JPWO2013121507A1

JPWO2013121507A1 - 電流検出器

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Publication number: JPWO2013121507A1
Application number: JP2013558599A
Authority: JP
Inventors: 雄介宮村; 明実塩川; 省互一村; 裕明湯浅; 洋二水野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2015-05-11
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: WO2013121507A1; CN104081215B; JP5954670B2; CN104081215A

Abstract

電流検出器は、検出部１２を実装した回路基板１３と、変流器が接続される接続端子６とを備えている。回路基板１３は、一表面１３１に第１の配線層が設けられ、他表面に第２の配線層が設けられた両面基板からなる。これらの配線層には、接続端子６と検出部１２とを電気的に接続する第１の配線パターン７と第２の配線パターン８とが形成されている。第１の配線パターン７は第１の配線層に形成されているのに対し、第２の配線パターン８は第１の配線層と第２の配線層とに跨って形成されている。第２の配線パターン８のうち他表面に形成された迂回部８４は、その一部が第１の配線パターン７と重なる位置に配置されている。これにより、両配線パターン７，８で囲まれた領域の面積を小さくでき、この領域を通過する磁束を低減することができ、結果的に、外部で発生した磁束の影響を低減して電流の計測精度を向上できる。

Description

本発明は、変流器の出力に基づいて検出対象の電流を検出する電流検出器に関する。

従来から、住宅やオフィスビル等においては、一般的に電力系統（配電系統）から受電設備で受電した電力を配電盤や分電盤で複数の屋内配線に分岐し、分岐した屋内配線を介して各負荷に電力を供給するシステムが採用されている。この種のシステムにおいて、省エネルギー等の目的で、交流回路の複数の計測点における電力量をそれぞれ計測する多回路電力量計を用いることが提案されている（たとえば日本国公開特許公報２００５−５５４０４号参照）。

この多回路電力量計は、電圧と電流とから電力を演算するため、交流回路の電圧を測定する電圧測定回路に加えて、計測点における電流を計測する電流検出器（電流測定回路）を備えている。電流検出器は、交流回路の計測点にカップリングされた変流器に接続され、変流器の出力に基づいて計測点の電流を計測する。この種の電流検出器は、変流器の出力に基づいて検出対象の電流を検出する検出部を実装した回路基板を備え、回路基板には、変流器が接続される接続端子（コネクタ）が設けられている。

ところで、このような構成の電流検出器では、一般的に、接続端子と検出部とを電気的に接続する一対の配線パターンが回路基板に形成されている。しかし、この配線パターンで囲まれた領域を、外部で発生した磁束（たとえば屋内配線の周囲に生じる磁束）が通過すると、磁束の影響で配線パターンに電流が流れるため、検出部の入力にノイズが生じる可能性がある。とくに、変流器の出力が徴少信号である場合、検出部は、上記ノイズの影響によりＳＮ比が低下し、電流の計測精度が低下するという問題がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されており、外部で発生した磁束の影響を低減して電流の計測精度を向上させた電流検出器を提供することを目的とする。

本発明の電流検出器は、変流器の出力に基づいて検出対象の電流を検出する検出部を実装した回路基板と、前記回路基板に設けられ前記変流器が接続される接続端子とを備え、前記回路基板は、厚み方向に２層以上の配線層が設けられており、前記配線層には前記接続端子と前記検出部とを電気的に接続する第１の配線パターンと第２の配線パターンとが形成されており、前記第１の配線パターンの少なくとも一部は、前記第２の配線パターンが形成された前記配線層と隣接する前記配線層に形成され、前記回路基板の厚み方向において前記第２の配線パターンの投影面内に収まる形状に形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、第１の配線パターンの少なくとも一部は、第２の配線パターンが形成された配線層と隣接する配線層に形成され、回路基板の厚み方向において第２の配線パターンの投影面内に収まるので、両配線パターンで囲まれた領域の面積を小さくできる。したがって、両配線パターンで囲まれた領域を通過する磁束を低減することができ、結果的に、外部で発生した磁束の影響を低減して電流の計測精度を向上できる、という利点がある。

この電流検出器において、前記回路基板には前記接続端子に接続された入力抵抗が設けられ、前記検出部は、前記入力抵抗で発生した電圧を検出することにより検出対象の電流を検出し、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとは、前記入力抵抗と前記検出部とを接続する部分の少なくとも一部において、前記回路基板の厚み方向に互いに重なっていることが望ましい。

この電流検出器において、前記入力抵抗は、直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗とを有し、前記接続端子は、前記第１の抵抗の両端に接続された第１の接続端子と前記第２の抵抗の両端に接続された前記第２の接続端子とを有し、前記第１の配線パターンは、前記第１の抵抗における前記第２の接続端子とは反対側の端子を前記検出部に接続し、前記第２の配線パターンは、前記第２の抵抗における前記第１の接続端子とは反対側の端子を前記検出部に接続し、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とは、互いに異なる前記配線層であって、前記回路基板の厚み方向において互いに重なる位置に設けられていることがより望ましい。

この電流検出器において、前記第２の配線パターンは前記第１の配線パターンに比べて幅広であって、前記検出部の基準電位に接続されていることがより望ましい。

この電流検出器において、前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの各々は、異なる前記配線層に跨って形成されており、前記第１の配線パターンの異なる前記配線層間をつなぐスルーホールは、前記第２の配線パターンの異なる前記配線層間をつなぐスルーホールに隣接して設けられていることがより望ましい。

実施形態１に係る電流検出器の要部の表面図である。実施形態１に係る電流検出器の要部の裏面図である。実施形態１に係る電気量管理システムの構成を示すブロック図である。実施形態１に係る電流検出器の要部の構成を示す回路図である。実施形態１に係る電流検出器の他の例を示す要部の表面図である。実施形態２に係る電流検出器の要部の構成を示す回路図である。実施形態２に係る電流検出器の要部の表面図である。実施形態３に係る電流検出器の要部の構成を示す回路図である。実施形態３に係る電流検出器の要部の斜視図である。実施形態３に係る電流検出器の要部の表面図である。実施形態３に係る電流検出器の要部の裏面図である。実施形態４に係る電流検出器の要部の表面図である。実施形態４に係る電流検出器の要部の表面図である。

（実施形態１）
本実施形態の電流検出器は、交流回路の複数の計測点における電力量をそれぞれ計測する電力計測装置１００（図３参照）に用いられている。この電力計測装置１００は、たとえば住宅等における分電盤（図示せず）内に設けられ、複数の分岐回路について負荷１０１（図３参照）に供給されている電力量を分岐回路ごとに計測し、計測結果を監視装置１０２（図３参照）に出力する。負荷１０１は、たとえば照明器具、給湯器、空調装置、テレビなどの各種電気機器である。これにより、ユーザは負荷１０１での電気使用量等を監視装置１０２にて確認可能となる。

まず、電力計測装置１００の概略構成について図３を参照して説明する。

電力計測装置１００は、交流電源１０３から負荷１０１への給電路（分岐回路）１０４に流れる電流を検出する電流検出器１と、給電路１０４の電圧を検出する電圧検出器２と、電力を演算する電力演算部３と、データを出力するデータ出力部４とを有している。

電流検出器１は、分電盤内において給電路１０４の所定箇所に設定されている計測点に設けられた変流器（ＣＴ）５に接続され、変流器５の出力に基づいて検出対象となる計測点の電流を検出する。ここでは、電流検出器１は、給電路１０４の計測点を流れる電流の大きさを計測しており、電流値を表す電流信号を電力演算部３に出力する。電圧検出器２は、分電盤内でたとえば主幹回路に接続され、給電路１０４の電圧の大きさを計測して、電圧値を表す電圧信号を電力演算部３に出力する。なお、電流検出器１および電圧検出器２は、出力する信号（電流信号、電圧信号）に所定値を加算する加算回路（図示せず）を有しており、電力演算部３には所定値分だけ底上げされた電流信号、電圧信号が入力される。

電力演算部３は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成としており、電流検出器１からの電流信号および電圧検出器２からの電圧信号に基づいて、変流器５が設けられている計測点における電力を演算する。ここでは、電力演算部３は、電流検出器１および電圧検出器２からの各アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（図示せず）と、Ａ／Ｄ変換後の各信号を乗算することにより電力を求める乗算部（図示せず）とを有している。つまり、乗算部は、電流と電圧とを乗算することにより電力を算出する。電力演算部３は、演算により求めた電力値を積算することによって所定時間ごとの電力量を求め、求めた電力量をデータ出力部４に出力する。なお、電力演算部３は、Ａ／Ｄ変換後の信号から、電流検出器１および電圧検出器２の加算回路で加算された所定値分を減算した上で、電力の演算を行う。

データ出力部４は、たとえばＲＳ４８５などに準拠した通信機能を有しており、電力演算部３で求められた電力量を、通信により通信線１０５を通して監視装置１０２へ出力する。また、電力計測装置１００は、図示しない外部メモリ用のインタフェースや内蔵メモリを具備しており、データ出力部４は、これらのメモリに対しても電力量を出力し、電力量をメモリに記憶する機能を有している。さらに、データ出力部４は、メモリに一旦記憶した電力量を、通信により監視装置１０２へ出力してもよい。

このように構成される電力計測装置１００は、変流器５および監視装置１０２と共に、たとえば分岐回路ごとの電気使用量等を管理する電気量管理システムを構成する。監視装置１０２は、たとえば電力計測装置１００とネットワーク接続されたパソコン（パーソナルコンピュータ）からなり、定期的（たとえば１時間毎）に電力計測装置１００からデータを取得し、取得したデータを記憶する。これにより、監視装置１０２は、電力計測装置１００から取得したデータをモニタ（図示せず）に表示し、分岐回路ごとの電気使用量等を管理可能とする。

ここで、電流検出器１に接続される変流器５は、環状のコア（図示せず）と、コアに巻き付けられた導線からなるコイル（図示せず）とを具備している。この変流器５は、コアの内側を給電路１０４が貫通するように給電路１０４の計測点に取り付けられ、コイルの両端が専用の接続線１０６（図４参照）を介して電流検出器１に接続される。これにより、変流器５は、コアを貫通した給電路１０４を流れる電流に応じた出力電流を、接続線１０６を介して電流検出器１に流すことになる。なお、変流器５は、既設配線を接続したままで取り付けることができる分割形であってもよい。

次に、電流検出器１の構成について図４を参照して説明する。

電流検出器１は、図４に示すように、変流器５が接続される入力抵抗１１と、入力抵抗１１で生じた電圧を検出する検出部１２とを有している。入力抵抗１１は、変流器５からの出力電流を流すことにより検出対象である計測点の電流に応じた電圧を生じる。したがって、検出部１２は、入力抵抗１１で生じた電圧を検出することによって、検出対象である計測点の電流に応じた値（電圧）を取得できる。

入力抵抗１１は、両端が検出部１２に接続されている。ここで、検出部１２は、基準電位としての回路グランド（ゼロ電位）に接続されている。検出部１２は、入力抵抗１１の一端を基準電位に接続し、入力抵抗１１の他端と基準電位との間に生じる電圧を、入力抵抗１１の両端電圧として測定する。このようにして、検出部１２は、入力抵抗１１の両端電圧を測定することにより、給電路１０４の計測点を流れる電流値を計測する。ここで、検出部１２は、入力抵抗１１の両端電圧に所定値を加算する加算回路（図示せず）を具備しており、所定値分だけ底上げされた電流信号を電力演算部３に出力する。なお、検出部１２は、電力演算部３（図３参照）を構成するマイコンにて実現されていてもよく、この場合、入力抵抗１１はマイコンのＡ／Ｄ変換部に直接接続される。

ところで、本実施形態の電流検出器１は、検出部１２を実装した回路基板１３（図１参照）と、回路基板１３に設けられており変流器５が接続される接続端子６とを備えている。接続端子６は、２線式の接続線１０６が接続されるように一対の接続部６０１，６０２を具備している。この接続端子６の一対の接続部６０１，６０２間には、上述した入力抵抗１１が接続されている。これにより、変流器５の接続線１０６が接続端子６に接続された状態では、変流器５に入力抵抗１１が接続され、変流器５からの出力電流に応じた電圧が入力抵抗１１の両端に発生することになる。そのため、検出部１２は、変流器５の出力電流に基づいて計測点の電流を検出できる。

ここで、回路基板１３は、図１および図２に示すように、厚み方向に２層以上の配線層が設けられている。本実施形態では、回路基板１３は、絶縁基板１３０の一表面１３１に第１の配線層が設けられ、他表面１３２に第２の配線層が設けられた両面基板からなる。本実施形態では、接続端子６と入力抵抗１１と検出部１２とは、いずれも回路基板１３の一表面１３１に設けられている。なお、図１では入力抵抗１１および検出部１２は２点鎖線で表している。

これらの配線層には、接続端子６と検出部１２とを電気的に接続する第１の配線パターン７と第２の配線パターン８とが形成されている。接続端子６の一方の接続部６０１は第１の配線パターン７を介して検出部１２に接続され、他方の接続部６０２は第２の配線パターン８を介して検出部１２に接続されている。さらに、第１の配線パターン７と第２の配線パターン８との間には入力抵抗１１が接続されている。

以下に、これらの配線パターンの形状について詳しく説明する。以下では、接続端子６の一対の接続部６０１，６０２が並ぶ図１の左右方向をＸ方向とし、図１の右方向をＸ軸の正方向として説明し、また、図１の上下方向をＹ方向とし、図１の上方向をＹ軸の正方向として説明する。

第１の配線パターン７は、図１に示すように、Ｙ方向の一端部に接続端子６の接続部６０１が接続されており、他端部には検出部１２を接続するためのパッド７２を有している。さらに、第１の配線パターン７は、Ｙ方向の中間位置であって接続端子６の近傍に、入力抵抗１１を接続するためのパッド７１を有している。同様に、第２の配線パターン８は、Ｙ方向の一端部に接続端子６の接続部６０２が接続されており、他端部には検出部１２を接続するためのパッド８２を有している。さらに、第２の配線パターン８は、Ｙ方向の中間位置であって接続端子６の近傍に、入力抵抗１１を接続するためのパッド８１を有している。

本実施形態では一例として、入力抵抗１１接続用のパッド７１，８１の間隔は一対の接続部６０１，６０２の間隔と同じであるが、検出部１２接続用のパッド７２，８２の間隔は一対の接続部６０１，６０２の間隔よりも狭く設定されている。そのため、第１の配線パターン７においては、一方のパッド７１は接続部６０１とＹ方向に沿った一直線上に並んでいるが、他方のパッド７２はこの直線から第２の配線パターン８のパッド８２側に寄った位置に配置されている。したがって、第１の配線パターン７は、パッド７２からＹ軸の正方向に延び、その先端部がＸ軸の負方向に延長されてパッド７１につながる略Ｌ字状の連結パターン７３にて、両パッド７１，７２間が接続されている。第２の配線パターン８においては、２つのパッド８１，８２は接続部６０２とＹ方向に沿った一直線上に並んでいる。

ここで、第１の配線パターン７は、回路基板１３の一表面１３１に設けられた第１の配線層に形成されているのに対し、第２の配線パターン８は第１の配線層と第２の配線層とに跨って形成されている。すなわち、第１の配線パターン７においては、２つのパッド７１，７２および両パッド７１，７２間をつなぐ連結パターン７３のいずれも第１の配線層に形成されている。これに対し、第２の配線パターン８では２つのパッド８１，８２は第１の配線層に形成されているものの、両パッド８１，８２間をつなぐ連結パターン８３の一部は第２の配線層に形成されている。

具体的に説明すると、第２の配線パターン８の連結パターン８３は、一表面１３１上でパッド８１からＹ軸の負方向に引き出された引出部８３１の先端が、スルーホール８３２を通して他表面１３２へ引き回されている。さらに、連結パターン８３は、一表面１３１上でパッド８２からＹ軸の正方向に引き出された引出部８３３の先端が、スルーホール８３４を通して他表面１３２へ引き回されている。他表面１３２においては、連結パターン８３は、図２に示すように、一端部がスルーホール８３２を通して引出部８３１につながり、他端部がスルーホール８３４を通して引出部８３３につながる迂回部８４を有している。なお、ここでいう「スルーホール」は、孔の内面に導電性材料によりスルーホールめっきが施され、一表面１３１側のパターンと他表面１３２側のパターンとを電気的に接続する構造を意味している。

迂回部８４は、スルーホール８３２からＸ軸の負方向に延長された第１片８４１と、スルーホール８３４からＸ軸の負方向に延長された第２片８４２と、Ｙ方向に沿って形成され第１片８４１および第２片８４２の先端部同士をつなぐ第３片８４３とからなる。

ここで、迂回部８４のうち第３片８４３は、回路基板１３の厚み方向において第１の配線パターン７の連結パターン７３と重なる位置に配置されている。言い換えれば、第１の配線パターン７の少なくとも一部は、第２の配線パターン８が形成された配線層と隣接する配線層に形成され、回路基板１３の厚み方向において第２の配線パターン８の投影面内に収まる形状に形成されている。本実施形態では、第１の配線パターン７の連結パターン７３と、第２の配線パターン８の連結パターン８３とでは幅寸法（太さ）が同一に設定されている。そのため、第１の配線パターン７は、第２の配線パターン８との重複部分において、第２の配線パターン（第３片８４３）８の投影面と同じ形状に形成されることになる。

以上説明した電流検出器１によれば、第１の配線パターン７の少なくとも一部は、第２の配線パターン８が形成された配線層と隣接する配線層に形成され、回路基板１３の厚み方向において第２の配線パターン８の投影面内に収まっている。そのため、電流検出器１は、回路基板１３において接続端子６と検出部１２とを電気的に接続する一対の配線パターン７，８で囲まれた領域の面積を、極力小さく抑えることが可能である。すなわち、本実施形態の電流検出器１は、一対の配線パターン７，８の少なくとも一部が回路基板１３の厚み方向に重なるので、この重複部分では、一対の配線パターン７，８の間隔を絶縁基板１３０の厚み寸法にまで小さくすることができる。したがって、この電流検出器１は、両配線パターン７，８が回路基板１３の同一面に形成される構成に比べて、両配線パターン７，８の間隔を小さくでき、両配線パターン７，８で囲まれた領域の面積を小さくできる。

ここにおいて、両配線パターン７，８で囲まれた領域を、外部で発生した磁束（たとえば屋内配線の周囲に生じる磁束）が通過すると、磁束の影響で配線パターン７，８に電流が流れるため、検出部１２の入力にノイズが生じる可能性がある。本実施形態の電流検出器１は、両配線パターン７，８で囲まれた領域の面積を小さく抑えることにより、この領域を通過する磁束を低減することができ、結果的に、外部で発生した磁束の影響を低減して電流の計測精度を向上できる、という利点がある。とくに、変流器５の出力が微小信号である場合、検出部１２は上記ノイズの影響によりＳＮ比が低下しやすいので、上述のように両配線パターン７，８で囲まれた領域の面積を小さく抑えることは有用である。

また、本実施形態では、第１の配線パターン７と第２の配線パターン８とは、入力抵抗１１と検出部１２とを接続する連結パターン７３，８３の一部で互いに重なっている。ここで、接続端子６と入力抵抗１１との間は電流モードの信号が通過するのに対し、入力抵抗１１と検出部１２との間は電圧モードの信号が通過する。したがって、両配線パターン７，８は、電圧モードの信号が通過する部分同士が重なることとなり、その結果、両配線パターン７，８間の干渉が比較的小さくなる。

ところで、本実施形態の他の例として、図５に示すように、第２の配線パターン８の連結パターン８３は、第１の配線パターン７の連結パターン７３に比べて幅広に形成されていてもよい。

図５の構成では、第２の配線パターン８のうち、回路基板１３の他表面１３２に形成された迂回部８５は、面状の所謂ベタパターンにて形成されている。この場合でも、第１の配線パターン７は、連結パターン７３の少なくとも一部が、回路基板１３の厚み方向において第２の配線パターン（迂回路８５）８の投影面内に形成されている。図５の例では、パッド８１からＸ軸の正方向に引出部８３１が引き出され、引出部８３１の先端がスルーホール８３２に接続されている。また、パッド７２，８２は、パッド７１，８１に対してＸ軸の正方向にシフトした位置に設けられている。

さらにこの例では、第２の配線パターン８は検出部１２の基準電位（回路グランド）に接続されている。したがって、第１の配線パターン７のうち第２の配線パターン８と重なる部分については、第２の配線パターン８が電磁シールドとして機能し、外来ノイズの影響をとくに受けにくくなる。

なお、接続端子６は、１枚の回路基板１３に１個のみ設けられている構成に限らず、１枚の回路基板１３に複数個設けられていてもよい。この場合、電流検出器１は、複数個の接続端子６で複数回路の電流を検出してもよいし、複数個の接続端子６で１回路の電流を検出してもよい。

すなわち、電流検出器１は、検出対象が単相二線式や単相三線式などの単相交流であれば１個の変流器５で１回路の電流を検出できるので、複数個の接続端子６で複数回路の電流を検出可能である。また、検出対象が三相四線式などの複相交流であれば、電流検出器１は、各相につき１個の変流器５で電流を検出するので、複数個の接続端子６で１回路の電流を検出可能である。さらに、検出対象が複相交流の場合でも、１回路分の電流を検出する複数個の接続端子６の組が複数組設けられていれば、電流検出器１は、複数回路の電流を検出可能である。

（実施形態２）
本実施形態の電流検出器１は、変流器５を接続するための接続端子６が、第１の接続端子６１と第２の接続端子６２と第３の接続端子６３と第４の接続端子６４とを有する点で、実施形態１の電流検出器１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態の電流検出器１は、図６に示すように、変流器５として第１の変流器５０１、第２の変流器５０２、第３の変流器５０３、第４の変流器５０５の４種類の変流器を接続可能に構成されている。これらの変流器５０１〜５０４は、コアの内側をそれぞれ異なる給電路１０４（図３参照）が貫通するように計測点に取り付けられ、コイルの両端が専用の接続線１０６を介して電流検出器１に接続される。これにより、各変流器５０１〜５０４は、それぞれコアを貫通した給電路１０４を流れる電流に応じた出力電流を、接続線１０６を介して電流検出器１に流すことになる。

これらの変流器５０１〜５０４は、それぞれ個別の入力抵抗１６１〜１６４（以下、各々を区別しないときにはまとめて入力抵抗１６という）に接続されており、各入力抵抗１６の両端電圧が検出部１２に入力される。ここで、各入力抵抗１６は、一端が回路切替器１５を介して検出部１２に接続され、他端が基準電位としての回路グランドに接続されている。基準電位となる回路グランドはゼロ電位であってもよいし、ゼロ電位以外の所定電位であってもよい。回路切替器１５は、入力抵抗１６１〜１６４を択一的に選択して検出部１２に対して電気的に接続する。

これにより、検出部１２は、回路切替器１５で選択されている入力抵抗１６の両端電圧を測定することにより、この入力抵抗１６に接続された変流器５が設置されている計測点を流れる電流値を計測する。たとえば回路切替器１５で第１の変流器５０１が選択された状態では、検出部１２は、第１の変流器５０１の出力電流に基づいて計測点の電流を検出できる。回路切替器１５で第２の変流器５０２が選択された状態では、検出部１２は、第２の変流器５０２の出力電流に基づいて計測点の電流を検出できる。

また、第１の変流器５０１は第１の接続端子６１に、第２の変流器５０２は第２の接続端子６２に、第３の変流器５０３は第３の接続端子６３に、第４の変流器５０４は第４の接続端子６４にそれぞれ接続線１０６を介して接続される。ここで、図７に示すように、第１の接続端子６１は、２線式の接続線１０６が接続されるように一対の接続部６１１，６１２を具備し、第２の接続端子６２は、２線式の接続線１０６が接続されるように一対の接続部６２１，６２２を具備している。同様に、第３の接続端子６３は、２線式の接続線１０６が接続されるように一対の接続部６３１，６３２を具備し、第４の接続端子６４は、２線式の接続線１０６が接続されるように一対の接続部６４１，６４２を具備している。

ところで、本実施形態においては、図７に示すように、各接続端子６の一方の接続部６１１，６２１，６３１，６４１は別々の第１の配線パターン７を介して回路切替器１５（図６参照）に接続される。他方の接続部６１２，６２２，６３２，６４２は共通の第２の配線パターン８を介して検出部１２（図６参照）に接続される。なお、図７において、第１の配線パターン７のパッド７２には回路切替器１５が接続される。

第２の配線パターン８は、実施形態１で説明した図５の構成と同様に、両パッド８１，８２間をつなぐ連結パターン８３が第１の配線パターン７の連結パターン７３に比べて幅広に形成されている。つまり、本実施形態では、第２の配線パターン８のうち、回路基板１３の他表面１３２に形成された迂回部８５は、面状の所謂ベタパターンにて形成されている。さらに、第２の配線パターン８は、各入力抵抗１６１〜１６４を接続するためのパッド８１１〜８１４を有している。これらのパッド８１１〜８１４からは、それぞれＸ軸の正方向に引出部８３１，８３５，８３７，８３９が引き出されている。各引出部８３１，８３５，８３７，８３９の先端は、スルーホール８３２，８３６，８３８，８４０を通して他表面１３２へ引き回され、共通の迂回路８５に電気的に接続されている。

第１の接続端子６１に接続された第１の配線パターン７０１は、連結パターン７３１の少なくとも一部が、回路基板１３の厚み方向において第２の配線パターン（迂回路８５）８の投影面内に形成されている。同様に、接続端子６２，６３，６４にそれぞれ接続された第１の配線パターン７０２，７０３，７０４についても、連結パターン７３２，７３３，７３４の少なくとも一部が第２の配線パターン（迂回路８５）８の投影面内を通るように引き回されている。

以上説明した本実施形態の電流検出器１によれば、検出対象が単相二線式や単相三線式などの単相交流であれば１個の変流器５で１回路の電流を検出できるので、複数個の接続端子６で複数回路の電流を検出可能になる。また、検出対象が三相四線式などの複相交流であれば、電流検出器１は、各相につき１個の変流器５で電流を検出するので、複数個の接続端子６で１回路の電流を検出可能である。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の電流検出器１は、変流器５を接続するための接続端子６が、第１の接続端子６１と第２の接続端子６２とを有する点で、実施形態１の電流検出器１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態の電流検出器１は、図８に示すように、変流器５として第１の変流器５１と第２の変流器５２との２種類の変流器を接続可能に構成されている。種類の異なるこれらの変流器５１，５２は、電流検出時の出力電流の大きさが異なり、それに伴い全体的なサイズも異なっており、基本的には、いずれか一種類が選択されて電流検出器１に接続される。これら種類の異なる変流器は用途によって使い分けられることもあるが、国や地域によって主流となる変流器が異なることもある。

ここで、第１の変流器５１は、給電路１０４（図３参照）に電流が流れたときにコイルに比較的小さな電流（たとえば数十ｍＡ程度）が流れるように構成されており、コアが比較的小さく全体的なサイズも比較的小型である。これに対して、第２の変流器５２は、給電路１０４に定格電流（たとえば数百Ａ）が流れたときにコイルに比較的大きな電流（たとえば数Ａ程度）が流れるように構成されており、コアが比較的大きく全体的なサイズも比較的大型である。

第１の変流器５１の接続線１０６は第１の接続端子６１に接続され、第２の変流器５２の接続線１０６は第２の接続端子６２に接続される。第１の接続端子６１は、２線式の接続線１０６が接続されるように一対の接続部６１１，６１２を具備し、第２の接続端子６２は、２線式の接続線１０６が接続されるように一対の接続部６２１，６２２を具備している。

検出部１２は第１の変流器５１と第２の変流器５２とで共通であるものの、これら種類の異なる変流器５１，５２はその出力電流が大幅に異なるので、電流検出器１は、変流器５１，５２ごとに別々の抵抗１１１，１１２を有している。図８の例では、入力抵抗１１は、抵抗値の異なる２種類の抵抗１１１，１１２が直列に接続されてなり、第１の変流器５１は第１の抵抗１１１の両端に接続され、第２の変流器５２は第２の抵抗１１２の両端に接続される。つまり、第１の抵抗１１１の両端には第１の接続端子６１が接続され、第２の抵抗１１２の両端には第２の接続端子６２が接続されている。たとえば、第１の抵抗１１１は抵抗値が３．３Ωの抵抗であり、第２の抵抗１１２は抵抗値が５ｍΩのシャント抵抗である。なお、シャント抵抗は、大電流が流れる回路の電流計測用に作られた、抵抗値が小さく高精度な抵抗器である。

これら２種類の抵抗１１１，１１２の直列回路は、第１の抵抗１１１側となる一端が検出部１２に接続され、第２の抵抗１１２側となる他端が基準電位としての回路グランドに接続されている。基準電位となる回路グランドはゼロ電位であってもよいし、ゼロ電位以外の所定電位であってもよい。このように、検出部１２は、抵抗１１１，１１２の直列回路からなる入力抵抗１１の両端電圧を測定することにより、給電路１０４の計測点を流れる電流値を計測する。要するに、検出部１２は、第１の接続端子６１に第１の変流器５１が接続された状態では、第１の変流器５１の出力電流に基づいて計測点の電流を検出できる。一方、第２の接続端子６２に第２の変流器５２が接続された状態では、検出部１２は、第２の変流器５２の出力電流に基づいて計測点の電流を検出できる。

また、第１の接続端子６１と第２の接続端子６２とは、図９乃至１１に示すように回路基板１３の一表面１３１（図１０参照）と、他表面１３２（図１１参照）とに分かれて設けられている。ここでは、第１の接続端子６１は回路基板１３の一表面１３１に表面実装されており、第２の接続端子６２は他表面１３２に表面実装されている。さらに、第１の接続端子６１と第２の接続端子６２とは、回路基板１３の厚み方向において、互いに重なる位置に設けられている。つまり、これらの接続端子６１，６２は、一方の少なくとも一部が他方の投影面内に位置するように、回路基板１３の表裏に分かれて設けられている。

また、本実施形態においては、第１の抵抗１１１は回路基板１３の一表面１３１に設けられ、第２の抵抗１１２は回路基板１３の他表面１３２に設けられ、検出部１２（図８参照）は回路基板１３の一表面１３２に設けられる。

次に、回路基板１３に形成されている配線パターンの構成について、図９乃至１１を参照して説明する。なお、図９では、説明のために絶縁基板１３０の厚み寸法を実際よりも大きくしたモデルを表している。

すなわち、第１の接続端子６１の接続部６１１は、第１の配線パターン７によって検出部１２と電気的に接続され、第２の接続端子６２の接続部６２２は、第２の配線パターン８によって検出部１２と電気的に接続されている。さらに、第１の接続端子６１の接続部６１２と第２の接続端子６２の接続部６２１とは、第３の配線パターン９によって電気的に接続されている。

第１の配線パターン７の形状については、実施形態１（図１参照）と同じであるから、ここでは説明を省略する。第２の配線パターン８は、他表面１３２に設けられたＹ方向の一端部に接続部６２２が接続されており、一表面１３１に設けられた他端部には検出部１２を接続するためのパッド８２を有している。さらに、第２の配線パターン８は、Ｙ方向の中間位置であって他表面１３２における第２の接続端子６２の近傍に、第２の抵抗１１２を接続するためのパッド８１を有している。

第３の配線パターン９は、接続部６１２に接続されたパッド９１（図１０参照）を一表面１３１に有し、接続部６２１に接続されたパッド９２（図１１参照）を他表面１３２に有している。パッド９１は、第１の配線パターン７のパッド７１とＸ方向に並ぶように配置されており、第１の抵抗１１１を接続するために用いられる。パッド９２は、第２の配線パターン８のパッド８１とＸ方向に並ぶように配置されており、第２の抵抗１１２を接続するために用いられる。さらに、第３の配線パターン９は、一表面１３１上でパッド９１からＸ軸の正方向に引き出された引出部９３と、他表面１３２上でパッド９２からＸ軸の正方向に引き出された引出部９４との先端同士が、スルーホール９５を通して電気的に接続されている。これにより、第１の抵抗１１１と第２の抵抗１１２とが直列接続される。

上述したように、第２の配線パターン８においては、一方のパッド８１は第２の配線層に形成され、他方のパッド８２は第１の配線層に形成されている。すなわち、第２の配線パターン８では、両パッド８１，８２間をつなぐ連結パターン８６は、回路基板１３の一表面１３１に設けられた第１の配線層と他表面１３２に設けられた第２の配線層とに跨って形成されている。

具体的に説明すると、第２の配線パターン８の連結パターン８６は、図１０に示すように、一表面１３１上でパッド８２からＹ軸の正方向に引き出された引出部８６１の先端が、スルーホール８６２を通して他表面１３２へ引き回されている。他表面１３２においては、連結パターン８６は、図１１に示すように、一端部がパッド８１につながり、他端部がスルーホール８６２を通して引出部８６１につながる迂回部８７を有している。

迂回部８７は、パッド８１からＸ軸の正方向に延長された第１片８７１と、スルーホール８６２からＸ軸の負方向に延長された第２片８７２と、Ｙ方向に沿って形成され第１片８７１および第２片８７２の先端部同士をつなぐ第３片８７３とで構成されている。

ここで、迂回部８７のうち第１片８７１および第３片８７３は、回路基板１３の厚み方向において第１の配線パターン７の連結パターン７３と重なる位置に配置されている。言い換えれば、第１の配線パターン７の少なくとも一部は、第２の配線パターン８が形成された配線層と隣接する配線層に形成され、回路基板１３の厚み方向において第２の配線パターン８の投影面内に収まる形状に形成されている。本実施形態では、第１の配線パターン７の連結パターン７３と、第２の配線パターン８の連結パターン８６とでは幅寸法（太さ）が同一に設定されている。そのため、第１の配線パターン７は、第２の配線パターン８との重複部分において、第２の配線パターン（第１片８７１および第３片８７３）８の投影面と同じ形状に形成されることになる。

以上説明した本実施形態の電流検出器１によれば、接続端子６が第１の変流器５１を接続するための第１の接続端子６１と第２の変流器５２を接続するための第２の接続端子６２とを有している。そのため、電流検出器１は、種類の異なる変流器５１，５２に対応することができる。

しかも、この電流検出器１では、第１の抵抗１１１と第２の抵抗１１２とは、互いに異なる配線層であって、回路基板１３の厚み方向において互いに重なる位置に設けられている。したがって、第１の抵抗１１１に接続される第１の配線パターン７と、第２の抵抗１１２に接続される第２の配線パターン８とにおいては、回路基板１３の厚み方向に重なる部分が多くなる。その結果、本実施形態の構成によれば、両配線パターン７，８で囲まれた領域の面積を極力小さくでき、この領域を通過する磁束がさらに低減されるので、外部で発生した磁束の影響を低減して電流の計測精度をさらに向上できる、という利点がある。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態４）
本実施形態の電流検出器１は、回路基板として４層の配線層を有する多層基板を用いている点で、実施形態１の電流検出器１と相違する。この回路基板１４（図１２参照）は、一表面１４１（図１２参照）に第１の配線層、他表面（図示せず）に第４の配線層を有し、中間層として第２の配線層および第３の配線層を有している。これらの配線層は、一表面１４１側から第１の配線層、第２の配線層、第３の配線層、第４の配線層の順に、絶縁基板を介して積層されている。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態においては、接続端子６（図１参照）および入力抵抗１１（図１参照）は、回路基板１４の一表面１４１に設けられ、検出部１２（図１参照）は回路基板４の他表面に設けられている。

以下、第１の配線パターン７および第２の配線パターン８の構成について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、一表面１４１側から見た回路基板１４を示しており、第１の配線層に形成された配線パターン７，８については実線、第２の配線層に形成された配線パターン７，８については破線で表している。図１３は、第１の配線層、第２の配線層を除いて一表面１４１側から見た回路基板１４を示しており、第３の配線層に形成された配線パターン７，８については実線、第４の配線層に形成された配線パターン７，８については破線で表している。

ここで、第１の配線パターン７は、入力抵抗１１接続用のパッド７１が第１の配線層に形成され、検出部１２接続用のパッド７２が第４の配線層に形成され、両パッド７１，７２間をつなぐ連結パターン７４が第１の配線層と第４の配線層と跨って形成されている。また、第２の配線パターン８は、入力抵抗１１接続用のパッド８１が第１の配線層に形成され、検出部１２接続用のパッド８２が第４の配線層に形成され、両パッド８１，８２間をつなぐ連結パターン８８が第１〜４の全配線層に跨って形成されている。

第１の配線パターン７の連結パターン７４は、平面視では、図１２，１３に示すように、パッド７２からＹ軸の正方向に延び、その先端部がＸ軸の負方向に延長されてパッド７１につながる略Ｌ字状に形成されている。ただし、連結パターン７４は、Ｙ方向における略中央に、回路基板１４を貫通するスルーホール７４１を有しており、このスルーホール７４１にてＹ方向に２分されている。つまり、連結パターン７４のうち、スルーホール７４１とパッド７１との間の部分は第１の配線層に形成され、スルーホール７４１とパッド７２との間の部分は第４の配線層に形成されている。

第２の配線パターン８の連結パターン８８においても、第１の連結パターン７と同様にＹ方向における略中央に、回路基板１４を貫通するスルーホール８８１を有しており、このスルーホール８８１にてＹ方向に２分されている。ただし、第２の配線パターン８においては、連結パターン８８のうち、スルーホール８８１とパッド８１との間の部分は第１，２の配線層に跨って形成され、スルーホール８８１とパッド８２との間の部分は第３，４の配線層に跨って形成されている。

すなわち、連結パターン８８は、図１２に示すように、スルーホール８８１とパッド８１との間に、第１の配線層と第２の配線層とを電気的に接続するビアホール８８２を有している。連結パターン８８のうち、ビアホール８８２とスルーホール８８１とをつなぐ迂回部８８３は、第２の配線層に形成され、且つ第１の配線層に形成された第１の配線パターン７と重なるようにＸ方向に迂回した形状に形成されている。

また、連結パターン８８は、図１３に示すように、スルーホール８８１とパッド８２との間に、第３の配線層と第４の配線層とを電気的に接続するビアホール８８４を有している。連結パターン８８のうち、スルーホール８８１とビアホール８８４とをつなぐ迂回部８８５は、第３の配線層に形成され、且つ第４の配線層に形成された第１の配線パターン７と重なるようにＸ方向に迂回した形状に形成されている。

ここにおいて、本実施形態では、第１の配線パターン７のスルーホール７４１と、第２の配線パターン８のスルーホール８８１とは、互いに隣接するようにＸ方向に並べて形成されている。つまり、第１の配線パターン７の第１，４の配線層間をつなぐスルーホール７４１は、第２の配線パターン８の第２，３の配線層間をつなぐスルーホール８８１に隣接して設けられている。これらのスルーホール７４１，８８１間の距離は、極力小さくなるように設定されている。

以上説明した構成によれば、回路基板１４に形成されたスルーホール７４１，８８１についても、第１の配線パターン７と第２の配線パターン８との間隔を極力小さくできる。したがって、本実施形態の構成によれば、両配線パターン７，８で囲まれた領域の面積を極力小さくでき、この領域を通過する磁束がさらに低減されるので、外部で発生した磁束の影響を低減して電流の計測精度をさらに向上できる、という利点がある。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

Claims

変流器の出力に基づいて検出対象の電流を検出する検出部を実装した回路基板と、前記回路基板に設けられ前記変流器が接続される接続端子とを備え、
前記回路基板は、厚み方向に２層以上の配線層が設けられており、前記配線層には前記接続端子と前記検出部とを電気的に接続する第１の配線パターンと第２の配線パターンとが形成されており、
前記第１の配線パターンの少なくとも一部は、前記第２の配線パターンが形成された前記配線層と隣接する前記配線層に形成され、前記回路基板の厚み方向において前記第２の配線パターンの投影面内に収まる形状に形成されていることを特徴とする電流検出器。
前記回路基板には前記接続端子に接続された入力抵抗が設けられ、前記検出部は、前記入力抵抗で発生した電圧を検出することにより検出対象の電流を検出し、
前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとは、前記入力抵抗と前記検出部とを接続する部分の少なくとも一部において、前記回路基板の厚み方向に互いに重なっていることを特徴とする請求項１に記載の電流検出器。
前記入力抵抗は、直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗とを有し、前記接続端子は、前記第１の抵抗の両端に接続された第１の接続端子と前記第２の抵抗の両端に接続された前記第２の接続端子とを有し、
前記第１の配線パターンは、前記第１の抵抗における前記第２の接続端子とは反対側の端子を前記検出部に接続し、前記第２の配線パターンは、前記第２の抵抗における前記第１の接続端子とは反対側の端子を前記検出部に接続し、
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とは、互いに異なる前記配線層であって、前記回路基板の厚み方向において互いに重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電流検出器。
前記第２の配線パターンは前記第１の配線パターンに比べて幅広であって、前記検出部の基準電位に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流検出器。
前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとの各々は、異なる前記配線層に跨って形成されており、前記第１の配線パターンの異なる前記配線層間をつなぐスルーホールは、前記第２の配線パターンの異なる前記配線層間をつなぐスルーホールに隣接して設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電流検出器。