(57)【要約】【課題】電解コンデンサの寿命末期時に電解液の蒸発ガスが外部に噴出するのを抑制し、使用者の誤認を防止できる電解コンデンサ及び電気機器を提供することを目的とする。【解決手段】電解液を含むコンデンサ素子１ａを密封状態に収納するとともに内部圧力が所定以上になった場合に電解液の蒸発ガスを噴出する安全弁６が設けられたケース３と、このケース３に取付けられ前記安全弁６を含んで覆う金属箔製のカバー手段１０とを備える電解コンデンサ１である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を含むコンデンサ素子を密封状態に収納するとともに内部圧力が所定以上になった場合に電解液の蒸発ガスを噴出する安全弁が設けられたケースと；
このケースに取付けられ前記安全弁を含んで覆う金属箔製のカバー手段と； 
を具備することを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記カバー手段は、畳まれた状態でケースに取付けられており、安全弁の作動時に電解液の蒸発ガスの噴出圧によって膨らんだ状態になることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
前記カバー手段は、安全弁の作動時に電解液の蒸発ガスが迂回して通過するような流路を有していることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
回路部品を有する電気回路と；
回路部品として電気回路に設けられた請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電解コンデンサと；
を具備することを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路部品として用いられる電解コンデンサ及びこの電解コンデンサを設けた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機器として、例えば、放電灯を点灯させる点灯装置は、一般的には、フィルタ回路、整流平滑回路、高周波変換回路及びランプ点灯回路等から構成されており、整流平滑回路には、直流電源の平滑のため電解コンデンサが接続されている。電解コンデンサは、例えば、陽極箔と陰極箔からなる一対の電極間に電解紙を挟み巻回した電解コンデンサ素子に電解液を含浸させ、この含浸済みの素子に封口ゴムを取付け、有底筒状のケース内に入れて封止されている。
【０００３】
電解コンデンサは、経年変化に伴って、電解液が蒸発して減少し、寿命末期には、電解液の減少による容量低下に加えて電解液の等価直列抵抗（ＥＳＲ）が上昇し、温度上昇する。やがて、リップル電流により発熱が大きくなり、熱暴走を引き起こし、急激に温度上昇し、電解液の沸点を超えて電解液の蒸発ガスの圧力でケースが破裂する虞がある。そのためケースの一部に安全弁が設けられたものがあり、電解液の蒸発ガスでケース内の圧力が所定圧力以上に達した場合、安全弁が作動し、電解液の蒸発ガスを外部に噴出させ、ケースが破裂するのを防止するようにしている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】実公平２−３１７８３号公報
【特許文献２】実公平２−４６０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電解コンデンサにおいて、安全弁が作動することは、ケース内の異常な圧力上昇を抑えることを目的とした正常な動作であるが、外部に噴出した電解液の蒸発ガスが煙に見えることから、使用者が焼損による発煙と誤認し、火災と判断してしまいやすい現象を呈する。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、電解コンデンサの寿命末期時に電解液の蒸発ガスが外部に噴出するのを抑制し、使用者の誤認を防止できる電解コンデンサ及び電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の電解コンデンサは、電解液を含むコンデンサ素子を密封状態に収納するとともに内部圧力が所定以上になった場合に電解液の蒸発ガスを噴出する安全弁が設けられたケースと；このケースに取付けられ前記安全弁を含んで覆う金属箔製のカバー手段と；を具備することを特徴とする。
【０００７】
安全弁は、ケースの内部圧力が所定以上になった場合に電解液の蒸発ガスを逃がす機能を有していればよく、その形態は格別限定されるものではない。カバー手段は、アルミニウム箔で構成することが好ましいが、他の金属箔を用いてもよい。
【０００８】
請求項２に記載の電解コンデンサは、請求項１に記載の電解コンデンサにおいて、前記カバー手段は、畳まれた状態でケースに取付けられており、安全弁の作動時に電解液の蒸発ガスの噴出圧によって膨らんだ状態になることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の電解コンデンサは、請求項１に記載の電解コンデンサにおいて、前記カバー手段は、安全弁の作動時に電解液の蒸発ガスが迂回して通過するような流路を有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の電気機器は、回路部品を有する電気回路と；回路部品として電気回路に設けられた請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電解コンデンサと；を具備することを特徴とする。
【００１１】
電気回路は、例えば、光源の点灯回路やモータの駆動回路等があるが、格別限定されるものではない。回路部品には、例えば、電解コンデンサ等のコンデンサ、チョークコイル等の巻線部品、トランジスタ等のスイッチング素子等、電気回路を構成するうえで必要な部品が含まれる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、電解コンデンサの寿命末期時に安全弁が作動した場合、電解液の蒸発ガスが外部に噴出するのを抑制し、使用者が火災であると誤認することを防止できる。カバー手段は、金属箔で形成されているので、長期間経過しても劣化が少なく、また、放熱を促進でき、蒸発ガスの噴出抑制を効果的になすことができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、安全弁が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出すると、カバー手段が膨らみ蒸発ガスを滞留させることができるので、蒸発ガスの噴出抑制を効果的になすことが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、蒸発ガスが迂回して通過するような流路を有しているので、蒸発ガスが凝縮しやすくなり、蒸発ガスの噴出抑制を効果的になすことができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、各請求項の効果を奏する電気機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態に係る電解コンデンサについて図１乃至図３を参照して説明する。図１は、電解コンデンサの基本構成を示す平面図及び正面図、図２は、本実施形態の電解コンデンサを模式的に示す平面図及び一部を断面した正面図、図３は、同安全弁の作動時を模式的に示す正面図である。
【００１７】
まず、電解コンデンサの基本的構成を説明する。図１（ａ）、（ｂ）において、電解コンデンサ１は、ケース本体２を備えている。ケース本体２は、開口部３ａを有する有底円筒状のアルミニウム製のケース３、封口材としての封口ゴム４及び熱収縮性の絶縁性スリーブ５とを備えている。ケース３内には、陽極箔と陰極箔からなる一対の電極間に電解紙を挟み巻回し、例えば、エチレングリコール系の電解液を含浸させた電解コンデンサ素子１ａが収納されている。また、ケース３の開口部３ａには封口ゴム４が挿入されており、封口ゴム４に開口部３ａをかしめてケース３は封止、密封されている。なお、このかしめ部３ｂはリング状凹部を形成している。
【００１８】
一方、ケース３の開口部３ａとは反対側の端面には、ケース３の内部圧力が所定以上になった場合に、ケース３の一部が破れて電解液の蒸発ガスを外部に逃がす安全弁６が設けられている。安全弁６は、ケース３の内部圧力が所定以上になったときに破れるように、ケース３にＸ字形の肉薄部を形成して構成されている。この肉薄部は、Ｙ字形やＫ字形に形成してもよい。また、ケース３は、円筒状の絶縁性スリーブ５によって外周表面が覆われている。絶縁性スリーブ５は、定格電圧、静電容量、極性等が印刷されたＰＥＴ樹脂や塩化ビニル樹脂からなる熱収縮性のスリーブであり、ケース３に被せた後、熱を加え、その収縮によってケース３の外周表面に被覆されるものである。さらに、ケース３の開口部３ａ側には、陽極箔と陰極箔に接続され、封口ゴム４を貫通したリード線７が導出されている。
【００１９】
次に、図２（ａ）、（ｂ）において、電解コンデンサ１には、安全弁６を含んで覆うカバー手段１０が取付けられている（図２（ｂ）ではカバー手段１０を断面で示す）。カバー手段１０は、金属箔製で具体的には、５μｍ〜１ｍｍの厚み寸法を有するアルミニウム箔からなり、多数の折り目を形成して折り畳まれ、全体としてはケース本体２の安全弁６側、すなわち、上部と外周側面を覆うように略有底円筒状に形成されている。カバー手段１０は、例えば、圧延成形や絞り成形の加工によって折り畳まれるように構成でき、さらに、アルミニウム箔の厚み寸法は、強度、膨らみやすさ等の観点から１０μｍ〜１００μｍ程度が好適である。また、図２（ａ）に示すように、上部は、渦巻状に折り畳まれて構成されている。なお、カバー手段１０は、加工性や耐食性等の点でアルミニウム箔を用いることが好ましいが、他の金属箔を用いてもよい。
【００２０】
カバー手段１０の開口部１０ａ側は、外周にワイヤ１０ｂが巻き付けられてケース本体２に取付けられている。このワイヤ１０ｂは、前記ケース３の開口部３ａのかしめ部３ｂを利用して巻き付けられており、カバー手段１０の取付けを確実なものとしている。なお、ワイヤ１０ｂは、かしめ部３ｂを利用して巻き付けることが好ましいが、勿論、他の部分に巻き付けてもよい。また、ワイヤ１０ｂの替わりに、リング状に形成された熱収縮性のＰＥＴフィルムやアルミニウム箔を用いることができる。さらに、溶接等によってカバー手段１０をケース本体２に取付けるようにしてもよい。この取付けによって、カバー手段１０の内側とケース本体２の外側とで形成される空間を密閉状態にすることを妨げないが、必ずしも密閉状態にする必要はない。要は、取付手段を問わず、電解液の蒸発ガスの噴出圧によって、カバー手段１０がケース本体２から離脱しないように取付けられていることが必要でとなる。
【００２１】
次に、このように構成された電解コンデンサ１の作用を説明する。電解コンデンサ１に過電圧が加わった場合や寿命末期の異常時において、電解液の蒸発ガスでケース３内の圧力が所定圧力以上に達した場合、ケース３が破裂するのを防止するため安全弁６が作動し、Ｘ字形の肉薄部が破れ、電解液の蒸発ガスが外部に噴出する。また、可燃性ガス及び異臭が発生する場合もある。カバー手段１０は、折り畳まれているので、膨らむことが可能であり、蒸発ガスの噴出圧によって、図３に示すように外方に袋状となって膨らむ状態となる。この状態では、蒸発ガスは、カバー手段１０内に滞留しているので、外部に流出することはほとんどない。また、滞留している蒸発ガスは、ガスの粒子同士が衝突し、また、ガスの粒子がカバー手段１０の内面に接触して冷却され、凝縮されるので、仮に、ワイヤ１０ｂの取付け部分（かしめ部３ｂにおけるカバー手段１０の内側とケース本体２の外側との間の僅かな隙間）から流出したとしても蒸発ガスのままの状態で流出することは少なく、煙状での流出が抑制される。
【００２２】
なお、安全弁６の作動時のケース３内の圧力は、８〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２、蒸発ガスの温度は電解液の沸点近傍と仮定できるので、電解コンデンサ１のケース本体２の形状において、高さ寸法が２．５ｃｍ、径寸法が２ｃｍで内容積が３ｃｍ３とした場合、カバー手段１０が膨らんだときのおよその径寸法を４０ｍｍ程度に設定して折り畳んでおくことにより、蒸発ガスの噴出圧によって、カバー手段１０が破れないように構成することができる。
【００２３】
また、エチレングリコール系の電解液の場合、安全弁６の作動時の噴出温度は最大で２００℃程度と推定できる。しかしながら、カバー手段１０が膨らんでいく過程でカバー手段１０から放熱されるので、内圧で１０ｋｇｆ／ｃｍ２まで上昇した場合でも、カバー手段１０による温度の低下によって、蒸気ガスの一部は凝縮し、結露する。したがって、カバー手段１０は、電解コンデンサ１のケース本体２の内容積換算分まで膨らむことはなく、少なくとも内容積換算分で５０％以上膨らむように構成することにより、蒸気ガスがカバー手段１０の外部に流出したり、蒸発ガスのままの状態で流出したりする可能性を低くすることができる。
【００２４】
なお、ケース３との絶縁性を確保するため、カバー手段１０の内面に絶縁層を積層したり、両面に絶縁層を施すようにしてもよい。また、逆に、絶縁フィルム層を主体として、この絶縁フィルム層にアルミニウム等の金属を蒸着して金属箔を形成するようにしてもよく、この場合、絶縁フィルム層の膜厚は、５μｍ〜１ｍｍ程度であることが望ましい。さらに、例えば、絶縁フィルム層がポリプロピレン、ポリエステルやシリコーン樹脂である場合、このフィルム層のみである場合に比べ、金属の蒸着によりフィルム層の耐酸化性も向上できる効果が期待できる。
【００２５】
以上のように本実施形態によれば、安全弁６が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出すると、カバー手段１０が膨らみカバー手段１０内に蒸発ガスが滞留し、また、カバー手段１０は金属箔で形成されているので、放熱が促進され、蒸発ガスは、凝縮し、結露しやすくなり、蒸発ガスの外部への流出を抑制できる。これにより、安全弁６が作動した場合に、使用者が火災であると誤認することを防止できる。さらに、金属箔は、長期間経過しても熱等による劣化が少ないので、高い信頼性を保ちながら安定してその機能を発揮することが可能となる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電解コンデンサについて図４を参照して説明する。図４は、電解コンデンサを模式的に示す正面図である。なお、以降各実施形態において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。本実施形態では、カバー手段１０の高さ寸法を大きくし、このカバー手段１０でケース本体２の安全弁６側と外周側面を覆うように有底円筒状に形成したものである。したがって、ケース本体２の安全弁６側とカバー手段１０との間で空間１１が形成されている。この空間１１の容積は、安全弁６が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出した場合に、蒸発ガスを滞留させ、収容できる大きさに設定されている。例えば、ケース３の内容積の２〜４倍程度に設定するのが望ましい。
【００２７】
このような構成によれば、安全弁６が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出すると、蒸発ガスは、カバー手段１０内の空間１１に滞留し、ガスの粒子同士が衝突するとともに、ガスの粒子がカバー手段１０の内面に接触して冷却され、凝縮されるので、仮に、ワイヤ１０ｂの取付け部分から流出したとしても蒸発ガスのままの状態で流出することは少なく、煙状での流出が抑制される。したがって、安全弁６が作動した場合に、使用者が火災であると誤認することを防止できる。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施形態に係る電解コンデンサについて図５を参照して説明する。図５は、電解コンデンサを模式的に示す正面図である。本実施形態では、カバー手段１０をケース本体２の安全弁６側と外周側面を覆うように有底円筒状に形成したものであるが、ケース本体２の外周側面とカバー手段１０の内面との間に蒸発ガスが通過する比較的に狭い流路１２を設けたものである。
【００２９】
このような構成によれば、安全弁６が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出すると、蒸発ガスは、流路１２を通り、カバー手段１０内に充満する状態となるが、特に、流路１２を通る過程でカバー手段１０の内面に接触して冷却され、凝縮されて結露するので、仮に、ワイヤ１０ｂの取付け部分から流出したとしても蒸発ガスのままの状態で流出することは少なく、煙状での流出が抑制される。流路１２は、蒸発ガスの通過経路を長くし、つまり、蒸発ガスの流出を迂回させて、蒸発ガスの冷却チャンスを多くし、凝縮しやすくする機能を有する。なお、カバー手段１０を２重や３重に複数積層して流路１２を長くするように構成すれば、一層蒸発ガスの流出を抑制することができる。
【００３０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る電解コンデンサについて図６を参照して説明する。図６は、電解コンデンサを模式的に示す正面図である。本実施形態では、カバー手段１０をケース本体２の安全弁６側と外周側面を覆うように略有底円筒状に形成したものであるが、ケース本体２の外周側面とカバー手段１０の内面との間に蒸発ガスが通過する流路１２を設けるとともに、全周面をひだ状に形成し、ひだ状の流路１２ａを形成したものである。本実施形態では、安全弁６が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出した場合に、カバー手段１０が膨らむことを予定しているものではない。勿論、多少膨らむことは許容されるが、これらはカバー手段１０の箔厚等を適宜選定することにより構成できる。
【００３１】
このような構成によれば、安全弁６が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出すると、蒸発ガスは、流路１２、１２ａを通り、カバー手段１０内に充満する状態となり、流路１２、１２ａを迂回して通る過程でカバー手段１０の内面に接触して冷却され、凝縮されて結露する。したがって、仮に、ワイヤ１０ｂの取付け部分から流出したとしても蒸発ガスのままの状態で流出することは少なく、煙状での流出が抑制される。
【００３２】
次に、本発明の第５の実施形態に係る電解コンデンサについて図７を参照して説明する。図７は、電解コンデンサを模式的に示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実施形態では、カバー手段１０をケース本体２の安全弁６側と外周側面を覆うように略有底円筒状に形成したものであるが、外周側面にアルミニウム箔を渦巻状に巻いて、複数層状をなし、流路１２を複数層に形成して長くなるように構成したものである。
【００３３】
このような構成によれば、安全弁６が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出すると、蒸発ガスは、流路１２の入口INから入り、出口OUTに向かってケース３の外周を旋回するように迂回して通過し、その過程でカバー手段１０に接触して冷却され、凝縮されて結露する。したがって、出口OUTから蒸発ガスのままの状態で流出することは少なく、煙状での流出が抑制される。
【００３４】
次に、本発明の実施形態に係る電気機器について図８及び図９を参照して説明する。図８は、電気機器としての点灯装置を示すブロック図、図９は、点灯装置を適用した照明器具を示す斜視図である。図８において、電気機器としての点灯装置２０は、電気回路として点灯回路２１を備えている。点灯回路２１は、フィルタ回路２２、整流平滑回路２３、高周波変換回路２４及びランプ点灯回路２５とから構成されており、ランプ点灯回路２５には光源としての蛍光ランプ２６が接続されるようになっている。フィルタ回路２２は、商用交流電源ＡＣに接続され、ノイズによる機器の誤動作や他の機器への障害を防止する機能をなし、整流平滑回路２３は、商用交流を整流平滑し、高周波変換回路２４は、直流を高周波に変換し、ランプ点灯回路２５は、ランプの始動、点灯維持機能を有する。ここで、整流平滑回路２３には、上記各実施形態の電解コンデンサ１が用いられ、接続されている。
【００３５】
図９において、照明器具３０は、天井面に埋め込まれて設置される埋込形の器具であり、器具本体３１の長手方向の両端にソケット３２が取付けられおり、このソケット３２に光源としての直管形蛍光ランプ２６が接続されている。器具本体３１内には、前記点灯装置２０が収納されている。
【００３６】
このように構成された点灯装置２０に商用交流電源ＡＣを投入すると、フィルタ回路２２を通じて整流平滑回路２３の電解コンデンサ１が充電され、高周波変換回路２４を介して、充電された電圧が高周波電圧として蛍光ランプ２６に供給され、蛍光ランプ２６が点灯する。ここで、電解コンデンサ１の安全弁６が作動し、電解液の蒸発ガスが噴出した場合、カバー手段１０によって蒸発ガスの外部への流出を抑制でき、使用者が火災であると誤認することを防止できる。また、照明器具は、１０年間を超えて使用されるが、カバー手段１０は金属箔で形成されているので、熱等による劣化が少なく、安定してその機能を発揮することができるので、この点においても有効である。
【００３７】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、電気機器としては、点灯装置に限らず、モータを制御する駆動制御装置等にも適用でき、さらに、電解コンデンサを用いる電気回路を備えた他の電気機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】電解コンデンサの基本構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す平面図及び一部を断面した正面図である。
【図３】同安全弁の作動時を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す正面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す正面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す正面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す正面図及び断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電気機器としての点灯装置を示すブロック図である。
【図９】同点灯装置を適用した照明器具を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・電解コンデンサ、１ａ・・・コンデンサ素子、３・・・ケース、
６・・・安全弁、１０・・・カバー手段、１２・・・流路、
２０・・・電気機器（点灯装置）、２１・・・電気回路（点灯回路）
【図１】
2010027887.tif 000003
【図２】
2010027887.tif 000004
【図３】
2010027887.tif 000005
【図４】
2010027887.tif 000006
【図５】
2010027887.tif 000007
【図６】
2010027887.tif 000008
【図７】
2010027887.tif 000009
【図８】
2010027887.tif 000010
【図９】
2010027887.tif 000011