(57)【要約】【課題】電解コンデンサの電気的特性に悪影響を与えることなく、金属ケース内へのコンデンサ素子の強固な固定を可能とした電解コンデンサを提供することを目的としている。【解決手段】陽極内部端子を備えた陽極箔と、陰極内部端子を備えた陰極箔とを、セパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子に駆動用電解液とともに金属ケースに収納し、金属ケースの側面を加締めてコンデンサ素子を押圧して固定した電解コンデンサにおいて、  前記コンデンサ素子と金属ケースの加締めとの間には、前記金属ケースの側面を加締めた際にコンデンサ素子の変形を緩和可能な総厚みとなるようにコンデンサ素子の外周にテープ材を複数周巻き付けたことを特徴とする。 【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極内部端子を備えた陽極箔と、陰極内部端子を備えた陰極箔とを、セパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子に駆動用電解液とともに金属ケースに収納し、金属ケースの側面を加締めてコンデンサ素子を押圧して固定した電解コンデンサにおいて、
前記コンデンサ素子と金属ケースの加締めとの間には、前記金属ケースの側面を加締めた際にコンデンサ素子の変形を緩和可能な総厚みとなるようにコンデンサ素子の外周にテープ材が複数周巻き付けられた電解コンデンサ。
【請求項２】
前記テープ材は、コンデンサ素子を巻止める巻止めテープである請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
前記テープ材は、複数周巻回されて、その厚みが２００〜６００μｍとした請求項１又は２に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
前記金属ケースの側面の加締めが複数なされている請求項１ないし３いずれかに記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
前記陰極箔は、コンデンサ素子の最外周に陽極箔の巻き終わり端よりも短く巻回された請求項１ないし４いずれかに記載の電解コンデンサ。
【請求項６】
前記陽極箔の巻き終わり端に形成されたカットバリをコンデンサ素子の外周側方向に向かせた請求項５に記載の電解コンデンサ。
【請求項７】
前記陽極箔の巻き終わり端とそれに対抗する陰極箔との間に絶縁シートを介在させた請求項５に記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアルミ電解コンデンサは、アルミニウム等の弁作用金属からなるエッチング箔に化成皮膜を形成した陽極箔と、アルミニウム等の弁作用金属のエッチング箔からなる陰極箔とを絶縁紙等のセパレータを介して巻回又は積層してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸するとともに有底筒状の金属ケースに収納し、金属ケースの開口部を封口体によって封止して電解コンデンサを構成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの電解コンデンサでは、従来から金属ケース内でのコンデンサ素子の固定を行う手法として、金属ケース内に熱可塑性の樹脂やエポキシ樹脂等の固定剤を充填して、コンデンサ素子を金属ケース内に固定するものが開示されている。
【０００４】
また、図６に示すように、金属ケース２の側面を加締めて、凸部６を形成し、この凸部６によってコンデンサ素子１の外周面より押圧し、コンデンサ素子１を金属ケース２内に固定するものが開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−３０９８１号公報
【０００５】
ところで、近年電解コンデンサを車載用途に使用される傾向にあり、この車載用途では、激しい振動を継続的に受け、電解コンデンサに加わる振動ストレスとしては数十Ｇ以上であり、さらに厳しい環境では数百Ｇ以上であるため、金属ケース内でのコンデンサ素子の強固な固定が必要となる。
【０００６】
従来の固定剤によるコンデンサ素子の固定では、コンデンサ素子の固定を強固に行うには、金属ケース内に充填する固定剤の量を多くしなければならず、電解コンデンサの使用時に内圧上昇した場合の許容空間となる金属ケース内での空間が小さくなるため、圧力弁等の安全装置が作動しやすくなり、電解コンデンサの寿命を短くしてしまう問題があった。
【０００７】
また、図４に示すように、金属ケース３の側面を加締めてコンデンサ素子１を固定する場合、コンデンサ素子１の固定を強固に行うには、金属ケース３の側面の加締めて形成した凸部６の大きくするなどコンデンサ素子１への押圧力を大きくしなければならず、コンデンサ素子１を構成する電極箔に機械的ストレスが加わり、漏れ電流等の電気的特性に悪影響を与える場合がある。
【０００８】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、電解コンデンサの電気的特性に悪影響を与えることなく、金属ケース内へのコンデンサ素子の強固な固定を可能とした電解コンデンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決した本発明の電解コンデンサは、
陽極内部端子を備えた陽極箔と、陰極内部端子を備えた陰極箔とを、セパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子に駆動用電解液とともに金属ケースに収納し、金属ケースの側面を加締めてコンデンサ素子を押圧して固定した電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子と金属ケースの加締めとの間には、前記金属ケースの側面を加締めた際にコンデンサ素子の変形を緩和可能な総厚みとなるようにコンデンサ素子の外周にテープ材が複数周巻き付けられたことを特徴としている。
【００１０】
これによると、金属ケースの側面の加締め時に、コンデンサ素子の変形を緩和可能な総厚みとなるように、テープ材がコンデンサ素子の外周に複数周巻回されているため、コンデンサ素子の固定を強固にするため、金属ケースの側面の加締め深さを大きくした場合であっても、前記テープ材がコンデンサ素子へ加わる応力を緩和し、電解コンデンサの電気的特性が悪化することがなく、金属ケース内でのコンデンサ素子の固定を強固に行うことができる。
【００１１】
またこのテープ材は、従来の様に固定剤の充填量等の制御にくらべ、コンデンサ素子の外周に巻回配置することで、容易に取り付けることが可能であとともに、コンデンサ素子の外周への巻回数を変更することで、コンデンサ素子と金属ケースとの隙間の大きさにかかわらず、テープ材を所望の総厚みとすることが容易にできる。このテープ材としては、コンデンサ素子を巻止める巻止めテープを用いることができる。また材質としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、エチレンプロピレンターポリマー、ポリエチレンナフタレートを用いることができる。
また、前記テープ材は、複数周巻回されて、その厚みが２００〜６００μｍとすることで、金属ケースの側面の加締め寸法を大きくしても、コンデンサ素子に加わる機械的ストレスを軽減して固定することができるため、車載用途として用いられる場合に加わる数百Ｇ以上の振動ストレスに耐えることができる。
【００１２】
また、前記金属ケースの側面の加締めを複数箇所で行うことで、金属ケース内でのコンデンサ素子の固定を更に強固に行うことができる。
【００１３】
また、前記陰極箔は、コンデンサ素子の最外周に陽極箔の巻き終わり端よりも短く巻回されることが好ましい。これは、本願発明者等が金属ケースの側面を加締めた際に、陽極箔の巻き終わり端とそれに対抗する陰極箔との間でショートが発生しやすいことをつきとめ、陽極箔の巻き終わり端のコンデンサ素子外周側の陰極箔を、陽極箔に対抗させないように短く巻回することで、ショートの発生確率を低減することができる。
【００１４】
また、前記陽極箔の巻き終わり端に形成されたカットバリをコンデンサ素子の外周側方向に向かせると、陽極箔の巻き終わり端のコンデンサ素子外周側には、陰極箔は陽極箔の巻き終わり端より短く巻回されているため、陰極箔は存在せず、ショートは生じない。
【００１５】
さらには、前記陽極箔の巻き終わり端とそれに対抗する陰極箔との間に絶縁シートを介在させると、ショートが確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電解コンデンサの電気的特性に悪影響を与えることなく、金属ケース内へのコンデンサ素子の固定を強固に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について図を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施例の電解コンデンサの製造工程を示す斜視図である。図２は、本発明の実施例の電解コンデンサの製造工程を示す断面図である。図３は、本発明の実施例の電解コンデンサの製造工程を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施例の電解コンデンサにおいて、陽極箔は、エッチング処理し化成皮膜を形成したアルミニウム箔からなり、陰極箔はエッチング処理したアルミニウム箔からなり、任意に化成皮膜が形成される。この両電極箔には、アルミニウム等からなる細長い箔状の内部タブ端子や丸棒部及び偏平部及び該丸棒部に接続したリード部からなるリード端子等の電極内部端子がステッチ法やコールドウェルド法により接続される。前記陽極箔及び陰極箔の間に、マニラ紙やクラフト紙等の絶縁紙、不織布又はそれらの混抄紙などの絶縁部材から構成されるセパレータを介して巻回又は積層し、巻回端部または積層端部をほどけないように巻止めテープ２にて固定することで、コンデンサ素子１が形成される。このコンデンサ素子１は、アルミニウムからなる有底筒状の金属ケース３内に駆動用電解液とともに収納され、該金属ケース３の開口端には、弾性ゴム等からなる封口部材４が配置され、前記開口端をカーリング処理にて加締めて電解コンデンサを封止している。
【００１９】
ここで、前記コンデンサ素子１の巻止めテープ２について詳細に述べる。この巻止めテープ２は、コンデンサ素子１の外周に複数周巻回されることで、所定の厚みをないしている。この巻止めテープ２の総厚みは、後述する金属ケース３の側面を加締めて凸部６を形成した際に、コンデンサ素子１に加わる応力を緩和可能な厚みであり、その総厚みは、２００〜６００μｍの範囲としている。特には、３００〜５００μｍが好ましい。後述する金属ケース３の側面の加締めて形成された凸部６による応力は、加締め深さ寸法を大きくするほど強くなり、車載用途で用いられる際にコンデンサ素子１に加わる数百Ｇ以上の振動に対応する加締め深さとした場合には、コンデンサ素子１に凸部６による電極箔の電気的特性の劣化を起こさない様にコンデンサ素子１への応力を緩和させるには、上記の様な巻止めテープ２の総厚みが必須となる。本実施例では、巻止めテープ２として、厚さ約５０μｍのポリフェニレンサルファイドを用い、４から１２周巻回している。
なお、本実施例では、テープ材として、巻止めテープ２を用いており、この材質は、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、エチレンプロピレンターポリマー、ポリエチレンナフタレート等の樹脂テープやゴムテープ、絶縁性の電解紙等から構成することができる。このテープ材として、巻止めテープ２を代用することで、既存の設備を利用することが可能となり、製造工程が簡略化される。またテープ材を用いることで、コンデンサ素子１の外周に巻回することで、コンデンサ素子１に密着させて強度の高い緩和部材とすることができるとともに、コンデンサ素子１と金属ケース３の隙間によって、コンデンサ素子１の外周に巻回するテープ材の巻回数を変えることで、容易にテープ材の総厚みを変更可能となり、コンデンサ素子１と金属ケース３の隙間の大きさにかかわらず、テープ材を所望な総厚みとなるように容易に形成することができる。      
【００２０】
次に、上述のとおり作成された電解コンデンサは、その金属ケース３の側面より、カーリング手段５によって加締められる。このカーリング手段５は、金属ケース３の側面より、前述のコンデンサ素子１に巻回された巻止めテープ２を押圧するように圧入され、金属ケース３の内側が凸状に変形され、この凸部６が巻止めテープ２に食い込むとともに凸部６による応力を緩和させた状態でコンデンサ素子１を固定している。カーリング手段５は、電解コンデンサの上端ならびに下端の２箇所に圧入することで、さらにコンデンサ素子１を強固に固定できる。
【００２１】
以上のように、コンデンサ素子１の外周にテープ材を複数周巻回することで、金属ケース３の側面を加締めた際にコンデンサ素子１に加わる応力を前記テープ材によって緩和可能となり、車載用途で求められる耐震動性を満足させ可能な程度に金属ケース３の側面の加締め寸法を大きくできる。
【００２２】
次に本発明の実施例の変形例について、図を参照して詳細に説明する。図４は、本発明の変形例のコンデンサ素子を示す斜視図である。図５は、本発明の変形例のコンデンサ素子の巻回構造を示す断面図である。
【００２３】
まず、この変形例では、前述の実施例でのコンデンサ素子の巻回構造について詳しく説明する。図４に示すように、コンデンサ素子は、陽極箔８と陰極箔７の間にセパレータ９を介して巻回されている。陰極箔７の巻き終わり端１１には、この巻き終わり端１１のコンデンサ素子内周側に絶縁性のテープ材１０が介在されている。また陽極箔８の巻き終わり端１１には、この巻き終わり端１１のコンデンサ素子内周側に同じく絶縁性のテープ材１０が介在されている。なおこの陽極箔側のテープ材１０は、生産性を考慮してコンデンサ素子の巻き止めを行う巻止めテープ２を兼ねており、コンデンサ素子の外周を複数周巻き止めている。このテープ材１０は、実施例で示したものと同様である。
【００２４】
次に、図５は、コンデンサ素子の陽極箔８及び陰極箔７の巻き終わり端１１近傍を示したものであり、コンデンサ素子は、陰極箔７が陽極箔８に対して、外周側に配置されるように巻回され、陰極箔７は、陽極箔８よりも短く巻回されている。つまり図５に示すように、陽極箔８の巻き終わり端１１は、コンデンサ素子の外周側では、陰極箔７に対抗しない構成としている。
【００２５】
ここで、本願発明者等は、金属ケースの側面を加締めた際に、ショートが生じやすい部分の検討を行ったところ、陰極箔７よりも硬度が高い陽極箔８では、加締めた際の応力が集中しやすいため、陽極箔８の巻き終わり端１１とそれに対抗する陰極箔７との間でショートが発生しやすいことをつきとめ、前述のとおり、陽極箔８の巻き終わり端１１のコンデンサ素子外周側の陰極箔７を、陽極箔８に対抗させないように短く巻回することで、ショートの発生を低減したものである。
【００２６】
したがって、金属ケースに収納し、金属ケースの側面を加締めた際に、陽極箔８の巻き終わり端１１によるショートの発生は、陽極箔８の巻き終わり端１１におけるコンデンサ素子内周側に対抗する陰極箔７となり、この部分にのみ上述のとおり、巻止めテープ２兼用のテープ材１０を介在させることで、ショートは防止できる。これに対し、陰極箔７を陽極箔８より長く巻回することもできるが、陽極箔８の巻き終わり端１１は、そのコンデンサ内周側及び外周側の両面に陰極箔７が対抗するため、この両面にテープ材１０を介在しなければならず煩雑である。
【００２７】
さらには、図５に示すように、陽極箔８の巻き終わり端１１において、陽極箔８を切断する際に生じるカットバリ１２をコンデンサ素子の外周側に向かうように陽極箔８を配置している。これによると、陽極箔８の巻き終わり端１１のカットバリ１２の向かう先には、陰極箔７が対抗していないため、バリ１２によるショートの可能性が低くなる。陰極箔７の巻き終わり端１１のカットバリ１２についても同様にコンデンサ素子の外周側に向かうように配置し、このカットバリ１２による陽極箔８との接触によるショートを防止している。
【００２８】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、実施例では、金属ケース３の側面の加締めを上端と下端の２箇所にて行っていたが、これに限らず、中央の１箇所にてもよく、また３箇所以上でも良い。また、テープ材を巻止めテープ２と兼用させていたが、これに限らず別部材として構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例の電解コンデンサの製造工程を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例の電解コンデンサの製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例の電解コンデンサの製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の変形例の電解コンデンサを示す斜視図である。
【図５】本発明の変形例の電解コンデンサを示す断面図である。
【図６】従来のアルミ電解コンデンサを示す斜視図である
【符号の説明】
【００３０】
１    コンデンサ素子
２    巻止めテープ
３    金属ケース
４    封口部材
５    カーリング手段
６    凸部
７    陰極箔
８    陽極箔
９    セパレータ
１０  テープ材
１１  巻き終わり端
１２  バリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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