(57)【要約】【課題】  高周波の高電圧を印加しても発熱の集中が生じない抵抗器を提供する。【解決手段】  絶縁性基板１１の上面に抵抗体１〜５を搭載し、それらの抵抗体１〜５各々に、例えば、浮遊容量Ｃｐの２０倍以内の静電容量を有する容量４１〜４５を並列に付加する。かかる構成により、浮遊容量Ｃｐを通ってＧＮＤ側に漏れる高周波電流の一部がこれらの容量を通過するため、抵抗体への高周波電流の流入が抑制され、発熱の集中を回避できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の端子と、
前記一対の端子間に直列に接続された複数の抵抗体と、
前記複数の抵抗体各々に並列に付加した容量とを備えることを特徴とする抵抗器。
【請求項２】
前記容量は、前記一対の端子の一方の端子側から他方の端子側へ向かう順に静電容量が小さくなるように配されていることを特徴とする請求項１記載の抵抗器。
【請求項３】
一対の端子と、
前記一対の端子間に直列に接続された複数の抵抗体と、
前記複数の抵抗体のうち、前記一対の端子の一方の端子側に位置する抵抗体に並列に付加した容量とを備えることを特徴とする抵抗器。
【請求項４】
前記容量は、前記複数の抵抗体を搭載した絶縁性基板の上面と裏面とに配した電極により形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の抵抗器。
【請求項５】
前記容量は、前記複数の抵抗体各々の浮遊容量の２０倍以内の静電容量を有することを特徴とする請求項４記載の抵抗器。
【請求項６】
当該抵抗器の方向性を視認可能とするマーキングが施されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高電圧回路等に使用する抵抗器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より電気機器等の高電圧回路には、耐高電圧パルス特性を有する抵抗器が使用されている。このような耐サージ抵抗器（高耐圧抵抗器）としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られており、通常、リード線付き抵抗器、リードレス形抵抗器等の形状を有する。
【０００３】
図７は、特許文献１に記載された抵抗器（リード線付き円柱状の耐サージ抵抗器）の外観全体を模式的に示している。一般的に高耐圧抵抗器は、図７に示すように、耐圧を高くするために抵抗体の長さＸを長くする必要がある。
【０００４】
【特許文献１】実開平７−７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の抵抗器において、その一方の端子をアース電位（ＧＮＤ）とし、他方の端子に信号源９００より高電圧（例えば、１ｋＶ以上）の高周波（例えば、１ＭＨｚ以上）を印加すると、図７に示すように、抵抗器８００の本体のうち、高電圧を加えた側のみに発熱が集中する現象が見られる。
【０００６】
また、この現象は、抵抗器８００への印加電圧の周波数が高くなるほど、顕著になる。従って、かかる発熱により、抵抗器の電気的特性に支障を来たしたり、抵抗器そのものの寿命が短くなったり、場合によっては、高電圧を加えた側のみが焼損する事故につながる可能性がある。
【０００７】
ここで、上述した発熱現象が生じる原因について考察してみる。図８は、図７に示す抵抗器８００について、その抵抗体部分を仮想的に３分割した場合の電気的な等価回路を示している。図８において、Ｃｓは容量成分、Ｌはインダクタンス成分、Ｒは抵抗成分、Ｃｐは浮遊容量成分、Ｉｒは電流、Ｉｐは高周波電流である。ここでは、１つの抵抗体を仮想的に等分しているため、以下の関係が成立すると考えられる。
【０００８】
Ｃｓ１≒Ｃｓ２≒Ｃｓ３［Ｆ］，Ｌ１≒Ｌ２≒Ｌ３［Ｈ］，Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３［Ω］
Ｃｐ１≒Ｃｐ２［Ｆ］                                      …（１）
【０００９】
高周波電流Ｉｐは、高電圧側からＧＮＤ側に流れるが、その途中において浮遊容量Ｃｐを介してＧＮＤ側へ流れるため、抵抗器８００を通過する電流Ｉｒは、高電圧側の方がその値が大きくなる。すなわち、
Ｉｒ１＞Ｉｒ２＞Ｉｒ３                                      …（２）
の関係が成立する。
【００１０】
３分割した抵抗体各部での発熱は、抵抗成分Ｒ１〜Ｒ３それぞれによって消費される電力で決まる。すなわち、各部での消費電力は、Ｒ１・(Ｉｒ１)2，Ｒ２・(Ｉｒ２)2，Ｒ３・(Ｉｒ３)2であるが、上述したようにＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３であり、電流については、上記（２）の関係があるため、高電圧が印加される端子側での発熱量の方が、ＧＮＤ側における発熱量よりも大きくなる。
【００１１】
一方、周波数の違いによる発熱の偏りについて考えると、低周波数領域では、図８に示すように、抵抗器８００をａ−ａ’より矢印方向を見た場合、そのインピーダンスＺａよりも、Ｃｐ１のインピーダンス（１／（２πｆ×Ｃｐ１））（ここで、ｆは周波数）の方がはるかに大きく、発熱の偏りは生じない。
【００１２】
しかし、印加電圧の周波数が高くなるに従ってＣｐ１のインピーダンスが小さくなり、それに伴ってＩｒ１，Ｉｐ１が増加するため、抵抗Ｒ１での消費電力が増加して発熱が大きくなる。結局、高周波領域において、抵抗体の高温部分が高電圧側に集中することになる。
【００１３】
なお、上記の考察では、抵抗器の単一の抵抗体を３分割した場合を想定しているが、その分割数を増やしても、３分割の場合と同様の関係、および説明が成り立つ。また、実際に複数の抵抗体を直列に接続して高電圧を印加した場合でも、高電圧側に位置する抵抗体への発熱の集中が発生する。
【００１４】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、高周波の高電圧を印加しても発熱の集中が起こらない抵抗器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、本発明に係る抵抗器は、一対の端子と、上記一対の端子間に直列に接続された複数の抵抗体と、上記複数の抵抗体各々に並列に付加した容量とを備えることを特徴とする。
【００１６】
例えば、上記容量は、上記一対の端子の一方の端子側から他方の端子側へ向かう順に静電容量が小さくなるように配されていることを特徴とする。
【００１７】
上述した課題を解決する他の手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、本発明に係る抵抗器は、一対の端子と、上記一対の端子間に直列に接続された複数の抵抗体と、上記複数の抵抗体のうち、上記一対の端子の一方の端子側に位置する抵抗体に並列に付加した容量とを備えることを特徴とする。
【００１８】
例えば、上記容量は、上記複数の抵抗体を搭載した絶縁性基板の上面と裏面とに配した電極により形成されることを特徴とする。
【００１９】
また、例えば、当該抵抗器の方向性を視認可能とするマーキングが施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、抵抗体での発熱の集中を抑えることができる抵抗器を提供可能となる。すなわち、本発明によれば、個々の抵抗体での消費電力が略等しくなり、抵抗体における発熱を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態例に係る抵抗器の外観斜視図であり、図２は、その抵抗器の詳細構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態例に係る抵抗器１０は、絶縁性の基板１１の上面に５個の抵抗体１〜５が搭載された構成を有する。
【００２２】
基板１１は、例えば、厚さが１．６ｍｍで、ＦＲ−４グレードのガラスエポキシ基板であり、図２に示すように、基板１１の上面（表面）には、６個の上面電極２１〜２６が形成されている。また、基板１１の裏面には、図２に示すように５個の裏面電極３１〜３５が形成されている。
【００２３】
上面電極２１〜２６と裏面電極３１〜３５は、基板１１を介して基板１１の厚さ方向に互いに重なり合っており、これらの重なり部分が平行平板コンデンサを構成している。より具体的には、図２に示すように、上面電極２１と裏面電極３１との重なり部分の面積Ｓ１、上面電極２２と裏面電極３２との重なり部分の面積Ｓ２、上面電極２３と裏面電極３３との重なり部分の面積Ｓ３、上面電極２４と裏面電極３４との重なり部分の面積Ｓ４、そして、上面電極２５と裏面電極３５との重なり部分の面積Ｓ５で所定の静電容量を得るように構成されている。なお、本実施の形態例に係る抵抗器の基板１１では、例えば、対向面積が１００ｍｍ2で、約２．２ｐＦの静電容量が得られる。
【００２４】
個々の抵抗体１〜５の両端部には、リード線が設けられており、それらのリード線が、基板１１、上面電極２１〜２６、および裏面電極３１〜３５を貫通するように設けた穴（図２において、○で示される）に挿入されるとともに、所定の上面電極と裏面電極に電気的に接続される構造を有する。
【００２５】
本実施の形態例に係る抵抗器１０では、図２に示すように、上面電極と裏面電極との重なり面積が、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３＞Ｓ４＞Ｓ５となるように構成して、高電圧側（図中、左側）からＧＮＤ側（図中、右側）へ順に小さくすることで、各抵抗体１〜５に付加される静電容量を変化させている。
【００２６】
図３は、本実施の形態例に係る抵抗器の電気的な等価回路である。なお、図３では、簡単のため、各抵抗体１〜５のうち抵抗体１についてのみ、その回路構成を示すが、他の抵抗体も同様の構成を有する。図３に示すように、各抵抗体は、インダクタンスＬと抵抗Ｒとの直列回路に、容量Ｃが並列に接続される構成をとり、上面電極と裏面電極とで形成される容量４１〜４５は、各抵抗体１〜５に並列に付加されている。
【００２７】
図３の各抵抗体１〜５において、例えば、Ｒ＝３００ｋΩ，Ｌ＝１μＨ，Ｃｐ≒０．９ｐＦであり、上面電極と裏面電極とで形成される容量４１〜４５は、順に２．１ｐＦ,１．６ｐＦ，１．１ｐＦ，０．６ｐＦ，０．６ｐＦである。
【００２８】
なお、図４は、比較例として示す、抵抗体に容量が付加されていない抵抗器の等価回路である。ここでは、図３に示す、本実施の形態例に係る抵抗器と同じ回路構成を有する抵抗体１０１〜１０５を直列に接続した構成をとる。すなわち、図４においても、Ｒ＝３００ｋΩ，Ｌ＝１μＨ，Ｃｐ≒０．９ｐＦであるが、図３に示す容量４１〜４５に相当するコンデンサは設けられていない。
【００２９】
図５は、図３に示す等価回路を有する本実施の形態例に係る抵抗器における、周波数の変化に伴う各抵抗体の消費電力（抵抗器消費電力の周波数依存性）を示している。図５より、印加高電圧の周波数を変化させた場合であっても、各抵抗体の消費電力が略一定であることが分かる。このことは、図１〜図３に示す構成をとる抵抗器では、各抵抗体における発熱の極端な偏りが緩和されていることを示す。
【００３０】
一方、図６は、図４に示す等価回路を有する比較例に係る抵抗体において、印加高電圧の周波数を変化させたときの各抵抗体の消費電力（抵抗器消費電力の周波数依存性）を示している。図６に示すように比較例の場合、周波数を変化させたとき、それに伴う各抵抗体の消費電力にばらつきが見られる。特に、高電圧側に位置する抵抗体１０１での消費電力が多く、この抵抗体１０１に発熱が集中することが分かる。
【００３１】
次に、図３に示す等価回路を有する、本実施の形態例に係る抵抗器において、発熱が緩和された原因を考察する。本実施の形態例に係る抵抗器の各抵抗体は、上述した上面電極と裏面電極とで形成される容量４１〜４５が並列に接続された構成を有する。そのため、浮遊容量ＣｐによりＧＮＤ側に漏れるはずの高周波電流の一部が、抵抗体１に並列に接続された容量４１を通る。よって、抵抗体１への高周波電流の流入が抑制され、抵抗体１における消費電力が小さくなり、結果として発熱が抑えられることになる。
【００３２】
さらに、本実施の形態例に係る抵抗器は、図３に示すように、抵抗体１〜５のそれぞれに並列に接続された容量４１〜４５を、その静電容量が容量４１から容量４５へ順に小さくなるように配置されている。そのため、各抵抗体１〜５に流れる電流は略一定に近づき、それに伴って抵抗体での消費電力が略等しくなり、発熱の均一化を図ることができる。
【００３３】
抵抗体１〜５に配置する容量４１〜４５の静電容量は、例えば、浮遊容量の２０倍まで、より好ましくは１０倍までとする。抵抗体に付加した容量が大きすぎると、抵抗体へ流入する電流のすべてが容量を通過するため短絡状態となり、抵抗器としての機能が損なわれるからである。また、付加する容量は、抵抗器の使用周波数の上限において、各抵抗体における消費電力が略均等になる範囲で選定する。
【００３４】
なお、付加する容量と各抵抗体における消費電力との関係については、例えば、各抵抗体での消費電力が±１Ｗ（ワット）の範囲内となるように容量を調整する。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態例によれば、絶縁性基板の上面に複数個の抵抗体を搭載し、それらの抵抗体各々に所定の静電容量を有する容量が並列に付加される構成にすることで、浮遊容量によりＧＮＤ側に漏れる高周波電流の一部がこれらの容量を通過するため、抵抗体への高周波電流の流入が抑制され、抵抗体における消費電力が小さくなる。その結果、抵抗体での発熱を抑えることが可能となる。
【００３６】
また、抵抗体に接続された各容量の静電容量を調整することで、各抵抗体に流れる電流が略一定に近づき、それに伴って、抵抗体での消費電力が略等しくなるため、高周波の高電圧を印加しても、抵抗体での発熱の均一化を図ることができる。
【００３７】
なお、本発明は、上述した実施の形態例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態例では、図３に示すように抵抗体１〜５のすべてに並列に容量を付加しているが、これに限らず、抵抗体１にのみ容量を配置する構成としてもよい。
【００３８】
すなわち、複数の抵抗体のうち、発熱の集中が生じやすい、高電圧が加わる端子側にのみ容量を配置することによっても、各抵抗体での消費電力が略等しくなり、抵抗体での発熱の均一化を図ることが可能となる。
【００３９】
また、本発明に係る抵抗器は、高電圧が印加される端子とＧＮＤ側の端子とが定められているため方向性がある。そこで、実装時等における便宜のため、抵抗器の適当な位置に設置方向を示すためのマーキングを施すようにしてもよい。
【００４０】
さらに、上述した実施の形態例では、個々の抵抗体１〜５の形状をリード線付きの抵抗体としたが、これに限定されず、上面電極と裏面電極とで形成される容量を抵抗体に並列に接続できる構造をとる限り、例えば、リードレス形の抵抗体、リードレス円柱状の抵抗体、チップ形の抵抗体等としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態例に係る抵抗器の外観斜視図である。
【図２】実施の形態例に係る抵抗器の詳細構成を示す図である。
【図３】実施の形態例に係る抵抗器の電気的な等価回路を示す図である。
【図４】比較例としての抵抗体への容量付加のない抵抗器の等価回路を示す図である。
【図５】実施の形態例に係る抵抗器における周波数変化に伴う抵抗体の消費電力を示す図である。
【図６】比較例に係る抵抗体における、周波数変化に対する消費電力を示す図である。
【図７】従来の抵抗器の外観全体を模式的に示す図である。
【図８】従来の抵抗器の抵抗体部分を仮想的に３分割した場合の電気的等価回路を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１〜５    抵抗体
１０    抵抗器
１１    基板
２１〜２６    上面電極
３１〜３５    裏面電極
４１〜４５    容量
【図１】
2005203527.tif 000003
【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】
2005203527.tif 000008
【図７】
2005203527.tif 000009
【図８】
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