特開 2025-25992 電力計測装置、及び電力計測システム

(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】P2025025992

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】電力計測装置、及び電力計測システム

(51)【国際特許分類】

   G01R 22/06 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

G01R22/06 130Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023131304

(22)【出願日】2023-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】391001457

【氏名又は名称】アイリスオーヤマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】宮島 隆浩

(57)【要約】

【課題】電力計測装置、及び該電力計測装置を用いた電力計測システムを提供する。
【解決手段】電力計測装置は、第１カレントトランスを用いて第１電力線に流れる電力を計測する。電力計測装置は、第１カレントトランスの出力に接続された第１両波倍電圧整流回路と、第１両波倍電圧整流回路の一方の出力側に並列に接続される第１負荷抵抗と、第１両波倍電圧整流回路の他方の出力側に並列に接続される第２負荷抵抗と、第１負荷抵抗に接続される第１スイッチ素子、及び、第２負荷抵抗に接続される第２スイッチ素子それぞれのオン／オフを切り替え制御する第１制御部と、第１スイッチ素子、及び、第２スイッチ素子をオンとしたときの第１負荷抵抗の一端、及び、第２負荷抵抗の一端における電位を測定し、電流値を求める第１計測部と、第１両波倍電圧整流回路に接続される蓄電部とを備え、蓄電部からの電力により動作する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１カレントトランスを用いて第１電力線に流れる電力を計測する電力計測装置において、
前記第１カレントトランスの出力に接続された第１両波倍電圧整流回路と、
前記第１両波倍電圧整流回路の一方の出力側に並列に接続される第１負荷抵抗と、
前記第１両波倍電圧整流回路の他方の出力側に並列に接続される第２負荷抵抗と、
前記第１負荷抵抗に接続される第１スイッチ素子、及び、前記第２負荷抵抗に接続される第２スイッチ素子それぞれのオン／オフを切り替え制御する第１制御部と、
前記第１スイッチ素子、及び、前記第２スイッチ素子をオンとしたときの前記第１負荷抵抗の一端、及び、前記第２負荷抵抗の一端における電位を測定し、電流値を求める第１計測部と、
前記第１両波倍電圧整流回路に接続される蓄電部と
を備え、
前記第１制御部及び前記第１計測部は、前記蓄電部からの電力により動作する
電力計測装置。

【請求項2】

前記蓄電部は、
前記第１両波倍電圧整流回路の出力に、逆流防止ダイオードを介して接続される定電圧回路と、
前記定電圧回路の出力に接続されるコンデンサと
を含む、
請求項１に記載の電力計測装置。

【請求項3】

前記蓄電部は、
前記第１カレントトランスの出力と前記第１両波倍電圧整流回路の出力とに接続される半波倍電圧整流回路と、
半波倍電圧整流回路の出力に接続されるコンデンサと
を含む
請求項１に記載の電力計測装置。

【請求項4】

前記第１計測部は、
前記第１負荷抵抗の電圧値と、前記第２負荷抵抗の電圧値とを用いた所定の演算により前記第１電力線における電圧の再現波形を算出し、
算出した再現波形に基づき有効電力を算出する
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力計測装置。

【請求項5】

前記第１カレントトランスにおける電圧の位相を測定する位相測定部を備え、
前記第１計測部は、測定された位相を用いて有効電力値を算出する
請求項４に記載の電力計測装置。

【請求項6】

無線通信部を更に備え、
前記第１計測部は、算出した有効電力値を無線により他装置へ送信する、
請求項４に記載の電力計測装置。

【請求項7】

第２電力線に取り付けられる第２カレントトランスと、
前記第２カレントトランスの出力に接続された第２両波倍電圧整流回路と
を更に備え、
前記第１両波倍電圧整流回路と前記第２両波倍電圧整流回路とは並列に接続される
請求項１に記載の電力計測装置。

【請求項8】

前記第１計測部は、
前記第１負荷抵抗の電圧値と、前記第２負荷抵抗の電圧値とを用いた所定の演算により前記第１電力線及び第２電力線における電圧の再現波形を算出し、
算出した再現波形に基づき合計の有効電力を算出する
請求項７に記載の電力計測装置。

【請求項9】

第２電力線に取り付けられる第２カレントトランスと、
前記第２カレントトランスの出力に接続された第２両波倍電圧整流回路と
前記第２両波倍電圧整流回路の一方の出力側に並列に接続される第３負荷抵抗と、
前記第２両波倍電圧整流回路の他方の出力側に並列に接続される第４負荷抵抗と、
前記第３負荷抵抗に接続される第３スイッチ素子、及び、前記第４負荷抵抗に接続される第４スイッチ素子それぞれのオン／オフを切り替え制御する第２制御部と、
前記第３スイッチ素子、及び、前記第４スイッチ素子をオンとしたときの前記第３負荷抵抗の一端、及び、前記第４負荷抵抗の一端における電位を測定し、電流値を求める第２計測部と
を備え、
前記第１両波倍電圧整流回路と前記第２両波倍電圧整流回路と前記蓄電部とが直列に接続され、
前記第２制御部及び前記第２計測部は、前記蓄電部からの電力により動作する
請求項１に記載の電力計測装置。

【請求項10】

前記第１計測部は、
前記第１負荷抵抗の電圧値と、前記第２負荷抵抗の電圧値とを用いた所定の演算により前記第１電力線における電圧の再現波形を算出し、
算出した再現波形に基づき前記第１電力線における有効電力を算出し、
前記第２計測部は、
前記第３負荷抵抗の電圧値と、前記第４負荷抵抗の電圧値とを用いた所定の演算により前記第２電力線における電圧の再現波形を算出し、
算出した再現波形に基づき前記第２電力線における有効電力を算出する
請求項９に記載の電力計測装置。

【請求項11】

前記第１カレントトランス又は第２カレントトランスにおける電圧の位相を測定する位相測定部を備え、
前記第１計測部は、測定された位相を用いて有効電力値を算出する
請求項８又は１０に記載の電力計測装置。

【請求項12】

無線通信部を更に備え、
前記無線通信部は、算出された前記第１電力線又は第２電力線における有効電力値を無線により他装置へ送信する
請求項８又は１０に記載の電力計測装置。

【請求項13】

請求項６に記載の電力計測装置を複数と、
前記電力計測装置と無線通信によってデータを送受信するサーバ装置と
を含み、
前記サーバ装置は、
複数の前記電力計測装置から得られる電気負荷毎の有効電力値を取得し、
取得した電気負荷毎の有効電力値に基づき、複数の前記電力計測装置が設置されている場所における前記電気負荷の使用に関するデータを出力する
記載の電力計測システム。

【請求項14】

前記電力計測装置が設置されている場所の環境指標を測定し、無線により測定結果を前記サーバ装置へ送信する測定装置を含み、
前記サーバ装置は、
取得した電気負荷毎の有効電力値と、前記測定装置で測定された測定結果との相関を示すデータを出力する
請求項１３に記載の電力計測システム。

【請求項15】

請求項１２に記載の電力計測装置を複数と、
前記電力計測装置と無線通信によってデータを送受信するサーバ装置と
を含み、
前記サーバ装置は、
複数の前記電力計測装置から得られる電気負荷毎の有効電力値を取得し、
取得した電気負荷毎の有効電力値に基づき、複数の前記電力計測装置が設置されている場所における前記電気負荷の使用に関するデータを出力する
記載の電力計測システム。

【請求項16】

前記電力計測装置が設置されている場所の環境指標を測定し、無線により測定結果を前記サーバ装置へ送信する測定装置を含み、
前記サーバ装置は、
取得した電気負荷毎の有効電力値と、前記測定装置で測定された測定結果との相関を示すデータを出力する
請求項１５に記載の電力計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流量を精度よく計測できるクランプ式で工事免除不要な非接触且つ無給電の電力計測装置、及び該電力計測装置を用いた電力計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電力線にクランプし、その電力線を介して電気負荷への供給電流量を測定する工事不要で設置できる非接触の電力計測装置が普及している（特許文献１等）。このような電力計測装置を用いることにより、家庭や施設における電気負荷の消費電力量を逐次計測し、電力の過不足を検知して異常を検知したり、適切な消費電力となっているかを監視するエネルギーマネジメントを実現したりする試みがなされている。

【0003】

非接触の電力計測装置は、測定対象の電力線を挟持するクランプの形状に沿ったコアに、巻線を巻回させたカレントトランスを用いているタイプが多い。このようなクランプ式で工事免許不要である非接触の電力計測装置は、自身の稼働のための電力源が必要であり、小型電池を内蔵するものも多く提案されている。小型電池の寿命が尽きた場合に使用できなくなることを防止するべく、非接触の電力計測装置は、特許文献１等に開示されているように、カレントトランスの出力から電力を得て無給電を実現しているものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－０３９６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非接触且つ無給電の電力計測装置は、カレントトランスの出力から自身への電力を得るため、カレントトランスにおける入力電流の波形情報をそのまま取得することは容易でなく、測定結果の有効電力の精度を低下させる可能性がある。

【0006】

本開示は、電力量を精度よく計測できる工事不要な非接触且つ無給電の電力計測装置、及び該電力計測装置を用いた電力計測システム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】

本開示の一実施形態の電力計測装置は、第１カレントトランスを用いて第１電力線に流れる電力を計測する電力計測装置において、前記第１カレントトランスの出力に接続された第１両波倍電圧整流回路と、前記第１両波倍電圧整流回路の一方の出力側に並列に接続される第１負荷抵抗と、前記第１両波倍電圧整流回路の他方の出力側に並列に接続される第２負荷抵抗と、前記第１負荷抵抗に接続される第１スイッチ素子、及び、前記第２負荷抵抗に接続される第２スイッチ素子それぞれのオン／オフを切り替え制御する第１制御部と、前記第１スイッチ素子、及び、前記第２スイッチ素子をオンとしたときの前記第１負荷抵抗の一端、及び、前記第２負荷抵抗の一端における電位を測定し、電流値を求める第１計測部と、前記第１両波倍電圧整流回路に接続される蓄電部とを備え、前記第１制御部及び前記第１計測部は、前記蓄電部からの電力により動作する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、両波倍電圧整流回路を用いることにより、動作用の電力を得たとしても、正負それぞれの出力から計測対象の電力線における電流波形を再現することが可能となる。両波倍電圧整流回路を用いて小さな電流でも電力を取得できる。電流波形を再現できることから、非接触且つ無給電でも精度よく電力量を計測可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】配電盤内で使用する電力計測装置の概要図である。

【図2】電力計測装置の構成を示すブロック図である。

【図3】第１計測部の動作概要図である。

【図4】第２実施形態の電力計測装置の構成を示すブロック図である。

【図5】第３実施形態の電力計測装置の概要図である。

【図6】第３実施形態の電力計測装置の構成を示すブロック図である。

【図7】第４実施形態の電力計測装置の構成を示すブロック図である。

【図8】電力計測装置を用いた電力計測システムの概要図である。

【図9】電力計測装置の構成を示すブロック図である。

【図10】サーバ装置の構成を示すブロック図である。

【図11】情報端末装置の構成を示すブロック図である。

【図12】電力計測システムにおける処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図13】サーバ装置によって提供されるグラフィックデータの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。

【0011】

（第１実施形態）
図１は、配電盤内で使用する電力計測装置１の概要図である。電力計測装置１は、例えば、計測対象の電力線Ｌ１が配置されている配電盤で使用される。電力計測装置１は、本体１０と、クランプ体１１とを含む。本体１０は、直方体状のケース内に回路を収容しており、ケーブル１３を介してクランプ体１１に接続されている。本体１０は、液晶ディスプレイである出力部１０９を露出させている。クランプ体１１は、円環状のケース内にカレントトランスのコアを収容している。ケーブル１３は、カレントトランスに巻回された巻線と、本体１０内の回路に接続される導線を被覆して収容している。

【0012】

電力計測装置１は、電力線Ｌ１の被覆の上からクランプ体１１を取り付けることで使用される。電力線Ｌ１に電流が供給されていれば、本体１０に内蔵されている蓄電部に電力が溜まるように構成されている。これにより、電力計測装置１は、電源に電気的に接続されていなくても、蓄電部からの電力によって電力計測を実行可能である。

【0013】

図２は、電力計測装置１の構成を示すブロック図である。電力計測装置１は、クランプ体１１に収容されたカレントトランス１１０を備える。電力計測装置１において、本体１０に収容された基板には、第１両波倍電圧整流回路１０１が実装されている。第１両波倍電圧整流回路１０１の２つの出力のうち、正側の出力には、第１負荷抵抗１０２が並列に接続されている。第１負荷抵抗１０２と、第１両波倍電圧整流回路１０１の負側の出力との間には、第１スイッチ素子１０４が接続される。第１両波倍電圧整流回路１０１の負側の出力には、第２負荷抵抗１０３が並列に接続されている。第２負荷抵抗１０３と、接地電圧との間には、第２スイッチ素子１０５が接続される。

【0014】

本体１０の基板には、第１スイッチ素子１０４と、第２スイッチ素子１０５とのそれぞれについて、オン／オフを切り替え制御する第１制御部１０６が設けられている。

【0015】

本体１０の基板には、第１負荷抵抗１０２の電圧（Vo1P）と、第２負荷抵抗１０３の電圧（Vo1M）とに基づき、有効電力を計測する第１計測部１０７が設けられている。第１計測部１０７は、第１制御部１０６にて第１スイッチ素子１０４及び第２スイッチ素子１０５をオンとしたときの第１負荷抵抗１０２の一端（図２にてVo1Pと示す）及び第２負荷抵抗１０３の一端（図２にてVo1Mと示す）の電位、すなわちグランドとの電圧を計測する。第１スイッチ素子１０４及び第２スイッチ素子１０５のオン抵抗は、第１負荷抵抗１０２及び第２負荷抵抗１０３の抵抗値とから、第１負荷抵抗１０２及び第２負荷抵抗１０３を流れる電流、すなわち、カレントトランスを流れる電流を算出できる。具体的な算出方法については後述する。

【0016】

第１計測部１０７は、マイクロコントローラである。第１計測部１０７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、メモリ、Ａ／Ｄ変換器等を含み、メモリに記憶されているプログラムに基づき、Ａ／Ｄ変換器により入力された電圧を測定し、電流を再現算出する処理を実行する。第１計測部１０７は、入力される第１負荷抵抗１０２の電圧（Vo1P）と、第２負荷抵抗１０３の電圧（Vo1M）とに対し、前者から後者の倍数を減算する処理を実行する（図３参照）。これにより、第１計測部１０７は、カレントトランス１１０にて得られる電流波形を再現し、位相と所定の電圧波形（所定サイン波）を用いて有効電力を算出することができる。

【0017】

第１計測部１０７は、カレントトランス１１０における電圧の位相を測定する位相測定部（図示省略）を用い、測定された位相を用いて有効電力値を算出する。位相測定部は一例として、電力線Ｌ１の静電誘導による電圧を検出する電圧位相測定用の電界プローブを備え、皮相電力値だけではなく、有効電力値を算出する。測定対象とする電力線Ｌ１の電圧波形は、サイン波としてよく、またその振幅は、１００Ｖなど一定と考えてよい。したがって、第１計測部１０７は、電圧波形の位相を測定できれば、電力値も正確に測定できる。

【0018】

第１制御部１０６と第１計測部１０７とは、１つの処理部（マイクロコントローラ）のの機能として実装されていてもよい。

【0019】

第１両波倍電圧整流回路１０１には、蓄電部１０８が接続されている。蓄電部１０８は、第１両波倍電圧整流回路１０１の正側の出力に対し、逆流防止ダイオード１８１を介して接続される定電圧回路１８２と、定電圧回路１８２の出力に接続されるコンデンサ１８３とを含む。コンデンサ１８３に蓄積される電力によって、第１制御部１０６、第１計測部１０７及び後述の他の各回路が動作する。

【0020】

第１計測部１０７には、出力部１０９が接続されている。出力部１０９は、液晶ディスプレイ、７セグメントディスプレイ等である。出力部１０９は、本体１０の表面に配置されている。第１計測部１０７は、蓄電部１０８から電力を供給されて起動している間、所定のサンプリング周期にてＡ／Ｄ変換器がサンプリングした電圧を用いて算出した有効電力の数値を、出力部１０９に出力する。これにより、電力計測装置１のユーザは、電力を視認可能である。

【0021】

図３は、第１計測部１０７の動作概要図である。図３は、計測対象の電力線に取り付けた場合に、他の回路を無視してカレントトランス１１０に流れる電流を得るための回路を示す。カレントトランス１１０の両端には、負荷抵抗が接続されているため、負荷抵抗の両端電圧VoB からカレントトランス１１０を流れる電流は、算出可能である。第１実施形態においては、第１両波倍電圧整流回路１０１を用い、小さい電流であっても蓄電部１０８に電力を取得することを可能とした。また、第１両波倍電圧整流回路１０１を用いることにより、その２つの出力はマイナスの電流振幅を示すVo1Mとプラスの電流振幅を示すVo1Pとに分かれる。図３に示されているように、Vo1M、Vo1Pのいずれも、正の値を有しているので、第１計測部１０７に内蔵されるＡ／Ｄ変換器は、正の値のみを入力できればよく、単一電源の安価なマイクロコントローラを用いることができる。第１計測部１０７は、それらの振幅を、Ａ／Ｄ変換器でデジタル値とした後に、Vo1P－２×Vo1Mという演算処理を実行することにより、正負の両方向に振れた波形データを得る。これにより、第１計測部１０７は、波形Vo1aのように、カレントトランス１１０にて発生する電流の波形を再現算出できる。これにより、精度よく有効電力を算出することが可能である。

【0022】

第１実施形態の電力計測装置１の構成により、カレントトランス１１０の両端電圧を測定するための正負の電源を用意する必要なしに、蓄電部１０８の構成で動作可能である。第１実施形態の電力計測装置１の構成では、第１両波倍電圧整流回路１０１を用いた回路によって、ブリッジ整流や、半波整流回路と異なり、整流後の電圧が２倍となって定電圧回路への入力電圧が高まるので、計測対象の電力線に流れる電流量が少なくても十分な電力が蓄電部１０８に得られる。第１両波倍電圧整流回路１０１からの出力から、図３に示したように、カレントトランス１１０にて得られる電流の波形を再現することができる。

【0023】

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の電力計測装置１の構成を示すブロック図である。第２実施形態の電力計測装置１の構成は、蓄電部１０８の構成を除き、第１実施形態の電力計測装置１の構成と同様であるから、共通する構成部には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0024】

図４に示すように、第２実施形態における電力計測装置１の蓄電部１０８は、カレントトランス１１０の出力と第１両波倍電圧整流回路１０１の入力との間の接点と、第１両波倍電圧整流回路１０１の出力とに接続される半波倍電圧整流回路１８４を含む。蓄電部１０８は、半波倍電圧整流回路１８４の出力に、コンデンサ１８３が接続されて構成される。半波倍電圧整流回路１８４は、多段化させた構成として更に昇圧できるようにしてもよい。

【0025】

第２実施形態の半波倍電圧整流回路１８４を用いた構成により、整流後の電圧を昇圧させることができ、計測対象の電力線に流れる電流量が更に少なかったとしても十分な電力が蓄電部１０８に得られる。

【0026】

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態の電力計測装置２の概要図である。第３実施形態の電力計測装置２は、カレントトランスを２つ用い、２つの電力線から供給される電力の合計を計測する。第３実施形態の電力計測装置２は、本体２０と、第１のクランプ体２１と、第２のクランプ体２２とを含む。本体２０は、直方体状のケース内に回路を収容しており、ケーブル２３を介して第１のクランプ体２１及び第２のクランプ体２２に接続されている。本体２０は、液晶ディスプレイである出力部２０９を露出させている。第１のクランプ体２１及び第２のクランプ体２２はそれぞれ、円環状のケース内にカレントトランスのコアを収容している。ケーブル２３は、カレントトランスに巻回された巻線と、本体２０内の回路に接続される導線を被覆して収容している。

【0027】

第３実施形態の電力計測装置２は、電力線Ｌ１の被覆の上から第１のクランプ体２１を取り付け、電力線Ｌ２に第２のクランプ体２２を取り付けることで使用される。電力線Ｌ１，Ｌ２に電流が供給されていれば、本体２０に内蔵されている蓄電部に電力が溜まるように構成されている。これにより、電力計測装置２は、電源に電気的に接続されていなくても、蓄電部からの電力によって電力計測を実行可能である。

【0028】

図６は、第３実施形態の電力計測装置２の構成を示すブロック図である。電力計測装置２は、第１のクランプ体２１に収容された第１カレントトランス２１０と、第２のクランプ体２２に収容された第２カレントトランス２２０とを備える。

【0029】

電力計測装置２において、本体２０に収容された基板には、第１両波倍電圧整流回路２０１と、第２両波倍電圧整流回路２２１が、並列に接続されて実装されている。第１両波倍電圧整流回路２０１は、第１カレントトランス２１０に接続されており、第２両波倍電圧整流回路２２１は、第２カレントトランス２２０に接続されている。

【0030】

第１両波倍電圧整流回路２０１の２つの出力のうち、正側の出力には、第１負荷抵抗２０２が並列に接続されている。第１負荷抵抗２０２と、第１両波倍電圧整流回路２０１の負側の出力との間には、第１スイッチ素子２０４が接続される。第１両波倍電圧整流回路２０１の負側の出力には、第２負荷抵抗２０３が並列に接続されている。第２負荷抵抗２０３と、接地電圧との間には、第２スイッチ素子２０５が接続される。

【0031】

第２両波倍電圧整流回路２２１は、コンデンサを第１両波倍電圧整流回路２０１と共有している。第２両波倍電圧整流回路２２１の正側のダイオードの出力は、第１両波倍電圧整流回路２０１の正側の出力に接続されている。第２両波倍電圧整流回路２２１の負側のダイオードは、第１両波倍電圧整流回路２０１の負側のダイオードと並列に接続されている。

【0032】

本体２０の基板には、第１スイッチ素子２０４と、第２スイッチ素子２０５とのそれぞれについて、オン／オフを切り替え制御する第１制御部２０６が設けられている。

【0033】

本体２０の基板には、第１負荷抵抗２０２の電圧（Vo1P）と、第２負荷抵抗２０３の電圧（Vo1M）とに基づき、有効電力を計測する第１計測部２０７が設けられている。第１計測部２０７は、第１制御部２０６にて第１スイッチ素子２０４及び第２スイッチ素子２０５をオンとしたときの第１負荷抵抗２０２の一端（図６にてVo1Pと示す）及び第２負荷抵抗２０３の一端（図６にてVo1Mと示す）の電位、すなわちグランドとの電圧から、電力を算出する。電力の算出方法は、第１実施形態の第１計測部１０７と同様である。なお、第３実施形態における第１両波倍電圧整流回路２０１と第２両波倍電圧整流回路２２１が並列に接続された構成では、第１計測部２０７で算出される実効電力量は、電力線Ｌ１及び電力線Ｌ２の電力量の合計である。

【0034】

第１計測部２０７は、第１実施形態と同様に、第１カレントトランス２１０及び／又は第２カレントトランス２２０における電圧の位相を測定する位相測定部を用い、測定された位相を用いて有効電力値を算出する。第１計測部２０７は、第１実施形態と同様に、電界プローブを用いて有効電力値を算出する。

【0035】

第１両波倍電圧整流回路２０１には、蓄電部２０８が接続されている。第３実施形態において、蓄電部２０８は、第２実施形態で示した半波倍電圧整流回路２８４を採用している。蓄電部２０８の半波倍電圧整流回路２８４は、第１カレントトランス２１０の出力と第１両波倍電圧整流回路２０１の入力との間の接点との間に第１コンデンサ２８５を含む。蓄電部２０８の半波倍電圧整流回路２８４は、第２カレントトランス２２０の出力と第２両波倍電圧整流回路２２１の入力との間の接点との間にコンデンサ２８６を含む。蓄電部２０８は、第１実施形態に示した定電圧回路を用いたものに代替されてもよい。

【0036】

第１計測部２０７には、出力部２０９が接続されている。出力部２０９は、液晶ディスプレイ、７セグメントディスプレイ等である。出力部２０９は、本体２０の表面に配置されている。第１計測部２０７は、蓄電部２０８から電力を供給されて起動している間、所定のサンプリング周期にてサンプリングした電圧を用いて算出した有効電力の数値を、出力部２０９に出力する。これにより、電力計測装置２のユーザは、電力を視認可能である。

【0037】

第３実施形態の電力計測装置２では、第１実施形態、第２実施形態の電力計測装置１による効果と同様に、カレントトランスの両端電圧を測定するための正負の電源を用意する必要なしに、蓄電部２０８の構成で動作可能である。第３実施形態の電力計測装置２の構成では、第１両波倍電圧整流回路２０１及び第２両波倍電圧整流回路２２１を用いた回路によって、ブリッジ整流や、半波整流回路と異なり、整流後の電圧を昇圧して利用できるので、計測対象の電力線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流量が少なくても十分な電力が蓄電部２０８に得られる。第１両波倍電圧整流回路２０１及び第２両波倍電圧整流回路２２１からの出力から、第１カレントトランス２１０及び第２カレントトランス２２０にて得られる合計電流の波形を再現することができる。２つの電力線Ｌ１，Ｌ２について合計電力を算出するために、回路規模を小さいままとすることができる。

【0038】

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態の電力計測装置３の構成を示すブロック図である。第４実施形態の電力計測装置３は、カレントトランスを２つ用い、２つの電力線Ｌ１，Ｌ２から供給される電力をそれぞれ計測して出力する。第４実施形態の電力計測装置３の外観は、第３実施形態の電力計測装置２と同様であるから図示を省略する。

【0039】

電力計測装置３は、第１のクランプ体に収容された第１カレントトランス３１０と、第２のクランプ体に収容された第２カレントトランス３２０とを備える。

【0040】

電力計測装置３において、本体に収容された基板には、第１カレントトランス３１０に接続された第１両波倍電圧整流回路３１１が実装されている。同基板には、第２カレントトランス３２０に接続された第２両波倍電圧整流回路３２１が実装されている。第４実施形態の電力計測装置３では、第１両波倍電圧整流回路３１１と前記第２両波倍電圧整流回路３２１とが、直列に接続されている。

【0041】

第１両波倍電圧整流回路３１１の２つの出力のうち、正側の出力には、第１負荷抵抗３１２が並列に接続されている。第１負荷抵抗３１２と、第１両波倍電圧整流回路３１１の負側の出力との間には、第１スイッチ素子３１４が接続される。第１両波倍電圧整流回路３１１の負側の出力には、第２負荷抵抗３１３が並列に接続されている。第２負荷抵抗３１３と、接地電圧との間には、第２スイッチ素子３１５が接続される。

【0042】

第２両波倍電圧整流回路３２１の２つの出力のうち、正側の出力は、第１両波倍電圧整流回路３１１の負側のダイオードとコンデンサとの間に接続されている。第２両波倍電圧整流回路３２１の２つの出力のうち、正側の出力には、第３負荷抵抗３２２が並列に接続されている。第３負荷抵抗３２２と、第２両波倍電圧整流回路３２１の負側の出力との間には、第３スイッチ素子３２４が接続される。第２両波倍電圧整流回路３２１の負側の出力には、第４負荷抵抗３２３が並列に接続されている。第４負荷抵抗３２３と、接地電圧との間には、第４スイッチ素子３２５が接続される。

【0043】

基板には、第１スイッチ素子３１４と、第２スイッチ素子３１５とのそれぞれについて、オン／オフを切り替え制御する第１制御部３１６が設けられている。基板には、第３スイッチ素子３２４と、第４スイッチ素子３２５とのそれぞれについて、オン／オフを切り替え制御する第２制御部３２６が設けられている。

【0044】

基板には、第１負荷抵抗３１２の電圧（Vo1P）と、第２負荷抵抗３１３の電圧（Vo1M）とに基づき、有効電力を計測する第１計測部３１７が設けられている。第１計測部３１７は、第１制御部３１６にて第１スイッチ素子３１４及び第２スイッチ素子３１５をオンとしたときの第１負荷抵抗３１２の一端（図７にてVo1Pと示す）及び第２負荷抵抗１１３の一端（図７にてVo1Mと示す）の電位、すなわちグランドとの電圧から、電力を算出する。電力の算出方法は、第１実施形態の第１計測部１０７と同様である。

【0045】

基板には、第３負荷抵抗３２２の電圧（Vo2P）と、第４負荷抵抗３２３の電圧（Vo2M）とに基づき、有効電力を計測する第２計測部３２７が設けられている。第２計測部３２７は、第２制御部３２６にて第３スイッチ素子３２４及び第４スイッチ素子３２５をオンとしたときの第３負荷抵抗３２２の一端（図７にてVo2Pと示す）及び第４負荷抵抗３２３の一端（図７にてVo2Mと示す）の電位、すなわちグランドとの電圧から、電力を算出する。電力の算出方法は、第１実施形態の第１計測部１０７と同様である。

【0046】

第４実施形態における第１両波倍電圧整流回路３１１と第２両波倍電圧整流回路３２１が直列に接続された構成では、同一の基板上で、第１電力線Ｌ１における実行電力量と、第２実効電力量とをそれぞれ、第１計測部３１７及び第２計測部３２７でそれぞれ算出する。

【0047】

第１実施形態と同様に、第１計測部３１７及び第２計測部３２７はそれぞれ、第１カレントトランス３１０及び／又は第２カレントトランス３２０における電圧の位相を測定する位相測定部（図示省略）を用い、測定された位相を用いて有効電力値を算出する。第１計測部３１７及び第２計測部３２７は、第１実施形態と同様に、電界プローブを用いて有効電力値を算出する。

【0048】

電力計測装置３の蓄電部３０８は、上述したように２組の電力計測のための回路に対して共通に電力を供給するように構成される。蓄電部３０８は、第１両波倍電圧整流回路３１１の正側の出力に、逆流防止ダイオード３８１を介して接続される定電圧回路３８２と、定電圧回路３８２の出力に接続されるコンデンサ３８３とを含む。コンデンサ３８３に蓄積される電力によって、第１制御部３１６、第１計測部３１７、第２制御部３２６、第２計測部３２７及び後述の他の各回路が動作する。

【0049】

蓄電部３０８は、第２実施形態に示した半波倍電圧整流回路を用いた昇圧回路に代替されてもよい。

【0050】

第４実施形態の電力計測装置３は、出力部３０９を備える。出力部３０９は、第１計測部３１７及び第２計測部３２７に接続されている。出力部３０９は、液晶ディスプレイ、７セグメントディスプレイ等である。出力部３０９は、本体の表面に配置されている。第１計測部３１７及び第２計測部３２７はそれぞれ、蓄電部３０８から電力を供給されて起動している間、所定のサンプリング周期にてサンプリングした電圧を用いて算出した有効電力の数値を、出力部３０９に出力する。これにより、電力計測装置３のユーザは、電力を視認可能である。

【0051】

（第５実施形態）
図８は、電力計測装置４を用いた電力計測システム６００の概要図である。電力計測システム６００は、家庭又は施設の配電盤それぞれの電力線にクランプ体４１を取り付けた１又は複数の電力計測装置４と、１又は複数の計測センサ５と、各電力計測装置４及び計測センサ５とデータの送受信が可能なサーバ装置６とを含む。電力計測システム６００は、サーバ装置６と通信接続が可能な情報端末装置７を更に含む。情報端末装置７は、家庭又は施設の所有者、又は管理者である。電力計測装置４、計測センサ５、サーバ装置６及び情報端末装置７は、ネットワークＮを介して通信接続可能である。

【0052】

ネットワークＮは、所謂インターネットである公衆通信網Ｎ１、キャリアネットワークＮ２、及び各ローカルネットワークＮ３を含む。ローカルネットワークＮ３は、家庭又は施設に敷設されている有線及び／又は無線のネットワークである。

【0053】

電力計測システム６００は、家庭又は施設に配備されている空調設備へ電力を供給する電力線に取り付けられた電力計測装置４から計測された電力データをサーバ装置６へ送信し、同じ家庭又は施設に取り付けられた温度計である計測センサ５から、温度データをサーバ装置６へ送信させる。それらのデータには、データ内容を識別する識別データが付加されており、サーバ装置６にていずれの家庭又は施設における何のデータであるかを識別可能である。

【0054】

電力計測システム６００においてサーバ装置６は、各家庭又は施設に設けられたＥＭＳ（Energy Management System）として機能し、電力計測装置４から得られる電力と温度とに基づき、電力と環境データ（温度）とを併せて可視化したグラフィックデータを作成する。サーバ装置６は、グラフィックデータを情報端末装置７へ送信し、家庭又は施設の所有者、又は管理者から閲覧可能とする。これにより、家庭又は施設の所有者、又は管理者は、空調設備による部屋の冷やし過ぎなど、適切な電力利用を把握可能となる。

【0055】

図９は、電力計測装置４の構成を示すブロック図である。電力計測装置４は、カレントトランス４１０と、カレントトランス４１０に接続される第１両波倍電圧整流回路４０１とを含む。第１両波倍電圧整流回路４０１の２つの出力のうち、正側の出力には、第１負荷抵抗４０２が並列に接続されている。第１負荷抵抗４０２と、第１両波倍電圧整流回路４０１の負側の出力との間には、第１スイッチ素子４０４が接続される。第１両波倍電圧整流回路４０１の負側の出力には、第２負荷抵抗４０３が並列に接続されている。第２負荷抵抗４０３と、接地電圧との間には、第２スイッチ素子４０５が接続される。

【0056】

電力計測装置４は、第１スイッチ素子４０４と、第２スイッチ素子４０５とのそれぞれについて、オン／オフを切り替え制御する第１制御部４０６を含む。電力計測装置４は、第１負荷抵抗４０２の電圧（Vo1P）と、第２負荷抵抗４０３の電圧（Vo1M）とに基づき、有効電力を計測する第１計測部４０７が設けられている。第１計測部４０７は、第１制御部４０６にて第１スイッチ素子４０４及び第２スイッチ素子４０５をオンとしたときの第１負荷抵抗４０２の一端及び第２負荷抵抗４０３の一端の電位から、すなわちグランドとの電圧を計測し、後述するように電力を算出する。第１計測部４０７の動作内容は、第１実施形態の電力計測装置１の動作内容と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0057】

第１両波倍電圧整流回路４０１には、蓄電部４０８が接続されている。蓄電部４０８は、第１両波倍電圧整流回路４０１の正側の出力に対し、逆流防止ダイオード４８１を介して接続される定電圧回路４８２と、定電圧回路４８２の出力に接続されるコンデンサ４８３とを含む。コンデンサ４８３に蓄積される電力によって、第１制御部４０６、第１計測部４０７、及び後述の無線通信部４４０の各回路が動作する。

【0058】

電力計測装置４は、第１計測部４０７にて算出した有効電力値を無線により他装置へ送信する無線通信部４４０を備える。第１制御部４０６、第１計測部４０７及び無線通信部４４０は、１つの処理部（マイクロコントローラ）のの機能として実装されていてもよい。無線通信部４４０は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の通信デバイスであってもよいし、 Bluetooth（登録商標）等の近距離無線通信の通信デバイスであってもよい。

【0059】

第１計測部４０７は、所定のサンプリング周期にてサンプリングした電圧を用いて算出した有効電力の数値を時間情報と対応付けてメモリに記憶する。第１計測部４０７は、メモリに記憶した有効電力の数値を、定期的に、あるいはサーバ装置６からの要求に応じて、メモリに記憶されている識別データを付加して無線通信部４４０からサーバ装置６に向けて送信する。

【0060】

計測センサ５は、温度センサと、メモリ、ＣＰＵ及び無線通信部を含む処理部とを含む。計測センサ５は、処理部が、メモリに記憶されている識別データと共に、温度センサから得られる温度データを、無線通信部からサーバ装置６へ向けて定期的に送信する。

【0061】

図１０は、サーバ装置６の構成を示すブロック図である。サーバ装置６は、以下の説明において、１台のサーバコンピュータとして説明するが、複数のコンピュータで処理の内容別、機能別等で分散するように構成されてもよい。サーバ装置６は、処理部６０、記憶部６１、及び通信部６２を備える。

【0062】

処理部６０は、ＣＰＵ及び／又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を用いたプロセッサである。処理部６０は、内蔵するＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを用い、各構成部を制御して処理を実行する。処理部６０は、プロセッサ、メモリ、通信デバイス等を集積した１つのハードウェア（ＳｏＣ：System On a Chip）として構成されていてもよい。処理部６０は、記憶部６１に記憶されている情報処理プログラムＰ６に基づき、後述の処理を実行する。

【0063】

記憶部６１は、ハードディスク等の不揮発性記憶媒体を用い、処理部６０が参照するプログラム及びデータを記憶する。記憶部６１は、情報処理プログラムＰ６を記憶する。記憶部６１に記憶されている情報処理プログラムＰ６は、処理部６０が記憶媒体９に記憶されている情報処理プログラムＰ６を読み出して複製したものであってもよい。情報処理プログラムＰ６は、図示しないプログラムサーバからサーバ装置６がダウンロードして記憶部６１に記憶し、インストールしたものであってもよい。

【0064】

通信部６２は、ネットワークＮを介した通信を実現する通信デバイスである。通信部６２は例えば、ネットワークＮに対応するネットワークカードである。通信部６２は、無線通信を実現するものであってもよい。

【0065】

このように構成されるサーバ装置６は、電力計測装置４及び計測センサ５からデータが送信される都度、これを受信する。電力計測装置４及び計測センサ５から送信されるデータには、電力計測装置４及び計測センサ５それぞれに付与されている識別データと共に、算出された有効電力値、温度データが時間情報と対応付けて含まれる。サーバ装置６は、受信したデータを、電力計測装置４及び計測センサ５それぞれに付与されている識別データと対応付けて記憶部６１に逐次記憶する。サーバ装置６の記憶部６１は、家庭又は施設を識別する施設識別データと対応付けて、そこに設置されている電力計測装置４及び計測センサ５の識別データを記憶している。施設識別データには、その家庭又は施設の所有者又は管理者のアカウントデータと、家庭又は施設の住所、連絡先とが対応付けられている。

【0066】

図１１は、情報端末装置７の構成を示すブロック図である。情報端末装置７は、所謂スマートフォン又はタブレット型の通信端末であってもよいし、デスクトップ型もしくはラップトップ型のパーソナルコンピュータであってもよい。情報端末装置７は、処理部７０、記憶部７１、通信部７２、表示部７３、及び操作部７４を備える。

【0067】

処理部７０は、ＣＰＵ又はＧＰＵを用いたプロセッサである。処理部７０は、記憶部７１に記憶されているアプリプログラムＰ７に基づき、サーバ装置６により提供されるグラフィックデータに基づく画面を表示部７３に表示させる。アプリプログラムＰ７は、Ｗｅｂブラウザプログラムであってもよい。

【0068】

記憶部７１は、例えばハードディスク又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いる。記憶部７１には、アプリプログラムＰ７を含む各種プログラムと、情報端末装置７のユーザである各家庭又は施設の所有者又は管理者のアカウントデータが記憶される。アプリプログラムＰ７は、記憶媒体８に記憶してあるアプリプログラムＰ８を処理部７０が読み出して記憶部７１に複製したものであってもよい。アプリプログラムＰ８は、図示しないプログラムサーバから情報端末装置７がダウンロードして記憶部７１に記憶し、インストールしたものであってもよい。

【0069】

通信部７２は、ネットワークＮを介したサーバ装置６との通信を実現する通信デバイスである。有線通信用のネットワークカード、キャリア通信用の無線通信デバイス、又は無線ＬＡＮデバイスを用いる。処理部７０は、通信部７２により、ネットワークＮを介してサーバ装置６と通信接続が可能である。

【0070】

表示部７３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等のディスプレイを用いる。表示部７３は、処理部７０のアプリプログラムＰ７に基づく処理により、サーバ装置６により提供されるグラフィックデータに基づく画面を表示する。表示部７３は、タッチパネル内蔵型ディスプレイであってもよいし、タッチパネル非内蔵型ディスプレイであってもよい。

【0071】

操作部７４は、処理部７０との間で入出力が可能なキーボード及びポインティングデバイス、もしくは音声入力部等のユーザインタフェースである。操作部７４は、表示部７３のタッチパネル、又は筐体に設けられた物理ボタンを用いてもよい。操作部７４は、操作情報を処理部７０へ通知する。

【0072】

図１２は、電力計測システム６００における処理手順の一例を示すフローチャートである。各家庭又は施設の所有者又は管理者が、情報端末装置７を用いて、アプリプログラムＰ７に基づき、サーバ装置６へ、対象の家庭又は施設における電力の使用状況の取得をリクエストする（ステップＳ１０１）。リクエストには、各家庭又は施設の所有者又は管理者のアカウントデータが含まれる。

【0073】

サーバ装置６は、電力の使用状況の取得のリクエストを受信すると（ステップＳ２０１）、リクエストに含まれるアカウントデータに基づき、対象の家庭又は施設の施設識別データを特定する（ステップＳ２０２）。処理部６０は、対象の家庭又は施設に設置された電力計測装置４及び計測センサ５、つまり、施設識別データに対応付けられた電力計測装置４及び計測センサ５の識別データを特定する（ステップＳ２０３）。処理部６０は、特定した識別データに対応付けられた直近の所定期間における有効電力値の分布と、所定期間における温度データの分布とをグラフィックデータ化した画面を作成する（ステップＳ２０４）。処理部６０は、作成した画面を情報端末装置７で表示させるための画面データを、リクエスト元の情報端末装置７へ送信する（ステップＳ２０５）。

【0074】

情報端末装置７は、リクエストに対する画面データを受信し（ステップＳ１０２）、受信した画面データに基づき、画面を表示部７３に表示し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。

【0075】

図１３は、サーバ装置６によって提供されるグラフィックデータの一例を示す図である。図１３は、情報端末装置７のアプリプログラムＰ７に基づき、表示部７３に表示される画面７３０の一例を示す。画面７３０は、所定期間における有効電力値の分布を示すグラフ７３１と、所定期間における温度データの分布を示すグラフ７３２とを含む。電力計測装置４による有効電力値と、計測センサ５による温度データを、情報端末装置７の表示部７３に並列表示することにより、環境データと使用電力量とを比較し、見える化することができる。計測センサ５の例は、他にも照度センサ、湿度センサ、人感センサなどが例示できる。照度センサと、照明装置の使用電力量との比較、湿度センサと、加湿器の使用電力量との比較、人感センサによる人の在／不在と、テレビなどのデジタル家電の使用電力量との比較などにも適用可能である。

【0076】

図１３に示すようなグラフィックデータにより、家庭又は施設の所有者、又は管理者は、情報端末装置７にて空調設備による部屋の冷やし過ぎなど、適切な電力利用を把握可能となる。

【0077】

第５実施形態の電力計測システム６００は、第１実施形態に例示した電力計測装置１を利用する構成として説明したが、第１実施形態から第４実施形態に示した電力計測装置１，２，３のいずれを利用してもよいし、混在させてもよい。

【0078】

上述のように開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0079】

１，２，３，４ 電力計測装置
１０，２０ 本体
１１０，４１０ カレントトランス
２１０，３１０ 第１カレントトランス
２２０，３２０ 第２カレントトランス
１０１，２０１，３１１，４０１ 第１両波倍電圧整流回路
２２１，３２１ 第２両波倍電圧整流回路
１０２，２０２，３１２，４０２ 第１負荷抵抗
１０３，２０３，３１３，４０３ 第２負荷抵抗
３２２ 第３負荷抵抗
３２３ 第４負荷抵抗
１０４，２０４，３１４，４０４ 第１スイッチ素子
１０５，２０５，３１５、４０５ 第２スイッチ素子
３２４ 第３スイッチ素子
３２５ 第４スイッチ素子
１０６，２０６，３１６，４０６ 第１制御部
１０７，２０７，３１７，４０７ 第１計測部
３２６ 第２制御部
３２７ 第２計測部
１０８，２０８，３０８，４０８ 蓄電部
１８１，３８１，４８１ 逆流防止ダイオード
１８２，３８２，４８２ 定電圧回路
１８３，２８３，３８３，４８３ コンデンサ
１８４，２８４ 半波倍電圧整流回路
１０９，２０９，３０９ 出力部
４４０ 無線通信部
５ 計測センサ
６００ 電力計測システム
６ サーバ装置
６０ 処理部
７ 情報端末装置
７３ 表示部
７３０ 画面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】