(57)【要約】【課題】  従来の電流検出器は、分電盤の底板に固定する場合、その取り付けスペースを確保する必要があり、また、取付配線工事に手間がかかっていた。【解決手段】  配線用遮断器２１の機器端子金具２６上に磁性コア３７を配置し、磁性コア３７の貫通孔３７ｂに導体３２を挿入して、端子ねじ２５によって機器端子金具２６とこれに接続される圧着端子金具２４との間に導体３２を締結することで、磁性コア３７が機器端子金具２６および圧着端子金具２４間に保持されて、電流検出器３１は配線用遮断器２１に取り付けられる。この状態で、磁性コア３７には、導体３２および端子ねじ２５によって形成される電流路を流れる電流によって磁束が生じ、この磁束が電流センサ３３によって磁性コア３７のギャップ３７ａにおいて検出されることで、機器端子金具２６および圧着端子金具２４間に流れる電流が検出される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを有する磁性合金からなるコアと、
前記コアの貫通孔に挿入される外径および前記コアの貫通孔方向高さよりも高い高さを有し、前記貫通孔とほぼ同心に配置される挿通孔が形成され、前記挿通孔に挿入される導電性を有するねじによって高さ方向が機器端子とこれに接続される接続端子との間に締結されて、前記貫通孔が前記挿通孔とほぼ同心に配置された前記コアを前記機器端子および前記接続端子間に保持する、導電性を有する導体と、
前記ギャップ中に配置されて前記コアに生じる磁束を前記ギャップにおいて検出して、前記機器端子および前記接続端子間に前記導体および前記ねじによって形成される電流路を流れる電流を検出する電流センサと
から構成される機器端子用の電流検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性合金からなるコアを備えた機器端子用の電流検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電流検出器としては、例えば、特許文献１に開示された分電盤に用いられるものがある。分電盤内には、図１（ａ）の正面図および同図（ｂ）の一部破断側面図に示される配線用遮断器２が設けられており、電流検出器は、配線用遮断器２の負荷側電線３に装着される変流器１ａから構成される。変流器１ａは、新規に設ける分電盤では、配線用遮断器２に接続される前の負荷側電線３に通され、固定ねじ４によって分電盤の底板に固定される。また、既設の分電盤では、配線用遮断器２に接続された後の負荷側電線３に、分割式の変流器が装着されて、固定ねじ４によって固定される。または、配線用遮断器２に接続された負荷側電線３が一旦外され、貫通形の変流器１ａが負荷側電線３に通されて、固定ねじ４によって固定される。
【０００３】
また、図２（ａ）の一部破断正面図および同図（ｂ）の一部破断側面図に示す電力量計１１ａは、プリント配線基板１２に貫通形の変流器１ｂ，１ｂが電流検出器として実装されている。各変流器１ｂ，１ｂには各電流線１３，１４がそれぞれ貫通させられている。また、図示してはいないが、プリント配線基板に磁気センサを電流センサとして実装し、Ｕ字形に成形されたコアからなる磁気回路を電流線に貫通させて固定し、磁気センサをコアのＵ字形端部間に挟む構成もある。また、図３（ａ）の一部破断正面図および同図（ｂ）の一部破断側面図に示す電力量計１１ｂは、電力量計１１ｂの内部の各端子金具１５，１５に貫通形の変流器１ｃ，１ｃの貫通孔が挿通させられて、装着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１０３６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の図１に示す変流器１ａは、分電盤の底板に固定する場合、その取り付けスペースを確保する必要がある。しかも、負荷側電線３に変流器１ａを通して固定ねじ４で固定する取付配線工事に手間がかかる。特に、圧着端子５の幅ｄ１が変流器１ａの貫通孔の内径ｒよりも大きい場合には、貫通孔に負荷側電線３を挿通させた後に圧着端子５を負荷側電線３に圧着接続しなければならず、取付配線工事にさらに手間がかかる。この手間を省くために、幅ｄ１よりも内径ｒが大きい変流器１ａを用いると、内径ｒが大きくなる分、変流器１ａが大型になり、より多くのコア材料を必要とするため、コストが高くなる。
【０００６】
また、既設の分電盤に変流器１ａを固定する際、十分な取り付けスペースを底板に確保できない場合には、分電盤の内部配線を外して各電材の再配置を行い、取り付けスペースを確保する必要がある。その際、負荷側電線３の長さが不足する場合には、分電盤の内部配線を大掛かりに取り外して再配置を行うか、または、より長い負荷側電線に交換する必要も生じ、作業性が悪化する。また、開口部より負荷側電線３を入れることが可能な分割形の変流器１ａを用いると、圧着端子５の幅ｄ１が変流器１ａの貫通孔の内径ｒよりも大きい場合に、変流器１ａの貫通孔に負荷側電線３を挿通させた後に圧着端子５を負荷側電線３に圧着接続する手間が省けるが、分割形の変流器１ａは貫通形の変流器１ａよりも価格が高く、貫通形の変流器１ａを用いる場合と比べてコストがかかってしまう。
【０００７】
また、新設の分電盤および既設の分電盤のいずれの場合でも、負荷側電線３が太くて硬ければ、変流器１ａを分電盤の底板に取り付ける取付作業の作業性はさらに悪化する。また、変流器１ａを分電盤の底板ではなく、負荷側電線３に固定する場合には、結束バンド等の固定用の専用の部材が必要とされる。
【０００８】
また、上記従来の図２に示す電力量計１１ａは、電流線１４をプリント配線基板１２に実装された変流器１ｂに貫通させるため、電流線１４の全長が長くなり、電線材料費が高くなる。また、電流線１３，１４の端部が円状に曲げ加工された端子部１３ａ，１４ａの幅ｄ２が、端子ねじ１６を締結する必要から電流線１３，１４の外径ｄ３よりも広くなること、および、変流器１ｂの貫通孔の内径ｒが、電流線１３，１４の曲がり部を許容できる大きさが必要となることから、変流器１ｂは外形が大きくなり、コア材料費が高くなる。さらに、電流線１４は、電流値が比較的小容量で導体長が長くなると、振動や衝撃などの影響によって変形することもある。このため、電流線１４の変形を防止するための固定部材が必要となり、その取り付け作業が必要になって材料コストもかかる。また、電流線１３は、中心付近の端子金具１５，１５の配置間隔ｆが狭いため、電流線１３の両端部間のピッチを端子金具１５，１５のピッチよりも広げてから変流器１ｂを電流線１３に貫通させ、その後、広げた電流線１３の両端部間のピッチを端子金具１５，１５のピッチに合わせる手間を要する。
【０００９】
また、上記従来の図３に示す電力量計１１ｂは、端子金具１５，１５の各々に変流器１ｃ，１ｃを貫通させるため、各端子金具１５の幅をより細く加工するか、各変流器１ｃの貫通孔の内径ｒを大きくする必要がある。しかし、各端子金具１５の幅を細く加工すると加工費がかかる。また、各変流器１ｃの貫通孔の内径ｒを大きくすると、外形も大きくなるためコア材料費が高くなり、かつ、端子ピッチｄ４の増大による端子ブロック１８の大型化を招く。従って、図３に示す各変流器１ｃの取付構造は、比較的大型で大容量の端子を持つ電力量計１１ｂ以外には不向きである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
ギャップを有する磁性合金からなるコアと、
コアの貫通孔に挿入される外径およびコアの貫通孔方向高さよりも高い高さを有し、貫通孔とほぼ同心に配置される挿通孔が形成され、挿通孔に挿入される導電性を有するねじによって高さ方向が機器端子とこれに接続される接続端子との間に締結されて、貫通孔が挿通孔とほぼ同心に配置されたコアを機器端子および接続端子間に保持する、導電性を有する導体と、
ギャップ中に配置されてコアに生じる磁束をギャップにおいて検出して、機器端子および接続端子間に導体およびねじによって形成される電流路を流れる電流を検出する電流センサとを備えて、機器端子用の電流検出器を構成した。
【００１１】
本構成によれば、機器端子上にコアを配置し、コアの貫通孔に導体を挿入して、導電性を有するねじによって機器端子とこれに接続される接続端子との間に導体を締結することで、コアが機器端子および接続端子間に保持されて、電流検出器は電気機器に取り付けられる。この状態で、コアには、導体およびねじによって形成される電流路を流れる電流によって磁束が生じ、この磁束が電流センサによってコアのギャップにおいて検出されることで、機器端子および接続端子間に流れる電流が検出される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電気機器の外部に露出する機器端子に接続される配線を外して機器端子上にコアを配置し、端子ねじを再締結するだけで電流検出器の取り付け作業が行え、取付作業の作業性が向上する。また、既設の電気機器に電流検出器を取り付ける場合にも、同様にして電流検出器の取り付け作業が行え、取付作業の作業性が向上する。また、導体が機器端子に垂直に端子ねじによって固定され、導体に曲応力が生じないので、導体の強度が高くなって振動や衝撃等に極めて強くなる。また、電流検出器を固定するための専用の部材は必要とされないため、部品点数を増やさずにコストを低く抑えられる。また、電気機器内部において、従来のように、電流検出器に貫通させるために電流線といった導体の全長が長くならずに済み、導体材料費を削減できると供に、電気機器内部の絶縁距離に余裕ができるため、プリント配線基板の小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は従来の電流検出器を備えた配線用遮断器の正面図、（ｂ）はその一部破断側面図である。
【図２】（ａ）は従来の電流検出器を備えた電力量計の一部破断正面図、（ｂ）はその一部破断側面図である。
【図３】（ａ）は従来の電流検出器を備えた他の電力量計の一部破断正面図、（ｂ）はその一部破断側面図である。
【図４】（ａ）は電流検出器を備えていない配線用遮断器の正面図、（ｂ）はその一部破断側面図である。
【図５】（ａ）は本発明の一実施形態による電流検出器を備えた配線用遮断器の正面図、（ｂ）はその一部破断側面図である。
【図６】（ａ）は図５に示す配線用遮断器に備えられた電流検出器の分解斜視図、（ｂ）はその縦断面図、（ｃ）はその変形例を示した斜視図である。
【図７】（ａ）は図６に示す電流検出器を備えた電力量計の一部破断正面図、（ｂ）はその一部破断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための一実施の形態について説明する。
【００１５】
図４（ａ）は電流検出器を備えていない配線用遮断器２１の正面図、同図（ｂ）はその一部破断側面図である。
【００１６】
配線用遮断器２１は、上端部に備えられた電源側端子部に電源側電線２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、下端部に備えられた負荷側端子部に負荷側電線２３ａ，２３ｂ，２３ｃが接続され、負荷側電線２３ａ，２３ｂ，２３ｃに所定値以上の電流が流れた際にその電流を遮断する。これら各電線２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃの端部には、圧着端子金具２４が圧着接続されている。各圧着端子金具２４は端子ねじ２５によって機器端子金具２６に締結され、各電線２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃと各機器端子金具２６とが接続されている。
【００１７】
図５（ａ）は、図４に示した配線用遮断器２１に本実施形態による電流検出器３１を備えた状態の正面図、同図（ｂ）はその一部破断側面図である。なお、同図において、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
電流検出器３１，３１は、配線用遮断器２１の負荷側端子部において、負荷側電線２３ａ，２３ｃの圧着端子金具２４，２４と機器端子金具２６，２６との間に、それぞれ端子ねじ２５，２５によって締結されて設けられている。各電流検出器３１は、図６（ａ）に分解斜視図、同図（ｂ）にその縦断面図が示される。
【００１９】
電流検出器３１は、導体３２、電流センサ３３、磁性コア３７、およびケース３８から構成される。 電流センサ３３はプリント配線基板３４にホール素子などとして実装されており、プリント配線基板３４にはリード線３６が接続されている。プリント配線基板３４とリード線３６との接続部は、弾性のある材料で成形されたリード線支持体３５によって保護されながら、支持される。
【００２０】
磁性コア３７は、例えば、鉄とニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）の合金で透磁率が大きいパーマロイなどの磁性合金からなり、ギャップ３７ａを有し、中央部に貫通孔３７ｂが形成されている。この磁性コア３７は、ケース３８の、外壁３８ａと内壁３８ｂの間に挟まれた空間に、ギャップ３７ａの位置がスリット３８ｃに合わされて、収納される。磁性コア３７のギャップ３７ａには、スリット３８ｃにプリント配線基板３４が介挿されてリード線支持体３５がケース３８に装着されることにより、電流センサ３３が配置される。電流センサ３３が実装されたプリント配線基板３４、リード線支持体３５、およびリード線３６からなるアセンブリは、磁性コア３７を収納したケース３８内に弾性のある樹脂または接着剤が充填されて硬化することにより、ケース３８に固定される。
【００２１】
導体３２は、高導電率で非磁性の中空円筒状導体からなり、円筒部の上端部につば３２ａが設けられている。円筒部には、磁性コア３７の貫通孔３７ｂとほぼ同心に配置される挿通孔３２ｂが形成され、ケース３８の内壁３８ｂの内側の空間に挿入される。導体３２は、同図（ｂ）に示すように、磁性コア３７の貫通孔３７ｂに挿入される外径、および磁性コア３７の貫通孔３７ｂ方向高さよりも高い高さを有し、円筒部の外周に設けられた溝３２ｃが、内壁３８ｂの内周に設けられた突起３８ｄと嵌合してケース３８に固定される。ケース３８と磁性コア３７との間には、この嵌合により、導体３２に作用する応力がケース３８を介して磁性コア３７に作用し、磁性コア３７の特性が変化しないように、弾性のある樹脂が上記のようにケース３８内に充填されている。ケース３８は、電流センサ３３および磁性コア３７を保護すると共に導体３２を固定するための機械的強度、および、導体３２を流れる電流によって生じる熱に対する耐熱性を有し、電気絶縁性が高い樹脂材料から成形されている。
【００２２】
導体３２は、図５に示すように、挿通孔３２ｂに挿入される導電性を有する端子ねじ２５によって、高さ方向が、機器端子金具２６とこれに接続される接続端子である圧着端子金具２４との間に締結されて、貫通孔３７ｂが挿通孔３２ｂとほぼ同心に配置された磁性コア３７を機器端子金具２６および圧着端子金具２４間に保持する。機器端子金具２６および圧着端子金具２４間に保持された導体３２および端子ねじ２５は、配線用遮断器２１から負荷側電線２３ａ，２３ｃに流れる電流の電流路を形成しており、この電流路に電流が流れることによって磁性コア３７に磁束が生じる。磁性コア３７は集磁機能を有し、ギャップ３７ａに配置された電流センサ３３に磁束を供給する。電流センサ３３は、ギャップ３７ａに集磁された磁束を検出することにより、電流路に流れる電流を検出する。
【００２３】
プリント配線基板３４には、リード線３６を介して上位システムから電源が供給されている。電流センサ３３が検出した磁束は、プリント配線基板３４に形成された回路によって電圧信号またはデジタル信号に変換され、リード線３６を介して上位システムへ伝達される。上位システムは、伝達された電圧信号またはデジタル信号を処理し、電流センサ３１，３１が検出した電流値を表示したり、電流センサ３１，３１が検出した電流値に応じて別回路を遮断するなどの制御を行う。また、上位システムまでの距離が長い場合は、プリント配線基板３４などに、上位システムに伝達する電圧信号またはデジタル信号を増幅させる増幅回路が付加される。なお、リード線３６は、電磁波の影響を受けるような環境下では、シールド線が用いられる。
【００２４】
本実施形態によれば、配線用遮断器２１の機器端子金具２６上に磁性コア３７を配置し、磁性コア３７の貫通孔３７ｂに導体３２を挿入して、端子ねじ２５によって機器端子金具２６とこれに接続される圧着端子金具２４との間に導体３２を締結することで、磁性コア３７が機器端子金具２６および圧着端子金具２４間に保持されて、電流検出器３１は配線用遮断器２１に取り付けられる。この状態で、磁性コア３７には、導体３２および端子ねじ２５によって形成される電流路を流れる電流によって磁束が生じ、この磁束が電流センサ３３によって磁性コア３７のギャップ３７ａにおいて検出されることで、機器端子金具２６および圧着端子金具２４間に流れる電流が検出される。
【００２５】
このため、配線用遮断器２１の外部に露出する機器端子金具２６，２６に接続される負荷側電線２３ａ，２３ｃを外して機器端子金具２６，２６上に磁性コア３７，３７を配置し、端子ねじ２５，２５を再締結するだけで電流検出器３１，３１の取り付け作業が行え、作業性が向上する。また、既設の配線用遮断器２１に電流検出器３１を取り付ける場合にも、同様にして電流検出器３１，３１の取り付け作業が行える。従って、従来のように、分電盤の内部配線の再配置等を行う必要がなく、取付作業の作業性が向上する。また、電流検出器３１，３１を分電盤の既存配線の下に設置でき、内部配線の形取りや長さに影響が及ばずに済むので、既存配線を変更する必要は生じない。
【００２６】
また、従来のように、電流検出器３１を取り付けるスペースを分電盤内などに確保する必要がなくなる。さらに、負荷側電線２３ａ，２３ｃに電流検出器３１を通して、図１に示す従来の配線用遮断器２のように、ねじ４で分電盤の底板などに固定する作業が不要となるため、取付配線工事に手間がかからなくなる。特に、圧着端子金具２４の幅が電流検出器３１の貫通孔の内径よりも大きい場合でも、貫通孔に負荷側電線２３ａ，２３ｃを挿通させた後に圧着端子金具２４，２４を負荷側電線２３ａ，２３ｃに接続する必要がなくなるため、取付配線工事に手間がかかることがなくなる。また、この手間を省くために、圧着端子金具２４の幅よりも貫通孔の内径が大きい電流検出器を用いる必要がなくなり、コストが高くならずに済む。また、貫通形の電流検出器３１よりも価格が高い分割形の電流検出器を用いずに済むため、コストを抑えることができる。また、負荷側電線２３ａ，２３ｃを動かさないため、仮に負荷側電線２３ａ，２３ｃが太く硬くても、電流検出器３１，３１の取付作業の作業性が悪化することはない。また、電流検出器３１，３１を配線用遮断器２１に取り付ける専用の取付部材を別途用いずに済み、図１に示す従来の配線用遮断器２のように、電流検出器４を負荷側電線３に固定するための固定用の専用の部材は必要とされない。このため、部品点数を増やさずにコストを低く抑えて、電流検出器３１を配線用遮断器２１に取り付けることができる。
【００２７】
なお、上記の実施形態では、磁性コア３７と、プリント配線基板３４およびリード線３６との固定を、リード線支持体３５によってケース３８に固定する場合について説明した。しかし、本発明は、この構成に限られることはない。例えば、図６（ｃ）に示すように、加熱溶融した樹脂を型に充填して、磁性コア３７、電流センサ３３が実装されたプリント配線基板３４およびリード線３６を、一点鎖線で示す樹脂３９でインサート成形して、一体成形する構成にしてもよい。この構成によれば、磁性コア３７、電流センサ３３が実装されたプリント配線基板３４およびリード線３６が一体成形されるため、上記の実施形態のように、リード線支持体３５をケース３８に固定する手間を要しない。従って、電流検出器３１の生産性が向上する。
【００２８】
また、上記の実施形態では、突起３８ｄおよび溝３２ｃによってケース３８に導体３２を嵌合させる構成について説明した。しかし、本発明は、この構成に限られることはない。例えば、ケース３８の成形時に導体３２をケース３８の成形金型にセットして、ケース３８と導体３２とを一体成形してもよい。
【００２９】
図７（ａ）は、図６に示す電流検出器３１を備えた電力量計４１の一部破断正面図、同図（ｂ）はその一部破断側面図である。
【００３０】
電力量計４１は端子ブロック４２を有し、この端子ブロック４２には、電源側電線に接続される機器端子金具４３ａ，４３ｂ、および負荷側電線に接続される機器端子金具４４ａ，４４ｂが備えられている。隣り合う機器端子金具４３ｂと機器端子金具４４ａとは、導電性を有する端子ねじ４８で締結された結線板４５によって結線され、離れた機器端子金具４３ａと機器端子金具４４ｂとは、プリント配線基板４６の下方に配線されて端子ねじ４８で締結された電流線４７によって結線されている。各電流検出器３１は、接続端子を構成する結線板４５と機器端子金具４４ａ間、および電流線４７の端部が円状に曲げ加工された端子部４７ａと機器端子金具４４ｂ間に、各導体３２が端子ねじ４８によって締結されることで保持されて、電力量計４１に取り付けられている。このため、機器端子金具４４ａ，４４ｂに接続された図示しない負荷側電線に流れる電流は、導体３２および端子ねじ４８によって形成される電流路を流れる電流として、各電流検出器３１によって検出される。
【００３１】
本実施形態によれば、機器端子金具４４ａ，４４ｂの各々に、図３に示す従来の電力量計１１ｂのように、電流検出器３１を貫通させる必要がない。このため、各機器端子金具４４ａ，４４ｂの幅をより細く加工して加工費がかかったり、また、各電流検出器３１の貫通孔の内径を大きくして、コア材料費が高くなったり、端子ピッチの増大による端子ブロック４２の大型化を招くこともない。
【００３２】
また、導体３２が機器端子金具４４ａ，４４ｂに垂直に端子ねじ４８によって固定され、導体３２に曲応力が生じないので、導体３２の強度が高くなって振動や衝撃等に極めて強くなる。このため、図２に示す従来の電力量計１１ａのように、電流線１４の変形を防止するための固定部材が必要とならず、その取り付け作業が不要になって材料コストもかからなくなる。また、結線板４５は板材をプレス加工して製造され、図２に示す従来の電力量計１１ａのように、電流線１３の線材の曲げ加工を行う必要がなくなって、加工費も低減される。
【００３３】
また、図２に示す従来の電力量計１１ａのように、電流線１３の両端部間のピッチを端子金具１５，１５のピッチよりも広げてから電流検出器１ｂを電流線１３に貫通させる手間を要することがなくなる。また、図２に示す従来の電力量計１１ａのように、電流線１４をプリント配線基板１２に実装された変流器１ｂに貫通させずに済むため、電力量計４１内部における電流線４７の全長が電流線１４のように長くならずに済み、電線材料費を削減できると供に、電力量計４１内部の絶縁距離に余裕ができるため、プリント配線基板４６の小型化が可能になる。さらに、電流線４７が短縮されると共に結線板４５を用いることができるため、振動や衝撃等で配線部材が煽られることもなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
上記の実施形態では本発明による電流検出器を配線用遮断器および電力量計に適用した場合について説明したが、その他の電力配電機器や、機器端子に接続端子を端子ねじで締結するその他の機器に本発明による電流検出器を適用することも可能である。この場合においても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。
【符号の説明】
【００３５】
２１…配線用遮断器
２４…圧着端子金具
２５，４８…端子ねじ
２６，４４ａ，４４ｂ…機器端子金具
３１…電流検出器
３２…導体
３３…電流センサ
３４…プリント配線基板
３５…リード線支持体
３６…リード線
３７…磁性コア
３７ａ…ギャップ
３８…ケース
４１…電力量計
【図１】
2011027679.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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