JP2011060880A

JP2011060880A - 封口板

Info

Publication number: JP2011060880A
Application number: JP2009206819A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nakayama; 純一中山; Hitoshi Okabe; 均岡部
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】サイズや形状、あるいは端子の配置の異なる封口板を安価に提供する。
【解決手段】外部端子１２１の外周に電気絶縁性の材料からなる絶縁リング１２２が一体に成形された複数の端子ユニット１２と、この端子ユニット１２が嵌挿される複数の端子装着穴１１１が開設された封口板本体１１と、前記端子装着穴１１１に対して前記端子ユニット１２を抜け止めする抜け止め手段１１１ｂとを備える。このため端子ユニット１２及び端子装着穴１１１を規格化することができ、その結果、封口板１における端子の配置の自由度が向上し、封口板本体１１の外縁のサイズや形状の変更に関係なく端子ユニット１２を組み付けて、外部端子付きの種々の仕様の封口板１を、多品種少量生産でも低コストで提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気二重層キャパシタや電解コンデンサ、二次電池などに用いられる封口板に関するものである。

堅固な金属ケース（例えばアルミケース）内に素子及び電解液を封入した電気二重層キャパシタや電解コンデンサなどは、前記金属ケースを施蓋する封口板として、従来、一対の外部電極端子に合成樹脂プレートを一体成形したものが用いられている。

図７は、このような従来の技術による封口板を備えたキャパシタ等の機器の一部を概略的に示すものであって、参照符号１００はキャパシタ等の素子本体１０１を収容した金属ケース、参照符号１１０はこの金属ケース１００の開口部の内周を閉塞するように配置された封口板である。

封口板１１０は、一対の外部端子（正極端子及び負極端子）１１２に合成樹脂により一体成形された封口板本体１１１からなるものであって、防爆弁１１３が取り付けられており、封口板本体１１１の外周縁部が、金属ケース１００の開口部の内周に挿入されると共に、ゴム状弾性材料からなるガスケット１１４を介して前記金属ケース１００のカシメ端部１００ａにより固定されている。また、一対の外部端子１１２は、その内端部がそれぞれ導線１０２を介して素子本体１０１の正極及び負極に接続されている（例えば特許文献１参照）。

また、封口板本体をアルミニウムで製作し、密封性の向上を図るため、このアルミニウム製の封口板本体とこれを貫通した外部端子との間に合成樹脂からなる封口部材を一体成形した封口板も開発されている（例えば特許文献２，３参照）。

特開２００８−２５８２２１号公報特開２０００−１５０３２４号公報特開平１０−６４７６９号公報

ところで、近年、キャパシタなどは種々の機器に用途が広がっており、このためさまざまな静電容量の要求があり、金属ケース１００のサイズの多様化が求められている。しかも使用箇所によってさまざまな形状のものが要求されている。しかし、上述した従来技術による封口板は少品種の大量生産には適しているが、サイズや形状の異なるキャパシタやコンデンサには使用することができないため、多品種少量生産しようとすると、サイズや形状の異なる金型や専用カシメ機などが多数必要となることによるイニシャルコストが負担となって、コストの上昇が避けられないという問題があった。

また、金属ケース１００にカシメ端部１００ａを形成することによって封口板１１０を固定するためのカシメ機は、一般に円筒状の金属ケースのカシメに使用されるものである。ところが、円筒状の金属ケースによる外観が円筒状のキャパシタやコンデンサは、機器への実装において多くのデッドスペースを発生してしまう。したがって、円筒形以外のキャパシタやコンデンサに使用される封口板を、安価に提供可能とすることが要求されていた。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、サイズや形状、あるいは端子の配置の異なる封口板を安価に提供可能とすることにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る封口板は、外部端子の外周に電気絶縁性の合成樹脂材料又はゴム状弾性材料からなる絶縁リングが一体に成形された複数の端子ユニットと、前記端子ユニットが嵌挿される複数の端子装着穴が開設された封口板本体と、前記端子装着穴に対して前記端子ユニットを抜け止めする抜け止め手段とを備える。

上記構成によれば、端子ユニット（外部端子に一体成形された絶縁リング）のサイズ及び形状と、この端子ユニットを嵌挿するための封口板本体の端子装着穴を規格化することができるため、封口板本体の外縁のサイズや形状の変更に関係なく、この封口板本体に端子ユニットを嵌挿して組み付けることができる。

また、請求項２の発明に係る封口板は、請求項１に記載の構成において、抜け止め手段が封口板本体における端子装着穴の縁部を塑性変形させたカシメ部からなるものである。

また、請求項３の発明に係る封口板は、請求項１に記載の構成において、抜け止め手段が封口板本体における端子装着穴の開口端部に固定された押さえ板からなるものである。

また、請求項４の発明に係る封口板は、請求項１に記載の構成において、抜け止め手段が封口板本体と絶縁リングの互いの溶着部からなるものである。

また、請求項５の発明に係る封口板は、請求項１に記載の構成において、端子ユニットと端子装着穴との間にガスケットが介装されたものである。

請求項１の発明に係る封口板によれば、端子ユニットのサイズ及び形状と、この端子ユニットを嵌挿するための封口板本体の端子装着穴を規格化することができ、その結果、封口板における端子の配置の自由度が向上し、封口板本体の外縁のサイズや形状の変更に関係なく端子ユニットを組み付けて、外部端子付きの種々の仕様の封口板を提供することができるので、多品種少量生産でも低コストの封口板を提供することができる。

請求項２〜４の発明に係る封口板によれば、請求項１による効果に加え、端子ユニットを封口板本体の端子装着穴に容易に固定することができる。

請求項５の発明に係る封口板によれば、請求項１による効果に加え、端子ユニットと封口板本体の端子装着穴との間の密封を容易にかつ確実に行うことができる。

本発明の第一の形態による封口板を備えたキャパシタの一部を概略的に示す断面図である。図１のII方向から見た封口板の部分的な平面図である。本発明の第一の形態による封口板を構成する部品を分離した状態を示す断面図である。本発明の第一の形態による封口板の組み立て作業を示す説明図である。本発明の第二の形態による封口板を備えたキャパシタの一部を概略的に示す断面図である。図５のVI方向から見た封口板の部分的な平面図である。従来の技術による封口板を備えたキャパシタの一部を概略的に示す断面図である。

以下、本発明に係る封口板の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明の第一の形態による封口板を備えたキャパシタの一部を概略的に示す断面図、図２は、図１のII方向から見た封口板の部分的な平面図、図３は、封口板を構成する部品を分離した状態を示す断面図、図４は、封口板の組み立て作業を示す説明図である。

第一の形態による封口板１は、例えばキャパシタの金属ケース２の開口部を閉塞するものであって、封口板本体１１と、この封口板本体１１に装着された複数の端子ユニット１２及び少なくとも一つの防爆弁１３からなる。

封口板１における封口板本体１１は、アルミニウムなどの金属、又は硬質の合成樹脂からなるものであって、平面形状が図２に示されるように略長方形状の平板状をなし、外周面に周設された段差面１１ａが金属ケース２の開口端部２ａに密接状態で嵌挿されると共に、溶接あるいは接着等の適切な接合手段によって密封的に接合されている。したがって金属ケース２の開口端部２ａも、その平面形状が封口板本体１１と対応する略長方形状をなすものである。この封口板本体１１は金属製であればプレス加工や切削加工によって製作することができ、合成樹脂製であれば金型による射出成形などの成形加工によって製作することができる。

図１及び図３に示されるように、封口板本体１１には、複数の端子装着穴１１１と、少なくとも一つの防爆弁装着穴１１２が開設されており、端子ユニット１２は端子装着穴１１１に、また防爆弁１３は防爆弁装着穴１１２に、それぞれ嵌挿状態に装着されている。

封口板１における端子ユニット１２は、アルミニウム、銅、亜鉛などから選択される導電性金属で製作された外部端子１２１と、その外周にフェノール樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレン・サルファイド）、あるいはＰＰ（ポリプロピレン）など電気絶縁性の合成樹脂材料又はゴム状弾性材料により一体に成形された絶縁リング１２２と、絶縁リング１２２の外周面と封口板本体１１の端子装着穴１１１の内面との間に介在されるゴム状弾性材料製のパッキン（例えばＯリング）１２３とからなる。

すなわち端子ユニット１２は、封口板本体１１の端子装着穴１１１にパッキン１２３により密封された状態で嵌挿されると共に、端子装着穴１１１の内端に形成された内向き鍔部１１１ａと、端子装着穴１１１の外端の円周方向複数箇所（図２の例では９０度間隔で４箇所）に形成された部分カシメ部１１１ｂとの間に係止されている。なお、部分カシメ部１１１ｂは、請求項１に記載された抜け止め手段及び請求項２に記載されたカシメ部に相当する。

また、端子ユニット１２の外部端子１２１は、径方向外方に向けて形成された環状の鍔部１２１ａを有し、端子ユニット１２の絶縁リング１２２は、この鍔部１２１ａを含む外部端子１２１の軸方向中間部分の外周面に、インサート成形により接合され一体化されている。すなわち鍔部１２１ａは絶縁リング１２２に埋設された状態となっており、これによって外部端子１２１と絶縁リング１２２は互いに強固に接合されている。そして、絶縁リング１２２から露出した外部端子１２１の外端１２１ｂが封口板１の外部へ突出し、内端１２１ｃが金属ケース２内に収容された不図示のキャパシタ本体にそれぞれ導線３を介して接続されている。

絶縁リング１２２の外周面の軸方向中間部分にはパッキン装着溝１２２ａが形成され、それより軸方向内側には被係止段差部１２２ｂが形成されている。パッキン装着溝１２２ａはパッキン１２３が外挿される部分であり、被係止段差部１２２ｂは端子装着穴１１１の内端に形成された内向き鍔部１１１ａと衝合することによってこの内向き鍔部１１１ａに係止される部分である。

封口板１における防爆弁１３は、ゴム状弾性材料又は合成樹脂材料で成形されたものであって、封口板本体１１の防爆弁装着穴１１２に嵌挿され係止された筒状のボディ１３１と、その内周穴の外端部を塞ぐように形成された薄肉の破裂板１３２からなり、金属ケース２の内圧が、許容される所定の値を超えて上昇したときに、破裂板１３２が破裂し、内圧を大気開放することによって、キャパシタの爆発を未然に防止するものである。

上記構成を備える第一の形態による封口板１は、その組立に際しては、図３に示される分離状態から、例えばまずパッキン１２３を端子ユニット１２における絶縁リング１２２の外周面に形成されたパッキン装着溝１２２ａに装着してから、図４の（Ａ）に示されるように、この端子ユニット１２を封口板本体１１の端子装着穴１１１に、絶縁リング１２２の被係止段差部１２２ｂが端子装着穴１１１の内向き鍔部１１１ａと干渉する位置まで挿入する。そしてこれに伴って、パッキン１２３は前記パッキン装着溝１２２ａと端子装着穴１１１の内周面との間に適宜圧縮された状態で介装されることになる。なお、このとき絶縁リング１２２の外端部は、端子装着穴１１１の外端縁部１１１ｃより奥に位置している。

次に図４の（Ｂ）に示されるように、治具１０によって封口板本体１１における端子装着穴１１１の外端縁部の円周方向複数箇所（例えば９０度間隔で４箇所）をつぶして塑性変形させて、端子ユニット１２における絶縁リング１２２の外端縁と干渉するように張り出した部分カシメ部１１１ｂを形成することにより、端子ユニット１２を抜け止めする。そしてこれによって、図４の（Ｃ）に示されるように、絶縁リング１２２（端子ユニット１２）が、端子装着穴１１１の内向き鍔部１１１ａと部分カシメ部１１１ｂとの間に係止された状態で装着される。

また防爆弁１３は、図３に示されるように、封口板本体１１の防爆弁装着穴１１２へ、その内端開口側から破裂板１３２側を先頭にして押し込み、ボディ１３１の外周面に形成された環状溝１３１ａ及び被係止鍔部１３１ｂを、防爆弁装着穴１１２の内周面に形成された係止突条１１２ａ及び係止段差部１１２ｂにそれぞれ係止することによって装着される。

ここで、防爆弁１３はもとより、外部端子１２１に絶縁リング１２２を一体成形した構造の端子ユニット１２は、そのサイズ及び形状を統一して規格化することができる。またこのため、端子ユニット１２と防爆弁装着穴１１２との間のシール手段としてＯリングなどの汎用のパッキン１２３を用いることができる。

したがって、端子装着穴１１１及び防爆弁装着穴１１２を、端子ユニット１２及び防爆弁１３に対応して規格化しておけば、封口板本体１１の外郭形状やサイズなどがどのようなものであっても、この封口板本体１１に形成された端子装着穴１１１及び防爆弁装着穴１１２に端子ユニット１２及び防爆弁１３を組み付けることによって、種々の仕様の外部端子付き封口板１を製作することができる。

そして先に説明したように、キャパシタなどは種々の機器に用途が広がっているためさまざまな静電容量の要求があり、したがって金属ケース２のサイズや形状の多様化が求められており、金属ケース２の開口部の形状や大きさに対応して封口板本体１１の平面形状や大きさ、あるいは封口板１における端子の配置も種々変更されるが、第一の形態の封口板１によれば、上述のように、端子ユニット１２及び防爆弁１３と、これを装着するための端子装着穴１１１及び防爆弁装着穴１１２を規格化することができるため、端子の配置の自由度も向上する。したがって、封口板本体１１のサイズや形状などの変更に関係なく端子ユニット１２及び防爆弁１３を組み付けて、種々の仕様の封口板１を低コストで提供することができる。

また、金属ケース２が円筒状のものは、キャパシタやコンデンサとして機器に実装した場合に大きなデッドスペースを発生しやすいが、この形態による封口板１は、金属ケース２の開口端部２ａに嵌合すると共に溶接あるいは接着によって固定されるため、金属ケース２は円筒状のものには限定されず、例えば図２に示されるような略直方体状（角筒状）のものにも適用可能である。したがって、実装状態において大きなデッドスペースを発生しにくい形状のキャパシタやコンデンサに使用される封口板１を低コストで提供することできる。

次に図５は、本発明の第二の形態による封口板を備えたキャパシタの一部を概略的に示す断面図、図６は、図５のVI方向から見た封口板の部分的な平面図である。

この第二の形態による封口板１において、先に説明した第一の形態と異なる点は、封口板本体１１の端子装着穴１１１にパッキン１２３により密封された状態で嵌挿された端子ユニット１２が、端子装着穴１１１の内端に形成された内向き鍔部１１１ａと、端子装着穴１１１の外端にスポット溶接等により固定された環状押さえ板１２４との間に係止されていることにある。その他の部分は基本的に第一の形態と同様に構成することができる。なお、環状押さえ板１２４は請求項１に記載された抜け止め手段及び請求項３に記載された押さえ板に相当する。

詳しくは、環状押さえ板１２４は端子装着穴１１１の外端に形成された環状凹部１１１ｄに挿入されると共に、その円周方向複数箇所（図６の例では９０度間隔で４箇所）の接合部ＢＤで封口板本体１１に接合されている。

したがって第二の形態による封口板１は、その組立に際しては、図３に示される分離状態から、例えばまずパッキン１２３を端子ユニット１２における絶縁リング１２２の外周面に形成されたパッキン装着溝１２２ａに装着してから、この端子ユニット１２を封口板本体１１の端子装着穴１１１に、絶縁リング１２２の被係止段差部１２２ｂが端子装着穴１１１の内向き鍔部１１１ａと干渉する位置まで挿入する。そしてこれに伴って、パッキン１２３は前記パッキン装着溝１２２ａと端子装着穴１１１の内周面との間に適宜圧縮された状態で介装されることになる。なお、このとき絶縁リング１２２の外端部は、端子装着穴１１１の環状凹部１１１ｄとほぼ面一になるものとする。

次に、端子装着穴１１１の環状凹部１１１ｄに環状押さえ板１２４を挿入し、その円周方向複数箇所（例えば９０度間隔で４箇所）に接合部ＢＤを形成することにより封口板本体１１に接合する。例えば、封口板本体１１がアルミニウムなどの金属からなるものである場合は環状押さえ板１２４もこれと同材質とすることによって、スポット溶接等により接合することができ、封口板本体１１が熱可塑性樹脂からなるものである場合は環状押さえ板１２４もこれと同材質とすることによって、溶着あるいは接着により接合することができる。そしてこれによって、絶縁リング１２２（端子ユニット１２）が、端子装着穴１１１の内向き鍔部１１１ａと環状押さえ板１２４との間に係止された状態で装着される。

なお、防爆弁１３は、先に説明したような方法で装着される。

したがって、第二の形態による封口板１も第一の形態と同様、端子ユニット１２及び防爆弁１３と、これを装着するための端子装着穴１１１及び防爆弁装着穴１１２を規格化することができるため、封口板本体１１のサイズや形状などの変更に関係なく端子ユニット１２及び防爆弁１３を組み付けて、種々の仕様の封口板１を低コストで提供することができる。

また、封口板本体１１と、端子ユニット１２の絶縁リング１２２が熱可塑性樹脂からなるものである場合は、両者を互いに溶着することによって、端子ユニット１２の抜け止めを行うことができる。そしてこの場合は、絶縁リング１２２の全周を溶着することによって、その溶着部が優れたシール機能を奏するため、パッキン１２３の介装も不要とすることができる。

なお、上述した各形態の封口板１は防爆弁１３を備えているが、本発明は、このような破裂防止機構が存在しない封口板にも適用することができる。

１封口板
１１封口板本体
１１１端子装着穴
１１１ａ内向き鍔部
１１１ｂ部分カシメ部（抜け止め手段）
１１２防爆弁装着穴
１２端子ユニット
１２１外部端子
１２２絶縁リング
１２３パッキン
１２４環状押さえ板（抜け止め手段）
１３防爆弁
２金属ケース
ＢＤ接合部

Claims

外部端子の外周に電気絶縁性の合成樹脂材料又はゴム状弾性材料からなる絶縁リングが一体に成形された複数の端子ユニットと、前記端子ユニットが嵌挿される複数の端子装着穴が開設された封口板本体と、前記端子装着穴に対して前記端子ユニットを抜け止めする抜け止め手段とを備えることを特徴とする封口板。
抜け止め手段が封口板本体における端子装着穴の縁部を塑性変形させたカシメ部からなることを特徴とする請求項１に記載の封口板。
抜け止め手段が封口板本体における端子装着穴の開口端部に固定された押さえ板からなることを特徴とする請求項１に記載の封口板。
抜け止め手段が封口板本体と絶縁リングの互いの溶着部からなることを特徴とする請求項１に記載の封口板。
端子ユニットと端子装着穴との間にガスケットが介装されたことを特徴とする請求項１に記載の封口板。