CN104040659B - 电容器 - Google Patents

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Abstract

本申请的发明提供一种能够谋求压力阀的动作性以及动作时阀稳定地变形的电容器。电容器(1)包括：电容器元件(6)，将阳极箔(8)与阴极箔(7)隔着电解纸(9)重合并卷绕，并且含浸电解液而成；有底圆筒状的包装外壳(4)，收纳电容器元件(6)；以及封口体(2)，将包装外壳(4)的开口部封口；并且在包装外壳(4)的内底部形成凹部(21)，该凹部(21)包括：第一倾斜面(22)，将内底部的中央部区域设为最深部，从中央部区域呈放射状扩展；以及第二倾斜面(23)，与第一倾斜面(22)的外缘部连续并且比第一倾斜面(22)陡峭；在所述凹部内形成弱体部，并且在所述包装外壳内底部的外侧形成槽部。

Description

电容器
技术领域
本发明涉及一种电容器，尤其是在包装外壳内部含有电解液的电容器。
背景技术
在包装外壳内部含有电解液的电容器有电解电容器或电双层电容器。
电解电容器是以下类型的电容器，对电极使用铝、钽及铌等被称为阀金属的金属，并且将通过阳极氧化而获得的氧化皮膜层用作介电质。
电双层电容器是利用以下现象(电双层)的电容器，该现象是在电极(可极化电极)与电解液的界面，电荷以极短的距离排列。
关于电极使用铝的铝电解电容器，实施蚀刻处理及氧化皮膜形成处理，将安装着电极引出端子的阳极箔与阴极箔隔着分隔件卷绕，并且利用元件固定胶带进行固定而形成电容器元件。该电容器元件在含浸驱动用电解液后被收纳在有底筒状包装外壳中，视情况而利用固定材料将其固定在外壳内。
进而，在包装外壳的开口部安装封口体，该开口部具有通过拉拔成形加工而被密闭的构成。
基板自立型铝电解电容器是在该封口体的外端面形成阳极端子及阴极端子，这些端子的端部与从电容器元件引出的阳极极耳端子(tab terminal)及阴极极耳端子电连接。而且，引线型铝电解电容器是将与从电容器元件引出的阳极极耳端子及阴极极耳端子电连接的引线端子通过设置在封口体的插入孔而引出到外部。
电双层电容器的电容器元件是通过如下操作而获得，即，在包含铝等金属箔的集电体上形成可极化电极层，并且将安装着电极引出端子的阳极箔与阴极箔隔着分隔件卷绕。电双层电容器是将这种电容器元件在含浸着电解液的状态下收纳在包含铝等的有底筒状外壳内而形成。这样一来，电双层电容器仅电极构造与铝电解电容器不同，其他构造与铝电解电容器相同。
如上所述的在内部含有电解液的电容器如果被施加过电压或过涟波电流(ripplecurrent)等异常应力，则电解液分解而产生气体。如果因该气体产生而使电容器的内部压力升高，则电容器会破裂，因此在有底圆筒状的包装外壳的底部设置弱体部，该弱体部作为安全装置(压力阀)，随着内部压力上升而动作从而将内部压力释放到外部。
该压力阀动作的压力可根据弱体部的厚度而设定为所需压力，但动作压力越高，开阀的范围越广，而有开阀后的包装外壳的底部大幅度变形的问题。因此，有人提出了以下技术，即，在包装外壳的底面部形成厚度形成得比侧壁部厚的厚壁部，在该厚壁部的范围内形成薄壁部，并且进而在薄壁部形成成为弱体部的线状槽，由此将开阀范围限制在薄壁部(参照专利文献1)。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2001-307967号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，在以往的安全装置中，由于形成在包装外壳底面的内部的弱体部、与薄壁部的外壳内侧大致平行地形成，因此随着内部压力的上升而产生的压力施加给整个弱体部，薄壁部也会大幅度变形，在谋求降低包装外壳底面的变形高度这一方面仍不充分。
本发明是解决所述课题者，其目的在于提供一种可谋求压力阀的动作性以及在压力阀动作时阀稳定变形的电容器。
[解决问题的技术手段]
本发明的电容器的特征在于包括：电容器元件，将阳极箔与阴极箔隔着分隔件重合并卷绕，并且含浸电解液而成；有底圆筒状的包装外壳，收纳所述电容器元件；以及封口体，将所述包装外壳的开口部封口；并且在所述包装外壳的内底部形成凹部，该凹部包括：第一倾斜面，将所述内底部的中央部区域设为所述内底部的最深部，从所述中央部区域呈放射状地扩展；以及第二倾斜面，与所述第一倾斜面的外缘部连续并且比所述第一倾斜面陡峭；在所述凹部内形成弱体部，并且在所述包装外壳内底部的外侧形成槽部，在所述凹部的外周形成厚壁部，所述电容器元件的与所述内底部对向一面的外缘部抵接于所述厚壁部。
根据该构成，通过将包含第一倾斜面及第二倾斜面的凹部设置在包装外壳的内底部，能够将随着包装外壳的内压上升而产生的该包装外壳的底部的变形起点仅设为凹部而非整个底面部。由此，当随着内压上升而使底部变形时，能够抑制该底部的变形量，谋求变形高度的降低。而且，由于变形起点仅为凹部，因此可谋求在所需内压下稳定地变形。
而且，在本发明的电容器中，在所述最深部设置着平坦部，所述平坦部的直径在所述包装外壳的内径的3％～28％的范围内。
而且，在本发明的电容器中，所述第一倾斜面的倾斜角度相对于作为所述内底部的配置面的水平面为0.5°～2.0°的范围内的角度。
而且，在本发明的电容器中，所述包装外壳的内底部的边缘部分的长度为所述包装外壳的直径的11％～29％的范围内的长度。
而且，在本发明的电容器中，所述包装外壳的内底部的厚壁部的厚度为0.5mm～1.0mm的范围内的厚度。
通过设为这些构成，可进一步降低动作压力及变形量的不均。
[发明的效果]
根据本发明的电容器，可谋求压力阀的动作性以及压力阀动作时阀稳定地变形。
附图说明
图1(a)是表示本发明的电容器的构成的立体图，图1(b)是表示本发明的电容器的构成的局部剖视图。
图2(a)是表示本发明的电容器的构成的俯视图，图2(b)是表示本发明的电容器的构成的放大剖视图。
图3是表示本发明的电容器的阀动作前的状态的剖视图。
图4是表示本发明的电容器的阀动作后的状态的剖视图。
图5是表示以往的电容器的阀动作前的状态的剖视图。
图6是表示以往的电容器的阀动作后的状态的剖视图。
图7是表示本发明的另一实施方式的凹部的构成的放大剖视图。
图8(a)～图8(c)是表示本发明的另一实施方式的槽部的构成的俯视图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
如图1(a)及图1(b)所示，在本实施方式的电容器1中，通过如下操作构成电容器元件6，即，使作为分隔件的电解纸9介于阀金属的阳极箔8与阴极箔7之间进行卷绕，在卷绕结束部分贴附卷绕固定胶带5；进而，在该电容器元件6中含浸着未图示的驱动用电解液。
作为包装外壳的金属外壳4是收纳所述电容器元件6的有底圆筒状的金属外壳，作为封口体的封口端子板2包括一对端子11，所述一对端子11供从所述电容器元件6引出的外部引出用引线极耳(lead tab)3连接。
封口端子板2构成为，配设在金属外壳4的开口部，通过将金属外壳4的开放端卷边(curling)而进行密封，由此确保电容器的气密性。
如图2(a)及图2(b)所示，在金属外壳4的底部设置着压力阀20。压力阀20包括俯视为圆形的凹部21以及十字状的槽部31，所述凹部21形成在金属外壳4的内底部，所述槽部31形成在金属外壳4的底部的外表面侧。
如图2(a)所示，凹部21在金属外壳4的内底部形成为以特定直径形成的俯视为大致圆形的凹状。如图2(b)所示，凹部21由在周缘部具有两个弯曲点P1及P2的倾斜面形成。具体来说，在金属外壳4的内底部，由第一倾斜面22以及与该第一倾斜面22的外缘连续的第二倾斜面23而形成凹部21，所述第一倾斜面22从形成在中央部区域(内底部的最深部)的俯视为大致圆形的平坦部24呈放射状扩展。第一弯曲点P1形成第一倾斜面22的外缘，并且成为第一倾斜面22的倾斜与第二倾斜面23的倾斜的边界，第一倾斜面22的倾斜的平缓，第二倾斜面23的倾斜比第一倾斜面22的倾斜陡。第二弯曲点P2形成第二倾斜面23的外缘。由第一弯曲点P1及第二弯曲点P2而形成包含陡峭的第二倾斜面23的阶差部。
另外，在本发明中，第一倾斜面22并不限于平面，也可以为斜度从第一弯曲点P1到内底部的中央部区域(平坦部24)逐渐变缓的曲面状的倾斜面。
设置在内底部的中央部区域的平坦部24的直径形成为金属外壳4的内径的3％～28％的范围内。
通过设为3％～28％的范围，除了获得由包括在内部具有弱体部的凹部21的构成带来的效果(能够抑制随着金属外壳4的内压上升而产生的该金属外壳4的底部的变形量，而谋求降低变形高度的效果)以外，还能够降低动作压力及变形量的不均，而且，能够充分地获得作为本发明的重要因素的第二倾斜面23的长度。
而且，第一倾斜面22的倾斜角度相对于图2(b)中的水平面(作为内底部的配置面的水平面)宜为0.5°～2.0°的范围。通过设为0.5°～2.0°的范围，能够充分地获得在本发明中为重要因素的第一倾斜面22的角度。而且，除了获得由包括在内部具有弱体部的凹部21的构成带来的效果(能够抑制随着金属外壳4的内压上升而产生的该金属外壳4的底部的变形量，而谋求降低变形高度的效果)以外，还能够降低动作压力及变形量的不均。
而且，金属外壳4的内底部的边缘部分的长度L11宜为金属外壳4的直径的11％～29％。通过设为11％～29％的范围，能够充分地确保底面厚壁部的长度，因此，可以获得阀膨胀抑制效果。而且，除了获得由包括在内部具有弱体部的凹部21的构成带来的效果(能够抑制随着金属外壳4的内压上升而产生的该金属外壳的底部的变形量，而谋求降低变形高度的效果)以外，还能够降低动作压力及变形量的不均。
而且，金属外壳4的内底部的厚壁部的厚度T11与金属外壳4的大小无关，宜为0.5mm～1.0mm。通过设为0.5mm～1.0mm的范围，能够充分地确保底面厚壁部的厚度，因此，可以获得阀膨胀抑制效果。而且，除了获得由包括在内部具有弱体部的凹部21的构成带来的效果(能够抑制随着金属外壳4的内压上升而产生的该金属外壳4的底部的变形量，而谋求降低变形高度的效果)以外，还能够降低动作压力及变形量的不均。
如上所述，在本实施方式中，压力阀20的凹部21构成为包括陡峭的倾斜面(形成阶差的陡峭的第二倾斜面23)、以及向内底部的中央部区域延伸的平缓的倾斜面(第一倾斜面22)(图3)，由此可将随着金属外壳4的内压上升而产生的该金属外壳4的底部变形的起点仅设为凹部21而非整个内底部，从而可将变形状态控制为大致固定的状态(图4)。
关于这方面，以往的电容器100(图5)存在如下问题，即，由于在金属外壳4的底面部并未设置如本实施方式那样的具有两个倾斜面(第一倾斜面22及第二倾斜面23)的凹部21，从而导致随着金属外壳4的内压上升而产生的该金属外壳4的底部变形的起点成为整个底面(图6)，底部的变形高度变高，但是在本实施方式的电容器1(图3、图4)中，这方面得到改善，能够抑制压力阀20开口时的变形量，从而可谋求降低变形高度。
而且，由于变形起点仅为凹部21，因此能够谋求在所需阀动作压力下使动作性稳定。
另外，在所述实施方式中，对如图2(a)及图2(b)所示那样将因陡峭的第二倾斜面23而具有一段阶差的凹部21形成在金属外壳4的内底部的情况进行了叙述，但本发明并不限于此，例如，也可以如图7所示，通过追加形成陡峭的倾斜面26，而由倾斜面23及26构成两段形状的凹部。进而，段数并不限于此，也可以设为三段以上。
而且，在所述实施方式中，对形成十字状的槽部31的情况进行了叙述，但本发明并不限于此，例如，只要为如图8(a)、图8(b)及图8(c)所示那样关键将弱体部配置在金属外壳4的底部的大致中央部的构成，则可以应用各种形状的槽部31。
实施例
下面，列举实施例对本发明更具体地进行说明。
首先，对在所述实施方式中已说明的金属外壳4(一段形状(图2(a)及图2(b)))、图7所示的具有两段形状的凹部的金属外壳4、以及未形成凹部21的以往形状的金属外壳，进行油压试验。
油压试验是对各金属外壳测定压力阀的动作压力及动作时(开口时)的变形高度，这些金属外壳有设置着包括槽部31及一段形状(图2(a)及图2(b))的凹部21的压力阀20的实施形状(实施例(一段))、设置着包括槽部31及两段形状(图7)的凹部21的压力阀20的实施形状(实施例(两段))、以及设置着只包括槽部31的压力阀的以往形状(以往例)。
将测定结果示于表1。
[表1]
动作压力(kgf/cm2) 变形高度(mm)
以往例 9.5 1.92
实施例(一段) 9.5 1.26
实施例(两段) 9.5 1.23
根据表1可知以下内容。本发明的实施方式的金属外壳4与以往形状相比，能够一边将阀动作压力维持为同等，一边针对因油压而导致的急剧变形而抑制金属外壳4的底部的变形高度。
接下来，对在所述实施方式中已说明的金属外壳4(一段形状(图2(a)及图2(b)))、图7所示的包括两段形状的凹部的金属外壳4、以及未形成凹部21的以往形状的金属外壳，进行可靠性试验。
可靠性试验是对各金属外壳通过施加涟波电流而进行2000小时的可靠性试验，从测定压力阀的变形高度，这些金属外壳有设置着包括槽部31及一段形状(图2(a)及图2(b))的凹部21的压力阀20的实施形状(实施例(一段))、设置着包括槽部31及两段形状(图7)的凹部21的压力阀20的实施形状(实施例(两段))、以及设置着只包括槽部31的压力阀的以往形状(以往例)。将测定结果示于表2。
[表2]
变形高度(mm)
以往例 2.03
实施例(一段) 1.15
实施例(两段) 1.22
根据表2可知以下内容。本发明的实施方式的金属外壳4与以往形状相比，能够一边将阀动作压力维持为同等，一边针对因长时间可靠性试验而导致的平缓变形而抑制金属外壳4的底部的变形高度。
接下来，对以下各情况下的压力阀的动作压力及动作时(开口时)的变形高度进行测定并且求出测定结果的标准偏差，即，将设置在金属外壳4的内底部的中央部区域的平坦部24(图2(b))的直径形成为金属外壳4的内径的3％～28％的范围内的10％的情况、以及将所述平坦部24的直径形成为3％～28％的范围外的1％情况和形成为35％的情况。将测定结果示于表3。
[表3]
根据表3可知以下内容。将设置在金属外壳4的内底部的中央部区域的平坦部24(图2(b))的直径形成为金属外壳4的内径的3％～28％的范围内的10％的情况与形成为该范围外的情况相比，能够降低动作压力及变形量的不均。
接下来，对以下情况下的压力阀的动作压力及动作时(开口时)的变形高度进行测定并且求出测定结果的标准偏差，即，将第一倾斜面22的倾斜角度相对于图2(b)中的水平面形成为0.5°～2.0°的范围内的1.0°的情况、以及将第一倾斜面22的倾斜角度相对于图2(b)中的水平面形成为0.5°～2.0°的范围外的0.1°的情况和形成为3.0°的情况。将测定结果示于表4。
[表4]
根据表4可知以下内容。将第一倾斜面22的倾斜角度相对于图2(b)中的水平面形成为0.5°～2.0°的范围内的1.0°的情况与形成为该范围外的情况相比，能够降低动作压力及变形量的不均。
接下来，对以下情况下的压力阀的动作压力及动作时(开口时)的变形高度进行测定并且求出测定结果的标准偏差，即，金属外壳4的内底部的边缘部分的长度L11(图2(b))形成为金属外壳4的直径的11％～29％的范围内的20％的情况、以及金属外壳4的内底部的边缘部分的长度L11形成为11％～29％的范围外的5％的情况和形成为35％的情况。将测定结果示于表5。
[表5]
根据表5可知以下内容。将金属外壳4的内底部的边缘部分的长度L11(图2(b))形成为金属外壳4的直径的11％～29％的范围内的20％的情况与形成为该范围外的情况相比，能够降低动作压力及变形量的不均。
接下来，对以下情况下的压力阀的动作压力及动作时(开口时)的变形高度进行测定并且求出测定结果的标准偏差，即，金属外壳4的内底部的厚壁部的厚度T11与金属外壳4的大小无关而形成为0.5mm～1.0mm的范围内的0.7mm的情况、以及金属外壳4的内底部的厚壁部的厚度T11形成为0.5mm～1.0mm的范围外的0.2mm的情况和形成为1.5mm的情况。将测定结果示于表6所示。
[表6]
根据表6可知以下内容。金属外壳4的内底部的厚壁部的厚度T11与金属外壳4的大小无关而形成为0.5mm～1.0mm的范围内的0.7mm的情况与形成为该范围外的情况相比，能够降低动作压力及变形量的不均。
在所述实施方式中，对电解电容器进行了说明，当然即便用于电双层电容器的包装外壳也能够获得相同的效果。
而且，在所述实施方式中，对将因陡峭的第二倾斜面而具有一段阶差的凹部形成在金属外壳的内底部的情况进行了叙述，但例如也可以通过追加形成陡峭的倾斜面而构成两段形状的凹部，进而，段数并不限于此，也可以设为三段以上。
进而，在所述实施方式中，对形成十字状的槽部的情况进行了叙述，但例如只要为弱体部配置在金属外壳的底部的大致中央部的构成，也可以应用各种形状的槽部。
[符号的说明]
1 电容器
2 封口端子板(封口体)
3 引线极耳
4 金属外壳(包装外壳)
5 卷绕固定胶带
6 电容器元件
7 阴极箔
8 阳极箔
9 电解纸(分隔件)
11 端子
20 压力阀
21 凹部
22 第一倾斜面
23 第二倾斜面
24 平坦部
31 槽部
P1、P2 弯曲点

Claims (5)

1.一种电容器，其特征在于包括：
电容器元件，将阳极箔与阴极箔隔着分隔件重合并卷绕，并且含浸电解液而成；
有底圆筒状的包装外壳，收纳所述电容器元件；以及
封口体，将所述包装外壳的开口部封口；并且
在所述包装外壳的内底部，
形成凹部，该凹部包括：第一倾斜面，将所述内底部的中央部区域设为所述内底部的最深部，从所述中央部区域呈放射状扩展；以及第二倾斜面，与所述第一倾斜面的外缘部连续并且比所述第一倾斜面陡峭；
在所述凹部内形成弱体部，并且在所述包装外壳的所述内底部的外侧形成槽部；
在所述凹部的外周形成厚壁部，所述厚壁部的与所述电容器元件抵接的面为平坦；
所述电容器元件的与所述内底部对向的面的外缘部抵接于所述厚壁部，所述内底部和所述电容器元件之间形成有空间。
2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：
在所述最深部设置着平坦部，该平坦部具有所述包装外壳的内径的3％～28％的范围内的直径。
3.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：
所述第一倾斜面的倾斜角度相对于作为所述内底部的配置面的水平面为0.5°～2.0°的范围内的角度。
4.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：
所述包装外壳的内底部的边缘部分的长度为所述包装外壳的直径的11％～29％的范围内的长度。
5.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：
所述包装外壳的内底部的厚壁部的厚度为0.5mm～1.0mm的范围内的厚度。
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