電流測定装置
【課題】複数の導線を内包する任意の電線を対象として簡易に電流を測定することが可能な電流測定装置を得る。
【解決手段】電流測定装置１は、複数の導線１１Ａ〜１１Ｃを内包する電線１０に流れる電流を測定する電流測定装置であって、電線１０の任意断面の外周上に離間して配置され、導線１１Ａ，１１Ｂを流れる電流に起因して発生した磁束に基づいて当該電流を検出する、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃと、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃのうち出力値が最大である一の電流検出素子の当該出力値に基づいて、電線１０に流れる電流を測定する電流測定手段５０と、を備える。
【解決手段】電流測定装置１は、複数の導線１１Ａ〜１１Ｃを内包する電線１０に流れる電流を測定する電流測定装置であって、電線１０の任意断面の外周上に離間して配置され、導線１１Ａ，１１Ｂを流れる電流に起因して発生した磁束に基づいて当該電流を検出する、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃと、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃのうち出力値が最大である一の電流検出素子の当該出力値に基づいて、電線１０に流れる電流を測定する電流測定手段５０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流測定装置に関し、特に、複数の導線を内包する電線に流れる電流を測定する電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１には、背景技術に係る電流測定装置が開示されている。当該電流測定装置は、２本の導線を含む平形の平行コードに流れる電流を測定するための装置である。１個のホール素子を有する磁気検出器によって平行コードを挟むことにより、２本の導線間にホール素子が配置される。そして、２本の導線間に発生する磁束をホール素子によって検出することにより、平行コードに流れる電流が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８９７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された電流測定装置によると、測定対象が、２本の導線を含む平形の平行コードに限定される。そのため、丸形の電線や３本以上の導線を含む電線等を対象として電流測定を行うことができないという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、複数の導線を内包する任意の電線を対象として簡易に電流を測定することが可能な電流測定装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る電流測定装置は、複数の導線を内包する電線に流れる電流を測定する電流測定装置であって、前記電線の任意断面の外周上に離間して配置され、前記導線を流れる電流に起因して発生した磁束に基づいて当該電流を検出する、複数の電流検出素子と、前記複数の電流検出素子のうち出力値が最大である一の電流検出素子の当該出力値に基づいて、前記電線に流れる電流を測定する測定手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
第１の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子が、電線の任意断面の外周上に離間して配置される。電流検出素子の配置位置での磁束は、電流検出素子と導線との間の距離が大きくなるほど小さくなる。従って、ある導線の周囲に発生する磁束の向きと他の導線の周囲に発生する磁束の向きとが互いに逆である場合であっても、両導線からの距離の差が大きい位置に配置された電流検出素子からは、比較的大きい出力値が得られる。そこで、複数の電流検出素子のうち出力値が最大である一の電流検出素子の当該出力値に基づくことにより、電線に流れる電流を測定手段によって測定することが可能となる。しかも、第１の態様に係る電流測定装置によれば、測定対象は２本の導線を含む平形の平行コードに限定されず、丸形の電線や３本以上の導線を含む電線等の任意の電線を対象として電流測定を行うことが可能となる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る電流測定装置は、第１の態様に係る電流測定装置において特に、前記複数の電流検出素子の各々に対応して配置され、発生した前記磁束を各前記電流検出素子に誘導する複数の磁性体をさらに備え、隣接する前記磁性体同士の間には所定のギャップが設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
第２の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子の各々に対応して複数の磁性体が配置されており、隣接する磁性体同士の間には所定のギャップが設けられている。隣接する磁性体同士の間にギャップを設け、導線の周囲に発生した磁束の一部をギャップから外部に漏洩させることにより、ある向きの磁束の合計と、その向きとは逆向きの磁束の合計とを意図的に異ならせることができる。その結果、逆向きの磁束同士が完全に打ち消し合ってしまうという事態を回避することが可能となる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る電流測定装置は、第１又は第２の態様に係る電流測定装置において特に、前記複数の電流検出素子は、少なくとも三つの電流検出素子を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
第３の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子は、少なくとも三つの電流検出素子を含む。少なくとも三つの電流検出素子を配置することによって、全ての電流検出素子において逆向きの磁束同士が完全に打ち消し合ってしまうという事態は発生しないため、電流測定を適切に行うことが可能となる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る電流測定装置は、第３の態様に係る電流測定装置において特に、前記複数の電流検出素子は、等間隔に配置された三つの電流検出素子から成ることを特徴とするものである。
【００１３】
第４の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子は、等間隔に配置された三つの電流検出素子から成る。従って、四つ以上の電流検出素子を用いる場合と比較して、製造コストを削減できるとともに、ギャップから漏洩する磁束を最小限に抑えることができるため、電流の測定精度を向上することが可能となる。
【００１４】
本発明の第５の態様に係る電流測定装置は、第１〜第４のいずれか一つの態様に係る電流測定装置において特に、前記複数の電流検出素子を含むユニットが、前記電流検出素子の配置位置をずらして複数個配置されることを特徴とするものである。
【００１５】
第５の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子を含むユニットが、電流検出素子の配置位置をずらして複数個配置される。従って、複数の導線からの距離の差がより大きい位置にいずれかの電流検出素子が配置される可能性が高まる。従って、より大きい最大出力値が得られる可能性が高まるため、電流の測定精度を向上することが可能となる。
【００１６】
本発明の第６の態様に係る電流測定装置は、第１〜第５のいずれか一つの態様に係る電流測定装置において特に、前記測定手段は、前記複数の電流検出素子の出力に接続された複数の増幅回路と、前記複数の増幅回路の出力に接続された信号処理装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１７】
第６の態様に係る電流測定装置によれば、各電流検出素子の出力に増幅回路が接続されることにより、各電流検出素子の出力値が各増幅回路によってそれぞれ増幅されて信号処理装置に入力される。そのため、複数の電流検出素子の各出力値をリアルタイムに信号処理装置に入力することが可能となる。
【００１８】
本発明の第７の態様に係る電流測定装置は、第１〜第５のいずれか一つの態様に係る電流測定装置において特に、前記測定手段は、前記複数の電流検出素子の出力に接続され、前記複数の電流検出素子からの出力値を順に切り換えて出力する切換回路と、前記切換回路の出力に接続された増幅回路と、前記増幅回路の出力に接続された信号処理装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１９】
第７の態様に係る電流測定装置によれば、各電流検出素子の出力は切換回路に接続され、切換回路の出力が増幅回路に接続される。従って、各電流検出素子の出力にそれぞれ増幅回路が接続される場合と比較すると、増幅回路の個数を削減できるため、低コスト化を図ることが可能となる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係る電流測定装置は、第１〜第７のいずれか一つの態様に係る電流測定装置において特に、前記電線は円形の断面形状を有することを特徴とするものである。
【００２１】
第８の態様に係る電流測定装置によれば、測定対象である電線は円形の断面形状を有する。このように本発明に係る電流測定装置は、複数の電流検出素子を用いることにより、平形のケーブルに限らず、丸形のケーブル等を対象として電流測定を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、複数の導線を内包する任意の電線を対象として簡易に電流を測定することが可能な電流測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電流測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】電線の断面構造を示す断面図である。
【図３】電線の周囲に電流センサユニットが取り付けられた状態を示す断面図である。
【図４】電線への電流センサユニットの取り付け構造の具体例を示す図である。
【図５】導線に電流が流れた時に電流検出素子を貫通して発生する磁束を示す図である。
【図６】電流測定手段の第１の例を示すブロック図である。
【図７】電流測定手段の第２の例を示すブロック図である。
【図８】電線の周囲に追加の電流センサユニットが取り付けられた状態を示す断面図である。
【図９】電線の周囲に複数の電流センサユニットが取り付けられた状態を示す図である。
【図１０】電線及び電流センサユニットの構造の変形例を示す断面図である。
【図１１】電線及び電流センサユニットの構造の変形例を示す断面図である。
【図１２】電線及び電流センサユニットの構造の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る電流測定装置１の構成を概略的に示す図である。図１の（Ａ）は側面図を示し、図１の（Ｂ）は正面図を示している。電流測定装置１は、回路基板５を内蔵する下部筐体３と、下部筐体３に着脱自在な上部筐体２とを有している。測定対象である電線１０は、電流センサユニット４を介して、下部筐体３と上部筐体２とによって上下から挟み込まれて固定される。図１の（Ｃ）に示すように、電流センサユニット４は、電線１０の長さ方向における任意断面の外周上に配置される。本実施の形態の例において、電線１０は、円形の断面形状を有する丸形電源ケーブルである。図１の（Ｂ）に示すように、下部筐体３の正面には、ＬＥＤ又はＬＣＤ等の表示部６と、無線ＬＡＮ又はＵＳＢ等の通信部７とが配置されている。
【００２６】
図２は、電線１０の断面構造を示す断面図である。電線１０は、複数本（この例では３本）の導線１１Ａ〜１１Ｃを内包している。導線１１Ａ〜１１Ｃは、ビニル絶縁体等の絶縁体１２Ａ〜１２Ｃによってそれぞれ被覆されており、さらにその周囲がビニルシース等の絶縁体１３によって被覆されている。導線１１Ａは、商用電源の非接地側に接続されるＬ端子用の導線である。導線１１Ｂは、商用電源の接地側に接続されるＮ端子用の導線である。導線１１Ｃは、アースに接続されるＦＧ端子用の導線である。導線１１Ａと導線１１Ｂとには、電流値が同じで方向が逆向きの電流が流れる。導線１１Ｃには、通常状態では電流は流れない。
【００２７】
図３は、図２に示した電線１０の周囲に電流センサユニット４が取り付けられた状態を示す断面図である。電流センサユニット４は、互いに離間して電線１０の外周上に等間隔に配置された複数個（この例では３個）の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃを有している。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃは、例えばホール素子であり、導線１１Ａ〜１１Ｃを流れる電流に起因してその周囲に発生した磁束に基づいて、当該電流を検出する。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃは、発生した磁束を電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃに誘導するためのフェライトコア等の磁性体２１Ａ〜２１Ｃの一方端面に、それぞれ固定されている。磁性体２１Ａ〜２１Ｃは、電線１０の外周円の曲率に対応する円弧状の外形を有している。図３に示すように、電流検出素子２２Ａと磁性体２１Ｂの他方端面との間にはギャップ２３Ａが設けられており、電流検出素子２２Ｂと磁性体２１Ｃの他方端面との間にはギャップ２３Ｂが設けられており、電流検出素子２２Ｃと磁性体２１Ａの他方端面との間にはギャップ２３Ｃが設けられている。
【００２８】
図４は、電線１０への電流センサユニット４の取り付け構造の具体例を示す図である。上部筐体２の内面にはバネ２５Ａ，２５Ｂが固定されており、下部筐体３の内面にはバネ２５Ｃが固定されている。上部筐体２及び下部筐体３の各一方側面は、ヒンジ２６によって回動自在に連結されている。ユーザは、上部筐体２を開いて下部筐体３の所定の箇所に電線１０及び電流センサユニット４を配置する。次に、上部筐体２を閉じた後、ストッパ２７によって上部筐体２及び下部筐体３の各他方側面を固定する。これにより、バネ２５Ａ〜２５Ｃの付勢力によって磁性体２１Ａ〜２１Ｃが電線１０に向けて押し付けられ、その結果、磁性体２１Ａ〜２１Ｃと電線１０とが密着する。このような取り付け構造を採用することにより、直径が異なる様々な電線１０に対して電流センサユニット４を適切に取り付けることができる。
【００２９】
図５は、導線１１Ａ，１１Ｂに電流が流れた時に電流検出素子２２Ａ，２２Ｂを貫通して発生する磁束を示す図である。この例では、導線１１Ａには紙面の手前から奥に向かって電流が流れ、導線１１Ｂには紙面の奥から手前に向かって電流が流れている状態を示している。周知のビオサバールの法則より、導線に流れる電流に起因してその周囲に発生する磁束の大きさは、導線との距離が大きくなるほど小さくなる。図５に示した例では、電流検出素子２２Ａと導線１１Ａとの間の距離は、電流検出素子２２Ａと導線１１Ｂとの間の距離よりも小さい。従って、導線１１Ａに流れる電流に起因して電流検出素子２２Ａを貫通して発生する磁束（矢印Ｙ１）の大きさは、導線１１Ｂに流れる電流に起因して電流検出素子２２Ａを貫通して発生する磁束（矢印Ｙ２）の大きさよりも大きくなる。よって、電流検出素子２２Ａには、両磁束が打ち消し合った後の矢印Ｙ１の向きの残余の磁束に応じた起電力が現れる。また、電流検出素子２２Ｂと導線１１Ａとの間の距離は、電流検出素子２２Ｂと導線１１Ｂとの間の距離よりも大きい。従って、導線１１Ａに流れる電流に起因して電流検出素子２２Ｂを貫通して発生する磁束（矢印Ｙ３）の大きさは、導線１１Ｂに流れる電流に起因して電流検出素子２２Ｂを貫通して発生する磁束（矢印Ｙ４）の大きさよりも小さくなる。よって、電流検出素子２２Ｂには、両磁束が打ち消し合った後の矢印Ｙ４の向きの残余の磁束に応じた起電力が現れる。
【００３０】
理論上は、導線１１Ａ，１１Ｂの中心点を通る直線Ｘ１上に電流検出素子が配置された場合に、当該電流検出素子と導線１１Ａ，１１Ｂとの距離の差が最も大きくなり、直線Ｘ１に直交する直線Ｘ２上に電流検出素子が配置された場合に、当該電流検出素子と導線１１Ａ，１１Ｂとの距離の差が最も小さくなる。従って、直線Ｘ１の近くに配置されている電流検出素子ほどその出力値は大きくなり、直線Ｘ２の近くに配置されている電流検出素子ほどその出力値は小さくなる。図５に示した例では、電流検出素子２２Ａが直線Ｘ１の最も近くに配置されているため、電流検出素子２２Ａの出力値が最も大きくなる。また、電流検出素子２２Ｃは直線Ｘ２の近くに配置されているため、電流検出素子２２Ｃの出力値は小さくなる。
【００３１】
図６は、図１に示した回路基板５上に形成される電流測定手段５０の第１の例を示すブロック図である。電流測定手段５０は、増幅回路３１Ａ〜３１Ｃと、マイコン等の信号処理装置３４とを有している。信号処理装置３４は、ＡＤコンバータ３２Ａ〜３２Ｃとデータ処理部３３とを有している。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの各出力は増幅回路３１Ａ〜３１Ｃにそれぞれ接続されており、増幅回路３１Ａ〜３１Ｃの各出力はＡＤコンバータ３２Ａ〜３２Ｃにそれぞれ接続されており、ＡＤコンバータ３２Ａ〜３２Ｃの各出力はデータ処理部３３に接続されている。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値は、まず増幅回路３１Ａ〜３１Ｃによってそれぞれ増幅され、次にＡＤコンバータ３２Ａ〜３２Ｃによってディジタルデータにそれぞれ変換されて、データ処理部３３に入力される。データ処理部３３は、電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値のうち最大の出力値を選択し、その最大出力値に基づいて電線１０に流れる電流を測定する。例えば、電線１０に電流が流れている状態と流れていない状態とを区別するための所定のしきい値を予め設定してデータ処理部３３内に保存しておき、最大出力値がしきい値以上である場合には電線１０に電流が流れていると判定し、最大出力値がしきい値未満である場合には電線１０に電流が流れていないと判定する。そして、その判定の結果を、表示部６に表示するとともに、通信部７からパソコンや表示装置等の外部端末に向けて送信する。あるいは、最大出力値を電流値に換算することによって電線１０に流れている電流値を算出し、その算出した電流値を、表示部６に表示するとともに、通信部７から外部端末に向けて送信する。
【００３２】
図７は、図１に示した回路基板５上に形成される電流測定手段５０の第２の例を示すブロック図である。電流測定手段５０は、アナログマルチプレクサ等の切換回路３５と、増幅回路３１と、信号処理装置３４とを有している。信号処理装置３４は、ＡＤコンバータ３２とデータ処理部３３とを有している。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの各出力は切換回路３５に接続されており、切換回路３５の出力は増幅回路３１に接続されており、増幅回路３１の出力はＡＤコンバータ３２に接続されており、ＡＤコンバータ３２の出力はデータ処理部３３に接続されている。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値は、切換回路３５に入力される。切換回路３５は、データ処理部３３から定期的に入力される制御信号に基づいて、電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値を順に切り換えて出力する。切換回路３５から順に出力された各出力値は、まず増幅回路３１によって増幅され、次にＡＤコンバータ３２によってディジタルデータに変換されて、データ処理部３３に順に入力される。データ処理部３３は、電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値のうち最大の出力値を選択し、上記と同様にその最大出力値に基づいて電線１０に流れる電流を測定する。
【００３３】
＜第１の変形例＞
図８は、図２に示した電線１０の周囲に追加の電流センサユニット８が取り付けられた状態を示す断面図である。電流センサユニット８は、図３に示した電流センサユニット４と同様に、互いに離間して電線１０の外周上に等間隔に配置された複数個（この例では３個）の電流検出素子２２Ｄ〜２２Ｆを有している。電流検出素子２２Ｄ〜２２Ｆは、発生した磁束を電流検出素子２２Ｄ〜２２Ｆに誘導するための磁性体２１Ｄ〜２１Ｆの一方端面に、それぞれ固定されている。磁性体２１Ｄ〜２１Ｆは、電線１０の外周円の曲率に対応する円弧状の外形を有している。図８に示すように、電流検出素子２２Ｄと磁性体２１Ｅの他方端面との間にはギャップ２３Ｄが設けられており、電流検出素子２２Ｅと磁性体２１Ｆの他方端面との間にはギャップ２３Ｅが設けられており、電流検出素子２２Ｆと磁性体２１Ｄの他方端面との間にはギャップ２３Ｆが設けられている。
【００３４】
図９は、電線１０の周囲に複数の電流センサユニット４，８が取り付けられた状態を示す図である。図９に示すように、電流センサユニット８は電流センサユニット４に近接して配置される。また、図３と図８とを比較すると明らかなように、電流センサユニット８における電流検出素子２２Ｄ〜２２Ｆの配置位置と、電流センサユニット４における電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの配置位置とは、互いに補間する位置関係にある。具体的には、電流検出素子２２Ｄは電流検出素子２２Ａと電流検出素子２２Ｂとの中間の位置（つまり電流検出素子２２Ａ，２２Ｂの各配置位置に対して６０度ずれた位置）に配置され、電流検出素子２２Ｅは電流検出素子２２Ｂと電流検出素子２２Ｃとの中間の位置（つまり電流検出素子２２Ｂ，２２Ｃの各配置位置に対して６０度ずれた位置）に配置され、電流検出素子２２Ｆは電流検出素子２２Ｃと電流検出素子２２Ａとの中間の位置（つまり電流検出素子２２Ｃ，２２Ａの各配置位置に対して６０度ずれた位置）に配置される。
【００３５】
＜第２の変形例＞
図１０〜１２は、電線及び電流センサユニットの構造の変形例をそれぞれ示す断面図である。上記実施の形態では、電線１０が３本の導線１１Ａ〜１１Ｃを内包し、電流センサユニット４がそれぞれ３個の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃ及び磁性体２１Ａ〜２１Ｃを有する例について述べたが、導線の本数は二本以上であればよく、電流検出素子及び磁性体の個数はそれぞれ２個以上（望ましくは３個以上）であればよい。
【００３６】
図１０に示した例では、電線１０は２本の導線１１Ａ，１１Ｂを内包し、電流センサユニット４はそれぞれ３個の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃ及び磁性体２１Ａ〜２１Ｃを有する。
【００３７】
図１１に示した例では、電線１０は３本の導線１１Ａ〜１１Ｃを内包し、電流センサユニット４はそれぞれ４個の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｄ及び磁性体２１Ａ〜２１Ｄを有する。
【００３８】
図１２に示した例では、電線１０は２本の導線１１Ａ，１１Ｂを内包し、電流センサユニット４はそれぞれ４個の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｄ及び磁性体２１Ａ〜２１Ｄを有する。
【００３９】
また、電線１０の断面形状は円形に限らず、平形、四角形、又は楕円形等の任意の形状であってよい。
【００４０】
＜まとめ＞
このように本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃが、電線１０の任意断面の外周上に離間して配置される。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの配置位置での磁束は、電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃと導線１１Ａ，１１Ｂとの間の距離が大きくなるほど小さくなる。従って、導線１１Ａの周囲に発生する磁束の向きと導線１１Ｂの周囲に発生する磁束の向きとが互いに逆である場合であっても、両導線１１Ａ，１１Ｂからの距離の差が大きい位置に配置された電流検出素子２２Ａ，２２Ｂからは、比較的大きい出力値が得られる。そこで、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃのうち出力値が最大である電流検出素子２２Ａの当該出力値に基づくことにより、電線１０に流れる電流を電流測定手段５０によって測定することが可能となる。しかも、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、測定対象は２本の導線を含む平形の平行コードに限定されず、丸形の電線や３本以上の導線を含む電線等の任意の電線を対象として電流測定を行うことが可能となる。
【００４１】
また、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの各々に対応して複数の磁性体２１Ａ〜２１Ｃが配置されており、隣接する磁性体２１Ａ〜２１Ｃ同士の間には所定のギャップ２３Ａ〜２３Ｃが設けられている。隣接する磁性体２１Ａ〜２１Ｃ同士の間にギャップ２３Ａ〜２３Ｃを設け、導線１０の周囲に発生した磁束の一部をギャップ２３Ａ〜２３Ｃから外部に漏洩させることにより、ある向きの磁束の合計と、その向きとは逆向きの磁束の合計とを意図的に異ならせることができる。その結果、逆向きの磁束同士が完全に打ち消し合ってしまうという事態を回避することが可能となる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、電流センサユニット４は、少なくとも三つの電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃを含む。少なくとも三つの電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃを配置することによって、全ての電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃにおいて逆向きの磁束同士が完全に打ち消し合ってしまうという事態は発生しないため、電流測定を適切に行うことが可能となる。
【００４３】
また、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、電流センサユニット４は、等間隔に配置された三つの電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃから成る。従って、四つ以上の電流検出素子を用いる場合（例えば図１１，１２）と比較して、製造コストを削減できるとともに、ギャップから漏洩する磁束を最小限に抑えることができるため、電流の測定精度を向上することが可能となる。
【００４４】
また、上記第１の変形例に係る電流測定装置１によれば、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃ，２２Ｄ〜２２Ｆを含む複数の電流センサユニット４，８が、電流検出素子の配置位置をずらして配置される。従って、導線１１Ａ，１１Ｂからの距離の差がより大きい位置にいずれかの電流検出素子が配置される可能性が高まる。従って、より大きい最大出力値が得られる可能性が高まるため、電流の測定精度を向上することが可能となる。
【００４５】
また、図６に示した電流測定手段５０によれば、各電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの出力に増幅回路３１Ａ〜３１Ｃが接続されることにより、各電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの出力値が各増幅回路３１Ａ〜３１Ｃによってそれぞれ増幅されて信号処理装置３４に入力される。そのため、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの各出力値をリアルタイムに信号処理装置３４に入力することが可能となる。
【００４６】
また、図７に示した電流測定手段５０によれば、各電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの出力は切換回路３５に接続され、切換回路３５の出力が増幅回路３１に接続される。従って、各電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの出力にそれぞれ増幅回路３１Ａ〜３１Ｃが接続される場合（図６）と比較すると、増幅回路の個数を削減できるため、低コスト化を図ることが可能となる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、測定対象である電線１０は円形の断面形状を有する。このように本発明に係る電流測定装置１は、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃを用いることにより、平形のケーブルに限らず、丸形のケーブル等を対象として電流測定を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電流測定装置
４，８ 電流センサユニット
１０ 電線
１１Ａ〜１１Ｃ 導線
２１Ａ〜２１Ｆ 磁性体
２２Ａ〜２２Ｆ 電流検出素子
２３Ａ〜２３Ｆ ギャップ
３１，３１Ａ〜３１Ｃ 増幅回路
３４ 信号処理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流測定装置に関し、特に、複数の導線を内包する電線に流れる電流を測定する電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１には、背景技術に係る電流測定装置が開示されている。当該電流測定装置は、２本の導線を含む平形の平行コードに流れる電流を測定するための装置である。１個のホール素子を有する磁気検出器によって平行コードを挟むことにより、２本の導線間にホール素子が配置される。そして、２本の導線間に発生する磁束をホール素子によって検出することにより、平行コードに流れる電流が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８９７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された電流測定装置によると、測定対象が、２本の導線を含む平形の平行コードに限定される。そのため、丸形の電線や３本以上の導線を含む電線等を対象として電流測定を行うことができないという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、複数の導線を内包する任意の電線を対象として簡易に電流を測定することが可能な電流測定装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る電流測定装置は、複数の導線を内包する電線に流れる電流を測定する電流測定装置であって、前記電線の任意断面の外周上に離間して配置され、前記導線を流れる電流に起因して発生した磁束に基づいて当該電流を検出する、複数の電流検出素子と、前記複数の電流検出素子のうち出力値が最大である一の電流検出素子の当該出力値に基づいて、前記電線に流れる電流を測定する測定手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
第１の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子が、電線の任意断面の外周上に離間して配置される。電流検出素子の配置位置での磁束は、電流検出素子と導線との間の距離が大きくなるほど小さくなる。従って、ある導線の周囲に発生する磁束の向きと他の導線の周囲に発生する磁束の向きとが互いに逆である場合であっても、両導線からの距離の差が大きい位置に配置された電流検出素子からは、比較的大きい出力値が得られる。そこで、複数の電流検出素子のうち出力値が最大である一の電流検出素子の当該出力値に基づくことにより、電線に流れる電流を測定手段によって測定することが可能となる。しかも、第１の態様に係る電流測定装置によれば、測定対象は２本の導線を含む平形の平行コードに限定されず、丸形の電線や３本以上の導線を含む電線等の任意の電線を対象として電流測定を行うことが可能となる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る電流測定装置は、第１の態様に係る電流測定装置において特に、前記複数の電流検出素子の各々に対応して配置され、発生した前記磁束を各前記電流検出素子に誘導する複数の磁性体をさらに備え、隣接する前記磁性体同士の間には所定のギャップが設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
第２の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子の各々に対応して複数の磁性体が配置されており、隣接する磁性体同士の間には所定のギャップが設けられている。隣接する磁性体同士の間にギャップを設け、導線の周囲に発生した磁束の一部をギャップから外部に漏洩させることにより、ある向きの磁束の合計と、その向きとは逆向きの磁束の合計とを意図的に異ならせることができる。その結果、逆向きの磁束同士が完全に打ち消し合ってしまうという事態を回避することが可能となる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る電流測定装置は、第１又は第２の態様に係る電流測定装置において特に、前記複数の電流検出素子は、少なくとも三つの電流検出素子を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
第３の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子は、少なくとも三つの電流検出素子を含む。少なくとも三つの電流検出素子を配置することによって、全ての電流検出素子において逆向きの磁束同士が完全に打ち消し合ってしまうという事態は発生しないため、電流測定を適切に行うことが可能となる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る電流測定装置は、第３の態様に係る電流測定装置において特に、前記複数の電流検出素子は、等間隔に配置された三つの電流検出素子から成ることを特徴とするものである。
【００１３】
第４の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子は、等間隔に配置された三つの電流検出素子から成る。従って、四つ以上の電流検出素子を用いる場合と比較して、製造コストを削減できるとともに、ギャップから漏洩する磁束を最小限に抑えることができるため、電流の測定精度を向上することが可能となる。
【００１４】
本発明の第５の態様に係る電流測定装置は、第１〜第４のいずれか一つの態様に係る電流測定装置において特に、前記複数の電流検出素子を含むユニットが、前記電流検出素子の配置位置をずらして複数個配置されることを特徴とするものである。
【００１５】
第５の態様に係る電流測定装置によれば、複数の電流検出素子を含むユニットが、電流検出素子の配置位置をずらして複数個配置される。従って、複数の導線からの距離の差がより大きい位置にいずれかの電流検出素子が配置される可能性が高まる。従って、より大きい最大出力値が得られる可能性が高まるため、電流の測定精度を向上することが可能となる。
【００１６】
本発明の第６の態様に係る電流測定装置は、第１〜第５のいずれか一つの態様に係る電流測定装置において特に、前記測定手段は、前記複数の電流検出素子の出力に接続された複数の増幅回路と、前記複数の増幅回路の出力に接続された信号処理装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１７】
第６の態様に係る電流測定装置によれば、各電流検出素子の出力に増幅回路が接続されることにより、各電流検出素子の出力値が各増幅回路によってそれぞれ増幅されて信号処理装置に入力される。そのため、複数の電流検出素子の各出力値をリアルタイムに信号処理装置に入力することが可能となる。
【００１８】
本発明の第７の態様に係る電流測定装置は、第１〜第５のいずれか一つの態様に係る電流測定装置において特に、前記測定手段は、前記複数の電流検出素子の出力に接続され、前記複数の電流検出素子からの出力値を順に切り換えて出力する切換回路と、前記切換回路の出力に接続された増幅回路と、前記増幅回路の出力に接続された信号処理装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１９】
第７の態様に係る電流測定装置によれば、各電流検出素子の出力は切換回路に接続され、切換回路の出力が増幅回路に接続される。従って、各電流検出素子の出力にそれぞれ増幅回路が接続される場合と比較すると、増幅回路の個数を削減できるため、低コスト化を図ることが可能となる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係る電流測定装置は、第１〜第７のいずれか一つの態様に係る電流測定装置において特に、前記電線は円形の断面形状を有することを特徴とするものである。
【００２１】
第８の態様に係る電流測定装置によれば、測定対象である電線は円形の断面形状を有する。このように本発明に係る電流測定装置は、複数の電流検出素子を用いることにより、平形のケーブルに限らず、丸形のケーブル等を対象として電流測定を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、複数の導線を内包する任意の電線を対象として簡易に電流を測定することが可能な電流測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電流測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】電線の断面構造を示す断面図である。
【図３】電線の周囲に電流センサユニットが取り付けられた状態を示す断面図である。
【図４】電線への電流センサユニットの取り付け構造の具体例を示す図である。
【図５】導線に電流が流れた時に電流検出素子を貫通して発生する磁束を示す図である。
【図６】電流測定手段の第１の例を示すブロック図である。
【図７】電流測定手段の第２の例を示すブロック図である。
【図８】電線の周囲に追加の電流センサユニットが取り付けられた状態を示す断面図である。
【図９】電線の周囲に複数の電流センサユニットが取り付けられた状態を示す図である。
【図１０】電線及び電流センサユニットの構造の変形例を示す断面図である。
【図１１】電線及び電流センサユニットの構造の変形例を示す断面図である。
【図１２】電線及び電流センサユニットの構造の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る電流測定装置１の構成を概略的に示す図である。図１の（Ａ）は側面図を示し、図１の（Ｂ）は正面図を示している。電流測定装置１は、回路基板５を内蔵する下部筐体３と、下部筐体３に着脱自在な上部筐体２とを有している。測定対象である電線１０は、電流センサユニット４を介して、下部筐体３と上部筐体２とによって上下から挟み込まれて固定される。図１の（Ｃ）に示すように、電流センサユニット４は、電線１０の長さ方向における任意断面の外周上に配置される。本実施の形態の例において、電線１０は、円形の断面形状を有する丸形電源ケーブルである。図１の（Ｂ）に示すように、下部筐体３の正面には、ＬＥＤ又はＬＣＤ等の表示部６と、無線ＬＡＮ又はＵＳＢ等の通信部７とが配置されている。
【００２６】
図２は、電線１０の断面構造を示す断面図である。電線１０は、複数本（この例では３本）の導線１１Ａ〜１１Ｃを内包している。導線１１Ａ〜１１Ｃは、ビニル絶縁体等の絶縁体１２Ａ〜１２Ｃによってそれぞれ被覆されており、さらにその周囲がビニルシース等の絶縁体１３によって被覆されている。導線１１Ａは、商用電源の非接地側に接続されるＬ端子用の導線である。導線１１Ｂは、商用電源の接地側に接続されるＮ端子用の導線である。導線１１Ｃは、アースに接続されるＦＧ端子用の導線である。導線１１Ａと導線１１Ｂとには、電流値が同じで方向が逆向きの電流が流れる。導線１１Ｃには、通常状態では電流は流れない。
【００２７】
図３は、図２に示した電線１０の周囲に電流センサユニット４が取り付けられた状態を示す断面図である。電流センサユニット４は、互いに離間して電線１０の外周上に等間隔に配置された複数個（この例では３個）の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃを有している。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃは、例えばホール素子であり、導線１１Ａ〜１１Ｃを流れる電流に起因してその周囲に発生した磁束に基づいて、当該電流を検出する。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃは、発生した磁束を電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃに誘導するためのフェライトコア等の磁性体２１Ａ〜２１Ｃの一方端面に、それぞれ固定されている。磁性体２１Ａ〜２１Ｃは、電線１０の外周円の曲率に対応する円弧状の外形を有している。図３に示すように、電流検出素子２２Ａと磁性体２１Ｂの他方端面との間にはギャップ２３Ａが設けられており、電流検出素子２２Ｂと磁性体２１Ｃの他方端面との間にはギャップ２３Ｂが設けられており、電流検出素子２２Ｃと磁性体２１Ａの他方端面との間にはギャップ２３Ｃが設けられている。
【００２８】
図４は、電線１０への電流センサユニット４の取り付け構造の具体例を示す図である。上部筐体２の内面にはバネ２５Ａ，２５Ｂが固定されており、下部筐体３の内面にはバネ２５Ｃが固定されている。上部筐体２及び下部筐体３の各一方側面は、ヒンジ２６によって回動自在に連結されている。ユーザは、上部筐体２を開いて下部筐体３の所定の箇所に電線１０及び電流センサユニット４を配置する。次に、上部筐体２を閉じた後、ストッパ２７によって上部筐体２及び下部筐体３の各他方側面を固定する。これにより、バネ２５Ａ〜２５Ｃの付勢力によって磁性体２１Ａ〜２１Ｃが電線１０に向けて押し付けられ、その結果、磁性体２１Ａ〜２１Ｃと電線１０とが密着する。このような取り付け構造を採用することにより、直径が異なる様々な電線１０に対して電流センサユニット４を適切に取り付けることができる。
【００２９】
図５は、導線１１Ａ，１１Ｂに電流が流れた時に電流検出素子２２Ａ，２２Ｂを貫通して発生する磁束を示す図である。この例では、導線１１Ａには紙面の手前から奥に向かって電流が流れ、導線１１Ｂには紙面の奥から手前に向かって電流が流れている状態を示している。周知のビオサバールの法則より、導線に流れる電流に起因してその周囲に発生する磁束の大きさは、導線との距離が大きくなるほど小さくなる。図５に示した例では、電流検出素子２２Ａと導線１１Ａとの間の距離は、電流検出素子２２Ａと導線１１Ｂとの間の距離よりも小さい。従って、導線１１Ａに流れる電流に起因して電流検出素子２２Ａを貫通して発生する磁束（矢印Ｙ１）の大きさは、導線１１Ｂに流れる電流に起因して電流検出素子２２Ａを貫通して発生する磁束（矢印Ｙ２）の大きさよりも大きくなる。よって、電流検出素子２２Ａには、両磁束が打ち消し合った後の矢印Ｙ１の向きの残余の磁束に応じた起電力が現れる。また、電流検出素子２２Ｂと導線１１Ａとの間の距離は、電流検出素子２２Ｂと導線１１Ｂとの間の距離よりも大きい。従って、導線１１Ａに流れる電流に起因して電流検出素子２２Ｂを貫通して発生する磁束（矢印Ｙ３）の大きさは、導線１１Ｂに流れる電流に起因して電流検出素子２２Ｂを貫通して発生する磁束（矢印Ｙ４）の大きさよりも小さくなる。よって、電流検出素子２２Ｂには、両磁束が打ち消し合った後の矢印Ｙ４の向きの残余の磁束に応じた起電力が現れる。
【００３０】
理論上は、導線１１Ａ，１１Ｂの中心点を通る直線Ｘ１上に電流検出素子が配置された場合に、当該電流検出素子と導線１１Ａ，１１Ｂとの距離の差が最も大きくなり、直線Ｘ１に直交する直線Ｘ２上に電流検出素子が配置された場合に、当該電流検出素子と導線１１Ａ，１１Ｂとの距離の差が最も小さくなる。従って、直線Ｘ１の近くに配置されている電流検出素子ほどその出力値は大きくなり、直線Ｘ２の近くに配置されている電流検出素子ほどその出力値は小さくなる。図５に示した例では、電流検出素子２２Ａが直線Ｘ１の最も近くに配置されているため、電流検出素子２２Ａの出力値が最も大きくなる。また、電流検出素子２２Ｃは直線Ｘ２の近くに配置されているため、電流検出素子２２Ｃの出力値は小さくなる。
【００３１】
図６は、図１に示した回路基板５上に形成される電流測定手段５０の第１の例を示すブロック図である。電流測定手段５０は、増幅回路３１Ａ〜３１Ｃと、マイコン等の信号処理装置３４とを有している。信号処理装置３４は、ＡＤコンバータ３２Ａ〜３２Ｃとデータ処理部３３とを有している。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの各出力は増幅回路３１Ａ〜３１Ｃにそれぞれ接続されており、増幅回路３１Ａ〜３１Ｃの各出力はＡＤコンバータ３２Ａ〜３２Ｃにそれぞれ接続されており、ＡＤコンバータ３２Ａ〜３２Ｃの各出力はデータ処理部３３に接続されている。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値は、まず増幅回路３１Ａ〜３１Ｃによってそれぞれ増幅され、次にＡＤコンバータ３２Ａ〜３２Ｃによってディジタルデータにそれぞれ変換されて、データ処理部３３に入力される。データ処理部３３は、電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値のうち最大の出力値を選択し、その最大出力値に基づいて電線１０に流れる電流を測定する。例えば、電線１０に電流が流れている状態と流れていない状態とを区別するための所定のしきい値を予め設定してデータ処理部３３内に保存しておき、最大出力値がしきい値以上である場合には電線１０に電流が流れていると判定し、最大出力値がしきい値未満である場合には電線１０に電流が流れていないと判定する。そして、その判定の結果を、表示部６に表示するとともに、通信部７からパソコンや表示装置等の外部端末に向けて送信する。あるいは、最大出力値を電流値に換算することによって電線１０に流れている電流値を算出し、その算出した電流値を、表示部６に表示するとともに、通信部７から外部端末に向けて送信する。
【００３２】
図７は、図１に示した回路基板５上に形成される電流測定手段５０の第２の例を示すブロック図である。電流測定手段５０は、アナログマルチプレクサ等の切換回路３５と、増幅回路３１と、信号処理装置３４とを有している。信号処理装置３４は、ＡＤコンバータ３２とデータ処理部３３とを有している。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの各出力は切換回路３５に接続されており、切換回路３５の出力は増幅回路３１に接続されており、増幅回路３１の出力はＡＤコンバータ３２に接続されており、ＡＤコンバータ３２の出力はデータ処理部３３に接続されている。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値は、切換回路３５に入力される。切換回路３５は、データ処理部３３から定期的に入力される制御信号に基づいて、電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値を順に切り換えて出力する。切換回路３５から順に出力された各出力値は、まず増幅回路３１によって増幅され、次にＡＤコンバータ３２によってディジタルデータに変換されて、データ処理部３３に順に入力される。データ処理部３３は、電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃからの各出力値のうち最大の出力値を選択し、上記と同様にその最大出力値に基づいて電線１０に流れる電流を測定する。
【００３３】
＜第１の変形例＞
図８は、図２に示した電線１０の周囲に追加の電流センサユニット８が取り付けられた状態を示す断面図である。電流センサユニット８は、図３に示した電流センサユニット４と同様に、互いに離間して電線１０の外周上に等間隔に配置された複数個（この例では３個）の電流検出素子２２Ｄ〜２２Ｆを有している。電流検出素子２２Ｄ〜２２Ｆは、発生した磁束を電流検出素子２２Ｄ〜２２Ｆに誘導するための磁性体２１Ｄ〜２１Ｆの一方端面に、それぞれ固定されている。磁性体２１Ｄ〜２１Ｆは、電線１０の外周円の曲率に対応する円弧状の外形を有している。図８に示すように、電流検出素子２２Ｄと磁性体２１Ｅの他方端面との間にはギャップ２３Ｄが設けられており、電流検出素子２２Ｅと磁性体２１Ｆの他方端面との間にはギャップ２３Ｅが設けられており、電流検出素子２２Ｆと磁性体２１Ｄの他方端面との間にはギャップ２３Ｆが設けられている。
【００３４】
図９は、電線１０の周囲に複数の電流センサユニット４，８が取り付けられた状態を示す図である。図９に示すように、電流センサユニット８は電流センサユニット４に近接して配置される。また、図３と図８とを比較すると明らかなように、電流センサユニット８における電流検出素子２２Ｄ〜２２Ｆの配置位置と、電流センサユニット４における電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの配置位置とは、互いに補間する位置関係にある。具体的には、電流検出素子２２Ｄは電流検出素子２２Ａと電流検出素子２２Ｂとの中間の位置（つまり電流検出素子２２Ａ，２２Ｂの各配置位置に対して６０度ずれた位置）に配置され、電流検出素子２２Ｅは電流検出素子２２Ｂと電流検出素子２２Ｃとの中間の位置（つまり電流検出素子２２Ｂ，２２Ｃの各配置位置に対して６０度ずれた位置）に配置され、電流検出素子２２Ｆは電流検出素子２２Ｃと電流検出素子２２Ａとの中間の位置（つまり電流検出素子２２Ｃ，２２Ａの各配置位置に対して６０度ずれた位置）に配置される。
【００３５】
＜第２の変形例＞
図１０〜１２は、電線及び電流センサユニットの構造の変形例をそれぞれ示す断面図である。上記実施の形態では、電線１０が３本の導線１１Ａ〜１１Ｃを内包し、電流センサユニット４がそれぞれ３個の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃ及び磁性体２１Ａ〜２１Ｃを有する例について述べたが、導線の本数は二本以上であればよく、電流検出素子及び磁性体の個数はそれぞれ２個以上（望ましくは３個以上）であればよい。
【００３６】
図１０に示した例では、電線１０は２本の導線１１Ａ，１１Ｂを内包し、電流センサユニット４はそれぞれ３個の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃ及び磁性体２１Ａ〜２１Ｃを有する。
【００３７】
図１１に示した例では、電線１０は３本の導線１１Ａ〜１１Ｃを内包し、電流センサユニット４はそれぞれ４個の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｄ及び磁性体２１Ａ〜２１Ｄを有する。
【００３８】
図１２に示した例では、電線１０は２本の導線１１Ａ，１１Ｂを内包し、電流センサユニット４はそれぞれ４個の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｄ及び磁性体２１Ａ〜２１Ｄを有する。
【００３９】
また、電線１０の断面形状は円形に限らず、平形、四角形、又は楕円形等の任意の形状であってよい。
【００４０】
＜まとめ＞
このように本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃが、電線１０の任意断面の外周上に離間して配置される。電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの配置位置での磁束は、電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃと導線１１Ａ，１１Ｂとの間の距離が大きくなるほど小さくなる。従って、導線１１Ａの周囲に発生する磁束の向きと導線１１Ｂの周囲に発生する磁束の向きとが互いに逆である場合であっても、両導線１１Ａ，１１Ｂからの距離の差が大きい位置に配置された電流検出素子２２Ａ，２２Ｂからは、比較的大きい出力値が得られる。そこで、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃのうち出力値が最大である電流検出素子２２Ａの当該出力値に基づくことにより、電線１０に流れる電流を電流測定手段５０によって測定することが可能となる。しかも、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、測定対象は２本の導線を含む平形の平行コードに限定されず、丸形の電線や３本以上の導線を含む電線等の任意の電線を対象として電流測定を行うことが可能となる。
【００４１】
また、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの各々に対応して複数の磁性体２１Ａ〜２１Ｃが配置されており、隣接する磁性体２１Ａ〜２１Ｃ同士の間には所定のギャップ２３Ａ〜２３Ｃが設けられている。隣接する磁性体２１Ａ〜２１Ｃ同士の間にギャップ２３Ａ〜２３Ｃを設け、導線１０の周囲に発生した磁束の一部をギャップ２３Ａ〜２３Ｃから外部に漏洩させることにより、ある向きの磁束の合計と、その向きとは逆向きの磁束の合計とを意図的に異ならせることができる。その結果、逆向きの磁束同士が完全に打ち消し合ってしまうという事態を回避することが可能となる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、電流センサユニット４は、少なくとも三つの電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃを含む。少なくとも三つの電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃを配置することによって、全ての電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃにおいて逆向きの磁束同士が完全に打ち消し合ってしまうという事態は発生しないため、電流測定を適切に行うことが可能となる。
【００４３】
また、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、電流センサユニット４は、等間隔に配置された三つの電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃから成る。従って、四つ以上の電流検出素子を用いる場合（例えば図１１，１２）と比較して、製造コストを削減できるとともに、ギャップから漏洩する磁束を最小限に抑えることができるため、電流の測定精度を向上することが可能となる。
【００４４】
また、上記第１の変形例に係る電流測定装置１によれば、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃ，２２Ｄ〜２２Ｆを含む複数の電流センサユニット４，８が、電流検出素子の配置位置をずらして配置される。従って、導線１１Ａ，１１Ｂからの距離の差がより大きい位置にいずれかの電流検出素子が配置される可能性が高まる。従って、より大きい最大出力値が得られる可能性が高まるため、電流の測定精度を向上することが可能となる。
【００４５】
また、図６に示した電流測定手段５０によれば、各電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの出力に増幅回路３１Ａ〜３１Ｃが接続されることにより、各電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの出力値が各増幅回路３１Ａ〜３１Ｃによってそれぞれ増幅されて信号処理装置３４に入力される。そのため、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの各出力値をリアルタイムに信号処理装置３４に入力することが可能となる。
【００４６】
また、図７に示した電流測定手段５０によれば、各電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの出力は切換回路３５に接続され、切換回路３５の出力が増幅回路３１に接続される。従って、各電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃの出力にそれぞれ増幅回路３１Ａ〜３１Ｃが接続される場合（図６）と比較すると、増幅回路の個数を削減できるため、低コスト化を図ることが可能となる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る電流測定装置１によれば、測定対象である電線１０は円形の断面形状を有する。このように本発明に係る電流測定装置１は、複数の電流検出素子２２Ａ〜２２Ｃを用いることにより、平形のケーブルに限らず、丸形のケーブル等を対象として電流測定を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電流測定装置
４，８ 電流センサユニット
１０ 電線
１１Ａ〜１１Ｃ 導線
２１Ａ〜２１Ｆ 磁性体
２２Ａ〜２２Ｆ 電流検出素子
２３Ａ〜２３Ｆ ギャップ
３１，３１Ａ〜３１Ｃ 増幅回路
３４ 信号処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導線を内包する電線に流れる電流を測定する電流測定装置であって、
前記電線の任意断面の外周上に離間して配置され、前記導線を流れる電流に起因して発生した磁束に基づいて当該電流を検出する、複数の電流検出素子と、
前記複数の電流検出素子のうち出力値が最大である一の電流検出素子の当該出力値に基づいて、前記電線に流れる電流を測定する測定手段と、
を備える、電流測定装置。
【請求項２】
前記複数の電流検出素子の各々に対応して配置され、発生した前記磁束を各前記電流検出素子に誘導する複数の磁性体をさらに備え、
隣接する前記磁性体同士の間には所定のギャップが設けられている、請求項１に記載の電流測定装置。
【請求項３】
前記複数の電流検出素子は、少なくとも三つの電流検出素子を含む、請求項１又は２に記載の電流測定装置。
【請求項４】
前記複数の電流検出素子は、等間隔に配置された三つの電流検出素子から成る、請求項３に記載の電流測定装置。
【請求項５】
前記複数の電流検出素子を含むユニットが、前記電流検出素子の配置位置をずらして複数個配置される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【請求項６】
前記測定手段は、
前記複数の電流検出素子の出力に接続された複数の増幅回路と、
前記複数の増幅回路の出力に接続された信号処理装置と、
を有する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【請求項７】
前記測定手段は、
前記複数の電流検出素子の出力に接続され、前記複数の電流検出素子からの出力値を順に切り換えて出力する切換回路と、
前記切換回路の出力に接続された増幅回路と、
前記増幅回路の出力に接続された信号処理装置と、
を有する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【請求項８】
前記電線は円形の断面形状を有する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【請求項１】
複数の導線を内包する電線に流れる電流を測定する電流測定装置であって、
前記電線の任意断面の外周上に離間して配置され、前記導線を流れる電流に起因して発生した磁束に基づいて当該電流を検出する、複数の電流検出素子と、
前記複数の電流検出素子のうち出力値が最大である一の電流検出素子の当該出力値に基づいて、前記電線に流れる電流を測定する測定手段と、
を備える、電流測定装置。
【請求項２】
前記複数の電流検出素子の各々に対応して配置され、発生した前記磁束を各前記電流検出素子に誘導する複数の磁性体をさらに備え、
隣接する前記磁性体同士の間には所定のギャップが設けられている、請求項１に記載の電流測定装置。
【請求項３】
前記複数の電流検出素子は、少なくとも三つの電流検出素子を含む、請求項１又は２に記載の電流測定装置。
【請求項４】
前記複数の電流検出素子は、等間隔に配置された三つの電流検出素子から成る、請求項３に記載の電流測定装置。
【請求項５】
前記複数の電流検出素子を含むユニットが、前記電流検出素子の配置位置をずらして複数個配置される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【請求項６】
前記測定手段は、
前記複数の電流検出素子の出力に接続された複数の増幅回路と、
前記複数の増幅回路の出力に接続された信号処理装置と、
を有する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【請求項７】
前記測定手段は、
前記複数の電流検出素子の出力に接続され、前記複数の電流検出素子からの出力値を順に切り換えて出力する切換回路と、
前記切換回路の出力に接続された増幅回路と、
前記増幅回路の出力に接続された信号処理装置と、
を有する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【請求項８】
前記電線は円形の断面形状を有する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２９７４（Ｐ２０１３−２９７４Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４７０９（Ｐ２０１１−１３４７０９）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【Ｆターム（参考）】
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