コンデンサ及びその製造方法
【課題】コンデンサの低抵抗化、接続構造の堅牢化とともに、接続工程の簡略化を図る。
【解決手段】コンデンサ素子（４）と、コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材（封口板２２）と、コンデンサ素子の陽極体から素子端面に引き出され、該素子端面に形成された陽極部（６）と、コンデンサ素子の陰極体から素子端面に引き出され、素子端面に形成された陰極部（８）と、封口部材に設置された陽極端子（１０）又は該陽極端子を含む陽極端子部材と、封口部材に設置された陰極端子（１４）又は該陰極端子を含む陰極端子部材と、陽極部に接続されるとともに陽極端子又は陽極端子部材に接続された陽極集電板（１２）と、陰極部に接続されるとともに陰極端子又は陰極端子部材に接続された陰極集電板（１６）とを備えている。
【解決手段】コンデンサ素子（４）と、コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材（封口板２２）と、コンデンサ素子の陽極体から素子端面に引き出され、該素子端面に形成された陽極部（６）と、コンデンサ素子の陰極体から素子端面に引き出され、素子端面に形成された陰極部（８）と、封口部材に設置された陽極端子（１０）又は該陽極端子を含む陽極端子部材と、封口部材に設置された陰極端子（１４）又は該陰極端子を含む陰極端子部材と、陽極部に接続されるとともに陽極端子又は陽極端子部材に接続された陽極集電板（１２）と、陰極部に接続されるとともに陰極端子又は陰極端子部材に接続された陰極集電板（１６）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ素子と外部端子との間の接続に関し、例えば、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等のコンデンサに用いられる接続構造及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層コンデンサ又は電解コンデンサでは、素子と外部端子とを電気的に接続することが必要である。この電気的な接続により、素子側の内部抵抗の低減や、接続部分の接触抵抗を低減させる対策が施されている。
【０００３】
このような電気的接続に関し、素子の端面に集電端子を設けること（例えば、特許文献１）、巻回素子の一方の端面に陽極集電板、他方の端面に陰極集電板を設けること（例えば、特許文献２）、巻回素子の端面に露出した集電箔を覆って集電板を備え、集電板と集電箔とを溶接接続すること（例えば、特許文献３）、また、集電板を外装ケースと素子との接続や外部端子との接続に用いること（例えば、特許文献４）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１９８５７公報
【特許文献２】特開２００１−０６８３７９公報
【特許文献３】特開２００７−３３５１５６公報
【特許文献４】特開２０１０−０９３１７８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、巻回型素子の各端面に集電体を備える構成では、巻回素子を外装する外装部材に陽極側及び陰極側の外部端子を隣接して設置した場合には、各外部端子と集電体との間に接続距離を確保する必要がある。また、巻回型素子では、内側部分と外側部分との間で内部抵抗の分布が異なるため、その対策が必要となり、素子と集電体との接続に注意を払う必要がある。また、集電体を用いた構造では素子の内部抵抗を低減できるが、外部端子と素子との間に介在する集電体に製造途上で加わる応力によっては接続の信頼性低下や接続抵抗が大きくなる場合がある。
【０００６】
斯かる要求や課題について、特許文献１〜４にはその開示や示唆はなく、それを解決する構成等についての開示や示唆はない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、コンデンサの低抵抗化、接続構造の堅牢化とともに、接続工程の簡略化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、陽極体と陰極体とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材と、前記コンデンサ素子の陽極体から素子端面に引き出され、該素子端面に形成された陽極部と、前記コンデンサ素子の陰極体から前記陽極体と同一の素子端面に引き出され、前記素子端面に形成された陰極部と、前記封口部材に設置された陽極端子部材と、前記封口部材に設置された陰極端子部材と、前記陽極部に接続されるとともに前記陽極端子部材に接続された陽極集電板と、前記陰極部に接続されるとともに前記陰極端子部材に接続された陰極集電板とを備える。
【０００９】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記陽極端子部材に前記陽極集電板と近接する接続部を備えて該接続部と前記陽極集電板との接続、又は、前記陰極端子部材に前記陰極集電板と近接する接続部を備えて該接続部と前記陰極集電板との接続の何れか一方又は双方に溶接接続を用いてもよい。
【００１０】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子の前記同一端面上に前記陽極部と前記陰極部とを絶縁する絶縁間隔を設定してもよい。
【００１１】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記陽極部又は前記陰極部は、前記コンデンサ素子の巻回中心部に向けて素子端面上に圧縮成形され、その圧縮成形部位に配置された前記陽極集電板又は前記陰極集電板と溶接してもよい。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、陽極体と陰極体とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子を形成する工程と、前記コンデンサ素子の陽極体から引き出し、素子端面に陽極部を形成する工程と、前記コンデンサ素子の陰極体から引き出し、前記陽極体と同一の素子端面に陰極部を形成する工程と、コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材に設置された陽極端子部材と前記陽極部とを陽極集電板を介在させて接続する工程と、前記封口部材に設置された陰極端子部材と前記陰極部とを陰極集電板を介在させて接続する工程とを含んでいる。
【００１３】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサの製造方法において、前記陽極集電板と前記陽極部、又は前記陰極集電板と前記陰極部をレーザ溶接により接続する工程と、前記陽極集電板と前記陽極端子部材、又は前記陰極集電板と前記陰極端子部材をレーザ溶接により接続する工程とを含んでもよい。
【００１４】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサの製造方法において、前記陽極端子部材と前記陽極集電板とに近接する接続部を設定してレーザ溶接により接続する工程、又は、前記陰極端子部材と前記陰極集電板とに近接する接続部を設定してレーザ溶接により接続する工程を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコンデンサ又はその製造方法によれば、次の何れかの効果が得られる。
【００１６】
(1) 巻回コンデンサ素子の同一端面に引き出された陽極部及び陰極部と、外装部材にある陽極端子部材及び陰極端子部材との間に個別に集電板を備えて接続したので、コンデンサ素子の低抵抗化を図ることができる。
【００１７】
(2) 巻回コンデンサ素子の同一端面に引き出された陽極部及び陰極部と、外装部材にある陽極端子部材及び陰極端子部材との間に個別に集電板を備えた接続構造であるから、陽極端子部材と陽極部、陰極端子部材と陰極部との接続構造を堅牢化できる。
【００１８】
(3) 上記構造により、集電板を介在させて陽極端子部材と陽極部又は陰極端子部材と陰極部との接続が簡易化でき、接続工程の簡略化を図ることができる。
【００１９】
そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す平面図である。
【図２】電気二重層コンデンサを示す分解斜視図である。
【図３】一部を分解したコンデンサ素子の一例を示す斜視図である。
【図４】コンデンサ素子上の集電板の配置例を示す図である。
【図５】集電板及びコンデンサ素子を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図７】コンデンサ素子と集電板の接続工程を示す図である。
【図８】外装端子と集電板の接続工程を示す図である。
【図９】コンデンサ素子、集電板及び外部端子の接続状態を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す図である。
【図１２】コンデンサ素子の接続構造を示す図である。
【図１３】他の実施の形態に係るコンデンサ素子の陽極部及び陰極部と集電板の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
【００２２】
本発明の第１の実施の形態について、図１及び図２を参照する。図１は電気二重層コンデンサの一例を示す縦断面を示し、図２は分解した電気二重層コンデンサの一例を示している。
【００２３】
この電気二重層コンデンサ２は、本発明のコンデンサ及びその製造方法の一例であって、図１に示すように、この電気二重層コンデンサ２には、コンデンサ素子４の同一の素子端面に陽極部６と陰極部８が形成されている。陽極部６には陽極端子１０が陽極集電板１２を介在させて接続され、また、陰極部８には陰極端子１４が陰極集電板１６を介在させて接続されている。これらの接続には例えば、レーザ溶接や電子ビーム溶接が用いられ、１８は溶接接続部分の一例である。また、陽極端子１０及び陰極端子１４は外部接続のための端子部材であって、陽極端子１０は陽極端子部材の一例、陰極端子１４は陰極端子部材の一例である。
【００２４】
コンデンサ素子４は円筒体であって、一方の素子端面より、陽極体６０（図３）を引き出して陽極部６が形成され、陰極体８０（図３）を引き出して陰極部８が形成されている。また、コンデンサ素子４の周囲には保持テープ１９が巻回され、陽極体６０や陰極体８０の巻き戻りが防止されている。
【００２５】
コンデンサ素子４の外装部材として外装ケース２０及び封口板２２が備えられ、外装ケース２０は例えばアルミニウム等の成形性のある金属材料からなる成形体である。封口板２２は外装ケース２０の開口部を閉止し、空間部２４の気密性を保持する手段であるとともに、陽極端子１０及び陰極端子１４を固定する固定部材であり、コンデンサ素子４の支持部材を構成する。この実施の形態では、封口板２２にベース部２６と、封止部２８とが備えられる。ベース部２６は絶縁材料である例えば、合成樹脂で形成され、陽極端子１０及び陰極端子１４が固定されるとともに、絶縁されている。封止部２８は密閉性の高い材料例えば、ゴム環で構成されている。
【００２６】
この封口板２２は、外装ケース２０の開口部３０（図２）に挿入されるとともに、開口部３０側の中途部に形成された加締め段部３２に位置決めされている。外装ケース２０の開口端部３４は、カーリング処理により加締められ、封止部２８に食い込ませられている。これにより、外装ケース２０が強固に封止されている。そして、封口板２２のベース部２６には、図２に示すように、透孔３６が形成されるとともに、薄ゴムからなる圧力開放機構３８が形成されている。
【００２７】
次に、コンデンサ素子４について、図３を参照する。図３は一部を分解して示したコンデンサ素子を示している。
【００２８】
このコンデンサ素子４は、図３に示すように、陽極体６０と、陰極体８０と、セパレータ４０、４２とを備え、陽極体６０と陰極体８０との間には両者間を絶縁するセパレータ４０、４２のそれぞれが挟み込まれて巻回され、円筒状の巻回素子を構成している。陽極体６０及び陰極体８０にはベース材に例えば、アルミニウム箔が用いられ、このアルミニウム箔の両面に活性炭等の活物質及び結着剤等を含む分極性電極が形成されている。
【００２９】
また、このコンデンサ素子４では、同一端面側に形成された陽極部６と陰極部８との間には一定幅の絶縁間隔４４が設けられている。陽極部６は例えば、陽極体６０の基材で形成され、同様に陰極部８も陰極体８０の基材で形成されている。陽極体６０及び陰極体８０がアルミニウムで形成される場合、陽極部６及び陰極部８は、分極性電極を形成していないアルミニウム面を露出させた基材部である。
【００３０】
陽極部６又は陰極部８の形成部は、絶縁手段であるセパレータ４０、４２の幅Ｗより大きく設定され、各陽極部６又は陰極部８の円弧長に対応する長さＬに形成されている。
【００３１】
そして、コンデンサ素子４の陽極部６又は陰極部８は、陽極集電板１２又は陰極集電板１６との接続前に、図２（又は図５のＢ）に示すように、加工してコンデンサ素子４の素子端面に密着状態に形成される。
【００３２】
次に、陽極集電板１２、陰極集電板１６、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８について、図４及び図５を参照する。図４はコンデンサ素子の素子端面上の陽極集電板及び陰極集電板の配置を示し、図５は陽極集電板、陰極集電板、陽極部及び陰極部の形態の一例を示している。
【００３３】
陽極集電板１２及び陰極集電板１６は図４に示すように、コンデンサ素子４の一端面に配置され、陽極部６と陰極部８との間の絶縁間隔４４に対応した間隔４６を設けて配置される。
【００３４】
陽極集電板１２及び陰極集電板１６は図５のＡに示すように、コンデンサ素子４の素子端面を二分する半円形状であり、各陽極集電板１２及び陰極集電板１６の図中上側には、端子接続部４８が形成され、その背面側には陽極部６又は陰極部８を接続するための素子接続部５０が形成されている。素子接続部５０は平坦面であるとともに、複数の溝部５２が中心から放射状に形成されている。各溝部５２は陽極部６又は陰極部８にある突条部５４を収容する空間部を形成している。
【００３５】
各突条部５４は、コンデンサ素子４の陽極部６又は陰極部８に切込みを入れ、圧縮成形した際に、切込み部分に各陽極部６又は陰極部８の重なりによって生じた線状の突部である。コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８は、このようにコンデンサ素子４の中心方向に向かって陽極部６及び陰極部８全体を圧縮成形することで、高さ寸法を抑制できる。この実施の形態では、陽極部６及び陰極部８は切込みにより、各３分割された中央部より圧縮成形し、その後端部側を順次圧縮成形することで、重なりによって生じた線状の突条部５４の高さ寸法を抑制している。そして、陽極集電板１２又は陰極集電板１６の素子接続部５０に形成された溝部５２には各突条部５４が収容されるので、素子接続部５０には陽極部６又は陰極部８を密着させ、両者を密着状態で溶接し、電気的に接続することができる。
【００３６】
陽極部６と陽極集電板１２、又は陰極部８と陰極集電板１６との各接続について詳述すると、図５に示すように、陽極集電板１２及び陰極集電板１６が、圧縮成形された陽極部６及び陰極部８に配置され、図４に示すように、押圧されて密着される。既述の通り、陽極集電板１２又は陰極集電板１６の溝部５２には陽極部６及び陰極部８の各突状部５４が収納されて、素子接続部５０が密着される。この状態で、陽極集電板１２又は陰極集電板１６の素子接続部５０に対応する上面側からレーザを照射することで、素子接続部５０及び陽極部６、陰極部８を溶融させて接続する。
【００３７】
レーザ照射の部位は、この実施の形態では、図４に示すように、陽極集電板１２及び陰極集電板１６の溝部５２と隔てた両端側の素子接続部５０の各２箇所である。５９がレーザ照射接続部である。この場合、レーザ照射は、図４のレーザ照射接続部５９に付した矢印(1) 、(2) 、(3) 及び(4) で示すように、
【００３８】
(1) コンデンサ素子４の外周側より、素子中心に向かって直線状に一方の集電板１２に照射し、
【００３９】
(2) 次に、素子中心を隔てて対向する他方の集電板１６に素子中心側より、素子外周側に向かって直線上にレーザ照射することにより、一連の動作にて溶接される。
【００４０】
また、同じく、レーザ照射は、
【００４１】
(3) コンデンサ素子４の外周側より、素子中心に向かって直線状に一方の集電板１２に照射し、
【００４２】
(4) そして、素子中心を隔てて対向する他方の集電板１６に素子中心側より、素子外周側に向かって直線上にレーザを照射する一連の動作にて溶接される。
【００４３】
このように、素子中心を隔てて直線状にレーザ照射する一連の動作にて、陽極部６と陽極集電板１２、陰極部８と陰極集電板１６とが接続される。なお、レーザ照射の(1) 及び(2) の一連の動作を２回繰り返す。又は、レーザ照射の(1) ないし(4) の一連の動作を２回繰り返し、近傍に溶接部を配することで接続抵抗を更に低減することも可能である。レーザ照射の(1) 及び(2) の一連の動作にて接続することも可能であるが、陽極集電板１２、陰極集電板１６の各素子接続部５０を、それぞれ素子中心側より素子外周側に向かって直線上に照射する等、個別に接続することもできる。
【００４４】
また、レーザ照射の(1) ないし(4) の連続動作について、同一箇所を連続してレーザ照射するのではなく、レーザ溶接を(1) から(4) で行い、その後、再び(1) から(4) にレーザ照射すれば、同一箇所のレーザ照射に時間間隔を設けることができ、この結果、レーザ照射箇所の冷却化を図ることができ、レーザ溶接による接続の安定化が図られる。また、同一箇所に時間間隔を設けて複数回のレーザ照射を行うことも可能であるが、１回目のレーザ溶接を(1) から(4) で行い、再びレーザ溶接を(1) から(4) で行うので、冷却間隔を取りながら、レーザ照射を連続的に行うことができ、レーザ照射溶接時間の短縮化を図ることができる。
【００４５】
ここで、図５に示すように、陽極部６及び陰極部８は、所定の絶縁間隔４４を設けてコンデンサ素子４の端面から導出している。陽極部６及び陰極部８には、中心方向に向かって圧縮成形した際に、陽極部６及び陰極部８が接触しない絶縁間隔４４を設定しており、このため、コンデンサ素子４の中心部近傍では、陽極部６及び陰極部８を形成しない。また、陽極部６及び陰極部８は、その形成部位が多いほど（又は面積が大きいほど）、抵抗の低減につながるため、陽極部６及び陰極部８が接触せず、また、低抵抗化が図れる絶縁間隔４４として、例えば、３〔ｍｍ〕〜１０〔ｍｍ〕を設定している。また、コンデンサ素子４の最外周では、陽極部６及び陰極部８の圧縮成形時にずれ等が生じても陽極部６及び陰極部８が外装ケース２０に接触しないように、陽極集電板１２と接続された陽極部６及び陰極集電板１６と接続された陰極部８の外周面に絶縁テープ等の絶縁手段を設置するとよい。
【００４６】
そして、この実施の形態では、陽極端子１０及び陰極端子１４の外壁部にはレーザ溶接のための平坦接続面部５５が形成されるとともに、陽極集電板１２及び陰極集電板１６にも平坦接続面部５７が切欠きによって形成されている。これら平坦接続面部５５、５７は一致した面部を構成し、この境界近傍にレーザを照射し、平坦接続面部５７、５７を溶接し、図１に示すように溶接接続部分１８を形成することになる。ここで、コンデンサ素子４と封口板２２との間には僅かなスペースしかない。つまり、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を長く取ると、その分抵抗が増えてしまうとともに、電気二重層コンデンサ２の高さ寸法が大きくなってしまうため、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を極力短くしている。このような小スペースにおいて、陽極端子１０及び陰極端子１４と、陽極集電板１２及び陰極集電板１６とを接続するために、既述の通り、平坦接続面部５５、５７を一致した面部とし、この部位に局所的に溶接可能なレーザにて溶接することで溶接の簡易化及び強化が図られている。ここで、陽極集電板１２及び陰極集電板１６、陽極端子１０及び陰極端子１４の厚み（平坦接続面部５５、５７の高さ寸法）は、レーザ溶接が可能な寸法でかつ内部抵抗が増大され難く、また、電気二重層コンデンサ２の高さ寸法を短くするために、それぞれ０．５〔ｍｍ〕〜５〔ｍｍ〕の範囲で設定している。
【００４７】
なお、平坦接続面部５５、５７は切欠きによって平面として構成しているが、これに限ることはなく、曲面でもよく、一致した面部とすればよい。また、平坦接続面部５５、５７は、レーザ照射の際に他の部材（陽極部６や陰極部８）への過剰なストレスを防ぐためにもコンデンサ素子４の外周面近傍に設置されることが好ましく、具体的には、コンデンサ素子４の外周面より、例えば、１０〔ｍｍ〕以内とすることが好ましい。
【００４８】
このように、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８と陽極集電板１２及び陰極集電板１６との接続部位と、陽極端子１０と陰極端子１４と陽極集電板１２及び陰極集電板１６との接続部位を、別途設定することで、レーザ溶接時の接続の安定性が向上する。
【００４９】
以上説明した第１の実施の形態の電気二重層コンデンサ２の特徴事項や利点を列挙すれば以下の通りである。
【００５０】
(1) コンデンサ素子４の一端面側に陽極体６０の基材で陽極部６、陰極体８０の基材で陰極部８が形成され、陽極部６と陽極端子１０とが陽極集電板１２を介して接続され、陰極部８と陰極端子１４とが陰極集電板１６を介して接続されるので、端子接続のシンプル化が図られている。しかも、接続を容易化することができる。
【００５１】
(2) 外装ケース２０の空間部２４内に接続部の占める空間専有率が極めて低い。
【００５２】
(3) 外装部材である封口板２２には、コンデンサ素子４が強固に支持されている。即ち、陽極端子１０及び陰極端子１４に陽極集電板１２、陰極集電板１６を介してコンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８のレーザ溶接により、強固に固定されるので、コンデンサ素子４の支持強度が高められている。この結果、機械的に堅牢な支持構造が構成され、製品の耐震性を高めることができる。
【００５３】
(4) 巻回素子であるコンデンサ素子４に巻回されている陽極体６０から複数の側縁部を集合させて陽極部６が形成され、この陽極部６を陽極集電板１２にレーザ溶接し、同様に、陰極体８０から複数の側縁部を集合させて陰極部８が形成され、この陰極部８を陰極集電板１６にレーザ溶接しているので、コンデンサ素子４及び電気二重層コンデンサ２の低抵抗化を図ることができ、等価直列抵抗の低い製品を提供できる。
【００５４】
(5) 陽極集電板１２及び陰極集電板１６を用いたので、コンデンサ素子４にタブを接続する必要がない。
【００５５】
〔第２の実施の形態〕
【００５６】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図６を参照する。図６は、第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【００５７】
この製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であって、図６に示すように、コンデンサ素子４を形成し（ステップＳ１１）、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８を図５のＢに示すように、成形する（ステップＳ１２）。
【００５８】
図７のＡに示すように、コンデンサ素子４の陽極部６に陽極集電板１２、コンデンサ素子４の陰極部８に陰極集電板１６を各溝部５２に突条部５４が挿入されるように位置決めし、陽極部６に陽極集電板１２をまた、陰極部８に陰極集電板１６をそれぞれレーザ溶接により接続する（ステップＳ１３）。図７のＢにおいて、５６は既述の溶接接続部分１８と同様のレーザ溶接による溶接接続部分である。
【００５９】
陽極部６に接続された陽極集電板１２に封口板２２にある陽極端子１０を各平坦接続面部５５、５７（図４）を一致させてレーザ溶接により接続し、同様に、陰極部８に接続された陰極集電板１６に封口板２２の陰極端子１４をレーザ溶接により接続する（ステップＳ１４）。
【００６０】
この実施の形態では、図８に示すように、コンデンサ素子４の陽極部６に接続された陽極集電板１２に対して封口板２２の陽極端子１０を位置決めし、同時にコンデンサ素子４の陰極部８に接続された陰極集電板１６に対して封口板２２の陰極端子１４を位置決めすることにより、図９に示すように、それぞれをレーザ溶接する。１８、５６は既述の溶接接続部分である。
【００６１】
なお、封口板２２は陽極端子１０及び陰極端子１４のインサートにより合成樹脂を成形（インサート成形）し、これによりベース部２６及び封止部２８が形成される。
【００６２】
そして、コンデンサ素子４は、電解液を含浸した後、外装ケース２０に収容し、外装ケース２０の開口端部３４のカーリング処理により封止し（ステップＳ１５）、製品である電気二重層コンデンサ２を完成する。
【００６３】
このような製造工程によれば、既述の電気二重層コンデンサ２を容易に製造でき、端子接続工程の簡略化を図ることができる。
【００６４】
〔第３の実施の形態〕
【００６５】
本発明の第３の実施の形態について、図１０を参照する。図１０は第３の実施の形態に係るコンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【００６６】
この製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であって、図１０に示すように、コンデンサ素子４を形成し（ステップＳ２１）、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８を成形する（ステップＳ２２）。
【００６７】
この実施の形態では、封口板２２の陽極端子１０と陽極集電板１２とをレーザ溶接により接続する。また、封口板２２の陰極端子１４と陰極集電板１６とをそれぞれの平坦接続面部５５、５７を一致させてレーザ溶接により接続する（ステップＳ２３）。
【００６８】
また、陽極集電板１２にコンデンサ素子の陽極部６、同様に、陰極集電板１６にコンデンサ素子４の陰極部８を位置決めし、それぞれをレーザ溶接により接続する（ステップＳ２４）。
【００６９】
封口板２２にある陽極端子１０に陽極集電板１２、陰極端子１４に陰極集電板１６を先に接続して封口板２２に一体化した後、陽極集電板１２をコンデンサ素子４の陽極部６に、陰極集電板１６をコンデンサ素子４の陰極部８にそれぞれ位置決めし、レーザ溶接をする。
【００７０】
そして、コンデンサ素子４は、電解液を含浸した後、外装ケース２０に収容し、外装ケース２０の開口端部３４のカーリング処理により封止し（ステップＳ２５）、電気二重層コンデンサ２を完成する。
【００７１】
斯かる構成によれば、封口板２２に陽極集電板１２及び陰極集電板１６を一体化でき、コンデンサ素子４側の接続や位置決めを容易化することができる。
【００７２】
〔第４の実施の形態〕
【００７３】
本発明の第４の実施の形態について、図１１及び図１２を参照する。図１１は第４の実施の形態に係る電気二重層コンデンサを示し、図１２はコンデンサ素子の接続構造を示している。
【００７４】
この第４の実施の形態では、図１１に示すように、陽極端子部材として陽極端子１０とともに陽極接続板６２、陰極端子部材として陰極端子１４とともに陰極接続板６４を備えた構成である。陽極接続板６２は陽極端子１０にレーザ溶接により接続された後、コンデンサ素子４側の陽極集電板１２に接続される。同様に、陰極接続板６４は陰極端子１４にレーザ溶接により接続された後、コンデンサ素子４側の陰極集電板１６に接続される。陽極接続板６２には陽極端子１０を位置決めして接続する接続用凹部６６、陰極接続板６４には陰極端子１４を位置決めして接続する接続用凹部６８が形成されている。
【００７５】
このような陽極接続板６２及び陰極接続板６４を用いた構成では、図１２に示すように、外部端子である陽極端子１０、陰極端子１４と、コンデンサ素子４側に接続された陽極集電板１２、陰極集電板１６との接続が広範囲に行われ、接続抵抗を低減でき、しかも接続強度を高めることができる。
【００７６】
〔他の実施の形態〕
【００７７】
(1) 上記実施の形態では、陽極集電板１２、陰極集電板１６に平坦な素子接続部５０を形成したが、図１３のＡに示すように、コンデンサ素子４側に例えば、６０度範囲で突出する平坦面を持つ突出面部７０と、この突出面部７０を挟んで後退した凹面部７２とを備えてもよい。
【００７８】
また、コンデンサ素子４側の端面には、図１３のＢに示すように、陽極部６、陰極部８に例えば、６０度範囲で窪ませた凹部７４と、この凹部７４を挟んで突出させた突部７６とを備え、凹部７４は、陰極部又は陽極部が形成されていない部位、突部７６は、コンデンサ素子４の中心方向に向かって圧縮成形される部位に設定してもよい。突部７６は、図１３のＣに示すように、コンデンサ素子４の中心方向に向かって圧縮成形される。そして、上記実施の形態と同様に、陽極部６と陽極集電板１２、陰極８と陰極集電板１６とをレーザ溶接により接続し、合体させてもよい。
【００７９】
(2) 陽極部６や陰極部８は、各集電体１２、１６とのレーザ溶接部（溶接接続部分５６）に対応する部位のみ、コンデンサ素子４から張り出させて圧縮成形して平坦化し、外部端子（陽極端子１０又は陰極端子１４）との接続部位に対応するコンデンサ素子４の部位には陽極部６や陰極部８を形成しない構成としてもよい。第１の実施の形態では、図５に示すように、陽極部６、陰極部８の全面を圧縮成形しているが、外部端子（陽極端子１０又は陰極端子１４）と接続する集電板（陽極集電板１２又は陰極集電板１６）は、集電板と外部端子とを隙間なく当接させ、陽極部６、陰極部８と、集電板１２、１６とのレーザ溶接を行わない部位を介在させてもよい。
【００８０】
(3) 上記実施の形態では、電気二重層コンデンサ２を例示したが、本発明はこれに限定されない。同一の構造及び方法は、電解コンデンサにも同様に適用でき、同様の効果が得られる。
【００８１】
(4) 第１の実施の形態では端子部材として、陽極端子１０及び陰極端子１４を例示しているが、これに限定されない。第４の実施の形態に例示したように、陽極端子１０に陽極接続板６２、陰極端子１４に陰極接続板６４を併用してもよい。
【００８２】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の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】
【００８３】
本発明のコンデンサ及びその製造方法は、端子接続構造や接続工程の簡略化に寄与し、生産性や信頼性を高めることができ、有益である。
【符号の説明】
【００８４】
２ 電気二重層コンデンサ
４ コンデンサ素子
６ 陽極部
６０ 陽極体
８ 陰極部
８０ 陰極体
１０ 陽極端子
１２ 陽極集電板
１４ 陰極端子
１６ 陰極集電板
１８、５６ 溶接接続部分
１９ 保持テープ
２０ 外装ケース
２２ 封口板
２４ 空間部
２６ ベース部
２８ 封止部
３２ 加締め段部
３４ 開口端部
３６ 透孔
３８ 圧力開放機構
４４ 絶縁間隔
４６ 間隔
４８ 端子接続部
５０ 素子接続部
５５ 平坦接続面部
５７ 平坦接続面部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ素子と外部端子との間の接続に関し、例えば、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等のコンデンサに用いられる接続構造及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層コンデンサ又は電解コンデンサでは、素子と外部端子とを電気的に接続することが必要である。この電気的な接続により、素子側の内部抵抗の低減や、接続部分の接触抵抗を低減させる対策が施されている。
【０００３】
このような電気的接続に関し、素子の端面に集電端子を設けること（例えば、特許文献１）、巻回素子の一方の端面に陽極集電板、他方の端面に陰極集電板を設けること（例えば、特許文献２）、巻回素子の端面に露出した集電箔を覆って集電板を備え、集電板と集電箔とを溶接接続すること（例えば、特許文献３）、また、集電板を外装ケースと素子との接続や外部端子との接続に用いること（例えば、特許文献４）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１９８５７公報
【特許文献２】特開２００１−０６８３７９公報
【特許文献３】特開２００７−３３５１５６公報
【特許文献４】特開２０１０−０９３１７８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、巻回型素子の各端面に集電体を備える構成では、巻回素子を外装する外装部材に陽極側及び陰極側の外部端子を隣接して設置した場合には、各外部端子と集電体との間に接続距離を確保する必要がある。また、巻回型素子では、内側部分と外側部分との間で内部抵抗の分布が異なるため、その対策が必要となり、素子と集電体との接続に注意を払う必要がある。また、集電体を用いた構造では素子の内部抵抗を低減できるが、外部端子と素子との間に介在する集電体に製造途上で加わる応力によっては接続の信頼性低下や接続抵抗が大きくなる場合がある。
【０００６】
斯かる要求や課題について、特許文献１〜４にはその開示や示唆はなく、それを解決する構成等についての開示や示唆はない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、コンデンサの低抵抗化、接続構造の堅牢化とともに、接続工程の簡略化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、陽極体と陰極体とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材と、前記コンデンサ素子の陽極体から素子端面に引き出され、該素子端面に形成された陽極部と、前記コンデンサ素子の陰極体から前記陽極体と同一の素子端面に引き出され、前記素子端面に形成された陰極部と、前記封口部材に設置された陽極端子部材と、前記封口部材に設置された陰極端子部材と、前記陽極部に接続されるとともに前記陽極端子部材に接続された陽極集電板と、前記陰極部に接続されるとともに前記陰極端子部材に接続された陰極集電板とを備える。
【０００９】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記陽極端子部材に前記陽極集電板と近接する接続部を備えて該接続部と前記陽極集電板との接続、又は、前記陰極端子部材に前記陰極集電板と近接する接続部を備えて該接続部と前記陰極集電板との接続の何れか一方又は双方に溶接接続を用いてもよい。
【００１０】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子の前記同一端面上に前記陽極部と前記陰極部とを絶縁する絶縁間隔を設定してもよい。
【００１１】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記陽極部又は前記陰極部は、前記コンデンサ素子の巻回中心部に向けて素子端面上に圧縮成形され、その圧縮成形部位に配置された前記陽極集電板又は前記陰極集電板と溶接してもよい。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、陽極体と陰極体とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子を形成する工程と、前記コンデンサ素子の陽極体から引き出し、素子端面に陽極部を形成する工程と、前記コンデンサ素子の陰極体から引き出し、前記陽極体と同一の素子端面に陰極部を形成する工程と、コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材に設置された陽極端子部材と前記陽極部とを陽極集電板を介在させて接続する工程と、前記封口部材に設置された陰極端子部材と前記陰極部とを陰極集電板を介在させて接続する工程とを含んでいる。
【００１３】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサの製造方法において、前記陽極集電板と前記陽極部、又は前記陰極集電板と前記陰極部をレーザ溶接により接続する工程と、前記陽極集電板と前記陽極端子部材、又は前記陰極集電板と前記陰極端子部材をレーザ溶接により接続する工程とを含んでもよい。
【００１４】
上記目的を達成するためには、上記コンデンサの製造方法において、前記陽極端子部材と前記陽極集電板とに近接する接続部を設定してレーザ溶接により接続する工程、又は、前記陰極端子部材と前記陰極集電板とに近接する接続部を設定してレーザ溶接により接続する工程を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコンデンサ又はその製造方法によれば、次の何れかの効果が得られる。
【００１６】
(1) 巻回コンデンサ素子の同一端面に引き出された陽極部及び陰極部と、外装部材にある陽極端子部材及び陰極端子部材との間に個別に集電板を備えて接続したので、コンデンサ素子の低抵抗化を図ることができる。
【００１７】
(2) 巻回コンデンサ素子の同一端面に引き出された陽極部及び陰極部と、外装部材にある陽極端子部材及び陰極端子部材との間に個別に集電板を備えた接続構造であるから、陽極端子部材と陽極部、陰極端子部材と陰極部との接続構造を堅牢化できる。
【００１８】
(3) 上記構造により、集電板を介在させて陽極端子部材と陽極部又は陰極端子部材と陰極部との接続が簡易化でき、接続工程の簡略化を図ることができる。
【００１９】
そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す平面図である。
【図２】電気二重層コンデンサを示す分解斜視図である。
【図３】一部を分解したコンデンサ素子の一例を示す斜視図である。
【図４】コンデンサ素子上の集電板の配置例を示す図である。
【図５】集電板及びコンデンサ素子を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図７】コンデンサ素子と集電板の接続工程を示す図である。
【図８】外装端子と集電板の接続工程を示す図である。
【図９】コンデンサ素子、集電板及び外部端子の接続状態を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す図である。
【図１２】コンデンサ素子の接続構造を示す図である。
【図１３】他の実施の形態に係るコンデンサ素子の陽極部及び陰極部と集電板の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
【００２２】
本発明の第１の実施の形態について、図１及び図２を参照する。図１は電気二重層コンデンサの一例を示す縦断面を示し、図２は分解した電気二重層コンデンサの一例を示している。
【００２３】
この電気二重層コンデンサ２は、本発明のコンデンサ及びその製造方法の一例であって、図１に示すように、この電気二重層コンデンサ２には、コンデンサ素子４の同一の素子端面に陽極部６と陰極部８が形成されている。陽極部６には陽極端子１０が陽極集電板１２を介在させて接続され、また、陰極部８には陰極端子１４が陰極集電板１６を介在させて接続されている。これらの接続には例えば、レーザ溶接や電子ビーム溶接が用いられ、１８は溶接接続部分の一例である。また、陽極端子１０及び陰極端子１４は外部接続のための端子部材であって、陽極端子１０は陽極端子部材の一例、陰極端子１４は陰極端子部材の一例である。
【００２４】
コンデンサ素子４は円筒体であって、一方の素子端面より、陽極体６０（図３）を引き出して陽極部６が形成され、陰極体８０（図３）を引き出して陰極部８が形成されている。また、コンデンサ素子４の周囲には保持テープ１９が巻回され、陽極体６０や陰極体８０の巻き戻りが防止されている。
【００２５】
コンデンサ素子４の外装部材として外装ケース２０及び封口板２２が備えられ、外装ケース２０は例えばアルミニウム等の成形性のある金属材料からなる成形体である。封口板２２は外装ケース２０の開口部を閉止し、空間部２４の気密性を保持する手段であるとともに、陽極端子１０及び陰極端子１４を固定する固定部材であり、コンデンサ素子４の支持部材を構成する。この実施の形態では、封口板２２にベース部２６と、封止部２８とが備えられる。ベース部２６は絶縁材料である例えば、合成樹脂で形成され、陽極端子１０及び陰極端子１４が固定されるとともに、絶縁されている。封止部２８は密閉性の高い材料例えば、ゴム環で構成されている。
【００２６】
この封口板２２は、外装ケース２０の開口部３０（図２）に挿入されるとともに、開口部３０側の中途部に形成された加締め段部３２に位置決めされている。外装ケース２０の開口端部３４は、カーリング処理により加締められ、封止部２８に食い込ませられている。これにより、外装ケース２０が強固に封止されている。そして、封口板２２のベース部２６には、図２に示すように、透孔３６が形成されるとともに、薄ゴムからなる圧力開放機構３８が形成されている。
【００２７】
次に、コンデンサ素子４について、図３を参照する。図３は一部を分解して示したコンデンサ素子を示している。
【００２８】
このコンデンサ素子４は、図３に示すように、陽極体６０と、陰極体８０と、セパレータ４０、４２とを備え、陽極体６０と陰極体８０との間には両者間を絶縁するセパレータ４０、４２のそれぞれが挟み込まれて巻回され、円筒状の巻回素子を構成している。陽極体６０及び陰極体８０にはベース材に例えば、アルミニウム箔が用いられ、このアルミニウム箔の両面に活性炭等の活物質及び結着剤等を含む分極性電極が形成されている。
【００２９】
また、このコンデンサ素子４では、同一端面側に形成された陽極部６と陰極部８との間には一定幅の絶縁間隔４４が設けられている。陽極部６は例えば、陽極体６０の基材で形成され、同様に陰極部８も陰極体８０の基材で形成されている。陽極体６０及び陰極体８０がアルミニウムで形成される場合、陽極部６及び陰極部８は、分極性電極を形成していないアルミニウム面を露出させた基材部である。
【００３０】
陽極部６又は陰極部８の形成部は、絶縁手段であるセパレータ４０、４２の幅Ｗより大きく設定され、各陽極部６又は陰極部８の円弧長に対応する長さＬに形成されている。
【００３１】
そして、コンデンサ素子４の陽極部６又は陰極部８は、陽極集電板１２又は陰極集電板１６との接続前に、図２（又は図５のＢ）に示すように、加工してコンデンサ素子４の素子端面に密着状態に形成される。
【００３２】
次に、陽極集電板１２、陰極集電板１６、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８について、図４及び図５を参照する。図４はコンデンサ素子の素子端面上の陽極集電板及び陰極集電板の配置を示し、図５は陽極集電板、陰極集電板、陽極部及び陰極部の形態の一例を示している。
【００３３】
陽極集電板１２及び陰極集電板１６は図４に示すように、コンデンサ素子４の一端面に配置され、陽極部６と陰極部８との間の絶縁間隔４４に対応した間隔４６を設けて配置される。
【００３４】
陽極集電板１２及び陰極集電板１６は図５のＡに示すように、コンデンサ素子４の素子端面を二分する半円形状であり、各陽極集電板１２及び陰極集電板１６の図中上側には、端子接続部４８が形成され、その背面側には陽極部６又は陰極部８を接続するための素子接続部５０が形成されている。素子接続部５０は平坦面であるとともに、複数の溝部５２が中心から放射状に形成されている。各溝部５２は陽極部６又は陰極部８にある突条部５４を収容する空間部を形成している。
【００３５】
各突条部５４は、コンデンサ素子４の陽極部６又は陰極部８に切込みを入れ、圧縮成形した際に、切込み部分に各陽極部６又は陰極部８の重なりによって生じた線状の突部である。コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８は、このようにコンデンサ素子４の中心方向に向かって陽極部６及び陰極部８全体を圧縮成形することで、高さ寸法を抑制できる。この実施の形態では、陽極部６及び陰極部８は切込みにより、各３分割された中央部より圧縮成形し、その後端部側を順次圧縮成形することで、重なりによって生じた線状の突条部５４の高さ寸法を抑制している。そして、陽極集電板１２又は陰極集電板１６の素子接続部５０に形成された溝部５２には各突条部５４が収容されるので、素子接続部５０には陽極部６又は陰極部８を密着させ、両者を密着状態で溶接し、電気的に接続することができる。
【００３６】
陽極部６と陽極集電板１２、又は陰極部８と陰極集電板１６との各接続について詳述すると、図５に示すように、陽極集電板１２及び陰極集電板１６が、圧縮成形された陽極部６及び陰極部８に配置され、図４に示すように、押圧されて密着される。既述の通り、陽極集電板１２又は陰極集電板１６の溝部５２には陽極部６及び陰極部８の各突状部５４が収納されて、素子接続部５０が密着される。この状態で、陽極集電板１２又は陰極集電板１６の素子接続部５０に対応する上面側からレーザを照射することで、素子接続部５０及び陽極部６、陰極部８を溶融させて接続する。
【００３７】
レーザ照射の部位は、この実施の形態では、図４に示すように、陽極集電板１２及び陰極集電板１６の溝部５２と隔てた両端側の素子接続部５０の各２箇所である。５９がレーザ照射接続部である。この場合、レーザ照射は、図４のレーザ照射接続部５９に付した矢印(1) 、(2) 、(3) 及び(4) で示すように、
【００３８】
(1) コンデンサ素子４の外周側より、素子中心に向かって直線状に一方の集電板１２に照射し、
【００３９】
(2) 次に、素子中心を隔てて対向する他方の集電板１６に素子中心側より、素子外周側に向かって直線上にレーザ照射することにより、一連の動作にて溶接される。
【００４０】
また、同じく、レーザ照射は、
【００４１】
(3) コンデンサ素子４の外周側より、素子中心に向かって直線状に一方の集電板１２に照射し、
【００４２】
(4) そして、素子中心を隔てて対向する他方の集電板１６に素子中心側より、素子外周側に向かって直線上にレーザを照射する一連の動作にて溶接される。
【００４３】
このように、素子中心を隔てて直線状にレーザ照射する一連の動作にて、陽極部６と陽極集電板１２、陰極部８と陰極集電板１６とが接続される。なお、レーザ照射の(1) 及び(2) の一連の動作を２回繰り返す。又は、レーザ照射の(1) ないし(4) の一連の動作を２回繰り返し、近傍に溶接部を配することで接続抵抗を更に低減することも可能である。レーザ照射の(1) 及び(2) の一連の動作にて接続することも可能であるが、陽極集電板１２、陰極集電板１６の各素子接続部５０を、それぞれ素子中心側より素子外周側に向かって直線上に照射する等、個別に接続することもできる。
【００４４】
また、レーザ照射の(1) ないし(4) の連続動作について、同一箇所を連続してレーザ照射するのではなく、レーザ溶接を(1) から(4) で行い、その後、再び(1) から(4) にレーザ照射すれば、同一箇所のレーザ照射に時間間隔を設けることができ、この結果、レーザ照射箇所の冷却化を図ることができ、レーザ溶接による接続の安定化が図られる。また、同一箇所に時間間隔を設けて複数回のレーザ照射を行うことも可能であるが、１回目のレーザ溶接を(1) から(4) で行い、再びレーザ溶接を(1) から(4) で行うので、冷却間隔を取りながら、レーザ照射を連続的に行うことができ、レーザ照射溶接時間の短縮化を図ることができる。
【００４５】
ここで、図５に示すように、陽極部６及び陰極部８は、所定の絶縁間隔４４を設けてコンデンサ素子４の端面から導出している。陽極部６及び陰極部８には、中心方向に向かって圧縮成形した際に、陽極部６及び陰極部８が接触しない絶縁間隔４４を設定しており、このため、コンデンサ素子４の中心部近傍では、陽極部６及び陰極部８を形成しない。また、陽極部６及び陰極部８は、その形成部位が多いほど（又は面積が大きいほど）、抵抗の低減につながるため、陽極部６及び陰極部８が接触せず、また、低抵抗化が図れる絶縁間隔４４として、例えば、３〔ｍｍ〕〜１０〔ｍｍ〕を設定している。また、コンデンサ素子４の最外周では、陽極部６及び陰極部８の圧縮成形時にずれ等が生じても陽極部６及び陰極部８が外装ケース２０に接触しないように、陽極集電板１２と接続された陽極部６及び陰極集電板１６と接続された陰極部８の外周面に絶縁テープ等の絶縁手段を設置するとよい。
【００４６】
そして、この実施の形態では、陽極端子１０及び陰極端子１４の外壁部にはレーザ溶接のための平坦接続面部５５が形成されるとともに、陽極集電板１２及び陰極集電板１６にも平坦接続面部５７が切欠きによって形成されている。これら平坦接続面部５５、５７は一致した面部を構成し、この境界近傍にレーザを照射し、平坦接続面部５７、５７を溶接し、図１に示すように溶接接続部分１８を形成することになる。ここで、コンデンサ素子４と封口板２２との間には僅かなスペースしかない。つまり、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を長く取ると、その分抵抗が増えてしまうとともに、電気二重層コンデンサ２の高さ寸法が大きくなってしまうため、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を極力短くしている。このような小スペースにおいて、陽極端子１０及び陰極端子１４と、陽極集電板１２及び陰極集電板１６とを接続するために、既述の通り、平坦接続面部５５、５７を一致した面部とし、この部位に局所的に溶接可能なレーザにて溶接することで溶接の簡易化及び強化が図られている。ここで、陽極集電板１２及び陰極集電板１６、陽極端子１０及び陰極端子１４の厚み（平坦接続面部５５、５７の高さ寸法）は、レーザ溶接が可能な寸法でかつ内部抵抗が増大され難く、また、電気二重層コンデンサ２の高さ寸法を短くするために、それぞれ０．５〔ｍｍ〕〜５〔ｍｍ〕の範囲で設定している。
【００４７】
なお、平坦接続面部５５、５７は切欠きによって平面として構成しているが、これに限ることはなく、曲面でもよく、一致した面部とすればよい。また、平坦接続面部５５、５７は、レーザ照射の際に他の部材（陽極部６や陰極部８）への過剰なストレスを防ぐためにもコンデンサ素子４の外周面近傍に設置されることが好ましく、具体的には、コンデンサ素子４の外周面より、例えば、１０〔ｍｍ〕以内とすることが好ましい。
【００４８】
このように、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８と陽極集電板１２及び陰極集電板１６との接続部位と、陽極端子１０と陰極端子１４と陽極集電板１２及び陰極集電板１６との接続部位を、別途設定することで、レーザ溶接時の接続の安定性が向上する。
【００４９】
以上説明した第１の実施の形態の電気二重層コンデンサ２の特徴事項や利点を列挙すれば以下の通りである。
【００５０】
(1) コンデンサ素子４の一端面側に陽極体６０の基材で陽極部６、陰極体８０の基材で陰極部８が形成され、陽極部６と陽極端子１０とが陽極集電板１２を介して接続され、陰極部８と陰極端子１４とが陰極集電板１６を介して接続されるので、端子接続のシンプル化が図られている。しかも、接続を容易化することができる。
【００５１】
(2) 外装ケース２０の空間部２４内に接続部の占める空間専有率が極めて低い。
【００５２】
(3) 外装部材である封口板２２には、コンデンサ素子４が強固に支持されている。即ち、陽極端子１０及び陰極端子１４に陽極集電板１２、陰極集電板１６を介してコンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８のレーザ溶接により、強固に固定されるので、コンデンサ素子４の支持強度が高められている。この結果、機械的に堅牢な支持構造が構成され、製品の耐震性を高めることができる。
【００５３】
(4) 巻回素子であるコンデンサ素子４に巻回されている陽極体６０から複数の側縁部を集合させて陽極部６が形成され、この陽極部６を陽極集電板１２にレーザ溶接し、同様に、陰極体８０から複数の側縁部を集合させて陰極部８が形成され、この陰極部８を陰極集電板１６にレーザ溶接しているので、コンデンサ素子４及び電気二重層コンデンサ２の低抵抗化を図ることができ、等価直列抵抗の低い製品を提供できる。
【００５４】
(5) 陽極集電板１２及び陰極集電板１６を用いたので、コンデンサ素子４にタブを接続する必要がない。
【００５５】
〔第２の実施の形態〕
【００５６】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図６を参照する。図６は、第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【００５７】
この製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であって、図６に示すように、コンデンサ素子４を形成し（ステップＳ１１）、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８を図５のＢに示すように、成形する（ステップＳ１２）。
【００５８】
図７のＡに示すように、コンデンサ素子４の陽極部６に陽極集電板１２、コンデンサ素子４の陰極部８に陰極集電板１６を各溝部５２に突条部５４が挿入されるように位置決めし、陽極部６に陽極集電板１２をまた、陰極部８に陰極集電板１６をそれぞれレーザ溶接により接続する（ステップＳ１３）。図７のＢにおいて、５６は既述の溶接接続部分１８と同様のレーザ溶接による溶接接続部分である。
【００５９】
陽極部６に接続された陽極集電板１２に封口板２２にある陽極端子１０を各平坦接続面部５５、５７（図４）を一致させてレーザ溶接により接続し、同様に、陰極部８に接続された陰極集電板１６に封口板２２の陰極端子１４をレーザ溶接により接続する（ステップＳ１４）。
【００６０】
この実施の形態では、図８に示すように、コンデンサ素子４の陽極部６に接続された陽極集電板１２に対して封口板２２の陽極端子１０を位置決めし、同時にコンデンサ素子４の陰極部８に接続された陰極集電板１６に対して封口板２２の陰極端子１４を位置決めすることにより、図９に示すように、それぞれをレーザ溶接する。１８、５６は既述の溶接接続部分である。
【００６１】
なお、封口板２２は陽極端子１０及び陰極端子１４のインサートにより合成樹脂を成形（インサート成形）し、これによりベース部２６及び封止部２８が形成される。
【００６２】
そして、コンデンサ素子４は、電解液を含浸した後、外装ケース２０に収容し、外装ケース２０の開口端部３４のカーリング処理により封止し（ステップＳ１５）、製品である電気二重層コンデンサ２を完成する。
【００６３】
このような製造工程によれば、既述の電気二重層コンデンサ２を容易に製造でき、端子接続工程の簡略化を図ることができる。
【００６４】
〔第３の実施の形態〕
【００６５】
本発明の第３の実施の形態について、図１０を参照する。図１０は第３の実施の形態に係るコンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【００６６】
この製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であって、図１０に示すように、コンデンサ素子４を形成し（ステップＳ２１）、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８を成形する（ステップＳ２２）。
【００６７】
この実施の形態では、封口板２２の陽極端子１０と陽極集電板１２とをレーザ溶接により接続する。また、封口板２２の陰極端子１４と陰極集電板１６とをそれぞれの平坦接続面部５５、５７を一致させてレーザ溶接により接続する（ステップＳ２３）。
【００６８】
また、陽極集電板１２にコンデンサ素子の陽極部６、同様に、陰極集電板１６にコンデンサ素子４の陰極部８を位置決めし、それぞれをレーザ溶接により接続する（ステップＳ２４）。
【００６９】
封口板２２にある陽極端子１０に陽極集電板１２、陰極端子１４に陰極集電板１６を先に接続して封口板２２に一体化した後、陽極集電板１２をコンデンサ素子４の陽極部６に、陰極集電板１６をコンデンサ素子４の陰極部８にそれぞれ位置決めし、レーザ溶接をする。
【００７０】
そして、コンデンサ素子４は、電解液を含浸した後、外装ケース２０に収容し、外装ケース２０の開口端部３４のカーリング処理により封止し（ステップＳ２５）、電気二重層コンデンサ２を完成する。
【００７１】
斯かる構成によれば、封口板２２に陽極集電板１２及び陰極集電板１６を一体化でき、コンデンサ素子４側の接続や位置決めを容易化することができる。
【００７２】
〔第４の実施の形態〕
【００７３】
本発明の第４の実施の形態について、図１１及び図１２を参照する。図１１は第４の実施の形態に係る電気二重層コンデンサを示し、図１２はコンデンサ素子の接続構造を示している。
【００７４】
この第４の実施の形態では、図１１に示すように、陽極端子部材として陽極端子１０とともに陽極接続板６２、陰極端子部材として陰極端子１４とともに陰極接続板６４を備えた構成である。陽極接続板６２は陽極端子１０にレーザ溶接により接続された後、コンデンサ素子４側の陽極集電板１２に接続される。同様に、陰極接続板６４は陰極端子１４にレーザ溶接により接続された後、コンデンサ素子４側の陰極集電板１６に接続される。陽極接続板６２には陽極端子１０を位置決めして接続する接続用凹部６６、陰極接続板６４には陰極端子１４を位置決めして接続する接続用凹部６８が形成されている。
【００７５】
このような陽極接続板６２及び陰極接続板６４を用いた構成では、図１２に示すように、外部端子である陽極端子１０、陰極端子１４と、コンデンサ素子４側に接続された陽極集電板１２、陰極集電板１６との接続が広範囲に行われ、接続抵抗を低減でき、しかも接続強度を高めることができる。
【００７６】
〔他の実施の形態〕
【００７７】
(1) 上記実施の形態では、陽極集電板１２、陰極集電板１６に平坦な素子接続部５０を形成したが、図１３のＡに示すように、コンデンサ素子４側に例えば、６０度範囲で突出する平坦面を持つ突出面部７０と、この突出面部７０を挟んで後退した凹面部７２とを備えてもよい。
【００７８】
また、コンデンサ素子４側の端面には、図１３のＢに示すように、陽極部６、陰極部８に例えば、６０度範囲で窪ませた凹部７４と、この凹部７４を挟んで突出させた突部７６とを備え、凹部７４は、陰極部又は陽極部が形成されていない部位、突部７６は、コンデンサ素子４の中心方向に向かって圧縮成形される部位に設定してもよい。突部７６は、図１３のＣに示すように、コンデンサ素子４の中心方向に向かって圧縮成形される。そして、上記実施の形態と同様に、陽極部６と陽極集電板１２、陰極８と陰極集電板１６とをレーザ溶接により接続し、合体させてもよい。
【００７９】
(2) 陽極部６や陰極部８は、各集電体１２、１６とのレーザ溶接部（溶接接続部分５６）に対応する部位のみ、コンデンサ素子４から張り出させて圧縮成形して平坦化し、外部端子（陽極端子１０又は陰極端子１４）との接続部位に対応するコンデンサ素子４の部位には陽極部６や陰極部８を形成しない構成としてもよい。第１の実施の形態では、図５に示すように、陽極部６、陰極部８の全面を圧縮成形しているが、外部端子（陽極端子１０又は陰極端子１４）と接続する集電板（陽極集電板１２又は陰極集電板１６）は、集電板と外部端子とを隙間なく当接させ、陽極部６、陰極部８と、集電板１２、１６とのレーザ溶接を行わない部位を介在させてもよい。
【００８０】
(3) 上記実施の形態では、電気二重層コンデンサ２を例示したが、本発明はこれに限定されない。同一の構造及び方法は、電解コンデンサにも同様に適用でき、同様の効果が得られる。
【００８１】
(4) 第１の実施の形態では端子部材として、陽極端子１０及び陰極端子１４を例示しているが、これに限定されない。第４の実施の形態に例示したように、陽極端子１０に陽極接続板６２、陰極端子１４に陰極接続板６４を併用してもよい。
【００８２】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の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】
【００８３】
本発明のコンデンサ及びその製造方法は、端子接続構造や接続工程の簡略化に寄与し、生産性や信頼性を高めることができ、有益である。
【符号の説明】
【００８４】
２ 電気二重層コンデンサ
４ コンデンサ素子
６ 陽極部
６０ 陽極体
８ 陰極部
８０ 陰極体
１０ 陽極端子
１２ 陽極集電板
１４ 陰極端子
１６ 陰極集電板
１８、５６ 溶接接続部分
１９ 保持テープ
２０ 外装ケース
２２ 封口板
２４ 空間部
２６ ベース部
２８ 封止部
３２ 加締め段部
３４ 開口端部
３６ 透孔
３８ 圧力開放機構
４４ 絶縁間隔
４６ 間隔
４８ 端子接続部
５０ 素子接続部
５５ 平坦接続面部
５７ 平坦接続面部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極体と陰極体とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材と、
前記コンデンサ素子の陽極体から素子端面に引き出され、該素子端面に形成された陽極部と、
前記コンデンサ素子の陰極体から前記陽極体と同一の素子端面に引き出され、前記素子端面に形成された陰極部と、
前記封口部材に設置された陽極端子部材と、
前記封口部材に設置された陰極端子部材と、
前記陽極部に接続されるとともに前記陽極端子部材に接続された陽極集電板と、
前記陰極部に接続されるとともに前記陰極端子部材に接続された陰極集電板と、
を備えたことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記陽極端子部材に前記陽極集電板と近接する接続部を備えて該接続部と前記陽極集電板との接続、又は、前記陰極端子部材に前記陰極集電板と近接する接続部を備えて該接続部と前記陰極集電板との接続の何れか一方又は双方に溶接接続を用いたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記コンデンサ素子の前記同一端面上に前記陽極部と前記陰極部とを絶縁する絶縁間隔を設定したことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記陽極部又は前記陰極部は、前記コンデンサ素子の巻回中心部に向けて素子端面上に圧縮成形され、その圧縮成形部位に配置された前記陽極集電板又は前記陰極集電板と溶接されたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項５】
陽極体と陰極体とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子を形成する工程と、
前記コンデンサ素子の陽極体から引き出し、素子端面に陽極部を形成する工程と、
前記コンデンサ素子の陰極体から引き出し、前記陽極体と同一の素子端面に陰極部を形成する工程と、
コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材に設置された陽極端子部材と前記陽極部とを陽極集電板を介在させて接続する工程と、
前記封口部材に設置された陰極端子部材と前記陰極部とを陰極集電板を介在させて接続する工程と、
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記陽極集電板と前記陽極部、又は前記陰極集電板と前記陰極部をレーザ溶接により接続する工程と、
前記陽極集電板と前記陽極端子部材、又は前記陰極集電板と前記陰極端子部材をレーザ溶接により接続する工程と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記陽極端子部材と前記陽極集電板とに近接する接続部を設定してレーザ溶接により接続する工程、又は、前記陰極端子部材と前記陰極集電板とに近接する接続部を設定してレーザ溶接により接続する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項１】
陽極体と陰極体とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材と、
前記コンデンサ素子の陽極体から素子端面に引き出され、該素子端面に形成された陽極部と、
前記コンデンサ素子の陰極体から前記陽極体と同一の素子端面に引き出され、前記素子端面に形成された陰極部と、
前記封口部材に設置された陽極端子部材と、
前記封口部材に設置された陰極端子部材と、
前記陽極部に接続されるとともに前記陽極端子部材に接続された陽極集電板と、
前記陰極部に接続されるとともに前記陰極端子部材に接続された陰極集電板と、
を備えたことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記陽極端子部材に前記陽極集電板と近接する接続部を備えて該接続部と前記陽極集電板との接続、又は、前記陰極端子部材に前記陰極集電板と近接する接続部を備えて該接続部と前記陰極集電板との接続の何れか一方又は双方に溶接接続を用いたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記コンデンサ素子の前記同一端面上に前記陽極部と前記陰極部とを絶縁する絶縁間隔を設定したことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記陽極部又は前記陰極部は、前記コンデンサ素子の巻回中心部に向けて素子端面上に圧縮成形され、その圧縮成形部位に配置された前記陽極集電板又は前記陰極集電板と溶接されたことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項５】
陽極体と陰極体とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子を形成する工程と、
前記コンデンサ素子の陽極体から引き出し、素子端面に陽極部を形成する工程と、
前記コンデンサ素子の陰極体から引き出し、前記陽極体と同一の素子端面に陰極部を形成する工程と、
コンデンサ素子を収容するケース部材を封口する封口部材に設置された陽極端子部材と前記陽極部とを陽極集電板を介在させて接続する工程と、
前記封口部材に設置された陰極端子部材と前記陰極部とを陰極集電板を介在させて接続する工程と、
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記陽極集電板と前記陽極部、又は前記陰極集電板と前記陰極部をレーザ溶接により接続する工程と、
前記陽極集電板と前記陽極端子部材、又は前記陰極集電板と前記陰極端子部材をレーザ溶接により接続する工程と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記陽極端子部材と前記陽極集電板とに近接する接続部を設定してレーザ溶接により接続する工程、又は、前記陰極端子部材と前記陰極集電板とに近接する接続部を設定してレーザ溶接により接続する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載のコンデンサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−４３９５７（Ｐ２０１２−４３９５７Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３４８６（Ｐ２０１０−１８３４８６）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００２２８５７８）日本ケミコン株式会社 (514)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００２２８５７８）日本ケミコン株式会社 (514)
【Ｆターム（参考）】
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