JP7119811B2 - 電子式電力量計 - Google Patents

Description

本発明は、使用電力量を測定するための、電子式電力量計に関し、とくに無通電状態での設定値の変更を可能とする構成に関する。

電流に応じた金属盤の回転によって電力の積算値を計量する誘導型電力量計と異なり、電子式電力量計は、内部の電子回路で積算値を計量する。その際、合成変成比や変成比定数、出力パルス等の設定のため、実装スペースや操作スペースを必要とするロータリースイッチ等の機械的スイッチを採用する（例えば、特許文献１参照。）と、小型化が困難になる。そこで、スペースを取らない電子回路で設定値を変更させることが考えられるが、出荷前の電源への接続がされていない段階で設定を可能とするには、電子回路に電力を供給するバッテリー等の電源を確保する必要があった。

しかし、内蔵バッテリーでは、電池切れの可能性が有り、外部からバッテリーを接続する方式では、煩雑な接続作業を要することになる。そこで、配線接続等を要しない非接触給電（例えば、特許文献２参照。）の適用が考えられるが、電力量計は料金に関わる計量器であり、信頼性の維持には、計量値に影響を与える設定値が、出荷後に第三者によって変更されないようにする必要がある。

特開平６－１７４７５１号公報（段落０００４～０００５、図６、段落００１７～００２０、図１～図３） 特開２０１１－４７７２０号公報（段落００２５～００２８、００５１～００５２、図１、図２） 特開２００９－２５７７８６号公報（段落００１６～００３０、図１．図２）

そのため、非接触給電を適用するには、封印検出技術（例えば、特許文献３参照。）等と組み合わせる必要があるが、電力が供給されていない状態で、電子的に封印を検出することは困難である。また、機械的に設定変更を不能にするスイッチを設けることも考えられるが、スイッチの入れ忘れ等を防止するための確認作業が必要となり、利便性と信頼性を両立させることは困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、小型で、利便性と信頼性を両立させる電子式電力量計を得ることを目的とする。

本発明の電子式電力量計は、配線に流れる電力を計量する電子回路を有する計量部と、箱状をなし、前記計量部を収容するとともに、計量値が表示される前面、および設置面である背面を有する筐体と、前記筐体内に収容され、前記計量に必要な設定値を変更するための前記電子回路への電源として、外部の給電端末から非接触給電方式により受電する受電コイルと、前記計量値を表示するための前記電子回路への電源として、外部の給電端末から第二の非接触給電方式により受電する副受電コイルと、
前記給電端末から供給された電力が、前記受電コイルからか、前記副受電コイルからかを判別する電源判別部と、
前記電源判別部が、前記受電コイルから受電されたと判別した場合は、前記設定値の変更を許可し、前記副受電コイルから受電されたと判別した場合は、前記設定値の変更を不許可とするアクセス範囲制御部と、を備え
前記受電コイルは、前記前面からの距離の方が前記非接触給電方式における給電距離である１０ｍｍより長い位置で、かつ、前記背面からの距離が前記給電距離である１０ｍｍ以下の位置に設けられ、前記副受電コイルの前記前面からの距離は、前記第二の非接触給電方式の給電距離である１０ｍｍと同等または短いことを特徴とする。

本発明の電子式電力量計によれば、設定値の変更に関わる非接触給電を受ける受電コイルを、本体前面から給電可能領域より離れた位置に設けるようにしたので、設置後に非接触給電による設定値の変更を防止し、信頼性と利便性を両立した電子式電力量計を得ることができる。

本発明の実施の形態１にかかる電子式電力量計が壁面へ設置状態にあったときに、非接触給電を行うときの状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる電子式電力量計のベース部材への主要構成部材の取り付け前と取り付け後、それぞれの状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる電子式電力量計の側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる電子式電力量計の非接触給電による設定値変更に関する部分の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかる電子式電力量計が単独状態にあったときに、非接触給電を行うときの状態を示す側面図である。 種類の異なる電子式電力量計の検定品のそれぞれに対して行われる封印方式で封印処理を行った状態を示す斜視図である。 参考例として、電磁誘導方式よりも長い給電距離を有する非接触給電方式を用いて、電子式電力量計に対して非接触給電を行うときの状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態２にかかる電子式電力量計の端子カバー取り付け前の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２にかかる電子式電力量計の端子カバーの取り付け前と取り付け後、それぞれの状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２にかかる電子式電力量計の端子カバー取り付け前のときに、非接触給電を行うときの状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態２にかかる電子式電力量計の端子カバー取り付け後に、非接触給電を行うときの状態を示す側面図である。

実施の形態１．
図１～図７は、本発明の実施の形態１にかかる電子式電力量計の構成を説明するためのものである。図１は電子式電力量計が壁面へ設置状態にあったときに、非接触給電を行うときの状態を示す側面図、図２（ａ）と（ｂ）は電子式電力量計の背面側に位置するベース部材への主要部材の取り付け前と取り付け後、それぞれの状態を示す斜視図、図３は電子式電力量計の側面図、図４は電子式電力量計の電子回路のうち、非接触給電による設定値変更に関する部分の構成を説明するための機能ブロック図である。

図５は電子式電力量計が壁面等への設置前で単独状態にあったときに、非接触給電を行うときの状態を示す側面図、図６（ａ）と（ｂ）は、種類の異なる電子式電力量計の検定品のそれぞれに対して行われる封印方式で封印処理を行った状態を示すもので、図６（ａ）は単独計器の「検定品」の例を、図６（ｂ）は変成器付計器の「検定品」の例を表した電子式電力量計の斜視図である。そして、図７は、参考例として、本実施の形態で採用する電磁誘導方式よりも、長い給電距離を有する非接触給電方式を用いて、電子式電力量計に対して非接触給電を行うときの状態を示す側面図である。

本発明の実施の形態１にかかる電子式電力量計は、例えば、垂直な壁面への設置、あるいは、盤内への設置、のように、設置後（使用時）は、背面側からアクセスできなくなることを前提としたものである。

はじめに、電子式電力量計の基本構成について説明する。なお、方向については、以下のように定義する。ｚ方向を電子式電力量計の厚み方向と定義し、正側を計量値が表示される前面側、負側を背面（設置面）側とする。そして、ｘ方向を電子式電力量計の横方向と定義し、正側を右、負側を左とする。さらに、ｙ方向を電子式電力量計の縦方向（設置状態での鉛直方向）と定義し、正側を上、負側を下とする。

電子式電力量計１は、図２（ａ）に示すように、計量に必要な機器が実装された本体部３と本体部３に着脱自在のカバー４とで構成される。本体部３は、背面１ｐｂ側が壁面に固定され、前面側に配線や機器を実装するための実装面が形成されたベース部１３に、各種部材や機器を実装して構成する。例えば、ベース部１３の上部側には、配線に流れる電力を計量するとともに、前面から計量値を表示するための電子回路等を有する計量部１０が配置されている。計量部１０の下方側には、計量部１０と配線とを電気接続するための複数の端子が配列された端子ブロック１２が配置されている。さらに、端子ブロック１２と計量部１０の間には、端子ブロック１２と計量部１０とを電気接続するための図示しない内部配線部材や基板等を覆うベースカバー１４が配置されている。

一方、カバー４は、端子ブロック１２に接続する配線が出入する下面部分を除き、本体部３の少なくとも天面と両側面と前面を覆うように構成している。なお、計量部１０には複数の電子部材が搭載されているが、図では個々の電子部材の記載を省略し、簡略化した直方体で示している。

ベース部１３は、例えば、ＰＢＴ（Polybutylene terephthalate）などの熱可塑性樹脂で形成されて、壁面に対向するように設置され、前面側に、計量部１０や内部配線等を実装して、収容するように構成している。また、端子ブロック１２は、ＰＢＴなどの熱可塑性樹脂で形成された箱状をなす。上部に計量部１０との図示しない接続部が形成され、図示しない電源側回路および負荷側回路に接続するための複数の端子が下部から配線を挿入できるように配置されている。

カバー４は、例えば、ＰＣ（polycarbonate）などの熱可塑性樹脂で形成され、内部に空間を形成するように、有底箱状を基本形状としている。下方には、端子ブロック１２に接続する図示しない配線を通すための開口が形成されている。なお、図２においては、カバー4は主に計量部１０を覆うフロントカバー４１と端子ブロック１２を覆う端子カバー４２とを分離した形態を示しているが、これに限ることはなく、一体のものでもよい。そして、主に、ベース部１３とカバー４とで電子式電力量計１の箱状の筐体を形成する。

上述した基本構成に対し、本実施の形態にかかる電子式電力量計１では、電磁誘導方式による非接触給電を受けるためのコイルとして、ベース部１３の実装面に主受電コイル２ｂを、フロントカバー４１の内面に副受電コイル２ｆを実装している。主受電コイル２ｂはベース部１３の実装面に沿うように配置され、計量部１０内の電子回路に電気接続されるとともに、計量部１０によって覆われた状態で実装されている。副受電コイル２ｆは、フロントカバー４１の内面に沿って配置されるとともに、図示しない、例えばフレキシブル配線等の引き出し、あるいは、本体部３に接続可能なコネクタや電極に接続されている。そして、フロントカバー４１を本体部３にセットする際には、副受電コイル２ｆが電子回路と電気接続されるように構成している。そして、図２（ｂ）に示すように、カバー４を本体部３にセットすることで、電子式電力量計１が組み上がる。

組みあがった電子式電力量計１内での、主受電コイル２ｂと副受電コイル２ｆは、図３に示すように、電子式電力量計１の背面１ｐｂ側と前面１ｐｆ側に別れ、厚み方向（ｚ）から見て重なるように配置される。厳密には、副受電コイル２ｆは前面１ｐｆよりフロントカバー４１の厚みｔ１ｆ分だけ内面に位置しており、主受電コイル２ｂは背面１ｐｂよりベース部１３の厚みｔ１ｂ分だけ内面に位置している。

このとき、主受電コイル２ｂの背面１ｐｂからの最短距離は、ベース部１３の厚み寸法ｔ１ｂ分となる。そして、前面１ｐｆからの最短距離Ｌｆは、電子式電力量計１の厚みｔｍからベース部１３の厚み寸法ｔ１ｂと主受電コイルの厚み寸法ｔ２ｂを減じた値（Ｌｆ＝ｔｍ－ｔ１ｂ－ｔ２ｂ）となる。また、副受電コイル２ｆの前面１ｐｆからの最短距離は、フロントカバー４１の厚み寸法ｔ１ｆ分となる。そして、背面１ｐｂからの最短距離Ｌｄは、電子式電力量計１の厚みｔｍからフロントカバー４１の厚みｔ１ｆと副受電コイルの厚み寸法ｔ２ｆを減じた値（Ｌｄ＝ｔｍ－ｔ１ｆ－ｔ２ｆ）となる。なお、図ではコイル自体に厚みがあるような記載の仕方をしているが、実際のコイルはシート状に形成でき、厚みは無いものとして扱うことが可能であり、コイルの設置によって小型化が阻害されることはない。

このように、電子式電力量計１内での空間配置をした主受電コイル２ｂと副受電コイル２ｆに対し、電子回路には、電子式電力量計として備えるべき計量機能のほかに、図４に示すような機能を持たせるようにした。主受電コイル２ｂ、副受電コイル２ｆには、各コイルからの交流出力を整流する主整流回路１０２ｂと、副整流回路１０２ｆがそれぞれ接続され、各整流回路からの出力は電源判別部１１２を介して電源回路１０６に出力するように構成している。これにより、給電端末９を用いて、通電されていない電子式電力量計１に対して、電子回路を駆動させるための電力を供給することができる。

一方、給電端末９の給電コイル９ｃは、電力送電回路９１の制御による電力を供給するための磁束の発振機能だけではなく、データ送受電回路９２による、制御信号の送受信をする機能も有している。したがって、主受電コイル２ｂ、副受電コイル２ｆは、電子回路を駆動させるための受電だけではなく、動作制御や情報伝達のためのデータを送受信する機能も有している。そのため、各コイルは、整流回路だけではなく、データを送受信するためのデータ送受信回路１１５にも接続されている。

データ送受信回路１１５は、データ受信部１１６とデータ送信部１１７を介して送受信データ操作部１１４に接続されている。そして、データ読取部１１８またはデータ書込部１１９を介して、制御部１１０に対し、メモリ１１１からの情報の読出しまたは書き込みができるように構成している。あるいは、出力回路１０７や表示回路１０８への出力指示を出させるように構成している。

一方、送受信データ操作部１１４は、電源判別部１１２および封印検出回路１０５からの出力に応じてアクセス範囲を制御するアクセス範囲制御部１１３によって、動作内容の制限を受けるように構成している。例えば、電源判別部１１２は、電子式電力量計１の副受電コイル２ｆもしくは主受電コイル２ｂのどちらから給電されているかを判別し、簡単な“Ｈ”または“Ｌ”などの信号をアクセス範囲制御部１１３に送信する。アクセス範囲制御部１１３では、電源判別部１１２からの入力信号をもとにアクセス可能範囲を制御する。

具体的には、電源判別部１１２が、主受電コイル２ｂではなく、副受電コイル２ｆから電力が供給されていると判別すると、データの書き込みを禁止し、読み出しだけに動作範囲を制限する。例えば、電子式電力量計１の表示回路１０８への計量値表示や給電端末９側への計量値の送信を制御するデータ読取部１１８へのアクセスは可能であるが、設定値の変更を制御するデータ書込部１１９へのアクセスは不可となる。

一方、例えば主受電コイル２ｂからの給電があった場合は、データ読取部１１８およびデータ書込部１１９へのアクセスが可能となるような内部制御を行う。ただし、封印検出回路１０５において、封印が検出された場合においては、同様にアクセス範囲制御部１１３にて設定値の変更を制御するデータ書込部１１９へのアクセスが不可となるよう内部制御を行う。つまり、主受電コイル２ｂからの電源供給のときのみ、データの書込みを許可し、設定値の変更ができるように構成した。なお、図において、制御部１１０～データ書込部１１９までは、マイコン１１内に形成し、他は別の基板等に形成することを想定して記載しているが、これに限ることはないことは言うまでもない。

上述した構成の電子式電力量計１に対して、給電端末９を用いた給電およびデータの送受信動作について説明する。図５において、電子式電力量計１の前面１ｐｆ側から給電端末９を近づけた場合、副受電コイル２ｆが給電端末９の給電距離Ｒａ内に入り、副受電コイル２ｆからの給電により、電源判別部１１２は、副受電コイル２ｆが電源であると判別する。すると、表示回路１０８による図示しない液晶表示部への現在計量値の表示あるいは給電端末９側での計量値取得は可能だが、設定値の変更は不可となるようにアクセス範囲制御部１１３にて動作を制御する。

一方、背面１ｐｂ側から給電端末９を近づけた場合、主受電コイル２ｂが給電端末９の給電距離Ｒａ内に入り、主受電コイル２ｂからの給電により、電源判別部１１２は、主受電コイル２ｂが電源であると判別する。すると、液晶表示部への現在計量値の表示、給電端末９側での現在計量値取得に加え、設定値の変更も可能となるようにアクセス範囲制御部１１３にて動作を制御する。

一方、電子式電力量計１が使用に供される際は、図１に示すように、背面１ｐｂを壁８０の面に対向させて固定して設置されるため、使用前の電子式電力量計１と異なり、給電端末９を背面１ｐｂ側から近づけることはできない。あるいは、図示しない盤内に設置される場合においても、給電端末９を背面１ｐｂ側から近づけることはできない。つまり、検定や調整が終了し、使用のために所定の設置が完了した電子式電力量計１に対しては、給電端末９は、前面１ｐｆ側から近づけるほかない。

そのため、副受電コイル２ｆに対しては、容易に給電距離Ｒａ内に入れることができ、停電中であっても、液晶表示部への現在計量値の表示あるいは給電端末９側での計量値取得が可能となる。一方、主受電コイル２ｂに対しては、電子式電力量計１の前面１ｐｆに給電端末９を密着させ（距離＝０）、最も直線距離が近づくようにした場合でも、給電距離Ｒａに入らない。そのため、設置後の電子式電力量計１に対しては、分解や取り外しを行わない限り、設定値の変更ができなくなる。

これは、給電距離Ｒａ（厳密には給電可能な範囲の最先端までの距離）が、図３で説明した、前面１ｐｆから主受電コイル２ｂまでの最短距離Ｌｆ（＝ｔｍ－ｔ１ｂ－ｔ２ｂ）より、短くなるように設定しているからである。なお、給電端末９において、給電コイル９ｃの厚みｔ９ｃは、給電端末９の厚みｔ９よりも薄くなる。そのため、厳密には、給電端末９の給電面９ｐｆに対する給電コイル９ｃの位置によって、給電距離Ｒａが若干変化してしまう。しかし、本明細書においては、給電端末９の給電面９ｐｆと同じ位置に給電コイル９ｃが実装されているものとして説明を行っている。

このように、動作制約の異なる２つのコイルを空間配置の異なる位置に設け、設置前はいずれのコイルでも受電可能とし、設置後は、設定値変更動作が可能なコイル（主受電コイル２ｂ）からの受電は不可能とすることができた。これにより、電子式電力量計１が、例えば盤内に設置されたとき、停電時のような無通電の状態でも、給電端末９を用いた配線作業の要らない非接触給電で、計量値を確認することは可能になった。その一方、電子式電力量計１の背面１ｐｂ側からのアクセスは物理的に不可能であるため、検定封印を施したのと同様に、設定値の変更を防止することができる。さらには、需要家封印を施したのと同様に、第三者による設定値の変更を防止することができる。

ここで、「検定封印」と「需要家封印」について説明する。電子式電力量計１は大きくは「検定品」と「未検定品」に二分することができる。「検定品」とは、日本電気計器検定所で実施される「検定」に合格した電子式電力量計１を示す。「検定」とは電子式電力量計１が計量法で定められた特性を有しているか否かを判定するためのものである。単独計器として「検定」に合格した電子式電力量計１は、例えば、図６（ａ）に示すような有効期間が記載された検定ラベル５ａと呼ばれるシールを電子式電力量計１の本体に貼り付けられている。

あるいは、変成器付計器として「検定」に合格した電子式電力量計１は、例えば、図６（ｂ）に示すような封印キャップ５ｂと有効期間が記載された検定票５ｃと呼ばれる札を用いて、設定値変更などの操作ができないように封印されている場合がある。一方、「未検定品」とは、前述の「検定品」のような特徴がない電子式電力量計１のことである。

計量法において「料金取引に使用する電力量計は検定を受けたものであり、かつ有効期間内であること」と定められており、電子式電力量計１を料金取引に使用する場合は前述の「検定品」を使用しなければならない。また、計量法によって、検定封印後の電子式電力量計１の設定値の変更は禁止されており、電子式電力量計１本体の機能として検定封印後に設定値の変更ができないような構造とする必要がある。

他方、「未検定品」の電子式電力量計１においても、例えば需要家の都合によって、需要家以外の第三者による設定値の変更や、設置後の電子式電力量計１の取り外し、盗電などを防ぐ目的で封印が施されることがある。これを、需要家封印といい、電子式電力量計１を使用する需要家によって施されるものであり、その方法は需要家ごとに異なるものである。例えば、電子式電力量計１に本来備わっている検定封印構造をそのまま用いる場合や、需要家の用意する特殊な封印構造によって、第三者からの改ざんを防ぐ場合などもある。

ここで話を戻すが、前述のとおり制約範囲の異なるコイルを空間的に異なる位置に配置することで、上述した封印と同様の機能を持たせることができた。その一方、図４で説明したように、封印検出回路１０５にて、検定封印が施されているか否かの検出も行うようにすれば、二重のセキュリティを備えたことになる。検定封印が施されている場合には、例え設置前の背面１ｐｂからアクセスできる状態であっても、設定値の変更が不可となるように電子式電力量計１のアクセス範囲制御部１１３にて動作を制御する。

検定封印検出については、様々な形態が考えられている。例えば、検定封印構造の有無を光センサや重量センサによって検出する場合や、検定封印されたときに自動で押し下がるスイッチなどを設ける場合がある。また、封印構造内にディップスイッチなどを実装し、検定封印前にスイッチをＯＦＦすることで検定封印を検出する場合などもある。

つまり、「検定品」の電子式電力量計１に対しては、設置前の状態であっても、ひとたび封印された場合には、いかなる手段でも、設定値の変更ができないようにすることができる。一方、事業者封印については、検定封印のような封印をしなければ、設置前の電子式電力量計１の設定値を変更することができるが、設置後は第三者からの改ざんができないようになっている。

一方、上述した構成は、図１で説明したように、前面１ｐｆからは、主受電コイル２ｂを給電距離Ｒａに入れられないことを前提としたものである。ここで、例えば、図７に示すように、異なる仕様の非接触給電で電子式電力量計１Ｘと給電端末９Ｘとを組み合わせると、給電距離ＲａＸが、電子式電力量計１Ｘの前面１ｐｆＸから主受電コイル２ｂＸまでの最短距離ＬｆＸよりも長くなる場合がある。その場合、前面１ｐｆＸ側から給電端末９Ｘを近づけた際に、副受電コイル２ｆＸだけではなく、背面１ｐｂＸ側に取り付けられている主受電コイル２ｂＸまで給電がおよび、設定値の変更が可能になってしまうことが懸念される。

そこで、本発明の各実施の形態にかかる電子式電力量計１では、非接触給電として、電磁誘導方式を用いることとする。非接触給電の方式には電磁誘導方式や磁気共鳴方式、電界結合方式などがあるが、給電距離Ｒａの限界距離が必要以上に長くならないことから、電磁誘導方式を用いることとする。電磁誘導方式とは、送電側、受電側二つのコイルを近接して設置し、送電側コイルに電流を流すことで、磁束を発生させ、発生した磁束によって受電側コイルに電流を流すものである。ファラデーの電磁誘導の法則を用いた非接触給電とも称される。

非接触給電に電磁誘導方式を用いる手法は、既に多くの分野で活用されており、一般的にＷＰＣ（Wireless Power Consortium）で規格されている「Ｑｉ（チー）」や、airfuel allianceによって規格されている「ａｉｒｆｕｅｌ」などで国際標準化がなされている。また、日本国内においてもＢＷＦ（ブロードバンドワイヤレスフォーラム）が電磁誘導方式を用いた非接触給電の規格提案に向けて対応を進めている。

Ｑｉで規格されている電磁誘導方式を用いた非接触給電の特徴は、使用周波数帯が８７ｋＨｚ～２０５ｋＨｚ、伝送距離は数ｍｍ程度となっている。ＢＷＦで定められている電磁誘導方式を用いた非接触給電の特徴は、使用周波数帯が２０．０５ｋＨｚ～１００ｋＨｚ、伝送電力は数Ｗ～１．５ｋＷ程度、伝送距離は密着～１０ｃｍ程度となっている。

本発明の各実施の形態にかかる電子式電力量計１では、Ｑｉ規格およびＢＷＦで定めるガイドラインにて定められた周波数帯、給電距離に基づいて電磁誘導方式を用いた非接触給電を行うものとする。したがって、使用周波数帯は前述のＱｉ規格およびＢＷＦで定めるガイドラインに加えて、一般的な長波３０ｋＨｚ～３００ｋＨｚも考慮した範囲を用いることとする。つまり、２０ｋＨｚ～３００ｋＨｚを想定する。

また、給電目的は、設定変更や表示、またはデータの送受信のためであり、非接触給電する電力は１Ｗ以下の低電力が想定されるため、ＢＷＦで定める伝送距離もＱｉ規格で定める数ｍｍ程度と同等と考えることができる。

つまり、非接触給電の方式として、前述の仕様の電磁誘導方式を採用することで、給電距離Ｒａの限界距離（給電距離）は、数ｍｍ程度に収まることから、仮に電磁誘導方式の最大給電可能距離を１０ｍｍとする。つまり、電子式電力量計１に用いる非接触給電を電磁誘導方式とした場合、給電端末９と電子式電力量計１との給電距離Ｒａの限界距離（給電距離）は１０ｍｍとなる。

これにより、給電端末９を電子式電力量計１の前面１ｐｆに密着させて、主受電コイル２ｂに対して最短距離に近づけたとしても、主受電コイル２ｂへの給電は不可能であり、設定値の変更が行われることはない。ただし、前面１ｐｆから主受電コイル２ｂまでの最短距離Ｌｆが、電磁誘導方式の給電距離Ｒａとされる１０ｍｍよりも長くなるような厚みｔｍを有する電子式電力量計１を前提としている。

なお、例えば、出力を強化して、図７のように、給電距離ＲａＸを長大化させた給電端末９Ｘが用いられる場合も想定される。その場合の対策として、主受電コイル２ｂからの給電電力と副受電コイル２ｆからの給電電力の強度を比較し、副受電コイル２ｆからの電力の方が強い場合に、動作範囲を制約するようにしてもよい。例えば、電源判別部１１２に、いずれが強いかを判別させるようにし、強い側から給電されたと判別してアクセス範囲制御部１１３に判別結果を出力するようにしてもよい。なお、強弱判断については、整流後の電力強さ（電圧）に限らず、整流器を通さない信号の強度で判断してもよい。

このとき、副受電コイル２ａを主受電コイル２ｂと同軸上に配置（ｘｙ平面上で重なる）しておく。すると、給電距離ＲａＸを伸ばすような強力な給電端末９Ｘを用いても、前面１ｐｆ側から近づける限り、副受電コイル２ｆからの電力の方が主受電コイル２ｂよりも強くなるので、設定値の改ざんを防止できる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、主受電コイルを背面直近部分として、ベース部に配置する例について説明したが、設置後にアクセスできない配置として、背面直近部分に限ることはない。本実施の形態２では、主受電コイルを厚み方向における中間部分に配置した例について説明する。

図８～図１１は、本実施の形態２にかかる電子式電力量計の構成について説明するためのもので、図８は電子式電力量計の端子カバーを取り付ける前の状態を示す斜視図、図９（ａ）と（ｂ）は電子式電力量計の端子カバーの取り付け前と取り付け後、それぞれの状態を示す斜視図、図１０は端子カバー取り付け前の電子式電力量計に非接触給電を行うときの状態を示す側面図、図１１は端子カバー取り付け後の電子式電力量計に非接触給電を行うときの状態を示す側面図である。なお、本実施の形態２にかかる電子式電力量計は主受電コイルの配置こそ異なるが、他の構成については実施の形態１で説明したものと同様であるので、同様部分についての説明は省略する。

図８に示すように、本実施の形態２にかかる電子式電力量計１においては、主受電コイル２ｉを、ベースカバー１４の内面に配置するようにした。その他の構成については、実施の形態１で説明したのと同様である。ベースカバー１４は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、端子カバー４２を装着することにより、端子カバー４２で覆われる位置にある。そのため、例えば、端子への配線作業前の端子カバー４２の装着前には、図１０に示すように、前面１ｐｆ側から、主受電コイル２ｉを給電端末９の給電距離Ｒａ内に入れることができる。つまり、端子カバー４２の装着前では、給電端末を用いて給電し、設定値の変更を行うことができる。

当然ながら、副受電コイル２ｆは、端子カバーの装着前でも装着後でも、前面１ｐｆから給電を受けることが可能である。しかし、副受電コイル２ｆからの給電では、実施の形態１で説明したように、計量値の表示や取得は可能であるが、設定値の変更はできないようにしている。

一方、例えば、配線作業が終了し、端子カバー４２を装着した後は、図１１に示すように、主受電コイル２ｉは、前面１ｐｆから給電距離Ｒａの範囲外に離れた位置になるので、主受電コイル２ｉを給電端末９の給電距離Ｒａ内に入れることができない。つまり、端子カバー４２を装着した後は、実施の形態１と同様に、設定値の変更はできなくなる。言い換えると、実施の形態１のように、主受電コイルと副受電コイルの給電時のアクセス方向を逆にする必要はなく、同じ向きからでも、距離が異なるようにすればよい。

なお、このとき、主受電コイル２ｉは実施の形態１における主受電コイル２ｂよりも背面１ｐｂから離れた位置に配置されているが、背面１ｐｂから給電端末９の給電距離Ｒａ内に入れるような位置に配置していてもよい。この場合は、壁面への設置前ならば、実施の形態１と同様に、設定値の変更が可能になる。しかし、背面１ｐｂからでは、給電端末９の給電距離Ｒａ内に入れることができない位置に配置した場合、例え、本体を壁８０から取り外したとしても、端子カバー４２を外さない限り、設定値の変更はできなくなる。したがって、セキュリティの考え方に応じて、背面１ｐｂからの距離を調整すればよい。つまり、主受電コイル２ｉは、ベースカバー１４に密着させる必要はなく、前面１ｐｆからの距離と背面１ｐｂからの距離を考慮して、厚み方向の中間位置に配置すればよい。

一方、給電距離ＲａＸを強化させた給電端末９Ｘの対策として、実施の形態１で説明した、主受電コイル２ｂからの給電電力と副受電コイル２ｆからの給電電力の強度の比較により、動作範囲を制約するようにしたい場合、図１１とは異なる配置になる。具体的には、主受電コイル２ｉと副受電コイル２ｆが同軸上で並ぶように配置する。そのため、副受電コイル２ｆを主受電コイル２ｉの平面位置（ｘｙ）に合わせて、端子カバー４２の内面に配置する、あるいは、主受電コイル２ｉを副受電コイル２ｆの平面位置に合わせて、フロントカバー４１直下の計量部１０の適当な位置に配置するなどが考えられる。

変形例．
また、上述した各実施の形態では、表示やデータ取得専用に副受電コイル２ｆを配置する例を示したが、これに限ることはない。背面に配置した主受電コイル２ｂ、あるいは、厚み方向の中間位置に配置した主受電コイル２ｉのみを設けて、設定値の変更のみを行わせるようにしてもよい。この場合も、設定値変更は壁面や盤内への設置前、あるいはカバー４の装着前のみ可能で、壁面や盤内への設置後、あるいはカバー４の装着後には、設定値の変更ができなくなり、セキュリティと利便性を両立させることができる。

なお、各実施の形態においては、電子式電力量計１の例について示されているが、電子式電力量計１に限ることはない。設置前の無通電状態で設定値変更はできるが、設置後の変更が困る機器、例えば、盤や計器ボックスに設置される遮断器や計測器に適用してもよい。

また、各実施の形態においては、給電距離Ｒａが１０ｍｍ程度の短い方式として、電磁誘導方式を示しているが、これに限ることはない。電磁誘導方式に限らず、例えば磁気共鳴方式や電界結合方式などを用いた場合においても、給電距離Ｒａの限界を利用してアクセス範囲を制限することができるのであれば、同様に適応可能である。さらに、主受電コイル２ｂまたは主受電コイル２ｉに対して、同じ仕様の非接触給電方式の副受電コイル２ｆを用いる例を示したが、これに限ることはない。例えば、主受電コイル２ｂまたは主受電コイル２ｉは密着しないと給電できない仕様で、副受電コイル２ｆは離れていても受電できる方式を用いるように、使い分けてもよい。

さらに、非接触給電に直接関係しない部分、例えば、端子構造や壁面への設置構造については、本実施の形態で説明した構成に限ることなく、適宜変更可能であることは言うまでもない。

以上のように、本発明の各実施の形態にかかる電子式電力量計１によれば、配線に流れる電力を計量する電子回路（例えば、マイコン１１）を有する計量部１０と、箱状をなし、計量部１１を収容するとともに、前面１ｐｆから計量値を表示する筐体（カバー４、ベース部１３）と、筐体内に収容され、計量に必要な設定値を変更するための電子回路への電源として、外部の給電端末９から非接触給電方式により受電する受電コイル（主受電コイル２ｂまたは主受電コイル２ｉ）と、を備え、受電コイルの前面１ｐｆからの距離Ｌｆは、非接触給電方式における給電距離Ｒａよりも長くなるように構成した。そのため、例えば、設置前の電子式電力量計１を単独で扱えるようなときには、配線接続がなく、無通電状態であっても、背面１ｐｂ側から給電端末９を近づけて電子回路に給電し、設定値の変更が可能になる。一方、壁面や盤内に設置後は、背面１ｐｂ側から給電端末９を近づけることができないので、主受電コイル２ｂまたは主受電コイル２ｉに給電して、設定値を変更することができない。また、コイルの設置は、ロータリースイッチやディップスイッチの設置のように、実装や操作のためのスペースを必要としない。つまり、小型で、利便性と信頼性を両立させる電子式電力量計を得ることができる。

とくに、計量値を表示するための電子回路への電源として、給電端末から第二の非接触給電方式（主コイルと同じ方式でも違う方式でもよい）により受電する副受電コイル２ｆを備え、副受電コイル２ｆの前面１ｐｆからの距離は、第二の非接触給電方式による給電距離と同等あるいはそれよりも短いので、設置の前でも後でも、電源につながっていなくとも、あるいは停電のときでも、計量値の表示や取得を容易に行うことができる。

給電端末９から供給された電力が、受電コイル（主受電コイル２ｂまたは主受電コイル２ｉ）からか、副受電コイル２ｆかを判別する電源判別部１１２と、電源判別部１１２が、主受電コイル２ｂまたは主受電コイル２ｉから受電されたと判別した場合は、設定値の変更を許可し、副受電コイル２ｆから受電されたと判別した場合は、設定値の変更を不許可とするアクセス範囲制御部１１３と、を備えるように構成したので、同じ仕様のコイル（給電方式）を用いても、前面１ｐｆからの距離を変えるだけで、動作範囲を使い分けることができる。

電源判別部１１２は、受電コイルからの信号の強さと、副受電コイルからの信号の強さを比較し、強度によって、給電端末９から供給された電力が、受電コイルからか、副受電コイルかを判別するようにした。そのため、例えば、改造して主受電コイル２ｂまたは主受電コイル２ｉにまで給電距離が届くような端末を用いたとしても、設置後やカバー４の装着後に主受電コイル２ｂまたは主受電コイル２ｉを介して設定値の変更ができなくなるので、利便性と信頼性を両立させることができる。

非接触給電方式が電磁誘導方式を選択すれば、給電距離Ｒａを調整しやすく、上述した効果を確実に得ることができる。

とくに、電磁誘導方式の使用周波数帯が、２０ｋＨｚ～３００ｋＨｚであるようにすれば、給電距離Ｒａを１０ｍｍ程度に留め、上述した効果をさらに確実に得ることができる。

１：電子式電力量計、 １ｐｂ：電子式電力量計の背面、 １ｐｆ：電子式電力量計の前面、 １ｐｉ：ベースカバーの前面（電子式電力量計の中間面）、
２ｂ：主受電コイル（受電コイル）、 ２ｆ：副受電コイル、 ２ｉ：主受電コイル（受電コイル）、 ３：本体部、 ４：カバー（筐体）、
９：給電端末、 ９ｃ：給電コイル、 ９ｐｆ：給電面、
１１：マイコン（電子回路）、 １２：端子ブロック、１３：ベース部（筐体）、 １４：ベースカバー、 ４１：フロントカバー、 ４２：端子カバー、
８０：壁、
１０２ｂ：主整流回路、 １０２ｆ：副整流回路、 １０５：封印検出回路、 １０６：電源回路、１０７：出力回路、 １０８：表示回路、
１１１：メモリ、 １１２：電源判別部、 １１３：アクセス範囲制御部、 １１４：送受信データ操作部、 １１５：データ送受信回路、 １１６：データ受信部、 １１７：データ送信部、 １１８：データ読取部、 １１９：データ書込部、
Ｌｃｆ：前面から中間コイルまでの最短距離、 Ｌｆ：前面から主受電コイルまでの最短距離、 Ｒａ：非接触給電方式の給電可能範囲の限界距離（給電距離）。

Claims (2)

1. 配線に流れる電力を計量する電子回路を有する計量部と、
   箱状をなし、前記計量部を収容するとともに、計量値が表示される前面、および設置面である背面を有する筐体と、
   前記筐体内に収容され、前記計量に必要な設定値を変更するための前記電子回路への電源として、外部の給電端末から非接触給電方式により受電する受電コイルと、
   前記計量値を表示するための前記電子回路への電源として、外部の給電端末から第二の非接触給電方式により受電する副受電コイルと、
   前記給電端末から供給された電力が、前記受電コイルからか、前記副受電コイルからかを判別する電源判別部と、
   前記電源判別部が、前記受電コイルから受電されたと判別した場合は、前記設定値の変更を許可し、前記副受電コイルから受電されたと判別した場合は、前記設定値の変更を不許可とするアクセス範囲制御部と、を備え、
   前記受電コイルは、前記前面からの距離の方が前記非接触給電方式における給電距離である１０ｍｍより長い位置で、かつ、前記背面からの距離が前記給電距離である１０ｍｍ以下の位置に設けられ、
   前記副受電コイルの前記前面からの距離は、前記第二の非接触給電方式の給電距離である１０ｍｍと同等または短いことを特徴とする電子式電力量計。
2. 前記電源判別部は、前記受電コイルからの信号の強さと、前記副受電コイルからの信号の強さを比較し、強度によって、前記給電端末から供給された電力が、前記受電コイルからか、前記副受電コイルからかを判別することを特徴とする請求項１に記載の電子式電力量計。

Images