(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流が流れる導体と、
前記導体の周囲に配置された２つのボビン巻きコイルと、
前記２つのボビン巻きコイルの一方の端面に対向するように設けられて前記２つのボビン巻きコイルを磁気的に短絡し、前記２つのボビン巻きコイルの短絡２箇所の中間付近に貫通穴を有する第１磁性体と、
前記２つのボビン巻きコイルの他方の端面に対向するように設けられて前記２つのボビン巻きコイルを磁気的に短絡し、前記２つのボビン巻きコイルの短絡２箇所の中間付近に貫通穴を有する第２磁性体と、
を備え、
前記２つのボビン巻きコイルが同一形状であり、
前記第１磁性体及び第２磁性体が同一形状であり、
前記２つのボビン巻きコイルからの出力端子が前記第１磁性体及び第２磁性体のいずれか一方の貫通穴に挿通されていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の電流検出装置と、
前記導体に発生する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電流と、前記電圧検出部で検出された電圧とに基づき電力又は電力量を算出する電力演算部と、
を備えることを特徴とする電力量計。
【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およびこれを用いた電力量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般家庭や工場、事務所などの負荷電流を検出する電流検出装置が知られている。この電流検出装置は、例えば、負荷電流が流れることにより磁界を発生する一次導体と、この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１参照）。
【０００３】
磁電変換部は、トロイダルコアと呼ばれる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いたコイルにより形成されるが、磁性体コアに導線を巻きつける作業に手間がかかるので、電流検出装置が高価になるという問題点があった。
【０００４】
このような問題を解消するために、特許文献２は、測定電流に正比例した磁界を発生する一次導体の周囲に、該一次導体１１において発生された磁界を検出する複数のコイル部と、これら複数のコイル部を支持するとともに、複数のコイル部を磁気的に直列になるよう配線により接続した、磁性体から成る支持部を設け、一次導体で発生された磁界に基づき複数のコイル部で発生された電気信号を配線を介して出力端子から出力する電流検出装置を開示している。
【０００５】
図６は、特許文献２に開示されているような従来の一般的な電流検出装置の構成を示す概略図である。この電流検出装置は、測定電流の大きさに応じた磁界を発生する一次導体１１の周囲に、該一次導体１１において発生された磁界を検出する第１コイル１２および第２コイル１３と、これら第１コイル１２および第２コイル１３を支持するとともにこれらを磁気的に短絡するための第１磁性体１４および第２磁性体１５を設け、一次導体１１で発生された磁界に基づき第１コイル１２で発生された電気信号を配線を介して出力端子１７から出力するとともに、第２コイル１３で発生された電気信号を配線を介して出力端子１８から出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の電流検出装置は、第１コイル１２から出力端子１７および第２コイル１３から出力端子１８までの配線の引き回しが必要な構造を有するので、配線を引き回すための作業により製造性に劣り、コストアップを招いているという問題がある。
【０００８】
本発明は、製造性に優れた安価な電流検出装置およびこれを用い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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電流検出装置は、被測定電流が流れる導体と、導体の周囲に配置された２つのボビン巻きコイルと、２つのボビン巻きコイルの一方の端面に対向するように設けられて２つのボビン巻きコイルを磁気的に短絡し、２つのボビン巻きコイルの短絡２箇所の中間付近に貫通穴を有する第１磁性体と、２つのボビン巻きコイルの他方の端面に対向するように設けられて前記２つのボビン巻きコイルを磁気的に短絡し、２つのボビン巻きコイルの短絡２箇所の中間付近に貫通穴を有する第２磁性体とを備え、２つのボビン巻きコイルが同一形状であり、第１磁性体及び第２磁性体が同一形状であり、２つのボビン巻きコイルからの出力端子が第１磁性体及び第２磁性体のいずれか一方の貫通穴に挿通されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電力量計は、上述した電流検出装置と、導体に発生する電圧を検出する電圧検出部と、電流検出装置により検出された電流と、電圧検出部で検出された電圧とに基づき電力量を算出する電力演算部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、配線を引き回す作業が容易になり、製造性を向上させることができるとともに、コストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例２に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例３およびその変形例に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例４に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の実施例５に係る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を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した従来の電流検出装置の構成要素と同一または相当部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。この電流検出装置は、線状の一次導体１１と、この一次導体１１の周囲に配置された第１コイル１２、第２コイル１３、第１磁性体１４および第２磁性体１５を備えている。
【００１５】
一次導体１１は、本発明の「導体」に対応し、鉄、銅等といった導電性の金属により構成されている。この一次導体１１は、被測定電流である負荷電流が流れることによって磁界を発生する。
【００１６】
第１コイル１２および第２コイル１３は、本発明の「複数のコイル」に対応し、フェノールやベークのような非導電性の芯材にエナメル線のような導線が巻きつけられて構成されている。第１コイル１２および第２コイル１３の各々には、一次導体１１に流れる電流に応じた起電力が誘起されて電気信号として出力される。
【００１７】
なお、第１コイル１２および第２コイル１３は、中空構造の芯材を有するものであってもよいし、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よい。また、フェライトやパーマロイ等といった磁性体を芯材とするものであってもよい。さらに、第１コイル１２および第２コイル１３は、芯材を備えず、融着材料や接着剤等といった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。
【００１８】
第１磁性体１４および第２磁性体１５は、フェライトやパーマロイ等から構成されており、第１コイル１２および第２コイル１３を挟み込む位置に配置されたものである。
【００１９】
このように配置することにより、第１磁性体１４は、第１コイル１２および第２コイル１３の一方の端面（図１中の下側の端面）に対向するように設けられ、第１コイル１２と第２コイル１３とを磁気的に短絡する。
【００２０】
また、第２磁性体１５は、第１コイル１２および第２コイル１３の他方の端面（図１中の上側の端面）に対向するように設けられ、第１コイル１２および第２コイル１３を磁気的に短絡する。この第２磁性体１５の所定位置、具体的には第１コイル１２の他方の端面に対向する位置には、第１コイル１２からのコイル配線を出力端子１７に導くための貫通穴２１が設けられるとともに、第２コイル１３の他方の端面に対向する位置には、第２コイル１３からのコイル配線を出力端子１８に導くための貫通穴２２が設けられている。
【００２１】
出力端子１７は、一次導体１１に流れる電流に応じて第１コイル１２で発生された電気信号を出力する。出力端子１８は、一次導体１１に流れる電流に応じて第２コイル１３で発生された電気信号を出力する。
【００２２】
次に、上記のように構成される電流検出装置の動作を説明する。第１コイル１２および第２コイル１３は、一次導体１１に流れる電流により発生された磁界を受け、該電流に応じた電気信号をコイル導線に発生する。第１コイル１２のコイル導線は出力端子１７に接続されており、出力端子１７には一次導体１１に流れる電流に応じた電気信号が出力される。同様に、第２コイル１３のコイル導線は出力端子１８に接続されており、出力端子１８には一次導体１１に流れる電流に応じた電気信号が出力される。これら出力端子１７および１８に出力される電気信号が、一次導体１１に流れる電流の大きさを表している。
【００２３】
なお、上述した実施例１に係る電流検出装置では、第１コイル１２および第２コイル１３と、第１磁性体１４および第２磁性体１５との接続は、第１磁性体１４および第２磁性体１５に凹部を形成し、この凹部に第１コイル１２および第２コイル１３を嵌み込む構造とすることができる。また、第１コイル１２および第２コイル１３を、第１磁性体１４および第２磁性体１５に接着剤等で固定する構造としてもよい。さらには、第１コイル１２および第２コイル１３と、第１磁性体１４および第２磁性体１５と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。
【００２４】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る電流検出装置によれば、第２磁性体１５にコイル配線を通すための貫通穴２１および２２を形成し、第１コイル１２および第２コイル１３からのコイル導線を、貫通穴２１および２２をそれぞれ通して出力端子１７および１８に接続するように構成したので、配線を引き回す作業が容易になって、製造にかかる手間を減少させることができる。その結果、製造性を向上させることができるとともに、コストダウンが可能になる。
【実施例２】
【００２５】
図２は、本発明の実施例２に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。この電流検出装置は、実施例１に係る電流検出装置の第２磁性体１５の構造が変更されて第２磁性体１５ａとされている点を除けば実施例１に係る電流検出装置と同じである。以下では、実施例１に係る電流検出装置と相違する部分を中心に説明する。
【００２６】
第２磁性体１５ａは、第１コイル１２および第２コイル１３の他方の端面（図２中の上側の端面）に対向するように設けられており、第１コイル１２および第２コイル１３を磁気的に短絡する。この第２磁性体１５ａの所定位置、具体的には第１コイル１２の他方の端面に対向する位置以外の位置であって、且つ、第２コイル１３の他方の端面に対向する位置以外の位置には、第１コイル１２からのコイル配線を出力端子１７に導くとともに、第２コイル１３からのコイル配線を出力端子１８に導くための貫通穴２３が設けられている。
【００２７】
本発明の実施例２に係る電流検出装置によれば、コイル配線を通すための１つの貫通穴２３を第２磁性体１５ａに形成し、第１コイル１２および第２コイル１３からのコイル導線を、貫通穴２３を通して出力端子１７および１８に接続するように構成したので、配線を引き回す作業が容易になって、製造にかかる手間を減少させることができ、その結果、製造性を向上させることができるとともに、コストダウンが可能になる。
【００２８】
また、第１コイル１２および第２コイル１３からのコイル配線を通す貫通穴２３が、第１コイル１２および第２コイル１３の他方の端面に対向する位置以外の位置に設けられているので、第１コイル１２および第２コイル１３の他方の端部が磁性体で覆われることになり、耐外乱性能を向上させることができる。
【００２９】
なお、上述した実施例２に係る電流検出装置では、第２磁性体１５ａに形成する貫通穴２３は１つだけとしたが、第１コイル１２の他方の端面に対向する位置以外の位置であって、且つ、第２コイル１３の他方の端面に対向する位置以外の位置であれば、複数の貫通穴を設けることもできる。
【実施例３】
【００３０】
図３（ａ）は、本発明の実施例３に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。この電流検出装置は、実施例１に係る電流検出装置の第１コイル１２および第２コイル１３のコイル導線がボビンに巻かれた構造に変更されて第１コイル１２ａおよび第２コイル１３ａとされている点を除けば実施例１に係る電流検出装置と同じである。以下では、実施例１に係る電流検出装置と相違する部分を中心に説明する。
【００３１】
第１コイル１２ａおよび第２コイル１３ａは、本発明の「複数のコイル」に対応する。第１コイル１２ａは、ボビン３１にコイル導線が巻かれたボビン巻コイルによって構成され、コイル導線の巻き始めと巻き終わりはピン端子２４に絡げられている。同様に、第２コイル１３ａは、ボビン３２にコイル導線が巻かれたボビン巻コイルによって構成され、コイル導線の巻き始めと巻き終わりはピン端子２５に絡げられている。ボビン３１および３２は、例えばＰＢＴ（polybutylene terephthalate）樹脂から構成されている。
【００３２】
本発明の実施例３に係る電流検出装置によれば、第１コイル１２ａおよび第２コイル１３ａをボビン巻コイルとしたので配線の引き回しが不要になり、製造にかかる手間を減少させることができる。その結果、製造性を向上させることができるとともに、コストダウンが可能になる。
【００３３】
なお、実施例３に係る電流検出装置は、以下のように変形することができる。図３（ｂ）は、本発明の実施例３の変形例に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。この電流検出装置は、実施例３に係る電流検出装置の第１コイル１２ａおよび第２コイル１３ａにそれぞれ含まれるボビン３１および３２のフランジの形状が変更されてボビン３１ａおよび３２ａとされ、第１コイル１２ａおよび第２コイル１３ａがそれぞれ第１コイル１２ｂおよび第２コイル１３ｂとされている点を除けば実施例３に係る電流検出装置と同じである。以下では、実施例３に係る電流検出装置と相違する部分を中心に説明する。
【００３４】
第１コイル１２ｂおよび第２コイル１３ｂは、本発明の「複数のコイル」に対応する。第１コイル１２ｂのボビン３１ａの第２磁性体１５ａ側のフランジは、その一部が第２磁性体１５ａの貫通穴２３に対向する位置まで延伸されており、第１コイル１２ｂのコイル導線は、フランジの延伸部分３３から貫通穴２３を介して出力端子２４に接続されている。
【００３５】
また、第２コイル１３ｂのボビン３２ａの第２磁性体１５ａ側のフランジは、その一部が第２磁性体１５ａの貫通穴２３に対向する位置まで延伸されており、第２コイル１３ｂのコイル導線は、フランジの延伸部分３４から貫通穴２３を介して出力端子２５に接続されている。
【００３６】
この実施例３の変形例に係る電流検出装置によれば、実施例３に係る電流検出装置による効果に加え、更に製造にかかる手間を減少させることができる。その結果、製造性を向上させることができるとともに、コストダウンが可能になる。
【実施例４】
【００３７】
図４は、本発明の実施例４に係る電流検出装置の構成を示す概略図である。この電流検出装置は、実施例１〜実施例３に係る電流検出装置の第１磁性体および第２磁性体を同一形状にしたものである。以下では、実施例１〜実施例３に係る電流検出装置に係る電流検出装置と相違する部分を中心に説明する。
【００３８】
図４（ａ）は、実施例１に係る電流検出装置の第１磁性体１４を、第２磁性体１５と同一形状を有する第１磁性体１４ａに変更したものである。
【００３９】
図４（ｂ）は、実施例２に係る電流検出装置の第１磁性体１４を、第２磁性体１５ａと同一形状を有する第１磁性体１４ｂに変更したものである。
【００４０】
図４（ｃ）は、実施例３に係る電流検出装置の第１磁性体１４を、第２磁性体１５と同一形状を有する第１磁性体１４ａに変更したものである。
【００４１】
図４（ｄ）は、実施例３の変形例に係る電流検出装置の第１磁性体１４を、第２磁性体１５ａと同一形状を有する第１磁性体１４ｂに変更したものである。
【００４２】
以上の図４（ａ）〜図４（ｄ）に示した構成により、第１磁性体と第２磁性体とを共通の部品とすることができるので、部品の種類を減らすことができ、コストダウンが可能になる。
【実施例５】
【００４３】
本発明の実施例４は、上述した実施例１〜実施例４に係る電流検出装置を利用した電力量計である。図５は、実施例４に係る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、電流検出装置５１、電圧検出部５２、電力演算部５３および表示部５４を備えている。
【００４４】
電流検出装置５１としては、上述した実施例１〜実施例４に係る電流検出装置のいずれかが使用される。電流検出装置５１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電気信号に変換し出力する。
【００４５】
電圧検出部５２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圧信号に変換し出力する。
【００４６】
電力演算部５３は、電流検出装置５１により検出された導体１１に流れる電流と電圧検出部５２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５３は、デジタル乗算回路やＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等により構成されており、電流検出装置５１から出力された使用電流（Ａ１）に関する信号と、電圧検出部５２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。
【００４７】
さらに電力演算部５３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。
【００４８】
また、電流検出装置５１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５３にて積分される。表示部５４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。
【００４９】
以上説明したように、本発明の実施例５に係る電力量計によれば、製造に手間がかからない、製造性に優れ、しかもコストダウンが可能な電流検出装置を有する電力量計を実現できる。
【符号の説明】
【００５０】
１１  一次導体
１２、１２ａ、１２ｂ  第１コイル
１３、１３ａ、１３ｂ  第２コイル
１４、１４ａ、１４ｂ  第１磁性体
１５、１５ａ  第２磁性体
１６  接続部
１７、１８  出力端子
２１、２２、２３  貫通穴
２４、２５ ピン端子
３１、３１ａ、３２、３２ａ  ボビン
５１  電流検出装置
５２  電圧検出部
５３  電力演算部
５４  表示部
【図１】
0005820164.tif 000002
【図２】
0005820164.tif 000003
【図３】
0005820164.tif 000004
【図４】
0005820164.tif 000005
【図５】
0005820164.tif 000006
【図６】
0005820164.tif 000007