JP2016142568A - 電流センサ及び電流計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】取り付けようとしている電流センサ自身の隣接位置に他の電流センサがあるかどうかを容易に判定することができる電流センサを提供する。
【解決手段】バスバー３５に固定可能な電流センサ１００であって、配線基板７と、配線基板７の一方の側７ａに取り付けられて、一方の側７ａに隣接設置される可能性のある第１隣接電流センサ３１を検知する第１検知手段１０と、配線基板７の他方の側７ｂに取り付けられて、他方の側７ｂに隣接設置される可能性のある第２隣接電流センサ３２を検知する第２検知手段２０と、第１隣接電流センサ１０及び第２隣接電流センサ２０の有無を判別する制御手段３と、を備え、第１検知手段１０及び第２検知手段２０における導通の有無を検知することによって、第１隣接電流センサ３１及び又は第２隣接電流センサ３２が設置されているかどうかを検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、被測定電流によって生じる磁界に基づいて電流値を算出する電流センサ及び電流計測システムに係わり、特に隣接するバスバーからの影響を低減させる電流センサ及び電流計測システムに係わる。

近年、機器の節電・省エネのために家庭内やオフィスエリアのあるビル内等で、エネルギー管理システム（Energy Management System）が設置されるようになってきている。エネルギー管理システムでは、システム内の機器に取り付けられ、流れる電流を検出する電流センサが用いられている。

この種の電流センサの１つとして、３相の電流を検出すると共に、検出対象外の相の電流の影響が軽減され、検出の精度が向上する電流センサ９００が特許文献１に記載されている。特許文献１に開示された電流センサ９００の構造を図１０に示す。

図１０において電流センサ９００は、三相インバータ９１１の電子基板９１１ａに三相インバータ９１１の電流経路である断面矩形の板状のＵ相バスバー９０２ａ、Ｖ相バスバー９０２ｂ、Ｗ相バスバー９０２ｃが設けられ、それぞれ可撓性を有するＵ相ケーブル９０３ａ、Ｖ相ケーブル９０３ｂ、Ｗ相ケーブル９０３ｃを介して対象となる電動機に接続されている。Ｕ相電流検出器９０４ａ、Ｖ相電流検出器９０４ｂ、Ｗ相電流検出器９０４ｃはそれぞれ磁束を検出する電流検出素子９０５ａ、電流検出素子９０５ｂ、電流検出素子９０５ｃを有し、電子基板９１１ａに装着されている。

Ｕ相電流検出器９０４ａは検出対象相をＵ相としＵ相バスバー９０２ａに流れる電流を検出するように、Ｕ相電流が流れることで発生する磁束を電流検出素子９０５ａで検知するためＵ相の電流方向と電流検出素子９０５ａの感受面が平行で、かつ、Ｕ相バスバー９０２ａの近傍に位置させて電子基板９１１ａに実装されている。同様にＶ相電流検出器９０４ｂは検出対象相をＶ相として、Ｗ相電流検出器９０４ｃは検出対象相をＷ相として、それぞれＵ相電流検出器９０４ａとＵ相バスバー９０２ａとの位置関係と同様に適切に位置するように電子基板９１１ａに実装されている。ここで、Ｕ相電流検出器９０４ａ〜Ｗ相電流検出器９０４ｃは、磁気鉄心を有していないため小形軽量であり、取り付けが容易で、装置の小形化、高密度実装化、組立て工数の低減、コストの低減に有効である。

このような構成の電流センサであれば、各相のバスバー及び電流検出器の位置が予め分かっているので、他相の影響を演算で除去でき、電流検出精度の低下を抑制して精度良く電流の検出を行うことができる。

特開２００６−１６２３０９号公報

しかしながら特許文献１に開示された電流センサ９００を一般的な電流センサに適用しようとした場合には、以下のような課題があった。電流センサ９００では、電流検出器９０４ａ乃至９０４ｃそれぞれは、隣接した位置に他の電流検出器があることがあらかじめ分かっている。そのため、電流検出器９０４ａ乃至９０４ｃそれぞれに対する検出対象外の電流成分を容易に除去して検出対象電流を求めることができる。

しかし、電流検出器の隣接位置に他の電流検出器があるかどうかわからないような機器の場合には、電流検出器それぞれに対する検出対象外の電流成分を容易に求めることが困難になるという課題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、取り付けようとしている電流センサ自身の隣接位置に他の電流センサがあるかどうかを容易に判定することができる電流センサを提供する。また、複数の電流センサを有し、検出対象の電流センサの電流検出値を容易に補正可能な電流計測システムを提供する。

この課題を解決するために、本発明の電流センサは、バスバーに固定可能な電流センサであって、配線基板と、前記配線基板の一方の側に取り付けられて、前記一方の側に隣接設置される可能性のある第１隣接電流センサを検知する第１検知手段と、前記配線基板の他方の側に取り付けられて、前記他方の側に隣接設置される可能性のある第２隣接電流センサを検知する第２検知手段と、前記第１隣接電流センサ及び前記第２隣接電流センサの有無を判別する制御手段と、を備え、前記第１検知手段及び前記第２検知手段における導通の有無を検知することによって前記第１隣接電流センサ及び又は前記第２隣接電流センサが設置されているかどうかを検出する、という特徴を有する。

このように構成された電流センサは、第１検知手段及び第２検知手段における導通の有無を検知するだけで第１隣接電流センサ及び又は第２隣接電流センサを検出することができるため、隣接位置に他の電流センサが有るかどうかを容易に判定することができる。

また、上記の構成において、前記第１検知手段は、前記一方の側から前記第１隣接電流センサの方向に伸びる第１スプリングコンタクトと、前記一方の側の縁の近くに設けられた第１導電パターンと、からなり、前記第２検知手段は、前記他方の側から前記第２隣接電流センサの方向に伸びる第２スプリングコンタクトと、前記他方の側の縁の近くに設けられた第２導電パターンと、からなり、前記第１スプリングコンタクトと前記第２導電パターンとは同一直線上に設けられ、前記第２スプリングコンタクトと前記第１導電パターンとは同一直線上に設けられている、という特徴を有する。

このように構成された電流センサでは、第１スプリングコンタクトと第２導電パターンとが同一直線上に設けられていると共に、第２スプリングコンタクトと第１導電パターンとが同一直線上に設けられているため、電流センサ自身の一方の側又は他方の側の隣接位置に他の電流センサが有るかどうかを確実に判定することができる。

また、上記の構成において、前記制御手段は、前記第１スプリングコンタクトと前記第１導電パターンとを介して、前記第１隣接電流センサで検出された前記第１隣接電流センサの電流の検出値を受信すると共に、自身に流れる電流の電流検出値を前記第１隣接電流センサに送信し、前記第２スプリングコンタクトと前記第２導電パターンとを介して、前記第２隣接電流センサで検出された前記第２隣接電流センサの電流の検出値を受信すると共に、自身に流れる電流の電流検出値を前記第２隣接電流センサに送信し、前記第１隣接電流センサの電流の検出値及び又は前記第２隣接電流センサの電流の検出値を基に自身に流れる電流の電流検出値を補正する、という特徴を有する。

このように構成された電流センサでは、自身に流れる電流の電流検出値の補正を、第１隣接電流センサの電流の検出値及び又は第２隣接電流センサの電流の検出値を基に行なうため、電流検出値を正確に補正することができる。

また、上記の構成において、前記第１導電パターン及び前記第２導電パターンが、それぞれ抵抗体で形成されている、という特徴を有する。

このように構成された電流センサでは、制御手段と第１隣接電流センサ制御手段との間の抵抗値及び制御手段と第２隣接電流センサ制御手段との間の抵抗値を検知することで隣接する電流センサとの間の距離が分かり、その結果隣接バスバーの影響の度合いが正確に分かるので、電流検出値を精度良く補正することができる。

この課題を解決するために、本発明の電流計測システムは、自身のＩＤ情報を有し、電流が流れる複数のバスバーそれぞれに設置される電流センサと、前記電流センサの検出結果が送信される全体制御装置と、複数の前記電流センサと前記全体制御装置とを接続するバスラインと、を備え、各前記電流センサはそれぞれ、隣接する他の電流センサとの間で互いの前記ＩＤ情報を送受信し合い、前記検出結果と共に、前記隣接する電流センサの有する前記ＩＤ情報を前記全体制御装置に送信し、前記全体制御装置は、各前記電流センサの電流検出値を、前記隣接する電流センサの電流検出値を基に補正する、という特徴を有する。

このように構成された電流計測システムは、各電流センサの有するＩＤ情報を基に各電流センサを判定するため、検出対象の電流センサに隣接する電流センサを確定することが容易にできると共に、検出対象の電流センサの電流検出値を、隣接する電流センサの電流検出値を基に補正するため、検出対象の電流センサの電流検出値を容易に、又正確に補正することができる。

本発明の電流センサは、第１検知手段及び第２検知手段における導通の有無を検知するだけで第１隣接電流センサ及び又は第２隣接電流センサを検出することができるため、隣接位置に他の電流センサが有るかどうかを容易に判定することができる。また、本発明の電流計測システムは、各電流センサの有するＩＤ情報を基に各電流センサを判定するため、検出対象の電流センサに隣接する電流センサを確定することが容易にできると共に、検出対象の電流センサの電流検出値を、隣接する電流センサの電流検出値を基に補正するため、検出対象の電流センサの電流検出値を容易に、又正確に補正することができる。

電流センサの外観を示す斜視図である。 電流センサの、隣接電流センサとの関係を示す立面図である。 電流センサ内の構成を示す立面図である。 第１検出手段及び第２検出手段の構成を示す立面図である。 第１検出手段と第１隣接電流センサとの関係を示す詳細図と断面図である。 第２検出手段と第２隣接電流センサとの関係を示す詳細図と断面図である 第１検出手段の導電パターンを抵抗体で形成した場合の立面図である。 電流計測システムの外観を示す斜視図である。 電流計測システムの構成を示す立面図である 従来例に係る電流センサの外観を示す斜視図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本明細書では、特に断りの無い限り、各図面のＸ１側を右側、Ｘ２側を左側、Ｙ１側を奥側、Ｙ２側を手前側、Ｚ１側を上側、Ｚ２側を下側として説明する。

第１実施形態に係る電流センサ１００の構成及び動作について図１乃至図４を用いて説明する。電流センサ１００は、家庭内や工場内の分電盤に搭載され、制御や監視のために該分電盤に流れる電流の電流値を検出する電流センサである。

図１は、電流センサ１００の外観を示す斜視図であり、図２は、電流センサ１００の、隣接電流センサとの関係を示す立面図である。また、図３は、電流センサ１００内の構成を示す立面図である。図４は、第１検出手段１０及び第２検出手段２０の構成を示すブロック図である。尚、図３及び図４は、ケース９を外した状態で表示している。

家庭内等に設置される分電盤内には複数のバスバーが並列に配置されており、これらのバスバーに電流センサ１００が取り付けられる。図１に示すように、電流センサ１００は、Ｕ字形状をしており、被測定電流Ａ１０が流れる電流路である断面円形のバスバー３５に固定可能であり、Ｙ１−Ｙ２方向に延びるバスバー３５を跨ぐように取り付けられる。バスバー３５は、銅等の導電性の良い金属で形成されていると共に、絶縁性の被膜（図示せず）で覆われている。電流センサ１００は、合成樹脂等の絶縁性の部材で形成されたケース９を有し、ケース９内にバスバー３５を流れる電流を検出するための構成が内蔵されている。

電流センサ１００の隣接部においては、図２に示すように、被測定電流Ａ１０が流れるバスバー３５の右側に電流Ａ３１が流れる第１隣接バスバー３６が配置される可能性がある。また、バスバー３５の左側に電流Ａ３２が流れる第２隣接バスバー３７が配置される可能性がある。その場合、電流センサ１００に隣接して他の電流センサが取り付けられることになる。即ち、図２に示すように、電流センサ１００の右側に第１隣接電流センサ３１が取り付けられ、電流センサ１００の左側に第２隣接電流センサ３２が取り付けられる。尚、電流センサ１００が分電盤内で最も右側又は最も左側に取り付けられる場合には、第１隣接電流センサ３１又は第２隣接電流センサ３２の内の１つは取り付けられないことになる。

図３に示すように、電流センサ１００のケース９内には、配線基板７が取り付けられており、配線基板７の上部には制御手段３が配設されていると共に、バスバー３５を取り囲むように複数の磁気センサ素子５が配設されている。複数の磁気センサ素子５は、制御手段３に接続されている。

電流センサ１００は、磁気比例式の電流センサであり、配線基板７上に配設されている複数の磁気センサ素子５によって被測定電流Ａ１０による誘導磁界を検出する。その検出結果は制御手段３に送られ、制御手段３は、被測定電流Ａ１０による誘導磁界に対応して出力される電圧を基に被測定電流Ａ１０の電流値を算出する。磁気センサ素子５は、上下方向に対しても、左右方向に対しても線対称で有り、１８０度回転させると重なる２回対称の位置に配置される。この為、一様な磁場の影響が相殺され、シールドが無く、地磁気等に磁気センサが曝されても、正確に測定できる。

しかし、図２で示したように分電盤内には複数のバスバーが並列に配置されており、被測定電流Ａ１０が流れるバスバー３５の右側及び又は左側に第１隣接バスバー３６及び又は第２隣接バスバー３７が配設される場合がある。従って、電流センサ１００は、第１隣接バスバー３６及び又は第２隣接バスバー３７に流れる電流の影響、即ち、これらの隣接バスバーの周囲に発生する磁界の影響を受けてしまう。そのため、これらの隣接バスバーの周囲に発生する磁界の影響を補正する必要が生じる。

一般に、隣接バスバーからの影響は、隣接バスバーに流れる電流値と隣接バスバーからの影響度合いとで算出することができる。そのため、隣接バスバーからの影響を補正するためには、以下に示す３つの条件が揃っていることが必要となる。その第１の条件は、検出対象のバスバーと隣接バスバーとの位置が固定されていること、即ち検出対象のバスバーと隣接バスバーとの間の距離が分かっていることであり、第２の条件は、隣接バスバーからの影響度合いが予め把握されていることである。また、第３の条件は、隣接バスバーに流れている電流値を入手可能であることである。尚、隣接する電流センサを含めて、各電流センサは全て同一の仕様で作成されているものとする。

上記３つの条件の内、第１の条件については、分電盤内に配置される各電流センサやバスバーの位置を含む分電盤の仕様によって予め決められているので、入手することができる。尚、各電流センサ間の距離は、必然的に各バスバー間の距離となる。

また、上記３つの条件の内、第２の条件については、上記第１の条件が分かっている場合、計算によって事前に算出しておくことができる。例えば、第１隣接バスバー３６及び第２隣接バスバー３７にそれぞれ単位電流例えば１Ａ（アンペア）が流れた場合、被検出対象のバスバー３５に流れる電流がいくら変化するかを事前に算出しておくことはできる。尚、その算出方法については、公知であるため省略する。

従って、上記３つの条件の内、第３の条件を満たすことができれば隣接バスバーの周囲に発生する磁界の影響を補正することができる。

本発明の第１実施形態の電流センサ１００では、第３の条件、即ち第１隣接バスバー３６及び第２隣接バスバー３７に流れている電流値を入手するため、第１検知手段１０と第２検知手段２０とを備えるようにした。

図３に示すように、第１検知手段１０は、配線基板７の一方の側（右側）に取り付けられている。第１検知手段１０は、配線基板７の一方の側に隣接設置される可能性のある第１隣接電流センサ３１を検知するために設けられる。また、第２検知手段２０は、配線基板７の他方の側（左側）に取り付けられている。第２検知手段２０は、配線基板７の他方の側に隣接設置される可能性のある第２隣接電流センサ３２を検知するために設けられる。第１検知手段１０及び第２検知手段２０は、制御手段３に接続されている。

制御手段３は、集積回路から成り、前述したように被測定電流Ａ１０の電流値を算出すると共に、第１隣接電流センサ３１及び第２隣接電流センサ３２の有無を判別するために設けられる。また、制御手段３は、第１検知手段１０及び第２検知手段２０を介して、第１隣接電流センサ３１及び第２隣接電流センサ３２と接続可能とされる。

図４に示すように、第１検知手段１０は、それぞれ制御手段３に接続された第１スプリングコンタクト１１と第１導電パターン１２とから成り、第２検知手段２０は、それぞれ制御手段３に接続された第２スプリングコンタクト２１と第２導電パターン２２とから成る。また、第１スプリングコンタクト１１と第２導電パターン２２とは同一直線Ｌ１上に設けられ、第２スプリングコンタクト２１と第１導電パターン１２とは同一直線Ｌ２上に設けられている。

次に、第１検知手段１０及び第２検知手段２０と第１隣接電流センサ３１及び第２隣接電流センサ３２との関係について、図５及び図６を用いて詳細に説明する。

図５（ａ）は第１検出手段１０と第１隣接電流センサ３１との関係を示す詳細図であり、図５（ｂ）は第１検出手段１０の、図５（ａ）に示したＢ−Ｂ線から見た断面図である。また、図６（ａ）は第２検出手段２０と第２隣接電流センサ３２との関係を示す詳細図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示したＣ−Ｃ線から見た断面図である。尚、図５は、電流センサ１００の上部の右側部分と第１隣接電流センサ３１の上部の左側部分を示し、図６は、電流センサ１００の上部の左側部分と第２隣接電流センサ３２の上部の左側部分を示している。

図５（ａ）に示す第１検知手段１０の第１スプリングコンタクト１１は、弾性を有する金属で形成されており、配線基板７の一方の側（右側）から第１隣接電流センサ３１の方向に伸びるように設けられていると共に、図５（ｂ）に示すように、先端に接点１１ａを有している。また、第１導電パターン１２は、配線基板７上に銅箔等で形成された導電パターンであり、第１スプリングコンタクト１１より上方で、配線基板７の一方の側の縁の近くに設けられている。

一方、図６（ａ）に示す第２検知手段２０の第２スプリングコンタクト２１は、第１スプリングコンタクト１１と同様に、弾性を有する金属で形成されており、配線基板７の他方の側（左側）から第２隣接電流センサ３２の方向に伸びるように設けられていると共に、図６（ｂ）に示すように、先端に接点２１ａを有している。また、第２導電パターン２２は、第１導電パターン１２と同様に、配線基板７上に銅箔等で形成された導電パターンであり、第２スプリングコンタクト２１より下方で、配線基板７の他方の側の縁の近くに設けられている。

図２で示した第１隣接バスバー３６に第１隣接電流センサ３１が取り付けられている場合、図５（ｂ）に示すように、第１検知手段１０の第１スプリングコンタクト１１の接点１１ａは、第１隣接電流センサ３１に設けられた第１隣接電流センサ導電パターン３１ｂに接触する。その結果、電流センサ１００の制御手段３と第１隣接電流センサ３１の第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとが接続される。即ち、制御手段３と第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとが第１検出手段１０を介して導通する。

また、同様に、第１隣接電流センサ３１に設けられている第１隣接電流センサスプリングコンタクト３１ａは、第１検知手段１０の第１導電パターン１２に接触する。その結果、電流センサ１００の制御手段３と第１隣接電流センサ３１の第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとが接続される。即ち、制御手段３と第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとが第１検出手段１０を介して導通する。従って、制御手段３で第１検知手段における第１隣接電流センサ３１との間の導通を検知することによって、第１隣接電流センサ３１が設置されていることを判定することができる。

逆に、第１隣接電流センサ３１が設置されていない場合は、第１検出手段１０を介して制御手段３と第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとが導通することはない。そのため、第１検知手段１０における導通の有無を検知するだけで、第１隣接電流センサ３１が設置されているかどうかを検出することができる。

また、電流センサ１００の制御手段３と第１隣接電流センサ３１の第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとが接続されることによって、制御手段３と第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとの間で通信を行うことが可能となる。電流センサ１００では、第１検知手段１０の第１スプリングコンタクト１１側を送信側とし、第１導電パターン１２側を受信側とする。尚、第１スプリングコンタクト１１側を受信側とし、第１導電パターン１２側を送信側とするようにすることも可能である。

一方、図２で示した第２隣接バスバー３７に第２隣接電流センサ３２が取り付けられている場合、図６（ｂ）に示すように、第２検知手段２０の第２スプリングコンタクト２１の接点２１ａは、第２隣接電流センサ３２に設けられた第２隣接電流センサ導電パターン３２ｂに接触する。その結果、電流センサ１００の制御手段３と第２隣接電流センサ３２の第２隣接電流センサ制御手段３２ｃとが接続される。即ち、制御手段３と第２隣接電流センサ制御手段３２ｃとが第２検出手段２０を介して導通する。

また、同様に、第２隣接電流センサ３２に設けられている第２隣接電流センサスプリングコンタクト３２ａは、第２検知手段２０の第２導電パターン２２に接触する。その結果、電流センサ１００の制御手段３と第２隣接電流センサ３２の第２隣接電流センサ制御手段３２ｃとが接続される。即ち、制御手段３と第２隣接電流センサ制御手段３２ｃとが第２検出手段２０を介して導通する。

逆に、第２隣接電流センサ３２が設置されていない場合は、第２検出手段２０を介して制御手段３と第２隣接電流センサ制御手段３２ｃとが導通することはない。そのため、第１隣接電流センサ３１の場合と同様に、第２検知手段２０における導通の有無を検知するだけで、第２隣接電流センサ３２が設置されているかどうかを検出することができる。

また、電流センサ１００の制御手段３と第２隣接電流センサ３２の第２隣接電流センサ制御手段３２ｃとが接続されることによって、制御手段３と第２隣接電流センサ制御手段３２ｃとの間で通信を行うことが可能となる。電流センサ１００では、第２検知手段２０の第２スプリングコンタクト２１側を送信側とし、第２導電パターン２２側を受信側とする。尚、前述した第１検知手段１０の第１スプリングコンタクト１１側を受信側とし、第１導電パターン１２側を送信側とした場合には、第２スプリングコンタクト２１側を受信側とし、第２導電パターン２２側を送信側とすることになる。

従って、第１実施形態の電流センサ１００では、制御手段３は、図５（ａ）に示した第１隣接電流センサ３１の第１隣接電流センサスプリングコンタクト３１ａ及び第１検出手段１０に設けられた第１導電パターン１２を介して、第１隣接電流センサ３１で検出された第１隣接バスバー３６の電流Ａ３１の検出値を受信する。そして、第１検出手段１０に設けられた第１スプリングコンタクト１１及び第１隣接電流センサ３１の第１隣接電流センサ導電パターン３１ｂを介して、電流センサ１００自身に流れる被測定電流Ａ１０の電流検出値を第１隣接電流センサ３１に送信する。

また、制御手段３は、図６（ａ）に示した第２隣接電流センサ３２の第２隣接電流センサスプリングコンタクト３２ａ及び第２検出手段２０に設けられた第２導電パターン２２を介して、第２隣接電流センサ３２で検出された第２隣接バスバー３７の電流Ａ３２の検出値を受信する。そして、第２検出手段２０に設けられた第２スプリングコンタクト２１及び第２隣接電流センサ３２の第２隣接電流センサ導電パターン３２ｂを介して、電流センサ１００自身に流れる被測定電流Ａ１０の電流検出値を第２隣接電流センサ３２に送信する。

その結果、電流センサ１００の制御手段３においては、第１隣接電流センサによる電流Ａ３１の検出値及び又は第２隣接電流センサによる電流Ａ３２の検出値を基に電流センサ１００の電流検出値を補正することができる。

ところで、ここまで、電流センサ１００の右側に第１隣接電流センサ３１が存在し、左側に第２隣接電流センサ３２が存在することを前提にして説明したが、前述したように、電流センサ１００が分電盤内で最も右側又は最も左側に取り付けられる場合には、第１隣接電流センサ３１又は第２隣接電流センサ３２の内の１つは取り付けられないことになる。その場合、第１検出手段１０又は第２検出手段２０における導通がないため、第１隣接電流センサ３１又は第２隣接電流センサ３２が取り付けられていないことが分かる。

［第１実施形態の変形例］
次に、本発明の第１実施形態の変形例である電流センサ１１０について、図５乃至図７を用いて説明する。電流センサ１１０は、電流センサ１００と同様に、家庭内や工場内の分電盤に搭載され、制御や監視のために該分電盤に流れる電流を検出する電流センサである。

図７は、電流センサ１１０内の構成の一部を示す立面図である。電流センサ１１０と電流センサ１００との相違点は、第１導電パターン１２及び第２導電パターン２２を形成している導電パターンの部材が異なることだけであり、その他の構成は同一である。従って、同一部分については、同一の符号を付与する。また、共通する部分については説明を省略する。

前述した電流センサ１００においては、前述した隣接バスバーからの影響を補正可能とするために、３つの条件が揃っていることが必要であった。しかし、３つの条件のうち、検出対象のバスバーと隣接バスバーとの位置が固定されていることが満たされていない場合、即ち、検出対象のバスバー３５と第１隣接バスバー３６又は第２隣接バスバー３７までの距離が明確でない場合、それを検知する必要がある。尚、検出対象のバスバーと隣接バスバーまでの距離が分かれば、第２の条件の隣接バスバーからの影響度合いは予め把握される。

電流センサ１１０では、第１検出手段１０及び第２検出手段２０を用いて、検出対象のバスバー３５と第１隣接バスバー３６及び第２隣接バスバー３７までの距離を判定できるようにした。尚、第１隣接バスバー３６及び第２隣接バスバー３７に取り付けられる第１隣接電流センサ３１及び第２隣接電流センサ３２としては、電流センサ１１０と同一仕様のものを想定している。

具体的には、図７に示す第１検出手段１０内の第１導電パターン１２及び第２検出手段２０内の第２導電パターン２２を、それぞれ抵抗体１２ａ及び抵抗体２２ａで形成した。即ち、電流センサ１１０に設けられる第１導電パターン１２及び第２導電パターン２２それぞれの両端間に所定の抵抗値を有するようにした。尚、第１隣接電流センサ３１及び第２隣接電流センサ３２においても、第１隣接電流センサ導電パターン３１ｂ及び第２隣接電流センサ導電パターン３２ｂを抵抗体で形成している。

従って、電流センサ１１０の右側に第１隣接電流センサ３１が取り付けられた場合、図５（ｂ）に示したように、電流センサ１１０の第１スプリングコンタクト１１の接点１１ａが第１隣接電流センサ３１の第１隣接電流センサ導電パターン３１ｂの抵抗体内の左右方向の何れかの位置に接触する。また、第１隣接電流センサ３１の第１隣接電流センサスプリングコンタクト３１ａの接点も、電流センサ１１０の第１導電パターン１２内の左右方向の何れかの位置に接触する。

そのため、図５（ａ），（ｂ）に示すように、電流センサ１１０の制御手段３と第１隣接電流センサ３１の第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとの間に、第１スプリングコンタクト１１の接点１１ａと第１隣接電流センサ導電パターン３１ｂの一部とを介して、又は、第１隣接電流センサスプリングコンタクト３１ａの接点と第１導電パターン１２の一部とを介して、或る抵抗値を有することになる。従って、制御手段３と第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとの間の抵抗値を測定することによって、電流センサ１１０と第１隣接電流センサ３１との間の距離、言い換えれば、バスバー３５と第１隣接バスバー３６との間の距離を検知することができる。電流センサ１１０と第２隣接電流センサ３２との間の距離、即ちバスバー３５と第２隣接バスバー３７との間の距離についても同様である。

その結果、バスバー３５と第１隣接バスバー３６との間の距離、及びバスバー３５と第２隣接バスバー３７との間の距離が分かることによって、前述した隣接バスバーからの影響を補正可能とするための３つの条件のうち、第１の条件が満たされる。第１の条件が満たされれば、第２の条件の、第１隣接バスバー３６及び第２隣接バスバー３７からの影響度合いも正確に把握することができる。

前述した隣接バスバーからの影響を補正可能とするための３つの条件のうちの第３の条件、即ち、隣接バスバーに流れている電流値を入手することについては、電流センサ１００の場合と同等である。従って、検出対象のバスバー３５と第１隣接バスバー３６又はバスバー３５と第２隣接バスバー３７までの距離が明確ではない場合においても、電流センサ１１０を用いれば、被測定電流Ａ１０の電流検出値に対する第１隣接バスバー３６又は第２隣接バスバー３７による磁界の影響を補正することができる。

これまで述べて来たように、電流センサ１００は、第１検知手段１０及び第２検知手段２０における導通の有無を検知するだけで第１隣接電流センサ３１及び又は第２隣接電流センサ３２を検出することができるため、隣接位置に他の電流センサが有るかどうかを容易に判定することができる。

また、第１スプリングコンタクト１１と第２導電パターン２２とが同一直線上に設けられていると共に、第２スプリングコンタクト２１と第１導電パターン１２とが同一直線上に設けられているため、電流センサ１００自身の一方の側又は他方の側の隣接位置に他の電流センサが有るかどうかを確実に判定することができる。

また、被測定電流Ａ１０の電流検出値の補正を、第１隣接電流センサによる電流Ａ３１の検出値及び又は第２隣接電流センサによる電流Ａ３２の検出値を基に行なうため、被測定電流Ａ１０の電流検出値を正確に補正することができる。

また、電流センサ１１０の電流第１導電パターン１２及び第２導電パターン２２を、それぞれ抵抗体１２ａ及び抵抗体２２ａで形成したため、制御手段３と第１隣接電流センサ制御手段３１ｃとの間の抵抗値及び制御手段３と第２隣接電流センサ制御手段３２ｃとの間の抵抗値を検知することで隣接する電流センサとの間の距離が分かり、その結果、第１隣接バスバー３６及び又は第２隣接バスバー３７の影響の度合いが正確に分かる。その結果、電流検出値を精度良く補正することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る電流計測システム２００の構成及び動作について図８及び図９を用いて説明する。電流計測システム２００は、家庭内や工場内の分電盤に搭載され、制御や監視のために該分電盤に流れる電流を検出する電流計測システムである。

図８は、電流計測システム２００の外観を示す斜視図であり、図９は、電流計測システム２００の構成を示す立面図である。尚、図９においては、ケース６９を省いて表している。

図８に示すように、家庭内や工場内等の分電盤には、被測定電流Ａ７０が流れる複数のバスバー７１が配設されている。電流計測システム２００は、自身のＩＤ情報を有し各バスバー７１にそれぞれ設置される電流センサ６１と、複数の電流センサ６１の検出結果が送信される全体制御装置７３と、上記複数の電流センサ６１と全体制御装置７３とを接続するバスライン７７と、を備えて構成されている。各電流センサ６１とバスライン７７とは各電流センサ６１に取り付けられているコネクタ６８で接続される。また、各電流センサ６１は、ケース６９内に収納されている。尚、ケース６９は、全ての電流センサ６１を覆うものであっても良いし、各電流センサ６１をそれぞれ個別に覆うように別体で構成されていても良い。

複数のバスバー７１は、互いに平行に、且つ等間隔に並べて取り付けられており、各電流センサ６１は、各バスバー７１を跨ぐように設置される。全体制御装置７３は、複数の電流センサ６１から離れた位置に設置されており、全ての電流センサ６１を、バスライン７７を介して制御する。また、各電流センサ６１は、他の電流センサ６１との間でバスライン７７を介して通信を行うことが可能となっている。各電流センサ６１は、それぞれが取り付けられているバスバー７１を流れる被測定電流Ａ７０を検出可能に構成されている。

電流計測システム２００のケース６９内には、図９に示すように、配線基板６７が取り付けられており、配線基板６７には各バスバー７１を取り囲むように複数の磁気センサ素子６５が配設されている。尚、配線基板６７は、複数の電流センサ６１が形成される連結された基板であっても良いし、電流センサ６１毎に個別に分割されて構成されていても良い。配線基板６７の上部には個別制御装置６３が配設されており、各磁気センサ素子６５に接続されている。また、各個別制御装置６３はそれぞれ、配線基板６７の最上部に取り付けられたコネクタ６８及びバスライン７７を介して全体制御装置７３に接続されている。

各電流センサ６１は、磁気比例式の電流センサであり、配線基板６７上に配設されている複数の磁気センサ素子６５によって被測定電流Ａ７０による誘導磁界を検出する。その検出結果は、各電流センサ６１内で個別制御手段６３に送られ、個別制御手段６３は、被測定電流Ａ７０による誘導磁界に対応して出力される電圧を基に被測定電流Ａ７０の電流値を算出する。

しかし、図８で示したように分電盤内には複数のバスバー７１が並列に配置されており、各電流センサ６１の隣接部において、他のバスバー７１が配設されている。従って、各電流センサ６１は、隣接するバスバー７１に流れる電流の影響、即ち、これらの隣接するバスバー７の周囲に発生する磁界の影響を受けてしまう。そのため、これらの隣接するバスバー７１の周囲に発生する磁界の影響を補正する必要が生じる。

電流計測システム２００の各電流センサ６１においては、電流センサ１００の説明において述べたように、隣接するバスバー７１からの影響を補正するため、補正対象のバスバー７１と隣接するバスバー７１との位置が固定されているという第１の条件と、検出対象のバスバー７１に対する隣接するバスバー７１からの影響度合いが予め把握されているという第２の条件と、隣接するバスバー７１に流れている電流値を入手可能であるという第３の条件とを入手することが必要であった。

上記３つの条件の内、第１の条件については、分電盤の仕様によって予め決められているので、入手することができる。また、第２の条件については、上記第１の条件が分かっているため、計算によって事前に算出しておくことができる。例えば、隣接するバスバー７１にそれぞれ単位電流例えば１Ａ（アンペア）が流れた場合、補正対象のバスバー７１に流れる電流がいくら変化するかを事前に算出しておくことはできる。

従って、上記３つの条件の内、第３の条件を満たせば隣接バスバーの周囲に発生する磁界の影響を補正することができる。

本発明の第２実施形態の電流計測システム２００では、第３の条件、即ち隣接するバスバー７１に流れている電流値の入手を、各電流センサ６１の有するＩＤ情報を互いに送受信することによって可能にした。

各電流センサ６１はそれぞれ、第１検出手段１０、第２検出手段２０と、隣接する電流センサの第１検出手段、第２検出手段との間で、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）によって、隣接する他の電流センサ６１との間で互いのＩＤ情報を送受信し合い、自ら検出した検出結果と共に、隣接する電流センサ６１の有するＩＤ情報を全体制御装置７３に送信する。そして、全体制御装置７３は、各ＩＤ情報によって各電流センサ６１を確定すると共に、各電流センサ６１の電流検出値を、それぞれ隣接する電流センサ６１の電流検出値を基に補正する。

尚、隣接する他の電流センサ６１との間で互いのＩＤ情報を送受信し合う方法としては、前述した電流センサ１００と同様に、スプリングコンタクトと導電パターンとを有した２つの検知手段を用いる方法でも良いし、バスライン７７を介して互いに送受信し合う方法であっても良い。

このように、電流計測システム２００では、各電流センサ６１の有するＩＤ情報を基に各電流センサ６１を判定するため、検出対象の電流センサ６１に隣接する電流センサ６１を確定することが容易にできると共に、検出対象の電流センサ６１の電流検出値を、隣接する電流センサ６１の電流検出値を基に補正するため、検出対象の電流センサ６１の電流検出値を容易に、又正確に補正することができる。

以上説明したように、本発明の電流センサは、第１検知手段及び第２検知手段における導通の有無を検知するだけで第１隣接電流センサ及び又は第２隣接電流センサを検出することができるため、隣接位置に他の電流センサが有るかどうかを容易に判定することができる。また、本発明の電流計測システムは、各電流センサの有するＩＤ情報を基に各電流センサを判定するため、検出対象の電流センサに隣接する電流センサを確定することが容易にできると共に、検出対象の電流センサの電流検出値を、隣接する電流センサの電流検出値を基に補正するため、検出対象の電流センサの電流検出値を容易に、又正確に補正することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係る電流センサ１００、電流センサ１１０、及び電流計測システム２００について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。

３ 制御手段
５ 磁気センサ素子
７ 配線基板
７ａ 一方の側
７ｂ 他方の側
９ ケース
１０ 第１検出手段
１１ 第１スプリングコンタクト
１１ａ 接点
１２ 第１導電パターン
１２ａ 抵抗体
２０ 第２検出手段
２１ 第２スプリングコンタクト
２１ａ 接点
２２ 第２導電パターン
２２ａ 抵抗体
３１ 第１隣接電流センサ
３１ａ 第１隣接電流センサスプリングコンタクト
３１ｂ 第１隣接電流センサ導電パターン
３１ｃ 第１隣接電流センサ制御手段
３２ 第２隣接電流センサ
３２ａ 第２隣接電流センサスプリングコンタクト
３２ｂ 第２隣接電流センサ導電パターン
３２ｃ 第２隣接電流センサ制御手段
３５ バスバー
３６ 第１隣接バスバー
３７ 第２隣接バスバー
６１ 電流センサ
６３ 個別制御装置
６５ 磁気センサ素子
６７ 配線基板
６８ コネクタ
６９ ケース
７１ バスバー
７３ 全体制御装置
７７ バスライン
１００ 電流センサ
１１０ 電流センサ
２００ 電流計測システム
Ａ１０ 被測定電流
Ａ３１ 電流
Ａ３２ 電流
Ａ７０ 被測定電流

Claims (5)

1. バスバーに固定可能な電流センサであって、
   配線基板と、前記配線基板の一方の側に取り付けられて、前記一方の側に隣接設置される可能性のある第１隣接電流センサを検知する第１検知手段と、前記配線基板の他方の側に取り付けられて、前記他方の側に隣接設置される可能性のある第２隣接電流センサを検知する第２検知手段と、前記第１隣接電流センサ及び前記第２隣接電流センサの有無を判別する制御手段と、を備え、
   前記第１検知手段及び前記第２検知手段における導通の有無を検知することによって前記第１隣接電流センサ及び又は前記第２隣接電流センサが設置されているかどうかを検出する、ことを特徴とする電流センサ。
2. 前記第１検知手段は、前記一方の側から前記第１隣接電流センサの方向に伸びる第１スプリングコンタクトと、前記一方の側の縁の近くに設けられた第１導電パターンと、からなり、
   前記第２検知手段は、前記他方の側から前記第２隣接電流センサの方向に伸びる第２スプリングコンタクトと、前記他方の側の縁の近くに設けられた第２導電パターンと、からなり、
   前記第１スプリングコンタクトと前記第２導電パターンとは同一直線上に設けられ、前記第２スプリングコンタクトと前記第１導電パターンとは同一直線上に設けられている、ことを特徴とする電流センサ。
3. 前記制御手段は、前記第１スプリングコンタクトと前記第１導電パターンとを介して、前記第１隣接電流センサで検出された前記第１隣接電流センサの電流の検出値を受信すると共に、自身に流れる電流の電流検出値を前記第１隣接電流センサに送信し、前記第２スプリングコンタクトと前記第２導電パターンとを介して、前記第２隣接電流センサで検出された前記第２隣接電流センサの電流の検出値を受信すると共に、自身に流れる電流の電流検出値を前記第２隣接電流センサに送信し、
   前記第１隣接電流センサの電流の検出値及び又は前記第２隣接電流センサの電流の検出値を基に自身に流れる電流の電流検出値を補正する、ことを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
4. 前記第１導電パターン及び前記第２導電パターンが、それぞれ抵抗体で形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電流センサ。
5. 自身のＩＤ情報を有し、電流が流れる複数のバスバーそれぞれに設置される電流センサと、前記電流センサの検出結果が送信される全体制御装置と、複数の前記電流センサと前記全体制御装置とを接続するバスラインと、を備え、
   各前記電流センサはそれぞれ、隣接する他の電流センサとの間で互いの前記ＩＤ情報を送受信し合い、前記検出結果と共に、前記隣接する電流センサの有する前記ＩＤ情報を前記全体制御装置に送信し、
   前記全体制御装置は、各前記電流センサの電流検出値を、前記隣接する電流センサの電流検出値を基に補正する、ことを特徴とする電流計測システム。
   

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