JP3462362B2 - 電流測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電流検出用抵抗に
流れる電流を測定するための電流計や電力計に適用可能
な電流測定装置に関し、特に、漏れ電流を測定する漏れ
電流計に好適に適用可能な電流測定装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、電気機器の漏れ電流は、経年
変化などによる回路部品の劣化によって許容値以上にな
る場合がある。かかる場合、特に医療用の電気機器の場
合には、漏れ電流によって患者の人体に影響を及ぼすこ
とがあるため、定期的に漏れ電流を測定し、許容値以下
であることを確認する必要がある。このような漏れ電流
を測定する漏れ電流計は、一般的に、図２に示すように
構成されている。

【０００３】同図に示す漏れ電流計２１は、電流測定用
端子Ｔ１，Ｔ２間に接続された電流検出用抵抗２と、電
流検出用抵抗２の両端に発生する電圧を測定する電圧計
２２とを備えている。以下に、漏れ電流計２１による漏
れ電流の測定方法を説明する。

【０００４】まず、測定に先立ち、例えば、同図に示す
ように、交流用のアウトレット３１のＥａ端子と、被測
定装置４１のインレット４２のＥａ端子とを接続すると
共に、アウトレット３１のＥｂ端子とインレット４２の
Ｅｂとを接続する。次いで、電流測定用端子Ｔ１とイン
レット４１のＧ端子とを接続すると共に電流測定用端子
Ｔ２とアウトレット３１のＧ端子とを接続する。この状
態で、アウトレット３１に交流を供給すると、交流の漏
れ電流ＩO が、アウトレット３１のＥａ端子から、イン
レット４２のＥａ端子、被測定装置４１の等価絶縁抵抗
４３、装置グランド、インレット４２のＧ端子、漏れ電
流計２１の電流測定用端子Ｔ１、電流検出用抵抗２およ
び電流測定用端子Ｔ２を介して、アウトレット３１のＧ
端子に帰還する。この結果、電流検出用抵抗２の両端に
は、漏れ電流ＩO に起因する電圧Ｖが発生する。したが
って、漏れ電流計２１では、電圧Ｖを電圧計２２によっ
て測定すると共に、以下の式に従って図外の演算部が演
算を行うことによって、漏れ電流ＩO を測定する。ＩO
＝Ｖ／Ｒ_２ここで、Ｒ_２は電流検出用抵抗２の抵抗値を
示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の漏れ
電流計２１では、以下の問題点がある。すなわち、アウ
トレット３１、インレット４２および電流測定用端子Ｔ
１，Ｔ２の接続を間違いた場合や、電流測定用端子Ｔ
１，Ｔ２に誤って高電圧を印加した場合などにおいて、
電流検出用抵抗２に過電流が流れることがあり、かかる
場合には、高精度で高価格の電流検出用抵抗２が焼損す
ることがあるという問題点がある。この場合、電流検出
用抵抗２を高電力タイプの抵抗を用いることも可能では
ある。しかし、かかる場合には、漏れ電流を測定するた
めには、高精度抵抗を用いる必要があることから、極め
て高価な抵抗を用いなければならない結果、漏れ電流計
の装置コストがさらに上昇してしまうという別の問題点
が生じる。

【０００６】また、電流検出用抵抗２が焼損まで至らな
くとも、その抵抗値が低下した場合には、電流検出用抵
抗２が、装置内部に配設されており、しかも外観上の損
傷がないことが多いため、測定者は、電流検出用抵抗２
の異状を発見することは極めて困難である。このため、
電流検出用抵抗２の抵抗値の低下に起因して精度が低下
した漏れ電流計２１をそのまま使用して漏れ電流を測定
すると、測定された漏れ電流値が小さめに測定されるこ
とから、絶縁抵抗が低下した医療用機器などの被測定装
置４１を正常と判定してしまうことがあるという問題点
があり、かかる場合、医療用機器などが使用されると危
険な事態を招くおそれがある。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、電流検出用抵抗の焼損を防止でき、しかも
焼損に至らない抵抗値の低下などの異状が発生したとき
には異状状態を直ちに判別することが可能な電流測定装
置を提供することを主目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の電流測定装置は、１対の測定端子間に接続
された電流検出用抵抗に流れる電流を当該電流検出用抵
抗の両端電圧に基づいて測定する測定手段を備えている
電流測定装置において、前記１対の測定端子の一方と前
記電流検出用抵抗との間に直列接続された過電流保護手
段と、前記測定手段によって測定された前記電流検出用
抵抗の両端電圧が所定電圧を超えたときに切替信号を出
力する電圧監視手段と、前記切替信号に基づいて前記過
電流保護手段および前記電流検出用抵抗の直列回路と前
記１対の測定端子との接続を解除すると共に、前記切替
信号に基づいて、所定の電流を出力する電流出力手段に
前記直列回路を接続する接続切替手段と、前記切替信号
の出力後において前記電流検出用抵抗の両端電圧が前記
電圧監視手段によって所定の基準電圧値よりも低下した
と判定されたときに前記過電流保護手段または前記電流
検出用抵抗に異状が生じている旨を表示する表示手段と
を備えていることを特徴とする。なお、本発明における
測定端子とは、一般的な信号入力用端子のほか、プロー
ブや測定ピンなどを含む概念である。

【０００９】この電流測定装置では、誤って測定端子間
に高電圧が印加された場合、測定端子と電流検出用抵抗
との間に直列接続した過電流保護手段が、電流検出用抵
抗を過電流から保護する。また、この電流測定装置で
は、測定端子間に高電圧が印加されると、電流検出用抵
抗の両端に高電圧が発生する。この場合、電圧監視手段
は、例えば許容電圧値として予め定めた所定電圧を超え
る電圧値が測定手段によって測定されると、切替信号を
接続切替手段に出力する。これにより、切替接続手段
が、過電流保護手段および電流検出用抵抗の直列回路と
１対の測定端子との接続を解除する。この結果、高電圧
が連続的に印加されることに起因しての過電流保護手段
や電流検出用抵抗の焼損などの故障を防止することが可
能となる。さらに、この電流測定装置では、電圧監視手
段から切替信号が出力されると、接続切替手段が、過電
流保護回路および電流検出用抵抗の直列回路を電流出力
手段に接続する。次いで、電圧監視手段によって電流検
出用抵抗の両端電圧が所定の基準電圧よりも低下したと
判定されると、表示手段が過電流保護手段または電流検
出用抵抗に異状が生じている旨を表示する。この場合、
例えば、電流出力手段が定電流源の場合には、その定電
流に正常時の電流検出用抵抗の抵抗値を乗じた値 を基準
電圧とすれば、基準電圧よりも低下したときには、過電
流保護手段または電流検出用抵抗のいずれかが焼損また
は抵抗値の低下などの異状を生じていると判別可能とな
る。

【００１０】請求項２記載の電流測定装置は、請求項１
記載の電流測定装置において、装置電源が投入された時
に切替信号を出力する接続切替制御手段を備えているこ
とを特徴とする。

【００１１】この電流測定装置では、電源投入時におい
て、過電流保護手段または電流検出用抵抗のいずれかに
異状が生じていると、表示手段がその旨を表示する。こ
のため、装置の故障に起因しての誤った測定を防止する
ことが可能となる。

【００１２】請求項３記載の電流測定装置は、請求項１
または２記載の電流測定装置において、表示手段は、切
替信号が出力された旨を表示することを特徴とする。

【００１３】この漏れ電流測定装置では、表示手段が、
切替信号が出力された旨を表示するため、過電流保護手
段および電流検出用抵抗のいずれにも異状が生じていな
いときであっても、測定者は、予定した値以上の電流が
流れていることを知ることができる。したがって、測定
条件などに誤りがある場合には、正しい測定条件に設定
し直すことにより過電流保護手段および電流検出用抵抗
の焼損などの故障を未然に防止することが可能となる。

【００１４】請求項４記載の電流測定装置は、請求項１
から３のいずれかに記載の電流測定装置において、電流
出力手段は、所定電圧を出力する電源部と、電源部に接
続された抵抗とを備えて構成されていることを特徴とす
る。

【００１５】電流出力手段は定電流源で構成してもよい
が、一般的にコストの上昇を伴ってしまう。一方、定電
圧源と抵抗との直列回路で構成し、電流検出用抵抗の両
端電圧を監視することによって、過電流保護手段および
電流検出用抵抗に異状が生じたことを簡易かつ容易に判
別することが可能となる。

【００１６】上記の過電流保護手段としては、例えば、
過電流保護手段自身が溶断などによって測定端子と電流
検出用抵抗との接続を遮断する低抵抗値の抵抗やフュー
ズなどで構成することもできるし、過電流によってスイ
ッチング動作を行うことにより測定端子と電流検出用抵
抗との接続を遮断する半導体素子などで構成することも
可能である。この場合、過電流保護手段を半導体素子な
どで構成してもよいが、一般的に、回路が複雑かつ高価
になる。一方、安価のフューズを用いることにより、装
置のコストアップを抑えつつ複雑な制御を不要にするこ
とが可能となる。

【００１７】また、上記の接続切替手段はリレーで構成
することができる。なお、「リレー」とは、機械式のリ
レーや半導体式リレー（ＳＳＲ）を含む概念である。こ
れにより、大電流が流れている場合であっても、測定端
子と、過電流保護手段および電流検出用抵抗の直列回路
との接続を容易に解除することが可能となる。

【００１８】また、電流検出用抵抗は漏れ電流検出用の
抵抗で構成することができる。一般的に、電流計や電力
計に用いられる電流検出用抵抗よりも漏れ電流計に用い
られる電流検出用抵抗の方が高抵抗値になっている。し
たがって、電流検出用抵抗にフューズなどの低抵抗値の
過電流保護手段を直列に接続したとしても電流検出用の
抵抗としての精度の低下を無視できる。したがって、高
精度の測定が可能な漏れ電流計を提供することが可能と
なる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る電流測定装置を漏れ電流計に適用した実施の形
態について説明する。なお、図２に示した従来の漏れ電
流計２１と同一の構成要素については同一の符号を付す
ものとする。

【００２０】図１は、漏れ電流計１の電気的構成を表す
ブロック図である。同図に示すように、漏れ電流計１
は、電流検出用抵抗２の両端に発生する電圧ＶＲを検出
して所定の比率で増幅または減衰させることにより検出
電圧ＶＤを生成するレンジ部３と、検出電圧ＶＤを検波
することにより直流電圧ＶＤＣを生成する検波部４と、
直流電圧ＶＤＣおよびレンジ部３の比率に基づいて電圧
値ＶＲを計測する計測部（本発明における測定手段に相
当する）５と、計測部５による計測値をアナログ−ディ
ジタル変換するＡ／Ｄ変換部６と、Ａ／Ｄ変換部６によ
って変換されたディジタルデータである計測値を読み取
るＣＰＵ７とを備えている。ここで、ＣＰＵ７は、本発
明における電圧監視手段および接続切替手段に相当し、
読み取った計測値をＲＡＭ８に記憶させると共に表示部
９に表示させる。また、ＣＰＵ７は、計測値とＲＯＭ１
０に記憶されている所定電圧Ｖｒとを比較し、計測値が
所定電圧Ｖｒを超えたと判別したときは、後述するリレ
ー１１，１２を駆動する。この場合、所定電圧Ｖｒは、
電流検出用抵抗２の定格電力によって定まるものであっ
て、例えば、電流検出用抵抗２の定格電力をＷとし、抵
抗値をＲ２とした場合、下記の式で定まる電圧値に規定
されている。Ｖｒ＝（Ｗ×Ｒ２）^０．５

【００２１】また、漏れ電流計１は、本発明における接
続切替手段に相当し極めて高速に作動する例えばリード
・リレー型のリレー１１，１２と、リレー１１，１２を
駆動するドライバ１３と、フューズ１４とを備えてい
る。ここで、リレー１１のブレーク接点１１ａは、測定
端子Ｔ１に接続され、メーク接点１１ｂは、電流制限用
の抵抗１５を介して図外の装置電源に接続されている。
また、可動接点１１ｃは、フューズ１４を介して電流検
出用抵抗２の一端に接続されている。一方、リレー１２
のブレーク接点１２ａ、メーク接点１２ｂおよび可動接
点１２ｃは、それぞれ測定端子Ｔ２、グランドおよび電
流検出用抵抗２の他端に接続されている。また、フュー
ズ１４は、電流検出用抵抗２の定格電流よりもやや大き
い値の定格電流に規定されており、装置の表面に露出さ
せて取り付けられることにより、容易に交換できるよう
になっている。

【００２２】次に、漏れ電流計１における動作について
説明する。

【００２３】まず、電源が投入されると、ＣＰＵ７は、
漏れ電流の測定に先立って、ドライバ１３に切替信号Ｓ
S を出力する。これにより、リレー１１，１２が作動し
て、可動接点１１ｃ，１２ｃがメーク接点１１ｂ，１２
ｃにそれぞれ接続される。この結果、電源電圧ＶCCが抵
抗１５、フューズ１４および電流検出用抵抗２の直列回
路に印加され、下記の式で表される電圧Ｖ１が電流検出
用抵抗２の両端に発生する。なお、抵抗１５の抵抗値お
よびフューズ１４の抵抗値をそれぞれＲ１５およびＲＦ
とする。 Ｖ１＝Ｒ２×（ＶCC／（Ｒ１５＋ＲＦ＋Ｒ２）） したがって、ＣＰＵ７は、Ａ／Ｄ変換部６から出力され
る計測値を監視し、計測値が例えば電圧Ｖ１±３％内に
の場合には、フューズ１４および電流検出用抵抗２が正
常であるとして、表示部９に正常である旨を表示した
後、切替信号ＳSの出力を停止することにより、リレー
１１，１２を作動停止させる。一方、計測値が例えば電
圧Ｖ１の９７％の電圧よりも低下している場合には、電
流検出用抵抗２の抵抗値が低下しているものと判別し、
表示部９に電流検出用抵抗２が異状である旨を表示させ
る。また、計測値が０Ｖのときには、ＣＰＵ７は、フュ
ーズ１４が溶断している旨を表示部９に表示させる。こ
れにより、電流検出用抵抗２またはフューズ１４に異状
が生じているにも拘わらず測定が開始され、誤測定が行
われてしまうことを防止することができ、これにより、
装置の信頼性を向上させることができる。

【００２４】計測値が正常であるときは、ＣＰＵ７は漏
れ電流の測定を開始する。漏れ電流測定では、測定用端
子Ｔ１，Ｔ２間を介して電流検出用抵抗２に流れる漏れ
電流によって電流検出用抵抗２の両端に検出電圧ＶＲが
発生し、レンジ部３が検出電圧ＶＲを所定の比率で増幅
または減衰させることにより検出電圧ＶＤを生成する。
次いで、検波部４が検出電圧ＶＤを検波して計測部５に
出力する。計測部５は、直流電圧ＶＤＣに基づいて電流
検出用抵抗２の両端電圧を計測し、Ａ／Ｄ変換部６に出
力する。次いで、Ａ／Ｄ変換部６によって変換された計
測値はＣＰＵ７によって読み取られる。この後、ＣＰＵ
７は、計測された電圧値に基づいて漏れ電流値を演算
し、演算した漏れ電流値を表示部９に表示させる。

【００２５】一方、測定中において、ＣＰＵ７は、電流
検出用抵抗２の両端電圧がＲＯＭ１０に記憶されている
所定電圧Ｖｒを超えたときには過電流が電流検出用抵抗
２を流れていると判別し、切替信号ＳS を出力すること
により、リレー１１，１２を直ちに作動させる。これに
より、フューズ１４および電流検出用抵抗２の直列回路
と測定用端子Ｔ１，Ｔ２との接続が解除されると共に、
リレー１１，１２の各々のメーク接点１１ｂ，１２ｂが
可動接点１１ｃ，１２ｃにそれぞれ接触することによ
り、電源電圧ＶCCが抵抗１５、フューズ１４および電流
検出用抵抗２の直列回路に印加される。この場合、過電
流によってフューズ１４が溶断したときには、リレー１
１の可動接点１１ｃおよび電流検出用抵抗２の一端間の
抵抗値が無限大になるため、Ａ／Ｄ変換部６から出力さ
れる計測値がほぼ０Ｖになる。このため、ＣＰＵ７は、
フューズ１４が溶断した旨を表示部９に表示させる。こ
れにより、測定者は、フューズ１４を交換することによ
り、漏れ電流計１を正常状態に復帰させることができ
る。また、計測値が電圧Ｖ１の９７％の電圧よりも低下
している場合には、パルス電圧が瞬間的に入力されるこ
とにより、フューズ１４は溶断せず、かつ、電流検出用
抵抗２が、焼損には至らないが、抵抗値の低下状態に至
っているものと判別し、ＣＰＵは、電流検出用抵抗２が
異状を生じている旨を表示部９に表示させる。この場合
にも、測定者は、電流検出用抵抗２の抵抗値の低下に起
因する誤測定を防止することができる。

【００２６】また、ＣＰＵ７は、切替信号ＳS を出力し
た際には、その旨を表示部９に表示させる。これによ
り、フューズ１４および電流検出用抵抗２のいずれにも
異状が生じていないときであっても、測定者は、予定し
た値以上の電流が流れたことを知ることができる。この
結果、測定条件などに誤りがある場合には、正しい測定
条件に設定し直すことにより、フューズ１４の溶断およ
び電流検出用抵抗２の焼損などの故障を未然に防止する
ことができる。

【００２７】なお、本実施形態では、過電流保護手段と
して、フューズ１４を用いた例について説明したが、本
発明はこれに限定されず、低抵抗値の抵抗を用いたり、
半導体素子によって電流遮断回路を構成してもよい。ま
た、接続切替手段は、機械式のリレー１１，１２に限定
されず、通常市販されている半導体リレーで構成しても
よい。また、半導体を組み合わせた半導体スイッチ回路
で構成してもよい。ただし、半導体スイッチ回路を用い
る場合と比較して、接続切替手段をリレーで構成した方
が、低コストで装置を構成することが可能となる。

【００２８】また、リレー１１，１２を切り替えた際に
電流検出用抵抗２に電流を流す電流源として、定電流源
を用いることも可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の電流測定装
置によれば、誤って測定端子間に高電圧が印加された場
合であっても、測定端子と電流検出用抵抗との間に直列
接続した過電流保護手段が、過電流から電流検出用抵抗
を有効に保護することができる。また、例えば許容電圧
値として予め定めた所定電圧を超える電圧値が測定手段
によって測定されたときに、切替接続手段が過電流保護
手段および電流検出用抵抗の直列回路と１対の測定端子
との接続を解除することにより、過電流保護手段や電流
検出用抵抗の焼損などの故障を防止することができる。
さらに、接続切替手段が、過電流保護手段および電流検
出用抵抗の直列回路を電流出力手段に接続し、切替信号
の出力後において電流検出用抵抗の両端電圧が所定の基
準電圧値よりも低下したときに、過電流保護手段または
電流検出用抵抗に異状が生じている旨が表示手段に表示
されることにより、測定者は、過電流保護手段または電
流検出用抵抗のいずれかが焼損または抵抗値の低下など
の異状を生じていることを容易、かつ確実に知ることが
できる。これにより、誤測定を防止することができる。

【００３０】また、請求項２記載の電流測定装置によれ
ば、接続切替制御手段が、装置電源が投入された時に切
替信号を出力することにより、装置の故障に起因しての
誤測定を防止することができる。

【００３１】さらに、請求項３記載の電流測定装置によ
れば、表示手段によって切替信号が出力された旨が表示
されることにより、過電流保護手段および電流検出用抵
抗のいずれにも異状が生じていないときであっても、予
定した値以上の電流が流れていることを測定者に知らし
めることができる。これにより、測定条件などに誤りが
ある場合には、正しい測定条件に設定し直すことによっ
て、過電流保護手段および電流検出用抵抗の故障を未然
に防止することができる。

【００３２】また、請求項４記載の電流測定装置によれ
ば、電流出力手段を低コストで構成することができ、ま
た、電流検出用抵抗の両端電圧を監視することによっ
て、過電流保護手段および電流検出用抵抗に異常が生じ
たことを容易に判別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る漏れ電流計の回路図
である。

【図２】従来の漏れ電流計および測定系を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 漏れ電流計 ２ 電流検出用抵抗 ５ 計測部 ７ ＣＰＵ ９ 表示部 １１ リレー １２ リレー １４ フューズ １５ 抵抗 Ｔ１，Ｔ２ 測定用端子

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １対の測定端子間に接続された電流検出
   用抵抗に流れる電流を当該電流検出用抵抗の両端電圧に
   基づいて測定する測定手段を備えている電流測定装置に
   おいて、 前記１対の測定端子の一方と前記電流検出用抵抗との間
   に直列接続された過電流保護手段と、 前記測定手段によって測定された前記電流検出用抵抗の
   両端電圧が所定電圧を超えたときに切替信号を出力する
   電圧監視手段と、 前記切替信号に基づいて前記過電流保護手段および前記
   電流検出用抵抗の直列回路と前記１対の測定端子との接
   続を解除すると共に、前記切替信号に基づいて、所定の
   電流を出力する電流出力手段に前記直列回路を接続する
   接続切替手段と、 前記切替信号の出力後において前記電流検出用抵抗の両
   端電圧が前記電圧監視手段によって所定の基準電圧値よ
   りも低下したと判定されたときに前記過電流保護手段ま
   たは前記電流検出用抵抗に異状が生じている旨を表示す
   る表示手段とを備えている ことを特徴とする電流測定装
   置。
2. 【請求項２】 装置電源が投入された時に前記切替信号
   を出力する接続切替制御手段を備えていることを特徴と
   する請求項１記載の電流測定装置。
3. 【請求項３】 前記表示手段は、前記切替信号が出力さ
   れた旨を表示することを特徴とする請求項１または２記
   載の電流測定装置。
4. 【請求項４】 前記電流出力手段は、所定電圧を出力す
   る電源部と、当該電源部に接続された抵抗とを備えて構
   成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれ
   かに記載の電流測定装置。