JP2004327887A - コンデンサアレイ又は電池アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】デッドスペースを減らし、且つ高電圧出力に対応できるコンデンサアレイ又は電池アレイを提供する。
【解決手段】コンデンサアレイ１は、電解液を含浸させた固体である小片３０、３０を重ねて構成され、複数設けられるセル３、３と、該複数のセル３、３を横に並べて直列接続した状態で挟持する２つのハウジング半体２０、２１とを具えている。各セル３は、少なくとも一方のハウジング半体２０、２１に設けられた仕切り壁２３にて仕切られた空間２４、２４に収納されるとともに、連結板５を介して電気的に接続されている。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセルを並べて形成されるコンデンサアレイ又は電池アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大容量で過充電・過放電に対して寿命に影響がない電気二重層コンデンサ（７）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
これは図８に示すように、プロピレンカーボネート等の電解液を含浸させた活性炭等からなる小片（３０）（３０）をセパレータ（６）を介して重ねてセル（３）を構成し、下側の小片（３０）の下面及び上側の小片（３０）の上面に夫々金属製のケース（７０）（７１）を取り付けている。該ケース（７０）（７１）が正負何れかの端子となる。両ケース（７０）（７１）の側部は、熱可塑性プラスチックスからなるガスケット（７２）にて封止され、ケース（７０）（７１）内部に水分等が侵入し、またケース（７０）（７１）から電解液が漏れることを防ぐ。また、ガスケット（７２）（７２）にて両ケース（７０）（７１）が電気的に導通することを防いでいる。
【０００３】
ケース（７０）（７１）は、金属板を絞り加工して形成されることが多く、該絞り加工のし易さから、扁平な有底円筒状に形成されるのが一般的である。従って、電気二重層コンデンサ（７）は扁平円形であるコイン状に形成されるのが、一般的であり、このコイン状のケース構成は、コイン型電池にも使用されている。また、電気二重層コンデンサ（７）は、内部抵抗が大きいことから交流回路のリップル吸収用としてよりも、直流回路のバックアップ電源として用いられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１６９５２号（第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電気二重層コンデンサ（７）は、外形が扁平円形であるから、図９に一点鎖線で示すように、該コンデンサ（７）が搭載される基板（８）上にてコンデンサ（７）の周囲には、他に部品が配置できないデッドスペース（８０）が生じてしまう。近年は、基板（８）が設けられる機器は一層の小型化が求められており、デッドスペース（８０）を減らすことが課題となっている。
また、機器によっては、高電圧が必要となる場合があり、その際には複数の電気二重層コンデンサ（７）を並べて直列接続して対応する必要がある。しかし、これでは、複数の電気二重層コンデンサ（７）を実装する面積が大きくなり、小型の機器には使用できない問題がある。
本発明の目的は、高電圧出力に対応できるコンデンサアレイ又は電池アレイを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
コンデンサアレイ（１）は、電解液を含浸させた固体である小片（３０）（３０）から構成され、複数設けられるセル（３）（３）と、
該複数のセル（３）（３）を横に並べて直列接続した状態で挟持する２つのハウジング半体（２０）（２１）とを具え、
各セル（３）は、少なくとも一方のハウジング半体（２０）（２１）に設けられた仕切り壁（２３）にて仕切られた空間（２４）（２４）に収納されるとともに、連結板（５）を介して電気的に接続されている。
【０００７】
【作用及び効果】
各セル（３）はハウジング半体（２０）内の空間（２４）（２４）に収納されているから、セル（３）の数を増やせば出力電圧を高くでき、数を減らせば出力電圧を低くできる。即ち、コンデンサアレイ（１）からの出力電圧を自由に設定することができ、セル（３）の電解液の分解電圧に関係なく、高電圧のコンデンサアレイ（１）を設計できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一例を図を用いて詳述する。
図１は、コンデンサアレイ（１）の斜視図であり、図２は、図１をＡ−Ａ線を含む面にて破断した断面図である。コンデンサアレイ（１）はハウジング（２）にて覆われ、該ハウジング（２）は一対のハウジング半体（２０）（２１）を重ねて構成される。
ハウジング（２）は略直方体であるから、従来のように基板（８）に載置した際に、デッドスペース（８０）が生じることはない。ハウジング（２）の側面からは、端子（４）（４０）が突出し、該端子（４）（４０）はハウジング（２）の周面に沿って下向きに折曲される。
ハウジング半体（２０）（２１）は、液晶ポリマー、エポキシ樹脂等の合成樹脂、セラミック、ガラス等の絶縁性材料から形成される。
【０００９】
両ハウジング半体（２０）（２１）は、横に並べて直列接続された複数のセル（３）（３）を挟持している。図２では、セル（３）（３）は２つであるが、３つ以上並べてもよい。各セル（３）は従来と同様に、電解液を含浸させた活性炭等からなる小片（３０）（３０）をセパレータ（６）を介して重ねて構成され、略直方体に形成される。
下側のハウジング半体（２０）は、第１凹面（２２）を形成し、該第１凹面（２２）は仕切り壁（２３）により、２つの空間（２４）（２４）に分けられる。各空間（２４）内に小片（３０）が載置される。上側のハウジング半体（２１）には第２凹面（２５）が設けられ、該第２凹面（２５）の両側縁部から突片（２６）（２６）が下向きに突出している。両ハウジング半体（２０）（２１）が重なると、突片（２６）（２６）は第１凹面（２２）（２２）内に嵌まる。
【００１０】
両セル（３）の上面は、連結板（５）で電気的に接続され、各セル（３）（３）の下面には、正負夫々の端子（４）（４０）が取り付けられている。端子（４）（４０）は下側のハウジング半体（２０）の上面に沿って２段に折曲されており、ハウジング（２）内部に於いて、端子（４）（４０）を故意に長くしている。
両ハウジング半体（２０）（２１）の境目から水分が侵入すると、該水分は端子（４）（４０）に沿ってセル（３）に達し、セル（３）を劣化させる虞れがある。しかし、本例では、ハウジング（２）内部に於いて、端子（４）（４０）を長くしているから、水分がセル（３）に達する虞れは小さくなる。また、小片（３０）に含まれた電解液も、端子（４）（４０）に沿ってハウジング（２）の外に漏れる虞れがあるが、端子（４）（４０）を長くしているから、漏れる虞れも防止される。
本例では、端子（４）（４０）はステンレス又は銅から構成される。電解液には、前記プロピレンカーボネート（ＰＣ）のような有機溶媒のみならず、希硫酸のような水性溶媒を用いてもよい。
【００１１】
コンデンサアレイ（１）は、以下のように製造される。
先ず、図３に示すように、導電性接着剤等により端子（４）（４０）に小片（３０）を取り付ける。これに真空吸入等により小片（３０）に電解液を含浸させる。下側のハウジング半体（２０）の各空間（２４）内に、小片（３０）を取り付ける。端子（４）（４０）のハウジング半体（２０）の外側に位置する部分は、未だ折曲されず、真っ直ぐ延びている。尚、下側のハウジング半体（２０）と端子（４）（４０）をインサート成形により、一体に形成してもよい。また、上側のハウジング半体（２１）の第２凹面（２５）内に、小片（３０）（３０）を取り付けた連結板（５）を取り付ける。
次に、、両ハウジング半体（２０）（２１）内の小片（３０）に更に電解液を垂らして、小片（３０）に電解液を十分に含ませ、下側のハウジング半体（２０）内の小片（３０）（３０）上にセパレータ（６）を置く。この後、両ハウジング半体（２０）（２１）を重ね、第１、第２凹面（２２）（２５）の周縁部を超音波溶着、又はレーザ溶着又は接着剤により接合する。ハウジング（２）から突出した端子（４）（４０）を、ハウジング（２）の周面に沿って下向きに曲げ、コンデンサアレイ（１）が完成する。
【００１２】
図４に拡大して示すように、端子（４０）に孔（４１）を開設し、インサート成形により、下側のハウジング半体（２０）と端子（４０）を接合すれば、端子（４０）を横へ外向きに引っ張っても、端子（４０）はハウジング半体（２０）から外れない。また、孔（４１）を開設したことにより、ハウジング半体（２０）と端子（４０）の接触面積は小さくなり、ハウジング（２）の外側から侵入する水分、及びハウジング（２）内部から漏れ出す電解液が伝う経路の面積を小さくできる。従って、水分が侵入しにくくなり、電解液が漏れ出る虞れも小さくできる。端子（４０）をメッシュ状の金属、例えばパンチングメタルやエキスパンドメタルから形成してもよい。また、孔（４１）に代えて、切欠き（図示せず）を設けてもよい。
【００１３】
また、図５に示すように、連結板（５）にて、一方のセル（３）の上面と、隣のセル（３）の下面を取り付けてもよい。更に、図６に示すように、下側のハウジング半体（２０）を仕切り壁（２３）（２３）にて３つの空間（２４）（２４）（２４）に仕切り、各空間（２４）（２４）（２４）内にセル（３）を載置してもよい。
【００１４】
更に、端子（４０）のハウジング半体（２０）に対向する面を、サンドブラスト、メッキ、スパッタリング等により、粗面化させてもよい。この粗面化加工を施すことにより、ハウジング半体（２０）と端子（４０）とが接触する部分の面積が大きくなり、且つ該部分が長くなる。これにより、ハウジング半体（２０）と端子（４０）との密着性が向上し、且つ前記と同様に、水分が侵入し、又は電解液が漏れる虞れを防止できる。
【００１５】
更に、ハウジング半体（２０）（２１）の材質として、液晶ポリマーを使用する場合、図７に示すように、ハウジング（２）内にて端子（４）（４０）との境界部を、液晶ポリマーよりも端子（４）（４０）との密着性が高いエポキシ樹脂の層（２７）にて形成してもよい。これにより、ハウジング半体（２０）と端子（４０）との密着性が向上するから、前記と同様に、ハウジング（２）に水分が侵入し、又はハウジング（２）から電解液が漏れる虞れを防止できる。
【００１６】
本例にあっては、各セル（３）及び両ハウジング半体（２０）（２１）は略直方体に形成されるから、従来のように、デッドスペース（８０）がなく、小型の機器に対応できる。
また、各セル（３）は一方のハウジング半体（２０）（２１）内の空間（２４）（２４）に収納されているから、セル（３）の数を増やせば出力電圧を高くでき、数を減らせば出力電圧を低くできる。即ち、コンデンサアレイ（１）からの出力電圧を自由に設定することができ、セル（３）の電解液の分解電圧に関係なく、高電圧のコンデンサアレイ（１）を設計できる。
【００１７】
本例のコンデンサアレイの構成は、セル（３）（３）の代わりに、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の電池セルを用いた電池アレイとしても使用できる。
【００１８】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンデンサアレイの斜視図である。
【図２】図１をＡ−Ａ線を含む面にて破断した断面図である。
【図３】ハウジングの分解断面図である。
【図４】図３のＢ部の拡大図である。
【図５】別の実施例の断面図である。
【図６】別の実施例の断面図である。
【図７】別の実施例の断面図である。
【図８】従来の電気二重層コンデンサの断面図である。
【図９】デッドスペースを示す平面図である。
【符号の説明】
（２） ハウジング
（３） セル
（４） 端子
（２０） ハウジング半体
（２１） ハウジング半体
（２４） 空間
（２７） 層
（３０） 小片

Claims (6)

1. 電解液を含浸させた固体である小片（３０）（３０）から構成され、複数設けられるセル（３）（３）と、
   該複数のセル（３）（３）を横に並べて直列接続した状態で挟持する２つのハウジング半体（２０）（２１）とを具え、
   各セル（３）は、少なくとも一方のハウジング半体（２０）（２１）に設けられた仕切り壁（２３）にて仕切られた空間（２４）（２４）に収納されるとともに、連結板（５）を介して電気的に接続されたことを特徴とするコンデンサアレイ。
2. ハウジング半体（２０）（２１）内にて、最も外側に位置するセル（３）（３）からはハウジング半体（２０）（２１）の外側に突出する端子（４）（４０）が設けられ、端子（４）（４０）はハウジング半体（２０）（２１）内にて少なくとも１箇所折曲されている請求項１に記載のコンデンサアレイ。
3. ハウジング半体（２０）（２１）が重なる場所内にて、端子（４０）には孔（４１）又は切欠きが開設されている請求項２に記載のコンデンサアレイ。
4. 端子（４０）とハウジング半体（２０）の接触箇所にて、端子（４０）には粗面化処理が施されている請求項２に記載のコンデンサアレイ。
5. ハウジング半体（２０）は合成樹脂から形成され、ハウジング半体（２０）の内側にて端子（４０）上には、ハウジング半体（２０）を形成する合成樹脂よりも端子（４０）との密着性が高い合成樹脂の層（２７）が形成されている請求項２に記載のコンデンサアレイ。
6. 電解液を含浸させた固体である小片（３０）（３０）から構成され、複数設けられるセル（３）（３）と、
   該複数のセル（３）（３）を横に並べて直列接続した状態で挟持する２つのハウジング半体（２０）（２１）とを具え、
   各セル（３）は、少なくとも一方のハウジング半体（２０）（２１）に設けられた仕切り壁（２３）にて仕切られた空間（２４）（２４）に収納されるとともに、連結板（５）を介して電気的に接続されたことを特徴とする電池アレイ。

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