〔第1の実施の形態〕
第1の実施の形態は、コンデンサ素子の素子端面に接続された集電板に外部端子を接続し、コンデンサ素子に外部端子を形成する構成である。
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は一部を分解した電気二重層コンデンサの一例を示している。
この電気二重層コンデンサ2は本発明のコンデンサの一例である。この電気二重層コンデンサ2には、図1に示すように、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及び陰極部8は、電極張出し部の一例であって、コンデンサ素子4の素子端面から引き出された電極体(陽極体60又は陰極体80:図3)の一部で構成される。陽極部6と陽極端子10との接続には両者間に介在させた陽極集電板12が用いられ、また、陰極部8と陰極端子14との接続には両者間に介在させた陰極集電板16が用いられている。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。この実施の形態では、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の外周面には、絶縁手段17が設置されている。この絶縁手段17によってコンデンサ素子4と外装ケース20との絶縁が図られる。この絶縁手段17は例えば、絶縁紙や絶縁テープ等の絶縁材料を用いればよい。
コンデンサ素子4は円筒体であって、一方の素子端面に陽極体60(図3)を引き出して陽極部6が形成されているとともに、陰極体80(図3)を引き出して陰極部8が形成されている。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。
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が備えられる。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の支持部材を構成している。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。
この封口板22は、外装ケース20の開口部30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。これらにより、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、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。
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。
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。
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。
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より突出する形態とし、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。長さLを以て突出する各陽極部6及び陰極部8には、折り曲げ加工の準備加工として、素子端面5と平行で素子端面5から僅かに露出する位置に折り目線43が形成されている。この折り目線43は、各陽極部6及び陰極部8に対し、折り曲げ方向部を谷折りとする屈曲部である。
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4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。
次に、コンデンサ素子の陽極部6及び陰極部8について、図4を参照する。図4はコンデンサ素子の陽極部及び陰極部の一例を示し、Aは陽極部及び陰極部の成形前、Bは陽極部及び陰極部の成形後を示している。図4において、図1、図2及び図3と同一部分には同一符号を付してある。
コンデンサ素子4の素子端面には図4のAに示すように、電極張出し部を構成する陽極部6と陰極部8とが立設され、これら陽極部6と陰極部8との間には所定幅の絶縁間隔44が設定されている。絶縁間隔44の中心にY軸、このY軸と直交方向にX軸を取り、X軸を中心に左右に角度θ1 、θ2 (>θ1 )を設定して区画する。角度θ1 でコンデンサ素子4の巻回中心部(巻芯部)46を中心に放射状方向に複数の切込み48を入れ、各切込み48で区画された複数の区画部6A、6B、6Cが陽極部6側に形成されている。同様に、複数の陰極部8側にも複数の区画部8A、8B、8Cが形成されている。角度θ1 を例えば、33〔°〕に設定すれば、区画部6A、8Aは2θ1 =66〔°〕となり、区画部6Aを挟んで形成された区画部6B、6C又は区画部8Aを挟んで形成された区画部8B、8Cの角度θ2 は、θ2 =57〔°〕に設定されている。
切込み48の深さは例えば、張出し長を陽極部6と陰極部8の高さh1 に設定され、陽極部6の区画部6A、6B、6C、陰極部8の区画部8A、8B、8Cを中途部で屈曲させ、コンデンサ素子4の素子中心部側に押し倒して圧縮成形することにより、図4のBに示すように、各区画部6A、6B、6C、陰極部8の区画部8A、8B、8Cに成形される。この実施の形態では、各区画部6B、6C及び区画部8B、8Cが溶接部分に設定されている。そこで、区画部6A、8Aの突出高さh2 が各区画部6B、6C、8B、8Cの高さh3 より高く設定され、区画部6A、6B、6C及び陰極部8の区画部8A、8B、8Cの高さを陽極集電板12及び陰極集電板16の屈曲形状に対応させている。
なお、コンデンサ素子4の陽極部6及び陰極部8は、このように素子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の区画部6B、6Cを圧縮形成して、安定した平坦状の接続面を形成し、その後、非接続面である区画部6Aを圧縮成形し、各区画部間6A−6B、6A−6Cの重なりによって生じる境界部の高さ寸法を抑制している。この境界部の高さ寸法の抑制については陰極部8においても同様である。
次に、陽極集電板12(又は陰極集電板16)について、図5を参照する。図5は陽極集電板(又は陰極集電板)の一例を示し、Aはその平面、Bは陽極集電板を溶接接続部側から見た側面を示している。
この陽極集電板12は電極材料と同一の例えば、アルミニウム板で形成され、既述の陽極部6の区画部6A、6B、6C(図4)を覆い、区画部6B、6Cとのレーザ溶接面積を持ち、且つ陽極端子10とのレーザ溶接面積を持つ形状及び面積を備えている。この実施の形態では、コンデンサ素子4の素子端面の2分の1の大きさであって、絶縁間隔44が確保される形状として、ほぼ半円形板である。
陽極集電板12には、図5のAに示すように、弦側中心部にコンデンサ素子4の巻回中心部46に対応して円弧状切欠部50が形成され、その弧側には、X軸を中心にX軸と直交方向に直線状に切り落とされた接続面部52が形成されている。また、この陽極集電板12には、図5のBに示すように、円弧状切欠部50を中心即ち、X軸を中心に左右に角度θ1 を持って直角に屈曲させた段部54を以て円弧状の端子接続部56A及び素子接続部56B、56Cが形成されている。各端子接続部56A及び素子接続部56B、56Cは、それぞれ平坦面に形成され、段部54を挟んで平行面を構成している。
この陽極集電板12において、端子接続部56Aの高さをh4 、陽極集電板12の厚さをt、端子接続部56Aの内側の高さをh5 とすると、
h5 =h4 −t≧h2 −h3 ・・・(1)
に設定されている。従って、端子接続部56Aの内側の高さをh5 は、区画部6A、8Aの突出高さh2 と各区画部6B、6C、8B、8Cの高さh3 との差分Δh(≧h2 −h3 )を吸収し、陽極集電板12が各区画部6B、6Cに密着し、且つ区画部6Aを収納して設置される。なお、陽極集電板12の厚さtは、素子接続部56B、56Cと端子接続部56Aの部位で厚さを変更することもできる。例えば、端子接続部56Aの厚みを素子接続部56B、56Cに比べて厚く設定(1.2倍以上)することができ、これによると陽極部6とのレーザ溶接の際に素子接続部56B、56Cに生じる発熱が所定厚みを有する端子接続部56Aによって吸収され、レーザ溶接の接続精度が向上する。
このような構成及び他の部材との関係については、陰極集電板16についても同様である。
次に、陽極集電板12及び陰極集電板16と、コンデンサ素子4の陽極部6及び陰極部8との接続について、図6を参照する。図6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及び接続状態の一例を示している。
陽極集電板12及び陰極集電板16は図6に示すように、コンデンサ素子4の一端面に巻回中心部46を中心にし、且つ巻回中心部46に円弧状切欠部50を合わせて配置され、陽極部6と陰極部8との間の絶縁間隔44に対応して間隔61が設定されている。陽極集電板12には、端子接続部56Aの下面側にコンデンサ素子4の陽極部6の区画部6A、陽極集電板12の素子接続部56B、56Cの下面側にコンデンサ素子4の陽極部6の区画部6B、6Cが位置決めされて密着させられる。そして、レーザ照射接続部66では、コンデンサ素子4の周縁方向から素子中心部方向に向かうレーザ照射により、区画部6B、6C及び素子接続部56B、56Cを部分的又は全面的に溶融させ、接続している。このような接続は陰極集電板16側でも同様である。
レーザ照射の部位は、この実施の形態では、図6に示すように、陽極集電板12及び陰極集電板16の段部54で隔てた素子接続部56B、56C、及び58B、58Cの各2箇所即ち、レーザ照射接続部66である。この場合、レーザ照射接続部66に付した矢印〔1〕、〔2〕、〔3〕及び〔4〕で示すように、レーザ照射を行う。このレーザ照射では、シールドガスにアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いてコンデンサ素子4をシールドし、コンデンサ素子4に対するレーザ熱やスパッタの影響を回避する。
〔1〕このレーザ照射は、コンデンサ素子4の外周側より、素子中心方向に向かって直線状に一方の陽極集電板12の素子接続部56Bに照射する。
〔2〕次に、巻回中心部46を隔てて対向する他方の陰極集電板16の素子接続部58Bに素子中心側より、素子外周方向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。
〔3〕また、同じく、レーザ照射は、コンデンサ素子4の外周側より、素子中心方向に向かって直線状に一方の陽極集電板12の素子接続部56Cに照射する。
〔4〕そして、巻回中心部46を隔てて対向する他方の陰極集電板16の素子接続部58C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。
このように、巻回中心部46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。つまり、陽極部6及び陰極部8と各集電板12、16とを巻回中心部46を隔ててコンデンサ素子4の直径方向に向かう溶接ライン(レーザ照射接続部66)を設定して溶接するので、陽極部6及び陰極部8と各集電板12、16との接続のための溶接の時間短縮を図ることができ、製造工程の簡略化を図ることができる。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56B、56C、58B、58C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。
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、レーザ照射による溶接時間の短縮化を図ることができる。
このレーザ照射の〔1〕ないし〔4〕の連続動作について、各レーザ照射の始点から終点に至る溶接ラインに対するレーザ出力を段階的又は連続的に減衰させるとよい。具体的には、レーザ出力を始点から終点にかけて3区間を設け、始点区間のレーザ出力Pa、中間区間のレーザ出力Pb、終点区間のレーザ出力Pcとし、レーザ出力をPa>Pb、Pb>Pcに減衰させている。始点区間のレーザ出力Paは最も高い値に設定され、一例として50〔W〕〜3000〔W〕である。レーザ出力Pbはレーザ出力Paの90〔%〕以下のレーザ出力とし、またレーザ出力Pcはレーザ出力Paの80%以下のレーザ出力としている。このように、各レーザ照射の始点から終点に至る溶接ラインに対するレーザ出力を段階的又は連続的に減衰させることで、集電板12、16、陽極部6及び陰極部8に加えられる溶接エネルギーを均一化でき、接続性を向上させることができ、安定した溶接接続を実現できる。即ち、レーザ照射を受けた陽極集電板12又は陰極集電板16及び陽極部6又は陰極部8の溶接ライン(レーザ照射接続部66)及びその近傍部が加熱され、レーザ照射を溶接ラインに沿って行えば、レーザ照射の走査に応じて加熱がその走査とともに連鎖状態で移動するので、レーザ出力を同一に設定しなくても、連鎖的に溶融状態となる。このため、レーザ出力を段階的及び連続的に減衰させても、溶接部に加わるレーザ照射による熱エネルギーは均一化する。このため、陽極集電板12又は陰極集電板16と陽極部6又は陰極部8との接続性が向上する。
なお、図4に示すように、コンデンサ素子4の素子端面5には陽極部6及び陰極部8が形成されている。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の巻回中心部46近傍(素子中心部から2mm以内)では、陽極部6及び陰極部8が形成されていない。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〕〜15〔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の外周面に絶縁紙や絶縁テープ等の絶縁手段17(図1)を設置すればよい。この絶縁手段17を、該陽極部6及び陰極部8に加え、陽極端子10、陰極端子14、陽極集電板12、陰極集電板16を覆うように外周に沿って設置すれば、外装ケース20との絶縁が図られる。
次に、陽極端子10と陽極集電板12の接続、陰極端子14と陰極集電板16の接続について、図7を参照する。図7は陽極端子と陽極集電板、陰極端子と陽極集電板の接続を示し、Aは状態陽極端子と陽極集電板、陰極端子と陽極集電板の接続前の状態、Bはレーザ照射を示す図である。
陽極集電板12及び陰極集電板16が接続されたコンデンサ素子4には、図7に示すように、封口板22にある陽極端子10、陰極端子14が位置決めされる。陽極端子10及び陰極端子14には側面部に端子側接続面64が形成され、この端子側接続面64は、陽極集電板12及び陰極集電板16にある接続面部52と同一面を形成する側壁面である。そこで、これら接続面部52及び端子側接続面64を合致させ、レーザ照射68を行えば、既述の溶接接続部18がレーザ溶着され、接続面部52及び端子側接続面64間を溶着させることができる。
従って、コンデンサ素子4の陽極部6には陽極集電板12を介して外部端子である陽極端子10がレーザ照射68による溶接接続部18を以て接続され、また、コンデンサ素子4の陰極部8には陰極集電板16を介して外部端子である陰極端子14がレーザ照射68による溶接接続部18を以て接続され、コンデンサ素子4に外部端子が形成される。
ここで、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、接続面部52及び端子側接続面64を一致した共通の面部とし、この部位に局所的に溶接可能なレーザ照射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(接続面部52及び端子側接続面64の高さ寸法)は、それぞれ0.5〔mm〕〜5〔mm〕の範囲で設定されており、これによると、レーザ溶接が可能な寸法で且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ことができる。
また、接続面部52及び端子側接続面64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。
また、陽極集電板12、陰極集電板16において、コンデンサ素子4の陽極部6及び陰極部8との接続領域と、陽極端子10と陰極端子14との接続領域とが異なる位置に設定されているので、各電極部と集電板、各外部端子と集電板との接続を安定化させることができ、コンデンサ素子の低抵抗化とともに接続の強化を図ることができる。
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。
(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が、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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(6) 陽極集電板12又は陰極集電板16と外部端子(陽極端子10又は陰極端子14)との側面を同一面化しているので、両者に対するレーザ照射が安定し、接続の完全化及び信頼性を高めることができる。
(7) レーザ照射時にシールドガスを用いるので、レーザ熱や、飛翔するスパッタからコンデンサ素子4を防護でき、コンデンサ素子4及び製品であるコンデンサ2の特性劣化を防止でき、信頼性を向上させることができる。
〔第2の実施の形態〕
第2の実施の形態は、既述のコンデンサの製造方法について開示している。
第2の実施の形態について、図8、図9及び図10を参照する。図8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、図9は陽極部及び陰極部の成形状態、図10は集電板とコンデンサ素子とのレーザ溶接工程を示している。
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8に示すように、コンデンサ素子4及び電極部(電極張出し部)の形成工程(ステップS11)、陽極部6及び陰極部8の成形工程(ステップS12)、第1の接続工程(ステップS13)、第2の接続工程(ステップS14)、電解液含浸及び封止工程(ステップS15)を含んでいる。
(1) コンデンサ素子4及び電極部(電極張出し部)の形成工程(ステップS11)
図3に示すように、陽極体60及び陰極体80の間にセパレータ40、42を挟み込み、巻回中心部46を中心に円筒状に巻回することにより、コンデンサ素子4が形成される。このコンデンサ素子4には、素子端面側に陽極体60及び陰極体80の一部を張り出させ、電極張出し部としての陽極部6及び陰極部8が形成される。陽極部6及び陰極部8には絶縁間隔44が設定されている。
(2) 陽極部6及び陰極部8の成形工程(ステップS12)
この成形工程では、電極張出し部としての陽極部6及び陰極部8を図4のAに示すように、既述の区画部6A、6B、6C、8A、8B、8Cに区画し、図4のBに示すように、それぞれを巻回中心部46の方向に折曲げ、成形する(ステップS12)。その成形は、図9に示すように、陽極集電板12、陰極集電板16の屈曲形状に対応し、密着可能な高さに成形される。図9において、A及びBは陽極集電板12に接続される陽極部6の区画部6B、6C、陰極集電板16に接続される陰極部8の区画部8B、8Cの折曲げ状態(成形状態)を示し、Aは、後述する陽極集電板12及び陰極集電板16を設置する前の成形状態を示し、Bは陽極集電板12及び陰極集電板16を設置後の成形状態を示す。つまり、陽極集電板12及び陰極集電板16を陽極部6及び陰極部8に押し付けて、又は陽極部6及び陰極部8を陽極集電板12及び陰極集電板16に押し付けて圧縮することで、該陽極部6の区画部6B、6C及び陰極部8の区画部8B、8Cが平坦状となり、陽極集電板12、陰極集電板16に密着することになる。また、図3に示すように、陽極部6又は陰極部8を折り曲げ、成形する前に陽極部6又は陰極部8に予め折り目線43を設けても良い。折り目線43は、素子端面から一定の幅(0.5mm以上)の位置に形成されており、これにより陽極部6又は陰極部8の折り曲げ時に素子端面位置のセパレータ部位に加わる機械的ストレスが減少し、陽極体60、陰極体80の接触によるショート等を防止可能となる。なお、この折り目線43はキズではなくケガキ線であって、陽極部6及び陰極部8の折り曲げ時の座屈を防止することができる。この折り目線43は溝であり、断面形状は三角、四角又は湾曲(R)であってもよい。この折り目線43の形成には例えば、プレス、レーザ、切削等の方法を用いればよい。折り目線43は図3に示すように1本であってもよいが、陽極部6又は陰極部8の幅に応じて複数本としてもよい。折り目線43の形成面部は、陽極部6又は陰極部8の片面でもよいが、両面であってもよい。一例としての折り目線43は、素子端面の巻回中心部46に対向する面が谷折りになるように形成されている。
(3) 第1の接続工程(ステップS13)
この接続工程(ステップS13)では、図10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を位置決めし、図10のBに示すように、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。このレーザ溶接では、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスをシールドガスに用いることにより、コンデンサ素子4をシールドし、レーザ熱や飛翔するスパッタからコンデンサ素子4を分離させる。
(4) 第2の接続工程(ステップS14)
この接続工程(ステップS14)では、図7に示すように、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の接続面部52と端子側接続面64とを同一面に合わせ、レーザ溶接により接続する。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。このレーザ溶接においても、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスをシールドガスに用いることにより、コンデンサ素子4をシールドし、レーザ熱や飛翔するスパッタからコンデンサ素子4を分離させる。
この実施の形態では、図7のA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7のBに示すように、それぞれをレーザ溶接する。18は既述の溶接接続部である。
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。
(5) 電解液含浸及び封止工程(ステップS15)
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(図1)を完成する。
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、第1の実施の形態で述べた通りの効果を有するコンデンサを実現できる。
〔第3の実施の形態〕
第3の実施の形態では、外部端子の配置及び集電板の形態について開示する。
第3の実施の形態について、図11を参照する。図11は第3の実施の形態に係る集電板と外部端子との接続を示し、Aは接続前、Bは接続中のレーザ照射を示している。
この実施の形態の封口板22に設置された陽極端子10及び陰極端子14は、図11のAに示すように、コンデンサ素子4の素子端面の巻回中心部46に近接して配置されている。そして、陽極端子10及び陰極端子14の端子側接続面64は、コンデンサ素子4の外周面より巻回中心部46側に後退している。
このような陽極端子10、陰極端子14及び端子側接続面64に対し、この実施の形態では、図11のAに示すように、陽極集電板12及び陰極集電板16の端子接続部56A、58Aに巻回中心部46側に後退した凹部70が形成されている。この凹部70には陽極端子10又は陰極端子14の端子側接続面64に対応して既述の接続面部52が形成されている。この場合、陽極集電板12又は陰極集電板16では、端子側接続面64の側面部に対し素子接続部56B、56C、及び58B、58Cは、コンデンサ素子の外周方向に突出する平坦部を構成している。
このような構成とすれば、図11のAに示すように、コンデンサ素子4の素子端面の巻回中心部46に近接して陽極端子10や陰極端子14が配置されていても、端子側接続面64及び接続面部52を同一面に維持し、上記実施の形態と同様のレーザ照射68による接続を行うことができる。
なお、この実施の形態では、陽極集電板12及び陰極集電板16に凹部70を形成しているが、凸部を以て接続面部52を形成してもよい。
〔第4の実施の形態〕
第4の実施の形態では、集電板の他の形態について開示する。
第4の実施の形態について、図12を参照する。図12は第4の実施の形態に係る集電板、集電板と外部端子との接続を示し、Aは接続前の集電板、Bは接続前、Cは接続中のレーザ照射を示している。
この実施の形態の集電板12、16は、図12のAに示すように、間隔61を設けてコンデンサ素子4の素子端面5を覆う形態であり、第1の実施の形態と同様に裏面側には区画部6A、8Aを収納させる凹部69が形成されている。この集電板12、16の表面部には、コンデンサ素子4の区画部6A、8Aとの接続部分を扇形の突部71とし、この突部71を挟んで、コンデンサ素子4の区画部6B、6C、8B、8Cに対応する凹部73、75が形成されている。凹部73、75が外部端子との接続部よりコンデンサ素子4の外周方向に突出する平坦部を構成する。突部71には、周縁側に切欠部77が形成され、この切欠部77に臨む周縁部を円弧状に形成して陽極端子10又は陰極端子14との接続面79が形成されている。凹部73、75側には集電板12、16を同時に把持(チャッキング)する手段として、直方体状の突起部81が形成されている。
この実施の形態の集電板12、16は、図12のBに示すように、コンデンサ素子4の素子端面5を覆って設置され、陽極部6と集電板12の凹部73、75とがレーザ溶接により接続され、同様に陰極部8と集電板16の凹部73、75とがレーザ溶接により接続される。
そして、図12のCに示すように、コンデンサ素子4に接続された集電板12には陽極端子10が重ねられ、集電板16には陰極端子14が重ねられ、陽極端子10の接続面64と同一曲面を持つ接続面79を合致させ、同様に陰極端子14の曲面部と同一曲面を持つ接続面79を合致させて位置決めする。この位置決め状態により、レーザ照射68を行うことにより各集電板12、16と陽極端子10又は陰極端子14とを接続する。凹部73、75は、突部71にある。陽極端子10又は陰極端子14に接続される接続面79即ち、端子部材と溶接された側面部より集電板12、16の外周方向に突出する平坦部を構成している。この平坦部でコンデンサ素子4の素子端面5を被覆することができる。
斯かる構成では、コンデンサ素子4の素子端面5が集電板12、16で覆われており、接続面79側のレーザ照射68によるスパッタの飛翔からコンデンサ素子4の素子端面5を防護できる。しかも、接続面79は、陽極端子10、陰極端子14の曲面に合致した曲面としているので、接続面79を陽極端子10、陰極端子14の接続面64に合致させて溶接を行うことができる。つまり、良好なレーザ溶接が行える。
〔第5の実施の形態〕
第5の実施の形態は、封口板、外部端子又は集電板の何れかに位置決め手段を設け、位置決め手段で外部端子と集電板との接続位置を決定することを開示している。
第5の実施の形態について、図13を参照する。図13は第5の実施の形態に係る封口板を示し、Aは背面側から見た封口板、Bは封口板で位置決めされた陽極集電板及び陰極集電板を示している。
この実施の形態の封口板22の背面側には、図13のAに示すように、陽極端子10及び陰極端子14との間にある空間部に絶縁材料からなる位置決め凸部72が形成され、この位置決め凸部72をコンデンサ素子4(図1)の巻回中心部46に向けて突出させている。この位置決め凸部72は、円柱状部74と、一対の平板状立壁部76とを備えている。円柱状部74は、陽極集電板12と陰極集電板16のそれぞれの円弧状切欠部50の円弧に対応する柱体部である。この円柱状部74を中心に陽極集電板12及び陰極集電板16の間隔61を維持する平板状立壁部76を左右に備えている。
このような位置決め凸部72を備えた封口板22を備えれば、位置決め凸部72で陽極集電板12及び陰極集電板16を所定位置に位置決めし、間隔61を所定幅wに維持することができる。即ち、位置決め凸部72の円柱状部74では陽極集電板12及び陰極集電板16の円弧状切欠部50を嵌合させ、各平板状立壁部76の側面に各陽極集電板12及び陰極集電板16を接することにより、陽極集電板12及び陰極集電板16が所定位置に位置決めされる。この位置決めにより、陽極端子10の端子側接続面64と陽極集電板12の接続面部52、陰極端子14の端子側接続面64と陰極集電板16の接続面部52をそれぞれ一致させることができ、レーザ照射による接続の安定化を図り、接続精度を高めることができるとともに、位置決め凸部72によって、陽極部6及び陰極部8が確実に絶縁隔離される。
なお、この実施の形態では、封口板22側に位置決め凸部72を形成したが、外部端子(陽極端子10、陰極端子14)又は集電板(陽極集電板12及び陰極集電板16)の何れかに位置決め手段を設けてもよい。斯かる構成によっても、位置決め手段で外部端子と集電板との接続位置を決めることができ、レーザ照射面を画一的に同一化でき、接続の安定化を図り、信頼性の高い接続を実現できる。
〔第6の実施の形態〕
第6の実施の形態は、集電板とは別に接続板を備えることを開示している。
第6の実施の形態について、図14を参照する。図14は第6の実施の形態に係る電気二重層コンデンサを示している。
この第6の実施の形態では、図14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88、陰極端子部材として陰極端子14とともに陰極接続板90を備えた構成である。陽極接続板88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90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88には陽極端子10を位置決めして接続する接続用凹部92、陰極接続板90には陰極端子14を位置決めして接続する接続用凹部94が形成されている。また、陽極接続板88及び陰極接続板90の周面の一部には、陽極集電板12又は陰極集電板16の接続面部52に対応する接続面部96が形成され、この接続面部96と接続面部52とが同一面をなし、レーザ溶接が施されて電気的に接続される。
このような陽極接続板78及び陰極接続板80を用いた構成では、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。
〔他の実施の形態〕
(1) 上記実施の形態では、コンデンサ素子として巻回素子を例示したが、巻回素子に限定されない。積層型素子や固体素子であってもよい。
(2) 上記実施の形態では、コンデンサ素子の素子端面の一方(同一面)に陽極部6及び陰極部8を備えて外部端子に接続する構成を開示しているが、一方の素子端面に陽極部、他方の素子端面に陰極部を備える構成としてもよい。
(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。
(4) 上記実施の形態では、集電板として陽極集電板12、陰極集電板16を例示したが、本発明は上記実施の形態に限定されない。接続面部52は、フラット面としたが、外部端子の形状に合致する形状として、曲面であってもよい。この接続面部52の位置についても、集電板の面内又は周面の何れでもよいし、接続用凸部を設けてもよい。
(5) 上記実施の形態では、陽極部と陰極部との間に絶縁間隔を設置しているが、この絶縁間隔に絶縁部材を設置してもよい。
(6) 上記実施の形態では、溶接手段として、レーザ溶接や電子ビーム溶接を例示したが、本発明はこれに限定されない。アーク溶接等を用いることもできる。この場合は、集電板の外周面側を凸状として接続面部52を形成し、該接続面部52と端子側接続面64をアーク溶接すればよい。
(7) 上記実施の形態では、陽極部6及び陰極部8を半円形状に形成したが、本発明はこれに限定されない。実施の形態で示した陽極部6の区画部6A、6B、6C、陰極部8の区画部8A、8B、8Cのうち、陽極集電板12と陰極集電板16と接続する区画部6B、6C及び8B、8Cのみ張り出して形成し、陽極部の6A及び陰極部の8Aは張り出さなくてもよい。
(8) 上記実施の形態では、集電板の異なる位置として3分割された区分により、陽極部6及び陰極部10との素子接続領域である区画部と、端子接続領域である区画部とが集電板の表裏面に設定され、水平方向に異なる位置に設定しているが、これに限定されない。集電板の一部に素子接続領域(レーザ照射接続部66)を設定し、その他の部位に端子接続領域(溶接接続部18)を設定してもよい。即ち、集電板の表裏面で溶接位置が異なれば、素子接続領域と端子接続領域が近接していてもよい。つまり、素子接続領域である区画部12Bにおいてレーザ照射接続部66と集電板の表裏面で溶接位置が重ならない部位に溶接接続部18を設定してもよい。
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。