KR102390696B1 - 전류 전압 계측 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 반(盤) 내에 복수의 기기를 나란히 설치했을 때의 공간 절약성이 뛰어난 전류 전압 계측 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단] 케이스(2)의 단자대(3, 4)가 배치된 전면(前面)(2f)에서는, 설치 상태에서, 2개의 단자대(3, 4)는, 각각 복수의 단자(32, 42)가 연직 방향(y방향)으로 늘어서고, 수평 방향(x방향)으로 간격을 두고 평행하게 배치되며, 2개의 단자대 중 제1 단자대(3)는, 반(盤)의 설치면에 수직인 방향(z방향)에서 제2 단자대(4)보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 전면(2f) 중, 수평 방향(x방향)에서의 제1 단자대(3)로부터 외측의 부분은, 해당 제1 단자대가 배치된 부분(배치면(2f2))보다도 설치면에 수직인 방향(z방향)에서 내측으로 움푹 패인 단차면(2f1)으로 되어 있다.

Description

전류 전압 계측 장치{CURRENT-VOLTAGE MEASURING INSTRUMENT}

본 발명은, 반(盤) 내에 나란히 설치되는 것으로서, 전류 및 전압을 계측하는 전류 전압 계측 장치에 관한 것이다.

전류 전압 계측 장치는, 배선에 흐르는 전류나 전압의 입력에 대해서, 전력이나 위상(位相) 등의 평가에 필요하게 되는 계측치를 연산하고, 계측치에 비례한 직류 전류나 전압 등으로 변환하여 출력하는 것이며, 구체적으로는, 예를 들면, 트랜스듀서(transducer)나 전력량계(電力量計) 등의 기기가 상당한다. 이러한 전류 전압 계측 장치 중에서도, 트랜스듀서나 매립형 전력량계와 같이, 배전반이나 제어반 등의 반(盤) 내에 나란히 설치되는 타입의 것은, 스페이스의 제약으로부터, 컴팩트성이 요구된다.

특히, 반(盤)으로의 장착 방법으로서 DIN 레일이라고도 불리는 IEC 레일(국제 전기 표준 회의：International Electrotechnical Commission 규격의 레일)을 이용하는 경우, 세로 방향 사이즈(높이)보다도, 가로 방향 사이즈(폭)를 삭감하는 것이 공간절약화에 효과적이다. 한편, 입출력의 단자대를 가로 방향으로 배열하는 경우(예를 들면, 특허 문헌 1 참조), 단자 사이즈와 갯수의 제약때문에, 폭을 삭감하는데는 한계가 있었다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 평1－259598호 공보(3페이지 좌측 상부란, 제1도) 특허 문헌 2 : 일본실용신안공개 평1－166968(제3페이지~ 제4페이지, 제1도, 제2도)

그래서, 단자대를 세로 방향으로 배열하는 것이 고려되어지지만, 예를 들면, 인접하는 단자대의 높이를 변화시키는 기술(예를 들면, 특허 문헌 2 참조.)을 이용해도, 서로 이웃하는 기기의 케이스와 배선이 간섭하여, 기기 사이를 밀착시킬 때까지 근접시킬 수 없었다. 즉, 반(盤) 내에 복수의 기기를 나란히 설치했을 때의 공간 절약성에 대해서는 불충분했다.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 반(盤) 내에 복수의 기기를 나란히 설치했을 때의 공간 절약성이 뛰어난 전류 전압 계측 장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 전류 전압 계측 장치는, 반(盤)의 수직인 설치면에 대해서 동종의 기기와 나란히 설치되는 것을 전제로 하는 전류 전압 계측 장치로서, 외부 회로로부터 입력된 전류와 전압으로부터 평가에 필요하게 되는 계측치를 연산하고, 계측 가능한 신호로 변환하여 출력하기 위한 복수의 전기 회로와, 상자 모양을 이루고 상기 복수의 전기 회로를 내부에 수납함과 아울러, 상기 반(盤)으로의 설치 기구를 가지는 케이스와, 상기 반(盤)으로의 설치 상태에서, 상기 케이스의 상기 설치면에 평행한 면 중 하나의 면에 배치되고, 외부의 배선 또는 기기와, 상기 복수의 전기 회로를 전기 접속하기 위한 복수의 단자가 배열된 2개의 단자대(端子台)를 구비하며, 상기 케이스의 상기 단자대가 배치된 배치면에서는, 상기 설치 상태에서, 상기 2개의 단자대는, 각각 복수의 단자가 연직 방향으로 늘어서고, 수평 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 2개의 단자대 중 제1 단자대는, 상기 설치면에 수직인 방향에서 제2 단자대보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 상기 배치면 중, 상기 수평 방향에서의 상기 제1 단자대로부터 외측의 부분은, 상기 제1 단자대가 배치된 부분보다도 상기 설치면에 수직인 방향에서 내측으로 움푹 패인 단차면으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전류 전압 계측 장치에 의하면, 단자대의 외측에 단차를 마련했으므로, 인접하는 기기에 접속된 배선과 케이스와의 간섭을 피할 수 있어, 반(盤) 내에 복수의 기기를 나란히 설치했을 때의 공간 절약성이 뛰어난 전류 전압 계측 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치를 반(盤) 내에 설치한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치의 하면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치를 구성하는 회로 기판의 평면 전개도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 조립 공정마다의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치에 가상 상태를 더한 경우의 수평 방향의 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치의 복수를 반(盤) 내에서 밀착시켜 장착했을 때의 상태를 나타내는 하면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전류 전압 계측 장치를 반(盤) 내에 설치한 상태에서의 배면으로부터의 사시도와 측면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전류 전압 계측 장치의 정면도와 측면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전류 전압 계측 장치의 배면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전류 전압 계측 장치의 수평 방향의 단면 모식도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전류 전압 계측 장치의 복수를 반(盤) 내에서 근접하여 장착했을 때의 상태를 나타내는 배면도이다.

실시 형태 1.

도 1~도 7은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치의 구성을 설명하기 위한 것이다. 도 1은, 본 발명의 특징 부분인 전류 전압 계측 장치의 단자대(端子台)가 배열된 정면 부분의 구성을 설명하기 위한 전류 전압 계측 장치를 반(盤) 내에 설치한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 2와 도 3은, 각각 전류 전압 계측 장치의 정면도와 하면도, 도 4는 전류 전압 계측 장치를 구성하는 2개의 회로 기판을 하나의 평면 상에 전개(展開)한 상태를 나타내는 평면 전개도이다.

또, 도 5는 전류 전압 계측 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 케이스의 베이스체로 회로 기판을 조립할 때, 및 케이스의 덮개부를 조립할 때, 각각의 공정마다의 사시도이다. 도 6은 본 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치를 구성하는 회로 구성을 종래와 같이 배치했다고 가상했을 때의 상태를 설명하기 위한, 도 2의 A－A 절단면에 대응하는 수평 방향의 단면 모식도이다. 그리고, 도 7은 본 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치의 복수를 반(盤) 내에서 밀착시켜 장착했을 때의 상태를 나타내는 하면도이다.

본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치는, 외부 회로의 배선으로부터 전류, 전압을 입력하고, 내부 회로에서 전력이나 위상(位相) 등의 평가에 필요하게 되는 계측치를 연산하며, 계측치에 비례한 직류 전류나 전압 등을 출력하는 것이다. 전류 전압 계측 장치 중에서도, 트랜스듀서(transducer)라고 칭해지는 것이며, 트랜스듀서로부터의 출력을 상위(上位) 장치에서 수렴하는 것에 의해, 대상 회로의 상태를 상위 장치에서 감시할 수 있도록 하는 장치이다. 또, 실시 형태 2에 나타내는 매립형 전력량계(電力量計)와 마찬가지로, 배전반이나 제어반 등의 설치면이 수직인 반(盤) 내에 벽면에 설치되는 것을 전제로 한 것이다.

그래서, 방향에 대해서는, 실시 형태 2도 포함하며, 반(盤)에 설치한 상태를 기준으로 하여, 반(盤)의 설치면, 즉 연직 방향을 세로 방향(y방향), 수평 방향을 가로 또는 폭방향(x방향)으로 한다. 그리고, 반(盤)에서의 깊이 방향을 깊이 방향(z방향)으로 하고, 반(盤)으로서의 정면을 정면측, 뒤측을 배면측으로 한다. 또, 전류 전압 계측 장치는, 실제의 장착 상태에서는, 정면 또는, 배면에 단자대가 늘어서는 것을 상정(想定)하고 있다. 또, 반(盤) 내에 동종의 기기가 밀접하여 복수 배열되어 있는 것을 상정하고 있기 때문에, 단자대가 배치되는 면 이외는 평탄하게 형성되고, 기본적으로 직방체(상자 모양)를 이루고 있다. 이하, 상세하게 설명한다.

본 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치는, 트랜스듀서(1)로 칭하게 되는 것이며, 반(盤)의 설치면(910f) 상에서 수평 방향으로 연장되는 IEC 레일(920)에 대해서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 배면측의 설치 홈(2d)을 물리게 하도록 하여 장착된다. IEC 레일(920)은, 제어 컴퍼넌트를 제어반(盤) 내에 장착할 때, 이용되고 있는 국제 규격의 금속제 레일이며, 길이 방향(x방향)에 대해, 장착 위치를 자유롭게 결정할 수 있다. 따라서 동일 제품을 2대(台) 이상 병렬로 사용할 때에는, 제품끼리 밀착 장착을 행함으로써 단위 면적당 장착 가능한 대수가 증가하여, 반(盤) 내의 공간절약화로 이어진다. 그 때문에, 케이스(2)의 양측면(우측면(2sR), 좌측면(2sL)(도 2)), 및 상면(2t)과 하면(2b)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 정면 또는 배면으로부터 보았을 때에, 각각 돌출하는 부분이 없는 평탄 모양으로 형성되어 있다.

트랜스듀서(1)는, 단자대(3, 4)가 장착된 전면(前面)(2f)의 반대면인 배면(2r)(도 3)을, 반(盤) 내의 설치면(910f)에 대향시켜서 장착된다. 단자대(3, 4)는, 각각, 절연성의 베이스부(31, 41) 상에, 복수의 단자(32, 42)가 세로 방향(y방향)으로 직선 모양으로 배치된 것이며, 폭방향(x방향)으로 간격을 두고 배치되어 있다. 배선 작업도 정면으로부터 행하게 되고, 단자대(3)의 단자(32a)로부터 단자(32f)에 전류 입력, 단자(32g)로부터 단자(32i)에 동작용 전원을 할당하고 있다. 또 단자대(4)의 단자(42a)와 단자(42b)에 출력, 단자(42c)로부터 단자(42f)에 전압 입력의 단자를 할당하고 있다.

다음으로, 본 발명의 특징 부분인 단자대(3, 4)의 주변 구조에 대해 설명한다. 단자대(3, 4)는, 케이스(2)의 전면(2f)에 장착되지만, 도 3에 나타내는 바와 같이, 단자대(3)의 쪽이, 단자대(4)보다 깊이 방향(z방향)에서 전방(z방향의 플러스측)에 위치하도록 구성하고 있다. 게다가, 단자대(3)의 배치면(2f2)의 좌측 가로측에, 단차를 마련하고, 배치면(2f2)보다 깊이 방향의 후방에 위치하도록 단차면(2f1)을 마련하고 있다. 그리고, 단차면(2f1)의 배치면(2f2)에 대한 패임값(D21)은, 배치면(2f2)에 대한, 단자대(4)의 배치면(2f3)의 패임값(D23)과 동일하게 하고 있다. 즉, 단자대(4)의 배치면(2f3)과 단차면(2f1)은 깊이 방향에서 동일 위치에 마련하고 있다.

또, 설치면 등의 외형을 형성하는 케이스(2)는, PBT(Polybutylene Terephthalate：폴리부틸렌 테레프탈레이트) 등의 열가소성 수지를 성형하여 형성된 2개의 부재(베이스체(22), 덮개체(21))를 조합시켜 상자 모양으로 형성된 것이다. 그리고, 단자대(3, 4)는, 후술하는 바와 같이, 케이스(2)의 내부로부터 개구 부(2a3, 2a4)(도 5)를 관통하여 외부로 돌출시키도록 구성하고 있다. 그 때문에, 단자대(3, 4)는, 엄밀하게는, 배치면(2f2), 배치면(2f3) 등의 「면 위에 배치」되는 것은 아니지만, 외형적인 형태로서, 「배치면」이라고 칭하고 있다.

다음으로, 내부의 구성에 대해 설명한다. 트랜스듀서(1)를 구성하는 내부 회로는, 상술한 입출력의 기능을 실현하기 위해, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전류 입력 회로(71), 전압 입력 회로(74), 출력 변환 회로(73), 및 트랜스듀서(1) 본체의 동작용 전원 회로(72)의 합계 4개 회로로 구성된다. 그리고, 단자대(3), 단자대(4)의 각각에 직결하는 2매의 회로 기재(회로 기재(51), 회로 기재(61)) 상에 이들 회로가 구성되고, 2개의 회로 기판(회로 기판(5), 회로 기판(6))이 형성되어 있다.

회로 기판(5)과 회로 기판(6)은, 플렉시블한 중계(中繼) 케이블(81), 중계 케이블(82)에 의해 연결되고, 회로 기판(5, 6)으로서의 필요한 부분이 전기 접속되어 있다. 회로 기재(51)의 케이블이 접속된 부분의 반대측의 단부에는, 단자 나사(34)가 외측을 향하도록, 즉 단자대로서의 이면(3r)이 내측을 향하도록, 단자대(3)가 고정되어 있다. 그리고, 단자대(3)의 각 단자(32)로부터의 배선(35)이 전류 입력 회로(71)와 동작용 전원 회로(72)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 회로 기재(61)의 케이블이 접속된 부분의 반대측의 단부에는, 단자 나사(44)가 외측을 향하도록, 즉 단자대로서의 이면(4r)이 내측을 향하도록, 단자대(4)가 고정되어 있다. 그리고, 단자대(4)의 각 단자(42)로부터의 배선(45)이 전압 입력 회로(74)와 출력 변환 회로에 접속되어 있다.

이와 같이 형성한 회로 기판(5, 6)을 장치에 조립할 때에는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각각의 실장 부품이 외측을 향하도록 케이블 부분에서 꺾이고, 회로 기재(51)와 회로 기재(61)끼리가 평행으로 한 상태로 한다. 그리고, 꺾임 부분을 선두로 하여, 베이스체(22)에 마련한 홈부(2c)에, 각 회로 기재(51, 52)의 측단부(51e, 61e)를 따르게 하여, 깊이 방향의 마이너스측 방향으로 회로 기판(5, 6)을 삽입한다. 그 후, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 베이스체(22)에 대해서 덮개체(21)를 씌우고, 스냅 피트(snap fit) 등에 의해 감합하여 조립을 행한다. 이 때, 회로 기판(5)에 고정된 단자대(3)는, 덮개체(21)의 배치면(2f2)에 마련한 개구부(2a3)를 관통하여 필요한 부분이 외부로 노출된다. 마찬가지로, 회로 기판(6)에 고정된 단자대(4)는, 덮개체(21)의 배치면(2f3)에 마련한 개구부(2a4)를 관통하여 필요한 부분이 외부로 노출된다.

또, 설치 홈(2d)을 IEC 레일(920)에 끼워 넣을 때에, IEC 레일(920)을 파지하기 위한 폴리아세탈(POM：Poly Oxy Methylene)제 장착 클로(claw)(23)를, 베이스체(22)의 이면, 즉 배면(2r)(도 3 참조)에 끼워넣고 있다. 이 공정은, 조립전, 조립후 중 어느 쪽이라도 괜찮다.

이러한 회로 기판에 직결하는 단자대를 이용하여, 전류 전압 계측 장치를 구성할 때, 회로 사이의 절연 처리의 용이화나 배선시의 관행에 맞추기 위해, 종래는, 입력측의 단자와 출력측의 단자로 단자대를 나누고, 그것에 따라서 회로 기판에 회로를 할당하고 있었다. 그러나, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전류 전압 계측 장치인 트랜스듀서(1)에서는, 회로 기판(5)에, 전류 입력 회로(71)와 동작용 전원 회로(72)를 할당하여, 다른 일방의 회로 기판(6)에는, 전압 입력 회로(74)와 출력 변환 회로(73)가 할당되어 있다. 즉, 1개의 단자대에 입력 단자와 출력 단자의 양쪽 모두가 존재하는 구성으로 되어 있다. 이 이유에 대해 설명한다.

전류 입력 회로(71)는, 트랜스듀서(1)에 입력된 전류를 내부의 CT(71a)에 의해서 입력 전류에 비례한 낮은 전류로 변환하는 회로이다. 내부 회로에서의 전력 손실을 줄이기 위해, 전류 입력 회로(71)에는, 부품 높이가 커지는 코일을 이용한 CT(Current transfer：계기용 변류기)에 의해서 전류의 변환을 행할 필요가 있다.

동작용 전원 회로(72)는, 제품 구동용 전원으로서 부여된 전력을 제품의 내부 회로에서 이용하는 직류 전압으로 변환하는 회로이다. 예를 들면, 본 실시 형태 1에 관한 트랜스듀서(1)에서는, 스위칭 방식의 전원 회로를 채용하기 위해, 구성부품으로서, 트랜스(72a)나 알루미늄 전해 콘덴서(72b)와 같은 부품 높이가 큰 부품이 필요하게 된다.

한편, 전압 입력 회로(74)는, 트랜스듀서(1)에 입력된 전압을, 내부 회로의 저항에 의해 입력 전압에 비례한 낮은 전압으로 변환하는 회로이다. 그 때문에, 실질적으로 전력 손실을 고려할 필요가 없고, 전압 입력 회로(74)에는, 코일이나 전해 콘덴서와 같은 부품 높이가 높은 부품을 필요로 하지 않고, 주로 부품 높이가 낮은 칩(chip) 저항으로 구성할 수 있다.

또, 출력 변환 회로(73)는, 전류 입력 회로(71), 전압 입력 회로(74)에서 변환한 전류, 전압을 이용하여 계측 항목을 연산하고, 연산 결과를 직류의 전류나 전압으로 변환하여 외부로 출력하는 회로이다. 그 때문에, 출력 변환 회로(73)에도, 코일이나 전해 콘덴서와 같은 부품 높이가 높은 부품을 필요로 하지 않고, IC 등의 면실장 부품만으로 구성할 수 있다.

즉, 전류 전압 계측 장치로서 최저한 필요한 4개의 회로 중, 상술한 바와 같이 CT(71a), 트랜스(72a), 알루미늄 전해 콘덴서(72b) 등 부품 높이가 큰 부품을 필요로 하는 것은, 전류 입력 회로(71)와 동작용 전원 회로(72) 2개뿐이다. 그래서, 본 실시 형태 1에 관한 트랜스듀서(1)에서는, 회로 기판으로서의 두께가 증대되는 부품 높이가 큰 부품을 필요로 하는 전류 입력 회로(71)와 동작용 전원 회로(72)를 회로 기판(5)에 한데 모아 할당하고 있다. 대조적으로 부품 높이가 작은 면실장 부품만으로 구성되어 있는 회로인, 전압 입력 회로(74)와 출력 변환 회로(73)는 회로 기판(6)에 할당하고 있다.

이러한 할당을 행했기 때문에, 단자대(3)와 단자대(4)에는 도 2에서 설명한 바와 같은 입출력 항목이 할당되게 되었다. 이 때, 종래와 같이, 입력과 출력으로 회로를 할당하는 경우에는, 각 회로 기판 내에서의 절연 등에 특단의 고려를 할 필요도 없고, 또 2개의 회로 기판관을 1개의 중계 케이블에 의해 연결하는 것도 가능하다. 한편, 본 실시 형태 1에 관한 트랜스듀서(1)와 같은 회로 할당의 경우, 회로 기판 내에서의 회로 사이의 절연 거리를 취할 필요가 있다. 또, 전류 입력 회로(71)가 배치된 회로 기판(5)으로부터 출력 변환 회로(73)가 배치되어 있는 회로 기판(6)은, 상술한 바와 같이, 중계 케이블(81)에 의해 연결되어 있다. 이 때, 동작용 전원 회로(72)의 신호와 출력 변환 회로(73)를 연결하는 신호선도 필요하지만, 전류 입력의 신호와의 절연을 확보하기 위해, 중계 케이블(81)과는 별도로 중계 케이블(82)을 사용할 필요가 있다.

이러한 절연 확보를 위한 추가 처치를 필요로 함에도 불구하고, 부품 높이가 높은 부품을 하나의 기판(회로 기판(5))에 한데 모으도록, 회로의 할당을 행했기 때문에, 타방의 회로 기판(회로 기판(6))의 두께를 얇게 할 수 있었다. 이것에 의해, 종래의 할당에 비해, 케이스(2)의 폭을 얇게 할 수 있어, 트랜스듀서(1)와 같이 반(盤) 내에 복수를 늘어놓는 기기에 있어서 중요한 제품 외형 가로폭 치수를 억제할 수 있었다.

여기서, 종래와 같이 부품 높이에 관계없이 회로를 할당한 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 회로 기판(5V)에는, 전원용 트랜스(72a) 등이 남은 채로, 회로 기판(6V)에 CT(71aV)가 배치되게 된다. 그러면, 회로 기판(5V)의 실질적인 두께가 변하지 않고, 회로 기판(6)의 실질 두께가 CT(71aV)에 의해서 증대하게 된다. 그 결과, 케이스(2)의 좌측면(2sL)의 위치는 변하지 않고, 우측면(2sRV)이 도면 중의 화살표 상당분 우측으로 확대되고, 케이스(2)로서의 외경 가로폭 치수가 증대된다. 그러나, 본 실시 형태 1에 관한 트랜스듀서(1)에서는, 부품 높이가 높은 회로가 한쪽 일방의 회로 기판측에 집중하도록 회로 할당을 행했기 때문에, 부품 높이가 큰 부품으로부터 받는 제약을 최소한으로 억제할 수 있어, 중요한 제품 외형 가로폭 치수를 억제할 수 있었다. 그 결과, 반(盤) 내에서의 공간절약화와 반(盤) 자체의 소형화를 실현할 수 있다.

본 실시 형태 1에 관한 트랜스듀서(1)에서는, 상술한 바와 같이 제품 자체의 가로폭을 저감하는 것에 더하여, 복수의 제품을 반(盤) 내에서 밀착 장착이 가능하게 하도록 구성하고 있다. 여기서, 제품 외형의 가로폭 저감만에 의해서는, 서로 이웃하는 제품의 배선이 간섭하는 문제가 발생한다. 그래서, 배선의 간섭 문제에 관해서는, 특허 문헌 1과 같이 단자대 사이에서 고저차를 마련하는 기술이 개시되어 있다. 분명히, 이 기술에서는, 단자대를 동일 높이에 마련한 경우와 비해서는, 제품끼리의 거리를 줄일 수 있지만, 인접하는 기기를 밀착시키려고 하면, 일방의 기기의 배선이 타방의 기기의 케이스 측면에 간섭하기 때문에, 밀착 장착은 할 수 없다. 그러나, 본 실시 형태 1에 관한 트랜스듀서(1)에서는, 상술한 바와 같이 단차면(2f1)을 마련했기 때문에, 인접하는 기기의 배선과 타방의 기기의 케이스 측면과의 간섭을 피해, IEC 레일(920)의 특성을 살려 밀착 장착이 가능해진다.

한편, 전력 손실 경감을 위해서는, 단자대(3)로서의 배선(35)이 돌출하는 이면(3r)으로부터 CT(71a)까지의 거리는, 기판 상에서의 실장 가능한 범위에서 최단으로 취하는 것이 일반적이다. 그러나, 도 3에서 설명한 바와 같이, 단자대(4)로부터 전방으로 돌출되어 있는 단자대(3)의 배치면(2f2)의 외측에, 단차면(2f1)을 마련하기 때문에, 본 실시 형태 1에 관한 트랜스듀서(1)에서는, 단자대(3)의 이면(3r)으로부터 CT(71a)까지의 거리를, 실장상 가능한 최단 거리보다도 길게 취하고 있다.

그리고, CT(71a)에서의 전류 경로의 증대 등의 불이익이 있지만, 트랜스듀서(1)의 계기용 변성기 2차측의 접속이나, 인접하는 기기의 단자대 사이에 부설(敷設)하는 전선 지름이나 최대 배선 갯수로부터, 단차면(2f1)과 배치면(2f2)과의 단차(D21)를 15mm로 한다. 이것은, 단자대(3)의 배치면(2f2)과 단자대(4)의 배치면(2f3)과의 단차(D23)의 고안 방식과 동일하며, 결과로서, 단차면(2f1)과 배치면(2f3)은 동일 평면 내에 존재하도록 구성했다. 역으로 말하면, 부품 높이가 높은 부품(예를 들면, CT(71a) 등)에 의한 가로폭의 증대 범위를 단자대(3)로부터 깊이 방향의 떨어진 위치로 이동시킴으로써, 전체로서의 가로폭을 증대시키지 않고, 단차(D23)의 형성을 실현시키고 있다. 또, 단차(D23)를 마련하기 때문에 생긴 CT(71a)에서의 전류 경로의 연장에 따른 전력 손실의 증대는, 실용상에서 문제없는 범위였다.

이것에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 수평 방향으로 복수의 트랜스듀서(1－_(n－1), 1－_(n), 1－_(n＋1))의 밀착 장착이 가능해진다. 예를 들면, 좌측의 트랜스듀서(1－_(n－1))의 단자대(4－_(n－1))에 접속된 배선 다발(配線束)(84－_(n－1))은, 중앙의 트랜스듀서(1－_(n))의 측면과 간섭하지 않고, 단차면 내에 머물러, 단자대(3－_(n))에 접속된 배선 다발(83－_(n))과도 간섭하지 않는다. 마찬가지로, 중앙의 트랜스듀서(1－_(n))의 단자대(4－_(n))에 접속된 배선 다발(84－_(n))은, 우측의 트랜스듀서(1－_(n＋1))의 측면과 간섭하지 않고, 단차면 내에 머물러, 단자대(3－_(n＋1))에 접속된 배선 다발(83－_(n＋1))과도 간섭하지 않는다. 즉, 밀착 장착시에 서로 이웃하는 제품의 출력, 전압 입력 신호의 배선(다발)이 통과하는 공간이 생겨, 밀착 장착시의 제품 사이의 배선이 간섭될 우려가 없는 구조가 된다.

또, 단차(D21), 단차(D23)의 크기는, 상정(想定)되는 배선의 굵기와 갯수에 따라 적절히 변경 가능함은 말할 필요도 없다. 또, 마찬가지로 단차면(2f1)의 폭(x방향 길이)에 대해서도, 상정되는 배선의 굵기와 갯수에 따라 적절히 설정하면 좋지만, 기본적으로 단차(D21)와 동일한 정도가 바람직하다.

실시 형태 2.

상기 실시 형태 1에서는, 연산한 계측치를 직류 전류나 전압으로 변환하여 출력하는 트랜스듀서라고 칭해지는 기기에 대해 설명했다. 본 실시 형태 2에서는, 대상 회로의 전류와 전압을 입력하고, 내부 회로에서의 연산 결과인 전력량 적산치를 펄스로 변환하여 출력하는 매입형 전자식 전력량계라고 칭해지는 전류 전압 계측 장치에 대해 설명한다.

도 8~도 12는, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전류 전압 계측 장치의 구성을 설명하기 위한 것이다. 도 8은, 본 발명의 특징 부분인 전류 전압 계측 장치의 단자대가 배열된 배면 부분의 구성을 설명하기 위한 전류 전압 계측 장치를 반(盤) 내에 설치한 상태를 나타내는 사시도와 측면도이다. 도 9는 전류 전압 계측 장치의 정면도와 우측면도, 도 10은 배면도이다. 그리고, 도 11은, 도 10의 B－B 절단면에 대응하는 전류 전압 계측 장치의 수평 방향의 단면 모식도이며, 도 12는 전류 전압 계측 장치의 복수를 반(盤) 내에서 근접하여 장착했을 때의 상태를 나타내는 배면도이다.

본 실시 형태 2에 관한 전력량계(201)는, 「매입형」이라고 형용(形容)되는 것이며, 도 8에 나타내는 바와 같이, 반(盤)의 패널(930)에 배면(202r)측으로부터 케이스(202)를 끼워넣고, 패널(930)의 표면(930f)측으로부터 전면(202f) 부분이 노출되도록 장착하는 것이다. 깊이 방향의 위치 결정을 위해, 양측면(202sR, 202sL) 및 상면(202t)과 하면(202b)의 전면(202f) 근처의 부분은, 다른 부분보다도 외측으로 돌출되어 있으며, 단차 모양의 프레임부(202p)가 형성되어 있다. 또, 상술한 양측면과 상면(202t), 하면(202b)의 「다른 부분」은, 패널 컷(930c)이 통과하기 때문에, 배면으로부터 보았을 때에, 각각 돌출하는 부분이 없는 평탄 모양으로 형성되어 있다.

또, 전면(202f)에는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 계량치를 표시하기 위한 표시부(209)를 마련하기 때문에, 단자대(203, 204)는 배면(202r)측에 마련되어 있다. 그 때문에, 본 실시 형태 2에 관한 전력량계(201)에서는, 단자대(203, 204)가 설치되는 배면(202r)과 프레임부(202p)를 제외하면 직방체(상자 모양)를 이루고 있다.

전력량계(201)는 대상 회로의 전류와 전압을 입력하고, 내부 회로에서의 연산 결과인 전력량 적산치를 펄스로 변환하여 출력하는 장치이며, 연산치를 표시하는 기능도 가지고 있다. 그 때문에, 트랜스듀서(1)와는, 출력 형태나 연산 처리 내용에 차이는 있지만, 적어도 전류와 전압을 입력으로 하는 것은 공통되어 있다. 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 단자대(203)의 단자(232a)로부터 단자(232f)까지가 전류 입력 회로, 단자(232g)로부터 단자(232j)까지가 전압 입력 회로, 단자대(204)의 단자(242a)로부터 단자(242g)까지가 출력 단자가 된다. 또, 일반적으로 동작용 전원은 전압 입력의 단자(232h)와 잔자(232i)로의 입력을 제품 구동용 전력으로서 동작용 전원 회로에서 사용한다.

그 때문에, 기본적인 내부 회로의 구성은, 부품 높이가 큰 부품을 이용하는 전류 입력 회로, 동작용 전원 회로와 부품 높이가 작은 부품으로 구성되는 전압 입력 회로, 출력 변환 회로로 나눌 수 있다. 즉, 트랜스듀서(1)와 동일한 회로 구성을 가지고 있다.

한편, 장착 대상의 패널(930)은, 개개의 기기마다 패널 컷(930c)을 개구시키는 것이기 때문에, 실시 형태 1에서 설명한 IEC 레일(920)과 달리, 기기 사이에 일정 이상의 간격을 둘 필요가 생긴다. 그런데도, 인접하는 기기를 가능한 한 근접시키기 위해, 기기의 배선끼리의 간섭을 억제할 필요가 있다. 그 때문에, 실시 형태 1에서 설명한 단자대의 고저차와 단차면을 형성하는 구성은, 매입형의 전력량계(201)에도 유효하다.

구체적으로는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 부품 높이가 큰 CT(271a)를 이용하는 전류 입력 회로가 형성되고, 단자대(203)가 고정되어 있는 회로 기판(205)에는, 마찬가지로 부품 높이가 큰 트랜스, 알루미늄 전해 콘덴서를 이용하는 동작용 전원 회로가 형성되어 있다. 대조적으로 단자대(204)가 고정되어 있는 회로 기판(206)에는, 출력 변환 회로나 전압 입력 회로와 같이, 부품 높이가 낮은 면실장 부품만으로 구성되는 회로만을 할당하고 있다. 즉, 실시 형태 1에서 설명한 트랜스듀서(1)와 같이, 본 실시 형태 2에 관한 전력량계에서도, 부품 높이가 큰 부품을 이용하는 회로는 1개의 회로 기판(205)에 집약하도록 했다. 이것에 의해, 부품 높이가 큰 부품으로부터 받는 제약을 최소한으로 억제할 수 있고, 중요한 제품 외형 가로폭 치수를 억제하여, 반(盤) 내에서의 공간절약화와 반(盤) 자체의 소형화를 실현할 수 있다.

게다가, 인접 기기와의 배선의 간섭 방지를 위해, 단자대(203)의 쪽이, 단자대(204)보다 깊이 방향(z방향)에서 후방(z방향의 마이너스측)으로 돌출하도록 구성되어 있다. 그리고, 단자대(203)의 배치면(202r2)의 좌측 가로측에, 단차를 마련하고, 배치면(202r2)보다 깊이 방향의 전방에 위치하도록 단차면(202r1)을 마련하고 있다. 그리고, 단차면(202r1)의 배치면(202r2)에 대한 패임값은, 배치면(202r2)에 대한, 단자대(204)의 배치면(202r3)의 패임값(D)과 동일하게 하고 있다. 즉, 단자대(204)의 배치면(202r3)과 단차면(202r1)은 깊이 방향으로 동일 위치에 마련하고 있다.

그 때문에, 본 실시 형태 2에 관한 전력량계에서도, CT(271a)에서의 전류 경로의 증대와 같은 불이익이 있지만, 단자대(203)의 이면(203r)으로부터 CT(271a)까지의 거리를, 실장상 가능한 최단 거리 보다도 길게 취하고 있다.

이것에 의해, 트랜스듀서(1)와 비교하여 굵은 배선이 접속되는 전력량계(201)에서도, 도 12에 나타내는 바와 같이, 수평 방향으로 복수의 전력량계(201－_(n－1), 201－_(n), 201－_(n＋1))를 패널 컷 배치의 한계까지 근접하여 장착하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 배면측으로부터 보아 좌측(정면으로부터였다면 우측)의 전력량계(201－_(n－1))의 단자대(204－_(n－1))에 접속된 배선 다발(284－_(n－1))은, 중앙의 전력량계(201－_(n))의 측면과 간섭하지 않고, 단차면 내에 머물러, 단자대(203－_(n))에 접속된 배선 다발(283－_(n))과도 간섭하지 않는다. 마찬가지로, 중앙의 전력량계(201－_(n))의 단자대(204－_(n))에 접속된 배선 다발(284－_(n))은, 우측의 전력량계(201－_(n＋1))의 측면과 간섭하지 않고, 단차면 내에 머물러, 단자대(203－_(n＋1))에 접속된 배선 다발(283－_(n＋1))과도 간섭하지 않는다. 즉, 근접 장착시에 서로 이웃하는 제품의 출력, 전압 입력 신호의 배선(다발)이 통과하는 공간이 생겨, 근접 장착시의 제품 사이의 배선이 간섭할 우려가 없는 구조가 된다.

또, 단차의 크기는, 상정되는 배선의 굵기와 갯수에 따라 적절히 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다. 한편, 단차면(202r1)의 폭(x방향 길이)에 대해서도, 상정되는 배선의 굵기와 갯수에 따라 적절히 설정하면 좋지만, 패널 컷의 제약에 의해 기기 사이의 측면이 멀어지는 값을 고려하여, 단차보다도 좁게 설정해도 괜찮다.

이상과 같이, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 전류 전압 계측 장치(트랜스듀서(1)/전력량계(201))에 의하면, 반(盤)의 수직인 설치면(910f/930f)에 대해서 동종의 기기와 나란히 설치되는 것을 전제로 하는 전류 전압 계측 장치로서, 외부 회로로부터 입력된 전류와 전압으로부터 평가에 필요하게 되는 계측치를 연산하고, 계측 가능한 신호로 변환하여 출력하기 위한 복수의 전기 회로(전류 입력 회로(71), 동작용 전원 회로(72), 출력 변환 회로(73), 전압 입력 회로(74))와, 상자 모양을 이루고 복수의 전기 회로를 내부에 수납함과 아울러, 반(盤)으로의 설치 기구(설치 홈(2d)/프레임부(202p))를 가지는 케이스(2/202)와, 반(盤)으로의 설치 상태에서, 케이스(2/202)의 설치면(910f/930f)에 평행한 면 중 하나의 면(전면(2f)/배면(202r))에 배치되고, 외부의 배선 또는 기기와, 복수의 전기 회로를 전기 접속하기 위한 복수의 단자(32, 42/232, 242)가 배열된 2개의 단자대(3, 4/203, 204)를 구비하며, 케이스의 단자대가 배치된 배치면(전면(2f)/배면(202r))에서는, 설치 상태에서, 2개의 단자대는, 각각 복수의 단자가 연직 방향(y방향)으로 늘어서고, 수평 방향(x방향)으로 간격을 두고 평행하게 배치되며, 2개의 단자대 중 제1 단자대(3/203)는, 설치면에 수직인 방향(z방향)에서 제2 단자대(4/204)보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 배치면(전면(2f)/배면(202r)) 중, 수평 방향(x방향)에서의 제1 단자대(3/203)로부터 외측의 부분은, 당해 제1 단자대가 배치된 부분(배치면(2f2)/배치면(202r2))보다도 설치면에 수직인 방향(z방향)에서 내측으로 움푹 패인 단차면(2f1/202r1)으로 되어 있도록 구성했다. 이것에 의해, 근접 장착시에 서로 이웃하는 제품의 출력, 전압 입력 신호의 배선(다발)이 통과하는 공간이 생기고, 밀착 장착시나 근접 장착시의 제품 사이의 배선이 간섭할 우려가 없는 구조가 된다. 즉, 반(盤) 내에 복수의 기기를 나란히 설치했을 때의 공간 절약성이 뛰어난 전류 전압 계측 장치를 얻을 수 있다.

단차면(2f1/202r1)은, 설치면에 수직인 방향(z방향)에서 제2 단자대(4/204)의 배치면(2f3/202r3)과 동일 위치에 형성되어 있으므로, 인접하는 동일 기기의 제2 단자대에 접속한 배선이 당해 기기의 측면과 간섭하는 것은 아니다.

2개의 단자대(3, 4/203, 204)의 각각은, 연직 방향(y방향) 및 설치면에 수직인 방향(z방향)으로 연장되는 2개의 회로 기판(5, 6/205, 206) 중 어느 하나에 고정되고, 복수의 전기 회로(전류 입력 회로(71), 동작용 전원 회로(72), 출력 변환 회로(73), 전압 입력 회로(74)) 중, 면실장 부품보다도 부품 높이가 높은 전기 부품(예를 들면, CT(71a), 트랜스(72a), 알루미늄 전해 콘덴서(72b))을 이용하는 회로(예를 들면, 전류 입력 회로(71), 동작용 전원 회로(72))는, 2개의 회로 기판 중 어느 일방에 형성되어 있도록 구성하면, 부품 높이에 기인하는 가로폭의 증대를 최소한으로 억제할 수 있다.

혹은, 2개의 단자대(3, 4/203, 204)의 각각은, 연직 방향(y방향) 및 설치면에 수직인 방향(z방향)으로 연장되는 2개의 회로 기판(5, 6/205, 206) 중 어느 하나에 고정되어 있는 경우, 복수의 전기 회로(전류 입력 회로(71), 동작용 전원 회로(72), 출력 변환 회로(73), 전압 입력 회로(74)) 중, 전류 입력 회로(71)와 동작용 전원 회로(72)를 2개의 회로 기판 중 어느 일방에 형성되어 있도록 구성하면, 예를 들면, CT(71a), 트랜스(72a), 알루미늄 전해 콘덴서(72b)와 같은 실장 두께가 두꺼운 것이, 일방에 집약하게 되므로, 부품 높이에 기인하는 가로폭의 증대를 최소한으로 억제할 수 있다.

면실장 부품보다도 부품 높이가 높은 전기 부품을 이용하는 회로, 혹은 전류 입력 회로(71)와 동작용 전원 회로(72)를 집약시키는 회로 기판으로서, 제1 단자대(3/203)가 고정된 회로 기판(5/205)을 선택하면, 부품 높이에 기인하는 가로폭 증대를 반대로 이용하여, 여분으로 가로폭을 증대시키지 않고, 상술한 단차면(2f1/202r1)을 용이하게 형성할 수 있다.

또, 계측 가능한 신호로서, 직류 전류 또는 전압을 출력하는, 즉 실시 형태 1에 관한 트랜스듀서(1)에 본 발명의 기술 사상을 적용하면, 반(盤) 내에 다수를 배열하고, 배선도 많지만, 상기 구성에 의해, 공간절약화가 가능해진다.

특히, 트랜스듀서(1)에서는, 배치면(전면(2f))의 반대측의 배면(2r)에는, 설치 기구로서, IEC 레일(920)에 설치하기 위한 설치 홈(2d)이 형성되어 있으므로, 가로 방향으로 밀착 장착을 할 수 있어, 본 발명의 효과를 보다 한층 발휘할 수 있다.

또, 계측 가능한 신호로서, 펄스 신호를 출력하는, 즉 실시 형태 2에 관한 전력량계(201)에 본 발명의 기술 사상을 적용하면, 반(盤) 내에 다수를 배열하고, 배선도 굵지만, 상기 구성에 의해, 공간절약화가 가능해진다.

특히, 전력량계(201)에서는, 배치면(배면(202r))에 인접하는 4개의 면(좌측면(202sL), 우측면(202sR), 상면(202t), 하면(202b)) 중, 적어도 대향하는 2개의 면(실시 형태 2에서는 4면 모두에 대해 기재했지만, 적어도 대향하는 2면이면 충분함)에는, 설치 기구로서, 배치면(배면(202r))의 반대측의 면(전면(202f))에 인접하는 부분이 다른 부분보다도 돌출되고, 설치면이 되는 패널(930)에 마련된 패널 컷(930c)에 감합시키기 위한 프레임부(202d)가 형성되어 있으므로, 가로 방향으로 근접 장착이 가능하여 공간절약화가 가능해진다. 또, 정면(전면(202f))에 표시부(209)를 마련할 수 있어, 용이하게 감시를 할 수 있다.

1：트랜스듀서(전류 전압 계측 장치)
2：케이스 2d：설치 홈(설치 기구)
2f：정면(배치면) 2f1：단차면
2f2：단자대(3)의 배치면 2f3：단자대(4)의 배치면
3：단자대(제1 단자대) 4：단자대(제2 단자대)
5：회로 기판 6：회로 기판
71：전류 입력 회로 71a：CT
72：동작용 전원 회로 72a：트랜스
72b：알루미늄 전해 콘덴서(72b)
73：출력 변환 회로 74：전압 입력 회로(74)
201：전력량계(전류 전압 계측 장치)
202：케이스 202p：프레임부(설치 기구)
202r：이면(배치면) 202r1：단차면
202r2：단자대(203)의 배치면
202r3：단자대(204)의 배치면
203：단자대(제1 단자대) 204：단자대(제2 단자대)
205：회로 기판 206：회로 기판

Claims (14)

1. 반(盤)의 수직인 설치면에 대해서 동종의 기기와 나란히 설치되는 것을 전제로 하는 전류 전압 계측 장치로서,
   외부 회로로부터 입력된 전류와 전압으로부터 평가에 필요한 계측치를 연산하고, 계측 가능한 신호로 변환하여 출력하기 위한 복수의 전기 회로와,
   상자 모양을 이루고 상기 복수의 전기 회로를 내부에 수납함과 아울러, 상기 반(盤)으로의 설치 기구를 가지는 케이스와,
   상기 반(盤)으로의 설치 상태에서, 상기 케이스의 상기 설치면에 평행한 면 중 하나의 면에 배치되고, 외부의 배선 또는 기기와, 상기 복수의 전기 회로를 전기 접속하기 위한 복수의 단자가 배열된 2개의 단자대(端子台)를 구비하며,
   상기 케이스의 상기 단자대가 배치된 배치면에서는,
   상기 설치 상태에서, 상기 2개의 단자대는, 각각 복수의 단자가 연직 방향으로 늘어서고, 수평 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되며,
   상기 2개의 단자대 중 제1 단자대는, 상기 설치면에 수직인 방향에서 제2 단자대보다도 외측으로 돌출되고, 또한, 상기 배치면 중, 상기 수평 방향에서의 상기 제1 단자대로부터 외측의 부분은, 상기 제1 단자대가 배치된 부분보다도 상기 설치면에 수직인 방향에서 내측으로 움푹 패인 단차면으로 되어 있으며,
   상기 2개의 단자대의 각각은, 상기 연직 방향 및 상기 설치면에 수직인 방향으로 연장되는 2개의 회로 기판 중 어느 하나에 고정되고,
   상기 복수의 전기 회로 중, 전류 입력 회로와 동작용 전원 회로는, 상기 2개의 회로 기판 중 어느 일방에 한데 모아 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 전압 계측 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 단차면은, 상기 설치면에 수직인 방향에서 상기 제2 단자대의 배치면과 동일 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 전압 계측 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 2개의 회로 기판 중 상기 일방은, 상기 제1 단자대가 고정된 회로 기판인 것을 특징으로 하는 전류 전압 계측 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 계측 가능한 신호로서, 직류 전류 또는 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전류 전압 계측 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 배치면의 반대측의 면에는,
   상기 설치 기구로서, IEC 레일에 설치하기 위한 설치 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 전압 계측 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 계측 가능한 신호로서, 펄스 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전류 전압 계측 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 배치면에 인접하는 4개의 면 중, 적어도 대향하는 2개의 면에는,
   상기 설치 기구로서, 상기 배치면의 반대측의 면에 인접하는 부분이 다른 부분보다도 돌출되고, 상기 설치면이 되는 패널에 마련된 패널 컷(cut)에 감합(嵌合)시키기 위한 프레임부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 전압 계측 장치.
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