Leakage shut-off device for sensing a leakage current to flow back at the time of the ground-fault interrupter

本発明は、漏電遮断装置に関し、より詳しくは、漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置に関する。

漏電とは、電線の被覆又は電気製品の絶縁体の絶縁が破れたり、機械的な損傷を受けたりして電流が伝導体から大地に逃げてしまうことである。 即ち、漏電とは、漏洩電流の発生を意味し、かかる漏電は、火災発生や人命被害をもたらす可能性がある。 それで、漏電による人的・物的被害を防止するための漏電遮断器が、電気製品を使用している工場、家庭などに設けられている。 通常の漏電遮断器は、電気製品に漏電又は過負荷がかかった時に、製品へ供給される電源を強制遮断するように作用する。

ところで、漏電状態が解除された後は、遮断器の遮断レバーを人が元の状態に復帰させる必要があるため、移動通信中継装置のように人の接近性が良くない場所で漏電による電源遮断が発生した場合は、遮断器を復帰させて電源を再供給するためには人力が必要になる場合がほとんどであり、漏電解除から人による遮断器の復帰まで長時間電源が供給されないという問題点がある。

図１には、上記の問題を解決するための、漏電による電源遮断後、遮断レバーを自動復帰させることのできる漏電遮断器１０が示されている。 前記漏電遮断器１０は、遮断スイッチ付き電源開閉ユニット１２、両端電圧ＡＣ１−ＩＮ、ＡＣ２−ＩＮの位相差を比較して漏電状態を検出するための漏電センシングユニット１４、及び前記遮断スイッチをオフ状態に駆動させるための遮断駆動ユニット１６を含み、前記電源開閉ユニット１２には、電源を再供給するため前記遮断スイッチをオン状態に復帰させるための復帰駆動ユニット１８が連結されている。

しかし、従来の漏電遮断器１０は、前記復帰ユニット１８によって外形構造が大きく異なって実用性が低いという問題を持っている。 それで、本出願人が２００６年４月２９日付で出願し、２００７年５月９日付で登録した韓国登録特許第０７１８５３０号では、従来の漏電遮断器において構造変更を最小化できる自動復帰手段を備えた漏電遮断器が開示されている。

それにもかかわらず、自動復帰可能な漏電遮断器は、電源遮断後、強制復帰方法を用いて実際負荷をかけるような方式をとっているため、効率的でなく、強制復帰回数が数十回〜数百回を超えて使用期間が長くなると、漏電遮断器に機械的な負担を与え、遮断器の耐用寿命が短くなることがある。

上記の問題点を解決するため、韓国登録実用新案第０３１２３９７号では、コンデンサを用いて負荷側に微弱な電流を持続的に供給することで漏電状態を監視することができる自動復帰型漏電遮断器を開示している。 しかしながら、前記コンデンサで供給できる電流は、非常に制限されているので、実用化には問題があり、微弱な電流だけでは、実際漏電状態の判断に対する信頼性が十分でないという問題がある。

本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、漏電状態解除後に自動復帰することができる漏電遮断装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための本発明の一側面に係る漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置は、漏電発生を感知して電源を遮断するための遮断部、及び前記遮断部の入力端子及び出力端子の間で前記遮断部と電気的に並列に連結され、前記遮断部によって電源が遮断された後、前記出力端子から逆流する漏洩電流を感知するための漏洩電流感知部を備えて構成される。

本発明の一実施形態によれば、前記漏電遮断装置は、前記漏洩電流感知部と連結され、前記漏洩電流感知部で感知した漏洩電流によって漏電信号を発生させるための漏電信号発生部、及び前記漏電信号発生部で発生した漏電信号によって前記遮断部の動作を制御するための漏電制御部をさらに備えることができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記漏洩電流感知部は、電流により光を発生させるための発光ダイオード、及び前記発光ダイオードと電気的に並列に連結され、前記遮断部の漏電感度と実質的に等しい値を有する第１の抵抗を含むことができる。 また、前記漏洩電流感知部は、前記発光ダイオードと電気的に並列に連結される第２の抵抗をさらに含むことができる。

本発明のまた他の実施形態によれば、前記漏電信号発生部は、前記発光ダイオードと連結され、前記発光ダイオードから発生する光によりターンオンする第１のトランジスタ、及び前記第１のトランジスタと電気的に直列に連結される第３の抵抗を含むことができる。

本発明のさらに他の実施形態によれば、前記漏電制御部は、前記遮断部と連結され、前記遮断部の遮断状態を解除させるための自動復帰ユニット、及び前記漏電信号発生部及び自動復帰ユニットの間に連結され、前記漏電信号発生部で発生する漏電信号に応じて前記自動復帰ユニットの動作を制御するためのコントローラを備えることができる。

本発明のまたさらに他の実施形態によれば、前記漏電制御部及び前記漏洩電流感知部の間で連結され、前記漏電制御部によって動作し、前記漏洩電流感知部を予め設定された周期に応じて動作させるためのテスト部をさらに備えることができる。

上述のように、本発明に係る漏電遮断装置は、漏電遮断後、大地から逆流する漏洩電流を感知して発光などで表示することにより、前記漏洩電流の有無、即ち、漏電状態であるかどうかを迅速且つ正確に判断することができる。

また、自動復帰手段を備える漏電遮断装置に本発明を適用すると、漏電状態が解除されたかどうかを判別し、漏電状態が解除され次第、漏電遮断器を元の状態に復帰させることができる。 従って、従来のように実際負荷をかけるため数回〜数十回にわたって強制復帰させる必要がない、知能型漏電遮断器を容易に実現することができる。

従来技術による漏電遮断器を説明するための概略構成図である。

本発明の一実施例に係る漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置を説明するための概略ブロック図である。

図２に示した漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置を説明するための概略回路図である。

本発明の他の実施例に係る漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置を説明するための概略構成図である。

図４に示した漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置を説明するための概略回路図である。

以下、本発明の好適な実施形態に係る漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置について添付の図面及び実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何等限定されるものではなく、当業界で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々に変更して実施することができる。 なお、図面において、各構成要素は、本発明を明確にするため、拡大して示している。 本明細書において、ある一つの構成要素が他の構成要素の「上に」、「上部に」又は「下部に」設けられるとは、ある一つの構成要素が他の構成要素の上方又は下方に位置することを意味し、また他の構成要素が他の構成要素上に追加して構成することができる。 なお、各構成要素の説明において「第１」、「第２」、「第３」、「第４」及び／又は「第５」は、各構成要素を区分するために付したもので、限定するものではない。 従って、「第１」、「第２」、「第３」、「第４」及び／又は「第５」は、各構成要素に対して選択的に又は交換的に使用されることができる。

実施例１
図２は、本発明の一実施例に係る漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置を説明するためのブロック図であり、図３は、図２に示した漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置を説明するための回路図である。

図２及び図３に示すように、漏電遮断装置１００は、漏電の発生を感知して電源を遮断するための遮断部１１０と、前記遮断部１１０と電気的に並列に連結され、前記遮断部１１０によって電源が遮断された後、逆流する漏洩電流を感知するための漏洩電流感知部１２０、１２０ａ又は１２０ｂを備えて構成される。

例えば、前記遮断部１１０は、通常の漏電遮断器の機能を果たすための電源開閉ユニット（図示せず）、漏電センシングユニット（図示せず）、漏電信号増幅ユニット（図示せず）及び遮断駆動ユニット（図示せず）を含むことができる。 この電源開閉ユニット、漏電センシングユニット及び遮断駆動ユニットについては、図１に基づいた通常の漏電遮断装置と同様であるため、詳細な説明は省略する。

前記漏洩電流感知部１２０、１２０ａ又は１２０ｂは、前記遮断部１１０の両端に設けられた入力端子ＩＮ、ＩＮ１又はＩＮ２及び出力端子ＯＵＴ、ＯＵＴ１又はＯＵＴ２の間で前記遮断部１１０と電気的に並列に連結されるように設けられている。 漏電が発生すると、前記遮断部１１０への電流が切られた状態であるため、アースを介して外部から前記漏電遮断装置１００へ逆流する電流（漏洩電流）は、前記遮断部１１０に並列に連結された漏洩電流感知部１２０、１２０ａ又は１２０ｂを通じて流れるようになる。

例えば、前記漏洩電流感知部１２０、１２０ａ又は１２０ｂは、電流により光を発生させるための発光部材ＬＤＥ１又はＬＥＤ２と、第１の抵抗Ｒ１又はＲ２を含むことができる。 前記発光部材ＬＥＤ１又はＬＥＤ２としては、少電流で高い照度の光を発生させることができる発光効率の良い発光ダイオードを使用することが好ましい。 これにより、前記漏洩電流感知部１２０、１２０ａ又は１２０ｂで感知される漏洩電流は、前記発光部材ＬＥＤ１又はＬＥＤ２によって肉眼で容易に認知できる。

また、前記第１の抵抗Ｒ１又はＲ２は、前記発光部材ＬＥＤ１又はＬＥＤ２を発光させるに好適な電流を流すことができるように電流値を調節するための電流制限抵抗器である。 なお、前記発光部材ＬＥＤ１又はＬＥＤ２に直列に連結され、漏電遮断装置１００の交流電源を直流電流に整流し、逆電流を防止するための整流ダイオードＤ１又はＤ２を備えることができる。

上述のように、本発明の漏電遮断装置１００は、漏電が発生すると、アースを介して負荷側に前記漏電遮断装置１００内へ逆流（帰還）する漏洩電流を利用する点に大きな特徴がある。 例えば、漏電状態になると、前記漏洩電流感知部１２０、１２０ａ又は１２０ｂが前記漏洩電流を感知するようになり、漏電が解除された状態になると、漏洩電流が感知されない。 従って、前記漏洩電流感知部１２０、１２０ａ又は１２０ｂの動作に応じて漏洩状態であるかどうかを明確に判断することができる。

また、前記遮断部１１０のスイッチを人為的にオフに切り替えた場合、前記漏洩電流感知部１１０で漏洩電流が感知されないので、前記発光部材ＬＤＥ１、ＬＥＤ２には光が発生しない。 従って、漏電による遮断状態と、強制遮断などの、漏電状態でなく他の原因による遮断部１１０のスイッチオフ状態とを容易に判別することができる。

実施例２
図４は、本発明の他の実施例に係る漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置を説明するためのブロック図であり、図５は、図４に示した漏電遮断時において逆流する漏洩電流を感知する漏電遮断装置を説明するための回路図である 図４及び図５に示すように、漏電遮断装置２００は、遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂ、漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂ、漏電信号を発生させるための漏電信号発生部２３０、２３０ａ又は２３０ｂ、及び前記発生した漏電信号によって前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂの動作を制御するための漏電制御部２４０を備えて構成される。

例えば、前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂは、固定接触端子Ｆ１又はＦ２と可動接触端子Ｍ１又はＭ２とからなるスイッチユニットＳＷ１又はＳＷ２、電源開閉ユニット（図示せず）、漏電センシングユニット（図示せず）及び遮断駆動ユニット（図示せず）を含むことができる。 前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂについては、図１に基づいた漏電遮断器と同様であるため、詳細な説明は省略する。

前記漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂは、前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂの両端に設けられた入力端子ＩＮ１又はＩＮ２と出力端子ＯＵＴ１又はＯＵＴ２との間で前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂと電気的に並列に連結されている。 これによって、漏電発生時、負荷側において逆流して流れ込む漏洩電流は、前記遮断部２１０、２１０ａまたは２１０ｂに並列に連結された漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂへ流れるようになる。

例えば、前記漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂは、電流により光を発生させるための発光ダイオードＤ１又はＤ３、前記発光ダイオードＤ１又はＤ３に直列に連結された第１の抵抗Ｒ１又はＲ４、そして前記発光ダイオードＤ１又はＤ３に並列に連結された第２の抵抗Ｒ２又はＲ５を備えて構成される。

なお、前記発光ダイオードＤ１又はＤ３は、フォトカプラＰ１又はＰ２として使用できるように、発光効率を高くし、または、高速のダイオードを使用することが好ましい。 また、前記第１の抵抗Ｒ１又はＲ４及び第２の抵抗Ｒ２又はＲ５は、負荷側へ逆流する漏洩電流のうち前記発光ダイオードＤ１又はＤ３の発光に適した電流が流れるように調節するための抵抗である。

即ち、前記第１の抵抗Ｒ１又はＲ４及び前記第２の抵抗Ｒ２又はＲ５の抵抗値は、前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂの漏電感度及び印加電圧の大きさによって異なる。 例えば、前記漏電遮断装置２００に設定された漏電感度が３０ｍＡである場合は、前記発光ダイオードＤ１又はＤ３への電流が約５ｍＡ〜１５ｍＡ程度になるように前記第１の抵抗Ｒ１又はＲ４及び第２の抵抗Ｒ２又はＲ５の抵抗値を設定することができる。 換言すれば、前記第２の抵抗Ｒ２又はＲ５は、漏電遮断装置２００の漏電感度を調節するための漏電感度調節抵抗器である。

場合によって、前記第１の抵抗Ｒ１又はＲ４は、電線自体の抵抗であり、前記第２の抵抗Ｒ２又はＲ５は、調節可能な電流制限抵抗であることができる。 なお、前記発光部材ＬＤＥ及び第１の抵抗Ｒ１又はＲ４に直列に連結され、交流電源を直流に整流し、逆電流を防止するための整流ダイオードＤ２又はＤ４を備えることができる。

図４及び図５に示すように、前記漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂで感知された漏洩電流によって漏電信号を発生させるための漏電信号発生部２３０、２３０ａ又は２３０ｂが前記漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂに連結されることができる。 また、前記漏電信号発生部２３０、２３０ａ又は２３０ｂと遮断部２１０、２１０ａ又は２１０との間には、前記発生した漏電信号によって前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂの動作を制御するための漏電制御部２４０を設けることができる。 これによって、前記漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂが感知する漏洩電流を用いて前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂの開閉動作を容易に制御することができる。

例えば、前記漏電信号発生部２３０、２３０ａ又は２３０ｂは、前記発光ダイオードＤ１又はＤ３で発生した光を受光するため、前記発光ダイオードＤ１又はＤ３と一体に形成される第１のトランジスタＱ１又はＱ２、前記第１のトランジスタＱ１又はＱ２に直列に連結される第３の抵抗Ｒ３又はＲ６、及び直流電源を備えて構成される。

即ち、前記第１のトランジスタＱ１又はＱ２は、前記発光ダイオードＤ１又はＤ３から発生する光の有無、即ち、漏洩電流の発生有無に応じてターンオン又はターンオフするようになる。 前記第３の抵抗Ｒ３又はＲ６は、前記第１のトランジスタＱ１又はＱ２に適切な電流を流すための抵抗器として使用されることができる。

このように、前記漏洩電流感知部は、交流電源であり、これに対して前記漏電信号発生部は、直流電源を使用しているため、フォトカプラＰ１又はＰ２を設けることで、前記漏洩電流から前記漏電信号Ｓ１又はＳ２を生成させることができる。

一方、前記漏電制御部２４０は、前記遮断部２１０、２１０ａ、２１０ｂに連結される自動復帰ユニット２６０によって前記遮断部２１０、２１０ａ、２１０ｂの遮断状態を解除させるための駆動を行うことができる。 前記自動復帰ユニット２６０は、種々の駆動方式をとることができ、本発明は、前記自動復帰ユニット２６０の駆動方式によって限定されない。 例えば、電磁気を用いた駆動方式、モータ駆動方式などが挙げられ、本出願人の韓国登録特許第０７１８５３０号に詳細に記載された自動復帰方式を用いることができる。

また、前記自動復帰ユニット２６０の駆動方法については、前記漏電信号発生部２３０、２３０ａ又は２３０ｂと前記自動復帰ユニット２６０との間に連結されるコントローラ２５０によって制御されることができる。 前記コントローラ２５０としては、例えば、４ビットＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）が挙げられ、ＣＰＵ（セントラルプロセシングユニット）のようなプロセッサを使用することもできる。

前記コントローラ２５０の動作方法については、初めに、漏電が発生し、前記漏電信号発生部２３０、２３０ａ、２３０ｂによって漏電信号Ｓ１又はＳ２が前記コントローラ２５０に入力されると、「漏電状態継続」であると判断し、前記自動復帰ユニット２６０を動作させない。 その後、前記漏電信号Ｓ１又はＳ２が入力されなくなると、「漏電状態終了」であると判断し、前記自動復帰ユニットを動作させて漏電遮断状態を解除するようになる。

また、前記漏電制御部２４０及び前記漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂの間には、前記漏電制御部２４０によってオン・オフ作動することで前記漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂを動作させるためのテスト部２７０、２７０ａ又は２７０ｂを設けることができる。

例えば、前記テスト部２７０、２７０ａ又は２７０ｂは、図示したように、第４の抵抗Ｒ７又はＲ９、リレーなどのスイッチング手段ＲＬ１又はＲＬ２、第２のトランジスタＱ３又はＱ４、第５の抵抗Ｒ８又はＲ１０から構成されることができる。 これによって、前記漏電制御部２４０は、テスト信号Ｓ３、Ｓ４を予め設定された周期又は希望の時間帯に交替して生成し、前記漏洩電流感知部２２０、２２０ａ又は２２０ｂの感知動作を行わせることで、前記漏洩電流感知部に印加される負荷を適正な水準に調節することができる。

なお、前記コントローラ２５０に連結されて示された符号Ｓ５及びＳ６は、前記コントローラ２５０にそれぞれ入力される漏電検出信号及び出力電源信号を表示するものである。 また、図５に示されないが、前記漏電検出信号Ｓ５は、前記遮断部２１０、２１０ａ又は２１０ｂによって発生した信号であり、前記出力電源信号は、前記コントローラ２５０に印加される電源によって発生する。 また、前記自動復帰ユニット２６０は、前記遮断部２１０又は２１０ａ、２１０ｂにそれぞれ連結されており、前記漏電制御部２４０は、テスト部２７０ａ、２７０ｂにそれぞれ連結されている。

ちなみに、上記のような実施例１及び実施例２に係る本発明の漏電遮断装置１００、２００では、漏電が発生すると、前記１対の入力端子及び出力端子の間にそれぞれ印加される２つの電源を同時に遮断する。 しかし、上述の負荷側に逆流する漏洩電流は、通常、＋出力端子側又は−出力端子側のいずれか一方のみに流れるため、前述のように漏洩電流感知部、漏電信号発生部及びテスト部が、前記それぞれの入力端子及び出力端子の間にそれぞれ設けられていることは、当業者にとって明らかである。

以上、本発明の好適な実施例を挙げて説明してきたが、当業者であれば、本発明の思想及び趣旨を逸脱しない範囲で本発明を種々に修正及び変更して実施することができ、本発明は、それらの変更形態を包含する。

１００、２００：漏電遮断装置、１１０、２１０、２１０ａ、２１０ｂ：漏電遮断部、１２０、２２０、２２０ａ、２２０ｂ：漏洩電流感知部、２３０、２３０ａ、２３０ｂ：漏電信号発生部、２４０：漏電制御部、２５０：コントローラ、２６０：自動復帰ユニット、２７０：テスト部、Ｐ１、Ｐ２：フォトカプラ、Ｓ１、Ｓ２：漏電信号、Ｓ３、Ｓ４：テスト信号、Ｓ５：漏電検出信号、Ｓ６：出力電源信号、ＩＮ：入力端子、ＯＵＴ：出力端子、ＳＷ１、ＳＷ２：スイッチ