JP4006824B2

JP4006824B2 - 筒形コンデンサ装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP4006824B2
Application number: JP12866198A
Authority: JP
Inventors: 弘石山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JPH11329905A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒形コンデンサ装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電解コンデンサは、誘電性材料を挟んで陽極及び陰極を重ねて巻装した電極アセンブリをアルミの絞り加工で形成した有底の筒形ケースに収納した後、電極アセンブリを固定材によってケースに固定し、正負端子がインサート成形された電気絶縁性の封口板で筒形ケースの開口を密閉して作製される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電解コンデンサのごとき従来の筒形コンデンサ装置では、電極アセンブリすなわちコンデンサ素子の放熱性に問題が有り、誘電体損失や抵抗損失などで電極アセンブリの温度が上昇したり、その温度上昇抑止のために容量当たりの体格の増大が必要となったりするという問題が有った。
【０００４】
上記問題に対して、ケースにフィンを取り付けたり、ケースを水冷したりするなどの放熱対策が提案されてはいるが、コスト増大や大型化という弊害の割に放熱効果の向上は大きくなかった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、体格増大を抑止しつつ放熱性を向上した筒形コンデンサ装置及びその製造方法を提供することを、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１、２に記載した本発明の筒形コンデンサ装置の製造方法によれば、電極アセンブリ（コンデンサ素子ともいう）を略円筒形状の筒形ケースに収容した後、筒形ケースの側面の軸方向中央部すなわち電極アセンブリに隣接する部位を径小方向にかしめる。
このようにすれば、コンデンサ素子の外周面と筒形ケースの内周面との間の密着性を従来より格段に向上することができるので、放熱面積の増大及び電力密度の低減のために容量当たりの体格増大を図ることなく、コンデンサ素子の温度を低下させることができ、その寿命延長も実現することができる。
【０００６】
また、単にコンデンサ素子を収容した筒形ケースをかしめるだけであるので、製造が容易であるという利点もある。なお、コンデンサ素子と筒形ケースとの間の単なるギャップ縮小のためには筒形ケースを縮径すればよいが、単なる縮径では、コンデンサ素子を筒形ケースに収容するのが困難となるという問題が生じてしまう。これに対し、本発明では、コンデンサ素子を筒形ケースに収容する作業の能率や歩留まりを低下させることがないという利点もある。
【０００７】
また、従来の筒形コンデンサ装置では、上述したように、筒形ケースとコンデンサ素子との間にギャップがあるので、コンデンサ素子のがたつきや振動を防止するために上記ギャップに固定材を充填する必要があったが、本発明では固定材を用いることなくコンデンサ素子を筒形ケースに強固に固定することができるので、材料費及び作業工数を減らすことができる。
【０００８】
請求項１記載の構成によれば更に、筒形ケースを多角柱形状にかしめるので、かしめが容易となり、筒形ケースと電極アセンブリ（コンデンサ素子）との密着面積が増大する。また、多角柱形状の筒形ケースの角部が余った筒形ケースの外周面の逃げとなることができる。更に、筒形ケースの外周面が平面形状となるので、ブスバーや冷却部材や伝熱部材の平坦面に密着しやすく、筒形ケースの伝熱冷却が容易となる。
【０００９】
また、内部発生ガスを圧力弁まで逃がすことが容易、確実となるという利点もある。更に説明すると、軸方向に生じた空隙のため、各部で生じたガスは軸方向へ伸びる空隙に抜け易く、またこの軸方向空隙を通じて筒形ケースの端部に設けた圧力弁から抜きやすいという利点がある。
請求項２記載の構成によれば更に、かしめにより筒形ケースの外周面に形成された平面に良熱伝導性の伝熱、放熱部材を直接あるいは薄い電気絶縁フィルムを挟んで接触させる。このようにすれば、冷却部材や伝熱部材たとえば冷却用金属プレートや冷却用金属板などの形状を複雑化することなくそれらと筒形ケースの密着性を向上して筒形ケースの伝熱冷却を促進することができ、更に、ブスバーの平面を筒形ケースのこの平面に密着させて筒形ケースの外周面からブスバーに放熱することも容易に実現することができる。
【００１０】
【発明を実施するための態様】
本発明の筒形コンデンサ装置及びその製造方法の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１１】
【実施例１】
実施例１の筒形コンデンサを図１〜図３を参照して以下に説明する。図１は筒形コンデンサの斜視図、図２はその側面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
この筒形コンデンサは、外周面を多角柱形状にかしめた以外は公知の大型電解コンデンサと同一の形状、構造を有している。
【００１２】
１はプレス絞り加工等で形成された有底のアルミケース（筒形ケース）、２はアルミケース１の開口を密閉する円盤状の封口板、３、４は封口板２を軸方向に貫通する負極端子及び正極端子であって、それぞれ電気絶縁のためのリング状セパレータ３０、４０を介して封口板２に固着されている。５は密閉されたケース内で温度上昇等により圧力が上昇した際に開放してアルミケースの破裂を防止する圧力弁、６は電解紙（誘電性材料）を挟んで、陰極箔、陽極箔を重ねて巻装してアルミケース１に収容された筒形形状の電極アセンブリ（コンデンサ素子）である。
【００１３】
アルミケース１の外周面１００において、その両端部１０１、１０２を除く中央部１０３は、６個の長方形部１３１を周方向に配置してなる略六角柱形状にかしめにより形成されており、略六角柱形状の外周面１０の角部１３２は図３に示すように、部分円筒面となっている。
また、電極アセンブリ６の外周面も、図４に示すように、上述したアルミケース１の外周面１００の中央部１０３のかしめにより、アルミケース１の長方形部１３１の内周面に密接する略六角柱形状となっている。
【００１４】
次に、この筒形コンデンサの製造方法について説明する。
電極アセンブリ（コンデンサ素子）６の陰極箔および陽極箔は、公知の大型電解コンデンサと同様に、図示しないタブ（リード電極）を介して、負極端子３および正極端子４に個別に接続され、その後、コンデンサ素子６はケース１内部に収納される。次に、負極端子３および正極端子４を封口板２に固定し、封口板２をアルミケース１の開口にセットして、アルミケース１の開口周縁部１０４を径内側にかしめて封口板２を固定する。次に、アルミケース１のうち、その両端部１０１、１０２を除く中央部１０３を径内側へ略六角柱形状にかしめる。
【００１５】
これにより、アルミケース１の外周面１００のうち、長方形部１３１の内周面は電極アセンブリ６の外周面に強く密着されることになる。上述のように作製された本実施例の筒形コンデンサによれば、アルミケース１の径はコンデンサ素子６の径より、挿入作業に支障が生じないだけ大きくされている。
しかし、コンデンサ素子６をアルミケース１に収容した後、かしめによりアルミケース１の長方形部１３１とコンデンサ素子６とが密着するので、従来のように、コンデンサ素子６の振動などの相対変位を抑止するための固定材を両者の間の隙間に充填する必要がない。この固定材の熱伝導性は良好ではないので、このようにすれば、コンデンサ素子６からアルミケース１への熱伝導性を向上することができる。
【００１６】
なお、コンデンサ素子６の外周面は負極箔とすることが好ましいが、正極箔としてもよい。コンデンサ素子６の外周面とアルミケース１の内周面との間を薄い樹脂フィルムなどで電気絶縁してもよく、熱伝導性向上のために熱伝導性に優れたグリスなどを塗布してもよい。
また、アルミケース１の両端部１０１、１０２や、中央部１０３の角部１３２の内周面とコンデンサ素子６の外周面との間に固定材を介在して、コンデンサ素子６の固定性を一層向上してもよい。この場合でも、アルミケース１の中央部１０３の長方形部１３１とコンデンサ素子６との間にはほとんど熱伝導性に劣る固定材が介在しないので、放熱性に優れた筒形コンデンサを実現することができる。
【００１７】
また、かしめにより上述したようにアルミケース１の外周面を多角柱形状に形成すると、アルミケース１の角部１３２とコンデンサ素子６との間に隙間が形成され、この隙間を通じて軸方向にガス抜き通路が形成されるので、内部圧力の均等化や圧力弁５を通じての外部放出が容易となり、アルミケース１の底部側の圧力が異常に増加するという不具合を防止することができる。
【００１８】
なお、アルミケース１の外周面１００の両端部１０１、１０２をかしめなかったのは、円形の封口板２や底板に近接する部分に生じる応力を緩和するためであるが、これら封口板２や底板を多角形に形成すれば、両端部１０１、１０２をかしめることが容易となる。
【００１９】
【実施例２】
本発明の筒形コンデンサの他の実施例を図４〜図６を参照して説明する。図４はこの筒形コンデンサの斜視図、図５はその側面図、図６はそのＢーＢ断面図であり、７はアルミケースであり、８はコンデンサ素子（電極アセンブリ）である。
【００２０】
この実施例の筒形コンデンサは、アルミケース７のかしめ形状が異なる以外は実施例１の筒形コンデンサと同一構造を有する。
この実施例では、アルミケース７の外周面７０をかしめる際に角部７３２に軸方向に伸びる空隙７５を特別に設けた点が実施例１と異なっている。７３１は外周面７０の長方形部である。
【００２１】
このようにすれば、コンデンサ素子８の温度が上昇し、電解液が気化して内部圧力が上昇した場合にも、空隙７５による圧力分散により実施例１のコンデンサより速やかに均圧化を図ることができる。
なお、アルミケース１、７の外周面は縮径方向にかしめてコンデンサ素子６、８との密着性を改善できれば、どのような形状にかしめてもよいことは当然である。ただし、多角柱形状にかしめることにより圧力分散を促進する効果は重要である。
【００２２】
【実施例３】
本発明の筒形コンデンサ装置の他の実施例を図７〜図８を参照して説明する。図７はこの筒形コンデンサ装置の平面図、図８はその側面図であり、正極端子３の高さと負極端子１３の高さとが異なる以外は実施例１と同一のものである。
９は負極端子３と接続されるブスバー、１０は正極端子４と接続されるブスバーであり、両ブスバー９、１０は絶縁シ−ト１１を挟んで上下に重ねられている。
【００２３】
ブスバー９は、負極端子３の上端面（又はブスバー９に接触する面）に載置され、ブスバー９に設けられた孔を通じてネジ１２を負極端子３の螺子穴に螺入することにより負極端子３に締結されている。なお、ブスバー９には正極端子４を囲んで開口されることにより、ブスバー９と正極端子４とが絶縁されている。
ブスバー１０は、正極端子４の上端（又はブスバー１０に接触する面）に載置され、ブスバー１０に設けられた孔を通じてネジ１３を正極端子４の螺子穴に螺入することにより正極端子４に締結されている。なお、ブスバー１０には負極端子３を囲んで開口され、ブスバー１０と負極端子３とが絶縁されている。
【００２４】
当然、絶縁シ−ト１１には、ねじ１２、１３が貫通する穴が設けられている。したがって、正極端子４の上端はブスバー１０の厚さと絶縁シート１１の厚さの分だけ、負極端子３の上端より高くされている。また、負極端子３の上端面（又はブスバー９に接触する面）は、アルミケース１の上端面すなわち開口周縁部の外表面と同じ高さに形成されており、これにより、ブスバー９はアルミケース１の上端面すなわち開口周縁部の外表面に密着されている。
【００２５】
この実施例によれば、簡単、低コストにブスバー９とアルミケース１との熱伝導性の改善により、コンデンサ素子６の温度を下げることができるため、コンデンサの寿命を延ばすことが可能であり、ひいてはこのコンデンサを使用した装置の低コスト、小型化を可能にする。
【００２６】
【実施例４】
本発明の筒形コンデンサ装置の他の実施例を図９〜図１０を参照して説明する。図９はこの筒形コンデンサ装置の平面図、図１０はその側面図である。
この実施例は、実施例３の筒形コンデンサ装置において、アルミケース１とブスバー９との間に熱伝導性に優れ、弾性を有するシ−ト１４を挟んだもので、シ−ト１４を挟んだ分だけ負極端子３及び正極端子４の高さが高くされている。
【００２７】
この実施例によれば、シ−ト１４によりケース１とブスバー９との間の寸法ばらつきを吸収して両者の間の熱抵抗を低減できるという効果を奏する。
【００２８】
【実施例５】
本発明の筒形コンデンサ装置の他の実施例を図１１を参照して説明する。図１１はこの筒形コンデンサ装置の断面図である。
この実施例は、実施例１の筒形コンデンサにおいて、アルミケース１の長方形部１３１の外表面をブロック形状のアルミ冷却基板３０の平端な表面に密着させたものである。
【００２９】
このようにすれば、アルミ冷却基板３０に高い加工費用をかけて曲面を形成することなく、アルミケース１の冷却性を向上することができる。
なお、ブロック形状のアルミ冷却基板３０の代わりに板状またはフィン状の冷却部材の平面を長方形部１３１の外表面に密着させてもよく、板状のブスバーの平面に長方形部１３１を密着させても同様の効果を奏することができる。
【００３０】
（変形態様）
上述した実施例では、かしめにより多角柱形状のケースを有するコンデンサについて説明したが、上記かしめケース構造による作用効果は、円筒型電池でも上記と同じく奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の筒形コンデンサの斜視図である。
【図２】図１の筒形コンデンサの側面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】実施例２の筒形コンデンサの斜視図である
【図５】図４の筒形コンデンサの側面図である。
【図６】図５におけるＢーＢ断面図である。
【図７】実施例３の筒形コンデンサ装置の平面図である。
【図８】図７の筒形コンデンサの側面図である。
【図９】実施例４の筒形コンデンサ装置の平面図である。
【図１０】図９の筒形コンデンサの側面図である。
【図１１】実施例５の筒形コンデンサ装置の断面図である。
【符号の説明】
１はアルミケース、３は負極端子、４は正極端子、６は電極アセンブリ（コンデンサ素子）、３０はアルミ冷却基板（伝熱、放熱部材）、９はブスバー

Claims

誘電性材料を挟んで陽極及び陰極を重ねて巻装してなる筒形形状の電極アセンブリを略円筒形状の筒形ケースに収容してなる筒形コンデンサ装置において、
前記電極アセンブリを前記筒形ケースに収容した後で、前記筒形ケースの側面の軸方向における中央部を径小方向にかしめることにより前記筒形ケースを多角柱形状に形成することを特徴とする筒形コンデンサ装置の製造方法。
誘電性材料を挟んで陽極及び陰極を重ねて巻装してなる筒形形状の電極アセンブリを略円筒形状の筒形ケースに収容してなる筒形コンデンサ装置において、
前記電極アセンブリを前記筒形ケースに収容した後で、前記筒形ケースの側面の軸方向における中央部を径小方向にかしめることにより前記筒形ケースに平面を形成し、前記平面に伝熱、放熱部材の平面を密着させることを特徴とする筒形コンデンサ装置の製造方法。