特許 5981271 電圧測定用センサおよび電圧測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5981271

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】電圧測定用センサおよび電圧測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/06 20060101AFI20160818BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/06 A

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-187814(P2012-187814)

(22)【出願日】2012年8月28日

(65)【公開番号】特開2014-44169(P2014-44169A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2015年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227180

【氏名又は名称】日置電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104787

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 伸司

(72)【発明者】

【氏名】池田 大桂

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 浩一

【審査官】 川瀬 正巳

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０８０３０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１９６８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８６３４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導体層で構成されて電圧測定装置の基準電位に接続される第１シールド電極と、前記第１導体層に対して絶縁された状態で当該第１導体層の上に形成された第２導体層で構成されて前記電圧測定装置の電圧測定部に接続される検出電極とを備えた電圧測定用センサであって、
前記第２導体層に対して絶縁された状態で当該第２導体層の上に形成された第３導体層で構成され、かつ前記検出電極に対向する領域の少なくとも一部に当該検出電極による電圧検出を許容する非導体部が設けられると共に前記基準電位に接続される第２シールド電極と、前記第１導体層および前記第３導体層の間に前記第２導体層と同層に形成された第４導体層で構成されて前記検出電極に接続された接続用導体と、前記第２導体層および前記第４導体層に対して絶縁された状態で前記検出電極および前記接続用導体を囲むようにして当該第２導体層および当該第４導体層と同層に形成された第５導体層で構成されて前記基準電位に接続される第３シールド電極を備えている電圧測定用センサ。

【請求項2】

前記検出電極は、予め規定された測定位置に位置させられた測定対象導線に対向させられる第１電圧検出部と、当該第１電圧検出部から延出するように当該第１電圧検出部を挟んで配置されて前記測定位置から線幅方向に位置ずれした前記測定対象導線に対向させられる一対の第２電圧検出部とを備えている請求項１記載の電圧測定用センサ。

【請求項3】

前記第１電圧検出部は、前記測定位置に位置させられた前記測定対象導線の線長方向に沿った長さが線幅方向に沿った長さよりも長く規定され、
前記各第２電圧検出部は、前記位置ずれした測定対象導線の線長方向に沿った長さが前記第１電圧検出部における前記線長方向に沿った長さよりも短く規定されると共に各々の面積が当該第１電圧検出部の面積よりも小さい面積となるように形成されている請求項２記載の電圧測定用センサ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の電圧測定用センサを備えて構成されている電圧測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出電極およびシールド電極を備えて構成された電圧測定用センサ、および電圧測定用センサを備えた電圧測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、特開２０１０−１６９５６８号公報には、検相器や検電器などの静電誘導検出器におけるクリップに配設されて被測定導体に対して非接触で電圧を測定可能に構成された電圧センサが開示されている。この電圧センサは、プリント配線板の表層に銅箔層を付着させて形成した表面導電層によってセンサ電極が構成されると共に、プリント配線板の内層に銅箔層を付着させて形成した第１導電層によってシールド電極が構成されている。この場合、この電圧センサでは、上記の表面導電層（センサ電極）、および第１導電層（シールド電極）がプリント配線板とほぼ等しい大きさ（広さ）にそれぞれ形成されると共に、両導体層がプリント配線板における表面基板層を挟んで相互に絶縁された状態で対向配置されている。これにより、この電圧センサでは、プリント配線板の一面側をセンサ面とし、他面側をシールド面として使用して被測定導体の電位を検出することが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１６９５６８号公報（第４−８頁、第１−４図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、従来の電圧センサには、以下の解決すべき問題点がある。すなわち、従来の電圧センサでは、表面基板層を挟んで対向配置された表面導電層および第１導電層をセンサ電極およびシールド電極として使用することでプリント配線板の一面側をセンサ面とし、かつ他面側をシールド面として機能させる構成が採用されている。これにより、この電圧センサでは、センサ電極に対するシールド面側からの外乱の影響を軽減することが可能となっている。しかしながら、従来の電圧センサでは、センサ電極による電圧検出を可能とするために、センサ電極よりも上方（すなわち、電圧センサにおけるセンサ面側）にシールド電極が存在しない構成となっている。このため、従来の電圧センサでは、センサ面側からの外乱の影響を受け易いという問題点がある。

【0005】

本発明は、かかる解決すべき問題点に鑑みてなされたものであり、外乱の影響を十分に軽減して高精度で電圧を測定し得る電圧測定用センサおよび電圧測定装置を提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成すべく請求項１記載の電圧測定用センサは、第１導体層で構成されて電圧測定装置の基準電位に接続される第１シールド電極と、前記第１導体層に対して絶縁された状態で当該第１導体層の上に形成された第２導体層で構成されて前記電圧測定装置の電圧測定部に接続される検出電極とを備えた電圧測定用センサであって、前記第２導体層に対して絶縁された状態で当該第２導体層の上に形成された第３導体層で構成され、かつ前記検出電極に対向する領域の少なくとも一部に当該検出電極による電圧検出を許容する非導体部が設けられると共に前記基準電位に接続される第２シールド電極と、前記第１導体層および前記第３導体層の間に前記第２導体層と同層に形成された第４導体層で構成されて前記検出電極に接続された接続用導体と、前記第２導体層および前記第４導体層に対して絶縁された状態で前記検出電極および前記接続用導体を囲むようにして当該第２導体層および当該第４導体層と同層に形成された第５導体層で構成されて前記基準電位に接続される第３シールド電極とを備えている。

【0009】

また、請求項２記載の電圧測定用センサは、請求項１記載の電圧測定用センサにおいて、前記検出電極は、予め規定された測定位置に位置させられた測定対象導線に対向させられる第１電圧検出部と、当該第１電圧検出部から延出するように当該第１電圧検出部を挟んで配置されて前記測定位置から線幅方向に位置ずれした前記測定対象導線に対向させられる一対の第２電圧検出部とを備えている。

【0010】

さらに、請求項３記載の電圧測定用センサは、請求項２記載の電圧測定用センサにおいて、前記第１電圧検出部は、前記測定位置に位置させられた前記測定対象導線の線長方向に沿った長さが線幅方向に沿った長さよりも長く規定され、前記各第２電圧検出部は、前記位置ずれした測定対象導線の線長方向に沿った長さが前記第１電圧検出部における前記線長方向に沿った長さよりも短く規定されると共に各々の面積が当該第１電圧検出部の面積よりも小さい面積となるように形成されている。

【0011】

また、請求項４記載の電圧測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の電圧測定用センサを備えて構成されている。

【発明の効果】

【0012】

請求項１記載の電圧測定用センサによれば、検出電極を構成する第２導体層の上に形成した第３導体層で構成し、かつ検出電極に対向する領域の少なくとも一部に非導体部を設けた第２シールド電極を備えたことにより、検出電極の上方、すなわち、電圧測定用センサの上方からの外乱の影響を十分に軽減して電圧の測定精度を向上させることができる。

【0013】

また、第１導体層および第３導体層の間に形成した第４導体層で構成した接続用導体を備えたことにより、接続用導体へのノイズの混入を好適に回避することができるため、電圧の測定精度を一層向上させることができる。

【0014】

さらに、検出用電極および接続用導体を囲むようにして第２導体層および第４導体層と同層に形成した第５導体層で構成した第３シールド電極を備えたことにより、検出電極の側方、すなわち、電圧測定用センサの側方からの外乱の影響を十分に軽減することができると共に、接続用導体へのノイズの混入を一層好適に回避することができるため、電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

【0015】

また、請求項２記載の電圧測定用センサによれば、測定位置に位置させられた測定対象導線と対向させられる第１電圧検出部と、測定位置から線幅方向に位置ずれした測定対象導線と対向させられる一対の第２電圧検出部とを備えて検出電極を構成したことにより、測定対象導線が測定位置に位置しているときには、電圧の検出感度を十分に向上させることができ、しかも、測定対象導線が測定位置から位置ずれしたとしても、その電圧を検出することができる。

【0016】

さらに、請求項３記載の電圧測定用センサによれば、各第２電圧検出部を短尺にして第１電圧検出部よりもそれぞれ小さい面積となるように形成したことにより、検出電極を過剰に大きく（広く）することで外乱の影響を受け易くなる状態を招くことなく、好適に電圧を検出することができる。

【0017】

また、請求項４記載の電圧測定装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載の電圧測定用センサを備えたことにより、外乱の影響を十分に軽減して電圧の測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】非接触電圧測定装置１の構成を示す構成図である。

【図2】センサ部３の内部構造を示す断面図である。

【図3】電圧測定用センサ基板３０の図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図4】電圧測定用センサ基板３０の図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図5】ケーシング２１のセンサ基板収容部２２および測定対象導線押付け部２３の間に挟み込むようにして測定対象導線Ｘを測定位置に位置させた状態の断面図である。

【図6】電圧測定用センサ基板３０における検出電極３１（第１電圧検出部３１ａおよび第２電圧検出部３１ｂ）と測定対象導線Ｘとの位置関係について説明するための説明図である。

【図7】電圧測定用センサ基板７０の断面図である。

【図8】電圧測定用センサ基板８０の断面図である。

【図9】電圧測定用センサ基板９０の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る電圧測定用センサおよび電圧測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

【0020】

図１に示す非接触電圧測定装置１は、「電圧測定装置」の一例であって、装置本体２およびセンサ部３が信号ケーブル４によって相互に接続されて構成されている。この場合、センサ部３は、図５に示すように、測定対象導線Ｘ（測定対象）を挟み込むようにしてホールドした状態において測定対象導線Ｘの交流電圧の電位を測定対象導線Ｘに対して非接触で検出するためのセンサであって、図２，５に示すように、ケーシング２１および電圧測定用センサ基板３０を備えて構成されている。

【0021】

ケーシング２１は、電圧測定用センサ基板３０を収容可能に非導電性樹脂材料で成形されたセンサ基板収容部２２と、非導電性樹脂材料で成形されると共に回動軸２４を介してセンサ基板収容部２２に対して矢印Ｄの向き（センサ基板収容部２２に対して接離する向き）で回動可能に軸支された測定対象導線押付け部２３とを備えている。この場合、図５に示すように、このセンサ部３では、センサ基板収容部２２の内面と電圧測定用センサ基板３０の表面との間に、導電性樹脂材料を発泡させて形成した導電性スポンジ２５が配設されている。この場合、上記の導電性スポンジ２５に代えて、非導電性樹脂材料を発泡させた発泡樹脂（スポンジ）の表面に、カーボンを塗布したり、導電性金属材料を蒸着させたりすることで導電性を付与したものを配設することもできる。また、導電性スポンジ２５などの発泡樹脂（スポンジ）に代えて、導電性を有する非発泡性樹脂や、炭素繊維などを配設することもできる。

【0022】

また、電圧測定用センサ基板３０は、「電圧測定用センサ」の一例であって、図１に示すように、検出電極３１およびシールド電極３２を備えると共に、検出電極３１による電圧検出を許容する開口部３４（「非導体部」の一例）が設けられている。なお、同図では、電圧測定用センサ基板３０に関し、図３，４におけるＣ−Ｃ線断面を図示している。この電圧測定用センサ基板３０は、図３，４に示すように、検出電極３１および接続用導体３３ａ（図１参照）を構成する検出電極用導体層４１、「第１シールド電極」を構成する第１シールド電極用導体層５１、「第２シールド電極」を構成する第２シールド電極用導体層５２、「第３シールド電極」を構成する第３シールド電極用導体層５３、検出電極用導体層４１と第１シールド電極用導体層５１とを相互に絶縁する第１絶縁層６１、および検出電極用導体層４１と第３シールド電極用導体層５３とを相互に絶縁する第２絶縁層６２の各層が公知の多層基板製造プロセスに従って形成されて、第２シールド電極用導体層５２側の面をセンサ面として使用して電圧を検出するように構成されている。

【0023】

この場合、本例の電圧測定用センサ基板３０では、第１シールド電極用導体層５１が「第１導体層」に相当し、検出電極用導体層４１が「第２導体層」および「第４導体層」に相当し、第２シールド電極用導体層５２が「第３導体層」に相当し、第３シールド電極用導体層５３が「第５導体層」に相当する。なお、各導体層４１，５１〜５３は、一例として、銅やアルミニウム等の高導電性金属材料で薄膜状に形成されている。

【0024】

また、図３に示すように、本例の電圧測定用センサ基板３０では、「第２導体層」を構成する検出電極用導体層４１が、第１絶縁層６１を挟んで第１シールド電極用導体層５１の上に形成されると共に、一例として、この検出電極用導体層４１の一部が「第４導体層」として機能して、検出電極３１を装置本体２に接続するための接続用導体３３ａ（図１参照）が形成されている。さらに、図４に示すように、第１シールド電極用導体層５１、第２シールド電極用導体層５２および第３シールド電極用導体層５３は、ビア５４によって相互に接続されており、各導体層５１〜５３およびビア５４によって上記のシールド電極３２が構成されている。この場合、本例の電圧測定用センサ基板３０では、一例として、「第３シールド電極」を構成する第３シールド電極用導体層５３の一部によって、上記のシールド電極３２を装置本体２に接続するための接続用導体３３ｂ（図１参照）が形成されている。

【0025】

また、図３，４に示すように、本例の電圧測定用センサ基板３０では、検出電極３１を構成する検出電極用導体層４１の上（検出電極３１よりも上方）に第２絶縁層６２を挟んで検出電極用導体層４１に対して絶縁された状態で第２シールド電極用導体層５２が形成されて「第２シールド電極」が構成されている。この場合、本例の電圧測定用センサ基板３０では、第２シールド電極用導体層５２における検出電極３１と対向する部位、および第２絶縁層６２における検出電極３１と対向する部位に、検出電極３１よりも僅かに小さい開口部３４（平面視十字形の開口部）が設けられて、検出電極３１による電圧検出が許容されている。なお、「非導体部」としての開口部３４については、検出電極３１と同じ大きさに形成することもできるし、検出電極３１とは相違する平面視形状で検出電極３１よりも小さく形成することもできる。

【0026】

さらに、図３，４に示すように、本例の電圧測定用センサ基板３０では、検出電極３１および接続用導体３３ａを囲むようにして検出電極用導体層４１と同層に第３シールド電極用導体層５３が形成されて「第３シールド電極」が構成されている。この場合、検出電極用導体層４１および第３シールド電極用導体層５３は、絶縁材６４によって相互に絶縁されている。

【0027】

また、図６に示すように、本例の電圧測定用センサ基板３０では、予め規定された「測定位置」に位置させられた測定対象導線Ｘ（この例では、実線で示す測定対象導線Ｘ）に対向する部位である第１電圧検出部３１ａと、第１電圧検出部３１ａから延出するように第１電圧検出部３１ａを挟んで配置されて「測定位置」から線幅方向（この例では、図５，６における矢印Ｅ１，Ｅ２の向き）に位置ずれした測定対象導線Ｘ（この例では、図６において一点鎖線で示す測定対象導線Ｘおよび二点鎖線で示す測定対象導線Ｘ）に対向する部位である一対の第２電圧検出部３１ｂとを備えて検出電極３１が平面視十字形に形成されている。なお、図５，６では、シールド電極３２についての図示を省略している。

【0028】

この場合、第１電圧検出部３１ａは、上記の「測定位置」に位置させられた測定対象導線Ｘの線長方向（この例では、図６における左右方向）に沿った長さが線幅方向（同図における上下方向）に沿った長さよりも長く規定されている。また、第２電圧検出部３１ｂは、測定対象導線Ｘの線長方向に沿った長さが第１電圧検出部３１ａにおける線長方向に沿った長さよりも短く規定されると共に、各々の面積が第１電圧検出部３１ａの面積よりも小さい面積となるように形成されている。

【0029】

一方、図１に示すように、装置本体２は、基準電圧生成部１１、電流電圧変換部１２、操作部１３、表示部１４および制御部１５を備え、センサ部３を介して測定対象導線Ｘの交流電圧の電圧値を測定可能に構成されている。基準電圧生成部１１は、制御部１５の制御に従って基準電圧（本例では、測定対象導線Ｘの交流電圧との電位差が小さくなるように変動する電圧）を生成し、生成した基準電圧をシールド電極３２および電流電圧変換部１２に供給する。これにより、本例の非接触電圧測定装置１では、シールド電極３２が「ガード電極」として機能して測定対象導線Ｘとほぼ等しい電位に維持される。なお、本例では、基準電圧を生成する基準電圧生成部１１にシールド電極３２が接続されている状態が「電圧測定装置の基準電位に接続される」との状態に相当する。また、基準電圧生成部１１は、図示しない電圧計を備え、シールド電極３２に供給している基準電圧の電圧値を測定して制御部１５に出力する。

【0030】

電流電圧変換部１２は、基準電圧生成部１１および制御部１５と相まって「電圧測定部」を構成する。この電流電圧変換部１２は、測定対象導線Ｘの交流電圧と電圧測定用センサ基板３０におけるシールド電極３２の電圧（基準電圧）との電位差に起因して、この電位差に応じた電流値で測定対象導線Ｘと検出電極３１との間に流れる検出電流（以下、「電流信号」ともいう）を検出電圧信号に変換して制御部１５に出力する。操作部１３は、測定条件を設定操作するための操作スイッチや、測定開始／停止を指示するための各種操作スイッチ（図示せず）を備え、スイッチ操作に応じた操作信号を制御部１５に出力する。表示部１４は、制御部１５によって測定された（つまり基準電圧生成部１１の電圧計によって測定された）電圧値（測定結果）を表示する。

【0031】

制御部１５は、非接触電圧測定装置１を総括的に制御する。具体的には、制御部１５は、基準電圧生成部１１を制御して、測定対象導線Ｘの電位の変化に応じた基準電圧を逐次生成させる。また、制御部１５は、基準電圧生成部１１（電圧計）を制御してシールド電極３２に供給させている基準電圧の電圧値を測定させると共に、基準電圧生成部１１（電圧計）から出力された電圧値を測定結果として表示部１４に表示させる。

【0032】

この非接触電圧測定装置１による電圧測定処理に際しては、図５に示すように、まず、センサ部３のケーシング２１におけるセンサ基板収容部２２および測定対象導線押付け部２３の間に挟み込むようにして測定対象導線Ｘを測定位置に位置させる。この場合、本例の非接触電圧測定装置１では、同図に破線で示すように、「測定位置」を示す位置合わせマーク（一例として、三角形のマーク）がセンサ基板収容部２２および測定対象導線押付け部２３の外側面にそれぞれ記されている。したがって、位置合わせマークによって示されている位置に測定対象導線Ｘを位置させることで、測定対象導線Ｘが「測定位置」に位置した状態となる。この際には、電圧測定用センサ基板３０の検出電極３１と測定対象導線Ｘとの間に静電容量が形成される。

【0033】

次いで、操作部１３の測定開始スイッチが操作されたときに、制御部１５は、電圧測定処理を開始する。具体的には、制御部１５は、まず、基準電圧生成部１１を制御して、測定対象導線Ｘの交流電圧との電位差が小さくなるように変動する基準電圧を生成させる。これにより、生成された基準電圧が信号ケーブル４を介してセンサ部３（電圧測定用センサ基板３０）のシールド電極３２に供給される。また、制御部１５は、電流電圧変換部１２を制御して、電流信号を検出電圧信号に変換する処理を実行させる。

【0034】

この場合、測定対象導線Ｘの交流電圧の上昇に起因して、交流電圧とシールド電極３２の電圧（基準電圧生成部１１から供給されている基準電圧）との電位差が増加しているときには、測定対象導線Ｘから検出電極３１を介して電流電圧変換部１２に流れ込む（流入する）電流信号の電流量が増加する。この際に、電流電圧変換部１２は、制御部１５に出力している検出電圧信号の電圧値を低下させる。これに伴い、制御部１５は、基準電圧生成部１１を制御して生成している基準電圧の電圧値を上昇させる。これにより、シールド電極３２の電圧が測定対象導線Ｘの交流電圧に追従させられる。なお、電流電圧変換部１２が検出電圧信号の電圧値を上昇させて、制御部１５が、基準電圧生成部１１を制御して基準電圧の電圧値を上昇させる構成を採用することもできる。

【0035】

また、測定対象導線Ｘの交流電圧の低下に起因して、交流電圧とシールド電極３２の電圧との電位差が増加しているときには、検出電極３１を介して電流電圧変換部１２から測定対象導線Ｘに流れ出る（流出する）電流信号の電流量が増加する。この際に、電流電圧変換部１２は、制御部１５に出力している検出電圧信号の電圧値を上昇させる。これに伴い、制御部１５は、基準電圧生成部１１を制御して生成している基準電圧の電圧値を低下させる。これにより、シールド電極３２の電圧が測定対象導線Ｘの交流電圧に追従させられる。したがって、シールド電極３２等に供給している基準電圧の電圧値を基準電圧生成部１１の電圧計によって測定することにより、測定対象導線Ｘに対して非接触で測定対象導線Ｘの交流電圧と同じ電圧値を測定することが可能となる。これにより、測定対象導線Ｘの電圧値が表示部１４に表示される。なお、上記の動作において、電流電圧変換部１２が検出電圧信号の電圧値を低下させて、制御部１５が、基準電圧生成部１１を制御して基準電圧の電圧値を低下させる構成を採用することもできる。

【0036】

この場合、この非接触電圧測定装置１におけるセンサ部３の電圧測定用センサ基板３０では、検出電極３１の裏面側に「第１シールド電極」を構成する第１シールド電極用導体層５１が形成されている。したがって、この電圧測定用センサ基板３０では、従来の電圧センサと同様にして、上記の測定処理時において、検出電極３１の裏面側（すなわち、電圧測定用センサ基板３０の裏面側）からの外乱による影響を受け難くなっている。また、この電圧測定用センサ基板３０では、検出電極３１を構成する検出電極用導体層４１よりも上方に「第２シールド電極」を構成する第２シールド電極用導体層５２が形成されている。したがって、この電圧測定用センサ基板３０では、従来の電圧センサとは異なり、上記の測定処理時において、開口部３４を介して電圧を検出を可能としつつ、検出電極３１の上方側（すなわち、電圧測定用センサ基板３０の上方側）からの外乱による影響を受け難くなっている。

【0037】

さらに、この電圧測定用センサ基板３０では、検出電極３１および接続用導体３３ａを構成する検出電極用導体層４１が第１シールド電極用導体層５１と第２シールド電極用導体層５２との間に形成されている。また、この電圧測定用センサ基板３０では、検出電極３１および接続用導体３３ａを囲むようにして、「第３シールド電極」を構成する第３シールド電極用導体層５３が形成されている。したがって、この電圧測定用センサ基板３０では、従来の電圧センサとは異なり、検出電極３１の側方側（すなわち、電圧測定用センサ基板３０の側方側）からの外乱による影響を受け難くなっており、しかも、接続用導体３３ａへのノイズの混入量が十分に少なくなっている。これにより、この電圧測定用センサ基板３０を備えたセンサ部３を介して測定対象導線Ｘの電圧を測定する非接触電圧測定装置１では、外乱の影響を殆ど受けることなく、測定対象導線Ｘの交流電圧を高精度で測定することが可能となっている。

【0038】

また、前述したように、この非接触電圧測定装置１の電圧測定用センサ基板３０では、「測定位置」に位置させられた測定対象導線Ｘに対向させられる第１電圧検出部３１ａにおける測定対象導線Ｘの線長方向に沿った長さが線幅方向に沿った長さよりも長く規定されて検出電極３１が構成されている。したがって、図６に実線で示すように、測定対象導線Ｘが「測定位置」に正しく位置させられた状態では、検出電極３１における十分に広い領域（第１電圧検出部３１ａ）が測定対象導線Ｘに対向した状態となり、高精度な測定処理を実施することが可能となっている。

【0039】

一方、前述したように、この非接触電圧測定装置１の電圧測定用センサ基板３０では、第１電圧検出部３１ａを挟んで一対の第２電圧検出部３１ｂが形成されて検出電極３１が構成されている。したがって、図５，６に示す矢印Ｅ１の向きで測定対象導線Ｘが「測定位置」から位置ずれして、図６に一点鎖線で示す位置に位置した状態となったときや、図５，６に示す矢印Ｅ２の向きで測定対象導線Ｘが「測定位置」から位置ずれして、図６に二点鎖線で示す位置に位置した状態となったときにも、一対の第２電圧検出部３１ｂのうちのいずれかが測定対象導線Ｘに対向した状態となる。

【0040】

この場合、検出電極３１を一層大きく（広く）形成することで、測定対象導線Ｘが「測定位置」から位置ずれしたとしても、その検出電極３１のいずれかの部位を測定対象導線Ｘに対向させることが可能となる。しかしながら、検出電極３１を過剰に大きく（広く）形成した場合には、外乱の影響を受け易くなり、高精度な測定処理が困難となるおそれがある。

【0041】

これに対して、この電圧測定用センサ基板３０では、測定対象導線Ｘが「測定位置」に位置させられた際には必要のない第２電圧検出部３１ｂを第１電圧検出部３１ａよりも小さい面積とすることで、検出電極３１全体としての面積が過剰に広くなる事態を回避して外乱の影響を受け難くすると共に、「測定位置」に位置させられた測定対象導線Ｘに対向する第１電圧検出部３１ａを十分に大きく（広く）して検出感度を向上させ、かつ、測定対象導線Ｘが「測定位置」から位置ずれしたとしても、両第２電圧検出部３１ｂのいずれかを介して測定対象導線Ｘの交流電圧を検出することが可能となっている。

【0042】

このように、この電圧測定用センサ基板３０によれば、検出電極３１を構成する検出電極用導体層４１の上に形成した第２シールド電極用導体層５２で構成し、かつ検出電極３１に対向する領域の少なくとも一部に開口部３４を設けた「第２シールド電極」を備えたことにより、検出電極３１の上方、すなわち、電圧測定用センサ基板３０の上方からの外乱の影響を十分に軽減して電圧の測定精度を向上させることができる。

【0043】

また、この電圧測定用センサ基板３０によれば、第１シールド電極用導体層５１および第２シールド電極用導体層５２の間に形成した検出電極用導体層４１の一部で構成した接続用導体３３ａを備えたことにより、接続用導体３３ａへのノイズの混入を好適に回避することができるため、電圧の測定精度を一層向上させることができる。

【0044】

さらに、この電圧測定用センサ基板３０によれば、検出電極３１および接続用導体３３ａを囲むようにして検出電極用導体層４１と同層に形成した第３シールド電極用導体層５３で構成した「第３シールド電極」を備えたことにより、検出電極３１の側方、すなわち、電圧測定用センサ基板３０の側方からの外乱の影響を十分に軽減することができると共に、接続用導体３３ａへのノイズの混入を一層好適に回避することができるため、電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

【0045】

また、この電圧測定用センサ基板３０によれば、「測定位置」に位置させられた測定対象導線Ｘに対向させられる第１電圧検出部３１ａと、「測定位置」から線幅方向に位置ずれした測定対象導線Ｘに対向させられる一対の第２電圧検出部３１ｂとを備えて検出電極３１を構成したことにより、測定対象導線Ｘが「測定位置」に位置しているときには、電圧の検出感度を十分に向上させることができ、しかも、測定対象導線Ｘが「測定位置」から位置ずれしたとしても、その電圧を検出することができる。

【0046】

さらに、この電圧測定用センサ基板３０によれば、各第２電圧検出部３１ｂを短尺にして第１電圧検出部３１ａよりもそれぞれ小さい面積となるように形成したことにより、「検出電極」を過剰に大きく（広く）することで外乱の影響を受け易くなる状態を招くことなく、好適に電圧を検出することができる。

【0047】

また、この非接触電圧測定装置１によれば、電圧測定用センサ基板３０を備えたことにより、外乱の影響を十分に軽減して電圧の測定精度を向上させることができる。

【0048】

なお、平面視十字形の検出電極３１、および平面視形状が検出電極３１と同形の開口部３４を有する電圧測定用センサ基板３０を例に挙げて説明したが、「検出電極」や「非導電部」の平面形状は十字形に限定されない。具体的には、一例として、図７に示す電圧測定用センサ基板７０における検出電極７１、および開口部７４（「非導電部」の他の一例）のように、平面視楕円形とすることができる。

【0049】

この検出電極７１は、「測定位置」に位置させられた測定対象導線Ｘの線長方向（この例では、同図における左右方向）に沿った長さが線幅方向（同図における上下方向）に沿った長さよりも長く規定されている。このため、測定対象導線Ｘが「測定位置」に位置させられた際の検出感度を十分に向上させつつ、「検出電極」が過剰に大きく（広く）形成されることで外乱の影響を受け易くなる事態を回避することが可能となっている。

【0050】

なお、この電圧測定用センサ基板７０におけるシールド電極７２は、一例として、上記の電圧測定用センサ基板３０における「第１シールド電極（第１シールド電極用導体層５１）と同様に構成された「第１シールド電極」、電圧測定用センサ基板３０における「第２シールド電極（第２シールド電極用導体層５２）」と同様に構成された「第２シールド電極」、および電圧測定用センサ基板３０における「第３シールド電極（第３シールド電極用導体層５３）」と同様に構成された「第３シールド電極」を備えて構成されている。したがって、この電圧測定用センサ基板７０においても、上記の電圧測定用センサ基板３０と同様の効果を奏することができる。

【0051】

また、「検出電極」を構成する検出電極用導体層４１の一部で接続用導体３３ａを構成した電圧測定用センサ基板３０を例に挙げて説明したが、「検出電極」と「接続用導体」とを別層に形成することもできる。具体的には、一例として、図８に示す電圧測定用センサ基板８０のように、接続用導体３３ａを構成する接続用導体層４２（「第４導体層」の他の一例）を、「第１シールド電極」を構成する第１シールド電極用導体層５１と同層に形成すると共に検出電極３１および接続用導体３３ａをビア４３によって相互に接続する構成を採用することができる。なお、同図、および後に参照する図９において前述した電圧測定用センサ基板３０と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0052】

この場合、電圧測定用センサ基板８０では、接続用導体３３ａを構成する接続用導体層４２と「第１シールド電極」を構成する第１シールド電極用導体層５１とが絶縁材６５によって相互に絶縁されると共に、シールド電極３２を装置本体２に接続するための接続用導体３３ｂが、一例として、「第３シールド電極」を構成する第３シールド電極用導体層５３の一部で構成されている。このような構成を採用した電圧測定用センサ基板８０においても、前述した電圧測定用センサ基板３０と同様の効果を奏することができる。なお、上記の電圧測定用センサ基板８０の構成に代えて、接続用導体層４２を第２シールド電極用導体層５２と同層に形成して接続用導体３３ａを構成することもできる（図示せず）。

【0053】

さらに、検出電極３１を構成する検出電極用導体層４１の周囲に第３シールド電極用導体層５３で構成した「第３シールド電極」を備えた電圧測定用センサ基板３０，７０，８０を例に挙げて説明したが、図９に示す電圧測定用センサ基板９０のように、電圧測定用センサ基板３０，７０，８０における第３シールド電極用導体層５３に代えて、検出電極用導体層４１等を囲むようにして第３絶縁層６３を設けてもよい。この場合、電圧測定用センサ基板９０では、第１シールド電極用導体層５１と第２シールド電極用導体層５２とが相まってシールド電極９２が構成されている。

【0054】

また、「第２シールド電極」を構成する第２シールド電極用導体層５２における検出電極３１と対向する部位に開口部３４を設けた電圧測定用センサ基板３０を例（「非導電部」を「空気」で構成した例）に挙げて説明したが、このような構成に代えて、開口部３４に非導電体（例えば、非導電性樹脂材料）を充填することもできる。さらに、基準電圧生成部１１によって生成した基準電圧をシールド電極３２に供給することでシールド電極３２を「カード電極」として機能させる構成を例に挙げて説明したが、このような構成に代えて、シールド電極３２をグランド電位に接続する構成（「電圧測定装置の基準電位に接続される」との状態の他の一例：図示せず）を採用することもできる。このような構成を採用した場合においても、外乱の影響を十分に軽減することができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 非接触電圧測定装置
２ 装置本体
３ センサ部
４ 信号ケーブル
１１ 基準電圧生成部
１２ 電流電圧変換部
１５ 制御部
３０，７０，８０，９０ 電圧測定用センサ基板
３１，７１ 検出電極
３１ａ 第１電圧検出部
３１ｂ 第２電圧検出部
３２，７２，９２ シールド電極
３３ａ，３３ｂ 接続用導体
３４，７４ 開口部
４１ 検出電極用導体層
４２ 接続用導体層
５１ 第１シールド電極用導体層
５２ 第２シールド電極用導体層
５３ 第３シールド電極用導体層
５４ ビア
６１ 第１絶縁層
６２ 第２絶縁層
６３ 第３絶縁層
６４，６５ 絶縁材
Ｘ 測定対象導線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】