JP7005006B2 - 電力量計 - Google Patents

Description

本発明は、電力量計に関し、特に、電力系統から需要家に引き込まれる電線に設けられ、需要家が消費する電力量を計測する電力量計に関するものである。

従来、図１４に示すように、電柱１に設けられた柱上変圧器２から家庭などの需要家３内に設けられた分電盤に電線が引き込まれており、この電線により需要家３に電力が送られている。日本においては、一般家庭への配電は単相３線式による低圧配電が多く用いられている。電線の途中には、家庭での消費電力を計測するために、例えば特許文献１に示すような単相３線式の電力量計４が設けられる。

この種の電力量計４は、柱上変圧器２側の電線が接続される一次側端子台５と、分電盤側の電線が接続される二次側端子台６とを備えている。柱上変圧器２からの電力は電力量計４内に引き込まれ、電力量計４から需要家３内に供給される。言い換えれば、柱上変圧器２からの電気は電力量計４内を通って需要家３に送られる。

特開２０１１―８１５１８号公報

上記の電力量計４を電線に新たに取り付ける場合、電線を途中で切断し、柱上変圧器２側の電線（図１４の一次側電線）を一次側端子台５に接続し、需要家３側の電線（図１４の二次側電線）を二次側端子台６に接続する。また、電力量計４は有効期限が法律で定められており、定期的に交換されるため、交換工事の際には、各電線を一次側端子台５及び二次側端子台６からいったん取り外し、新たな電力量計の一次側端子台５及び二次側端子台６に再び接続する。
このような電力量計４の取付工事や交換工事は、家庭内を停電させて行う。これは、電線の切断や取り外しを家庭内を停電させずに電力が消費されている状態で行うと、切断された電線と電線を把持している作業者の手との間、又は、電力量計４の一次側及び二次側の各端子台５，６と電線を把持している作業者の手との間でアーク放電が発生し、作業者が感電して怪我や死亡などの事故となる、いわゆるアーク災害が発生する可能性があるためである。しかし、電力量計４の取付工事や交換工事の毎に家庭内を停電させるのは不便である。また、現実には、家庭内の停電を避けるために、アーク災害が発生する可能性を承知で電力量計４の交換工事が行われることがあり、作業員にとって危険であった。

本発明は、上記した課題に着目してなされたものであり、電線の切断や取り外しを行うことなく、停電させずに取付工事や交換工事を行うことができる電力量計を提供することを目的とする。

本発明による電力量計は、複数本の電線の電線間の電圧の値を計測するための電圧計測部と、複数本の電線のうちの電圧線に流れる電流の値を非接触で検出する電流計測部と、前記電圧計測部で取得された電圧の値と前記電流計測部で取得された電流の値とに基づき電力量を算出する電力量算出部とを備え、前記電圧計測部は、各電線の中心を通る導体と導通する電圧検出端子を備え、前記各電圧検出端子は、電線の前記導体を被覆している絶縁層を貫通して前記導体に当接する尖頭部を備えている。

上記の構成によれば、電圧検出端子を外周面より電線に押し込むことで、電圧検出端子の尖頭部が電線の絶縁層を貫通し、尖頭部と電線の導体とが電気的に接続して電線間の電圧計測を行うことが可能になる。また、電流計測部により電線に流れる電流を非接触で計測する。このように計測した電圧値及び電流値に基づいて電力を算出する。このため、本発明の電力量計は、電線に外付けして電力の計測を行うことができる。
従って、本発明の電力量計を電線に取り付ける際に、電力系統から需要家に引き込まれた電線を切断する必要がない。また、本発明の電力量計がすでに電線に取り付けられている場合に、電力量計の交換工事を行うには、電線に押し込まれている古い電力量計の電圧検出端子を抜き取り、新たな電力量計の電圧検出端子を押し込めばよいため、従来技術のように電線を電力量計の一次側及び二次側端子台から取り外す手間が無い。このように、電線の切断や取り外し（電線の「解列」ともいう。）を行う必要がないため、家庭などの需要家側で停電を発生させずに取付工事や交換工事を行うことができる。

一実施形態においては、前記複数の電線は、２本の電圧線と１本の中性線とを含み、前記電圧計測部は、各電圧線と中性線との間の電圧の値を計測し、前記電流計測部は、各電圧線を流れる電流の値を計測する。

他の実施形態においては、前記複数の電線は、１本の電圧線と１本の中性線とを含み、前記電圧計測部は、前記電圧線と前記中性線との間の電圧の値を計測し、前記電流計測部は、前記電圧線を流れる電流の値を計測する。

前記電圧検出端子は、尖頭部を有する鋲により構成されることが好ましい。

上記の構成によれば、鋲の尖頭部を電線の外周面に突き刺して押し込むだけの簡単な動作で、電圧検出端子を電線の導体に当接させて電圧検出端子と電線の導体とを電気的に接続することができる。

他の実施形態によれば、前記電圧検出端子は、尖頭部を有するネジにより構成される。

さらに他の実施形態によれば、前記電圧検出端子は、尖頭部を有する刃板により構成される。

好ましい実施形態によれば、前記電流計測部は、前記電圧線の周囲を一周する鉄心と、前記鉄心に巻かれたコイルと、前記コイルの両端に接続されるシャント抵抗とを含む。

上記の構成によれば、電流計測部は、電線の導体に非接触で電流を計測することができる。

本発明の電力量計は、より具体的には、複数本の電線を整列状態で固定する電線固定部を有する筐体に、複数本の電線の電線間の電圧の値を計測する電圧計測部と、前記複数本の電線のうち電圧線を流れる電流の値を非接触で計測する電流計測部と、前記電圧計測部で取得された電圧の値と前記電流計測部で取得された電流の値とに基づき電力量を算出する電力量算出部とが組み込まれたものである。前記電圧計測部は、各電線の中心を通る導体と導通する電圧検出端子を備える。前記各電圧検出端子は、対向位置にある電線の前記導体を被覆している絶縁層を貫通して前記導体に当接する尖頭部を備え、前記電線固定部上に固定される端子支持部材に電線の整列間隔に合わせて支持される。

上記の構成によれば、電線固定部に端子支持部材を嵌め合わせて固定するだけの簡単な動作で、電線固定部に固定された電線の外周面に電圧検出端子の尖頭部が押し込まれ、電圧検出端子と電線の導体とが電気的に接続され、電線間の電圧計測を行うことができる。
また、電流計測部により電線に流れる電流を非接触で計測しており、電流検出部が検出した電流値及び電圧検出部が検出した電圧値に基づいて電力を算出するため、本発明の電力量計は、従来技術のように電線を切断して電力を電力量計内に引き込むことなく、電線に外付けして電力の計測を行うことができる。
従って、本発明の電力量計の取付工事や、本発明の電力量計がすでに電線に取り付けられている場合の交換工事の際に、電線を解列する必要がないため、家庭などの需要家側で停電を発生させずに取付工事や交換工事を行うことができる。

好ましい実施形態においては、前記端子支持部材は、前記電線固定部に整列状態で固定された各電線との対向位置に凹溝部を有し、前記各凹溝部の底部より前記尖頭部が突出するように各電圧検出端子が前記端子支持部材に支持されている。

上記の構成によれば、電線固定部に端子支持部材を嵌め合わせたときに、電線が凹溝部によってしっかりと固定されるとともに、固定された電線に尖頭部が確実に押し込まれる。

好ましい実施形態によれば、前記端子支持部材は、複数個の筒状ホルダを有しており、前記各筒状ホルダの端より前記尖頭部が突出するように前記各電圧検出端子が前記各筒状ホルダに支持されている。

電圧検出端子を筒状ホルダで支持することで、端子支持部材に外力が加わった場合であっても電圧検出端子が折れたり変形したりするのを防ぐことができる。

好ましい実施形態によれば、前記各電圧検出端子は、後端部に接続端子がバネにより押圧された状態で当接しており、前記各接続端子は、前記電圧計測部を構成する回路が実装された回路基板に電気接続されている。

上記の構成によれば、電圧検出端子は後端部から接続端子により押圧されているので、尖頭部が電線から外れるのを防ぎ、尖頭部を電線の導体に確実に当接させることができる。また、接続端子と電圧検出端子が電気的に接続されているので、電圧計測部を構成する回路により電圧を計測することができる。

好ましい実施形態によれば、前記電圧計測部は、電圧線の周囲を一周する鉄心と、前記鉄心に巻かれたコイルと、前記コイルの両端に接続されるシャント抵抗とを含み、前記電線固定部と前記鉄心を支持するための鉄心支持部材の一方には、前記鉄心の一部を構成する第１の鉄心部が取り付けられ、他方には前記鉄心の他の一部を構成しコイルが巻かれた第２の鉄心部が取り付けられており、第１、第２の各鉄心部は互いに結合する連結部を備えている。

上記の構成によれば、鉄心は第１、第２の鉄心部に分かれているので、電線固定部に鉄心支持部材を連結させることで、電圧線の周囲に鉄心を一周させることができる。

本発明によれば、電力量計を電線に外付けして電力の計測を行うことができるため、電力量計を電線に取り付ける際に、電線を切断する必要がなく、電力量計の交換工事を行う際にも電線を入出力端子から取り外す手間が無い。このように、電線の切断や取り外しを行う必要がないため、需要家側で停電を発生させずに取付工事や交換工事を行うことができる。

本発明の電力量計の原理を説明する平面図である。 本発明の電力量計の原理を説明する正面図である。 第１の鉄心部と第２の鉄心部の連結を説明する平面図である。 （Ａ）は第１の鉄心部の斜視図、（Ｂ）は第１及び第２の各鉄心部の分解斜視図である。 鉄心の他の例を示す平面図である。 電圧検出端子の他の例を示す平面図である。 電力量計の外観を示す斜視図である。 電力量計の分解斜視図である。 電線固定部の斜視図である。 端子支持部材の平面図である。 電線固定部に端子支持部材を嵌め込んだ状態の斜視図である。 箱体の背面図である。 電線固定部及び箱体の平面図である。 従来の電力量計の原理を説明する図である。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１～４を用いて本実施形態の電力量計１０の構成を説明する。本実施形態の電力量計１０は、変電所や柱上変圧器などの電力系統から需要家に引き込まれる単相３線式の配電方式で用いられる複数の電線Ｌに設けられるものである。単相３線式は、２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２と１本の中性線Ｎとからなる３本の電線を用いて配電する方式であり、中性線Ｎと一方の電圧線Ｌ１との間の電圧Ｖ１及び中性線Ｎと他方の電圧線Ｌ２との間の電圧Ｖ２はそれぞれ交流１００Ｖであって、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とは逆位相となっている。以下、電圧線Ｌ１，Ｌ２と中性線Ｎとを特に区別する必要がない場合は単に「電線Ｌ」と言う。

電力量計１０は、各電圧線Ｌ１，Ｌ２と中性線Ｎとの間の電圧の値を計測するための電圧計測部２０と、各電圧線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流の値を非接触で検出する電流計測部３０と、電圧計測部２０で取得された電圧の値と電流計測部３０で取得された電流の値とに基づき電力量を算出する電力量算出部４０とを備えている。

電圧計測部２０は、各電圧線Ｌ１，Ｌ２及び中性線Ｎの中心を通る導体Ｌａと導通する３個の電圧検出端子２１と、電圧検出端子２１と接続され電圧検出端子２１を介して中性線Ｎと電圧線Ｌ１との間の電圧Ｖ１及び中性線Ｎと電圧線Ｌ２との間の電圧を計測する２個の電圧計測回路２２とを備えている。各電圧検出端子２１は、尖頭部２１ａを有する鋲により構成されており、尖頭部２１ａは、電線Ｌの導体Ｌａを被覆している絶縁層Ｌｂを貫通して導体Ｌａに当接する。

電流計測部３０は、各電圧線Ｌ１，Ｌ２の周囲を一周する鉄心３１と、各鉄心３１に巻かれたコイル３２と、コイル３２の両端に接続されるシャント抵抗（図示せず）と、コイル３２に接続される電流計測回路３３とを含んでいる。

電流計測部３０はいわゆるカレントトランス（ＣＴ）方式で電流計測を行っている。すなわち、電圧線Ｌ１，Ｌ２に流れる交流電流により鉄心３１に交番磁束が発生し、この交番磁束によりコイル３２及びシャント抵抗に電流が流れるので、シャント抵抗の両端に発生する電圧を電流計測回路３３により計測することで、電圧線Ｌ１，Ｌ２に流れる交流電流を計測している。

本実施形態においては、各鉄心３１は、図３（Ａ）に示すように、平面形状が矩形状の第１の鉄心部３４とＵ字状の第２の鉄心部３５とから構成されている。第２の鉄心部３５の一対の脚部３５ａ、３５ａの間に電圧線Ｌ１，Ｌ２を位置させ、図３（Ｂ）に示すように、一対の脚部３５ａ、３５ａの先端部を第１の鉄心部３４の両端部とそれぞれ連結することで、鉄心３１は環状を呈し、電圧線Ｌ１，Ｌ２の周囲を一周する。

詳細には、鉄心３１は、図４（Ａ）に示すパーツ３６を４つ組み合わせたものである。各パーツ３６は、同じ長さの帯状の３枚の鋼板３６ａ、３６ｂ、３６ｃのうち、中央の鋼板３６ｂを長さ方向にずらして積層したものである。一方の端部には鋼板３６ａ、３６ｃの間に隙間３６ｄが形成され、他方の端部には中央の鋼板３６ｂの先端部による突出部３６ｅが形成されている。各鋼板３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、それぞれが薄い複数枚の鋼板を積層したものからなる。なお、鉄心３１の素材は鋼板に限定されず、例えばパーマロイやファインメットを含む素材であってもよく、交番磁束が発生することができればいずれの素材であってもよい。

図４（Ｂ）に示すように、第１の鉄心部３４は１つのパーツ３６から構成されている。第２の鉄心部３５は、３つのパーツ３６がＵ字状に連結されたものであり、各パーツ３６は一対の脚部３５ａ、３５ａと脚連結部３５ｂとを構成している。脚連結部３５ｂの一方の端部の隙間３６ｄに一方の脚部３５ａのパーツ３６の突出部３６ｅが挿入され、脚連結部３５ｂの他方の端部の突出部３６ｅが他方の脚部３５ａの端部の隙間３６ｄに挿入され、それぞれ接着剤等で固定されている。

第１の鉄心部３４の一端部の隙間３６ｄに第２の鉄心部３５の一方の脚部３５ａの突出部３６ｅが挿入され、第１の鉄心部３４の他端部の突出部３６ｅが第２の鉄心部３５の他方の脚部３５ａの隙間３６ｄに挿入されることで、第１の鉄心部３４と第２の鉄心部３５とが連結され、環状の鉄心３１が形成される。第１の鉄心部３４の隙間３６ｄと突出部３６ｅ、第２の鉄心部３５の一方の脚部３５ａの突出部３６ｅと他方の脚部３５ａの隙間３６ｄとは連結部３７を構成する。

図１、図３においては、鉄心３１は平面形状が矩形状であるが、これに限定されず、円形状、楕円形状、Ｄ字状など、電圧線Ｌ１，Ｌ２の周囲を一周することができればどのような形状であってもよい。
また、図１、図３においては、コイル３２は各鉄心３１の上下方向の２箇所に分かれて巻かれ、電導線３２ａで直列に接続されているが、１箇所に巻かれていてもよく、３箇所、４箇所に巻かれていてもよい。

電流計測回路３３、電圧計測回路２２は、電力量算出部４０に接続されている。電力量算出部４０においては、電流計測回路３３、電圧計測回路２２により計測された電流の値、電圧の値を用いて電力量が算出される。

本実施形態では、鉄心３１は第１の鉄心部３４と直線状の第２の鉄心部３５とを連結させて環状としているが、図５（Ａ）に示すように、Ｕ字状の鉄心３１の両方の先端部３１ａを回動可能に軸支し、図５（Ｂ）に示すように、各先端部３１ａを９０度回動させて先端同士を当接させることで鉄心３１を環状としてもよい。

電圧検出端子２１は、図６（Ａ）に示すように尖頭部２１ａを有するネジにより構成されていてもよい。電圧検出端子２１を回転させると尖頭部２１ａは絶縁層Ｌｂを貫通して導体Ｌａに当接する。また、電圧検出端子２１は、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、尖頭部２１ａとしての刃部を有する刃板により構成されていてもよい。刃板を電線Ｌの径方向にスライドさせると、尖頭部２１ａは絶縁層Ｌｂを貫通して導体Ｌａに当接する。図６（Ｂ）に示すように、刃板の尖頭部２１ａは平面視において導体Ｌａの片側に位置するように設けられていてもよく、図６（Ｃ）に示すように、導体Ｌａの両側に位置するように設けられていてもよい。

電力量計１０は、単相２線式の配電方式で用いられる複数の電線Ｌに設けられていてもよく、この場合、電線Ｌは、１本の電圧線Ｌ１と１本の中性線Ｎとからなる。また、電力量計１０は、三相３線式または三相４線式の配電方式で用いられる複数の電線Ｌに設けられていてもよい。

図１～図４に示す電力量計１０の具体例の構成を図７～図１３を用いて説明する。
電力量計１０は、電線Ｌを整列状態で固定する電線固定部２００を有する筐体１００の内部に、電線Ｌ間の電圧の値を計測する電圧計測部２０と、電圧線Ｌ１，Ｌ２を流れる電流の値を非接触で計測する電流計測部３０と、電圧計測部２０で取得された電圧の値と電流計測部３０で取得された電流の値とに基づき電力量を算出する電力量算出部４０とが組み込まれている。

図８、図９に示すように、電線固定部２００は、前面が開放された横長の略矩形状のケース２０１を有し、ケース２０１の内部が仕切板２０２により上下の第１、第２の空間２０３、２０４に仕切られている。ケース２０１の上下壁２０５、２０６及び仕切板２０２には、それぞれ３つの切り欠き２０５ａ～２０５ｃ、２０６ａ～２０６ｃ、２０２ａ～２０２ｃが等間隔に設けられている。切り欠き２０５ａ、２０６ａ、２０２ａに電圧線Ｌ１を貫通させ、切り欠き２０５ｂ、２０６ｂ、２０２ｂに中性線Ｎを貫通させ、切り欠き２０５ｃ、２０６ｃ、２０２ｃに電圧線Ｌ２を貫通させることで、電圧線Ｌ１，Ｌ２及び中性線Ｎは長さ方向が図９における上下方向に沿うように整列状態に位置決め固定される。

第１の空間２０３は後述する端子支持部材３００が挿入される空間である。第１の空間２０３を形成するケース２０１の背壁２０７には、端子支持部材３００をネジ３０８で固定するための４つのネジ穴２０８が等間隔に設けられている。ネジ穴２０８は電圧線Ｌ１，Ｌ２及び中性線Ｎが切り欠き２０５ａ～２０５ｃ、２０６ａ～２０６ｃ、２０２ａ～２０２ｃに位置決めされた状態で、電圧線Ｌ１，Ｌ２及び中性線Ｎの両側に位置する。また、第１の空間２０３の左右の両端には、後述する箱体４００がネジ４１４で固定されるためのネジ穴２０９が設けられている。

第２の空間２０４には鉄心挿入部材２１０が挿入され固定されている。鉄心挿入部材２１０には、電流計測部３０の２つの第１の鉄心部３４がそれぞれ収容される収容部２１１、２１１が２つ横並びに形成されている。鉄心挿入部材２１０の前面は、各第１の鉄心部３４の両端の連結部３７が露出するように開放されている。また、鉄心挿入部材２１０の前面であって、切り欠き２０５ａ～２０５ｃ、２０６ａ～２０６ｃ、２０２ａ～２０２ｃと対応する位置に、電線Ｌを支持するための電線支持部２１２が形成されている。電線支持部２１２の前面は、電線Ｌの形状に沿って凹状となっている。鉄心挿入部材２１０は、図８に示すように、上下方向に分割された一対の半割体２１０ａ、２１０ｂからなる。

図８、図１０、図１１に示すように、端子支持部材３００は、電圧検出端子２１を電線Ｌの整列間隔に合わせて支持するものであり、電線固定部２００の第１の空間２０３に嵌め込まれる。端子支持部材３００の背面３０１は、電線固定部２００の第１の空間２０３の背壁２０７と対向する面であり、電線固定部２００に整列状態で固定された各電線Ｌとの対向位置には、上下が開放された凹溝部３０２がそれぞれ形成されている。電圧検出端子２１は導電性を有し、尖頭部２１ａと鍔部２１ｂとを備える鋲により構成されている。鍔部２１ｂは外側に凸となる半球状に形成されている。

端子支持部材３００の前面３０３は、凹溝部３０２が設けられた面と反対側の面であって、凹溝部３０２と対応する位置には、後述する接続端子４０４をガイドするための円筒部３０４が設けられている。凹溝部３０２の底部には、円筒部３０４の中空部と凹溝部３０２とを連通する連通孔３０５が形成されており、連通孔３０５に筒状ホルダ３０６が嵌め込まれている。各電圧検出端子２１は、鍔部２１ｂが筒状ホルダ３０６の円筒部３０４側の端面に当接し、凹溝部３０２の底部側の端面より尖頭部２１ａが突出するように各筒状ホルダ３０６に抜け止め状態で支持されている。

また、端子支持部材３００には、前後方向に貫通する４つのネジ挿通孔３０７が等間隔に形成されている。ネジ挿通孔３０７は、電線固定部２００の第１の空間２０３に端子支持部材３００が嵌め込まれた際に、第１の空間２０３の背面に設けられたネジ穴２０８に対応する位置に設けられており、図１１に示すように、端子支持部材３００の前面３０３から端子支持部材３００のネジ挿通孔３０７と電線固定部２００のネジ穴２０８とにネジ３０８を通してネジ止めすることで、端子支持部材３００が電線固定部２００に固定される。

端子支持部材３００が嵌め込まれた電線固定部２００は、箱体４００に取り付けられる。箱体４００は、ベース体４０１とカバー体４０２（図８）とからなり、図１２に示すように、ベース体４０１の背面４０１ａの外面には、円筒部３０４と対応する位置に円形凹溝部４０３が形成されている。円形凹溝部４０３の内径は、端子支持部材３００の円筒部３０４の外周径よりも若干大きく、箱体４００に電線固定部２００を取り付ける際に、円筒部３０４がベース体４０１の円形凹溝部４０３の内部に入り込むことが可能である。

円形凹溝部４０３には、導電性を有する接続端子４０４が円形凹溝部４０３の底部から突出するように設けられており、図１３に示すように、接続端子４０４の先端部には中央部が内側に凹となる鍔部４０４ｂが形成されている。円筒部３０４がベース体４０１の円形凹溝部４０３の内部に嵌め込まれると、接続端子４０４が円筒部３０４の内部に進入し、接続端子４０４の凹状の鍔部４０４ｂが端子支持部材３００の電圧検出端子２１の後端部の凸状の鍔部２１ｂと当接して電気的に接続される。接続端子４０４の軸の周囲には、接続端子４０４を電線固定部２００側に向けて付勢するバネ４０５を配置し、バネ４０５により接続端子４０４の鍔部４０４ｂを電圧検出端子２１の後端部の鍔部２１ｂに押圧している。このため、接続端子４０４と電圧検出端子２１とが離れることなく確実に電気的に接続される。接続端子４０４の前端部は、箱体４００内に設けられ、電圧計測回路２２が実装された回路基板４０６（図８）に電気接続されている。

箱体４００のベース体４０１の背面４０１ａの外面であって円形凹溝部４０３の下方には鉄心支持部材４０７が取り付けられている。鉄心支持部材４０７は、ベース体４０１の背面４０１ａに設けられたピン孔（図示せず）に鉄心支持部材４０７の前面に設けられたピン４０８（図８）が挿入されることによりベース体４０１に固定されている。図８に示すように、鉄心支持部材４０７は前面が開放しており、内部に、電流計測部３０の２つの第２の鉄心部３５が挿入される第１、第２の空間４０９、４１０が左右方向に並んで形成されている。鉄心支持部材４０７の上下の壁４１１、４１２には、それぞれ切り欠き４１１ａ～４１１ｃ、４１２ａ～４１２ｃが設けられている。切り欠き４１１ａ、４１２ａ及び４１１ｃ、４１２ｃは、２つの第２の鉄心部３５の一対の脚部３５ａ、３５ａの間に形成され、切り欠き４１１ｂ、４１２ｂは２つの第２の鉄心部３５の間に形成されており、箱体４００に電線固定部２００が取り付けられた状態で電線固定部２００の上下の壁２０５、２０６及び仕切板２０２の切り欠き２０５ａ～２０５ｃ、２０６ａ～２０６ｃ、２０２ａ～２０２ｃと揃う。電圧線Ｌ１，Ｌ２及び中性線Ｎは、鉄心支持部材４０７の切り欠き４１１ａ～４１１ｃ、４１２ａ～４１２ｃ、電線固定部２００の切り欠き２０５ａ～２０５ｃ、２０６ａ～２０６ｃ、２０２ａ～２０２ｃに囲まれた空間を貫通する。

鉄心支持部材４０７の背面の一部が開放され、各第２の鉄心部３５の一対の脚部３５ａ、３５ａの先端部である連結部３７が突出している。箱体４００に電線固定部２００を取り付けた際に、鉄心支持部材４０７が電線固定部２００の第２の空間２０４に挿入され、第２の鉄心部３５の連結部３７が第１の鉄心部３４の両端部の連結部３７と連結される。

各第２の鉄心部３５の一対の脚部３５ａ、３５ａに巻かれたコイル３２にはシャント抵抗が接続されるとともに、電流計測回路３３が実装された回路基板４０６（図８）に電気接続され、電流計測回路３３により電流が計測される。

電流計測回路３３、電圧計測回路２２が実装された回路基板４０６は、箱体４００の内部に収容されている。また、回路基板４０６には電力量算出部４０を構成する回路や、電力量算出部４０で算出された電力量を表示する表示部４１６が実装されている。

箱体４００は、ベース体４０１にカバー体４０２がネジ４１７（図８）により取り付けられたものである。また、ベース体４０１、カバー体４０２には、電線固定部２００のネジ穴２０９に対応する位置にネジ穴４１３ａ、４１３ｂが設けられており、カバー体４０２の前側からネジ４１４をネジ穴４１３ａ、４１３ｂ、２０９に挿入して箱体４００に電線固定部２００を取り付けている。

カバー体４０２の前面には電力量計１０の種々の定格値等が記載されたプレート４１５が貼り付けられており、カバー体４０２の前面及びプレート４１５には表示部４１６の表示面を露出させるための開口４０２ａ、４１５ａが設けられている。

なお、本実施形態では第１の鉄心部３４が電線固定部２００に取り付けられ、第２の鉄心部３５が鉄心支持部材４０７に取り付けられているが、第２の鉄心部３５が電線固定部２００に取り付けられ、第１の鉄心部３４が鉄心支持部材４０７に取り付けられていてもよい。

本実施形態の電力量計１０を、変電所や柱上変圧器から家庭などの需要家に引き込まれている電線Ｌに取り付ける方法について説明する。
まず、所定の壁面等に電線固定部２００を固定し、電線固定部２００の切り欠き２０５ａ～２０５ｃ、２０６ａ～２０６ｃ、２０２ａ～２０２ｃに電圧線Ｌ１，Ｌ２及び中性線Ｎを押し込む。そして、端子支持部材３００を電線固定部２００の第１の空間２０３に嵌め込む。このとき、端子支持部材３００に支持された各電圧検出端子２１の尖頭部２１ａが、対向位置にある電線Ｌの導体Ｌａを被覆している絶縁層Ｌｂに突き刺さって貫通し、導体Ｌａに当接する。

次に、箱体４００を電線固定部２００に取り付ける。具体的には、箱体４００のベース体４０１の背面４０１ａに設けられた円形凹溝部４０３に端子支持部材３００の円筒部３０４が入り込み、鉄心支持部材４０７が電線固定部２００の第２の空間２０４に挿入されるように箱体４００と電線固定部２００とが嵌め合わされる。このとき、円形凹溝部４０３に設けられた接続端子４０４の鍔部２１ｂが、端子支持部材３００に支持された電圧検出端子２１の後端部の鍔部２１ｂに当接して電気的に接続される。また、鉄心支持部材４０７に支持された第２の鉄心部３５の脚部３５ａ、３５ａの連結部３７が、電線固定部２００の第１の鉄心部３４の連結部３７と連結され、電圧線Ｌ１，Ｌ２の周囲を囲む鉄心３１を形成する。

このように、電線Ｌに電力量計１０が取り付けられた後、電圧計測回路２２により中性線Ｎと各電圧線Ｌ１，Ｌ２との間の電圧が計測され、電流計測回路３３により電圧線Ｌ１，Ｌ２を流れる電流が計測され、計測された電圧の値、電流の値から電力量算出部４０で電力量が算出される。算出された電力量は、表示部４１６に表示される。

本実施形態によれば、電力量計１０を電線Ｌに外付けして電力の計測を行うことができる。このため、電力量計１０を電線Ｌに取り付ける際に、電線Ｌを切断する必要がない。また、本実施形態の電力量計１０がすでに電線Ｌに取り付けられている場合に電力量計１０の交換工事を行うには、電線Ｌに突き刺さっている古い電力量計１０の電圧検出端子２１を抜き取り、新たな電力量計１０の電圧検出端子２１を突き刺せばよいため、電線Ｌを電力量計の一次側及び二次側端子台から取り外す手間が無い。このように、電線Ｌの解列を行う必要がないため、アーク災害が発生することがなく、家庭などの需要家側で停電を発生させずに取付工事や交換工事を行うことができる。

また、従来技術における電力量計は、柱上変圧器からの電力が全て電力量計を経由しており、電力量計内において、一次側及び二次側端子台にバスバーが接続されてバスバーに電流が流れる。このとき、バスバーの抵抗と、電力量計内を流れる電流とに応じて発熱する。このため、発熱を抑制するためには、電力量計内のバスバーの抵抗をできるだけ小さくする必要がある。抵抗を小さくするためには、バスバーの断面積が大きく容積の大きいバスバーを用いる必要があり、電力量計が大型化する。
本実施形態の電力量計１０は、電力を電力量計内に引き込むことなく電力の計測を行うことができるため、電力量計１０内に電流を流すためのバスバーを設ける必要がなく、小型化が可能となる。

また、従来、日本における電力量計においては、一般的に定格電流３０Ａ，６０Ａ，１２０Ａの電力量計が用いられており、需要家は契約アンペアに応じて電力量計を選択している。電力量計は定格電流が大きくなるほど大型化するため、例えば契約アンペアが小さい場合には定格電流が小さい電力量計を用いることで、省スペース化を図っている。しかし、本実施形態の電力量計１０は上述したようにバスバーを設ける必要がなく、定格電流が１２０Ａの電力量計１０であっても十分に小型である。このため、本発明の電力量計１０によれば、従来のように定格電流に応じた電力量計を用意しなくとも、最大の定格電流の電力量計１０を用意すれば、省スペースを図ることができる。なお、最大の定格電流の電力量計１０を用いれば、定格電流より小さい電流値は測定可能である。

また、従来においては、電力量計の交換工事の際に、一次側及び二次側端子台に電線Ｌを接続するが、接続が不完全な場合には、電線Ｌと一次側及び二次側端子台との接触抵抗が大きくなり、発火や発煙が生じる可能性がある。本実施形態の電力量計１０においては、電力は電力量計１０に引き込まれず大きな電流が電力量計１０内を流れないため、電圧検出端子２１と電線Ｌの導体Ｌａとの接続が不完全であったとしても、発火や発煙が発生しにくくなる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

１０ 電力量計
２０ 電圧計測部
２１ 電圧検出端子
２１ａ 尖頭部
３０ 電流計測部
３１ 鉄心
３２ コイル
３４ 第１の鉄心部
３５ 第２の鉄心部
３７ 連結部
４０ 電力量算出部
１００ 筐体
２００ 電線固定部
３００ 端子支持部材
３０２ 凹溝部
３０６ 筒状ホルダ
４０４ 接続端子
４０６ 回路基板
Ｌ 電線
Ｌａ 導体
Ｌｂ 絶縁層
Ｌ１，Ｌ２ 電圧線
Ｎ 中性線

Claims (12)

1. 複数本の電線の電線間の電圧の値を計測するための電圧計測部と、
   前記複数本の電線のうちの電圧線に流れる電流の値を非接触で検出する電流計測部と、
   前記電圧計測部で取得された電圧の値と前記電流計測部で取得された電流の値とに基づき電力量を算出する電力量算出部とを備え、
   前記電圧計測部は、各電線の中心を通る導体と導通する電圧検出端子を備え、
   前記各電圧検出端子は、電線の前記導体を被覆している絶縁層を貫通して前記導体に当接する尖頭部を備え、
   前記電流計測部は、前記電圧線の周囲を一周する鉄心を含み、前記鉄心は、Ｕ字状部の両方の先端に回動可能に軸支された一対の先端部が９０度回動し、前記先端部の先端同士が当接して環状に形成されている、
   電力量計。
2. 前記複数の電線は、２本の電圧線と１本の中性線とを含み、前記電圧計測部は、各電圧線と中性線との間の電圧の値を計測し、前記電流計測部は、各電圧線を流れる電流の値を計測する請求項１に記載の電力量計。
3. 前記複数の電線は、１本の電圧線と１本の中性線とを含み、前記電圧計測部は、前記電圧線と前記中性線との間の電圧の値を計測し、前記電流計測部は、前記電圧線を流れる電流の値を計測する請求項１に記載の電力量計。
4. 前記電圧検出端子は、尖頭部を有する鋲により構成される請求項１に記載の電力量計。
5. 前記電圧検出端子は、尖頭部を有するネジにより構成される請求項１に記載の電力量計。
6. 前記電圧検出端子は、尖頭部を有する刃板により構成される請求項１に記載の電力量計。
7. 前記電流計測部は、前記鉄心に巻かれたコイルと、前記コイルの両端に接続されるシャント抵抗とをさらに含む請求項１に記載の電力量計。
8. 複数本の電線を整列状態で固定する電線固定部を有する筐体に、複数本の電線の電線間の電圧の値を計測する電圧計測部と、前記複数本の電線のうち電圧線を流れる電流の値を非接触で計測する電流計測部と、前記電圧計測部で取得された電圧の値と前記電流計測部で取得された電流の値とに基づき電力量を算出する電力量算出部とが組み込まれており、
   前記電圧計測部は、各電線の中心を通る導体と導通する電圧検出端子を備え、前記各電圧検出端子は、対向位置にある電線の前記導体を被覆している絶縁層を貫通して前記導体に当接する尖頭部を備え、前記電線固定部上に固定される端子支持部材に電線の整列間隔に合わせて支持され、
   前記電流計測部は、前記電圧線の周囲を一周する鉄心を含み、前記鉄心は、Ｕ字状部の両方の先端に回動可能に軸支された一対の先端部が９０度回動し、前記先端部の先端同士が当接して環状に形成されている、
   電力量計。
9. 前記端子支持部材は、前記電線固定部に整列状態で固定された各電線との対向位置に凹溝部を有し、前記各凹溝部の底部より前記尖頭部が突出するように各電圧検出端子が前記端子支持部材に支持されている請求項８に記載の電力量計。
10. 前記端子支持部材は、複数個の筒状ホルダを有しており、前記各筒状ホルダの端より前記尖頭部が突出するように前記各電圧検出端子が前記各筒状ホルダに支持されている請求項８または９に記載の電力量計。
11. 前記各電圧検出端子は、後端部に接続端子がバネにより押圧された状態で当接しており、前記各接続端子は、前記電圧計測部を構成する回路が実装された回路基板に電気接続されている請求項８から１０のいずれかに記載の電力量計。
12. 前記電流計測部は、前記鉄心に巻かれたコイルと、前記コイルの両端に接続されるシャント抵抗とをさらに含む請求項８に記載の電力量計。

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