(57)【要約】【課題】電力計などに用いる電流センサの製造工数を低減し、コストを低減させる。【解決手段】従来、電流センサとしてはカレントトランスを用いるものが多かったが、これを用いると曲げなどの複雑な工数が必要となってコスト高になるので、電流センサ１として磁気インピーダンス効果を利用した素子（ＭＩ素子）を用いることで、プリント基板３内に埋め込んで形成された電流測定用の導体パターン２の上方に配置できるようにし、曲げなどの面倒でコストの掛かる作業を不要にする。符号４は、検出回路等の周辺回路を示す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板にパターニングされた配線パターンと、前記プリント基板上の配線パターンに対して垂直方向に実装された磁気インピーダンス素子と、この磁気インピーダンス素子に加えられる磁界に応じた信号を検出する検出回路とを有することを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記検出回路、または周辺回路、もしくは前記検出回路および周辺回路をＩＣ化した半導体チップと、前記磁気インピーダンス素子とをモールドパッケージ化することを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電流検出装置を用いて構成することを特徴とする電力計。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電流検出装置を用いて構成す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】
この発明は電流検出装置、およびこれを用いた電子式の電力量測定装置，電力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、例えば特許文献１に開示された従来の電子式電力量計の例を示す。
これは、図示のように電流センサ５１，電圧センサ５２からそれぞれ得られた電流信号５１１，電圧信号５２２をＡＤ（アナログ−ディジタル）変換器５３を介してＣＰＵ５４に取り込み、ＣＰＵ５４内で演算して電力量を求めるものである。また、ＣＰＵ５４は電力量に応じたパルスを発生させる計量パルス用ＬＥＤ（発光ダイオード）５６の制御や、電力量を表示する液晶ディスプレイなどの液晶表示５５の制御を行なっている。
【０００３】
図６に電流センサをプリント基板に搭載した電力量計の例を示す。
一般に、電力量計用電流センサとしては、図示のようなカレントトランス５１が用いられる。カレントトランス５１は中空形状になっており、中空内の導体を流れる電流から発生する磁界を検出するものである。そのため、例えば電力量計として用いる場合には、図示のようにプリント基板６２上に実装されたカレントトランス５１の中空内に、電流バー６０を複雑に曲げ加工して挿入する必要がある（ギャップ６４参照）。なお、電流バー６０は図示されない電力量計の筺体に接続され、筺体は外部への配線端子を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４９２７６号公報（第２頁，図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６のような構成では、
（１）電流バーに複雑な曲げ加工を必要とする。
（２）カレントトランスに電流バーを挿入する組立加工が発生する。
等により、コストアップするという問題がある。
したがって、この発明の課題は、複雑な加工を不要にするとともにコストの低減化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、プリント基板にパターニングされた配線パターンと、前記プリント基板上の前記配線パターンに対して垂直方向に実装された磁気インピーダンス素子と、この磁気インピーダンス素子に加えられる磁界に応じた信号を出力する検出回路とを有することを特徴とする。
【０００７】
上記請求項１の発明においては、前記検出回路、または周辺回路、もしくは前記検出回路および周辺回路をＩＣ化した半導体チップと、前記磁気インピーダンス素子とをモールドパッケージ化することができる（請求項２の発明）。または、これら請求項１または２の発明による電流検出装置を用いて、電力計または電力量計を構成することができる（請求項３，４の発明）。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、プリント基板に埋め込んだパターン上に、ＭＩ素子からなる電流センサを配置する構成としたので、
（１）複雑な曲げ加工が必要な電流バーが不要となる。
（２）電流バーが不要なため、電流バーの組立工数が不要となる。
その結果、電力量計の低コスト化を実現できる。
また、ＭＩ素子を用いた電流センサは、カレントトランスを用いるものに比べて非常に小さくできるので、小型，低コストの電流検出装置や電力量計を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１はこの発明の実施の形態を示す構成図である。
図１からも明らかなように、これは従来の電流バーの代わりに、プリント基板３内に電流バーを埋め込むか、または基板３上にパターニングした配線パターンなどの電力測定用パターン２と、このパターン２の上に実装された電流センサ１と、電流センサ制御用の周辺回路４とから構成される。
【００１０】
図２に図１の電流センサを拡大して示す。
電流センサ１は、図示されないリードフレーム上に実装された磁気インピーダンス素子（以下、単にＭＩ素子とも略記する）２０をモールドパッケージしたものである。ＭＩ素子２０は、磁気の変化に対してインピーダンスが変化する、いわゆる磁気インピーダンス効果を利用する電流センサ用素子であり、図２ではガラス基板２２上にソフト磁性膜２３でパターニングした構成となっている。なお、ＭＩ素子は、ホール素子や磁気抵抗素子に比べ磁界に対して高感度であるとして、例えば比嘉外５名「パルス電流励磁によるスパッタ薄膜マイクロＭＩセンサ」日本応用磁気学会誌，ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４−２，１９９７年において発表されている。
【００１１】
図３に電流センサおよび周辺回路のブロック図を示す。なお、１は電流センサ、３０は発振回路、３１はＭＩ素子２０と固定抵抗からなる磁界（電流）検出回路、３２，３３は検出回路からの信号を処理する整流回路，増幅回路であり、増幅回路は例えばオペアンプ，抵抗，コンデンサからなる反転増幅回路である。３４は電流信号出力を示す。ここで、前記整流回路３２、増幅回路３３あるいは発振回路３０を含めて周辺回路を構成している。また、ＭＩ素子２０は図２に示すように、電力量測定用パターン２の電流が流れる方向に対し、垂直方向に一定の距離ｒ0だけ離れた位置に配置するものとする。
【００１２】
いま、図３のＭＩ素子２０に発振回路３０から高周波信号を印加すると、ＭＩ素子２０はそのインピーダンスが、外部磁界に比例して変化する。そのため、整流回路３２の入力部の信号は、外部磁界に比例した振幅を持つ高周波信号となる。これを整流回路３２および増幅回路３３を経て、図２のパターン２に流れる電流Ｉに比例する出力信号Ｓ３４が次式のように得られる。なお、αは増幅回路３３の回路定数で決まる定数である。
Ｓ＝α（Ｉ／ｒ0）
【００１３】
このように、電力量測定用パターン２の上にＭＩ素子からなる電流センサを配置することにより、
（１）複雑な曲げ加工が必要な電流バーが不要となる。
（２）電流バーの組立工数がなくなる。
電力量計の低コスト化を実現できる。
【００１４】
図４にこの発明の第２の実施の形態を示す。
これは、図１または図３に示すような発振回路，整流回路，増幅回路などの周辺回路もＩＣチップ化し（符号４１参照）、ＭＩ素子４０とともにモールドパッケージしたものである。こうすることにより、プリント基板上に実装する必要がなくなり、小型化，低コスト化が可能となる。なお、図３に示すＭＩ素子２０と検出回路３１のみをＩＣチップ化してもよく、図４に示す周辺回路のうち少なくとも１つの回路とＭＩ素子４０とをＩＣチップ化するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図
【図２】図１の主要部の拡大図
【図３】電流センサを含む周辺回路のブロック図
【図４】この発明の第２の実施の形態を示す構成図
【図５】従来例を示すブロック図
【図６】従来の電流センサ例を示す構造図
【符号の説明】
【００１６】
１，４５…電流センサ、２…電力測定用パターン、３…プリント基板、４…周辺回路、２０，４０…ＭＩ素子、２２…ガラス基板、２３…磁性膜、３０…発振回路、３１…磁界（電流）検出回路、３２…整流回路、３３…増幅回路、３４…電流信号出力、４１…周辺回路ＩＣチップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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