JP7561525B2 - 測定システム - Google Patents

Description

本発明は、測定システムに関する。

省エネや効率化の観点から、電力を利用する装置の電力使用量を簡易に測定し、どの装置がどれだけ稼動しているか、どれだけ電力を使っているかを管理する装置が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００－２３５０４７号公報

前述した装置として、シンプルで安価な装置が要望されていた。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの低減を図りながらも各装置の電力使用量を把握することができる測定システムを提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の測定システムは、測定対象の電線をクランプするクランプ装置と、該クランプ装置から送信される情報に基づいて該電線を介して使用された電力量を算出する本体装置とを備える測定システムであって、該クランプ装置は、挟んだ該電線からの電磁誘導電流を受けるコイルを備えたクランプ部と、該コイルに流れる該電磁誘導電流を蓄電する蓄電部と、該蓄電部を電源として、該クランプ装置の識別情報を該本体装置に無線送信する無線通信部と、該蓄電部に所定以上の電圧が蓄電されたら、該無線通信部への蓄電電圧の供給を開始して、該無線通信部に該識別情報の送信を開始させるスイッチ部と、該無線通信部の該識別情報の送信が終了した後、該蓄電部の電圧を閾値以下に放電する放電部と、を備え、該本体装置は、該識別情報毎の単位時間当たりの受信回数から、該電線を介して使用された電力量を算出する算出部と、該算出結果を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

前記測定システムにおいて、該クランプ装置は、それぞれ異なる該識別情報が付与され、それぞれ異なる該電線を挟み、複数の該電線を介して使用された電力量を測しても良い。
前記測定システムにおいて、該クランプ部は、一端が互いに回転自在に連結されかつ他端同士が固定可能な一対の半環状のクランプ部材と、一方のクランプ部材に設けられかつ該電線からの電磁誘導電流を受ける該コイルとを備え、該一方のクランプ部材が、該蓄電部と該スイッチ部と該無線通信部と該放電部とを備えた回路部を収容する収容部を外周面に設けても良い。

本発明は、コストの低減を図りながらも各装置の電力使用量を把握することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る電力測定システムの構成例を模式的に示す図である。 図２は、図１に示された電力測定システムのクランプ装置の正面図である。 図３は、図２に示されたクランプ装置の回路部の構成を示す図である。 図４は、図１に示された電力測定システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。 図５は、図１に示された電力測定システムの表示部が表示した算出部の算出結果の一例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る電力測定システムを図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る電力測定システムの構成例を模式的に示す図である。図２は、図１に示された電力測定システムのクランプ装置の正面図である。図３は、図２に示されたクランプ装置の回路部の構成を示す図である。図４は、図１に示された電力測定システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。図５は、図１に示された電力測定システムの表示部が表示した算出部の算出結果の一例を示す図である。

実施形態１に係る図１に示す電力測定システム１は、各種の装置が使用した電力使用量を測定する装置である。本発明でいう各種の装置とは、電力を使用する装置全般を示し、図１に示すように、ブレーカー２を介して電力が供給される。なお、ブレーカー２は、二次側の各種の装置に異常な過電流が流れたときに電路を開放し、電力供給源である一次側からの電源供給を遮断する過電流遮断器である。

電力測定システム１は、図１に示すように、電力使用量の測定対象の装置に接続して当該装置に電力を供給する電線３をクランプするクランプ装置５と、クランプ装置５から送信される情報である識別情報４に基づいて、電線３を介して当該電線３が電力を供給した装置により使用された電力使用量を算出する本体装置８とを備える。

クランプ装置５は、電力測定システム１に少なくとも１つ備えられ、実施形態１では、電力使用量の測定対象の装置と１対１で対応して設けられる。クランプ装置５は、図１及び図２に示すように、クランプ部６と、回路部７とを備える。

クランプ部６は、測定対象の装置に接続した電線３を挟み、電線３からの電磁誘導電流を受けるものである。クランプ部６は、一対の半環状のクランプ部材６１と、電線３からの電磁誘導電流を受けるコイル６５とを備える。クランプ部材６１は、他端同士が互いに接触する図１及び図２に示す状態と、他端同士が離れる状態とに亘って、一端同士がヒンジ部６２により互いに回転自在に連結されている。少なくとも一方のクランプ部材６１は、他端同士が互いに接触する図１及び図２に示す状態で、他端同士を固定する固定部６３を備える。

クランプ部６は、他端同士が離れる状態に位置付けられたクランプ部材６１の他端間に電線３を通して、固定部６３で他端同士が互いに接触する図１及び図２に示す状態にクランプ部材６１を固定することで、内側に電線３を通して、電線３を挟むこととなる。クランプ装置５は、クランプ部６が電線３を挟むことで、電線３をクランプする。また、電力測定システム１は、クランプ装置５を複数備える場合、クランプ装置５が、それぞれ異なる電線３を挟む。

また、一方のクランプ部材６１は、一端と他端との間の中央部の外周面に回路部７を収容する収容部６４を設け、一端と他端との間の中央部にコイル６５を設けている。コイル６５は、電線３に流れる電流の電磁誘導により生じる電磁誘導電流（誘導電流ともいう）が流れるものである。電線３に流れる電流の電磁誘導により生じる電磁誘導電流（誘導電流ともいう）がコイル６５に流れることを、コイル６５が電磁誘導電流を受けるという。

回路部７は、収容部６４内に収容される。回路部７は、図３に示すように、蓄電部７１と、スイッチ部７２と、無線通信部７３と、放電部７４とを備える。

蓄電部７１は、電磁誘導電流を蓄電するものである。蓄電部７１は、コイル６５の両端と接続した整流回路７１１、昇圧回路７１２、及びキャパシタ７１３を備える。整流回路７１１は、コイル６５に流れる電磁誘導電流を一方向にだけ流す（整流）作用を有する素子を備えて、電磁誘導電流を整流する。

昇圧回路７１２は、整流回路７１１により整流された電磁誘導電流を昇圧する。キャパシタ７１３は、昇圧回路７１２により昇圧された電磁誘導電流を電気のまま（エネルギーの化学反応なしに）充放電するコンデンサである。なお、以下、キャパシタ７１３に蓄電された電磁誘導電流の電圧を、以下、蓄電電圧７１４（図４に示す）と呼ぶ。

スイッチ部７２は、蓄電部７１のキャパシタ７１３に所定以上の電圧である基準電圧７２１以上が蓄電されたら、無線通信部７３への蓄電部７１のキャパシタ７１３の蓄電電圧７１４の供給を開始するものである。スイッチ部７２は、回路部スイッチ７２２と、判定開閉回路７２３とを備える。

回路部スイッチ７２２は、開閉することで、無線通信部７３への蓄電部７１のキャパシタ７１３の蓄電電圧７１４の供給と、供給停止とを切り替える。回路部スイッチ７２２は、閉じると、無線通信部７３に蓄電部７１のキャパシタ７１３の蓄電電圧７１４を供給する。回路部スイッチ７２２は、開くと、無線通信部７３への蓄電部７１のキャパシタ７１３の蓄電電圧７１４の供給を停止する。

判定開閉回路７２３は、基準電圧７２１と、キャパシタ７１３の蓄電電圧７１４とを比較し、キャパシタ７１３の蓄電電圧７１４が基準電圧７２１以上であると、回路部スイッチ７２２を閉じる信号を回路部スイッチ７２２に出力して、回路部スイッチ７２２を閉じるとともに、キャパシタ７１３の蓄電電圧７１４が基準電圧７２１未満であると、回路部スイッチ７２２を閉じる信号を回路部スイッチ７２２に出力せずに、回路部スイッチ７２２を開いた状態に維持するコンパレータ７２４を備える。なお、実施形態１では、基準電圧７２１は、５Ｖであるが、これに限定されない。

無線通信部７３は、蓄電部７１のキャパシタ７１３の蓄電電圧７１４を電源として、クランプ装置５の識別情報４を本体装置８に無線送信するものである。無線通信部７３は、無線送信部７３１を備える。無線送信部７３１は、少なくとも本体装置８に所定の信号を無線通信により送信可能な送信機の機能を発揮するものである。無線送信部７３１は、回路部スイッチ７２２が閉じて、キャパシタ７１３の蓄電電圧７１４が供給されると、蓄電電圧７１４が供給されたことを示す信号を放電部７４の制御ユニット７４２に出力する。

無線送信部７３１は、制御ユニット７４２からクランプ装置５の識別情報４とともに識別情報４の送信を開始する識別情報送信指令が入力すると、キャパシタ７１３から供給された蓄電電圧７１４を電源として、本体装置８に識別情報４の送信を開始する。無線送信部７３１は本体装置８への識別情報４の送信が終了すると、識別情報４の送信が終了したことを示す無線送信終了の信号である送信終了信号７３２を制御ユニット７４２に出力する。なお、無線送信部７３１は、実施形態１では、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、又は並列プログラム化したプロセッサー等の専用の処理回路（ハードウェア）を含んで構成される。

放電部７４は、無線通信部７３の無線送信終了の信号である送信終了信号７３２に基づいて、蓄電部７１のキャパシタ７１３の蓄電電圧７１４を閾値７２５（図４に示す）以下まで放電する。放電部７４は、放電部スイッチ７４１と、制御ユニット７４２とを備える。

放電部スイッチ７４１は、回路部スイッチ７２２とともに閉じると、キャパシタ７１３の蓄電した蓄電電圧７１４を抵抗７４３などに印加して放電する。放電部スイッチ７４１は、回路部スイッチ７２２の開閉に関係なく（と独立して）、開くと、キャパシタ７１３の蓄電した蓄電電圧７１４を抵抗７４３などに印加しない（することを規制する）。

制御ユニット７４２は、クランプ装置５の回路部７の各構成要素を制御するものである。制御ユニット７４２は、予めクランプ装置５同士を識別する識別情報４を記憶している。識別情報４は、クランプ装置５毎に異なる情報である。このために、クランプ装置５は、予めそれぞれ異なる識別情報４が付与されている。制御ユニット７４２は、無線送信部７３１から蓄電電圧７１４が供給されたことを示す信号が入力すると、予め記憶した識別情報４とともに識別情報４の送信を開始する識別情報送信指令を無線通信部７３の無線送信部７３１に出力する。制御ユニット７４２は、無線送信部７３１から本体装置８への識別情報４の送信が終了したことを示す送信終了信号７３２が入力すると、回路部スイッチ７２２を閉じた状態を維持した状態で放電部スイッチ７４１を閉じるための放電開始信号を放電部スイッチ７４１に出力し、放電部スイッチ７４１を閉じる。すると、キャパシタ７１３の蓄電電圧７１４が抵抗７４３などに印加されて放電される。

また、制御ユニット７４２は、回路部スイッチ７２２と放電部スイッチ７４１とを閉じた状態で、キャパシタ７１３に蓄電された蓄電電圧７１４を監視し、蓄電電圧７１４が予め定められた所定の閾値７２５以下であるか否かを判定する。制御ユニット７４２は、蓄電電圧７１４が予め定められた所定の閾値７２５以下でないと判定すると、回路部スイッチ７２２と放電部スイッチ７４１とを閉じた状態で維持し、蓄電電圧７１４が予め定められた所定の閾値７２５以下であると判定すると、回路部スイッチ７２２と放電部スイッチ７４１との双方を開く。なお、制御ユニット７４２は、実施形態１では、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、又は並列プログラム化したプロセッサー等の専用の処理回路（ハードウェア）を含んで構成される。

本体装置８は、クランプ装置５から送信される識別情報４に基づいてクランプ装置５が挟んだ電線３を介して電力が供給された装置により使用された電力量である電力使用量を算出する装置である。実施形態１では、本体装置８は、一つのみ設けられ、複数のクランプ装置５からの識別情報４の受信し、複数の装置の電力使用量の算出を行う。

本体装置８は、図１に示すように、本体部８１と、表示部８２と、入力部８３とを備える。本体部８１は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを備えるコンピュータである。本体部８１の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、本体部８１の各構成要素を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介して本体部８１の各構成要素に出力する。

本体部８１は、送受信部８１１と、算出部８１２と、記憶部８１３とを備える。送受信部８１１は、各クランプ装置５の無線送信部７３１との間で双方向に無線通信可能な送受信機の機能を発揮する。送受信部８１１は、各クランプ装置５から識別情報４を受信すると、受信した識別情報４を算出部８１２に出力する。なお、送受信部８１１は、実施形態１では、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、又は並列プログラム化したプロセッサー等の専用の処理回路（ハードウェア）を含んで構成される。

算出部８１２は、送受信部８１１から識別情報４が入力すると、入力した時刻を各識別情報４毎に記憶部８１３に記憶させる。

記憶部８１３は、各クランプ装置５から送受信部８１１が受信した識別情報４の単位時間当たりの受信回数から各クランプ装置５が挟んだ電線３に接続された装置の電力使用量を算出するための算出用プログラム８１４を記憶している。

また、算出部８１２は、記憶部８１３に記憶された各識別情報４毎の送受信部８１１に識別情報４が入力した時刻から各識別情報４の単位時間当たりの受信回数を算出し、算出用プログラム８１４に基づいて各識別情報４の算出した単位時間当たりの受信回数から各クランプ装置５が挟んだ電線３に接続された装置の電力使用量を算出する。算出部８１２は、算出した電力使用量を各識別情報４即ち各装置毎に記憶部８１３に記憶させる。また、算出部８１２は、入力部８３が受け付けたオペレータなどからの操作入力通りに各装置毎の電力使用量を表示部８２に向かって出力して、表示部８２に表示させる。

なお、算出部８１２の機能は、前述した演算処理装置が記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。また、記憶部８１３の機能は、前述した記憶装置により実現される。

表示部８２は、算出部８１２の算出結果である各装置毎の電力使用量を表示する液晶表示装置等の表示装置を備える。表示部８２は、文字、静止画像、動画像、記号、及び図形を表示画面８２１に表示する。

入力部８３は、オペレータからの操作入力を受け付け、受け付けた操作入力を本体部８１に入力するものである。実施形態１において、入力部８３は、表示部８２の表示画面８２１に重ねられ、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、超音波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、又は荷重検出方式を検出方式として採用したタッチスクリーンにより構成されたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。

前述した構成の電力測定システム１は、図１に示すように、測定対象の装置に接続した電線３にクランプされてクランプ装置５が設置される。電力測定システム１は、装置に電線３を介して電力が供給されて装置が電力を使用すると、図４に示すように、電力を使用中の装置に接続された電線３にクランプされたクランプ装置５のキャパシタ７１３に蓄電される蓄電電圧７１４が所定の閾値７２５から徐々に増加する。

電力測定システム１は、クランプ装置５のキャパシタ７１３に蓄電される蓄電電圧７１４が基準電圧７２１以上になると、判定開閉回路７２３から閉じる信号を回路部スイッチ７２２に出力して、回路部スイッチ７２２が閉じて、無線通信部７３の無線送信部７３１に蓄電電圧７１４が供給され、蓄電電圧７１４が供給されたことを示す信号を制御ユニット７４２に出力する。

電力測定システム１は、制御ユニット７４２が予め記憶した識別情報４とともに識別情報送信指令を無線通信部７３の無線送信部７３１に出力する。電力測定システム１は、無線送信部７３１が、制御ユニット７４２からクランプ装置５の識別情報４とともに識別情報送信指令が入力すると、キャパシタ７１３から供給された蓄電電圧７１４を電源として、本体装置８に識別情報４の送信を開始する。すると、キャパシタ７１３に蓄電された蓄電電圧７１４が、徐々に低下する。

電力測定システム１は、無線送信部７３１が本体装置８への識別情報４の送信が終了すると、識別情報４の送信が終了したことを示す送信終了信号７３２を制御ユニット７４２に出力し、制御ユニット７４２が識別情報送信指令の無線通信部７３の無線送信部７３１への出力を停止する。電力測定システム１は、制御ユニット７４２が、無線送信部７３１から送信終了信号７３２が入力すると、回路部スイッチ７２２を閉じた状態を維持して放電部スイッチ７４１を閉じるための放電開始信号を放電部スイッチ７４１に出力し、放電部スイッチ７４１を閉じる。すると、図４に示すようにキャパシタ７１３の蓄電電圧７１４が抵抗７４３などに印加されて放電され、更に低下する。

電力測定システム１は、制御ユニット７４２がキャパシタ７１３に蓄電された蓄電電圧７１４が予め定められた所定の閾値７２５以下であると判定すると、図４に示すように、回路部スイッチ７２２と放電部スイッチ７４１との双方を開く。こうして、電力測定システム１は、各クランプ装置５の無線通信部７３がキャパシタ７１３に蓄電された蓄電電圧７１４が基準電圧７２１以上になるごとに、識別情報４を本体装置８の本体部８１に送信する。なお、基準電圧７２１が、予め定められた一定の電圧値であるので、単位時間当たりの識別情報４の送信回数は、装置の電力使用量と比例することとなる。

電力測定システム１は、本体装置８の本体部８１の送受信部８１１が各クランプ装置５から識別情報４を受信すると、受信した識別情報４を算出部８１２に出力し、算出部８１２が、送受信部８１１から識別情報４が入力した時刻を各識別情報４毎に記憶部８１３に記憶させる。

また、算出部８１２は、記憶部８１３に記憶された各識別情報４毎の送受信部８１１から入力した時刻から各識別情報４の単位時間当たりの受信回数を算出する。算出部８１２は、算出用プログラム８１４に基づいて各識別情報４の算出した単位時間当たりの受信回数から各クランプ装置５が挟んだ電線３に接続された装置の電力使用量を算出する。算出部８１２は、算出した電力使用量を各識別情報４即ち各装置毎に記憶部８１３に記憶させる。こうして、電力測定システム１は、クランプ装置５を複数備え、クランプ装置５が、それぞれ異なる電線３を挟む場合、複数の電線３それぞれに接続した装置の電力使用量を測定する。

電力測定システム１は、入力部８３が受け付けたオペレータなどからの操作入力通りに算出部８１２が記憶部８１３に記憶した各装置毎の電力使用量の算出結果８４（一例を図５に示す）を表示部８２に向かって出力して、表示部８２が各装置毎の電力使用量の算出結果８４を表示する。図５は、電力使用量の算出結果８４を表示する一例を示すにすぎず、本発明では、電力使用量の算出結果８４の表示方法は、図５に限定されない。なお、図５の横軸は、識別情報４が入力した時刻を示し、図５の縦軸は、各時刻の電力使用量を示している。

以上説明した実施形態１に係る電力測定システム１は、電線３をクランプしたクランプ装置５がキャパシタ７１３に基準電圧７２１以上を蓄電したら初めてクランプ装置５の識別情報４を本体装置８に送信し、本体装置８がクランプ装置５からの識別情報４の単位時間当たりの受信回数から電力使用量を算出するという非常にシンプルな構成となっている。このため、電力測定システム１は、複数の装置の電力使用量を測定出来るシステムで有るにもかかわらず、特に、クランプ装置５を安く製造でき、シンプルなクランプ装置５が狭い領域にも設置可能である。

さらに、複数のクランプ装置５からの識別情報４の受信、電力使用量の算出を１つの本体装置８で行うために、複数の装置の電力使用量を一つの本体装置８で測定出来る。また、クランプ装置５が、識別情報４の送信が終了した後、キャパシタ７１３に蓄電された蓄電電圧７１４を閾値７２５以下に放電するため、精度の高い測定が可能とする。また、クランプ装置５が、識別情報４の送信が終了した後、キャパシタ７１３に蓄電された蓄電電圧７１４を閾値７２５以下に放電するため、識別情報４の送信を開始してから所定時間経過するとキャパシタ７１３に蓄電された電圧を放電する場合に比較して、通信状況にかかわらず識別情報４を送信することができる。

その結果、電力測定システム１は、コストの低減を図りながらも複数の装置毎の電力使用量を把握することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 電力測定システム
３ 電線
４ 識別情報（情報）
５ クランプ装置
６ クランプ部
８ 本体装置
７１ 蓄電部
７２ スイッチ部
７３ 無線通信部
７４ 放電部
８２ 表示部
８４ 算出結果
７１４ 蓄電電圧（電圧）
７２１ 基準電圧（所定の電圧）
７２５ 閾値
７３２ 送信終了信号（無線送信終了の信号）
８１２ 算出部

Claims (3)

1. 測定対象の電線をクランプするクランプ装置と、該クランプ装置から送信される情報に基づいて該電線を介して使用された電力量を算出する本体装置とを備える測定システムであって、
   該クランプ装置は、
   挟んだ該電線からの電磁誘導電流を受けるコイルを備えたクランプ部と、
   該コイルに流れる該電磁誘導電流を蓄電する蓄電部と、
   該蓄電部を電源として、該クランプ装置の識別情報を該本体装置に無線送信する無線通信部と、
   該蓄電部に所定以上の電圧が蓄電されたら、該無線通信部への蓄電電圧の供給を開始して、該無線通信部に該識別情報の送信を開始させるスイッチ部と、
   該無線通信部の該識別情報の送信が終了した後、該蓄電部の電圧を閾値以下に放電する放電部と、を備え、
   該本体装置は、
   該識別情報毎の単位時間当たりの受信回数から、該電線を介して使用された電力量を算出する算出部と、
   該算出結果を表示する表示部と、を備える測定システム。
2. 該クランプ装置は、それぞれ異なる該識別情報が付与され、それぞれ異なる該電線を挟み、複数の該電線を介して使用された電力量を測定する請求項１に記載の測定システム。
3. 該クランプ部は、一端が互いに回転自在に連結されかつ他端同士が固定可能な一対の半環状のクランプ部材と、一方のクランプ部材に設けられかつ該電線からの電磁誘導電流を受ける該コイルとを備え、
   該一方のクランプ部材が、該蓄電部と該スイッチ部と該無線通信部と該放電部とを備えた回路部を収容する収容部を外周面に設けた請求項１又は請求項２に記載の測定システム。

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