JP2016162812A - コンデンサ異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でコンデンサの異常を検出する。
【解決手段】コンデンサ３の異常を検出するコンデンサ異常検出装置４であって、カバー部材に覆われているカバー部３ｂおよびカバー部材に覆われていない導体部３ａを含んで外周部分が形成されているコンデンサ３と、少なくとも、電極４１、電源４２、抵抗４３を有する電気回路と、を備え、コンデンサ３に異常がないときには、導体部３ａと電極４１とが対向する位置に、導体部３ａと電極４１とを離間して配置する一方、コンデンサ３の内部圧力が上昇し、導体部３ａが隆起したときには、導体部３ａと電極４１とが接触し、電気回路に電流が流れる位置に、導体部３ａと電極４１とを配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンデンサ異常検出装置に関する。

電解コンデンサや電気二重層コンデンサ等のコンデンサ（以下、単に「コンデンサ」ともいう。）は、周囲温度や過電圧等の状態により、劣化し、故障を発生するおそれがある。コンデンサは、劣化や故障の前兆として、内部圧力が上昇することがある。内部圧力が上昇し過ぎると、コンデンサが破裂して、内部のガスや液体が漏れるおそれがあるため、そのような事態に備え、安全性を高めることが要求される。下記特許文献１には、電解コンデンサ内部での圧力の上昇を外部に連絡する電解コンデンサ装置が開示されている。

特開２００１−６８３８７号公報

上記特許文献１では、内圧感知装置を電解コンデンサに組み込む必要があるため、コンデンサの構成が複雑になってしまう。

本発明は、簡易な構成でコンデンサの異常を検出することができるコンデンサ異常検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るコンデンサ異常検出装置は、コンデンサの異常を検出するコンデンサ異常検出装置であって、カバー部材に覆われているカバー部および前記カバー部材に覆われていない導体部を含んで外周部分が形成されているコンデンサと、少なくとも、電極、電源、抵抗を有する電気回路と、を備え、前記コンデンサに異常がないときに、前記導体部と前記電極とが対向する位置に、前記導体部と前記電極とを離間して配置し、前記コンデンサの内部圧力が上昇し、前記導体部が隆起したときに、前記導体部と前記電極とが接触し、前記電気回路に電流が流れる位置に、前記導体部と前記電極とを配置する、ことを特徴とする。

上記電気回路に電流が流れたときに、外部にアラーム信号を出力するアラーム発生手段を、さらに備えることとしてもよい。

複数の前記コンデンサを配備し、ぞれぞれの前記コンデンサの前記導体部と対向する位置に前記電極をそれぞれ配置したうえで、電流が流れた前記電極を検出することで、異常のある前記コンデンサの位置を特定する位置特定手段を、さらに備えることとしてもよい。

複数の前記コンデンサを、複数列に配列したうえで、前記列ごとに、当該列に属する一または複数の前記コンデンサを、電力の供給先となる機器との接続から切り離す分離手段を、さらに備えることとしてもよい。

上記前記分離手段は、前記位置特定手段により特定された前記コンデンサを含む前記列に属する一または複数の前記コンデンサを、電力の供給先となる機器との接続から切り離す、こととしてもよい。

本発明によれば、簡易な構成でコンデンサの異常を検出することができるコンデンサ異常検出装置を提供することができる。

実施形態におけるコンデンサ異常検出装置を含む電源システムの構成を例示する図である。 図１に示すコンデンサの天面部分を模式的に示した図である。 図１に示すコンデンサ異常検出装置の回路構成を例示する図である。 コンデンサに異常がないときの電極と導体部との位置関係を例示する図である。 コンデンサに異常があるときの電極と導体部との位置関係を例示する図である。 コンデンサ異常検出装置の位置特定手段を例示する図である。 コンデンサ異常検出装置の分離手段を例示する図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

図１に、実施形態におけるコンデンサ異常検出装置を含む電源システムの構成を例示する。電源システムは、電源装置１と、電子機器２と、バックアップ電源用のコンデンサ３と、コンデンサ異常検出装置４とを備える。

電源装置１は、主電源から供給される交流の電力を直流の電力に変換し、電子機器２に供給するとともに、コンデンサ３を充電し、コンデンサ３から放電される電力を電子機器２に供給する。電子機器２としては、例えば、プラント内に配置される各種の機器を制御するコントローラ等が該当する。

コンデンサ３は、主電源のバックアップ電源として機能する。例えば、コンデンサ３は、停電等により主電源から電子機器２への電力供給が停止したときに、電子機器２への電力供給を開始する。本発明に適用可能なコンデンサ３としては、例えば、電解コンデンサや電気二重層コンデンサがある。コンデンサ３は、１つ以上あればよいが、複数用いる場合には、複数列に配列させてケース内に格納する。

コンデンサ３は、円筒形状を有する。コンデンサ３は、その外周部分が、カバー部材で覆われているカバー部３ｂと、カバー部材で覆われていない導体部３ａおよび端子部３ｃとで形成される。図２は、コンデンサ３の天面部分を上方から見たときの構成を模式的に例示する図である。コンデンサ３の天面部分には、その周縁部分にカバー部３ｂの一部が形成され、中心部分に導体部３ａが形成される。導体部３ａは、導電性を有する金属部材で構成する。

図１に示すコンデンサ異常検出装置４は、コンデンサ３が膨張したことを検出した場合に、電子機器２にアラームを出力する。コンデンサ３は、劣化や故障等により内部圧力が上昇すると、膨張し、カバー部材に覆われていないコンデンサ３の天面や底面が隆起する特性がある。

図３に、コンデンサ異常検出装置４の電気回路構成を例示する。コンデンサ異常検出装置４は、例えば、一対の電極４１と、電池等の電源４２と、抵抗４３と、電圧検出素子４４と、アラーム出力部４５と、を備える。電極４１は、コンデンサ３の天面にある導体部３ａと対向する位置に配置される。電圧検出素子４４とアラーム出力部４５とでアラーム発生手段を構成する。

図４に示すように、電極４１と導体部３ａとは、コンデンサ３に異常がないときには、離間するように配置される。これにより、コンデンサ３に異常がないときには、電極４１間の抵抗が無限大となり、図３に示す電気回路には電流が流れない。この場合、電圧検出素子４４により電圧が検出されないため、アラーム出力部４５はアラーム信号を出力しない。

一方、図５に示すように、電極４１と導体部３ａとは、コンデンサ３が劣化や故障等により膨張し、コンデンサ３の天面（導体）や底面（封止ゴム）が隆起したときには、接触するように配置される。これにより、コンデンサ３が膨張したときには、電極４１間の抵抗が低下するため、図３に示す電気回路に電流が流れる。この場合、電圧検出素子４４により電圧が検出され、アラーム出力部４５が電子機器２にアラーム信号を出力する。

ここで、電極４１と導体部３ａとの間に設ける隙間は、コンデンサ３の膨張特性等を考慮して、適宜設定することができる。

図１に示す電子機器２は、コンデンサ異常検出装置４からアラーム信号を受信した場合に、コンデンサ３の交換を促すための出力をする。コンデンサ３の交換を促すための出力としては、例えば、ＬＥＤを表示させることや、メッセージを表示すること、エラー音を出力すること等が該当する。

なお、電子機器２は、コンデンサ異常検出装置４からアラーム信号を受信した場合に、電子機器２の動作を停止させることとしてもよい。

図３に示すアラーム出力部４５は、電圧検出素子４４により電圧が検出されたかどうかに応じてアラーム出力の有無を決定するが、アラーム信号を出力するか否かの判断基準は、これに限定されない。

例えば、アラーム出力部４５は、電圧検出素子４４により検出される電圧の大きさに応じてアラーム出力の有無を決定することとしてもよい。また、アラーム出力部４５は、電圧が間欠的に検出された場合にアラーム信号を出力することしてもよい。

ここで、複数のコンデンサ３を配備する場合には、それぞれのコンデンサ３の導体部３ａと対向する位置に電極４１を配置し、異常のあるコンデンサ３の位置を特定することとしてもよい。この場合、図６に例示するように、コンデンサ異常検出装置４は、例示的に３行４列に配列されているコンデンサ３ごとに設けられた一対の電極４１と、位置特定手段４６とをさらに備える。位置特定手段４６は、電流が流れた電極４１を検出することで、異常のあるコンデンサ３の位置を特定する。

また、複数のコンデンサ３を配備し、コンデンサ異常検出装置４が、図６に示すように、コンデンサ３ごとに配置された電極４１と、位置特定手段４６とを備える場合において、異常のあるコンデンサ３と同列に配置されたコンデンサ３群を、電子機器２との接続から切り離す分離手段をさらに備えることとしてもよい。

図７に、上記分離手段の一例を示す。図７に示すように、コンデンサ異常検出装置４は、例示的に３行４列に配列されたコンデンサ３の列ごとに設けたスイッチ４７と、スイッチ制御部４８とをさらに備える。このスイッチ４７とスイッチ制御部４８とで分離手段を構成する。スイッチ制御部４８は、位置特定手段４６により特定されたコンデンサ３を含む列に配置されたスイッチ４７をＯＦＦにする。

以上のように、実施形態におけるコンデンサ異常検出装置４によれば、コンデンサ３に異常がないときには、導体部３ａと電極４１とが対向する位置に、導体部３ａと電極４１とを離間して配置する一方、コンデンサの内部圧力が上昇し、導体部３ａが隆起したときには、導体部３ａと電極４１とが接触し、電気回路に電流が流れる位置に、導体部３ａと電極４１とを配置することができる。そして、電気回路に電流が流れたときに、外部にアラーム信号を出力することができる。

それゆえ、実施形態におけるコンデンサ異常検出装置４によれば、簡易な構成でコンデンサの異常を検出することが可能となる。

１…電源装置
２…電子機器
３…コンデンサ
３ａ…導体部
３ｂ…カバー部
３ｃ…端子部
４…コンデンサ異常検出装置
４１…電極
４２…電源
４３…抵抗
４４…電圧検出素子
４５…アラーム出力部
４６…位置特定手段
４７…スイッチ
４８…スイッチ制御部

Claims (5)

1. コンデンサの異常を検出するコンデンサ異常検出装置であって、
   カバー部材に覆われているカバー部および前記カバー部材に覆われていない導体部を含んで外周部分が形成されているコンデンサと、
   少なくとも、電極、電源、抵抗を有する電気回路と、を備え、
   前記コンデンサに異常がないときに、前記導体部と前記電極とが対向する位置に、前記導体部と前記電極とを離間して配置し、
   前記コンデンサの内部圧力が上昇し、前記導体部が隆起したときに、前記導体部と前記電極とが接触し、前記電気回路に電流が流れる位置に、前記導体部と前記電極とを配置する、
   ことを特徴とするコンデンサ異常検出装置。
2. 前記電気回路に電流が流れたときに、外部にアラーム信号を出力するアラーム発生手段を、
   さらに備えることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ異常検出装置。
3. 複数の前記コンデンサを配備し、
   ぞれぞれの前記コンデンサの前記導体部と対向する位置に前記電極をそれぞれ配置し、
   電流が流れた前記電極を検出することで、異常のある前記コンデンサの位置を特定する位置特定手段を、
   さらに備えることを特徴とする請求項１または２記載のコンデンサ異常検出装置。
4. 複数の前記コンデンサを、複数列に配列し、
   前記列ごとに、当該列に属する一または複数の前記コンデンサを、電力の供給先となる機器との接続から切り離す分離手段を、さらに備える、
   ことを特徴とする請求項３記載のコンデンサ異常検出装置。
5. 前記分離手段は、前記位置特定手段により特定された前記コンデンサを含む前記列に属する一または複数の前記コンデンサを、電力の供給先となる機器との接続から切り離す、ことを特徴とする請求項４記載のコンデンサ異常検出装置。