(57)【要約】【課題】静電気によるホール素子の劣化をより確実に防止することができる電流センサを提供する。【解決手段】電流センサ１は、被測定電流の発生する磁束を集磁するコア３、コア３により集磁された磁束の量に応じた電気信号を出力するホール素子２、並びに回路基板４を備えている。回路基板４には、ホール素子２と、その出力信号を増幅する増幅器が設けられる。そして、コア３と回路基板４との間には、コア３の静電気を回路基板４に逃がすための接続線９が配されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流の発生する磁束を集磁する磁性体、前記磁性体により集磁された磁束の量に応じた電気信号を出力するホール素子、前記ホール素子の出力信号を増幅する増幅器、並びに前記ホール素子および前記増幅器の設けられる回路基板を備える電流センサであって、
前記磁性体と前記回路基板とを導通させる導通手段を具備した電流センサ。
【請求項２】
前記導通手段が、抵抗、コンデンサ、ダイオードおよびバリスタの少なくとも１つを介して前記磁性体と前記回路基板とを導通させる請求項１記載の電流センサ。
【請求項３】
前記導通手段が、導電性接着剤を介して前記磁性体と前記回路基板とを導通させる請求項１または２記載の電流センサ。
【請求項４】
前記磁性体、前記ホール素子、前記増幅器および前記回路基板を収納する絶縁性材料からなる筐体を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサに関し、さらに詳しくは、ホール素子を使用した電流センサを静電気から保護する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホール素子を使用した電流センサは、１）被測定電流の流れる導体と電流センサの出力回路が完全に絶縁しており、絶縁性に優れている、２）高精度な検出が可能である、３）応答速度が速い、４）被測定電流の損失が小さい、等の理由から、様々な分野で利用されている。
図５に、ホール素子を使用した従来の電流センサの一例を示す。図５の電流センサ３０は、ホール素子３１、コア（磁性体）３２、回路基板３３、および筐体３４を備えている。コア３２は、被測定電流が流れる図示しない導体が挿通される導体挿通部３２ａを内部に有する環状の部材であり、その環の一部にホール素子３１が配される空隙３２ｂが設けられている。
【０００３】
コア３２は、フェライト、珪素鋼板、パーマロイ等の磁気抵抗の小さい磁性体から構成され、導体挿通部３２ａに挿通される上記導体の周囲に発生する鎖交磁束を集磁する。ホール素子３１は、コア３２により集磁された磁束の量に応じた電気信号（電圧）を出力する。また、回路基板３３には、ホール素子３１が取り付けられるとともに、ホール素子３１の出力信号を増幅する図示しない増幅回路が設けられている。
【０００４】
また、電流センサ３０においては、コンデンサ、ツェナーダイオード等から構成された保護素子３５が回路基板３３に設けられている。保護素子３５は、ホール素子３１および上記増幅回路を駆動する駆動用電力の供給ラインを介して印加される静電気から電流センサ３０内部の部品（例えば上記増幅回路）を保護するためのものである。
また、特許文献１には、電源ラインを介する外来サージから電子機器を保護する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５６９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したとおり、ホール素子を使用した電流センサは様々な分野で使用されるが、特に被測定電流との絶縁性が高いことから、高電圧、高出力の特性を有する電源の電流を安全に測定することができる点でも有用である。このような理由から、ホール素子を使用した電流センサは、ハイブリッドカーの駆動用電源である電池パックの出力電流を測定するためにも使用される。
【０００７】
そのような電池パックは、高電圧、高出力を得るために多数の二次電池を互いに接続したものであり、高電圧、高出力の特性を有する一方で、漏電した場合には外部に流れ出る電流や発熱量が大きなものとなるために、その取り扱いには十分な配慮が求められる。
このため、電流センサにおいても十分な絶縁性が求められるために、電流センサの筐体は絶縁性材料から構成されるのが好ましい。ところが、筐体を絶縁性材料から構成した場合には、人体などに帯電した静電気が筐体を通過して、コアに流れることがある。
【０００８】
一方、コアとホール素子との絶縁は、その間のギャップにより確保されるのが通常である。コアとホール素子とのギャップは、ホール素子の感度を上げるためにもできるだけ小さくする必要があるために、電流センサの製造のばらつきによりホール素子とコアとが接触している場合がある。そのような場合には、筐体からコアに移った静電気がホール素子に印加されて、ホール素子の特性が劣化するという問題がある。
【０００９】
この問題に関し、上述した従来技術はいずれも導線を介して電流センサの内部に移動してくる静電気等から電流センサの内部部品を保護しようとするものである。したがって、上記従来技術によっては、電流センサの筐体を介して電流センサの内部に移動してくる静電気からホール素子を保護することはできない。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、静電気によるホール素子の劣化を防止することができる電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の電流センサは、被測定電流の発生する磁束を集磁する磁性体、前記磁性体により集磁された磁束の量に応じた電気信号を出力するホール素子、前記ホール素子の出力信号を増幅する増幅器、並びに前記ホール素子および増幅器の設けられる回路基板を備える電流センサであって、
前記磁性体と前記回路基板とを導通させる導通手段を具備した。
【００１１】
ここで、前記導通手段が、抵抗、コンデンサ、ダイオードおよびバリスタの少なくとも１つを介して前記磁性体と前記回路基板とを導通させるのが好ましい。
また、前記導通手段が、導電性接着剤を介して前記磁性体と前記回路基板とを導通させるのも好ましい。
また、前記磁性体、前記ホール素子、前記増幅器および前記回路基板を収納する絶縁性材料からなる筐体を備えるのも好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、導通手段により磁性体と回路基板とが導通されるので、筐体を通過した静電気が磁性体に印加されても、その静電気は導通手段を介して回路基板に移動する。したがって、磁性体からホール素子に規定以上の静電気が印加されることが防止される。これにより、ホール素子の特性の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〈実施の形態１〉
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る電流センサの、筐体の内部を透視した状態の正面図である。図２は、図１の装置の回路基板の平面図である。
図１の電流センサ１は、ホール素子２、コア（磁性体）３、回路基板４、および絶縁性素材からなる筐体５を備えている。コア３は、被測定電流が流れる図示しない導体が挿通される導体挿通部３ａを内部に有する環状の部材であり、その環の一部にホール素子２が配される空隙３ｂが設けられている。
【００１４】
コア３は、フェライト、珪素鋼板、パーマロイ等の磁気抵抗の小さい磁性体から構成され、導体挿通部３ａに挿通される上記導体の周囲に発生する鎖交磁束を集磁する。ホール素子２は、コア３により集磁された磁束の量に応じた電気信号（電圧）を出力する。また、回路基板４には、ホール素子２が取り付けられるとともに、ホール素子２の出力信号を増幅する増幅回路６が設けられている。
また、電流センサ１においては、コンデンサ、ツェナーダイオード等から構成された保護素子７が回路基板４に設けられている。保護素子７は、ホール素子２および増幅回路６を駆動する駆動用電力の供給ライン８を介して印加される静電気から増幅回路６等を保護するためのものである。
【００１５】
さらに、電流センサ１は、筐体５等からコア３に移動した静電気を回路基板４に移動させるための接続線９を備えている。接続線９は、図２に示すように、回路基板４上に設けられた接続用配線４ａと接続されている。ここで、接続線９は、金粉、銀粉、銅粉等の導電フィラーを樹脂の内部に最密充填となるように配した導電性接着剤によりコア３および接続用配線４ａに接続されるのが、鉛を排除し得る点で好ましい。
【００１６】
また、接続用配線４ａは、例えば接地用配線４ｂと抵抗１０を介して接続されており、コア３の静電気は、接続線９、接続用配線４ａ、抵抗１０および接地用配線４ｂを介して、逃がされる。
【００１７】
ここで、コア３からの静電気を、抵抗１０を介して逃がすようにするのは、静電気が抵抗１０を経由して流れる際に発生する抵抗１０の電圧がホール素子２の耐圧を越えないように調節するためである。これにより、静電気がコア３からホール素子２に印加されても、その印加電圧をホール素子２の耐圧よりも十分に低くすることができ、ホール素子２の劣化を防止することができる。このとき、抵抗１０の抵抗値は、例えば０〜１００Ωの範囲で適宜選択することができる。一般的な人体の静電気モデルを１．５ｋΩとし、ホール素子２の耐圧を３０Ｖとし、２５ｋＶの帯電があった場合を想定すると、望ましい抵抗１０の抵抗値は１．８Ωとなるからである。また、抵抗１０に使用する抵抗は静電気耐量に優れた抵抗体とするのが好ましい。
【００１８】
以上説明したように、実施の形態１の電流センサによれば、筐体５等からコア３に移動した静電気は、接続線９を介して回路基板４に逃がされるので、筐体５を通過してコア３に印加された静電気がさらにホール素子２に印加されて、ホール素子２の特性が劣化するのを防止することができる。
【００１９】
〈実施の形態２〉
次に、本発明の実施の形態２を説明する。実施の形態２は実施の形態１を改変したものであり、以下に、実施の形態１と異なる部分のみを説明する。実施の形態２は、抵抗１０に代えて、図３に示すコンデンサ１１を接続用配線４ａと接地用配線４ｂとの間に配したものである。
【００２０】
ここで、コンデンサ１１の容量は、例えば０．０１〜１μＦの範囲で適宜選択することができる。一般的な人体の静電気モデルを１５０ｐＦとし、ホール素子２の耐圧を３０Ｖとし、２５ｋＶの帯電があった場合を想定すると、望ましいコンデンサ１１の容量は、０．１μＦ程度となるからである。
このように、抵抗１０に代えてコンデンサ１１を接続用配線４ａと接地用配線４ｂとの間に配した場合にも、コア３を経由してホール素子２に印加される電圧をホール素子２の耐圧よりも十分に低くすることができ、ホール素子２の劣化を防止することができる。
【００２１】
〈実施の形態３〉
次に、本発明の実施の形態３を説明する。実施の形態３は実施の形態１を改変したものであり、以下に、実施の形態１と異なる部分のみを説明する。実施の形態３においては、抵抗１０に代えて、図４に示すダイオード１２が接続用配線４ａと接地用配線４ｂとの間に配される。
【００２２】
このように、抵抗１０に代えてダイオード１２を接続用配線４ａと接地用配線４ｂとの間に配した場合にも、コア３を経由してホール素子２に印加される電圧をホール素子２の耐圧よりも十分に低くすることができ、ホール素子２の劣化を防止することができる。ダイオード１２としてシリコン・ダイオードを使用した場合には、その電圧降下分の電圧（約０．６Ｖ）がホール素子２の耐圧よりも十分に小さいからである。また、ダイオード１２として定電圧ダイオードを使用した場合にも、その電圧はホール素子２の耐圧よりも小さく設定することが重要である。
【００２３】
以上、本発明を各実施の形態により説明したが、本発明は種々改変が可能である。例えば、抵抗１０に代えてバリスタを使用しても上記各実施の形態と同様の効果を達成することが可能である。また、抵抗１０、コンデンサ１１、ダイオード１２およびバリスタのいずれか２つ、またはその全てを接続用配線４ａと接地用配線４ｂとの間に配するようにしてもよい。
【００２４】
また、接続用配線４ａと接地用配線４ｂとを単に導線により接続するようにしてもよい。この場合には、抵抗、コンデンサ等の回路部品が省略し得るためにコストを低減できる一方、コア３と、その導体挿通部３ａを通る上記導体とが直接接触したような場合に、コア３から回路基板４に流れる電流を制限することができなる。その結果、回路基板４上の各素子を保護することができなくなるとともに、外部に漏出する電流を制限することができず、安全性を確保することが困難となる。
【００２５】
また、図２に破線で示すように、接続用配線４ａ、すなわち接続線９は、増幅回路６およびホール素子２に電力を供給するための電力供給用配線４ｃに接続されてもよい。電力供給用配線４ｃには低電圧（例えば、５Ｖ）が印加されているが、その程度の電圧が接続線９等を介してコア３に印加されても、ホール素子２には悪影響を及ぼさないからである。
さらには、接続用配線４ａまたは電力供給用配線４ｃと、コア３とを接続線９により直接に接続することも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の電流センサは、絶縁性を高めるために筐体を絶縁性材料から構成したような場合に、筐体からコアに移動する静電気によりホール素子の特性が劣化するのを防止することができる。したがって、特に高電圧、高出力の特性を有する電源の電流を測定するための電流センサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電流センサの概略構成を示す、筐体の内部を透視した正面図である。
【図２】図１の装置の回路基板の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る電流センサに使用されるコンデンサを回路記号により示す図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る電流センサに使用されるダイオードを回路記号により示す図である。
【図５】従来の電流センサの概略構成を示す、筐体の内部を透視した正面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  電流センサ
２  ホール素子
３  コア（磁性体）
４  回路基板
５  筐体
６  増幅回路
９  接続線
１０  抵抗
１１  コンデンサ
１２  ダイオード
【図１】
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【図２】
2010019586.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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