JPH11281699A

JPH11281699A - 漏電検出方法およびこれを使用した漏電遮断器

Info

Publication number: JPH11281699A
Application number: JP10085508A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Shimizu; 憲一郎志水; Takehiko Okada; 健彦岡田; 晋治 ▲高▼山; Shinji Takayama; Takuya Kagawa; 卓也香川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】交流と直流とのいずれに関しても漏電の発生
を検出できる漏電検出方法を使用し、かつ小型化され
た、漏電検出装置を提供する。【解決手段】複数の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、所
定方向Ａ₁に平行に配設され、複数の１次電線の所定方
向での長さＬは、磁気検出素子１と１次電線との間の距
離である素子電線間距離ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃を無視できる
ほど長いものであり、磁気検出素子の配置位置は、検出
方向に垂直な平面βと各素子電線間距離の方向とがなす
角度である素子電線角度θ₁、θ₂、θ₃に関する余弦
の値と、素子電線間距離とが、いずれの素子電線間距離
についても同一の比率になる位置に決定されており、磁
気検出素子によって検出方向に関して得られる磁気成分
の総和Ｈ_sは、複数の１次電線に流れる各電流の合成値
を基にして得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷に電源を供給
する複数の１次電線に関して漏電発生を検出する漏電検
出方法と、この漏電検出方法を使用した漏電遮断器とに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０と図１１を用いて従来の漏電検出
方法を説明する。図１０は従来の漏電検出方法の第１の
例を示す図で、零相変流器をあらわす斜視図である。図
１１は従来の漏電検出方法の第２の例を示す図で、ホー
ル素子を使用した漏電検出方法の要部をあらわす斜視図
である。

【０００３】図１０に示す零相変流器は、２本の１次電
線Ｌ₁、Ｌ₂が挿通する環状磁性体の鉄心Ｔと、鉄心Ｔ
の一部に巻回される２次側巻線Ｌ_sとを備えて構成され
ている。ここで、２本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂は、交流電
源ｅと負荷Ｚとに接続して閉ループＣを形成する。

【０００４】漏電が発生していない場合においては、１
次電線Ｌ₁に流れる電流Ｉ₁と、１次電線Ｌ₂に流れる
電流Ｉ₂とは、同じ大きさで互いに逆向きである。従っ
て電流Ｉ₁が鉄心Ｔ内に生じる磁束φ₁と、電流Ｉ₂が
鉄心Ｔ内に生じる磁束φ₂とは、同じ大きさで互いに逆
向きであるため互いに打ち消しあって、鉄心Ｔ内には結
果として磁束が零となり、２次側巻線Ｌ_sの両端間の電
位差は零となる。

【０００５】だが、図示するように１次電線Ｌ₂の事故
点Ｐで漏電が発生する場合においては、事故点Ｐから漏
電電流Ｉ_Lが漏電し、１次電線Ｌ₁に流れる電流Ｉ
₁と、１次電線Ｌ₂に流れる電流Ｉ₂とは、大きさが等
しくなくなる。従って電流Ｉ₁が鉄心Ｔ内に生じる磁束
φ₁と、電流Ｉ₂が鉄心Ｔ内に生じる磁束φ₂とは、大
きさが等しくなくなり、互いに打ち消しあえず、鉄心Ｔ
内には結果として漏電電流Ｉ_Lに相当する分の磁束φ_L
が生じ、２次側巻線Ｌ_sの両端間には、磁束φ_Lによっ
て誘導起電力Ｖ_Lが誘起される。このような２次側巻線
Ｌ_sの両端間にかかる誘導起電力Ｖ_Lを計測して、閉ル
ープＣの漏電を検出する。

【０００６】図１１に示す従来の第２の漏電検出方法
は、２次側巻線Ｌ_sのかわりにホール素子を使用した漏
電検出方法であって、磁性体からなりギャップＧを備え
る略矩形の鉄心Ｔと、ギャップＧ間に位置してギャップ
Ｇの端面間を貫く磁束を検出するホール素子などの磁気
検出素子１とを備えて構成されている。鉄心Ｔの略矩形
の中央空間には、２本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂が挿通して
いる。２本の１次電線Ｌ ₁、Ｌ₂は、従来の第１の漏電
検出方法と同様に、交流電源と負荷とに接続して閉ルー
プを形成する。なお、磁気検出素子１は、ギャップＧの
端面間を貫く方向の磁束のみを検出する。

【０００７】漏電が発生していない場合においては、１
次電線Ｌ₁に流れる電流Ｉ₁と、１次電線Ｌ₂に流れる
電流Ｉ₂とは、同じ大きさで互いに逆向きである。従っ
て電流Ｉ₁が鉄心Ｔ内に生じる磁束φ₁と、電流Ｉ₂が
鉄心Ｔ内に生じる磁束φ₂とは、同じ大きさで互いに逆
向きであるため互いに打ち消しあって、鉄心Ｔ内には結
果として磁束が零となり、磁気検出素子１を貫く磁束が
生じず、磁気検出素子１の電圧出力が零となる。

【０００８】だが、図示するように１次電線Ｌ₂の事故
点Ｐで漏電が発生する場合においては、事故点Ｐから漏
電電流Ｉ_Lが漏電し、１次電線Ｌ₁に流れる電流Ｉ
₁と、１次電線Ｌ₂に流れる電流Ｉ₂とは、大きさが等
しくなくなる。従って電流Ｉ₁が鉄心Ｔ内に生じる磁束
φ₁と、電流Ｉ₂が鉄心Ｔ内に生じる磁束φ₂とは、大
きさが等しくなくなり、互いに打ち消しあえず、鉄心Ｔ
内には結果として漏電電流Ｉ_Lに相当する分の磁束φ_L
が生じ、この磁束φ_Lが磁気検出素子１を貫いて、磁気
検出素子１は磁束φ_Lに相当する電圧を出力する。この
ような磁気検出素子１の出力電圧値を計測して、１次電
線Ｌ₁、Ｌ₂の漏電を検出する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の第１の漏電検出方法においては、誘導起電
力Ｖ_Lを基にして漏電の発生を検出する構成になってい
るため、直流について漏電の発生を検出することが困難
であった。また、従来の第１および第２の漏電検出方法
においては、誘導磁路として鉄心Ｔを使用する構成にな
っているため、鉄心Ｔをなくすことはできず、漏電を検
出する装置の小型化が困難であった。

【００１０】本発明は、上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、交流
と直流とのいずれに関しても漏電の発生を検出でき、装
置の小型化が可能な漏電検出方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にあ
っては、負荷に接続して電源供給の電路となる複数の１
次電線と、所定の検出方向に関して磁気成分を検出する
磁気検出素子とを備え、前記複数の１次電線の周囲に発
生する磁気を前記磁気検出素子を使って検出することに
よって、前記１次電線の漏電を検出する漏電検出方法で
あって、前記複数の１次電線は、所定方向に平行に配設
され、前記複数の１次電線の前記所定方向での長さは、
前記磁気検出素子と前記１次電線との間の距離である素
子電線間距離を無視できるほど長いものであり、前記磁
気検出素子の配置位置は、前記検出方向に垂直な平面と
各前記素子電線間距離の方向とがなす角度である素子電
線角度に関する余弦の値と、前記素子電線間距離とが、
いずれの前記素子電線間距離についても同一の比率にな
る位置に決定されており、前記磁気検出素子によって前
記検出方向に関して得られる磁気成分の総和は、前記複
数の１次電線に流れる各電流の合成値を基にして得られ
ることを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の漏電検出方法であって、非磁性体の材質からなり
前記磁気検出素子を前記１次電線の近傍に付設する位置
固定部材を使用することを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
記載の漏電検出方法であって、前記磁気検出素子の近傍
に、磁性体を付設したことを特徴とする。

【００１４】請求項４記載の発明にあっては、前記複数
の１次電線の電気導通を開閉可能な漏電遮断器であっ
て、請求項１乃至３記載の漏電検出方法によって前記１
次電線の漏電を検出すると、前記１次電線の電気導通を
強制カットするものであることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る漏電検出方法
の第１の実施の形態を図１および図２に基づいて、第２
の実施の形態を図３に基づいて、第３の実施の形態を図
４乃至図６に基づいて、第４の実施の形態を図７に基づ
いて、第５の実施の形態を図８に基づいて、第６の実施
の形態を図９に基づいて、それぞれ詳細に説明する。

【００１６】［第１の実施の形態］図１は漏電検出方法
の説明図であり、(a) は３本の１次電線および磁気検出
素子を示す斜視図、(b) は(a) において３本の１次電線
および磁気検出素子に垂直な断面側面図、(c) は磁気検
出素子の検出方向の説明図である。図２は漏電検出方法
を説明する回路図である。

【００１７】図１および図２を用いて説明する漏電検出
方法は、単相３線式の電路である３本の１次電線Ｌ₁、
Ｌ₂、Ｌ₃に関する漏電を、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃
の周囲に発生する磁気の変化として扱い、磁気抵抗素子
（ＭＲ素子）で例示する磁気検出素子１によって、検出
する方法である。

【００１８】３本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、所定
方向Ａ₁に平行に配設されている。３本の１次電線
Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、三相式の交流電源ｅと負荷Ｚとに
接続して閉ループＣを形成し、負荷Ｚへの電源供給の電
路となる。磁気検出素子１は、所定の検出方向Ａ₂に関
してのみ磁気成分を検出するものであり、３本の１次電
線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃の近傍に配設固定される。ここで、
磁気検出素子１を配設固定するための固定用部材は、図
示はしないが、磁気検出素子１の周囲の磁束に変化を与
えることがない材質によって形成されていることが望ま
しい。すなわち、磁気検出素子１を配設固定するための
固定用部材は、鉄などの磁場を乱しやすい材質で形成さ
れるのではなく、例えば合成樹脂などの非磁性体で形成
されているものが望ましい。

【００１９】３本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃の所定方
向Ａ₁に沿った長さＬは、素子電線間距離ｒ₁、ｒ₂、
ｒ₃をいずれも無視できるほど長いものである。この長
さ関係の理由は、後述する式１を成立させるためには、
そもそも長さＬが無限長であることが前提にあるからで
ある。換言すれば、ｒ₁＜＜Ｌかつｒ₂＜＜Ｌかつｒ ₃
＜＜Ｌである条件は、長さＬが無限長である条件の、代
替えになっている。ここで、素子電線間距離ｒ₁、
ｒ₂、ｒ₃とは、素子電線間距離ｒ₁が、磁気検出素子
１の中心１ａから１次電線Ｌ₁へ下ろした垂線の距離で
あり、素子電線間距離ｒ₂が、磁気検出素子１の中心１
ａから１次電線Ｌ₂へ下ろした垂線の距離であり、素子
電線間距離ｒ₃が、磁気検出素子１の中心１ａから１次
電線Ｌ₃へ下ろした垂線の距離である。これら素子電線
間距離ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃は、当然ながら磁気検出素子１
の中心１ａおよび所定の検出方向Ａ₂を含む補助平面α
内に存在する。なお、図１(b) は、補助平面αをあらわ
している。次に、磁気検出素子１の配置位置を、図１
(b) で説明する。

【００２０】補助平面αにおいて、所定の検出方向Ａ₂
に垂直で磁気検出素子１の中心１ａを通る直線ｓ₁を想
定する。この直線ｓ₁と素子電線間距離ｒ₁、ｒ₂、ｒ
₃とのなす角度を、素子電線角度と称することにして、
直線ｓ₁と素子電線間距離ｒ ₁とのなす素子電線角度を
符号θ₁であらわし、直線ｓ₁と素子電線間距離ｒ₂と
のなす素子電線角度を符号θ₂であらわし、直線ｓ₁と
素子電線間距離ｒ₃とのなす素子電線角度を符号θ₃で
あらわすものとする。

【００２１】磁気検出素子１は、素子電線間距離ｒ₁と
素子電線角度θ₁の余弦ｃｏｓθ₁との比率ｃｏｓθ₁
／ｒ₁と、素子電線間距離ｒ₂と素子電線角度θ₂の余
弦ｃｏｓθ₂との比率ｃｏｓθ₂／ｒ₂と、素子電線間
距離ｒ₃と素子電線角度θ₃の余弦ｃｏｓθ₃との比率
ｃｏｓθ₃／ｒ₃とが、同一の比率になるような位置に
配置されている。すなわち、磁気検出素子１の配置位置
は、次式１の関係を保つ位置に限られることとする。

【００２２】

【数１】

【００２３】以下に、磁気検出素子１による、３本の１
次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃に関する漏電検出を説明する。

【００２４】図１(c) に示すように、１次電線Ｌ₁が磁
気検出素子１の中心１ａ付近につくる磁界Ｈ₁は、向き
が、所定の検出方向Ａ₂と素子電線角度θ₁をなし、大
きさが次式２で与えられる。ここで、符号Ｉ₁は１次電
線Ｌ₁に流れる電流をあらわす。

【００２５】

【数２】

【００２６】磁界Ｈ₁と同様に、１次電線Ｌ₂が磁気検
出素子１の中心１ａ付近につくる磁界Ｈ₂は、図示はし
ないが、向きが、所定の検出方向Ａ₂と素子電線角度θ
₂をなし、大きさが次式３で与えられる。ここで、符号
Ｉ₂は１次電線Ｌ₂に流れる電流をあらわす。

【００２７】

【数３】

【００２８】また、１次電線Ｌ₃が磁気検出素子１の中
心１ａ付近につくる磁界Ｈ₃は、図示はしないが、向き
が、所定の検出方向Ａ₃と素子電線角度θ₃をなし、大
きさが次式４で与えられる。ここで、符号Ｉ₃は１次電
線Ｌ₃に流れる電流をあらわす。

【００２９】

【数４】

【００３０】式２より、磁界Ｈ₁のうち、磁気検出素子
１で検出可能な成分、すなわち所定の検出方向Ａ₂に関
する磁界Ｈ₁の成分である検出方向成分Ｈ_1sは、次式５
で与えられる。

【００３１】

【数５】

【００３２】式３より、磁界Ｈ₂のうち、磁気検出素子
１で検出可能な成分、すなわち所定の検出方向Ａ₂に関
する磁界Ｈ₂の成分である検出方向成分Ｈ_2sは、次式６
で与えられる。

【００３３】

【数６】

【００３４】式４より、磁界Ｈ₃のうち、磁気検出素子
１で検出可能な成分、すなわち所定の検出方向Ａ₂に関
する磁界Ｈ₃の成分である検出方向成分Ｈ_3sは、次式７
で与えられる。

【００３５】

【数７】

【００３６】式５、式６、式７より、磁気検出素子１で
検出可能な成分、すなわち所定の検出方向Ａ₂に関する
磁界の総和Ｈ_sは、次式８で与えられる。

【００３７】

【数８】

【００３８】ここで、式８に式１を代入すると、次式９
が得られる。

【００３９】

【数９】

【００４０】１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は三相３線式の
電路であるため、１次電線Ｌ₁に流れる電流Ｉ₁を次式
１０で与え、１次電線Ｌ₂に流れる電流Ｉ₂を次式１１
で与えるものとし、さらに、１次電線Ｌ₃に流れる電流
Ｉ₃を次式１２で与えるものとする。ここで、Ｉ_mは電
流の最大値、ωは電流の角周波数をあらわす。

【００４１】

【数１０】

【００４２】

【数１１】

【００４３】

【数１２】

【００４４】電流Ｉ₁と電流Ｉ₂と電流Ｉ₃とは、位相
が２π／３ずつずれており、総和をとれば零となる。つ
まり、式９は、電流Ｉ₁と電流Ｉ₂と電流Ｉ₃との総和
を含むので、漏電が発生していない場合においては、零
となる。従って所定の検出方向Ａ₂に関する磁界の総和
Ｈ_sは、漏電が発生していない場合においては、零とな
る。結果として、磁気検出素子１１を貫く磁束が生じ
ず、磁気検出素子１の電圧出力も零となる。

【００４５】だが、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃に事故が
生じ、地絡してしまうなどのアクシデントが発生する
と、事故点Ｐから漏電電流Ｉ_Lが漏電し、電流Ｉ₁、電
流Ｉ₂、電流Ｉ₃の総和が、零でなくなる。従って所定
の検出方向Ａ₂に関する磁界の総和Ｈ_sは、漏電が発生
している場合においては、零とならない。結果として、
磁気検出素子１を貫く磁束が生じ、磁気検出素子１の電
圧出力も零でなく、漏電電流Ｉ_Lに応じた電圧出力が行
われることになる。このような磁気検出素子１の出力電
圧値を計測して、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃の漏電を検
出する。

【００４６】従って、本発明の漏電検出方法は、磁気検
出素子１の配置位置を式１の関係を保つ位置に限ってい
るため、磁気検出素子１によって検出方向Ａ₂に関して
得られる磁気成分の総和Ｈ_sを、３本の１次電線Ｌ₁、
Ｌ₂、Ｌ₃に流れる各電流量Ｉ₁、Ｉ₂、Ｉ₃の値の合
成値に対応させて得る漏電検出方法を提供できる。ま
た、磁気検出素子１が磁気抵抗素子であるため、誘導磁
路として鉄心などの磁性体を使用する所謂零相変流器と
は違って、誘導起電力を基にして漏電の発生を検出する
構成にはなっておらず、交流のみならず直流についても
漏電の発生を検出することが可能となる。

【００４７】また、磁場など磁気を検出するために鉄心
など誘導磁路としての磁性体を使用する構成にはなって
いないため、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃の周囲を囲むほ
ど大きい鉄心を使用することもなく、漏電を検出する装
置の小型化がし易くなる。

【００４８】また、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃を三相３
線式の電路としているため、三相３線式において交流の
みならず直流についても漏電の発生を検出することが可
能な漏電検出方法および同漏電検出方法を使用した漏電
検出装置を提供することができる。

【００４９】なお、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１として磁気抵抗素子を例示したが、本発明はこ
れに限らず、磁気検出素子は、一方向の磁束を検出す
る、フラックスゲート素子または磁気インダクタンス素
子のいずれかであってもよい。

【００５０】［第２の実施の形態］図３は漏電検出方法
の説明図であり、図３(a) は磁気検出素子および３本の
１次電線を示す斜視図、図３(b) は図３(a) において磁
気検出素子および３本の１次電線に垂直な断面側面図で
ある。なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇所には
同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略する。

【００５１】この第２の実施の形態の漏電検出方法が前
述の第１の実施の形態の漏電検出方法と異なり特徴とな
る構成は、３本の１次電線が、単相３線式の電路であ
り、補助平面に垂直かつ磁気検出素子の中心を通る平面
に関して、対称に配設された点である。

【００５２】３本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃のうち、
１次電線Ｌ₃は、図３(b) で示すように、直線ｓ₁を含
み補助平面αに垂直な平面βに位置する。１次電線Ｌ₁
と１次電線Ｌ₂とは、平面βに関して対称に位置する。
従って、素子電線間距離ｒ₁と素子電線間距離ｒ₂とは
等しく、次式１３のようになる。

【００５３】

【数１３】

【００５４】また、素子電線角度θ₁と素子電線角度θ
₂とは等しい。さらには、素子電線角度θ₃は零とな
り、次式１４のようになる。

【００５５】

【数１４】

【００５６】漏電が発生していない場合、電流Ｉ₁と電
流Ｉ₂とは、向きが同じで大きさが等しい。さらに、電
流Ｉ₃は、向きが電流Ｉ₁または電流Ｉ₂とは逆で、大
きさが電流Ｉ₁と電流Ｉ₂との和に等しく、次式１５の
ようになる。

【００５７】

【数１５】

【００５８】以上の式１５は上記第１の実施例と同じ結
果であり、式１５を式９に代入すれば、磁界の総和Ｈ_s
は、漏電が発生していない場合では零となり、漏電が発
生している場合では零とならない。つまり、磁気検出素
子１は、漏電電流Ｉ_Lに応じた電圧出力を行うことにな
る。

【００５９】従って、このようにしても、本発明の漏電
検出方法は、磁気検出素子１の配置位置を式１の関係を
保つ位置に限っているため、磁気検出素子１によって検
出方向Ａ₂に関して得られる磁気成分の総和Ｈ_sを、３
本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ ₃に流れる各電流量Ｉ₁、
Ｉ₂、Ｉ₃の値の合成値に対応させて得る漏電検出方法
を提供できる。また、磁気検出素子１が磁気抵抗素子で
あるため、誘導磁路として鉄心などの磁性体を使用する
所謂零相変流器とは違って、誘導起電力を基にして漏電
の発生を検出する構成にはなっておらず、交流のみなら
ず直流についても漏電の発生を検出することが可能とな
る。

【００６０】また、磁場など磁気を検出するために鉄心
など誘導磁路としての磁性体を使用する構成にはなって
いないため、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃の周囲を囲むほ
ど大きい鉄心を使用することもなく、漏電を検出する装
置の小型化がし易くなる。

【００６１】また、３本の１次電線が単相３線式の電路
であるため、単相３線式において交流のみならず直流に
ついても漏電の発生を検出することが可能な漏電検出方
法および同漏電検出方法を使用した漏電検出装置を提供
することができる。

【００６２】なお、上記実施の形態においては、３本の
１次電線が、補助平面に垂直かつ磁気検出素子の中心を
通る平面に関して、対称に配設されたものを例示した
が、本発明はこれに限らず、磁気検出素子の配置位置
が、上記第１実施例の式１の関係を保つ位置に限られて
いればどの位置でもよい。

【００６３】なお、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１として磁気抵抗素子を例示したが、本発明はこ
れに限らず、磁気検出素子は、一方向の磁束を検出す
る、フラックスゲート素子または磁気インダクタンス素
子のいずれかであってもよい。［第３の実施の形態］図４は漏電検出方法の説明図であ
り、図４(a) は磁気検出素子および２本の１次電線を示
す斜視図、図４(b) は図４(a) において磁気検出素子お
よび２本の１次電線に垂直な断面側面図である。図５は
交流漏電の実験結果についての説明図で、図５(a) は交
流漏電を模擬した回路図、図５(b) は交流漏電の測定結
果を示すグラフである。図６は直流漏電の実験結果につ
いての説明図で、図６(a) は直流漏電を模擬した回路
図、図６(b) は直流漏電の測定結果を示すグラフであ
る。なお、前述の第１の実施の形態と同一の箇所には同
じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略する。

【００６４】この第３の実施の形態の漏電検出方法が前
述の第２の実施の漏電検出方法と異なり特徴となる構成
は、１次電線Ｌ₃をなくして１次電線Ｌ₁、Ｌ₂を単相
２線式の電路とした点である。

【００６５】漏電が発生していない場合、電流Ｉ₁と電
流Ｉ₂とは、向きが逆で大きさが等しい。漏電が発生し
ている場合、電流Ｉ₁と電流Ｉ₂とは、漏電電流Ｉ_Lの
ために、大きさが等しくなくなる。

【００６６】次に、図５と図６とを使って、漏電検出の
模擬試験を行った結果を説明する。図５(a) に示すよう
に、交流電源ｅ₁と負荷Ｚとを１次電線Ｌ₁、Ｌ₂で接
続して、閉ループＣが形成されている。閉ループＣに
は、実効値７Ａの交流電流が流される。図５に示すよう
に、漏電を模擬的に行うため、１次電線Ｌ₂は、漏電模
擬用交流電源ｅ₂から、模擬漏電電流Ｉ_L2が供給されて
いる。模擬漏電電流Ｉ_L2は、１０ｍＡから２５０ｍＡま
での範囲の値で流される。図５(b) に、測定結果を示
す。図５(b) に示すように、発明者は、磁気検出素子１
の電圧出力が模擬漏電電流Ｉ_L2の値に関して略比例関係
であり、交流漏電を検出できることを、確認している。

【００６７】また、直流の漏電検出に関する結果を、図
６に示す。図６(a) に示すように、直流電流源Ｓ_i1と負
荷Ｚとを１次電線Ｌ₁、Ｌ₂で接続して、閉ループＣが
形成されている。閉ループＣには、一定値１０Ａの直流
電流が流される。漏電を模擬的に行うため、１次電線Ｌ
₂は、漏電模擬用直流電流源Ｓ_i2から、模擬漏電電流Ｉ
_L2が供給されている。模擬漏電電流Ｉ_L2は、１０ｍＡか
ら２５０ｍＡまでの範囲の値で流される。図６(b) に、
測定結果を示す。図６(b) に示すように、発明者は、磁
気検出素子１の電圧出力が模擬漏電電流Ｉ_L2の値に関し
て略比例関係であり、直流漏電を検出できることを、確
認している。

【００６８】従って、このようにしても、本発明の漏電
検出方法は、磁気検出素子１の配置位置を式１の関係を
保つ位置に限っているため、磁気検出素子１によって検
出方向Ａ₂に関して得られる磁気成分の総和Ｈ_sを、２
本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂に流れる各電流量Ｉ₁、Ｉ₂の
値の合成値に対応させて得る漏電検出方法を提供でき
る。また、磁気検出素子１が磁気抵抗素子であるため、
誘導磁路として鉄心などの磁性体を使用する所謂零相変
流器とは違って、誘導起電力を基にして漏電の発生を検
出する構成にはなっておらず、交流のみならず直流につ
いても漏電の発生を検出することが可能となる。

【００６９】また、磁場など磁気を検出するために鉄心
など誘導磁路としての磁性体を使用する構成にはなって
いないため、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂の周囲を囲むほど大き
い鉄心を使用することもなく、漏電を検出する装置の小
型化がし易くなる。

【００７０】また、２本の１次電線が単相２線式の電路
であるため、単相２線式において交流のみならず直流に
ついても漏電の発生を検出することが可能な漏電検出方
法および同漏電検出方法を使用した漏電検出装置を提供
することができる。

【００７１】なお、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１の配置位置は、上記第１実施例の式１の関係を
保つ位置に限られていればどの位置でもよい。

【００７２】また、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１として磁気抵抗素子を例示したが、本発明はこ
れに限らず、磁気検出素子は、一方向の磁束を検出す
る、フラックスゲート素子または磁気インダクタンス素
子のいずれかであってもよい。

【００７３】［第４の実施の形態］図７は、磁気検出素
子を１次電線の近傍に付設する位置固定部材の説明図で
あり、図７(a) は磁気検出素子を内蔵する箱体状の位置
固定部材の斜視図、図７(b) は磁気検出素子を固定載置
する位置固定部材の斜視図である。なお、前述の第３の
実施の形態と同一の箇所には同じ符号を付し、同一の箇
所の詳細な説明は省略する。

【００７４】この第４の実施の形態の漏電検出方法が前
述の第３の実施の漏電検出方法と異なり特徴となる構成
は、磁気検出素子を、非磁性体の材質からなる位置固定
部材を介して、１次電線に付設するようにした点であ
る。

【００７５】位置固定部材２は、合成樹脂など非磁性体
の材質からなり、略直方体状に形成されている。位置固
定部材２は、磁気検出素子１が内蔵され、２本の１次電
線Ｌ ₁、Ｌ₂が挿通し、磁気検出素子１を２本の１次電
線Ｌ₁、Ｌ₂の近傍に、上記第１実施例での式１を満た
す位置に配設固定する構造を有している。

【００７６】従って、このようにしても、本発明の漏電
検出方法は、磁気検出素子１の配置位置を式１の関係を
保つ位置に限っているため、磁気検出素子１によって検
出方向Ａ₂に関して得られる磁気成分の総和Ｈ_sを、２
本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂に流れる各電流量Ｉ₁、Ｉ₂の
値の合成値に対応させて得る漏電検出方法を提供でき
る。また、磁気検出素子１が磁気抵抗素子であるため、
誘導磁路として鉄心などの磁性体を使用する所謂零相変
流器とは違って、誘導起電力を基にして漏電の発生を検
出する構成にはなっておらず、交流のみならず直流につ
いても漏電の発生を検出することが可能となる。

【００７７】また、磁場など磁気を検出するために鉄心
など誘導磁路としての磁性体を使用する構成にはなって
いないため、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂の周囲を囲むほど大き
い鉄心を使用することもなく、漏電を検出する装置の小
型化がし易くなる。

【００７８】また、非磁性体の材質からなり磁気検出素
子を１次電線Ｌ₁、Ｌ₂の近傍に付設する位置固定部材
２を使用したため、位置固定部材２によって磁気検出素
子１を上記式１の関係を保つ位置に付設すれば、１次電
線Ｌ₁、Ｌ₂から発生する磁気を、位置固定部材２で妨
げずに磁気検出素子によって検出できる。

【００７９】なお、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１の配置位置は、上記第１実施例の式１の関係を
保つ位置に限られていればどの位置でもよい。

【００８０】また、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１として磁気抵抗素子を例示したが、本発明はこ
れに限らず、磁気検出素子は、一方向の磁束を検出す
る、フラックスゲート素子または磁気インダクタンス素
子のいずれかであってもよい。

【００８１】また、上記実施の形態においては、位置固
定部材２は、図７(a) に示すように磁気検出素子１を内
蔵する箱体状のものを例示したが、本発明はこれに限ら
ず、位置固定部材は、図７(b) に示すように、磁気検出
素子を固定載置する形状に形成してもよい。

【００８２】また、上記実施の形態においては、位置固
定部材２は、合成樹脂など非磁性体の材質からなるもの
を例示したが、本発明はこれに限らず、位置固定部材
は、合成樹脂に磁性体を充填して電磁シールド効果を有
するものであってもよい。［第５の実施の形態］図８は、磁気検出素子の近傍に磁
性体を配設した状態を示す説明図であり、図８(a) は磁
気検出素子と１次電線との間に磁性体を配設した状態を
示す斜視図、図８(b) は磁束が磁気検出素子のみを通過
する様子をあらわした模式図、図８(c) は磁束が磁気検
出素子と磁性体とを通過する様子をあらわした模式図、
図８(d) は磁気検出素子の一部のみを覆うように磁性体
を配設した状態を示す斜視図、図８(e) は磁気検出素子
の上部を覆うように磁性体を配設した状態を示す斜視図
である。なお、前述の第３の実施の形態と同一の箇所に
は同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略す
る。

【００８３】この第５の実施の形態の漏電検出方法が前
述の第３の実施の漏電検出方法と異なり特徴となる構成
は、磁気検出素子と２本の１次電線との間に、磁性体を
付設した点である。

【００８４】磁性体３は、図８(a) に示すように、磁気
検出素子１と２本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂との間に位置し
て配設されている。図８(b) に示すように磁気検出素子
１の周囲に磁性体３が存在しない場合には、漏電電流に
よって発生する磁束Φは、略全てが磁気検出素子１を貫
くが、図８(c) の磁束分布の模式図に示すように磁気検
出素子１の周囲に磁性体３が存在する場合には、磁束Φ
の大部分は、磁性体３を貫き、磁気検出素子１を貫く磁
束Φが減少する。従って、磁気検出素子１で検出される
磁束Φが減少するため、磁気検出素子１で検出する漏電
電流は、大きい値であっても検出できるようになる。

【００８５】従って、このようにしても、本発明の漏電
検出方法は、磁気検出素子１の配置位置を式１の関係を
保つ位置に限っているため、磁気検出素子１によって検
出方向Ａ₂に関して得られる磁気成分の総和Ｈ_sを、２
本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂に流れる各電流量Ｉ₁、Ｉ₂の
値の合成値に対応させて得る漏電検出方法を提供でき
る。また、磁気検出素子１が磁気抵抗素子であるため、
誘導磁路として鉄心などの磁性体を使用する所謂零相変
流器とは違って、誘導起電力を基にして漏電の発生を検
出する構成にはなっておらず、交流のみならず直流につ
いても漏電の発生を検出することが可能となる。

【００８６】また、磁場など磁気を検出するために鉄心
など誘導磁路としての磁性体を使用する構成にはなって
いないため、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂の周囲を囲むほど大き
い鉄心を使用することもなく、漏電を検出する装置の小
型化がし易くなる。

【００８７】また、磁気検出素子１と１次電線Ｌ₁、Ｌ
₂との間に、誘導磁路としての鉄心とは異なる目的を有
する磁性体である、磁性体３を付設したため、磁性体３
は、漏電を検出する装置の小型化の妨げにはならない。
さらに、磁性体３は、磁気検出素子１を貫く磁束Φを減
少できる。このため、磁気検出素子１で検出可能な最大
漏電電流値は、大きい値であっても検出できるようにな
る。

【００８８】なお、上記実施の形態においては、磁性体
３が磁気検出素子と２本の１次電線との間に位置する例
を示したが、本発明はこれに限らず、磁気検出素子が磁
性体と２本の１次電線との間に位置するものであっても
よく、要するに、磁性体は、磁気検出素子との間の距離
が、減少したい磁束の量に応じて磁気検出素子の近傍に
位置するように決まればよいのである。

【００８９】また、上記実施の形態においては、磁気検
出素子の配置位置は、上記第１実施例の式１の関係を保
つ位置に限られていればどの位置でもよい。

【００９０】また、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１として磁気抵抗素子を例示したが、本発明はこ
れに限らず、磁気検出素子は、一方向の磁束を検出す
る、フラックスゲート素子または磁気インダクタンス素
子のいずれかであってもよい。

【００９１】また、上記実施の形態においては、磁性体
３は、図８(a) に示すように磁気検出素子１と２本の１
次電線Ｌ₁、Ｌ₂との間に位置して配設されるものを例
示したが、磁性体は、磁気検出素子と１次電線との間に
位置して配設されるならば、例えば図８(d) に示すよう
に磁気検出素子の一部のみを覆うように配設してもよ
く、また例えば図８(e) に示すように磁気検出素子の上
部を覆うように配設してもよい。

【００９２】［第６の実施の形態］図９は、本発明に係
る漏電検出方法を使用した漏電遮断器の要部のブロック
図である。なお、前述の第３の実施の形態と同一の箇所
には同じ符号を付し、同一の箇所の詳細な説明は省略す
る。

【００９３】この第６の実施の形態の漏電検出方法が前
述の第３の実施の漏電検出方法と異なり特徴となる構成
は、１次電線の電気導通を開閉可能な接点が備えられた
漏電遮断器であって、１次電線の漏電を検出すると、接
点で１次電線の電気導通を強制カットするようにした点
である。

【００９４】漏電遮断器１０は、増幅器４と、判別回路
部５と、引き外し回路部６と、接点７とを備えて構成さ
れている。増幅器４は、上記代の実施例での式１を満た
す位置に配置された磁気検出素子１から出力される電圧
値を増幅して、判別回路部５に伝達する。判別回路部５
は、増幅器４からの入力値を基にして、漏電の発生を検
知する。判別回路部５は、漏電の発生を検知すると、引
き外し回路部６によって、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂を開閉す
る接点７を開極し、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂の導電を強制ス
トップする。なお、引き外し回路部６は、接点７の開閉
を行うために用いるリレー本体などの回路部である。

【００９５】従って、このようにしても、本発明の漏電
遮断器１０は、磁気検出素子１の配置位置を式１の関係
を保つ位置に限っているため、磁気検出素子１によって
検出方向Ａ₂に関して得られる磁気成分の総和Ｈ_sを、
２本の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂に流れる各電流量Ｉ₁、Ｉ₂
の値の合成値に対応させて得ることができる漏電遮断器
となる。また、磁気検出素子１が磁気抵抗素子であるた
め、誘導磁路として鉄心などの磁性体を使用する所謂零
相変流器とは違って、誘導起電力を基にして漏電の発生
を検出する構成にはなっておらず、交流のみならず直流
についても漏電の発生を検出することが可能となる。

【００９６】また、磁場など磁気を検出するために鉄心
など誘導磁路としての磁性体を使用する構成にはなって
いないため、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂の周囲を囲むほど大き
い鉄心を使用することもなく、漏電を検出する装置の小
型化がし易くなる。

【００９７】なお、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１の配置位置は、上記第１実施例の式１の関係を
保つ位置に限られていればどの位置でもよい。

【００９８】また、上記実施の形態においては、磁気検
出素子１として磁気抵抗素子を例示したが、本発明はこ
れに限らず、磁気検出素子は、一方向の磁束を検出す
る、フラックスゲート素子または磁気インダクタンス素
子のいずれかであってもよい。また、上記実施の形態に
おいては、複数の１次電線Ｌ₁、Ｌ₂が、単相２線式の
電路であったが、本発明はこれに限らず、複数の１次電
線は、単相３線式、または三相３線式のいずれであって
もよい。

【００９９】なお、上記第１から第６までの各実施の形
態においては、１次電線Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃を、三相３線
式や、単相３線式や、単相２線式などとして例示した
が、１次電線は、三相３線式または単相３線式または単
相２線式に限るものではなく、漏電検出を行うべき電線
であれば本発明の実施の対象となる。すなわち、１次電
線は、漏電検出を行うべき電線であれば、磁気検出素子
との相対位置を上記第１の実施例の式１を成立する位置
にしておき、さらに漏電が起きていないときに電流の総
和が零であり漏電が起きているときに電流の総和が零を
基準に漏電電流分だけ不足するようになっていれば、１
次電線の本数は２本や３本に限られるものではない。

【０１００】

【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、負荷に
接続して電源供給の電路となる複数の１次電線と、所定
の検出方向に関して磁気成分を検出する磁気検出素子と
を備え、複数の１次電線の周囲に発生する磁気を磁気検
出素子を使って検出することによって、１次電線の漏電
を検出する漏電検出方法であって、複数の１次電線は、
所定方向に平行に配設され、複数の１次電線の所定方向
での長さは、磁気検出素子と１次電線との間の距離であ
る素子電線間距離を無視できるほど長いものであり、磁
気検出素子の配置位置は、検出方向に垂直な平面と各素
子電線間距離の方向とがなす角度である素子電線角度に
関する余弦の値と、素子電線間距離とが、いずれの素子
電線間距離についても同一の比率になる位置に決定され
ており、磁気検出素子によって検出方向に関して得られ
る磁気成分の総和は、複数の１次電線に流れる各電流の
合成値を基にして得られるようにしたため、磁気検出素
子によって検出方向に関して得られる磁気成分の総和
を、複数の１次電線に流れる各電流量の値の合成値に対
応させて得る漏電検出方法を提供できる。また、磁気検
出素子による磁気検出作業を介して漏電検出作業を行っ
ているため、誘導磁路として鉄心などの磁性体を使用す
る所謂零相変流器とは違って、誘導起電力を基にして漏
電の発生を検出する構成にはなっておらず、交流のみな
らず直流についても漏電の発生を検出することが可能と
なる。

【０１０１】また、磁場など磁気を検出するために鉄心
など誘導磁路としての磁性体を使用する構成にはなって
いないため、１次電線の周囲を囲むほど大きい鉄心を使
用することもなく、漏電を検出する装置の小型化がし易
くなる。

【０１０２】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、磁気検出素子を１次電線の
近傍に付設する位置固定部材を使用するようにしたた
め、磁気検出素子を１次電線の近傍に付設できる。しか
も位置固定部材が非磁性体の材質からなるため、磁気検
出素子は、１次電線から発生する磁気を、位置固定部材
で妨げられることなく、検出できる。

【０１０３】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、磁気検出素子の近傍に、磁
性体を付設したため、磁気検出素子を貫く磁束が減少で
きて、磁気検出素子は、漏電電流を、大きい値であって
も検出できるようになる。

【０１０４】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
乃至３記載の発明の効果に加えて、１次電線の電気導通
を開閉可能な漏電遮断器であって、請求項１乃至３記載
の漏電検出方法によって１次電線の漏電を検出すると、
１次電線の電気導通を強制カットするものであるように
したため、磁気検出素子によって検出方向に関して得ら
れる磁気成分の総和を、複数の１次電線に流れる各電流
量の値の合成値に対応させて得ることができる漏電遮断
器となる。また、磁気検出素子による磁気検出作業を介
して漏電検出作業を行っているため、誘導磁路として鉄
心などの磁性体を使用する所謂零相変流器とは違って、
誘導起電力を基にして漏電の発生を検出する構成にはな
っておらず、交流のみならず直流についても漏電の発生
を検出することが可能となる。

【０１０５】また、磁場など磁気を検出するために鉄心
など誘導磁路としての磁性体を使用する構成にはなって
いないため、１次電線の周囲を囲むほど大きい鉄心を使
用することもなく、漏電を検出する装置の小型化がし易
くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態の漏電検出方法
の説明図である。

【図２】同上の漏電検出方法を説明する回路図である。

【図３】本発明に係る第２の実施の形態の漏電検出方法
の説明図である。

【図４】本発明に係る第３の実施の形態の漏電検出方法
の説明図である。

【図５】同上の交流漏電の実験結果についての説明図で
ある。

【図６】同上の直流漏電の実験結果についての説明図で
ある。

【図７】本発明に係る第４の実施の形態の漏電検出方法
の説明図である。

【図８】本発明に係る第５の実施の形態の漏電検出方法
の説明図である。

【図９】本発明に係る漏電検出方法を使用した漏電遮断
器の要部のブロック図である。

【図１０】従来の漏電検出方法の一例である零相変流器
を示す斜視図である。

【図１１】従来の漏電検出方法の別の一例の要部を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１磁気検出素子２位置固定部材３磁性体１０漏電遮断器Ａ₁ 所定方向Ａ₂ 所定の検出方向ｅ電源（交流）Ｈ_s 磁気成分の総和Ｉ_L 漏電（電流）Ｌ所定方向での１次電線の長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃ １次電線ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃ 素子電線間距離Ｚ負荷 β 平面 θ₁、θ₂、θ₃ 素子電線角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者香川卓也大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷に接続して電源供給の電路となる複
数の１次電線と、所定の検出方向に関して磁気成分を検
出する磁気検出素子とを備え、前記複数の１次電線の周
囲に発生する磁気を前記磁気検出素子を使って検出する
ことによって、前記１次電線の漏電を検出する漏電検出
方法であって、前記複数の１次電線は、所定方向に平行
に配設され、前記複数の１次電線の前記所定方向での長
さは、前記磁気検出素子と前記１次電線との間の距離で
ある素子電線間距離を無視できるほど長いものであり、
前記磁気検出素子の配置位置は、前記検出方向に垂直な
平面と各前記素子電線間距離の方向とがなす角度である
素子電線角度に関する余弦の値と、前記素子電線間距離
とが、いずれの前記素子電線間距離についても同一の比
率になる位置に決定されており、前記磁気検出素子によ
って前記検出方向に関して得られる磁気成分の総和は、
前記複数の１次電線に流れる各電流の合成値を基にして
得られることを特徴とする漏電検出方法。
【請求項２】非磁性体の材質からなり前記磁気検出素
子を前記１次電線の近傍に付設する位置固定部材を使用
することを特徴とする請求項１記載の漏電検出方法。
【請求項３】前記磁気検出素子の近傍に、磁性体を付
設したことを特徴とする請求項１記載の漏電検出方法。
【請求項４】前記複数の１次電線の電気導通を開閉可
能な漏電遮断器であって、請求項１乃至３記載の漏電検
出方法によって前記１次電線の漏電を検出すると、前記
１次電線の電気導通を強制カットするものであることを
特徴とする漏電遮断器。