JP3338587B2 - 漏電検出器 - Google Patents

漏電検出器

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JP3338587B2 JP18278195A JP18278195A JP3338587B2 JP 3338587 B2 JP3338587 B2 JP 3338587B2 JP 18278195 A JP18278195 A JP 18278195A JP 18278195 A JP18278195 A JP 18278195A JP 3338587 B2 JP3338587 B2 JP 3338587B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷機器の漏電を
検出して負荷への給電を停止する漏電検出器に関し、特
に、負荷機器の接地線の断線の有無を常時監視しながら
漏電を監視する漏電検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、モータ等の負荷機器の漏電を検
出する従来の漏電検出器として、給電線の不平衡電流を
検出する方式のものがある。かかる漏電検出器は、例え
ばモータ等の負荷機器において、収納ケース内部のモー
タコイルに接続する２本の給電線に流れる電流が不平衡
か否かを監視することにより、漏電を検出するようにな
っている。即ち、収納ケース内部のモータコイルに給電
する給電線が、万一、収納ケースに接触して漏電が発生
した場合、収納ケースを接地する接地線に電流が流れる
ために、２本の給電線に流れる電流が不平衡になる。こ
の電流の不平衡状態を検出したら漏電と判断して給電線
に直列接続した給電用スイッチをＯＦＦにして負荷への
給電を停止する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の漏電検出器の場合、収納ケースを接地している
接地線が断線したり外れていた場合、給電線が収納ケー
スに接触して漏電が生じているにも拘らず、２本の給電
線に流れる電流が不平衡にならず漏電検出器が動作しな
いという問題がある。
【０００４】また、従来では漏電検出器自体に故障が発
生した場合には、漏電検出器が動作しなくなり、漏電が
発生した場合もこれを検出できずに給電回路を遮断でき
ず負荷機器への給電が継続されるという問題がある。
尚、特公昭５１−３１９３３号公報には、負荷機器の収
納ケースの対地電圧に基づいて漏電を検出する装置が開
示されており、この装置は接地線の断線検出機能を有し
ている。しかし、このものは、接地線の断線を負荷機器
の始動開始前に検査するだけで負荷機器の動作中に接地
線の断線を監視していない。また、ケースに接続した１
本の接地線端子Ａ（Ｅ3 ′）を介して得られる負荷機器
の対地電圧状態から漏電を検出する構成であり、このた
め、負荷機器動作中にこの接地線が断線した場合等では
漏電が検出できないという問題がある。
【０００５】また、特開平７−８３９７６号公報には、
接地線の接地状態を監視する装置が開示されている。し
かし、この装置の場合も、負荷機器の動作開始前に接地
線の接地状態を検査するだけで負荷機器動作中は接地線
の監視は行っていない。更に、この装置の回路構成で
は、地絡リレー接点とアースとの間に、負荷機器の接地
線を接続する構成になっているため、この接地線が断線
してもフォトカプラに微小電流が流れてコントローラが
接地状態正常と判定するという問題がある。
【０００６】本発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、負荷機器動作中に接地線の断線と漏電を常時監視
し、どちらか一方でも発生した時には負荷機器への給電
を停止して負荷機器を停止できる信頼性の高い漏電検出
器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため請求項１記載の
発明による漏電検出器は、負荷機器の接地線の断線及び
漏電の有無を検出し、非断線時及び非漏電時に高レベル
に相当する論理値１の出力を発生し、断線及び漏電の少
なくとも一方が発生した時に低レベルに相当する論理値
０の出力を発生するセンサ手段と、前記センサ手段から
論理値１の出力が発生している時のみ高レベルに相当す
る論理値１の給電許可信号を発生する給電制御手段と、
該給電制御手段から論理値１の給電許可信号が発生した
時にＯＮ動作して負荷機器の給電線を給電電源に接続す
るスイッチ手段とを備え、前記給電制御手段が、電源投
入信号を積分する積分回路と、該積分回路の積分出力を
レベル検定して所定レベル以上になった時に出力を発生
するレベル検定回路と、該レベル検定回路の立ち上がり
出力を微分する微分回路と、該微分回路の微分出力をト
リガ入力信号とし前記センサ手段の出力をリセット入力
信号とし前記トリガ入力信号を自己保持する自己保持回
路とを備え、該自己保持回路の出力を前記給電許可信号
とする構成とした。
【０００８】かかる構成によれば、電源を投入した時、
給電制御手段の自己保持回路にトリガ入力信号が入力
し、接地線が正常であればセンサ手段から論理値１のリ
セット入力信号が自己保持回路に入力し、給電制御手段
からの論理値１の給電許可信号によりスイッチ手段がＯ
Ｎ動作して負荷機器に給電が開始される。負荷機器の給
電開始後、漏電故障や接地線の断線故障のいずれかが発
生すれば、センサ手段の出力が論理値０となり、給電制
御手段の給電許可信号は停止するので、スイッチ手段は
ＯＦＦ動作して直ちに負荷機器への給電は停止する。そ
して、漏電故障や接地線断線故障によりセンサ手段の出
力が論理値０に一旦なると、電源投入動作を再度しなけ
れば自己保持回路からは出力が発生しない。これによ
り、正常時に給電を開始した時のスイッチ手段のハンチ
ングを防止できる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】また、請求項２記載の発明の漏電検出器の
ように、負荷機器の接地線の断線及び漏電の有無を検出
し、非断線時及び非漏電時に高レベルに相当する論理値
１の出力を発生し、断線及び漏電の少なくとも一方が発
生した時に低レベルに相当する論理値０の出力を発生す
るセンサ手段と、前記センサ手段から論理値１の出力が
発生している時のみ高レベルに相当する論理値１の給電
許可信号を発生する給電制御手段と、該給電制御手段か
ら論理値１の給電許可信号が発生した時にＯＮ動作して
負荷機器の給電線を給電電源に接続するスイッチ手段と
を備え、前記給電制御手段が、前記センサ手段の出力を
リセット入力信号とし、電源投入による立ち上がり信号
をトリガ入力信号とし、トリガ入力信号を自己保持する
自己保持回路を備え、該自己保持回路の前記トリガ入力
信号を手動スイッチのＯＮ操作により印加すると共に、
前記自己保持回路の出力を前記給電許可信号とする構成
としてもよい。また、請求項３記載の発明では、自己保
持回路の動作電源が停止した時に、電源停止から所定時
間の間、自己保持回路を動作可能状態に維持する停電保
護手段を給電制御手段に備える構成とした。
【００１２】これにより、短時間の停電の場合に、自己
保持回路がリセットされることを防止できる。また、請
求項４記載の発明では、負荷機器の接地線の断線及び漏
電の有無を検出し、非断線時及び非漏電時に高レベルに
相当する論理値１の出力を発生し、断線及び漏電の少な
くとも一方が発生した時に低レベルに相当する論理値０
の出力を発生するセンサ手段と、前記センサ手段から論
理値１の出力が発生している時のみ高レベルに相当する
論理値１の給電許可信号を発生する給電制御手段と、該
給電制御手段から論理値１の給電許可信号が発生した時
にＯＮ動作して負荷機器の給電線を給電電源に接続する
スイッチ手段とを備え、前記センサ手段は、交流信号を
発生する信号発生器と、該信号発生器の交流信号が１次
側巻線に印加され前記負荷機器に接続した２本の接地線
の一方に２次側巻線が直列接続される第１トランスと、
前記接地線の他方に１次側巻線が直列接続され２次側巻
線からセンサ出力を発生する第２トランスとを備え、前
記第１及び第２トランスの少なくとも一方が、接地線に
漏電電流が流れた時に飽和して出力レベルが低下する可
飽和磁性体コアを備える可飽和トランスである構成とし
た。
【００１３】これにより、第１トランス、第２トランス
の各巻線等が断線した場合に、センサ出力は論理値０と
なり、センサ手段の故障時にも負荷機器への給電を停止
できる。また、請求項５記載の発明では、負荷機器の接
地線の断線及び漏電の有無を検出し、非断線時及び非漏
電時に高レベルに相当する論理値１の出力を発生し、断
線及び漏電の少なくとも一方が発生した時に低レベルに
相当する論理値０の出力を発生するセンサ手段と、前記
センサ手段から論理値１の出力が発生している時のみ高
レベルに相当する論理値１の給電許可信号を発生する給
電制御手段と、該給電制御手段から論理値１の給電許可
信号が発生した時にＯＮ動作して負荷機器の給電線を給
電電源に接続するスイッチ手段とを備え、前記センサ手
段は、交流信号を発生する信号発生器と、可飽和磁性体
コアに１次側巻線と２次側巻線とを巻回して構成され前
記可飽和磁性体コアに前記負荷機器の一対の給電線が貫
通し１次側巻線に前記信号発生器の交流信号が印加され
該１次側巻線に印加された交流信号を可飽和磁性体コア
を介して２次側巻線で抽出する漏電検出用トランスと、
前記信号発生器からの交流信号が印加される１次側巻線
及び前記負荷機器に接続される２本の接地線の一方に直
列接続する２次側巻線とからなる接地線断線検出用トラ
ンスと、該接地線断線検出用トランスの１次側巻線と直
列接続する１次側巻線及び該１次側巻線に印加する信号
に基づく出力を発生する２次側巻線とからなる断線判定
出力発生用トランスと、前記漏電検出用トランスの２次
側巻線出力と前記断線判定出力発生用トランスの２次側
巻線出力の論理積演算を行う論理積演算回路とを備え、
該論理積演算回路の論理積出力をセンサ出力とする構成
とした。
【００１４】この場合も、センサ手段故障時にセンサ手
段の出力が論理値０となる構成であるので、負荷機器へ
の給電を停止することができる。また、請求項６記載の
発明では、同一負荷電源に前記スイッチ手段を介して複
数の負荷機器が接続される時、各負荷機器毎に前記漏電
検出用トランスをそれぞれ設け、各漏電検出用トランス
を直列に接続し、初段の漏電検出用トランスの１次側巻
線に前記信号発生器の交流信号を印加し、最終段の漏電
検出用トランスの２次側巻線出力を前記第１論理積演算
回路への入力信号とする一方、各負荷機器毎に前記接地
線断線検出用トランス及び断線判定出力発生用トランス
を設け、各断線判定出力発生用トランスの２次側巻線の
各出力の論理積演算を行う第２論理積演算回路を設け、
該第２論理積演算回路の論理積出力を前記第１論理積演
算回路に入力し、第２論理積演算回路の論理積出力と前
記最終段の漏電検出用トランスの２次側巻線出力との論
理積出力をセンサ出力とする構成とした。
【００１５】かかる構成によれば、複数個の負荷機器が
接続されている場合でも、各負荷機器毎に設ける各漏電
検出用トランス、接地線断線検出用トランス及び断線判
定出力発生用トランスの信号供給源である信号発生器の
共通化を図ることができる。また、請求項７記載の発明
では、前記スイッチ手段は、前記給電制御手段からの給
電許可信号により励磁される励磁コイルと、負荷給電線
に直列接続し前記励磁コイルが励磁された時にＯＮとな
る励磁接点とを備えた電磁リレーで構成した。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に本発明に係る漏電検出器の
第１の実施形態の回路図を示す。図１において、例えば
負荷機器としてのモータ１は、モータケース２内にモー
タコイル３が内蔵される。モータコイル３は、一対の給
電線４Ａ，４Ｂの端子Ａ，Ｂを介して図示しない交流電
源に接続される。前記給電線４Ａ，４Ｂには、後述する
スイッチ手段としての電磁リレー14の互いに連動する励
磁接点14ａ，14ｂが直列接続されている。また、前記モ
ータケース２には、接地端子Ｅ1 ，Ｅ2 を介してアース
される２本の接地線５Ａ，５Ｂが接続し、モータケース
２、接地線５Ａ，５Ｂ及びアースの閉回路を構成してい
る。
【００１７】前記接地線５Ａには、断線及び漏電検出用
の信号を前記閉回路に供給するための第１トランスＴ１
が接続されている。この第１トランスＴ１は、電流制限
抵抗Ｒ1 を介して信号発生器６に直列接続する１次側巻
線Ｎ11と、接地線５Ａに直列接続する２次側巻線Ｎ12と
を備える。また、他方の接地線５Ｂには、第１トランス
Ｔ１から閉回路に供給される信号に基づいて断線及び漏
電検出出力を発生する第２トランスＴ２が接続される。
この第２トランスＴ２は、接地線５Ｂに直列接続する１
次側巻線Ｎ21と、該１次側巻線Ｎ21に流れる電流レベル
に基づいて前記断線及び漏電検出出力を発生する２次側
巻線Ｎ22とを備える。そして、第１及び第２トランスＴ
１，Ｔ２は、それぞれの巻線を巻回するコアとして、接
地線５Ａ，５Ｂに漏電電流が流れて閉回路に流れる電流
レベルが所定レベル以上になった時に飽和する可飽和磁
性体コアを用いた可飽和トランスで構成されている。
尚、第１及び第２トランスＴ１，Ｔ２のどちらか一方を
可飽和トランスとしてもよい。このような可飽和磁性体
コアを用いた電流トランスは、ＷＯ９４／２３３０７等
で従来公知である。
【００１８】第２トランスＴ２の２次側巻線Ｎ22の出力
は、交流増幅器７で増幅され、倍電圧整流回路８で倍電
圧整流されて自己保持回路９のリセット端子に入力す
る。ここで、前記第１及び第２トランスＴ１，Ｔ２、交
流増幅器７及び倍電圧整流回路８が、モータ１の接地線
５Ａ，５Ｂの断線及び漏電の有無を検出し、非断線時及
び非漏電時に論理値１の出力を発生し、断線及び漏電の
少なくとも一方が発生した時に論理値０の出力を発生す
るセンサ手段を構成している。
【００１９】センサ出力がリセット入力信号としてリセ
ット端子に印加される前記自己保持回路９のトリガ端子
には、センサ電源からの電源電圧ＶCCが、抵抗Ｒ0 とコ
ンデンサＣ0 からなる積分回路10、該積分回路10の積分
出力が所定レベル以上となった時に論理値１の出力を発
生するレベル検定回路11及び該レベル検定回路11の出力
を微分する微分用コンデンサＣr を介し、クランプ用ダ
イオードＤr で電源電圧ＶCCにクランプされてトリガ入
力信号として印加される。そして、所定レベル以上のリ
セット入力信号とトリガ入力信号が入力した時のみ交流
出力を発生する（出力が論理値１となる）と共に、自己
の出力信号をトリガ端子に帰還して出力を自己保持する
構成である。
【００２０】自己保持回路９の出力は、交流増幅器12で
増幅され、通常のトランスを用いた第３トランスＴ３を
介して全波整流回路13で整流されて、前述の励磁接点14
ａ，14ｂを有する電磁リレー14の励磁コイルに給電許可
信号として供給される。また、前記自己保持回路９の動
作電源ＶCCは、ダイオードＤ及びコンデンサＣで構成さ
れる停電保護回路15を介して供給される。
【００２１】ここで、前記自己保持回路９、積分回路1
0、レベル検定回路11、コンデンサＣ r 、交流増幅器1
2、第３トランスＴ３、全波整流回路13及び停電保護回
路15で給電制御手段が構成される。尚、前記倍電圧整流
回路８は、２つのコンデンサと２つのダイオードで構成
され、入力信号に電圧ＶCCを重畳した出力を発生する構
成であり、米国特許5,027,114 号明細書及びＷＯ９４／
２３３０３等で従来公知である。
【００２２】前記自己保持回路９は、電源電圧ＶCCより
高いレベルの入力信号がリセット端子及びトリガ端子に
共に入力した時のみ交流信号を発生（論理値１）し故障
時には交流信号を発生しない（論理値０）フェールセー
フな構成であり、このようなフェールセーフな自己保持
回路は、複数の抵抗とトランジスタで構成されるフェー
ルセーフなＡＮＤゲートを適用して構成され、米国特許
4,757,417 号明細書、米国特許5,027,114 号明細書、Ｗ
Ｏ９４／２３３０３及びＷＯ９４／２３４９６等で従来
公知である。
【００２３】前記交流増幅器７，12は、故障時に出力が
発生しないフェールセーフな構成のものであり、ＷＯ９
４／２３３０３及びＷＯ９４／２３３０７等で従来公知
である。次に図１の回路の動作について説明する。電源
が投入されると、信号発生器６からの交流信号は、電流
制限抵抗Ｒ1 を介して第１トランスＴ１の１次側巻線Ｎ
11に印加され、第１トランスＴ１の２次側巻線Ｎ12か
ら、接地線５Ａ，５Ｂとモータケース２及びアースの閉
回路を流れ第２トランスＴ２の１次側巻線Ｎ21を介して
２次側巻線Ｎ22で抽出される。第２トランスＴ２の２次
側巻線Ｎ22の出力信号は、交流増幅器７で増幅され、倍
電圧整流回路８で倍電圧整流されて自己保持回路９のリ
セット入力信号として入力する。
【００２４】一方、図２に示すように、電源電圧ＶCCの
投入と同時に、抵抗Ｒ0 とコンデンサＣ0 で決まる時定
数により積分回路10の出力が徐々に立ち上がり、電源投
入からτ遅れて積分回路10の積分出力が、レベル検定回
路11の予め設定した閾値ＬＤを越える。すると、レベル
検定回路11から出力が発生し、コンデンサＣr により微
分され、ダイオードＤr で電源電圧ＶCCにクランプされ
て自己保持回路９のトリガ端子に入力する。
【００２５】センサ電源投入時に、接地線５Ａ，５Ｂが
正常の場合は、信号発生器６からの交流信号が第１トラ
ンスＴ１から閉回路を介して第２トランスＴ２に伝達さ
れ、その２次側巻線Ｎ22の出力レベルが高レベル（論理
値１）となり、自己保持回路９のリセット端子に所定レ
ベルより高いリセット入力信号が入力する。従って、ト
リガ入力信号が入力した時点で、自己保持回路９から論
理値１の出力が発生して自己保持され、交流増幅器12、
第３トランスＴ３及び全波整流回路13を介して電磁リレ
ー14に直流信号が印加されて励磁され、励磁接点14ａ，
14ｂがＯＮ動作してモータコイル３に、端子Ａ，Ｂに印
加される交流電源から給電線４Ａ，４Ｂを介して給電が
開始されてモータ１が駆動される。
【００２６】一方、センサ電源投入時に、例えば、接地
線５Ａ，５Ｂのどちらか一方又は両方に断線故障があれ
ば、第１トランスＴ１に供給された信号発生器６からの
交流信号は第２トランスＴ２に伝達されず、第２トラン
スＴ２の２次側巻線Ｎ22の出力は零となり、自己保持回
路９のリセット端子には入力信号が入力しない。従っ
て、トリガ入力信号が入力しても自己保持回路９からの
出力はなく、電磁リレー14は励磁されず、励磁接点14
ａ，14ｂはＯＦＦのままでモータコイル３には給電され
ず、モータ１は駆動されない。
【００２７】また、モータ１の駆動中において、例えば
モータコイル３がケース２に接触して接地線５Ａ，５Ｂ
に接地電流が流れて漏電が発生した場合は、この接地電
流によって第１及び第２トランスＴ１，Ｔ２の可飽和磁
性体コアが飽和して、各トランスＴ１，Ｔ２の１次側巻
線から２次側巻線へ伝達される信号レベルが極端に低下
する。このため、交流増幅器７に入力する信号レベルが
極めて小さく、自己保持回路９のリセット入力信号レベ
ルが所定レベルより小さくなり、自己保持回路９の出力
が停止する。従って、電磁リレー14が非励磁となり、励
磁接点14ａ，14ｂがＯＦＦとなってモータコイル３への
給電が停止され、直ちにモータ１の駆動が停止される。
【００２８】かかる構成によれば、２本の接地線５Ａ，
５Ｂを設けて閉回路を構成し、この閉回路に流れる電流
を監視するようにしたので、モータ１への給電前に接地
線５Ａ，５Ｂの断線故障の監視を行ってモータ１への給
電が可能か否かを検査できると共に、モータ１への給電
中にも接地線５Ａ，５Ｂの断線及び漏電を常時監視で
き、モータ１の駆動中に接地線５Ａ，５Ｂの断線及び漏
電を検出した時は、直ちにモータ１への給電を停止で
き、作業者等の感電事故を未然に防止できる。また、自
己保持回路９により正常判定の信号を自己保持し、一旦
異常判定の出力が発生して自己保持回路９の出力が停止
した時には、再度トリガ入力信号を与えないと自己保持
回路９から出力が発生しないので、例えば接地線５Ａ，
５Ｂの接続状態は正常であって自己保持回路９の出力に
よって給電された時に漏電状態である場合に、励磁接点
14ａ，14ｂのハンチング（ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す）を
防止できる。
【００２９】また、第１及び第２トランスＴ１，Ｔ２の
各巻線に故障が発生した時は、センサ出力レベルが低下
して自己保持回路９の出力が停止する。また、交流増幅
器７、倍電圧整流回路８及び自己保持回路９等の構成回
路自体に故障が発生した場合も自己保持回路９の出力は
停止する。従って、漏電検出器自体に故障が発生した時
も、モータ１への給電が停止されるので、極めて安全性
及び信頼性に優れている。
【００３０】また、トリガ入力信号を、積分回路10、レ
ベル検定回路11を用いて遅延される構成としているの
で、確実にリセット入力信号が入力した後にトリガ入力
信号が入力するので、自己保持回路９の動作の安定性が
確保される。更に、自己保持回路９の駆動電源ＶCCが停
止した時には、停電保護回路15の作用によって電源停止
時からコンデンサＣの放電電流がある程度低下するまで
は自己保持回路９の動作を継続させることができるの
で、短時間の停電等では自己保持回路９がリセットされ
ずに済む。従って、停電保護回路15が機能する停電時間
内であれば、自己保持回路９に再度トリガ入力信号を与
えることなく、電源の復帰と同時に断線及び漏電の監視
機能が自動的に動作する。
【００３１】次に、本発明の第２の実施形態を図３に示
し説明する。この実施形態は、漏電検出を給電線４Ａ，
４Ｂの不平衡電流を監視して漏電検出を行うようにした
例である。尚、図１に示す第１の実施形態と同一部分に
は同一符号を付して説明を省略する。図３において、本
実施形態は、給電制御手段の構成、スイッチ手段の構成
及びモータ１への給電回路の構成等は、図１の第１実施
形態と同様であり、断線及び漏電を検出するセンサ手段
の構成が異なっている。
【００３２】本実施形態のセンサ手段は、接地線断線検
出用トランスとしての第４トランスＴ４と、断線判定出
力発生用トランスとしての第５トランスＴ５と、漏電検
出用トランスとしての第６トランスＴ６と、第１論理積
演算回路としてのＡＮＤゲート21を備えて構成されてい
る。前記第４トランスＴ４は、１次側巻線Ｎ41が信号発
生器６に直列に接続し、２次側巻線Ｎ42がモータケース
２に接続される２本の接地線５Ａ，５Ｂの例えば５Ｂ側
に直列接続している。前記第５トランスＴ５は、１次側
巻線Ｎ51が第４トランスＴ４の１次側巻線Ｎ41と接地端
子との間に直列に接続し、２次側巻線Ｎ52の出力が倍電
圧整流回路８を介して後述する第１論理積演算回路とし
てのＡＮＤゲート21の一方の入力端子に入力する。第６
トランスＴ６は、モータ１の一対の給電線４Ａ，４Ｂが
貫通する可飽和磁性体コアＣｏｒに１次側巻線Ｎ61と２
次側巻線Ｎ62とを巻回して構成され、１次側巻線Ｎ61に
は信号発生器６の交流信号が印加され、この信号は可飽
和磁性体コアＣｏｒを介して２次側巻線Ｎ62に伝達さ
れ、交流増幅器22で増幅され、倍電圧整流回路23で整流
されてＡＮＤゲート21の他方の入力端子に入力する。
【００３３】前記第４トランスＴ４と第５トランスＴ５
の１次側インピーダンスは、断線のない正常状態では第
５トランスＴ５の方が第４トランスに比べて高く設定さ
れ、接地線５Ａ，５Ｂが断線していない場合は、第４ト
ランスＴ４は短絡状態にあり第５トランスＴ５の２次側
巻線Ｎ52の出力レベルが高レベルとなるが、接地線５
Ａ，５Ｂの少なくととも一方が断線している場合は、第
４トランスＴ４の１次側インピーダンスにより第５トラ
ンスＴ５の２次側巻線Ｎ52の出力レベルが低レベル若し
くは零となる。
【００３４】また、給電線４Ａ，４Ｂに流れる電流方向
は互いに反対方向であり、漏電のない正常時は給電線４
Ａ，４Ｂに流れる電流による磁界が互いに打ち消されて
可飽和磁性体コアＣｏｒは飽和しない。このため、第６
トランスＴ６の１次側巻線Ｎ 61に印加される信号発生器
６の交流信号が２次側巻線Ｎ62側に伝達され、２次側巻
線Ｎ62から高レベルの出力信号が発生する。一方、漏電
が発生すると、給電線４Ａ，４Ｂに流れる電流が不平衡
になり、その電流差に対応する磁界が発生して可飽和磁
性体コアＣｏｒが飽和する。このため、第６トランスＴ
６の１次側巻線Ｎ61に印加される信号発生器６の交流信
号が２次側巻線Ｎ62側に伝達されず、２次側巻線Ｎ62の
出力が低レベルとなる。
【００３５】前記ＡＮＤゲート21は、２つの入力端子に
共に所定レベルより高い信号が入力した時のみ出力を発
生し、故障時には出力が停止するフェールセーフな構成
である。このＡＮＤゲート21の出力は、倍電圧整流回路
24で整流されて自己保持回路９のリセット端子に入力さ
れる。このようなフェールセーフな構成のＡＮＤゲート
は、フェールセーフなウィンドウコンパレータ／ＡＮＤ
ゲートとして米国特許4,661,880 号明細書、ＷＯ９４／
２３３０３及びＷＯ９４／２３４９６等で従来公知であ
る。
【００３６】次に図３の第２の実施形態の動作を説明す
る。モータ１の駆動前において、接地線５Ａ，５Ｂのど
ちらにも断線がなく正常の場合、第４トランスＴ４が短
絡状態にあるため、第５トランスＴ５の１次側インピー
ダンスが高く、その２次側巻線Ｎ52から高レベルの出力
信号が倍電圧整流回路８に入力し、ＡＮＤゲート21に高
レベルの入力信号が入力する。一方、給電線４Ａ，４Ｂ
には電流が流れておらず、第６トランスＴ６の可飽和磁
性体コアＣｏｒの飽和はないためその２次側巻線Ｎ62の
出力レベルは高レベルであり、交流増幅器22、倍電圧整
流回路23を介してＡＮＤゲート21に入力する信号レベル
も高レベルである。従って、ＡＮＤゲート21から高レベ
ル（論理値１）の出力信号が発生し、倍電圧整流回路24
を介して自己保持回路９のリセット端子に高レベルの信
号が入力する。これにより、自己保持回路９のトリガ端
子に、図１で説明したように高レベルのトリガ入力信号
が入力した時点で、電磁リレー14が励磁されてその励磁
接点14ａ，14ｂがＯＮしてモータ１へ給電が開始され
る。
【００３７】給電開始後、漏電故障がなければ、給電線
４Ａ，４Ｂに流れる電流は、互いに反対方向で且つ平衡
しているため、第６トランスＴ６の出力レベルは変化せ
ず高レベル状態のままとなり、電磁リレー14はそのまま
励磁状態に維持されて給電が継続する。一方、接地線５
Ａ，５Ｂのいずれか一方又は両方に断線が発生すると、
第４トランスＴ４の１次側巻線Ｎ41が、第５トランスＴ
５の１次側巻線Ｎ51と信号発生器６との間に直列に挿入
されることになり、第５トランスＴ５の２次側巻線Ｎ52
の出力レベルが低レベル若しくは零となり、ＡＮＤゲー
ト21の一方の入力レベルが所定レベル以下となってＡＮ
Ｄゲート21の出力が停止する。これにより、自己保持回
路９のリセット入力信号レベルが低下して自己保持回路
９の出力が低レベル（論理値０）となり、電磁リレー14
が非励磁となり、その励磁接点14ａ，14ｂがＯＦＦとな
ってモータ１への給電が停止する。また、漏電が発生し
た場合は、給電線４Ａ，４Ｂに流れる電流が不平衡状態
となり、その差分に基づく磁界の発生により可飽和磁性
体コアＣｏｒが飽和する。このため、第６トランスＴ６
の２次側巻線Ｎ62の出力レベルが低レベルとなって、Ａ
ＮＤゲート21の入力レベルが所定レベル以下となってＡ
ＮＤゲート21の出力が停止し、電磁リレー14が非励磁と
なってモータ１への給電が停止する。
【００３８】かかる構成の場合も、モータ１への給電前
に接地線５Ａ，５Ｂの断線故障の監視を行ってモータ１
への給電が可能か否かを検査できると共に、モータ１へ
の給電中にも接地線５Ａ，５Ｂの断線及び漏電を常時監
視できる。従って、漏電を確実に検出でき作業者等の感
電事故を未然に防止できる。また、第４〜第６トランス
Ｔ４〜Ｔ６の各巻線に故障が発生した時は、それらの出
力レベルはいずれも低レベルとなる。また、ＡＮＤゲー
ト21等の構成回路自体に故障が発生した場合も自己保持
回路９の出力は停止する。従って、漏電検出器自体に故
障が発生した時、モータ１への給電が停止され極めて安
全性及び信頼性に優れている。
【００３９】更に、第１の実施形態と同様に停電保護回
路15が設けられているので、短時間の停電等では自己保
持回路９がリセットされずに済み、電源の復帰と同時に
断線及び漏電の監視機能が自動的に動作する。次に、本
発明の第３の実施形態を図４に示し説明する。この実施
形態は、同一電源に複数の負荷機器が接続されている場
合に、図３に示した第２の実施形態の検出原理を利用し
て漏電検出を行う例である。尚、図３に示す第２の実施
形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】図４において、複数個、例えば３個のモー
タ１，１′，１″が、互いに並列に励磁接点14ａ，14ｂ
を介して同一の負荷電源の入力端子Ａ，Ｂに接続され
る。各モータ１，１′，１″の各一対の給電線４Ａ，４
Ｂ、４Ａ′，４Ｂ′、４Ａ″，４Ｂ″毎に、漏電検出用
トランスとしてトランスＴ６，Ｔ６′，Ｔ６″が設けら
れている。各給電線４Ａ，４Ｂ、４Ａ′，４Ｂ′、４
Ａ″，４Ｂ″が貫通する各可飽和磁性体コアＣｏｒ，Ｃ
ｏｒ′，Ｃｏｒ″には、それぞれ１次側巻線Ｎ61，
Ｎ61′，Ｎ61″と２次側巻線Ｎ62，Ｎ62′，Ｎ62″が巻
回され、これら巻線を介してトランスＴ６〜Ｔ６″を直
列接続している。即ち、初段のトランスＴ６″の１次側
巻線Ｎ61″に信号発生器６を接続し、２次側巻線Ｎ62″
をトランスＴ６′の１次側巻線Ｎ61′に直列接続し、ト
ランスＴ６′の２次側巻線Ｎ62′を最終段のトランスＴ
６の１次側巻線Ｎ61に直列接続し、トランスＴ６の２次
側巻線Ｎ62を交流増幅器22に接続している。従って、全
てのトランスＴ６〜Ｔ６″が飽和していない時は、信号
発生器６からの交流信号は、各トランスＴ６〜Ｔ６″を
介して伝達され、更に交流増幅器22及び倍電圧整流回路
23を介してＡＮＤゲート21の一方の入力端子に入力す
る。
【００４１】一方、各モータ１，１′，１″に、２本の
接地線５Ａ，５Ｂ、５Ａ′，５Ｂ′、５Ａ″，５Ｂ″が
設けられ、一方の各接地線５Ｂ，５Ｂ′，５Ｂ″には、
接地線断線検出用トランスであるトランスＴ４，Ｔ
４′，Ｔ４″の２次側巻線Ｎ42，Ｎ42′，Ｎ42″が直列
接続している。前記トランスＴ４，Ｔ４′，Ｔ４″の１
次側巻線Ｎ41，Ｎ41′，Ｎ41″には、断線判定出力発生
用トランスであるトランスＴ５，Ｔ５′，Ｔ５″の１次
側巻線Ｎ51，Ｎ51′，Ｎ51″が直列接続している。これ
らトランスＴ４，Ｔ４′，Ｔ４″の１次側巻線Ｎ41，Ｎ
41′，Ｎ41″とトランスＴ５，Ｔ５′，Ｔ５″の１次側
巻線Ｎ51，Ｎ51′，Ｎ51″の直列回路は互いに並列接続
して信号発生器６に接続している。各第５トランスＴ
５，Ｔ５′，Ｔ５″の２次側巻線Ｎ52，Ｎ52′，Ｎ52″
の出力は、各倍電圧整流回路８，８′，８″を介して第
２論理積演算回路としてのＡＮＤゲート26に入力してい
る。ＡＮＤゲート26の論理積出力は、ＡＮＤゲート21の
他方の入力端子に入力する。尚、ＡＮＤゲート26はＡＮ
Ｄゲート21と同様のフェールセーフな構成である。
【００４２】次に図４の第３の実施形態の動作を説明す
る。モータ１〜１″の駆動前において、いずれの接地線
５Ａ〜５Ａ″，５Ｂ〜５Ｂ″に断線がなく正常の場合、
各トランスＴ５〜Ｔ５″の２次側巻線Ｎ52〜Ｎ52″から
高レベルの出力信号が各倍電圧整流回路８〜８″に入力
し、ＡＮＤゲート26が高レベルの出力（論理値１）を発
生してＡＮＤゲート21に高レベルの入力信号が入力す
る。一方、各給電線４Ａ〜４Ａ″，４Ｂ〜４Ｂ″には電
流が流れておらず、各トランスＴ６〜Ｔ６″の可飽和磁
性体コアＣｏｒ〜Ｃｏｒ″の飽和はないため、トランス
Ｔ６″の１次側巻線Ｎ61″に印加された信号発生器６の
交流信号は、トランスＴ６の２次側巻線Ｎ62まで伝達さ
れ、２次側巻線Ｎ62の出力レベルは高レベルであり、交
流増幅器22、倍電圧整流回路23を介してＡＮＤゲート21
に高レベルの信号が入力する。従って、ＡＮＤゲート21
から高レベル（論理値１）の出力信号が発生し、倍電圧
整流回路24を介して自己保持回路９のリセット端子に高
レベルの信号が入力する。これにより、自己保持回路９
のトリガ端子に、高レベルのトリガ入力信号が入力した
時点で、電磁リレー14が励磁されてその励磁接点14ａ，
14ｂがＯＮしてモ各ータ１〜１″へ給電が開始される。
【００４３】給電開始後、漏電故障がなければ、給電線
４Ａ〜４Ａ″，４Ｂ〜４Ｂ″に流れる電流は、互いに反
対方向で且つ平衡しているため、各トランスＴ６〜Ｔ
６″は飽和せず、トランスＴ６の２次側巻線Ｎ61の出力
レベルは変化せず高レベル状態のままとなり、電磁リレ
ー14はそのまま励磁状態に維持されて給電が継続する。
接地線５Ａ〜５Ａ″，５Ｂ〜５Ｂ″の少なくとも１本に
断線が発生すると、トランスＴ５〜Ｔ５″のいずれかの
２次側巻線Ｎ52〜Ｎ52″の出力レベルが低レベル若しく
は零となり、ＡＮＤゲート26の出力が低レベル（論理値
０）となってＡＮＤゲート21の出力が停止する。これに
より、自己保持回路９のリセット入力信号レベルが低下
して自己保持回路９の出力が低レベル（論理値０）とな
り、電磁リレー14が非励磁となり、その励磁接点14ａ，
14ｂがＯＦＦとなって全てのモータ１〜１″への給電が
停止する。
【００４４】また、モータ１〜１″のいずれかで漏電が
発生した場合は、漏電が発生したモータの給電線の貫通
する可飽和磁性体コアが飽和するため、トランスＴ６″
の１次側巻線Ｎ61″に印加された交流信号が、最終段の
トランスＴ６の２次側巻線Ｎ 62まで伝達されない。この
ため、ＡＮＤゲート21の入力レベルが低レベルとなって
ＡＮＤゲート21の出力が停止し、電磁リレー14が非励磁
となってモータ１〜１″への給電が停止する。
【００４５】かかる第３の実施形態の構成によれば、同
一の負荷電源に複数の負荷機器が接続されている場合
に、各負荷機器毎に設ける漏電及び断線検出用センサに
信号を供給するための信号発生器６が１個で済み、信号
発生器６の共通化を図ることができるという利点があ
る。尚、自己保持回路９のトリガ信号を、図５に示すよ
うに、手動によりＯＮ操作され自動的にＯＦＦ位置に復
帰するような手動スイッチ30を用いて入力する構成とし
てもよい。この場合は、積分回路10及びレベル検定回路
11を省略してもよい。また、電磁リレー14の励磁接点材
料としては、接点溶着が生じ難い接点材料、例えば銀−
酸化カドミウム（ＡｇＣｄＯ）等を使用することが望ま
しい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、負荷機器の接地線に断線或いは漏電が発生し
た時は、給電電源を負荷機器から直ちに遮断する構成と
したので、感電による事故を未然に防止でき、作業者等
の安全を確保できる。また、漏電検出器自体に故障が発
生した時も負荷機器への給電を停止するので、信頼性を
格段に向上できる。更に、一旦、故障発生により給電が
停止された時には、再度作業者により電源投入が行われ
ない限り負荷機器へは給電されないので、負荷機器の給
電を制御するスイッチ手段のハンチングを防止できると
共に、負荷機器が不意に動くような危険を防止できる。
また、自己保持回路の動作を安定させることができる。
【００４７】
【００４８】また、請求項３記載の発明によれは、短時
間の停電等では、自己保持回路の再トリガ動作をしなく
て済む。また、請求項６記載の発明よれば、同一負荷電
源に負荷機器が複数個接続される場合に、請求項５記載
の発明のような不平衡電流に基づいて漏電検出を行う際
にセンサ手段の信号供給源の共通化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る漏電検出器の第１の実施形態を示
す回路図
【図２】同上第１の実施形態の自己保持回路のトリガ入
力タイミングを示すタイムチャート
【図３】本発明に係る漏電検出器の第２の実施形態を示
す回路図
【図４】本発明に係る漏電検出器の第３の実施形態を示
す回路図
【図５】トリガ入力信号の入力方式の別の実施形態を示
す要部回路図
【符号の説明】
１ モータ ２ ケース ３ モータコイル ４Ａ，４Ｂ 給電線 ５Ａ，５Ｂ 接地線 ６ 信号発生器 ９ 自己保持回路 10 積分回路 11 レベル検定回路 14 電磁リレー 14ａ，14ｂ 励磁接点 15 停電保護回路 21 ＡＮＤゲート 30 手動スイッチ Ｔ１〜Ｔ６ 第１〜第６トランス Ｃr 微分用コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−180884（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−331679（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331380（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−70019（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−14452（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/02

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】負荷機器の接地線の断線及び漏電の有無を
    検出し、非断線時及び非漏電時に高レベルに相当する論
    理値１の出力を発生し、断線及び漏電の少なくとも一方
    が発生した時に低レベルに相当する論理値０の出力を発
    生するセンサ手段と、前記センサ手段から論理値１の出
    力が発生している時のみ高レベルに相当する論理値１の
    給電許可信号を発生する給電制御手段と、該給電制御手
    段から論理値１の給電許可信号が発生した時にＯＮ動作
    して負荷機器の給電線を給電電源に接続するスイッチ手
    段とを備え、 前記給電制御手段が、電源投入信号を積分する積分回路
    と、該積分回路の積分出力をレベル検定して所定レベル
    以上になった時に出力を発生するレベル検定回路と、該
    レベル検定回路の立ち上がり出力を微分する微分回路
    と、該微分回路の微分出力をトリガ入力信号とし前記セ
    ンサ手段の出力をリセット入力信号とし前記トリガ入力
    信号を自己保持する自己保持回路とを備え、該自己保持
    回路の出力を前記給電許可信号とする構成である ことを
    特徴とする漏電検出器。
  2. 【請求項２】負荷機器の接地線の断線及び漏電の有無を
    検出し、非断線時及び非漏電時に高レベルに相当する論
    理値１の出力を発生し、断線及び漏電の少なくとも一方
    が発生した時に低レベルに相当する論理値０の出力を発
    生するセンサ手段と、前記センサ手段から論理値１の出
    力が発生している時のみ高レベルに相当する論理値１の
    給電許可信号を発生する給電制御手段と、該給電制御手
    段から論理値１の給電許可信号が発生した時にＯＮ動作
    して負荷機器の給電線を給電電源に接続するスイッチ手
    段とを備え、 前記給電制御手段が、前記センサ手段の出力をリセット
    入力信号とし、電源投入による立ち上がり信号をトリガ
    入力信号とし、トリガ入力信号を自己保持する自己保持
    回路を備え、該自己保持回路の前記トリガ入力信号を手
    動スイッチのＯＮ操作により印加すると共に、前記自己
    保持回路の出力を前記給電許可信号とする構成としたこ
    とを特徴とする 漏電検出器。
  3. 【請求項３】 前記給電制御手段は、前記自己保持回路の
    動作電源が停止した時に、電源停止から所定時間の間、
    自己保持回路を動作可能状態に維持する停電保護手段を
    備えた請求項１又は２記載の漏電検出器。
  4. 【請求項４】 負荷機器の接地線の断線及び漏電の有無を
    検出し、非断線時及び非漏電時に高レベルに相当する論
    理値１の出力を発生し、断線及び漏電の少なくとも一方
    が発生した時に低レベルに相当する論理値０の出力を発
    生するセンサ手段と、前記センサ手段から論理値１の出
    力が発生している時のみ高レベルに相当する論理値１の
    給電許可信号を発生する給電制御手段と、該給電制御手
    段から論理値１の給電許可信号が発生した時にＯＮ動作
    して負荷機器の給電線を給電電源に接続するスイッチ手
    段とを備え、 前記センサ手段は、交流信号を発生する信号発生器と、
    該信号発生器の交流信号が１次側巻線に印加され前記負
    荷機器に接続した２本の接地線の一方に２次側巻線が直
    列接続される第１トランスと、前記接地線の他方に１次
    側巻線が直列接続され２次側巻線からセンサ出力を発生
    する第２トランスとを備え、前記第１及び第２トランス
    の少なくとも一方が、接地線に漏電電流が流れた時に飽
    和して出力レベルが低下する可飽和磁性体コアを備える
    可飽和トランスであることを特徴とする漏電検出器。
  5. 【請求項５】 負荷機器の接地線の断線及び漏電の有無を
    検出し、非断線時及び非漏電時に高レベルに相当する論
    理値１の出力を発生し、断線及び漏電の少なくとも一方
    が発生した時に低レベルに相当する論理値０の出力を発
    生するセンサ手段と、前記センサ手段から論理値１の出
    力が発生している時のみ高レベルに相当する論理値１の
    給電許可信号を発生する給電制御手段と、該給電制御手
    段から論理値１の給電許可信号が発生した時にＯＮ動作
    して負荷機器の給電線を給電電源に接続するスイッチ手
    段とを備え、 前記センサ手段は、交流信号を発生する信号発生器と、
    可飽和磁性体コアに１次側巻線と２次側巻線とを巻回し
    て構成され前記可飽和磁性体コアに前記負荷機器の一対
    の給電線が貫通し１次側巻線に前記信号発生器の交流信
    号が印加され該１次側巻線に印加された交流信号を可飽
    和磁性体コアを介して２次側巻線で抽出する漏電検出用
    トランスと、前記信号発生器からの交流信号が印加され
    る１次側巻線及び前記負荷機器に接続される２本の接地
    線の一方に直列接続する２次側巻線とからなる接地線断
    線検出用トランスと、該接地線断線検出用トランスの１
    次側巻線と直列接続する１次側巻線及び該１次側巻線に
    印加する信号に基づく出力を発生する２次側巻線とから
    なる断線判定出力発生用トランスと、前記漏電検出用ト
    ランスの２次側巻線出力と前記断線判定出力発生用トラ
    ンスの２次側巻線出力の論理積演算を行う第１論理積演
    算回路とを備え、該第１論理積演算回路の論理積出力を
    センサ出力とする構成であることを特徴とする漏電検出
    器。
  6. 【請求項６】 同一負荷電源に前記スイッチ手段を介して
    複数の負荷機器が接続される時、各負荷機器毎に前記漏
    電検出用トランスをそれぞれ設け、各漏電検出用トラン
    スを直列に接続し、初段の漏電検出用トランスの１次側
    巻線に前記信号発生器の交流信号を印加し、最終段の漏
    電検出用トランスの２次側巻線出力を前記第１論理積演
    算回路への入力信号とする一方、各負荷機器毎に前記接
    地線断線検出用トランス及び断線判定出力発生用トラン
    スを設け、各断線判定出力発生用トランスの２次側巻線
    の各出力の論理積演算を行う第２論理積演算回路を設
    け、該第２論理積演算回路の論理積出力を前記第１論理
    積演算回路に入力し、第２論理積演算回路の論理積出力
    と前記最終段の漏電検出用トランスの２次側巻線出力と
    の論理積出力をセンサ出力とする構成とした請求項５記
    載の漏電検出器。
  7. 【請求項７】 前記スイッチ手段は、前記給電制御手段か
    らの給電許可信号により励磁される励磁コイルと、負荷
    給電線に直列接続し前記励磁コイルが励磁された時にＯ
    Ｎとなる励磁接点とを備えた電磁リレーである請求項１
    〜６のいずれか１つに記載の漏電検出器。
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