JP2014025707A - 電流計測部材 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内部に配置された負荷へ流れる電流値を検出する電流測定手段の設置に際し、煩雑な配線作業を不要とした電流計測部材を提供すること。
【解決手段】筐体内部に収容した電気機器への給電を行う電路、もしくは、筐体内部に収容した電気機器内部の電路に流れる電流の測定を行う電流計測部材であって、電流の測定は、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造の電流センサを、電路に装着させて行い、該電流センサは、基板を覆うケース内に保持され、ケース内の電流センサへの電源供給手段として、電路と接触する接触部を形成した。
【選択図】図８

Description

本発明は、分電盤やブレーカなどの配電装置における負荷へ流れる電流値を検出する手段を備えた電流計測部材に関するものである。

負荷への電流供給は、通常、同一の電気機器収納用箱内に配置された分電盤を介して行われる。分電盤は、主幹ブレーカの二次側に接続された３本の給電バーに多数の分岐ブレーカを接続したものであり、各分岐ブレーカの二次側はそれぞれ負荷回路に接続されている。

負荷電流の測定を行いたい場合には各分岐ブレーカに変流器（ＣＴ）を取り付けて負荷へ流れる電流値を検出するのが一般的であり、例えば特許文献１に示されるように、従来は各分岐ブレーカの二次側にそれぞれ変流器を配置していた。

しかし分岐ブレーカの二次側にそれぞれＣＴを配置するためには、客先にてＣＴの内部に配線を通す必要があり、１本ずつ配線を通して負荷に接続する作業に手数がかかるという問題があった。また、このようなＣＴを使用する場合には大型なものとなるため、分電盤のサイズ自体も大きくなってしまう。しかし、ＣＴの場合には小型化しようとするとＣＴ内部に形成されたコイルの巻線数を確保することができなくなるので小型化させることは非常に困難であった。

一方、電流測定手段として、前記のＣＴに変えて、ホール素子を用いる技術も知られている（例えば、特許文献２）。ホール素子を用いた電流測定手段は、電流によって生じる磁場を検知するものであり、ホール素子を用いた電流測定手段を構成する基板上には、磁場を検知する磁気検出素子の他、磁気検出素子の出力データを処理して電流値を算出する集積回路が搭載されている。この集積回路は、外部からの直流電源の供給を受けて、前記の電算処理を行うものであるため、電流測定手段としてホール素子を用いる場合には、ホール素子への電源供給手段が必要になる。しかし、別途ホール素子専用の電源供給線を配線して電源供給を行う場合、その配線作業が煩雑になる問題があった。

特開平０６-１６５３２０号公報 実登３１４２０９２号公報

本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、電気機器の電流値を検出する電流測定手段の設置に際し、煩雑な配線作業を不要とした電流計測部材を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の電流計測部材は、筐体内部に収容した電気機器への給電を行う電路、もしくは、筐体内部に収容した電気機器内部の電路に流れる電流の測定を行う電流計測部材であって、電流の測定は、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造の電流センサを、電路に装着させて行い、該電流センサは、基板を覆うケース内に保持され、ケース内の電流センサへの電源供給手段として、電路と接触する接触部を形成したことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電流計測部材において、電流センサの腕部間に、電路に弾性的に差し込み可能としたプラグ端子部を備え、プラグ端子部に接触部を形成したことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電流計測部材において、ケース内には、整流手段を内蔵した電源部を備えることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の電流計測部材において、電流センサを保持したケースを複数有し、各々のケースは異なる相の電路に装着され、一方のケースに形成された電流センサの電源は、一方のケースに形成した接触部と、他方のケースに形成した接触部により供給したことを特徴とするものである。また、請求項５記載の発明は請求項４記載の電流計測部材において、一方のケースに形成した接触部、他方のケースに形成した接触部から電圧を検出する電圧検出回路を形成したことを特徴とするものである。

本発明の電流計測部材は、筐体内部に収容した電気機器への給電を行う電路、もしくは、筐体内部に収容した電気機器内部の電路に流れる電流の測定を行う電流計測部材であって、電流の測定は、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造の電流センサを、電路に装着させて行い、該電流センサは、基板を覆うケース内に保持され、ケース内の電流センサへの電源供給手段として、電路と接触する接触部を形成した構造とすることにより、電流センサを装着された電路からケース内の電流センサへ電源を供給することが可能となり、別途電流センサ専用の電源供給線を配線して電源供給を行う必要がなくなるため、電流測定手段の設置に際し、煩雑な配線作業を不要とすることができる。

請求項２記載の発明によれば、電流センサの腕部間に、電路に弾性的に差し込み可能としたプラグ端子部を備え、プラグ端子部に接触部を形成することにより、電路にプラグ端子部を弾性的に差し込むという簡単な作業で、電路と電流センサとの間に、電路を形成することができる。電流センサへの電源供給は、直流で行う必要があるが、電路を流れる電流が交流の場合には、請求項３記載の発明のように、ケース内に、整流器などからなる電源部を内蔵しておくことにより、電路を流れる電流が交流の場合には、ケース内で交直変換を行って電流センサに電源供給を行うことができる。

請求項４記載の発明によれば、電流センサを保持したケースを複数有し、各々のケースは異なる相の電路に装着され、一方のケースに形成された電流センサの電源は、一方のケースに形成した接触部と、他方のケースに形成した接触部により供給したことにより、電路にプラグ端子部を弾性的に差し込むという簡単な作業のみで、電流センサに電源を供給することができ、電路の電流を測定することが可能となる。また、請求項５記載の発明によれば、一方のケースに形成した接触部、他方のケースに形成した接触部から電圧を検出する電圧検出回路を形成したことにより、相間の電圧を測定することも可能となるため、電流センサにより測定した電流と合わせて電力計測も可能となるものである。

電気機器収納用箱内に配置されたプラグイン分電盤の正面図である。 電気機器収納用箱内に配置されたプラグイン分電盤の正面図である。 電流センサの斜視図である。 電流センサによる電流検出の流れを説明する図である。 電流センサを収納するケースの説明図である。 実施形態１のケースの正面図である。 実施形態２のケースの正面図である。 実施形態３のケースの正面図である。 実施形態４のケースの正面図である。 実施形態３，４における別案の電流センサ取付構造を示す斜視図である。 実施形態５のケースの正面図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。

本発明に係る電流計測部材は、電気機器へ流れる電流の測定を、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造の電流センサを備えるものである。図１は、電路として母線バー１を用いた例を示し、３は主幹ブレーカ、１はその二次側にリードバー４を介して接続された３本の母線バー、５は母線バー１の両側に配置された多数の分岐ブレーカである。これらは図示を略した電気機器収納箱の内部に収納されてプラグイン分電盤を構成している。

本実施形態では、電路となる各母線バー１から分岐ブレーカ５へ電源供給を行う電路に、電流センサ２を配置しているが、電流センサ２の配置位置は、電気機器への給電を行う電路に構成するものであれば良い。例えば、図２に示すように、リードバー４上に配置することもできる。

電流センサ２は、図３に示すように、基板６の一端を開放させて一対の腕部７を形成した略Ｕ字構造を有するものであり、該一対の腕部に磁気検出素子８を搭載している。また、基板６の一端を開放させて形成された箇所を電路となる母線バー１が挿通される配線挿通部7ａとするものである。

電流センサ２に搭載された磁気検出素子８は、図４に示すように、腕部７間の配線挿通部７ａに配置された電路１３に流れる電流によって生じる磁場を検知するものであり、基板６には、これらの磁気検出素子８の検知出力を処理して電路１３に流れる電流値を算出する集積回路１０も搭載されている。本実施形態では、磁気検出素子８を各腕部７に１個ずつ搭載しているが、複数搭載したものであっても良い。複数搭載することにより、更に正確に電路１３に流れる電流を調査することが可能である。また、このような電流センサ２は電路に非接触で測定することができるので電路１３からの熱の影響等を受けることなく測定することが可能である。

このように、基板状の電流センサを使用することにより、従来型のコア状の電流センサを使用する場合と比較して、電流センサの配置スペースを大きく削減することができる。また、従来型のコア状の電流センサでは、電流センサの設置に際し、コア状の電流センサの内部に配線を通す必要があり、分電盤の設置後にＣＴを取り付けたい場合においては、分岐ブレーカ全ての配線を取り外し、かつ分岐ブレーカ全てを取り外して作業を行う必要があり、組み込み作業に手間がかかるという問題があったが、本発明に用いる前記の電流センサ２は、基板６の一端を開放させた構造を有するため、分電盤の設置後に各種配線がなされた状態においても、容易に組み込み作業を行うことができる。

本発明において、電流センサ２は、図３に示すケース９で全体を覆った状態で使用される。

図５に示すように、ケース９は、電流センサ２と同様に、一対のケースの腕部１１を有する略Ｕ字構造に形成され、ケースの腕部１１間の配線挿通部７ａに、電路１３に弾性的に差し込み可能としたプラグ端子部１２を備えている。

ここで、電路１３と磁気検出素子８との位置関係にずれが生じると電流の検出誤差に影響を与えてしまうため、電流センサ２はガタツキを生じないように配置することが好ましい。本実施形態では、電路１３が、電流センサ２に対し、所望の定位置（電流センサ２の中心線付近）に挿入されるように、プラグ端子部１２に案内傾斜部を形成している。また、プラグ端子部１２の内部には、電流センサ係止手段を備えることにより、電流センサ２を、ガタツキを生じることなく保持することが好ましい。

電流センサ２に対しては、直流電源の供給を行う必要がある。本発明では、前記のケース９に、電路１３の少なくとも２本と接触する接触部１４を形成することにより、直接電路１３からケース９内の電流センサ２へ電源を供給可能としている。当該構成によれば、別途電流センサ２専用の電源供給線を配線して電源供給を行う必要がなくなるため、電流測定手段の設置に際し、煩雑な配線作業を不要とすることができる。

以下に実施形態１〜４として、電路１３の少なくとも２本と接触する接触部１４を形成したケース９について詳述する。

（図６に示す実施形態１）
本実施形態のケース９からは、２本のリード線１５が出線され、その先端に接触部１４が形成されている。この接触部１４を、２本の電路１３と接触させることにより、電路１３からケース９内の電流センサ２へ電源を供給することができる。

電流センサ２への電源供給は、直流で行う必要があるところ、電路１３を流れる電流が交流の場合には、ケース９内に、整流器を内蔵した電源部（図示しない）を内蔵しておくことにより、装着された電路１３からの電源をケース９内の電源部で交直変換を行って電源供給を行うことができる。

（図７に示す実施形態２）
本実施形態のケース９からは、１本のリード線１５が出線され、その先端に接触部１４が形成されている。もう一方の接触部１４は、ケースの腕部１１に形成されており、プラグ端子部１２に差し込まれた電路１３と接触する構造となっている。したがって、本実施形態によれば、ケースの腕部１１に形成された接触部１４に関しては、何ら配線作業を行うことなく、電流の測定対象となる電路１３に電流センサ２を配置する作業と同時に、電流センサ２に対する電路形成を完了することができる。なお、本実施形態においてもケース９内に電源部を形成しておくことが望ましい。

（図８に示す実施形態３）
本実施形態は、上記実施形態２の変形であって、上記実施形態２のリード線１５とその先端部に形成した接触部１４に代えて、電源供給用ケース１６を、電流センサ２を収容したケース９に隣接配置している。両ケース１６、９は、電線１７ａ、１７ｂで接続されている。

電源供給用ケース１６は、電流センサ２を収容したケース９と同様に、一対のケースの腕部１１を有する略Ｕ字構造に形成され、ケースの腕部１１間に、電路１３を弾性的に差し込み可能としたプラグ端子部１２を備えている。また、ケース９と同様に、ケースの腕部１１には接触部１４が形成され、プラグ端子部１２に差し込まれた電路１３と接触する構造となっている。電源供給用ケース１６の内部には、電流センサではなく、整流手段となる整流器を内蔵した電源部１８を収容している。

上記実施形態２では、リード線１５の先端に形成された接触部１４に関しては、電路１３との配線作業が必要であったが、本実施形態によれば、２つの接触部１４のうち、何れについても、電路１３をプラグ端子部１２に対して差し込むだけで、電流センサ２に対する電路形成を完了することができる。

本実施形態では、電流センサ２を収容したケース９に形成した接触部１４を介して取得された電源は、まず、電線１７ａを介して電源供給用ケース１６に送られ、電源部１８に入力される。一方、電源供給用ケース１６に形成した接触部１４を介して取得された電源も、同様に電線１８ａを介して電源部１８に入力される。そして電源部１８から電線１７ｂを介して電流センサ２に電源が供給されるものである。また、装着された電路１３が交流のものであれば、電源部１８の整流器で交直変換され、直流電源は、電線１７ｂを介して電流センサ２を収容したケース９に送られ、電流センサ２に供給される。なお、電流センサ２により測定された電流は電線１７ｃから出力される。

（図９に示す実施形態４）
本実施形態は、上記実施形態２および３の変形であって、隣接するケースの双方に、電流センサ２および電源部１８を収容し、相互に、相手方のケース内に収容された電流センサ２に対し、直流電源を供給可能としたものである。なお、実施形態３及び実施形態４におけるケース９と電源供給用ケース１６はそれぞれ１個で説明したが、電流センサ２を収容したケース９を複数用意して、電源供給用ケース１６の電源部１８から複数の電流センサ２を収容したケース９に電源を供給するものであっても良い。

（図１０に示す実施形態３、実施形態４の別案構造）
実施形態３及び実施形態４に示した構造においては分電盤の電路となる母線バー１に接続するものとして説明をしていたが、図１０に示すように分岐ブレーカ５内部に形成した電路となるより線（図示しない）に跨るように配置するものでも良い。その場合には分岐ブレーカ５に電流センサ挿入部５ａを形成しておき、電流センサ２を挿入し、より線に跨るように電流センサ２を収納したケース９、または、電源供給用ケース１６を挿入させるものである。

（図１１に示す実施形態５）
実施形態５に示した構造においては、実施形態３に示した電源供給用ケース１６内部に電圧出力回路１９を形成している。電圧出力回路１９はケース９より取得された電線１７ａと電源供給用ケース１６の接触部１４と電源部１８と接続される電線１８ａ間の電圧を検出するものである。検出した電圧は電線１７ｄを介して出力される。なお、実施形態３に述べたように１７ｃから検出された電流センサ２の電流と、電圧出力回路１９の電圧から電力値の測定も可能となるものである。

上記実施形態１〜４の何れの構造においても、電流センサ２を収容するケース９に直接あるいはリード線を介して形成した接触部１４を利用して、電路からケース内の電流センサへの電源供給回路を形成することができるため、別途電流センサ２専用の電源供給線を配線して電源供給を行う必要がなく、電流測定手段の設置に際し、煩雑な配線作業を省略することができる。

１ 母線バー
２ 電流センサ
３ 主幹ブレーカ
４ リードバー
５ 分岐ブレーカ
５ａ 電流センサ挿入部
６ 基板
７ 腕部
８ 磁気検出素子
９ ケース
１０ 集積回路
１１ ケースの腕部
１２ プラグ端子部
１３ 電路
１４ 接触部
１５ リード線
１６ 電源供給用ケース
１７ 電線
１８ 電源部
１９ 電圧出力回路

Claims (5)

1. 筐体内部に収容した電気機器への給電を行う電路、もしくは、筐体内部に収容した電気機器内部の電路に流れる電流の測定を行う電流計測部材であって、
   電流の測定は、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造の電流センサを、電路に装着させて行い、
   該電流センサは、基板を覆うケース内に保持され、
   ケース内の電流センサへの電源供給手段として、電路と接触する接触部を形成したことを特徴とする電流計測部材。
2. 電流センサの腕部間に、電路に弾性的に差し込み可能としたプラグ端子部を備え、プラグ端子部に接触部を形成したことを特徴とする請求項１記載の電流計測部材。
3. ケース内には、整流手段を内蔵した電源部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の電流計測部材。
4. 電流センサを保持したケースを複数有し、
   各々のケースは異なる相の電路に装着され、一方のケースに形成された電流センサの電源は、一方のケースに形成した接触部と、他方のケースに形成した接触部により供給したことを特徴とする請求項３記載の電流計測部材。
5. 一方のケースに形成した接触部、他方のケースに形成した接触部から電圧を検出する電圧検出回路を形成したことを特徴とする請求項４記載の電流計測部材。