JP2006210562A

JP2006210562A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2006210562A
Application number: JP2005019412A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Miura; 照久三浦; 剛 ▲吉▼野; Takeshi Yoshino
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-01-27
Also published as: JP4982949B2

Abstract

【課題】複数のコンデンサを連結する際に陽極／陰極端子が相反する側に引き出されているために接続スペースが大きくなり小型化が困難という課題を解決し、接続が容易で接続スペースを低減し、不要抵抗を低減できるコンデンサを提供することを目的とする。
【解決手段】コンデンサ素子２の電極の一方を内底面に接合して収容した金属ケース３と、コンデンサ素子２の電極の他方を内面に接合して金属ケース３の開口部を封止した端子板４からなるコンデンサを互いに極性が異なるように構成した２個１組を接続板７を介して接合した構成により、低抵抗化が図れ、また、陽極／陰極の外部取り出しを端子板４に設けた端子４ａと金属ケース３から取り出せるため、これを複数個連結してコンデンサユニットを構成する際に、各コンデンサ間の接続スペースを半減して小型化できる。
【選択図】図１

Description

本発明はハイブリッドカーや燃料電池車の回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用されるコンデンサに関するものである。

図４はこの種の従来のコンデンサの構成を示した断面図であり、図４において１０はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１０はアルミニウム箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらしてその間にセパレータを介在させて巻回する（全て図示せず）ことにより構成され、このコンデンサ素子１０の両端面（図４において上下方向）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。

１１は上記コンデンサ素子１０を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の金属ケース、１１ａはこの金属ケース１１の底面に一体で設けられた外部接続用の陰極端子であり、コンデンサ素子１０の陰極側の端面を金属ケース１１の内底面にレーザー溶接等の手段によって接合することにより、機械的、電気的に接続したものである。

１２はアルミニウム製の蓋、１２ａはこの蓋１２に一体で設けられた外部接続用の陽極端子であり、コンデンサ素子１０の陽極側の端面を蓋１２の内面にレーザー溶接等の手段によって接合することにより、機械的、電気的に接続すると共に、この蓋１２の周縁と上記金属ケース１１の開口部（図４において符号１３で示す部分）とを、その間に図示しない絶縁部材を介在させて共に巻き込むように加工（一般に、カーリング加工と呼ばれている）することによって封止して構成されたものである。

このように構成された従来のコンデンサは、金属ケース１１の中心軸方向（図４において上下方向）に外部接続用の陽極端子１２ａと陰極端子１１ａが設けられた構成となり、この陽極端子１２ａと陰極端子１１ａをバスバー（後述する図１１に示す）と呼ばれる接続部材１４を用いて複数のコンデンサを接続して連結することにより、コンデンサユニットとして車載用のバックアップ電源等に使用されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０００−３１５６３２号公報

しかしながら上記従来のコンデンサでは、図５に示すように複数のコンデンサを連結してコンデンサユニットとして使用する場合に、陽極端子１２ａならびに陰極端子１１ａを接続する際に、各端子が夫々相反する方向に引き出されているために接続作業が大変であるばかりでなく、接続スペースｈ１とｈ２が夫々両端に必要なため、結果的に大きな取り付けスペースを必要として小型化できないという問題があった。

また、この問題を解決するために陽極端子と陰極端子を同一方向から引き出す手段として、アルミニウム箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した一対の電極に外部引き出し用のリード部材を夫々接続し、このリード部材が接続された一対の電極を巻回することにより陽極端子と陰極端子を同一方向から引き出すということも可能であるが、この方法においては帯状に長い電極の１箇所（あるいは複数箇所）から電極引き出しを行うために、上記コンデンサ素子１０の端面全体から引き出しを行う端面集電と呼ばれる構成のものに比べて抵抗が増大するという問題があり、複数のコンデンサを連結してコンデンサユニットとして使用する場合には到底採用できないという課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、複数のコンデンサを連結してコンデンサユニットとして使用する際に、容易に接続することができると共に接続スペースを低減し、かつコンデンサとしても不要な抵抗を極めて少なくすることができるコンデンサを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回し、正負の電極が互いに逆方向に位置するように構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容し、かつ、コンデンサ素子の互いに逆方向に位置する電極の一方を内底面に接合した有底筒状の金属ケースと、上記コンデンサ素子の互いに逆方向に位置する電極の他方を内面に接合して上記金属ケースの開口部を封止した端子板からなり、コンデンサ素子の一方の電極を金属ケースから、同他方の電極を端子板に設けた外部接続用の端子部から取り出すようにしたコンデンサであって、このコンデンサを互いに極性が異なるように構成した２個１組を接続板を介して電気的ならびに機械的に接合した構成のものである。

以上のように本発明によるコンデンサは、コンデンサ素子からの陽極／陰極の取り出しにリード部材等を用いることなく、素子の端面から直接取り出すようにしているために低抵抗化が図れ、また、陽極／陰極の外部取り出しを端子板に設けた端子と金属ケースから取り出すことができるようになるため、このコンデンサを複数個連結してコンデンサユニットを構成する際に、各コンデンサ間の接続スペースを半減することができるようになり、小型化を図り易くなるという効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜４、７、８に記載の発明について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態１によるコンデンサの構成を示した正面断面図と底面図であり、同図において１Ａと１Ｂはコンデンサを示し、このコンデンサ１Ａと１Ｂは、詳細は後述するが、夫々正負の極性が異なるように構成されたものであり、まずコンデンサ１Ａについて説明する。

コンデンサ１Ａにおいて、２はコンデンサ素子、２ａはこのコンデンサ素子２に形成された中空部を示し、このコンデンサ素子２はアルミニウム箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらしてその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成され（全て図示せず）、このコンデンサ素子２の両端面（図中の上下方向）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。

３は上記コンデンサ素子２を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底筒状の金属ケース、３ａはコンデンサ素子２の中空部２ａ内に嵌まり込むように内底面に一体で設けられた突起であり、この突起３ａをコンデンサ素子２の中空部２ａに嵌め込んで金属ケース３内に挿入されたコンデンサ素子２の陰極側の端面を金属ケース３の内底面にレーザー溶接等によって機械的かつ電気的に接合するようにしたものである。

４は上記コンデンサ素子２の陽極側の端面に接合されると共に金属ケース３の開口部に配設されて封止を行うアルミニウム製の端子板であり、この端子板４の表面（図中の上側）には外部接続用の端子４ａが設けられ、また裏面（図中の下側）には上記コンデンサ素子２の中空部２ａ内に嵌まり込む突起４ｂが夫々一体で設けられており、この端子板４を絶縁部材５を介在させて金属ケース３の開口部に配設し、端子板４の表面周縁に封止用ゴム６を配置した状態で、この封止用ゴム６を圧接するように金属ケース３の開放端をカーリング加工することにより封止しているものである。

従って、このように構成されたコンデンサ１Ａは、コンデンサ素子２の陽極取り出しを端子板４に設けた端子４ａから、同陰極取り出しを金属ケース３から行うように構成されたものである。一方、コンデンサ１Ｂは、コンデンサ１Ａとは逆極性となるように構成されたものであり、コンデンサ素子２の陽極取り出しを金属ケース３から、同陰極取り出しを端子板４に設けた端子４ａから行うように構成されたものである。

７はアルミニウム製の接続板であり、上記コンデンサ１Ａの金属ケース３の外底面とコンデンサ１Ｂの金属ケース３の外底面とに跨ってレーザー溶接により接合されることにより、２個のコンデンサを機械的かつ電気的に接合して連結するようにしたものであり、これにより２個のコンデンサが直列接続された状態になるものである。

また、この接続板７は略六角形に形成され、かつ、接続板７が金属ケース３の外底面と接触する面積が、金属ケース３の外底面の面積の５０％未満になるようにしているものであり、このようにすることによって十分な結合強度を確保すると共に、異常時に金属ケース３内の圧力が上昇して金属ケース３の底面が膨らむような現象が発生しても、この膨れ現象を阻害する影響を最小限に抑えることができるようになるものである。さらに、接続板７を略六角形に形成することにより、材料取りの際に千鳥状に接続板７を取ることができるため、材料ロスを極めて少なくすることができるようになるものである。

また、７ａは接続板７と金属ケース３をレーザー溶接により結合した溶接痕を示し、この溶接痕７ａは直線により形成されるようにしたものであり、このようにすることによって溶接時の加熱により金属ケース３が膨張した後、常温に戻る際の収縮に対する歪みの影響を最小限に抑えることができるようになるものである。なお、図１（ｂ）における三つ葉状の窪み３ｂは、コンデンサ素子２の一方の端面を金属ケース３の内底面にレーザー溶接により接合するために設けた接合用のリブである。

なお、上記接続板７の厚みは、コンデンサ１Ａ、１Ｂの許容電流値を問題なく流すことができ、かつ接続板強度と溶接強度が保証できる範囲内で薄い方が良いことから、０．１〜０．８ｍｍの範囲が好ましく、さらに０．２〜０．５ｍｍの範囲がより好ましいものである。

このように構成された本実施の形態によるコンデンサは、コンデンサ素子２からの陽極／陰極の取り出しにリード部材等を用いることなく、コンデンサ素子２の端面から直接取り出すようにしているために低抵抗化が図れ、また、陽極／陰極の外部取り出しを端子板４に設けた端子４ａと金属ケース３から取り出すことができるようになるため、このコンデンサを複数個連結してコンデンサユニットを構成する際に、各コンデンサ間の接続スペースを半減することができるようになり、小型化を図り易くなるという格別の効果が得られるものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で説明したコンデンサの接続板の構成が異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図２は本発明の実施の形態２によるコンデンサに使用される接続板の構成を示した平面図であり、図２において８は接続板を示し、この接続板８には中央のコンデンサ間の境界部となる部分に中心部を残して両端から切り欠き８ａが設けられ、かつ、この切り欠き８ａの先端部には直線部８ｂが設けられた構成のものである。

このように構成された接続板８を用いることにより、上記実施の形態１によるコンデンサにより得られる効果に加え、コンデンサ１Ａとコンデンサ１Ｂの金属ケース３の外底面の平行度や高さ等において、両者間に微妙なバラツキが発生した場合においても、切り欠き８ａでこれらを吸収することができるようになり、より精度の高い結合を行うことができるようになるものである。

また、このように切り欠き８ａでバラツキを吸収する際に、切り欠き８ａの先端部に直線部８ｂを設けることによって応力集中を避け、より信頼性の高いコンデンサを得ることができるものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で説明したコンデンサに外装処理を施した構成のものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図３は本発明の実施の形態３によるコンデンサの構成を示した正面断面図であり、図３において９は熱収縮性樹脂フィルムであり、この熱収縮性樹脂フィルム９は２個のコンデンサ１Ａ、１Ｂの外周を被覆するように装着されることにより、２個のコンデンサ１Ａ、１Ｂの連結状態をより安定させることができるようになるものである。

本発明によるコンデンサは、このコンデンサを複数個連結したコンデンサユニットを構成する際に、各コンデンサ間の接続スペースを半減することができるようになり、小型化を図り易くなるという効果を有し、ハイブリッドカーや燃料電池車の回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用されるコンデンサ等として有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１によるコンデンサの構成を示した正面断面図、（ｂ）同底面図本発明の実施の形態２によるコンデンサに使用される接続板の構成を示した平面図本発明の実施の形態３によるコンデンサの構成を示した正面断面図従来のコンデンサの構成を示した断面図従来のコンデンサを複数個連結したコンデンサユニットの正面図

符号の説明

１Ａ、１Ｂコンデンサ
２コンデンサ素子
２ａ中空部
３金属ケース
３ａ、４ｂ突起
３ｂ窪み
４端子板
４ａ端子
５絶縁部材
６封止用ゴム
７、８接続板
７ａ溶接痕
８ａ切り欠き
８ｂ直線部
９熱収縮性樹脂フィルム

Claims

金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回し、正負の電極が互いに逆方向に位置するように構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容し、かつ、コンデンサ素子の互いに逆方向に位置する電極の一方を内底面に接合した有底筒状の金属ケースと、上記コンデンサ素子の互いに逆方向に位置する電極の他方を内面に接合して上記金属ケースの開口部を封止した端子板からなり、コンデンサ素子の一方の電極を金属ケースから、同他方の電極を端子板に設けた外部接続用の端子部から取り出すようにしたコンデンサであって、このコンデンサを互いに極性が異なるように構成した２個１組を接続板を介して電気的ならびに機械的に接合したコンデンサ。
接続板を略六角形とし、この接続板を金属ケースの底面に配設してレーザー溶接により２個のコンデンサを接合した請求項１に記載のコンデンサ。
接続板が金属ケースの底面と接触する面積は、金属ケース底面面積の５０％未満とした請求項２に記載のコンデンサ。
接続板と金属ケースの溶接痕は直線により形成された請求項２に記載のコンデンサ。
接続板の中央のコンデンサ間の境界部となる部分に中心部を残して両端から切り欠きを設けた請求項２に記載のコンデンサ。
２個のコンデンサの外周を熱収縮性樹脂フィルムで一体に被覆した請求項１に記載のコンデンサ。
コンデンサ素子が、電極を構成する分極性電極層を集電体上の一端側に集電体の露出部分が残るように形成し、この分極性電極層が形成された正負一対の電極を上記集電体の露出部分が互いに逆方向になるようにしてその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されたものである請求項１に記載のコンデンサ。
コンデンサ素子が、電極を構成する分極性電極層を集電体上に集電体の露出部分が残らないように全面に形成し、この分極性電極層が形成された正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらして夫々の端部が互いに逆方向に突出するようにしてその間にセパレータを介在させて巻回することにより構成されたものである請求項１に記載のコンデンサ。