(57)【要約】【課題】素子および電解液が封入される収納室について密閉性の維持を図るとともに、キャパシタ素子間で、電解液の液量変化による電気的特性のばらつきが発生するのを防止する。【解決手段】仕切り壁（１２、１４）によって区画された２以上の収納室（１０）のそれぞれにキャパシタ素子（６）が収納されるケース部材（４）と、収納室を一括して封口し、仕切り壁と嵌合する封止部（係合部１８、凹部７０、係合凸部７２）を有する封口部材（８）とを備え、封止部は、収納室を個別に封止し、収納室間の電解液の移動を抑制する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕切り壁によって区画された２以上の収納室のそれぞれにキャパシタ素子が収納されるケース部材と、
前記収納室を一括して封口し、仕切り壁と嵌合する封止部を有する封口部材と、
を備え、前記封止部は、前記収納室を個別に封止し、前記収納室間の電解液の移動を抑制することを特徴とするキャパシタ。
【請求項２】
前記封口部材は、前記収納室毎に注液可能な注液孔と、
前記収納室から気体を分離して排出させる気液分離体を備える通気孔と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項３】
前記封口部材は、前記通気孔から排出されたガスを前記ケース部材側に向けて流す排出口を備え、
前記ケース部材は、前記排出口に連通して前記通気孔から流入したガスをケース部材の外部に向けて排気する排気経路を備え、
前記封止部は、前記排出口および前記排気経路の周囲を封止することを特徴とする請求項２に記載のキャパシタ。
【請求項４】
仕切り壁によって区画された２以上の収納室のそれぞれにキャパシタ素子が収納されるケース部材を形成する工程と、
前記収納室を一括して封口する封口部材を形成する工程と、
前記封口部材と前記収納室との間に備えられ、前記封口部材と前記収納室とを個別に封止する封止部を形成する工程と、
前記注液孔から電解液を注入しつつ、前記収納室内の空気を前記通気孔から排出する工程と、
を含むことを特徴とするキャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタ、電解コンデンサなどのキャパシタの外装技術およびその製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタ、電解コンデンサなどのキャパシタは電極箔の面積が静電容量を支配しており、小型のものから大型のものまで多種に亘っている。たとえば、ひとつのキャパシタで所望の大容量が得られない場合にはキャパシタの並列化によって実現できるし、ひとつのキャパシタの耐圧で不十分な場合にはキャパシタの直列化を行えばよいことが知られている。したがって、キャパシタの接続形態などで多様な用途に対応可能である。そして、複数のキャパシタを備えるモジュール化や、ひとつのケース内に複数の素子を備えた形態のものが提案され、実現化されている。
【０００３】
斯かるキャパシタに関し、複数のキャパシタ素子を備える電気二重層キャパシタおよびその製造方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５３０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、キャパシタはケース部材内にキャパシタ素子と電解液とが入れられるので、ケースの外部に電解液が漏出しないように、ケース部材の密閉性を維持することが重要である。キャパシタは、電解液の量が変化することで、電気容量の変化や、内部抵抗の上昇などが生じるおそれがあり、たとえば自動車などの車両に搭載されるキャパシタでは、振動や利用時の傾きなどの影響を常に受ける状態になるため、ケース部材に対する密閉性の確保が課題となる。
【０００６】
所定の容量を得る目的などで複数のキャパシタを連結し、単一化して使用する場合、連結したキャパシタ間で電解液の量が変化すると各キャパシタ素子の電気的な特性、電気容量にばらつきが生じてしまう。このようなばらつきの発生は、キャパシタに求める性能が得られなくなるという課題がある。
【０００７】
特許文献１には、斯かる課題の開示や示唆はなく、特許文献１に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。
【０００８】
そこで、本発明の主たる目的の一つは、素子および電解液が封入される収納室について密閉性の維持を図ることにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、キャパシタ素子間で、電解液の液量変化による電気的特性のばらつきが発生するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のキャパシタの一側面は、仕切り壁によって区画された２以上の収納室のそれぞれにキャパシタ素子が収納されるケース部材と、前記収納室を一括して封口し、仕切り壁と嵌合する封止部を有する封口部材とを備え、前記封止部は、前記収納室を個別に封止し、前記収納室間の電解液の移動を抑制するものである。
【００１１】
上記キャパシタによれば、前記封口部材は、前記収納室毎に注液可能な注液孔と、前記収納室から気体を分離して排出させる気液分離体を備える通気孔とを備えてもよい。
【００１２】
上記キャパシタによれば、前記封口部材は、前記通気孔から排出されたガスを前記ケース部材側に向けて流す排出口を備え、前記ケース部材は、前記排出口に連通して前記通気孔から流入したガスをケース部材の外部に向けて排気する排気経路を備え、前記封止部は、前記排出口および前記排気経路の周囲を封止してもよい。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明のキャパシタの一側面は、仕切り壁によって区画された２以上の収納室のそれぞれにキャパシタ素子が収納されるケース部材を形成する工程と、前記収納室を一括して封口する封口部材を形成する工程と、前記封口部材と前記収納室との間に備えられ、前記封口部材と前記収納室とを個別に封止する封止部を形成する工程と、前記注液孔から電解液を注入しつつ、前記収納室内の空気を前記通気孔から排出する工程を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
【００１５】
(1) ケース部材の収納空間内に入れられた電解液の容量変化を防止でき、キャパシタの電気的特性の低下を防止できる。
【００１６】
(2) ケース部材に複数の収納空間が形成された場合、収納空間同士での電解液の移動を防止できる。
【００１７】
(3) 複数のキャパシタ素子を備えたケース内で電解液の移動によるキャパシタ素子間の電気的特性のばらつきを防止できる。
【００１８】
(4) ケース内での電解液の移動を阻止することでキャパシタ素子間の特性が安定化し、キャパシタの信頼性が高められる。
【００１９】
(5) キャパシタ素子を収納空間に収納した後、電解液を注入することで、キャパシタ素子が膨張したときに仕切り壁にキャパシタ素子が挟まれることで、キャパシタ素子が圧縮された状態となる。そのため、巻回されている一対の電極箔の極間距離を狭めることができ、一対の電極箔の間に保持されている電解液の電気抵抗分が減少するために、キャパシタ全体としての内部抵抗が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施の形態を示すキャパシタの一例を示す図である。
【図２】ケース部材にキャパシタ素子を収納した状態例を示す図である。
【図３】封口部材の一面を示す図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面を示す図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔一実施の形態〕
【００２２】
図１は、一実施の形態に係るキャパシタの構成部品を分解して示している。このキャパシタ２は、本開示のキャパシタの一例であり、斯かる構成に限定されるものではない。
【００２３】
このキャパシタ２は、たとえば一面が開口した有底のケース部材４、キャパシタ素子６、ケース部材４の開口部分を封口する封口体８を備える。キャパシタ２には、ケース部材４内にキャパシタ素子６とともに、電解液が封入される。ケース部材４および封口体８は、キャパシタ２の外装ケースの一例であり、それぞれ絶縁性樹脂で形成される。
【００２４】
ケース部材４には、内部が仕切り壁１２で仕切られており、収納するキャパシタ素子６の数に応じた複数の収納室１０が形成され、収納室１０毎にキャパシタ素子６と電解液が収納される。そのほか、ケース部材４には、たとえば封口体８を通じてケース外部に排気を流す排気経路１６を備えてもよく、この排気経路１６と収納室１０とを仕切る仕切り壁１４を形成する。
【００２５】
キャパシタ素子６はたとえば、電気二重層キャパシタ、電解コンデンサまたはハイブリッドキャパシタのいずれの素子であってもよい。キャパシタ素子６には一例として一対の分極性電極箔の間にセパレータを介して形成した積層素子であってもよいし、積層された分極性電極箔およびセパレータの巻回素子であってもよい。キャパシタ素子６には一例として素子端面の形状が扁平である柱状の素子が用いられる。
【００２６】
分極性電極箔としては、アルミニウム箔を集電極とし、そのアルミニウム箔の両面に活性炭層を形成して分極性電極箔としたものが用いられている。セパレータはたとえば、電解紙である。
【００２７】
キャパシタ素子６の素子端面には陽極側および陰極側の電極箔の縁部を露出させ、平坦に成形して陽極電極部５、陰極電極部７が形成されており、この陽極電極部５には陽極集電板２０がレーザ溶接部１１によって接続され、陰極電極部７には陰極集電板２２がレーザ溶接部１１によって接続されている。この集電板２０、２２にはその一部を屈曲させて、封口体８に埋設されたバスバー３２と接続するバスバー接続部２３が形成されている。この例ではバスバー接続部２３をバスバー３２側に向かってたとえば、直立状態で突出させ、バスバー３２の貫通孔に貫通させ、バスバー３２とバスバー接続部２３の接触部近傍をレーザ溶接で接続している。
【００２８】
封口体８は、本発明の封口部材の一例であり、ケース部材４の開口部に対して封口面部を係合することで、収納室１０を密封する。またこの封口体８には、たとえばキャパシタ素子６を連結させるバスバー３２がインサート成形により樹脂と一体化されている。バスバー３２は導電性を有する金属部材であり、バスバー３２以外の封口体８はたとえば、ポリプロピレンやポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂で形成される。インサート成型には、バスバー３２と樹脂との結合力を高めるために、エッチング処理、カップリング剤による化学処理、レーザ処理などの表面処理を行ったバスバー３２を用いてもよい。キャパシタ２は、バスバー３２が、それぞれ設定された陽極集電板２０および陰極集電板２２と接続することで、キャパシタ素子６を連結して機能させる。
【００２９】
そのほか、封口体８には、収納室１０内に発生するガスを外部に排出させる通気孔４０と、この通気孔４０とつながり、ガスを外へ放出する調圧機構５０（図３）を有する排出口４２が形成される。通気孔４０には、たとえば収納室１０内の電解液を漏液させない手段として、図示しない気液分離体などで通気孔４０を塞いでもよい。ケース部材４に封口体８が係合されると、排出口４２は、ケース部材４に形成された排気経路１６に連通する。これにより収納室１０内で発生したガスが通気孔４０を通じて封口体８の排出口４２側に流され、この排出口４２から排出経路１６を通じてケース部材４の外部に排出される。そのほか封口体８には、各収納室１０の位置に合せて電解液注入孔４４が形成される。この電解液注入孔４４は、たとえばキャパシタ組立て処理において、電解液を注入したのち、図示しない封止手段により封止すればよい。
【００３０】
キャパシタ２は、図２に示すように、ケース部材４に封口体８が設置されることで、収納室１０が外部から遮断される。ケース部材４と封口体８との接続部分は、たとえば外装側から一定の範囲で溶接される。また、封口体８の外装側に気密性の樹脂性のシート部材などを貼付し、陽極集電板２０、陰極集電板２２とバスバー３２との接合部分や通気孔４０を外気から遮断してもよい。
【００３１】
＜キャパシタの組立工程＞
【００３２】
キャパシタ２の組立工程には、封口体８をケース部材４に溶着させる工程（Ｓ１）と、各集電板２０、２２とバスバー３２を接続する工程（Ｓ２）と、電解液を注入する工程（Ｓ３）が含まれる。
【００３３】
封口体８をケース部材４に溶着させる工程（Ｓ１）では、封口体８がケース部材４に重ねられ、封口体８とケース部材４の接触部が加熱される。この加熱により封口体８とケース部材４の接触部の樹脂を溶かし、一体化する。このような加熱は、封口体８とケース部材４の接触部の全周に渡り行う。
【００３４】
各集電板２０、２２とバスバー３２を接続する工程（Ｓ２）では、封口体８の外側から、バスバー３２とバスバー接続部２３との当接部分にレーザ照射して、バスバー３２とバスバー接続部２３を溶接する。バスバー３２とバスバー接続部２３との接続は例えば、バスバー３２に形成された貫通孔にバスバー接続部２３を嵌入し、バスバー３２の貫通孔とバスバー接続部２３の境界部にレーザを照射して、貫通孔とバスバー接続部２３を溶接する。
【００３５】
電解液を注入する工程（Ｓ３）では、電解液を封口体８の解液注入孔４４から収納室１０に注入し、収納室に収納しているキャパシタ素子６を含浸させる。
【００３６】
＜収納室１０の密閉手段について＞
【００３７】
仕切り壁１２には、ケース部材４の開口側の面、すなわち上面部分に、封口体８の平面部分と係合させる係合部１８が形成される。この係合部１８は、本発明の封止部の一例であり、ケース部材４と封口体８とを密着させる手段であればよい。すなわち、この係合部１８は、封口体８側の封口面部３０に形成される係合手段と係合することで、各収納室１０を個別に密閉状態に維持させる。
【００３８】
また係合部１８は、たとえば仕切り壁１２の上面部分のみに形成されるものに限られず、仕切り壁１２とともにケース部材４の開口面部側に形成してもよい。さらに、排気経路１６を仕切る仕切り壁１４の上面部分に係合部を形成してもよい。
【００３９】
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面を示しており、図５は、図２のＶ−Ｖ線断面を示している。これらの図では、収納室１０内部の密閉状態および排気経路１６の密閉状態例を示している。
【００４０】
排気経路１６を仕切る仕切り壁１４の平面部には、たとえば係合部１８として、凹部７０が形成されている。また封口体８の立壁部６２の平面部には、たとえば係合手段として係合凸部７２が形成されている。凹部７０および係合凸部７２は、本発明の封止部の一例であり、たとえば係合により電解液の侵入を阻止可能な密着精度で形成されればよい。さらに、凹部７０と係合凸部７２との接続部分には、耐水性の接着剤、その他の接続手段を介在させてもよい。これにより、ケース部材４に封口体８が設置され、仕切り壁１４の凹部７０と立壁部６２の凸部７２が係合すると、キャパシタ素子６の収納エリアと排気経路１６とが密閉状態となる。
【００４１】
仕切り壁１２の平面部は、たとえば図５に示すように、仕切り壁１４と同様に、係合部１８として凹部７０が形成され、封口体８の立壁部６０に形成された係合凸部７２と係合すればよい。これにより、ケース部材４に形成された隣り合う収納室１０同士は、それぞれ遮断され、少なくとも、各収納室１０に入れられた電解液が他の収納室１０に流入しない。
【００４２】
なお、仕切り壁１２と仕切り壁１４の高さは、同等に形成する場合に限られない。仕切り壁１２と仕切り壁１４との高さが異なる場合、各平面部の高さに応じて、封口体８の立壁部６０、６２の高さを設定すればよい。また、仕切り壁１２、１４の高さがキャパシタ素子６の高さと同等に形成された図を示しているが、これに限られない。
【００４３】
＜電解液の注入手段について＞
【００４４】
電解液は、例えば、封口体８とケース部材４を密閉状態にした後、電解液注入孔４４から各収納室１０に注入する。このとき、各収納室１０内の空気は通気孔４０から外部に放出される。
【００４５】
＜一実施の形態の効果＞
【００４６】
(1) 仕切り壁１２、１４の凹部７０と封口体８の立壁部６０、６２の係合凸部７２により、キャパシタ素子６毎の収納エリアの密閉性が確保できる。
【００４７】
(2) 隣接する収納エリア間を密閉することで、電解液が流動するのを阻止でき、電解液の増減による各キャパシタ素子６の電気的特性の変化、内部抵抗の増減を防止できる。
【００４８】
(3) 収納エリアと排気経路１６との密閉状態を維持することで、収納エリアへの外気の混入や、外部への電解液の排出が阻止され、キャパシタの性能低下や、機能停止を防止できる。
【００４９】
(4) 仕切り壁１２、１４による密閉性が確保されるので、単一のケース部材４および封口体８を利用して複数のキャパシタ素子６を備えるキャパシタを形成することができる。
【００５０】
(5) 複数のキャパシタ素子６を備えたケース内で電解液の移動によるキャパシタ素子間の電気的特性のばらつきを防止できるので、製品の信頼性が高められる。
【００５１】
(6) 単一のケース部材４の各収納室１０に複数のキャパシタ素子６を入れ、単一の封口体８を設置することで、設定した容量、電気特性のキャパシタが製造でき、組立て工程の時間短縮や、連結精度のばらつき防止などが図れる。
【００５２】
(7) 封止部により電解液の移動を阻止することで、キャパシタの設置向きまたはキャパシタの設置環境の自由度が高められる。
【００５３】
(8) ケース部材４と封口体８とを溶着する工程および各集電板２０、２２とバスバー３２を接続する工程の後に、電解液を注入する工程を行うことで、ケース部材４と封口体８との密封性および各集電板２０、２２とバスバー３２との接続性がよいキャパシタ２を製造できる。すなわち、電解液の注入工程を後に行うことで、ケース部材４と封口体８との接触面に電解液が付着していない状態で溶着できるため、溶着状態がよい。また、各集電板２０、２２とバスバー３２との接触部分に電解液が付着しないため、接続状態がよい。密封状態の収納室１０に電解液を注入する場合には、収納室１０内の空気を排出する必要があるが、通気孔４０を設けることで、収納室１０内の空気を排出でき、収納室１０内に適切に電解液を注入できる。
【００５４】
（変形例）
【００５５】
(a) 上記実施の形態では、封止部として、ケース部材４の仕切り壁１２、１４側に凹部７０が形成され、封口体８の立壁部６０、６２に係合凸部７２を形成する場合を示したがこれに限られない。封止部は、仕切り壁１２、１４側に凸部、立壁部６０、６２側に凹部を形成してもよい。そのほか、封止部は、仕切り壁１２、１４と立壁部６０、６２の間に介在して収納エリアの密閉性を確保するものであればよく、係合部材に限られない。封止部は、たとえば、樹脂性の封止パッキンなどを仕切り壁と立壁部との間に介在させてもよい。
【００５６】
(b) 上記実施の形態では、封止部として、立壁部６０、６２を形成し、仕切り壁１２、１４と係合させる場合を示したがこれに限られない。封止部は、たとえば仕切り壁１２、１４をケース部材４の外壁よりも高く突出して形成し、その平面部分を封口体８の封口面３０に密着させてもよい。また、封口体８は、たとえば封口面３０に凹部を形成し、突出させた仕切り壁１２、１４の平面部分を嵌合させることで、封止してもよい。
【００５７】
(c) 上記実施の形態では、ケース部材４が一面のみに開口部が形成され、そこからキャパシタ素子６を挿入し、その開口部を封口部材８で封止する場合を示したがこれに限られない。ケース部材４は、複数の部品を組み合わせて形成するものであってもよい。ケース部材は、たとえばキャパシタ素子６の胴体部分を保持する部分と、キャパシタ素子６の底面部分を保持する部品を組み合わせるものでもよい。この場合、胴体部分を保持するケース部材は、たとえば両端面が開口しており、その一面に封口体８が接続される。そして、胴体部分を保持するケース部材には、たとえば封口体８との接合面に既述の封止部が形成されるとともに、底面部分を保持する部分との接合面にも封止部を形成してもよい。
【００５８】
(d) 上記実施の形態では、扁平型のキャパシタ素子を用いたが、円筒型のキャパシタ素子や六面体のキャパシタ素子など他の形状のキャパシタ素子であってもよい。
【００５９】
(e) 上記実施の形態では、キャパシタ素子として電気二重層コンデンサを用いたが、これに限らず、同一の構造及び方法は、電解コンデンサやハイブリッドキャパシタにも同様に適用でき、同様の効果が得られる。
【００６０】
以上説明したように、キャパシタおよびその製造方法について好ましい実施形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、複数のキャパシタ素子を備えるキャパシタに関し、キャパシタ素子を共通のケース部材および封口部材を利用することができるとともに、各収納室間での電解液の移動が防止でき、封入されたキャパシタ素子同士の性能の変化やばらつきを回避し、キャパシタの信頼が確保されるほか、継続的な振動環境や設置向きなどに対する適用自由度が高められ、有用である。
【符号の説明】
【００６２】
２  キャパシタ
４  ケース部材
５  陽極電極部
６  キャパシタ素子
７  陰極電極部
８  封口体
１０  収納室
１１  レーザ溶接部
１２、１４  仕切り壁
１６  排気経路
１８  係合部
２０  陽極集電板
２２  陰極集電板
２３  バスバー接続部
３０  封口面部
３２  バスバー
３４  陽極側端子
３６  陰極側端子
４０  通気孔
４２  排出口
４４  電解液注入孔
５０  調圧機構
６０、６２  立壁部
７０  凹部
７２  係合凸部
【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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