JP4311235B2 - 電流検出用コイル、誘導電流検出器、電流検知装置及び警報装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流検出用コイル、誘導電流検出器、電流検知装置及び警報装置に関し、特に電源ケーブルに流れる電流を検出する電流検出用コイル、この電流検出用コイルを用いる誘導電流検出器、電源ケーブルに流れる電流を検知する電流検知装置、および電流検知装置により検出された電流に基づき警報を発する警報装置に関する。

電源ケーブルの配線工事あるいは保守工事等に際して、分電盤から配線されている電源ケーブルを特定する必要がある。この電源ケーブルの特定を容易に行うために、活線状態で所望のコンセントに対する分電盤の分岐ブレーカを特定して最小限の停電で配線工事及び保守工事を可能とする装置が知られている（特許文献１）。この装置は、任意のコンセントに接続した断続負荷装置により分電盤側の分岐ブレーカーに断続負荷電流を流し、分電盤側で検流計により断続負荷装置によって発生される断続電流の存在する分岐線を検出することで、特定のコンセントに対する分岐ブレーカーを特定するものである。

また、関連する技術として、電気機器の異常状態又は正常状態等の各運転状態を検出する運転状態検出機構が知られている（特許文献２）。この機構は、電気機器の導体に流れる電流が定常時と異常時とで差があり運転状態が異なることに着目し、この電流の変動差に基く磁束の変動差を検出して警報をおこなうものである。磁束を検出するにあたり、電気機器の電流の流れる導体に近接して磁束の検出手段が設けられる。

一方、電源ケーブルに流れる電流を検出する電流検出装置（検流計）には、例えば特許文献３のような低雑音多芯平行コ−ド電流検出器が知られている。この電流検出器は、平行コードに流れる電流を、電流により発生する磁力線の打ち消しあわない部分すなわち平行コードの導線間に発生する磁力線を、フェライトコアまたは鉄芯等の磁性体とコイルまたはホール素子または磁気抵抗素子から構成する平行コードの磁気検出器を長軸方向に分割できるクッションと円筒形磁性体及び金属シールドによって囲い、位置合わせなど取扱いを簡素化し、電磁誘導雑音を低減したものである。

さらに、関連技術として特許文献４に示すような光ＣＴがある。この光ＣＴは、コイル部を、二つに分割されたコイルケースと、この各コイルケース内にそれぞれ収納されたコイル鉄心と、このコイル鉄心の外面を被覆する水分を通さない耐湿層と、この耐湿層の外周とコイルケースとの間に充填された耐水性の耐水モールド層とにより構成されるものである。耐水構造を複雑にすること無く耐久性に優れた光ＣＴを実現している。

特開平５−１９９６２４号公報 （図１） 特開昭６０−１９２２７２号公報 （図１、図３） 特開２０００−１９９７７０号公報 （図２） 特開平６−６６８３９号公報 （図１）

ところで電源ケーブルの配線工事等において、電源が入っていて配線工事の対象ではないケーブルの分電盤のスイッチ等を誤って切ってしまうことがある。分電盤のスイッチをオフにする場合、その分電盤のスイッチに接続されているケーブルを伝ってどこの装置に接続されているか確認し、確認した装置の電源がオフになった後に始めて分電盤のスイッチをオフにする事ができる。しかし、分電盤と、電源を使用している装置との距離が遠く、その間の接続が床下等で見えない場合、分電盤のスイッチに接続されているケーブルを伝ってどこの装置に接続されているか確認するのは手間がかかり、スイッチの誤操作の確率も高くなる。

特許文献１、特許文献２等で開示されている技術によれば、分電盤のスイッチが、分電盤のスイッチに接続されているケーブルを伝って、どこの装置に接続されているか確認することはできる。しかしながら、使用中の電源ケーブルが接続される分電盤のスイッチを誤って切ってしまう、あるいはケーブルを取り外してしまうことを防止することに対しては、何ら効力は無い。

一方、電源ケーブルが使用されているか否かを調べるには、電源ケーブルに流れる電流を検出する必要がある。特許文献２では、電源供給導線に近接してピックアップコイルを設置することが記載され、またピックアップコイルに電源供給導線を巻きつけて電源供給電流を検出することも記載されている。しかしながら、ピックアップコイルを電源供給導線に近接して設置するだけでは、外部の電磁雑音の影響が無視できないことが多い。電源供給導線をピックアップコイルに巻きつけることで電磁雑音の影響が軽減されるが、電源供給導線の構造によっては巻きつけることができない場合もある。また、電源供給導線自体を痛めることも考えられる。

また、電磁雑音の影響を軽減して電流を検出する検出器が特許文献３に開示されているが、電流検出の対象が多芯平行コードに限られており、取りつけも平行ケーブルの中心垂直方向で磁気検出を行わねばならず取りつけ精度が要求される。

さらに、特許文献４に開示されている光ＣＴは、半恒久的に使用され耐久性を重視したもので、設置が容易とはいえず、主として屋内の分電盤の電源ケーブルに一時的に接続する電流検出器とは、全く異なるものである。

本発明の目的は、工事の際に、工事と無関係の分電盤のスイッチを誤って切ってしまう、あるいはケーブルを取り外してしまいそうになった場合に警報を発する、設置が容易な警報装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る警報装置は、第１の視点によれば、分電盤上のスイッチまたは／および分電盤内のターミナルカバーの扉部に取り付けられ、スイッチまたは／および扉部に触れることで接触検出信号を出力する接触検知部と、分電盤から通電されるケーブルに取り付けられ、ケーブルに流れる電流を検出して、電流に対応するケーブル電流信号を出力する電流検出器と、を備える。警報装置は、接触検出信号とケーブル電流信号とに基づいて、通電中の所定のケーブルに対応するスイッチまたは／および扉部に触れた場合に警報を発生する。

本発明において、電流検出器は、磁性体からなるＣ字状のコイル用部材と、コイル用部材に巻いた導線と、を備え、Ｃ字状のコイル用部材は、その中央通孔部に被検導体を通過挿入するに十分な寸法の開口部を有すると共に、該中央通孔部にケーブルを挿入して、ケーブルに流れる電流により誘導される、前記導線に流れる電流を検出する誘導電流検出器を備え、ケーブルに流れる電流を検出するようにしてもよい。

本発明において、電流検出器は、一対の磁性体からなる半円弧状のコイル用部材と、少なくとも該コイル用部材の一方に巻いた導線と、を備え、一対のコイル用部材は、コイル用部材の一端に設けたヒンジ部で互いに回動自在に連結され、コイル用部材の自由端が互いに近接する向きに構成される電流検出用コイルを備え、電流検出用コイルでケーブルを握持し、ケーブルに流れる電流により誘導される、導線に流れる電流を検出する誘導電流検出器を備え、ケーブルに流れる電流を検出するようにしてもよい。

本発明において、コイル用部材の一端には、突起部を設け、一対の突起部を摘むことで一対のコイル用部材の自由端が開閉されるようにしてもよい。

本発明において、電流検出器は、磁性体の小片を連ねて並べたコイル用部材と、コイル用部材を覆う可撓性のある筒状の保持部と、保持部に巻いた導線と、を備える電流検出用コイルの両端にそれぞれ紐状の取り付け部を備え、取り付け部および電流検出用コイルをケーブルに巻きつけて、ケーブルに流れる電流により誘導される、導線に流れる電流を検出する誘導電流検出器を備え、ケーブルに流れる電流を検出するようにしてもよい。

本発明の警報装置は、電源ケーブルに取り付けられる電流検知装置には電流検出用コイルを内蔵しているので取り付け取り外しが容易である。また、電源ケーブルに接続されている分電盤において、新たに分電盤内、もしくは分電盤と電源ケーブルの間に電力や電流を測定する装置を取り付ける工事を行うことなく、電源ケーブルに流れる電流を検出して表示部を表示することで対象となる電源ケーブルによって分電盤より電力を供給しているかどうかを確認することができる。さらに、分電盤には、接触検知部を取りつけるだけでよく、最初から分電盤に警報装置を組み込んでおく必要がなく、分電盤への警報装置の設置を極めて容易に行うことができる。このような警報装置は、工事の際に、工事と無関係の分電盤のスイッチを誤って切ってしまう、あるいはケーブルを取り外してしまいそうになった場合に警報を発することができる。

本発明の実施形態に係る第１の電流検出用コイルは、磁性体からなるＣ字状のコイル用部材（図１の５）と、このコイル用部材に巻いた導線（図１の６）と、を備える。この電流検出用コイルは、その中央通孔部にケーブルを通過挿入するに十分な寸法の開口部を有しており、中央通孔部にケーブル（図１の５０）を差し込むと、ケーブルに流れる電流により誘導電流が導線に誘導される。この導線に流れる電流を検出することでケーブルに流れる電流を検出することができる。

また、本発明の実施形態に係る第２の電流検出用コイルは、一対の磁性体からなる半円弧状のコイル用部材（図２の５ａ）と、少なくともコイル用部材の一方に巻いた導線（図２の６ａ）と、を備える。一対のコイル用部材は、コイル用部材の一端に設けたヒンジ部（図２の８１）で互いに回動自在に連結され、コイル用部材の自由端が互いに近接する向きに構成される。また、一対のコイル用部材の一端には、突起部（図２の８０）を設ける。一対の突起部を摘むことで一対のコイル用部材の自由端が開かれるようになり、ケーブルを挟みこんで一対の突起部を離すことでケーブルが握持される。一対のコイル用部材には、連続した磁気回路が構成され、ケーブルに流れる電流により誘導電流が導線に誘導される。この導線に流れる電流を検出することでケーブルに流れる電流を検出することができる。

さらに、本発明の実施形態に係る第３の電流検出用コイルは、磁性体の小片を連ねて並べたコイル用部材（図３の８２）と、コイル用部材を覆う可撓性のある筒状の保持部（図３の８３）と、保持部に巻いた導線（図３の６ｂ）と、を備える。この電流検出用コイルの両端に紐状の取り付け部（図３の８４）を備え、取り付け部によって電流検出用コイルをケーブルに巻きつけることで、ケーブルに流れる電流により誘導電流が導線に誘導される。この導線に流れる電流を検出することでケーブルに流れる電流を検出することができる。

なお、本発明の実施形態に係る電流検出用コイルの磁性体としては、誘導磁束を検出するために良導磁性の磁性体を用いる。

また、本発明の実施形態に係る警報装置は、分電盤（図５の２ａ）上のスイッチ（図５の２１、２２、・・２Ｎ）または／および分電盤内のターミナルカバーの扉部（図５の１３）に取り付けられ、スイッチまたは／および扉部に触れることで接触検出信号を出力する接触検知部（図５の４１、４２、・・４Ｎ）と、分電盤から通電されるケーブル（図５の５１、５２、・・５Ｎ）に取り付けられ、ケーブルに流れる電流を検出して、電流に対応するケーブル電流信号を出力する電流感知部（図５の７１、７２、・・７Ｎ）と、を備える。また、接触検出信号とケーブル電流信号とに基づいて、通電中の所定のケーブルに対応するスイッチまたは／および扉部に触れた場合にアラーム制御部（図５の４ａ）により警報を発生するように構成される。このような構成により、電源ケーブルに流れる電流を検出することで、分電盤のスイッチを誤って切ってしまう、あるいはケーブルを取り外してしまいそうになった場合に警報を発することができる。

次に、より具体的に電流検出用コイルの構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る電流検出用コイルの構成を示す概観図である。図１において、Ｃ字状のコイル用部材５は、フェライト等の磁性体からなる。このコイル用部材５には導線６が巻かれ、導線６に流れる電流信号を増幅して外部に送信する電流感知部１０が電流検出用コイルの近傍に配置される。電流検出用コイルのコイル用部材５のＣ字の中心に被検導体であるケーブル５０を開口８５から差し込んで電流検出用コイルをケーブル５０に設置することで、ケーブル５０に流れる電流により誘導電流が導線６に誘導される。この導線６に流れる電流を電流感知部１０で検出することでケーブル５０に流れる電流を検出することができる。

第１の実施例に係る電流検出用コイルは、ケーブル５０に差し込むだけでケーブル５０に取り付けることができるので、取り付け取り外しが容易である。また、Ｃ字状のコイル用部材５がケーブル５０を取り囲むように取り付けられるので、外部の誘導雑音を拾い難い。

図２は、本発明の第２の実施例に係る電流検出用コイルの構成を示す概観図である。図２において、一対の半円弧状のコイル用部材５ａは、フェライト等の磁性体からなる。このコイル用部材５ａの少なくとも一方には導線６ａが巻かれる。一対のコイル用部材５ａは、コイル用部材５ａの一端に設けたヒンジ部８１で互いに回動自在に連結され、コイル用部材５ａの自由端が互いに近接する向きに押し付けられるように閉じられる。また、一対のコイル用部材５ａの一端には、突起部８０が設けられ、一対の突起部８０を摘むことで一対のコイル用部材５ａの自由端が開かれるようになり、ケーブルを可変開口部８６を介して中央孔部８７に挿入し、ケーブルを挟みこんで一対の突起部８０を離すことで、一対のコイル用部材５ａがケーブルに取り付けられる。一対の突起部８０は、コイル用部材５ａと同一の部材であってもよく、別の材料で構成されてもよい。さらに、突起部８０は、操作しやすいように、不図示の被覆部で覆われるように構成されてもよい。

第２の実施例に係る電流検出用コイルは、開閉する一対のコイル用部材５ａによってケーブルへ取り付けることができ、取り付け取り外しが容易である。また、一対のコイル用部材５ａがケーブルを取り囲むように取り付けられるので、外部の誘導雑音を拾い難い。さらに、ケーブルを取り付けた状態において、一対のコイル用部材５ａの自由端が接触する状態、すなわち可変開口部８６が閉じた状態であると、一対のコイル用部材５ａによって連続して磁気回路が構成されるので、より望ましい。なお、ケーブルおよび誘導電流の感知部は、図２では省略してある。

図３は、本発明の第３の実施例に係る電流検出用コイルの構成を示す概観図である。図３において、電流検出用コイルは、フェライト等の磁性体の小片８２を連ねて並べてコイル用部材とし、コイル用部材を可撓性のある筒状の保持部８３で覆い、保持部８３の上に導線６ｂを巻きつけて構成される。また、この電流検出用コイルの両端に紐状の取り付け部８４を備え、取り付け部８４によって電流検出用コイルをケーブルに巻きつけるように取りつける。ケーブルに流れる電流により誘導電流が導線に誘導される。

第３の実施例に係る電流検出用コイルは、電流検出用コイルがケーブルを幾重にも取り囲むように巻きつけられるので、外部の誘導雑音を拾い難い。また、電流検出用コイルの方をケーブルに巻きつけるために、ケーブル自体を痛めることがない。なお、ケーブルおよび誘導電流の感知部は、図３では省略してある。

図４は、本発明の実施例に係る警報装置の構成を示すブロック図である。図４において、電流感知部１は、図１で説明した電流検出用コイル（コイル用部材５と導線６）と、増幅器７と、表示部８と、送信部９とを備える。なお、電流検出用コイルは、図１で説明したコイルに限らず、図２あるいは図３で説明したコイルを用いてもよい。電流検出用コイルは、電源ケーブルであるケーブル５０に取り付けられ、ケーブル５０に流れる電流によって電流が導線６に誘導される。導線６に流れる誘導電流の信号を増幅器７により増幅して、ケーブル５０に流れる電流信号のレベルを検出する。検出されたレベルは、表示部８に出力される。

表示部８は、検出されたレベルに応じて表示される表示器であって、レベルの大きさに応じて発光部の表示色、表示位置、表示数等の表示内容を変化させて表示する。例えば、赤、黄、青の３個の発光器を使用して、電流が分電盤出力の定格値以内であれば青が点灯し、定格値ぎりぎり近辺であれば黄が点灯し、定格値を超えていれば赤が点灯するようにしてもよい。表示内容を変化させて表示することで、ケーブル５０の使用状況等を作業担当者に一目瞭然に知らせることができる。

一方、分電盤２には、スイッチ２０をオンオフするためのつまみ３０を有するスイッチ２０、スイッチ２０を介して配線されるケーブル５０が終端されているターミナルボックス３、ターミナルボックス３のターミナルカバー１３が備えられている。また、スイッチ２０には、接触検知部４０が取り付けられる。接触検知部４０は、作業担当者がつまみ３０等に触れたことを検出する接触センサ１１と、接触センサ１１で検出した接触検出信号を外部に出力する送信部１２とを備える。さらに、ターミナルカバー１３には、接触検知部１６が取り付けられる。接触検知部１６は、ターミナルカバー１３の開閉等を検出する接触センサ１４と、接触センサ１４で検出した接触検出信号を外部に出力する送信部１５を備える。

さらに、アラーム制御部４は、送信部９、送信部１２、および送信部１５から出力される信号を受信して論理判断をするゲート回路６０と、ゲート回路６０からの出力信号によってアラームを発生するアラーム発生部１７を備える。

警報装置は、以上の説明のように構成され、電流感知部１でケーブル５０に流れる電流が検知され、ケーブル５０に対応する、分電盤２内の接触検知部４０が取り付けられたスイッチ２０に触れた場合に、ゲート回路６０からアラーム発生部１７にアラームを発生するように出力信号を送出するように動作する。

あるいは、電流感知部１でケーブル５０に流れる電流が検知され、このケーブル５０に対応する、ターミナルボックス３のターミナルカバー１３を開けた場合に、ゲート回路６０からアラーム発生部１７にアラームを発生するように出力信号を送出するように動作する。

次に、実施例３における警報装置を多数の電源ケーブルに適用する例について説明する。図５は、本発明の他の実施例に係る警報装置の構成を示すブロック図である。図５において、電流感知部７１、７２、・・７Ｎ（Ｎは１以上の整数）は、図１、図２あるいは図３に示すような電流検出用コイルを内蔵し、それぞれ電源ケーブル５１、５２、・・５Ｎに取りつけられている。また、電源ケーブル５１、５２、・・５Ｎは、それぞれ分電盤２ａ内のスイッチ２１、２２、・・２Ｎに接続されている。さらに、スイッチ２１、２２、・・２Ｎをオンオフするためのそれぞれのつまみ３１、３２、・・３Ｎには、スイッチに触れたことを検知する接触検知部４１、４２、・・４Ｎがそれぞれ取り付けられる。また、ターミナルボックス３ａのターミナルカバー１３には、ターミナルカバー１３の開閉等を検出する接触検知部１６が取り付けられる。

アラーム制御部４ａは、電流感知部７Ｊ（Ｊ＝１〜Ｎ）、接触検知部４Ｊ、接触検知部１６のそれぞれから出力される信号を受信して論理判断をするゲート回路６Ｊと、ゲート回路６Ｊからの出力信号によってアラームを発生するアラーム発生部１７ａを備える。

警報装置は、以上の説明のように構成され、電流感知部７Ｊで電源ケーブル５Ｊに流れる電流が検知され、電源ケーブル５Ｊに対応する、分電盤２ａ内の接触検知部４Ｊが取り付けられたスイッチ２Ｊに触れた場合に、ゲート回路６Ｊからアラーム発生部１７ａにアラームを発生するように出力信号を送出するように動作する。

あるいは、電流感知部７Ｊで電源ケーブル５Ｊに流れる電流が検知され、電源ケーブル５Ｊに対応する、ターミナルボックス３ａのターミナルカバー１３を開けた場合に、ゲート回路６Ｊからアラーム発生部１７ａにアラームを発生するように出力信号を送出するように動作する。

警報装置は、以上のように動作し、電源ケーブル５Ｊに電流が流れているにもかかわらず、対応するスイッチ２Ｊを操作しようとしたり、ターミナルカバー１３を開けようとした場合に、アラームを発生して作業担当者に注意を喚起し、誤って分電盤のスイッチをオフとしたり、分電盤からケーブルを取り外すことを防ぐことができる。

以上のような警報装置において、電源ケーブル５１、５２、・・５Ｎのそれぞれに取り付けられる電流感知部７１、７２、・・７Ｎには、図１、図２あるいは図３に示すような電流検出用コイルを内蔵しているので取り付け取り外しが容易である。

また、電源ケーブル５１、５２、・・５Ｎに接続されている分電盤２ａにおいて、新たに分電盤内、もしくは分電盤と電源ケーブルの間に電力や電流を測定する装置を取り付ける工事を行うことなく、電源ケーブルに流れる電流を検出して表示部８に表示することで対象となる電源ケーブルによって分電盤より電力を供給しているかどうかを確認することができる。

さらに、分電盤２ａには、接触検知部４１、４２、・・４Ｎ、１６を取りつけるだけでよく、最初から分電盤に警報装置を組み込んでおく必要がなく、分電盤への警報装置の設置を極めて容易に行うことができる。

本発明の第１の実施例に係る電流検出用コイルの構成を示す概観図である。 本発明の第２の実施例に係る電流検出用コイルの構成を示す概観図である。 本発明の第３の実施例に係る電流検出用コイルの構成を示す概観図である。 本発明の実施例に係る警報装置の構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施例に係る警報装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、１０、７１、７２、・・７Ｎ 電流感知部
２、２ａ 分電盤
３、３ａ ターミナルボックス
４、４ａ アラーム制御部
５、５ａ、８２ コイル用部材
６、６ａ、６ｂ 導線
７ 増幅器
８ 表示部
９、１２、１５ 送信部
１１、１４ 接触センサ
１３ ターミナルカバー
１６、４０、４１、４２、・・４Ｎ 接触検知部
１７、１７ａ アラーム発生部
２０、２１、２２、・・２Ｎ スイッチ
３０、３１、３２、・・３Ｎ つまみ
５０ ケーブル
５１、５２、・・５Ｎ 電源ケーブル
６０、６１、６２、・・６Ｎ ゲート回路
８０ 突起部
８１ ヒンジ部
８３ 保持部
８４ 取り付け部
８５ 開口
８６ 可変開口部
８７ 中央孔部

Claims (5)

1. 分電盤上のスイッチまたは／および前記分電盤内のターミナルカバーの扉部に取り付けられ、前記スイッチまたは／および前記扉部に触れることで接触検出信号を出力する接触検知部と、
   前記分電盤から通電されるケーブルに取り付けられ、前記ケーブルに流れる電流を検出して、前記電流に対応するケーブル電流信号を出力する電流検出器と、
   を備え、
   前記接触検出信号と前記ケーブル電流信号とに基づいて、通電中の所定のケーブルに対応する前記スイッチまたは／および前記扉部に触れた場合に警報を発生することを特徴とする警報装置。
2. 前記電流検出器は、
   磁性体からなるＣ字状のコイル用部材と、前記コイル用部材に巻いた導線と、を備え、前記Ｃ字状のコイル用部材は、その中央通孔部に被検導体を通過挿入するに十分な寸法の開口部を有すると共に、該中央通孔部に前記ケーブルを挿入して、前記ケーブルに流れる電流により誘導される、前記導線に流れる電流を検出する誘導電流検出器を備え、
   前記ケーブルに流れる電流を検出することを特徴とする請求項１記載の警報装置。
3. 前記電流検出器は、
   一対の磁性体からなる半円弧状のコイル用部材と、少なくとも該コイル用部材の一方に巻いた導線と、を備え、前記一対のコイル用部材は、前記コイル用部材の一端に設けたヒンジ部で互いに回動自在に連結され、前記コイル用部材の自由端が互いに近接する向きに構成される電流検出用コイルを備え、
   前記電流検出用コイルで前記ケーブルを握持し、前記ケーブルに流れる電流により誘導される、前記導線に流れる電流を検出する誘導電流検出器を備え、
   前記ケーブルに流れる電流を検出することを特徴とする請求項１記載の警報装置。
4. 前記コイル用部材の一端には、突起部を設け、一対の前記突起部を摘むことで一対の前記コイル用部材の自由端が開閉されることを特徴とする請求項３記載の警報装置。
5. 前記電流検出器は、
   磁性体の小片を連ねて並べたコイル用部材と、前記コイル用部材を覆う可撓性のある筒状の保持部と、前記保持部に巻いた導線と、を備える電流検出用コイルの両端にそれぞれ紐状の取り付け部を備え、
   前記取り付け部および前記電流検出用コイルを前記ケーブルに巻きつけて、前記ケーブルに流れる電流により誘導される、前記導線に流れる電流を検出する誘導電流検出器を備え、
   前記ケーブルに流れる電流を検出することを特徴とする請求項１記載の警報装置。

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