JP2007165521A

JP2007165521A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2007165521A
Application number: JP2005358762A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Miura; 照久三浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: JP5179008B2

Abstract

【課題】自動車用等に使用されるコンデンサに関し、封口ゴムの劣化や漏液が無い高信頼性のコンデンサを提供することを目的とする。
【解決手段】正負の電極を互いに逆方向に取り出したコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１を駆動用電解液と共に収容し、コンデンサ素子１の一方の電極を内底面に接合した金属ケース２と、上記コンデンサ素子１の他方の電極を内面に接合して上記金属ケース２の開口部に配設された端子板３と、この端子板３の外周面と金属ケース２の内周面間に配設されて金属ケース２の外周面の絞り加工により圧縮されて封止を行う封口ゴム４からなり、上記封口ゴム４が当接する金属ケース２の内周面、端子板３の外周面の少なくとも一方の界面に円環状の絶縁材５を配設した構成により、駆動用電解液が這い上がって封口ゴム４を劣化させたり、漏液に至ることを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器、ハイブリッド自動車や燃料電池車のバックアップ電源用や回生用、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７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７において２０はコンデンサ素子であり、このコンデンサ素子２０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２０の両端面（図７において上下面）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。

２１はこのコンデンサ素子２０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円筒状の端子一体型の金属ケース、２１ａはこの金属ケース２１の内底面に設けられたコンデンサ素子２０の位置決め固定用の多角形の外周形状を有する突起であり、コンデンサ素子２０の一方の端面を金属ケース２１の内底面に接合しているものである。

２２は上記コンデンサ素子２０の他方の端面に接合されたアルミニウム製の端子一体型の封口板、２２ａはこの端子一体型の封口板２２に設けられたコンデンサ素子２０の位置決め固定用の多角形の外周形状を有する突起、２３はアルマイト処理、２４は外部接続用のスリット入りの平板状の端子、２５は外部接続用の孔を有する平板状の端子、２６は上記コンデンサ素子２０の中心に配設された中空部分を有する棒状の芯材、２２ｂは上記端子一体型の封口板２２に設けた電解液注入用の連通孔、２７は圧力調整弁である。

このように構成された従来のコンデンサは、コンデンサ素子２０の一方の電極を有底円筒状の金属ケース２１の内底面に電気的に接合し、かつ上記コンデンサ素子２０の他方の電極を封口板２２に電気的に接合することにより、コンデンサ素子２０の一方の電極を封口板２２に接合された端子２４から、同他方の電極を金属ケース２１に接合された端子２５から取り出すことが可能になるというものであった。

また、図８に示すように、このように構成された従来のコンデンサの外部接続用の平板状の端子２４、２５を、金属ケース２１の中心軸を基準に相反する方向にずれるように配設することにより、複数のコンデンサを接続する際に上記金属ケース２１の中心軸を境にして両端子２４、２５が密着すると共に、基板２８等の上面に載置した状態でコンデンサが浮いたりすることもなく、精度の良い接続を行って連結することができるようになるため、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、コンデンサ素子２０の一方の電極を封口板２２に接合された端子２４から取り出し、同他方の電極を金属ケース２１に接合された端子２５から取り出す構成であるため、コンデンサ素子２０の陰極を封口板２２に接合した場合には封口板２２は陰極となり、このように封口板２２が陰極となったコンデンサを高温・高湿の環境下で使用した場合、封口板２２に配設された圧力調整弁２７を構成する図示しないゴム部材と封口板２２の界面に駆動用電解液が浸入し、駆動用電解液が外部に漏洩するという課題があった。

この駆動用電解液の漏洩は、封口板２２が陰極であるために、この封口板２２に配設したゴム部材の近傍において、封口板２２を構成するアルミニウムにより駆動用電解液に含まれる水分が（化１）に示す電気化学反応によって水酸化物イオンを生成し、この水酸化物イオンと電解質のプラスイオンとが作用して、よりアルカリ性を呈し、このアルカリ性を呈した駆動用電解液が封口板２２とゴム部材の界面を伝わってゴム部材全体と接触し、この結果、ゴム部材の化学的な架橋構造を切断してゴム部材を劣化させ、封止性能が低下して発生するものである。

また、アルカリ性を呈した駆動用電解液は、封口板２２とゴム部材の界面に僅かな隙間があると界面張力によってその隙間に浸入して漏洩に至る可能性があるため、駆動用電解液の漏洩を無くすためには封口板２２とゴム部材を密着させる必要がある。

一方、上記コンデンサ素子２０の陽極を封口板２２に接合して、封口板２２が陽極になる場合には、例えば、駆動用電解液の溶質としてテトラエチルアンモニウムフルオロボレートを使用した場合には、金属ケース２１の封口部分では駆動用電解液中のマイナスイオンであるテトラフルオロボレートアニオンが近づき、（化２）を経て（化３）に示す反応により駆動用電解液中にヒドロニウムイオンを生成し、これにより、封口板２２近傍の駆動用電解液は酸性を呈する。この酸性を呈した駆動用電解液が封口板２２とゴム部材の界面を伝わって封口板２２やゴム部材全体と接触し、この結果、封口板２２表面やゴム部材を劣化させて封止性能が低下する場合もあるが、この場合には、上記駆動用電解液の溶質をテトラエチルアンモニウムフルオロボレート以外のものに変更することによって解決することができるため、さほど問題視することはない。

本発明はこのような従来の課題を解決し、駆動用電解液が漏洩して封止性能が低下したりすることがない、信頼性に優れた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正負の電極の一端が夫々逆方向に露出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、コンデンサ素子の一方の電極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他方の電極を内面に接合して上記金属ケースの開口部に配設された端子板と、この端子板の外周面と金属ケースの内周面の間に配設されて金属ケースの外周面の絞り加工により圧縮されて封止を行う封口ゴムからなるコンデンサにおいて、上記封口ゴムが当接する金属ケースの内周面ならびに端子板の外周面の少なくとも一方の界面に円環状の絶縁材を配設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、封口ゴムが当接する金属ケースの内周面ならびに端子板の外周面の少なくとも一方の界面に絶縁材を配設した構成により、駆動用電解液が封口ゴムと金属ケースおよび／または封口ゴムと端子板の界面を伝わって這い上がり、封口ゴムを劣化させたり、漏液に至ることを防止することができ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、５〜７に記載の発明について説明する。

図１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要部断面図であり、図１において、１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１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（全て図示せず）巻回することにより構成され、このコンデンサ素子１の両端面（図１において上下面）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。

２は上記コンデンサ素子１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円筒状の金属ケースであり、２ａはこの金属ケース２の外周面に施された絞り加工部、２ｂは開口端に施されたカーリング加工部であり、この金属ケース２内に挿入されたコンデンサ素子１の一方の端面を金属ケース２の内底面にレーザー溶接等の手段によって接合する（図示せず）ことにより、機械的かつ電気的に接続するようにしたものである。

３は端子板であり、この端子板３の内面に上記コンデンサ素子１の他方の端面をレーザー溶接等の手段によって接合することにより、機械的かつ電気的に接続するようにしたものである。

４は断面が逆Ｌ字形に形成されたリング状の封口ゴムであり、この封口ゴム４は上記端子板３の平面部とこれに繋がる外周面に内面が当接すると共に、外周面が上記金属ケース２の内周面に当接するように構成されており、この封口ゴム４の外周面を金属ケース２の外周面の絞り加工（絞り加工部２ａ）により圧縮すると共に、封口ゴム４の平面部分を金属ケース２の開口端のカーリング加工（カーリング加工部２ｂ）により圧縮することにより封止を行うように構成されたものである。

５は円環状の絶縁材であり、この絶縁材５は上記封口ゴム４の外周面と金属ケース２の絞り加工部２ａの内周面の界面に配設されたものであり、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料により形成され、この絶縁材５の具体的な製造方法としては、有機溶媒にブチルゴム（ＩＩＲ）等を分散させた材料を塗布した後、これを乾燥させることによって有機溶媒を蒸発させて形成するようにしたものである。

なお、上記絶縁材５を金属ケース２のカーリング加工部２ｂの内周面に設けた場合には、該コンデンサを複数個接続して連結するために、カーリング加工部２ｂの表面に図示しない接続板を配設してレーザー溶接する際に、絶縁体５が燃えてガス化して孔が開くため、絶縁材５をカーリング加工部２ｂの内周面に設けることは避けることが必要である。

また、絶縁材５の厚さとしては２μｍ〜１００μｍの範囲が適しており、２μｍより薄い場合には効果が発揮できない恐れがあるために好ましくなく、また逆に１００μｍを超える場合にはコスト的に不利になるために好ましくないものである。

また、図２は上記絶縁材５を封口ゴム４の内周面と端子板３の外周面の界面にも配設した例を示したものであり、図２において、６は絶縁材であり、この絶縁材６も上記図１に示した絶縁材５と同様に形成されているものである。

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、封口ゴム４が当接する金属ケース２の内周面ならびに端子板３の外周面の少なくとも一方の界面に絶縁材５を配設した構成により、駆動用電解液が封口ゴム４と金属ケース２および／または封口ゴム４と端子板３の界面を伝わって這い上がり、封口ゴム４を劣化させたり、漏液に至ることを防止することができるようになるため、信頼性に優れたコンデンサを実現することができるという格別の効果を奏するものである。

なお、本実施の形態においては、上記絶縁材５、６として、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料により形成されたものを用いて説明したが、これ以外に、絶縁材が樹脂フィルムを基材とし、この基材の少なくとも片面に、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料層が形成されたもので、かつ、上記樹脂フィルムが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれかからなる構成のものを用いることも可能である。

（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２、３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封止構造が一部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３は本発明の実施の形態２によるコンデンサの構成を示した要部断面図であり、図３において、７は端子板、８は円環状の絶縁リング、９は円環状の封口ゴムであり、上記絶縁リング８は金属ケース２の内周面の絞り加工部２ａの上部に配設されることによって端子板７の位置決めと固定を行うように構成されているものである。

１０は円環状の絶縁材であり、この絶縁材１０は上記絶縁リング８の外周面と金属ケース２の内周面の界面、ならびに封口ゴム９の外周面と金属ケース２の内周面の界面の一部に配設されたものであり、この絶縁材１０の材料や形成方法は上記実施の形態１と同様である。

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、上記実施の形態１と同様に、駆動用電解液の這い上がりを阻止し、封口ゴム９を劣化させたり、漏液に至ることを防止することができるようになるため、信頼性に優れたコンデンサを実現することができるという格別の効果を奏するものである。

また、図４は上記絶縁材１０を絶縁リング８の内周面と端子板７の外周面の界面、ならびに端子板７の平面部周縁と封口ゴム９の接触部の界面にも配設した例を示したものであり、図４において、１１は絶縁材であり、この絶縁材１１も上記図３に示した絶縁材１０と同様に形成されているものであり、上記図３に示した構成のコンデンサよりも更に大きな効果が期待できるものである。

また、図５は上記絶縁材１０、１１を絶縁リング８の外周面と金属ケース２の内周面の界面、ならびに絶縁リング８の内周面と端子板７の外周面の界面のみに配設した例を示したものであり、図５において、１２と１３は絶縁材であり、この絶縁材１２、１３も上記図３に示した絶縁材１０と同様に構成されているものであり、上記図３に示した構成のコンデンサと同様の効果が得られるものである。

（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４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２で説明したコンデンサの絶縁材の構成が一部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２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６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要部断面図であり、図６において、１４と１５は絶縁材であり、この絶縁材１４、１５は、変性ポリプロピレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートのいずれかにより形成されたものであり、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、上記実施の形態１、２のコンデンサと同様の作用効果が得られるものである。

本発明によるコンデンサは、封口ゴムの劣化や漏液を無くして信頼性に優れるという効果を有し、特に厳しい信頼性が要求される自動車用のコンデンサ等として有用である。

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要部断面図同実施の形態による他の例を示した要部断面図本発明の実施の形態２によるコンデンサの構成を示した要部断面図同実施の形態による他の例を示した要部断面図同実施の形態による他の例を示した要部断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要部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状態を示した正面図

符号の説明

１コンデンサ素子
２金属ケース
２ａ絞り加工部
２ｂカーリング加工部
３、７端子板
４、９封口ゴム
５、６、１０、１１、１２、１３、１４、１５絶縁材
８絶縁リング

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正負の電極の一端が夫々逆方向に露出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、コンデンサ素子の一方の電極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他方の電極を内面に接合して上記金属ケースの開口部に配設された端子板と、この端子板の外周面と金属ケースの内周面の間に配設されて金属ケースの外周面の絞り加工により圧縮されて封止を行う封口ゴムからなるコンデンサにおいて、上記封口ゴムが当接する金属ケースの内周面ならびに端子板の外周面の少なくとも一方の界面に円環状の絶縁材を配設したコンデンサ。
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正負の電極の一端が夫々逆方向に露出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、コンデンサ素子の一方の電極を内底面に接合すると共に、コンデンサ素子の他方の電極の端面周縁を外方から押さえ込むように断面Ｖ字形の絞り加工を円環状に施した有底筒状の金属ケースと、上記コンデンサ素子の他方の電極を内面に接合して上記金属ケースの開口部に配設された端子板と、この端子板の外周面と金属ケースの内面との間から端子板の内面周縁の一部に繋がるように形成されて金属ケースの絞り加工部上端に配設された絶縁リングと、上記端子板の表面周縁に配設されて金属ケースの開放端をカーリング加工することにより防止を行う円環状の封口ゴムからなるコンデンサにおいて、上記絶縁リングが当接する金属ケースならびに端子板の少なくとも一方の界面に円環状の絶縁材を配設したコンデンサ。
封口ゴムの外周面が当接する金属ケースの内周面の少なくとも一部の界面に円環状の絶縁材を配設した請求項２に記載のコンデンサ。
円環状の絶縁材が、変性ポリプロピレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートのいずれかからなり、金属ケースの内周面および／または端子板の外周面に密着させたものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンデンサ。
円環状の絶縁材が、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料により形成されたものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンデンサ。
円環状の絶縁材が、樹脂フィルムを基材とし、この基材の少なくとも片面に、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料層が形成されたものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンデンサ。
円環状の絶縁材の基材としての樹脂フィルムが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれかからなるものである請求項６に記載のコンデンサ。