(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合体させることにより、単芯被覆電線を包囲するクランプ領域を画定する一対の磁気コアと、
前記一対の磁気コアの一部に巻回されるコイルと、
前記一対の磁気コアおよび前記コイルを支持し、該一対の磁気コアが合体した状態を保持できるコアケースと、
前記クランプ領域に配設される電極と、
前記クランプ領域に配設され、前記一対の磁気コアにより包囲される電線を押圧して前記電極に圧接させる弾性部材と、
を含み、
前記コアケースは、
前記一対の磁気コアの一方を包持するとともに、前記クランプ領域に配設される前記電極を支持して前記弾性部材による前記電線を介した前記電極への押圧を受ける第１のハウジング機構と、
前記一対の磁気コアの他方を包持する第２のハウジング機構と、
前記第１および第２のハウジング機構に支持される一対の磁気コアが合体した状態を保持する結合機構と、
前記第１および第２のハウジング部に支持される一対の磁気コアを、該一対の磁気コアが合体する方向に付勢するバネ機構と、
を備え、
前記第２のハウジング機構は、前記クランプ領域に配設される前記弾性部材を支持して、前記弾性部材による前記電線の押圧に伴う反発圧の、前記一対の磁気コアの他方への伝播を抑制する弾性部材支持部を備える電気信号検出端子。
【請求項２】
前記バネ機構は、第１の弾性定数を有し、前記一対の磁気コアの外側面に当接する先端部と、前記第１の弾性定数よりも大きい第２の弾性定数を有し、前記ハウジング機構と係合する根元部と、を含む請求項１記載の電気信号検出端子。
【請求項３】
前記弾性部材は、常圧状態において、位置により厚みが異なる形状を有し、前記一対の磁気コアにより包囲される電線の外径に応じて、前記クランプ領域に配設される部分を移動させることができる請求項１または２記載の電気信号検出端子。
【請求項４】
単芯被覆電線の電圧、および該電線に流れる電流を検出する電気信号検出端子と、該電線に接続された負荷が消費する電力を算出する電力測定ユニットと、を備える電力測定装置であって、
前記電気信号検出端子は、
合体させることにより、前記電線を包囲するクランプ領域を画定する一対の磁気コアと、
前記一対の磁気コアの一部に巻回されるコイルと、
前記一対の磁気コアおよび前記コイルを支持し、該一対の磁気コアが合体した状態を保持できるコアケースと、
前記クランプ領域に配設される電極と、
前記クランプ領域に配設され、前記一対の磁気コアにより包囲される前記電線を押圧して前記電極に圧接させる弾性部材と、
を含み、
前記電力測定ユニットは、
前記電極により検出された電圧対応信号、および前記コイルにより検出された電流対応信号に基づいて、前記一対の磁気コアにクランプされる前記電線に接続された負荷が消費する電力を算出する制御部と、
を含み、
前記コアケースは、
前記一対の磁気コアの一方を包持するとともに、前記クランプ領域に配設される前記電極を支持して前記弾性部材による前記電線を介した前記電極への押圧を受ける第１のハウジング機構と、
前記一対の磁気コアの他方を包持するとともに、前記クランプ領域に配設される前記弾性部材を支持して、前記弾性部材による前記電線の押圧に伴う反発圧の、前記一対の磁気コアの他方への伝播を抑制する第２のハウジング機構と、
前記第１および第２のハウジング機構に支持される一対の磁気コアが合体した状態を保持する結合機構と、
前記第１および第２のハウジング部に支持される一対の磁気コアを、該一対の磁気コアが合体する方向に付勢するバネ機構と、
を備える電力測定装置。
【請求項５】
前記バネ機構は、第１の弾性定数を有し、前記一対の磁気コアの外側面に当接する先端部と、前記第１の弾性定数よりも大きい第２の弾性定数を有し、前記ハウジング機構と係合する根元部と、を含む請求項４記載の電力測定装置。
【請求項６】
前記弾性部材は、常圧状態において、位置により厚みが異なる形状を有し、前記一対の磁気コアにより包囲される電線の外径に応じて、前記クランプ領域に配設される部分を移動させることができる請求項４または５記載の電力測定装置。
【請求項７】
前記電気信号検出端子は、さらに、前記一対の磁気コアの該一対の磁気コアが接合する方向と交差する外側面に配設され、前記一対の磁気コアの合体方向にかかる押圧を検出する圧力センサと、を含み、
前記電力測定ユニットは、さらに、前記電流対応信号を時系列に記憶する記憶部と、を含み、
前記電力測定ユニットに設けられる制御部は、前記圧力センサによる押圧信号に基づいて、前記一対の磁気コアが押圧される時点の前後一定時間内における電流対応信号を前記記憶部から読出し、該記憶部から読出された押圧前後の電流対応信号の比較に基づいて、電力算出の可否判定を行う請求項４〜６いずれか１項記載の電力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単芯被覆電線の電圧、およびその電線に流れる電流を検出しうる電気信号検出端子、およびその電気信号検出端子を用いてその電線に接続された負荷の消費電力を算出する電力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、単芯被覆電線の電圧を比接触で検出する電圧測定プローブと、その電線に流れる電流を検出する電流測定プローブと、検出された電圧および電流に基づいて、その電線に接続された負荷の消費電力を算出する本体部と、を備えた電力測定装置が知られている（たとえば特許文献１）。また、このような電力測定装置のプローブ（電気信号検出端子）として、固定センサアームと、可動センサアームと、固定センサアームと可動センサアームとによってクランプされた測定対象電線を固定センサアームに押さえつける押さえアームと、を備えるプローブが知られている（たとえば特許文献２）。固定センサアームは、一端部が支持体に固定されると共に検出電極が内部に配設される。可動センサアームは、一端部が支持体に回動自在に取り付けられ、他端部が固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成される。固定センサアームおよび可動センサアームは、磁気コアを含み、測定対象電線をクランプすることによって閉磁路を形成する。押さえアームは、一端部が可動センサアームの一端部と共に支持体に回動自在に取り付けられて固定センサアームと可動センサアームとの間に配設され、クランプされた測定対象電線を固定センサアームにおける検出電極の配設位置の近傍に押し付ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開第２００６−３４３１０９号公報
【特許文献２】特開第２００９−０４１９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなプローブを用いることにより、測定対象電線の電圧を非接触で測定するときに重要となる測定対象電線と検出電極との間に形成される静電容量の容量値の変動を低減することが可能となる。ただし、より簡易な構造を有する非接触型のプローブがあれば、なお好ましいであろう。
【０００５】
本発明の目的は、より簡易な構造を有する非接触型の電気信号検出端子、および該電気信号検出端子を含む電力測定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】
本発明の一観点によれば、合体させることにより、単芯被覆電線を包囲するクランプ領域を画定する一対の磁気コアと、前記一対の磁気コアの一部に巻回されるコイルと、前記一対の磁気コアおよび前記コイルを支持し、該一対の磁気コアが合体した状態を保持できるコアケースと、前記クランプ領域に配設される電極と、前記クランプ領域に配設され、前記一対の磁気コアにより包囲される電線を押圧して前記電極に圧接させる弾性部材と、を含み、前記コアケースは、前記一対の磁気コアの一方を包持するとともに、前記クランプ領域に配設される前記電極を支持して前記弾性部材による前記電線を介した前記電極への押圧を受ける第１のハウジング機構と、前記一対の磁気コアの他方を包持する第２のハウジング機構と、前記第１および第２のハウジング機構に支持される一対の磁気コアが合体した状態を保持する結合機構と、前記第１および第２のハウジング部に支持される一対の磁気コアを、該一対の磁気コアが合体する方向に付勢するバネ機構と、を備え、前記第２のハウジング機構は、前記クランプ領域に配設される前記弾性部材を支持して、前記弾性部材による前記電線の押圧に伴う反発圧の、前記一対の磁気コアの他方への伝播を抑制する弾性部材支持部を備える電気信号検出端子、が提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によれば、単芯被覆電線の電圧、および該電線に流れる電流を検出する電気信号検出端子と、該電線に接続された負荷が消費する電力を算出する電力測定ユニットと、を備える電力測定装置であって、前記電気信号検出端子は、合体させることにより、前記電線を包囲するクランプ領域を画定する一対の磁気コアと、前記一対の磁気コアの一部に巻回されるコイルと、前記一対の磁気コアおよび前記コイルを支持し、該一対の磁気コアが合体した状態を保持できるコアケースと、前記クランプ領域に配設される電極と、前記クランプ領域に配設され、前記一対の磁気コアにより包囲される前記電線を押圧して前記電極に圧接させる弾性部材と、を含み、前記電力測定ユニットは、前記電極により検出された電圧対応信号、および前記コイルにより検出された電流対応信号に基づいて、前記一対の磁気コアにクランプされる前記電線に接続された負荷が消費する電力を算出する制御部と、を含み、前記コアケースは、前記一対の磁気コアの一方を包持するとともに、前記クランプ領域に配設される前記電極を支持して前記弾性部材による前記電線を介した前記電極への押圧を受ける第１のハウジング機構と、前記一対の磁気コアの他方を包持するとともに、前記クランプ領域に配設される前記弾性部材を支持して、前記弾性部材による前記電線の押圧に伴う反発圧の、前記一対の磁気コアの他方への伝播を抑制する第２のハウジング機構と、前記第１および第２のハウジング機構に支持される一対の磁気コアが合体した状態を保持する結合機構と、前記第１および第２のハウジング部に支持される一対の磁気コアを、該一対の磁気コアが合体する方向に付勢するバネ機構と、を備える電力測定装置、が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
より容易に信頼性の高い電力測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａおよび図１Ｂは、第１の実施例による電気信号検出端子を示す斜視図である。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは、上側ハウジング機構の底面、および下側ハウジング機構の上面を示すＸＹ平面図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、第１の実施例の電気信号検出端子により測定対象電線をクランプする様子を示すＸＺ側面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、第１の電気信号検出端子により比較的太い径を有する測定対象電線をクランプする様子を示すＸＺ側面図およびＹＺ断面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、第２の実施例による電気信号検出端子のバネ機構を示すＸＺ断面図である。
【図６】図６Ａ〜６Ｃは、第３の実施例による電気信号検出端子の上側ハウジング機構の下面を示す平面図、および電気信号検出端子により比較的太い径を有する測定対象電線をクランプする様子を示すＹＺ断面図である。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、第４の実施例による電気信号検出端子により比較的太い径を有する測定対象電線をクランプする様子を示すＹＺ断面図である。
【図８】図８は、実施例による電力測定装置に用いられる電気信号検出端子を示すＸＺ側面図である。
【図９】図９は、実施例による電力測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本体ユニットの電圧測定部の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本体ユニットの電流測定部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１２Ａ〜１２Ｃは、実施例による電力測定装置により測定された押圧信号、電流実効値および電圧実効値の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施例による電力測定装置により測定された電圧波形および電流波形の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜図２を参照して、実施例による電気信号検出端子の基本構成を説明する。
【００１１】
図１Ａおよび図１Ｂは、第１の実施例による電気信号検出端子を示す斜視図である。電気信号検出端子１０は、図１Ａに示すように、合体することにより単芯被覆電線４０を包囲するクランプ領域１１を画定する上側磁気コア１２ａおよび下側磁気コア１２ｂと、下側磁気コア１２ｂの一部に巻回されるコイル１３と、を含む。なお、コイル１３は、上側磁気コア１２ａに巻回されてもかまわない。一対の磁気コア１２ａ，１２ｂは、高透磁率の磁性材料であるフェライトや、パーマロイ等で形成され、たとえば、半環状の形状を有する。コイル１３は、たとえば、絶縁体により被覆された銅線により構成される。
【００１２】
一対の磁気コア１２ａ，１２ｂおよびコイル１３は、図１Ｂに示すように、コアケース２０に収容される。コアケース２０は、上側ハウジング機構２１ａ、および下側ハウジング機構２１ｂを含む。上側ハウジング機構２１ａは上側磁気コア１２ａを包持し、下側ハウジング機構２１ｂは下側磁気コア１２ｂ（図１Ａ）およびコイル１３（図１Ａ）を包持する。
【００１３】
コアケース２０は、さらに、上下ハウジング機構２１ａ，２１ｂの側面に配設される結合機構、つまりヒンジ機構２２（図２Ａ，図２Ｂ）およびロック機構２３と、上側ハウジング機構２１ａの上面に配設されるバネ機構２４と、を具備する。ヒンジ機構２２は、ハウジング機構２１ａ，２１ｂの側面に配設され、ハウジング機構２１ａ，２１ｂを開閉自在に連結する。ヒンジ機構２２は、たとえば図１Ｂに示すブロック矢印の方向に、上側ハウジング機構２１ａを可動しうる。ロック機構２３は、たとえば、上側ハウジング機構２１ａのヒンジ機構２２と対向する側面に設けられた係止爪２３ａ（図２Ａ，図２Ｂ）、および下側ハウジング機構２１ｂのヒンジ機構２２と対向する側面に設けられた係止フック２３ｂ（図２Ａ，図２Ｂ）からなる。ロック機構２３は、ハウジング機構２１ａ，２１ｂの閉状態を保持しうる。ヒンジ機構２２およびロック機構２３を含む結合機構は、ハウジング機構２１ａ，２１ｂに包持される一対の磁気コア１２ａ，１２ｂが合体した状態を保持できる。バネ機構２４は、たとえば、ハウジング機構２１ａと一体的に形成された板バネからなり、上側ハウジング機構２１ａに包持される磁気コア１２ａを、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂが合体する方向に付勢する。コアケース２０は、たとえばプラスチック等の樹脂で一体的に成形される。
【００１４】
電気信号検出端子１０は、さらに、クランプ領域１１に、主面が磁気コア１２ａ，１２ｂが合体する方向に直交するよう配設される電極１４と、クランプ領域１１に電極１４の主面と対向するように配設される弾性部材１５を含む。電極１４は、電導性部材、たとえば銅箔テープにより構成され、弾性部材１５は、体積可変な非磁性部材、たとえばスポンジゴム等により構成される。クランプ領域１１における電極１４および弾性部材１５の配設状況を、図２を参照して、さらに詳しく説明する。
【００１５】
なお、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂが合体する方向をＺ方向、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂが画定するクランプ領域１１を測定対象電線４０が挿通する方向をＹ方向、それらの方向とそれぞれ直交する方向をＸ方向、とするＸＹＺ直交座標系を定義する。
【００１６】
図２Ａおよび図２Ｂは、上側ハウジング機構２１ａの底面、および下側ハウジング機構２１ｂの上面を示すＸＹ平面図である。上側ハウジング機構２１ａの底面は、図２Ａに示すように、押え爪２５により支持された上側磁気コア１２ａが露出し、上側磁気コア１２ａの凹部には両面テープ等により固定された弾性部材１５が配設されている。下側ハウジング機構２１ｂの上面は、図２Ｂに示すように、下側磁気コア１２ｂが露出し、その凹部を埋める電極支持部２６上に電極１４が配設されている。電極支持部２６およびそれに支持される電極１４は、測定対象電線４０（図１Ａ）を安定に収容するよう窪み形状を有している。図２Ａに示す上側磁気コア１２ａの合体面１２ａＩ，１２ａＩＩと、図２Ｂに示す下側磁気コア１２ｂの合体面１２ｂＩ，１２ｂＩＩと、がそれぞれ接合して測定対象電線４０を包囲するクランプ領域１１（図１Ａ）を画定する。測定対象電線４０をクランプする際、弾性部材１５は、クランプされる測定対象電線４０（図１Ａ）を押圧し、その形状を変化させて測定対象電線４０の反発圧を吸収しながら、測定対象電線４０を電極１４に圧接させる。その様子を、図３を参照して、さらに詳しく説明する。
【００１７】
図３Ａおよび図３Ｂは、第１の実施例の電気信号検出端子により測定対象電線をクランプする様子を示すＸＺ側面図である。なお、以降、便宜的に、コアケースに設けられる結合機構（ヒンジ機構およびロック機構）の図示を省略する。
【００１８】
まず、図３Ａに示すように、測定対象電線４０を電極１４上に配置して、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂを合体させようとする場合を想定する。上側磁気コア１２ａは、上側ハウジング機構２１ａに設けられる押え爪２５（図２Ａ）によって、ハウジング機構２１ａから脱落しないよう支持されるとともに、その一端側および他端側の先端部がハウジング機構２１ａから突出するよう支持される。このように、磁気コア１２ａの先端部をハウジング機構２１ａから突出させることで、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂの合体面を確実に接触させることが可能である。この際、ハウジング機構２１ａの上面に設けられるバネ機構２４は、上側磁気コア１２ａに当接せずに定常状態を保持している。
【００１９】
次に、図３Ｂに示すように、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂを合体させた場合を想定する。一対の磁気コア１２ａ，１２ｂ各々の一端部および他端部の合体面は相互に接触し、その状態が保持される。この際、上側ハウジング機構２１ａの上面に設けられるバネ機構２４は、上側磁気コア１２ａを、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂが合体する方向（Ｚ軸負方向）に付勢する。弾性部材１５は、測定対象電線４０を押圧し、その形状を変化させて測定対象電線４０の反発圧を吸収しながら、測定対象電線４０を電極１４に圧接させる。
【００２０】
このような簡易な構成を有する電気信号検出端子を用いることにより、そのクランプ領域に配設される電極に、クランプされる測定対象電線を容易に接触させることが可能となる。これにより、測定対象電線の電圧を非接触で測定する際に重要となる、測定対象電線に含まれる芯線と電極との間に形成されるコンデンサの容量値の変動を低減させることが可能となる。
【００２１】
なお、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂは、合体して閉磁路を形成し、測定対象電線４０に流れる電流によって生じる磁束を効率的にコイル１３に誘導する。磁気コア１２ａ，１２ｂの一部に巻回されるコイル１３は、環状のコイル内部を貫通する磁束に応じた電圧を誘起する。この電圧信号は、測定対象電線４０に流れる電流に対応した信号ＳＩ１，ＳＩ２として、後段の測定装置に出力される。また、測定対象電線４０と圧接する電極１４は、測定対象電線４０の芯線と併せてコンデンサを構成し、電荷供給源（たとえば一端が接地されたコンデンサ）と接続することにより、測定対象電線の電圧に対応した電荷を充放電しうる。この電荷の充放電信号（つまり電圧信号）は、測定対象電線４０の電圧に対応した信号ＳＶとして、後段の測定装置に出力される。
【００２２】
図４Ａは、第１の電気信号検出端子により比較的太い径を有する測定対象電線をクランプする様子を示すＸＺ側面図である。また、図４Ｂは、図４ＡにおけるＩＶＢ−ＩＶＢ断面を示す。一般的に用いられる単芯被覆電線の外径は、たとえば、定格１０Ａ電線で約２ｍｍ程度であり、定格５００Ａ電線で約２５ｍｍ程度である。一対の磁気コアを合体させた際の弾性部材と電極との距離が、比較的細い電線に対応した電気信号検出端子を用いて、比較的太い電線をクランプしようとする場合を想定する。このような場合、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、弾性部材１５が電線４０の反発圧を吸収できる範囲を超えてしまい、磁気コア１２ａ，１２ｂの間に乖離（ギャップＧ）が発生する可能性がある。磁気コア１２ａ，１２ｂ間にギャップＧが存在する場合、磁気コア１２ａ，１２ｂが形成する磁路の磁気抵抗が増加し、コイル１３は電線４０に流れる電流を精度よく検出しえなくなる。
【００２３】
このような場合には、一対の磁気コアの一方に当接する先端部と、ハウジング機構と係合する根元部と、で弾性係数が異なるバネ機構を用いることが好ましい。弾性部材を支持して、電線の押圧に伴う反発圧の、一対の磁気コアの一方への伝播を抑制する弾性部材支持部を具備するハウジング機構を用いてもよい。または、クランプ領域を挿通する部分を有し、常圧状態において、位置により厚みが異なる形状を有する弾性部材を用いてもよい。
【００２４】
図５Ａ〜図５Ｃは、第２の実施例による電気信号検出端子のバネ機構を示すＸＺ断面図である。本実施例において、コアケース２０（図１Ｂ）に設けられるバネ機構２４は、図５Ａに示すように、上側磁気コア１２ａの上側面に当接する先端部と、ハウジング機構２１ａと係合する根元部と、で厚みが異なる。つまり、第１の弾性定数を有する先端部と、第１の弾性定数よりも大きい第２の弾性定数を有する根元部と、を含む。バネ機構２４は、たとえば図５Ｂに示すように、コアケース２０のロック機構２３（図１Ｂ）により、ハウジング機構２１ａ，２１ｂを閉状態にロックするまでは、バネ機構２４の先端部による相対的に弱い力で上側磁気コア１２ａを付勢する。比較的太い電線４０をクランプし、上側磁気コア１２ａをさらにＺ軸上方へ移動させようとする反発圧が作用する場合、バネ機構２４の根元部による相対的に強い力で磁気コア１２ａを付勢する。
【００２５】
このようなバネ機構を設けることにより、比較的太い電線をクランプした場合に生じうる一対の磁気コア間のギャップの発生を抑制し、電線に流れる電流を精度よく検出することが可能となる。なお、バネ機構２４は、図５Ｃに示すように、先端部から根元部まで連続的に厚みが異なる形状でもかまわない。
【００２６】
図６Ａ〜６Ｃは、第３の実施例による電気信号検出端子の上側ハウジング機構２１ａの底面を示す平面図、およびその電気信号検出端子により比較的太い径を有する測定対象電線をクランプする一部の様子を示すＹＺ断面図である。本実施例において、上側ハウジング機構２１ａは、図６Ａに示す底面図および図６Ｂに示す断面図のように、凹状の上側磁気コア１２ａの内側底部と弾性部材１５との間に、上側ハウジング機構２１ａの両側端部を渡すように配設される弾性部材支持部２７を具備する。弾性部材支持部２７は、脱落しないよう磁気コア１２ａを支持するとともに、両面テープ等を介して弾性部材１５を固定する。弾性部材支持部２７は、弾性部材１５により比較的太い電線４０を電極１４に圧接させる際、その圧接に伴う電線４０の反発圧を上側ハウジング機構２１ａの両側端部にバイパスし、反発圧の上側磁気コア１２ａへの伝播を抑制する。
【００２７】
このような弾性部材支持部を設けることにより、比較的太い電線をクランプした場合に生じうる一対の磁気コア間のギャップの発生を抑制し、電線に流れる電流を精度よく検出することが可能となる。なお、弾性部材支持部２７は、図６Ｃに示す断面図ように、上側ハウジング機構２１ａとは別体とし、その両側端部ないし押え爪２５（図２Ａ）に係合するよう配設してもかまわない。
【００２８】
図７Ａおよび７Ｂは、第４の実施例による電気信号検出端子により比較的太い径を有する測定対象電線をクランプする一部の様子を示すＹＺ断面図である。本実施例において、弾性部材１５は、図７Ａに示すように、凹状の上側磁気コア１２ａの底辺部分を包囲する円筒形状を有し、その周縁部の厚みが位置により異なる形状を有する。なお、上側ハウジング機構２１ａに弾性部材支持部２７を設けた場合、この弾性部材支持部２７は弾性部材１５に対応する形状が好ましい。このような形状の弾性部材１５を用いることにより、クランプする電線４０の太さに応じて、弾性部材１５を回転させて、電線４０が電極１４に適度に圧接するよう弾性部材１５の厚さを調整することが可能となる。また、図７Ｂに示すように、弾性部材１５を三角形状とし、その形状に対応した弾性部材支持部２７を設けることにより、弾性部材１５をスライドさせて、電線４０が電極１４に適度に圧接するよう弾性部材１５の厚さを調整することも可能である。
【００２９】
このような形状の弾性部材を用いることにより、比較的太い電線をクランプした場合に生じうる一対の磁気コア間のギャップの発生を抑制し、電線に流れる電流を精度よく検出することが可能となる。なお、弾性部材は、クランプ領域を挿通して延在する折り延し可能な構造であってもかまわないし、貼り剥し可能な多層構造であってもかまわない。このような弾性部材を用いても、電線が電極に適度に圧接するよう弾性部材の厚さを調整することが可能である。
【００３０】
第１〜４の実施例で示したような簡易な構成を有する電気信号検出端子を用いることにより、その電気信号検出端子にクランプされる測定対象電線の電圧およびその電線に流れる電流を、精度よく検出することが可能となる。ただし、一対の磁気コアが確実に合体していることを視認することは、その構造上困難であろう。また、クランプされる電線が電極に確実に接触していることを視認することも、その構造上困難であろう。一対の磁気コアが合体していない場合、または、クランプされる電線が電極に接触していない場合、電線に接続される負荷が消費する電力を精度よく測定することは困難である。
【００３１】
このような場合、測定を実施するオペレータは、一対の磁気コアをその合体方向に押圧しながら、検出される電圧値および電流値をモニターし、電気信号検出端子のクランプ状態を確認することが好ましいであろう。だたし、このようなクランプ状態の確認を、自動的に判定する手段があれば、なお好ましいであろう。このような判定は、クランプ状態の確認にかかる押圧を検出する手段を含む電気信号検出端子と、その押圧検出、および電圧・電流信号の変化に基づいて、電気信号検出端子のクランプ状態の良否を自動的に判定する本体ユニットと、を含む電力測定装置を用いることで実現することが可能であろう。以下、図８〜１２を参照して、電気信号検出端子のクランプ状態の良否を自動的に判定する電力測定装置について説明する。
【００３２】
図８は、実施例による電力測定装置に用いられる電気信号検出端子を示すＸＺ側面図である。本実施例の電気信号検出端子１０は、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂの合体方向と交差する外側面、つまり上側磁気コア１２ａの上側面に、磁気コア１２ａ，１２ｂの合体方向にかかる押圧を検出する圧力センサ１６が設けられる。その他の構成は、たとえば第３の実施例の電気信号検出端子と同様である。オペレータは、測定に際し、圧力センサ１６を介して、上側磁気コア１２ａを、一対の磁気コア１２ａ，１２ｂの合体方向に押圧する。圧力センサ１６は、オペレータによる押圧に対応して、押圧信号ＳＰを後段の測定装置に出力する。圧力センサ１６は、たとえばピエゾ素子により構成される。なお、圧力センサ１６は、バネ機構２４による付勢に対しては反応しないものとする。
【００３３】
図９は、実施例による電力測定装置の全体的な構成を示すブロック図である。実施例による電力測定装置は、圧力センサが設けられた電気信号検出端子１０、および本体ユニット３０を含む。本体ユニット３０は、たとえば、電圧測定部３１、電流測定部３２、制御部３３、記憶部３４、通信部３５、および表示部３６を含む構成である。
【００３４】
電気信号検出端子１０は、単相交流電源に接続された電線の一方、たとえばライブライン４０をクランプする。電気信号検出端子１０は、電極１４（図８）により検出される電圧対応信号ＳＶａを、本体ユニットの電圧測定部３１に出力する。また、コイル１３（図８）により検出される電流対応信号ＳＩａ１，ＳＩａ２を本体ユニットの電流測定部３２に出力する。さらに、圧力センサ１６（図８）により検出される押圧信号ＳＰを本体ユニットの制御部３３に出力する。
【００３５】
電圧測定部３１および電流測定部３２は、入力された電圧対応信号ＳＶａおよび電流対応信号ＳＩａ１，ＳＩａ２をアナログ―デジタル変換した後、電圧対応信号ＳＶｄおよび電流対応信号ＳＩｄを制御部３３に出力する。
【００３６】
制御部３３は、入力された電圧対応信号ＳＶｄおよび電流対応信号ＳＩｄに基づいて、たとえば測定対象電線４０に接続される負荷の有効電力等を算出する。また、各モジュールのパラメータ設定、たとえば、電圧測定部３１および電流測定部３２のサンプリング周波数等の設定を行う。
【００３７】
記憶部３４は、制御部３３と接続され、たとえば、制御部３３により取得された電圧および電流対応信号を時系列に記憶する。記憶部３４は、たとえば、ランダムアクセスメモリやハードディスクドライブ等により構成される。
【００３８】
通信部３５は、制御部３３に接続され、各種設定およびデータ等を外部機器との間で送受信する。
【００３９】
表示部３６は、制御部３３に接続され、制御部３３のステータスや算出される消費電力、または測定対象電線の電圧・電流の時間変化を示す波形などを表示する。
【００４０】
図１０および図１１は、本体ユニットの電圧測定部３１、および電流測定部３２の具体的な構成例を示すブロック図である。電圧測定部３１は、たとえば図１０に示すように、負荷容量Ｃ１と、入力抵抗Ｒ１と、オペアンプＯｐ１および増幅率規定抵抗Ｒ２，Ｒ３を含む増幅回路Ｃｉｒ１と、アナログ―デジタルコンバータＡＤ１と、を含む構成である。測定対象電線４０と併せてコンデンサを構成する電極１４は、一端が接地された負荷容量Ｃ１と接続することにより、測定対象電線４０の電圧に対応した電荷を充放電しうる。この電荷の充放電信号（電圧対応信号ＳＶａ）は、入力抵抗Ｒ１を介して、所定の増幅率を有する増幅回路Ｃｉｒ１に入力される。増幅回路Ｃｉｒ１によって増幅された電圧対応信号は、アナログ―デジタルコンバータＡＤ１によって、所定のサンプリング周波数ｆでアナログ―デジタル変換される。アナログ―デジタル変換された電圧対応信号ＳＶｄは、後段の制御部３３（図９）に出力される。
【００４１】
電流測定部３２は、たとえば図１１に示すように、負荷抵抗Ｒ４と、オペアンプＯｐ２および増幅率規定抵抗Ｒ５，Ｒ６を含む増幅回路Ｃｉｒ２と、アナログ―デジタルコンバータＡＤ２と、を含む構成である。電気信号検出端子のコイル１３から出力される電流対応信号ＳＩａ１は基準電位（接地、コモングランド）に接続され、電流対応信号ＳＩａ２は負荷抵抗Ｒ４を介して所定の増幅率を有する増幅回路Ｃｉｒ２に入力される。増幅回路Ｃｉｒ２によって増幅された電流対応信号は、アナログ―デジタルコンバータＡＤ２によって、所定のサンプリング周波数ｆでアナログ―デジタル変換される。アナログ―デジタル変換された電流対応信号ＳＩｄは、後段の制御部３３（図９）に出力される。
【００４２】
以下、図８および図９と併せて、本体ユニットの制御部による一対の磁気コアの合体状態判定フロー、および測定対象電線と電極との接触状態判定フローについて説明する。
【００４３】
図１２Ａは、電気信号検出端子に設けられる圧力センサにより検出された押圧信号の時間変化を示すグラフである。測定に際し、オペレータは、電気信号検出端子により、交流電源および負荷に接続された測定対象電線をクランプし、圧力センサを介して、一対の磁気コアをその合体方向に押圧する。制御部３３は、電圧測定部３１および電流測定部３２から出力される交流電圧および交流電流データ、ないしそれらのデータから算出する実効値データを逐次記憶部３４に記憶している。そして、制御部３３に圧力センサから出力される押圧信号が入力されたとき、制御部３３は、その押圧信号が入力された時刻（ｔ０）の前後一定時間内（−ｔ１〜ｔ１）における電圧・電流実効値データを記憶部３４から読み出す。
【００４４】
図１２Ｂは、実施例による電力測定装置により測定された電流実効値の時間変化を示すグラフである。制御部３３は、記憶部３４から読み出した時間（−ｔ１〜ｔ０）内における電流実効値の平均値Ｉｅｆｆ１と、時間（ｔ０〜ｔ１）内における電流実効値の平均値Ｉｅｆｆ２と、を算出し、それら平均値を比較する。このとき、たとえば図中ＷＦ１に示す波形ように、Ｉｅｆｆ１とＩｅｆｆ２との比率（Ｉｅｆｆ１／Ｉｅｆｆ２）が相対的に小さい場合、具体的には７０％以下である場合、一対の磁気コアの間には著しいギャップが存在すると判定する。この結果は、たとえば本体ユニットの通信部３５に接続された外部機器や表示部３６を介してオペレータに通知される。
【００４５】
一方、たとえば図中ＷＦ２に示す波形ように、Ｉｅｆｆ１／Ｉｅｆｆ２が相対的に大きい場合、具体的には７０％より大きい場合、一対の磁気コアは所定の測定精度を満足する程度に合体して閉磁路を形成していると判定する。このとき、制御部３３は、たとえば、自動的に電力測定を開始する。なお、（−ｔ１〜ｔ０），（ｔ０〜ｔ１）の時間幅やＩｅｆｆ１／Ｉｅｆｆ２の判定値などの各種パラメータは、たとえば通信部３５に接続された外部機器から適宜設定することが可能である。
【００４６】
図１２Ｃは、実施例による電力測定装置により測定された電圧実効値の時間変化を示すグラフである。測定対象電線４０と電極１４との接触状態は、コアケース２０のロック機構２３（図１Ｂ）により、ハウジング機構２１ａ，２１ｂを閉状態にロックした時点で概ね規定される。このため、制御部３３は、押圧信号とは独立に、電圧実効値の平均値を算出し、その平均値と所定の判定値とを比較し、測定対象電線４０と電極１４との接触状態の良否判定を行えばよい。ただし、押圧信号を利用して、一対の磁気コアが押圧される時点の前後一定時間内における電圧実効値の平均値を算出してもかまわない。
【００４７】
たとえば、図中ＷＦ３に示す波形ように、時間（−ｔ１〜ｔ１）内における電圧実効値の平均値Ｖｅｆｆ１と、所定の判定値Ｖｒｅｆと、を比較し、Ｖｅｆｆ１＜Ｖｒｅｆである場合、測定対象電線４０と電極１４とが接触していないと判定する。この結果は、たとえば本体ユニットの通信部３５に接続された外部機器や表示部３６を介してオペレータに通知される。また、たとえば、図中ＷＦ４に示す波形ように、時間（−ｔ１〜ｔ１）内における電圧実効値の平均値Ｖｅｆｆ２、所定の判定値Ｖｒｅｆと、を比較し、Ｖｅｆｆ２＞Ｖｒｅｆである場合、測定対象電線４０と電極１４とが接触していると判定する。このとき、制御部３３は、たとえば、自動的に電力測定を開始する。なお、測定対象電線に接続される交流電源の振幅値が既知であるような場合、たとえば、国内規格の交流１００Ｖであるような場合、電力算出に際し、検出される電圧対応信号は、位相情報のみを採用し、振幅情報は既知である振幅値を採用してもかまわない。
【００４８】
図１３は、実施例による電力測定装置により測定された電圧波形および電流波形の一例を示すグラフである。測定対象電線に接続された交流電源は、たとえば５０Ｈｚ１００Ｖである。本体ユニットの制御部は、図１３に示すような測定波形から、電圧実効値、電流実効値、および皮相電力を逐次算出することが可能である。また、電圧波形と電流波形との位相差から力率を算出し、さらに、皮相電力と力率から有効電力を逐次算出することが可能である。
【００４９】
本体ユニットの制御部にこのようなフローを設けることにより、電気信号検出端子のクランプ状態を容易に確認することが可能となる。たとえば、長時間にわたる消費電力モニターを行うに際し、以上のようなフローによって一対の磁気コアの合体状態、および測定対象電線と電極との接触状態を確認することで、信頼性の高い測定データを得ることが可能となる。このような電気信号検出端子、および本体ユニットを含む電力測定装置を用いることにより、容易に信頼性の高い電力測定を行うことができる。
【００５０】
以上、実施例を用いて本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、実施例では単相交流電源に接続された負荷の消費電力測定について説明したが、三相交流電源の場合についても、同様に消費電力測定を行うことが可能である。三相交流電源の場合には、三線各々をクランプする電気信号検出端子、および三線各々の電圧および電流を測定する電圧測定部および電流測定部を備える電力測定装置を用いればよい。三線各々の電圧・電流波形が得られれば、既知の計算式により電力、力率等算出することが可能である。そのほか、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５１】
１０  電気信号検出端子、
１１  クランプ領域、
１２ａ  上側磁気コア、
１２ａＩ，ＩＩ  上側磁気コア合体面、
１２ｂ  下側磁気コア、
１２ｂＩ，ＩＩ  下側磁気コア合体面、
１３  コイル、
１４  電極、
１５  弾性部材、
１６  圧力センサ、
２１ａ，２１ｂ  ハウジング部、
２２  ヒンジ部、
２３  ロック部、
２３ａ  係止爪、
２３ｂ  係止フック、
２４  バネ部、
２５  押え爪、
２６  電極支持部、
２７  弾性部材支持部、
３０  電力測定ユニット、
３１  電圧測定部、
３２  電流測定部、
３３  制御部、
３４  記憶部、
３５  通信部、
３６  表示部
４０  電線。
【図１】
0005810741.tif 000002
【図２】
0005810741.tif 000003
【図３】
0005810741.tif 000004
【図４】
0005810741.tif 000005
【図５】
0005810741.tif 000006
【図６】
0005810741.tif 000007
【図７】
0005810741.tif 000008
【図８】
0005810741.tif 000009
【図９】
0005810741.tif 000010
【図１０】
0005810741.tif 000011
【図１１】
0005810741.tif 000012
【図１２】
0005810741.tif 000013
【図１３】
0005810741.tif 000014