WO2011122038A1 - 電解コンデンサ - Google Patents
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Classifications
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
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Definitions
- the present invention relates to an electrolytic capacitor used in an electronic device.
- the organic solvent constituting the electrolytic solution impregnated in the capacitor element is vaporized due to a temperature rise inside the electric field capacitor, and hydrogen is also generated by an electrochemical reaction. Since gas is generated, the internal pressure of the outer case increases. If there is no gas discharge port at this time, if the internal pressure of the outer case exceeds the sealing force of the outer case sealing member, the sealing member may come off the outer case and jump out of the outer case, or the outer case may jump off. .
- a mechanical fragile part consisting of a thin part is usually provided on the bottom surface of the outer case, and when the internal pressure of the outer case rises abnormally, the mechanical fragile part breaks and the internal pressure is reduced. Since it is opened and the vaporized electrolyte and hydrogen gas are released to the outside from the open part, the sealing member does not come out of the outer case and jumps out of the outer case as described above, and the outer case does not jump. Is.
- Patent Document 1 an electrolytic capacitor as described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 01-129819 (Patent Document 1) has been proposed.
- the bottom surface of the outer case in which the pressure release mechanism is formed is covered with a covering material (sponge or felt material) that absorbs electrolyte and has air permeability.
- a covering material sponge or felt material
- Patent Document 2 a capacitor element impregnated with an electrolytic solution, a bottomed cylindrical outer case containing the capacitor element, and a capacitor element A granular gel having a property of gelling an electrolyte solution above a pressure release mechanism provided on the bottom surface of the exterior case, which includes a pair of lead wires and a sealing member that seals the opening of the exterior case
- An electrolytic capacitor in which an agent is arranged has also been proposed.
- a granular gelling agent having a property of gelling an electrolytic solution is disposed above the pressure release mechanism provided on the bottom surface of the outer case.
- the pressure release mechanism is activated when an overvoltage higher than the rated voltage is applied. Hydrogen gas is ejected, but since the granular gelling agent is arranged above the pressure release mechanism, the gelling amount of the electrolyte per unit volume is increased due to the expansion of the surface area of the gelling agent.
- the electrolytic capacitor disclosed in the above-mentioned patent document has a function of preventing the electrolytic solution from being released to the outside of the outer case by the electrolytic solution absorbent when the pressure release mechanism is opened.
- the inside of the outer case is at a high internal pressure, so that hydrogen gas and the vaporized electrolyte are released vigorously from the pressure release mechanism.
- hydrogen gas or vaporized electrolyte easily breaks through the electrolyte absorbent in a straight line and is easily ejected to the outside. In such a state, the electrolyte absorbent at a position deviating from the straight line may not exhibit the function of absorbing the vaporized electrolyte.
- the present invention increases the absorption efficiency of the electrolytic solution vaporized by the electrolyte absorbent and the like, and even when the pressure release mechanism of the electrolytic capacitor is released, the electrolytic solution is released from the pressure release mechanism. It aims at providing the electrolytic capacitor which prevents.
- the electrolytic capacitor of the present invention is obtained by impregnating a capacitor element in which an anode foil and a cathode foil are wound or laminated with a separator interposed therebetween, and storing the electrolyte in a bottomed cylindrical outer case.
- the outer case is provided with a pressure release mechanism for releasing the internal pressure of the electrolytic capacitor, and a thin plate and an electrolyte absorbent are sequentially disposed outside the pressure release mechanism. It is characterized by.
- the thin plate is attached to the surface of the electrolyte absorbent corresponding to the pressure release mechanism, the vaporized electrolyte (other hydrogen gas etc.) released by the release of the pressure release mechanism It is diffused around the thin plate and dispersed in the electrolyte absorbent. Therefore, since the electrolytic solution vaporized over a wide range of the absorbent of the electrolytic solution is dispersed, the entire absorbent of the electrolytic solution can be used. Thereby, the absorption efficiency of the absorbent of the electrolytic solution can be increased, and the release of the electrolytic solution from the pressure release mechanism can be prevented.
- the thin plate is made of a metal foil. According to this, since the metal foil has a strength even if it is thin, the vaporized electrolyte released from the pressure release mechanism can diffuse around the metal foil without breaking through the metal foil.
- the thin plate has a plurality of through holes. According to this, the vaporized electrolyte (other hydrogen gas or the like) released by opening the pressure release mechanism is dispersed around the thin plate and through holes provided in the thin plate. Therefore, the absorption function of the entire absorbent of the electrolytic solution can be utilized more effectively, the absorption efficiency of the vaporized electrolytic solution by the absorbent of the electrolytic solution can be increased, and the release of the electrolytic solution from the pressure release mechanism can be prevented. it can.
- the exterior case has a safety valve formed on the bottom surface thereof, and has a flange portion protruding so as to surround the outer periphery of the exterior case, and the storage space formed by the bottom surface and the flange portion absorbs the electrolytic solution. It is characterized by containing the agent. According to this, the electrolyte absorbent can be easily installed outside the pressure release mechanism.
- the electrolytic solution absorbent is stored in the storage space, and a fixing means is inserted into the storage space, and the electrolytic solution absorbent is pressed and fixed in the storage space.
- the absorbent of the electrolytic solution is pressed by the fixing means, the density of the absorbent is increased, and the absorption rate can be further increased. That is, when the absorbent of the electrolytic solution is pressed, a rough portion is reduced. For this reason, the vaporized electrolyte released from the pressure release mechanism passes through the coarse portion of the absorbent, and is further prevented from being released outside without being absorbed by the absorbent. Can be increased.
- the fixing means is characterized in that at least an outer edge portion has an elastic force, is press-fitted into the storage space, and is pressed and fixed to the inner wall of the storage space by the outer edge portion having the elastic force. According to this, when the pressure release mechanism of the electrolytic capacitor is opened and the absorbent is pressed toward the opening side of the storage space by the ejected vaporized electrolyte, the outer edge portion of the fixing means is opened by its elastic force. Repels the pressing force toward the part side, presses the absorbent, and prevents the absorbent from separating. Further, since the outer edge portion of the fixing means in contact with the storage portion has an elastic force, the outer edge portion is pressed against the inner wall of the storage portion as the pressing force toward the storage portion opening increases, and it becomes more difficult to separate.
- the fixing means has a through hole. According to this, hydrogen gas etc. which are not absorbed by the absorbent can be released.
- the electrolyte absorbent is cyclodextrin. According to this, since cyclodextrin has an excellent function of absorbing the evaporated electrolyte, the amount of the electrolyte absorbent can be reduced and made thinner, and the electrolytic capacitor can be miniaturized.
- the mounting amount of the absorbent of the electrolytic solution is 0.3 or more in a weight ratio when the amount of the electrolytic solution contained in the electrolytic capacitor is 1. According to this, when the weight of the electrolytic solution contained in the electrolytic capacitor is set to 1, the weight of the absorbent of the electrolytic solution is 0.3 or more, so that smoke is formed outside the electrolytic capacitor. It can be surely prevented from flowing out.
- the pressure release mechanism of the electrolytic capacitor is opened, and the vaporized electrolyte is released, the electrolyte solution in which a thin plate is attached above the pressure release mechanism. Since the absorbent is arranged, the electrolytic solution vaporized by the thin plate is diffused to the periphery thereof, so that the absorption efficiency of the absorbent of the electrolytic solution can be increased, and the vaporized electrolytic solution is not released to the outside. . As a result, it is possible to solve the problem that the discharged vaporized electrolyte stains the inside of the device in which the electrolytic capacitor is set and is mistaken for smoke caused by fire.
- the present invention arranges an electrolyte absorbent that absorbs a vaporized electrolyte solution outside a pressure relief mechanism provided in an exterior case, a sealing body, etc., and the pressure relief mechanism side of the electrolyte absorbent.
- a thin plate is attached to the surface.
- FIG. 1 shows a cross-sectional view of the electrolytic capacitor of the present invention.
- Capacitor element 11 is formed by winding an anode foil having a dielectric oxide film formed by roughening an aluminum foil by etching, and a cathode foil having a roughened aluminum foil by etching together with a separator. ing.
- a multilayer capacitor element in which an anode foil and a cathode foil are laminated via a separator may be used.
- a lead terminal 13 for external lead is connected to the anode foil and the cathode foil, respectively, and is led out from one end face of the wound capacitor element 11.
- the capacitor element 11 is impregnated with an electrolytic solution, and the capacitor element 11 is accommodated in a bottomed cylindrical outer case 12 made of aluminum.
- a safety valve 14 pressure release mechanism
- the pressure release mechanism referred to in the present invention is not limited to the safety valve 14 provided in the outer case 12, and includes a filter made of rubber or the like that provides a through hole in the outer case 12 and closes the through hole.
- the installation location of the pressure release mechanism is not limited to the bottom surface of the exterior case 12, and may be installed on the side surface of the exterior case 12 or other sealing member.
- the sealing member 15 is accommodated in the opening end of the outer case 12.
- a pair of external terminals 13 penetrates the sealing member 15 and is led out of the sealing member 15. Further, the sealing member 15 is fixed by curling the opening end of the outer case 12, and seals the electrolytic capacitor.
- an electrolyte absorbent 22 is disposed outside the safety valve 14 on the bottom surface of the outer case 12.
- a bottomed cylindrical holding member 20 made of metal is prepared, and the electrolytic solution absorbent 22 is filled in the holding member 20, There is a method of disposing on the bottom surface of the outer case 12.
- a flange portion 12 a that protrudes from the bottom surface of the outer case 12 so as to surround the periphery of the outer case 12 is formed, and a storage space is formed by the flange portion 12 a and the bottom surface of the outer case 12.
- the holding member 20 containing the electrolytic solution absorbent 22 is stored in the storage space, and the electrolytic solution absorbent 22 is attached to the outer case 12 by fixing the holding member 20.
- the holding member 20 is made of a bottomed cylindrical metal or the like having an outer shape covering a storage space provided on the bottom surface of the outer case, and an electrolyte absorbent 22 is stored in the internal space.
- the electrolyte absorbent 22 is often composed of powder or the like.
- Filter members 23 and 24 for preventing the powdery absorbing portion from falling off are disposed on both sides of the electrolyte absorbent 22, and the electrolyte absorbent 22 is sandwiched between the filter members 23 and 24. It has a laminated structure.
- a safety valve 14a is formed on the bottom surface of the holding member 20 to form a fragile portion by forming a kerf, and is arranged and held so that the filter 23 of the laminate is in contact with the bottom surface side of the holding member 20.
- An electrolyte absorbent 22 is accommodated in the member 20.
- a thin plate 25 is attached to the outer surface of the filter member 24 with an adhesive or the like.
- the filter member 24 is placed in a storage space provided on the bottom surface side of the exterior case 12 in a position corresponding to the safety valve 14 provided on the bottom surface of the holding member 20 storing the laminate of the electrolyte absorbent 22.
- the laminated body is disposed and stored so that the thin plate 25 attached to the filter member 24 is brought into contact with the filter member 24 and the thin plate 25 against the bottom surface of the outer case 12 by curling the tip of the flange portion 12a.
- the laminated body of the absorbent 22 is fixed.
- the opening end of the holding member 20 is pressed against the bottom surface of the outer case 12 and is brought into close contact therewith.
- the thin plate 25 is a circular thin plate having a thickness of about 50 ⁇ m.
- a thin paper member made of cellulose fiber, an activated carbon sheet, a porous member having a through hole in a film, or the like is used as the filter members 23 and 24, a thin paper member made of cellulose fiber, an activated carbon sheet, a porous member having a through hole in a film, or the like is used.
- electrolyte absorbent 22 Various materials are used as the electrolyte absorbent 22.
- paper such as filter paper, non-woven fabric such as polyester and polyamide, sponge, felt and other substances that can absorb vaporized electrolyte (synthetic polymer), gelling agents that absorb electrolyte by gelation, etc. It is done.
- absorbents 22 of the electrolytic solution it is preferable to use cyclodextrin.
- Cyclodextrin is also referred to as a cyclic oligosaccharide, and forms a ring by connecting both ends of an oligosaccharide formed by continuous glucose.
- 6 ⁇ -cyclodextrins with glucose linked together are “ ⁇ -cyclodextrin”, 7 ⁇ -cyclodextrins with a ring bonded together, and 8 tubed with a tube Is called “ ⁇ -cyclodextrin”.
- cyclodextrin is a pore that is large enough to include other relatively small molecules.
- the inner diameter of the pores is about 0.45-0.6 nm for ⁇ -cyclodextrin, about 0.6-0.8 nm for ⁇ -cyclodextrin, and about 0.8-0.95 nm for ⁇ -cyclodextrin.
- Cyclodextrins are said to have lipophilicity in the pores and hydrophilicity in the outside.
- cyclodextrins the most preferred is ⁇ -cyclodextrin.
- cyclodextrin as the electrolyte absorbent 22 is effective in that it can prevent the vaporized electrolyte from being released to the outside of the electrolytic capacitor even when the pressure release mechanism is open.
- ⁇ -cyclodextrin was used as the absorbent 22 of the electrolytic solution, the effect of absorbing the electrolytic solution was obtained even when the weight was small. This is a good anti-smoke measure.
- ⁇ -cyclodextrin is suitable as the electrolyte absorbent 22 , but it is thought that the size of the pores has an effect.
- the ⁇ -form, ⁇ -form and ⁇ -form of cyclodextrin are presumed to be suitable for enclosing the vaporized electrolyte solution, although the sizes of the pores are different.
- ⁇ -cyclodextrin and ⁇ -cyclodextrin are water-soluble, but ⁇ -cyclodextrin is related to poor water-solubility.
- the capacitor element and the electrolytic solution may contain moisture, and when the pressure release mechanism is released, the moisture is also released as water vapor.
- ⁇ -cyclodextrin is hardly water-soluble, it is considered that the absorption function of the electrolytic solution is sufficiently exhibited because it is difficult to cause a phenomenon such as dissolution into water vapor and release to the outside of the electrolytic capacitor together with water vapor.
- the holding member 20 is made of a metal such as aluminum, so that even when the vaporized electrolytic solution is released vigorously, the holding member 20 does not deform and the vaporized electrolytic solution is retained. 20 can be retained.
- the connecting portion 16 between the bottom surface of the exterior case 12 and the flange portion 12a is inclined from the bottom surface to the flange portion, the strength of the bottom surface of the exterior case 12 and the flange portion 12a is increased, and the safety valve Even when 12a is opened and the vaporized electrolyte is released vigorously, a gap or the like does not occur between the holding member 20 and the bottom surface of the outer case 12, and the release of the electrolyte from the safety valve 14 can be prevented. .
- the vaporized electrolyte discharged from the safety valve 14 is diffused around the thin plate 25 and dispersed in the filter member 24.
- the inside of the outer case 12 is at a high internal pressure, so that hydrogen gas and the vaporized electrolyte solution are released from the safety valve 14 vigorously.
- this thin plate 25 is not installed, the hydrogen gas or the vaporized electrolyte easily breaks through the filter members 23 and 24 and the electrolyte absorbent 22 in a straight line and is easily ejected to the outside.
- the electrolyte absorbent 22 located at a position deviating from the straight line may not be able to exhibit the function of absorbing the vaporized electrolyte. Therefore, it is preferable to dispose the thin plate 25 attached to the filter member 24 so as to cover the safety valve 14 and to disperse the vaporized electrolytic solution discharged from the safety valve 14 around the thin plate 25.
- a through hole may be provided near the outer peripheral edge of the thin plate 25 to further disperse the vaporized electrolyte.
- the filter member 24 may have a function of dispersing the vaporized electrolytic solution by appropriately setting the surface state and density of the filter member 24. Considering this dispersion function, the filter member 24 may be set thicker than the filter member 23.
- the electrolyte absorbent 22 changes its absorption effect depending on the amount of electrolyte contained in the electrolytic capacitor. If the amount of the electrolyte absorbent 22 is small relative to the amount of the electrolyte, the amount of the electrolyte that is vaporized when the pressure release mechanism is released decreases, and the vaporized electrolyte flows out and can be visually recognized. It becomes a smoke of the degree. Therefore, when the weight of the electrolytic solution and the weight of the absorbent 22 of the electrolytic solution were examined, the weight ratio of the absorbent 22 of the electrolytic solution was 0. It was found that by installing three or more, it was possible to prevent the smoke from flowing out to the outside of the electrolytic capacitor.
- the electrolytic solution absorbent 22 generally has an effect of absorbing the electrolytic solution even when it is in the initial stage of the electrolytic capacitor or at the end of its life by mounting 0.3 or more on the weight of the absorbent 22 of the electrolytic solution.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the electrolytic capacitor according to the second embodiment.
- FIG. 3A is a view showing the fixing means from the safety valve side
- FIG. 3B is a side view seen in the direction of the arrow along the broken line AA. Note that the same components as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
- the laminate of the electrolyte absorbent 22 sandwiched between the filter members 23 and 24 is disposed together with the thin plate 25 in the housing space of the outer case 12 as shown in FIG. To do.
- a fixing means 26 as shown in FIGS. 3A and 3B is inserted into the storage space, and the electrolyte absorbent 22 is pressed and fixed toward the thin plate 25.
- the absorbent of the electrolytic solution is pressed, the density of the absorbent is increased, and the absorption rate can be further increased. That is, when the absorbent 22 is pressed, a rough portion is reduced. For this reason, it is possible to further prevent the vaporized electrolytic solution released from the pressure release mechanism and ejected from passing through the coarse portion of the absorbent and being released outside without being absorbed by the absorbent.
- the fixing means 26 includes a pressing portion 27 that presses the absorbent of the electrolytic solution and a projecting piece portion 28 that is an outer edge portion that fixes the fixing means 26 by pressing the inner wall of the storage space.
- the pressing portion 27 is provided with a plurality of through holes 29. In this way, hydrogen gas or the like that is not absorbed by the absorbent 22 can be released.
- what has elastic force is preferable, for example, it can form with metals, such as aluminum, and resin. Due to the elastic force, the pressure release mechanism 14 of the electrolytic capacitor is opened, and the evaporated electrolyte solution presses the absorbent 22 toward the opening of the storage space as shown by an arrow A in FIG.
- the pressing force to the opening side is absorbed by the elastic force of the fixing means 26, and the fixing means 26 is prevented from being detached. Further, since the protruding piece 27 of the fixing means 26 in contact with the storage portion has an elastic force, the force shown by the arrow B works, and the larger the pressing force (arrow A) toward the storage portion opening side, the higher the protrusion. The piece part 27 is pressed toward the storage part inner surface part side, and is less likely to be detached.
- Example 2 the electrolytic solution absorbent 22 is pressed and fixed by the fixing means 26, but without using the fixing means 26, it was sandwiched between the filter members 23 and 24 as shown in FIG.
- the laminated body of the electrolyte absorbent 22 may be disposed directly in the housing space of the outer case 12 and the collar portion of the outer case 12 may be curled and fixed.
- a flange portion 12a protruding so as to surround the periphery of the exterior case 12 from the bottom surface of the exterior case 12 is formed, and a storage space is formed by the flange portion 12a and the bottom surface of the exterior case 12, and this storage space
- the holding member 20 in which the electrolytic solution absorbent 22 is disposed is housed and the electrolytic solution absorbent 22 is attached to the electrolytic capacitor.
- the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Even if the holding member 20 containing the electrolytic solution absorbent 22 is fixed to the bottom surface of the outer case 12 by an adhesive, welding, or the like without providing the flange portion 12a (no storage space) on the bottom surface of the outer case 12. Good.
- the safety valve 14a is provided on the bottom surface of the holding member 20.
- the present invention is not limited to this, and a plurality of through holes 21 may be provided instead of the safety valve 14a as shown in FIG. it can.
- thin plate-like filter members 23 and 24 are provided and sandwiched on both surfaces of the electrolyte absorbent 22, but the present invention is not limited thereto, and a bag-like filter member is used for the electrolyte absorbent. May be wrapped.
- the outer edge portion of the fixing means is the projecting piece portion 28, and all of them press the inner wall.
- the present invention is not limited to this.
- the outer part of the electrolyte absorbent is also pressed by the projecting piece whose end is inside the diameter of the storage space, and the overall density of the electrolyte absorbent is increased, so that The absorptance with respect to the electrolyte solution which passes the edge part of the absorber of a liquid can also be made high. Further, the fixing means can be prevented from being detached by the protruding piece portion 28 inserted so as to press the inner wall of the storage space at the time of insertion.
- the entire fixing means is formed larger than the opening of the storage space, and the outer edge of the fixing means has an elastic force so that the outer edge is pressed against the inner wall during insertion.
- the fixing means 26 may be fixed.
- Electrolytic capacitor 11 Capacitor element 12 Exterior case 12a Eave part 13 External terminal 14 Safety valve 14a Safety valve 15 Sealing member 16 Connection part 20 Holding member 21 Through hole 22 Electrolyte absorbent 23 Filter member 24 Filter member 25 Thin plate 26 Fixing means 27 Press Part 28 Projection part 29 Through hole
Landscapes
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Abstract
本発明は、電解コンデンサの圧力開放機構が開放された場合でも、安全弁から気化した電解液の噴出を防止することができる電解コンデンサに関するものである。本発明によれば電解コンデンサの外装ケース１２の底面に形成した安全弁１４の上部に電解液の吸収剤２２を配置する。この電解液の吸収剤２２には、該安全弁１４に対応する位置に金属箔等の薄板２５が設けられ、安全弁１４が開弁された際に気化した電解液を前記薄板２５に沿ってその周囲に拡散させることによって、電解液の吸収剤２２の吸収機能を効率よく高め、気化した電解液の電解コンデンサ外部への噴出を防止する。
Description
本発明は電子機器に使用される電解コンデンサに関するものである。
一般に電解コンデンサは、定格電圧より高い過電圧が印加された場合には、電界コンデンサの内部での温度上昇によりコンデンサ素子に含浸された電解液を構成する有機溶媒が気化し、また電気化学反応により水素ガスが発生するため、外装ケースの内圧は上昇する。このときガスの放出口がない場合、外装ケースの内圧が外装ケースの封口部材による封口力を上回れば、封口部材が外装ケースから外れて外装ケース外に飛び出すか、あるいは外装ケースが飛び跳ねることがある。
したがって従来の電解コンデンサでは、通常、外装ケースの底面に薄肉部よりなる機械的脆弱部を設けており、そしてこの外装ケースの内圧が異常に上昇したときには、機械的脆弱部が破断して内圧を開放し、この開放部から前記気化した電解液や水素ガスを外部に放出するため、上記のように封口部材が外装ケースから外れて外装ケース外に飛び出したり、外装ケースが飛び跳ねることには至らないものである。
しかしながら、上記構成によれば、この外部に放出された気化した電解液が電解コンデンサをセットした機器の内部を汚し、また火災による煙と間違えるという問題点があった。
上記問題点を解決するために、例えば実開平０１－１２９８１９号公報（特許文献１）に記載されているような電解コンデンサが提案されている。この公報で開示された電解コンデンサは、圧力開放機構を形成した外装ケースの底面を、電解液を吸収する性質および通気性を有する被覆材（スポンジやフェルト材）で被覆していた。この構成によれば、異常時に圧力開放機構が作動した場合、電解液は被覆材に吸収されるため、外部に放出されることはないとされる。
また、特開平０５－１３２８９号公報（特許文献２）に記載されているように、電解液を含浸させたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を内蔵する有底筒状の外装ケースと、コンデンサ素子より導出された一対のリード線と、外装ケースの開口部を封口する封口部材とを備え、外装ケースの底面に設けられた圧力開放機構の上方に、電解液をゲル化する性質を有する粒状のゲル化剤を配置した電解コンデンサも提案されている。
この特許文献２に記載された電解コンデンサによれば、外装ケースの底面に設けられた圧力開放機構の上方に電解液をゲル化する性質を有する粒状のゲル化剤を配置したもので、この電解コンデンサが大量の電解液を有する大形のアルミ電解コンデンサの場合、定格電圧より高い過電圧が印加されると圧力開放機構が作動し、この開放された圧力開放機構より、大量の電解液と大量の水素ガスが噴出されることになるが、圧力開放機構の上方に粒状のゲル化剤を配置しているため、このゲル化剤の表面積の拡大により単位体積当たりの電解液ゲル化量の増大が図れるとともに、透気度の低下もなく、これにより、通気性を損なうことなく大量の電解液をゲル化して保持することができるため、外部への電解液の放出を未然に防ぐことができるとされる。
上述した特許文献で開示された電解コンデンサでは、圧力開放機構の開放時に電解液の吸収剤により外装ケースの外部への電解液の放出を防止する機能を有するものである。通常、圧力開放機構が開放される場合は外装ケース内が高内圧となっているため、圧力開放機構からは水素ガスや気化した電解液が勢いよく放出される。このため水素ガスや気化した電解液は電解液の吸収剤を直線状に突き破り外部に噴出されやすい。このような状態では、該直線から外れた位置にある電解液の吸収剤は気化した電解液の吸収機能を発揮できない可能性がある。
この発明は、上記の課題に鑑み、電解液の吸収剤等による気化した電解液の吸収効率を高め、電解コンデンサの圧力開放機構が開放された場合でも、圧力開放機構からの電解液の放出を防止する電解コンデンサの提供を目的とする。
本発明の電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子に電解液を含浸して、有底筒状の外装ケースに収納し、外装ケースの開口端部を封口部材によって封口した電解コンデンサにおいて、前記外装ケースには、電解コンデンサの内圧を開放する圧力開放機構が設けられ、この圧力開放機構の外部に、薄板と電解液の吸収剤を順次配置したことを特徴としている。
これによると、圧力開放機構に対応する電解液の吸収剤の面には、薄板が取り付けられているため、圧力開放機構の開放により放出された気化した電解液（その他水素ガス等）は、前記薄板に沿ってその周囲に拡散され、電解液の吸収剤に分散される。したがって、この電解液の吸収剤の広範囲に渡って気化した電解液が分散されるので、電解液の吸収剤の全体を利用することができる。そのことによって、電解液の吸収剤の吸収効率を高めることができ、圧力開放機構からの電解液の放出を防止することができる。
また、前記薄板は、金属箔からなることを特徴としている。これによると、金属箔であれば薄くても強度を有するため、圧力開放機構から開放された気化した電解液が金属箔を突き破ることなく、該金属箔によってその周囲に拡散することができる。
また、前記薄板は、複数の貫通孔を有することを特徴としている。これによると、圧力開放機構の開放により放出された気化した電解液（その他水素ガス等）は、前記薄板の周囲と、前記薄板に設けられた貫通孔のそれぞれに分散される。したがって、前記電解液の吸収剤全体の吸収機能をより有効に活用でき、前記電解液の吸収剤による気化した電解液の吸収効率を高め、圧力開放機構からの電解液の放出を防止することができる。
また、外装ケースには、その底面に安全弁が形成されるとともに、外装ケースの外周を囲うように突出した鍔部を有し、この底面と鍔部によって形成される収納空間に、電解液の吸収剤が収納されていることを特徴としている。これによると、電解液の吸収剤を容易に圧力開放機構の外部に設置できる。
また、前記収納空間に前記電解液の吸収剤を収納するとともに、固定手段を前記収納空間に挿入し、前記電解液の吸収剤を前記収納空間内に押圧固定させたことを特徴としている。これによると、前記固定手段により電解液の吸収剤を押圧するので、前記吸収剤の密度が高くなり、吸収率をさらに高めることができる。つまり、前記電解液の吸収剤を押圧することによって、粗となる部分が減少する。このため、圧力開放機構から開放された気化した電解液が前記吸収剤の粗の部分を通過し、吸収剤に吸収されることなく、外部に放出されることをさらに防止し、より吸収機能を高めることができる。
また、前記固定手段は、少なくとも外縁部が弾性力を有し、前記収納空間に圧入し、前記弾性力を有する外縁部によって、前記収納空間の内壁を押圧して固定したことを特徴としている。これによると、電解コンデンサの圧力開放機構が開放し、噴出した気化した電解液によって前記吸収剤が前記収納空間の開口部側へ押圧した場合、前記固定手段の外縁部がその弾性力によって、開口部側への押圧力に反発し、前記吸収剤を押圧し、前記吸収剤が離脱することを防止する。また、前記収納部と接する前記固定手段の外縁部が弾性力を有することで、収納部開口部側への押圧力が大きいほど、外縁部は収納部内壁へ押圧され、より離脱し難くなる。
また、前記固定手段は、貫通孔を備えていることを特徴としている。これによると、前記吸収剤には吸収されない水素ガス等を放出することができる。
また、前記電解液の吸収剤がシクロデキストリンであることを特徴としている。これによるとシクロデキストリンは気化した電解液の吸収機能が優れているため、電解液の吸収剤の搭載量を少なくかつ薄くすることができ、電解コンデンサの小型化が可能となる。
また、前記電解液の吸収剤の搭載量は、電解コンデンサに含まれる電解液量を１とした場合の重量比で０．３以上であることを特徴としている。これによると、電解コンデンサに含まれた電解液の重量を１とした場合の重量比で、電解液の吸収剤の重量を０．３以上搭載することで電解コンデンサの外部へ煙状となって流出することを確実に防止できる。
以上本発明によると、電解コンデンサの内圧が上昇し、電解コンデンサの圧力開放機構が開放され、気化した電解液が放出された場合でも、圧力開放機構の上方に薄板が貼り付けられた電解液の吸収剤が配置されているため、該薄板により気化した電解液はその周囲に拡散され、電解液の吸収剤の吸収効率を高めることができ、気化した電解液が外部に放出されることがない。これによって、放出された気化した電解液が電解コンデンサをセットした機器の内部を汚し、また火災による煙と間違えるという問題点を解決することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明は、外装ケースや封口体等に設けられた圧力開放機構の外部に、気化した電解液を吸収する電解液の吸収剤を配置するとともに、該電解液の吸収剤における圧力開放機構の側の面に薄板が取り付けられているものである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
実施例１に係る電解コンデンサにつき、図１を参照して説明する。図１はこの発明の電解コンデンサの断面図を示す。コンデンサ素子１１は、アルミニウム箔をエッチングにより粗面化し、陽極酸化処理により誘電体酸化皮膜を形成した陽極箔と、アルミニウム箔をエッチングにより粗面化した陰極箔をセパレータとともに巻回することにより構成している。なお、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して積層する積層型コンデンサ素子を用いてもよい。陽極箔と陰極箔には、それぞれ外部引き出し用の引出端子１３が接続され、巻回されたコンデンサ素子１１の一方の端面から導出されている。
そしてこのコンデンサ素子１１に電解液を含浸させるとともに、このコンデンサ素子１１は、アルミニウムよりなる有底筒状の外装ケース１２内に収納される。外装ケース１２の底面には、外装ケース１２の底面の中心から放射状に切り溝を形成して機械的脆弱部とした安全弁１４（圧力開放機構）が形成されている。なお、本発明でいう圧力開放機構としては、この外装ケース１２に設けた安全弁１４に限定されるものではなく、外装ケース１２に貫通孔を設け、この貫通孔を塞ぐゴム等のフィルターなども挙げられ、またこの圧力開放機構の設置箇所も外装ケース１２の底面に限定されるものではなく、外装ケース１２の側面やその他封口部材に設置してもよい。
外装ケース１２の開口端部には、封口部材１５が収納される。この封口部材１５には一対の外部端子１３が封口部材１５を貫通し、封口部材１５の外部に導出される。また、封口部材１５は外装ケース１２の開口端部をカーリング加工することによって固定され、電解コンデンサを密封する。
また外装ケース１２の底面の安全弁１４の外部には、電解液の吸収剤２２が配置される。電解液の吸収剤２２を安全弁１４の外部に配置する手段としては、金属製の有底筒状の保持部材２０を用意し、この保持部材２０内に電解液の吸収剤２２を充填して、外装ケース１２の底面に配置する方法がある。
より詳細には、外装ケース１２の底面から外装ケース１２の周囲を囲うように突出した鍔部１２ａを形成し、この鍔部１２ａと外装ケース１２の底面によって収納空間を形成する。この収納空間に電解液の吸収剤２２を収納した保持部材２０を収納し、該保持部材２０を固定することで、電解液の吸収剤２２が外装ケース１２に取り付けられる。
この保持部材２０は、外装ケースの底面に設けられた収納空間を覆う外形状とした有底筒状の金属等からなり、その内部空間には電解液の吸収剤２２が収納されている。電解液の吸収剤２２は、粉体等で構成される場合が多い。この粉体状の吸収部の脱落することを防止するためのフィルター部材２３、２４を電解液の吸収剤２２の両面に配置し、電解液の吸収剤２２をフィルター部材２３，２４にて挟み込んだ積層体構造をなしている。保持部材２０の底面には、切り溝を形成して機械的脆弱部となる安全弁１４ａが設けられ、該保持部材２０の底面側に、前記積層体のフィルター２３が当接するように配置して保持部材２０内に電解液の吸収剤２２が収納される。なお、フィルター部材２４の外面には、接着剤等によって薄板２５が貼り付けられている。この電解液の吸収剤２２の積層体を収納した保持部材２０を前記外装ケース１２の底面側に設けられた収納空間に、その底面に設けられた安全弁１４に対応する位置に、前記フィルター部材２４に取り付けられた薄板２５がくるように積層体を配置して収納し、鍔部１２ａの先端をカーリング加工によって、フィルター部材２４及び薄板２５を外装ケース１２の底面に当接させ、該電解液の吸収剤２２の積層体を固定する。この際に保持部材２０の開口端が外装ケース１２の底面に押圧されて密着されることになる。なお、フィルター部材２４に貼り付けられた薄板２５としては、金属箔や樹脂板が挙げられる。この薄板２５は、厚さ５０μｍ程度の円形の薄板である。なお、フィルター部材２３，２４はセルロース繊維からなる薄紙部材や活性炭シート、さらにはフィルムに貫通孔を設けた多孔質部材などが用いられる。
なお、電解液の吸収剤２２としては、各種の材料が用いられる。例えば、濾紙などの紙、ポリエステルやポリアミド製などの不織布、スポンジ、フェルトやその他、気化した電解液を吸収可能な物質（合成高分子）、ゲル化により電解液を吸収するゲル化剤等が挙げられる。このような電解液の吸収剤２２の中でも、シクロデキストリンを用いることが好ましい。
シクロデキストリンは、環状オリゴ糖とも言われ、ブドウ糖が連なってできたオリゴ糖の両端がつながって環状を構成する。このうちブドウ糖が６つ結合して環状になったものが「α－シクロデキストリン」、７つ結合して環状になったものが「β－シクロデキストリン」、８つ結合して管状になったものが「γ－シクロデキストリン」と呼ばれる。
そして、シクロデキストリンの環状構造の内部は他の比較的小さな分子を包接できる程度の大きさの空孔となっている。空孔の内径はα－シクロデキストリンで０．４５－０．６ｎｍ、β－シクロデキストリンで０．６－０．８ｎｍ、γ－シクロデキストリンで０．８－０．９５ｎｍ程度とされる。また、シクロデキストリンは空孔部が親油性、外部が親水性を有するとされている。
このようなシクロデキストリンが電解液の吸収剤２２として機能するのは、気化した電解液成分がシクロデキストリンの空孔に包接されるためと考えられる。
これらのシクロデキストリンのうちもっとも好ましいのはβ－シクロデキストリンである。シクロデキストリンを電解液の吸収剤２２として用いれば、圧力開放機構が開放した状態でも、電解コンデンサの外部への気化した電解液の放出を防止することができるという点では、いずれも効果的であったが、中でもβ－シクロデキストリンを電解液の吸収剤２２として用いた場合には、その重量が少量でも、電解液の吸収効果が得られた。これにより防煙対策として良好である。
β－シクロデキストリンが電解液の吸収剤２２として好適である理由は明らかではないが、空孔の大きさが影響を及ぼしているものと考えられる。すなわち、シクロデキストリンのα体、β体、γ体はそれぞれ空孔の大きさが異なるが、気化した電解液を包接するのに好適な空孔の大きさであると推察される。また、α－シクロデキストリンとγ－シクロデキストリンは水溶性であるが、β－シクロデキストリンは難水溶性である性質が関係することも考えられる。コンデンサ素子や電解液には水分が含まれている場合があり、この圧力開放機構が開放された際には、水分も水蒸気として放出される。β－シクロデキストリンは難水溶性であるため、水蒸気に溶け出して水蒸気とともに電解コンデンサの外部へ放出される等の現象が生じにくいため電解液の吸収機能が十分に発揮されるとも考えられる。
このような電解コンデンサ１０では、外装ケース１２内の内圧が上昇して安全弁１４が開弁した場合、気化した電解液は安全弁１４を通過して保持部材２０内に放出する。外装ケース１２の底面と鍔部１２ａによって形成された所定空間は保持部材２０によって塞がれており、気化した電解液は一旦保持部材２０内に留まることになる。この際に電解液の吸収剤２２によって、気化した電解液は取り込まれる。さらに、保持部材２０内の内圧が水素ガス等の発生によって上昇すると保持部材２０に設けられた安全弁１４ａが開弁する。この際、気化した電解液は電解液の吸収剤２２に取り込まれているため、水素ガスは外部に放出されるものの、気化した電解液は電解液吸収剤２２に取り込まれているため外部に放出されることはない。また、前記保持部材２０はアルミニウム等の金属にて構成することで、気化した電解液が勢いよく放出された場合であっても、保持部材２０が変形することなく、気化した電解液を保持部材２０内に留めることができる。
また、前記外装ケース１２は、その底面と鍔部１２ａとの連結部１６が底面から鍔部にかけて傾斜状となっているため、外装ケース１２の底面と鍔部１２ａとの強度が高められ、安全弁１２ａが開放され気化した電解液が勢いよく放出された場合であっても、保持部材２０と外装ケース１２の底面との間に隙間等が生じず、安全弁１４からの電解液の放出を防止できる。
ここで、フィルター部材２４に貼り付けられた薄板２５の機能について説明すると、安全弁１４から放出された気化した電解液は、薄板２５によってその周囲に拡散され、フィルター部材２４に分散される。通常安全弁１４が開弁する場合は外装ケース１２内が高内圧となっているため、安全弁１４からは水素ガスや気化した電解液が勢いよく放出される。この薄板２５を設置しない場合は、水素ガスや気化した電解液はフィルター部材２３，２４や電解液の吸収剤２２を直線状に突き破り外部に噴出されやすい。このような状態では、該直線から外れた位置にある電解液の吸収剤２２は気化した電解液の吸収機能を発揮できない可能性がある。したがって、フィルター部材２４に貼り付けられた薄板２５が安全弁１４を覆うように配置し、安全弁１４から放出された気化した電解液を該薄板２５に沿って周囲に分散させることが好ましい。この薄板２５の外周縁近傍には、貫通孔を設けてさらに気化した電解液を分散させやすくしても良い。また、フィルター部材２４にも、電解液の吸収剤２２の保持する機能に加え、フィルター部材２４の表面状態や密度を適宜設定して、気化した電解液を分散させる機能を持たせるとよい。この分散機能を考慮するとフィルター部材２４をフィルター部材２３より厚く設定するとよい。
次にこの電解液の吸収剤２２の搭載量について記載する。電解液の吸収剤２２は、電解コンデンサに含まれる電解液の量によって、その電解液の吸収効果が変化する。電解液量に対して電解液の吸収剤２２の量が少ないと、圧力開放機構が開放された際に気化した電解液の取り込み量が少なくなり、気化した電解液が外部に流出し、視認できる程度の煙となってしまう。そこで電解液の重量と電解液の吸収剤２２の重量を検討したところ、電解コンデンサに含まれた電解液の重量を１とした場合の重量比で、電解液の吸収剤２２の重量を０．３以上搭載することで電解コンデンサの外部へ煙状となって流出することを防止できることが分かった。また電解液の吸収剤２２の重量については０．３以上搭載することで電解コンデンサの初期の場合であっても寿命末期の状態でも総じて電解液の吸収効果が得られることが分かった。
次に、実施例２に係る電解コンデンサにつき、図２及び図３を参照して説明する。図２は、実施例２に係る発明の電解コンデンサを示す断面図である。図３は、固定手段を安全弁側から示す図（ａ）及び、破線Ａ－Ａに沿って矢印方向に見た側面図（ｂ）である。尚、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
まず実施例２では、保持部材２０を用いずに、図２に示すようにフィルター部材２３，２４に挟み込まれた電解液の吸収剤２２の積層体を外装ケース１２の収納空間に薄板２５と共に配置する。
その後、図３（ａ）、（ｂ）に示すような固定手段２６を収納空間に挿入し、電解液の吸収剤２２を薄板２５に向って押圧して固定する。これによると、電解液の吸収剤を押圧するので、前記吸収剤の密度が高くなり、吸収率をさらに高めることができる。つまり、前記吸収剤２２を押圧することによって、粗となる部分が減少する。このため、圧力開放機構から開放され、噴出した気化した電解液が前記吸収剤の粗の部分を通過し、吸収剤に吸収されずに外部へ放出されることをさらに防止できる。
ここで、固定手段２６について説明する。固定手段２６は電解液の吸収剤を押圧する押圧部２７と収納空間の内壁を押圧して固定手段２６を固定する外縁部である突片部２８とからなる。押圧部２７には複数の貫通孔２９が設けられている。このようにすることで、前記吸収剤２２には吸収されない水素ガス等を放出することができる。また、固定手段２６の部材としては、弾性力を有しているものが好ましく、例えばアルミニウム等の金属や樹脂で形成することができる。弾性力を有することによって、電解コンデンサの圧力開放機構１４が開放されて、図２の矢印Ａに示すように、気化した電解液が前記吸収剤２２を前記収納空間の開口部側へ押圧しても、前記固定手段２６が有する弾性力によって、開口部側への押圧力を吸収し、前記固定手段２６が離脱することを防止する。また、前記収納部と接する前記固定手段２６の突片部２７が弾性力を有することで、矢印Ｂに示す力が働き、収納部開口部側への押圧力（矢印Ａ）が大きいほど、突片部２７は収納部位内面部側へ押圧され、より離脱し難くなる。
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例２では、電解液の吸収剤２２を固定手段２６によって押圧固定しているが、この固定手段２６を用いずに、図４に示すようにフィルター部材２３，２４にて挟み込まれた電解液の吸収剤２２の積層体を外装ケース１２の収納空間に直接配置して外装ケース１２の鍔部をカーリング処理して固定しても良い。
また、実施例では、外装ケース１２の底面から外装ケース１２の周囲を囲うように突出した鍔部１２ａを形成し、この鍔部１２ａと外装ケース１２の底面によって収納空間を形成し、この収納空間に、電解液の吸収剤２２を配置した保持部材２０を収納して電解コンデンサに電解液の吸収剤２２を取り付けているが、本発明ではこれに限るものではなく、図４に示すように、外装ケース１２の底面には鍔部１２ａを設けず（収納空間を設けない）、電解液の吸収剤２２を収納した保持部材２０を接着剤や溶接等によって外装ケース１２の底面に固定してもよい。
また、実施例では保持部材２０の底面には安全弁１４ａを設けているが、本発明ではこれに限るものではなく、図５に示すように、安全弁１４ａに代えて貫通孔２１を複数設けることもできる。
また、実施例では、電解液の吸収剤２２の両面に薄板状のフィルター部材２３，２４を設けて挟み込んでいるが、本発明ではこれに限らず、袋状のフィルター部材を用い電解液吸収剤を包むようにしても良い。
また、実施例２では、固定手段の外縁部を突片部２８とし、その全てが内壁を押圧しているが、これに限らず、突片部２８の端部が収納空間に挿入した際に、収納空間の径より内側となるように形成した突片部と、収納空間の径より外側に突片部の端部が位置し、挿入時に収納空間の内壁を押圧するように挿入される突片部の２種の突片部を形成してもよい。このようにすることで、端部が収納空間の径より内側となる突片部により、電解液の吸収剤の外側部分についても押圧され、電解液の吸収剤の全体の密度が高くなり、電解液の吸収剤の端部を通過する電解液に対する吸収率も高くすることができる。また、挿入時に収納空間の内壁を押圧するように挿入される突片部２８により、固定手段の離脱を防止することができる。
また、突片部２８を設けることなく、固定手段全体を収納空間部の開口部より大きく形成し、その固定手段の外縁部に弾性力を持たせることで、挿入時に内壁に外縁部が押圧して、固定手段２６を固定してもよい。
１０ 電解コンデンサ
１１ コンデンサ素子
１２ 外装ケース
１２ａ 鍔部
１３ 外部端子
１４ 安全弁
１４ａ安全弁
１５ 封口部材
１６ 連結部
２０ 保持部材
２１ 貫通孔
２２ 電解液の吸収剤
２３ フィルター部材
２４ フィルター部材
２５ 薄板
２６ 固定手段
２７ 押圧部
２８ 突片部
２９ 貫通孔
１１ コンデンサ素子
１２ 外装ケース
１２ａ 鍔部
１３ 外部端子
１４ 安全弁
１４ａ安全弁
１５ 封口部材
１６ 連結部
２０ 保持部材
２１ 貫通孔
２２ 電解液の吸収剤
２３ フィルター部材
２４ フィルター部材
２５ 薄板
２６ 固定手段
２７ 押圧部
２８ 突片部
２９ 貫通孔
Claims (9)
- 陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子に電解液を含浸して、有底筒状の外装ケースに収納し、前記外装ケースの開口端部を封口部材によって封口した電解コンデンサにおいて、
前記外装ケースには、前記電解コンデンサの内圧を開放する圧力開放機構が設けられ、この圧力開放機構の外部に、薄板と電解液の吸収剤を順次配置した電解コンデンサ。 - 前記薄板は、金属箔からなる請求項１に記載の電解コンデンサ。
- 前記薄板は、複数の貫通孔を有する請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
- 前記外装ケースには、その底面に前記圧力開放機構である安全弁が形成されるとともに、前記外装ケースの外周を囲うように突出した鍔部を有し、前記底面と前記鍔部によって形成される収納空間に、前記電解液の吸収剤が収納されている請求項１ないし３に記載の電解コンデンサ。
- 前記収納空間に前記電解液の前記吸収剤を収納するとともに、固定手段を前記収納空間に挿入し、前記電解液の前記吸収剤を前記収納空間内に押圧固定させた請求項４に記載の電解コンデンサ。
- 少なくとも前記固定手段の外縁部が弾性力を有し、前記収納空間の内壁に圧入され、前記弾性力をもって押圧固定した請求項５に記載の電解コンデンサ。
- 前記固定手段は、貫通孔を備えている請求項５または６に記載の電解コンデンサ。
- 前記電解液の前記吸収剤がシクロデキストリンである請求項１ないし７いずれか１つに記載の電解コンデンサ。
- 前記電解液の吸収剤の搭載量は、電解コンデンサに含まれる電解液量を１とした場合の重量比で０．３以上である請求項１ないし８いずれか１つに記載の電解コンデンサ。
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