JP2011216699A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】リード端子の周辺において安全規格に適合する所定寸法の沿面距離を確保することができるコンデンサを提供すること。
【解決手段】略平板状をなす金属ケース２の開口部３からコンデンサ素子１４を金属ケース２内に収納するとともに、開口部３を封止する金属封口板４にリード端子５が絶縁部材６を介して固定され、開口部３の縁部と金属封口板４の縁部とが互いに溶接されたコンデンサであって、金属封口板４には、リード端子５に沿って突出された絶縁性を有する突出壁部３４が設けられ、突出壁部３４とリード端子５との間に、所定寸法Ｄの隙間部３９が形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、略平板状をなす金属ケースの開口部からコンデンサ素子を該金属ケース内に収納するとともに、前記開口部を封止する金属封口板にリード端子が絶縁部材を介して固定され、前記開口部の縁部と前記金属封口板の縁部とが互いに溶接されたコンデンサに関する。

近年フラットＬＣＤ・ＬＥＤＴＶは、従来のブラウン管方式に対して大幅に薄型化されており、このような機器に使用される電源についても日増しに小型・薄型に追従する要求が強まっている。現在一般に市販されているフラットＬＣＤ・ＬＥＤＴＶ電源には円筒形のコンデンサが組み込まれており、容量電圧の関係により直径８〜１３ｍｍ程度のコンデンサが多用されている。この場合、電源のＡＳＳＹの高さを低くするために基板に穴をあけてコンデンサを装着する等の複雑な加工を余儀なくされており、このような方法では今後予想されるフラットＴＶの更なる薄型化には対応できなくなる虞がある。

そこで、円筒形のコンデンサに代えて、薄型平板状のコンデンサが検討されているが、このような薄型平板状のコンデンサにおいては、薄型化するほど外装の金属ケースと封口板との封止構造に制限が生じる。つまり、従来の円筒形のコンデンサでは、金属ケースの開口部を封口板で閉塞して、開口部の縁部を加締めることで封止しているが、薄型平板状のコンデンサでは、開口部が略矩形状をなすため、その角部の加締めを行い難く、充分な封止が行えなくなる虞がある。そのため封口板を金属で形成し、この金属封口板の縁部と金属ケースの縁部とを互いにレーザー溶接により封止する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、一般的にコンデンサの金属ケースまたは封口板には、リード端子が固定されている。このリベット端子（リード端子）は、外装ケース（金属ケース）の端子孔に絶縁性弾性体（絶縁部材）を介して固定されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１６８４０５号公報 実開昭６１−２００３２号公報

一般に用いられている電子部品の安全規格では、電子部品において導電性を有する各部材の間を絶縁体で隔離することなく電気的絶縁を達成するために、各部材間の絶縁体の表面に沿った最短距離、つまり沿面距離を所定寸法以上確保するように定められている。しかしながら、特許文献１のような薄型平板状の金属ケースを用いたコンデンサでは、その薄さゆえに、安全規格に適合する所定寸法の沿面距離を確保することが難しくなるという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、リード端子の周辺において安全規格に適合する所定寸法の沿面距離を確保することができるコンデンサを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のコンデンサは、
略平板状をなす金属ケースの開口部からコンデンサ素子を該金属ケース内に収納するとともに、前記開口部を封止する金属封口板にリード端子が絶縁部材を介して固定され、前記開口部の縁部と前記金属封口板の縁部とが互いに溶接されたコンデンサであって、
前記金属封口板には、前記リード端子に沿って突出された絶縁性を有する突出壁部が設けられ、該突出壁部と前記リード端子との間に、所定寸法の隙間部が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、リード端子と金属封口板との間の沿面距離を算定する際に、突出壁部の内面及び外面を沿面距離に含めることができ、リード端子と金属封口板との間に、安全規格に適合する所定距離の沿面距離を確保することができる。

本発明のコンデンサは、
前記隙間部は、前記リード端子の全周に渡って略同一の寸法となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、リード端子の全周のいかなる部位も金属封口板までの沿面距離を確保することができ、小型でコンパクトな突出壁部とすることができる。

本発明のコンデンサは、
前記突出壁部は、前記リード端子の基部の外周形状と略同一形状をなすように形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、リード端子の全周のいかなる部位も金属封口板までの沿面距離を確保することができ、小型でコンパクトな突出壁部とすることができる。

本発明のコンデンサは、
前記突出壁部は、前記絶縁部材と一体的に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、絶縁部材の金属封口板の取り付けとともに突出壁部を金属封口板に容易に取り付けることができるばかりか、コンデンサを構成する部材の数を減らすことができる。

本発明のコンデンサは、
前記金属封口板には、前記絶縁部材の少なくとも一部が嵌合される嵌合部が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、金属封口板の嵌合部に嵌合された絶縁部材により、この絶縁部材と一体となっている突出壁部がぐらついたり、突出壁部がリード端子を中心として回動したりすることを防止できる。

本発明のコンデンサは、
前記隙間部の所定寸法は、１ｍｍ以上となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、コンデンサ等の電子部品を対象とする安全規格の多くが、１ｍｍ未満の隙間を飛び越えて沿面距離を算定するようになっており、隙間部の所定寸法を１ｍｍ以上とすることで、殆どの安全規格において突出壁部の内面を沿面距離の算定に含めることができる。

実施例におけるコンデンサを示す斜視図である。 封口板側から見たコンデンサを示す正面図である。 コンデンサの内部構造を示す断面図である。 コンデンサの内部構造を示す図３におけるＡ−Ａ拡大断面図である。 コンデンサの内部構造を示す拡大断面図である。 変形例におけるコンデンサを示す斜視図である。

本発明に係るコンデンサを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係るコンデンサにつき、図１から図６を参照して説明する。図１の符号１は、本発明の適用された電解コンデンサである。この電解コンデンサ１は、略平板状をなす薄い箱型の金属ケース２を有し、金属ケース２の一面に開口部３が形成され、この開口部３を金属封口板４が閉塞している。尚、金属ケース２及び金属封口板４はアルミニウム等の金属材料で形成されている。

図１に示すように、金属ケース２の開口部３の縁部と金属封口板４の縁部とは、金属ケース２の全周に渡ってレーザー照射されてレーザー溶接されることで封止されている。そして、金属封口板４には、陽極及び陰極の２本のリード端子５が絶縁部材６を介して固定されている。尚、リード端子５は、アルミニウム部材７と金属線８とからなり、これらアルミニウム部材７と金属線８とが接続されることで製作される。

図２に示すように、金属封口板４には、金属ケース２内の電解液の急激なガス化や急激な化学反応によるガス化した際に破壊されて金属ケース２内のガスを外部に逃がすための破壊弁９が形成されている。また、金属封口板４には、コンデンサ１の製造時に金属ケース２内に電解液を注入する注液孔１０が形成されている。この注液孔１０は封止ピン１１によって閉塞されている。そして、注液孔１０の縁部と封止ピン１１の縁部とは、全周に渡ってレーザー照射されてレーザー溶接されることで封止されている。（図３参照）。

また、リード端子５のアルミニウム部材７と、このアルミニウム部材７を囲繞する絶縁部材６は、正面視で略正方形状をなしている。絶縁部材６の上下幅寸法は、金属封口板４の上下幅寸法と略同一をなしており、金属封口板４及び金属ケース２の上下幅内に収まるようになっている。

次にコンデンサ１の内部構造を詳述する。図３に示すように、アルミニウムで形成された複数枚の陽極及び陰極の電極箔１２をセパレータ１３を介して巻回したコンデンサ素子１４が金属ケース２に収納されている。コンデンサ素子１４は金属ケース２の内部寸法と略同一寸法をなす略矩形状をなし、コンデンサ素子１４からは金属封口板４に向かって陽極及び陰極のそれぞれの電極箔１２から延設されたタブ１５が突出されている。

また、リード端子５を構成するアルミニウム部材７の一端は、絶縁部材６に囲繞された状態で、金属封口板４に貫通された貫通孔１６に挿設される。金属封口板４の裏面側には、絶縁性のスペーサ部材１７と内部端子１８とが設けられ、アルミニウム部材７の一端は、これらスペーサ部材１７及び内部端子１８に貫通された貫通孔１９，２０に挿設される。

そして、アルミニウム部材７の一端が潰され、さらにアルミニウム部材７と内部端子１８をレーザー溶接することでリード端子５が金属封口板４に固定されるとともに、スペーサ部材１７及び内部端子１８も金属封口板４に固定される。すなわちアルミニウム部材７は、リード端子５、金属封口板４、スペーサ部材１７、内部端子１８を束ねて固定するリベット手段となっている。なお、このレーザー溶接を用いることで、アルミニウム部材７と内部端子１８との接続強度が高まり、また電気接触抵抗を低減させることができる。

図４に示すように、リード端子５を構成する金属線８は略円柱形状をなす棒部材となっている。この金属線８の表面には、金属めっき層としての錫９０％以上からなる錫めっき層、銀９０％以上からなる銀めっき層または金９０％以上からなる金めっき層が形成されている。また、アルミニウム部材７には、金属封口板４の貫通孔１６に挿通される略円筒形状をなす挿通部２２と、金属線８が挿設される穴部２３が形成された略立方体形状をなす保持部２４と、が形成されている。

図３に示すように、内部端子１８は冷間圧接により電極箔１２のタブ１５に接続される。尚、表面に酸化皮膜層が形成された陽極側の電極箔１２のタブ１５は別途取り付けられたアルミタブ１５’を介して内部端子１８に接続される。更に、リード端子５と金属封口板４とコンデンサ素子１４とが一体的に接続された状態で、コンデンサ素子１４は金属ケース２の開口部３から内部に挿入される。

そして、金属封口板４により金属ケース２の開口部３が封止された状態で、注液孔１０から電解液が注入されてコンデンサ素子１４が電解液に含浸され、その後、注液孔１０が封止ピン１１によって閉塞されるようになっている。

次にスペーサ部材１７について詳述する。このスペーサ部材１７は、コンデンサ素子１４を金属ケース２の開口部３から内部に挿入する際に、コンデンサ素子１４を押圧するために用いられる。スペーサ部材１７は、略矩形状をなす３つの押圧部２７を有し、この押圧部２７は互いにフレーム部２８を介して一体的に連結されている。尚、スペーサ部材１７は、弾性及び絶縁性を有する合成樹脂等の材料を一体成型することにより製作されている。

図３において中央の押圧部２７は、陽極側及び陰極側のリード端子５と電極箔１２のタブ１５との接続部の間に配置されており、押圧部２７が陽極側及び陰極側のリード端子５の接続部同士の接触を防止して短絡が生じないようになる。また、各リード端子５の接続部の両側に押圧部２７が配置されるようになっている。更に、図３において左右の押圧部２７は、リード端子５または電極箔１２のタブ１５が金属ケース２に接触されることを防止している。

また、スペーサ部材１７の押圧部２７は、弾性を生じさせる形状に成形されている。つまり押圧部２７には、肉抜きがされた肉抜部２９が設けられ、押圧部２７が弾力性を有するようになっている。尚、この肉抜部２９が形成されることで、スペーサ部材１７の軽量化も図れるばかりか、金属ケース２内に注入される電解液の注入量を増加させることができる。

図４に示すように、スペーサ部材１７のフレーム部２８は、金属封口板４に接触する板部３０と、この板部３０から延設される延設片３１が形成されている。この延設片３１は、フレーム部２８の長手方向に沿って設けられており（図３参照）、延設片３１が内部端子１８の一部を覆うように配置される。

フレーム部２８の板部３０によって、内部端子１８と金属封口板４との接触が防止されて絶縁性が確保されるとともに、フレーム部２８の延設片３１によって、内部端子１８及び電極箔１２のタブ１５と金属ケース２との接触が防止され、絶縁性が確保されるようになっている。

更に、コンデンサ素子１４のタブ１５、アルミタブ１５’及びスペーサ部材１７を全体的に囲繞する絶縁シート３２が巻きつけられている。この絶縁シート３２の裏面には接着剤が塗布されており、絶縁シート３２がコンデンサ素子１４の金属封口板４側の一端に接着されるとともに、絶縁シート３２の端縁がスペーサ部材１７の延設片３１に接着される。なお、この絶縁シート３２は、コンデンサ素子全体を囲繞してもよい。

尚、スペーサ部材１７によって内部端子１８の一部が覆われるため、内部端子１８及び電極箔１２のタブ１５が若干ぐらついても、内部端子１８及び電極箔１２のタブ１５が絶縁シート３２に接触されないようになり、絶縁シート３２の破損等を防止できる。

次にリード端子５及び絶縁部材６について詳述する。図４及び図５に示すように、絶縁部材６には、金属封口板４の貫通孔１６に挿通される挿通部３３と、この挿通部３３から外方側にアルミニウム部材７の保持部２４に沿って突出された突出壁部３４と、が一体的に形成されている。

尚、絶縁部材６は、弾性及び絶縁性を有する合成樹脂等の材料を用いて製作されている。更に尚、アルミニウム部材７の挿通部２２は、絶縁部材の挿通部３３に形成された貫通孔３５に挿通された状態で、金属封口板４の貫通孔１６に挿通されるようになっている。

また、金属封口板４の貫通孔１６の周縁には、正面視で略正方形状をなす本発明における嵌合部としての嵌合凹部３６が形成されている（図２参照）。更に、絶縁部材６には、金属封口板４の嵌合凹部３６に嵌合される嵌合凸部３７が形成されている。尚、絶縁部材６の貫通孔３５の周縁には、アルミニウム部材７の保持部２４の一部が嵌合される嵌合凹部３８が形成されている。

また、絶縁部材６の突出壁部３４がアルミニウム部材７の保持部２４を囲繞しており、突出壁部３４の形状と保持部２４の外周形状とは略同一形状をなしている。更に、突出壁部３４と保持部２４との間には、所定寸法Ｄの隙間部３９が形成されている。この隙間部３９は、保持部２４の全周に渡って略同一の寸法となっており、その所定寸法Ｄは、１ｍｍ以上となるように形成されている。尚、金属封口板４からの突出壁部３４の突出長は、保持部２４の突出長を略同一寸法になっている。

図４及び図５に示すように、リード端子５から金属封口板４までの沿面距離Ｃ、すなわちアルミニウム部材７の保持部２４から金属封口板４までの沿面距離Ｃは、保持部２４から突出壁部３４までの距離と、突出壁部３４の内面寸法及び外面寸法と、を含めた距離Ｃとなる。そのため、薄型及び小型のコンデンサ１を製作した場合であっても、所定の安全規格に適合した沿面距離Ｃを確保できるようになっている。

図６は、変形例としての絶縁部材６０である。この絶縁部材６０には、突出壁部６１の一部が金属線８に沿って延設された延設部６２が設けられている。この延設部６２は、正面視で略正方形状をなす突出壁部６１の一辺から一体的に延設されている。延設部６２の先端部には、保持凹部６３が切り欠かれて形成されており、金属線８が略Ｌ字状に屈曲された状態で、この保持凹部６３に保持されるようになっている。このように絶縁部材６０の突出壁部６１をリード端子５の補強部材として利用することができる。

以上、本実施例におけるコンデンサでは、略平板状をなす金属ケース２の開口部３からコンデンサ素子１４を金属ケース２内に収納するとともに、開口部３を封止する金属封口板４にリード端子５が絶縁部材６を介して固定され、開口部３の縁部と金属封口板４の縁部とが互いに溶接されたコンデンサ１であって、金属封口板４には、リード端子５に沿って突出された絶縁性を有する突出壁部３４が設けられ、突出壁部３４とリード端子５との間に、所定寸法Ｄの隙間部３９が形成されることで、リード端子５と金属封口板４との間の沿面距離Ｃを算定する際に、突出壁部３４の内面及び外面を沿面距離Ｃに含めることができ、リード端子５と金属封口板４との間に、安全規格に適合する所定距離の沿面距離Ｃを確保することができる。

また、隙間部３９は、リード端子５の全周に渡って略同一の寸法Ｄとなっていることで、リード端子５の全周のいかなる部位も金属封口板４までの沿面距離Ｃを確保することができ、小型でコンパクトな突出壁部３４とすることができる。

また、突出壁部３４は、リード端子５の保持部２４（基部）の外周形状と略同一形状をなすように形成されることで、リード端子５の全周のいかなる部位も金属封口板４までの沿面距離Ｃを確保することができ、小型でコンパクトな突出壁部３４とすることができる。

また、突出壁部３４は、絶縁部材６と一体的に形成されることで、絶縁部材６の金属封口板４の取り付けとともに突出壁部３４を金属封口板４に容易に取り付けることができるばかりか、コンデンサ１を構成する部材の数を減らすことができる。

また、金属封口板４には、絶縁部材６の少なくとも一部が嵌合される嵌合凹部３６が形成されることで、金属封口板４の嵌合凹部３６に嵌合された絶縁部材６により、この絶縁部材６と一体となっている突出壁部３４がぐらついたり、突出壁部３４がリード端子５を中心として回動したりすることを防止できる。

また、隙間部の所定寸法Ｄは、１ｍｍ以上となっていることで、コンデンサ等の電子部品を対象とする安全規格の多くが（例えば、ＪＩＳ Ｃ１０１０、ＩＥＣ／ＥＮ６０９５０、６１０１０、６０６０１など）、１ｍｍ未満の隙間を飛び越えて沿面距離Ｃを算定するようになっており、隙間部３９の所定寸法Ｄを１ｍｍ以上とすることで、殆どの安全規格において突出壁部３４の内面を沿面距離Ｃの算定に含めることができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、コンデンサとして電解コンデンサ例示しているが、本発明が適用されるコンデンサはこれに限らず、電気２重層コンデンサ、電気化学キャパシタなどの各種コンデンサ、キャパシタに適用できる。

また、前記実施例では、絶縁部材６の突出壁部３４がアルミニウム部材７の保持部２４の形状に合わせて正面視で略正方形状をなしていたが、突出壁部３４及び保持部２４は、正面視で略円形状やその他の形状をなしていてもよい。また、突出壁部３４の形状を保持部２４の形状に合わせることなく、保持部２４を正面視で略正方形状とし、突出壁部３４を正面視で略円形状とすることができ、また保持部２４を正面視で略円形状とし、突出壁部３４を正面視で略正方形状とすることもできる。

また、前記実施例では、破壊弁９を金属封口板４に形成しているが、これに限らず、破壊弁９を金属ケース２に設けることもできる。特には、幅が狭い金属ケース２の側面部や底面部が好ましい。

また、前記実施例では、アルミニウム部材７の穴部２３の縁部と金属線８とをレーザー溶接することで、金属線８とアルミニウム部材７とがレーザー溶接により接続され、互いの間の電気接触抵抗を低減させているが、これに限らず、レーザー溶接を行わなくても良い。

１ コンデンサ
２ 金属ケース
３ 開口部
４ 金属封口板
５ リード端子
６ 絶縁部材
７ アルミニウム部材
８ 金属線
９ 破壊弁
１０ 注液孔
１１ 封止ピン
１２ 電極箔
１３ セパレータ
１４ コンデンサ素子
１５ タブ
１５’ アルミタブ
１６ 貫通孔
１７ スペーサ部材
１８ 内部端子
１９，２０ 貫通孔
２２ 挿通部
２３ 穴部
２４ 保持部
２７ 押圧部（押圧部材）
２８ フレーム部
２９ 肉抜部
３０ 板部
３１ 延設片
３２ 絶縁シート
３３ 挿通部
３４ 突出壁部
３５ 貫通孔
３６ 嵌合凹部
３７ 嵌合凸部
３８ 嵌合凹部
３９ 隙間部
６０ 絶縁部材
６１ 突出壁部
６２ 延設部
６３ 保持凹部

Claims (6)

1. 略平板状をなす金属ケースの開口部からコンデンサ素子を該金属ケース内に収納するとともに、前記開口部を封止する金属封口板にリード端子が絶縁部材を介して固定され、前記開口部の縁部と前記金属封口板の縁部とが互いに溶接されたコンデンサであって、
   前記金属封口板には、前記リード端子に沿って突出された絶縁性を有する突出壁部が設けられ、該突出壁部と前記リード端子との間に、所定寸法の隙間部が形成されることを特徴とするコンデンサ。
2. 前記隙間部は、前記リード端子の全周に渡って略同一の寸法となっ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. 前記突出壁部は、前記リード端子の基部の外周形状と略同一形状をなすように形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ。
4. 前記突出壁部は、前記絶縁部材と一体的に形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコンデンサ。
5. 前記金属封口板には、前記絶縁部材の少なくとも一部が嵌合される嵌合部が形成されることを特徴とする請求項４に記載のコンデンサ。
6. 前記隙間部の所定寸法は、１ｍｍ以上となっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のコンデンサ。

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