(57)【要約】【課題】電気二重層コンデンサにおいて、簡素かつ省スペースで電圧安定化できる回路を形成できるようにする。【解決手段】コンデンサ素子２０を収納するケース３０の開口部を封口する封口板４０に、一対の内部電極端子２３、２４にそれぞれ接続される一対の外部電極端子４１，４２を固着し、これら一対の外部電極端子４１、４２間に抵抗器４３を接続することによって、電気二重層コンデンサ１０自体に抵抗器４３を組み込んだ構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の分極性電極の間にセパレータを介して巻回したコンデンサ素子を電解液に含浸してケースに収納し、前記コンデンサ素子の分極性電極から導出された一対の内部電極端子を有する電気二重層コンデンサであって、
前記ケースの開口部を封止する封口板を備え、
前記封口板に、前記一対の内部電極端子にそれぞれ接続される一対の外部電極端子が固着され、
前記一対の外部端子間に、端子電圧を均等化させる素子が接続されてなることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
【請求項２】
一対の分極性電極がセパレータを介して複数、積層されたコンデンサ素子を電解液に含浸してケースに収納し、前記一対の分極性電極からそれぞれリード部が導出され、これらリード部が一括接続されて一対の内部電極端子をなす電気二重層コンデンサであって、
前記ケースの開口部を封止する封口板を備え、
前記封口板に、前記一対の内部電極端子にそれぞれ接続される一対の外部電極端子が固着され、
前記一対の外部電極端子間に、端子電圧を均等化させる素子が接続されてなることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
【請求項３】
前記端子電圧均等化素子は、抵抗器およびツェナーダイオードの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１または２に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、各種電子機器に利用される電気二重層コンデンサに関し、特に直列接続時における各コンデンサの電圧安定化が可能な電気二重層コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、電気二重層コンデンサは、耐電圧が電解液の電気分解電圧によって制限されるので、アルミニウム電解コンデンサやフィルムコンデンサのように、単機で定格電圧を自由に設計することができない。そのため、定格電圧以上の電圧が必要な場合は、複数個の電気二重層コンデンサを直列に接続して使用されている。ところが、個々のコンデンサの静電容量、抵抗および漏れ電流等の特性値のバラツキにより、それぞれのコンデンサの電圧が均等化しないという現象が起こる。
【０００３】
一般的に有機系電解液を用いた電気二重層コンデンサの耐電圧は、２．５〜２．７Ｖが限界であり、それ以上電圧が上昇した場合、電解液の電気分解が加速し、静電容量の減少および内部抵抗の上昇を招き、著しい電気特性の劣化に繋がる。また、内部ガス発生による内圧上昇で製品が膨張する等の現象が生じ、製品寿命を加速的に縮めてしまう。そのため、直列接続時の電気二重層コンデンサの電圧は均等に保たれる必要がある。
【０００４】
そこで、電気二重層コンデンサを直列接続する場合には、例えば、特許文献１にて開示されているように、個々のコンデンサに別途バランス抵抗を並列に接続する等して電圧の均等化が図られている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４２１１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術のように、電気二重層コンデンサを直列接続し、そこに別途バランス抵抗等を接続して電圧安定化回路を形成すると、コンデンサ以外のスペースを確保しなくてはならず、それに加えて作業工程も複雑化しているのが実情である。
【０００７】
本発明は、上記技術的課題に鑑みなされたもので、簡易かつ省スペースで電圧安定化回路を形成できる電気二重層コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明を第１の局面から観ると、一対の分極性電極の間にセパレータを介して巻回したコンデンサ素子を電解液に含浸してケースに収納し、前記コンデンサ素子の分極性電極から導出された一対の内部電極端子を有する電気二重層コンデンサであって、前記ケースの開口部を封止する封口板を備え、前記封口板に、前記一対の内部電極端子にそれぞれ接続される一対の外部電極端子が固着され、前記一対の外部電極端子間に、端子電圧を均等化させる素子が接続されてなることを特徴とする電気二重層コンデンサである。
【０００９】
また、本発明を第２の局面から観ると、一対の分極性電極がセパレータを介して複数、積層されたコンデンサ素子を電解液に含浸してケースに収納し、前記一対の分極性電極からそれぞれリード部が導出され、これらリード部が一括接続されて一対の内部電極端子をなす電気二重層コンデンサであって、前記ケースの開口部を封止する封口板を備え、前記封口板に、前記一対の内部電極端子にそれぞれ接続される一対の外部電極端子が固着され、前記一対の外部電極端子間に、端子電圧を均等化させる素子が接続されてなることを特徴とする電気二重層コンデンサである。
【００１０】
上記電気二重層コンデンサにおいて、前記端子電圧均等化素子は、抵抗器およびツェナーダイオードの少なくとも一方を含むことを特徴とする電気二重層コンデンサである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、コンデンサ素子を収納するケースの開口部を封止する封口板に、一対の内部電極端子にそれぞれ接続される一対の外部電極端子を固着させ、これら一対の外部電極端子間に端子電圧均等化素子を接続することによって、電気二重層コンデンサ自体に端子電圧均等化素子が組み込まれた構造としている。そのため、複数の電気二重層コンデンサを直列に接続する際には、電気二重層コンデンサ自体をそのまま複数個直列に接続するだけでよく、他の部品を使用する必要がない。その結果、作業工程を簡素化でき、同時に電圧安定化回路を形成するスペースをなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
図１に示すように、実施の形態１に係る電気二重層コンデンサ１０は、コンデンサ素子２０に電解液を含浸してケース３０に収納し、このケース３０の開口部が封口板４０によって封止されている。上記コンデンサ素子２０は、封口板４０に取り付けられた後、ケース４０内に挿入される。
【００１４】
図２に示すように、コンデンサ素子２０は、分極性電極の陽極箔２１と陰極箔２２との間にセパレータＳ１を挿入して円筒形の素子に巻回する。電極引出リード材はあらかじめ、陽極箔２１および陰極箔２２にそれぞれ接続されており、上記の巻回後、巻き取り終端部が素子止め材で固定される。なお、陽極箔２１および陰極箔２２を総称するときは「電極箔２１，２２」と称する。
【００１５】
電極箔２１，２２には、例えば、活性炭粉末、カーボンブラック、およびフッ素系樹脂バインダーからなるスラリーを、アルミニウム集電箔上に一定の厚さで塗布し、乾燥したものが使用される。
【００１６】
電極引き出しリード材の電極箔から導出された部分は、それぞれ、コンデンサ素子２０の内部陽極端子２３および内部陰極端子２４として機能する。なお、内部陽極端子２３および内部陰極端子２４を総称するときは「内部電極端子２３，２４」と称する。
【００１７】
電解液としては、例えば、１ｍｏｌ／Ｌのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶解したプロピレンカーボネート溶液からなるものが使用される。
【００１８】
ケース３０は、アルミニウム等の軽金属を素材として作製されたものであり、図１に示すように、有底円筒形状をなしている。
【００１９】
図３に示すように、封口板４０は、絶縁性を有する合成樹脂等を素材として作製されており、円形状の板である。この封口板４０の封口面と反対側の面（以下、単に「反封口面」という）に、外部陽極端子４１および外部陰極端子４２がそれぞれ引出されている。
【００２０】
外部陽極端子４１および外部陰極端子４２は、ねじ形の端子であって、封口板４０に螺合されて固定されている。これら外部陽極端子４１および外部陰極端子４２の間には、任意の抵抗値を有するバランス抵抗器４３が組み込まれている。この抵抗器４３としては、リード形またはチップ形の抵抗器が使用されており、一方の端子が外部陽極端子４１に接続され、他方の端子が外部陰極端子４２に接続されている。なお、外部陽極端子４１および外部陰極端子４２を総称するときは「外部電極端子４１，４２」と称する。
【００２１】
外部電極端子４１，４２の封口板４０の封口面から下方に導出された下端部は、図１に示すように、リード板Ｗを介して、コンデンサ素子２０側の内部電極端子２３，２４に接続される。それゆえ、上記のバランス抵抗器４３は、コンデンサ素子２０側の内部電極端子２３，２４に対して並列に接続されることになる。
【００２２】
図３に示す外部電極端子４１，４２間に抵抗器４３が接続されている封口板４０を使用した電気二重層コンデンサと、図４に示す外部電極端子４１，４２間に抵抗器４３が接続されていない従来の封口板４０を使用した電気二重層コンデンサとのバランス電圧の比較試験を実施した。具体的には、どちらの電気二重層コンデンサもそのまま直列に２個接続し、３．６Ｖで連続印加を行った。電圧が均等化する効果を確認するために、２個の電気二重層コンデンサの間にはあらかじめ約１Ｖの電圧差を開けてから開始し、２個の電気二重層コンデンサの電圧のバランスがとれるまでの時間を計測した。その結果を図５に示す。
【００２３】
図５より明らかなように、図４に示す抵抗器４３を組み込んでいない従来の封口板４０を用いた製品は、電圧バランスが崩れたままで、なかなか収束しないが、図３に示す抵抗器４３を組み込んだ封口板４０を用いた製品は、短時間で電圧が収束し均等化する。
【００２４】
図４に示す従来の封口板４０で封口された製品を用いて電圧の均等化を図る場合、それぞれの製品に別途、バランス抵抗を取り付ける必要がある。そのためには余分のスペースが必要となり、作業工程も増えることになる。
【００２５】
これに対して、実施の形態１では、コンデンサ素子２０を収納するケース３０の開口部を封止する封口板４０に、一対の内部電極端子２３，２４にそれぞれ接続される一対の外部電極端子４１，４２を固着し、これら一対の外部電極端子４１，４２間に抵抗器４３を接続することによって、電気二重層コンデンサ１０自体に抵抗器４３が組み込まれた構造としている。このような構造を有する電気二重層コンデンサ１０を利用した製品は、電気二重層コンデンサ１０自体とほぼ同じスペースで、また、ほぼ同じ作業性で、電圧の均等化が可能になることが分かった。
【００２６】
［実施の形態２］
図６に示すように、実施の形態２に係る電気二重層コンデンサ５０の特徴は、コンデンサ素子６０が積層構造を有している点にあり、この積層構造を有するコンデンサ素子６０に電解液を含浸して、ケース７０に収納し、このケース７０の開口部が封口板８０によって封止される。上記コンデンサ素子６０は、封口板８０に取り付けられた後、ケース７０内に挿入される。
【００２７】
図７に示すように、コンデンサ素子６０は、分極性電極の陽極箔６１および陰極箔６２がセパレータＳ２を介して複数、積層されている。各陽極箔６１は、導出される陽極リード部６１Ａを有している。同様に、各陰極箔６２は、導出される陰極リード部６２Ａを有している。これら複数の陽極リード部６１Ａおよび陰極リード部６２Ａは、図６に示すように、一括接続されて内部陽極端子６３および内部陰極端子６４をなしている。なお、陽極箔６１および陰極箔６２を総称するときは「電極箔６１，６２」と称し、内部陽極端子６３および内部陰極端子６４を総称するときは「内部電極端子６３，６４」と称する。
【００２８】
電極箔６１，６２には、実施の形態１と同様に、例えば、活性炭粉末、カーボンブラック、およびフッ素系樹脂バインダーからなるスラリーを、アルミニウム集電箔上に一定の厚さで塗布し、乾燥したものが使用される。
【００２９】
電解液としては、実施の形態１と同様に、例えば、１ｍｏｌ／Ｌのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶解したプロピレンカーボネート溶液からなるものが使用される。
【００３０】
ケース８０は、アルミニウム等の軽金属を素材として作製されたものであり、図６に示すように、有底角筒形状をなしている。
【００３１】
図８に示すように、封口板８０は、絶縁性を有する合成樹脂等を素材として作製されており、四角形状の板である。この封口板８０の反封口面には、外部陽極端子８１および外部陰極端子８２がそれぞれ植立されている。
【００３２】
外部陽極端子８１および外部陰極端子８２は、ねじ形の端子であって、封口板８０に螺合されて固定されている。これら外部陽極端子８１および外部陰極端子８２の間には、任意の抵抗値を有するバランス抵抗器８３が組み込まれている。この抵抗器８３としては、実施の形態１と同様に、リード形またはチップ形の抵抗器が使用されており、一方の端子が外部陽極端子８１に接続され、他方の端子が外部陰極端子８２に接続されている。なお、外部陽極端子８１および外部陰極端子８２を総称するときは「外部電極端子８１，８２」と称する。
【００３３】
外部電極端子８１，８２の封口板８０の封口面から下方に導出された下端部は、図６に示すように、リード板等を介して、コンデンサ素子６０側の内部電極端子６３，６４に電気的に接続される。よって、本電気二重層コンデンサ５０においては、陽極および陰極が並列に接続された状態になる。
【００３４】
このように、実施の形態２では、積層構造を有するコンデンサ素子６０を収納するケース７０の開口部を封止する封口板８０に、一対の内部電極端子６３，６４にそれぞれ接続される一対の外部電極端子８１，８２を固定し、これら一対の外部電極端子８１，８２間に抵抗器８３を接続することによって、電気二重層コンデンサ５０自体に端子電圧均等化素子が組み込まれた構造としている。そのため、複数の電気二重層コンデンサ５０を直列に接続する際には、電気二重層コンデンサ５０自体を複数個直列に接続するだけでよく、他の部品を使用する必要がない。その結果、作業工程を簡素化でき、同時に電圧安定化回路を形成するスペースをなくすることができる。また、実施の形態２の電気二重層コンデンサについて、実施の形態１と同様にして、バランス電圧試験を実施し、２個の電気二重層コンデンサの電圧のバランスがとれるまでの時間を計測すると、実施の形態１と同様、短時間で電圧が収束し均等化する結果が得られた。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００３６】
（１）上記実施の形態では、あらかじめ外部陽極端子と外部陰極端子の間に任意の抵抗値をもつ抵抗器を接続した封口板を使用することで、バランス抵抗を備えた電気二重層コンデンサを提供する例について記載したが、抵抗器に代えてツェナーダイオードを用いてもよい。このような構成においても本発明の目的は十分に達成し得る。また、ツェナーダイオードと抵抗器とを直列接続した端子電圧均等化素子を設置しても差し支えない。この場合、より電圧の均等化が図れるものと予想される。
【００３７】
（２）上記実施の形態において、抵抗器等の端子電圧均等化素子は、封口板と一体型となっており、封口板内に完全に埋め込まれていてもよい。このような構成でも本発明の目的を十分に達成し得る。
【００３８】
（３）上記実施の形態では、外部電極端子としてねじ端子形のものを使用した例について記載したが、ツメ端子形の端子を使用してもよい。この場合においても本発明の目的は十分に達成し得る。
【００３９】
（４）上記実施の形態では、封口板として円形状または四角形状を有しているものを使用した例について記載したが、ケースの開口形状に合わせた形状であればよい。そのような構成でも本発明の目的は十分に達成し得る。
【００４０】
（５）上記実施の形態１では、コンデンサ素子を円筒巻回形とした例について記載したが、これに限らず、コンデンサ素子を楕円巻回形等としてもよい。この構成においても本発明の目的は十分に達成し得る。
【００４１】
その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明では、簡素かつ省スペースで電圧安定化回路を形成できるゆえ、各種電子機器に利用される電気二重層コンデンサ、特に直列接続時における各コンデンサの電圧安定化が可能な電気二重層コンデンサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電気二重層コンデンサの構成を簡略化して示す分解図である。
【図２】同電気二重層コンデンサのコンデンサ素子の構成を示す斜視図である。
【図３】同電気二重層コンデンサに使用される封口板の構成を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図４】従来の電気二重層コンデンサで使用される封口板の構成を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図５】２個の電気二重層コンデンサを直列接続して３．６Ｖ連続印加した場合における２個の電気二重層コンデンサ間に印加される電圧の差を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る電気二重層コンデンサの構成を簡略化して示す分解図である。
【図７】同電気二重層コンデンサのコンデンサ素子の構成を示す斜視図である。
【図８】同電気二重層コンデンサに使用される封口板の構成を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０，５０  電気二重層コンデンサ
２０，６０  コンデンサ素子
２１，２２，６１，６２  電極箔
２３，２４，６３，６４  内部電極端子
６１Ａ，６２Ａ  リード部
Ｓ１，Ｓ２  セパレータ
３０，７０  ケース
４０，８０  封口板
４１，４２，８１，８２  外部電極端子
４３，８３  抵抗器
Ｗ  リード板
【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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【図６】
2009123931.tif 000008
【図７】
2009123931.tif 000009
【図８】
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