JP2007189184A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド自動車等に使用されるコンデンサに関し、更なる小型高性能化が必要という課題を解決し、小型高性能化を図ったコンデンサを提供することを目的とする。
【解決手段】正負の電極の一端を夫々逆方向に露出させたコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１の一方の電極を内面に接合した金属ケース２と、同コンデンサ素子１の他方の電極を内面に接合して金属ケース２の開口部に配設された端子板３と、封止を行う封口ゴム４からなり、上記端子板３に段部を設け、この段部の平面部とこれに繋がる外周面に内面が当接するように封口ゴム４を断面逆Ｌ字形に形成し、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により圧縮し、平面部分を金属ケース２の開口端のカーリング加工により圧縮して封止した構成により、金属ケース２の絞り加工を端子板３の外周面で行うために小型化と低抵抗化、低コスト化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器やハイブリッド自動車の回生用、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６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６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６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はこのコンデンサ素子１０の一方の電極に接続された金属板、１２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有底円筒状の金属ケース、１２ａはこの金属ケース１２の内底面に設けられた突起、１２ｂは金属ケース１２の開口端近傍を円環状に絞り加工した絞り加工部、１３は上記金属ケース１２の開口部を封止した絶縁性の封口板、１４は一端に外部接続用の端子１４ａを備えた棒状の芯材、１５は上記金属ケース１２の外表面に接合された外部接続用の端子、１６は上記芯材１４と金属ケース１２とを絶縁するための絶縁部材、１７はキャップ１８と組み合わされて圧力調整弁を構成するためのゴム状弾性絶縁部材からなる閉塞体、１９はＯリング、２０は封口板１３の上面周縁に配設されて金属ケース１２の開口端のカーリング加工（カーリング加工部１２ｃ）により圧縮されることにより封止を行う封口ゴムである。

このように構成された従来のコンデンサは、有底円筒状の金属ケース１２の内底面にコンデンサ素子１０の一方の電極を電気的に接合し、かつ上記コンデンサ素子１０の他方の電極に金属板１１を接合すると共に、外部接続用の端子１４ａを備えてコンデンサ素子１０の中心部に配設された棒状の芯材１４と上記金属板１１を接合し、かつ上記外部接続用の端子１４ａが貫通する孔を備えた封口板１３により上記金属ケース１２の開口部を封止してコンデンサを構成したもので、このような構成によって金属ケース１２が集電端子の役割を果たすために大幅な低背化が可能になり、かつ部品点数をより削減することができるというものであった。

また、図７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１４ａ、１５を、金属ケース１２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１２の中心軸を境にして両端子１４ａ、１５が密着すると共に、基板２１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、金属ケース１２が集電端子の役割を果たすために大幅な低背化が可能になり、かつ部品点数をより削減することができる構成のものではあるものの、日々加速する市場要望である、小型大容量化と低抵抗化、ならびに低コスト化に対しては十分に満足できるものではないという問題があった。

すなわち、コンデンサ素子１０の一方の電極は金属ケース１２の内底面に接合された構成であることから低抵抗化と低背化、ならびに低コスト化を実現していると言えるものの、コンデンサ素子１０の他方の電極は金属板１１と芯材１４に接合されて外部に引き出され、かつ、その間には封口板１３が介在することから不要な抵抗が多くなるばかりでなく、寸法面でもコスト面でも十分に満足できるものではないという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、コンデンサ素子の各電極引き出しを効率良く行うことにより、小型大容量化と低抵抗化、ならびに低コスト化を同時に実現することが可能な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を加工すること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、上記端子板の外周面に上段が小径となる段部を円環状に設け、この段部の平面部とこれに繋がる下側外周面に内面が当接するように封口ゴムを断面逆Ｌ字形のリング状に形成し、この封口ゴムの外周面を金属ケースの外周面の絞り加工により圧縮すると共に、封口ゴムの平面部分を金属ケース開口端のカーリング加工により圧縮して封止した構成にしたものである。

以上のように本発明によるコンデンサは、金属ケースの絞り加工を端子板の外周面で行うことができるようになるために、端子板とコンデンサ素子間に設ける金属ケースの絞り加工用のスペースが不要となり、これにより不要となるスペースを利用して、同一体積内でコンデンサ素子を大きくすることができることから、小型大容量化と低抵抗化、ならびに低コスト化を同時に図ることができるようになり、また、金属ケースの絞り加工により封口ゴムを圧縮するために水分透過経路を長くすることができるようになり、これにより水分の浸入を抑制してコンデンサの寿命特性を大幅に向上させることができるという効果が得られるものである。さらに、正負の電極取り出しを端子板と金属ケースから、かつ、同一方向から取り出すことができるために、接続を容易にすると共に接続スペースを低減することが可能になるという多くの効果が得られるようになるものである。

（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、２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断面図、図２は同要部の断面図であり、図１と図２において１はコンデンサ素子、１ａはこのコンデンサ素子１に形成された中空部を示し、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。

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、２ａはこの金属ケース２の内底面に一体で設けられた突起であり、この突起２ａを上記コンデンサ素子１の中空部１ａに嵌め込んで金属ケース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は外周面に上段が小径となる段部が円環状に設けられた端子板、３ａはこの端子板３の内面に設けられた突起、３ｂは端子板３の内面に設けられた凹部、３ｃは端子板３の表面に設けられた外部接続用のネジ部であり、上記突起３ａをコンデンサ素子１の中空部１ａに嵌め込むと共に、コンデンサ素子１の他方の端面を端子板３の凹部３ｂ内で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の段部の平面部とこれに繋がる下側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２ｂ）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２ｃ）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。

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、金属ケース２の絞り加工（絞り加工部２ｂ）を端子板３の外周面で行うことができるようになるために、端子板３とコンデンサ素子１間に設ける金属ケース１の絞り加工用のスペースが不要となり、これにより不要となるスペースを利用して、同一体積内でコンデンサ素子を大きくすることができるために小型大容量化と低抵抗化、ならびに低コスト化を同時に図ることができるようになるものである。

また、金属ケース２の絞り加工により封口ゴム４を圧縮する構成のために、水分透過経路を長くすることができるようになり、これにより水分の浸入を抑制してコンデンサの寿命特性を大幅に向上させることができるという効果が得られるものである。

さらに、正負の電極取り出しを端子板３と金属ケース２から、かつ、同一方向から取り出すことができるために、接続を容易にすると共に接続スペースを低減することが可能になるという多く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に使用される封口ゴム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、５ａは端子板３の外周面と金属ケース２の内周面との間に配設された封口ゴム、５ｂは端子板３の段部の平面部上に配設された封口ゴムを示し、このように本実施の形態においては、封口ゴムを分割して構成したものである。

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、封口ゴムを分割構造にしたことにより、金属ケース２の開口端近傍の絞り加工（絞り加工部２ｂ）時に、封口ゴムの外周面が上方に引っ張られることがなくなるため、上記実施の形態１と比べて封止性能を安定化させることができるようになるという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１で説明したコンデンサに使用される封口ゴム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４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４において、６は断面コ字形に形成された封口ゴムであり、この封口ゴム６は、コ字形の内部に嵌まり込んで当接する端子板３の厚みよりもコ字形の内部寸法が小さくなるように構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６が端子板３を挟み込むようになるために、金属ケース２の絞り加工（絞り加工部２ｂ）時やカーリング加工（カーリング加工部２ｃ）時に封口ゴム６がずれたりしないため、封止性能を安定化させることができるようになり、さらに、コンデンサ素子１の電極と金属ケース２の内周面との間の絶縁性を向上させることができるようになるという効果が得られるものである。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４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に使用される端子板と封口ゴム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５は本発明の実施の形態４によるコンデンサの構成を示した要部断面図であり、図５において、７は端子板であり、この端子板７は外周面に上段が小径となる段部を円環状に設けて構成されたものである。

８は断面が略矩形で円環状に形成された封口ゴムであり、この封口ゴム８は内面が上記端子板７に設けた段部の上段外周面に当接するように形成され、この封口ゴム８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２ｂ）により圧縮すると共に、封口ゴム８の上端を金属ケース２の開口端のカーリング加工（カーリング加工部２ｃ）により圧縮することにより封止を行うようにしたものである。

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、金属ケース２の外周面の絞り加工により圧縮する封口ゴム８の外周面の面積を大きくすると共に圧縮量を増大させることができるようになるために封止性能を高めて信頼性を向上させることができるという効果に加え、封口ゴム８の形状を簡素化して作製を容易に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、上記円環状の封口ゴム８は、断面が略矩形で、かつ、各コーナー部を面取りしてテーパを設けた構成を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、断面は略方形または略矩形のいずれでも良く、また、各コーナー部に設けるテーパもしくはＲは、以下の理由により、設けても、設けなくても、いずれでも構わないものである。

すなわち、端子板７の外周面に上段が小径となる段部を円環状に設ける際に、成形性を良くする目的で上段と下段の境界部にテーパやＲを設ける場合には、このテーパやＲとの当接を避けるために封口ゴム８のコーナー部にテーパもしくはＲを設けることが好ましく、また、このテーパ部もしくはＲ部と対角位置となるコーナー部は、金属ケース２の開口端のカーリング加工を行う際に、カーリング加工形状の安定性を考えると当接を避けるためにテーパもしくはＲを設けることが好ましく、このように対角位置に２箇所のテーパもしくはＲを設けるのであれば、上下方向の管理を無くする目的で各コーナー部全てにテーパもしくはＲを設けることがより好ましいものである。

また、封口ゴム８のコーナー部にテーパもしくはＲを設けない場合には、封口ゴム８のコーナー部が端子板７のテーパやＲと当接して端子板７と封口ゴム８間に僅かな隙間が発生するが、この僅かな隙間は金属ケース２の外周面の絞り加工により封口ゴム８が圧縮することで無くなり、さらにこの加工時に上記隙間が緩衝部として機能するため、端子板７の下段側が必要以上にコンデンサ素子１を押え付けることが無くなるということもあるからである。

本発明によるコンデンサは、小型大容量化、低抵抗化、低コスト化、長寿命化、ならびに接続作業性の向上と接続スペースの低減という多くの効果を有し、特に、ハイブリッド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断面図 同要部の断面図 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 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 本発明の実施の形態４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
１ａ 中空部
２ 金属ケース
２ａ、３ａ 突起
２ｂ 絞り加工部
２ｃ カーリング加工部
３、７ 端子板
３ｂ 凹部
３ｃ ネジ部
４、５ａ、５ｂ、６、８ 封口ゴム

Claims (5)

1. 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を加工すること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、上記端子板の外周面に上段が小径となる段部を円環状に設け、この段部の平面部とこれに繋がる下側外周面に内面が当接するように封口ゴムを断面逆Ｌ字形のリング状に形成し、この封口ゴムの外周面を金属ケースの外周面の絞り加工により圧縮すると共に、封口ゴムの平面部分を金属ケース開口端のカーリング加工により圧縮して封止したコンデンサ。
2. 端子板の内面側に凹部を設け、この凹部内でコンデンサ素子の電極を接合した請求項１に記載のコンデンサ。
3. 封口ゴムの外周面部分と平面部分とを分割した請求項１に記載のコンデンサ。
4. 封口ゴムを断面コ字形とし、このコ字形の内部に嵌まり込んで当接する端子板の厚みよりも封口ゴムのコ字形の内部寸法を小さくした請求項１に記載のコンデンサ。
5. 封口ゴムを断面が略方形または略矩形とし、この封口ゴムの内周面が端子板に設けた段部の上段外周面に当接するようにした請求項１に記載のコンデンサ。

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