JP6115272B2 - 封口体、コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、安全弁を備える封口体、コンデンサおよびその製造方法に関する。

電気二重層コンデンサや電解コンデンサでは、封口された外装ケース内に溜まるガスを排出し、急激な圧力上昇を防止するため、安全弁を備える。この安全弁は、外装ケースを封口する封口体に形成されるのが一般的である。この安全弁には、外装ケースの内圧上昇に応じて徐々にガスを排出させる機能と、急激な圧力上昇時に開弁して防爆する機能とを併せ持つことが求められる。

このようなコンデンサの安全弁に関し、封口体の圧力開放口の開口側に形成された弁取付部に弁体を取り付けて圧力開放口を塞ぐ構造が知られている（たとえば、特許文献１）。ガス抜き弁を備える電気部品に関し、貫通孔を弁体で塞ぎ、この弁体を取付金具により貫通孔に取り付けることが知られている（たとえば、特許文献２）。封口体の安全弁に関し、封口体に取り付けられる押さえリングが用いられることが知られている（たとえば、特許文献３）。

特開２００３−２５７４０３号公報 特開２００６−５４２９９号公報 意匠登録第１３２９７０４号公報

ところで、このような安全弁では、座金を併用することにより、封口体に安全弁を固定ないし保持させることが行われている。この座金が安全弁に対して傾斜していると、安全弁の固定機能が低下するという課題がある。座金を安全弁と水平に密着させるために、座金の装着に手間取るという課題がある。また、座金の傾斜が安全弁の圧力保持機能を位置的に異ならせ、安全弁機能が損なわれるという課題がある。

そこで、本発明の目的は、安全弁を固定する座金の固定操作性を高め、安全弁機能の信頼性を高めることにある。

上記目的を達成するため、本発明の封口体は、コンデンサ素子を封入した外装ケースを封口するとともに貫通孔と、前記貫通孔を塞ぐ安全弁と、前記安全弁を前記貫通孔に固定する弾性を有する座金とを備え、前記座金は平面方向に突出して前記貫通孔に当接させる第１の突片と、直角方向に突出した第２の突片を有する。

上記封口体において、前記第１および第２の突片は、前記座金に等間隔で備えてもよい。

上記封口体において、前記座金は透孔を備え、該透孔の周囲に壁を備えてもよい。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、コンデンサ素子を封入した外装ケースに封口部材を備え、該封口部材に形成された貫通孔を塞ぐ安全弁を備えるコンデンサであって、前記安全弁を上記の何れかに記載の座金によって前記貫通孔に固定した。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、コンデンサ素子を封入した外装ケースを封口部材で封止したコンデンサの製造方法であって、前記封口部材に形成した貫通孔に安全弁を配置する工程と、前記安全弁を座金によって固定する工程とを有し、前記座金を固定する工程が、前記座金の直角方向に形成した第２の突片を押圧して前記貫通孔に挿入する工程と、前記第２の突片によって、前記座金を固定する位置を一定とする工程と、前記前記座金の平面方向に形成した第１の突片によって、前記座金を前記貫通孔に固定する工程とを含む。

本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) 直径方向に突出する第１の突片と直角方向に形成した第２の突片を有する座金を備えたので、第１の突片が弾性力により封口体に形成された貫通孔に圧入され、第１の突片が貫通孔の内壁面に当接することで保持固定される。また、第２の突片を圧入時に押す部位とすることで容易に座金を配置でき、封口体の表面との位置合わせが容易である。

(2) 圧入時に押す部位となる第２の突片を均等に配置するため、圧入する際に、座金を均等に押圧できるので、座金が傾かずに挿入される。

(3) 結露などにより座金上に水滴が溜まっても、孔から安全弁に水滴が伝わることを壁により防ぐ。このため、安全弁を水滴との接触から防護でき、安全弁の劣化や腐食の原因を排除でき、安全弁の耐久性を向上させることができる。

(4) 直角方向に形成した第２の突片や透孔の周囲に壁を備えるので、座金の強度を向上することができる。つまり、座金が直角方向に曲がる力に対して、第２の突片や壁により、曲がり難い構造となる。このため、座金が押さえつけている安全弁がコンデンサ内部の圧力上昇に伴い、座金側に膨張しても、座金の強度が向上しているので、座金の変形を防ぎ、固定力を維持できる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係るコンデンサおよび安全弁を示す断面図である。 座金を示す平面図である。 図２のIIIA−IIIA断面および図２のIIIB−IIIB断面を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る封口体および安全弁部分を示す断面図である。

〔第１の実施の形態〕

図１のＡは、第１の実施の形態に係るコンデンサを示している。このコンデンサ２はたとえば、電気二重層コンデンサまたは電解コンデンサである。このコンデンサ２では、外装ケース４にコンデンサ素子６が挿入されている。外装ケース４はたとえば、アルミニウムケースである。この外装ケース４の開口部はたとえば、板状の封口体８で封口されている。コンデンサ素子６の素子端面から引き出された電極用タブ１０は、封口体８にインサート成形されている外部端子１２に接続されている。電極用タブ１０は陽極側および陰極側のそれぞれに設けられ、外部端子１２も陽極側および陰極側に備えられている。

封口体８は絶縁性のあるたとえば、硬質合成樹脂板で形成された本体部１４を備え、この本体部１４の上面側縁部には封止層１６が形成されている。この封止層１６はたとえば、ゴムで形成されている。外装ケース４の開口部に挿入された封口体８の封止層１６には、カーリング処理により外装ケース４の開口縁部が食い込ませることで、封口体８を固定し、封止している。

この封口体８の本体部１４には防爆機構が形成されている。防爆機構は、外装ケース４の内部に充満するガスを排出するガス排出手段であるとともに、防爆手段の一例である。この防爆機構は、封口体８の本体部１４に貫通孔１８が形成され、この貫通孔１８は安全弁２０によって塞がれている。安全弁２０は座金２２によって貫通孔１８に保持されている。座金２２は貫通孔１８の壁面に固定されている。

図１のＢは、防爆機構を拡大して示している。貫通孔１８には、径小部２４を挟んで凹部２６、２８を備える。凹部２６は封口体８の外面側に開口され、凹部２８は内面側に開口されている。凹部２６側には径小部２４を周回する立壁部３０が形成されている。この立壁部３０には安全弁２０が被せられ、この安全弁２０で径小部２４が閉塞されている。安全弁２０はたとえば、ゴムなどの耐湿性材料で形成された防湿膜であり、後述する径小部２４に配置されている気液分離膜４０への外部からの水分の付着を防止するために径小部２４を防ぐように配置される。また、水分遮断性の高い弾性材料で形成すれば、径小部２４からの外装ケース４内への水分の浸透を抑制し、コンデンサ機能の劣化を防止でき、コンデンサの信頼性が高められる。

安全弁２０は立壁部３０で径小部２４を塞ぐ膜部３４を備え、この膜部３４は環状部３６に備えられている。環状部３６は立壁部３０に取り付けられている。立壁部３０には切欠部３８が形成され、この切欠部３８と膜部３４との間に径小部２４に通ずる空間が形成されている。外装ケース４にガスが充満し、外装ケース４の内圧が上昇すると、そのガスが切欠部３８と安全弁２０の膜部３４との間に作用し、膜部３４を膨張させる。この膜部３４に作用したガスは、その逃げ場を膜部３４と交差方向にある環状部３６に作用し、環状部３６を立壁部３０が凹部の内壁面方向に引き離される。切欠部３８により、安全弁２０と径小部２４との間の内圧上昇に応じてガス排出路を形成することができる。外装ケース４内のガスは、径小部２４から切欠部３８に流れ、外気に開放される。この結果、防爆機能が得られる。つまり、外装ケース４内に充満するガスを外装ケース４内の内圧上昇に応じて排出でき、外装ケース４内の圧力上昇を抑制でき、コンデンサ２の変形を防ぐことができる。また、外装ケース４の内圧をガス排出により抑制できるので、外装ケース４内にガスが溜まらず、膜部３４が破れるのを防ぎ、コンデンサの寿命を延ばすことができる。なお、急激にガスが発生して、外装ケース４内の圧力が急激に上昇した場合には、膜部３４が開弁し、コンデンサ２の破裂を防止できる。

安全弁２０の上面には座金２２が設置され、この座金２２は凹部２６に固定されている。安全弁２０は座金２２によって立壁部３０側に押さえつけられ、立壁部３０の上面に固定されている。凹部２８側には気液分離膜４０が取り付けられている。

図２は、座金２２の平面形状を示している。図３のＡは、図２のIIIA−IIIA線断面を示している。座金２２は、安全弁２０を固定する弾性を有する弾性材料たとえば、金属板で形成されている。この座金２２は、環状の平坦部４２を備え、この平坦部４２の外周縁側には複数の突片４４、４６を備える。平坦部４２は安全弁２０の上面に載置される。この実施の形態では、第１の突片として、平坦部４２の直径方向に突出した突片４４、第２の突片として、平坦部４２の平坦面に対して直角方向に突出した突片４６を備える。突片４４は平坦部４２に対して傾斜角度を備え、突片４４間の幅は貫通孔１８の凹部２６の直径長より大である。つまり、折り曲げられた突片４４を含む座金２２の直径は、凹部２６の直径より大きく形成されている。突片４４は、平坦部４２の周縁に、一定の角度間隔で平坦部４２と一体に形成されている。

座金２２は、凹部２６に圧入され、突片４４により封口体８に取り付けられている。つまり、座金２２の複数の突片４４が備える弾性および剛性により、膜部３４が立壁部３０に押し付けられた状態で安全弁２０が立壁部３０上に強固に維持される。斯かる構成によれば、立壁部３０から安全弁２０が外れるのを防止できるので、防爆機構の弁機能が維持され、信頼性の高いコンデンサ２を提供することができる。

突片４６は環状の立壁部を備え、円環状に均等に形成されている。突片４６は、平坦部４２の周縁に、一定の角度間隔で平坦部４２と一体に形成されている。

この実施の形態では、突片４４と突片４６が４片ずつ交互に、一定の角度間隔で形成されている。

平坦部４２には透孔４８が形成されている。この透孔４８は安全弁２０の膜部３４の中央に位置する円孔であり、この透孔４８から膜部３４の上面を露出させる。この透孔４８は、平坦部４２より傾斜して立ち上がる立壁部５０が形成されている。つまり、平坦部４２は、突片４４、４６および立壁部５０により包囲されている。

＜第１の実施の形態の効果＞

(1) 座金２２には直径方向に突出する突片４４と直角方向に形成した突片４６を有するので、封口体８の貫通孔１８に圧入された座金２２が突片４４が持つ弾性力により、貫通孔１８内に保持され、固定することができる。このことにより、安全弁２０を押圧固定し、貫通孔１８から離脱することを防ぐ。

(2) 突片４６、立壁部５０を備えたことにより、座金２２の弾性を損なうことなく、座金２２の水平方向の強度を補強することができ、安全弁２０の固定性を高めることができる。つまり、コンデンサ２内の圧力上昇に伴い、安全弁２０が座金２２側に膨張しても、安全弁２２を押圧する平坦部４２の水平方向に対する折り曲げ強度が向上しているので、座金２２の変形を防ぎ、安全弁２０に対する固定力を維持できる。

(3) 突片４６を挿入時に作業者ないし加圧用治具の押す位置とすることができ、座金２２を封口体８の所定位置に容易に配置することができる。

(4) 封口体８の表面に対し、座金２２の位置合わせが容易であり、固定位置の精度が高められる。つまり、突片４６の端部と凹部２６の開口部の平面位置を合わせるように圧入することで、安全弁２０に対して、一定の位置で固定することができる。このことにより、座金２２を凹部２６に圧入し過ぎたり、圧入の量が少なくなることがなく、所定位置に配置が可能となり、安全弁２０の固定力を一定とすることができる。

(5)突片４６が等間隔に設定されているので、配置位置で圧入する際に、均等に座金２２を封口体８側に押圧でき、座金２２を傾斜させることなく、貫通孔１８に挿入できる。

(6) 座金２２には透孔４８が形成されており、この透孔４８が安全弁２０の膜部３４に対応している。このため、膜部３４が内圧上昇で膨張した際に、膨張部分を透孔４８から突出させることができる。つまり、膜部３４に対する膨張力を透孔４８から逃がすことができる。このため、座金２２による安全弁２０の押圧力が損なわれることがなく、座金２２の安全弁２０の固定性を低下させることがない。

(7) 座金２２の透孔４８が立壁部５０で包囲されているので、結露などにより座金２２の平坦部４２に上に水滴が溜まっても、透孔４８から安全弁２０側に流れ込むことを防止できる。これにより、安全弁２０の膜部３４が水滴に接触することがなく、劣化や腐食から安全弁２０を防護でき、安全弁２０の耐久性を低下させることがない。

〔第２の実施の形態〕

図４は、第２の実施の形態に係るコンデンサおよび封口体を示している。図４において、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明を割愛する。

この実施の形態における防爆機構は、封口体８に貫通孔１８が形成され、この貫通孔１８には凹部２６が形成されている。凹部２６には安全弁２０が配置されている。この実施の形態では、安全弁２０は板状であり、ガス透過膜で形成されている。同様に、この安全弁２０の上面には座金２２が配置され、凹部２６には気液分離膜である安全弁２０を封口体８の凹部２６内に密着して固定させることができる。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

実施の形態では、第２の突片である突片４６を第１の突片である突片４４と交互に形成しているが、これに限らない。突片４６は均等に座金２２を圧入できる位置に形成していればよい。たとえば、突片４６を対向する位置に２箇所形成し、突片４４を多く形成することで、凹部２６に当接する箇所が増えるため、より強固に凹部２６内に固定される。また、突片４６を均等に３箇所形成することで、平坦部４２の水面方向に対する折り曲げ強度が向上する。つまり、３箇所以上とすることで、どの方向に対する折り曲げ応力についても、折れ曲がり難い構造となり、かつ、突片４４が多く形成されるので、凹部２６内により強固に固定される。このように、第１の突片である突片４４と第２の突片である突片４６の数と形成箇所は、適宜設定すればよい。

本発明は、貫通孔を塞ぐ安全弁を弾性を有する座金によって封口体に固定し、座金が複数の異なる突片を備え、安全弁の機能を損なうことなく、固定性を高めている。

２ コンデンサ
４ 外装ケース
６ コンデンサ素子
８ 封口体
１０ 電極用タブ
１２ 外部端子
１４ 本体部
１６ 封止層
１８ 貫通孔
２０ 安全弁
２２ 座金
２４ 径小部
２６、２８ 凹部
３０ 立壁部
３４ 膜部
３６ 環状部
３８ 切欠部
４０ 気液分離膜
４２ 平坦部
４４、４６ 突片
４８ 透孔
５０ 立壁部

Claims (5)

1. コンデンサ素子を封入した外装ケースを封口するとともに貫通孔と、
   前記貫通孔を塞ぐ安全弁と、
   前記安全弁を前記貫通孔に固定する弾性を有する座金と、
   を備え、前記座金は平面方向に突出して前記貫通孔に当接させる第１の突片と、直角方向に突出した第２の突片を有することを特徴とする封口体。
2. 前記第１および第２の突片は、前記座金に等間隔で備えられることを特徴とする請求項１に記載の封口体。
3. 前記座金は透孔を備え、該透孔の周囲に壁を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の封口体。
4. コンデンサ素子を封入した外装ケースに封口部材を備え、該封口部材に形成された貫通孔を塞ぐ安全弁を備えるコンデンサであって、前記安全弁を請求項１から請求項３の何れかに記載の座金によって前記貫通孔に固定したことを特徴とするコンデンサ。
5. コンデンサ素子を封入した外装ケースを封口部材で封止したコンデンサの製造方法であって、
   前記封口部材に形成した貫通孔に安全弁を配置する工程と、
   前記安全弁を座金によって固定する工程とを有し、
   前記座金を固定する工程が、
   前記座金の直角方向に形成した第２の突片を押圧して前記貫通孔に挿入する工程と、
   前記第２の突片によって、前記座金を固定する位置を一定とする工程と、
   前記前記座金の平面方向に形成した第１の突片によって、前記座金を前記貫通孔に固定する工程と、
   を含むことを特徴するコンデンサの製造方法。
   

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