(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極と、セパレータによって２つの領域に分離され該第１，第２電極に挟まれている分極性電極と、該分極性電極の周囲を取り囲んで封止するガスケットとにより構成される電気二重層コンデンサセルを複数個積層したものを、上部に開口を有する容器に入れ、該開口を塞ぐふたに、該ふたを貫通して第１電極端子および第２電極端子とを設けた積層型電気二重層コンデンサにおいて、
前記電気二重層コンデンサセルの各ガスケットの対応する箇所に外部に通ずる開口部を設け、該開口部を塞ぐよう通気性のシートを配設すると共に、
該通気性のシートを通過して来た気体が充満して前記ふたの内側の気圧が所定圧力に達すると開くガス排出用の弁を、前記ふたの一部を形成するよう設けた
ことを特徴とする積層型電気二重層コンデンサ
【請求項２】
請求項１記載の積層型電気二重層コンデンサにおいて、
一方の面は通気性のシートに接し、他方の面はふたと接するように配設され、該他方の面には通気溝を有せしめた押え板と、該押え板の側部と容器の内壁との間に排気用スペースとを設け、
電気二重層コンデンサセルで発生したガスは、前記通気性のシートと前記排気用スペースと前記押え板の通気溝とを通過して前記ガス排出用の弁に至るようにした
ことを特徴とする積層型電気二重層コンデンサ。
【請求項３】
請求項１記載の積層型電気二重層コンデンサにおいて、
通気性のシートが、ガス分子を通過させるための気孔を有する多孔質物質からなる
ことを特徴とする積層型電気二重層コンデンサ。
【請求項４】
請求項３記載の積層型電気二重層コンデンサにおいて、
多孔質物質が、吸湿性を有することを特徴とする積層型電気二重層コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は積層型電気二重層コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、活性炭等からなる表面積の大きな分極性電極と電解液との界面で形成される電気二重層に電荷を蓄積するものであり、他のコンデンサよりも大容量が得られるので、メモリ等のバックアップ電源として使用されている。そして、大きい耐電圧を得るために、通常複数のコンデンサ・セルを直列に積層した積層型電気二重層コンデンサが使用されている。
【０００３】
この積層型電気二重層コンデンサがメモリ等のバックアップ電源として使用される場合、その供給電流はせいぜい数マイクロ・アンペアから数百マイクロ・アンペア程度である。そして、さらに大電流用途にも使用可能な供給電流が大きい大電流供給用の積層型電気二重層コンデンサが開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６は、この積層型電気二重層コンデンサの従来例を示した断面図である。１つのコンデンサ・セルは２つの電極３０、３０と、これらの間にセパレ−タ３１によって２つに分離された活性炭電極３２、３２と、２つの電極の周辺部を封止するガスケット３３とから構成されている。この場合、各セルがガスケット３３によって完全に密封されている。したがって、大電流が流れる際に発生する水素ガスや酸素ガス等がセル内に充満し、セルが膨張し内部抵抗が増加して供給電流が減少したり発熱量が増加するといった問題が発生する。
【０００５】
大電流が流れる際に発生する水素ガスや酸素ガス等を逃がすために、ガスケットによりコンデンサ・セルを密封しない開放型の積層型電気二重層コンデンサが開発されている。図７は、この開放型の積層型電気二重層コンデンサの従来例を示した断面図である。同図においては、図６のように２つの電極３０、３０の周辺部を封止するガスケットが無く、コンデンサの上端部が開放され、コンデンサの上端部と容器のふた３４との間に空間３４’がある構造となっている。
【０００６】
この開放型の積層型電気二重層コンデンサは、開放型であるので電解液が流出しやすく、これを避けるために電解液の量を密閉型のものに比べて少なくして使用しなければならない。したがって、もともと電解液の量が少ないので、蒸発等によるわずかな電解液量の減少によっても内部抵抗が大きくなりやすい。また、開放型であるためにコンデンサ自体の発熱により蒸発した電解液が電槽内に結露して内部短絡が発生しやすいという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、大電流が流れる際に発生する水素ガスや酸素ガス等が充満して内部抵抗が大きくなったり、また電解液のわずかな減少によって内部抵抗が大きくなったり、コンデンサ自体の発熱により蒸発した電解液が電槽内に結露して内部短絡が発生することのない大電流供給用の積層型電気二重層コンデンサを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、第１電極と、第２電極と、セパレータによって２つの領域に分離され該第１，第２電極に挟まれている分極性電極と、該分極性電極の周囲を取り囲んで封止するガスケットとにより構成される電気二重層コンデンサセルを複数個積層したものを、上部に開口を有する容器に入れ、該開口を塞ぐふたに、該ふたを貫通して第１電極端子および第２電極端子とを設ける積層型電気二重層コンデンサにおいて、前記電気二重層コンデンサセルの各ガスケットの対応する箇所に外部に通ずる開口部を設け、該開口部を塞ぐよう通気性のシートを配設すると共に、該通気性のシートを通過して来た気体が充満して前記ふたの内側の気圧が所定圧力に達すると開くガス排出用の弁を、前記ふたの一部を形成するよう設けることとした。
一方の面は通気性のシートに接し、他方の面はふたと接するように配設され、該他方の面には通気溝を有する押え板と、該押え板の側部と容器の内壁との間に排気用スペースとを設け、電気二重層コンデンサセルで発生したガスが、前記通気性のシートと前記排気用スペースと前記押え板の通気溝とを通過して前記ガス排出用の弁に至るようにすることも出来る。
なお、通気性のシートは、多孔質物質からなるものを用いることが出来、更に吸湿性を有するものが望ましい。
【０００９】
【作用】
本発明の積層型電気二重層コンデンサにおいては、ガスケットが開口部を有し、この開口部を塞ぐように積層型コンデンサ上に通気性のシ−トが設けられているので、大電流が流れる際に発生する水素ガスや酸素ガス等がこの通気性のシ−トを通過して排気用弁から排気され、コンデンサ・セル内にこれらのガスが充満してコンデンサの内部抵抗が大きくなってしまうことがない。
また、本発明の通気性のシ−トは吸湿性を有し、コンデンサ自体の発熱により蒸発した電解液を外に漏らさない構造を有しているので、電解液の量が充分かつほぼ一定に保持され、蒸発した電解液が電槽内に結露して内部短絡が発生することがない。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施例の積層型電気二重層コンデンサ１００の断面図である。コンデンサ容器１０の上部には、容器上部の開口を塞ぐためのふた１１が取付けられている。ふた１１の中央部には開口があり、この開口を塞ぐためにインナ−キャップ１２が取付けられている。インナ−キャップ１２とふた１１とはシ−ル材１２’によってガス等が漏れないように接合されている。さらに、インナ−キャップ１２の中央部にも開口があり、この開口を塞ぐようにガス排気用の弁１３が取付けられている。そして、弁１３の上部には、キャップ１４が設けられている。なお、図示はされていないが、ふた１１にはふたを貫通している電流取り出し用の第１電極端子および第２電極端子が設けられている。
【００１１】
コンデンサ容器１０の内部には、積層されたコンデンサ・セル１５が収納されている。コンデンサ・セル１５は両端部のスペ−サ１６、１６が容器１０の内壁と接合するように容器内に設置されている。そして、図示はされていないが、コンデンサ・セル１５の両端の電極板はふた１１に設けられた第１電極端子および第２電極端子に接続されている。また、コンデンサ容器内には電解液が入っている。セル１５の上部には、通気性のシ−ト１７が取付けられている。この通気性のシ−ト１７の上にはシ−トをセルに押さえつけるために押さえ板１８が取付けられている。この押さえ板１８の上面はふた１１の下面と接合している。また、押さえ板１８の上面には、図２に示すように、ガスを排出するための通気溝１９が設けられている。したがって、ふた１１の下面と押さえ板１８の上面との間には、図１の破線１９’で示される溝が形成されている。また、通気性のシ−ト１７と押さえ板１８の側部と容器１０の内壁との間にはガス排気用の空間２０が設けられている。
【００１２】
図３は、本発明のコンデンサ・セルを構成する導電シ−ト２１とガスケット２３とを示した図である。平板型の導電シ−ト２１の上に活性炭を含む分極性電極２２が接着剤で取付けられている。ガスケット２３の上部は、コンデンサ・セル内で発生するガスを逃がすために開口されている。なお、ガスケット２３はゴムまたは樹脂等の弾力性のある絶縁体で作られている。
【００１３】
図４は、これらの導電シ−ト２１とガスケット２３とを積層して形成したコンデンサ・セルの断面図である。２つの導電シ−ト２１、２１の間にセパレ−タ２４を介して分極性電極２２、２２がはさまれた構造で１つのコンデンサ・セルが形成されている。なお、セパレ−タ２４は、２つの導電シ−ト２１、２１を張り合わせる際に両シ−トの間に挿入される。そして、上述したように、ガスケット２３の上部は開口されているので、コンデンサ・セルの上部はガスケット２３がない開放された構造となっている。なお、導電シ−ト等はエポキシ樹脂製の接着剤を用いて張り合わされる。
【００１４】
図５は、コンデンサ・セル上部における導電シ−ト２１とガスケット２３との接合の様子を示した斜視図である。導電シ−ト２１の突起部２５とガスケット２３の開放された突起部２６とが上部平面が１つの平面を形成するように接合されている。そして、図１に示されているように、この導電シ−ト２１の突起部とガスケット２３の突起部との接合部の上に通気性のシ−トが接合され、さらにその上に押さえ板が取付けられる。
【００１５】
通気性のシ−ト１７は、コンデンサ・セル内で発生する水素、酸素等のガス分子を通過させるための気孔を有する多孔質物質であってかつ吸湿性を有する、例えば発泡ウレタン等の発泡性の樹脂で作られている。したがって、通気性のシ−トは弾性をも有している。そして、通気性のシ−ト上に設置された押さえ板１８の押さえる力によって、シ−トが圧縮されると同時にガスケット上部面に押さえつけられ、ガスケット上部面がシ−ルされる。通気性のシ−トは吸湿性を有するので、コンデンサ内の電解液がコンデンサの充放電によって発生する熱によって蒸発して発生した蒸気を吸収する。そして、コンデンサが使用されていない場合のような低い温度になった時に、吸湿した蒸気が水滴に戻りコンデンサ内に還元される。したがって、一定量以上の電解液の蒸発が防止されるので、電解液の量をほぼ一定に保つことができる。また、これにより蒸発した電解液が電槽内に結露して内部短絡が発生することがない。
【００１６】
コンデンサ・セルで発生する水素、酸素等のガスは、ガスケット上部の開口を通り、通気性のシ−トに入る。そして、シ−ト内の気孔を抜けながら、図１の矢印２７で示されるように、通気性のシ−ト１７と押さえ板１８の側部と容器１０の内壁との間のガス排気用の空間２０に入る。その後、押さえ板１８の上部面内の通気溝１９を通ってインナ−キャップ１２の開口に至る。排気用の弁１３は、ゴムまたは樹脂等の弾性体で作られており、容器内圧が所定の圧力になると自動的に開いて発生したガスを容器外へ排気する。
【００１７】
以上好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、図２の本発明の一実施例の押さえ板の上部面内の通気溝の形状を十字型とする代わりに上部面中央部かららせん状に溝を配置してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の積層型電気二重層コンデンサは、ガスケットが開口部を有し、この開口部を塞ぐように積層型コンデンサ上に通気性のシ−トが設けられているので、大電流が流れる際に発生する水素ガスや酸素ガス等がこの通気性のシ−トを通過して排気用の弁から排気され、コンデンサ・セル内にこれらのガスが充満してコンデンサの内部抵抗が大きくなってしまうことがない。
また、本発明の通気性のシ−トは吸湿性を有し、コンデンサ自体の発熱により蒸発した電解液を外に漏らさない構造を有しているので、電解液の量が充分かつほぼ一定に保持され、蒸発した電解液が電槽内に結露して内部短絡が発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の積層型電気二重層コンデンサの断面図である。
【図２】本発明の押さえ板を示す斜視図である。
【図３】本発明のコンデンサ・セルを構成する導電シ−トとガスケットとを示した図である。
【図４】本発明のコンデンサ・セルの断面図である。
【図５】コンデンサ・セル上部における導電シ−トとガスケットとの接合の様子を示した斜視図である。
【図６】積層型電気二重層コンデンサの従来例を示した断面図である。
【図７】開放型の積層型電気二重層コンデンサの従来例を示した断面図である。
【符号の説明】
１０  コンデンサ容器
１１  ふた
１２  インナ−キャップ
１２’シ−ル材
１３  ガス排気用の弁
１４  キャップ
１５  積層されたコンデンサ・セル
１６  スペ−サ
１７  通気性のシ−ト
１８  押さえ板
１９  通気溝
１９’通気溝
２０  ガス排気用の空間
２１  導電シ−ト
２２  分極性電極
２３  ガスケット
２４  セパレ−タ
２５  導電シ−トの突起部
２６  ガスケットの突起部
２７  ガスの流れを示す矢印
３０  電極
３１  セパレ−タ
３２  活性炭電極
３３  ガスケット
３４  コンデンサ容器のふた
３４’空間
１００  積層型電気二重層コンデンサ
【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】
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【図７】
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