JP2017026322A - 電圧チェッカー - Google Patents

Abstract

【課題】 計測対象の分岐電線を特定のケーブルに限定することでその都度係数を設定する必要を無くし、更に特定の分岐ブレーカの負荷側配線に特化して負荷配線の間隔を限定したセンサ装置を使用することで、簡易な操作で電線の線間電圧を精度良く計測できる電圧チェッカーを提供する。【解決手段】 分岐ブレーカ５の負荷側端子５ａに接続された一対の電線３の線間電圧を計測するために、被覆された電線３のそれぞれに接触させる３つの電極Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）を備えたセンサ装置１と、３つの電極Ｐのうち電線３に接触させた２つの電極Ｐの間に発生した電圧に比例する電圧情報を表示する電圧表示部２ａとを有し、センサ装置１は板状に形成されて複数の電極Ｐが一方の面に列設され、他方の面はシールド電極Ｓにより覆われて成る。【選択図】 図１

Description

本発明は、電線に印加されている電圧をチェックする電圧チェッカーに関し、特に１００Ｖ／２００Ｖの何れであるかチェックする電圧チェッカーに関する。

住宅用分電盤の設置施工後には、電気工事業者による自主チェックが行われたり、竣工検査などの接続確認が行われる。この接続確認項目の１つとして、活線状態での分岐回路の電圧確認がある。これは１００Ｖ／２００Ｖの確認であり、施工時に誤結線があると、２００Ｖ供給すべき回路に１００Ｖが印加されて負荷が正常に動作しなかったり、１００Ｖ供給すべき回路に２００Ｖが印加されると負荷が焼損するなどの事故に繋がるのでこれを防ぐために行われる。

この電圧確認方法は、従来は分岐ブレーカの導電部に電圧テスターなどのプローブを接触させて計測するため、プローブによる短絡事故等発生しないよう十分な注意を必要とした。そのため、安全な確認を可能とする非接触な電圧計測方法が提案されている。
例えば、特許文献１では、計測対象の２本の電線の周囲に導体を設け、その導体間に流れる電流を検出し、予め求めた係数を用いて電圧値に変換することで線間電圧を求めた。
また特許文献２では、ケーブルを内部電極と外部電極を備えた２つのプローブでクランプし、プローブの外部電極間に交流電圧を印加した場合と同電位に設定した場合とで電極間に発生する電圧を計測してケーブルの電圧を求めた。

一方で、チェック対象となる分岐電線は、分岐ブレーカの負荷側端子に接続された電線であり、分岐ブレーカは分電盤内で多数列設されているため、隣接する分岐ブレーカ同士の分岐電線も近い位置に存在する。特に特許文献３に示すような薄型ブレーカが組み付けられた分電盤の分岐配線をチェックする場合は、隣接する分岐ブレーカの配線は接近しており容易ではなかった。

特開２００２−５５１２６号公報 特許第４６１１７７４号公報 特開２００８−４７３６２号公報

上記特許文献１の技術は、計測対象を限定しないが、予め接続端子部で直接電圧を計測して係数やインピーダンスを予め求めなければならないため、手順が複雑であった。また引用文献２の技術は、ケーブルをクランプするリング形状のプローブを使用するため、装着したケーブルとの間に発生する隙間により誤差が発生し易かった。また、計測対象のケーブルの被覆厚みによっても誤差が発生した。

一方で、家庭用分電盤をみた場合、分電盤から電灯やエアコンに至る個々の分岐電路は通常ＶＶＦケーブルが使用されている。そのため、例えばこのＶＶＦケーブルに特化して表示部等を設定すれば、係数をその都度設定することなく多くの家庭用分電盤に対応できる。また、芯線を覆う被覆部の材質や厚みも大きな変化がないため、誤差の発生も小さくすることが可能である。
更に、上記特許文献３にあるような薄型ブレーカが組み付けられた分電盤では、分岐電線は分岐ブレーカの上下方向（分電盤の奥行き方向）に配列されるため、この配列に合わせて電圧を検出するセンサを配置した計測治具を作製すれば、電線が密に配置された場所でも線間電圧をスムーズに計測できることが考えられる。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、計測対象の分岐電線を特定のケーブルに限定することでその都度係数を設定する必要を無くし、更に特定の分岐ブレーカの負荷側配線に特化して分岐電線の間隔を限定したセンサ装置を使用することで、簡易な操作で電線の線間電圧を精度良く計測できる電圧チェッカーを提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明に係る電圧チェッカーは、分岐ブレーカの負荷側端子に接続された一対の電線の線間電圧を計測するために、被覆された電線のそれぞれに接触させる複数の電極を備えたセンサ装置と、電線に接触させた２つの電極の間に発生した電圧に比例する電圧情報を表示する電圧表示部とを有し、センサ装置は板状に形成され、複数の電極が一方の面に設けられ、他方の面はシールドのための電極により覆われて成ることを特徴とする。
この構成によれば、センサ装置の裏面はシールドされているため、電線の電圧をチェックする際に、隣接するブレーカに接続された電線がセンサ装置のすぐ裏側にあっても、その電線の影響を排除でき、線間電圧を精度良く計測できる。そして、電極を被覆された電線に接触させることで線間電圧の情報を入手するため、簡易な操作で入手できるし安定した計測を実施できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、センサ装置は３つの電極が並べて配置され、中央の電極と端部に配置された一方の電極とはコンデンサを介して連結され、他方の端部に配置された電極と中央の電極とは電気的に一体に構成されて成ることを特徴とする。
この構成によれば、センサ装置が３つの電極を備えることで、分岐ブレーカの負荷側端子が、電圧極、中性極、電圧極の３端子を備え、そのうち２端子に電線が接続されている構成の線間電圧をチェックするのに都合が良い。そして、一対の電極は互いに接続するだけの簡易な回路構成で単相３線式電路に接続された分岐ブレーカの負荷配線の電圧をチェックできる。

本発明によれば、センサ装置の裏面はシールドされているため、電線の電圧をチェックする際に、隣接するブレーカに接続された電線がセンサ装置のすぐ裏側にあっても、その電線の影響を排除でき、線間電圧を精度良く計測できる。そして、電極を被覆された電線に接触させることで線間電圧の情報を入手するため、簡易な操作で入手できるし安定した計測を実施できる。

本発明に係る電圧チェッカーの一例を示す構成説明図である。 電圧チェッカーの電気的構成を模式的に示した開路図である。 分岐ブレーカの負荷側端子に接続された電線の電圧を計測中のセンサ装置を示す説明図で、分岐ブレーカの左側面方向から見た図である。 図３の状態を反対側から見た分岐ブレーカの右側面方向から見た図である。 図３の状態を上から見た図である。 センサ装置に設けたシールド電極に流れる電流を説明するための回路図である。 センサ装置にシールド電極を設けなかった場合の電流の流れを示す回路図である。 図３とは異なる端子に接続された電線の線間電圧を計測するセンサ装置の説明図である。 図３とは更に異なる端子に接続された電線の線間電圧を計測するセンサ装置の説明図で、（ａ）は分岐ブレーカの左側面方向から見た図、（ｂ）は分岐ブレーカの右側面方向から見た図である。 図９の計測状態でのセンサ装置に設けたシールド電極に流れる電流を説明するための回路図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る電圧チェッカーの一例を示す構成図であり、電圧チェッカーは３つの電極Ｐ（第１電極Ｐ１，第２電極Ｐ２，第３電極Ｐ３）を備えたセンサ装置１と、電圧表示部２ａを備えた本体２とを有している。センサ装置１は、３つの電極Ｐを設けた面を前面とすると、裏面にシールドのための電極（シールド電極）Ｓを備えている。そして３は計測対象の電線であり、３つの電極Ｐのうち２つの電極Ｐを被覆された状態の電線３に接触させて電圧がチェックされる。

尚、チェック対象の分岐電線はＶＶＦケーブル（Vinyl insulated Vinyl sheathed Flat-type cable ）の内部電線を想定しており、外被であるビニルシースの内部にビニル絶縁体で被覆された電線が収容されている。そして、分岐ブレーカに接続する際には、このビニルシースが取り除かれ、更に電線の接続する端部のみビニル絶縁体が取り除かれて内部の芯線が接続される。
このようなＶＶＦケーブルの電圧計測は、ビニルシースを剥がしただけで芯線にはビニル絶縁体が被覆されている電線３に、センサ装置１の電極Ｐを接触させて計測する。

図２は電圧チェッカーの電気的構成を模式的に示している。本体２には第１電極Ｐ１と第２電極Ｐ２の間に内部コンデンサＣｍが配置されており、電圧表示部２ａはこの内部コンデンサＣｍに発生する電圧（第１電極Ｐ１と第２電極Ｐ２の間の電圧）に比例した値が表示される。尚、第２電極Ｐ２と第３電極Ｐ３はセンサ装置１の内部で互いに接続されている。
以下、第１電極Ｐ１を接触させる電線３を第１電線、第２電極を接触させる電線３を第２電線として説明する。

第１電極Ｐ１と第１電線との間には、第１電線の芯線を覆う被覆により発生する静電結合容量Ｃｐ１（第１容量）があり、第２電極Ｐ２と第２電線３との間にも、第２電線の芯線を覆う被覆により発生する静電結合容量Ｃｐ２（第２容量）がある。そのため、図２に示す回路が構成されるとみることができる。図２において、Ｖｃは電線間の電圧、Ｖ１は第１容量Ｃｐ１に発生する電圧、Ｖ２は第２容量Ｃｐ２に発生する電圧、Ｖｍは内部コンデンサＣｍに発生する電圧である。
尚、この第１容量Ｃｐ１及び第２容量Ｃｐ２は同一の特性を有するＶＶＦケーブルであるため、同一の値で処理できる。

図２に示す回路から、線間電圧Ｖｃは以下の様に求めることができる。線間電圧Ｖｃと、第１容量Ｃｐ１に発生する電圧Ｖ１と、第２容量Ｃｐ２に発生する電圧Ｖ２と、内部コンデンサＣｍに発生する電圧Ｖｍとの間には、
Ｖｃ＝Ｖ１＋Ｖｍ＋Ｖ２
の関係がある。

一方で、第１容量Ｃｐ１と第２容量Ｃｐ２とは直列に接続されているため、合成容量Ｃｖｖｆは、
Ｃｖｖｆ＝（Ｃｐ１×Ｃｐ２）／（Ｃｐ１＋Ｃｐ２） ・・・ （１）
となる。この合成容量Ｃｖｖｆを用いて内部コンデンサＣｍ（静電容量もＣｍとする）に発生する電圧Ｖｍを表すと、
Ｖｍ＝｛Ｃｖｖｆ／（Ｃｖｖｆ＋Ｃｍ）｝×Ｖｃ ・・・ （２）
となる。この式から電圧Ｖｃは、
Ｖｃ＝Ｖｍ／｛Ｃｖｖｆ／（Ｃｖｖｆ＋Ｃｍ）｝ ・・・ （３）
となり、線間電圧Ｖｃは内部コンデンサＣｍに発生する電圧Ｖｍに比例することがわかる。また、合成容量Ｃｖｖｆ及びＣｍは固定値であるため、電圧Ｖｍが計測できれば線間電圧Ｖｃを求めることができる。

この結果、電圧表示部２ａにおいて、内部コンデンサＣｍに発生する電圧Ｖｍに比例する電圧情報の表示がなされ、合成容量Ｃｖｖｆ、内部コンデンサＣｍの数値を基にＶＶＦケーブル特有の係数を求めることで、図１の電圧表示部２ａに示すように電圧Ｖｍの計測値から線間電圧として１００Ｖ／２００Ｖの表示を実施できる。

このように、被覆された電線３に電極を接触させるだけで、直接芯線に電極Ｐを接触させること無く線間電圧Ｖｃの情報を入手でき、簡易な操作で線間電圧Ｖｃの情報を入手できる。そして、予め設定した係数を用いれば精度の高い値を電圧表示部２ａに表示できる。また、電線３の被覆に接触させて計測することで、内部の芯線と電極Ｐとの距離にバラツキが発生しないため、静電結合容量も一定となり計測誤差の発生を無くすことができる。

尚、式（２）からわかるように、内部コンデンサＣｍに発生する電圧は、内部コンデンサＣｍの静電容量に関係しないため、コンデンサを装着せずにオープンの状態で発生電圧（Ｖｍに相当）を計測しても良い。

図３〜５は分岐ブレーカ５の負荷側端子５ｂに接続された電線３の電圧をチェックしている状態を示し、図３は分岐ブレーカ５の左側面方向から見た図を示し、センサ装置１を操作している作業者の手Ｍを２点鎖線で示している。また図４は図３の状態を右側面方向から見た図、図５は上から見た図である。
尚、図５では３個の分岐ブレーカ５を隣接させた状態を示し、５ｆが計測対象の分岐ブレーカ、５ｇが後述するように隣接することで計測に影響を及ぼす分岐ブレーカを示している。実際には多数の分岐ブレーカ５がこのように密な状態で列設される。また、ここで示している分岐ブレーカ５は、電源側端子５ａ及び負荷側端子５ｂが縦に配置された所謂薄型ブレーカであり、このような分岐ブレーカ５を使用することで計測対象の電線３も縦に配置される。そのため、センサ装置１の電極Ｐは同一平面に３個並べて配置されたものが使用される。

具体的に、センサ装置１は図３，４に示すように長方形の板状に形成され、一方の面に３個の電極Ｐが配置され、他方の面はシールド電極Ｓが面全体に形成されている。３個の電極Ｐは、分岐ブレーカ５の負荷側端子５ｂの間隔に合わせて配置され、同一間隔で上下方向に配置されている。
また、分岐ブレーカ５の負荷側端子５ｂは、３端子設けられているが、そのうち２端子が使用されて電線３が接続される。３端子は、例えば、上から電圧極Ｌ１、中性極Ｎ、電圧極Ｌ２の順で配置され、中性極Ｎと上下任意の一方の電圧極とが使用されると線間電圧は１００Ｖであり、２つの電圧極Ｌ１，Ｌ２が使用されると線間電圧は２００Ｖとなる。

図６は、このときのセンサ装置１の電流の流れを示す説明図であり、１０は商用電源、Ｆ１は計測対象の分岐ブレーカ５（図５に示す分岐ブレーカ５ｆ）の分岐電線３の先に接続されている負荷、Ｆ２は隣接する分岐ブレーカ５（図５に示す分岐ブレーカ５ｇ）に接続されている負荷、Ｗは作業者の手Ｍを介してアースされる人体のインピーダンスを示している。
図５に示すように、計測対象の電線３と隣の電線３が近い場合には、センサ装置１を電線３と電線３の間に挿入して、計測対象の電線３に接触させて計測するが、このとき隣接する分岐ブレーカ５ｇに接続されている電線３との間でも静電結合容量Ｃｐ３、Ｃｐ４が形成されて影響を受けてしまう。
ところが、図６に示すようにシールド電極Ｓを備えていることで、静電結合容量Ｃｐ３、Ｃｐ４に関わる電流は、センサ装置１を把持している作業者の手を通り大地に抜けて行く。そのため、電極Ｐの間で発生する電圧に影響を及ぼすことは無くなる。

図７は、図６と対比するための図で、シールド電極Ｓの無いセンサ装置１を使用した場合の電流の流れを示している。図７に示すように、差し込んだセンサ装置１は隣接する分岐ブレーカ５ｇに接続されている電線３との間で形成された静電結合容量Ｃｐ３，Ｃｐ４を介して、第１電極Ｐ１と第２電極Ｐ２に間に電流が流れるため、計測値が影響を受けることがわかる。

図８は、図３とは異なる負荷側端子５ｂに接続された電線３間の電圧を計測する状態を示している。中央のＮ極と下側の電圧極Ｌ２との間で接続された電線３の電圧を計測する場合は、図８に示すように図３と同様の電極Ｐ（第１電極Ｐ１と第２電極Ｐ２）を使用して計測できる。よって、この場合も上記図６に示す回路が形成されて作業者を介してシールド電極Ｓがアースされて良好に計測できる。

図９は更に異なり、２つの電圧極Ｌ１，Ｌ２に電線３が接続された場合のセンサ装置１による計測を示し、（ａ）は分岐ブレーカを左側面方向から見た図、（ｂ）は分岐ブレーカを右側面方向から見た図である。この場合、第１電極Ｐ１と第３電極Ｐ３を使用して計測される。
図１０はこのときのセンサ装置１の電流の流れを示す説明図であり、Ｆ３は計測対象の分岐ブレーカ５（図５に示す分岐ブレーカ５ｆ）の分岐電線３の先に接続されている負荷、Ｆ４は隣接する分岐ブレーカ５（図５に示す分岐ブレーカ５ｇ）の分岐電線３の先に接続されている負荷を示している。尚、上記図６と同様の構成要素には同一の符号を付与してある。
この場合も、図１０に示すように隣接する分岐ブレーカ５ｇに接続されている電線３との間で静電結合容量Ｃｐ３、Ｃｐ６が発生するが、シールド電極Ｓから作業者を介して大地に逃がすことができ、計測対象の電線３間で発生する電圧を精度良く計測できる。

このように、センサ装置１の裏面はシールド電極Ｓで覆われているため、電線３の電圧をチェックする際に、隣接する分岐ブレーカ５（５ｇ）に接続された電線３がセンサ装置１のすぐ裏側にあっても、その電線３の影響を排除でき、線間電圧を精度良く計測できる。そして、電極Ｐを被覆された電線３に接触させることで線間電圧の情報を入手するため、簡易な操作で入手できるし、安定した計測を実施できる。
また、センサ装置１の３つの電極Ｐは同一平面上に並べて配置されているため、分岐ブレーカ５の負荷側端子５ｂが、電圧極Ｌ１、中性極Ｎ、電圧極Ｌ２の順に配置され、そのうち２端子に電線３が接続されている構成の線間電圧をチェックするのに都合が良い。そして、簡易な回路構成で単相３線式電路に接続された分岐ブレーカの負荷配線の電圧をチェックできる。

１・・センサ装置、２・・本体、２ａ・・電圧表示部、３・・電線、５・・分岐ブレーカ、Ｃｍ・・内部コンデンサ、Ｐ・・電極、Ｓ・・シールド電極。

Claims (2)

1. 分岐ブレーカの負荷側端子に接続された一対の電線の線間電圧を計測するために、被覆された前記電線のそれぞれに接触させる複数の電極を備えたセンサ装置と、
   前記電線に接触させた２つの電極の間に発生した電圧に比例する電圧情報を表示する電圧表示部とを有し、
   前記センサ装置は板状に形成され、前記複数の電極が一方の面に設けられ、他方の面はシールドのための電極により覆われて成ることを特徴とする電圧チェッカー。
2. 前記センサ装置は３つの前記電極が並べて配置され、中央の電極と端部に配置された一方の電極とはコンデンサを介して連結され、他方の端部に配置された電極と中央の電極とは電気的に一体に構成されて成ることを特徴とする請求項１記載の電圧チェッカー。

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