JPH08335536A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケースに密封収容される電解コンデンサにお
いて、ケースの外観変形を抑制し、且つケース内の圧力
上昇を原因とする安全装置の開放動作を防ぐことによ
り、コンデンサの長寿命化を図る。 【構成】 コンデンサ素子１をケース５に収容し封口板
３により密閉してなる電解コンデンサにおいて、ケース
５底部にケース５内部におけるガス圧力の上昇により開
放動作を行う安全装置６を設ける。前記封口板３は、ゴ
ム部１０とフェノール樹脂積層板８とを張り合わせた構
造からなり、フェノール樹脂積層板８に直径３ｍｍの孔
で貫通させることにより、ガス透過部としてフェノール
樹脂積層部貫通孔９を設けている。フェノール樹脂積層
部貫通孔９は、ケース１内のガスを透過させると共に安
全装置６に開放動作を起こさせる圧力よりも強い開放強
度を持つようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、安全装置を備えたケー
スに密封収容される電解コンデンサに係り、特に、経時
変化によるケース外観変化を抑制してコンデンサ寿命の
改善を図る電解コンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品に関しては、小型・高性
能化と共に信頼性の向上が要求されている。中でもアル
ミニウム電解コンデンサは高い需要を得ており、完成品
に対する信頼性を重視する傾向がますます強まってきて
いる。そのため、高い信頼性に応えるべく様々な改良が
進められているが、その１つとして、内部ガスの急激な
圧力上昇を防止する安全装置を備えた電解コンデンサが
知られている。

【０００３】ここで、安全装置を備えた電解コンデンサ
の従来例について、図４を参照して具体的に説明する。
図に示すように、電解コンデンサは、ケース５にコンデ
ンサ素子１が密封収容されて構成されている。コンデン
サ素子１は、高純度アルミニウム箔からなる一対の陽極
箔と陰極箔に、同じくアルミニウムからなる一対の内部
引出端子２が接続され、前記一対の陽極箔・陰極箔相互
間にスペーサとしてコンデンサ紙を介在しつつ巻回して
構成される。また、コンデンサ素子１は、アルミニウム
の陽極箔・陰極箔の表面積を拡大させるために、表面を
エッチング液等により電気化学的に粗面化させている。
さらに、陽極箔には誘電体酸化皮膜が生成されている。

【０００４】一方、ケース５は円筒状の金属から構成さ
れ、上部側に開口部５ａが形成され、底部側に安全装置
６が設けられている。ケース５の開口部５ａにはコンデ
ンサ素子１をケース５に密封するための封口板３が設け
られている。この封口板３には封口板３の表裏両面に突
出するようにリベット部４が貫通して設けられている。
さらにリベット部４の上部には外部引出端子７が取付け
られている。

【０００５】以上の電解コンデンサは次のようにして組
立てられている。まず、コンデンサ素子１に駆動用電解
液を含浸し、続いて、内部引出端子２に封口板３の裏面
側に突出したリベット部４を接続した状態で、コンデン
サ素子１をケース５に収容する。最後に、ケース５の開
口部５ａに封口板３を巻締め加工により食い込ませ、ケ
ース５にコンデンサ素子１を密封収容する。

【０００６】上記電解コンデンサでは、ケース５底部の
安全装置６が、逆電圧、過電圧等の異常電圧によりケー
ス５内部で急激な圧力上昇が生じたとき、開放動作を行
うようになっている。そのため、安全装置６が開放動作
を行うことにより、異常電圧によるケース５内の急激な
圧力上昇を防止することができ、優れた安全性、信頼性
を得ることができる。またケース５を密閉しているた
め、ケース５内部のコンデンサ素子１を外気と遮断する
ことができる。したがってコンデンサ素子１やこれに含
浸される駆動用電解液が湿気によって劣化することを防
止できる。

【０００７】また、上記の従来例とは別のタイプの電解
コンデンサとして、ケース底部に安全装置を設けるので
はなく、安全装置としての機能を果たす貫通孔を封口板
に設けたものも存在している。この貫通孔は直径が６ｍ
ｍ程度の孔であり、通常は閉じており、逆電圧、過電圧
等の異常電圧によって開放するように構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電解コンデ
ンサにおいてはその使用により経時変化が生じることは
避けられない。電解コンデンサの経時変化としては、陽
極箔表面の誘電体酸化皮膜の劣化や駆動用電解液の劣
化、さらにはコンデンサ素子から発生する水素ガスによ
って起こるケースの外観変形といったものがある。この
ような経時変化に伴って、静電容量、損失、漏れ電流と
いった電解コンデンサ特性が経時的に劣化することは免
れない。そして、劣化によりコンデンサ特性が所定の規
格を外れた時点でそのコンデンサが寿命に達したことに
なる。したがって、コンデンサの寿命を延ばすために
は、電解コンデンサの経時変化を抑制することが重要で
ある。

【０００９】例えば前述したケース密閉タイプの電解コ
ンデンサでは、コンデンサ素子から発生するガスによる
ケースの外観変形が問題となっている。すなわち、コン
デンサ素子がケースに密閉されているので、コンデンサ
素子からのガスがケース外部に逃げることができない。
そのため、電解コンデンサの使用時間に比例してケース
内の圧力は上昇し続けることになる。この結果、ケース
内の圧力上昇によりケース底部が外側に膨らむように変
形し、実装状態によっては周辺機器に抵触して周辺機器
が変形、損傷するおそれがあった。このようにケースの
外観変形が生じた場合、たとえコンデンサ特性の劣化程
度が小さく特性が許容範囲内であっても、優れた信頼性
を維持するために、この時点をコンデンサの寿命として
考えなければならなかった。

【００１０】また、異常電圧により開放動作を行う安全
装置のみを備えた電解コンデンサでは、ケース内の圧力
上昇が進むと、次のような深刻な事態を招いた。すなわ
ち、ケース内に蓄積されたガスの圧力が高まり、この圧
力が安全装置の開放強度を越えると、安全装置は異常電
圧に関係なく開放動作を行う。これにより、ケース内の
ガスや駆動用電解液がケースの外に吹き出す。このと
き、電解コンデンサの外部引出端子が電子回路基板に密
着していると、吹き出したガスや駆動用電解液により電
子回路基板上のパターン配線が短絡したり焼損したりす
るおそれがあり、周辺機器に大きな損傷を与える危険が
あった。

【００１１】さらに、封口板に直径６ｍｍ程度の貫通孔
を形成した電解コンデンサにおいても、この貫通孔が安
全装置として働く限り、同様の問題を抱えていることに
変わりない。つまり、ケース内の圧力が高まって貫通孔
の開放強度を越えると、該貫通孔が開放動作を行い、開
放された貫通孔からケース内のガスや駆動用電解液がケ
ース外に漏れ出すことになる。前述したように、このよ
うなガスや駆動用電解液が電子回路基板上におけるパタ
ーン配線の短絡や焼損、及び周辺機器の損傷を引き起こ
す原因となった。

【００１２】以上のように、ケースに密封収容される従
来の電解コンデンサにおいては、ケース内の圧力上昇に
よりケースの外観変形が進むので、コンデンサ特性が所
定の規格内であっても、高信頼性の維持を図るためには
コンデンサを早い段階で交換せざるを得ず、寿命が短い
という課題があった。また、異常電圧により開放動作を
行う安全装置機能を持つ電解コンデンサの場合、ケース
内の圧力上昇により安全装置機能が働くと、ケース内の
ガスや駆動用電解液がケースから漏れ出して危険だっ
た。

【００１３】本発明は、このような課題を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、ケースに密封収
容される電解コンデンサにおいて、ケースの外観変形を
抑制し、且つケース内の圧力上昇を原因とする安全装置
の開放動作を防ぐことにより、コンデンサの長寿命化を
図ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔間
にスペーサを介在しつつ巻回してコンデンサ素子を形成
し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸して開口
部を有するケースに収容し前記開口部を封口板により密
閉してなる電解コンデンサにおいて、前記ケース底部に
前記ケース内部におけるガス圧力の上昇により開放動作
を行う安全装置を設け、前記封口板に前記ケース内のガ
スを透過させると共に前記安全装置に開放動作を起こさ
せる圧力よりも強い開放強度を持つガス透過部を設けた
ことを特徴とする。

【００１５】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は次の
通りである。すなわち、コンデンサ素子より発生したガ
スをガス透過部からケース外へ透過させることができ
る。そのため、コンデンサを長時間使用してもケース内
にガスが蓄積されることがなくケース内の圧力上昇を抑
制することができる。したがって、ケースの外観変形を
抑えることができる。

【００１６】また、異常電圧により急激にケース内のガ
ス圧力が上昇した場合、安全装置が開放動作を行うが、
ガス透過部は安全装置に開放動作を起こさせる圧力より
も強い開放強度を持っているので、安全装置が開放動作
を行っても、ガス透過部が開放動作を行うことはない。
したがって、ガス透過部からケース内のガスや駆動用電
解液が漏れ出す心配がなく、電子回路基板上のパターン
配線における短絡や焼損、及び周辺機器の損傷を防止す
ることができる。

【００１７】

【実施例】

（１）実施例の構成 以下、本発明による電解コンデンサの一実施例につい
て、図１，図２に基づき具体的に説明する。図１は本実
施例による電解コンデンサの一例を示す正面断面図、図
２は本実施例による封口板の断面斜視図である。なお、
本実施例の構成は封口板３を除いて図４の従来例と同じ
である。そのため本実施例において図４に示した部材と
同一の部材に関しては同一符号を付し、説明は省略す
る。

【００１８】図１及び図２に示すように、封口板３は、
ゴム部１０と紙基材のフェノール樹脂積層板８とを張り
合わせた構造からなり、フェノール樹脂積層板８に直径
３ｍｍの孔で貫通させることによりフェノール樹脂積層
部貫通孔９を設けている。このフェノール樹脂積層部貫
通孔９はゴム１０部により閉じられている。フェノール
樹脂積層部貫通孔９は、請求項でいうところのガス透過
部であり、ケース１内のガスを透過させると共に安全装
置６に開放動作を起こさせる圧力よりも強い開放強度を
持つようになっている。なお、フェノール樹脂積層板８
はガスの透過率が極めて低いという性質を持っている。
一方、ゴム１０部は耐酸化性に優れ、電気的性質の良い
エチレンプロピレンターポリマーからなる。

【００１９】（２）実施例の作用と効果 続いて、以上のような本実施例による電解コンデンサに
関し、従来の電解コンデンサとの特性比較により、その
作用効果を説明する。すなわち、上述したような本実施
例による電解コンデンサ（本発明品Ａ）と、コンデンサ
素子がフェノール樹脂積層部貫通孔なしの封口板で収容
される従来の電解コンデンサ（従来品Ｂ）とを、定格４
５０Ｖ−４７０μＦの１０５℃用として製造する。な
お、本発明品Ａと従来品Ｂとは、コンデンサ素子１、ケ
ース５及びリベット部４と内部引出端子２との接続は全
く同じであり、両者の相違点はコンデンサ素子１を封口
する封口板３の構造のみである。

【００２０】このような本発明品Ａと従来品Ｂとに対し
１０５℃・４５０Ｖ印加による寿命試験を４０００時間
（ｈ）まで行い、ケース５の寸法変化について調べた。
その結果を図３に示す。

【００２１】この図において、従来品Ｂではコンデンサ
素子１から発生した水素ガスがケース５内に蓄積されて
いくと、ケース５内のガス圧力が上昇して４０００時間
で、ケース５の外形寸法が１．５ｍｍ程度増加する。こ
のように従来品Ｂではコンデンサ素子１から発生した水
素ガスが蓄積していくだけで、これに伴いケース５内の
圧力も上昇するため、該内圧によりケース５の外形寸法
が著しく変化する。

【００２２】一方、本発明品Ａでは、コンデンサ素子１
から発生した水素ガスがフェノール樹脂積層部貫通孔９
からゴム部１０を通って透過し、そのためケース５内の
圧力上昇は緩やかであり、ケース５の外形寸法の変化を
従来品Ｂのそれに比べて１／３に抑制することができ
た。

【００２３】以上の試験結果からもわかるように、本実
施例の電解コンデンサによれば、ガス透過率の極めて低
いフェノール樹脂積層板８の一部にフェノール樹脂積層
部貫通孔９を設け、ここをゴム部１０で封口してガス透
過部としたことにより、コンデンサ素子１より発生した
水素ガスをフェノール樹脂積層部貫通孔９からケース５
の外へ透過させることができる。そのため、コンデンサ
を長時間使用してもケース５内にガスが蓄積されること
がなくケース５内の圧力上昇を抑制することができる。
したがって、ケース５の外観変形を抑えることができ
る。その結果、ケース５による周辺機器への抵触を防ぐ
ことができ、ケースの外観変形が生じただけでコンデン
サの寿命としていた従来例に比べ、優れた信頼性を確保
しつつコンデンサの寿命を大幅に延ばすことができる。

【００２４】また、本実施例の電解コンデンサはケース
５底部に安全装置６を有しているため、逆電圧や過電圧
などの異常電圧が発生してケース５内のガス圧力が急激
に上昇した場合、この安全装置６が開放動作を行うよう
になっている。このとき、直径３ｍｍのフェノール樹脂
積層部貫通孔９は安全装置６に開放動作を起こさせる圧
力よりも強い開放強度を持っているため、安全装置６が
開放動作を行ったとしても、この貫通孔９が開放動作を
行うことはない。したがって、貫通孔９からケース５内
のガスや駆動用電解液が漏れ出すおそれがない。この結
果、電子回路基板上のパターン配線において短絡や焼損
が生じることがなく、さらには周辺機器の損傷を防止す
ることができる。しかも本実施例では、経時変化でケー
ス５内に蓄積されるガスをフェノール樹脂積層部貫通孔
９から透過させてケース５内の圧力上昇を抑制している
ため、ケース５内の圧力上昇を原因として安全装置６が
開放動作を行うことがない。したがって、安全装置６は
異常電圧により急激な圧力上昇時以外は開放動作を行う
ことになく、電解コンデンサの寿命を縮めることがな
い。

【００２５】（３）他の実施例 なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく、封口板の具体的な構成はケースに具備した安全装
置を開放する圧力よりもガス透過部の開放強度の方が大
きい範囲であれば適宜変更可能であり、例えば、上記実
施例のおけるフェノール樹脂積層部貫通孔９の大きさや
設置数は、コンデンサ素子１から発生するガスの量によ
り適宜増減することができる。また、フェノール樹脂積
層部貫通孔９を形成する位置も封口板３の端部など適宜
選択可能である。さらにフェノール樹脂積層部貫通孔９
を封口するゴム部１０に関しても、コンデンサ素子１か
ら発生するガスの種類や量によって、その厚さ寸法や材
料などを変更することが可能である。

【００２６】また本発明の電解コンデンサでは、ケース
内部の構成についても適宜変更可能である。例えば、コ
ンデンサ素子の電極や引出端子がアルミニウムからなる
ことに限定されるものではなく、他の材料、例えばタン
タルやニオブ、チタン、マグネシウム、ジルコニウムな
どからなる電極や端子を使用した場合でも同様の効果を
得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の電解コンデ
ンサによれば、コンデンサ素子から発生したガスをガス
透過部から透過させてケース内部の圧力上昇を抑制する
ことにより、ケースの外観変形を抑制し、且つケース内
の圧力上昇を原因とする安全装置の開放動作を防ぐこと
ができ、コンデンサの長寿命化を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解コンデンサの一実施例を示す正面
断面図。

【図２】本実施例における封口板の断面斜視図。

【図３】本実施例における電解コンデンサの特性図。

【図４】従来技術の電解コンデンサを示す正面断面図。

【符号の説明】

１…コンデンサ素子 ２…内部引出端子 ３…封口板 ４…リベット部 ５…収容ケース ６…安全装置 ７…外部引出端子 ８…フェノール樹脂積層板 ９…フェノール樹脂積層部貫通孔 １０…ゴム部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔間に
   スペーサを介在しつつ巻回してコンデンサ素子を形成
   し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸して開口
   部を有するケースに収容し、さらに前記開口部を封口板
   により密閉してなる電解コンデンサにおいて、 前記ケース底部に前記ケース内部におけるガス圧力の上
   昇により開放動作を行う安全装置を設け、 前記封口板に前記ケース内のガスを透過させると共に前
   記安全装置に開放動作を起こさせる圧力よりも強い開放
   強度を持つガス透過部を設けたことを特徴とする電解コ
   ンデンサ。