JP2008039627A - 電力量計 - Google Patents

Abstract

【課題】
交換時の作業を容易にすることができる電力量計を提供する。
【解決手段】
被測定系の電流を磁界に変換するコイル部２０７を有する端子部ユニット１００と、変換された磁界を検出するホール素子を有する電力量測定ユニットを具備し、交換時には電力量測定ユニットのみ交換できる構造とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は被測定系の使用電力量を測定する電力量計に関する。

需要家の電力の使用量を測定する電力量計は、電力料金の取引きに使用されるものであるところ、計量法を根拠とする検定制度により使用することができる期間が決められており、使用可能期間を経過すると交換することが必要とされる。交換する場合、需要家に取り付けられている電力量計を一旦、給電用導線から取り外すことが必要とされるが、電力量計を取り外すと給電用導線が遊んでしまい取り付け作業が行いにくい。また、当該交換作業は通電された状態で行われる場合もあり、作業者は感電等に対し注意を要する。交換作業の作業性ならびに安全性の向上を考慮したものとして電力量計本体と端子ブロック部が分離する電力量計がある（例えば特許文献１）。
特開昭６２−１２８６９号公報（第４頁、図１）

従来の電力量計では、交換を行う場合、端子ブロック部の多数のネジ着脱作業が必要であり、頻繁に電力量計の交換を行うには作業が煩雑であったという問題点があった。

本発明は、交換時の作業を容易にすることができる電力量計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による電力量計は、外部の電源側から供給された電流を負荷側へ導通させる複数の電流線と、前記複数の電流線のうち少なくとも一つに配置され、負荷側へ流れる電流を当該電流に正比例した磁界に変換するコイル部とを具備した端子部と、前記端子部の前記コイル部が発生した磁界に正比例した電圧信号を発生するホール素子と、前記端子部の前記電流線の電圧を検出する電圧検出手段と、前記ホール素子が発生した電圧信号と前記電圧検出手段により検出された信号とを乗算し消費電力量を算出する電力演算手段とを具備した電力量測定部とを有したことを特徴とする。

本発明によれば、交換時の作業を容易にすることができる電力量計を提供することができる。

以下、本発明の実施例を説明する。

本発明による電力量計の実施例１について図１，２を参照して説明する。なお、これらの図は単相二線式の電力量計について示す。

１００は端子ユニットで、後述する電力量測定ユニット１５０と組合わされることにより電力量計を構成する。

１５０は電力量測定ユニットで、使用電力量を測定し表示する測定回路等を内蔵しており、端子ユニット１００と組合わされることにより電力量計を構成する。なお、電力量測定ユニット１５０は固定部１５１ａ，１５１ｂを介し、端子ユニット１００の固定部１０１ａ，１０１ｂにねじ１５２ａ，１５２ｂにて固定される。電力量測定ユニット１５０は端子ユニット１００に着脱可能な構造となっている。

次に、端子ユニット１００の構造を図２（ａ）に基づき、電力量測定ユニット１５０の構造を図２（ｂ）に基づき説明する。

２０１は端子ユニット筐体で樹脂等により構成されており、各部品を保持している。

２０２は１側電源側用端子で導電性金属により構成されており、外部の電源側から供給される１側電源側導線が接続される。

２０３は１側負荷側用端子で導電性金属により構成されており、需要家の負荷側に供給される１側負荷側導線が接続される。

２０４は２側電源側用端子で導電性金属により構成されており、外部の電源側から供給される２側電源側導線が接続される。

２０５は２側負荷側用端子で導電性金属により構成されており、需要家の負荷側に供給される２側負荷側導線が接続される。

２０６は１側電流線で、１本の銅線等により構成されており、その片端は1側電源側用端子２０２に、他端は1側負荷側用端子２０３に接続され電源側から負荷側へ電流を導通させる。１側電流線２０６は中ほどにコイル部２０７を有している。図において電流線２０６のコイル部２０７は１巻であるが複数回巻としてもよい。１側電流線２０６は端子ユニット１００の端子ユニット筐体２０１に覆われていて外部からは直接目視することができない。端子ユニット筐体２０１は樹脂の厚みが薄くなったコイル収納部２０８を有しており、当該部分に収まるよう１側電流線２０６のコイル部２０７は曲げられた構造となっている。

２０９は２側電流線で、１本の銅線等により構成されており、その片端は２側電源側用端子２０４に、他端は２側負荷側用端子２０５に接続され電源側から負荷側へ電流を導通させる。

２５１は電力量測定ユニット筐体で風雨に耐えるような例えばポリカーボネイトのような樹脂により構成されており、内部電子部品等各部品をカバーする。

２５２はプリント基板で電子部品等の各部品を保持している。

２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄはホール素子で、半導体により構成されており、端子部１００内の１側電流線２０６のコイル部２０７に近接され、1側電源側用端子２０２から1側負荷側用端子２０３に流れる電流を正比例した電圧に変換する。ホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄはホール素子パッケージ２５３ｅにパッケージされている。

２５４は１側電圧端子で導電性金属により構成されており、端子ユニット１００内の１側電流線２０６に電気的に接続され、外部から１側電源側用端子２０２に供給される電圧を検出する。１側電圧端子２５４は、端子ユニット１００の導通孔２５５（図１に図示）を介し金属材質の持つ弾力性にて１側電流線２０６に接続される。

２５６は２側電圧端子で導電性金属により構成されており、端子ユニット１００内の２側電流線２０９に電気的に接続され、外部から２側電源側用端子２０４に供給される電圧を検出する。２側電圧端子２５６は、端子ユニット１００の導通孔２５７（図１に図示）を介し金属材質の持つ弾力性にて２側電流線２０９に接続される。

２５８は電力演算部でいわゆるＡ−Ｄコンバータやマイクロコンピュータ等の半導体部品等により構成されており、ホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄが出力した1側電源側用端子２０２から1側負荷側用端子２０３に流れる電流に正比例した電圧と、１側電圧端子２５４ならびに２側電圧端子２５６が検出した１側電源側用端子２０２と２側電源側用端子２０４間の電圧を乗算し被測定系の使用電力量を算出し表示する。

次に、本実施例の動作につき、説明する。

端子ユニット１００は需要家の家屋壁面等に取り付けられており、１側電源側用端子２０２、２側電源側用端子２０４には電力給電会社からの給電線が接続され、１側負荷側用端子２０５、２側負荷側用端子２０５には屋内の負荷へ電力を給電するための、給電線が接続されている。電力量計の使用可能期間満了時や電力供給会社の変更時等に、端子ユニット１００は家屋壁面に残置されたまま、電力量測定ユニット１５０が交換される。当該交換は電力量測定ユニット１５０を端子ユニット１００に対し取付け、取外すことにより行われる。

電力量測定ユニットの取付けは以下の手順にて行われる。

まず、電力量測定ユニット１５０を家屋壁面に取付けられている端子ユニット１００に重ね合わせる。次に、電力量測定ユニット１５０の固定部１５１ａ，１５１ｂを介し、端子ユニット１００の固定部１０１ａ，１０１ｂにネジ１５２ａ，１５２ｂを螺合させる。ネジ１５２ａ，１５２ｂは封印ネジと呼ばれるワイヤ付のネジでそのワイヤ（図中不示）はワイヤ固定部１０２ａ，１０２ｂに固定され開封されていないことを担保する。上記のような手順で電力量測定ユニット１５０は端子ユニット１００に固定される。

電力量測定ユニット１５０が端子ユニット１００に固定されると、電力量測定ユニット１５０の１側電圧端子２５４、２側電圧端子２５６は、それぞれ端子ユニット１００に設けられた導通孔２５５、導通孔２５７を介し、１側電流線２０６、２側電流線２０９に電気的に接続され、１側電源側用端子２０２、２側電源側用端子２０４間の電圧を電力演算部２５８に伝える。

また、電力量測定ユニット１５０のホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄは、端子ユニット１００の１側電流線２０６のコイル部２０７と磁気的に結合し、１側電流線２０６に流れる電流と正比例した磁気を検出し、電流と正比例した電圧を発生し電力演算部２５８に伝える。

ホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄは同一基板上に相互に４対象となるような位置に形成されその出力信号は並列に接続されている。このように同一基板上に４対象となる位置に配置されたホール素子は、いわゆるオルソゴナル接続と呼ばれホール素子の持つオフセットを軽減することができる。さらに同一基板上に形成されたホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄはホール素子パッケージ２５３ｅに収納されている。なお、ホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄは直流電圧源（図中不示）により駆動されている。

ホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄは端子ユニット１００の１側電流線２０６のコイル部２０７の内径以上外径以下の部分に配置されており、チップ面と平行な磁界を検出する。ホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄを当該部分に配置することにより、端子ユニット１００の１側電流線２０６のコイル部２０７が発生する磁気力線内にホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄを配置させることが可能となり、強い磁気結合を得ることができる。

端子ユニット１００の端子ユニット筐体２０１におけるコイル収納部２０８は樹脂の厚さが薄くなっており、電力量測定ユニット１５０のホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄと、端子ユニット１００の１側電流線２０６のコイル部２０７は強い磁気結合を得ることができる。

１側電圧端子２５４、２側電圧端子２５６にて検出された１側電源側用端子２０２、２側電源側用端子２０４間の電圧と、ホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄが出力した1側電源側用端子２０２から1側負荷側用端子２０３に流れる電流に正比例した電圧を、電力演算部２５８は乗算し被測定系の使用電力量を算出し表示する。

次に電力量測定ユニット１５０を取外す場合について説明する。電力量計は電気料金の取引きに用いられるところ計量法にて、決められた期間のみ使用が許されており、当該期間が満了した場合は交換することが必要とされる。また、電力量計が故障した場合も交換することが必要とされる。電力量測定ユニット１５０を取外すあたり、先ず封印ネジのワイヤ（図中不示）をワイヤ固定部１０２ａ，１０２ｂから外し、端子ユニット１００に電力量測定ユニット１５０を固定しているネジ１５２ａ，１５２ｂを外す。次に電力量測定ユニット１５０を端子ユニット１００から外す。１側電圧端子２５４、２側電圧端子２５６は１側電流線２０６、２側電流線２０９に接触しているのみであり、ホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄはコイル部２０７に磁気的に結合しているのみであるため、２本のネジ１５２ａ，１５２ｂを外すことにより電力量測定ユニット１５０を端子ユニット１００から取外すことが可能となる。

電力量計の交換作業は、検定制度に決められている使用可能期間満了時に行われており、電力量計の交換頻度は１０年等の長期間であった。従来、電力を使用する需要家は、一つの電力会社から電力を購入することしかできず、当該需要家が使用可能期間中程で購入先である電力会社を変更することは考えられなかった。従って、使用可能期間中程で電力量計を交換する必要性は原則生じなかった。しかし、電力自由化が促進され一定の電力会社以外の新規の電力供給会社も電力を販売することが可能となった。需要家は自由に電力供給会社を選択できるようになった。需要家に設置されている電力量計の所有権は電力供給会社にある場合が多いため、需要家が電力供給会社を変更する都度、電力量計の交換が行われる可能性がある。需要家は有利な電力料金やサービスを求めるため、この電力供給会社の変更は頻繁に行われることも考えられる。また、各電力供給会社は独自の料金メニューやサービスを需要家に供給するため、需要家に設置される電力量計の機能は各電力供給会社により異なり、電力量計を共通化することは困難である。従来の電力量計では、交換を行う場合、端子ブロック部の多数のネジ着脱作業が必要であり、頻繁に電力量計の交換を行うには作業が煩雑であったという問題点があった。

本実施例を用いれば、少ない本数のネジの着脱にて電力量測定ユニット１５０の交換を行うことができる。

また、本実施例を用いれば電力量測定ユニット１５０のみ交換することができるので、従来の電力量計の交換時のように導線が遊んでしまうこともなく、作業が行いやすく、導線どうしの短絡も無く安全に交換作業を行うことができる。

以上のように本実施例を用いれば、交換時の作業を容易にすることができる電力量計を提供することができる。

本発明による電力量計の実施例２について図３を参照して説明する。なお、図３は単相二線式の電力量計について示す。

図３において、実施例１と相違する点は、実施例１では端子ユニット１００の１側電流線２０６のコイル部２０７で発生した磁界が電力測定ユニット１５０のホール素子２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄに直接印加されていたが、実施例２では端子ユニットの１側電流線のコイル部で発生した磁界が鉄等の磁性体コアを介して電力測定ユニットのホール素子に印加される点である。

３００は端子ユニットで、後述する電力量測定ユニット３５０と組合わされることにより電力量計を構成する。

３５０は電力量測定ユニットで、使用電力量を測定し表示する測定回路等を内蔵しており、端子ユニット３００と組合わされることにより電力量計を構成する。電力量測定ユニット３５０は端子ユニット３００に着脱可能な構造となっている。

３０１は端子ユニット筐体で樹脂等により構成されており、各部品を保持している。

３０２は１側電流線で、１本の銅線等により構成されており、その片端は1側電源側用端子２０２に、他端は1側負荷側用端子２０３に接続され電源側から負荷側へ電流を導通させる。１側電流線３０２は中ほどにコイル部３０３を有している。図において電流線３０２のコイル部３０３は１巻であるが複数回巻としてもよい。

３０４はコアＡで磁性体である金属等により構成されており、円板に円柱を組合せた画鋲状の形状をしている。コアＡ３０４は、端子ユニット３００内の１側電流線３０２のコイル部３０３の中空部を貫通し、端子ユニット３００から突き出た状態となるよう、端子ユニット筐体３０１に固定されている。コアＡ３０４は電力量測定ユニット３５０内の後述するコアＢ３５３と組合され一組の磁界変換コアを形成する。コアＡ３０４とコアＢ３５３は組合され、端子ユニット３００内の１側電流線３０２のコイル部３０４にて発生した磁界を、後述するホール素子３５５に伝達する。

３５１は電力量測定ユニット筐体で風雨に耐えるような例えばポリカーボネイトのような樹脂により構成されており、内部電子部品等各部品をカバーする。

３５２はプリント基板で電子部品等の各部品を保持している。プリント基板３５２は、後述するコアＢ３５３を貫通させるためＣの字状の切欠き部分を有する（図中不示）。

３５３はコアＢで磁性体金属等により構成されており、端子ユニット３００と電力量測定ユニット３５０が組合されたときに、１側電流線３０２のコイル部３０３を包みこむよう、カップ底面に相当する部分と反対の部分が電力量測定ユニット３５０から突き出た状態で電力量測定ユニット筐体３５１に固定されている。コアＢ３５３は、端子ユニット３００の電流線３０２を通すための切欠き部を有するカップ状の形状をしている。コアＢ３５３は端子ユニット３００内のコアＡ３０４と組合され一組の磁界変換コアを形成し、端子ユニット３００内の１側電流線３０２のコイル部３０４にて発生した磁界を、後述するホール素子３５５に伝達する。

電力量測定ユニット筐体３５１は、端子ユニット３００のコアＡ３０４の突き出た部分を収納すべく円形状の切欠き部３５４を背面に有する。また、端子ユニット筐体３０１は、コアＢ３５３の突き出た部分を収納すべくＣ字状の切欠き部３０５を有する。

３５５はホール素子で、半導体により構成されており、端子ユニット３００内の１側電流線３０２のコイル部３０４にて発生された磁界を、コアＡ３０４，コアＢ３５３からなる磁界変換コアを介して受け、1側電源側用端子２０２から1側負荷側用端子２０３に流れる電流に正比例した電圧を発生する。ホール素子３５５はプリント基板３５２上にコアＢ３５３と接するように配置されており、チップ面と垂直方向の磁界を検出する。

２５４は１側電圧端子で導電性金属により構成されており、端子ユニット３００内の１側電流線３０２に電気的に接続され、外部から１側電源側用端子２０２に供給される電圧を検出する。１側電圧端子２５４は、端子ユニット３００の導通孔（図中不示）を介し金属材質の持つ弾力性にて１側電流線３０２に接続される。

２５６は２側電圧端子で導電性金属により構成されており、端子ユニット３００内の２側電流線２０９に電気的に接続され、外部から２側電源側用端子２０４に供給される電圧を検出する。２側電圧端子２５６は、端子ユニット３００の導通孔（図中不示）を介し金属材質の持つ弾力性にて２側電流線２０９に接続される。

２５８は電力演算部でいわゆるＡ−Ｄコンバータやマイクロコンピュータ等の半導体部品等により構成されており、ホール素子３５５が出力した1側電源側用端子２０２から1側負荷側用端子２０３に流れる電流に正比例した電圧と、１側電圧端子２５４ならびに２側電圧端子２５６が検出した１側電源側用端子２０２と２側電源側用端子２０４間の電圧を乗算し被測定系の使用電力量を算出し表示する。

電力量測定ユニット３５０を端子ユニット３００に取付けると、電力量測定ユニット３５０内のコアＢ３５３は、端子ユニット３００内の１側電流線３０２のコイル部３０３の中空部を貫通しているコアＡ３０４と接し、いわゆるポッド型コアが形成され、１側電流線３０２のコイル部３０３にて発生される磁界がホール素子３５５に伝達される。

これにより、電力量測定ユニット３５０内のホール素子３５５と、端子ユニット３００の１側電流線３０２のコイル部３０３のより強い磁気結合を得ることができる。

電力量測定ユニット３５０を端子ユニット３００に取付け、取外しする方法は実施例１と同様である。１側電圧端子２５４、２側電圧端子２５６は１側電流線３０２、２側電流線２０９に接触しているのみであり、コア３０４、コア３５３は相互に勘合するのみであるため、２本のネジ１５２ａ，１５２ｂを外すことにより電力量測定ユニット３５０を端子ユニット３００から取外すことが可能となる。

電力量計の交換作業は、検定制度に決められている使用可能期間満了時に行われており、電力量計の交換頻度は１０年等の長期間であった。従来、電力を使用する需要家は、一つの電力会社から電力を購入することしかできず、当該需要家が使用可能期間中程で購入先である電力会社を変更することは考えられなかった。従って、使用可能期間中程で電力量計を交換する必要性は原則生じなかった。しかし、電力自由化が促進され一定の電力会社以外の新規の電力供給会社も電力を販売することが可能となった。需要家は自由に電力供給会社を選択できるようになった。需要家に設置されている電力量計の所有権は電力供給会社にある場合が多いため、需要家が電力供給会社を変更する都度、電力量計の交換が行われる可能性がある。需要家は有利な電力料金やサービスを求めるため、この電力供給会社の変更は頻繁に行われることも考えられる。また、各電力供給会社は独自の料金メニューやサービスを需要家に供給するため、需要家に設置される電力量計の機能は各電力供給会社により異なり、電力量計を共通化することは困難である。従来の電力量計では、交換を行う場合、端子ブロック部の多数のネジ着脱作業が必要であり、頻繁に電力量計の交換を行うには作業が煩雑であったという問題点があった。

本実施例を用いれば、少ない本数のネジの着脱にて電力量測定ユニット３５０の交換を行うことができる。

また、本実施例を用いれば電力量測定ユニット３５０のみ交換することができるので、従来の電力量計の交換時のように導線が遊んでしまうこともなく、作業が行いやすく、導線どうしの短絡も無く安全に交換作業を行うことができる。

以上のように本実施例を用いれば、交換時の作業を容易にすることができる電力量計を提供することができる。

本発明による電力量計の実施例１の構成を示す構成図 本発明による電力量計の実施例１の内部構造を示す内部構造図 本発明による電力量計の実施例２の内部構造を示す内部構造図

符号の説明

１００ 端子ユニット
１０１ａ，１０１ｂ 固定部
１０２ａ，１０２ｂ ワイヤ固定部
１５０ 電力量測定ユニット
１５１ａ，１５１ｂ 固定部
１５２ａ，１５２ｂ ねじ
２０１ 端子ユニット筐体
２０２ 1側電源側用端子
２０３ 1側負荷側用端子
２０４ ２側電源側用端子
２０５ ２側負荷側用端子
２０６ 1側電流線
２０７ コイル部
２０８ コイル収納部
２０９ ２側電流線
２５１ 電力量測定ユニット筐体
２５２ プリント基板
２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄ ホール素子
２５３ｅ ホール素子パッケージ
２５４ １側電圧端子
２５５ 導通孔
２５６ ２側電圧端子
２５７ 導通孔
２５８ 電力演算部
３００ 端子ユニット
３０１ 端子ユニット筐体
３０２ 1側電流線
３０３ コイル部
３０４ コアＡ
３０５ 切欠き部
３５０ 電力量測定ユニット
３５１ 電力量測定ユニット筐体
３５２ プリント基板
３５３ コアＢ
３５４ 切欠き部
３５５ ホール素子

Claims (4)

1. 外部の電源側から供給された電流を負荷側へ導通させる複数の電流線と、
   前記複数の電流線のうち少なくとも一つに配置され、負荷側へ流れる電流を当該電流に正比例した磁界に変換するコイル部と
   を具備した端子部と、
   前記端子部の前記コイル部が発生した磁界に正比例した電圧信号を発生するホール素子と、
   前記端子部の前記電流線の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記ホール素子が発生した電圧信号と前記電圧検出手段により検出された信号とを乗算し消費電力量を算出する電力演算手段と
   を具備した電力量測定部と
   を有したことを特徴とする電力量計。
2. 前記電力量測定部のホール素子は、前記端子部のコイル部の内径以上外径以下の位置に配置されたことを特徴とする請求項１記載の電力量計。
3. 前記電力量測定部のホール素子は、対象となる位置に複数個が一つの基板上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか1項記載の電力量計。
4. 外部の電源側から供給された電流を負荷側へ導通させる複数の電流線と、
   前記複数の電流線のうち少なくとも一つに配置され、負荷側へ流れる電流を当該電流に正比例した磁界に変換するコイル部と、
   前記コイル部にて発生した磁界を伝達する第１の磁性体と
   を具備した端子部と、
   前記端子部の前記コイル部が発生した磁界に正比例した電圧信号を発生するホール素子と、
   前記端子部の前記第１の磁性体と組合わされ前記ホール素子に前記コイル部が発生した磁界を伝達する第２の磁性体と、
   前記端子部の前記電流線の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記ホール素子が発生した電圧信号と前記電圧検出手段により検出された信号とを乗算し消費電力量を算出する電力演算手段と
   を具備した電力量測定部と
   を有したことを特徴とする電力量計。
   
   

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