JP6173118B2 - 漏電遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、交流電路に漏電や地絡が発生したときにその電路を遮断する漏電遮断器に係り、特に、電路に擬似漏電電流を流して漏電をテストするテスト回路を備えた漏電遮断器に関するものである。

従来のテスト装置を備えた漏電遮断器としては、例えば、零相変流器により線路電流の漏電等によるアンバランスを検出して線路を遮断させる引外し信号を出力する漏電検出回路と、線路の疑似漏電状態を作り人為的に漏電検出回路へ引外し信号を出力させる漏電テストスイッチとを有し、更に、遠隔からも漏電テストを行うことが可能なように、この漏電テストスイッチにリレーを介して並列接続された遠隔テストスイッチを備え、漏電テスト時は、漏電テストスイッチまたは遠隔テストスイッチを操作して線路の疑似漏電状態を作り、漏電検出回路に対して引外し信号を出力させて、交流電路を遮断することで漏電遮断器が正常であることを判断するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１０６８４４号公報（第２頁、図１）

特許文献１のような従来のテスト装置を備えた漏電遮断器では、漏電テスト操作を行った場合、漏電遮断器が接続された交流電路を遮断してしまうため、交流電路に接続された負荷に対する給電が一時的に止まってしまう。漏電テストは定期的に実施するのが望ましいが、給電を止められないユーザーにとっては、漏電遮断器の点検を行うことができないという問題があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、交流電路を遮断することなく、漏電検出機能が正常かどうかを確認できるテスト機能を備えた漏電遮断器を得ることを目的とする。

この発明に係る漏電遮断器は、交流電路に挿入された零相変流器と、零相変流器に巻回された二次巻線に接続され交流電路に流れる漏電電流が所定のレベルを越えたとき漏電検出信号を出力する漏電検出手段と、漏電検出信号の出力により交流電路に挿入された開閉接点を開離する引外し手段と、零相変流器に巻回されたテスト巻線にテスト電流を流すテスト回路と、漏電検出信号としては検出されないセルフチェック用のテストパルス信号をテスト回路に供給するテストパルス発生手段と、テストパルス信号を検出するテストパルス検出手段と、を有し、セルフチェックテスト時に、セルフチェック用のテストパルス信号が出力されてテストパルス検出手段で検出されない場合は異常とし、引外し手段を動作させることなくテスト結果を表示させる表示手段を備えたものである。

この発明の漏電遮断器によれば、通常のテスト回路に加えて、漏電検出信号としては検出されないセルフチェック用のテストパルス信号をテスト回路に供給するテストパルス発生手段と、テストパルス検出手段とを有し、セルフチェック用のテストパルス信号が出力されてテストパルス検出手段で検出されない場合は異常とし、引外し手段を動作させるこ
となくテスト結果を表示させる表示手段を備えたので、交流電路を遮断することなく、テスト巻線や二次巻線などの漏電検出機能の一部が正常かどうかを容易に点検することができる。

この発明の実施の形態１の漏電遮断器の構成を示すブロック図である。 図１の漏電遮断器の回路各部の動作を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態２の漏電遮断器の構成を示すブロック図である。 図３の漏電遮断器の回路各部の動作を示すタイムチャートである。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における漏電遮断器の構成を示すブロック図である。図２は図１の動作を示すタイムチャートである。
まず全体の構成から説明する。図１において、漏電遮断器１００は、交流電路１を開閉する開閉接点２と、交流電路１の途中に挿入された零相変流器（ＺＴＣ）３と、零相変流器３の二次巻線３ａに接続され、その出力信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部４と、このＡ／Ｄ変換部４からのデジタル信号に基づいて漏電を検出する漏電検出手段である漏電判別部５と、この漏電判別部５の出力信号によりスイッチング手段６を介して付勢される引外しコイル７と、この引外しコイル７の付勢時に開閉接点２を開離駆動する引外し機構８と、を有している。すなわち、漏電遮断器１００は、遮断機能と漏電検出機能を備えたものである。
なお、上記の引外しコイル７と引外し機構８とで引外し手段が構成されている。

また、漏電遮断器１００は、使用者が漏電機能をテストする為のテストボタン９と、このテストボタン９がオンされると、テスト電流を生成するための駆動信号を発生するテストパルス発生回路１０と、このテストパルス発生回路１０により駆動され、抵抗１１を介してテスト巻線１２に所定の電流値に調整されたテスト電流を流すスイッチング手段１３と、を有しており、これらでテスト回路が構成されている。

また、漏電遮断器１００は、セルフチェックテスト動作を行うための信号を発生させるセルフチェックテスト信号発生元１４と、このセルフチェックテスト信号発生元１４がオン時に漏電判別部５が検知できないパルス幅の駆動信号を発生するテストパルス発生手段であるセルフチェックテストパルス発生回路１５と、このセルフチェックテストパルス発生回路１５により駆動され、抵抗１１を介してテスト巻線１２にセルフチェックテストパルス電流を流すためのスイッチング手段１６とを有している。
すなわち、本実施の形態では、引外し手段が作動する疑似漏電電流を発生させるテストパルス発生回路１０とは別に、セルフチェックテス用のテストパルス発生手段としてセルフチェックテストパルス発生回路１５が設けられている。

また、Ａ／Ｄ変換部４からのデジタル信号に基づいてセルフチェックテストパルス電流を検出するテストパルス検出手段としてテストパルス判別部１７を有している。
更に、このテストパルス判別部１７の出力信号を反転させるＮＯＴ回路１８と、このＮＯＴ回路１８およびセルフチェックテスト信号発生元１４の出力信号のＡＮＤを出力するＡＮＤ回路１９と、ＡＮＤ回路１９の出力信号により駆動されるスイッチング手段２０と、スイッチング手段２０がオンすると抵抗２１を介して駆動されて異常を表示する表示手段であるセルフチェック異常表示装置２２と、を備えている。
更に、引外しコイル７に流す励磁電流，テスト巻線１２に流すテスト電流，及び、テストパルス発生回路１０等の内部回路への直流電源を供給するための電源回路として、ＡＣ／ＤＣ電源回路２３を備えている。

次に、漏電遮断器１００における各動作について、図２のタイムチャートを参照しながら説明する。
まず、漏電動作から説明する。
交流電路１に漏電が発生すると、零相変流器３よりＺＴＣ出力信号Ｄが出力され、Ａ／Ｄ変換部４を介して漏電判別部５へ入力される。漏電判別部５で漏電と判別すると漏電検出出力信号Ｅが出力され、スイッチング手段６が駆動されて引外しコイル７に励磁電流Ｊが供給され、引外し機構８を介して開閉接点２が開離駆動する。
このとき、瞬間的なサージやノイズ等による不要動作を防止するため、漏電判別部５ではある程度の幅を持った入力信号のみを漏電と判別するようにしている。

次に、テスト動作について説明する。
テストボタン９を閉じると、テストパルス発生回路１０に電源（Ａ点電圧）が供給され、スイッチング手段１３を介してテスト巻線１２にテスト電流Ｃが供給される。このとき、テストパルス発生回路１０で生成される駆動信号によるテスト電流Ｃのパルス幅は、漏電を模擬したデューティー比としているため、漏電判別部５では漏電動作と同様に判別されて漏電検出出力信号Ｅが出力され、漏電が発生したときと同様に引外し手段が駆動されて漏電遮断器１００はトリップに至る。

次にセルフチェックテスト動作について説明する。
セルフチェックテスト信号発生元１４より信号が出力されてセルフチェックテストパルス発生回路１５にセルフチェックテスト入力Ｂがあると、スイッチング手段１６が駆動され、テスト巻線１２にセルフチェックテスト信号としてテスト電流Ｃが流れる。このときのセルフチェックテストパルスは、前段で述べたように、漏電判別部５が検知する幅に満たない細幅パルスの、セルフチェック用のテストパルス信号としているので、漏電判別部５では漏電と判別されず漏電検出出力信号Ｅは出力されない。
また、セルフチェックテスト信号発生元１４からの出力信号は、ＡＮＤ回路１９へも入力されている。

一方、テストパルス判別部１７では、このセルフチェックテスト電流を検出し、テストパルス検出出力信号Ｇが出力される。出力信号ＧはＮＯＴ回路１８で反転されるため、ＡＮＤ回路１９によりスイッチング手段２０への出力はキャンセルされる。よって、セルフチェックテスト信号Ｂが出力されながらもテストパルス判別部１７からの出力はスイッチング手段２０へ出力されない。これが、正常時のセルフチェックテスト動作である。
ここで、セルフチェックテスト動作時に、もしテスト巻線１２に断線等があり、テストパルス判別部１７がセルフチェックテスト電流を検知しないような異常があった場合は、出力信号Ｇが出力されず、ＮＯＴ回路１８とＡＮＤ回路１９により、セルフチェック異常出力信号Ｈが出力され、スイッチング手段２０が駆動され、セルフチェック異常表示動作電流Ｋが流れてセルフチェック異常表示装置２２（例えば発光ダイオード等）を動作させる。

なお、テストパルス判別部１７からは前段説明の漏電動作やテスト動作の場合もテストパルス検出出力信号Ｇが出力されるが、セルフチェックテスト信号Ｂが出力されていないとＡＮＤ回路１９によりスイッチング手段２０への出力はキャンセルされるので、セルフチェック異常表示装置２２（例えば発光ダイオード等）が動作することはない。
また、セルフチェック異常表示装置２２は、異常を表示するものとしたが、異常表示に限定されず、セルフチェックテスト信号の出力情報と連動してセルフチェック異常出力信号Ｈが出力されない正常時には、正常表示するようにしても良い。すなわち、セルフチェックテストの結果を表示する表示手段として機能させればよい。

なお、セルフチェックテスト信号発生元１４より出力され信号Ｂは、図示しないセルフチェックテストボタンまたは、外部からのセルフチェックテスト指令に基づき信号を出力するようにしてもよいが、マイコン等で自動的に発生させる自動生成機能を備え、定期的に出力するように構成するのが好ましい。

また、本実施の形態では、各構成部をハードウェアとして説明したが、Ａ／Ｄ変換部４，漏電判別部５，テストパルス判別部１７，テストパルス発生回路１０，セルフチェックテストパルス発生回路１５，セルフチェックテスト信号発生元１４，ＮＯＴ回路１８，およびＡＮＤ回路１９等は、マイコンによるソフトウェアとして構成してもよい。

以上のように、実施の形態１の漏電遮断器によれば、交流電路に挿入された零相変流器と、零相変流器に巻回された二次巻線に接続され交流電路に流れる漏電電流が所定のレベルを越えたとき漏電検出信号を出力する漏電検出手段と、漏電検出信号の出力により交流電路に挿入された開閉接点を開離する引外し手段と、零相変流器に巻回されたテスト巻線にテスト電流を流すテスト回路と、漏電検出信号としては検出されないセルフチェック用のテストパルス信号をテスト回路に供給するテストパルス発生手段と、テストパルス信号を検出するテストパルス検出手段と、を有し、セルフチェックテスト時に、セルフチェック用のテストパルス信号が出力されてテストパルス検出手段で検出されない場合は異常とし、引外し手段を動作させることなくテスト結果を表示させる表示手段を備えたので、交流電路を遮断することなく、テスト巻線や二次巻線などの漏電検出機能の一部が正常かどうかを容易に点検することができる。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２における漏電遮断器の構成を示すブロック図である。また、図４は図３に示す漏電遮断器の動作を示すタイムチャートである。
先の実施の形態１では、セルフチェックと漏電検出（テスト動作含む）の駆動回路（スイッチング手段６，２０等）が分かれていたので、セルフチェックでは、引外しコイル７の断線等の異常をチェックすることができなかった。
そこで、本実施の形態では、セルフチェックと漏電検出（テスト動作含む）の駆動回路を共通化し、セルフチェックにおいても、引外しコイル７の断線等の異常チェックを行うことができるようにしたものである。
実施の形態１の図１と同等部分は同一符号を付して詳細な説明は省略し、以下では主に相違点を中心に説明する。

図３において、本実施の形態のテストパルス発生回路１０は、実施の形態１のセルフチェックテストパルス発生回路１５の機能も兼ね備えている。すなわち、この部分がセルフチェック用のテストパルス発生手段となる。
引外しコイル７を駆動するスイッチング手段６は、ダイオード３１を介して漏電判別部５により駆動され、また、ダイオード３２を介してテストパルス判別部１７からも駆動される。ダイオード３２のアノードは、テストパルス判別部１７およびＮＯＴ回路１８の接続点に接続されている。そして、テストパルス判別部１７およびＮＯＴ回路１８の接続点とグランド間には、漏電判別部５により駆動されるスイッチング手段３３が接続されている。

スイッチング手段６と引外しコイル７との間には、ＮＯＴ回路１８の出力信号により駆動される（閉となる）スイッチング手段３４が接続されている。
更に、このスイッチング手段３４には、抵抗３５が並列に接続されている。スイッチング手段３４と引外しコイル７との接続点には、抵抗３６を介してテスト動作表示装置３７の一端が接続され、テスト動作表示装置３７の他端は、スイッチング手段３８を介して、スイッチング手段３４とスイッチング手段６の接続点に接続されている。

次に、漏電遮断器１０１の漏電時の漏電動作とセルフチェックを行うテスト動作について、図４のタイムチャートを参照しながら説明する。
まず漏電動作から説明する。
交流電路１に漏電が発生すると、零相変流器３より検出信号が出力され、漏電判別部５により漏電と判別されるとスイッチング手段６が付勢される。このとき同時にテストパルス判別部１７からもテストパルス検出出力Ｇが出力されるが、漏電判別部５の出力Ｅによりスイッチング手段３３が付勢されるので、ＮＯＴ回路１８にテスト動作信号Ｈは入力されず、スイッチング手段３４は閉となっている。そこで、スイッチング手段６の付勢によりスイッチング手段３４を介して引外しコイル７に励磁電流Ｊが供給され、引外し機構８を介して開閉接点２を開離駆動させる。
このときスイッチング手段３８は、スイッチング手段３４が閉のために付勢されず、テスト動作表示装置３７には電流が流れないので動作しない。

次に、実施の形態２のセルフチェックテスト動作について説明する。
テストボタン９を閉じると、テストパルス発生回路１０に電源が供給され、スイッチング手段１３を介してテスト巻線１２にテスト電流Ｃが流れる。このときのテストパルスは実施の形態１で述べたセルフチェックテストパルスと同様に、漏電判別の幅に満たない信号となっており、漏電判別部５では漏電と判別されず出力されない。一方テストパルス判別部１７ではこのテストパルスを検出して出力される。テストパルス判別部１７のテストパルス検出出力信号Ｇによりスイッチング手段６が付勢される。このとき、ＮＯＴ回路１８へは、テスト動作出力Ｈが入力されるので、スイッチング手段３４は開となり、スイッチング手段３８が付勢され、引外しコイル７の励磁電流は、抵抗３６，テスト動作表示装置３７を介してテスト動作表示駆動電流Ｋとして流れて、テスト動作表示装置３７が動作する。これが正常時の動作である。

セルフチェックテスト動作の異常時には、テストパルス検出出力信号Ｇが検出されず、テスト動作表示装置３７が動作しない。
なお、テスト動作表示装置３７は、テストボタン９が閉じられたとき、テストパルス検出出力信号Ｇが出力されず、テスト動作表示駆動電流Ｋが流れない場合、漏電検出機能に異常があると判定して異常表示するようにしてもよい。すなわち、テスト結果の表示手段として機能させればよい。
このように、このテスト動作によって、引外しコイル７を含めた回路が正常かどうかを確認することができる。

抵抗３６の値は、テスト動作表示装置３７の動作には十分であるが引外し機構８の付勢には不十分な電流に抑制されるように設定されている。即ち、セルフチェックテスト操作の場合は、漏電遮断器１０１はトリップせずに、テスト動作表示装置３７のみが動作するようになっている。
なお、テストパルス発生回路１０で生成するテストパルスのパルス幅を、漏電を模擬したデューティー比とすれば、漏電が発生したときと同様に引外し手段を駆動し、漏電遮断器１０１をトリップさせるテスト動作も行うことができる。
また、実施の形態１で説明したように、セルフチェックテストパルスは、マイコン等で自動的に発生させる自動生成機能を備え、定期的に出力するように構成するのが良い。そうすれば、交流電路を遮断することなく、漏電検出機能が正常であることを定期的に点検することができる。

以上のように、実施の形態２の漏電遮断器によれば、実施の形態１と同様の漏電検出手段，テスト回路，テストパルス発生手段，テストパルス検出手段を有する構成に加え、引外し手段を駆動する駆動回路の一部と表示手段を駆動する駆動回路の一部とを共通化した
ので、実施の形態１と同様に、交流電路を遮断することなく、テスト巻線や二次巻線などの漏電検出機能の一部が正常かどうかを容易に点検することができ、更に、テスト動作時に、引外し手段の駆動回路が正常かどうかを確認することができる。

また、テストパルス発生手段は、セルフチェック用のテストパルス信号を自動的に発生させる自動生成機能を備えたので、漏電遮断器の漏電検出機能が正常かどうかを定期的に点検し確認することができる。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。

１ 交流電路、２ 開閉接点、３ 零相変流器、３ａ 二次巻線、
４ Ａ／Ｄ変換部、５ 漏電判別部、６ スイッチング手段、７ 引外しコイル、
８ 引外し機構、９ テストボタン、１０ テストパルス発生回路、１１ 抵抗、
１２ テスト巻線、１３ スイッチング手段、１４ セルフチェックテスト信号発生元、１５ セルフチェックテストパルス発生回路、１６ スイッチング手段、
１７ テストパルス判別部、１８ ＮＯＴ回路、１９ ＡＮＤ回路、
２０ スイッチング手段、２１ 抵抗、２２ セルフチェック異常表示装置、
２３ ＡＣ／ＤＣ電源回路、３１，３２ ダイオード、３３，３４ スイッチング手段、３５，３６ 抵抗、３７ テスト動作表示装置、３８ スイッチング手段、
１００，１０１ 漏電遮断器。

Claims (3)

1. 交流電路に挿入された零相変流器と、前記零相変流器に巻回された二次巻線に接続され前記交流電路に流れる漏電電流が所定のレベルを越えたとき漏電検出信号を出力する漏電検出手段と、前記漏電検出信号の出力により前記交流電路に挿入された開閉接点を開離する引外し手段と、前記零相変流器に巻回されたテスト巻線にテスト電流を流すテスト回路と、前記漏電検出信号としては検出されないセルフチェック用のテストパルス信号を前記テスト回路に供給するテストパルス発生手段と、前記テストパルス信号を検出するテストパルス検出手段と、を有し、
   セルフチェックテスト時に、前記セルフチェック用のテストパルス信号が出力されて前記テストパルス検出手段で検出されない場合は異常とし、前記引外し手段を動作させることなくテスト結果を表示させる表示手段を備えたことを特徴とする漏電遮断器。
2. 請求項１記載の漏電遮断器において、
   前記引外し手段を駆動する駆動回路の一部と前記表示手段を駆動する駆動回路の一部とを共通化したことを特徴とする漏電遮断器。
3. 請求項１または請求項２に記載の漏電遮断器において、
   前記テストパルス発生手段は、前記セルフチェック用のテストパルス信号を自動的に発生させる自動生成機能を備えたことを特徴とする漏電遮断器。