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公開番号2025085141
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-05
出願番号2023198812
出願日2023-11-24
発明の名称漏電検出装置
出願人神崎産業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02H 3/16 20060101AFI20250529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】漏電を精度よく検出しかつ定常時における電力消費を抑制できる漏電検出装置を提供する。
【解決手段】直流電源の漏電検出装置であって、低圧電源部PSと、正極端1と負極端2間に、第1抵抗要素a、第1半導体素子Q1、第1半導体スイッチS1、第2半導体スイッチS1、第2半導体素子Q2、及び第2抵抗要素bが一列に接続され、第1半導体スイッチS1と第2半導体スイッチS2の接続点NとグランドFGとの間に第3抵抗要素cが接続され、第1半導体素子Q1及び第2半導体素子Q2は感度電流に対応する直流バイアス条件に設定されかつ常に導通状態であり、第1半導体スイッチS1は負側送電線L2とグランドFG間の漏電時に導通状態でありかつそれ以外のときは遮断状態であり、第2半導体スイッチS2は正側送電線L1とグランドFG間の漏電時に導通状態でありかつそれ以外のときは遮断状態である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源の正側送電線（L1）又は負側送電線（L2）とグランド（FG）との間の漏電を検出するために両方の送電線（L1,L2）間に接続される漏電検出装置であって、
中点電位が前記直流電源の中点電位と同じであり前記直流電源よりも小さい定電圧を負極端（2）と正極端（2）との間に出力し、前記負極端（2）から前記負側送電線（L2）へ電流を吐出可能にかつ前記正側送電線（L1）から前記正極端（1）へ電流を吸込可能に構成された低圧電源部（PS）と、
前記正極端（1）と前記負極端（2）間に、第１抵抗要素（a）、第１半導体素子（Q1）の電流路、第１半導体スイッチ（S1）の電流路、第２半導体スイッチ（S1）の電流路、第２半導体素子（Q2）の電流路、及び第２抵抗要素（b）が一列に接続され、前記第１抵抗要素（a）と前記第２抵抗要素（b）は同じ値（Rx）であり、前記第１半導体スイッチ（S1）と前記第２半導体スイッチ（S2）の接続点（N）と前記グランド（FG）との間に第３抵抗要素（c）が接続された漏電電流路としての第１の回路と、を有し、
前記第１半導体素子（Q1）及び前記第２半導体素子（Q2）は、所定の感度電流に対応する所定の直流バイアス条件に設定されかつ常に導通状態であるように構成されており、
前記第１半導体スイッチ（S1）は、前記負側送電線（L2）と前記グランド（FG）間の漏電時に導通状態でありかつそれ以外のときは遮断状態であるように構成されており、
前記第２半導体スイッチ（S2）は、前記正側送電線（L1）と前記グランド（FG）間の漏電時に導通状態でありかつそれ以外のときは遮断状態であるように構成されていることを特徴とする漏電検出装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記正極端（1）と前記負極端（2）間に同じ値（Ry）をもつ２つの回路要素（d,e）が一列に接続された第２の回路を有し、
前記第２半導体スイッチ（S1）及び前記第２半導体スイッチ（S2）の各制御端は、前記２つの回路要素（d,e）同士の接続点（M）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
【請求項３】
前記正極端（１）と前記負極端（２）間に正側抵抗要素（f）と中央抵抗要素（g）と負側抵抗要素(h)が一列に接続され、前記正側抵抗要素(f)と前記負側抵抗要素（h）は同じ値（Rz）である第３の回路を有し、
前記第１半導体素子（Q1）の制御端は前記正側抵抗要素（f）と前記中央抵抗要素（g）の接続点（X）に接続されており、
前記第２半導体素子（Q2）の制御端は前記負側抵抗要素（h）と前記中央抵抗要素（g）の接続点（Y）に接続されており、
前記第１半導体素子（Q1）は、前記第１半導体素子（Q1）の特性曲線と、前記第１抵抗要素（a）の値（Rx）と、前記正側抵抗要素（f）の値（Rz）と、前記中央抵抗要素（g）の値（Ru）とによって前記直流バイアス条件に設定されており、
前記第２半導体素子（Q2）は、前記第２半導体素子（Q2）の特性曲線と、前記第２抵抗要素（b）の値（Rx）と、前記負側抵抗要素（h）の値（Rz）と、前記中央抵抗要素（g）の値（Ru）とによって前記直流バイアス条件に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
【請求項４】
検出部（DT）を有し、前記検出部（DT）は、
前記第１半導体素子（Q1）と前記第１半導体スイッチ（S1）の接続点（A）の電位の変化によって前記負側送電線（L2）と前記グランド（FG）間の漏電時の感度電流を検出し、かつ、
前記第２半導体素子（Q2）と前記第２半導体スイッチ（S2）の接続点（B）の電位の変化によって前記正側送電線（L1）と前記グランド（FG）間の漏電時の感度電流を検出することを特徴とする請求項３に記載の漏電検出装置。
【請求項５】
前記検出部（DT）は、前記第１半導体素子（Q1）に流れる電流又は前記第２半導体素子（Q2）に流れる電流が感度電流未満のときは漏電発生を検出せず、感度電流に達した後に漏電発生を検出することを特徴とする請求項４に記載の漏電検出装置。
【請求項６】
前記中央抵抗要素（g）が、値（Ru）の異なる複数の抵抗素子から機械的スイッチの切り換えによって選択されることを特徴とする請求項３～５のいずれかに記載の漏電検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源の漏電検出装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源の漏電検出装置として中性点接地方式が知られている。中性点接地方式は、直流電源の正側送電線と負側送電線の間に中性点を設定するために２つの抵抗素子を直列接続してその接続点を接地する構成を有する（例えば特許文献１～３）。中性点接地方式では、送電線の漏電（地絡等）が発生したとき、抵抗素子を流れる漏電電流による両端電圧又は分圧の変化、又は、抵抗素子と中性点を通って流れる漏電電流を検出することによって地絡を検出している。
【０００３】
上記のような中性点接地方式の漏電検出装置では、直列接続された２つの抵抗素子による定常時（漏電が発生していないとき）の消費電力を抑制するために高抵抗とすると、ノイズに敏感となり誤動作が多くなるという問題があった。また、直流電源電圧が印加されて漏電電流が流れる２つの抵抗素子には、高電力用を用いる必要があった。
【０００４】
そこで特許文献４、５の漏電検出装置においては、直流電源電圧が印加される高抵抗の２つの直列接続された抵抗素子に加えて、漏電電流を流すための回路を別に設けることによって漏電電流が２つの抵抗素子に流れないようにし、精度よく漏電検出すると同時に２つの抵抗素子による定常時の消費電力を抑制することを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００２－２９６３１６号公報
特開２００９－２６１０３９号公報
特開２０１３－１３０５３６号公報
特開２０２２－１０４２８０号公報
特開２０２３－５３７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献４、５の漏電検出装置においても、直流電源電圧が印加される２つの直列接続された抵抗素子によって中性点を設定している。したがって、定常時にこれら２つの抵抗素子に流れる電流による電力消費は依然として生じていた。
【０００７】
本発明の目的は、中性点を設定するために直流電源電圧が印加される２つの抵抗素子を用いることなく、漏電を精度よく検出しかつ定常時における電力消費を抑制できる漏電検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するべく、本発明は、以下の構成を提供する。なお、括弧内の符号は後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。
【０００９】
１）本発明の態様は、直流電源の正側送電線（L1）又は負側送電線（L2）とグランド（FG）との間の漏電を検出するために両方の送電線（L1,L2）間に接続される漏電検出装置であって、
中点電位が前記直流電源の中点電位と同じであり前記直流電源よりも小さい定電圧を負極端（2）と正極端（2）との間に出力し、前記負極端（2）から前記負側送電線（L2）へ電流を吐出可能にかつ前記正側送電線（L1）から前記正極端（1）へ電流を吸込可能に構成された低圧電源部（PS）と、
前記正極端（1）と前記負極端（2）間に、第１抵抗要素（a）、第１半導体素子（Q1）の電流路、第１半導体スイッチ（S1）の電流路、第２半導体スイッチ（S1）の電流路、第２半導体素子（Q2）の電流路、及び第２抵抗要素（b）が一列に接続され、前記第１抵抗要素（a）と前記第２抵抗要素（b）は同じ値（Rx）であり、前記第１半導体スイッチ（S1）と前記第２半導体スイッチ（S2）の接続点（N）と前記グランド（FG）との間に第３抵抗要素（c）が接続された漏電電流路としての第１の回路と、を有し、
前記第１半導体素子（Q1）及び前記第２半導体素子（Q2）は、所定の感度電流に対応する所定の直流バイアス条件に設定されかつ常に導通状態であるように構成されており、
前記第１半導体スイッチ（S1）は、前記負側送電線（L2）と前記グランド（FG）間の漏電時に導通状態でありかつそれ以外のときは遮断状態であるように構成されており、
前記第２半導体スイッチ（S2）は、前記正側送電線（L1）と前記グランド（FG）間の漏電時に導通状態でありかつそれ以外のときは遮断状態であるように構成されていることを特徴とする。
２）上記態様において、前記正極端（1）と前記負極端（2）間に同じ値（Ry）をもつ２つの回路要素（d,e）が一列に接続された第２の回路を有し、
前記第２半導体スイッチ（S1）及び前記第２半導体スイッチ（S2）の各制御端は、前記２つの回路要素（d,e）同士の接続点（M）に接続されていることを特徴とする。
３）上記態様において、前記正極端（１）と前記負極端（２）間に正側抵抗要素（f）と中央抵抗要素（g）と負側抵抗要素(h)が一列に接続され、前記正側抵抗要素(f)と前記負側抵抗要素（h）は同じ値（Rz）である第３の回路を有し、
前記第１半導体素子（Q1）の制御端は前記正側抵抗要素（f）と前記中央抵抗要素（g）の接続点（X）に接続されており、
前記第２半導体素子（Q2）の制御端は前記負側抵抗要素（h）と前記中央抵抗要素（g）の接続点（Y）に接続されており、
前記第１半導体素子（Q1）は、前記第１半導体素子（Q1）の特性曲線と、前記第１抵抗要素（a）の値（Rx）と、前記正側抵抗要素（f）の値（Rz）と、前記中央抵抗要素（g）の値（Ru）とによって前記直流バイアス条件に設定されており、
前記第２半導体素子（Q2）は、前記第２半導体素子（Q2）の特性曲線と、前記第２抵抗要素（b）の値（Rx）と、前記負側抵抗要素（h）の値（Rz）と、前記中央抵抗要素（g）の値（Ru）とによって前記直流バイアス条件に設定されていることを特徴とする。
４）上記態様において、検出部（DT）を有し、前記検出部（DT）は、
前記第１半導体素子（Q1）と前記第１半導体スイッチ（S1）の接続点（A）の電位の変化によって前記負側送電線（L2）と前記グランド（FG）間の漏電時の感度電流を検出し、かつ、
前記第２半導体素子（Q2）と前記第２半導体スイッチ（S2）の接続点（B）の電位の変化によって前記正側送電線（L1）と前記グランド（FG）間の漏電時の感度電流を検出することを特徴とする。
５）上記態様において、前記検出部（DT）は、前記第１半導体素子（Q1）に流れる電流又は前記第２半導体素子（Q2）に流れる電流が感度電流未満のときは漏電発生を検出せず、感度電流に達した後に漏電発生を検出することを特徴とする。
６）上記態様において、前記中央抵抗要素（g）が、値（Ru）の異なる複数の抵抗素子から機械的スイッチの切り換えによって選択されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中性点を設定するために直流電源電圧が印加される２つの抵抗素子を用いることなく、漏電を精度よく検出しかつ定常時における電力消費を抑制できる漏電検出装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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