JP2010080559A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解コンデンサを用いる電子回路を備えた電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device including an electronic circuit using an electrolytic capacitor.
従来、電子機器として、例えば、放電灯を点灯させる点灯装置があり、この点灯装置では、整流回路、昇圧チョッパ回路およびインバータ回路などが用いられている。昇圧チョッパ回路は、整流回路の出力端子にインダクタおよびスイッチング素子が接続され、スイッチング素子に並列にダイオードおよび平滑用の電解コンデンサの直列回路が接続されて構成されている。 Conventionally, as an electronic device, for example, there is a lighting device that lights a discharge lamp. In this lighting device, a rectifier circuit, a boost chopper circuit, an inverter circuit, and the like are used. The step-up chopper circuit is configured such that an inductor and a switching element are connected to an output terminal of a rectifier circuit, and a series circuit of a diode and a smoothing electrolytic capacitor is connected in parallel to the switching element.
電解コンデンサは、口部を有する有底筒状のケース内に、例えば、陽極と陰極を構成する一対の電極(箔)をそれらの間にセパレータを介在させて巻回した電解コンデンサ素子と電解液とを入れ、ケースの口部を封口ゴムで密封している。
電解コンデンサは、経年変化に伴って電解液が蒸発して減少し、寿命末期には、電解液
An electrolytic capacitor includes an electrolytic capacitor element and an electrolytic solution in which a pair of electrodes (foil) constituting an anode and a cathode are wound with a separator interposed therebetween in a bottomed cylindrical case having a mouth portion, for example. And the mouth of the case is sealed with a sealing rubber.
In electrolytic capacitors, the electrolytic solution evaporates and decreases with time, and at the end of the life, the electrolytic solution
の減少による容量低下に加えてtanδの上昇が生じ、その結果、等価直列抵抗(ESR)が上昇して温度上昇する。やがて、リップル電流により発熱が大きくなり、放熱が追いつかなくなると、熱暴走を起こして急激に温度上昇し、電解液の沸点を超えて電解液の蒸発ガスの圧力でケースが破裂するおそれがある。そのため、ケースの一部に安全弁が設けられたものがあり、電解液の蒸発ガスでケース内の圧力が所定圧力以上に達したら、安全弁が作動し、電解液の蒸発ガスを外部に噴出させ、ケースが破裂するのを防止するようにしている。 In addition to a decrease in capacity due to the decrease in tan δ, an increase in tan δ occurs. Eventually, when the heat generation increases due to the ripple current and the heat dissipation cannot catch up, the temperature rapidly increases due to thermal runaway, and there is a possibility that the case may burst with the pressure of the evaporation gas of the electrolyte exceeding the boiling point of the electrolyte. Therefore, there is a case where a safety valve is provided in a part of the case, and when the pressure in the case reaches a predetermined pressure or more with the evaporation gas of the electrolyte, the safety valve is activated and the evaporation gas of the electrolyte is jetted to the outside. The case is prevented from bursting.
また、電解コンデンサの充電時間、リップル電流、および温度などの特性変化を回路上に特別に設けた検出回路で検出し、その検出された特性変化に基づいて寿命判定回路で電解コンデンサの寿命を判定するようにした点灯装置がある(例えば、特許文献1参照。)。
電解コンデンサにおいて、安全弁が作動することは、ケース内の異常な圧力上昇を抑えることを目的とした正常な動作であるが、外部に噴出した電解液の蒸発ガスが煙に見えることから、使用者が火災と誤って判断してしまいやすい。 In an electrolytic capacitor, the operation of a safety valve is a normal operation aimed at suppressing abnormal pressure rise in the case, but the evaporated gas of the electrolyte sprayed to the outside looks like smoke. Is easily misidentified as a fire.
また、電解コンデンサの寿命を判定するようにした点灯装置では、電解コンデンサの特性変化を検出する検出回路を回路上に別に設けているが、電解コンデンサの特性を間接的に検出するものであり、回路上のノイズなどの変動要素の影響により前記特性を確実に検出することができない虞もある。また、検出された特性変化に基づいて電解コンデンサの寿命を判定する寿命判定回路を新たに設ける構成であるため、部品が多くなってしまうとともに、寿命判定回路自体が経年変化や異常などが生じる虞があり、電解コンデンサの寿命を正確に判定できず、回路の動作停止などの対処ができない問題がある。 Further, in the lighting device that determines the life of the electrolytic capacitor, a detection circuit that detects a change in the characteristics of the electrolytic capacitor is separately provided on the circuit, but the characteristics of the electrolytic capacitor are indirectly detected. There is a possibility that the characteristics cannot be reliably detected due to the influence of a variable element such as noise on the circuit. In addition, since the life determining circuit for newly determining the life of the electrolytic capacitor based on the detected characteristic change is newly provided, the number of parts is increased, and the life determining circuit itself may be subject to secular change or abnormality. There is a problem that the life of the electrolytic capacitor cannot be accurately determined, and the circuit cannot be stopped.
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、電解コンデンサの寿命末期時に電解液の蒸発ガスが外部に噴出するのを抑制することができる電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic apparatus capable of suppressing the evaporation gas of the electrolytic solution from being ejected to the outside at the end of the life of the electrolytic capacitor.
請求項1に記載の電子機器は、回路部品として電子回路に設けられ、電解液を含むコンデンサ素子、コンデンサ素子を収納する口部が設けられたケース、コンデンサ素子に接続されたケースから導出する一対のリード線、ケースの口部を密封するとともにケース内の内圧の上昇により膨出する封口ゴムを有する電解コンデンサと;封口ゴムと対向するように設けられ、封口ゴムが膨出することによって前記一対のリード線間を短絡する短絡手段と;を具備することを特徴とする。
本発明および以下の発明において、特に特定しない限り、用語の定義および技術的意味は次による。
電子回路は、例えば、光源の点灯装置やモータの駆動装置などがあるが、他の電子機器の用いられる電子回路であればよい。
The electronic device according to claim 1 is provided in an electronic circuit as a circuit component, and includes a capacitor element containing an electrolytic solution, a case provided with a mouth portion for storing the capacitor element, and a pair derived from a case connected to the capacitor element. An electrolytic capacitor having a sealing rubber that seals the mouth of the lead wire and the case and bulges due to an increase in internal pressure in the case; and is provided so as to face the sealing rubber, and the pair of Short-circuit means for short-circuiting between the lead wires.
In the present invention and the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
The electronic circuit includes, for example, a light source lighting device and a motor driving device, but may be an electronic circuit used in other electronic devices.
回路部品には、例えば、電解コンデンサなどのコンデンサ、チョークやインダクタなどの巻線部品、電界効果トランジスタなどのスイッチング素子など、電子回路を構成するうえで必要な回路部品が含まれる。 The circuit parts include circuit parts necessary for configuring an electronic circuit, such as capacitors such as electrolytic capacitors, winding parts such as chokes and inductors, and switching elements such as field effect transistors.
短絡手段は、この短絡手段が作用することによってコンデンサ素子にコンデンサとしての作用を生じさせないように機能するものである。そして、この機能は封口ゴムの膨出によって作用するものであるが、封口ゴムが膨出しない状態では作用しないように設けられているものである。 The short-circuit means functions so that the action of the short-circuit means does not cause the capacitor element to act as a capacitor. This function works by the swelling of the sealing rubber, but is provided so as not to act when the sealing rubber is not bulged.
また、本発明において好適であるのは、短絡手段が機能した際に電子回路を流れる過電流によって電子回路の経路を遮断するように機能する過電流防止手段(例えば電流ヒューズ等)を配設することである。このような過電流防止手段を設けることによって、確実に電子回路の動作を停止することができることに加えて、短絡手段が機能した際の過電流が原因で回路部品等に不具合が発生することは想定され得るが、想定もしていない不具合が生じてしまう虞もあるため、このような予期せぬ不具合が生じることも防止することができることになる。 Further, in the present invention, it is preferable to provide an overcurrent prevention means (for example, a current fuse) that functions to cut off the path of the electronic circuit by an overcurrent flowing through the electronic circuit when the short-circuit means functions. That is. By providing such an overcurrent prevention means, it is possible to reliably stop the operation of the electronic circuit, and in addition, malfunctions in circuit components and the like may occur due to overcurrent when the short-circuit means functions. Although it can be assumed, there is a possibility that an unexpected failure may occur, so that such an unexpected failure can be prevented.
請求項1記載の発明によれば、電解コンデンサの封口ゴムと対向するように設けられ、封口ゴムが膨出することによってコンデンサ素子に接続された一対のリード線間を短絡する短絡手段を有することにより、電解コンデンサの寿命末期時に蒸発ガスが発生する前に電子回路の動作を停止することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is provided so as to face the sealing rubber of the electrolytic capacitor, and has a short-circuit means for short-circuiting between the pair of lead wires connected to the capacitor element by the expansion of the sealing rubber. Thus, the operation of the electronic circuit can be stopped before evaporating gas is generated at the end of the life of the electrolytic capacitor.
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。図1ないし図3に第一実施形態を示し、図1は電子機器の第一実施形態を示す点灯装置の回路図であり、図2は点灯装置の電解コンデンサを示した説明図であり、図3は点灯装置を適用した照明器具の一部断面図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment, FIG. 1 is a circuit diagram of a lighting device showing a first embodiment of an electronic device, and FIG. 2 is an explanatory view showing an electrolytic capacitor of the lighting device. 3 is a partial cross-sectional view of a lighting fixture to which the lighting device is applied.
図3に示すように、照明器具11は、器具本体12を有し、この器具本体12にはソケット13a及びランプホルダ13bが取り付けられ、これらソケット13a、ランプホルダ13b間に光源としての環形蛍光ランプ14が接続されている。器具本体12内には、蛍光ランプ14を点灯させる電子機器としての点灯装置15が配設されている。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、点灯装置15の電子回路としての点灯回路20は、電源eにヒューズF1を介してフィルタ回路21を構成するコンデンサC1、コモンモードチョークTr1、コンデンサC2が接続されている。このフィルタ回路21には全波整流回路22の入力端子が接続され、全波整流回路22の出力端子にはコンデンサC3が接続され、このコンデンサC3に対して並列に昇圧チョッパ回路23が接続されている。
As shown in FIG. 1, in a
昇圧チョッパ回路23は、インダクタL1およびスイッチング素子としての電界効果トランジスタQ1が接続され、この電界効果トランジスタQ1に対して並列にダイオードD1および平滑用の電解コンデンサC4の直列回路が接続されている。
The step-
昇圧チョッパ回路23にはインバータ回路25が接続され、このインバータ回路25は直列に一対のスイッチング素子としての電界効果トランジスタQ2,Q3が接続されている。これら電界効果トランジスタQ2,Q3のゲートには駆動回路26が接続され、この駆動回路26により電界効果トランジスタQ2および電界効果トランジスタQ3を交互にオン、オフさせる。また、駆動回路26は、電界効果トランジスタQ1のゲートにも接続され、電界効果トランジスタQ1をオン、オフさせる。この駆動回路26は、制御回路27によって制御される。制御回路27は、点灯回路20の電流および電圧を検出し、駆動回路26を制御して蛍光ランプ14を始動および点灯させる。
An
電界効果トランジスタQ3には、直流カット用のコンデンサC5を介して、インダクタL2および共振用のコンデンサC6の直列回路が接続され、蛍光ランプ14のそれぞれのフィラメントFL1,FL2の一端に接続されている。フィラメントFL1,FL2にはインダクタL2に磁気的に結合されたフィラメント予熱巻線L3,L4および予熱用のコンデンサC7,C8の直列回路が接続されており、共振回路28が形成されている。
A series circuit of an inductor L2 and a resonance capacitor C6 is connected to the field effect transistor Q3 via a DC cut capacitor C5, and is connected to one end of each filament FL1, FL2 of the
また、点灯回路20を構成する各回路部品29は図2で示したように基板48に搭載されている。基板48は、絶縁基板に導電性のパターンを形成したプリント配線基板であり、パターンに接続されて点灯回路20を構成する各回路部品29が搭載されている。
Each
また、図2に電解コンデンサC4の例を示す。電解コンデンサC4は、口部31aを有する有底筒状で例えばアルミニウム製のケース31内にコンデンサ素子および電解液を入れ、ケース31の口部31aに封口ゴム33を挿入し、ケース31の口部31aを封口ゴム33にかしてめて密封したものである。また、電解コンデンサC4からは、内部の電解コンデンサ素子の一対の電極に接続された陽極側リード線35と陰極側リード線36が導出されている。
そして、電解コンデンサC4の陽極側リード35と陰極側リード線36とには短絡手段である陽極側接点板35Aと陰極側接点板36Aとが設けられている。
FIG. 2 shows an example of the electrolytic capacitor C4. The electrolytic capacitor C4 has a bottomed cylindrical shape having a
The anode-
この各接点板35A、36A は、各々銅箔からなる導電性を有する板状で形成されているものであって、陽極側接点板35Aは、封口ゴム33の近傍に配設されるように陽極側リード線35に固着されている。また、陰極側接点板36Aは、電解コンデンサC4が実装される基板48近傍に配設されるように陰極側リード線36に固着されている。
Each of the
また、陽極側接点板35Aと陰極側接点板36Aとは、封口ゴム33が膨出していない状態では、互いに接触しないような高さ関係となるとともに、封口ゴム33側から見ると各接点板35A、36Aは重なるように各々設けられている。
In addition, the anode
本実施形態の作用について説明する。まず、点灯回路20は、電源eの投入により、フィルタ回路21を通じて全波整流回路22で全波整流し、昇圧チョッパ回路23の電界効果トランジスタQ1を駆動回路26で制御して昇圧し、電解コンデンサC4を充電する。駆動回路26で電界効果トランジスタQ2,Q3を交互にオン、オフし、電解コンデンサC4に充電された電圧により、蛍光ランプ14に高周波電圧を供給して蛍光ランプ14を点灯させる。
The operation of this embodiment will be described. First, the
そして、電解コンデンサC4が寿命末期となると、電解コンデンサC4の電解液の減少による容量低下によって、等価直列抵抗(ESR)が上昇することにより、温度が上昇する。 When the electrolytic capacitor C4 reaches the end of its life, the equivalent series resistance (ESR) increases due to a decrease in capacity due to a decrease in the electrolytic solution of the electrolytic capacitor C4, thereby increasing the temperature.
この電解コンデンサC4の発熱と放熱との熱均等がとれている状態では緩やかに温度が上昇するが、やがて、リップル電流により発熱が大きくなり、放熱が追いつかなくなると、熱暴走を起こして急激に温度上昇し、電解液の沸点を超えて蒸発する。 In the state where heat generation and heat dissipation of this electrolytic capacitor C4 are uniform, the temperature rises slowly, but eventually heat generation increases due to ripple current, and when heat dissipation cannot catch up, thermal runaway occurs and the temperature rapidly increases Rises and evaporates beyond the boiling point of the electrolyte.
このように温度上昇が生じるとケース31内の内圧も急激に変化するため、この内圧変化に伴い封口ゴム33が基板48側へ膨出する。すると、封口ゴム33の膨出によって封口ゴム33近傍に設けられている陽極側接点板35Aが基板48側へ撓みはじめるとともに、ある程度撓むと陰極側接点板36Aと接触することになる。そして、陽極側接点板35Aと陰極側接点板36Aとが接触すると電解コンデンサC4の内部のコンデンサ素子へは電流が供給されない状態となるため、電解コンデンサC4は実質コンデンサとしての機能を発揮しない状態となり、主回路ループ41及び電源e側に過大な電流が流れることになる。そこで、過大な電流(いわゆる短絡電流)によって電源e側に設けた電流ヒューズF1が動作して切れることによって点灯回路20への電流が供給されなくなるとともに、電解コンデンサC4の内圧の上昇も停止するので、蒸気ガスの噴出を防止することができる。
When the temperature rises as described above, the internal pressure in the
なお、封口ゴム33が膨出し始める温度としては、寿命末期とされる電解コンデンサC4の温度(例えば150℃程度)に達するか否か程度にあわせてもよいし、寿命末期の電解コンデンサC4の発熱と放熱との熱均等がとれている状態から急激に内圧が変化して温度上昇する際の温度などのいずれでもよい。
The temperature at which the sealing
また、電流ヒューズF1を設けない場合であっても、各接触板35A、36Aが接触して電解コンデンサC4の蓄電回路が遮断されるので、その結果、回路動作に異常を引き起こし、電界効果トランジスタQ2,Q3が破壊されることにより、点灯回路20の動作を停止させることができる。
Even if the current fuse F1 is not provided, the
このように、封口ゴム33と対向するように各接触板35A,36Aを備えた電解コンデンサC4を用いることによって、電解コンデンサC4の寿命末期時の発熱によって点灯灯回路20の動作を遮断して確実に停止させることができる。したがって、電解コンデンサC4の寿命末期時に電解液の蒸発ガスが外部に噴出するのを防止できる。
In this way, by using the electrolytic capacitor C4 provided with the
なお、複数の電解コンデンサを用いる回路の場合、最短寿命となる電解コンデンサに電解コンデンサC4を用いることにより、電解コンデンサの寿命による回路の動作停止を確実できる。また、回路の変動の少ない場所に配置される本件発明の電解コンデンサを用いるようにしてもよく、そのような場所では電解コンデンサが常に同様の状態で使用されるので電解コンデンサの寿命末期時の検出を確実にできる。
次に第二実施形態について図面を参照して説明する。
図4は第二実施形態の電解コンデンサ及び短絡手段の構成を示す説明図であって、第1実施形態と同一の符号については、その説明は省略する。
In the case of a circuit using a plurality of electrolytic capacitors, by using the electrolytic capacitor C4 as the electrolytic capacitor having the shortest lifetime, it is possible to reliably stop the operation of the circuit due to the lifetime of the electrolytic capacitor. In addition, the electrolytic capacitor of the present invention placed in a place where there is little fluctuation in the circuit may be used, and in such a place, the electrolytic capacitor is always used in the same state, so detection at the end of the life of the electrolytic capacitor Can be sure.
Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the electrolytic capacitor and the short-circuit means of the second embodiment, and the description of the same reference numerals as those of the first embodiment is omitted.
本実施形態においては、実施形態1との相違点として、陰極側接触板36Aに変えて点灯回路20のグランド側回路パターン36Bを電解コンデンサC4の封口ゴム33と対向する位置に配設したものである。
In the present embodiment, the difference from the first embodiment is that the ground
このように構成することによっても、ケース31内の内圧が急激に変化して封口ゴム33が基板48側へ膨出すると、陽極側接点板35Aが基板48側へ撓みはじめるとともに、ある程度撓むとグランド側回路パターン36Bと接触する。そして、陽極側接点板35Aとグランド側回路パターン36Bとが接触するとコンデンサ素子へは電流が供給されない状態となるため、電解コンデンサC4は実質コンデンサとしての機能を発揮しない状態となり、主回路ループ41及び電源e側に過大な電流が流れることになるって、これ以降は実施形態1と略同様に機能する。
Even with this configuration, when the internal pressure in the
したがって、本実施形態においても、電解コンデンサC4の寿命末期時の発熱によって点灯灯回路20の動作を遮断して確実に停止させることができる。したがって、電解コンデンサC4の寿命末期時に電解液の蒸発ガスが外部に噴出するのを防止できる。また既存のグランド側回路パターン36Bを用いることができるので、電解コンデンサC4を短絡する機能を付加するとしても最小限の構造で実施することができる。
次に第三実施形態について図面を参照して説明する。
図4は第二実施形態の電解コンデンサ及び短絡手段の構成を示す説明図であって、第1実施形態と同一の符号については、その説明は省略する。
Therefore, also in the present embodiment, the operation of the
Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the electrolytic capacitor and the short-circuit means of the second embodiment, and the description of the same reference numerals as those of the first embodiment is omitted.
本実施形態においては、実施形態1、2との相違点として、各接触板35A,36Aを設けるのではなく、陽極側リード線35及び陰極側リード線36の形状を工夫したとともに、各リード線35、36間に短絡用であるアキシャル形のジャンパー線40を配設したものである。
In the present embodiment, as a difference from the first and second embodiments, the
各リード線35、36はその中間部において、封口ゴム33の中心方向に向けて屈曲している屈曲部35C、36Cを各々有している。なお、この屈曲部35C、36C間は封口ゴム33側から見ても互いに離間するように構成されている。
Each
また、ジャンパー線40は、基板48に実装されているものであって、封口ゴム33及び各屈曲部35C,36Cと対向するように設けられている。そして、ジャンパー線の長さPは各屈曲部35C、36C間の間隔Tよりも若干長くなるように形成されている。
The
そして、本実施形態によれば、ケース31内の内圧が急激に変化して封口ゴム33が基板48側へ膨出すると、各リード線35、36の各屈曲部35C,36Cが基板48側へ撓みはじめるとともに、ある程度撓むと各屈曲部35C、36Cとジャンパー線40とが接触する。そして、このような状態となると、電解コンデンサC4の内部のコンデンサ素子へは電流が供給されない状態となるため、電解コンデンサC4は実質コンデンサとしての機能を発揮しない状態となり、主回路ループ41及び電源e側に過大な電流が流れることになるって、これ以降は実施形態1、2と略同様に機能する。
Then, according to the present embodiment, when the internal pressure in the
したがって、本実施形態においても、電解コンデンサC4の寿命末期時の発熱によって点灯灯回路20の動作を遮断して確実に停止させることができる。したがって、電解コンデンサC4の寿命末期時に電解液の蒸発ガスが外部に噴出するのを防止できる。
Therefore, also in this embodiment, the operation of the
なお、各実施形態において、電解コンデンサの上部にはケース内部が所定圧以上となると動作するいわゆる安全弁を有していないものを一例として記載しているが、安全弁を有さないものに限定していることはなく、安全弁を有する電解コンデンサと本件各発明とを組み合わせることも可能であり、このような組み合わせの場合には、安全弁が動作する前に各実施形態の短絡手段が動作するように設定しておけばよいものである。 In each embodiment, the upper part of the electrolytic capacitor is described as an example that does not have a so-called safety valve that operates when the inside of the case becomes a predetermined pressure or more, but is limited to one that does not have a safety valve. It is also possible to combine the electrolytic capacitor having a safety valve with each of the present inventions. In such a combination, the short-circuit means of each embodiment is set to operate before the safety valve operates. It is a good thing.
C4…電解コンデンサ、20…電子回路である点灯回路、35A、36A…短絡手段である陽極用又は陰極用の接点板 C4 ... electrolytic capacitor, 20 ... lighting circuit which is an electronic circuit, 35A, 36A ... contact plate for anode or cathode which is a short-circuit means
Claims (1)
回路部品として電子回路に設けられ、電解液を含むコンデンサ素子、コンデンサ素子を収納する口部が設けられたケース、コンデンサ素子に接続されたケースから導出する一対のリード線、ケースの口部を密封するとともにケース内の内圧の上昇により膨出する封口ゴムを有する電解コンデンサと;
封口ゴムと対向するように設けられ、封口ゴムが膨出することによって前記一対のリード線間を短絡する短絡手段と;
を具備することを特徴とする電子機器。 An electronic circuit having circuit components;
Capacitor element that is provided in an electronic circuit as a circuit component, includes a capacitor element containing an electrolyte, a case provided with a mouth portion for containing the capacitor element, a pair of lead wires led out from the case connected to the capacitor element, and the mouth portion of the case is sealed And an electrolytic capacitor having a sealing rubber that expands due to an increase in internal pressure in the case;
A short-circuit means provided so as to face the sealing rubber and short-circuiting between the pair of lead wires by the swelling of the sealing rubber;
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