(57)【要約】  安全ベント（１２）は、ケース（２）と、ケース（２）に装着されたコンデンサ要素（３）と、圧力解放を可能にするための安全ベント（１２）とを備え、安全ベント（１２）は、少なくとも部分的にコンデンサ要素（３）の穴（４）の内部に配置される。さらに、コンデンサ（１）の側部（６，８）を通した段階的な圧力解放を可能とする安全ベントを備える電解コンデンサ（１）を動作する方法は、側部が下方向に向かない向きでコンデンサ（１）を動作することを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース（２）と、
前記ケース（２）に装着されたコンデンサ要素（３）と、
圧力解放を可能にするための安全ベント（１２）とを備え、
前記安全ベント（１２）は、少なくとも部分的に前記コンデンサ要素（３）の穴（４）の内部に配置される、電解コンデンサ。
【請求項２】
前記安全ベント（１２）は、膜を備える、請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
前記コンデンサ（１）の第１の側部（６）に配置される端子（９，１０）を備え、前記安全ベント（１２）は、前記コンデンサ（１）の反対側の第２の側部（８）を通して圧力解放が可能とされるように構成される、請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
前記ケースを封止するためのカバー部材（１１）を備え、前記カバー部材（１１）は、弾性部材を含み、前記カバー部材（１１）は、前記安全ベント（１２）を有しない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
前記コンデンサ（１）の電解液が前記安全ベントと接触しないように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項６】
前記コンデンサ要素（３）の前記穴（４）の中へ延在する中央揃え部材（１５）を備え、前記安全ベント（１２）は、前記中央揃え部材（１５）に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項７】
前記中央揃え部材（１５）は、前記コンデンサ（１）の前記第１の側部（６）または前記第２の側部（８）の付近に配置される、請求項６に記載の電解コンデンサ。
【請求項８】
前記安全ベント（１２）は、前記コンデンサ（１）に嵌め込まれる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項９】
前記安全ベント（１２）と前記コンデンサ（１）の外側の側部との間にキャビティ（１６）が存在する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項１０】
スタッド（１７）を備え、前記安全ベント（１２）は、前記スタッド（１７）に配置される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項１１】
前記コンデンサ（１）の第１の側部（６）に端子（９，１０）を備え、前記スタッド（１７）は、前記コンデンサ（１）の第２の側部（８）に配置され、前記第１の側部（６）は、前記第２の側部（８）の反対側である、請求項１０に記載の電解コンデンサ。
【請求項１２】
２つの安全ベント（１２）を備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
【請求項１３】
前記安全ベント（１２）の１つは、第１の側部（６）の前記ケースを封止するための弾性のあるカバー部材（１１）に配置され、前記安全ベント（１２）の１つは、前記コンデンサ（１）の第２の側部（８）の付近の前記コンデンサ要素（３）の穴（４）の内部に配置される、請求項１２に記載の電解コンデンサ。
【請求項１４】
前記安全ベント（１２）の１つは、第１の側部（６）の付近に配置され、前記安全ベント（１２）の１つは、前記コンデンサ（１）の第２の側部の付近に配置され、双方の安全ベント（１２）は、少なくとも部分的に前記コンデンサ要素（３）の穴（４）の内部に配置される、請求項１２に記載の電解コンデンサ。
【請求項１５】
ケース（２）と、前記ケース（２）に装着されたコンデンサ要素（３）と、段階的な圧力解放を可能にするための安全ベント（１２）とを備える電解コンデンサであって、前記コンデンサ（１）は、前記コンデンサ（１）の第１の側部（６）に配置される端子（９，１０）を備え、圧力解放は、前記コンデンサ（１）の反対側の第２の側部（８）を通して可能とされる、電解コンデンサ。
【請求項１６】
電解コンデンサを動作する方法であって、前記コンデンサ（１）は、前記コンデンサ（１）の側部（６，８）を通した段階的な圧力解放を可能とする安全ベント（１２）を備え、前記コンデンサ（１）は、前記側部（６，８）が下方向に向かない向きで動作される、方法。
【請求項１７】
前記側部（６，８）は、上方向に向く、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記側部（６，８）は、水平方向に向く、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載のコンデンサと、装着部材とを備え、前記コンデンサ（１）は前記装着部材で装着される、装着アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全ベントを備える電解コンデンサに関する。安全ベントは、圧力解放を可能にするために設けられることにより、たとえばコンデンサの制御されない爆発を防ぐ。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明の目的は、改良された安全ベントを備える電解コンデンサを提供することである。
【０００３】
１つの局面では、本発明は、ケースと、ケースに装着されたコンデンサ要素とを備える電解コンデンサに関する。ケースは、缶の形状を有してもよい。コンデンサ要素は、巻線要素であってもよい。コンデンサ要素は、箔、特にアルミ箔を備えてもよい。コンデンサ要素は、電解液、特に液体電解液で含浸されてもよい。
【０００４】
電解コンデンサは、圧力解放を可能にするための安全ベントを備える。
動作の間、コンデンサ内部の圧力は、特に過負荷の場合に増加し得る。安全ベントは、圧力が臨界値に近付くときに破裂するように構成されてもよい。これにより、コンデンサの制御されない爆発が防がれ得る。
【０００５】
追加的にまたは代替的に、安全ベントは、段階的な圧力解放を可能にし得る。特に、ガスの連続放散が可能とされ得る。段階的な圧力解放は、臨界値に到達するかなり前に可能とされ得る。段階的な圧力解放の間、安全ベントはそのまま保たれ得る。
【０００６】
安全ベントは、弾性材料を備えてもよい。例として、安全ベントは、ゴムまたはシリコン材料であってもよい。例として、安全ベントは、ケースに、たとえばケースの穴の中に、差し込まれる。
【０００７】
安全ベントは、膜を含んでいてもよい。これにより、コンデンサで発生したガスの段階的な放散が可能となる。
【０００８】
実施形態によれば、安全ベントは、少なくとも部分的にコンデンサ要素の穴の内部に配置される。穴は、コンデンサ要素の中心軸に沿って延在していてもよい。穴は、中心軸の周りにコンデンサ要素の箔を巻くことによって生じ得る。したがって、安全ベントは、コンデンサ要素の箔によって取り囲まれ得る。
【０００９】
電解コンデンサは、コンデンサと電気的に接続する端子を備えてもよい。端子は、コンデンサの第１の側部に配置される。端子は、ねじ式端子であってもよい。他の実施形態では、端子は、たとえばスナップイン式で構成されてもよい。
【００１０】
実施形態では、安全ベントは、圧力解放がコンデンサの第２の側部を通して可能とされるように構成される。第２の側部は、第１の側部の反対側である。したがって、安全ベントは、ガスが第２の側部を通してケースを離れることを可能とする。実施形態では、安全ベントは、コンデンサの第１の側部よりもコンデンサの第２の側部の近くに配置される。
【００１１】
第１の側部から離れた側部での圧力解放を可能とすることによって、端子および／またはプリント回路基板もしくは母線などの他の部品の汚染のリスクを低減することができ、動作寿命が長くされる。このような汚染は、安全ベントの破裂後のケースからの電解液の漏出によって起こり得る。
【００１２】
実施形態では、圧力解放が可能となる側部が下方向に向かないように、コンデンサが装着される。例として、側部は、上方向または水平方向に向いている。
【００１３】
この場合、安全ベントの破裂後に電解液が外側に流れることを効率的に防ぐことができる。それに加えて、コンデンサの通常の動作中の電解液による安全ベントの汚染も防がれ得る。これは、安全ベントが依然としてそのままであるときに、段階的な放散が維持されることを確保し得る。
【００１４】
実施形態では、コンデンサは、端子を下側に装着される。したがって、端子は下方向を向く。さらなる実施形態では、コンデンサには水平方向に配置された端子が設けられる。またさらなる実施形態では、コンデンサは、端子を上側に装着される。
【００１５】
実施形態では、安全ベントは、圧力解放がコンデンサの第１の側部を通して可能となるように構成される。これは、コンデンサが端子を上側に装着されたとき、特に有益となり得る。
【００１６】
コンデンサは、装着部材で装着されてもよい。装着部材は、コンデンサの電気的接続も提供し得る。例として、装着部材は、プリント回路基板または母線を備えてもよい。代替的に、電気的接続は、装着部材への追加の部材によって提供されてもよい。コンデンサは、第１の側部が装着部材に隣接するように装着されてもよい。代替的には、コンデンサは、第２の側部が装着部材に隣接するように装着されてもよい。代替的には、コンデンサは、その横方向側部が装着部材に隣接するように装着されてもよい。
【００１７】
コンデンサは、ケースを封止するためのカバー部材を備えてもよい。カバー部材は、コンデンサの第１の側部に配置されてもよい。端子は、カバー部材を通ってもよい。カバー部材は、弾性部材、特にゴム材料を備えてもよい。カバー部材は、ケースに差し込まれた要素であってもよい。
【００１８】
実施形態では、カバー部材は、安全ベントを有しない。代替的な実施形態では、安全ベントは、少なくとも部分的にカバー部材に配置されてもよい。
【００１９】
実施形態では、コンデンサは、コンデンサ要素の穴の中へ延在する中央揃え部材を備えてもよい。安全ベントは、中央揃え部材に配置されてもよい。中央揃え部材は、ケースの中でコンデンサ要素を中央揃えするために設けられ得る。
【００２０】
中央揃え部材は、コンデンサの第２の側部の付近に配置されてもよい。例として、中央揃え部材は、コンデンサの第２の側部と一体的に形成されてもよい。中央揃え部材は、缶底と一体となるように形成されてもよい。例として、中央揃え部材は、第２の側部の穴として形成されてもよい。中央揃え部材は、コンデンサの芯に向かう方向に延在してもよい。中央揃え部材は、金属を備えてもよい。中央揃え部材は、代替的にまたは追加的に、コンデンサの第１の側部の付近、たとえばカバー部材の下に配置されてもよい。
【００２１】
中央揃え部材は、電解液の安全ベントとの接触が防がれるように構成されてもよい。特に、中央揃え部材は、安全ベントをコンデンサ要素からおよび電解液から分離し得る。
【００２２】
中央揃え部材は、管状形状を有してもよい。安全ベントは、管状キャビティに配置されてもよい。安全ベントは、装置の通常の動作の間、特に安全ベントがそのままである限り、電解液がコンデンサから漏出することが防がれるように、中央揃え部材を封止し得る。中央揃え部材は、コンデンサの芯に向かって開いていてもよい。
【００２３】
実施形態では、安全ベントは、コンデンサに嵌め込まれる。特に、安全ベントは、第１の側部および第２の側部の外面から離れて配置される。これにより、電解液の漏出によるコンデンサの外側の側部の汚染が防がれ得る。
【００２４】
例として、安全ベントとコンデンサの側部との間、特に、圧力解放が可能となる側部の外面にキャビティが存在してもよい。キャビティは、電解液で充填可能であり得る。この場合、キャビティは、安全ベントを通る多量の電解液の漏出を取入れる。
【００２５】
実施形態では、コンデンサは、いくつかの安全ベントを備える。例として、第１の安全ベントが第１の側部を通した圧力解放を可能にし、第２の安全ベントがコンデンサの第２の側部を通した圧力解放を可能にする。
【００２６】
コンデンサの装着方向に応じて、少なくとも１つの安全ベントは、上方向または水平方向に方向付けられる側部を通して圧力解放を可能にし得る。これにより、段階的な圧力解放が確保され得る。さらなる安全ベントは、下方向を向く側部を通して圧力解放を可能にし得る。いくつかの実施形態では、安全ベントの１つは、コンデンサ要素の穴の内部に配置されてもよい。さらなる安全ベントは、コンデンサ要素の完全に外側に配置されてもよい。さらなる安全ベントは、たとえばカバー部材に配置されてもよい。代替的に、両方の安全ベントが少なくとも部分的にコンデンサ要素の穴の内部に配置されてもよい。
【００２７】
実施形態では、コンデンサは、スタッドを備える。スタッドは、コンデンサの第２の側部に配置されてもよい。スタッドは、ねじ締めされてもよい。スタッドは、装着、特にコンデンサの装着部材への固定のために機能し得る。
【００２８】
安全ベントは、スタッドに、特にコンデンサの芯へ延在するスタッドの一部に配置されてもよい。スタッドは、コンデンサの側部と一体的に形成され、および／または、中央揃え部材と一体的に形成されてもよい。
【００２９】
本発明のさらなる局面によれば、電解コンデンサは、ケースと、ケースに装着されたコンデンサ要素と、段階的な圧力解放を可能にする安全ベントとを備える。コンデンサは、第１の側部に配置される端子を備える。安全ベントは、コンデンサの反対側の第２の側部を通して圧力解放を可能にする。コンデンサは、上述されたコンデンサの任意の機能的および構造的特徴を備え得る。例として、安全ベントは、膜を備えてもよい。安全ベントは、コンデンサ要素の穴に配置されてもよい。
【００３０】
本発明のさらなる局面によれば、安全ベントを備える電解コンデンサを動作させる方法が開示される。安全ベントは、コンデンサの側部を通した段階的な圧力解放を可能にし得る。コンデンサは、圧力解放が可能となる側部が下方向に向かない向きで動作され得る。例として、側部は、上方向または水平方向を向く。コンデンサは、上述されたコンデンサの任意の機能的および構造的特徴を備え得る。例として、安全ベントは、膜を備える。安全ベントは、コンデンサ要素の穴に配置されてもよい。
【００３１】
本発明のさらなる局面によれば、装着アセンブリが提供される。装着アセンブリは、上述のコンデンサの少なくとも１つと、装着部材とを備える。コンデンサは、装着部材に装着される。実施形態では、装着部材は、コンデンサの電気的接続も可能とし得る。実施形態では、装着部材は、コンデンサに電気的に接続するように機能しなくてもよい。コンデンサおよび装着部材は、上述されたようなコンデンサおよび装着部材の任意の機能的および構造的特徴を備えてもよい。
【００３２】
本開示は、発明のいくつかの実施形態および局面を含む。それぞれの特徴が特定の実施形態または局面の文脈において明白に述べられていない場合であっても、コンデンサ、装着アセンブリ、および／または方法のうちの１つに関して記載されたすべての特徴は、それぞれの他の実施形態および局面に関しても本明細書で開示されている。
【００３３】
さらなる特徴、改善および便法は、図に関連する例示の実施形態の以下の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態に従うコンデンサの模式的な断面図である。
【図２】第１の実施形態に従うコンデンサの第２の側部の図である。
【図３】第１の実施形態に従うコンデンサの第１の側部の図である。
【図４】第２の実施形態に従うコンデンサの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
類似の要素、同種の要素および同様に作用する要素は、図において、同一の参照符号を設けられ得る。
【００３６】
図１は、電解コンデンサ１を示す。コンデンサ１は、ケース２と、ケース２に装着されたコンデンサ要素３とを備える。コンデンサ要素３は、屈曲した形状を備える。コンデンサ要素３は、その中心軸に沿って延在する穴４を備える円筒形状を有する。コンデンサ要素３は、箔、特にアルミ箔を備えていてもよい。コンデンサ要素３は、液体電解液で浸漬される。
【００３７】
ケース２は、円形の円筒形状の形状を有してもよい。ケース２は、金属を含んでもよい。例として、ケース２は、アルミニウムを含み得る。ケース２は、缶の形状を有していてもよい。
【００３８】
コンデンサ１は、第１の側部６と、横方向側部７と、第２の側部８とを備える。第２の側部８は、第１の側部６に対向する。第２の側部８は、ケース２の底部５によって形成され得る。底部５は、金属を含んでもよい。底部５は、横方向側部７と一体的に形成されてもよい。
【００３９】
第１の側部６において、コンデンサ１は、コンデンサと電気的に接続する端子９，１０を備える。端子９，１０は、ねじ式端子として構成されてもよい。コンデンサ１は、端子を下側に、すなわち端子９，１０が地球の中心へ向くように装着されるように構成されてもよい。代替的には、コンデンサ１は、端子を上側に装着されてもよい。
【００４０】
コンデンサ１は、装着部材（図示せず）に装着されてもよい。装着部材は、コンデンサ１に固定するように機能し得る。加えて、装着部材は、端子９，１０を電気的に接続するように機能し得る。この場合、装着部材は、たとえばプリント回路基板または母線を含み得る。
【００４１】
第１の側部６では、ケース２は、カバー部材１１によって閉じられている。カバー部材１１は、ディスクの形状を有してもよい。カバー部材１１は、ケース２を封止し得る。カバー部材１１は、ゴム材料または他の弾性材料を含んでいてもよい。端子９，１０は、カバー部材１１を通る。
【００４２】
コンデンサ１は、安全ベント１２を備える。安全ベント１２は、制御された圧力解放を可能にする。コンデンサ１の動作の間、コンデンサ１の内部では、電気化学的な反応によって生じ得るガス発生および加圧が起こり得る。安全ベント１２は、内圧が臨界値に達するときにガスの放出を可能にし得る。これにより、コンデンサ１の制御されない爆発が防がれ得る。例として、安全ベント１２は、臨界圧力の場合、破裂するように設計される。
【００４３】
追加的にまたは代替的に、安全ベント１２は、電解コンデンサ１の動作の間、周囲へのガスの段階的な放出を可能にし得る。これにより、内圧が段階的に低減され得る。安全ベント１２は、膜１３を備えてもよい。膜１３は、ゴムまたはシリコン材料を含んでいてもよい。特に、安全ベント１２は、薄いゴムの膜を備えてもよい。膜１３は、ガスに対し浸透性または半浸透性を有し得る。
【００４４】
安全ベント１２は、圧力解放がコンデンサ１の第２の側部８を通して可能とされるように構成されてもよい。特に、圧力解放は、ケース２の底部５の穴１４を通して可能とされる。安全ベント１２は、コンデンサ１の第１の側部６よりも第２の側部８から短い距離に配置される。
【００４５】
このような安全ベント１２の配置は、圧力解放が可能である側部が上方向を向くコンデンサ１の装着向きで特に有利であり得る。第２の側部８を通って可能とされる圧力解放の場合、この向きは、端子を下方向とする装着向きに対応する。この構成は、安全ベント１２が破裂する場合および安全ベント１２がそのままである状態での段階的な圧力解放の両方において有利である。
【００４６】
安全ベント１２がそのままであるとき、この構成は、安全ベント１２が電解液で覆われることを防ぎ得る。安全ベント１２がコンデンサ１のより下側に配置されるとき、電解液は、重力によって安全ベント１２を覆い得るため、放散を妨げる。これは、安全ベント１２が破裂するまで累積的な加圧をもたらし得る。この現象は、安全ベント１２の動作の効率を低減し得る。安全ベント１２がコンデンサ１の上側に配置されるとき、段階的な放出が維持されるように電解液のない状態が保たれ得る。
【００４７】
コンデンサ１は、コンデンサ要素３の穴４の中へ第２の側部８で突出する中央揃え部材１５を備える。中央揃え部材１５は、ケース２の中でコンデンサ要素３を中央揃えするように機能する。中央揃え部材１５は、杭として形成されてもよい。中央揃え部材１５は、中空であってもよい。中央揃え部材１５は、ケース２の底部５と一体的に形成されてもよい。
【００４８】
安全ベント１２は、中央揃え部材１５に配置される。これにより、巻付固定および圧力解放の２つの機能が組み合されることが可能となる。中央揃え部材１５は、コンデンサ要素３から安全ベント１２を分離する。
【００４９】
安全ベント１２は、コンデンサ要素３の穴４の内部に配置される。安全ベント１２は、コンデンサ要素３の巻線によって取り囲まれる。したがって、安全ベント１２は、コンデンサ１の芯に配置される。
【００５０】
安全ベント１２は、ケース２の底部５から離れて配置される。特に、安全ベント１２は、底部５に対して凹んだ位置に配置される。これにより、安全ベント１２、および、特に膜１３は、機械的なダメージから保護され得る。
【００５１】
例として、キャビティ１６は、安全ベント１２と底部５との間に存在してもよい。これは、コンデンサ１の外側への電解液の漏出を防ぐことを助け得る。例として、キャビティ１６は、安全ベント１２の破裂後に、コンデンサ１からの少量の電解液の漏出を受け入れ得る。これは、底部５が電解液によって汚染されることを防ぎ得る。
【００５２】
開示された安全ベント１２によって、コンデンサ１が過剰量の電解液で満たされることが可能となり、これは、安定した電気的パラメータの提供を助ける。これにより、長期間の動作寿命中のパラメータのドリフトを回避することができる。例として、巻線からの乾燥は防がれ得る。標準的なコンデンサにおいては、コンデンサの内部の液体電解液の自由な流れを避けるために、電解液の貯蔵が制限され得ることにより、電解液の漏出を防ぐ。改良された安全ベント１２を用いた場合、電解液の漏出は、電解液が多量の場合でも防がれ得る。
【００５３】
さらなる実施形態では、コンデンサ１は、代替的または追加的に、第１の側部６付近に配置される中央揃え部材を備えてもよい。例として、中央揃え部材は、カバー部材１１からコンデンサ要素３の穴４の中へ突出し得る。追加的または代替的に、第１の側部６付近の中央揃え部材に安全ベントが配置されてもよい。
【００５４】
安全ベントの一方が第１の側部６の付近に配置され、他方が第２の側部８に配置される、２つの安全ベントをコンデンサ１が備えているとき、安全ベントの少なくとも１つによって、段階的な放出は常に確保され得る。特に、段階的な放出は、コンデンサの任意の向きで確保され得る。例として、コンデンサ１は、図１に示されるような第２の側部８の安全ベント１２と、カバー部材１１に配置されるさらなる安全ベントとを備える。さらなる安全ベントも、ゴムまたはシリコン材料、特に膜を備えてもよい。
【００５５】
図２は、圧力解放テスト後の図１に従うコンデンサ１の第２の側部８の図を示す。圧力解放テストは、ＩＥＣ−６０３８４−１（２００８）標準に従う逆極性で行なわれた。このテストの間、逆極性のために、比較的速いガス生成が起こる。これにより、コンデンサ１内部に高圧が生じた。
【００５６】
図２で確認できるように、安全ベント１２の膜１３は破裂する。コンデンサ１は、端子を下側に装着された。第２の側部８、特に底部５は、電解液で覆われていない。
【００５７】
図３は、圧力解放テスト後の図１に従うコンデンサ１の第１の側部６の図を示す。
第１の側部６、特にカバー部材１１は、電解液で覆われていない。示される実施形態においては、カバー部材１１は安全ベントを有しない。
【００５８】
図４は、図１、図２および図３に示されるコンデンサ１に対応する、コンデンサ１のさらなる実施形態を示すが、コンデンサ１を装着するためのスタッド１７を追加的に備える。スタッド１７は、コンデンサ１の第２の側部８に配置される。
【００５９】
スタッド１７は、コンデンサ１を装着部材（図示せず）にねじで留めるためにねじ締めされてもよい。端子９，１０は、たとえば、プリント回路基板または母線に接続されてもよい。
【００６０】
スタッド１７は、底部５および／または中央揃え部材１５と一体的に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
参照符号
１    コンデンサ
２    ケース
３    コンデンサ要素
４    穴
５    底部
６    第１の側部
７    横方向側部
８    第２の側部
９    端子
１０  端子
１１  カバー部材
１２  安全ベント
１３  膜
１４  穴
１５  中央揃え部材
１６  キャビティ
１７  スタッド
【図１】
2018538687.tif 000003
【図２】
2018538687.tif 000004
【図３】
2018538687.tif 000005
【図４】
2018538687.tif 000006
【国際調査報告】
2018538687.tif 000007
2018538687.tif 000008
2018538687.tif 000009
2018538687.tif 000010