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

Description

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を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を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。