JP2022133649A - クランプセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物に対してより位置ずれを起こし難いクランプセンサを提供する。【解決手段】本発明に係るクランプセンサは、回動軸を中心として回動する第１クランプアームと、回動軸を中心として回動し、第１クランプアームと協働して外径の異なる複数種の測定対象物を挟持可能な一対のアーム部を有する第２クランプアームと、第１クランプアームに内蔵され、測定対象物の被測定量を測定する測定部と、を備え、一対のアーム部の先端部は、回動軸方向に第１クランプアームを介して互いに対向するように設けられ、第１クランプアームと第２クランプアームとが互いに近づくように挟持方向に回動されたとき、回動軸方向から見て、第１クランプアームにおける測定対象物を受ける受け面を超えて回動可能に構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象物をクランプして当該測定対象物の被測定量を測定するクランプセンサに関する。

従来、この種のクランプセンサとして、例えば、特許文献１（特開２０１７－２０５７３６号公報）に記載されたものが知られている。特許文献１には、回動軸からの長さが異なる一対のクランプアーム（クリップ片ともいう）を互いに近づく方向に回動軸を中心として回動させることで、当該一対のクランプアームの間で測定対象物である電線を挟持する構造が記載されている。この構造によれば、直径が異なる複数種の電線をより確実に挟持して、当該電線の測定量、例えば、当該電線に印加された電圧や当該電線を流れる電流を測定することができる。

特開２０１７－２０５７３６号公報

例えば、電力品質監視を行うためには、測定対象物の電圧測定を常時（長期）行う必要がある。電圧測定を常時行うためには、測定対象物に対して電圧測定機器を位置ずれしないように設置することが求められる。このため、従来、電気工事により測定対象物に電圧測定機器を設置しているが、このことは電力品質監視を導入する際に大きな障壁となっている。

そこで、測定対象物に対して特許文献１のようなクランプセンサを設置することが考えられる。この構成によれば、クランプセンサの設置が容易であり、電気工事を不要にすることができると考えられる。

しかしながら、特許文献１のクランプセンサは、一時的に電線を挟持すること（巡回検査）を想定して構成されたものである。このため、例えば、クランプセンサが電線の延在方向に対して斜めの方向に傾くように軽く外力を加えるだけで、電線に対してクランプセンサが位置ずれしてしまう。この位置ずれは、電圧測定を常時行う際に大きな影響を与える。

従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、測定対象物に対してより位置ずれを起こし難いクランプセンサを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の一態様に係るクランプセンサによれば、
回動軸を中心として回動する第１クランプアームと、
前記回動軸を中心として回動し、前記第１クランプアームと協働して外径の異なる複数種の測定対象物を挟持可能な一対のアーム部を有する第２クランプアームと、
前記第１クランプアームに内蔵され、前記測定対象物の被測定量を測定する測定部と、
を備え、
前記一対のアーム部の先端部は、回動軸方向に前記第１クランプアームを介して互いに対向するように設けられ、前記第１クランプアームと前記第２クランプアームとが互いに近づくように挟持方向に回動されたとき、前記回動軸方向から見て、前記第１クランプアームにおける前記測定対象物を受ける受け面を超えて回動可能に構成されている。

本発明に係るクランプセンサによれば、測定対象物に対してより位置ずれを起こし難くすることができる。

本発明の実施形態に係るクランプセンサの斜視図である。 図１のクランプセンサの側面図である。 図１のクランプセンサの平面図である。 図１のクランプセンサが直径の小さい電線を挟持した状態を示す斜視図である。 図１のクランプセンサが直径の大きい電線を挟持した状態を示す斜視図である。 図１のクランプセンサの変形例を示す斜視図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、測定対象物に対してより位置ずれを起こし難くするために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。

従来のクランプセンサにおいて、より位置ずれを起こし難くするには、一対のクランプアームによる測定対象物の挟持力を向上させることが考えられる。このためには、例えば、一対のクランプアームを互いの先端部が近づく挟持方向に付勢するバネの付勢力を強くすることが考えられる。また、一対のクランプアームのうち短い方のクランプアームをより長くして、測定対象物の中心をより確実に挟持し易くすることも考えられる。しかしながら、前者の構成では、一対のクランプアームを挟持方向とは逆方向に回動させるときに、バネの付勢力に抗してより強い力を必要とし、操作性が悪くなる。また、後者の構成では、一対のクランプアームを挟持方向に回動させるときに、一対のクランプアームのうち短い方のクランプアームの先端部が他方のクランプアームの受け面に接触するタイミングが早くなる。このため、一対のクランプアームはそれ以上挟持方向に回動することができず、一対のクランプアームで挟持できない測定対象物が発生し得る。

そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、一方のクランプアームの先端部が他方のクランプアームの受け面を超えて挟持方向に更に回動可能に構成することで、一対のクランプアームによる測定対象物の挟持力を向上できることを見出した。また、この構成によれば、バネの付勢力を強くすることなく、一対のクランプアームで挟持できない測定対象物が発生することも抑えられることを見出した。この新規な知見に基づき、本発明者らは、以下の発明に至った。

本発明の一態様に係るクランプセンサによれば、回動軸を中心として回動する第１クランプアームと、
前記回動軸を中心として回動し、前記第１クランプアームと協働して外径の異なる複数種の測定対象物を挟持可能な一対のアーム部を有する第２クランプアームと、
前記第１クランプアームに内蔵され、前記測定対象物の被測定量を測定する測定部と、
を備え、
前記一対のアーム部の先端部は、回動軸方向に前記第１クランプアームを介して互いに対向するように設けられ、前記第１クランプアームと前記第２クランプアームとが互いに近づくように挟持方向に回動されたとき、前記回動軸方向から見て、前記第１クランプアームにおける前記測定対象物を受ける受け面を超えて回動可能に構成されている。

この構成によれば、第１クランプアームと第２クランプアームとが挟持方向に回動されたとき、第２クランプアームが有する一対のアーム部の先端部が、第１クランプアームの受け面を超えて回動可能に構成されている。これにより、従来よりも第２クランプアームの長さを長くして、測定対象物の挟持力を向上させることができる。また、一対のアーム部は、第１クランプアームを介して互いに対向するように設けられているので、一対のアーム部と第１クランプアームとで測定対象物をよりバランス良く挟持することができる。その結果、測定対象物に対してより位置ずれを起こし難くすることができる。

なお、一対のアーム部は、第１クランプアームに対して測定対象物をバランス良く押圧する機能のみを有していればよいので、回動軸方向の長さ（幅）は短くてもよい。一方、測定部と測定対象物との対向面積が大きいほど、測定精度が向上するので、測定部が内蔵される第１クランプアームの回動軸方向の長さ（幅）は長い方がよい。このため、前記回動軸方向において、前記第１クランプアームの長さは、前記一対のアーム部の少なくとも一方の長さよりも長くてもよい。この構成によれば、クランプセンサの大型化を抑えつつ、測定対象物の被測定量の測定精度を向上させることができる。

また、前記一対のアーム部は、同一又は略同一形状に形成されてもよい。この構成によれば、第１クランプアームに対して測定対象物を一層バランス良く押圧することができる。その結果、測定対象物に対してより位置ずれを起こし難くすることができる。

また、前記第１クランプアームは、前記回動軸方向において前記一対のアーム部と対向する側面に、前記一対のアーム部の先端部に接触して前記第２クランプアームの挟持方向の回動動作を規制する規制部を有してもよい。この構成によれば、一対のアーム部が過剰に挟持方向に回動して、測定対象物に過剰に負荷を掛けることを抑えることができる。

また、前記第１クランプアームは、電磁波シールド機能を有し、前記測定対象物の外周面を覆うように筒状に形成されてもよい。この構成によれば、第１クランプアームの外側に発生した電磁波が測定部に到達して、測定対象物の被測定量の測定精度が低下することを抑えることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。

また、以下では、説明の便宜上、通常使用時の状態を想定して「上」、「下」、「側」等の方向を示す用語を用いるが、本発明に係るクランプセンサの使用状態等を限定することを意味するものではない。

《実施形態》
図１～図５を用いて、本発明の実施形態に係るクランプセンサの全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るクランプセンサの斜視図である。図２は、図１のクランプセンサの側面図である。図３は、図１のクランプセンサの平面図である。

図１～図３に示すように、本実施形態に係るクランプセンサ１は、第１クランプアーム２と、第２クランプアーム３とを備えている。第１クランプアーム２と第２クランプアーム３とは、互いに協働して外径の異なる複数種の測定対象物を挟持可能に構成されている。本実施形態において、測定対象物は、直径の異なる複数種の電線である。図４は、クランプセンサ１が直径の小さい電線ＥＷ１（例えば、直径６ｍｍ）を挟持した状態を示している。図５は、クランプセンサ１が直径の大きい電線ＥＷ２（例えば、直径３０ｍｍ）を挟持した状態を示している。

第１クランプアーム２は、回動軸Ａ１を中心として回動するように構成されている。第１クランプアーム２は、電線ＥＷ１，ＥＷ２を受ける受け面２１を有している。受け面２１は、回動軸方向からみて円弧状に湾曲している。受け面２１の曲率は、電線ＥＷ２の直径と同じ又はやや大きく設定されている。また、第１クランプアーム２は、回動軸Ａ１を介して受け面２１とは反対側に延在する摘み部２２を有している。

第１クランプアーム２には、電線ＥＷ１，ＥＷ２に接触する位置に、電線ＥＷ１，ＥＷ２の被測定量を測定する測定部４が内蔵されている。本実施形態において、被測定量は、電線ＥＷ１，ＥＷ２に印加された電圧、又は、電線ＥＷ１，ＥＷ２に流れる電流である。例えば、測定部４は、電線ＥＷ１，ＥＷ２に容量結合して電線ＥＷ１に印加された電圧を非接触で測定するように構成された電圧検出素子である。

第２クランプアーム３は、回動軸Ａ１を中心として回動するように構成されている。本実施形態において、第２クランプアーム３は、ねじりコイルバネなどの付勢部材（図示せず）によって、回動軸Ａ１を中心として第１クランプアーム２に近づく挟持方向に回動するように付勢されている。

また、第２クランプアーム３は、第１クランプアーム２と協働して直径の異なる複数種の電線ＥＷ１，ＥＷ２を挟持可能な一対のアーム部３１，３１を有している。各アーム部３１は、第１クランプアーム２の受け面２１に電線ＥＷ１，ＥＷ２を押圧する押圧面３２を有している。押圧面３２は、回動軸方向からみて円弧状に湾曲している。押圧面３２の曲率は、電線ＥＷ２の直径と同じ又はやや大きく設定されている。

一対のアーム部３１，３１のそれぞれの先端部３３は、回動軸方向に第１クランプアーム２を介して互いに対向するように設けられている。各アーム部３１の先端部は、図２に示すように、第１クランプアーム２と第２クランプアーム３とが互いに近づくように挟持方向に回動されたとき、回動軸方向から見て、第１クランプアーム２の受け面２１を超えて回動可能に構成されている。言い換えれば、第１クランプアーム２の受け面２１は、各アーム部３１の先端部３３が接触せず通過できるように切り欠かれている。図２に示すように、回動軸方向において各アーム部３１，３１と対向する第１クランプアーム２の側面には、アーム部３１の先端部３３に接触して第２クランプアーム３の挟持方向の回動動作を規制する規制部２２が設けられている。

図３に示すように、回動軸方向において、第１クランプアーム２の長さ（幅）Ｌ１は、一対のアーム部３１，３１の少なくとも一方の長さ（幅）Ｌ２よりも長く設定されている。第１クランプアーム２の長さＬ１は、例えば、２１．５ｍｍである。各アーム部３１，３１の長さＬ２は、例えば、４．０ｍｍである。本実施形態において、一対のアーム部３１，３１は、同一又は略同一形状に形成されている。

また、第２クランプアーム３は、回動軸Ａ１を介して一対のアーム部３１，３１とは反対側に延在する摘み部３４を有している。第１クランプアーム２の摘み部２２と第２クランプアーム３の摘み部３４とを、付勢部材の付勢力に抗して互いに近づけることで、第１クランプアーム２と第２クランプアーム３とが挟持方向とは反対方向に回動軸Ａ１を中心として回動する。この状態で、受け面２１上に電線ＥＷ１又は電線ＥＷ２を載置し、摘み部２２又は摘み部３４に加えた力を解除することで、付勢部材の付勢力により、図４及び図５に示すように、第１クランプアーム２と第２クランプアーム３とで電線ＥＷ１又は電線ＥＷ２を挟持することができる。図２に示すように、第１クランプアーム２の先端部から摘み部２２までの全長Ｄ１は、例えば、７４．１ｍｍである。摘み部２２から摘み部３４までの距離Ｄ２は、例えば、１７．４ｍｍである。

本実施形態によれば、一対のアーム部３１，３１の先端部３３，３３は、回動軸方向に第１クランプアーム２を介して互いに対向するように設けられている。また、一対のアーム部３１，３１の先端部３３，３３は、挟持方向に回動されたとき、回動軸方向から見て、第１クランプアーム２の受け面２１を超えて回動可能に構成されている。これにより、従来よりも第２クランプアーム３の長さを長くして、電線ＥＷ１，ＥＷ２の挟持力を向上させることができる。また、一対のアーム部３１，３１は、第１クランプアーム２を介して互いに対向するように設けられているので、一対のアーム部３１，３１と第１クランプアーム２とで電線ＥＷ１，ＥＷ２をよりバランス良く挟持することができる。その結果、電線ＥＷ１，ＥＷ２に対してより位置ずれを起こし難くすることができる。

また、本実施形態によれば、回動軸方向において、第１クランプアーム２の長さＬ１は、一対のアーム部３１，３１の少なくとも一方（本実施形態では両方）の長さよりも長い。これにより、クランプセンサ１の大型化を抑えつつ、電線ＥＷ１，ＥＷ２の被測定量の測定精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、一対のアーム部３１，３１は、同一又は略同一形状に形成されている。これにより、第１クランプアーム２に対して電線ＥＷ１，ＥＷ２を一層バランス良く押圧することができる。その結果、電線ＥＷ１，ＥＷ２に対してより位置ずれを起こし難くすることができる。

また、本実施形態によれば、第１クランプアーム２は、回動軸方向において一対のアーム部３１，３１と対向する側面に、一対のアーム部３１，３１の先端部３３，３３に接触して第２クランプアーム３の挟持方向の回動動作を規制する規制部２３を備えている。これにより、一対のアーム部３１，３１が過剰に挟持方向に回動して、電線ＥＷ１，ＥＷ２に過剰に負荷を掛けることを抑えることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前記では、第１クランプアーム２は、円弧状の受け面２１で電線ＥＷ１，ＥＷ２を受けるようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、第１クランプアーム２は、電磁波シールド機能を有し、電線ＥＷ１，ＥＷ２の外周面を覆うように筒状に形成されてもよい。この構成によれば、第１クランプアーム２の外側に発生した電磁波が測定部４に到達して、電線ＥＷ１，ＥＷ２の被測定量の測定精度が低下することを抑えることができる。また、第１クランプアーム２は、複数の部品を組み合わせることにより構成されてもよい。例えば、回動軸方向から見て半円弧状の２つの部品を組み合わせて、円筒状の第１クランプアーム２が構成されてもよい。この構成によれば、電線ＥＷ１，ＥＷ２を受け面２１に配置してから複数の部品を組み合わせて第１クランプアーム２を構成することで、移動不可能な既存の電線ＥＷ１，ＥＷ２にも容易に取り付けることができる。

なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明に係るクランプセンサは、測定対象物に対してより位置ずれを起こし難くすることができるので、例えば、測定対象物の電圧測定を常時行う必要がある電力品質監視などの用途に有用である。

１ クランプセンサ
２ 第１クランプアーム
３ 第２クランプアーム
４ 測定部
２１ 受け面
２２ 摘み部
２３ 規制部
３１ アーム部
３２ 押圧面
３３ 先端部
３４ 摘み部
Ａ１ 回動軸
ＥＷ１，ＥＷ２ 電線

Claims (5)

1. 回動軸を中心として回動する第１クランプアームと、
   前記回動軸を中心として回動し、前記第１クランプアームと協働して外径の異なる複数種の測定対象物を挟持可能な一対のアーム部を有する第２クランプアームと、
   前記第１クランプアームに内蔵され、前記測定対象物の被測定量を測定する測定部と、
   を備え、
   前記一対のアーム部の先端部は、回動軸方向に前記第１クランプアームを介して互いに対向するように設けられ、前記第１クランプアームと前記第２クランプアームとが互いに近づくように挟持方向に回動されたとき、前記回動軸方向から見て、前記第１クランプアームにおける前記測定対象物を受ける受け面を超えて回動可能に構成されている、クランプセンサ。
2. 前記回動軸方向において、前記第１クランプアームの長さは、前記一対のアーム部の少なくとも一方の長さよりも長い、請求項１に記載のクランプセンサ。
3. 前記一対のアーム部は、同一又は略同一形状に形成されている、請求項１又は２に記載のクランプセンサ。
4. 前記第１クランプアームは、前記回動軸方向において前記一対のアーム部と対向する側面に、前記一対のアーム部の先端部に接触して前記第２クランプアームの挟持方向の回動動作を規制する規制部を有している、請求項１～３のいずれか１つに記載のクランプセンサ。
5. 前記第１クランプアームは、電磁波シールド機能を有し、前記測定対象物の外周面を覆うように筒状に形成されている、請求項１～４のいずれか１つに記載のクランプセンサ。

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