(57)【要約】【課題】小型化が可能で生産性に優れた低コストの電流センサ付電源用ケーブルを提供する。【解決手段】交流電源２と負荷３との間をつなぎ、その負荷３に電力を供給するための電源用ケーブル１において、負荷３に電力を供給するための複数本の電源用導体線４ａ，４ｂと、電源用導体線４ａ，４ｂの外周上に絶縁層５を介して螺旋巻きされた電流センサ用導体線７ａ，７ｂとを備えたものである。【選択図】図１
2010002226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と負荷との間をつなぎ、その負荷に電力を供給するための電源用ケーブルにおいて、
前記負荷に電力を供給するための複数本の電源用導体線と、
前記電源用導体線の外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた電流センサ用導体線と
を備えたことを特徴とする電流センサ付電源用ケーブル。
【請求項２】
前記電源用導体線は、第１の電源用導体線と第２の電源用導体線とからなり、
前記電流センサ用導体線は、前記第１の電源用導体線の外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた第１の電流センサ用導体線と、前記第２の電源用導体線の外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた第２の電流センサ用導体線とからなり、
前記第１の電流センサ用導体線の螺旋巻き方向と前記第２の電流センサ用導体線の螺旋巻き方向が逆方向であり、
前記第１の電流センサ用導体線と前記第２の電流センサ用導体線の前記負荷側の端部同士が接続されている請求項１記載の電流センサ付電源用ケーブル。
【請求項３】
前記第１の電流センサ用導体線と前記第２の電流センサ用導体線の前記交流電源側の端部間に、抵抗値が既知の抵抗が接続されている請求項２記載の電流センサ付電源用ケーブル。
【請求項４】
前記電流センサ用導体線は、前記電源用導体線の外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた内側電流センサ用導体線と、さらにそれらの外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた外側電流センサ用導体線とからなり、
前記内側電流センサ用導体線の螺旋巻き方向と前記外側電流センサ用導体線の螺旋巻き方向が逆方向であり、
前記内側電流センサ用導体線と前記外側電流センサ用導体線の前記負荷側の端部同士が接続されている請求項１記載の電流センサ付電源用ケーブル。
【請求項５】
前記内側電流センサ用導体線と前記外側電流センサ用導体線の前記交流電源側の端部間に、抵抗値が既知の抵抗が接続されている請求項４記載の電流センサ付電源用ケーブル。
【請求項６】
前記電流センサ用導体線は、１本の電流センサ用導体線と、前記電源用導体線の長手方向に沿って設けられる直線状導体線とからなり、これら電流センサ用導体線と直線状導体線の前記負荷側の端部同士が接続されている請求項１記載の電流センサ付電源用ケーブル。
【請求項７】
前記電流センサ用導体線と前記直線状導体線の前記交流電源側の端部間に、抵抗値が既知の抵抗が接続されている請求項６記載の電流センサ付電源用ケーブル。
【請求項８】
前記電流センサ用導体線は、絶縁被覆が施されている請求項１〜７いずれかに記載の電流センサ付電源用ケーブル。
【請求項９】
請求項１〜８いずれかに記載した電流センサ付電源用ケーブルを用い、その交流電源側の端末部に、商用周波数の前記交流電源に接続するためのプラグが設けられると共に、前記負荷側の端末部に、充電車両の充電口に接続されるコネクタが設けられたことを特徴とするプラグインケーブル。
【請求項１０】
請求項３、５、７いずれかに記載した電流センサ付電源用ケーブルを用い、前記電流センサ用導体線から得られる電流値と、前記電源用導体線間の電圧値とから前記電流センサ付電源用ケーブルに接続される前記負荷側で消費した電力量を計測する計測部を備えたことを特徴とする電力量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源と負荷との間をつなぎ、その負荷に電力を供給するための電流センサ付電源用ケーブル及びこれを用いたプラグインケーブル、並びに電力量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルに流れる電流を測定する方法としては、ドーナツ形の閉磁路コアにケーブルを貫通させて配置し、閉磁路コアに巻かれた巻線コイルに生じる電流を取り出してケーブルに流れる電流を測定する方法がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１７４７５４号公報
【特許文献２】特開２００７−３３２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成は、ケーブルに別体物として、後で閉磁路コアを取り付けているものであり、電流を測定するための装置全体が大型であると共に、高価であるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、前記課題を解決し、小型化が可能で生産性に優れた低コストの電流センサ付電源用ケーブル及びこれを用いたプラグインケーブル、並びに電力量計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために創案された本発明は、交流電源と負荷との間をつなぎ、その負荷に電力を供給するための電源用ケーブルにおいて、前記負荷に電力を供給するための複数本の電源用導体線と、前記電源用導体線の外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた電流センサ用導体線とを備えた電流センサ付電源用ケーブルである。
【０００７】
前記電源用導体線は、第１の電源用導体線と第２の電源用導体線とからなり、前記電流センサ用導体線は、前記第１の電源用導体線の外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた第１の電流センサ用導体線と、前記第２の電源用導体線の外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた第２の電流センサ用導体線とからなり、前記第１の電流センサ用導体線の螺旋巻き方向と前記第２の電流センサ用導体線の螺旋巻き方向が逆方向であり、前記第１の電流センサ用導体線と前記第２の電流センサ用導体線の前記負荷側の端部同士が接続されているとよい。
【０００８】
前記第１の電流センサ用導体線と前記第２の電流センサ用導体線の前記交流電源側の端部間に、抵抗値が既知の抵抗が接続されていてもよい。
【０００９】
前記電流センサ用導体線は、前記電源用導体線の外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた内側電流センサ用導体線と、さらにそれらの外周上に絶縁層を介して螺旋巻きされた外側電流センサ用導体線とからなり、前記内側電流センサ用導体線の螺旋巻き方向と前記外側電流センサ用導体線の螺旋巻き方向が逆方向であり、前記内側電流センサ用導体線と前記外側電流センサ用導体線の前記負荷側の端部同士が接続されているとよい。
【００１０】
前記内側電流センサ用導体線と前記外側電流センサ用導体線の前記交流電源側の端部間に、抵抗値が既知の抵抗が接続されていてもよい。
【００１１】
前記電流センサ用導体線は、１本の電流センサ用導体線と、前記電源用導体線の長手方向に沿って設けられる直線状導体線とからなり、これら電流センサ用導体線と直線状導体線の前記負荷側の端部同士が接続されていてもよい。
【００１２】
前記電流センサ用導体線と前記直線状導体線の前記交流電源側の端部間に、抵抗値が既知の抵抗が接続されていてもよい。
【００１３】
前記電流センサ用導体線は、絶縁被覆が施されているとよい。
【００１４】
また本発明は、前記の電流センサ付電源用ケーブルを用い、その交流電源側の端末部に、商用周波数の前記交流電源に接続するためのプラグが設けられると共に、前記負荷側の端末部に、充電車両の充電口に接続されるコネクタが設けられたプラグインケーブルである。
【００１５】
さらに本発明は、前記の電流センサ付電源用ケーブルを用い、前記電流センサ用導体線から得られる電流値と、前記電源用導体線間の電圧値とから前記電流センサ付電源用ケーブルに接続される前記負荷側で消費した電力量を計測する計測部を備えた電力量計測装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来のような閉磁路コアは用いておらず、ケーブル本体内に電流センサを備えているため、電流センサ付きでありながらケーブル全体の小型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明の好適な第１の実施形態である電流センサ付電源用ケーブルの使用状態を示す回路図、図１（ｂ）は、本発明の好適な第１の実施形態である電流センサ付電源用ケーブルの横断面図である。
【００１９】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る電流センサ付電源用ケーブル１は、交流電源２と負荷３との間をつなぎ、その負荷３に電力を供給するために用いられる。
【００２０】
この電流センサ付電源用ケーブル１は、負荷３に電力を供給するための２本の電源用導体線（第１および第２の電源用導体線）４ａ，４ｂと、これら電源用導体線４ａ，４ｂの外周上にそれぞれ絶縁層５を介して螺旋巻きされた電流センサ用導体線（第１および第２の電流センサ用導体線）７ａ，７ｂとを備える。
【００２１】
電源用導体線４ａと絶縁層５からなるコア６ａと、そのコア６ａ上に螺旋巻きされた電流センサ用導体線７ａとは、押さえ巻きテープ８で巻かれて一体化されて線芯（ケーブル本体）９ａとなる。同様に、コア６ｂ、電流センサ用導体線７ｂ、押さえ巻きテープ８で線芯９ｂが構成される。２本の線芯９ａ，９ｂを並べ、これら線芯９ａ，９ｂの外側全体をシース１０で覆うと電流センサ付電源用ケーブル１が構成される。
【００２２】
電流センサ付電源用ケーブル１では、電流センサ用導体線７ａの螺旋巻き方向と電流センサ用導体線７ｂの螺旋巻き方向が逆方向であり、電流センサ用導体線７ａと電流センサ用導体線７ｂの負荷側の端部（他端部）同士が電気的に接続される。この接続は、単に他端部同士を短絡接続してもよいし、他端部同士を導電性部材を介して接続してもよい。
【００２３】
電流センサ用導体線７ａと電流センサ用導体線７ｂの交流電源２側の端部（一端部）間には、抵抗値が既知の抵抗１１が接続される。
【００２４】
各電流センサ用導体線７ａ，７ｂには、それぞれ絶縁被覆を施してもよい。この場合は、コア６ａ，６ｂの絶縁層５を省略することができる。例えば、各電流センサ用導体線７ａ，７ｂとして、導体上に、絶縁厚さが薄く、絶縁特性が良好で曲げに強いエナメル絶縁被覆を設けてなるエナメル線を用いてもよい。
【００２５】
一方の電源用導体線４ａは、一端が交流電源２と接続点ａで電気的に接続され、他端が負荷３と接続点ｃで電気的に接続される。他方の電源用導体線４ｂは、一端が交流電源２と接続点ｂで電気的に接続され、他端が負荷３と接続点ｄで電気的に接続される。
【００２６】
また、電流センサ付電源用ケーブル１を製造するにあたっては、まず、コアの外周に電流センサ用導体線を通常の巻き回し工程により螺旋巻きし、押さえ巻きテープ８まで施した長尺の線芯を製造する。その後、製品となる電流センサ付電源用ケーブル１の長さとなるように長尺の線芯を複数本に切り分け、そのうちの２本の線芯を前記したような電流センサ用導体線７ａ，７ｂの螺旋巻き方向となるような向きで平行配置し、もしくは撚り合わせ工程などによって撚り合わせ、それらの外周にシース１０を被覆すればよい。
【００２７】
第１の実施形態の作用を説明する。
【００２８】
交流電源２から電流センサ付電源用ケーブル１を介して負荷３に電力を供給すると、例えば、一方の電源用導体線４ａの一端から他端、他方の電源用導体線４ｂの他端から一端に向かって電流が流れ、その電流により電源用導体線４ａ，４ｂの軸方向の周りに磁場が発生する。
【００２９】
発生した磁場は、螺旋巻きに巻かれた電流センサ用導体線７ａ，７ｂに誘導電流を生じさせる。この誘導電流が一方の電流センサ用導体線７ａの一端Ｘ１から他端、他方の電流センサ用導体線７ｂの他端から一端Ｙ１に流れるので、センサ用導体線端Ｘ１，Ｙ１に電流計などの電流測定手段を接続すれば、電流センサ付電源用ケーブル１の電源用導体線４ａ，４ｂに流れる電流値を測定できる。
【００３０】
本実施形態では、電流センサ用導体線７ａと電流センサ用導体線７ｂの交流電源２側の端部間に、抵抗値が既知の抵抗１１を接続し、センサ用導体線端Ｘ１，Ｙ１間の電圧値を測定することによって、電流センサ用導体線７ａと電流センサ用導体線７ｂに流れる電流値を求め、電流センサ付電源用ケーブル１の電源用導体線４ａ，４ｂに流れる電流値を求めている。
【００３１】
このように、電流センサ付電源用ケーブル１によれば、従来のような閉磁路コアは用いておらず、各線芯（ケーブル本体）９ａ，９ｂ内にそれぞれ電流センサとしての電流センサ用導体線７ａ，７ｂを備えているため、電流センサ付きでありながらケーブル全体の小型化を実現できる。
【００３２】
電流センサ付電源用ケーブル１では、電流センサの主要部品となる電流センサ用導体線７ａ，７ｂのケーブル本体内への設置を、ケーブル製造時に通常用いられている撚り合わせ工程または巻き回し工程で行うことができるため、生産性に優れており、低コストで電流センサ付電源用ケーブル１を製造して提供できる。
【００３３】
第２の実施形態を説明する。
【００３４】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る電流センサ付電源用ケーブル２１は、図１の電流センサ付電源用ケーブル２１と同様に、２本の電源用導体線４ａ，４ｂと、２本の電流センサ用導体線（内側および外側電流センサ用導体線）２７ａ，２７ｂとを備える。
【００３５】
この電流センサ付電源用ケーブル２１では、電源用導体線４ａと絶縁層（内側絶縁層）５からなるコア６と、そのコア６上に螺旋巻きされた内側電流センサ用導体線２７ａとを押さえ巻きテープ（中間絶縁層）８で一体化し、その押さえ巻きテープ８上に、内側電流センサ用導体線２７ａとは逆方向に外側電流センサ用導体線２７ｂを螺旋巻きし、さらに押さえ巻きテープ（外側絶縁層）８を巻いて一体化して線芯２９を構成する。
【００３６】
この線芯２９と電源用導体線４ｂの外側全体をシース１０で覆うと電流センサ付電源用ケーブル２１が構成される。電流センサ付電源用ケーブル２１のその他の構成は、電流センサ付電源用ケーブル１と同じである。
【００３７】
この電流センサ付電源用ケーブル２１によっても、センサ用導体線端Ｘ２，Ｙ２に接続された抵抗１１の電圧を測定することにより、電流センサ用導体線２７ａと電流センサ用導体線２７ｂに流れる電流値を求めることができるため、電流センサ付電源用ケーブル２１の電源用導体線４ａ，４ｂに流れる電流値を測定できる。
【００３８】
また、電流センサ付電源用ケーブル２１では、電流センサ付電源用ケーブル１に比べると、製造に若干手間がかかるものの、ケーブル外径を小さくできる。
【００３９】
第３の実施形態を説明する。
【００４０】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、第３の実施形態に係る電流センサ付電源用ケーブル３１は、図２の電流センサ付電源用ケーブル２１の外側電流センサ用導体線２７ｂに代えて、電源用導体線４ａ，４ｂの長手方向に沿って設けられる直線状の電流センサ用導体線（直線状導体線）３７ｂを用いて線芯３９を構成したものである。
【００４１】
この電流センサ付電源用ケーブル３１によっても、センサ用導体線端Ｘ３，Ｙ３に接続された抵抗１１の電圧を測定することにより、電流センサ用導体線２７ａと直線状導体線３７ｂに流れる電流値を求めることができるため、電流センサ付電源用ケーブル３１の電源用導体線４ａ，４ｂに流れる電流値を測定できる。
【００４２】
次に、図１で説明した電流センサ付電源用ケーブル１を用いたプラグインケーブルと、電力量計測装置とを、図４および図５を用いて説明する。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態に係るプラグインケーブル４１は、電流センサ付電源用ケーブル１の交流電源側の端末部に、商用周波数の交流電源に接続するための４端子プラグ４２が設けられると共に、電流センサ付電源用ケーブル１の負荷側の端末部に、電気自動車などの充電車両４３の充電口４４に接続するためのコネクタ４５が設けられたものである。
【００４４】
プラグインケーブル４１の交流電源側の端部には、充電車両４３のバッテリに安全に充電するための電源回路、漏電防止回路、Ａ／Ｄ変換器（充電車両４３が備えることもある）などを備えた充電装置４６が設けられる。
【００４５】
また、本実施形態に係る電力量計測装置５１は、プラグインケーブル４１と、そのプラグインケーブル４１と家庭用のプラグソケット（電源コンセント）５２間に接続され、電流センサ用導体線７ａ，７ｂ（図１参照）から得られる電流値と電源用導体線４ａ，４ｂ間の電圧値とから電流センサ付電源用ケーブル１の負荷側で消費した電力量を計測する計測部５３とを備える。
【００４６】
計測部５３は、負荷側に、４端子プラグ４２が挿抜自在に設けられる４端子アダプタ５４が設けられ、交流電源側に、プラグソケット５２に挿抜自在に設けられる２端子プラグ５５が設けられる。
【００４７】
プラグソケット５２は、例えば、駐車場に隣接した家屋の外壁に設けられたものであり、他の複数のプラグソケットと共に、配電線５６を介して分電盤５７に接続される。
【００４８】
この計測部５３は、図５に示すように、電流端子Ｘ５，Ｙ５と、計測部５３の内部電源用配線６５に設けられた電圧端子Ｘ６，Ｙ６とにそれぞれ接続され、電流センサ用導体線７ａ，７ｂからの電流値と電源用導体線４ａ，４ｂ間の電圧値を乗算して電力値を出力する乗算器６１と、乗算器６１からの電力値を積算して電力量に比例したパルス信号を出力する積分器６２と、積分器６２からのパルス信号の周波数を１／整数倍して出力する分周器６３と、分周器６３からのパルス数をカウントして電力量を表示する表示部６４とを備える。
【００４９】
電力量計測装置５１では、計測部５３の４端子アダプタ５４にプラグインケーブル４１の４端子プラグ４２を挿入して接続し、プラグソケット５２に計測部５３の２端子プラグ５５を挿入して接続することで、計測部５３の電流端子Ｘ５，Ｙ５と電流センサ付電源用ケーブル１のセンサ用導体線端Ｘ１，Ｙ１（図１（ａ）参照）とを接続し、計測部５３の負荷側端子Ａ５，Ｂ５を電流センサ付電源用ケーブル１の電源用導体線４ａ，４ｂに接続する。
【００５０】
電力量計測装置５１によれば、プラグインケーブル４１とプラグソケット５２間を計測部５３を介して接続するだけで、充電車両４３を充電しつつ、電流センサ付電源用ケーブル１の負荷側で消費した電力量（充電車両４３のバッテリに充電した電力量）、及び／又はその料金を簡単に計測して表示部６４に表示できる。
【００５１】
また、計測部５３にＰＬＣ（Power Line Communication）回路を有するＰＬＣチップやＰＬＣモデムをさらに備え、電力量計測装置５１と交流電源側間で通信を行うことで、電流センサ付電源用ケーブル１の負荷側で消費した電力量を一元管理することもできる。
【００５２】
前記実施形態では、負荷の一例として充電車両４３を説明したが、負荷としては家電製品や事務用機器、あるいは電車などでもよい。また、交流電源としては、従来から大型のＣＴ（電流変成器）が備えられた発電所や変電所などの電力設備でもよく、このような場所に電力量計測装置５１を使用すれば、ＣＴを不要にでき、電力設備を簡略化できるという利点もある。
【００５３】
また、前記実施形態では、４端子プラグ４２を有するプラグインケーブル４１を説明したが、交流電源側の端末部を二股分岐して分岐ケーブルとし、各分岐ケーブルの端末部に２端子プラグを設けたプラグインケーブルを用いてもよい。この場合には、計測部５３の４端子アダプタ５４に代えて、２連縦列あるいは２連並列の２端子アダプタを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１（ａ）は、本発明の好適な第１の実施形態である電流センサ付電源用ケーブルの使用状態を示す回路図、図１（ｂ）は、本発明の好適な第１の実施形態である電流センサ付電源用ケーブルの横断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の好適な第１の実施形態である電流センサ付電源用ケーブルの使用状態を示す回路図、図２（ｂ）は、本発明の好適な第１の実施形態である電流センサ付電源用ケーブルの横断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の好適な第１の実施形態である電流センサ付電源用ケーブルの使用状態を示す回路図、図３（ｂ）は、本発明の好適な第１の実施形態である電流センサ付電源用ケーブルの横断面図である。
【図４】図１に示した電流センサ付電源用ケーブルを用いたプラグケーブルと、電力量計測装置との使用状態の一例を示す概略図である。
【図５】図４に示した電力量計測装置の計測部の内部構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  電流センサ付電源用ケーブル
２  交流電源
３  負荷
４ａ，４ｂ  電源用導体線
５  絶縁層
７ａ，７ｂ  電流センサ用導体線
【図１】
2010002226.tif 000003
【図２】
2010002226.tif 000004
【図３】
2010002226.tif 000005
【図４】
2010002226.tif 000006
【図５】
2010002226.tif 000007