JP2005209822A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 電解コンデンサ内部のガスを確実に外部に放出させる信頼性の高い電解コンデンサを提供することを目的としている。
【解決手段】 弾性放熱シートに、底面に薄肉部よりなる圧力弁を設けた有底筒状の外装ケースを密着配置した電解コンデンサにおいて、前記外装ケースの外底面に取付板を配するとともに、該取付板の内面又は外装ケースの外底面の少なくとも一方に凹部を設け、前記取付板又は外装ケースの底面の少なくとも一方に前記凹部から外装ケースの側面に電解コンデンサの内部のガスを放出する通気口を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電解コンデンサの構造に関し、特に放熱シートに配置された際に圧力弁の作動が確実に行われる電解コンデンの構造に関する。

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の開放をするものが広く用いられている。またこの圧力弁の膨張時においてもコンデンサ素子から熱の放散をし、かつ圧力弁の膨張出きる空間を設け圧力弁の動作を確実なものとしたものとして、外装ケースの底面の周縁部分を中央部分よりも肉厚にして外面側のみから突出させるとともに、前記周縁部の高さまで変形する間に動作する薄肉状の防爆機構を設けたものが知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、電解コンデンサを使用する電子機器の小形化の要請はますます大きく、電解コンデンサを搭載した電子機器においては、基板が電解コンデンサの底面に当接するなど、電解コンデンサの底面に十分な空間を取ることができない場合がある。このような圧力弁を備えた電解コンデンサにおいて、該外装ケースの底面に基板が配された場合には、電解コンデンサの安全弁が動作する空間は前記外装ケース底面の周縁部の肉厚部により確保されてはいるものの、圧力弁の動作時に電解コンデンサ内部より発生したガスは前記基板により、前記外装ケース底面の周縁部の肉厚部により外部側へのガスの放出ができなくなり、外装ケースの開口部の加締め部が破断してガスが放出されるなどの問題が生じる可能性がある。

そこで、図４に示すように、前記外装ケース２底面の肉厚部に溝８を設け、ガスを外部に放出する電解コンデンサが提案されている（特許文献２）。これによると、圧力弁５が動作した際のガスは前記溝８を通じて電解コンデンサの外部へ放出されるため、外装ケース２底面に基板が配された場合でも圧力弁５の動作およびガスの放出を確実なものとさせていた。

特開２００１−２５７１３５号公報 特開２００２−２１７０７４号公報

ところで、車載用などの電子機器に搭載される場合は、高い放熱性能が要求され、電解コンデンサの底面側に放熱シート１１を貼り付けることで電解コンデンサからの放熱性を確保している。しかしながらこの放熱シート１１は電解コンデンサの底面との密着性を高めるため弾性を有する材質から構成され且つ電解コンデンサを放熱シート１１に押しつけているため、この放熱シート１１を用いた場合、従来の用に電解コンデンサの内部のガスを外部に放出させるための溝８が該放熱シート１１の弾性力により塞がれ、電解コンデンサのガスの確実な放出経路が確保できない問題があった。

前記した問題を解決するために、本発明の電解コンデンサは、弾性放熱シートに、底面に薄肉部よりなる圧力弁を設けた有底筒状の外装ケースを密着配置した電解コンデンサにおいて、前記外装ケースの外底面に取付板を配するとともに、該取付板の内面又は外装ケースの外底面の少なくとも一方に凹部を設け、前記取付板又は外装ケースの底面の少なくとも一方に前記凹部から外装ケースの側面に電解コンデンサの内部のガスを放出する通気口を設けたことを特徴とする。また、前記取付板に設けられた通気口が溝である。また、前記取付板又は外装ケース底面に突起又は凹部を形成し、前記外装ケース底面に取付板が強固に固定されている。

本発明によれば、コンデンサ本体に取付板が取り付けられることで、電解コンデンサを弾性を有する放熱シートに配置した場合において、コンデンサ本体の底面の圧力弁が動作した際のガスを放出する通気口が前記放熱シートから隔離されるため、放熱シートにより該通気口が塞がれることがなく確保できるため、ガスの放出を確実なものにでき、圧力弁の作動を確実なものとして、電解コンデンサの信頼性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に示した実施例を参照して詳細に説明する。

本発明の実施例１を図１、図２を参照に説明する。図１はコンデンサ本体に取付板を取り付ける展開図であり、図２は取付板が取り付けられた電解コンデンサを放熱シートに配置した斜視図である。

電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸し、アルミニウム等の金属からなる有底筒状の外装ケース２に収納し、外装ケース２の開口端部を封口板等の封口部材３によって封口して構成されている。封口部材３には２本の外部端子４が埋設されており、この外部端子４を介して外部と電気的に接続する。

ここで用いられる外装ケース２は、図１に示すように、有底筒状に形成された外装ケース２の底面のほぼ中央部に、切り溝によって機械的に脆弱な薄肉部とした圧力弁５が外装ケース２の外部側より形成されている。そして、電解コンデンサの内圧が所定圧力以上に上昇した際には、この切り溝に沿って外装ケース２が破断して、圧力弁５が切り立つように開弁することにより、電解コンデンサの内部のガスを開放する。この実施例での圧力弁５は３本の切り溝の一端が一点に集合してＹ字状の溝を形成しているが、圧力弁５の形状はＹ字状に限らず、十字状であっても良く、形状は任意に設定することができる。また、切り溝は外装ケース２の外部側から形成しているが、外装ケース２の内部側より形成することもできる。

また、外装ケース２の底面には、取付板６が取り付けられる。この取付板６は、アルミニウムなどの金属や、熱伝導性の良い樹脂などからなる薄板が用いられ、実施例では放熱性に優れたアルミニウム板を用いている。図１に示すように、この取付板６は電解コンデンサの外装ケース２の底面とほぼ同じ外径を有し、そのほぼ中央に、コンデンサ本体１の外装ケース２の底面に設けられた圧力弁５が開弁するために必要な大きさの凹部７が設けられている。凹部７の深さとしては、圧力弁５が作動して圧力弁５が切り立った際に、電解コンデンサの内部からのガスの開放が阻害されない程度に圧力弁５が切り立つことができる深さが必要であり、外装ケース２の大きさ、厚さ等によって適宜選択する。また、凹部７の大きさとしては、凹部７が小さくなると圧力弁５の作動圧が上昇し、圧力弁５が作動しづらくなる場合のあるため、任意の作動圧となるように大きさを選択する。

また前記取付板６には凹部７から連続して電解コンデンサの外部に繋がる通気口として溝８が形成されている。この溝８は、圧力弁５が作動した場合に、電解コンデンサの内部から開放されたガスはこの溝８を通り外部に放出されるようになる。実施例では、この溝８が凹部７より２本形成されているが、これに限らず、３本、４本と任意に設けても良く、また形状も、実施例のように２本溝８が凹部７を介して直線状に形成したものに限らず、十字状であってもよく任意に設定することができる。

そして図２に示すように、外装ケース２の圧力弁５に対応するように取付板６の凹部７が配置され、コンデンサ本体１には前記取付板６が取り付けられる。この取り付けの際には取付板６に突起９、外装ケース２の底面に該突起９に対応する嵌合凹部１０を設け、コンデンサ本体１と取付板６との位置合わせや、取り付け後の保持を行っている。なお、実施例では取付板６に突起９、外装ケース２の底面に嵌合凹部１０を設けているが、外装ケース２の底面に突起９を設け、取付板６に嵌合凹部１０を設けてもよい。またその他にも突起９や嵌合凹部１０に代えて、取付板６を外装ケース２の底面より大きく形成し、取付板６の外周縁に側壁を設け、この取付板６を該側壁により外装ケース２にはめ込んだり、また熱伝導性のよい接着剤による固定や、ろう付けや、超音波溶接などの溶接などを行っても良い。

このように、コンデンサ本体１に、凹部及び通気口となる溝８が設けられた取付板６が取り付けられることで、電解コンデンサを弾性を有する放熱シート１１に配置した場合であっても、コンデンサ本体１の底面の圧力弁５が動作した際のガスを放出する通気口が前記放熱シート１１から隔離されるため、放熱シート１１により該通気口が塞がれることがなく確保できるとともにガスの放出を確実なものにでき、圧力弁５の作動を確実なものとして、電解コンデンサの信頼性を高めることができる。さらには凹部７及び通気口を取付板６に形成することで、コンデンサ本体１の形状の変更はなく、既存の製造設備を用いることができ、コストの上昇も抑えられる。

次に本発明の実施例２について図３を用いて説明する。図３は取付板を取り付けた電解コンデンサを示す断面図であり、コンデンサ本体１の外装ケース２底面の中央に凹部７を設け、この凹部７内に切り溝からなる圧力弁５を設け、取付板６には、該取付板６をコンデンサ本体１に取り付けた際に、外装ケース２の底面の凹部７を通じ、外部へ繋がる溝８を設けたものである。このように外装ケースの底面に凹部を設け、取付板に通気口が設けることで、電解コンデンサを弾性を有する放熱シート１１に配置した場合であっても、コンデンサ本体１の底面の圧力弁５が動作した際のガスを放出する通気口が前記放熱シート１１から隔離されるため、放熱シート１１により該通気口が塞がれることがなく確保できるとともにガスの放出を確実なものにでき、かつ外装ケース２の底面の中央に凹部７を設け周囲を肉厚とすることで、凹部７のみが機械的強度が弱いものとなり、電解コンデンサの内圧が上昇した際でも、外装ケース２の底面の肉厚の部分は変形することはなく、凹部７に形成した圧力弁５が作動するようになり、電解コンデンサ全体の形状としては大きく変形することがないため、好適である。

また、コンデンサ本体１の外装ケース２底面の中央に凹部７を設け、この凹部７内に切り溝からなる圧力弁５を設け、かつ前記凹部７から外部へ繋ぐ溝８を外装ケース２の底面の凹部７以外に設け、平面状の取付板６を前記コンデンサ本体１に取り付けても良い。さらには、前記凹部７を外装ケース２の底面及び取付板６に設け、これら凹部７を合わせることで凹部７の深さを圧力弁５の動作する深さに適合しても良く、また前記通気口となる溝８を外装ケース２の底面及び取付板６に設け、これら凹部７を合わせることでガスを放出する通気口の大きさを確保してもよい。つまり、圧力弁５を作動させるための凹部７及びガスを放出させるための通気口は、電解コンデンサの外装ケース２底面に、取付板６に、または外装ケース２底面及び取付板６の両方に設けることが可能であり、電解コンデンサの使用される環境等に合わせて任意に形成できる。

次にこの電解コンデンサの使用形態について説明する。

上述した実施例１の外装ケース２及び取付板６を用いて電解コンデンサを作成し、電子機器に組み込む。この際、電解コンデンサの取付板６底面には、弾性を有する放熱シート１１が当接されている。このように配置した電解コンデンサに、保証温度の上限の環境で、定格電圧以上の過電圧を印加する。このような使用状況では電解コンデンサの内部では漏れ電流が流れ、電解液の電気分解等によりガスが発生し、内圧が上昇する。電解コンデンサの内圧が、所定の圧力を越えた場合には、圧力弁５が作動、すなわち切り溝からなる機械的脆弱部から外装ケース２が破断し、圧力弁５が切り立つ。取付板６には凹部７が形成されているため、外装ケース２の底面が基板等に当接していても、電解コンデンサの凹部７の空間内で圧力弁５が切り立つために、圧力弁５の作動が阻害されない。そして、電解コンデンサの内部から開放されたガスは、取付板６に形成された溝８を通じて外装ケース２の側面方向に放出される。この溝８は、取付板６の底面より高い位置に設けられているため、放熱シート１１から隔離され、放熱シート１１の弾性により溝８が塞がれないため、電解コンデンサ内部のガスの放出が阻害されることがない。

以上のような電解コンデンサを用いた場合には、電解コンデンサの底面に放熱シート１１を当接させることにより、電解コンデンサの内部で発生した熱を放熱することができる。

本発明の実施例１における取付板を取り付ける電解コンデンサを示す展開斜視図である。 本発明の実施例１における放熱シートに配置された取付板が取り付けられた電解コンデンサを示す斜視図である。 本発明の実施例２における取付板を取り付けた電解コンデンサを示す断面図である。 従来の電解コンデンサを示す断面図である。

符号の説明

１ コンデンサ本体
２ 外装ケース
３ 封口部材
４ 端子
５ 圧力弁
６ 取付板
７ 凹部
８ 溝
９ 突起
１０ 嵌合凹部
１１ 放熱シート

Claims (3)

1. 弾性放熱シートに、底面に薄肉部よりなる圧力弁を設けた有底筒状の外装ケースを密着配置した電解コンデンサにおいて、前記外装ケース外底面に取付板を配するとともに、該取付板の内面又は外装ケースの外底面の少なくとも一方に凹部を設け、前記取付板又は外装ケースの底面の少なくとも一方に前記凹部から外装ケースの側面に電解コンデンサの内部のガスを放出する通気口を設けた電解コンデンサ。
2. 前記通気口が溝である請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 前記取付板又は外装ケース底面に突起又は凹部を形成し、前記外装ケース底面に取付板を固定した電解コンデンサ。
   
   

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