３９】次に動作について図１２〜１５により説明
する。まず、商用電源３の電力を逆相電圧発生部１のゼ
ロクロス検出回路５１に入力する。このときの入力電圧
波形を図１４（ａ）に示す。ゼロクロス検出回路５１で
は、商用電源３の電圧を図１４（ｂ）に示すようにパル
ス化して出力する。次に、マイクロプロセッサ６１は、
あらかじめメモリに正弦波のテーブルデータとして記憶
させ、ゼロクロス検出回路５１から出力されたゼロクロ
スタイミングと極性に基づいて、各ゼロクロスタイミン
グ問にメモリに記憶されたテーブルデータにより、図１
４（ｃ）に示したように商用電源３の電圧波形の逆相電
圧波形のＰＷＭ変調信号を生成し、インバ−タ６２に出
力する。次に、インバータ６２では、このＰＷＭ信号に
対応し、ランジスタ６３をスイッチングさせる。このＰ
ＷＭ信号をコイル６６、コンデンサ６７によりフィルタ
リングし、図１４（ｄ）に示す商用電源３の逆相電圧を
発生させ、雑音端子電圧対策フィルタ２の中性点接地用
コンデンサ２２、２３の中点とア−ス６の間に出力す
る。

【００４０】次に、マイクロプロセッサ５２のアルゴリ
ズムを図１５により説明する。まず、ステップＳ３１で
は、カウンタインクリメントを行う。次に、ステップＳ
３２では、あらかじめ記憶させた正弦波のテーブルデー
タに基づいて、ゼロクロス検出回路５１から出力された
パルスのゼロクロスになるまで商用電源３の電圧波形に
相当する逆相電圧波形のＰＷＭ信号を生成し、ステップ
Ｓ３３では生成したＰＷＭ信号を出力する。次に、ステ
ップＳ３４ではゼロクロスを検知しなければ、ステップ
Ｓ３１〜ステップＳ３３を繰り返し、ゼロクロスを検出
すれば、ステップＳ３５でカウンタリセットしステップ
Ｓ３１に戻る。

【００４１】このように逆相電圧発生部１の出力はフィ
ルタの発生する商用電源電圧波形の逆相で、電圧のピー
ク値は同じとなるように出力されるので、筐体５には大
地に対し電圧は発生せず漏洩電流が流れない。

【００４２】以上のように、通常の機器ではマイクロプ
ロセッサが搭載されており、このように逆相電圧発生部
にマイコンを用いたことにより特に反転回路が不要とな
り、安価で、小型の漏電防止装置を得ることができる。

【００４３】また、入出力にディジタル信号を用いたこ
とにより、コストのかかるＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換を用
いず、さらに、テーブルデータによりマイクロプロセッ
サの処理の負荷を軽くすることができ、より広範囲の機
器で使用可能な漏電防止装置を得ることができる。

【００４４】実施の形態４．実施の形態４は、実施の形
態１、２、３における漏洩電流を検出する電流検出手段
を設け、電源電圧の変動によるズレを補正できるように
したものである。図１６は、実施の形態４である漏電防
止装置を有する機器のブロック図、図１７は図１６の雑
音端子電圧対策フィルタの回路図であり、実施の形態２
に漏洩電流を検出する電流検出手段を適用した場合を示
したものである。

【００４５】図１６において、９は漏洩電流を検出する
電流検出手段である。図１と同等の部分には同一符号を
付しその説明を省略する。図１７において、７２はゼロ
クロス検出回路５１の出力と電流検出手段９に基づいて
商用電源３の電圧波形を反転した電圧波形を生成するマ
イクロプロセッサであり、入力部７２ａ、Ｄ／Ａ出力部
７２ｂ、ＣＰＵ７２Ｃ及び正弦はテーブル７２ｄを備え
ている。る。

【００４６】次に、動作について説明する。まず、商用
電源３の電力を逆相電圧発生部１のゼロクロス検出回路
５１に入力する。ゼロクロス検出回路５１では、商用電
源３の電圧をパルス化して出力する。次に、マイクロプ
ロセッサ７２は、あらかじめメモリに正弦波をテーブル
データとして記憶させ、ゼロクロス検出回路５１から出
力されたゼロクロスタイミングと極性に基づいて、各ゼ
ロクロスタイミング問にメモリに記憶されたテーブルデ
ータにより、商用電源３の電圧波形の逆相電圧波形を生
成し、さらに、電流検出手段９により検出された電流値
が最小となるように逆相電圧波形の位相を補正して増幅
器５３に出力する。増幅器５３は入力した電圧波形を図
１０（ｄ）に示す電圧波形に増幅し、雑音端子電圧対策
フィルタ２の中性点接地用コンデンサ２２、２３の中点
とア−ス６の間に出力する。

【００４７】このように、ゼロクロス検出では対応でき
なかった電源電圧の変動によるズレを補正でき、さら
に、漏洩電流防止の効果を高めることができる。また、
商用電源の接地極性の反転等による漏洩電流の増加を検
知し、補正をかけることも可能となり、信頼性が高く、
高性能の漏電防止装置を得ることができる。

【００４８】実施の形態５．実施の形態１、２、３、４
は逆相電圧発生部１の入力を雑音端子電圧対策フィルタ
２の後段より得ているが、これは雑音端子電圧対策フィ
ルタ２の前段、または、中性点接地用コンデンサの中点
と商用電源３の一方を用いてもよい。このようにするこ
とで、既設の機器にもあとから漏電防止を取り付けるこ
とができる。

【００４９】実施の形態６．実施の形態６は、実施の形
態１、２、３、４、５において、逆相電圧発生部のマイ
クロプロセッサに逆相電圧を調整するための調整手段で
ある補正テ−ブルデ−タを設けたものである。この補正
テ−ブルデ−タは、逆相電圧発生部を備えた機器の作動
時の漏洩電流を測定して、この漏洩電流が最小になるよ
うに、マイクロプロセッサの逆相電圧の位相及び振幅を
調整して得られた補正値であり、マイクロプロセッサの
メモリに記憶させておく。マイクロプロセッサは、商用
電源３の電圧波形の逆相電圧波形を生成するときに、補
正テ−ブルデ−タに基づいて補正をして出力する。

【００５０】このようにすることで、マイクロプロセッ
サにより出力電圧、もしくは、ＰＷＭ信号を出荷時に調
整可能とすることができ、増幅器、インバータ、ゼロク
ロス検出回路、分圧およびレベルシフト回路等のバラツ
キに基づく電圧のズレによる漏洩電流を低減し、より信
頼性が高く、高性能の漏電防止装置を得ることができ
る。

【００５１】実施の形態７．図１８はこの発明の実施の
形態７である漏電防止装置を有する機器のブロック図、
図１９は図１８の漏電防止装置の回路図、図２０はスイ
ッチングのタイミング図である。図１８において、８１
は漏電防止装置、８２はスイッチングを伴う負荷、８３
は商用電源、８４はスイッチタイミング信号線、５は機
器の筐体である。図１９において、９１はタイマ、９３
はスイッチング素子、９２は９３のドライブ回路、９
４、９５は中性点接地用コンデンサである。８１ａは中
性点接地用コンデンサ９６、９７及びインダクタンス９
８からなる雑音端子電圧対策フィルタである。

【００５２】次に、図１８〜２０により動作を説明す
る。まず、スイッチングを伴う負荷８２ではスイッチン
グを行った瞬間には急激な電圧電流変動が発生し、これ
らが浮遊容量を越え、雑音端子電圧のレベルが大きい。
そこで、雑音端子電圧対策フィルタ８１では、図２０
（ａ）に示されるように本体のスイッチングのタイミン
グを入力し、図１９に示すタイマ９１によりパルスを発
生させ、ドライブ回路９２により本体のスイッチングに
同期させるため、本体のスイッチングの近傍で任意の一
定時間（数μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃ）スイッチング素子９
３をｏｎし、中性点を筐体５に接続する中性点接地用コ
ンデンサの容量を増加させ、機器から商用電源側に出て
行くノイズの吸収能力をあげ、それ以外の時はスイッチ
ング素子９３をｏｆｆとし、中性点接地用コンデンサの
容量を低下させる。

【００５３】ここで、タイマ９１は、Ｃ−ＭＯＳロジッ
ク回路で構成した短安定マルチバイブレータ、ドライブ
回路９２はフォトカプラを用いた絶縁型のトランシスタ
駆動回路、スイッチング素子９３にはトランジスタを用
いた。

【００５４】このように、中性点接地用コンデンサの切
替により、商用電源周期の時間スパンで見たとき、中性
点接地用コンデンサのトータルの容量を小さくすること
ができる。そして、商用周波数の漏洩電流量はコンデン
サの容量で決まるので、通常のフィルタに対し、フィル
タの効果を維持しつつ、フィルタからの商用電源周波数
の漏洩電流を低くおさえることができる。

【００５５】また、負荷からスイッチングのタイミング
さえ出力できれば、殆どの機器で漏洩電流を低減でき、
極めて応用範囲が広く、また、２個のコンデンサと１個
のスイッチング素子で構成でき、安価で、小型の漏電防
止装置を得ることができる。

【００５６】実施の形態８．スイッチング素子９３にフ
ォトアイソレーションを用いたＭＯＳデバイスを用いた
ものである。このため、スイッチング素子とタイマ手段
の接地電位の違いに関係なく、絶縁ドライブ回路を使用
せず、高速にスイッチングができる。もともと、漏洩電
流の電流量は数ｍＡ以下と容量が小さい素子でもよく、
比較的安価にスイッチング素子を使用でき、ドライブ回
路が不要であり、小型で信頼性の高い漏電防止装置を得
ることができる。

【００５７】実施の形態９．実施の形態１〜８は単相機
器の場合について示したが、これらの構成は３相以上の
多層機器にも適用でき、汎用性が高く、安価で小型で効
果の高く信頼性が高い漏電防止装置が得られる。

【００５８】実施の形態１０．実施の形態１０は、漏電
防止装置を備えた機器を商用電源に接続するときに、接
続極性を意識しなくともよいものである。図２１は実施
の形態１０である逆相電圧発生部を示すブロック図、図
２２は図２１の接地極性判定手段を示す回路図、図２３
はそのタイミング図である。図２１において、１４１は
接地極性判定手段、３２ｄは接地極性判定手段１４１か
らの入力部であり、図１と同等の部分には同一符号を付
しその説明を省略する。図２２において、１４２ａ、１
４２ｂはダイオード、１４３ａ、１４３ｂはコンデン
サ、１４４ａ、１４４ｂはフォトカプラ、１４５ａ、１
４５ｂ、１４７ａ、１４７ｂは抵抗、１４６は直流電源
である。

【００５９】次に動作について説明する。図２２に実践
および点線で示される接地８ａ、８ｂの二つの接地極性
が考えられる。この接地極性により、図２３に示すよう
に、筐体５の電圧波形は実線（接地８ａに対応）および
点線（接地８ｂに対応）のようにＡＣ電圧に対し正相お
よび逆相となる。まず実線の場合について説明する。実
線の場合は１４２ａ、１４４ａにＡＣが印加され、ＡＣ
の半周期１４４ａのフォトカプラがＯＮ、残りの半周期
がＯＦＦとなる。また、１４２ｂ、１４４ｂにＡＣが印
加されず、フォトカプラは常にＯＦＦとなる。このとき
１４３ａ、１４３ｂ、１４７ａ、１４７ｂで構成される
積分回路の出力Ａ、Ｂは図２３に示すようにそれぞれ
Ｌ、Ｈとなる。点線の場合は、１４２ｂ、１４４ｂにＡ
Ｃが印加され、ＡＣの半周期１４４ｂのフォトカプラが
ＯＮ、残りの半周期がＯＦＦとなる。また１４２ａ、１
４４ａにＡＣが印加されず、フォトカプラは常にＯＦＦ
となる。このとき、出力Ａ、Ｂは逆転し、それぞれＨ、
Ｌとなる。

【００６０】一方、マイクロプロセッサ３２は、分圧お
よびレベルシフト回路３１からの出力電圧波形をマイク
ロプロセッサ３２のＡ／Ｄ入力部３２ａより取り込み、
接地極性判定手段１４１からのＨ／Ｌ信号に基づいて、
電圧波形の極性を正、もしくは、反転した出力を増幅器
３３へ出力する。増幅器３３は入力された電圧波形を図
６（ｄ）に示す電圧波形に増幅し、雑音端子電圧対策フ
ィルタ２の中性点接地用コンデンサ２２、２３の中点と
ア−ス６の間に出力する。

【００６１】このように、マイクロプロセッサ３２は大
地に対し筐体５に発生する電圧の逆相の電圧を、商用電
圧のいずれが大地であろうと発生させることができ、利
用者が機器の商用電源への接続極性を意識しなくてもよ
く、誤接続による漏電が発生しない漏電防止装置を得る
ことができる。

【００６２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００６３】中性点接地型の雑音端子電圧対策フィルタ
を有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電圧を生
成する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置において、
前記逆相電圧発生部は、電源電圧を低電圧にするととも
に、電位をシフトする分圧／レベルシフト回路と、この
分圧／レベルシフト回路から出力された電圧の逆相電圧
を生成するマイクロプロセッサと、このマイクロプロセ
ッサから出力された逆相電圧を増巾する増巾器とを、備
えたので、通常の機器では、マイクロプロツセッサが搭
載されており、逆相電圧発生部にマイコンを用いたこと
により、特に反転回路が不要となり、安価で、小型の漏
電防止装置を得ることができる。

【００６４】また、マイクロプロセッサは分圧／レベル
シフト回路から出力された電圧をＡ／Ｄ変換して入力す
るＡ／Ｄ入力部と、生成された逆相電圧をＤ／Ａ変換し
て出力するＤ／Ａ出力部とを備えたので、常時、電源電
圧波形の逆相電圧を発生でき、電源電圧波形の変動に対
応できるので、高精度で、漏電防止効果の高い漏電防止
装置を得ることができる。

【００６５】また、中性点接地型の雑音端子電圧対策フ
ィルタを有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電
圧を生成する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置にお
いて、前記逆相電圧発生部は電源電圧のゼロクロス点の
タイミングを出力するゼロクロス検出回路と、このゼロ
クロス検出回路から出力されたタイミングとあらかじめ
記憶された正弦波データに基づいて前記電源電圧の逆相
電圧を生成するマイクロプロツセッサとを備えたので、
入力にディジタル信号を用いたこと、および処理をリア
ルタイムでなくメモリに記憶去されたテーブルデータに
よる電圧波形出力を用いたので、コストのかかるＡ／Ｄ
入力部を用いず、マイクロプロセッサの処理の負荷を軽
くすることができ、より広範囲の機器で使用可能な漏電
防止装置を得ることができる。

【００６６】また、中性点接地型の雑音端子電圧対策フ
ィルタを有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電
圧を生成する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置にお
いて、前記逆相電圧発生部は電源電圧のゼロクロス点の
タイミングを出力するゼロクロス検出回路と、このゼロ
クロス検出回路から出力されたタイミングとあらかじめ
記憶された正弦波データに基づいて前記電源電圧の逆相
電圧のＰＷＭ変調信号を生成するマイクロプロセッサ
と、このマイクロプロセッサから出力された前記ＰＷＭ
変調信号に基づいて前記電源電圧の逆相電圧を出力する
インバータとを備えたので、入出力にディジタル信号を
用い、コストのかかるＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換を用い
ず、さらに、テーブルデータによりマイクロプロセッサ
の処理の負荷を軽くすることができ、より広範囲の機器
で使用可能な漏電防止装置を得ることができる。

【００６７】また、雑音端子電圧対策フィルタの接地線
に、漏洩電流を検出する電流検出手段を備え、マイクロ
プロセッサは前記電流検出手段により検出された漏洩電
流が最小となるように、生成した逆相電圧を補正するの
で、ゼロクロス検出では対応できなかった電源電圧の変
動によるズレを補正でき、さらに、漏洩電流防止の効果
を高めることができる。また、商用電源の接地極性の反
転等による漏洩電流の増加を検知し、補正をかけること
も可能となり、信頼性が高く、高性能の漏電防止装置を
得ることができる。

【００６８】また、マイクロプロセッサは、逆相電圧の
電圧を調整する電圧調整手段を備えたので、出力電圧、
もしくは、ＰＷＭ信号を出荷時に調整可能とすることが
でき、増幅器、インバータ、ゼロクロス検出回路、分圧
およびレベルシフト回路等のバラツキに基づく電圧のズ
レによる漏洩電流を低減し、より信頼性が高く、高性能
の漏電防止装置を得ることができる。

【００６９】また、中性点接地型の雑音端子電圧対策フ
ィルタ及び電力スイッチングを行う負荷を有する機器の
漏電防止装置において、前記電力スイッチングのタイミ
ングに同期して前記雑音端子電圧対策フィルタのコンデ
ンサ容量を変えるコンデンサ容量可変手段を備え、前記
負荷の電力スイッチングに同期して、前記コンデンサの
容量を増加させるので、商用電源周中期の時間スパンで
見たとき、中性点接地用コンデンサのトータルの容量を
小さくすることができる。そして、商用周波数の漏洩電
流量はコンデンサの容量で決まるので、通常のフィルタ
に対し、フィルタの効果を維持しつつ、フィルタからの
商用電源周波数の漏洩電流を低くおさえることができ
る。

【００７０】また、容量可変手段は、中性点接地型の雑
音端子電圧対策フィルタの第１の中性点接地用コンデン
サと並列に接続された第２の中接点接地用コンデンサ
と、第１、第２の中性点接地用コンデンサの各々の中性
点を接続するスイッチング素子と、負荷の電力スイッチ
ングのタイミングに同期して、パルスを出力するタイマ
ーと、このタイマーから出力された前記パルスに基づい
て前記スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、を
備えたので、中性点接地用コンデンサのトータルの容量
を小さくすることができる。そして、商用周波数の漏洩
電流量はコンデンサの容量で決まるので、通常のフィル
タに対し、フィルタの効果を維持しつつ、フィルタから
の商用電源周波数の漏洩電流を低くおさえることができ
る。

【００７１】また、容量可変手段のスイッチング素子を
光アイソレーションを用いたＭＯＳ−ＦＥＴとしたの
で、スイッチング素子とタイマ手段の接地電位の違いに
関係なく、絶縁ドライブ回路を使用せず、高速にスイッ
チングができ、また、容量が小さい素子でもよく、比較
的安価にスイッチング素子を使用でき、ドライブ回路が
不要であり、小型で信頼性の高い漏電防止装置を得るこ
とができる。

【００７２】また、逆相発生部は、雑音端子電圧対策フ
ィルタの出力電圧に基づいて、接地極性を判定し、判定
結果の接地極性信号をマイクロプロセッサに出力する接
地極性判定手段を備え、前記マイクロプロセッサは前記
接地極性信号に基づいて生成した逆相電圧の極性を反転
するので、利用者が機器の商用電源への接続極性を意識
しなくてもよく、誤接続による漏電が発生しない漏電防
止装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す漏電防止装置
を有する機器のブロック図である。

【図２】 図１の雑音端子電圧対策フィルタの回路図で
ある。

【図３】 図１の逆相発生部を示すブロック図である。

【図４】 図３の分圧およびレベルシフト回路の回路図
である。

【図５】 図３の増巾器の回路図である。

【図６】 図１の逆相発生部における電圧波形図であ
る。

【図７】 図３のマイクロプロセッサのアルゴリズムの
フローチャート図である。

【図８】 この発明の実施の形態２である逆相電圧発生
部のブロック図である。

【図９】 図８のゼロクロス検出回路の回路図である。

【図１０】 図８の逆相発生部における電圧波形図であ
る。

【図１１】 図８のマイクロプロセッサのアルゴリズム
のフローチャート図である。

【図１２】 この発明の実施の形態３である逆相電圧発
生部のブロック図である。

【図１３】 図１２のインバータの回路図である。

【図１４】 図１２の逆相発生部における電圧波形図で
ある。

【図１５】 図１２のマイクロプロセッサのアルゴリズ
ムのフローチャート図である。

【図１６】 この発明の実施の形態４を示す漏電防止装
置を有する機器のブロック図である。

【図１７】 図１６の逆相発生部を示すブロック図であ
る。

【図１８】 この発明の実施の形態７を示す漏電防止装
置を有する機器のブロック図である。

【図１９】 図１８の漏電防止装置を示すブロック図で
ある。

【図２０】 図１９のスイッチングのタイミング図であ
る。

【図２１】 この発明の実施の形態１０を示す逆相発生
部を示すブロック図である。

【図２２】 図２１の極性判定手段の回路図である。

【図２３】 図２１のタイミング図である。

【図２４】 従来の漏電防止装置の回路図である。

【図２５】 従来の漏電防止装置の回路図である。

【符号の説明】

１ 逆相電圧発生部、２ 雑音端子電圧対策フィルタ、
３、８３ 商用電源、４ 負荷、２１、６６、９８ イ
ンダクタ、２２、２３、４４、９４、９５、９６、９７
コンデンサ、３１ 分圧回路、３２、５２、６１、７
２ マイクロプロセッサ、３３、４８、５３ 増幅器、
５１ ゼロクロス検出回路、８２ スイッチングを伴う
負荷、９１ タイマ、９２ ドライブ回路、９３ スイ
ッチング素子、６２ インバータ、１４１ 接地極性判
定手段、１４４ フォトカプラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−233837（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−233854（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−98536（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243843（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−88936（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−65564（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 11/02 G01R 31/02 H02J 3/00 H02M 1/12 H02M 5/04

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中性点接地型の雑音端子電圧対策フィル
   タを有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電圧を
   生成する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置におい
   て、前記逆相電圧発生部は、電源電圧を低電圧にすると
   ともに、電位をシフトする分圧／レベルシフト回路と、 この分圧／レベルシフト回路から出力された電圧の逆相
   電圧を生成するマイクロプロセッサと、 このマイクロプロセッサから出力された逆相電圧を増巾
   する増巾器とを、備えたことを特徴とする漏電防止装
   置。
2. 【請求項２】 マイクロプロセッサは分圧／レベルシフ
   ト回路から出力された電圧をＡ／Ｄ変換して入力するＡ
   ／Ｄ入力部と、 生成された逆相電圧をＤ／Ａ変換して出力するＤ／Ａ出
   力部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の漏電防
   止装置。
3. 【請求項３】 中性点接地型の雑音端子電圧対策フィル
   タを有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電圧を
   生成する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置におい
   て、前記逆相電圧発生部は電源電圧のゼロクロス点のタ
   イミングを出力するゼロクロス検出回路と、このゼロク
   ロス検出回路から出力されたタイミングとあらかじめ記
   憶された正弦波データに基づいて前記電源電圧の逆相電
   圧を生成するマイクロプロセッサとを備えたことを特徴
   とする漏電防止装置。
4. 【請求項４】 中性点接地型の雑音端子電圧対策フィル
   タを有する機器と大地の間に発生する電圧の逆相電圧を
   生成する逆相電圧発生部を備えた漏電防止装置におい
   て、前記逆相電圧発生部は電源電圧のゼロクロス点のタ
   イミングを出力するゼロクロス検出回路と、このゼロク
   ロス検出回路から出力されたタイミングとあらかじめ記
   憶された正弦波データに基づいて前記電源電圧の逆相電
   圧のＰＷＭ変調信号を生成するマイクロプロセッサと、
   このマイクロプロセッサから出力された前記ＰＷＭ変調
   信号に基づいて前記電源電圧の逆相電圧を出力するイン
   バータとを備えたことを特徴とする漏電防止装置。
5. 【請求項５】 雑音端子電圧対策フィルタの接地線に、
   漏洩電流を検出する電流検出手段を備え、マイクロプロ
   セッサは前記電流検出手段により検出された漏洩電流が
   最小となるように、生成した逆相電圧を補正することを
   特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
   漏電防止装置。
6. 【請求項６】 マイクロプロセッサは、逆相電圧の電圧
   を調整する電圧調整手段を備えたことを特徴とする請求
   項１〜請求項５のいずれかに記載の漏電防止装置。
7. 【請求項７】 中性点接地型の雑音端子電圧対策フィル
   タ及び電力スイッチングを行う負荷を有する機器の漏電
   防止装置において、 前記電力スイッチングのタイミングに同期して前記雑音
   端子電圧対策フィルタのコンデンサ容量を変えるコンデ
   ンサ容量可変手段を備え、前記負荷の電力スイッチング
   に同期して、前記コンデンサの容量を増加させることを
   特徴とした漏電防止装置。
8. 【請求項８】 容量可変手段は、中性点接地型の雑音端
   子電圧対策フィルタの第１の中性点接地用コンデンサと
   並列に接続された第２の中接点接地用コンデンサと、 第１、第２の中性点接地用コンデンサの各々の中性点を
   接続するスイッチング素子と、 負荷の電力スイッチングのタイミングに同期して、パル
   スを出力するタイマーと、 このタイマーから出力された前記パルスに基づいて前記
   スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、を備えた
   ことを特徴とする請求項７記載の漏電防止装置。
9. 【請求項９】 容量可変手段のスイッチング素子を光ア
   イソレーションを用いたＭＯＳ−ＦＥＴとしたことを特
   徴とする請求項８記載の漏電防止装置。
10. 【請求項１０】 逆相発生部は、雑音端子電圧対策フィ
    ルタの出力電圧に基づいて、接地極性を判定し、判定結
    果の接地極性信号をマイクロプロセッサに出力する接地
    極性判定手段を備え、前記マイクロプロセッサは前記接
    地極性信号に基づいて生成した逆相電圧の極性を反転す
    ることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか
    に記載の漏電防止装置。