JP2014185999A - 電流センサ及びこれを用いた電力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】取り付け，取り外しが簡単かつ容易な電流センサを提供する。
【解決手段】被覆された電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃに流れる電流を外部から計測する電流センサ１であり、電流センサ素子を内蔵し、かつ、少なくとも２本の電線をそれぞれ挿入可能な切り欠いた形状の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃを並設したセンサ本体１０と、挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに挿入した電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃの底面に保持できる保持手段である抜け止め用ベース７０と、で構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は電流センサ、およびこれを用いて電力を計測する電力センサに関する。

従来、例えば、電流センサとしては、「高透磁率材料を用いた分割型の構造を持つ一対の鉄心と、これらの鉄心に施されるコイルと、これらを収容するとともに電線が貫通可能な貫通孔を持つ樹脂ケースとを備えたカレントトランスにおいて、前記樹脂ケースは、防水機能を備え、一次電流がＡＣ１０００Ａまでの大電流に対しても飽和することが無く、計測精度の高いことを特徴とするカレントトランス」を用いた電流検出装置がある（引用文献１参照）。

特開２０００−８８８８９号公報

しかしながら、前述の電流検出装置は電線を囲う形状であるため、前記電流検出装置を設置する場合には、電線を電気機器から一旦、外した後、前記電流検出装置に電線を挿通して取り付ける必要があり、手間がかかる。また、前記電流検出装置では、それ自体を固定するための取り付け構造を必要とし、追加工事が必要になるという問題点がある。
本発明に係る電流センサは、前記問題点に鑑み、取り付け，取り外し作業が簡単かつ容易な電流センサを提供することを目的とする。

本発明に係る電流センサは、被覆された電線に流れる電流を外部から計測する電流センサであって、電流センサ素子を内蔵し、かつ、少なくとも２本の前記電線をそれぞれ挿入可能な切り欠いた形状の挿入溝を並設したセンサ本体と、前記挿入溝に挿入した前記電線を前記挿入溝の底面に保持できる保持手段と、からなる構成としてある。

本発明によれば、保持手段を介して電線の取り付け、取り外し作業が簡単かつ容易な電流センサが得られる。

本発明の実施形態としては、前記挿入溝の巾寸法が、切り欠いた開口部から底面に向かって狭くなる構成としてもよい。
本実施形態によれば、挿入溝に電線を挿入して押し込むことにより、電線を所定の位置に正確に位置決めでき、計測精度の高い電流センサが得られる。

本発明の他の実施形態としては、前記挿入溝の底面が、同一深さに位置していてもよい。
本実施形態によれば、電線の位置決めを一律的に行うことができ、便利である。

本発明の別の実施形態としては、前記挿入溝の底面が、円弧形状であってもよい。
本実施形態によれば、電線をガタツキなく位置決めでき、計測精度の高い電流センサが得られる。

本発明の異なる実施形態としては、前記挿入溝の底面が、略Ｖ字形状であってもよい。
本実施形態によれば、電線をガタツキなく位置決めでき、計測精度の高い電流センサが得られる。

本発明の新たな実施形態としては、前記保持手段が、前記挿入溝の対向する内側面の少なくともいずれか一方から突設するように前記センサ本体に一体成形した抜け止め用突起であってもよい。
本実施形態によれば、保持手段がセンサ本体に一体成形されているので、部品点数，組立工数が少ない電流センサが得られる。

本発明の実施形態としては、前記保持手段が、前記センサ本体と別体の別部材からなるものであってもよい。
本実施形態によれば、現場の要望に応じて電線の保持手段を多様化でき、汎用性の高い電流センサが得られる。

本発明の他の実施形態としては、前記保持手段が、前記挿入溝の縁部から側方に突設した結束用突起と、前記結束用突起に結束可能な結束バンドと、で構成してもよい。
本実施形態によれば、入手容易な結束バンドを介して保持でき、使い勝手の良い電流センサが得られる。

本発明の別の実施形態としては、前記保持手段が、前記センサ本体に組み付けられ、かつ、前記挿入溝内に出し入れ可能に迫り出すとともに、挿入された前記電線を脱着可能に保持する弾性保持部材であってもよい。
本実施形態によれば、電線をワンタッチで脱着可能に保持できるので、より一層使い勝手の良い電流センサが得られる。

本発明の異なる実施形態としては、前記弾性保持部材が、並設した複数本の略Ｊ字形状の弾性腕部で形成されていてもよい。
本実施形態によれば、弾性保持部が略Ｊ字形状を有しているので、電線の脱着作業を円滑に行うことができ、より一層使い勝手の良い電流センサが得られる。

本発明の新たな実施形態としては、前記保持手段が、前記センサ本体の挿入溝毎に挿入可能な押圧用突部を並設し、かつ、前記センサ本体に固定可能な抜け止め用ベースであってもよい。
本実施形態によれば、抜け止め用ベースの押圧用突部で電線を挿入溝の底面に押し当てるので、計測精度の高い電流センサが得られる。

本発明の実施形態としては、前記抜け止め用ベースが、前記押圧用突部の上端面に、前記電線に圧接可能な一対の弾性受け部を設けておいてもよい。
本実施形態によれば、前記押圧用突部の弾性受け部で電線を挿入溝の底面に所定の圧力で押し当てるので、前記押圧用突部の弾性受け部で電線を挿入溝の底面に所定の圧力で押し当てるので、部品精度，組立精度のバラつきによる計測精度の低下を回避できる電流センサが得られる。

本発明の他の実施形態としては、前記抜け止め用ベースが、前記押圧用突部の上端部に上下動可能に収納され、かつ、バネ部材を介して上方に付勢された押圧部材を有する構成としてもよい。
本実施形態によれば、前記押圧用突部に組み込んだ押圧部材を、バネ部材を介し、電線に押し当てて位置決めするので、部品精度，組立精度のバラつきによる計測精度の低下を回避できる電流センサが得られる。

本発明の別の実施形態としては、前記抜け止め用ベースは、前記押圧部材の上端面を円弧形状としておいてもよい。
本実施形態によれば、電線をガタツキなく位置決めでき、計測精度の高い電流センサが得られる。

本発明の異なる実施形態としては、前記抜け止め用ベースが、前記押圧部材の上端面を略Ｖ形状としておいてもよい。
本実施形態によれば、電線をガタツキなく位置決めでき、計測精度の高い電流センサが得られる。

本発明の新たな実施形態としては、前記センサ本体の上面に、表示部を配置しておいてもよい。
本実施形態によれば、計測結果を目視できるので、現場において効率的な計測作業が可能になる。

本発明に係る電力センサは、前記課題を解決すべく、前述に記載の電流センサのセンサ本体内に、前記電線の電圧を計測可能な電圧センサを配置するとともに、前記電流センサが計測した電流値と前記電圧センサが計測した電圧値とで電力値を計算する制御回路を設けた構成としてある。

本発明によれば、電流のみならず、電圧および電流をも計測できるとともに、保持手段を介して電線の取り付け、取り外し作業が簡単かつ容易な電力センサが得られる。

本発明の他の実施形態としては、前述に記載の電流センサのセンサ本体内に、前記センサ素子に通信ポートを設けるとともに、前記通信ポートを介して受信した前記電線の電圧値と、前記電流センサが計測した前記電線の電流値とで電力値を計算する制御回路を設けてもよい。
本実施形態によれば、広範囲の消費電力を計測できる電力センサが得られる。

本発明の別の実施形態としては、前述に記載の電流センサのセンサ本体内に、前記電線の電圧値を記憶する記憶素子を設けるとともに、前記電流センサで計測した前記電線の電流値と前記記憶素子で記憶されている電圧値とで電力値を計算する制御回路を設けてよい。
本実施形態によれば、より一層広範囲の消費電力を計測できる電力センサが得られるという効果がある。

本発明に係る電流センサの第１実施形態を示す斜視図である。 図１に示した電流センサの分解斜視図である。 図１に示した電流センサの異なる角度から視た分解斜視図である。 図Ａおよび図Ｂは図１に示した電流センサの組み付け前後を示す斜視図である。 図Ａは電線を組み付けた状態を示す概略正面図、図Ｂは図Ａの部分拡大図である。 図１に示した電流センサを背面側から視た縦断面図である。 本発明に係る電流センサの使用方法を説明するための説明図である。 本発明に係る電流センサの第２実施形態を示す斜視図である。 図８に示した電流センサの分解斜視図である。 図８に示した電流センサを異なる角度から視た分解斜視図である。 図Ａおよび図Ｂは図８に示した電流センサの組み付け前後を示す斜視図である。 本発明に係る電流センサの第３実施形態を示す斜視図である。 図１２に示した電流センサの分解斜視図である。 図１２に示した電流センサを異なる角度から視た分解斜視図である。 図Ａおよび図Ｂは図１２に示した電流センサの組み付け前後を示す斜視図である。 図Ａおよび図Ｂは図１５Ｂに示した組み付け後の電流センサを示す部分拡大断面図である。 図Ａおよび図Ｂは本発明に係る電流センサの第４実施形態を示す斜視図および使用状態を示す概略正面図である。 図１７Ａに示した電流センサの分解斜視図である。 図１７Ａに示した電流センサを異なる角度から視た分解斜視図である。 図Ａおよび図Ｂは図１７Ａに示した電流センサの組み付け前後を示す斜視図である。 図Ａおよび図Ｂは本発明に係る電流センサの第５実施形態を示す斜視図および使用状態を示す斜視図である。 図２１Ａに示した電流センサの分解斜視図である。 図２１Ａに示した電流センサを異なる角度から視た分解斜視図である。

本発明に係る電流センサの実施形態を、図１ないし図２３の添付図面に従って説明する。
第１実施形態は、図１ないし図７に示すように、３本の電線の電流値を計測する電流センサ１に適用した場合であり、大略、センサ本体１０と、抜け止め用ベース７０と、で構成されている。

前記センサ本体１０は、図２に示すように、ハウジング２０と、前記ハウジング２０の上面に貼着一体化する上面カバー３０と、前記ハウジング２０の正面を被覆する前面カバー４０と、前記前面カバー４０の背面にスライド可能に組み付けられるロック部材５０と、前記ハウジング２０内に配置される計測用門型プリント基板５０，５１とで構成されている。

前記ハウジング２０は、図２に示すように、正面側に開口部を有する箱形状であり、その上面に接続用開口部２１を有する一方、その下端面から背面にかけて切り欠くことにより、略Ｕ字形状の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃを所定のピッチで形成してある。そして、前記挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに沿って略Ｕ字形状の仕切り壁２３ａ，２３ｂ，２３ｃが一体に形成されている。特に、中央の挿入溝２２ｂを仕切る略Ｕ字形状の仕切り壁２３ｂは、その両端部を前記ハウジング２０から切り離すことにより、その内周面の対向する下端縁部に弾性爪部２４を形成してある。また、中央に位置する略Ｕ字形状の仕切り壁２３ｂの上方には、図示しない２枚の制御用第１，第２プリント基板を前後に支持するための支持用リブ２５ａ，２５ｂを側方に突設してある。さらに、前記ハウジング２０は、その開口縁部に沿って係合孔２６を所定のピッチで形成してある。

前記上面カバー３０は、前記ハウジング２０の上面を被覆可能な平面形状を有するとともに、その中央部に液晶モニター３１を埋設してある。前記液晶モニター３１は、前記ハウジング２０内に組み込またれ制御用第１，第２プリント基板（図示せず）に接続され、後述するシーソ型スイッチ４６の切り替え操作に基づき、計測した電流値、電圧値、電力値を適宜、表示できる。

前面カバー４０は、図２に示すように、前記ハウジング２０の正面を被覆可能な正面形状を有するとともに、前記ハウジング２０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対応する位置に、略Ｕ字形状の切り欠き溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃを設けてある。また、図３に示すように、３つの前記切り欠き溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃのうち、中央に位置する切り欠き溝４１ｂの対向する両側縁部に、位置規制用腕部４２，４２を側方にそれぞれ突設してある。また、両側に位置する切り欠き溝４１ａ，４１ｃの内側縁部に、ガイド溝４３ａを備えたガイド用突条４３を上下方向にそれぞれ延在してある。さらに、前記前面カバー４０は、その正面上部の中央に操作表示孔４４を有するとともに、前記操作表示窓４４の両側に接続孔４５ａ，４５ｂをそれぞれ設けてある。さらに、前記操作表示孔４１と接続孔４５ａとの間には、シーソ型スイッチ４６および上下に配置した一対の動作表示孔４７，４７を設けてある。そして、前記前面カバー４０は、その内向面の外周縁部に沿って係合爪部４８を突設してある。

前記計測用門型プリント基板５０，５１は、図２および図３に示すように、前記ハウジング２０に設けた略Ｕ字形状の仕切り壁２３ａ，２３ｃに馬乗り状態となるように組み込まれる。前記計測用門型プリント基板５０，５１には、電線の電流を計測できる電流センサ素子、例えば、ＧＭＲ素子をそれぞれ実装してあり、他にもホール素子などのように電線から発生する磁気を計測するセンサ素子を用いることができる。また、必要に応じ、電圧を計測できる電圧センサ素子を実装しておいてもよい。

本実施形態では、図２および図３において、２枚の計測用門型プリント基板５０，５１を図示している。ただし、説明の便宜上、一対の前記計測用門型プリント基板５０，５１と前記前面カバー４０との間に、前記ハウジング２０の支持用リブ２５ａ，２５ｂを介して図示しない２枚の制御用第１，第２プリント基板が配置されている。特に、奥側に位置する図示しない制御用第１プリント基板にはＩＣチップが実装され、制御回路を構成している。また、手前側に位置する図示しない制御用第２プリント基板には、その外向面の両側に一対の接続ソケットを並設してあるとともに、一対の前記接続ソケットの間に、上下に配置した一対のスイッチ素子と、上下に配置した一対の発光素子とを配置してある。

なお、図示しない前記制御用第１プリント基板には、計測用プリント基板５０，５１に実装した電流センサ素子および電圧センサ素子で計測した電流値、電圧値および力率に基づいて電力値を計測できるＩＣチップを、実装しておいてもよい。
さらに、前記制御用第１，第２プリント基板のいずれかに通信ポートを設けることにより、外部で計測した電線の電圧値を前記通信ポートで受信し、前記ＩＣチップで電線の電力値を計測してもよい。

ロック部材６０は、図２に示すように、その正面上部に「ＬＯＣＫ」，「ＦＲＥＥ」を表示するとともに、その上端部に操作用リブ６１を突設してある一方、その下方側に一対の略Ｌ字形状のロック用脚部６２，６２を平行に延在してある。また、ロック部材６０は、図３に示すように、その両側縁部に設けた一対のガイド溝６３，６３を、前記前面カバー４０の背面に設けたガイド突起４０ａ，４０ａにそれぞれ嵌合し、前記前面カバー４０にスライド可能に組み付けられる。

抜け止め用ベース７０は、図２に示すように、前記ハウジング２０の底面を被覆可能な平面形状を有し、その上面に前記ハウジング２０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに嵌合可能な押圧用突部を突設してある。前記押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃの上端面には、一対の弾性受け部７２，７２を対向するように一体成形してある。また、中央に位置する前記押圧用突部７１ｂの両側基部には蛇腹状の係止用受け部７３をそれぞれ設けてある一方、両側に位置する押圧用突部７１ａ，７１ｃの内向面縁部にはガイド用受け部７４をそれぞれ突設してある。

次に、本実施形態に係る電流センサ１の組立方法について説明する。
まず、図２に示すように、前記ハウジング２０内の仕切り壁２３ａ，２３ｃを介して計測用プリント基板５０，５１を組み付けるとともに、一対の支持用リブ２５ａ，２５ｂを介して図示しない制御用第１，第２プリント基板を位置決めする。ついで、前記制御用第１，第２プリント基板に、ハウジング２０の接続孔２１を介し、上面カバー３０の液晶表示板３１を電気接続した後、前記ハウジング２０の上面に前記上面カバー３０を貼着一体化する。

一方、図６に示すように、前記前面カバー４０の背面中央に、一対のガイド突起４０ａ，４０ａを介してロック部材６０のガイド溝６３，６３を嵌合し、上下方向にスライド可能に取付ける。このため、前記ロック部材６０のロック用脚部６２，６２が前記前面カバー４０の位置規制用腕部４２，４２にそれぞれ隣接するとともに、前記前面カバー４０の表示窓４４から「ＬＯＣＫ」，「ＦＲＥＥ」の文字が目視可能となる。

そして、前記ハウジング２０の係合孔２６に前記前面カバー４０の係合爪部４８を係合する。これにより、図示しない制御用第２プリント基板の外向面に取付けた接続ソケット（図示せず）が接続孔４５ａ，４５ｂから突出する。また、図示しない制御用第２プリント基板の外向面に取付け一対の発光素子が、前記前面カバー４０の動作表示孔４７，４７にそれぞれ嵌合する。また、前記前面カバー４０に設けたシーソ型スイッチ４６が、図示しない制御用第２プリント基板に設けたスイッチ素子を操作可能となり、センサ本体１０が完成する。

ついで、図４Ａに示すように、図示しない基台にネジ止めした抜け止め用ベース７０の押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃに、電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃをそれぞれ位置決めする。ついで、前記抜け止め用ベース７０の押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃに、ロック部材６０を引き上げた状態の前記センサ本体１０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃを嵌合し、押し込む。これにより、ハウジング２０の弾性爪部２４，２４が弾性変形し、前記抜け止め用ベース７０の蛇腹状の係止用受け部７３，７３にそれぞれ係止する。そして、前記センサ本体１０が前記電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを一対の弾性受け部７２，７２に押し付ける。そして、ロック部材６０を押し下げ、ロック用脚部６２を弾性爪部２４と位置規制用腕部４２との間に圧入することにより、センサ本体１０が抜け止め用ベース７０に対してロック状態となる（図４Ｂ）。
すなわち、図５および図６に示すように、前記ロック部材６０のロック用脚部６２が前記弾性爪部２４を位置規制することにより、前記抜け止め用ベース７０からセンサ本体１０が脱落することを確実に防止できる。

本実施形態に係る前記電流センサ１の使用例としては、例えば、図７に示すように、工場内の製造装置２の電線３毎に取り付け、電流，電圧を計測することにより、消費電力を常時、計測するとともに、配電盤４内に取り付けて総消費電力をも計測できる。
また、本実施形態によれば、前記センサ本体１０と抜け止め用ベース７０とで電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを挟持すれば、電流等を計測できるので、所望の位置で電流等を計測でき、使い勝手の良い電流センサ１（または／および電力センサ）が得られる。
そして、抜け止め用ベース７０を取り付けることにより、配線済みの電線に前記電流センサを後付けでき、便利であるという利点がある。

第２実施形態に係る電流センサは、図８ないし図１１に示すように、前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点はセンサ本体１０と抜け止め用ベース７０との接続構造である。
すなわち、図９および図１０に示すように、前記第１実施形態と異なり、ハウジング２０の仕切り壁２３ｂは、その両端部を切り離すことなく、一体に成形されている。
また、前面カバー４０の正面側の両側縁部には固定ネジ６５を挿通するための貫通孔４０ａを設けてあるとともに、係合用スリット４０ｂを設けてある。
さらに、ネジ６６（図１０参照）で固定される抜け止め用ベース７０は、その上面両側端部に突設した固定台７５にネジ孔７５ａを形成してあるととともに、前記固定台７５，７５と押圧用突部７１ａ，７１ｃとの間には係合用リブ７５ｂ，７５ｂがそれぞれ一体成形されている。
他は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、同一部品，同一部分には同一番号を附して説明を省略する。

本実施形態に係る電流センサ１の組立方法について説明する。
図１１に示すように、図示しない基台にネジ止めした抜け止め用ベース７０の押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃに、電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃをそれぞれ位置決めする。ついで、前記抜け止め用ベース７０の押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃに、前記センサ本体１０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃを嵌合し、押し込む。これにより、抜け止め用ベース７０の係合用リブ７５ｂにハウジング２０に設けた係合用スリット４０ｂを係合する。ついで、前面カバー４０に設けた貫通孔４０ａに固定ネジ６５を挿通するとともに、その雄ネジ部６５ａを抜け止め用ベース７０のネジ孔７５ａに螺合することにより、前記電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを強固に固定できる。
したがって、本実施形態によれば、電線を所定の位置により一層正確に位置決めでき、計測精度の高い電流センサ１が得られるという利点がある。

第３実施形態に係る電流センサは、図１２ないし図１６に示すように、前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は電線に対する抜け止め用ベース７０の押圧構造、および、前記抜け止め用ベース７０に対するセンサ本体１０の取り付け構造である。

ハウジング２０および前面カバー４０とからなる前記センサ本体１０は、前記ハウジング２０の仕切り壁２３ａ，２３ｂ，２３ｃの間に設けた係合孔２６に、前記前面カバー４０の係合爪４８を係合一体化したものである。そして、前記仕切り壁２３ａ，２３ｂ，２３ｃの間の下端部にスライダ６７，６７をスライド挿入可能としてある。

前記スライダ６７は、仕切り壁２３ａ，２３ｂ，２３ｃの間の下端部に挿入可能な正面形状を有する枠形状であり、図１６Ａに示すように、両側側面に設けた係合用リブ６７ａを前記仕切り壁２３ａ，２３ｂ，２３ｃの間にスライドさせて係合可能としてある。また、前記スライダ６７は、図１６Ｂに図示するように、後述する抜け止め用ベース７０に設けた一対の係合用門型受け部７０ａ，７０ａに係合可能な係合用爪部６７ｂ，６７ｂを側方に突設してあるとともに、その上面縁部に係止用突起６７ｃを突設してある。

抜け止め用ベース７０は、図１３および図１４に示すように、前記ハウジング２０の底面を被覆可能な平面形状を有し、その上面に前記ハウジング２０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに嵌合可能な押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃを突設してある。前記押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ間の各上面には一対の係合用門型受け部７０ａ，７０ａを突設してある。さらに、前記押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃに設けた嵌合孔７６には、付勢用コイルバネ７７を介して押圧部材７８が嵌合されている。なお、前記押圧部材７８は、その上面が電線の外周面に沿う円弧面７８ａとなっているが、必ずしもこれに限らず、例えば、略Ｖ字形状の凹面であってもよい。
他は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、同一部品，同一部分には同一番号を附して説明を省略する。

本実施形態に係る電流センサ１の組立方法について説明する。
まず、図１５に示すように、図示しない基台にネジ止めした抜け止め用ベース７０の押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃの嵌合孔７６に付属用コイルバネ７７，押圧部材７８を挿入する。そして、前記押圧部材７８の円弧面７８ａに電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃをそれぞれ位置決めする（図１５）。

一方、センサ本体１０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃの間に位置する下端部にスライダ６７の係合用リブ６７ａを側方からスライド係合し、ハウジング２０の底面に設けた抜け止め溝２０ａにスライダ６７の係止用突起６７ｃを係止して仮止めする（なお、図１５には、説明の便宜上、抜け止め用ベース７０の上面にスライダ６７を取り付けた状態を図示してある。）。

そして、前記抜け止め用ベース７０の押圧用突部７１ａ，７１ｂ，７１ｃに、前記センサ本体１０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃを嵌合し、押し込む。これにより、電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃおよび押圧部材７８がコイルバネ７７を押し下げ、前記スライダ６７の底面が前記抜け止め用ベース７０の上面に当接する。ついで、前記スライダ６７をセンサ本体１０内に押し込むことにより、係合用爪部６７ｂ，６７ｂが前記抜け止め用ベース７０の一対の係合用門型受け部７０ａ，７０ａに係合するとともに、前記ハウジング２０の底面に設けた抜け止め溝２０ｂにスライダ６７の係止用突起６７ｃが係止して抜け止めされる（図１６Ｂ）。

本実施形態によれば、電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを押圧部材７８を介して付勢用コイルバネ７７で付勢している。このため、外部から振動が加わっても、電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃが挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃの底面に圧接し、常に所定の位置に位置決めされるので、計測精度の高い電流センサ１が得られるという利点がある。
他は前述の第１実施形態と同様であるので、同一部品、同一部分には同一番号を附して説明を省略する。

第４実施形態に係る電流センサは、図１７ないし図２０に示すように、前述の第１実施形態と同様、３本の電線の電流値を計測する電流センサ１に適用した場合であり、大略、センサ本体１０と、前記センサ本体１０内に組み込まれた弾性保持部材１００と、で構成されている。

前記センサ本体１０は、図１８および図１９に示すように、ハウジング２０と、前記ハウジング２０の上面に貼着一体化する上面カバー３０と、前記ハウジング２０の正面を被覆する前面カバー４０と、前記ハウジング２０の背面を被覆する後面カバー９０と、前記ハウジング２０内に配置される計測用プリント基板５０，５１とで構成されている。
なお、本実施形態では、第１実施形態と同様、制御用第１，第２プリント基板は図示されていないが、接続方法を明確にすべく、前記制御用第２プリント基板に実装した一対の接続ソケット５４ａ，５４ｂを図１７Ａに図示してある。

前記ハウジング２０は、図１８に示すように、その内部を中仕切り壁２０ｃで前後に仕切られ、正面側および背面側に開口部を有する箱形状である。また、前記ハウジング２０は、その上面に接続用開口部２１を有する一方、その下端面から背面にかけて切り欠くことにより、略Ｕ字形状の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃを所定のピッチで形成してある。そして、前記中仕切り壁２０ｃの正面側に前記挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに沿って仕切り壁２３ａ，２３ｂ，２３ｃが一体に形成されている。特に、前記仕切り壁２３ａ，２３ｂ，２３ｃの対向する内周面の下端縁部には、軸受け凹部２７がそれぞれ形成され、その突き当り面に軸受け突起２７ａを突設してある。また、前記軸受け突起２７ａの上方には上下に延在した軸受け溝部２７ｂを設けてある。さらに、中央に位置する仕切り壁２３ｂの上方には、図示しない２枚の制御用第１，第２プリント基板を前後に支持するための支持用リブ２５ａ，２５ｂを側方に突設してある。さらに、前記ハウジング２０は、その開口縁部に沿って係合孔２６を所定のピッチで形成してある。

前記上面カバー３０は、前記ハウジング２０の上面を被覆可能な平面形状を有するとともに、その中央部に液晶モニター３１を埋設してある。前記液晶モニター３１は、前記ハウジング２０内に組み込またれ制御用第１，第２プリント基板（図示せず）に接続され、後述する前面カバー４０に設けたシーソ型スイッチ４６の切り替え操作に基づき、計測した電流値、電圧値、電力値を適宜、表示できる。

前記前面カバー４０は、図１８に示すように、前記ハウジング２０の前面を被覆可能な正面形状を有するとともに、前記ハウジング２０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対応する位置に、略Ｕ字形状の切り欠き溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃを設けてある。また、図１９に示すように、３つの前記切り欠き溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃの間に位置する下端縁部に軸受け突起４９ａを突設してあるとともに、前記軸受け突起４９ａの上方には上下に延在した軸受け溝部４９ｂを設けてある。

前記計測用門型プリント基板５０，５１は、図１９および図２０に示すように、前記ハウジング２０に設けた中仕切り壁２０ｃの背面に組み込まれる。前記計測用門型プリント基板５０，５１には、前記第１実施形態と同様、電線の電流を計測できる電流センサ素子、例えば、ＧＭＲ素子をそれぞれ実装してあり、必要に応じ、電圧を計測できる電圧センサ素子を実装しておいてもよい。

本実施形態では、図１８および図１９において、２枚の前記計測用門型プリント基板５０，５１を図示した。ただし、前記中仕切り壁２０ｃの正面側に前記支持用リブ２５ａ，２５ｂを介して配置される２枚の制御用第１，第２プリント基板は図示していない。奥側に位置する図示しない制御用第１プリント基板にはＩＣチップが実装され、制御回路を構成している。また、手前側に位置する図示しない制御用第２プリント基板には、その外向面の両側に一対の接続ソケット５４ａ，５４ｂを並設してあるとともに、一対の前記接続ソケット５４ａ，５４ｂの間に、上下に配置した一対のスイッチ素子と、上下に配置した一対の発光素子とを配置してある。

なお、図示しない前記制御用第１プリント基板には、計測用プリント基板５０，５１に実装した電流センサ素子および電圧センサ素子で計測した電流値、電圧値および力率で電力値を計算するＩＣチップを実装しておいてもよい。
さらに、前記制御用第１，第２プリント基板のいずれかに通信ポートを設けることにより、外部で計測した電線の電圧値を前記通信ポートで受信し、前記ＩＣチップで電線の電力値を計測してもよい。

前記後面カバー９０は、図１８および図１９に示すように、前記ハウジング２０の後面を被覆可能な背面形状を有するとともに、前記ハウジング２０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対応する位置に、略Ｕ字形状の切り欠き溝９１ａ，９１ｂ，９１ｃを設けてある。また、前記後面カバー９０は、その外周縁部に沿って係合爪部９２を設けてある。

弾性保持部材１００は、回動軸１０１の両端縁部から一対の略Ｊ字形状の第１バネ部材１０２，１０２が平行に延在するとともに、その先端をスライド軸１０３で連結一体化してある。また、前記回動軸１０１の中央から略Ｊ字形状の第２バネ部材１０４が延在しているとともに、その先端にスライド軸１０５を一体成形してある。そして、前記第１バネ部材１０２は第２バネ部材１０４よりも曲率が小さく、太さの異なる電線に対応できるようになっている。特に、前記回動軸１０１の両端面には、軸受け凹部１０１ａを設けてあるとともに、前記スライド軸１０３，１０５の両端面にはスライド突起１０３ａ，１０５ａを設けてある。

次に、本実施形態に係る電流センサ１の組立方法について説明する。
まず、図１９に示すように、前記ハウジング２０の中仕切り壁２０ｃの背面側に、計測用プリント基板５０，５１を組み付ける。また、一対の支持用リブ２５ａ，２５ｂを介して図示しない制御用第１，第２プリント基板を位置決めする。さらに、前記制御用第１，第２プリント基板に上面カバー３０の液晶表示板３１を接続孔２１を介して電気接続した後、前記上面カバー３０を前記ハウジング２０の上面に貼着一体化する。ついで、前記ハウジング２０の係合孔２６に前記後面カバー９０の係合爪部９２を係合し、背面側の開口部を密閉する。

一方、前記ハウジング２０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃの内周面に設けた軸受け凹部２７に回動軸１０１を嵌合するとともに、前記回動軸１０１の軸受け凹部１０１ａを軸受け突起２７ａに嵌合し、回動可能に支持する。また、前記スライド軸１０３，１０５のスライド突起１０３ａ，１０５ａを中仕切り壁２０ｃに設けた軸受け溝部２７ｂに嵌合することにより、スライド可能に支持する。そして、前記ハウジング２０の係合孔２６に前記前面カバー４０の係合爪部４８を係合し、正面側の開口部を密閉する。これにより、前記回動軸１０１の軸受け凹部１０１ａに前記前面カバー４０の軸受け突起４９ａを係合するとともに、スライド軸１０３，１０５のスライド突起１０３ａ，１０５ａを前記前面カバー４０の軸受け溝部４９ｂに係合することにより、電流センサ１の組み立てが完了する。

本実施形態に係る前記電流センサ１の使用方法としては、図２０Ａに示すように、平行に配置した電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃの上方に前記電流センサ１を位置決めし、電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを前記電流センサ１の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに挿入し、押し込む。これにより、弾性保持部材１００の第１バネ部１０２，１０２が弾性変形し、図２０Ｂに示すように、前記電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを保持する。
なお、前記電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃよりも太い電線に対しては第２バネ部１０４が弾性変形して保持する。
本実施形態によれば、前記電流センサ１を電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃにワンタッチで着脱可能に保持できるので、任意の位置における電流および／または電力を簡単に計測できるという利点がある。
他は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、同一部分、同一部品には同一番号を附して説明を省略する。

第５実施形態に係る電流センサは、図２１および図２３に示すように、前述の第４実施形態とほぼ同様であり、異なる点は結束バンド１１０で電線を保持する点である。
すなわち、前面カバー４０は、図２２に示すように、前記ハウジング２０の前面を被覆可能な正面形状を有するとともに、前記ハウジング２０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対応する位置に、略Ｕ字形状の切り欠き溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃを設けてある。また、前記切り欠き溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃの上方縁部に一対の結束用突起４９を側方に突設してある。

一方、後面カバー９０は、図２３に示すように、前記ハウジング２０の後面を被覆可能な背面形状を有するとともに、前記ハウジング２０の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対応する位置に、略Ｕ字形状の切り欠き溝９１ａ，９１ｂ，９１ｃを設けてある。また、前記切り欠き溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃの上方縁部には一対の結束用突起９３を側方に突設してある。
他は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、同一部分、同一部品には同一番号を附して説明を省略する。

そして、図２１ａに示すように、前記電流センサ１の挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃに電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを挿入して位置決めした後、前記前面カバー４０の結束用突起４９および前記後面カバー９０の結束用突起９３に、結束バンド１１０で結束することにより、電線８０ａ，８０ｂ，８０ｃを保持する。
本実施形態によれば、部品点数が少なく、構造が簡単であるだけでなく、市販の結束バンド１１０を使用することにより、製造コストの安価な電流センサ１が得られるという利点がある。

本発明に係る電流センサは前述の三相３線の電流センサに限らず、三相４線の電流センサに適用してもよく、あるいは、電圧センサ，電力センサに適用してもよい。
また、電線の電流，電圧を計測する挿入溝は必ずしも２本設ける必要はなく、１本または３本以上設けてもよい。
さらに、前記センサ本体１０に設けた挿入溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃの対向する内側面のうち、その少なくともいずれか一方に、電線を抜け止めできる抜け止め用突起を一体成形しておいてもよい。

１：電流センサ
２：製造装置
３：電線
４：配電盤
１０：センサ本体
２０：ハウジング
２０ａ，２０ｂ：抜け止め溝
２０ｃ：中仕切り壁
２１：接続用開口部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ：挿入溝
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ：仕切り壁
２４：弾性爪部
２５ａ，２６ｂ：支持用リブ
２６：係合孔
２７：軸受け凹部
２７ａ：軸受け突起
２７ｂ：軸受け溝部
３０：上面カバー
３１：液晶モニター
４０：前面カバー
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ：切り欠き溝
４２：位置規制用腕部
４３：ガイド用突条
４４：操作表示孔
４５ａ，４５ｂ：接続孔
４６：シーソ型スイッチ
４７：動作表示孔
４８：係合爪部
４９：結束用突起
４９ａ：軸受け突起
４９ｂ：軸受け溝部
５０，５１：計測用門型プリント基板
６０：ロック部材
６１：操作用リブ
６２：ロック用脚部
６３：ガイド溝
６５：固定ネジ
６５ａ：雄ネジ部
６７：スライダ
６７ａ：係合用リブ
６７ｂ：係合用爪部
６７ｃ：係止用突起
７０：抜け止め用ベース
７０ａ：係合用門型受け部
７１ａ，７１ｂ，７１ｃ：押圧用突部
７２：弾性受け部
７３：係止用受け部
７４：ガイド用受け部
７５：固定台
７５ａ：ネジ孔
７５ｂ：固定台
７６：係合用リブ
７７：付勢用コイルバネ
７８：押圧部材
７８ａ：円弧面
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ：電線
９０：後面カバー
９１ａ，９１ｂ，９１ｃ：切り欠き溝
９２：係合爪部
９３：結束用突起
１００：弾性保持部材
１０１：回動軸
１０１ａ：軸受け凹部
１０２：第１バネ部材
１０３，１０５：スライド軸
１０３ａ，１０５ａ：スライド突起
１０４：第２バネ部材
１１０：結束バンド

Claims (19)

1. 被覆された電線に流れる電流を外部から計測する電流センサであって、
   電流センサ素子を内蔵し、かつ、少なくとも２本の前記電線をそれぞれ挿入可能な切り欠いた形状の挿入溝を並設したセンサ本体と、前記挿入溝に挿入した前記電線を前記挿入溝の底面に保持できる保持手段と、からなることを特徴とする電流センサ。
2. 前記挿入溝の巾寸法が、切り欠いた開口部から底面に向かって狭くなることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記挿入溝の底面が、同一深さに位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサ。
4. 前記挿入溝の底面が、円弧形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電流センサ。
5. 前記挿入溝の底面が、略Ｖ字形状であるであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電流センサ。
6. 前記保持手段が、前記挿入溝の対向する内側面の少なくともいずれか一方から突設するように前記センサ本体に一体成形した抜け止め用突起であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電流センサ。
7. 前記保持手段が、前記センサ本体と別体の別部材からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電流センサ。
8. 前記保持手段が、前記挿入溝の縁部から側方に突設した少なくとも１つの結束用突起と、前記結束用突起に結束可能な結束バンドと、からなることを特徴とする請求項７に記載の電流センサ。
9. 前記保持手段が、前記センサ本体に組み付けられ、かつ、前記挿入溝内に出し入れ可能に迫り出すとともに、挿入された前記電線を脱着可能に保持する弾性保持部材であることを特徴とする請求項７に記載の電流センサ。
10. 前記弾性保持部材が、並設した複数本の略Ｊ字形状の弾性腕部で形成されていること特徴とする請求項９に記載の電流センサ。
11. 前記保持手段が、前記センサ本体の挿入溝毎に挿入可能な押圧用突部を並設し、かつ、前記センサ本体に固定可能な抜け止め用ベースであることを特徴とする請求項７に記載の電流センサ。
12. 前記抜け止め用ベースが、前記押圧用突部の上端面に、前記電線に圧接可能な一対の弾性受け部を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の電流センサ。
13. 前記抜け止め用ベースが、前記押圧用突部の上端部に上下動可能に収納され、かつ、バネ部材を介して上方に付勢された押圧部材を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の電流センサ。
14. 前記抜け止め用ベースが、前記押圧部材の上端面を円弧形状としたことを特徴とすることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の電流センサ。
15. 前記抜け止め用ベースが、前記押圧部材の上端面を略Ｖ形状としたことを特徴とすることを特徴とする請求項１１または１３に記載の電流センサ。
16. 前記センサ本体の上面に、表示部を配置したことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の電流センサ。
17. 請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の電流センサのセンサ本体内に、前記電線の電圧を計測可能な電圧センサを配置するとともに、前記電流センサが計測した電流値と前記電圧センサが計測した電圧値とで電力値を計算する制御回路を設けたことを特徴とする電力センサ。
18. 請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の電流センサのセンサ本体内に、前記センサ素子に通信ポートを設けるとともに、前記通信ポートを介して受信した前記電線の電圧値と、前記電流センサが計測した前記電線の電流値とで電力値を計算する制御回路を設けたことを特徴とする電力センサ。
19. 請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の電流センサのセンサ本体内に、前記電線の電圧値を記憶する記憶素子を設けるとともに、前記電流センサで計測した前記電線の電流値と前記記憶素子で記憶されている電圧値とで電力値を計算する制御回路を設けたことを特徴とする電力センサ。

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