(57)【要約】【課題】測定対象の背後に手を入れられない又は入れにくい状況であっても、測定対象を取り囲みやすくする。【解決手段】測定対象を取り囲んだ状態で測定対象に流れる電流を検出する電流センサ１０は、測定対象に流れる電流を検出可能なコイル体１と、コイル体１の基端部１３が取り付けられ、コイル体１の先端１ａを挿入口に挿入して保持可能な保持部２と、を含む。コイル体１の先端１ａを有する先端部１１には、基端部１３の曲率よりも曲率の大きな部位が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象を取り囲んだ状態で前記測定対象に流れる電流を検出する電流センサであって、
前記測定対象に流れる電流を検出可能なコイル体と、
前記コイル体の基端部が取り付けられ、前記コイル体の先端を挿入口に挿入して保持可能な保持部と、を含み、
前記コイル体の先端を有する先端部には、前記基端部の曲率よりも曲率の大きな部位が形成される、
電流センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の電流センサであって、
前記コイル体の先端部は、前記保持部が前記コイル体の先端を保持した状態で形成される前記コイル体の曲率以上の曲率で形成される、
電流センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電流センサであって、
前記コイル体は、前記コイル体の基端部の接線と前記コイル体の中途部の接線が直交するように湾曲する、
電流センサ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電流センサであって、
前記コイル体の基端部は、直線状に形成される、
電流センサ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電流センサであって、
前記コイル体は、前記基端部から前記先端部に近づくほど、前記コイル体の曲率が大きくなる、
電流センサ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電流センサであって、
前記コイル体の直径は、２ｍｍ以下に形成される、
電流センサ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電流センサであって、
前記コイル体は、弾性を有する、
電流センサ。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の電流センサと、
前記電流センサによって検出される検出信号に基づいて、前記測定対象についての物理量を測定する測定部と、を備える測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象に流れる電流を検出する電流センサ及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電流測定に用いられる電流センサとして、可撓性のあるフレキシブルチューブを備えることで円環状に撓ませることが可能なロゴスキーコイルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平４−１１８６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような電流センサを用いて測定対象を取り囲むためには、利用者は、電流センサの先端を測定対象の背後に通した後、その測定対象の背後に手やピンセット等を入れて電流センサの先端を測定対象の手前に引き出さなければならない。しかしながら、測定対象とこれに隣接する他の部材との間隔が狭い場合は、測定対象の背後に手やピンセット等を入れられない又は入れにくいこともあり、このような状況では、電流センサの先端を測定対象の背後から手前に引き出すことが難しかった。
【０００５】
さらに、電流センサを測定対象の背後から手前に通した後は、測定対象の周囲全体を電流センサで取り囲む必要があるため、例えば、測定対象の周辺に電子部品が存在しているような状況では、電流センサで測定対象を取り囲むことも容易ではなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、測定対象の背後に手を入れられない又は入れにくい状況であっても、測定対象を取り囲みやすくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、測定対象を取り囲んだ状態で前記測定対象に流れる電流を検出する電流センサは、前記測定対象に流れる電流を検出可能なコイル体と、前記コイル体の基端部が取り付けられ、前記コイル体の先端を挿入口に挿入して保持可能な保持部と、を含む。前記コイル体の先端を有する先端部には、コイル体の基端部の曲率よりも曲率の大きな部位が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
この態様によれば、コイル体の先端部の曲率が基端部の曲率よりも大きいので、利用者が保持部を操作することにより測定対象の背後からコイル体の先端を取り出しやすくなる。したがって、測定対象の背後に手やピンセット等を入れられない又は入れにくい状況であっても、電流センサで測定対象を取り囲むことが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における電流センサを備える測定装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態における電流センサの構成を示す図である。
【図３】図３は、電流センサのコイル体が閉じられた状態を示す図である。
【図４】図４は、電子部品の端子をコイル体で取り囲む手法を示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態における電流センサの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における測定装置１００の構成を示す図である。
【００１２】
測定装置１００は、測定対象に流れる電流を検出する電流センサと１０と、電流センサ１０から出力される検出信号を積分する積分回路２０と、積分回路２０から出力される信号に基づき測定対象についての物理量を測定する測定器３０と、を備える。測定対象としては、交流電流が流れる電源ライン又は基板上に実装された電子部品の端子等が挙げられる。また、測定対象についての物理量としては、測定対象に流れる交流電流の値、交流電力の値又は測定対象の周囲に生じる交流磁界の値などが挙げられる。
【００１３】
電流センサ１０は、測定対象を取り囲んだ状態でその測定対象に流れる交流電流を検出する。電流センサ１０は、測定対象に流れる交流電流を検出可能なコイル体１と、コイル体１の基端１ｂが取り付けられてコイル体１の先端１ａを挿入口２２ａに挿入して保持可能な保持部２と、を備える。
【００１４】
コイル体１は、測定対象を取り囲みやすくするため、あらかじめ湾曲した形状に成形されている。コイル体１は、可撓性を有し、測定対象を取り囲む際に撓ませることが可能である。さらにコイル体１は、弾性を有し、外力を取り去ると、元の形状又はほぼ元の形状に回復する。
【００１５】
コイル体１は、絶縁性のある中空の可撓性部材に導線が螺旋状に巻き回されている。可撓性部材は、例えば、塩化ビニル又はポリエチレン等の合成樹脂により構成される。巻き回された導線は、コイル体１の先端１ａで折り返され、中空の可撓性部材の内部を通過してコイル体１の基端１ｂまで延びている。
【００１６】
本実施形態では、コイル体１が、可撓性を有するロゴスキーコイル方式の電流センサにより構成される。コイル体１の全体はフッ素樹脂等の樹脂材料で覆われている。これにより、測定対象を取り囲む際にコイル体１が測定対象又はこれに隣接する他の隣接部材に引っ掛かってコイル体１に傷が付くのを防ぐことができる。
【００１７】
保持部２は、利用者の手又は指で操作される操作部位である。保持部２は、コイル体１の一部を固定した固定部２１と、測定対象を取り囲んだ際に利用者によりコイル体１の先端１ａが挿入口２２ａに挿入される挿入部２２と、を備える。
【００１８】
挿入部２２にコイル体１の先端１ａが挿入されることで電流センサ１０は閉じた状態となり、反対に、挿入部２２からコイル体１の先端１ａが引き抜かれることで、電流センサ１０は開いた状態となる。また、固定部２１においては、コイル体１の基端１ｂと積分回路２０のケーブル３とが電気的に接続されている。
【００１９】
積分回路２０は、コイル体１の導線に誘起される電圧を示す検出信号を、測定対象に流れる電流の振幅に比例した信号に変換する。積分回路２０は、変換した信号を測定器３０に検出信号として出力する。
【００２０】
測定器３０は、積分回路２０からの検出信号に基づいて、測定対象に関する物理量を測定する。例えば、測定器３０は、積分回路２０から検出信号を受け付けると、その検出信号に基づいて測定対象に流れる交流電流を測定する。測定器３０は、他の物理量として、受け付けた検出信号に基づいて交流電力又は磁界の強さ等を測定するものであってもよい。測定器３０は、測定した物理量についての波形を画面に表示する。測定器３０は、例えば、オシロスコープ、電力計又は電流計等により構成される。
【００２１】
次に、本実施形態における電流センサ１０の使用形態について図２及び図３を参照して説明する。
【００２２】
図２は、電流センサ１０が開いた状態でのコイル体１の形状を示す図である。ここでは、コイル体１側のインピーダンスと測定器３０側のインピーダンスとの整合を取るための整合回路２３が保持部２の内部に配置されている。
【００２３】
電流センサ１０が開いた状態においてコイル体１の先端部１１には、コイル体１の基端１ｂを有する基端部１３の曲率よりも曲率の大きな部位が形成されている。先端部１１は、コイル体１の先端１ａを含む特定の長さの部位であり、先端１ａの曲率を最も大きくしてもよいし、先端１ａには曲率がなく他の部位の曲率を基端部１３の曲率よりも大きくてもよい。
【００２４】
本実施形態では、測定対象の背後を通過したコイル体１の先端１ａが測定対象の前面よりも手前にくるよう、コイル体１の先端部１１が挿入口２２ａに向かって内側にあらかじめ曲げられている。このため、固定部２１の延設方向に延びる直線に対してコイル体１の先端部１１及び基端部１３間の中途部１２の接線が直交するよう、コイル体１が湾曲に形成されている。
【００２５】
また、コイル体１の基端部１３は、利用者の指で保持部２を測定対象に向かって押し出した際にその力をコイル体１の中途部１２に伝わりやすくするため、直線状に形成されている。さらにコイル体１の中途部１２は、コイル体１が測定対象の隣接部材のエッジに引っ掛かりにくくなるよう、コイル体１の基端部１３の曲率よりも大きく、かつ、先端部１１の曲率よりも小さい曲率で形成されている。
【００２６】
このように、コイル体１は、基端部１３から先端部１１に近づくほど、コイル体１の曲率が段階的に又は連続して大きくなる。これにより、利用者の力が保持部２からコイル体１に伝わりやすくなるとともに、コイル体１が測定対象又はその隣接部材に引っ掛かりにくくなる。
【００２７】
保持部２においては、コイル体１の基端部１３の一部が固定部２１に固定されている。基端部１３については、一部が固定部２１に収容され、他の部分が固定部２１から露出している。挿入部２２は、コイル体１の先端１ａがコイル体１の基端１ｂに当接するように形成されている。
【００２８】
図３は、電流センサ１０が閉じた状態でのコイル体１の形状を示す図である。ここでは、図２に示した整合回路２３及び積分回路２０のケーブル３が省略されている。
【００２９】
図３に示すように、利用者によってコイル体１の先端１ａが挿入部２２の挿入口２２ａに挿入されることで、コイル体１の先端１ａが保持部２で保持される。これにより、電流センサ１０が閉じた状態となり、測定対象がコイル体１により取り囲まれる。
【００３０】
以下では、保持部２の挿入部２２にコイル体１の先端１ａが保持された状態でのコイル体１の曲率半径Ｒｂを基準半径と称し、この基準半径の逆数（１／Ｒｂ）を基準曲率と称する。
【００３１】
保持部２の挿入部２２からコイル体１の先端１ａが引き抜かれると、可撓性を有するコイル体１は、図２に示したように、コイル体１の先端部１１が内側に曲げられた元の形態に戻る。
【００３２】
次に、基板に実装された電子部品の端子（足）を測定対象とし、その端子部品の端子をコイル体１で取り囲む手法について図４を参照して簡単に説明する。
【００３３】
図４は、コイル体１の先端１ａを電子部品９０の端子９１の背後から手前に送り出す手法を説明するための図である。
【００３４】
図４に示した例では、電子部品９０として、例えば、集積回路（ＩＣ）又はＤＣ／ＤＣコンバータ等の電子部品が挙げられ、電子部品９０の端子９１と端子９２との隙間は、数ｍｍ（ミリメートル）程度であり、コイル体１の太さ（直径）は、端子９１と端子９２との隙間に入るよう、１ｍｍ以上、かつ、２ｍｍ以下に形成されている。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、利用者は、保持部２を指先で挟んだ状態で端子９１に向かって保持部２を移動させることで、電子部品９０と端子９１との間にコイル体１の先端１ａが挿入される。
【００３６】
このとき、コイル体１の先端部１１は、電流センサ１０が閉じた状態の基準曲率（１／Ｒｂ）以上の曲率で形成されているので、コイル体１の先端部１１を端子９１の背後に挿入したときには、コイル体１の先端１ａを端子９１の背後を覆うように移動させることができる。このため、端子９１のエッジにコイル体１が引っ掛かってコイル体１に傷が付つくのを抑制することができる。
【００３７】
また、コイル体１の先端部１１は基準曲率（１／Ｒｂ）以上の曲率で形成されているので、端子９１の背後を通過したコイル体１の先端１ａは、コイル体１の挿入方向Ａに対して端子９１の背面から前面に向きやすくなる。これにより、利用者は、コイル体１の先端１ａを端子９１の手前に出すために、端子９２の側面にコイル体１の先端１ａを突き当てやすくなる。それゆえ、端子９１の背面から前面に向かって、コイル体１の先端１ａを端子９２と端子９１との狭い隙間に通すことが可能となる。
【００３８】
なお、コイル体１の先端部１１の曲率半径は、電子部品９０の端子９１と端子９２との間隔よりも小さくすることが好ましい。特に、先端部１１の曲率半径を２ｍｍ以上、かつ、４ｍｍ以下に形成することで、電子部品に設けられた端子のエッジがコイル体１に引っ掛かってコイル体１に傷が付くのを抑制することができる。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、利用者は、コイル体１の中途部１２を端子９１の背後の電子部品９０に向かって押し当てるように保持部２をさらに挿入方向Ａに移動させる。
【００４０】
これにより、コイル体１の中途部１２が電子部品９０に押し当てられ、その部位が支点となってコイル体１が内側Ｂに向けられるので、コイル体１が端子９１及び９２の各エッジに引っ掛かりにくくなる。これにより、コイル体１に傷が付きにくくなる。
【００４１】
さらに、図４（ｃ）に示すように、利用者は挿入方向Ａに保持部２を押し込むことにより、残りのコイル体１が端子９１の背後に向かって送り出される。このとき、コイル体１の中途部１２の曲率は、保持部２に向かって基準曲率（１／Ｒｂ）よりも小さいので、コイル体１が折れ曲がるのを抑制しつつ、コイル体１の先端１ａを保持部２の挿入口２２ａに接近させることができる。
【００４２】
その後、利用者によってコイル体１の先端１ａが挿入部２２に挿入されることで、測定対象がコイル体１により取り囲まれる。このように、本実施形態の電流センサ１０では、手によっても容易に端子９１をコイル体１で取り囲むことができる。
【００４３】
次に、第１実施形態の作用効果について詳細に説明する。
【００４４】
本実施形態によれば、電流センサ１０は、測定対象を取り囲んだ状態で測定対象に流れる電流を検出する。この電流センサ１０は、測定対象に流れる電流を検出可能なコイル体１と、コイル体１の基端部１３が取り付けられ、コイル体１の先端１ａを挿入口２２ａに挿入して保持可能な保持部２と、を含む。そしてコイル体１の先端１ａを有する先端部１１には、コイル体１の基端部１３の曲率よりも曲率が大きな部位が形成される。
【００４５】
このように、コイル体１の先端１ａを保持部２の挿入口２２ａに挿入しない状態では、コイル体１の先端部１１の曲率が基端部１３の曲率よりも大きいので、測定対象の背後に挿入したコイル体１の先端１ａを測定対象の背面から前面に向けやすくなる。これにより、利用者が測定対象の背後に手又はピンセット等を入れなくても保持部２を操作することにより、測定対象よりも手前にコイル体１の先端１ａを出しやすくなる。
【００４６】
したがって、コイル体１の先端１ａを測定対象の手前に引き出してコイル体１の全体で測定対象を取り囲むことが容易となる。すなわち、本実施形態によれば、利用者が測定対象の背後に手を入れられない又は入れにくい状況であっても、測定対象を取り囲みやすくすることができる。
【００４７】
これに加え、コイル体１の先端部１１の曲率に対して基端部１３の曲率を小さくしたので、利用者は、所定の力を保持部２に加えるだけでコイル体１の先端１ａを意図する方向に移動させることが容易になる。さらにコイル体１の先端部１１において基端部１３の曲率よりも曲率が大きな部位を形成したので、保持部２を大きく動かさなくても、自然にコイル体１の先端１ａを保持部２の挿入口２２ａに近づけることが可能となる。このように、コイル体１の先端部１１と基端部１３とを適切な曲率で形成したことにより、測定対象をコイル体１で容易に取り囲むことができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、図４に示したように、電流センサ１０の測定対象として、基板に実装される電子部品９０の端子９１乃至９３が含まれる。この場合、コイル体１の先端部１１は、端子９１に向かってコイル体１を挿入する挿入方向Ａに対して端子９１の背面から前面にコイル体１の先端１ａが向くように形成される。
【００４９】
このように、測定対象である端子９１の周辺の隙間が数ｍｍ程度であっても、利用者が保持部２を指で挟んで操作することにより、端子９１の背後を通過したコイル体１の先端１ａを端子９１よりも手前に持ってくることが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、コイル体１の先端部１１は、保持部２がコイル体１の先端１ａを保持した状態で形成されるコイル体１の基本曲率（１／Ｒｂ）以上の曲率で形成される。これにより、コイル体１の先端１ａを電子部品９０の端子９１の背後に挿入した後、端子９１の背後を覆うようにコイル体１の先端１ａを移動させることが可能になる。したがって、コイル体１の先端１ａを端子９１の背後に挿入した後、そのコイル体１の先端１ａが端子９１の背面から前面に向きやすくなるので、端子９１と端子９２の間を通過させることが容易になる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、コイル体１は、固定部２１の延設方向に延びる直線、すなわちコイル体１の基端部１３の接線に対してコイル体１の中途部１２の接線が直交するように湾曲している。これにより、利用者が保持部２を手前に押す操作を行うことにより、コイル体１の先端１ａを端子９１よりも手前に出すことが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、コイル体１の基端部１３が直線状に形成される。これにより、図４（ｂ）に示したように、コイル体１の中途部１２を押し当てて端子９１の手前にコイル体１の先端１ａを送り出す際に、利用者の力が保持部２からコイル体１に伝わりやすくなる。したがって、コイル体１が曲がり過ぎて利用者の力がコイル体１に伝わりにくくなったり、コイル体１が意図しない方向に曲がったりするのを抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、コイル体１は、コイル体１の基端部１３から先端部１１に近づくほど、コイル体１の曲率が大きくなる。これにより、コイル体１の曲率が先端１ａに向かって徐々に大きくなるので、測定対象である端子９１又はこの隣接部材である端子９２に引っ掛かりにくくなるとともに、保持部２からコイル体１への力の伝達が低下するのを抑制することができる。したがって、コイル体１への傷を減らしつつ、測定対象をコイル体１でスムーズに取り囲みやすくなる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、コイル体１の直径（太さ）を２ｍｍ以下に形成した。これにより、測定対象が、電子部品９０に設けられた端子９１であっても、端子９１の背後にコイル体１の先端１ａを容易に挿入することができる。さらに挿入後のコイル体１の先端１ａを端子９１の背後から端子９１と端子９２との隙間に通すことが容易となる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、コイル体１は弾性を有するので、利用者が電流センサ１０を使用した後には、コイル体１の形状が、図２に示したように元の形状又はそれに近い形状に戻る。したがって、電流センサ１０を使用するたびにコイル体１の形状を元の形状に戻す作業を利用者が行う必要が無いので、電流センサ１０の利便性を高めることができる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、電流センサ１０の他の形態について図５を参照して説明する。
【００５７】
図５は、本発明の第２実施形態における電流センサ１０の形状を示す図である。
【００５８】
コイル体１’は、図２に示したコイル体１の形状と同様、先端部１１’の曲率が基端部１３’の曲率よりも大きく形成され、さらにコイル体１’の中途部１２’の接線が固定部２１の延設方向に延びる直線と直交するように形成されている。
【００５９】
本実施形態のコイル体１’は、コイル体１’の基端部１３’の接線に対して中途部１２’の接線が直交する部位からコイル体１’の先端１ａまでの折返し距離Ｄが、第１実施形態でのコイル体１の折返し距離よりも小さく形成されている。
【００６０】
これにより、第１実施形態のコイル体１に比べて、図４に示した電子部品９０及び端子９１の間にコイル体１’の先端１ａを通した後、端子９２の側面にコイル体１’の先端１ａが当たりやすくなる。したがって、コイル体１’の先端１ａを端子９２及び端子９１の間に通すことが容易になる。
【００６１】
本実施形態によれば、測定対象である端子９１の背後の隙間が狭い場合には、コイル体１の折返し距離Ｄを小さく形成したことで、端子９１の背面から前面に向かってコイル体１’の先端１ａを端子９１及び端子９２の間に通すことが容易になる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００６３】
例えば、コイル体１の先端部１１、中途部１２及び基端部１３の各部の曲率については、一定にしてもよいし、連続的に小さくしてもよい。また、コイル体１の中途部１２は省略してもよい。また、コイル体１の各部を一定の曲率で形成し、各部ごとにその長さを円周の４分の１の長さに設定してもよい。
【００６４】
また、底面に複数の端子を有する電子部品が基板に実装された状態において電子部品９０と基板との間に狭い空間がある場合であっても、上記実施形態の電流センサ１０を用いることができる。このような場合であっても、その電子部品の端子を容易にコイル体１又は１’で取り囲むことが可能である。
【００６５】
また、保持部２の形状は、Ｌ型や、丸型、その他の形状に形成してもよい。また、コイル体１又は１’には、弾性変形する材質だけでなく、塑性変形する材質を使用してもよい。さらにコイル体１又は１’の太さ（直径）は、物理的に可能であれば１ｍｍ未満に形成してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  コイル体
１ａ  先端
１ｂ  基端
２  保持部
１０  電流センサ
１１  先端部
１２  中途部
１３  基端部
２１  固定部
２２  挿入部
２２ａ  挿入口
３０  測定器
９０  電子部品
９１  端子（測定対象）
１００  測定装置
【図１】
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【図２】
2019196962.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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