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【発明の名称】 アレー型コンデンサの絶縁抵抗測定方法および装置
【発明者】 【氏名】大久保 宏

【氏名】関 哲治
【要約】 【課題】３モードの絶縁抵抗の測定を効率よく行なえるアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定方法および装置を提供する。

【解決手段】複数のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を並列に配置したアレー型コンデンサ１の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定方法であって、各コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に同極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流■，■を検出する。次に、スイッチ４７ａ〜４７ｄを切り替えて各コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に、隣接するコンデンサ素子ごとに逆極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流■，■’■を検出する。これら漏れ電流から、各コンデンサ素子の絶縁抵抗、隣接するコンデンサ素子の内部電極間の絶縁不良、および隣接するコンデンサ素子の外部電極間の絶縁不良を検出する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数のコンデンサ素子を並列に配置したアレー型コンデンサに直流電圧を印加し、その漏れ電流から絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定方法において、各コンデンサ素子に同極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流を検出する第１の工程と、各コンデンサ素子に、隣接するコンデンサ素子ごとに逆極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流を検出する第２の工程と、上記第１および第２の工程より得られる漏れ電流から、各コンデンサ素子の絶縁抵抗、隣接するコンデンサ素子の内部電極間の絶縁不良、および隣接するコンデンサ素子の外部電極間の絶縁不良を検出する工程と、を含むことを特徴とするアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定方法。
【請求項２】上記第１の工程または第２の工程の前に、各コンデンサ素子に交流電圧を印加し、流れる電流から接触検出を行なう工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定方法。
【請求項３】各コンデンサ素子に、隣接するコンデンサ素子ごとに異なるタイミングで直流電圧を印加し、その漏れ電流から各コンデンサ素子の絶縁抵抗を求めることを特徴とする請求項１または２に記載のアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定方法。
【請求項４】複数のコンデンサ素子を並列に配置したアレー型コンデンサに直流電圧を印加し、その漏れ電流から絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置において、第１の直流電源を有し、全てのコンデンサ素子に対して同一方向に直流電圧を印加し、各コンデンサ素子に流れる漏れ電流を検出する第１の測定回路と、第２の直流電源を有し、全てのコンデンサ素子に対して隣接するコンデンサ素子ごとに逆極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流を検出する第２の測定回路と、を備えたことを特徴とするアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定装置。
【請求項５】複数のコンデンサ素子を並列に配置したアレー型コンデンサに直流電圧を印加し、その漏れ電流から絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置において、直流電源と、上記直流電源に対して接続され、第１のコンデンサ素子に対して一方向に上記直流電源の直流電圧を印加し、その漏れ電流を検出する第１の回路部と、上記直流電源に対して接続され、第１のコンデンサ素子と隣接する第２のコンデンサ素子に対しスイッチ手段により上記直流電源の直流電圧を同極性および逆極性で印加するよう切替可能で、その漏れ電流を検出する第２の回路部と、を備えたことを特徴とするアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定装置。
【請求項６】上記直流電源と並列に交流電源が設けられ、直流電源と交流電源とを選択的に切り換えるスイッチ手段が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載のアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定装置。
【請求項７】各コンデンサ素子に、隣接するコンデンサ素子ごとに異なるタイミングで直流電圧を印加するよう回路を切り替えるスイッチ手段が設けられていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、コンデンサの良否を判定するため絶縁抵抗値が測定される。この絶縁抵抗値を測定する場合、コンデンサが充電されていない状態では、コンデンサの持つ容量のために正しく絶縁抵抗を測定できない。そこで、まずコンデンサに直流電圧を印加して予備充電し、その後で漏れ電流（充電電流）を測定することにより、コンデンサの絶縁抵抗を測定する方法が一般に用いられている。当然ながら、良品は漏れ電流が少ない。
【０００３】ところで、図１，図２のように複数のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を並列に配置したアレー型コンデンサ１が知られている。アレー型コンデンサ１は、複数の誘電体層２〜４の間に対向する内部電極５ａ〜５ｈを設け、全ての層２〜４を積層一体化させた後、内部電極５ａ〜５ｈと導通するように外部電極６ａ〜６ｈを設けたものである。なお、図１では説明を簡単にするため、誘電体層を３層としたが、４層以上としてもよい。また、コンデンサ素子の数も４個に限らず、２個または３個、あるいは５個以上であってもよいことは勿論である。
【０００４】このようなアレー型コンデンサの絶縁抵抗の不良モードには次の３つのモードがある。
モード１：コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４自体の絶縁不良モード２：隣接するコンデンサ素子の内部電極５ａ〜５ｈ間の絶縁不良モード３：隣接するコンデンサ素子の外部電極６ａ〜６ｈ間の絶縁不良【０００５】上記３つのモードの絶縁不良を検出するため、従来では図３に示すように絶縁抵抗測定回路の配線を組み替えていた。すなわち、図３の（Ａ）はモード１の測定回路であり、対向する外部電極に測定端子１０，１１を接触させ、■方向の電流を測定することによって、コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４自体の絶縁抵抗を検出する。図において、１２は直流電源、１３は接触検出用の交流電源、１４は切替スイッチ、１５は電流制限抵抗、１６は電流計である。図３では１素子分の測定回路だけが記載されているが、素子の数に応じて測定回路を並列に設け、全ての素子Ｃ１〜Ｃ４の絶縁抵抗を同時に測定してもよい。図３の（Ｂ）はモード２の測定回路であり、隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に対角方向に流れる電流■を測定することによって、内部電極５ａ〜５ｈ間の絶縁不良を検出している。図３の（Ｃ）はモード３の測定回路であり、隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４間に流れる電流■を測定することによって、外部電極６ａ〜６ｈ間の絶縁不良を検出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のような測定回路で絶縁抵抗を測定しようとすると、不良モード１〜３ごとに測定回路の配線を組み替える必要があり、測定効率が非常に悪い。また、絶縁抵抗の測定前に測定端子１０，１１の接触検出を行なう必要があり、そのためにスイッチ１４を交流電源１３側へ切り換えて回路に流れる電流を検出することになるが、このような接触検出を各モードの測定前に行なう必要があるので、測定作業が一層面倒になる。しかも、モード２，３では隣接する内外の電極の絶縁不良測定であるため、浮遊容量程度の僅かな容量（例えば数ｐＦ以下）しか存在しないため、接触検出が有効にできないという問題があった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、３モードの絶縁抵抗の測定を効率よく行なえるアレー型コンデンサの絶縁抵抗測定方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のコンデンサ素子を並列に配置したアレー型コンデンサに直流電圧を印加し、その漏れ電流から絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定方法において、各コンデンサ素子に同極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流を検出する第１の工程と、各コンデンサ素子に、隣接するコンデンサ素子ごとに逆極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流を検出する第２の工程と、上記第１および第２の工程より得られる漏れ電流から、各コンデンサ素子の絶縁抵抗、隣接するコンデンサ素子の内部電極間の絶縁不良、および隣接するコンデンサ素子の外部電極間の絶縁不良を検出する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】まず、各コンデンサ素子に同極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流を検出する。この漏れ電流には、モード１の電流■とモード２の電流■とが含まれる。次に、各コンデンサ素子に、隣接するコンデンサ素子ごとに逆極性の直流電圧を印加し、その漏れ電流を検出する。この漏れ電流には、モード１の電流■とモード３の電流■とが含まれる。上記のように求めた２種類の電流のうち、いずれかの電流値が非常に大きな場合には、モード１〜３のいずれかに絶縁不良があることを意味するので、このアレー型コンデンサが不良品であることが判る。一方、２種類の電流が所定の時間カーブを描いて低下する場合には、モード１ないしモード３の絶縁不良がなく、アレー型コンデンサが良品であることを意味するので、第１の工程または第２の工程から得られる漏れ電流からコンデンサ素子の絶縁抵抗を求める。なお、第１の工程と第２の工程は、いずれを先に行なってもよいことは勿論である。
【００１０】第１の工程および第２の工程において、測定端子とアレー型コンデンサの外部電極とを接触させることになるが、この接触が不十分であれば、測定された電流値も不正確なものとなる。そのため、第１の工程または第２の工程の前に、各コンデンサ素子に交流電圧を印加し、流れる電流から接触検出を行なうのが望ましい。接触が不十分である場合には、流れる電流が小さいので、接触不良を容易に判別できる。また、モード２またはモード３単体の測定では、浮遊容量程度の僅かな容量しか存在しないため、接触検出が難しかったが、本発明ではモード２とモード１とを同時に、あるいはモード３とモード１とを同時に検出しているので、容量値が大きく、接触検出を確実に行なうことができる。第１の工程および第２の工程を、別々の測定回路で実施する場合には、第１の工程と第２の工程のそれぞれの前に接触検出を行なう必要がある。一方、第１の工程および第２の工程を、切替スイッチを有する共通の回路で実施する場合には、第１の工程と第２の工程を連続的に実施できるので、接触検出を第１の工程の前に行なうだけでよい。
【００１１】上記の測定方法では、モード１とモード２とを同時に検出し、モード１とモード３とを同時に検出しているため、コンデンサ素子単体の絶縁抵抗のみを正確に測定することが難しい。つまり、測定された電流値には２つのモードの結合された値が測定されることになる。そこで、コンデンサ素子単体の絶縁抵抗を測定するため、各コンデンサ素子に、隣接するコンデンサ素子ごとに異なるタイミングで直流電圧を印加するのが望ましい。このタイミングとしては、例えば並列に配列されたコンデンサ素子に対し、直流電圧をスキャニングしながら印加したり、あるいは１個おきに直流電圧を印加してもよい。この場合には、隣接するコンデンサ素子の影響を受けない値、つまりコンデンサ素子単体の絶縁抵抗を正確に測定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図４および図５は本発明にかかる絶縁抵抗測定装置の第１実施例を示す。この実施例は、モード１，２の測定と、モード１，３の測定とを別個の回路で行なう例である。なお、被測定物であるアレー型コンデンサ１は、図１，図２と同様に４個のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を含むものを用いた。図４はモード１およびモード２の測定を行なう第１の測定回路２０を示し、アレー型コンデンサ１の外部電極６ａ〜６ｈにそれぞれ接触する８個の測定端子２１ａ〜２１ｈ、直流電源２２、接触検出用の交流電源２３、電源切替スイッチ２４、４個の電流制限抵抗２５ａ〜２５ｄ、４台の電流計２６ａ〜２６ｄ、４個のスイッチ２７ａ〜２７ｄを備えている。上記電流制限抵抗２５ａ〜２５ｄ、電流計２６ａ〜２６ｄおよびスイッチ２７ａ〜２７ｄは互いに並列に接続されている。また、図５はモード１およびモード３の測定を行なう第２の測定回路３０を示し、アレー型コンデンサ１の外部電極６ａ〜６ｈにそれぞれ接触する８個の測定端子３１ａ〜３１ｈ、直流電源３２、接触検出用の交流電源３３、電源切替スイッチ３４、４個の電流制限抵抗３５ａ〜３５ｄ、４台の電流計３６ａ〜３６ｄ、４個のスイッチ３７ａ〜３７ｄを備えている。
【００１３】まず、第１の測定回路２０を用いたモード１およびモード２の測定方法について説明する。測定端子２１ａ〜２１ｈを外部電極６ａ〜６ｈに接触させた後、まずスイッチ２４を交流電源２３側へ切り替え、全てのスイッチ２７ａ〜２７ｄをＯＮして交流信号をコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に印加する。そして、電流計２６ａ〜２６ｄの検出値から接触検出を行なう。接触が良好であると判定された場合には、全てのスイッチ２７ａ〜２７ｄをＯＦＦするとともに、スイッチ２４を直流電源２２側へ切り替える。その後、スイッチ２７ａ〜２７ｄをＯＮして直流電圧をコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に印加し、その漏れ電流を電流計２６ａ〜２６ｄで測定する。この時、各コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４には同一方向に電流が流れるので、電流計２６ａ〜２６ｄは、コンデンサ素子に流れる電流■と、隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の内部電極間に流れる電流■との和を測定することになる。モード１または２の何れかに絶縁不良があると、この電流値は非常に大きなものとなるので、絶縁不良を容易に検出できる。一方、この電流が所定の時間カーブを描いて低下する場合には、所定時間後の漏れ電流値からコンデンサ素子の絶縁抵抗を知ることができる。なお、この漏れ電流値には隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の内部電極間に流れる電流■も含まれるが、内部電極間の絶縁性が不良でなければこの電流は非常に僅かであるから、ほとんど無視できる。
【００１４】上記の場合には、■と■の電流値の和を電流計２６ａ〜２６ｄで測定し、この測定値からコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の絶縁抵抗を類推するようにしたが、次のような手法を用いて■の電流値のみを測定し、各コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の絶縁抵抗を正確に知ることも可能である。すなわち、接触検出が終了し、スイッチ２４を直流電源２２側へ切り替えた後、スイッチ２７ａ〜２７ｄを同時にＯＮするのではなく、隣接するコンデンサ素子ごとに異なるタイミングで直流電圧を印加するよう、スイッチ２７ａ〜２７ｄで切り替える手法を用いる。具体的には、例えばスイッチ２７ａからスイッチ２７ｄにかけて順番に切り替え、コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に順に直流電圧を印加する方法や、コンデンサ素子の１個おきに直流電圧を印加するよう切り替える方法（例えばスイッチ２７ａ，２７ｃをＯＮした時、スイッチ２７ｂ，２７ｄをＯＦＦさせる）などがある。
【００１５】次に、第２の測定回路３０を用いたモード１およびモード３の測定方法について説明する。測定端子３１ａ〜３１ｈを外部電極６ａ〜６ｈに接触させた後、まずスイッチ３４を交流電源３３側へ切り替え、全てのスイッチ３７ａ〜３７ｄをＯＮして交流信号をコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に印加する。そして、電流計３６ａ〜３６ｄの検出値から接触検出を行なう。接触が良好であると判定された場合には、全てのスイッチ３７ａ〜３７ｄをＯＦＦするとともに、スイッチ３４を直流電源３２側へ切り替える。その後、スイッチ３７ａ〜３７ｄをＯＮして直流電圧をコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に印加し、その漏れ電流を電流計３６ａ〜３６ｄで測定する。この時、各コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４には隣接する素子ごとに逆方向の電流が流れるので、電流計３６ａ，３６ｃは、コンデンサ素子に流れる電流■と、隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の外部電極間に流れる電流■との和を測定し、電流計３６ｂ，３６ｄは、コンデンサ素子に流れる電流■’と、隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の外部電極間に流れる電流■との和を測定することになる。第１の測定回路２０の場合と同様に、モード１または３の何れかに絶縁不良があると、その電流値は非常に大きなものとなるので、絶縁不良を容易に検出できる。一方、この電流が所定の時間カーブを描いて低下する場合には、モード１および３の絶縁不良がないことを意味するので、所定時間後の漏れ電流値からコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の絶縁抵抗を知ることができる。なお、コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の絶縁抵抗は、上記測定回路２０（図４参照）で既に測定済みであるから、改めて測定する必要はなく、モード３の絶縁不良がないことを確認するだけでもよい。
【００１６】なお、測定回路３０においても、個々のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の絶縁抵抗を測定する場合には、測定回路２０の説明で述べたように、スイッチ３７ａ〜３７ｄを同時にＯＮせずに、隣接するコンデンサ素子ごとに異なるタイミングで直流電圧を印加するよう、スイッチ３７ａ〜３７ｄで切り替えてもよい。
【００１７】図６は本発明にかかる絶縁抵抗測定装置の第２実施例を示す。この実施例は、モード１〜３の測定を単一の回路で行なう例である。なお、被測定物であるアレー型コンデンサ１は、図１，図２と同様に４個のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を含むものを用いた。この測定回路４０は、アレー型コンデンサ１の外部電極６ａ〜６ｈにそれぞれ接触する８個の測定端子４１ａ〜４１ｈ、直流電源４２、接触検出用の交流電源４３、電源切替スイッチ４４、６個の電流制限抵抗４５ａ〜４５ｆ、６台の電流計４６ａ〜４６ｆ、４個のスイッチ４７ａ〜４７ｄを備えている。
【００１８】次に、上記測定回路４０を用いたモード１〜３の測定方法について、図７のフローチャートに従って説明する。まず測定端子４１ａ〜４１ｈを外部電極６ａ〜６ｈに接触させ（ステップＳ１）、スイッチ４４を交流電源４３側へ切り替えるとともに（ステップＳ２）、全てのスイッチ４７ａ〜４７ｄを実線位置とし（ステップＳ３）、交流信号をコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に印加する。そして、電流計４６ａ〜４６ｄの検出値から接触検出を行なう（ステップＳ４）。接触が良好であると判定された場合には、スイッチ４７ａ〜４７ｄを実線位置としたまま、スイッチ４４を直流電源４２側へ切り替える（ステップＳ５）。これにより、直流電圧がコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に印加され、その漏れ電流を電流計４６ａ〜４６ｄで測定する。この時、各コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４には同一方向に電流が流れるので、電流計４６ａ〜４６ｄは、コンデンサ素子に流れる電流■と、隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の内部電極間に流れる電流■との和を測定することになる。つまり、モード１と２の測定を行なうことができる（ステップＳ６）。モード１，２の測定が終了した後、スイッチ４４を直流電源４２側としたまま、スイッチ４７ａ〜４７ｄを破線位置へ切り替える（ステップＳ７）。これにより、直流電流がコンデンサ素子Ｃ１とＣ３には■方向、コンデンサ素子Ｃ２，Ｃ４には■’方向に流れることになり、隣接する素子ごとに逆方向の電流が流れる。同時に、隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の外部電極間にも■方向の電流が流れる。したがって、電流計４６ａ，４６ｃ，４６ｅ，４６ｆはコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４に流れる電流■，■’と、隣合うコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の外部電極間に流れる電流■との和を測定することになる。つまり、モード１と３の測定を行なうことができる（ステップＳ８）。以上の測定結果から、コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の絶縁抵抗、内部電極間の絶縁不良、外部電極間の絶縁不良を検出できる。具体的方法は、第１実施例で述べた通りであるので、重複説明を省略する。また、上記説明ではスイッチ４７ａ〜４７ｄを同時に切り替える場合を説明したが、第１実施例で述べたように、各スイッチ４７ａ〜４７ｄをスキャニングしながら切り替えたり、１個おきに切り替えることで、隣接するコンデンサ素子ごとに異なるタイミングで直流電圧を印加するようにしてもよい。これによって、■，■’の電流値のみを測定でき、コンデンサ素子単体の絶縁抵抗を正確に知ることができる。
【００１９】図８は本発明にかかる絶縁抵抗測定装置の第３実施例を示す。この実施例は第２実施例の変形例であり、第２実施例に比べて電流計の数を４個に減少させたものである。なお、図６と同一部品には同一符号を付して重複説明を省略する。この測定回路５０の場合、スイッチ４７ａの実線側の接点とスイッチ４７ｂの破線側の接点とを配線５１で接続するとともに、スイッチ４７ｃの実線側の接点とスイッチ４７ｄの破線側の接点とを配線５２で接続してある。そのため、コンデンサ素子Ｃ２，Ｃ４を流れる正逆２方向の電流■，■’を電流計４６ｂ，４６ｄで共に測定でき、図６における電流計４６ｅ，４６ｆを省略できた。
【００２０】なお、本発明で使用される電流計はアナログ式計測器に限らず、ＯＰアンプなどで増幅した後、Ａ／Ｄ変換し、デジタル信号で電流値を計測するものでもよい。また、コンデンサ素子の絶縁抵抗を測定する方法としては、一般にＪＩＳ規格にしたがって所定の予備充電後（例えば６０秒後）の漏れ電流値からコンデンサ素子の絶縁抵抗を測定する方法が用いられるが、この方法に限らず、充電初期の電流値から充電終期の電流値を予測する方法やその他の如何なる方法を用いてもよい。また、今回は交流電源（接触検出用）と直流電源（絶縁抵抗測定用）とを切り替える方式を用いたが、直流電圧に交流電圧を重畳することで、接触検出と絶縁抵抗測定とを切り替えなしに行なうことも可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明によれば、アレー型コンデンサの各コンデンサ素子に同極性の直流電圧を印加してその漏れ電流を検出するとともに、隣接するコンデンサ素子ごとに逆極性の直流電圧を印加してその漏れ電流を検出し、これら２種類の電流から、各コンデンサ素子の絶縁抵抗、隣接するコンデンサ素子の内部電極間の絶縁不良、および隣接するコンデンサ素子の外部電極間の絶縁不良を検出するようにしたので、不良モードごとに測定回路の配線を組み替える必要がなく、測定効率が改善される。また、本発明ではモード２とモード１とを同時に、あるいはモード３とモード１とを同時に検出しているので、それぞれの容量値が大きく、測定端子とアレー型コンデンサの外部電極との接触検出を確実に行なうことができる。
【出願人】 【識別番号】０００００６２３１
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
【出願日】 平成９年（１９９７）７月８日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 秀隆
【公開番号】 特開平１１−２３６３６
【公開日】 平成１１年（１９９９）１月２９日
【出願番号】 特願平９−１９９３７２