JP2010092913A - コンデンサおよびコンデンサ用座板 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサが破壊されたり圧力弁が動作する前等に、コンデンサの機能を停止させること。
【解決手段】陽極側の端子４aおよび陰極側の端子４ｂを有するコンデンサ素子６と、コンデンサ素子６を収納するケース部材２，３と、ケース部材２，３の内圧が高くなったときに外側へ変位あるいは変形する変位部材３と、ケース部材２の，３の内方の圧力により外側方向へ突出した変位部材３により、陽極側の端子４aおよび陰極側の端子４ｂを電気的に接続する導通部５を有するものとしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサおよびコンデンサ用座板に関する。

従来のコンデンサの中には、二つの電極箔（陰極箔と陽極箔）間に隔離部材となるセパレータを介在させたものを巻回することで得られるコンデンサ素子を、ケースに収納する構成のものが存在する。そのようなコンデンサでは、コンデンサ素子を構成する電解液がケース外に漏れないように、ケース内部の気密性を高めている。しかし、コンデンサを長期間使用等すると、内部の電解液が分解する等によりガスが生じ、ケースの内部が異常な高圧になり、コンデンサが破裂する場合がある。

そこで、圧力弁として、ケース面に薄肉部を設ける場合がある。薄肉部分は、その他の部分よりも強度が低いため、ケース内部が一定圧力以上になると、先に破壊される。そのため、コンデンサが破裂する際の破裂の勢いを小さくすることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２２１８０号公報（特許請求の範囲等）

特許文献１記載のタイプのコンデンサでは、ケースの内部が異常な高圧になる前に、圧力弁が破壊され、その部分から、気化した電解液等を逃がすものである。しかしながら、このように圧力弁が作動した場合、電解液のミストが発生する。ユーザは、このミストを燃焼による煙と誤解し、発火として消防署などへ通報をしてしまう。

そこで本発明では、コンデンサが破壊されたり圧力弁が作動する前に、コンデンサの機能を停止させることができるコンデンサおよびコンデンサ用座板を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明のコンデンサは、陽極側の端子および陰極側の端子を有するコンデンサ素子と、コンデンサ素子を収納するケース部材と、ケース部材の内圧が高くなったときに外側へ変位または変形する変位部材と、ケース部材の内方の圧力により外側方向へ突出した変位部材により、陽極側の端子と陰極側の端子とを電気的に接続する導通部を有するものとしている。

また、コンデンサは、ケース部材は、コンデンサ素子を収納するケースと、ケースの開口部を封口すると共に変位部材となる封口栓と、を有し、導通部は、封口栓に対向して配置されると共に、封口栓が変位または変形したときに、陽極側の端子と陰極側の端子とを電気的に接続可能に配置されることが好ましい。

また、導通部は、陽極側の端子および陰極側の端子の一部であることが好ましい。

また、コンデンサは、変位部材の少なくとも一部と対向して配置される座板とをさらに有し、座板は、導通部となる導電体を有することが好ましい。

また、変位部材には、座板に対向する面に陽極側の端子の一部となる接触部と陰極側の端子の一部となる接触部とを配置し、座板には、変位部材に対向する面に、２つの接触部と対向し、かつ、間隙を設けて導電体が配置されていることが好ましい。

また、導通部は、陽極側の端子に接続される第１の導通部および陰極側の端子に接続される第２の導通部を有し、第１の導通部と、第２の導通部とは、変位部材が外側方向へ突出することで接触するように離間して配置されることが好ましい。

また、本発明は、コンデンサ素子とそのコンデンサ素子を収納するためのケース部材とを備えるコンデンサ本体に取り付けられるコンデンサ用座板であって、ケース部材の内圧が高くなりコンデンサ本体の一部が変位した際に、コンデンサ素子の陽極側の端子および陰極側の端子が電気的に接続する導通部を有するものである。

本発明によれば、コンデンサが破壊されたり圧力弁が作動する前に、コンデンサの機能を停止させることができるコンデンサおよびコンデンサ用座板を提供できる。

以下、本発明のコンデンサの一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るコンデンサ１の構成を示す斜視図である。なお、コンデンサ１の紙面における左右方向をそれぞれＸ１、Ｘ２方向とし、紙面奥側、手前側をそれぞれＹ１、Ｙ２方向とし、上下方向をそれぞれＺ１、Ｚ２方向として、以下では説明する。

コンデンサ１は、図１に示すように、ケース部材の一部となるケース２、封口栓３、陽極側の端子４ａ、陰極側の端子４ｂ、導電体からなる第１の導通部５ａおよび導電体から
なる第２の導通部５ｂが、外側に露出している。円柱状の陽極側の端子４ａおよび陰極側の端子４ｂ（以後、陽極側の端子４ａおよび陰極側の端子４ｂの両方を指す場合には、端子４と言う。）は、封口栓３からＺ１方向に伸びている。それぞれ導通部となる第１の導通部５ａおよび第２の導通部５ｂは、それぞれ、陽極側の端子４ａおよび陰極側の端子４ｂからそれらに対し垂直に伸びている。また、第１の導通部５ａと第２の導通部５ｂとは、Ｚ方向で重なりあうように配置されている。

図２は、図１のコンデンサ１の分解斜視図である。また、図３は、図１のＡ−Ａ線でコンデンサ１を切断した場合の断面図である。

（コンデンサの全体構成について）
本実施の形態においてコンデンサ１は、図２に示すように、ケース２と、コンデンサ素子６と、変位部材となる封口栓３と、端子４と、第１の導通部５ａと、第２の導通部５ｂと、から主に構成される。

コンデンサ１の半径は、６〜２０ｍｍとされ、端子４の部分を除いたコンデンサ１のＺ軸方向の長さは、１５〜１００ｍｍとされている。しかし、これらの値に限定されるものではない。また、ケース２の側面であって、封口栓３の側面部分にコンデンサ１の半径方向内側へ凹む、かしめ部７が形成されていてもよい。なお、図１以外の図面では、図の簡略化のため、かしめ部７を図示しない。

（各構成部品について）
まず、ケース２について説明する。

ケース２は、内方に後述のコンデンサ素子６を収納し、電解液等が揮発あるいは漏洩しないように密閉する役割を有する。本実施の形態では、ケース２は、底面１１を有する円筒型であって、円形の底面１１の端部から、側面１２が底面に対して略垂直に設けられている形状となっている。また、底面１１と対向するように、開口部１３が形成されている。このようなケース２の材料としては、気密性の高いものを用いることが好ましく、例えば、耐熱性、気密性および耐腐食性が高いアルミニウム製とすることが好ましい。

次に、封口栓３について説明する。

封口栓３は、ケース２の開口部１３を封口するために用いる。そのため、封口栓３としては、用いる電解液に対して不透過性の材料からなることが好ましい。また、封口栓３は、ケース部材の内圧が高まるとその中央部が外側に突出する変位部材でもある。また、封口栓３には、端子４が貫通することのできる貫通孔１６が設けられている。貫通孔１６は、Ｚ方向に封口栓３を貫通する孔である。さらに、封口栓３は、ケース２の内部の圧力が所定の圧力以上になった場合に、ケース２の内部の圧力でＺ１方向に向かって突出するように変形するような部材から構成される。

上述のような封口栓３の材料としては、６５〜８５ＩＲＨＤ／Ｍ（国際ゴム硬さ試験のM法で測定した測定値）の見かけ硬さを有する弾性体を用いることが好ましい。６５〜８５ＩＲＨＤ／Ｍの見かけ硬さを有する弾性体は、適度な弾力と強度を有するため、ケース２の内部の圧力が低い場合には、変形が生じにくいが、圧力弁が作動するための圧力と同等あるいは低い圧力で、封口栓３を変形できる。たとえば、６５〜８５ＩＲＨＤ／Ｍの見かけ硬さを有する弾性体から主に構成される封口栓３の直径が１２．５ｍｍ程度の場合、ケース２の内部の圧力が１５〜１８ｋｇ／ｃｍ^２程度で封口栓３は変形する。また、封口栓３の直径が４０ｍｍ程度の場合、ケース２の内部の圧力が５〜７ｋｇ／ｃｍ^２程度で封口栓３は変形する。そのような弾性体として、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエン（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＴ）あるいはイソブチレン・イソプレンゴム（ＩＩＲ）等の弾性ゴムを用いることができる。これらの中でも特に気密性が高く、かつ電解液が蒸気として透過してしまうようなことがないイソブチレン・イソプレンゴム（ＩＩＲ）を使用することがより好ましい。イソブチレン・イソプレンゴムの中でも、より優れた耐熱性を有する加硫イソブチレン・イソプレンゴムを用いることが、とりわけ好ましい。加硫イソブチレン・イソプレンゴムとしては、例えば、イオウ加硫、キノイド加硫、樹脂加硫あるいは過酸化物加硫等の加硫イソブチレン・イソプレンゴムを用いることができる。

次に、端子４について説明する。

端子４は、後述の陽極箔２３あるいは陰極箔２４と回路を電気的に接続するための部材である。陽極箔２３および陰極箔２４に接続された後述の内部端子２１を介して、陽極側の端子４ａおよび陰極側の４ｂは、電気的に接続されている。また、端子４は、封口栓３の貫通孔１６を貫通する部材である。端子４は、封口栓３の貫通孔１６を通って、互いに略平行にコンデンサ１の外部へ突出している。本実施の形態において、端子４は、略平行にＺ１方向へ伸びている。端子４としては、後述の陽極箔２３および陰極箔２４と、端子４とを電気的に接続するために、導電性の材料が使用される。なお、端子４と内部端子２１とは、電気的に接続されていれば、どのような方法で接続されていても良い。たとえば、端子４のＺ２方向側に、内部端子２１を絡げるための絡げ部を形成し、内部端子２１を端子４に絡げてもよい。あるいは、内部端子２１と端子４とを溶接またはかしめ等で接続してもよい。

次に、第１の導通部５ａおよび第２の導通部５ｂについて説明する。

第１の導通部５ａおよび第２の導通部５ｂ（以後、第１の導通部５ａおよび第２の導通部５ｂの両方を指す場合には、導通部５と言う。）は、たとえば、金属から主に構成される金属板を用いることができる。陽極側の端子４ａは、第１の導通部５ａと、また、陰極側の端子４ｂは、第２の導通部５ｂと、半田などで電気的に接続されると共に、物理的に固定されている。また、第１の導通部５ａと第２の導通部５ｂとは、略平行に伸びており、第２の導通部５ｂは、封口栓３のＺ１側の面と接触している。第１の導通部５ａと第２の導通部５ｂとの間には、隙間Ｇが設けられている。なお、第２の導通部５ｂではなく、第１の導通部５ａが封口栓３と接触していてもよいし、封口栓３に近いほうの導通部５は、封口栓３と接触していなくてもよい。一方の導通部５が封口栓３に接触していない場合には、封口栓３に近い方の導通部５と封口栓３との間隙は、第１の導通部５ａと第２の導通部５ｂとの隙間Ｇよりも十分に狭い方が好ましい。

次に、コンデンサ素子６の構成について説明する。図４は、コンデンサ素子６の構成を説明するための分解斜視図である。

コンデンサ素子６は、内部端子２１と巻回部２２から主に構成される。また。巻回部２２は、陽極箔２３、陰極箔２４および隔離紙２５から主に構成される。

巻回部２２は、陽極箔２３と陰極箔２４との間に隔離部材としての隔離紙２５が介在されてなる積層体が、巻回されることで構成されている。また、巻回部２２の隔離紙２５には、電解液が浸透されている。また、陽極箔２３および陰極箔２４には、内部端子２１がそれぞれ接続されている。なお、陽極箔２３と接続される内部端子２１を内部端子２１ａといい、陰極箔２４と接続される内部端子２１を内部端子２１ｂというものとする。なお、両方を指す場合には、以後「内部端子２１」という。

陽極箔２３としては、弁金属（いわゆる、バルブメタル）を用いることが好ましいが、弁金属以外の材料を用いてもよい。陰極箔２４としては、エッチング処理を施して大表面積化したアルミニウム箔を用いることが好ましい。なお、陽極箔２３と同様に、陽極酸化により形成された酸化アルミニウム皮膜を陰極箔２４の表面に設けたものを陽極箔２３として用いてもよい。陽極箔２３および陰極箔２４は、端子４のＺ２方向側の端部に溶接またはかしめ等でそれぞれ接続されている。

隔離紙２５は、陽極箔２３と陰極箔２４とが物理的に接触しないようにするためのセパレータとして機能する。また、隔離紙２５に浸透している電解液が、エッチングにより形成された微細な凹凸に行き渡るので、電解液が浸透した隔離紙２５は、コンデンサの陰極として機能する。隔離紙２５としては、合成繊維より生産されるものではなく、天然に産出するセルロース材料、例えばマニラ麻や草木のパルプなどを原料として製造された紙を用いることがより好ましい。天然紙は、一般に、合成紙よりも耐熱性に優れるため、隔離紙２５として用いるとより好ましいものとなる。さらに、隔離紙２５として天然紙を用いることで、合成繊維の多くに含まれているハロゲン化物から生じる、ハロゲンイオン等がコンデンサ１の他の部材の腐蝕を引き起こさないため好ましい。

隔離紙２５に浸透させるための導電性の電解液としては、エチレングリコール，グリセリン等の多価アルコール類を主溶媒とし、これにホウ酸アンモニウム，有機酸アンモニウム等を溶質とした溶剤を用いるのが好ましい。隔離紙２５に電解液を含浸させるためには、上述の陽極箔２３と陰極箔２４との間に隔離紙２５が介在された巻回部２２を、ディップ含浸等により電解液に含浸する。なお、真空下あるいは減圧下で巻回部２２を電解液に含浸させることで、陽極箔２３、陰極箔２４および隔離紙２５の微細な凹凸に電解液が入り込みやすいものとなる。

内部端子２１のＺ２方向側端部は、陽極箔２３および陰極箔２４に、溶接またはかしめ等でそれぞれ接続されている。陽極箔２３および陰極箔２４に接続された内部端子２１は、Ｚ１方向に略平行に突出し、内部端子２１のＺ１側端部が端子４に溶接またはかしめ等で接続されている。内部端子２１としては、陽極箔２３および陰極箔２４と、内部端子２１とを電気的に接続するために、導電性の材料から構成される。

次に、コンデンサ１の動作について説明する。

コンデンサ１の陽極側の端子４ａには、コンデンサ１を必要としている回路の正極が接続される。また、陰極側の端子４ｂには、その回路の負極が接続される。すると、コンデンサ１の内圧が十分に低い場合には、第１の導通部５ａと第２の導通部５ｂとが隙間Ｇを隔てて離間しているため、コンデンサ１の陽極箔２３と陰極箔２４との間に電圧が印加される。

一方、コンデンサ１の内圧が高くなると、封口栓３の中央がＺ１方向に突出する。したがって、封口栓３が、第２の導通部５ｂをＺ１方向に変位または変形させる。その際、端子４ｂは、元の状態を維持するため、第２の導通部５ｂの根元側は、そのままの位置となる。一方、封口栓３の中央がＺ１方向に突出するため、第２の導通部５ｂの先端側（すなわち、第２の導通部５ｂの中央側）がよりＺ１方向に移動する。第１の導通部５ａと第２の導通部５ｂとの隙間Ｇがゼロ、すなわち、第１の導通部５ａと第２の導通部５ｂとが接触すると、陽極側の端子４ａと陰極側の端子４ｂとの間に側路となる短絡路が形成される。その結果、コンデンサ１の機能は、停止する。すなわち、コンデンサ１は、コンデンサとして働かなくなる。また、導通部５を介して陽極側の端子４ａから陰極側の端子４ｂに電流が流れるため、電流値が大きくなる。その電流値の増大を検出し、コンデンサ１を含む回路への電力の供給を止める等の動作をすることができる。

電流値の増大を検出し、コンデンサ１を含む回路への電力の供給を止めるものとしては、たとえば、ヒューズが挙げられる。ヒューズ以外のデバイスであって、電流値の増大に伴い電気回路を切断する機能を有するデバイスを用いてもよい。ヒューズに大電流が流れると、ヒューズの金属細線に発生するジュール熱がその大電流により大きくなり、金属細線が溶断される。すなわち、回路がオープンになり、流れる電流が遮断される。

上述のようなコンデンサ１を用いると、コンデンサ１の内部圧力の上昇を検出することができる。したがって、コンデンサ１または封口栓３が破壊される前にコンデンサ１への通電を停止することができる。特に、コンデンサ１の内部の温度等を計測するのではなく、コンデンサ１の内部圧力を利用するため、誤作動が少ないものとすることができる。

また、圧力弁を封口栓３やケース２などに設ける場合、陽極側の端子４ａと陰極側の端子４ｂとが接触する時期を、その圧力弁が作動する前とすることで、圧力弁が破裂に至るまでコンデンサ１を用い続けるということがなくなる。また、圧力弁が破裂しないので、装置全体に電解液が付着することがない。また、従来において生じていた発火による発煙との誤解も発生しなくなるため、消防署への通報もなくなる。

さらに、電流増加に伴う回路切断手段を、機器に電力を供給する電源に直列に設けた場合、コンデンサ１のみならずにコンデンサ１が組み込まれている機器への電力供給を停止することができる。したがって、ユーザは、機器の停止によってコンデンサ１の交換時期を明確に知ることが容易となる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサ５０の構成について図５から図１１を参照しながら説明する。第２の実施の形態に係るコンデンサ５０は、第１の実施の形態にかかるコンデンサ１が有する導通部５を有さないが、座板５２を有している。以下の説明において、第１の実施の形態に係るコンデンサ１と同様の構成には、同じ番号を付すと共に、説明を省略または簡略化する。

図５は、第２の実施の形態におけるコンデンサ５０の一例を示す斜視図である。また、図６は、コンデンサ５０の分解斜視図である。また、図７は、図６のコンデンサ本体５１を図５のＷ−Ｗ線で切断した場合の断面図である。図８は、コンデンサ本体５１が有する端子５３を示す斜視図である。

コンデンサ５０は、コンデンサ本体５１と座板５２とから主に構成される。コンデンサ本体５１は、第１の実施の形態におけるケース２、封口栓３およびコンデンサ素子６から主に構成される。コンデンサ本体５１は、さらに、第１の実施の形態の端子４とは異なる端子５３を有する。座板５２は、円柱型のコンデンサ本体５１の軸方向端部の一方を覆うように配置されている。さらに、座板５２のＺ１方向の面からは、コンデンサ本体５１の一部を形成する２本の端子５３がＺ１方向へ飛び出ている。

この第２の実施の形態において、第１の実施の形態の端子４に相当する端子５３は、内部端子２１ａに接続されるものを陽極側の端子５３ａといい、内部端子２１ｂに接続されるものを陰極側の端子５３ｂという。両方を指す場合には、単に端子５３という。端子５３は、図７および図８に示すように、接続部５４、台座部５５、貫通部５６および接触部５７を有する。接続部５４は、Ｚ１方向に伸び、コンデンサ本体５１の陽極側の端子５３ａあるいは陰極側の端子５３ｂとなり、コンデンサ５０が組み込まれる回路に接続される部分である。また、台座部５５は、接続部５４と貫通部５６とに対して略垂直に接続される部材であり、封口栓３のＺ１方向の面に沿って配置される部分である。また、台座部５５のＸＹ平面の面積は、貫通部５６のＺ１方向に対して垂直に切断した断面積よりも大きい。貫通部５６は、Ｚ１方向に伸びる円柱状の部分であって、封口栓３が有する貫通孔１６をＺ方向に貫通する部分である。さらに、貫通部５６のＺ２方向側は、内部端子２１に接続される。なお、貫通部５６が、貫通孔１６に一旦挿入した後で貫通孔１６から抜け出ることがないように、貫通部５６が封口栓３を噛み込んで朝顔状に展開できるものとすることで、いわゆるリベッティングにより貫通部５４が封口栓２３に固定されていてもよい。

さらに、台座部５５のＺ１方向の面上には、接続部５４のＺ１方向の高さよりも低い円柱形状の接触部５７が配置されている。接触部５７は、後述の第３の導通部６３と、Ｚ方向に重なる位置に配置されて、導通部としても機能する。

次に、座板５２の構造について説明する。図９は、座板５２を図６の下方からＺ２方向に見た場合の斜視図である。また、図１０は、座板５２の内部が見える状態にした平面図である。さらに、図１１は、コンデンサ５０を図５に示すＴ−Ｔ線で切断した場合の断面図である。

座板５２は、円形の天板６１、側壁６２および導電体から成る導通部６３を主に有する。側壁６２は、天板６１の外周部分に、天板６１に対して略垂直にＺ２方向へ立設している。側壁６２の内周は、ケース２の外周の径と略同一の径である。座板５２は、コンデンサ本体５１のＺ１方向の端部を覆うように装着される。

また、座板５２において、天板６１の端子５３とＺ方向に重なる部分には、天板６１の径方向中心Ｍを中心として点対称に配置される貫通孔６４，６４がそれぞれ設けられている。したがって、座板５２をコンデンサ本体５１に装着すると、端子５３は、貫通孔６４を通りＺ１方向へ突出する。

また、天板６１のＺ２方向側の面の外周部分には、側壁６２と隣接する円輪状の凸部６５が、Ｚ方向の高さαで形成されている。したがって、コンデンサ本体５１と座板５２とを嵌め合わせると、少なくとも、凸部６５が天板６１のＺ２方向側の面からＺ２方向に突出している高さαの分だけ、封口栓３のＺ１方向の面と天板６１のＺ２方向の面との間に空隙ができる。

天板６１のＺ１方向の面には、溝部６６（図６参照）が設けられている。溝部６６は、２つの貫通孔６４を結ぶ線に対して、たとえば、５０度の傾きを有するように形成されている。また、溝部６６の領域には、天板６１の径方向中心Ｍを中心として点対称に配置される貫通孔６７が形成されている。貫通孔６７は、２つの貫通孔６４を含む円（図１０のＫで示される一点鎖線の仮想円）の線上あるいはその円よりも外側の領域に、その円を挟んで１８０度対称に２箇所形成されている。

座板５２のＺ２側の面には、１本の第３の導通部６３が配置されている。第３の導通部６３としては、たとえば、金属から主に構成される針金を用いることができる。また、第３の導通部６３は、その中央部が座板５２の内側（Ｚ２側）に配置され、その両端部が貫通孔６７，６７を通り外側（Ｚ１側）に露出している。第３の導通部６３の貫通孔６７よりも外側の部位は、溝部６６に沿うように折り曲げられ、溝部６６内に納まるように、かつ外側（Ｚ１側）に露出するように配置されている。したがって、２つの貫通孔６７の間の領域において、第３の導通部６３は、天板６１のＺ２方向側の面に露出している。

第３の導通部６３のうち、天板６１のＺ２方向側に露出している部分は、端子５３の接触部５７と間隙βを介して対向している。座板５２の内側の第３の導通部６３のＺ２方向側の面と、接触部５７のＺ１方向側の面との間隙βの距離は、たとえば、約０．１ｍｍ〜２．０ｍｍである。特に、その間隙βの距離が０．２〜１．０ｍｍである場合には、適切な時に短絡路を形成できるものとなる。第２の実施の形態に係るコンデンサ５０では、第３の導通部６３と２つの接触部５７とが接触した場合に、短絡路となる。なお、間隙βは、コンデンサ５０の封口栓３の直径が１２．５ｍｍの場合には、１．０ｍｍ以内で０．２ｍｍ以上とするのが好ましく、コンデンサ５０の封口栓３の直径が１６ｍｍの場合には、１．２ｍｍ以内で０．２ｍｍ以上とするのが好ましく、コンデンサ５０の封口栓３の直径が１８ｍｍの場合には、１．５ｍｍ以内で０．２ｍｍ以上とするのが特に好ましい。

次に、座板５２を有するコンデンサ５０の動作について説明する。

座板５２を有するコンデンサ５０の第３の導通部６３と２つの接触部５７とが接触していない状態で、電源からコンデンサ５０を有する回路に電力を供給すると、コンデンサ５０は、コンデンサとして機能する。

一方、コンデンサ５０の周囲環境あるいは使用時間により、ケース２および封口栓３で密封されたコンデンサ５０の内部の電解液がガス化した場合には、コンデンサ５０の内部圧力が増加する。そのコンデンサ５０の内部圧力により、コンデンサ５０の封口栓３の一部が変形または変位し、Ｚ１方向に突出する。

図１２は、コンデンサ５０の内部圧力の上昇により、封口栓３が変形し封口栓３の中央部がＺ１方向に突出した場合（すなわち、変位した場合）を示す断面図である。封口栓３がＺ１方向に突出すると、第３の導通部６３のＺ２方向側の面と、接触部５７のＺ１方向側の面との間に形成されている間隙βの距離が短くなる。そして、間隙βの距離がゼロ、すなわち、第３の導通部６３を介して、陽極側の接触部５７および陰極側の接触部５７が電気的に接続されると、コンデンサ５０が短絡する。そのため、コンデンサ５０は、コンデンサとして機能しなくなる。このとき、大電流がコンデンサ５０を有する回路に流れ、その電流値の変化により電流の供給が停止される。電流の供給の停止は、たとえば、コンデンサ５０を有する回路のコンデンサ５０へ電力を供給する電源とコンデンサ５０との間に、電源と直列にヒューズを配置することで達成される。

また、このような座板５２を有するコンデンサ５０と、このコンデンサ５０と共にヒューズを有する回路とを用いることにより、コンデンサ５０の使用限界に達する前に、コンデンサ５０への電力の供給を遮断することができる。特に、回路全体への通電を停止する場合には、ユーザは、その回路の動作停止によってコンデンサ５０の寿命を容易に知ることができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は、上述の各形態に限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。例えば、第１の実施の形態および第２の実施の形態において、コンデンサ１，５０を短絡させることでコンデンサ１，５０の機能を停止させると共に、電流値の変化により電力の供給を停止する例を挙げたが、このような形態に限らない。コンデンサ１，５０の陽極側の端子４ａ，５３ａと陰極側の端子４ｂ，５３ｂとの間に短絡が発生した時に、警告等を表示したり、またはブザーを鳴らす等の表示をするようにしてもよい。

また、各実施の形態において、封口栓３の中央部が変形する形態を示したが、封口栓３の中央部を含めた全体が変形したり、全体が移動するようにしたり、さらには、封口栓３以外の部材が変形したり、移動したりするような形態であっても良い。たとえば、コンデンサ本体５１の内部圧力の増加により、ケース２が変形あるいは膨張するような形態としてもよい。しかし、封口栓３のみが変形するような形態とすることで、コンデンサ１，５０の強度を向上させることができるため好ましい。

また、各実施の形態において、コンデンサ１，５０の内部圧力により、封口栓３が変形する形態を示したが、変形に限らない。たとえば、封口栓３の体積が膨張する、あるいは、上述したように、封口栓３自体が押し出される等、封口栓３のＺ１方向側の面が変位するものであればどのような方法であってもよい。さらに、封口栓３が押し出されるような構成の場合には、封口栓３として、弾性率の低い樹脂あるいは金属等を用いてもよい。

また、上述の各実施の形態では、各部品に係る寸法あるいは形状を例示しているが、例示された寸法あるいは形状等に限定されるものではない。たとえば、間隙βは、約０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであるものとしているが、封口栓３の大きさや材質により、適切な数値を適宜決定することができる。

また、上述の各実施の形態において、ケース２は、円柱形状であるものとしているが、このような形状に限らない。例えば、コンデンサ素子６が円柱形状でない場合には、そのコンデンサ素子６の形状に合わせた形状として、四角柱あるいは球等様々な形状を採用できる。また、コンデンサ素子６と異なる形状のケース２を採用してもよい。例えば、コンデンサ素子６が円柱形状であっても、ケース２を直方体形状とすることもできる。しかし、ケース２の形状をコンデンサ素子６に沿った形状とすることで、コンデンサ１，５０をより小型化できる。

また、第２の実施の形態では、２つの接触部５７が共に第３の導通部６３に接触したとされ短絡が生ずるようにしているが、一方の端子５３は、第３の導通部６３と常時接続されている構成とし、他方の端子５３のみが第３の導通部６３に非接触から接触へと変換するようにしてもよい。

また、第２の実施の形態において、座板５２側に第３の導通部６３を設けるような形態を例示したが、そのような形態に限らない。たとえば、図１３に示すコンデンサ８０のように、コンデンサ８０の封口栓３側には、封口栓３のＺ１方向側の面上であって、２つの端子４の間に第４の導通部８１を配置する。そして、座板５２側には、各端子４とそれぞれ接続されている接触部８２ａおよび接触部８２ｂを、第４の導通部８１にＺ方向で重なる位置に互いに離間して配置するような形態でも良い。なお、接触部８２a，８２および導通部８１は、封口栓３および座板５２と接触せずに間隙を有して配置されても良い。

また、第１の実施の形態において導通部５は、端子４と接続されているものとし、第２の実施の形態において導通部６３は、端子５３と離間して配置されている部材としたが、このような形態に限らない。例えば、導通部が端子の一部であってもよい。

図１４および図１５は、内部端子２１にリード端子８３ａ，８３ｂが接続され、そのリード端子８３ａ，８３ｂの一部が導通部となる変形例である。このようなコンデンサ８４において、互いに離間して配置されるリード端子８３ａおよびリード端子８３ｂは、Ｚ軸方向に重なるように屈曲され交差している。具体的には、Ｚ１方向に伸びるリード端子８３ａ，８４ｂが、ＸＹ平面に平行に伸びるように曲げられ、このＸＹ平面に平行な部分が導通部を形成している。リード端子８３ａ，８４ｂのＸＹ平面に平行な部分は、Ｚ方向に離間してＸＹ平面上で交差している。このようなコンデンサ８４では、封口栓３が変位または変形した場合に、図１５のＫ点でリード端子８３ａ，８４ｂが接触し、その結果、コンデンサ８４が短絡する。すなわち、コンデンサ８４をコンデンサとして機能しなくなるようにすることができる。なお、コンデンサ８４において、リード線８３aのＸＹ平面に平行な部分は、座板５２のＺ２方向側の面に接している。一方、リード線８３ｂのＸＹ平面に平行な部分は、封口栓３のＺ１方向側の面に接している。しかし、リード線８３aのＸＹ平面に平行な部分は、座板５２のＺ２方向側と間隙を有して配置されても良い。同様に、リード線８３ｂのＸＹ平面に平行な部分は、封口栓３のＺ１方向側の面から間隙を有して配置されてもよい。

また、図１６に、実施の形態の変形例としてコンデンサ８５を示す。コンデンサ８５では、リード線８６a，８６ｂが、それぞれ他方のリード線８６a，８６ｂに向かって突出するように屈曲している。また、リード線８６aのＸＹ平面に平行な部分は、座板５２のＺ２方向側の面に接している。一方、リード線８６ｂのＸＹ平面に平行な部分は、封口栓３のＺ１方向側の面に接している。そのため、図１６に示す実施の形態の変形例と同様に、封口栓３が変位した場合には、リード線８６a，８６ｂのうち、ＸＹ平面に平行な部分が互いに接触する。

また、各実施の形態や、上述の変形例において、座板５２を有する形態（第２の実施の形態および図１３、図１４、図１６の形態）と、座板５２を有さない形態（第１の実施の形態）とを例示したが、第１の実施の形態において、座板５２を有していても良い。その場合、導通部５aは、座板５２に接触させるあるいはわずかな間隙を有するように配置させることが好ましい。一方、このときの座板５２は、導通部を有していなくてもよい。また、図１４あるいは図１６の形態において、座板５２を有していなくても良い。

また、各実施の形態や上述の変形例において、座板５２は、変位部材としての封口栓３のＺ１方向の面の全面に対して対向するような形態としているが、変位部材の一部のみに対向するような形態としてもよい。

また、第２の実施の形態や上述の変形例において、座板５２に配置される第３の導通部６３、第４の導通部８１として針金状のものを例示したが、針金状のものに限らない。たとえば、金属から構成される箔若しくは層等としてもよい。また、金属に限らず、導電性の物質であれば、どのようなものを用いてもよい。しかし、その中でも、電気抵抗が小さい金属を用いることが好ましい。

また、第２の実施の形態や変形例において、コンデンサ５０，８０，８４，８５として、座板５２を有するコンデンサ５０，８０，８４，８５を例示したが、座板５２は、コンデンサ本体５１に接離可能に配置されることで、再利用できるようにしてもよい。逆に、座板５２が、コンデンサ本体５１に固着されていてもよい。座板５２が、コンデンサ本体５１に固着されている場合には、振動下などでも、より安定して用いることができるものとなる。

また、コンデンサ１，５０，８０，８４，８５に、圧力弁を設けてもよい。コンデンサ１，５０，８０，８４が圧力弁を有している場合には、より安全性を高めることができる。また、コンデンサ１，５０，８０，８４，８５に圧力弁を設ける場合には、圧力弁が作動する圧力よりも小さい圧力で陽極側の端子４ａまたはリード端子８３aと、陰極側の端子４ｂまたはリード端子８３ｂと、が短絡状態になるように、封口栓３の材質および間隙β等を調節することで対応できる。

本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサの外観を示す斜視図である。 図１のコンデンサの分解斜視図である。 図１のコンデンサを図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図２に示すコンデンサのコンデンサ素子を説明する斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサの外観を示す斜視図である。 図５のコンデンサの分解斜視図である。 図６に示すコンデンサのコンデンサ本体を図５に示すＷ−Ｗ線で切断した断面図である。 図６に示すコンデンサの端子の斜視図である。 図６に示すコンデンサの座板を裏側から見た場合の斜視図である。 図６に示す座板を裏側から見た場合の平面図である。 図６に示すコンデンサを図５に示すＴ−Ｔ線で切断した断面図である。 図１１に示す状態から封口栓が外側に突出し、短絡路が形成された状態を説明する断面図である。 第２の実施の形態に係るコンデンサの変形例を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態に係るコンデンサの他の変形例を説明するための断面図である。 図１４のコンデンサ本体を説明するための上面図である。 本発明の実施の形態に係るコンデンサにおいて、さらに他の変形例を説明するための断面図である。

符号の説明

１…コンデンサ
２…ケース（ケース部材の一部）
３…封口栓（ケース部材の一部、変位部材）
４…端子
４ａ…陽極側の端子（端子）
４ｂ…陰極側の端子（端子）
５ａ…第１の導通部（導通部）
５ｂ…第２の導通部（導通部）
６…コンデンサ素子
１１…底面
１２…側面
１３…開口部
５０…コンデンサ
５１…コンデンサ本体
５２…座板
５３…端子
５３ａ…陽極側の端子（端子）
５３ｂ…陰極側の端子（端子）
５５…接触部（導通部）
６３…第３の導通部（導通部）
８０…コンデンサ
８３a…リード端子（端子、導通部）
８３ｂ…リード端子（端子、導通部）
８４…コンデンサ
８５…コンデンサ
８６a…リード端子（端子、導通部）
８６ｂ…リード端子（端子、導通部）

Claims (7)

1. 陽極側の端子および陰極側の端子を有するコンデンサ素子と、
   上記コンデンサ素子を収納するケース部材と、
   上記ケース部材の内圧が高くなったときに外側へ変位または変形する変位部材と、
   上記ケース部材の内方の圧力により外側方向へ突出した上記変位部材により、上記陽極側の端子と上記陰極側の端子とを電気的に接続する導通部を有することを特徴とするコンデンサ。
2. 請求項１に記載のコンデンサにおいて、
   前記ケース部材は、
   前記コンデンサ素子を収納するケースと、
   上記ケースの上記開口部を封口すると共に前記変位部材となる封口栓と、を有し
   前記導通部は、
   上記封口栓に対向して配置されると共に、上記封口栓が変位または変形したときに、上記陽極側の端子と上記陰極側の端子とを電気的に接続可能に配置されることを特徴とするコンデンサ。
3. 請求項１または請求項２に記載のコンデンサにおいて、
   前記導通部は、前記陽極側の端子および前記陰極側の端子の一部であることを特徴とするコンデンサ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のコンデンサにおいて、
   前記変位部材の少なくとも一部と対向して配置される座板とをさらに有し、
   上記座板は、前記導通部となる導電体を有することを特徴とするコンデンサ。
5. 請求項４に記載のコンデンサにおいて、
   前記変位部材には、前記座板に対向する面に前記陽極側の端子の一部となる接触部と前記陰極側の端子の一部となる接触部とを配置し、
   前記座板には、前記変位部材に対向する面に、上記２つの接触部と対向し、かつ、間隙を設けて前記導電体が配置されていることを特徴とするコンデンサ。
6. 請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のコンデンサにおいて、
   前記導通部は、前記陽極側の端子に接続される第１の導通部および前記陰極側の端子に接続される第２の導通部を有し、
   上記第１の導通部と、上記第２の導通部とは、前記変位部材が外側方向へ突出することで接触するように離間して配置されることを特徴とするコンデンサ。
7. コンデンサ素子と当該コンデンサ素子を収納するケース部材とを備えるコンデンサ本体に取り付けられるコンデンサ用座板であって、
   上記ケース部材の内圧が高くなり、上記コンデンサ本体の一部が変位または変形した際に、上記コンデンサ素子の陽極側の端子と陰極側の端子とを電気的に接続する導通部を有することを特徴とするコンデンサ用座板。

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