JP6038551B2 - 電圧測定機器用のコンデンサユニット - Google Patents

Description

本発明は、電力計を含む各種の電圧測定機器の入力抵抗部側に空気を誘電体とするコンデンサを高精度に位置決めして配置することができる電圧測定機器用のコンデンサユニットに関する技術である。

電力計を含む各種の電圧測定機器については、高い電圧を抵抗で広帯域にわたり分圧する際に、入力の抵抗には１ＭΩ以上の比較的抵抗値の高い抵抗が使用されることになるが、抵抗値が高いと容量結合などにより高帯域では周波数特性が下がってしまうことから、入力の抵抗と並列に適切な静電容量のコンデンサを配置して周波数特性を補正できるようにしている。

したがって、このような用途に供せられるコンデンサは、バラツキのない安定した静電容量が得られるように、一側電極と他側電極とを正確に位置決めして相互間のギャップ幅が一定となるようにして固定することで配置されることになる。

この場合、コンデンサとしては、例えば特許文献１に示されているようにＰＰＳ（ポリフェニレンスフィド）などの絶縁体を誘電体として用いて電極間の位置決めを高精度に行えるようにしたものがある。

特開２００２−４２２０２号公報

一方、コンデンサには、例えば図５に示されているように空気を誘電体として用いた構成のものもある。

すなわち、電力計を含む各種の電圧測定機器の入力抵抗部側に減衰器として配置される空気を誘電体とするコンデンサ１は、通常、高精度に測定ができるように市販品ではなく特注品としてプリント基板Ｐ上に形成されることが多い。これを図５に基づいて説明すれば、コンデンサ１を構成している一側電極２と他側電極３とは、それぞれが備える差込み用突片をプリント基板Ｐに設けられているスルーホールに差し込んだ上で、それぞれの差込み用突片をスルーホール側にはんだ付けすることで固定されている。

このため、コンデンサ１は、図５に示すように一側電極２を信号入力側端子４と、他側電極３を入力抵抗５の後段側とそれぞれ導通させることで、一側電極２と他側電極３との間に所要の静電容量を形成することができるようになっている。

ここで、二枚の平行板で形成されるコンデンサにおける相互間の静電容量Ｃについての関係式を示せば、平行板の静電容量Ｃ=εＳ／ｄ（ε：誘電率，Ｓ：平行板の面積，ｄ：平行板の間隔）となる。この場合、誘電率εは、温度等のパラメータとの関係で変動するので、静電容量Ｃも変化してしまうことになる。

このように、静電容量は、誘電体の性質によっても変化してしまうことになるものの、誘電体を空気とする場合には、空気を含む気体がそもそも温度変化による誘電率の変化が小さいことから、静電容量を安定させることができることになる。

しかし、図５に示すコンデンサ１による場合には、一側電極２と他側電極３とが一般に板金加工により形成されていることから、公差、曲げ部の開き形状、および閉じ形状についての加工精度のほか、一側電極２と他側電極３との間の距離や個々の取付け姿勢にバラツキが生じやすいこともあって、上記関係式からも導かれるように各コンデンサ１の静電容量に差が出てしまうという不都合があった。

本発明は、上記した従来技術の課題に鑑み、常に安定した静電容量が得られるようにコンデンサを構成する一側電極と他側電極とを正確に位置決めして配置することができるようにした電圧測定機器用のコンデンサユニットを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、天板部と、該天板部の両側縁側から垂設された一対の側板部とで略コ字形を呈してなる一側電極と、天板部と、該天板部の両側縁側から垂設された一対の側板部とを、一側電極の一対の前記側板部の高さおよび相互間の最大幅より大きなサイズとした略コ字形を呈してなる他側電極とで形成されるコンデンサと、相互に対向する一方の内側面側には一側電極の前記側板部側を底部側に当接させて各別に保持する一対の一側保持溝を、他方の内側面側には他側電極の前記側板部を底部側に当接させて各別に保持する一対の他側保持溝をそれぞれ具備させてなる位置決めケースとで構成され、一対の前記一側保持溝相互間の最大間隔は、前記一側電極の前記最大幅の設計値に許容誤差を加えた長さとし、一対の前記他側保持溝相互間の最大間隔は、前記他側電極の最大幅の設計値に許容誤差を加えた長さとするとともに、前記一側電極と前記他側電極とは、それぞれの前記側板部の下側に嵌合孔を備え、前記一側電極を差し込んだ際に側板部の前記嵌合孔と対面する位置にある一対の前記一側保持溝には、前記嵌合孔との嵌合が自在な嵌合突起を設け、前記他側電極を差し込んだ際に側板部の前記嵌合孔と対面する一対の前記他側保持溝の近傍位置には、前記嵌合孔との嵌合が自在な嵌合突起を設けたことを最も主要な特徴とする。

この場合、前記一側電極と前記他側電極とは、それぞれの前記側板部の下端面に垂設された差込足を備え、一対の前記一側保持溝は、内側突出部と該内側突出部と平行でその突出長がより短寸な外側突出部と、前記底部との間に、一対の前記他側保持溝は、内側突出部と該内側突出部と平行な外側突出部と、前記底部との間にそれぞれ形成するとともに、それぞれの前記底部には、前記差込足をしまり嵌めして差込み可能とした保持孔を各別に設けることもできる。

請求項１に係る発明によれば、一対の一側保持溝は、相互間の最大間隔を一側電極の前記最大幅の設計値に許容誤差を加えた長さとし、一対の他側保持溝は、相互間の最大間隔を他側電極の最大幅の設計値に許容誤差を加えた長さとすることで位置決めケースに設けられているので、一側電極の一対の側板部は一対の一側保持溝に、他側電極の一対の側板部は一対の他側保持溝に、それぞれ単に差し込むことで、コンデンサを常に正しく位置決めして静電容量にバラツキを生じさせることなく位置決めケース内に配置することができる。また、一側電極と他側電極とは、各一対の側板部を一対の一側保持溝と一対の他側保持溝とに各別に差し込んだ際に、それぞれの嵌合孔を対応する嵌合突起に嵌着させて浮き上がりを防止することもできるので、コンデンサを位置決めケース内に正しく位置決めして配置した状態をより確実なものとすることができる。

したがって、一側電極は、一対の一側保持溝に、他側電極は、一対の他側保持溝にそれぞれ単に差し込むことにより、各一対の側板部相互の開き形状にバラツキがあっても、いずれも加工誤差を許容範囲内に納まるように矯正することができるため、それぞれの加工寸法に厳しい公差要求が不要となり、一般的な公差でも使用することができることから、部品コストをそれだけ低く抑えることができる。

しかも、位置決めケース内には、コンデンサを常に正しく位置決めして配置することができることから、コンデンサを納めたケース毎の静電容量の個体差も小さくなるように制限することができるので、測定機器として出荷する際の調整をそれだけ容易化して調整工数、換言すれば調整時間をそれだけ減らすことができる。

請求項２に係る発明によれば、一側電極と他側電極とは、いずれも差込足を備え、一対の一側保持溝と一対の他側保持溝とは、いずれもその底部に差込足をしまり嵌めして差込み可能とした保持孔を備えていることから、それぞれの差込足を対応する保持孔に差し込むだけで自動的に位置決めを完了させることができるので、組立て工数を削減することができるほか、コンデンサを位置決めケース内に正しく位置決めした状態をより安定的に維持させておくこともできる。

コンデンサを取り付ける前の本発明の一例を示す平面図。 コンデンサを取り付けた状態での本発明の一例を示す斜視図であり、そのうちの（ａ）は全体斜視図を、（ｂ）は上側略半分を切除した状態での拡大全体斜視図をそれぞれ示す。 コンデンサを構成する一側電極の一例を示す全体斜視図。 本発明の一例を天地を逆にして示す全体斜視図。 誘電体を空気とする従来からあるコンデンサの一例をプリント基板に取り付けた際の配置状況を示す説明図。

以下、図１ないし図４を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。すなわち、図１および図２によれば、電圧測定機器用のコンデンサユニット１１は、ともに導電性の金属板材からなる一側電極１３と他側電極２３とで形成されるコンデンサ１２と、該コンデンサ１２を精度よく位置決めして収容保持することができる絶縁製の合成樹脂材からなる位置決めケース３２とで構成されている。

これらのうち、コンデンサ１２は、図３に詳しく示されているように、天板部１４と、該天板部１４の両側縁側から垂設された一対の側板部１５，１６とで略コ字形を呈してなる一側電極１３と、図２（ａ）に示されているように、天板部２４と、該天板部２４の両側縁側から垂設された一対の側板部２５，２６とで略コ字形を呈してなる他側電極２３とで形成さている。

この場合、他側電極２３は、一側電極１３の高さおよび最大幅より大きなサイズが付与されて形成されている。具体的には、一対の側板部２５，２６が一側電極１３の一対の側板部１５，１６の高さより高く、かつ、側板部１５，１６相互間の最大幅より大きな間隔をあけて形成されており、それだけ天板部２４の面サイズも一側電極１３の天板部１４の面サイズより大きなものとなっている。

また、一側電極１３には、図３からも明らかなように、一対の側板部１５，１６のそれぞれの下端面１５ａ，１６ａに各２本の差込足１７，１８が各別に垂設されている。なお、図４からも確認できるように、他側電極２３の一対の側板部２５，２６にも同様な配置関係のもとで各２本の差込足２７，２８が各別に垂設されている。

さらに、一側電極１３は、一対の側板部１５，１６の下側に、つまり、各差込足１７，１８の直上近傍位置のそれぞれに嵌合孔１９，２０が図２（ｂ）および図３に示すように各別に穿設されている。なお、他側電極２３の一対の側板部２５，２６にも同様な配置関係のもとで嵌合孔が、例えば図２（ｂ）にその一方が嵌合孔２９として示されていることからも明らかなように、各別に穿設されている。

一方、位置決めケース３２は、図１および図２（ｂ）からも明らかなように、四方を囲む壁部３４，３５，３６，３７と、底面３２ａを部分的に覆う底部３８とからなる平面視が略方形を呈するケース本体部３３と、該ケース本体部３３内にて相互に対向する一方の内側面と他方の内側面、図示例によれば壁部３５の内側面３５ａの近傍位置に設けられて一側電極１３の一対の側板部１５，１６を底部３８側に当接させて各別に保持する一対の一側保持溝３９，３９と、壁部３７の内側面３７ａの近傍位置に設けられて他側電極２３の一対の側板部２５，２６を底部３８側に当接させて各別に保持する一対の他側保持溝４９，４９とを備えて形成されている。なお、図２（ｂ）によれば、一対の一側保持溝３９，３９と一対の他側保持溝４９，４９とは、中央位置に配置される入力抵抗６１を間に挟んで、それぞれがその両側に位置するようにして配置されることになる。

この場合、一対の一側保持溝３９，３９のそれぞれは、壁部３５の内側面３５ａ側から対向する壁部３７の内側面３７ａ方向に向けて厚板状に突出させた内側突出部４０と、該内側突出部４０と平行でその突出長をより短寸にして壁部３５の内側面３５ａ側から薄板状に突出させた外側突出部４１と、底部３８との間に形成されることになる。なお、一側保持溝３９の溝幅は、一側電極１３の側板部１５（１６）の板厚が例えば０．２ｍｍであるとすれば、これより若干上回る数値として設定されることになる。

しかも、この場合における一側保持溝３９，３９相互間の最大間隔Ａ（一方の一側保持溝３９の外側突出部４１の内側面４１ａから他方の一側保持溝３９の外側突出部４１の内側面４１ａまでの距離）は、一側電極１３における側板部１５，１６相互間の最大幅の設計値に所定の許容誤差を加えた長さとなるように設定されている。

また、一対の他側保持溝４９，４９のそれぞれは、壁部３７の内側面３７ａ側から対向する壁部３５の内側面３５ａ方向に向けて薄板状に突出させた内側突出部５０と、該内側突出部５０と平行で、かつ、同じ長さとなって壁部３７の内側面３７ａ側から同じく薄板状に突出させた外側突出部５１と、底部３８との間に形成されることになる。なお、他側保持溝４９についても、その溝幅は、他側電極２３の側板部２５（２６）の板厚が例えば０．２ｍｍであるとすれば、これより若干上回る数値として設定されることになる。

この場合も、他側保持溝４９，４９相互間の最大間隔Ｂ（一方の他側保持溝４９の外側突出部５１の内側面５１ａから他方の他側保持溝４９の外側突出部５１の内側面５１ａまでの距離）は、他側電極２３における側板部２５，２６相互間の最大幅の設計値に所定の許容誤差を加えた長さとなるように設定されている。

しかも、図４にも示されているように、一対の一側保持溝３９，３９のそれぞれの底部３８には、一側電極１３が備える差込足１７，１８を各１本ずつしまり嵌めして差込み可能とした保持孔４３が、一対の他側保持溝４９，４９のそれぞれの底部３８には、他側電極２３が備える差込足２７，２８を各１本ずつしまり嵌めして差込み可能とした保持孔５２が各別に設けられている。なお、一対の他側保持溝４９，４９のそれぞれの底部３８には、他側電極２３が備える差込足２７，２８における各残りの１本が遊挿されるガイド孔５３も設けられている。

さらに、一対の一側保持溝３９，３９は、これに一側電極１３が差し込まれた際に各側板部１５，１６が備える嵌合孔１９，２０と対面する位置関係にあるそれぞれの内側突出部４０の外側面４０ａに、各別に形成された嵌合突起４２を備えており、該嵌合突起４２と嵌合孔１９，２０とが相互に嵌り合うことになる。

一方、位置決めケース３２の壁部３４，３６は、一対の他側保持溝４９，４９の近傍に位置する内側面３４ａ，３６ａ側から各別に内方に向けて突出させた突起部５６，５７を備えており、これら突起部５６，６７の内側面５６ａ，５７ａに嵌合突起５８，５９が設けられている。そして、他側電極２３が一対の他側保持溝４９，４９に差し込まれた際には、図１に示す嵌合突起５８，５９が各側板部２５，２６が備える嵌合孔、図２（ｂ）ではその一方として示されている嵌合孔２９と嵌り合うことになる。なお、図４の底部に示されて４個の突起は、プリント基板に搭載する際の嵌着用のものである。

次に、上記構成からなるコンデンサユニット１１の組み立て手順を、その作用効果とともに説明すれば、図１に示す状態の位置決めケース３２に対しては、まず、その一側保持溝３９，３９に対し一側電極１３の一対の側板部１５，１６を図３に示す状態とは逆向きにして送り込む。

このとき、一対の側板部１５，１６が備える差込足１７，１８は、一側保持溝３９，３９内に位置する底部３８に設けられている保持孔４３内にしまり嵌めされるように圧入して差し込まれることになる。

しかも、一対の一側保持溝３９，３９は、それぞれの内側突出部４０の外側面４０ａに嵌合突起４２を備えているので、一側電極１３が差し込まれた際に各側板部１５，１６が備える嵌合孔１９，２０と嵌り合ってその位置が固定されることになる。

このようにして一対の一側保持溝３９，３９に各側板部１５，１６を差し込んで一側電極１３を位置決めケース３２内に位置固定させた後は、他側保持溝４９，４９に対し他側電極２３の一対の側板部２５，２６を送り込む。

このとき、一対の側板部２５，２６が備える差込足２７，２８は、他側保持溝４９，４９内に位置する底部３８に設けられている保持孔５２内にしまり嵌めされるように圧入して差し込まれることになる。

しかも、一対の他側保持溝４９，４９の近傍に位置する壁部３４，３６の内側面３４ａ，３６ａ側から突出させた突起部５６，５７の内側面５６ａ，５７ａには、嵌合突起５８，５９が設けられているので、他側電極２３のが一対の他側保持溝４９，４９に差し込まれた際にこれらの側板部２５，２６が備える嵌合孔（図では嵌合孔２９にみが示されている）が嵌合突起５８，５９と嵌り合ってその位置が固定されることになる。

このため、本発明によれば、一対の一側保持溝３９，３９は、相互間の最大間隔Ａを一側電極１３の最大幅の設計値に許容誤差を加えた長さとし、一対の他側保持溝４９，４９は、相互間の最大間隔Ｂを他側電極２３の最大幅の設計値に許容誤差を加えた長さとすることで位置決めケース３２に設けられているので、一側電極１３の一対の側板部１５，１６は一対の一側保持溝３９，３９に、他側電極２３の一対の側板部２５，２６は一対の他側保持溝４９，４９に、それぞれ単に差し込むことで、コンデンサ１２を常に正しく位置決めして静電容量にバラツキを生じさせることなく位置決めケース３２内に配置することができる。また、一側電極１３の側板部１５，１６と他側電極の側板部２５，２６とは、一対の一側保持溝３９，３９と一対の他側保持溝４９，４９とに各別に差し込んだ際に、それぞれの嵌合孔１９，２０や２９を対応する嵌合突起４２等に嵌着させて浮き上がりを防止することができるので、コンデンサ１２を位置決めケース３２内に正しく位置決めして配置した状態をより確実なものとしておくことができる。

したがって、一側電極１３は、一対の一側保持溝３９，３９に、他側電極２３は、一対の他側保持溝４９，４９にそれぞれ単に差し込むことにより、各一対の側板部１５，１６または２５，２６相互の開き形状にバラツキがあっても、いずれも加工誤差を許容範囲内に納まるように矯正することができるため、それぞれの加工寸法に厳しい公差要求が不要となり、一般的な公差でも使用することができることから、部品コストをそれだけ低く抑えることができる。

しかも、位置決めケース３２内には、コンデンサ１２を常に正しく位置決めして配置することができることから、コンデンサ１２を納めたケース３２毎の静電容量の個体差も小さくなるように制限することができるので、測定機器として出荷する際の調整をそれだけ容易化して調整工数、換言すれば調整時間をそれだけ減らすことができる。

また、一側電極１３がその下端面１５ａ，１６ａに差込足１７，１８を、他側電極２３がその下端面に差込足１７，１８をそれぞれ備え、一対の一側保持溝３９，３９と一対の他側保持溝４９，４９とがその底部３８に差込足１７，１８や２７，２８をしまり嵌めして差込み可能とした保持孔４３，５２を備えている場合には、それぞれの差込足１７，１８や２７，２８を対応する保持孔４３，５２に差し込むだけで自動的に位置決めを完了させることができるので、組立て工数を削減することができるほか、コンデンサ１２を位置決めケース３２内に正しく

以上は、本発明を図示例に即して説明したものであり、その具体的な実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、一側電極１３と他側電極２３とには、差込足１７，１８や２７，２８を設けず、一対の一側保持溝３９，３９と一対の他側保持溝４９，４９とには、それぞれの底部３８に保持孔４３，５２を設けることなく構成することもできる。また、図示例では、一側電極１３と他側電極２３とが側板部１５，１６と側板部２５，２５との位置関係をずらして配置されているが、必要により側板部１５，１６と側板部２５，２５とが対面合致するようにして配置することもできる。

１１ コンデンサユニット
１２ コンデンサ
１３ 一側電極
１４ 天板部
１５，１６ 側板部
１５ａ，１６ａ 下端面
１７，１８ 差込足
１９，２０ 嵌合孔
２３ 他側電極
２４ 天板部
２５，２６ 側板部
２７，２８ 差込足
２９ 嵌合孔
３２ 位置決めケース
３３ ケース本体部
３４，３５，３６，３７ 側壁部
３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ 内側面
３８ 底部
３９ 一側保持溝
４０ 内側突出部
４０ａ 外側面
４１ 外側突起部
４１ａ 内側面
４２ 嵌合突起
４３ 保持孔
４９ 他側保持溝
５０ 内側突出部
５０ａ 外側面
５１ 外側突起部
５２ 保持孔
５３ ガイド孔
５６，５７ 突起部
５６ａ，５７ａ 内側面
５８，５９ 嵌合突起
６１ 入力抵抗

Claims (2)

1. 天板部と、該天板部の両側縁側から垂設された一対の側板部とで略コ字形を呈してなる一側電極と、天板部と、該天板部の両側縁側から垂設された一対の側板部とを、一側電極の一対の前記側板部の高さおよび相互間の最大幅より大きなサイズとした略コ字形を呈してなる他側電極とで形成されるコンデンサと、相互に対向する一方の内側面側には一側電極の前記側板部側を底部側に当接させて各別に保持する一対の一側保持溝を、他方の内側面側には他側電極の前記側板部を底部側に当接させて各別に保持する一対の他側保持溝をそれぞれ具備させてなる位置決めケースとで構成され、
   一対の前記一側保持溝相互間の最大間隔は、前記一側電極の前記最大幅の設計値に許容誤差を加えた長さとし、
   一対の前記他側保持溝相互間の最大間隔は、前記他側電極の最大幅の設計値に許容誤差を加えた長さとするとともに、
   前記一側電極と前記他側電極とは、それぞれの前記側板部の下側に嵌合孔を備え、
   前記一側電極を差し込んだ際に側板部の前記嵌合孔と対面する位置にある一対の前記一側保持溝には、前記嵌合孔との嵌合が自在な嵌合突起を設け、前記他側電極を差し込んだ際に側板部の前記嵌合孔と対面する一対の前記他側保持溝の近傍位置には、前記嵌合孔との嵌合が自在な嵌合突起を設けたことを特徴とする電圧測定機器用のコンデンサユニット。
2. 前記一側電極と前記他側電極とは、それぞれの前記側板部の下端面に垂設された差込足を備え、
   一対の前記一側保持溝は、内側突出部と該内側突出部と平行でその突出長がより短寸な外側突出部と、前記底部との間に、一対の前記他側保持溝は、内側突出部と該内側突出部と平行な外側突出部と、前記底部との間にそれぞれ形成するとともに、
   それぞれの前記底部には、前記差込足をしまり嵌めして差込み可能とした保持孔を各別に設けた請求項１に記載の電圧測定機器用のコンデンサユニット。

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