JP2010114240A - キャパシタ及びこれを用いたキャパシタユニット - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用等に使用されるキャパシタに関し、接合に関する信頼性を高めることを目的とする。
【解決手段】正負の電極を両端面から取り出した素子１と、この素子１を電解液と共に収容し、素子１の一方の電極を内底面に接合した金属ケース４と、素子１の他方の電極を内面に接合して金属ケース４の開口部に配設された端子板５と、金属ケース４の開口部を封止する封口ゴム６からなり、上記素子１の両端面が接合される金属ケース４の内底面、端子板５の内面に夫々粗面化層を設けた構成により、溶接される２つの部材の当接面にエアーが介在しても、エアーは粗面化層の凹凸を介して面方向に自在に移動できるため、溶接時にエアーを外部へ逃がし、レーザー溶接を行った接合部にボイドが発生することがなくなり、接合に関する信頼性を大きく向上できる。
【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キャパシタ及びこれを用いたキャパシタユニットに関するものである。

図８（ａ）〜（ｃ）はこの種の従来のキャパシタの構成を示した平面図と正面断面図と底面図、図９（ａ）〜（ｃ）は同キャパシタを用いたキャパシタユニットの構成を示した平面図と一部切り欠き正面図と底面図であり、図８と図９において、２１は素子を示し、この素子２１はアルミニウム箔からなる集電体上に一端を除いて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重ね合わせ、その間にセパレータを介在させた状態（全て図示せず）で巻回することにより構成され、この素子２１の両端面（図８と図９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。

２２は上記素子２１を図示しない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、２２ａはこの金属ケース２２の底面に設けられた凹部であり、この凹部２２ａの内面に上記素子２１の一方の端面に露出した電極を押し当て、金属ケース２２の外底面側からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕２２ｂ）を行う等の手段によって接合することにより、機械的、かつ電気的に接続しているものである。

２３は端子板、２３ａはこの端子板２３の上面の一部に設けられた外部接続用の端子部であり、この端子部２３ａは後述するカーリング加工（カーリング加工部２２ｄ）を終えた金属ケース２２の高さより高い位置まで突出するように突出代ｈが与えられている。２３ｂは端子板２３に設けられた凹部であり、この凹部２３ｂの底面を上記素子２１の他方の端面に露出した電極に押し当て、端子板２３の表面側からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕２３ｃ）を行う等の手段によって接合することにより、機械的、かつ電気的に接続しているものである。

２４は絶縁材料からなる環状の絶縁部材であり、上記素子２１が挿入された金属ケース２２の開口部の近傍を絞り加工した絞り加工部２２ｃの内周面の上部に配設され、この絶縁部材２４の上に上記端子板２３が配設されるようにしているものである。

２５は上記端子板２３の上面周縁に配設された封止用ゴムであり、上記金属ケース２２の開口端をカーリング加工（カーリング加工部２２ｄ）することにより圧縮されて封止を行うようにしたものである。

２６はゴム栓であり、このゴム栓２６は上記端子板２３に設けられた電解液注入孔２３ｄから金属ケース２２内に図示しない電解液を注入した後、この電解液注入孔２３ｄを塞ぐように圧入されたものである。

２９はこのように構成された２個のキャパシタ２７、２８を隣接配置して接続した接続バーであり、この接続バー２９は中央にテーパを設けることによって階段状に形成され、高くなった側を一方のキャパシタ２７の端子板２３に設けられた端子部２３ａとレーザー溶接（溶接痕２９ａ）により接合し、低くなった側を他方のキャパシタ２８の金属ケース２２のカーリング加工部２２ｄとレーザー溶接（溶接痕２９ａ）により接合することにより、２個のキャパシタ２７、２８を直列接続して連結したものである。

このように構成された従来のキャパシタユニットは、素子２１の正負の電極取り出しを端子板２３と金属ケース２２から、しかも同一方向から取り出すことができるキャパシタにより、複数のキャパシタを接続して連結する際に、接続を容易にすると共に接続スペースを削減して小型化を図ることができるというものであった。

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２００７−１８９１８８号公報

このように構成された従来のキャパシタでは、素子２１の両端面に露出した陽極電極と陰極電極を夫々端子板２３と金属ケース２２にレーザー溶接することによって接合し、また、このように構成されたキャパシタ２７、２８を接続バー２９を介してレーザー溶接することによって直列接続して連結する構成であるため、レーザー溶接による各部材の接合に関する信頼性が極めて重要になるものであった。

しかしながら、上記レーザー溶接は、小型で厚みが薄い部材どうしを溶接することから溶接作業が難しいばかりでなく、溶接される２つの部材の当接面にエアーが閉じ込められた場合には、このエアーが溶接時の熱によって膨張し、これによってボイドが発生する恐れがあり、このようなボイドが発生した場合には、溶接部に孔あきが発生して溶接強度の低下に繋がったり、最悪の場合には電解液漏れを起こしたりする等、信頼性が低下してしまう恐れがあるという課題があった。

すなわち、上記エアーが閉じ込められた部分の溶接時の熱による体積膨張や圧力上昇は、端子板２３または金属ケース２２に対するレーザー光の照射により、閉じ込められたエアーの温度が２０００℃に上昇したとすると、計算式（Ｐ・Ｖ＝ｎＲＴ）により、Ｐ・Ｖは７．６倍以上となるため、これにより、端子板２３または金属ケース２２の溶融部分が飛散したり、または溶融部分にエアーが閉じ込められた状態で凝固してしまうため、このような現象が溶接部に孔開き、またはボイドとなって発生する原因の一つになっているものである。

本発明はこのような従来の課題を解決し、レーザー溶接部にボイドが発生することをなくすることにより、優れた信頼性を発揮することが可能な、キャパシタ及びこれを用いたキャパシタユニット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、正負の電極を夫々両端面から取り出すように構成された素子と、この素子を電解液と共に収容し、素子の一方の電極を内底面に接合した金属ケースと、上記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、上記金属ケースの開口部を封止する封口ゴムからなり、正負の電極を端子板と金属ケースから夫々取り出すように構成されたキャパシタにおいて、上記２箇所の接合部を構成する、素子の一方の電極および／または金属ケースの内底面、素子の他方の電極および／または端子板の内面に、夫々粗面化層または凹部を設けた構成にしたものである。

また、このように構成されたキャパシタを複数個隣接配置し、隣り合うキャパシタの端子板どうし、または金属ケースどうし、または一方のキャパシタの端子板と他方のキャパシタの金属ケースとを接続部材を介して接合することにより、複数個のキャパシタを直列および／または並列接続したキャパシタユニットにおいて、上記複数個のキャパシタを接続するための接続部材が接合される各接合部の夫々に、接合される２つの部材の少なくとも一方の部材の接合面に粗面化層または凹部を設けた構成にしたものである。

以上のように本発明によるキャパシタ及びこれを用いたキャパシタユニットは、素子の両端面に露出した各電極を夫々端子板と金属ケースにレーザー溶接する接合部、ならびに複数個のキャパシタを接続部材を介してレーザー溶接する接合部に粗面化層または凹部を設けた構成により、溶接される２つの部材の当接面にエアーが介在していても、このエアーは粗面化層または凹部の凹凸を介して面方向に自在に移動することができるため、溶接時に該エアーを接合部外へ逃がすことができるようになり、これにより、レーザー溶接を行った接合部にボイドや孔開きの発生がなくなるため、接合に関する信頼性を大きく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。

（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、４に記載の発明について説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１によるキャパシタの構成を示した平面図と正面断面図と底面図、図２（ａ）〜（ｃ）は同キャパシタの接合部分に設けられた粗面化層とレーザー溶接の状態を示した概念図であり、図１において、１は素子、１ａはこの素子１に形成された中空部であり、この素子１は図示しないアルミニウム箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した陽極電極と、同様に形成された陰極電極を一対とし、これらを互いに逆方向に位置をずらして重ね合わせ、その間にセパレータを介在させた状態で巻回することにより、陽極電極ならびに陰極電極の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に露出するように構成され、これにより、素子１の両端面（図１において上下方向）に陽極電極部２と陰極電極部３が夫々形成されるようにしたものである。

４は上記素子１を図示しない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、４ａはこの金属ケース４の内底面に突出するように設けられた接合部であり、この接合部４ａの表面（素子１の陰極電極部３と当接する側の面）には図２に示すように粗面化層４ｂが設けられている。そして、このように粗面化層４ｂを表面に設けた接合部４ａにより金属ケース４内に挿入された素子１の一方の端面に設けられた陰極電極部３を押し潰し、この接合部４ａに外部からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕４ｃ）することによって金属ケース４と素子１の陰極電極部３を機械的、かつ電気的に接合し、素子１の陰極を金属ケース４から取り出すようにしているものである。なお、上記粗面化層４ｂの面積はレーザー溶接部（溶接痕４ｃ）の面積よりも十分に大きなものとしているものである。

５はアルミニウム製の端子板、５ａはこの端子板５の内面に突出するように設けられた接合部、５ｃは外部接続用の端子部である。また、上記接合部５ａの表面（素子１の陽極電極部２と当接する側の面）には、上記図２に示した金属ケース４の接合部４ａに設けた粗面化層４ｂと同様の粗面化層５ｂが設けられており、この粗面化層５ｂを表面に設けた接合部５ａにより上記素子１の他方の端面に設けられた陽極電極部２を押し潰し、この接合部５ａに外部からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕５ｄ）することによって端子板５と素子１の陽極電極部２を機械的、かつ電気的に接合し、素子１の陽極を端子板５から取り出すようにしているものである。なお、上記粗面化層５ｂの面積は、上記金属ケース４の接合部４ａに設けた粗面化層４ｂと同様に、レーザー溶接部（溶接痕５ｄ）の面積よりも十分に大きなものとしているものである。

６は上記端子板５の外周面と金属ケース４の内周面の間に配設されて端子板５と金属ケース４の絶縁を行うと共に、上記金属ケース４の開口端近傍の外周面を横絞り加工すると共に、金属ケース４の開口端をカーリング加工することにより圧縮されて封止を行う封口ゴムである。

７は上記端子板５に設けられた電解液注入用の連通孔を塞ぐようにして結合された圧力調整弁であり、これにより、端子板５から陽極電極を、金属ケース４から陰極電極を取り出すようにした本実施の形態によるキャパシタが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キャパシタは、上記金属ケース４の内底面に突出するように複数箇所に放射状に設けられた接合部４ａと、上記端子板５の内面に突出するように複数箇所に放射状に設けられた接合部５ａに、夫々粗面化層４ｂ、５ｂを設けた構成により、上記端子板５の接合部５ａと素子１の一方の端面に設けられた陽極電極部２、ならびに金属ケース４の接合部４ａと素子１の他方の端面に設けられた陰極電極部３を夫々レーザー溶接によって接合する際に、溶接される２つの部材の当接面にエアーが介在していても、このエアーは粗面化層４ｂ、５ｂの凹凸を介して面方向に自在に移動することができるため、溶接時に該エアーを溶接部（溶接痕４ｃ、５ｄ）外へ逃がすことができるようになり、これにより、レーザー溶接を行った溶接部（溶接痕４ｃ、５ｄ）にボイドが発生することがなくなり、接合に関する信頼性を大きく向上させることができるようになるという格別の効果を奏するものである。

また、このような効果を得るためには、粗面化層４ｂ、５ｂの表面粗さＲａを、１０〜５００μｍとするのが好ましく、表面粗さＲａが１０μｍよりも小さい場合にはエアーが抜け難くなってボイドが発生する可能性があり、同５００μｍもあれば十分な効果が得られ、それ以上は必要がないためである。

また、上記粗面化層４ｂ、５ｂの面積は、接合部における接合面積（レーザー溶接部における溶接痕４ｃ、５ｄ）の面積よりも大きくすることが重要であり、小さい場合にはエアーが十分に抜けないためにボイドが発生し、本発明による効果が十分に得られないものである。

また、上記粗面化層４ｂ、５ｂの形成は、例えば、金属ケース４や端子板５を成型するプレス金型に、金属ケース４の接合部４ａ、端子板５の接合部５ａの部分のみに、エンドミル等を用いて凹凸を設けることによって容易に形成することができるものである。

なお、本実施の形態においては、上記レーザー溶接を行う接合部分に設ける粗面化層４ｂ、５ｂは、金属ケース４の内底面の接合部４ａと、端子板５の内面の接合部５ａに夫々設けた例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、素子１の両端面に設けられた陽極電極部２と陰極電極部３のみに粗面化層を設けた構成、あるいは全ての部材に粗面化層を設けたものであっても良いものであり、上記陽極電極部２と陰極電極部３に粗面化層を設ける構成について、以下に具体的に説明する。

図３（ａ）〜（ｃ）は素子の両端面に設けられた電極に粗面化層を設ける手段の一つとしてのスェージ加工を説明するための素子端面部分の断面図であり、図３において、１は素子、１ａはこの素子１に形成された中空部、８は陽極電極、９は陰極電極、１０はセパレータであり、上記陽極電極８と陰極電極９を互いに逆方向に位置をずらして重ね合わせ、その間にセパレータ１０を介在させた状態で巻回することにより、図３（ａ）に示すように、一方の端面に陽極電極８のみが突出して陽極電極部２を形成し、図示しない対向する端面には陰極電極９のみが突出して陰極電極部３が形成されているものである。

図３（ｂ）は上記図３（ａ）に示した素子１の一方の端面に突出した陽極電極８の先端部分を中心に向かって折り曲げることにより、陽極電極８が少なくとも３枚以上重なり合うようにしたスェージ加工部２ａを設けると共に、素子１の一方の端面に突出した陽極電極８の上記スェージ加工部２ａを除く部分を中心に向かって傾斜させたテーパ部２ｂを設けたものであり、このようなスェージ加工部２ａを設け、かつ、このスェージ加工部２ａの表面粗さＲａを１０〜５００μｍとすることにより、粗面化層としたものである。

図３（ｃ）は上記図３（ａ）に示した素子１の一方の端面に突出した陽極電極８の先端部分を外周に向かって折り曲げることにより、陽極電極８が少なくとも３枚以上重なり合うようにしたスェージ加工部２ｃを設けると共に、素子１の一方の端面に突出した陽極電極８の上記スェージ加工部２ｃを除く部分を中心に向かって傾斜させたテーパ部２ｂを設けたものであり、このようなスェージ加工部２ｃを設け、かつ、このスェージ加工部２ｃの表面粗さＲａを１０〜５００μｍとすることにより、粗面化層としたものである。

なお、上記図３（ｂ）に示したスェージ加工部２ａと図３（ｃ）に示したスェージ加工部２ｃを比較すると、スェージ加工部２ｃの方が、スェージ加工部２ｃを構成している複数の陽極電極８に対して、スェージ加工部２ａのような圧縮する（径を狭める）作用が少なく、素子１端面の中心部から外周部にかけての陽極電極８の重なり枚数の安定化（均等性）や、素子１反面のスェージ加工による中心部から外周部にかけての陽極電極８の屈曲位置の安定化（電極端部からの距離の均等性）により、粗面化層の凹凸の安定化を図ることができるため、目的とする表面粗さＲａを１０〜５００μｍの範囲内に制御することが容易となり、特に好ましいものである。

更に、スェージ加工部２ｃは、スェージ加工部２ａのような圧縮する（径を狭める）作用が少ないために素子１に形成された中空部１ａをスェージ加工部分が覆わないようになり、これにより、素子１端面を溶接接続する際に、素子１端面の中心部まで溶接する必要がないために作業タクトが向上し、また、端子板５の接合部５ａを端子板５の中心部まで設ける必要がないため、端子板５の断面厚肉部の厚みを一定とした場合に製品の内部圧力に伴う端子板５の変形量も抑制でき、更に、端子板５の端子部５ｃの接続部分の面積をアップすることができる等の利点を有するため、特に好ましいものである。

（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で図１、図２を用いて説明したキャパシタに使用される素子の両端面に金属製の集電板を夫々接合した点が異なるものであり、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詳細に説明する。

図４は本発明の実施の形態２によるキャパシタに使用される素子の構成を示した断面図であり、図４において、１は素子、１ａはこの素子１に形成された中空部、２は素子１の一方の端面に形成された陽極電極部、３は素子１の他方の端面に形成された陰極電極部である。

１１は上記素子１の一方の端面に形成された陽極電極部２に接合されたアルミニウム製の円板状の陽極集電板、１２は素子１の他方の端面に形成された陰極電極部３に接合されたアルミニウム製の円板状の陰極集電板であり、このように素子１の両端面に接合された陽極集電板１１と陰極集電板１２を、図示はしないが上記実施の形態１で説明した図１に示す端子板５の接合部５ａと金属ケース４の接合部４ａに夫々レーザー溶接によって接合するようにしたものである。

従って、上記陽極集電板１１、陰極集電板１２の表裏面には、夫々上記実施の形態１で図２を用いて説明した粗面化層４ｂ、５ｂと同様の粗面化層（図示せず）が設けられているものであり、これにより、陽極集電板１１がレーザー溶接により接合される素子１の陽極電極部２、端子板５の接合部５ａ、ならびに陰極集電板１２がレーザー溶接により接合される素子１の陰極電極部３、金属ケース４の接合部４ａ、の夫々のレーザー溶接時に、上記実施の形態１と同様に溶接部にボイドが発生することがなくなり、接合に関する信頼性を大きく向上させることができるようにな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、上記陽極集電板１１と端子板５の接合、陰極集電板１２と金属ケース４の接合において、粗面化層を夫々陽極集電板１１、陰極集電板１２側に設ける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、粗面化層を端子板５、金属ケース４側に設けても良く、また両方に設けても良いものであり、少なくとも一方の部材の接合面に粗面化層を設けることにより、本発明による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５、６に記載の発明について説明する。

図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態３によるキャパシタユニットの構成を示した平面図と正面図と底面図であり、図５において、１３と１４は上記実施の形態１で図１を用いて説明したキャパシタと同様に構成された第１のキャパシタと第２のキャパシタ、１５はこの第１のキャパシタ１３と第２のキャパシタ１４を隣接配置して連結した接続板であり、この接続板１５は、隣接配置された第１のキャパシタ１３の端子板５に設けられた外部接続用の端子部５ｃにレーザー溶接（溶接痕１５ａ）により一端が接合され、第２のキャパシタ１４の金属ケース４の周面の一部にレーザー溶接（溶接痕１５ｂ）により他端が接合されることにより、第１のキャパシタ１３と第２のキャパシタ１４を機械的、かつ電気的に接合するようにしたものである。

従って、上記第１のキャパシタ１３の端子板５に設けられた端子部５ｃと接続板１５の一端との接合部、ならびに第２のキャパシタ１４の金属ケース４の周面の一部と接続板１５の他端との接合部には、夫々接合される２つの部材の少なくとも一方の部材の接合面に、上記実施の形態１で図２を用いて説明した粗面化層４ｂ、５ｂと同様の粗面化層（図示せず）が設けられているものであり、これにより、接続板１５の一端を第１のキャパシタ１３の端子板５の端子部５ｃに、接続板１５の他端を第２のキャパシタ１４の金属ケース４の周面に、夫々レーザー溶接する際に、上記実施の形態１と同様に溶接部にボイドが発生することがなくなり、接合に関する信頼性を大きく向上させることができるようになるという格別の効果を奏するものである。

なお、上記実施の形態１〜３においては、各接合部を構成する２つの部材の少なくとも一方の部材の接合面に粗面化層または凹部を設ける例として、全て粗面化層を設けた例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、粗面化層に代えて凹部を設けた構成にしても良いものであり、この凹部を用いた具体例について、以下に図面を用いて詳細に説明する。

図６（ａ）〜（ｃ）は上記実施の形態３で図５を用いて説明したキャパシタユニットの第１のキャパシタと第２のキャパシタの金属ケースどうしを接合する際に使用される接続板の構成を示した平面図と、図６（ａ）のＡ−Ａ線における断面図と、この接続板を金属ケースにレーザー溶接により接合した状態を示した底面図であり、図６（ａ）の平面図が接続板の金属ケースとの接合面を示し、この接合面の裏面側を示したのが図６（ｃ）であり、この裏面側からレーザー光を照射して接続板と金属ケースとのレーザー溶接を行うものである。

図６において、１６は金属製の接続板であり、この接続板１６は図示しない２つの金属ケースを並べて配置した状態で、２つの金属ケースの底面と密着して一体化するような形状に形成されているものである。１６ａはこの接続板１６の金属ケースとの接合面の複数箇所に設けられた円形状の凹部、１６ｂは接続板１６のレーザー溶接面の複数箇所に設けられた円形状の凹部であり、この凹部１６ａと１６ｂは接続板１６の両面に表裏対称に設けられると共に、１つの金属ケースに対して３箇所の凹部１６ａが当接するように設けられているものである。

そして、この凹部１６ａが上記図５に示したキャパシタユニットの金属ケース４の底面に設けられた接合部４ａ、ならびにこの接合部４ａ内に施されたレーザー溶接（溶接痕４ｃ）を除く位置に当接するようにして接続板１６を配設した状態で、凹部１６ｂにレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕１６ｃ）を行うことによって接続板１６と図示しない金属ケースを接合し、これにより、第１のキャパシタと第２のキャパシタの金属ケースどうしを接合したキャパシタユニットを構成しているものである。

また、図７（ａ）、（ｂ）は上記図６に示した接続板と同様の接続板の構成を示した平面図と、図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図７（ａ）の平面図が接続板の金属ケースとの接合面を示すものであり、図７において、１７は金属製の接続板、１７ａはこの接続板１７の金属ケースとの接合面の複数箇所に設けられた溝状の凹部、１７ｂは接続板１７のレーザー溶接面の複数箇所に設けられた円形状の凹部であり、このように構成された接続板１７は、上記図６に示した接続板１６の金属ケースとの接合面に設けた円形状の凹部１６ａに代えて、溝状の凹部１７ａを設けた点以外は接続板１６と同様の構成のものである。

このように構成された接続板１６、１７は、各接合部を構成する２つの部材の少なくとも一方の部材の接合面に設ける粗面化層に代えて凹部１６ａ、１７ａを設けた構成により、溶接される２つの部材の当接面にエアーが介在していても、このエアーは粗面化層または凹部の凹凸を介して面方向に自在に移動することができるため、溶接時に該エアーを接合部外へ逃がすことができるようになり、これにより、レーザー溶接を行った接合部にボイドや孔開きの発生がなくなるため、接合に関する信頼性を大きく向上させることができるという効果に加えて、以下のような新たな効果が得られるものである。

すなわち、２つの部材を重ね合わせてレーザー溶接する際に、レーザー光が直接照射されない側の部材が熱的な影響を受け易い場合、具体的には、レーザー光が直接照射されない側の板厚がレーザー光が直接照射される側の板厚に比べて薄い（半分以下）、融点が低い、熱伝導が悪くて蓄熱され易い、等の部材を用いて構成された場合に、レーザー光が直接照射されない部材をレーザー光が直接照射される部材に密着させた構成にすると、レーザー光を直接照射された部材の溶融熱量がレーザー光を直接照射されない部材にダイレクトに伝播するために局部的に瞬時に蓄熱し、部分的に蒸発等が発生し、孔が発生してしまうという問題がある。

そこで、このような現象を回避する目的で、２つの部材間に隙間を設けた状態でレーザー溶接を行うことも考えられるが、この場合には、レーザー光が直接照射されて溶融した金属がレーザー光が直接照射されない部材に接触してもすぐに温度が低下するために十分な加熱が行えないため、レーザー光が直接照射されない部材の濡れ性が悪く、２つの部材を金属拡散層を形成した状態で良好な溶接を行うことが困難になるという問題がある。

従って、上記図６、図７に示したような凹部１６ａ、１７ａを設けた構成とすることにより、レーザー溶接を行う接合部分の２つの部材間に隙間と密着部分が混在するようになるため、レーザー光が直接照射された部材の溶融熱量の一部が上記密着部分を介してレーザー光が直接照射されない部材に伝播して加熱されるために濡れ性が向上し、２つの部材を金属拡散層を形成した状態で良好な溶接を行うことができるようになるという格別の効果を奏するものである。また、上記隙間部分を介してエアーを外部へ逃がし、ボイドや孔開きの発生をなくすることができるという効果は犠牲になるものではない。

なお、本実施の形態においては、上記粗面化層に代えて凹部１６ａ、１７ａを設けた構成として、キャパシタユニットの第１のキャパシタと第２のキャパシタの金属ケースどうしを接合する際に使用される接続板１６、１７に設けた例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属ケース、端子板、集電板等に設けても構わないものであり、これらによっても同様の効果が得られるものである。

本発明によるキャパシタ及びこれを用いたキャパシタユニットは、接合に関する信頼性を大きく向上させることができるという効果を有し、特に高い信頼性が要求される自動車用分野等として有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１によるキャパシタの構成を示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面図 （ａ）〜（ｃ）同キャパシタの接合部分に設けられた粗面化層とレーザー溶接の状態を示した概念図 （ａ）〜（ｃ）同キャパシタの素子の両端面に設けられた電極に粗面化層を設ける手段の一つとしてのスェージ加工を説明するための素子端面部分の断面図 本発明の実施の形態２によるキャパシタに使用される素子の構成を示した断面図 （ａ）本発明の実施の形態３によるキャパシタユニットの構成を示した平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同底面図 （ａ）同キャパシタユニットの第１のキャパシタと第２のキャパシタの金属ケースどうしを接合する際に使用される接続板の構成を示した平面図、（ｂ）図６（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）同接続板を金属ケースにレーザー溶接により接合した状態を示した底面図 （ａ）同接続板の他の構成を示した平面図、（ｂ）図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面図 （ａ）従来のキャパシタの構成を示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面図 （ａ）従来のキャパシタを用いたキャパシタユニットの構成を示した平面図、（ｂ）同一部切り欠き正面図、（ｃ）同底面図

符号の説明

１ 素子
１ａ 中空部
２ 陽極電極部
２ａ、２ｃ スェージ加工部
２ｂ テーパ部
３ 陰極電極部
４ 金属ケース
４ａ、５ａ 接合部
４ｂ、５ｂ 粗面化層
４ｃ、５ｄ、１５ａ、１５ｂ、１６ｃ 溶接痕
５ 端子板
５ｃ 端子部
６ 封口ゴム
７ 圧力調整弁
８ 陽極電極
９ 陰極電極
１０ セパレータ
１１ 陽極集電板
１２ 陰極集電板
１３ 第１のキャパシタ
１４ 第２のキャパシタ
１５、１６、１７ 接続板
１６ａ、１６ｂ、１７ｂ 円形状の凹部
１７ａ 溝状の凹部

Claims (6)

1. 正負の電極を夫々両端面から取り出すように構成された素子と、この素子を電解液と共に収容し、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相互を絶縁すると共に、金属ケースの開口端を加工することにより圧縮されて封止を行う円環状の封口ゴムからなり、正負の電極を端子板と金属ケースから夫々取り出すように構成されたキャパシタにおいて、上記２箇所の接合部を構成する、素子の一方の電極および／または金属ケースの内底面、素子の他方の電極および／または端子板の内面に、夫々粗面化層または凹部を設けたキャパシタ。
2. 素子の両端面の電極に設けられた粗面化層または凹部が、スェージ加工により設けられたものである請求項１に記載のキャパシタ。
3. 素子の両端面に設けられた正負の電極に夫々金属製の集電板を接合し、この集電板の一方を金属ケースの内底面に、同他方を端子板の内面に接合すると共に、上記４箇所の接合部を構成する、素子の一方の電極および／または一方の集電板、素子の他方の電極および／または他方の集電板、一方の集電板および／または金属ケースの内底面、他方の集電板および／または端子板の内面に、夫々粗面化層または凹部を設けた請求項１に記載のキャパシタ。
4. 粗面化層の表面粗さＲａを１０〜５００μｍとし、かつ、粗面化層の面積を接合部における接合面積よりも大きくした請求項１〜３のいずれか一つに記載のキャパシタ。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載のキャパシタを複数個隣接配置し、隣り合うキャパシタの端子板どうし、または隣り合うキャパシタの金属ケースどうし、または隣り合う一方のキャパシタの端子板と他方のキャパシタの金属ケースとを接続部材を介して接合することにより、複数個のキャパシタを直列および／または並列接続したキャパシタユニットにおいて、上記複数個のキャパシタを接続するための接続部材が接合される各接合部の夫々に、接合される２つの部材の少なくとも一方の部材の接合面に粗面化層または凹部を設けたキャパシタユニット。
6. 粗面化層の表面粗さＲａを１０〜５００μｍとし、かつ、粗面化層の面積を接合部における接合面積よりも大きくした請求項５に記載のキャパシタユニット。

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