JP4613731B2

JP4613731B2 - コンデンサ

Info

Publication number: JP4613731B2
Application number: JP2005215348A
Authority: JP
Inventors: 照久三浦; 秀樹島本; 基浩坂田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: JP2007035816A

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コンデンサに関するものである。

図６はこの種の従来のコンデンサの構成を示した断面図、図７は同コンデンサに設けられた圧力調整弁の構成を示した断面図であり、図６と図７において、２０はコンデンサ素子、２０ａはこのコンデンサ素子２０に形成された中空部を示し、このコンデンサ素子２０はアルミニウム箔からなる集電体上に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その間にセパレータを介在させて巻回する（全て図示せず）ことにより構成され、このコンデンサ素子２０の両端面（図６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構成されたものである。

２１は上記コンデンサ素子２０を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底筒状の金属ケース、２１ａはこの金属ケース２１の外底面に一体で設けられた外部接続用の陰極端子、２１ｂはコンデンサ素子２０の中空部２０ａ内に嵌まり込むように内底面に一体で設けられた突起であり、この突起２１ｂをコンデンサ素子２０の中空部２０ａ内に嵌め込んで金属ケース２１内に挿入されたコンデンサ素子２０の陰極側の端面を金属ケース２１の内底面にレーザー溶接等によって機械的かつ電気的に接合するようにしたものである。

２２はアルミニウム製の封口板、２２ａはこの封口板２２の表面側に一体で設けられた外部接続用の陽極端子、２２ｂはコンデンサ素子２０の中空部２０ａ内に嵌まり込む突起、２２ｃは電解液注入孔、２３は圧力調整弁であり、コンデンサ素子２０の陽極側の端面を封口板２２の内面にレーザー溶接等の手段によって接合することにより、機械的、電気的に接続すると共に、この封口板２２の周縁上で上記金属ケース２１の開口部を巻き込むように加工（一般に、カーリング加工と呼ばれる）することによって封止して構成されたものである。

また、上記圧力調整弁２３は図７に詳細を示すように、上記電解液注入孔２２ｃ上にガス透過性部材２４と閉塞体２５を配設し、これらを外部と連通する孔２６ａを有する金属キャップ２６で覆うように固定し、閉塞体２５を常時閉塞する方向に付勢しているものであり、この金属キャップ２６の固定は、予め封口板２２に電解液注入孔２２ｃの周囲を囲うようにして設けられた円環状凸部２２ｄをカシメ加工等により変形させて金属キャップ２６に押し当てることにより固定したものである。

また、上記圧力調整弁２３は、コンデンサの内部圧力が所定の圧力以上になると圧力を外部に逃がすための自己復帰型のものであり、コンデンサ内部で発生したガスを外部へ放出してコンデンサ内部の圧力の上昇を防ぐことができ、また作動後に圧力調整弁２３は作動前の状態に復帰してコンデンサ内部の気密性を保持することができるため、コンデンサ内部のガス発生による圧力の上昇においてもコンデンサの外観に異常をきたすことはなく、その特性を維持することができるものである。

また、圧力調整弁２３には、駆動用電解液の透過を防ぎ、かつコンデンサ内部で発生したガスを外部へ透過する材料を用いて構成したガス透過性部材２４を密着配設することにより、駆動用電解液が閉塞体２５に付着して圧力調整弁２３の機能を損なうことがなく、かつ圧力調整弁２３を介してコンデンサ外部への駆動用電解液の漏れを防ぐことができるものである。

このように構成された従来のコンデンサは、電解液注入孔２２ｃに圧力調整弁２３を配置させて固定することにより、駆動用電解液の漏出の可能性のある箇所を低減することができ、より信頼性の高いコンデンサを得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２００４−１３４６３２号公報

しかしながら上記従来のコンデンサでは、電解液注入孔２２ｃに圧力調整弁２３を配置させて固定することにより駆動用電解液の漏出を低減させるようにはしているものの、ガス透過性部材２４と封口板２２とが接合されていないため、この界面から駆動用電解液が漏出し易いという問題があり、これを解決するためにはガス透過性部材２４と封口板２２とを接着あるいは溶着等により接合すれば良いが、両者の材料物性等の関係から接合が極めて困難であるという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、駆動用電解液の漏出を無くして優れた信頼性を発揮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ものである。

上記課題を解決するために本発明は、金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回し、正負の電極が互いに逆方向に位置するように構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容し、かつ、コンデンサ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、上記コンデンサ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を封止した端子板からなり、この端子板に駆動用電解液注入用の孔を兼ねた圧力調整弁を設けたコンデンサにおいて、上記圧力調整弁が、上記端子板に設けた孔に嵌まり込む係合部を周面に設けた筒状に形成され、かつ、上記係合部の上部が鍔状に形成されると共に内周面上端が外周面の方向に向かって広がるようなテーパ部を設けたゴム製の弁体と、この弁体の孔を塞ぐように弁体のテーパ部分に接合されたガス透過性シートと、上記弁体の係合部の上部に設けた鍔部に底面の一部が当接する鍔状の係合部を下端に設けた蓋形に形成されて上記弁体上に配設されたキャップからなり、このキャップに設けた係合部を上記端子板の孔の上面側周縁に設けた環状の壁部の上端から内周方向に突出するように設けられた係合部に嵌め込むことにより、上記ガス透過性シートが接合された弁体を圧縮状態で保持するように構成したものである。

以上のように本発明によるコンデンサは、ガス透過性シートを筒状の弁体の孔を塞ぐように接合し、この弁体を端子板に設けた孔に装着した構成により、駆動用電解液の漏出をなくして信頼性に優れたコンデンサを実現す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に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１によるコンデンサの構成を示した断面図、図２は同コンデンサに使用される端子板の構成を示した上面斜視図、図３（ａ）、（ｂ）は同コンデンサに使用される圧力調整弁の構成を示した分解断面図と装着後の組み立て断面図である。

図１〜図３において、１はコンデンサ素子、１ａはこのコンデンサ素子１に形成された中空部を示し、このコンデンサ素子１はアルミニウム箔からなる集電体上に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その間にセパレータを介在させて巻回する（全て図示せず）ことにより構成され、このコンデンサ素子１の両端面（図１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構成されたものである。

２は上記コンデンサ素子１を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底筒状の金属ケース、２ａはこの金属ケース２の内底面に一体で設けられた突起であり、この突起２ａを上記コンデンサ素子１の中空部１ａ内に嵌め込むと共に、金属ケース２内に挿入されたコンデンサ素子１の陰極側の端面を金属ケース２の内底面にレーザー溶接等の手段によって機械的、かつ電気的に接合することにより、コンデンサ素子１の陰極側の電極を金属ケース２から取り出すようにしたものである。

３はアルミニウム製の端子板、３ａはこの端子板３の内面に一体で設けられた突起、３ｂは同じく内面に設けられた接合部、３ｃは表面に一体で設けられた外部接続用の陽極端子、３ｄは電解液注入用の孔であり、上記突起３ａをコンデンサ素子１の中空部１ａ内に嵌め込むと共に、コンデンサ素子１の陽極側の端面を上記接合部３ｂにレーザー溶接等の手段によって機械的、かつ電気的に接合し、この端子板３の周縁上で上記金属ケース２の開口部をその間に絶縁部材４を介在させて巻き込むように加工（一般に、カーリング加工と呼ばれる）することによって封止して構成したものである。

このように構成された本実施の形態によるコンデンサは、上記端子板３に設けた電解液注入用の孔３ｄから金属ケース２の内部に所定量の駆動用電解液を注入した後、この電解液注入用の孔３ｄを利用して圧力調整弁が装着されるように構成したものであり、この具体的な実施の形態を図３を用いて説明する。

図３において、５は端子板、５ａはこの端子板５に設けられた電解液注入用の孔、５ｂはこの孔５ａの周縁の上面側に設けた円環状の壁部、５ｃはこの壁部５ｂの上端から内周方向に突出するように設けられた係合部である。６はゴム等の弾性を有した材料からなり筒状に形成された弁体、６ａは上記端子板５に設けられた孔５ａに嵌まり込むように弁体６の周面に設けられた係合部、６ｂは上記係合部６ａの上部に設けられた鍔部、６ｃはこの弁体６の内周面上端に外周方向に向かって広がるように設けられたテーパ部であり、本実施の形態においては、この弁体６の材料としてイソプレンイソブチレンラバー（以下、ＩＩＲという）を用いたものであるが、エチレンプロピレンターポリマー（以下、ＥＰＴという）を用いても構わないものである。

７は上記弁体６の孔を塞ぐように弁体６のテーパ部６ｃに接合されたガス透過性シートであり、このガス透過性シート７はコンデンサの内部で発生したガスは透過させるが、駆動用電解液は透過させない物性のものである。

８は剛体からなる蓋形のキャップ、８ａはこのキャップ８の下端周縁に設けられた鍔状の係合部、８ｂはこのキャップ８の内部と外部を連通するように周面に設けられた孔であり、本実施の形態においてはキャップ８の材料として樹脂を用いたものであるが、金属を用いても構わないものである。

このように構成された本実施の形態による圧力調整弁は、筒状に形成された弁体６の孔を塞ぐように弁体６のテーパ部６ｃにガス透過性シート７を接着等の手段によって接合し、このガス透過性シート７が接合された弁体６をキャップ８内に挿入し、弁体６に設けた係合部６ａを端子板５に設けた孔５ａに嵌め込むと共に、キャップ８の係合部８ａの底面の一部が弁体６の鍔部６ｂに圧接するようにすることにより弁体６が圧縮状態で保持されて図３（ｂ）に示すように圧力調整弁が装着されるようになるものである。

このように構成された本実施の形態による圧力調整弁は、ガス透過性シート７が弁体６と接合されているため、コンデンサ内部で発生したガスはガス透過性シート７を透過してキャップ８に設けられた孔８ｂから外部へ放出されるようになり、また、駆動用電解液はガス透過性シート７を透過しないために弁体６によって漏出が防止される構成となり、優れた信頼性を発揮することができるようになるものである。

（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２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で説明したコンデンサの圧力調整弁の構成が一部異なるようにしたものであり、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説明する。

図４（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態２によるコンデンサに使用される圧力調整弁の構成を示した分解断面図と装着後の組み立て断面図、図５（ａ）〜（ｅ）は同圧力調整弁の組み立て方法を示した平面図と要部断面図であり、図４と図５において、９は剛体からなる蓋形のキャップ、９ａはこのキャップ９の下端周縁の２箇所に外周方向に突出するように一対で設けられた係合部、９ｂはこのキャップ９の内部と外部を連通する孔である。

１０はゴム等の弾性を有した材料からなり筒状に形成された弁体、１０ａは後述する端子板１１に設けられた孔１１ａに嵌まり込むように弁体１０の周面に設けられた係合部、１０ｂはこの弁体１０の内周面上端に外周方向に向かって広がるように設けられたテーパ部、１０ｃはこのテーパ部１０ｂの下端の内周側に円環状に設けられた壁部であり、本実施の形態においては、この弁体１０の材料としてＩＩＲを用いたものであるが、ＥＰＴを用いても構わないものである。

７は上記弁体１０の孔を塞ぐように弁体１０の壁部１０ｃの上面に接合されたガス透過性シートである。

１１は端子板、１１ａはこの端子板１１に設けられた電解液注入用の孔、１１ｂはこの孔１１ａの周縁の上面に設けられた円弧状の一対の係合部であり、この係合部１１ｂは図５（ｄ）にその詳細を示すように、端子板１１上にキャップ９を密接して回転させることによりキャップ９に設けた係合部９ａがスライドしながら嵌まり込むように構成され、かつ、スライドするに連れて高さ（係合部９ａの厚み）方向が薄くなるようにテーパ部１１ｃが設けられると共に、このテーパ部１１ｃの終端には係合部９ａが嵌まり込む固定部１１ｄが設けら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圧力調整弁は、筒状に形成された弁体１０の孔を塞ぐように弁体１０の壁部１０ｃ上にガス透過性シート７を接着等の手段によって接合し、このガス透過性シート７が接合された弁体１０を端子板１１に設けた孔１１ａに嵌め込み、この弁体１０にキャップ９を被せてキャップ９を端子板１１に密着させると共にキャップ９を回転させてキャップ９の係合部９ａを端子板１１の係合部１１ｂに嵌め込んで係合させることにより弁体１０が圧縮状態で保持されて図４（ｂ）に示すように圧力調整弁が装着されるようになるものである。

このように構成された本実施の形態による圧力調整弁は、ガス透過性シート７が弁体１０と接合されているため、コンデンサ内部で発生したガスはガス透過性シート７を通過してキャップ９に設けられた孔９ｂから外部へ放出されるようになり、また、駆動用電解液はガス透過性シート７を透過しないために弁体１０によって漏出が防止される構成となり、優れた信頼性を発揮することができるようになるばかりでなく、キャップ９と端子板１１の結合を極めて容易に行うことができるようになるという効果が得られるものである。

本発明によるコンデンサは、駆動用電解液の漏出をなくして信頼性に優れ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等として有用である。

本発明の実施の形態１によるコンデンサの構成を示した断面図同コンデンサに使用される端子板の構成を示した上面斜視図（ａ）同コンデンサに使用される圧力調整弁の構成を示した分解断面図、（ｂ）同装着後の組み立て断面図（ａ）本発明の実施の形態２によるコンデンサに使用される圧力調整弁の構成を示した分解断面図、（ｂ）同装着後の組み立て断面図（ａ）〜（ｃ）同圧力調整弁の組み立て方法を示した平面図、（ｄ）〜（ｅ）同要部断面図従来のコンデンサの構成を示した断面図同コンデンサに設けられた圧力調整弁の構成を示した断面図

符号の説明

１コンデンサ素子
１ａ中空部
２金属ケース
２ａ、３ａ突起
３、５、１１端子板
３ｂ接合部
３ｃ陽極端子
３ｄ、５ａ、１１ａ電解液注入用の孔
４絶縁部材
５ｂ、１０ｃ壁部
５ｃ、６ａ、８ａ、９ａ、１０ａ、１１ｂ係合部
６、１０弁体
６ｂ鍔部
６ｃ、１０ｂ、１１ｃテーパ部
７ガス透過性シート
８、９キャップ
８ｂ、９ｂ孔
１１ｄ固定部

Claims

金属箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極をその間にセパレータを介在させて巻回し、正負の電極が互いに逆方向に位置するように構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を駆動用電解液と共に収容し、かつ、コンデンサ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、上記コンデンサ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を封止した端子板からなり、この端子板に駆動用電解液注入用の孔を兼ねた圧力調整弁を設けたコンデンサにおいて、上記圧力調整弁が、上記端子板に設けた孔に嵌まり込む係合部を周囲に設けた筒状に形成され、かつ、上記係合部の上部が鍔状に形成されると共に内周面上端が外周面の方向に向かって広がるようなテーパ部を設けたゴム製の弁体と、この弁体の孔を塞ぐように弁体のテーパ部分に接合されたガス透過性シートと、上記弁体の係合部の上部に設けた鍔部に底面の一部が当接する鍔状の係合部を下端に設けた蓋形に形成されて上記弁体上に配設されたキャップからなり、このキャップに設けた係合部を上記端子板の孔の上面側周縁に設けた環状の壁部の上端から内周方向に突出するように設けられた係合部に嵌め込むことにより、上記ガス透過性シートが接合された弁体を圧縮状態で保持するように構成されたものであるコンデンサ。
圧力調整弁が、端子板に設けた孔に嵌まり込む係合部を周囲に設けた筒状に形成され、かつ、内周面上端が外周面の方向に向かって広がるようなテーパ部を設けると共に、このテーパ部の下端の内周側に円環状の壁部を設けたゴム製の弁体と、この弁体の孔を塞ぐように弁体の壁部上面に接合されたガス透過性シートと、下端周縁に外周方向に突出する係合部を２箇所以上設けた蓋形に形成されて上記弁体上に配設されたキャップからなり、このキャップを端子板に密接して回転させることにより上記係合部が嵌まり込むと共に厚み方向から係合部を挟持する係合部を端子板に設けて結合することにより、上記ガス透過性シートが接合された弁体を圧縮状態で保持するように構成されたものである請求項１に記載のコンデンサ。