(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にコンデンサ素子を収納し、絶縁油または絶縁ガスを充填したケースと、該ケースに取り付けられ、絶縁油または絶縁ガスの圧力に応じて動作する単一のべローズと、絶縁油または絶縁ガスの圧力に応じて設定された圧力で動作する接点とを備えたスイッチ機構を有する保護装置付コンデンサにおいて、
前記保護装置のキャピラリーチューブと前記ケースとを接続する封印栓をケースに取り付け、前記封印栓を弱点部付きゴム栓にて封印して前記ケースを密封し、前記絶縁油または絶縁ガスを充填後、前記弱点部付きゴム栓にキャピラリーチューブを挿入した後、さらに気密はんだにて接合部を補強したことを特徴とする保護装置付コンデンサ。
【請求項２】
請求項１記載の弱点部付きゴム栓の弱点部の肉厚が、０．５ｍｍ以上であり、かつキャピラリーチューブ挿入穴径に対して０．８３倍以下の厚さであることを特徴とする保護装置付コンデンサ。
【請求項３】
請求項１記載の弱点部付きゴム栓の硬度が、ＪＩＳ  Ｋ６２５３  タイプＡによる６５〜７５度であり、材質がシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムであることを特徴とする保護装置付コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサの保護装置として利用される圧力スイッチとケースとの接合に関し信頼性改善を図ったコンデンサ保護装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属化フィルムコンデンサは、一般的に電極と誘電体を巻回してケースに収納し、該ケース内を真空にした後、絶縁油または絶縁ガスを含浸または充填して構成している。
これらのコンデンサは、寿命末期に絶縁破壊が発生した時、内部圧力変化を利用した圧力スイッチによる保護が図られている。
保護装置としての機能を持った圧力スイッチは、放圧弁をケースに設置し、ガスが放圧経路を通過した時、音が発生するようにして異常状態を告知するようにしたもの（特許文献１）や、コンデンサケースにベローズを連通し、絶縁油または絶縁ガスの圧力変化に応じたベローズの伸張によりレバーを回動させて、接点をオン／オフさせ、圧力上昇および下降の接点の同時オンを回避したもの（特許文献２）などがあり、いずれも圧力スイッチがケースに直接取り付けられている。
【特許文献１】特開２００５−４５１５５号公報
【特許文献２】特開平９−７８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の圧力スイッチの取付けは、ケースに配管用銅または銅合金管のキャピラリーチューブ挿入用の貫通穴加工を行い、キャピラリーチューブをケースに挿入後、ろう付け接合して行われる。
従って、この接合は、コンデンサ内部に絶縁油または絶縁ガスが封入された後では、実施不可能であるため、含浸処理前に実施する必要がある。
コンデンサの含浸処理は、コンデンサ内部を一端真空に減圧した後、高温にして乾燥させ、加圧含浸することにより、コンデンサの性能に影響を及ぼす水分を効率よく除去すると共に、絶縁性能を確保するために、絶縁油または絶縁ガスを含浸または充填する。
【０００４】
コンデンサの加圧含浸処理前に圧力スイッチを取り付けると、べローズ構造の圧力スイッチを有する製品は、べローズに、加圧または減圧によるストレスが加わりべローズの接合部またはべローズが破損することがある。
また、圧力スイッチが密閉型でない場合に圧力スイッチの接点部が酸化腐蝕等の劣化を起こし、接触抵抗が高くなり、性能を満足することができなくなることがある。
すなわち、圧力スイッチを取り付けて含浸処理を行うと圧力スイッチは、気密構造でない場合に高温乾燥時に接点部が酸化することがあり、真空乾燥でケース内圧と圧力スイッチのベローズ内とでは、真空開始時には圧力差が生じ、この圧力によりベローズの接合部またはベローズが規定以上に収縮し所定の圧力で動作しないことがある。また、絶縁油の注入または含浸時に絶縁油が飛散し、圧力スイッチの接点部に付着し、接触抵抗が高くなり性能を満足することができなくなることがある。
【０００５】
上記の課題があるため、コンデンサに絶縁油または絶縁ガスを封入後、べローズ構造の圧力スイッチを容易に取り付けられる、気密性に優れかつ耐久性に優れた接続方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、内部にコンデンサ素子を収納し、絶縁油または絶縁ガスを充填したケースと、該ケースに取り付けられ、絶縁油または絶縁ガスの圧力に応じて動作する単一のべローズと、絶縁油または絶縁ガスの圧力に応じて設定された圧力で動作する接点とを備えたスイッチ機構を有する保護装置付コンデンサにおいて、前記保護装置のキャピラリーチューブと前記ケースとを接続する封印栓をケースに取り付け、前記封印栓を弱点部付きゴム栓にて封印してケースを密封し、前記絶縁油または絶縁ガスを充填後、前記弱点部付きゴム栓にキャピラリーチューブを挿入した後、さらに、気密はんだにて接合部を補強したことを特徴とする保護装置付コンデンサである。
【０００７】
さらに、弱点部付きゴム栓の弱点部の肉厚が、０．５ｍｍ以上であり、かつキャピラリーチューブ挿入穴径に対して０．８３倍以下の厚さであることを特徴とする保護装置付コンデンサである。
【０００８】
また、弱点部付きゴム栓の硬度が、ＪＩＳ  Ｋ６２５３  タイプＡによる６５〜７５度であり、材質がシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムであることを特徴とするコンデンサである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によって、コンデンサ保護用の圧力スイッチを含浸処理後に取付け可能とすることで、含浸処理時にかかる真空、高温等の環境から圧力スイッチを保護し、信頼性向上が可能となる。
さらに、コンデンサの製作工程を簡素化でき、圧力スイッチの信頼性を維持できることにより、信頼性の優れたコンデンサを提供することができる。また、油入式コンデンサの場合、ゴム栓の材質をシリコン系ゴムにすることで、膨潤性を生かし、気密性の向上が図れる。さらに、ガス封入式コンデンサの場合、気体透過量が小さいフッ素系ゴムで封印栓を形成することで、安定して気密を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づき、本発明の保護装置について説明する。図１は封印栓に弱点部付きゴム栓および外歯形歯付座金を取り付けた断面図、図２は圧力スイッチを取り付けた封印栓の部分断面図、図３は封印栓の平面図、側面図、断面図、図４は封印栓の平面図、側面図、断面図、図５は外歯形歯付座金の平面図、側面図、図６はコンデンサケースに圧力スイッチを取り付けた概略図である。
図６に示すようにケース１２の内部にコンデンサ素子１１を収納した後、ケース１２を気密溶接する。
ケース１２には、コンデンサ素子１１を収納する前に、ケース側面壁に弱点部付きゴム栓で封印する封印栓用の貫通穴を設ける。
以後の詳細は、実施例にて説明する。
【実施例１】
【００１１】
ケース１２の上記貫通穴に、弱点部付きゴム栓２用の封印栓４をケースに取り付けて、ケース側面壁と封印栓４の周囲を気密はんだ３にて溶接する。さらに弱点部付きゴム栓２の浮上防止のために外歯形歯付座金１をはめ込んで固定する（図１参照）。
ケースに収納したコンデンサ素子１１をケースごとに図７に示すように高温真空乾燥し、絶縁油を充填して密封する。
その後、保護装置としての機能を持った圧力スイッチのキャピラリーチューブを弱点部付きゴム栓２の穴に沿って挿入することにより、内部の圧力変動が感知可能となる。
さらに浮上防止のため外歯形歯付座金１と封印栓４との間を気密はんだにて固定する。
以上の工程により、コンデンサの高温真空乾燥、絶縁油または絶縁ガスの充填後に圧力スイッチを取付けることになり、取付け前の真空、高温の環境から圧力スイッチを保護することができ、信頼性の優れたコンデンサを提供できる。
【００１２】
本実施例では、弱点部付きゴム栓２はＪＩＳ  Ｋ６２５３  タイプＡによる硬度７０度のシリコンゴムを使用し、弱点部付きゴム栓２の上面および下面の直径をそれぞれ１３．０ｍｍ、１１．０ｍｍ、高さを８．０ｍｍとした。
挿入作業および圧力スイッチ動作試験用として、弱点部付きゴム栓２の挿入穴径１０は、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍの３種類とし、各挿入穴径に対し弱点部付きゴム栓の弱点部の肉厚８は０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍの６種類を各１０個作製した。
また、ガス漏れ試験用として弱点部付きゴム栓２の挿入穴径１０は、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍの３種類とし、各挿入穴径に対し弱点部付きゴム栓の弱点部の肉厚８は０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍの４種類を各１０個作製した。
封印栓４はゴム栓２用の挿入穴直径１１．８ｍｍ、挿入穴深さ１７．５ｍｍとした。
上記で作製した弱点部付きゴム栓２を、試験治具に取り付けた封印栓４に嵌め込み、所定の圧力を加えて挿入部からのガス漏れを確認した（図１０参照）。
次に、キャピラリーチューブを弱点部付きゴム栓２に貫通作業する時の、目詰りと弱点部付きゴム栓２の異常発生について確認した。さらに図１１で示す試験回路にて、所定の圧力を加え圧力スイッチの動作試験を行い、表１および表２に示す結果を得た。
【００１３】
【表１】
0004637735.tif 000002
【００１４】
【表２】
0004637735.tif 000003
【００１５】
表１に示すようにキャピラリーチューブ挿入穴径φ２．０ｍｍでは０．７５倍を超える肉厚になると挿入時に異常が発生する。φ２．５ｍｍまたはφ３．０ｍｍでも０．８倍または０．８３倍を超えると異常が発生する。また、表２に示すように０．５ｍｍ未満の肉厚になると絶縁ガスが透過するため、漏れが発生する。従って、弱点部付きゴム栓２の弱点部の肉厚８は０．５ｍｍからキャピラリーチューブ挿入穴径に対して０．８３倍の範囲が適当である。
【００１６】
次に、弱点部付きゴム栓２の硬度を確認するために、材質はシリコンゴムを使用し、弱点部付きゴム栓２の上面および下面の直径をそれぞれ１３．０ｍｍ、１１．０ｍｍ、高さを８．０ｍｍとし、弱点部付きゴム栓２の弱点部の肉厚８を１．０ｍｍ、挿入穴径を２．０ｍｍ、ゴム硬度はＪＩＳ  Ｋ６２５３  タイプＡによる測定で、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５度の７種類で各１０個を作製した。
試験治具に取り付けた封印栓４へ弱点部付きゴム栓２を挿入する時のゴム栓２の損傷有無と、キャピラリーチューブを弱点部付きゴム栓２に挿入して圧力スイッチが所定の圧力で動作するか試験を実施した。
キャピラリーチューブの直径は２．４±０．２ｍｍとした。
弱点部付きゴム栓２は、表３に示すとおり、６５度未満の硬度になると、ゴム栓挿入やキャピラリーチューブ挿入時に裂ける不具合や、圧力スイッチの動作不良が発生している。
また、８０度以上の硬度になると、特に弱点部付きゴム栓２の弱点部を貫通させることが困難となり、目詰まりを発生させる不具合が発生している。
従って、ゴム栓の硬度は６５〜７５度の範囲が適当である。
【００１７】
【表３】
0004637735.tif 000004
【実施例２】
【００１８】
弱点部付きゴム栓２の材質をフッ素ゴムに変更し、実施例１のゴム栓の硬度試験と同じゴム栓の形状及び硬度で各１０個作製し、同様の試験を実施した。結果を表４に示す。
表４に示すとおり、６５度未満の硬度になると、ゴム栓挿入やキャピラリーチューブ挿入時に裂ける不具合が発生している。
また、８０度以上の硬度になると特に、弱点部付きゴム栓２の弱点部を貫通させることが困難となり、目詰まりを発生させる不具合が発生している。
従って、フッ素ゴム栓の硬度は６５〜７５度の範囲が適当である。
【００１９】
【表４】
0004637735.tif 000005
【００２０】
なお、材質をフッ素ゴムとした時の弱点部付きゴム栓２の弱点部の肉厚８は、フッ素ゴムの気体透過量がシリコンゴムのそれと比較して、約１/１０程度であることから、ガス漏れについてはシリコンゴムより優れていること、またゴム硬度の試験結果から不具合発生および破損数はほぼ同程度であったことから、フッ素ゴムはシリコンゴムと同程度かそれ以上の性能を持つと判断できる。
また、弱点部付きゴム栓２および封印栓４は上記実施例の形状としたが、本実施例の形状に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】べローズ構造圧力スイッチ取り付け金具の断面面である。
【図２】べローズ構造圧力スイッチを取り付けた部分断面面である。
【図３】弱点部付きゴム挿入用の封印栓の平面図ａ、側面図ｂ、断面図ｃである。
【図４】弱点部付きゴム栓の平面図ａ、側面図ｂ、断面図ｃである。
【図５】外歯形歯付き座金の構造を表す平面図ａ、側面図ｂである。
【図６】べローズ構造圧力スイッチのキャピラリーチューブの構造図である。
【図７】圧力スイッチ付製品の個別含浸処理を表す図である。
【図８】タンクに収納した圧力スイッチ付製品の含浸処理を表す図である。
【図９】圧力スイッチのベローズの正常位置図ａ、減圧時のベローズの位置を表す図ｂである。
【図１０】ガス漏れ試験回路である。
【図１１】圧力スイッチの動作試験回路である。
【符号の説明】
【００２２】
１    外歯形歯付座金
２    弱点部付きゴム栓
３    気密はんだ
４    封印栓
５    上蓋
６    ベローズ構造圧力スイッチ
７    真空、絶縁油、または絶縁ガス
８    ゴム栓の肉厚
１０    ゴム栓の挿入穴径
１１    コンデンサ素子
１２    ケース
１３    キャピラリーチューブ
【図１】
0004637735.tif 000006
【図２】
0004637735.tif 000007
【図３】
0004637735.tif 000008
【図４】
0004637735.tif 000009
【図５】
0004637735.tif 000010
【図６】
0004637735.tif 000011
【図７】
0004637735.tif 000012
【図８】
0004637735.tif 000013
【図９】
0004637735.tif 000014
【図１０】
0004637735.tif 000015
【図１１】
0004637735.tif 000016