JP4258407B2 - 漏電遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、配電系統に接続される電動機等の負荷に発生する漏電を検出して波及事故を未然に防ぐための漏電遮断器に関する。

図９は、この種の漏電遮断器の概略的な構成を示す図である。この漏電遮断器１は、入力側端子２が交流電源系統に接続され、かつ、負荷側端子３が電動機等の負荷に接続されるものであり、電源及び負荷を含めた交流電源系統の漏電を検出するべく構成されている。

具体的に説明すると、漏電遮断器１は、電源系統の漏れ電流を検出する零相変流器５と、その出力信号から漏電の有無を判定する漏電検出回路６と、漏電発生時に電源系統を遮断するための引外装置７及びこれに連動する可動接点８と、漏電検出回路６の漏電検出感度（電流）及び遮断動作時間を設定する設定回路９と、上述した漏電検出回路６及び引外装置７を駆動するための電源回路４とから構成されている。

ここで、ＪＩＳ規格の「ＪＩＳ Ｃ ８２０１」では、漏電遮断器の動作を３種類に分け、(1)漏電検出感度が高く、早く遮断動作する「高感度／高速型」、(2)複数の漏電検出感度を選択でき、早く遮断動作する「低感度切換／高速型」、(3)複数の漏電検出感度及び複数の遮断時間を選択する「低感度切換／時延型」に分類している。
一般に漏電遮断器は、漏電検出感度及び遮断動作時間を選択できるようになっており、個々の漏電遮断器ごとにこれらの設定内容を異ならせることにより、上記３種類の漏電遮断器を実現することが可能である。

一方、ＩＥＣ（国際電気標準会議）規格による「ＩＥＣ９４７−２（遮断器）」では、一台の漏電遮断器により上記３種類の動作を実現できることが要求されている。
なお、下記の特許文献１には、感度電流切換つまみや時限切換つまみ、インターロックレバー等を調整することにより、一台で高速型で高感度または低感度、及び、時延型で低感度の動作を切換可能とした漏電遮断器が開示されている。

特開平７−１４１９７９号公報（［００１１］，［００１２］、図２〜図４等）

特許文献１に記載された漏電遮断器によれば、複数種類の動作が可能であるが、時延型の場合の設定感度（低感度）が一種類に限られており、前記の規格「ＩＥＣ９４７−２」に完全に適合するものではなかった。また、インターロックレバー等の機構部品が不可欠であるため、漏電遮断器全体が大形化したり構造が複雑になる等の問題があった。

そこで本発明の課題は、一台で漏電検出感度（以下、必要に応じて単に感度と略称する）と遮断動作時間（以下、必要に応じて単に時間と略称する）とを任意に設定可能とし、「ＪＩＳ Ｃ ８２０１」及び「ＩＥＣ９４７−２」の両方に適合できるようにした、簡易な構造の漏電遮断器を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、漏電検出感度を複数の設定値から選択可能とした感度設定器と、遮断動作時間を複数の設定値から選択可能とした時間設定器とを備え、
感度設定器は、スイッチにより選択された漏電検出感度設定値を漏電検出回路に出力する感度切換回路と、漏電検出感度設定値をデコードする感度デコード回路と、を有し、
時間設定器は、スイッチにより選択された遮断動作時間設定値を、感度デコード回路から出力される感度デコード信号の論理値に応じた時間デコード信号として漏電検出回路に出力するものである。

請求項２に記載した発明は、請求項１の漏電遮断器において、
時間設定器は、複数の遮断動作時間設定値を表現可能な数の時間デコード信号を出力可能であり、かつ、漏電検出回路は、個々の時間デコード信号の論理値により、時間設定器により選択された遮断動作時間設定値を判断して漏電検出動作を行うものである。

請求項３に記載した発明は、請求項１の漏電遮断器において、
時間設定器は、複数の遮断動作時間設定値を表現可能な数の時間デコード信号を出力可能であり、かつ、漏電検出回路は、すべての時間デコード信号の論理値からなるコードにより、時間設定器により選択された遮断動作時間設定値を判断して漏電検出動作を行うものである。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した漏電遮断器において、
感度デコード信号が高感度の漏電検出感度設定値を示す場合には時間デコード信号の論理値を一種類とし、感度デコード信号が低感度の漏電検出感度設定値を示す場合には時間デコード信号の論理値を一または二種類とするものである。

請求項５に記載した発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載した漏電遮断器において、
前記各スイッチをロータリスイッチまたはスライドスイッチにより構成して漏電遮断器の操作パネル等に配置したものである。

本発明によれば、複数の検出感度を切り換えて設定可能な感度切換回路とその設定値をデコードする感度デコード回路とからなる感度設定器を備え、更に、設定した動作時間を感度デコード信号に応じた論理値の時間デコード信号として出力する時間設定器を備えたことにより、一台の漏電遮断器によって「高感度／高速型」、「低感度切換／高速型」、及び「低感度切換／時延型」の動作を実現することができる。これにより、「ＪＩＳ Ｃ ８２０１」及び「ＩＥＣ９４７−２」の両規格に適合する漏電遮断器の提供が可能になる。
また、本発明においては、特許文献１に記載されているようなインターロックレバー等の機構部品が不要であるから、漏電遮断器の構造の簡略化、小型軽量化にも寄与することができる。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、請求項１，２，４に対応する第１実施形態の主要部の構成を示している。図１において、図８と同様に５は零相変流器、６は漏電検出回路であり、これらの零相変流器５と漏電検出回路６との間には、本発明の特徴部分である感度設定器９１及び時間設定器９２が接続されている。

感度設定器９１は、零相変流器５と漏電検出回路６との間において、感度電流３０，１００，３００及び５００［ｍＡ］の４種類の感度設定値を選択可能な感度切換回路９１ａと、これらの設定値を３０［ｍＡ］の高感度と１００，３００，５００［ｍＡ］の低感度との高低２種類にデコードする感度デコード回路９１ｂとを備えた２回路連動型のロータリ（またはスライド）スイッチによって構成されている。
上記感度デコード回路９１ｂから出力される感度デコード信号Ｄ４は、高感度が論理値「Ｈｉｇｈ」（以下、単に「Ｈ」と略記する）に対応し（図１では接続開放であるが、高電位へのプルアップを意味している）、低感度が論理値「Ｌｏｗ」（以下、単に「Ｌ」と略記する）に対応しており（図１では低電位のＧＮＤへ接続している）、この感度デコード信号Ｄ４は時間設定器９２に入力されている。

なお、前記感度設定器９１は、ロータリ（またはスライド）スイッチばかりでなく、２回路連動のアナログマルチプレクサによっても構成可能である。ただし、その場合には、接点を選択するための指示信号を生成するアップダウンカウンタとその更新パルスの入力が必要となる。

次に、時間設定器９２は、高速，０.３，１，２［ｓ］の４種類の遮断動作時間を選定するロータリ（またはスライド）スイッチにより構成されており、０.３，１，２［ｓ］にそれぞれ対応する信号（時間デコード信号）Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１が漏電検出回路６に入力されている。

ここでは、感度設定器９１により高感度が設定される場合、感度デコード信号Ｄ４が論理値Ｈであるため、時間設定器９２をどのように切り換えても時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は論理値Ｈとなる。
一方、感度設定器９１により低感度が設定される場合、感度デコード信号Ｄ４は論理値Ｌになるため、時間設定器９２の操作により選択された時間に対応する時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２またはＤ３の何れかが論理値Ｌとなって漏電検出回路６に入力される。これにより、低感度の場合には、漏電検出回路６が時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の中でどの信号が論理値Ｌかを判断することで時間設定値を判断することができる。
これらの感度設定器９１及び時間設定器９２の設定内容と時間デコード信号Ｄ１〜Ｄ３及び感度デコード信号Ｄ４の論理値（真理値）を纏めて、図２に示す。

上記のように漏電検出回路６では、感度設定器９１（感度切換回路９１ａ）の出力によって感度設定値を判断することができると共に、時間設定値については、高速時には時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が全て論理値Ｈになり、低速時には、時間設定値に対応する時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２またはＤ３の何れかが論理値Ｌとなることから判断可能であり、これらの感度設定値及び時間設定値に基づいて漏電検出動作を行う。
なお、時間設定器９２は、ロータリ（またはスライド）スイッチだけでなく１回路のアナログマルチプレクサでも構成可能である。ただし、その場合には、接点を選択するための指示信号を生成するアップダウンカウンタとその更新パルス入力が必要となる。

図３，図４，図５は、図１の実施形態にかかる漏電遮断器を、それぞれ「高感度／高速型」、「低感度切換／高速型」、「低感度切換／時延型」として動作させるための感度設定器９１及び時間設定器９２の操作状態を示す構成図である。
本実施形態では、図３から明らかなように、感度デコード信号Ｄ４の論理値が高感度を示すＨの場合は、時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の論理値が何れもＨの一種類となるため、漏電検出回路６は時間設定値が高速であると判断することができる。また、図４、図５に示す如く、感度デコード信号Ｄ４の論理値が低感度を示すＬの場合には、時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のうち一つだけ他の論理値と異なってＬであるもの（その場合、残り二つの時間デコード信号の論理値はＨとなる）に対応する低速の時間設定値であると判断でき（図５の場合）、時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の論理値が全てＨである場合には、高速の時間設定値であると判断することができる（図４の場合）。

次に、図６、図７はそれぞれ第２、第３実施形態の主要部を示す構成図であり、何れも、請求項１，３，４に対応するものである。これらの実施形態は、漏電検出回路６の判断形態により、時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３をコード化した例である。

まず、図６の第２実施形態において、感度設定器９１の構成は図１と同様であり、便宜的に零相変流器５及び漏電検出回路６との接続状態の図示を省略してある。
時間設定器９２Ａは、スイッチの切り換えによって高速，０.３，１，２［ｓ］の４種類の時間設定値を選択可能であると共に、２［ｓ］，１［ｓ］をそれぞれ時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２として出力可能な時間切換回路９２１と、この時間切換回路９２１のスイッチに連動して０.３，１，２［ｓ］を時間デコード信号Ｄ３として出力可能な時間切換回路９２２とから構成されている。
なお、時間切換回路９２２のスイッチは感度設定器９１内の感度デコード回路９１ｂのスイッチに共通接続されている。

上記のように構成することにより、時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の真理値表は図８のようになり、漏電検出回路６ではこれらの信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の論理値からなる一連のコードに基づいて、時間設定値が高速，０.３，１，２［ｓ］の何れであるかを判断することができ、この時間設定値と感度設定値とを用いて所定の漏電検出動作を行う。

また、図７の第３実施形態において、感度設定器９１の構成は図１、図６と同様である。
時間設定器９２Ｂは、時間切換回路９２３の０.３，１，２［ｓ］の出力側にＡＮＤゲート９２４，９２５を設け、２［ｓ］，１［ｓ］をそれぞれデコード信号Ｄ１，Ｄ２とすると共に、ＡＮＤゲート９２５の出力信号をデコード信号Ｄ３としたものである。なお、時間切換回路９２３のスイッチは感度設定器９１内の感度デコード回路９１ｂのスイッチに共通接続されている。

この実施形態による時間デコード信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の真理値表も図８となり、漏電検出回路６では第２実施形態と同様に信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の論理値からなる一連のコードに基づいて時間設定値を判断することができ、この時間設定値と感度設定値とを用いて所定の漏電検出動作を行う。
なお、第３実施形態によれば、第２実施形態に比べて時間設定器９２Ｂが１回路構成となり、構成を簡略化することができる。

図示されていないが、上記各実施形態における感度設定器９１や時間設定器９２，９２Ａ，９２Ｂ内のロータリ（またはスライド）スイッチは、漏電遮断器の操作パネル等に配置することが望ましい。

本発明の第１実施形態を示す主要部の構成図である。 図１の実施形態における感度設定器及び時間設定器の設定内容と時間デコード信号及び感度デコード信号の論理値を示す図である。 図１の実施形態における「高感度／高速型」の操作状態を示す図である。 図１の実施形態における「低感度切換／高速型」の操作状態を示す図である。 図１の実施形態における「低感度切換／時延型」の操作状態を示す図である。 本発明の第２実施形態を示す主要部の構成図である。 本発明の第３実施形態を示す主要部の構成図である。 図６，図７の実施形態における時間デコード信号の真理値表を示す図である。 従来技術を示す構成図である。

符号の説明

５：漏電遮断器
６：漏電検出回路
９１：感度設定器
９１ａ：感度切換回路
９１ｂ：感度デコード回路
９２，９２Ａ，９２Ｂ：時間設定器
９２１，９２２，９２３：時間切換回路
９２４，９２５：ＡＮＤゲート

Claims (5)

1. 漏電検出感度を複数の設定値から選択可能とした感度設定器と、遮断動作時間を複数の設定値から選択可能とした時間設定器とを備え、
   前記感度設定器は、
   スイッチにより選択された漏電検出感度設定値を漏電検出回路に出力する感度切換回路と、前記漏電検出感度設定値をデコードする感度デコード回路と、を有し、
   前記時間設定器は、
   スイッチにより選択された遮断動作時間設定値を、前記感度デコード回路から出力される感度デコード信号の論理値に応じた時間デコード信号として前記漏電検出回路に出力することを特徴とした漏電遮断器。
2. 請求項１に記載した漏電遮断器において、
   前記時間設定器は、複数の遮断動作時間設定値を表現可能な数の時間デコード信号を出力可能であり、かつ、前記漏電検出回路は、個々の時間デコード信号の論理値により、前記時間設定器により選択された遮断動作時間設定値を判断して漏電検出動作を行うことを特徴とした漏電遮断器。
3. 請求項１に記載した漏電遮断器において、
   前記時間設定器は、複数の遮断動作時間設定値を表現可能な数の時間デコード信号を出力可能であり、かつ、前記漏電検出回路は、すべての時間デコード信号の論理値からなるコードにより、前記時間設定器により選択された遮断動作時間設定値を判断して漏電検出動作を行うことを特徴とした漏電遮断器。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載した漏電遮断器において、
   前記感度デコード信号が高感度の漏電検出感度設定値を示す場合には前記時間デコード信号の論理値を一種類とし、
   前記感度デコード信号が低感度の漏電検出感度設定値を示す場合には前記時間デコード信号の論理値を一または二種類とすることを特徴とした漏電遮断器。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載した漏電遮断器において、
   前記各スイッチをロータリスイッチまたはスライドスイッチにより構成して操作可能に配置したことを特徴とする漏電遮断器。

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