(57)【要約】【課題】  電気二重層コンデンサを小型化し、かつこれによって電気二重層コンデンサを取り付けるプリント基板を小型化すること、並びに、不正品との取り替えを認識可能な封印装置に好適な電気二重層コンデンサを提供すること。【解決手段】  本発明に係る電気二重層コンデンサ１０は、第１の電気二重層コンデンサ４と、第２の電気二重層コンデンサ５の双方の一方の端子２を共通とし、３端子１、２、３とされた電気二重層コンデンサ１０であって、第１の電気二重層コンデンサ４の電気容量値１に対して、第２の電気二重層コンデンサ５の電気容量値が０．２以下、０．０５以上であることを特徴とする。【選択図】  図１
2005175303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気二重層コンデンサと、第２の電気二重層コンデンサの双方の一方の端子を共通とし、３端子とされた電気二重層コンデンサであって、
前記第１の電気二重層コンデンサの電気容量値１に対して、前記第２の電気二重層コンデンサの電気容量値が０．２以下、０．０５以上であることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層コンデンサの構成、構造、及び防犯部品である筐体の封印装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、防犯部品である筐体の封印装置に内部電源及び記憶素子として電気二重層コンデンサを用いることが好適であることを提案してきた（特許文献１）。また、最近、内部電源である第１の電気二重層コンデンサから記憶素子である第２の電気二重層コンデンサへＣ−ＭＯＳゲートを介して電荷を有効に受け渡す技術を提案している（特許文献２）。
【０００３】
ここで、筐体の封止装置を簡単に説明する。磁気カード、ＩＣカードは、近年、広く利用され、社会に利便を与える一方、スキミング等の不正問題が発生している。ＩＣカード化されれば、不正防止が可能のごとく言われているが、磁気であれ、ＩＣであれ、カードリーダ内では、秘密データが解読されており、カードリーダ内（筐体内）に不正部品を付ける等、不正が行われれば、何の解決にもならない。すなわち、カードリーダ（筐体）が開けられたことを速やかに（夜間、休日等、不使用中で電源断であれ、使用中で電源投入中であれ）報知することが重要である。
【０００４】
類した問題は、パチンコ機、パチスロ機においても許可されたプログラムのマイコンを不正マイコンに置き換えられる不正にも同様であり、”開けられてはいけない筐体が開けられたか否かを検知、記憶、報知する”技術は、重要な問題である。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０６５９８５号公報
【特許文献２】特願２００３−２９０５８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願出願人は、有用な働きを有する筐体の封印装置を社会に提供すべく、生産準備に入っているが、前述のカードリーダに適用される時、電気二重層コンデンサの大きさが問題となっている。０．１〜０．２Ｆ程、及び０．０１〜０．０２Ｆ程の電気容量値を有する電気二重層コンデンサは、１０×１０×５ｍｍ程、又は、１０φ×５ｍｍ程の大きさを有し、一般用途には小型化されていると言えようが、一層の小型化が求められている。
【０００７】
また、２個の電気二重層コンデンサを用いることは当然の事として、プリント基板に、各々の＋、−端子の為の４個の取付部を必要とし、プリント基板の小型化を阻害する要因であり、４本の端子を３本にすることも小型化の重要な要素である。
【０００８】
また、筐体の不正開封を検知、記憶、報知する報知装置を装着しても、不正開封後、封印装置自体を新たに作成した物と取り替える行為が行われると、不正が発見できないという問題があり、判別しやすい大きさを有する部品を特殊品として、通常の人では入手できない、すなわち複製できなくすることが重要である。
【０００９】
以上述べたように、課題は、
１．  電気二重層コンデンサは、用途によっては大きすぎる、
２．  ２個の独立した電気二重層コンデンサは、プリント基板を小型化する阻害要因、
３．  一般市販されている部品のみで作られた防犯部品、封印装置は、まったく、同様に複製された不正品と取り替えられると不正を認識できない、
という問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、第１の電気二重層コンデンサと、第２の電気二重層コンデンサの双方の一方の端子を共通とし、３端子とされた電気二重層コンデンサであって、前記第１の電気二重層コンデンサの電気容量値１に対して、前記第２の電気二重層コンデンサの電気容量値が０．２以下、０．０５以上であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電気二重層コンデンサは、第１の電気二重層コンデンサと第２の電気二重層コンデンサとの間で一方の端子を共通としているので、電気二重層コンデンサを小型化することができる。また、総端子数が３個であるので、これを取り付けるプリント基板も小型化することができる。また、この種の電気二重層コンデンサは、一般に市販されていないので、複製された不正品と取り替える不正を容易に確認することができる。さらに、第１の電気二重層コンデンサの電気容量値と第２の電気二重層コンデンサの電気容量値を所定の比率としたので、これを筐体の封印装置に適用すれば、長時間に渡って開封の有無を記憶することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の電気二重層コンデンサ１０の構造図であり、第１端子１と、共通端子２間に、図３で示す基本構造コンデンサ（基本セル）の大径の物（大径基本セル４）が複数枚（図は４枚）挿入されていることを示している。共通端子２と第２端子３間には、小径の基本セル（小径基本セル５）が複数枚（図は４枚）挿入されている。
【００１３】
第１端子１、共通端子２、第２端子３は、コンデンサ内部では面積の大きな電極１ａ、２ａ、３ａとなっている。図示は、四角形であるが円形であってもよく、ようは、後述の加圧に対し、基本セルを安定に挟持する形状であればよい。６は、モールド樹脂であり、開口６ａが複数個、設けられている。開口６ａは、図示の上面に２個が示されているが、３又は４個が望ましく、図示、下面にも設けられる。
【００１４】
開口６ａは、設けると言うより、以下工程で自然とできた物である。大径基本セル４、小径基本セル５を挟持する電極１ａ、２ａ、３ａは、図示しないモールド金型に入れられ、複数の開口６ａ部のピンで押し圧される。押し圧される理由は、基本セル間及び基本セルと各電極間の電気的接触を安定にすると共にモールド工程中にモールドの樹脂が電極と基本セル間に流入する不具合を防止する為である。金型内で押し圧し、射出であれ、注入であれ、モールド用樹脂を金型内に流し込み、固化した状態で製品を取り出せば、３本の端子を有し、２個の電気二重層コンデンサを含むコンデンサが完成する。
【００１５】
図２は、他の実施例を示す図であり、共通端子２に連なる電極２ａ上に配置された大径基本セル（径と言うが、丸いとは限らない）４と、小径基本セル（径と言うが、丸いとは限らない）５が、点線で示される連結部２ｂ−３ｂ（図示は２個だが、１個でも可）で結合された電極１ａ、３ａと、電極２ａとの間に挟持されている。
【００１６】
図示されていないが、図１の開口６ａと同様に金型内でピン押し圧され、モールド樹脂が流入、固化される。金型から取り出された後、連結部２ｂ−３ｂを切断除去すれば、３本の端子を有し、２個の電気二重コンデンサを含むコンデンサ１０が完成する。
【００１７】
次に、図３を用いて、図１、図２で用いた基本セル４、５の説明をする。活性炭（固体）と電解液（液体：希硫酸）を混ぜると境界に正負の電荷が分布する。セパレータ（多孔性有機フィルム）で粉末活性炭の＋−電極間のショートを防止し、かつ電解液（希硫酸）中のイオンは通過できるようにして、両端に導電性集電電極を設けると、多数（無数と言ってよい程の数）の活性炭表面の電荷を導電性集電電極に集めることができ、これを基本構造コンデンサ（基本セル）と言う。なお、電解液が漏れるのを防止する為、封止用合成ゴムで覆う。ゴムとしては、ブチルゴムが主に用いられる。
【００１８】
基本セル４、５の耐電圧は、電解液の種類、濃度で決まり、希硫酸の場合、約１．２Ｖであり、図１、図２の４枚では、４．８Ｖとなり、３．６Ｖ保証が可能となる。また、電気容量は、電解液の種類、活性炭の表面積等で決まるが、大まかな言い方をすれば、図３のＳで示す表面積の大きさに依存し、大きくすれば電気容量も増大する。
【００１９】
次に、図４に他の実施例を示す。図４（ｂ）にその構成がよく表れているので、図４（ｂ）を中心に説明する。いわゆるコイン形の電気二重層コンデンサが２個電気的に結合され、３端子で内部に２個の電気二重層コンデンサを含むコンデンサ１０が作られている。
【００２０】
端子１は、コインの上キャップ１２ａにスポット溶接され、上キャップ１２ａは、下キャップ１２ｂ間に絶縁リング１２ｃを挟み、電気的に絶縁されると共に、シール加工がされ、内部にセパレータで分離された活性炭と電解液を密封、保持する。図示は、基本セル４は１枚となっているが、電解液の種類によっては、３．３Ｖ程の耐電圧が得られるし、基本セル４の枚数を増すことも可能である。
【００２１】
端子３は、コインの上キャップ（図４（ｂ）では下になるが、上と言う）１４ａにスポット溶接され、上キャップ１４ａは、下キャップ１４ｂ間に絶縁リング１４ｃを挟み、電気的に絶縁されると共に、シール加工がされ、内部にセパレータで分離された活性炭と電解液を密封保持し、端子１での説明と同一であるが、基本セル５の大きさが小さくされている事が異なり、電気容量が小さくなる事が示されている。
【００２２】
端子２は、バネ用薄板材から作られるのが好適で、図示では端子１側のコインの下キャップ１２ｂを挟持する爪が３個上方に設けられると共に、反対方向に端子３側の下キャップ１４ｂを挟持する爪が３個設けられている。２個のコイン形の電気二重層コンデンサを結合するには、スポット溶接を行うのが接合としては好適であるが、発熱によるコンデンサ内部の劣化が問題であるし、導電接着剤の場合は、工程に時間がかかる欠点が有るに対し、バネ性金属で挟持する本例は、性能を劣化させない、作業が速いという特徴を有する。
【００２３】
次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）で、封印装置に用いられる電気二重層コンデンサに求められる特性を説明する。図５（ａ）は、封印装置の原理図であり、Ｃ１は、内部電源の役目のコンデンサであり、図示しない装置が作動中にダイオードＤ１を介して充電され、装置が不作動中の電源となる。ＳＥは、開封を検知する検出素子であり、閉するとコンデンサＣ２にコンデンサＣ１から電荷を移動させる。移動した電荷によるコンデンサＣ２の電位が開封の記憶となる。ダイオードＤ２は、逆流による記憶の消滅を防止する役目であり、判定器がコンデンサＣ２の電位に応じ、開封されたか否かを判定する。
【００２４】
外部電源が断たれた後、長い時間（４８時間〜１６８時間）監視するには、コンデンサＣ１、Ｃ２共に大きな電気容量が必要となり、電気二重層コンデンサが好適となる。ここで、Ｃ１、Ｃ２は、重要な関係がある。今、Ｃ１の電気容量がＸファラッドでＥ１ボルトに充電されており、Ｃ２の電気容量がＹファラッドであった時、コンデンサＣ２の電圧Ｅ２は、ダイオードＤ２の電圧降下をまず無視すると、
ＸＥ１＝（Ｘ＋Ｙ）Ｅ２、Ｅ２＝ＸＥ１／（Ｘ＋Ｙ）
となる。
【００２５】
電気二重層コンデンサの耐圧は、５．５Ｖ〜３．３Ｖ程と低く、Ｅ１は、５Ｖ程が最大値であることから、Ｅ２は、今、上記でＸ＝Ｙの場合は１／２の２．５Ｖより得られないし、内部電源であるＣ１の電位Ｅ１は、長時間の監視中に低下して、例えば２Ｖになれば、Ｅ２は１Ｖであるが、ダイオードＤ２の電圧降下の為、０．５Ｖ程より得られなくなる。よって、Ｘ＞Ｙの条件が必要となる。
【００２６】
一方、判定器も電流を消費する為、Ｙをいたずらに小さくすることも好ましくない。種々検討の結果、Ｘ：Ｙ＝１：（０．２〜０．０５）が好ましいといえる。すなわち、Ｅ２＝０．８３Ｅ１〜０．９５２Ｅ１が得られる。容量比で、Ｘが１Ｆ〜０．１Ｆ（ファラッド）の物が部品の寸法、記憶時間で好ましい関係と言える。
【００２７】
次に、図５（ｂ）で、具体的な封印装置を説明し、２個の電気二重層コンデンサ以外は、小さい部品ばかりで、小型化の為には、２個の電気二重層コンデンサの大きさ、その端子数の低減が重要であることを説明する。
【００２８】
図で、外部電源端子Ｐ１、Ｐ２間には、３．６Ｖが与えられ、ダイオードＤ１を介して、コンデンサＣ１が充電され、内部電源とされている。コンデンサＣ１の＋極からは、Ｃ−ＭＯＳバッファＱ１、Ｑ２（例えば、ＴＣ７ＳＨ０８ＦＵ）の電源端子ＶＤＤと、抵抗Ｒ１を介して、Ｑ１の入力端子ＩＮへの結線がされる。Ｑ１の入力端子ＩＮは、検出素子ＳＥと、コンデンサＣ３を介して、コンデンサＣ１のマイナス極（以後、グランド）に結ばれる。グランドには、前記Ｑ１、Ｑ２の電源端子ＶＳＳも結ばれ、Ｑ１の出力は、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ３を介してＱ２の入力端子ＩＮに結ばれ、同入力端子ＩＮは、コンデンサＣ４を介してグランドに結ばれる。
【００２９】
一方、外部電源端子Ｐ１からは、抵抗Ｒ４、Ｒ５を介してグランドに結ばれると共に、緑ＬＥＤ、抵抗Ｒ６、抵抗内蔵トランジスタＴＲのコレクタ、エミッタを介してもグランドに結ばれる。抵抗Ｒ４、Ｒ５の中間点は、約２Ｖの電源としてＣ−ＭＯＳインバータＱ３の電源端子ＶＤＤに結ばれ、Ｑ３の入力端子ＩＮには、前述Ｑ２の出力端子ＯＵＴが抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２を介して結ばれ、同ＩＮは、電気二重層コンデンサであるコンデンサＣ２を介してグランドに結ばれている。同Ｑ２の出力端子ＯＵＴは、トランジスタＴＲのベースへと結ばれる。
【００３０】
その作用は、筐体が閉鎖され、正常状態なら検出素子ＳＥは閉しており（図５（ａ）と逆）、Ｑ１の１Ｎは、ロー（以後、Ｌ）のままである。ここで、抵抗Ｒ１は、消費電流を制限し、コンデンサＣ３は、振動等でＳＥが一瞬、開になっても不感にする作用がある。この時、Ｑ１の出力ＯＵＴもＬであり、Ｑ２の入力ＩＮも出力ＯＵＴもＬで、Ｑ３の入力もＬである。今、外部電源端子Ｐ１に電源が与えられていなければ、Ｑ３は、電源が無い為、不作動であるし、緑ＬＥＤにも電源が与えられていないので、緑ＬＥＤは発光しない。逆に、Ｐ１に電源が与えられていれば、Ｑ３は、入力ＩＮがＬであるから、出力は、ハイ（以後、Ｈ）となり、ＴＲをオンさせ、緑ＬＥＤを点灯し、緑＝安全＝開封されていない、を知らせる。
【００３１】
次に、筐体が開けられ、ＳＥが開になると、Ｑ１の入力ＩＮは、Ｈとなり、その出力ＯＵＴもＨとなり、Ｒ２・Ｃ４の時定数の遅れを伴って、Ｑ２の入力ＩＮをＨにする。一度、Ｃ４はＨになると、ダイオードＤ３、Ｑ２の入力ＩＮの漏れ電流は、極めて少ない為、図示の条件で１０分間程、Ｈを保持する。この事は、検出素子ＳＥを１秒程でも開にすれば、その後、閉にしても、開した状態と取り扱われ、不正行為に対する耐性を向上させている。また、前述、Ｒ２・Ｃ４の時定数は、Ｑ１が電源ノイズ等で一瞬、Ｈになっても無視し、誤作動を防止する役目を持つ。
【００３２】
次に、Ｑ２のＩＮがＨになったことで、その出力はＨとなる。すなわち、電気二重層コンデンサＣ１からＱ２の電源端子ＶＤＤ、出力端子ＯＵＴ間のＦＥＴを通り、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２、電気二重層コンデンサＣ２、グランドのループでＣ２を充電する。Ｒ３は、部品保護の電流制限抵抗であり、同時にＲ３・Ｃ２≒４秒の時定数で、Ｑ２の電源ノイズ等での一瞬のＨ出力の誤作動を防止する。
【００３３】
ここで、前記説明でコンデンサＣ４の放電には、約１０分の時間を要すると述べたことが重要となる。電気二重層コンデンサであるＣ１、Ｃ２間で電荷の移動をさせるには、電気二重層コンデンサは、内部抵抗値が大きいこと、内部が活性炭の分布状態であることから、Ｃ・Ｒで決まる時定数の１０倍〜１００倍程の長い時間で充電する必要があるからである。
【００３４】
図示の例では、Ｃ１：Ｃ２＝０．２２：０．０２２であることから、図５（ａ）で説明したように、コンデンサＣ２の電位ＶＣ２は、Ｃ１の電位×０．９１−ダイオードＤ２の電圧降下となる。また、蓄えられる電荷は、０．０２２×ＶＣ２となる。
【００３５】
Ｑ３の電源電圧が２Ｖであるから、入力ＩＮは、電源電圧の１／２である１Ｖ近辺が閾値となり、ＶＣ２が１Ｖ以上では、その出力ＯＵＴはＬとなり、ＴＲをオフとし、緑ＬＥＤは外部電源が与えられていても緑ＬＥＤを消灯にして、緑ＬＥＤがＯＦＦ＝安全でない＝開封された、と知らせる。
【００３６】
コンデンサＣ２の電位は、ダイオードＤ２、Ｑ２の入力ＩＮの漏れ電流の為、徐々に低下するが、図示の条件では１００時間以上、１Ｖ以上の電位を保持する。記憶時間（Ｃ２の放電時間）が長すぎる時は、図示しない抵抗（例えば、１０ＭΩ）をＣ２に並列に挿入し、短時間化すると共に、温度依存性を改善する。
【００３７】
以上、図５（ｂ）の説明は、本発明と直接の関係が薄いように見えるが、ここに示されたコンデンサＣ１、Ｃ２以外の部品は、その寸法が縦１ｍｍ×横１ｍｍ×高さ１ｍｍほどの大きさであることが述べたい。また、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、ＴＲ、Ｄ２、Ｄ３等は、ＩＣ化して１部品化でき、一層の小型化が可能である。すなわち、小型化するには、コンデンサＣ１、Ｃ２を小さくする以外に方法がないのである。また、回路図の各部品を実装するプリント基板も極限まで小さくするには、端子をハンダ付けする１ｍｍ角程のパターン面積も重要なのである。
【００３８】
次に、図６に、封印装置の外観図を示す。図６（ａ）は、従来、市販化されている部品を用いた例であり、図６（ｂ）は、本発明の電気二重層コンデンサを用いた事例である。小型化できることは当然として、特に重要な事は、外観が全く異なる点である。前記したが、不正を防止する役目の物品は、外観が全く同一の異品に取り替えられると、役目を果たせなくなる。
【００３９】
電気二重層コンデンサを生産できる会社は、日本では実質、Ｍ、ＮＴの２社のみであり、海外にも少ない。すなわち、今までに無い３端子型で内部に２個の電気二重層コンデンサを含むコンデンサを用い、限られた生産会社で部品出荷を管理すれば、不正を行うことを企てる人に部品が渡らない事から、不正品が作れないこととなる。
【００４０】
以上述べたように、本発明によれば、電荷の受け渡しを利用する封印装置を小型化できると共に、不正な複製品の生産を困難とする効用がある。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る電気二重層コンデンサは、パチンコ機、パチスロ機、ＩＣカードリーダ等に用いられる各種筐体の封印装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの構造図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの構造図である。
【図３】基本セルの断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの平面図、図４（ｂ）は、その正面断面図、図４（ｃ）は、その底面図である。
【図５】図５（ａ）は、封印装置の原理図であり、図５（ｂ）は、封印装置の回路図である。
【図６】図６（ａ）は、従来の封印装置の外観図であり、図６（ｂ）は、本発明に係る電気二重層コンデンサを用いた封印装置の外観図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    第１端子
１ａ  電極
２    共通端子
２ａ  電極
３    第２端子
３ａ  電極
４    基本セル（第１の電気二重層コンデンサ）
５    基本セル（第２の電気二重層コンデンサ）
１０  電気二重層コンデンサ
【図１】
2005175303.tif 000003
【図２】
2005175303.tif 000004
【図３】
2005175303.tif 000005
【図４】
2005175303.tif 000006
【図５】
2005175303.tif 000007
【図６】
2005175303.tif 000008