JP3726988B2 - 保安装置付コンデンサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は保安装置付コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
アルミ電解コンデンサや金属化紙コンデンサ、含浸型の金属化フィルムコンデンサ等のコンデンサは、含浸液とともにコンデンサ素子をケースに収納し、蓋を取付けて密閉した構造になっている。
ところで、これらのコンデンサは、使用中に発生したガスにより内圧が上昇すると、発煙したり破壊し、さらに、含浸液が漏出して、コンデンサを取付けた基板や周囲の他の電子部品を損傷し、発火や感電等の事故を生じる恐れがある。
【0003】
このような破壊等を防止するために、従来、図19に示す通りの保安装置付コンデンサ60がある。この保安装置付コンデンサ60は、コンデンサ素子61をケース62に収納し、外側用蓋63を取付けて密閉するとともに、コンデンサ素子61と外側用蓋63との間に貫通孔64を有する内側用蓋65を設けている。そして外側用蓋63と内側用蓋65との間に、アルミ製の細いリード線66とリベット67とを溶接して一体化した引出用端子68を接続している。この引出用端子68は、リード線66を外側用蓋63の表面で、はと目端子板からなる外部用端子69に半田70接続するとともに、リベット67を加工してコンデンサ素子61から引き出された内部端子71に接続している。また、外側用蓋63と内側用蓋65との間のケース62の側面に蛇腹状の突起72を設け、引出用端子68と合せて保安装置を形成している。そしてケース62内の圧力が上昇すると、突起72がケース62の側面方向に伸びて外側用蓋63と内側用蓋65との間の距離が長くなり、ケース62の蛇腹状の突起72が伸びる。このため、引出用端子68は、これを引き伸ばす方向の力が加わり、リード線66とリベット67の溶接箇所で切断する。引出用端子68が切断すると、保安装置付コンデンサ60は、組み込まれた回路から電気的に開放され、通電が遮断されるため破壊等から免れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の保安装置付コンデンサ60では、リード線66が1.5mm程度の径であり細いため外部用端子69に溶接等することが非常に困難であり、かつはと目端子板である外部用端子69を密封する目的のため、リード線66を外部用端子69に半田70接続しなければならない。そして、この半田70付け作業は自動化が非常に困難であり、手作業にしてもコストが高くなり、作業時間も長くなる等の欠点がある。
また、保安装置付コンデンサ60は、ケース62内の圧力が上昇して蛇腹状の突起72が伸び、引出用端子68が切断してケース62内の温度が下がり圧力が低下すると、外側用蓋63が、突起72や引出用端子68による支えがなくなり、ケース62内に落ち傾斜したりする。このため、ケース62と外側用蓋63との間に隙間ができケース62内の含浸液が蒸気等になってこの隙間からケース62外に漏出する欠点がある。
さらに、保安装置付コンデンサ60は、蛇腹状の突起72をケース62の側面に対して垂直に突出して設けている。この蛇腹状の突起72はケース62内の圧力の増加に伴って徐々に伸びる。従って、引出用端子68は、引き伸ばす力が徐々に加わり、急には切断しない。このため、リード線66とリベット67とが溶接箇所で途中まで切断された状態や、切断してもリード線66とリベット67とが接近している状態が発生する。これらの状態の場合、大電流が流れたり、アークが発生して異常に発熱する。そして引出用端子68やコンデンサ素子61が燃えたり、発煙したりする恐れがある。
【0005】
本発明は、以上の欠点を改良し、自動化し易く、製造を容易にでき、製造時間を短縮できるとともに、製造コストを低下でき、安価で、かつ、保安装置が作動後等の含浸液の漏出を防止でき、保安機能を向上できる保安装置付コンデンサを提供することを課題とするものである。
【0006】
また、本発明は、安全性をより向上できる保安装置付コンデンサを提供することを課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、コンデンサ素子をケースに収納して外側用蓋により密閉し、この外側用蓋と前記コンデンサ素子との間に内側用蓋を配置し、この内側用蓋と前記外側用蓋との間に機械的な弱点部を有する引出用端子を設けるとともに、この引出用端子を前記外側用蓋の箇所で外部用端子に接続し、前記ケース内の圧力が増加して前記内側用蓋と前記外側用蓋との間隔が長くなることにより前記引出用端子を切断する保安装置付コンデンサにおいて、外部用端子に溶接又はリベット止めして接続する棒状の引出用端子と、前記内側用蓋と前記外側用蓋との間のケースの側面に設けた前記内側用蓋に接触し前記ケース側面に対して斜め上に突出していて、断面が台形状やR状の突起を押しつぶした形状であり、前記ケース内の圧力が増加するときに、前記第1の突起が伸びて広がって前記内側用蓋と前記外側用蓋との間隔が長くなる第1の突起と、及び前記外側用蓋を支持する第2の突起とを有することを特徴とする保安装置付コンデンサを提供するものである。
【0012】
本発明は、内側用蓋と外側用蓋との間のケース側面に設けた、断面が台形状やR状の突起を押しつぶした形状の第1の突起をこの側面に対して斜め上に突出している。
この突出部は、ケース内の圧力の増加に対して、圧力が所定値に達した際に急に伸びる。そして、この突出部の急激な伸びに対して、引出用端子は、機械的な弱点部で短時間に切断し、切断箇所に十分な空隙を生じる。従って、大電流が流れたり等して異常に発熱することなく、コンデンサ素子の発煙や発火等をより防止できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1において、1はコンデンサ素子であり電解液等を含浸している。このコンデンサ素子1は、例えば、陽極箔と陰極箔とを電解紙を介して積層し、巻回し、陽極内部端子2aと陰極内部端子2bとを引き出した構造になっている。陽極箔は、エッチングした高純度のアルミ箔等の弁作用金属箔に酸化皮膜を形成し陽極内部端子2aを接続したものである。陰極箔は、エッチングしたアルミ箔等の弁作用金属箔に陰極内部端子2bを接続したものを用いる。電解紙はマニラ紙やクラフト紙等を用いる。
また、コンデンサ素子1としては、他に、コンデンサ紙やプラスチックフィルムに亜鉛等を真空蒸着等した金属化紙や金属化フィルムを巻回し、巻回後、両端面にメタリコンを設け、このメタリコンにリード線を接続する構造のものを用いてもよい。
【0014】
そして電解液等の含浸液を含浸したコンデンサ素子1をケース3に互いに底面を接触し収納している。
ケース3は、ほぼ円筒形に形成してあり、アルミ等の金属からなり、150〜200℃程度の温度で焼なまし処理してある。
そしてこのケース3には内面を一周して各々内側に突出した第1の突起4、第2の突起5及び第3の突起6の3種類の突起を設けている。
【0015】
すなわち、第1の突起4は、断面が台形状やR状の突起を押しつぶした形状であり、蛇腹状等になっていて、ケース3の側面に対して斜めに突出している。
なお、押しつぶす前の突起の形状はR状よりも台形状の方がよい。すなわち、R状の突起を押しつぶすと第1の突起4がケース3の内周に沿って波状に形成され易い。これに対して、台形状の突起を押しつぶした場合には、第1の突起4は波状になり難く、その先端がケース3の側面方向に対してほぼ同じ高さに形成できる。
また、第1の突起4は、ケース3の側面の上下に沿って2以上設けてもよく、ケース3の大きさ等に合わせて任意数だけ設けてもよい。
さらに、第1の突起4はケース3の側面に対して垂直である90度以外の角度、すなわち斜めに突出している。この場合、ケース3内の圧力の増加に対して、圧力が所定値に達した際に、この第1の突起4はケース3の側面方向に急に伸びて広がる作用を有している。そして第1の突起4が急激に伸びると、引出用端子7a及び7bは、弱点部8a及び8bの箇所で短時間のうちに切断する。従って、弱点部8a及び8bに大電流が流れたり等して異常に発熱したりすることなく、コンデンサの発煙や発火等をより効果的に防止できる。
そして第1の突起4は蛇腹状でなくてもよく、第2の突起5よりも高さが高い形状であればよい。
【0016】
また、第2の突起5は、第1の突起4よりもケース3の口9に近い方に設けられていて、断面が台形状で、高さが第1の突起4よりも低くなっている。なお、この第2の突起5の断面はR状等の他の任意の形状であってもよい。そしてこの第2の突起5に外側用蓋10を載せて、第2の突起5により外側用蓋10を支持している。
【0017】
さらに、第3の突起6は、ケース3の側面に沿って第1の突起4よりもケース3の口9からより離れた位置に設けてあり、断面が台形状で、第2の突起5とほぼ同一の高さになっている。この場合も、断面はR状等の他の形状であってもよい。そしてこの第3の突起6に内側用蓋11を載せて、第1の突起4と合せてこの内側用蓋11を表面と裏面とから挟んで固定している。
【0018】
外側用蓋10は、第2の突起5に支持され、ケース3の口9を折り曲げて第2の突起5に押し付けられ、ケース3に固定されている。そして外側用蓋10は、ベークやエポキシ樹脂、紙フェノール樹脂等の円板状の絶縁基板に、同径のエチレン・プロピレン・ターポリマーゴム等のゴムやポリプロピレンシート等を張付けた円板状の積層体からなり、陽極用の引出用端子7a及び陰極用の引出用端子7bが貫通する貫通孔12a及び12bを設けてある。なお、紙フェノール樹脂板等にはギ酸等の有害な不純物が含まれていて、この不純物が含浸液中に混入すると、コンデンサ素子1は腐食する。そして外側用蓋10には含浸液に接する面にポリプロピレンシート等を張付けているため、不純物が含浸液中に混入するのを防止できる。また、ポリプロピレンシート等を張付けているためトラッキング電圧CTIが高く、含浸液が付着してもトラッキングを発生し難くできる。
【0019】
また、内側用蓋11は、ベークやエポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド、紙フェノール樹脂等の円板状の絶縁基板に周径のポリプロピレンシート等の高分子シート等を積層した積層体からなり、ガス透過用の貫通孔13と、引出用端子7a及び7bを貫通して取付けるための貫通孔14a及び14bとを設けている。この内側用蓋11も、ポリプロピレンシート等を張付けているため、不純物が含浸液中に混入するのを防止でき、トラッキングを発生し難くできる。さらに、引出用端子7a及び7bの貫通する貫通孔14a及び14bから離れた周辺にガス透過用の貫通孔13を設けた場合には、含浸液は内側用蓋11の周辺に溜り、引出用端子7a及び7bの貫通箇所には溜り難くなる。従ってトラッキングの発生を防止し易くなる。
【0020】
引出用端子7a及び7bは、外部用端子15a及び15b、外側用蓋10、内側用蓋11並びに外側用蓋10と内側用蓋11との間に配置したスペーサ16を貫通している。そして引出用端子7a及び7bの一端を外側用蓋10の表面で外部用端子15a及び15bに超音波や電気等により溶接している。また、その他端を内側用蓋11の裏面でコンデンサ素子1から引き出した陽極内部端子2a及び陰極内部端子2bにリベット止めしている。
なお、引出用端子7a及び7bに外部用端子15a及び15bをリベット止めする構造にしてもよい。また、引出用端子7a及び7bにコンデンサ素子1の陽極内部端子2a及び陰極内部端子2bを溶接してもよい。
引出用端子7a及び7bは、通常の純度のアルミ金属等からなる各々2個の棒状の金属部材7a−1及び7a−2並びに7b−1及び7b−2どうしを超音波や電気等により溶接して一体化したものである。そしてその一方の金属部材7a−1及び7b−1は、一端にツバ17a及び17bを有し、このツバ17a及び17bの箇所で外部用端子15a及び15bに溶接しまたはリベット止めし、他端を先細りのテーパー状に形成している。また、他方の金属部材7a−2及び7b−2は、一端を陽極内部端子2a及び陰極内部端子2bにリベット止めして接続し、途中にツバ18a及び18bを設けて内側用蓋11の裏面に接触し、他端を先細りのテーパー状に形成している。そして金属部材7a−1及び7b−1と金属部材7a−2及び7b−2とをテーパー状の端部で互いに溶接して一体化している。
なお、引出用端子7a及び7bは溶接部がテーパー状になっているが、テーパー状に先細りにしないで途中の太い径の箇所と同径等の棒状にして形成してもよい。そして溶接部をテーパー状としない金属部材を用いる場合、溶接部に孔が形成される構造にしてもよい。さらに、引出用端子7a及び7bを一個の棒状の金属部材で形成してもよく、この場合、一部を細くしたり、孔を設けたり、あるいはこれらを組合せることにより機械的な弱点部とする。
【0021】
なお、この溶接部は、ほぼ内側用蓋11の貫通孔14a及び14bの箇所に位置している。また、溶接部は引出用端子7a及び7bの機械的な弱点部8a及び8bとなる箇所であり、どの位置に設けてもよい。そして特に溶接部を内側用蓋11や外側用蓋10の位置等に設けることにより、製造時に、引出用端子7a及び7bがこの弱点部8a及び8bで変形したり、誤って切断する等の不良を防止できる。しかし、引出用端子7a及び7bが弱点部8a及び8bで切断したとき、外側用蓋10の方を貫通する金属部材7a−1及び7b−1の先端が内側用蓋11の貫通孔14a及び14b内やその近傍に位置した状態にあると貫通孔14a及び14b内壁に付着している含浸液を通って、金属部材7a−1及び7a−2並びに7b−1及び7b−2間に電流が流れたり、トラッキングを生じる恐れがある。従って、第1の突起4の高さを十分高くしたり等してその伸びが長くなるようにし、切断後、金属部材7a−1及び7b−1の先端が内側用蓋11の貫通孔14a及び14bから十分離隔できるようにする方が好ましい。
【0022】
そして外側用蓋10と内側用蓋11との間に配置したスペーサ16は、図2にも示す通り、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性の材質からなり、厚さの厚い円板状で、中央部に一方の端から他方の端に至る幅の広い溝19を有し、かつその溝19の位置に引出用端子7a及び7bが貫通する貫通孔20a及び20bと、貫通孔20a及び20bの間に位置し溝19の幅方向に向って延長した長方形状のスリット21とを設けた形状になっている。この場合、スリット21は、引出用端子7a及び7b間の絶縁性を向上するために、浴面距離を長くするものである。なお、スペーサ16は、その側面にケース3の第1の突起4が接触する程度の外径になっているが、第1の突起4との間に空隙を生じる程度の小さい外径であってもよい。
【0023】
そして引出用端子7a及び7bを貫通孔20a及び20bに貫通するとともに、その両端を外部用端子15a及び15b並びに陽極内部端子2a及び陰極内部端子2bに接続することにより、スペーサ16を外側用蓋10と内側用蓋11との間に挟んで固定する。
【0024】
また、ワッシャ22a及び22bを引出用端子7a及び7bにはめ込み、スペーサ16の内面に押し付けている。このワッシャ22a及び22bは、アルミ等の金属製で、図3に示す通り、中央部に向って円錐状に突出した形状であり、スペーサ16に押し付けることによって偏平化する。
そしてこのワッシャ22a及び22bにより、引出用端子7a及び7bの一端を外部用端子15a及び15bごと外部用蓋10の表面に食込ませてケース3の密閉性を向上し、かつ、引出用端子7a及び7bが切断後に外側用蓋10から抜けるのを防止している。
【0025】
外部用端子15a及び15bは、CE692形等のほぼL字形で、互いに逆向きに配置してあり、基部15a’及び15b’に貫通孔23a及び23bを設け、この貫通孔23a及び23bに引出用端子7a及び7bを貫通する構造になっている。なお、CE693形等のブランク端子等を合せて設けてもよい。
【0026】
そしてケース3の外周の底面には絶縁性のプレート24を当てている。また、ケース3の側面全部と外側用蓋10及び底面の一部とを絶縁性のチューブ25により被覆している。
【0027】
なお、引出用端子及びスペーサとしては、他に図4〜図9に示す通りの構造のものを用いてもよい。この場合、図1と同一のものは同一の符号で表す。
すなわち、図4(イ)に示す棒状の引出用端子30は、2個の金属部材30―1及び30―2を溶接して一体化したものである。そして、一方の金属部材30―1は、外側用蓋10の貫通孔12aと、スペーサ31に設けた貫通孔32とを貫通し、一端を外部用端子15aに溶接やリベット止めして接続するとともに、他端にツバ33を設け、このツバ33をスペーサ31の内面に接触している。また、他方の金属部材30―2は、内側用蓋11に設けた貫通孔14aを貫通し、一端を先細りのテーパー状にして前記の金属部材30―1のツバ33を有する端に溶接するとともに、途中に内側用蓋11の裏面に接するツバ34を設け、他端を陽極リード線2a等にリベット止め等して接続できるように先細りのテーパー状にしている。
また、スペーサ31は、図4(ロ)に示す通り、円板状で、溝やスリットがなく、貫通孔32が大径部32―1と小径部32―2の2段になっている。そして金属部材30―1が小径部32―2を貫通するとともに、ツバ33が大径部32―1の上面に接触している。
【0028】
また、図5に示す引出用端子35も2個の金属部材35―1及び35―2を溶接して一体化したものである。そして一方の金属部材35―1は、外側用蓋10の貫通孔12aと、スペーサ36の貫通孔37とを貫通し、一端を外部用端子15aに溶接やリベット止めして接続し、途中にスペーサ36の内面に接触するツバ38を設け、他端を先細りのテーパー状にし内側用蓋11の近傍まで延長している。また、他方の金属部材35―2は、内側用蓋11の貫通孔14aを貫通し、一端を先細りのテーパー状にしてもう一方の金属部材35―1の端に溶接し、他端にツバ39を設け内側用蓋11の裏面に接触している。なお、スペーサ36はスペーサ31と同形になっている。
【0029】
さらに、図6に示す引出用端子40は、1個の金属部材からなり、一端を外部用端子15aに溶接やリベット止めして接続するとともに、途中にスペーサ41の内面に接触するツバ42と、このツバ42の下方に位置する貫通孔43とを各々設け、他端を先細りのテーパー状にして陽極内部端子2a等にリベット止め等して接続する形状にしている。また、ワッシャ44をこの引出用端子40のテーパー状の端からはめ込んで、内側用蓋11の裏面に接触し、押しつけ、引出用端子40を固定している。この引出用端子40はツバ42の下方に設けた貫通孔43の箇所が機械的な弱点部となる。この場合も、スペーサ41はスペーサ31と同形になっている。
【0030】
そして図7に示す引出用端子45は、図1の引出用端子7aと類似した形状であり、途中に溶接箇所が無く、1個の金属部材からなり、一部を細くして機械的な弱点部46としている点が異なっている。この引出用端子45は、引出用端子7aと比較して、溶接箇所がないため、製造し難く、切断し難い。
【0031】
また、図8に示す引出用端子47も、図1の引出用端子7aと類似した形状であり、外側用蓋10を貫通する方の金属部材47―1は、金属部材7a―1と同形である。しかし、内側用蓋11を貫通する方の金属部材47―2は、金属部材7a―2と異なり、両端がテーパー状で、途中にツバ18が無く、ワッシャ48をはめ込んでいる。この引出用端子47は、予め2個の金属部材47―1及び47―2を溶接して一体化し、その後、外部用端子15aに溶接又はリベット止めして接続し、外側用蓋10、スペーサ16及び内側用蓋11を貫通してワッシャ48をはめ込んで固定でき、図1の保安装置付コンデンサ26に比較して製造が容易になる。
【0032】
なお、各引出用端子7a,7b,30,35,40,45及び47は、弱点部以外の箇所をほぼ2.5mm以上の径とする方がよく、折り曲げに対する強度を大きくでき、取付作業時において屈曲したり、切断するなどの不良を防止できる。
【0033】
そして、スペーサ50は、図9に示す通り、中央部に溝を設けず、ストレートな貫通孔51を設けた構造のものを用いてもよい。この場合、このスペーサ50を、図1に示す通り、外側用蓋10と内側用蓋11とを貫通する前に予め2個の金属部材7a―1及び7a―2並びに7b―1及び7b―2を溶接して一体化できない。また、金属部材7a―1及び7b―1を外側用蓋10に貫通してワッシャ22a及び22bをはめ込んで固定する引出用端子7a及び7bと組み合わせて用いるとき、溶接部は内側用蓋11の貫通孔14a及び14bの箇所に位置する。従って、引出用端子7a及び7bが切断後、金属部材7a―1及び7b―1の先端を内側用蓋11から十分に離隔させ、それにより内側用蓋11に付着した電解液によって導通したり、トラッキングが生じるのを防止するため、ケース3に設ける第1の突起4の高さをより高くするなどの構造にする必要がある。
【0034】
次に、本発明の実施の形態の保安装置付コンデンサ26の製造方法を説明する。
先ず、例えばアルミ等の弁作用金属をエッチングし、陽極酸化処理をして酸化皮膜を形成した陽極箔に、陽極内部端子2aをコールドウェルド法やかしめつけ法等により接続する。また、陰極箔に陰極内部端子2bをコールドウェルド法等により接続する。そしてこの陽極箔と陰極箔とを電解紙を介して重ね合せて巻回し、コンデンサ素子1を形成する。次に、コンデンサ素子1に真空含浸法や真空加圧含浸法等により電解液を含浸する。
【0035】
また、金属部材7a−1及び7b−1を、外部用端子15a及び15bの貫通孔22a及び22bに貫通し、超音波溶接や電気溶接等の溶接又はリベット止めにより互いに接続する。
【0036】
そしてこの接続後の金属部材7a−1及び7b−1のテーパー状の端を外側用蓋10の貫通孔12a及び12b並びにスペーサ11の貫通孔20a及び20bに貫通する。貫通後、金属部材7a−1及び7b−1にワッシャ22a及び22bを偏平化するほどきつくはめ込んでスペーサ16の内面に押し付けるとともに、外部用端子15a及び15bの基部15a’及び15b’を外側用蓋10の表面にくい込ませる。
これにより、図10に示す通り、金属部材7a−1及び7b−1、外部用端子15a及び15b、外部用蓋10、スペーサ16を一体化する。
また、図11に示す通り、他方の金属部材7a−2及び7b−2の端を内側用蓋11の貫通孔14a及び14bに貫通する。
そして、金属部材7a−1及び7b−1の端と、金属部材7a−2及び7b−2の端とを接触して超音波溶接等して互いに溶接する。
これにより、図12に示す通り、引出用端子7a及び7b、外部用端子15a及び15b、外側用蓋10、スペーサ16及び内側用蓋11を一体化する。
【0037】
一体化した後、内側用蓋11から突出している引出用端子7a及び7bの端に、コンデンサ素子1の陽極内部端子2a及び陰極内部端子2bをリベット止め等して接続する。
【0038】
また、アルミ等の金属板を用い、有底円筒状のケースを形成する。ケース3を形成後、必要に応じてアニール処理をする。このアニール処理によりケース3は伸びに対する抵抗力が低下する。このため、ケース3内の圧力が増加した場合に、内側用蓋11と外側用蓋10との間のケース3の側面に設ける蛇腹状等の第1の突起4が伸び易くなり、引出用端子7a及び7bが切断し易くなる。しかし、外側用蓋10を支持し、密閉性を維持するために設ける第2の突起5も伸び易くなり、外側用蓋10を支持し難くなる。また、ケース3の口9の部分を折り曲げて外側用蓋10を取付ける場合に、この外側用蓋10を保持する強度が低下する。従って、第1の突起4の伸び易さと、第2の突起5及びケース3の口9により外側用蓋10を支持等できる程度にその形状を維持する強度のバランスを考慮してアニール条件を決める必要がある。このようなアニール温度としては、150〜200℃の範囲が好ましく、特に170℃程度が好ましい。
【0039】
そして図13に示す通り、円周状の面の中央部に突起52を設けた円板状の治具53を有底円筒状のケース54の外周に押し付け、回転させながら外周に沿って移動させることにより、ケース54に内側用蓋11を支持するための第3の突起6を形成する。この際、第3の突起6の肉厚が薄くなるのを防止するために、ケース54の口55の部分に押し治具56を当て、これをケース54の底の方に押しながら、形成作業を行った方が好ましい。
【0040】
第3の突起6を形成後、図14に示す通り、コンデンサ素子1をケース54に挿入し、外側用蓋10等と一体化された内側用蓋11をこの第3の突起6の上に載せる。
【0041】
そして内側用蓋11を第3の突起6の上に配置した後、この第3の突起6を形成したのと同様な方法で、図15に示す通り、内側用蓋11と外側用蓋10との間のケース54の側面に突起57を形成する。そして図16に示す通り、この突起57を押しつぶして蛇腹状等の第1の突起4を形成する。
【0042】
第1の突起4を形成した後、高温雰囲気中において、段階的に昇圧しながら最終的に定格電圧以上の電圧をコンデンサ素子1に印加して、これをエージング処理する。
【0043】
エージング処理後、第3の突起6を形成したのと同様な方法で、図17に示す通り、外側用蓋10の裏面に接触して第2の突起5を形成する。この第2の突起5は、その高さが第1の突起4よりも低く、そのため第1の突起4よりも伸び難くなっている。
【0044】
第2の突起5を形成した後、図1に示す通り、ケース3の口9を折り曲げて、外側用蓋10の表面に食込ませ、外側用蓋10をケース3に固定し、ケース3を密閉する。
ケース3を密閉後、ケース3の底面にプレート24を当て、チューブ25を被覆して、保安装置付コンデンサ26を形成する。
【0045】
上記の通りに形成した保安装置付コンデンサ26は、コンデンサ素子1から水素ガス等が発生すると、内側用蓋11に設けたガス透過用の貫通孔13を通して内側用蓋11と外側用蓋10との間の空間にそのガスが拡散し、空間の圧力が高くなる。そして図18に示す通り、このガス圧が所定値に達すると、第1の突起4がケース3の側面方向に急に伸びて、引出用端子7a及び7bが弱点部8a及び8bの箇所で切断する。引出用端子7a及び7bが切断すると、保安装置付コンデンサ26は、回路から開放され、電流が流れなくなり、ケース3内の圧力の増加が止む。すなわち、主としてケース3に設けた第1の突起4と、機械的な弱点部8a及び8bを設けた引出用端子7a及び7bとからなる保安装置が作動することによって、保安装置付コンデンサ26は破壊を免れることができる。
【0046】
また、ケース3に設けた第2の突起5は、第1の突起4よりも高さが低いため、第1の突起4が変形して伸びた状態になっても、ほとんど変形しない。このため、外側用蓋10は、引出用端子7a及び7bが切断しても、第2の突起5により支持され、ケース3内で傾斜等することがない。従って、保安装置が作動後も、外側用蓋10によってケース3の密閉性を維持でき、含浸液が漏出する等の不良を防止できる。
【0047】
なお、引出用端子7a及び7bを棒状にしているため、外部用端子15a及び15bに接続し易い。そして溶接やリベット止めして接続することによりその接続作業を容易に自動化できる。
さらに、第1の突起4は、ケース3の側面に対して斜めに突出しているため、ケース3内の圧力が増加し、所定値に達した際に急に伸びる。このため、引出用端子7a及び7bは、弱点部8a及び8bで短時間に切断し、この切断箇所に十分な空隙を生じる。従って、この弱点部8a及び8bに大電流が流れたり等して異常に発熱したりすることなく、コンデンサ素子1の発煙や発火等を防止できる。
そして、外側用蓋10と内側用蓋11との間に両者の間隔を保持するスペーサ16を設けているため、引出用端子7a及び7bを外側用蓋10、スペーサ16及び内側用蓋11に貫通して取付けた後に、コンデンサ素子1から引き出した陽極内部端子2a及び陰極内部端子2bに溶接したりリベット止めして接続する際に、引出用端子7a及び7bに機械的な力が加わっても、引出用端子7a及び7bが屈曲するのをスペーサ16により防止できる。
【0048】
【実施例】
次に、定格400WV,220μFで、大きさが径30mm、長さ37mmのアルミ電解コンデンサの実施例について、保安装置の動作状況及び密閉状態を測定した。
【0049】
なお、実施例は図1に示す通りの構造とする。そしてケース3は、径30mm、側壁の肉厚が0.4mm、底面の肉厚が1mmの有底円筒状で、アルミ材からなり、温度170℃でアニール処理をしている。
そしてこのケース3に突起を押しつぶして形成した高さ2.6mmの蛇腹状の第1の突起4を設ける。また、外側用蓋10を支持する第2の突起5は巾4mm、高さ1mmとする。さらに、内側用蓋11を支持する第3の突起6も巾4mm、高さ1mmとする。
【0050】
また、外側用蓋10は、径29mm、厚さ3mmの円板状で、紙基材フェノール樹脂板の表面にエチレン・プロピレン・ター・ポリマーゴムを積層し、裏面に薄いポリプロピレンシートを積層した積層体からなり、引出用端子7a及び7bが貫通する径2.6mmの貫通孔12a及び12bを有している。
【0051】
内側用蓋11は、径29mm、厚さ2mmの円板状で、紙基材フェノール樹脂板の両面に薄いポリプロピレンシートを積層した積層体からなり、引出用端子7a及び7bが貫通する径2.6mmの貫通孔14a及び14bを有するとともに、中心から13mm離れた3箇所の位置にガス抜き用の径1mmの貫通孔13を有している。
【0052】
引出用端子7a及び7bは、2個のアルミ製の棒状の金属部材7a−1及び7a−2並びに7b−1及び7b−2を超音波溶接して一体化したものとする。そして一方の金属部材7a−1及び7b−1は、中心部分が径2.5mmの円筒状で、溶接部の先端が径1.5mmの形状になっている。また、他方の金属部材7a−2及び7b−2は、中心部分が径2.5mmの円筒状で、一端の溶接部の先端が径1.5mmになっている。
【0053】
外部用端子15a及び15bは、鉄材を半田メッキした、CE692形の端子板を用いる。
【0054】
スペーサ16は、径24mm、厚さ5mmのフェノール樹脂製の円板状で、中央部を横断する溝19の巾を9mm、この溝19の箇所に設けた貫通孔20a及び20bを径2.6mm、長さ2mmの大きさとし、互いに中心から8mm離して2ケ設け、この2ケの貫通孔20a及び20bの間に巾3mmのスリットを溝19の巾方向に設けている。
【0055】
ワッシャ22a及び22bは、引出用端子7a及び7bにはめ込んだ状態において、外径が5mm、内径が2.3mm、厚さが1mmで、引出用端子に0.1mm食込んでいる。
【0056】
そして各試料に600VDC,7Aの直流電源を接続して過電圧を印加し、引出用端子が切断し、保安装置が動作しても、そのまま10時間印加する。
測定結果を表1に示した。なお、保安装置が作動するとは、引出用端子が切断した状態を表わす。また、作動時間とは過電圧を印加してから引出用端子が切断するまでの時間を表わす。そして、切断距離とは、引出用端子が切断した後の離隔した金属部材間の距離を表わす。さらに、密閉状態は過電圧を10時間印加後の密閉性を測定した。
【0057】
以下余白
【表1】
【0058】
表1から明らかな通り、過電圧を印加後、保安装置は正常に作動する。そしてケースの口の折り曲げ状態が緩んで外側用蓋の取付け状態が不十分になったり、ケースに亀裂や貫通孔が生じたり、発煙したり、通電を遮断できなかったりする等の異常は認められなかった。また、切断距離も内側用蓋の厚さ以上あり、かつ、空隙での絶縁耐圧が11KV/mm程度であることを考慮すると、トラッキング等の恐れもない。さらに、密閉状態も正常であり、密閉不良は発生しなかった。
【0059】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、コンデンサ素子をケースに収納して外側用蓋により密閉し、この外側用蓋とコンデンサ素子との間に内側用蓋を配置するとともに、この内側用蓋と外側用蓋との間に機械的な弱点部を有する引出用端子を設け、ケース内の圧力が増加して内側用蓋と外側用蓋との間隔が長くなることにより引出用端子を切断する保安装置を設けたコンデンサにおいて、断面が台形状やR状の突起を押しつぶした形状の第1の突起をケース側面に対して斜め上に突出しているため、発煙や発火等をより防止し易く、安全性のより優れた保安装置付コンデンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の断面図を示す。
【図2】スペーサの斜視図を示す。
【図3】ワッシャの断面図を示す。
【図4】本発明の他の実施の形態に用いる外部用端子、引出用端子、外側用蓋、スペーサ及び内側用蓋を一体化した状態の半断面図及びスペーサの斜視図を示す。
【図5】本発明の他の実施の形態に用いる外部用端子、引出用端子、外側用蓋、スペーサ及び内側用蓋を一体化した状態の半断面図を示す。
【図6】本発明の他の実施の形態に用いる外部用端子、引出用端子、外側用蓋、スペーサ及び内側用蓋を一体化した状態の半断面図を示す。
【図7】本発明の他の実施の形態に用いる外部用端子、引出用端子、外側用蓋、スペーサ及び内側用蓋を一体化した状態の半断面図を示す。
【図8】本発明の他の実施の形態に用いる外部用端子、引出用端子、外側用蓋、スペーサ及び内側用蓋を一体化した状態の半断面図を示す。
【図9】本発明の他の実施の形態に用いるスペーサの斜視図を示す。
【図10】外部用端子、一方の金属部材、外側用蓋及びスペーサを一体化した状態の半断面図を示す。
【図11】内側用蓋に金属部材を取付けた状態の半断面図を示す。
【図12】外部用端子、引出用端子、外側用蓋、スペーサ及び内側用蓋を一体化した状態の半断面図を示す。
【図13】ケースに第3の突起を形成する状態の正面図を示す。
【図14】第3の突起を形成したケースにコンデンサ素子及び一体化された外側用蓋及び内側用蓋を収納した半断面図を示す。
【図15】ケースに第1の突起とする前の突起を形成した状態の半断面図を示す。
【図16】ケースに第1の突起を形成した状態の半断面図を示す。
【図17】ケースに第2の突起を形成した状態の半断面図を示す。
【図18】保安装置が作動した後の本発明の実施の形態の半断面図を示す。
【図19】従来の保安装置付コンデンサの半断面図を示す。
【符号の説明】
1…コンデンサ素子、 3…ケース、 4…第1の突起、 5…第2の突起、
7a,7b,30,35,40,45,47…引出用端子、
8a,8b,46…弱点部,10…外側用蓋、 11…内側用蓋、
15a,15b…外部用端子、 16,31,36,41,50…スペーサ、
26…保安装置付コンデンサ。
Claims (1)
- コンデンサ素子をケースに収納して外側用蓋により密閉し、この外側用蓋と前記コンデンサ素子との間に内側用蓋を配置し、この内側用蓋と前記外側用蓋との間に機械的な弱点部を有する引出用端子を設けるとともに、この引出用端子を前記外側用蓋の箇所で外部用端子に接続し、前記ケース内の圧力が増加して前記内側用蓋と前記外側用蓋との間隔が長くなることにより前記引出用端子を切断する保安装置付コンデンサにおいて、外部用端子に溶接又はリベット止めして接続する棒状の引出用端子と、前記内側用蓋と前記外側用蓋との間のケースの側面に設けた前記内側用蓋に接触し前記ケース側面に対して斜め上に突出していて、断面が台形状やR状の突起を押しつぶした形状であり、前記ケース内の圧力が増加するときに、前記第1の突起が伸びて広がって前記内側用蓋と前記外側用蓋との間隔が長くなる第1の突起と、及び前記外側用蓋を支持する第2の突起とを有することを特徴とする保安装置付コンデンサ。
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