JP4860726B2

JP4860726B2 - 電気計器

Info

Publication number: JP4860726B2
Application number: JP2009156723A
Authority: JP
Inventors: 洋文多山; 光明福島; 真実田中; 忠嗣中尾
Original assignee: 株式会社エネゲート
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2029-07-01
Also published as: JP2011013067A

Description

本発明は、例えば、電気事業用計器、証明用取引計器および一般用計器などの各種電力量計に好適で、電線接続部の温度上昇を検知する温度センサを備えた電気計器に関する。

例えば、一般家庭などの電力需要家が使用する電力量を計測して表示する電力量計として、電子式電力量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の電子式電力量計は、図５に示すように、各種電子部品を実装した配線基板（図示せず）を収容した樹脂製の筐体１を備え、その筐体１の前面に表示部２が設けられていると共に、筐体１の下部に端子部３が設けられている。

この電子式電力量計の端子部３は、電力供給設備からの配電線６がネジ止めにより接続される入力端子４と、電力需要家内の負荷への配電線７がネジ止めにより接続される出力端子５とが並設された構造を具備する。

特開２００７−１１４０２５号公報

ところで、近年では、太陽光発電システムや燃料電池システム、さらには電気自動車の普及に伴い、一般家庭内に設置される電気計器が増加しており、また、一般家庭などの電力需要家のオール電化の普及拡大により特許文献１で開示された電子式電力量計も大電流化が進んでいる。この種の電力量計を動作させるためには、端子部３の入出力端子４，５に比較的サイズの大きな配電線６，７を接続する必要がある。

しかしながら、電力量計を一般家庭などの電力需要家に設置する場合、電力量計の端子部３の入出力端子４，５に配電線６，７をネジ止めにより接続する作業員が熟練した者であるとは限らず、ネジの締め付けが不充分であったり、ネジが経年的に緩んだりすることで、端子部３の電線接続部位である入出力端子４，５での接触抵抗が増大し、その結果、端子部３の入出力端子４，５を通過する電流によりその電線接続部位が発熱する可能性がある。

このように、端子部３での電線接続部位が発熱すると、樹脂製の筐体１を溶融変形させることになり、さらには短絡事故や地絡事故などを招くおそれがあった。また、このような端子部３の電線接続部位での発熱は無駄なエネルギーロスが発生していることになり、省エネの観点からも回避する必要性があった。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ネジの不充分な締め付けや経年的な緩みなどにより端子部での電線接続部位が発熱しても、筐体の溶融変形や短絡事故、地絡事故を未然に防止し得る電気計器を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、電線が接続された端子部を有する筐体を備え、前記電線からの通電により駆動させて電気量を測定する電気計器であって、前記端子部の電線接続部位での発熱温度を測定する第一の温度センサを前記筐体内で発熱温度が測定可能な箇所に配設すると共に、前記筐体の周囲温度を測定する第二の温度センサを前記周囲温度が測定可能な箇所に配設し、前記第一の温度センサにより測定された発熱温度と前記第二の温度センサにより測定された周囲温度との差を算出し、前記発熱温度と周囲温度との差が予め設定された上限値を超えているか否かを判定する演算部を備えたことを特徴とする。

本発明では、端子部の電線接続部位での発熱温度を測定する第一の温度センサを筐体内で発熱温度が測定可能な箇所に配設すると共に、筐体の周囲温度を測定する第二の温度センサを周囲温度が測定可能な箇所に配設し、第一の温度センサにより測定された発熱温度と第二の温度センサにより測定された周囲温度との差を算出し、発熱温度と周囲温度との差が予め設定された上限値を超えているか否かを判定する制御部を備えたことにより、その電線接続部位での発熱による温度上昇を第一および第二の温度センサにより検知することで、電線接続部位が過熱状態となることを回避でき、発熱温度と周囲温度との差（周囲温度からの温度上昇分）、つまり、電線接続部位での発熱量に基づいて異常の有無を判定することができ、筐体の溶融変形などが発生する限界温度に対して余裕を持って判定できる。その結果、端子部の電線接続部位が発熱しても、筐体の溶融変形や短絡事故、地絡事故を未然に防止することができる。

なお、本発明において、端子部は、複数の入出力端子が配設された構造を備え、第一の温度センサは、筐体の入出力端子が接する部位に埋設されている構造が可能である。また、本発明において、筐体の内部に収容された配線基板の端子部と対向する部位に第一の温度センサを実装した構造も可能である。このようにすれば、端子部の電線接続部位での発熱による温度上昇を第一の温度センサにより適正に検知することが容易となる。

本発明によれば、端子部の電線接続部位での発熱温度を測定する第一の温度センサを筐体内で発熱温度が測定可能な箇所に配設すると共に、筐体の周囲温度を測定する第二の温度センサを周囲温度が測定可能な箇所に配設し、第一の温度センサにより測定された発熱温度と第二の温度センサにより測定された周囲温度との差を算出し、発熱温度と周囲温度との差が予め設定された上限値を超えているか否かを判定する制御部を備えたことにより、その電線接続部位での発熱による温度上昇を第一および第二の温度センサにより検知することで、電線接続部位が過熱状態となることを回避でき、発熱温度と周囲温度との差（周囲温度からの温度上昇分）、つまり、電線接続部位での発熱量に基づいて異常の有無を判定することができ、筐体の溶融変形などが発生する限界温度に対して余裕を持って判定できる。その結果、端子部の電線接続部位が発熱しても、筐体の溶融変形や短絡事故、地絡事故を未然に防止することができるので、電気計器の保守管理を容易に行うことができ、信頼性が高く、安全性に富んだ電気計器を提供することができる。

一つの参考例で、筐体の入出力端子と接する部位に温度センサを配設した例で、（ａ）は電力量計の正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の下面図である。他の参考例で、配線基板の入出力端子と対向する部位に温度センサを配設した例で、（ａ）は電力量計の正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の下面図である。本発明の一つの実施形態で、図１の参考例に、筐体の背面に配設された温度センサを追加した例で、（ａ）は電力量計の正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の下面図である。本発明の他の実施形態で、図２の参考例に、筐体の背面に配設された温度センサを追加した例で、（ａ）は電力量計の正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の下面図である。従来の電子式電力量計の一例を示す正面図である。

本発明に係る電気計器の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態では、一般家庭などの電力需要家が使用する電力量を計測して表示する電子式電力量計を例示するが、例えば、電気事業用計器、証明用取引計器および一般用計器などの機械式の各種電力量計を含む他の電気計器に適用可能である。また、図では、交流単相３線式の電力量計を例示するが、交流単相２線式などその他の相線式の電力量計についても適用可能である。

図１〜図４に示す参考例および実施形態の電子式電力量計は、各種電子部品を実装した配線基板１８を収容した樹脂製の筐体１１を備え、その筐体１１の前面に表示部１２が設けられていると共に、筐体１１の下部に端子部１３が設けられている。

この電子式電力量計の端子部１３は、電力供給設備からの配電線１６がネジ止めにより接続される入力端子１４と、電力需要家内の負荷への配電線１７がネジ止めにより接続される出力端子１５とが並設された構造を具備する。

この種の電子式電力量計を一般家庭などの電力需要家に設置する場合、電力量計の端子部１３の入出力端子１４，１５に配電線１６，１７をネジ止めにより接続する作業員が熟練した者であるとは限らず、ネジの締め付けが不充分であったり、ネジが経年的に緩んだりすることにより、端子部１３の電線接続部位である入出力端子１４，１５での接触抵抗が増大し、その結果、端子部１３の入出力端子１４，１５を通過する電流によりその電線接続部位が発熱する可能性がある。このように、端子部１３の電線接続部位が発熱すると、樹脂製の筐体１１を溶融変形させることになる。

そこで、以下の参考例および実施形態の電子式電力量計では、端子部１３の電線接続部位での発熱による温度上昇を検知するサーミスタ等の温度センサを筐体１１内に配設する。

図１（ａ）〜（ｃ）に示す参考例では、端子部１５の入出力端子１４，１５である電線接続部位での発熱温度が測定可能な箇所として、筐体１１の下部、つまり、端子部１３の入出力端子１４，１５が接する部位のそれぞれに、温度センサ２１を埋設している。なお、温度センサ２１の出力は、筐体１１の内部に収容された配線基板１８に実装された制御部１９に電気的に接続されている。

温度センサ２１により検知される温度は、筐体１４の溶融変形が開始する温度よりも若干小さい限界値に設定され、温度センサ２１の検知温度がその限界値に達した時点で、温度センサ２１の検知出力に基づく制御部１９からの出力信号により、電子式電力量計に付設されたランプ（図示せず）を点灯させたり、あるいはブザー（図示せず）を発音させたりすることで異常状態を報知する。また、表示部１２にて異常状態を表示させることも可能である。

さらに、温度センサ２１の検知温度が限界値に達した時点で、その温度センサ２１から出力される検知信号に基づく制御部１９からの異常信号を通信端子２０を介して有線または無線で集中管理センター等へ送信することにより、温度上昇による異常状態を遠隔的に監視することも可能である。また、前述した異常信号を利用して主幹ブレーカを遮断することにより電源供給を停止させることも可能である。

このように、端子部１３の電線接続部位での発熱による温度上昇を検知する温度センサ２１を筐体１１内に配設したことにより、その電線接続部位での発熱による温度上昇で限界温度に達したことを温度センサ２１により検知することで、電線接続部位が過熱状態となることを回避できる。その結果、端子部１３での電線接続部位が発熱しても、筐体１１の溶融変形や短絡事故、地絡事故を未然に防止することができる。

なお、前述の参考例では、端子部１３の入出力端子１４，１５と接する部位に温度センサ２１を配設した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図２（ａ）〜（ｃ）に示す他の参考例のように配線基板１８の下方部位、つまり、端子部１３の入出力端子１４，１５と対向する部位に温度センサ２１を配設することも可能である。また、以下の実施形態のように二種の温度センサ２１，２２を筐体１４に配設するようにしてもよい。

図３（ａ）〜（ｃ）に示す実施形態は、図１（ａ）〜（ｃ）の参考例における第一の温度センサ２１に第二の温度センサ２２を追加したものである。つまり、電線接続部位での発熱温度を測定する第一の温度センサ２１を、発熱温度が測定可能な箇所として、筐体１１の下部、つまり、端子部１３の入出力端子１４，１５と接する部位のそれぞれに埋設すると共に、筐体１１の周囲温度を測定する第二の温度センサ２２を、周囲温度が測定可能な箇所として筐体１１の背面に埋設する。

また、図４（ａ）〜（ｃ）に示す実施形態は、図２（ａ）〜（ｃ）の参考例における第一の温度センサ２１に第二の温度センサ２２を追加したものである。つまり、電線接続部位での発熱温度を測定する第一の温度センサ２１を、発熱温度が測定可能な箇所として、配線基板１８の下方部位、つまり、端子部１３の入出力端子１４，１５と対向する部位に実装すると共に、筐体１１の周囲温度を測定する第二の温度センサ２２を、周囲温度が測定可能な箇所として筐体１１の背面に埋設する。

これらの実施形態における制御部１９では、第一の温度センサ２１により測定された発熱温度と第二の温度センサ２２により測定された周囲温度との差を算出し、発熱温度と周囲温度との差が予め設定された上限値を超えているか否かを判定する。これにより、発熱温度と周囲温度との差（周囲温度からの温度上昇分）、つまり、電線接続部位での発熱量に基づいて異常の有無を判定することができ、上限値に基づく判定温度を周囲温度に応じて変えることができるので、筐体１１の溶融変形などが発生する限界温度に対して余裕を持って判定できる。

この場合、二つの温度センサ２１，２２の測定温度の差がその上限値に達した時点で、温度センサ２１，２２の検知出力に基づく制御部１９からの出力信号により、電子式電力量計に付設されたランプ（図示せず）を点灯させたり、あるいはブザー（図示せず）を発音させたりすることで異常状態を報知する。また、表示部１２にて異常状態を表示させることも可能である。

さらに、二つの温度センサ２１，２２により検知される温度差が上限値に達した時点で、その温度センサ２１，２２から出力される検知信号に基づく制御部１９からの異常信号を通信端子２０を介して有線または無線で集中管理センター等へ送信することにより、温度上昇による異常状態を遠隔的に監視することが可能である。また、前述した異常信号を利用して主幹ブレーカを遮断することにより電源供給を停止させることも可能である。

なお、以上の実施形態では、端子部１３の電線接続部位として、配電線１６，１７をネジ止めにより接続した入出力端子１４，１５について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、コンセントのような差込み構造を有する電線接続部位についても適用可能である。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１筐体
１３端子部
１４電線接続部位（入力端子）
１５電線接続部位（出力端子）
１６，１７電線（配電線）
２１温度センサ（第一の温度センサ）
２２温度センサ（第二の温度センサ）

Claims

電線が接続された端子部を有する筐体を備え、前記電線からの通電により電気量を測定する電気計器であって、前記端子部の電線接続部位での発熱温度を測定する第一の温度センサを前記筐体内で発熱温度が測定可能な箇所に配設すると共に、前記筐体の周囲温度を測定する第二の温度センサを前記周囲温度が測定可能な箇所に配設し、前記第一の温度センサにより測定された発熱温度と前記第二の温度センサにより測定された周囲温度との差を算出し、前記発熱温度と周囲温度との差が予め設定された上限値を超えているか否かを判定する演算部を備えたことを特徴とする電気計器。
前記端子部は、複数の入出力端子が配設された構造を備え、前記第一の温度センサは、前記筐体の前記入出力端子が接する部位に埋設されている請求項１に記載の電気計器。
前記筐体の内部に収容された配線基板の前記端子部と対向する部位に前記第一の温度センサを実装した請求項１に記載の電気計器。