WO2017006380A1 - 電子式電力量計 - Google Patents

Abstract

計量対象の電路の電力を計量する計量部を内蔵する電力量計本体部（５１）と、それぞれ離間して電力量計本体部（５１）に配設された送信素子（３）および受信素子（４）と、送信素子（３）および受信素子（４）を覆うように電力量計本体部（５１）の上面に設けられ、透明部材からなるフロントカバー（１）と、フロントカバー（１）の送信素子（３）および受信素子（４）と対向する面に突出して形成されると共に、フロントカバー（１）の装着時に、送信素子（３）から受信素子（４）への光を遮光させる機能を有するよう配置された遮光部（５）と、を備えた電子式電力量計（５０）を得る。

Description

電子式電力量計

　この発明は、電気料金の取引に使用する電子式電力量計に関するものであり、特に、電子式電力量計を設置および配線完了後に不正操作を防止するためにカバーの装着状態を監視する仕組みを有する電子式電力量計に関するものである。

　電子式電力量計は、設置後の不正な配線操作による盗電等を監視するために、カバーの装着状態を検知する仕組みを有している。例えば、電力量計本体にスイッチを配設し、カバーに突起部を配設してスイッチの状態変化を検知し、カバーの装着状態を判別するものがある。電力量計本体にカバーを装着した状態では、カバーの突起部と電力量計本体のスイッチは接しておりスイッチは押下状態となり、カバーが取り外された状態では、カバーの突起部と電力量計本体のスイッチが離れスイッチは押下状態とならない。
　また、カバーの装着検知方法として、センサーを用いて封印ネジの位置を検知するものもある。

国際公開第２０１３－１１８２５７号公報

　しかしながら、従来の電子式電力量計は、スイッチによりカバーの装着状態検知を行うため、検知用のスイッチを専用部品として設置する必要がある。また、スイッチによるカバーの装着状態検知は、機械的な状態検知のためスイッチの信頼性に問題がある。
　また、特許文献１においては、赤外線通信素子を用いて装着状態を検知するため機械的な状態検知ではないが、カバーを装着した状態で赤外線通信ができない。また、カバーの装着状態検知を行うために、専用の赤外線反射部材などの別部材を用意する必要がある。

　この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、カバーの内部の通信機器を用いて、カバーの状態検知の信頼性を向上した電子式電力量計を得ることを目的としている。

　この発明に係わる電子式電力量計は、計量対象の電路の電力を計量する計量部と、前記計量部を内蔵する電力量計本体部とを備えた電子式電力量計において、それぞれ離間して前記電力量計本体部に配設された送信素子および受信素子と、前記送信素子および前記受信素子を覆うように前記電力量計本体部の上面に設けられ、透明部材からなるフロントカバーと、前記フロントカバーの前記送信素子および前記受信素子と対向する面に突出して形成されると共に、前記フロントカバーの装着時に、前記送信素子から前記受信素子への光を遮光させる機能を有するよう配置された遮光部と、を備えたものである。

　この発明の電子式電力量計によれば、フロントカバーの装着時に、送信素子から受信素子への光を遮光させる機能を有するよう配置された遮光部を設けたので、機械的なスイッチが不要となり、フロントカバーを閉じた状態で外部と送信素子との通信ができ、状態検知の信頼性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１における電子式電力量計の外観の一例を示す斜視図である。 図１に示すＡ部の透視拡大図である。 図１のＸ－Ｘ線における断面図である。 図３に示すＢ部の拡大図である。 この発明の実施の形態１における電子式電力量計のフロントカバー表面及び裏面の斜視図である。 図５の５Ｂに示すＣ部の拡大図である。 図１に示す電子式電力量計のフロントカバーおよび端子カバーを取り外した状態の外観の一例を示す斜視図である。 図７のＹ－Ｙ線における断面図である。 この発明の実施形態１における電子式電力量計の内部構成の一例を示すブロック図である。 図１から図７へ状態が変化するときの赤外線信号の送受信状態を説明する説明図である。 この発明の実施の形態１における電子式電力量計のフロントカバーの取り外し検知の動作の一例を示すフローチャートである。

　以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態１について説明する。
　なお、各図面中において、同一符号は同一あるいは相当のものであることを示す。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１における電子式電力量計の外観斜視図であり、図２は、図１に示すＡ部の透視拡大図である。また、図３は、図１のＸ－Ｘ線における断面図であり、図１の矢印方向から見た側断面図である。図４は、図３に示すＢ部の拡大図である。さらにまた、図５は、この発明の実施の形態１における電子式電力量計のフロントカバーの表面および裏面の斜視図であり、図６は、図５の５Ｂに示すＣ部の拡大図である。
　また、図７は、この発明の実施の形態１における電子式電力量計のフロントカバーおよび端子カバーを取り外した状態の外観斜視図である。また、図８は、図７のＹ―Ｙ線における断面図であり、図７の矢印方向から見た側断面図である。
　さらにまた、図９は、この発明の実施の形態１における電子式電力量計の内部構成を示すブロック図であり、図１０は図１から図７へ状態が変化するときの赤外線信号の送受信状態を説明する説明図である。なお、図７はフロントカバーおよび端子カバーを取り外した状態の電子式電力量計を示しているが、図１０を用いて説明する図１から図７への状態の変化とは、フロントカバーの装着状態の変化に関するものである。また、図１１は、この発明の実施の形態１における電子式電力量計のフロントカバーの状態検知手順を示すフローチャートである。

　図１に示すように、この発明の実施の形態１における電子式電力量計５０は、電力量計本体部５１の上面にフロントカバー１が設けられ、入力部５２の上面に端子カバー２が設けられている。また、図２は、図１のＡ部を上面から見た時の透視拡大図である。図２に示すように、フロントカバー１に覆われている電力量計本体部５１には、赤外線送信素子３および赤外線受信素子４がそれぞれ離間して並んで配設されている。

　また、図３は、図１のＸ－Ｘ線における側断面図であり、図４は、図３に示すＢ部の拡大図である。図３および図４に示すように、フロントカバー１が装着されている状態では、赤外線送信素子３と赤外線受信素子４との間に赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４間に配置するように成型されたフロントカバー突起部５が配設されている。また、赤外線送信素子３の高さは、赤外線受信素子４の高さより低く設定されている。よって、赤外線送信素子３は、赤外線受信素子４より、フロントカバー１との距離が大きく設定されている。

　さらにまた、図５は、この発明の実施の形態１における電子式電力量計５０のフロントカバー１の表面および裏面の斜視図である。図５において、５Ａはフロントカバー１の表面の斜視図であり、５Ｂはフロントカバー１の裏面の斜視図である。図６は、図５の５Ｂに示すＣ部の拡大図である。図６に示すように、フロントカバー突起部５は、フロントカバー１の裏面に突出して形成されている。フロントカバー１の裏面とは、電力量計本体部５１へフロントカバー１を装着した時に、赤外線送信素子３および赤外線受信素子４と対向する面である。図５および図６に示すように、電子式電力量計５０のフロントカバー１は、フロントカバー１を電力量計本体部５１に装着した状態でＰＣ等の外部情報端末と赤外線通信をするため、例えばポリカーボネート等の透明部材で形成されている。また、フロントカバー突起部５は、フロントカバー１と一体に形成された透明部材から構成されている。この一体に形成されたとは、一体成型されたものだけでなく、フロントカバー突起部５を、フロントカバー１に接着したり嵌め込んだりして接合されたものも含んでいる。つまり、フロントカバー突起部５は、フロントカバー１の外部にある赤外線送受信プローブ（図示なし）と、赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４との赤外線通信を妨げないものであればよい。

　また、図７は、この発明の実施の形態１における電子式電力量計のフロントカバーおよび端子カバーを取り外した状態の外観斜視図であり、図８は、図７のＹ―Ｙ線における断面図で、図７の矢印方向から見た側断面図である。フロントカバー１を電力量計本体部５１から取り外した状態においては、図８に示すように、赤外線送信素子３と赤外線受信素子４との間にフロントカバー突起部５は配設されていない。

　このように構成された電子式電力量計５０において、フロントカバー１が電力量計本体部５１に装着されている状態では、赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４に対向して赤外線送受信プローブ（図示なし）を配設することにより、電子式電力量計５０とＰＣ等の外部情報端末（図示なし）との間で赤外線通信を行うことができる。赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４は、フロントカバー１（電子式電力量計５０）の内部の通信機器といえる。一方で、赤外線送受信プローブは、フロントカバー１（電子式電力量計５０）の外部の通信機器といえる。

　また、図２に示すように、赤外線送信素子３と赤外線受信素子４との間に配設されたフロントカバー突起部５は、空気とポリカーボネート等の透明部材との臨界角となるように角度を設けて配設される。つまり、フロントカバー突起部５は、赤外線送信素子３からの光の入射角が臨界角となるように、赤外線送信素子３からの光に対して角度を有している。これにより、赤外線送信素子３から出力される赤外線などの光である赤外線通信信号６は赤外線受信素子４へ到達しないため、電子式電力量計５０の電力量計本体部５１に並んで配設されている赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４との間では赤外線通信ができない。

　ここで、空気とポリカーボネート等の透明部材との臨界角は、屈折率により算出することができ、空気の屈折率＝１とポリカーボネートの屈折率＝１．５８より式（１）から求まる。
Ｓｉｎｉ　＝　ｎ＿ｒ　×　ｓｉｎｒ　／　ｎ＿ｉ　　　（１）
但し、ｎ＿ｒ：空気の屈折率、ｓｉｎｒ＝ｓｉｎ９０°、ｎ＿ｉ：ポリカーボネートの屈折率、ｓｉｎｉ：入射角、をそれぞれ示している。
　式（１）より、ポリカーボネート等の透明部材から入射した赤外線通信信号６が、入射先の空気で屈折角１８が臨界角となるように、入射角１９を３９．３度以上で入射するように設計することで、赤外線通信信号６はポリカーボネートを透過して赤外線受信素子４に到達しない。
　また、フロントカバー突起部５は、赤外線送信素子３からの光の入射角１９が空気と透明部材との臨界角より大きい反射面を赤外線受信素子４側に有している。

　電子式電力量計５０は、電力を計量する計量部を内蔵する電力量計本体部５１を備えている。計量部は計量対象の電路の電力を計量するものである。計量部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１０などの演算処理部を、代表的な構成とするものである。ここで、図９を用いて、電子式電力量計５０のさらに詳細な内部構成を説明する。図９は、電子式電力量計５０の内部構成を示すブロック図である。図９に示すように、電子式電力量計５０は、電路７からの入力をデジタル信号に変換する電流入力部８及び電圧入力部９と、入力された電流値及び電圧値から電流、電圧、有効電力、無効電力、力率及び周波数等の各種電気量の演算をおこなうと共に、電子式電力量計５０の各種設定及び制御をするＣＰＵ１０と、このＣＰＵ１０で演算した各種電気量を保存する電力量計量部１１と、各種電気量や設定内容を表示する表示部１２と、ＣＰＵ１０への制御を行う操作部１３と、各種電気量や各種設定内容を送受信できる有線通信部１５及び無線通信部１４と、電力量の積算値に応じたパルスを外部へ出力するためのパルス出力部１６と、ＣＰＵ１０の各種設定及び制御データを外部の設定器と送受信できる赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４を備えている。

　次に、フロントカバー１の装着状態から取り外し状態へ変化するときの赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４の動作について説明する。図１０は、図１のフロントカバー１の装着状態から図７のフロントカバー１の取り外し状態へ状態が変化するときの赤外線通信信号６の送受信状態を説明する説明図である。赤外線送信素子３から出力された赤外線通信信号６は、フロントカバー１に設けられたフロントカバー突起部５により遮光され、赤外線受信素子４は赤外線通信信号６を受信できない。図１０に示すように、電子式電力量計５０は、赤外線通信信号６の送信を一定の間隔で行い、赤外線受信素子４で赤外線通信信号６を受信しない場合、フロントカバー１は装着状態と判定する。

　図８に示すように、フロントカバー１が取り外されると、赤外線送信素子３と赤外線受信素子４との間で赤外線通信信号６を遮光していたフロントカバー１のフロントカバー突起部５が無くなるため、赤外線送信素子３から出力される赤外線通信信号６は赤外線受信素子４で受信される。図１０に示すように、電子式電力量計５０は、赤外線通信信号６を受信すると、フロントカバー１は取り外し状態と判定する。

　具体的には、図９に示すように、電子式電力量計５０は、計量対象の電路７から入力された電流及び電圧から電力量を含む必要な諸電気量を演算するＣＰＵ１０と、演算された諸電気量のデータを保存する電力量計量部１１、それぞれ離間して配設され、赤外線送信素子３および赤外線受信素子４を有する通信部１７、電路７から入力される電流及び電圧を取り込む入力部５２、電力量計量部１１に保存された諸電気量を外部に出力するパルス出力部１６を備えており、電子式電力量計５０の電力量計本体部５１のＣＰＵ１０、電力量計量部１１、通信部１７及びパルス出力部１６を覆うフロントカバー１を閉じている状態では、赤外線送信素子３の出力する赤外線通信信号６が赤外線受信素子４に入力されない。一方、フロントカバー１が開いている状態では、赤外線送信素子３の出力する赤外線通信信号６が赤外線受信素子４に入力される。以上より、フロントカバー１が閉じているか、開いているかの状態をＣＰＵにより判別するものである。

　また、赤外線受信素子４への赤外線通信信号６の入力があったことをＣＰＵ１０が検知した場合、赤外線通信信号６の入力が発生したとの情報を有線通信部１５及び無線通信部１４を用いて外部と通信するものである。また、一定の間隔は変更可能である。
　また、フロントカバー１が閉じている状態では赤外線受信素子４への赤外線通信信号６の入力が行われない、フロントカバー１が開いた或いは外された状態においては赤外線受信素子４への赤外線通信信号６の入力が行われるという赤外線通信の入力状態からフロントカバー１が閉じているか否かを判別する機能は、赤外線送信素子３と赤外線受信素子４を介して外部から設定及び解除できるものである。

　また、上述した赤外線通信の入力状態からフロントカバー１が閉じているか否かを判別する機能は、有線通信部１５、無線通信部１４を介して外部から設定及び解除できるものである。
　次にフロントカバー１の取り外しの検出動作について説明する。図１０に示すように、フロントカバー装着検知用の赤外線通信信号６は、赤外線送信素子３より一定間隔で送信されている。フロントカバー１が装着されている場合は、赤外線送信素子３から送信された赤外線通信信号６はフロントカバー突起部５により遮光され、赤外線受信素子４には入力されない。フロントカバー１が取り外された場合は、赤外線通信信号６はフロントカバー突起部５により遮光されないため、赤外線受信素子４で受信可能となりフロントカバー１の取り外しが検知可能となる。

　図１１は、フロントカバーの状態検知手順を示すフローチャートである。以下に、フロントカバー１の取り外しを検知する動作について、図１１を用いて詳細に説明する。ＣＰＵ１０は赤外線送信素子３を介して検知用信号である赤外線通信信号６を送信し（Ｓ１０１）、赤外線受信素子４を介して受信できたか否かを判断する（Ｓ１０２）。検知用信号を受信できた場合はステップＳ１０３に進み、検知用信号を受信できなかった場合はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０３では、カウンタＮをインクリメントした後、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４ではカウンタＮが閾値より大きいか判断し、カウンタＮが閾値より大きい場合、ステップＳ１０５に進み、カウンタＮが閾値以下の場合、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０５に進むと、不正操作を検出とし、さらにステップＳ１０６に進み、フロントカバー１の取り外しを有線通信部１５又は無線通信部１４を介して通報する。
　また、ステップＳ１０２で検知用信号である赤外線通信信号６を受信できなかった場合は、Ｓ１０７に進みカウンタＮをリセットした後、ステップＳ１０８に進む。また、ステップＳ１０４でカウンタＮが閾値以下の場合もステップＳ１０８に進み、一定時間の待ち処理を行った後、ステップＳ１０１に戻る。

　次に、フロントカバー１が開いている或いは外れている状態において、赤外線送信素子３より出力された赤外線通信信号６を赤外線受信素子４に入力する構成について説明する。フロントカバー１が開いている或いは外れている状態においては、離間して配設された赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４の間にフロントカバー突起部５は存在しないため、赤外線送信素子３から出力された赤外線通信信号６は赤外線受信素子４に入力される。
　また、赤外線送信素子３の出力する赤外線通信信号６は、放射する方向に応じて赤外線通信信号６の信号強度が異なるので、赤外線送信素子３から出力される赤外線通信信号６の信号強度が強い位置に赤外線受信素子４を配設する。赤外線受信素子４を赤外線送信素子３から出力される赤外線通信信号６の信号強度が強い高さ位置へ配設することにより、赤外線送信素子３から出力される赤外線通信信号６を赤外線受信素子４で検出する信頼性が向上する。

　この発明の実施の形態１によれば、外部の設定器と通信を行う赤外線送信素子３を介して送出した検知用信号である赤外線通信信号６をフロントカバー突起部５により遮光することにより、赤外線受信素子４での検知用信号の受信有無によりフロントカバー１の有無を検知するので、機械的なスイッチが不要となりフロントカバー１の検知の信頼性を向上することができる。
　また、外部の設定器と通信を行うために設けた赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４を用いてフロントカバー１の検知を行うスイッチ等の専用部品が必要なく低コスト化できる。

実施の形態２．
　実施の形態１では、フロントカバー突起部５を角度を設けて配置し、空気とポリカーボネートの屈折率から臨界角を用いて赤外線送信素子３から出力される赤外線通信信号６を赤外線受信素子４へ到達しない構成とした。一方、この発明の実施の形態２においては、フロントカバー１のフロントカバー突起部５に導光板を設ける構成とし、赤外線送信素子３から出力される赤外線通信信号６を赤外線受信素子４へ到達しない構成とすることで、機械的なスイッチが不要となる効果があると共に、フロントカバー１の検知の信頼性を向上させることができる。

　実施の形態２においても、実施の形態１と同様に外部の設定器と通信をおこなうために設けた赤外線送信素子３及び赤外線受信素子４を用いてフロントカバー１の検知を行うことができるため、スイッチ等の専用部品を設ける必要がなく、低コスト化できる。
　なお、実施の形態１および実施の形態２においては、送信素子から出力される光の信号として赤外線を用いて説明をおこなったが、光の信号は、可視光でもよい。つまり、光学的な通信を行うことができるものであればよい。また、フロントカバー突起部５、すなわち、遮光部は、透明部材でなくてもよい。遮光部は、電子式電力量計５０の内部の送信素子（赤外線送信素子３）から出力される光を電子式電力量計５０の外部へ送信することを妨げないものであればよい。かつ、遮光部は、電子式電力量計５０の内部の送信素子（赤外線送信素子３）から出力される光を電子式電力量計５０の内部の受信素子（赤外線受信素子４）が受信することを妨げるものであればよい。ゆえに、遮光部は、光を遮るものだけでなく、光の進行方向を変化させて、電子式電力量計５０の内部の受信素子（赤外線受信素子４）へ光を向かわせないものでもよい。
　なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (9)

1. 　計量対象の電路の電力を計量する計量部と、前記計量部を内蔵する電力量計本体部とを備えた電子式電力量計において、
   　それぞれ離間して前記電力量計本体部に配設された送信素子および受信素子と、
   　前記送信素子および前記受信素子を覆うように前記電力量計本体部の上面に設けられ、透明部材からなるフロントカバーと、
   　前記フロントカバーの前記送信素子および前記受信素子と対向する面に突出して形成されると共に、前記フロントカバーの装着時に、前記送信素子から前記受信素子への光を遮光させる機能を有するよう配置された遮光部と、を備えたことを特徴とする電子式電力量計。
2. 　前記遮光部は、透明部材からなることを特徴とする請求項１に記載の電子式電力量計。
3. 　前記遮光部は、前記送信素子からの前記光の入射角が空気と前記透明部材との臨界角より大きい反射面を前記受信素子側に有することを特徴とする請求項２に記載の電子式電力量計。
4. 　前記遮光部は、前記空気と前記透明部材との前記臨界角となるように角度を設けて配置されることを特徴とする請求項３に記載の電子式電力量計。
5. 　前記遮光部は、前記送信素子からの前記光を前記受光素子以外に導く導光部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子式電力量計。
6. 　前記遮光部は、前記フロントカバーと一体に形成されたことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電子式電力量計。
7. 　前記送信素子は、前記受信素子より、前記フロントカバーとの距離が大きいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電子式電力量計。
8. 　前記光は、赤外線または可視光であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電子式電力量計。
9. 　前記遮光部は、前記フロントカバーの装着時に、前記送信素子および前記受信素子との間に配置するように配設されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電子式電力量計。

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