JP4613732B2

JP4613732B2 - コンデンサ

Info

Publication number: JP4613732B2
Application number: JP2005215349A
Authority: JP
Inventors: 照久三浦; 浩二上岡; 基浩坂田; 秀樹島本
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: JP2007035817A

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５はこの種の従来のコンデンサの構成を示した断面図、図６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５と図６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５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６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開口部側の周面に設けた有底筒状に形成されると共に、底面側の周面に内部と外部を連通する孔を設けたゴム製の弾性部材と、この弾性部材に設けた孔を塞ぐように弾性部材の底面側の周面に密接されたリング状のガス透過性シートと、このガス透過性シートの外表面に密接されたリング状のゴム製の弁体により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有底筒状の弁体の周面に設けた孔を塞ぐように接合し、この弁体が端子板の孔に密着するようにした構成により、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）〜（ｃ）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、装着前の組み立て断面図、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である。６はゴム等の弾性を有した材料からなる有底筒状の弾性部材、６ａは上記端子板５に設けた孔５ａに嵌まり込むように弾性部材６の周面に設けた係合部、６ｂはこの弾性部材６の内部と外部を連通するように底面側の周面に設けた孔であり、本実施の形態においてはこの弾性部材６の材料としてエチレンプロピレンターポリマー（以下、ＥＰＴという）を用いたものである。７は上記弾性部材６の底面側の周面に設けた孔６ａを塞ぐように接合されたリング状の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はゴム等の弾性を有した材料からなり、上記ガス透過性シート７の外表面に密接されたリング状の弁体であり、本実施の形態においては弁体８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、ＥＰＴ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、有底筒状に形成された弾性部材６の底面側の周面に設けられた孔を塞ぐようにリング状のガス透過性シート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の外表面にリング状の弁体８を密接した状態で、これらを端子板５に設けた孔５ａ内に圧入し、弾性部材６の係合部６ａを端子板５の孔５ａに嵌め込むことにより弁体８が圧縮状態で保持されて、図３（ｃ）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、弾性部材６とガス透過性シート７が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を透過して弁体８との界面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弾性部材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）〜（ｃ）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、装着前の組み立て断面図、装着後の組み立て断面図であり、図４において、９は有底筒状の金属部材、９ａはこの金属部材９の底面側の周面に設けた金属部材９の内部と外部を連通する孔である。７は上記金属部材９の底面側の周面に設けた孔９ａを塞ぐように接合されたリング状のガス透過性シートである。

１０はゴム等の弾性を有した材料からなり、上記ガス透過性シート７を含む金属部材９の外表面に密接されたリング状の弁体、１０ａはこの弁体１０の周面の一部に設けられた鍔部、１０ｂは上記金属部材９の開口端と当接する係止部であり、本実施の形態においては弁体１０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、ＥＰＴ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、有底筒状に形成された金属部材９の底面側の周面に設けた孔９ａを塞ぐようにリング状のガス透過性シート７を接合し、このガス透過性シート７を含む金属部材９の外表面に筒状の弁体１０を密接し、これを端子板５に設けた孔５ａ内に圧入して嵌め込むことにより弁体１０が圧縮状態で保持されて、図４（ｃ）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、弁体１０を剛体である端子板５と金属部材９で挟み込むような構成にしたことにより、弁体１０の動作圧力をより安定させる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）同装着前の組み立て断面図、（ｃ）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）同装着前の組み立て断面図、（ｃ）同装着後の組み立て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端子板
３ｂ接合部
３ｃ陽極端子
３ｄ、５ａ電解液注入用の孔
４絶縁部材
６弾性部材
６ａ係合部
６ｂ、９ａ孔
７ガス透過性シート
８、１０弁体
９金属部材
１０ａ鍔部
１０ｂ係止部

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開口部側の周面に設けた有底筒状に形成されると共に、底面側の周面に内部と外部を連通する孔を設けたゴム製の弾性部材と、この弾性部材に設けた孔を塞ぐように弾性部材の底面側の周面に密接されたリング状のガス透過性シートと、このガス透過性シートの外表面に密接されたリング状のゴム製の弁体により構成されたものであるコンデンサ。
圧力調整弁が、周面の一部に内部と外部を連通する孔を設けた有底筒状の金属部材と、この金属部材に設けられた孔を塞ぐように金属部材の周面に密接されたリング状のガス透過性シートと、このガス透過性シートの外表面に密接されて端子板の孔に圧入されると共に、端子板の孔の上面に当接する鍔部を設けたリング状のゴム製の弁体により構成されたものである請求項１に記載のコンデンサ。