JP2014052329A - 電圧測定用センサおよび電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱の影響を十分に軽減して高精度で電圧を測定する。
【解決手段】電圧測定装置の電圧測定部に接続される検出電極３１を有する電圧測定用センサ基板３０と、非導電性材料で形成された外壁部２２ａによって形成される収容空間Ｓ内に電圧測定用センサ基板３０を収容可能に構成されたセンサ基板収容部２２（ケーシング２１）とを備え、収容空間Ｓ内の電圧測定用センサ基板３０における表面３０ａをケーシング２１の外壁部２２ａを挟んで測定対象導線Ｘと対向させた状態で電圧測定装置によって検出電極３１を介して測定対象導線Ｘの電圧を測定可能に構成され、電圧測定用センサ基板３０における裏面３０ｂと、ケーシング２１における外壁部２２ａの裏面３０ｂに対向する内面との間に、導電性を有するように樹脂材料で形成されて基準電位に接続される導電性スポンジ２５が充填されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、検出電極を有するセンサ本体がセンサ収容部内に収容された電圧測定用センサ、およびそのような電圧測定用センサを備えた電圧測定装置に関するものである。

例えば、特開２０１０−１６９５６８号公報には、検相器や検電器などの静電誘導検出器に接続されて被測定導体（測定対象導線）の電圧を測定するためのクリップが開示されている。このクリップは、測定時に被測定導体を挟持することで被測定導体の電位を検出可能に構成された「電圧測定用センサ」であって、一側クリップ部および他側クリップ部内に電圧センサがそれぞれ収容されて構成されている。以下、上記の電圧センサを「センサ本体」ともいい、一側クリップ部および他側クリップ部をそれぞれ「センサ収容部」ともいい、これらを備えて構成されたクリップを「電圧測定用センサ」ともいう。

この電圧測定用センサのセンサ本体では、プリント配線板の表層に形成された表面導電層によってセンサ電極が構成されると共に、プリント配線板の内層に形成された第１導電層によってシールド電極が構成されている。また、この電圧測定用センサでは、センサ収容部においてセンサ本体のシールド面（シールド電極の形成面：センサ電極の形成面の裏面）と対向する内面（以下、「シールド面側の内面」ともいう）に一対のリブを設けることにより、センサ収容部内においてセンサ本体が遊動するのを回避する構成が採用されている。

この電圧測定用センサでは、両センサ収容部の一方におけるセンサ本体の収容部位と、他方のセンサ収容部におけるセンサ本体の収容部位との間に被測定導体を挟み込むようにして両センサ収容部によって被測定導体を挟持することで、両センサ本体におけるセンサ電極が被測定導体にそれぞれ対向した状態となる。これにより、この電圧測定用センサでは、被測定導体に対してセンサ電極を接触させることなく電位を検出することが可能となっている。

特開２０１０−１６９５６８号公報（第４−８頁、第１−４図）

ところが、従来の電圧測定用センサには、以下の解決すべき問題点がある。すなわち、従来の電圧測定用センサは、両センサ収容部内にセンサ本体がそれぞれ収容されて構成されている。この場合、この種の電圧測定用センサでは、一般的に、非導電性樹脂材料の成形物でセンサ収容部が構成されている。また、この種の電圧測定用センサでは、成形時に生じる寸法誤差等に起因して収容状態のセンサ本体に大きなストレスを加えることのないように、センサ収容部の内面とセンサ本体の外面との間にある程度の隙間が生じるようにセンサ収容部の寸法が規定されている。また、この種の電圧測定用センサでは、成形処理時に付着した離型剤等の油分がセンサ収容部における内面や外面に付着した状態となっている。さらに、この種の電圧測定用センサでは、その組立て作業時に作業者の手が触れることに起因してセンサ収容部の内面に油分が付着した状態となることもある。

この場合、上記のように、センサ収容部の内面に油分が付着した状態では、センサ収容部においてセンサ本体のセンサ面（センサ電極の形成面）と対向する内面（以下、「センサ面側の内面」ともいう）と、上記のシールド面側の内面とが、付着した油分の膜（油膜）の存在によって相互に導通した状態となる。また、上記のようにセンサ収容部の内面とセンサ本体との間に隙間が生じた状態においては、上記の油膜がセンサ本体のシールド電極に非接触の状態となる。このため、従来の電圧測定用センサでは、センサ本体のシールド面にシールド電極を形成することで、センサ電極に対するシールド面側からの外乱の影響を軽減しようとしているにも拘わらず、そのシールド電極がシールドとして機能せずに、センサ収容部におけるシールド面側の内面からセンサ面側の内面に油膜を介して外乱の影響が伝搬されることがあり、これに起因して、高精度な電圧の測定が困難となっているという問題点がある。

本発明は、かかる解決すべき問題点に鑑みてなされたものであり、外乱の影響を十分に軽減して高精度で電圧を測定し得る電圧測定用センサおよび電圧測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の電圧測定用センサは、電圧測定装置の電圧測定部に接続される検出電極を有するセンサ本体と、非導電性材料で形成された外壁部によって形成される収容空間内に前記センサ本体を収容可能に構成されたセンサ収容部とを備え、前記収容空間内の前記センサ本体における前記検出電極の形成面を前記センサ収容部の前記外壁部を挟んで測定対象体と対向させた状態で前記電圧測定装置によって当該検出電極を介して当該測定対象体の電圧を測定可能に構成された電圧測定用センサであって、前記センサ本体における前記形成面の裏面と、前記センサ収容部における前記外壁部の前記裏面に対向する内面との間に、導電性を有するように樹脂材料で形成されて基準電位に接続される第１シールド体が充填されている。

また、請求項２記載の電圧測定用センサは、請求項１記載の電圧測定用センサにおいて、前記センサ本体の前記形成面における前記検出電極の周囲と、前記センサ収容部における前記外壁部の前記形成面に対向する内面との間に導電性を有する樹脂材料で形成されて前記基準電位に接続される第２シールド体が充填されている。

さらに、請求項３記載の電圧測定用センサは、請求項１記載の電圧測定用センサにおいて、前記第１シールド体は、導電性を有するスポンジで形成されている。

さらに、請求項４記載の電圧測定用センサは、請求項２記載の電圧測定用センサにおいて、前記第２シールド体は、導電性を有するスポンジで形成されている。

また、請求項５記載の電圧測定用センサは、請求項１から４のいずれかに記載の電圧測定用センサにおいて、前記センサ本体は、前記基準電位に接続されるシールド電極が少なくとも前記裏面に形成され、前記第１シールド体は、前記シールド電極に接するように配設されて当該シールド電極を介して前記基準電位に接続される。

さらに、請求項６記載の電圧測定用センサは、請求項１から５のいずれかに記載の電圧測定用センサにおいて、前記センサ収容部における前記外壁部に向けて前記測定対象体としての測定対象導線を押し付けることで当該センサ収容部と相まって当該測定対象導線を保持する測定対象導線押付け部を備えている。

また、請求項７記載の電圧測定装置は、請求項１から６のいずれかに記載の電圧測定用センサを備えて構成されている。

請求項１記載のセンサ本体によれば、センサ本体における検出電極の形成面の裏面と、センサ収容部における外壁部のセンサ本体の裏面に対向する内面との間に第１シールド体を充填したことにより、センサ本体における裏面側からの外乱の影響を十分に軽減して電圧の測定精度を向上させることができる。

また、請求項２記載のセンサ本体によれば、センサ本体における検出電極の形成面の検出電極の周囲と、センサ収容部における外壁部のセンサ本体の形成面に対向する内面との間に第２シールド体を充填したことにより、センサ本体における裏面側からの外乱の影響だけでなく、センサ本体における形成面側からの外乱の影響も十分に軽減して電圧の測定精度を一層向上させることができる。

さらに、請求項３，４記載のセンサ本体によれば、導電性を有するスポンジで第１シールド体や、第２シールド体を構成したことにより、例えば、非発泡性の樹脂材料で成形した第１シールド体および第２シールド体を充電する（圧入する）構成と比較して、第１シールド体および第２シールド体が容易に弾性変形するため、センサ本体やセンサ収容部（外壁部）に大きなストレスを加えることなく、センサ本体の外面と外壁部の内面とを電気的に相互に接続した状態とすることができる。

また、請求項５記載のセンサ本体によれば、シールド電極に接するように第１シールド体を配設してシールド電極を介して第１シールド体を基準電位に接続させることにより、シールド電極を基準電位に接続するための信号ケーブルとは別個に第１シールド体を基準電位に接続するための信号ケーブルを用意する必要がないため、電圧測定用センサの製造コストを十分に低減することができる。

さらに、請求項６記載のセンサ本体によれば、センサ収容部における外壁部に向けて測定対象体としての測定対象導線を押し付ける測定対象導線押付け部を備えたことにより、センサ収容部に向けて測定対象導線を押し付けるようにセンサ収容部や測定対象導線を保持し続けなくても、センサ収容部と測定対象導線押付け部との間に測定対象導線を挟み込むだけで、測定対象導線押付け部によって測定対象導線がセンサ収容部に向けて押し付けられた状態が維持されるため、安全、かつ容易に測定対象導線の電圧を測定することができる。

また、請求項７記載の電圧測定装置によれば、上記の電圧測定用センサを備えたことにより、外乱の影響を十分に軽減して電圧の測定精度を向上させることができる。

非接触電圧測定装置１の構成を示す構成図である。 センサ部３の内部構造を示す断面図である。 電圧測定用センサ基板３０の図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 電圧測定用センサ基板３０の図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 センサ部３におけるケーシング２１のセンサ基板収容部２２および測定対象導線押付け部２３の間に挟み込むようにして測定対象導線Ｘを測定位置に位置させた状態の断面図である。 センサ部３ａの内部構造を示す断面図である。

以下、本発明に係る電圧測定用センサおよび電圧測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１に示す非接触電圧測定装置１は、「電圧測定装置」の一例であって、装置本体２およびセンサ部３が信号ケーブル４によって相互に接続されて構成されている。この場合、センサ部３は、「電圧測定用センサ」に相当し、図５に示すように、測定対象体の一例である測定対象導線Ｘを挟み込むようにしてホールドした状態において測定対象導線Ｘの交流電圧の電位を測定対象導線Ｘに対して非接触で検出可能に構成されている。具体的には、センサ部３は、図２，５に示すように、ケーシング２１および電圧測定用センサ基板３０を備えて構成されている。

ケーシング２１は、図２に示すように、電圧測定用センサ基板３０を収容可能に非導電性樹脂材料で成形されたセンサ基板収容部２２（「センサ収容部」の一例）と、非導電性樹脂材料で成形されると共に回動軸２４を介してセンサ基板収容部２２に対して矢印Ｄの向き（センサ基板収容部２２に対して接離する向き）で回動可能に軸支されて、測定対象導線Ｘをセンサ基板収容部２２に向けて押し付けるように図示しないスプリングによって付勢された測定対象導線押付け部２３とを備えている。この場合、このセンサ部３では、センサ基板収容部２２における外壁部２２ａによって形成される収容空間Ｓ内に電圧測定用センサ基板３０が収容されて構成されている。また、電圧測定用センサ基板３０は、「センサ本体」の一例であって、図１に示すように、検出電極３１およびシールド電極３２を備えている。なお、同図では、電圧測定用センサ基板３０に関し、図３，４におけるＣ−Ｃ線断面を図示している。

この電圧測定用センサ基板３０は、図３，４に示すように、検出電極３１を構成する検出電極用導体層４１、接続用導体３３ａ（図１参照）を構成する接続用導体層４２、「第１シールド電極」を構成する第１シールド電極用導体層５１、「第２シールド電極」を構成する第２シールド電極用導体層５２、「第３シールド電極」を構成する第３シールド電極用導体層５３、接続用導体層４２と第１シールド電極用導体層５１とを相互に絶縁する第１絶縁層６１、および検出電極用導体層４１と第３シールド電極用導体層５３とを相互に絶縁すると共に接続用導体層４２と第２シールド電極用導体層５２とを相互に絶縁する第２絶縁層６２の各層が公知の多層基板製造プロセスに従って形成されて、第２シールド電極用導体層５２側の面をセンサ面として使用して電圧を検出するように構成されている（「シールド電極が裏面に形成され」との構成の一例）。また、各導体層４１，４２，５１〜５３は、一例として、銅やアルミニウム等の高導電性金属材料で薄膜状に形成されている。

また、図３に示すように、本例の電圧測定用センサ基板３０では、検出電極用導体層４１が、第１絶縁層６１、第３シールド電極用導体層５３、接続用導体層４２および第２絶縁層６２を挟んで第１シールド電極用導体層５１の上に形成されると共に、この電極用導体層４１と接続用導体層４２とが、ビア４３によって相互に接続されている。さらに、図４に示すように、第１シールド電極用導体層５１、第２シールド電極用導体層５２および第３シールド電極用導体層５３は、ビア５４によって相互に接続されており、各導体層５１〜５３およびビア５４によって上記のシールド電極３２が構成されている。この場合、本例の電圧測定用センサ基板３０では、一例として、「第３シールド電極」を構成する第３シールド電極用導体層５３の一部によって、上記のシールド電極３２を装置本体２に接続するための接続用導体３３ｂ（図１参照）が形成されている。

また、図３，４に示すように、本例の電圧測定用センサ基板３０では、検出電極用導体層４１で構成された検出電極３１を囲むようにして検出電極用導体層４１と同層に第２シールド電極用導体層５２が形成されている。この場合、検出電極用導体層４１および第２シールド電極用導体層５２は、絶縁材６３によって相互に絶縁されている。さらに、図３に示すように、本例の電圧測定用センサ基板３０では、接続用導体層４２で構成された接続用導体３３ａを囲むようにして接続用導体層４２と同層に第３シールド電極用導体層５３が形成されて「第３シールド電極」が構成されている。この場合、接続用導体層４２および第３シールド電極用導体層５３は絶縁材６４によって相互に絶縁されている。なお、本例の電圧測定用センサ基板３０では、上記の検出電極用導体層４１や第２シールド電極用導体層５２の形成面（以下、「表面３０ａ」ともいう）が「形成面」に相当し、その裏面（すなわち、第１シールド電極用導体層５１の形成面：以下、「裏面３０ｂ」ともいう）が「形成面の裏面」に相当する。

また、本例のセンサ部３では、図５に示すように、ケーシング２１のセンサ基板収容部２２における外壁部２２ａと電圧測定用センサ基板３０との間に、「第１シールド体」および「第２シールド体」の一例である導電性スポンジ２５（「導電性を有するスポンジ」の一例）が充填されている（「第１シールド体」および「第２シールド体」が一体的に形成された構成の例）。具体的には、本例のセンサ部３では、電圧測定用センサ基板３０における裏面３０ｂと、センサ基板収容部２２の外壁部２２ａにおいて電圧測定用センサ基板３０の裏面３０ｂに対向する内面との間に導電性スポンジ２５が充填されている（「第１シールド体が、センサ本体におけるシールド電極に接するように配設され」との構成の一例）。また、本例のセンサ部３では、電圧測定用センサ基板３０の表面３０ａにおける検出電極３１の周囲と、センサ基板収容部２２の外壁部２２ａにおいて電圧測定用センサ基板３０の表面３０ａに対向する内面との間にも導電性スポンジ２５が充填されている。

この場合、導電性スポンジ２５は、一例として、導電性樹脂材料を発泡させた発泡樹脂（スポンジ）で形成されている（「導電性を有するように樹脂材料で形成され」との構成の一例）。また、前述したように、電圧測定用センサ基板３０の裏面３０ｂには、シールド電極３２の一部である「第１シールド電極」を構成する第１シールド電極用導体層５１が形成されている。したがって、このセンサ部３では、センサ基板収容部２２における外壁部２２ａに、離型剤等の油分が付着して油膜が形成されていたとしても、この油膜が導電性スポンジ２５を介して電圧測定用センサ基板３０のシールド電極３２に電気的に接続された状態、すなわち、油膜が「シールド電極」と同様に機能する状態となる。

一方、図１に示すように、装置本体２は、基準電圧生成部１１、電流電圧変換部１２、操作部１３、表示部１４および制御部１５を備え、センサ部３を介して測定対象導線Ｘの交流電圧の電圧値を測定可能に構成されている。基準電圧生成部１１は、制御部１５の制御に従って基準電圧（本例では、測定対象導線Ｘの交流電圧との電位差が小さくなるように変動する電圧）を生成し、生成した基準電圧をシールド電極３２および電流電圧変換部１２に供給する。これにより、本例の非接触電圧測定装置１では、シールド電極３２が「ガード電極」として機能して測定対象導線Ｘとほぼ等しい電位に維持されると共に、前述したようにシールド電極３２に接するように充填された導電性スポンジ２５が測定対象導線Ｘとほぼ等しい電位に維持される。なお、本例では、基準電圧を生成する基準電圧生成部１１に、シールド電極３２を介して導電性スポンジ２５が接続されている状態が「基準電位に接続される」との状態に相当する。また、基準電圧生成部１１は、図示しない電圧計を備え、シールド電極３２に供給している基準電圧の電圧値を測定して制御部１５に出力する。

電流電圧変換部１２は、基準電圧生成部１１および制御部１５と相まって「電圧測定部」を構成する。この電流電圧変換部１２は、測定対象導線Ｘの交流電圧と電圧測定用センサ基板３０におけるシールド電極３２や導電性スポンジ２５の電圧（基準電圧）との電位差に起因して、この電位差に応じた電流値で測定対象導線Ｘと検出電極３１との間に流れる検出電流（以下、「電流信号」ともいう）を検出電圧信号に変換して制御部１５に出力する。操作部１３は、測定条件を設定操作するための操作スイッチや、測定開始／停止を指示するための各種操作スイッチ（図示せず）を備え、スイッチ操作に応じた操作信号を制御部１５に出力する。表示部１４は、制御部１５によって測定された（つまり基準電圧生成部１１の電圧計によって測定された）電圧値（測定結果）を表示する。

制御部１５は、非接触電圧測定装置１を総括的に制御する。具体的には、制御部１５は、基準電圧生成部１１を制御して、測定対象導線Ｘの電位の変化に応じた基準電圧を逐次生成させる。また、制御部１５は、基準電圧生成部１１（電圧計）を制御してシールド電極３２や導電性スポンジ２５に供給させている基準電圧の電圧値を測定させると共に、基準電圧生成部１１（電圧計）から出力された電圧値を測定結果として表示部１４に表示させる。

この非接触電圧測定装置１による電圧測定処理に際しては、図５に示すように、まず、センサ部３のケーシング２１におけるセンサ基板収容部２２および測定対象導線押付け部２３の間に挟み込むようにして測定対象導線Ｘを測定位置に位置させる。この場合、本例の非接触電圧測定装置１では、同図に破線で示すように、「測定位置」を示す位置合わせマーク（一例として、三角形のマーク）がセンサ基板収容部２２および測定対象導線押付け部２３の外側面にそれぞれ記されている。したがって、位置合わせマークによって示されている位置に測定対象導線Ｘを位置させることで、測定対象導線Ｘが「測定位置」に位置した状態となる。

また、測定対象導線Ｘが「測定位置」に位置した状態においては、センサ基板収容部２２の収容空間Ｓに収容されている電圧測定用センサ基板３０における検出電極３１が、センサ基板収容部２２における外壁部２２ａを挟んで測定対象導線Ｘと対向した状態となる。したがって、センサ基板収容部２２および測定対象導線押付け部２３によって測定対象導線Ｘを挟持することにより、検出電極３１と測定対象導線Ｘとの間に静電容量が形成された状態となる。

次いで、操作部１３の測定開始スイッチが操作されたときに、制御部１５は、電圧測定処理を開始する。具体的には、制御部１５は、まず、基準電圧生成部１１を制御して、測定対象導線Ｘの交流電圧との電位差が小さくなるように変動する基準電圧を生成させる。これにより、生成された基準電圧が信号ケーブル４を介してセンサ部３（電圧測定用センサ基板３０）のシールド電極３２、およびシールド電極３２に接している導電性スポンジ２５に供給される。また、制御部１５は、電流電圧変換部１２を制御して、電流信号を検出電圧信号に変換する処理を実行させる。

この場合、測定対象導線Ｘの交流電圧の上昇に起因して、交流電圧とシールド電極３２や導電性スポンジ２５の電圧（基準電圧生成部１１から供給されている基準電圧）との電位差が増加しているときには、測定対象導線Ｘから検出電極３１を介して電流電圧変換部１２に流れ込む（流入する）電流信号の電流量が増加する。この際に、電流電圧変換部１２は、制御部１５に出力している検出電圧信号の電圧値を低下させる。これに伴い、制御部１５は、基準電圧生成部１１を制御して生成している基準電圧の電圧値を上昇させる。これにより、シールド電極３２や導電性スポンジ２５の電圧が測定対象導線Ｘの交流電圧に追従させられる。なお、電流電圧変換部１２が検出電圧信号の電圧値を上昇させて、制御部１５が、基準電圧生成部１１を制御して基準電圧の電圧値を上昇させる構成を採用することもできる。

また、測定対象導線Ｘの交流電圧の低下に起因して、交流電圧とシールド電極３２や導電性スポンジ２５の電圧との電位差が増加しているときには、検出電極３１を介して電流電圧変換部１２から測定対象導線Ｘに流れ出る（流出する）電流信号の電流量が増加する。この際に、電流電圧変換部１２は、制御部１５に出力している検出電圧信号の電圧値を上昇させる。これに伴い、制御部１５は、基準電圧生成部１１を制御して生成している基準電圧の電圧値を低下させる。これにより、シールド電極３２や導電性スポンジ２５の電圧が測定対象導線Ｘの交流電圧に追従させられる。したがって、シールド電極３２や導電性スポンジ２５などに供給している基準電圧の電圧値を基準電圧生成部１１の電圧計によって測定することにより、測定対象導線Ｘに対して非接触で測定対象導線Ｘの交流電圧と同じ電圧値を測定することが可能となる。これにより、測定対象導線Ｘの電圧値が表示部１４に表示される。なお、上記の動作において、電流電圧変換部１２が検出電圧信号の電圧値を低下させて、制御部１５が、基準電圧生成部１１を制御して基準電圧の電圧値を低下させる構成を採用することもできる。

この場合、前述したように、この非接触電圧測定装置１におけるセンサ部３では、センサ基板収容部２２の外壁部２２ａにおける内面と電圧測定用センサ基板３０の表面３０ａおよび裏面３０ｂとの間に導電性スポンジ２５が充填され、この導電性スポンジ２５がシールド電極３２を介して「基準電位」に接続されている。このため、このセンサ部３では、センサ基板収容部２２の成形時に外壁部２２ａの内面に離型剤等の油分が付着したり、組立て作業時に作業者の手が触れることで外壁部２２ａの内面に油分が付着したりして、外壁部２２ａの内面に油膜が生じた状態となっていたとしても、電圧測定用センサ基板３０のシールド電極３２と、センサ基板収容部２２の内面に形成された油膜とが導電性スポンジ２５を介して電気的に接続された状態となる。これにより、このセンサ部３では、外壁部２２ａの内面に形成された油膜が「シールド電極」と同様に機能することとなる。

したがって、このセンサ部３では、上記の測定処理時において、電圧測定用センサ基板３０における裏面３０ｂ側や、電圧測定用センサ基板３０における表面３０ａの検出電極３１の周囲において外乱が生じて、その外乱による電気的エネルギーが油膜に伝搬したとしても、油膜の電位が基準電位と同電位に維持されているため、電気的エネルギーが油膜に伝搬することに起因して、検出電極３１による電位の検出に影響が及ぶ（検出電極３１によって検出される）事態が回避される。つまり、油膜に伝搬した電気的エネルギーは導電性スポンジ２５およびシールド電極３２を介して基準電位に伝搬する。このため、その電気的エネルギーがセンサ基板収容部２２の外壁部２２ａにおける内面の検出電極３１との対向部位に伝搬されることに起因して検出電極３１による電位の検出に影響が及ぶ（検出電極３１によって検出される）事態が回避される。これにより、このセンサ部３を備えた非接触電圧測定装置１では、外乱の影響を殆ど受けることなく、測定対象導線Ｘの交流電圧を高精度で測定することが可能となっている。

このように、このセンサ部３によれば、電圧測定用センサ基板３０における裏面３０ｂと、センサ基板収容部２２の外壁部２２ａにおいて電圧測定用センサ基板３０の裏面３０ｂに対向する内面との間に「第１シールド体」としての導電性スポンジ２５を充填したことにより、電圧測定用センサ基板３０における裏面３０ｂ側からの外乱の影響を十分に軽減して電圧の測定精度を向上させることができる。

また、このセンサ部３によれば、電圧測定用センサ基板３０の表面３０ａにおける検出電極３１の周囲と、センサ基板収容部２２の外壁部２２ａにおいて電圧測定用センサ基板３０の表面３０ａに対向する内面との間に「第２シールド体」としての導電性スポンジ２５を充填したことにより、電圧測定用センサ基板３０における裏面３０ｂ側からの外乱の影響だけでなく、電圧測定用センサ基板３０における表面３０ａ側からの外乱の影響も十分に軽減して電圧の測定精度を一層向上させることができる。

さらに、このセンサ部３によれば、導電性を有するスポンジで「第１シールド体」および「第２シールド体」としての導電性スポンジ２５を構成したことにより、例えば、非発泡性の樹脂材料で成形した「第１シールド体」および「第２シールド体」を充電する（圧入する）構成と比較して、「第１シールド体」および「第２シールド体」が容易に弾性変形するため、電圧測定用センサ基板３０やセンサ基板収容部２２（外壁部２２ａ）に大きなストレスを加えることなく、電圧測定用センサ基板３０の外面と外壁部２２ａの内面とを電気的に相互に接続した状態とすることができる。

また、このセンサ部３によれば、シールド電極３２（この例では、第１シールド電極用導体層５１で構成された「第１シールド電極」および第２シールド電極用導体層５２で構成された「第２シールド電極」）に接するように導電性スポンジ２５を配設してシールド電極３２を介して導電性スポンジ２５を「基準電位」に接続させることにより、シールド電極３２を「基準電位」に接続するための信号ケーブル４とは別個に導電性スポンジ２５を「基準電位」に接続するための信号ケーブルを用意する必要がないため、センサ部３の製造コストを十分に低減することができる。

さらに、このセンサ部３によれば、センサ基板収容部２２における外壁部２２ａに向けて測定対象導線Ｘを押し付ける測定対象導線押付け部２３を備えたことにより、センサ基板収容部２２に向けて測定対象導線Ｘを押し付けるようにセンサ基板収容部２２や測定対象導線Ｘを保持し続けなくても、センサ基板収容部２２と測定対象導線押付け部２３との間に測定対象導線Ｘを挟み込むだけで、測定対象導線押付け部２３によって測定対象導線Ｘがセンサ基板収容部２２に向けて押し付けられた状態が維持されるため、安全、かつ容易に測定対象導線Ｘの電圧を測定することができる。

また、この非接触電圧測定装置１によれば、上記のセンサ部３を備えたことにより、外乱の影響を十分に軽減して電圧の測定精度を向上させることができる。

なお、「電圧測定装置」および「センサ本体」の構成については、上記の非接触電圧測定装置１、および電圧測定用センサ基板３０の構成の例に限定されない。例えば、電圧測定用センサ基板３０の裏面３０ｂとセンサ基板収容部２２における外壁部２２ａの内面との間、および電圧測定用センサ基板３０の表面３０ａにおける検出電極３１の周囲とセンサ基板収容部２２における外壁部２２ａの内面との間の双方に導電性スポンジ２５を充填したセンサ部３を例に挙げて説明したが、図６に示すセンサ部３ａのように、電圧測定用センサ基板３０の表面３０ａにおける検出電極３１の周囲とセンサ基板収容部２２における外壁部２２ａの内面との間には導電性スポンジ２５を充填せずに、電圧測定用センサ基板３０の裏面３０ｂとセンサ基板収容部２２における外壁部２２ａの内面との間だけに導電性スポンジ２５を充填する構成を採用することができる。このような構成を採用したセンサ部３ａにおいても、電圧測定用センサ基板３０における裏面３０ｂ側から表面３０ａ側に外乱の影響が伝搬される事態を十分に回避することができる。

また、導電性樹脂材料を発泡させた発泡樹脂（スポンジ）で形成した導電性スポンジ２５を「第１シールド体」および「第２シールド体」として充填したセンサ部３，３ａを例に挙げて説明したが、このような構成に代えて、例えば、非導電性樹脂材料を発泡させた発泡樹脂（スポンジ）の表面に、カーボンを塗布したり、導電性金属材料を蒸着させたりすることで導電性を付与して「第１シールド体」および「第２シールド体」として使用する構成（「導電性を有するように樹脂材料で形成され」との構成の他の一例）を採用することができる。

さらに、非発泡性樹脂材料で「第１シールド体」および「第２シールド体」を形成することもできる（「導電性を有するように樹脂材料で形成され」との構成のさらに他の一例）。具体的には、非発泡性の導電性樹脂材料の成形物を「第１シールド体」および「第２シールド体」として使用する構成や、非発泡性の非導電性樹脂材料の成形物の表面に、カーボンを塗布したり、導電性金属材料を蒸着させたりすることで導電性を付与して「第１シールド体」および「第２シールド体」として使用する構成を採用することもできる。また、「第１シールド体」および「第２シールド体」を一体的に形成した導電性スポンジ２５を充填する構成を例に挙げて説明したが、「第１シールド体」および「第２シールド体」を別体に形成して充填し、「基準電位」にそれぞれ接続する構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、上記のセンサ部３，３ａと同様に、外乱の影響を十分に軽減して測定対象導線Ｘの電圧を高精度で測定することができる。

さらに、基準電圧生成部１１によって生成した基準電圧をシールド電極３２に供給することでシールド電極３２、およびこのシールド電極３２に接している導電性スポンジ２５を「カード電極」として機能させる構成を例に挙げて説明したが、このような構成に代えて、シールド電極３２をグランド電位に接続することで、このシールド電極３２を介して導電性スポンジ２５等の「第１シールド体」および「第２シールド体」をグランド電位に接続する構成（「基準電位に接続される」との状態の他の一例：図示せず）を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、上記のセンサ部３，３ａと同様にして、外乱の影響を十分に軽減することができる。また、シールド電極３２を介して「第１シールド体」および「第２シールド体」を「基準電位」に接続する構成を例に挙げて説明したが、専用の接続用導線を別途用意して、「第１シールド体」および「第２シールド体」を「基準電位」に接続してもよい。

１ 非接触電圧測定装置
２ 装置本体
３，３ａ センサ部
４ 信号ケーブル
１１ 基準電圧生成部
１２ 電流電圧変換部
１５ 制御部
２１ ケーシング
２２ センサ基板収容部
２２ａ 外壁部
２３ 測定対象導線押付け部
２４ 回動軸
２５ 導電性スポンジ
３０ 電圧測定用センサ基板
３０ａ 表面
３０ｂ 裏面
３１ 検出電極
３２ シールド電極
４１ 検出電極用導体層
５１ 第１シールド電極用導体層
５２ 第２シールド電極用導体層
５３ 第３シールド電極用導体層
６１ 第１絶縁層
６２ 第２絶縁層
Ｓ 収容空間
Ｘ 測定対象導線

Claims (7)

1. 電圧測定装置の電圧測定部に接続される検出電極を有するセンサ本体と、非導電性材料で形成された外壁部によって形成される収容空間内に前記センサ本体を収容可能に構成されたセンサ収容部とを備え、前記収容空間内の前記センサ本体における前記検出電極の形成面を前記センサ収容部の前記外壁部を挟んで測定対象体と対向させた状態で前記電圧測定装置によって当該検出電極を介して当該測定対象体の電圧を測定可能に構成された電圧測定用センサであって、
   前記センサ本体における前記形成面の裏面と、前記センサ収容部における前記外壁部の前記裏面に対向する内面との間に、導電性を有するように樹脂材料で形成されて基準電位に接続される第１シールド体が充填されている電圧測定用センサ。
2. 前記センサ本体の前記形成面における前記検出電極の周囲と、前記センサ収容部における前記外壁部の前記形成面に対向する内面との間に導電性を有する樹脂材料で形成されて前記基準電位に接続される第２シールド体が充填されている請求項１記載の電圧測定用センサ。
3. 前記第１シールド体は、導電性を有するスポンジで形成されている請求項１記載の電圧測定用センサ。
4. 前記第２シールド体は、導電性を有するスポンジで形成されている請求項２記載の電圧測定用センサ。
5. 前記センサ本体は、前記基準電位に接続されるシールド電極が少なくとも前記裏面に形成され、
   前記第１シールド体は、前記シールド電極に接するように配設されて当該シールド電極を介して前記基準電位に接続される請求項１から４のいずれかに記載の電圧測定用センサ。
6. 前記センサ収容部における前記外壁部に向けて前記測定対象体としての測定対象導線を押し付けることで当該センサ収容部と相まって当該測定対象導線を保持する測定対象導線押付け部を備えている請求項１から５のいずれかに記載の電圧測定用センサ。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の電圧測定用センサを備えて構成されている電圧測定装置。

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