JPS62187Y2

JPS62187Y2 -

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Publication number: JPS62187Y2
Application number: JP1978065777U
Authority: JP
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1987-01-07
Also published as: JPS53156143U; GB1558317A; US4107758A; CA1090434A

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、ヒユーズ付き油充てんコンデンサ、
さらに詳しくはヒユーズが発熱を伴う合金形成可
能な要素であるこのようなコンデンサに関する。

油充てんコンデンサは典型的には交流電源回路
に使用される。このような回路がシヨートしたと
き、誘電性油は加熱され、膨張し、コンデンサの
ハウジングの破裂、時には熱い油の隣接装置およ
び回路上への激しい噴霧に導びく。最近まで、最
も好ましい誘電性油の１つはポリ塩素化ビフエニ
ル（PCB）類として知られた種類のものであり、
これらの油類は比較的耐燃焼性である。しかしな
がら、PCB類は環境に長期にわたる著しい影響を
およぼすことがわかつた。したがつて、コンデン
サの製造業者は環境に危険を与えない非ハロゲン
化油類を使用しはじめたが、不都合なことはこれ
らの油類はいつそう燃焼性である。したがつて、
非ハロゲン化油類が着火されうる領域中に、これ
らの油類が不注意に導入されるのを防ぐ信頼性の
ある手段を有する油充てんコンデンサを提供する
ことがいつそう急を要するようになつてきた。

コンデンサ部分が低いインピーダンスのシヨー
トを発生したとき、コンデンサのターミナルの少
なくとも１つとコンデンサの電極の１つとの間の
接続を開く溶融可能金属のヒユーズを用いること
は、先行技術において知られている。このような
ヒユーズは隣接部分の過度の温度に応答して、あ
るいはヒユーズの自己加熱を起こす異常に高い障
害電流に応答して溶融し、回路を開く。

また、障害のあるコンデンサのハウジングのゆ
がみの度合を感知し、ゆがみが安全でない度合い
に到達したとき、回路を中断する回路中断機構
を、油コンデンサに装備することは知られてい
る。

しかしながら、回路を上記の手段のいずれによ
つて中断する時でも、回路の開きまたはギヤツプ
は典型的には非常に小さく、ギヤツプを横切つて
アークが発生する。このようなアーク発生は障害
のあるコンデンサをさらに加熱し、ハウジングを
破裂させる。

本考案の１つの特徴は、油充てんコンデンサに
アーク抑圧手段と標準の回路中断保護手段との組
み合わせを装備することである。

本考案によれば、油充てんコンデンサは回路中
断手段と、中断手段から生ずるギヤツプを横切る
アーク発生がヒユーズによつて急冷されるような
発熱を伴う合金形成可能なヒユーズとを有する。

一般に、本考案の油充てんコンデンサは、２つ
の間隔を置いて位置する電極を有するコンデンサ
部分と、該コンデンサ部分を含む閉じたハウジン
グと、該部分を含浸しかつハウジングを本質的に
充てんする誘電性油と、該電極の一方とターミナ
ルとの間を接続してそれらの間で回路を形成する
電気導体と、油を加熱しかつ膨張させ、ハウジン
グを破裂させる恐れのある障害が該コンデンサ部
分に発生した時回路を中断するための回路中断手
段とを含む。本考案の改良された油コンデンサ
は、さらに、互に緊密に長さ方向に接触した２つ
の発熱を伴う合金形成可能な金属要素からなるヒ
ユーズ要素を含み、このヒユーズ要素は前記導体
の一部分であり、そして該ヒユーズ要素の部分は
中断手段によりなされる回路中断の予定の点に当
る。

切れた回路の空間にアークがある時それがヒユ
ーズ要素に直ちに影響し、そしてアークの集中し
た熱が次に合金形成可能なヒユーズ要素を発火さ
せ、有効な空間を著しく長くし、そしてアークを
消滅すようにするために、前記ヒユーズ要素にお
ける回路中断の場所は、必要である。

本考案の発熱により合金形成可能なヒユーズの
発火温度特性は、その合金中の最低融点要素の溶
融温度にひじように近い。アルミニウム−パラジ
ウムヒユーズの発火温度特性は650℃であり、ア
ルミニウムの融点に近似する。また、本考案は、
最低融点要素が合金であり、その組成が所望の発
火温度特性を得るようにヒユーズ要素を選択す
る。とくに、共融合金、70％Al30％Mgは435℃の
溶融温度をもち、そしてマグネシウムの量が少な
いアルミニウム合金は660℃から435℃までの融点
の連続範囲を与える。また、パラジウムとマグネ
シウムのバイメタルヒユーズは合金のさい強く発
熱し有利である。このように、パラジウムを種々
のアルミニウム−マグネシウム合金と組み合わせ
ると、広い範囲の発火温度が得られる。卑金属の
みを用いるコストの低いヒユーズの対、たとえば
Al／CuおよびAl／Agは、合金のさい発熱性に劣
るが、使用することはできる。

各金属ヒユーズ要素は固体の細長い片、たとえ
ば、ヒユーズ要素の長さ方向に緊密な接触をもつ
リボンである。ヒユーズ要素の一方または両方
は、固体の一体的片ではなくてむしろ圧縮粉末で
あることができる。また、ヒユーズは２つの金属
元素粒子の均質混合物からなることができる。

こゝで使用する用語「発火」とは、発熱を伴う
合金形成可能なヒユーズ要素の合金形成を開始
し、溶融合金粒子のスパツターおよび分散によつ
て特徴づけられかつヒユーズの完全な消失を本質
的に生ずる、発熱を伴う合金への自己支持的作用
に導びくことを意味する。

その溶融温度に加熱されるふつうの溶融ヒユー
ズ線は固体金属をその液体状態に変化させるため
に追加の熱エネルギー（溶融潜熱）を消費するこ
とを認識することが重要である。これと対照的
に、本考案の合金形成可能なヒユーズ要素はその
発火温度特性に到達すると直ちに発火し、完全に
分解して、本考案の油充てんコンデンサにおける
回路中断の空間におけるアーク発生に対して速い
応答と信頼性ある保護を有利に提供する。

第１図と第２図は、間に誘電性スペーサー１３
を有する２つのアルミニウムはく電極１１および
１２から作られたコンデンサ部分１０を示す。こ
のコンデンサ部分１０の電極とスペーサーは回旋
状にロールに巻かれている。このロールは楕円柱
状であり（図示せず）、引抜卵形鋼カン１４内に
かん合されている。カン１４は電気すずメツキさ
れている。金属タブ１５および１６は、それぞれ
電極１１および１２へ接続されており、コンデン
サ部分１０から延び出させる。

卵形鋼カバー２０は、また電気すずメツキされ
ており、金属カン１４の開口上端をシールして、
閉じたコンデンサのハウジングを形成する。コン
デンサ部分１０は、ハウジング１４を本質的に充
てんする誘電性油１８で含浸されている。誘電性
油１８は好ましくは、1974年12月17日発行の
Rossetalの米国特許３，855，508に記載されてい
る、ハロゲン不含合成エステルの１種である。２
本の金属端子２１および２２は、圧縮されたゴム
のスリーブ２３によつてカバー２０にシールされ
かつそれから絶縁されている。端子２１および２
２は、それぞれ金属のブレード２４および２５の
各々の群へ接続されており、それらのブレードは
標準のプレス・オン型電気コネクタによる接続に
適する。端子とブレードとの組立のおのおのは、
それぞれ絶縁性成形樹脂リング２６および２７中
に部分的に囲まれている。

第３図と第４図は、端子２１および２２と同じ
間隔で２つの穴３１と３２をもつ可撓性卵形の板
３０を示す。突出リブ３３は部分的に所望の剛性
を板３０に与えるように設計されている。この板
３０はポリスルホンから成形され、卵形カン１４
の内側の寸法より小さい外側寸法をもつ。

可撓性卵形の板３０は端子２１および２２の底
に対して位置させ；穴３１および３２はそれと同
軸的にほぼ位置合わせされている。周辺リブ３
３′はカバー２０に隣接しかつそれに非常に接近
するか、接触していて、カバーの有無のふくれが
あつた場合、そのふくれによつて周辺リブ３３′
がカバー２０の周辺のかつ比較的ゆがまない領域
を均一に押すようになつている。

第５図は、ヒユーズ要素３５を示し、それは端
子２１へ本質的に穴３１中に作られたジヨイント
３６によつて、その一端が取り付けられている。
同様に、ヒユーズ要素３７は、穴３２内に作られ
たジヨイント３８によつて、端子２２へ取り付け
られている。ヒユーズ要素３５および３７の他端
は、それぞれはんだジヨイント４１および４２に
よつて、それぞれタブ１５および１６へ取り付け
られている。

ヒユーズ要素３５および３７のおのおのは、第
６図と第７図に示すように、パラジウム層４４で
めつきされたアルミニウム心線４３からなる。２
種の金属はほぼ等容積をもつ。

第８図と第９図は、本考案のコンデンサにおけ
る使用に適した、別のヒユーズ要素４６の形の発
熱を伴う合金形成可能なヒユーズ要素を示す。こ
のヒユーズ要素４６は緊密に互に結合したアルミ
ニウムリボン４７とパラジウムリボン４８とから
なる。第１０図を参照すると、ヒユーズ要素３５
および３７の代わりに使用できる他の２種の金属
のヒユーズ要素５０は、パラジウム粒子とアルミ
ニウム粒子との均質混合物を含む圧縮粉からな
る。この圧縮粉は有機バインダー媒体によつて一
緒に保持できる。さらに他の適当な合金可能ヒユ
ーズ要素５３は、第１１図に示されており、アル
ミニウムリボン５４を有し、これにパラジウム粒
子５５の層が結合されている。この結合は有機バ
インダーによつて、あるいは粉末をアルミニウム
表面中に押し込むことによつて容易に形成でき
る。

第１２図の開いた回路のコンデンサは、過度の
圧力による、それぞれ端子２１および２２とヒユ
ーズ要素３５および３７との間のジヨイントの中
断を示す。この図からわかるように、ふくれるカ
バー２０は端子を上向きに上げると同時に板３０
はヒユーズ要素の上向きの動きを制限し、周辺リ
ブ３３′はカバーに対して止められる。この回路
中断方式は、コンデンサ部分１０が高度に集中し
た障害をもち、そこで障害電流は高く、油の局部
的加熱と相対的膨脹は非常に大であるが、溶融可
能ジヨイント４１および４２の領域における油の
温度はこれらのジヨイントの融点にまだ到達して
いない場合に相当する。

第１３図の開いた回路のコンデンサは、油１８
の過度の温度のため、それぞれタブ１５および１
６とヒユーズ要素３５および３７との間のジヨイ
ントの中断を示す。この回路中断方式は、コンデ
ンサ部分１０が「低い等級の」障害を持ち、その
結果障害部分において発生する熱の速度は低く、
組立物を通じて油１８の徐々のかつ比較的均一な
温上昇に導びく場合に相当する。油１８の温度は
はんだジヨイント４１および４２の融点を越えそ
れらのジヨイントを開く。溶融したはんだ４１′
および４２′の一部分はヒユーズ要素へまだくつ
ついており、一方溶融したはんだ４１″および４
２″の残りの部分はタブへ密着している。また、
第１３図の開いた回路のコンデンサは、加熱され
た油１８の膨張がまだカバー２０を十分にふくれ
させずかつヒユーズ要素３５および３７を端子か
ら引裂くほどの応力をそれらのヒユーズ要素に十
分に加えていない場合に相当する。

第１３図にまた端子の両方に対する共通の絶縁
カツプの使用を示す。この組立は、絶縁リング２
６および２７を連結する連結腕４４以外につい
て、第１図と第２図に示した分離した端子にすべ
ての面で類似する。第１３図の成形した絶縁体は
それ自体単一片であり、リング部分２６および２
７と連結腕４４を含む。この単一の絶縁カツプの
組立は、端子のカバーへのシールの損失または弱
化を起こすことがある端子のねじれを防止すると
いう利点をもつ。このようなねじれは、端子のブ
レード２４および２５に連結具と付属した重い導
体母線を取り付ける間に起こることがある。

しかしながら、前記の単一の絶縁カツプの組立
はカバーを比較的に剛化させ、過度の圧力および
機械的中断機構の感度を減少させる。したがつ
て、単一の絶縁カツプの組立をもつこのようなコ
ンデンサにおいて、機械的過圧中断機構と同じよ
うによく溶融可能回路リンクを含ませることがい
つそう重要である。また、このような単一の絶縁
カツプの組立を使用するとき、本考案の発熱を伴
う合金形成可能なヒユーズ要素を含ませて、機械
的に開いた回路の空間および溶融して開いた回路
の空間を横ぎる、アーク電流がハウジングの破裂
を起こしうるアークを防止することがいつそう重
大であることは明らかである。

端子２１および２２をカバー２０中に形成され
た外向きに広がつた穴にそう入し、そしてカバー
の広がつた部分をゴムのスリーブ２３上にローリ
ングして各端子とカバーとの間をシールする。次
に板３０の穴３１および３２をそれぞれ端子２１
および２２の底と位置合せし、そして各ヒユーズ
要素３５および３７の端をそれぞれ端子２１およ
び２２へ穴を通して取り付ける。板３０はこれに
よつてカバー２０へ取り付けられる。

ヒユーズ要素と端子のジヨイントは注意してコ
ントロールされた直流パルス溶接工程によつて作
ることができ、パルスのエネルギーはヒユーズ要
素の発火を避けるのに十分に低いが、有効な溶接
ジヨイントを作るのに十分に高くセツトする。狭
いパルスの幅、たとえば、数ミリ秒の幅は、熱エ
ネルギーを内部のアルミニウム心線を溶融しない
でパラジウムと端子の分岐点に集中させるのを助
ける。このジヨイントを作るための他のより臨界
性が低い方法は、はんだを使用する方法であり、
このはんだは、たとえば60Sn40Pbはんだであ
り、油がハウジングを破裂するような均一温度、
典型的にはこの構成に対して約150℃より高い融
点（188℃）をもつ。別法として、このジヨイン
トは金属粉含有樹脂の液滴を施こし、これを引き
続いて低い温度または室温で硬化させるようにす
る。前述の方法はすべては、外径が0.005〜0.051
cmのパラジウムめつきアルミニウムヒユーズ
要素を結合するために有効である。

しかしながら、これにより細いヒユーズ要素
は、板３０に対して応力が加えられたとき、過圧
および引つ込む端子のため、破断せずに板の穴中
に引き込まれる傾向がある。この可能性を防ぐた
め、少量のエポキシ樹脂または他の結合樹脂を板
とヒユーズ要素との隣接部分との間に施こすこと
ができる。ヒユーズ要素の板へのこのような機械
的固着手段４８を、第５図に示すように、板３０
とヒユーズ要素３５との間の２個所に位置させ
る。

端子、カバー、板、およびヒユーズ要素を含む
組立物は、コンデンサ部分の上に保持させる。低
い融点のはんだジヨイント４１および４２を、そ
れぞれすずめつき銅タブ１５および１６とヒユー
ズ要素３５および３７との間に作る。使用する低
融点のはんだは、溶融温度が138℃である
58Bi42Snからなる。

次の工程は、コンデンサ部分１０をカン１４中
にそう入し、カバーをカンの開口上端へロール縁
曲げおよびはんだ付けによつてシールし、そして
コンデンサ部分を含浸することからなる。この最
後の工程は、誘電性油を含有する槽中に全組立物
を沈め、ハウジングの内側にハウジング中の充て
ん孔（図示せず）から誘電性油を入れ、槽を真空
にし、そしてまだ組立物を沈めたまま充てん孔を
シールすることによつて達成する。

前述のコンデンサの構造における種々の変更
を、発熱を伴う合金形成可能なヒユーズ要素によ
つて提供された、本質的にアーク抑圧特徴を保持
することについてなすことができる。たとえば、
端子２１へのヒユーズ要素３５の接続は、溶融可
能ヒユーズ要素のタブジヨイント４１として役立
つ低融点はんだを用いることによつて行うことが
できる。次にヒユーズ要素の他端を、タブにより
縁曲げ接続し、溶接し、あるいは高温はんだ、た
とえば60Sn40Pbによりはんだ付けすることがで
きる。また、過圧のため端子のジヨイントが破壊
してもあるいはヒユーズ要素自体が破壊しても、
生ずる回路空間中にアークが存在する場合そのア
ークはヒユーズ要素自体へ向かい、この状態は信
頼できるアークの抑圧に必要であるということ
は、注目に値することである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案のコンデンサの断面図であ
る。第２図は、第１図のコンデンサの一部分の細
部を示す。第３図は、第１図のコンデンサのプラ
スチツク板の上面図である。第４図は、第３図の
板の断面４−４に沿つた細部を示す。第５図は、
第３図の板の断面５−５に沿つた細部と、２つの
端子および板に取り付けられた部分へ導びかれる
導体の後部とを示す。第６図は、ヒユーズ要素の
側面図である。第７図は、第６図のヒユーズ要素
の端面図である。第８図は、リボン状または細片
状のヒユーズ要素の側面図である。第９図は、第
８図のリボン状のヒユーズ要素の端面図である。
第１０図は、圧縮粉によるヒユーズ要素の側断面
図である。第１１図は、細片状物と粉末によるヒ
ユーズ要素の側断面図である。第１２図は、内部
の熱および過度の圧力のため、ハウジングのふた
が外向きにふくれて、ヒユーズ要素端子の接続を
中断した、第１図のコンデンサを示す。そして、
第１３図は、内部の熱のため、コンデンサ部分ヒ
ユーズ要素の接続が溶融し、開いた第１図に似た
コンデンサを示す。１０……コンデンサ部分、１１，１２……アル
ミニウムはく電極、１４……ハウジング、１８…
…誘電性油、２１，２２……端子、３５，３７…
…ヒユーズ要素、４１，４２……はんだジヨイン
ト、４１′，４１″，４２′，４２″……溶融したは
んだ、４３……アルミニウム心線、４４……パラ
ジウムめつき、４６……細片状のヒユーズ要素、
４７……アルミニウムリボン、４８……パラジウ
ムリボン、５０……２種の金属ヒユーズ要素、５
３……合金形成可能なヒユーズ要素、５４……ア
ルミニウムリボン、５５……パラジウム粒子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

２つの間隔をおいて位置する電極を有するコン
デンサ部分と、該部分を含む閉じたハウジング
と、該ハウジングを本質的に充てんする誘電性油
と、該ハウジングの壁に取付けられた少なくとも
１つの通しターミナルと、電極の一方と該ターミ
ナルとの間を接続してそれらの間で回路を形成す
る電気導体と、誘電性油を加熱し、膨張させ、ハ
ウジングを破裂する恐れがある障害がコンデンサ
部分に発生したとき、回路を中断するための回路
中断手段を含む油充てんコンデンサにおいて、さ
らに互に緊密に長さ方向に接触した２つの発熱を
伴う合金形成可能な金属元素からなるヒユーズ要
素を含み、そのヒユーズ要素は電気導体の一部分
であり、そしてヒユーズ要素の部分はその中断手
段により回路中断する個所であることを特徴とす
る油充てんコンデンサ。