(57)【要約】【課題】収容するコンデンサ素子の性能を維持しつつ生産性を向上しうるコンデンサ装置を提供する。【解決手段】コンデンサ装置１００は、開口端部の周縁にフランジ３２が形成されたケース１０と、ケース１０に収容され、ケース１０の外部と電気的に接続されるコンデンサ素子１２と、フランジ３２と接触し、ケース１０の開口を覆うカバー１４と、を備える。フランジ３２とカバー１４との接触部分の少なくとも一部にレーザ接合部１８が形成され、レーザ接合部１８に対応するカバー１４の上面１４２の外周部分に、切欠部１６が形成されている。【選択図】図１
2012129421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口端部の周縁にフランジが形成されたケースと、
前記ケースに収容され、前記ケースの外部と電気的に接続されるコンデンサ素子と、
前記フランジと接触し、前記ケースの開口を覆うカバーと、
を備え、
前記フランジと前記カバーとの接触部分の少なくとも一部にレーザ接合部が形成され、
前記レーザ接合部に対応する前記カバーの外側面の外周部分に、切欠部が形成されてなることを特徴とするコンデンサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコンデンサ装置において、
前記カバーを貫通し、前記カバーと一体に成形された一対のバスバを備え、
前記一対のバスバの一端が、前記コンデンサ素子の電極部分とそれぞれ電気的に接続されてなることを特徴とするコンデンサ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンデンサ装置において、
前記フランジと接触する前記カバーの少なくとも一部が、前記レーザ光を透過するレーザ光透過性材料からなり、
前記カバーと接触する前記フランジの少なくとも一部が、前記レーザ光を吸収するレーザ光吸収性材料を含むことを特徴とするコンデンサ装置。
【請求項４】
開口端部の周縁にフランジが形成されたケース内にコンデンサ素子を収容する収容工程と、
前記ケースの開口を、その外側面の外周部分に切欠部が形成されたカバーを載置する載置工程と、
前記切欠部にレーザ光透過部材を配置し、前記レーザ光透過部材を介してレーザ光を照射し、前記ケースのフランジと前記カバーとをレーザ接合するレーザ光照射工程と、
を含むことを特徴とするコンデンサ装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のコンデンサ装置の製造方法において、
前記カバーを貫通する一対のバスバを前記カバーと一体に成形する工程と、
前記一対のバスバの一端と前記コンデンサ素子の電極部分とをそれぞれ電気的に接続する工程と、
をさらに含み、
前記収容工程と前記載置工程とが一体の工程であることを特徴とするコンデンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ素子を収容するコンデンサ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両において、例えば二次電池やインバータ等を含む駆動システムとして、コンデンサ装置を含む電子回路が搭載されている。このような電子回路において、コンデンサ装置は、例えば、充放電可能な蓄電手段として、または、直流電圧を平滑化すること等を目的として、配置されている。例えば特許文献１、２には、コンデンサ装置の構成例について開示されている。
【０００３】
特許文献１には、ケース体と、ケース体に収容されるコンデンサ素子と、コンデンサ素子の周囲を覆うように前記ケース体を充填する充填材とを備えるコンデンサ装置について開示されている。
【０００４】
特許文献２には、中芯体と、中芯体が貫通するように中芯体の外周に配設されるコンデンサ素子と、中芯体及びコンデンサ素子が収容される容器と、を有するコンデンサについて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７７０００号公報
【特許文献２】特開２００９−２７２４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図４は、従来の一般的なコンデンサ装置の構成の概略を例示する断面図である。図４に示すコンデンサ装置２００は、ケース１１０と、コンデンサ素子１１２と、を備える。コンデンサ素子１１２を収容したケース１１０には、例えば、コンデンサ素子１１２に対する水分の侵入を防止し、劣化を抑制すること等を目的として、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂などの樹脂１１６が充填される。ケース１１０内に充填された樹脂１１６は、加熱および／または冷却により、硬化される。
【０００７】
ケース１１０内に樹脂１１６を充填した後、必要に応じて、ケース１１０内のコンデンサ素子および／または樹脂１１６と外部との接触を防止するためのカバー１１４を適用することができる。カバー１１４は、一般に、ボルトその他の締結部材１１８，１２０によりケース１１０と締結固定され、コンデンサ装置２００が作製される。
【０００８】
このようなコンデンサ装置を作製するに当たり、ケース１１０内に充填された樹脂１１６の種類や充填量によっては、その硬化時間が、例えば４〜８時間にも及ぶことがある。このため、生産性向上の妨げとなる場合があり得た。
【０００９】
本発明は、収容するコンデンサ素子の性能を維持しつつ生産性を向上しうるコンデンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の構成は以下のとおりである。
【００１１】
（１）開口端部の周縁にフランジが形成されたケースと、前記ケースに収容され、前記ケースの外部と電気的に接続されるコンデンサ素子と、前記フランジと接触し、前記ケースの開口を覆うカバーと、を備え、前記フランジと前記カバーとの接触部分の少なくとも一部にレーザ接合部が形成され、前記レーザ接合部に対応する前記カバーの外側面の外周部分に、切欠部が形成されてなる、コンデンサ装置。
【００１２】
（２）上記（１）に記載のコンデンサ装置において、前記カバーを貫通し、前記カバーと一体に成形された一対のバスバを備え、前記一対のバスバの一端が、前記コンデンサ素子の電極部分とそれぞれ電気的に接続されてなる、コンデンサ装置。
【００１３】
（３）上記（１）または（２）に記載のコンデンサ装置において、前記フランジと接触する前記カバーの少なくとも一部が、前記レーザ光を透過するレーザ光透過性材料からなり、前記カバーと接触する前記フランジの少なくとも一部が、前記レーザ光を吸収するレーザ光吸収性材料を含む、コンデンサ装置。
【００１４】
（４）開口端部の周縁にフランジが形成されたケース内にコンデンサ素子を収容する収容工程と、前記ケースの開口を、その外側面の外周部分に切欠部が形成されたカバーを載置する載置工程と、前記切欠部にレーザ光透過部材を配置し、前記レーザ光透過部材を介してレーザ光を照射し、前記ケースのフランジと前記カバーとをレーザ接合するレーザ光照射工程と、を含む、コンデンサ装置の製造方法。
【００１５】
（５）上記（４）に記載のコンデンサ装置の製造方法において、前記カバーを貫通する一対のバスバを前記カバーと一体に成形する工程と、前記一対のバスバの一端と前記コンデンサ素子の電極部分とをそれぞれ電気的に接続する工程と、をさらに含み、前記収容工程と前記載置工程とが一体の工程であることを特徴とするコンデンサ装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
収容するコンデンサ素子の性能を維持しつつ生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】コンデンサ装置の構成の概略を示す図である。
【図２】図１に示すコンデンサ装置のレーザ接合部について説明するための断面拡大図である。
【図３】コンデンサ装置の製造方法について説明するためのフローチャートである。
【図４】従来のコンデンサ装置の構成の一例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図面において同じ構成については同じ符号を付し、場合によってはその説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態におけるコンデンサ装置の構成の概略を説明するための図である。図１において、上段はコンデンサ装置１００の断面図を、下段は、このコンデンサ装置１００を上面視した図を、それぞれ示している。図１に示すコンデンサ装置１００は、ケース１０と、コンデンサ素子１２と、カバー１４と、を備える。
【００２０】
ケース１０は、上部に開口を有する箱状の部材である。また、開口されたケース１０の上端部の周縁には、フランジ３２が形成されている。
【００２１】
コンデンサ素子１２は、ケース１０内に収容されている。コンデンサ素子１２とケース１０とは電気的に絶縁されている。
【００２２】
コンデンサ素子１２の両端には、一対の電極２０，２２が形成されている。また、電極２０，２２はそれぞれ、バスバ２８，３０の下端部分と電気的に接触している。一方、バスバ２８，３０の上端部分は、カバー１４を貫通し、コンデンサ装置１００の外部に延出している。このため、バスバ２８，３０は、コンデンサ素子１２をコンデンサ装置１００の外部と電気的に接続する端子として機能する。
【００２３】
実施の形態において、コンデンサ素子１２は、ケース１０の底部に接触していてもよく、また非接触であってもよい。コンデンサ素子１２の質量によっては、コンデンサ素子１２の少なくとも一部をケース１０の底部または側部に接触させて、バスバ２８，３０との接合部分が受ける荷重を緩和させる構成とすることもできる。
【００２４】
カバー１４は、ケース１０上、より詳細にはケース１０上端部の周縁に形成されたフランジ３２上に載置、固定されている。フランジ３２とは非接触のカバー１４の上面１４２（ケース１０側に面した下面１４４とは反対側の面）側には、その外周部分に、断面矩形状に切り欠かれた切欠部１６が形成されている。図２に示すように、切欠部１６は、カバー１４の上面１４２および下面１４４とほぼ平行な平坦面１６２と、平坦面１６２にほぼ垂直な壁面１６４とを含み、構成される。
【００２５】
カバー１４とケース１０のフランジ３２とは、レーザ光の照射によるレーザ接合により接合することができる。このとき、レーザ光を照射する方向は、カバー１４側からケース１０側に向けるものであっても、ケース１０側からカバー１４側に向けるものであってもよいが、カバー１４側からケース１０側に向けて照射する方が好ましい。ケース１０側からカバー１４側に向けてのレーザ光の照射は、ケース１０の形状によっては、数回に分けて照射する必要があり得て、煩雑となる場合がある。レーザ光をカバー１４側から照射する場合には、このレーザ光はカバー１４（フランジ３２）を透過し、また、ケース１０側からレーザ光を照射する場合には、このレーザ光はケース１０を透過して、カバー１４とケース１０のフランジ３２との接触部分に、レーザ接合部１８が形成され、固定される。
【００２６】
本発明の実施の形態において、切欠部１６は、カバー１４の他の部位およびコンデンサ素子１２を収納するケース１０と比較して壁面１６４の高さだけ薄肉の形状となっている。このため、切欠部１６は、少なくともカバー１４の他の部位と比較すると物理的に脆くなる。この性質を利用して、切欠部１６が形成されたカバー１４を、非常時にはケース１０側よりも優先的にその一部が犠牲的に破断する犠牲部材として機能させることもできる。つまり、切欠部１６の形状、特に壁面１６４の高さを、カバー１４の材質や所望する物理的性質に応じて規定すると、コンデンサ素子１２の過熱等によりコンデンサ装置１００内部の圧力が過度に変化した場合には、カバー１４の切欠部１６の少なくとも一部、特に壁面１６４またはその近傍を優先して破断させることができる。本実施の形態によれば、カバー１４の一部を意図的に脆弱に作製することでケース１０側の損傷を防止することができるため、ケース１０と隣接する図示しない他の部材または装置にケース１０やコンデンサ素子１２の破片等が飛散し、損傷が及ぶことを回避することができる。
【００２７】
一方、切欠部１６に対して、カバー１４の他の部位およびケース１０と同等程度の物理的強度を所望する場合には、図２に示すレーザ光透過部材４０の位置決めが可能な程度（例えば、カバー１４の厚みに対し、４０〜５０％程度）に壁面１６４の高さをわずかに規定した切欠部１６を形成すればよい。
【００２８】
次に、図１〜３を参照して、コンデンサ装置１００の製造方法の一例について説明する。
【００２９】
Ｓ１００では、バスバ２８，３０をカバー１４と一体化させたバスバ付きカバーを形成する。例えば、バスバ２８，３０を構成するための、例えば、銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの導電性材料からなる柱状のバスバ部材と、カバー１４を構成するための、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ナイロンなどの樹脂材料とを予め用意し、例えば、インサート成形により一体化させた複合体を形成することができる。実施の形態において、カバー１４の切欠部１６は、バスバ付きカバーの形成と同時に作製されても良く、また平板状のカバーを形成後、切削、研磨、その他の適切な手法により、所望の形状の切欠部１６を作製しても良い。
【００３０】
次いで、コンデンサ素子１２、より詳細にはコンデンサ素子１２の両端に配置された一対の電極２０，２２を、バスバ２８，３０と電気的に接触させて固定する（Ｓ１０２）。コンデンサ素子１２としては、例えば、積層型など、コンデンサを構成する種々のコンデンサ素子を適用することができるが、好ましくは捲回型（旋回型とも称する）プラスティックフィルムコンデンサ素子である。捲回型プラスティックフィルムコンデンサ素子は、例えば、ＰＰ、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＰＳなどの熱可塑性樹脂により形成された樹脂フィルムの片面または両面に、金属蒸着等によりアルミニウム、亜鉛などからなる金属薄膜層を形成した金属化フィルムを捲回し、必要に応じてプレス加工して形成することができる。また、電極２０，２２は、メタリコン溶射などの周知の手法により形成することができる。電極２０とバスバ２８、電極２２とバスバ３０、をそれぞれ保持し、ハンダ２４，２６により接合することができる。
【００３１】
次いで、コンデンサ素子１２を、ケース１０に収容する（Ｓ１０４）。Ｓ１０２において、コンデンサ素子１２は、バスバ２８，３０を介してカバー１４と一体化されているため、コンデンサ素子１２をケース１０に収容すると同時に、カバー１４が、ケース１０上に載置されることになる。このとき、ケース１０およびカバー１４と、ケース１０内に収容されるコンデンサ素子１２との間に形成される空間４６には、図４に示すような従来のコンデンサ装置における樹脂１１６に相当するような充填剤の封入は不要であるが、コンデンサ装置１００内に封入される水分量を低減させることが好適である。例えば、飽和水蒸気量を低減させるために、例えば露点が０〜−６０℃程度になる低湿度条件下でコンデンサ装置１００の作製を行うことができる。また、他の実施の形態として、例えば真空ポンプ等の種々の減圧装置を用いて、例えば、１００００〜１００Ｐａ（絶対圧）程度の減圧条件下でコンデンサ装置１００の作製を行うことも好適である。このような、コンデンサ装置１００内に封入される水分量を低減させることを目的とした処置は、少なくとも図３に示すＳ１０４以下の工程で実施すればよく、特に、図３に示す全工程にわたり実施するとなお好適である。
【００３２】
一方、ケース１０は、カバー１４と同様の樹脂材料を用いて作製することができる。レーザ光５０の透過率が比較的高い、ＰＰＳやＰＰなどの樹脂材料を適用する場合には、例えば、カーボンブラックや黒鉛その他の炭素材料などの、レーザ光５０を吸収するレーザ光吸収性材料を予め該樹脂材料に含有させた上で樹脂成形し、レーザ光の吸収効率を向上させて接合効率を高めることも好適である。
【００３３】
次いで、レーザ接合の事前工程として、切欠部１６にレーザ光透過部材４０を配置する（Ｓ１０６）。レーザ光透過部材４０として、上面４０２側から入射させたレーザ光５０を下面４０４に対して垂直に透過させうるものであればいかなる材料を適用することも可能であるが、好ましくはガラス板またはアクリル板であり、中でも、アクリル板などが好適である。
【００３４】
図２に示すように、レーザ光透過部材４０の側面４０６を切欠部１６の壁面１６４に、下面４０４を切欠部１６の平坦面１６２に、それぞれ当接させることにより、レーザ光透過部材４０を好適に位置決めすることができる。
【００３５】
そして、図示しないレーザ光照射装置を用いてレーザ光を照射し、ケース１０とカバー１４とを接合する（Ｓ１０８）。レーザ光照射装置としては、レーザ接合に好適な、例えば７００〜１０００ｎｍ程度の波長のレーザ光５０を好適に照射しうるものであればいかなるものを適用してもよい。なお、レーザ光５０の強度および／または照射時間などの諸条件は、ケース１０および／またはカバー１４の材質や厚みによって適宜設定することが可能である。
【００３６】
カバー１４の上面１４２側からレーザ光を照射すると、フランジ３２表面とカバー１４の下面１４４（ケース１０内側に向かい合う内側面）との接触部分の全周にわたり、所定の幅ｄを有するレーザ接合部１８が形成される。これにより、ケース１０とカバー１４とが固定され、コンデンサ素子１２がコンデンサ装置１００の内部に封入される。レーザ光の照射径にほぼ対応するレーザ接合部１８の幅ｄは、例えば、２〜４ｍｍとすることができるが、レーザ接合部１８を剥離させようとすると、ケース１０および／またはカバー１４の非接合部分が破断するような強固な接合が可能であればよく、これに限定されるものではない。
【００３７】
また、レーザ光照射装置からカバー１４の平坦面１６２に向けてのレーザ光５０の照射は、カバー１４の全周にわたり同時に行う態様であっても、複数回に分けて行う態様であってもよい。また、レーザ光５０の照射の態様に応じて、レーザ光透過部材４０の上面視した形状を設定することができる。
【００３８】
また、より強固なレーザ接合を実現するために、カバー１４側にケース受け治具４２を配置して、レーザ光透過部材４０とケース受け治具４２とでカバー１４およびケース１０の被接合部分を押圧挟持させながらレーザ接合する構成としてもよい。
【００３９】
本発明の実施の形態において、ケース１０に収容するコンデンサ素子１２は、１または複数とすることができる。また、複数のコンデンサ素子１２の収容する場合には、複数のコンデンサ素子１２を複合化させたコンデンサモジュールを予め作製し、１または複数のコンデンサモジュールをケース１０に収容する構成とすることもできる。一方、バスバ２８，３０は、ケース１０に収容するコンデンサ素子１２またはコンデンサモジュールの数に応じて適宜変更することができる。
【００４０】
このように、本発明の実施の形態によれば、コンデンサ装置１００内へのコンデンサ素子１２の封入をレーザ接合で実現することにより、コンデンサ装置１００の生産スピードが格段に高まる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載されるコンデンサ装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０，１１０  ケース、１２，１１２  コンデンサ素子、１４，１１４  カバー、１６  切欠部、１８  レーザ接合部、２０，２２  電極、２４，２６  ハンダ、２８，３０  バスバ、３２  フランジ、４０  レーザ光透過部材、４２  ケース受け治具、４６  空間、５０  レーザ光、１００，２００  コンデンサ装置、１１６  樹脂、１１８，１２０  締結部材。
【図１】
2012129421.tif 000003
【図２】
2012129421.tif 000004
【図３】
2012129421.tif 000005
【図４】
2012129421.tif 000006