(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタセルが複数積層されて構成されるキャパシタユニットを備える電気二重層キャパシタ蓄電装置において、
前記キャパシタユニットに積層方向の圧縮力を印加する圧縮手段と、
前記キャパシタユニットの積層方向に印加された圧縮力を検出する圧縮力検出手段と、
前記圧縮手段に印加する圧縮力を調節する圧縮力調節手段と、
を備え、
前記圧縮力検出手段が検出した圧縮力に応じて、前記圧縮力調節手段で前記圧縮手段の圧縮力を、前記キャパシタセルが膨張した場合には前記圧縮手段の圧縮力を減少させ、前記キャパシタセルが収縮した場合には前記圧縮手段の圧縮力を増加させるように調節し、前記キャパシタセルの膨縮によって総厚が増減する前記キャパシタユニットに印加される圧縮力を一定に保つことを特徴とする電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項２】
前記圧縮手段は、前記キャパシタユニットと直列に設けられる流体圧力による圧縮力を印加することを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項３】
前記圧縮手段は、空気ばねであることを特徴とする請求項２に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項４】
前記圧縮手段は、空圧シリンダであることを特徴とする請求項２に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項５】
前記圧縮力調節手段は、前記圧縮手段の圧縮圧力をパイロット圧として切り換えられ、前記圧縮手段への供給圧力を調節するパイロット制御バルブであることを特徴とする請求項２から４のいずれか一に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項６】
前記圧縮手段の圧縮力を測定する圧縮力測定手段と、
前記圧縮手段の圧縮方向の長さを測定する長さ測定手段と、
前記圧力測定手段及び前記長さ測定手段の出力に応じて前記圧縮力調節手段を切り換えるコントローラと、
を更に備え、
前記圧縮力測定手段及び前記長さ測定手段の測定値に基づいて、前記コントローラが前記圧縮力調節手段を制御することを特徴とする請求項２から４のいずれか一に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記長さ測定手段の測定値に基づいて前記圧縮手段の目標内圧を定め、圧縮力測定手段が測定する内部圧力が目標内圧となるように前記圧縮力調節手段を制御して内部圧力を調節することを特徴とする請求項６に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項８】
前記圧縮力調節手段は、前記コントローラによって切り換えられ前記圧縮手段への供給圧力を調節する電磁バルブであることを特徴とする請求項６又は７に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項９】
前記圧縮手段と並列に設けられ、前記キャパシタユニットの性能を保つために必要な最低限の圧縮力を印加する補助圧縮手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【請求項１０】
前記補助圧縮手段は、機械ばねであることを特徴とする請求項９に記載の電気二重層キャパシタ蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気を蓄えるキャパシタセルが直列に積層されて構成されたキャパシタユニットの性能を保つために、キャパシタユニットに圧縮力を付与する加圧機構を備える電気二重層キャパシタ蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、キャパシタを用いた蓄電装置が使用されている。キャパシタを用いた蓄電装置は、積層された多数のキャパシタセルに適切な圧縮力を付与することで本来の性能が得られることが知られており、例えば金属ばねやガスばねをキャパシタユニットと直列に配置し、ネジ等を使って予め所定の圧縮荷重を印加している。
【０００３】
図１２は特許文献１に記載された従来技術例の構成図である。特許文献１には、空気ばねとしての可塑性押圧袋をキャパシタと直列に配置し、該押圧袋内に空気を圧送し、キャパシタを押圧する加圧機構を備える蓄電装置が開示されている。
【特許文献１】特開平３−２０３３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような構成ではキャパシタの作動状況や環境の変化に伴いキャパシタユニットの総厚（圧縮方向の厚さ）が変化した場合、圧縮力を一定に保つことができなかった。具体的にはキャパシタの充放電作動に伴いキャパシタユニットが厚くなった場合には空気ばねの圧縮力が増加し、逆にキャパシタユニットが薄くなった場合には空気ばねの圧縮力が減少し、適切な圧縮力が得られずに本来の充放電性能を十分に発揮することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明ではキャパシタユニットの総厚が変化した場合でも圧縮力を一定に保つことができ、キャパシタが本来の充放電性能を発揮できる電気二重層キャパシタ蓄電装置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】
【０００６】
本発明は、キャパシタセルが複数積層されて構成されるキャパシタユニットを備える電気二重層キャパシタ蓄電装置において、前記キャパシタユニットに積層方向の圧縮力を印加する圧縮手段と、前記キャパシタユニットの積層方向に印加された圧縮力を検出する圧縮力検出手段と、前記圧縮手段に印加する圧縮力を調節する圧縮力調節手段と、を備え、前記圧縮力検出手段が検出した圧縮力に応じて、前記圧縮力調節手段で前記圧縮手段の圧縮力を、前記キャパシタセルが膨張した場合には前記圧縮手段の圧縮力を減少させ、前記キャパシタセルが収縮した場合には前記圧縮手段の圧縮力を増加させるように調節し、前記キャパシタセルの膨縮によって総厚が増減する前記キャパシタユニットに印加される圧縮力を一定に保つことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、キャパシタの作動状況や環境の変化に伴ってキャパシタユニットの厚さが変化した場合でも、キャパシタユニットの圧縮力を一定に制御することで、キャパシタが本来の充放電性能を発揮させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置１００について説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る構成図、図２は本発明の狙いとする特性を表したグラフ図、図３は本発明の第１の実施形態に係る加圧特性を表したグラフ図である。
【０００９】
電気二重層キャパシタ蓄電装置１００は、電気を蓄える複数のキャパシタセル１１ａから構成されるキャパシタユニット１１と、キャパシタユニット１１に圧縮力を印加する圧縮手段としての空気ばね２１と、キャパシタユニット１１に印加する圧縮力を調節する圧縮力調節手段としての給排バルブ３１とを備える。
【００１０】
キャパシタユニット１１と空気ばね２１とは、両端がケース１２の内壁に接するように直列にケース１２内に配置され、キャパシタユニット１１の総厚と空気ばね２１のストローク方向（伸縮方向）の長さとの和は常に一定である。
【００１１】
キャパシタユニット１１は、複数のキャパシタセル１１ａを直列に積層して構成される。  キャパシタセル１１ａは、電気二重層キャパシタと呼ばれるもので、電極と電解液との間に電気を蓄えることができる。一般に、キャパシタセル１１ａは適切な圧縮力をかけて使用した場合に本来の充放電性能を発揮することが知られており、その適切な圧縮力は図２に示した通り一定の範囲を持つ領域で表される。適切な範囲よりも圧力が上がり過ぎると電極としてのカーボンに過負荷がかかる場合があり、逆に圧力が下がり過ぎると内部抵抗が大きくなるためである。
【００１２】
空気ばね２１は、積層されたキャパシタセル１１ａと直列に設けられ、圧縮流体供給装置としての圧縮空気源４１から供給される圧縮空気によって内部圧力が変化させられ、その内部圧力によってキャパシタユニット１１を圧縮する。
【００１３】
圧縮空気を供給する圧縮空気源４１は、空気を圧縮するエアコンプレッサ４１ａと、エアコンプレッサ４１ａで圧縮された空気を溜めておく空気タンク４１ｂとを備える。
【００１４】
給排経路３６は給排バルブ３１と空気ばね２１とを接続し、供給経路３７は圧縮空気を供給する圧縮空気源４１と給排バルブ３１とを接続する。
【００１５】
給排バルブ３１は圧縮空気源４１と空気ばね２１との間に設けられ、圧縮空気の供給及び排出を行う３ポート３位置の切換バルブである。
【００１６】
給排バルブ３１は、供給位置と、中立位置と、排出位置とを備え、中立位置ではすべてのポートが閉じられる、いわゆるクローズドセンター式のバルブである。本実施形態では、給排バルブ３１はパイロット制御バルブであって、供給位置側に付勢するばね３１ａを備え、中立位置から供給位置側へはばね３１ａの復元力によって切り換えられる。排出位置側へは空気ばね２１に接続されたパイロットライン３３からのパイロット圧によって駆動され、パイロット圧がばね３１ａの復元力よりも大きくなると排出位置側へ切り換えられる。
【００１７】
給排バルブ３１の３つのポートのうち２つのポートには給排経路３６と供給経路３７とが接続される。残りの１つのポートには排気口３１ｂが設けられ、給排バルブ３１が排出位置に切り換えられたときに給排経路３６内の圧縮空気の一部を大気開放し、空気ばね２１の内部圧力を下げる。また、給排バルブ３１が供給位置に切り換えられると給排経路３６に圧縮空気が送られ、空気ばね２１の内部圧力を上げる。
【００１８】
パイロットライン３３には圧力測定手段としての圧力計３２を備える。圧力計３２は着脱式であり、組立後に図示しないねじ等の調整機構によって圧縮力及び給排バルブ３１を調整する際に使用される。
【００１９】
以下に、電気二重層キャパシタ蓄電装置１００の動作について説明する。
【００２０】
電気二重層キャパシタ蓄電装置１００の作動状態や環境の変化等によってキャパシタセル１１ａが膨張すると、キャパシタユニット１１の総厚が増加する。
【００２１】
キャパシタユニット１１の総厚増加によって空気ばね２１が圧縮されると、空気ばね２１に接続されたパイロットライン３３の圧力も上昇し、パイロット圧がばね３１ａの復元力よりも大きくなると給排バルブ３１は中立位置から排出位置へと切り換えられる。
【００２２】
給排バルブ３１が排出位置へと切り換えられると給排経路３６と排気口３１ｂとが接続され、空気ばね２１内部の空気の一部は大気開放され、その結果空気ばね２１の圧力は下降して圧縮力が減少する。空気ばね２１の内部圧力がある程度減少するとパイロットライン３３の圧力も小さくなり、パイロット圧とばね３１ａの復元力とが均衡すると給排バルブ３１は排出位置から中立位置へと切り換えられる。
【００２３】
逆に、電気二重層キャパシタ蓄電装置１００の作動状態や環境の変化等によってキャパシタセル１１ａが収縮すると、キャパシタユニット１１の総厚は減少する。それによって空気ばね２１の内部圧力は低下し、パイロットライン３３の圧力も低下する。したがってパイロット圧よりもばね３１ａの復元力が大きくなり、給排バルブ３１は中立位置から供給位置へと切り換えられる。
【００２４】
給排バルブ３１が供給位置へと切り換えられると給排経路３６と供給経路３７とが接続され、空気ばね２１内部へと圧縮空気が供給され、その結果空気ばね２１の圧力は上昇して圧縮力が増加する。空気ばね２１の内部圧力がある程度増加するとパイロットライン３３の圧力も大きくなり、パイロット圧とばね３１ａの復元力とが均衡すると給排バルブ３１は供給位置から中立位置へと切り換えられる。
【００２５】
以上の一連の動作により、図３に示す通り、圧力調整時には応答遅れ等により完全に一定とはならないが、キャパシタユニット１１に印加される圧縮力はほぼ一定に保たれる。よってキャパシタユニット１１は常に図２に示す適切な圧縮力の範囲に保たれ、キャパシタセル１１ａの状態や環境に関わらず、電気二重層キャパシタ蓄電装置１００は本来の充放電性能を発揮することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置２００について説明する。図４は本発明の第２の実施形態に係る構成図であり、図５は本発明の第２の実施形態に係る加圧特性を表したグラフ図である。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００２７】
この第２実施形態では、補助ばねとしての機械ばね２２を空気ばね２１と並列に設ける点で第１実施形態と相違する。
【００２８】
機械ばね２２は、積層されたキャパシタセル１１ａと直列に、かつ空気ばね２１と並列に設けられる。図５に示した通り、機械ばね２２にはキャパシタユニット１１の性能を維持するのに最低限必要なプリセット荷重を印加する。
【００２９】
以上の構成によれば、図５に示すようにキャパシタ圧縮力は機械ばね２２の復元力に空気ばね２１の圧縮力を加えた値であるため、機械ばね２２の有効長に応じて単調増加の傾向になるが、その変動の範囲は許容される圧縮力の範囲に収まっている。また、仮に空気ばね２１が故障した場合でも機械ばね２２が必要最小限の圧縮力を保つため、キャパシタユニット１１の作動は保障され、電気二重層キャパシタ蓄電装置２００は充放電性能を維持することができる。
【００３０】
（第３実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置３００について説明する。図６は本発明の第３の実施形態に係る構成図である。
【００３１】
この第３実施形態では、空気ばね２１の内部圧力を測定する圧力測定手段としての圧力センサ３３２、及び空気ばね２１のストローク方向長さを測定する長さ測定手段としてのストロークセンサ３３４で測定した値に基づき、コントローラ３５で電磁バルブ３３１の制御を行い空気ばね２１の圧縮力を一定に保つ点で第１及び第２実施形態と相違する。
【００３２】
コントローラ３５は、電気二重層キャパシタ蓄電装置３００の制御を行うものであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインタフェース（入出力インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどをＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって電気二重層キャパシタ蓄電装置３００の制御が実現される。
【００３３】
圧力センサ３３２は空気ばね２１に接続され、空気ばね２１の内部圧力を測定し、コントローラ３５へ測定したデータを入力する。
【００３４】
ストロークセンサ３３４は空気ばね２１と並列に配置され、空気ばね２１のストローク方向長さ、即ちキャパシタユニット１１の総厚の変化を測定し、コントローラ３５へ測定したデータを入力する。
【００３５】
電磁バルブ３３１は空気ばね２１の圧縮空気の供給及び排出を行い圧縮圧力を調整するもので、圧縮空気源４１と空気ばね２１との間に設けられる３ポート３位置の切換バルブである。電磁バルブ３３１は供給位置と、中立位置と、排出位置とを備え、中立位置ではすべてのポートが閉じられる、いわゆるクローズドセンター式のバルブである。供給位置側へは供給位置側へ付勢されたばね３３１ａによって切り換えられ、排出位置側へはコントローラ３５からの指令を受け、電磁バルブ３３１の電磁力によって切り換えられる。
【００３６】
以下では、図７から図９を参照してコントローラ３５によって制御される電気二重層キャパシタ蓄電装置３００の動作について説明する。
【００３７】
図７は本発明の第３の実施形態に係るブロック図である。コントローラ３５は、空気ばね２１の内部圧力を測定する空気ばね内圧測定手段３５１と、空気ばね２１のストローク方向長さを測定する空気ばねストローク測定手段３５２とによって測定した値を空気ばね内圧演算手段３５３に入力する。そして、演算した結果を空気ばね内圧制御手段３５４へ出力し、電磁バルブ３３１を切り換えて空気ばね２１の内部圧力を一定に保つ。具体的な制御内容については以下で説明する。
【００３８】
図８は本発明の第３の実施形態に係るコントローラ３５で実行される動作のフローチャート、図９は本発明の第３の実施形態に係る加圧特性を表したグラフ図である。
【００３９】
Ｓ３０１では、圧力センサ３３２によって測定された空気ばね２１の内部圧力“Ｐ”と、ストロークセンサ３３４によって測定された空気ばね２１のストローク方向長さを検出し、Ｓ３０２へと進む。
【００４０】
Ｓ３０２では、空気ばね２１のストローク方向長さが直近の数値と比してどのように変化したのかを判定する。空気ばね２１のストローク方向長さが減少、即ちキャパシタユニット１１の総厚が増加した場合にはＳ３０３へ、空気ばね２１のストローク方向長さが不変、即ちキャパシタユニット１１の総厚が変化していない場合にはＳ３１０へ、空気ばね２１のストローク方向長さが増加、即ちキャパシタユニット１１の総厚が減少した場合にはＳ３１５へとそれぞれ進む。ストロークセンサ３３４によってキャパシタユニット１１の総厚の変化を検知するのは、機械ばね２２の復元力によってキャパシタユニット１１への圧縮力が単調増加する分を補完し、圧縮力を常に一定に保つためである。
【００４１】
Ｓ３０３では、ストロークセンサ３３４によって測定した空気ばね２１のストローク方向長さが直近の測定値から減少した値に基づき、空気ばね２１のばね力の増加量を演算し、Ｓ３０４では、ばね力増加量を空気ばねの受圧面積で除して修正圧力“ΔＰ−”を演算し、Ｓ３０５では、圧力センサ３３２によって測定した空気ばね２１の実際の内部圧力“Ｐ”から修正圧力“ΔＰ−”を減じた目標空気ばね内圧“Ｐ−”を演算し、Ｓ３０６へと進む。つまり、ストロークセンサ３３４の変化量から算出した空気ばね２１の内部圧力と、圧力センサ３３２で測定した空気ばね２１の実際の内部圧力とを比較することで、修正圧力即ち機械ばね２２のストローク長さが変化したことによって変化した圧縮力等、空気ばね２１の内部圧力の変化以外の要因によって変化した圧縮力“ΔＰ−”が算出される。そこで、空気ばね２１の実際の内部圧力“Ｐ”から修正圧力“ΔＰ−”を減じることで、キャパシタユニット１１に印加する圧縮力を常に一定に保つための空気ばね２１の内部圧力の目標空気ばね内圧“Ｐ−”を定めている。
【００４２】
Ｓ３０６では、空気ばね２１の内部圧力“Ｐ”と目標空気ばね内圧“Ｐ−”を比較し、“Ｐ”＞“Ｐ−”ならばＳ３０７へと進み、給排バルブ３１を排出位置に切り換え、その後再びＳ３０６へと進む。“Ｐ”＝“Ｐ−”ならばＳ３０８へと進み、給排バルブ３１を中立位置へと切り換え、その後処理を終わる。“Ｐ”＜“Ｐ−”ならばＳ３０９へと進み、給排バルブ３１を供給位置へと切り換え、その後再びＳ３０６へと進む。つまり、空気ばね２１の内部圧力“Ｐ”が目標空気ばね内圧“Ｐ−”になるまで電磁バルブ３３１を排出位置に切り換え、空気ばね２１の内部圧力を下げるように調節を続け、目標空気ばね内圧“Ｐ−”になると処理を終える。よって、空気ばね２１の内部圧力は一定に保たれる。
【００４３】
Ｓ３１０はストロークセンサ３３４の測定値に変化がなかった場合であり、空気ばね２１の目標空気ばね内圧として予め設定したイニシャル値“Ｐ０”を保持するためにＳ３１１へと進む。
【００４４】
Ｓ３１１ではＳ３０６と同様に、空気ばね２１の内部圧力“Ｐ”と目標空気ばね内圧“Ｐ０”を比較し、“Ｐ”＞“Ｐ０”ならばＳ３１２へと進み、給排バルブ３１を排出位置に切り換え、その後再びＳ３１１へと進む。“Ｐ”＝“Ｐ０”ならばＳ３１３へと進み、給排バルブ３１を中立位置へと切り換え、その後処理を終わる。“Ｐ”＜“Ｐ０”ならばＳ３１４へと進み、給排バルブ３１を供給位置へと切り換え、その後再びＳ３１１へと進む。
【００４５】
Ｓ３１５では、ストロークセンサ３３４によって測定した空気ばね２１のストローク方向長さが直近の測定値から増加した値に基づき、空気ばね２１のばね力の減少量を演算し、Ｓ３１６では、ばね力増加量を空気ばねの受圧面積で除して修正圧力“ΔＰ＋”を演算し、Ｓ３１７では、空気ばね２１の内部圧力“Ｐ”に修正圧力“ΔＰ＋”を加えた目標空気ばね内圧“Ｐ＋”を演算し、Ｓ３１８へと進む。つまりＳ３０３からＳ３０５のステップと同様に、ストロークセンサ３３４の変化量から算出した空気ばね２１の内部圧力と、圧力センサ３３２で測定した空気ばね２１の実際の内部圧力とを比較することで、修正圧力“ΔＰ＋”即ち機械ばね２２のストローク長さが変化したことによって変化した圧縮力等、空気ばね２１の内部圧力の変化以外の要因によって変化した圧縮力“ΔＰ＋”が算出される。そこで、空気ばね２１の実際の内部圧力“Ｐ”に修正圧力“ΔＰ＋”を加えることで、キャパシタユニット１１に印加する圧縮力を常に一定に保つための空気ばね２１の内部圧力の目標空気ばね内圧“Ｐ＋”を定めている。
【００４６】
Ｓ３１８ではＳ３０６と同様に、空気ばね２１の内部圧力“Ｐ”と目標空気ばね内圧“Ｐ＋”を比較し、“Ｐ”＞“Ｐ＋”ならばＳ３１９へと進み、給排バルブ３１を排出位置に切り換え、その後再びＳ３１８へと進む。“Ｐ”＝“Ｐ＋”ならばＳ３２０へと進み、給排バルブ３１を中立位置へと切り換え、その後処理を終わる。“Ｐ”＜“Ｐ＋”ならばＳ３２１へと進み、給排バルブ３１を供給位置へと切り換え、その後再びＳ３１８へと進む。
【００４７】
以上のように制御することによって、図９に示した通りキャパシタユニット１１に印加される圧縮力はほぼ一定に保たれる。第２実施形態と同様に機械ばね２２を併設した場合であっても、空気ばね２１のストローク方向長さ及び空気ばね２１の内部圧力の両面から制御を行うため、機械ばね２２における圧縮力の単調増加分を空気ばね２１の内部圧力の調節で打ち消すことができ、圧縮力はほぼ一定の値を保つこととなる。したがって、電気二重層キャパシタ蓄電装置３００は本来の性能を発揮することができる。
【００４８】
（第４実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第４の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置４００について説明する。図１０は本発明の第４の実施形態に係る構成図である。
【００４９】
この第４実施形態では、真空ポンプ４２を用いた空圧回路に設けられた給排バルブ４３１によって、バキュームを制御して流体圧力ばねとしての空圧シリンダ４２１を動作させる点で第１から第３実施形態と相違する。
【００５０】
真空ポンプ４２と給排バルブ４３１とは、真空経路４３７によって接続される。
【００５１】
給排バルブ４３１は、真空ポンプ４２と空圧シリンダ４２１との間に設けられるパイロット作動型の３ポート３位置の切換バルブである。給排バルブ４３１は開放位置と、中立位置と、真空位置とを備え、中立位置ではすべてのポートが閉じられる、いわゆるクローズドセンター式のバルブである。開放位置側へは開放位置側へ付勢されたばね４３１ａによって切り換えられ、真空位置側へは空圧シリンダ４２１に接続されたパイロットライン４３３によってパイロット駆動され切り換えられる。給排バルブ４３１の３つのポートのうち一のポートには、空圧シリンダ４２１内に大気を取り込むための吸気口４３１ｂが設けられる。
【００５２】
空圧シリンダ４２１はピストン４２１ａを備え、ピストン４２１ａによって２つの気室４２１ｂと４２１ｃとに区切られる。ピストン４２１ａのロッドは気室４２１ｂ側から外部へと突出する。気室４２１ｃは管路４２１ｄにより大気圧と連通し、気室４２１ｂ内を負圧にすることでピストン４２１ａは突き出し、逆に正圧にするとピストン４２１ａは引っ込む。
【００５３】
空圧シリンダ４２１は積層されたキャパシタセル１１ａで構成されるキャパシタユニット１１と直列に設けられる。真空ポンプ４２によって空圧シリンダ４２１の気室４２１ｂ内の圧力が下げられ、ピストン４２１ａが突き出そうとする力によって、空圧シリンダ４２１はキャパシタユニット１１を圧縮する。
【００５４】
以下に、電気二重層キャパシタ蓄電装置４００の動作について説明する。図１１は本発明の第４の実施形態に係る加圧特性を表したグラフ図である。
【００５５】
電気二重層キャパシタ蓄電装置４００の作動状態や環境の変化等によってキャパシタセル１１ａが膨張すると、キャパシタユニット１１全体の総厚が増加する。
【００５６】
キャパシタユニット１１の総厚増加によってピストン４２１ａが空圧シリンダ４２１内部へと押し込まれると、そこに接続されたパイロットライン４３３の圧力は更に減少する。パイロットライン４３３の内部圧力がばね４３１ａの復元力よりも小さくなる即ち負圧の絶対値が大きくなると給排バルブ４３１は中立位置から開放位置へと切り換えられる。
【００５７】
給排バルブ４３１が開放位置へと切り換えられると給排経路３６と吸気口４３１ｂとが接続され、大気からの空気の流入によって空圧シリンダ４２１の圧力は上昇し、その結果空圧シリンダ４２１の圧縮力は減少する。空圧シリンダ４２１の圧力がある程度増加するとパイロットライン４３３の圧力も大きくなり、パイロットライン４３３の内部圧力とばね４３１ａの復元力が均衡すると給排バルブ４３１は開放位置から中立位置へと切り換えられる。
【００５８】
逆に、電気二重層キャパシタ蓄電装置４００の作動状態や環境の変化等によってキャパシタセル１１ａが収縮すると、キャパシタユニット１１の総厚は減少する。それによって空圧シリンダ４２１の内部圧力は上昇し、パイロットライン４３３の圧力も上昇する。パイロットライン４３３の圧力がばね４３１ａの復元力よりも大きくなる即ち負圧の絶対値が小さくなると給排バルブ４３１は中立位置から真空位置へと切り換えられる。
【００５９】
給排バルブ４３１が真空位置へと切り換えられると真空経路４３７と給排経路３６とが接続され、真空ポンプ４２によって空圧シリンダ４２１内部圧力は更に下げられ、その結果空圧シリンダ４２１の圧力が減少して圧縮力が増加する。空圧シリンダ４２１の圧力がある程度減少するとパイロットライン４３３の圧力も小さくなり、パイロットライン４３３の内部圧力とばね４３１ａの復元力が均衡すると給排バルブ４３１は真空位置から中立位置へと切り換えられる。
【００６０】
以上の一連の動作により、図１１に示す通り圧力調整時には応答遅れ等により完全に一定とはならないが、キャパシタユニット１１は適正な圧縮力の範囲に保たれ、キャパシタセル１１ａの状態や環境に関わらず、電気二重層キャパシタ蓄電装置４００は本来の充放電性能を発揮することができる。
【００６１】
以上の実施例では正圧又は負圧のいずれかによって制御を行っているが、正圧でも負圧でも同様にコントロールが可能であり、どちらかに限られるものではない。正圧を利用する場合は圧縮空気源を備える大型車等に適用でき、負圧を利用する場合は乗用車等に適用すれば吸気管負圧を利用することができる。
【００６２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置は、主に圧縮空気供給源を備えるトラックやバス等、又は吸気管負圧を利用する乗用車等に搭載する蓄電装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置の構成図である。
【図２】本発明の狙いとする特性を表したグラフ図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る加圧特性を表したグラフ図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置の構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る加圧特性を表したグラフ図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置の構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る制御ブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る制御フローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る加圧特性を表したグラフ図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る電気二重層キャパシタ蓄電装置の構成図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る加圧特性を表したグラフ図である。
【図１２】従来技術例の構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００    電気二重層キャパシタ蓄電装置
１１      キャパシタユニット
１１ａ    キャパシタセル
２１      空気ばね
２２      機械ばね
３１      給排バルブ
３１ａ    ばね
３２      圧力計
３３      パイロットライン
３５      コントローラ
３６      給排経路
３７      供給経路
４１      圧縮空気源
４２      真空ポンプ
３３１    電磁バルブ
３３２    圧力センサ
３３４    ストロークセンサ
４２１    シリンダ
４３１    給排バルブ
４３７    真空経路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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