JP7281326B2 - 電力量計 - Google Patents

Description

本発明は、電力量計に関する。

従来、需要家が使用する電力量を計量するための電力量計として、電子式電力量計が知られている。電子式電力量計は、配電線が接続される端子金具が配置される端子部と、電力を演算する電力演算部と、電力量を表示する表示部と、各部を制御する中央制御部等から構成されている。電力演算部や中央制御部等を構成する電子部品が搭載された基板及び表示部等はねじ止め等により筐体に固定され、端子部と基板間及び基板と表示部間は、ケーブル等により電気的に接続されている。

端子部において、各端子金具と配電線との接続は、通常、ねじ締めにより行われる。具体的には、付属の端子ねじを用いて、配電線が圧着された圧着端子を端子金具に締め付け固定する。

従来、端子ねじの締め付けは、作業者が電動ドライバとトルクレンチを用いて段階的に行うことが一般的である。具体的には、作業者は、まず、電動ドライバを用いて端子ねじを仮締めする。その後、作業者は、各端子ねじについて緩みがないかどうかを手で配電線のケーブルに触れること等により確認する。そして、緩みがあると思われた端子ねじをトルクレンチでさらに締め付けるようにしている。従って、緩みがないと思われた端子ねじについては、仮締め作業のみで終わる場合もある。

このように、従来の締め付け作業において、締め付け状態の確認は、主に、作業者の感覚に頼っている。しかし、作業者が必ずしも熟練者であるとは限らず、その場合、僅かな緩みに気付くことができずに、不十分な締め付け状態のまま電力量計の設置を完了してしまうおそれがある。端子ねじの締め付けが不十分な状態で電力量計が使用されると、接触抵抗の増加による端子部の温度上昇が生じ、樹脂製の筐体が溶融したり、発火したりするおそれがある。

特許文献１は、端子部の発熱温度と筐体の周囲温度を測定する温度センサを備える電気計器を記載する。この電気計器では、端子部の発熱温度と筐体の周囲温度との差によって、端子部の異常状態が検知される。しかし、特許文献１の構成では、検知部は、電気計器が使用状態にあるときのみ機能する。すなわち、電気計器が使用される前に端子部の異常状態を検知することはできない。

特開２０１１－０１３０６７号公報

本発明の一実施形態は、計器の使用前に端子部と配電線との接続状態を検知可能な電力量計を提供することを課題とする。

本発明の一実施形態によれば、圧着端子を端子金具に接続するように構成された端子部を備える電力量計であって、端子部は、絶縁筐体の隔壁部によって画定される絶縁空間と、絶縁空間内で固定される端子金具と、端子金具及び圧着端子の開口部を通して締め付け可能な端子ねじと、を含み、電力量計は、端子ねじの締め付け状態を検知する検知部を備えており、検知部は、絶縁空間内で端子ねじの軸部の先端と当接可能に配置され、端子ねじの締め付け量に応じて端子ねじの軸方向に変位可能な変位部材を含み、変位部材は、非導電性材料で形成されている、電力量計が提供される。

本発明の第１実施形態による電力量計を示す正面図である。 圧着端子の一例を示す図である。 端子部の構成を示す図であり、（Ａ）は端子ねじの緩み状態を示し、（Ｂ）は端子ねじが完全に締め付けられた状態を示す。 第１実施形態による検知部の全体構成を示す模式図であり、端子ねじの緩み状態を示す図である。 第１実施形態による検知部の全体構成を示す模式図であり、端子ねじが完全に締め付けられた状態を示す図である。 第２実施形態による検知部の全体構成を示す模式図であり、端子ねじの緩み状態を示す図である。 第２実施形態による検知部の全体構成を示す模式図であり、端子ねじが完全に締め付けられた状態を示す図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。尚、以下の説明において、「上」、「下」等の方向を示す用語は、本発明の理解を容易にするため便宜上用いられるものであり、本発明を限定することを意図しない。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態による電力量計の一例として、電子式電力量計１０００を示す正面図である。電子式電力量計１０００は、図示の向きでビルや一般家庭の家屋の壁面等に取り付けられる。第１実施形態の電子式電力量計１０００は、付属の端子ねじ１１０を締め付けることによって図示しない配電線を端子金具１０８に接続するように構成された端子部１００と、中央処理部１０２（図１には図示せず）と、中央処理部１０２により制御される表示部１１２と、を備えている。尚、図示の例では、電子式電力量計１０００は単相３線式のものが使用されるが、電子式電力量計１０００の型式は特に限られない。また、第１実施形態では、表示部１１２として液晶表示部を説明するが、表示部１１２は、液晶表示部に限られない。

端子部１００には、電力供給設備からの配電線が接続される電源側端子部１００Ａ（１Ｓ、２Ｓ、３Ｓ）と、需要家内の負荷への配電線が接続される負荷側端子部１００Ｂ（１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ）とが、それぞれ上下方向に対向して配置されている。電源側端子部１００Ａ及び負荷側端子部１００Ｂは、電子式電力量計１０００の樹脂製筐体の隔壁部１０６によって互いに電気的に絶縁された絶縁空間１０４を有する。各絶縁空間１０４内に端子金具１０８と端子ねじ１１０が配置されている。各端子金具１０８と配電線との接続は、例えば図２に示すようなリング状の先端部１１８を有する圧着端子１２０の空洞部１２２に配電線を挿入・圧着し、圧着端子１２０の先端部１１８を端子ねじ１１０で端子金具１０８にねじ止めすることにより行うことができる。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、端子部１００の絶縁空間１０４内の構成を示す概略部分断面図であり、電子式電力量計（以下、電力量計）１０００を図１の下側から見たときの構成を示す。すなわち、図３（Ａ）、（Ｂ）において上側が電力量計１０００の前面側であり、下側が背面側である。端子部１００では、予め、隣接する隔壁部１０６の間の絶縁空間１０４内に端子金具１０８及びナット１２４がそれぞれの開口部（符号省略）が整合するように位置決めされて固定されている。具体的には、隔壁部１０６が、絶縁空間１０４内に向けて突出する段部１２６を形成しており、段部１２６に配置されたナット１２４に端子金具１０８が取り付けられる。付属の端子ねじ１１０と端子金具１０８との間に圧着端子１２０が配置される。こうして、端子ねじ１１０は、圧着端子１２０、端子金具１０８及びナット１２４の開口部を通して締め付けられ、これにより圧着端子１２０が端子金具１０８に接続されるように構成されている。尚、図中、１２８は、ワッシャーを示すが、ワッシャーは、本実施形態において必須の構成要素ではない。

段部１２６の下側に、底面１３０を有する凹部１３２が形成されている。凹部１３２は、締め付けられた端子ねじ１１０の軸部の先端を受け入れることができる。また、凹部１３２は、底面１３０に取り付けられたスイッチ部１３４を収容することができる。しかし、隔壁部１０６の具体的形状は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すものには限られない。スイッチ部１３４として、例えば汎用の、基板実装用の押し釦スイッチを使用することができる。スイッチ部１３４は、端子ねじ１１０の締め付け状態を検知する検知部の一部を構成する。検知部の全体構成は、図４等を参照して後述する。

図３（Ａ）は、端子ねじ１１０が完全に締め付けられる前（換言すれば、端子ねじ１１０が緩み状態にあるとき）の端子部１００の状態の例を示す。図３（Ａ）では、圧着端子１２０と端子金具１０８との間に隙間Ｃが存在し、端子ねじ１１０の軸部の先端は、スイッチ部１３４の釦と接触していない。図３（Ｂ）は、端子ねじ１１０が完全に締め付けられた端子部１００の状態を示す。このとき、圧着端子１２０と端子金具１０８とは、互いに密着した状態で固定される。こうして、電力量計１０００と配電線とが接続される。このとき、図３（Ｂ）に示すように、端子ねじ１１０の軸部の先端によって、スイッチ部１３４の釦が押し下げられている。なお、以下の説明において、「端子ねじ１１０が完全に締め付けられた」とは、端子ねじ１１０によって、圧着端子１２０と端子金具１０８とが接触抵抗の増加による発熱の虞なく互いに密着させられた状態を意味し、「緩み状態」とは、端子ねじ１１０が完全に締め付けられていない状態を意味する。また、図３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、１つの絶縁空間１０４内の構成のみを示しているが、端子部１００の複数の絶縁空間１０４の各々が、図示と同様の構成を有している。

次に、図４及び図５を参照して、検知部の全体構成及び動作を説明する。第１実施形態の電子式電力量計１０００は、端子ねじ１１０の締め付け状態を検知する検知部を備えている。図４は、電子式電力量計１０００の検知部の全体構成を示す模式図であり、端子ねじ１１０が完全に締め付けられる前の状態を示す。図５は、端子ねじ１１０が完全に締め付けられた状態を示す。

第１実施形態では、上述したオンオフ式のスイッチ部１３４を備える検知部が設けられる。スイッチ部１３４は、図示しないケーシングの内部に配置される導電性の可動片１３６と、スイッチ部１３４の釦を構成する変位部材１３８と、を含む。変位部材１３８は、ケーシング内で可動片１３６に対して接離可能に往復動することができる。従って、変位部材１３８は、絶縁空間１０４内（図４の上方）に向けて、例えばばねによって付勢されてよい。また、変位部材１３８は、樹脂等の非導電性材料で形成されてよい。変位部材１３８は、端子ねじ１１０によって操作される。従って、変位部材１３８を非導電性材料で形成することにより、端子ねじ１１０が変位部材１３８と接触した時、配電線からの高い交流電流が、圧着端子１２０及び端子ねじ１１０を介して変位部材１３８に印加されることを防止することができる。

変位部材１３８の形態は特に限られない。図示の例では、変位部材１３８は、端子ねじ１１０の軸部と軸方向に整列し、端子ねじ１１０の軸部の先端と当接可能な位置に配置される棒状部材である。変位部材１３８は、端子ねじ１１０の締め付け量（換言すれば、端子ねじ１１０の回転量または軸方向の移動量）に応じて端子ねじ１１０の軸方向に変位可能に配置されることができる。変位部材１３８は、少なくとも部分的に絶縁空間１０４内に突出していればよい。

可動片１３６の一端に設けられた可動接点１４０は、電力量計１０００の中央処理部（ＣＰＵ）１０２の入力ポート１４１に接続される信号線１４２の固定接点１４６と接離可能に配置されることができる。一方、可動片１３６の他端は、電力量計１０００の内部の接地側端子１４８に常時接続されることができる。信号線１４２を介して、端子ねじ１１０の締め付け状態（換言すれば、端子ねじ１１０が完全に締め付けられているか否か）を示す状態信号を中央処理部１０２に入力することができる。

スイッチ部１３４の変位部材１３８及び可動片１３６は、端子ねじ１１０が完全に締め付けられたときのみ可動接点１４０が固定接点１４６に接触するように、位置決めすることができる。

信号線１４２は、固定接点１４６と入力ポート１４１との間に、電力量計１０００の内部の電源側端子１５０との接続点１５２を含むことができる。電源側端子１５０の端子電圧ＤＶは、中央処理部１０２の内部回路に供給される直流電源電圧と等しい。この直流電源電圧より低い電圧（以下、電源側電圧）を入力するため、電源側端子１５０は、抵抗体１５４を介して信号線１４２に接続されることができる。

このように構成された検知部において、端子ねじ１１０が、例えば図３（Ａ）に対応する緩み状態にあるとき、図４に示すように、可動片１２６の可動接点１４０は、固定接点１４６に接続されない。従って、スイッチ部１３４は開（オフ）状態にある。このとき、中央処理部１０２の入力ポート１４１には、端子ねじ１１０の締め付け状態を示す状態信号として、電源側電圧（換言すれば、開信号）が入力される。このとき、中央処理部１０２の判定部１５６が、スイッチ部１３４は開状態にあると判定し、液晶表示制御部１５８を介して液晶表示部１１２に、端子ねじ１１０の緩み状態を示す「開」「ＯＰＥＮ」等を表示する。

端子ねじ１１０が完全に締め付けられると、図５に示すように、可動片１３６の可動接点１４０は、端子ねじ１１０の軸部の先端によって押し下げられた変位部材１３８によって、固定接点１４６に接続される。こうして、スイッチ部１３４は閉（オン）状態におかれる。このとき、中央処理部１０２の入力ポート１４１には、端子ねじ１１０の締め付け状態を示す状態信号として、接地側電圧（換言すれば、閉信号）が入力される。このとき、中央処理部１０２の判定部１５６が、スイッチ部１３４は閉状態にあると判定し、液晶表示制御部１５８を介して液晶表示部１１２に、端子ねじ１１０が完全に締め付けられたことを示す「閉」「ＣＬＯＳＥ」等を表示するか、または、単に、緩み状態を示す「開」「ＯＰＥＮ」等の表示を消すことができる。

このように、第１実施形態によれば、電気的な検知部によって端子ねじ１１０の締め付け状態を検知することができる。検知結果を液晶表示部１１２で視認することができるので、作業者は、各端子ねじ１１０について手で締め付け状態を確認する必要がない。また、作業者の感覚に頼ることなく締め付け状態を確認することができるので、端子ねじ１１０を、確実に完全な締め付け状態におくことができる。従って、電力量計１０００の設置時に電力量計１０００と配電線とを確実に接続することができるので、接触抵抗の増加に起因した異常発熱による火災等の事故が生じるおそれを無くすことができる。また、電力量計１０００の設置後に端子ねじ１１０に緩みが発生した場合も、液晶表示部１１２に「開」「ＯＰＥＮ」等が表示されることにより、緩みの発生を知ることができる。

［第２実施形態］
次に、図６及び図７を参照して、第２実施形態による電力量計の検知部の全体構成及び動作を説明する。第２実施形態の電力量計は、以下で説明する検知部の構成を除いて、第１実施形態の電力量計１０００と同様の構成を備えることができる。図６は、第２実施形態による検知部の全体構成を示す模式図であり、端子ねじ１１０が完全に締め付けられる前の状態を示す。図７は、端子ねじ１１０が完全に締め付けられた状態を示す。

図６及び図７に示すように、第２実施形態では、オンオフ式のスイッチ部１３４に代えて、電圧を連続値で中央処理部１０２に入力可能なアナログ出力検知器１７０を備える検知部が設けられる。この場合、中央処理部１０２の入力ポート１４３として、Ａ／Ｄ変換ポートを使用することができる。アナログ出力検知器１７０は、第１実施形態と同様の棒状部材から構成されることができる変位部材１７２と、変位部材１７２に固定された導電性のスライダーピン１７４を含むことができる。スライダーピン１７４の一端１７６は、電力量計の中央処理部１０２の入力ポート１４３に接続される信号線１４５に接続されており、信号線１４５は、電力量計内部の電源側端子１５０に抵抗体１５４を介して接続される接続点１５２を含むことができる。信号線１４５を介して、端子ねじ１１０の締め付け状態（換言すれば、端子ねじ１１０の締め付けの度合い）を示す状態信号を中央処理部１０２に入力することができる。

スライダーピン１７４の他端は、接地された可変抵抗器の抵抗体１８０に対するスライダー部１７８を形成している。変位部材１７２に固定されたスライダーピン１７４は、変位部材１７２と共に、端子ねじ１１０の締め付け量に応じて軸方向に変位可能である。従って、スライダーピン１７４の位置により抵抗体１８０の抵抗値を変化させることができる。

図示の回路において、入力ポート１４３に出力される電圧は、以下の式で表すことができる。

Ｒ２ × ＤＶ／（Ｒ１ ＋ Ｒ２）
ここで、ＤＶは、電源側端子１５０の直流電源電圧を示す。Ｒ１は、抵抗体１５４の抵抗値を示し、Ｒ２は、抵抗体１８０の可変抵抗値を示す。可変抵抗値Ｒ２は、例えば、変位部材１７２の変位量が０である時に最小値を示し、変位部材１７２が最大限に変位した時（すなわち、端子ねじ１１０が完全に締め付けられた時）に最大値を示すように構成することができる。

図６及び図７の例では、変位部材１７２の変位量が０である時（図６）の可変抵抗値Ｒ２は０であり、端子ねじ１１０が完全に締め付けられた時（図７）の可変抵抗値Ｒ２が最大抵抗値Ｒ２maxである。

この場合、端子ねじ１１０が完全に締め付けられた時、入力ポート１４３に出力される電圧値は、
Ｒ２max × ＤＶ／（Ｒ１ ＋ Ｒ２max）
で表すことができる。

端子ねじ１１０が、変位部材１７２を、その最大変位量に対して例えば半分だけ変位させる程度に締め付けられた時、入力ポート１４３に出力される電圧値は、
０．５ × Ｒ２max × ＤＶ／（Ｒ１ ＋ ０．５ × Ｒ２max）
で表すことができる。

また、変位部材１７２の変位量が０である時、入力ポート１４３に出力される電圧値は、Ｒ２の値が０であるので、０である。

このようにしてアナログ出力検知器１７０から出力された電圧値は、入力ポート１４３でＡ／Ｄ変換され、中央処理部１０２に入力される。中央処理部１０２の判定部１５６は、入力値に基づき、液晶表示制御部１５８を介して液晶表示部１１２に、端子ねじ１１０の締め付け状態を示す表示を行うことができる。表示は、アナログ出力検知器１７０のアナログ出力に対応するアナログ表示にすることができる。しかし、適宜、電圧値の閾値を予め設定することにより、例えば締め付け状態を４段階で表示する等、段階的な表示を行うように中央処理部１０２の判定部１５６を構成することができる。

このように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、電気的な検知部によって端子ねじ１１０の締め付け状態を検知することができる。検知結果を液晶表示部１１２で視認することができるので、作業者は、各端子ねじ１１０について手で締め付け状態を確認する必要がない。また、作業者の感覚に頼ることなく締め付け状態を確認することができるので、端子ねじ１１０を、確実に完全な締め付け状態におくことができる。従って、電力量計の設置時に電力量計と配電線とを確実に接続することができるので、接触抵抗の増加に起因した異常発熱による火災等の事故が生じるおそれを無くすことができる。また、第２実施形態では、検知部にアナログ出力検知器１７０を用いるので、端子ねじ１１０の締め付けの度合いを表示することができる。従って、電力量計設置後に端子ねじ１１０に緩みが生じた場合、定期点検の際等に作業者に注意喚起することができる。

なお、各実施形態において、液晶表示部１１２は、音声手段による通報部を含むものであってもよい。この場合、例えば、第１実施形態において、中央処理部１０２に開信号が入力されたときのみ、通報部が警告音を発するように構成されていてもよい。また、各実施形態において、電力量計は、必ずしも電子式電力量計でなくてもよい。この場合には、電力量計と別個に表示装置を設け、当該表示装置によって、端子ねじ１１０の締め付け状態を確認することができるようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本発明は、以下の態様を含む。
１．圧着端子を端子金具に接続するように構成された端子部を備える電力量計であって、
端子部は、絶縁筐体の隔壁部によって画定される絶縁空間と、絶縁空間内で固定される端子金具と、端子金具及び圧着端子の開口部を通して締め付け可能な端子ねじと、を含み、
電力量計は、端子ねじの締め付け状態を検知する検知部を備えており、
検知部は、絶縁空間内で端子ねじの軸部の先端と当接可能に配置され、端子ねじの締め付け量に応じて端子ねじの軸方向に変位可能な変位部材を含み、
変位部材は、非導電性材料で形成されている、電力量計。
２．上記１．に記載の電力量計であって、
電力量計は、中央処理部と、中央処理部により制御される表示部と、を備える電子式電力量計であり、
中央処理部は、検知部の検知結果が入力される入力ポートを備えており、検知結果に基づいて表示部を制御するように構成されている、電力量計。
３．上記２．に記載の電力量計であって、
検知部は、中央処理部の入力ポートに接続される信号線の固定接点と接離可能な可動接点を有する可動片を含み、可動片は、変位部材の変位により駆動される、電力量計。
４．上記２．に記載の電力量計であって、
検知部は、変位部材に固定されたスライダーピンと、抵抗体と、を含み、スライダーピンの一端は、入力ポートに接続される信号線に接続され、スライダーピンの他端は、抵抗体に対する可動接点を形成する、電力量計。

本発明は、端子ねじによって圧着端子を端子金具に接続するように構成された電力量計に広く適用することができる。

Ｃ 隙間
１００ 端子部
１００Ａ 電源側端子部
１００Ｂ 負荷側端子部
１０２ 中央処理部
１０４ 絶縁空間
１０６ 隔壁部
１０８ 端子金具
１１０ 端子ねじ
１１２ 液晶表示部
１１８ 先端部
１２０ 圧着端子
１２２ 空洞部
１２４ ナット
１２６ 段部
１２８ ワッシャー
１３０ 底面
１３２ 凹部
１３４ スイッチ部
１３６ 可動片
１３８ 変位部材
１４０ 可動接点
１４１、１４３ 入力ポート
１４２、１４５ 信号線
１４６ 固定接点
１４８ 接地側端子
１５０ 電源側端子
１５２ 接続点
１５４ 抵抗体
１５６ 判定部
１５８ 液晶表示制御部
１７０ アナログ出力検知器
１７２ 変位部材
１７４ スライダーピン
１７６ 一端
１７８ 他端
１８０ 抵抗体
１０００ 電子式電力量計

Claims (1)

1. 圧着端子を端子金具に接続するように構成された端子部を備える電力量計であって、
   前記端子部は、絶縁筐体の隔壁部によって画定される絶縁空間と、前記絶縁空間内で固定される端子金具と、前記端子金具及び圧着端子の開口部を通して締め付け可能な端子ねじと、を含み、
   前記電力量計は、前記端子ねじの締め付け状態を検知する検知部を備えており、
   前記検知部は、前記絶縁空間内で前記端子ねじの軸部の先端と当接可能に配置され、前記端子ねじの締め付け量に応じて前記端子ねじの軸方向に変位可能な変位部材を含み、
   前記変位部材は、非導電性材料で形成されており、
   前記電力量計は、中央処理部と、前記中央処理部により制御される表示部と、を備える電子式電力量計であり、
   前記中央処理部は、前記検知部の検知結果が入力される入力ポートを備えており、前記検知結果に基づいて前記表示部を制御するように構成されており、
   前記検知部は、前記変位部材に固定されたスライダーピンと、抵抗体と、を含み、前記スライダーピンの一端は、前記入力ポートに接続される信号線に接続され、前記スライダーピンの他端は、前記抵抗体に対する可動接点を形成する、電力量計。

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