JP2002237413A - コイル部品及び電気特性量取出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電線に係る電気特性の高精度の取り出しなど
の用途に好適な小形なコイル部品を提供する。小形、簡
易な構成によって、電線の電気特性を高精度に取り出せ
る電気特性量取出装置を提供する。 【解決手段】 本発明のコイル部品は、各ターンの中心
が同一直線又は同一曲線上を徐々にずれていくように、
しかも、全体が扁平されたコイル本体を有することを特
徴とする。本発明の電気特性量取出装置は、１又は複数
の電線の周囲の磁束を捕捉して電気信号に変換する、磁
束捕捉対象の上記電線に装着された１又は複数の磁束／
電気変換手段を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル部品及び電
気特性量取出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源供給ラインに係る電気特性量
が測定されたり監視されたりすることは多い。例えば、
電力量計は、従量制需要家（例えば各家庭）の引込み口
に取り付けられ、需要家による使用電力量を計量するた
めに用いられる。また、ノーヒューズブレーカは、電源
が供給される装置を、過電流や短絡電流から保護するた
めに用いられる。

【０００３】以上のような屋内配線などに係る測定装置
や異常監視装置としては、コイル部品を利用した装置は
多い。例えば、電力量計として、コイル部品を供給電流
が流れることで作る磁界と、指針円盤のうず電流との相
互作用により、指針円盤を回動させて積算電力を指標さ
せるものがある。また、ノーヒューズブレーカとして、
短絡電流が電磁コイル部品を流れることで作る吸引力で
遮断機構を動作させるものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、指針円
盤を含め指針を利用する測定装置などは、指針を駆動す
るための力を発揮する、ある程度大きなコイル部品を必
要とし、装置を小型化するにも限界がある。また、仮
に、コイル部品が電力特性などに１対１で対応する磁界
を形成したとしても、指針などを用いるため、指針の重
量や相対的な取付位置などのばらつきで精度が変化し、
そのため、初期時の校正作業などがかなり煩雑になって
いた。

【０００５】ノーヒューズブレーカの遮断機構などをコ
イル部品の電磁力で駆動する異常監視装置なども、同様
に、ある程度大きなコイル部品を必要とし、装置を小型
化するにも限界がある。また、プランジャのばらつきな
どを考慮し、初期時の校正作業などがかなり煩雑になっ
ていた。

【０００６】また、校正したとしても、電気特性を反映
させる要素として機構的要素が多いため、電気特性の検
出精度などには限界がある。

【０００７】そのため、電源供給ラインなどの電線に係
る電気特性の高精度の取り出しなどの用途に好適な小形
なコイル部品が求められており、また、小形、簡易な構
成によって電気特性を高精度に取り出すことができる電
気特性量取出装置が求められている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明のコイ
ル部品は、各ターンの中心が同一直線又は同一曲線上を
徐々にずれていくように、しかも、全体が扁平されたコ
イル本体を有することを特徴とする。

【０００９】請求項２の本発明のコイル部品は、請求項
１の本発明において、上記コイル本体を取り付けた基板
を備え、この基板に対する、上記コイル本体の各ターン
の中心からの距離が等しいことを特徴とする。

【００１０】請求項３の本発明のコイル部品は、請求項
２の本発明において、上記基板に対し、上記コイル本体
を、薄膜形成処理及びエッチング処理により設けたこと
を特徴とする。

【００１１】請求項４の本発明のコイル部品は、請求項
２又は３の本発明において、上記基板が、可撓性基板で
あることを特徴とする。

【００１２】請求項５の本発明の電気特性量取出装置
は、１又は複数の電線の周囲の磁束を捕捉して電気信号
に変換する、磁束捕捉対象の上記電線に装着された１又
は複数の磁束／電気変換手段を有することを特徴とす
る。

【００１３】請求項６の本発明の電気特性量取出装置
は、請求項５の本発明において、上記磁束／電気変換手
段から出力された電気信号を無線送信する信号送信手段
をさらに有することを特徴とする。

【００１４】請求項７の本発明の電気特性量取出装置
は、請求項５又は６の本発明において、上記各電線が、
電源供給線であることを特徴とする。

【００１５】請求項８の本発明の電気特性量取出装置
は、請求項５〜７のいずれかの本発明において、上記各
磁束／電気変換手段として、請求項１〜４のいずれかの
本発明のコイル部品を適用したことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】（Ａ）第１の実施形態 以下、本発明によるコイル部品及び電気特性量取出装置
を、電源プラグでの電気特性量の取出しシステムに適用
した第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

【００１７】図１は、第１の実施形態に係る電源プラグ
１の内部構成や構成要素の配置を中心に示す電気特性量
の取出しシステムの説明図である。

【００１８】図１において、電源プラグ１は、家電製品
その他が該当する電源供給対象の負荷２に対し、電気コ
ード３を介して接続されている。

【００１９】電気コード３を構成する一対の電源供給線
３−１及び３−２は、電源プラグ１の筐体内において
は、引き離されており、それぞれの先端部の被覆部材が
除去され、露出している導線３−１ａ、３−２ａがそれ
ぞれ、対応するプラグ突出棒体４−１、４−２に電気的
かつ物理的に取り付けられている。

【００２０】電源プラグ１の筐体内における以下の位置
に、図２及び図３に示すような構成を有する３個のシー
ト状電気部品５−１〜５−３が設けられている。

【００２１】第１及び第２のシート状電気部品５−１及
び５−２は、被覆部材が設けられている、しかも、それ
ぞれが引き離されている位置の、各電源供給線３−１、
３−２に装着されている。また、第１及び第２のシート
状電気部品５−１及び５−２はそれぞれ、装着されてい
ない他の電源供給線３−２、３−１の磁束を捕捉し得な
い位置に装着されている。

【００２２】第３のシート状電気部品５−３は、一対の
電源供給線３−１及び３−２がくっついている位置に、
しかも、一対の電源供給線３−１及び３−２を跨ぐよう
に装着されている。

【００２３】第１〜第３のシート状電気部品５−１〜５
−３は、後述するように、扁平コイル１１を備え、電源
供給線３−１、３−２に電流が流れることにより、電源
供給線３−１、３−２の周囲に生じる磁束を捕捉し、電
源供給線３−１、３−２を流れる電流の検出信号を得る
ものである。なお、当然に、電源プラグ１は図示しない
コンセントに挿入されて使用される。第１〜第３のシー
ト状電気部品５−１〜５−３が得た検出信号は、信号送
信機６に与えられる。

【００２４】信号送信機６は、後述する図４に示す詳細
構成を有し、第１〜第３のシート状電気部品５−１〜５
−３が得た検出信号を、信号処理装置７に無線送信す
る。

【００２５】信号処理装置７は、後述する図５に示す詳
細構成を有し、信号送信機６から与えられた、第１〜第
３のシート状電気部品５−１〜５−３が得た検出信号を
適宜処理するものである。処理内容については後述す
る。

【００２６】図２は、上述したシート状電気部品５（第
１〜第３のシート状電気部品５−１〜５−３）の平面図
である。

【００２７】シート状電気部品５は、例えば、長辺３〜
５ｍｍ、短辺が長辺の半分程度の可撓性の絶縁シート基
板（例えばポリイミドフィルム）１０に、扁平コイル１
１及び２個の抵抗体１２ａ、１２ｂを設けたものであ
る。扁平コイル１１の両端はそれぞれ、シート基板１０
上に設けられた電極１３−１、１３−２に接続されてお
り、各抵抗体１２ａ、１２ｂの両端もそれぞれ、シート
基板１０上に設けられた電極１４−１、１４−２、１５
−１、１５−２に接続されている。

【００２８】図３は、シート状電気部品５における扁平
コイル１１の部分についての、図２でのIII−III線方向
の縦断面図である。

【００２９】図３において、絶縁シート基板１０上に
は、扁平コイル１１の各ターンの下辺１１ａ、絶縁層１
１ｂ、各ターンの上辺１１ｃが積層されており、各ター
ンの下辺１１ａ及び上辺１１ｃは、図３では図示してい
ない各ターンの側辺によって連結されている。例えば、
絶縁シート基板１０の厚みはほぼ０．１μｍであり、扁
平コイル１１の厚みもほぼ０．１μｍである。また、扁
平コイル１１のターン数は例えば２０〜１００ターンで
ある。

【００３０】上述のような積層構造を有する扁平コイル
１１の部分は、例えば、以下のようにして形成する。

【００３１】まず、電極材料（例えば金、銀、銅など）
の蒸着処理により、シート基板１０上に電極１３−１及
び１３−２を形成する。

【００３２】次に、コイル材料（例えば金、銀、銅な
ど）の蒸着処理により、各ターンの下辺１１ａとなるた
めの層を形成する。この層の一部は、電極１３−１及び
１３−２に接続される。その後、エッチング処理によ
り、各ターンの下辺１１ａを形成する。

【００３３】続いて、絶縁材料（例えばポリイミド）の
蒸着処理やフィルムの貼付処理により、各ターンの下辺
１１ａの上に絶縁層１１ｂを形成する。絶縁層１１ｂ
は、各ターンの下辺１１ａ間にも形成される。なお、絶
縁材料としては、透磁率が高いものが好ましい。

【００３４】なお、この絶縁層１１ｂの部分を、磁路層
（磁性体層）及び絶縁層でなる多層構造や、絶縁層、磁
路層及び絶縁層でなる多層構造などに置き換えても良
い。この場合の磁路層の材質としては、アモルファス、
フェライト、磁気抵抗効果素子などを適用できる。ま
た、磁路層は、各ターンの下辺１１ａ、側辺、上辺１１
ｃから遠ざかるに従って透磁率が大きくなるように蒸着
処理したものであっても良い。ここで、透磁率の変化
を、各ターンの下辺１１ａ、側辺、上辺１１ｃに接する
部分では０にし、磁路層の中心に行くに従って大きくす
るようにすると、絶縁層を不要にすることもできる。

【００３５】次に、コイル材料の蒸着処理により、各タ
ーンの上辺１１ｃとなるための層を形成する。この際に
は、併せて、各ターンの側辺となるための膜も形成され
る。その後、エッチング処理により、各ターンの上辺１
１ｃ及び側辺を形成し、これにより、扁平コイル１１が
形成される。なお、各ターンの上辺１１ｃに被覆を施し
ても良い。

【００３６】なお、絶縁シート基板１０上に、抵抗体１
２ａ及び１２ｂを容易に形成できるので、その形成方法
は省略する。

【００３７】上記では、シート状電気部品５が抵抗体１
２ａ、１２ｂを有するものとして説明したが、シート状
電気部品５が抵抗体１２ａ、１２ｂ（及びそれに対する
電極）を備えないものであっても良い。抵抗体１２ａ、
１２ｂは、信号送信機６を構成する回路部分に抵抗要素
が必要となった場合を考慮して、シート状電気部品５に
設けたものであるが、この第１の実施形態の特徴との関
係では、シート状電気部品５は、扁平コイル１１を備え
ていれば良い。

【００３８】シート状電気部品５は、シート基板１０が
ポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムで形成されてい
る場合には、鋏によって切断することも可能であり、電
源供給線３−１及び３−２の形状などに応じて、シート
状電気部品５の長さなどを調整することができる。

【００３９】シート状電気部品５（第１〜第３のシート
状電気部品５−１〜５−３）は、電源供給線３−１及び
３−２に関し、その軸線を中心とした周方向の磁束が生
じるので、その周方向の磁束が扁平コイル１１の中央を
良く通過するように、電源供給線３−１、３−２に設け
られる。なお、シート状電気部品５は、シート基板１０
がポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムで形成されて
いる場合には、電源供給線３−１及び３−２が円筒など
の形状を有していても、その電源供給線３−１及び３−
２の形状になじませて装着することができる。このよう
に装着した場合には、扁平コイル１１は、トロイダルコ
イルになっている。

【００４０】図４は、第１〜第３のシート状電気部品５
−１〜５−３が得た検出信号を送信する信号送信機６の
詳細構成を示すブロック図である。

【００４１】信号送信機６は、３個のアナログ／デジタ
ル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２０−１〜２０−３、信号統
合部２１、送信部２２、送信アンテナ２３及び電池２４
を有する。

【００４２】各Ａ／Ｄ変換器２０−１、２０−２、２０
−３は対応するシート状電気部品５−１、５−２、５−
３が得た検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変
換して信号統合部２１に与えるものである。各Ａ／Ｄ変
換器２０−１、２０−２、２０−３は、例えば、サンプ
リング周波数１ＭＨｚで、８ビットのデジタル信号に変
換する。

【００４３】信号統合部２１は、３個のＡ／Ｄ変換器２
０−１〜２０−３からのデジタル信号（例えば８ビッ
ト）を統合し（例えば２４ビット）、送信フレームを形
成して、シリアル出力で送信部２２に与えるものであ
る。なお、送信フレームには、フレームヘッダを付与す
るようにしても良い。

【００４４】送信部２２は、送信フレームを変調したり
電力増幅したりした後、送信アンテナ２３から放射させ
るものである。送信アンテナ２３としては、例えば、信
号送信機６を構成するプリント配線基板に配線パターン
で形成したものを適用できる。

【００４５】電池２４は、当該信号送信機４の各部２０
〜２２の動作電源を供給するものである。

【００４６】なお、電源プラグ１の表面などに当該信号
送信機４を動作させるか否かを指示するスイッチを設
け、このスイッチがＯＮのときにのみ、当該信号送信機
４を動作させるようにしても良い。

【００４７】図５は、信号送信機６から送信された信号
を受信して処理する信号処理装置７の詳細構成を示すブ
ロック図である。

【００４８】信号処理装置７は、受信アンテナ３０、受
信部３１、信号分離部３２及び信号処理部３３を有す
る。なお、信号処理装置７の各部への動作電源の供給手
段は問われない。

【００４９】受信アンテナ３０は、信号送信機６の送信
アンテナ２３から空間に放射された無線電波を捕捉し、
電気信号に変換して受信部３１に与えるものである。

【００５０】受信部３１は、受信アンテナ２３からの電
気信号をフィルタリングしたり復調したりして、信号送
信機６が送信しようとした送信フレームを得て信号分離
部３２に与えるものである。

【００５１】信号分離部３２は、入力された送信フレー
ムを分解し、シート状電気部品５−１、５−２、５−３
が得た検出信号（デジタル信号に変換はされている）に
分離して信号処理部３３に与えるものである。

【００５２】信号処理部３３は、入力された、シート状
電気部品５−１、５−２、５−３による検出信号（デジ
タル信号）を適宜処理するものである。信号処理部３３
として、コンピュータを適用することができる。信号処
理部３３による信号処理は、その用途に応じて、適宜選
定すれば良い。

【００５３】例えば、シート状電気部品５−１、５−
２、５−３による検出信号（デジタル信号）の信号波形
をそのまま表示させるようにしても良く、また、所定の
演算後の波形を表示させるようにしても良い。

【００５４】また例えば、消費電流や消費電力や力率や
電圧や複数の電気量（例えば電流）の位相差などの電気
特徴量を検出信号から得て出力するようにしても良い。
すなわち、電力計や電流計などとして用いるようにする
ことができる。算出値も、例えば電力を例に挙げれば、
実効電力、平均電力、皮相電力、無効電力など、任意の
ものを得るようにしても良い。

【００５５】さらに例えば、電源供給線３−１及び３−
２に混入したノイズ成分の大きさや、ノイズ源が負荷２
か否かを求めて出力するようにしても良い。また、ノイ
ズ成分を分析して共振系の存在を認識しても良い。

【００５６】また例えば、検出信号（データ）を記録し
ておき、故障発生時の解析などに利用するようにしても
良い。

【００５７】なお、後述する第２の実施形態のように、
家電製品などの装置の制御などに検出信号を利用するよ
うにしても良い。

【００５８】次に、第１の実施形態での動作を説明す
る。電源プラグ１が図示しないコンセントに挿入されて
いる状態において、負荷２（例えば家電製品）が動作し
ているときには、商用電源（交流電源）が負荷に供給さ
れる。このとき、電源供給線３−１及び３−２の一方に
は、負荷２に流入する電流が流れ、他方には負荷２から
流出する電流が流れ、これら電流の向きは商用電源の交
流変化に応じて変化する。

【００５９】いずれにせよ、各電源供給線３−１、３−
２に電流が流れることにより、電源供給線３−１、３−
２の周囲には、電源供給線３−１、３−２の軸線を中心
とした周方向に沿う磁束が生じる。

【００６０】第１のシート状電気部品５−１の扁平コイ
ル１１は、電源供給線３−１の周囲の磁束を捕捉し、そ
れを電気信号に変換し、電源供給線３−１を流れる電流
の検出信号を得て、信号送信機６のＡ／Ｄ変換器２０−
１に与える。また、第２のシート状電気部品５−２の扁
平コイル１１は、電源供給線３−２の周囲の磁束を捕捉
し、それを電気信号に変換し、電源供給線３−２を流れ
る電流の検出信号を得て、信号送信機６のＡ／Ｄ変換器
２０−２に与える。さらに、第３のシート状電気部品５
−３の扁平コイル１１は、電源供給線３−１及び３−２
の周囲の磁束を捕捉し、その合成磁束を電気信号に変換
し、電源供給線３−１及び３−２を流れる電流の相殺電
流の検出信号を得て、信号送信機６のＡ／Ｄ変換器２０
−３に与える。

【００６１】このようにして、各シート状電気部品５−
１、５−２、５−３が得た検出信号（アナログ信号）
は、対応するＡ／Ｄ変換器２０−１、２０−２、２０−
３によって、デジタル信号に変換されて信号統合部２１
に与えられ、信号統合部２１によって、これらデジタル
信号が統合されて送信フレームを形成される。この送信
フレームは、送信部２２によって、変調されたり電力増
幅されたりした後、送信アンテナ２３から空間に放射さ
れる。

【００６２】送信アンテナ２３から空間に放射された無
線電波は、信号処理装置７の受信アンテナ３０によって
捕捉され、電気信号に変換されて受信部３１に与えら
れ、受信部３１によって、フィルタリングされたり復調
されたりして、信号送信機６が送信しようとした送信フ
レームが復元されて信号分離部３２に与えられる。これ
により、信号分離部３２によって、送信フレームが分解
され、各シート状電気部品５−１、５−２、５−３が得
た検出信号に分離されて信号処理部３３に与えられ、信
号処理部３３によって、これら検出信号（デジタル信
号）に所望する信号処理が施される。

【００６３】図６は、信号分離部３２から出力された検
出信号Ｓ１〜Ｓ３の信号波形図の一例である。なお、検
出信号Ｓ１〜Ｓ３はそれぞれ、シート状電気部品５−１
〜５−３が出力した検出信号に対応している。

【００６４】一般に、屋内への電源は、柱上変圧器など
によって３相が２相に変換されたものであるので、その
影響を受け、電源供給線３−１及び３−２を流れる電流
は微視的に見た場合には同一ではなく、そのため、電源
供給線３−１及び３−２に係る検出信号Ｓ１及びＳ２
は、図６に示すように、異なる振幅を有する。また、電
源供給線３−１及び３−２を流れる電流が異なるため、
その相殺電流に係る検出信号Ｓ３は、０ではなく、所定
のオフセットを有するものである。

【００６５】電源プラグ１が設けられている屋内では、
電磁調理器などの高周波数の電波を不要に放射する装置
が多く存在する。このような不要電波は、電源供給線３
−１及び３−２においてノイズとして捕捉され、電源電
流に重畳される。このような外部ノイズは、電源供給線
３−１及び３−２の電源電流にほぼ等しく重畳（加算）
される。

【００６６】また、電源供給線３−１及び３−２を介し
て電源が供給される負荷（例えば家電製品）２も、その
動作によって、電源電流を乱すノイズを発生するものも
ある。このような負荷２によるノイズは、電源供給線３
−１及び３−２の電源電流にほぼ等しく、減算させるよ
うなものとなる。

【００６７】検出信号Ｓ１〜Ｓ３には、このようなノイ
ズが適宜含まれている。図７は、検出信号Ｓ１〜Ｓ３か
ら、その基本周波数成分（Ｓ１及びＳ２に関しては５０
Ｈｚ又は６０Ｈｚ、Ｓ３に関しては所定の直流オフセッ
ト）を除去した後のノイズ成分Ｎ１〜Ｎ３を示すもので
ある。

【００６８】検出信号Ｓ３やノイズ成分Ｎ３での直流レ
ベル（オフセット）が、所定レベルからいずれに移動し
ているかによって、ノイズ源が、負荷２か、負荷２以外
の外部機器かを弁別することができる。演算処理で得ら
れたノイズ成分Ｎ１〜Ｎ３の少なくともいずれかによっ
てノイズの大きさを捉えることも可能である。そのた
め、仮に、消費電力を算出するような場合においても、
ノイズの影響を排除したより正確な値を求めることも可
能である。

【００６９】なお、参考のために、図８及び図９に、負
荷２によって電源供給に係る電気特性が相違することを
示す。

【００７０】図８は、１００Ｖ−３００Ｗの電熱器（コ
ンロ）の電気特性を示すものである。図８（Ａ）は電源
が遮断されている状態での電気特性を、図８（Ｂ）は電
源が供給されている状態での電気特性を示している。電
源遮断状態で電圧波形が交流波形となっているのは、電
源スイッチが単極型のものであるためであり、電源スイ
ッチが２極双投のならば、電圧波形も０Ｖとなる。図８
（Ｂ）から明らかなように、この電熱器は抵抗性負荷の
例である。

【００７１】図９は、１００Ｖ−３５ｋＷＨの冷蔵庫
（なお、その室内灯は１０Ｗ）の電気特性を示すもので
ある。図９（Ａ）は電源が遮断されている状態での電気
特性を、図９（Ｂ）は電源が供給されている状態での電
気特性（電流波形は位相補正前）を示している。図９
（Ｂ）から明らかなように、この冷蔵庫は電流波形が抵
抗性負荷に比べて９０度近く遅れている誘導性負荷の例
である。

【００７２】このように、負荷２によって、電流波形
や、電圧波形に対する位相差などが異なっているので、
電流波形を検出信号Ｓ１、Ｓ２などをモニタすることは
有効である。

【００７３】上述した第１の実施形態によれば、以下の
効果を奏することができる。

【００７４】扁平コイル１１を有するシート状電気部品
５−１〜５−３を提案したので、電源供給線（３−１及
び３−２）を流れる電流の検出信号を簡単にしかも電源
供給に影響を与えずに取り出すことができる。因みに、
従来、電源供給線の電流の検出信号を得ようとすると、
電源供給線を切断し、その２個の切断端部を電流センサ
や電流計などに接続することを要していた。

【００７５】また、扁平コイル１１を有するシート状電
気部品５−１〜５−３によって、電源供給線（３−１及
び３−２）を流れる電流の検出信号を得ているので、そ
の検出信号の精度は高い。その結果、検出信号を処理し
て得た電気特性量（例えば、消費電力）の精度も高いも
のとなる。シート状電気部品５−１〜５−３は、電源供
給線３−１、３−２の形状に容易になじむので、電源供
給線３−１、３−２の形状に拘わらず、高精度の検出す
ることができる。

【００７６】さらに、３個のシート状電気部品５−１〜
５−３を用いて、３個の検出信号を得ているので、これ
ら３個の検出信号を利用して所望する電気特性量やノイ
ズ情報などを求めることができ、この点でも、得られた
電気特性量などの精度を高いものにすることができる。

【００７７】さらにまた、３個のシート状電気部品５−
１〜５−３や信号送信機６を電源プラグ１内に収納して
いるので、ユーザなどがこれらの存在を邪魔に思うこと
はなく、また、これらを破損するようなこともなく、検
出構成も小形、計量である。例えば、電源プラグ１及び
負荷２間を伸びている電源コード３の部分に、３個のシ
ート状電気部品５−１〜５−３や信号送信機６を設けた
場合には、これらを破損する恐れがかなり大きい。な
お、電源プラグ１ではなく、電源プラグ１が差し込まれ
るコンセント側に、３個のシート状電気部品５−１〜５
−３や信号送信機６を設けても、同様な効果を奏するこ
とができる。

【００７８】また、シート状電気部品５−１〜５−３に
よる検出信号を、信号送信機６及び信号処理装置７間で
無線通信するようにしたので、検出信号の授受にケーブ
ルを不要にできると共に、信号処理装置７の位置自由度
を高めることができる。なお、信号送信機６において、
電力を算出するなどのある程度の信号処理を施して送信
するようにしても良いが、この場合にも、無線通信を利
用した場合には、上述の効果を得ることができる。

【００７９】さらに、電源供給線３−１、３−２の電流
を直接検出した信号を処理しているので、負荷２が抵抗
性負荷か誘導性負荷か容量性負荷かなどによらずに、所
望する電気特性量を得ることができる。

【００８０】（Ｂ）第２の実施形態 次に、本発明によるコイル部品及び電気特性量取出装置
を、電源プラグでの電気特性量の取出しシステムに適用
した第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

【００８１】図１０は、第２の実施形態に係る電源プラ
グの内部構成や構成要素の配置を中心に示す電気特性量
の取出しシステムの説明図であり、第１の実施形態に係
る図１との同一、対応部分には、同一、対応符号を付し
て示している。

【００８２】この第２の実施形態は、電源供給線３−
１、３−２に、家電製品その他が該当する電源供給対象
の負荷２が損傷する恐れがある大きな電流（短絡電流や
電源ＯＮ時の予想以上の突入電流など）が流れた場合
に、負荷２を保護しようとするものである。

【００８３】この第２の実施形態の場合、電源供給線３
−１、３−２の少なくとも一方に、シート状電気部品５
−１、５−２が設けられ、信号送信機６は、その検出信
号を無線送信する。

【００８４】また、第２の実施形態の場合、信号処理装
置７は、負荷２に内蔵されており、その検出信号に基づ
いて、異常電流の発生有無を判断するものである。負荷
２は、電源供給線３−１、３−２の接続箇所の近傍に電
源遮断手段２ａを備えており、信号処理装置７は、異常
電流の発生を認識したときに、電源遮断手段２ａを遮断
動作させ、負荷２内部への異常電流の流入を阻止する。

【００８５】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態の効果に加え、負荷（例えば家電製品）２を単位と
して、異常電流から保護できるという効果を奏すること
ができる。

【００８６】また、実験では、電源供給線３−１、３−
２を流れる電源電流の周期は２０ｍｓ（５０Ｈｚの場
合）であるが、信号送信機６や信号処理装置７の処理遅
延を含め、異常電流発生時から３ｍｓ程度で遮断するこ
とができた。すなわち、電源の１周期より遙かに短い時
間で遮断を実行することができる。

【００８７】なお、異常電流から負荷２を保護するため
に遮断する位置は、上記の位置に限定されるものではな
い。例えば、電源プラグ１内であっても良い。すなわ
ち、電源プラグ１内に遮断機構を設け、検出信号に基づ
いて異常電流を電源プラグ１内で直接検出して遮断して
も良く、また、信号処理装置７が異常電流の発生を検出
し、電源プラグ１内に設けられた信号受信機を通じて遮
断機構を動作させるようにしても良い。

【００８８】（Ｃ）他の実施形態 なお、シート状電気部品（扁平コイル）を用いて電源電
流を取り出すという技術思想は、上記実施形態のような
電源プラグにおける電源供給線に対してだけではなく、
各種の電源供給線に対して適用することができる。例え
ば、変流器（ＣＴ）や変成器（ＰＴ）の内部や周囲の電
源供給線に適用したり、発電所からの送電線に適用した
りしても良い。また、２線での電源供給だけでなく、３
線式の電源供給にも適用することができる。

【００８９】また、第２の実施形態のような検出信号に
応じた遮断、保護機能は、保護継電器などに利用するよ
うにしても良い。例えば、保護継電器の過電流、過電
圧、不足電圧、地短時などを検出信号から認識して、保
護継電器などに遮断起動を掛けるようにしても良い。

【００９０】さらに、上記信号処理装置７を可搬型にす
るようにしても良い。このようにすると、電源供給ライ
ンの各所に距離をおいて、設けられた信号送信機６から
の検出信号を１台の信号処理装置７でモニタし得るよう
になる。この技術は、工場設備などでは有効な技術であ
る。

【００９１】さらにまた、信号送信機６及び信号処理装
置７を一体化した１個の装置とし、シート状電気部品
（扁平コイル）の近傍に設けるようにしても良い。

【００９２】また、上記各実施形態では、シート状電気
部品（扁平コイル）を用いて、電源電流に関する検出信
号を得るものを示したが、電源以外の信号を伝送する電
線での電気信号（検出信号）の取り出しにシート状電気
部品（扁平コイル）を用いても良い。例えば、搬送波で
変調されている変調信号の伝送電線にシート状電気部品
を装着して検出信号を得るようにしても良く、Ｈレベ
ル、Ｌレベルをとるパルス信号の伝送電線にシート状電
気部品を装着して検出信号を得るようにしても良い。後
者の場合、パルスの立上りエッジや立下りエッジでの
み、磁束変化が生じて検出信号に表れるが、クロックの
再生やパルスの復調など、所望する用途に検出信号を利
用すれば良い。

【００９３】さらに、上記各実施形態では、シート状電
気部品（扁平コイル）を、電源周囲の磁束の捕捉手段と
して用いたものを示したが、電気部品である以上、その
用途は、上記実施形態のものに限定されない。例えば、
シート状電気部品（扁平コイル）を単に回路のインダク
タ要素などに用いるようにしても良い。

【００９４】また、シート状電気部品（扁平コイル）の
基板は、その用途などによっては、剛性体で形成された
ものであっても良い。

【００９５】

【発明の効果】以上のように、本発明のコイル部品によ
れば、電線に係る電気特性の高精度の取り出しなどの用
途に好適な小形なコイル部品を提供できる。

【００９６】また、本発明の電気特性量取出装置によれ
ば、小形、簡易な構成によって、電線の電気特性を高精
度に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の電気特性量の取出しシステム
の説明図である。

【図２】第１の実施形態のシート状電気部品の平面図で
ある。

【図３】第１の実施形態のシート状電気部品の部分縦断
面図である。

【図４】第１の実施形態の信号送信機の構成を示すブロ
ック図である。

【図５】第１の実施形態の信号処理装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図６】第１の実施形態のシート状電気部品による検出
信号の信号波形図である。

【図７】図６の検出信号におけるノイズ成分を示す信号
波形図である。

【図８】第１の実施形態の負荷が電熱器の場合の電源供
給に係る電気特性を示す信号波形図である。

【図９】第１の実施形態の負荷が冷蔵庫の場合の電源供
給に係る電気特性を示す信号波形図である。

【図１０】第２の実施形態の電気特性量の取出しシステ
ムの説明図である。

【符号の説明】

２…負荷、２ａ…電源遮断手段、３…電気コード、３−
１、３−２…電源供給線、５−１〜５−３…シート状電
気部品、６…信号送信機、７…信号処理装置、１０…シ
ート基板、１１…扁平コイル。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年２月１３日（２００１．２．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【図３】

【図５】

【図１】

【図４】

【図６】

【図７】

【図１０】

【図８】

【図９】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪井 浄 東京都国分寺市本町３−10−22 株式会社 計測研究所内 Ｆターム(参考） 5E070 AA01 AB01 BA01 CB13 CC03 5E081 AA05 CC01 DD11 EE09

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各ターンの中心が同一直線又は同一曲線
   上を徐々にずれていくように、しかも、全体が扁平され
   たコイル本体を有することを特徴とするコイル部品。
2. 【請求項２】 上記コイル本体を取り付けた基板を備
   え、この基板に対する、上記コイル本体の各ターンの中
   心からの距離が等しいことを特徴とする請求項１に記載
   のコイル部品。
3. 【請求項３】 上記基板に対し、上記コイル本体を、薄
   膜形成処理及びエッチング処理により設けたことを特徴
   とする請求項２に記載のコイル部品。
4. 【請求項４】 上記基板が、可撓性基板であることを特
   徴とする請求項２又は３に記載のコイル部品。
5. 【請求項５】 １又は複数の電線の周囲の磁束を捕捉し
   て電気信号に変換する、磁束捕捉対象の上記電線に装着
   された１又は複数の磁束／電気変換手段を有することを
   特徴とする電気特性量取出装置。
6. 【請求項６】 上記磁束／電気変換手段から出力された
   電気信号を無線送信する信号送信手段をさらに有するこ
   とを特徴とする請求項５に記載の電気特性量取出装置。
7. 【請求項７】 上記各電線が、電源供給線であることを
   特徴とする請求項５又は６に記載の電気特性量取出装
   置。
8. 【請求項８】 上記各磁束／電気変換手段として、請求
   項１〜４のいずれかに記載のコイル部品を適用したこと
   を特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の電気特性
   量取出装置。