(57)【要約】【課題】部品の交換の必要がなく、半永久的に使用でき、かつ最大負荷電圧のばらつきの少ないコンデンサの放電負荷試験装置を提供する。【解決手段】電源１３と、コンデンサ１０に対して接続される一対の測定端子１１と、電源の電圧を測定端子を介してコンデンサに印加する充電回路部１２と、測定端子を介して充電回路部１２と並列に接続され、コンデンサを放電させたときの放電電流を測定端子を介して流す放電回路部２０とを備える。放電回路部２０は、一端側が上記測定端子とそれぞれ接続された一対のケーブル２２と、ケーブルの他端側と接続され、放電回路部を短絡／遮断するスイッチング手段２１と、一対のケーブルの間隔を変化させて、所望の放電周波数に調整可能なインダクタンス調整部２４とを備える。【選択図】    図３
2007333617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
コンデンサに対して接続される一対の測定端子と、
上記電源の電圧を上記測定端子を介してコンデンサに印加する充電回路部と、
上記測定端子を介して上記充電回路部と並列に接続され、上記コンデンサを放電させたときの放電電流を上記測定端子を介して流す放電回路部とを備えたコンデンサの放電負荷試験装置において、
上記放電回路部は、
一端側が上記測定端子とそれぞれ接続された一対のケーブルと、
上記ケーブルの他端側と接続され、上記放電回路部を短絡／遮断するスイッチング手段と、
上記一対のケーブルの間隔を変化させて、所望の放電周波数に調整可能なインダクタンス調整部と、を備えることを特徴とするコンデンサの放電負荷試験装置。
【請求項２】
上記スイッチング手段は絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタであり、上記トランジスタのベース電流を制御して当該トランジスタをＯＮ／ＯＦＦするドライブ回路がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサの放電負荷試験装置。
【請求項３】
上記インダクタンス調整部は、
一端部に上記一対のケーブルを微小間隔で保持する第１ケーブル保持部を有し、他端部に上記一対のケーブルを第１ケーブル保持部より広い間隔で保持する第２ケーブル保持部を有するベースと、
上記ベース上に第１ケーブル保持部と第２ケーブル保持部との間をスライド自在に設けられ、上記第１ケーブル保持部と対面する一側部に上記一対のケーブルの間隔を第１ケーブル保持部と同一間隔に調整する第１調整部を有し、上記第２ケーブル保持部と対面する他側部に上記一対のケーブルの間隔を第２ケーブル保持部と同一間隔に調整する第２調整部とを有するスライド部材と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサの放電負荷試験装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の放電負荷試験装置の次段に、コンデンサの絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置を備えることを特徴とするコンデンサの選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンデンサの放電負荷試験装置、特に高電圧放電回路に用いられるコンデンサの放電負荷試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用ＨＩＤランプ回路のような放電回路において、コンデンサに充電された電圧をスパークギャップを用いて放電させ、その起電圧で放電ランプを点灯させるものが知られている（特許文献１参照）。このような放電回路に用いられるコンデンサをスクリーニングするには、放電による負荷試験が必要であり、実際に使用されるスパークギャップによる放電回路に近い回路を用いて放電試験を行うのが一般的である。
【０００３】
図１は一般的なスパークギャップによる放電回路の一例を示す。この放電回路は、電源１、電流制限抵抗２、コンデンサ３、スパークギャップを持つ放電素子４、トランス５、放電ランプ６を含む。電源１の電圧は電流制限抵抗２を介してコンデンサ３に充電される。コンデンサ３の充電電圧がスパークギャップのブレークダウン電圧より高くなると、放電素子４がブレークダウンを起こして電流がトランス５の一次コイル側に流れる。一次コイル側の電圧は、トランス５によって昇圧され、二次コイル側に高電圧が発生する。二次コイル側に発生した高電圧を放電ランプ６に印加することにより、放電ランプ６が放電を開始し、点灯する。
【０００４】
図２は、上記スパークギャップを用いた放電回路において、コンデンサを放電させた時の電圧変化を示したものである。図２に示すように、コンデンサの電圧は、高電圧位置（ここでは約１ｋＶ）から０Ｖを間にして所定の周波数で減衰振動し、やがて０Ｖに収束する。
【０００５】
しかし、上記のような放電回路を用いてコンデンサ３の負荷試験を実施すると、スパークギャップの劣化によって放電素子４の交換費用が発生するとともに、スパークギャップは定格電圧に対する最大負荷電圧のばらつきが大きいため、必要以上の電圧がコンデンサ３にかかってしまい、コンデンサ３の寿命そのものを縮めてしまう可能性がある。そのため、部品の交換の必要がなく、半永久的に使用でき、かつ最大負荷電圧のばらつきの少ない放電負荷試験装置が求められている。
【特許文献１】特開平１０−３０８２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、部品の交換の必要がなく、半永久的に使用でき、かつ最大負荷電圧のばらつきの少ないコンデンサの放電負荷試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、電源と、コンデンサに対して接続される一対の測定端子と、上記電源の電圧を上記測定端子を介してコンデンサに印加する充電回路部と、上記測定端子を介して上記充電回路部と並列に接続され、上記コンデンサを放電させたときの放電電流を上記測定端子を介して流す放電回路部とを備えたコンデンサの放電負荷試験装置において、上記放電回路部は、一端側が上記測定端子とそれぞれ接続された一対のケーブルと、上記ケーブルの他端側と接続され、上記放電回路部を短絡／遮断するスイッチング手段と、上記一対のケーブルの間隔を変化させて、所望の放電周波数に調整可能なインダクタンス調整部と、を備えることを特徴とするコンデンサの放電負荷試験装置を提供する。
【０００８】
まず、充電回路部を介してコンデンサに電圧を充電する。所定の電圧まで充電された後、スイッチング手段をＯＮし、放電回路部を短絡させることでコンデンサの充電電流を放電させる。このとき、放電回路部はＬＣＲ直列共振回路を構成するので、放電回路部のインダクタンスを調整することで、所定の放電周波数で放電させることができる。この放電周波数を、図２に示したスパークギャップを用いた放電回路によるコンデンサの放電周波数とほぼ一致させることで、コンデンサの放電性能を確認することができる。本発明の放電負荷試験装置は、ブレークダウン現象を利用したスパークギャップを用いずに構成したものであり、スパークギャップのような不安定な部品を使用しないので、最大負荷電圧のばらつきを抑えることができ、コンデンサの寿命そのものを縮めてしまう恐れがない。また、スパークギャップのような消耗品を使用しないので、部品の交換の必要がなく、半永久的に使用できる。
【０００９】
放電回路部のインダクタンスは、一対のケーブル（又は配線）の間隔を変化させることで、両ケーブルに挟まれた空間の面積が変化し、それによってインダクタンスが変化する。インダクタンスに反比例して放電周波数も変化する。一般の回路設計においてインダクタンスの調整方法には種々の方法があり、例えばインダクタ（コイル）を用いる方法があるが、高電圧に対する耐久性に問題があったり、自由にインダクタンスを調整できず、生産設備として具現化する簡便な調整方法ではない。本発明では、ケーブルの間隔を可変することでインダクタンスを調整するので、極めて簡便で、高電圧に対する耐久性も高く、自在に調整を行うことができる。
【００１０】
好ましい実施形態によれば、スイッチング手段は絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタであり、トランジスタのベース電流を制御して当該トランジスタをＯＮ／ＯＦＦするドライブ回路がさらに設けられているものがよい。
スイッチング手段として絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタを使用すれば、最大負荷電圧のばらつきが小さく、コンデンサへの放電負荷試験レベルを安定化させることができ、かつ繰り返し使用に対する耐久性が大きく、放電試験回路として寿命が大幅に延びる。さらに、ドライブ回路によって充放電のスイッチングを簡単に行うことができ、所定回数の負荷試験を自動的に実施できる。
【００１１】
好ましい実施形態によれば、インダクタンス調整部は、一端部に一対のケーブルを微小間隔で保持する第１ケーブル保持部を有し、他端部に一対のケーブルを第１ケーブル保持部より広い間隔で保持する第２ケーブル保持部を有するベースと、ベース上に第１ケーブル保持部と第２ケーブル保持部との間をスライド自在に設けられ、第１ケーブル保持部と対面する一側部に一対のケーブルの間隔を第１ケーブル保持部と同一間隔に調整する第１調整部を有し、第２ケーブル保持部と対面する他側部に一対のケーブルの間隔を第２ケーブル保持部と同一間隔に調整する第２調整部とを有するスライド部材と、を備えるものがよい。
この場合は、スライド部材をベースに対してスライドさせることにより、一対のケーブルの間に形成される面積を連続的に可変できるので、インダクタンスの調整を精度よく行うことができる。また、スライド部材を移動させたとき、ケーブルの一端側および他端側の間隔を一定に保持できるので、インダクタンスを比例的に変化させることができる。
【００１２】
本発明による放電負荷試験装置の次段に、コンデンサの絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置をさらに備えるのがよい。
上記放電負荷試験装置を用いてコンデンサに高電圧の充放電を所定回数繰り返した後、このコンデンサを放電負荷試験装置から外し、次段の絶縁抵抗測定装置に接続する。もし、放電負荷試験によってコンデンサに不良が発生した場合には、絶縁抵抗測定において所定の絶縁抵抗が得られないので、不良のコンデンサを簡単に選別できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、コンデンサの放電負荷試験をスパークギャップによる放電回路を使用せずに実施できるので、最大負荷電圧のばらつきを抑えることができ、コンデンサの寿命そのものを縮めてしまう恐れがなく、しかも経時変化の少ない部品を使用できるので、部品の交換の必要がない。さらに、放電回路部のインダクタンスは、一対のケーブルの間隔を変化させることで調整するものであるから、構造が極めて簡便で、かつ高電圧に対する耐久性も高く、自在の調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図３は、本発明にかかるコンデンサの放電負荷試験装置の回路図を示す。被検体であるコンデンサ１０は、例えばＨＩＤランプ用ディスチャージコンデンサである。
【００１６】
放電負荷試験装置は、コンデンサ１０に対して接続される一対の測定端子１１，１１と、高電圧を測定端子１１を介してコンデンサ１０に印加する充電回路部１２と、測定端子１１を介して充電回路部１２と並列に接続され、コンデンサ１０を放電させたときの放電電流を流す放電回路部２０とを備える。充電回路部１２は、例えば１ｋＶの高電圧を発生する電源１３と、電流制限抵抗１４と、印加リレー１５とを備えており、コンデンサ１０に対して高電圧を印加できるように構成されている。
【００１７】
放電回路部２０は、スイッチング手段の一例である絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ２１と、トランジスタ２１のコレクタ端子およびエミッタ端子と測定端子１１，１１とをそれぞれ接続する一対のケーブル（配線）２２とを備えている。トランジスタ２１のベースには、当該トランジスタをＯＮ／ＯＦＦさせるドライブ回路２３が接続されている。なお、図３ではＮＰＮ型トランジスタの例を示したが、ＰＮＰ型であってもよいことは勿論である。
【００１８】
図４は、放電回路部２０のインダクタンスを調整可能なインダクタンス調整部２４を示す。インダクタンス調整部２４は、樹脂などの絶縁材料よりなるベース２５と、ベース２５上に一体に設けられたレール部２６と、レール部２６にそってスライド自在に設けられたスライド板２７と、レール部２６の一端側に固定されたケーブル保持板（第１ケーブル保持部）２８とを備えている。スライド板２７およびケーブル保持板２８はベース２５と同じ絶縁材料で形成されている。ケーブル２２はレール部２６の上面に沿って長手方向に配置されている。レール部２６の両側部には、長手方向に２列のねじ孔２６ａが一定ピッチ間隔で形成されている。
【００１９】
ベース２５の一端側には中継端子台２９が固定されており、この中継端子台２９には、ケーブル２２の一端側を接続する一対の第１の端子２９ａと、一対の第２の端子２９ｂとが設けられている。両端子２９ａ，２９ｂは相互に接続されている。第２の端子２９ｂには測定端子１１を介してコンデンサ１０が接続される。第１の端子２９ａに接続された２本のケーブル２２は、中継端子台２９の近傍に固定されたケーブル保持板２８によって微小間隔で保持される。ここでは、２本のケーブル２２を束ねた状態で保持してあるが、一定間隔を保持できるものであれば何でもよい。なお、図４には図示していないが、充電回路部１２は中継端子台２９の第１の端子２９ａまたは第２の端子２９ｂに接続されている。
【００２０】
ベース２５の他端側には、トランジスタ２１が固定されており、このトランジスタ２１の一対の端子２１ａにケーブル２２の他端側が接続されている。端子２１ａは、一対のケーブル２２をケーブル保持板２８より広い間隔で保持する第２ケーブル保持部を兼ねている。
【００２１】
スライド板２７は、レール部２６に沿ってケーブル保持板２８とトランジスタ２１との間をスライド自在に設けられている。スライド板２７のケーブル保持板２８と対面する一側部には、一対のケーブル２２の間隔をケーブル保持板（第１ケーブル保持部）２８と同一間隔に調整する第１調整部２７ａが設けられ、トランジスタ２１と対面する他側部には、一対のケーブル２２の間隔を端子（第２ケーブル保持部）２１ａと同一間隔に調整する第２調整部２７ｂが設けられている。両調整部２７ａと２７ｂの間には、間隔が漸次変化する漸変部２７ｃが設けられている。スライド板２７およびケーブル保持板２８は、固定ねじ３０によってレール部２６のいずれかのねじ孔２６ａに固定される。スライド板２７およびケーブル保持板２８をベース２５に固定する方法としては、ねじ止めに限らず、固定ピンや接着剤等を用いてもよい。なお、スライド板２７がケーブル２２を保持していることで、レール部２６に対する動きが規制されるので、格別な固定手段を持たなくても、スライド板２７の動きを止めることも可能である。
【００２２】
図４の（ａ）はスライド板２７をトランジスタ２１に最も近づけた状態、図４の（ｂ）はスライド板２７をトランジスタ２１とケーブル保持板２８の中間位置とした状態、図４の（ｃ）はスライド板２７をケーブル保持板２８に最も近づけた状態である。スライド板２７を移動させることにより、一対のケーブル２２の間隔が変化し、両ケーブル２２に挟まれた空間の面積（図４に斜線で示す）が変化する。ケーブル２２としては可撓性を持つ配線が望ましく、ここでは例えばシリコン樹脂被覆の単心電線を用いた。その結果、放電回路部２０のインダクタンスが変化する。図４の（ａ）のインダクタンスが最も小さい。特に、スライド板２７を移動させたとき、斜線で示された領域のケーブル２２が平行状態、つまりケーブル２２の間隔Ｄが一定を保つので、インダクタンスを比例的に変化させることができる。
【００２３】
図５は、放電回路部２０の等価回路を示す。
コンデンサ１０とケーブル２２とトランジスタ２１とで構成される放電回路部２０は、図５に示すようなＬＣＲ直列共振回路を構成する。そのため、放電周波数ｆは次式で与えられる。
【００２４】
【数１】
2007333617.tif 000003
よって、インダクタンスＬｓを調整することにより、放電回路部２０の放電周波数を調整することができる。
【００２５】
放電回路部２０に流れる電流が直流で、かつ導体はすべて円筒であると仮定すると、図６のような平行な円筒形導体２２による往復回路のインダクタンスＬは、次式で表される。
【数２】
2007333617.tif 000004
なお、ａは導体半径〔ｍ〕、Ｄは導体間隔〔ｍ〕、μ0 は真空の透磁率〔Ｈ／ｍ〕、μs は導体材質による比透磁率〔Ｈ／ｍ〕である。
【００２６】
（２）式は単位メートル当たりのインダクタンスであることから、導体の全長をＳとすると、これを長くしていけばインダクタンスも増加する傾向となる。しかし、導体自体が弾性体でなければ、Ｓを伸縮させることはできない。本実施例では、導体間の間隔Ｄを小さくして、最短Ｄ＝２ａにすることで、
ｌｏｇ〔（２ａ−ａ）／ａ〕＝ｌｏｇ１＝０
となり、（２）式におけるｌｏｇの値が無視できる。つまり、Ｓ寸法が一定であるにも拘わらず、導体を束ねることでＤ寸法を最小にした場合は、存在しないことと同等になり、結果的に束ねずに導体の長さが変化したことと同じになる。インダクタンスＬは、束ねずに残ったケーブル２２の導体長さに比例する。なお、束ねずに残った導体部分の間隔Ｄが一定であることが必要である。
【００２７】
図３に示す放電負荷試験装置において、放電負荷試験を開始する前に、まず基準となるコンデンサ１０を測定端子１１に接続し、トランジスタ２１と並列に測定器（例えばオシロスコープなど）を接続し、コンデンサ１０を放電させたときの放電波形を測定する。放電波形が、図２に示すスパークギャップによる放電波形と同様な波形（放電周波数）となるように、スライド板２７の位置を調整し、インダクタンスを調整する。インダクタンスの調整を終了した後、実際の放電負荷試験においては測定器を外す。なお、後述する放電負荷試験の実施中に、定期的に測定器を接続して放電周波数を測定してもよい。
【００２８】
上記のような予備調整を行った後、被検体であるコンデンサ１０を測定端子１１に接続し、放電負荷試験を実施する。放電負荷試験は、図７に示すような方法で実施する。まず、測定端子１１をコンデンサ１０に接触させ、（ａ）のように印加リレー１５をＯＮし、電源１３から電流制限抵抗１４および印加リレー１５を介してコンデンサ１０に充電する。所定の充電時間が終了した後、（ｂ）のようにドライブ回路２３によってトランジスタ２１をＯＮし、コンデンサ１０に充電された電圧を放電する。所定の放電時間が終了した後、ドライブ回路２３によってトランジスタ２１をＯＦＦし、（ｃ）のように再びコンデンサ１０に充電する。（ａ）〜（ｃ）の操作を所定回数繰り返した後、（ｄ）のように印加リレー１５をＯＦＦし、放電負荷試験を終了する。
【００２９】
放電負荷試験を終了したコンデンサ１０は、次段の絶縁抵抗測定装置４０（図８参照）へ送られる。絶縁抵抗測定装置４０は、周知のように、コンデンサ１０に所定の直流電流を印加し、十分に充電された後のコンデンサ１０の漏れ電流（充電電流）を測定することにより、漏れ電流からコンデンサ１０の絶縁抵抗（ＩＲ）を求めるものである。絶縁抵抗が基準値以上か否かによって、コンデンサが良品か不良品かを選別できる。放電負荷試験によってコンデンサ１０に不良（ショート）が発生した場合には、絶縁抵抗測定で確実に選別できる。
【００３０】
上記実施例では、インダクタンス調整部２４として、ベース２５のレール部２６上にケーブル２２を微小間隔で保持するケーブル保持板２８を固定し、トランジスタ２１側にケーブル２２を広い間隔で保持する端子（第２ケーブル保持  部）２１ａを設けたが、上記とは逆に、ケーブル保持板２８側の間隔を広くし、トランジスタ２１側の間隔を狭くしてもよい。さらに、インダクタンス調整部は上記実施例の構造に限定されるものではなく、一対のケーブル２２の間隔を中間部材（スライド部材）を移動させることで調整できるものであれば、如何なる構造であってもよい。
【００３１】
上記実施例では、スイッチング手段として、絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタを使用したが、これに限るものではなく、例えば高電圧をＯＮ／ＯＦＦできるリレーなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一般的なスパークギャップによる放電回路の一例を示す回路図である。
【図２】図１に示すスパークギャップを用いた放電回路を用いてコンデンサを放電させた時の電圧変化を示す図である。
【図３】本発明にかかるコンデンサの放電負荷試験装置の一例を示す回路図である。
【図４】インダクタンス調整部の平面図であり、（ａ）〜（ｃ）は各調整段階を示す。
【図５】放電回路部の等価回路図である。
【図６】インダクタンスを計算するための円形導体による往復回路図である。
【図７】放電負荷試験方法を示す工程図である。
【図８】絶縁抵抗測定装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０              コンデンサ
１１              測定端子
１２              充電回路部
１３              高圧電源
１４              電流制限抵抗
１５              印加リレー
２０              放電回路部
２１              バイポーラ型トランジスタ
２１ａ            端子（第２ケーブル保持部）
２２              ケーブル
２３              ドライブ回路
２４              インダクタンス調整部
２５              ベース
２７              スライド部材
２８              ケーブル保持板（第１ケーブル保持部）
４０              絶縁抵抗測定装置
【図１】
2007333617.tif 000005
【図２】
2007333617.tif 000006
【図３】
2007333617.tif 000007
【図４】
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【図５】
2007333617.tif 000009
【図６】
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【図７】
2007333617.tif 000011
【図８】
2007333617.tif 000012