(57)【要約】 【課題】  大型の電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の収納効率を改善するとともに、通常使用時の発生するガスを好適に外部に放出させて電解コンデンサの長寿命化を図り、かつ急激な内圧上昇時には確実に動作する圧力弁を備えた電解コンデンサを提供することを目的としている。【解決手段】  ガス抜き弁は、封口体に設けられ、大径と小径からなる貫通孔と、前記貫通孔の大径とほぼ同寸法の薄膜状の透過性ゴムと、複数の貫通孔を有する板材及び該板材の外周縁部から連接した立壁を有し、前記貫通孔の大径とほぼ同寸法の固定手段とを備え、前記貫通孔の大径より透過性ゴム及び固定手段が挿入され、該固定手段により、透過性ゴムを貫通孔内に密着させた電解コンデンサ。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する有底筒状の外装ケースと、該外装ケースの開口部を封止する封口体と、前記封口体に備えたゴムからなる圧力弁と、透過性ゴムからなるガス抜き弁とからなり、
前記ガス抜き弁は、封口体に設けられ、大径と小径からなる貫通孔と、前記貫通孔の大径とほぼ同寸法の薄膜状の透過性ゴムと、複数の貫通孔を有する板材及び該板材の外周縁部から連接した立壁を有し、前記貫通孔の大径とほぼ同寸法の固定手段とを備え、
前記貫通孔の大径より透過性ゴム及び固定手段が挿入され、該固定手段により、透過性ゴムを貫通孔内に密着させた電解コンデンサ。
【請求項２】
前記圧力弁とガス抜き弁のガス透過量が圧力弁を１にした場合にガス抜き弁を８以上とした請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
前記ガス抜き弁の透過性ゴムの厚みを０．５ｍｍ以下とした請求項１又は２に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
前記ガス抜き弁の内径をφ２０以下とした請求項１乃至３いずれかに記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
前記外装ケース内でのコンデンサ素子の占有率が９０％以上とした請求項１乃至４のいずれかに記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解コンデンサに関し、特に内部ガス発生によるコンデンサ内圧上昇時に、内部ガスを所定量放出し、且つ急激な内圧上昇時には、確実に作動する防爆構造を備えた電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサでは、その構造上、動作電流によって内部にガスが発生する場合があるが、大電流が流れると、そのガスの発生が顕著になり、そのガスの発生による外装ケースの内圧上昇によって、外装ケースが破れたり、封口体と外装ケースの封止部が破れて封口体が離脱したりする場合がある。
【０００３】
このため、電解コンデンサでは、急激な内圧上昇による前記外装ケースの破損や封口体の離脱を防止するために、防爆構造がとられているが、この防爆構造として、外装ケースを封止する封口体に形成するものなどがある。コンデンサ素子を収納した外装ケースの封口体に貫通孔を設けゴムなどで覆った圧力弁を複数設けたものが開示されている（特許文献１）。
また、電解コンデンサは使用中にその内部で漏れ電流が流れることが知られている。そしてこの漏れ電流が流れることによって、電解コンデンサの内部では水素ガスが発生する。これにより電解コンデンサの内圧が上昇するため、封口体の一部に貫通孔を設け発泡シリコーンゴムで覆い、この水素ガスを外部に放出させるガス抜き弁が開示されている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−４５７９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記圧力弁とガス抜き弁とを封口体に設け、漏れ電流により発生する内部ガスをガス抜き弁にて透過させ、急激な内圧上昇時には、圧力弁を作動させて内部ガスを放出させることはできる。
しかしながら、大型の電解コンデンサでは、電極箔の面積が大きいため漏れ電流などにより発生するガス量が多い。この状態では、通常のガス抜き弁を透過するガス量より、発生するガス量が多くなる場合があり、この状態が継続すると、圧力弁が作動し、電解コンデンサの寿命が短くなってしまう。従って、電解コンデンサ内部におけるコンデンサ素子の占有率（収納効率）を下げ、所定空間を設けて内圧上昇時の緩衝としている。しかしながらこの所定空間を設けることで、電解コンデンサが大きくなり、基板における専有面積が増え、電子機器の小形化の阻害要因となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、大型の電解コンデンサにおいて、電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の収納効率を改善するとともに、通常使用時の発生するガスを好適に外部に放出させて電解コンデンサの長寿命化を図り、かつ急激な内圧上昇時には確実に動作する圧力弁を備えた電解コンデンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決した本発明の電解コンデンサは、コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する有底筒状の外装ケースと、該外装ケースの開口部を封止する封口体と、前記封口体に備えたゴムからなる圧力弁と、透過性ゴムからなるガス抜き弁とからなり、前記ガス抜き弁は、封口体に設けられ、大径と小径からなる貫通孔と、前記貫通孔の大径とほぼ同寸法の薄膜状の透過性ゴムと、複数の貫通孔を有する板材及び該板材の外周縁部から連接した立壁を有し、前記貫通孔の大径とほぼ同寸法の固定手段とを備え、前記貫通孔の大径より透過性ゴム及び固定手段が挿入され、該固定手段により、透過性ゴムを貫通孔内に密着させたことを特徴としている。
これによると、電解コンデンサの内部ガスを透過させる透過性ゴムを封口体に容易に取り付けられる。また、透過性ゴムを通過した内部ガスが、前記固定手段に設けられた複数の貫通孔より電解コンデンサの外部に放出されるとともに、薄く形成された透過性ゴムは、固定手段により覆われているため、輸送運搬中や、実装時に他の電子部品と接触するなどにより、薄く形成された透過性ゴムが損傷し、駆動用電解液が流出するなどの不具合がない。
【０００８】
また、前記圧力弁とガス抜き弁のガス透過量が圧力弁を１とした場合にガス抜き弁を８以上としたことを特徴としている。
【０００９】
通常、圧力弁は、外装ケースの封口板へのカーリング部の強度より弱く設定され、内圧上昇時に圧力弁を作動させて内部ガスを放出させている。前記カーリング部の強度は電解コンデンサの大きさによって異なり、電解コンデンサが大きくなれば所定の割合で前記カーリング部の強度は高められ、従って圧力弁の破断強度も前記電解コンデンサの大きさによって所定の割合で設定される。この圧力弁のゴムの厚みは、圧力弁の破断強度によって設定され、この厚みによってゴムのガス透過量は設定される。従って、電解コンデンサの大きさによって圧力弁のガス透過量は一定の範囲に自ずと設定される。
本発明者らは、この圧力弁の透過量に対して、所定の割合の透過量を有するガス抜き弁を設けることで、電解コンデンサの内部で発生するガスを適宜放出し、電解コンデンサの長寿命化が得られることを見出した。つまり、圧力弁の透過量に対して、ガス抜き弁のガス透過量を８倍にすることで、通常使用による電解コンデンサの内部で発生するガスを適宜に放出し、急激な内圧上昇時には圧力弁を確実に動作でき、長寿命化を図ることができる。なお、ガス抜き弁のガス透過量が圧力弁のガス透過量に対して７倍以下になると、ガスの透過量が少なく、圧力弁が作動し、電解コンデンサが短命となってしまう。
【００１０】
また、前記ガス抜き弁の厚みを０．５ｍｍ以下としたことを特徴としている。この様にガス抜き弁の厚みを薄くすることで、内部ガスの透過性を高めることができる。
【００１１】
また、前記ガス抜き弁の内径をφ２０以下としたことを特徴としている。ガス抜き弁の内径をφ２０を超えると、封口体の強度が低くなり、また外部端子の配置位置に制限が生じるなどの問題がある。
【００１２】
また前記外装ケース内でのコンデンサ素子の占有率が９０％以上としたことを特徴としている。このように高い占有率であり、内圧上昇時の緩衝となる空間が少ない場合であっても、本発明では、長寿命を実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電解コンデンサの内部ガスを透過させる透過性ゴムを封口体に容易に取り付けられる。また、透過性ゴムを通過した内部ガスが、前記固定手段に設けられた複数の貫通孔より電解コンデンサの外部に放出されるとともに、薄く形成された透過性ゴムは、固定手段により覆われているため、輸送運搬中や、実装時に他の電子部品と接触するなどにより、薄く形成された透過性ゴムが損傷し、駆動用電解液が流出するなどの不具合がない。また、外装ケースへのコンデンサ素子の占有率を９０％以上とした電解コンデンサであっても、通常使用時における内部ガスを適宜放出でき、電解コンデンサの長寿命化が達成できるとともに、急激な内圧上昇時には、圧力弁を確実に作動させることができ、信頼性の高い電解コンデンサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、コンデンサ素子２は、アルミニウム箔の表面を粗面化し、陽極酸化皮膜を形成した陽極箔と、同様に表面を粗面化した陰極箔との任意な箇所に、内部端子４を超音波溶接などの接続方法により接続し、この陽極箔と陰極箔の間に電気絶縁性のセパレータ（例えば、マニラ紙、クラフト紙など）を介在させて巻回又は積層して形成される。
【００１５】
このコンデンサ素子２に駆動用電解液を含浸し、コンデンサ素子２から導出された内部端子４を、所定厚みを有する合成樹脂 等の成形可能な絶縁材料で形成された封口板３に貫通して設けた外部端子５のリベットに加締め及び溶接により接続する。封口板３は、アルミニウムからなるリベット、このリベットと一体のネジ部からなる外部端子５と、圧力弁７及びガス抜き弁１０が設けられている。図２に示すように、外部端子５は、封口板３の中心から点対称位置にそれぞれ離間して設けられ、また圧力弁７とガス抜き弁１０も同じく、封口板３の中心から点対称位置にそれぞれ離間して設けられている。
【００１６】
圧力弁７は、電解コンデンサ１の内圧が急激に上昇した際にその一部が破断して内部のガスを電解コンデンサ１の外部へ放出する機能を有し、貫通孔９とこの貫通孔９を覆う薄膜のゴムからなる。ゴムはシリコンゴムなどが挙げられる。このゴムは、鍔部を有するキャップ８であり、封口板３のコンデンサ素子２側より挿入され、このキャップ８で貫通孔９を閉塞している。キャップ８に薄肉部を形成することで、電解コンデンサ１の内圧上昇時にキャップ８の破断性を高めても良い。
【００１７】
この圧力弁７のゴムは、内径が４ｍｍ、厚さ１ｍｍであり、内部ガスの透過量は、ケース内圧５kg/cm2で１２６０ccである。
【００１８】
ガス抜き弁１０は、電解コンデンサ１の内部ガスを随時、電解コンデンサ１の外部へ放出させる機能を有し、貫通孔１１とこの貫通孔１１を覆うガス透過性の薄膜ゴムからなる。ゴムはシリコンゴム、発泡シリコンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴムなどガス透過性の優れたゴムが挙げられる。図３（ａ）に示すように、この透過性ゴム１２は、周囲が肉厚１３で、中央付近が肉薄となっている。また、前記周囲の肉厚１３より中心にて交差する十字の厚肉を形成し、透過性ゴム１２の強度を維持している。
【００１９】
このガス抜き弁１０のガス透過性ゴム１２は、内径が１１ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ、内部ガスの透過量は、ケース内圧５kg/cm2で１１８６０ccである。ガス透過性ゴム１２の厚さを０．５ｍｍより大きくすると、ガス透過量を大きくするためには、透過性ゴム１２の内径を大きくしなければならず、封口板３の強度が低下してしまう。
【００２０】
図３の（ｂ）に示すように、この固定手段１４は、アルミニウムなどの金属材料からなり、円板材１５とこの円板材１５から連接された立壁１６が複数外周を囲って断続的に形成されている。またこの固定手段１４の円板部には、複数の孔１７が設けられ、透過性ゴム１２を通過したガスが該孔を通過して電解コンデンサ１の外部に放出される。
【００２１】
次にこのガス抜き弁の封口板への取り付け状態について説明する。図４に示すように、封口板には、ガス抜き弁用の貫通孔１１が設けられ、この貫通孔１１は、封口板３の外部側を大径とし、内部側を小径として段部１８が形成されている。前記貫通孔１１の小径は、封口板の外部側に向けて暫時幅狭となっている。前記円形の薄膜の透過性ゴム１２は、貫通孔１１の大径側より挿入されて、この段部１８に載置される。さらに、貫通孔１１には、貫通孔１１の大径側より、前記透過性ゴム１２の外周の肉厚部１３を押圧して貫通孔１１の内部に前記透過性ゴム１２を固定する円板状の固定手段１４が挿入され、前記透過性ゴム１２を固定するとともに、透過性ゴム１２を封口板３に密着させて気密封止される。
【００２２】
この固定手段１４の立壁１６の外径は、封口板３の貫通孔１１の内径より若干小さく形成され、固定手段１４を貫通孔１１に挿入する際には、固定手段１４の弾性により立壁１６の外径が、前記貫通孔１１の内径に沿って縮んで挿入され、固定手段１４の反発力によって貫通孔１１内に保持固定される。
【００２３】
このガス抜き弁１０によると、電解コンデンサ１の内部で発生したガスは、封口板３のガス抜き用貫通孔１１の小径側より侵入し、透過性ゴム１２を押圧する。電解コンデンサの内部が所定圧力になると前記内部ガスは、前記透過性ゴム１２を透過し、固定手段１４の孔１７を通過して外部に放出される。固定手段１４の板材１５によって透過性ゴム１４が覆われているため、前記電解コンデンサ１の内圧による前記透過性ゴム１４の膨れが防止される。
【００２４】
そして封口板３とを一体化したコンデンサ素子２を、アルミニウムからなる有底筒所の外装ケース６に収納し、外装ケース６の開口端をカーリング処理にて前記封口板３により密封する。この外装ケース６に収納されるコンデンサ素子２は、外装ケース６の９０％以上の占有率を有する。これは、外装ケース６に収納されるコンデンサ素子２を大きくすることで、コンデンサ素子２を構成する陽極箔の面積を増やし、静電容量を大きくできる。
【００２５】
この様に、電解コンデンサ１の外部に放出される内部ガスの透過量は、圧力弁７が１２６０ｃｃ、ガス抜き弁１０が１１８６０ｃｃであり、ガス抜き弁１０の透過量は、圧力弁７の透過量に対して９．５倍あるため、外装ケース６内へのコンデンサ素子２の占有率が高い場合であっても、圧力弁７が作動せずに、長寿命化が図れる。
【００２６】
以上のように構成した電解コンデンサ１では、封口板３に、圧力弁７とガス抜き弁１０を設けているので、通常使用時における内部ガスを適宜放出でき、電解コンデンサ１の長寿命化が達成できるとともに、急激な内圧上昇時には、圧力弁７を確実に作動させることができ、信頼性の高い電解コンデンサ１を提供できる。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００２８】
（実施例）
実施例の電解コンデンサは、定格電圧４００Ｖ、静電容量１２０００μＦ、大きさφ８９×Ｌ１８０ｍｍである。封口板に設けられた圧力弁のゴムは、シリコンゴムからなり、内径が４ｍｍ、厚さ１ｍｍであり、内部ガスの透過量は、ケース内圧５kg/cm2で１２６０ccである。また封口板に設けられたガス抜き弁の透過性ゴムは、シリコンゴムからなり、内径が１１ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ、内部ガスの透過量は、内圧５kg/cm2で１１８６０ccである。圧力弁とガス抜き弁の内部ガス透過量は１：８以上となる。この封口板にコンデンサ素子を取り付け外装ケースに収納し開口部をカーリング処理して密封した。コンデンサ素子の外装ケースへの占有率は、９４％とした。
【００２９】
（比較例）
実施例のガス抜き弁の透過性ゴムを、内径が８ｍｍ、厚さ１ｍｍとし、圧力弁とガス抜き弁の内部ガス透過量比率を１：５とした。またコンデンサ素子の外装ケースへの占有率を、９４％とした。
【００３０】
以上、２つの電解コンデンサを、８５℃の温度において、定格電圧を一定にして寿命試験を行った。その際に一定時間で電解コンデンサを取り出し、経過時間毎における電解コンデンサの外観変化について観察した。
【００３１】
試験結果は、比較例の電解コンデンサでは、１５００時間にて圧力弁が動作してしまったのに対して、実施例の電解コンデンサは、５０００時間経過後も圧力弁が動作することがなかった。また静電容量の減少も−２．０％と電解コンデンサの性能も維持され、長寿命化が成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例の電解コンデンサを示す断面図である。
【図２】本発明の実施例の電解コンデンサを示す上面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施例のガス抜き弁を構成する透過性ゴムを示す。（ｂ）は、本発明の実施例のガス抜き弁を構成する固定手段を示す。
【図４】本発明の実施例のガス抜き弁の取り付け工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    電解コンデンサ
２    コンデンサ素子
３    封口板
４    内部端子
５    外部端子
６    外装ケース
７    圧力弁
８    キャップ
９    圧力弁用貫通孔
１０  ガス抜き弁
１１  ガス抜き弁用貫通孔
１２  透過性ゴム
１３  肉厚部
１４  固定手段
１５  板材
１６  立壁
１７  孔
１８  段部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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