JP2015200536A - 電流計測器、分電盤用電流計測器、分電盤、電流計測器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷電流を計測する精度を高めることのできる電流計測器、分電盤用電流計測器、分電盤、並びに電流計測器の製造方法を提供する。【解決手段】電流計測器５の計測部５５は、半導体チップ５５１と、複数の電極５５２と、第１方向に沿って並ぶように配置される複数のリード５５３とを備える。複数のリード５５３には、コイル５２（図３参照）の出力信号が入力される一対の入力用リード５５８，５５９が含まれている。複数の電極５５２には、一対の入力用リード５５８，５５９とそれぞれ電気的に接続される一対の入力用電極５５６，５５７が含まれている。そして、一対の入力用リード５５８，５５９の各々において、第１方向の中央から互いに近づく向きにずらした位置に、それぞれワイヤ５５４の一端を接続している。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に電流計測器、分電盤用電流計測器、分電盤、電流計測器の製造方法、より詳細には負荷を流れる電流を計測するための電流計測器、分電盤用電流計測器、分電盤、並びに電流計測器の製造方法に関する。

従来、分電盤の分岐回路などに設けられて、各回路に流れる電流を検出する電流センサが知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の従来例は、多層構造のプリント基板において、センサ部としてのコイルと、信号処理回路とが形成されて構成されている。コイルは、ロゴスキコイルであって、プリント基板に設けられた開口を貫通する被測定電線を流れる電流を検出する。信号処理回路は、コイルから出力される検出電流信号の増幅、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換、検出データの記憶、出力等の信号処理を行う。

コイルの出力端と、信号処理回路の入力端とは、プリント基板に形成された伝送線路によって互いに電気的に接続されている。伝送線路は、プリント基板の導体箔によって形成された複数の信号パターンと、スルーホールとにより、ツイストペア線（撚り対線）で構成されている。従来例では、伝送線路をツイストペア線で構成することにより、外部磁界の影響を打ち消し合って耐ノイズ性を高めている。

特開２０１１−１４１２０８号公報

しかしながら、上記従来例では、信号処理回路で生じ得る不要な出力についての対策がなされていない。すなわち、被測定電線を負荷電流が流れることで生じる磁束が、信号処理回路に影響を及ぼして不要な出力が発生する虞がある。従来例では、この不要な出力により、被測定電線を流れる負荷電流を計測する精度が低下する可能性があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されており、負荷電流を計測する精度を高めることのできる電流計測器、分電盤用電流計測器、分電盤、並びに電流計測器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の電流計測器は、基板と、前記基板に実装され、前記基板の厚み方向に沿って流れる負荷電流に応じた出力を生じるコイルと、前記基板に実装され、前記コイルの出力に基づいて前記負荷電流を計測するように構成される計測部とを備え、前記計測部は、半導体チップと、前記半導体チップに設けられる複数の電極と、前記複数の電極とそれぞれワイヤにより電気的に接続され且つ第１方向に沿って並ぶように配置される複数のリードとを備え、前記複数のリードには、前記コイルの出力信号が入力される一対の入力用リードが含まれ、前記複数の電極には、前記一対の入力用リードとそれぞれ電気的に接続される一対の入力用電極が含まれ、前記一対の入力用リードの各々において、前記第１方向の中央から互いに近づく向きにずらした位置に、それぞれ前記ワイヤの一端を接続することを特徴とすることを特徴とする。

本発明の分電盤用電流計測器は、上記の電流計測器であって、前記基板は、主幹ブレーカと複数の分岐ブレーカとの間を電気的に接続する導電バーに取り付けられ、前記コイルは、前記導電バーに設けられて前記複数の分岐ブレーカの何れかに電気的に接続される接続端子を流れる前記負荷電流に応じた出力を生じるように構成されることを特徴とする。

本発明の分電盤は、上記の分電盤用電流計測器と、前記主幹ブレーカと、前記複数の分岐ブレーカと、前記導電バーと、前記電流計測器、前記主幹ブレーカ、前記複数の分岐ブレーカ、前記導電バーがそれぞれ配置される分電盤用キャビネットとを備えることを特徴とする。

本発明の電流計測器の製造方法は、基板と、前記基板に実装され、前記基板の厚み方向に沿って流れる負荷電流に応じた出力を生じるコイルと、前記基板に実装され、前記コイルの出力に基づいて前記負荷電流を計測するように構成される計測部とを備える電流計測器の製造方法であって、前記計測部の半導体チップに設けられた複数の電極と、リードフレームに第１方向に沿って並ぶように設けられた複数のリードとをワイヤを用いてワイヤボンディングにより電気的に接続する接続工程を備え、前記複数のリードには、前記コイルの出力信号が入力される一対の入力用リードが含まれ、前記複数の電極には、前記一対の入力用リードとそれぞれ電気的に接続される一対の入力用電極が含まれ、前記接続工程には、前記一対の入力用リードの各々において、前記第１方向の中央から互いに近づく向きにずらした位置に、それぞれ前記ワイヤの一端を接続する工程が含まれることを特徴とする。

本発明は、計測部における一対のワイヤの間の領域を、従来の計測部における領域と比較して狭くすることができる。したがって、本発明は、従来の計測部と比較して不要な出力を抑えることができ、負荷電流を計測する精度を高めることができる。

図１Ａは、実施形態の電流計測器を示す概略図で、図１Ｂは、実施形態の電流計測器を示す一部拡大図である。 実施形態の分電盤を示す概略図である。 実施形態の分電盤の要部を示す分解斜視図である。 従来の計測部におけるワイヤによる接続の一例を示す図である。 実施形態の電流計測器の製造方法を示すフローチャート図である。 実施形態の電流計測器の製造方法で用いるリードフレームの一例を示す概略図である。

本発明の実施形態に係る電流計測器５は、図３に示すように、基板５１と、コイル５２と、計測部５５とを備える。コイル５２は、基板５１の厚み方向に沿って流れる負荷電流に応じた出力を生じるように構成されている。計測部５５は、基板５１に実装され、コイル５２の出力に基づいて負荷電流を計測するように構成されている。

計測部５５は、図１Ａ，図１Ｂに示すように、半導体チップ５５１と、半導体チップ５５１に設けられる複数の電極５５２と、複数の電極５５２とそれぞれワイヤ５５４により電気的に接続される複数のリード５５３とを備える。複数のリード５５３は、第１方向（図１Ａにおける左右方向）に沿って並ぶように配置されている。複数のリード５５３には、コイル５２の出力信号が入力される一対の入力用リード５５８，５５９が含まれている。複数の電極５５２には、一対の入力用リード５５８，５５９とそれぞれ電気的に接続される一対の入力用電極５５６，５５７が含まれている。そして、一対の入力用リード５５８，５５９の各々において、第１方向の中央から互いに近づく向きにずらした位置に、それぞれワイヤ５５４の一端を接続している。

また、本発明の実施形態に係る分電盤用電流計測器（電流計測器）５では、図２，３に示すように、基板５１は、主幹ブレーカ２と複数の分岐ブレーカ３との間を電気的に接続する導電バー４１，４２，４３に取り付けられる。また、コイル５２は、導電バー４１，４２に設けられて複数の分岐ブレーカ３の何れかに電気的に接続される接続端子４１１，４２１を流れる負荷電流に応じた出力を生じるように構成されている。

また、本発明の実施形態に係る分電盤１は、図２，図３に示すように、分電盤用電流計測器５と、主幹ブレーカ２と、複数の分岐ブレーカ３と、導電バー４１，４２，４３と、分電盤用キャビネット１０とを備える。分電盤用キャビネット１０は、分電盤用電流計測器５、主幹ブレーカ２、複数の分岐ブレーカ３、導電バー４１，４２，４３がそれぞれ配置されるように構成されている。

また、本発明の実施形態に係る電流計測器５の製造方法は、図５，図６に示すように、複数の電極５５２と、複数のリード２０２とをワイヤ５５４を用いてワイヤボンディングにより電気的に接続する接続工程を備える。複数の電極５５２は、半導体チップ５５１に設けられている。複数のリード２０２は、リードフレーム２００に第１方向に沿って並ぶように設けられている。複数のリード２０２には、外部から信号が入力される一対の入力用リード５５８，５５９が含まれている。複数の電極５５２には、一対の入力用リード５５８，５５９とそれぞれ電気的に接続される一対の入力用電極５５６，５５７が含まれている。そして、上記接続工程には、一対の入力用リード５５８，５５９の各々において、第１方向の中央から互いに近づく向きにずらした位置に、それぞれワイヤ５５４の一端を接続する工程が含まれている。

以下、本実施形態の電流計測器（分電盤用電流計測器）５、分電盤１、並びに電流計測器（分電盤用電流計測器）５の製造方法について詳細に説明する。但し、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

なお、以下では、本実施形態の分電盤１を戸建住宅で用いる場合について例示するが、この例に限らない。すなわち、本実施形態の分電盤１は、集合住宅の各住戸や、事務所、店舗などに用いてもよい。また、以下では、分電盤１が壁に取り付けられた状態での上下左右（図２における上下左右）を上下左右とし、壁に直交する方向を前後方向として説明するが、分電盤１を取り付ける向きを限定する趣旨ではない。

本実施形態の分電盤１は、図２，図３に示すように、分電盤用キャビネット１０と、主幹ブレーカ２と、複数の分岐ブレーカ３と、導電バー４１，４２，４３と、電流計測器５と、計測ユニット６とを備えている。また、本実施形態の分電盤１は、第１通信アダプタ７と、第２通信アダプタ８と、第３通信アダプタ９とを備えている。なお、本実施形態の分電盤１は、その最小限の構成として分電盤用キャビネット１０と、主幹ブレーカ２と、複数の分岐ブレーカ３と、導電バー４１，４２，４３と、電流計測器５とを備えていればよい。したがって、本実施形態の分電盤１が、計測ユニット６や第１通信アダプタ７、第２通信アダプタ８、第３通信アダプタ９を備えるか否かは任意である。

分電盤用キャビネット１０は、キャビネット本体１１を備えている。キャビネット本体１１は、例えば合成樹脂製であって、図２に示すように前面が開口した箱状に形成されている。キャビネット本体１１は、住宅の壁等に取り付けて使用される。キャビネット本体１１は、その内部に少なくとも主幹ブレーカ２、複数の分岐ブレーカ３、導電バー４１，４２，４３、電流計測器５を収納する空間を有している。また、本実施形態の分電盤１では、キャビネット本体１１は、計測ユニット６や、第１通信アダプタ７、第２通信アダプタ８、第３通信アダプタ９を収納する空間も有している。

また、キャビネット本体１１は、前後方向に貫通する窓孔１２を有しており、この窓孔１２を通して壁裏からキャビネット本体１１の内部に配線を引き込むことが可能である。なお、キャビネット本体１１の前面には、開閉可能な蓋（図示せず）が取り付けられる。この蓋は、分電盤用キャビネット１０に含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。

主幹ブレーカ２は、一次側端子２１と、二次側端子（図示せず）とを備えている。一次側端子２１には、系統電源（商用電源）の単相三線式の引き込み線（図示せず）が電気的に接続される。二次側端子には、導電バー４１，４２，４３が電気的に接続される。導電バー４１，４２，４３は、それぞれ導電部材により形成されている。本実施形態の分電盤１では、配電方式として単相三線式を想定しているので、導電バー４１は第１電圧極（Ｌ１相）の導電バー、導電バー４２は第２電圧極（Ｌ２相）の導電バー、導電バー４３は中性極（Ｎ相）の導電バーとして用いられる。これら３本の導電バー４１，４２，４３は、主幹ブレーカ２の右側に配置され、キャビネット本体１１に固定されている。

各分岐ブレーカ３は、中性極の導電バー４３の上側と下側とに分かれて、それぞれ複数個ずつ（図２の例では、１１個ずつ）左右方向に並ぶように配置されている。各分岐ブレーカ３は、それぞれ一次側端子（図示せず）と、二次側端子（図示せず）とを備えている。一次側端子には、導電バー４１，４２，４３が電気的に接続される。また、二次側端子には、複数の電路（図示せず）の各々が接続される。各分岐ブレーカ３の二次側端子に接続された電路には、例えば照明器具や給湯設備等の機器、コンセント（アウトレット）や壁スイッチ等の配線器具が負荷として１つ以上接続される。

第１電圧極の導電バー４１は、図３に示すように、各分岐ブレーカ３の各々に対応する位置において、上方及び下方に突出する複数の接続端子４１１を有している。また、第２電圧極の導電バー４２は、各分岐ブレーカ３の各々に対応する位置において、上方及び下方に突出する複数の接続端子４２１を有している。そして、各分岐ブレーカ３は、導電バー４３及び接続端子４１１，４２１が差し込まれる差込口３１を有している。差込口３１は、導電バー４３及び接続端子４１１，４２１の各々に対応するように、各分岐ブレーカ３に３個ずつ設けられている。一次側端子は、これら３個の差込口３１のうち２個の差込口３１内に露出するように設けられている。各分岐ブレーカ３は、キャビネット本体１１に取り付けられた状態において、差込口３１に導電バー４３及び接続端子４１１，４２１が差し込まれることで、一次側端子が導電バー４１，４２，４３と電気的に接続される。つまり、接続端子４１１，４２１は、導電バー４１，４２に設けられて複数の分岐ブレーカ３の何れかに電気的に接続される。

本実施形態の分電盤１では、図３に示すように、中性極の導電バー４３の下側において、前後方向の前側（壁とは反対側）から中性極、第１電圧極、第２電圧極の順に並ぶように導電バー４３及び接続端子４１１，４２１が配置される。また、中性極の導電バー４３の上側において、前後方向の前側（壁とは反対側）から中性極、第２電圧極、第１電圧極の順に並ぶように導電バー４３及び接続端子４１１，４２１が配置される。

したがって、前後方向の両端の各差込口３１内に一次側端子を有する分岐ブレーカ３は、導電バー４３の上側に取り付けられたときに中性極及び第１電圧極に電気的に接続され、下側に取り付けられたときに中性極及び第２電圧極に電気的に接続される。また、前後方向の下側の２つの各差込口３１内に一次側端子を有する分岐ブレーカ３は、導電バー４３の上側及び下側の何れに取り付けられても、第１電圧極及び第２電圧極に電気的に接続される。

電流計測器５は、各分岐ブレーカ３に各々接続された負荷（電路）を流れる電流（以下、「負荷電流」と称する）を計測するように構成されている。電流計測器５は、図３に示すように、基板５１と、複数のコイル５２と、複数の計測部５５と、演算部５６とを備えている。

基板５１は、左右方向に長尺な多層構造のプリント基板である。基板５１には、厚み方向に貫通する複数の第１孔５３が左右方向に並ぶようにして設けられている。また、基板５１には、厚み方向に貫通する複数の第２孔５４が左右方向に並ぶようにして設けられている。各第２孔５４は、各第１孔５３と前後方向に沿って並ぶようにして、各第１孔５３の後側にそれぞれ設けられている。各第１孔５３及び各第２孔５４は、それぞれ接続端子４１１，４２１が貫通可能な形状である。そして、基板５１は、複数の接続端子４１１，４２１がそれぞれ各第１孔５３及び各第２孔５４を貫通するようにして、導電バー４１，４２に取り付けられる。

各コイル５２は、基板５１における各第２孔５４の周囲にそれぞれ形成されている。各コイル５２は、コアを用いない（コアレス）の空芯コイルから成り、第２孔５４内を通過する負荷電流（接続端子４１１，４２１を流れる負荷電流）に応じた出力を生じるロゴスキコイルである。言い換えれば、コイル５２は、接続端子４１１，４２１を流れる負荷電流に応じた出力を生じるように構成されている。更に言い換えれば、コイル５２は、基板５１の厚み方向（上下方向）に沿って流れる負荷電流に応じた出力を生じるように構成されている。なお、本実施形態の電流計測器５では、各第２孔５４の周囲にそれぞれコイル５２を形成する構成となっているが、各第１孔５３の周囲にそれぞれコイル５２を形成する構成であってもよい。また、各第１孔５３及び各第２孔５４は、基板５１の短手方向（前後方向）に開放されていてもよい。

各計測部５５は、隣接する２つのコイル５２を一組として、各組に対して１つずつ設けられている。各計測部５５の入力端と、対応する組の２つのコイル５２の各出力端とは、それぞれ伝送線路５７により電気的に接続されている。伝送線路５７は、図示しないが、基板５１の層間を接続するビアの導体と、基板５１の厚み方向の両面にそれぞれ形成された導体とでツイストペア線（撚り線）となるように構成されている。

各計測部５５は、図示しないが、それぞれ増幅回路と、Ａ／Ｄ変換回路と、積分回路と、信号処理回路とを備えている。また、各計測部５５は、対応する組の２つのコイル５２から出力されるアナログ信号を時分割で交互に取得する。

増幅回路は、コイル５２から出力されるアナログ信号を増幅するアンプで構成されている。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅回路から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するように構成されている。積分回路は、Ａ／Ｄ変換回路から出力されるディジタル信号を積分するように構成されている。すなわち、コイル５２から出力されるアナログ信号は、接続端子４１１，４２１を流れる負荷電流を微分した値を示す。このため、積分回路は、Ａ／Ｄ変換回路から出力されるディジタル信号を積分することで、接続端子４１１，４２１を流れる負荷電流を示すディジタル信号を生成する。なお、本実施形態の計測部５５では、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）でプログラムを実行することにより、積分回路を実現している。

信号処理回路は、積分回路から出力される負荷電流を示すディジタル信号（つまり、負荷電流のデータ）を電流信号として演算部５６に出力するように構成されている。つまり、各計測部５５は、コイル５２の出力に基づいて負荷電流を計測するように構成されている。

演算部５６は、図示しないが、Ａ／Ｄ変換回路と、処理回路とを備えている。Ａ／Ｄ変換回路は、計測ユニット６から出力される電圧信号（後述する）をディジタルの電圧信号に変換するように構成されている。処理回路は、Ａ／Ｄ変換回路から出力されるディジタルの電圧信号と、各計測部５５から出力される電流信号とに基づいて、複数の電路の各々の瞬時電力を演算し、瞬時電力のデータを生成するように構成されている。また、処理回路は、瞬時電力のデータを電力信号として、計測ユニット６を経由して第１通信アダプタ７に出力するように構成されている。

なお、本実施形態の電流計測器５は、複数の電路の各々の瞬時電力を演算する機能を有しているが、瞬時電力を演算する機能を有する必要はなく、少なくとも複数の電路の各々を流れる負荷電流を計測する機能を有していればよい。

計測ユニット６は、電流計測器５と電気的に接続されている。計測ユニット６は、複数の電路の各々の線間電圧を計測し、線間電圧のデータを電圧信号として電流計測器５へ出力する機能を有している。また、計測ユニット６は、カレントトランス（図示せず）により例えば主幹ブレーカ２や一次連系ブレーカ（後述する）を流れる電流を計測し、主幹ブレーカ２や一次連系ブレーカを通過する瞬時電力を演算する機能を有している。なお、計測ユニット６が当該機能を有するか否かは任意である。

計測ユニット６は、いずれかの分岐ブレーカ３の二次側端子に電気的に接続されている。そして、計測ユニット６には、この分岐ブレーカ３を介して電源用の電力が供給されている。また、計測ユニット６は、この電源用の電力に基づいて第１通信アダプタ７の電源用の電力を生成し、生成した電源用の電力を第１通信アダプタ７に供給するように構成されている。なお、計測ユニット６は、導電バー４１，４２，４３から直接、電源用の電力が供給されるように構成されていてもよい。

第１通信アダプタ７は、コントローラ（図示せず）との間で通信する機能を有している。コントローラは、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）用のコントローラであり、ＨＥＭＳに対応する機器（図示せず）の制御を行うように構成されている。機器は、消費電力の管理対象であれば足り、例えば、スマートメータ、太陽光発電装置、蓄電装置、燃料電池、電気自動車、エアコン、照明器具、給湯装置、冷蔵庫、テレビ受像機などを含む。勿論、機器をこれらの機器に限定する趣旨ではない。

第１通信アダプタ７とコントローラとの間の通信方式は、例えば９２０ＭＨｚ帯の特定小電力無線局（免許を要しない無線局）や、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波を媒体とした無線通信であってもよい。その他、第１通信アダプタ７とコントローラとの間の通信方式は、有線ＬＡＮ（Local Area Network）などの有線通信であってもよい。また、第１通信アダプタ７とコントローラとの間の通信における通信プロトコルは、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＥＣＨＯＮＥＴ（登録商標） Ｌｉｔｅなどを用いてよい。

本実施形態の分電盤１では、電流計測器５は、計測ユニット６を経由して瞬時電力のデータを第１通信アダプタ７に送信するように構成されている。また、計測ユニット６も、瞬時電力のデータを第１通信アダプタ７に送信するように構成されている。すなわち、第１通信アダプタ７は、電流計測器５や計測ユニット６から瞬時電力のデータを収集するように構成されている。そして、第１通信アダプタ７は、収集した瞬時電力のデータを所定時間に亘って積算した電力量のデータを演算する機能を有している。したがって、第１通信アダプタ７と通信するコントローラは、複数の電路の各々での瞬時電力や電力量に基づいて機器を制御することができる。

第２通信アダプタ８は、電力メータ（図示せず）との間で通信する機能を有している。電力メータは、所謂スマートメータであって、需要家（facility）での使用電力量を計測し、配電線に接続されているコンセントレータ（図示せず）との間で通信を行うことにより、遠隔検針を可能にするように構成されている。また、電力メータは、第２通信アダプタ８との間で通信することにより、計量値（使用電力量）や要請情報などを第２通信アダプタ８に送信することができる。なお、要請情報とは、電力供給事業者などが運営するサーバから需要家に向けて送信される電力の消費を抑制するための要請である。

ここで、第２通信アダプタ８は、電力メータから受信した計量値を第１通信アダプタ７へ送信するように構成されていることが望ましい。この場合、第１通信アダプタ７との間で通信するコントローラは、計量値を用いて機器を制御するように構成されていてもよい。この構成では、コントローラは、電力メータから送信される計量値に基づいて機器を制御することができる。

第２通信アダプタ８は、第１通信アダプタ７と機械的に結合され、且つ電気的に接続される。本実施形態の分電盤１では、第１通信アダプタ７と第２通信アダプタ８とは、各々の一部が前後方向に重なった状態で、基板対基板（board to board）接続によって接続される。第２通信アダプタ８と電力メータとの間の通信方式は、例えば９２０ＭＨｚ帯の特定小電力無線局（免許を要しない無線局）等の無線通信であってもよい。その他、第２通信アダプタ８と電力メータとの間の通信方式は、有線ＬＡＮや電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communications）等の有線通信であってもよい。

第３通信アダプタ９は、太陽光発電装置（図示せず）、蓄電装置（図示せず）、電気自動車に電気的に接続される電力変換装置（図示せず）の少なくとも１つとの間で通信する機能を有している。なお、電力変換装置は、分電盤１側から電気自動車への単方向充電を行うための電力変換の他、双方向に電力変換を行うことで電気自動車の蓄電池の充電と放電との両方に用いられる構成であってもよい。また、第３通信アダプタ９は、ガスメータ（図示せず）と水道メータ（図示せず）との少なくとも一方との通信機能を有している。ガスメータや水道メータは使用量に応じたパルス信号を出力する。第３通信アダプタ９は、ガスメータや水道メータからパルス信号を受信し、予め決められている１パルス当たりの使用料の換算値（換算レート）を用いて、使用量に換算する。

第３通信アダプタ９は、第１通信アダプタ７と機械的に結合され、且つ電気的に接続される。本実施形態の分電盤１では、第１通信アダプタ７と第３通信アダプタ９とは、各々の一部が前後方向に重なった状態で、基板対基板（board to board）接続によって接続される。

第３通信アダプタ９と太陽光発電装置、蓄電装置、電力変換装置との間の通信方式は、例えばＲＳ−４８５などの有線通信とする。なお、第３通信アダプタ９は、例えば貯湯型の給湯装置（エコキュート（登録商標））などと通信可能であってもよい。また、第３通信アダプタ９とガスメータ、水道メータとの間の通信方式は、有線通信とする。但し、第３通信アダプタ９とガスメータ、水道メータとの間の通信方式は、有線通信に限らず、無線通信であってもよい。

なお、本実施形態の分電盤１では、第３通信アダプタ９は、上記の２つの通信機能を有しているが、各々の通信機能を個別に有する２つのアダプタで構成されていてもよい。

ところで、本実施形態の分電盤１では、図２に示すように、複数の分岐ブレーカ３の他に、二次連系ブレーカ１００を導電バー４１，４２，４３に電気的に接続している。二次連系ブレーカ１００は、３Ｐ３Ｅ（極数３、素子数３）で、左右方向の寸法が分岐ブレーカ３の複数個分（３個分）の大きさのブレーカである。二次連系ブレーカ１００は、電力系統への逆潮流が許容されていない第１分散電源（図示せず）に電気的に接続される。第１分散電源としては、例えば燃料電池（図示せず）やガス発電装置（図示せず）、蓄電装置などがある。

二次連系ブレーカ１００は、分岐ブレーカ３と同様に、一次側端子（図示せず）と、二次側端子１０１とを備えている。一次側端子には、導電バー４１，４２，４３が電気的に接続され、二次側端子１０１には、第１分散電源が電気的に接続される。つまり、二次連系ブレーカ１００は、主幹ブレーカ２の二次側と、第１分散電源との間に電気的に接続される。このため、二次連系ブレーカ１００は、例えば系統電源からの電力供給が停止したときや、系統電源または第１分散電源に異常が生じたときなどに、第１分散電源を電力系統から切り離す（解列する）ように動作する。なお、本実施形態の分電盤１が、二次連系ブレーカ１００を備えるか否かは任意である。

また、本実施形態の分電盤１は、キャビネット本体１１における主幹ブレーカ２の左側に、一次連系ブレーカ（図示せず）が取り付けられるスペースを有している。本実施形態の分電盤１では、図２に示すように、当該スペースにおいて、支持台１３をキャビネット本体１１に取り付けている。そして、一次連系ブレーカは、この支持台１３に取り付けられる。

一次連系ブレーカは、３Ｐ３Ｅ（極数３、素子数３）で、左右方向の寸法が分岐ブレーカ３の複数個分（３個分）の大きさのブレーカである。一次連系ブレーカは、電力系統への逆潮流が許容されている第２分散電源（図示せず）に電気的に接続される。第２分散電源としては、例えば太陽光発電装置などがある。

一次連系ブレーカは、一次側端子（図示せず）と、二次側端子（図示せず）とを備えている。一次側端子には、主幹ブレーカ２の一次側端子２１が電気的に接続される。二次側端子には、第２分散電源が電気的に接続される。つまり、一次連系ブレーカは、主幹ブレーカ２の一次側と、第２分散電源との間に電気的に接続される。このため、一次連系ブレーカは、例えば系統電源からの電力供給が停止したときや、系統電源または第２分散電源に異常が生じたときなどに、第２分散電源を電力系統から切り離す（解列する）ように動作する。なお、本実施形態の分電盤１が、一次連系ブレーカを備えるか否かは任意である。

ここで、本実施形態の計測部５５について、より具体的に説明する。なお、以下では、基板５１の表面側から見た上下左右（図１Ａにおける上下左右）を上下左右とし、半導体チップ５５１の厚み方向における手前側を前、奥側を後として説明する。

本実施形態の計測部５５は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成されている。本実施形態の計測部５５は、図１Ａに示すように、半導体チップ５５１と、半導体チップ５５１に設けられる複数の電極５５２と、複数のリード５５３と、複数のワイヤ５５４と、パッケージ５５５とを備えている。また、複数のリード５５３は、複数の電極５５２とそれぞれワイヤ５５４により電気的に接続されている。

半導体チップ５５１は、例えばシリコンなどの半導体材料で構成されている。半導体チップ５５１には、上述の増幅回路と、Ａ／Ｄ変換回路と、積分回路と、信号処理回路とが形成されている。

複数のリード５５３は、半導体チップ５５１の上側と下側とに分かれて、それぞれ複数個ずつ（図１Ａの例では、８個ずつ）左右方向に並ぶように配置されている。つまり、複数のリード５５３は、第１方向（図１Ａに示す左右方向）に沿って並ぶように配置されている。また、複数のリード５５３は、半導体チップ５５１と離間して設けられている。図１Ａに示す例では、半導体チップ５５１の下側の複数のリード５５３のうち二対のリード５５３は、コイル５２の出力信号が入力される入力用リード５５８，５５９である。

複数の電極５５２は、半導体チップ５５１の前面における上側と下側とに分かれて、それぞれ複数個ずつ（図１Ａの例では、８個ずつ）左右方向に並ぶように配置されている。図１Ａに示す例では、半導体チップ５５１の下辺に沿う複数の電極５５２のうち二対の電極５５２は、コイル５２の出力信号が入力される入力用電極５５６，５５７である。言い換えれば、各入力用電極５５６，５５７は、各入力用リード５５８，５５９とそれぞれ電気的に接続されるように構成されている。

二対の入力用電極５５６，５５７のうち一方の対の入力用電極５５６，５５７は、二対の入力用リード５５８，５５９のうち一方の対の入力用リード５５８，５５９と電気的に接続される。また、他方の対の入力用電極５５６，５５７は、二対の入力用リード５５８，５５９のうち他方の対の入力用リード５５８，５５９と電気的に接続される。二対の入力用リード５５８，５５９のうち一方の対の入力用リード５５８，５５９は、計測部５５の入力端として、対応する組の２つのコイル５２の一方の出力端と電気的に接続される。また、他方の対の入力用リード５５８，５５９は、計測部５５の入力端として、対応する組の２つのコイル５２の他方の出力端と電気的に接続される。すなわち、各入力用リード５５８，５５９は、コイル５２の出力信号が入力されるように構成されている。

複数の電極５５２と、複数のリード５５３とは、それぞれワイヤ５５４を用いたワイヤボンディングにより互いに電気的に接続されている。ワイヤ５５４は、例えば金や銀、銅、アルミニウムなどの金属を材料とした細線である。

パッケージ５５５は、半導体チップ５５１、複数のリード５５３の一部、複数のワイヤ５５４を封止する形状で構成されている。パッケージ５５５は、例えばエポキシ樹脂などの耐熱性を有する樹脂や、アルミナなどの放熱性を有するセラミックを材料とする。本実施形態の計測部５５では、パッケージ５５５は樹脂により形成されている。

ここで、複数の電極５５２と複数のリード５５３とをそれぞれワイヤ５５４で電気的に接続することにより、複数のワイヤ５５４の間に領域が生じる。特に、図４に示すように、一対のワイヤ５５４の間の領域Ａ１の存在は、負荷電流の計測精度に影響を及ぼす可能性がある。すなわち、負荷電流が流れることで生じる磁束は、コイル５２のみならず計測部５５にも通る可能性がある。そして、この磁束が領域Ａ１を通った場合、一対のワイヤ５５４を通る回路に不要な出力が生じる。この不要な出力がコイル５２の出力信号に上乗せされることで、計測部５５において精度良く電流を計測することができない可能性があった。

そこで、本実施形態の電流計測器５では、計測部５５におけるワイヤ５５４の入力用リード５５８，５５９に対する接続位置に着目することで、不要な出力の低減を図っている。従来の計測部では、図４に示すように、各入力用リード５５８，５５９の各々において、第１方向（図４における左右方向）の中央にそれぞれワイヤ５５４の一端を接続していた。一方、本実施形態の計測部５５では、図１Ｂに示すように、各入力用リード５５８，５５９の各々において、第１方向（図１Ｂにおける左右方向）の中央から互いに近づく向きに‘Ｗ１’だけずらした位置に、それぞれワイヤ５５４の一端を接続している。つまり、各入力用リード５５８，５５９にそれぞれ接続される各ワイヤ５５４の一端同士を繋ぐ線分が、図４の例に比べて‘２×Ｗ１’だけ短くなるように、各ワイヤ５５４の一端を各入力用リード５５８，５５９にそれぞれ接続している。

このため、本実施形態の計測部５５では、一対のワイヤ５５４の間に生じる領域Ａ２が、従来の計測部における領域Ａ１よりも狭くなる。つまり、本実施形態の計測部５５では、負荷電流が流れることで生じる磁束の通る領域Ａ２の面積が、従来の計測部における領域Ａ１の面積と比較して小さくなる。このため、本実施形態の計測部５５は、負荷電流が流れることで生じる磁束が一対のワイヤ５５４の間の領域を通り難くなり、一対のワイヤ５５４を通る回路に生じる不要な出力を抑えることができる。

上述のように、本実施形態の電流計測器５は、計測部５５における一対のワイヤ５５４の間の領域Ａ２を、従来の計測部における領域Ａ１と比較して狭くすることができる。したがって、本実施形態の電流計測器５は、従来の計測部と比較して不要な出力を抑えることができ、負荷電流を計測する精度を高めることができる。

なお、本実施形態の電流計測器５は、計測部５５において二対の入力用電極５５６，５５７と、二対の入力用リード５５８，５５９とを備えているが、一対ずつ備えていてもよい。この場合は、コイル５２と計測部５５とが１対１に対応するように、本実施形態の電流計測器５を構成すればよい。

以下、本実施形態の電流計測器５の製造方法、特に計測部５５の製造方法について図６を用いて説明する。但し、以下では、本実施形態の計測部５５の製造方法における全行程を説明するわけではなく、本発明の特徴となる工程について主に説明する。また、以下では、図５に示すリードフレーム２００を用いて計測部５５の製造工程を説明するが、図５に示すリードフレーム２００は一例であり、リードフレーム２００の形状をこの形状に限定する趣旨ではない。

先ず、半導体チップ５５１をリードフレーム２００のダイパッド２０１に載せる（Ｓ１）。次に、半導体チップ５５１に設けられた複数の電極５５２と、リードフレーム２００に設けられた複数のリード２０２とを複数のワイヤ５５４により互いに電気的に接続する（Ｓ２）。複数のリード２０２は、第１方向（図５における左右方向）に沿って並ぶようにリードフレーム２００に設けられている。接続方法としては、既に述べたようにワイヤボンディングを用いる。なお、複数のリード２０２は、完成した本実施形態の計測部５５における複数のリード５５３となる。

ワイヤボンディングとしては、例えば熱、超音波、圧力の何れかを利用するウェッジボンディングやボールボンディングが挙げられる。ワイヤ５５４の材料として金や銅を用いる場合は、ボールボンディングとウェッジボンディングとを組み合わせてワイヤボンディングを行ってもよい。また、ワイヤ５５４の材料としてアルミニウムを用いる場合は、ウェッジボンディングによりワイヤボンディングを行ってもよい。

ワイヤボンディングの工程（接続工程Ｓ２）には、入力用リード５５８，５５９に対応する一対のリード２０２において、第１方向の中央から互いに近づく向きに‘Ｗ１’だけずらした位置に、それぞれワイヤ５５４の一端を接続する工程が含まれる。なお、各ワイヤ５５４の一端の位置は、可能な限り各リード２０２の幅方向の一端縁に近付けるのが望ましい。

その後、半導体チップ５５１と、ダイパッド２０１と、ワイヤ５５４と、複数のリード２０２の一部とを覆うように樹脂で半導体チップ５５１を封入する（モールディングする）ことで、パッケージ５５５を作成する（Ｓ３）。そして、リードフレーム２００の一部やタイバー２０３を切断し（Ｓ４）、複数のリード２０２を実装しやすいように所定のパッケージ形状に合わせた端子形状に曲げるフォーミング工程を行うことで、本実施形態の計測部５５が完成する。

なお、本実施形態の電流計測器５の製造方法としては、少なくとも上記の接続工程が含まれていればよい。

また、本実施形態の電流計測器５におけるパッケージ５５５は、本実施形態に記載の形状に限定される必要はない。つまり、パッケージ５５５は、負荷電流が流れることで生じる磁束の通る領域の面積を小さくする目的で、半導体チップ５５１、複数のリード５５３の一部、複数のワイヤ５５４を封止する形状であれば、他の形状であってもよい。

１ 分電盤
１０ 分電盤用キャビネット
２ 主幹ブレーカ
３ 分岐ブレーカ
４１，４２，４３ 導電バー
４１１，４２１ 接続端子
５ 電流計測器（分電盤用電流計測器）
５１ 基板
５２ コイル
５５ 計測部
５５１ 半導体チップ
５５２ 電極
５５３ リード
５５４ ワイヤ
５５６，５５７ 入力用電極
５５８，５５９ 入力用リード
２００ リードフレーム
２０１ ダイパッド
２０２ リード

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板に実装され、前記基板の厚み方向に沿って流れる負荷電流に応じた出力を生じるコイルと、
   前記基板に実装され、前記コイルの出力に基づいて前記負荷電流を計測するように構成される計測部とを備え、
   前記計測部は、半導体チップと、
   前記半導体チップに設けられる複数の電極と、
   前記複数の電極とそれぞれワイヤにより電気的に接続され且つ第１方向に沿って並ぶように配置される複数のリードとを備え、
   前記複数のリードには、前記コイルの出力信号が入力される一対の入力用リードが含まれ、前記複数の電極には、前記一対の入力用リードとそれぞれ電気的に接続される一対の入力用電極が含まれ、
   前記一対の入力用リードの各々において、前記第１方向の中央から互いに近づく向きにずらした位置に、それぞれ前記ワイヤの一端を接続することを特徴とする電流計測器。
2. 請求項１記載の電流計測器であって、
   前記基板は、主幹ブレーカと複数の分岐ブレーカとの間を電気的に接続する導電バーに取り付けられ、
   前記コイルは、前記導電バーに設けられて前記複数の分岐ブレーカの何れかに電気的に接続される接続端子を流れる前記負荷電流に応じた出力を生じるように構成されることを特徴とする分電盤用電流計測器。
3. 請求項２記載の分電盤用電流計測器と、
   前記主幹ブレーカと、
   前記複数の分岐ブレーカと、
   前記導電バーと、
   前記分電盤用電流計測器、前記主幹ブレーカ、前記複数の分岐ブレーカ、前記導電バーがそれぞれ配置される分電盤用キャビネットとを備えることを特徴とする分電盤。
4. 基板と、
   前記基板に実装され、前記基板の厚み方向に沿って流れる負荷電流に応じた出力を生じるコイルと、
   前記基板に実装され、前記コイルの出力に基づいて前記負荷電流を計測するように構成される計測部とを備える電流計測器の製造方法であって、
   前記計測部の半導体チップに設けられた複数の電極と、リードフレームに第１方向に沿って並ぶように設けられた複数のリードとをワイヤを用いてワイヤボンディングにより電気的に接続する接続工程を備え、
   前記複数のリードには、前記コイルの出力信号が入力される一対の入力用リードが含まれ、前記複数の電極には、前記一対の入力用リードとそれぞれ電気的に接続される一対の入力用電極が含まれ、
   前記接続工程には、前記一対の入力用リードの各々において、前記第１方向の中央から互いに近づく向きにずらした位置に、それぞれ前記ワイヤの一端を接続する工程が含まれることを特徴とする電流計測器の製造方法。

Images