JP2003243266A - 電解コンデンサ及び電解コンデンサ用外装ケース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極箔の熱劣化や電解液の変質を生じること
がなく、所望の寿命特性を得ることができる電解コンデ
ンサ及び電解コンデンサ用外装ケースを提供する。 【解決手段】 金属からなる有底筒状の外装ケース
（２）にコンデンサ素子（１８）を収納し、外装ケース
の開口部（２２）を封口部材（２４）で封口してなる電
解コンデンサ及びの電解コンデンサ用外装ケースであっ
て、外装ケース（２）の底面部（４）に薄肉部（６）と
非薄肉部（８）とを設け、薄肉部に圧力弁（１４）を設
けるとともに、非薄肉部（８）の表面積（Ｓａ）を外装
ケースの底面部の表面積（Ｓ）の８０％以上としたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電解コンデンサ
の構造及び電解コンデンサ用外装ケースに関し、特に、
電解コンデンサの底面に形成した圧力弁の作動性を改善
した電解コンデンサ及び電解コンデンサ用外装ケースに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサは、定格電圧を超えた過
電圧の印加等により内部でガスが発生し、外装ケースの
内圧が上昇する。このため、外装ケースの底面に機械的
脆弱部からなる圧力弁を設け、内圧が外装ケースの許容
範囲を超えた場合に圧力弁が作動し、外装ケース内の内
圧を開放するものが広く用いられている。このような圧
力弁を用いた電解コンデンサとしては、特開２００１−
２５７１３５号「防爆機構付コンデンサ」や、特開２０
０１−２７４０４６号「防爆機構付コンデンサ」等が知
られている。

【０００３】防爆機構付コンデンサでは、例えば、図５
の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アルミニウム等の金
属で有底筒状の外装ケース１００が形成されており、こ
の外装ケース１００の外底部には円形の薄肉部１０２が
形成されているとともに、この薄肉部１０２に切り溝か
らなる十字形の圧力弁１０４が形成されている。この圧
力弁１０４は、薄肉部１０２に対して部分的な機械的脆
弱部を構成しており、封口部材１０６で封止された外装
ケース１００に内蔵されているコンデンサ素子１０８の
発熱等により、内圧が極端に上昇した際には、圧力弁１
０４を破断させて開弁し、外装ケース１００内のガスを
開放するものである。図５の（Ａ）の二点鎖線は、圧力
弁１０４の開弁状態を示している。

【０００４】そして、電子機器の小型化に対する要請は
電解コンデンサの実装形態にも影響を与えており、例え
ば、配線板１１０上に外装ケース１００の底面部を当接
させて実装させ、外装ケース１００の底面部に十分な空
間を取ることができない場合がある。このような場合、
圧力弁１０４が作動したとき、その圧力弁１０４が外装
ケース１００の外部側に切り立つことを阻止されると、
圧力弁１０４の作動が阻害されるおそれがあったが、薄
肉部１０２と外装ケース１００の外表面との間の高さｈ
を大きくして圧力弁１０４を作動させる空間１１２が形
成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電解コンデンサは、コンデンサ素子１０８が発熱するの
で、その発熱に対してある程度の耐久性を備える材料や
構造で構成されているが、電解コンデンサが高温域で連
続的に長時間使用されると、放熱が不十分な動作環境で
は電極箔の熱劣化や電解液の変質が生じることがあり、
所望の寿命特性を得られないおそれがあった。また、図
５に示すように、圧力弁１０４を形成した薄肉部１０２
や空間１１２が形成された電解コンデンサでは、搭載さ
れる配線板１１０との密着面積が狭いと、コンデンサ素
子１０８からの熱が配線板１１０に伝わり難く、蓄熱さ
れて特性を悪化させるおそれがある。

【０００６】また、従来の電解コンデンサでは、図５の
（Ｂ）に示すように、薄肉部１０２に形成された圧力弁
１０４の溝と、薄肉部１０２を包囲して形成されたガス
逃がし用の溝１１４の方向及び位置を一致させている。
この場合、圧力弁１０４の動作時、圧力弁１０４の溝と
溝１１４が繋がって外装ケース１００の底面の全体が破
断しないように、圧力弁１０４の溝と溝１１４との間に
余裕を設けた構成となっており、溝１１４が形成された
非薄肉部分の面積が小さくなっている。従って、搭載さ
れる配線板１１０との密着面積が狭く、コンデンサ素子
１０８からの熱が配線板１１０に伝わり難いため、蓄熱
されて特性を悪化させるおそれがあった。

【０００７】そこで、この発明は、電極箔の熱劣化や電
解液の変質を生じることがなく、所望の寿命特性を得る
ことができる電解コンデンサ及び電解コンデンサ用外装
ケースを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の電解コンデン
サは、金属からなる有底筒状の外装ケース（２）にコン
デンサ素子（１８）を収納し、外装ケースの開口部（２
２）を封口部材（２４）で封口してなる電解コンデンサ
であって、外装ケース（２）の底面部（４）に薄肉部
（６）と非薄肉部（８）とを設け、薄肉部に圧力弁（１
４）を設けるとともに、非薄肉部（８）の表面積（Ｓ
ａ）を外装ケースの底面部の表面積（Ｓ）の８０％以上
としたことを特徴とする。

【０００９】このような構成によれば、外装ケースの底
面部がシャーシや配線板等の他部材に当接して搭載され
た場合、外装ケースの底面部の８０％以上を占める非薄
肉部が直接にシャーシ等の他部材に接してコンデンサ素
子からの発熱が、外装ケースの底面部から他部材に伝導
するので、効率的な放熱を行うことができ、所望の寿命
特性を得ることができる。例えば、シャーシ等の他部材
等が水冷等の冷却手段で冷却されている場合には、電解
コンデンサの放熱ないし冷却が効率的に行われる。

【００１０】しかも、外装ケースの底面部がシャーシ等
の他部材に密着されても、薄肉部に圧力弁が形成されて
圧力弁の作動空間が十分に確保されているので、その作
動が阻害されることはない。その結果、外装ケース内の
圧力が所定圧力以上に上昇したときには、確実に圧力弁
を作動させることができる。

【００１１】また、この発明の電解コンデンサは、コン
デンサ素子（１８）が外装ケース（２）に当接している
ことを特徴とする。即ち、コンデンサ素子から外装ケー
スへの熱伝導効率を高めることができる。

【００１２】また、この発明の電解コンデンサは、コン
デンサ素子が陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻
回して形成されるとともに、陰極箔（２０）がコンデン
サ素子の底面から露出し、この露出した陰極箔が外装ケ
ースの内底面に当接していることを特徴とする。即ち、
金属で形成された外装ケースとコンデンサ素子の陰極箔
との金属間接触が得られ、コンデンサ素子から外装ケー
スへの熱伝導効率がより高められ、放熱特性が良好とな
る。

【００１３】また、この発明の電解コンデンサ用外装ケ
ースは、金属からなる有底筒状の外装ケース（２）にコ
ンデンサ素子（１８）を収納し、外装ケースの開口部
（２２）を封口部材（２４）で封口される電解コンデン
サ用外装ケースであって、外装ケースの底面部（４）に
薄肉部（６）と非薄肉部（８）とを設け、薄肉部に圧力
弁（１４）を設けるとともに、非薄肉部の表面積を外装
ケースの底面部の表面積の８０％以上としたことを特徴
とする。即ち、このような構成によれば、電解コンデン
サの放熱効率と、圧力弁の動作効率とを共に向上させる
ことができる。

【００１４】そして、この発明の電解コンデンサ用外装
ケースは、前記非薄肉部で包囲された前記薄肉部からな
る凹部（１０）と、前記非薄肉部に形成されて前記凹部
に連通させた単一又は複数の第１の溝部（１２）と、前
記凹部内の前記薄肉部に形成されて前記圧力弁を構成す
る第２の溝部（１６）とを備え、前記第１の溝部と前記
第２の溝部とを異方向に形成してなることを特徴とす
る。

【００１５】このように第１及び第２の溝部の方向を異
方向、即ち、両者を不一致とすれば、外装ケースの底面
部の機械的な強度の低下を来すことがなく、第１及び第
２の溝部間の空間余裕が不要となり、凹部の形状及び面
積は、圧力弁を形成するに必要な最小限度の面積とする
ことができる。その結果、外装ケースの底面部の非薄肉
部の面積を底面部の全面積の８０％以上と広く、十分に
確保することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面に示
した実施例を参照して説明する。図１〜図４はこの発明
の電解コンデンサ及び電解コンデンサ用外装ケースの実
施例を示し、図１及び図２は外装ケースの底面部の構
成、図３は図２の III−III 線断面、図４は電解コンデ
ンサ及びその使用状態の断面を示している。

【００１７】外装ケース２はアルミニウム等の金属によ
って一体成形されたものであり、その底面部４には薄肉
部６と、同一の肉厚からなる非薄肉部８とが形成されて
おり、外装ケース２の底面部４の表面積をＳ、非薄肉部
８の表面積をＳａ、薄肉部６の表面積をＳｂとすると、
非薄肉部８の表面積Ｓａは表面積Ｓ（＝Ｓａ＋Ｓｂ）の
８０％以上（Ｓａ／Ｓ≧０．８）、薄肉部６の表面積Ｓ
ｂは表面積Ｓの２０％以下（Ｓｂ／Ｓ≦０．２）に設定
されている。ここで、外装ケース２の底面部４の表面積
Ｓは、外装ケース２の垂直投影面積である。この実施例
では、外装ケース２の底面部４側の角部を曲面化させて
いるが、曲面化させることなく９０度の角部としてもよ
い。

【００１８】また、この実施例の場合、外装ケース２の
底面部４は円形に形成されており、薄肉部６は底面部４
の中心に同一の肉厚、即ち、非薄肉部８で包囲された薄
肉部６からなる円形の凹部１０と、底面部４の中心から
１２０度の角度で放射状に同一の肉厚で形成された単一
又は複数の第１の溝部として３本の溝部１２とで形成さ
れている。この実施例では、凹部１０を底面部４の中央
に形成し、円形としているが、底面部４の中央以外の位
置に形成してもよく、円形以外の形状、例えば、多角形
や楕円形としてもよい。また、溝部１２は２本又は４本
以上としてもよい。また、凹部１０と溝部１２とを同一
の肉厚としているが、異なる肉厚としてもよい。

【００１９】また、薄肉部６を構成している凹部１０に
は、外装ケース２の内圧が所定圧以上に上昇したとき、
開弁可能な圧力弁１４が形成されている。この実施例の
圧力弁１４は、溝状であって、薄肉部６に機械的脆弱部
としての細い切り溝等からなる第２の溝部１６をＹ字形
に形成したものである。この圧力弁１４の平面形態は、
十字形や一文字形でもよい。また、圧力弁１４を構成す
る溝部１６は外装ケース２の内底面側に形成してもよ
い。

【００２０】そして、この外装ケース２の内部にはコン
デンサ素子１８が収納されている。このコンデンサ素子
１８の端面は外装ケース２の内底面側に当接させてあ
る。従って、コンデンサ素子１８の熱が外装ケース２の
内底面側に良好に伝導する。

【００２１】ここで、コンデンサ素子１８は、例えば、
帯状の陽極箔と陰極箔とを陽極箔の表裏面側にセパレー
タを介在させて円柱状に巻回して形成されている。陽極
箔には化成処理されて誘電体酸化皮膜が形成された箔、
陰極箔にはエッチング処理された箔が用いられる。

【００２２】また、実施例では、コンデンサ素子１８の
端面、例えば、底面から陰極箔２０の縁部を露出させて
巻回し、コンデンサ素子１８の端面を露出した陰極箔２
０で形成し、その陰極箔２０を外装ケース２の内底面に
当接させている。即ち、金属間接触により熱伝導をより
良好にすることができる。

【００２３】そして、外装ケース２は、コンデンサ素子
１８が収納された後、例えば、図４に示すように、その
開口部２２側に封口部材２４が挿入されて封口されてい
る。外装ケース２の開口部２２側の中途部には絞り加工
によって支持段部２６が形成されており、この実施例の
場合、支持段部２６に合成樹脂板で形成された円盤状の
封口部材２４が係止され、この封口部材２４の周縁部に
取り付けられたゴム等で形成された封止リング２８に外
装ケース２の開口縁部を加締め加工して食い込ませるこ
とにより、外装ケース２の封止処理が行われている。

【００２４】封口部材２４を貫通させて陽極端子３０及
び陰極端子３２が封口部材２４に取り付けられ、陽極端
子３０にはコンデンサ素子１８の陽極箔、陰極端子３２
にはコンデンサ素子１８の陰極箔２０が各タブ３４、３
６を以て電気的に接続されている。

【００２５】このように構成された電解コンデンサの使
用形態及び圧力弁１４の動作等について説明する。

【００２６】この電解コンデンサは、例えば、図４に示
すように、電子機器を構成する配線板３８に外装ケース
２の底面部４を当接させて設置される場合がある。この
ように設置されると、通電によってコンデンサ素子１８
に発生した熱は、外装ケース２を通じて配線板３８側に
伝導し、放熱される。

【００２７】この場合、外装ケース２の内底面側にコン
デンサ素子１８の端面を当接させてあるので、コンデン
サ素子１８の熱が外装ケース２の内底面側に良好に伝導
する。そして、実施例のように、素子端面側に陰極箔２
０の縁部を露出させて巻回したことにより、陰極箔２０
の縁部で素子端面が形成されたコンデンサ素子１８で
は、その陰極箔２０が外装ケース２の内底面側に当接さ
れると、金属間接触により熱伝導がより良好になり、放
熱効率を向上させることができる。

【００２８】そして、例えば、保証温度範囲の上限温度
の環境下で、陽極端子３０と陰極端子３２との間に定格
電圧を超える過電圧が印加されると、コンデンサ素子１
８には漏れ電流が流れ、コンデンサ素子１８に含浸され
ている電解液の電気分解等によりガスが発生し、外装ケ
ース２の内圧を上昇させる。この内圧上昇が所定圧力、
即ち、圧力弁１４の動作圧力を超えると、機械的脆弱部
である溝部１６で破断し、図４に二点鎖線で示すように
切り立ち、外装ケース２内のガスＧが放出される。矢印
Ｇはそのガスの放出方向を示している。

【００２９】放出されたガスは、外装ケース２の底面部
４の凹部１０から放射状に形成されている溝部１２に導
かれるので、配線板３８に外装ケース２の底面部４が密
着していても、ガスの放出が妨げられることはなく、配
線板３８から外装ケース２を浮き上がらせることもな
い。

【００３０】また、外装ケース２の底面部４が配線板３
８に密着していても、外装ケース２の凹部１０によって
圧力弁１４の切り立ち等、その動作空間が十分に確保さ
れているので、圧力弁１４の切り立ちを阻害することは
なく、安全性の高い防爆作用を達成することができる。

【００３１】そして、この電解コンデンサでは、外装ケ
ース２の底面部４の非薄肉部８の表面積Ｓａが底面部４
の表面積Ｓの８０％以上とされているので、底面部４と
配線板３８等の部材との当接面積が大きく、電解コンデ
ンサの発熱を外装ケース２を通して外部に放熱させるこ
とができ、電解コンデンサの放熱効率を高めることがで
きる。

【００３２】従って、この電解コンデンサでは、放熱効
率と、圧力弁１４の動作効率とを共に向上させることが
でき、放熱効率の向上によって所望の寿命特性を得るこ
とができる。

【００３３】そして、この電解コンデンサでは、図２に
示すように、凹部１０に形成された圧力弁１４の溝部１
６が例えば、Ｙ字形であって、その溝部１６の方向が圧
力を逃がすための溝部１２の方向と異方向、即ち、両者
を不一致としているため、底面部４の機械的な強度の低
下を来すことがないので、従来の電解コンデンサの外装
ケース（図５）のように、溝部１２と溝部１６との間に
余裕が不要となる。この結果、凹部１０の形状及び面積
は、圧力弁１４を形成するに必要な最小限度の面積とす
ることができ、外装ケース２の底面部４の非薄肉部８の
面積を底面部４の全面積の８０％以上と広く、十分に確
保することができる。従って、搭載される配線板３８と
の密着面積を広く取ることができ、コンデンサ素子１８
からの熱を配線板３８に伝えることができるため、蓄熱
による特性悪化を防止することができる。

【００３４】また、この実施例では、凹部１０の面積及
び容積を圧力弁１４の機能を達成する最小限度に設定し
ているが、凹部１０に連通する溝部１２の深さは凹部１
０と同一であり、同一の薄肉部６となっており、溝部１
２が凹部１０の容積を補完し、圧力弁１４の動作時、排
出ガスを溝部１２を通して良好に逃がすことができる。

【００３５】また、シャーシや配線板等、電解コンデン
サが搭載される部材を水冷等の冷却手段を用いて冷却す
れば、搭載された電解コンデンサの放熱効率ないし冷却
効率を高めることができる。

【００３６】また、この実施例では、コンデンサ素子１
８の端面を外装ケース２の内底面側に当接させた場合に
ついて説明しているが、コンデンサ素子１８の側面部を
外装ケース２に当接させてもよく、放熱効率を高めるこ
とができる。

【００３７】また、この実施例では、凹部１０と溝部１
２とを共通の深さとしているが、凹部１０側より溝部１
２側を浅く又は深くし、両者を同一面にする必要はな
い。

【００３８】そして、実験によれば、非薄肉部８の面積
を底面部４の全面積の８０％以上とした場合には、十分
な放熱効率が得られたのに対し、８０％未満とした場合
には、放熱効率が低下することが確認された。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、次の効果が得られる。 ａ 外装ケースの底面部に薄肉部と非薄肉部とを設け、
薄肉部に圧力弁を設けるとともに、非薄肉部の表面積を
外装ケースの底面部の表面積の８０％以上としたので、
配線板等の部材に外装ケースの底面部を密着して設置し
た場合に、外装ケース内の発熱を配線板等の部材へ熱伝
導させることができるので、外装ケースの放熱が良好に
なるとともに、放熱効率を向上させることができ、電極
箔の熱劣化や電解液の変質を生じることがなく、所望の
寿命特性を得ることができる。

【００４０】ｂ 薄肉部に圧力弁を形成して十分な動作
空間が確保されているので、圧力弁の動作が妨げられる
ことがなく、圧力弁の動作で配線板等から電解コンデン
サが浮き上がる等の不都合を防止でき、安全性の高い電
解コンデンサを提供することができる。

【００４１】ｃ 外装ケースにコンデンサ素子を当接さ
せれば、コンデンサ素子の熱を外装ケースに伝えること
ができ、コンデンサ素子の放熱効率を高めることがで
き、電気的特性の安定化を図ることができる。

【００４２】ｄ コンデンサ素子の底面から露出させた
陰極箔を外装ケースの内底面に当接させれば、外装ケー
スとコンデンサ素子との金属間接触により熱伝導がより
良好になり、コンデンサ素子の放熱効率を高めることが
でき、電気的特性の安定化を実現することができる。

【００４３】ｅ この発明の電解コンデンサ用外装ケー
スによれば、配線板等の部材に外装ケースの底面部を密
着して設置した場合に、外装ケース内の発熱を配線板等
の部材へ熱伝導させることができるので、外装ケースの
放熱が良好になるとともに、放熱効率を向上させること
ができ、その結果、電極箔の熱劣化や電解液の変質を生
じることがなく、所望の寿命特性を持つ電解コンデンサ
を実現することができる。

【００４４】ｆ また、この発明の電解コンデンサ用外
装ケースによれば、第１及び第２の溝部の方向を異方
向、即ち、両者を不一致としてので、外装ケースの底面
部の機械的な強度の低下を抑制でき、第１及び第２の溝
部間の空間余裕が不要となるので、凹部の形状及び面積
を圧力弁の形成に必要な最小限度の面積にでき、外装ケ
ースの底面部の非薄肉部の面積を底面部の全面積の８０
％以上と広く、十分に確保することができ、放熱効果を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電解コンデンサ及び電解コンデンサ
用外装ケースの実施例を示す斜視図である。

【図２】外装ケースを示す底面図である。

【図３】図２に示す外装ケースの III− III線断面図で
ある。

【図４】この発明の電解コンデンサ及びその使用状態を
示す断面図である。

【図５】従来の電解コンデンサを示し、（Ａ）は電解コ
ンデンサ及びその使用状態を示す断面図、（Ｂ）は外装
ケースの底面図である。

【符号の説明】

２ 外装ケース ４ 底面部 ６ 薄肉部 ８ 非薄肉部 １２ 第１の溝部 １４ 圧力弁 １６ 第２の溝部 １８ コンデンサ素子 ２０ 陰極箔 ２２ 開口部 ２４ 封口部材 Ｓ 底面部４の表面積 Ｓａ 非薄肉部８の表面積 Ｓｂ 薄肉部６の表面積

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593127706 岡本無線電機株式会社 大阪府大阪市浪速区日本橋４丁目８番４号 (72)発明者 太田 廣城 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 (72)発明者 寺倉 道生 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 (72)発明者 大竹 新一 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 家入 宏 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 大西 芳一 大阪府大阪市浪速区日本橋４丁目８番４号 岡本無線電機株式会社内 (72)発明者 香川 寿得 東京都青梅市東青梅１丁目167番地の１ 日本ケミコン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属からなる有底筒状の外装ケースにコ
   ンデンサ素子を収納し、外装ケースの開口部を封口部材
   で封口してなる電解コンデンサであって、外装ケースの
   底面部に薄肉部と非薄肉部とを設け、薄肉部に圧力弁を
   設けるとともに、非薄肉部の表面積を外装ケースの底面
   部の表面積の８０％以上としたことを特徴とする電解コ
   ンデンサ。
2. 【請求項２】 コンデンサ素子が外装ケースに当接して
   いることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 コンデンサ素子が陽極箔と陰極箔とをセ
   パレータを介して巻回して形成されるとともに、陰極箔
   がコンデンサ素子の底面部から露出し、この露出した陰
   極箔が外装ケースの内底面に当接していることを特徴と
   する請求項１記載の電解コンデンサ。
4. 【請求項４】 金属からなる有底筒状の外装ケースにコ
   ンデンサ素子を収納し、外装ケースの開口端部を封口部
   材で封口される電解コンデンサ用外装ケースであって、
   外装ケースの底面部に薄肉部と非薄肉部とを設け、薄肉
   部に圧力弁を設けるとともに、非薄肉部の表面積を外装
   ケースの底面部の表面積の８０％以上としたことを特徴
   とする電解コンデンサ用外装ケース。
5. 【請求項５】 前記非薄肉部で包囲された前記薄肉部か
   らなる凹部と、 前記非薄肉部に形成されて前記凹部に連通させた単一又
   は複数の第１の溝部と、 前記凹部内の前記薄肉部に形成されて前記圧力弁を構成
   する第２の溝部と、 を備え、前記第１の溝部と前記第２の溝部とを異方向に
   形成してなることを特徴とする請求項４記載の電解コン
   デンサ用外装ケース。