JPH0611339U - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常発生時に電気的機能が速やかに停止する
簡易な構造の電解コンデンサを提供する。 【構成】 陽極箔とセパレータと陰極箔とを積層して、
円筒状に巻き取って形成されるコンデンサ素子の中空状
の巻芯部に、長寸状の変形自在の形状記憶合金を配置し
た。このため、電解コンデンサの外装ケース内部が所定
温度を超えた高温になると、形状記憶合金が変形して、
コンデンサ素子内部に食い込むとともに陽極箔と陰極箔
とを接触させて、電解コンデンサをショートさせる。こ
のとき、外部回路に保護装置を配備していた場合、ショ
ートにともなう大電流が保護装置を作動させて、電解コ
ンデンサの電気的機能を停止させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電解コンデンサの安全性にかかり、特にショート状態にして安全性 を図る電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

電解コンデンサに逆電圧や過大電圧を加えると、外装ケース内圧が上昇して電 解コンデンサを破裂させてしまう。このため、通常の電解コンデンサには防爆装 置を設けていて、その中の代表的なものの一つに防爆弁と呼ばれる、外装ケース や封口板に機械的な脆弱部を形成したものが知られている。この防爆弁には外装 ケースの底面や側面に切欠溝を設けたもの、あるいは封口板の貫通孔にゴムを挿 入したものなどがある。これらの防爆弁は、外装ケース内の圧力が所定圧力に到 達すると、切欠溝や貫通孔のゴムが開裂して外装ケース内圧を解放する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら防爆弁が開弁した場合、外装ケース内の不要ガスのみを排出する わけではなく、コンデンサ素子に含浸されている電解液やコンデンサ素子の破片 などが、不要ガスの排出と同時に、開裂した防爆弁やゴムから飛散することがあ った。そして、基板上に飛散した電解液が電気機器内で高温にさらされると、火 災などの原因になってしまう。

【０００４】 そこで、このような欠点を解消するために、特開昭５６−７３４２１号公報の ような電解コンデンサが提案されている。この提案の電解コンデンサは、コンデ ンサ素子の陽極箔あるいは陰極箔のどちらか一方の金属箔に穴をあけ、さらに金 属箔の穴が当接する部分のセパレータにも穴をあけて、金属箔の穴とセパレータ の穴との間に熱可塑性樹脂フィルムを配設して形成したものである。そして、こ の電解コンデンサは、電解コンデンサの内部が高温になった場合、熱可塑性樹脂 フィルムが溶融するとともに、陽極箔と陰極箔とが接触してショートする。この とき、外部回路に設けたヒューズやブレーカーなどの保護装置にショートに伴う 大電流を流して、電解コンデンサを外部から電気的に遮断して、電解コンデンサ の安全を確保する。

【０００５】 このような電解コンデンサでは、防爆弁の欠点であった外装ケース内容物の飛 散等は防止できるものの、通常のコンデンサ素子の構造を変更しなければならな いので、電解コンデンサの製造工程の増加と、それにともなう製造コストの上昇 は避けられない。そのうえ、この提案の熱可塑性樹脂フィルムが配設されている コンデンサ素子の中心部から少し離れた箇所は、電解コンデンサに異常電圧など がかかった場合には、巻芯部に比べると比較的穏やかに発熱するところである。 このため、熱可塑性樹脂フィルムは外装ケース内の異常温度への対応が遅れてし てまう恐れがあり、充分な信頼性が得られなかった。

【０００６】 この考案の目的は、異常発生時に電気的機能が速やかに停止する簡易な構造の 電解コンデンサを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は、陽極箔とセパレータと陰極箔とを積層して、円筒状に巻き取って 形成されるコンデンサ素子の中空状の巻芯部に、長寸状の変形自在の形状記憶合 金を配置したことを特徴としている。

【０００８】

【作用】

この考案の電解コンデンサの外装ケース７の内部が所定温度に達すると、コン デンサ素子１の中空状の巻芯部５に配置された長寸状の変形自在の形状記憶合金 １１が、変形するとともに、コンデンサ素子１の内部に食い込んで、コンデンサ 素子１の陽極箔２とセパレータ４と陰極箔３とからなる層に貫通孔１２をあける 。このとき、コンデンサ素子１の内部に突き刺さった形状記憶合金１１は、その 周辺の陽極箔２と陰極箔３とにバリ１３を生じさせるのと同時に、陽極箔２のバ リ１３と陰極箔３のバリ１３とを接触させて、電解コンデンサをショート状態に する。そして、この電解コンデンサの外部端子８に直列にヒューズなどの保護装 置を配備していた場合、電解コンデンサのショートにともなう大電流が保護装置 を作動させて電解コンデンサを外部回路から遮断する。

【０００９】

【実施例】

以下この考案の実施例を図にしたがって説明する。図１は本考案の実施例によ る電解コンデンサの断面図である。図２は図１の形状記憶合金が変形した状態を 示す電解コンデンサの断面図である。図３は図２の部分拡大断面図である。

【００１０】 図１に示すコンデンサ素子１は、アルミニウムなどの弁作用金属からなる陽極 箔２と陰極箔３との間にセパレータ４を介在させて積層して、コンデンサ素子巻 取機の巻取り芯棒などで円筒状に緊密に巻き取った後、巻取り芯棒を引き抜いて 形成される。このコンデンサ素子１の中心部には、巻取り芯棒を引き抜いた跡の 中空状の巻芯部５が形成されている。また、コンデンサ素子１の片側端面からは 陽極箔２と陰極箔３とに接続された電極タブ６を導出している。

【００１１】 アルミニウムからなる有底筒状の外装ケース７は、電解液が含浸されたコンデ ンサ素子１を収納していて、その開口端側を絞り加工及びカール加工により封口 板９で密閉している。

【００１２】 表面に硬質ゴムを貼り付けた合成樹脂からなる封口板９には、リベット１０が 装着されていて、このリベット１０を介して電極タブ６と外部端子８とは電気的 に連絡されている。

【００１３】 そして、コンデンサ素子１の中空状の巻芯部５には、巻芯部５とほぼ同じ径を 有し、かつコンデンサ素子１の長軸方向とほぼ同じ長さの円筒状の形状記憶合金 １１を配置している。もちろん、巻芯部５に収納される形状記憶合金１１は、円 筒状に限定されるものではなく、長寸状であれば良い。たとえば、棒状、針状、 角柱柱、板状等が挙げられる。また、形状記憶合金１１の径は、巻芯部５の径と ほぼ同じでなく、それより小径であっても良い。

【００１４】 また、図２に示すように、この形状記憶合金１１は所定温度に達すると、Ｓ字 状に変形するようにあらかじめ記憶させてから巻芯部５に配置する。もちろん形 状記憶合金１１の変形後の形態は、これに限らずたとえばＵ字状に変形するもの など、コンデンサ素子１の内部に食い込むように変形するものであれば良い。

【００１５】 なお、上記の所定温度とは、形状記憶合金１１が変形を開始する温度である。 形状記憶合金１１の変形開始温度は、電解コンデンサの使用温度範囲の上限より も高い温度に設定すると良い。そして、この所定温度は、電解コンデンサの使用 目的、構成材料の耐熱性などに合わせて適宜設定できるものであり、一般には１ ５０℃〜２５０℃の範囲であることが望ましい。

【００１６】 以上により、この実施例では図２及び図３に示すように、電解コンデンサの外 装ケース７の内部が所定温度に達すると、コンデンサ素子１の中空状の巻芯部５ に配置されたＳ字状に変形する円筒状の形状記憶合金１１が、変形するとともに 、緊密に巻き取られたコンデンサ素子１の内部に食い込んで、コンデンサ素子１ の陽極箔２とセパレータ４と陰極箔３とからなる層に貫通孔１２をあける。この とき、コンデンサ素子１の内部に突き刺さった形状記憶合金１１は、その周辺の 陽極箔２と陰極箔３とにバリ１３を生じさせると同時に、陽極箔２のバリ１３と 陰極箔３のバリ１３とを接触させて、電解コンデンサをショート状態にする。こ のとき、電解コンデンサの外部端子８に直列にヒューズなどの保護装置を配備し ていた場合、電解コンデンサのショートにともなう大電流が保護装置を作動させ て電解コンデンサを外部回路から遮断する。

【００１７】 また、本実施例の形状記憶合金１１は、巻芯部５とほぼ同じ径を有し、かつコ ンデンサ素子１の長軸方向とほぼ同じ長さであるので、この場合には、コンデン サ素子１の巻芯の役割も果たし、コンデンサ素子１の巻き緩み等も防止できる。

【００１８】 さらに本実施例では、円筒状のコンデンサ素子を例にとって説明したが、コン デンサ素子は楕円筒状に形成しても本考案の実施に差し支えない。この場合、外 装ケース、封口板ともにコンデンサ素子の外観形状に適合したものを用いる。

【００１９】 なお、本実施例の形状記憶合金１１には、円筒状のものを用いたが、これに限 定されるものではなく、たとえば円筒状の形状記憶合金の端部を円錐状に成形し てその先端を先鋭にしても良い。この場合、本実施例の円筒状の形状記憶合金に 比べて、コンデンサ素子内部に食い込み易くなる。

【００２０】

【考案の効果】

以上のようにこの考案は、陽極箔とセパレータと陰極箔とを積層して、円筒状 に巻き取って形成されるコンデンサ素子の中空状の巻芯部に、長寸状の変形自在 の形状記憶合金を配置している。このため、電解コンデンサに異常電圧などが印 加されて、電解コンデンサ内部が所定温度に達すると、形状記憶合金が変形して 、コンデンサ素子の内部に食い込むのと同時に、陽極箔と陰極箔とを接触させて 、電解コンデンサをショート状態にする。このとき、電解コンデンサの外部端子 に直列にヒューズなどの保護装置を配備しておけば、ショートにともなう大電流 が保護装置を作動させて電解コンデンサを外部回路から遮断するとともに電解コ ンデンサの電気的機能を速やかに停止させて、外装ケース内のガスの発生を抑制 する。したがって、従来のように防爆弁の開弁にともなう外装ケース内容物の飛 散等が無くなり、電解コンデンサの安全性が向上する。

【００２１】 また、棒状の形状記憶合金が配置されるコンデンサ素子の巻芯部は、通常の円 筒状のコンデンサ素子を巻き取って形成する際に、その構造上生じてしまう巻芯 部を利用しているので、電解コンデンサの構造を全く変更することなく非常に簡 易な構造で電解コンデンサの安全性が図れる。

【００２２】 そのうえ、通常の電解コンデンサの構造を変更することがないので、従来の電 解コンデンサの製造設備をそのまま利用することができ、製造コストの上昇を抑 えることができる。

【００２３】 さらに、形状記憶合金が配置される巻芯部は、電解コンデンサに異常電圧など がかかった場合に、電解コンデンサの中で最も発熱が激しい箇所なので、形状記 憶合金は異常温度を速やかに感じとることができ、電解コンデンサの信頼性が向 上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の電解コンデンサの断面図であ
る。

【図２】本考案の実施例の形状記憶合金が変形した場合
の電解コンデンサの断面図である。

【図３】図２の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１ コンデンサ素子 ２ 陽極箔 ３ 陰極箔 ４ セパレータ ５ 巻芯部 ６ 電極タブ ７ 外装ケース ８ 外部端子 ９ 封口板 １０ リベット １１ 形状記憶合金 １２ 貫通孔 １３ バリ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極箔とセパレータと陰極箔とを積層し
   て、円筒状に巻き取って形成されるコンデンサ素子の中
   空状の巻芯部に、長寸状の変形自在の形状記憶合金を配
   置したことを特徴とする電解コンデンサ。