電流検出装置及び電力量計
【課題】耐外乱性能を向上して精度よく測定できるとともにコストを抑える電流検出装置、及びこれを利用した電力量計を提供する。
【解決手段】導体４に流れる電流を検出する電流検出装置であって、導体４の周囲に配置され、導体４に流れる電流に応じた磁界を受けて導体４に流れる電流を検出する複数のコイル１ａ，１ｂと、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する第１磁性体（磁性体２ａ）と、第１磁性体（磁性体２ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する第２磁性体（磁性体２ｂ）と、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられた第３磁性体（磁性体３ａ，３ｂ）とを備え、複数のコイル１ａ，１ｂと第１磁性体（磁性体２ａ）と第２磁性体（磁性体２ｂ）とは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【解決手段】導体４に流れる電流を検出する電流検出装置であって、導体４の周囲に配置され、導体４に流れる電流に応じた磁界を受けて導体４に流れる電流を検出する複数のコイル１ａ，１ｂと、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する第１磁性体（磁性体２ａ）と、第１磁性体（磁性体２ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する第２磁性体（磁性体２ｂ）と、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられた第３磁性体（磁性体３ａ，３ｂ）とを備え、複数のコイル１ａ，１ｂと第１磁性体（磁性体２ａ）と第２磁性体（磁性体２ｂ）とは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁電変換により導体を流れる電流の大きさを検出する電流検出装置及びこれを用いた電力量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般家庭や工場、事務所の負荷電流を検出する電流検出装置が普及している。当該電流検出装置は、負荷電流を磁界に変換するコイルを構成する一次導体と、当該コイルを構成する一次導体により発生された磁界を検出する磁電変換部とを備えている（例えば特許文献１）。
【０００３】
当該磁電変換部は、トロイダルコアといわれるドーナツ状の磁性体コアに、導線を巻いたコイルにより形成されるが、当該ドーナツ状の磁性体コアにエナメル線のような導線を巻きつける製造に手間がかかるため高価なものとなってしまうという問題点がある。
【０００４】
一方、トロイダルコアを用いず、棒状の磁性体コアに導線を巻いたコイルを磁電変換部とし一次導体に近接させ一次導体に流れる電流が発生する磁界を検出する方式を用いた電流検出装置も存在する。しかしながら、棒状の磁性体コアに導線を巻いたコイルを磁電変換部とした電流検出装置は、一次導体の周囲を磁電変換部が取り巻いていないため、一次導体と磁電変換部の位置が変わってしまうと出力される信号の値が変わってしまうため精度よく電流を検出することができないという問題点がある。
【０００５】
そこで、特許文献２に記載の電流検出装置は、上述した問題点に鑑み、製造に手間がかからず、高精度に電流検出を行うことを目的としている。図６は、特許文献２に記載されている従来の電流検出装置１００の構成を示す斜視図である。また、図７は、従来の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。図６に示すように、電流検出装置１００は、一次導体１１０、コイル部１２０，１３０、支持部１４０，１５０、接続線１６０、及び出力端子１７０，１８０により構成されている。
【０００６】
一次導体１１０は、鉄、銅等の導電性のある金属により構成されており、負荷電流を導通し、負荷電流に対応した磁界を発生する。
【０００７】
コイル部１２０，１３０は、フェノールやベークのような導電性のない芯材にエナメル線のような導線が巻きつけられたコイルであり、一次導体１１０に流れる電流により発生した磁界を受け、当該電流に対応した低レベルの電流や電圧等の電気信号をコイル導線に発生する。このコイル部１２０，１３０は、中空構造の芯材を有するものであっても良いし、内部まで材質が充填されている芯材を有するものであっても良いし、フェライトやパーマロイ等の磁性体を芯材とするものであってもよい。また、コイル部１２０，１３０は、芯材を具備せず、融着材料や接着剤等の接合剤によりコイル導線同士が接合されてコイルが形成されたものであってもよい。また、接続線１６０は、コイル部１２０とコイル部１３０とを電気的に直列に接続する。
【０００８】
支持部１４０，１５０は、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル部１２０，１３０を挟み込む位置に配置されたものであり、磁気抵抗が低いため、一次導体１１０に流れる電流により発生された磁界をコイル部１２０，１３０に伝達する。
【０００９】
出力端子１７０，１８０は、一次導体１１０に流れる電流に対応した低レベルの電流や電圧等の電気信号を出力する。コイル部１２０，１３０は、コイル導線の一端が出力端子１７０，１８０に接続されており、一次導体１１０に流れる電流に対応した電気信号を出力端子１７０，１８０に出力する。
【００１０】
上述した特許文献２に記載の電流検出装置によれば、コイル部１２０，１３０が円柱状にエナメル線等のコイル導線が巻かれて製作されるため、ドーナツ状の芯材にコイル導線が巻きつけられて製作されるトロイダル型のコイルより製造が容易である。
【００１１】
また、コイル部１２０，１３０、及び支持部１４０，１５０は、一次導体１１０を周回した構成となっているため、ビオ・サバールの法則、アンペールの周回積分の法則により、コイル部１２０，１３０、及び支持部１４０，１５０に対する一次導体１１０の位置がずれても、精度よく一次導体１１０に流れる電流を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−３７２９７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５６１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の電流検出装置は、外乱からの影響を受けやすいという問題点がある。そこで、外乱を遮断するためのシールド部品を備えるとすると、形状のサイズアップや部品点数の増加によるコストアップが懸念される。
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、耐外乱性能を向上して精度よく測定できるとともにコストを抑える電流検出装置、及びこれを利用した電力量計を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る電流検出装置は、上記課題を解決するために、導体に流れる電流を検出する電流検出装置であって、前記導体の周囲に配置され、前記導体に流れる電流に応じた磁界を受けて前記導体に流れる電流を検出する複数のコイルと、前記複数のコイルの各々の一端同士を磁気的に短絡する第１磁性体と、前記第１磁性体と当接しないように設けられ、前記複数のコイルの各々の他端同士を磁気的に短絡する第２磁性体と、前記導体に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に前記複数のコイルの外側に設けられた第３磁性体とを備え、前記複数のコイルと前記第１磁性体と前記第２磁性体とは、全体として前記導体を周回するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る電力量計は、上記課題を解決するために、電流検出装置と、被測定系の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出装置により検出された前記導体に流れる電流と前記電圧検出部により検出された電圧とに基づいて、電力量を演算する電力演算部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐外乱性能を向上して精度よく測定できるとともにコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の形態の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の電流検出装置の変形例における構成を模式的に示す構成図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の電流検出装置の別の変形例における構成を模式的に示す構成図である。
【図４】本発明の実施例２の形態の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図５】本発明の実施例２の形態の電力量計の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電流検出装置の構成を示す斜視図である。
【図７】従来の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の電流検出装置及び電力量計の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図１は、本発明の実施例１の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。図１に示すように、本実施例の電流検出装置は、導体４に流れる電流を検出する装置であり、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂにより構成される。すなわち、本実施例の電流検出装置は、図６，７で説明した従来の電流検出装置に対して、磁性体３ａ，３ｂをコイル１ａ，１ｂに平行に挿入した構成を有している。
【００２０】
導体４は、鉄、銅等の導電性のある金属により構成されており、負荷電流を導通し、負荷電流に対応した磁界を発生する。
【００２１】
複数のコイル１ａ，１ｂは、導体４の周囲に配置され、導体４に流れる電流に応じた磁界を受けて導体４に流れる電流を検出する。具体的には、コイル１ａ，１ｂは、フェノールやベークのような導電性のない棒状の芯材にエナメル線のような導線が巻きつけられたコイルであり、導体４に流れる電流に対応した低レベルの電流や電圧等の電気信号を出力する。
【００２２】
なお、コイル１ａ，１ｂは、中空構造の芯材を有するものであっても良いし、内部まで材質が充填されている芯材を有するものであっても良いし、フェライトやパーマロイ等の磁性体を芯材とするものであってもよい。あるいは、コイル１ａ，１ｂは、芯材を具備せず、融着材料や接着剤等の接合剤によりコイル導線同士が接合されてコイルが形成されたものであってもよい。また、コイル１ａとコイル１ｂとは、図６で説明した場合と同様に、接続線により電気的に直列に接続されている。
【００２３】
磁性体２ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体２ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体２ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体２ａ，２ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。
【００２４】
コイル１ａ，１ｂは、例えば接着剤等によって磁性体２ａ，２ｂに固定されてもよいし、取り外し可能なように擦り合わせにより磁性体２ａ，２ｂに係合されていてもよい。さらには、コイル１ａ，１ｂと磁性体２ａ，２ｂが接触している必要はなく、これらを樹脂製のケースなどに装てんすることで固定する構造としてもよい。図１に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体２ａと磁性体２ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００２５】
磁性体３ａ，３ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体３ａは、導体４から見てコイル１ａの外側にコイル１ａと平行に配置されている。同様に、磁性体３ｂは、導体４から見てコイル１ｂの外側にコイル１ｂと平行に配置されている。
【００２６】
位置関係について詳述すると、磁性体３ａ，３ｂは、磁性体２ａと磁性体２ｂとの間の空間を埋めるように配置されており、これによりコイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。また、それぞれの磁性体間には当接しないように隙間が設けられている。これにより、導体４に流れる電流に応じた磁界がコイル１ａ，１ｂに適切に発生するので、コイル１ａ，１ｂは、精度よく導体４に流れる電流を検出することができる。
【００２７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。コイル１ａ，１ｂは、導体４に流れる電流により発生された磁界を受け、当該電流に対応した電気信号をコイル導線に発生する。詳細な構成について図１に図示されてはいないが、コイル１ａ，１ｂのコイル導線の一端は、接続線によりコイル１ａ，１ｂが電気的に直列接続となるように接続されている。また、コイル１ａ，１ｂのコイル導線の他端は、出力端子を構成しており、導体４に流れる電流に対応した電気信号を出力する。
【００２８】
磁性体２ａ，２ｂは、コイル１ａ，１ｂの端同士を磁気的に短絡する。この磁性体２ａ，２ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており磁気抵抗が低いため、導体４に流れる電流により発生された磁界をコイル１ａ，１ｂに伝達する。
【００２９】
コイル１ａ，１ｂ、及び磁性体２ａ，２ｂにより導体４を周回した構成となっているため、ビオ・サバールの法則、アンペールの周回積分の法則により、コイル１ａ，１ｂ、及び磁性体２ａ，２ｂに対して導体４の位置がずれても精度よく、導体４に流れる電流を検出することができる。
【００３０】
コイル１ａ，１ｂは、円柱状にエナメル線等のコイル導線が巻かれて製作されるため、ドーナツ状の芯材にコイル導線が巻きつけられて製作されるトロイダル型のコイルより製造が容易である。
【００３１】
磁性体３ａ，３ｂは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられており、磁性体間を当接せずに且つ磁性体間の隙間を小さくすることで、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑えるとともに、導体４に流れる電流に応じた磁界をコイル１ａ，１ｂに適切に発生させ、精度よく導体４に流れる電流を検出し、当該電流に応じた電気信号をコイル１ａ，１ｂに出力させる。
【００３２】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る電流検出装置によれば、第３磁性体（磁性体３ａ，３ｂ）を備えているため、図６，７で説明した従来の電流検出装置が磁性体１４０，１５０間に有していた隙間を小さくし、耐外乱性能を向上して精度よく測定することができる。また、本実施例の電流検出装置は、外側にシールド部品を追加する必要が無いため、サイズダウンが可能であるという利点を有する。
【００３３】
なお、本発明における第３磁性体は、第１磁性体と第２磁性体との少なくとも一方に一体化して構成されていてもよい。図２は、本実施例の電流検出装置の変形例における構成を模式的に示す構成図である。図２に示すように、この変形例における電流検出装置は、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体５ａ，５ｂにより構成される。
【００３４】
磁性体５ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体５ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体５ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体５ａ，５ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図２に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体５ａと磁性体５ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００３５】
また、磁性体５ａは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体５ａは、図１に示す磁性体２ａ，３ａ，３ｂを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。
【００３６】
さらに、それぞれの磁性体５ａ，５ｂ間には当接しないように隙間が設けられており、導体４に流れる電流に応じた磁界がコイル１ａ，１ｂに適切に発生するので、コイル１ａ，１ｂは、精度よく導体４に流れる電流を検出することができる。
【００３７】
このように、図２に示す電流検出装置によれば、図１に示す電流検出装置と同様の作用・効果を得ることができるのみならず、第１磁性体と第３磁性体とを一体化した磁性体５ａを備えているので、図１に示す電流検出装置に比して部品点数を削減し、コストダウンすることができる。
【００３８】
また、本発明における第１磁性体と第２磁性体とは、同じ形状を有するように構成されていてもよい。図３は、本実施例の電流検出装置の別の変形例における構成を模式的に示す構成図である。図３（ａ）に示す電流検出装置は、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体６ａ，６ｂにより構成される。
【００３９】
磁性体６ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体６ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体６ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体６ａ，６ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図３（ａ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体６ａと磁性体６ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００４０】
また、磁性体６ａ，６ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体６ａは、図１に示す磁性体２ａと磁性体３ａの一部と磁性体３ｂの一部とを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。同様に、磁性体６ｂは、図１に示す磁性体２ｂと磁性体３ａの一部と磁性体３ｂの一部とを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。
【００４１】
また、第１磁性体（磁性体６ａ）と第２磁性体（磁性体６ｂ）とは、同じ形状を有するように構成されているため、部品を共通化し、コストダウンに資するという利点を有する。
【００４２】
さらに、それぞれの磁性体６ａ，６ｂ間には当接しないように隙間が設けられており、導体４に流れる電流に応じた磁界がコイル１ａ，１ｂに適切に発生するので、コイル１ａ，１ｂは、精度よく導体４に流れる電流を検出することができる。
【００４３】
図３（ｂ）に示す電流検出装置は、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体７ａ，７ｂにより構成される。磁性体７ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体７ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体７ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体７ａ，７ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図３（ｂ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体７ａと磁性体７ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００４４】
また、磁性体７ａ，７ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体７ａは、図１に示す磁性体２ａと磁性体３ｂとを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。同様に、磁性体７ｂは、図１に示す磁性体２ｂと磁性体３ａとを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。
【００４５】
また、第１磁性体（磁性体７ａ）と第２磁性体（磁性体７ｂ）とは、同じ形状を有するように構成されているため、部品を共通化し、コストダウンに資するという利点を有する。
【００４６】
さらに、それぞれの磁性体７ａ，７ｂ間には当接しないように隙間が設けられており、導体４に流れる電流に応じた磁界がコイル１ａ，１ｂに適切に発生するので、コイル１ａ，１ｂは、精度よく導体４に流れる電流を検出することができる。
【００４７】
このように、図３に示す電流検出装置によれば、図１，２に示す電流検出装置と同様の作用・効果を得ることができるのみならず、第１磁性体と第２磁性体とを同じ形状により構成しているので、部品を共通化して製造を容易にし、コストダウンすることができる。
【実施例２】
【００４８】
本発明の第１磁性体と第２磁性体と第３磁性体とは、導体に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されていてもよい。例えば、図４は、本発明の実施例２の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。図４（ａ）に示す電流検出装置は、導体４に流れる電流を検出する装置であり、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂにより構成される。
【００４９】
磁性体９ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体９ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体９ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体９ａ，９ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図４（ａ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体９ａと磁性体９ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００５０】
磁性体８ａ，８ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体８ａは、導体４から見てコイル１ａの外側にコイル１ａと平行に配置されている。同様に、磁性体８ｂは、導体４から見てコイル１ｂの外側にコイル１ｂと平行に配置されている。なお、磁性体９ａ，９ｂの一部も本発明の第３磁性体に対応しているということができる。
【００５１】
また、第１磁性体（磁性体９ａ）と第２磁性体（磁性体９ｂ）と第３磁性体（磁性体８ａ，８ｂ）とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されている。すなわち、コイル１ａと平行に配置されている磁性体９ａ，９ｂの一部分と磁性体８ａとは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。同様に、コイル１ｂと平行に配置されている磁性体９ａ，９ｂの一部分と磁性体８ｂとは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。
【００５２】
その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５３】
図４（ｂ）に示す電流検出装置は、導体４に流れる電流を検出する装置であり、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体１０ａ，１０ｂにより構成される。
【００５４】
磁性体１０ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体１０ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体１０ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体１０ａ，１０ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図４（ｂ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体１０ａと磁性体１０ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００５５】
さらに、磁性体１０ａ，１０ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体１０ａ，１０ｂの一部は、導体４から見てコイル１ａの外側にコイル１ａと平行に配置されている。同様に、磁性体１０ａ，１０ｂの一部は、導体４から見てコイル１ｂの外側にコイル１ｂと平行に配置されている。
【００５６】
また、第１磁性体（磁性体１０ａ）と第２磁性体（磁性体１０ｂ）と第３磁性体（磁性体１０ａ，１０ｂ）とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されている。すなわち、コイル１ａと平行に配置されている磁性体１０ａの一部分と磁性体１０ｂの一部分とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。同様に、コイル１ｂと平行に配置されている磁性体１０ａの一部分と磁性体１０ｂの一部分とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。
【００５７】
その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５８】
さらに、図４（ｃ）に示す電流検出装置は、導体４に流れる電流を検出する装置であり、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体１１ａ，１１ｂにより構成される。
【００５９】
磁性体１１ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体１１ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体１１ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体１１ａ，１１ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図４（ｃ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体１１ａと磁性体１１ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００６０】
また、磁性体１１ａ，１１ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体１１ａは、導体４から見てコイル１ａの外側にコイル１ａと平行に配置されている。同様に、磁性体１１ｂは、導体４から見てコイル１ｂの外側にコイル１ｂと平行に配置されている。
【００６１】
また、第１磁性体（磁性体１１ａ）と第２磁性体（磁性体１１ｂ）と第３磁性体（磁性体１１ａ，１１ｂ）とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されている。すなわち、コイル１ａと平行に配置されている磁性体１１ａの一部分と磁性体１１ｂの一部分とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。同様に、コイル１ｂと平行に配置されている磁性体１１ａの一部分と磁性体１１ｂの一部分とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。
【００６２】
その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００６３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的な動作は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。ただし、本実施例の電流検出装置における第１磁性体と第２磁性体と第３磁性体とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されているので、磁性体同士の対向する面積を広くとることができ、磁気抵抗を減らすことができる。このため、実施例１の場合に比して磁性体間のギャップを広くとることができ、磁性体間の隙間寸法精度を緩和することができる。
【００６４】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る電流検出装置によれば、実施例１と同様の効果を得ることができ、さらに磁性体を重ねるように構成することで外乱からの影響を低減することができる。また、本実施例の電流検出装置は、磁性体間のギャップを広くとることができ、磁性体間の隙間寸法精度を緩和することができるので、コストダウンに資するという利点も有する。
【００６５】
なお、実施例１，２で説明した電流検出装置を利用して電力量計を構成することができる。図５は、本実施例の電力量計の構成を示すブロック図である。この電力量計は、図５に示すように、電流検出部１５、電圧検出部２０、電力演算部３０、及び表示部４０により構成される。
【００６６】
電流検出部１５は、本発明の電流検出装置に対応し、実施例１，２で説明した電流検出装置を利用することができる。電流検出部１５は、需要家の負荷にて使用される使用電流（Ａ１）を検出し、当該使用電流に応じた低レベルの電気信号に変換し出力する。
【００６７】
電圧検出部２０は、被測定系の電圧を検出する部分であり、電圧トランスやアテネッタ等の分圧抵抗器等により構成されており、需要家の負荷にて使用される使用電圧（Ｖ１）を検出し、当該使用電圧に正比例した低レベルの電気信号に変換し出力する。
【００６８】
電力演算部３０は、電流検出部１５により検出された導体４に流れる電流と電圧検出部２０により検出された電圧とに基づいて、電力量を演算する。具体的には、電力演算部３０は、デジタル乗算回路やＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロサ）等により構成されており、電流検出部１５から出力された使用電流（Ａ１）に関する信号と、電圧検出部２０から出力された使用電圧（Ｖ１）に関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。
【００６９】
さらに電力演算部３０は、使用電力に正比例したデータ（Ａ１・Ｖ１）の演算結果を使用量データとして編集し出力する。なお、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ならびに各時間帯毎の時間帯使用量等、需要家の使用電力に関するデータをいう。
【００７０】
また、電流検出部１５から出力された使用電流（Ａ１）に関する信号は、コイルの芯材が磁性体である場合を除いて、使用電流（Ａ１）が微分された信号に正比例した信号であるため、需要家の使用電力に正比例したデータ（Ａ１・Ｖ１）に変換される前に、電力演算部３０にて積分される。表示部４０は、液晶表示器等により構成されており、使用量データを表示する。
【００７１】
このように、本発明の電流検出装置を利用した電力量計を構成することにより、外乱からの影響を低減し、精度よく電力量を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る電流検出装置及び電力量計は、磁電変換により導体を流れる電流の大きさを検出する電流検出装置及びこれを用いた電力量計に利用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１ａ，１ｂ コイル
２ａ，２ｂ 磁性体
３ａ，３ｂ 磁性体
４ 導体
５ａ，５ｂ 磁性体
６ａ，６ｂ 磁性体
７ａ，７ｂ 磁性体
８ａ，８ｂ 磁性体
９ａ，９ｂ 磁性体
１０ａ，１０ｂ 磁性体
１１ａ，１１ｂ 磁性体
１５ 電流検出部
２０ 電圧検出部
３０ 電力演算部
４０ 表示部
１００ 電流検出装置
１１０ 一次導体
１２０，１３０ コイル部
１４０，１５０ 支持部
１６０ 接続線
１７０，１８０ 出力端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁電変換により導体を流れる電流の大きさを検出する電流検出装置及びこれを用いた電力量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般家庭や工場、事務所の負荷電流を検出する電流検出装置が普及している。当該電流検出装置は、負荷電流を磁界に変換するコイルを構成する一次導体と、当該コイルを構成する一次導体により発生された磁界を検出する磁電変換部とを備えている（例えば特許文献１）。
【０００３】
当該磁電変換部は、トロイダルコアといわれるドーナツ状の磁性体コアに、導線を巻いたコイルにより形成されるが、当該ドーナツ状の磁性体コアにエナメル線のような導線を巻きつける製造に手間がかかるため高価なものとなってしまうという問題点がある。
【０００４】
一方、トロイダルコアを用いず、棒状の磁性体コアに導線を巻いたコイルを磁電変換部とし一次導体に近接させ一次導体に流れる電流が発生する磁界を検出する方式を用いた電流検出装置も存在する。しかしながら、棒状の磁性体コアに導線を巻いたコイルを磁電変換部とした電流検出装置は、一次導体の周囲を磁電変換部が取り巻いていないため、一次導体と磁電変換部の位置が変わってしまうと出力される信号の値が変わってしまうため精度よく電流を検出することができないという問題点がある。
【０００５】
そこで、特許文献２に記載の電流検出装置は、上述した問題点に鑑み、製造に手間がかからず、高精度に電流検出を行うことを目的としている。図６は、特許文献２に記載されている従来の電流検出装置１００の構成を示す斜視図である。また、図７は、従来の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。図６に示すように、電流検出装置１００は、一次導体１１０、コイル部１２０，１３０、支持部１４０，１５０、接続線１６０、及び出力端子１７０，１８０により構成されている。
【０００６】
一次導体１１０は、鉄、銅等の導電性のある金属により構成されており、負荷電流を導通し、負荷電流に対応した磁界を発生する。
【０００７】
コイル部１２０，１３０は、フェノールやベークのような導電性のない芯材にエナメル線のような導線が巻きつけられたコイルであり、一次導体１１０に流れる電流により発生した磁界を受け、当該電流に対応した低レベルの電流や電圧等の電気信号をコイル導線に発生する。このコイル部１２０，１３０は、中空構造の芯材を有するものであっても良いし、内部まで材質が充填されている芯材を有するものであっても良いし、フェライトやパーマロイ等の磁性体を芯材とするものであってもよい。また、コイル部１２０，１３０は、芯材を具備せず、融着材料や接着剤等の接合剤によりコイル導線同士が接合されてコイルが形成されたものであってもよい。また、接続線１６０は、コイル部１２０とコイル部１３０とを電気的に直列に接続する。
【０００８】
支持部１４０，１５０は、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル部１２０，１３０を挟み込む位置に配置されたものであり、磁気抵抗が低いため、一次導体１１０に流れる電流により発生された磁界をコイル部１２０，１３０に伝達する。
【０００９】
出力端子１７０，１８０は、一次導体１１０に流れる電流に対応した低レベルの電流や電圧等の電気信号を出力する。コイル部１２０，１３０は、コイル導線の一端が出力端子１７０，１８０に接続されており、一次導体１１０に流れる電流に対応した電気信号を出力端子１７０，１８０に出力する。
【００１０】
上述した特許文献２に記載の電流検出装置によれば、コイル部１２０，１３０が円柱状にエナメル線等のコイル導線が巻かれて製作されるため、ドーナツ状の芯材にコイル導線が巻きつけられて製作されるトロイダル型のコイルより製造が容易である。
【００１１】
また、コイル部１２０，１３０、及び支持部１４０，１５０は、一次導体１１０を周回した構成となっているため、ビオ・サバールの法則、アンペールの周回積分の法則により、コイル部１２０，１３０、及び支持部１４０，１５０に対する一次導体１１０の位置がずれても、精度よく一次導体１１０に流れる電流を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−３７２９７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５６１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の電流検出装置は、外乱からの影響を受けやすいという問題点がある。そこで、外乱を遮断するためのシールド部品を備えるとすると、形状のサイズアップや部品点数の増加によるコストアップが懸念される。
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、耐外乱性能を向上して精度よく測定できるとともにコストを抑える電流検出装置、及びこれを利用した電力量計を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る電流検出装置は、上記課題を解決するために、導体に流れる電流を検出する電流検出装置であって、前記導体の周囲に配置され、前記導体に流れる電流に応じた磁界を受けて前記導体に流れる電流を検出する複数のコイルと、前記複数のコイルの各々の一端同士を磁気的に短絡する第１磁性体と、前記第１磁性体と当接しないように設けられ、前記複数のコイルの各々の他端同士を磁気的に短絡する第２磁性体と、前記導体に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に前記複数のコイルの外側に設けられた第３磁性体とを備え、前記複数のコイルと前記第１磁性体と前記第２磁性体とは、全体として前記導体を周回するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る電力量計は、上記課題を解決するために、電流検出装置と、被測定系の電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出装置により検出された前記導体に流れる電流と前記電圧検出部により検出された電圧とに基づいて、電力量を演算する電力演算部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐外乱性能を向上して精度よく測定できるとともにコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の形態の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の電流検出装置の変形例における構成を模式的に示す構成図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の電流検出装置の別の変形例における構成を模式的に示す構成図である。
【図４】本発明の実施例２の形態の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図５】本発明の実施例２の形態の電力量計の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電流検出装置の構成を示す斜視図である。
【図７】従来の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の電流検出装置及び電力量計の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図１は、本発明の実施例１の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。図１に示すように、本実施例の電流検出装置は、導体４に流れる電流を検出する装置であり、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂにより構成される。すなわち、本実施例の電流検出装置は、図６，７で説明した従来の電流検出装置に対して、磁性体３ａ，３ｂをコイル１ａ，１ｂに平行に挿入した構成を有している。
【００２０】
導体４は、鉄、銅等の導電性のある金属により構成されており、負荷電流を導通し、負荷電流に対応した磁界を発生する。
【００２１】
複数のコイル１ａ，１ｂは、導体４の周囲に配置され、導体４に流れる電流に応じた磁界を受けて導体４に流れる電流を検出する。具体的には、コイル１ａ，１ｂは、フェノールやベークのような導電性のない棒状の芯材にエナメル線のような導線が巻きつけられたコイルであり、導体４に流れる電流に対応した低レベルの電流や電圧等の電気信号を出力する。
【００２２】
なお、コイル１ａ，１ｂは、中空構造の芯材を有するものであっても良いし、内部まで材質が充填されている芯材を有するものであっても良いし、フェライトやパーマロイ等の磁性体を芯材とするものであってもよい。あるいは、コイル１ａ，１ｂは、芯材を具備せず、融着材料や接着剤等の接合剤によりコイル導線同士が接合されてコイルが形成されたものであってもよい。また、コイル１ａとコイル１ｂとは、図６で説明した場合と同様に、接続線により電気的に直列に接続されている。
【００２３】
磁性体２ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体２ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体２ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体２ａ，２ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。
【００２４】
コイル１ａ，１ｂは、例えば接着剤等によって磁性体２ａ，２ｂに固定されてもよいし、取り外し可能なように擦り合わせにより磁性体２ａ，２ｂに係合されていてもよい。さらには、コイル１ａ，１ｂと磁性体２ａ，２ｂが接触している必要はなく、これらを樹脂製のケースなどに装てんすることで固定する構造としてもよい。図１に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体２ａと磁性体２ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００２５】
磁性体３ａ，３ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体３ａは、導体４から見てコイル１ａの外側にコイル１ａと平行に配置されている。同様に、磁性体３ｂは、導体４から見てコイル１ｂの外側にコイル１ｂと平行に配置されている。
【００２６】
位置関係について詳述すると、磁性体３ａ，３ｂは、磁性体２ａと磁性体２ｂとの間の空間を埋めるように配置されており、これによりコイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。また、それぞれの磁性体間には当接しないように隙間が設けられている。これにより、導体４に流れる電流に応じた磁界がコイル１ａ，１ｂに適切に発生するので、コイル１ａ，１ｂは、精度よく導体４に流れる電流を検出することができる。
【００２７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。コイル１ａ，１ｂは、導体４に流れる電流により発生された磁界を受け、当該電流に対応した電気信号をコイル導線に発生する。詳細な構成について図１に図示されてはいないが、コイル１ａ，１ｂのコイル導線の一端は、接続線によりコイル１ａ，１ｂが電気的に直列接続となるように接続されている。また、コイル１ａ，１ｂのコイル導線の他端は、出力端子を構成しており、導体４に流れる電流に対応した電気信号を出力する。
【００２８】
磁性体２ａ，２ｂは、コイル１ａ，１ｂの端同士を磁気的に短絡する。この磁性体２ａ，２ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており磁気抵抗が低いため、導体４に流れる電流により発生された磁界をコイル１ａ，１ｂに伝達する。
【００２９】
コイル１ａ，１ｂ、及び磁性体２ａ，２ｂにより導体４を周回した構成となっているため、ビオ・サバールの法則、アンペールの周回積分の法則により、コイル１ａ，１ｂ、及び磁性体２ａ，２ｂに対して導体４の位置がずれても精度よく、導体４に流れる電流を検出することができる。
【００３０】
コイル１ａ，１ｂは、円柱状にエナメル線等のコイル導線が巻かれて製作されるため、ドーナツ状の芯材にコイル導線が巻きつけられて製作されるトロイダル型のコイルより製造が容易である。
【００３１】
磁性体３ａ，３ｂは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられており、磁性体間を当接せずに且つ磁性体間の隙間を小さくすることで、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑えるとともに、導体４に流れる電流に応じた磁界をコイル１ａ，１ｂに適切に発生させ、精度よく導体４に流れる電流を検出し、当該電流に応じた電気信号をコイル１ａ，１ｂに出力させる。
【００３２】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る電流検出装置によれば、第３磁性体（磁性体３ａ，３ｂ）を備えているため、図６，７で説明した従来の電流検出装置が磁性体１４０，１５０間に有していた隙間を小さくし、耐外乱性能を向上して精度よく測定することができる。また、本実施例の電流検出装置は、外側にシールド部品を追加する必要が無いため、サイズダウンが可能であるという利点を有する。
【００３３】
なお、本発明における第３磁性体は、第１磁性体と第２磁性体との少なくとも一方に一体化して構成されていてもよい。図２は、本実施例の電流検出装置の変形例における構成を模式的に示す構成図である。図２に示すように、この変形例における電流検出装置は、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体５ａ，５ｂにより構成される。
【００３４】
磁性体５ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体５ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体５ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体５ａ，５ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図２に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体５ａと磁性体５ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００３５】
また、磁性体５ａは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体５ａは、図１に示す磁性体２ａ，３ａ，３ｂを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。
【００３６】
さらに、それぞれの磁性体５ａ，５ｂ間には当接しないように隙間が設けられており、導体４に流れる電流に応じた磁界がコイル１ａ，１ｂに適切に発生するので、コイル１ａ，１ｂは、精度よく導体４に流れる電流を検出することができる。
【００３７】
このように、図２に示す電流検出装置によれば、図１に示す電流検出装置と同様の作用・効果を得ることができるのみならず、第１磁性体と第３磁性体とを一体化した磁性体５ａを備えているので、図１に示す電流検出装置に比して部品点数を削減し、コストダウンすることができる。
【００３８】
また、本発明における第１磁性体と第２磁性体とは、同じ形状を有するように構成されていてもよい。図３は、本実施例の電流検出装置の別の変形例における構成を模式的に示す構成図である。図３（ａ）に示す電流検出装置は、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体６ａ，６ｂにより構成される。
【００３９】
磁性体６ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体６ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体６ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体６ａ，６ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図３（ａ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体６ａと磁性体６ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００４０】
また、磁性体６ａ，６ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体６ａは、図１に示す磁性体２ａと磁性体３ａの一部と磁性体３ｂの一部とを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。同様に、磁性体６ｂは、図１に示す磁性体２ｂと磁性体３ａの一部と磁性体３ｂの一部とを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。
【００４１】
また、第１磁性体（磁性体６ａ）と第２磁性体（磁性体６ｂ）とは、同じ形状を有するように構成されているため、部品を共通化し、コストダウンに資するという利点を有する。
【００４２】
さらに、それぞれの磁性体６ａ，６ｂ間には当接しないように隙間が設けられており、導体４に流れる電流に応じた磁界がコイル１ａ，１ｂに適切に発生するので、コイル１ａ，１ｂは、精度よく導体４に流れる電流を検出することができる。
【００４３】
図３（ｂ）に示す電流検出装置は、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体７ａ，７ｂにより構成される。磁性体７ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体７ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体７ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体７ａ，７ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図３（ｂ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体７ａと磁性体７ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００４４】
また、磁性体７ａ，７ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体７ａは、図１に示す磁性体２ａと磁性体３ｂとを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。同様に、磁性体７ｂは、図１に示す磁性体２ｂと磁性体３ａとを一体化したような形状を有しており、コイル１ａ，１ｂに対する外乱の影響を抑える役割を有する。
【００４５】
また、第１磁性体（磁性体７ａ）と第２磁性体（磁性体７ｂ）とは、同じ形状を有するように構成されているため、部品を共通化し、コストダウンに資するという利点を有する。
【００４６】
さらに、それぞれの磁性体７ａ，７ｂ間には当接しないように隙間が設けられており、導体４に流れる電流に応じた磁界がコイル１ａ，１ｂに適切に発生するので、コイル１ａ，１ｂは、精度よく導体４に流れる電流を検出することができる。
【００４７】
このように、図３に示す電流検出装置によれば、図１，２に示す電流検出装置と同様の作用・効果を得ることができるのみならず、第１磁性体と第２磁性体とを同じ形状により構成しているので、部品を共通化して製造を容易にし、コストダウンすることができる。
【実施例２】
【００４８】
本発明の第１磁性体と第２磁性体と第３磁性体とは、導体に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されていてもよい。例えば、図４は、本発明の実施例２の電流検出装置の構成を模式的に示す構成図である。図４（ａ）に示す電流検出装置は、導体４に流れる電流を検出する装置であり、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂにより構成される。
【００４９】
磁性体９ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体９ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体９ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体９ａ，９ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図４（ａ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体９ａと磁性体９ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００５０】
磁性体８ａ，８ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体８ａは、導体４から見てコイル１ａの外側にコイル１ａと平行に配置されている。同様に、磁性体８ｂは、導体４から見てコイル１ｂの外側にコイル１ｂと平行に配置されている。なお、磁性体９ａ，９ｂの一部も本発明の第３磁性体に対応しているということができる。
【００５１】
また、第１磁性体（磁性体９ａ）と第２磁性体（磁性体９ｂ）と第３磁性体（磁性体８ａ，８ｂ）とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されている。すなわち、コイル１ａと平行に配置されている磁性体９ａ，９ｂの一部分と磁性体８ａとは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。同様に、コイル１ｂと平行に配置されている磁性体９ａ，９ｂの一部分と磁性体８ｂとは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。
【００５２】
その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５３】
図４（ｂ）に示す電流検出装置は、導体４に流れる電流を検出する装置であり、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体１０ａ，１０ｂにより構成される。
【００５４】
磁性体１０ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体１０ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体１０ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体１０ａ，１０ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図４（ｂ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体１０ａと磁性体１０ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００５５】
さらに、磁性体１０ａ，１０ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体１０ａ，１０ｂの一部は、導体４から見てコイル１ａの外側にコイル１ａと平行に配置されている。同様に、磁性体１０ａ，１０ｂの一部は、導体４から見てコイル１ｂの外側にコイル１ｂと平行に配置されている。
【００５６】
また、第１磁性体（磁性体１０ａ）と第２磁性体（磁性体１０ｂ）と第３磁性体（磁性体１０ａ，１０ｂ）とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されている。すなわち、コイル１ａと平行に配置されている磁性体１０ａの一部分と磁性体１０ｂの一部分とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。同様に、コイル１ｂと平行に配置されている磁性体１０ａの一部分と磁性体１０ｂの一部分とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。
【００５７】
その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５８】
さらに、図４（ｃ）に示す電流検出装置は、導体４に流れる電流を検出する装置であり、複数のコイル１ａ，１ｂ、及び磁性体１１ａ，１１ｂにより構成される。
【００５９】
磁性体１１ａは、本発明の第１磁性体に対応し、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の一端同士を磁気的に短絡する。また、磁性体１１ｂは、本発明の第２磁性体に対応し、第１磁性体（磁性体１１ａ）と当接しないように設けられ、複数のコイル１ａ，１ｂの各々の他端同士を磁気的に短絡する。これらの磁性体１１ａ，１１ｂは、フェライトやパーマロイ等の磁性体により構成されており、コイル１ａ，１ｂを挟み込んでいる。図４（ｃ）に示すように、これら複数のコイル１ａ，１ｂと磁性体１１ａと磁性体１１ｂとは、全体として導体４を周回するように構成されている。
【００６０】
また、磁性体１１ａ，１１ｂは、本発明の第３磁性体に対応し、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に、複数のコイル１ａ，１ｂの外側に設けられている。すなわち、磁性体１１ａは、導体４から見てコイル１ａの外側にコイル１ａと平行に配置されている。同様に、磁性体１１ｂは、導体４から見てコイル１ｂの外側にコイル１ｂと平行に配置されている。
【００６１】
また、第１磁性体（磁性体１１ａ）と第２磁性体（磁性体１１ｂ）と第３磁性体（磁性体１１ａ，１１ｂ）とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されている。すなわち、コイル１ａと平行に配置されている磁性体１１ａの一部分と磁性体１１ｂの一部分とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。同様に、コイル１ｂと平行に配置されている磁性体１１ａの一部分と磁性体１１ｂの一部分とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に重なるように構成されており、外乱に対して二重のシールドとなるように構成されている。
【００６２】
その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００６３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的な動作は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。ただし、本実施例の電流検出装置における第１磁性体と第２磁性体と第３磁性体とは、導体４に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されているので、磁性体同士の対向する面積を広くとることができ、磁気抵抗を減らすことができる。このため、実施例１の場合に比して磁性体間のギャップを広くとることができ、磁性体間の隙間寸法精度を緩和することができる。
【００６４】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る電流検出装置によれば、実施例１と同様の効果を得ることができ、さらに磁性体を重ねるように構成することで外乱からの影響を低減することができる。また、本実施例の電流検出装置は、磁性体間のギャップを広くとることができ、磁性体間の隙間寸法精度を緩和することができるので、コストダウンに資するという利点も有する。
【００６５】
なお、実施例１，２で説明した電流検出装置を利用して電力量計を構成することができる。図５は、本実施例の電力量計の構成を示すブロック図である。この電力量計は、図５に示すように、電流検出部１５、電圧検出部２０、電力演算部３０、及び表示部４０により構成される。
【００６６】
電流検出部１５は、本発明の電流検出装置に対応し、実施例１，２で説明した電流検出装置を利用することができる。電流検出部１５は、需要家の負荷にて使用される使用電流（Ａ１）を検出し、当該使用電流に応じた低レベルの電気信号に変換し出力する。
【００６７】
電圧検出部２０は、被測定系の電圧を検出する部分であり、電圧トランスやアテネッタ等の分圧抵抗器等により構成されており、需要家の負荷にて使用される使用電圧（Ｖ１）を検出し、当該使用電圧に正比例した低レベルの電気信号に変換し出力する。
【００６８】
電力演算部３０は、電流検出部１５により検出された導体４に流れる電流と電圧検出部２０により検出された電圧とに基づいて、電力量を演算する。具体的には、電力演算部３０は、デジタル乗算回路やＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロサ）等により構成されており、電流検出部１５から出力された使用電流（Ａ１）に関する信号と、電圧検出部２０から出力された使用電圧（Ｖ１）に関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。
【００６９】
さらに電力演算部３０は、使用電力に正比例したデータ（Ａ１・Ｖ１）の演算結果を使用量データとして編集し出力する。なお、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ならびに各時間帯毎の時間帯使用量等、需要家の使用電力に関するデータをいう。
【００７０】
また、電流検出部１５から出力された使用電流（Ａ１）に関する信号は、コイルの芯材が磁性体である場合を除いて、使用電流（Ａ１）が微分された信号に正比例した信号であるため、需要家の使用電力に正比例したデータ（Ａ１・Ｖ１）に変換される前に、電力演算部３０にて積分される。表示部４０は、液晶表示器等により構成されており、使用量データを表示する。
【００７１】
このように、本発明の電流検出装置を利用した電力量計を構成することにより、外乱からの影響を低減し、精度よく電力量を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る電流検出装置及び電力量計は、磁電変換により導体を流れる電流の大きさを検出する電流検出装置及びこれを用いた電力量計に利用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１ａ，１ｂ コイル
２ａ，２ｂ 磁性体
３ａ，３ｂ 磁性体
４ 導体
５ａ，５ｂ 磁性体
６ａ，６ｂ 磁性体
７ａ，７ｂ 磁性体
８ａ，８ｂ 磁性体
９ａ，９ｂ 磁性体
１０ａ，１０ｂ 磁性体
１１ａ，１１ｂ 磁性体
１５ 電流検出部
２０ 電圧検出部
３０ 電力演算部
４０ 表示部
１００ 電流検出装置
１１０ 一次導体
１２０，１３０ コイル部
１４０，１５０ 支持部
１６０ 接続線
１７０，１８０ 出力端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記導体の周囲に配置され、前記導体に流れる電流に応じた磁界を受けて前記導体に流れる電流を検出する複数のコイルと、
前記複数のコイルの各々の一端同士を磁気的に短絡する第１磁性体と、
前記第１磁性体と当接しないように設けられ、前記複数のコイルの各々の他端同士を磁気的に短絡する第２磁性体と、
前記導体に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に前記複数のコイルの外側に設けられた第３磁性体とを備え、
前記複数のコイルと前記第１磁性体と前記第２磁性体とは、全体として前記導体を周回するように構成されていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記第３磁性体は、前記第１磁性体と前記第２磁性体との少なくとも一方に一体化していることを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
【請求項３】
前記第１磁性体と前記第２磁性体とは、同じ形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記第１磁性体と前記第２磁性体と前記第３磁性体とは、前記導体に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電流検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電流検出装置と、
被測定系の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出装置により検出された前記導体に流れる電流と前記電圧検出部により検出された電圧とに基づいて、電力又は電力量を演算する電力演算部と、
を備えることを特徴とする電力量計。
【請求項１】
導体に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記導体の周囲に配置され、前記導体に流れる電流に応じた磁界を受けて前記導体に流れる電流を検出する複数のコイルと、
前記複数のコイルの各々の一端同士を磁気的に短絡する第１磁性体と、
前記第１磁性体と当接しないように設けられ、前記複数のコイルの各々の他端同士を磁気的に短絡する第２磁性体と、
前記導体に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に前記複数のコイルの外側に設けられた第３磁性体とを備え、
前記複数のコイルと前記第１磁性体と前記第２磁性体とは、全体として前記導体を周回するように構成されていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記第３磁性体は、前記第１磁性体と前記第２磁性体との少なくとも一方に一体化していることを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
【請求項３】
前記第１磁性体と前記第２磁性体とは、同じ形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記第１磁性体と前記第２磁性体と前記第３磁性体とは、前記導体に電流が流れる方向を中心軸として、その円周上に複数の磁性体が重なるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電流検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電流検出装置と、
被測定系の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出装置により検出された前記導体に流れる電流と前記電圧検出部により検出された電圧とに基づいて、電力又は電力量を演算する電力演算部と、
を備えることを特徴とする電力量計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１５３７１（Ｐ２０１３−１５３７１Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７４６３（Ｐ２０１１−１４７４６３）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（３０９０４２０７１）東光東芝メーターシステムズ株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（３０９０４２０７１）東光東芝メーターシステムズ株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
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