JP6038559B2 - 電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造 - Google Patents

Description

本発明は、電力計を含む各種の電圧測定機器が備える電圧入力抵抗部における入力抵抗を効率よく放熱してより確実に周波数特性を補正することができるようにした電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造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しようとする場合、入力抵抗には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、例えば特許文献１にも記載されているように、入力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。

特開平４−２７６５６１号公報

ところで、例えば電圧測定機器が電力計である場合には、数ｋＶの耐圧が必要であるが、市販されているコンデンサの種類が少ないこともあって、任意の定数のものを用意することが難しい。また、コンデンサは、静電容量の温度特性や電圧依存性などが大きいことから、測定、特に周波数特性に与える影響が大きい。

このため、電力計などに用いるコンデンサについては、空気を誘電体とし、導電性金属材で形成したほうが、任意の耐圧で、静電容量も比較的安定している高精度のものを製作できるとされている。

図９は、このような要請により従来から用いられている空気を誘電体とするコンデンサの一例を示す説明図であり、プリント基板Ｐに配置されるコンデンサ１は、一側電極２と他側電極３とで構成されている。この場合、一側電極２は、信号入力側端子４側と、他側電極３は、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との間に静電容量を形成することができるようになっている。

しかし、図９に示す例における入力抵抗５については、発熱した際に自然放熱するしかないため温度が上昇しやすく、温度が上昇すると温度特性によりその抵抗値が変化して周波数特性の適切な補正が困難になる結果、電圧測定機器により高精度の測定を行おうとする際に悪影響を及ぼし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、入力抵抗が発熱しても効率よく放熱させて抵抗値の変化を抑制できるようにした電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造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、周波数特性を補正すべくコンデンサと入力抵抗とをプリント基板を介して並列に接続させてなる電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造において、前記コンデンサは、一対の側板部と、これら側板部相互間に架け渡される連結板部とで前記プリント基板上に平面視略コ字状に配置される一側電極と、該一側電極の一対の前記側板部の外方に平行に配置される一対の側板部と、これら側板部相互間に架け渡される連結板部とで前記プリント基板上に前記一側電極とはその向きを逆に組み合わせて平面視略コ字状に配置される他側電極とで構成され、一側電極における前記側板部のそれぞれには、内方へと突出させたバネ片部を設け、前記入力抵抗は、これらバネ片部相互間で生成される圧接力を介して前記コンデンサ側に接触支持させて配置したことを最も主要な特徴とする。

この場合、前記バネ片部のそれぞれは、前記コンデンサとして組み合わされた際に一側電極の前記側板部と他側電極の前記側板部とが相互に重なり合わない位置に設けておくこともできる。

また、前記一側電極と前記他側電極とには、両者の間で前記入力抵抗を下支えして接触支持する略Ｌ字形を呈する支片部を各別に設けておくものであってもよい。さらに、前記入力抵抗は、その下面側に垂設された１以上の差込足を備え、前記支片部のそれぞれには、前記入力抵抗を接触支持させた際に前記差込足が各別に差し込まれる挿通孔を設けておくこともできる。

請求項１に係る発明によれば、コンデンサは、プリント基板上に平面視略コ字状に配置される一側電極と、プリント基板上に一側電極とはその向きを逆に組み合わせて平面視略コ字状に配置される他側電極とで、意図しない容量結合のない空気を誘電体とする静電容量の安定したコンデンサを形成することができる。

しかも、入力抵抗は、一側電極における側板部のそれぞれが備えるバネ片部相互間で生成される圧接力を介してコンデンサ側に確実に接触支持させることができるので、熱伝導による放熱効果により温度特性による抵抗値の変化を抑制して配置することができるだけでなく、その取付け姿勢も安定した状態のもとで一定に保たせることができる。

請求項２に係る発明によれば、バネ片部のそれぞれは、コンデンサとして組み合わされた際に一側電極の側板部と他側電極の側板部とが相互に重なり合わない位置に設けられているので、上記効果に加え、一側電極と他側電極との重なり合う面積を計算しようとする際に、計算を複雑化するバネ片部の存在を無視して簡単に行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、簡単な構造の支片部を介してコンデンサ側に入力抵抗を下支え状に接触支持させることができるので、入力抵抗が発熱してもその熱を熱伝導によりコンデンサ側に放熱して温度を一定に保たせておくことができる結果、温度特性による抵抗値の変化をより効果的に抑制することができる。

請求項４に係る発明によれば、入力抵抗は１以上の差込みピンを備え、支片部には、入力抵抗を接触支持させた際に差込みピンを各別に差し込む挿通孔が設けられているので、入力抵抗の取付け姿勢を一定に保たせつつ、入力抵抗の熱を差込みピンを介した熱伝導によりコンデンサ側により確実に放熱して温度特性による抵抗値の変化を効果的に抑制することができる。

しかも、プリント基板の背面側から差込足と差込みピンとを突出させるておくことができるので、半田槽を流すことで差込足と差込みピンとを手作業によることなく自動的に半田付けすることができ、それだけ工数を削減することもできる。

本発明の第１の例を斜め上方からみた全体斜視図。 本発明の第１の例における一側電極を図１とは逆向きにして斜め上方からみた全体斜視図。 本発明の第１の例についての変形例を斜め上方からみた全体斜視図。 本発明の第２の例を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は透視状態での全体斜視図を、（ｂ）は第２の例における他側電極の斜視図をそれぞれ示す。 本発明の第２の例についてのプリント基板への実装状態を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は一部を透視させた全体斜視図を、（ｂ）は（ａ）の状態をプリント基板の背面側からみた斜視図をそれぞれ示す。 本発明の第３の例を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は一部を透視させて斜め上方からみた全体斜視図を、（ｂ）は一部を透視させて斜め下方からみた斜視図をそれぞれ示す。 本発明の第３の例における一側電極を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は背面斜め横方向からみた斜視図を、（ｂ）は正面方向からみた斜視図をそれぞれ示す。 本発明の第３の例についてのプリント基板への実装状態を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は全体斜視図を、（ｂ）は（ａ）の状態をプリント基板の背面側からみた斜視図をそれぞれ示す。 周波数特性を補正する際に用いられている空気を誘電体とするコンデンサを組み込んだ従来構造例を示す説明図。

本発明は、コンデンサと入力抵抗とをプリント基板を介して並列に接続して周波数特性を補正することができるようにした電力計を含む電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造として実施される。

以下、図面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。図１ないし図８によれば、本発明は、プリント基板Ｐを介して並列に接続されるコンデンサ１１と入力抵抗３１とで構成されている。

この場合、コンデンサ１１は、一対の側板部１３，１４と、これら側板部１３，１４相互間に架け渡される連結板部１５とでプリント基板Ｐ上に平面視略コ字状に配置される一側電極１２と、該一側電極１２の一対の側板部１３，１４の外方に平行に配置される一対の側板部２３，２４と、これら側板部２３，２４相互間に架け渡される連結板部２５とでプリント基板Ｐ上に一側電極１２とはその向きを逆に組み合わせて平面視略コ字状に配置される他側電極２２とで構成されている。

この場合、一側電極１２の側板部１３，１４の下端面側には、プリント基板Ｐに設けられている所定のスルーホール４２，４３に差し込むための差込足１８が各２本垂設されている。また、他側電極２２の側板部１３，１４の下端面側にも同様に対応する他のスルーホール４５，４６に差し込むための差込足２６が各２本垂設されている。

また、入力抵抗３１は、発熱した際にコンデンサ１１側へと熱を伝導しつつ、その取付け姿勢も正しく維持され得るようにしてコンデンサ１１側に接触支持されていることから、その特性に変化を生じさせることなく、かつ、放熱させることで昇温を抑制できるようにしてプリント基板Ｐ上に配置されている。

ここで、図１および図２に基づいて本発明の第１の例を説明すれば、コンデンサ１１は、一側電極１２における側板部１３，１４が他側電極２２における側板部２３，２４とは重なり合わない非対向面を一部に確保し得る位置関係のもとでプリント基板Ｐに配置することで形成されている。

この場合、一側電極１２の側板部１３，１４にあって他側電極２２の側板部２３，２４と対向する位置関係にある面領域には、下側縁側を連結縁部１７ａとしてコ字状に切り欠いて確保された舌状片１７を内方に傾け、その高さ方向での中間部位を側板部１３，１４の面方向に沿うように折曲させて圧接面部１７ｂとし、該圧接面部１７ｂの上側を側板部１３，１４方向に折り返すことで、その全体が内方へと突出した状態となったバネ片部１６が各別に設けられている。

このため、入力抵抗３１は、図１に示されているように、バネ片部１６，１６における圧接面部１７ｂ，１７ｂ相互の間に生成される圧接力（挟持力）を介することで一側電極１２側に姿勢を一定に保った状態のもとで接触支持させることができることになる。

図３は、図１に示す本発明の第１の例の変形例であり、この場合におけるバネ片部１６，１６のそれぞれは、一側電極１２と他側電極２２とをコンデンサ１１として組み合わせた際に、他側電極２２の側板部２３，２４との非対向面に位置する一側電極１２の側板部１３，１４の面領域に設けられることになる。

つまり、バネ片部１６，１６のそれぞれは、コンデンサ１１として組み合わされた際に、一側電極１２の側板部１３，１４と他側電極２２の側板部２３，２４とが相互に重なり合わない位置に形成されている。

図４および図５は、本発明の第２の例を示す説明図であり、一側電極１２の連結板部１５と他側電極２２の連結板部２５とには、相互に向き合う両者の間で入力抵抗３１を下支えして接触支持し得るように、略Ｌ字形を呈する支片部１９，２７が各別に設けられている。この場合、各支片部１９，２７は、垂設片部１９ａ，２７ａと、該垂設片部１９ａ，２７ａの下縁側から内側に略直角に折曲された受け片部１９ｂ，２７ｂとで形成されており、その実質長は、それぞれの差込足１８，２６よりも短寸となって形成されている。

しかも、各支片部１９，２７は、それぞれの受け片部１９ｂ，２７ｂに設けられた挿通孔２０，２８を備えており、図５（ｂ）からも明らかなように該挿通孔２０，２８を介することで、入力抵抗３１がその下面側に備える一対の差込みピン３２，３３を各別に差し込むことができ、これにより入力抵抗３１の取付け姿勢を一定に保たせながら接触支持状態もより安定化させることができるようになっている。

一方、図６ないし図８は、図３に示す本発明の第１の例の変形例と図４に示す本発明の第２の例とを組み合わせて構成される本発明の第３の例を示す説明図である。

この例における一側電極１２の連結板部１５と他側電極２２の連結板部２５とには、図４に示す第２の例と同様に、相互に向き合う両者の間で入力抵抗３１を下支えして接触支持し得るように、略Ｌ字形を呈する支片部１９，２７が各別に設けられている。

また、各支片部１９，２７は、それぞれの受け片部１９ｂ，２７ｂに設けられた挿通孔２０，２８を備えており、図８（ｂ）からも明らかなように該挿通孔２０，２８を介することで、入力抵抗３１がその下面側に備える一対の差込みピン３２，３３を各別に差し込むことができ、これによりにより入力抵抗３１の取付け姿勢を一定に保たせながら入力抵抗３１との間の接触支持状態をより安定化させることができるようになっている。

しかも、一側電極１２における側板部１３，１４のそれぞれには、図３に示すと同様の配置関係のもとで、他側電極２２の側板部２３，２４とは相互に重なり合わない位置の面領域にバネ片部１６が各別に設けられている。

つまり、本発明の第３の例における入力抵抗３１は、バネ片部１６，１６を介することで一側電極１２側に挟持させつつ、一側電極１２の連結板部１５と他側電極２２の連結板部２５とに設けられている支片部１９，２７を介することで下支えされた状態のもとで接触支持させることができることになる。

次に、上記構成からなるコンデンサユニット１１の作用効果を説明する。まず、図１および図２に示す本発明の第１の例について説明すれば、コンデンサ１１は、プリント基板Ｐ上に平面視略コ字状に配置される一側電極１２と、プリント基板Ｐ上に一側電極１２とはその向きを逆に組み合わせて平面視略コ字状に配置される他側電極２２とで構成することができるので、意図しない容量結合のない空気を誘電体とする静電容量の安定したコンデンサ１１を形成することができる。

しかも、入力抵抗３１は、一側電極１２における側板部１３，１４のそれぞれが備えるバネ片部１６，１６相互間で生成される圧接力を介してコンデンサ１１側に接触支持させることができるので、その取付け姿勢を安定した状態のもとで一定に保たせつつ、熱伝導による放熱効果により温度特性による抵抗値の変化を抑制して配置することができる。

また、図３に示す第１の例の変形例によれば、バネ片部１６，１６のそれぞれは、他側電極２２の側板部２３，２４との非対向面に位置する一側電極１２の側板部１３，１４に設けられているので、一側電極１２と他側電極２２との重なり合う面積を計算する際に、計算を複雑化するバネ片部１６，１６の存在を無視して簡単に行うことができる。

また、図４および図５に示す本発明の第２の例によれば、コンデンサ１１側は入力抵抗３１を下支えして接触支持する簡単な構造の支片部１９，２７を備えているので、入力抵抗３１が発熱してもその熱を熱伝導によりコンデンサ１１側に放熱して温度を一定に保たせておくことができる結果、温度特性による抵抗値の変化を抑制することができる。

さらに、図６ないし図８に示す本発明の第２の例によれば、コンデンサ１１は、入力抵抗３１を下支えする支片部１９，２７を備えているほか、一側電極１２のそれぞれの側板部１３，１４に入力抵抗３１を挟持するバネ片部１６，１６も備えているので、これらバネ片部１６，１６相互の間で入力抵抗３１を挟持させることでその取付け姿勢を一定に保たせつつ、入力抵抗の熱を熱伝導によりコンデンサ１１側により確実に放熱して温度特性による抵抗値の変化を効果的に抑制することができる。

また、第２の例と第３の例において、入力抵抗３１を下支えするためにコンデンサ１１が備える支片部１９，２７の受け部１９ｂ，２７ｂに挿通孔２０，２８を備え、入力抵抗３１が差込みピン３２，３３を備えている場合には、入力抵抗３１の取付け姿勢を一定に保たせつつ、入力抵抗３１の熱を差込みピン３２，３３を介した熱伝導によりコンデンサ１１側により確実に放熱して温度特性による抵抗値の変化を効果的に抑制することができる。

しかも、この場合、プリント基板Ｐの背面側から差込足１８，２６と差込みピン３２，３３とを突出させるておくことができるので、図示しないはんだ槽を流すことで１８，２６と差込みピン３２，３３とを手作業によることなくプリント基板Ｐ側に自動的にはんだ付けすることができ、それだけ工数を削減することもできる。

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、図示例では、一側電極１２と他側電極２２とが側板部１３，１４と側板部２３，２４との位置関係をずらして配置されているが、必要により１３，１４と側板部２３，２４とが対面合致するようにして配置することもできる。また、コンデンサ１１が備える支片部１９，２７の受け部１９ｂ，２７ｂに穿設される挿通孔２０，２８の数と、入力抵抗３１側が備える差込みピン３２，３３の数とは、相互に対応する関係にある。したがって、図示例とは異なり、例えば１個の入力抵抗３１がその前後（見方によっては左右）に各２本や各３本の差込みピンを備えている場合には、支片部の受け部にも同等の数の挿通孔が穿設されることになる。また、入力抵抗３１は、必要により複数個用いられることもあり、この場合においても支片部の受け部に差込みピンの数と対応する数の挿通孔が穿設されることになる。

１１ コンデンサ
１２ 一側電極
１３，１４ 側板部
１５ 連結板部
１６ バネ片部
１７ 舌状片
１７ａ 連結縁部
１７ｂ 圧接面部
１８ 差込足
１９ 支片部
１９ａ 垂設片部
１７ｂ 受け片部
１８ 挿通孔
２２ 他側電極
２３，２４ 側板部
２５ 連結板部
２６ 差込足
２７ 支片部
２７ａ 垂設片部
２７ｂ 受け片部
２８ 挿通孔
３１ 入力抵抗
３２，３３ 差込みピン
４５，４６ スルーホール
Ｐ プリント基板

Claims (4)

1. 周波数特性を補正すべくコンデンサと入力抵抗とをプリント基板を介して並列に接続させてなる電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造において、
   前記コンデンサは、一対の側板部と、これら側板部相互間に架け渡される連結板部とで前記プリント基板上に平面視略コ字状に配置される一側電極と、該一側電極の一対の前記側板部の外方に平行に配置される一対の側板部と、これら側板部相互間に架け渡される連結板部とで前記プリント基板上に前記一側電極とはその向きを逆に組み合わせて平面視略コ字状に配置される他側電極とで構成され、
   一側電極における前記側板部のそれぞれには、内方へと突出させたバネ片部を設け、
   前記入力抵抗は、これらバネ片部相互間で生成される圧接力を介して前記コンデンサ側に接触支持させて配置したことを特徴とする電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造。
2. 前記バネ片部のそれぞれは、前記コンデンサとして組み合わされた際に一側電極の前記側板部と他側電極の前記側板部とが相互に重なり合わない位置に設けた請求項１に記載の電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造。
3. 前記一側電極と前記他側電極とには、両者の間で前記入力抵抗を下支えして接触支持する略Ｌ字形を呈する支片部を各別に設けた請求項１または２に記載の電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造。
4. 前記入力抵抗は、その下面側に垂設された１以上の差込みピンを備え、前記支片部のそれぞれには、前記入力抵抗を接触支持させた際に前記差込みピンが各別に差し込まれる挿通孔を設けた請求項３に記載の電圧測定機器における電圧入力抵抗部の周波数特性補正構造。

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