(57)【要約】【課題】  電気部品での内部損失増加時の部品自身の発煙・発火に伴う拡大損害の防止するとともに、障害が発生したコンデンサを使用しつづけることによる装置障害を防止する。【解決手段】  コンデンサに、当該コンデンサに電気的に並列に接続され、バネ性を持つ向かい合った２本の金属により構成されたピンの間に熱可塑性プラスチック片を挟んでなるスイッチ部を備え、前記スイッチ部は、当該コンデンサの発熱により前記熱可塑性プラスチック片が溶融して前記ピンを当接させて電気的に短絡するようにする。これにより、電源の過電流保護機能を作動させて、コンデンサの発熱を低減する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流保護機能付き電源から電源供給される電源ラインに設けられる保護機能付きコンデンサであって、当該コンデンサに電気的に並列に接続され、バネ性を持つ向かい合った２本の金属により構成されたピンの間に熱可塑性プラスチック片を挟んでなるスイッチ部を備え、前記スイッチ部は、当該コンデンサの発熱により前記熱可塑性プラスチック片が溶融して前記ピンを当接させて電気的に短絡することを特徴とする保護機能付きコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内蔵する論理プリント基板上に電源電圧のリップル電圧抑制用に実装される有機アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、セラミックコンデンサ等のコンデンサで２ピンも端子を持ち、故障時には、端子間の抵抗値が有限の値を有する電気部品に係り、発煙・発火等の障害防止に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例としてタンタル電解コンデンサをを例にとり、従来技術を説明する。図１及び図２は、従来技術のタンタル電解コンデンサの構造図である。
【０００３】
図１は、内部に保護素子を持たないタンタル電解コンデンサの構造図である。 １'は、タンタル電解コンデンサで、極性のある端子電極、（＋）端子３'、（−）端子２'を持つ有極性部品であり、極性を間違えて使用した場合、例えば（＋）端子３'に（−）電圧、（−）端子２'に（＋）電圧を接続（逆に接続して）、つまりコンデンサ素子に逆方向に電圧が印加されると、逆方向の直流抵抗値は低い値であるので、漏れ電流が増加し、コンデンサ素子４'での損失が増加する、
コンデンサ素子４'での直流損失は、印加電圧＝Ｖ（Ｖ）、漏れ電流＝Ｉｍ（Ａ）とすると  消費電力（内部損失）Ｐは、  Ｐ（ｍＷ）＝Ｖ（Ｖ）×Ｉｍ（Ａ）となる。この損失が大きいと素子部の温度が上昇する、この温度が素子の発火点温度以上に達すると、素子内部で発火し、外部を覆っているモールド材としてのプラスチック材も燃焼させる。
【０００４】
この状態で素子へのエネルギーの供給が停止すれば、部品をモールドしているプラスチック材は通常難燃性を有する材料が使用されているため、自然消火するが、コンデンサのリード端子２'、３'に電圧が印加され続け該素子・部品へエネルギーが継続して印加されて続けていると、本部品の焼損にとどまらず、該部品を実装している基板にも延焼し、かつ装置の焼損に至る拡大損害に至ることとなる。
【０００５】
また本部品のみの焼損にとどまった場合においても、発煙、発火の発生に対して、使用者に不安を与えることとなり大きな問題となる。
【０００６】
この問題は従来より良く知られており、この解決手段として、図２に示す構造の部品が製品として販売されている。これは、逆方向に接続された使用された等で部品・素子の内部損失が増加し、部品内部のコンデンサ素子４'が発火に至った場合、部品内部に実装されている、コンデンサ４'電極の片方極（この図では、５'）と直接接続された電流ヒューズ６'を熱的あるいは電流で溶断させ該素子への接続を開放し印加エネルギーを遮断することで発火・発煙を防止する方式の部品である。
【０００７】
図２にて本方式によるタンタル電解コンデンサの構造を説明する、６'は電流ヒューズ、４'は、コンデンサ素子、５'はコンデンサの（＋）極端子、２'は、コンデンサの（−）極端子である。いま、電流ヒューズの片端子１０'は、コンデンサの（＋）端子５'と接続されており、他端は、コンデンサの（＋）端子３'として外部に引き出されている。
【０００８】
上記のような電流ヒューズ機能をもったタンタルコンデンサの一例が、特許文献１に開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平09-129520号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術のタンタル電解コンデンサは、図９に示すように論理基板上に搭載されているＬＳＩの近傍に実装され、ＬＳＩ等のダイナミックな消費電流の変動に伴う電源電圧の変動を吸収する目的で実装されている、よって通常１ヶから複数個が同一端子に並列接続されている。このような部品の使用例の場合、内部のヒューズ６'が、誤って断となっている場合においても複数個使用している場合、通常時には、総合的な静電容量が低下しているのみで現象として外部には現れず故障状態でも発見ができない。
【００１１】
また、複数個使用しているが、容量（設計的に必要な静電容量が不足している為に、突然他の現象、例えば、ＬＳＩ電源電圧のノイズレベル増加によるインタミッテント障害、ＬＳＩを含む装置のマージン不足に伴うインターミッテント障害が発生する。このように機能不良、部品不良として不良の顕現化が難しいし、また検出が難しいこととなる。
【００１２】
本発明の目的は、従来技術のタンタル電解コンデンサと同等の発火・発煙を防止する機能を提供しつつ、装置が障害の発生したコンデンサを使用しつづけることによる装置障害を防止できる保護機能付きコンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の保護機能付きコンデンサは、過電流保護機能付き電源から電源供給される電源ラインに設けられ、当該コンデンサに電気的に並列に接続され、バネ性を持つ向かい合った２本の金属により構成されたピンの間に熱可塑性プラスチック片を挟んでなるスイッチ部を備え、前記スイッチ部は、当該コンデンサの発熱により前記熱可塑性プラスチック片が溶融して前記ピンを当接させて電気的に短絡するようにする。
【００１４】
これにより、電源ラインは短絡状態となり、電源の過電流保護機能が作動して電源ラインに供給される電圧が低下あるいはカットされる。これにより、コンデンサの発熱が低下し、発火あるいは発煙を防止できる。また、当該コンデンサの短絡状態は復帰しないので、装置も動作しない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、素子内部における異常時の発熱によりスイッチ部のリード端子電極が開放から閉塞（短絡）するので、このスイッチ部電極端子をそれぞれ外部もしくは内部にて、該コンデンサ電極に接続しておけば、コンデンサの電極間短絡状態となり、該電気部品本体に異常電流は流れず、（１）該部品よりの発煙・発火が停止される。（２）短絡状態となっているので該不良部品を発見する事が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図３により本発明の構造および素子での異常発熱発生時の動作を説明する。  
１'は、製品としてのコンデンサで、コンデンサ素子４'をプラスチックのモールドで覆ったもの。このリード端子として（＋）極３'、（−）極２'がモールド部より引き出されている。このコンデンサ素子１'に密着してスイッチ部７'が取り付けられている。このスイッチ部からは２つのリード線８'、９'が引き出されている。
【００１７】
スイッチ部７'の詳細構造を図４にて、定常時、スイッチ部閉塞時の動作をそれぞれ図５、図６て説明する。リード線８'、９'は、バネ性を持つ金属、例えば燐青銅などを使用し、互いに低温度；１１０℃〜１５０℃で溶融する熱可塑性プラスチック材７'を挟んで対向し配置しておく。
【００１８】
金属棒は、図５に示すように、バネ性が最大限性能が発揮できるようカタカナのハ'状もしくはその変形に向き合わせておき、図６に示すように１１'にて示すプラスチック材の小片が無い場合、上端部が接触するように向き合わせて配置しておく。プラスチック材を金属棒にて挟む位置は、図６に示すように、この時プラスチック材が無い場合もしくは、小さく変形した場合に、リード端子８'、９'が電気的に接触するよう図６においてのやや下部位置に配置しておく。
【００１９】
図５は定常時のスイッチ部の電極と挟み込んであるプラスチック材の位置配置を示した図で、図６は、素子異常発熱時、プラスチック材が熱変形し、電極の先端部が接触状態となっている図である。参考のために、図５にはスイッチ部の閉塞時の状態図も記入してある。
【００２０】
このように素子異常発熱時、プラスチック材は、完全に昇華、溶融する必要はなく、ただ熱により変形すればよい。これは、通常の熱可塑性材料（ＡＢＳ等）であれば至極当然の特性である。熱変形したものは、元に戻る特性は必要はない。
【００２１】
今、コンデンサ部品１'の素子の内部損失が増加し、自己発熱によりコンデンサ素子・部品自身が発火した時、本部品に密着して取り付けてある本発明になるスイッチ部６'も加熱され、スイッチ部の内部にあるの熱可塑性プラスチック材１１'が溶融もしくは、スイッチ用金属棒の力により縮む方向に熱変形する。
【００２２】
この結果、スイッチ部のリード端子８'、９'は、図６において、矢印方法に常に力が加わるようバネ性を持つ金属材で構成されているので、プラスチック材は、この時点で押しつぶされリード端子８'、９'がＡ部で機械的に接触し、リード端子８'、９'が電気的に導通状態となる。スイッチ部のリード端子を、電源電圧、例えばコンデンサ１'の（＋）端子３'に端子８'、（−）端子２'に端子９'をそれぞれ接続しておけば、異常に発熱しているコンデンサ部品の端子間が電気的に短絡（抵抗が非常に低い状態）され、該部品の端子間には電圧がほぼゼロになるので該部品への電流（図８でイ'）が急激に減少し、該部品内での損失は急激に低下し、該部品での発熱は停止する。
【００２３】
スイッチ部に流れる電源回路よりの電流（図８でロ'）は、端子間の抵抗が非常に小さい値であるので、いわゆるその回路の電源で決定される短絡電流が流入する。図７は、パーソナルコンピュータで使用されている電源の電圧−電流特性を示したグラフである。この図７で電流容量の大きい回路は、通常特性Ａの軌跡で推移し、電流容量の小さい回路は、通常特性Ｂの軌跡で推移する。今特性Ａの電圧−電流特性を持つ電源回路の場合、スイッチ部が閉塞するとポイントａまで電流が流入する、その結果、電源の過電流保護機能が動作し、該回路は遮断され、該電圧は無出力となる。その結果、スイッチ素子への電流（図８でロ'）もゼロとなる。
【００２４】
小さい容量の電源回路に良く用いられる特性Ｂを持つ電源回路の場合、スイッチ部が閉塞状態となった時、スイッチ部への電流（図８でロ'）は、ｂを越えるため、電源回路の過電流保護機能が動作し、電圧が垂下し電流は、点ｃのポイントに保持される、このポイントｃの電流値は小さい値（通常電源出力定格値の１／１０以下で１Ａ以下程度）であるのでスイッチ部への流入電流（図８でロ'）が継続して流れ続けても部品（スイッチ部）に異常発熱が発生することはない。
【００２５】
スイッチ部の構成および接続方法として、リード端子９'もしくは８'を部品リード２'もしくは３'に内部であらかじめ接続しておき、３極の電気部品とすることも出来、また、またリード端子９'、８'を内部素子の端子２'、３'にそれぞれ接続しておき、従来のように２極性部品として構成することも同一の考えより容易に考慮可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】タンタル電解コンデンサの構造図
【図２】保護素子を内蔵したタンタル電解コンデンサの構造図
【図３】本発明の一実施例になるタンタル電解コンデンサの構造図
【図４】本発明になるスイッチ部の構造図
【図５】スイッチ部の状態（開放時と閉塞時）を示す図
【図６】スイッチ部の閉塞状態を示す図
【図７】パーソナルコンピュータに使用する電源の電圧−電流−保護特性図
【図８】本発明の発煙・発火保護の概念を示す図
【図９】パーソナルコンピュータにおける論理ボードの実装例
【図１０】パーソナルコンピュータにおける論理ボードの回路の例
【符号の説明】
【００２７】
１…有極性電気部品、２…リード線（−）、３…リード線（＋）、
４…コンデンサ部、５…コンデンサの（＋）極、６…電流ヒューズ、７…スイッチ部、
８…リード線１、９…リード線２、１０…電流ヒューズ端子、１１…プラスチック材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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