特開 2024-751 電力量計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000751

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】電力量計

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/00 20060101AFI20231226BHJP

【ＦＩ】

G01R15/00 500

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099634

(22)【出願日】2022-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】311002034

【氏名又は名称】富士電機メーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 和文

(72)【発明者】

【氏名】原田 健史

【テーマコード（参考）】

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G025AA05

2G025AA15

2G025AB05

2G025AC01

(57)【要約】

【課題】簡易かつコンパクトな構成で組立性が良い電流センサを配置した電力量計を提供すること。
【解決手段】単相３線式あるいは三相３線式の電力量計１０であって、３本の配電線のうち２つの配電線に対して電流を計測する２つの電流センサは、２つの配電線に接続される２つの電流バー１，２のそれぞれにシャント抵抗器１１，１２を介在させ、各シャント抵抗器１１，１２の両端の電位差を各シャント抵抗器１１，１２の抵抗で除算した値を各電流バー１，２の電流値としてそれぞれ出力する。各シャント抵抗器１１，１２は、電流値を演算する信号処理回路が搭載された回路基板３に近接して配置される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単相３線式あるいは三相３線式の電力量計であって、
３本の配電線のうち２つの配電線に対して電流を計測する２つの電流センサは、２つの配電線に接続される２つの電流バーのそれぞれにシャント抵抗器を介在させ、各シャント抵抗器の両端の電位差を各シャント抵抗器の抵抗で除算した値を各電流バーの電流値としてそれぞれ出力することを特徴とする電力量計。

【請求項2】

各シャント抵抗器は、電流値を演算する信号処理回路が搭載された回路基板に近接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の電力量計。

【請求項3】

単相３線式あるいは三相３線式の電力量計であって、
３本の配電線のうち２つの配電線に対して電流を計測する２つの電流センサのうち１つの電流センサは、１つの配電線に接続される１つの電流バーにシャント抵抗器を介在させ、前記シャント抵抗器の両端の電位差を前記シャント抵抗器の抵抗で除算した値を１つの電流バーの電流値として出力し、
他の１つの配電線に対して電流を計測する他の１つの電流センサは、他の１つの配電線に接続される他の１つの電流バーの周囲に設けた集磁コアと、該集磁コアが集磁した磁束による誘導電圧を検出する磁気センサとを有し、該磁気センサが検出した誘導電圧を他の１つの電流バーの電流値として出力することを特徴とする電力量計。

【請求項4】

前記シャント抵抗器は、該シャント抵抗器を用いた電流値を演算する信号処理回路が搭載された回路基板に近接して配置され、
前記磁気センサ及び該磁気センサを用いた電流値を演算する第２の信号処理回路は、前記回路基板上に配置され、
前記シャント抵抗器と前記集磁コアとの間に絶縁部品を配置したことを特徴とする請求項３に記載の電力量計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、簡易かつコンパクトな構成で組立性が良い電流センサを配置した電力量計に関する。

【背景技術】

【0002】

電力量計には、電流を計測する電流センサが搭載される。一般的な電流センサとしては、電流の流れによって誘導された誘導電圧を測定する磁気センサがある。磁気センサは、誘導電圧の感度を高めるため、電流バーの周囲に集磁コアを配置する場合が多い。

【0003】

例えば、特許文献１に記載された電流センサは、環状の集磁コアの中央開口部に電流バーを通し、集磁コアのギャップ部にパターンコイルが施された基板を配置するものである。電流バーに電流が流れると、電流路の周辺には、電流バーに流れる電流の大きさに比例する磁束が発生する。発生した磁束は、集磁コアによって集磁される。電流が周期的電流である場合、その周期に応じて発生する磁束も周期的に変化する。これにより、コイルパターンをもつ検出コイルには、電流の大きさ及び周波数に応じた誘導電圧が発生し、この誘導電圧を電流バーに流れる電流の検出信号として用いている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－４８７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電力量計が単相３線式や三相３線式の場合、電流センサは２つの電流センサを電力量計内に配置する必要がある。電力量計のコンパクト化を促進するため、２つの磁気センサは、同一の回路基板上に配置することが好ましい。しかし、磁気センサを用いる場合、磁気センサの感度向上のため、別部品であって部品サイズが大きい集磁コアを組み合わせて用いることが多い。集磁コアを用いる場合、集磁コアに直交して電流バーを配置する必要があるため、電流バーの経路が３次元的に配置されて複雑になるとともに、経路が長くなり、絶縁部品などの部品点数も増えることになる（図７～図９参照）。その結果、組立性も悪化する。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易かつコンパクトな構成で組立性が良い電流センサを配置した電力量計を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、単相３線式あるいは三相３線式の電力量計であって、３本の配電線のうち２つの配電線に対して電流を計測する２つの電流センサは、２つの配電線に接続される２つの電流バーのそれぞれにシャント抵抗器を介在させ、各シャント抵抗器の両端の電位差を各シャント抵抗器の抵抗で除算した値を各電流バーの電流値としてそれぞれ出力することを特徴とする。

【0008】

また、本発明は、上記の発明において、各シャント抵抗器は、電流値を演算する信号処理回路が搭載された回路基板に近接して配置されることを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、単相３線式あるいは三相３線式の電力量計であって、３本の配電線のうち２つの配電線に対して電流を計測する２つの電流センサのうち１つの電流センサは、１つの配電線に接続される１つの電流バーにシャント抵抗器を介在させ、前記シャント抵抗器の両端の電位差を前記シャント抵抗器の抵抗で除算した値を１つの電流バーの電流値として出力し、他の１つの配電線に対して電流を計測する他の１つの電流センサは、他の１つの配電線に接続される他の１つの電流バーの周囲に設けた集磁コアと、該集磁コアが集磁した磁束による誘導電圧を検出する磁気センサとを有し、該磁気センサが検出した誘導電圧を他の１つの電流バーの電流値として出力することを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、上記の発明において、前記シャント抵抗器は、該シャント抵抗器を用いた電流値を演算する信号処理回路が搭載された回路基板に近接して配置され、前記磁気センサ及び該磁気センサを用いた電流値を演算する第２の信号処理回路は、前記回路基板上に配置され、前記シャント抵抗器と前記集磁コアとの間に絶縁部品を配置したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、簡易かつコンパクトな構成で組立性が良い電流センサを配置した電力量計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施の形態である電力量計の電流センサの構成を右前方からみた斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した電力量計の電流センサの構成を左後方からみた斜視図である。

【図3】図３は、図１に示した電力量計の電流センサの平面図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態の変形例である電力量計の電流センサの構成を右前方からみた斜視図である。

【図5】図５は、図４に示した電力量計の電流センサの構成を左後方からみた斜視図である。

【図6】図６は、図４に示した電力量計の電流センサの平面図である。

【図7】図７は、従来の２つの集磁コアを用いた電流センサの構成を右前方からみた斜視図である。

【図8】図８は、図７に示した電流センサの構成を左後方からみた斜視図である。

【図9】図９は、図７に示した電流センサの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

【0014】

図１は、本発明の実施の形態である電力量計１０の電流センサの構成を右前方からみた斜視図である。図２は、図１に示した電力量計１０の電流センサの構成を左後方からみた斜視図である。また、図３は、図１に示した電力量計１０の電流センサの平面図である。ここでは、単相３線式の電力量計について説明するが、三相３線式の電力量計についても同様に適用できる。

【0015】

図１～図３に示すように、電流バー１は、３本の配電線のうちの１つの配電線に介在して接続される。そして、電流バー１を構成する電流バー１ａ，１ｂ間には、シャント抵抗器１１が接続される。一方、電流バー２は、電流バー１の内側から延び、電流バー２を構成する電流バー２ａ，２ｂ間には、シャント抵抗器１２が接続される。シャント抵抗器１１，１２は、回路基板３の裏面に対し、近接して配置される。具体的に、図１～図３では、シャント抵抗器１１，１２は、回路基板３に近接して平行に配置される。なお、シャント抵抗器１２は、シャント抵抗器１１の内側（回路基板３側）に配置される。そして、シャント抵抗器１１は、シャント抵抗器１２の外側において、シャント抵抗器１２を覆うように配置される。

【0016】

また、回路基板３、シャント抵抗器１２、シャント抵抗器１１の各間は、空気によって絶縁されている。シャント抵抗器１１，１２が回路基板に近接配置されるのは、電流値を演算する信号処理回路が搭載された回路基板３に対する接続配線距離を短くするためである。信号処理回路は、例えば、シャント抵抗器１１の両端の電位差をシャント抵抗器１１の抵抗で除算した値を電流バー１の電流値として演算出力する。シャント抵抗器１２に対する信号処理回路も同様である。

【0017】

なお、累積電力量などを標示する表示器４も回路基板３上に配置される。表示器４の表示は、前面（+Ｘ方向）に向けられている。一方、シャント抵抗器１１，１２は、回路基板３の裏面側（－Ｘ方向）に配置され、外部からは回路基板３によって隠れるため、外観もよくなる。

【0018】

本実施の形態では、電流センサの回路基板３以外の構成はシャント抵抗器１１，１２のみであり、構成も帯状あるいは棒状であり、シャント抵抗器１１，１２は回路基板３に近接して配置されるため、簡易、かつ、コンパクトな構成で組立性が良い電流センサを提供することができる。

【0019】

＜変形例＞
図４は、本発明の実施の形態の変形例である電力量計２０の電流センサの構成を右前方からみた斜視図である。図５は、図４に示した電力量計２０の電流センサの構成を左後方からみた斜視図である。また、図６は、図４に示した電力量計２０の電流センサの平面図である。

【0020】

図４～図６に示すように、電流バー１は、３本の配電線のうちの１つの配電線に介在して接続される。そして、電流バー１を構成する電流バー１ａ，１ｂ間には、シャント抵抗器１１が接続される。このシャント抵抗器１１を用いた電流センサの構成は実施の形態と同じであり、実施の形態の構成との共通化を図っている。

【0021】

一方、本変形例では、実施の形態のシャント抵抗器１２による電流センサに替えて、集磁コア２２と集磁コア２２が集磁した磁束による誘導電圧を検出する磁気センサ２４とを用いた電流センサを用いている。磁気センサ２４は、回路基板３上に形成されている。したがって、集磁コア２２のギャップに回路基板３が挿入される配置となる。このため、電流バー２は、回路基板３に対して平行になって集磁コア２２の中心を通るように配置される。なお、集磁コア２２と回路基板３と絶縁部品２３を介して絶縁される。

【0022】

回路基板３には、シャント抵抗器１１を用いた電流値を演算する信号処理回路が搭載され、シャント抵抗器１１は、集磁コア２２を覆うように、回路基板３に近接して配置される。磁気センサ２４及び磁気センサ２４を用いた電流値を演算する信号処理回路は、回路基板３上に配置される。なお、シャント抵抗器１１と集磁コア２２との間には絶縁部品３０が配置される。

【0023】

本変形例では、２つの電流センサのうち、１つの電流センサのみをシャント抵抗器１１を用いたものとしている。１つの電流センサをシャント抵抗器１１とすることによっても、簡易、かつ、コンパクトな構成で組立性が良い電流センサを提供することができる。

【0024】

特に、図７～図９に示すように、２つの電流センサを、集磁コア１２２，２２２を用いた電力量計１００にすると、ともに集磁コア１２２，２２２は、絶縁部品１２３，２２３を介して回路基板３上の磁気センサ１２４，２２４を挟む必要があり、集磁コア１２２，２２２の中心にそれぞれ電流バー１０１（１０１ａ，１０１ｂ），１０２（１０２ａ，１０２ｂ）を通過させる必要があるため、集磁コア１２２，２２２のＺ方向位置をずらして配置する必要がある。この結果、さらに電流バーの３次元経路が複雑になり、部品点数も多くなり、組立性も悪化する。

【0025】

なお、上記の実施の形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【符号の説明】

【0026】

１，１ａ，１ｂ，２，２ａ，２ｂ，１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０２，１０２ａ，１０２ｂ 電流バー
３ 回路基板
４ 表示器
１０，２０，１００ 電力量計
１１，１２ シャント抵抗器
２２，１２２，２２２ 集磁コア
２３，３０，１２３，２２３ 絶縁部品
２４，１２４，２２４ 磁気センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】