(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス抜き通路の一部として、その入口側を遮断するガス透過膜と、同じく出口側を遮断するガス透過膜と、これらガスの通過のみ許容するガス透過膜が画成する空間に充填される常温で油状かつ化学的に不活性な液体と、を備え、ガス抜きの対象となる容器の内部から前記の液体を気泡となって抜けるガスを容器の外部へ排出するように構成したことを特徴とするガス抜き装置。
【請求項２】
電気二重層キャパシタの上部に組み付けられるガス抜き装置において、ガス抜き通路の一部として、その入口側を遮断するガス透過膜と、同じく出口側を遮断するガス透過膜と、これらガスの通過のみ許容するガス透過膜が画成する空間に充填される常温で油状かつ化学的に不活性な液体と、を備え、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器をガス抜きの対象としてその内部から前記の液体を気泡となって抜けるガスを容器の外部へ排出するように構成したことを特徴とするガス抜き装置。
【請求項３】
キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器は、複数の樹脂層に金属の中間層を備える積層フィルムから形成されることを特徴とする請求項２に記載のガス抜き装置。
【請求項４】
ガス抜き通路を形成する管体の少なくとも一部分が容器の積層フィルムとの熱溶着部として熱可塑性樹脂から形成されることを特徴とする請求項３に記載のガス抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気二重層キャパシタに好適なガス抜き装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命の長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、活性炭電極（分極性電極）と集電極とセパレータとから所定の積層体（キャパシタ本体）に構成される。積層体は電解液に浸され、容器に収容して密封される。電荷は活性炭電極に溜まり、電気の出し入れは集電極を介して行われるのである（特開2000-200738号、参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電気二重層キャパシタにおいては、充放電の繰り返しにより、活性炭電極の残存水分や官能基が電気分解され、ガス（CO，CO2など）が発生すると、容器の内圧が次第に高まり、容器の密封性が損なわれる可能性が考えられる。
【０００５】
特開平9-162082号においては、金属製のハードな容器の蓋に防爆弁が組み付けられる。防爆弁は、貫通穴（ガス抜き穴）を持つプラグと、その貫通穴を塞ぐ樹脂製の破裂板と、から構成され、容器の内圧が高めると、樹脂製の破裂板が破壊され、プラグの貫通穴を開通させるのである。これだと、ガス抜き後に空気中の水分も容器の内部へ侵入してしまう。また、破裂板が破壊へ至るまでに容器のガスは相当な高圧になり、キャパシタ本体の内部へ入り込み、各電極間の内部抵抗や静電容量に影響を与えやすい。何よりも、防爆弁の組み付けが容易でなく、コストアップを招いてしまう。
【０００６】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、容器のガス抜きが定常的に行われ、外気の侵入も抑止できる、電気二重層キャパシタに好適なガス抜き装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ガス抜き装置において、ガス抜き通路の一部として、その入口側を遮断するガス透過膜と、同じく出口側を遮断するガス透過膜と、これらガスの通過のみ許容するガス透過膜が画成する空間に充填される常温で油状かつ化学的に不活性な液体と、を備え、ガス抜きの対象となる容器の内部から前記の液体を気泡となって抜けるガスを容器の外部へ排出するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、電気二重層キャパシタの上部に組み付けられるガス抜き装置において、ガス抜き通路の一部として、その入口側を遮断するガス透過膜と、同じく出口側を遮断するガス透過膜と、これらガスの通過のみ許容するガス透過膜が画成する空間に充填される常温で油状かつ化学的に不活性な液体と、を備え、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器をガス抜きの対象としてその内部から前記の液体を気泡となって抜けるガスを容器の外部へ排出するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明に係るガス抜き装置において、キャパシタ本体を電解液と共に密封する容器は、複数の樹脂層に金属の中間層を備える積層フィルムから形成されることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明に係るガス抜き装置において、ガス抜き通路を形成する管体の少なくとも一部分が容器の積層フィルムとの熱溶着部として熱可塑性樹脂から形成されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
第１の発明においては、ガスの通過のみ許容するガス透過膜に仕切られる空間に常温で油状かつ化学的に不活性な液体が充填されるので、ガスは空間の液体を気泡となり、低圧側へ抜ける一方、逆方向へのガスの通過は、空間の液体により遮断される。つまり、容器の内部から大気圧を超えるガス量が外部へ排出され、容器の内部への外気の侵入は抑止されることになる。
【００１３】
第２の発明においては、電気二重層キャパシタの上部に組み付けられ、外気の侵入を抑止しつつ、その内部の発生ガスを定常的に外部へ排出できるのである。空間に液体を密封するガス透過膜により、ガスと一緒に電解液が持ち出されるのも抑止される。
【００１５】
第３の発明においては、ガス抜きの対象となる電気二重層キャパシタへの組み付けが、容器の積層フィルムとの熱溶着により能率よく容易に処理される。
【００１６】
第４の発明においては、熱可塑性樹脂により、容器との良好な熱溶着部が生成される。熱可塑性樹脂は、廉価な絶縁材であり、熱溶着の処理により、積層フィルム（容器）の金属層に対する絶縁性が損なわれ、リーク電流を発生することもない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１，図２において、電気二重層キャパシタの一例を説明する。１はキャパシタ本体２を電解液と共に収容して密封される容器、３ａ，３ｂは容器１の外部に突き出る１対の端子板（キャパシタ電極）であり、各端子板３ａ，３ｂは軽量かつ電気抵抗の小さいアルミニウムから短尺状に形成される。４は容器１の内部に発生するガス（C0，CO2など）を容器の外部へ除去するためのガス抜き装置であり、容器１の上部において、１対の端子板３ａ，３ｂの間に組み付けられる。
【００１８】
キャパシタ本体２については、活性炭電極（分極性電極）と集電極とセパレータとから所定の積層体に構成される。これら集電極は、矩形状の金属箔（たとえば、アルミニウム箔）からなり、その矩形平面の一辺に片側へ寄せて帯状のリード部が一体に成形される。これらのリード部は、同極どうしが結束され、１対の端子板３ａ，３ｂにそれぞれ対応する極性の結束部が接合される。１対の活性炭電極間に介在するセパレータは、紙製や樹脂製の多孔質膜から形成される。
【００１９】
容器１は、複数の樹脂層に金属の中間層を含む柔軟な積層フィルム（たとえば、アルミラミネートフィルム）から冷間プレス加工により成形される２つの容器部材（底側部材と蓋側部材と）からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部により、底側部材と蓋側部材との間にキャパシタ本体２の収容部が形成される。
【００２０】
底側部材の内側にキャパシタ本体２は納められ、その上に蓋側部材が被せられる。容器の周縁において、１対の端子板３ａ，３ｂ（その一部）が引き出される一辺１ａを除く三辺１ｂ〜１ｃが熱溶着される。容器１は、１対の端子板３ａ，３ｂが突き出る一辺１ａが開口可能となり、その開口部から内部に電解液が注入され、電解液の含浸処理などが終わると、余分な電解液が抜き取られ、圧縮状態において、残りの開口可能な一辺１ａが熱溶着されるのである。
【００２１】
１対の端子板３ａ，３ｂ（アルミニウム板）と容器１を形成する積層フィルムの金属層との絶縁性を確保するため、これら端子板３ａ，３ｂの熱溶着部に予め１対の熱可塑性樹脂がそれぞれ端子板３ａ，３ｂを挟むように付着される。熱可塑性樹脂としては、ＰＰ（ポリプロピレン）を主材とするものが用いられる。
【００２２】
容器１の開口可能な一辺１ａにおいて、熱溶着の処理により、熱可塑性樹脂が溶融し、容器１の内面（積層フィルムのＰＰ層）に１対の端子板３ａ，３ｂを溶着させるのである。溶融する熱可塑性樹脂は、各端子板３ａ，３ｂを包み込むようになり、これら端子板３ａ，３ｂが積層フィルムの金属層に接触する（リーク電流を生じる）のを防止する。
【００２３】
ガス抜き装置４は、図３のように構成される。ボディ１０は、容器１（積層フィルム）との熱溶着部１２と、容器１の内部への挿入部１３と、容器１の外部への突出部１４と、からなり、これらを貫通するガス抜き通路１５が形成される。
【００２４】
ガス抜き通路１５の出口側は複数の通孔１５ｅを介して開放される室１５ａに形成され、同じく入口側にガスの溜まる空間容積１５ｂが設定される。開放室１５ａと空間容積１５ｂとの間に中継部１５ｃが形成され、中継部１５ｃの入口（空間容積１５ｂとの境）を遮断するガス透過膜１９ａと、中継部１５ｃの出口（開放室１５ａとの境）を遮断するガス透過膜１９ｂと、が備えられる。
【００２５】
ガス透過膜１９ａ，１９ｂは、ガスの通過のみ許容するものであり、これらが画成する空間（中継部１５ａ）に常温で油状かつ化学的に不活性な液体８が充填される。液体８としては、たとえば粘性率の温度による変化も小さいシリコーン油が用いられる。液体８の充填量は、中継部１５ａに若干の気相空間を残すように設定される。その方がガスは気泡となり、開放室１５ａと空間容積１５ｂとの間を抜けやすくなる。
【００２６】
３０はガス透過膜１９ｂの保護具であり、その外周に突出部１４がネジで装着される。挿入部１３にスペーサ２０との関係から開口位置の規定される複数の通孔１５ｆが形成される。
【００２７】
ボディ１０の熱溶着部１２は、熱可塑性樹脂から成形される。熱可塑性樹脂としては、ＰＰ（ポリプロピレン）を主材とするものが用いられる。熱溶着面を大く確保するため、熱溶着部の外周に１対の翼状部１２ａが備えられる。
【００２８】
スペーサ２０は、容器１の上部に収装され、ガスの溜まる内部空間を形作るものであり、１対の樹脂ピース（半割部品）２０ａ，２０ｂから図４のような断面角形の中空ロッドに組成される。
【００２９】
ロッドの上面および下面において、その中央部を挟む両側に１対の端子板３ａ，３ｂを上下に貫通させるスリット２１ａ，２１ｂが開口され、上面の中央部にガス抜き装置４の挿入部１３を嵌め込むための組付穴２２が形成される。
【００３０】
スペーサ２０は、容器１の底側部材へ納める前のキャパシタ本体２に対し、１つの樹脂ピース２０ａ，２０ｂから中空ロッドを形成する具合に組み付けられ、その組付穴２２にガス抜き装置４の挿入部１３が嵌め込まれるのである。
【００３１】
容器１の周縁において、三辺１ｂ〜１ｃの熱溶着後、残る開口可能な一辺１ａにおいて、１対の端子板３ａ，３ｂと同じく、熱溶着の処理により、ガス抜き装置４は、容器１の上部にボディ１０の熱溶着部１２を介して組み付けられる。熱可塑性樹脂の溶融により、容器１を形成する積層フィルムのＰＰ層に溶着する。
【００３２】
図５は、容器１の一辺１ａにおける、熱溶着部の断面を表すものであり、１対の端子板３ａ，３ｂを挟む板状の熱可塑性樹脂３０は、熱溶着の処理により、それぞれが溶融して端子板３ａ，３ｂを包み込みながら一体化しつつ扁平に広がるようになる。ガス抜き装置４の熱溶着部１２についても、溶融する翼状部１２ａが扁平に広がるようになり、各端子板３ａ，３ｂの熱可塑性樹脂３０と一体化するのである。
【００３３】
このような容器１の熱溶着により、ガス抜き装置４の組み付けが容易に処理される。熱可塑性樹脂により、ガス抜き装置４は、容器１との良好な熱溶着部が生成される。熱可塑性樹脂は、廉価な絶縁材であり、熱溶着の処理により、積層フィルム（容器）の金属層に対する絶縁性が損なわれることもない。
【００３４】
ボディ１０の熱溶着部１２と各端子板３ａ，３ｂの熱可塑性樹脂３０が一体化するので、これらが柔軟な積層フィルムとの間で芯材のようになり、１対の端子板３ａ，３ｂおよびガス抜き装置４の固定を強化できる。
【００３５】
容器１の内部に発生するガス（CO,CO2など）については、大気圧を超えるガス量は外部へガス抜き装置４を通して排出される。そのため、ガスの影響（キャパシタ本体２の積層間にガスが入り込み、静電容量や内部抵抗などを悪化させる）を抑えられる。
【００３６】
大気圧を超えるガス量は、スペーサ２０の内部空間から複数の通孔１５ｆを介して空間容積１５ｂへ入り、ガス透過膜に画成される空間の液体８を気泡となり、開放室へ抜けて複数の通孔１５ｅから外部へ排出されるのである。
【００３７】
ガスの透過のみ許容するガス透過膜１９により、ガスと一緒に電解液が持ち出されることがなく、電解液の減少に伴うキャパシタ性能の劣化を防止できる。空間１５ｃの液体８（たとえば、シリコーン油）により、容器１の内部は大気圧よりも高めに維持され、外気の侵入が防止される。
【００３８】
図６は、複数の電気二重層キャパシタ２５（単セル）から電気二重層キャパシタモジュールを構成する使用状態の一例を表すものであり、各セル２５は厚さ方向（電極の積層方向）へ１列に重ねてモジュールボックス２８に収装される。キャパシタ性能を高めるため、これら単セル２５の加圧手段２７が備えられる。
【００３９】
加圧手段２７は、１対の押圧板（図示せず）とこれらの間に介装される圧縮バネ２７ａとから構成される。１対の押圧板は、電極と略同等の面積に形成され、圧縮バネ２７ａのばね力により、１列の単セル２５を均等な面圧に加圧する。なお、各セル２５は、所定容量の電気二重層キャパシタを構成するよう、１対の端子板３ａ，３ｂを介して直並列に接続される。
【００４０】
各セル２５のキャパシタ本体は、柔軟な容器１と一緒に加圧され、各積層間の密着性が高められるため、静電容量や内部抵抗も良好に維持されるのである。この加圧状態において、単セル２５の内部にガスが発生すると、既述のようにガス抜き装置４から外部へ排出される。また、電解液の持ち出しも外気の侵入もなく、単セル２５のキャパシタ性能は、長く良好に維持される。
【００４１】
ガス抜き装置４は、簡単な構成になり、容器１への組み付けも容易なため、ガス抜き機能を持つ電気二重層キャパシタを廉価に実現できる。なお、ガス抜き装置１は、電気二重層キャパシタに限らず、定常的なガス抜きの要求される、あらゆるものへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す電気二重層キャパシタの概要説明図である
【図２】同じくＡ−Ａ断面の説明図である。
【図３】同じくガス抜きバルブの断面図である。
【図４】同じくスペーサの、正面，平面，側面、を表す説明図である。
【図５】同じく一部断面の説明図である。
【図６】同じく使用状態を表す説明図である。
【符号の説明】
１  容器
２  キャパシタ本体
３ａ，３ｂ  端子板
４  ガス抜き装置
８  液体
１０  ボディ
１２  熱溶着部
１２ａ  翼状部
１３  挿入部
１４  突出部
１５  ガス抜き通路
１５ｃ  中継部（空間）
１９ａ，１９ｂ  ガス透過膜
２０  スペーサ
【図１】
0004091780.tif 000002
【図２】
0004091780.tif 000003
【図３】
0004091780.tif 000004
【図４】
0004091780.tif 000005
【図５】
0004091780.tif 000006
【図６】
0004091780.tif 000007