WO2008047597A1 - Condenser - Google Patents

Description

明 細 書 技術分野

[0001] 本発明は、動作圧の安定した圧力調整弁を用い安全性に優れたコンデンサに関 する。

背景技術

[0002] 図 8は従来のコンデンサの断面図、図 9は同コンデンサに設けられた圧力調整弁 2 3の構成を示す断面図である。このコンデンサは、中空部 20Aが形成されたコンデン サ素子 20を有する。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 電極層が形成された一対の陽極、陰極と、それらの間に介在させたセパレータ（いず れも図示せず）で構成されている。陽極、陰極は互いに逆方向（図 8における上下方 向）に位置をずらして巻回されている。コンデンサ素子 20の両端面（図 8における上 下端)から、陽極と陰極とがそれぞれ電気的に引き出されている。

[0003] アルミニウムなどの金属製の有底円筒状のケース 21はコンデンサ素子 20を図示し ない電解液と共に収容している。外部接続用の陰極端子 21Aはケース 21の外底面 に一体に設けられている。突起 21Bは中空部 20A内に嵌まり込むように、ケース 21 の内底面に一体に設けられている。突起 21Bを中空部 20A内に嵌め込んだ後、ケ ース 21内に挿入されたコンデンサ素子 20の陰極側の端面力 レーザー溶接等によ つてケース 21の内底面に機械的かつ電気的に接合されている。

[0004] アルミニウム製の封口板 22の外面側には、外部接続用の陽極端子 22Aがー体に 設けられている。突起 22Bは中空部 20A内に嵌まり込んでいる。孔 22Cは電解液を 注入するために設けられている。圧力調整弁 23は孔 22Cを塞ぐように設けられてい る。コンデンサ素子 20の陽極側の端面は、封口板 22の内面にレーザー溶接等によ つて機械的かつ電気的に接合されている。またケース 21は、封口板 22の周縁上で ケース 21の開口部を巻き込むように加工（カーリング加工）することによって封止され ている。

[0005] 圧力調整弁 23は図 9に示すように、ガス透過性部材 24と閉塞体 25とキャップ 26と で構成されている。ガス透過性部材 24と閉塞体 25とは孔 22C上に配設されている。 金属製のキャップ 26には外部と連通する孔 26Aが設けられている。キャップ 26はこ れらを覆うように固定され、閉塞体 25が孔 26Aを常時閉塞する方向に閉塞体 25を押 している。封口板 22には、孔 22Cの周囲を囲うように円環状の凸部 22Dが設けられ ている。キャップ 26は、凸部 22Dをカシメ加工等により変形させてキャップ 26に押し 当てることにより固定されている。

[0006] 圧力調整弁 23は、コンデンサの内圧が所定の圧力以上になるとコンデンサ内部で 発生したガスを外部に逃がす。これによりコンデンサ内部の圧力の上昇を防ぐ。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。すなわち圧力調整弁 23は自己復帰型である。そのため、コンデンサ内部の ガス発生によって内圧が上昇してもコンデンサの外観に異常をきたすことはなぐそ の特性を維持することができる。

[0007] また、圧力調整弁 23はガス透過性部材 24を含む。ガス透過性部材 24は電解液の 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で構成され ている。ガス透過性部材 24を封口板 22の孔 22C周囲に密着させることにより、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い。また圧力調整 弁 23を介してコンデンサ外部へ電解液が漏れることが防止できる。このようなコンデ ンサは例えば、特許文献 1に開示されて!/、る。

[0008] このように従来のコンデンサでは、電解液を注入するための孔 22Cに圧力調整弁 2 3が装着されている。これにより電解液の漏出が防止できる。し力、しながら、圧力調整 弁 23はコンデンサを組み立て、孔 22Cから電解液を注入した後、孔 22C上に各部 材を直接組み込むことにより装着される。そのため、圧力調整弁 23の組み立て精度 のばらつきが、そのまま圧力調整弁 23の動作ばらつきに繋がる。特に、閉塞体 25の 圧縮量が圧力調整弁 23の動作圧に直結するため、圧力調整弁 23の動作圧にばら つきが発生し易い。

特許文献 1：特開 2004— 134632号公報

発明の開示

[0009] 本発明は動作圧の安定した圧力調整弁を用いたコンデンサである。本発明のコン デンサはコンデンサ素子と、電解液と、ケースと、端子板と、フィルタと、弁体と、キヤッ プとを有する。コンデンサ素子は、正極と、正極に対向する負極と、正極と負極との間 に介在するセパレータとを有する。電解液はコンデンサ素子に含浸されている。開口 部を有するケースはコンデンサ素子と電解液とを収容している。第 1孔が形成された 端子板はケースの開口部を封止する。フィルタは第 1孔を塞ぐように設けられ、電解 液の透過を防ぐガス透過性シートで構成されて!/、る。弾性材料で構成された弁体は 、筒部と底部とを有し、底部がフィルタを覆うように配置されている。第 2孔が形成され たキャップは端子板に固定され、弁体を覆って端子板に対して弁体を圧縮状態で保 持する。弁体とフィルタとは離れて設けられている。フィルタと弁体とキャップは圧力 調整弁を構成している。この圧力調整弁を用いたコンデンサは、広い圧縮率範囲で 動作圧が一定となり、繰り返し動作が可能となるので、これを用いたコンデンサでは 信頼性および安全性を向上することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は本発明の実施の形態 1によるコンデンサの断面図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1によるコンデンサの圧力調整弁の断面図である。

[図 3]図 3は図 2に示す圧力調整弁の弁体の斜視図である。

[図 4A]図 4Aは本発明の実施の形態 1による圧力調整弁の他の弁体の断面図である

[図 4B]図 4Bは本発明の実施の形態 1による圧力調整弁のさらに他の弁体の断面図 である。

[図 4C]図 4Cは本発明の実施の形態 1による圧力調整弁のさらに他の弁体の断面図 である。

[図 5]図 5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断面 図である。

[図 6]図 6は図 5に示す圧力調整弁の分解断面図である。

[図 7]図 7は図 5に示す圧力調整弁のフィルタユニットの分解断面図である。

[図 8]図 8は従来のコンデンサの断面図である。

[図 9]図 9は従来のコンデンサの圧力調整弁の断面図である。 符号の説明

1 コンデンサ素子

3 ケース

4 端子板

4A 貫通孔 (第 1孔） 4B 凸部

4D 突起

5 圧力調整弁

6 フイノレタ

6A 接着材

7 弁体

71 , 71B, 71C, 71D 筒部

7A, 7B, 7C, 7D 上面部

72, 7E 底部

8 キャップ

8A 通気孔（第 2孔）

8B 鍔部

8C 切り起こし部

8D 筒部

9 絶縁部材

12 押さえゴム

12B 平面部

12C, 16B 壁部

16 ヮッシャ（第 1ヮッシャ）

16A, 18A, 12 A 孑し

17 弁ユニット

18 ヮッシャ（第 2ヮッシャ）

19 フィルタユニット 発明を実施するための最良の形態

[0012] (実施の形態 1)

図 1は本発明の実施の形態 1によるコンデンサの断面図である。このコンデンサは、 コンデンサ素子 1と、金属製のケース 3と、端子板 4と、圧力調整弁 5とを有する。

[0013] 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が形成された 一対の陽極、陰極と、それらの間に介在させたセパレータ（いずれも図示せず）で構 成されている。陽極、陰極は互いに逆方向（図 1における上下方向）に位置をずらし て巻回されている。コンデンサ素子 1の両端面（図 1における上下端)から、陽極と陰 極とがそれぞれ電気的に弓 Iき出されて!/、る。

[0014] アルミニウムなどの金属製の有底円筒状のケース 3は開口部を有し、コンデンサ素 子 1を図示しない電解液と共に収容している。電解液はコンデンサ素子 1に含浸して いる。ケース 3内に挿入されたコンデンサ素子 1の陰極側の端面は、レーザー溶接等 の方法によってケース 3の内底面に機械的、かつ電気的に接合されている。この構 成によりケース 3はコンデンサ素子 1の陰極側の引き出し電極を兼ねている。

[0015] アルミニウムなどの金属製の端子板 4には、電解液の注入に用いられる第 1孔であ る貫通孔 4Aが設けられている。コンデンサ素子 1の陽極側の端面は、端子板 4の内 面にレーザー溶接等で機械的、かつ電気的に接合されている。ケース 3は、端子板 4 の周縁とケース 3の開口部に絶縁部材 9を介在させ、ケース 3の開口部を巻き込むよ うにカーリングなどの加工をすることによって封止されている。すなわち、端子板 4は ケース 3の開口部を封止している。端子板 4は陽極側の引き出し電極となる。

[0016] このように構成された端子板 4の貫通孔 4A上に圧力調整弁 5が設けられている。電 解液の反応などでガスが発生し内圧が異常に上昇したときなどは圧力調整弁 5を通 じて圧力を角早放すること力 Sでさる。

[0017] 図 2は圧力調整弁 5の断面図、図 3は弁体 7の斜視図である。圧力調整弁 5は、フィ ルタ 6と、弁体 7と、キャップ 8とで構成されている。

[0018] フィルタ 6はガス透過性のシートからなる。フィルタ 6は端子板 4の下方で発生したガ スなどを透過させ、かつ電解液の透過を防ぐ物性を有する。このようなシートとしてた とえばポリテトラフルォロエチレンの多孔質フィルムが利用できる。フィルタ 6は、端子 板 4に設けられて!/、る貫通孔 4Aの下面側（ケース 3の内側）で、接着などで端子板 4 に固定されている。あるいはフィルタ 6は、端子板 4との間に変性ポリプロピレン（図示 せず）を配置し、熱融着することにより固定してもよい。

[0019] ブチルゴムなどの弾性材料で形成された弁体 7は、その中心軸が貫通孔 4Aの中 心軸とほぼ一致するように配置されている。金属製のキャップ 8には外部と連通して いる第 2孔である通気孔 8Aが設けられている。弁体 7は貫通孔 4Aを塞ぐように配置 されている。すなわち、弁体 7はフィルタ 6を覆うように、かつフィルタ 6と離れて設けら れている。ステンレスなどの金属で形成されたキャップ 8は弁体 7を覆い、弁体 7を圧 縮状態で保持している。キャップ 8は端子板 4上に設けられた凸部 4Bで固定されて いる。

[0020] このような構成において、図 1に示すケース 3の内圧が異常に上昇すると、弁体 7が 上方へ押し上げられ、フィルタ 6を通過したガスのみが貫通孔 4Aを通って通気孔 8A 力、ら外へ放出される。そのため、ケース 3内の電解液が漏出することなぐ圧力調整 弁 5を通じて圧力を解放することができる。

[0021] この構成では弁体 7とフィルタ 6とが離れて設けられている。金属製の端子板 4はフ ィルタ 6に比べて硬ぐまた寸法精度も高い。そのため弁体 7の圧縮量のばらつきが 低減され、圧力調整弁 5の動作圧のばらつきも減少する。したがって、ケース 3内で 異常に圧力が上昇しても電解液の漏出のない、安全性の高いコンデンサを安定して 作製すること力でさる。

[0022] また弁体 7は図 2、図 3に示すように筒部 71と底部 72とを有する有底筒状である。そ して底部 72がフィルタ 6を覆うように配置されている。弁体 7はキャップ 8によって押さ えつけられることによって筒部 71がわずかに座屈したような形で貫通孔 4Aを塞いで いる。弁体 7の上面部 7Aは底面と略平行になっている。弁体 7が押さえつけられて座 屈していれば、多少圧縮量が変化しても上下方向の応力は変化しない。そのため、 圧力調整弁 5の動作圧も安定する。

[0023] 次に弁体 7のさらに好ましい形状について説明する。図 4A〜図 4Cは弁体 7のより 好ましレ、形状を示す断面図である。

[0024] 図 4Aに示す弁体 7の筒部 71Bはキャップ 8と接する部分に上面部 7Bを有する。上 面部 7Bは筒部 71Bの中心から外側に向かって高さが徐々に低くなつていくいわゆる テーパ状をなしている。このようにすることによって、上面側からキャップ 8によって押 さえつけられると、弁体 7の壁面は内側に座屈を誘発する。

[0025] また、図 4Bに示す弁体 7の筒部 71Cはキャップ 8と接する部分に上面部 7Cを有す る。上面部 7Cは図 4Aとは逆に円筒の中心から外側に向かって高さが徐々に高くな つているテーパ状をなしている。このようにすることによって、上面側からキャップ 8に よって押さえつけられると、弁体 7の壁面は外側に座屈を誘発する。

[0026] さらに、図 4Cに示す弁体 7の筒部 71Dはキャップ 8と接する部分に上面部 7Dを有 する。底部 7Eの直径は上面部 7Dの直径 (外径）より小さぐすり鉢状をなすように筒 部 71Dが形成されている。このようにすることによって、弁体 7の壁面は下方へたわむ ように座屈する。

[0027] このいずれかの弁体 7を用いることによって弁体 7の座屈の状態を制御することがで きる。すなわち弁体 7の圧縮量が多少変化しても、上下方向の応力を安定させること が可能となる。そのため圧力調整弁 5の動作圧を安定させることができる。

[0028] (実施の形態 2)

図 5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断面図、 図 6は図 5に示す圧力調整弁の分解断面図である。本実施の形態によるコンデンサ は実施の形態 1による圧力調整弁 5とは異なる構造の圧力調整弁 5と端子板 4を有す る。これ以外の基本的な構成は実施の形態 1と同様なので、圧力調整弁 5と端子板 4 に関してのみ説明し、それ以外の構成部品の説明を省略する。また実施の形態 1と 同様の構成をなすものには同じ符号を付し、詳細な説明を省略する場合がある。

[0029] 本実施の形態における圧力調整弁 5は、弁ユニット 17とフィルタユニット 19と押さえ ゴム 12とで構成されている。まず弁ユニット 17について説明する。弁ユニット 17は、 弁体 7と、キャップ 8と、第 1ヮッシャであるヮッシャ 16とを有する。

[0030] 弁体 7は実施の形態 1と同様にブチルゴムからなり、有底円筒状に形成されている 。有底円筒状のキャップ 8の開口端には鍔部 8Bが設けられている。ヮッシャ 16はァ ルミ二ゥムで形成され、その中央部には孔 16Aが設けられている。またヮッシャ 16の 上面周縁には円環状の壁部 16Bがー体で設けられている。 [0031] 弁ユニット 17は、ヮッシャ 16に弁体 7を載置し、ヮッシャ 16をキャップ 8に圧入するこ とにより組み立てられる。このとき弁体 7は圧縮された状態で保持される。なお、ヮッシ ャ 16をキャップ 8へ圧入するためには、図示しない治具を用いる。これにより、圧入寸 法を精度よく管理することができる。またヮッシャ 16に壁部 16Bを設けることによって 弁体 7をキャップ 8に対し精度よく位置決めすることができる。

[0032] なお、キャップ 8の筒部 8Dの少なくとも一部に切り欠きを設け、この切り欠きをキヤッ プ 8の内部に突出するように加工して切り起こし部 8Cを設けることが好ましい。切り起 こし部 8Cを設けることにより、キャップ 8にヮッシャ 16を圧入する際に、ステンレス製の キャップ 8に設けた切り起こし部 8Cがアルミニウム製のヮッシャ 16に喰い込む。これ により、圧入の結合強度がより高まる。

[0033] 次にフィルタユニット 19について説明する。円形のフィルタユニット 19は、フィルタ 6 と、接着材 6Aと、第 2ヮッシャであるヮッシャ 18とを有する。

[0034] アルミニウム製のヮッシャ 18は中央部に孔 18Aを有する。フィルタ 6は実施の形態 1 と同様の材料である。接着材 6Aもまた実施の形態 1で説明したように、たとえばフィ ルム状の変性ポリプロピレン（以下、変性 PP)力もなる。フィルタ 6とヮッシャ 18とは接 着材 6Aを用いて熱融着することによって接合されている。フィルタユニット 19は端子 板 4に設けられた電解液注入用の貫通孔 4Aの上部に配設されている。

[0035] なお、図 7はフィルタユニット 19の分解断面図であり、ヮッシャ 18とフィルタ 6とを、変 性 PPからなる接着材 6Aを用いて接合する方法を示して!/、る。

[0036] まずヮッシャ 18とフイノレタ 6との間に、接着材 6Aを配置して重ねる。そして 140〜20 0°Cの温度で 10秒間程度加熱し、 lkgf/cm²の圧力でプレス加工する。このようにし て、溶融した接着材 6Aがフィルタ 6に均一に染み込んでアンカー効果によりフィルタ 6がヮッシャ 18に接合される。

[0037] 円筒状のブチルゴム製の押さえゴム 12は中央部に孔 12Aが設けられた平面部 12 Bと、平面部 12Bの周囲に設けられた壁部 12Cとを有する。

[0038] 以上のように構成された弁ユニット 17、フィルタユニット 19、押さえゴム 12を用いて 圧力調整弁 5を端子板 4の上に組み立てる手順を説明する。まずフィルタユニット 19 を端子板 4に設けられた貫通孔 4Aの上側（外側）に配置する。そしてフィルタユニット 19を覆うように押さえゴム 12を被せる。このとき、壁部 12Cがフィルタユニット 19を囲 むように押さえゴム 12を配置する。さらに押さえゴム 12の上に弁ユニット 17を配設す る。そして端子板 4に設けられた突起 4Dをカシメ加工することによって、突起 4Dをキ ヤップ 8の鍔部 8Bに圧接する。これによりキャップ 8と端子板 4とを機械的に結合する 。このとき、押さえゴム 12を圧縮状態で保持するようにかしめる。これにより押さえゴム 12はヮッシャ 16の下面に密着するとともにフィルタユニット 19に接合されたフィルタ 6 を押圧する。このように、本実施の形態による圧力調整弁 5では、弁体 7が弁ユニット 17に、フィルタ 6がフィルタユニット 19にそれぞれ別個に組み込まれて!/、る。

[0039] 弁体 7を配設したキャップ 8にヮッシャ 16を圧入することによって、弁体 7を圧縮状態 で保持した弁ユニット 17が組み立てられる。そのため、弁ユニット 17としての組み立 て精度が向上し、弁体 7の圧縮量ばらつきが減少する。すなわち、本実施の形態によ る圧力調整弁 5でもまた、弁体 7とフィルタ 6とが離れて設けられている。また有底筒 状の弁体 7を用いることにより実施の形態 1と同様の効果が得られる。これらにより、圧 力調整弁 5としての動作ばらつきが減少する。また、弁ユニット 17単体で圧力調整弁 5としての動作確認を行うことも可能になる。なお、図 4A〜図 4Cに示す弁体 7を用い れば実施の形態 1と同様の効果が得られるためさらに好ましい。

[0040] なお、実施の形態 1、 2では、ケース 3と端子板 4がそれぞれコンデンサ素子 1の電 極の引き出し電極を兼ねている。これ以外に、コンデンサ素子 1からリード線などを用 いて引き出し電極を設けてもよい。

[0041] また、弁体 7をエチレンプロピレンゴムで形成すれば、耐油性、耐薬品性なども向上 するため好ましい。さらにイソプレンイソプチレンゴムで形成すれば、上記の効果に加 え、耐水性も向上するためさらに好ましい。

産業上の利用可能性

[0042] 本発明による圧力調整弁を用いたコンデンサでは、圧力調整弁の動作圧ばらつき が減少するため、動作圧の信頼性が向上する。この結果、これを用いたコンデンサの 信頼性も向上する。このようなコンデンサは、各種電子機器や、大電流における高信 頼性などが要求される自動車のシステム、たとえばノ、イブリツド自動車の回生用、ある V、は電力貯蔵用等に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 正極と、前記正極に対向する負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレ 一タとを有するコンデンサ素子と、

前記コンデンサ素子に含浸された電解液と、

前記コンデンサ素子と前記電解液とを収容し、開口部を有するケースと、 第 1孔が形成され、前記ケースの前記開口部を封止する端子板と、

前記第 1孔を塞ぐように設けられ、前記電解液の透過を防ぐガス透過性シートで構成 されたフィルタと、

筒部と底部とを有し、前記底部が前記フィルタを覆うように配置され、弾性材料で構 成された弁体と、

前記端子板に固定されて前記弁体を覆って前記端子板に対して前記弁体を圧縮状 態で保持するとともに、第 2孔が形成されたキャップと、を備え、

前記弁体と前記フィルタとが離れて設けられた、

コンデンサ。

[2] 前記フィルタは、前記ケースの内側で前記端子板に固定され、

前記弁体は前記第 1孔に直接接している、

請求項 1記載のコンデンサ。

[3] 前記端子板と前記フィルタとが熱融着した変性ポリプロピレンで接合されて!/、る、 請求項 2記載のコンデンサ。

[4] 前記弁体の前記筒部は、前記キャップと接する部分に、前記筒部の中心から外側に 向かって高さが徐々に低くなつていぐまたは高さが徐々に高くなつていくテーパ状 の面を有する、

請求項 1記載のコンデンサ。

[5] 前記弁体の前記底部の直径は、前記筒部の前記キャップと接する部分の直径より小 さい、

請求項 1記載のコンデンサ。

[6] 前記弁体はエチレンプロピレンゴム、イソプレンイソプチレンゴムのいずれかで構成さ れた、 請求項 1記載のコンデンサ。

[7] 前記コンデンサは、前記キャップの開口部に圧入され、前記キャップとともに前記弁 体を圧縮状態で保持するリング状の第 1ヮッシャと、前記フィルタが接合されたリング 状の第 2ヮッシャとをさらに有し、

前記キャップと前記弁体と前記第 1ヮッシャは、弁ユニットを構成し、

前記フィルタと前記第 2ヮッシャは、前記ケースの外側で前記第 1孔を塞ぐように配置 されたフィルタユニットを構成し、

前記フィルタユニットを前記フィルタの上から覆うと共に、前記フィルタユニットと前記 第 1ヮッシャとの間で圧縮された保持された押さえゴムをさらに有する、

請求項 1記載のコンデンサ。

[8] 第 1ヮッシャの上面周縁に円環状の壁部が設けられた、

請求項 7に記載のコンデンサ。

[9] 前記キャップは筒部を有し、前記筒部の少なくとも一部に、前記キャップの内側に突 出する切り起こし部が設けられた、

請求項 7記載のコンデンサ。

[10] 前記第 2ヮッシャと前記フィルタとが熱融着した変性ポリプロピレンで接合されている、 請求項 7記載のコンデンサ。

[11] 前記フィルタはポリテトラフルォロエチレンの多孔質フィルムである、

請求項 1記載のコンデンサ。