電気二重層キャパシタ
内部からの電解液漏れ及び外部からの不要物質の浸入を防ぎつつ、端子と外装容器との間の絶縁を行うことのできる電気二重層キャパシタを提供する。
端子１１２に対し、鍔部１１３の上部側まで下側絶縁リング１３１を嵌め込む。そして、この状態の端子１１２を、外装容器１２１の内部側から封口板１１１の貫通穴１１１ａの中央に挿入する。その後、円筒部１１２ａと貫通穴１１１ａとにより形成された隙間１３５に、Ｏリング１３３を圧入する。さらに、この圧入されたＯリング１３３の上部側に、上側絶縁リング１３７を嵌め込む。そして、この上側絶縁リング１３７を押さえ込むようにして、押さえバネ１３９を端子１１２に装着する。
端子１１２に対し、鍔部１１３の上部側まで下側絶縁リング１３１を嵌め込む。そして、この状態の端子１１２を、外装容器１２１の内部側から封口板１１１の貫通穴１１１ａの中央に挿入する。その後、円筒部１１２ａと貫通穴１１１ａとにより形成された隙間１３５に、Ｏリング１３３を圧入する。さらに、この圧入されたＯリング１３３の上部側に、上側絶縁リング１３７を嵌め込む。そして、この上側絶縁リング１３７を押さえ込むようにして、押さえバネ１３９を端子１１２に装着する。
【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に係わり、特に、内部からの電解液漏れ及び外部からの不要物質の浸入を防ぎつつ、端子と外装容器との間の絶縁を行うことのできる電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタには、内部の素子体と外部との間の電気エネルギーの入出力を行うために端子部が設けられている。そして、この端子部としては、従来よりモールド型の端子部１０Ａが知られている。
モールド型の端子部の断面図を図６に示す。
【０００３】
図６において、モールド型の端子部１０Ａの封口板１１には、上下が貫通された状態で一対の端子１２、１３が挿入されており、これらが成形されて蓋体１５が構成されている。このとき、封口板１１は絶縁樹脂製、端子１２、１３はアルミニウム製となっており、封口板１１側の端子１２、１３との境界部１１ａと、これに対する端子１２、１３側のそれぞれの境界部１２ａ、１３ａには、モールド成型によりラビリンス構造が施されている。そのため、封口板１１と端子１２、１３との材質の違いに伴う熱収縮差による、封口板１１と端子１２、１３との隙間が最小限とされるようになっている。
さらに、この端子１２、１３の下部には、図示しない内部の素子体の電極との電気的な接続を行うために、それぞれにリード１８、１９が接続されている。
【０００４】
さらに、蓋体１５には、封口板１１の上面側の最外縁部が周状に切り欠きされた切欠部１６が設けられている。そして、この切欠部１６には、この切り欠きされた形状とほぼ同じ形状を有するゴム製のシール材１７が嵌着されている。
【０００５】
また、外装容器２１の最上端部にはカシメ部２３が設けられている。そして、このカシメ部２３は内側にカシメられることで、蓋体１５の上面側をシール材１７を挟んで固定するようになっている。また、外装容器２１において、カシメ部２３からおよそ封口板１１の板厚分だけ下側には、外装容器２１が内側に凹んだ凹部２４が形成されており、この凹部２４は蓋体１５の下面側を支持するようになっている。
【０００６】
かかる構成において、端子１２、１３は互いに十分に離れ、かつ封口板１１は絶縁樹脂製であるため、端子１２、１３間は十分に絶縁される。また、端子１２、１３と外装容器２１との間も十分に離れているため、これらの間も絶縁される。従って、電気二重層キャパシタの液絡や地絡を防止することができる。
【０００７】
なお、この端子部１０Ａと同様の端子部を有する電解コンデンサとして、特許文献１が知られている。この特許文献１には、内部を高度に脱水する必要のある非水系蓄電素子を封口するときに有効な封口構造が示されている。
【０００８】
しかしながら、上述した端子部１０Ａや特許文献１に示された端子部のように、封口板１１と端子１２、１３との境界にラビリンス構造を施したとしても、封口板１１を構成する樹脂材料と、端子１２、１３を構成する金属材料との熱膨張率や熱圧縮率の違い等のため、封口板１１と端子１２、１３との間からの電解液漏れを完全に防ぐことは困難であった。
【０００９】
また、端子部１０Ａの蓋体１５は、外装容器２１に対しカシメ固定されるため、外装容器２１が一般にアルミニウム製であることを考慮すると、長時間使用した場合の内部圧力の上昇等により、カシメ部２３のカシメ力が弱くなって、蓋体１５と外装容器２１との間から電解液漏れを生じるおそれがあった。加えて、外部から不要物質が浸入するおそれがあった。
【００１０】
この点、封口板１１と端子１２、１３の間からの電解液漏れを防ぐ構造として、従来から端子兼用型の端子部１０Ｂが知られている。
端子兼用型の端子部１０Ｂの断面図を図７に示す。なお、図６と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００１１】
図７において、端子兼用型の端子部１０Ｂは、一体型蓋体３５を有している。この一体型蓋体３５は、モールド型の端子部１０Ａでいう封口板１１に対応する封口板３１と、端子１２（又は端子１３）に対応する端子３２とが一部材で構成されており、これらは同種の金属製となっている。従って、モールド型の端子部１０Ａと異なり、封口板３１は端子３２を兼ねている。そして、この一体型蓋体３５には、内部の素子体の電極との電気的な接続を行うためのリード１８が接続されている。
【００１２】
このとき、一体型蓋体３５には、上面側に周状に設けられた切欠部１６の他に、封口板３１の下面側の最外縁部が周状に切り欠きされた切欠部３６が設けられている。そして、この切欠部３６には、絶縁部材３７が装着されており、この絶縁部材３７はさらに封口板３１の側部を取り囲むように配設されている。
【００１３】
そして、この一体型蓋体３５は、その上面側が外装容器２１のカシメ部２３によりカシメ固定されるとともに、その下面側が絶縁部材３７を挟んで凹部２４により支持されるようになっている。また、このときに一体型蓋体３５の封口板３１の側部と外装容器２１との間にも、絶縁部材３７が介設されるようになっている。
【００１４】
かかる構成において、封口板３１と端子３２とは一部材であるため、封口板３１と端子３２との間からの電解液漏れや、不要物質の浸入を防止することができる。
【００１５】
しかしながら、このような端子部１０Ｂでは、封口板３１と外装容器２１との間の絶縁距離を確保することができず、一体型蓋体３５や外装容器２１に結露が生じた場合に、この結露により液絡や地絡を起こすおそれがあった。
【特許文献１】特開平１０−２７５７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、内部からの電解液漏れ及び外部からの不要物質の浸入を防ぎつつ、端子と外装容器との間の絶縁を行うことのできる電気二重層キャパシタ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】
【００１７】
このため本発明は、電解液と、該電解液との界面に電気二重層を形成する電極からなる正極及び負極と、該正極と該負極との間に配置されたセパレータとからなる素子体と、該素子体を収容する外装容器と、該外装容器を封口する封口板と、該封口板を貫通する貫通穴に取り付けられ、前記外装容器に収容された素子体と外部との間の電気エネルギーの入出力を行う端子部とを備えた電気二重層キャパシタであって、前記端子部は、端子と、固定手段と、前記端子の外面を囲む第１の絶縁部材、第２の絶縁部材及びシール部材とから構成され、前記端子は、前記貫通穴に挿入され、前記電極の一方と電気的に接続され、かつ、前記封口板の下部に形成された鍔部と、前記封口板の上部の外面に形成された凹部とを有し、前記第１の絶縁部材は、前記鍔部と前記封口板との間に設けられ、前記第２の絶縁部材は、前記封口板の上部に設けられ、前記シール部材は、前記貫通穴の内面、前記端子の外面、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材により形成された隙間に設けられ、前記固定手段は、一端が前記凹部に係止され、他端が前記第２の絶縁部材を封口板側に押し付けていることを特徴とする。
【００１８】
貫通穴の内面と端子の外面との隙間には、リング状のシール部材が設けられるため、端子と封口板との間の気密性が確保される。また、この端子と封口板との間には、シール部材及び絶縁部材が介設されるため、端子と封口板とは十分に絶縁される。さらに、固定手段により、端子、第１の絶縁部材、第２の絶縁部材及びリング状のシール部材を封口板に固定しているため、端子のがたつきによる端子と封口板との間の気密性の悪化が防止される。
【００１９】
以上により、端子と封口板との間の気密性を確保することができるので、これらの間からの電解液漏れを防ぐことができる。また、外部からの不要物質の浸入も防止することができる。さらに、端子と封口板との間が十分に絶縁されるので、結露に伴う液絡や地絡を防止することができる。従って、電気二重層キャパシタの故障を防止することができる。
なお、封口板は、外装容器と一体化されても良い。
【００２０】
また、本発明は、前記封口板には、前記貫通穴の周囲の端部が折り曲げられた折曲部が形成され、前記シール部材は、前記折曲部、前記端子の外面、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材により形成された隙間に設けられることが好ましい。
【００２１】
封口板には、貫通穴の周囲の端部が折り曲げられた折曲部が形成される。そのため、折曲部と端子の外面との隙間にリング状のシール部材が設けられ、端子と封口板との間の気密性が確保される。
従って、封口板の板厚が薄くても、内部からの電解液漏れや、外部からの不要物質の浸入を防ぐことができ、かつ絶縁部材により端子と封口板との間の絶縁も十分に行うことができる。
このように、端子等を固定する部分の板厚に応じて、端子部の構造を適宜選択することができ、あらゆる板厚を有する部分に端子を固定することが可能である。
【００２２】
さらに、本発明は、前記シール部材の前記隙間中の充填率が０．９以上であることが好ましい。
このことにより、電解液漏れを防ぐことができる。
さらに、本発明は、前記固定手段が押さえバネ、軸用止め輪又はナットであることが好ましい。
【００２３】
端子部は、従来の端子部に比べ、その部品形状が単純である。
そのため、製造や組立を簡単に行うことができ、安価に製造等を行うことができる。また、端子部は部品形状が単純なので、端子部の設計における自由度が増し、あらゆる蓄電構造に適用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、封口板を貫通する貫通穴の内面と端子の外面との隙間にリング状のシール部材を設け、端子と封口板との間にシール部材及び絶縁部材を介設したので、端子と封口板との間の気密性を確保することができ、これらの間からの電解液漏れを防ぐことができる。また、外部からの不要物質の浸入も防止することができる。さらに、端子と封口板との間が十分に絶縁されるので、結露に伴う液絡や地絡を防止することができる。従って、電気二重層キャパシタの故障を防止することができる。
【００２５】
さらに、固定手段の採用により、端子及び第２の絶縁部材を上部側に付勢するとともに、第１の絶縁部材を下部側に付勢することができる。そして、その結果、端子部と封口板との気密性を充分に保てる。そのため、本発明の封口構造は高電圧を印加する際に素子中の水分や、電解液の分解によりガスが発生する非水系電解液系電気二重層キャパシタの封口構造として好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態である電気二重層キャパシタの断面図。
【図２】図１中の端子部の分解構成図。
【図３】本発明の第１実施形態である電気二重層キャパシタの別例。
【図４】図３中の端子部の分解構成図。
【図５】本発明の第２実施形態である電気二重層キャパシタの断面図。
【図６】従来の端子部の断面図（モールド型）。
【図７】同上（端子兼用型）。
【図８】本発明の第１実施形態である電気二重層キャパシタの別例。
【図９】図８中の端子部の分解構成図。
【符号の説明】
【００２７】
１０Ａ、１０Ｂ、１５０、２５０、２６０、３５０ 端子部
１１、３１、１１１、３１１ 封口板
１２、１３、３２、１１２、２１２ 端子
２１、１２１ 外装容器
１００、２００ 電気二重層キャパシタ
１０１ 素子体
１０２ リード部
１０３ 集電板
１０５ 集電部材
１１１ａ、３１１ａ 貫通穴
１１２ａ 円筒部
１１３ 鍔部
１１４ 凹部
１３１ 下側絶縁リング
１３３ Ｏリング
１３５、３５５ 隙間
１３７ 上側絶縁リング
１３９ 押さえバネ
３１１ｃ 折曲部
３４１ スペーサ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
本発明の第１実施形態である電気二重層キャパシタの断面図を図１に、図１中の端子部の分解構成図を図２に示す。なお、図６、図７と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００２９】
図１、図２において、電気二重層キャパシタ１００の外装容器１２１の内部には、図示しない電解液と、この電解液との界面に電気二重層を形成する電極からなる正極及び負極と、この正極と負極との間に配置されたセパレータとからなる素子体１０１とが収容されている。この素子体１０１は、例えば捲回型の素子体であり、正極、負極及びセパレータを捲き上げて形成している。そのため、外装容器１２１の形状は、有底の円筒型となっている。ただし、素子体１０１は捲回型に限らず例えば積層型でも良く、この場合の外装容器１２１の形状は角型となる。
【００３０】
そして、この素子体１０１の電極には、電極と一体化されていても良いリード部１０２が設けられている。また、このリード部１０２には集電板１０３が接続されている。そして、この集電板１０３は、後述する端子部１５０の集電部材１０５と溶接等により接合されている。
【００３１】
さらに、この外装容器１２１を封口する封口板１１１には、内部の素子体１０１と外部との間の電気エネルギーの入出力を行うための端子部１５０が取り付けられている。
封口板１１１は、外装容器１２１の形状に対応して円板状に形成されている。この封口板１１１は、後述する隙間１３５にＯリング１３３を圧入するために、例えば板厚が２ｍｍ以上となっている。そして、封口板１１１は、その最外縁部１１１ｂと外装容器１２１との間が溶接等により接合されるようになっている。
【００３２】
また、封口板１１１の中央部には、直径Ｄ１を有する貫通穴１１１ａが形成されている。そして、この貫通穴１１１ａの中央には、外装容器１２１の内部側から端子１１２が挿入されている。
【００３３】
このとき、端子１１２は、外径Ｄ２の円筒部１１２ａを有する中空の部材となっており、その高さは封口板１１１の板厚よりも十分に長くなっている。また、この端子１１２の円筒部１１２ａの外径Ｄ２は、貫通穴１１１ａの直径Ｄ１よりも小さくなっている。
【００３４】
さらに、この端子１１２の下部側（すなわち、端子１１２が貫通穴１１１ａに挿入された状態で、外装容器１２１の内部側）には、円筒部１１２ａの外径Ｄ２より大きな外径を有する鍔部１１３が形成されている。そして、この鍔部１１３よりも上部側（すなわち、端子１１２が貫通穴１１１ａに挿入された状態で、外装容器１２１の外部側）で円筒部１１２ａの外周には、この外径Ｄ２とほぼ同じ内径を有する下側絶縁リング１３１が嵌め込まれている。
【００３５】
この下側絶縁リング１３１は、封口板１１１の下面側と鍔部１１３との間に介設されており、その外径Ｄ３は、貫通穴１１１ａの直径Ｄ１よりも大きくなっている。また、この下側絶縁リング１３１の厚みは、例えば封口板１１１の板厚と同程度となっている。なお、この下側絶縁リング１３１は、リング状の部材である場合に限られず、円筒部１１２ａの外周を囲い、端子１１２と封口板１１１との間の絶縁性を保つことができれば、どのような単体形状を有する部材でも良い。
【００３６】
さらに、この下側絶縁リング１３１の配置より上部側で円筒部１１２ａの外周には、この外径Ｄ２とほぼ同じ内径を有するＯリング１３３が嵌め込まれている。このとき、Ｏリング１３３は、円筒部１１２ａの外径Ｄ２と封口板１１１の貫通穴１１１ａの直径Ｄ１との違いにより生じた、円筒部１１２ａの外周面と貫通穴１１１ａの内周面との間の隙間１３５に圧入されるようになっている。
なお、Ｏリング１３３は、リング状の部材であれば、断面がＯ形である場合に限られず、角形やＸ形等のいずれの断面形状を有する部材であっても良い。
【００３７】
さらに、円筒部１１２ａの外周には、封口板１１１の上面に接するように、下側絶縁リング１３１とほぼ同形状を有する上側絶縁リング１３７が嵌め込まれている。そして、この上側絶縁リング１３７と下側絶縁リング１３１とにより、Ｏリング１３３は上下方向から挟装されるようになっている。
【００３８】
また、上側絶縁リング１３７と円筒部１１２ａの外周との間には、押さえバネ１３９が嵌め込まれている。
このとき、円筒部１１２ａの上部側の外周面には凹部１１４が形成されており、押さえバネ１３９の一端が凹部１１４の凹みに係止されて端子１１２を上部側に付勢するようになっている。さらに、この押さえバネ１３９の一端は、この端子１１２の鍔部１１３を介して、下側絶縁リング１３１を上部側（封口板１１１側）に付勢するようになっている。
【００３９】
一方、押さえバネ１３９の他端は、上側絶縁リング１３７を下部側（封口板１１１側）に付勢するようになっている。そのため、下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７のそれぞれには上下逆向きの力が加えられるようになっており、この下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７が封口板１１１を挟装することで、端子１１２が封口板１１１に対し固定されるようになっている。
【００４０】
さらに、端子１１２の円筒部１１２ａの内周側には、円柱状の集電部材１０５が埋め込まれている。この集電部材１０５は、上述した集電板１０３と接合されるようになっており、端子１１２と素子体１０１の電極との間を、集電板１０３を介して電気的に接続するようになっている。
【００４１】
かかる構成において、端子部１５０の組立方法について説明する。
まず、端子１１２に対し、この鍔部１１３の上部側まで下側絶縁リング１３１を嵌め込む。そして、この状態の端子１１２を、外装容器１２１の内部側から封口板１１１の貫通穴１１１ａの中央に挿入する。その後、円筒部１１２ａと貫通穴１１１ａとにより形成された隙間１３５に、Ｏリング１３３を圧入する。さらに、この圧入されたＯリング１３３の上部側に、上側絶縁リング１３７を嵌め込む。そして、この上側絶縁リング１３７を押さえ込むようにして、押さえバネ１３９を端子１１２に装着する。
【００４２】
また、端子１１２と素子体１０１の電極との電気的な接続のために、集電部材１０５と集電板１０３とを超音波溶接等により接合した後、集電板１０３とリード部１０２とをレーザ溶接して外装容器１２１に収容し、集電部材１０５に円筒部１１２ａをレーザ溶接等により接合する。
最後に、このような端子１１２が取り付けられた封口板１１１の最外縁部１１１ｂを、外装容器１２１に対し溶接等により接合する。
【００４３】
その結果、円筒部１１２ａの外周面と貫通穴１１１ａの内周面との隙間１３５にはＯリング１３３が圧入されるため、端子１１２と封口板１１１との間の気密性が確保される。また、封口板１１１と外装容器１２１との間は溶接等により接合されるため、この間の気密性も十分に保たれる。
【００４４】
さらに、この端子１１２と封口板１１１との間には、下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７が介設されるので、端子１１２と封口板１１１とは十分に絶縁される。
【００４５】
また、押さえバネ１３９を端子１１２に嵌め込んで、端子１１２を封口板１１１に対し固定しているため、端子１１２のがたつきによる端子１１２と封口板１１１との間の気密性の悪化が防止される。また、このために、鍔部１１３の外径は、貫通穴１１１ａの外径Ｄ１よりも大きい必要がある。
【００４６】
以上により、端子１１２と封口板１１１との間の気密性や、封口板１１１と外装容器１２１との間の気密性を確保することができるので、これらの間からの電解液漏れを防ぐことができる。また、外部からの不要物質の浸入も防止することができる。さらに、端子１１２と封口板１１１との間が十分に絶縁されるので、結露に伴う液絡や地絡を防止することができる。従って、電気二重層キャパシタ１００の故障を防止することができる。
【００４７】
さらに、端子部１５０は、従来の端子部１０Ａ等に比べ、その部品形状が単純であり、その製造や組立を簡単に行うことができるので、安価に製造等を行うことができる。また、端子部１５０は部品形状が単純なので、端子部１５０の設計における自由度が増し、あらゆる蓄電構造に適用することができる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、押さえバネ１３９を用いて端子１１２を封口板１１１に取り付けるとして説明してきたが、これに限られない。
【００４９】
例えば、円筒部１１２ａの上端部から、図示しないネジ溝を螺旋形状に連続的に形成して凹部１１４とし、このネジ溝にナットを螺合させることでネジ締め固定しても良い。この場合も、下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７が封口板１１１を挟装することで、端子１１２が封口板１１１に対し固定される。
【００５０】
この他に、端子１１２に形成された凹部１１４を用いつつ、押さえバネ１３９の代わりに図示しない軸用止め輪を用いて、端子１１２を固定しても良い。
【００５１】
また、本実施形態においては、端子１１２は円筒部１１２ａを有する中空の部材であるとして説明してきたが、これに限られず、端子１１２と集電部材１０５とを一体とし、端子を中実の部材としても良い。
【００５２】
この中実の端子を備えた電気二重層キャパシタの断面図を図３、図８に、図３中の端子部の分解構成図を図４に、図８中の端子部の分解構成図を図９に示す。なお、図１、図２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００５３】
図３、図４において、電気二重層キャパシタ２００の端子部２５０の端子２１２は、中実の部材となっている。そして、この端子２１２には、集電部材１０５が埋め込まれる代わりにリード２１８が接続されており、内部の素子体１０１の電極と電気的に接続されるようになっている。
【００５４】
かかる構成において、端子部２５０の組立では、端子２１２が中実であるため、内部の素子体１０１と端子２１２との電気的な接続が予め行われる。その他は、図１、図２に示す端子部１５０と同様の作用、効果を生じることができる。
従って、設計容易な端子部の構造を適宜選択可能となる。
また、図８、図９においても、電気二重層キャパシタ２００の端子部２６０の端子２１２は、中実の部材となっている。そして、この端子２１２の鍔部１１３は、溶接等により集電板１０３と直接、電気的に接続される。かかる構成によれば、部品数を少なくできるため望ましい。ここで、図８、図９に示すように、鍔部１１３と集電板１０３とが予め一体成形されたものを用いても良い。
【００５５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態である電気二重層キャパシタ１００は、円筒部１１２ａの外周面と貫通穴１１１ａの内周面との隙間１３５にＯリング１３３を圧入する構成であるため、封口板１１１の板厚が２ｍｍ以上であることが望ましいが、第２実施形態である電気二重層キャパシタは、封口板の板厚が２ｍｍ未満の場合に適した構成である。
【００５６】
本発明の第２実施形態である電気二重層キャパシタの断面図を図５に示す。なお、図１と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
図５において、端子部３５０は、第１実施形態の封口板１１１よりも、薄い板厚（２ｍｍ未満）を有する封口板３１１に取り付けられている。そして、この封口板３１１の中央部には、第１実施形態の封口板１１１と同様に、直径Ｄ１を有する貫通穴３１１ａが形成されている。
【００５７】
このとき、貫通穴３１１ａには、その周囲の封口板３１１が下部側に向けて折り曲げられた折曲部３１１ｃが設けられており、この折曲部３１１ｃにより、貫通穴３１１ａの内周面が形成されるようになっている。そして、この折曲部３１１ｃは、第１実施形態の封口板１１１が有していた板厚に対応しており、この折曲部３１１ｃとして折り曲げる幅はＯリング１３３の断面の外径と一致している。
【００５８】
さらに、この貫通穴３１１ａの中央には、第１実施形態と同様に外装容器１２１の内部側から端子１１２が挿入されている。また、この端子１１２には下側絶縁リング１３１、Ｏリング１３３、上側絶縁リング１３７、押さえバネ１３９が順に嵌め込まれている。このとき、Ｏリング１３３は、端子１１２の円筒部１１２ａの外周面と、折曲部３１１ｃとにより形成された隙間３３５に圧入されている。
【００５９】
また、貫通穴３１１ａには、折曲部３１１ｃの過度の折れ曲がりを防止するために、貫通穴３１１ａの外周側から折曲部３１１ｃを周回するようにスペーサ３４１が取り付けられている。このスペーサ３４１は、例えばリング状の部材であり、その内径は貫通穴３１１ａの直径Ｄ１より封口板３１１の板厚分だけ大きい。また、このスペーサ３４１の厚みは、折曲部３１１ｃとして折り曲げた幅と同程度となっている。そのため、このスペーサ３４１は、Ｏリング１３３の外周側において、下側絶縁リング１３１と封口板３１１との間に挟装されるようになっている。
【００６０】
さらに、封口板３１１は、外装容器１２１への取り付けに際し、その最外縁部３１１ｂが外装容器１２１の最上端部とともに捲回されるようになっている。なお、この封口板３１１の取り付けに際しては、第１実施形態と同様に溶接等により接合されても良い。
【００６１】
かかる構成において、本実施形態の端子部３５０の組立では、端子１１２の貫通穴３１１ａへの挿入に先立って、貫通穴３１１ａの外周にスペーサ３４１が取り付けられる。その後、端子１１２に下側絶縁リング１３１を嵌め込んだ後に、これを貫通穴３１１ａへ挿入させ、Ｏリング１３３、上側絶縁リング１３７、押さえバネ１３９を順に嵌め込む。このとき、スペーサ３４１により折曲部３１１ｃの剛性が増加されているため、折曲部３１１ｃが過度に折れ曲がることなく、隙間３３５にはＯリング１３３が圧入される。
【００６２】
その後、端子１１２が取り付けられた封口板３１１の最外縁部３１１ｂを外装容器１２１の最上端部とともに捲回することで、封口板３１１により外装容器１２１が封止される。
【００６３】
その結果、円筒部１１２ａの外周面と折曲部３１１ｃとの隙間３３５には、第１実施形態と同様にＯリング１３３が圧入されるため、端子１１２と封口板３１１との間の気密性が確保される。また、封口板３１１の最外縁部３１１ｂは、外装容器１２１の最上端部とともに捲回されているため、この間の気密性も十分に保たれる。
【００６４】
さらに、端子１１２と封口板３１１との間には、第１実施形態と同様に下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７が介設されるので、端子１１２と封口板１１１との間は十分に絶縁される。
【００６５】
また、スペーサ３４１により折曲部３１１ｃの剛性が増加されるため、端子１１２のがたつきによる端子１１２と封口板３１１との間の気密性の悪化が防止される。
【００６６】
以上により、封口板３１１の板厚が薄くても、内部からの電解液漏れや、外部からの不要物質の浸入を防ぐことができ、かつ端子１１２と外装容器１２１との間の絶縁も十分に行うことができる。
【００６７】
このことにより、端子１１２等を取り付ける部分の板厚に応じて、第１実施形態の端子部１５０を採用するか、本実施形態の端子部３５０を採用するかを適宜選択することができる。従って、あらゆる板厚を有する部分に端子１１２を取り付けることが可能である。
【００６８】
なお、本実施形態においては、封口板３１１の折曲部３１１ｃは、貫通穴３１１ａの周囲の封口板３１１が下部側に向けて折り曲げられるとして説明してきたが、これに限られない。すなわち、貫通穴３１１ａの周囲の封口板３１１を、上部側に向けて折り曲げても良い。そして、この場合にはスペーサ３４１を外装容器１２１の外部側に配設すれば良い。
【００６９】
また、本実施形態においては、端子１１２は中空の部材であるとして説明してきたが、第１実施形態と同様にこれを中実の部材としても良い。さらに、押さえバネ１３９による端子１１２の固定の代わりに、ネジ締め固定あるいは軸用止め輪による固定を用いても良い。
【実施例】
【００７０】
以上のような電気二重層キャパシタ１００、２００、３００の最適例について説明する。
外装容器１２１は、その材質は特に限定されないが、例えば金属材料や樹脂材料が好ましい。また、封口板１１１も、その材質は特に限定されないが、例えば金属材料や樹脂材料が好ましい。
【００７１】
さらに、端子１１２の材質は、自身の抵抗を低くするためにアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が最適である。また、集電部材１０５の材質についても、自身の抵抗を低くするためや、集電板１０３との接合等のために、集電板１０３と同じ材料を使用することが望ましく、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が最適である。
【００７２】
さらに、下側絶縁リング１３１の材質は、絶縁材であれば特に限定されないが、耐熱性能等からポリフェニレンサルファイド＋グラスファイバー、四フッ化エチレン樹脂＋グラスファイバーが好ましい。また、上側絶縁リング１３７についても同様である。さらに、押さえバネ１３９は、ステンレス鋼板製が好ましいが、他の材質でも良い。
【００７３】
そして、Ｏリング１３３の材質は、電気二重層キャパシタ１００、２００、３００に要求される性能により決定されることが望ましく、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム等が好ましい。
【００７４】
また、このＯリング１３３については、その充填率が電解液漏れ等に大きく影響を及ぼすことが判明した。ここで、Ｏリング１３３の断面形状は一定であるから、Ｏリング１３３の充填率は、Ｏリング１３３の断面積を、Ｏリング１３３が圧入される空間（すなわち、隙間１３５や隙間３５５）の断面積で割ったものに相当する。
【００７５】
そして、この充填率を０．７〜０．９程度にして使用することがＯリングの通常であるが、発明者の実験によれば、本発明の電気二重層キャパシタ１００、２００、３００ではＯリング１３３の充填率を０．９以上にすることで、電解液漏れを防ぐことができた。なお、このことは、Ｏ形以外の断面形状を有するリング状のシール部材を用いた場合も同様である。
さらに、Ｏリング１３３のつぶし代は、ＪＩＳ Ｂ ２４０６で規定された値の範囲が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、キャパシタの内部からの電解液漏れ及び外部からの不要物質の浸入を防ぎつつ、端子と外装容器との間の絶縁を行うことのできる電気二重層キャパシタに適用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタに係わり、特に、内部からの電解液漏れ及び外部からの不要物質の浸入を防ぎつつ、端子と外装容器との間の絶縁を行うことのできる電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタには、内部の素子体と外部との間の電気エネルギーの入出力を行うために端子部が設けられている。そして、この端子部としては、従来よりモールド型の端子部１０Ａが知られている。
モールド型の端子部の断面図を図６に示す。
【０００３】
図６において、モールド型の端子部１０Ａの封口板１１には、上下が貫通された状態で一対の端子１２、１３が挿入されており、これらが成形されて蓋体１５が構成されている。このとき、封口板１１は絶縁樹脂製、端子１２、１３はアルミニウム製となっており、封口板１１側の端子１２、１３との境界部１１ａと、これに対する端子１２、１３側のそれぞれの境界部１２ａ、１３ａには、モールド成型によりラビリンス構造が施されている。そのため、封口板１１と端子１２、１３との材質の違いに伴う熱収縮差による、封口板１１と端子１２、１３との隙間が最小限とされるようになっている。
さらに、この端子１２、１３の下部には、図示しない内部の素子体の電極との電気的な接続を行うために、それぞれにリード１８、１９が接続されている。
【０００４】
さらに、蓋体１５には、封口板１１の上面側の最外縁部が周状に切り欠きされた切欠部１６が設けられている。そして、この切欠部１６には、この切り欠きされた形状とほぼ同じ形状を有するゴム製のシール材１７が嵌着されている。
【０００５】
また、外装容器２１の最上端部にはカシメ部２３が設けられている。そして、このカシメ部２３は内側にカシメられることで、蓋体１５の上面側をシール材１７を挟んで固定するようになっている。また、外装容器２１において、カシメ部２３からおよそ封口板１１の板厚分だけ下側には、外装容器２１が内側に凹んだ凹部２４が形成されており、この凹部２４は蓋体１５の下面側を支持するようになっている。
【０００６】
かかる構成において、端子１２、１３は互いに十分に離れ、かつ封口板１１は絶縁樹脂製であるため、端子１２、１３間は十分に絶縁される。また、端子１２、１３と外装容器２１との間も十分に離れているため、これらの間も絶縁される。従って、電気二重層キャパシタの液絡や地絡を防止することができる。
【０００７】
なお、この端子部１０Ａと同様の端子部を有する電解コンデンサとして、特許文献１が知られている。この特許文献１には、内部を高度に脱水する必要のある非水系蓄電素子を封口するときに有効な封口構造が示されている。
【０００８】
しかしながら、上述した端子部１０Ａや特許文献１に示された端子部のように、封口板１１と端子１２、１３との境界にラビリンス構造を施したとしても、封口板１１を構成する樹脂材料と、端子１２、１３を構成する金属材料との熱膨張率や熱圧縮率の違い等のため、封口板１１と端子１２、１３との間からの電解液漏れを完全に防ぐことは困難であった。
【０００９】
また、端子部１０Ａの蓋体１５は、外装容器２１に対しカシメ固定されるため、外装容器２１が一般にアルミニウム製であることを考慮すると、長時間使用した場合の内部圧力の上昇等により、カシメ部２３のカシメ力が弱くなって、蓋体１５と外装容器２１との間から電解液漏れを生じるおそれがあった。加えて、外部から不要物質が浸入するおそれがあった。
【００１０】
この点、封口板１１と端子１２、１３の間からの電解液漏れを防ぐ構造として、従来から端子兼用型の端子部１０Ｂが知られている。
端子兼用型の端子部１０Ｂの断面図を図７に示す。なお、図６と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００１１】
図７において、端子兼用型の端子部１０Ｂは、一体型蓋体３５を有している。この一体型蓋体３５は、モールド型の端子部１０Ａでいう封口板１１に対応する封口板３１と、端子１２（又は端子１３）に対応する端子３２とが一部材で構成されており、これらは同種の金属製となっている。従って、モールド型の端子部１０Ａと異なり、封口板３１は端子３２を兼ねている。そして、この一体型蓋体３５には、内部の素子体の電極との電気的な接続を行うためのリード１８が接続されている。
【００１２】
このとき、一体型蓋体３５には、上面側に周状に設けられた切欠部１６の他に、封口板３１の下面側の最外縁部が周状に切り欠きされた切欠部３６が設けられている。そして、この切欠部３６には、絶縁部材３７が装着されており、この絶縁部材３７はさらに封口板３１の側部を取り囲むように配設されている。
【００１３】
そして、この一体型蓋体３５は、その上面側が外装容器２１のカシメ部２３によりカシメ固定されるとともに、その下面側が絶縁部材３７を挟んで凹部２４により支持されるようになっている。また、このときに一体型蓋体３５の封口板３１の側部と外装容器２１との間にも、絶縁部材３７が介設されるようになっている。
【００１４】
かかる構成において、封口板３１と端子３２とは一部材であるため、封口板３１と端子３２との間からの電解液漏れや、不要物質の浸入を防止することができる。
【００１５】
しかしながら、このような端子部１０Ｂでは、封口板３１と外装容器２１との間の絶縁距離を確保することができず、一体型蓋体３５や外装容器２１に結露が生じた場合に、この結露により液絡や地絡を起こすおそれがあった。
【特許文献１】特開平１０−２７５７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、内部からの電解液漏れ及び外部からの不要物質の浸入を防ぎつつ、端子と外装容器との間の絶縁を行うことのできる電気二重層キャパシタ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】
【００１７】
このため本発明は、電解液と、該電解液との界面に電気二重層を形成する電極からなる正極及び負極と、該正極と該負極との間に配置されたセパレータとからなる素子体と、該素子体を収容する外装容器と、該外装容器を封口する封口板と、該封口板を貫通する貫通穴に取り付けられ、前記外装容器に収容された素子体と外部との間の電気エネルギーの入出力を行う端子部とを備えた電気二重層キャパシタであって、前記端子部は、端子と、固定手段と、前記端子の外面を囲む第１の絶縁部材、第２の絶縁部材及びシール部材とから構成され、前記端子は、前記貫通穴に挿入され、前記電極の一方と電気的に接続され、かつ、前記封口板の下部に形成された鍔部と、前記封口板の上部の外面に形成された凹部とを有し、前記第１の絶縁部材は、前記鍔部と前記封口板との間に設けられ、前記第２の絶縁部材は、前記封口板の上部に設けられ、前記シール部材は、前記貫通穴の内面、前記端子の外面、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材により形成された隙間に設けられ、前記固定手段は、一端が前記凹部に係止され、他端が前記第２の絶縁部材を封口板側に押し付けていることを特徴とする。
【００１８】
貫通穴の内面と端子の外面との隙間には、リング状のシール部材が設けられるため、端子と封口板との間の気密性が確保される。また、この端子と封口板との間には、シール部材及び絶縁部材が介設されるため、端子と封口板とは十分に絶縁される。さらに、固定手段により、端子、第１の絶縁部材、第２の絶縁部材及びリング状のシール部材を封口板に固定しているため、端子のがたつきによる端子と封口板との間の気密性の悪化が防止される。
【００１９】
以上により、端子と封口板との間の気密性を確保することができるので、これらの間からの電解液漏れを防ぐことができる。また、外部からの不要物質の浸入も防止することができる。さらに、端子と封口板との間が十分に絶縁されるので、結露に伴う液絡や地絡を防止することができる。従って、電気二重層キャパシタの故障を防止することができる。
なお、封口板は、外装容器と一体化されても良い。
【００２０】
また、本発明は、前記封口板には、前記貫通穴の周囲の端部が折り曲げられた折曲部が形成され、前記シール部材は、前記折曲部、前記端子の外面、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材により形成された隙間に設けられることが好ましい。
【００２１】
封口板には、貫通穴の周囲の端部が折り曲げられた折曲部が形成される。そのため、折曲部と端子の外面との隙間にリング状のシール部材が設けられ、端子と封口板との間の気密性が確保される。
従って、封口板の板厚が薄くても、内部からの電解液漏れや、外部からの不要物質の浸入を防ぐことができ、かつ絶縁部材により端子と封口板との間の絶縁も十分に行うことができる。
このように、端子等を固定する部分の板厚に応じて、端子部の構造を適宜選択することができ、あらゆる板厚を有する部分に端子を固定することが可能である。
【００２２】
さらに、本発明は、前記シール部材の前記隙間中の充填率が０．９以上であることが好ましい。
このことにより、電解液漏れを防ぐことができる。
さらに、本発明は、前記固定手段が押さえバネ、軸用止め輪又はナットであることが好ましい。
【００２３】
端子部は、従来の端子部に比べ、その部品形状が単純である。
そのため、製造や組立を簡単に行うことができ、安価に製造等を行うことができる。また、端子部は部品形状が単純なので、端子部の設計における自由度が増し、あらゆる蓄電構造に適用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、封口板を貫通する貫通穴の内面と端子の外面との隙間にリング状のシール部材を設け、端子と封口板との間にシール部材及び絶縁部材を介設したので、端子と封口板との間の気密性を確保することができ、これらの間からの電解液漏れを防ぐことができる。また、外部からの不要物質の浸入も防止することができる。さらに、端子と封口板との間が十分に絶縁されるので、結露に伴う液絡や地絡を防止することができる。従って、電気二重層キャパシタの故障を防止することができる。
【００２５】
さらに、固定手段の採用により、端子及び第２の絶縁部材を上部側に付勢するとともに、第１の絶縁部材を下部側に付勢することができる。そして、その結果、端子部と封口板との気密性を充分に保てる。そのため、本発明の封口構造は高電圧を印加する際に素子中の水分や、電解液の分解によりガスが発生する非水系電解液系電気二重層キャパシタの封口構造として好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態である電気二重層キャパシタの断面図。
【図２】図１中の端子部の分解構成図。
【図３】本発明の第１実施形態である電気二重層キャパシタの別例。
【図４】図３中の端子部の分解構成図。
【図５】本発明の第２実施形態である電気二重層キャパシタの断面図。
【図６】従来の端子部の断面図（モールド型）。
【図７】同上（端子兼用型）。
【図８】本発明の第１実施形態である電気二重層キャパシタの別例。
【図９】図８中の端子部の分解構成図。
【符号の説明】
【００２７】
１０Ａ、１０Ｂ、１５０、２５０、２６０、３５０ 端子部
１１、３１、１１１、３１１ 封口板
１２、１３、３２、１１２、２１２ 端子
２１、１２１ 外装容器
１００、２００ 電気二重層キャパシタ
１０１ 素子体
１０２ リード部
１０３ 集電板
１０５ 集電部材
１１１ａ、３１１ａ 貫通穴
１１２ａ 円筒部
１１３ 鍔部
１１４ 凹部
１３１ 下側絶縁リング
１３３ Ｏリング
１３５、３５５ 隙間
１３７ 上側絶縁リング
１３９ 押さえバネ
３１１ｃ 折曲部
３４１ スペーサ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
本発明の第１実施形態である電気二重層キャパシタの断面図を図１に、図１中の端子部の分解構成図を図２に示す。なお、図６、図７と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００２９】
図１、図２において、電気二重層キャパシタ１００の外装容器１２１の内部には、図示しない電解液と、この電解液との界面に電気二重層を形成する電極からなる正極及び負極と、この正極と負極との間に配置されたセパレータとからなる素子体１０１とが収容されている。この素子体１０１は、例えば捲回型の素子体であり、正極、負極及びセパレータを捲き上げて形成している。そのため、外装容器１２１の形状は、有底の円筒型となっている。ただし、素子体１０１は捲回型に限らず例えば積層型でも良く、この場合の外装容器１２１の形状は角型となる。
【００３０】
そして、この素子体１０１の電極には、電極と一体化されていても良いリード部１０２が設けられている。また、このリード部１０２には集電板１０３が接続されている。そして、この集電板１０３は、後述する端子部１５０の集電部材１０５と溶接等により接合されている。
【００３１】
さらに、この外装容器１２１を封口する封口板１１１には、内部の素子体１０１と外部との間の電気エネルギーの入出力を行うための端子部１５０が取り付けられている。
封口板１１１は、外装容器１２１の形状に対応して円板状に形成されている。この封口板１１１は、後述する隙間１３５にＯリング１３３を圧入するために、例えば板厚が２ｍｍ以上となっている。そして、封口板１１１は、その最外縁部１１１ｂと外装容器１２１との間が溶接等により接合されるようになっている。
【００３２】
また、封口板１１１の中央部には、直径Ｄ１を有する貫通穴１１１ａが形成されている。そして、この貫通穴１１１ａの中央には、外装容器１２１の内部側から端子１１２が挿入されている。
【００３３】
このとき、端子１１２は、外径Ｄ２の円筒部１１２ａを有する中空の部材となっており、その高さは封口板１１１の板厚よりも十分に長くなっている。また、この端子１１２の円筒部１１２ａの外径Ｄ２は、貫通穴１１１ａの直径Ｄ１よりも小さくなっている。
【００３４】
さらに、この端子１１２の下部側（すなわち、端子１１２が貫通穴１１１ａに挿入された状態で、外装容器１２１の内部側）には、円筒部１１２ａの外径Ｄ２より大きな外径を有する鍔部１１３が形成されている。そして、この鍔部１１３よりも上部側（すなわち、端子１１２が貫通穴１１１ａに挿入された状態で、外装容器１２１の外部側）で円筒部１１２ａの外周には、この外径Ｄ２とほぼ同じ内径を有する下側絶縁リング１３１が嵌め込まれている。
【００３５】
この下側絶縁リング１３１は、封口板１１１の下面側と鍔部１１３との間に介設されており、その外径Ｄ３は、貫通穴１１１ａの直径Ｄ１よりも大きくなっている。また、この下側絶縁リング１３１の厚みは、例えば封口板１１１の板厚と同程度となっている。なお、この下側絶縁リング１３１は、リング状の部材である場合に限られず、円筒部１１２ａの外周を囲い、端子１１２と封口板１１１との間の絶縁性を保つことができれば、どのような単体形状を有する部材でも良い。
【００３６】
さらに、この下側絶縁リング１３１の配置より上部側で円筒部１１２ａの外周には、この外径Ｄ２とほぼ同じ内径を有するＯリング１３３が嵌め込まれている。このとき、Ｏリング１３３は、円筒部１１２ａの外径Ｄ２と封口板１１１の貫通穴１１１ａの直径Ｄ１との違いにより生じた、円筒部１１２ａの外周面と貫通穴１１１ａの内周面との間の隙間１３５に圧入されるようになっている。
なお、Ｏリング１３３は、リング状の部材であれば、断面がＯ形である場合に限られず、角形やＸ形等のいずれの断面形状を有する部材であっても良い。
【００３７】
さらに、円筒部１１２ａの外周には、封口板１１１の上面に接するように、下側絶縁リング１３１とほぼ同形状を有する上側絶縁リング１３７が嵌め込まれている。そして、この上側絶縁リング１３７と下側絶縁リング１３１とにより、Ｏリング１３３は上下方向から挟装されるようになっている。
【００３８】
また、上側絶縁リング１３７と円筒部１１２ａの外周との間には、押さえバネ１３９が嵌め込まれている。
このとき、円筒部１１２ａの上部側の外周面には凹部１１４が形成されており、押さえバネ１３９の一端が凹部１１４の凹みに係止されて端子１１２を上部側に付勢するようになっている。さらに、この押さえバネ１３９の一端は、この端子１１２の鍔部１１３を介して、下側絶縁リング１３１を上部側（封口板１１１側）に付勢するようになっている。
【００３９】
一方、押さえバネ１３９の他端は、上側絶縁リング１３７を下部側（封口板１１１側）に付勢するようになっている。そのため、下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７のそれぞれには上下逆向きの力が加えられるようになっており、この下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７が封口板１１１を挟装することで、端子１１２が封口板１１１に対し固定されるようになっている。
【００４０】
さらに、端子１１２の円筒部１１２ａの内周側には、円柱状の集電部材１０５が埋め込まれている。この集電部材１０５は、上述した集電板１０３と接合されるようになっており、端子１１２と素子体１０１の電極との間を、集電板１０３を介して電気的に接続するようになっている。
【００４１】
かかる構成において、端子部１５０の組立方法について説明する。
まず、端子１１２に対し、この鍔部１１３の上部側まで下側絶縁リング１３１を嵌め込む。そして、この状態の端子１１２を、外装容器１２１の内部側から封口板１１１の貫通穴１１１ａの中央に挿入する。その後、円筒部１１２ａと貫通穴１１１ａとにより形成された隙間１３５に、Ｏリング１３３を圧入する。さらに、この圧入されたＯリング１３３の上部側に、上側絶縁リング１３７を嵌め込む。そして、この上側絶縁リング１３７を押さえ込むようにして、押さえバネ１３９を端子１１２に装着する。
【００４２】
また、端子１１２と素子体１０１の電極との電気的な接続のために、集電部材１０５と集電板１０３とを超音波溶接等により接合した後、集電板１０３とリード部１０２とをレーザ溶接して外装容器１２１に収容し、集電部材１０５に円筒部１１２ａをレーザ溶接等により接合する。
最後に、このような端子１１２が取り付けられた封口板１１１の最外縁部１１１ｂを、外装容器１２１に対し溶接等により接合する。
【００４３】
その結果、円筒部１１２ａの外周面と貫通穴１１１ａの内周面との隙間１３５にはＯリング１３３が圧入されるため、端子１１２と封口板１１１との間の気密性が確保される。また、封口板１１１と外装容器１２１との間は溶接等により接合されるため、この間の気密性も十分に保たれる。
【００４４】
さらに、この端子１１２と封口板１１１との間には、下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７が介設されるので、端子１１２と封口板１１１とは十分に絶縁される。
【００４５】
また、押さえバネ１３９を端子１１２に嵌め込んで、端子１１２を封口板１１１に対し固定しているため、端子１１２のがたつきによる端子１１２と封口板１１１との間の気密性の悪化が防止される。また、このために、鍔部１１３の外径は、貫通穴１１１ａの外径Ｄ１よりも大きい必要がある。
【００４６】
以上により、端子１１２と封口板１１１との間の気密性や、封口板１１１と外装容器１２１との間の気密性を確保することができるので、これらの間からの電解液漏れを防ぐことができる。また、外部からの不要物質の浸入も防止することができる。さらに、端子１１２と封口板１１１との間が十分に絶縁されるので、結露に伴う液絡や地絡を防止することができる。従って、電気二重層キャパシタ１００の故障を防止することができる。
【００４７】
さらに、端子部１５０は、従来の端子部１０Ａ等に比べ、その部品形状が単純であり、その製造や組立を簡単に行うことができるので、安価に製造等を行うことができる。また、端子部１５０は部品形状が単純なので、端子部１５０の設計における自由度が増し、あらゆる蓄電構造に適用することができる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、押さえバネ１３９を用いて端子１１２を封口板１１１に取り付けるとして説明してきたが、これに限られない。
【００４９】
例えば、円筒部１１２ａの上端部から、図示しないネジ溝を螺旋形状に連続的に形成して凹部１１４とし、このネジ溝にナットを螺合させることでネジ締め固定しても良い。この場合も、下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７が封口板１１１を挟装することで、端子１１２が封口板１１１に対し固定される。
【００５０】
この他に、端子１１２に形成された凹部１１４を用いつつ、押さえバネ１３９の代わりに図示しない軸用止め輪を用いて、端子１１２を固定しても良い。
【００５１】
また、本実施形態においては、端子１１２は円筒部１１２ａを有する中空の部材であるとして説明してきたが、これに限られず、端子１１２と集電部材１０５とを一体とし、端子を中実の部材としても良い。
【００５２】
この中実の端子を備えた電気二重層キャパシタの断面図を図３、図８に、図３中の端子部の分解構成図を図４に、図８中の端子部の分解構成図を図９に示す。なお、図１、図２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００５３】
図３、図４において、電気二重層キャパシタ２００の端子部２５０の端子２１２は、中実の部材となっている。そして、この端子２１２には、集電部材１０５が埋め込まれる代わりにリード２１８が接続されており、内部の素子体１０１の電極と電気的に接続されるようになっている。
【００５４】
かかる構成において、端子部２５０の組立では、端子２１２が中実であるため、内部の素子体１０１と端子２１２との電気的な接続が予め行われる。その他は、図１、図２に示す端子部１５０と同様の作用、効果を生じることができる。
従って、設計容易な端子部の構造を適宜選択可能となる。
また、図８、図９においても、電気二重層キャパシタ２００の端子部２６０の端子２１２は、中実の部材となっている。そして、この端子２１２の鍔部１１３は、溶接等により集電板１０３と直接、電気的に接続される。かかる構成によれば、部品数を少なくできるため望ましい。ここで、図８、図９に示すように、鍔部１１３と集電板１０３とが予め一体成形されたものを用いても良い。
【００５５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態である電気二重層キャパシタ１００は、円筒部１１２ａの外周面と貫通穴１１１ａの内周面との隙間１３５にＯリング１３３を圧入する構成であるため、封口板１１１の板厚が２ｍｍ以上であることが望ましいが、第２実施形態である電気二重層キャパシタは、封口板の板厚が２ｍｍ未満の場合に適した構成である。
【００５６】
本発明の第２実施形態である電気二重層キャパシタの断面図を図５に示す。なお、図１と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
図５において、端子部３５０は、第１実施形態の封口板１１１よりも、薄い板厚（２ｍｍ未満）を有する封口板３１１に取り付けられている。そして、この封口板３１１の中央部には、第１実施形態の封口板１１１と同様に、直径Ｄ１を有する貫通穴３１１ａが形成されている。
【００５７】
このとき、貫通穴３１１ａには、その周囲の封口板３１１が下部側に向けて折り曲げられた折曲部３１１ｃが設けられており、この折曲部３１１ｃにより、貫通穴３１１ａの内周面が形成されるようになっている。そして、この折曲部３１１ｃは、第１実施形態の封口板１１１が有していた板厚に対応しており、この折曲部３１１ｃとして折り曲げる幅はＯリング１３３の断面の外径と一致している。
【００５８】
さらに、この貫通穴３１１ａの中央には、第１実施形態と同様に外装容器１２１の内部側から端子１１２が挿入されている。また、この端子１１２には下側絶縁リング１３１、Ｏリング１３３、上側絶縁リング１３７、押さえバネ１３９が順に嵌め込まれている。このとき、Ｏリング１３３は、端子１１２の円筒部１１２ａの外周面と、折曲部３１１ｃとにより形成された隙間３３５に圧入されている。
【００５９】
また、貫通穴３１１ａには、折曲部３１１ｃの過度の折れ曲がりを防止するために、貫通穴３１１ａの外周側から折曲部３１１ｃを周回するようにスペーサ３４１が取り付けられている。このスペーサ３４１は、例えばリング状の部材であり、その内径は貫通穴３１１ａの直径Ｄ１より封口板３１１の板厚分だけ大きい。また、このスペーサ３４１の厚みは、折曲部３１１ｃとして折り曲げた幅と同程度となっている。そのため、このスペーサ３４１は、Ｏリング１３３の外周側において、下側絶縁リング１３１と封口板３１１との間に挟装されるようになっている。
【００６０】
さらに、封口板３１１は、外装容器１２１への取り付けに際し、その最外縁部３１１ｂが外装容器１２１の最上端部とともに捲回されるようになっている。なお、この封口板３１１の取り付けに際しては、第１実施形態と同様に溶接等により接合されても良い。
【００６１】
かかる構成において、本実施形態の端子部３５０の組立では、端子１１２の貫通穴３１１ａへの挿入に先立って、貫通穴３１１ａの外周にスペーサ３４１が取り付けられる。その後、端子１１２に下側絶縁リング１３１を嵌め込んだ後に、これを貫通穴３１１ａへ挿入させ、Ｏリング１３３、上側絶縁リング１３７、押さえバネ１３９を順に嵌め込む。このとき、スペーサ３４１により折曲部３１１ｃの剛性が増加されているため、折曲部３１１ｃが過度に折れ曲がることなく、隙間３３５にはＯリング１３３が圧入される。
【００６２】
その後、端子１１２が取り付けられた封口板３１１の最外縁部３１１ｂを外装容器１２１の最上端部とともに捲回することで、封口板３１１により外装容器１２１が封止される。
【００６３】
その結果、円筒部１１２ａの外周面と折曲部３１１ｃとの隙間３３５には、第１実施形態と同様にＯリング１３３が圧入されるため、端子１１２と封口板３１１との間の気密性が確保される。また、封口板３１１の最外縁部３１１ｂは、外装容器１２１の最上端部とともに捲回されているため、この間の気密性も十分に保たれる。
【００６４】
さらに、端子１１２と封口板３１１との間には、第１実施形態と同様に下側絶縁リング１３１及び上側絶縁リング１３７が介設されるので、端子１１２と封口板１１１との間は十分に絶縁される。
【００６５】
また、スペーサ３４１により折曲部３１１ｃの剛性が増加されるため、端子１１２のがたつきによる端子１１２と封口板３１１との間の気密性の悪化が防止される。
【００６６】
以上により、封口板３１１の板厚が薄くても、内部からの電解液漏れや、外部からの不要物質の浸入を防ぐことができ、かつ端子１１２と外装容器１２１との間の絶縁も十分に行うことができる。
【００６７】
このことにより、端子１１２等を取り付ける部分の板厚に応じて、第１実施形態の端子部１５０を採用するか、本実施形態の端子部３５０を採用するかを適宜選択することができる。従って、あらゆる板厚を有する部分に端子１１２を取り付けることが可能である。
【００６８】
なお、本実施形態においては、封口板３１１の折曲部３１１ｃは、貫通穴３１１ａの周囲の封口板３１１が下部側に向けて折り曲げられるとして説明してきたが、これに限られない。すなわち、貫通穴３１１ａの周囲の封口板３１１を、上部側に向けて折り曲げても良い。そして、この場合にはスペーサ３４１を外装容器１２１の外部側に配設すれば良い。
【００６９】
また、本実施形態においては、端子１１２は中空の部材であるとして説明してきたが、第１実施形態と同様にこれを中実の部材としても良い。さらに、押さえバネ１３９による端子１１２の固定の代わりに、ネジ締め固定あるいは軸用止め輪による固定を用いても良い。
【実施例】
【００７０】
以上のような電気二重層キャパシタ１００、２００、３００の最適例について説明する。
外装容器１２１は、その材質は特に限定されないが、例えば金属材料や樹脂材料が好ましい。また、封口板１１１も、その材質は特に限定されないが、例えば金属材料や樹脂材料が好ましい。
【００７１】
さらに、端子１１２の材質は、自身の抵抗を低くするためにアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が最適である。また、集電部材１０５の材質についても、自身の抵抗を低くするためや、集電板１０３との接合等のために、集電板１０３と同じ材料を使用することが望ましく、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が最適である。
【００７２】
さらに、下側絶縁リング１３１の材質は、絶縁材であれば特に限定されないが、耐熱性能等からポリフェニレンサルファイド＋グラスファイバー、四フッ化エチレン樹脂＋グラスファイバーが好ましい。また、上側絶縁リング１３７についても同様である。さらに、押さえバネ１３９は、ステンレス鋼板製が好ましいが、他の材質でも良い。
【００７３】
そして、Ｏリング１３３の材質は、電気二重層キャパシタ１００、２００、３００に要求される性能により決定されることが望ましく、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム等が好ましい。
【００７４】
また、このＯリング１３３については、その充填率が電解液漏れ等に大きく影響を及ぼすことが判明した。ここで、Ｏリング１３３の断面形状は一定であるから、Ｏリング１３３の充填率は、Ｏリング１３３の断面積を、Ｏリング１３３が圧入される空間（すなわち、隙間１３５や隙間３５５）の断面積で割ったものに相当する。
【００７５】
そして、この充填率を０．７〜０．９程度にして使用することがＯリングの通常であるが、発明者の実験によれば、本発明の電気二重層キャパシタ１００、２００、３００ではＯリング１３３の充填率を０．９以上にすることで、電解液漏れを防ぐことができた。なお、このことは、Ｏ形以外の断面形状を有するリング状のシール部材を用いた場合も同様である。
さらに、Ｏリング１３３のつぶし代は、ＪＩＳ Ｂ ２４０６で規定された値の範囲が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、キャパシタの内部からの電解液漏れ及び外部からの不要物質の浸入を防ぎつつ、端子と外装容器との間の絶縁を行うことのできる電気二重層キャパシタに適用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液と、
該電解液との界面に電気二重層を形成する電極からなる正極及び負極と、該正極と該負極との間に配置されたセパレータとからなる素子体と、
該素子体を収容する外装容器と、
該外装容器を封口する封口板と、
該封口板を貫通する貫通穴に取り付けられ、前記外装容器に収容された素子体と外部との間の電気エネルギーの入出力を行う端子部とを備えた電気二重層キャパシタであって、
前記端子部は、端子と、固定手段と、前記端子の外面を囲む第１の絶縁部材、第２の絶縁部材及びシール部材とから構成され、
前記端子は、前記貫通穴に挿入され、前記電極の一方と電気的に接続され、かつ、前記封口板の下部に形成された鍔部と、前記封口板の上部の外面に形成された凹部とを有し、
前記第１の絶縁部材は、前記鍔部と前記封口板との間に設けられ、
前記第２の絶縁部材は、前記封口板の上部に設けられ、
前記シール部材は、前記貫通穴の内面、前記端子の外面、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材により形成された隙間に設けられ、
前記固定手段は、一端が前記凹部に係止され、他端が前記第２の絶縁部材を封口板側に押し付けていることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記封口板には、前記貫通穴の周囲の端部が折り曲げられた折曲部が形成され、
前記シール部材は、前記折曲部、前記端子の外面、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材により形成された隙間に設けられた請求項１記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記シール部材の前記隙間中の充填率が０．９以上である請求項１又は請求項２記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記固定手段が押さえバネ、軸用止め輪又はナットである請求項１、２又は３記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記正極、負極及びセパレータが、重ねて捲回され又は平面にて積層された請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記端子が、前記電極の一方とリード部を介して電気的に接続された請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項７】
前記鍔部の外径が前記貫通穴の外径よりも大きく形成された請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項８】
前記端子は中空にて形成され、該中空内部に集電部材が配設された請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項９】
前記端子が中実である請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１０】
前記リード部には集電板が接続され、該集電板は、前記端子と接続された請求項６〜９のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１】
電解液と、
該電解液との界面に電気二重層を形成する電極からなる正極及び負極と、該正極と該負極との間に配置されたセパレータとからなる素子体と、
該素子体を収容する外装容器と、
該外装容器を封口する封口板と、
該封口板を貫通する貫通穴に取り付けられ、前記外装容器に収容された素子体と外部との間の電気エネルギーの入出力を行う端子部とを備えた電気二重層キャパシタであって、
前記端子部は、端子と、固定手段と、前記端子の外面を囲む第１の絶縁部材、第２の絶縁部材及びシール部材とから構成され、
前記端子は、前記貫通穴に挿入され、前記電極の一方と電気的に接続され、かつ、前記封口板の下部に形成された鍔部と、前記封口板の上部の外面に形成された凹部とを有し、
前記第１の絶縁部材は、前記鍔部と前記封口板との間に設けられ、
前記第２の絶縁部材は、前記封口板の上部に設けられ、
前記シール部材は、前記貫通穴の内面、前記端子の外面、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材により形成された隙間に設けられ、
前記固定手段は、一端が前記凹部に係止され、他端が前記第２の絶縁部材を封口板側に押し付けていることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記封口板には、前記貫通穴の周囲の端部が折り曲げられた折曲部が形成され、
前記シール部材は、前記折曲部、前記端子の外面、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材により形成された隙間に設けられた請求項１記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記シール部材の前記隙間中の充填率が０．９以上である請求項１又は請求項２記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記固定手段が押さえバネ、軸用止め輪又はナットである請求項１、２又は３記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記正極、負極及びセパレータが、重ねて捲回され又は平面にて積層された請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記端子が、前記電極の一方とリード部を介して電気的に接続された請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項７】
前記鍔部の外径が前記貫通穴の外径よりも大きく形成された請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項８】
前記端子は中空にて形成され、該中空内部に集電部材が配設された請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項９】
前記端子が中実である請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１０】
前記リード部には集電板が接続され、該集電板は、前記端子と接続された請求項６〜９のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３８８３７
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【発行日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１４８４５（Ｐ２００５−５１４８４５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１５５２１
【国際出願日】平成１６年１０月２０日（２００４．１０．２０）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【発行日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１５５２１
【国際出願日】平成１６年１０月２０日（２００４．１０．２０）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
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