JP2011220952A - 電流検出装置及びこれを用いた電力量計 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの磁気的ノイズ等の影響を受けにくい、高精度な電流検出装置、及びこれを用いた電力量計を提供する。
【解決手段】被測定電流に大きさが正比例した磁界を発生する一次導体１００と、一次導体１００により発生した磁界及び外部からの磁気的ノイズを検出する第１の磁電変換部（第１のコイル部）２００と、磁気的ノイズのみを検出する第２の磁電変換部（第２のコイル部）２１０とを備えた電流検出装置において、第１，第２のコイル部２００，２１０を逆極性にして直列に接続し、磁気的ノイズ分が相殺された電気信号を電流検出信号として端子２０２，２１１から出力させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁電変換により導体を流れる被測定電流の大きさを検出する電流検出装置、及び、この電流検出装置を用いた電力量計に関するものである。

従来より、一般家庭や工場、事業所の負荷電流を検出する電流検出装置が普及してきている。この種の電流検出装置は、例えば特許文献１に開示されているように、被測定電流（負荷電流）を磁界に変換するループ状の電流路を構成する一次導体と、この一次導体により発生した磁界を被測定電流に比例した電気信号に変換する磁電変換部と、を備えている。

特開平０５−２２３８４９号公報（段落[０００９]〜[００１７]、図１等）

前述した従来の電流検出装置では、外部からの磁気的ノイズや、近接した導体を流れる電流によって発生する磁界が磁電変換部に影響を及ぼすため、高精度な電流検出を行えないという問題があった。
そこで、本発明の解決課題は、磁気的ノイズ等の影響を受けにくく高精度な電流検出を可能にした電流検出装置、及び、この電流検出装置を用いた電力量計を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る電流検出装置は、被測定電流を通流させる導体と、前記導体に近接して配置され、前記導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、前記第１のコイル部に対して逆極性になるように、各一方の端子を介して前記第１のコイル部と直列に接続され、前記導体から発生する磁界の影響を受けない位置に配置されると共に前記磁気的ノイズに応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、を備え、
前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力するものである。

請求項２に係る電流検出装置は、被測定電流を通流させる導体と、前記導体の表面に近接して配置され、前記導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、前記導体の裏面に近接して配置され、前記導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、を備え、
前記第１のコイル部に対して逆極性になるように、各一方の端子を介して、前記第２のコイル部を前記第１のコイル部と直列に接続し、前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力するものである。

請求項３に係る電流検出装置は、被測定電流を通流させる第１の導体と、前記第１の導体と直列に接続され、かつ、前記被測定電流を前記第１の導体と逆方向に通流させる第２の導体と、前記第１の導体に近接して配置され、前記第１の導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、前記第２の導体に近接して配置されると共に、各一方の端子を介して、前記第１のコイル部に対して逆極性になるように直列に接続され、かつ、前記第２の導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、前記第１及び第２の導体から発生する磁界の影響を受けない位置に配置されると共に、前記第２のコイル部に対して逆極性になるように、第２のコイル部の他方の端子と自身の一方の端子とを介して直列に接続され、かつ、磁気的ノイズに応じた電気信号を出力する第４のコイル部と、前記第１及び第２の導体から発生する磁界の影響を受けない位置に配置されると共に、前記第４のコイル部に対して逆極性になるように、第４のコイル部の他方の端子と自身の一方の端子とを介して直列に接続され、かつ、磁気的ノイズに応じた電気信号を出力する第３のコイル部と、を備え、
前記第１のコイル部及び前記第３のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力するものである。

請求項４に係る電流検出装置は、被測定電流を通流させる第１の導体と、前記第１の導体と直列に接続され、かつ、前記被測定電流を前記第１の導体と逆方向に通流させる第２の導体と、前記第１の導体に近接して配置され、前記第１の導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、前記第２の導体に近接して配置されると共に、各一方の端子を介して、前記第１のコイル部に対して逆極性になるように直列に接続され、かつ、前記第２の導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、を備え、
前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力するものである。

請求項５に記載した電流検出装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載した電流検出装置において、前記各コイル部は、少なくとも２層の印刷配線層を有する印刷配線板の、異なる印刷配線層上に印刷配線された複数のコイルパターンと、前記異なる印刷配線層上に印刷配線された複数のコイルパターンを電気的に導通させる複数のスルーホールと、をそれぞれ備えたものである。

請求項６に係る電流検出装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載した電流検出装置において、前記各コイル部は、それぞれ巻数ごとのコイル断面積の総和が等しいことを特徴とする。

請求項７に係る電流検出装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載した電流検出装置において、前記導体と、この導体に近接する前記コイル部との間に、絶縁シートを介在させたものである。

請求項８に係る電流検出装置は、請求項３に記載した電流検出装置において、前記第１のコイル部を構成するコイルパターンと前記第２のコイル部を構成するコイルパターンとがほぼ同一形状であり、かつ、前記第３のコイル部を構成するコイルパターンと前記第４のコイル部を構成するコイルパターンとがほぼ同一形状であることを特徴とする。

請求項９に係る電力量計は、被測定電流を通流させる導体と、前記導体に近接して配置され、前記導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、前記第１のコイル部に対して逆極性になるように、各一方の端子を介して前記第１のコイル部と直列に接続され、前記導体から発生する磁界の影響を受けない位置に配置されると共に前記磁気的ノイズに応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、を備え、前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力する電流検出手段と、
被測定系の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出手段により検出された前記被測定系の電流に係る電気信号と、前記電圧検出手段により検出された前記被測定系の電圧に係る電気信号とから、電力量に関するデータを演算する電力演算手段と、を備えたものである。

請求項１０に係る電力量計は、請求項２〜８のいずれか１項に記載した電流検出装置と、
被測定系の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出装置により検出された前記被測定系の電流に係る電気信号と、前記電圧検出手段により検出された前記被測定系の電圧に係る電気信号とから、電力量に関するデータを演算する電力演算手段と、を備えたものである。

本発明によれば、外部からの磁気的ノイズの影響を受けにくく、被測定電流を高精度に検出可能な電流検出装置、及びこれを用いた電力量計を提供することができる。

本発明の実施例１に係る電流検出装置の斜視図である。 図１における第１の磁電変換部の構造を示す図である。 図１における第１の磁電変換部の変形例の構造を示す図である。 本発明の実施例１の等価回路を用いた動作説明図である。 本発明の実施例２に係る電流検出装置の斜視図である。 本発明の実施例２の等価回路を用いた動作説明図である。 本発明の実施例３に係る電流検出装置の斜視図である。 本発明の実施例３における一次導体の構造を示す図である。 本発明の実施例３における磁電変換ユニットの構造を示す図である。 本発明の実施例３の等価回路を用いた動作説明図である。 本発明の実施例４に係る電流検出装置の斜視図である。 本発明の実施例４の等価回路を用いた動作説明図である。 本発明の実施例５に係る電力量計の構成を示すブロック図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態は、被測定電流が導体に流れた時に発生する磁界が、被測定電流のみに起因するのではなく、前記磁界を電気信号に変換する磁電変換部としてのコイル部によって検出される磁界に外部からの磁気ノイズも加算されていることに着目したものであり、前記コイル部の出力信号から、磁気ノイズに相当する電気信号を相殺することで、被測定電流に相当する電気信号のみを取り出すようにしたものである。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

まず、本発明に係る電流検出装置の実施例１を、図１〜図３に沿って説明する。
図１は、この実施例に係る電流検出装置の斜視図である。図１において、１００は、鉄や銅などの板状金属導体により構成された一次導体であり、負荷電流を通流することにより、その負荷電流に比例した磁界を発生する。
一次導体１００の長手方向両端部には、この一次導体１００をネジ等によって電源や負荷に電気的、機械的に接続するための接続用孔１０１，１０２が形成されている。

また、２００は一次導体１００の上面に絶縁シート２２０を介して配置された第１の磁電変換部であり、印刷パターンによりコイルの導線が形成された印刷配線板等によって構成されている。この磁電変換部２００は、一次導体１００に流れる負荷電流（図中、矢印Ａにて示す）に正比例した大きさの磁界（図中、矢印Ｂにて示す）を上記コイルによって検出し、更にこの磁界を、当該磁界に対応した低レベルの電気信号に変換するものであり、芯材に磁性体金属等を有しない、いわゆる空芯コイルとして構成されている。ここで、第１の磁電変換部２００は、請求項１における第１のコイル部に相当する。
なお、上記絶縁シート２２０は、一次導体１００と第１の磁電変換部２００とを電気的に絶縁するためのもので、絶縁性のプラスチックフィルム等により構成されている。

２１０は第２の磁電変換部であり、第１の磁電変換部２００と同様に、印刷パターンによりコイルの導線が形成された印刷配線板等からなるものである。すなわち、第２の磁電変換部２１０は、請求項１における第２のコイル部に相当する。
第２の磁電変換部２１０は、外部からの磁気的ノイズを上記コイルによって検出するためのものであり、一次導体１００を流れる負荷電流による磁界の影響を受けないように、一次導体１００から十分に離れた位置に配置されている。
この第２の磁電変換部２１０は、導線２０１を介して、第１の磁電変換部２００に対して逆極性となるように（コイルが逆巻きに）直列に接続されている。なお、２０２，２０３は第１の磁電変換部２００のコイル両端の端子、２１１，２１３は第２の磁電変換部２１０のコイル両端の端子である。
第１，第２の磁電変換部２００，２１０を構成する各コイル部は巻数ごとのコイル断面積の総和が等しく、ほぼ同一の形状を有している。

次に、第１の磁電変換部２００の構造について、図２を参照しつつ説明する。
図２（ａ）は、磁電変換部２００に形成された印刷配線パターンの表面図を、図２（ｂ）は表面側から見た裏面の透視図を示している。ここで、磁電変換部２００を構成する印刷配線板は、絶縁性のガラスエポキシ材やフェノール材等を基材として構成されている。

図２（ａ），（ｂ）において、２０５，２０６は、銅箔等の印刷配線パターンとして構成されたコイルパターンである。これらのコイルパターン２０５，２０６は印刷配線板を貫通するスルーホールにより電気的に導通している。
２０２，２０３は、前述したごとく端子であり、印刷配線板に設けられた銅等の導電性金属が貼り付けられたスルーホールにより構成されている。これらの端子２０２，２０３は、スルーホールを介して前記コイルパターン２０５，２０６に接続されており、端子２０２，２０３からは、一次導体１００に流れる負荷電流が発生する磁界に正比例した低レベルの電気信号が出力される。

なお、図３は第１の磁電変換部の変形例を示しており、符号２００Ａを付してある。図３（ａ）は、この磁電変換部２００Ａの表面図を、図３（ｂ）は表面から見た裏面の透視図を示している。
この磁電変換部２００Ａは、例えば、図２に示したコイルパターン２０５，２０６が内層の印刷配線層に形成され、図３（ａ），（ｂ）に示すシールドパターン２０８，２０９が外層の印刷配線層に形成された４層以上の印刷配線層を有する印刷配線板によって構成されている。図３（ａ）において、２０７は端子であり、シールドパターン２０８，２０９の電位を定める外部回路の大地電位等に接続される。

次に、本実施例の動作について、図１，図２，図４を参照しつつ説明する。ここで、図４は、実施例１の等価回路を用いた動作説明図である。
図４に示すごとく、一次導体１００に図示の方向で負荷電流Ａが流れると、この負荷電流の大きさに正比例した磁界Ｂが発生し、この磁界による磁力線が第１の磁電変換部２００のコイルに鎖交する。これと同時に、外部からの磁気的ノイズに起因した磁界による磁力線も第１の磁電変換部２００のコイルに鎖交する。すなわち、第１の磁電変換部２００のコイルには、負荷電流に正比例した磁界と外部からの磁気的ノイズとを加算した磁界が作用するので、第１の磁電変換部２００の端子２０２，２０３からは、磁気的ノイズを含む磁界に対応した低レベルの電気信号が出力される。
なお、図４（後述する図６も同様）において、Ｃは外部からの磁気的ノイズに起因した磁界による磁力線を示している。

一方、第２の磁電変換部２１０は、前述したように一次導体１００を流れる負荷電流による磁界の影響を受けない位置に配置されているので、外部からの磁気的ノイズのみに対応した低レベルの電気信号を端子２１１，２１３から出力する。
ここで、第２の磁電変換部２１０は、第１の磁電変換部２００に対して逆極性になるように、導線２０１を介して直列に接続されている。なお、図２，図４において、２０４，２１２は第１，第２の磁電変換部２００，２１０の極性マークであり、これらの極性マークが反対方向を向くように、すなわちコイル同士が逆巻きになって逆極性になるように、第１，第２の磁電変換部２００，２１０が導線２０１を介して接続されている。

このように、第２の磁電変換部２１０は、第１の磁電変換部２００に対して逆極性かつ直列に接続されているため、第１の磁電変換部２００の端子２０２，２０３から出力される電気信号のうち、外部からの磁気的ノイズに起因して第２の磁電変換部２１０の端子２１１，２１３から出力される電気信号が相殺されるので、端子２０２，２１１間には、負荷電流に正比例した電気信号だけが現れることになる。従って、端子２０２，２１１からは、磁気的ノイズ成分が除去された、一次導体１００を流れる負荷電流Ａに正比例した電気信号のみを得ることができる。

上記のように、本実施例によれば、第２の磁電変換部２１０が外部からの磁気的ノイズを検出し、第１の磁電変換部２００から出力された電気信号のうち磁気的ノイズに相当する分を打ち消して負荷電流に正比例した電気信号のみを出力させることができるため、磁気的ノイズの影響を受けにくい、高精度な電流検出装置を提供することができる。

次に、本発明の実施例２に係る電流検出装置について、図５を参照しつつ説明する。図５は、実施例２に係る電流検出装置の斜視図であり、実施例１における各部と同一部分については同一の符号を付してある。
この実施例２が実施例１と相違する点は、第１，第２の磁電変換部２００，２１０が一次導体１００の表裏面に配置されている点である。なお、第１の磁電変換部２００、第２の磁電変換部２１０は、請求項２における第１のコイル部、第２のコイル部に相当する。この実施形態においても、第１の磁電変換部２００と第２の磁電変換部２１０とは、導線２０１を介して、互いに逆極性となるように直列に接続されている。
なお、２２１は、第２の磁電変換部２１０を一次導体１００と絶縁するための絶縁シートである。

次に、この実施例の動作を、図６を参照しつつ説明する。
図６に示すように、第１の磁電変換部２００と第２の磁電変換部２１０とは逆極性、つまりコイルが逆巻きになるように接続されているため、外部からの磁気的ノイズに応じて各磁電変換部２００，２１０から出力される電気信号は互いに打ち消し合い、相殺される。第１，第２の磁電変換部２００，２１０は、いずれも一次導体１００に流れる負荷電流Ａによって発生した磁界Ｂに正比例した電気信号を出力するが、各磁電変換部２００，２１０が検出する磁界の位相は１８０度ずれているため、第１，第２の磁電変換部２００，２１０から出力される電気信号の極性は一致しており、大きさが負荷電流Ａに正比例した電気信号のみを端子２０２，２１１から得ることができる。
以上のように、本実施例においても、外部からの磁気的ノイズの影響を受けにくい、高精度な電流検出装置を提供することができる。

次いで、本発明の実施例３に係る電流検出装置を説明する。
図７は、この実施例に係る電流検出装置の斜視図である。この実施例の構造上の主な特徴は、負荷電流の流れる一次導体が磁電変換ユニットを挟み込むように構成されている点である。
図７において、３００は、鉄、銅等の板状金属導体により構成された一次導体であり、この一次導体３００に流れる負荷電流の大きさに正比例した磁界を発生する。この一次導体３００の構造については後述する。

３１０は、一次導体３００に挟み込まれる平板状の磁電変換ユニットであり、３３０は一次導体３００と磁電変換ユニット３１０とを絶縁する絶縁シートである。本実施例においては、磁電変換ユニット３１０は複数の磁電変換部（コイル部）を内蔵しているため、実施例１，２と区別するために磁電変換ユニットというものとする。
３０１は、磁電変換ユニット３１０の固定、並びに、磁電変換ユニット３１０と一次導体３００との位置決めを行うためのネジ等の取付用孔である。

上記構成において、一次導体３００の構造を、図８を参照しつつ以下に詳述する。
図８（ａ）は一次導体３００の斜視図、図８（ｂ）は平面図、図８（ｃ）は側面図である。これらの図に示すように、一次導体３００は、一端が連続している二つの導体片３６０，３６１を有するＵ字形の板状金属を折り曲げ加工して形成されており、折り曲げ箇所を基点としたばね性を有している。３５０，３５１は導体片３６０，３６１の各一端部に形成された接続用孔であり、一方の接続用孔３５０は電源の給電線を、また、他方の接続用孔３５１は負荷の給電線を、それぞれネジ等によって接続するために用いられる。

図８（ａ），（ｃ）に示すように、折り曲げ加工された導体片３６０，３６１の各対向面の間には、磁電変換ユニット３１０を挟み込むための隙間ｈが保有されている。また、導体片３６０，３６１同士が連続している端部は折り曲げ加工されて係止端部３６２を構成しており、上記隙間ｈに挟み込んだ磁電変換ユニット３１０が係止端部３６２に係止し、固定されるようになっている。
また、３７０，３７１は突起部であり、プレス加工等により形成されている。これらの突起部３７０，３７１は、挟み込まれる磁電変換ユニット３１０側（内側）に突設されており、一次導体３００と磁電変換ユニット３１０及び絶縁シート３３０の位置ずれを防止するように機能する。
上記のように形成された一次導体３００は、図７に示すように、導体片３６０，３６１のばね性を利用して磁電変換ユニット３１０及び絶縁シート３３０を隙間ｈに挟み込むことにより、磁電変換ユニット３１０に装着される。

次に、この実施例における磁電変換ユニット３１０について、図９を参照しつつ説明する。
図９に示す磁電変換ユニット３１０も、実施例１，２の磁電変換部２００，２１０と同様に、印刷パターンによりコイルの導線が形成された印刷配線板等により構成されている。
図９において、一点鎖線により示した３１２，３１４は第１，第２のコイル部であり、印刷配線板の表裏に設けられた銅箔等からなるコイルパターンと、これらのコイルパターンを電気的に導通させるスルーホールとによって構成されており、一次導体３００の負荷電流に正比例する磁界に対応した低レベルの電気信号を出力する。

コイル部３１２とコイル部３１４とは、互いに逆極性となるように、一点鎖線にて示す接続部３１３を介して直列に接続されている。
また、３１８，３１９は、導電性を有する銅等の金属が貼り付けられたスルーホールにからなる端子である。これらの端子３１８，３１９はそれぞれコイル部３１２，３１４に接続されており、コイル部３１２，３１４の直列回路から発生した低レベルの電気信号を出力する。

一方、一点鎖線により示した３１５，３１７は、外部からの磁気的ノイズを検出するための第３，第４のコイル部であり、第１，第２のコイル部３１２，３１４と同様に印刷配線板の表裏に設けられた銅箔等からなるコイルパターンと、これらのコイルパターンを電気的に導通させるスルーホールとによって構成され、外部からの磁気的ノイズに対応した低レベルの電気信号を出力する。コイル部３１５とコイル部３１７とは互いに逆極性となるように、接続部３１６を介して直列に接続されている。
上述した第１〜第４のコイル部３１２，３１４，３１５，３１７は、請求項３における第１〜第４のコイル部に相当するものであり、巻線の素材、巻数共に同等の構造を有している。また、各コイル部３１２，３１４，３１５，３１７は巻数ごとのコイル断面積の総和が等しく、すべてほぼ同一の形状を有している。

３２１，３２２は、導電性を有する銅等の金属が貼り付けられたスルーホールからなる端子である。これらの端子３２１，３２２はコイル部３１５，３１７にそれぞれ接続されており、コイル部３１５，３１７の直列回路から発生した低レベルの電気信号を出力する。なお、端子３２３はシールドを介して外部回路の大地電位等に接続されている。

上記構成において、第１，第２のコイル部３１２，３１４は一次導体３００に流れる負荷電流により発生する磁界を検出可能なように、一次導体３００を構成する導体片３６０，３６１の各対向面の間の隙間ｈに配置されるのに対し、外部からの磁気的ノイズを検出するための第３，第４のコイル部３１５，３１７は、一次導体３００により発生した磁界の影響を受けにくい位置、すなわち一次導体３００からある程度離れた位置に配置される。

次に、この実施例の動作を、図１０を参照しつつ説明する。図１０は、本実施例を等価回路によって示した動作説明図である。
図９からは明らかではないが、図１０に示すごとく、第１，第２のコイル部３１２，３１４の直列回路と、第３，第４のコイル部３１５，３１７の直列回路とは、スルーホールを介した配線パターン３４０により、第２のコイル部３１２と第４のコイル部３１７とが逆極性となるように直列に接続されている。

いま、一次導体３００（導体片３６０，３６１）に負荷電流が流れると、この負荷電流の大きさに正比例した磁界が発生する。
図１０に示すように、コイル部３１２とコイル部３１４とは逆極性で直列に接続されているが、導体片３６０，３６１に流れる電流の方向も逆方向であるため、一次導体３００に流れた負荷電流に対応してコイル部３１２，３１４に発生する電気信号は加算される。一方、外部からの磁気的ノイズに応じてコイル部３１２，３１４に発生する電気信号は減算される。
コイル部３１２，３１４はほぼ同等の特性を持ち、互いに逆極性に接続されているが、一次導体３００に対して配置された位置や印刷配線板の製造ばらつきなどにより、若干の特性差を有することがある。このため、磁気的ノイズに応じた電気信号が完全に相殺されない場合がある。

また、コイル部３１５とコイル部３１７とは逆極性で直列に接続されているため、外部からの磁気的ノイズに応じた電気信号は減算される。
コイル部３１５，３１７はほぼ同等の特性を持ち、互いに逆極性に接続されているが、前記コイル部３１２，３１４の場合と同様に、一次導体３００に対して配置された位置や印刷配線板の製造ばらつきなどにより、若干の特性差を有することがある。このため、磁気的ノイズに応じた電気信号が完全に相殺されない場合がある。

ここで、コイル部３１２とコイル部３１５との特性差は、両コイルの巻き方向が同じであるため、コイル部３１２とコイル部３１４との特性差より小さい。また、コイル部３１４とコイル部３１７との特性差は、両コイルの巻き方向が同じであるため、コイル部３１２とコイル部３１４との特性差より小さい。
本実施例では、コイル部３１２，３１４の直列回路とコイル部３１５，３１７の直列回路とが逆極性となるように直列に接続されているので、コイル部３１２，３１４、またはコイル部３１２，３１４において、一次導体３００に対する位置や印刷配線板の製造ばらつき等により発生する特性差を解消することができ、磁気的ノイズの相殺に寄与することができる。
このようにして、端子３１８，３２１からは、大きさが負荷電流Ａに正比例した電気信号のみを出力させることができる。

一次導体３００に保有された隙間ｈには、上下の導体片３６０，３６１から同一方向の磁界が発生するため、隙間ｈ内の磁界は実施例１に比べて増加し、出力レベルの増加に寄与する。また、コイル部３１２，３１４は、絶縁シート３３０を介して一次導体３００に対向しているので一次導体３００の近傍に発生する局所高磁界を検出することはなく、一次導体３００の間隙ｈの中心部に形成される一様に発生した磁界のみを検出可能である。このため、コイル部３１２，３１４によって安定した磁界検出を行うことができる。

また、各コイル部３１２，３１４，３１５，３１７は同一の印刷配線板上に形成されているため、各コイル部３１２，３１４，３１５，３１７の感磁軸を高精度に合致させることができる。これにより、磁気的ノイズに起因した信号成分を含んだ電気信号から、磁気的ノイズに起因した信号成分を高精度に打ち消すことができ、結果として、一次導体３００に流れる電流を高精度に検出することができる。
また、磁電変換ユニット３１０は一次導体３００の係止端部３６２に係止して固定されると共に、一次導体３００のばね性によって一次導体３００と磁電変換ユニット３１０とが緊密に連結され、更に、磁電変換ユニット３１０は取付用孔３０１を介してネジ等により筐体（図示せず）に固定されるので、一次導体３００及び磁電変換ユニット３１０が位置ずれするおそれがなく、量産時のばらつきや経年的な位置ずれを回避することができる。

以上のように、本実施例によれば、出力レベルを高くし、かつ、外部からの磁気的ノイズの影響を受けにくい、高精度な電流検出装置を提供することができる。また、一次導体３００及び磁電変換ユニット３１０の位置ずれが発生しにくい電流検出装置を提供することができる。

次いで、本発明の実施例４に係る電流検出装置を説明する。
図１１は、実施例４に係る電流検出装置の斜視図であり、図１２は、この実施例を等価回路により示した動作説明図である。図１１，図１２において、実施例３における各部と同一部分については同一の符号を付して説明を省略し、以下では実施例３と異なる部分を中心に説明する。

この実施例では、実施例３に対して第２の一次導体４００が追加されている。なお、実施例３と同様に設けられた一次導体３００を、便宜的に第１の一次導体とする。
第２の一次導体４００は、第１の一次導体３００と同様に、鉄、銅等の板状金属導体により構成されており、この一次導体４００に通流する負荷電流に正比例した磁界を発生するものである。
第２の一次導体４００も、一端が連続している二つの導体片４０１，４０２を有するＵ字形の板状金属を折り曲げ加工して形成されており、折り曲げ箇所を基点としたばね性を有している。なお、一方の導体片４０２は、第１の一次導体３００の導体片３６０，３６１を跨ぐように形成された跨設片４０２ａを備え、導体片４０１の端部と跨設片４０２ａの端部とには、電源の給電線及び負荷の給電線をネジ等により接続するための接続用孔４０３，４０４がそれぞれ形成されている。
本実施例において、第１の一次導体３００は多相計器における３相側の電流を導通させ、第２の一次導体４００は多相計器における１相側の電流を通流させるものである。

磁電変換ユニット３１０の構成は、一部を除いて実施例３と同様である。すなわち、図１２に示すように、磁電変換ユニット３１０は第１〜第４のコイル部３１２，３１４，３１５，３１７を備え、第１のコイル部３１２と第２のコイル部３１４とは互いに逆極性となるように直列に接続されていると共に、第３のコイル部３１５と第４のコイル部３１７とは互いに逆極性となるように直列に接続されている。ただし、この実施例では、第１，第２のコイル部３１２，３１４の直列回路と第３，第４のコイル部３１５，３１７の直列回路とが直列に接続されておらず、各直列回路の両端はそれぞれ端子３１８，３１９及び端子３２１，３２２に接続されている。
第１，第２の一次導体３００，４００は、それぞれのばね性を利用して図１１に示すように磁電変換ユニット３１０に装着、固定されるが、本実施例では、図１２から明らかなように、第２の一次導体４００の導体片４０２が絶縁シート３３０を介してコイル部３１５に対向し、導体片４０１が絶縁シート３３０を介してコイル部３１７に対向するように位置決めされる。

次に、この実施例の動作を、図１２を参照しつつ説明する。
第１の一次導体３００に３相側の負荷電流が流れると、この負荷電流の大きさに正比例した磁界が発生し、その磁力線が鎖交するコイル部３１２，３１４により、磁界の大きさに応じた低レベルの電気信号に変換される。コイル部３１２，３１４は互いに逆極性で直列に接続されているが、一次導体３００（導体片３６０，３６１）に流れる電流の方向も逆方向であるため、一次導体３００の負荷電流に応じた電気信号は加算される。一方、外部からの磁気的ノイズに応じてコイル部３１２，３１４により発生した電気信号は減算される。
従って、端子３１８，３１９からは、３相側の負荷電流の大きさに応じた電気信号のみが出力される。

これに対し、第２の一次導体４００に１相側の負荷電流が流れると、この負荷電流の大きさに正比例した磁界が発生し、その磁力線が鎖交するコイル部３１５，３１７により、磁界に対応した低レベルの電気信号に変換される。コイル部３１５，３１７は互いに逆極性で電気的に直列に接続されているが、一次導体４００（導体片４０１，４０２）に流れる電流の方向も逆方向であるため、一次導体４００の負荷電流に応じた電気信号は加算される。一方、外部からの磁気的ノイズに応じてコイル部３１５，３１７により発生した電気信号は減算されることになる。
従って、端子３２１，３２２からは、１相側の負荷電流の大きさに応じた電気信号のみが出力される。

以上のように、本実施例によれば、多相電流の測定が可能であると共に、外部からの磁気的ノイズの影響を受けにくい、高精度な電流検出装置を提供することができる。

次いで、本発明による電流検出装置を利用した電力量計の実施例について、図１３を参照しつつ説明する。図１３は、実施例５に係る電力量計の一構成例を示すブロック図である。
７０１は電流検出部であり、例えば前述した実施例１〜実施例４に説明した電流検出装置がこれに相当する。この電流検出部７０１は、需要家の負荷にて使用される使用電流（Ａ１）を検出し、この使用電流に正比例した低レベルの電気信号に変換して出力する。
７０２は電圧検出部であり、電圧トランスやアッテネータ等の分圧抵抗器から構成されており、需要家の負荷にて使用される使用電圧（Ｖ１）を検出し、この使用電圧に正比例した低レベルの電気信号に変換して出力する。

また、７０３は電力演算部であり、ディジタル乗算回路やＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）等によって構成されている。この電力変換部７０３は、電流検出部７０１から出力された使用電流（Ａ１）に相当する信号と、電圧検出部７０２から出力された使用電圧（Ｖ１）に相当する信号とを乗算し、需要家の使用電力に正比例したデータ（Ａ１・Ｖ１）に変換する。更に、電力演算部７０３は、上記データ（Ａ１・Ｖ１）の演算結果を使用量データとして編集し、出力する。ここで、使用量データとは需要家の負荷にて使用される総積算使用電力量及び各時間帯毎の時間帯使用電力量等、需要家の使用電力に関するデータをいう。
７０４は液晶表示器等によって構成された表示部であり、電力演算部７０３から出力された使用量データを表示する。
本実施例によれば、外部からの磁気的ノイズの影響を受けにくい、高精度な電流検出部を備えた電力量計を提供することができる。

１００：一次導体
１０１，１０２：接続用孔
２００，２００Ａ：第１の磁電変換部（第１のコイル部）
２０１：導線
２０２，２０３：端子
２０５，２０６：コイルパターン
２０７：端子
２０８，２０９：シールドパターン
２０４，２１２：極性マーク
２１０：第２の磁電変換部（第２のコイル部）
２１１，２１３：端子
２２０，２２１：絶縁シート
３０１：取付用孔
３００：一次導体（第１の一次導体）
３１０：磁電変換ユニット
３１２，３１４，３１５，３１７：コイル部
３１３，３１６：接続部
３１８，３１９，３２１，３２２，３２３：端子
３３０：絶縁シート
３４０：配線パターン
３５０，３５１：接続用孔
３６０，３６１：導体片
３６２：係止端部
３７０，３７１：突起部
４００：第２の一次導体
４０１，４０２：導体片
４０２ａ：跨設部
４０３，４０４：接続用孔
７０１：電流検出部
７０２：電圧検出部
７０３：電力演算部
７０４：表示部

Claims (10)

1. 被測定電流を通流させる導体と、
   前記導体に近接して配置され、前記導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、
   前記第１のコイル部に対して逆極性になるように、各一方の端子を介して前記第１のコイル部と直列に接続され、前記導体から発生する磁界の影響を受けない位置に配置されると共に前記磁気的ノイズに応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、
   を備え、
   前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力することを特徴とする電流検出装置。
2. 被測定電流を通流させる導体と、
   前記導体の表面に近接して配置され、前記導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、
   前記導体の裏面に近接して配置され、前記導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、
   を備え、
   前記第１のコイル部に対して逆極性になるように、各一方の端子を介して、前記第２のコイル部を前記第１のコイル部と直列に接続し、
   前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力することを特徴とする電流検出装置。
3. 被測定電流を通流させる第１の導体と、
   前記第１の導体と直列に接続され、かつ、前記被測定電流を前記第１の導体と逆方向に通流させる第２の導体と、
   前記第１の導体に近接して配置され、前記第１の導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、
   前記第２の導体に近接して配置されると共に、各一方の端子を介して、前記第１のコイル部に対して逆極性になるように直列に接続され、かつ、前記第２の導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、
   前記第１及び第２の導体から発生する磁界の影響を受けない位置に配置されると共に、前記第２のコイル部に対して逆極性になるように、第２のコイル部の他方の端子と自身の一方の端子とを介して直列に接続され、かつ、磁気的ノイズに応じた電気信号を出力する第４のコイル部と、
   前記第１及び第２の導体から発生する磁界の影響を受けない位置に配置されると共に、前記第４のコイル部に対して逆極性になるように、第４のコイル部の他方の端子と自身の一方の端子とを介して直列に接続され、かつ、磁気的ノイズに応じた電気信号を出力する第３のコイル部と、
   を備え、
   前記第１のコイル部及び前記第３のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力することを特徴とする電流検出装置。
4. 被測定電流を通流させる第１の導体と、
   前記第１の導体と直列に接続され、かつ、前記被測定電流を前記第１の導体と逆方向に通流させる第２の導体と、
   前記第１の導体に近接して配置され、前記第１の導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、
   前記第２の導体に近接して配置されると共に、各一方の端子を介して、前記第１のコイル部に対して逆極性になるように直列に接続され、かつ、前記第２の導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、
   を備え、
   前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力することを特徴とする電流検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載した電流検出装置において、
   前記各コイル部は、
   少なくとも２層の印刷配線層を有する印刷配線板の、異なる印刷配線層上に印刷配線された複数のコイルパターンと、
   前記異なる印刷配線層上に印刷配線された複数のコイルパターンを電気的に導通させる複数のスルーホールと、
   をそれぞれ備えたことを特徴とする電流検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載した電流検出装置において、
   前記各コイル部は、それぞれ巻数ごとのコイル断面積の総和が等しいことを特徴とする電流検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載した電流検出装置において、
   前記導体と、この導体に近接する前記コイル部との間に、絶縁シートを介在させたことを特徴とする電流検出装置。
8. 請求項３に記載した電流検出装置において、
   前記第１のコイル部を構成するコイルパターンと前記第２のコイル部を構成するコイルパターンとがほぼ同一形状であり、かつ、前記第３のコイル部を構成するコイルパターンと前記第４のコイル部を構成するコイルパターンとがほぼ同一形状であることを特徴とする電流検出装置。
9. 被測定電流を通流させる導体と、
   前記導体に近接して配置され、前記導体から発生する磁界と磁気的ノイズとを加算した磁界に応じた電気信号を出力する第１のコイル部と、
   前記第１のコイル部に対して逆極性になるように、各一方の端子を介して前記第１のコイル部と直列に接続され、前記導体から発生する磁界の影響を受けない位置に配置されると共に前記磁気的ノイズに応じた電気信号を出力する第２のコイル部と、
   を備え、
   前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部の各他方の端子から、前記被測定電流に応じた電流検出信号を出力する電流検出手段と、
   被測定系の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された前記被測定系の電流に係る電気信号と、前記電圧検出手段により検出された前記被測定系の電圧に係る電気信号とから、電力量に関するデータを演算する電力演算手段と、
   を備えたことを特徴とする電力量計。
10. 請求項２〜８のいずれか１項に記載した電流検出装置と、
    被測定系の電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電流検出装置により検出された前記被測定系の電流に係る電気信号と、前記電圧検出手段により検出された前記被測定系の電圧に係る電気信号とから、電力量に関するデータを演算する電力演算手段と、
    を備えたことを特徴とする電力量計。

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