JP2011204724A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】有底円筒形ケースの内底面の中央に、コンデンサ素子の捲き芯固定用の突起がある場合や、ケースの外底面部分に冷却用のヒートシンクなどがあり、ケースの底面部分に防爆弁を設けることができない電解コンデンサの場合には、ケースの側面に防爆弁を設けている。電解コンデンサの内圧上昇でケース底面が変形しないように、底を数倍の厚さにすると、その分ケースが重くなり特に、外部端子から一番遠い部分が重くなり、振動などで電解コンデンサが振られやすく外部端子に負担がかかりやすくなる。本発明は、有底円筒形ケースの底面部分の変形を抑制しながら、有底円筒形ケースの補強のための重量増加の抑制や耐震性を良好に保つことを目的としている。
【解決手段】本発明は、有底円筒形ケースのケース底にリブを設けた電解コンデンサを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は電解コンデンサの使用に伴い発生する内部ガスによって上昇する内圧を、ケースに設けた薄肉部より外部へ通じて開放する電解コンデンサに関するものである。

電解コンデンサは、陽極箔と、陰極箔とを電解紙等のセパレータを介して巻き回したコンデンサ素子に電解液を含浸し、このコンデンサ素子をケース内に収納後、陽極箔および陰極箔から引き出した引き出しリードを、封口板を貫通する外部端子にそれぞれ接続し、封口板をケースに取り付けて密閉した構造になっている。
一般的に電解コンデンサは有限寿命であり、使用時間に伴い内部でガスが発生し内圧が上昇することで、有底円筒形ケースの底面が膨れ変形が起こる。寿命末期においては、電解コンデンサの破裂を抑えるために、内部圧力を外部へ開放する防爆圧力弁が必要とされる。

従来の電解コンデンサは、有底円筒形ケースの底面にスリット状の薄肉部の圧力弁を設けてあり、内部圧力の上昇に伴って弁部が徐々に膨張して寿命末期に弁が作動して内圧を開放する構造をとっている。
有底円筒形ケースの底面に圧力弁を設けた電解コンデンサは寿命に伴い底面が変形し、寿命末期には圧力弁が作動するために、取り付けにおいては有底円筒形ケースの底面部の変形を見込んだ空間をある一定距離以上空けておく必要がある。

また、電解コンデンサの寿命は温度が高いほど短くなり、自己発熱を含めて温度を低く抑えることで長寿命化が可能となる。そこで、有底円筒形ケースの底面部分を冷却することにより電解コンデンサの発熱を抑制し、寿命に影響する温度を低く抑えることが行われる。しかしながら、従来の電解コンデンサでは底面に圧力弁が設けてあるために、冷却用のヒートシンクなどに接触させることができない。

そこで、特許文献１には、有底円筒形ケースの側面にスリット状の薄肉部の圧力弁を設ける構造も提案されているが、その薄肉部の圧力弁の形状によっては、有底円筒形ケースの底面部の変化を伴うことになり、有底円筒形ケースの底面部分を冷却用のヒートシンクなどに接触させることができない場合がある。
そのため、特許文献２には、有底円筒形ケース底厚さをケース側面の厚さより１．７５倍から５倍、厚くする提案がされている。

実開昭５４−０３５３５０号公報 特開２００９−１１７７４９号公報

しかし、有底円筒形ケースの底面部の変化を抑えるために、単にケース底厚さをケース側面の厚さを厚くすると、ケースが重くなり、特に外部端子から一番遠い部分が重くなり、振動などで振られやすく外部端子に負担がかかりやすくなる。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、有底円筒形ケースの底面部分の変形を抑制しながら、有底円筒形ケースの補強のための重量増加の抑制や耐震性を良好に保つことを目的としている。

そこで、本発明は、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して捲回したコンデンサの素子を電解液で含浸して収納する有底円筒形のケースに、内部の圧力が所定の圧力に達したときに弁が作動し内圧を開放するようにケース側面に圧力弁となる溝状の薄肉部を設けた電解コンデンサにおいて、前記ケースのケース底側にリブを設けたことを特徴とする電解コンデンサを提供するものである。
また、ケースのケース底の内底側または外底側にリブを設けたことを特徴とする上記の電解コンデンサを提供するものである。
また、ケースの内底側に凸状のリブおよび外底側に凹状の溝を設けたことを特徴とする上記の電解コンデンサを提供するものである。

有底円筒形ケースの底にリブを設けることで、ケースの重量を抑制しながら有底円筒形のケースの底面部分の変形を抑制する力が増強される。そのため、外部端子から一番遠い部分が重くなることもなく、振動などで電解コンデンサが振られにくくその分外部端子に負担がかかりにくい。
ケース底の内底側にリブを設けた場合には、素子とケースの接触面積が増し耐震性・放熱性が向上する。
ケース底の外底側にリブを設けた場合には、ケースの表面面積が増し放熱性が向上する。
また、ケースの内底側に凸状のリブおよび外底側に凹状のリブを設けた場合には、素子とケースの接触面積が増し耐震性・放熱性が向上し、ケースの表面面積が増し放熱性が向上する。

本発明の電解コンデンサ用のケースを示している。 本発明の別の電解コンデンサ用のケースとその電解コンデンサを示している。 本発明の別の電解コンデンサ用のケースを示している。 本発明の別のケース底リブ形状を開口部側から示している。 本発明の別のケース底リブ断面図を示している。

本発明に述べるケースは、側面と底面を有し上面が開口したアルミニウム等の金属材からなり、外観的に円筒状や楕円筒状に形成されている。ケース内側の底部は、中央にコンデンサ素子巻き芯の固定用の突起があってもよい。上面の開口部は、外部端子を導出した封口板により封口され、コンデンサ素子がケース内は密封される。

本発明に述べる圧力弁は、ケースの側面に設けていて、主に円筒軸方向に設けた溝状の薄肉部よりなり、ケース内部の圧力が所定の圧力に達したときに、溝状の薄肉部がさけて内圧を開放するようにして弁が作動する。
例えば、溝の長さは、３ｍｍから３０ｍｍ程度で、溝の幅は０．２ｍｍから２ｍｍ程度、溝の深さはケースの側面の厚さの９５％から８０％程度で作動するが、ケースサイズにより設計する。

本発明に述べるリブは、ケース材表面から垂直方向に一体的に伸びた部材で、ケースのケース底側に設ける。リブの底面はケースの底から一体的になっていて、リブの側面はケースの側面と接する側でケースの側面と一体的になっている。
また、リブの高さは、ケース側面とコンデンサ素子の側面とのすき間部分においては、そのほかの部分より高くなっているのが好ましい。そうすることにより、ケース底側の補強とコンデンサ素子の振動防止とになり好ましい。
また、リブはケースのケース底の内底側もしくは外底側または両方に設けていて、内底側に設けた場合は、コンデンサ素子の回転防止、外底側に設けた場合には、ヒートシンクの機能も兼ねる。
また、ケースの内底側に凸状のリブおよびその反対側の外底側に凹状の溝を設けた場合も、内底側に凸状のリブはコンデンサ素子の回転防止、外底側に凹状の溝はヒートシンクの機能も兼ね、またリブの軽量化もはかれる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の電解コンデンサ用のケースを示している。
図１（ａ）は、開口部側から見た図を、図１（ｂ）は、Ａ−Ａ’部分の側面断面図を示している。１ａはケースの側面部分、１ｂはケースの底面部分、２は圧力弁、３はリブを示している。
リブ３は、ケースの底面部分１ｂの内底側にあり、放射状に配置しているが、圧力弁側方向には設けないほうが好ましい。そうすることにより、圧力弁側が変形しやすく溝を深くしなくとも快弁しやすい。

図２は、本発明の別の電解コンデンサ用のケースとその電解コンデンサを示している。
図２（ａ）は、電解コンデンサ用のケースを縦に割った斜視図を、図２（ｂ）は、その電解コンデンサの断面図を示している。
本発明の電解コンデンサは、通常のアルミニウム電解コンデンサと同様に、電極箔を適当な幅に裁断された後、電極箔に引き出しリード箔を接続し、紙などのセパレータと共に捲回または積層されたコンデンサ素子４が、電解液と共に上面が開口したアルミニウム等の金属材からなり外観的に円筒状や楕円筒状に形成されているケース１内に収容し、封口板５により封口されていて、電極箔から引き出された引き出しリード箔６が、封口板を貫通した外部端子７に接続されている構造になっている。
ケースの側面部分１ａには圧力弁２をケースの底面部分１ｂにはリブ３を設けている。
また、封口板５にはコンデンサの内部に向かって凸状の突起部分８を設け、リブ３には、ケースの側面部分１ａとコンデンサ素子４の側面とのすき間部分においては、そのほかの部分より高くなっているリブの背高部分３ａを設けている。そうすることにより、ケースの底面部分１ｂの補強とともに、コンデンサ素子４の横揺れと縦揺れを防止することができる。

図３は、本発明の別の電解コンデンサ用のケースを示している。
図３は、電解コンデンサ用のケースを縦に割った斜視図を示していて、ケースの側面部分１ａとケースの底面部分１ｂの角部に肉厚部９を設けている。肉厚部９は間欠的でもよいが、角部一周にわたって設けるのが、ケース強度の点で好ましい。

図４は、本発明の別のケース底リブ形状を開口部側から示している。３はリブを１ｂはケースの底面部分を示している。
図４（ａ）は八方放射リブを、図４（ｂ）は縦、半横リブを、図４（ｃ）は十字リブを、図４（ｄ）は米字リブを、図４（ｅ）は甲羅リブを、図４（ｆ）は図４（ｄ）の米字リブに二つの円周リブ追加して示している。

図５は、本発明の別のケース底リブ断面図を示している。
図５は、図４（ｃ）のＢ−Ｂ’部分の断面図を示している。図５（ａ）では、ケースの内底側に凸状のリブ３、図５（ｂ）では、ケースの内底側に凸状のリブ３および外底側に凹状の溝１０を設けている。内底側に凸状のリブはコンデンサ素子の回転防止、外底側に凹状の溝はヒートシンクの機能も兼ねる。軽量化の効果もある。

１…ケース、１ａ…ケースの側面部分、１ｂ…ケースの底面部分、２…圧力弁、３…リブ、３ａ…リブの背高部分、４…コンデンサ素子、５…封口板、６…引き出しリード箔、７…外部端子、８…凸状の突起部分、９…肉厚部、１０…溝

Claims (3)

1. 陽極箔と、陰極箔とをセパレータを介して捲回したコンデンサの素子を電解液で含浸して収納する有底円筒形のケースに、内部の圧力が所定の圧力に達したときに弁が作動し内圧を開放するようにケース側面に圧力弁となる溝状の薄肉部を設けた電解コンデンサにおいて、前記ケースのケース底側にリブを設けたことを特徴とする電解コンデンサ。
2. ケースのケース底の内底側または外底側にリブを設けたことを特徴とする請求項１の電解コンデンサ。
3. ケースの内底側に凸状のリブおよび外底側に凹状の溝を設けたことを特徴とする請求項１の電解コンデンサ。

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