JPH0637568A - 電解コンデンサ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常電圧が加わって電極間短絡が生じた場合
にも、発煙や発火等を呈することがなく、発火による壊
滅的な状態を未然に防止した電解コンデンサ回路を提供
する。 【構成】 一端子側が共通化された複数の電解コンデン
サ（４１、４２、４３・・・４Ｎ）と、各電解コンデン
サの他端子と電源（１６）側との間に順方向を成して前
記電解コンデンサ毎に接続された第１のダイオード（８
１、８２、８３、９１、９２）と、前記電解コンデンサ
の他端子と負荷（１８）側との間に順方向を成して前記
電解コンデンサ毎に接続された第２のダイオード（１２
１、１２２、１２３、１３１、１３２）とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の電解コンデンサ
を用いて特定の静電容量を実現した電解コンデンサ回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサは、耐圧を越える異常電
圧が加わると、電極間短絡を生じ、異常電流が増加する
とともにガスの異常発生によって内圧が高まり、防爆弁
の開弁や発煙ないし発火を生じることが知られている。
防爆弁は、外装ケース内の異常内圧の上昇で爆発に至る
前に開弁させることにより、爆発を未然に防止する安全
弁である。しかしながら、このような防爆弁が動作する
と、内部ガスや飛散した内容物が外気に触れて発火する
ことになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電解コンデンサの発煙ないし発火は、静電容量の大きい
もの程、発生頻度が高くなる傾向がある。これは、明ら
かに内部エネルギの大きさに依存していると考えられ
る。

【０００４】そこで、本発明は、異常電圧が加わって電
極間短絡が生じた場合にも、発煙や発火等を呈すること
がなく、発火による壊滅的な状態を未然に防止した電解
コンデンサ回路を提供することを目的とする。

【０００５】また、本発明の他の目的は、並列化した複
数の電解コンデンサを以て一つの電解コンデンサ装置を
構成する電解コンデンサ回路を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電解コンデンサ
回路は、一端子側が共通化された複数の電解コンデンサ
（４１、４２、４３・・・４Ｎ）と、各電解コンデンサ
の他端子と電源（１６）側との間に順方向を成して前記
電解コンデンサ毎に接続された第１のダイオード（８
１、８２、８３、９１、９２）と、前記電解コンデンサ
の他端子と負荷（１８）側との間に順方向を成して前記
電解コンデンサ毎に接続された第２のダイオード（１２
１、１２２、１２３、１３１、１３２）とを備えたこと
を特徴とする。

【０００７】また、本願発明の電解コンデンサ回路は、
一端子側が共通化された複数の電解コンデンサ（４１、
４２、４３・・・４Ｎ）の他端子と電源（１６）側との
間に順方向を成して前記電解コンデンサ毎に接続された
第１のダイオード（８１、８２、８３、９１、９２）を
介して形成された第１の端子（入力端子１０、１１）
と、前記電解コンデンサの他端子と負荷（１８）側との
間に順方向を成して前記電解コンデンサ毎に接続された
第２のダイオード（１２１、１２２、１２３、１３１、
１３２）を介して形成された第２の端子（１４、１５）
を備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の電解コンデンサ回路では、複数の電解
コンデンサを以て必要な静電容量が実現される。即ち、
その静電容量をＣｍとし、電解コンデンサの並列数をｎ
とすると、各電解コンデンサの容量はＣｍ／ｎとなり、
その並列数ｎに応じて低容量となる。各電解コンデンサ
に蓄積されるエネルギである電荷Ｑは、静電容量と加え
られる電圧との積で与えられるから、この場合、Ｖ・Ｃ
ｍ／ｎとなる。そして、並列化した場合の各電解コンデ
ンサに蓄積される電荷は、総電荷Ｑの１／ｎであるか
ら、並列数ｎに依存して低下し、並列化されている各電
解コンデンサに分配される。したがって、小容量の電解
コンデンサを並列化した場合には、短絡事故に伴う発
熱、発煙、発火の危険性は低減し、安全性が高くなる。

【０００９】そして、各電解コンデンサには、第１及び
第２のダイオードが併設されて並列回路が形成されてい
る。即ち、電源側から見ると、第１のダイオードを介し
て各電解コンデンサが並列化され、また、負荷側から見
ると、第２のダイオードを介して電解コンデンサが並列
化されている。その結果、各電解コンデンサは、給電及
びエネルギの放出側では互いに並列化されていながら、
第１及び第２のダイオードを以て互いに絶縁状態に設定
されている。仮に、一つの電解コンデンサが短絡したと
しても、電源とその電解コンデンサとの間での事故に止
まり、他の電解コンデンサは依然として健全な状態で給
電を受け、負荷に対する電荷供給を維持することができ
る。しかも、一つの電解コンデンサの短絡事故は、その
電解コンデンサの容量が低いため、壊滅的な事故に発展
することがないのは前述の通りである。

【００１０】また、本発明の電解コンデンサ回路は、複
数の電解コンデンサを以て独立した第１及び第２の端子
からなる入出力端子を備えた電解コンデンサ装置として
構成でき、従来の大容量の電解コンデンサとしての機能
を備えて短絡事故による発煙や発火を確実に抑制でき、
しかも、電解コンデンサの設置個数に比例した所望の静
電容量を得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例を参照し
て詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の電解コンデンサ回路の一
実施例を示している。この電解コンデンサ回路２には、
複数の電解コンデンサとして３個の電解コンデンサ４
１、４２、４３が併設され、その一端子側は共通化され
て共通端子６が形成されている。この実施例では、各電
解コンデンサ４１、４２、４３の陰極端子を共通化して
いる。

【００１３】各電解コンデンサ４１、４２、４３の陽極
端子には一方向を成す第１のダイオード８１、８２、８
３が個別に直列に接続されており、そのアノード側は共
通に接続されて第１の端子として給電側を成す入力端子
１０が形成されているとともに、ダイオード８１、８
２、８３とは逆方向を成す第２のダイオード１２１、１
２２、１２３が個別に直列に接続され、そのカソード側
には共通に接続された第２の端子として負荷側端子を成
す出力端子１４が形成されている。即ち、入力端子１０
と共通端子６との間には、ダイオード８１、８２、８３
を介して各電解コンデンサ４１、４２、４３が並列回路
を成し、また、出力端子１４と共通端子６との間には、
ダイオード１２１、１２２、１２３を介して各電解コン
デンサ４１、４２、４３が並列回路を成している。即
ち、電解コンデンサ回路２は、コンデンサ４１、４２、
４３、ダイオード８１、８２、８３及びダイオード１２
１、１２２、１２３を備えて、従来の大容量の電解コン
デンサと等価な機能を以て一つの回路ユニットを構成し
ているのである。

【００１４】そして、入力端子１０と共通端子６との間
には電源１６が接続され、出力端子１４と共通端子６と
の間には負荷１８が接続されている。したがって、電源
１６側から見れば、ダイオード８１、８２、８３を通し
て各電解コンデンサ４１、４２、４３が並列回路を成す
とともに、ダイオード８１、８２、８３及びダイオード
１２１、１２２、１２３を介して負荷１８が接続されて
いる。これを負荷１８側から見れば、ダイオード１２
１、１２２、１２３を通して並列化された電解コンデン
サ４１、４２、４３が電源１６とともにエネルギの供給
源を構成していることになる。

【００１５】このような構成によれば、必要とする静電
容量Ｃは、３個の電解コンデンサ４１〜４３を以て実現
され、その個数ｎ＝３との関係で各電解コンデンサ４１
〜４３の静電容量Ｃ／３は小容量化することになる。そ
して、各電解コンデンサ４１〜４３に蓄積されるエネル
ギ、即ち、電荷Ｑは、端子電圧をＶとすると、ＶＣ／３
となり、単一の電解コンデンサを用いた場合に比較し、
１／３となる。したがって、仮に短絡事故が生じたとし
ても、各電解コンデンサ４１〜４３に蓄積されているエ
ネルギが小さいため、発火等の危険性はなく、壊滅的な
事故への発展を未然に防止できる。また、回路設計上か
ら見れば、単一の電解コンデンサを以て必要容量を設定
することは、電解コンデンサの定格や回路条件等によっ
て選択する必要があるが、小容量の電解コンデンサ４１
〜４３を以て所望容量を設定することは非常に容易であ
り、回路設計上も有利である。実施例では、３個の電解
コンデンサ４１〜４３で構成しているが、ｎ個の電解コ
ンデンサ４１〜４Ｎで構成すれば、必要な静電容量Ｃに
対して各電解コンデンサ４１〜４Ｎの容量はＣ／ｎとな
り、蓄積電荷量Ｑ／ｎとなることは明らかである。

【００１６】次に、ダイオード８１〜８３、ダイオード
１２１〜１２３による短絡事故の波及阻止について説明
する。図２の（Ａ）は、図１に示す電解コンデンサ回路
２からダイオード８１〜８３及びダイオード１２１〜１
２３を除いて並列回路としたものである。図２の（Ａ）
に示す電解コンデンサ回路２において、電源１６から異
常電圧が加わり、電解コンデンサ４１に短絡を生じたと
する。このとき、正常な電解コンデンサ４２、４３の端
子間は、短絡した電解コンデンサ４１を通して短絡さ
れ、電解コンデンサ４２、４３側から蓄積電荷の放電に
よる短絡電流ｉｓが急激に流れ、連鎖的に電解コンデン
サ４２、４３も破壊されるおそれがある。この場合、各
電解コンデンサ４１〜４３の容量は、単一の電解コンデ
ンサによって必要静電容量を設定した場合に比較して１
／３となることから、エネルギの蓄積も１／３程度に低
減されており、発火等の危険性がないことは前述の通り
である。

【００１７】また、図２の（Ｂ）は、図１に示す電解コ
ンデンサ回路２からダイオード１２１、１２２、１２３
を除いて並列回路を構成したものである。この電解コン
デンサ回路２において、電解コンデンサ４１に短絡を生
じたとする。この場合、ダイオード８１、８２、８３
は、各電解コンデンサ４１〜４３に対して絶縁回路を構
成するが、出力端子１４側の迂回路を通して電解コンデ
ンサ４１と電解コンデンサ４２、４３に短絡回路が構成
される。この結果、正常な電解コンデンサ４２、４３の
端子間は、短絡した電解コンデンサ４１を通して短絡さ
れ、電解コンデンサ４２、４３側から短絡電流ｉｓが急
激に流れ、連鎖的に電解コンデンサ４２、４３も破壊さ
れるおそれがある。

【００１８】また、図３は、図１に示す電解コンデンサ
回路２からダイオード８１、８２、８３を除いて並列回
路を構成したものである。この電解コンデンサ回路２に
おいて、電解コンデンサ４１に短絡を生じたとする。こ
の場合、ダイオード１２１、１２２、１２３は、各電解
コンデンサ４１〜４３に対して絶縁回路を構成するが、
入力端子１４側の迂回路を通して電解コンデンサ４１と
電解コンデンサ４２、４３に短絡回路が構成される。こ
の場合も、正常な電解コンデンサ４２、４３の端子間
は、短絡した電解コンデンサ４１を通して短絡される結
果、電解コンデンサ４２、４３側から短絡電流ｉｓが急
激に流れ、連鎖的に電解コンデンサ４２、４３も破壊さ
れるおそれがある。

【００１９】これに対し、図１に示す電解コンデンサ回
路２では、ダイオード８１〜８３、ダイオード１２１〜
１２３が設置されているので、電解コンデンサ４１〜４
３は独立した状態に保持され、何れか１つ又は複数のも
のが短絡事故を生じても、その短絡が他の電解コンデン
サ４１〜４３に波及することが確実に防止される。そし
て、各ダイオード８１〜８３又はダイオード１２１〜１
２３の耐電圧が各電解コンデンサ４１〜４３に加算され
るため、電解コンデンサ４１〜４３を並列化した場合に
比較し、逆耐圧が高くなる利点もある。

【００２０】次に、図４は、本発明の電解コンデンサ回
路の具体的な実施例を示している。図１に示す電解コン
デンサでは、３個の電解コンデンサ４１、４２、４３を
用いて一つの回路ユニットを構成しているが、図４に示
す電解コンデンサ回路２は、外装ケース２０に基板２２
が設置され、複数（Ｎ個）の電解コンデンサ４１、４
２、４３・・・４Ｎを設置して並列化するとともに、一
つの電解コンデンサ装置を構成したものである。そし
て、外装ケース２０の上面部には、共通端子６、入力端
子１０及び出力端子１４が形成されており、各電解コン
デンサ４１〜４Ｎの静電容量をＣとすると、ｎ×Ｃの値
の合成静電容量Ｃｏが得られる。そして、電解コンデン
サ４１〜４Ｎの実装形態は、実施例のような縦型横配列
だけなく、縦方向への積上げの組合せや横方向に寝かせ
た平板状配列等、種々の形態を取ることができる。

【００２１】次に、本発明の電解コンデンサ回路には、
共通端子及び入出力端子の形成形態、電解コンデンサの
直並列化、電解コンデンサの直並列化の選択化等につい
て次のような実施例が考えられる。

【００２２】ａ．共通端子及び入出力端子の形成形態 図１に示した実施例では、電解コンデンサ４１〜４３側
の陰極端子に共通端子６、その陽極端子にダイオード８
１〜８３、ダイオード１２１〜１２３を接続して入力端
子１０及び出力端子１４を形成したが、図５に示すよう
に、電解コンデンサ４１、４２の正極側端子に共通端子
７、その負極側に入力端子１１、出力端子１５を形成し
てもよい。この場合には各電解コンデンサ４１、４２の
陰極端子と入力端子１１との間に電源１６に対して順方
向を成す第１のダイオード９１、９２、各電解コンデン
サ４１、４２の陰極端子と出力端子１５との間に電解コ
ンデンサ４１、４２と負荷１６との間で順方向、即ち、
ダイオード９１、９２とは逆方向を成す第２のダイオー
ド１３１、１３２を電解コンデンサ４１、４２毎に接続
したものである。

【００２３】ｂ．電解コンデンサの直並列化 図６に示すように、各電解コンデンサ４１、４２に対し
て個別に電解コンデンサ５１、５２を直列に接続しても
よく、このようにすれば、電解コンデンサ４１、５１又
は電解コンデンサ４２、５２の各耐圧の積み上げによっ
て高耐圧化が実現される。

【００２４】ｃ．電解コンデンサの直並列化の選択化 図７に示すように、この電解コンデンサ回路２は、電解
コンデンサ４１、４２に対して電解コンデンサ５１、５
２を設置し、ａ、ｂ点間の接続を選択できるようにして
もよい。そして、この直並列の選択とともに、電解コン
デンサ４１、４２又は電解コンデンサ５１、５２の短絡
を防止するため、共通端子を省略するとともに、各陽極
側には入力端子１０及び出力端子１４、各陰極側には入
力端子１１及び出力端子１５を設置し、入力端子１０側
にはダイオード８１、８２、出力端子１４側にはダイオ
ード１２１、１２２、また、入力端子１１側にはダイオ
ード９１、９２、出力端子１５側にはダイオード１３
１、１３２をそれぞれ接続している。このような電解コ
ンデンサ回路２によれば、ａ、ｂ間を開状態とすれば、
図６に示した電解コンデンサ回路２と同様に電解コンデ
ンサ４１、５１の直列回路と電解コンデンサ４２、５２
の直列回路の並列化が行なわれ、また、ａ、ｂ間が閉状
態（図７の回路）では、電解コンデンサ４１、４２の並
列回路と電解コンデンサ５１、５２の並列回路の直列化
が行なわれることになる。ａ、ｂ間に図示しないスイッ
チを挿入し、回路接続を選択するようにすれば、所望の
直並列化の選択が容易である。

【００２５】なお、図１、図５ないし図７に示す実施例
では、電解コンデンサの２ないし４個の並列又は直並列
化を例に取って説明したが、本発明は、５以上の電解コ
ンデンサの直並列化にも適用できるものであり、実施例
の回路に限定されるものではない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。 ａ．小容量の電解コンデンサを用いて所望の容量ないし
高容量化を実現できるとともに、異常電圧時に短絡を生
じても、発火や発煙を防止でき、壊滅的な破壊事故を未
然に防止できる。 ｂ．生産効率が高く、汎用品である電解コンデンサを用
いて高容量化を図ることができるので、生産性を高める
ことができる。 ｃ．複数の電解コンデンサを用いた場合、その実装形態
は任意にでき、単一の高容量の電解コンデンサに比較し
て使用目的に応じた外観形状を取ることができる。 ｄ．電解コンデンサの容量及びその個数に応じた静電容
量を実現でき、個数設定で標準化することができる。 ｅ．並列化された電解コンデンサには個別にダイオード
が直列化されているため、電解コンデンサにダイオード
の耐圧が加わるので、逆耐圧を増強でき、安全性をより
高めることができる。 ｆ．また、複数の電解コンデンサを含んで入出力端子を
備えた独立した電解コンデンサ装置を構成でき、従来の
大容量の電解コンデンサと同様に一つの素子として構成
でき、可搬性を備え、しかも、任意の接続形態を取るこ
とができ、種々の回路装置に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解コンデンサ回路の一実施例を示す
回路図である。

【図２】図１に示した電解コンデンサ回路の動作を説明
するための回路図である。

【図３】図１に示した電解コンデンサ回路の動作を説明
するための回路図である。

【図４】本発明の電解コンデンサ回路の一実施例を示す
斜視図である。

【図５】本発明の電解コンデンサ回路の他の実施例を示
す回路図である。

【図６】本発明の電解コンデンサ回路の他の実施例を示
す回路図である。

【図７】本発明の電解コンデンサ回路の他の実施例を示
す回路図である。

【符号の説明】

２ 電解コンデンサ回路 １０、１１ 入力端子 １４、１５ 出力端子 １６ 電源 １８ 負荷 ４１、４２、４３・・・４Ｎ 電解コンデンサ ８１、８２、８３、９１、９２ 第１のダイオード １２１、１２２、１２３、１３１、１３２ 第２のダイ
オード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端子側が共通化された複数の電解コン
   デンサと、 各電解コンデンサの他端子と電源側との間に順方向を成
   して前記電解コンデンサ毎に接続された第１のダイオー
   ドと、 前記電解コンデンサの他端子と負荷側との間に順方向を
   成して前記電解コンデンサ毎に接続された第２のダイオ
   ードと、 を備えたことを特徴とする電解コンデンサ回路。