JP7034482B2 - クランプセンサおよびクランプメータ - Google Patents

Description

本発明は、被検出線を含む大面積構造物にも対応できるクランプセンサと、このクランプセンサを用いて電流検出を行えるクランプメータに関する。

回路電源を落とさずに被検出線の電流測定（或いは、回路中の漏れ電流測定）を行う場合、被検出線をクランプセンサでクランプし、被検出線を流れる電流（或いは、回路中の漏れ電流）により生ずる磁界から電流値を求めるクランプメータが知られている。交流回路を検出対象とするのであれば、測定電流をコイルの巻数比に応じた二次電流に変換するＣＴ（Current Transformer）方式のクランプメータが広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。また、被検出線を含んだ大型の構造物（柱など）ではクランプ箇所の断面が大面積となる。このような大面積構造物の電流測定を行う場合、構造物ごとクランプして電流検出を行えるロゴスキーコイル方式のクランプメータを用いることができる（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０１８－０３１６０８号公報 特開２０１１－１７４７６９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のＣＴ式クランプセンサは、ｍＡレベルの微小電流の測定が可能であるものの、標準的な市販品では７０ｍｍ程度のクランプ径しかなく、被検出線を含む大面積構造物ごと大口径でクランプすることはできない。対して、特許文献２に記載のロゴスキーコイル（空芯コイル）は、被検出線を含む大面積構造物ごと大口径でクランプできるものの、１０Ａ以下の低電流（微小な漏れ電流など）の測定ができない。

電気の保守点検では、絶縁状態の良否判定に微小な漏れ電流（或いは接地電流）を測定することが必要であり、対象が大面積構造物であっても、その絶縁状態の判別には微小電流の測定を可能にする必要がある。

そこで、本発明は、被検出線を含む大面積構造物に流れる微小電流を検知できるクランプセンサとクランプメータの提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、両端部を連結することで被検出線を非接触で囲む環状鉄心となる連結コアと、該連結コアの外周にコイルを配置可能なコイル体と、から成るクランプセンサであって、前記連結コアは、高透磁率軟磁性材料で形成され、最も離隔する一対の端部にそれぞれ第１連結部と第２連結部を形成した連結素体を複数用い、互いの第１連結部と第２連結部が回動可能な１軸性関節となるように連結することで両端が開いた数珠つなぎ状の連結構造と成し、一方端の連結素体における連結されていない第１連結部を第１着脱端部とし、他方端の連結素体における連結されていない第２連結部を第２着脱端部とし、これら第１着脱端部と第２着脱端部とを連結することで、全ての連結素体が環状に閉じた環状鉄心を構成可能とし、前記コイル体は、前記連結コアを内挿可能な内空部を有すると共に、各端部から前記連結コアの第１着脱端部と第２着脱端部をそれぞれ露出させ得る長さで、前記連結コアの変形に追随して無理なく変形し得る可撓性を有する内層チューブと、該内層チューブの外表面にマグネットワイヤを巻回して成るコイルと、を備え、前記コイル体の外面側を絶縁性の外層チューブで覆うと共に、コイル体の内空部に連結コアを内挿したことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載のクランプセンサにおいて、前記連結コアの連結素体は、高透磁率軟磁性材料の板材であるベース材を複数枚積層して所要の厚さとなるように構成し、前記ベース材は、一軸性関節となるように連結される軸位置から等距離となる円弧状に突出する凸状端縁部を一端側に、該突状端縁部と同等程度の曲率で円弧状に窪む凹状端縁部を他端側に、それぞれ備えるものとし、前記ベース材の凸状端縁部と凹状端縁部を交互に積層して連結素体を構成することで、第１連結部と第２連結部は互いに凸状端縁部と凹状端縁部とが噛み合う嵌合構造とし、且つ、１軸性関節で連結される各連結素体のベース材は互いの凸状端縁部と凹状端縁部とが阻害し合うこと無く所要範囲で回動できるようにしたことを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、前記請求項１又は請求項２に記載のクランプセンサにおいて、前記第１着脱端部と第２着脱端部とを所要の嵌合位置へ導くための導入ガイド部を、両端部にそれぞれ設けるようにしたことを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項４に係るクランプメータは、前記請求項１～請求項３の何れか１項に記載のクランプセンサを備え、前記クランプセンサのコイルより得られた検出信号から計測対象の電流値を演算する計測装置を設けたことを特徴とする。

本発明に係るクランプセンサによれば、計測対象の被検出線を含む大面積構造物に応じて、連結素体を適数連結した連結コアによって必要十分な径の環状鉄心を構成することができる。そして、連結コアの第１着脱部と第２着脱部を開いた状態で大面積構造物を囲み、第１着脱部と第２着脱部を連結して環状鉄心となったその外周には、コイル体によりコイルが配置された状態となる。よって、大面積構造物をクランプセンサでクランプすれば、検出対象の交流電流により生ずる磁界変化から、コイルの巻数比に応じた二次電流を取得できるので、微小電流の検出および測定を行えるクランプメータとなる。

本発明の実施形態に係るクランプメータの概略構成図である。 クランプメータに用いるクランプセンサを示し、（ａ）は一部欠截平面図、（ｂ）は一部欠截側面図である。 連結コアを構成する基本リンクの俯瞰斜視図である。 基本リンクを構成するベース材の平面図である。 ベース材を用いた基本リンクの組立説明図である。 （ａ）は基本リンクの背面図である。（ｂ）は図６（ａ）のＶＩｂ－ＶＩｂ線矢視方向の拡大概略端面図である。 （ａ）は連結された第１基本リンクと第２基本リンクの平面図である。（ｂ）は図７（ａ）のＶＩＩｂ－ＶＩＩｂ線矢視方向の拡大概略端面図である。 コイル体の製造工程説明図である。 クランプセンサの組み立て工程説明図である。 クランプセンサの第１連結ガイドと第２連結ガイドの連結過程説明図である。 （ａ）はクランプセンサの第１連結ガイドと第２連結ガイドの連結前における概略横断面図である。（ｂ）はクランプセンサの第１連結ガイドと第２連結ガイドの連結後における概略横断面図である。 （ａ）はクランプセンサの第１連結ガイドと第２連結ガイドの連結前における概略縦断面図である。（ｂ）はクランプセンサの第１連結ガイドと第２連結ガイドの連結後における概略縦断面図である。（ｃ）は図１２（ａ）におけるＸＩＩｃ－ＸＩＩｃ線矢視方向の拡大概略断面図である。（ｄ）は図１２（ｂ）におけるＸＩＩｄ－ＸＩＩｄ線矢視方向の拡大概略断面図である。 本実施形態に係るクランプメータにより電柱の接地電流（或いは漏れ電流）を計測するときの使用方法説明図である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、クランプメータ１の概略構成を示し、このクランプメータ１は、被測定線をクランプするクランプセンサ２と、クランプセンサ２の検知電流に基づいて所定の演算を行い、計測結果をデジタル値（或いはアナログ値）で表示する計測装置３とで構成される。

クランプセンサ２は、両端部を連結することで被検出線を非接触で囲む環状鉄心となる連結コア４と、連結コア４の外周にコイルを配置した状態を保持するコイル保持チューブ５とから成る。なお、連結コア４は、後述するように、第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂを外すことで曲げ伸ばしができる。よって、被検出線を含む大面積構造物（例えば、電柱）をクランプセンサ２で囲み、第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂを連結すると、電柱の周面を囲む環状鉄心とすることができる。環状鉄心となった連結コア４は、被検出線を流れる電流により生じた磁束を効率良く通す閉磁路として機能する。

更に、コイル保持チューブ５は、連結コア４の変形に追随して無理なく変形し得る可撓性と絶縁性を備える。よって、連結コア４を閉じて環状鉄心としたときには、コイル保持チューブ５内のコイルも環状に配置されることとなり、被検出線を電流が流れることで環状鉄心に磁束が集中すると、この磁束を打ち消すようにコイル保持チューブ５のコイルに二次電流が流れる。この二次電流は、被検出線を流れる一次電流に対して、コイル保持チューブ５内コイルの巻数比に応じた大きさとして得ることができるので、数ｍＡ程度の微小電流を検出可能な検出感度に設定することが容易である。

また、クランプセンサ２により大面積構造物をクランプする作業が繁雑とならないよう、本実施形態のクランプセンサ２における連結コア４の第１着脱端部４ａ側には第１連結ガイド６を、第２着脱端部４ｂ側には第２連結ガイド７を設ける。これら第１，第２連結ガイド６，７は、第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂの着脱を簡易に行える構造（後に詳述する）としてある。なお、クランプセンサ２における第１連結ガイド６から接続ケーブル８を延出させ、計測装置３と接続する。この接続ケーブル８を介してコイル保持チューブ５内のコイルから検出信号を受ける計測装置３は、電流検出用のシャント抵抗を備えており、クランプセンサ２の検出電流から被測定線を流れる電流値を演算して求め、表示部に表示する機能等を備える。

上述したクランプセンサ２の概略構造を図２に示す。なお、クランプセンサ２は被検出線の向きに応じて使用できるが、以下の説明においては、便宜上、クランプセンサ２によってクランプできる断面方向を横方向（或いは水平方向）、これに直交する方向を縦方向（或いは上下方向）として説明する。よって、図２（ａ）はクランプセンサ２の一部を横方向に切り欠いて内部を示したもので、図２（ｂ）はクランプセンサ２の一部を縦方向に切り欠いて内部を示したものである。

連結コア４は、例えば、１４個の連結素体である第１基本リンク４０－１、第２基本リンク４０－２、…、第１２基本リンク４０－１２、第１３基本リンク４０－１３、第１４基本リンク４０－１４を連結したものである。なお、第１～第１４基本リンク４０－１～４０－１４は、全て同一形状であり、特に区別する必要が無い場合は、単に基本リンク４０という。これら第１～第１４基本リンク４０－１～４０－１４は、後述するベース材４１を積層してリベット４２で固定したものであり、最も離隔する一対の端部にそれぞれ第１連結部１４ａと第２連結部１４ｂを形成する。

第１基本リンク４０－１と第２基本リンク４０－２を連結する場合、第１基本リンク４０－１における第２連結部４０ｂ（これを第１基本リンク第２連結部４０－１ｂという。以下、同様）と第２基本リンク第１連結部４０－２ａを１軸性関節連結部４３によって、回動可能な１軸性関節となるように連結する。第２基本リンク４０－２と第３基本リンク４０－３を連結する場合、第２基本リンク第２連結部４０－２ｂと第３基本リンク第１連結部４０－３ａを１軸性関節連結部４３によって連結する。第３基本リンク４０－３～第１２基本リンク４０－１２を連結する場合も同様であるから、省略する。第１２基本リンク４０－１２と第１３基本リンク４０－１３を連結する場合、第１２基本リンク第２連結部４０－１２ｂと第１３基本リンク第１連結部４０－１３ａを１軸性関節連結部４３によって連結する。第１３基本リンク４０－１３と第１４基本リンク４０－１４を連結する場合、第１３基本リンク第２連結部４０－１３ｂと第１４基本リンク第１連結部４０－１４ａを、１軸性関節連結部４３によって連結する。斯くすることで、連結コア４は、両端が開いた数珠つなぎ状の連結構造と成る。このとき、一方端の連結素体である第１基本リンク４０－１には連結されていない第１基本リンク第１連結部４０－１ａが残り、他方端の連結素体である第１４基本リンク４０－１４には連結されていない第１４基本リンク第２連結部４０－１４ｂが残る。

従って、第１基本リンク第１連結部４０－１ａを第１着脱端部４ａとすることができ、第１４基本リンク第２連結部４０－１４ｂを第２着脱端部４ｂとすることができる。そして、これら第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂとを連結することで、第１～第１４基本リンク４０－１～４０－１４が環状に閉じた環状鉄心を構成できる。なお、第１基本リンク４０－１～第１４基本リンク４０－１４は、全て１軸性関節の向きを上下方向に統一して連結することにより、第１基本リンク４０－１～第１４基本リンク４０－１４の回動方向を水平方向に規制することができる。このように、第１基本リンク４０－１～第１４基本リンク４０－１４の回動方向が水平方向に規制されていれば、第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂとの連結もほぼ水平面内で行うことができる。

一方、コイル保持チューブ５は、内層チューブ５１の外周面５１ａにマグネットワイヤ５２１を巻回してコイル５２を形成したコイル体５３の外面側を外層チューブ５４で覆ったものである。内層チューブ５１と外層チューブ５４は、連結コア４の変形に追随して無理なく変形し得る可撓性および絶縁性を有する。内層チューブ５１は、上記連結コア４を内挿可能な内空部５１ｂを有すると共に、各端部から連結コア４の第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂをそれぞれ露出させ得る長さで、外層チューブ５４も同等程度の長さに設定しておき、各端部を絶縁カバー５５にて覆う。なお、コイル保持チューブ５の一方からは、マグネットワイヤ５２１の巻き始め部分あるいは巻き終わり部分である第１引出線５２１ａおよび第２引出線５２１ｂを引き出しておく。

次に、連結コア４を構成する基本リンク４０の詳細構造について説明する。図３は、連結素体である基本リンク４０の外観を示すものである。この基本リンク４０は、高透磁率軟磁性材料（例えば、パーマロイ）の板材（例えば、厚さ１〔ｍｍ〕）である第１ベース材４１－１、第２ベース材４１－２、…、第６ベース材４１－６、第７ベース材４１－７を積層した構造である。第１ベース材４１－１～第７ベース材４１－７を重ねた状態で、かしめ固定方式のリベット４２で一体に固定する。なお、第１～第７ベース材４１－１～４１－７は、全て同一形状であり、特に区別する必要が無い場合は、単にベース材４１という。

ベース材４１の平面（例えば、上面４１ａが臨む面）を図４に示す。ベース材４１は、緩やかな弧状の長尺板材であり、概略、長手方向の二辺である外側弧状縁部４１１と内側弧状縁部４１２、短手方向の二辺である凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４を備える。例えば、仮想の原点ＯからＲ１６０〔ｍｍ〕の円弧（以下、仮想中心円弧という）を想定し、仮想中心円弧の外側へ３．５〔ｍｍ〕程度離れた円弧（例えば、原点ＯからＲ１６３．５〔ｍｍ〕の円弧）と重なるように形成したのが外側弧状縁部４１１である。また、仮想中心円弧の内側へ３．５〔ｍｍ〕程度離れた円弧（例えば、原点ＯからＲ１５６．５〔ｍｍ〕の円弧）と重なるように形成したのが内側弧状縁部４１２である。また、ベース材４１における一方の短手側（例えば、上面４１ａから見て左側、或いは下面４１ｂから見て右側）に設けたのが凸状端縁部４１３である。また、ベース材における他方の短手側（例えば、上面４１ａから見て右側、或いは下面４１ｂから見て左側）に設けたのが凹状端縁部４１４である。なお、外側弧状縁部４１１と内側弧状縁部４１２との離隔距離は約７〔ｍｍ〕（３．５〔ｍｍ〕×２）とし、第１～第７ベース材４１－１～４１－７を重ねた厚さも約７〔ｍｍ〕であるから、基本リンク４０の短手方向の縦断面は略正方形となる。

ベース材４１における仮想中心円弧上には、各々φ２〔ｍｍ〕の第１固着孔４１５ａ、第２固着孔４１５ｂ、第３固着孔４１５ｃを設けてある。例えば、原点Ｏから第２固着孔４１５ｂの中心を通る仮想線に対して、原点Ｏから第１固着孔４１５ａの中心へ至る角度と、原点Ｏから第３固着孔４１５ｃの中心へ至る角度が同じになるように、第１～第３固着孔４１５ａ～４１５ｃの開設位置を定める。斯くすれば、２枚のベース材４１を、その上面４１ａと下面４１ｂとが向き合うように重ねたとき（凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４の向きが逆になるように重ねたとき）、重ねた２枚のベース材４１における３箇所の孔を全て一致させることができる。すなわち、２枚のベース材４１を、それぞれの第２固着孔４１５ｂが連通するように位置合わせすると、一方のベース材４１における第１固着孔４１５ａと第３固着孔４１５ｃが、他方のベース材４１における第３固着孔４１５ｃと第１固着孔４１５ａに重なる。このとき、重ねた２枚のベース材４１は、外側弧状縁部４１１と内側弧状縁部４１２も一致した状態を保てる。

従って、基本リンク４０は、複数枚（例えば、７枚）のベース材４１を重ねた構造とするとき、図５に示すように、ベース材４１の向きを交互に変えて重ねることができる。先ず、上面４１ａを上向きにした第１ベース材４１－１の下に、下面４１ｂを上向きにした第２ベース材４１－２を重ねる。その下に、上面４１ａを上向きにした第３ベース材４１－３を重ねる。その下に、下面４１ｂを上向きにした第４ベース材４１－４を重ねる。その下に、上面４１ａを上向きにした第５ベース材４１－５を重ねる。その下に、下面４１ｂを上向きにした第６ベース材４１－６を重ねる。その下に、上面４１ａを上向きにした第７ベース材４１－７を重ねる。このように重ねた第１ベース材４１－１から第７ベース材４１－７まで貫通する第１～第３固着孔４１５ｃに、リベット４２を挿通させ、かしめて固定する。なお、リベット４２は、図６に示すように、第１ベース材４１－１の上面４１ａ側に頭部４２ａを位置させて、第１～第３固着孔４１５ａ～４１５ｃに軸部４２ｂを挿通し、第７ベース材４１－７の下面４１ｂ側にかしめ部４２ｃを形成する。

上記のように第１～第７ベース材４１－１～４１－７を積層して形成した基本リンク４０における第１，第２連結部４０ａ，４０ｂは、何れも凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４が交互に重なったものである。第１連結部４０ａは、第１ベース材４１－１から第７ベース材４１－７に向かって「凹凸凹凸凹凸凹」の構造となり、第２連結部４０ｂは、第１ベース材４１－１から第７ベース材４１－７に向かって「凸凹凸凹凸凹凸」の構造となる。すなわち、基本リンク４０の第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂは、互いに噛み合う嵌合構造となるのである。

しかも、基本リンク４０の第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂは、１軸性関節連結部４３によって連結することで、円滑に回動できる１軸性関節となるように、凸状端縁部４１３の突出形状および凹状端縁部４１４の窪み形状を以下のように設定してある。

ベース材４１の凸状端縁部４１３側には、１軸性関節連結部４３によって連結するための連通孔４１６を設ける。この連通孔４１６の中心から半径ｒ１の円弧が凸状端縁部４１３の膨出縁とほぼ重なるような、連通孔４１６の位置を定める（図５の各凸状端縁部４１３を参照）。また、２枚の基本リンク４０を逆向きに重ねたとき、凹状端縁部４１４と近接する連通孔４１６の中心から半径ｒ２の円弧が凹状端縁部４１４の窪み縁と重なるようにする（例えば、図５の各凹状端縁部４１４を参照）。このとき、「ｒ１≦ｒ２」に設定しておけば、一対の基本リンク４０における一方の第１連結部４０ａと他方の第２連結部４０ｂとを噛み合わせた状態で、全ての連通孔４１６の開口位置を合わせることができる。

上述したベース材４１の設計に際して、凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４が共に１８０゜近い弧状範囲を備えたものにすると、一対の基本リンク４０の第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂとが噛み合ったまま回動不能になってしまう。そこで、許容する回動範囲に応じて、凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４の弧状範囲を適宜に設定しておくことが望ましい。なお、凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４は、それぞれ外側弧状縁部４１１および内側弧状縁部４１２と滑らかに接続される外縁形状とすることが望ましい。凸状端縁部４１３および凹状端縁部４１４と外側弧状縁部４１１および内側弧状縁部４１２との接続部分に段差や鋭角が生じていると、連結コア４をコイル保持チューブ５内へ内挿したとき、内層チューブ５１の内面を傷つけてしまう危険性がある。

しかし、本実施形態のクランプセンサ２で用いる連結コア４のベース材４１においては、短手方向の幅（外側弧状縁部４１１と内側弧状縁部４１２との離隔距離）が概ねｒ１〔ｍｍ〕×２である。よって、凸状端縁部４１３の弧状範囲を概ね１８０゜にすると、凸状端縁部４１３の一方端と外側弧状縁部４１１との接続部分および凸状端縁部４１３の他方端と内側弧状縁部４１２との接続部分は滑らかとなり、段差等は生じない。一方、凹状端縁部４１４の一方端と外側弧状縁部４１１との接続部分および凹状端縁部４１４の他方端と内側弧状縁部４１２との接続部分には、面取り（例えば、Ｒ１）を施して、角が生じないよう滑らかに接続する形状とした。

また、凸状端縁部４１３を決定する半径ｒ１と凹状端縁部４１４を決定する半径ｒ２を等しくすると、一対の基本リンク４０の第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂを連結したとき、加工精度によっては、連結口４１６の開口位置を合わせられない可能性がある。仮に、加工精度が良く、「ｒ１＝ｒ２」としも連結口４１６の開口位置がぴったり合ったとしても、凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４は長い範囲で面接触することとなる。凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４が面接触していると、それだけ摺動抵抗が高くなるので、連結コア４の変形作業を困難にしてしまう可能性がある。かといって、極端に凸状端縁部４１３の半径ｒ１を凹状端縁部４１４の半径ｒ２よりも小さくしてしまうと、第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂとを噛み合わせたときの対向面積が少なくなってしまう。第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂとの対向面積が減ると、ベース材４１同士の連結部における磁気抵抗を高めてしまう可能性があるし、ベース材４１同士の連結部における強度低下という問題も懸念される。そこで、一対の基本リンク４０の第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂとを噛み合わせたとき、凸状端縁部４１３と凹状端縁部４１４が点接触するかしないか程度に設定しておくことが望ましい。例えば、図４に示すように、凸状端縁部４１３を決定する半径ｒ１を３．５〔ｍｍ〕、凹状端縁部４１４を決定する半径ｒ２を３．６〔ｍｍ〕に設定すると、連結コア４の変形作業に支障はないし、連結部で極端に磁気抵抗が高まることも無い。

上記のように構成した第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂを備える一対の基本リンク４０を連結する１軸性関節連結部４３の一構成例を図７に示す。第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂとを噛み合わせて、全ての凸状端縁部４１３における連通孔４１６の開口位置を一致させ、この状態で連結ネジ４３１を挿入する。連結ネジ４３１の頭部が第１ベース材４１－１の上面４１ａに押し当たったとき、４３１のネジ先が第７ベース材４１－７の下面４１ｂより適宜突出するので、平座金４３２およびスプリングワッシャ４３３を介挿してナット４３４で締結する。

このとき、ナット４３４をきつく締め付け過ぎると基本リンク４０同士の円滑な回動が阻害されてしまうし、逆に、締め付けが弱過ぎると連結コア４自身の形状保持が困難になるので、クランプセンサ２で被検出線をクランプするときの作業が繁雑となる。したがって、１軸性関節連結部４３の機能としては、適切な締結状態を保持することも重要である。例えば、連結ネジ４３１に対してナット４３４を所定の締め付けトルク（例えば、１．８〔ｋｇｆ・ｃｍ〕）で締め付けた後、ナット４３４を９０゜戻すことで一定量だけ緩め、ナット４３４にネジロック剤４３５を塗布して、この締め付け状態に固定する。斯くすれば、基本リンク４０同士の円滑な回動を阻害することも、連結コア４自身の形状保持を困難にすることも無いので、計測作業における連結コア４の取り扱いが良くなり、作業性の向上にも寄与できる。

上述した連結コア４の外周にコイル５２を配置可能なコイル体５３の製造工程の一例を、図８に基づいて説明する。まず、円筒状の外周面５１ａを有する可撓性・絶縁性の内層チューブ５１を用意する。内層チューブ５１は、連結コア４を内挿するのに必要十分な口径の内空部５１ｂを備えると共に、連結コア４の第１連結部４０ａと第２着脱端部４ｂが両端開口から突出する程度の長さである。また内層チューブ５１の内空部５１ｂに直線状の金属棒５６を貫通させることで、内層チューブ５１を直線状に固定する。かくすれば、剛性のある金属棒５６を回転軸として軸回転式の巻線機にセットすることができるので、巻線機によってマグネットワイヤ５２１を内層チューブ５１の外周面５１ａに単層もしくは複層に効率よく巻回してゆき、コイル５２を形成できる。その後、コイル５２が形成された内層チューブ５１を巻線機から外して金属棒５６を抜き取る（図８（ａ）～（ｃ）を参照）。こうして、内層チューブ５１の外表面にマグネットワイヤ５２１を巻回してコイル５２を形成したコイル体５３が形成される（図８（ｄ）を参照）。なお、マグネットワイヤ５２１の巻き始め部分と巻き終わり部分は、第１引出線５２１ａおよび第２引出線５２１ｂとして用いることができる。

上記のようにして形成したコイル体５３は、可撓性・絶縁性の外層チューブ５４のコイル体内挿空部５４ａに内挿することで（図９（ａ）を参照）、コイル５２の外表面を外層チューブ５４で覆うことができる。なお、外層チューブ５４はコイル体５３と同程度の長さで、コイル体内挿空部５４ａはコイル体５３を内挿するのに必要十分な口径である。外層チューブ５４にコイル体５３を内挿した後、その両端には、沿面距離を確保するための絶縁キャップ５５をそれぞれ取り付けてコイル保持チューブ５を構成する（図９（ｂ）を参照）。次いで、コイル保持チューブ５の最内部となる内層チューブ５１の内空部５１ｂへ連結コア４を内挿し、コイル保持チューブ５の両端部より第１着脱端部４ａおよび第２着脱端部４ｂをそれぞれ露出させることで、クランプセンサ２とする（図９（ｃ）を参照）。

図９（ｃ）に示すように、クランプセンサ２の両端には、第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂがそれぞれ適宜長さ露出している。したがって、被検出線をクランプセンサ２で囲むように曲げて、第１着脱端部４ａである第１連結部４０ａと第２着脱端部４ｂである第２連結部４０ｂとを嵌合させ、連結コア４を環状鉄心にする作業を使用者が行うようにしても良い。しかしながら、第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂとの正確な位置合わせを使用者が目視で行うのは、とても効率的な作業とはいえない。そこで、本実施形態に係るクランプセンサ２では、第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂとを効率良く嵌合させたり、取り外したりできるように、第１着脱端部４ａ側には第１連結ガイド６を、第２着脱端部４ｂ側には第２連結ガイド７をそれぞれ設ける。第１連結ガイド６と第２連結ガイド７の詳細構造を、図１０～図１２に基づいて説明する。

連結コア４は、各基本リンク４０を１軸性関節連結部４３によって連結してあるので、連結コア４を閉じるように第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂを近づければ、第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂは自ずと近傍位置にて対向する。このとき、第１連結ガイド６と第２連結ガイド７も近傍位置にて対向する（図１０（ａ）を参照）。しかしながら、第１着脱端部４ａである第１連結部４０ａの凹凸形状と第２着脱端部４ｂである第２連結部４０ｂの凹凸形状とを正確に噛み合わせるには、より細かい位置合わせが必要である。

そこで、第１連結ガイド６と第２連結ガイド７には、第１着脱端部４ａの第１連結部４０ａと第２着脱端部４ｂの第２連結部４０ｂが、ちょうど嵌合するような導入構造を設けた。第１連結ガイド６には、コイル保持チューブ５の一方端部を保持するチューブ端保持部６１の先端側に、第１導入ガイド部６２と操作リング６３を設ける。第２連結ガイド７には、コイル保持チューブ５の他方端部を保持するチューブ端保持部７１の先端側に、第２導入ガイド部７２を設ける。そして、第１連結ガイド６における第１導入ガイド部６２と操作リング６３との間に形成した導入空間へ、第２連結ガイド７における第２導入ガイド部７２が導入されるようにする。すなわち、第１連結ガイド６に設けた導入空間へ第２連結ガイド７の第２導入ガイド部を導入すると、第１着脱端部４ａの第１連結部４０ａと第２着脱端部４ｂの第２連結部４０ｂがちょうど嵌合するように、位置合わせできるのである。

先ず、第１連結ガイド６における第１導入ガイド部６２と操作リング６３の詳細構造について説明する。第１導入ガイド部６２は、チューブ端保持部６１側に固定される固定基部６２１と、この固定基部６２１より先端側に突出する略四角枠状の内側連結導入部６２２を備える。第１導入ガイド部６２には、固定基部６２１から内側連結導入部６２２へ貫通する第１着脱端部定置空部６２ａが形成され、この第１着脱端部定置空部６２ａに、連結コア４の第１着脱端部４ａ側が固定される。また、内側連結導入部６２２の先端側は、例えば、連結コア４の第１着脱端部４ａを完全に覆うと共に、操作リング６３の先端部よりも若干突出するので、この内側連結導入部６２２が最も早く第２連結ガイド７と接触することとなる。さらに、内側連結導入部６２２は、断面が略四角形である連結コア４の四側に近接する上下左右の四側壁構造である。内側連結導入部６２２における各側壁部の先端面には、内側（連結コア４に面している側）から外側（操作リング６３に臨む側）に向かって傾斜する導入ガイド面６２ｂをそれぞれ形成してある。

操作リング６３は、クランプメータ１の使用者が指先で操作し易い大きさの円筒状部材で、内側は空洞である。そして、操作リング６３の内周面６３ａの適所（例えば、上方と下方の２箇所）にそれぞれ設けた係止片６４，６４が内周方向へ所定範囲だけで移動できるよう、第１導入ガイド部６２の固定基部６２１に対して所定量だけ回動可能に保持される構造である。なお、常態においては、係止片６４が所定の基準位置に止まるように、コイルスプリング等の付勢部材５５（図１２（ａ），（ｂ）を参照）により操作リング６３を所定方向へ付勢してある。但し、付勢部材５５の付勢力は、使用者が操作リング６３を無理なく指で回せる程度に止めておく。また、操作リング６３の先端側には、円環状端面の内縁を面取りした導入ガイド面６３ｂを設けておく。

次に、第２連結ガイド７における第２導入ガイド部７２の詳細構造について説明する。第２導入ガイド部７２は、チューブ端保持部７１側に固定される固定基部７２１と、この固定基部７２１より先端側に突出する外側連結導入部７２２を備える。第２導入ガイド部７２には、固定基部７２１から外側連結導入部７２２へ貫通する第２着脱端部定置空部７２ａが形成され、この第２着脱端部定置空部７２ａに、連結コア４の第２着脱端部４ｂ側が固定される。但し、第２着脱端部定置空部７２ａは、上述した第１導入ガイド部６２の内側連結導入部６２２を導入できるように、外側連結導入部７２２の内面である四側内壁と連結コア４の第２着脱端部４ｂとの間には、内側連結導入部６２２の壁厚に等しい空間が形成される。

第２導入ガイド部７２の外側面は、操作リング６３の内周面６３ａに沿った周面状の嵌合周面部７２２ａを側方２箇所に、係止構造用平面部７２２ｂを上下２箇所に設けた形状である。なお、係止構造用平面部７２２ｂは、操作リング６３の内周面６３ａに設けた係止片６４の所定範囲内移動を妨げないよう、適宜な空間を形成するものである。そして、係止構造用平面部７２２ｂの先端側には、一方の嵌合周面部７２２ａに寄せてストッパ片７３を設けてあり、このストッパ片７３には基準位置にある係止片６４が押し当たる。ストッパ片７３は、操作リング６３の内周面６３ａに当たらない範囲で係止構造用平面部７２２ｂから突出する突状体である。このストッパ片７３には、ちょうど基準位置にある係止片６４が当接し得るよう横に突出する誘導テーパ部７３ａと、この誘導テーパ部７３ａに連なって凹む係止段部７３ｂを形成する。誘導テーパ部７３ａは、一方の嵌合周面部７２２ａに寄っている先端側（第１連結ガイド６に臨む側）から奥側（固定基部７２１に向かう側）へ進むに従い、他方の嵌合周面部７２２ａ側に向かって膨らむ面形状である。係止段部７３ｂは、誘導テーパ部７３ａが途切れる後方端から再び一方の嵌合周面部７２２ａ側へ一気に窪む面形状である。

上記のように構成した第１連結ガイド６と第２連結ガイド７によって、クランプセンサ２の第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂを連結する過程を説明する。上述したように、第１連結ガイド６における第１導入ガイド部６２の最先端部である内側連結導入部６２２の四側壁先端面に導入ガイド面６２ｂを設けてある。この導入ガイド面６２ｂの効果で、内側連結導入部６２２は、第２連結ガイド７側の先端部である外側連結導入部７２２の第２着脱端部定置空部７２ａへ円滑に誘導される。更に、操作リング６３の導入ガイド面６３ｂによって、第２連結ガイド７側の外側連結導入部７２２が操作リング６３の内周面６３ａへ円滑に誘導される。このとき、操作リング６３の内周面６３ａから突出する係止片６４は、第２導入ガイド部７２に設けたストッパ片７３の誘導テーパ部７３ａに押し当たることとなる（図１０（ｂ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１２（ｃ）を参照）。

そして、操作リング６３が自由回動できる状態であれば（使用者が手で押さえるなどしていなければ）、第１連結ガイド６に対して第２連結ガイド７を更に押し込んで行くことができる。これは、第２連結ガイド７側にあるストッパ片７３の誘導テーパ部７３ａが係止片６４に押し当たることで、係止片６４が付勢部材５５の付勢力に抗して、ストッパ片７３の誘導テーパ部７３ａに沿って移動するためである。この係止片６４の移動に伴って、操作リング６３が一方（図１０（ｃ）および図１２（ｃ）に示すα方向）へ回転して行く。そして、係止片６４がストッパ片７３の誘導テーパ部７３ａの後端部（係止段部７３ｂと接続する部位）に至ると、操作リング６３はそれ以上回転せず、係止片６４が誘導テーパ部７３ａの後端部に摺接したまま、更に進んで行く。そして、係止片６４が完全にストッパ片７３の誘導テーパ部７３ａの後端部を越えると、操作リング６３は付勢部材５５の付勢力により他方（図１０（ｄ）および図１２（ｄ）に示すβ方向）へ回転する。これにより、係止片６４はストッパ片７３の係止段部７３ｂに沿って基準位置へ戻る。このとき、第１連結ガイド６における第１着脱端部４ａと第２連結ガイド７における第２着脱端部４ｂとは、全ての連結口４１６がちょうど重なる連結状態となり、連結コア４によって好適な環状鉄心が形成される。

なお、第１連結ガイド６と第２連結ガイド７の連結状態においては、第１連結ガイド６における第１導入ガイド部６２の先端は第２連結ガイド７における第２着脱端部定置空部７２ａの最奥部へほぼ達している。また、第１連結ガイド６と第２連結ガイド７の連結状態においては、第２連結ガイド７における第２導入ガイド部７２の先端が、第１連結ガイド６における固定基部６２１にほぼ達している。従って、第１連結ガイド６と第２連結ガイド７の連結状態においては、それ以上、第１連結ガイド６に対して第２連結ガイド７を押し込むことはできない。しかも、このとき係止片６４は基準位置へ戻っているので、その後ろ側（固定基部６２１に向かう側）には、第２連結ガイド７におけるストッパ片７３の係止段部７３ｂがあるため、そのまま第１連結ガイド６から第２連結ガイド７を引き抜くことはできない。すなわち、第１連結ガイド６における係止片６４が第２連結ガイド７におけるストッパ片７３の係止段部７３ｂに係止され、そのままでは第１連結ガイド６と第２連結ガイド７を引き外せないのである。しかしながら、使用者が操作リング６３をα方向へ回転させて、係止片６４をストッパ片７３の係止段部７３ｂから離脱させれば、簡単に第１連結ガイド６と第２連結ガイド７を外すことができる。

このように、連結コア４の第１着脱端部４ａと第２着脱端部４ｂを着脱するために、第１連結ガイド６と第２連結ガイド７を用いることは有効である。第１連結ガイド６と第２連結ガイド７により実現できる位置合わせ機能と着脱機能を用いれば、ベース材４１を積層することで極めて緻密な凹凸の嵌合構造となっている第１連結部４０ａと第２連結部４０ｂを、簡単に連結したり取り外したりできる。

上記のように構成した本実施形態に係るクランプメータ１の使用例を図１３に示す。クランプセンサ２の第１連結ガイド６と第２連結ガイド７を外し、電柱９を囲んだ状態で第１連結ガイド６と第２連結ガイド７を接続するだけで、電柱９を丸ごとクランプすることができ、電柱９の接地電流Ｉｅや漏れ電流Ｉｒの測定を容易に行える。しかも、ロゴスキー方式のクランプセンサとは異なり、０．５ｍＡ～５ｍＡ程度の微小電流を測定することが可能である。また、３相３線式の回路における配電盤で、３本の電線が離れている場合でも、本実施形態に係るクランプメータ１によれば、離れた３本の電線をクランプセンサ２で一括してクランプできるので、当該回路における微小漏れ電流の測定が可能となる。更に、電柱に並行した３相３線の太い引き込み線であっても、本実施形態に係るクランプメータ１によれば、これらの引き込み線を一括クランプして、微小漏れ電流を測定することができる。

以上、本発明に係るクランプセンサおよびこのクランプセンサを用いたクランプメータの実施形態を添付図面に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。

１ クランプメータ
２ クランプセンサ
３ 計測装置
４ 連結コア
４ａ 第１着脱端部
４ｂ 第２着脱端部
４０ 基本リンク
４０ａ 第１連結部
４０ｂ 第２連結部
４３ １軸性関節連結部
５ コイル保持チューブ
５ａ コア内挿空部
５１ 内層チューブ
５２ コイル
５２１ マグネットワイヤ
５３ コイル体
５４ 外層チューブ

Claims (3)

1. 両端部を連結することで被検出線を非接触で囲む環状鉄心となる連結コアと、該連結コアの外周にコイルを配置可能なコイル体と、から成るクランプセンサであって、
   前記連結コアは、高透磁率軟磁性材料で形成され、最も離隔する一対の端部にそれぞれ第１連結部と第２連結部を形成した連結素体を複数用い、互いの前記第１連結部と前記第２連結部が回動可能な１軸性関節となるように連結することで両端が開いた数珠つなぎ状の連結構造と成し、一方端の前記連結素体における連結されていない前記第１連結部を第１着脱端部とし、他方端の前記連結素体における連結されていない前記第２連結部を第２着脱端部とし、前記第１着脱端部と前記第２着脱端部とを連結することで、全ての前記連結素体が環状に閉じた前記環状鉄心を構成可能とし、
   前記コイル体は、前記連結コアを内挿可能な内空部を有すると共に、各端部から前記連結コアの前記第１着脱端部と前記第２着脱端部をそれぞれ露出させ得る長さで、前記連結コアの変形に追随して無理なく変形し得る可撓性を有する内層チューブと、該内層チューブの外表面にマグネットワイヤを巻回して成るコイルと、を備え、
   前記コイル体の外面側を絶縁性の外層チューブで覆うと共に、前記コイル体の前記内空部に前記連結コアを内挿し、
   前記連結コアの各連結素体は、高透磁率軟磁性材料の板材であるベース材を複数枚積層して所要の厚さとなるように構成し、
   前記ベース材は、長手方向の二辺である外側弧状縁部と内側弧状縁部、短手方向の二辺である凸状端縁部と凹状端縁部を備える弧状の長尺板材であり、前記外側弧状縁部は、仮想の原点Ｏから第１距離だけ離れた仮想中心円弧の外側へ第２距離だけ離れた円弧と重なり、前記内側弧状縁部は、前記仮想中心円弧の内側へ前記第２距離だけ離れた円弧と重なり、前記凸状端縁部は、前記１軸性関節となるように連結される軸位置から等距離となる円弧状に突出し、前記凹状端縁部は、前記凸状端縁部と同等程度の曲率で円弧状に窪み、前記仮想中心円弧上の前記凸状端縁部側に開設した第１固着孔と、前記仮想中心円弧上の中央に開設した第２固着孔と、前記仮想中心円弧上の前記凹状端縁部側に開設した第３固着孔と、を備えるものとし、
   前記凸状端縁部を前記第１連結部側に配置した前記ベース材と、前記凸状端縁部を前記第２連結部側に配置した前記ベース材とを重ねたときに、前記第１～第３固着孔である３箇所の孔が全て一致するように、前記原点Ｏから前記第２固着孔の中心を通る仮想線に対して、前記原点Ｏから前記第１固着孔の中心へ至る角度と、前記原点Ｏから前記第３固着孔の中心へ至る角度が同じになるように、前記第１～第３固着孔の開設位置を設定し、
   前記ベース材の前記凸状端縁部と前記凹状端縁部を交互に積層し、積層した全ての前記ベース材を前記第１～第３固着孔を介して一体に固定して前記連結素体を構成することで、前記第１連結部と前記第２連結部は互いに前記凸状端縁部と前記凹状端縁部とが噛み合う嵌合構造とし、且つ、前記１軸性関節で連結される各連結素体の各ベース材は互いの前記凸状端縁部と前記凹状端縁部とが阻害し合うこと無く所要範囲で回動できるようにしたことを特徴とするクランプセンサ。
2. 前記第１着脱端部と前記第２着脱端部とを所要の嵌合位置へ導くための導入ガイド部を、両端部にそれぞれ設けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクランプセンサ。
3. 前記請求項１又は請求項２に記載のクランプセンサを備え、
   前記クランプセンサの前記コイルより得られた検出信号から計測対象の電流値を演算する計測装置を設けるようにしたことを特徴とするクランプメータ。

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