CN203415428U - 电解电容器用的压力阀和使用该压力阀的电解电容器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及电解电容器用的压力阀和使用该压力阀的电解电容器，在减少内部气体释放用的部件的数量的同时，实现电解电容器的长寿命化。本实用新型涉及的压力阀(10)由具有透气性和可挠性的材料形成，并且以工作部(11)和支撑部(12)成为一体的方式形成。工作部(11)包括薄壁部(11a)和厚壁部(11b)，该厚壁部设置在薄壁部11a的外侧，厚度比薄壁部(11a)的厚度大。从工作部(11)的厚度方向来看，薄壁部(11a)呈十字状，薄壁部(11a)的外边缘是具有向薄壁部(11a)的内侧凸的多个第一圆弧(a1)和向薄壁部(11a)的外侧凸的多个第二圆弧(a2)的形状。

Description

电解电容器用的压力阀和使用该压力阀的电解电容器
技术领域
本发明涉及电解电容器用的压力阀和使用该压力阀的电解电容器。
背景技术
作为涉及电解电容器的技术文献，存在下述专利文献1。在专利文献1中公开了以下内容：为了实现电解电容器的长寿命化，作为内部气体释放用的阀，设置有压力阀和泄气阀这两阀门，在正常使用时由泄气阀适当释放内部气体，在急剧的内压上升时使压力阀工作(破裂)而释放内部气体。
【专利文献1】日本专利特开2006-108185号公报
发明内容
然而，在专利文献1中，由于在释放内部气体时使用压力阀和泄气阀这两阀门，所以导致部件数量多且成本相应上升。
为了避免该问题，也有考虑只使用一个阀门，但是在该情况下，为了应对正常使用时产生的内部气体的释放，需要缩小阀门的厚度。
然而，若缩小阀门厚度，则阀门易破裂，难以实现电解电容器的长寿命化。
本发明的目的是提供一种电解电容器用的压力阀和使用该压力阀的电解电容器，其能够在抑制内部气体释放用的部件的数量的同时实现电解电容器的长寿命化。
为了达成上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种电解电容器用的压力阀，其设置在将收容电解电容器的电容器元件的壳体密封的封口体中，用于释放上述壳体内的气体，其具有工作部，上述工作部包括薄壁部和设置在上述薄壁部的外侧且厚度比上述薄壁部的厚度大的厚壁部，上述工作部中至少上述薄壁部由具有透气性的材料形成，从上述工作部的厚度方向来看，上述薄壁部的外边缘是具有向上述薄壁部的内侧凸的多个第一圆弧的形状。
根据本发明的第二方面，提供一种电解电容器，其包括：电容器元件；收容上述电容器元件的壳体；将上述壳体密封的封口体；和设置于上述封口体的第一方面涉及的压力阀。
根据上述第一和第二方面，作为内部气体释放用的阀门，仅使用一个压力阀就能够应对正常使用时和急剧的内压上升时这两种情况。
具体而言，在正常使用时，能够将因工作电流等在壳体内部产生的气体经由薄壁部向外部释放，另一方面，在急剧的内压上升时，薄壁部中央破裂，能够使压力阀工作。
这是因为薄壁部由具有透气性的材料形成，并且具有在正常使用时等比较低的内压下难以破裂的结构(即，薄壁部的外边缘是具有向薄壁部的内侧凸的多个第一圆弧的形状，因为是带圆角的形状，所以能够避免应力局部地集中在薄壁部的外边缘的角部，在内压上升时应力不集中在薄壁部的外边缘，有效地分散应力的结构)。另一方面，在急剧的内压上升时，应力集中的薄壁部的中心部分破裂，能够使压力阀工作。
因此，根据上述第一和第二方面，能够在降低内部气体释放用的部件数量的同时实现电解电容器的长寿命化。
从上述工作部的厚度方向来看，上述薄壁部的外边缘可以是还具有向上述薄壁部的外侧凸的多个第二圆弧的形状。根据该结构，薄壁部的外边缘进一步成为带圆角的形状，所以能够更可靠地避免应力局部地集中在薄壁部的外边缘的角部，在内压上升时应力不会集中在薄壁部的外边缘，更有效地分散应力。
从上述工作部的厚度方向来看，上述薄壁部的外边缘可以是关于上述薄壁部的中心线对称的形状。根据该结构，能够在薄壁部整体更有效地分散应力。
从上述工作部的厚度方向来看，上述薄壁部可以呈十字状。根据该结构，能够在避免薄壁部的结构复杂化的同时，获得减少内部气体释放用的部件的数量并实现电解电容器的长寿命化的效果。此外，根据该结构，在容易加工的基础上，使薄壁部与厚壁部的边界线变长，使破裂部分增加，因此能够可靠地进行破裂。
从上述工作部的厚度方向来看，上述工作部可以呈圆形。根据该结构，能够在工作部整体更有效地分散应力，能够实现电解电容器进一步的长寿命化。
第一方面涉及的压力阀还可以具备厚度比上述厚壁部大且从工作部的外边缘支撑上述工作部的环状的支撑部。根据该结构，能够经由支撑部将压力阀可靠地固定于壳体。
根据本发明，能够在抑制内部气体释放用的部件的数量的同时实现电解电容器的长寿命化。
附图说明
图1(a)是本发明的一实施方式涉及的电解电容器的俯视图，(b)是表示本发明的一实施方式涉及的电解电容器的整体结构的沿(a)的IB-IB线的局部截面图。
图2是电容器元件的分解立体图。
图3是表示本发明的一实施方式涉及的压力阀的图，(a)是俯视图，(b)是从(a)所示箭头IIIB的方向观察的侧面图，(c)是沿(a)所示IIIC-IIIC线的截面图，(d)是立体图。
图4是表示本发明的比较例涉及的压力阀的图，(a)是俯视图，(b)是沿(a)所示箭头IVB-IVB线的截面图。
符号说明：
1：电解电容器；2：电容器元件；3a：壳体；    3b：封口体；
10：压力阀；    11：工作部；    11a：薄壁部；11b：厚壁部；
12：支撑部；    a1：第一圆弧；a2：第二圆弧；O：中心。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
首先，参照图1，对本发明的一实施方式涉及的电解电容器1的整体结构进行说明。电解电容器1包括：电容器元件2、壳体3a、封口体3b、底板4、套筒5、固定件6、端子7a、7b和压力阀10。
壳体3a是用于收容电容器元件2的部件，在开口部嵌合有封口体3b。封口体3b将壳体3a密封。壳体3a由金属(铝等)形成，封口体3b由绝缘材料(改性酚醛树脂等)形成。
在封口体3b的上部周边设置有由弹性材料(橡胶等)形成的填充物3x。填充物3x具有用于防止壳体3a内的气体从封口体3b与壳体3a的间隙中漏出的功能。壳体3a的上端被铆接固定于填充物3x。
底板4是由绝缘材料(难燃性聚酯等)形成的圆形的薄板，与壳体3a的底部下表面重叠配置。套筒5是由绝缘材料(聚烯烃等)形成的大致圆筒状的部件，覆盖壳体3a的侧部周面、底板4的下部周边和壳体3a的上部周边。套筒5的下部固定于底板4。
固定件6用于将电容器元件2固定在壳体3a内，由热可塑性树脂(聚丙烯等)形成。
端子7a、7b和压力阀10设置于封口体3b。从封口体3b的厚度方向来看，端子7a、7b相互分离地设置在关于封口体3b的中心呈点对称的位置。端子7a、7b由金属(铝等)形成，阴极端子7a与电容器元件2的阴极引线2a连接，阳极端子7b与电容器元件2的阳极引线2b连接。
在封口体3b上，在从封口体3b的厚度方向观察时的中心(端子7a、7b之间的中央)与外边缘之间，形成有将壳体3a的内部与外部连通的贯通孔3b1。压力阀10以塞住该贯通孔3b1的方式设置，由设置在其上面的锁紧垫圈8固定于封口体3b。压力阀10具有释放壳体3a内的气体的功能。
接着，参照图2，对电容器元件2的结构详细地进行说明。
电容器元件2通过以下方式形成：将分别安装有阴极引线2a和阳极引线2b的阴极箔2x和阳极箔2y隔着由绝缘材料形成的分离片(牛皮纸等)2z进行卷绕，并将由此形成的卷绕体的外周用元件固定胶带2t固定，其后再将卷绕体含浸在驱动用电解液中。阴极箔2x和阳极箔2y是将铝箔的表面粗糙化后的产物，阳极箔2y在其表面形成有阳极氧化皮膜。
接着，参照图3，对压力阀10的结构详细地进行说明。
压力阀10呈大致圆盘状，包括：工作部11和从该工作部11的外边缘支撑工作部11的环状的支撑部12。压力阀10由具有透气性和可挠性的材料(硅橡胶等)构成，以工作部11和支撑部12成为一体的方式形成。
从工作部11的厚度方向(与图3(a)的纸面垂直的方向)来看，工作部11呈圆形。工作部11包括薄壁部11a和在薄壁部11a的外侧设置的比薄壁部11a的厚度大的厚壁部11b。
厚壁部11b相对于薄壁部11a向厚度方向的两个方向(图3(c)的上下方向)突出相同的量。从工作部11的厚度方向来看，薄壁部11a呈十字状，厚壁部11b的外边缘呈圆形。厚壁部11b在薄壁部11a的周围，以界定薄壁部11a的方式设置。
从工作部11的厚度方向来看，薄壁部11a的外边缘呈具有多个第一圆弧a1和多个第二圆弧a2的形状，第一圆弧a1向薄壁部11a的中心O(即，向薄壁部11a的内侧)凸出，第二圆弧a2向远离薄壁部11a的中心O的方向(即，向薄壁部11a的外侧)凸出。第二圆弧a2构成十字的各个顶端，第一圆弧a1构成十字的交叉部分。各个第二圆弧a2与厚壁部11b的外边缘相接。
支撑部12是由封口体3b支撑的部分，包括主体12a和肋12b。主体12a的厚度一定，比厚壁部11b的厚度大。肋12b的厚度比薄壁部11a的厚度大，比厚壁部11b的厚度小。
肋12b从主体12a的外周端面向外侧突出。在肋12b的角部设置有弧度(ア一ル：倒角)。
在正常使用时因工作电流等在壳体3a内部产生的气体(内部气体)缓慢产生，因此通过贯通孔3b1从下侧慢慢按压压力阀10，当达到第一规定压力以上时，透过薄壁部11a向壳体3a外部释放。
另一方面，内部气体的压力(内压)急剧上升，当内压成为第二规定压力(＞第一规定压力)以上时，薄壁部11a以向上隆起的方式变形，并最终产生龟裂而破裂。此时，在不耐应力的薄壁部11a首先产生龟裂。在厚壁部11b虽然也会多少发生一些变形，但不会产生龟裂。
【实施例】
下面，通过实施例更具体地对本发明进行说明。
在实施例的样品1～3中使用的压力阀与上述的实施方式的压力阀10为相同结构，如图3(c)所示，其尺寸如下：R1(工作部11的直径)＝6mm、R2(主体12a的外径)＝12mm、D0(主体12a的厚度)＝2mm、D1(厚壁部11b相对于薄壁部11a向上方的突出量)＝0.45mm、D2(厚壁部11b相对于薄壁部11a向下方的突出量)＝0.45mm、D3(薄壁部11a的厚度)＝0.3mm。此外，肋12b的突出量为0.5mm，肋12b的弧度(倒角)的半径为0.5mm。
在比较例的样品1～3中使用的压力阀与图4所示的压力阀50为相同结构。
压力阀50呈大致圆盘状，包括工作部51和从该工作部51的外边缘支撑工作部51的环状的支撑部52。
压力阀50由具有透气性和可挠性的材料(硅橡胶等)构成，以工作部51和支撑部52成为一体的方式形成。
从工作部51的厚度方向(与图4(a)的纸面垂直的方向)来看，工作部51呈圆形，具有一定的厚度。
支撑部52包括主体52a和肋52b。主体52a的厚度为一定，比工作部51的厚度大。肋52b的厚度比工作部51的厚度大，比主体52a的厚度小。
肋52b从主体52a的外周端面向外侧突出。在肋52b的角部设置有弧度。
如图4(b)所示，尺寸如下：R1(工作部51的直径)＝6mm、R2(主体52a的外径)＝12mm、D0(主体52a的厚度)＝2mm、D3(工作部51的厚度)＝0.45mm。此外，肋52b的突出量为0.5mm，肋52b的弧度的半径为0.5mm，在工作部51与支撑部52的边界设置的弧度的半径为0.2mm。
实施例的样品1～3和比较例的样品1～3是在直径76mm、高度140mm、额定电压450V的电解电容器上设置的上述压力阀。将该电解电容器在环境温度115℃下施加额定电压后搁置，进行了可靠性试验。将进行搁置的试验前(初期)和搁置2000小时后(2000小时后)的各参数示于表1。
【表1】
Figure BDA00003408481000071
Figure BDA00003408481000072
“工作部的状态”依靠目测判断。在工作部破裂的(比较例的样品1、3)情况下，由于内部气体的释放，可以发现电解电容器的重量大大减少。另一方面，在实施例的样品1～3中，工作部没破裂，电解电容器的重量的变化量被抑制在经由薄壁部透过的气体量的-3.5g～-3.0g左右。
如表1所示，在实施例的样品1～3中，压力阀没有破裂，但在比较例的样品1～3中有2/3(比较例的样品1、3)的压力阀破裂。由此可知，本发明涉及的压力阀与比较例涉及的压力阀相比，能够耐高压，能够实现长寿命化。
如以上所述，根据本实施方式的压力阀10和电解电容器1，使用一个压力阀10作为内部气体释放用的阀，在正常使用时和急剧的内压上升时都能够应对。
具体而言，在正常使用时，能够将由工作电流等在壳体3a内部产生的气体经由薄壁部11a向外部释放，另一方面，在急剧的内压上升时，薄壁部11a破裂，能够使压力阀10工作。
这是因为薄壁部11a由具有透气性的材料形成，并且具有在正常使用时等比较低的内压下难以破裂的结构(即，薄壁部11a的外边缘是具有向薄壁部11a的内侧凸的多个第一圆弧a1的形状，由于是带圆角的形状，能够避免应力局部地集中在薄壁部11a的外边缘的角部，在内压上升时应力不集中在薄壁部的11a外边缘，从而有效地分散应力的结构)。另一方面，在急剧的内压上升时，应力集中的薄壁部11a的中心部分破裂，能够使压力阀10工作。
因此，根据本实施方式，能够抑制内部气体释放用的部件的数量，并且实现电解电容器1的长寿命化。
从工作部11的厚度方向来看，薄壁部11a的外边缘是还具有向薄壁部11a的外侧凸的多个第二圆弧a2的形状。根据该结构，由于薄壁部11a的外边缘进一步成为带圆角的形状，所以能够更可靠地避免应力局部地集中在薄壁部11a的外边缘的角部，在内压上升时应力不会集中在薄壁部11a的外边缘，能更有效地分散应力。
从工作部11的厚度方向来看，薄壁部11a的外边缘是关于薄壁部11a的中心O对称的形状。根据该结构，能够在薄壁部11a整体更有效地分散应力。
从工作部11的厚度方向来看，薄壁部11a呈十字状。根据该结构，能够在避免薄壁部11a的结构复杂化的同时，获得抑制内部气体释放用的部件的数量并实现电解电容器1的长寿命化的效果。此外，根据该结构，在容易加工的基础上，增长薄壁部与厚壁部的边界线，使破裂部分增加，因此能够可靠地进行破裂。
从工作部11的厚度方向来看，工作部11呈圆形。根据该结构，能够在工作部11整体更有效地分散应力，能够实现电解电容器1进一步的长寿命化。
压力阀10还具备环状的支撑部12，支撑部12的厚度比厚壁部11b的厚度大且从工作部11的外边缘支撑该工作部11。根据该结构，能够经由支撑部12将压力阀10可靠地固定于壳体3a。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，只要在权利请求保护文件记载的范围内，就能够进行各种设计变更。
在压力阀中，工作部和支撑部不限定于形成为一体，也可以分别形成后再接合。
压力阀也可以不具有支撑部而仅具有工作部。
工作部的形状不限定为圆形，可以是任意的形状(椭圆形等)。
薄壁部的形状不限定于十字状，也可以是大字状、Y字状、T字状、X字状、K字状、放射状、多边形状、十字状或者组合多个上述形状的形状等，任意都可以。
此外，在上述的实施方式中，从工作部的厚度方向来看，薄壁部的外边缘为关于薄壁部的中心线(通过中心的线)呈线对称的形状，且是关于薄壁部的中心O呈点对称的形状，但并不限定于关于薄壁部的中心线或者中心对称的形状。
在上述的实施方式中，厚壁部相对于薄壁部向厚度方向的两个方向突出相同量，但是向各方向的突出量任意都可以。
压力阀和构成电解电容器的各部分的材料不限定于上述记载。

Claims (7)

1.一种电解电容器用的压力阀，设置在将收容电解电容器的电容器元件的壳体加以密封的封口体中，用于释放所述壳体内的气体，其特征在于：
具有工作部，所述工作部包括薄壁部和厚壁部，所述厚壁部设置在所述薄壁部的外侧，厚度比所述薄壁部大，
所述工作部中至少所述薄壁部由具有透气性的材料形成，
从所述工作部的厚度方向来看，所述薄壁部的外边缘是具有向所述薄壁部的内侧凸的多个第一圆弧的形状。
2.根据权利要求1所述的压力阀，其特征在于：
从所述工作部的厚度方向来看，所述薄壁部的外边缘是还具有向所述薄壁部的外侧凸的多个第二圆弧的形状。
3.根据权利要求1或2所述的压力阀，其特征在于：
从所述工作部的厚度方向来看，所述薄壁部的外边缘是关于所述薄壁部的中心线对称的形状。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压力阀，其特征在于：
从所述工作部的厚度方向来看，所述薄壁部是十字状。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压力阀，其特征在于：
从所述工作部的厚度方向来看，所述工作部是圆形。
6.根据权利要求5所述的压力阀，其特征在于：
还具备环状的支撑部，该支撑部的厚度比所述厚壁部的厚度大且从所述工作部的外边缘支撑该工作部。
7.一种电解电容器，其特征在于，包括：
电容器元件；
收容所述电容器元件的壳体；
将所述壳体密封的封口体；和
权利要求1～6中任一项所述的压力阀，所述压力阀设置于所述封口体。
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