JP5666804B2 - クランプセンサ - Google Patents

Description

本発明は、電線等の被測定導体に流れる電流を、被測定導体の切断、または被測定導体への電気的接触を行うことなく検出することのできるクランプセンサに関するものである。

電力関連の現場では、電線等の漏れ電流、負荷電流等を検出するために、クランプセンサが広く使用されている。クランプセンサは、被測定導体を切断することなく電気的絶縁を保ちながら流れる電流を検出することができる。このようなクランプセンサが例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたクランプセンサは、磁気コアの配された略円弧状の一対の可動センサアーム（可動側センサ）と固定センサアーム（固定側センサ）とが対向して略環状を形成し、この略環状が開閉自在となるように両アームが軸支されている。可動センサアームに繋がる可動レバー（レバー部）は、両アームの先端部同士が突き当たって閉状態となる方向に、ねじりコイルばねによって付勢されている。

このクランプセンサでは、被測定導体を電気測定する際に、ばねの弾性力に抗する操作力で可動レバーを握ることで両アームを開状態にして、両アーム間に被測定導体を入れてから、握りを緩めて両アームを閉状態にする。

特開平１０−２１３５９８号公報

このようなクランプセンサでは、両アームを閉状態としたときに、両磁気コアの端部同士を結合させて略環状の磁気回路を形成させているので、その結合状態の良し悪しで測定性能が左右される。両アームの先端部同士が確りと突き当たっていれば両磁気コアの結合状態は良好であるが、先端部同士が突き当たっていないと結合状態は悪化する。

上記の特許文献１に記載されたクランプセンサでは、ばねの弾性力によって両アームが閉状態に保持されるので、先端部同士の突当具合の良し悪しは、ばねの弾性力によるところが大きい。ばねには個体差による弾性力のばらつきがあるので、そのばらつきで個々のクランプセンサ毎に先端部同士の突当具合に差異が生じることがあり、弾性力が弱い場合には、測定精度が低下してしまう可能性がある。ばねの弾性力が弱いと突当具合が悪くなるが、例えば、見た目では両アームが閉状態になっているように見えるが、完全には閉状態になっておらず、両アームを指で閉方向に加力するとまだ動くという状態が生じる恐れがある。このような場合、所期の測定精度が得られず、測定の再現性も低下してしまう。

個々のクランプセンサ毎に両アームの先端部同士の突当具合に差異を生じさせないためには、弾性力の大きなばねを用いればよいが、可動レバーを動かすために、この大きな弾性力に抗する大きな操作力が必要になってしまうので、操作性が悪くなる。特に電線が込み入っている場合には、可動レバーを握ったまま開状態にして電線をかき分ける必要があるので、操作力が大きいと疲労してしまう。

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、測定精度にばらつきが無く、精度よく測定できると共に操作性に優れたクランプセンサを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載されたクランプセンサは、略円弧状の一対の固定センサアームおよび可動センサアームの先端部同士が突き当たって略環状を形成する閉状態で、その略環状の内側に通らせた被測定導体の電気測定を行うためのクランプセンサであって、該固定センサアームに固定レバーが一体的に繋がった本体と、該可動センサアームに可動レバーが一体的に繋がった可動体とが鋏状に交差されて該可動体が回動自在に軸支されており、その両アームの先端部同士が離れて開状態になる方向に、該両レバーで係止された弾性体で該可動レバーが付勢されていることを特徴とする。

さらに請求項１に記載されたクランプセンサは、該両アームの先端部同士、および／または、前記両レバー同士には、該両アームの先端部が突き当たった閉状態のときに、近接し合って位置ずれが無くなる一対の印が、付されていることを特徴とする。

本発明のクランプセンサによれば、固定センサアームに固定レバーが一体的に繋がった本体と、可動センサアームに可動レバーが一体的に繋がった可動体とが鋏状に交差されて可動体が回動自在に軸支されており、その両アームの先端部同士が離れて開状態になる方向に、両レバー同士が弾性体によって付勢されていることにより、測定時に両レバー同士を手で握って、その握った操作力で両アームを閉状態とするため、手の感触で両アームの先端同士が完全に突き当たっているか否かを判断することができる。したがって、先端同士が突き当たらない状態で測定してしまうことを防止できるので、センサごとに測定精度のばらつきが生じず、さらに、同一センサでも安定して精度の良い測定を行うことができる。また、アーム同士が常時開状態になっているので、被測定導体を両アーム間に位置させるまでに、両レバー同士を弾性力に抗して握ったまま作業する必要が無いので、操作性に優れている。

本発明のクランプセンサによれば、両アームの先端部同士、および／または、両レバー同士には、両アームが閉状態のときに近接し合って位置ずれが無くなる一対の印が、付されていることにより、この一対の印の一致を確認して測定することで、確実に精度の良い測定を行うことができる。

本発明を適用するクランプセンサの使用状態を示す正面図である。 本発明を適用するクランプセンサの内部構造図である。 本発明を適用する別のクランプセンサの使用状態を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

本発明を適用するクランプセンサの好ましい形態について、図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）には開状態のクランプセンサ１を、図１（ｂ）には閉状態のクランプセンサ１を図示している。

クランプセンサ１は、本体２および可動体３が鋏状に交差されて、可動体３が回動自在に軸部９によって本体２に軸支されているものであり、測定器にケーブル（共に非図示）で電気的に接続されて、電線などの被測定導体５０（断面で図示）をクランプし、その電気測定に用いられるものである。本体２は、固定センサアーム４ａおよび固定レバー５ａが一体的に繋がって形成されている。可動体３は、可動センサアーム４ｂおよび可動レバー５ｂが一体的に繋がって形成されている。

固定センサアーム４ａおよび可動センサアーム４ｂは、対をなすものであり、各々が略円弧状に形成されていて、同図（ｂ）に示すように、各々の先端部２１ａ，２１ｂ同士が突き当たった閉状態で略環状を形成する。クランプセンサ１は、この両アーム４ａ，４ｂの形成する略環状の内側を通らせた被測定導体５０の電流を検出する。

このアーム４ａ，４ｂの先端部２１ａ，２１ｂ同士は、突き当たったときに外部から視認可能に互いが噛み合う形状、一例として段付きの形状に形成されている。この固定センサアーム４ａの先端部２１ａには印３１ａが、可動センサアーム４ｂの先端部２１ｂには印３１ｂが付されている。具体的には、一対の印３１ａ，３１ｂは、同図（ｂ）の上側の丸枠内に拡大して示すように、可動センサアーム４ｂの回動方向に概ね沿って対向し合う先端部２１ａ，２１ｂの縁辺部に、先端部２１ａ，２１ｂ同士が完全に突き当たったときに近接し合って位置ずれが無くなる場所、言い換えると互いの指し示す位置が一致する場所に付されている。

この印３１ａ，３１ｂの形状は、例えば、同図（ｂ）に示すような閉状態で互いに頂角の頂点同士が近接して対向し合う二等辺三角形状に形成されている。この二等辺三角形状の頂角の頂点が、印３１ａ，３１ｂの指し示す位置となる。なお、印３１ａ，３１ｂの形状は、互いの差し示す位置が視認しやすい形状であればよく、例えば、角部の頂点同士が近接し合う多角形状や星型形状、矢印形状、線形状、または小径の円形状が挙げられる。多角形状等の場合、印３１ａ，３１ｂは、その位置ずれが視認しやすいように、互いに近接して対向し合う部分の形状が鋭角であることが好ましい。印３１ａ，３１ｂは、例えば、印刷や塗装による色付け、凹状の窪み、凸状の隆起、またはシールの貼付によって先端部２１ａ，２１ｂに付すことができる。

このクランプセンサ１は、一例として図２に示すような内部構造になっている。図２（ａ）には開状態のクランプセンサ１の内部構造を、図２（ｂ）には閉状態のクランプセンサ１の内部構造を図示している。

同図（ａ）に示した固定コアケース２２ａは、絶縁性の樹脂成型品であり、本体２のハウジングケースの略半分を構成するものである。固定コアケース２２ａには、固定レバー５ａの固定センサアーム４ａ側部分に、円筒形状に突設されてその中央部が貫通孔になっている軸受１１が形成されている。また、固定コアケース２２ａには、固定レバー５ａ部分に、壁状に突設された、ばね係止部１２が形成されている。

絶縁性の樹脂成型品の可動コアケース２３ａは、可動体３のハウジングケースの略半分を構成するものである。この可動コアケース２３ａには、可動レバー５ｂの可動センサアーム４ｂ側部分に、軸受１１の貫通する通孔が形成されて、この通孔が軸受１１に嵌められている。また、可動コアケース２３ａには、可動レバー５ｂ部分に、円筒状に突設された、ばね係止部１３が形成されている。

固定コアケース２２ａには、その固定センサアーム４ａ部分に、磁気コア７ａが収納されている。可動コアケース２３ａには、その可動センサアーム４ｂ部分に、磁気コア７ｂが収納されている。磁気コア７ａ，７ｂは、例えば磁性鋼板などの磁性材料によって略円弧状に形成されたコア部６ａ，６ｂに、巻線が付されて形成されている。この磁気コア７ａ，７ｂは、同図（ｂ）に示すように、閉状態でコア部６ａ，６ｂの両端同士が重なり合って結合して円環状の磁気回路を形成する。

軸受１１には、ねじりコイルばね８（弾性体の一例）のコイル部分が介装されていて、ねじりコイルばね８の開放一端部がばね係止部１２に、開放他端部がばね係止部１３によって係止されている。このねじりコイルばね８の弾性力によって、可動コアケース２３ａの可動レバー５ｂ部分が、固定コアケース２２ａの固定レバー５ａに対して離れる（開く）方向に常時付勢されている。このため、可動センサアーム４ｂが固定センサアーム４ａに対して開く方向に常時付勢されていて、通常状態では、図２（ａ）および図１（ａ）に示すように、アーム４ａ，４ｂが開状態になっている。ねじりコイルばね８は、アーム４ａ，４ｂが開状態になる大きさの弾性力を有していればよく、開状態になりさえすればその弾性力は小さいものであることが操作性の観点から好ましい。

可動コアケース２３ａは、これに嵌合可能で略対称形状の可動コアケース２３ｂ（図１（ａ）参照）で蓋がされて可動体３が構成されている。また、固定コアケース２２ａは、これに嵌合可能で略対称形状の固定コアケース２２ｂ（図１（ａ）参照）で蓋がされて本体２が構成されている。軸受１１には、本体２および可動体３を貫通する支軸が挿通され、支軸が螺子で抜止め固定されて、図１（ａ）に示すように軸部９が構成されている。

次に、クランプセンサ１の測定動作について図１を参照しつつ説明する。

このクランプセンサ１は、レバー５ａ，５ｂで係止されたねじりコイルばね８の弾性力によって、レバー５ｂが開く方向に付勢されているため、レバー５ａ，５ｂに操作力を加えない状態では、図１（ａ）に示すように、アーム４ａ，４ｂの先端部２１ａ，２１ｂが離れて常時開状態になっている。したがって、測定者は、レバー５ａ，５ｂ間に力を加えることなくクランプセンサ１を移動させるだけで、開状態のアーム４ａ，４ｂ間に被測定導体５０を位置させることができる。このため、例えば配電盤などの込み入った電線の中から測定対象の一本の電線（被測定導体５０）を掻き分けてアーム４ａ，４ｂ間に被測定導体５０を位置させる場合であっても、ねじりコイルばね８の弾性力に抗する操作力でレバー５ａ，５ｂ同士を握ったままこの作業をする必要がないので、操作性に優れていて、測定者は疲労しない。

測定者は、アーム４ａ，４ｂ間に被測定導体５０を位置させてから、レバー５ａ，５ｂ間に加力して、レバー５ｂをレバー５ａに近づける方向に回動させ、同図（ｂ）に示すように、アーム４ａ，４ｂを閉状態にする。測定者は、自身の手でレバー５ａ，５ｂ同士を握っているので、その手の感触によって、先端部２１ａ，２１ｂが完全に突き当たることを確認することができる。

この時、測定者は、先端部２１ａ，２１ｂの印３１ａ，３１ｂがずれなく一致しているか否かを目視して確認する。印３１ａ，３１ｂがずれなく一致しているときには、先端部２１ａ，２１ｂが完全に突き当たった状態になっているため、図２に示した磁気コア７ａ，７ｂが良好に結合している。仮に印３１ａ，３１ｂのずれを確認したら、さらにレバー５ａ，５ｂを操作して印３１ａ，３１ｂが一致するまで、レバー５ｂを回動させる。このように、印３１ａ，３１ｂを付すことで、先端部２１ａ，２１ｂが完全に突き当たっていることを測定者は視覚を通じて一層確実に確認することができる。したがって、先端部２１ａ，２１ｂが完全に突き当たっていない状態のまま測定してしまうことが防止されるため、被測定導体５０の電流を精度よく測定することができる。

この完全な閉状態のときに、非図示の測定器に、クランプセンサ１の検出した電流から電流値等を測定させる。測定は通常短時間で終了するので、操作力を加える時間は短時間で済み測定者は疲労しない。さらに、本発明のクランプセンサ１は、背景技術に記載した従来のクランプセンサのように大きな弾性力のばねを用いる必要がないことから、レバー５ｂの操作力を小さくすることができるため、操作性に一層優れている。

測定が終了すると、測定者はレバー５ａ，５ｂを握る力を緩めることで、アーム４ａ，４ｂを開状態に戻し、クランプセンサ１を被測定導体５０から遠ざける。以上で、測定作業が終了する。

複数の被測定導体５０について測定を行うときは、各被測定導体５０ごとに上記の測定動作を繰り返す。被測定導体５０の数が多くても、アーム４ａ，４ｂ間への被測定導体５０のセットが簡便であり、大きな操作力を必要としないので、測定者は、疲労することなく、多くの被測定体５０を連続して測定することができる。

次に、本発明を適用する別のクランプセンサについて図３を参照しつつ説明する。なお、すでに説明した構成と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。図３（ａ）には開状態のクランプセンサ１ａを、図３（ｂ）には閉状態のクランプセンサ１ａを図示している。

すでに説明したクランプセンサ１は、測定器とは別体に形成されていて測定器にケーブルで接続されて用いられるものであったが、このクランプセンサ１ａは、測定器と組み合わされて一体的に形成されていて、単体で測定に用いられるものである。具体的には、クランプセンサ１ａは、すでに説明したクランプセンサ１の本体２の固定レバー５ａを、測定用電気回路（非図示）を内部に収容すると共に、表示部４１および操作部４２をハウジングケース表面部分に備えて、なおかつ握りやすい形態に形成されている固定レバー５ｃに換えたものである。この固定レバー５ｃと固定センサアーム４ａとが一体的に繋がって本体２ａが形成されている。

表示部４１は、例えば液晶パネルであり、測定結果の電流値などの測定値を表示するためのものである。操作部４２は、一例として、電源スイッチボタン４３、および、測定モードや測定レンジを切り替える切替ボタン４４で構成されて、測定器を操作するためのものである。

このクランプセンサ１ａは、クランプセンサ１と同様に、ねじりコイルばね８（非図示）が軸部９に介装されていて、アーム４ａ，４ｂが常時開状態になるように可動体３が付勢されている。その構造は、クランプセンサ１と同様に形成されている。

可動体３の可動レバー５ｂは、同図（ａ）に示すように、固定レバー５ｃから遠ざかる位置に付勢されていて、これが同図（ｂ）に示すように、固定レバー５ｃに押し込まれるようになっている。

固定レバー５ｃには、同図（ｂ）の左側の丸枠内に拡大図で示すように、そのハウジングケースの可動レバー５ｂ側の正面縁辺を一部切り欠いた切欠部２４が形成されている。この切欠部２４は、可動レバー５ｂの回動方向に概ね沿う方向に切り欠かれている。固定レバー５ｃには、可動レバー５ｂの回動方向に沿う切欠部２４の縁辺部に、印３２ａが付されている。可動レバー５ｂには、アーム４ａ，４ｂの先端部２１ａ，２１ｂ同士が完全に突き当たったときに、固定レバー５ｃに付された印３２ａに近接し合って位置ずれが無くなると共に切欠部２４から視認できる場所に、印３２ｂが付されている。一対の印３２ａ，３２ｂは、先端部２１ａ，２１ｂに付された一対の印３１ａ，３１ｂと同様の形状で付されている。

次に、クランプセンサ１ａの測定動作について図３を参照しつつ説明する。

予め、電源スイッチボタン４３および切替ボタン４４を操作して、測定器として測定可能な状態にしておく。

同図（ａ）のように、付勢されて開状態になっているアーム４ａ，４ｂの間に、被測定導体５０を位置させてから、測定者が可動レバー５ｂを固定レバー５ｃ側に加力して押し込んで、同図（ｂ）のように、アーム４ａ，４ｂを閉状態にする。

このクランプセンサ１ａでは、先端部２１ａ，２１ｂに印３１ａ，３１ｂが付されているだけでなく、固定レバー５ｃおよび可動レバー５ｂに印３２ａ，３２ｂが付されているので、測定者は、印３１ａ，３１ｂ、および印３２ａ，３２ｂの少なくとも一方の対の印を目視して、その印がずれなく一致するところまで可動レバー５ｂを回動させる。これにより、先端部２１ａ，２１ｂが完全に突き当たるため、被測定導体５０の電流を精度よく検出でき、その電流値等を精度よく電気測定することができる。その測定値が表示部４１に表示されて測定作業が終了する。

このクランプセンサ１ａでは、印３１ａ，３１ｂおよび印３２ａ，３２ｂが付されているため、測定者は目視し易い方の一対の印に着目すればよいので、測定の利便性に優れている。例えば、先端部２１ａ，２１ｂが込み入った複数の電線によって見え難いときには、レバー５ｂ，５ｃの印３２ａ，３２ｂを目視すればよい。

なお、印３１ａ，３１ｂ、および印３２ａ，３２ｂの少なくとも一方を、クランプセンサ１，１ａの正面側（観察面側）だけでなく、背面側（非観察面側）に付してもよい。背面側にも３１ａ，３１ｂ、および／または印３２ａ，３２ｂを付した場合、クランプセンサ１，１ａの向きに関わらず一対の印が視認し易くなるので、先端部２１ａ，２１ｂが完全に突き当たることを確実に確認できるので、確実に精度よく測定することができる。

また、図１のクランプセンサ１の固定レバー５ｂを、図３の固定レバー５ｃのような切欠部２４を有する形状に形成し、レバー５ａ，５ｂに印３２ａ，３２ｂを付してもよい。また、クランプセンサ１ａには、印３１ａ，３１ｂおよび印３２ａ，３２ｂの何れか一方だけを付してもよい。

また、レバー５ａ，５ｂが、ねじりコイルばね８で付勢されている例について説明したが、スプリングばね（弾性体の他の一例）を、その軸がレバー５ｂの回動方向に沿うような向きでレバー５ａ，５ｂ間に掛け渡して、スプリングばねの端部をレバー５ａ，５ｂで係止して、レバー５ｂを付勢する構成としてもよい。

１，１ａはクランプセンサ、２，２ａは本体、３は可動体、４ａは固定センサアーム、４ｂは可動センサアーム、５ａ，５ｃは固定レバー、５ｂは可動レバー、６ａ，６ｂはコア部、７ａ，７ｂは磁気コア、８はねじりコイルばね、９は軸部、１１は軸受、１２，１３はばね係止部、２１ａ，２１ｂは先端部、２２ａ，２２ｂは固定コアケース、２３ａ，２３ｂは可動コアケース、２４は切欠部、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂは印、４１は表示部、４２は操作部、４３は電源スイッチボタン、４４は切替ボタン、５０は被測定導体である。

Claims (1)

1. 略円弧状の一対の固定センサアームおよび可動センサアームの先端部同士が突き当たって略環状を形成する閉状態で、その略環状の内側に通らせた被測定導体の電気測定を行うためのクランプセンサであって、
   該固定センサアームに固定レバーが一体的に繋がった本体と、該可動センサアームに可動レバーが一体的に繋がった可動体とが鋏状に交差されて該可動体が回動自在に軸支されており、その両アームの先端部同士が離れて開状態になる方向に、該両レバーで係止された弾性体で該可動レバーが付勢され、
   該両アームの先端部同士、および／または、前記両レバー同士には、該両アームの先端部が突き当たった閉状態のときに、近接し合って位置ずれが無くなる一対の印が、付されていることを特徴とするクランプセンサ。

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