JP2008166303A - 電解コンデンサの収容構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電解コンデンサ自体のサイズを大きくすることなく、その電解コンデンサからの電解液の流出による漏電等を防ぐための構造を提供する。
【解決手段】電解コンデンサＣには、基板２１を介して高電圧が印加される。電動コンプレッサのハウジング２２および補助部材２３によりコンデンサ収容領域２４が形成されている。電解コンデンサＣのケース１１の側面および底部を覆うように絶縁物３１が設けられる。絶縁物３１は、収縮性のある材料を使用して形成される。電解コンデンサＣのケース１１の側面とコンデンサ収容領域２４の内壁面との間では絶縁物３１が圧縮される。
【選択図】図５

Description

本発明は、防爆弁を備える電解コンデンサを装置内に収容するための構造に係わる。

大きな容量を提供するコンデンサとして電解コンデンサが広く使用されている。電解コンデンサは、例えば、１組のアルミ箔の表面にそれぞれ誘電体酸化膜等を形成し、これらをセパレータと共に巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子を電解液と共にアルミケースの中に封入することによって構成されている。

上述のような電解コンデンサに過電圧が加えられたとき、或いは加熱状態となったときには、電解液が気化することによりアルミケース内の圧力が高くなる。このため、電解コンデンサは、防爆弁を備えている。そして、アルミケース内の圧力が規定値以上に上昇すると、その防爆弁が開くことにより爆発が回避される。

しかしながら、防爆弁が開放されると、電解液がアルミケースの外部に流出または飛散することになる。このとき、例えば、電解コンデンサにバッテリ電圧が与えられており、且つその電解コンデンサの周囲に導電性の構造物が設けられている場合には、流出または飛散した電解液によってバッテリ電位とその構造物との間の絶縁がとれなくなるおそれがある。すなわち、漏電または短絡におそれがある。

この問題を解決する構造として、特許文献１には、コンデンサ素子が収容されている内部ケースを取り囲む外部ケースを備える電解コンデンサが記載されている。この構造によれば、防爆弁が開放された場合であっても、電解液は外部ケースの外へは流出または飛散しない。
実開平５−４４５９号公報

上述のように、電解コンデンサの防爆弁が開放されると、電解液に流出によって漏電または短絡のおそれがある。また、特許文献１に記載の構造では、電解液の流出に係わる問題は解決するが、電解コンデンサ自体のサイズが大きくなってしまう。すなわち、電解コンデンサを収容するスペースを大きくする必要が生じる。

本発明の目的は、電解コンデンサ自体のサイズを大きくすることなく、その電解コンデンサからの電解液の流出による漏電等を防ぐための構造を提供することである。

本発明の電解コンデンサの収容構造は、コンデンサ素子を収容するケースの上端部に端子を備え且つその底部に防爆弁を備える電解コンデンサを装置に収容するための構造である。そして、前記電解コンデンサのケースの側面と前記装置が備えるコンデンサ収容領域の内壁面との間に収縮性のある絶縁物を設けて、前記電解コンデンサを前記コンデンサ収容領域に収容する。

上記収容構造によれば、電解コンデンサの上端部と底部との間が絶縁物によって隔てられるので、防爆弁から放出される電解液が電解コンデンサの電極またはその周辺の回路に達することはない、よって、電解液に起因する漏電または短絡が発生することはない。また、電解コンデンサのケースを２重構造にする必要がないので、コンデンサ自体のサイズが大きくなることはない。さらに、電解コンデンサのケースとコンデンサ収容領域の内壁面との間に設けられる絶縁物は収縮性があるので、制振機能も提供される。

上記収容構造において、コンデンサ収容領域を取り囲む部材の少なくとも一部が導電体で形成されている場合には、上記絶縁物により、電解コンデンサの電極とコンデンサ収容領域を取り囲む部材との間の絶縁を確保できる。

また、絶縁物が電解コンデンサの側面および底部を覆うようにしてもよい。このとき、絶縁物は、電解コンデンサの底面と当該絶縁物との間にその電解コンデンサの電解液を溜めるための液溜めスペースが形成される形状としてもよい。この構造を導入すれば、防爆弁から流出する電解液は、その液溜めスペース内に閉じ込められる。

さらに、絶縁物は、電解液を吸収する液体吸収材および絶縁紙を含んで構成されるようにしてもよい。この場合、防爆弁から流出する電解液は絶縁物により吸収される。

本発明によれば、電解コンデンサ自体のサイズを大きくすることなく、その電解コンデンサからの電解液の流出による漏電等を防ぐことができる。

図１は、本発明に係わる電解コンデンサが使用される回路の一例を示す図である。図１において、バッテリ１は、直流電源であり、数１０〜数１００ボルトの直流電圧を出力する。インバータ回路２は、不図示の制御回路により制御されるスイッチング素子を含み、印加される直流電圧から３相交流を生成してモータ３を駆動する。モータ３は、例えば、３相交流モータであり、電動コンプレッサを駆動する。そして、電解コンデンサＣは、この実施例では、インバータ回路２の入力部に設けられる。すなわち、電解コンデンサＣの両端には、バッテリ電圧が印加されている。

図２は、電解コンデンサＣの外形を示す図である。電解コンデンサＣは、例えば、１組のアルミ箔の表面にそれぞれ誘電体酸化膜等を形成し、これらをセパレータと共に巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子を電解液と共にアルミ製のケース１１の中に封入することによって構成されている。電解コンデンサＣのケース１１は、この実施例では、アルミ製で円柱形状である。そして、１組の電極は、ケース１１の上端部から突出するように形成されている。また、ケース１１の底部には、防爆弁１２が設けられている。防爆弁１２は、過電圧または加熱状態等に起因してケース１１の内部の圧力が所定値以上に高まったときに、電解液を外部に逃がすためのものである。

図３は、電解コンデンサを収容する装置の構造を簡略的に示す図である。この装置は、ここでは、図１に示すモータ３を含む電動コンプレッサ装置である。
基板２１には、インバータ回路２を制御する制御回路等が搭載されると共に、バッテリ１とインバータ回路２のスイッチング素子との間の配線パターンが形成されている。そして、電解コンデンサＣは、その配線パターンに接続するように基板２１に取り付けられている。ハウジング２２は、例えばアルミ製であり、その内部に電動コンプレッサの本体が収容されている。また、補助部材２３は、例えばアルミ製であり、その表面にインバータ回路２のスイッチング素子が搭載されている。なお、補助部材２３は、ハウジング２２に取り付けられている。すなわち、ハウジング２２および補助部材２３は、同電位（たとえば、接地電位）である。あるいは、この電動コンプレッサが自動車等に搭載される場合には、ハウジング２２および補助部材２３はシャーシに電気的に接続される。そして、電解コンデンサＣは、ハウジング２２および補助部材２３により取り囲まれるコンデンサ収容領域２４に収容される。

図４は、コンデンサ収容領域２４の構造を示す図である。コンデンサ収容領域２４は、アルミ製のハウジング２２および補助部材２３により取り囲まれた空間である。そして、電解コンデンサＣは、このコンデンサ収容領域２４に収容される。

上記構成において、ケース１１の内部の圧力が所定値以上に上昇して電解コンデンサＣの防爆弁１２が開くと、ケース１１の外部に電解液が流出する。そして、この電解液は、基本的には、コンデンサ収容領域２４の底部に溜まることになる。

ところが、防爆弁１２が開弁するような状況下では、ケース１１内の電解液は高圧力状態となっている。このため、防爆弁１２の開弁時には、電解液は、霧状になってその周囲に飛散することがある。この場合、霧状の電解液は、ケース１１とハウジング２２または補助部材２３との間の隙間を通って基板２１にまで達するおそれがある。そして、この電解液によって電解コンデンサＣの電極とハウジング２２または補助部材２３とが電気的に接続されると、漏電または短絡が発生する。例えば、図１に示すように、電解コンデンサＣの一方の電極（ここでは、負側電極）と電動コンプレッサのハウジング２２とが電気的に接続すると、漏電が発生する。さらに、電解コンデンサＣの双方の電極とハウジング２２とが電気的に接続すると、バッテリ１は短絡してしまう。ここで、この電動コンプレッサが自動車等に搭載されており、ハウジング２２および補助部材２３はシャーシに接続される場合には、バッテリとシャーシとの間の絶縁が確保されずに問題となる。

図５は、本発明の実施形態のコンデンサ収容構造を示す図である。実施形態の収容構造においては、電解コンデンサＣのケース１１の側面および底部を取り囲む絶縁物３１（図５において、斜線で示す。）が使用される。絶縁物３１は、収縮性のある素材で形成される。すなわち、絶縁物３１は、例えば、スポンジおよびその周囲を囲む絶縁紙により形成されている。ここで、電解コンデンサＣをコンデンサ収容領域２４に収容する手順は特に限定されるものではなく、電解コンデンサＣに絶縁物３１を取付けた状態でそれらを一体的にコンデンサ収容領域２４に挿入するようにしてもよいし、コンデンサ収容領域２４に絶縁物３１を挿入した後に電解コンデンサＣを後から挿入するようにしてもよい。このとき、絶縁物３１は、収縮性があるので、電解コンデンサＣのケース１１の側面とコンデンサ収容領域２４の内壁面との間で圧縮されることになる。

上述の収容構造において、電解コンデンサＣのケース１１内の圧力が上昇して防爆弁１２が開弁したものとする。この場合、電解液は、ケース１１の外部に放出（流出または飛散）される。しかし、電解コンデンサＣのケース１１の側面とコンデンサ収容領域２４の内壁面との間には、絶縁物３１が圧縮された状態で設けられている。このため、電解コンデンサＣの底部から放出される電解液が基板２１（すなわち、電解コンデンサＣの電極）にまで達することはない。したがって、バッテリ１の漏電または短絡が発生することが回避される。

絶縁物３１は、電解コンデンサＣの底面と絶縁物３１との間に電解液を溜めるための液溜めスペース３２が形成されるように形成されることが好ましい。この場合、電解コンデンサＣの電解液は、この液溜めスペース３２に閉じ込められることになる。なお、絶縁物３１がスポンジ等の液体吸収材を含んで形成されている場合には、その液体吸収材で電解液を吸収することができる。

このように、実施形態の収容構造によれば、電解コンデンサＣの電解液の流出に起因する漏電または短絡を防ぐことができる。また、電解コンデンサＣのケース１１の側面とコンデンサ収容領域２４の内壁面との間に絶縁物３１が圧縮された状態で設けられているので、振動が発生する環境で電解コンデンサＣが使用される場合には、絶縁物３１は制振用の緩衝材としての役割も果たすことができる。すなわち、実施形態の収容構造は、１つの部品（すなわち、絶縁物３１）で漏電対策だけでなく、制振機能も実現できるので、構造の簡素化を図ることができる。

さらに、特許文献１に記載の構造と異なり、収容ケースを２重化する必要がないので、電解コンデンサ自体のサイズを大きくすることなく、漏電等を防ぐことができる。
なお、コンデンサ収容領域２４において電解コンデンサＣの周囲を樹脂等のポッティング材で満たすことによっても電解液に起因する漏電を防止することができる。しかし、ポッティング材はその塗布量の管理が難しく、また、ポッティング材が硬化するまでに要する時間が長いので、製造工程が多くなる。

また、上述の実施例では、絶縁物３１は、電解コンデンサＣの側面および底部を覆うように形成されているが、本発明はこの構造に限定されるものではない。すなわち、絶縁物３１は、必ずしも電解コンデンサＣの底部まで覆う必要はない。

本発明に係わる電解コンデンサが使用される回路の一例を示す図である。 電解コンデンサの外形を示す図である。 電解コンデンサを収容する装置の構造を簡略的に示す図である。 コンデンサ収容領域の構造を示す図である。 本発明の実施形態のコンデンサ収容構造を示す図である。

符号の説明

１ バッテリ
２ インバータ回路
３ モータ
１１ ケース
１２ 防爆弁
２１ 基板
２２ ハウジング
２３ 補助部材
２４ コンデンサ収容領域
３１ 絶縁物
３２ 液溜めスペース

Claims (5)

1. コンデンサ素子を収容するケースの上端部に端子を備え且つその底部に防爆弁を備える電解コンデンサを装置に収容するための構造であって、
   前記電解コンデンサのケースの側面と前記装置が備えるコンデンサ収容領域の内壁面との間に収縮性のある絶縁物を設けて、前記電解コンデンサを前記コンデンサ収容領域に収容する
   ことを特徴とする電解コンデンサの収容構造。
2. 前記コンデンサ収容領域を取り囲む部材の少なくとも一部が導電体で形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサの収容構造。
3. 前記絶縁物は、前記電解コンデンサの側面および底部を覆う
   ことを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサの収容構造。
4. 前記絶縁物は、前記電解コンデンサの底面と当該絶縁物との間にその電解コンデンサの電解液を溜めるための液溜めスペースが形成される形状である
   ことを特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサの収容構造。
5. 前記絶縁物は、前記電解液を吸収する液体吸収材および絶縁紙を含んで構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサの収容構造。

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