JP4821298B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は各種電子機器、ハイブリッド自動車や燃料電池車のバックアップ電源用や回生用、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であり、図６において１１はコンデンサ素子であり、このコンデンサ素子１１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１１の両端面（図６において上下面）に露出した集電体の露出部分１１ａ、１１ｂから陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。

１２は上記コンデンサ素子１１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円筒状の金属ケース、１２ａはこの金属ケース１２の内底面に設けられたコンデンサ素子１１の位置決め固定用の突起、１３は上記コンデンサ素子１１の一方の端面に接合されて金属ケース１２の開口部を封止した封口板、１３ａはこの封口板１３に設けられたコンデンサ素子１１の位置決め固定用の突起、１４は絶縁部材、１５は外部接続用の端子、１６は上記コンデンサ素子１１の中心に配設された棒状の芯材、１７は上記封口板１３に設けた電解液注入用の連通孔である。

このように構成された従来のコンデンサは、有底円筒状の金属ケース１２の内底面にコンデンサ素子１１の一方の電極の端面の集電体の露出部分１１ｂを電気的に接合し、かつ上記コンデンサ素子１１の他方の電極の端面の集電体の露出部分１１ａに封口板１３を電気的に接合すると共に、この封口板１３で上記金属ケース１２の開口部を封止してコンデンサを構成したもので、このような構成によって金属ケース１２と封口板１３が集電端子の役割を果たすために大幅な低背化が可能になり、かつ部品点数をより削減することができるというものであった。

また、図７に示すように、このように構成された従来のコンデンサの外部接続用の端子１５を、金属ケース１２の中心軸を基準に相反する方向にずれるように配設することにより、複数のコンデンサを接続する際に上記金属ケース１２の中心軸を境にして両端子１５が密着すると共に、基板１８等の上面に載置した状態でコンデンサが浮いたりすることもなく、精度の良い接続を行って連結することができるようになるため、コンデンサユニットとして車載用のバックアップ電源等に使用されているものであった。

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２０００−３１５６３２号公報

しかしながら上記従来のコンデンサでは、コンデンサ素子１１の一方の電極の端面の集電体の露出部分１１ａを封口板１３に接合し、コンデンサ素子１１の他方の電極の端面の集電体の露出部分１１ｂを金属ケース１２の内底面に接合した構成であるため、例えばコンデンサ素子１１の陽極を封口板１３に接合した場合には、封口板１３は陽極になり、金属ケース１２は陰極になる。

そして、この陽極となった封口板１３と陰極となった金属ケース１２の絶縁は絶縁部材１４によって行われることになるものであるが、この絶縁部材１４を介して絶縁された封口板１３と金属ケース１２の距離が極めて近いため、使用環境によっては結露が発生し、この結露によって封口板１３と金属ケース１２が短絡して金属ケース１２内に蓄積されている電荷を短絡部分で消費してしまうため、コンデンサとして機能しなくなるという課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、どのような使用環境においても陽極と陰極が短絡することがない、耐湿性に優れた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ことにより正負の電極の一端が夫々逆方向に露出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電気的に接続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電気的に接続した上記金属ケースの開口部に配設され、金属ケース開口端のカーリング加工により表面周縁に配設されて圧縮される封口ゴムを介して封止を行う端子板からなるコンデンサにおいて、上記カーリング加工後の金属ケースと端子板間に露呈する封口ゴムの上に前記金属ケースより窪まないように形成された絶縁材を配設することにより、封口ゴムの露呈した部分を被覆した構成にしたものである。

以上のように本発明によるコンデンサは、正負の電極取り出しを行う端子板と金属ケースを絶縁する封口ゴムの露出部分を絶縁材で被覆した構成により、結露が発生した場合でも絶縁材によって端子板と金属ケースの短絡を防止することができるようになるため、耐湿性を大幅に向上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。

（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、２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は同要部の断面図であり、図１と図２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（全て図示せず）巻回する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において上下面）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。

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円筒状の金属ケース、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に嵌め込んで金属ケース２内に挿入されたコンデンサ素子１の一方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接合することにより、機械的かつ電気的に接続するようにしたものである。

３は外周面に上段が小径となる段部が円環状に設けられた端子板、３ａはこの端子板３の内面に設けられた突起、３ｂは端子板３の内面に設けられた凹部、３ｃは端子板３の表面に設けられた外部接続用のネジ部であり、上記突起３ａをコンデンサ素子１の中空部１ａに嵌め込むと共に、コンデンサ素子１の他方の端面を端子板３の凹部３ｂ内でレーザー溶接等の手段によって接合することにより、機械的かつ電気的に接続するようにしたものである。

４は断面が逆Ｌ字形に形成されたリング状の封口ゴムであり、この封口ゴム４は上記端子板３の段部の平面部とこれに繋がる下側外周面に内面が当接すると共に、外周面が上記金属ケース２の内周面に当接するように構成されており、この封口ゴム４の外周面を金属ケース２の外周面の絞り加工（絞り加工部２ｂ）により圧縮すると共に、封口ゴム４の平面部分を金属ケース２の開口端のカーリング加工（カーリング加工部２ｃ）により圧縮することにより封止を行うように構成されたものである。

５は絶縁材であり、この絶縁材５は上記金属ケース２のカーリング加工部２ｃと端子板３の間に露呈した封口ゴム４を被覆するように配設されたものであり、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料により形成されたものであり、金属ケース２と端子板３の間に窪みができないように形成されているものである。

なお、この絶縁材５の具体的な製造方法としては、有機溶媒にＩＩＲ等を分散させた材料を塗布した後、これを乾燥させることによって有機溶媒を蒸発させて形成するようにしたものである。

また、図３は封止構造が異なる他の例を示したものであり、図３において、６は絶縁部材、３は端子板、４は封口ゴム、５は絶縁材であり、この場合も上記図２に示したコンデンサと同様に、絶縁材５は金属ケース２と端子板３の間に窪みができないように形成さ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コンデンサは、正負の電極取り出しを行う端子板３と金属ケース２とを絶縁する封口ゴム４の露出部分を絶縁材５で被覆した構成により、耐湿試験等の過酷な環境下で結露が発生した場合でも、絶縁材５によって端子板３と金属ケース２との短絡を阻止することができるようになるため、耐湿性に優れたコンデンサを実現することができるという格別の効果を奏するものである。

なお、本実施の形態においては、上記絶縁材５として、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料により形成されたものを用いて説明したが、これ以外に、絶縁材が樹脂フィルムを基材とし、この基材の少なくとも片面に、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料層が形成されたもので、かつ、上記樹脂フィルムが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれかからなる構成のものを用いることも可能である。

（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３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絶縁材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は本発明の実施の形態２によるコンデンサの構成を示した要部断面図であり、図４において、２は金属ケース、３は端子板、７は絶縁材を兼ねた封口ゴムであり、この封口ゴム７は上記実施の形態１で図２を用いて説明した封口ゴム４と絶縁材５を一体化した構成のものであり、実施の形態１の絶縁材５と同様の材料により構成されると共に、金属ケース２と端子板３の間に窪みができないように形成されているものである。

また、図５は封止構造が異なる他の例を示したものであり、図５において、２は金属ケース、３は端子板、６は絶縁部材、８は絶縁材を兼ねた封口ゴムであり、この封口ゴム８は上記実施の形態１で図３を用いて説明した封口ゴム４と絶縁材５を一体化した構成のものであり、実施の形態１の絶縁材５と同様の材料により構成されると共に、金属ケース２と端子板３の間に窪みができないように形成さ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コンデンサは、上記実施の形態１によるコンデンサにより得られる効果に加え、封口ゴムと絶縁材を一体化したことによって部品点数の削減と組み立て工数の削減を図ることが可能になり、低コスト化に貢献することができるという格別の効果が得られるものである。

本発明によるコンデンサは、耐湿性に優れるという効果を有し、特に厳しい信頼性が要求される自動車用のコンデンサ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 同要部の断面図 同封止構造が異なる他の例を示した要部断面図 本発明の実施の形態２によるコンデンサの構成を示した要部断面図 同封止構造が異なる他の例を示した要部断面図 従来のコンデンサの構成を示した断面図 従来のコンデンサを複数個連結した状態を示した正面図

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
２ｂ 絞り加工部
２ｃ カーリング加工部
３ 端子板
３ｂ 凹部
３ｃ ネジ部
４、７、８ 封口ゴム
５ 絶縁材
６ 絶縁部材

Claims (5)

1. 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ことにより正負の電極の一端が夫々逆方向に露出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電気的に接続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電気的に接続した上記金属ケースの開口部に配設され、金属ケース開口端のカーリング加工により表面周縁に配設されて圧縮される封口ゴムを介して封止を行う端子板からなるコンデンサにおいて、上記カーリング加工後の金属ケースと端子板間に露呈する封口ゴムの上に前記金属ケースより窪まないように形成された絶縁材を配設することにより、封口ゴムの露呈した部分を被覆したコンデンサ。
2. 前記金属ケースより窪まないように形成された絶縁材が、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料により形成されたものである請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記金属ケースより窪まないように形成された絶縁材が樹脂フィルムを基材とし、この基材の少なくとも片面に、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のいずれかと、脂環族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、テルペン系樹脂のいずれかからなる混合材料層が形成されたものである請求項１に記載のコンデンサ。
4. 前記金属ケースより窪まないように形成された絶縁材の基材としての樹脂フィルムが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のいずれかからなるものである請求項３に記載のコンデンサ。
5. 前記金属ケースより窪まないように形成された絶縁材に代えて、封口ゴムに絶縁部を一体で設けて前記金属ケースより窪まないように形成した請求項１に記載のコンデンサ。

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