JPS63503500A - コンデンサー回路遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コンデンサーロ　゛ 光凱■宜景 本発明は、電気的コンデンサーの回路遮断器に関する。

コンデンサーの劣化は、密閉されたコンデンサーケース内の内部圧力を増加し、 ついには液体誘導体の破壊及び漏洩をひき起すガスを概して発生する。圧力感応 式遮断器が、内部圧力に応じて容量性要素との電気的接続を断ってガスの集積を 止めることにより破壊を防止するためにコンデンサーケースの中で時折使用され ている。

公開された欧州特許出願第０−０９３−４５５−Ａ２号には、コンデンサーがプ ラスチック製容器カバーの一部である中央ディスクに取付けられた端子を有して いる遮断器が示されている。中央ディスクは、中央ディスクが内部圧力に応じて 容器から離れ得るように中位に変形しうる「壁面が薄くなった環状の壁部又はウ ェブ」によりカバーの周縁リムに連結されている。容量性要素は、プラスチック 製容器の内周のリムにより維持されており、従って、中央ディスクが上方に移動 した時に、中央ディスクは端子を容量性要素に接続する金属導体を最終的に切断 する。

圧力感応式遮断器が電気的接続を切断した後、時折内部圧力が低下しそれでカバ ーと端子がもとの位置に復帰する。その位置で電気的再結合又は電気放電が起り 得る。

光則Ω且翌 本発明の一般的な特徴はコンデンサーにあり、そこにおいて遮断機構が、電気的 切断を起すべくコンデンサー内で所定の物理的条件に応じて作動する作動装置を 備え、さらに、作動装置は限定された数の静止位置を通る作動範囲を有しかつ作 動装置がまだ静止位置の一つにない時に静止位置の一つに向って移動すべく機械 的に予め偏倚されている。

本発明の好適実施例は、下記の特徴を有している。物理的条件はコンデンサー内 の内部ガス圧力であり、そして作動装置はその圧力に応じて作動する。作動装置 は、ハウジングの壁体（例えば、Ｍ）の一部を備えている。作動装置は、ヒンジ 区域により壁の一部とハウジングへ連結された少くとも一つの剛性を有する部分 を有する支持部によりハウジングへ取付けられている。壁の一部はディスク状に なっており、支持部は剛性のある円環状のリムとなっている。さらに、ヒンジ区 域は可撓性を有する環状リングとなっている。いくつかの実施例においては、一 つの剛性を有する部分と、二個所のヒンジ区域と、二個所の静止位置とを有して いる。他の実施例においては、ヒンジ区域により相互に連結された二つの剛性を 有する部分と、三個所の静止位置を有している。さらに別の実施例では、壁部よ り薄い環状のリムを有している。コンデンサ一端子は作動装置に設置されている 。電気的接続は、端子と容量性要素との間の伝導体を備えており、さらに遮断機 構は作動装置の動作に関連した固定位置で各伝導体を保持する装置を備えている 。容量性要素はハウジングの内側に超音波溶接された芯部を備えている。他の実 施例では、パネルが容量性要素と端子との間に挿入されている。ハウジングはプ ラスチック製でありかつ蓋を有し、その蓋に作動装置が取り付けられている。作 動装置はポリプロピレン製である。容量性要素は、コンデンサーの通常作動温度 より上のかつコンデンサー巻線の引き続き起る破損が発生する温度より下のドロ ップポイント（ｄｒｏｐ　ｐｏｉｎｔ）を有する誘電性含浸剤（すなわちポリブ チレン及びポリエチレンの混合物）を備えている。他の実施例では、ハウジング のプラスチックと化学反応を起さない液体誘電性含浸剤を有している。

本発明の他の一般的特徴は、コンデンサーの中に端子が設置されかつハウジング から突き出しており、そのハウジングは端子を囲むリムを備えかつ端子を絶縁す る誘電性材料で充填されていることである。

容量性要素は、圧力が高まった時に迅速かつ効果的に断路することである。作動 装置は断路を支援すべく飛び上りそして再接続しないように飛び上った位置に留 まる。コンデンサー全体は容易に製造される。作動装置に端子を設置することは 容量性要素から離れる端子の動作を確実にする。端子が十分に絶縁された時、コ ンデンサーは狭い容器の中で安全に使用され得る。

他の利点及び特徴は好適実施例及び特許請求の範囲の記載から明確になるであろ う。

好五尖旌炎夏記載 我々はまず図面の簡単な説明する。

凹−皿 第１図はコンデンサーの斜視図、 第２図は第１図のコンデンサーの２−２線で切断した図式的側部断面図、 第３図は特許請求の範囲第１項のコンデンサーの２−２線にそって切断した拡大 側部断面図、 第４図は第１図のコンデンサーケースの底部付近の一部の側部断面図、 第５図は第１図のコンデンサーケースの床面の一部平面図、第６図、７図は第３ 図の容量性要素芯部の側部断面図及び平面図、 第８図は断路後の第３図の様な拡大側部断面図、第９図は代案のヒンジ配置を使 用した蓋の三個所の異った位置を示す、第１図のコンデンサー蓋の一部を表わす 一連の側部断面図、 第１０図は第３図と別の実施例の片側を示す側部断面図、第１１図は別案のコン デンサーカバーの一部を示す側部断面図、第１２図は別案の容量性要素の芯の一 部を示す側部断面図、第１３図、１４図は別案のコンデンサーカバーを示す等尺 の側部断面図、 第１図を参照すると、コンデンサー１０は、２個の端子１８．２０が設置された 射出成型されたポリプロピレン製カバー１６〔例えば、モンマウス・プラスチッ ク（Ｍｏｎｍｏｕｔｈ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　）社から入手できるポリプロピレン 製品ＮαＰＰ−４０２から、又は、ニー・シャルマン（Ａ、　Ｓｃｈｕ１ｍａ’ ｎ）社から入手できるポリフラム（Ｐｏｌｙ−ｆｌａｍ）　ＲＰＰ　１０５８か ら造られる〕を有する射出成型された丸型のポリプロピレンプラスチックケース １４の内側にコンデンサーロール１２を備えている。ケース１４はコンデンサー を取付けるため上部に扇形の外側リムを有している。

第２図を参照すると、端子２０は、絶縁されてない錫メッキされた銅又は錫メッ キされた銅線３０を介してコンデンサーロール１２に電気的に連結（慣用の方法 で）されている。端子１８は、中空のポリプロピレン製コンデンサー芯部３４を 貫通する、又は容量性要素の外側をとり巻く絶縁電線３２を介してロール１２の 底部に電気的に連結（慣用の方法で）されている。コンデンサーロール１２は、 誘電性材料３６により取り巻かれかつその中に埋め込まれている。

第３図を参照すると、端子１８．２０は、アイレフト設計されたものでかつカバ ー１６の剛性を有する中央ディスク部分４４の通路穴４２を貫通してそう人され た管状部分４０を備えている。管状部分４０の端部４６は端子１８．２０を所定 の位置に保持すべくディスク４４の下側に接して折り曲げられている。

銅線３０は、きつく引張られかつはんだ５０により端子２０に取付けられており 、そして注意深く機械加工された切れ目を備えている。その切れ目により銅線を 切断するに必要な張力の強さ〔例えば、６．８　ｋｇ　（１５ポンド）〕が注意 深く制御され得る。絶縁電線３２は、同様にきつく引張られかつはんだ５２によ り端子１８に取付けられた絶縁されてない錫メッキされた銅伝導体（それもまた 切れ目を付けられてもよい）を露出させるべく被覆が取り除かれている。もし電 線３２が切れ目を備えていない場合には、銅線はカバー１６が銅線３０の切れ目 を動かして破断し得るようにきつく引張られずにゆるめたままの状態である。

中央ディスク４４に加えて、カバー１６は、ケース１４の内側壁に超音波溶接さ れた剛性のあるＬ字形（断面形状において）周縁部５６を備えている。カバー１ ６のパネル５４は、端子１８と２０との間に絶縁遮蔽を形成している。ヒンジ部 分５８は周縁部分５６と中央ディスク４４に連結されている。ヒンジ部分５８は 、リング状の形状をしており、垂直面に対して望ましくは３０度ないし４５度の 角度で配置されそしてＥｌｌ性を有する部分５９を備えている。

内部溝６０．６２と外部溝６６．６８は、剛性を有する部分５９の外周縁（そこ で該部分５９は周縁部分５６と接合する）に及び該部分５９の内周縁（そこで該 部分５９は中央ディスク４４と接合する）に伸びている。

溝６０．６２，６６．６８は、内部溝と外部溝とが対になり各りの対は例えば６ ０．６６の様に垂直方向に揃った状態で配置されている。

従って、これらの溝は、容器内で内部圧力が上昇した時に折れ曲る２個の可撓性 の環状リング（ヒンジ区域”）　７１．７３を形成する。

一例として、中央ディスク４４は１．５７ｎｕｎ　（０，０６２インチ）の厚さ であり、剛性を有する部分５９は１．１２ｍｍ　（０，０４４インチ）の厚さで ありそして溝６０．６２，６６．６８は典型的には０．７９ｕｎｎ　（０，０３ １インチ）の半径を有している。溝６０，６２，６６．６８の半径の中心は剛性 を有する部分５９の上面及び下面、中央ディスク及び周縁部５６から伸びる平面 の交差する点にある。

第４図を参照すると、コンデンサー１０はケース１４の内側壁７２に沿って等間 隔己こ配置された垂直リブ７０とケース１４の底部７６に鋳込まれた超音波エネ ルギーの方向を揃えるグリッド７４とを備えている。

第５図を参照すると、リブ７０はケース１４の内側へ０．５　ｍｍ（０，０２イ ンチ）伸びておりケース１４の中心軸線の周りに１５度間隔を置いて離れて配置 されている。グリッド７４は１９．０５　ｍｍ（０，７５インチ）の直径であり ケース１４の底部に同心状に取り付けられている。グリッド７４は、上方に伸び る尖端８０と方形のくぼんだ領域８２とを備えている。

第６圀、７図を参照すると、コンデンサー芯部３４の下部は六角形穴９０及び円 形穴９２を備えている。エネルギーの方向を揃えるフランジ９４は、芯部３４の 底部の周りに伸び、そして、ケース１４の中に置かれた時、フランジ９４は限定 された数の鋭く形成された接触点でグリッド７４の尖端８０の上部と接触する。

その接触点において超音波溶接がなされる。

誘電性材料３６は、本願と同じ代理人に指定されここで参考に用人された１９８ ５年８月２日出願の係属中の米国特許出願第７６２、５４２号に記載されている 液体ポリブチレンであってよい。

ポリブチレンはケース１４のポリプロピレン材と化学反応しない利点を有してい る。

別案として、コンデンサーは、誘電性材料３６をワックス状の混合物で代用する ことにより「乾式」コンデンサーとして製作されてもよい。例えば、混合物は通 常の作動温度では液化しないように選定されたポリエチレンとポリブチレンとの 混合物であってもよい。コンデンサーが作動しなくなった時は、その結果として 起る温度上昇が混合物を軟化させ、そしてガスをコンデンサーケース内部の上部 へ流出させかつ遮断機構の作動を誘発させる。混合物に関する付加すべき詳細事 項は、同じ代理人に指定され、ここで参考に編入されかつ本願と同じ日に出願さ れた浸透作用及び被包材料についての米国特許出願第８７０，７１７号に記載さ れている。

」立て 端子１８．２０は、通路穴４２を通して曲っていない管状部分４０を挿入しかつ 管状部分４０の端部４６をディスク４４の下面に接触させて折り曲げることによ りカバー１６に装備されている。

コンデンサーロール１２と中空の芯部３４は、芯部３４のフランジ９４をグリッ ド７４の尖端８０に超音波溶接することでケース１４の内側に固定されている。

フランジ９４の鋭い低縁部と尖端８０は、尖端８０とフランジ９４との間の接触 点に超音波エネルギーを向けるように作用し、強力な溶接部を形成する。

次に、コンデンサーロール１２と芯部３４は誘電性材料３６に蔽われている。

カバー１６は、次に、ケース１４の上部に配置されそして予めコンデンサーロー ル１２に接続された電線３０．３２が管状部分４０を通って送り込まれている。

周縁部分５６はケース１４に超音波溶接されている。最終的に、電線３０．３２ はきつく引張られて所定の項第３図を参照すると、内側ケース１４の内部圧力が 増加した時、外方へ向う力が中央ディスク４４に働く（矢印１００により示され た方向へ）。

最終的には内部圧力は、中央ディスク４４を第８図に図示された第２の静止位置 又は安定位置を占めるように外方に向って急に飛び出させるほどに大きくなる。

ディスク４４が新しい位置に移動した時に、ディスク４４は電線３０を引張り、 切れ目５１で電線を切断させる。電線３２もきつく引張られかつ切れ目があれば 切断してもよい。この事は、コンデンサーロール１２を通る電流を停止し次にガ スの発生と内部圧力の増大を停める。このようにしてケース１４の破壊は防止さ れる。

本設計の効果は、２ケ所の静止した又は安定した位置を有し、かつ静止位置の一 方にまだない時に、一方又はもう一方の静止位置に移動するよう予め偏倚されて いる作動装置を具備していることである。従って、中央ディスク４４が圧力の下 で上昇した時、中央ディスク４４はその動程の一位置に到達し、そこで上方の位 置にまで飛び上り然して急速なかつ完全な切断を支援する。

−組上部位置に移動すると、中央ディスク４４は予めかけられた偏倚力を超える 力をかけなければ下方へは移動しない。

血■尖詣炎 他の実施例を下記の通り記載する。

例えば、第９Ａ図を参照すると、ヒンジ部分２００は３ケ所（又はそれ以上）の 内側溝２０２，２０４，２０６及び３ケ所（又はそれ以上）の外側溝２０８，２ １０．２１２を備えてもよい。第９Ｂ図を参照すると、中央ディスク２１４が外 方に移動した時に、ヒンジ部分２００は、始めに溝２０４　、２１０．２０６． ２１２で折曲し■字形にすることも可能である。第９Ｃ［ｋを参照すると、中央 ディスク２１４が外方に連続して移動する場合には、ヒンジ部分２００にかかる 付加的な力が該ヒンジ部分を溝２０２，２０８で折曲させる。最終的には、ディ スク２１４は第９ＣＩＩＤに示された最終位置に到達し、そしてヒンジ部分２０ ０はもう一度十分に伸びた状態となる。

第１０図を参照すると、別の実施例において、端子３１８は、錫メッキされた銅 製のタブ３３２にスポット溶接された錫メッキされた鉄製のリベット３３０を経 由してコンデンサーロール３１２に電気的に接続されてもよい。端子３１８は、 カバー３１６を貫通するリベット３３０を挿入しかつリベットの肩部３３８と端 子３１８との間に締めつけ力を作用させながら端子３１８をリベット３３０に溶 接することによりカバー３１６に取り付けられる。リベットの先端３４０はパネ ル３４４の穴３４２を通って挿入される。タブ３３２（予めコンデンサーロール ３１２に接続されている）はリベットの先ｍ　３４０にスポット溶接される。パ ネル３４４とカバー３１６はケース３１４の内側壁に超音波溶接される。中央デ ィスク３３６が外方へ移動すると、端子３１８とリベッ）　３３０もまた外方へ 移動し、それは外方へ向う力を金属片のタブ３３２にかつタブ３３２をリベット の先端３４０に接合する溶接部に作用させる。タブ３３２は、それが遮断パネル ３４４と接触するまで外側へ引き出される。

タブ３３２との間の溶接部に作用する力が、タブ３３２を先端３４０から引きは がす。これは、端子３１８とコンデンサーロール３１２との間の電気的接続を切 断する。第１０図の実施例においては、コンデンサーロールをケースの底部に取 り付ける必要がない。

なぜなら、遮断パネル３４４が、コンデンサーロール３１２が上昇するのを防ぐ からである。

中央ディスク４４（すなわち作動装置）と、剛性を有する部分５９と、溝６０， ６２．６８の寸法は、ヒンジ部分の可撓性を変更するように可変にすることがで き従って遮断機構の動的特性を制御することができる。

誘電性含浸剤が液体である場合には、他の含浸剤がポリブチレンの代りに代用さ れてもよい、例えば、グイオクチルフタレイト（ＤＯＰ）、キャスターオイル、 又は鉱物油等であり、それらはコンデンサーケースを破損させる液体ではない。

超音波溶接が可能な同じ有機質の重合体層から選定された他の材料がケース１４ と芯部３４に使用されてもよい。２個以上の端子が使用されてもよい。端子の外 部に露出された部分は絶縁物で蔽われていてもよい。

第１１図について言及すると、ヒンジ部分５８は、個々のヒンジ部分を形成する 溝のない単に薄くされた区域４００であってもよい。

第１２図について言及すると、容量性要素の芯部は芯部の端部をさら穴４０２に して形成してもよい。

第１３図、１４図について言及すると、カバー１６は端子４０６の高さを超えて いる環状のリム４０４を備えていてもよい。電線４０８は端子４０６に取り付け られてポート４１０を貫通する。次にリム４０４の内側のくぼみは誘電性樹脂材 ４１２で満される。従って全ての露出した伝導要素がなくなることになる。その ようなコンデンサーは不意の接触を防止するために、例えば旧り型の照明用安定 器のような密閉された隔室においては特に有用である。

要求される機械的作動特性を備えさらに特殊な通用要件を満足するように適当な 物理特性、温度特性及び電気的特性を有するその他の材料がカバーとして使用さ れてもよい。

ＩＧ　３ ＩＧ　Ｂ ＦＩＧ　１０ ＦＩＧ　１４ 国際調査報告 １ｍＮ＋１＠−＾ｅｍ山ｎ　Ｉｆ＠、　ＫＴ／ＵＳ８７１０１３２５

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．容量性要素と、 該容量性要素を内包するハウジングと、該容量性要素に電気的接続をなすための 該ハウジングの端子と、及び 該コンデンサー内で所定の物理的条件に応じて該容量性要素を電気的に接続を断 つための遮断機構と、を備え、 該機構は該条件に応じて移動し該電気的切断をさせる作動装置を備えており、 該作動装置は、限定された数の静止位置を通る動作範囲を有し、かつ作動装置が 未だ静止位置の一つに位置していない時に該静止位置の一つへ移動するように機 械的に予め偏倚されている、コンデンサー。
2. ２．該物理的条件が該コンデンサー内の内部ガス圧から成り、そして該作動装置 が該圧力に応じて移動する請求の範囲第１項に記載のコンデンサー。
3. ３．該作動装置が該ハウジングの壁の一部から成る請求の範囲第１項に記載のコ ンデンサー。
4. ４．該壁の一部が支持部により該ハウジングに取り付けられている請求の範囲第 １項に記載のコンデンサー。
5. ５．該支持部が、ヒンジ区域により該壁の一部と該ハウジングとに連結された少 くとも一つの剛性を有する部分を備えている請求の範囲第４項に記載のコンデン サー。
6. ６．該壁の一部がディスクを備え、該支持部が剛性を有する環状リムを備え、そ して該ヒンジ区域が可撓性を有する環状リングを備えている請求の範囲第５項に 記載のコンデンサー。
7. ７．一つの該剛性を有する部分と、二つの該ヒンジ区域と、二つの該静止位置と がある請求の範囲第５項に記載のコンデンサー。
8. ８．一つの該ヒンジ区域と、三つの該静止位置により相互に連結された二つの該 剛性を有する部分がある請求の範囲第５項に記載のコンデンサー。
9. ９．該端子が該作動装置に装備されている請求の範囲第１項に記載のコンデンサ ー。
10. １０．該電気的接続が該端子と該容量性要素との間の伝導体を備え、そして該遮 断機構がさらに該作動装置の作動に関して固定した位置に各々の該伝導体を保持 する装置を備えている請求の範囲第１項に記載のコンデンサー。
11. １１．該容量性要素が該ハウジングの内部に超音波溶接された芯部を備えている 請求の範囲第１０項に記載のコンデンサー。
12. １２．該保持する装置が該端子と該容量性要素との間にはさまれたパネルを備え ている請求の範囲第１０項に記載のコンデンサー。
13. １３．該ハウジングが、プラスチック製のものでありかつ該作動装置が設置され た蓋を備えている請求の範囲第１項に記載のコンデンサー。
14. １４．該作動装置がポリプロピレン製である請求の範囲第１項に記載のコンデン サー。
15. １５．該容量性要素が、該コンデンサーの通常作動温度以上でかつコンデンサー 巻線の引き続き起る破損が発生する温度以下の軟化点を有する誘電性合浸剤を備 えている請求の範囲第１項に記載のコンデンサー。
16. １６．該含浸剤が少くとも二つの構成物の混合物から成り、該構成物の内の一つ がポリブチレンである請求の範囲第１５項に記載のコンデンサー。
17. １７．二番目の該構成物がポリエチレンから成る請求の範囲第１６項に記載のコ ンデンサー。
18. １８．該容量性要素が該プラスチックと化学反応を起さない液体誘電性含浸剤を 備えている請求の範囲第１３項に記載のコンデンサー。
19. １９．該含浸剤がポリブチレンから成る請求の範囲第１８項に記載のコンデンサ ー。
20. ２０．容量性要素と、 該要素を内包するハウジングと、 該容量性要素に接続させるため該ハウジングに設置されかつ該ハウジングから突 出している端子と、誘電性材料と、 を備え、 該ハウジングは該端子を囲みかつ該ハウジングから突出しそして該端子よりも該 ハウジングからさらに突出している一体化したリムを備え、 該誘電性材料はリム内の空所を充填し、充填することにより該端子が空所を囲む 該ハウジングから絶縁されているコンデンサー。
21. ２１．該支持部が該壁の一部よりも薄い環状のリムを備えている請求の範囲第４ 項に記載のコンデンサー。