JPH09322384A - 漏電遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主回路の広い範囲の定格電圧に対応すること
ができる漏電遮断器の直流電源回路を、より少ない部品
点数によって構成する。 【解決手段】 主回路１に流れる交流電源電圧を、直流
電源回路２３の整流回路６により全波整流して降圧用ト
ランジスタ２０のコレクタに印加し、その印加電圧を、
ベース抵抗２２を介して降圧用トランジスタ２０のベー
スに接続された定電圧ダイオード２１にも印加すること
によって降圧すると共に、降圧用トランジスタ２０をオ
ン状態にして負荷電流（エミッタ電流）ＩL を流し、平
滑コンデンサ１２により平滑した直流電源Ｖd を漏電検
出回路１４に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷に交流電源を
供給する主回路の漏電を検出して主回路に設けられた主
回路接点を開離させる漏電遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの様な漏電遮断器において、内
蔵されている漏電検出回路などに動作用電源を供給する
直流電源回路は、一般に、主回路の交流電源から動作用
電源を作成するようになっており、その際に、主回路の
定格電圧を動作用電源として適当なレベルまで降圧させ
るため、様々な回路方式が用いられている。例えば、特
公平７−５７０６２号公報に開示されているように、定
格電圧共用形の漏電遮断器の直流電源回路に、ツェナー
ダイオードと定電流ダイオードとの並列回路を複数直列
に接続して構成した電流制御回路を挿入することによ
り、広い範囲の定格電圧に対応できるようにしたものが
ある。

【０００３】この漏電遮断器の一例を図４に示す。電気
的構成を示す図４において、主回路１は、３本の電源線
Ａ，Ｂ及びＣ（Ａ，Ｂ及びＣ相）で構成され、入力側に
電源側端子２ａ，２ｂ及び２ｃが、出力側に負荷側端子
３ａ，３ｂ及び３ｃが設けられている。この主回路１に
は、トリップコイル４によって開離可能な主回路接点５
が設けられている。

【０００４】その主回路接点５の負荷側における電源線
Ａ及びＣには、ブリッジ接続されたダイオードにより構
成された整流回路６の入力端子が接続されている。整流
回路６の正及び負側出力端子間には、トリップコイル４
及びサイリスタ７の直列回路が接続されている。

【０００５】また、定電圧ダイオード８と定電流ダイオ
ード９とを互いに逆極性となるように並列接続した回路
１０ａを１段として、それを複数例えば５段直列に接続
したものが電流制限回路１０として構成されている。そ
の電流制限回路１０の入力側端子１０ｂ（定電圧ダイオ
ード８のカソード側）は、整流回路６の正側出力端子に
接続されており、出力側端子１０ｃ（定電圧ダイオード
８のアノード側）は、定電圧ダイオード１１を介して整
流回路６の負側出力端子に接続されている。定電圧ダイ
オード１１には、平滑コンデンサ１２が並列に接続され
ている。

【０００６】以上の整流回路６，電流制限回路１０，定
電圧ダイオード１１及び平滑コンデンサ１２は、直流電
源回路１３を構成している。そして、電流制限回路１０
の出力側端子１０ｃ及び整流回路６の負側出力端子は、
漏電検出回路１４の電源入力端子に接続されている。

【０００７】主回路１には、零相変流器１５が設けられ
ており、その零相変流器１５の出力端子は、漏電検出回
路１４の入力端子に接続されている。また、零相変流器
１５の出力端子間には、電流−電圧変換用抵抗１６が接
続されている。漏電検出回路１４は、零相変流器１５が
主回路１に流れるＡ，Ｂ及びＣ相電流を一括することに
より検出する零相電流（抵抗１６により電圧に変換され
る）と設定値とを差動増幅して漏電を検出するようにな
っている。

【０００８】そして、漏電検出回路１４の出力端子は、
サイリスタ７のゲートに接続されており、漏電検出回路
１４は、漏電を検出するとサイリスタ７のゲートに制御
信号を与えてトリップコイル４に通電することにより、
主回路接点５を開離させるようになっている。尚、以上
の電気的構成部は図示しないケース内に収納されてお
り、以て、漏電遮断器が構成されている。

【０００９】ここで、直流電源回路１３の電流制限回路
１０を構成する１組の並列回路１０ａの両端に、直流電
圧Ｅを印加して零電位から次第に上昇させて行く場合を
考える。先ず、定電流ダイオード９に電流が流れ始め、
定電流ダイオード９の定格電流Ｉs に達する下限電圧Ｖ
１までは印加電圧Ｅの上昇に比例して電流も上昇し、定
格電流Ｉs に達すると、以降は、印加電圧Ｅの上昇に無
関係に一定の定格電流Ｉs が流れる様になる。更に印加
電圧Ｅが上昇して、定電圧ダイオード８の定格電圧（ツ
ェナー電圧）Ｖz に達すると、定電圧ダイオード８にも
電流Ｉz が流れ始める。

【００１０】従って、斯様な構成の並列回路１０ａを５
段直列に接続した電流制限回路１０について電圧Ｅを印
加した場合は、印加電圧Ｅが５Ｖ１から５Ｖz までの範
囲では、電流制限回路１０に流れる電流を一定の電流値
Ｉs に維持することが可能となる。

【００１１】即ち、以上のような構成の直流電源回路１
３を有する漏電遮断器では、主回路１から供給される交
流電圧の高さに応じて、並列回路１０ａの接続段数を増
やすことによって、漏電検出回路１４に必要な動作電圧
まで降圧することができるようになっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、主回路１の定格電圧は、単相交流電源電圧（この場
合の電源線は２本）１００Ｖから三相交流電源電圧４１
５Ｖまで広範囲に渡るものであり、この様な広範囲に渡
って変わる定格電圧に対して兼用にしようとする定格電
圧共用形の漏電遮断器においては、主回路１の定格電圧
が高い場合には、上記構成の直流電源回路１３では、並
列回路１０ａの接続段数が多くなるため、部品点数が増
加して、漏電遮断器のケース内部の空きスペースを有効
に利用できない。

【００１３】更に、上記構成では、漏電検出回路１４自
体の消費電流の大小にかかわらず、定電流ダイオード９
の定格電流Ｉs に等しい電流を常時流しているため、直
流電源回路１３の回路損失が大きくなり、その回路損失
によって漏電遮断器のケース内部の温度が上昇して、素
子の性能の劣化や寿命の低下につながるという問題があ
った。

【００１４】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的は、主回路の広い範囲の定格電圧に対応する直
流電源回路を、より少ない部品点数によって構成するこ
とができる漏電遮断器を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の漏電遮断器は、負荷に交流電源を供
給する主回路に設けられた主回路接点と、主回路の交流
電源から直流電源を作成する直流電源回路と、この直流
電源回路からの直流電源が供給され、主回路の漏電を検
出すると主回路接点を開離させる漏電検出回路とを具備
してなるものにおいて、直流電源回路は、主回路の交流
電源を整流する整流回路と、この整流回路の正側出力端
子にコレクタが接続されるＮＰＮ形の降圧用トランジス
タと、この降圧用トランジスタのコレクタとベースとの
間に接続されるベース抵抗と、降圧用トランジスタのベ
ースと整流回路の負側出力端子との間に接続されるツェ
ナーダイオードと、降圧用トランジスタのエミッタと整
流回路の負側出力端子との間に接続される平滑コンデン
サとを備えたことを特徴とする。

【００１６】斯様に構成すれば、ベース抵抗の抵抗値を
適宜選択することによって漏電検出回路の消費電流に合
わせた電流を供給することができ、異なるツェナー電圧
のツェナーダイオードを適宜選択することによって、主
回路の広範囲の定格電圧に容易に対応することができ
る。

【００１７】この場合、直流電源回路を、降圧用トラン
ジスタのエミッタに一端が接続され且つ他端が平滑コン
デンサの正側端子に接続される電流検出用抵抗と、降圧
用トランジスタのエミッタ及びベースにベース及びコレ
クタが接続され且つ電流検出用抵抗と平滑コンデンサと
の共通接続点にエミッタが接続される電流制限用トラン
ジスタとを具備した構成としても良く、斯様に構成すれ
ば、負荷側の短絡などによって直流電源回路に流れる電
流、即ち、降圧用トランジスタのエミッタ電流が増加し
た場合でも、電流検出用抵抗の端子電圧が上昇して電流
制限用トランジスタがオンすることにより降圧用トラン
ジスタのベース電流を分流させて、エミッタ電流を所定
の上限値に押さえることができる（請求項２）。

【００１８】また、直流電源回路を、アース端子が整流
回路の負側出力端子に接続され、入力端子が降圧用トラ
ンジスタのエミッタまたは電流制限用トランジスタのエ
ミッタに接続され、出力端子が出力側平滑コンデンサの
正側端子に接続される３端子レギュレータを備えた構成
とするのが好ましく、斯様に構成すれば、３端子レギュ
レータを介して漏電検出回路に与える直流電源電圧のリ
ップルを更に低減することができる（請求項３）。

【００１９】更に、直流電源回路を、整流回路の正及び
負側出力端子間に、降圧用トランジスタの前段に位置し
て接続される平滑用のコンデンサを備えた構成としても
良く、斯様に構成すれば、出力段の平滑コンデンサに安
定して負荷電流を供給することができる（請求項４）。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て図１を参照して説明する。尚、図４と同一部分には同
一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について
のみ説明する。図１においては、図４に示す直流電源回
路１３からは、電流制限回路１０及び定電圧ダイオード
１１が除かれている。そして、整流回路６の正側出力端
子には、ＮＰＮ形の降圧用トランジスタ２０のコレクタ
が接続されており、その降圧用トランジスタ２０のベー
スは、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）２１を
介して整流回路６の負側出力端子に接続されている。

【００２１】また、降圧用トランジスタ２０のコレクタ
−ベース間にはベース抵抗２２が接続されており、その
エミッタには、平滑コンデンサ１２の正側端子が接続さ
れている。以上が直流電源回路２３を構成しており、そ
の他は、図４に示すものと同様に構成されている。

【００２２】次に、第１実施例の作用について説明す
る。整流回路６は、主回路１の交流電源電圧を全波整流
して、交流電源電圧の波高値を有する脈流状態の直流電
圧を降圧用トランジスタ２０のコレクタに印加する。降
圧用のトランジスタ２０のコレクタに電圧が印加される
と、ベース抵抗２２（電流をＩR で示す）を介して定電
圧ダイオード２１には電流Ｉz が流れ、その端子電圧は
ツェナー電圧Ｖz を保持するようになり、降圧用トラン
ジスタ２０のベース電位が上昇したことによってベース
からエミッタにベース電流ＩB が流れる。そして、降圧
用トランジスタ２０はオン状態となって、直流電流増幅
率に比例したコレクタ電流Ｉc1が流れると共に、そのコ
レクタ電流Ｉc1にベース電流ＩB を加えた負荷電流（エ
ミッタ電流）ＩL が流れて、平滑コンデンサ１２により
平滑された直流電源が漏電検出回路１４に供給される。

【００２３】この時、漏電検出回路１４に供給される直
流電源電圧Ｖd は、ツェナー電圧Ｖz から降圧用トラン
ジスタ２０のベース−エミッタ間電圧ＶBE1 を減じた
値、即ち、Ｖd ＝Ｖz −ＶBE1 となり、ツェナー電圧Ｖ
z として適当な値を有する定電圧ダイオード２１を適宜
選択することによって、適当な直流電圧となるように降
圧することが可能である。また、ベース抵抗２２の抵抗
値を適当な大きさに設定することによって電流ＩB を抑
制し、定電圧ダイオード２１に流れる電流Ｉz を抑制す
れば、直流電源回路２３が過剰に電流を消費するのを防
止できる。

【００２４】そして、漏電検出回路１４は、以上のよう
にして作成された直流電源Ｖd を直流電源回路２３より
与えられて動作し、零相変流器１５からの零相電流を参
照して主回路１の漏電を検出すると、サイリスタ７のゲ
ートに制御信号を与えてトリップコイル４に通電するこ
とにより、主回路接点５を開離させるようになってい
る。

【００２５】以上のように本実施例によれば、主回路１
の交流電源電圧を直流電源回路２３の整流回路６により
全波整流して降圧用トランジスタ２０のコレクタに印加
し、その印加電圧を、ベース抵抗２２を介して降圧用ト
ランジスタ２０のベースに接続された定電圧ダイオード
２１にも印加することによって降圧すると共に、降圧用
トランジスタ２０をオン状態にして負荷電流（エミッタ
電流）ＩL を流し、平滑コンデンサ１２により平滑した
直流電源Ｖd を漏電検出回路１４に供給するようにし
た。

【００２６】従って、主回路１の交流電源電圧が高い場
合でも、従来に比して、より少ない部品点数で構成され
た直流電源回路２３により、漏電検出回路１４に供給す
るのに適当な電圧の直流電源Ｖd を作成することができ
る。よって、直流電源回路２３を大形化させること無
く、ケース内の空きスペースを有効に利用することがで
きる。更に、直流電源回路２３は、漏電検出回路１４が
動作するのに必要な電流のレベルを著しく超えて、過渡
に電流を消費することがないので、性能の劣化や寿命の
低下を防止することができる。

【００２７】図２は本発明の第２実施例を示すものであ
り、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、以下異なる部分についてのみ説明する。要部の電気
的構成を示す図２において、整流回路６の正及び負側出
力端子との間には、降圧用トランジスタ２０の前段に位
置して、平滑用のコンデンサ２４が接続されている。

【００２８】また、降圧用トランジスタ２０のエミッタ
と平滑コンデンサ１２との間には、電流検出用抵抗２５
が挿入されており、その電流検出用抵抗２５と降圧用ト
ランジスタ２０のエミッタとの共通接続点には電流制限
用トランジスタ２６のベースが接続され、電流検出用抵
抗２５と平滑コンデンサ１２との共通接続点にはＮＰＮ
形の電流制限用トランジスタ２６のエミッタが接続され
ている。この電流制限用トランジスタ２６のコレクタ
は、降圧用トランジスタ２０のベースに接続されてい
る。以上が直流電源回路２７を構成しており、その他は
図１と同様の構成である。

【００２９】次に、第２実施例の作用について説明す
る。降圧用トランジスタ２０のコレクタ側に設けられた
平滑用のコンデンサ２４により、通常の動作において
は、出力段の平滑コンデンサ１２に安定した負荷電流Ｉ
L を供給することができる。

【００３０】ここで、例えば、何等かの原因で負荷が短
絡したことにより、負荷電流ＩL が急激に上昇しようと
する場合を考える。この場合、電流検出用抵抗２５の端
子電圧は負荷電流ＩL の増加に応じて上昇し、電流制限
用トランジスタ２６の最小動作電圧、即ち、ベース−エ
ミッタ間電圧ＶBE2 に達すると、電流制限用トランジス
タ２６はオン状態となる。

【００３１】すると、電流制限用トランジスタ２６のコ
レクタ電流Ｉc2が流れるが、このコレクタ電流Ｉc2は、
降圧用トランジスタ２０のベースに流れ込む電流ＩR か
ら分流して流れるので、降圧用トランジスタ２０のベー
ス電流ＩB はそれ以上流れなくなる。従って、電流検出
用抵抗２５の端子電圧がベース−エミッタ間電圧ＶBE2
に達した時の負荷電流ＩL の値をＩLIM とすれば、負荷
電流は上限値ＩLIM を超えて流れることはない。

【００３２】以上のように第２実施例によれば、直流電
源回路２７を、降圧用トランジスタ２０のエミッタ側に
電流検出用抵抗２５を設けて、負荷電流ＩL が急激に増
加しようとする場合に、電流検出用抵抗２５の端子電圧
が電圧ＶBE2 に達すると電流制限用トランジスタ２６が
オンするように構成し、降圧用トランジスタ２０のベー
ス電流ＩB の更なる増加を抑制することによって、負荷
電流ＩL を上限値ＩLIM に押さえるようにした。

【００３３】従って、負荷側において短絡などが発生し
た場合でも、負荷電流ＩL は上限値ＩLIM を超えること
がないので、過電流によって降圧用トランジスタ２０の
ジャンクション温度が使用温度範囲を超えて破損に至る
ことを防止できる。

【００３４】図３は本発明の第３実施例を示すものであ
り、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、以下異なる部分についてのみ説明する。要部の電気
的構成を示す図３において、降圧用トランジスタ２０の
コレクタ側から平滑用のコンデンサ２４は除かれてい
る。

【００３５】そして、３端子レギュレータ２８の入力端
子が電流制限用トランジスタ２６のエミッタに接続され
ており、出力端子が平滑コンデンサ１２の正側端子に接
続されている。また、３端子レギュレータ２８のアース
端子は、整流回路６の負側出力端子に接続されている。
その他は図２と同様の構成であり、以上が直流電源回路
２９を構成している。３端子レギュレータ２８の定格出
力電圧は、例えば５Ｖとする。

【００３６】以上のように構成された第３実施例によれ
ば、降圧用トランジスタ２０のエミッタから電流検出用
抵抗２５を介して出力される直流電圧は、更に、３端子
レギュレータ２８を介して５Ｖの直流電源電圧に安定化
されて出力されるので、より一層リップルの少ない安定
化された直流電源を漏電検出回路１４に供給することが
できる。

【００３７】本発明は上記しかつ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。第１及び第３実施例においても、降
圧用トランジスタ２０のコレクタ側に平滑用のコンデン
サ２４を設けても良く、斯様に構成すれば、安定した負
荷電流ＩLを平滑コンデンサ１２に供給することができ
る。また、第１実施例においても、第３実施例と同様
に、降圧用トランジスタ２０のエミッタ側に３端子レギ
ュレータ２８を設けた構成としても良く、斯様に構成す
れば、更にリップルの少ない、安定化された直流電源を
得ることができる。

【００３８】第２実施例において、平滑コンデンサ２４
を除いた構成としても良く、斯様に構成すれば、部品点
数を削減することができる。３端子レギュレータ２８の
定格出力電圧は５Ｖに限ること無く、漏電検出回路１４
の動作電圧に合わせて適宜変更して良い。

【００３９】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載の漏電遮断器によれ
ば、主回路の交流電源電圧を整流回路により全波整流し
て降圧用トランジスタのコレクタに印加し、その印加電
圧を、ベース抵抗を介して定電圧ダイオードに印加する
ことにより降圧すると共に、降圧用トランジスタをオン
状態にして負荷電流を流すことにより直流電源を漏電検
出回路に供給するようにしたので、主回路の交流電源電
圧が高い場合でも、従来に比して、より少ない部品点数
で構成された直流電源回路によって、漏電検出回路に供
給するのに適当な電圧の直流電源を作成でき、内部の空
きスペースを利用することができ、性能の劣化や寿命の
低下を防止することができる。

【００４０】請求項２記載の漏電遮断器によれば、降圧
用トランジスタのエミッタ側に電流検出用抵抗を設け
て、負荷電流が急激に増加しようとする場合に、電流検
出用抵抗の端子電圧が所定値に達すると電流制限用トラ
ンジスタがオンするようにしたので、負荷側において短
絡などが発生した場合でも、降圧用トランジスタのベー
ス電流の更なる増加を抑制することによって負荷電流の
増加をも抑制し得て、降圧用トランジスタが破損に至る
ことを防止できる。

【００４１】請求項３記載の漏電遮断器によれば、降圧
用トランジスタのエミッタから電流検出用抵抗を介して
出力される直流電圧は、更に、３端子レギュレータを介
して安定化されて出力されるので、より一層リップルが
少なく、安定化された直流電源を漏電検出回路に供給す
ることができる。

【００４２】請求項４記載の漏電遮断器によれば、降圧
用トランジスタの前段に平滑用のコンデンサを設けるよ
うにしたので、出力段の平滑コンデンサに安定した負荷
電流を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における電気的構成を示す
図

【図２】本発明の第２実施例における電気的構成の要部
を示す図

【図３】本発明の第３実施例における図２相当図

【図４】従来技術を示す図１相当図

【符号の説明】

１は主回路、５は主回路接点、６は整流回路、１２は平
滑コンデンサ、１４は漏電検出回路、２０は降圧用トラ
ンジスタ、２１は定電圧ダイオード（ツェナーダイオー
ド）、２２はベース抵抗、２３は直流電源回路、２４は
コンデンサ、２５は電流検出用抵抗、２６は電流制限用
トランジスタ、２７は直流電源回路、２８は３端子レギ
ュレータ、２９は直流電源回路を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に交流電源を供給する主回路に設け
   られた主回路接点と、前記主回路の交流電源から直流電
   源を作成する直流電源回路と、この直流電源回路からの
   直流電源が供給され、前記主回路の漏電を検出すると前
   記主回路接点を開離させる漏電検出回路とを具備した漏
   電遮断器において、 前記直流電源回路は、主回路の交流電源を整流する整流
   回路と、この整流回路の正側出力端子にコレクタが接続
   されるＮＰＮ形の降圧用トランジスタと、この降圧用ト
   ランジスタのコレクタとベースとの間に接続されるベー
   ス抵抗と、前記降圧用トランジスタのベースと前記整流
   回路の負側出力端子との間に接続されるツェナーダイオ
   ードと、前記降圧用トランジスタのエミッタと前記整流
   回路の負側出力端子との間に接続される平滑コンデンサ
   とを備えたことを特徴とする漏電遮断器。
2. 【請求項２】 直流電源回路は、降圧用トランジスタの
   エミッタに一端が接続され且つ他端が平滑コンデンサの
   正側端子に接続される電流検出用抵抗と、降圧用トラン
   ジスタのエミッタ及びベースにベース及びコレクタが接
   続され且つ前記電流検出用抵抗と平滑コンデンサとの共
   通接続点にエミッタが接続される電流制限用トランジス
   タとを備えたことを特徴とする請求項１記載の漏電遮断
   器。
3. 【請求項３】 直流電源回路は、アース端子が整流回路
   の負側出力端子に接続され、入力端子が降圧用トランジ
   スタのエミッタまたは電流制限用トランジスタのエミッ
   タに接続され、出力端子が平滑コンデンサの正側端子に
   接続される３端子レギュレータを備えたことを特徴とす
   る請求項１又は２記載の漏電遮断器。
4. 【請求項４】 直流電源回路は、整流回路の正及び負側
   出力端子間に、降圧用トランジスタの前段に位置して接
   続される平滑用のコンデンサを備えたことを特徴とする
   請求項１乃至３の何れかに記載の漏電遮断器。