絶縁抵抗測定装置
【課題】絶縁抵抗が大きい測定対象体についても、検査を誤る事態を回避しつつ絶縁抵抗を短時間で測定する。
【解決手段】測定対象体２の一方の端子２ａに測定用電圧Ｖ１を印加する電圧発生部３と、測定対象体２を流れる電流Ｉ１を電圧に変換して出力するＩ／Ｖ変換部４とを備え、Ｉ／Ｖ変換部４は、演算増幅器１１と、フィードバック抵抗１２と、演算増幅器１１の入力端子および測定対象体２の他方の端子２ｂの間に接続されるダイオード１４，１５と、他方の端子２ｂおよび基準電位の間に接続されるコンデンサ１３とを含んで構成され、Ｉ／Ｖ変換部４から出力される電圧Ｖ２に基づいて測定対象体２の絶縁抵抗を測定し、充電部６と、演算増幅器１１の出力端子およびフィードバック抵抗１２の間に介装されると共に出力端子および充電部６の一方をフィードバック抵抗１２に選択的に接続させる切替部１６とを備えている。
【解決手段】測定対象体２の一方の端子２ａに測定用電圧Ｖ１を印加する電圧発生部３と、測定対象体２を流れる電流Ｉ１を電圧に変換して出力するＩ／Ｖ変換部４とを備え、Ｉ／Ｖ変換部４は、演算増幅器１１と、フィードバック抵抗１２と、演算増幅器１１の入力端子および測定対象体２の他方の端子２ｂの間に接続されるダイオード１４，１５と、他方の端子２ｂおよび基準電位の間に接続されるコンデンサ１３とを含んで構成され、Ｉ／Ｖ変換部４から出力される電圧Ｖ２に基づいて測定対象体２の絶縁抵抗を測定し、充電部６と、演算増幅器１１の出力端子およびフィードバック抵抗１２の間に介装されると共に出力端子および充電部６の一方をフィードバック抵抗１２に選択的に接続させる切替部１６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象体の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の絶縁抵抗測定装置として、特許第３３９１３１０号公報に開示された種々の絶縁抵抗測定装置が知られている。これらの絶縁抵抗測定装置のうちの同公報における図７に開示された絶縁抵抗測定装置によれば、被測定コンデンサから電流計に至る経路の途中に介装された抵抗と、この抵抗に並列に接続された第１ダイオードと、この抵抗に第１ダイオードと向きが逆になるようにして並列に接続された第２ダイオードとを備えたことにより、介装された抵抗によってハムノイズなどに起因して発生するノイズ電流を低減させつつ、順方向に流れるノイズ電流と逆方向に流れるノイズ電流とを第１および第２ダイオードによってほぼ同じ大きさにして互いに相殺させることができる。したがって、測定している電流値をフィルタリングしたり、平均化するなどのディジタル処理を行ったときに、より真値に近い漏れ電流を求めることができる結果、より真値に近い絶縁抵抗を測定することができる。
【０００３】
一方、出願人は、図２に示す構成の絶縁抵抗測定装置５１を既に開発している。この絶縁抵抗測定装置５１は、測定対象体２に測定用電圧Ｖ１を印加する電圧生成部３と、測定用電圧Ｖ１の印加時に測定対象体２を流れる電流Ｉ１に比例した電圧Ｖ２を出力するＩ／Ｖ変換部５４とを少なくとも備え、測定対象体２が容量性負荷のときであってもその絶縁抵抗を正確に測定し得るように構成されている。この場合、Ｉ／Ｖ変換部５４は、演算増幅器１１、フィードバック抵抗１２、コンデンサ１３、およびダイオード１４，１５を備えて構成されている。この絶縁抵抗測定装置５１では、コンデンサ１３が、測定用電圧Ｖ１に重畳するノイズ成分（交流成分）を測定対象体２の静電容量と分圧することによって電圧Ｖ２に発生するふらつきを低減させる。また、各ダイオード１４，１５が、順方向電流の小さいときには順方向抵抗が大きくなり、かつ順方向電流の大きいときには順方向抵抗が小さくなるというダイオードの固有の電流−電圧特性により、測定対象体２の静電容量とフィードバック抵抗１２とによって絶縁抵抗測定装置５１が微分回路として作動するのを防止して、電圧Ｖ２のふらつきを低減させる。したがって、この絶縁抵抗測定装置５１によれば、測定対象体２が容量性負荷であるときにおいても、電圧Ｖ２の安定度を高めることができるため、測定対象体２の絶縁抵抗を高精度で測定することができる。
【特許文献１】特許第３３９１３１０号公報（第３−４頁、第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の絶縁抵抗測定装置５１では、コンデンサ１３を配設したことにより、測定対象体２に対して測定用電圧Ｖ１の印加が電圧生成部３によって開始されたとしても、コンデンサ１３が充電されるまで、測定対象体２を流れる電流Ｉ１がフィードバック抵抗１２を流れない結果、測定対象体２の絶縁抵抗を算出し得る電圧Ｖ２がＩ／Ｖ変換部５４から出力されないこととなる。この場合、コンデンサ１３への充電時間は測定対象体２の絶縁抵抗、ダイオード１４（または１５）の順方向抵抗、およびコンデンサ１３の静電容量とによって決定されるため、測定対象体２の絶縁抵抗が非常に大きいときには、Ｉ／Ｖ変換部５４から電圧Ｖ２が出力されるまでにある程度の時間を要することとなる。したがって、この絶縁抵抗測定装置５１には、電圧Ｖ２に基づく測定対象体２の絶縁抵抗の算出（測定）が遅くなるという解決すべき課題が存在する。
【０００５】
また、電流Ｉ１がコンデンサ１３を充電している間では、フィードバック抵抗１２に電流Ｉ１が流れずに、その後において、コンデンサ１３の充電が進むに従って電流Ｉ１の一部が徐々にフィードバック抵抗１２を流れ始める。そして、コンデンサ１３の充電を完了した後に、すべての電流Ｉ１がフィードバック抵抗１２を流れて、測定対象体２の絶縁抵抗を算出し得る状態となる。このため、Ｉ／Ｖ変換部５４から出力される電圧Ｖ２は、測定対象体２への測定用電圧Ｖ１の印加直後に、まず、ゼロボルトになり、その後において、コンデンサ１３の充電が進むに従い、測定対象体２の絶縁抵抗を算出し得る電圧値に移行する。つまり、電圧Ｖ２（言い換えれば電流Ｉ１）に基づいて算出される測定対象体２の絶縁抵抗は、測定対象体２への測定用電圧Ｖ１の印加直後において、まず無限大になり、その後においては、実際の値に向けて徐々に移行する。したがって、例えば、正常時における絶縁抵抗が大きい絶縁抵抗体を測定対象体２として、その絶縁抵抗を測定するときに、上記の絶縁抵抗測定装置５１では、最初に無限大に近い極めて大きな抵抗値が測定される。このため、この絶縁抵抗測定装置５１には、絶縁抵抗が低下して不良品となっている測定対象体２のその絶縁抵抗を測定するときに、測定開始直後に大きな抵抗値が測定されるため、測定者によって正常（良品）であると誤って検査するおそれがあるという課題も存在する。
【０００６】
本発明は、かかる解決すべき課題に鑑みてなされたものであり、絶縁抵抗が大きい測定対象体についても、検査を誤る事態を回避しつつ、この絶縁抵抗をより短時間で測定し得る絶縁抵抗測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の絶縁抵抗測定装置は、測定対象体の一端に測定用電圧を印加する電圧生成部と、前記測定用電圧の印加時に前記測定対象体を流れる電流を電圧に変換して出力するＩ／Ｖ変換部とを備え、前記Ｉ／Ｖ変換部は、演算増幅器と、フィードバック抵抗と、前記演算増幅器の入力端子および前記測定対象体の他端の間に接続されるダイオード相補回路と、前記測定対象体の前記他端および基準電位の間に接続されるコンデンサとを含んで構成され、前記Ｉ／Ｖ変換部から出力される前記電圧に基づいて前記測定対象体の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置であって、充電部と、前記演算増幅器の出力端子および前記フィードバック抵抗の間に介装されると共に当該出力端子および前記充電部の一方を前記フィードバック抵抗に選択的に接続させる切替部とを備えている。
【０００８】
また、請求項２記載の絶縁抵抗測定装置は、請求項１記載の絶縁抵抗測定装置において、前記電圧生成部による前記測定電圧の印加に先立って、前記切替部を制御して前記充電部を前記フィードバック抵抗に接続させると共に、当該充電部を作動させて当該フィードバック抵抗および前記ダイオード相補回路を介して前記コンデンサを充電させる制御部を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の絶縁抵抗測定装置によれば、電圧生成部による測定用電圧の印加に先立って切替部によって充電部をフィードバック抵抗に選択的に接続させて、充電部に対してダイオード相補回路を介して電流を供給させてコンデンサを充電させることにより、電圧生成部による測定用電圧の印加時に測定対象体を流れる電流が充電用電流としてコンデンサに流れるのを回避することができる結果、電圧生成部による測定用電圧の測定対象体への印加開始直後から測定対象体を流れる電流をフィードバック抵抗側に供給することができる。このため、Ｉ／Ｖ変換部は、電圧生成部による測定用電圧の測定対象体への印加開始から殆ど遅れることなく、電流に比例する電圧を出力することができる。したがって、この絶縁抵抗測定装置によれば、絶縁抵抗が大きい測定対象体についても、Ｉ／Ｖ変換部から出力される電圧に基づいて測定対象体の絶縁抵抗を短時間で算出することができる。
【００１０】
また、この絶縁抵抗測定装置によれば、測定対象体を流れる電流がコンデンサを充電することなくフィードバック抵抗に直ちに流れるため、従来の絶縁抵抗測定装置とは異なり、測定対象体への測定用電圧の印加直後において、算出される測定対象体の絶縁抵抗が無限大になることを回避することができる。したがって、例えば、正常時における絶縁抵抗が極めて大きい絶縁抵抗体を測定対象体として、その絶縁抵抗を測定するときであっても、測定開始直後に無限大の抵抗値が測定されることに起因して測定対象体が正常であると測定者が誤認識して検査を誤る事態を確実に回避することができる。
【００１１】
請求項２記載の絶縁抵抗測定装置によれば、制御部が、電圧生成部による測定用電圧の印加に先立って、切替部を制御して充電部をフィードバック抵抗に接続させると共に、充電部を作動させてフィードバック抵抗およびダイオード相補回路を介してコンデンサを充電させることにより、電圧生成部による測定用電圧の印加に先立ってコンデンサを自動的に充電することができる。したがって、コンデンサが未充電の状態のまま絶縁抵抗の測定を実施する事態を確実に回避することができるため、測定対象体の絶縁抵抗を常に短時間で測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る絶縁抵抗測定装置の最良の形態について説明する。
【００１３】
最初に、絶縁抵抗測定装置１の構成について説明する。
【００１４】
絶縁抵抗測定装置１は、図１に示すように、電圧生成部３、Ｉ／Ｖ変換部４、Ａ／Ｄ変換部５、充電部６、演算制御部７および表示部８を備え、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを測定可能に構成されている。この場合、電圧生成部３は、演算制御部７に制御されて、測定対象体２の一方の端子（本発明における一端）２ａに測定用電圧Ｖ１（既知の値。例えば５０００Ｖ）を印加する。
【００１５】
Ｉ／Ｖ変換部４は、電流−電圧変換回路であって、測定用電圧Ｖ１の印加時に測定対象体２を流れる電流Ｉ１を測定対象体２の他方の端子（本発明における他端）２ｂを介して入力すると共に、電流Ｉ１に比例する電圧Ｖ２（電流Ｉ１と後述するフィードバック抵抗１２の抵抗値との乗算値）に変換して出力する。具体的には、Ｉ／Ｖ変換部４は、演算増幅器１１、フィードバック抵抗１２、測定対象体２の他方の端子２ｂとグランド（本発明における基準電位）との間に接続されたコンデンサ１３（例えば、１０ｎＦ）、演算増幅器１１の反転入力端子（本発明における演算増幅器の入力端子）と測定対象体２の他方の端子２ｂとの間に介装されて他方の端子２ｂからフィードバック抵抗１２への電流の流れを許容して一方向性素子として機能する第１のダイオード１４（本発明におけるダイオード相補回路を構成する一方のダイオードであって、以下、「ダイオード１４」ともいう）、ダイオード１４に対して逆向きで並列接続されてフィードバック抵抗１２から他方の端子２ｂへの電流の流れを許容して一方向性素子として機能する第２のダイオード１５（本発明におけるダイオード相補回路を構成する他方のダイオードであって、以下、「ダイオード１５」ともいう）、および演算増幅器１１の出力端子とフィードバック抵抗１２との間に介装された切替部１６とを備えている。この場合、ダイオード１４，１５で本発明におけるダイオード相補回路が構成される。切替部１６は、例えばリレーで構成されると共に、演算制御部７によって制御されて、演算増幅器１１の出力端子および充電部６の一方をフィードバック抵抗１２に選択的に接続する。なお、Ｉ／Ｖ変換部４は、切替部１６によって演算増幅器１１の出力端子とフィードバック抵抗１２とが接続されているときに演算増幅器１１が反転増幅器として作動して電圧Ｖ２を出力する。また、演算増幅器１１のフィードバックループ内にフィードバック抵抗１２と共に切替部１６が含まれる構成のため、本例では、切替部１６をＩ／Ｖ変換部４に含める構成を採用したが、これに限らない。例えば、Ｉ／Ｖ変換部４の外部に切替部１６を配設する構成を採用することもできる。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換部５は、Ｉ／Ｖ変換部４から出力される電圧Ｖ２の値をディジタルデータＤ１に変換して演算制御部７に出力する。充電部６は、演算制御部７によって制御されて、充電用電圧Ｖ３（既知の電圧値）を切替部１６に出力する。演算制御部７は、電圧生成部３、充電部６および切替部１６の動作を制御する。また、演算制御部７は、本発明における制御部に相当し、Ａ／Ｄ変換部５から出力されるディジタルデータＤ１に基づいて電流Ｉ１の値を算出すると共に、算出した電流Ｉ１の値と測定用電圧Ｖ１とに基づいて測定対象体２の絶縁抵抗Ｒの値を算出する算出処理を実行する。表示部８は、液晶パネル等で構成されている。
【００１７】
次に、絶縁抵抗測定装置１による測定対象体２の絶縁抵抗の測定動作について説明する。
【００１８】
まず、不図示のプローブを使用して、図１に示すように、電圧生成部３を測定対象体２の一方の端子２ａに接続すると共に、Ｉ／Ｖ変換部４を測定対象体２の他方の端子２ｂに接続し、次いで、絶縁抵抗測定装置１を作動させる。
【００１９】
この際に、まず、演算制御部７が、切替部１６を制御して接点１６ａと接点１６ｃとを接続することにより、演算増幅器１１の出力端子とフィードバック抵抗１２とを切り離すと共にフィードバック抵抗１２に充電部６を接続させる。次いで、演算制御部７は、充電部６を制御して、充電部６に充電用電圧Ｖ３を出力させる。これにより、充電用電圧Ｖ３に基づく充電電流が、切替部１６の接点１６ｃ、切替部１６の接点１６ａ、フィードバック抵抗１２およびダイオード１５を介してコンデンサ１３に供給されて、コンデンサ１３に対する充電が開始される。演算制御部７は、この充電の開始から所定時間経過した後に、充電部６による充電用電圧Ｖ３の出力を停止させる。この場合、この所定時間は、フィードバック抵抗１２の抵抗値およびダイオード１５の順方向抵抗値の加算値、充電用電圧Ｖ３の電圧値、およびコンデンサ１３の静電容量値などに基づいて、過不足のない状態でコンデンサ１３が充電されるように予め設定されている。この場合、フィードバック抵抗１２の抵抗値は測定対象体２の絶縁抵抗Ｒと比較して十分に小さいため、充電部６によるコンデンサ１３の充電は、測定対象体２を介して電圧生成部３から充電されるのと比較して極めて短時間で完了する。したがって、この所定時間は、絶縁抵抗測定装置１による絶縁抵抗Ｒの全測定時間に対して殆ど影響を与えないような極めて短い時間に設定することができる。次いで、演算制御部７は、切替部１６を制御して接点１６ａと接点１６ｂとを接続することにより、充電部６とフィードバック抵抗１２とを切り離すと共に演算増幅器１１の出力端子をフィードバック抵抗１２に接続させる。これにより、Ｉ／Ｖ変換部４では、フィードバックループが形成された演算増幅器１１が反転増幅動作を開始する。
【００２０】
続いて、演算制御部７は、電圧生成部３を制御して、測定対象体２に対する測定用電圧Ｖ１の印加を開始させる。この場合、コンデンサ１３が充電部６によって既に充電されているため、測定用電圧Ｖ１の印加に起因して測定対象体２を流れる電流Ｉ１は、コンデンサ１３を充電しないため、ダイオード１４およびフィードバック抵抗１２を介して演算増幅器１１の出力端子側に直ちに流れ始める。また、Ｉ／Ｖ変換部４では、上記したように演算増幅器１１が、既に反転増幅動作を開始している。したがって、Ｉ／Ｖ変換部４は、フィードバック抵抗１２の抵抗値に電流Ｉ１を乗算して得られる電圧値と等しい電圧値の電圧Ｖ２を直ちに生成して出力する。次いで、Ａ／Ｄ変換部５が、入力した電圧Ｖ２の電圧値を示すディジタルデータＤ１を生成して演算制御部７に出力する。演算制御部７は、入力したディジタルデータＤ１で示される電圧Ｖ２に基づいて、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを算出する算出処理を実行する。具体的には、演算制御部７は、電圧Ｖ２の電圧値をフィードバック抵抗１２の抵抗値で除算することによって電流Ｉ１の電流値を算出し、算出した電流Ｉ１の電流値と測定用電圧Ｖ１とに基づいて、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを算出する。次いで、演算制御部７は、算出した絶縁抵抗Ｒを表示部８に表示させる。演算制御部７は、以上の算出処理を所定時間おきに繰り返し実行する。これにより、絶縁抵抗測定装置１では、演算制御部７によって算出された絶縁抵抗Ｒが表示部８にリアルタイムで表示される。
【００２１】
このように、この絶縁抵抗測定装置１によれば、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の印加に先立って切替部１６によって充電部６をフィードバック抵抗１２に選択的に接続させて、充電部６に対して第２のダイオードを介して電流を供給させてコンデンサ１３を充電させることにより、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の印加時に測定対象体２を流れる電流Ｉ１が充電用電流としてコンデンサ１３に流れるのを回避することができる結果、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の測定対象体２への印加開始直後から測定対象体２を流れる電流Ｉ１をフィードバック抵抗１２側に供給することができる。このため、Ｉ／Ｖ変換部４は、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の測定対象体２への印加開始から殆ど遅れることなく、電流Ｉ１に比例する電圧Ｖ２を出力することができる。したがって、この絶縁抵抗測定装置１によれば、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒが非常に大きいときであっても、この電圧Ｖ２に基づいて測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを短時間で算出することができる。また、この絶縁抵抗測定装置１によれば、測定用電圧Ｖ１の測定対象体２への印加開始から殆ど遅れることなく、演算制御部７が、電圧Ｖ２の電圧値を示すディジタルデータＤ１と既知の測定用電圧Ｖ１とに基づいて測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを自動的に算出するため、正確かつ簡易に絶縁抵抗Ｒを測定することができる。
【００２２】
また、この絶縁抵抗測定装置１によれば、測定対象体２を流れる電流Ｉ１がコンデンサ１３を充電することなくフィードバック抵抗１２に直ちに流れるため、従来の絶縁抵抗測定装置５１とは異なり、測定対象体２への測定用電圧Ｖ１の印加直後において、演算制御部７において算出される測定対象体２の絶縁抵抗Ｒが無限大になることを回避することができる。したがって、例えば、正常時における絶縁抵抗Ｒが極めて大きい絶縁抵抗体を測定対象体２として、その絶縁抵抗Ｒを測定するときであっても、測定開始直後に無限大の抵抗値が測定されることに起因して測定対象体２が正常であると測定者が誤認識して検査を誤る事態を確実に回避することができる。
【００２３】
また、この絶縁抵抗測定装置１によれば、演算制御部７が、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の印加に先立って、切替部１６を制御して充電部６をフィードバック抵抗１２に接続させると共に、充電部６を作動させてフィードバック抵抗１２および第２のダイオード１５を介してコンデンサ１３を充電させることにより、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の印加に先立ってコンデンサ１３を自動的に充電することができる。したがって、コンデンサ１３が未充電の状態のまま絶縁抵抗Ｒの測定を実施する事態を確実に回避することができるため、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを常に短時間で測定することができる。
【００２４】
さらに、本発明におけるダイオード相補回路を構成する一対のダイオードとしては、トランジスタのダイオード特性を利用して、一対のバイポーラトランジスタで構成したり、ダイオード相補回路を構成する一方のダイオードとして内部の寄生ダイオードを用いると共にダイオード相補回路を構成する他方のダイオードとして電界効果型トランジスタ本体を用いて１つの電界効果型トランジスタで構成したりすることもできる。
【００２５】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、絶縁抵抗測定装置１では、演算制御部７が電圧Ｖ２の電圧値を示すディジタルデータＤ１と既知の測定用電圧Ｖ１とに基づいて測定対象体２の絶縁抵抗を算出して液晶パネル等の表示部８に表示させる構成が採用されているが、表示部８をアナログメータで構成すると共に電圧Ｖ２でこのアナログメータの針を直接駆動して絶縁抵抗Ｒを表示させる構成を採用することもできる。この構成によれば、Ａ／Ｄ変換部５を省くことができ、また演算制御部７において絶縁抵抗Ｒの算出を行う必要がなくなるために演算制御部７の構成を簡略化できる結果、絶縁抵抗測定装置をより簡易かつ安価に構成することができる。また、演算制御部７が電圧生成部３、充電部６および切替部１６に対する制御を自動的に実施する構成を採用したが、切替部１６の切り替えや、電圧生成部３および充電部６による所定の電圧の発生を手動操作で行う構成を採用することもできる。また、演算制御部７が測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを自動的に算出する構成を採用したが、電圧Ｖ２に基づいて手計算で測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを算出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】絶縁抵抗測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】絶縁抵抗測定装置５１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 絶縁抵抗測定装置
２ 測定対象体
２ａ 一方の端子
２ｂ 他方の端子
３ 電圧生成部
４ Ｉ／Ｖ変換部
６ 充電部
７ 演算制御部
１１ 演算増幅器
１２ フィードバック抵抗
１３ コンデンサ
１４，１５ ダイオード
１６ 切替部
Ｉ１ 電流
Ｖ１ 測定用電圧
Ｖ２ Ｉ／Ｖ変換部から出力される電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象体の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の絶縁抵抗測定装置として、特許第３３９１３１０号公報に開示された種々の絶縁抵抗測定装置が知られている。これらの絶縁抵抗測定装置のうちの同公報における図７に開示された絶縁抵抗測定装置によれば、被測定コンデンサから電流計に至る経路の途中に介装された抵抗と、この抵抗に並列に接続された第１ダイオードと、この抵抗に第１ダイオードと向きが逆になるようにして並列に接続された第２ダイオードとを備えたことにより、介装された抵抗によってハムノイズなどに起因して発生するノイズ電流を低減させつつ、順方向に流れるノイズ電流と逆方向に流れるノイズ電流とを第１および第２ダイオードによってほぼ同じ大きさにして互いに相殺させることができる。したがって、測定している電流値をフィルタリングしたり、平均化するなどのディジタル処理を行ったときに、より真値に近い漏れ電流を求めることができる結果、より真値に近い絶縁抵抗を測定することができる。
【０００３】
一方、出願人は、図２に示す構成の絶縁抵抗測定装置５１を既に開発している。この絶縁抵抗測定装置５１は、測定対象体２に測定用電圧Ｖ１を印加する電圧生成部３と、測定用電圧Ｖ１の印加時に測定対象体２を流れる電流Ｉ１に比例した電圧Ｖ２を出力するＩ／Ｖ変換部５４とを少なくとも備え、測定対象体２が容量性負荷のときであってもその絶縁抵抗を正確に測定し得るように構成されている。この場合、Ｉ／Ｖ変換部５４は、演算増幅器１１、フィードバック抵抗１２、コンデンサ１３、およびダイオード１４，１５を備えて構成されている。この絶縁抵抗測定装置５１では、コンデンサ１３が、測定用電圧Ｖ１に重畳するノイズ成分（交流成分）を測定対象体２の静電容量と分圧することによって電圧Ｖ２に発生するふらつきを低減させる。また、各ダイオード１４，１５が、順方向電流の小さいときには順方向抵抗が大きくなり、かつ順方向電流の大きいときには順方向抵抗が小さくなるというダイオードの固有の電流−電圧特性により、測定対象体２の静電容量とフィードバック抵抗１２とによって絶縁抵抗測定装置５１が微分回路として作動するのを防止して、電圧Ｖ２のふらつきを低減させる。したがって、この絶縁抵抗測定装置５１によれば、測定対象体２が容量性負荷であるときにおいても、電圧Ｖ２の安定度を高めることができるため、測定対象体２の絶縁抵抗を高精度で測定することができる。
【特許文献１】特許第３３９１３１０号公報（第３−４頁、第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の絶縁抵抗測定装置５１では、コンデンサ１３を配設したことにより、測定対象体２に対して測定用電圧Ｖ１の印加が電圧生成部３によって開始されたとしても、コンデンサ１３が充電されるまで、測定対象体２を流れる電流Ｉ１がフィードバック抵抗１２を流れない結果、測定対象体２の絶縁抵抗を算出し得る電圧Ｖ２がＩ／Ｖ変換部５４から出力されないこととなる。この場合、コンデンサ１３への充電時間は測定対象体２の絶縁抵抗、ダイオード１４（または１５）の順方向抵抗、およびコンデンサ１３の静電容量とによって決定されるため、測定対象体２の絶縁抵抗が非常に大きいときには、Ｉ／Ｖ変換部５４から電圧Ｖ２が出力されるまでにある程度の時間を要することとなる。したがって、この絶縁抵抗測定装置５１には、電圧Ｖ２に基づく測定対象体２の絶縁抵抗の算出（測定）が遅くなるという解決すべき課題が存在する。
【０００５】
また、電流Ｉ１がコンデンサ１３を充電している間では、フィードバック抵抗１２に電流Ｉ１が流れずに、その後において、コンデンサ１３の充電が進むに従って電流Ｉ１の一部が徐々にフィードバック抵抗１２を流れ始める。そして、コンデンサ１３の充電を完了した後に、すべての電流Ｉ１がフィードバック抵抗１２を流れて、測定対象体２の絶縁抵抗を算出し得る状態となる。このため、Ｉ／Ｖ変換部５４から出力される電圧Ｖ２は、測定対象体２への測定用電圧Ｖ１の印加直後に、まず、ゼロボルトになり、その後において、コンデンサ１３の充電が進むに従い、測定対象体２の絶縁抵抗を算出し得る電圧値に移行する。つまり、電圧Ｖ２（言い換えれば電流Ｉ１）に基づいて算出される測定対象体２の絶縁抵抗は、測定対象体２への測定用電圧Ｖ１の印加直後において、まず無限大になり、その後においては、実際の値に向けて徐々に移行する。したがって、例えば、正常時における絶縁抵抗が大きい絶縁抵抗体を測定対象体２として、その絶縁抵抗を測定するときに、上記の絶縁抵抗測定装置５１では、最初に無限大に近い極めて大きな抵抗値が測定される。このため、この絶縁抵抗測定装置５１には、絶縁抵抗が低下して不良品となっている測定対象体２のその絶縁抵抗を測定するときに、測定開始直後に大きな抵抗値が測定されるため、測定者によって正常（良品）であると誤って検査するおそれがあるという課題も存在する。
【０００６】
本発明は、かかる解決すべき課題に鑑みてなされたものであり、絶縁抵抗が大きい測定対象体についても、検査を誤る事態を回避しつつ、この絶縁抵抗をより短時間で測定し得る絶縁抵抗測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の絶縁抵抗測定装置は、測定対象体の一端に測定用電圧を印加する電圧生成部と、前記測定用電圧の印加時に前記測定対象体を流れる電流を電圧に変換して出力するＩ／Ｖ変換部とを備え、前記Ｉ／Ｖ変換部は、演算増幅器と、フィードバック抵抗と、前記演算増幅器の入力端子および前記測定対象体の他端の間に接続されるダイオード相補回路と、前記測定対象体の前記他端および基準電位の間に接続されるコンデンサとを含んで構成され、前記Ｉ／Ｖ変換部から出力される前記電圧に基づいて前記測定対象体の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置であって、充電部と、前記演算増幅器の出力端子および前記フィードバック抵抗の間に介装されると共に当該出力端子および前記充電部の一方を前記フィードバック抵抗に選択的に接続させる切替部とを備えている。
【０００８】
また、請求項２記載の絶縁抵抗測定装置は、請求項１記載の絶縁抵抗測定装置において、前記電圧生成部による前記測定電圧の印加に先立って、前記切替部を制御して前記充電部を前記フィードバック抵抗に接続させると共に、当該充電部を作動させて当該フィードバック抵抗および前記ダイオード相補回路を介して前記コンデンサを充電させる制御部を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の絶縁抵抗測定装置によれば、電圧生成部による測定用電圧の印加に先立って切替部によって充電部をフィードバック抵抗に選択的に接続させて、充電部に対してダイオード相補回路を介して電流を供給させてコンデンサを充電させることにより、電圧生成部による測定用電圧の印加時に測定対象体を流れる電流が充電用電流としてコンデンサに流れるのを回避することができる結果、電圧生成部による測定用電圧の測定対象体への印加開始直後から測定対象体を流れる電流をフィードバック抵抗側に供給することができる。このため、Ｉ／Ｖ変換部は、電圧生成部による測定用電圧の測定対象体への印加開始から殆ど遅れることなく、電流に比例する電圧を出力することができる。したがって、この絶縁抵抗測定装置によれば、絶縁抵抗が大きい測定対象体についても、Ｉ／Ｖ変換部から出力される電圧に基づいて測定対象体の絶縁抵抗を短時間で算出することができる。
【００１０】
また、この絶縁抵抗測定装置によれば、測定対象体を流れる電流がコンデンサを充電することなくフィードバック抵抗に直ちに流れるため、従来の絶縁抵抗測定装置とは異なり、測定対象体への測定用電圧の印加直後において、算出される測定対象体の絶縁抵抗が無限大になることを回避することができる。したがって、例えば、正常時における絶縁抵抗が極めて大きい絶縁抵抗体を測定対象体として、その絶縁抵抗を測定するときであっても、測定開始直後に無限大の抵抗値が測定されることに起因して測定対象体が正常であると測定者が誤認識して検査を誤る事態を確実に回避することができる。
【００１１】
請求項２記載の絶縁抵抗測定装置によれば、制御部が、電圧生成部による測定用電圧の印加に先立って、切替部を制御して充電部をフィードバック抵抗に接続させると共に、充電部を作動させてフィードバック抵抗およびダイオード相補回路を介してコンデンサを充電させることにより、電圧生成部による測定用電圧の印加に先立ってコンデンサを自動的に充電することができる。したがって、コンデンサが未充電の状態のまま絶縁抵抗の測定を実施する事態を確実に回避することができるため、測定対象体の絶縁抵抗を常に短時間で測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る絶縁抵抗測定装置の最良の形態について説明する。
【００１３】
最初に、絶縁抵抗測定装置１の構成について説明する。
【００１４】
絶縁抵抗測定装置１は、図１に示すように、電圧生成部３、Ｉ／Ｖ変換部４、Ａ／Ｄ変換部５、充電部６、演算制御部７および表示部８を備え、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを測定可能に構成されている。この場合、電圧生成部３は、演算制御部７に制御されて、測定対象体２の一方の端子（本発明における一端）２ａに測定用電圧Ｖ１（既知の値。例えば５０００Ｖ）を印加する。
【００１５】
Ｉ／Ｖ変換部４は、電流−電圧変換回路であって、測定用電圧Ｖ１の印加時に測定対象体２を流れる電流Ｉ１を測定対象体２の他方の端子（本発明における他端）２ｂを介して入力すると共に、電流Ｉ１に比例する電圧Ｖ２（電流Ｉ１と後述するフィードバック抵抗１２の抵抗値との乗算値）に変換して出力する。具体的には、Ｉ／Ｖ変換部４は、演算増幅器１１、フィードバック抵抗１２、測定対象体２の他方の端子２ｂとグランド（本発明における基準電位）との間に接続されたコンデンサ１３（例えば、１０ｎＦ）、演算増幅器１１の反転入力端子（本発明における演算増幅器の入力端子）と測定対象体２の他方の端子２ｂとの間に介装されて他方の端子２ｂからフィードバック抵抗１２への電流の流れを許容して一方向性素子として機能する第１のダイオード１４（本発明におけるダイオード相補回路を構成する一方のダイオードであって、以下、「ダイオード１４」ともいう）、ダイオード１４に対して逆向きで並列接続されてフィードバック抵抗１２から他方の端子２ｂへの電流の流れを許容して一方向性素子として機能する第２のダイオード１５（本発明におけるダイオード相補回路を構成する他方のダイオードであって、以下、「ダイオード１５」ともいう）、および演算増幅器１１の出力端子とフィードバック抵抗１２との間に介装された切替部１６とを備えている。この場合、ダイオード１４，１５で本発明におけるダイオード相補回路が構成される。切替部１６は、例えばリレーで構成されると共に、演算制御部７によって制御されて、演算増幅器１１の出力端子および充電部６の一方をフィードバック抵抗１２に選択的に接続する。なお、Ｉ／Ｖ変換部４は、切替部１６によって演算増幅器１１の出力端子とフィードバック抵抗１２とが接続されているときに演算増幅器１１が反転増幅器として作動して電圧Ｖ２を出力する。また、演算増幅器１１のフィードバックループ内にフィードバック抵抗１２と共に切替部１６が含まれる構成のため、本例では、切替部１６をＩ／Ｖ変換部４に含める構成を採用したが、これに限らない。例えば、Ｉ／Ｖ変換部４の外部に切替部１６を配設する構成を採用することもできる。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換部５は、Ｉ／Ｖ変換部４から出力される電圧Ｖ２の値をディジタルデータＤ１に変換して演算制御部７に出力する。充電部６は、演算制御部７によって制御されて、充電用電圧Ｖ３（既知の電圧値）を切替部１６に出力する。演算制御部７は、電圧生成部３、充電部６および切替部１６の動作を制御する。また、演算制御部７は、本発明における制御部に相当し、Ａ／Ｄ変換部５から出力されるディジタルデータＤ１に基づいて電流Ｉ１の値を算出すると共に、算出した電流Ｉ１の値と測定用電圧Ｖ１とに基づいて測定対象体２の絶縁抵抗Ｒの値を算出する算出処理を実行する。表示部８は、液晶パネル等で構成されている。
【００１７】
次に、絶縁抵抗測定装置１による測定対象体２の絶縁抵抗の測定動作について説明する。
【００１８】
まず、不図示のプローブを使用して、図１に示すように、電圧生成部３を測定対象体２の一方の端子２ａに接続すると共に、Ｉ／Ｖ変換部４を測定対象体２の他方の端子２ｂに接続し、次いで、絶縁抵抗測定装置１を作動させる。
【００１９】
この際に、まず、演算制御部７が、切替部１６を制御して接点１６ａと接点１６ｃとを接続することにより、演算増幅器１１の出力端子とフィードバック抵抗１２とを切り離すと共にフィードバック抵抗１２に充電部６を接続させる。次いで、演算制御部７は、充電部６を制御して、充電部６に充電用電圧Ｖ３を出力させる。これにより、充電用電圧Ｖ３に基づく充電電流が、切替部１６の接点１６ｃ、切替部１６の接点１６ａ、フィードバック抵抗１２およびダイオード１５を介してコンデンサ１３に供給されて、コンデンサ１３に対する充電が開始される。演算制御部７は、この充電の開始から所定時間経過した後に、充電部６による充電用電圧Ｖ３の出力を停止させる。この場合、この所定時間は、フィードバック抵抗１２の抵抗値およびダイオード１５の順方向抵抗値の加算値、充電用電圧Ｖ３の電圧値、およびコンデンサ１３の静電容量値などに基づいて、過不足のない状態でコンデンサ１３が充電されるように予め設定されている。この場合、フィードバック抵抗１２の抵抗値は測定対象体２の絶縁抵抗Ｒと比較して十分に小さいため、充電部６によるコンデンサ１３の充電は、測定対象体２を介して電圧生成部３から充電されるのと比較して極めて短時間で完了する。したがって、この所定時間は、絶縁抵抗測定装置１による絶縁抵抗Ｒの全測定時間に対して殆ど影響を与えないような極めて短い時間に設定することができる。次いで、演算制御部７は、切替部１６を制御して接点１６ａと接点１６ｂとを接続することにより、充電部６とフィードバック抵抗１２とを切り離すと共に演算増幅器１１の出力端子をフィードバック抵抗１２に接続させる。これにより、Ｉ／Ｖ変換部４では、フィードバックループが形成された演算増幅器１１が反転増幅動作を開始する。
【００２０】
続いて、演算制御部７は、電圧生成部３を制御して、測定対象体２に対する測定用電圧Ｖ１の印加を開始させる。この場合、コンデンサ１３が充電部６によって既に充電されているため、測定用電圧Ｖ１の印加に起因して測定対象体２を流れる電流Ｉ１は、コンデンサ１３を充電しないため、ダイオード１４およびフィードバック抵抗１２を介して演算増幅器１１の出力端子側に直ちに流れ始める。また、Ｉ／Ｖ変換部４では、上記したように演算増幅器１１が、既に反転増幅動作を開始している。したがって、Ｉ／Ｖ変換部４は、フィードバック抵抗１２の抵抗値に電流Ｉ１を乗算して得られる電圧値と等しい電圧値の電圧Ｖ２を直ちに生成して出力する。次いで、Ａ／Ｄ変換部５が、入力した電圧Ｖ２の電圧値を示すディジタルデータＤ１を生成して演算制御部７に出力する。演算制御部７は、入力したディジタルデータＤ１で示される電圧Ｖ２に基づいて、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを算出する算出処理を実行する。具体的には、演算制御部７は、電圧Ｖ２の電圧値をフィードバック抵抗１２の抵抗値で除算することによって電流Ｉ１の電流値を算出し、算出した電流Ｉ１の電流値と測定用電圧Ｖ１とに基づいて、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを算出する。次いで、演算制御部７は、算出した絶縁抵抗Ｒを表示部８に表示させる。演算制御部７は、以上の算出処理を所定時間おきに繰り返し実行する。これにより、絶縁抵抗測定装置１では、演算制御部７によって算出された絶縁抵抗Ｒが表示部８にリアルタイムで表示される。
【００２１】
このように、この絶縁抵抗測定装置１によれば、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の印加に先立って切替部１６によって充電部６をフィードバック抵抗１２に選択的に接続させて、充電部６に対して第２のダイオードを介して電流を供給させてコンデンサ１３を充電させることにより、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の印加時に測定対象体２を流れる電流Ｉ１が充電用電流としてコンデンサ１３に流れるのを回避することができる結果、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の測定対象体２への印加開始直後から測定対象体２を流れる電流Ｉ１をフィードバック抵抗１２側に供給することができる。このため、Ｉ／Ｖ変換部４は、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の測定対象体２への印加開始から殆ど遅れることなく、電流Ｉ１に比例する電圧Ｖ２を出力することができる。したがって、この絶縁抵抗測定装置１によれば、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒが非常に大きいときであっても、この電圧Ｖ２に基づいて測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを短時間で算出することができる。また、この絶縁抵抗測定装置１によれば、測定用電圧Ｖ１の測定対象体２への印加開始から殆ど遅れることなく、演算制御部７が、電圧Ｖ２の電圧値を示すディジタルデータＤ１と既知の測定用電圧Ｖ１とに基づいて測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを自動的に算出するため、正確かつ簡易に絶縁抵抗Ｒを測定することができる。
【００２２】
また、この絶縁抵抗測定装置１によれば、測定対象体２を流れる電流Ｉ１がコンデンサ１３を充電することなくフィードバック抵抗１２に直ちに流れるため、従来の絶縁抵抗測定装置５１とは異なり、測定対象体２への測定用電圧Ｖ１の印加直後において、演算制御部７において算出される測定対象体２の絶縁抵抗Ｒが無限大になることを回避することができる。したがって、例えば、正常時における絶縁抵抗Ｒが極めて大きい絶縁抵抗体を測定対象体２として、その絶縁抵抗Ｒを測定するときであっても、測定開始直後に無限大の抵抗値が測定されることに起因して測定対象体２が正常であると測定者が誤認識して検査を誤る事態を確実に回避することができる。
【００２３】
また、この絶縁抵抗測定装置１によれば、演算制御部７が、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の印加に先立って、切替部１６を制御して充電部６をフィードバック抵抗１２に接続させると共に、充電部６を作動させてフィードバック抵抗１２および第２のダイオード１５を介してコンデンサ１３を充電させることにより、電圧生成部３による測定用電圧Ｖ１の印加に先立ってコンデンサ１３を自動的に充電することができる。したがって、コンデンサ１３が未充電の状態のまま絶縁抵抗Ｒの測定を実施する事態を確実に回避することができるため、測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを常に短時間で測定することができる。
【００２４】
さらに、本発明におけるダイオード相補回路を構成する一対のダイオードとしては、トランジスタのダイオード特性を利用して、一対のバイポーラトランジスタで構成したり、ダイオード相補回路を構成する一方のダイオードとして内部の寄生ダイオードを用いると共にダイオード相補回路を構成する他方のダイオードとして電界効果型トランジスタ本体を用いて１つの電界効果型トランジスタで構成したりすることもできる。
【００２５】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、絶縁抵抗測定装置１では、演算制御部７が電圧Ｖ２の電圧値を示すディジタルデータＤ１と既知の測定用電圧Ｖ１とに基づいて測定対象体２の絶縁抵抗を算出して液晶パネル等の表示部８に表示させる構成が採用されているが、表示部８をアナログメータで構成すると共に電圧Ｖ２でこのアナログメータの針を直接駆動して絶縁抵抗Ｒを表示させる構成を採用することもできる。この構成によれば、Ａ／Ｄ変換部５を省くことができ、また演算制御部７において絶縁抵抗Ｒの算出を行う必要がなくなるために演算制御部７の構成を簡略化できる結果、絶縁抵抗測定装置をより簡易かつ安価に構成することができる。また、演算制御部７が電圧生成部３、充電部６および切替部１６に対する制御を自動的に実施する構成を採用したが、切替部１６の切り替えや、電圧生成部３および充電部６による所定の電圧の発生を手動操作で行う構成を採用することもできる。また、演算制御部７が測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを自動的に算出する構成を採用したが、電圧Ｖ２に基づいて手計算で測定対象体２の絶縁抵抗Ｒを算出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】絶縁抵抗測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】絶縁抵抗測定装置５１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 絶縁抵抗測定装置
２ 測定対象体
２ａ 一方の端子
２ｂ 他方の端子
３ 電圧生成部
４ Ｉ／Ｖ変換部
６ 充電部
７ 演算制御部
１１ 演算増幅器
１２ フィードバック抵抗
１３ コンデンサ
１４，１５ ダイオード
１６ 切替部
Ｉ１ 電流
Ｖ１ 測定用電圧
Ｖ２ Ｉ／Ｖ変換部から出力される電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象体の一端に測定用電圧を印加する電圧生成部と、
前記測定用電圧の印加時に前記測定対象体を流れる電流を電圧に変換して出力するＩ／Ｖ変換部とを備え、
前記Ｉ／Ｖ変換部は、演算増幅器と、フィードバック抵抗と、前記演算増幅器の入力端子および前記測定対象体の他端の間に接続されるダイオード相補回路と、前記測定対象体の前記他端および基準電位の間に接続されるコンデンサとを含んで構成され、
前記Ｉ／Ｖ変換部から出力される前記電圧に基づいて前記測定対象体の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置であって、
充電部と、前記演算増幅器の出力端子および前記フィードバック抵抗の間に介装されると共に当該出力端子および前記充電部の一方を前記フィードバック抵抗に選択的に接続させる切替部とを備えている絶縁抵抗測定装置。
【請求項２】
前記電圧生成部による前記測定電圧の印加に先立って、前記切替部を制御して前記充電部を前記フィードバック抵抗に接続させると共に、当該充電部を作動させて当該フィードバック抵抗および前記ダイオード相補回路を介して前記コンデンサを充電させる制御部を備えている請求項１記載の絶縁抵抗測定装置。
【請求項１】
測定対象体の一端に測定用電圧を印加する電圧生成部と、
前記測定用電圧の印加時に前記測定対象体を流れる電流を電圧に変換して出力するＩ／Ｖ変換部とを備え、
前記Ｉ／Ｖ変換部は、演算増幅器と、フィードバック抵抗と、前記演算増幅器の入力端子および前記測定対象体の他端の間に接続されるダイオード相補回路と、前記測定対象体の前記他端および基準電位の間に接続されるコンデンサとを含んで構成され、
前記Ｉ／Ｖ変換部から出力される前記電圧に基づいて前記測定対象体の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置であって、
充電部と、前記演算増幅器の出力端子および前記フィードバック抵抗の間に介装されると共に当該出力端子および前記充電部の一方を前記フィードバック抵抗に選択的に接続させる切替部とを備えている絶縁抵抗測定装置。
【請求項２】
前記電圧生成部による前記測定電圧の印加に先立って、前記切替部を制御して前記充電部を前記フィードバック抵抗に接続させると共に、当該充電部を作動させて当該フィードバック抵抗および前記ダイオード相補回路を介して前記コンデンサを充電させる制御部を備えている請求項１記載の絶縁抵抗測定装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２２６８２７（Ｐ２００６−２２６８２７Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４０８４６（Ｐ２００５−４０８４６）
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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