JP4422987B2 - コンデンサー用端子、コンデンサー - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサー用端子及びコンデンサーに関するものである。

コンデンサーは、内部に電解液を封入したコンデンサー本体の開口が、表裏を貫通する金属端子を取り付けた合成樹脂製封止体で密封されている。コンデンサー内に封入されている電解液は、８５℃程度で気化し始め１００℃を超える高温になると、コンデンサーの内部気圧が０．４〜０．５ＭＰａ程度に達する。このような高圧下では、金属端子が押圧され合成樹脂製封止体から押出されようとする。金属端子がずれたり押出されると、金属端子と合成樹脂製封止体の間が緩み間隙が生じ、この間隙から気化した電解液のガスが漏出し、コンデンサーが損傷されて使用不能となる。

上記のような間隙や孔の発生を防止するため、図５に示したようなコンデンサーが開発されていた。このコンデンサーは、外周に複数の鍔状突起５１を設け、鍔状突起５１間を環状の溝５２とした金属端子５０が設けてある。この金属端子５０の外周にインサート成形により合成樹脂製封止体５３を設けると、溶融した合成樹脂が金属端子５０外周の溝５２に流入し冷えて固まる。前記金属端子５０が表裏を貫通した合成樹脂製封止体５３により開口が密封されたコンデンサー５５は、コンデンサー本体５４の内部気圧が、常温では高騰せず、金属端子５０が緩んだりずれたりすることがない。この後、金属端子５０の下端からアルミ箔５７を入れ、金属端子５０の下端をカシメて拡大し、アルミ箔５７を固定する。

しかしながら、金属より合成樹脂の線膨張率が大きく、１００℃を超える高温下では、金属端子５０と合成樹脂製封止体５３の間が緩み僅かな間隙５６が生ずる。又、１００℃を超える高温下では、コンデンサー本体５４内に密封された電解液が気化し、コンデンサー本体５４内の気圧を高騰させ、０．４〜０．５ＭＰａ程度に達する。このようにコンデンサー本体５４の内気圧が高騰すると、緩んだりずれたりして生じた金属端子５０と合成樹脂製封止体５３の間の間隙から気化した電解液が漏出し、コンデンサー５５を損傷し使用できなくなる。

これらの改善策として、金属端子と合成樹脂製封止体の間にゴム等のパッキンを介在させたり、金属端子の外周に鍔や溝を設けることにより端子と合成樹脂の密着性を高める様々な工夫がなされていた。例えば、特許文献１，２のように、端子と封止体或は封止体とケースの間にパッキンを介在させたものは、内部の電解液がパッキンを透過して外部に飛散したり、水蒸気や酸素ガスが外部から内部に侵入し、コンデンサーの特性を低下させ寿命を短くしていた。又、特許文献３，４を初めとする端子の外周に鍔や溝を設けて端子と封止体の密着性を高めた種々の出願があった。これらの出願のものは、常温下では、端子と封止体が膨張しないため、端子と封止体間に間隙が生ぜず、電解液も気化せず、内部気圧が低いため、電解液や気化した電解液の漏出が認められない。

しかしながら、１００℃を超える高温下に特に長時間置かれたときは、線膨張率の違いから端子と封止体間が緩んだり間隙が生じたりすると共に、電解液が気化してコンデンサーの内部気圧を高騰させるため、前記端子と封止体間からガス化した電解液が漏出し、コンデンサーを損傷することがあった。こうした従来の改良案では、高温下で電解液が気化し、コンデンサー本体の内圧を高騰させると共に、線膨張率の差から高温下で生じた端子と封止体間の僅かな間隙からガス化した電解液が漏出する現象を完全に防止することは、大変困難であった。

又、ガス化した電解液が漏出する原因として、ウェルドマークの問題がある。合成樹脂による射出成型時には、円筒形状の金属端子の両側に分かれて溶融した樹脂が流れ、下流側で合流するが、２つの流れが合流した位置に合わせ目ができる。このウェルドマークは何らかの形で必ず発生し、このウェルドマークが大きいと、気化した電解液が漏出する原因となる。従来の製法では、完全な解決は望めず、ウェルドマークの発生は、避けられないものとされ、ウェルドマークによる気化電解液漏出問題を解決した端子やコンデンサーはなかった。

特開平０７―３０７２５４号公報 特開平１１―１８６１１５号公報 特開平１０―２７５７４４号公報 特開２００１―５２９６０号公報

本発明は、高温下に本体内の内圧が上昇することによって、又は、合成樹脂の射出成型時に発生するウェルドマークによって、気化した電解液が漏出するのを防止できるコンデンサー用端子及びコンデンサーを提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために本願の第１の発明のコンデンサー用端子は、コンデンサー本体の開口部を密封する合成樹脂製の封止体と、該封止体に貫通固定される金属端子とからなるコンデンサー用端子であって、前記金属端子が、コンデンサー本体の内側において、前記封止体の表面に露出する露出面を有し、該露出面にその外周から中心に向う環状の切欠を形成し、該切欠内を前記封止体と同じ合成樹脂で充填して第１の被覆体を形成し、該第１の被覆体が上昇したコンデンサの内部気圧に押圧されて容易に撓む厚さに形成されていることを特徴とする。

本願の第２の発明のコンデンサー用端子は、前記金属端子が、コンデンサー本体の外側において、前記封止体の表面に露出する露出面を有し、該露出面にこの外周から中心に向う環状の切欠を形成し、該切欠内を前記封止体と同じ合成樹脂で充填して第２の被覆体を形成し、該第２の被覆体が上昇したコンデンサの内部気圧で容易に撓まない厚さに形成されていることを特徴としている。

本願の第３の発明のコンデンサー用端子は、前記切欠の縦断面が、多角形であるか、或は、多角形の縦断面と金属端子の軸方向の切欠とからなることを特徴としている。

前記の目的を達成するために本願の第４の発明のコンデンサーは、前記いずれかのコンデンサー用端子を有することを特徴としている。

本願の第５の発明のコンデンサーは、前記第１の被覆体が、高騰したコンデンサー本体内の気圧により撓み、コンデンサー本体の内側の環状の切欠の切り欠き面を押圧して密着することを特徴としている。

本発明のコンデンサー用端子に用いられる金属端子（以下、単に端子という）は、コンデンサー本体の内側で、合成樹脂製封止体（以下、単に封止体という）の表面に露出する露出面を有し、露出面にその外周から中心に向う環状の切欠を形成し、該切欠内を前記封止体と同じ合成樹脂で充填した第１の被覆体を形成した。その結果、コンデンサー本体に密封された電解液が高温下で気化し、上昇した内部気圧が０．４〜０．５ＭＰａ程度に達したとき、上昇した内部気圧に押圧されて容易に撓む厚さに形成された第１の被覆体が撓み、第１の切欠の切り欠き面に密着し、線膨張率の違いで生ずる端子と封止体間の緩み、ずれ、間隙から気化した電解液が漏出するのを防止できる。特に、縦断面矩形の切欠と端子の軸方向の切欠溝とで形成した場合は、この切欠に充填された第１の被覆体が、軸方向の溝が封止体の放射方向への膨張を押さえ、高温時に端子と封止体間の撓み、ずれ、間隙の発生を阻止し、気化した電解液の漏出を一層効果的に阻止する。

前記第１の被覆体と同様にして形成され、第１の被覆体より厚く形成され、上昇した内部気圧で容易に撓まぬように形成された第２の被覆体がコンデンサー本体の外側に形成されている。前記上昇したコンデンサー本体の内気圧により押圧された端子が、第２の被覆体を押圧してに密着するため、気化した電解液の漏出を防ぐことになる。

端子の両端に環状の切欠を設けることにより封止体の表裏の内側に設けた第１と第２の被覆体は、合成樹脂の射出成型用金型のガス抜き穴の近くにあるため、溶解した合成樹脂から発生するガスや溶解した合成樹脂が巻き込みながら流動する空気をこのガス抜き穴から速やかに排出する。そのため第１と第２の被覆体にウェルドマークが現れ難く、現れても微弱なため、気化電解液漏出に繋がらない。

図１は、本発明のコンデンサー用端子の１実施例を示す金属端子部分の要部拡大図付の図で、金属端子の片側を断面で表した図となっている。金属端子１（以下、単に端子という）の外周に、インサート成形により合成樹脂製封止体２（以下、単に封止体という）を形成し、端子１を表裏を貫通させている。この封止体２は、コンデンサー本体の開口を密封するためのものである（図５参照）。端子１の一端（コンデンサーに装着した時の内側）には、アルミ箔５７（図５参照）をカシメて取付ける突起３が設けられ、他端（コンデンサーに装着した時の外側）には、ネジ穴４を設ける。

上記端子１の外周には、複数の鍔状突条５が設けられ、複数の突条５間は環状の溝６となっていると共に、回転止突起７が設けられている。端子１を合成樹脂のインサート成形により封止体２の表裏を貫通させて取付け、コンデンサーに装着したときのコンデンサー本体の内側で、封止体２の表面に露出した露出面１０ａに、露出面１０ａの外周から中心に向う環状の第１の切欠８を形成する。即ち、第１の切欠８を設ける位置は、端子１の一端側で、箔をカシメて取付ける突起３が突設された基礎面と端子１の外周面の接する角である。

要部拡大図ａに示すように、第１の切欠８の縦断面は、矩形であるが、要部拡大図ｂに示すように、縦断面三角形であっても良く、要部拡大図ｃに示すように、縦断面矩形の切欠８ａと端子１の軸方向の切欠溝８ｂとで形成した方が良い。この軸方向の溝８ｂは、封止体２の放射方向への膨張を押さえ、高温時に端子１と封止体２の膨張率の違いから生ずる間隙の発生を阻止し、気化した電解液の漏出を防ぐこととなる。

又、端子１を封止体２の表裏を貫通させて取付け、コンデンサーに装着したとき、コンデンサー本体の外側で、前記封止体２の表面に露出した露出面１０ｂに、露出面１０ｂの外周から中心に向う第２の環状の切欠１１を形成する。即ち、第２の切欠１１を設ける位置は、端子１の他端側で、ネジ穴４が設けられた突出部分が突設された基礎面或はネジ穴４が設けられている面と端子１の外周面の接する角である。

この第２の切欠１１は、環状に形成する。要部拡大図ｅに示すように、第２の切欠１１の縦断面は、矩形であるが、要部拡大図ｄに示すように、縦断面三角形であっても良い。この第２の切欠１１の縦断面も要部拡大図ｃに示したように、縦断面矩形の切欠１１ａと端子１の軸方向の切欠溝１１ｂとで形成するとさらに良い。この軸方向の溝１１ｂは、封止体２の放射方向への膨張を押さえ、高温時に端子１と封止体２の膨張率の違いから生ずる間隙の発生を阻止し、気化した電解液の漏出を防ぐ。

上記端子１の外周にインサート成形により合成樹脂製の封止体２を成形すると、端子１の形状に添って溶融した合成樹脂が流入して冷え、端子１と封止体２が密着し、端子１が表裏を貫通した封止体２が形成される。この時の端子１の外周形状と封止体２の内面形状は、互いに嵌合する形状であり、端子１外周の第１及び第２の切欠８，１１や環状の溝６の部分が、封止体２内面に突起３や鍔状突条１２として形成され、端子１外周の回転止突起７や鍔状突条５の部分が、封止体２内面に穴１５や溝１６として形成される。即ち、端子１の第１の切欠８に流入して充満した合成樹脂は、封止体２の第１の被覆体１３として、端子１の第２の切欠１１に流入して充満した合成樹脂は、封止体２の第２の被覆体１４として、端子１の鍔状突条５は、封止体２の溝１６として、端子１の環状の溝６に流入して充満した合成樹脂は、封止体２の鍔状突条１２として夫々形成される。

第１の被覆体１３は、高温下で電解液が気化し、上昇したコンデンサーの内気圧により押圧されると容易に撓み、第１の切欠８の切り欠き面を押圧し密着する厚さが良く、断面矩形の場合で０．５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。第２の被覆体１４は、高温下で電解液が気化し、上昇したコンデンサーの内気圧により押圧されても容易に撓まない厚さが好ましい。端子１の鍔状突条５や回転止突起７の部分は、封止体２の環状の溝１６や穴１５として夫々形成される。

例えば、走行時の自動車のエンジンルーム内は、１００℃を超える高温に達し、前記コンデンサーをこのエンジンルーム内に装着すると、コンデンサー本体内に密封された電解液が気化し、内部気圧が０．４〜０．５ＭＰａに高騰する。このような高温下では、端子１と封止体２の間が緩み間隙が生じ易く、端子１と封止体２の間が緩むと、上昇した内圧により押圧された端子１がずれ、端子１と封止体２の間に間隙が生じ易い。こうして緩んだ端子１と封止体２間の間隙から気化した電解液が漏出することになり、この結果、コンデンサーが損傷される。

前記構成の端子１には、外周に鍔状突条５と５の間の環状の溝６があり、封止体２の内面には、この環状の溝６に流入し冷えて硬化した合成樹脂が、鍔状突条１２として形成される。即ち、端子１の環状の溝６に食い込んだ鍔状突条１２が封止体２の内面にあるから、コンデンサー本体内の高圧な内気圧により端子１が押されても、封止体２から押圧されて緩んだり押出されることがない。

高温下の熱膨張率の差から端子１と封止体２間に間隙ができても、端子１の第１の切欠８に流入し冷えて硬化した合成樹脂で形成された第１の被覆体１３があり、この第１の被覆体１３が上昇したコンデンサー本体の内気圧に押圧され、端子１の一端側の端面で第１の切欠８の切り欠き面に密着するから、気化電解液が漏出しない。又、第１の被覆体１３と同様に第２の切欠１１に流入し冷えて硬化した合成樹脂で形成された第２の被覆体１４があり、この第２の被覆体１４が、高圧で押圧された端子１の他端側の端面で第２の切欠１１の切り欠き面を押圧して密着するから、気化した電解液が漏出しない。

端子１の両端に環状の第１及び第２の切欠８，１１を設け、この環状の切欠８，１１に溶融した合成樹脂を充満させて封止体２の表裏の内側に第１と第２の被覆体１３，１４を設けた。この第１と第２の被覆体１３，１４は、合成樹脂の射出成型用金型のガス抜き穴の近くにあるため、溶解した合成樹脂から発生するガスや溶解した合成樹脂が巻き込みながら流動する空気をこのガス抜き穴から速やかに排出する。従って、第１と第２の被覆体１３，１４にウェルドマークが現れ難く、現れても微弱なため、コンデンサー本体内に密封され高温下で気化した電解液が漏出しない。

図２は、外周に１つの環状の溝を設けた金属端子を使用した実施例で、金属端子部分の要部拡大図付の図である。金属端子の片側は断面で表した図となっている。本実施例と実施例１との違いは、端子１の外周の複数の鍔状突条５と、この鍔状突条５間の環状の溝６の代わりに、端子２０の外周に１つの環状の溝２１を設けたもの（前記端子２０の外周に２つの幅の広い鍔状突条２２を設け、鍔状突起２２間を環状の溝２１としたものであっても良い）であり、第１及び第２の切欠８，１１、第１及び第２の被覆体１３，１４の構成と作用効果に異なるところがない。しかしながら、環状の溝２１の幅が狭く溶融した合成樹脂が流入し難いためと封止体２３の内面に形成された環状の突起２４の強度が弱いため、コンデンサー本体内の高圧により封止体２３から端子２０が押圧され、封止体２３と端子２０が緩んでずれ易く、実施例１よりも気化した電解液が漏出し易い。

図３は、外周に１つの環状の突条を設けたコンデンサー用端子の実施例を示す金属端子部分の要部拡大図付の図で、金属端子の片側を断面で表した図である。本実施例と実施例１との違いは、複数の鍔状突条５とこの鍔状突条５間の環状の溝６の代わりに、端子３０の外周に１本の突条３１を設けた、この突条３１により封止体３２の内面に環状の溝３３が設けられたものである。第１及び第２の切欠８，１１、第１及び第２の被覆体１３，１４の構成と作用効果に異なるところがないが、製作コストの面も考慮すると、最良の結果をもたらす。

図４は、外周に鍔条突起も環状の溝も設けないコンデンサー用端子の実施例を示す金属端子部分の要部拡大図付の図で、金属端子の片側を断面で表した図である。本実施例は、外周に鍔条突起も環状の溝も設けない円柱状の端子４０であり、封止体４１の内面は円柱状の空洞となっており、第１及び第２の切欠８，１１、第１及び第２の被覆体１３，１４の構成と作用効果に異なるところがない。しかしながら、実施例１〜３と比較すると、コンデンサー本体内の高圧により端子４０が押圧され封止体４１と端子４０の間が緩み間隙が生じ易く、気化した電解液が漏出し易いため効果が劣る。

上記各実施例における各構成のコンデンサー用端子をコンデンサに取り付け、それぞれ１０５℃で６０分保持した後、１分間常温に戻し、更に―４０℃で６０分保持、再度１分間常温に戻し、容器内を０．４ＭＰａの空気圧で加圧し、この容器を水中に沈下し、端子と封止体間のガス漏れを調べたところ、ガス漏れをしたものは全く無かった。

上記構成の第１及び第２の切欠を有するコンデンサー用端子は、インサート成形により外周に封止体を成形すると、封止体の内面に第１及び第２の被覆体が形成され、高温下で気化する電解液の漏出を防げる。本発明は、停止時には常温下で、走行時には１００℃を超える高温となる自動車のエンジンルーム内等、厳しい温度変化に長時間に渡り適応できるコンデンサー用端子及びこのコンデンサー用端子を用いたコンデンサーとして提供できる。

本発明のコンデンサー用端子の１実施例を示す金属端子部分の要部拡大図付の図で、金属端子の片側を断面で表した図である。 外周に１つの環状の溝を設けた金属端子を使用した実施例で、金属端子部分の要部拡大図付の図である。金属端子の片側は断面で表した図である。 外周に１つの環状の突条を設けたコンデンサー用端子の実施例を示す金属端子部分の要部拡大図付の図で、金属端子の片側を断面で表した図である。 外周に鍔条突起も環状の溝も設けないコンデンサー用端子の実施例を示す金属端子部分の要部拡大図付の図で、金属端子の片側を断面で表した図である。 コンデンサー用端子の従来例を示す図で、金属端子部分の拡大図と、その要部拡大図である。

符号の説明

１ 金属端子（端子）
２ 合成樹脂製封止体（封止体）
３ 突起
４ ネジ溝付穴
５ 鍔状突条
６ 環状の溝
７ 回転止突起
８ 第１の切欠
８ａ 縦断面矩形の切欠
８ｂ 軸方向の溝
１０ａ 端子の露出面
１０ｂ 端子の露出面
１１ 第２の切欠
１１ａ 縦断面矩形の切欠
１１ｂ 軸方向の溝
１２ 鍔状突条
１３ 第１の被覆体
１４ 第２の被覆体
１５ 穴
１６ 溝
２０ 金属端子（端子）
２１ 環状の溝
２２ 鍔状突条
２３ 封止体
２４ 環状の突起
３０ 金属端子（端子）
３１ 突条
３２ 封止体
３３ 環状の溝
４０ 金属端子（端子）
４１ 封止体

Claims (5)

1. コンデンサー本体の開口部を密封する合成樹脂製の封止体と、該封止体に貫通固定される金属端子とからなるコンデンサー用端子であって、
   前記金属端子が、コンデンサー本体の内側において、前記封止体の表面に露出する露出面を有し、該露出面にその外周から中心に向う環状の切欠を形成し、該切欠内を前記封止体と同じ合成樹脂で充填して第１の被覆体を形成し、該第１の被覆体が上昇したコンデンサの内部気圧に押圧されて容易に撓む厚さに形成されていることを特徴とするコンデンサー用端子。
2. 前記金属端子が、コンデンサー本体の外側において、前記封止体の表面に露出する露出面を有し、該露出面にこの外周から中心に向う環状の切欠を形成し、該切欠内を前記封止体と同じ合成樹脂で充填して第２の被覆体を形成し、該第２の被覆体が上昇したコンデンサの内部気圧で容易に撓まない厚さに形成されていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサー用端子。
3. 前記切欠の縦断面が、多角形であるか、或は、多角形の縦断面と金属端子の軸方向の切欠とからなることを特徴とする請求項１又は２記載のコンデンサー用端子。
4. 前記請求項１乃至３のうち１項記載のコンデンサー用端子を有することを特徴とするコンデンサー。
5. 前記第１の被覆体が、高騰したコンデンサー本体内の気圧により撓み、コンデンサー本体の内側の環状の切欠の切り欠き面を押圧して密着することを特徴とする請求項４記載のコンデンサー。

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