JP6547000B2 - 圧力弁及び電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、電解コンデンサ用の圧力弁（pressure valve）及び当該圧力弁を備えた電解コンデンサ（electrolytic capacitor）に関する。

電解コンデンサや電気二重層コンデンサとして、コンデンサ素子が収容されたケースと、ケースを封止する封口体と、封口体に形成された貫通孔を塞ぐ圧力弁とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。圧力弁には、図１１Ａに示すような、平坦部８１１を有する圧力弁８１０、または、図１１Ｂに示すような、平坦部９１１を有する圧力弁９１０が用いられている。

ケースの内圧が一定値に達すると、平坦部８１１、９１１が破裂することにより、ケース内のガスが放出される。

特開２００５−９３９４１号公報

ケースに収容されたコンデンサ素子には、電解液が含浸されている。ケースの内圧が一定値に達する頃には、コンデンサ素子が高温となっており、電解液がケース内にて蒸散している。この状態で圧力弁８１０又は９１０が一旦破裂すると、破裂した圧力弁からガスとともに電解液がケースの外部に蒸散し、コンデンサの静電容量が減少するとともに損失が増加してしまう。その結果、コンデンサは摩耗故障に至り、コンデンサの寿命が短くなるという問題がある。

本発明の目的は、圧力弁の破裂を回避することにより、コンデンサの寿命の向上を図ることができる圧力弁及び電解コンデンサを提供することである。

本発明は、コンデンサ素子を収容するケースを封止する封口体に、基端が前記ケースの内部に位置し、先端が前記ケースの外部に位置するように配置される圧力弁であって、先細り形状となった先細り領域を有し、前記先細り領域の頂部に、弾性変形することにより閉口状態と開口状態とに状態変化可能なスリットが形成されており、前記ケース内圧が一定値未満では前記スリットが前記閉口状態を維持する一方、前記ケース内圧が一定値に達したときに前記スリットが前記開口状態に状態変化することで、前記ケースの内部と前記ケースの外部とを連通させ前記ケース内圧を開放する圧力弁である。

上記構成によれば、先細り形状となった先細り領域を有しているので、開口状態となったスリットに対して弾性変形により閉口状態に復元しようとする力（以下「緊迫力」という）を作用させることができる。そのため、ケース内圧が一定値に達したときのみスリットが開口状態に状態変化することで、ケース内圧を開放することができる一方、ケース内圧が一定値未満となったときには緊迫力によりスリットを閉口状態としてその状態を維持することができる。その結果、圧力弁を破裂させることなく、一定値に達したケース内圧を開放することができ、コンデンサの寿命の向上を図ることができる。さらに、ケースの内部から外部への流出のみを許可し、ケースの外部から内部への流入を防止する作用（以下「逆止弁作用」という）を発揮させることができることから、ケースの内部への汚染物の侵入（コンタミネーション）を防止することができる。

また、上記構成において、前記先細り領域は、円錐台状又は多角錐台状に形成されていることが好ましい。上記形状により、上記した緊迫力が大きくなるため、逆止弁作用がより効果的に得られる。

前記先細り形状は、前記先細り領域の前記頂部において、前記先端と前記基端とを結ぶ軸方向と直交する第１方向の長さが、前記軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向の長さよりも長くなる平面形状を有するような形状であり、前記スリットが、前記第１方向と交差する方向に延在していることが好ましい。これにより、ケース内圧を開放する際にスリット両端付近において圧力弁がスリットの延在方向に裂けてスリット長が長くなることを効果的に防止できる。そのため、スリット長が長くなることによる圧力弁の耐圧低下を抑制することができる。

このとき、前記先細り形状は、前記第１方向の厚さが前記軸方向の高さに依存せず一定で且つ前記第２方向の厚さが前記先端に近づくほど小さくなるような形状であってよい。これによって、スリット長が長くなることをさらに効果的に防止できる。

また、このとき、前記スリットが、前記第２方向に延在していてよい。これによって、スリット長が長くなることをさらに効果的に防止できる。

また、上記構成において、平面視において、前記スリットは直線状に形成されていることが好ましい。スリットを直線状にすることにより、緊迫力が大きくなる。これにより逆止弁作用がより効果的に得られる。

さらに、上記構成において、前記スリットは、前記頂部の厚み方向にテーパ状に形成されていることが好ましい。スリットの入口及び出口のうち一方を狭くし、他方を広くすることにより、構造の強度が確保され、緊迫力が大きくなり、逆止弁としての機能がより効果的に得られる。

また、上記構成において、少なくとも一部が前記封口体に形成された貫通孔内に配置される弁本体と、前記弁本体の基端に接続され、前記貫通孔より径が大きい鍔体とを備え、前記弁本体の先端に前記先細り領域が形成されていることが好ましい。

上記構成では、圧力弁を封口体に配置したとき、弁本体は貫通孔に配置され、鍔体は貫通孔を包囲する壁の下方に配置される。このため、ケース内のガス量が増加し、圧力弁がケースの外部に向けて押圧されても、鍔体が壁に引っ掛かるため、圧力弁が封口体から外れることを抑止できる。

また、本発明のコンデンサは、上述した圧力弁と、前記圧力弁が配置された封口体と、封口体によって封止されたケースと、ケースに収容されたコンデンサ素子とを備えている。

上述した圧力弁により、コンデンサ素子に含浸された電解液がケースの外部に過剰に放出されることを抑止できるため、コンデンサの寿命低下を抑止できる。また、圧力弁のスリット周辺が逆止弁として機能するため、ケース内のコンタミネーションを抑止できる。さらに、圧力弁の破裂による故障が生じず、コンデンサの寿命の向上を図ることができる。

本発明によると、圧力弁の破裂を回避することができる。これによりコンデンサの寿命の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る電解コンデンサの平面図である。 本発明の第１実施形態に係る電解コンデンサの全体構成を示す図１ＡのIB−IB線に沿った部分断面図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示すコンデンサ素子の分解斜視図である。 正面からみた圧力弁周辺の拡大図である。 圧力弁の斜視図である。 図４Ａに示すIVb- IVb線に沿った圧力弁の断面図である。 スリットが閉じた状態を示す、図４ＡのＶ方向から視た圧力弁の平面図である。 スリットが開いた状態を示す、図４ＡのＶ方向から視た圧力弁の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る電解コンデンサにおける圧力弁のスリットが閉じた状態での平面図である。 図６Ａに示す圧力弁のスリットが開いた状態での平面図である。 本発明の第３実施形態に係る電解コンデンサにおける圧力弁の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電解コンデンサにおける圧力弁周辺の正面からみた拡大図である。 本発明の第４実施形態に係る電解コンデンサにおける圧力弁の斜視図である。 図９Ａに示すIXb‐IXbに沿った圧力弁の断面図である。 本発明の第４実施形態の変形例に係る電解コンデンサにおける圧力弁の断面図である。 従来の圧力弁の断面図である。 従来の他の圧力弁の断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ここでは、本発明の第１実施形態である電解コンデンサについて、図面を参照しつつ以下に説明する。

〔第１実施形態〕
電解コンデンサ１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、コンデンサ素子２、ケース３ａ、封口体３ｂ、底板４、スリーブ５、固定材６、端子７ａ、７ｂ、および圧力弁１０を含む。

ケース３ａは、コンデンサ素子２を収容するものであり、開口部に封口体３ｂが嵌合されている。封口体３ｂは、ケース３ａを封止している。ケース３ａは金属（アルミニウム等）からなり、封口体３ｂは絶縁材料（変性フェノール樹脂等）からなる。封口体３ｂの上部周縁には、弾性材料（ゴム等）からなるパッキン３ｘが配置されている。パッキン３ｘは、封口体３ｂとケース３ａとの隙間からケース３ａ内のガスが漏出するのを防止する機能を有する。ケース３ａの上端は、パッキン３ｘに加締固定されている。

底板４は、絶縁材料（難燃性ポリエステル等）からなる円形のフィルムであり、ケース３ａの底部下面に重なるように配置されている。スリーブ５は、絶縁材料（ポリオレフィン等）からなる略円筒状の部材であり、ケース３ａの側部周面、底板４の下部周縁、およびケース３ａの上部周縁を覆っている。スリーブ５の下部は、ケース３ａの底部との間に底板４を狭持し、固定している。

固定材６は、コンデンサ素子２をケース３ａ内に固定するものであり、熱可塑性樹脂（ポリプロピレン等）からなる。

端子７ａ、７ｂおよび圧力弁１０は、封口体３ｂに配置されている。端子７ａ、７ｂは、封口体３ｂの厚み方向から見て、封口体３ｂの中心に関して点対称となる位置に、互いに離隔して配置されている。端子７ａ、７ｂは金属（アルミニウム等）からなり、陰極端子７ａはコンデンサ素子２の陰極リード２ａ、陽極端子７ｂはコンデンサ素子２の陽極リード２ｂとそれぞれ接続されている（図２参照）。
封口体３ｂには、図１Ｂに示すように、封口体３ｂの厚み方向から見たときの中心（端子７ａ−端子７ｂ間の中央）と外縁との間に、ケース３ａの内部と外部とを連通する貫通孔３０が形成されている。圧力弁１０は、当該貫通孔３０を塞ぐように配置されており、その上面に配置されたロックワッシャ（図示せず）によって、封口体３ｂに固定されている。圧力弁１０は、ケース３ａ内のガスを放出する機能を有する。圧力弁１０は、例えば、ＩＩＲやＥＰＤＭ、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの非ジエン系ゴムや、ＣＲなどのジエン系ゴムなどによって形成されている。

次に、図２を参照し、コンデンサ素子２の構成について詳細に説明する。

コンデンサ素子２は、陰極リード２ａおよび陽極リード２ｂがそれぞれ取り付けられた陽極箔２ｙおよび陰極箔２ｘを、絶縁材料からなるセパレータ（クラフト紙等）２ｚを介して巻回し、これにより形成された巻回体の外周を素子止めテープ２ｔで固定し（図１Ｂ参照）、その後、巻回体を駆動用電解液に含浸させることにより、形成されている。陽極箔２ｘおよび陰極箔２ｙはアルミニウム箔の表面を粗面化したものであり、陽極箔２ｘはさらに当該表面に陽極酸化皮膜を形成したものである。

続いて、圧力弁の構成について、図３及び図４を参照しつつ詳細に説明する。

圧力弁１０は、図３に示すように、先端がケース３ａの外部に位置し、基端がケース３ａの内部に位置するように封口体に配置されている。

圧力弁１０は、上下方向に延在した弁本体１１と、弁本体１１の基端に接続された鍔体１２とを有している。ここで、上下方向とは圧力弁１０の先端と基端とを結ぶ方向（軸方向）であり、これは貫通孔３０の軸方向でもある。弁本体１１は、基端から３/５程度の高さまでが貫通孔３０内に配置されている。鍔体１２は貫通孔３０の直径より大きな直径を有し、封口体３ｂにおいて貫通孔３０を包囲する壁部３ｂ1の下方に配置されている。

弁本体１１は、図４Ａに示すように、基端から上方に延在した筒状の筒領域２１と、筒領域２１の上方に形成された先細り領域２２とを有している。先細り領域２２は、弁本体１１の先端に形成されている。

筒領域２１は、径が一定の領域である。先細り領域２２は、弁本体１１の先端に近付くにつれて、図４Ａ中の前後方向（本発明の「第２方向」に相当し、後述するスリット２３の延在方向に直交する方向）に先細る（すなわち、前後方向の厚さが上方ほど小さくなる）ように形成されている。なお、左右方向（本発明の「第１方向」に相当し、前記スリット２３の延在方向）については、先細り領域２２の幅が一定（すなわち、左右方向の厚さが上下方向のどの位置でも同じ）である。

先細り領域２２の最上位置には、細長形状の頂部２２ｔが形成されている。頂部２２ｔは、左右方向の長さが前後方向の長さよりも長いほぼ矩形の平面形状を有している。頂部２２ｔには、左右方向に長い直線状のスリット２３が形成されている。スリット２３は、図４Ｂに示すように、左右方向の幅が頂部２２ｔの厚み方向（上下方向）に一定（すなわち、左右方向の幅が上下方向のどの位置でも同じ）になるように形成されている。スリット２３の周囲が弾性変形することにより、スリット２３は閉口状態と開口状態とに変化可能である。スリット２３が開口することにより、圧力弁１０の内部空間と外部とが連通する。

圧力弁１０は、図４Ｂに示すように、下端が開口した中空の部材である。

続いて、図５Ａ及び図５Ｂを参照しつつ、スリット２３の開閉動作について説明する。

図１Ｂにおいてケース３ａの内圧が一定値未満では、図５Ａに示すように、スリット２３の閉口状態が維持される。

ケース３ａの内圧が一定値に達すると、図５Ｂに示すようにスリット２３が開口し、ケース３ａの内部と外部とが連通し、ケース３ａの内圧が開放される。これにより、ケース３ａ内のガスが放出される。ここで、ケース３ａの内圧が一定値に達するときとは、図１１Ａに示す従来の圧力弁８１０を用いた場合、平坦部８１１が破裂するときに相当する。また、図１１Ｂに示す従来の圧力弁９１０を用いた場合、平坦部９１１が破裂するときに相当する。ケース３ａの内圧が一定値に達するのは、例えば、以下の場合である。すなわち、逆電圧によって陰極箔に陽極酸化皮膜が形成されるとき、過電圧及び過電流などによって陽極箔の陽極酸化皮膜が損傷し、電解液によって損傷した皮膜の修復が行われて水素ガスが発生するときである。上記皮膜の形成や修復中は、コンデンサ素子が発熱するのでケース内の温度が上昇し、電解液が蒸散する。

スリット２３の開口は、従来の図１１Ａ及び図１１Ｂに示す圧力弁が破裂して形成される開口よりはるかに小さい。このため、スリット２３の開口時にケース３ａ内に電解液が蒸散していても、ケース３ａ内の電解液はスリット２３から殆ど放出されない。

その後、ケース３ａの内圧が一定値未満になると、スリット２３が閉じる。これは、圧力弁１０が前後方向の厚さが上方ほど小さくなる先細り形状になっていることで、スリット２３を挟んで前後方向に対向した前領域３１と後領域３２において開口状態となったスリット２３に対して、緊迫力が作用するためである（図４Ａ参照）。

この状態から、ケース３ａ内のガスの内圧が再び一定値に達すると、スリット２３が開き、ケース３ａ内のガスが放出される。その後、ケース３ａ内の内圧が一定値を下回ると、スリット２３が閉じる。このようにスリット２３の開口と閉口が繰り返される。

以上に述べたように、本実施形態の圧力弁１０を備えた電解コンデンサ１では、圧力弁１０に先細り領域２２を形成し、先細り領域２２の頂部２２ｔにスリット２３を形成している。これにより、スリット２３の周囲が弾性変形することにより開口状態となったスリット２３に対して緊迫力を作用させることができる。そのため、ケース３ａの内圧が一定値に達したときのみスリット２３が開口状態に状態変化することで、ケース３ａの内圧を開放することができる一方、ケース３ａの内圧が一定値未満となったときには緊迫力によりスリット２３を閉口状態としてその状態を維持することができる。その結果、圧力弁１０を破裂させることなく、一定値に達したケース３ａの内圧を開放することができ、電解コンデンサ１の寿命の向上を図ることができる。さらに、ケース３ａの内部から外部へのガス等の流出のみを許可し、ケース３ａの外部から内部への流入を防止する作用（逆止弁作用）を発揮させることができることから、ケース３ａの内部への汚染物の侵入（コンタミネーション）を防止することができる。

また、圧力弁１０の平面視において、スリット２３が直線状に形成されているため、スリット２３を前後方向に挟んだ前領域３１と後領域３２とが互いの領域に近付こうとする力（緊迫力）が作用しやすい。したがって、逆止弁作用がより効果的に得られる。

また、圧力弁１０を封口体３ｂに配置したとき、弁本体１１の少なくとも一部は貫通孔３０内に配置され、鍔体１２は貫通孔３０を包囲する壁部３ｂ1の下方に配置される。これにより、ケース３ａの内圧が一定値に達し、圧力弁１０がケース３ａの外部に向かって押圧されても、鍔体１２が壁部３ｂ1に引っ掛かるため、圧力弁１０が封口体３ｂから外れることを抑止できる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図６Ａ及び図６Ｂを参照しつつ説明する。第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、先細り形状とスリットの方向である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

本実施形態に係る圧力弁１１０は、先端がケース３ａの外部に位置し、基端がケース３ａの内部に位置するように封口体に配置されている。

圧力弁１１０は、第１実施形態の圧力弁１０と同様に、上下方向に延在した弁本体１１１と、弁本体１１１の基端に接続された鍔体１１２とを有している。弁本体１１１は、図４Ａに示す圧力弁１０と同様に、基端から上方に延在した筒状の筒領域と、筒領域の上方に形成された先細り領域１０２とを有している。

先細り領域１０２は、弁本体１１１の先端に近付くにつれて、図６Ａ中の前後方向（後述するスリット１０３の延在方向と平行な方向）に先細る（すなわち、前後方向の厚さが上方ほど小さくなる）先細り形状を有するように形成されている。なお、左右方向（スリット１０３の延在方向と直交する方向）については、先細り領域１０２の幅が一定（すなわち、左右方向の厚さが上下方向のどの位置でも同じ）である。

先細り領域１０２の最上位置には、細長形状の頂部１０２ｔが形成されている。頂部１０２ｔは、第１実施形態に係る頂部２２ｔと同じく、左右方向の長さが前後方向の長さよりも長いほぼ矩形の平面形状を有している。本実施形態の頂部１０２ｔは、第１実施形態に係る頂部２２ｔよりも前後方向に幅広に形成されている。

頂部１０２ｔには、前後方向に長い直線状のスリット１０３が形成されている。スリット１０３の周囲が弾性変形することにより、スリット１０３は閉口状態と開口状態とに変化可能である。スリット１０３が開口することにより、圧力弁１１０の内部空間と外部とが連通する。

続いて、スリット１０３の開閉動作について説明する。

ケース３ａの内圧が一定値未満では、図６Ａに示すように、スリット１０３の閉口状態が維持される。

ケース３ａの内圧が一定値に達すると、図６Ｂに示すようにスリット１０３が開口し、ケース３ａの内部と外部とが連通し、ケース３ａの内圧が開放される。これにより、ケース３ａ内のガスが放出される。

その後、ケース３ａの内圧が一定値未満になると、スリット１０３が閉じる。この状態から、ケース３ａ内のガスの内圧が再び一定値に達すると、スリット１０３が開き、ケース３ａ内のガスが放出される。その後、ケース３ａ内の内圧が一定値を下回ると、スリット１０３が閉じる。このようにスリット１０３の開口と閉口が繰り返される。

ところで、第１実施形態では、先細り領域２２の頂部２２ｔの平面形状が左右方向に細長く、スリット２３は左右方向に延在している。そのため、ケース３ａ内の内圧が急激に上昇することを繰り返すと、スリット２３が開口した際に、スリット２３の両端付近において圧力弁１０がスリット２３の延在方向に裂けてスリット長が長くなるおそれがある。スリット長が長くなると、耐圧すなわち弁作動圧が低下しやすい。これに対して、本実施形態では、先細り領域１０２の頂部１０２ｔの平面形状が左右方向に細長く、スリット１０３は前後方向に延在している。そのため、スリット１０３が開口した際に、スリット１０３の両端付近において圧力弁１１０がスリット１０３の延在方向に裂けてスリット長が長くなることを効果的に防止することができる。したがって、ケース３ａ内の内圧が急激に上昇することを繰り返しても、耐圧が低下しにくい。

本実施形態において、先細り領域１０２の先細り形状は、左右方向の厚さが上下方向すなわち軸方向の高さに依存せず一定で且つ前後方向の厚さが前記先端に近づくほど小さくなるような形状となっている。これによって、スリット１０３が開口した際にスリット１０３の両端付近において圧力弁１１０がスリット１０３の延在方向に裂けるのを抑制する力がより大きく働くので、スリット長が長くなることをさらに効果的に防止できる。

さらに、本実施形態では、スリット１０３が、前後方向、つまり細長い頂部１０２ｔの長手方向（左右方向）と直交する方向に延在しているので、スリット１０３が開口した際にスリット１０３の両端付近において圧力弁１１０がスリット１０３の延在方向に裂けるのを抑制する力がより大きく働くので、スリット長が長くなることをさらに効果的に防止できる。

なお、先細り領域１０２の先細り形状は、頂部１０２ｔの平面形状が一方向に細長くなるように形成されていれば、本実施形態のような形状でなくてもよい。また、スリット１０３の延在方向は当該一方向と直交していることが好ましいが、当該一方向と交差していれば直交していなくてもよい。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図７を参照しつつ説明する。第３実施形態において第１実施形態及び第２実施形態と異なる点は、スリットの形状である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

スリット１２３は、先細り領域２２の頂部２２ｔに、左右方向に直線状に形成されている。スリット１２３は、左右方向の幅が上方ほど広いテーパ状に形成されている。スリット１２３の上端の幅は、第１実施形態のスリット２３の幅と同じ幅である。

上記構成により、第３実施形態でも、第１実施形態と同様に、ケース３ａの内圧が一定値に達すると、スリット１２３が開き、スリット１２３からケース３ａ内のガスが放出される。スリット１２３が開いても、スリット１２３から電解液が殆ど放出されない。また、圧力弁を破裂させることなく、一定値に達したケース３ａの内圧を開放することができるため、電解コンデンサの寿命の向上を図ることができる。電解コンデンサ１の寿命低下を抑止できる。また、ガスが一定値を下回ると、スリット１２３が閉じ、逆止弁として機能する。

また、スリット１２３が頂部２２ｔの厚み方向に変化するテーパ状に形成されているため、構造の強度が確保され、緊迫力が大きくなる。これにより逆止弁作用がより効果的に得られる。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について、図８及び図９を参照しつつ説明する。第４実施形態において第１実施形態と異なる点は、圧力弁の形状である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

圧力弁２１０は、図８に示すように、封口体２０３ｂの貫通孔２３０に配置された弁本体２１１と、弁本体２１１の基端に接続された鍔体２１２とを有している。鍔体２１２は貫通孔２３０の直径より大きな直径を有し、封口体２０３ｂにおいて貫通孔２３０を包囲する壁部２０３ｂ1の下方に配置されている。

弁本体２１１は、図９Ａに示すように、略円筒状の筒領域２２１と、筒領域２２１の上方に配置された円錐台状の先細り領域２２２とを有している。先細り領域２２２は、弁本体２１１の先端に近付くにつれて径が小さくなった先細り形状となっている。

筒領域２２１には、径が他の部分よりも大きい２つの大径部２２１ａ、２２１ｂが形成されている。大径部２２１ａ、２２１ｂの径は、図８に示す貫通孔２３０の径よりやや大きいため、弁本体２１１を貫通孔２３０に配置すると、大径部２２１ａ、２２１ｂにより筒領域２２１と封口体２０３ｂとの間が密封される（図８参照）。

先細り領域２２２の頂部２２２ｔは、図９Ａに示すように、円形状である。頂部２２２ｔには、左右方向に延在した短い直線状のスリット２２３が形成されている。図９Ｂに示すように、頂部２２２ｔは厚みが厚い。スリット２２３の左右方向の幅は、頂部２２２ｔの厚み方向（上下方向）に一定（すなわち、左右方向の幅が上下方向のどの位置でも同じ）である。

圧力弁２１０は、下端が開口した中空の部材である。スリット２２３が開くことにより、圧力弁２１０の内部空間と外部とが連通する。

図１Ｂに示すケース３ａの内圧が一定値未満では、スリット２２３が閉じている（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。ケース３ａの内圧が一定値に達すると、スリット２２３が開き、ケース３ａ内のガスが放出される。ケース３ａ内のガスが一定値を下回ると、スリット２２３が閉じる。このように、スリット２２３の開口と閉口が繰り返される。その結果、圧力弁２１０を破裂させることなく、一定値に達したケース３ａの内圧を開放することができ、電解コンデンサの寿命の向上を図ることができる。

上記構成により、第４実施形態でも、第１実施形態と同様に、ケース３ａの内圧が一定値に達すると、スリット２２３が開き、スリット２２３からケース３ａ内のガスが放出される。ケース３ａの内圧が一定値を下回るとスリット２２３が閉じることにより、スリット２２３から電解液が殆ど放出されない。このため、電解コンデンサの寿命低下を抑止できる。また、ケース３ａの内圧が一定値を下回ると、スリット２２３が閉じ、逆止弁として機能する。

また、先細り領域２２２が円錐台状であるため、頂部２２２ｔでは、スリット２２３周囲の領域が頂部２２２ｔの中心に向かう力が作用し、この力がスリット２２３に集中し、スリット２２３を閉じようとする。したがって、逆止弁としての機能がより効果的に得られる。

また、スリット２２３が短いため、スリット２２３周囲の領域が頂部２２２ｔの中心に向かう力が作用しやすい。また、頂部２２２ｔの厚みが厚いため、頂部２２２ｔの厚みが薄い場合に比べて緊迫力が大きくなる。これらにより、逆止弁としての機能がより効果的に得られる。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。

実施例のＮｏ.１〜Ｎｏ.３では、図７に示す第３実施形態の圧力弁を用いた。圧力弁において、筒領域の高さ１０ｍｍ及び直径４ｍｍ、先細り領域の高さ５ｍｍ、スリットの左右方向幅が上端において０．５ｍｍで下端において０．３ｍｍである。
従来例のＮｏ.４〜Ｎｏ.６では、図１１Ａに示す円板状の圧力弁（直径８ｍｍ）を用いた。
封口体に形成された円筒状の貫通孔の直径は４ｍｍである。

実施例のＮｏ.１〜Ｎｏ.３および従来例のＮｏ.４〜Ｎｏ.６では、直径７６.２ｍｍ、高さ９０ｍｍ、定格電圧４００Ｖ、及び、静電容量４７００μＦの電解コンデンサ（５０００時間保証品）を用いた。当該電解コンデンサを周囲温度１０５℃で定格電圧（４００Ｖ）を印加放置し、信頼性試験を行った。放置する試験前（初期）と８０００時間放置した後とにおける、各パラメータを表１に示す。

表１の「外観」は、目視により判断した。実施例のＮｏ.１〜Ｎｏ.３では、８０００時間が経過しても圧力弁が破裂せず、電解コンデンサに故障などの問題が生じなかった。また、８０００時間を経過しても静電容量Ｃａｐ、損失角の正接ｔａｎδ、及び漏れ電流ＬＣがあまり変化していなかった。
これは、ケースの内圧が一定値に達すると、スリットからガスは放出されたが、電解液は殆ど放出されなかったためであると考えられる。また、８０００時間を経過しても圧力弁を継続して使用できた。

一方、従来例のＮｏ.４〜Ｎｏ.６では、８０００時間経過時点で、静電容量Ｃａｐが半分程度に低下するとともに損失角の正接ｔａｎδが１０倍近く上昇し、圧力弁が破裂しており、電解コンデンサが故障した。これは、圧力弁に形成された破裂孔から電解液が放出されたためであると考えられる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、第１実施形態の弁本体１１は筒領域２１を有しているが、筒領域２１を有さない構成でもよい。また、第２実施形態の弁本体１１１も筒領域を有し、第３実施形態の弁本体２１１も筒領域２１を有し、第４実施形態の弁本体３１１も筒領域３２１を有しているが、これらの弁本体も筒領域を有さない構成としてもよい。

さらに、上述した第４実施形態では、先細り領域２２２が円錐台状であるが、先細り領域２２２が多角錐台状、例えば、三角錘台状、四角錐台状、五角錘台状でもよい。

また、上述した第１〜第４実施形態では、スリット２３、１０３、１２３、２２３が左右方向に直線状であるが、スリットの形状は変更可能である。例えば、スリットが波形でもよい。

また、上述した第４実施形態では、スリット２２３の左右方向の幅が頂部２２２ｔの厚み方向に一定であるが、スリット２２３の左右方向の幅が頂部２２２ｔの厚み方向にテーパ状であってもよい。これにより、構造の強度が確保されるため、逆止弁としての機能がより効果的に得られる。同様に、第２実施形態においてもスリット１０３の左右方向の幅が頂部１０２との厚み方向に変化していてもよい。

また、上述した第４実施形態では、先細り領域２２２の頂部２２２ｔの厚みが厚いが、頂部２２２ｔはこのような構成に限られない。例えば、図１０に示すように、先細り領域３２２の頂部３２２ｔの中央部に薄肉部４０１が形成され、その周囲に薄肉部４０１より厚みが厚い厚肉部４０２が形成され、スリット３２３が薄肉部４０１に形成されていてもよい。

本発明の実施形態として電解コンデンサについて説明したが、本発明の圧力弁を電気二重層コンデンサに用いてもよい。

Claims (9)

1. コンデンサ素子を収容するケースを封止する封口体に、基端が前記ケースの内部に位置し、先端が前記ケースの外部に位置するように配置される圧力弁であって、
   先細り形状となった先細り領域を有し、
   前記先細り領域の頂部に、弾性変形することにより閉口状態と開口状態とに状態変化可能なスリットが形成されており、
   前記スリットは、前記頂部の厚み方向の一方の端部の幅が他方の端部の幅よりも広いテーパ状に形成されており、
   前記ケース内圧が一定値未満では前記スリットが前記閉口状態を維持する一方、
   前記ケース内圧が一定値に達したときに前記スリットが前記開口状態に状態変化することで前記ケースの内部と前記ケースの外部とを連通させ前記ケース内圧を開放する圧力弁。
2. 前記先細り領域が、円錐台状又は多角錐台状に形成されている請求項１に記載の圧力弁。
3. 前記先細り形状は、前記先細り領域の前記頂部において、前記先端と前記基端とを結ぶ軸方向と直交する第１方向の長さが、前記軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向の長さよりも長くなる平面形状を有するような形状であり、
   前記スリットが、前記第１方向と交差する方向に延在している請求項１に記載の圧力弁。
4. 前記先細り形状は、前記第１方向の厚さが前記軸方向の高さに依存せず一定で且つ前記第２方向の厚さが前記先端に近づくほど小さくなるような形状である請求項３に記載の圧力弁。
5. 前記スリットが、前記第２方向に延在している請求項３又は４に記載の圧力弁。
6. 平面視において、前記スリットは直線状に形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧力弁。
7. 前記スリットが、前記先端に近いほど、前記スリットの延在方向における幅の広いテーパ状に形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力弁。
8. 少なくとも一部が前記封口体に形成された貫通孔内に配置される弁本体と、前記弁本体の基端に接続され、前記貫通孔より径が大きい鍔体とを備え、
   前記弁本体の先端に前記先細り領域が形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力弁。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧力弁と、
   前記圧力弁が配置された封口体と、
   前記封口体によって封止されたケースと、
   前記ケースに収容されたコンデンサ素子とを備えている電解コンデンサ。

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