JP4590983B2

JP4590983B2 - 配線ダクトの負荷容量検知器

Info

Publication number: JP4590983B2
Application number: JP2004247257A
Authority: JP
Inventors: 亘彦戸田; 堀　　宏展; 隆義吉野; 英一中沢; 惠章濱本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: JP2006064527A

Description

本発明は、導体が内装された配線ダクトの負荷容量検知器に関するものであり、さらに詳しくは、一側面に開口部が形成された配線ダクトの内部に配設された導体の負荷容量を検知する配線ダクトの負荷容量検知器に関する。

従来より、例えば工場内に設置された各種の動力機械や照明器具、ネットワークサーバやルータ等の複数の負荷に対して電力を供給する配線ダクトとしては、鋼板製のケース内に一対の導体が並列して設けられたものが知られている。このような配線ダクトは、ケースが長手方向に大きく、一対の導体が長手方向に大きくなっており、多数の負荷との接続を容易とするように、配電盤を介して外部電源と接続されたうえで天井等に吊り下げて敷設される。そして、配線ダクトの長手方向における適当箇所に取り付けられ、かつ、ケース内の導体と導通させられた負荷へと電力を分岐して供給することが行われる。

また、この配線ダクトは、負荷に供給可能な容量が設定されており、当該負荷容量の範囲内で負荷を接続して使用することになっている。したがって、この配線ダクトと負荷とを接続する場合には、上記負荷容量を考慮する必要があり、配線ダクトに流れる負荷容量を検出する必要がある。

このように配線ダクトの負荷容量を検出する技術としては、図７に示すように、配線ダクトと交流電源１０１とを接続する電源線１０２をクランプメータ１０３のクランプアーム１０３ａで挟み込んで、配線ダクトに供給している電流値を検出していた。また、図８に示すように、電源線１０２に対して直列に電流計１０４を設けて電流値を検出していた。更に、図９に示すように、分電盤１０５の内部のブレーカ１０６に接続された電源線をクランプアーム１０３ａで挟み込む技術もあった。更に、図１０に示すように、配線ダクトと負荷とを接続する複数のコンセント部を備えたコンセントバー１０７と、電流値を表示させる電流計測器１０８とを接続する技術もある。

更にまた、配線ダクトの負荷容量を計測する手法としては、例えば下記の特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。この技術では、配線ダクトの導体間に固定されるコイル等の電圧検出手段を備え、電流計測時に当該電圧検出手段を配線ダクト内に配設することによって、導体間に発生する誘起電圧を検出するものであった。
特開２００３−３１５３８７号公報特開２００４−１５３９２０号公報（段落番号００６２〜００６７、図５）

しかしながら、上述の図７や図８を参照して説明した技術では、配線ダクトと電源線１０２との接続機構であるフィードイン部を開けてクランプメータ１０３や電流計１０４を設ける必要がある。また、図７を参照して説明した技術のみならず、図９を参照して説明した技術では、クランプメータ１０３が電源線１０２に触れる恐れがあり、短絡によってブレーカトリップが発生する可能性があった。更には、図１０を参照して説明した技術では、電源から配線ダクトへの電力供給を一旦切断し、電流計測器１０８とコンセントバー１０７とを接続する必要があった。

更にまた、上述の特許文献１に記載された技術や、特許文献２のようにディジタル信号に変換する回路等を備える技術では、配線ダクトに供給される電源に重畳するノイズが発生した場合や、配線ダクトに接続する負荷容量検知器の計測値をＰＣ等で管理する場合に、当該負荷容量検知器とＰＣとの距離が長くなると、正確な負荷容量を計測することができないという問題があった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、導体が内装された配線ダクトの負荷容量を容易、且つ、正確に検知することができる配線ダクトの負荷容量検知器を提供することを目的とする。

本発明は、一側面に開口部が形成されたケースの内部に、正負の平行導体が配設されてなる配線ダクトの負荷容量を検知する負荷容量検知器であって、開口部よりケースの内部に挿入され、かつ、平行導体間の略中央に配置されて、当該平行導体に電流が流れるのに伴って生じる磁束によりそれぞれ逆位相の誘起電圧を生じせしめるコイルが２個直列に接続されて構成され、当該コイルが絶縁体に覆われ、２個のコイルの接続部分に一定電圧を印加する定電源が接続されている電圧検出手段と、電圧検出手段をケースの開口周縁部に着脱自在で係止する係止手段とを備えた検出手段と、電圧検出手段で検出した電圧に応じて定まる配線ダクトの負荷容量を、当該負荷容量を表示する表示手段に出力する出力手段とを具備し、前記検出手段は、前記電圧検出手段における各コイルで誘起された各電圧を差動増幅する増幅手段と、当該増幅された電圧を離散化するＡ／Ｄ変換手段とを具備し、前記出力手段は、当該離散化した電圧値を前記表示手段へ出力することを特徴とする。

本発明に係る配線ダクトの負荷容量検知器によれば、平行導体に電流が流れるのに伴って生じる磁束を直列に接続した２個のコイルによって受けることによって、それぞれのコイルで逆位相の誘起電圧を生じ、当該逆位相の誘起電圧によってコイルの検出値のノイズを相殺することができ、導体が内装された配線ダクトの負荷容量を容易、且つ、正確に検知することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明を適用した負荷容量検知器３が配線ダクト１に取り付けられた状態を示す斜視図であり、図２は、負荷容量検知器３が配線ダクト１に取り付けられた時の配線ダクト１の断面図であり、図３は、負荷容量検知器３を配線ダクト１に取り付けるに際しての斜視図であり、図４は、負荷容量検知器３の分解構成図であり、図５は、電圧検出手段である空芯コイルの断面図であり、図６は、負荷容量検知器３の検出値を表示させるための機能ブロック図である。

本発明は、図１に示すように、長手方向に延び、複数のコンセント部２が取り付けられる配線ダクト１の負荷容量を検知するものである。配線ダクト１は、各コンセント部２に動力負荷等が電源線を介して接続される。また、配線ダクト１は、図示しない分電盤等とフィードイン部１１を介して接続されて電力が供給される。これにより、配線ダクト１は、コンセント部２を介して、複数の動力負荷に電力供給を行う。また、配線ダクト１には、コンセント部２と同様に、負荷容量検知器３が取り付けられる。

配線ダクト１は、図２に示すように、一側面（図では、上側面）に沿って開口部が形成された鋼板製のケース２０と、当該ケース２０から内部の取付部２１に取り付けられた一対の平行導体２２が配設されている。これら平行導体２２は、ケース２０と同様に長手方向に沿って配設されており、コンセント部２と電気的に接続して正極又は負極となる。なお、この配線ダクト１は、平行導体２２を除く全周囲の大半部分とは、絶縁性を有する樹脂被覆でもって被覆されている。

このような配線ダクト１に対し、負荷容量検知器３は、図２に示すように、センサ筐体３１とケース２０とが当接され、センサ筐体３１に挿入された配線ダクト固定部３２でケース２０の開口周縁部と係止している。この絶縁体からなる配線ダクト固定部３２は、図３（ａ）に示すように、配線ダクト１の開口部１ａに挿入され、回転操作されることによって、ケース２０に係止する。このように負荷容量検知器３がケース２０に係止された状態において、電圧検出手段である空芯コイル３３は、一対の平行導体２２の略中央に挿入された状態となる。

すなわち、空芯コイル３３は、ケース２０内の平行導体２２と常に一定の間隔を介したうえで対峙する構成とされており、具体的には、配線ダクト１の具備する平行導体２２を電流が流れるのに伴って生じる磁束により電圧が誘起される。なお、このとき空芯コイル３３で検出する誘起電圧の電圧値は、平行導体２２を流れる電流の電流値とリニアに比例している。

この空芯コイル３３は、図５に示すように、コイル収容部３４に取り付けられたコイルボビン４１に２個の第１コイル３３Ａと第２コイル３３Ｂとが区分して巻回されて構成されている。したがって、第１コイル３３Ａ及び第２コイル３３Ｂは、平行導体２２を流れる電流に応じた磁束が与えられることによって、それぞれ電圧を誘起する。

この空芯コイル３３は、図６に示すように、第１コイル３３Ａと第２コイル３３Ｂとの接続部分に、一定電圧（例えば約２．５［Ｖ］）を印加する定電源５１が接続されており、第１コイル３３Ａと第２コイル３３Ｂとに電流が流れる状態となっている。したがって、第１コイル３３Ａの誘起電圧と、第２コイル３３Ｂの誘起電圧とは、逆位相となる。

負荷容量検知器３は、その分解構成を図４に示すように、空芯コイル３３を収容するコイル収容部３４と、空芯コイル３３と電気的に接続されたセンサ用基板３５とが一体とされ、センサ筐体３１が挿入される。このセンサ筐体３１には、後述のパーソナルコンピュータに繋がるセンサケーブル３６を固定するケーブル固定部３７が設けられる。

このセンサ用基板３５とセンサケーブル３６とは電気的に接続され、センサ用基板３５による負荷容量の演算結果をセンサケーブル３６を介して送信可能となっている。この負荷容量検知器３は、センサ用基板３５がセンサ筐体３１に挿入された状態で、センサ筐体３１と配線ダクト固定部３２とが接続固定される。

センサ用基板３５には、リード線を介して空芯コイル３３と接続された制御回路３８が内装されている。そして、この制御回路３８は、センサ用基板３５内でリード線３９と接続され、当該リード線３９からセンサケーブル３６に接続されている。また、制御回路３８は、第１コイル３３Ａ及び第２コイル３３Ｂの一端に一定電圧を供給すると共に、第１コイル３３Ａ及び第２コイル３３Ｂの他端とそれぞれ接続されている。

制御回路３８は、図６に示すように、第１コイル３３Ａ及び第２コイル３３Ｂと接続された増幅部５２、Ａ／Ｄ変換部５３及び演算部５４を備え、当該演算部５４が表示部６０を備えたパーソナルコンピュータ等と接続されている。このような制御回路３８は、負荷容量検知器３が配線ダクト１に取り付けられ、第１コイル３３Ａ及び第２コイル３３Ｂから逆位相の誘起電圧が増幅部５２に供給される。

このとき、増幅部５２は、第１コイル３３Ａの誘起電圧と第２コイル３３Ｂの誘起電圧との差分電圧を増幅する。ここで、第１コイル３３Ａの誘起電圧と第２コイル３３Ｂの誘起電圧のそれぞれには、配線ダクト１に流れる電流に重畳したノイズ成分や、第１コイル３３Ａ及び第２コイル３３Ｂそのもの及び、第１コイル３３Ａ及び第２コイル３３Ｂと制御回路３８とを接続する電路に印加されるノイズ成分が含まれている。これに対し、増幅部５２は、第１コイル３３Ａの誘起電圧と第２コイル３３Ｂの誘起電圧との差分を取ることによって、ノイズ成分を相殺した電圧を得る。

Ａ／Ｄ変換部５３は、増幅部５２で増幅された電圧を離散化したディジタル値に変換し、演算部５４によって、Ａ／Ｄ変換部５３からのディジタル値から、配線ダクト１の負荷容量である実効値を演算する。ここで、演算部５４は、表示部６０を含むパーソナルコンピュータから実効値の演算式が供給されている。そして演算部５４は、Ａ／Ｄ変換部５３からディジタル値が供給されると、パーソナルコンピュータから与えられていた演算式を使用して負荷容量の実効値、すなわち平行導体２２に流れている電流値を演算し、センサケーブル３６を介してパーソナルコンピュータに送信する。

表示部６０は、負荷容量検知器３から負荷容量の実効値を受信すると、当該負荷容量の実効値を表示させることによって、配線ダクト１の管理者等に提示する。

このように、平行導体２２に電流が流れることによって発生する磁束を第１コイル３３Ａ及び第２コイル３３Ｂの双方で受け、且つ第１コイル３３Ａと第２コイル３３Ｂとを直列に接続し、増幅部５２によって逆位相の誘起電圧から、第１コイル３３Ａと第２コイル３３Ｂとの誘起電圧の差分を取ることができるので、平行導体２２に流れている正確な電流値、すなわち現在の配線ダクト１の負荷容量を検出することができる。また、ノイズ成分が変動して、空芯コイル３３の検出値がふらつくような場合であっても、第１コイル３３Ａと第２コイル３３Ｂとの誘起電圧の差分を取ることによって、当該検出値のふらつきを防止することができる。

また、配線ダクト１の負荷容量を検出する手段として、空芯コイル３３を使用したので、リニアリティ（直線性）の高い検出値を得ることができる。すなわち、配線ダクト１の負荷容量を検出する手段として、コイル中心に鉄心等の磁性体を備えたものを使用した場合には、平行導体２２に流れる電流値が増加すると、ある電流値で検出値が飽和状態となり、配線ダクト１の負荷容量が高い状態である範囲では検出不能となるが、空芯コイル３３を使用することによって、配線ダクト１の負荷容量が高い範囲に至っても正確な検出値を得ることができる。

更に、配線ダクト１の開口部１ａが小さく、平行導体２２間が狭い場合には、空芯コイル３３として小型なものを使用する必要があり、空芯コイル３３の検出値が小さい値であっても、増幅部５２によって増幅しているので、空芯コイル３３の検出値のノイズ成分が大きい場合や、センサケーブル３６が長い場合であってセンサケーブル３６に重畳又は輻射したノイズによる影響がる場合であっても、当該ノイズを低減することができる。

更にまた、アナログ信号をセンサケーブル３６を介して表示部６０に送信した場合には、当該アナログ信号にセンサケーブル３６の長さに比例したノイズが加えられるが、負荷容量検知器３内でＡ／Ｄ変換を行うことによって、耐ノイズ性を高めることができ、センサケーブル３６を長くして負荷容量検知器３と表示部６０との距離を長くすることができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を適用した負荷容量検知器が配線ダクトに取り付けられた状態を示す斜視図である。本発明を適用した負荷容量検知器が配線ダクトに取り付けられた時の配線ダクトの断面図である。本発明を適用した負荷容量検知器を配線ダクトに取り付けるに際しての斜視図であり、本発明を適用した負荷容量検知器の分解構成図である。電圧検出手段である空芯コイルの断面図である。本発明を適用した負荷容量検知器の検出値を表示させるための機能ブロック図である。従来において、交流電源と接続する電源線にクランプメータを配置して負荷容量を検知する技術を説明するための図である。従来において、電流計を接続して負荷容量を検知する技術を説明するための図である。従来において、分電盤の内部のブレーカから負荷容量を検知する技術を説明するための図である。従来において、負荷容量を検知して表示する技術を説明するための図である。

符号の説明

１配線ダクト
２コンセント部
３負荷容量検知器
１１フィードイン部
２１取付部
２２平行導体
３１センサ筐体
３２配線ダクト固定部
３３空芯コイル
３４コイル収容部
３５センサ用基板
３６センサケーブル
３７ケーブル固定部
３８制御回路
３９リード線
４１コイルボビン
５１定電源
５２増幅部
５３Ａ／Ｄ変換部
５４演算部

Claims

一側面に開口部が形成されたケースの内部に、正負の平行導体が配設されてなる配線ダクトの負荷容量を検知する負荷容量検知器であって、
前記開口部より前記ケースの内部に挿入され、かつ、前記平行導体間の略中央に配置されて、当該平行導体に電流が流れるのに伴って生じる磁束によりそれぞれ逆位相の誘起電圧を生じせしめるコイルが２個直列に接続されて構成され、当該コイルが絶縁体に覆われ、２個のコイルの接続部分に一定電圧を印加する定電源が接続されている電圧検出手段と、
前記電圧検出手段を前記ケースの開口周縁部に着脱自在で係止する係止手段とを備えた検出手段と、
前記電圧検出手段で検出した電圧に応じて定まる前記配線ダクトの負荷容量を、当該負荷容量を表示する表示手段に出力する出力手段とを具備し、
前記検出手段は、前記電圧検出手段における各コイルで誘起された各電圧を差動増幅する増幅手段と、当該増幅された電圧を離散化するＡ／Ｄ変換手段とを具備し、前記出力手段は、当該離散化した電圧値を前記表示手段へ出力することを特徴とする配線ダクトの負荷容量検知器。
前記コイルは、空芯コイルであり、当該コイルが絶縁体に覆われ、２個のコイルの接続部分に一定電圧を印加する定電源が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配線ダクトの負荷容量検知器。