JP2008311370A

JP2008311370A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2008311370A
Application number: JP2007156810A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ishida; 雅彦石田
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】製造工程の簡素化を図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の開口縁部１５ａを内側に湾曲させてある。封口部材１０は、封口板１１と環状シール部材１２とが一体の２色成形品である。このため、封口板１１と環状シール部材１２とを一体に取り扱うことができるので、製造工程を簡素化することができる。
【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容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、図４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が収納された有底円筒状のケース１１５と、該ケース１１５の開口を封止する封口板１１１と、該封口板１１１とケース１１５との間の気密性を確保する環状シール部材１１２とを備えている。
かかる部材を用いて、ケース１１５の開口部を封止するには、コンデンサ素子１２０のリードタブと封口板１１１の端子とを接続した後、コンデンサ素子１２０をケース１１５の内部に収納し、次に、封口板１１１の上に環状シール部材１１２を重ねた後、いわゆるカーリング工程において、ケース１１５の開口縁部１１５ａを内側に湾曲させて環状シール部材１１２に当接させる。

特開２００６−３３９３４５号公報

しかしながら、図４に示す構成では、コンデンサ１個ごとに環状シール部材１１２を１枚ずつ装着する必要があり、その分、製造に手間がかかるという問題がある。また、環状シール部材１１２を付け忘れてしまうという事態も起こり得る。
さらに、環状シール部材１１２の装着時に、環状シール部材１１２が所定の位置からずれて配置された場合、ケース１１５内における気密性が低下し、これにより電解液が外部に漏れ、特性が低下してしまうことも起こり得る。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、製造工程の簡素化を図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板と、該封口板と前記ケースとの間で弾性変形して気密性を確保する環状シール部材とを備えたコンデンサにおいて、前記封口板と前記環状シール部材とが、２色成形により一体の封口部材として構成されていることを特徴とする。

本発明において、前記環状シール部材は、前記封口板の上面外周側端部に被さるように形成され、前記ケースは、開口縁部が内側に湾曲して前記環状シール部材に当接している構成を採用することができる。
また、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が三角形、四角形、円形、楕円形の環状突起が形成された構成を採用することができる。

本発明では、封口板と環状シール部材が２色成形により一体の封口部材として構成されているので、コンデンサを製造する際、コンデンサ１個ごとに環状シール部材を装着する必要がなく、製造工程を簡素化することができる。
また、封口板と環状シール部材が２色成形により一体の封口部材として構成されているので、封口板上で環状シール部材が位置ずれを起こすという問題が発生しない。
そして、前記封口板が、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が三角形、四角形、円形、楕円形の環状突起が形成された構成とすることで、前記ケース湾曲部が環状シール部材に食い込みやすくなり、ケース開口縁部における湾曲部分と環状シール部材との嵌合性が向上する。

以下、図面を参照して、本発明を適用したコンデンサ、およびその製造方法について説明する。

［コンデンサの構成］
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封口部材の拡大斜視図、およびその一部を切り欠いて示す斜視図である。

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。

図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、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シール部材１２とを備えている。

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。かかる上面外周側端部１１ａの上面には環状シール部材１２が形成されている。また、封口板１１には端子１６が埋め込まれており、その側位置には防爆弁１７が構成されている。

ここで、封口部材１０は、封口板１１と環状シール部材１２とが一体になった２色成形品である。
かかる封口部材１０を製造するには、まず、射出成形によって熱可塑性樹脂を成形し、端子１６が埋め込まれた封口板１１を形成する（１次側モールド工程）。次に、金型内に封口板１１を配置した状態で金型内にゴム材料を注入する（２次側モールド工程）。
従って、封口板１１の上面外周側端部１１ａに形成されている環状突起１１ｂは、この時点で環状シール部材１２に食い込んでいる。

本形態において、封口板１１は熱可塑性樹脂からなり、その具体例としては、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミドを挙げることができる。
環状シール部材１２は熱可塑性エラストマーからなり、その具体例としては、軟質ポリ塩化ビニル、耐熱ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンプロピレンラバー、塩素化ポリエチレン、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーなどを挙げることができる。

このような２色成形品からなる封口部材１０を製造するにあたって、封口板１１に紫外線、オゾン、またはプラズマ等を照射することにより表面改質を施した後、封口板１１を金型内に配置すると、熱可塑性エラストマーからなる環状シール部材１２と封口板１１との密着性を高めることができる。

［コンデンサの製造方法］
図３は、本発明を適用したコンデンサの製造方法を示す説明図である。
図１および図２記載の封口部材１０を用いてコンデンサ１を製造するには、まず、図１および図３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に収納した際、封口板１１は括れ部分１５ｂに支持された状態となる。
ここで、封口板１１は、環状シール部材１２と一体の封口部材１０になっているので、この時点で、環状シール部材１２は、自動的に封口板１１の上に配置された状態にある。

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、環状シール部材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の最先端が環状シール部材１２の上面に食い込む。

［本形態の主な効果］
以上説明したように、本形態では、封口板１１と環状シール部材１２が２色成形により一体の封口部材１０として構成されているので、コンデンサを製造する際、コンデンサ１個ごとに環状シール部材１２を１枚ずつ装着する必要がない。
従って、コンデンサ１の製造工程を簡素化することができる。しかも、コンデンサ１の製造時、封口板１１に対して環状シール部材１２を付け忘れてしまうということもない。

また、封口板１１と環状シール部材１２が２色成形により一体の封口部材１０として構成されているので、封口板１１上で環状シール部材１２が位置ずれを起こすという問題が発生しない。
そして、封口板１１が、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構成とすることで、前記ケース湾曲部が環状シール部材に食い込みやすくなり、ケース開口縁部における湾曲部分と環状シール部材との嵌合性が向上する。

［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を１０個、作製した。今回の検証にて用いたコンデンサ１においては、封口板１１は熱可塑性樹脂であるＰＰＳからなり、環状シール部材１２はポリエステル系の熱可塑性エラストマーからなり、コンデンサ素子２０は、定格電圧が４５０Ｖ、静電容量が１５００μＦ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率を、所定の時間間隔で５０００時間まで測定した。
測定した特性は、静電容量、ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）、および製品重量の変化率であり、１０個の試料各々の特性値を平均したものを実際の測定値とした。

なお、従来例として、封口板と環状シール部材とが別体で形成されたコンデンサ（図４参照）についても、１０個を用いて同様の試験を行った。なお、従来例において、環状シール部材はＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）からなる。

かかる試験結果を以下の表１に示す。なお、静電容量、ＥＳＲ、および重量のいずれも変化率の小さい方が性能が良いことを示している。

表１に示すように、本発明の実施例と従来例とを比較すると、静電容量、ＥＳＲ、および重量の変化率のいずれにおいても値に差がなく、略同等である。
しかしながら、本発明のコンデンサ１では、封口板１１と環状シール部材１２とを一体に形成することにより、製造工程の簡素化を実現しているため、その分、優れているといえる。

［その他の実施の形態］
また、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。
そして、上記形態においては、封口板１１にポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）を使用したが、これ以外に、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。
また、上記形態においては、環状シール部材１２にポリエステル系の熱可塑性エラストマーを使用したが、これ以外に、軟質ポリ塩化ビニル、耐熱ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンプロピレンラバー、塩素化ポリエチレン、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマーを用いることができる。

そして、上記形態においては、断面三角形の環状突起を形成したものを用いたが、これ以外に、断面が四角形、円形、楕円形のものを用いることができる。

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封口部材の拡大斜視図、およびその一部を切り欠いて示す斜視図である。本発明を適用したコンデンサの製造方法を示す説明図である。従来のコンデンサの製造方法を示す説明図である。

符号の説明

１コンデンサ
１０封口部材
１１封口板
１１ａ上面外周側端部
１１ｂ環状突起
１２環状シール部材
１５ケース
１５ａ開口縁部
１５ｂ括れ部分
１６端子
１７防爆弁
２０コンデンサ素子
１００コンデンサ
１１０封口部材
１１１封口板
１１２環状シール部材
１１５ケース
１１５ａ開口縁部
１１５ｂ括れ部分
１２０コンデンサ素子

Claims

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板と、該封口板と前記ケースとの間で弾性変形して気密性を確保する環状シール部材とを備えたコンデンサにおいて、
前記封口板と前記環状シール部材とが、２色成形により一体の封口部材として構成されていることを特徴とするコンデンサ。
前記環状シール部材は、前記封口板の上面外周側端部に被さるように形成され、
前記ケースは、開口縁部が内側に湾曲して前記環状シール部材に当接していることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
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。
前記環状突起の断面が、三角形、四角形、円形、楕円形であることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ。