JP7359497B1 - 非接触型電圧計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電線の電圧を、電線の絶縁被膜の外側から内部の導体に対して非接触状態で計測する非接触型電圧計測装置において、高湿度による測定誤差を抑制すること。【解決手段】電圧検出用の第１電極１４４と第２電極２４４とをそれぞれ備える第１測定部１３０と第２測定部２３０とを、電線１６を介して互いに対向するように配置し、第１測定部１３０と第２測定部２３０とが、電線１６の外周面１８に接触する部分に、導電性を有する第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４、第２一方側接触子２５２、第２他方側接触子２５４を設け、上記各接触子を電気的に互いに短絡接続し、さらに上記各接触子を、高抵抗を介して基準電位点２０に接続することにより、上記各接触子の電位を平均化して安定化することにより、高湿度により影響を低減した非接触型電圧計測装置１００。【選択図】図１

Description

本発明は、電線等の電圧を非接触の状態で計測する、非接触型電圧計測装置に関する。

例えば電力を供給する電線の電圧を、被覆の外側から被覆内部の導体に対して非接触の状態で計測する、非接触型電圧計測装置が以前から提案されている。一例として、上記非接触型電圧計測装置が、特許文献１および特許文献２に詳細に説明されている。具体的には、特許文献１および特許文献２には、非接触型電圧計測装置の測定原理、さらに加えて測定誤差を低減するための補正方法についても記載されている。例えば特許文献２では、計測対象の電線における電流を流すための心線の位置あるいは形状に伴う計測誤差を低減し、計測精度を向上する技術が説明されている。

特許第５８４７３３９号公報 特許第７１１７８０４号公報

非接触型電圧計測装置の計測精度の向上について、上述のとおり、特に特許文献２に詳述されている。しかし電線の電圧を計測する場合に生じる計測誤差には色々な要因があり、要因毎にそれに即した対応策が求められる。本発明は、湿度が要因となる誤差を低減することが目的であり、上述の特許文献１および特許文献２では、湿度が要因となる誤差の低減策については、触れられていない。

非接触型電圧計測装置は、ニーズとして、より使用し易いことが望まれる。非接触型電圧計測装置は小型軽量にする方が使い易くなるが、反面計測中に外気の影響を受け易くなる。計測対象の電線においても、通常の使用状態のまま、その場で電圧を計測できることが望ましい。しかし使用状態のままの電線は、その外周面に色々な物が付着しており、その付着物が外気の影響を受け、電気的特性に色々な影響を与える。

特に測定環境において湿度が高い場合に、外気の影響を大きく受けて電気的特性が複雑に変化し、計測誤差の要因となることが分かった。高湿度の状態においても、計測誤差を抑制できる、非接触型電圧計測装置が望まれる。

本発明の目的は、高湿度の環境においても、電線の電圧を高い精度で計測できる非接触型電圧計測装置を提供することである。

上記課題を解決する第１の発明は、
計測対象の電線の外側に、前記電線を挟むように互いに対向して配置される第１電極と第２電極、および前記第１電極と前記第２電極に生じた電圧をそれぞれ取込み、前記電線)の電圧を算出する演算装置、を備えた、非接触型電圧計測装置において、
前記電線を挟むように互いに対向して配置された第１測定部と第２測定部とを有し、
前記第１測定部は、前記電線の長手方向に長い形状を成す第１支持部を有し、
前記第１支持部は、前記電線が配置される側に前記第１電極を備え、さらに前記長手方向における一方側端部に前記電線に向かって伸びる第１一方側支持部を有し、また前記長手方向における他方側端部に前記電線に向かって伸びる第１他方側支持部を有し、
前記第２測定部は、前記電線の前記長手方向に長い形状を成す第２支持部を有し、
前記第２支持部は、前記電線が配置される側に前記第２電極を備え、さらに前記長手方向における一方側端部に前記電線に向かって伸びる第２一方側支持部を有し、また前記長手方向における他方側端部に前記電線に向かって伸びる第２他方側支持部を有し、
前記第１一方側支持部および前記第１他方側支持部はそれぞれその前記電線の側に、前記電線の外周面と接するための導電性を有する第１一方側接触子および第１他方側接触子をそれぞれ有し、
前記第２一方側支持部および前記第２他方側支持部はそれぞれその前記電線の側に、前記電線の前記外周面と接するための導電性を有する第２一方側接触子および第２他方側接触子をそれぞれ有し、
前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子、および前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子が、それぞれ電気的に接続され、さらに１ＭΩ以上の抵抗値を有する高抵抗を介して基準電位点に接続されている、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置、である。

上記課題を解決する第２の発明は、上記第１の発明において、
前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子、および前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子はそれぞれ、前記電線の前記外周面に押圧されることにより前記外周面に沿って変形する導電性を備えた弾性体で構成されている、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置、である。

上記課題を解決する第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明の内の一の発明において、
前記高抵抗と、前記第１一方側接触子と、前記第１他方側接触子と、前記第２一方側接触子と、前記第２他方側接触子と、を電気的に接続する接続線は、それぞれの外周がシールド装置で覆われている、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置、である。

上記課題を解決する第４の発明は、上記第３の発明において、
前記第１測定部と前記第２測定部との外側にカバーが設けられ、
前記カバーにより前記シールド装置が支持されている、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置、である。

上記課題を解決する第５の発明は、上記第４の発明において、
前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子と前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子とを電気的に接続する前記接続線は、前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子とを接続する第１接続線と、前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子とを電気的に接続する第２接続線と、を有し、
前記カバーは、前記第１測定部の外側に設けられた第１カバーと、前記第２測定部の外側に設けられた第２カバーとを有しており、
前記シールド装置により、前記第１カバーに第１シールド空間が形成され、また前記第２カバーに第２シールド空間が形成され、
前記第１シールド空間の内部に前記第１接続線が配置され、前記第２シールド空間の内部に前記第２接続線が配置される、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置、である。

本発明によれば、湿度の高い環境においても、電線の電圧を高い精度で計測できる非接触型電圧計測装置を得ることである。

本発明が適用された非接触型電圧計測装置１００の一実施例を説明する説明図であり、電圧計測対象である電線１６の長手方向に沿って断面した断面図である。 図１に記載の非接触型電圧計測装置における、Ａ－Ａ断面図である。 高湿度環境で電線１６の電圧を計測する状態を概念的に説明する説明図である。 高湿度環境での、実施例の作用効果を概念的に説明する説明図である。 非接触型電圧計測装置１００の一方側の側面を示す説明図である。

１．はじめに
本発明を実施するための一実施例を、添付図面を参照して以下説明する。添付図面において略同じ構成には同じ符号を付し、同じ符号が付された構成は略同じ動作および作用を為し、略同じ効果を奏する。同じ符号の構成に関する繰り返しの説明を省略する。また本明細書の説明で、用語「計測」と用語「測定」は、同じ概念で互いにそれぞれ両方の概念を含む広い概念として使用する。また用語「演算」あるいは用語「演算処理」、用語「算出」、用語「計算」は、四則演算などの代数計算だけでなく、色々な演算処理を含む広い概念で使用し、所定の条件や所定のパラメータに基づいて目的とする値やデータを得るための処理も含んでいる。例えば予め所定の条件やパラメータに基づいて演算よりあるいは実験などにより目的とする値やデータを得て、これを記憶手段に記憶しておき、記憶内容を上記パラメータ等で検索して、目的とする値やデータを得る処理も、本明細書では用語「演算」あるいは用語「演算処理」、用語「算出」、用語「計算」、の概念に含めるものとする。本明細書では用語「接続」は、直接的な電気接続だけでなく、部品や装置等を介して間接的につながる状態も含める広い概念で使用する。本明細書で、用語「電線」は、電流が流れる心線の外側に絶縁被膜が設けられているものであり、ケーブル等も含むものとして使用する。

２．本発明に係る非接触型電圧計測装置１００の一実施例の説明
２．１ 非接触型電圧計測装置１００の一実施例の基本構造と基本動作の説明
（１）はじめに
最初に構造的な観点を説明し、その後に作用効果について説明する。なお、本発明に係る非接触型電圧計測装置１００の動作原理および測定対象である電圧を算出するための演算処理の方法やその技術的な考え方は、上述した特許文献１や特許文献２において、発明者達は説明しているので、本明細書では具体的な説明は省略する。なお特許文献１や特許文献２に記載されている非接触型電圧計測装置１００は、計測精度を向上させるために精巧に作られている。このため測定環境の変化、言い換えると外気の影響、を受け難い利点がある。しかし非接触型電圧計測装置１００は一方大型化し易く、高価になり易いなどの傾向がある。世の中のニーズは多彩であり、小型軽量で使い勝手の良いあるいは安価な非接触型電圧計測装置１００に関するニーズも大きい。このような使い勝手の良い比較的小型の非接触型電圧計測装置１００においては、測定環境の影響を受け易い。特に湿度の影響が大きな課題であることが、発明者達の実験や試作に基づく検討の結果、明らかになった。以下の実施例は、湿度の影響を大幅に低減できる効果を有している。

図１は、一実施例である非接触型電圧計測装置１００を電線１６の長手方向に沿って断面した断面図である。また図２は、図１に記載の非接触型電圧計測装置１００のＡ－Ａ断面図である。なお図１において、シールド装置を破線で記載している。これは単に他の構成に対して見分け易くするためであり、一般的な記載方法では実線での記載となる。

本実施例における非接触型電圧計測装置１００は、一例として、商用周波数の交流電圧の測定を例としているが、これに限るものではない。商用周波数よりはるかに高い周波数の交流電圧の測定於いても適用可能である。また本実施例に示す非接触型電圧計測装置１００の計測電圧は、数Ｖ程度の低い電圧から数キロＶや数十キロボルト等の高い電圧まで、広い範囲の電圧に対して使用可能である。

計測対象である電線１６は、例えば交流電力を送電するための電線であり、心線１２と心線１２を覆う絶縁被膜１４を備えている。計測対象の交流電圧は、例えば交流電源４の一方側電線６から電線１６の心線１２に加えられ、交流電源４の他方側は、他方側電線８を介して基準電位点２０である接地点に接続される。非接触型電圧計測装置１００は、心線１２が絶縁被膜１４で覆われた状態のまま、心線１２に非接触の状態で、心線１２の交流電圧を計測することができる。なお図１では、心線１２および絶縁被膜１４を単純な円筒形状として図示している。これらは一例であり、非接触型電圧計測装置１００は、心線１２や絶縁被覆１４の形状が同心円の形状以外の形状であってもよいし、心線１２がより線であっても使用可能である。

図１や図２の記載は、電線１６の電圧の計測中の状態を示している。非接触型電圧計測装置１００は、非接触状態で電線１６の電圧を計測するために、第１測定部１３０と第２測定部２３０とを有している。電圧の計測の開始前に、図２に記載のハンドル７２とハンドル７４とを開いた状態とすることで、支点７８を介して第１測定部１３０と第２測定部２３０は開いた状態となる。なお、ばね７６が設けられているので、握りしめていたハンドル７２やハンドル７４から手を離すと、自動的に第１測定部１３０と第２測定部２３０は開いた状態となる。電線１６を第１測定部１３０や第２測定部２３０に挟み込むようにして、ハンドル７２とハンドル７４を握りしめ、ハンドル７２とハンドル７４との間隔を狭くすると、支点７８を介して第１測定部１３０と第２測定部２３０とが、電線１６を挟み込む状態となる。この時第１測定部１３０や第２測定部２３０と電線１６との位置関係が自動的に設定される。この点に付いては、図５を用いて以下で説明する。計測状態では、図１や図２に記載のように、第１測定部１３０と第２測定部２３０との中央に電線１６が位置し、電線１６を挟んで、第１測定部１３０と第２測定部２３０が互いに対向する配置となる。先ず第１測定部１３０と、第２測定部２３０の構造について説明し、次に第１測定部１３０と第２測定部２３０に基づく作用および効果について説明する。

（２）第１測定部１３０の説明
第１測定部１３０は、第１電極１４４を備えた第１検知部１４２を有し、さらに第１検知部１４２を保持し固定するために第１支持部１３１を有し、さらに第１一方側接触子１５２と第１他方側接触子１５４とを有している。第１電極１４４は電線１６の長手方向に長い形状を成し、電線１６の外周面１８に対向した状態で配置されている。第１電極１４４は、電圧の計測状態では、以下で説明する第２電極２４４と電線１６の心線１２に対して対称の位置関係に配置される。

第１検知部１４２は、その内部に第１電極１４４を保持しており、電線１６の長手方向に長い形状を成し、電線１６の外周面１８に対向した状態に配置される。第１検知部１４２は、電圧の計測状態では、以下で説明する第２検知部２４２と電線１６の心線１２に対して対称の位置関係となる。第１電極１４４は電圧計測において非常に重要な役割を果たす。このため、長期間に渡り第１電極１４４が保護され、計測中においても特性が安定していることが求められる。第１電極１４４全体は第１検知部１４２により保護されている。この実施例では、電圧計測状態において、第１検知部１４２と電線１６の外周面１８との間に、第１空間１１０が形成される。

第１支持部１３１の第１支持中央部１３２の外周面には、第１電極１４４に対向する形状の第１接地電極１３８が設けられている。第１接地電極１３８は、電圧の計測状態では、以下に記載する第２支持部２３１の第２支持中央部２３２の外周面に設けられた第２接地電極２３８と、電線１６を介して対称の位置関係となる。電圧の計測状態において、第１電極１４４と電線１６の心線１２との間に生じる容量により、および第１電極１４４と第１接地電極１３８との間生じる容量により、第１電極１４４に心線１２の電圧に基づく電位が発生する。この電圧は、第１検出線１４６を介して演算装置１２０の入力部１２８に取り込まれる。

第１支持部１３１は、電線１６の長手方向に長い形状を成す第１支持中央部１３２と、第１支持中央部１３２の一方側端部に設けられた第１一方側支持部１３４と、第１支持中央部１３２の他方側端部に設けられた第１他方側支持部１３６と、を備えている。第１一方側支持部１３４の第１一方側支持端１３５には、電線１６の外周面１８に電気的に接続するための第１一方側接触子１５２が設けられ、さらに第１他方側支持部１３６の第１他方側支持端１３７には、電線１６の外周面１８に電気的に接続するための第１他方側接触子１５４が設けられている。

第１一方側接触子１５２と第１他方側接触子１５４は、第１接続線１６４により、電気的に短絡状態に接続さている。これによりこれらの電位は、それぞれの接触子の電位を平均化した電位に維持される。以下で説明するが、第１一方側接触子１５２と第１他方側接触子１５４はさらに第２測定部２３０における第２一方側接触子２５２や第２他方側接触子２５４に対して電気的短絡状態で接続されている。従って第１測定部１３０の第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４、第２測定部２３０の第２一方側接触子２５２や第２他方側接触子２５４は、それぞれの電位を平均化した平均電位に維持される。このようにそれぞれの接触子の電位を平均化した電位に維持することにより、全体が電気的に安定化し、湿度等による影響を抑制できる。

上述の作用効果について、さらに詳述する。第１一方側支持部１３４や第１他方側支持部１３６を有する第１支持部１３１、および第２一方側支持部２３４や第２他方側支持部２３６を有する第２支持部２３１は、数ＭΩ以上の高い抵抗値（以下ハイインピーダンスと記す。）である。さらに電線１６の絶縁被膜１４の外周面１８もまたハイインピーダンスである。ハイインピーダンスの構成は、本発明の解決課題である湿度の影響を非常に受け易い。このため、上述の各接触子を接続する構成が無い状態では、第１一方側支持部１３４や第１他方側支持部１３６と電線１６の外周面１８との接触部、あるいは第２一方側支持部２３４や第２他方側支持部２３６と、電線１６の外周面１８との接触部において、それぞれの電位が極めて不安定な状態とになる。上述したような第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４、第２一方側接触子２５２、第２他方側接触子２５４を設け、更にこれらの接触子を電気的に接続することにより、上述のそれぞれの接触子の電位を、言い換えると基準電位点２０に対するそれぞれの接触子の電圧を、平均化することができる。これにより非接触型電圧計測装置１００における全体が、電気的に極めて安定な状態となる。この結果、湿度による悪影響を大きく抑制できる。さらに本実施例では、第１接続線１６４や第２接続線２６４をシールド状態に維持している。第１電極１４４や第２電極２４４を備える第１支持部１３１や第２支持部２３１は、ハイインピーダンスの特性を有しており、湿度に起因する悪影響が他の構成に波及し易い課題を有している。このため第１接続線１６４や第２接続線２６４は、それぞれ第１シールド装置１６６や第２シールド装置２６６により、電気的にシールドされた状態で保持されている。この構成により、他の構成への不安定状態の波及を防止できる。

（３）第２測定部２３０の説明
第２測定部２３０は、第２電極２４４を備えた第２検知部２４２を有し、さらに第２検知部２４２を保持し固定するために第２支持部２３１、および第２一方側接触子２５２や第２他方側接触子２５４を有している。第２電極２４４は電線１６の長手方向に長い形状を成し、電線１６の外周面１８に対向した状態で配置されている。電圧の計測状態では、第２電極２４４は、電線１６の心線１２を挟んで、上述した第１電極１４４と対称の位置関係に配置される。

内部に第２電極２４４を保持する第２検知部２４２は、電線１６の長手方向に沿って長い形状を成し、電線１６の外周面１８に対向した状態に配置されている。第２検知部２４２内の第２電極２４４は、電圧の計測状態では、上述した第１検知部１４２の第１電極１４４と、電線１６に対して対称の位置関係となる。第２電極２４４は電圧の計測において非常に重要に役割を果たす。このため長期間に渡り第２電極２４４は保護され、計測中においても特性が安定していることが求められる。第２電極２４４全体は第２検知部２４２により保護される構造となっている。なお第２検知部２４２と電線１６の外周面１８との間に第２空間２１０が形成される形状となっている。

第２支持部２３１の第２支持中央部２３２の外周面には、第２電極２４４に対向する形状の第２接地電極２３８が設けられている。第２接地電極２３８は、電圧の計測状態では、上述の第１支持部１３１の第１支持中央部１３２の外周面に設けられた第１接地電極１３８と、電線１６に対して対称の位置関係に維持される。電圧の計測状態において、第２電極２４４と電線１６の心線１２との間に存在する容量により、および第２電極２４４と第２接地電極２３８との間に存在する容量により、第２電極２４４に心線１２の電圧に基づく電圧が発生する。この電圧は、第２検出線２４６を介して演算装置１２０の入力部１２８に取り込まれる。

第２支持部２３１は、電線１６の長手方向に長い形状を成す第２支持中央部２３２と、第２支持中央部２３２の一方側端部に設けられた第２一方側支持部２３４と、第２支持中央部２３２の他方側端部に設けられた第２他方側支持部２３６と、を備えている。第２一方側支持部２３４の第２一方側支持端２３５には、電線１６の外周面１８と電気的に接続するための第２一方側接触子２５２が設けられ、さらに第２他方側支持部２３６の第２他方側支持端２３７には、電線１６の外周面１８と電気的に接続するための第２他方側接触子２５４が設けられている。

上述したように、第２一方側接触子２５２と第２他方側接触子２５４とは第２接続線２６４により電気的に短絡状態に接続され、さらに第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４とも、電気的に短絡状態に接続されている。このような構成により上述したように、第２一方側接触子２５２や第２他方側接触子２５４、第１一方側接触子１５２、第１他方側接触子１５４の各電位は、これら各接触子の電位を平均化した電位に維持される。このような構成により、既に上述したように、湿度による影響を大幅に低減でき、安定して電線１６の心線１２の電圧を計測することができる。また上述の各接触子を電気的に接続する第１接続線１６４や第２接続線２６４が、第１シールド装置１６６や第２シールド装置２６６により、シールドされた状態に維持されるので、他に影響を及ぼすことも抑制できる。なおこの実施例では、第２シールド装置２６６はカバー１９０を構成する第２カバー２９２の内側に設けられていて、第２カバー２９２は電導性に優れた金属で作られ、さらに基準電位点２０に接続されている。上述したが、第１シールド装置１６６も第１カバー１９２の内側に設けられ、同様の構成を有している。このような構成により、非接触型電圧計測装置１００の内部で互いに影響を及ぼし合うことを抑制できるのに加え、非接触型電圧計測装置１００を使用する環境に、電気的な影響を及ぼす可能性を有する機器が仮に近くに存在していたとしても、それらの機器からの電気的な影響に対して第１カバー１９２や第２カバー２９２は非接触型電圧計測装置１００を遮蔽状態に維持し、電気的な影響を抑制できる効果を奏する。

なお、この実施例では、第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４を接続するための第１接続線１６４を設け、さらに第２一方側接触子２５２や第２他方側接触子２５４を接続するための第２接続線２６４を設け、さらに第１接続線１６４と第２接続線２６４とを第３接続線１６０で接続すると共に、第２一方側接触子２５２を高抵抗Ｒ１０４を介して基準電位点２０に接続している。この構成は理解し易いように記載した構成であり、この構成に限る必要は無い。重要なことは、第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４、第２一方側接触子２５２、第２他方側接触子２５４の電位を平均化するために互いに電気的に接続することであり、平均化した電位を安定化するために、さらに上記互いに接続されている接触子を、高抵抗Ｒ１０４を介して基準電位点２０に接続することである。

（４）第１測定部１３０と第２測定部２３０とによる電圧計測動作の説明
電圧計測動作については、発明者達は、既に特許文献１や特許文献２で具体的に説明した。従ってここでは技術的な詳細説明は省略する。電線１６を挟んで、第１測定部１３０と第２測定部２３０とを互いに対向した状態に配置することにより、第１電極１４４と第２電極２４４にそれぞれ電圧が誘起される。これらの電圧は、電線１６の心線１２と第１電極１４４との間の容量Ｃ１１、および第１電極１４４と第１接地電極１３８との間の容量Ｃ１３に基づき、また電線１６の心線１２と第２電極２４４との間の容量Ｃ２１、および第２電極２４４と第２接地電極２３８との間の容量Ｃ２３に基づき、心線１２の電圧に基づいて誘起される。第１電極１４４の電圧は、第１検出線１４６を介して入力部１２８に取り込まれ、また第２電極２４４の電圧は、第２検出線２４６を介して入力部１２８に取りこまれ、第１電極１４４の電圧や第２電極２４４の電圧が計測される。演算装置１２０は上記取り込んだ電圧から心線１２の電圧を演算して求め、出力部１２６から出力する。この心線１２の電圧の計測および演算動作は、操作部１２２からの指示により行われる。この計測方法や操作方法、計測についての技術的な説明等は、上述のとおり特許文献１や特許文献２に記載されている。

２．２ 湿度による影響とその対応策の説明
（１）湿度による影響の説明
図１および図２において、湿度の影響を低減するための構成である、第１一方側接触子１５２や、第１他方側接触子１５４、第２一方側接触子２５２、第２他方側接触子２５４、さらに設置のための高抵抗Ｒ１０４、さらにこれらを電気的に接続する第１接続線１６４や第２接続線２６４、等は、湿度の影響を低減する作用をする。逆にこれらの構成が設けられていない状態、言い換えると湿度対策がなされていない状態での、湿度による影響について、先ず説明する。なおこの状態は、第１一方側支持部１３４の第１一方側支持端１３５や第１他方側支持部１３６の第１他方側支持端１３７、さらに第２一方側支持部２３４の第２一方側支持端２３５や第２他方側支持部２３６の第２他方側支持端２３７が、電線１６の外周面１８に直接接して外周面１８を押圧している状態であり、この状態で、第１支持部１３１や第２支持部２３１が支えられ、一定の位置関係に保持されている状態である。

大気中の湿度が低い状態では、電線１６の外周面１８の表面抵抗Ｒ１８は、その抵抗値が無限大に近い値であり、しかも湿度との関係では電気特性が安定している。また第１一方側支持端１３５や第１他方側支持端１３７と、電線１６の外周面１８との間の接触抵抗である第１一方側接触抵抗Ｒ１３５や第１他方側接触抵抗Ｒ１３７、さらには第２一方側支持端２３５や第２他方側支持端２３７と、電線１６の外周面１８との間の接触抵抗である第２一方側接触抵抗Ｒ２３５や第２他方側接触抵抗Ｒ２３７についても、湿度との関係においては安定している。ただし、上述の接触抵抗は接触面積に大きく依存するため、湿度以外の条件である接触状態により大きく変化する。この点に関しては、湿度が低い状態であっても電気的な特性が変化し、対策することが望ましい。この対策については以下で説明する。

上述の状態では、第１一方側支持部１３４の内側外側の表面に関係した第１一方側支持抵抗Ｒ１３４、第１他方側支持部１３６の内側外側の表面に関係した第１他方側支持抵抗Ｒ１３６、さらには第２一方側支持部２３４の内側外側の表面に関係した第２一方側支持抵抗Ｒ２３４や第２他方側支持部２３６の内側外側の表面に関係した第２他方側支持抵抗Ｒ２３６は、大気中の湿度に敏感反応し、上述したそれぞれの面は、湿度の上昇に伴って、その抵抗値が複雑に変化する。

図２に記載の非接触型電圧計測装置１００は、一例であるが、計測状態において、第１測定部１３０と第２測定部２３０との間に一方側空隙１８０や一方側空隙１８２が存在している。非接触型電圧計測装置１００の外側に存在する気体、（以下外気と記す）が、計測中に、一方側空隙１８０や他方側空隙１８２を介して、非接触型電圧計測装置１００の内部に流れ込む。なお一方側空隙１８０や一方側空隙１８２が見かけ上存在しない状態であっても、密閉状態でないので、計測中に非接触型電圧計測装置１００の内部に外気が流れ込む。非接触型電圧計測装置１００の内部に流れ込んだ外気は、不均一に上述した表面に作用する。上記外気の湿度が高い場合、上述した表面では、空気の流れに基づいて、湿度が複雑に変化する。このため、上述した各表面では、抵抗値が複雑に変化する。

上述した不安定な抵抗値が計測結果に及ぼす状態を、図３を用いて説明します。この図は現象を技術的に正確に説明することが目的ではなく、大きな概念として説明するための図である。第１測定部１３０の第１電極１４４に誘起される電圧は、電線１６の心線１２と第１電極１４４との間の容量Ｃ１１と第１接地電極１３８と第１電極１４４との間の容量Ｃ１３に依存する。しかしそれだけではなく、容量Ｃ１１や容量Ｃ１３に並列に表面抵抗Ｒ１８や第１一方側接触抵抗Ｒ１３５、第１他方側接触抵抗Ｒ１３７、第１一方側支持抵抗Ｒ１３４、第１他方側支持抵抗Ｒ１３６、が存在している。これらの抵抗値の変化は、第１電極１４４の誘起電圧に大きな影響を与える。

第２測定部２３０についても同様である。容量Ｃ２１や容量Ｃ２３に並列に配置された、上述した表面抵抗Ｒ１８や第２一方側接触抵抗Ｒ２３５、第２他方側接触抵抗Ｒ２３７、第２一方側支持抵抗Ｒ２３４、第２他方側支持抵抗Ｒ２３６の状態変化が、第２電極２４４の誘起電圧に大きな影響を与える。このため外気の湿度が高くなると、第２電極２４４の電圧が、第１電極１４４の電圧と同様に正常値から外れ、不安定化すると共に大きな誤差を発生する。

（２）湿度による測定誤差の低減方法の説明
上述したように抵抗値が変化する要因は非常に複雑であり、色々な要因が関係している。このため、これらの要因を技術的な観点から正確に解析して技術的な解析結果で問題点を一つ一つ解決しようとする方策は、大変困難である。このため発明者達は、概念的に現象を捉え、それを踏まえて、長年の経験に基づき、試作を繰り返し、上述した誤差低減のための方策を導き出した。このようにして高湿度による誤差を低減することに成功した構成が、実施例で示す構成である。試作に基づく検証結果において、実施例の構成に基づく非接触型電圧計測装置１００では、高湿度状態においても計測結果は正確であり、さらに安定した計測動作が得られた。上述したが、本発明に係る解決策では、計測中に高湿度の外気が非接触型電圧計測装置１００の内部に流れ込む状態を完全に防止しなくても、高湿度に伴う誤差を大幅に低減でき、安定した計測が可能となる。このため、小型で、また使い勝手の良い非接触型電圧計測装置１００を実現するうえで、本発明は極めて有効である。

上記作用効果に係る構成として本実施例は、第１一方側支持部１３４の第１一方側支持端１３５と電線１６の外周面１８との間に第１一方側接触子１５２を、また第１他方側支持部１３６の第１他方側支持端１３７と電線１６の外周面１８との間に第１他方側接触子１５４を設け、さらに第２一方側支持部２３４の第２一方側支持端２３５と電線１６の外周面１８との間に第２一方側接触子２５２を設け、第２他方側支持部２３６の第２他方側支持端２３７と電線１６の外周面１８との間に第２他方側接触子２５４を設けている。さらに本実施例では、これらの各接触子を電気的に短絡状態に接続している。具体的には、第１接続線１６４や第２接続線２６４、さらにこれらを第３接続線１６０で、各接触子を短絡状態に接続し、さらに上記接続線を、高抵抗Ｒ１０４を介して基準電位点２０に接続している。なお本実施例で、基準電位点２０は例えば接地である。

（３）電線１６の外周面１８における接触抵抗値の安定化の説明
湿度が低い状態での電圧の計測では、電線１６の外周面１８の抵抗は無限大と考えることができ、第１測定部１３０や第２測定部２３０と外周面１８との間の抵抗値は安定している。別の考え方では、抵抗値が無限大であり、接触状態による抵抗値の変化を問題にする必要が無かった。しかし湿度が高くなると、上記接触抵抗値は不安定化し、その影響は無視できなくなり、計測誤差として現れる。上述したようにハイインピーダンスの状態は、湿度による電気的な影響を敏感に受けて不安定化すると共に、さらに不安定化の影響が、隣接する部分に拡大する状態となる。

本実施例では、上記各接触子を設けたことによる改善に加え、さらに次に記載する改善を行っている。第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４、第２一方側接触子２５２、第２他方側接触子２５４を、それぞれ導電性を有する変形可能な構成としている。これにより、電線１６の外周面１８に対する各接触子間の接触抵抗の不安定化を抑制できる。上記各接触子を、導電性を有する弾性体で形成することにより、電線１６の径が変化しても電線１６の外周面１８に対して安定した密着有効面積、すなわち電気的な接続状態を作り出すことができる。このことにより、各接触子と電線１６の外周面１８との間の接触抵抗のアンバランスや不安定な変化を抑制でき、高湿度による誤差を抑制できる。導電性を有する弾性体の一例としては、例えば導電性ゴムがある。

上記各接触子に電導性弾性体を使用することによる作用効果は上述のとおりであるが、再度繰り返して説明する。電線１６の外周面１８に対して、第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４、第２一方側接触子２５２、第２他方側接触子２５４が、所定の接触面積を持って密着することが可能となる。このことにより、各密着部の電気的な特性である抵抗値が均一で安定した状態となる。電線１６の表面形状が変形していても、さらに電線１６の太さが異なる場合であっても、計測誤差の抑制が可能となる。このような電気的特性を得るには、電線１６の外周面１８に沿って、上記各接触子が変形できることが重要である。これについては、以下で図５を用いて再度説明する。各接触子についての上記構成に加えて、第１一方側接触子１５２や第１他方側接触子１５４、第２一方側接触子２５２、第２他方側接触子２５４の、それぞれの電線１６の側に、さらに変形可能な薄い金属板、言い換えると導電性の金属箔を設けても良い。

図４は、上述した改善策による安定化の概念を示す説明図である。第１測定部１３０の表面抵抗Ｒ１８や第１一方側接触抵抗Ｒ１３５、第１一方側支持抵抗Ｒ１３４、第１他方側接触抵抗Ｒ１３７、第１他方側支持抵抗Ｒ１３６は、それぞれハイインピーダンスである。また同様に第２測定部２３０における表面抵抗Ｒ１８や第２一方側接触抵抗Ｒ２３５、第２一方側支持抵抗Ｒ２３４、第２他方側接触抵抗Ｒ２３７、第２他方側支持抵抗Ｒ２３６は、それぞれハイインピーダンスである。上述したように、ハイインピーダンスの状態は、湿度影響、あるいは湿度の影響に基づく電線１６の外周面１８との接触状態の影響を極めて敏感に受ける。従って上記それぞれの抵抗が個別に大きく変化する状態が生じる。この不安定化に対応するために、第１一方側接触抵抗Ｒ１３５や第１他方側接触抵抗Ｒ１３７、第２一方側接触抵抗Ｒ２３５、第２他方側接触抵抗Ｒ２３７を、互いに第１接続線１６４や第２接続線２６４で電気的に接続し、これらをさらに、高抵抗Ｒ１０４を介して基準電位点２０に接続し、電気的に接地状態とする。この構成により、第１一方側接触抵抗Ｒ１３５や第１他方側接触抵抗Ｒ１３７、第２一方側接触抵抗Ｒ２３５、第２他方側接触抵抗Ｒ２３７の電位、すなわち基準電位点２０に対する電圧を平均化することができ、安定に維持することができる。このように１一方側接触抵抗Ｒ１３５や第１他方側接触抵抗Ｒ１３７、第２一方側接触抵抗Ｒ２３５、第２他方側接触抵抗Ｒ２３７の電圧を平均化することにより、第１測定部１３０や第２測定部２３０で構成する図４の構成全体を安定化することができる。言い換えるとハイインピーダンスであるにも関わらず、湿度の影響を受け難い状態に維持することができる。上述したように非接触型電圧計測装置１００の内部に高湿度の空気が流入し、第１測定部１３０や第２測定部２３０において部分的に電気的特性が影響を受けた場合であっても、第１一方側接触抵抗R１３５や第１他方側接触抵抗R１３７や第２一方側接触抵抗R２３５や第２他方側接触抵抗R２３７の電圧がそれぞれの平均電圧に維持されて全体が安定化しているので、上記影響を抑制でき、さらに上記影響が他の部分に波及して、全体が不安定化するのを抑制することができる。この結果、従来は困難であった高湿度の状態においても、簡単な構造でありながら、高い計測精度を維持できる非接触型電圧計測装置１００を作ることが可能となった。

２．３ 実施例におけるさらなる改善策の説明
図１および図２、図５に記載のように、実施例では、第１測定部１３０や第２測定部２３０の外側にカバー１９０が設けられている。カバー１９０は第１カバー１９２と第２カバー２９２を有していて、第１測定部１３０の外側に第１カバー１９２が設けられ、また第２測定部２３０の外側に第２カバー２９２が設けられている。また第１カバー１９２の一方側に、第１一方側支持部１３４の外側を覆うように、第１一方側カバー１９３が設けられ、第１カバー１９２の他方側に、第１他方側支持部１３６の外側を覆うように、第１他方側カバー１９４が設けられている。同様に第２カバー２９２の一方側に、第２一方側支持部２３４の外側を覆うように、第２一方側カバー２９３が設けられ、第２カバー２９２の他方側に、第２他方側支持部２３６の外側を覆うように、第２他方側カバー２９４が設けられている。

第１カバー１９２や第２カバー２９２は金属材料で作られたカバーであり、良好な導電性を要する。これらはそれぞれ、基準電位点２０に電気的に接続されている。このため、非接触型電圧計測装置１００自身は、近くに電磁波を発生する色々な電力設備が有っても、その設備からの電気的な影響を低減できる。さらに第１一方側支持部１３４や第１他方側支持部１３６、第２一方側支持部２３４や第２他方側支持部２３６に対し、それぞれその外側に第１一方側カバー１９３や第１他方側カバー１９４、第２一方側カバー２９３や第２他方側カバー２９４が設けられているので、湿度の影響を受け難く、さらに上述した他の機器からの電気的な影響も低減できる。

非接触型電圧計測装置１００は、外部からの電気的な影響だけでなく、上述したが、内部においても互いに電気的な影響を及ぼし合うことが無いようにすることが重要である。上述したように本実施例では、第１接続線１６４や第２接続線２６４、第３接続線１６０、高抵抗Ｒ１０４、等は完全に電気的にシールドされた第１シールド空間１８４や第２シールド空間２８４、抵抗用シールド空間２８６、等にそれぞれ個別に、しかもそれぞれ独立した状態で形成されているシールド空間に、配置されている。第１シールド空間１８４や抵抗用シールド空間２８６、抵抗用シールド空間２８６は、第１カバー１９２や第２カバー２９２に設けられると共に、第１カバー１９２や第２カバー２９２の内側に設けられている。この結果、電気的に高い精度でシールドできるとともに、非接触型電圧計測装置１００の使用状態において、他の機器に機械的に接触する等の原因による損傷を受け難い。使用上での安全性が向上し、使い勝手が向上する。

図５は、非接触型電圧計測装置１００を電線１６の長手方向に垂直な一方の側面から見た側面図である。他の側の面も同様であり、代表して一方の側面に基づいて説明する。第１支持部１３１や第２支持部２３１の第１一方側支持部１３４や第２一方側支持部２３４は、電線１６と第１測定部１３０や第２測定部２３０と、電線１６との位置関係を固定するために、第１支持部１３１や第２支持部２３１において、第１一方側支持端１３５や第２一方側支持端２３５が山形の切欠き形状を有している。それぞれの頂点は第１測定部１３０や第２測定部２３０の中央に位置し、これにより電線１６の中心の位置を固定することができる。このため電線１６と、第１測定部１３０や第２測定部２３０との位置関係が、自動的に設定状態となる。この形状および作用効果は、第１他方側支持部１３６や第２他方側支持部２３６に関しても同様である。従って、第１測定部１３０や第２測定部２３０で、第３接続線１６０を挟み込んだ状態で、電線１６が既定の条件の位置に固定される効果を奏する。

電線１６の位置の自動設定に加えて、第１一方側支持端１３５と電線１６の外周面１８との接触の安定化、および第２一方側支持端２３５と電線１６の外周面１８との接触の安定化を図ることが、上述したとおり、重要である。このため上述したとおり、導電性を有する弾性体が第１他方側接触子１５４や第２他方側接触子２５４として、第１一方側支持端１３５の電線１６の側に、第２一方側支持端２３５の電線１６の側に、それぞれ設けられている。この構造は、第１他方側支持部１３６の第１他方側支持端１３７や第２他方側支持部２３６の第２他方側支持端２３７についても同様である。この構成により、上述した作用効果が得られる。

山形の切欠き形状を備える第１一方側支持部１３４や第２一方側支持部２３４、第１他方側支持部１３６、第２他方側支持部２３６は、それぞれが変形しない硬い材料で作られており、その電線１６側に設けられた各接触子は弾性体で構成されている。上記接触子を構成する弾性体は、その厚さが前記山形の切欠き形状の山の一方側の辺の長さの半分に満たない長さである。このため弾性体からなる接触子が設けられたことにより、電線１６と第１測定部１３０や第２測定部２３０との位置関係の自動設定に対して悪影響を及ぼすことが無い。上記各接触子を弾性体で構成することの効果は、上述したとおりである。

４・・・交流電源、６・・・一方側電線、８・・・他方側電線、１２・・・心線、１４・・・絶縁被膜、１６・・・電線、１８・・・外周面、２０・・・基準電位点、１００・・・非接触型電圧計測装置、１０２・・・接続線、１０６・・・接続線、１０８・・・シールド装置、１１０・・・第１空間、１２０・・・演算装置、１２２・・・操作部、１２４・・・演算部、１２６・・・出力部、１２８・・・入力部、１３０・・・第１測定部、１３１・・・第１支持部、１３２・・・第１支持中央部、１３４・・・第１一方側支持部、１３５・・・第１一方側支持端、１３６・・・第１他方側支持部、１３７・・・第１他方側支持端、１３８・・・第１接地電極、１４２・・・第１検知部、１４４・・・第１電極、１４６・・・第１検出線、１５２・・・第１一方側接触子、１５４・・・第１他方側接触子、１６０・・・第３接続線、１６２・・・第３シールド装置、１６４・・・第１接続線、１６６・・・第１シールド装置、１８０・・・一方側空隙、１８２・・・他方側空隙、１８３・・・第１シールド装置、１８４・・・第１シールド空間、１９０・・・カバー、１９２・・・第１カバー、１９３・・・第１一方側カバー、１９４・・・第１他方側カバー、２１０・・・第２空間、２３０・・・第２測定部、２３１・・・第２支持部、２３２・・・第２支持中央部、２３４・・・第２一方側支持部、２３５・・・第２一方側支持端、２３６・・・第２他方側支持部、２３７・・・第２他方側支持端、２３８・・・第２接地電極、２４２・・・第２検知部、２４４・・・第２電極、２４６・・・第２検出線、２５２・・・第２一方側接触子、２５４・・・第２他方側接触子、２６４・・・第２接続線、２６６・・・第２シールド装置、２８３・・・第２シールド装置、２８４・・・第２シールド空間、２８５・・・抵抗用シールド装置、２８６・・・抵抗用シールド空間、２９２・・・第２カバー、第２一方側カバー２９３・・・第２一方側カバー、２９４・・・第２他方側カバー、Ｒ１８・・・表面抵抗、Ｒ１３４・・・第1一方側支持抵抗、Ｒ１３５・・・第1一方側接触抵抗、Ｒ１３６・・・第１他方側支持抵抗、Ｒ１３７・・・第１他方側接触抵抗、Ｒ２３４・・・第２一方側支持抵抗、２３５・・・第２一方側接触抵抗Ｒ、Ｒ２３６・・・第２他方側支持抵抗、Ｒ２３７・・・第２他方側接触抵抗、Ｃ１１・・・容量、Ｃ１３・・・容量、Ｃ２１・・・容量、Ｃ２３・・・容量。

Claims (5)

1. 電線の電圧を計測するために、第１電極を有する第１検知部を保持する第１測定部と、第２電極を有する第２検知部を保持する第２測定部と、を備え、
   前記第１電極を有する前記第１検知部と前記第２電極を有する前記第２検知部は、それぞれ前記電線の長手方向に沿って伸びる形状を成していて、前記第１検知部と前記第２検知部は前記電線に対して対称の位置に配置されており、
   前記第１電極と前記第２電極に発生した電圧に基づき前記電線の電圧を算出する、非接触型電圧計測装置において、
   前記第１測定部は、前記第１検知部の前記電線に沿って伸びる形状を成す中央部の外周面を覆う第１支持中央部と、前記第１検知部の前記中央部の一方端側の外周面および前記中央部の他方側の外周面をそれぞれ覆う第１一方側支持部と第１他方側支持部と、を有し、
   前記第２測定部は、前記第２検知部の前記電線に沿って伸びる形状を成す中央部の外周面を覆う第２支持中央部と、前記第２検知部の前記中央部の一方端側の外周面および前記中央部の他方側の外周面をそれぞれ覆う第２一方側支持部と第２他方側支持部と、を有しており、
   前記第１検知部は第１空間を介して前記電線の外周面に対向する状態で前記第１測定部に支持されており、また前記第２検知部は第２空間を介して前記電線の前記外周面に対向する状態で前記第２測定部に支持されており、
   前記第１一方側支持部と前記第１他方側支持部はそれぞれ、前記第１空間を越えて前記電線の前記外周面に向かって伸び、前記第１一方側支持部の第１一方側支持端には、前記電線の前記外周面に接するための導電性を有する第１一方側接触子が設けられ、前記第１他方側支持部の第１他方側支持端には、前記電線の前記外周面に接するための導電性を有する第１他方側接触子が設けられ、
   前記第２一方側支持部と前記第２他方側支持部はそれぞれ、前記第２空間を越えて前記電線の前記外周面に向かって伸び、前記第２一方側支持部の第２一方側支持端には、前記電線の前記外周面に接するための導電性を有する第２一方側接触子が設けられ、前記第２他方側支持部の第２他方側支持端には、前記電線の前記外周面に接するための導電性を有する第２他方側接触子が設けられ、
   前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子と前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子は、それぞれ電気的に接続され、さらに１ＭΩ以上の抵抗値を有する高抵抗を介して基準電位点に接続される、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置。
2. 請求項１に記載の非接触型電圧計測装置において、
   前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子とがそれぞれ前記第１測定部の前記第１一方側支持部と前記第１他方側支持部とにより前記電線の前記外周面に押圧され、前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子とがそれぞれ前記第２測定部の前記第２一方側支持部と前記第２他方側支持部とにより前記電線の前記外周面に押圧されることにより、前記電線の前記外周面に沿って前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子と前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子とが変形するように、前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子と前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子とがそれぞれ導電性を有する弾性体で構成されている、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置。
3. 請求項１または請求項２の内の一に記載の非接触型電圧計測装置において、
   前記高抵抗と、前記第１一方側接触子と、前記第１他方側接触子と、前記第２一方側接触子と、前記第２他方側接触子と、を互いに電気的に接続する接続線は、それぞれの外周がシールド装置で覆われている、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置。
4. 請求項３に記載の非接触型電圧計測装置において、
   前記第１測定部と前記第２測定部との外側にカバーが設けられ、
   前記カバーにより前記シールド装置が支持されている、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置。
5. 請求項４に記載の非接触型電圧計測装置において、
   前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子と前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子とを電気的に接続する前記接続線は、前記第１一方側接触子と前記第１他方側接触子とを接続する第１接続線と、前記第２一方側接触子と前記第２他方側接触子とを電気的に接続する第２接続線と、を有し、
   前記カバーは、前記第１測定部の外側に設けられた第１カバーと、前記第２測定部の外側に設けられた第２カバーとを有しており、
   前記シールド装置により、前記第１カバーに第１シールド空間が形成され、また前記第２カバーに第２シールド空間が形成され、
   前記第１シールド空間の内部に前記第１接続線が配置され、前記第２シールド空間の内部に前記第２接続線が配置される、ことを特徴とする非接触型電圧計測装置。