JP2010258066A - 電子部品および電子部品を備えた回路基板、回路基板を備えた記録装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の納められた記録装置、電子機器の小型化ができ、他の部品の機能低下を招くことの少ない電子部品を提供すること。
【解決手段】防爆弁１０７が筐体６０と最も近い上面１０９とは異なるケースの側面１０８に設けられているので、防爆弁１０７が作動した際に必要となる空間を設けなくてすみ、筐体６０とアルミ電解コンデンサー１００との間の距離ｌを短くできる。したがって、筐体６０を小型にできるアルミ電解コンデンサー１００を得ることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、内圧が上昇して爆発することを防止する防爆弁を備えた電子部品および該電子部品を備えた回路基板、該回路基板を備えた記録装置、電子機器に関する。

記録装置を含む電子機器は各種の電子部品を備え、電子部品は回路基板の実装面に実装されている。また、回路基板は、電子機器等の筐体に納められている。
筐体の容積をできるだけ減らして電子機器等の小型化を図るため、筐体と回路基板の形状は略同じ形状に形成される。ここで、実装面と実装面に対向する筐体の面との距離は、実装される電子部品の大きさ、機能等によって制約される。

電子部品の中には、内圧が上昇して爆発することを防止する防爆弁を備えたものがある。例えば、電解コンデンサーの構造は、電解液が含浸されたコンデンサー素子が金属ケースに収納され、封口部材である封止弁で密封された構造になっている。
電解コンデンサーに、定格よりも高い電圧が印加されると、内容物である電解液の有機溶媒が気化するとともに、電気化学反応により反応物である水素ガス等が発生する。これらの気体により、金属ケースの内圧が高まり爆発に至るため、金属ケースには、爆発を防ぐための防爆弁が設けられている。

防爆弁は、金属ケースの一部に薄肉部を形成することにより得られ、内圧がしきい値を超えた場合に作動し、開口され機能する。これにより、電解コンデンサーは爆発することなく、安全に故障に至る。
防爆弁は、実装面に対して金属ケースの上面に設けられ、作動時には、実装面に対して鉛直方向に開口し、筐体に向かって内容物、反応物等を噴射する。
例えば、金属ケースが有底筒状で、封口部材で密封されている場合、封口部材側が実装面に向き、底が上面になり、底に防爆弁が設けられている。

また、防爆弁を備えた電解コンデンサーのほかに、金属ケース全体が、封止弁から分離する電解コンデンサーも知られている。
さらに、伸縮部を備えたキャップを、金属ケースを被覆するように取り付け、防爆弁が作動して噴出した電解液や水素ガス等をキャップで収容する電子部品が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２８６９６９号公報（７頁、図５）

しかしながら、いずれの電子部品においても、内容物である素子を構成する物質あるいはその反応物等が回路基板の納められた筐体の最も近い面に向かって噴射、または金属ケースが分離する。したがって、電子部品と筐体のこれらの面との間に、防爆弁が開弁するための空間、あるいは金属ケースが分離するための空間を設けなければならず、この空間を含めた小型化が難しい。また、筐体の最も近い面に向かって噴射すると、筐体に沿って内容物あるいはその反応物等が筐体内全体に広がり、他の部品の機能低下を招く。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
筐体に納められる電子部品であって、ケースと前記ケースに密封された素子と、前記ケースの面のうち、前記筐体に最も近い面とは異なる面に設けられ、前記ケースの内圧が上昇して爆発することを防止する防爆弁とを備えたことを特徴とする電子部品。
ここで、爆発とは、ケース、内容物、反応物等が不特定の方向に散乱することをいう。また、防爆弁が作動する内圧は、爆発にいたる内圧より低い内圧であればよいが、ケースの強度、構造および素子によって異なる。

この適用例によれば、防爆弁が筐体に最も近い面とは異なるケースの面に設けられているので、防爆弁が作動した際に必要となる空間を設けなくてすみ、筐体と電子部品との間の距離を短くできる。したがって、筐体を小型にできる電子部品が得られる。
また、電子部品の内圧が上昇して防爆弁が作動し、素子を構成する内容物である物質あるいはその反応物等が噴射した場合でも、筐体と最も近い面とは異なる面から噴射されるため、内容物あるいは反応物等の筐体の面に対する圧力が低減し、筐体に沿って内容物あるいは反応物等が全体に広がりにくく、他の部品の機能低下を抑えた電子部品が得られる。

［適用例２］
上記電子部品であって、前記防爆弁の作動時に、前記防爆弁は、前記素子を構成する物質またはこれらの反応物を、これらによって機能が低下しない周辺部品に向かって噴射するように開口することを特徴とする電子部品。
この適用例では、防爆弁が内容物あるいは反応物等によって機能が低下しない周辺部品に向かって開口し、内容物あるいは反応物等を噴射するので、内容物あるいは反応物等が噴射して周辺部品に付着しても、他の部品の機能低下をより抑えた電子部品が得られる。

［適用例３］
上記電子部品であって、前記ケースは有底筒状で、封口部材で密封され、前記防爆弁は、前記ケースの側面に設けられていることを特徴とする電子部品。
この適用例では、有底筒状のケースの側面に防爆弁が設けられているので、ケースの底方向に向かって筐体を近づけることができる。また、筒状の側面に防爆弁が設けられているので、防爆弁の開口方向を側面にわたって、防爆弁が内容物あるいはこれらの反応物によって機能が低下しない周辺部品に向けて選択できる。したがって、筐体をより小型にでき、他の部品の機能低下をより抑えた電子部品が得られる。

［適用例４］
上記電子部品であって、前記防爆弁は、前記ケースに他ケース部分より薄い薄肉部を形成することによって設けられていることを特徴とする電子部品。
この適用例では、ケースに薄肉部を形成することによって防爆弁を形成しているので、電子部品の大きさを変えることなく、簡便に防爆弁が得られる。したがって、筐体をより小型にでき、製造コストを抑えた電子部品が得られる。

［適用例５］
上記電子部品であって、前記素子は、アルミ電解コンデンサー素子であることを特徴とする電子部品。
この適用例では、異常発熱や異常電圧印加時に、電解液やその反応物によって内圧が上昇しやすいアルミ電解コンデンサー素子がケースに封入されている。したがって、電解液による他の部品の侵食が抑えられ、他の部品の機能低下をより抑えた電子部品が得られる。

［適用例６］
上記電子部品が前記筐体と実装面との間に実装されていることを特徴とする回路基板。

この適用例によれば、前述の効果を達成できる回路基板が得られる。

［適用例７］
上記回路基板が収められた前記筐体を備えていることを特徴とする記録装置。

この適用例によれば、前述の効果を達成できる記録装置が得られる。

［適用例８］
上記回路基板が収められた前記筐体を備えていることを特徴とする電子機器。

この適用例によれば、前述の効果を達成できる電子機器が得られる。

記録装置の外観を示す斜視図。 下部ハウジングを示した斜視図。 アルミ電解コンデンサーの断面図。 防爆弁が作動し、開弁した状態を示した模式図。 筐体の概略断面図。

以下に、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
電子部品としてのアルミ電解コンデンサー１００を備える電子機器としての記録装置１０を一例として説明する。

図１は、実施形態に係る記録装置１０の外観を示す斜視図である。
記録装置１０は、上部カバー１２、上部ハウジング１３および下部ハウジング１４を有し、前面には、開口した挿入口１５が設けられている。挿入口１５へ被記録物１１が挿入されると、記録装置１０により被記録物１１に記録が行われ、被記録物１１が挿入口１５から排出される。

被記録物１１が詰まった場合の処置等のために、上部ハウジング１３は開閉できるようになっている。ここで、被記録物１１は、所定の長さに裁断された単票紙、フィルム、複数枚の用紙が重ね合わされた複写紙、通帳などである。

図２は、記録装置１０の内部を説明するために、下部ハウジング１４を示した斜視図である。
図２において、下部ハウジング１４は、回路基板としての主制御基板４０、電源基板５０および筐体６０を備えている。主制御基板４０と電源基板５０とは、略矩形の板で、略直方体の筐体６０に収められている。
筐体６０は、主制御基板４０および電源基板５０が効率よく納められ、筐体６０自体が小型になるように、矩形の主制御基板４０および電源基板５０に合わせてほぼ直方体形状に形成されている。そして、その一面は蓋６１となっている。主制御基板４０と電源基板５０とは、筐体６０の蓋６１および底面６２と平行になるように並んで収められている。

主制御基板４０は、各種コネクターが配設されるコネクター領域４１、パワー系部品が実装されるパワー系部品実装領域４２、ロジック系部品が実装されるロジック系部品実装領域４３を備えている。これらの領域の部品が実装される主制御基板４０の面が実装面４５である。

パワー系部品実装領域４２には、例えば、図示しないモータードライバー、ヘッドドライバー等のパワー系部品、これらより発生する熱を放出させるためのヒートシンク４２ａ，４２ｂが実装されている。

ロジック系部品実装領域４３には、ＣＰＵ、ＲＯＭ等のロジック系部品が実装されている。また、記録装置１０の背面に配設されたインターフェイス部４４とアクセスが容易な位置に、ロジック系部品実装領域４３が設けられている。

コネクター領域４１、パワー系部品実装領域４２、ロジック系部品実装領域４３に実装された各種部品は、主制御基板４０に設けられた図示しない回路パターンを介して接続されている。

次に、電源基板５０について説明する。電源基板５０上には、各種部品により１次側部品群５１が構成されている。１次側部品群５１には、例えばトランスやスイッチング素子としてのトランジスター及びアルミ電解コンデンサー１００等が実装され、筐体６０に収められている。これらの部品が実装される電源基板５０の面が実装面５２である。

以下、図２および図３を参照して実施形態に係るアルミ電解コンデンサー１００について説明する。
図３は、実施形態に係るアルミ電解コンデンサー１００の断面図である。なお、断面は図２の破線で示した面を破線矢印の反対方向から見た断面である。
実施形態においては、電源基板５０上に実装された一つのアルミ電解コンデンサー１００について説明するが、電源基板５０上に実装されたアルミ電解コンデンサー１００は、一つに限らない。また、主制御基板４０やその他の基板上にアルミ電解コンデンサー１００が実装されている場合についても適用可能である。

図２において、アルミ電解コンデンサー１００は、防爆弁１０７を備えている。防爆弁１０７は実線で示した位置または破線で示した位置のうちいずれの位置でもよいし、複数の位置に設けられていてもよい。
図３において、アルミ電解コンデンサー１００は、電解液を含浸したアルミ電解コンデンサー素子１０１を備えている。アルミ電解コンデンサー素子１０１は、金属ケース１０２に収められ、密封されている。

アルミ電解コンデンサー素子１０１は、陽極箔および陰極箔の各々を、電解紙を介して巻回しすることで構成されている。陽極箔は、粗面化したアルミ箔からなり、表面に誘電体として酸化アルミニウム膜が形成されている。陰極箔は、アルミ箔からなる。電解紙は、有機溶媒を用いた電解液が含侵された薄い紙である。
また、アルミ電解コンデンサー素子１０１は、陽極箔および陰極箔に電気的に接続されたリード１０５，１０６を備えている。

金属ケース１０２は有底筒状であり、開口端側は封口部材１０３で密封されている。金属ケース１０２の開口端側の側面には、周囲よりも小さい径の凹部１０４が形成され、封口部材１０３を固定し、密封を確実なものとしている。
封口部材１０３は、金属ケース１０２の開口端側を密封して外部と遮断することにより、アルミ電解コンデンサー素子１０１や電解液の劣化を防止している。

リード１０５，１０６は、金属ケース１０２の開口端側から封口部材１０３を貫通して導出されている。アルミ電解コンデンサー１００は、陽極及び陰極のリード１０５，１０６の間に電圧が印加されることにより、電荷を蓄える。
ここで、陽極及び陰極のリード１０５，１０６の間に、過電圧が印加されると、アルミ電解コンデンサー素子１０１が発熱する。アルミ電解コンデンサー素子１０１が発熱することにより、アルミ電解コンデンサー素子１０１に含侵された電解液が気化するとともに、電解液の電気化学反応により水素ガス等の気体が発生する。これらの気体が発生することにより、金属ケース１０２内の内圧が上昇する。

金属ケース１０２の側面１０８には、防爆弁１０７が設けられている。
防爆弁１０７は、他ケース部分より薄い薄肉部１０７ａが形成されて設けられている。防爆弁１０７は、内圧が上昇した際に開弁し開口する。
具体的には、図２において、放射状に溝形状の薄肉部１０７ａを形成する。なお、薄肉部１０７ａの形状は内圧が上昇した際に開弁可能であれば、どのような形状であってもよい。

図２および図３において、金属ケース１０２の側面１０８は、筐体６０の蓋６１に最も近い面である上面１０９とは異なる面である。
防爆弁１０７を設ける位置は、側面１０８であれば、どの位置に設けられていてもよいが、防爆弁１０７の開口方向は、例えば、実線矢印方向あるいは破線矢印方向であるのが好ましい。ここで、開口方向とは、防爆弁１０７が作動して電解液や水素ガス等が噴出する方向である。実施形態において、これらの方向は、１次側部品群５１の他の部品に向かう方向とは異なる方向である。

図２において、防爆弁１０７の作動時には、防爆弁１０７が開弁、開口し、金属ケース１０２内の電解液および気化した電解液、ガス等が図２で示した実線矢印、あるいは破線矢印で示した方向に放出される。
図４は、図２において実線で示した防爆弁１０７が作動し、開弁、開口した状態を示した模式図である。
図４において、素子を構成する物質である電解液１１１または反応物であるガス１１２が開弁した防爆弁１０７から噴射される。噴射した電解液１１１またはガス１１２は、実装面５２に向かい、１次側部品群５１の他の部品には向かわない。ここで、実装面５２を有する電源基板５０は、電解液１１１またはガス１１２によって腐食等されず、機能が低下しない周辺部品である。

また、図２において、破線矢印は、筐体６０の壁に向かう方向である。ここで、筐体６０も電解液１１１またはガス１１２によって腐食等されない物質で構成されている。
なお、図２中に示した方向は、例であって、１次側部品群５１に向かう方向であっても、電解液１１１またはガス１１２によって腐食等されない部品に向かう方向が好ましい。

実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）図５に筐体６０の概略断面図を示した。
防爆弁１０７が筐体６０の蓋６１と最も近い上面１０９とは異なるケースの側面１０８に設けられているので、防爆弁１０７が作動した際に必要となる空間を設けなくてすみ、筐体６０とアルミ電解コンデンサー１００との間の距離ｌを短くできる。したがって、筐体６０を小型にできるアルミ電解コンデンサー１００を得ることができる。
また、アルミ電解コンデンサー１００の内圧が上昇して防爆弁１０７が作動し、アルミ電解コンデンサー素子１０１を構成する電解液１１１あるいはガス１１２等が噴射した場合でも、筐体６０の蓋６１と最も近い上面１０９とは異なる側面１０８から噴射されるため、電解液１１１あるいはガス１１２等の筐体６０の面に対する圧力が低減し、筐体６０に沿って電解液１１１あるいはガス１１２等を全体に広がりにくくでき、他の部品の機能低下を抑えたアルミ電解コンデンサー１００を得ることができる。

（２）防爆弁１０７が、アルミ電解コンデンサー素子１０１を構成する電解液１１１あるいはガス１１２等によって機能が低下しない電源基板５０または筐体６０に向かって開口するので、アルミ電解コンデンサー素子１０１を構成する電解液１１１あるいはガス１１２等が噴射して電源基板５０または筐体６０に付着しても、電源基板５０または筐体６０の機能低下をより抑えたアルミ電解コンデンサー１００を得ることができる。

（３）有底筒状の金属ケース１０２の側面１０８に防爆弁１０７が設けられているので、金属ケース１０２の底である上面１０９方向に向かって筐体６０の蓋６１を近づけることができる。また、筒状の側面１０８に防爆弁１０７が設けられているので、防爆弁１０７の開口方向を側面１０８にわたって、防爆弁１０７がアルミ電解コンデンサー素子１０１を構成する電解液１１１あるいはガス１１２等によって機能が低下しない周辺部品に向けて選択できる。したがって、筐体６０をより小型にでき、他の部品の機能低下をより抑えたアルミ電解コンデンサー１００を得ることができる。

（４）金属ケース１０２に薄肉部１０７ａを形成することによって防爆弁１０７を形成しているので、アルミ電解コンデンサー１００の大きさを変えることなく、簡便に防爆弁１０７を得ることができる。したがって、筐体６０をより小型にでき、製造コストを抑えたアルミ電解コンデンサー１００を得ることができる。

（５）異常発熱や異常電圧印加時に、電解液１１１あるいはガス１１２等によって内圧が上昇しやすいアルミ電解コンデンサー素子１０１が金属ケース１０２に封入されている。したがって、電解液１１１あるいはガス１１２等による他の部品の侵食を抑えることができ、他の部品の機能低下をより抑えたアルミ電解コンデンサー１００を得ることができる。

（６）前述の効果を達成できる電源基板５０を得ることができる。

（７）前述の効果を達成できる記録装置１０を得ることができる。

以上、実施形態を説明したが、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態では、リード１０５，１０６を電源基板５０に挿入して実装するアルミ電解コンデンサー１００を例に挙げているが、特にこれに限定される必要はなく、表面実装型のアルミ電解コンデンサー１００についても適用可能である。
また、本実施形態では、筒状、特に、円筒形状のアルミ電解コンデンサー１００について説明したがアルミ電解コンデンサー１００の形状はこれに限られない。
さらに、側面１０８にフィルムをかぶせてもよい。その場合、フィルムの防爆弁１０７の位置には穴を設け、作動して開弁する際に邪魔にならないようにする。フィルムには、規格等を表示することができる。

防爆弁は、一定の内圧に達して作動するものであれば、薄肉部１０７ａによって形成されるものに限らず、金属ケース１０２の材質とは異なる材質で形成されていてもよい。例えば、一定の圧力が加わると破壊するセラミック、ガラス、合成樹脂等で形成されていてもよい。
記録装置１０は、実施形態に示したものに限らず、被記録物１１が挿入され、記録されて排出されるものであればどのような形態のものであってもよい。例えば、挿入口１５とは別に排出口を備えたものであってもよい。

１０…記録装置、４０…回路基板としての主制御基板、４５，５２…実装面、５０…回路基板としての電源基板、６０…筐体、１００…電子部品としてのアルミ電解コンデンサー、１０１…素子としてのアルミ電解コンデンサー素子、１０２…ケースとしての金属ケース、１０３…封口部材、１０７…防爆弁、１０７ａ…薄肉部、１０８…異なる面としての側面、１０９…最も近い面としての上面、１１１…構成する物質としての電解液、１１２…反応物としてのガス。

Claims (8)

1. 筐体に納められる電子部品であって、
   ケースと
   前記ケースに密封された素子と、
   前記ケースの面のうち、前記筐体に最も近い面とは異なる面に設けられ、
   前記ケースの内圧が上昇して爆発することを防止する防爆弁とを備えた
   ことを特徴とする電子部品。
2. 請求項１に記載の電子部品において、
   前記防爆弁の作動時に、前記防爆弁は、前記素子を構成する物質またはこれらの反応物を、これらによって機能が低下しない周辺部品に向かって噴射するように開口する
   ことを特徴とする電子部品。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子部品において、
   前記ケースは有底筒状で、封口部材で密封され、
   前記防爆弁は、前記ケースの側面に設けられている
   ことを特徴とする電子部品。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電子部品において、
   前記防爆弁は、前記ケースに他ケース部分より薄い薄肉部を形成することによって設けられている
   ことを特徴とする電子部品。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電子部品において、
   前記素子は、アルミ電解コンデンサー素子である
   ことを特徴とする電子部品。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子部品が前記筐体と実装面との間に実装されている
   ことを特徴とする回路基板。
7. 請求項６に記載の回路基板が収められた前記筐体を備えている
   ことを特徴とする記録装置。
8. 請求項６に記載の回路基板が収められた前記筐体を備えている
   ことを特徴とする電子機器。

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