電解電容器用的壓力閥和使用該壓力閥的電解電容器的製造方法

2023-10-05 22:10:59

電解電容器用的壓力閥和使用該壓力閥的電解電容器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及電解電容器用的壓力閥和使用該壓力閥的電解電容器，在減少內部氣體釋放用的部件的數量的同時，實現電解電容器的長壽命化。本發明涉及的壓力閥(10)由具有透氣性和可撓性的材料形成，並且以工作部(11)和支撐部(12)成為一體的方式形成。工作部(11)包括薄壁部(11a)和厚壁部(11b)，該厚壁部設置在薄壁部11a的外側，厚度比薄壁部(11a)的厚度大。從工作部(11)的厚度方向來看，薄壁部(11a)呈十字狀，薄壁部(11a)的外邊緣是具有向薄壁部(11a)的內側凸的多個第一圓弧(a1)和向薄壁部(11a)的外側凸的多個第二圓弧(a2)的形狀。
【專利說明】電解電容器用的壓力閥和使用該壓力閥的電解電容器
【技術領域】
[0001]本發明涉及電解電容器用的壓力閥和使用該壓力閥的電解電容器。
【背景技術】
[0002]作為涉及電解電容器的技術文獻，存在下述專利文獻I。在專利文獻I中公開了以下內容:為了實現電解電容器的長壽命化，作為內部氣體釋放用的閥，設置有壓力閥和洩氣閥這兩閥門，在正常使用時由洩氣閥適當釋放內部氣體，在急劇的內壓上升時使壓力閥工作(破裂)而釋放內部氣體。
[0003]【專利文獻I】日本專利特開2006-108185號公報
【發明內容】

[0004]然而，在專利文獻I中，由於在釋放內部氣體時使用壓力閥和洩氣閥這兩閥門，所以導致部件數量多且成本相應上升。
[0005]為了避免該問題，也有考慮只使用一個閥門，但是在該情況下，為了應對正常使用時產生的內部氣體的釋放，需要縮小閥門的厚度。
[0006]然而，若縮小閥門厚度，則閥門易破裂，難以實現電解電容器的長壽命化。
[0007]本發明的目的是提供一種電解電容器用的壓力閥和使用該壓力閥的電解電容器，其能夠在抑制內部氣體釋放用的部件的數量的同時實現電解電容器的長壽命化。
[0008]為了達成上述目的，根據本發明的第一方面，提供一種電解電容器用的壓力閥，其設置在將收容電解電容器的電容器元件的殼體密封的封口體中，用於釋放上述殼體內的氣體，其具有工作部，上述工作部包括薄壁部和設置在上述薄壁部的外側且厚度比上述薄壁部的厚度大的厚壁部，上述工作部中至少上述薄壁部由具有透氣性的材料形成，從上述工作部的厚度方向來看，上述薄壁部的外邊緣是具有向上述薄壁部的內側凸的多個第一圓弧的形狀。
[0009]根據本發明的第二方面，提供一種電解電容器，其包括:電容器元件；收容上述電容器元件的殼體；將上述殼體密封的封口體；和設置於上述封口體的第一方面涉及的壓力閥。
[0010]根據上述第一和第二方面，作為內部氣體釋放用的閥門，僅使用一個壓力閥就能夠應對正常使用時和急劇的內壓上升時這兩種情況。
[0011]具體而言，在正常使用時，能夠將因工作電流等在殼體內部產生的氣體經由薄壁部向外部釋放，另一方面，在急劇的內壓上升時，薄壁部中央破裂，能夠使壓力閥工作。
[0012]這是因為薄壁部由具有透氣性的材料形成，並且具有在正常使用時等比較低的內壓下難以破裂的結構(即，薄壁部的外邊緣是具有向薄壁部的內側凸的多個第一圓弧的形狀，因為是帶圓角的形狀，所以能夠避免應力局部地集中在薄壁部的外邊緣的角部，在內壓上升時應力不集中在薄壁部的外邊緣，有效地分散應力的結構)。另一方面，在急劇的內壓上升時，應力集中的薄壁部的中心部分破裂，能夠使壓力閥工作。[0013]因此，根據上述第一和第二方面，能夠在降低內部氣體釋放用的部件數量的同時實現電解電容器的長壽命化。
[0014]從上述工作部的厚度方向來看，上述薄壁部的外邊緣可以是還具有向上述薄壁部的外側凸的多個第二圓弧的形狀。根據該結構，薄壁部的外邊緣進一步成為帶圓角的形狀，所以能夠更可靠地避免應力局部地集中在薄壁部的外邊緣的角部，在內壓上升時應力不會集中在薄壁部的外邊緣，更有效地分散應力。
[0015]從上述工作部的厚度方向來看，上述薄壁部的外邊緣可以是關於上述薄壁部的中心線對稱的形狀。根據該結構，能夠在薄壁部整體更有效地分散應力。
[0016]從上述工作部的厚度方向來看，上述薄壁部可以呈十字狀。根據該結構，能夠在避免薄壁部的結構複雜化的同時，獲得減少內部氣體釋放用的部件的數量並實現電解電容器的長壽命化的效果。此外，根據該結構，在容易加工的基礎上，使薄壁部與厚壁部的邊界線變長，使破裂部分增加，因此能夠可靠地進行破裂。
[0017]從上述工作部的厚度方向來看，上述工作部可以呈圓形。根據該結構，能夠在工作部整體更有效地分散應力，能夠實現電解電容器進一步的長壽命化。
[0018]第一方面涉及的壓力閥還可以具備厚度比上述厚壁部大且從工作部的外邊緣支撐上述工作部的環狀的支撐部。根據該結構，能夠經由支撐部將壓力閥可靠地固定於殼體。
[0019]根據本發明，能夠在抑制內部氣體釋放用的部件的數量的同時實現電解電容器的長壽命化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1(a)是本發明的一實施方式涉及的電解電容器的俯視圖，(b)是表示本發明的一實施方式涉及的電解電容器的整體結構的沿(a)的IB-1B線的局部截面圖。
[0021]圖2是電容器元件的分解立體圖。
[0022]圖3是表示本發明的一實施方式涉及的壓力閥的圖，(a)是俯視圖，(b)是從(a)所示箭頭IIIB的方向觀察的側面圖，(c)是沿(a)所示IIIC-1IIC線的截面圖，(d)是立體圖。
[0023]圖4是表示本發明的比較例涉及的壓力閥的圖，(a)是俯視圖，(b)是沿(a)所示箭頭IVB-1VB線的截面圖。
[0024]符號說明:
[0025]1:電解電容器；2:電容器元件；3a:殼體；3b:封口體；
[0026]10:壓力閥；11:工作部；lla:薄壁部；llb:厚壁部；
[0027]12:支撐部；al:第一圓弧；a2:第二圓弧；0:中心。
【具體實施方式】
[0028]以下，參照附圖對本發明的優選實施方式進行說明。
[0029]首先，參照圖1，對本發明的一實施方式涉及的電解電容器I的整體結構進行說明。電解電容器I包括:電容器兀件2、殼體3a、封口體3b、底板4、套筒5、固定件6、端子7a、7b和壓力閥10。
[0030]殼體3a是用於收容電容器元件2的部件，在開口部嵌合有封口體3b。封口體3b將殼體3a密封。殼體3a由金屬(鋁等)形成，封口體3b由絕緣材料(改性酚醛樹脂等)形成。
[0031]在封口體3b的上部周邊設置有由彈性材料(橡膠等)形成的填充物3x。填充物3x具有用於防止殼體3a內的氣體從封口體3b與殼體3a的間隙中漏出的功能。殼體3a的上端被鉚接固定於填充物3x。
[0032]底板4是由絕緣材料(難燃性聚酯等)形成的圓形的薄板，與殼體3a的底部下表面重疊配置。套筒5是由絕緣材料(聚烯烴等)形成的大致圓筒狀的部件，覆蓋殼體3a的側部周面、底板4的下部周邊和殼體3a的上部周邊。套筒5的下部固定於底板4。
[0033]固定件6用於將電容器元件2固定在殼體3a內，由熱可塑性樹脂(聚丙烯等)形成。
[0034]端子7a、7b和壓力閥10設置於封口體3b。從封口體3b的厚度方向來看，端子7a、7b相互分離地設置在關於封口體3b的中心呈點對稱的位置。端子7a、7b由金屬(鋁等)形成，陰極端子7a與電容器元件2的陰極引線2a連接，陽極端子7b與電容器元件2的陽極引線2b連接。
[0035]在封口體3b上，在從封口體3b的厚度方向觀察時的中心(端子7a、7b之間的中央)與外邊緣之間，形成有將殼體3a的內部與外部連通的貫通孔3bl。壓力閥10以塞住該貫通孔3bl的方式設置，由設置在其上面的鎖緊墊圈8固定於封口體3b。壓力閥10具有釋放殼體3a內的氣體的功能。
[0036]接著，參照圖2，對電容器元件2的結構詳細地進行說明。
[0037]電容器元件2通過以下方式形成:將分別安裝有陰極引線2a和陽極引線2b的陰極箔2x和陽極箔2y隔著由絕緣材料形成的分離片(牛皮紙等)2z進行卷繞，並將由此形成的卷繞體的外周用元件固定膠帶2t固定，其後再將卷繞體含浸在驅動用電解液中。陰極箔2x和陽極箔2y是將鋁箔的表面粗糙化後的產物，陽極箔2y在其表面形成有陽極氧化皮膜。
[0038]接著，參照圖3，對壓力閥10的結構詳細地進行說明。
[0039]壓力閥10呈大致圓盤狀，包括:工作部11和從該工作部11的外邊緣支撐工作部11的環狀的支撐部12。壓力閥10由具有透氣性和可撓性的材料(矽橡膠等)構成，以工作部11和支撐部12成為一體的方式形成。
[0040]從工作部11的厚度方向(與圖3 (a)的紙面垂直的方向)來看，工作部11呈圓形。工作部11包括薄壁部Ila和在薄壁部Ila的外側設置的比薄壁部Ila的厚度大的厚壁部lib。
[0041]厚壁部Ilb相對於薄壁部Ila向厚度方向的兩個方向(圖3 (C)的上下方向)突出相同的量。從工作部11的厚度方向來看，薄壁部Ila呈十字狀，厚壁部Ilb的外邊緣呈圓形。厚壁部Ilb在薄壁部Ila的周圍，以界定薄壁部Ila的方式設置。
[0042]從工作部11的厚度方向來看，薄壁部Ila的外邊緣呈具有多個第一圓弧al和多個第二圓弧a2的形狀,第一圓弧al向薄壁部Ila的中心0(即，向薄壁部Ila的內側)凸出，第二圓弧a2向遠離薄壁部Ila的中心O的方向(即，向薄壁部Ila的外側)凸出。第二圓弧a2構成十字的各個頂端，第一圓弧al構成十字的交叉部分。各個第二圓弧a2與厚壁部Ilb的外邊緣相接。[0043]支撐部12是由封口體3b支撐的部分，包括主體12a和肋12b。主體12a的厚度一定，比厚壁部Ilb的厚度大。肋12b的厚度比薄壁部Ila的厚度大，比厚壁部Ilb的厚度小。
[0044]肋12b從主體12a的外周端面向外側突出。在肋12b的角部設置有弧度(7 —倒角)。
[0045]在正常使用時因工作電流等在殼體3a內部產生的氣體(內部氣體)緩慢產生，因此通過貫通孔3bl從下側慢慢按壓壓力閥10，當達到第一規定壓力以上時，透過薄壁部Ila向殼體3a外部釋放。
[0046]另一方面，內部氣體的壓力(內壓)急劇上升，當內壓成為第二規定壓力(>第一規定壓力)以上時，薄壁部Ila以向上隆起的方式變形，並最終產生龜裂而破裂。此時，在不耐應力的薄壁部Ila首先產生龜裂。在厚壁部Ilb雖然也會多少發生一些變形，但不會產生龜裂。
[0047]【實施例】
[0048]下面，通過實施例更具體地對本發明進行說明。
[0049]在實施例的樣品I~3中使用的壓力閥與上述的實施方式的壓力閥10為相同結構，如圖3 (c)所示,其尺寸如下:R1 (工作部11的直徑)=6mm、R2(主體12a的外徑)=12mm、D0 (主體12a的厚度)=2mm、Dl (厚壁部Ilb相對於薄壁部Ila向上方的突出量)=
0.45mm、D2 (厚壁部Ilb相對於薄壁部Ila向下方的突出量)=0.45mm、D3 (薄壁部Ila的厚度)=0.3mm。此外，肋12b的突出量為0.5mm，肋12b的弧度(倒角)的半徑為0.5mm。
[0050]在比較例的樣品I~3中使用的壓力閥與圖4所示的壓力閥50為相同結構。
[0051]壓力閥50呈大致圓盤狀，包括工作部51和從該工作部51的外邊緣支撐工作部51的環狀的支撐部52。`
[0052]壓力閥50由具有透氣性和可撓性的材料(矽橡膠等)構成，以工作部51和支撐部52成為一體的方式形成。
[0053]從工作部51的厚度方向(與圖4(a)的紙面垂直的方向)來看，工作部51呈圓形，具有一定的厚度。
[0054]支撐部52包括主體52a和肋52b。主體52a的厚度為一定，比工作部51的厚度大。肋52b的厚度比工作部51的厚度大，比主體52a的厚度小。
[0055]肋52b從主體52a的外周端面向外側突出。在肋52b的角部設置有弧度。
[0056]如圖4(b)所示，尺寸如下:Rl (工作部51的直徑)=6mm、R2 (主體52a的外徑)=12mm、D0 (主體52a的厚度)=2mm、D3 (工作部51的厚度)=0.45mm。此外，肋52b的突出量為0.5mm，肋52b的弧度的半徑為0.5mm，在工作部51與支撐部52的邊界設置的弧度的半徑為0.2mm。
[0057]實施例的樣品I~3和比較例的樣品I~3是在直徑76mm、高度140mm、額定電壓450V的電解電容器上設置的上述壓力閥。將該電解電容器在環境溫度115 °C下施加額定電壓後擱置，進行了可靠性試驗。將進行擱置的試驗前(初期)和擱置2000小時後(2000小時後)的各參數示於表1。
[0058]【表1】
[0059]
【權利要求】
1.一種電解電容器用的壓力閥,設置在將收容電解電容器的電容器兀件的殼體加以密封的封口體中，用於釋放所述殼體內的氣體，其特徵在於:具有工作部，所述工作部包括薄壁部和厚壁部，所述厚壁部設置在所述薄壁部的外側，厚度比所述薄壁部大，所述工作部中至少所述薄壁部由具有透氣性的材料形成，從所述工作部的厚度方向來看，所述薄壁部的外邊緣是具有向所述薄壁部的內側凸的多個第一圓弧的形狀。
2.根據權利要求1所述的壓力閥，其特徵在於:從所述工作部的厚度方向來看，所述薄壁部的外邊緣是還具有向所述薄壁部的外側凸的多個第二圓弧的形狀。
3.根據權利要求1或2所述的壓力閥，其特徵在於:從所述工作部的厚度方向來看，所述薄壁部的外邊緣是關於所述薄壁部的中心線對稱的形狀。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的壓力閥，其特徵在於:從所述工作部的厚度方向來看，所述薄壁部是十字狀。
5.根據權利要求1?4中任一項所述的壓力閥，其特徵在於:從所述工作部的厚度方向來看，所述工作部是圓形。
6.根據權利要求5所述的壓力閥，其特徵在於:還具備環狀的支撐部，該支撐部的厚度比所述厚壁部的厚度大且從所述工作部的外邊緣支撐該工作部。
7.一種電解電容器，其特徵在於，包括:電容器元件；收容所述電容器元件的殼體；將所述殼體密封的封口體；和權利要求1?6中任一項所述的壓力閥，所述壓力閥設置於所述封口體。
【文檔編號】H01G9/12GK103515105SQ201310260090
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】安坂毅 申請人:尼吉康株式會社