JP4842166B2 - フレキシブルセンサとセンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象導体の外周に巻き回されて測定対象導体に流れる電流を検出するセンサケーブルを備えたフレキシブルセンサに関するものである。

この種のフレキシブルセンサとして、出願人は、特開２００２−３３３４５５号公報に開示されたフレキシブルセンサを提案している。このフレキシブルセンサは、測定対象導体の外周に巻き回されて測定対象導体に流れる電流を検出するセンサケーブルと、センサケーブルの両端部を取り外し可能に連結する連結機構とを備え、連結機構は、センサケーブルの両端部同士が測定対象導体の外周方向において互いに重なり合うように両端部を連結可能に構成されている。このフレキシブルセンサによれば、センサケーブルの両端部同士を測定対象導体の外周方向において互いに重なり合うように連結できるため、測定対象導体とセンサケーブルとの位置関係に拘わらず、測定対象導体に流れる電流を高精度で安定的に検出することができる。
特開２００２−３３３４５５号公報（第２，５頁、第１図）

ところが、上記した従来のフレキシブルセンサには、以下の解決すべき課題がある。すなわち、このフレキシブルセンサでは、測定対象導体に巻き回す際に、センサケーブルの一端の連結を解除すると共に、この一端を測定対象導体の後ろ側に回し込み、次いで、センサーケーブルを回し込んだ側とは反対の側から測定対象導体の後ろ側に手を回してセンサーケーブルの一端を掴んで手前に引き寄せ、最後に、引き出した一端を連結するという作業が必要となる。したがって、このフレキシブルセンサには、測定対象導体が例えば裸線（絶縁被覆の無い導線）であるような特殊な状況下においては、感電のおそれがあるという課題が存在している。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、感電の危険性を回避し得るフレキシブルセンサおよびセンサ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記載のフレキシブルセンサは、測定対象導体の外周に巻き回されて当該測定対象導体に流れる電流を検出可能に構成されると共に先端部に係止部が配設されたセンサケーブルと、外面全体が絶縁されると共に内部に前記センサケーブルを挿通可能な筒状部材と、前記筒状部材の基端部側に配設されると共に当該筒状部材の当該基端部側から挿通されて自由端部側から突出する前記センサケーブルの前記先端部を着脱自在に保持可能に構成された保持機構とを備え、前記筒状部材は、可撓性を有すると共に伸縮が殆ど無く、かつ曲げたままの状態を保持するという性質を備えている筒状の部材、および可撓性を有することなく予め曲げられている筒状の部材のいずれかで構成されている。

請求項２記載のフレキシブルセンサは、請求項１記載のフレキシブルセンサにおいて、前記センサケーブルは、前記筒状部材内に遊挿されて、前記自由端部側からの突出長を変更可能に構成されている。

請求項３記載のフレキシブルセンサは、請求項１または２記載のフレキシブルセンサにおいて、前記筒状部材は、可撓性を有すると共に伸縮が殆ど無く、かつ曲げたままの状態を保持するという性質を備えている前記筒状の部材であって、インターロックチューブで構成されている。

請求項４記載のセンサ装置は、請求項１から３のいずれかに記載のフレキシブルセンサと、前記係止部に係止可能なフック部が先端部に配設されると共に外面全体が絶縁された棒状の引き寄せ具とを備えている。

請求項５記載のセンサ装置は、請求項４記載のセンサ装置において、前記引き寄せ具は、フレキシブルシャフトを用いて構成されている。

請求項１記載のフレキシブルセンサおよび請求項４記載のセンサ装置によれば、センサケーブルの先端部に係止部を配設し、外面全体が絶縁された筒状部材の基端部側から挿通されて筒状部材の自由端部側から突出するセンサケーブルの先端部を筒状部材の基端部側に配設された保持機構で着脱自在に保持可能としたことにより、筒状部材を予め曲げておき、筒状部材は曲げたままの状態を保持するので、筒状部材の自由端部、およびこの自由端部から突出させたセンサケーブルの先端部を、測定対象導体に手を近づけることなく測定対象導体の背面側に位置させることができる。このため、例えば引き寄せ具を使用することにより、測定対象導体に手を全く近づけることなく、センサケーブルの先端部を筒状部材の基端部側（保持機構側でもある）に移動させて保持機構に保持させて、センサケーブルを測定対象導体の周囲に巻き回すことができる。したがって、このフレキシブルセンサおよびセンサ装置によれば、測定対象導体が裸線であるような特殊な状況下においても、感電の危険性を確実に回避しつつ、測定対象導体の電流測定を実施することができる。

また、請求項２記載のフレキシブルセンサおよび請求項４記載のセンサ装置によれば、センサケーブルを筒状部材内に遊挿して、筒状部材の自由端部側からの突出長を変更可能としたことにより、センサケーブルの先端部を測定対象導体の背面側に位置させた状態において、センサケーブルを筒状部材内に押し込むことにより、筒状部材の自由端部から突出するセンサケーブルの先端部を、測定対象導体の背面側において、筒状部材を差し入れた側とは反対の側に移動させることができる。したがって、太い測定対象導体を測定対象導体とするときであっても、センサケーブルの先端部に配設された係止部を測定対象導体の正面から視認し易い位置、つまり例えば引き寄せ具のフック部を引っ掛け易い位置に移動させることができる結果、センサケーブルを引き寄せる作業の作業性を向上させることができる。

また、請求項３記載のフレキシブルセンサおよび請求項４記載のセンサ装置によれば、インターロックチューブで筒状部材を構成したことにより、測定対象導体の設置状態に合わせて、可撓性を有するインターロックチューブを予め曲げておくことで、インターロックチューブの自由端部、およびこの自由端部から突出させたセンサケーブルの先端部を、測定対象導体に手を近づけることなく測定対象導体の背面側に位置させることができる。このため、例えば引き寄せ具を使用することにより、測定対象導体に手を全く近づけることなく、センサケーブルの先端部をインターロックチューブの基端部側に移動させて保持機構に保持させて、センサケーブルを測定対象導体の周囲に巻き回すことができる。したがって、このフレキシブルセンサおよびセンサ装置によれば、測定対象導体が裸線であるような特殊な状況下においても、感電の危険性を確実に回避しつつ、測定対象導体の電流測定を確実に実施することができる。

また、請求項５記載のセンサ装置によれば、フレキシブルシャフトで引き寄せ具を構成したことにより、係止部の位置に合わせてフレキシブルシャフトを予め曲げておくことができるため、フック部の係止部への引っ掛け性をより良好にすることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るフレキシブルセンサおよびセンサ装置の最良の形態について説明する。

センサ装置１は、図１に示すように、フレキシブルセンサ２および引き寄せ具３とを備え、電線４に流れる電流（交流電流）Ｉを測定可能に構成されている。

フレキシブルセンサ２は、センサケーブル１１、本体部１２、保持機構１３、インターロックチューブ１４および係止部１５を備えている。

センサケーブル１１は、非磁性材料で形成されると共に可撓性を有する長尺なコイル支持体と、コイル支持体の外周面に巻き回された絶縁導線と、コイル支持体および絶縁導線を被覆する絶縁被膜（いずれも図示せず）とを備えて構成されている。また、絶縁導線は、一例としてセンサケーブル１１の基端部から両端部が絶縁被膜を貫通して突出している。この構成により、センサケーブル１１は、先端部側をループ状に曲げることにより、このループ内を挿通する測定対象導体に流れる交流電流を測定可能な空芯コイル（具体的にはロゴスキーコイル）として機能して、センサケーブル１１の基端部から突出する絶縁導線の各端部間に交流電流の電流値に応じた電圧信号Ｓ１を出力する。また、センサケーブル１１の先端部には係止部１５が配設（固定）されている。

本体部１２は、絶縁性を有する合成樹脂材料を用いて箱体に形成されて、内部に電気回路１２ａが配設されている。また、本体部１２には、センサケーブル１１の基端部が接続されて、センサケーブル１１を構成する絶縁導線の両端部が電気回路１２ａに電気的に接続されている。電気回路１２ａは、一例として、センサケーブル１１から出力される電圧信号Ｓ１を積分して増幅することにより、電線４に流れる電流波形を再現すると共に、検出信号Ｓ２として出力する。

保持機構１３は、インターロックチューブ１４の基端部側に配設されると共に、一例として、図１，３に示すように、それぞれ絶縁性を有する合成樹脂材料を用いて形成された第１筒状部２１、第２筒状部２２および連結部２３を備えて、インターロックチューブ１４の基端部側から挿通されて自由端部側から突出するセンサケーブル１１の先端部を着脱自在に保持可能に構成されている。この場合、第１筒状部２１は、円筒体に形成されて、その中心部に挿通孔２１ａが形成されて構成されている。また、挿通孔２１ａは、センサケーブル１１が遊挿可能に構成されている。ここで、遊挿とは、挿通孔２１ａ内に、その内部においてセンサケーブル１１が移動自在に遊びを持たせて挿入された状態をいう。第２筒状部２２も、円筒状に形成されて、その中心部に固定用孔２２ａが形成されて構成されている。また、固定用孔２２ａは、センサケーブル１１の先端部が挿入可能に構成されている。また、第２筒状部２２は、例えば、コレットチャックなどのチャック機構（図示せず）を備えて、挿入されたセンサケーブル１１の先端部側を着脱自在に保持可能に構成されている。連結部２３は、一例として挿通孔２１ａおよび固定用孔２２ａの各軸線が互いに平行となる状態で、第１筒状部２１および第２筒状部２２を互いに連結する。以上のように構成された保持機構１３は、第１筒状部２１、第２筒状部２２および連結部２３のうちの少なくとも１つが本体部１２に連結されることにより、本体部１２と一体化されている。

インターロックチューブ１４は、本発明における筒状部材に相当し、一例として、Ｓ字の断面形状を有する板を螺旋状に形成すると共に、この板の幅方向における両側の折り曲げ部を係合させて構成されている。このように構成されたインターロックチューブ１４は、可撓性を有すると共に伸縮が殆ど無く、かつ曲げたままの状態を保持するという性質を備えている。また、インターロックチューブ１４は、非磁性材料、本例では一例として非磁性金属材料（具体的にはアルミニウム）を用いて形成されて、磁力線が貫通可能に構成されている。さらに、インターロックチューブ１４は、外面全体が絶縁されている。具体的には、インターロックチューブ１４は、図３に示すように、外面全体が絶縁被膜１４ａによって被覆されることによって絶縁されている。なお、非磁性材料として、絶縁性を有する合成樹脂材料でインターロックチューブ１４を形成することもでき、この場合には、絶縁被膜１４ａを用いることなく、外面全体が絶縁される。また、インターロックチューブ１４は、その内径がセンサケーブル１１の外径よりも若干大径に形成されて、センサケーブル１１を遊挿可能に構成されると共に、その内部においてその長さ方向に沿ってセンサケーブル１１を案内可能に構成されている。

以上のように構成されたインターロックチューブ１４は、図１，２，３に示すように、その基端部（図３におけるインターロックチューブ１４の左端部）が保持機構１３の第１筒状部２１に固定されている。具体的には、インターロックチューブ１４の基端部は、第１筒状部２１における挿通孔２１ａの一方の開口端部（図３における右側開口端部）に、インターロックチューブ１４の内部空間が挿通孔２１ａと連通した状態で固定されている。

引き寄せ具３は、図１に示すように、フレキシブルシャフト３１、フック部３２および握り部３３を備え、全体形状が棒状に構成されている。本例では、フレキシブルシャフト３１は、一例として、インターロックチューブ１４と同じ構造のチューブを用いて構成されている。また、図示はしないが、インターロックチューブ１４と同様にして、外面全体が絶縁されている。フック部３２は、絶縁性を有する合成樹脂材料を用いて、全体形状が釣り針状に形成されている。また、フック部３２は、フレキシブルシャフト３１の一端部に配設（固定）されている。握り部３３は、絶縁性を有する合成樹脂材料を用いて形成されて、フレキシブルシャフト３１の他端部に固定されている。

次いで、上記のフレキシブルセンサ２および引き寄せ具３を用いて、電線４に流れる電流を測定する方法について説明する。

まず、測定に先立ち、センサケーブル１１の先端部を挿通孔２１ａから挿入して、センサケーブル１１を第１筒状部２１の挿通孔２１ａおよびインターロックチューブ１４内に挿通させると共に、センサケーブル１１の先端部をインターロックチューブ１４の自由端部（図１，２における上端部）から若干量だけ突出させる。また、この状態において、電線４の太さや傾き、および電線４と他の電線（図示せず）との間の間隔や位置関係などの電線４の設置状態に合わせて、インターロックチューブ１４の自由端部が電線４の背面側に適切に位置させ得るように、インターロックチューブ１４を適宜折り曲げる。

次いで、本体部１２を手で持ち、インターロックチューブ１４の自由端部を、電線４と他の電線との間の隙間に差し入れて、電線４の背面側に位置させる。これにより、センサケーブル１１の先端部も電線４の背面側に位置した状態となる。

続いて、図１に示すように、センサケーブル１１における本体部１２と保持機構１３との間の部位Ａを手で掴んで、第１筒状部２１およびインターロックチューブ１４内に押し込むことにより、インターロックチューブ１４の自由端部からセンサケーブル１１の先端部をさらに突出させる。これにより、センサケーブル１１の先端部が、電線４の背面側から、インターロックチューブ１４を差し入れた側とは反対の側に移動する。このため、太い電線４を測定対象導体とするときであっても、センサケーブル１１の先端部に配設された係止部１５を電線４の正面から視認し得る位置に移動させることができる。

次いで、握り部３３を掴んで引き寄せ具３を手に持ち、センサケーブル１１の係止部１５にフック部３２を引っ掛ける（係止させる）。なお、引き寄せ具３は、フレキシブルシャフト３１を備えているため、係止部１５の位置に合わせてフレキシブルシャフト３１を予め曲げて、フック部３２の係止部１５への引っ掛け性をより良好にしておくこともできる。

続いて、引き寄せ具３でセンサケーブル１１の先端部を引っ張り、インターロックチューブ１４の自由端部からセンサケーブル１１を徐々に引き出しながら、センサケーブル１１の先端部をインターロックチューブ１４の基端部側（保持機構１３側でもある）に引き寄せる。最後に、センサケーブル１１の先端部を手で持ち、図３に示すように、この先端部をインターロックチューブ１４の基端部側に位置する第２筒状部２２の固定用孔２２ａに挿入して第２筒状部２２に保持させる。以上により、図２に示すように、センサケーブル１１を電線４の周囲に巻き回す作業が完了する。

この状態では、図３に示すように、センサケーブル１１がループ状に形成されるため、センサケーブル１１は、このループ内に位置する電線４の交流電流Ｉを検出して電圧信号Ｓ１の出力を開始する。また、電気回路１２ａは、この電圧信号Ｓ１を検出信号Ｓ２に変換して出力する。したがって、この検出信号Ｓ２を測定することにより、電線４に流れる交流電流Ｉが測定される。

このように、このセンサ装置１およびフレキシブルセンサ２によれば、センサケーブル１１の先端部に係止部１５を配設し、外面全体が絶縁されたインターロックチューブ１４の基端部側から挿通されてインターロックチューブ１４の自由端部側から突出するセンサケーブル１１の先端部をインターロックチューブ１４の基端部側に配設された保持機構１３で着脱自在に保持可能としたことにより、電線４の設置状態に合わせて、可撓性を有するインターロックチューブ１４を予め曲げておくことで、インターロックチューブ１４の自由端部、およびこの自由端部から突出させたセンサケーブル１１の先端部を、電線４に手を近づけることなく電線４の背面側に位置させることができる。このため、引き寄せ具３を使用することにより、電線４に手を全く近づけることなく、センサケーブル１１の先端部をインターロックチューブ１４の基端部側（保持機構１３側でもある）に移動させて保持機構１３に保持させて、センサケーブル１１を電線４の周囲に巻き回すことができる。したがって、このセンサ装置１およびフレキシブルセンサ２によれば、電線４が裸線であるような特殊な状況下においても、感電の危険性を確実に回避しつつ、電線４の電流測定を確実に実施することができる。

また、このセンサ装置１およびフレキシブルセンサ２によれば、センサケーブル１１をインターロックチューブ１４内に遊挿して、インターロックチューブ１４の自由端部側からの突出長を変更可能に構成したことにより、センサケーブル１１の先端部を電線４の背面側に位置させた状態において、センサケーブル１１をインターロックチューブ１４内に押し込むことにより、インターロックチューブ１４の自由端部から突出するセンサケーブル１１の先端部を、電線４の背面側において、インターロックチューブ１４を差し入れた側とは反対の側に移動させることができる。したがって、太い電線４を測定対象導体とするときであっても、センサケーブル１１の先端部に配設された係止部１５を電線４の正面から視認し易い位置、つまり引き寄せ具３のフック部３２を引っ掛け易い位置に移動させることができる結果、センサケーブル１１を引き寄せる作業の作業性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、上述した実施の形態では、フレキシブルセンサ２の外形をよりコンパクトにすべく、本体部１２および保持機構１３を一体化する構成を採用したが、図４に示すように、本体部１２と保持機構１３とを別体にする構成を採用することもできる。なお、同図および後述する図５において、上記したフレキシブルセンサ２と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略する。

また、上述した実施の形態では、センサケーブル１１の基端部を本体部１２に直接接続する構成を採用したが、図５に示すフレキシブルセンサ２Ａのように、センサケーブル１１の基端部を保持機構１３に直接接続する構成を採用することもできる。この場合、同図に示すように、第２筒状部２２の固定用孔２２ａにおけるセンサケーブル１１の先端部の挿入側とは逆側にセンサケーブル１１の基端部を挿入して固定する。また、本体部１２と保持機構１３とを一体化して、センサケーブル１１を構成する絶縁導線の両端部を連結部２３を介して本体部１２に引き入れる構成とする。この構成によれば、センサケーブル１１の先端部を保持機構１３に保持させた際に、センサケーブル１１の両端部同士を対向した状態で近接させることができ（突き合わすことができ）るため、センサケーブル１１全体を使用した一層効率の良い電流測定を実施することができる。

また、上述した実施の形態では、センサケーブル１１をインターロックチューブ１４内に遊挿する構成を採用したが、より可撓量の大きなインターロックチューブを使用可能なときには、図示はしないが、センサケーブル１１全体をこのインターロックチューブで覆い、インターロックチューブ１４ごと電線４の周囲に巻き回すことも可能である。この構成では、センサケーブル１１のインターロックチューブからの突出長を変更する必要がないため、インターロックチューブ１４内においてセンサケーブル１１が移動しない構成を採用することもできる。また、本発明における筒状部材としては、上記したインターロックチューブに限らず、可撓性を有することなく予め曲げられている筒状の部材や、可撓性がインターロックチューブよりも低い筒状の部材で構成することもできる。また、引き寄せ具３において、フレキシブルシャフト３１として、合成樹脂製の棒状体など可撓性を有して外面全体が絶縁された他の棒状体を使用してもよいのは勿論である。この場合、棒状体はストレートであってもよいし、予め曲げられていてもよい。

センサ装置１の構成を示す斜視図である。 フレキシブルセンサ２の平面図である。 保持機構１３およびインターロックチューブ１４の構成を説明するための要部断面図である。 フレキシブルセンサ２の他の構成を説明するための要部断面図である。 フレキシブルセンサ２Ａの構成を説明するための要部断面図である。

符号の説明

１ センサ装置
２ フレキシブルセンサ
４ 電線
１１ センサケーブル
１３ 保持機構
１４ インターロックチューブ
１５ 係止部

Claims (5)

1. 測定対象導体の外周に巻き回されて当該測定対象導体に流れる電流を検出可能に構成されると共に先端部に係止部が配設されたセンサケーブルと、
   外面全体が絶縁されると共に内部に前記センサケーブルを挿通可能な筒状部材と、
   前記筒状部材の基端部側に配設されると共に当該筒状部材の当該基端部側から挿通されて自由端部側から突出する前記センサケーブルの前記先端部を着脱自在に保持可能に構成された保持機構とを備え、
   前記筒状部材は、可撓性を有すると共に伸縮が殆ど無く、かつ曲げたままの状態を保持するという性質を備えている筒状の部材、および可撓性を有することなく予め曲げられている筒状の部材のいずれかで構成されているフレキシブルセンサ。
2. 前記センサケーブルは、前記筒状部材内に遊挿されて、前記自由端部側からの突出長を変更可能に構成されている請求項１記載のフレキシブルセンサ。
3. 前記筒状部材は、可撓性を有すると共に伸縮が殆ど無く、かつ曲げたままの状態を保持するという性質を備えている前記筒状の部材であって、インターロックチューブで構成されている請求項１または２記載のフレキシブルセンサ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のフレキシブルセンサと、
   前記係止部に係止可能なフック部が先端部に配設されると共に外面全体が絶縁された棒状の引き寄せ具とを備えているセンサ装置。
5. 前記引き寄せ具は、フレキシブルシャフトを用いて構成されている請求項４記載のセンサ装置。

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