JPS6373159A - サ−ジ電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気機器等にサージ電圧が作用した場合に、
そのサージ電圧の値を検出する装置に関するものである
。

〔従来の技術とその問題点〕

従来、電気機器等にサージ電圧が印加したことを検出す
ると共に、そのサージ電圧の値を検出するには、ストレ
ージオシログラフ等のサージ電圧検出記録装置を使用し
ているが、サージ電圧はいつ印加するのかがわからず、
前記サージ電圧検出記録装置は、常にスイッチＯＮの状
態、つまり、ついでもサージ電圧を検出して記録できる
状態にしておかねばならないから、きわめて不経済的で
あり、しかも、このストレージオシログラフ等のサージ
電圧検出記録装置は、大型であると共に、著しく高価で
あるから、一般の電気機器に対して、常時接続しておく
ことはできないのであった。

本発明は、極（簡単な抵抗素子を利用して、サージ電圧
の印加の有無、及びその値を検出できる装置を提供する
ものである。

〔発明の技術的背景〕

本発明者は、絶縁基板の表面に酸化ルテニウム系の膜抵
抗素子を形成した膜抵抗器に、その定格電圧よりも遥か
に高い電圧を印加した実験を行ったとろ、当該膜抵抗器
の抵抗値は、その定格抵抗値よりも減少するように変化
する現象が認められ、また、前記のように酸化ルテニウ
ム系の膜抵抗素子を形成した膜抵抗器において、その膜
抵抗素子の厚さ及び幅を一定にして長さを種々代えたも
のに、定格電圧よりも遥かに高い電圧を印加する実験を
行ったところ、抵抗値の減少変化は、膜抵抗素子の長さ
が短いものほど大きくなると言う現象が認められたこと
により、このことを利用して本発明を完成するに至った
。

ｃ問題を解決するための手段〕 しかして、本発明は、一つの絶縁基板の表面に、酸化ル
テニウム系の膜抵抗素子を複数個形成し、該多眼抵抗素
子における一方の端子を互いに接続し、各膜抵抗素子に
おける他端の端子を互いに非接続に構成する一方、前記
各膜抵抗素子における長さを、各膜抵抗素子の抵抗値が
同じ値のもとで、相互に異なった寸法に構成したもので
ある。

〔発明の作用・効果〕 このように構成したサージ電圧の検出装置における各膜
抵抗素子の一方の端子をサージ電圧が掛かる箇所に接続
し、各膜抵抗素子の他端の端子をアース接続しておく。

前記各膜抵抗素子は、これにサージ電圧が印加すると、
その各々における抵抗値が定格抵抗値よりも減少するよ
うに変化すると共に、抵抗値の減少変化量は、長さの長
い膜抵抗素子はど小さく、長さの短い膜抵抗素子はど大
きいものであるから、サージ電圧が低い場合には、長さ
の短い膜抵抗素子における抵抗値が減少変化し、サージ
電圧が高い場合には、長さの短い膜抵抗素子における抵
抗値が減少変化するのに加えて、長さの長い膜抵抗素子
における抵抗値も減少変化することになる。

従って、サージ電圧印加後の各膜抵抗素子の抵抗値を各
々測定することによって、サージ電圧の印加の有無を把
握できると共に、サージ電圧印加後の各膜抵抗素子の各
々における抵抗値（ＲＯ’　）が、元の定格抵抗値（Ｒ
Ｏ）よりも低下したときの、その抵抗値の変化分（ＲＱ
−ＲＯ’　）と元の定格抵抗値（ＲＯ）との比率（抵抗
値減少率＝ΔＲ％）を算出し、その抵抗値減少率に応じ
て、当該膜抵抗素子にどの程度の高さのサージ電圧が印
加されたかを判別することができるのである。

このとき、装置における並列接続された膜抵抗素子の元
の定格抵抗値（ＲＯ）を同じ値に設定しであるから、所
定のサージ電圧が印加されるときの装置に対する電圧降
下が等しくなり、前記抵抗値減少率とサージ電圧との関
係を予め単純化した式またはグラフから簡単に算出する
ことができるのである。

また、本発明のサージ電圧検出装置は、通常受動素子と
呼ばれる抵抗器の組合せでのみ成り立つから、構造がき
わめて簡単となると云う効果を奏するのである。

〔実施例〕

次に本発明の詳細な説明すると、第１図に示す符号１０
は本発明のサージ電圧検出装置で、絶縁基板１１の片面
には、酸化ルテニウム系の抵抗体ペースト、例えば、酸
化ルテニウム（Ｒｕ０２）とホウケイ酸鉛ガラスを主成
分とする材料を膜状に焼付は成形してなる複数の平面視
矩形状の膜抵抗素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、
１２ｅを並列配置する。

また、前記絶縁基板１１の前記と同じ片面には、金属等
の導体通路１３を形成し、その導体通路１３に前記各膜
抵抗素子１２　ａ、　　１２　ｂ、　　１２　ｃ。

１２ｄ、１２ｅの一端を並列的に接続し、この導体通路
１３の一端を絶縁基板１１の一側端から突出する端子１
に連接する一方、前記各ＩＩ！抵抗素子１２ａ、１２ｂ
、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅの他端を、前記端子１と同じ
側端面に突出する各端子２゜３．４，５．６に接続する
ものである。

なお、第１図及び第２図に示す一点鎖線は、前記絶縁基
板１１及び各膜抵抗素子１２ａ、１２ｂ。

１２Ｃ，１２ｄ、１２ｅ並びに導体通路１３の表面を覆
う合成樹脂製等の絶縁被覆材１４である。

そして、前記各膜抵抗素子１２ａ、１２ｂ、１２　ｃ、
　　１２　ｄ、　　１２　ｅの端子間の定格抵抗値（１
？ｏ）をすべて同じ値になるようにする一方、各膜抵抗
素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅの端子間
の長さを異なるように形成する。

例えば、第１図の実施例における各膜抵抗素子の定格抵
抗値（ＲＯ）をＩＫΩとし、左端の膜抵抗素子１２ａの
長さを０．６ｍｍ、その右端の膜抵抗素子１２ｂの長さ
を０．７ｎ、順次、膜抵抗素子１２Ｃのそれを０．８ｆ
ｌ、膜抵抗素子１２ｄでは０．９Ｂ。

膜抵抗素子１２ｅでは１．０ｆｌとなるように成形する
ものである。

この構成により、本発明のサージ電圧検出装置１０の電
気回路図は、第３図に示すごと（となり、複数の膜抵抗
素子の一方に並列接続された端子１を電気機器における
サージ電圧が掛かる導線に接続し、他の端子２．　３．
　４．　５．　６をアースに各々接続する。

この状態で端子１に異常に高いサージ電圧ｖＳが印加さ
れると、その各々における抵抗値が定格抵抗値よりも減
少するように変化すると共に、抵抗値の減少変化量は、
長さの長い膜抵抗素子はど小さく、長さの短い膜抵抗素
子はど大きいものであるから、サージ電圧が低い場合に
は、長さの短い膜抵抗素子における抵抗値が減少変化し
、サージ電圧が高い場合には、長さの短い膜抵抗素子に
おける抵抗値が減少変化するのに加えて、長さの長い膜
抵抗素子における抵抗値も減少変化することになる。

その一つの実施例を第４図および第５図に示すグラフで
説明すると、第４図は横軸に印加されたサージ電圧ＶＳ
　＜単位ＫＶ）を取り、縦軸には、抵抗値減少率＝ΔＲ
（％）〔サージ電圧印加後の各膜抵抗素子の各々におけ
る抵抗値（ＲＯ’　）が、元の定格抵抗値（ＲＯ）より
も低下したときの、その・抵抗値の変化分（ＲＯ−ＲＯ
’）と元の定格抵抗値（ＲＯ）との比率〕を取り、膜抵
抗素子の定格抵抗値（ＲＯ）がＩＫΩ、膜抵抗素子の幅
寸法が１．０ｗｍ、膜厚さ寸法が０．００１　ｔｍ、長
さ寸法が１．０ｆｉ、ＲｕＯ２の含有率１０％のもので
、種々のサージ電圧に対する抵抗値減少率を測定した結
果を示し、ＩＫＶのサージ電圧が印加されると、ΔＲ−
−１．６　　（％）となり、２ＫＶのサージ電圧が印加
されると、ΔＲ＝−２０（％）となるというように、サ
ージ電圧の増大に比例して抵抗値減少率が増大すると云
う一定の関数関係を求めることができる。

第５図は、横軸に膜抵抗素子の幅寸法（鶴）を、縦軸に
抵抗値減少率＝ΔＲ（％）を取り、膜抵抗素子の定格抵
抗値（ＲＯ）がＩＫΩ、膜抵抗素子の膜厚さ寸法が０．
００１　＊＊、Ｒｕの含有率１０％のもので、印加サー
ジ電圧２ＫＶとした場合において、長さ寸法が各々に異
なる膜抵抗素子についての、膜抵抗素子の幅寸法と抵抗
値減少率＝ΔＲ（％）との関係を示すの測定結果である
。

第５図で理解できるように、サージ電圧の印加が２ＫＶ
の状態において、膜抵抗素子の幅寸法が１゜Ｏ龍のとき
、当該膜抵抗素子の長さ寸法が０．６ｍｍのものの抵抗
値減少率が一６０％であるのに対して、長さ寸法が０．
７ｆｉのものでは一４４％であり、長さ寸法が０．８ｆ
ｌのものでは一３２％、長さ寸法が０．９１１１のもの
では一２４％であり、長さ寸法が１．ＯＮＭのものでは
一２０％、となるなる等、膜抵抗素子の幅寸法が同じ状
態のものでは、長さ寸法が短いものほど、抵抗値減少率
が高いことがわかる。

例えば、定格抵抗値がＩＫΩと一定の膜抵抗素子１２ａ
、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅを並列接続して、電
気機器とアースとの間に接続しておき、適宜電気機器に
サージ電圧が印加されたと思われる後において、各膜抵
抗素子の抵抗値を測定する。

その測定の結果、前記２つの実験データから、例えば、
長さ寸法が１．０鶴のものの抵抗値減少率が一２０％で
あるとその膜抵抗素子に２ＫＶのサージ電圧が印加され
たことが判明し、長さ寸法が前記より短いものの膜抵抗
素子においては、それより大きな抵抗値減少率を示すこ
とになる。

また印加されたサージ電圧が低い状態では、長さ寸法が
１．０鰭のものの抵抗値減少率が微小で測定できなくて
も、長さ寸法がそれより短い例えば０．６能のものや、
０．７ｍｍの膜抵抗素子における抵抗値減少率が大きい
ので、その部分の抵抗値減少率を測定することにより、
電気機器ひいては本発明のサージ電圧検出装置に印加さ
れたサージ電圧の大きさを正確に判定することができる
のであり、広い範囲にわたって印加サージ電圧の大きさ
を正確に測定できるのである。

また、これらの膜抵抗素子における酸化ルテニウム（Ｒ
ｕ０２）の含有率が１０％（±７％）の範囲では、一度
印加されたサージ電圧により抵抗値が減少すると回復せ
ず、従って、過去に印加されたサージ電圧の程度を記憶
することができることになり、サージ電圧が印加された
直後に測定をする必要はない。

第６図は本発明装置の別の実施例を示し、この実施例で
は、各膜抵抗素子を厚膜のチップ抵抗器の形状に形成す
るのである。即ち、一つの絶縁基板２１の表面に酸化ル
テニウム系の厚膜からなるチップ型の膜抵抗素子２２ａ
、２２ｂ、２２ｃ。

２２ｄを並列状に載置固着し、該多眼抵抗素子における
一方の端子２４の部分を導体通路２３に互いに接続して
一つの外部への端子２５に接続する一方、各膜抵抗素子
における他端の端子２６を互いに非接続に構成し、この
各端子２６は外部に接続できる端子２７に各々接続する
ものである。

このとき、前記各膜抵抗素子２２ａ、２２ｂ。

２２ｃ、２２ｄの定格抵抗値（ＲＯ）が同じ値のもとで
、各膜抵抗素子におけるトリミング箇所の端子方向の長
さを、相互に異なった寸法に構成するのである。

例えば、第６図における膜抵抗素子２２ｄ全体の抵抗部
分は逆り字状のトリミング箇所より上部（Ｐ　Ｑ　Ｓ　
Ｔ）と、トリミング箇所側方部（ＵＴＶＸ）と、トリミ
ング箇所より下部（ＷＸＹＺ）と、３箇所で回路的に考
えると、該３箇所の抵抗の直列接続となる。そして、定
格電圧より遥かに高いサージ電圧が印加すると、膜抵抗
素子２２ｄの抵抗部分全体の抵抗値が減少するが、第５
図で理解できるように、幅寸法の小さい箇所では、サー
ジ電圧の印加により抵抗値が減少する割合が大きく、幅
寸法の大きい部分の抵抗の減少率は小さくなる。

即ち、主として前記トリミング箇所側方部（ＵＴＶＸ）
の箇所が印加サージ電圧によって抵抗値が減少すること
に敏感な箇所となる。

従って、トリミング箇所側方部（ＵＴＶＸ）の端子方向
の長さ寸法を、各チップ型の膜抵抗素子において相互に
異なるものに設定しておくと、これに応じて印加される
サージ電圧により抵抗値の減少率が相違するので、サー
ジ電圧印加後に各膜抵抗素子の抵抗値減少率の測定から
、印加されたサージ電圧の大きさを検出することができ
るのである。

この場合、各膜抵抗素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２
ｄにおけるトリミング箇所側方部（ＵＴＶＸ）の端子方
向に沿う長さ寸法（Ｌｌ）、　　（Ｌ２）、　　（Ｌ３
）、　　（Ｌ４）とその直角方向である幅寸法とを各々
変更することにより、各膜抵抗素子全体としての定格抵
抗値（ＲＯ）は同じものとしながら、印加サージ電圧の
大きさに応じて抵抗値減少率の異なる膜抵抗素子を簡単
に製作できることになるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例のサ
ージ電圧検出装置の平面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線
視断面図、第３図は電気回路図、第４図は膜抵抗素子に
おける印加サージ電圧と抵抗値減少率との関係図、第５
図は膜抵抗素子における幅寸法と抵抗値減少率との関係
図、第６図は他の実施例を示す平面図である。 １０・・・・サージ電圧検出装置、１１．２１・・・・
絶縁基板、１．　２．　３．　４．　５．　６・・・・
端子、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、　　１２ｅ−
・・膜抵抗素子、１３．２３・・・・導体通路、１４・
・・・絶縁被膜材、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ・
−−−膜抵抗素子、２４，２５，２６．２７・・・・端
子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一つの絶縁基板の表面に、酸化ルテニウム系の膜
   抵抗素子を複数個形成し、該各膜抵抗素子における一方
   の端子を互いに接続し、各膜抵抗素子における他端の端
   子を互いに非接続に構成する一方、前記各膜抵抗素子に
   おける長さを、各膜抵抗素子の抵抗値が同じ値のもとで
   、相互に異なった寸法に構成して成るサージ電圧検出装
   置。