JP2000286172A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新たに工程を増やすことなく安定的に再現性
良く内部抵抗の低減を得ることのできる構造を有したコ
ンデンサを提供する。 【解決手段】 一対の電極箔７,８を、電解液を保持可
能な電気絶縁性セパレータ９を介して積層または巻回し
たコンデンサ素子５を、有底筒状の外装ケース２に収納
して該外装ケース２の開放端を封口部材３により封口し
て成るコンデンサ１において、前記外装ケース２内面に
対して圧縮部材６を介して前記コンデンサ素子５を内装
する構造になっており、前記外装ケース２内面の該ケー
ス底面付近を前記封口部付近より狭幅に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一対の電極箔
を、電解液を保持可能な電気絶縁性セパレータを介して
積層または巻回したコンデンサ素子を有底筒伏の外装ケ
ースに収納し、その開口端部を封口部材にて封口してな
るコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一対の電極箔を、電解液を保持可
能な電気絶縁性セパレータを介して積層または巻回した
コンデンサ素子を、有底筒状の外装ケースに収納し、そ
の開口端部を封口部材にて封口してなるコンデンサとし
ては、アルミニウム等の弁金属からなる金属箔の表面
を、該表面積を拡大する拡面処埋を施すとともに陽極酸
化により誘電体層である酸化被膜を形成した陽極箔と、
前記アルミニウム等の弁金属からなる金属箔の表面に前
記拡面処埋のみを施した陰極箔と、を一対の電極箔と
し、電解液を含浸させた電解紙を前記電気絶縁性セパレ
ータとして、該陽極箔と陰極箔との間に介在させて積層
または巻回すことにより形成された電解コンデンサ素子
を用いるものや、アルミニウム等からなる金属箔の両面
に活性炭層を形成して分極性電極箔とし、陽極および陰
極の１対とされた該分極性電極箔の間に電解液が含浸さ
れた電解紙を電気絶縁性セパレータとして介在させて積
層または巻回することにより形成された電気二重層コン
デンサ素子を用いるものがある。

【０００３】該電気二重層コンデンサ素子を用いた電気
二重層コンデンサは、前記分極性電極箔の両面に形成さ
れた前記活性炭層の電気抵抗や、電気二重層コンデンサ
の内部で使用されている電解液の電気抵抗、その他の構
成部品の接触抵抗等を併せた内部抵抗を有する。また、
前記電解コンデンサ素子を用いた電解コンデンサにおい
ても、その内部で使用されている電解液の電気抵抗やそ
の他の構成部品の接触抵抗等を併せた内部抵抗を有す
る。

【０００４】これらコンデンサの内部抵抗は、コンデン
サに充電する際の充電電流を消費し、熱エネルギーとし
て放出してしまう。そのため、コンデンサに蓄積される
エネルギーは、コンデンサに入力された全充電エネルギ
ーのうち、コンデンサの内部抵抗によって熱として失わ
れたエネルギー分を差し引いた分となる。更に、該内部
抵抗に伴う熱エネルギーとしての放出は、コンデンサか
らの放電時における放電電流についても前記充電電流と
同様に前記内部抵抗により消費され、コンデンサに蓄積
されていたエネルギーのうち、コンデンサの内部抵抗に
よって熱エネルギーとして失われる分を差し引いたエネ
ルギーが外部に放出される。以上のように、コンデンサ
の内部抵抗はコンデンサに加えられる充電エネルギーよ
りも放電エネルギーを小さくし、エネルギー効率の低下
を招くものであり、前述の充放電時に前記熱エネルギー
として消費されるエネルギ−量はコンデンサの内部抵抗
の大きさに比例するものである。

【０００５】特に、前記電気二重層コンデンサは電池の
代替用等、電気エネルギーの蓄積部品としての用途が期
待されるものであり、前記充放電の際のエネルギー効率
の低下は好ましいものではない。そのため、電気二重層
コンデンサの分野ではその内部抵抗の低減が強く望まれ
ている。

【０００６】また、電解コンデンサの分野でも近年の高
リプル化において、前記内部抵抗による発熱を抑えるこ
とが重要な問題となっており、これら発熱を抑えるため
に電解コンデンサの分野でも前記内部抵抗の減少が求め
られている。

【０００７】これらコンデンサにおける内部抵抗の低下
を行う方法として、本発明者らは先に特願平１０−３１
６８７０号において、コンデンサ素子の収納後において
前記外装ケ−スの側面を該外装ケ−スの内側に適宜押
圧、変形させて前記収納されているコンデンサ素子をそ
の中心方向に向けて圧縮する方法を提案している。

【０００８】この方法によれば、コンデンサ素子をその
中心方向に向けて圧縮することにより対向する一対の電
極箔の極間距離を低減させることで、その内部抵抗を簡
便に低減でき、更には前記電気二重層コンデンサ素子に
おいては、分極性電極箔に用いられている活性炭は多孔
質体で弾力性を有するものであるために、活性炭に圧力
を加えることで活性炭同士の接触頻度が増加して活性炭
の内部での導電経路が増大するために、活性炭層全体と
しての電気抵抗も減少する効果が得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記提
案した方法においては、前記外装ケ−スを内側に適宜押
圧、変形する圧縮加工を別途実施する工程が必要とな
り、工程が複雑化するとともに、これら圧縮加工を前記
外装ケ−スの外部より実施することから、コンデンサ素
子自体に均等に圧力が加わらない場合があり、再現性良
く安定した内部抵抗の低減が得られない場合があるとい
う問題があった。

【００１０】よって、本発明は上記した問題点に着目し
てなされたもので、新たに工程を増やすことなく、再現
性良く安定した内部抵抗の低減を得ることのできる構造
を有したコンデンサを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記した問題を解決する
ために、本発明のコンデンサは、一対の電極箔を、電解
液を保持可能な電気絶縁性セパレータを介して積層また
は巻回したコンデンサ素子を、有底筒状の外装ケースに
収納して該外装ケースの開放端を封口部材により封口し
て成るコンデンサにおいて、前記外装ケース内面に対し
て圧縮部材を介して前記コンデンサ素子を内装する構造
になっており、前記外装ケース内面は、該ケース底面付
近が前記封口部付近より狭幅に形成されていることを特
徴としている。この特徴によれば、前記圧縮部材を配置
したコンデンサ素子を前記外装ケース内部に挿入して収
納することにより、前記圧縮部材外面と外装ケースの内
面とが当接してコンデンサ素子を内部方向に圧縮する力
が各電極箔に作用するようになるため、新たに工程を増
やすことなく、前記コンデンサ素子の挿入とコンデンサ
素子の圧縮とを同時に実施できるばかりか、コンデンサ
素子が外装ケース内部にてコンデンサ素子とともに収納
される前記圧縮部材により外装ケースの変形等を伴わず
に内部方向に圧縮されるようになることから、再現性良
く安定した内部抵抗の低減を得ることができる。更に
は、前記のようにコンデンサ素子が前記圧縮部材にて挟
持されるようになることから、得られるコンデンサの耐
振動性を向上することもできる。

【００１２】本発明のコンデンサは、前記外装ケースの
内面は該外装ケース底面が狭幅となるテーパ形状であ
り、前記圧縮部材の外面が前記テーパ形状に対し逆テー
パ形状に形成されて成ることが好ましい。このようにす
れば、前記圧縮部材と外装ケース内面とが面接触するよ
うになることから、前記コンデンサ素子への圧力を高い
ものとすることができるとともに、得られるコンデンサ
の耐振動性を向上することができる。

【００１３】本発明のコンデンサは、前記外装ケースの
内面は該外装ケース底面が狭幅となるテーパ形状であ
り、少なくとも前記圧縮部材の封口部付近の外面には、
前記外装ケース内面と当接する凸部が形成されて成るこ
とが好ましい。このようにすれば、圧縮部材を重量を軽
減できるようになるため、圧縮部材の配置による重量増
加を極力少ないものとすることができる。

【００１４】本発明のコンデンサは、前記圧縮部材と外
装ケースとの当接部に、該圧縮部材が素子の挿入方向に
スライド可能に前記外装ケースと嵌合する嵌合部を設け
ることが好ましい。このようにすれば、前記圧縮部材お
よびコンデンサ素子が圧縮方向の直交方向に移動した
り、回転したりすることを抑止でき、各電極箔より導出
されたリード等が前記移動や回転により破損することを
防止でき、コンデンサの耐振動性をより向上することが
できる。

【００１５】本発明のコンデンサは、前記コンデンサ素
子は、前記電極箔がその両面に活性炭層を有する分極性
電極箔であって、該分極性電極箔と前記電解液との界面
に形成される電気二重層を利用した電気二重層コンデン
サ素子であることが好ましい。このようにすれば、従来
のものに比較して前記活性炭層に均一に圧力を印加可能
となるため、その圧力を高いものとすることができ、該
活性炭における抵抗をより低いものとすることができる
ばかりか、前記印加圧力の均一化することにより、電極
箔への局部的な圧力集中による特性低下等の不良を低減
することもできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、この発明を電気二重層コ
ンデンサに適用した例を以下に示すが、本発明はこれに
限定されるものではなく、前記電解コンデンサにも本発
明は適用することができる。

【００１７】（実施例）図１は、本実施例の電気二重層
コンデンサを示す一部破断斜視図であり、図２は、本実
施例において用いた二重層コンデンサ素子の構成を示す
図であり、図３は、本実施例において用いた二重層コン
デンサ素子の形成状況を示す図であり、図４は、本実施
例の電気二重層コンデンサ素子の外装ケースへの挿入状
況を示す断面図であり、図５は、本実施例の電気二重層
コンデンサを外装ケース開口部方向より見た上面図であ
る。

【００１８】本実施例のコンデンサは、図１に示すよう
に、電気二重層コンデンサ素子（以下コンデンサ素子と
略記する）５を収納可能な有底四角筒状とされた外装ケ
−ス２の開口を、接続端子４が貫通して形成された封口
部材３にて封口した一般的なコンデンサと同様の外観を
有している。

【００１９】前記本実施例にて用いた前記外装ケ−ス２
は、前述のように有底四角筒状にアルミミニウムにて形
成されているとともに、図１の破断部に示されるよう
に、該外装ケ−ス２内部に収容される前記コンデンサ素
子５の積層方向側である長手方向の内部側面が、底面方
向に向けて狭幅となるように所定のテ−パ状に形成され
ており、該テ−パ状とされた内部側面とコンデンサ素子
５の積層方向側面との間には、前記内部側面のテ−パ形
状と合致するような逆テ−パ形状を有する圧縮部材６が
配置されている。

【００２０】前記外装ケ−ス２内部に収納されるコンデ
ンサ素子５である電気二重層コンデンサ素子は、図２に
示すようにアルミニウム箔１０の両面に活性炭シート１
１を貼り付けた分極性電極箔７，８を１対として、該分
極性電極箔７，８の間に電気絶縁性セパレータとしての
電解紙９を介在させて図３に示すように積層して形成し
たもので、四角柱状に形成されている。なお、コンデン
サ素子５の積層方向最上下面には前記電解紙が配置され
ることにより、前記分極性電極箔７または８が露出する
ことなく前記圧縮部材６と当接するようにされている。
そして、該積層されたコンデンサ素子５の側部外周に
は、積層後における位置ずれを防止するために、図４に
示すように固定テープ１４が巻かれている。

【００２１】また、該コンデンサ素子５には所定の電解
液が含浸され、前記電解紙９に電解液が保持されてお
り、該電解液が前記分極性電極箔７，８と接触した状態
を形成するようにされている。

【００２２】本実施例において用いた前記アルミニウム
箔１０は、厚さが約５０μｍ程度のもので、集電極とし
ての機能を果たすとともに、前記図３に示す積層等にお
いて必要とされる適宜な機械的強度を有していて、各ア
ルミニウム箔１０にはコンデンサの封口部材を貫通して
形成された接続端子４と接続するためのリ−ドタブ１２
が打ち抜きにより形成されている。また本実施例におい
て用いた前記活性炭シート１１の厚さとしては、１００
〜５００μｍの間より選択することができるが、ここで
は１５０μｍの厚さの物を用いている。

【００２３】これら活性炭層を前記アルミニウム箔１５
の両面に形成する方法としては、前述のようにアルミニ
ウム箔１０に活性炭シート１１を貼り付ける方法に限定
されるものではなく、例えぱ所定のアルコール等をバイ
ンダーとし、活性炭粉末を混合、混練してペースト状と
したものを前記アルミニウム箔１０の両面に塗布、乾燥
させて、該アルミニウム箔の両面に活性炭層を形成する
ようにしても良く、これら活性炭層を形成する方法は適
宜選択すれば良い。

【００２４】なお分極性電極箔７，８を構成する前記ア
ルミニウム箔１０には、図２に示すようにその端辺中心
部よりオフセットされた位置に前記リ−ドタブ１２が打
ち抜きにより形成されており、コンデンサ素子５の一方
の積層端面より、図２に示すように前記電解紙９を介し
て積層される各電極箔のリ−ドタブ１２の位置が互い違
いとなるようにコンデンサ素子５の一方の積層端面より
導出されるように積層されている。

【００２５】これら積層により形成された前記コンデン
サ素子５の積層方向の両側面には、図３に示すように前
記圧縮部材６が装着される。本実施例にて用いた該圧縮
部材６は、前述のような逆テ−パ形状とされて、前記外
装ケ−ス２内部に前記コンデンサ素子５に装着された状
態にて挿入されることで、前記コンデンサ素子５を積層
方向に圧縮するようになることから、これら圧縮力に耐
える十分な強度を有し、更には、前記分極性電極箔７，
８を構成する前記アルミニウム箔１０と電池形成をしな
いものであることが好ましいことから、アルミニウム製
としているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、前記十分な強度を有する樹脂やセラミック等も使用
することができるとともに、これら各素材を複合化した
ものとしても良い。

【００２６】また、本実施例にて用いた前記圧縮部材６
の前記外装ケ−ス２内部側面との当接面中央部には、図
３および図４に示すように、当接面を縦断するように嵌
合部としての凸部１３が形成されており、該凸部１３
は、図４および５に示されるように、前記外装ケ−ス内
部側面に縦断するように形成された嵌合溝１５と嵌合す
るように圧縮部材６が装着された前記コンデンサ素子５
が挿入される。

【００２７】このように前記凸部１３および嵌合溝１５
を設けて前記圧縮部材６と外装ケ−ス２とを嵌合させる
ことは、該嵌合により収納されるコンデンサ素子５が振
動等にて積層方向と直交する方向に移動することが規制
されるようになり、前記接続端子４と接続される前記リ
ーダタブの破損を防止できるようになることから好まし
いが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら
嵌合部の形成位置や形状等は、前記のように収納される
コンデンサ素子５の移動を規制可能であれば任意とされ
る。

【００２８】前記圧縮部材６が装着された前記コンデン
サ素子５が図４のように前記外装ケース２に挿入される
ことで、前記圧縮部材６の逆テーパ状面と外装ケースの
テーパ状とされた内部側面とが当接して、コンデンサ素
子５の挿入に伴い、その幅が狭くなることにより、コン
デンサ素子５の積層方向に所定の圧縮力が作用するよう
になる。

【００２９】該コンデンサ素子２の収納後において、前
記各極の電極箔に形成されている前記リードタブ１２
が、前記封口部材３に形成されている対応する各接続端
子４に溶接等の手段により接続され、該封口部材３によ
り前記外装ケース２の開口が封口、密閉されてコンデン
サとされる。

【００３０】以上、本実施例のようにすれば、コンデン
サ素子５に前記圧縮部材６を配置して前記外装ケース２
に挿入、収納することにて、該コンデンサ素子５に適宜
でしかもほぼ均一な圧縮力を印加できるようになり、コ
ンデンサ素子の特性低下を伴うことなく安定した内部抵
抗の減少を再現性良く得ることができるばかりか、これ
らコンデンサ素子５を加圧するための工程を別途設ける
必要もない。

【００３１】以上、本発明を図面に基づいて説明してき
たが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
く、本発明の主旨を逸脱しない範囲での変更や追加があ
っても、本発明に含まれることは言うまでもない。例え
ば前記の実施例では、コンデンサ素子として積層にて形
成された四角柱状のものを使用しているため、外装ケー
ス２も有底四角筒状のものを使用しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、該コンデンサ素子が巻
回により形成された円柱状である場合には、有底円筒状
の外装ケースを使用し、該外装ケース内面を前述のよう
なテーパ形状とするとともに、該コンデンサ素子と外装
ケース内面との間にコンデンサ素子側面を覆う様に前記
外装ケース内面のテーパ形状と合致する逆テーパ形状を
有する圧縮部材を装着して該外装ケースに挿入するよう
にしても良い。

【００３２】これら円柱状のコンデンサ素子を用いる場
合も、該収納されるコンデンサ素子が外装ケース内部に
て振動等により回転する場合があることから、前述のよ
うに、嵌合部を形成して圧縮部材およびコンデンサ素子
の回転を規制するようにすることが好ましい。

【００３３】また、本実施例では実施していないが、前
記圧縮部材６の外装ケース内面と当接する逆テーパ面
に、摺動摩擦を低減するような低摩擦部材、例えばテフ
ロン層等を形成することや、前記圧縮部材６およびコン
デンサ素子５の浮き上がりを防止する係止部等を設ける
こと等は任意とされる。

【００３４】また、前記実施例では、外装ケース内面を
前述の様にテーパ状として該底面を狭幅としているが、
本発明はこれに限定されるものではなく、これら狭幅の
形状を図６に示すように、外装ケース内面に形成された
凸部１６にて形成するようにしても良い。また、これと
同様に、前記実施例では前記圧縮部材６の外面を前述の
ように逆テーパ状としてしているが、本発明はこれに限
定されるものではなく、該圧縮部材の形状を、図７に示
すように、該圧縮部材外面の封口部方向の端部位置に凸
部１７が形成された形状としても良い。

【００３５】また、前記実施例においては電気二重層コ
ンデンサについて説明してきたが、本発明はこれに限定
されるものではなく、前記分極性電極箔７，８の一方を
アルミニウム箔１０の表面積を拡大する拡面処理ととも
に陽極酸化処理された陽極箔とし、他方前記拡面処理が
なされたアルミニウム箔１０として電解コンデンサ素子
としても、前記電気二重層コンデンサと同様に、前記圧
縮部材にてコンデンサ素子を圧縮することにより、陽極
箔と陰極箔の極間距離を狭めることで、その間に保持さ
れている電解液の電気抵抗分を減少させることができる
ために、電解コンデンサの内部抵抗を減少させる効果と
ともに、局部的な荷重集中による特性劣化を極力生じる
ことなく前記安定した内部抵抗の減少を再現性良く得る
ことができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は次の効果を奏する。

【００３７】（ａ）請求項１の発明によれば、前記圧縮
部材を配置したコンデンサ素子を前記外装ケース内部に
挿入して収納することにより、前記圧縮部材外面と外装
ケースの内面とが当接してコンデンサ素子を内部方向に
圧縮する力が各電極箔に作用するようになるため、新た
に工程を増やすことなく、前記コンデンサ素子の挿入と
コンデンサ素子の圧縮とを同時に実施できるばかりか、
コンデンサ素子が外装ケース内部にてコンデンサ素子と
ともに収納される前記圧縮部材により外装ケースの変形
等を伴わずに内部方向に圧縮されるようになることか
ら、再現性良く安定した内部抵抗の低減を得ることがで
きる。更には、前記のようにコンデンサ素子が前記圧縮
部材にて挟持されるようになることから、得られるコン
デンサの耐振動性を向上することもできる。

【００３８】（ｂ）請求項２の発明によれば、前記圧縮
部材と外装ケース内面とが面接触するようになることか
ら、前記コンデンサ素子への圧力を高いものとすること
ができるとともに、得られるコンデンサの耐振動性を向
上することができる。

【００３９】（ｃ）請求項３の発明によれば、圧縮部材
を重量を軽減できるようになるため、圧縮部材の配置に
よる重量増加を極力少ないものとすることができる。

【００４０】（ｄ）請求項４の発明によれば、前記圧縮
部材およびコンデンサ素子が圧縮方向の直交方向に移動
したり、回転したりすることを抑止でき、各電極薄より
導出されたリード等が前記移動や回転により破損するこ
とを防止でき、コンデンサの耐振動性をより向上するこ
とができる。

【００４１】（ｅ）請求項５の発明によれば、従来のも
のに比較して前記活性炭層に均一に圧力を印加可能とな
るため、その圧力を高いものとすることができ、該活性
炭における抵抗をより低いものとすることができるばか
りか、前記印加圧力の均一化することにより、電極箔へ
の局部的な圧力集中による特定低下等の不良を低減する
こともできる。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における電気二重層コンデンサ
を示す一部破断斜視図である。

【図２】本発明の実施例にいて用いた二重層コンデンサ
素子の構成を示す図である。

【図３】本発明の実施例にいて用いた二重層コンデンサ
素子の形成状況を示す図である。

【図４】本発明の実施例における電気二重層コンデンサ
の外装ケースへの挿入状況を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例における電気二重層コンデンサ
を外装ケース開口部方向より見た上面図である。

【図６】本発明におけるその他の実施形態のコンデンサ
を示す断面図である。

【図７】本発明におけるその他の実施形態のコンデンサ
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ （電気二重層）コンデンサ ２ 外装ケース ３ 封口部材 ４ 接続端子 ５ （電気二重層）コンデンサ素子 ６ 圧縮部材 ７ 分極性電極箔 ８ 分極性電極箔 ９ 電気絶縁性セパレータ １０ アルミニウム箔 １１ 活性炭シート １２ リードタブ １３ 凸部（嵌合部） １４ 固定テープ １５ 嵌合溝（嵌合部） １６ 凸部 １７ 凸部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の電極箔を、電解液を保持可能な電
   気絶縁性セパレータを介して積層または巻回したコンデ
   ンサ素子を、有底筒状の外装ケースに収納して該外装ケ
   ースの開放端を封口部材により封口して成るコンデンサ
   において、前記外装ケース内面に対して圧縮部材を介し
   て前記コンデンサ素子を内装する構造になっており、前
   記外装ケース内面は、該ケース底面付近が前記封口部付
   近より狭幅に形成されていることを特徴とするコンデン
   サ。
2. 【請求項２】 前記外装ケースの内面は該外装ケース底
   面が狭幅となるテーパ形状であり、前記圧縮部材の外面
   が前記テーパ形状に対し逆テーパ形状に形成されて成る
   請求項１に記載のコンデンサ。
3. 【請求項３】 前記外装ケースの内面は該外装ケース底
   面が狭幅となるテーパ形状であり、少なくとも前記圧縮
   部材の封口部付近の外面には、前記外装ケース内面と当
   接する凸部が形成されて成る請求項１に記載のコンデン
   サ。
4. 【請求項４】 前記圧縮部材と外装ケースとの当接部
   に、該圧縮部材が素子の挿入方向にスライド可能に前記
   外装ケースと嵌合する嵌合部を設けた請求項１〜３のい
   ずれかに記載のコンデンサ。
5. 【請求項５】 前記コンデンサ素子は、前記電極箔がそ
   の両面に活性炭層を有する分極性電極箔であって、該分
   極性電極箔と前記電解液との界面に形成される電気二重
   層を利用した電気二重層コンデンサ素子である請求項１
   〜４のいずれかに記載のコンデンサ。