JP5750313B2 - 接地極付きコンセントの配線確認試験器及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、接地極付きコンセントの配線確認試験器及び方法に関する。

単相交流用の接地極付きコンセントに対し、ホット側であるライン（Line、以下Ｌ線）、中性線（Neutral、以下Ｎ線）、接地線（Earth、以下Ｅ線）の配線を間違える問題が発生している。配線の間違ったコンセントに電気機器を接続した場合、電気機器の損傷だけでなく、人体に対する感電事故の危険も生じる。

一回の電気工事において配線するコンセントの数は、膨大であり、人的な作業ミスによる誤接続を防ぐことは困難である。従って、工事後の配線確認の実施が事故防止に不可欠である。また、工事後の配線確認のみならず、既存のコンセント（工事後時間を経たコンセント）においても、疑わしいと思われる配線については配線確認が必要とされる場合が多くある。

従来技術において、交流電圧計を用いてコンセントの端子間の電圧を測定し、その電圧値が０Ｖとなる２つの端子をＮ線及びＥ線にそれぞれ接続された端子であると確認した後、２つの端子との間に電圧（１００Ｖ等）が存在する端子をＬ線に接続された端子であると確認する方法があった。しかしながら、Ｎ線及びＥ線の電位は同電位であるため、Ｎ線及びＥ線の配線が逆接続であった場合の誤配線を判別するのは困難であった。

特開２００７−２７８７５１号公報には、Ｌ線−Ｎ線間のループインピーダンスとＬ線−Ｅ線間のループインピーダンスを測定し、その測定結果を比較することにより、Ｎ線及びＥ線の誤配線を判別する方法が開示されている。Ｌ線−Ｅ線間のループインピーダンスには大地の抵抗成分が含まれるため、正常配線であれば、「Ｌ線−Ｅ線間のインピーダンス」＞「Ｌ線−Ｎ線間のインピーダンス」となり、Ｎ線、Ｅ線の配線が逆の場合は、「Ｌ線−Ｅ線間のインピーダンス」＜「Ｌ線−Ｎ線間のインピーダンス」となるため誤配線を判断することができる。しかしながら、誤配線を精度よく判断するためには、少なくとも０．１Ωの分解能まで測定する必要があり、Ｅ線に少なくとも１００ｍＡ以上の電流を流さなければ正確に測定することが困難である。配電システムに備え付けられている漏電遮断器の定格電流は、多くの場合３０ｍＡである。それを超える電流を流すと、漏電遮断器が動作して回路を遮断してしまう。

特開２００７−２７８７５１号公報

そこで本発明は、Ｎ線及びＥ線の誤配線を精度よく判別することができる配線確認試験器及び方法を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点に係る配線確認試験器は、
第１の周波数による単相交流電圧を供給するＬ（Line）線が接続された第１の端子と、Ｎ（Neutral）線が接続されるべき第２の端子と、Ｅ（Earth）線が接続されるべき第３の端子と、を含むコンセントに対し、前記Ｎ線及び前記Ｅ線が誤接続されていないかを判別する配線確認試験器であって、
前記第２の端子と前記第３の端子との間に、前記第１の周波数と異なる第２の周波数を含む電流を流す電源と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧信号を計測する第１の計測回路と、
前記第１の端子と前記第３の端子との間の電圧信号を計測する第２の計測回路と、
前記第１の計測回路によって計測された電圧信号及び前記第２の計測回路によって計測された電圧信号にそれぞれ含まれる前記第２の周波数に相当する周波数成分の大小関係を検出する検出回路と、
を含む。

これによれば、第２の周波数を含む電流が漏電遮断器の定格電流以下の電流である場合でも、第１の計測回路によって計測された電圧信号及び第２の計測回路によって計測された電圧信号にそれぞれ含まれる第２の周波数に相当する周波数成分の大小関係を検出することにより、Ｎ線及びＥ線の誤配線を精度よく判別することができる。

本発明の各実施形態に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した概略構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した構成を示す回路図である。 図３（Ａ）〜図３（Ｆ）は、正常接続であった場合の各信号の波形図である。図３（Ｇ）は、Ｎ線とＥ線とが逆接続であった場合の図３（Ｆ）に相当する信号の波形図である。 配電システムにおける接地方法の一例を示す図である。 図５（Ａ）は、地電圧について説明する回路図であり、図５（Ｂ）は、地電圧の直流成分が存在する場合の図３（Ｆ）に相当する信号の波形図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ、第１の実施形態の第１の変形例及び第２の変形例における検出回路の構成を示すブロック図である。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）は、それぞれ、第１の実施形態の第３の変形例、第４の変形例及び第５の変形例における検出回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した構成を示す回路図である。 第３の実施形態の変形例に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明される各実施形態は、本発明の一例を示すものであって、本発明の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本発明の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

＜１．概略構成＞
図１は、本発明の各実施形態に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した概略構成を示す回路図である。
配電システム１３は、送電線１４と、変圧器Ｔｒと、Ｌ線と、Ｎ線と、Ｅ線と、電源コンセント１１とを含んでいる。送電線１４は変圧器Ｔｒの１次側に接続されている。

変圧器Ｔｒの２次側には、非接地側（ホット側）電線の１つであるＬ線と、接地側（中性相）電線であるＮ線とが接続されている。Ｌ線には、第１の周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）による交流の電圧Ｖ１が、変圧器Ｔｒによって印加されている。配電システム１３は、変圧器Ｔｒに１本のＬ線と１本のＮ線とが接続される単相２線式でも良いし、変圧器Ｔｒに２本のＬ線（図示せず）と１本のＮ線とが接続される単相３線式でも良い。Ｌ線及びＮ線には、漏電遮断器１２が接続されている。漏電遮断器１２は、Ｌ線とＮ線とに流れる電流の差が所定値以上（漏電）となった場合に、回路を遮断する。

Ｅ線は、Ｎ線とは別に接地されている。Ｅ線の接地方法は特に限定されないが、図１に示されるように、最終的にＮ線とほぼ同電位に接続される。

電源コンセント１１（socket）は、第１の端子Ｔ_１と、第２の端子Ｔ_２と、第３の端子Ｔ_３とを含んでいる。第１の端子Ｔ_１にはＬ線が接続され、第２の端子Ｔ_２にはＮ線が接続され、第３の端子Ｔ_３にはＥ線が接続される。しかしながら、配線工事ミスにより、第１、第２及び第３の端子Ｔ_１、Ｔ_２及びＴ_３と、Ｌ線、Ｎ線及びＥ線との接続が間違っている場合がある。
本実施形態の配線確認試験器１は、以上のような配電システム１３の電源コンセント１１に接続されて、Ｌ線、Ｎ線及びＥ線との誤接続を判別する。

配線確認試験器１は、差し込みプラグ１０と、電圧測定回路２と、判定手段４と、電流源Ｊと、スイッチＳＷ１と、第１及び第２の計測回路Ｖａ及びＶｂと、検出回路３と、入出力手段９とを含んでいる。

差し込みプラグ１０は、電源コンセント１１の第１〜第３の端子Ｔ_１〜Ｔ_３に挿入できる形状の導体の刃Ｂ_１〜Ｂ_３を有している。

電圧測定回路２は、差し込みプラグ１０が電源コンセント１１に接続されると、自動的に電源コンセント１１の各端子間（Ｔ_３−Ｔ_１間、Ｔ_１−Ｔ_２間、Ｔ_２−Ｔ_３間）の電圧値を測定する。

判定手段４は、電圧測定回路２による電圧値の測定結果に基づき、次の通り判定を行う。
（１）Ｔ_３−Ｔ_１間電圧なし、Ｔ_１−Ｔ_２間電圧なし、Ｔ_２−Ｔ_３間電圧なし
→ Ｌ線が未接続．
（２）Ｔ_３−Ｔ_１間電圧なし、Ｔ_１−Ｔ_２間電圧あり、Ｔ_２−Ｔ_３間電圧なし
→ Ｅ線が未接続．
（３）Ｔ_３−Ｔ_１間電圧あり、Ｔ_１−Ｔ_２間電圧なし、Ｔ_２−Ｔ_３間電圧なし
→ Ｎ線が未接続．
（４）Ｔ_３−Ｔ_１間電圧なし、Ｔ_１−Ｔ_２間電圧あり、Ｔ_２−Ｔ_３間電圧あり
→ Ｌ線とＮ線とが逆接続．
（５）Ｔ_３−Ｔ_１間電圧あり、Ｔ_１−Ｔ_２間電圧なし、Ｔ_２−Ｔ_３間電圧あり
→ Ｌ線とＥ線とが逆接続．
（６）Ｔ_３−Ｔ_１間電圧あり、Ｔ_１−Ｔ_２間電圧あり、Ｔ_２−Ｔ_３間電圧なし
→ 正常接続、又はＮ線とＥ線とが逆接続．

電圧測定回路２による測定結果が上記（１）〜（５）に示す測定結果であった場合には誤接続を判定することができるが、上記（６）に示すように、Ｎ線とＥ線とが逆接続されているか否かについては、電圧測定回路２による測定結果によっては判定できない。以下に、Ｎ線とＥ線とが逆接続されているか否かを判定するための構成について説明する。

スイッチＳＷ１は、通常時にはＯＦＦとされる。スイッチＳＷ１は、Ｎ線及びＥ線の逆接続判定を行う時にＯＮとされることにより、電流源Ｊを第２及び第３の端子Ｔ_２及びＴ_３に接続する。
電流源Ｊは、第２及び第３の端子Ｔ_２及びＴ_３間に、配電システム１３の電圧Ｖ１の周波数（第１の周波数）とは異なる第２の周波数（例えば、０Ｈｚ（直流）から数十ｋＨｚの範囲内の周波数）を含む、既知の電流Ｉを流す。電流Ｉは、定格感度電流３０ｍＡの漏電遮断器１２を動作させることのない１５ｍＡ以下とすることが望ましい。また、電流Ｉは交流電流が望ましい。

第１及び第２の計測回路Ｖａ及びＶｂは、例えば差動増幅回路等でそれぞれ構成される。第１の計測回路Ｖａは、第１及び第２の端子Ｔ_１及びＴ_２間の電圧信号を取得する。第２の計測回路Ｖｂは、第１及び第３の端子Ｔ_１及びＴ_３間の電圧信号を取得する。

検出回路３は、第１及び第２の計測回路Ｖａ及びＶｂで取得した電圧信号にそれぞれ含まれる第２の周波数に相当する周波数成分の大小関係を検出することにより、Ｎ線及びＥ線の逆接続を判定する。

入出力手段９は、表示用ディスプレイ、表示ランプ及びスピーカの全て又はいずれかを備える。入出力手段９は、判定手段４による判定結果及び検出回路３による判定結果を報知する。また、入出力手段９は、ボタン及び操作パネルの両方又はいずれかを備え、使用者の操作入力による各種試験モードの切替えの指示ができるようにすることが望ましい。

＜２．第１の実施形態＞
＜２−１．構成＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した構成を示す回路図である。図２においては、配線確認試験器１の検出回路３の構成を、詳しく示している。検出回路３以外の構成については、図示を簡略化若しくは省略しているが、図１に示した通りとすることができる。
検出回路３は、オールパスフィルタ５ａと、差動増幅回路６と、ＡＤ変換回路７と、計測制御手段８とを含んでいる。

オールパスフィルタ５ａは、第１の計測回路Ｖａにおいて取得した電圧信号Ｖ_２１の中に存在する配電システム１３の電圧Ｖ１の位相を反転させる。そのため、オールパスフィルタ５ａは、第２の周波数を含む電流Ｉによって生じた電圧信号をそのまま通し、第１の周波数を含む配電システム１３の電圧Ｖ１の位相を１８０°ずらすようなカットオフ周波数に設定されている。なお、「反転」又は「１８０°」との用語は、厳密な数値を意味するものではなく、実用的範囲内での誤差を含む趣旨である。

差動増幅回路６は、配電システム１３の電圧Ｖ１のみ位相が１８０°ずれたオールパスフィルタ５ａの出力信号と、第２の計測回路Ｖｂにおいて取得した電圧信号Ｖ_１３との差動を増幅する。
ＡＤ変換回路７は、差動増幅回路６の出力信号をデジタル信号に変換する。

計測制御手段８は、ＡＤ変換回路７の出力信号に基づいて、差動増幅回路６の出力信号の振幅を測定し、直流成分のノイズを取り除く。
計測制御手段８は、ノイズを取り除かれた差動増幅回路６の出力信号の各区間における極性により、Ｎ線とＥ線とが逆接続になっていないかを判別する。

＜２−２．動作＞
図１の電圧測定回路２により、第２の端子Ｔ_２と第３の端子Ｔ_３との間に電圧がないこと（上述の（６））を確認してから、図１のスイッチＳＷ１をＯＮにし、電流源Ｊより第２の端子Ｔ_２と第３の端子Ｔ_３との間に低い電流Ｉを流す。ここで、図２に示されるように、Ｌ線、Ｎ線及びＥ線には、それぞれ抵抗Ｒ_Ｌ、Ｒ_Ｎ、Ｒ_Ｅが含まれる。Ｒ_Ｎの両端に掛かる電圧Ｖ_Ｎと、Ｒ_Ｅの両端に掛かる電圧Ｖ_Ｅとは、電流Ｉにより、下式の通り表される。
Ｖ_Ｎ＝Ｒ_Ｎ×Ｉ … 式（１）
Ｖ_Ｅ＝Ｒ_Ｅ×Ｉ … 式（２）

一方、第１の計測回路Ｖａは、第１の端子Ｔ_１と第２の端子Ｔ_２との間の電圧信号Ｖ_２１の波形を、第２の端子Ｔ_２を基準として検出する。これと同時に、第２の計測回路Ｖｂは、第１の端子Ｔ_１と第３の端子Ｔ_３との間の電圧信号Ｖ_１３の波形を、第１の端子Ｔ_１を基準として検出する。このため、電圧信号Ｖ_２１及びＶ_１３に影響する配電システム１３の電圧Ｖ１の極性は異なっており、この電圧信号Ｖ_２１及びＶ_１３は下式で表される。
Ｖ_２１＝Ｖ１＋Ｖ_Ｎ … 式（３）
Ｖ_１３＝−Ｖ１＋Ｖ_Ｅ … 式（４）

なお、第１及び第２の計測回路Ｖａ及びＶｂのＬ線に接続されている端子の入力インピーダンスを、それぞれ高くしておくことが望ましい。これにより、電流ＩをＬ線に流さないため、Ｌ線の抵抗Ｒ_Ｌを無視して考えることができる。

電圧信号Ｖ_２１及びＶ_１３には、式（３）及び式（４）の通り、Ｎ線とＥ線との逆接続の判定に必要ない配電システム１３の電圧Ｖ１が含まれている。そこで、オールパスフィルタ５ａ及び差動増幅回路６を用いた以下の手順にて電圧Ｖ１を取り除く。

図３（Ａ）〜図３（Ｆ）は、正常接続であった場合の各信号の波形図である。
図３（Ａ）は電流Ｉの波形を示している。電流Ｉは、配電システム１３の電圧Ｖ１の周波数（第１の周波数）とは異なる第２の周波数を含んでいる。ここでは例として方形波を用いている。

図３（Ｂ）は配電システム１３の電圧Ｖ１の波形を示している。電圧Ｖ１は、第１の周波数を含んでいる。
図３（Ｃ）は電圧信号Ｖ_１３の波形を示しており、図３（Ｄ）は電圧信号Ｖ_２１の波形を示している。それぞれ、配電システム１３の電圧Ｖ１に、電流Ｉを流すことによる電圧が重畳している。

図３（Ｅ）は、オールパスフィルタ５ａを用いて、図３（Ｄ）に示した電圧信号Ｖ_２１の波形に含まれる配電システム１３の電圧Ｖ１の周波数成分（第１の周波数成分）のみ位相を１８０°ずらした電圧信号Ｖ_２１'の波形を示している（電圧Ｖ１の周波数成分の極性が反転している）。図３（Ｅ）に示されるように、電圧信号Ｖ_２１'においては、配電システム１３の電圧Ｖ１の周波数成分の位相のみが反転しており、電流Ｉによって生じた電圧の周波数成分（第２の周波数成分）の位相は変化していない。
電圧信号Ｖ_２１'は、式（３）において電圧Ｖ１の極性が反転した信号であるため、下式で表される。
Ｖ_２１'＝−Ｖ１＋Ｖ_Ｎ … 式（５）

図３（Ｆ）は、差動増幅回路６により、図３（Ｅ）に示した電圧信号Ｖ_２１'と図３（Ｃ）に示した電圧信号Ｖ_１３との差を増幅した電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）の波形を示している。図３（Ｆ）に示す電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）においては、配電システム１３の電圧Ｖ１の波形が打ち消され、電流Ｉによって生じた電圧信号の周波数成分のみが下式で表されるように取り出されている。
Ｖ_２１'−Ｖ_１３＝−Ｖ１＋Ｖ_Ｎ−（−Ｖ１＋Ｖ_Ｅ）＝Ｖ_Ｎ−Ｖ_Ｅ … 式（６）

さらに式（１）、（２）より、式（６）の電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）は、下式で表すことができる。
Ｖ_２１'−Ｖ_１３＝Ｒ_Ｎ×Ｉ−Ｒ_Ｅ×Ｉ＝（Ｒ_Ｎ−Ｒ_Ｅ）×Ｉ … 式（７）
上述の通り電流Ｉは既知の電流である。従って、電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）を測定することにより、Ｒ_ＮとＲ_Ｅの抵抗差を算出することができる。

図４は、配電システムにおける接地方法の一例を示す図である。図４において、Ｅ線は大地に接地されている。この場合に、Ｒ_Ｅは、電線の抵抗Ｒ_Ｅ１及びＲ_Ｅ２と、接地抵抗Ｒ_Ｅ３とを含んだ抵抗であり、Ｒ_Ｅ＝Ｒ_Ｅ１＋Ｒ_Ｅ２＋Ｒ_Ｅ３である。そこで、Ｎ線及びＥ線の配線が正しい場合は、Ｒ_Ｎ＜Ｒ_Ｅとなる。すなわち、Ｒ_Ｎ−Ｒ_Ｅ＜０であるので、式（７）より、電流Ｉの極性が正であれば電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）は負の値となり、電流Ｉの極性が負であれば電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）は正の値となる。

従って、Ｎ線及びＥ線の配線が正しい場合、図３（Ｆ）に示す電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）の波形において、電流Ｉの極性が正の時（［Ａ］の区間）には、電圧（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）は負の値を持つことになり、電流Ｉの極性が負の時（［Ｂ］の区間）には、電圧（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）は正の値を持つことになる。

図３（Ｇ）は、Ｎ線及びＥ線の配線が逆接続であった場合に差動増幅回路により出力される電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）の波形図である。Ｎ線及びＥ線の配線が逆接続になっている場合は、式（７）において、Ｒ_ＮとＲ_Ｅとが入れ替わるので、正負符号が逆転する。従って、図３（Ｇ）に示すように、電流Ｉの極性が正の時（［Ａ］の区間）には、電圧（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）は正の値を持ち、電流Ｉの極性が負の時（［Ｂ］の区間）には、電圧（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）は負の値を持つことになる。こうして、Ｎ線及びＥ線の配線が正しいか、逆接続かを判断することができる。

ＡＤ変換回路７は、差動増幅回路６による電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）をデジタル信号に変換する。計測制御手段８は、このデジタル信号に基づいて、電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）の各区間における極性を判定する。

図５（Ａ）は、地電圧について説明する回路図であり、図５（Ｂ）は、地電圧の直流成分が存在する場合の差動増幅回路による電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）を示す波形図である。図５（Ａ）に示すように、Ｎ線とＥ線との間には配電システム１３の漏洩電流等によって、数ボルトの地電圧が存在する場合がある。この地電圧が交流の場合は、オールパスフィルタ５ａで位相を反転させられるので、差動増幅器６によって排除できる。しかしながら、地電圧が直流の場合は、図５（Ｂ）に示すように、差動増幅回路６による電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）が直流成分を含むことになる。そこで、ＡＤ変換回路７によるＡＤ変換後に、計測制御手段８により、差動増幅回路６による電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）の振幅（図５（Ｂ）の［Ｃ］）を測定し、直流成分を取り除く。

＜２−３．変形例＞
１．上述の説明において、オールパスフィルタ５ａが、第１の計測回路Ｖａにおいて取得した電圧信号Ｖ_２１の中に存在する第１の周波数成分の位相を反転させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。

図６（Ａ）は、第１の実施形態の第１の変形例における検出回路の構成を示すブロック図である。ＡＤ変換回路７及び計測制御手段８については、図示を省略している（図６及び図７において同様）。図６（Ａ）においては、オールパスフィルタ５ｂが、第２の計測回路Ｖｂにおいて取得した電圧信号Ｖ_１３の中に存在する第１の周波数成分の位相を反転させている。これにより、上述の式（４）における電圧Ｖ１の極性を反転した下式（８）に示す信号が得られ、差動増幅回路６の一方の端子に入力される。
Ｖ_１３'＝Ｖ１＋Ｖ_Ｅ … 式（８）
第１の計測回路Ｖａには、オールパスフィルタは接続されておらず、上述の式（３）に示す信号が、差動増幅回路６の他方の端子に入力される。
Ｖ_２１＝Ｖ１＋Ｖ_Ｎ … 式（３）
この構成によっても、差動増幅回路６において電圧Ｖ１の波形が打ち消され、電圧Ｖ_Ｎと電圧Ｖ_Ｅとの差分に相当する信号が得られる。

図６（Ｂ）は、第１の実施形態の第２の変形例における検出回路の構成を示すブロック図である。図６（Ｂ）においては、第１のオールパスフィルタ５ａが、第１の計測回路Ｖａにおいて取得した電圧信号Ｖ_２１の中に存在する第１の周波数成分の位相をθ°回転させ、第２のオールパスフィルタ５ｂが、第２の計測回路Ｖｂにおいて取得した電圧信号Ｖ_１３の中に存在する第１の周波数成分の位相を（１８０＋θ）°回転させている。そして、第１及び第２のオールパスフィルタの出力信号が、差動増幅回路６に入力されている。なお、θ＝１８０の場合は、図２を参照しながら説明した第１の実施形態に相当し、第２のオールパスフィルタ５ｂは不要である。θ＝０の場合は、図６（Ａ）を参照しながら説明した第１の変形例に相当し、第１のオールパスフィルタ５ａは不要である。

２．また、上述の説明において、第１の計測回路Ｖａが、第１の端子Ｔ_１と第２の端子Ｔ_２との間の電圧信号Ｖ_２１の波形を、第２の端子Ｔ_２を基準として検出し、第２の計測回路Ｖｂが、第１の端子Ｔ_１と第３の端子Ｔ_３との間の電圧信号Ｖ_１３の波形を、第１の端子Ｔ_１を基準として検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。

図７（Ａ）は、第１の実施形態の第３の変形例における検出回路の構成を示すブロック図である。図７（Ａ）においては、第１の計測回路Ｖａが、第１の端子Ｔ_１と第２の端子Ｔ_２との間の電圧信号Ｖ_１２の波形を、第１の端子Ｔ_１を基準として検出し、第２の計測回路Ｖｂが、第１の端子Ｔ_１と第３の端子Ｔ_３との間の電圧信号Ｖ_３１の波形を、第３の端子Ｔ_３を基準として検出している。すなわち、第１及び第２の計測回路Ｖａ及びＶｂにおいて、上述の式（３）及び式（４）の極性をそれぞれ反転した下式に示す信号が得られる。
Ｖ_１２＝−Ｖ_２１＝−Ｖ１−Ｖ_Ｎ … 式（９）
Ｖ_３１＝−Ｖ_１３＝Ｖ１−Ｖ_Ｅ … 式（１０）
この場合には、上述と同様に、第１のオールパスフィルタ５ａが、第１の計測回路Ｖａにおいて取得した電圧信号Ｖ_１２の中に存在する第１の周波数成分（−Ｖ１）の位相をθ°回転させ、第２のオールパスフィルタ５ｂが、第２の計測回路Ｖｂにおいて取得した電圧信号Ｖ_３１の中に存在する第１の周波数成分（Ｖ１）の位相を（１８０＋θ）°回転させる。そして、第１及び第２のオールパスフィルタの出力信号を、差動増幅回路６に入力する。なお、θ＝０の場合は第１のオールパスフィルタ５ａは不要である。θ＝１８０の場合は第２のオールパスフィルタ５ｂは不要である。

図７（Ｂ）は、第１の実施形態の第４の変形例における検出回路の構成を示すブロック図である。図７（Ｂ）においては、第１の計測回路Ｖａが、第１の端子Ｔ_１と第２の端子Ｔ_２との間の電圧信号Ｖ_２１の波形を、第２の端子Ｔ_２を基準として検出し、第２の計測回路Ｖｂが、第１の端子Ｔ_１と第３の端子Ｔ_３との間の電圧信号Ｖ_３１の波形を、第３の端子Ｔ_３を基準として検出している。この場合には、第２の計測回路Ｖｂにおいて、上述の式（１０）に示す信号が得られる。
Ｖ_３１＝−Ｖ_１３＝Ｖ１−Ｖ_Ｅ … 式（１０）
一方、第１の計測回路Ｖａにおいては、式（３）に示す信号が得られる。
Ｖ_２１＝Ｖ１＋Ｖ_Ｎ … 式（３）

この場合には、第１のオールパスフィルタ５ａ'が、第１の計測回路Ｖａにおいて取得した電圧信号Ｖ_２１の中に存在する第２の周波数成分（Ｖ_Ｎ）の位相をθ°回転させ、第２のオールパスフィルタ５ｂ'が、第２の計測回路Ｖｂにおいて取得した電圧信号Ｖ_３１の中に存在する第２の周波数成分（−Ｖ_Ｅ）の位相を（１８０＋θ）°回転させる。そして、第１及び第２のオールパスフィルタの出力信号を、差動増幅回路６に入力する。これにより、式（１０）及び式（３）におけるＶ１が消去される。また、式（１０）の−Ｖ_Ｅ及び式（３）のＶ_Ｎの位相が、それぞれ（１８０＋θ）°及びθ°回転し、差動増幅されるので、Ｖ_ＥとＶ_Ｎとの差分信号が得られる。なお、θ＝０の場合は第１のオールパスフィルタ５ａ'は不要である。θ＝１８０の場合は第２のオールパスフィルタ５ｂ'は不要である。

図７（Ｃ）は、第１の実施形態の第５の変形例における検出回路の構成を示すブロック図である。図７（Ｃ）においては、第１の計測回路Ｖａが、第１の端子Ｔ_１と第２の端子Ｔ_２との間の電圧信号Ｖ_１２の波形を、第１の端子Ｔ_１を基準として検出し、第２の計測回路Ｖｂが、第１の端子Ｔ_１と第３の端子Ｔ_３との間の電圧信号Ｖ_１３の波形を、第１の端子Ｔ_１を基準として検出している。この場合には、第１の計測回路Ｖａにおいて、上述の式（９）に示す信号が得られる。
Ｖ_１２＝−Ｖ_２１＝−Ｖ１−Ｖ_Ｎ … 式（９）
一方、第２の計測回路Ｖｂにおいては、式（４）に示す信号が得られる。
Ｖ_１３＝−Ｖ１＋Ｖ_Ｅ … 式（４）

この場合にも、第１のオールパスフィルタ５ａ'が、第１の計測回路Ｖａにおいて取得した電圧信号Ｖ_１２の中に存在する第２の周波数成分（−Ｖ_Ｎ）の位相をθ°回転させ、第２のオールパスフィルタ５ｂ'が、第２の計測回路Ｖｂにおいて取得した電圧信号Ｖ_１３の中に存在する第２の周波数成分（Ｖ_Ｅ）の位相を（１８０＋θ）°回転させる。そして、第１及び第２のオールパスフィルタの出力信号を、差動増幅回路６に入力する。これにより、式（９）及び式（４）におけるＶ１が消去される。また、式（９）の−Ｖ_Ｎ及び式（４）のＶ_Ｅの位相が、それぞれθ°及び（１８０＋θ）°回転し、差動増幅されるので、Ｖ_ＮとＶ_Ｅとの差分信号が得られる。なお、θ＝０の場合は第１のオールパスフィルタ５ａ'は不要である。θ＝１８０の場合は第２のオールパスフィルタ５ｂ'は不要である。

３．また、オールパスフィルタは、アナログフィルタに限らず、デジタルフィルタを用いて構成されても良い。

４．また、上述の説明において、ＡＤ変換回路７によって生成されたデジタル信号に基づいて、地電圧の直流成分を取り除く場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、差動増幅回路６により出力された電圧信号（Ｖ_２１'−Ｖ_１３）をハイパスフィルタに入力することにより、直流成分を取り除くこともできる。

＜３．第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した構成を示す回路図である。図８においては、配線確認試験器１の検出回路３の構成を、詳しく示している。検出回路３以外の構成については、図示を簡略化若しくは省略しているが、図１に示した通りとすることができる。
検出回路３は、ローパスフィルタ２０ａ及び２０ｂと、ＡＤ変換回路７ａ及び７ｂと、計測制御手段８とを含んでいる。

ローパスフィルタ２０ａは、第１の計測回路Ｖａにおいて取得した電圧信号Ｖ_２１の中に存在する配電システムの電圧Ｖ１の周波数成分（第１の周波数成分）を低減し、電流ＩとＮ線の抵抗Ｒ_Ｎとによって与えられる電圧Ｖ_Ｎの周波数成分（第２の周波数成分）を通過させる。なお、ここでは、第２の周波数が第１の周波数より小さいものとする。
ローパスフィルタ２０ｂは、第２の計測回路Ｖｂにおいて取得した電圧信号Ｖ_１３の中に存在する配電システムの電圧Ｖ１の周波数成分（第１の周波数成分）を低減し、電流ＩとＥ線の抵抗Ｒ_Ｅとによって与えられる電圧Ｖ_Ｅの周波数成分（第２の周波数成分）を通過させる。

ＡＤ変換回路７ａ及び７ｂは、それぞれローパスフィルタ２０ａ及び２０ｂの出力信号Ｖ_Ｎ及びＶ_Ｅをデジタル信号に変換する。
計測制御手段８は、ＡＤ変換回路７ａ及び７ｂの出力信号に基づいて、ローパスフィルタ２０ａ及び２０ｂの出力信号Ｖ_Ｎ及びＶ_Ｅの大小関係を判定する。或いは、抵抗Ｒ_Ｎ及びＲ_Ｅの大小関係を判定しても良い。Ｒ_Ｎ＝Ｖ_Ｎ÷Ｉ、Ｒ_Ｅ＝Ｖ_Ｅ÷Ｉであり、Ｉは既知の電流であるため、Ｒ_Ｎ及びＲ_Ｅを算出することができ、Ｒ_Ｎ及びＲ_Ｅの大小関係を比較できる。Ｖ_Ｎ＜Ｖ_Ｅ又はＲ_Ｎ＜Ｒ_Ｅなら正常配線であり、Ｖ_Ｎ＞Ｖ_Ｅ又はＲ_Ｎ＞Ｒ_ＥならＮ線とＥ線とが逆接続であると判定できる。

なお、ローパスフィルタ２０ａ及び２０ｂの出力信号Ｖ_Ｎ及びＶ_Ｅを、そのままデジタル信号に変換するのではなく、Ｖ_Ｎ及びＶ_Ｅを差動増幅回路（図示せず）に入力しても良い。この差動増幅回路の出力信号は、Ｖ_ＮとＶ_Ｅとの差分信号となる。従って、図２を参照しながら説明した第１の実施形態と同様に、Ｎ線及びＥ線の配線が正しいか、逆接続かを判断することができる。

＜４．第３の実施形態＞
図９は、本発明の第３の実施形態に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した構成を示す回路図である。図９においては、差し込みプラグ、電圧測定回路、判定手段、電流源のスイッチ等の構成については、図示を省略しているが、図１に示した通りとすることができる。
検出回路３は、ローパスフィルタ２０と、ＡＤ変換回路７ａ及び７ｂと、計測制御手段８とを含んでいる。

第３の実施形態においては、第１の計測回路Ｖａ'は、第２及び第３の端子Ｔ_２及びＴ_３間の電圧信号Ｖ_２３を取得する。第２の計測回路Ｖｂは、第１及び第３の端子Ｔ_１及びＴ_３間の電圧信号Ｖ_１３を取得する。
電圧信号Ｖ_２３には、電流Ｉ及びＮ線の抵抗Ｒ_Ｎによって与えられる電圧Ｖ_Ｎと、電流Ｉ及びＥ線の抵抗Ｒ_Ｅによって与えられる電圧Ｖ_Ｅとが含まれ、下式で表すことができる。
Ｖ_２３＝Ｖ_Ｎ＋Ｖ_Ｅ … 式（１１）
電圧信号Ｖ_１３には、電流Ｉ及びＥ線の抵抗Ｒ_Ｅによって与えられる電圧Ｖ_Ｅと、配電システム１３の電圧Ｖ１とが含まれ、式（４）で表すことができる。
Ｖ_１３＝−Ｖ１＋Ｖ_Ｅ … 式（４）

ローパスフィルタ２０は、第２の計測回路Ｖｂにおいて取得した電圧信号Ｖ_１３の中に存在する配電システムの電圧Ｖ１の周波数成分（第１の周波数成分）を低減し、電流ＩとＥ線の抵抗Ｒ_Ｅとによって与えられる電圧Ｖ_Ｅの周波数成分（第２の周波数成分）をそのまま通過させる。なお、ここでは、第２の周波数が第１の周波数より小さいものとする。

ＡＤ変換回路７ａは、第１の計測回路Ｖａ'において取得した電圧信号Ｖ_２３をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換回路７ｂは、ローパスフィルタ２０の出力信号Ｖ_Ｅをデジタル信号に変換する。
計測制御手段８は、ＡＤ変換回路７ａ及び７ｂの出力信号に基づいて、第１の計測回路Ｖａ'において取得した電圧信号Ｖ_２３とローパスフィルタ２０の出力信号Ｖ_Ｅとの差分（Ｖ_Ｎ＋Ｖ_Ｅ）−Ｖ_Ｅが、ローパスフィルタ２０の出力信号Ｖ_Ｅより大きいか小さいかを判定する。

以上により、電流Ｉ及びＮ線の抵抗Ｒ_Ｎによって与えられる電圧Ｖ_Ｎと、電流Ｉ及びＥ線の抵抗Ｒ_Ｅによって与えられる電圧Ｖ_Ｅとの大小関係を判定できる。或いは、抵抗Ｒ_Ｎ及びＲ_Ｅの大小関係を判定しても良い。Ｒ_Ｎ＋Ｅ_Ｅ＝（Ｖ_Ｎ＋Ｖ_Ｅ）÷Ｉ、Ｒ_Ｅ＝Ｖ_Ｅ÷Ｉであり、Ｉは既知の電流であるため、Ｒ_Ｎ及びＲ_Ｅを算出することができ、Ｒ_Ｎ及びＲ_Ｅの大小関係を比較できる。Ｖ_Ｎ＜Ｖ_Ｅ又はＲ_Ｎ＜Ｒ_Ｅなら正常配線であり、Ｖ_Ｎ＞Ｖ_Ｅ又はＲ_Ｎ＞Ｒ_ＥならＮ線とＥ線とが逆接続であると判定できる。

なお、第２及び第３の実施形態において、第２の周波数が第１の周波数より大きい場合は、ローパスフィルタの代わりにハイパスフィルタを用いることができる。
さらに、第１の周波数成分を低減し、第２の周波数成分を通過させるために、バンドパスフィルタや、バンドエリミネーションフィルタを用いても良い。
また、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタは、アナログフィルタに限らず、デジタルフィルタを用いて構成されても良い。

図１０は、第３の実施形態の変形例に係る接地極付きコンセントの配線確認試験器を配電システムに接続した構成を示す回路図である。
この変形例においては、第２の計測回路Ｖｂ'は、第１及び第２の端子Ｔ_１及びＴ_２間の電圧信号Ｖ_２１を取得する。
電圧信号Ｖ_２１には、電流Ｉ及びＮ線の抵抗Ｒ_Ｎによって与えられる電圧Ｖ_Ｎと、配電システム１３の電圧Ｖ１とが含まれ、式（３）で表すことができる。
Ｖ_２１＝Ｖ１＋Ｖ_Ｎ … 式（３）

ローパスフィルタ２０は、第２の計測回路Ｖｂ'において取得した電圧信号Ｖ_２１の中に存在する配電システムの電圧Ｖ１の周波数成分（第１の周波数成分）を低減し、電流ＩとＮ線の抵抗Ｒ_Ｎとによって与えられる電圧Ｖ_Ｎの周波数成分（第２の周波数成分）をそのまま通過させる。
ＡＤ変換回路７ｂは、ローパスフィルタ２０の出力信号Ｖ_Ｎをデジタル信号に変換する。

計測制御手段８は、ＡＤ変換回路７ａ及び７ｂの出力信号に基づいて、第１の計測回路Ｖａ'において取得した電圧信号Ｖ_２３とローパスフィルタ２０の出力信号Ｖ_Ｎとの差分（Ｖ_Ｎ＋Ｖ_Ｅ）−Ｖ_Ｎが、ローパスフィルタ２０の出力信号Ｖ_Ｎより大きいか小さいかを判定する。
他の点は図９を参照しながら説明した通りである。

以上により、電流Ｉ及びＮ線の抵抗Ｒ_Ｎによって与えられる電圧Ｖ_Ｎと、電流Ｉ及びＥ線の抵抗Ｒ_Ｅによって与えられる電圧Ｖ_Ｅとの大小関係を判定できる。或いは、抵抗Ｒ_Ｎ及びＲ_Ｅの大小関係を判定しても良い。

＜５．実施形態による効果＞
以上説明した本発明の実施形態によれば、電気工事における配線ミスの確認作業において、漏電遮断器の動作を気にすることなく確認試験が行え、作業効率が高まる。また、信頼性の高い誤配線確認が可能となる。加えて、電気工事における安全性が確保され、機器の破損や感電事故の減少に貢献できる。

特開平０９−１０１３３８号公報においては、試験器内部に低抵抗（１０Ω）の負荷を備え、この負荷を１ｍｓ秒間のみＬ線とＮ線との間に接続し、内部の検出抵抗に流れる電流値を検出している。同様にＬ線とＥ線との間、Ｅ線とＮ線との間にも負荷を１ｍｓ接続し、検出抵抗に流れる電流値を検出し、合計三通りの電流値を比較して誤配線を確認している。しかしながら、この方法では、感度の良い漏電遮断器は動作してしまうという問題と、１ｍｓという短い測定時間に制限していることで、ノイズの大きな配電システムの環境下では、正確な判定が行えないという問題がある。

特開平０５−３１２８７８号公報においては、漏電遮断器を動作させないために、３ｍＡの電流をＮ端子からＬ端子へ、Ｅ端子からＬ端子へそれぞれ流し、内部の検出抵抗に流れる電流値を比較し、誤配線を確認している。しかしながら、流れる電流が３ｍＡと微小なことに加え、この電流の周波数は配電システムの電源周波数と同じであるため、配電システムのノイズや電源電圧変動の影響を大きく受け、正確な判定が行えないという問題がある。

これに対し、本発明の実施形態によれば、電流源ＪによってＥ線とＮ線との間に電流Ｉを流すが、配電システムの周波数と異なる第２の周波数を用いるため、後の回路において配電システムの電圧成分を取り除くことができる。このため、漏電遮断器１２を動作させない低い電流Ｉを用いた測定でも正確な計測が可能となる。

さらに、本発明の実施形態によれば、電流源ＪによってＥ線とＮ線との間に電流Ｉを流す前に、電圧測定回路２により、電源コンセント１１の各端子間（Ｔ_１−Ｔ_２間、Ｔ_２−Ｔ_３間、Ｔ_３−Ｔ_１間）の電圧値を測定するので、全ての誤配線の組合せを判別することができる。さらに、第２の端子Ｔ_２と第３の端子Ｔ_３との間に電圧がないことを確認するので、電流源Ｊは活線接続を考慮する必要がなく、大きな電圧に対する保護回路が不要であるので、回路を容易且つ安価に構成可能である。

１…配線確認試験器、２…電圧測定回路、３…検出回路、４…判定手段、５ａ、５ｂ、５ａ'、５ｂ'…オールパスフィルタ、６…差動増幅回路、７、７ａ、７ｂ…ＡＤ変換回路、８…計測制御手段、９…入出力手段、１０…差し込みプラグ、１１…電源コンセント、１２…漏電遮断器、１３…配電システム、１４…送電線、２０、２０ａ、２０ｂ…ローパスフィルタ、Ｂ_１〜Ｂ_３…刃、Ｊ…電流源、Ｒ_Ｌ…Ｌ線の抵抗、Ｒ_Ｎ…Ｎ線の抵抗、Ｒ_Ｅ…Ｅ線の抵抗、ＳＷ１…スイッチ、Ｔ_１〜Ｔ_３…端子、Ｔｒ…変圧器、Ｖａ、Ｖａ'…第１の計測回路、Ｖｂ、Ｖｂ'…第２の計測回路

Claims (5)

1. 第１の周波数による単相交流電圧を供給するＬ（Line）線が接続された第１の端子と、Ｎ（Neutral）線が接続されるべき第２の端子と、Ｅ（Earth）線が接続されるべき第３の端子と、を含むコンセントに対し、前記Ｎ線及び前記Ｅ線が誤接続されていないかを判別する配線確認試験器であって、
   前記第２の端子と前記第３の端子との間に、前記第１の周波数と異なる第２の周波数を含む交流の電流を流す電源と、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧信号を計測する第１の計測回路と、
   前記第１の端子と前記第３の端子との間の電圧信号を計測する第２の計測回路と、
   前記第１の計測回路によって計測された電圧信号及び前記第２の計測回路によって計測された電圧信号にそれぞれ含まれる前記第２の周波数に相当する周波数成分の大小関係を検出する検出回路と、
   を含む、配線確認試験器。
2. 前記第１及び第２の計測回路の一方は、前記第１の端子からみた前記第２又は第３の端子の電圧信号を計測し、
   前記第１及び第２の計測回路の他方は、前記第２又は第３の端子からみた前記第１の端子の電圧信号を計測し、
   前記検出回路は、
   前記第１の計測回路によって計測された電圧信号及び前記第２の計測回路によって計測された電圧信号の一方に含まれる前記第１の周波数に相当する周波数成分の位相を反転した電圧信号を出力するオールパスフィルタと、
   前記第１の計測回路によって計測された電圧信号及び前記第２の計測回路によって計測された電圧信号の他方と、前記オールパスフィルタによって出力された電圧信号との差分を検出する差動増幅器と、
   を含む、請求項１に記載の配線確認試験器。
3. 前記検出回路は、
   前記第１の計測回路によって計測された電圧信号に含まれる前記第２の周波数に相当する周波数成分を出力する第１のフィルタと、
   前記第２の計測回路によって計測された電圧信号に含まれる前記第２の周波数に相当する周波数成分を出力する第２のフィルタと、
   前記第１のフィルタから出力された周波数成分と、前記第２のフィルタから出力された周波数成分との大小関係を検出する回路と、
   を含む、請求項１に記載の配線確認試験器。
4. 第１の周波数による単相交流電圧を供給するＬ（Line）線が接続された第１の端子と、Ｎ（Neutral）線が接続されるべき第２の端子と、Ｅ（Earth）線が接続されるべき第３の端子と、を含むコンセントに対し、前記Ｎ線及び前記Ｅ線が誤接続されていないかを判別する配線確認試験器であって、
   前記第２の端子と前記第３の端子との間に、前記第１の周波数と異なる第２の周波数を含む交流の電流を流す電源と、
   前記第２の端子と前記第３の端子との間の電圧信号を計測する第１の計測回路と、
   前記第２の端子及び前記第３の端子のいずれかと前記第１の端子との間の電圧信号を計測する第２の計測回路と、
   前記第１の計測回路によって計測された電圧信号の振幅である第１の振幅と、前記第２の計測回路によって計測された電圧信号に含まれる前記第２の周波数に相当する周波数成分の振幅である第２の振幅との差が、前記第２の振幅より大きいか小さいかを検出する検出回路と、
   を含む、配線確認試験器。
5. 第１の周波数による単相交流電圧を供給するＬ（Line）線が接続された第１の端子と、Ｎ（Neutral）線が接続されるべき第２の端子と、Ｅ（Earth）線が接続されるべき第３の端子と、を含むコンセントに対し、前記Ｎ線及び前記Ｅ線が誤接続されていないかを判別する配線確認方法であって、
   前記第２の端子と前記第３の端子との間に、前記第１の周波数と異なる第２の周波数を含む交流の電流を流し、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧信号を計測し、
   前記第１の端子と前記第３の端子との間の電圧信号を計測し、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧信号及び前記第１の端子と前記第３の端子との間の電圧信号にそれぞれ含まれる前記第２の周波数に相当する周波数成分の大小関係を検出する、配線確認方法。

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