(57)【要約】【課題】瞬時電圧低下補償装置などの短時間放電用途に適用する際に、該装置の小型化及び低コスト化を可能とする瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】電気二重層キャパシタ１の加温を行うヒータ２２と、電気二重層キャパシタ１の温度を検出する温度センサ２４と、温度センサ２４が検出した温度に基づいてヒータ２２による加温の加減を制御し、電気二重層キャパシタ１の温度を所望の値に維持する温度調節器２３とを備えた温度調節回路２により、電気二重層キャパシタ１の温度を一定範囲に維持する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短時間放電用途に適用される電気二重層キャパシタであって、温度を一定範囲に維持する温度制御手段を設けたことを特徴とする瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記温度制御手段が、外部交流電源により電力を供給されて、前記電気二重層キャパシタの加温又は冷却を行う加温部材と、前記電気二重層キャパシタの温度を検出する温度検出部材と、前記温度検出部材が検出した温度に基づいて前記加温部材による加温又は冷却の加減を制御し、前記電気二重層キャパシタの温度を所望の値に維持する温度制御部材とを備えたことを特徴とする請求項１記載の瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記温度制御手段が、前記電気二重層キャパシタが備えた直流電源により電力を供給されて、前記電気二重層キャパシタの加温又は冷却を行う加温部材と、前記電気二重層キャパシタの温度を検出する温度検出部材と、前記温度検出部材が検出した温度に基づいて前記加温部材による加温又は冷却の加減を制御し、前記電気二重層キャパシタの温度を所望の値に維持する温度制御部材とを備えたことを特徴とする請求項１記載の瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瞬時電圧低下補償装置などの短時間放電用途に適用する瞬時電圧低下対策用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（ＥＤＬＣ）は、活性炭と電解液との界面に形成される電気二重層に蓄積される電気エネルギーを利用するもので、ファラッドオーダの電気容量を瞬時に充放電できる大容量コンデンサである。用途としては、メモリバックアップ用の小容量品から、電気自動車のパワーアシスト用としての中容量品、そして電力貯蔵用蓄電池代替としての大容量品まで幅広く検討されている。
【０００３】
このような電気二重層キャパシタの単位キャパシタの耐電圧は、その構成要素である電解液、すなわち電解質及び溶媒等の電気分解電圧で決まり、例えば、水溶液系電解液の場合約１．２Ｖ、有機系電解液の場合２〜３Ｖである。なお、電気二重層キャパシタは、溶媒分解電圧以上の電圧を印加すると破壊されるため、高電圧を要求される用途においては複数個の単位キャパシタを直列接続して用いる。
【０００４】
電気二重層キャパシタの構造としては、電極とセパレータを渦巻状に巻き円筒形ケースに収納する捲回型のほかに、電極及びセパレータが平板状に形成される平板型がある。平板型は電極とセパレータを交互に積層するバイポーラ構造をとることができ、高電圧用途に適する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、瞬時電圧低下補償装置とよばれる、０．１秒〜１秒の短時間の電力貯蔵媒体としては、アルミ電解コンデンサが使用されてきた。ところがアルミ電解コンデンサは電気二重層キャパシタと比較すると静電容量が大変小さいため、１秒〜１０秒の電圧補償装置に適用する場合、並列接続数が多数となり、装置が大型化するという欠点があった。
【０００７】
一方、電気二重層キャパシタを瞬時電圧低下補償装置に適用する場合は、電気二重層キャパシタの内部抵抗が大きいことにより、短時間高出力放電の場合、電圧ドロップにより使用できる電圧範囲が限られ、それを補うために並列接続数を増やさざるを得ないという欠点があった。
【０００８】
とくに、冬場など、電気二重層キャパシタ設置箇所の気温が低くなる場合、電気二重層キャパシタの温度が低下すると、電気二重層キャパシタの温度に反比例して内部抵抗が上がることで、更に電圧ドロップが大きくなるという問題があった。それを解決するために、使用温度範囲の最下点（例えば屋内設置の場合は１０℃）であっても、単位時間当たりの出力が所望の値を満たすような仕様に設計していたため、電気二重層キャパシタの並列接続数が多数になり、装置が大型化すると同時に、高コスト化していた。
【０００９】
このようなことから本発明は、瞬時電圧低下補償装置などの短時間放電用途に適用する際に、該装置の小型化及び低コスト化を可能とする瞬時電圧低下対策用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】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明の請求項１に係る瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタは、短時間放電用途に適用される電気二重層キャパシタであって、温度を一定範囲に維持する温度制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に係る瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタは、請求項１記載の瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタにおいて、前記温度制御手段が、外部交流電源により電力を供給されて、前記電気二重層キャパシタの加温又は冷却を行う加温部材と、前記電気二重層キャパシタの温度を検出する温度検出部材と、前記温度検出部材が検出した温度に基づいて前記加温部材による加温又は冷却の加減を制御し、前記電気二重層キャパシタの温度を所望の値に維持する温度制御部材とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタは、請求項１記載の瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタにおいて、前記温度制御手段が、前記電気二重層キャパシタが備えた直流電源により電力を供給されて、前記電気二重層キャパシタの加温又は冷却を行う加温部材と、前記電気二重層キャパシタの温度を検出する温度検出部材と、前記温度検出部材が検出した温度に基づいて前記加温部材による加温又は冷却の加減を制御し、前記電気二重層キャパシタの温度を所望の値に維持する温度制御部材とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
瞬時電圧低下補償装置などの短時間放電用途に電気二重層キャパシタを適用する場合、上述した本発明に係る瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタによれば、内部抵抗を抑制して電圧ドロップを小さくすることで、必要とする電気二重層キャパシタの数を低減することができるため、瞬時電圧低下補償装置の小型化が可能となり、コストが安くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの実施の形態は、瞬時電圧低下補償装置などの短時間放電用途に適用される瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの温度を一定範囲、例えば２０〜４０℃の範囲内に制御するものである。例えば、冬場など電気二重層キャパシタの温度が低い場合には、温度制御手段として、電気二重層キャパシタを加温する加温部材としてのヒータと、電気二重層キャパシタの温度を検出する温度検出部材としての温度センサと、温度センサが検出した電気二重層キャパシタの温度に応じてヒータによる加温の加減を制御し、電気二重層キャパシタを所望の温度に維持する温度制御部材としての温度調節器とを設けて、瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの温度を２０〜４０℃に維持する。
【００１５】
本発明の実施の形態によれば、上述した構成により、瞬時電圧低下補償装置などの短時間放電用途に適用される瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの温度を２０〜４０℃の範囲内に制御することにより、電気二重層キャパシタの内部抵抗を抑制し、電圧ドロップを低減できるため、使用する瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの台数を減らすことが可能となり、装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
【実施例１】
【００１６】
以下、図１に基づいて本発明の第一の実施例に係る瞬時電圧低下補償装置用電気二重層キャパシタの例を詳細に説明する。本実施例は、例えば、瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ１の温度を、温度制御手段としての温度調節回路２によって２５℃±１℃に制御するものである。なお、本実施例は、瞬時電圧低下補償装置が低温の環境下にある場合の例を示すものとする。
【００１７】
図１に示すように、ケース３内に設置され、並列に接続された複数の電気二重層キャパシタ１に、温度調節回路２が設けられている。温度調節回路２は、外部交流電源２１から電力を供給される加温部材としてのヒータ２２と、温度制御部材としての温度調節器２３と、温度調節器２３に接続された温度検出部材としての温度センサ２４と、温度センサ２４が検出した電気二重層キャパシタ１の温度に応じてＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチ２５とから構成されている。スイッチ２５はヒータ２２に接続されている。
【００１８】
すなわち、温度調節回路２は、温度調節器２３が、温度センサ２４により検出した電気二重層キャパシタ１の温度に基づいてスイッチ２５のＯＮ／ＯＦＦを調整することにより、ヒータ２２の起動・停止等を制御して加温量を加減し、盤内、すなわち電気二重層キャパシタ１を所望の温度に維持することを可能としている。なお、ケース３は断熱材等により形成され、電気二重層キャパシタ１はケース３によって保温されているものとする。
【００１９】
上述した本実施例に係る瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ１によれば、温度調節回路２によって温度を２５℃±１℃に保たれることにより内部抵抗が抑制されるため、複数の電気二重層キャパシタを積層して構成される１６０Ｖ−４．８Ｆのユニットを使用した場合、ユニットの使用台数を２０台に抑えることができた。このことにより瞬時電圧低下補償装置は、温度調節回路２を含めても、後述する比較例１と比べて装置の大きさは約１０％縮小でき、コストが約２０％抑制され、装置が小型化及び低コスト化された。
【実施例２】
【００２０】
以下、図２に基づいて本発明の第二の実施例に係る瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの例を詳細に説明する。本実施例は、上述した実施例１と同様に、例えば、瞬時電圧低下補償装置に適用する瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ１の温度を、温度調節手段としての温度調節回路１０２によって２５℃±１℃に制御するものであり、実施例１とは温度調節回路の構成が異なるものである。
【００２１】
図２に示すように、ケース３内に設置され、電気二重層キャパシタ１に温度調節回路１０２が設けられている。本実施例に用いる温度調節回路１０２は、電気二重層キャパシタ１が有する１００Ｖの直流電源から電力を供給される加温部材としてのヒータ２２と、温度制御部材としての温度調節器２３と、温度調節器２３に接続された温度検出部材としての温度センサ２４と、スイッチ２５とから構成されている。スイッチ２５はヒータ２２に接続されている。
【００２２】
温度調節回路１０２は、温度調節器２３が、温度センサ２４により検出した電気二重層キャパシタ１の温度に応じてスイッチ２５のＯＮ／ＯＦＦを調整することにより、ヒータ２２の起動・停止等を制御し、盤内、すなわち電気二重層キャパシタ１を所望の温度に維持することを可能としている。なお、ケース３は、断熱材等により形成されているものとし、ケース３によって電気二重層キャパシタ１は保温されているものとする。また、上述した本実施例は、瞬時電圧低下補償装置が低温の環境下にある場合の例を示したものである。
【００２３】
上述した本実施例に係る瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ１によれば、温度調節回路１０２によって温度を２５℃±１℃に保たれた結果、内部抵抗が抑制される。１６０Ｖ−４．８Ｆのユニットを使用した場合、使用台数を２０台に抑えることができた。このことにより、瞬時電圧低下補償装置は温度調節回路１０２を含めても、後述する比較例１と比べて装置の大きさは約１０％縮小でき、コストが約２０％抑制され、装置が小型化及び低コスト化された。
【００２４】
以下に、上述した実施例１及び実施例２に対する比較例を示す。
【００２５】
［比較例１］
例えば、定格出力１００ｋＶＡ−２秒補償の瞬時電圧低下補償装置等に適用する、複数の電気二重層キャパシタを積層した１６０Ｖ−４．８Ｆのユニットを、使用温度範囲１０℃以上で使用した場合、ユニットの使用台数は２８台であった。
【００２６】
［比較例２］
瞬時電圧低下補償装置等に適用する瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの温度を、図１に示し、上述した実施例１と同様の温度調節回路２を用いて５０℃±１℃に制御した。具体的には、温度調節回路２を、外部交流電源２１に接続されたヒータ２２と、温度調節器２３とから構成し、温度調節器２３が、温度センサ２４により検出した電気二重層キャパシタ１の温度に基づいてスイッチ２５のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、ヒータ２２の起動・停止等を調整し、電気二重層キャパシタ１を所望の温度に維持する構成とした。以下、図１に示し上述した部材と同一の部材には同一符号を用いて説明は省略する。
【００２７】
上述した構成とし、温度調節回路２により電気二重層キャパシタ１の温度を５０℃±１℃に制御すると、電気二重層キャパシタ１を高温で使用することとなるため、電気二重層キャパシタ１の特性変化が大きくなる。このため、上述した比較例１と同様の期間、装置の寿命を維持するためには、初期の段階でより多くのユニットを搭載する必要が生じ、具体的には、１６０Ｖ−４．８Ｆのユニットが２４台必要となった。これにより、上述した実施例１、実施例２と比較するとコストが約２０％増大した。
【００２８】
以上に示したように、瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの温度を一定の範囲内、例えば２０〜４０℃に制御すれば、電気二重層キャパシタの内部抵抗を抑制し、電圧ドロップを低減することが可能であり、使用する瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタの台数の削減、装置の小型化及び低コスト化が可能となることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、瞬時電圧低下補償装置などの短時間放電用途に適用する瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１による瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ及び温度調節回路を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例２による瞬時電圧低下対策用電気二重層キャパシタ及び温度調節回路を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電気二重層キャパシタ
２，１０２  温度調節回路
２１  外部交流電源
２２  ヒータ
２３  温度調節器
２４  温度センサ
【図１】
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【図２】
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