JPH07335498A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電圧印加等によって防爆弁動作又はケース
破壊を生じても発火しない安全な電解コンデンサを得
る。 【構成】 駆動要電解液の耐電圧を、陽極箔の耐電圧よ
り２０Ｖ以上、スペーサの耐電圧より１０Ｖ以上高くす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過電圧や逆電圧印加な
どによって引き起こされる発火、燃焼、爆発などを未然
に防止できる安全な電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】箔形乾式電解コンデンサの構成は、一対
の陽極箔と陰極箔の間にクラフト紙やマニラ紙などのス
ペーサを挟み込み、これらを巻回してコンデンサ素子を
構成し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、
このコンデンサ素子をケースに収容し密閉した構成から
なっていた。

【０００３】これらの構成材料の中で、製品の耐電圧を
維持するものとしては陽極箔、スペーサ、駆動用電解液
が上げられる。陽極箔の耐電圧は、皮膜生成溶液中の電
圧印加によって生成される陽極酸化皮膜によって決定さ
れ、また、スペーサは、駆動用電解液の保持と陽極箔と
陰極箔との絶縁・隔離を機能としているが、耐電圧は、
密度と厚さによって決定される。駆動用電解液は、エチ
レングリコールにアジピン酸アンモンのような有機酸
や、高電圧の場合はほう酸、ほう酸アンモンのような無
機物を添加したものを使用しているが、耐電圧を左右す
る決定的な要素はないので、電気伝導度が大きいと耐電
圧が低下するという特性を考慮して、このバランスから
耐電圧を決定している。

【０００４】しかしながら、耐電圧の向上は、小形化を
阻害する要因であり、かつ耐電圧の低下は、過電圧や逆
電圧印加によるコンデンサの破壊を生じやすくする誘因
となり、及びこのコンデンサの破壊にともなう着火、燃
焼、爆発等を惹起していた。この着火、燃焼、爆発等の
過程は次の通りである。すなわち、コンデンサに過電圧
が引火され、陽極箔に形成された陽極酸化皮膜の耐電圧
（化成電圧）以上になった場合、駆動用電解液によって
陽極箔に酸化皮膜が生成されると同時に水素ガスが発生
する。発生した水素ガス圧によってコンデンサ素子は歪
みを生じ、歪みにより陽極箔と陰極箔間が短絡して火花
が水素ガスに着火する。また、前記酸化皮膜生成時に流
れる電流によって生じる発熱が水素ガスに引火して燃焼
する場合もある。爆発は、水素ガスへの着火から一瞬に
して発生する。

【０００５】以上の発火の原因となる短絡の発生を回避
するために、例えば特開平４−３６１５１６号公報、特
開平４−３６１５１７号公報、特開平５−６８４１号公
報のように、コンデンサ素子の巻芯部にスペーサによる
空巻き部分を設け、水素ガス圧による素子変形を抑制し
ようとする技術が公開されている。しかし、コンデンサ
素子の変形を抑止しただけでは、着火、燃焼、爆発を防
止することはできなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような構成から
なる電解コンデンサでは、素子の変形がコンデンサ内部
に発生するガス圧によって生じることに着目し対策を講
じていたが、陽極箔、スペーサ及び駆動用電解液の耐電
圧等は考慮されておらず、またこれらの構成材料相互間
の耐電圧の関係も不明確であったために、過電圧印加に
よる着火等の危険な状態を回避できなかった。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑み成されたもの
で、コンデンサへの過電圧等の異常電圧の印加に際して
も危険な状態にならない電解コンデンサを提供すること
を目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明になる電解コンデ
ンサは、陽極箔と陰極箔との間にスペーサを介して巻回
したコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、該コンデ
ンサ素子をケースに収容した電解コンデンサにおいて、
前記コンデンサ素子に含浸した駆動用電解液の耐電圧を
前記スペーサより１０Ｖ以上、陽極箔より２０Ｖ以上高
くしたことを特徴としたものである。

【０００９】

【作用】このような構成による電解コンデンサによれ
ば、コンデンサに定格電圧を越える異常電圧が印加され
た場合、素子中の陽極箔が最も耐電圧が低いので、駆動
用電解液の皮膜生成物質により陽極箔に皮膜生成が成さ
れる。この時の電流集中によりコンデンサ素子が加熱さ
れ、素子に含浸された駆動用電解液が蒸発し、発生した
ガスによりケース内の圧力が上昇するので、ケース等に
設けた防爆弁が動作することとなる。防爆弁動作後は、
コンデンサ素子内の駆動用電解液がなくなって乾燥状態
に近くなり、皮膜生成も停止するので電流は流れず、着
火等を生ずる要因もなくなる。したがって、本発明にな
る電解コンデンサでは、防爆弁等の安全装置が確実に動
作するから、着火、燃焼、爆発等を生じない安全な電解
コンデンサを提供できるものである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００１１】図１に示すようにアルミニウム箔をエッチ
ングし陽極酸化皮膜を生成した陽極箔１と、アルミニウ
ム箔をエッチングした陰極箔２との間に、スペーサ３を
挟み込んで巻回し、コンデンサ素子６を形成する。な
お、前記陽極箔１及び陰極箔２には、それぞれ陽極引き
出し端子４及び陰極引き出し端子５を予め、又は巻回の
途中で取着させている。このようにして構成したコンデ
ンサ素子６に駆動用電解液を含浸し、図２に示すように
前記陽極引き出し端子４及び陰極引き出し端子５を端子
板７に取着した。この端子板７には、外部端子８が接続
されている。このコンデンサ素子６と端子板７とをケー
ス９に収納して密閉し、定格２５０Ｖ−１０００μＦ
（サイズ直径３５ｍｍ×長さ４５ｍｍ）のコンデンサを
５個ずつ作製したが、この実施例及び参考例に使用した
構成材料である陽極箔、スペーサ、駆動用電解液のそれ
ぞれの耐電圧、及びこれらの試料の破壊電圧並びに破壊
の状態を表１に示す。なお、参考例は、前記の表１に示
した陽極箔、スペーサ、駆動用電解液の耐電圧が実施例
と異なるだけで、その他は実施例と同様にして作製した
ものである。

【００１２】

【表１】

【００１３】上記の実施例及び参考例で実施した耐電圧
試験は、コンデンサの定格電圧２５０Ｖの１．４倍、す
なわち３５０Ｖを５分間印加し、ケースに設けた防爆弁
が動作したり、あるいはケースが破裂又は爆発するなど
の破壊が生ずるまで、１０Ｖ×５分間ずつ印加し、順次
上昇させて行ったものである。

【００１４】表１からも明らかなように、構成材料が同
じ耐電圧値を有する参考例Ａの場合は、スペーサが短絡
したり、電解液が火花を生じたりしてケースが破壊した
り、爆発したりした。陽極箔のみが耐電圧の低い参考例
Ｂでは、電解液による陽極箔の陽極酸化によって水素ガ
スが発生し、この水素ガスによって防爆弁が動作した
り、又はこの水素ガスによってケースが破壊したり、あ
るいは電解液又はスペーサが発する火花が印加して発火
したものである。

【００１５】これに対し実施例Ａは、電解液の耐電圧を
最も高く４００Ｖとし、スペーサはこれより１０Ｖ、陽
極箔は２０Ｖ低く設定したが、この場合は陽極箔を化成
して酸化皮膜を生成する段階で生ずる水素ガスがケース
内に充満したことによってケースが破裂した。しかし、
スペーサの耐電圧が高いために短絡現象は生じないので
発火することはなく、また電解液はさらに耐電圧が高い
ので、絶縁破壊には至らず発火することはない。したが
って、前記水素ガスに着火することはなく、ケースが破
裂するのみである。この現象は、実施例Ｂ、及び実施例
Ｃでも同様で、これらの場合もケースの破裂と、これに
伴う水素ガスの噴出という現象を生じただけで、着火す
ることはなかった。

【００１６】参考例Ｃ及び参考例Ｄでは、ともに爆発や
ケース破裂と同時に発火したものがあるが、これは参考
例Ｃではスペーサの短絡が原因であり、また参考例Ｄで
は電解液の絶縁破壊が原因である。

【００１７】以上述べたように、本発明では、コンデン
サの構成材料である駆動用電解液の耐電圧を陽極箔の耐
電圧より２０Ｖ以上、スペーサの耐電圧より１０Ｖ以上
高く設定することによって、防爆弁動作又はケース破壊
時に発火しない電解コンデンサを得ることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、過電圧印加などによっ
ても防爆弁動作又はケース破壊に至っても発火すること
のない安全な電解コンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるコンデンサ素子を展開した状態を
示す斜視図である。

【図２】本発明になる電解コンデンサを示す正断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 陽極箔 ２ 陰極箔 ３ スペーサ ４ 陽極引き出し端子 ５ 陰極引き出し端子 ６ コンデンサ素子 ７ 端子板 ８ 外部端子 ９ ケース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極箔と陰極箔との間にスペーサを介し
   て巻回したコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、該
   コンデンサ素子をケースに収容した電解コンデンサにお
   いて、前記コンデンサ素子に含浸した駆動用電解液の耐
   電圧を前記スペーサより１０Ｖ以上、陽極箔より２０Ｖ
   以上高くしたことを特徴とした電解コンデンサ。