(57)【要約】 【課題】  かしめ封止工程での金属ケースの変形を防止でき、ＥＳＲの低減と信頼性の向上を図った電気二重層コンデンサを提供すること。【解決手段】  有蓋円筒形の金属製ケース１と、正負極のリード端子が組み込まれた有底円筒絶縁ケース４との内側に積層セル９を収納し、金属製ケース１の開口端部を有底円筒絶縁ケース４にかしめてなる電気二重層コンデンサであり、有底円筒絶縁ケース４での円筒側壁部の外径寸法よりも金属製ケース１の開口端部と接触する底部の外径寸法が大きい電気二重層コンデンサとする。【選択図】  図１
2009170700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有蓋円筒形の金属製ケースと、正負極のリード端子が組み込まれた有底円筒絶縁ケースとの内側に少なくとも１つのコンデンサセルを収納し、前記金属製ケースの開口端部を前記有底円筒絶縁ケースにかしめてなる電気二重層コンデンサにおいて、前記有底円筒絶縁ケースでは、円筒側壁部の外径寸法よりも前記金属ケースの開口端部と接触する底部の外径寸法が大きいことを特徴とする電気二重層コンデンサ。
【請求項２】
前記リード端子の一方は前記有底円筒絶縁ケースの底部外側に配置され、他方のリード端子は前記有底円筒絶縁ケースの底部内側に組み込まれると共に前記有底円筒絶縁ケースの底部を通過して外側に引き出されたことを特徴とする請求項１記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項３】
前記有底円筒絶縁ケースの内側の壁面が傾斜面になっており、前記コンデンサセルが前記金属製ケースと互いの中心軸を合わせるように配置されたことを特徴とする請求項１または２記載の電気二重層コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置などに用いられる電気二重層コンデンサに関し、特に有蓋円筒金属製ケースの内側に有底円筒絶縁ケースを有する電気二重層コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層コンデンサは、短時間で充電でき、しかも二次電池と同じ使用形態で使えるため、二次電池に替わる一時的な電子回路のバックアップ電源として使用されてきたが、最近では電気二重層コンデンサの静電容量の大容量化・耐電圧の上昇により、一次電池およびバッテリーに替わる電源に使用されている。
【０００３】
図５に電気二重層コンデンサの基本セル構造を断面図で示す。この図のように、電気二重層コンデンサの基本セルは、電極として活性炭８を用い、この電極間にセパレータ６が挟まる構造により、＋−電極間のショートを防止している。さらに、この両電極の背面に導電性集電体５を配置した構造となっている。活性炭８には電解液を含浸させ、電解液中のイオンがセパレータ６を自由に行き来できるようになっている。また、封止用合成ゴム７と導電性集電体５で電解液などを封止する。
【０００４】
図６に従来の電気二重層コンデンサを正断面図で示す。また、図７に従来の電気二重層コンデンサの絶縁ケースの形状を模式的な断面図で示す。図５の基本セルを複数枚積層した積層セルを、図７のような正負極のリード端子２，３が組み込まれた有底円筒絶縁ケース４１と有蓋円筒形の金属製ケース１（図６）の内側に収納し、その金属製ケース１をかしめ、電気二重層コンデンサを完成する（たとえば特許文献１）。
【０００５】
図６の電気二重層コンデンサは、有底円筒絶縁ケース４１の底側の外径と開口側（上側）の外径が同じである。そうすると、かしめ工程で受ける圧力でコンデンサセル（積層セル９）の横方向の外径は大きくなるが、積層セル９が中心位置から片寄っている場合には、有底円筒絶縁ケース４１を一方向に押し広げ、金属製ケース１と有底円筒絶縁ケース４１の間には隙間がないために、金属製ケース１を特定方向に変形させてしまい、外形寸法精度が低下するという問題があった。同時に、積層セル９が片寄ったままの状態で、かしめた場合に、積層セル９は金属製ケース１から特定方向の反作用力を受け、その結果、ＥＳＲ（等価直列抵抗）がばらつく、あるいは信頼性が低くなるという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１６５５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すでに一部説明したが、コンデンサセル（積層セル）を金属製ケースの中心に配置することができ、金属ケースのかしめ工程でコンデンサセルに加えられる縦方向および横方向の圧力が均一になり、その結果、金属製ケースの外形寸法精度が高まり、ＥＳＲのばらつきが低減され、さらに長期信頼性が高められることは肝要である。
【０００８】
この状況にあって、本発明の課題は、コンデンサセルを収めた有底円筒絶縁ケースを有蓋円筒形の金属製ケースのかしめにより封止する際に、その金属ケースの径方向の変形を防止し、同時にＥＳＲの低減と信頼性の向上を図った電気二重層コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためには、（１）電気二重層コンデンサのコンデンサセルを容易に金属製ケースの中央に配置すること、（２）金属製ケースの内側と有底円筒絶縁ケースの側面に隙間を設けることを可能にする絶縁ケースの形状を検討することが、解決手段を求める際の端緒になる。
【００１０】
本発明では有底円筒絶縁ケースの底側の外径より開口側の外径を小さくした形状を採用することで、金属製ケース側面と有底円筒絶縁ケース側面に十分な隙間を持たせ、かしめ工程における有蓋円筒形金属製ケースの径方向の変形を防止し、同時にコンデンサセルに加えられる圧力を均一にし、ＥＳＲなどの特性が劣化することのないようにした。  
【００１１】
すなわち、本発明の電気二重層コンデンサは、有蓋円筒形の金属製ケースと、正負極のリード端子が組み込まれた有底円筒絶縁ケースとの内側に少なくとも１つのコンデンサセルを収納し、前記金属製ケースの開口端部を前記有底円筒絶縁ケースにかしめてなる電気二重層コンデンサにおいて、前記有底円筒絶縁ケースでは、円筒側壁部の外径寸法よりも前記金属ケースの開口端部と接触する底部の外径寸法が大きいことを特徴とする。そうすると、かしめ工程でコンデンサセルの直径が増加しても、その増加分は金属製ケースと有底円筒絶縁ケースの外側壁との間の隙間の減少によって打ち消され、金属製ケースの外径寸法の増加を抑止することができる。
【００１２】
前記リード端子の一方は前記有底円筒絶縁ケースの底部外側に配置され、他方のリード端子は前記有底円筒絶縁ケースの底部内側に組み込まれると共に前記有底円筒絶縁ケースの底部を通過して外側に引き出されるとよい。この構造により、円柱形のコンデンサセルの上端電極および下端電極からの引出端子を配設する。
【００１３】
前記有底円筒絶縁ケースの内側の壁面が傾斜面になっており、前記コンデンサセルが前記金属製ケースと互いの中心軸を合わせるように配置されるとよい。こうすると、コンデンサセルが有底円筒絶縁ケースおよび金属製ケースの中心軸上に配置されるので、かしめ工程で径方向に伸びても、その時、コンデンサセルが受ける反作用力は均一になり、ＥＳＲなどの特性が劣化する可能性は小さい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、有底円筒絶縁ケースの底側の外径より、開口側の外径が小さくなっているので、かしめ工程での圧力でコンデンサセルの外径が大きくなり有底円筒絶縁ケースの円筒側壁を押し広げても、金属製ケースと有底円筒絶縁ケースの間に十分な隙間があるために、金属製ケースを変形させてしまうことがない。また、コンデンサセル（積層セル）を金属製ケースの中央に配置することができ、コンデンサセルに均一に圧力をかけることでＥＳＲのばらつきを低減し、信頼性向上を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の電気二重層コンデンサの正断面図である。図５は電気二重層コンデンサの基本セル構造を示す断面図である。電気二重層コンデンサの基本セルは、電極として活性炭８を用い、この電極間にセパレータ６を挟むようにし、＋−電極間のショートを防止している。さらに、この両電極の背面に導電性集電体５を配置し、電圧が印加できる構造となっている。また、活性炭８には電解液を含浸させ、電解液中のイオンがセパレータ６を自由に行き来できる構造としている。そして、電解液の封口と導電性集電体５の絶縁のため封止用合成ゴム７を電極の側面に配置している。
【００１７】
図４に本発明の電気二重層コンデンサに用いる外装用ケースを示す。図４（ａ）は有蓋円筒形の金属製ケースの一部を破断して示す斜視図であり、図４（ｂ）は有底円筒絶縁ケースの斜視図である。図４（ｂ）に示すように、本実施の形態の有底円筒絶縁ケースでは、上部開口側の外径に対し、底側の外径が大きくなるように、円筒側壁部４ｂの下部には環状凸部４ａが設けられている。
【００１８】
その有底円筒絶縁ケースの形状を図２、図３を参照して、さらに説明する。図２（ａ）は有底円筒絶縁ケースの平面図、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であり、図３は有底円筒絶縁ケースの底面図である。本発明の有底円筒絶縁ケースの内側の側壁は、図２（ｂ）のように、その厚みが開口部付近では薄く、底部に近づくにつれて厚くなるように、テーパーが付けられ、側壁内面は傾斜面となっている。
【００１９】
本実施の形態での電気二重層コンデンサの作製については、図５の基本セルを複数枚積層した積層セル９を、図１のように、金属製ケース１と正負極のリード端子２，３が組み込まれた有底円筒絶縁ケース４の内側に収納し、かしめ封止することで完成する。
【実施例】
【００２０】
次に、本発明の一実施例について説明する。本実施例の電気二重層コンデンサの構造は、すでに本発明の実施の形態で説明した図１〜５と同様である。
【００２１】
本実施例で用いた有底円筒絶縁ケースの寸法は、図２（ｂ）に示す円筒側壁部４ｂの外径が直径１７．６ｍｍ、底部の環状凸部４ａの外径が直径１９．８ｍｍであり、底面から円筒側壁部４ｂの上端までの高さが９．１ｍｍであり、その作製は樹脂成形により行い、リード端子２，３を組み付けて完成した。
【００２２】
なお、有蓋円筒形の金属製ケース１（図４（ａ））および積層セル９については、公知の技術により作製した。
【００２３】
上記の有底円筒絶縁ケース４内に積層セル９を収容する際、従来例では、かしめ工程の圧力による横方向の直径増加に対処するために、積層セルと有底円筒絶縁ケースの内壁の間に隙間を空けて、積層セルを配置したが、本実施例では、有底円筒絶縁ケース４内にほとんど隙間なく積層セル９を配置するので、従来例に見られた、積層セル９の位置ずれを解消することができた。さらに、円筒側壁の内面が開口端から底部に向かって次第に厚くなる傾斜面になっているので、積層セルの中心軸を、有底円筒絶縁ケースの中心軸に容易に合わせることが可能となり、同時に金属製ケースの中心軸に合わせることが可能になる。
【００２４】
さらに、金属製ケースを有底円筒絶縁ケースに、かしめ封止する工程では、かしめ時の縦方向の圧力により積層セル９の直径が増加するが、積層セル９が有底円筒絶縁ケースの円筒側壁部を押し広げても、金属製ケース１との間にある隙間が減少するだけであり、金属製ケース１の径方向の寸法増加は微小である。すなわち、かしめ工程で有蓋円筒形の金属製ケースの下端を曲げるための力に起因する僅かな外径寸法の増加が見られる以外には、金属製ケースの外径の変形を防止することができた。
【００２５】
また、作製した電気二重層コンデンサのＥＳＲは、図６に示した従来例では１０個の平均値で２．５Ωであったのに対し、本実施例では２．２Ωとなった。すなわち、本実施例では、ＥＳＲが０．３Ω減少した。その原因として、従来例では片寄って有底円筒絶縁ケース内に配置された積層セルの横方向の外径がかしめ工程で増加するとき、有底円筒絶縁ケースの側壁および金属製ケースの側壁から反作用による特定方向の圧力を受けていたことが考えられる。
【００２６】
以上のように本実施例の電気二重層コンデンサでは、従来例と比較し、外径寸法精度の向上とＥＳＲの低減が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の電気二重層コンデンサの正断面図。
【図２】本発明に係る有底円筒絶縁ケースの形状を示し、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明に係る有底円筒絶縁ケースの底面図。
【図４】本発明に係る外装用ケースを示し、図４（ａ）は金属製ケースの斜視図、図４（ｂ）は有底円筒絶縁ケースの斜視図。
【図５】電気二重層コンデンサの基本セル構造の断面図。
【図６】従来技術による電気二重層コンデンサの正断面図。
【図７】従来技術による電気二重層コンデンサの絶縁ケースの断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１    金属製ケース
２，３    リード端子
４，４１    有底円筒絶縁ケース
４ａ    環状凸部
４ｂ    円筒側壁部
５    導電性集電体
６    セパレータ
７    封止用合成ゴム
８    活性炭
９    積層セル
【図１】
2009170700.tif 000003
【図２】
2009170700.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009170700.tif 000006
【図５】
2009170700.tif 000007
【図６】
2009170700.tif 000008
【図７】
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