JP2017060250A - 漏電検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外付け部品を削減して装置を小型化することができる漏電検出装置を提供する。
【解決手段】ACライン2に流れる電流の不平衡によって漏電を検出する漏電検出装置30であって、ACライン2に流れる電流の不平衡を検出するZCT11と、ACライン2に直列に接続されたリレー14と、ZCT11によって不均衡が検出されると、リレー14を動作させてACライン2を遮断させるリレー動作制御素子49とを具備し、リレー動作制御素子49は、制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子(例えば、MOSFET、IGBT)で構成され、集積回路である制御部40に内蔵されている。
【選択図】図1
【解決手段】ACライン2に流れる電流の不平衡によって漏電を検出する漏電検出装置30であって、ACライン2に流れる電流の不平衡を検出するZCT11と、ACライン2に直列に接続されたリレー14と、ZCT11によって不均衡が検出されると、リレー14を動作させてACライン2を遮断させるリレー動作制御素子49とを具備し、リレー動作制御素子49は、制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子(例えば、MOSFET、IGBT)で構成され、集積回路である制御部40に内蔵されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、ACラインの漏電を検出し、漏電を検出するとACラインを遮断する漏電検出装置に関する。
電子機器にて、ACラインに漏電が発生した場合、機器の誤動作や感電を引き起こす可能性がある。そのため、ACラインの漏電を検出し、漏電を検出するとACラインを遮断する漏電検出装置を、電子機器に取りつけられる場合がある(例えば、特許文献1参照)。
従来の漏電検出装置10は、図11に示すように、AC電源1に接続されたACライン2の往路と復路との電流値が異なる不平衡を検出するZCT(Zero-Phase-Current-Transformer:零相変流器)11と、ZCT11の出力によって漏電を検出して遮断出力を出力する制御回路12と、制御回路12からの遮断出力を受けてオンするサイリスタ13と、サイリスタ13のカソード電流によりACライン2を遮断するリレー14と、整流用ダイオード15と、平滑コンデンサ16と、電圧制限抵抗17と、電流制限抵抗18と、LED19と、回生ダイオード20と、ノイズ対策コンデンサ21と、リセット用スイッチ22とを備えている。
ZCT11は、コイル11aを巻きつけたドーナツ状の磁性体11bで構成され、磁性体11bの輪の中にACライン2が貫通されている。漏電が起き、ACライン2の往路と復路との電流値に差が生じると、磁性体11bに巻かれたコイル11aに起電力が発生し、コイル11aの両端電圧がZCT出力として制御回路12のZCT入力端子T1、T2に入力される。
制御回路12は、ZCT入力端子T1、T2と、出力端子T3と、Vcc端子T4と、GND端子T5とを備えた集積回路(IC)である。制御回路12は、ZCT入力端子T1、T2に入力されたZCT出力と、漏電検出閾電圧とを比較し、ZCT出力が漏電検出閾電圧を超えると、遮断信号を出力端子T3から出力する。
ACライン2の一方のラインと接地端子との間に、整流用ダイオード15と平滑コンデンサ16とが直列に接続されている。制御回路12のVcc端子T4は、電圧制限抵抗17を介して整流用ダイオード15と平滑コンデンサ16との接続点に接続されていると共に、制御回路12のGND端子T5は、接地端子に接続されている。これにより、ACライン2の電圧は平滑コンデンサ16によって平滑され、電圧制限抵抗17を介して電源電圧Vccとして制御回路12のVcc端子T4に入力される。
また、平滑コンデンサ16の両端子間に、電流制限抵抗18と、リレー14のリレー用コイル14cとLED19とサイリスタ13とが直列に接続されている。制御回路12の出力端子T3は、サイリスタ13のゲートに接続されており、出力端子T3から遮断信号が出力されると、サイリスタ13はオンされる。なお、サイリスタ13に流れるカソード電流は、電流制限抵抗18によって制限される。サイリスタ13はオンされると、直列に接続されたリレー14のリレー用コイル14cとLED19とに電流が流れる。これにより、ACライン2に直列に接続されたリレー接点14a、14bが開放されてリレー14が動作状態となり、ACライン2が遮断される。また、LED19の点灯によって、漏電の検出及びACライン2の遮断が通知される。なお、リレー14のリレー用コイル14cには、リレー用コイル14cに生じる逆起電力を回生する回生ダイオード20が並列に接続されている。また。サイリスタ13のノイズ対策のために、サイリスタ13のゲートと接地端子との間にはノイズ対策コンデンサ21が接続されている。
サイリスタ13の両端間には、リセット用スイッチ22が接続されている。リセット用スイッチ22をオンすることで、サイリスタ13はカットオフされる。これにより、リレー14は停止状態となり、リレー14によるACライン2の遮断が解消されると共に、LED19が消灯される。
しかしながら、従来技術では、集積回路である制御回路12の耐圧が低いため、制御回路12以外のサイリスタ13等の多くの外付け部品が必要となるため、装置の小型化が阻害されていた。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来技術の問題を解決し、外付け部品を削減して装置を小型化することができる漏電検出装置を提供することにある。
本発明の漏電検出装置は、ACラインに流れる電流の不平衡によって漏電を検出する漏電検出装置であって、前記ACラインに流れる電流の不平衡を検出する零相変流器と、前記ACラインに直列に接続されたリレーと、前記零相変流器によって不均衡が検出されると、前記リレーを動作させて前記ACラインを遮断させるリレー動作制御素子とを具備し、前記リレー動作制御素子は、MOSFETもしくはIGBTで構成され、集積回路に内蔵されていることを特徴とする。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、定電流が流れる定電流出力素子を備え、前記定電流出力素子を流れる定電流で前記リレーを動作させても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、前記リレーの動作後に、前記リレーを動作させる定電流を低下させても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、前記リレーの動作直後から所定時間後に、前記リレーを動作させる定電流を低下させても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、前記リレーの動作後、前記ACラインの遮断を検出すると、前記リレーを動作させる定電流を低下させても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、前記零相変流器によって不均衡が検出されると、前記リレー動作制御素子をスイッチング動作させるパルス生成回路を具備していても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記ACラインの遮断を解消するリセット用スイッチと、漏電を検出した後、前記リセット用スイッチが操作されるまでは、前記リレー動作制御素子の状態を維持する状態維持回路とを具備していても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記状態維持回路が故障した場合に、前記リレー動作制御素子の状態を維持する第2の状態維持回路を具備していても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、定電流が流れる定電流出力素子を備え、前記定電流出力素子を流れる定電流で前記リレーを動作させても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、前記リレーの動作後に、前記リレーを動作させる定電流を低下させても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、前記リレーの動作直後から所定時間後に、前記リレーを動作させる定電流を低下させても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、前記リレーの動作後、前記ACラインの遮断を検出すると、前記リレーを動作させる定電流を低下させても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記集積回路は、前記零相変流器によって不均衡が検出されると、前記リレー動作制御素子をスイッチング動作させるパルス生成回路を具備していても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記ACラインの遮断を解消するリセット用スイッチと、漏電を検出した後、前記リセット用スイッチが操作されるまでは、前記リレー動作制御素子の状態を維持する状態維持回路とを具備していても良い。
さらに、本発明の漏電検出装置において、前記状態維持回路が故障した場合に、前記リレー動作制御素子の状態を維持する第2の状態維持回路を具備していても良い。
本発明によれば、制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子を簡単に集積回路に内蔵させることができ、外付け部品を削減して装置を小型化することができるという効果を奏する。
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、各図において、同一の構成には、同一の符号を付して一部説明を省略している。
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態の漏電検出装置30は、図1を参照すると、AC電源1に接続されたACライン2の往路と復路との電流値が異なる不平衡を検出するZCT(Zero-Phase-Current-Transformer:零相変流器)11と、ACライン2を遮断するリレー14と、ZCT11の出力によって漏電を検出して、リレー14を動作させる制御回路40と、整流用ダイオード15と、平滑コンデンサ16と、LED19と、リセット用スイッチ31とを備えている。
第1の実施の形態の漏電検出装置30は、図1を参照すると、AC電源1に接続されたACライン2の往路と復路との電流値が異なる不平衡を検出するZCT(Zero-Phase-Current-Transformer:零相変流器)11と、ACライン2を遮断するリレー14と、ZCT11の出力によって漏電を検出して、リレー14を動作させる制御回路40と、整流用ダイオード15と、平滑コンデンサ16と、LED19と、リセット用スイッチ31とを備えている。
ZCT11は、コイル11aを巻きつけたドーナツ状の磁性体11bで構成され、磁性体11bの輪の中にACライン2が貫通されている。漏電が起き、ACライン2の往路と復路との電流値に差が生じると、磁性体11bに巻かれたコイル11aに起電力が発生し、コイル11aの両端電圧がZCT出力として制御回路40のZCT入力端子T1、T2に入力される。
リレー14は、ACライン2に直列に接続されたリレー接点14a、14bと、リレー接点14a、14bを駆動するリレー用コイル14cとを備えている。リレー14は、リレー用コイル14cに所定の電圧を印加して電流を流すことで、リレー接点14a、14bが解放される動作状態となり、ACライン2を遮断する。
制御回路40は、ZCT入力端子T1、T2と、Vcc端子T4と、GND端子T5と、電流制御端子T6と、リセット端子T7とを備えた半導体集積回路(IC)である。また、制御回路40は、内部電源回路(Reg)41と、定電流基準素子42と、定電流出力素子43と、定電流用抵抗44と、閾電圧源45と、コンパレータ46と、ラッチ回路47と、インバータ48と、リレー動作制御素子49とを備えている。
ACライン2の一方のラインと接地端子との間に、整流用ダイオード15と平滑コンデンサ16とが直列に接続されている。制御回路40のVcc端子T4は、整流用ダイオード15と平滑コンデンサ16との接続点に接続されていると共に、制御回路40のGND端子T5は、接地端子に接続されている。これにより、ACライン2の電圧は平滑コンデンサ16によって平滑されて電源電圧Vccとして制御回路40のVcc端子T4に入力される。
また、整流用ダイオード15と平滑コンデンサ16との接続点と、制御回路40の電流制御端子T6との間に、リレー14のリレー用コイル14cとLED19とが直列に接続されている。なお、リレー14のリレー用コイル14cには、リレー用コイル14cに生じる逆起電力を回生する回生ダイオード20が並列に接続されている。
制御回路40の定電流基準素子42と定電流出力素子43とは、カレントミラー回路を構成する回路であり、例えば、MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor、電界効果トランジスタ)で構成されている。内部電源回路(Reg)41の出力端子と、GND端子T5との間に、定電流用抵抗44と定電流基準素子42とが直列に接続され、電流制御端子T6とGND端子T5との間に定電流出力素子43が接続されている。そして、定電流基準素子42のゲートと定電流出力素子43とのゲートとが接続され、この接続点が定電流基準素子42のドレインに接続されている。
閾電圧源45の負極端子は、ZCT入力端子T1に、閾電圧源45の正極端子は、コンパレータ46の反転入力端子にそれぞれ接続されている。また、コンパレータ46の非反転入力端子には、ZCT入力端子T2が接続されている。これにより、コンパレータ46は、ZCT入力端子T1、T2に入力されたZCT出力と、閾電圧源45に設定されている漏電検出閾電圧とを比較し、ZCT出力が漏電検出閾電圧を超えると、Highレベル信号を出力する。
ラッチ回路47は、RS型フリップフロップで構成されている。コンパレータ46の出力端子がラッチ回路47のセット端子Sに接続され、内部電源回路(Reg)41の出力端子が抵抗50とインバータ51とを介してラッチ回路47のリセット端子Rに接続されている。そして、抵抗50とインバータ51との接続点がリセット端子T7に接続されている。また、ラッチ回路47の出力端子Qは、インバータ48を介して定電流基準素子42の制御端子に接続されている。
リレー動作制御素子49は、制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子、例えば、MOSFET、IGBT(Insulated gate bipolar transistor、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ)で構成され、定電流基準素子42と並列に接続されている。本実施の形態では、リレー動作制御素子49としては、MOSFETを使用した例について説明する。
ZCT11からのZCT出力が漏電検出閾電圧を超え、コンパレータ46の出力端子からHighレベル信号が出力されると、ラッチ回路47がセットされる。ラッチ回路47がセットされると、ラッチ回路47の出力端子Qからの出力がHighレベル、リレー動作制御素子49のゲート(制御端子)に入力されるインバータ48の出力がLowレベルになり、リレー動作制御素子49はオフされる。リレー動作制御素子49はオフされると、定電流基準素子42と定電流出力素子43とに、定電流用抵抗44の抵抗値によって決定される定電流が流れる。これにより、電流制御端子T6に定電流が流れ込み、リレー14のリレー用コイル14cとLED19とに定電流が流れ、ACライン2に直列に接続されたリレー接点14a、14bが開放されてリレー14が動作状態となり、ACライン2が遮断される。また、LED19の点灯によって、漏電の検出及びACライン2の遮断が通知される。
電流制御端子T6に流れ込む定電流は、漏電の原因を取り除いてコンパレータ46の出力がLowレベルになっても、ラッチ回路47によってラッチされて流れ続け、ACライン2の遮断状態が維持される。ラッチ回路47のリセットは、制御回路40のリセット端子T7と、接地端子との間に接続されたリセット用スイッチ31によって行われる。リセット用スイッチ31をオンすると、インバータ51の入力がLowレベル、インバータ51の出力がHighレベルとなり、ラッチ回路47がリセットされる。ラッチ回路47がリセットされると、ラッチ回路47の出力端子Qからの出力がLowレベル、リレー動作制御素子49のゲート(制御端子)に入力されるインバータ48の出力がHighレベルになり、リレー動作制御素子49はオンされる。これにより、定電流基準素子42と定電流出力素子43とがオフ状態となり、電流制御端子T6への定電流の流れ込みが停止される。これにより、リレー14は停止状態となり、リレー14によるACライン2の遮断が解消されると共に、LED19が消灯される。この状態が、漏電が検出される前の初期状態である。
図11に示す従来の漏電検出装置10において、サイリスタ13をオンさせてリレー14のリレー用コイル14cにコイル電流を流した場合、その電流値は、電流制限抵抗18によって制限される。この場合、平滑コンデンサ16の両端電圧は、図2(a)に示すように、脈流であるため、リレー用コイル14cの両端電圧は、図2(b)に点線で示すように、変動してノイズ源となってしまう。また、リレー14のリレー用コイル14cに印加する電圧の規格は、上下限があり、通常は、±5%程度である。従って、リレー用コイル14cの両端電圧の変動をリレー14の規格内に抑えなければならず、コンデンサ16の容量を大きくする必要があり、装置の小型化が阻害される。なお、図2(a)に示す点線波形は、平滑コンデンサ16がない場合の整流用ダイオード15の整流電圧である。
これに対し、本実施の形態の漏電検出装置30では、制御回路40の電流制御端子T6に流れ込む定電流によって、リレー14を動作させる、従って、リレー14のリレー用コイル14cに流れるコイル電流は定電流であり、リレー用コイル14cの両端電圧は、図2(b)に実線で示すように、一定になる。これにより、コンデンサ16を小容量化することができ、装置を小型化することが可能になる。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態の漏電検出装置30aは、図3を参照すると、第1の実施の形態の漏電検出装置30に、充電電流制限抵抗32と、ダイオード33とが追加されている。充電電流制限抵抗32は、整流用ダイオード15と平滑コンデンサ16との間に接続され、ダイオード33は、充電電流制限抵抗32と並列に接続されている。ダイオード33のアノードが充電電流制限抵抗32と平滑コンデンサ16との接続点に、ダイオード33のカソードが整流用ダイオード15と充電電流制限抵抗32との接続点にそれぞれ接続されている。
第2の実施の形態の漏電検出装置30aは、図3を参照すると、第1の実施の形態の漏電検出装置30に、充電電流制限抵抗32と、ダイオード33とが追加されている。充電電流制限抵抗32は、整流用ダイオード15と平滑コンデンサ16との間に接続され、ダイオード33は、充電電流制限抵抗32と並列に接続されている。ダイオード33のアノードが充電電流制限抵抗32と平滑コンデンサ16との接続点に、ダイオード33のカソードが整流用ダイオード15と充電電流制限抵抗32との接続点にそれぞれ接続されている。
図4(a)には、第1の実施の形態の漏電検出装置30における平滑コンデンサ16の両端電圧が一点鎖線で、第2の実施の形態の漏電検出装置30aにおける平滑コンデンサ16の両端電圧が実線でそれぞれ示されている。さらに、図4(b)には、第1の実施の形態の漏電検出装置30における電流制御端子T6への印加電圧が一点鎖線で、第2の実施の形態の漏電検出装置30aにおける電流制御端子T6への印加電圧が実線でそれぞれ示されている。図4に示すように、第2の実施の形態の漏電検出装置30aでは、充電電流制限抵抗32によって平滑コンデンサ16の両端電圧が低下するため、ダイオード33を通して出力される平滑コンデンサ16の放電電圧が低下し、電流制御端子T6への印加電圧も低下する。これにより、定電流出力素子43の消費電力を低下させることができる。さらに、平滑コンデンサ16の充電電流が充電電流制限抵抗32によって制限されるため、平滑コンデンサ16の寿命も長くなる。
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態の漏電検出装置30bは、図5を参照すると、第1の実施の形態の制御回路40のインバータ48に代えて、パルス生成回路52が設けられた制御回路40aを備えている。パルス生成回路52は、ラッチ回路47の出力端子Qからの出力がHighレベルで予め設定されたパルス信号をリレー動作制御素子49のゲート(制御端子)に出力し、リレー動作制御素子49をスイッチング動作させる。これにより、電流制御端子T6への定電流の流れ込みも間欠的に行われることになり、消費電力を削減することができる。なお、電流制御端子T6への定電流の流れ込みが停止される期間は、リレー用コイル14cに蓄えられたエネルギーが回生ダイオード20で回生し、リレー用コイル14cに電流を流す。これにより、電流制御端子T6への定電流の流れ込みが停止しても、リレー14は、動作状態を維持し続けることができる。
第3の実施の形態の漏電検出装置30bは、図5を参照すると、第1の実施の形態の制御回路40のインバータ48に代えて、パルス生成回路52が設けられた制御回路40aを備えている。パルス生成回路52は、ラッチ回路47の出力端子Qからの出力がHighレベルで予め設定されたパルス信号をリレー動作制御素子49のゲート(制御端子)に出力し、リレー動作制御素子49をスイッチング動作させる。これにより、電流制御端子T6への定電流の流れ込みも間欠的に行われることになり、消費電力を削減することができる。なお、電流制御端子T6への定電流の流れ込みが停止される期間は、リレー用コイル14cに蓄えられたエネルギーが回生ダイオード20で回生し、リレー用コイル14cに電流を流す。これにより、電流制御端子T6への定電流の流れ込みが停止しても、リレー14は、動作状態を維持し続けることができる。
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態の漏電検出装置30cは、図6を参照すると、第3の実施の形態の制御回路40aから定電流基準素子42、定電流出力素子43及び定電流用抵抗44を削除し、電流制御端子T6にリレー動作制御素子49のドレインが直接接続されている制御回路40bを備えている。そして、パルス生成回路52からのパルス信号によってリレー動作制御素子49をスイッチング動作させることで、電流制御端子T6への定電流の流れ込みも間欠的に行われることになり、消費電力を削減することができる。なお、第4の実施の形態では、リレー動作制御素子49をオンされると、電流制御端子T6に電流が流れ込む。電流制御端子T6に流れ込む電流、すなわちリレー14のリレー用コイル14cに流れるコイル電流は、リレー14のリレー用コイル14cと直列に接続された電流制限抵抗18によって制限される。電流制限抵抗18の抵抗値を変えることで、電流制御端子T6にながれこむ電流を任意に設定することができる。また、リレー動作制御素子49をオフされ、電流制御端子T6への電流の流れ込みが停止される期間は、リレー用コイル14cに蓄えられたエネルギーが回生ダイオード20で回生し、リレー用コイル14cに電流を流す。これにより、電流制御端子T6への電流の流れ込みが停止しても、リレー14は、動作状態を維持し続けることができる。
第4の実施の形態の漏電検出装置30cは、図6を参照すると、第3の実施の形態の制御回路40aから定電流基準素子42、定電流出力素子43及び定電流用抵抗44を削除し、電流制御端子T6にリレー動作制御素子49のドレインが直接接続されている制御回路40bを備えている。そして、パルス生成回路52からのパルス信号によってリレー動作制御素子49をスイッチング動作させることで、電流制御端子T6への定電流の流れ込みも間欠的に行われることになり、消費電力を削減することができる。なお、第4の実施の形態では、リレー動作制御素子49をオンされると、電流制御端子T6に電流が流れ込む。電流制御端子T6に流れ込む電流、すなわちリレー14のリレー用コイル14cに流れるコイル電流は、リレー14のリレー用コイル14cと直列に接続された電流制限抵抗18によって制限される。電流制限抵抗18の抵抗値を変えることで、電流制御端子T6にながれこむ電流を任意に設定することができる。また、リレー動作制御素子49をオフされ、電流制御端子T6への電流の流れ込みが停止される期間は、リレー用コイル14cに蓄えられたエネルギーが回生ダイオード20で回生し、リレー用コイル14cに電流を流す。これにより、電流制御端子T6への電流の流れ込みが停止しても、リレー14は、動作状態を維持し続けることができる。
(第5の実施の形態)
第5の実施の形態の漏電検出装置30dは、図7を参照すると、電流制御端子T6とGND端子T5との間に接続された第1定電流回路53と、第1定電流回路53と並列に接続された定電流切り替えスイッチ55と第2定電流回路54とからなる直列回路と、タイマー56とが設けられた制御回路40cを備えている。第1定電流回路53及び第2定電流回路54、第1の実施の形態の定電流基準素子42、定電流出力素子43及び定電流用抵抗44からなり、インバータ48の出力に応じてオンオフされる。タイマー56は、ラッチ回路47の出力がHighレベルになると、予め設定された所定時間後に定電流切り替えスイッチ55をオフさせる。
第5の実施の形態の漏電検出装置30dは、図7を参照すると、電流制御端子T6とGND端子T5との間に接続された第1定電流回路53と、第1定電流回路53と並列に接続された定電流切り替えスイッチ55と第2定電流回路54とからなる直列回路と、タイマー56とが設けられた制御回路40cを備えている。第1定電流回路53及び第2定電流回路54、第1の実施の形態の定電流基準素子42、定電流出力素子43及び定電流用抵抗44からなり、インバータ48の出力に応じてオンオフされる。タイマー56は、ラッチ回路47の出力がHighレベルになると、予め設定された所定時間後に定電流切り替えスイッチ55をオフさせる。
この構成により、図8に示す時刻t1で漏電が検出され、ラッチ回路47の出力がHighレベル、インバータ48の出力がLowレベルとなると、第1定電流回路53及び第2定電流回路54が動作する。これにより、電流制御端子T6に流れ込む電流、すなわちリレー14のリレー用コイル14cに流れるコイル電流は、第1定電流回路53によって生成される定電流と、第2定電流回路54によって生成される定電流とを加算した値となる。そして、所定時間後の時刻t2にタイマー56によって定電流切り替えスイッチ55がオフされ、第2定電流回路54が遮断される。リレー14のリレー用コイル14cに流れるコイル電流は、第1定電流回路53によって生成される定電流のみに低下される。これにより、漏電が検出され、電流を必要とするリレー接点14a、14bがACライン2を遮断するまでの(A期間)には、コイル電流を多く流すことができる。そして、リレー接点14a、14bによるACライン2の遮断が終わり、電流がそれほど必要としない遮断を保持する(B期間)には、コイル電流を低下させることができ、制御回路40cの消費電力を削減することができる。
(第6の実施の形態)
第6の実施の形態の漏電検出装置30eは、図9を参照すると、第4の実施の形態の制御回路40cにおけるタイマー56に代えて、コンパレータ57、基準電圧源58、ダイオード59及び平滑コンデンサ60が設けられた制御回路40dを備えている。制御回路40dは、コンパレータ57で、基準電圧源58に設定されている基準電圧と、ACライン2の電圧をダイオード59、平滑コンデンサ60で平滑された電圧とを比較することで、ACライン2が遮断されたことを検出し、定電流切り替えスイッチ55をオフさせる。これにより、第5の実施の形態と同様に、リレー接点14a、14bがACライン2の遮断が終わり、電流がそれほど必要としない遮断を保持する(B期間)には、コイル電流を低減させることができ、制御回路40cの消費電力を削減することができる。
第6の実施の形態の漏電検出装置30eは、図9を参照すると、第4の実施の形態の制御回路40cにおけるタイマー56に代えて、コンパレータ57、基準電圧源58、ダイオード59及び平滑コンデンサ60が設けられた制御回路40dを備えている。制御回路40dは、コンパレータ57で、基準電圧源58に設定されている基準電圧と、ACライン2の電圧をダイオード59、平滑コンデンサ60で平滑された電圧とを比較することで、ACライン2が遮断されたことを検出し、定電流切り替えスイッチ55をオフさせる。これにより、第5の実施の形態と同様に、リレー接点14a、14bがACライン2の遮断が終わり、電流がそれほど必要としない遮断を保持する(B期間)には、コイル電流を低減させることができ、制御回路40cの消費電力を削減することができる。
(第7の実施の形態)
第7の実施の形態の漏電検出装置30fは、図10を参照すると、外付けされたリレー動作制御素子49を、制御回路40eの出力端子T3からの出力によって制御するように構成されている。制御回路40eにおいて、ラッチ回路47の出力端子Qが出力端子T3に接続され、内部電源回路(Reg)41の出力端子と接続された内部電源出力端子T8が設けられている。また、リレー動作制御素子49のゲート−ドレイン間にPNPトランジスタ61が接続されている。PNPトランジスタ61は、ベースがリレー動作制御素子49のドレインに、コレクタがリレー動作制御素子49のベースに、エミッタが内部電源出力端子T8にそれぞれ接続されている。そして、リレー動作制御素子49のベースが抵抗62を介して接地端子に接続されている。
第7の実施の形態の漏電検出装置30fは、図10を参照すると、外付けされたリレー動作制御素子49を、制御回路40eの出力端子T3からの出力によって制御するように構成されている。制御回路40eにおいて、ラッチ回路47の出力端子Qが出力端子T3に接続され、内部電源回路(Reg)41の出力端子と接続された内部電源出力端子T8が設けられている。また、リレー動作制御素子49のゲート−ドレイン間にPNPトランジスタ61が接続されている。PNPトランジスタ61は、ベースがリレー動作制御素子49のドレインに、コレクタがリレー動作制御素子49のベースに、エミッタが内部電源出力端子T8にそれぞれ接続されている。そして、リレー動作制御素子49のベースが抵抗62を介して接地端子に接続されている。
この構成により、制御回路40eの出力端子T3がHighレベルでリレー動作制御素子49がオンした後に、制御回路40eの故障で出力端子T3がHighレベルを維持できなくなった場合でも、PNPトランジスタ61が電流を流すことで、リレー動作制御素子49は、オンし続けることができる。なお、制御回路40eの出力端子T3がLowレベルになると、リレー動作制御素子49はオフされる。これにより、
制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子からなるリレー動作制御素子49を制御する制御回路40eが故障しても、漏電の検出によって遮断したACライン2を、遮断状態で維持することができる。なお、リレー動作制御素子49が、制御回路40e内に内蔵されている場合でも、同様の動作となる。
制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子からなるリレー動作制御素子49を制御する制御回路40eが故障しても、漏電の検出によって遮断したACライン2を、遮断状態で維持することができる。なお、リレー動作制御素子49が、制御回路40e内に内蔵されている場合でも、同様の動作となる。
以上説明したように、第1〜6の実施の形態は、ACライン2に流れる電流の不平衡によって漏電を検出する漏電検出装置30、30a、30b、30c、30d、30e、30fであって、ACライン2に流れる電流の不平衡を検出するZCT11と、ACライン2に直列に接続されたリレー14と、ZCT11によって不均衡が検出されると、リレー14を動作させてACライン2を遮断させるリレー動作制御素子49とを具備し、リレー動作制御素子49は、MOSFETもしくはIGBTで構成され、集積回路である制御部40、40a、40b、40c、40dに内蔵されている。
この構成により、制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子であるMOSFETやIGBTで構成されたリレー動作制御素子49を簡単に集積回路に内蔵させることができ、外付け部品を削減して装置を小型化することができる。
この構成により、制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子であるMOSFETやIGBTで構成されたリレー動作制御素子49を簡単に集積回路に内蔵させることができ、外付け部品を削減して装置を小型化することができる。
さらに、第1〜3、5、6の実施の形態によれば、制御部40、40a、40c、40dは、定電流が流れる定電流出力素子43を備え、定電流出力素子43を流れる定電流でリレー14を動作させる。
この構成により、リレー用コイル14cの両端電圧を一定にすることができるため、リレー用コイル14cにコイル電流を供給するコンデンサ16を小容量化することができ、装置を小型化することが可能になる。
この構成により、リレー用コイル14cの両端電圧を一定にすることができるため、リレー用コイル14cにコイル電流を供給するコンデンサ16を小容量化することができ、装置を小型化することが可能になる。
さらに、第5、6の実施の形態によれば、制御部40c、40dは、リレー14の動作後に、リレー14を動作させる定電流を低下させる。制御部40cは、リレー14の動作直後からタイマー56に設定された所定時間後に、リレー14を動作させる定電流を低下させる。制御部40dは、リレー14の動作後、ACライン2の遮断を検出すると、リレー14を動作させる定電流を低下させる。
この構成により、リレー接点14a、14cによるACライン2の遮断が終わり、電流がそれほど必要としない遮断を保持する(B期間)には、コイル電流を低下させることができ、制御回路40cの消費電力を削減することができる。
この構成により、リレー接点14a、14cによるACライン2の遮断が終わり、電流がそれほど必要としない遮断を保持する(B期間)には、コイル電流を低下させることができ、制御回路40cの消費電力を削減することができる。
さらに、第3、4の実施の形態によれば、制御部40a、40bは、ZCT11によって不均衡が検出されると、リレー動作制御素子19をスイッチング動作させるパルス生成回路52を備えている。
この構成により、リレー動作制御素子49をスイッチング動作させることで、電流制御端子T6への定電流の流れ込みも間欠的に行われることになり、消費電力を削減することができる。
この構成により、リレー動作制御素子49をスイッチング動作させることで、電流制御端子T6への定電流の流れ込みも間欠的に行われることになり、消費電力を削減することができる。
さらに、第1〜7の実施の形態によれば、漏電検出装置30、30a、30b、30c、30d、30e、30fは、ACライン2の遮断を解消するリセット用スイッチ31と、漏電を検出した後、リセット用スイッチ31が操作されるまでは、リレー動作制御素子49の状態を維持する状態維持回路として機能するラッチ回路47とを備えている。
この構成により、リレー動作制御素子49を、制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子で構成しても、リセット用スイッチ31が操作されるまでは、リレー動作制御素子49の状態を維持することができる。
この構成により、リレー動作制御素子49を、制御端子によってオンオフ制御可能な半導体素子で構成しても、リセット用スイッチ31が操作されるまでは、リレー動作制御素子49の状態を維持することができる。
さらに、第7の実施の形態によれば、状態維持回路として機能するラッチ回路47が故障した場合に、リレー動作制御素子49の状態を維持する第2の状態維持回路として機能するPNPトランジスタ61及び抵抗62を備えている。
この構成により、状態維持回路として機能するラッチ回路47が故障しても、リレー動作制御素子49の状態を維持することができるため、安全を確保することができる。
この構成により、状態維持回路として機能するラッチ回路47が故障しても、リレー動作制御素子49の状態を維持することができるため、安全を確保することができる。
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
1 AC電源
2 ACライン
10 漏電検出装置
11 ZCT(零相変流器)
11a コイル
11b 磁性体
12 制御回路
13 サイリスタ
14 リレー
14a リレー接点
14b リレー接点
14c リレー用コイル
15 整流用ダイオード
16 平滑コンデンサ
17 電圧制限抵抗
18 電流制限抵抗
19 LED
20 回生ダイオード
21 ノイズ対策コンデンサ
22 リセット用スイッチ
30、30a、30b、30c、30d、30e、30f 漏電検出装置
31 リセット用スイッチ
32 充電電流制限抵抗
33 ダイオード
40、40a、40b、40c、40d、40e 制御回路
41 内部電源回路(Reg)
42 定電流基準素子
43 定電流出力素子
44 定電流用抵抗
45 閾電圧源
46 コンパレータ
47 ラッチ回路
48 インバータ
49 リレー動作制御素子
50 抵抗
51 インバータ
52 パルス生成回路
53 第1定電流回路
54 第2定電流回路
55 定電流切り替えスイッチ
56 タイマー
57 コンパレータ
58 基準電圧源
59 ダイオード
60 平滑コンデンサ
61 PNPトランジスタ
62 抵抗
T1 ZCT入力端子
T2 ZCT入力端子
T3 出力端子
T4 Vcc端子
T5 GND端子
T6 電流制御端子
T7 リセット端子
T8 内部電源出力端子
2 ACライン
10 漏電検出装置
11 ZCT(零相変流器)
11a コイル
11b 磁性体
12 制御回路
13 サイリスタ
14 リレー
14a リレー接点
14b リレー接点
14c リレー用コイル
15 整流用ダイオード
16 平滑コンデンサ
17 電圧制限抵抗
18 電流制限抵抗
19 LED
20 回生ダイオード
21 ノイズ対策コンデンサ
22 リセット用スイッチ
30、30a、30b、30c、30d、30e、30f 漏電検出装置
31 リセット用スイッチ
32 充電電流制限抵抗
33 ダイオード
40、40a、40b、40c、40d、40e 制御回路
41 内部電源回路(Reg)
42 定電流基準素子
43 定電流出力素子
44 定電流用抵抗
45 閾電圧源
46 コンパレータ
47 ラッチ回路
48 インバータ
49 リレー動作制御素子
50 抵抗
51 インバータ
52 パルス生成回路
53 第1定電流回路
54 第2定電流回路
55 定電流切り替えスイッチ
56 タイマー
57 コンパレータ
58 基準電圧源
59 ダイオード
60 平滑コンデンサ
61 PNPトランジスタ
62 抵抗
T1 ZCT入力端子
T2 ZCT入力端子
T3 出力端子
T4 Vcc端子
T5 GND端子
T6 電流制御端子
T7 リセット端子
T8 内部電源出力端子
Claims (8)
- ACラインに流れる電流の不平衡によって漏電を検出する漏電検出装置であって、
前記ACラインに流れる電流の不平衡を検出する零相変流器と、
前記ACラインに直列に接続されたリレーと、
前記零相変流器によって不均衡が検出されると、前記リレーを動作させて前記ACラインを遮断させるリレー動作制御素子とを具備し、
前記リレー動作制御素子は、MOSFETもしくはIGBTで構成され、集積回路に内蔵されていることを特徴とする漏電検出装置。 - 前記集積回路は、定電流が流れる定電流出力素子を備え、前記定電流出力素子を流れる定電流で前記リレーを動作させることを特徴とする請求項1記載の漏電検出装置。
- 前記集積回路は、前記リレーの動作後に、前記リレーを動作させる定電流を低下させることを特徴とする請求項2記載の漏電検出装置。
- 前記集積回路は、前記リレーの動作直後から所定時間後に、前記リレーを動作させる定電流を低下させることを特徴とする請求項3記載の漏電検出装置。
- 前記集積回路は、前記リレーの動作後、前記ACラインの遮断を検出すると、前記リレーを動作させる定電流を低下させることを特徴とする請求項3記載の漏電検出装置。
- 前記集積回路は、前記零相変流器によって不均衡が検出されると、前記リレー動作制御素子をスイッチング動作させるパルス生成回路を具備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の漏電検出装置。
- 前記ACラインの遮断を解消するリセット用スイッチと、
漏電を検出した後、前記リセット用スイッチが操作されるまでは、前記リレー動作制御素子の状態を維持する状態維持回路とを具備することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の漏電検出装置。 - 前記状態維持回路が故障した場合に、前記リレー動作制御素子の状態を維持する第2の状態維持回路を具備することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の漏電検出装置。
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- 2015-09-15 JP JP2015181702A patent/JP2017060250A/ja active Pending
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2016
- 2016-09-14 CN CN201610825651.3A patent/CN106970288A/zh not_active Withdrawn
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