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JP6083017B2 - 電流計測用アダプタ - Google Patents

電流計測用アダプタ Download PDF

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本発明は、電流計測用アダプタに関するものである。本発明において、電流計測用アダプタとは、ブレーカなどの電気機器に接続される母線バー、リードバーなどの銅バー及び電線などの配線に装着して使用される各種アダプタであって、各種アダプタにおける従来機能に加え、電流計測機能を有するものを意味する。
ブレーカに流れる電流を検出する手段として、ブレーカの2次側に変流器(CT)やホール素子を内蔵した端子台を設けて電流を検出する技術(例えば、特許文献1)が知られている。
しかし、何れの従来技術も、CTの収納場所を確保するために、端子台や端子カバーのサイズを、ブレーカの奥行き方向に延長・大きくする必要があり、ブレーカを収納する分電盤のサイズも大型化してしまう問題や、既設の分電盤に電流検出手段を付加する場合に、大型化することによりコストがかかる問題があった。
特開2000―323202号公報
本発明の目的は前記の問題を解決し、アダプタ本体を大型化することなく、かつ、低コストに電流検出手段を備えることができる電流計測用アダプタ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用アダプタは、一端を開放させた凹形状の配線開口部を複数設け、これら配線開口部内に、複数本並べて形成された配線各々位置させて使用される電流計測用アダプタであって、アダプタ本体に、基板の一端から対をなす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、前記腕部の各々に磁気検出素子を配置した電流センサを内蔵するものとし、さらに電流センサの配線挿通部が、前記配線開口部に対応する位置に配置される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記載の電流計測用アダプタにおいて、アダプタ本体に、前記の配線を保持する配線保持部を形成したことを特徴とするものである。
本発明に係る電流計測用アダプタは、アダプタ本体に、基板の一端から対をなす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、前記腕部の各々に磁気検出素子を配置した電流センサを内蔵し、かつ電流センサの配線挿通部が配線開口部に対応する位置に配置されるものであるため、電流センサ専用の収納場所を別途確保する必要がない。したがって、本発明によれば、電流計測用アダプタが接続された配線に流れる電流を検出するための電流検出手段は、アダプタ本体を大型化することなく形成することが可能で、電流計測用アダプタを差込するだけで、装着された配線の電流値を測定することが可能であるので手間も掛からず取り付けることが可能である。
電流センサの斜視図である(カバーなし)。 電流センサの斜視図である(カバーあり)。 電流センサによる電流検出の流れを説明する図である。 分電盤内に配置される各種機器の説明図である。 分岐ブレーカを搭載したアダプタ(実施形態1)の斜視図である。 配線となる母線バーに装着されるバーホルダ状のアダプタ(実施形態2)の斜視図である。 分岐ブレーカの電流を測定する実施形態2のアダプタの配置例である。 配線となるリードバーを保持するために、主幹ブレーカの2次側端子部に配置されるバーホルダ状のアダプタ(実施形態3)の斜視図である。 実施形態3の他の実施例となるバーホルダ状のアダプタの斜視図である。 配線となる積層された母線バーの側方から挿入可能としたアダプタ(実施形態4)の斜視図である。 実施形態4の他の実施例の斜視図である。
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用アダプタは、複数本並べて形成された母線バーやリードバーなどの銅バー、及び電線からなる配線に装着される電流計測用アダプタであって、広く各種形態で使用されるものにおいて、電流計測用アダプタ内に基板状の電流センサを備えたものである。
ここで、本実施形態において使用される基板状の電流センサ1とは、図1に示すように、基板2の一端を開放させて一対の腕部3を形成した略U字構造を有するものであり、一対の腕部3に磁気検出素子4を搭載している。また、基板2の一端を開放させて形成された箇所を配線が挿通される配線挿通部3aとするものである。なお、図2に示すように、基板状の電流センサ1全体をカバー5で覆った状態で電流計測用アダプタ内に備えることもできる。本発明において使用される基板状の電流センサ1は配線挿通部3aに形成される配線に対して一対の腕部3が跨るように取り付けられるものである。
電流センサ1に搭載された磁気検出素子4は、図3に示すように、配線となる銅バー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2には、これらの磁気検出素子4の検知出力を処理して銅バー13に流れる電流値を算出する集積回路6も搭載されている。本実施形態では、磁気検出素子4を各腕部3に各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、更に正確に銅バー13に流れる電流を調査することが可能である。
このように、基板状の電流センサ1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1は、基板2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。
以下に、実施形態1および実施形態2として、図4に示す分電盤7の複数本並べて形成された配線となる母線バー9に前方方向から装着される電流計測用アダプタであって、分岐ブレーカ8を搭載したプラグインユニットに組み込まれたもの(図5に示す実施形態1)および、複数本並べて形成された配線となる母線バー9を保持するためのバーホルダ状のもの(図6に示す実施形態2)に使用されるものについて説明する。
図4に示す分電盤7には、主幹ブレーカ12と、主幹ブレーカ12の二次側にリードバー11を介して接続された配線となる3本の母線バー9と、3本の母線バー9に装着されるアダプタ15と、アダプタ15上に搭載された分岐ブレーカ8からなる多数のプラグインユニットを形成している。
図4に示す分電盤7において使用されている分岐ブレーカ8は、左右に並んで形成された複数の母線バー9に対して、分電盤7の母線バー9の側方向となる前面側から差し込んで分岐回路を形成するタイプのものである。この分岐ブレーカ8の上下方向には母線バー9を保持するバーホルダ10が配置されている。
(実施形態1:プラグインユニットにおける電流センサ取付構造)
本実施形態のアダプタ15は、図4に示す分電盤7に形成された複数の母線バー9の前面側から装着可能で、アダプタ15上に分岐ブレーカ8を取付可能とした電気機器搭載部を形成したプラグインユニットである。
図5に示すように、アダプタ15の母線バー9側となる背面は空洞であり、その内部に母線バー9との接続部となる3個のプラグ端子16、および、アダプタ15上に搭載される分岐ブレーカ8の一次側の端子部とプラグ端子16とを電気的に接続する分岐リードバー17が配置されている。
また、アダプタ15の下端部の両側面には、左右に並んで形成された3相の母線バー9を差し込めるように、一端を開放させた凹形状の配線開口部18が形成されている。
この配線開口部18に対応した位置に図1に示す基板状の電流センサ1を配置することにより、アダプタ15に電流検出機能を付加するものである。本実施形態においては、電流センサ1を配線開口部18の周縁に配置したが、分岐リードバー17間に設けた壁部15aを延長させるなどして、壁部15aに基板状の電流センサ1を形成するものであっても良い。当該構造によれば、電流センサ1専用の収納場所を別途確保することなく電流センサ1を形成することができる。
電流センサ1が配線開口部18の周縁に保持された状態において、電流センサ1の腕部3に搭載された磁気検出素子4は、配線挿通部3aに挿通する母線バー9を挟んだ位置に固定される。この状態において、母線バー9に電流が流れると、図3に示すように、電流による磁場が生じ、磁気検出素子4(ホール素子)によって磁場が検出され、その磁束密度に応じた値の電圧がホール素子から出力される。この電圧を集積回路6内の演算回路によって増幅され、増幅された各々の磁気検出素子4出力を合成し、出力電圧より電流を得られる構造となっている。
ここで、電流センサ1に対して母線バー9の取付位置が異なっていたり、電流センサ1が傾いて取り付けられていたり、母線バー9と磁気検出素子4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1はガタツキを生じないように配置することが好ましい。詳細は後述するが、具体的には、母線バー9が挿通される配線開口部18の側端部に、母線バー9を配線開口部18の中央に向けて挿通させる案内傾斜部19を形成することにより、電流センサ1に対し、所望の定位置(電流センサ1の中心線付近)に母線バー9が形成されることが好ましい。また、電流センサ1を、配線開口部18の周縁で定位置に保持する電流センサ1は係止手段(図示しない)を備えることにより、電流センサ1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1の形状は、一端を開放させた凹形状の配線開口部18の周縁の形状と略同一形状としている。
なお、電流センサ1に対しては、電源供給を行う必要があるため、図4に示す本実施形態では、分電盤7内に専用の電源供給バー14を形成して電源供給を行っている。電流センサ1に電流を供給する手段は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、電流センサ1により電流検出を行う母線バー9から直接電源供給を行うこともできる。
本実施形態のようなアダプタ15上に搭載された主幹ブレーカ12に流れる電流値を測定する方法としては、上流に形成したアダプタ15の配線開口部18を形成した上流側となる側部に基板状の電流センサ1を形成しておき、電流センサ1により電流値を検出し、主幹ブレーカ12に流れる電流値を測定することができるものである。また、アダプタ15上に搭載された分岐ブレーカ8に流れる電流値を測定する方法としては、両側部に基板状の電流センサ1を形成しておき、上下の電流センサ1の電流値をそれぞれ検出する。上流に位置する電流センサ1と下流に位置する電流センサ1による検出電流値の差分によって分岐ブレーカ8に流れる電流値を求めることができる。その他、アダプタ15の上下の1端のみに電流センサ1を形成し、隣り合う位置に同様のアダプタ15を形成しておき、それぞれのアダプタ15に形成した電流センサ1の差分により電流値を求めることが可能である。
本実施形態のプラグインユニットからなるアダプタ15によれば、前記箇所に電流センサ1を配置することにより、従来のサイズや外観を変更することなく、母線バー9に流れる電流を検出する電流検出手段を付加することができる。また、当該構造によれば、母線バー9に差し込む際にも、電流検出手段が邪魔になることなく、スムーズに作業を行うことができる。
なお、アダプタ15の上面に取り付ける電気機器は、分岐ブレーカ8に限定されるものでなく、例えば、端子台とすることもできる。
(実施形態2:バーホルダにおける電流センサ取付構造)
本実施形態のアダプタ20は、図4に形成されたプラグイン分電盤において、図6に示すように、母線バー9を支持するためのバーホルダ状のものである。
電流センサ1を内蔵した本実施形態のバーホルダ状のアダプタ20は、図4に示すように、上流のバーホルダ10a、下流のバーホルダ10bのように上下端部に配置したり、又は、図7に示すように、分岐ブレーカ8を挟み込むように配置して使用することができる。図4に示した実施例の場合は上流のバーホルダ10aを配線となる母線バー9の側方向となる前面側から差込み、母線バー9の移動を規制すると共に、上流のバーホルダ10a内に形成された電流センサ1により主幹ブレーカ12の電流値を測定可能にするものである。その他、アダプタ20を利用した電流の測定として、図7に示した実施例の場合、各々のアダプタ20にて電流値を測定し、分岐ブレーカ8の上流のアダプタ20aによる検出電流値と中流のアダプタ20cの検出電流値の差分、中流のアダプタ20cと下流のアダプタ20bによる検出電流値の差分によって各々の分岐ブレーカ8に流れる電流値を求めることができる。
以下に、アダプタ20の形状について説明する。図6に示すように、アダプタ20の下部には、配線となる3本の母線バー9を差し込めるように、一端を開放させた凹形状の配線開口部21が形成されている。なお、配線開口部21は母線バー9に装着させたとき、母線バー9を保持する配線保持部として使用される。また、配線保持部は母線バー9の移動を規制する規制部としての役割を持つものである。
凹形状の端部には、母線バー9を配線開口部21の中央に向けて挿通させる案内傾斜部22が形成しておくことが好ましい。
アダプタ20に形成した凹形状の配線開口部21の周縁を電流センサ保持部として利用し、ここに、図1に示す基板状の電流センサ1を配置している。電流センサ1の形状は、一端を開放させた凹形状の配線開口部21の周縁の形状と略同一形状としている。なお、アダプタ20の下方は無底状で、下方から電流センサ1の取付けができるようになっている。
本実施形態のバーホルダ状のアダプタ20によれば、アダプタ20内部に電流センサ1を配置することにより、従来のバーホルダのサイズや外観を変更することなく、母線バー9に流れる電流を検出する電流検出手段を付加することができる。
以下に、実施形態3および実施形態4として、分電盤に用いられるその他のバーホルダ状のアダプタの実施例について説明する。
(実施形態3:主幹ブレーカ12の2次側端子部に形成したバーホルダ状のアダプタにおける取付構造)
本実施形態のアダプタ23は、図8に示すように、リードバー40を保持するために、主幹ブレーカ12の2次側端子部に配置されるバーホルダ状のものである。なお、本実施形態において、配線となるリードバー40は鉄製のもので形成しているものであるが、配線を電線のようなもので形成するものであっても良い。
バーホルダ状のアダプタ23の上部には、配線となるリードバー40を差し込めるように、機器取付板50上に前方側の一端を開放させた凹形状の配配線開口部24が形成されている。本実施形態において、一端を開放させた凹形状の挿通配線開口部24は、リードバー40の底面を保持するリードバー保持面25と、リードバー保持面25に保持された状態で各相のリードバー40の両側面に配置されるように立設した隔壁部26から構成されている。バーホルダ状のアダプタ23の下方は無底状で、下方から電流センサ1の取付けができるようになっている。
凹形状の配線開口部24の周縁を電流センサ保持部として利用し、ここに、図1に示す基板状の電流センサ1を配置している。電流センサ1の形状は、一端を開放させた凹形状の配線開口部24の周縁の形状と略同一形状としている。
主幹ブレーカ12の2次側端子部に配置されるバーホルダ状のアダプタ23内に電流センサ1を組み込むことにより、電路となるリードバー40に流れる電流値を測定すること、例えば主幹ブレーカ12の電流の測定が可能となる。更に、図9に示すように、このようなアダプタ23を複数台配置することによって、アダプタ23間に設置された分岐ブレーカ等の電気機器の電流値の測定も可能となる。
図8及び図9に示すような構造において、リードバー40と磁気検出素子31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。そこで、本実施形態では、隔壁部26の内側面に、図9に示すように複数の凹凸部26aを形成し、この凹凸部26aによってリードバー40が配線開口部24の中央に向けて挿通されるように案内させるとともに、挿通後の定位置からズレないように保持させて、電流の検出精度向上を図っている。このように、配線開口部24に形成した凹凸部26aはリードバー40を装着させたとき、リードバー40を保持し、移動することを規制する配線保持部としての役割を持つこととなる。なお、リードバー40の代わりに電線などを使用する場合や、リードバーを幅狭な構造のものを利用することができるが、電線や幅狭のリードバーを所定の位置で保持・規制するような配線保持部を別途設けておくことが望ましい。
(実施形態4:積層した母線バーに左右方向から接続されるバーホルダにおける取付構造)
図10、図11に示すように、積層された3相の母線バー60の左右方向から接続可能で母線バー60の側方を覆うバーホルダ状のアダプタ28を形成したものである。なお、母線バー60の他端方向からはプラグイン接続が可能な分岐ブレーカ29を形成するものである。
図10に示すように、アダプタ28の母線バー60方向は開放させて形成しており、
アダプタ28の上下端部の側面の母線バー60に対応した位置に一端を開放させた凹形状の配線開口部30が形成している。なお、配線開口部30は母線バー60に装着させたとき、母線バー60を保持し、移動することを規制する配線保持部としての役割を持つこととなる。
配線開口部30に対応した位置に基板状の電流センサ1を形成させ、母線バー60に流れる電流を測定するものである。本実施形態のアダプタ28は母線バー60上下端部に渡ってアダプタ28を形成しているものであるが、上端部、下端部、中央部を区切って形成するものであって良い。その場合は、区切って形成したアダプタ毎に電流センサ1を形成するものであっても良い。
上記に示した何れのアダプタにおいても、アダプタ内部に電流センサ1を配置することにより、従来のアダプタのサイズや外観を変更することなく、母線バー、リードバーに流れる電流を検出する電流検出手段を付加することができ、従来と同じように取付箇所にアダプタを取り付けることができる。したがって、本発明によれば、電流計測用アダプタに接続された電流検出手段は、アダプタ本体を大型化することなく形成することが可能である。
何れの実施形態においても、3極のブレーカで3相3線の場合には電流センサ1は3極それぞれに配置し、単相3線の場合には電流センサ1は両極の電圧極に2つ配置し、2極のブレーカに用いられる単相2線の場合には、1方の極に電流センサ1を1つ入れれば良い。
1 電流センサ
2 基板
3 腕部
3a 配線挿通部
4 磁気検出素子
5 カバー
6 集積回路
7 分電盤
8 分岐ブレーカ
9 母線バー
10 バーホルダ
10a 上流のバーホルダ
10b 下流のバーホルダ
11 リードバー
12 主幹ブレーカ
13 銅バー配線
14 電源供給バー
15 アダプタ
15a 壁部
16 プラグ端子
17 分岐リードバー
18 配線開口部
19 案内傾斜部
20 アダプタ
20a 上流のアダプタ
20b 下流のアダプタ
20c 中流のアダプタ
21 配線開口部
22 案内傾斜部
23 アダプタ
24 配線開口部
25 リードバー保持面
26 隔壁部
26a 凹凸部
27 アダプタ
28 アダプタ
29 分岐ブレーカ
30 配線開口部
40 リードバー
50 機器取付板
60 母線バー

Claims (2)

  1. 一端を開放させた凹形状の配線開口部を複数設け、これら配線開口部内に、複数本並べて形成された配線各々位置させて使用される電流計測用アダプタであって、
    アダプタ本体に、基板の一端から対をなす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、前記腕部の各々に磁気検出素子を配置した電流センサを内蔵するものとし、さらに電流センサの配線挿通部が、前記配線開口部に対応する位置に配置されることを特徴とする電流計測用アダプタ。
  2. アダプタ本体に、前記の配線を保持する配線保持部を形成したことを特徴とする請求項1記載の電流計測用アダプタ。
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