特開 2023-89942 センサ及び測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023089942

(43)【公開日】2023-06-28

(54)【発明の名称】センサ及び測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 11/24 20060101AFI20230621BHJP

【ＦＩ】

G01D11/24 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188927

(22)【出願日】2022-11-28

(31)【優先権主張番号】P 2021204401

(32)【優先日】2021-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000227180

【氏名又は名称】日置電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中沢 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】丸山 貴史

(72)【発明者】

【氏名】池田 健太

(72)【発明者】

【氏名】柄澤 悠樹

(72)【発明者】

【氏名】夏 沛宇

(57)【要約】

【課題】内部温度の上昇に起因する温度ドリフトを抑制可能とする。
【解決手段】センサは、筐体と、前記筐体の内面に設けられた第一の熱伝導性材料と、前記筐体の内部に設けられた電子部品と前記第一の熱伝導性材料を接続する第二の熱伝導性材料と、を備え、前記第一の熱伝導性材料は、前記筐体よりも熱伝導率が高く、前記筐体の内面側から見て前記第二の熱伝導性材料よりも面積が広い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体の内面に設けられた第一の熱伝導性材料と、
前記筐体の内部に設けられた電子部品と前記第一の熱伝導性材料を接続する第二の熱伝導性材料と、を備え、
前記第一の熱伝導性材料は、前記筐体よりも熱伝導率が高く、前記筐体の内面側から見て前記第二の熱伝導性材料よりも面積が広い、
センサ。

【請求項2】

請求項１に記載のセンサであって、
前記筐体の内部には、検出結果を示す信号を生成する生成部が設けられている、
センサ。

【請求項3】

請求項１に記載のセンサであって、
前記筐体は、絶縁体で形成され、
前記第一の熱伝導性材料は、導電性を有する、
センサ。

【請求項4】

請求項３に記載のセンサであって、
前記第一の熱伝導性材料は、金属で形成される、
センサ。

【請求項5】

請求項３に記載のセンサであって、
前記第一の熱伝導性材料は、前記内面に形成されたメッキで構成される、
センサ。

【請求項6】

請求項１に記載のセンサであって、
前記第二の熱伝導性材料は、熱伝導シートで構成される、
センサ。

【請求項7】

請求項１に記載のセンサであって、
前記第二の熱伝導性材料には、板金が挟み込まれている、
センサ。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセンサと、
前記センサの出力信号に基づいて測定対象に関する測定値を測定する測定部と、
を備えている測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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、ハウジングを備えたＩＣソケットが開示されている。ハウジングは、少なくとも一部が熱伝導性の良い材料で形成されている。このＩＣソケットは、半導体装置を収容するものであり、半導体装置のリードに接するコンタクトを備える。

【0003】

半導体装置に大電流が流れた際にコンタクトで発生した熱は、絶縁板を介してハウジングに流れ、ハウジングから放出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－０６０４９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このＩＣソケットを装置に採用した場合、半導体装置に流れる電流によって発生した熱は、ＩＣソケットのハウジングから装置の筐体内部に放出される。

【0006】

この装置の筐体の内部には、測定に関わる部品等が収容されており、測定に関わる部品等が筐体内に放出された熱の影響を受けると、温度上昇の影響で部品等の温度ドリフトが大きくなり得る。

【0007】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、内部温度の上昇に起因する出力信号の温度ドリフトを抑制可能なセンサ及び測定装置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】

【0008】

本発明のある態様のセンサは、筐体と、前記筐体の内面に設けられた第一の熱伝導性材料と、前記筐体の内部に設けられた電子部品と前記第一の熱伝導性材料を接続する第二の熱伝導性材料と、を備える。前記第一の熱伝導性材料は、前記筐体より熱伝導率が高く、前記筐体の内面側から見て前記第二の熱伝導性材料よりも面積が広い。

【発明の効果】

【0009】

この態様において、筐体内部の電子部品で生じた熱は、第二の熱伝導性材料を介して、筐体の内面に設けられた第一の熱伝導性材料に伝達される。そして、第一の熱伝導性材料に伝達された熱は、筐体を介して、筐体の外部へ放出される。

【0010】

このため、電子部品で生じた熱が筐体の内部空間に放出され、その放出された熱が筐体内部の空気を介して筐体から外部へ放出される場合と比較して、電子部品で生じた熱の放熱効率が高まる。

【0011】

これにより、筐体の内部に設けられた測定に関わる部品等が受ける熱の影響を小さくすることができる。

【0012】

したがって、筐体の内部温度の上昇に起因する出力信号の温度ドリフトの抑制が可能となる。

【0013】

また、第一の熱伝導性材料と第二の熱伝導性材料を接続して用いることで、筐体の内面に設けた第一の熱伝導性材料を電子部品の実装面積に縛られず筐体の内面側から見て面積を広くできる。そして、電子部品からの熱を、筐体よりも熱伝導率の高い第一の熱伝導性材料によって筐体の広い範囲に直接伝達させることができるので、筐体の広い範囲に熱を拡散し、放熱効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、第一実施形態に係るセンサを示すブロック図である。

【図2】図２は、第一実施形態に係るセンサを示す断面図である。

【図3】図３は、第一実施形態に係るセンサの基板を示す平面図である。

【図4】図４は、第二実施形態に係るセンサを示す断面図である。

【図5】図５は、比較例としてのセンサを示す断面図である。

【図6】図６は、第三実施形態に係る測定装置を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。

【0016】

＜第一実施形態＞
まず、図１から図３を参照して、第一実施形態に係るセンサ１０について説明する。図１は、第一実施形態に係るセンサ１０を示すブロック図である。

【0017】

図１に示すように、センサ１０は、測定対象に生ずる物理量を検出量として検出する装置である。第一実施形態のセンサ１０は、一例として、測定対象である測定導体１２に流れる測定電流Ｉを検出する電流センサを構成する。

【0018】

なお、第一実施形態では、センサ１０が電流センサを構成する場合について説明するが、第一実施形態は、これに限定されるものではない。第一実施形態に係るセンサ１０は、測定対象に生ずる電圧又は温度などの物理量を検出量として検出するセンサであってもよい。また、これらのセンサを内蔵した電圧計、電力計、又は温度計など、測定対象に関する測定値を測定する測定装置を構成してもよい。

【0019】

（ブロック説明）
センサ１０は、測定導体１２が挿入される円形リング状の磁気コア１４を備えている。磁気コア１４には、帰還巻線１６が巻かれており、磁気コア１４の一部には、フラックスゲート素子１８が設けられている。

【0020】

なお、第一実施形態では、磁気コア１４の一部にフラックスゲート素子１８を設けた場合について説明するが、第一実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、磁気コア１４の一部にホール素子又は検出巻線を設けてもよい。

【0021】

フラックスゲート素子１８には、励磁回路２０及び検波回路２２が接続されており、励磁回路２０は、励磁周波数ｆの二倍の周波数２ｆの信号を検波回路２２に送る。検波回路２２から出力される信号は、アンプ回路２４を介して、帰還巻線１６の一端に伝送される。

【0022】

アンプ回路２４は、オペアンプ２６、パワートランジスタ、又はＩＣなどの発熱する電子部品で構成される。この電子部品としては、後述するシャント抵抗器３０が含まれる。

【0023】

帰還巻線１６の他端は、生成部２８を構成するシャント抵抗器３０の一端に接続されており、シャント抵抗器３０の他端は、ＧＮＤライン３２に接続されている。また、シャント抵抗器３０の一端は、出力端子３４に接続されており、シャント抵抗器３０の一端及び他端の間に生ずる電圧を、検出結果を示す出力信号として出力端子３４から出力する。

【0024】

なお、第一実施形態では、シャント抵抗器３０の一端を出力端子３４に接続する場合について説明するが、第一実施形態は、これに限定されるものではない。

【0025】

例えば、シャント抵抗器３０の一端を、Ａ/Ｄ変換器又は出力アンプなどの追加回路３６を介して、出力端子３８に接続してもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換器及び/又は出力アンプの追加回路３６は、生成部２８に含むものとする。

【0026】

（動作説明）
磁気コア１４を挿通する測定導体１２に測定電流Ｉが流れると、この測定導体１２に流れる測定電流Ｉによって磁気コア１４の内部に磁束Φが発生する。すると、磁気コア１４の内部で発生した磁束Φを打ち消すために、二次側の帰還巻線１６に二次電流Ｉ２が流れる。帰還巻線１６に二次電流Ｉ２が流れることにより、磁気コア１４の内部に磁束Φ’が発生する。

【0027】

ここで、ＤＣ電流から低周波領域までは、磁束Φをキャンセルできない。このため、キャンセルできなかった残留磁束（Φ－Φ’）は、磁気回路を構成する磁気コア１４内に残る。

【0028】

この残留磁束（Φ-Φ’）は、フラックスゲート素子１８で検出される。フラックスゲート素子１８は、励磁回路２０及び検波回路２２と共に残留磁束（Φ-Φ’）を相殺するための出力を形成し、この出力を、アンプ回路２４を介して二次帰還電流として帰還巻線１６に印加する。

【0029】

二次帰還電流が入力された帰還巻線１６からは、二次電流Ｉ２が出力され、二次電流Ｉ２は、生成部２８を構成するシャント抵抗器３０に流れる。この二次電流Ｉ２は、シャント抵抗器３０において、測定電流Ｉに比例した電圧に変換され、変換された電圧は、出力端子３４から出力信号として出力される。

【0030】

このように、センサ１０は、測定導体１２に流れる測定電流Ｉの大きさを示す検出量を、検出結果を示す出力信号として出力端子３４から出力する。

【0031】

（装置の構成）
図２は、第一実施形態に係るセンサ１０を示す断面図である。

【0032】

図２に示すように、センサ１０は、筐体を構成する絶縁筐体４０を有する。絶縁筐体４０は、導電性を有しない絶縁体である合成樹脂で形成される。絶縁筐体４０は、カバー４２とカバー４４とを備える。カバー４２、４４は、容器状に形成されている。

【0033】

カバー４２、４４は、開口部が対向した状態において、複数個所がねじ止めされることによって固定される。これにより、両カバー４２、４４によって内部に収容空間４６を有する絶縁筐体４０が形成される。

【0034】

カバー４４の内面４４Ａには、円筒状の支柱４８が複数個所に形成されている。各支柱４８には、基板５０が支持されている。基板５０は、当該基板５０を挿通する図示しないねじが支柱４８にねじ込まれることによってカバー４４に固定されている。

【0035】

基板５０の表面５０Ａには、図１に示した、オペアンプ２６と、生成部２８を構成するシャント抵抗器３０を含む電子部品が搭載されている。

【0036】

ここで、電子部品には、オペアンプ２６及びシャント抵抗器３０の他に、パワートランジスタ、又はＩＣなどが含まれる。

【0037】

この基板５０は、カバー４２及びカバー４４で構成される絶縁筐体４０の内部に収容される。これにより、絶縁筐体４０の内部には、検出結果を示す信号である出力信号を生成する生成部２８が設けられる。

【0038】

基板５０は、オペアンプ２６及びシャント抵抗器３０を搭載した表面５０Ａがカバー４２側に配置されている。また、基板５０は、例えば電子回路を形成する為の配線パターンが形成された裏面５０Ｂがカバー４４側に配置されている。カバー４４の内面４４Ａと基板５０の裏面５０Ｂとの間には、基板５０を支持する支柱４８によって間隙が確保されている。

【0039】

カバー４２の内面４２Ａには、第一の熱伝導性材料である熱伝導性材料６２が設けられている。また、カバー４４の内面４４Ａには、熱伝導性材料６４が設けられている。これにより、カバー４２とカバー４４とで絶縁筐体４０を形成した状態において、絶縁筐体４０の内面には、熱伝導性材料６２及び熱伝導性材料６４を含む熱伝導性材料６６が設けられる。

【0040】

また、熱伝導性材料６２と熱伝導性材料６４とは、絶縁筐体４０よりも熱伝導率が高い。

【0041】

絶縁筐体４０の内面に設けられた熱伝導性材料６６は、導電性を有する。これにより、外部から収容空間４６内への電磁波の侵入を抑制する。

【0042】

カバー４２とカバー４４とで絶縁筐体４０を形成した状態において、カバー４２の内面４２Ａに設けられた熱伝導性材料６２と、カバー４４の内面４４Ａに設けられた熱伝導性材料６４との間には、間隙が形成されるように構成されている。

【0043】

具体的に説明すると第一実施形態において、カバー４２の周壁７０は、熱伝導性材料６２を備えず、カバー４４の周壁７２は、熱伝導性材料６４を備えない。

【0044】

これにより、熱伝導性材料６２と熱伝導性材料６４とは、互いに接続されないように構成されている。すなわち、両熱伝導性材料６２、６４が基板５０を包囲するループを形成しないように構成されている。

【0045】

この構成によって、ワンターンコイルの形成を防止できる。これにより、熱伝導性材料６２と熱伝導性材料６４とが構成する導電層において、測定導体１２からの磁束による誘起電流の発生が抑制される。したがって、両熱伝導性材料６２、６４が構成する導電層に誘起電流が流れる場合と比較して、測定精度を向上することができる。

【0046】

また、絶縁筐体４０の内面に設けられた熱伝導性材料６６は、金属で形成されており、熱伝導性材料６６が金属以外の材質で形成される場合と比較して、外部から収容空間４６内への電磁波の侵入抑制効果が高められている。

【0047】

そして、絶縁筐体４０の内面に設けられた熱伝導性材料６６は、メッキで構成されている。すなわち、カバー４２、４４の内面４２Ａ、４４Ａにメッキ処理を施すことによって、絶縁筐体４０の内面に熱伝導性材料６６が設けられている。

【0048】

また、メッキ処理で熱伝導性材料６６を形成することで、凹凸の有無に関わらず、絶縁筐体４０の内面に均一な熱伝導性材料６６が形成される。さらに、絶縁筐体４０の内面にメッキ処理を施すことによって、絶縁筐体４０の広い範囲に熱伝導性材料６６が形成される。

【0049】

このメッキ処理で形成される熱伝導性材料６６は、薄肉に形成され、熱伝導性材料６６は、導電性薄膜と言い換えることができる。

【0050】

熱伝導性材料６６を構成するメッキは、例えば、銅、アルミニウム、錫、又はこれらを組み合わせた合金で形成された層、あるいは、銅、アルミニウム、錫、又はこれらを組み合わせた合金を層として重ねたもので構成される。

【0051】

図３は、第一実施形態に係るセンサ１０の基板５０を示す平面図である。

【0052】

図３に示すように、絶縁筐体４０に収容される基板５０は、長方形状に形成されており、基板５０には、円形穴８０が形成されている。円形穴８０の外周部には、前述した磁気コア１４が配置されるように構成されている。

【0053】

また、図示は省略するが、カバー４２には、磁気コア１４が配置される円形リング状の膨出部が形成されている。この円形リング状の膨出部の内側には、測定対象となる測定導体１２を挿入可能な第一挿入穴が形成されている。この第一挿入穴に対応するカバー４４の部位には、第二挿入穴が形成されている。

【0054】

これにより、測定対象となる測定導体１２（図１参照）を絶縁筐体４０に形成された各挿入穴へ挿入することで、測定導体１２を、絶縁筐体４０の内部に設けられた磁気コア１４に挿入できるよう構成されている。

【0055】

図２及び図３に示すように、基板５０は、プリント配線基板を構成する。基板５０の表面５０Ａには、プリントパターン５２が形成されており、プリントパターン５２には、電子部品がはんだ付けされるランド等が形成されている。

【0056】

これにより、電子部品のリードをランドにはんだ付けすることで、基板５０の表面５０Ａのプリントパターン５２及びプリントパターン５２に電気的に接続された配線パターンによって電子回路が形成される。

【0057】

はんだ付けされる電子部品としては、前述したアンプ回路２４を構成するオペアンプ２６、パワートランジスタ、又はＩＣなどが挙げられる。また、他の電子部品としては、前述したシャント抵抗器３０が挙げられる。

【0058】

オペアンプ２６のリードがはんだ付けされるランドと、シャント抵抗器３０のリードがはんだ付けられるランドとを結ぶ配線パターンは、他の電子部品を接続する配線パターンよりも細く形成されている。これにより、オペアンプ２６とシャント抵抗器３０とを電気的に接続する配線パターンは、他の配線パターンと比較して、熱抵抗が大きく、オペアンプ２６から配線パターンを介してシャント抵抗器３０に伝達される熱が抑制される。

【0059】

そして、基板５０の配線パターンが構成するＧＮＤライン３２（図１参照）は、熱伝導性材料６６に電気的に接続される。

【0060】

図３に示すように、オペアンプ２６は、円形穴８０の近傍に配置されている。また、シャント抵抗器３０は、オペアンプ２６から斜め方向に離れた位置に配置されている。これによりオペアンプ２６からシャント抵抗器３０までの離間距離は、オペアンプ２６とシャント抵抗器３０とが近接して横並びに配置された場合と比較して、大きくなるように構成されている。

【0061】

図２に示したように、オペアンプ２６は、合成樹脂でモールディングされたフラットパッケージタイプであり、オペアンプ２６の表面２６Ａは平坦である。また、シャント抵抗器３０はプラットパッケージタイプであり、シャント抵抗器３０の表面３０Ａは平坦である。

【0062】

オペアンプ２６は、第二の熱伝導性材料である熱伝導性材料９０を介して、絶縁筐体４０を構成するカバー４２の内面４２Ａに設けられた熱伝導性材料６２に接続されている。これにより、絶縁筐体４０の内部に設けられたオペアンプ２６と絶縁筐体４０の内面に設けられた熱伝導性材料６６とは、熱伝導性材料９０で接続される。

【0063】

なお、熱伝導性材料９０は、一例として、ＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）で構成される。

【0064】

また、シャント抵抗器３０は、熱伝導性材料９２を介して、絶縁筐体４０を構成するカバー４２の内面４２Ａに設けられた熱伝導性材料６２に接続されている。

【0065】

熱伝導性材料９０、９２は、熱伝導シートで形成されており、熱伝導性材料９０、９２は、ゴム状のシート体である。また、熱伝導性材料９０、９２は、弾性、熱伝導性、電気絶縁性、及び難燃性を有するシリコーンゴムで形成される。

【0066】

熱伝導性材料９０、９２としては、一例として、サーコンが挙げられる。サーコンは、熱伝導率ｋが１Ｗ／ｍ℃以上５Ｗ／ｍ℃以下である。

【0067】

熱伝導性材料９０は、オペアンプ２６の表面２６Ａと略同形状に形成されている。この熱伝導性材料９０は、絶縁筐体４０の内面側から見て、熱伝導性材料６２よりも面積が狭い。

【0068】

熱伝導性材料９０は、一面９０Ａがオペアンプ２６の表面２６Ａに面接触した状態で密着するとともに、他面９０Ｂがカバー４２に設けられた熱伝導性材料６２に面接触した状態で密着する。

【0069】

また、熱伝導性材料９２は、シャント抵抗器３０の表面３０Ａと略同形状に形成されている。熱伝導性材料９２は、一面９２Ａがシャント抵抗器３０の表面３０Ａに面接触した状態で密着するとともに、他面９２Ｂがカバー４２に設けられた熱伝導性材料６２に面接触した状態で密着する。

【0070】

熱伝導性材料９０、９２は、カバー４２をカバー４４にねじ止めした状態で、圧縮されており、圧縮率は、熱伝導性材料９０、９２の仕様に応じて定められる。これにより、熱伝導性材料９０、９２は、一面９０Ａ、９２Ａがオペアンプ２６の表面２６Ａ又はシャント抵抗器３０の表面３０Ａに所定圧で押し付けられるとともに、他面９０Ｂ、９２Ｂが熱伝導性材料６２に所定圧で押し付けられる。

【0071】

なお、第一実施形態では、熱伝導性材料９０をオペアンプ２６の表面２６Ａと略同形状とし、熱伝導性材料９０がオペアンプ２６上に配置される場合について説明するが、第一実施形態は、これに限定されるものではない。

【0072】

例えば、熱伝導性材料９０をオペアンプ２６の表面２６Ａよりも大きく形成し、オペアンプ２６の表面２６Ａの外周部に延出した熱伝導性材料９０の部分をオペアンプ２６から延出したリードに接触させてもよい。この場合、オペアンプ２６のリードに伝達された熱を、熱伝導性材料９０を介して逃がすことができる。

【0073】

また、熱伝導性材料９２をシャント抵抗器３０の表面３０Ａと略同形状とし、熱伝導性材料９２がシャント抵抗器３０上に配置される場合について説明するが、第一実施形態は、これに限定されるものではない。

【0074】

例えば、熱伝導性材料９２をシャント抵抗器３０の表面３０Ａよりも大きく形成し、シャント抵抗器３０の表面３０Ａの外周部に延出した熱伝導性材料９２の部分をシャント抵抗器３０から延出したリードに接触させてもよい。この場合、シャント抵抗器３０のリードに伝達された熱を、熱伝導性材料９２を介して逃がすことができる。

【0075】

（作用及び効果）
次に、第一実施形態による作用効果について説明する。

【0076】

第一実施形態におけるセンサ１０は、絶縁筐体４０と、絶縁筐体４０の内面に設けられた熱伝導性材料６２と、絶縁筐体４０の内部に設けられたオペアンプ２６と熱伝導性材料６６を接続する熱伝導性材料９０と、を備える。熱伝導性材料６２は、絶縁筐体４０よりも熱伝導率が高く、絶縁筐体４０の内面側から見て熱伝導性材料９０よりも面積が広い。

【0077】

この構成によれば、絶縁筐体４０の内部のオペアンプ２６とシャント抵抗器３０で発生した熱は、一例として、熱伝導率ｋが１Ｗ／ｍ℃以上５Ｗ／ｍ℃以下の熱伝導性材料９０、９２を介して、絶縁筐体４０の内面に設けられた熱伝導性材料６２に伝達される。そして、熱伝導性材料６２に伝達された熱は、絶縁筐体４０を介して、絶縁筐体４０の外部へ放出される。

【0078】

このため、オペアンプ２６で生じた熱が絶縁筐体４０の内部の収容空間４６に放出された後、熱伝導率ｋが０．０３Ｗ／ｍ℃の空気を介して、絶縁筐体４０に伝達され、絶縁筐体から外部へ放出される場合と比較して、オペアンプ２６で生じた熱の放熱効率が高まる。

【0079】

これにより、絶縁筐体４０の内部に設けられた測定に関わる電子部品等が受ける熱の影響を小さくすることができる。

【0080】

したがって、絶縁筐体４０の内部温度の上昇に起因する出力信号の温度ドリフトの抑制が可能となる。

【0081】

また、熱伝導性材料６２と熱伝導性材料９０を接続して用いることで、絶縁筐体４０の内面４２Ａに設けた熱伝導性材料６２をオペアンプ２６の実装面積に縛られず絶縁筐体４０の内面４２Ａ側から見て面積を広くできる。そして、オペアンプ２６からの熱を、絶縁筐体４０よりも熱伝導率の高い熱伝導性材料６２によって絶縁筐体４０の広い範囲に直接伝達させることができるので、絶縁筐体４０の広い範囲に熱を拡散し、放熱効果を高めることができる。

【0082】

（比較例）
図５は、比較例としてのセンサ２００を示す断面図である。図５では、第一実施形態及び後述する第二実施形態と同一又は同等部分については、同符号が付されている。

【0083】

図５に示すように、比較例に係るセンサ２００は、オペアンプ２６及びシャント抵抗器３０が板金１０４で覆われている。オペアンプ２６は、比較例熱伝導性材料２０２を介して、板金１０４に接続されている。

【0084】

オペアンプ２６で発生した熱は、比較例熱伝導性材料２０２を介して、板金１０４に伝達され、板金１０４から絶縁筐体４０内部の収容空間４６に放出される。

【0085】

このセンサ２００では、オペアンプ２６で生じた熱が、絶縁筐体４０の内部の収容空間４６に放出された後、収容空間４６の空気を介して、絶縁筐体４０に伝達され、絶縁筐体４０から外部へ放出されることとなる。

【0086】

ここで、前述したように、空気の熱伝導率は、熱伝導性材料９０（図２参照）の熱伝導率よりも低い。このため、このセンサ２００は、放熱効率が悪く、オペアンプ２６で生じた熱がシャント抵抗器３０に影響を与え得る。

【0087】

しかし、第一実施の形態のセンサ１０にあっては、前述したようにオペアンプ２６で生じた熱を効率良く絶縁筐体４０の外部に放出することができる。

【0088】

したがって、絶縁筐体４０の内部温度の上昇に起因する出力信号の温度ドリフトの抑制が可能となる。

【0089】

なお、以上の第一実施形態において、絶縁筐体４０は導電性を有する筐体であってもよい。

【0090】

そして、第一実施形態のセンサ１０は、測定導体１２に流れる測定電流Ｉを検出する電流センサを構成する。このセンサ１０は、絶縁性を確保するために絶縁筐体４０が非導電性の絶縁体である合成樹脂によって形成されている。

【0091】

このような絶縁筐体４０は、放熱性が悪く、絶縁筐体４０の内部に熱が放出されると、その熱が絶縁筐体４０の内部に籠りがちである。これにより、温度ドリフトの影響が大きくなったり、使用温度範囲が規定値より狭くなったり、測定最大電流が規定値より小さくなったりする。

【0092】

具体的に説明すると、オペアンプ２６から放出され絶縁筐体４０の内部に籠った熱がシャント抵抗器３０又は出力に追加的に設けられる追加回路３６の電子部品の温度を上昇させると、出力値にオフセットが生じたり、感度ドリフトが生じたりし得る。これにより、検出再現性及び検出確度が悪化し得る。

【0093】

また、絶縁筐体４０の内部温度の上昇により、規格により定められた使用可能温度又検出可能な最大電流が制限され得る。

【0094】

これに対して、第一実施形態に係るセンサ１０では、絶縁性を有する絶縁筐体４０を用いても、放熱性の向上が可能となる。このため、外部との絶縁性を確保しつつ、前述した温度ドリフトの影響を小さくしたり、使用温度範囲を広げたり、測定最大電流を大きくしたりすることができる。

【0095】

また、検出再現性及び検出確度の向上、規格により定められた使用可能温度及び検出可能な最大電流を大きくすることが可能となる。

【0096】

また、第一実施形態において、絶縁筐体４０の内部には、検出結果を示す信号を生成する生成部２８が設けられている。

【0097】

この構成によれば、オペアンプ２６で発生した熱が絶縁筐体４０の内部に放出され、生成部２８に伝達され得る場合と比較して、オペアンプ２６からの熱が生成部２８で生成される検出結果を示す信号に与える影響を抑制することが可能となる。

【0098】

ここで、第一実施形態において、生成部２８はシャント抵抗器３０を備えており、シャント抵抗器３０は、温度変化に伴って抵抗値が変動し得る。シャント抵抗器３０の抵抗値が変動すると、出力電圧が変動し、検出結果に影響が生じ得る。

【0099】

そこで、第一実施形態では、オペアンプ２６で発生した熱を、絶縁筐体４０の外部へ放出することで、生成部２８を構成するシャント抵抗器３０の温度変化を抑制し、検出結果の変動を抑制することが可能となる。

【0100】

また、第一実施形態において、絶縁筐体４０は、絶縁体で形成され、熱伝導性材料６２は、導電性を有する。

【0101】

この構成によれば、軽量化のために合成樹脂の絶縁体で形成された絶縁筐体４０において、外部からの電磁波の侵入を、導電性を有した熱伝導性材料６２によって抑制することができる。これにより、外部からの電磁波が検出結果に与える影響を抑制することができる。

【0102】

ここで、第一実施形態のセンサ１０は、磁気コア１４に生じた磁束Φによって測定電流Ｉを検出する電流センサを構成する。このような構成において、外部からの電磁波の侵入を抑制することで、電磁波が磁気コア１４に与える影響を抑制し、検出結果への影響抑制効果を高めることが可能となる。

【0103】

そして、第一実施形態では、導電性を有する熱伝導性材料６２は、基板５０の配線パターンが構成するＧＮＤライン３２に電気的に接続されている。このため、同相電圧による影響を示すコモンモードノイズを低減することができる。

【0104】

また、第一実施形態において、熱伝導性材料６２は、金属で形成される。

【0105】

この構成によれば、熱伝導性材料６６が金属以外の材料で形成される場合と比較して、外部から絶縁筐体４０の内部への電磁波の侵入防止効果を高めることができる。

【0106】

また、第一実施形態において、熱伝導性材料６２は、絶縁筐体４０の内面に形成されたメッキで構成される。

【0107】

この構成によれば、絶縁筐体４０の内面にメッキ処理を施すことで、絶縁筐体４０の広い範囲に熱伝導性材料６２を密着して形成することができる。これにより、熱伝導性材料６６に伝達された熱を広範囲に拡散することができるので、絶縁筐体４０への熱の伝達を促進することができる。

【0108】

また、メッキ処理で熱伝導性材料６２を形成することができるので、絶縁筐体４０に凹凸があっても、熱伝導性材料６２を絶縁筐体４０の内面に沿って均一に形成することができる。これにより、絶縁筐体４０の内面に板金を設ける場合と比較して、熱伝導性材料６２の形成を容易に行うことができる。

【0109】

このメッキ処理で形成される熱伝導性材料６２は、薄肉に形成される。このため、熱伝導性材料６２が板金で構成される場合と比較して、絶縁筐体４０の軽量化を図ることができる。

【0110】

また、第一実施形態において、熱伝導性材料９０は、熱伝導シートで構成される。

【0111】

この構成によれば、熱伝導性材料がグリース等で構成される場合と比較して、グリース等が基板５０に付着した際に生じ得る不具合の未然に抑制することが可能となる。

【0112】

なお、第一実施形態にあっては、生成部２８を構成するシャント抵抗器３０が熱伝導性材料９２を介して、絶縁筐体４０の内面に設けられた熱伝導性材料６２に接続されている。このため、シャント抵抗器３０で発生した熱を、熱伝導性材料９２及び熱伝導性材料６２を介して、絶縁筐体４０から外部へ放出することができる。

【0113】

この構成により、検出値の温度ドリフトの抑制効果を高めることが可能となる。

【0114】

＜第二実施形態＞
図４は、第二実施形態に係るセンサ１００を示す図である。第二実施形態に係るセンサ１００は、第一実施形態のセンサ１０と比較して、一部が異なる。第一実施形態と同一又は同等部分については、同符号を付して説明を割愛し、異なる部分についてのみ説明する。

【0115】

図４は、第二実施形態に係るセンサ１００を示す断面図である。

【0116】

図４に示すように、センサ１００の基板５０におけるオペアンプ２６と熱伝導性材料６２との間に設けられた第二の熱伝導性材料である熱伝導性材料１０２には、板金１０４が挟み込まれている。

【0117】

具体的に説明すると、オペアンプ２６と熱伝導性材料６２との間に設けられた熱伝導性材料１０２は、オペアンプ２６側に配置された部品側熱伝導性材料１０６と、熱伝導性材料６２側に配置された共有熱伝導性材料１０８とを含んで構成される。部品側熱伝導性材料１０６と共有熱伝導性材料１０８との間には、板金１０４が配置されている。これにより、熱伝導性材料１０２は、板金１０４が挟み込まれている。

【0118】

共有熱伝導性材料１０８は、板金１０４の上面に沿って設けられている。共有熱伝導性材料１０８は、オペアンプ２６の上部からシャント抵抗器３０の上部にわたって設けられている。

【0119】

部品側熱伝導性材料１０６及び共有熱伝導性材料１０８は、第一実施形態の熱伝導性材料９０と比較して、厚み寸法が異なり、材質は、熱伝導性材料９０と同じである。

【0120】

各熱伝導性材料１０６、１０８は、第一実施形態と同様に、圧縮された状態でオペアンプ２６と熱伝導性材料６２との間に配置されている。これにより、部品側熱伝導性材料１０６は、オペアンプ２６の表面２６Ａに面接触した状態で密着するとともに、板金１０４に面接触した状態で密着する。また、共有熱伝導性材料１０８は、板金１０４に面接触した状態で密着するとともに、熱伝導性材料６２に面接触した状態で密着する。

【0121】

板金１０４は、金属製の板材で構成されている。板金１０４は、一端部がオペアンプ２６よりも外側に延出するととともに、他端部がシャント抵抗器３０よりも外側に延出する長さを有する。

【0122】

板金１０４の一端部には、基板５０側に延出する一端側延出部１０４Ａと、一端側延出部１０４Ａから延出して基板５０に沿って延在する一端側延在部１０４Ｂとが形成されている。一端側延在部１０４Ｂは、基板５０のプリントパターン５２に接しており、一端側延在部１０４Ｂは、一例として、プリントパターン５２のＧＮＤライン３２（図１参照）にはんだ付けされる。

【0123】

板金１０４の他端部には、基板５０側に延出する他端側延出部１０４Ｃと、他端側延出部１０４Ｃから延出して基板５０に沿って延在する他端側延在部１０４Ｄとが形成されている。他端側延在部１０４Ｄは、基板５０に接した状態で固定されている。

【0124】

板金１０４は、オペアンプ２６及びシャント抵抗器３０を覆う。板金１０４は、電磁波を遮断するシールドを構成する。これにより、基板５０に形成された電子回路への電磁波の侵入を抑制する。

【0125】

シャント抵抗器３０の上部には、抵抗側熱伝導性材料１１０が配置されており、抵抗側熱伝導性材料１１０は、前述した板金１０４の一部を支持する。抵抗側熱伝導性材料１１０に支持された板金１０４と熱伝導性材料６２との間には、前述した共有熱伝導性材料１０８が配置されている。

【0126】

抵抗側熱伝導性材料１１０は、第一実施形態の熱伝導性材料９２と比較して、厚み寸法が異なり、材質は、熱伝導性材料９２と同じである。

【0127】

抵抗側熱伝導性材料１１０は、第一実施形態と同様に、圧縮された状態でシャント抵抗器３０と熱伝導性材料６２との間に配置されている。これにより、抵抗側熱伝導性材料１１０は、シャント抵抗器３０の表面３０Ａに面接触した状態で密着するとともに、板金１０４に面接触した状態で密着する。

【0128】

（作用及び効果）
次に、第二実施形態による作用効果について説明する。

【0129】

第二実施形態におけるセンサ１００において、第一実施形態と同一又は同等部分に関しては、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0130】

また、第二実施形態におけるセンサ１００において、熱伝導性材料１０２には、板金１０４が挟み込まれている。

【0131】

この構成によれば、板金１０４が熱伝導性材料１０２によって挟み込まれていない場合と比較して、オペアンプ２６から熱伝導性材料６２への熱の移動を促進することができる。これにより、絶縁筐体４０の外部への放熱効果を高めることができる。

【0132】

また、熱伝導性材料１０２に板金１０４を挟み込むことによって、板金１０４の厚みの分だけ熱伝導性材料１０２の一面から他面までの厚み寸法を大きくすることができる。

【0133】

このため、オペアンプ２６から熱伝導性材料６２までの隙間が大きい場合であっても、熱伝導性材料１０２とオペアンプ２６との密着性、及び熱伝導性材料１０２と熱伝導性材料６２との密着性を確保しつつ、放熱効果を得ることができる。

【0134】

そして、第二実施形態にあっては、部品側熱伝導性材料１０６と共有熱伝導性材料１０８との間に配置された板金１０４は、オペアンプ２６の表面２６Ａよりも大きい。

【0135】

このため、オペアンプ２６から部品側熱伝導性材料１０６を介して板金１０４に伝達された熱を、オペアンプ２６の表面２６Ａよりも大きい板金１０４全体に拡散した後、共有熱伝導性材料１０８を介して、熱伝導性材料６２の広範囲に伝達することができる。これにより、絶縁筐体４０の内面に熱伝導性材料６２が設けられた絶縁筐体４０の広範囲から放熱することができる。

【0136】

したがって、板金１０４がオペアンプ２６の表面２６Ａと同じ大きさに形成された場合と比較して、放熱効果を高めることができる。

【0137】

なお、以上の第二実施形態において、絶縁筐体４０は導電性を有する筐体であってもよい。

【0138】

＜第三実施形態＞
まず、図６を参照して、第一実施形態に係る測定装置３００について説明する。図６は、第三実施形態に係る測定装置３００を示すブロック図である。

【0139】

図６に示すように、測定装置３００は、測定装置本体３０１とセンサ３０２とを備える。センサ３０２は、第一実施形態のセンサ１０又は第二実施形態のセンサ１００で構成される。センサ１０は、第一実施形態で説明した構成を備え、センサ１００は、第二実施形態で説明した構成を備える。

【0140】

測定装置本体３０１は、操作部３０４、測定部３０５、処理部３０６、表示部３０７、及び記憶部３０８を備えている。センサ３０２は、ケーブル３０３を経由して測定装置本体３０１の測定部３０５に接続される。

【0141】

記憶部３０８は、動作プログラムや測定結果のデータ等を記憶する。処理部３０６は、記憶部３０８に記憶された動作プログラムに従って動作して、測定部３０５及び表示部３０７を制御する。

【0142】

測定部３０５は、処理部３０６からの制御に従って動作し、センサ３０２から取得した磁気の検出量（測定電流の電流値を特定可能な出力信号）に基づいて、測定対象である測定導体１２（図１参照）に流れる測定電流Ｉの電流値を測定する測定処理を実行する。

【0143】

操作部３０４は、測定装置３００による測定条件の設定や測定開始及び終了などを指示する為の操作スイッチを備え、操作部３０４は、スイッチ操作に応じた操作信号を処理部３０６に出力する。表示部３０７は、処理部３０６からの信号を受けて測定結果などを表示する。

【0144】

処理部３０６は、測定装置本体３０１を総括的に制御する。具体的に説明すると、処理部３０６は、測定部３０５を制御して上記の測定処理を実行させる。また、処理部３０６は、測定部３０５による測定結果を表示部３０７に表示させるとともに、測定結果を特定可能な測定結果データを生成して記憶部３０８に記憶させる。

【0145】

（作用及び効果）
次に、第三実施形態による作用効果について説明する。

【0146】

第三実施形態における測定装置３００は、センサ３０２と、センサ３０２の出力信号に基づいて測定対象である測定導体１２に関する測定値を測定する測定部３０５と、を備えている。

【0147】

この構成において、測定装置３００のセンサ３０２は、第一実施形態のセンサ１０又第二実施形態のセンサ１００のように構成されている。このため、この測定装置３００は、第一実施形態又は第二実施形態と同様の効果を奏する。

【0148】

そして、測定装置３００は、センサ３０２から取得した検出量に基づいて測定を行う。このため、測定装置３００は、センサ３０２の内部温度の上昇に起因する出力信号の温度ドリフトを抑制した測定を行うことができる。

【0149】

なお、第三実施形態では、測定値を表示部３０７に表示する測定装置３００を示したが、第三実施形態は、この構造に限定されるものではない。例えば、測定装置３００は、測定値を有線又は無線で外部に出力する装置であってもよい。

【0150】

また、第三実施形態では、センサ３０２が測定装置本体３０１の外部に設けられた測定装置３００を示したが、第三実施形態は、この構成に限定されるものではない。例えば、測定装置３００は、センサ３０２を内蔵する装置であってもよい。

【0151】

また、第三実施形態では、センサ３０２と測定部３０５との通信をケーブル３０３で行う測定装置３００を示したが、第三実施形態は、この構成に限定されるものではない。例えば、測定装置３００は、ケーブル３０３の代わりに、無線の通信手段を用いてセンサ３０２と測定部３０５との間で通信する装置であってもよい。

【0152】

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。

【符号の説明】

【0153】

１０、１００、２００、３０２ センサ
２６ オペアンプ
２８ 生成部
３０ シャント抵抗器
４０ 絶縁筐体
４２ カバー
４２Ａ 内面
６２、６４、６６、９０、９２、１０２ 熱伝導性材料
１０４ 板金
１０６ 部品側熱伝導性材料
１０８ 共有熱伝導性材料
１１０ 抵抗側熱伝導性材料
３００ 測定装置
３０５ 測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】