JP2005044868A - 電解コンデンサ、電源装置および液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解コンデンサにおいて、過電圧により発生した白煙や異臭が外部に放出されることを防止する。
【解決手段】電解コンデンサ３００であって、通常の使用状態において電解液の蒸発を抑えるべくコンデンサ素子３２０を気密に覆う内側気密手段と、内側気密手段３８０の内部の圧力がしきい値を超えた場合に、内側気密手段３８０の内部から、電解液により発生した気体を外部に放出する弁手段３７０と、弁手段３７０から外部に放出された気体を収容すべく、弁手段３７０を気密に覆う外側気密手段４００とを備える。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解コンデンサ、電源装置および液体噴射装置に関する。特に本発明は、過電圧が印加された場合に爆発を防ぐ弁手段を有する電解コンデンサ、電源装置および液体噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサは、電解液を含有するコンデンサ素子を金属ケースの中に気密に保持する。この電解コンデンサに定格よりも高い過電圧が印加されると、電解液の有機溶媒が気化し、また、電気化学反応により水素ガスが発生するため、これらの気体により金属ケースの内部の圧力が急激に高まる場合がある。金属ケースの内部の圧力が高まって金属ケースが爆発することを防ぐために、内部の圧力がしきい値を超えたときに気体を外部に放出すべく、電解コンデンサには、金属ケースの内部と外部とを連通する防爆弁が設けられる。
【０００３】
さらに、上記防爆弁から外部へ気体が放出される経路上に、ゲル化剤を設ける電解コンデンサがある（例えば、特許文献１）。この電解コンデンサは、防爆弁から外部へ気体を放出しつつ、電解液をゲル化剤によりゲル化して電解液が外部に流出することを防ぐ。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１３２８９号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気化した電解液は、白煙を有しまたは異臭を伴って、防爆弁から電解コンデンサの外部に放出される。よって、防爆弁が金属ケースの爆発を防ぐために動作しているにも関わらず、その動作が使用者に不安を与えるという課題がある。ゲル化剤を設けた電解コンデンサであっても、気体は電解コンデンサの外部に流出するため、同様に上記課題を有する。
【０００６】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電解コンデンサ、電源装置および液体噴射装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、電解コンデンサであって、通常の使用状態において電解液の蒸発を抑えるべくコンデンサ素子を気密に覆う内側気密手段と、内側気密手段の内部の圧力がしきい値を超えた場合に、内側気密手段の内部から、電解液により発生した気体を外部に放出する弁手段と、弁手段から外部に放出された気体を収容すべく、弁手段を気密に覆う外側気密手段とを備える。これにより、電解コンデンサに過電圧が印加されて気体が発生した場合であっても、発生した気体は外側気密手段に収容されるので、この気体が電解コンデンサの外部に放出されることを防ぐことができる。よって、使用者に不安を与えることを防止することができる。なお、上記電解コンデンサは、電源装置に備えられていてもよく、電解コンデンサを備えた電源装置が液体噴射装置に備えられていてもよい。
【０００８】
上記電解コンデンサにおいて、外側気密手段は、弾性を有し、弁手段から外部へ放出された気体の圧力に応じて伸縮してもよい。これにより、外側気密手段は、過電圧が印加された場合に発生した気体をより多く収容することができる。
【０００９】
上記電解コンデンサにおいて、外側気密手段は、樹脂製の筒形状を有し、筒形状の側面に、伸縮する蛇腹を有してもよい。これにより、外側気密手段は、過電圧が印加された場合に発生した気体をより多く収容することができる。
【００１０】
上記電解コンデンサにおいて、外側気密手段は、内側気密手段に着脱可能に設けられてもよい。これにより、外側気密手段を予め備えていない電解コンデンサに対しても、外側気密手段を装着することができ、過電圧で発生した気体が外部に放出されることを防ぐことができる。
【００１１】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態による液体噴射装置の一例としてのインクジェット式記録装置１０の機能構成図である。インクジェット式記録装置１０は、交流電圧が入力され、この交流電圧を直流電圧に整流して出力する電源部２０、電源部２０からの直流電圧を一定の安定した電圧として出力するスイッチング電源装置３０、および、スイッチング電源装置３０からの電力を用いる負荷としての記録装置本体４０を備える。記録装置本体４０は、記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジ４２、キャリッジ４２を駆動するキャリッジモータ４４、スイッチング電源装置３０から供給された電力を用いてキャリッジモータ４４を駆動制御する制御部４６を有する。ここで本実施形態の電源部２０は、本発明における電源装置の一例である。
【００１４】
電源部２０は、交流電圧が入力される入力端の一方に直列に配されるメインフューズ１００と、入力端の他方に直列に配されて突入電流を防止するサーミスタ１１０と、これら入力端に接続されるノイズフィルタ１６０と、ノイズフィルタ１６０から出力される交流電圧を整流するダイオードブリッジ素子２００と、ダイオードブリッジ素子２００からの出力を平滑化する電解コンデンサ３００とを有する。メインフューズ１００は、インクジェット式記録装置１０の異常な状態により大きな過電流が流れた場合に、溶断して、それ以上の電力の供給を停止する。
【００１５】
ノイズフィルタ１６０は、入力端Ｌ１およびＬ２の側から順に、入力端Ｌ１、Ｌ２の間に配される抵抗素子１２０と、入力端Ｌ１、Ｌ２の間のノーマルモードノイズを減衰させるコンデンサ素子１３０、各入力端Ｌ１、Ｌ２とアース間のコモンモードノイズに対してチョークコイルとして働くコモンモードコイル１４０、および、各入力端Ｌ１、Ｌ２とアース１５６との間のコモンモードノイズを減衰させるラインアース間コンデンサ１５０を有する。ラインアース間コンデンサ１５０は、コンデンサ素子１５２およびコンデンサ素子１５４が直列に配された回路であり、入力端Ｌ１、Ｌ２の間に接続されると共に、コンデンサ素子１５２とコンデンサ素子１５４の接続点がアース１５６により接地される。
【００１６】
ダイオードブリッジ素子２００は、一対の入力端Ｃ、Ｄと一対の出力端Ａ、Ｂとの間に配される第１整流ダイオード２１０、第２整流ダイオード２２０、第３整流ダイオード２３０、および第４整流ダイオード２４０により構成されるダイオードブリッジを有する。
【００１７】
電解コンデンサ３００は、ダイオードブリッジ素子２００の出力を平滑化すべく、ダイオードブリッジ素子２００の出力端Ａ、Ｂの間に接続される。電源部２０の入力端Ｌ１、Ｌ２に商用の１００Ｖの交流電源が接続される場合に、電解コンデンサ３００の両端には、ピーク値として約１４１Ｖの電圧が印加されるので、電解コンデンサ３００の耐圧は、このピーク値よりも大きく設定される。また、キャリッジモータ４４は、インクジェット式記録装置１０において往復移動するキャリッジ４２を駆動するので、キャリッジモータ４４にかかる負荷の変動が大きい。よって、このキャリッジモータ４４の負荷の変動を吸収すべく、電解コンデンサ３００の耐圧はより大きいことが好ましい。例えば、上記商用の電源が用いられる場合に、２００Ｖの耐圧を有する電解コンデンサ３００が用いられる。
【００１８】
図２は、電解コンデンサ３００の斜視図である。図３は、図２の電解コンデンサ３００の断面図である。電解コンデンサ３００は、コンデンサ素子３２０、内側気密手段３８０、リード端子３５０、弁手段３７０、および外側気密手段４００を備える。
【００１９】
コンデンサ素子３２０は、陽極箔、電解紙および陰極箔をこの順序に積層した積層シートを巻いて構成されている。陽極箔は、粗面化したアルミ箔の表面に、誘電体となる酸化アルミニウム膜を有する。陰極膜は、アルミ箔からなる。電解紙は、有機溶媒を用いた電解液を含有する薄い紙であって、陽極箔と陰極箔とが接触することを防止する。
【００２０】
内側気密手段３８０は、電解液を含有したコンデンサ素子３２０を収容する略円筒形状の金属ケース３３０、この金属ケース３３０の底面を覆う封口部材３４０、および、金属ケース３３０の上面を覆う天板３６０を有する。これら金属ケース３３０、封口部材３４０および天板３６０により、内側気密手段３８０は、通常の使用状態において、電解液の蒸発を抑えるべくコンデンサ素子３２０を気密に覆う。天板３６０には、弁手段３７０が設けられる。図２および図３に示す実施形態において、弁手段３７０は、天板３６０の中央付近から放射状に外側に延伸する３本の溝を有し、これらの溝は、周囲より肉薄となっている。
【００２１】
リード端子３５０は、コンデンサ素子３２０の陽極箔と電気的に接続された陽極リード端子３５２、および、コンデンサ素子３２０の陰極箔と電気的に接続された陰極リード端子３５４を有する。これら陽極リード端子３５２および陰極リード端子３５４は、封口部材３４０を貫通して下方に延伸し、外部に露出している。
【００２２】
外側気密手段４００は、弁手段３７０から外部に放出された気体を収容すべく、金属ケース３３０の上部に着脱可能に取り付けられる。外側気密手段４００は、袋形状を有し、金属ケース３３０に取り付けられることにより、弁手段３７０を気密に覆う。外側気密手段４００は、伸縮自在な弾性を有する材料により形成される。好ましくは、外側気密手段４００は、電解液に対して耐侵食性が高く、かつ、耐熱性が高い材料により形成される。例えば、本実施形態において、外側気密手段４００は、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴムまたはアクリルゴムのいずれか一つから形成される。
【００２３】
金属ケース３３０の上部は、下部よりも大径であり、これら大径の上部と小径の下部との間に段部４２０を有する。外側気密手段４００は、内部の気体の量を少なくして縮んだ状態で、外側気密手段４００の開口端が段部４２０の下方に引っ掛けられることにより、金属ケース３３０に係止される。
【００２４】
以上の構成による電解コンデンサ３００は、陽極リード端子３５２および陰極リード端子３５４の間に電圧が印加されることにより、電荷を蓄える。ここで、陽極リード端子３５２および陰極リード端子３５４の間に、過電圧が印加されると、コンデンサ素子３２０が発熱する。コンデンサ素子３２０が発熱することにより、コンデンサ素子３２０に含有された電解液が気化するとともに、電解液の電気化学反応により水素ガス等の気体が発生する。これらの気体が発生することにより、内側気密手段３８０の内部の圧力が上昇する。この場合に、内側気密手段３８０の内部の圧力が高くなって爆発することを防止すべく、内側気密手段３８０の内部の圧力がしきい値を超えた場合に、弁手段３７０は、内側気密手段３８０の内部の気体を外部に放出する。すなわち、内側気密手段３８０の内部の圧力が所定のしきい値よりも大きくなると、内側気密手段３８０の圧力により天板３６０の溝が裂けて、弁手段３７０が、図３に破線で示すように外側へ向けて変形する。弁手段３７０の裂けた溝から、気化した電解液および水素ガス等の気体が内側気密手段３８０の外部へ放出される。外側気密手段４００は、弁手段３７０を気密に覆っているので、弁手段３７０の裂けた溝から放出された気体は、外側気密手段４００に流れ込んで収容される。よって、弁手段３７０から放出された気体は、外側気密手段４００の外部に流出しない。
【００２５】
ここで、弁手段３７０から放出される気体は、白煙を含む場合や、異臭を有する場合がある。これらの場合であっても、外側気密手段４００が弁手段３７０から放出される気体を収容するので、白煙または異臭が電解コンデンサ３００の外部に漏れず、よって、使用者に不安を抱かせることを防ぐことができる。弁手段３７０から放出された気体の圧力は大気よりも高いので、外側気密手段４００は、この気体の圧力に応じて、図３の一点鎖線で示すように伸張する。特に、外側気密手段４００は、縮めた状態で金属ケース３３０に取り付けられているので、その状態から伸張することができ、より大きい体積の気体を収容することができる。これにより、弁手段３７０は、過電圧が印加された場合に発生した気体を確実に収容することができる。
【００２６】
外側気密手段４００に収容された気体は、一定の時間が経過すると自然冷却されて、液化する。気体が自然冷却されることにより、外側気密手段４００の内部に収容された気体の体積が小さくなり、外側気密手段４００は再び縮む。この場合に、冷却により液体に戻った電解液は、外側気密手段４００の内部に留まる。よって、電解コンデンサ３００が取り付けられている基板および他の素子等に、電解液が付着することを防止することができる。
【００２７】
図４は、電解コンデンサ３００における他の外側気密手段５００を示す断面図である。図４において図３と同じ構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。図４に示す電解コンデンサ３００の外側気密手段５００は、上面５４０が閉じられた中空の筒形状を有する。外側気密手段５００の側面５２０は、上下に伸縮自在な蛇腹を有する。外側気密手段５００は、樹脂により形成される。例えば、外側気密手段５００は、ポリエチレンまたはポリエステルにより形成される。
【００２８】
外側気密手段５００は、側面５２０の蛇腹が折り畳まれた状態で、取付手段４２２により金属ケース３３０の側面に着脱可能に取り付けられる。取付手段４２２は、ゴム等の弾性を有する材料を用いて、金属ケース３３０の外径よりわずかに小さい内径を有する環状に形成される。取付手段４２２は、金属ケース３３０との間で外側気密手段５００の下面の開口部を挟み、弾性により外側気密手段５００の開口部を金属ケース３３０に付勢する。これにより、外側気密手段５００が弁手段３７０を気密に覆う。
【００２９】
この構成において、過電圧により内側気密手段３８０の内部の圧力が高まると弁手段３７０の溝部が裂けて、気体が弁手段３７０から外側気密手段５００の内部に流れ込む。外側気密手段５００は、弁手段３７０から放出された気体は圧力が高いので、外側気密手段５００の側面５２０の蛇腹が、図４に一点鎖線で示すように上方に伸張する。特に、外側気密手段５００は、側面５２０が折り畳まれた状態で金属ケース３３０に取り付けられているので、この状態から伸張することができ、より大きい体積の気体を収容することができる。外側気密手段５００が弁手段３７０から放出された気体を収容する場合に、外側気密手段５００の側面５２０の蛇腹が上方に伸張するので、外側気密手段５００は、電解コンデンサ３００が配された基板の他の素子等に接触することなく、確実に伸張して弁手段３７０から放出される気体を収容することができる。さらに、側面５２０の蛇腹が伸張した後に外側気密手段５００の内部に収容された気体の体積が自然冷却されて小さくなった場合に、側面５２０は蛇腹状に再度折り畳まれるので、外側気密手段５００が基板や基板上の他の素子に接触することを防ぐことができる。
【００３０】
さらに図４に示す実施形態では、取付手段４２２が、外側気密手段５００を金属ケース３３０の側面に着脱可能に取り付ける。この取付手段４２２により、外側気密手段５００を有しない既製の電解コンデンサに対しても、外側気密手段５００を容易に取り付けることができる。
【００３１】
上記説明から明らかなように、本実施形態によれば、電解コンデンサ３００に過電圧が印加されたことにより電解液が気化して、気体が発生した場合であっても、発生した気体を外側気密手段４００、２００が収容するため、気体が外部に放出されることを防ぐことができる。さらに、気化した電解液が白煙または異臭を有する場合であっても、気化した電解液を外側気密手段４００、２００が収容するので、白煙または異臭が電解コンデンサ３００の外部に漏れず、使用者に無用の不安を与えることを防止することができる。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式記録装置１０の機能構成図である。
【図２】電解コンデンサ３００の斜視図である。
【図３】図２の電解コンデンサ３００の断面図である。
【図４】他の外側気密手段５００を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…インクジェット式記録装置、２０電源部、３１０…電解コンデンサ、３２０…コンデンサ素子、３３０…金属ケース、３４０…封口部材、３５０…リード端子、３５２…陽極リード端子、３５４…陰極リード端子、３６０…天板、３７０…弁手段、３８０…内側気密手段、４００…外側気密手段、４２２…取付手段、５００…外側気密手段、５２０…側面、５４０…上面

Claims (6)

1. 通常の使用状態において電解液の蒸発を抑えるべくコンデンサ素子を気密に覆う内側気密手段と、
   前記内側気密手段の内部の圧力がしきい値を超えた場合に、前記内側気密手段の前記内部から、前記電解液により発生した気体を外部に放出する弁手段と、
   前記弁手段から前記外部に放出された気体を収容すべく、前記弁手段の外側を気密に覆う外側気密手段と
   を備える電解コンデンサ。
2. 前記外側気密手段は、弾性を有し、前記弁手段から前記外部へ放出された気体の圧力に応じて伸縮する請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 前記外側気密手段は、樹脂製の筒形状を有し、前記筒形状の側面に、前記弁手段から前記外部へ放出された気体の圧力に応じて伸縮する蛇腹を有する請求項１に記載の電解コンデンサ。
4. 前記外側気密手段は、前記内側気密手段に着脱可能に設けられる請求項１に記載の電解コンデンサ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の電解コンデンサを備える電源装置。
6. 請求項１から４のいずれかに記載の電解コンデンサを備える液体噴射装置。

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