JP5980557B2 - 電力計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、分電盤内の分岐電路毎の消費電力を計測する電力計測装置に関する。

従来より、個々の分岐電路に流れる電流を計測して分岐電路毎の消費電力を演算する電力計測装置を備えた分電盤がある。例えば特許文献１では、分電盤内に個々の分岐電路の電流を計測するためセンサを備えた分岐電流センサユニット、計測した電流値を判断したり電力を演算する計測制御ユニット、電流異常の発生を報知する報知ユニットを配置して、閾値を設定して分岐電流が閾値を超えるとＬＥＤの発光で表示したり警報音を発報するよう構成し、きめ細かい電流の管理を可能としている。

特開２００８−１３６２７９号公報

しかしながら、上記特許文献１の電力計測装置は、分岐電流センサユニットや報知ユニットが、分岐ブレーカ列の幅に合わせた長さを有するプリント基板で形成されているため、列設した分岐電路の数に合わせて作製することになり、分岐電路の増減に柔軟に対応できなかった。また、電力を演算する機能を備えているが、電圧情報は電路の実際の計測値が使用されるわけではない為、精度の高い情報を得ることはできなかった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、分岐ブレーカの増減に対して柔軟に対応でき、更に精度の高い消費電力情報を得ることができる電力計測装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、分電盤内に設置されて、分岐ブレーカにより分岐された個々の分岐電路を流れる電流情報を入手し、分岐電路毎の消費電力を演算する電力計測装置であって、個々の分岐電路の電流情報を入力するための複数の入力端子と、電路電圧情報を入手する電圧情報入力部と、個々の分岐電路の消費電力を演算する電力演算部と、演算された電力情報を蓄積する計測値記憶部とを有し、前記入力端子を備えた第１ユニットと、前記電圧情報入力部を備えた第２ユニットとに分離形成され、前記第１ユニットは、第２ユニットに接続するための伝送用端子を備えると共に、増設する第１ユニットを接続するための中継端子を有する一方、前記第２ユニットは、直接接続された第１ユニット及び増設された第１ユニットと通信して電力情報を入手する通信制御部を備え、分岐ブレーカは、分岐電路の電流を計測するための電流センサを内蔵して分電盤前面側部位に計測した電流情報を出力する電流計測端子を備え、入力端子が電流計測端子に接続されて電流情報を入手し、第１ユニットは、列設された分岐ブレーカの間隔に合わせて入力端子をケース裏面に配置し、入力端子と電流計測端子との接続状態を判断する接続判定部を有し、更に接続判定部の判定結果を表示する接続状態表示部を入力端子毎に有すする一方、第２ユニットは、接続判定部を起動する確認ボタンを有することを特徴とする。
この構成によれば、分岐ブレーカの増減に対して第１ユニットの連結数を変更することで対応できるし、第１ユニット及び第２ユニットの２種類のユニットのみで構成されるため、コストを抑制でき柔軟に対応できる。また、電圧及び電流の実測値を基に個々の分岐電路の消費電力が演算されるため、正確な値を計測することができる。

また、分岐ブレーカ列の前面側に第１ユニットを配置して、押圧操作等の接続操作することで第１ユニットの全ての入力端子を同時に電流計測端子に接続できる。よって、別途配線を必要としないし、個々の入力端子毎に接続操作する必要がないため、容易に接続できる。また、分岐ブレーカの前面側に第１ユニットを配置するため、別途収納空間を設ける必要がない。

加えて、入力端子の接続状態が接続状態表示部により確認できるので、接続状態を容易に確認でき接続ミスや故障を認識し易い。

更に、確認操作されたときのみ接続判定部が判断動作するため、接続状態表示部が表示をし続けることがなく、接続状態表示部を設けても省エネルギーにできる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、分岐ブレーカは上下２列で列設され、入力端子は分岐ブレーカの配置に合わせて上下２列で配置されて成ることを特徴とする。
この構成によれば、上下の２列に設置された分岐ブレーカに対して１つの第１ユニットで対応するため、第１ユニットを分岐ブレーカ列の間に配設される電路の充電部カバーとしての機能も持たせることができる。また、電路上の空間を利用して回路素子を組み込むことができるため、第１ユニット全体を薄く構成でき、分岐ブレーカ前面側に配置しても分電盤全体の突出量を抑えることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、中継端子は第１ユニットの左右にそれぞれ備えて、多数の第１ユニットを左右方向に連結可能とし、伝送用端子は中継端子と同一の端子構成であって兼用でき、連結された第１ユニットのうち左右何れか一端の中継端子を伝送用端子として第２ユニットと接続することを特徴とする。
この構成によれば、第１ユニットを増設するための端子と第２ユニットと接続するための端子は共通であるため、複数連結した第１ユニットの端部の中継端子に第２ユニットを接続することができる。よって、接続線等を介在させることなく第１ユニット同士を接続できる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の構成において、第１ユニットは電力演算部を有する一方、第２ユニットは電圧情報入力部を有し、通信制御部が電路電圧情報を第１ユニットに送信することを特徴とする。
この構成によれば、第１ユニット毎で消費電力が演算されるため、第１ユニットの連結数が多数であっても一部の演算部に負荷がかかることなく良好に演算できる。また、電力の演算に必要な電路電圧情報は第２ユニットから伝送されるので、個々の第１ユニットを電路に接続する必要がない。

本発明によれば、分岐ブレーカの増減に対して第１ユニットの連結数を変更することで対応できるし、第１ユニット及び第２ユニットの２種類のユニットのみで構成されるため、コストを抑制できるし柔軟に対応できる。また、電圧及び電流の実測値を基に個々の分岐電路の消費電力は演算されるため、正確な数値を計測することができる。
また、入力端子の接続状態が接続状態表示部により確認できるので、接続状態を容易に確認でき接続ミスや故障を認識し易い。

本発明に係る電力計測装置の一例を示す正面図で、分岐ブレーカに組み付けた状態を示している。 図１の電力計測装置の左側面説明図である。 第１ユニット単体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。 電力計測装置の回路ブロック図である。 連結端子の端子配列説明図である。 分岐ブレーカの斜視図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１，図２は本発明に係る電力計測装置を示し、図１は分岐ブレーカに組み付けた状態の正面図、図２は図１の左側面図を示している。図１，図２において、１は分岐ブレーカ、２は分岐ブレーカ１から電流情報を入手して消費電力を演算する第１ユニット、３は第１ユニット２から消費電力情報を入手して管理する第２ユニットであり、１つ又は複数の第１ユニット２と１つの第２ユニット３とで本発明の電力計測装置は構成される。そして、図２に示すように第１ユニット２は列設された分岐ブレーカ１の前面側に配置され、図１に示すように第２ユニット３は分岐ブレーカ１に隣接して設置される。
尚、図２において、一方の分岐ブレーカ１はカバーを外した状態を示している。また、Ｌは分電盤内に左右に亘り帯状に配設された銅バーから成る単相３線式電路を示している。

分岐ブレーカ１は電路Ｌを挟むように上下２列で配置され、左右に複数列設して組み付けられている。そして図２に示すように、分岐ブレーカ１の電路の開閉操作を行う操作ハンドル１０が設けられた分岐ブレーカ１の前面には、分岐ブレーカ１により分岐された電路の電流情報を出力する電流計測端子１１が設けられている。
また、上下側面の一方に単相３線式電路Ｌに接続する電源側端子１２、他方の側面には負荷へ至るケーブルを接続する負荷側端子１３がそれぞれ１列で設けられている。尚、１４はホール素子から成る電流センサである。

第１ユニット２は、図３に示すように構成されている。図３は、第１ユニット単体の外観図を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図を示している。図３に示すように、第１ユニット２は一様な厚みを有する四角形板状に形成され、基板９で形成した背面には分岐ブレーカ１の電流計測端子１１に接続する入力端子２１が組み付けられている。入力端子２１は、分電盤に組み付けた分岐ブレーカ１の電流計測端子１１の位置に合わせて上下２列にそれぞれ６個設けられ、１つの第１ユニット２で１２個の分岐ブレーカ１に接続できるよう構成されている。
このように第１ユニット２を構成することで、分岐ブレーカ１の列の前面側に第１ユニット２を配置して押圧操作等の接続操作することで、第１ユニット２の全ての入力端子２１を同時に電流計測端子１１に接続できるため、別途配線を必要としないし、入力端子２１毎に接続操作する必要がないため、容易に接続できる。

そして、左右側部には第１ユニット２を連結して増設するための連結端子２２が設けられている。連結端子２２のうち、ユニットの左側は雄形に形成されて増設する第１ユニット２を中継するための中継端子２２ａであり、右側が雌形に形成されて信号を中継すると共に第２ユニット３を接続するための伝送用端子２２ｂとして形成されている。この中継端子２２ａと伝送用端子２２ｂとを互いに接続することで、第１ユニット２を連結できるし、連結した第１ユニット２の右側に第２ユニット３を接続できる。
尚、連結端子２２の雄型、雌形は逆でも良い。また連結端子２２は、例えば日本圧着端子製造株式会社製のプリント基板用コネクタ１５Ｐ−１．２５ＦＪが適用でき、直接連結できるよう基板９に堅牢に組み付けられている。また、２３はネジ挿通孔、２４は係止爪であり、分電盤に固定する際使用される。

図４は電力計測装置の回路ブロック図を示している。図４に示すように、第１ユニット２には１００Ｖ分岐電路の電力を演算する電力計測ＩＣ２６ａ、２００Ｖ分岐電路の電力を演算する電力計測ＩＣ２６ｂ、演算結果を記憶するメモリ２７、入力端子２１の接続状態を表示するＬＥＤ２８等を備えている。
ＬＥＤ２８は、入力端子２１の接続状態を通知するもので、入力端子２１毎に設けられている。尚、１００Ｖ、２００Ｖの何れの電圧情報で演算するかは、設置される分岐ブレーカ１に合わせて予め設定される。

図５は第１ユニット２の連結端子２２の端子配列説明図を示し、連結部の模式図を示している。連結端子２２は、図５に示すように、単相３線式電路Ｌの１００Ｖ電圧情報を伝送する１００Ｖ情報端子Ｘ１及びＹ１、中性線電圧情報を伝送する中性線情報端子Ｎ、２００Ｖ電圧情報を伝送する２００Ｖ情報端子Ｘ２、全ての回路に電源を供給するための電源端子Ｐ、アース端子Ｇ、シリアル通信端子Ｓ、確認ボタン３４の操作信号を伝送するＬＥＤ端子Ｂ等を備えている。尚、実際のシリアル通信端子Ｓは複数の端子で構成されている。
こうして、一方の中継端子２２である中継端子２２ａと、他方の中継端子２２である伝送用端子２２ｂとは対称に端子が配置され、第１ユニット２を左右に直接連結可能としている。

一方第２ユニット３は、単相３線式電路Ｌに接続して各電路の電圧情報を入手する電路接続部３１、外部機器と通信するための通信端子３２、第１ユニット２との通信を制御すると共に電力計測装置全体を制御するＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）３３、入力端子２１と電流計測端子１１との接続状態を確認するための確認ボタン３４、入力端子２１の接続状態を判定してＬＥＤ２８の点滅を制御するＬＥＤ駆動部３５、第１ユニット２に接続する第２ユニット端子３６、第１ユニット２を含む各回路を駆動するための電源３７等を備えている。
電路接続部３１から入手した電路電圧情報は、１００Ｖ情報端子Ｘ１及びＹ１、中性線情報端子Ｎ、２００Ｖ情報端子Ｘ２にそれぞれ供給される。また、第２ユニット端子３６は、連結端子２２と同一の端子配列で構成され、直接接続することも可能に形成されている。

このように、第１ユニット２を増設するための端子と第２ユニット３と接続するための端子は兼用でき、複数連結した第１ユニット２の端部に配置される中継端子２２に第２ユニット３を接続することができる。よって、接続線等を介在させることなく第１ユニット２同士を接続できるし、別途第２ユニット３を接続するための端子を必要としない。

図６は分岐ブレーカ１の斜視図を示している。電流計測端子１１は、電源側端子１２の近傍に配置され、図２に示すように内蔵されている電流センサ１４が分岐電路の電流を計測して電流計測端子１１から電流情報を出力し、接続された入力端子２１から電力計測装置に伝送される。

上記の如く構成された電力計測装置は、次のように操作され動作する。最初に入力端子２１毎に演算する条件を設定する。このとき、接続する分岐ブレーカ１が１００Ｖ分岐か２００Ｖ分岐か実際の仕様に合わせて設定される。設定は第２ユニット３の通信端子３２にパーソナルコンピュータ等の設定装置が接続されて実施される。

次に、装着した第１ユニット２の各入力端子２１が電流計測端子１１に確実に接続されているかチェックを行う。これは、確認ボタン３４を押下することで実施され、押下している間、ＬＥＤ駆動部３５が起動して判定が成される。判定は、例えば接続されることで変化する入力端子２１の端子間抵抗値情報を入手し、抵抗の大きさから接続状態の判定が行われる。この場合、低抵抗状態であれば接続されていると判断してＬＥＤ２８を点灯するし、高抵抗状態であれば接続されていないと判断してＬＥＤ２８は点灯しない。

このように、入力端子２１の接続状態が接続状態表示部としてのＬＥＤ２８により確認できるので、接続状態を容易に確認でき接続ミスや故障を認識し易い。また、確認操作されたときのみＬＥＤ２８が点灯動作するため、ＬＥＤ２８が表示をし続けることがなく、表示手段を設けても省エネルギーにできる。

こうして初期設定が行われ、端子の接続が確認できたら、消費電力の計測（演算）が実施される。消費電力の演算は、各第１ユニット２において演算され、第２ユニット３から電路Ｌの電圧情報を演算する毎に入手して、例えば１０秒等の所定間隔で演算される。演算結果はメモリ２７に記憶されると共に第２ユニット３に送信され、第２ユニット３の通信端子３２に表示機器（図示せず）が接続されていたら、演算結果が表示される。
また、メモリ２７に蓄積されたデータは、任意のタイミングで第２ユニット３に接続された表示機器の操作で引き出すことができ、電力量の演算や電気料金の演算等に利用できる。

このように、分岐ブレーカ１の増減に対して第１ユニット２の連結数を変更することで対応できるし、第１ユニット２及び第２ユニット３の２種類のユニットのみで電力計測装置は構成されるため、コストを抑制できるし柔軟に対応できる。また、電圧及び電流の実測値を基に個々の分岐電路の消費電力は演算されるため、正確な値を計測することができる。
また、第１ユニット２毎で消費電力が演算されるため、第１ユニット２の連結数が多数であっても一部の演算部に負荷がかかることなく良好に演算できる。また、電力の演算に必要な電路電圧情報は第２ユニット３から伝送されるので、第１ユニット２を電路に接続する必要がない。
更に、上下の２列に設置された分岐ブレーカ１に対して１つの第１ユニット２で対応するため、第１ユニット２を分岐ブレーカ１の列の間に配設される電路Ｌの充電部カバーとしての機能も持たせることができるし、電路Ｌ上の空間を利用して回路素子を組み込むことができるため、第１ユニット２全体を薄く形成でき、分岐ブレーカ１の前面側に配置しても分電盤全体の突出量を抑えることができる。そして、分岐ブレーカ１の前面側に第１ユニット２を配置するため、別途収納空間を設ける必要がなくなる。

尚、上記実施形態では、第１ユニット２を上下の列の分岐ブレーカ１に対して装着する形態としたが、列毎に独立したユニットとしても良い。また、第１ユニット２を分岐ブレーカ１の前面側に配置した構成としているが、分岐ブレーカ１の背部に設置しても良い。この場合は、電流計測端子１１を分岐ブレーカ１の背部に設けることになる。

１・・分岐ブレーカ、２・・第１ユニット、３・・第２ユニット、１１・・電流計測端子、１４・・電流センサ、２１・・入力端子、２２・・連結端子、２２ａ・・中継端子、２２ｂ・・伝送用端子、２６（２６ａ，２６ｂ）・・電力計測ＩＣ（電力演算部）、２７・・メモリ、（計測値記憶部）、２８・・ＬＥＤ（接続状態表示部）、３１・・電路接続部（電圧情報入力部）、３３・・ＭＣＵ（通信制御部）、３４・・確認ボタン、３５・・ＬＥＤ駆動部（接続判定部）、３６・・第２ユニット端子、Ｌ・・単相３線式電路。

Claims (4)

1. 分電盤内に設置されて、分岐ブレーカにより分岐された個々の分岐電路を流れる電流情報を入手し、分岐電路毎の消費電力を演算する電力計測装置であって、
   個々の分岐電路の電流情報を入力するための複数の入力端子と、電路電圧情報を入手する電圧情報入力部と、個々の分岐電路の消費電力を演算する電力演算部と、演算された電力情報を蓄積する計測値記憶部とを有し、
   前記入力端子を備えた第１ユニットと、前記電圧情報入力部を備えた第２ユニットとに分離形成され、
   前記第１ユニットは、第２ユニットに接続するための伝送用端子を備えると共に、増設する第１ユニットを接続するための中継端子を有する一方、
   前記第２ユニットは、直接接続された第１ユニット及び増設された第１ユニットと通信して電力情報を入手する通信制御部を備え、
   前記分岐ブレーカは、分岐電路の電流を計測するための電流センサを内蔵して分電盤前面側部位に計測した電流情報を出力する電流計測端子を備え、
   前記入力端子が前記電流計測端子に接続されて電流情報を入手し、
   前記第１ユニットは、列設された前記分岐ブレーカの間隔に合わせて前記入力端子をケース裏面に配置し、前記入力端子と前記電流計測端子との接続状態を判断する接続判定部を有し、更に前記接続判定部の判定結果を表示する接続状態表示部を前記入力端子毎に有すする一方、
   前記第２ユニットは、前記接続判定部を起動する確認ボタンを有することを特徴とする電力計測装置。
2. 前記分岐ブレーカは上下２列で列設され、前記入力端子は前記分岐ブレーカの配置に合わせて上下２列で配置されて成ることを特徴とする請求項１記載の電力計測装置。
3. 前記中継端子は前記第１ユニットの左右にそれぞれ備えて、多数の第１ユニットを左右方向に連結可能とし、
   前記伝送用端子は前記中継端子と同一の端子構成であって兼用でき、連結された第１ユニットのうち左右何れか一端の中継端子を伝送用端子として前記第２ユニットと接続することを特徴とする請求項１又は２記載の電力計測装置。
4. 前記第１ユニットは前記電力演算部を有する一方、前記第２ユニットは前記電圧情報入力部を有し、前記通信制御部が前記電路電圧情報を前記第１ユニットに送信することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電力計測装置。

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