(57)【要約】      （修正有）【課題】セルに接続した導線をラミネートフィルムの包装体の導線引出部から外部に引き出した積層型電気二重層キャパシタにおいて、導線引出部における封止性を向上させる。【解決手段】積層型電気二重層キャパシタは、電解液を含浸させた一対の活性炭電極の間にセパレータを挟んで成る複数のセルを分極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板及びエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けてセル積層体を構成し、該セル積層体をラミネートフィルムの包装体で被覆することにより構成される。上記セル積層体の終端のセルに被覆を有する導線２０が接続されている。導線２０は、上記ラミネートフィルムの包装体１２の導線引出部２２から包装体１２の外部に引き出されている。上記導線２０の被覆の外層２１ｂは、導線引出部２２において上記ラミネートフィルムの包装体１２の内層１２ｃと溶着されて、両者の間が密封されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を含浸させた一対の活性炭電極の間にセパレータを挟んで成る複数のセルを分極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板及びエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けてセル積層体を構成し、該セル積層体をラミネートフィルムの包装体で被覆した積層型電気二重層キャパシタにおいて、
上記セル積層体の終端のセルに被覆を有する導線を接続し、該導線を上記ラミネートフィルムの包装体の導線引出部から引き出すとともに、該導線引出部において上記ラミネートフィルムの包装体の合成樹脂の内層と上記導線の被覆とを溶着したことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
上記導線の被覆の外層は、上記ラミネートフィルムの包装体の内層を構成する合成樹脂と相溶性を有する合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
上記ラミネートフィルムの包装体は、アルミ箔をベースとし、外層が架橋性樹脂であるポリエチレンテレフタレートで形成され、内層が熱化塑性樹脂であるポリエチレンで形成され、
上記導線の被覆は、内層が耐熱性および可撓性を有するガラス繊維入りポリエチレンで形成され、該内層を被覆する外層が酸変性ポリエチレンで形成されていることを特徴とする請求項２に記載の積層型電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の積層型電気二重層キャパシタの電圧をモニタする電圧モニタ装置であって、上記終端のセルの引き出し導線に接続される電圧検出用抵抗と、上記集電極板の集電端子間に積層される積層数：１となる抵抗比をもつ任意の抵抗値を有する２個の分圧抵抗と、上記２個の分圧抵抗のうち抵抗比１の分圧抵抗によって得られるキャパシタの平均電圧を基準電圧として上記電圧検出用抵抗から得られる電圧とを比較する電圧比較回路と、を有することを特徴とする積層型電気二重層キャパシタの電圧モニタ装置。
【請求項５】
キャパシタの漏れ抵抗に対して略１／５に設定した抵抗値を持つ電圧調整用抵抗と、該電圧調整用抵抗を上記終端セルに接続するスイッチとを備え、上記電圧比較回路は、キャパシタのセルの平均電圧よりも終端のセルの電圧が略８％以上高い場合に上記電圧調整用抵抗を投入することを特徴とする請求項４に記載の積層型電気二重層キャパシタの電圧モニタ装置。
【請求項６】
上記キャパシタのセルの平均電圧よりも終端のセルの電圧が略１５％以上高くなったときに作動する警報装置を備えたことを特徴とする請求項５に記載の積層型電気二重層キャパシタの電圧モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液を含浸させた一対の活性炭電極の間にセパレータを挟んで成る複数のセルを中間電極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板とエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けてセル積層体を構成し、該セル積層体をラミネートフィルムの包装体で被覆した積層型電気二重層キャパシタ及びその電圧モニタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層型電気二重層キャパシタとして、図６に示すものが知られている。上記積層型電気二重層キャパシタ１０１は、電解液を含浸させた一対の活性炭電極１０２，１０３の間にセパレータ１０４を挟んで成る複数のセル１０５…１０５を中間電極基材（分極基材）１０６を介して積層し、これらセル１０５，１０５の間にセル間パッキン１０７を介在させた状態で陽極と陰極を成す第１，第２の集電極板１０８ａ，１０８ｂを配置すると共に、これら第１，第２の集電極板１０８ａ，１０８ｂを第１，第２のエンドプレート１０９ａ，１０９ｂで挟んで複数の締付ボルト１１０で締め付けたセル積層体１１１で構成されている。（例えば特許文献１）。また、上記セル積層体１１１をラミネートフィルムの包装体で被覆した積層型電気二重層キャパシタも開発されている。
【特許文献１】特開２００３−２１７９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記セル積層体をラミネートフィルムの包装体で被覆した積層型電気二重層キャパシタは、高温で長時間使用するとセルの内部から電解液の分解ガスが発生し、該分解ガスが上記ラミネートフィルムの包装体の内部に充満し、ラミネートフィルムの包装体が膨張する。このようになると積層型電気二重層キャパシタは、その構造上、集電極板とエンドプレートで保持される終端のセルの加圧力を一定に保つのが困難になる。
【０００４】
そのため、上記積層型電気二重層キャパシタを長時間使用すると、終端のセルの加圧力が減少し、内部抵抗が増加したり、静電容量が見掛け上、小さくなることがあり、その結果、図７に示すように、分担電圧が一定に保てなくなることがある。そして、上記現象が更に進行すると終端に位置するセルの分担電圧が極端に高くなることでキャパシタの劣化が促進されてしまい、寿命が短くなることがあるという問題点があった。
【０００５】
また、上記セル積層体１１１をラミネートフィルムの包装体で被覆した積層型電気二重層キャパシタにおいて、図８に示すように、包装体１１３の内部においてセルに接続した導線１２１を包装体１１３の導線引出部１１４から包装体１１３の外部に引き出す場合に、上記導線引出部１１４の内周面と導線１２１の外周面との間に隙間δが発生し易く、上記導線引出部１１４において、所謂ガス漏れが発生し易い。また、導体１２１を包装体１１３の内部に位置決め固定するのが難しく、導体１２１が、包装体１１３の内部に位置決め固定されていないと、導線１２１が引っ張られたり、押されたりすると、上記導線引出部１１４が広がったりして、更に、空気漏れが発生し易くなる。
【０００６】
本願発明の目的は、上記積層型電気二重層キャパシタの終端セルに引き出し導線を接続し、キャパシタの電圧異常をモニタし、終端のセルの電圧に異常に高くなった場合には、電圧調整用抵抗で電圧を下げ、電圧調整用抵抗を用いても終端のセルの電圧が揃わない場合には、警報を出して注意を惹起することにより、セルの分担電圧が不揃いになった為に生じる異常発熱、これに基づくラミネートフィルムの包装体の損傷乃至装置全体の損傷を未然に防止することのできる積層型電気二重層キャパシタ用の電圧モニタ装置を提供することにある。
【０００７】
また、本願発明の他の目的は、上記導線引出部においてラミネートフィルムの包装体の封止性を容易に確保することができるとともに、ラミネートフィルムの包装体の内部においても、上記導線をラミネートフィルムの包装体の内面に容易に位置決め固定することのできる積層型電気二重層キャパシタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、電解液を含浸させた一対の活性炭電極の間にセパレータを挟んで成る複数のセルを分極基材を介して積層し、これらセルの間にセル間パッキンを介在させて集電極板及びエンドプレートで挟んで締付ボルトで締め付けてセル積層体を構成し、該セル積層体をラミネートフィルムの包装体で被覆した積層型電気二重層キャパシタにおいて、上記セル積層体の終端のセルに被覆を有する導線を接続し、該導線を上記ラミネートフィルムの包装体の導線引出部から引き出すとともに、該導線引出部において上記ラミネートフィルムの包装体の内層と上記導線の被覆とを溶着した。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の積層型電気二重層キャッパシタにおいて、上記導線の被覆の外層を、上記ラミネートフィルムの包装体の内層を構成する合成樹脂と相溶性を有する合成樹脂で形成した。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の積層型電気二重層キャッパシタにおいて、上記ラミネートフィルムの包装体を、アルミ箔をベースとし、外層を架橋性樹脂であるポリエチレンテレフタレートで形成し、内層を熱化塑性樹脂であるポリエチレンで形成する一方、上記導線の被覆の内層を耐熱性および可撓性を有するガラス繊維入りポリエチレンで形成し、該内層を被覆する外層を酸変性ポリエチレンで形成した。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３に記載の積層型電気二重層キャッパシタの電圧をモニタする電圧モニタ装置を、上記終端のセルの引き出し導線に接続される電圧検出用抵抗と、上記集電極板の集電端子間に積層される積層数：１となる抵抗比をもつ任意の抵抗値を有する２個の分圧抵抗と、上記２個の分圧抵抗のうち抵抗比１の分圧抵抗によって得られるキャパシタの平均電圧を基準電圧として上記電圧検出用抵抗から得られる電圧とを比較する電圧比較回路と、で構成した。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の積層型電気二重層キャパシタの電圧モニタ装置において、キャパシタの漏れ抵抗に対して略１／５に設定した抵抗値を持つ電圧調整用抵抗と、該電圧調整用抵抗を上記終端セルに接続するスイッチとを設け、キャパシタのセルの平均電圧よりも終端のセルの電圧が略８％以上高い場合に、上記電圧比較回路で上記電圧調整用抵抗を投入した。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６に記載の積層型電気二重層キャパシタの電圧モニタ装置において、上記キャパシタのセルの平均電圧よりも終端のセルの電圧が略１５％以上高くなったときに作動する警報装置を設けた。
【発明の効果】
【００１４】
（１）請求項１の積層型電気二重層キャッパシタは、終端のセルに接続した導線をラミネートフィルムの包装体の導線引出部から引き出して、該導線引出部において、上記導線の被覆を構成する合成樹脂と、上記包装体の内層を構成する合成樹脂を溶着したので、導線と包装体の間を密封することができる。また、上記包装体の内部において、上記導線の被覆と、上記包装体の内層を溶着することにより上記導体の位置決め固定を行って、上記導線および上記導線引出部を保護することができる。
（２）請求項２の積層型電気二重層キャッパシタは、上記導線の被覆の外層を、上記ラミネートフィルムの包装体の内層を構成する合成樹脂と相溶性を有する合成樹脂で形成したので、両者の溶着を確実なものにし、溶着部の剥離等を防止することができる。
（３）請求項３の積層型電気二重層キャッパシタは、上記包装体の内層を熱化塑性樹脂であるポリエチレンで形成する一方、上記導線の被覆の外層を酸変性ポリエチレンで形成したので、上記包装体の内層と上記導線の外部被覆をより比較的低温度で確実に溶着することができる。
（４）請求項４の積層型電気二重層キャッパシタの電圧モニタ装置は、終端のセルとキャパシタのセルの平均電圧を比較し、終端のセルの電圧が正常か否かを検出することができる。
（５）請求項５の積層型電気二重層キャッパシタの電圧モニタ装置は、終端のセルの電圧が異常に高くなった場合には、上記電圧調整用抵抗によって終端のセルの電圧を下げることができる。これによって、セルの分担電圧を均一にすることができる。その結果、キャッパシタの寿命を延ばすことができる。
（６）請求項６の積層型電気二重層キャッパシタの電圧モニタ装置は、電圧調整用抵抗を用いても終端のセルの電圧が揃わない場合には、警報を出して注意を惹起することにより、セルの分担電圧が不揃いが原因で起こる異常発熱に基づくラミネートフィルムの包装体の損傷乃至装置全体の損傷を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の積層型電気二重層キャパシタの断面図を示す。積層型電気二重層キャパシタ１は、電解液を含浸させた一対の活性炭電極２，３の間にセパレータ４を挟んで成る複数のセル５，５…を中間電極基材６を介して積層し、これらセル５，５の間の外周部において上記電解液の漏れを防止するセル間パッキン７を介在させた状態で陽極と陰極を成す第１の集電極板８ａと第２の集電極板８ｂを配置すると共に、これら第１，第２の集電極板８ａ，８ｂを第１，第２のエンドプレート９ａ，９ｂで挟んで複数の締付ボルト１０で締め付けてセル積層体１１を構成し、該セル積層体１１をラミネートフィルムの包装体１２内に収納することにより構成されている。上記中間電極基材６、集電極板８ａ及びエンドプレート９ａには、それぞれ第１、第２、第３のガス抜き孔１３が設けられている。また、上記第１，第２の集電極板８ａ，８ｂには、集電端子８ｃ，８ｄ（図４参照）が設けられている。
【００１６】
上記積層型電気二重層キャパシタ１において、電解液には、４フッ化硼酸トリエチルメチルアンモニウム（ＴＥＭＡＢＦ４）のプロピレンカーボネート（ＰＣ）溶液が用いられている。上記一対の活性炭電極２，３は、活性炭を主成分とし、導電性補助剤としてアセチレンブラック、結着剤としてテフロン（登録商標）を用いたシート電極として形成されている。上記セル間パッキン７は、エチレンプロピレンゴムで形成され、上記集電極板８ａ，８ｂおよび集電端子８ｃ，８ｄは、純アルミニュームで形成され、上記中間電極基材６は、ポリフェニレンサルファイドで形成されている。上記包装体１２は、アルミ箔１２ａをベースとし、外層１２ｂが架橋性樹脂であるポリエチレンテレフタレートで形成され、内層１２ｃが熱化塑性樹脂であるポリエチレンで形成されている。
【００１７】
図４に示すように、上記一対の終端のセル５ａ，５ｂにはこれら終端のセル５ａ，５ｂの電圧を検出可能にするための複数の導線２０が接続されている。これら導線２０は、図３に示すように、内層２１ａと外層２１ｂとで被覆されている。上記内層２１ａは、耐熱性および可撓性を有するガラス繊維入りポリエチレンで形成され、外層２１ｂは、酸変性ポリエチレンで形成されている。そして、図２に示すように、上記包装体１２の導線引出部２２から引き出された導線２０は、上記導線引出部２２内において、上記包装体１２の合成樹脂の内層１２ｃと上記外層２１ｂとが超音波溶着或いは熱溶着されて、両者間が密封されている。上記包装体１２の内層１２ｃと上記導体２０の被覆の外層２１ｂとは、相溶性を有する合成樹脂で形成されていて、一旦溶着すると容易に剥離することはない。特に、図５に示すように、上記導線引出部２２よりも内側（セル側）の包装体１２の内部においても、導線２０の被覆の外層２１ｂと、包装体１２の内層１２ｃを溶着すれば、両者の結合力が強化され、導線２０が強く引っ張られたような場合でも、導線引出部２２における導線２０の外層２１ｂと包装体１２の内層１２ｃの溶着部を保護し、両者間を密封状態に確保することが可能になる。
【００１８】
図４に上記積層型電気二重層キャパシタの電圧モニタ装置を示す。電圧モニタ装置は、終端のセル５ａ，５ｂの電圧増加を監視する電圧モニター回路３１と、該電圧モニター回路３１が終端のセル５ａ，５ｂの電圧増加を検出したとき終端のセルの電圧増加を抑制する電圧調整回路３５とで構成されている。
【００１９】
上記電圧モニター回路３１は、上記積層型電気二重層キャパシタ１の集電極板８ａ，８ｂの集電端子８ｃ，８ｄに接続された夫々、積層数：１となる抵抗比（Ｒ１＋Ｒ２）：Ｒ１をもつ任意の抵抗値を有する２個の分圧抵抗３３ａ，３３ｂと、上記包装体１２から引き出された一対の終端のセル５ａ，５ｂの引き出し導体２０ａ，２０ｂに接続された電圧検出用抵抗３２ａ，３２ｂと、上記分圧抵抗３３ａ，３３ｂの抵抗比１の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ１から得られるキャパシタのセルあたりの平均電圧をセル基準電圧Ｖｓとして上記電圧検出用抵抗３２ａ，３２ｂから得られる電圧Ｖｄと比較するコンパレータ３４ａ，３４ｂとにより構成されている。上記電圧検出用抵抗３２ａ，３２ｂは、例えば、終端のセル５ａ，５ｂの電圧が８％以上に増加すると、コンパレータ３４ａ，３４ｂが出力するように設定しておく。コンパレータ３４ａ，３４ｂにはコンパレータ出力を警報出力として出力するＯＲ回路３８が接続されている。
【００２０】
また、電圧調整回路３５は、集電端子８ｃと引き出し導体２０ａ間、及び引き出し導体２０ｂと集電端子８ｄ間（セル５ａ，５ｂの端子間）に接続された、キャパシタの漏れ抵抗に対して１／５に設定した抵抗値を持つ電圧調整用抵抗３６ａ、３６ｂと、コンパレータ３４ａ，３４ｂが出力したときＯＮされるスイッチ３７ａ，３７ｂとの直列回路で構成されている。
【００２１】
上記電圧モニタ装置は、終端のセル５ａ，５ｂの電圧が８％以上になると、コンパレータ３４ａ，３４ｂが出力してスイッチ３７ａ，３７ｂがＯＮし、電圧調整用抵抗３６ａ、３６ｂによりセル５ａ，５ｂの電圧の８％以上の電圧増加が抑制される。
【００２２】
なお、上記電圧モニタ装置に、上記電圧モニター回路３１と同様に構成された第二の電圧モニター回路を設け、第二の電圧モニター回路の電圧検出用抵抗を、例えば、終端のセルの電圧がセル平均電圧の１５％以上に増加した場合にコンパレータが出力するように設定しておくことで、上記電圧調整回路３５が作動しているにも拘らず、終端のセルの電圧が上がり続けてセル平均電圧より１５％以上高くなったときに警報出力させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の積層型電気二重層キャッパシタの断面図。
【図２】導線引出部の断面図。
【図３】導体の断面図。
【図４】積層型電気二重層キャパシタの電圧モニタ装置の回路図。
【図５】導線引出部の他の実施例の断面図。
【図６】従来例の積層型電気二重層キャッパシタの断面図。
【図７】従来例の積層型電気二重層キャッパシタの分担電圧特性図。
【図８】従来例の導線引出部の断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１…積層型電気二重層キャッパシタ
２，３…活性炭電極
４…セパレータ
５…セル
６…中間電極基材
７…セル間パッキン
８ａ，８ｂ…第１，第２の集電極板
８ｃ…集電端子
９ａ，９ｂ…第１，第２のエンドプレート
１０…締付ボルト
１１…セル積層体
１２…ラミネートフィルムの包装体
１２ａ…アルミ箔
１２ｂ…外層
１２ｃ…内層
２０…導線
２１ａ…内層
２１ｂ…外層（保護層）
２２…導体引出部
２３…電圧検出用抵抗
３１…電圧モニタ回路
３２…電圧検出用抵抗
３３…分圧抵抗
３４…コンパレータ（電圧比較回路）
３５…電圧調整回路
３６…電圧調整抵抗
３７…スイッチ
３８…警報出力部（ＯＲ回路）
【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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【図８】
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