JPH02294011A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、急激な温度上昇や短絡事故に対する安全装
置を備えた電解コンデンサに関するものである． ｒ従来の技術】 乾式電解コンデンサと呼ばれる電解コンデンサは、アル
ミニウムなどの表面に絶縁性酸化皮膜が形成される、い
わゆる弁金属を陽極に用い、前記絶縁性酸化皮膜を陽極
酸化処理等の操作によって形成し、この皮膜を誘電体と
して用いるとともに、液体電解賞を介して対抗する電極
を配置してコンデンサが形成されている。 第３図は一般的な電解コンデンサの構造あらわしたもの
で、表面がエッチング処理によって拡面化し、さらにそ
の表面に誘電体層となる絶縁性酸化皮膜を陽極酸化等の
処理によって形成した高純度のアルミニウム箔を帯状に
切断してなる陽極箔２と、同様に帯状に切断した陰極箔
３と、これら両電極箔２．３より僅かに広幅で、かつ両
電極箔２．３を隔離するように配置されたセパレータ４
とが重ね合わされて一方端から巻回され、円筒状のコン
デンサ素子ｌが形成されている。 このコンデンサ素子ｌには各種の無機酸、有機酸あるい
はこれらの塩を、エチレングリコール、Ｔ−プチロラク
トン等の各種の溶媒に溶解した、液状ので電解質、すな
わち電解液が含浸されている． またコンデンサ素子１の上部の巻回端面からは、陽極箔
２および陰極箔３と各々電気的に接続された帯状の陽極
リード５および陰極リ一ド６が引き出されている． このコンデンサ素子１は有底筒状のアルミニウムなどを
プレス加工した金属製の外装ケース７に収納され、外装
ケース７の開口部は、外装ケース７の内径とほぼ同じ寸
法に打ち抜かれた封口板８によって閉じられている．こ
の封口板８は２層構造を成しており、フェノール樹脂積
層板のごとき硬質絶縁仮１０の表面に合成ゴムシートな
どの弾性部材９を貼り合わせたものからなる。 封口板８は外装ケース７の開口部近傍外周に設けられた
溝１１の内面への突起によって係止されるとともに、外
装ケース７の開口端部を内側に巻き締めしてコンデンサ
素子１を密閉している。 また封口板８の外面には外部との電気的接続を得るため
の外部端子ｌ２が取り付けられており、外部端から封口
板８を貫通して内部に突出したリベット１３には陽極リ
ード５および陰極リード６が溶接等の手段によって接続
されている。 電解コンデンサは、極めて薄い絶縁性の酸化皮膜を誘電
体層として用いることから、小型で大容量の製品が得ら
れることに特徴がある。しかし、この酸化皮膜は、製造
時の機械的な衝撃によって皮膜が損傷を受けたり、長期
間の使用や水分の存在によって劣化を起こすことがある
。電解液は酸化皮膜に直接接触して真の陰極としての機
能を果たすとともに、陽極酸化反応により劣化や損傷を
受けた酸化皮膜を修復する機能を有している。 しかしながら、電解コンデンサは極性があり、逆電圧を
印加すると酸化皮膜が破壊し電極間に多くの電流が流れ
ることになる。また極性が正常であっても、酸化皮膜の
絶縁耐圧を越える電圧が印加されると短絡状態になって
急激に電流が流れることになる． このような場合、大電流によってコンデンサ素子が急激
に発熱し、含浸された電解液が沸騰気化して内部圧力が
急激に上昇する．電解コンデンサは電解液の蒸散の防止
や外部からの水分あるいは不純物の侵入を防ぐために高
度な密閉がなされているので、急激な内圧の上昇は電解
コンデンサを爆発させる破壊につながる。このため電解
コンデンサには、第３図に示すように外装ケース７の底
面に防爆溝１３を形成したり、封口板８の硬質絶縁板１
０の一部を切除して防爆弁ｌ４を設けるなどして、内圧
上昇の際はこの肉薄部が破損開口することで内部の高圧
ガスを外部へ放散して安全を保つ構造がとられている．
しかしながらこの構造では爆発の防止は図れるものの、
内部の高圧ガスや電解液、さらにはコンデンサ素子構成
部材の一部が外部に飛敗することがある．また発煙、爆
発音、発火などの障害は避けられない。時には飛散した
電解液が他の部品に付着し、二次的な事故を誘発する原
因ともなる。

【発明が解決しようとする課題】

このような背景から最近では、コンデンサ素子に異常が
発生した場合には、速やかに電路の一部を切断し、電流
を遮断するいわゆるオーブンモードの電解コンデンサの
安全装置が要求されている。 このようなオープンモードの安全装置を備えた電解コン
デンサとして、例えば実開昭５４−８６６４６号公報の
ように、外部のリード線と金属ケースとの接続を低温溶
融合金で結合したもの。実開昭５６１６９５３９号公報
のように、封口板内部に温度ヒューズを設置したもの。 あるいは実開昭５３−１６３５４０号公報のように、封
口板外面に防爆弁部に帯状導体を配置し、防爆弁が作動
または変形により前記帯状導体を切断するもの。さらに
は実開昭４９６４７３６号公報のように、コンデ／サ素
子内部に温度ヒューズを配設したものなどが知られてい
る。 従来のオーブンモードの安全装置は、例えばコンデンサ
素子内部に温度ヒューズなどの感温遮断素子を設置した
ものは、コンデンサ素子の発熱に対する応答は申し分な
いが、電解コンデンサの場合、内部に異種金属や不純物
が存在すると腐食事故を引き起こす原因となることから
、これら感温遮断素子を腐食防止のため耐食部材で被覆
することが難しく、組み込み工程も複雑になることから
実用的でない．また封目板に感温遮断素子を取り付けた
ものは、コンデンサ素子の発熱の伝導が充分でなく、遮
断動作が不確実なるなとの欠点がある。また機械的動作
による電路の切断は内圧上昇等による外装剤の変形を利
用するために、コンデンサ素子が発熱への応答はやはり
迅速でない。 またコンデンサの外装部材の内部に、電流遮断機能を密
閉したものは、いずれも遮断動作が目視で確認できず、
電解コンデンサの異常と遮断動作の確認が困難である． この発明の電解コンデンサの安全装置は、上記のような
欠点を改良したもので、電解コンデンサの異常によるコ
ンデンサ素子の発熱を速やかに感知して遮断動作をおこ
なうとともに、遮断動作の確認が容易であり、しかも腐
食発生等のおそれのない構造の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

この発明の電解コンデンサは、金属製の外装ケース内部
にコンデンサ素子を収納し、前記金属ケース開口部を封
口部材で封止し、前記封口部材の表裏を貫通して設けら
れた一組の外部端子および中継端子に、コンデンサ素子
より引き出された一組の電極リードの一方を封口板内面
側の外部端子の一方に接続するとともに、他方の電極リ
ードを封口板内面側の中継端子に接続し、かつ他方の外
部端子と中継端子部とを、外装ケース表面に設置された
感温遮断素子を介して電気的に接続した構成を特徴とし
ている。 すなわちこの発明の電解コンデンサは、コンデンサ素子
の陽極あるいは陰極と電気的に接続された電極リードを
、封口板に設けられた外部端子に直接接続せず、少なく
とも一方の電極リードを封目板に設けられた、中継端子
に接続し、この中継端子と外部端子間を感温遮断素子を
経由して電気的に接続したものである．また感温遮断素
子は金属製の外装ケースの外表面の任意の箇所に接着、
ねじ止めなどの固着手段によって固定することができる
． 感温遮断素子としては、温度ヒューズ、低温溶融合金な
どが使用できる．温度ヒューズの溶断温度あるいは溶融
合金の溶融温度の設定は、各種の電解コンデンサならび
にその使用目的によって適宜選択できるが、一般に電解
コンデンサの最高使用温度は、８５℃ないし１３０℃程
度であり、これが異常発生による電流増加によって１５
０℃以上となることから、上記温度の設定は最高使用温
度を越える領域から１５０゜Ｃないし１７０℃程度に設
定すればよい．

【作　　　用】

この発明の電解コンデンサは、コンデンサ素子の短絡や
定格を越える電圧の印加、逆電圧の印加などの異常によ
り電流が増加し、コンデンサ素子が発熱し、これに伴っ
て金属製の外装ケースの温度が上昇すると、外装ケース
に設けられた感温遮断素子が溶断して電解コンデンサを
含む回路を遮断し、電解コンデンサの爆発、発火等の事
故を防止する．

【実　施　例】

以下この発明の電解コンデンサを実施例に基づいて説明
する。 第１図はこの発明の電解コンデンサをあらわした斜視図
である。図において、有底筒状のアルミニウム等の金属
材料からなる外装ケース２ｌの内部には、陽極電極箔と
陰極電極箔とをセパレータを介して巻回し、電解液を含
浸した筒状のコンデンサ素子が収納されている。 そして、外装ケース２１の上部の開口面は円板状の封口
板２２で閉じられている．封口板２２の上面には、一組
の板状の外部端子２３．　２４が、その基部をリベット
２５によって封口板２ｌに固着されており、リベット２
５は、封口板２ｌを貫通して内部に突出している。また
封口板２ｌには、中継端子２６が設けられており、やは
り封口板２１を貫通して内部に突出している． コンデンサ素子から引き出された一組の電掻リードは、
その一方が外部端子２４のリベット２５に封口板２１の
内部で電気的に接続がなされている。そして他方の電極
リードは中継端子２６に内部で電気的に接続されている
。 そして中継端子２６には、その外部で金属薄板などから
なる導電帯２７が接続されており、この導電帯２７は封
口板２２の表面から、外装ケース２１の外周縁を経て、
外装ケース２１の側面の溝２９に至るように設置されて
いる。また外部端子２３の基部からも同様に導電帯２８
が封口板２ｌの表面から外装ケース２１の側面の溝２９
にかけて設置されている．そして感温遮断素子３０は溝
２日に埋設されるように取り付けられており、この惑温
遮断素子３０の両端部は導電帯２７．　２８と電気的接
続がなされている。なお絶縁層３１は導電帯２７．　２
８あるいは感温遮断素子３０と金属製の外装ケース２１
との絶縁を図るために設けられている． この絶縁層３１は、絶縁材料を外装ケース２１の表面に
塗布、あるいはシート状の絶縁フィルムを接着剤を用い
て貼り付けるなどの手段で設ければよい。また導電帯２
７．　２８に絶縁被覆電線を用い、惑温遮断素子３０も
あらかじめ表面が絶縁されているものを用いれば、この
絶縁層３１は必ずしも必要ではない。 この実施例によれば、惑温遮断素子３０は封口板２２を
係止する溝２８の凹部に埋設されるように配置されるの
で、電解コンデンサの外径を大きくする必要はない。ま
た感温遮断素子３０は外部に露出しているので、動作状
況が目視により簡単に判別できる． 第２図は、この発明の電解コンデンサの別の実施例を示
したもので、第一の実施例と同じ箇所には同じ符号を付
してある。 図において、外装ケース３２の側面中央部には、広幅の
溝状の外周凹部３３が全周にわたって形成されている。 この外周凹部３３の内径は内部のコンデンサ素子の外径
とほぼ同じか僅かに大きく設定されており、このためコ
ンデンサ素子は外周凹部３３によって保持、固定がされ
ている。 そして感温遮断素子３０は、この外周凹部３３の表面に
設けられており、中継端子２６および外部端子２３から
の導電帯２７．　２８は、外装ケース２ｌの側面を経て
、惑温遮断素子３０の端部にそれぞれ接続されている． この実施例の場合、外周囲部３３が内部のコンデンサ素
子を扶持するように設置されているので、コンデンサ素
子の発熱による熱の外装ケース２１への伝導性が向上し
、遮断動作の応答がより向上する。 これらの実施例では、外装ケース２１に絶縁外装を施し
ていないが、熱収縮性の塩化ビニルチューブなどを既知
の方法で被覆して用いてもよい。この場合、感温遮断素
子３０の動作の確認のためには、透明の外装被覆であれ
ば、感温遮断素子３０の表面をそのまま被覆しても動作
の確認ができるが、不透明の場合は動作の確認のため、
感温遮断素子３０の部分に窓を設けるなどの必要がある
。

【発明の効果】

以上述べたように、この発明の電解コンデンサは、電解
コンデンサに異常が発生し、コンデンサ素子が発熱した
場合、熱伝導度の良い金属製の外装ケース表面に感温遮
断素子が設けられているので、極めて応答よく遮断動作
をおこない、事故を防止することができる．また怒温遮
断素子が外部に設置されているので、遮断状況が容易に
判明できる。 しかも内部に遮断素子を設置しないので、組立が容易で
あるとともに、腐食発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の電解コンデンサの実施例をあらわ
した斜視図、第２図この発明の第２の実施例をあらわし
た斜視図、第３図は従来の電解コンデンサを説明する断
面図である。 ２１．　３２・・・外装ケース、　２３．　２４・・・
外部端子２５・・・リベット、　　　　２６・・・中継
端子２７．　２８・・・導電帯、　　　２９・・・溝３
０・・・感温遮断素子、　　３ｌ・・・絶縁層３３・・
・外周凹部。 特 許 出 願 人 日本ケミコン株式会社 第 図 第 図 ４：防爆弁 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製の外装ケース内部にコンデンサ素子を収納
   し、前記金属ケース開口部を封口部材で封止し、前記封
   口部材の表裏を貫通して設けられた一組の外部端子およ
   び中継端子に、コンデンサ素子より引き出された一組の
   電極リードの一方を封口板内面側の外部端子の一方に接
   続するとともに、他方の電極リードを封口板内面側の中
   継端子に接続し、かつ他方の外部端子と中継端子部とを
   、外装ケース表面に設置された感温遮断素子を介して電
   気的に接続したことを特徴とする電解コンデンサ。
2. （２）感温遮断素子が温度ヒューズであるところの請求
   項１記載の電解コンデンサ。
3. （３）感温遮断素子が低温溶融合金であるところの請求
   項１記載の電解コンデンサ。