JP2008300742A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ケースの開口部に対する封口構造を改良することにより、コンデンサ素子における電解液の保持量の減少を抑制することのできるコンデンサを提供する。
【解決手段】コンデンサ１は、電解液が含浸されたコンデンサ素子２０と、このコンデンサ素子２０が収納されたケース１５と、ケース１５の開口部を封止する封口部材１０とを有しており、封口部材１０の上面外周側端部に被さるようにケース１５の開口縁１５ａを内側に湾曲させてある。封口部材１０は、封口板１１と、封口板１１の上面外周側端部１１ａに配置された環状弾性部材１２とを備えており、環状弾性部材１２の上面には、ケース１５の開口縁部１５ａの湾曲形状に対応する凸部１２ａが形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電解液が含浸されたコンデンサ素子をケース内に収納したアルミニウム電解コンデンサや電気二重層コンデンサの封止構造に関するものである。

アルミニウム電解コンデンサや電気二重層コンデンサには、電解液が含浸されたコンデンサ素子が用いられており、アルミニウム電解コンデンサ素子には、アルミニウム箔を陽極酸化した酸化皮膜層を誘電体とする電極箔が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

前記のアルミニウム電解コンデンサは、例えば、図３に示すように、電解液が含浸されたコンデンサ素子１２０と、該コンデンサ素子１２０が収納された有底筒状のケース１１５と、ケース１１５の開口部を封止する封口部材１１０とを有している。
前記の封口部材１１０は、円盤状の封口板１１１と、封口板１１１の上面外周側端部に配置された環状弾性部材１１２とを備えており、環状弾性部材１１２は、図４（ａ）に示すように、上面および下面が平坦なゴムパッキンである。
かかる部材を用いて、ケース１１５の開口部を封止するには、図４（ｂ）に示すように、いわゆるカーリング工程が行われ、封口部材１１０において、封口板１１１の上面外周側端部に配置された環状弾性部材１１２に向けてケース１１５の開口縁部を内側に湾曲させた構造が採用されている。

特開２００６−３３９３４５号公報

しかしながら、図４（ｂ）に示す構造では、環状弾性部材１１２の上面が平坦であるのに対して、ケース１１５の開口縁部は断面逆Ｕ字状に湾曲した形状であるため、環状弾性部材１１２の上面とケース１１５の湾曲部分との間に環状の隙間１３０が形成されてしまう。
かかる隙間１３０が存在すると、ケース１１５の内部と隙間１３０との間に圧力差が発生したとき、コンデンサ素子１２０から蒸発した電解液がこの隙間１３０内に漏れて隙間１３０内で結露する結果、コンデンサ素子１２０が保持する電解液量が減少するという問題点がある。かかる電解液量の減少は、静電容量の減少や、ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）の増大などの原因となり、好ましくない。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、ケースの開口部に対する封口構造を改良することにより、コンデンサ素子における電解液の保持量の減少を抑制することのできるコンデンサを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、電解液が含浸されたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子が収納されたケースと、該ケースの開口部を封止する封口部材とを有し、前記封口部材の上面外周側端部に被さるように前記ケースの開口縁部を内側に湾曲させてなるコンデンサにおいて、前記封口部材は、前記ケースの開口縁部の湾曲形状に対応する凸部を上面外周側端部に沿って備えていることを特徴とする。

本発明において、前記封口部材は、前記ケースの開口部を封止する封口板と、該封口板の上面外周側端部に配置された環状弾性部材とを備え、前記凸部は、前記環状弾性部材に嵌合するように形成されている構成を採用することができる。
このように構成すると、ケースの開口縁部を内側に湾曲させた場合、その湾曲形状に一致するように、封口部材の凸部が弾性変形するので、ケースの開口縁部における湾曲部分と封口部材との間に隙間が発生することを確実に防止することができる。

本発明において、前記封口板は、中央部分の上面に比して上面外周側端部が一段下がった形状の段部を備え、上面外周側端部の上面に断面三角形の環状突起が形成されている構成を採用することができる。
上記構成により、ケース開口縁部を内側に湾曲させた場合、その湾曲形状に完全に一致するように、封口部材の凸部が弾性変形するので、ケース開口縁部における湾曲部分と封口部材との間に隙間が発生することをさらに確実に防止できる。

本発明では、ケースの開口部を内側に湾曲させて封止した状態において、ケースの開口縁部の内周面と封口部材の凸部とが嵌合し、ケースの開口縁部における湾曲部分と封口部材との間に隙間が発生しない構成を採用することができる。
従って、ケースの内部で圧力上昇が発生した場合でも、コンデンサ素子から蒸発した電解液がケースの開口縁部の湾曲部分と封口部材との間に入り込まないので、コンデンサ素子における電解液の保持量の減少を抑制することができる。それ故、コンデンサの電解液量の減少に起因する静電容量の減少や、ＥＳＲの増大などが発生しない。

図面を参照して、本発明を適用したコンデンサについて説明する。

図１は、本発明を適用したコンデンサの構成を示す断面図である。図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したコンデンサに用いられる環状弾性部材の断面図、およびコンデンサの封止部分を拡大して示す断面図である。

図１において、本形態のコンデンサ１はアルミニウム電解コンデンサであり、アルミニウム箔にエッチング処理および酸化皮膜形成処理を施した陽極箔と、アルミニウム箔にエッチング処理を施した陰極箔とをセパレータを介して巻回または積層したコンデンサ素子２０を有している。
このコンデンサ素子２０は、駆動用電解液を含浸した状態で、有底円筒状のケース１５内に収納される。ケース１５はアルミニウム製である。

ケース１５の開口部側には封口部材１０が配置されており、封口部材１０は、円盤状の封口板１１と、封口板１１の上面外周側端部１１ａに配置されたゴム製の環状弾性部材１２とを備えている。

図２（ｂ）に示すように、封口板１１は、中央部分の上面に比して上面外周側端部１１ａが一段下がった形状とする段部を備えており、上面外周側端部１１ａの上面には断面三角形の環状突起１１ｂが形成されている。

これに対して、環状弾性部材１２は、図２（ａ）に示すように、下面は平坦であるが、上面の外周側には上面が湾曲した環状の凸部１２ａが形成されている。

このように構成した封口部材１０を用いてコンデンサ１を製造するには、まず、図１に示すように、コンデンサ素子２０に電解液を含浸した後、コンデンサ素子２０の上面から引き出されているリード板を封口板１１の端子１６に接続する。
次に、コンデンサ素子２０をケース１５に収納する。この時点では、ケース１５の開口縁部１５ａは、未だカーリング加工が施されておらず、上方に直線的に延びている。また、ケース１５には浅い括れ部分１５ｂが形成されており、コンデンサ素子２０をケース１５に収納したとき、封口板１１は括れ部分１５ｂに支持された状態となる。

次に、ケース１５の開口縁部１５ａに対してカーリング加工を行う。ここで、封口部材１０は、封口板１１に対して環状弾性部材１２が固着されている場合と、封口板１１と環状弾性部材１２とが別体になっている場合とがあり、後者の場合には、カーリング工程を行う際、封口板１１の上面外周側端部１１ａに環状弾性部材１２を配置する。

この状態で、ケース１５の開口縁１５ａにカーリング加工を施して、開口縁部１５ａを内側に逆Ｕ字形状に湾曲させる。その結果、環状弾性部材１２は、ケース１５の開口縁部１５ａに押圧されて弾性変形する。
この状態で、ケース１５の最先端が環状弾性部材１２の上面に食い込むとともに、封口板１１の上面外周側端部１１ａに形成した環状突起１１ｂが環状弾性部材１２の下面に食い込む。

また、環状弾性部材１２には凸部１２ａが形成されており、凸部１２ａの形状は、ケース１５の開口縁部１５ａの湾曲形状に一致しているので、ケース１５の開口縁部１５ａは凸部１２ａに被さるように湾曲した状態にある。

［本形態の主な効果］
以上説明したように、本形態のコンデンサ１においては、ケース１５の開口部を封止する封口部材１０の上面外周側端部には、ケース１５の開口縁１５ａの湾曲形状に対応する凸部１２ａを備えているため、ケース１５の開口縁部１５ａを内側に湾曲させて封止した状態において、ケース１５の開口縁１５ａの内周面と封口部材１０の凸部１２ａとが密着し、ケース１５の開口縁１５ａにおける湾曲部分と封口部材１０との間に隙間が発生しない。
従って、ケース１５の内部で圧力上昇が発生した場合でも、コンデンサ素子２０から蒸発した電解液がケース１５の開口縁１５ａにおける湾曲部分と封口部材１０との間に入り込まないので、コンデンサ素子２０における電解液の保持量の減少を抑制することができる。

また、封口部材１０は、ケース１５の開口を塞ぐ封口板１１と、封口板１１の上面外周側端部１１ａに配置された環状弾性部材１２とを備え、凸部１２ａは、環状弾性部材１２の上面に形成されている。
このため、ケース１５の開口縁１５ａを内側に湾曲させた場合、その湾曲形状に完全に一致するように、凸部１２ａが弾性変形するので、ケース１５の開口縁部１５ａにおける湾曲部分と封口部材１０との間に隙間が発生することを確実に防止することができる。

また、本形態のコンデンサ１では、封口板１１の上面外周側端部１１ａに形成した環状突起１１ｂが環状弾性部材１２の下面に食い込む。このため、カーリング加工の際、環状弾性部材１２に位置ずれが発生しないとともに、封口板１１と環状弾性部材１２との界面における気密性が高い。

［本発明のコンデンサの評価結果］
本発明のコンデンサにおける信頼性を検証するために、まず、本発明を適用したコンデンサ１（図１および図２参照）を１０個、作製する。
このコンデンサ１は、定格電圧が４５０Ｖ、静電容量が１５００μＦのアルミニウム電解コンデンサである。
次に、これらのコンデンサ１を、１０５℃に保たれたオーブン中に放置した状態で、定格電圧に相当する４５０Ｖの直流電圧を連続印加した時の特性の経時変化を一定時間間隔で５０００時間まで測定した。
測定した特性は、静電容量、ＥＳＲ、および製品重量の変化率であり、１０個の試料の特性値を平均した。
なお、比較のため、従来のコンデンサ（図３および図４参照）１０個に対しても同様の試験を行った。この試験結果を以下の表１に示す。

表１に示すように、本発明を適用したコンデンサ１は、静電容量、ＥＳＲ、および重量の全てにおいて、従来のコンデンサよりも変化率が小さく、本発明を適用したコンデンサ１では、従来例と比較して明らかに性能が向上していることがわかる。

特に、本発明を適用したコンデンサ１では、重量の変化率が小さい。これは、本発明を適用することにより、コンデンサ素子２０が含浸する電解液が外部へと漏れることが抑止されたためと考えられ、その結果として、静電容量変化率、ＥＳＲ変化率もともに性能改善されたと考察することができる。

［その他の実施の形態］
上記形態において、封口部材１０が封口板１１と環状弾性部材１２とからなる構成を採用したが、封口部材１０が弾性を備えた一体品（封口板）のみからなる場合、封口板自身に、ケース１５の開口縁１５ａの湾曲形状に対応する環状の凸部を形成してもよい。

上記形態においては、コンデンサ１としてアルミニウム電解コンデンサを例示したが、本発明は、電気二重層コンデンサに対しても適用することができる。

本発明を適用したコンデンサの構成を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したコンデンサに用いられる環状弾性部材の断面図、およびコンデンサの封止部分を拡大して示す断面図である。 従来のコンデンサの構成を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、従来のコンデンサに用いられる環状弾性部材の断面図、およびコンデンサの封止部分を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ コンデンサ
１０ 封口部材
１１ 封口板
１１ａ 封口板の上面外周側端部
１１ｂ 環状突起
１２ 環状弾性部材
１２ａ 環状弾性部材の凸部（封口部材の凸部）
１５ ケース
１５ａ 開口縁部
１５ｂ 括れ部分
１６ 端子
２０ コンデンサ素子
１１０ 封口部材
１１１ 封口板
１１２ 環状弾性部材
１１５ ケース
１２０ コンデンサ素子
１３０ 隙間

Claims (3)

1. 電解液が含浸されたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子が収納されたケースと、該ケースの開口部を封止する封口部材とを有し、前記封口部材の上面外周側端部に被さるように前記ケースの開口縁部を内側に湾曲させてなるコンデンサにおいて、
   前記封口部材は、前記ケースの開口縁部の湾曲形状に対応する凸部を上面外周側端部に沿って備えていることを特徴とするコンデンサ。
2. 前記封口部材は、前記ケースの開口部を封止する封口板と、該封口板の上面外周側端部に配置された環状弾性部材とを備え、
   前記凸部は、前記環状弾性部材の上面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記封口板は、中央部分の上面に比して上面外周側端部が一段下がった形状の段部を備え、上面外周側端部の上面に断面三角形の環状突起が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。

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