JP2017058332A - 電流センサ及び分電盤 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現できる電流センサ及び分電盤を提供する。【解決手段】電流センサ１は複数の測定部１１，１２とマイコン２３とを備える。複数の測定部１１，１２の各々は、分電盤内部に配設された複数の導電部材９１，９２，９３に流れる電流によって発生する磁束密度を測定している。マイコン２３は、複数の測定部１１，１２の測定結果と、複数の導電部材９１，９２，９３の各々に対する複数の測定部１１，１２の相対的な位置情報とに基づいて、複数の導電部材９１，９２，９３の各々に流れる電流を求めるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電流センサ及び分電盤に関する。

従来、主幹ブレーカと、分岐ブレーカと、分岐ブレーカの２次側に接続される端子台とを、盤本体の内部に収納した分電盤があった（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された端子台は、分岐ブレーカの負荷側端子に接続される１次端子と、外部負荷が接続される２次端子と、１次端子と２次端子の間を接続する導電ブロックに流れる電流を測定するカレントトランスとを備える。端子台は、分岐ブレーカの２次側に接続されて、分岐ブレーカから外部負荷に供給される電流を測定する。

特開２０１１−３６０３４号公報

特許文献１に記載された分電盤では、測定対象の電流が流れる導電ブロックをそれぞれカレントトランスの磁心に通し、導電ブロックのそれぞれに流れる電流を対応するカレントトランスで測定していた。そのため、測定対象の電流が流れる導電ブロックごとに磁心を有するカレントトランスが必要になり、電流測定のための端子台（電流センサ）が大型になるという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、小型化を実現できる電流センサ及び分電盤を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る電流センサは、複数の測定部と演算部とを備え、前記複数の測定部の各々は、分電盤内部に配設された複数の電路に流れる電流によって発生する磁束密度を測定しており、前記演算部は、前記複数の測定部の測定結果と、前記複数の電路の各々に対する前記複数の測定部の相対的な位置情報とに基づいて、前記複数の電路の各々に流れる電流を求めるように構成されたことを特徴とする。

本発明の一形態に係る分電盤は、上記の電流センサと、前記電流センサが取り付けられるキャビネットとを備えたことを特徴とする。

本発明の電流センサによれば、小型化を実現できる。

本発明の分電盤によれば、小型化を実現できる。

図１Ａ〜図１Ｃは実施形態１の電流センサの模式的な側面図である。 実施形態１の分電盤の正面図である。 実施形態１の電流センサのよる電流の測定原理を説明する説明図である。 図４Ａ〜図４Ｃは実施形態２の電流センサの模式的な側面図である。

以下の実施形態は、電流センサ及びそれを用いた分電盤に関し、より詳細には複数の電路の電流を測定する電流センサ及びそれを用いた分電盤に関する。

（実施形態１）
（１．１）全体概要
本実施形態に係る電流センサ１は、図１Ａに示すように、複数（本実施形態では２つ）の測定部１１，１２と、演算部であるマイクロコンピュータ（以下、マイコンと言う。）２３とを備える。

複数の測定部１１，１２の各々は、複数（本実施形態では３つ）の導電部材９１，９２，９３（電路）に流れる電流によって発生する磁束密度を測定している。

マイクロコンピュータ２３は、複数の測定部１１，１２の測定結果と、複数の導電部材９１，９２，９３の各々に対する複数の測定部１１，１２の相対的な位置情報とに基づいて、複数の導電部材９１，９２，９３の各々に流れる電流を求めている。

本実施形態の電流センサ１では、マイコン２３が、複数の測定部１１，１２の測定結果と、複数の導電部材９１，９２，９３の各々に対する複数の測定部１１，１２の相対的な位置情報とに基づいて、複数の導電部材９１，９２，９３の各々に流れる電流を求めている。したがって、複数の電路のそれぞれに流れる電流をカレントトランスで測定する場合に比べて、複数の電路にそれぞれコアを有するカレントトランスを配置する必要がないから、小型の電流センサを実現できる、という利点がある。

（１．２）詳細説明
以下、本実施形態に係る電流センサ１及びそれを備えた分電盤７０について詳しく説明する。ただし、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。

本実施形態では、電流センサ１は、需要家施設において負荷に流れる電流を測定することによって消費電力と消費電力量との少なくとも一方を求めるために用いられる。ここでいう「需要家施設」は、電力の需要家の施設を意味しており、電力会社等の電気事業者から電力の供給を受ける施設だけでなく、太陽光発電設備等の自家発電設備から電力の供給を受ける施設も含む。本実施形態では、店舗や事務所などの非住宅施設を需要家施設の一例として説明する。ただし、この例に限らず、需要家施設は集合住宅や戸建住宅、集合住宅の各住戸などでもよい。

（１．２．１）分電盤
ここではまず、本実施形態の電流センサ１を備えた分電盤７０の基本構成について、図２を参照して説明する。本実施形態では、交流１００〔Ｖ〕／２００〔Ｖ〕を取り出し可能な単相３線式配線の分電盤７０を例に説明する。

分電盤７０はキャビネット７１を備える。分電盤７０は、主幹ブレーカ５０と、複数個（図２の例では２２個）の分岐ブレーカ（回路遮断器）６０と、電流センサ１とを、キャビネット７１の内部に備えている。以下では、分電盤７０が設置された状態における上下、左右、前後（図１Ａ及び図２に矢印で示した上下、左右、前後）を上下、左右、前後として説明するが、これらの方向に分電盤７０及び電流センサ１の取付方向を限定する趣旨ではない。なお、図１Ａ及び図２において、上下、左右、前後を付した矢印は、方向を示すための矢印であって実体は伴わない。

キャビネット７１は、前面に開口７２を有する箱状に形成されている。キャビネット７１は、正面視が上下方向に長い矩形状に形成されている。キャビネット７１の背板７３には、左右方向に対向する一対のレール部材７４が設置されている。一対のレール部材７４には、第１取付板７５と第２取付板７６とが固定されている。第１取付板７５及び第２取付板７６の各々は、一対のレール部材７４間に架け渡されるように設置されている。第１取付板７５は第２取付板７６の上方に配置されている。第２取付板７６の前面には、合成樹脂製の取付ベース７７が固定されている。

主幹ブレーカ５０は、キャビネット７１の一部である第１取付板７５の前面に取り付けられることで、キャビネット７１に取り付けられる。複数個の分岐ブレーカ６０は、キャビネット７１の一部である取付ベース７７に取り付けられることで、キャビネット７１に取り付けられる。なお、キャビネット７１は、開口７２を塞ぐ扉を有していてもよい。

主幹ブレーカ５０の一次側端子５１は、３線式の電力線（幹線）８１を介して、交流電源に電気的に接続されている。主幹ブレーカ５０の二次側端子５２には、Ｌ１相、Ｌ２相、Ｎ相の３本の母線導体８２が電気的に接続されている。これら３本の母線導体８２は、Ｌ１相、Ｌ２相、Ｎ相の電力線８１と一対一に電気的に接続される。３本の母線導体８２の各々は、主幹ブレーカ５０に直接接続される連結部材（ジョイントバー）８３と、連結部材８３を介して主幹ブレーカ５０に接続される導電部材（導電バー）９１，９２，９３（図１Ａ参照）とで構成されている。なお、複数の導電部材９１，９２，９３は同じ材料で同一の形状及び大きさに形成されており、以下の説明において３本の導電部材９１，９２，９３に共通する説明を行う場合は導電部材９０と記載する。

３本の導電部材９０の各々は、例えば銅などの導電性材料にて長尺の平板状（帯状）に形成されている。３本の導電部材９０は、各々の長手方向を上下方向と一致させ、かつ、各々の厚み方向を前後方向に一致させる向きで、取付ベース７７に保持されている。３本の導電部材９０は、取付ベース７７の前方において、前後方向（各々の厚み方向）に適当な間隔を空けて並ぶように、取付ベース７７の左右方向の中央部に取り付けられている。本実施形態では、３本の導電部材９０は、前方からＬ１相、Ｎ相、Ｌ２相の順に並んでいる。ここで、取付ベース７７の前方には、取付ベース７７の上下方向の両端間にわたって３本の導電部材９０が位置するように、３本の導電部材９０の各々は、取付ベース７７の上下方向の寸法よりも長く形成されている。

３本の連結部材８３の各々は、例えば銅などの導電性材料にて形成されている。３本の連結部材８３は、それぞれ３本の導電部材９０と主幹ブレーカ５０の一次側端子５１との間を電気的に接続する。

複数個の分岐ブレーカ６０は、取付ベース７７の前面のうち、導電部材９０の短手方向（左右方向）の両側（左側と右側）に設けられた取付スペースに取り付けられる。取付ベース７７には、分岐ブレーカ６０を保持するための取付構造７７０（図１Ａ参照）が、分岐ブレーカ６０の取付位置に設けられている。図２に例示する分電盤７０では、複数個の取付構造７７０は、導電部材９０の短手方向の両側において、それぞれ上下方向に複数個ずつ並ぶように配置されている。これにより、分岐ブレーカ６０は、導電部材９０の短手方向の両側に分かれて、それぞれ複数個（本実施形態では１２個）ずつ取付可能である。

各分岐ブレーカ６０は、電源端子と負荷端子とを有しており、電源端子が導電部材９０に電気的に接続され、負荷端子には分岐回路が接続される。各分岐ブレーカ６０は、協約形寸法に形成されている。ここで、協約形寸法とは「ＪＩＳ Ｃ ８２０１−２−１」に準拠した電灯分電盤用協約形回路遮断器の寸法及び形状をいう。なお、分岐ブレーカ６０は協約形寸法に形成されているものに限定されず、他の形状に形成されているものでもよい。

各分岐ブレーカ６０は、３本の導電部材９０が差し込まれるスリットを導電部材９０との対向面に有している。スリットは３本の導電部材９０に対応するように３個設けられている。各分岐ブレーカ６０の電源端子は、これら３個のスリットのうち２個のスリット内に露出するように設けられている。これにより、各分岐ブレーカ６０は、取付ベース７７に取り付けられた状態で、スリットに導電部材９０が差し込まれ、電源端子が導電部材９０と電気的に接続される。

なお、Ｎ相及びＬ１相に接続される１００〔Ｖ〕用の分岐ブレーカ６０には、Ｎ相の導電部材９０及びＬ１相の導電部材に対応するスリットの各々に電源端子が設けられている。また、Ｎ相及びＬ２相に接続される１００〔Ｖ〕用の分岐ブレーカ６０には、Ｎ相の導電部材９０及びＬ２相の導電部材９０に対応するスリットの各々に電源端子が設けられている。Ｌ１相及びＬ２相に接続される２００〔Ｖ〕用の分岐ブレーカ６０には、Ｌ１相の導電部材９０及びＬ２相の導電部材９０に対応するスリットの各々に電源端子が設けられている。上述のように、複数の分岐ブレーカ６０は、導電部材９０に接続されることによって、母線導体８２を介して主幹ブレーカ５０の二次側端子５２に電気的に接続される。

ところで、本実施形態においては、電流センサ１は、複数個の分岐ブレーカ６０と同様に、取付ベース７７に取り付けられている。この取付ベース７７が第２取付板７６の前面に取り付けられることで、電流センサ１がキャビネット７１内に収納されている。電流センサ１のボディ３０には、キャビネット７１における回路遮断器用（分岐ブレーカ６０用）の取付構造７７０に対応した取付部３００が設けられている（図１Ａ参照）。ボディ３０は、取付部３００によりキャビネット７１に取り付けられる。取付部３００の詳細については、「（１．２．２）電流センサ」の欄で説明する。

（１．２．２）電流センサ
本実施形態の電流センサ１は、３本の導電部材９０の各々に流れる電流を測定できるように構成されている。

電流センサ１は、図１Ａに示すように、取付ベース７７に取り付けられるボディ３０と、このボディ３０に対して着脱自在に取り付けられるセンサ用ケース４０とを備えている。

ボディ３０は、合成樹脂製であって、分岐ブレーカ６０の器体とほぼ同じ形状及び寸法に形成されている。すなわち、ボディ３０は、前後方向の寸法よりも左右方向の寸法が大きく、かつ、前後方向の寸法よりも上下方向の寸法が小さい箱状に形成されている。本実施形態では、ボディ３０は、「ＪＩＳ Ｃ ８２０１−２−１」に準拠した電灯分電盤用協約形回路遮断器の寸法、及び形状に形成されている。ボディ３０が取付ベース７７に取り付けられた状態で、導電部材９０と対向するボディ３０の対向面は平たん面に形成されており、左右方向において導電部材９０とボディ３０との間には隙間が設けられている。

ボディ３０の内部には、測定部１１の出力信号を増幅する信号処理回路２１と、測定部１２の出力信号を増幅する信号処理回路２２と、マイコン２３とが収納されている。

センサ用ケース４０は、上下方向の厚み寸法がボディ３０とほぼ同じ寸法であるような直方体状に形成されている。センサ用ケース４０は、導電部材９０と対向するボディ３０の面に、一側面を接触させるようにしてボディ３０に取り付けられる。なお、センサ用ケース４０とボディ３０とは、例えば凹凸嵌合などの適宜の方法で、着脱自在に取り付けられればよい。センサ用ケース４０においてボディ３０と対向する面には、３本の導電部材９０が差し込まれるスリット４１が設けられている。スリット４１は、３本の導電部材９０に対応するように３個設けられている。

センサ用ケース４０の内部には、最も前側にあるスリット４１よりも更に前側に測定部１１が収納され、最も後側にあるスリット４１よりも更に後側に測定部１２が収納されている。測定部１１，１２は、例えば磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた磁気センサであり、磁束密度を測定する。なお、測定部１１，１２はＭＲ素子を用いた磁気センサに限定されず、ホール素子を用いた磁気センサでもよい。ここで、各導電部材９０において長手方向と直交する断面での重心位置を当該導電部材９０の位置とすると、３つの導電部材９０は前後方向に沿った同一の直線ＬＮ１上に配置され、測定部１１，１２は３つの導電部材９０と同一の直線ＬＮ１上に配置されている。ここにおいて、測定部１１，１２の取付位置がそれぞれ磁束密度の測定点となり、導電部材９１，９２，９３の各々に対する測定点（測定部１１，１２の取付位置）の相対的な位置は各部の製作寸法などから既知となっている。

ボディ３０にセンサ用ケース４０が取り付けられた状態では、ボディ３０とセンサ用ケース４０とにそれぞれ設けられたコネクタが電気的に接続され、測定部１１，１２がそれぞれ信号処理回路２１，２２に電気的に接続されている。また、ボディ３０には、３つのスリット４１に挿入されている３つの導電部材９０のうちの２つに電気的に接続される電源端子が設けられている。ボディ３０には、この電源端子を介して入力される交流電圧を整流、平滑した後、所定の電圧値の直流電圧に変換する電源回路が収納されており、この電源回路から信号処理回路２１，２２及びマイコン２３に動作電圧が供給されている。

また、ボディ３０には、キャビネット７１における回路遮断器用（分岐ブレーカ６０用）の取付構造７７０に対応した取付部３００が設けられている。取付構造７７０は、図１Ａに示すように、取付ベース７７の前面から突出する引掛爪７７１及び引掛ばね７７２を有している。引掛爪７７１と引掛ばね７７２とは、引掛爪７７１が導電部材９０側となるように、左右方向に並んで配置されている。引掛爪７７１は、取付ベース７７の前面から前方に突出し、かつ先端部（前端部）が引掛ばね７７２に向かって延長された形状に形成されている。引掛ばね７７２は、取付ベース７７の前面から前方に突出し、かつ中央部が引掛爪７７１側に凸となるＶ字状に屈曲した形状に形成されている。このように構成される取付構造７７０が、導電部材９０の短手方向の両側において、それぞれ上下方向に複数個ずつ並ぶように配置されている。

本実施形態では、取付構造７７０に対応する取付部３００として、第１凹部３０１及び第２凹部３０２が形成されている。第１凹部３０１は、ボディ３０において引掛爪７７１に対応する位置に形成されている。第２凹部３０２は、ボディ３０において引掛ばね７７２に対応する位置に形成されている。

ボディ３０を取付ベース７７に取り付ける際には、作業者は、ボディ３０の第１凹部３０１に引掛爪７７１を引っ掛けた状態で、ボディ３０における導電部材９０とは反対側の端部（左端部）を後方（取付ベース７７側）に押す。これにより、第１凹部３０１に引掛爪７７１が差し込まれ、かつ、第２凹部３０２に引掛ばね７７２が差し込まれることで、ボディ３０は取付ベース７７に取り付けられる。言い換えれば、ボディ３０は取付部３００によりキャビネット７１に取り付けられる。一方、ボディ３０を取付ベース７７から取り外す際には、作業者は、引掛ばね７７２を引掛爪７７１とは反対側にたわませながら、ボディ３０における導電部材９０とは反対側の端部（左端部）を前方に引くことになる。なお、上述した取付部３００の構造は、分岐ブレーカ６０の取付部と同様である。

本実施形態では、ボディ３０は導電部材９０の左側の取付スペースに取り付けられ、センサ用ケース４０は、導電部材９０の右側から、スリット４１に導電部材９０を挿入させた状態でボディ３０に取り付けられる。

次に、本実施形態の電流センサ１による電流の測定原理について図３を参照して説明する。図３は導電部材９１，９２，９３と磁束密度の測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３との配置を模式的に示した図である。図３では、導電部材９１，９２，９３において長手方向と直交する断面での重心位置を丸印でそれぞれ示しており、導電部材９１，９２，９３において重心位置に電流が流れた場合に発生する磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を点線で示している。また、図３には、３箇所で磁束密度を測定する場合の測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が図示されている。本実施形態では、導電部材９１，９２，９３は短手方向が互いに平行するように配置されており、導電部材９１，９２，９３の短手方向と直交する方向（前後方向）に沿った直線ＬＮ１上に配置されている（図３参照）。そして、３箇所の測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、導電部材９１，９２，９３と同一の直線Ｌ１上に配置されている。

ここで、３つの導電部材９１，９２，９３に流れる電流によって測定点Ｐ１に生成される磁場を考える。鉄心の磁路が存在しない空気中においては、導電部材９１，９２，９３にそれぞれ流れる電流によって生成される磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を重ね合わせた合成の磁界が測定点Ｐ１に作用する。したがって、測定点Ｐ１では、磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を重ね合わせた合成の磁界による磁束密度が測定されることになる。導電部材９１，９２，９３が上下方向と平行（図３におけるＺ方向）に配置される場合、導電部材９１，９２，９３にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３は全てＺ方向に流れることになる。したがって、電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３によってそれぞれ発生する磁束はＸＹ平面にベクトル分布する。ここにおいて、磁束密度の測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と導電部材９１，９２，９３とが同一の直線ＬＮ１上に配置されていれば、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３には直線ＬＮ１と直交する向きの磁束が発生することになる。つまり、電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が流れる方向は全てＺ方向となり、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に発生する磁束の方向はＸ方向となる。したがって、導電部材９１，９２，９３に流れる電流と測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に発生する磁束密度との関係式をベクトル量の関係式からスカラー量の関係式に簡略化でき、以下の式（１）が成立する。ここで、Ｂ１は測定点Ｐ１に発生する磁束密度、Ｌ１１は測定点Ｐ１と導電部材９１との距離、Ｌ１２は測定点Ｐ１と導電部材９２との距離、Ｌ１３は測定点Ｐ１と導電部材９３との距離である。また、ｆ（ａ，ｂ）は、導電部材に電流ａが流れた場合に、導電部材から距離ｂの地点に発生する磁束の大きさを表す関数である。

Ｂ１＝ｆ（Ｉ１，Ｌ１１）＋ｆ（Ｉ２，Ｌ１２）＋ｆ（Ｉ３，Ｌ１３） …（１）
同様に、Ｂ２を測定点Ｐ２に発生する磁束密度、Ｌ２１を測定点Ｐ２と導電部材９１との距離、Ｌ２２を測定点Ｐ２と導電部材９２との距離、Ｌ２３を測定点Ｐ２と導電部材９３との距離とすると、以下の式（２）が成立する。

Ｂ２＝ｆ（Ｉ１，Ｌ２１）＋ｆ（Ｉ２，Ｌ２２）＋ｆ（Ｉ３，Ｌ２３） …（２）
同様に、Ｂ３を測定点Ｐ３に発生する磁束密度、Ｌ３１を測定点Ｐ３と導電部材９１との距離、Ｌ３２を測定点Ｐ３と導電部材９２との距離、Ｌ３３を測定点Ｐ３と導電部材９３との距離とすると、以下の式（３）が成立する。

Ｂ３＝ｆ（Ｉ１，Ｌ３１）＋ｆ（Ｉ２，Ｌ３２）＋ｆ（Ｉ３，Ｌ３３） …（３）
磁束密度Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は測定によって求まり、距離Ｌ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１〜２３，Ｌ３１〜Ｌ３３は既知の値であるから、上記の式（１）（２）（３）は未知数が３つ（電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）の連立方程式となる。したがって、３つの測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で磁束密度Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が測定されれば、マイコン２３は式（１）（２）（３）を用いて導電部材９１，９２，９３に流れる電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３をそれぞれ演算で求めることができる。

本実施形態では、導電部材９１，９２，９３が単相３線配線の電路であり、３つの導電部材９１，９２，９３にそれぞれ流れる瞬時電流の合計値は常にゼロになる。したがって、電流の未知数を２つに減らすことができるから、電流を求めるために必要な方程式は２つですみ、２つの測定点で磁束密度を測定できれば、３つの導電部材９１，９２，９３にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を求めることができる。本実施形態の電流センサ１では、２つの測定部１１，１２を用いて２つの測定点Ｐ１，Ｐ３で磁束密度を測定し、２つの式（１）、（３）を用いて電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を求めている。つまり、マイコン２３は、信号処理回路２１，２２を介して入力された測定部１１，１２の測定結果を用いて、導電部材９１，９２，９３にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を求めている。

なお、本実施形態の電流センサ１では、測定部１１，１２が、直線ＬＮ１上において３つの導電部材９１，９２，９３を間に挟む位置に配置されているが、測定部１１，１２の位置は上記の位置に限定されない。例えば、直線ＬＮ１上において導電部材９１，９２の間、又は、導電部材９２，９３の間に測定部が配置されてもよい。また、測定部１１，１２は直線ＬＮ１上に配置されることに限定されず、直線ＬＮ１から外れた位置に配置されてもよい。

なお、電流センサ１のボディ３０からはマイコン２３の測定結果を外部の計測装置に出力するためのケーブルが引き出されてもよい。外部の計測装置では、電流センサ１から入力された各導電部材９０に流れる電流の電流値と、別途計測した電力線８１の線間電圧とを用いて、消費電力又は消費電力量を求めることができる。

また、電流センサ１は、単相３線式配線の分電盤７０に限らず、例えば三相３線式配線の分電盤７０に適用されてもよい。この場合、電流センサ１は、Ｒ相、Ｓ相、及びＴ相の導電部材９０を流れる電流を測定するように構成される。三相３線式配線の分電盤７０では、３本の導電部材９０は、前方からＲ相、Ｓ相、Ｔ相の順に並んでいればよい。

（１．３）効果
以上説明した本実施形態の電流センサ１は複数の測定部（測定部１１，１２）と演算部（マイコン２３）とを備える。複数の測定部の各々は、分電盤（キャビネット７１）内部に配設された複数の電路（導電部材９１，９２，９３）に流れる電流によって発生する磁束密度を測定している。演算部（マイコン２３）は、複数の測定部（測定部１１，１２）の測定結果と、複数の電路（導電部材９１，９２，９３）の各々に対する複数の測定部の相対的な位置情報（例えば距離、角度）とに基づいて、複数の電路の各々に流れる電流を求める。

本実施形態の電流センサ１では、マイコン２３が、複数の測定部１１，１２の測定結果と、複数の測定部１１，１２の各々に対する複数の導電部材９１，９２，９３の相対的な位置情報とに基づいて、複数の導電部材９１，９２，９３の各々に流れる電流を求めている。したがって、複数の電路のそれぞれに流れる電流をカレントトランスで測定する場合に比べて、複数の電路にそれぞれコアを有するカレントトランスを配置する必要がないから、小型の電流センサを実現できる、という利点がある。また、コアが、複数の分割コアを結合して構成される場合、分割コアを突きあわせる位置精度が電流の測定精度に大きく影響するため、分割コアを組み合わせる作業に高い精度が要求される。それに対して、本実施形態の電流センサ１はカレントトランスを使用していないので、分割コアを高い精度で組み合わせるといった作業が不要になる、という利点もある。

また、本実施形態の電流センサ１において、複数の電路（導電部材９１，９２，９３）が同一の直線ＬＮ１上に並ぶように配置されており、複数の測定部（測定部１１，１２）の各々は、複数の電路と同一の直線ＬＮ１上に配置されていることも好ましい。

これにより、複数の電路と直交する平面内で、複数の測定部の各々には、複数の電路が並ぶ直線と直交する方向の磁束が作用することになる。したがって、複数の測定部の測定結果と、複数の電路に流れる電流と、複数の電路の各々に対する複数の測定部の相対的な位置情報とでできる関係式をスカラー量の関係式に簡略化でき、電流を演算で求める場合には演算が容易になるという利点がある。

また、本実施形態の電流センサ１において、複数の電路（導電部材９１，９２，９３）が、単相３線式配線の３つの電路であることも好ましく、また複数の電路（導電部材９１，９２，９３）が、三相３線式配線の３つの電路であることも好ましい。

また、本実施形態の電流センサ１において、複数の電路（導電部材９１，９２，９３）が、単相３線式配線及び三相３線式配線のいずれかである３つの電路である場合には、複数の測定部（測定部１１，１２）の数を２つにしてもよい。演算部（マイコン２３）は、２つの測定部１１，１２の測定結果と、３つの電路（導電部材９１，９２，９３）の各々に対する２つの測定部１１，１２の相対的な位置情報とに基づいて、３つの電路の各々に流れる電流を求めればよい。

複数の電路が、単相３線式配線及び三相３線式配線のいずれかである３つの電路である場合には、３つの電路に流れる電流の瞬時の合計値がゼロになるので、電流の未知数が２つになる。したがって、磁束密度を測定する測定部１１，１２の数が２つでよく、測定部１１，１２の数を減らすことができる。

また、本実施形態の分電盤７０は、上記の電流センサ１と、電流センサ１が取り付けられるキャビネット７１とを備えたことを特徴とする。

本実施形態の分電盤７０は、小型の電流センサ１を用いているので、分電盤７０の小型化を図ることもできる。

（１．４）変形例
（１．４．１）第１変形例
図１Ｂに実施形態１の第１変形例に係る電流センサ１を示す。第１変形例の電流センサ１では、導電部材９０が挿入されるスリット３２が設けられた突出部３１をボディ３０Ａと一体に備え、この突出部３１に測定部１１，１２が収納されている。

第１変形例の電流センサ１では、ボディ３０Ａに測定部１１，１２が収納されているので、ボディ３０とは別に測定部１１，１２を収納したセンサ用ケース４０を備える必要がなく、ボディ３０にセンサ用ケース４０を取り付ける手間も減らすことができる。

（１．４．２）第２変形例
図１Ｃに実施形態１の第２変形例に係る電流センサ１を示す。第２変形例の電流センサ１では、ボディ３０Ｂが協約形寸法とは異なる形状、寸法に形成されている。図１Ｃの例では、ボディ３０Ｂは例えば直方体状に形成されており、取付ベース７７にネジ止めなどの適宜の方法で取り付けられる。

第２変形例の電流センサ１においても、第１変形例と同様、ボディ３０Ｂと一体に、導電部材９０が挿入されるスリット３２が設けられた突出部３１を備えてもよく、この突出部３１に測定部１１，１２を収納してもよい。

第２変形例によれば、電流センサ１のボディ３０Ｂを協約形寸法とは異なる形状及び寸法とすることで、電流センサ１の形状及び寸法の自由度を高めることができる。

電流センサ１は分電盤の外部に設置されてもよい。すなわち、電流センサ１が備える複数の測定部と、分電盤の外部に配設されている複数の電路との相対的な位置関係が定まっていれば、電流センサ１は各電路の電流を求めることができる。電流センサ１が備える複数の測定部は、分電盤の外部に配設された複数の電路に流れる電流によって発生する磁束密度を測定する。電流センサ１が備える演算部は、複数の測定部の測定結果と、複数の電路の各々に対する複数の測定部の相対的な位置情報とに基づいて、複数の電路の各々に流れる電流を求める。

（実施形態２）
（２．１）構成
実施形態２に係る電流センサ１を図４Ａに基づいて説明する。なお、測定部１１，１２以外の構成は実施形態１に係る電流センサ１と同様であるから、実施形態１に係る電流センサ１と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

実施形態１に係る電流センサ１では、１つの磁気センサ（測定部）で１つの測定点における磁束密度を測定していたが、実施形態２に係る電流センサ１では、２つの磁気センサを用いて１つの測定点における磁束密度を測定している。

測定部１１は、例えば磁気抵抗素子を用いた２つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂを有している。２つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂは、左右方向（導電部材９１，９２，９３が並ぶ直線ＬＮ１と直交する方向）に並べて配置されており、導電部材９１，９２，９３が並ぶ直線ＬＮ１が２つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂの間を通るように配置されている。

測定部１２は、例えば磁気抵抗素子を用いた２つの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂを有している。２つの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂは、左右方向に並べて配置されており、直線ＬＮ１が２つの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂの間を通るように配置されている。

電流センサ１及び導電部材９０の取付位置のばらつきによって、左右方向において測定部１１，１２と導電部材９０との相対的な位置関係がばらつくと、測定部１１，１２の測定結果に取付位置のばらつきによる誤差が発生する。

本実施形態の電流センサ１では、左右方向に並ぶ２つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂで測定部１１が構成されている。マイコン２３には、信号処理回路２１を介して磁気センサ１１Ａ，１１Ｂの測定値が入力されている。マイコン２３は、磁気センサ１１Ａ，１１Ｂの測定値の平均値を求め、この平均値を導電部材９１，９２，９３に流れる電流の演算に使用しているので、左右方向における測定部１１と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

また、本実施形態の電流センサ１では、左右方向に並ぶ２つの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂで測定部１２が構成されている。マイコン２３には、信号処理回路２２を介して磁気センサ１２Ａ，１２Ｂの測定値が入力されている。マイコン２３は、磁気センサ１２Ａ，１２Ｂの測定値の平均値を求め、この平均値を導電部材９１，９２，９３に流れる電流の演算に使用しているので、左右方向における測定部１２と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

なお、実施形態２の構成を、実施形態１の第１変形例及び第２変形例に適用してもよく、左右方向における測定部１２と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

（２．２）変形例
（２．２．１）第１変形例
図４Ｂに実施形態２の第１変形例に係る電流センサ１を示す。

測定部１１は、例えば磁気抵抗素子を用いた２つの磁気センサ１１Ｃ，１１Ｄを有している。２つの磁気センサ１１Ｃ，１１Ｄは、前後方向（導電部材９１，９２，９３が並ぶ直線ＬＮ１と平行な方向）に並べて配置されており、この２つの磁気センサ１１Ｃ，１１Ｄは導電部材９１の両側に配置されている。

また、測定部１２は、例えば磁気抵抗素子を用いた２つの磁気センサ１２Ｃ，１２Ｄを有している。２つの磁気センサ１２Ｃ，１２Ｄは前後方向に並べて配置されており、この２つの磁気センサ１２Ｃ，１２Ｄは導電部材９３の両側に配置されている。

電流センサ１及び導電部材９０の取付位置のばらつきによって、前後方向（直線ＬＮ１と平行な方向）において測定部１１，１２と導電部材９０との相対的な位置関係がばらつくと、測定部１１，１２の測定結果に取付位置のばらつきによる誤差が発生する。測定部１１について前後方向の位置のばらつきを補償するためには、測定部１１と導電部材９１，９２，９３との距離のうちの１つ、例えば測定部１１と導電部材９１との距離ｒ１１を未知数にすればよい。測定部１１と導電部材９２，９３との距離ｒ１２，ｒ１３は距離ｒ１１との相対距離によって規定できるため、未知数にする必要はない。距離ｒ１１を未知数とするため、実施形態２の電流センサ１では、測定部１１を２つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂで構成しており、電流と磁束密度との関係式を１つ増やすことで、位置のばらつきを抑制しつつ、電流を測定することができる。

したがって、実施形態２の第１変形例に係る電流センサ１では、前後方向に並ぶ２つの磁気センサ１１Ｃ，１１Ｄで測定部１１が構成されている。マイコン２３には、信号処理回路２１を介して磁気センサ１１Ｃ，１１Ｄの測定値が入力されている。マイコン２３は、磁気センサ１１Ｃ，１１Ｄの測定値を、導電部材９１，９２，９３に流れる電流の演算に使用しているので、前後方向における測定部１１と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

また、実施形態２の第１変形例に係る電流センサ１では、前後方向に並ぶ２つの磁気センサ１２Ｃ，１２Ｄで測定部１２が構成されている。マイコン２３には、信号処理回路２２を介して磁気センサ１２Ｃ，１２Ｄの測定値が入力されている。マイコン２３は、磁気センサ１２Ｃ，１２Ｄの測定値を、導電部材９１，９２，９３に流れる電流の演算に使用しているので、前後方向における測定部１２と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

なお、実施形態２の第１変形例の構成を、実施形態１の第１変形例及び第２変形例に適用してもよく、前後方向における測定部１２と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

（２．２．２）第２変形例
図４Ｃに実施形態２の第２変形例に係る電流センサ１を示す。

測定部１１は、例えば磁気抵抗素子を用いた４つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ，１１Ｆを有している。磁気センサ１１Ａ，１１Ｂは導電部材９１の前側に配置され、磁気センサ１１Ｅ，１１Ｆは導電部材９１の後側であって、導電部材９１と導電部材９２の間に配置されている。磁気センサ１１Ａ，１１Ｂは、導電部材９１，９２，９３が並ぶ直線ＬＮ１が２つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂの間を通るように、左右方向（直線ＬＮ１と直交する方向）に並べて配置されている。磁気センサ１１Ｅ，１１Ｆは、直線ＬＮ１が２つの磁気センサ１１Ｅ，１１Ｆの間を通るように、左右方向に並べて配置されている。また、磁気センサ１１Ａ，１１Ｅが前後方向に並び、磁気センサ１１Ｂ，１１Ｆが前後方向に並ぶように、４つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ，１１Ｆは配置されている。

測定部１２は、例えば磁気抵抗素子を用いた４つの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｅ，１２Ｆを有している。磁気センサ１２Ａ，１２Ｂは導電部材９３の後側に配置され、磁気センサ１２Ｅ，１２Ｆは導電部材９３の前側であって、導電部材９３と導電部材９２の間に配置されている。磁気センサ１２Ａ，１２Ｂは、直線ＬＮ１が２つの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂの間を通るように、左右方向に並べて配置されている。磁気センサ１２Ｅ，１２Ｆは、直線ＬＮ１が２つの磁気センサ１２Ｅ，１２Ｆの間を通るように、左右方向に並べて配置されている。また、磁気センサ１２Ａ，１２Ｅが前後方向に並び、磁気センサ１２Ｂ，１２Ｆが前後方向に並ぶように、４つの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｅ，１２Ｆは配置されている。

電流センサ１及び導電部材９０の取付位置のばらつきによって、左右方向及び前後方向において測定部１１，１２と導電部材９０との相対的な位置関係がばらつくと、測定部１１，１２の測定結果に取付位置のばらつきによる誤差が発生する。

そこで、実施形態２の第２変形例に係る電流センサ１では、４つの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ，１１Ｆで測定部１１が構成されている。マイコン２３には、信号処理回路２１を介して磁気センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ，１１Ｆの測定値が入力されている。マイコン２３は、これらの磁気センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ，１１Ｆの測定値を電流の演算に使用しており、左右方向及び前後方向における測定部１１と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

また、実施形態２の第２変形例に係る電流センサ１では、４つの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｅ，１２Ｆで測定部１２が構成されている。マイコン２３には、信号処理回路２２を介して磁気センサ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｅ，１２Ｆの測定値が入力されている。マイコン２３は、これらの磁気センサ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｅ，１２Ｆの測定値を電流の演算に使用しており、左右方向及び前後方向における測定部１１と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

なお、実施形態２の第２変形例の構成を、実施形態１の第１変形例及び第２変形例に適用してもよく、左右方向及び前後方向における測定部１２と導電部材９０との位置のばらつきを補償することができる。

（２．３）効果
以上説明した本実施形態の電流センサ１において、複数の測定部（測定部１１，１２）のうち少なくとも１つの測定部は２つの磁気センサ（磁気センサ１１Ａ〜１１Ｆ，磁気センサ１２Ａ〜１２Ｆ）を有してもよい。演算部（マイコン２３）は、上記少なくとも１つの測定部の測定結果を、２つの磁気センサの測定結果から求めるように構成されていればよい。

これにより、２つの磁気センサの測定結果を用いて、２つの磁気センサが並ぶ方向において測定部と複数の電路（導電部材９１，９２，９３）との取付位置がばらつくことによる測定誤差を補償することができる。

１ 電流センサ
１１，１２ 測定部
１１Ａ〜１１Ｆ，１２Ａ〜１２Ｆ 磁気センサ
２３ マイコン（演算部）
７０ 分電盤
７１ キャビネット
９０，９１，９２，９３ 導電部材（電路）

Claims (5)

1. 複数の測定部と演算部とを備え、
   前記複数の測定部の各々は、分電盤内部に配設された複数の電路に流れる電流によって発生する磁束密度を測定しており、
   前記演算部は、前記複数の測定部の測定結果と、前記複数の電路の各々に対する前記複数の測定部の相対的な位置情報とに基づいて、前記複数の電路の各々に流れる電流を求めるように構成された
   ことを特徴とする電流センサ。
2. 前記複数の電路が同一の直線上に並ぶように配置されており、
   前記複数の測定部の各々は、前記複数の電路と同一の直線上に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記複数の測定部のうち少なくとも１つの測定部は２つの磁気センサを有し、
   前記演算部は、前記少なくとも１つの測定部の測定結果を、前記２つの磁気センサの測定結果から求めるように構成された
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電流センサ。
4. 前記複数の電路が、単相３線式配線及び三相３線式配線のいずれかである３つの電路である場合に、前記複数の測定部の数が２つであり、
   前記演算部は、２つの前記測定部の測定結果と、前記３つの電路の各々に対する前記２つの前記測定部の相対的な位置情報とに基づいて、前記３つの電路の各々に流れる電流を求めるように構成された
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電流センサ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電流センサと、前記電流センサが取り付けられるキャビネットとを備えたことを特徴とする分電盤。

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