JPS5816016B2 - 電気機器の漏洩安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気を使用する電気機器の感電防止を目的
とする漏電検知装置に関するものである。

従来から一般に使用されている漏電検知装置には第１図
のように機器の電力供給ラインに電流検出用サーチコイ
ルを具している。

この従来のものは第１図Ａのように構成されている。

第１図Ａに於いて１は電気機器を示すもので負荷１ａと
筐体１ｂとから構成されている。

２は漏電検知器、３は電気機器の電源プラグ、４は漏電
検知用サーチコイルで４３は２次巻線を示す。

５はオートトランスで一般には柱上変圧器を示す。

上述のように構成された漏電検知機に於いて機器１の負
荷部から筐体に漏電電流が存在しない時には第１図Ａに
示すように機器供給電流（交流電流’Ａ、ｉＢ）がサー
チコイル４を流れる。

ここで１Ａ＝ｉＢで矢印の如く流れるため（電流絶対値
が等しく電流の流れる方向が逆）サーチコイルの２次巻
線には電圧を生じない。

従って漏電検知器２は全く動作しない。

しかし機器１の負荷部から筐体に漏洩電流が存在すると
、第１図Ｂのようになる。

即ちリーク抵抗１ｃが存在すると機器供給電流ｉＡ’
＋ ｉＢ’の他に漏洩電流ｉｃ′が大地を介して柱上ト
ランス５に流れることになる。

そこでｉＡ’ ＝ ｉ Ｂ’ ＋ Ｉ Ｏ’の関係が成
り立つ為、サーチコイル４を流れる電流ｉ八′、ｉＢ′
に注目すると両型流値は等しくなくなる（ ｉＡ’ ＞
ｉＢ’ ）。

従ってこの電流値の差によってサーチコイル４の２次巻
線４ａに起電力を生じる。

この起電力によって漏電検知回路２が動作し機器に供給
する電流を遮断する（図中この遮断回路部は省略）。

上述までの従来の漏電検知ｈ′セで漏洩電流の検出及び
電流の遮断は充分に行うことが出来る。

しかしながら従来の場合は必ず漏電電流ｉｃ′が流れて
から動作するものであるため火災等の安全には充分役立
つが感電防止の機能はない。

例えば筐体１ｂを大地アースしている場合は良いが、電
気洗濯機、電子レンジ等のように民生用商品に於いては
大地アースを推奨しても一般には不完全な場合が多い。

このような場合第１図Ｂに示す漏洩電流ｉｃ′が人体を
介して大地に流れて初めて漏電検知機が動作する為、感
電事故に対しては全く防止機能が無い。

本発明は上述の従来の漏電検知機に感電防止機能をも持
たせた安全な漏電検知装置を提供するものである。

本発明の内容を詳しく説明するにあたって、電気ヒータ
ーを採用した湯沸し器に本発明の漏電検知装置を採用し
た場合の具体回路例をあげると第２図第３図のようにな
る。

先ず第２図に於いて１は湯沸し型全体の機器を示す。

１ａは電気ヒーター（例えば１ｋＷのシーズヒーター）
で水タンク内に挿入されているものとする。

１ｂは筐体であり、１ｃは漏洩状態にある場合の漏洩抵
抗を示しているものとする。

３，４は分割抵抗でトランジスター５のベースに接続さ
れている。

５はエミックフオロアー増巾器のＮＰＮ トランジスタ
ー、６はエミツクー負荷抵抗、７は５ＣＲ１１のゲート
抵抗、８はゲートに接続されたコンデンサで７，８によ
って不要な外来雑音による誤動作を防止すると同時に所
定のトリガー信号で確実にＳＣＲを導通せしめている。

９は５ＣＲ１１の負荷抵抗であると同時にコンデンサ１
０と共に遅延回路（積分回路〕を構成し、リレーコイル
２ａの動作を遅らせている。

１１は一方向性スイッチング半導体素子（５ＣＲ）であ
る。

２は電源ライン（ＡＣライン）の両ラインと負荷の両端
子の間に夫々接点２ｂ。

２ｃを有したリレーであり、リレーコイル２ａに直流電
流が流れることによって駆動される。

金策２図、第３図に示されているリレー接点２ｂ。

２ｃの接続はリレーコイル２ａに駆動電流の流れていな
い状態である。

即ち逆接点と可動接点がコンタク１〜している状態を示
している。

１２．１３は整流用ダイオードと平滑用コンデンサーを
示す。

１４はＡＣラインと絶縁された絶縁トランスである。

１５は逆接点に電圧を印加する為の抵抗である。

１６は電源プラグ、１１は電源スィッチを示す。

以上のように構成される本発明の具体実施例第２図の動
作を詳しく述べる。

先ず電源スィッチ１７が非導通の状態では、リレー接点
２ｂ 、 ２ｃは第２図の矢印接点が示す如く可動接点
２ｂ２゜２０２と逆接点２ｂｌ ＋ ２ｃ１とが接触接
続されている。

従って勿論負荷であるヒーター１ａ及びトランス１４に
は通電されていない。

次に電源スィッチ１７がオンされるとその瞬時に先ず絶
縁トランス１４にＡＣ電源電圧が印加され２次巻線コイ
ル両端子間に所定のＡＣ電圧が発生し、このＡＣ電圧が
ダイオード１２及びコンデンサ１３によって整流される
。

と同時にこの２次巻線に誘起したＡＣ電圧は抵抗１５、
逆接点２ｂ、、及び可動接点２ｂ２を介して負荷１ａに
印加される。

全漏洩抵抗１ｃが存在すると上記ＡＣ電圧は負荷１ａ、
漏洩抵抗１ｃ筐体１ｂ及び分割抵抗３，４を介してエミ
ックーフオロアー増巾器のトランジスター５のベースに
印加される。

一方整流された直流電圧はトランジスター５のコレクタ
ー及び抵抗９を介して５ＣＲ１１のアノードに印加され
る。

ここでリレーコイル２ａにも、５ＣＲ１１のアノードに
も直流電圧が印加されるが、比較的大容量（約１００μ
Ｆ）のコンデンサ１０が並列に接続されているためリレ
ーコイル２ａには数１００ ｍ５ｅｃ間は電流が流れな
い。

即ち抵抗９及びコンデンサ１０の時定数とリレーコイル
２ａの７駆動開始電圧で定まる遅延回路が存在すること
と等価である。

一方すでにトランジスター５のコレクターには直流電圧
が、ベースには商用周波数の交流信号が印加されている
為、エミックーフオロアーのエミツクー抵抗６には出力
交流信号が電流増巾され発生する。

この出力信号がゲート抵抗７を介して５ＣＲ１１のゲ゛
−トに印加される。

コンデンサ８はゲー］・電流及びタイミングを定めると
同時に商用周波数信号よりさらに高い周波数成分を持つ
外来雑音を除去するものである。

ト述の説明より明らかなように５ＣＲ１１にはゲー１−
１− ’Ｊガー信号がスイッチ１７を閉じると同時に発
生する。

従−ってアノードの電位が時間経過と共に上昇し所定の
電位に到達する。

、！＝ＳＣＲが導通し保持される。勿論この導通する際
のアノード電位はリレー駆動開始電圧より低い。

一般にこの様に設計することは非常に容易である。

５ＣＲ１１が一度導通保持するとリレーコイル２ａを短
絡し続けるため永久にリレーコイルには電流が流れずリ
レー２は作動しない。

従って可動接点２ｂ２，２０２は移動せず第２図の矢印
に示す接続を保持する為、負荷であるヒーター１ａには
通電が行なわれない。

従って漏電による感電及び火災等の事故は発生しない。

ここで抵抗９及び５ＣＲＩ １を流れる電流は５ＣＲ１
１の保持電流以上に選ぶことは言うまでもない。

次に漏洩抵抗１ｃが存在しない時はエミックフォロー増
巾器５のベースに交流入力信号が印加されない為、エミ
ッターにも出力信号が生ぜずＳＣＲ１１が導通しない。

従って数１００ｍ５ｅｃの時間経過後５ＣＲ１１のアノ
ード電位は整流された直流電圧まで上昇しリレーコイル
２ａに１駆動電流が流れ始めリレー２が、駆動する。

すると可動接点２ｂ２，２０２が移動し順接点２ｂ３，
２０３と接触接続される。

するとＡＣ電源電圧が接点２ｂ３＋２ｂ２負荷１ａ接点
２ｃ２，２ｃ３を介して印加される為ヒーター１ａの通
電動作が行なわれる。

この時ＡＣ電源電圧は絶縁トランス１４にも印加し続け
られる為トランス１４の２次巻線にも所定のＡＣ電圧が
発生し続は整流された直流電圧によってリレーコイル２
ａに駆動電流が流れ続ける。

従って１月／−２の接点はＯＮ動作を保持し、ヒーター
１ａは通電動作を保持する。

上述の説明から明らかなように本発明の回路によれば電
源スィッチ１７を閉じた瞬間（数１００ｍ ｓ ｅ ｃ
の間）に漏洩が存在するか否かを検出し、漏洩電流存在
時には負荷と直列に挿入されているリレー接点を閉じな
い状態に保持することが出来、人体の感電を完全に防ぐ
事が出来る。

本発明によれば一度負荷に通電が行なわれた機器の通電
中の漏洩は検出する事が出来ない。

しかしながらシーズヒーター等の加熱用電気機器の場合
加熱現象時の破壊による漏電はほとんど無く一般には逆
に加熱時に絶縁抵抗値が上昇するのが常である。

従って本漏電安全装置を電気機器に設置することによっ
て火災等は勿論、感電の恐れも除去することが出来る。

第３図は本発明の他の実施例で図中同一符号は同−或は
相当する部分を示すものである。

第２図の実施例とほとんど同じであるがリレーの逆接点
２ｂ、に印加する電圧が第３図の場合、整流した直流電
圧となっている。

（第２図の場合は絶縁トランス１４の２次側誘起電圧を
逆接点２ｂ１に印加していた）。

この直流電圧を逆接点２ｂ１に印加する場合、巧みな設
計によればトランジスター５を除却したコストの安い回
路が構成出来るが第２図の交流電圧を逆接点２ｂ、に印
加する場合に比較して遅延回路９，１０の遅延時間を大
きく選ばねばならず、回路系全体の設計は難しくなる。

第２図、第３図の具体実施例に示す本発明の漏電安全装
置によれば電源ＡＣラインと筐体間の漏洩状態を先ず検
査してそれから負荷に通電を行うことが出来る。

従来の漏電検知機のように先ず負荷に通電してそれから
漏電電流を検知するものでは筐体の大地アースがとれて
いることが大前提で、もしこれが不完全な場合は筐体−
人体−大地と漏電電流が電れて、漏電検出装置が作動す
る前に人間は感電していることになる。

従って従来の漏電検出装置は家庭用電気製品には不適当
なものであった。

本発明の装置は電源スィッチがオンされ、負荷に電力を
供給するリレー装置が動作する数１０ｍ５ｅｃ””数１
． ＯＯｍｓｅ、ｃの間に筐体と電源ＡＣラインの漏洩
電流をチェックするものでこのチェックする基準ライン
が電源ＡＣラインではなく絶縁トランスの２次巻線の一
方であるため、２本の電源Ａ、Ｃラインのいずれからの
漏洩も検出出来るすぐれたものである。

電気機器及び電子機器等電気を使用する装置にはすべて
利用出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の漏電検知装置の基本構成図、第２図、第
３図は、本発明の漏洩安全装置の実施例の回路図である
。 図に於いて、１は電気機器、２はリレー装置、５はトラ
ンジスター、１１はＳＣＲ，９，１０は遅延回路、１２
．１３は整流回路、１４は絶縁トランス、１６は電源プ
ラグ、１７は電源メインスイッチである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示してＣ地
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷と電源回路間に直列に設けられ、順接点と逆接
   点を備えた回路遮断素子、負荷と筐体間の：漏洩電流を
   検出する漏洩電流検出回路、電源回路から電気的に絶縁
   され、上記漏洩電流検出回路及び遮断素子駆動電力を供
   給するための絶縁トランスを具し、機器通電瞬時に上記
   絶縁トランスに生ずる電圧を、上記回路遮断素子の逆接
   点を介して。 負荷に印加し、漏洩電流検出回路を動作せしめ、負荷と
   機器筐体間の非漏洩を確認した後、上記回路遮断素子を
   導通せしめ、機器通電動作を行なわせしめる構成を特徴
   とした電気機器の漏洩安全装置。