(57)【要約】【課題】  キャパシタに備えられる複数の素子間の接続抵抗を抑制する。また、キャパシタ素子の接続構造を簡略にする。【解決手段】  キャパシタ（２）は、素子端面に陽極側および陰極側の電極部（１６−１、１６−２、１６−３、１６−４、１８−１、１８−２、１８−３、１８−４）を形成したキャパシタ素子（６−１、６−２、６−３、６−４）と、前記キャパシタ素子の複数が収納されるケース部材（４）と、前記ケース部材を封口する封口部材（封口体８）とを備え、前記封口部材にはバスバー（２２）が一体に成形され、前記キャパシタ素子の電極部と前記バスバーを接続している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子端面に陽極側および陰極側の電極部を形成したキャパシタ素子と、
前記キャパシタ素子の複数が収納されるケース部材と、
前記ケース部材を封口する封口部材とを備え、
前記封口部材にはバスバーが一体に成形され、前記キャパシタ素子の電極部と前記バスバーを接続したことを特徴とするキャパシタ。
【請求項２】
前記バスバーを前記電極部に接触させて直接接続した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、前記バスバーの外面を露出させる開口部を備え、前記バスバーの露出面での溶接により前記バスバーと前記電極部とが接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャパシタ。
【請求項４】
前記電極部は、前記素子端面から露出した陽極箔または陰極箔を折り曲げて形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のキャパシタ。
【請求項５】
素子端面に陽極側および陰極側の電極部を形成したキャパシタ素子を形成する工程と、
バスバーが一体に成形され、前記バスバーの一部を露出させる開口部を有する封口部材を形成する工程と、
前記バスバーと前記キャパシタ素子の電極部を、前記開口部からレーザ照射することで接続する工程と、
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、実用化されている。
【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（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、複数の素子を接続すると、接続部品が有する抵抗や、各部品の接続部分により電力ロスが発生する。接続する素子数が増加するとこの抵抗が無視できず、キャパシタの蓄電効率が低下するという課題がある。また、複数の素子を備えるキャパシタでは、各素子の接続のためにキャパシタの構造が複雑になるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、キャパシタに備えられる複数の素子間の接続抵抗を抑制することを第１の目的とする。
【０００７】
また、本発明は、キャパシタ素子の接続構造を簡略にすることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のキャパシタは、素子端面に陽極側および陰極側の電極部を形成したキャパシタ素子と、前記キャパシタ素子の複数が収納されるケース部材と、前記ケース部材を封口する封口部材とを備え、前記封口部材にはバスバーが一体に成形され、前記キャパシタ素子の電極部と前記バスバーを接続している。
【０００９】
上記キャパシタにおいて、前記バスバーを前記電極部に接触させて直接接続してもよい。
【００１０】
上記キャパシタにおいて、前記封口部材は前記バスバーの外面を露出させる開口部を備え、前記バスバーの露出面での溶接により前記バスバーと前記電極部とが接続されてもよい。
【００１１】
上記キャパシタにおいて、前記電極部は、前記素子端面から露出した陽極箔または陰極箔を折り曲げて形成されてもよい。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のキャパシタの製造方法は、素子端面に陽極側および陰極側の電極部を形成したキャパシタ素子を形成する工程と、バスバーが一体に成形され、バスバーの一部を露出させる開口部を有する封口部材を形成する工程と、前記バスバーと前記キャパシタ素子の電極部を、前記開口部からレーザ照射することで接続する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明キャパシタまたはその製造方法によれば、次のような効果が得られる。
【００１４】
(1) キャパシタ素子の電極部とバスバーを接続するので、各キャパシタ素子間の接続抵抗が小さいキャパシタが得られる。
【００１５】
(2) バスバーとは別に集電部を備える必要がなく、部品の数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施の形態に係るキャパシタの分解斜視図である。
【図２】キャパシタの封口体およびその周辺部を拡大して示す図である。
【図３】封口体に備えられるバスバーの一例を示す図である。
【図４】バスバーとキャパシタ素子の接続の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、一実施の形態に係るキャパシタを分解して示している。キャパシタ２は、ケース部材４と、キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４と、封口体８と、シート部材１０−１、１０−２とを備えている。
【００１８】
ケース部材４は、キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４を収納する収納部材の一例でありたとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの熱可塑性樹脂で形成される。このケース部材４には、仕切り壁１２−１、１２−２、１２−３が備えられ、仕切り壁１２−１、１２−２、１２−３によりケース部材４の内部には収納室１４−１、１４−２、１４−３、１４−４が備えられている。各収納室１４−１、１４−２、１４−３、１４−４は、それぞれ一つのキャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４を収納するように対応している。
【００１９】
キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４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６−１、６−２、６−３、６−４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６−１、６−２、６−３、６−４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。
【００２０】
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る。
【００２１】
キャパシタ素子６−１の一方の素子端面には、陽極側電極部１６−１と、陰極側電極部１８−１が備えられる。陽極側電極部１６−１は、素子端面から露出した陽極箔（陽極側の電極箔）を折り曲げることで形成され、陰極側電極部１８−１は、素子端面から露出した陰極箔（陰極側の電極箔）を折り曲げることで形成される。陰極側電極部１８−１は、陽極電極部１６−１から離間している。この離間により陽極箔と陰極箔の短絡が防止される。
【００２２】
キャパシタ素子６−１と同様に、キャパシタ素子６−２の一方の素子端面には陽極側電極部１６−２および陰極側電極部１８−２が備えられ、キャパシタ素子６−３の一方の素子端面には陽極側電極部１６−３および陰極側電極部１８−３が備えられ、キャパシタ素子６−４の一方の素子端面には陽極側電極部１６−４および陰極側電極部１８−４が備えられる。隣接するキャパシタ素子の電極部の陽極および陰極が逆向きになるようにして、各キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４は併設される。
【００２３】
封口体８は、ケース部材４を封口する封口部材の一例でありたとえば、板状の封口板が用いられる。この封口体８はケース部材４に形成される収納室１４−１、１４−２、１４−３、１４−４を一括して封口する。ケース部材４および封口体８は、キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４を封入する外装ケースの一例である。
【００２４】
図２に示すように、封口体８はキャパシタ２の電極を構成するバスバー２２を備えている。バスバー２２は導電性を有する金属部材であり、バスバー２２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。封口体８にはバスバー２２の外面を露出させる開口部２４−１、２４−２、２４−３、２４−４、２４−５、２４−６、２４−７、２４−８が形成されている。開口部２４−１、２４−２、２４−３、２４−４、２４−５、２４−６、２４−７、２４−８により、バスバー２２とその背面側のキャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４とを溶接部２５で溶接することを可能にしている。溶接部２５は、レーザ装置を用いたレーザの照射による溶接部分を示している。
【００２５】
封口体８は電解液を注入するための注液口２６−１、２６−２、２６−３、２６−４を備えている。さらに封口体８は通気路２８と、気体と液体を分離する気液分離体３０−１、３０−２と、開閉弁部３２とを備え、これらにより気体排出機構を形成している。気体排出機構はキャパシタ２の内部で発生した気体をキャパシタの外部に排出する。また、封口体８は、回路基板を設置するための設置面部３４−１、３４−２を備えていてもよい。
【００２６】
図３は、封口体８に備えられるバスバー２２の一例を示している。図３では、封口体８の外形を一点鎖線で示している。バスバー２２は、バスバー片２２−１、２２−２、２２−３、２２−４、２２−５を備えている。バスバー片２２−１はキャパシタ素子６−１の陰極側電極部１８−１とキャパシタ素子６−２の陽極側電極部１６−２とを接続する。バスバー片２２−２はキャパシタ素子６−２の陰極側電極部１８−２とキャパシタ素子６−３の陽極側電極部１６−３とを接続する。バスバー片２２−３はキャパシタ素子６−３の陰極側電極部１８−３とキャパシタ素子６−４の陽極側電極部１６−４とを接続する。これらの接続によりキャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４が直列に接続される。
【００２７】
バスバー片２２−４はキャパシタ素子６−１の陽極側電極部１６−１に接続し、キャパシタ２の陽極端子を構成する。バスバー片２２−５はキャパシタ素子６−４の陰極側電極部１８−４に接続し、キャパシタ２の陰極端子を構成する。
【００２８】
＜バスバーとキャパシタ素子の接続＞
【００２９】
図４はバスバーとキャパシタ素子の接続の一例を示している。図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面を示している。封口体８のバスバー片２２−１、２２−４は、キャパシタ素子６−１の接続側面で封口体８の樹脂部から露出している。
【００３０】
バスバー片２２−１は、キャパシタ素子６−１の陰極側電極部１８−１に対応する素子接続面を備えている。この素子接続面はキャパシタ素子６−１の陰極側電極部１８−１に面で接触し、陰極側の電流を集める集電部として機能する。この素子接続面に対応して、バスバー片２２−１の外面が開口部２４−２により露出している。この露出部に溶接部２５が形成され、バスバー片２２−１が陰極側電極部１８−１に溶接される。
【００３１】
バスバー片２２−４は、キャパシタ素子６−１の陽極側電極部１６−１に対応する素子接続面を備えている。この素子接続面はキャパシタ素子６−１の陽極側電極部１６−１に面で接触し、陽極側の電流を集める集電部として機能する。この素子接続面に対応して、バスバー片２２−４の外面が開口部２４−１により露出している。この露出部に溶接部２５が形成され、バスバー片２２−４が陽極側電極部１６−１に溶接される。
【００３２】
キャパシタ素子６−２、６−３、６−４は、キャパシタ素子６−１と同様にバスバー２２に溶接すればよい。
【００３３】
＜キャパシタの製造工程＞
【００３４】
キャパシタ２の製造工程には、封口体８の製造工程と、キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４とケース部材４の製造工程と、キャパシタ２の組立工程とを含んでいる。この製造工程は、本発明のキャパシタの製造方法の一例である。
【００３５】
＜封口体８の製造工程＞
【００３６】
封口体８の製造工程では、バスバー片２２−１、２２−２、２２−３、２２−４、２２−５を備えるバスバー２２を形成し、このバスバー２２をインサート成形により樹脂と一体化させ、封口体８を形成する。インサート成形には、バスバー２２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２２を用いてもよい。そのほか、封口体８には、収納室１４内発生するガスを外部に排出させる通気孔、この通気孔とつながり、このガスを外へ放出する開閉弁部３２を有する排出口が形成される。通気孔には、たとえば収納室１４内の電解液を漏液させない手段として、気液分離体３０−１、３０−２などで通気孔を塞いでもよい。
【００３７】
＜キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４とケース部材４の製造工程＞
【００３８】
キャパシタ素子６−１の一方の素子端面から陽極箔および陰極箔を露出させ、露出した陽極箔を折り曲げて陽極側電極部１６−１を形成し、露出した陰極箔を折り曲げて陰極側電極部１８−１を形成する。つまり、一方の素子端面に陽極側および陰極側双方の電極部を形成したキャパシタ素子６−１を形成する。キャパシタ素子６−２、６−３、６−４はキャパシタ素子６−１と同様に形成する。
【００３９】
収納室１４−１、１４−２、１４−３、１４−４を備えるケース部材４を形成し、キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４を一つの収納室に対して一つずつ収納する。陽極側電極部１６−１、１６−２、１６−３、１６−４および陰極側電極部１８−１、１８−２、１８−３、１８−４をケース部材４の開口側に配置させる。
【００４０】
＜キャパシタ２の組立工程＞
【００４１】
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、キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４とバスバー２２を接続する工程（Ｓ２）と、電解液を注入する工程（Ｓ３）とが含まれる。
【００４２】
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。
【００４３】
キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４とバスバー２２を接続する工程（Ｓ２）では、封口体８の外側からレーザを照射して、溶接部２５でバスバー２２と各陽極側電極部１６−１、１６−２、１６−３、１６−４を溶接し、溶接部２５でバスバー２２と各陰極側電極部１８−１、１８−２、１８−３、１８−４を溶接する。
【００４４】
電解液を注入する工程（Ｓ３）では、電解液を封口体８の注液口２６−１から収納室１４−１に注入する。これにより、収納室１４−１に収納しているキャパシタ素子６−１を含浸させる。注液口２６−２、２６−３、２６−４への電解液の注入は、注液口２６−１への電解液の注入と同様に行う。
【００４５】
＜一実施の形態の効果＞
【００４６】
この一実施の形態に係るキャパシタによれば、次のような効果が得られる。
【００４７】
(1) バスバー２２を直接キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４の電極部に接続するので、キャパシタ２の低抵抗化が図れる。
【００４８】
(2) バスバー２２とは別個に集電板を備える構成と比較して部品数を少なくすることができる。
【００４９】
(3) 複数のキャパシタ素子を直列に接続しているので、キャパシタの耐圧を上昇させることができる。
【００５０】
(4) ケース部材４と封口体８とを溶着する工程および、各陽極側電極部１６、陰極側電極部１８とバスバー２２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陽極側電極部１６、陰極側電極部１８とバスバー２２との接続性がよいキャパシタ２を製造できる。すなわち、ケース部材４と封口体８の溶着、ならびに陽極側および陰極側の電極部１６、１８とバスバー２２の接続の後に電解液の注入工程を行うことで、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、各陽極側電極部１６、陰極側電極部１８とバスバー２２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１４に電解液を注入する場合には、各収納室１４内の空気を排出する必要があるが、通気孔および排出口を設けることで、収納室１４内の空気を排出でき、収納室１４内に適切に電解液を注入できる。
【００５１】
〔他の実施の形態〕
【００５２】
(1) 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。
【００５３】
(2) 上記実施の形態では４つのキャパシタ素子を一方向に併設しているが、キャパシタ素子の個数は複数であれば良く、４つに限定されるものではない。また、複数のキャパシタ素子を格子状に併設してもよい。
【００５４】
(3) 上記実施の形態では、キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４を直列に接続したが並列に接続してもよい。また、一部のキャパシタ素子を直列に接続し、一部のキャパシタ素子を並列に接続するようにしてもよい。このような他の接続形態は、封口体８に備えられるバスバー２２の接続形態を変更することで得ることができる。
【００５５】
(4) 上記実施の形態では、キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４の一方の素子端面に陽極側および陰極側の両方の電極部を備えたが、陽極側および陰極側に応じて異なる素子端面に電極部を備えるようにしてもよい。
【００５６】
(5) 上記実施の形態ではバスバー２２と各キャパシタ素子６−１、６−２、６−３、６−４の溶接にレーザ溶接を用いたが、電子ビーム溶接などの他の溶接手段を用いてもよい。
【００５７】
(6) 上記実施の形態では、バスバー２２や気体排出機構を備える封口体８とケース部材４とを溶着して外装ケースを形成したが、バスバー２２や気体排出機構をケース部材側に形成し、このようなケース部材を封口部材で封口するようにしてもよい。
【００５８】
(7) 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、同一の構造および方法は、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。
【００５９】
(8) 上記実施の形態では、集電部を備えるバスバー２２をキャパシタ素子の素子端面に露出させた陽極側および陰極側の電極部に接続したが、いずれか一方の電極部をバスバー２２に接続するようにしてもよい。この場合、もう一方の電極ではたとえば、バスバーとは別に備えられる集電板を介してバスバーを電極部に接続してもよいし、導電性を有するリード部材を電極箔に接続して、このリード部材を用いてキャパシタ素子間の接続やキャパシタの端子形成を行うようにしてもよい。
【００６０】
以上説明したように、本発明のキャパシタおよびその製造方法の実施の形態について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態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。斯かる変形や変更が、本開示技術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】
この発明のキャパシタおよびその製造方法は、キャパシタおよびキャパシタを用いた装置において広く利用することができ、たとえば、車載用の蓄電部材としても利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
２  キャパシタ
４  ケース部材
６−１、６−２、６−３、６−４  キャパシタ素子
８  封口体
１２−１、１２−２、１２−３  仕切り壁
１４−１、１４−２、１４−３、１４−４  収納室
１６−１、１６−２、１６−３、１６−４  陽極側電極部
１８−１、１８−２、１８−３、１８−４  陰極側電極部
２２  バスバー
２４−１、２４−２、２４−３、２４−４、２４−５、２４−６、２４−７、２４−８  開口部
２５  溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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