TW201334003A - 電容器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可謀求壓力閥之作動性及作動時之閥變形之穩定化之電容器。電容器1包括：電容器元件6，其係使陽極箔8與陰極箔7隔著電解紙3重合並捲繞，且含浸電解液而成；有底圓筒狀之包裝外殼4，其收納電容器元件6；及封口體2，其將包裝外殼4之開口部封口；且於包裝外殼4之內底部形成凹部21，該凹部21包括：第1傾斜面22，其係將內底部之中央部區域設為最深部，自中央部區域呈放射狀地擴展；及第2傾斜面23，其與第1傾斜面22之外緣部連續且較第1傾斜面22陡峭；於上述凹部內形成有弱體部，且於上述包裝外殼內底部之外側形成有槽部。

Description

電容器
本發明係關於一種電容器，尤其係關於一種於包裝外殼內部含有電解液之電容器。
於包裝外殼內部含有電解液之電容器有電解電容器或電雙層電容器。
電解電容器係將鋁、鉭及鈮等被稱為閥金屬之金屬用於電極，且將藉由陽極氧化而獲得之氧化皮膜層用作介電質之電容器。
電雙層電容器係利用於電極(可極化電極)與電解液之界面電荷以極短之距離排列之現象(電雙層)的電容器。
將鋁用於電極之鋁電解電容器係藉由實施蝕刻處理及氧化皮膜形成處理，將安裝有電極引出端子之陽極箔與陰極箔隔著分隔件捲繞，且利用元件固定膠帶進行固定而形成電容器元件。該電容器元件於含浸驅動用電解液後，收納於有底筒狀包裝外殼中，視情況而利用固定材料將其固定於外殼內。
進而，於包裝外殼之開口部安裝封口體，該開口部具有藉由拉拔成形加工而密閉之構成。
基板自立型之鋁電解電容器係於該封口體之外端面形成陽極端子及陰極端子，該等端子之端部與自電容器元件引出之陽極極耳端子(tab terminal)及陰極極耳端子電性連接。又，引線型之鋁電解電容器係將與自電容器元件引出 之陽極極耳端子及陰極極耳端子電性連接之引線端子經由設置於封口體之***孔而引出至外部。
電雙層電容器之電容器元件係藉由在包含鋁等金屬箔之集電體上形成可極化電極層，且將安裝有電極引出端子之陽極箔與陰極箔隔著分隔件捲繞而獲得。電雙層電容器係將此種電容器元件於含浸有電解液之狀態下收納於包含鋁等之有底筒狀之外殼者。如此，電雙層電容器僅電極之構造與鋁電解電容器不同，其他具有與鋁電解電容器相同之構造。
如上所述之於內部含有電解液之電容器若被施加過電壓或過漣波電流(ripple current)等異常應力，則電解液分解而產生氣體。若因該氣體產生而使電容器之內部壓力升高，則電容器會破裂，故於有底圓筒狀之包裝外殼之底部設置弱體部，作為隨著內部壓力之上升而作動，使內部壓力釋放至外部之安全裝置(壓力閥)。
該壓力閥作動之壓力可根據弱體部之厚度而設定為所需壓力，但作動壓越高，開閥之範圍越廣，而有開閥後之包裝外殼之底部較大地變形之問題。因此，有人提出有以下技術，即，於包裝外殼之底面部形成較側壁部更厚地成形之厚壁部，於該厚壁部之範圍內形成薄壁部，並且進而於薄壁部形成成為弱體部之線狀槽，由此將開閥範圍限制於薄壁部(參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2001-307967號公報
然而，於先前之安全裝置中，由於形成於包裝外殼底面之內部之弱體部、與薄壁部之外殼內側大致平行地形成，故而隨著內部壓力之上升而產生之壓力施加至弱體部整體，薄壁部亦較大地變形，於謀求包裝外殼底面之變形高度降低之方面仍不充分。
本發明係解決上述課題者，其目的在於提供一種可謀求壓力閥之作動性及作動時之閥變形之穩定化的電容器。
本發明之電容器之特徵在於包括：電容器元件，其係使陽極箔與陰極箔隔著分隔件重合並捲繞，且含浸電解液而成；有底圓筒狀之包裝外殼，其收納上述電容器元件；及封口體，其將上述包裝外殼之開口部封口；且於上述包裝外殼之內底部形成凹部，該凹部包括：第1傾斜面，其係將上述內底部之中央部區域設為上述內底部之最深部，自上述中央部區域呈放射狀地擴展；及第2傾斜面，其與上述第1傾斜面之外緣部連續且較上述第1傾斜面陡峭；於上述凹部內形成有弱體部，且於上述包裝外殼內底部之外側形成有槽部。
根據該構成，藉由將包括第1傾斜面及第2傾斜面之凹部設置於包裝外殼之內底部，可將隨著包裝外殼之內壓上升而產生之該包裝外殼之底部之變形之起點僅設為凹部而非 底面部整體。藉此，於隨著內壓上升而使底部變形時，可抑制該底部之變形量，可謀求變形高度之降低。又，藉由變形之起點僅為凹部，可謀求所需內壓下之變形之穩定化。
又，於本發明之電容器中，於上述最深部，設置有具有上述包裝外殼之內徑之3%~28%之範圍內之直徑的平坦部。
又，於本發明之電容器中，上述第1傾斜面之傾斜角度係相對於作為上述內底部之配置面的水平面為0.5°~2.0°之範圍內之角度。
又，於本發明之電容器中，上述包裝外殼之內底部之邊緣部分之長度為上述包裝外殼之直徑之11%~29%之範圍內之長度。
又，於本發明之電容器中，上述包裝外殼之內底部之厚壁部之厚度為0.5 mm~1.0 mm之範圍內之厚度。
藉由設為該等構成，可使作動壓及變形量之不均進一步降低。
根據本發明之電容器，可謀求壓力閥之作動性及作動時之閥變形之穩定化。
以下，基於隨附圖式對本發明之實施形態詳細地進行說明。
如圖1(a)及圖1(b)所示，於本實施形態之電容器1中，電 容器元件6係藉由使作為分隔件之電解紙9介於閥金屬之陽極箔8與陰極箔7之間進行捲繞，且於捲繞結束部分貼附捲繞固定膠帶5而構成，進而，於該電容器元件6中含浸有未圖示之驅動用電解液。
作為包裝外殼之金屬外殼4為收納上述電容器元件6之有底圓筒狀之金屬外殼，作為封口體之封口端子板2包括連接自上述電容器元件6引出之外部引出用之引線極耳(lead tab)3的一對端子11。
封口端子板2構成為配設於金屬外殼4之開口部，藉由使金屬外殼4之開放端翹曲(Curling)而進行密封，藉此，確保電容器之氣密性。
如圖2(a)及圖2(b)所示，於金屬外殼4之底部設置有壓力閥20。壓力閥20包括形成於金屬外殼4之內底部且俯視為圓形之凹部21、及形成於金屬外殼4之底部之外面側之十字狀之槽部31。
如圖2(a)所示，凹部21於金屬外殼4之內底部形成為以特定直徑形成之俯視為大致圓形之凹狀。如圖2(b)所示，凹部21係藉由在周緣部具有2個彎曲點P1及P2之傾斜面形成。具體而言，於金屬外殼4之內底部，藉由自形成於中央部區域(內底部之最深部)之俯視為大致圓形之平坦部24呈放射狀地擴展之第1傾斜面22、及與該第1傾斜面22之外緣連續之第2傾斜面23而形成有凹部21。第1彎曲點P1形成第1傾斜面22之外緣，且形成第1傾斜面22之較緩之傾斜、與較其陡峭之第2傾斜面23之傾斜之邊界。第2彎曲點P2形 成第2傾斜面23之外緣。藉由第1彎曲點P1及第2彎曲點P2，而形成包含陡峭之第2傾斜面23之階差部。
再者，於本發明中，第1傾斜面22並不限於平面，亦可為斜度自第1彎曲點P1至內底部之中央部區域(平坦部24)逐漸變緩之曲面狀之傾斜面。
設置於內底部之中央部區域之平坦部24之直徑係形成於金屬外殼4之內徑之3%~28%之範圍內。
藉由設為3~28%之範圍，除利用包括於內部具有弱體部之凹部21之構成所得之效果(可抑制隨著金屬外殼4之內壓上升產生之該金屬外殼4之底部之變形量，而可謀求變形高度之降低之效果)以外，亦可降低作動壓及變形量之不均，又，可充分獲得作為本發明之重要要件的第2傾斜面23之長度。
又，第1傾斜面22之傾斜角度相對於圖2(b)中之水平面(作為內底部之配置面的水平面)為0.5°~2.0°之範圍較為合適。藉由設為0.5°~2.0°之範圍，可充分獲得於本發明中為重要要件之第1傾斜面22之角度。又，除利用包括於內部具有弱體部之凹部21之構成所得之效果(可抑制隨著金屬外殼4之內壓上升產生之該金屬外殼4之底部之變形量，而可謀求變形高度之降低之效果)以外，亦可降低作動壓及變形量之不均。
又，金屬外殼4之內底部之邊緣部分之長度L11為金屬外殼4之直徑之11%~29%較為合適。藉由設為11%~29%之範圍，可充分地確保底面厚壁部之長度，因此，可獲得閥膨 脹抑制效果。又，除利用包括於內部具有弱體部之凹部21之構成所得之效果(可抑制隨著金屬外殼4之內壓上升產生之該金屬外殼之底部之變形量，而可謀求變形高度之降低之效果)以外，亦可降低作動壓及變形量之不均。
又，金屬外殼4之內底部之厚壁部之厚度T11與金屬外殼4之大小無關，0.5 mm~1.0 mm較為合適。藉由設為0.5 mm~1.0 mm之範圍，可充分地確保底面厚壁部之厚度，因此，可獲得閥膨脹抑制效果。又，除利用包括於內部具有弱體部之凹部21之構成所得之效果(可抑制隨著金屬外殼4之內壓上升產生之該金屬外殼4之底部之變形量，而可謀求變形高度之降低之效果)以外，亦可降低作動壓及變形量之不均。
如上所述，於本實施形態中，作為壓力閥20之凹部21，構成為包括陡峭之傾斜面(形成階差之陡峭之第2傾斜面23)、及向內底部之中央部區域延伸之較緩之傾斜面(第1傾斜面22)(圖3)，由此可將隨著金屬外殼4之內壓上升而產生之該金屬外殼4之底部之變形之起點僅設為凹部21而非內底部整體，而可將變形狀態控制為大致固定之狀態(圖4)。
關於該方面，於先前之電容器100中(圖5)，由於在金屬外殼4之底面部未設置如本實施形態般之具有2個傾斜面(第1傾斜面22及第2傾斜面23)之凹部21，而導致隨著金屬外殼4之內壓上升而產生之該金屬外殼4之底部之變形之起點成為底面整體(圖6)，從而有底部之變形高度變高之問題，但於本實施形態之電容器1(圖3、圖4)中，該方面得到 改善，可抑制壓力閥20開口時之變形量，而可謀求變形高度之降低。
又，藉由變形之起點僅為凹部21，可謀求所需之閥作動壓下之作動性之穩定化。
再者，於上述實施形態中，對如圖2(a)及圖2(b)所示，將藉由陡峭之第2傾斜面23而具有一段階差之凹部21形成於金屬外殼4之內底部之情形進行了敍述，但本發明並不限於此，例如，亦可如圖7所示，藉由追加形成陡峭之傾斜面26，而由傾斜面23及26構成兩段形狀之凹部。進而，段數並不限於此，亦可設為三段以上。
又，於上述實施形態中，對形成十字狀之槽部31之情形進行了敍述，但本發明並不限於此，例如，如圖8(a)、圖8(b)及圖8(c)所示，總之，只要為弱體部配置於金屬外殼4之底部之大致中央部之構成，便可應用各種形狀之槽部31。
[實施例]
以下，列舉實施例對本發明更具體地進行說明。
首先，對在上述實施形態中說明之金屬外殼4(一段形狀(圖2(a)及圖2(b)))、圖7所示之具有兩段形狀之凹部之金屬外殼4、及未形成凹部21之先前形狀之金屬外殼，進行油壓試驗。
油壓試驗係對設置有包括槽部31及一段形狀(圖2(a)及圖2(b))之凹部21之壓力閥20之實施形狀(實施例(一段))、設置有包括槽部31及兩段形狀(圖7)之凹部21之壓力閥20之實 施形狀(實施例(兩段))、設置有僅包括槽部31之壓力閥之先前形狀(先前例)的各金屬外殼，測定壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度。將測定結果示於表1。
根據表1可知以下內容。於本發明之實施形態之金屬外殼4中，與先前形狀相比，可一面將閥作動壓維持為同等，一面針對因油壓而導致之急遽之變形，抑制金屬外殼4之底部之變形高度。
其次，對在上述實施形態中說明之金屬外殼4(一段形狀(圖2(a)及圖2(b)))、圖7所示之包括兩段形狀之凹部之金屬外殼4、及未形成凹部21之先前形狀之金屬外殼，進行可靠性試驗。
可靠性試驗係對設置有包括槽部31及一段形狀(圖2(a)及圖2(b))之凹部21之壓力閥20之實施形狀(實施例(一段))、設置有包括槽部31及兩段形狀(圖7)之凹部21之壓力閥20之實施形狀(實施例(兩段))、設置有僅包括槽部31之壓力閥之先前形狀(先前例)的各金屬外殼，進行2000小時之利用漣波電流之施加的可靠性試驗，測定壓力閥之變形高度。將測定結果示於表2。
[表2]
根據表2可知以下內容。於本發明之實施形態之金屬外殼4中，與先前形狀相比，可一面將閥作動壓維持為同等，一面針對因長期可靠性試驗而導致之較緩之變形，抑制金屬外殼4之底部之變形高度。
其次，對將設置於金屬外殼4之內底部之中央部區域的平坦部24(圖2(b))之直徑形成為金屬外殼4之內徑之3%~28%之範圍內之10%之情形時之壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度、以及形成為3%~28%之範圍外之1%情形時及形成為35%之情形時之各壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度進行測定，求出測定結果之標準偏差。將測定結果示於表3。
根據表3可知以下內容。於將設置於金屬外殼4之內底部之中央部區域的平坦部24(圖2(b))之直徑形成為金屬外殼4之內徑之3%~28%之範圍內之10%之情形時，與形成為該範圍外之情形時相比，可降低作動壓及變形量之不均。
其次，對將第1傾斜面22之傾斜角度相對於圖2(b)中之水平面形成為0.5°~2.0°之範圍內之1.0°之情形時之壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度、以及形成為0.5°~2.0°之範圍外之0.1°之情形時及形成為3.0°之情形時之各壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度進行測定，求出測定結果之標準偏差。將測定結果示於表4。
根據表4可知以下內容。於將第1傾斜面22之傾斜角度相對於圖2(b)中之水平面形成為0.5°~2.0°之範圍內之1.0°之情形時，與形成為該範圍外之情形時相比，可降低作動壓及變形量之不均。
其次，對將金屬外殼4之內底部之邊緣部分之長度L11(圖2(b))形成為金屬外殼4之直徑之11%~29%之範圍內之20%之情形時之壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度、以及形成為11%~29%之範圍外之5%之情形時及形成為35%之情形時之各壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度進行測定，求出測定結果之標準偏差。將測定結果示於表5。
[表5]
根據表5可知以下內容。於將金屬外殼4之內底部之邊緣部分之長度L11(圖2(b))形成為金屬外殼4之直徑之11%~29%之範圍內之20%之情形時，與形成為該範圍外之情形時相比，可降低作動壓及變形量之不均。
其次，對將金屬外殼4之內底部之厚壁部之厚度T11與金屬外殼4之大小無關地形成為0.5 mm~1.0 mm之範圍內之0.7 mm之情形時之壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度、以及形成為0.5 mm~1.0 mm之範圍外之0.2 mm之情形時及形成為1.5 mm之情形之各壓力閥之作動壓及作動時(開口時)之變形高度進行測定，求出測定結果之標準偏差。將測定結果示於表6所示。
根據表6可知以下內容。於將金屬外殼4之內底部之厚壁部之厚度T11與金屬外殼4之大小無關地形成為0.5 mm~1.0 mm之範圍內之0.7 mm之情形時，與形成為該範圍外之情 形時相比，可降低作動壓及變形量之不均。
於上述實施形態中，對電解電容器進行了說明，當然用於電雙層電容器之包裝外殼時，亦可獲得相同之效果。
又，於上述實施形態中，對將藉由陡峭之第2傾斜面而具有一段階差之凹部形成於金屬外殼之內底部之情形進行了敍述，但例如亦可藉由追加形成陡峭之傾斜面而構成兩段形狀之凹部，進而，段數並不限於此，亦可設為三段以上。
進而，於上述實施形態中，對形成十字狀之槽部之情形進行了敍述，但例如只要為弱體部配置於金屬外殼之底部之大致中央部之構成，亦可應用各種形狀之槽部。
1‧‧‧電容器
2‧‧‧封口端子板(封口體)
3‧‧‧引線極耳
4‧‧‧金屬外殼(包裝外殼)
5‧‧‧捲繞固定膠帶
6‧‧‧電容器元件
7‧‧‧陰極箔
8‧‧‧陽極箔
9‧‧‧電解紙(分隔件)
11‧‧‧端子
20‧‧‧壓力閥
21‧‧‧凹部
22‧‧‧第1傾斜面
23‧‧‧第2傾斜面
24‧‧‧平坦部
31‧‧‧槽部
P1、P2‧‧‧彎曲點
圖1(a)係表示本發明之電容器之構成之立體圖，圖1(b)係表示本發明之電容器之構成之局部剖面圖。
圖2(a)係表示本發明之電容器之構成之平面圖，圖2(b)係表示本發明之電容器之構成之放大剖面圖。
圖3係表示本發明之電容器之閥作動前之狀態之剖面圖。
圖4係表示本發明之電容器之閥作動後之狀態之剖面圖。
圖5係表示先前之電容器之閥作動前之狀態之剖面圖。
圖6係表示先前之電容器之閥作動後之狀態之剖面圖。
圖7係表示本發明之另一實施形態之凹部之構成之放大剖面圖。
圖8(a)~圖8(c)係表示本發明之另一實施形態之槽部之構成之平面圖。
3‧‧‧引線極耳
6‧‧‧電容器元件
7‧‧‧陰極箔
8‧‧‧陽極箔
9‧‧‧電解紙(分隔件)

Claims (5)

  1. 一種電容器，其特徵在於包括：電容器元件，其係使陽極箔與陰極箔隔著分隔件重合並捲繞，且含浸電解液而成；有底圓筒狀之包裝外殼，其收納上述電容器元件；及封口體，其將上述包裝外殼之開口部封口；且於上述包裝外殼之內底部，形成凹部，該凹部包括：第1傾斜面，其係將上述內底部之中央部區域設為上述內底部之最深部，自上述中央部區域呈放射狀地擴展；及第2傾斜面，其與上述第1傾斜面之外緣部連續且較上述第1傾斜面陡峭；於上述凹部內形成有弱體部，且於上述包裝外殼內底部之外側形成有槽部。
  2. 如請求項1之電容器，其中於上述最深部，設置有具有上述包裝外殼之內徑之3%~28%之範圍內之直徑的平坦部。
  3. 如請求項1或2之電容器，其中上述第1傾斜面之傾斜角度係相對於作為上述內底部之配置面的水平面為0.5°~2.0°之範圍內之角度。
  4. 如請求項1至3中任一項之電容器，其中上述包裝外殼之內底部之邊緣部分之長度為上述包裝外殼之直徑之11%~29%之範圍內之長度。
  5. 如請求項1至4中任一項之電容器，其中上述包裝外殼之內底部之厚壁部之厚度為0.5 mm~1.0 mm之範圍內之厚度。
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