(57)【要約】【課題】静電容量や内部抵抗のばらつきを小さくし、電気回路を用いることなく単位キャパシタの直列接続が可能で、工業的に廉価な高耐電圧キャパシタを提供する。【解決手段】単位キャパシタを複数個並列接続してキャパシタブロックとし、このキャパシタブロックを複数個直列接続する。前記単位キャパシタを電気二重層キャパシタとする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位キャパシタを複数個並列接続してキャパシタブロックとし、該キャパシタブロックを複数個直列接続したことを特徴とする高耐電圧キャパシタ。
【請求項２】
前記単位キャパシタが電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項１記載の高耐電圧キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャパシタを直列接続した高耐電圧キャパシタに関し、特に耐電圧の低い電気二重層キャパシタを高い電圧に適用した高耐電圧キャパシタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層キャパシタは、固体と液体の相異なる２相が接触することで、その界面に正負の電荷がきわめて短い距離に相対して帯電する界面導電現象を利用したキャパシタである。図２に、電気二重層キャパシタの基本素子の断面図を示す。図２に示すように、電気二重層キャパシタの基本素子は、電極１２として、粉末活性炭を用い、この電極間に多孔性フィルムからなるセパレータ１３を挟むようにし、＋−電極間のショートを防止し、更に、この両電極の背面に導電性の集電体１１を配置し、電圧が印加できる構造となっている。また、粉末活性炭には電解液として希硫酸を含浸させ、セパレータ１３を希硫酸中のイオンが自由に行き来できる構造としており、この希硫酸の封口と導電性集電体の絶縁のため封止用ゴム１４を電極の側面に配置している。
【０００３】
一般に、電気二重層キャパシタは、図２に示したキャパシタ基本素子１を図１に示すように、直列に必要枚数積層し、キャパシタ基本素子１間、粉末活性炭の相互間や粉末活性炭と導電性集電体間の電気的接続を安定化させるために一定の圧力を加えて外装することにより構成されている。
【０００４】
電気二重層キャパシタの耐電圧は電解液が電気分解する電圧で決まり、電解液が希硫酸の場合、溶媒である水の電気分解電圧である１．０Ｖ程度となる。電気二重層キャパシタの耐電圧を数〜十数Ｖにまで高めるため、図１に示すように、耐電圧１．０Ｖ程度の基本素子を直列に積層している。即ち、キャパシタ基本素子１を直列に積層し、絶縁材３を介して円状電極板２ａ、２ｂとともに、円筒筐体４に収納し、開口部口縁４ａをかしめて形成している。しかし、外装部品の構造的限界から耐電圧の限界は十数Ｖである。
【０００５】
従って、数百Ｖといった電圧に対応するには、電気二重層キャパシタを直列接続することになるが、直列接続した各電気二重層キャパシタの静電容量や内部抵抗のばらつきに起因して、各電気二重層キャパシタに均等に電圧が配分されない。これを解決するには、特許文献１記載のような電気回路を用いることを提案されているが、直列接続する電気二重層キャパシタの数だけ電気回路が必要となって非常に煩わしく、工業的にも高価なものとなっていた。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３３０９２５９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題を解決し、静電容量や内部抵抗のばらつきを小さくし、電気回路を用いることなく単位キャパシタの直列接続が可能で、工業的に廉価な高耐電圧キャパシタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単位キャパシタを複数個並列接続してキャパシタブロックとし、該キャパシタブロックを複数個直列接続したことを特徴とする高耐電圧キャパシタである。
【０００９】
また、本発明は、前記単位キャパシタが電気二重層キャパシタであることを特徴とする上記の高耐電圧キャパシタである。
【００１０】
即ち、直列接続する各電気二重層キャパシタの静電容量や内部抵抗のばらつきを小さく抑えることを目的に、必要とする静電容量より小さな単位電気二重層キャパシタを複数個並列接続したキャパシタブロックを作製した後に、このキャパシタブロックを直列接続して所望の耐電圧を得る。静電容量の小さな単位電気二重層キャパシタを複数個並列接続したキャパシタブロックはブロックとしての静電容量や内部抵抗が単位電気二重層キャパシタの総和となって、結果としては単位電気二重層キャパシタの静電容量や内部抵抗のばらつきを吸収することになり、キャパシタブロック間の静電容量や内部抵抗ばらつきを非常に小さなものとすることが可能となる。
【００１１】
直列接続するキャパシタに電圧が均等に印加されるように、このキャパシタに並列に電子回路を接続することなく高耐電圧のキャパシタブロックを得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１３】
まず、単位キャパシタとなる２５Ｖ／１Ｆタイプのキャパシタを４０個作製した。表１に、各単位キャパシタの静電容量と等価直列抵抗を示す。なお、単位キャパシタの構造は従来の技術の項で説明した従来例と同様であるので省略する。
【００１４】
【表１】
2004303848.tif 000002
【００１５】
次に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．３０およびＮｏ．３１〜Ｎｏ．４０の各単位キャパシタを並列接続してキャパシタブロックを作製した。その合成された静電容量と等価直列抵抗を表２に示す。
【００１６】
【表２】
2004303848.tif 000003
【００１７】
さらに、表２の４個のキャパシタブロックを直列接続してキャパシタ全体に定電圧電源により直流１００Ｖを印加した。直列接続したキャパシタ全体の電圧が１００Ｖに到達したときの各キャパシタブロックの分担している電圧を表３に示す。
【００１８】
【表３】
2004303848.tif 000004
【００１９】
比較例として、表１のＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３およびＮｏ．４の４個のキャパシタを直列接続してキャパシタ全体に定電圧電源により直流１００Ｖを印加した。直列接続したキャパシタ全体の電圧が１００Ｖに到達したときの各キャパシタの分担している電圧を表４に示す。
【００２０】
【表４】
2004303848.tif 000005
【００２１】
表３と表４の比較で明らかなように、キャパシタの並列接続により静電容量や内部抵抗が並列接続する単位電気二重層キャパシタの総和となって、結果として単位電気二重層キャパシタの静電容量や内部抵抗のばらつきを吸収し、キャパシタブロック間の静電容量や内部抵抗のばらつきが非常に小さなものとなり、直列接続したキャパシタの分担電圧を均等化している。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、静電容量や内部抵抗のばらつきを小さくし、電気回路を用いることなく単位キャパシタの直列接続が可能で、工業的に廉価な高耐電圧キャパシタを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気二重層キャパシタの断面図。
【図２】電気二重層キャパシタの基本素子の断面図。
【符号の説明】
１    キャパシタ基本素子
２ａ，２ｂ    円状電極板
３    絶縁材
４    円筒筐体
４ａ    （円筒筐体の）開口部口縁
１１    集電体
１２    電極
１３    セパレータ
１４    封止用ゴム
【図１】
2004303848.tif 000006
【図２】
2004303848.tif 000007