JP5495374B2 - 漏電検出装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2では、設定の度毎に、コイルを回転し、調整しなければならず、調整に時間がかかることがある。
この構成によれば、平衡時出力抑制コイルは、平衡電流が電路に流れたときにのみ、平衡電流により発生したコア内の磁束を打ち消し、平衡電流による漏電検出コイル出力が抑制され、平衡電流による漏電誤検出を防ぐことができる。また、漏電検出コイルに出力が発生しやすい環境である、非円形形状のコアを用いた場合にも誤検出を低減することができるため、構造上の制約を受けることなく配置することができる。さらにまた、一次導体を環状のコアの中央に対称配置することも不要で一次導体間の距離をとることができる。また機器組み込み型の漏電検出装置においては組み立て性が向上し、別部品による一次導体間の絶縁が不要となり、低コスト化をはかることができる。さらにまた、平衡電流により生じる磁束がコアへ侵入しないように、コイル周囲に配置していた軟磁性材料も不要となる。
また、基板上でコイルを形成するため、製造が容易となる。また両コイルの巻きむらがなくなり、電気的な出力特性が安定し量産性が向上する。
また、立体形成によって、小型化が可能となる。
また、効率的に両コイルを配置することができ、コイルの巻き数を増大することができるため、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化をはかることができ、小さな平衡電流に対しても検出が可能となる。これにより、占有面積を最大限に利用し、小型で高感度の漏電検知装置を提供することが可能となる。
この構成によれば、同一方向に巻回すればよいため、コイルの巻回が簡単である。
この構成によれば、コイル同士の接続線の引き回しが容易である。
この構成によれば、一次導体の近傍において巻線密度を高くすることで、小さな平衡電流に対しての、平衡時出力抑制コイルの出力を大きく取ることができるため、平衡電流によるコア磁束を打ち消す効果が高まり、より高精度に、誤検出を防ぐことができる。また、平衡出力対策部品を削減することができる。
この構成によれば、一次導体の近傍においてのみ平衡時出力抑制コイルを巻回することで、平衡時出力抑制コイルの抑制効果を低減することなく、巻回が容易となる。
この構成によれば、巻線部における平衡時出力抑制コイルのコアの磁束が最も近傍にある一次導体の電流方向に大きく寄与するため、ひとつのコイルを鎖交する磁束は常に同一方向であるため、平衡時出力抑制コイルの出力を大きくすることができる。
この構成によれば、平衡時出力抑制コイルの巻回が容易となり、長時間にわたり電気的な出力特性を安定にすることができ、量産性の向上を図ることができる。
この構成によれば、漏電検出コイル、平衡時出力抑制コイルのいずれも絶縁材上に巻回することで、共に巻きむらの発生を低減することができ、電気的な出力特性をより安定にすることができ、量産性のさらなる向上を図ることができる。
この構成によれば、平衡時出力抑制コイルの出力を移相することで、一次導体から発生する平衡時の磁束を効率的に打ち消すことができる。
この構成によれば、平衡時出力抑制コイルの出力をコンデンサにより移相することで、一次導体から発生する平衡時の磁束を効率的に打ち消すことができる。
この構成によれば、より、効率的に両コイルを配置することができ、コイルの巻き数をさらに増大することができるため、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化をはかることができ、平衡電流により発生する平衡時出力抑制コイルによるコア磁束の打消し効果が大きくなり、誤検出のさらなる低減が可能となる。
この構成によれば、より多くのコイル巻き数を実現することができ、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化を図ることができるとともに、平衡電流により発生する平衡時出力抑制コイルによるコア磁束の打消し効果が大きくなり、誤検出のさらなる低減が可能となる。
そしてこの漏電検出コイル13は漏電電流検出部15に接続され、漏電検出部10を構成する。漏電検出信号を出力するように構成されている。
すなわち、漏電検出部10は、漏電検出コイル13に接続された漏電電流検出部15とこの漏電電流検出部15の出力から漏電であると判断する漏電電流判別部16とを具備し、平衡時出力抑制コイルにより、平衡時出力を抑制し、漏電でないにもかかわらず、平衡電流を検出して漏電電流であると誤検出をするのを防止する。
ここで漏電検出コイル13の出力は、漏電検出部10で検出された漏電電流は、あらかじめ決定された閾値よりも大であるか否かの判断がなされ、漏電電流であると判断される。この漏電検出装置については詳細には示さないが、たとえば特許第3266667号明細書に記載した装置を用いる。
この構成において、一次導体11a、11cには紙面の表から裏に向かう電流が流れ、一次導体11bに紙面の裏から表に向かう電流が流れているとする。それぞれの一次導体に流れる電流によって磁束が発生し、コア12を通過する。漏電が生じていなくて一次導体11a、11b、11cに流れる電流が平衡状態にあるときは、平衡時出力抑制コイル23a、23bを流れる電流により発生する磁束が打ち消し合い、漏電検出コイル13には誘起電圧が発生しない状態となる。
この平衡時出力抑制コイルは、複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなる12の周回に沿って巻線が巻回されたトロイダル状の平衡時出力抑制コイル23a、23bとを具備し、前記平衡時出力抑制コイル23a、23bに発生する誘起電圧による出力により、平衡時出力を抑制するものである。この平衡時出力抑制コイル23a、23bは、平衡電流検出コアの周回に沿ってトロイダル状に巻回された1対のコイルで構成されている。
平衡電流が流れると、この平衡時出力抑制コイル23a、23bには、コア12の漏電検出コイル出力が抑制され、漏電誤検出を防ぐ。
このようにして、誤検知の低減をはかり、信頼性の高い漏電検出装置を実現することができる。
図3は本発明の第2の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡時出力抑制部を構成する平衡時出力抑制コイルの要部構成を示す図である。本実施の形態では、平衡時出力抑制コイル23a、23bは、たがいに逆方向に巻回され、各平衡時出力抑制コイル23a、23bの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された1対のコイルで構成されている。
この構成では、コア12に同一方向の磁束が発生すれば、これらの出力が打ち消される方向に接続されている。従って、一次導体に平衡電流が流れ、コア12には方向の異なる対称の磁束が発生した場合には、平衡時出力抑制コイル23a、23bでコア内の磁束を低減する方向に力が働き、平衡電流が流れているときは、漏電出力は誤検出されない。
。
この構成によれば、平衡時出力抑制コイルを有する平衡時出力抑制部により、漏電検出部の電流検出部がコイルだけで構成できるため、低コストである。
また、この構成によれば、1対のコイルを連続して巻回することができ、コイル同士の接続線の引き回しが容易で、配線長を低減することができる。
図4は本発明の第3の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡時出力抑制部の要部構成を示す図である。本実施の形態では、平衡時出力抑制コイル23a、23cは、コア12を貫通している一次導体11a、11cの近傍において高密度に巻回されたことを特徴とする。他部については前記第2の実施の形態と同様に形成されている。
この構成によれば、一次導体の近傍において巻線密度を高くすることで、一次導体に近接したコアの磁束は他の導体からの打ち消し磁束の影響が少なくなるため、平衡電流が流れているとき、平衡時出力抑制コイルの出力電圧を大きくすることができる。
図5は本発明の第4の実施の形態に係る漏電検出装置の平衡時出力抑制部の要部構成を示す図である。本実施の形態では、平衡時出力抑制コイル23a、23cは、コア12を貫通している一次導体11a、11cの近傍においてのみ巻回されている。他部については前記実施の形態と同様である。
図6は本発明の第5の実施の形態に係る漏電検出装置のコアの断面を示す図である。
本実施の形態では、平衡時出力抑制コイル23a、23cが、漏電検出コイル13上に絶縁性の樹脂層30を介して巻回され、平衡時出力抑制コイル23a、23cと、漏電検出コイル13との間に電気的分離を実現するようにしたものである。なおここでは、コア12は、7枚のフェライト板の積層体で構成されている。
この構成によれば、平衡時出力抑制コイルの巻回が容易となり、下層のコイルの巻き方に影響を受けることなく巻回することができ、量産性の向上を図ることができる。なお、平衡時出力抑制コイル23a、23cと漏電検出コイル13とは、いずれを下層にしてもよい。
図7は本発明の第6の実施の形態に係る漏電検出装置のコアの断面を示す図である。
前記第5の実施の形態では、漏電検出コイル13は、コアに直接巻回したのに対し、本実施の形態では、コア12に絶縁性の樹脂層30を介して巻回されている点で異なるが、他は前記実施の形態と同様である。
すなわち、コア12に絶縁性の樹脂層30を介して漏電検出コイル13が巻回され、さらにこの漏電検出コイル13上に絶縁性の樹脂層30を介して平衡時出力抑制コイル23(23a、23c)が巻回されており、巻きむらの低減を図るようにしている。そしてさらに、コア12と、漏電検出コイル13と、平衡時出力抑制コイル23(23a、23c)との間の電気的分離を実現する。なおここでは、コア12は、5枚のフェライト板の積層体で構成されている。
図8は本発明の第7の実施の形態に係る漏電検出装置の断面を示す図である。
この例では、平衡時出力抑制コイルは、図4に示した前記第3の実施の形態と同様に形成したが、本実施の形態では、一対の平衡時出力抑制コイル23a、23c間に位相変換回路18を追加したことを特徴とするものである。
この位相変換回路18はLCR共振回路などを用いて、位相補正をする。これにより、平衡時出力抑制コイルの出力を移相することで、一次導体から発生する平衡時の磁束を効率的に打ち消すことができる。
図9は本発明の第8の実施の形態に係る漏電検出装置の断面を示す図である。
図8に示した前記第7の実施の形態において、一対の平衡時出力抑制コイル23a、23c間に接続した位相変換回路18に代えて、本実施の形態では、コンデンサ19を追加したことを特徴とするものである。
この構成によれば、平衡時出力抑制コイルの出力位相をコンデンサにより遅らせることで、一次導体から発生する平衡時の磁束を効率的に打ち消すことができる。
図10乃至図12は本発明の第9の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図10は漏電検出装置のコア、コイル及び一次導体の斜視図、図11はコア及びコイルを構成する各基板を分解した状態の分解斜視図、図12はコアを構成する基板の分解斜視図である。
このように、回路パターン113pとスルーホール113tとより漏電検出コイル113と、回路パターン123pとスルーホール123tとより平衡時出力抑制コイルとを形成した積層基板とし、プリント配線基板に、コア112を内蔵することにより、非円形形状のコアに巻線密度を不均一にしたコイルも形成しやすくなる。この場合、略長円形状のコアの輪に沿って全周にわたり適宜巻線密度を設定したコイルを容易に巻回することができる。また、プリント配線基板100によってコア112、コイル113、一対のコイル123を形成することで、コイルの巻きバラツキを無くすことができ、漏電検出装置における零相変流器の検出精度及び組立精度を向上できる。
図13は本発明の第10の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図13は漏電検出装置のコアおよびコイルを示す上面図である。
本実施の形態では、前記スルーホールは、前記コアの内径側と外径側とに沿ってそれぞれ所定の間隔で配列された内側スルーホール群と、外側スルーホール群とで構成され、前記漏電検出コイルと前記平衡時出力抑制コイルを構成するスルーホールはそれぞれ、ひとつおきに回路パターンで接続され、前記回路パターンは、前記コアの上層側と下層側とで、ねじれの方向に交差するように配置している。なお、内側スルーホール群は千鳥状に配列される。
この構成によれば、効率的に両コイルを配置することができ、コイルの巻き数を増大することができるため、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化をはかることができ、小さな平衡電流に対しても検出が可能となる。これにより、占有面積を最大限に利用し、小型で高感度の漏電検知装置を提供することが可能となる。
図14乃至図16は本発明の第11の実施の形態に係る漏電検出装置の要部構成を示す図である。図14は漏電検出装置のコア、コイル及び一次導体の斜視図、図15はコア及びコイルを構成する各基板を分解した状態の分解斜視図、(図12はコアを構成する基板の分解斜視図)、図16はこの漏電検出装置の斜視図である。
この構成によれば、より多くのコイル巻き数を実現することができ、出力が大きくなり、漏電検出コイルの高感度化を図ることができるとともに、小さな平衡電流に関しても検出が可能となる。
このように、回路パターン113pとスルーホール113tとよりコイル113,123を形成した積層基板とし、プリント配線基板に、コア112を内蔵することにより、非円形形状のコアに巻線密度を不均一にしたコイルも形成しやすくなる。この場合、略長円形状のコアの輪に沿って全周にわたり適宜巻線密度を設定したコイルを容易に巻回することができる。また、プリント配線基板100によってコア112及びコイル113,123を形成することで、漏電検出部と、平衡電流抑制コイルとを形成することができる。この構成によれば、5層構造とすることによりコイルの巻き数を増大させることができ、より高感度化を図ることが可能となる。
11a、11b、11c 一次導体
12 コア
13 漏電検出コイル
15 漏電電流検出部
16 漏電電流判別部
18 位相変換回路
19 コンデンサ
111R、111S、111T 一次導体
100 プリント配線基板
100a、100b、100c 基板
100a1、100b1、100c1、100d1、100e1 基板
110 漏電検出用電子部品
111R、111S、111T 一次導体
112 コア
113 コイル
113p 回路パターン
113t スルーホール
120 位相調整部
123 一対のコイル(平衡時出力抑制コイル)
123p 回路パターン
123t スルーホール
Claims (11)
- 複数の一次導体と、
前記複数の一次導体を内側に貫通させる環状の磁性材料からなるコアと、
前記コアの輪に沿って巻線が巻回されたトロイダル状の漏電検出コイルと、
前記漏電検出コイルに発生する誘起電圧による出力電圧を検出する検出部と、
漏電検出コイルの巻回されたコアに、前記コアの周回に沿って対称に配置された一対のコイルで構成され、平衡電流により発生したコア内の磁束をうち消す出力が発生するように、前記漏電検出コイルとともにトロイダル状に巻回された平衡時出力抑制コイルとを備え、
前記漏電検出部および前記平衡時出力抑制コイルの少なくとも一方において、
基板に内蔵されて構成されたコアと、前記基板において、回路パターン及びスルーホールによって前記コアの外側にコアの輪に沿って巻線が巻回された構造となるトロイダル状のコイルとを具備し、
前記漏電検出部および前記平衡時出力抑制コイルは、
少なくとも3層の絶縁層を備えた積層基板で構成され、
前記積層基板の中間層に、コアが挟み込まれて、
前記漏電検出コイルおよび前記平衡時出力抑制コイルは、回路パターンおよびスルーホールによって、前記コアの周回に引き回され、
前記スルーホールは、前記コアの内径側と外径側とに沿ってそれぞれ所定の間隔で配列された内側スルーホール群と、外側スルーホール群とで構成され、
前記漏電検出コイルと前記平衡時出力抑制コイルを構成するスルーホールはそれぞれ、ひとつおきに回路パターンで接続され、
前記回路パターンは、前記コアの上層側と下層側とで、ねじれの方向に交差するように配置された漏電検出装置。 - 請求項1に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡時出力抑制コイルは、ともに同一方向に巻回され、各平衡時出力抑制コイルの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された1対のコイルで構成された漏電検出装置。 - 請求項1または2に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡時出力抑制コイルは、互いに逆方向に巻回され、各平衡時出力抑制コイルの両端は、同一方向の磁束が発生すると、出力が打ち消される方向に接続された1対のコイルで構成されている漏電検出装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡時出力抑制コイルは、前記コアを貫通している一次導体の近傍において高密度に巻回された漏電検出装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡時出力抑制コイルは、前記コアを貫通している一次導体の近傍においてのみ巻回された漏電検出装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記平衡時出力抑制コイルは、前記漏電検出コイルの外側に絶縁体を介して巻回された漏電検出装置。 - 請求項6に記載の漏電検出装置であって、
前記漏電検出コイルは、前記コアの外周に絶縁材を介して巻回され、
前記平衡時出力抑制コイルは、前記漏電検出コイルの外側に絶縁材を介して巻回された漏電検出装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記1対の平衡時出力抑制コイルの少なくとも一方の間には、位相変換回路が接続された漏電検出装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の漏電検出装置であって、
前記1対の平衡時出力抑制コイルの少なくとも一方の間には、コンデンサが接続された漏電検出装置。 - 請求項1に記載の漏電検出装置であって、
前記内側スルーホール群は千鳥状に配列された漏電検出装置。 - 請求項1に記載の漏電検出装置であって、
少なくとも4層の絶縁層を備えた積層基板で構成され、
前記漏電検出部および前記平衡時出力抑制部は、それぞれ異なる層に形成され、一方が前記コアを中心として内側の2層に、他方が外側の2層に形成された漏電検出装置。
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