(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大電流出力の変流器の出力電流を、２段目の中空形状の小電流出力の変流器を使用して小電流に変換し出力する電流変換装置であって、
複数の前記小電流出力の変流器と、前記小電流出力の変流器に対応する各大電流出力の変流器の出力電流を入力する入力端子を実装する基板を備え、
前記各小電流出力の変流器をそれぞれ、その中空部が前記基板に接するように横向きに実装し、
前記各小電流出力の変流器の中空部をそれぞれ通る前記大電流出力の変流器の出力電流経路を、電線と前記基板の回路パターンにより形成し、
前記基板を収納する装置本体として縦型のボックスを備え、
前記基板は、前記ボックス内に縦向きに配置されるとともに、前記各変流器の中空部を通る大電流出力の変流器の出力電流が発生する磁界が、ボックスに隣接して配置される装置に影響を与えないよう、前記基板は、垂直な方向に並んだ小電流出力の変流器の表面のラインが、ボックスの略左右の中心位置となるように、ボックス内に収納され、ボックスの側面との距離をとり、かつ隣接する装置が他の電流変換装置のときの間隔を設けること
を特徴とする電流変換装置。
【請求項２】
前記電線と前記基板の回路パターンを、
他端が前記入力端子に接続され、前記小電流出力の変流器の中空部の中心にまで延びた基板の第１回路パターンと、
一端が前記入力端子に接続され、他端が変流器の中空部の中心を通って前記基板の第１回路パターンの一端に接続された電線
により形成し、
前記第１回路パターンは、前記基板の表と裏を使用して、前記大電流出力の変流器の出力電流５Ａが流れる電流容量を確保していること
を特徴とする請求項１に記載の電流変換装置。
【請求項３】
前記各大電流出力の変流器の出力電流線路の間隔を、前記小電流出力の変流器の出力電流誤差を、許容誤差に抑える距離に設定していること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流変換装置。
【請求項４】
前記基板における前記各小電流出力の変流器の２次側の出力電流経路を、基板の第２回路パターンにより形成していること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電流変換装置。
【請求項５】
前記ボックスの表面に、各大電流出力の変流器の出力電流経路となる配線が接続される端子台と、各小電流出力の変流器により変換された電流を出力するコネクタを設け、またボックスの裏面に、ボックスをＤＩＮレールに取り付ける自在フックを設けたこと
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電流変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流の電流計測や電力計測に使用される電流変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より交流電流の計測や電力の計測には、一般に変流器（カレントトランス；以下、ＣＴと記す）を使用して電流を計測することが多い。
ＣＴには、旧ＪＩＳ規格により５Ａあるいは１Ａを出力する大電流出力のものと、巻線比を多くして出力電流を数１０ｍＡまで下げた小電流出力のものがあり、使用するＣＴの出力定格によって、電流計測回路の入力回路も変わる。
【０００３】
また数１００Ａ、１０００Ａといった大電流や高圧回路の電流を計測する場合には、一般的に、上記大電流出力のＣＴが使用され、また既設の設備には上記大電流出力のＣＴが設置されている。近年、小電流入力の電流計測装置や電力計測装置（モジュール）が多く販売されているが、このような小電流入力の電流計測装置や電力計測装置により、上記大電流出力のＣＴを接続して電流計測を行う必要があるときがある。
【０００４】
大電流出力のＣＴを、小電流入力の電流計測装置や電力計測装置の入力回路へ接続する場合、大電流出力のＣＴにさらに小電流出力のＣＴを接続し、ＣＴを２段として使用する。このように、２段目に小電流出力のＣＴを接続する方法は、簡便な方法ではあるが、次のような問題が生じる。
【０００５】
１．２段目の小電流出力のＣＴが、大電流出力のＣＴと計測装置とを接続する配線の途中に入るために、配線経路上に小電流出力のＣＴを収納するスペースが必要となる。多くの場合、配線ダクト内に収納されることから、配線ダクト内が満杯の状態となってしまい、配線の追加や変更が困難になっている。
【０００６】
２．小電流出力のＣＴを収納するスペースを盤内に設けたとしても、通常、小電流出力のＣＴの構造が、盤内に取り付ける構造となっていないため、煩雑な取り付け方となる。
３．小電流出力のＣＴが配線の途中に入るために、電力計測の際に要求される極性とは違った接続とされやすい（誤配線が発生しやすい）。また誤配線が発生すると、小電流出力のＣＴの取り付け位置までたどって、配線を修正しなければならず、手間と時間がかかる。特に、配線ダクト内に小電流出力のＣＴが埋まっている場合には、問題となる。
【０００７】
そこで、特許文献１に、プリント基板に小電流出力のＣＴを、ＣＴの中空が開放されるよう縦向きに実装し、実装されたＣＴの中空部内に電流バーを複雑に加工して挿入した電力量計が開示されている。
【０００８】
このように、プリント基板に小電流出力のＣＴを実装することにより、配線途中に、小電流出力のＣＴを収納するスペースを設ける必要がなくなり、また極性が間違っても、簡単に修正できる。
【特許文献１】特開２００５−１７２５０５号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、小電流入力の計測装置が主流となっており、既設の大電流入力の計測装置を取り換えるとき、小電流入力の計測装置にせざるを得ないことが多くなってきている。このとき、既設の盤内には、余分なスペースが無いことから、２段目の小電流出力のＣＴを複数個、同じ場所に、コンパクトに設置することが望まれている。
【００１０】
上記特許文献１の電力量計では、小電流出力のＣＴを縦向きに実装し、電流バーを複雑に加工してその中空部に挿入していることから、複数の小電流出力のＣＴの実装は困難であり、またコンパクトにすることが困難であるという問題があった。
【００１１】
また小電流出力のＣＴを複数個、同じ場所に設置した場合、各小電流出力のＣＴの中空部を通す１段目の大電流出力のＣＴの出力電流経路（配線）間の距離を適切に保つことができず、相互干渉を発生し、小電流出力ＣＴの出力電流に誤差が発生する恐れがある。また相互干渉が発生した場合に、小電流出力ＣＴ間の距離が各々であると、誤差の程度を予め知ることができなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、大電流出力のＣＴを使用して電流の計測や電力の計測に使用され、２段目の複数の小電流出力のＣＴを実装してその変換された電流を出力でき、かつ相互干渉を排除してコンパクトに形成できる電流変換装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、大電流出力の変流器の出力電流を、２段目の中空形状の小電流出力の変流器を使用して小電流に変換し出力する電流変換装置であって、複数の前記小電流出力の変流器と、前記小電流出力の変流器に対応する各大電流出力の変流器の出力電流を入力する入力端子を実装する基板を備え、前記各小電流出力の変流器をそれぞれ、その中空部が前記基板に接するように横向きに実装し、前記各小電流出力の変流器の中空部をそれぞれ通る前記大電流出力の変流器の出力電流経路を、電線と前記基板の回路パターンにより形成し、前記基板を収納する装置本体として縦型のボックスを備え、前記基板は、前記ボックス内に縦向きに配置されるとともに、前記各変流器の中空部を通る大電流出力の変流器の出力電流が発生する磁界が、ボックスに隣接して配置される装置に影響を与えないよう、前記基板は、垂直な方向に並んだ小電流出力の変流器の表面のラインが、ボックスの略左右の中心位置となるように、ボックス内に収納され、ボックスの側面との距離をとり、かつ隣接する装置が他の電流変換装置のときの間隔を設けることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成によれば、小電流出力の変流器の中空部がそれぞれ基板に接するように横向きに、すなわち寝かせた状態で実装されることにより、空間に占める小電流出力の変流器の高さを低くでき、かつ大電流出力の変流器の出力電流経路の一部を基板の回路パターンにより形成することにより、電流変換装置のコンパクト化が可能となる。また複数の小電流出力の変流器が設けられた電流変換装置を提供することにより、複数の小電流出力の変流器を取り付けるスペースを減少でき、複数の大電流出力の変流器を使用して電流や電力を計測する計測システム全体のコンパクト化が可能となる。また基板が縦向きにボックス内に配置され、そのとき、基板は、垂直な方向に並んだ小電流出力の変流器の表面のラインが、ボックスの略左右の中心位置となるようにボックス内に収納され、ボックスの側面との距離がとられ、かつ隣接する装置が他の電流変換装置のときの間隔が設けられて、ボックス内の各変流器の中空部を通る大電流出力の変流器の出力電流が発生する磁界が、隣接する装置に与えないように配置される。
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記電線と前記基板の回路パターンを、他端が前記入力端子に接続され、前記小電流出力の変流器の中空部の中心にまで延びた基板の第１回路パターンと、一端が前記入力端子に接続され、他端が変流器の中空部の中心を通って前記基板の第１回路パターンの一端に接続された電線により形成し、前記第１回路パターンは、前記基板の表と裏を使用して、前記大電流出力の変流器の出力電流５Ａが流れる電流容量を確保していることを特徴とするものである。
上記構成によれば、大電流出力の変流器の出力電流経路が、他端が入力端子に接続された基板の第１回路パターンと、一端が前記入力端子に接続され、他端が基板の第１回路パターンの一端に接続された電線により形成され、このとき、前記第１回路パターンは前記基板の表と裏が使用されることにより電流容量が保証され、大電流出力の変流器の出力電流５Ａが流れる電流容量が確保される。
【００１５】
また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記各大電流出力の変流器の出力電流線路の間隔を、前記小電流出力の変流器の出力電流誤差を、許容誤差に抑える距離に設定していることを特徴とするものである。
【００１６】
電流や電力の計測システムには許容誤差があり、電流変換装置に許容される誤差が設定される。また電流変換装置内に複数の変流器を配置すると、大電流出力の変流器の出力電流が発生する磁界が互いに干渉して、変流器の出力電流に誤差が発生する。そこで、互いに、例えば400Ａ／ｍの磁界に曝されない距離として、許容する出力電流の誤差に対応する。
【００１７】
上記構成によれば、大電流出力の変流器の出力電流線路の間隔が、小電流出力の変流器の出力電流誤差を、許容誤差に抑える距離に設定され、計測値の信頼性を維持できる。
【００１８】
また請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、前記基板における前記各小電流出力の変流器の２次側の出力電流経路を、基板の第２回路パターンにより形成していることを特徴とするものである。
【００１９】
上記構成によれば、基板における各小電流出力の変流器の２次側の出力電流経路が、基板の第２回路パターンにより形成され、第１回路パターンによる各大電流出力の変流器の出力電流経路の一部、および各小電流出力の変流器の２次側の出力電流経路が基板により形成される。
【００２１】
また請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明であって、前記ボックスの表面に、各大電流出力の変流器の出力電流経路となる配線が接続される端子台と、各小電流出力の変流器により変換された電流を出力するコネクタを設け、またボックスの裏面に、ボックスをＤＩＮレールに取り付ける自在フックを設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
上記構成によれば、大電流出力の変流器の配線の極性を間違えても端子台で配線を変えるだけで、簡単に修復することができ、またコネクタにより各小電流出力の変流器により変換された出力電流を簡単に計測装置へ接続することができる。またボックスは自在フックを使用して、簡単に所定のＤＩＮレールへ取り付け、取り外しができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の電流変換装置は、複数の小電流出力の変流器が取り付けられ、その出力を得ることができる基板をコンパクト化でき、この基板を収納する電流変換装置をコンパクトな形で提供でき、したがって複数の小電流出力の変流器を取り付けるスペースを減少でき、複数の大電流出力の変流器を使用して電流や電力を計測する計測システム全体のコンパクト化が可能となり、さらに基板を縦向きにボックス内に配置するとき、基板は、垂直な方向に並んだ小電流出力の変流器の表面のラインが、ボックスの略左右の中心位置となるようにボックス内に収納され、ボックスの側面との距離がとられ、かつ隣接する装置が他の電流変換装置のときの間隔が設けられることにより、ボックス内の各変流器の中空部を通る大電流出力の変流器の出力電流が発生する磁界が、隣接する装置に与えないようできる
、という効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態における電流変換装置の外観を示す図、図２は同電流変換装置に収納される基板の平面図、図３は同電流変換装置の回路図である。
【００２５】
図３の回路図に示すように、電流変換装置１は、電流が計測される被計測対象の電路４１に取り付けられた大電流出力の変流器（ＣＴ）４２の出力電流（１〜５Ａ）を小電流出力の変流器（ＣＴ）２により小電流（例えば、数ｍＡ〜数１０ｍＡ）に変換して計測装置（電流計測装置または電力計測装置）４３へ出力する装置であり、電流変換装置１には、４個の大電流出力のＣＴ４２にそれぞれ対応する４個の小電流出力のＣＴ２が備えられている。各４個の小電流出力のＣＴ２として２次側巻線がモールドされたタイプが使用され、また４個の小電流出力のＣＴ２のそれぞれの出力電流の線路（第２回路パターン２２）には、この出力線路が開放されたときに、小電流出力のＣＴ２の出力電流を流し、ＣＴ２を保護する一対の保護ダイオード３が接続されている。
【００２６】
また電流変換装置１は、４個の小電流出力のＣＴ２を実装する基板１１と、この基板１１を縦向きに収納する縦型のボックス（装置本体）１２から構成されており、基板１１には、図２に示すように、前面側に少なくとも８個の入力端子１３を有する端子台１４と、少なくとも８ピンを有する（出力）コネクタ１５が取り付けられており、基板１１はこれら端子台１４とコネクタ１５が、図１に示すように、ボックス１２の正面から前面へ突出するよう、ボックス１２内に収納・配置される。またボックス１２の裏面には、所定のレール１６（ＤＩＮレール等；図５参照）との間でボックス１２を自在に取り付け、取り外しする自在フック１７が設けられている。また前記大電流出力のＣＴ４２の出力電流の配線は、入力端子１３に接続され、小電流出力のＣＴ２の出力電流の線路はコネクタ１５に接続される。
【００２７】
また図２および図５に示すように、４個の小電流出力のＣＴ２は、その中空部２ａがそれぞれ基板１１に接するように横向き（寝かせた状態）に実装されており、ボックス１２内では、大電流出力のＣＴ４２の出力電流の線路は、一方が入力端子１３に接続され、他方がＣＴ２の中空部２ａの中心を通って、中空部２ａの中心にまで延びた基板１１の第１回路パターン２０に接続された電線２１と、一端が電線２１に接続され、他端が入力端子１３に接続された前記第１回路パターン２０とにより形成されている。また第１回路パターン２０は、基板１１の表と裏にそれぞれ形成されており、大電流出力のＣＴ４２の出力電流５Ａが流れる電流容量を確保している。
【００２８】
また４個の小電流出力のＣＴ２の２次側の出力電流の経路も、基板１１の第２回路パターン２２により形成されており、小電流出力のＣＴ２の２次側巻線とコネクタ１５間を接続している。
【００２９】
また電流や電力の計測システムには許容誤差があり、電流変換装置１に許容される誤差が設定される。電流変換装置１内に複数の４個の小電流出力のＣＴ２を配置していることにより、各小電流出力のＣＴ２の中空部２ａを通る電線２１と第１回路パターン２０（大電流出力のＣＴ４２の出力電流が流れる配線）の回りに発生する磁界が相互に干渉し、すなわち各小電流出力のＣＴ２の２次側巻線が、隣接する小電流出力のＣＴ２を通る電線２１と第１回路パターン２０の回りに発生する磁界の影響を受け、出力電流に誤差が発生する。そこで、基板１１に配置する４個の小電流出力のＣＴ２の間隔（図では、上下方向の間隔）、すなわち各電線２１および第１回路パターン２０の間隔Ｌは、互いに、隣接する電線２１と第１回路パターン２０の回りに発生する磁界が、所定の磁界以下、例えば400Ａ／ｍ以下の磁界となる距離とするように設定されている。図４に電線２１に５Ａの電流を流したとき発生する磁界と距離の関係を示す。例えば、400Ａ／ｍ以下とするには、２ｍｍの間隔を設ければよいことが判る。
【００３０】
また電流変換装置１（ボックス１２）が、他の電流変換装置１あるいは計測装置４３と隣接して配置されると、小電流出力のＣＴ２の中空部２ａを通る大電流出力のＣＴ４２の出力電流が発生する磁界（小電流出力のＣＴ２を通る電線２１と第１回路パターン２０の回りに発生する磁界）が隣接する装置へ影響を与えなくする必要があり、影響を与えないよう、基板１１の位置を設定している。具体的には、図５に示すように、基板１１は、垂直な方向に並んだ小電流出力のＣＴ２の表面のラインが、ボックス１２の略左右の中心位置となるように、ボックス１２内に収納され、ボックス１２の側面との距離をとり、かつ隣接する装置が他の電流変換装置１のときの間隔Ｍを設けることで互いに磁界の影響を受けにくくしている。
【００３１】
図６に、電流変換装置１を実際に使用した応用例を示す。図６は、電路４１において消費されている電力を測定する回路であり、電流変換装置１は、３相の各電路４１に設けられた大電流出力のＣＴ４２に接続され、小電流に変換して電力計測装置４５へ出力している。電力計測装置４５には３相の各電路４１に流れる電流と、中性点と各相間の電圧が入力され、電力を測定している。このように、電力を測定するとき、１台の電流変換装置１により対応することができる。
【００３２】
以上のように本実施の形態によれば、小電流出力のＣＴ２の中空部２ａがそれぞれ基板１１に接するように横向きに、すなわち寝かせた状態で実装されることにより、空間に占める小電流出力のＣＴ２の高さを低くでき、かつ大電流出力のＣＴ４２の出力電流線路の一部を基板１１の第１回路パターン２０により形成することにより、電流変換装置１をコンパクトすることができる。また４個の小電流出力のＣＴ２が設けられた電流変換装置１を提供することにより、各小電流出力のＣＴ２を、例えば盤内あるいは配線ダクト内に設置する必要がなくなり、取り付けるスペースを減少でき、複数の大電流出力のＣＴ４２を使用して電流の計測や電力の計測する計測システム全体のコンパクト化が可能となる。
【００３３】
また本実施の形態によれば、大電流出力のＣＴ４２の出力電流が発生する磁界により干渉されて発生する小電流出力のＣＴ２の出力電流の誤差を、所定誤差に抑えることができ、計測値の信頼性を維持することができる。
【００３４】
また本実施の形態によれば、大電流出力のＣＴ４２の最大出力電流５Ａを流す線路が、基板１１の表と裏を使用して第１回路パターン２０として形成されることにより、その電流容量を保証でき、基板１１にとって大電流である５Ａの交流電流を流すことができる。
【００３５】
また本実施の形態によれば、ボックス１２内の小電流出力のＣＴ２の中空部２ａを通る大電流出力のＣＴ４２の出力電流が発生する磁界（小電流出力のＣＴ２を通る電線２１と第１回路パターン２０の回りに発生する磁界）が、隣接する装置（他の電流変換装置１あるいは計測装置４３）と互いに影響を与えないように、基板１１がボックス１２内に配置され、互いの計測値の信頼性を維持することができる。
【００３６】
また本実施の形態によれば、入力を端子台１４とし、大電流出力のＣＴ４２からの配線を直接接続できるようにしたことにより、現地配線を容易にできるだけでなく、盤内に端子台を設ける必要を無くすことができる。また大電流出力のＣＴ４２からの配線の極性を間違えても端子台１４で配線を入れ替えるだけで、簡単に修復することができる。またコネクタ１５により各小電流出力のＣＴ２により変換された電流を簡単に計測装置４３へ接続することができる。またボックス１２は自在フック１７を使用して、簡単に所定のレール１６へ取り付け、取り外しすることができ、盤内に適した構造とすることができ、また見た目にもすっきりした取り付け構造とすることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、大電流出力のＣＴ４２の出力電流が流れる配線の回りに発生する磁界の影響が所定の磁界以下となるように、４個の小電流出力のＣＴ２の間隔Ｌを設定しているが、勿論、各小電流出力のＣＴ２をそれぞれ電磁シールドで囲って、影響を受けないようにすることもできる。このとき、各小電流出力のＣＴ２間の距離を短くすることが可能となり、さらに電流変換装置１をコンパクトにすることが可能となる。
【００３８】
また本実施の形態では、大電流出力のＣＴ４２の出力電流が流れる配線の回りに発生する磁界の影響が所定の磁界以下となるように、４個の小電流出力のＣＴ２の間隔Ｌを設定しているが、所定の磁界以下にできないときでも、予めどのような誤差が発生するかどうか、相互干渉の度合いを推定でき、計測値を補正する情報を提供でき、測定結果に与える影響を計算できるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態における電流変換装置の外観を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。
【図２】同電流変換装置に収納される基板の平面図である。
【図３】同電流変換装置の回路図である。
【図４】同電流変換装置における大電流出力の変流器の出力電流が発生する磁界の特性を示す図である。
【図５】同電流変換装置を複数隣接して配置したときの変流器の位置関係を示す図である。
【図６】同電流変換装置を電力計測に使用したときの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    電流変換装置
２    小電流出力の変流器（ＣＴ）
１１  基板
１２  ボックス（装置本体）
１３  入力端子
１４  端子台
１５  コネクタ
１６  レール
１７  自在フック
２０  第１回路パターン
２１  電線
２２  第２回路パターン
４１  被測定対象の電路
４２  大電流出力の変流器（ＣＴ）
４３  計測装置
４５  電力計測装置
【図１】
0004493621.tif 000002
【図２】
0004493621.tif 000003
【図３】
0004493621.tif 000004
【図４】
0004493621.tif 000005
【図５】
0004493621.tif 000006
【図６】
0004493621.tif 000007