JP2008177322A - Capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は各種電子機器やハイブリッド自動車の回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用されるキャパシタに関するものである。 The present invention relates to a capacitor used for regeneration of various electronic devices and hybrid vehicles, or for power storage.
図7はこの種の従来のキャパシタの一例としての、電気二重層キャパシタの構成を示した断面図、図8は同電気二重層キャパシタに設けられた圧力調整弁の構成を示した断面図であり、図7と図8において、20は素子であり、この素子20は両端面(図7において上下方向)から陽極と陰極を夫々取り出すように構成されたものである。
FIG. 7 is a sectional view showing the configuration of an electric double layer capacitor as an example of this type of conventional capacitor, and FIG. 8 is a sectional view showing the configuration of a pressure regulating valve provided in the electric double layer capacitor. 7 and 8,
21は上記素子20を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の金属ケースであり、この金属ケース21の内底面に上記素子20の一方の端面をレーザー溶接等によって機械的かつ電気的に接合するようにしたものである。
22はアルミニウム製の封口板、22aはこの封口板22に設けられた電解液注入孔、23は圧力調整弁であり、上記素子20の他方の端面を封口板22の内面にレーザー溶接等によって機械的かつ電気的に接合すると共に、この封口板22の周縁上で上記金属ケース21の開口部を巻き込むように加工することによって封止して構成されたものである。
22 is an aluminum sealing plate, 22a is an electrolyte injection hole provided in the
また、上記圧力調整弁23は図8にその詳細を示すように、上記電解液注入孔22a上にガス透過性部材24と閉塞体25を配設し、これらを外部と連通する孔26aを有する金属キャップ26で覆うように固定し、閉塞体25を常時閉塞する方向に付勢しているものであり、この金属キャップ26の固定は、予め封口板22に電解液注入孔22aの周囲を囲うようにして設けられた円環状凸部22bをカシメ加工等により変形させて金属キャップ26に押し当てることにより固定したものである。
Further, as shown in detail in FIG. 8, the
このように構成された従来の電気二重層キャパシタは、電解液注入孔22aに圧力調整弁23を配置させて固定することにより、駆動用電解液の漏出の可能性のある箇所を軽減することができ、より信頼性の高い電気二重層キャパシタを得ることができるというものであった。
The conventional electric double layer capacitor configured as described above can reduce the places where the drive electrolyte may leak by disposing and fixing the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら上記従来の電気二重層キャパシタでは、圧力調整弁23は自己復帰型のものであり、しかも、ガス透過性部材24によって駆動用電解液が閉塞体25に付着しないようにしているため、圧力調整弁23を介して駆動用電解液がコンデンサ外部へ漏れることを防止できるというものではあるが、端子板22に設けた電解液注入孔22aの内部には駆動用電解液が回り込み易いという構造上の問題があり、この電解液注入孔22a内に入り込んだ駆動用電解液は孔の内壁に玉状にこびりつくように付着する(以下、液溜まり現象という)状態となり、このような液溜まり現象が常態化すれば、何等かの要因でコンデンサ内部の圧力が上昇した際に、駆動用電解液がガス透過性部材24と端子板22の界面を通過して閉塞体25に付着し、最悪の場合には駆動用電解液が外部へ漏れる恐れがあるという課題を有したものであった。
However, in the above-described conventional electric double layer capacitor, the
本発明はこのような従来の課題を解決し、液溜まり現象を防止することにより駆動用電解液が外部に漏れることがない高信頼性の圧力調整弁を備えたキャパシタを提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a capacitor having a highly reliable pressure regulating valve that prevents a driving electrolyte from leaking to the outside by preventing a liquid pool phenomenon. To do.
上記課題を解決するために本発明は、正負の電極が夫々対向する端面に形成された素子と、この素子を駆動用電解液と共に収容し、かつ、素子の一方の電極を内底面に接合した金属ケースと、上記素子の他方の電極を内面に接合して上記金属ケースの開口部を封止した端子板と、この端子板に設けられた連通孔を塞ぐようにして端子板の上面側に結合された圧力調整弁からなり、少なくとも上記端子板に設けられた連通孔と当接する部分の素子の電極部を部分的に窪ませて連通孔と接触しないようにした構成のものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes an element in which positive and negative electrodes are formed on opposite end surfaces, the element together with a driving electrolyte, and one electrode of the element bonded to the inner bottom surface. A metal case, a terminal plate in which the other electrode of the element is joined to the inner surface and the opening of the metal case is sealed, and a communication hole provided in the terminal plate is closed on the upper surface side of the terminal plate. It is composed of a pressure regulating valve that is coupled, and has a configuration in which at least the electrode portion of the element that contacts the communication hole provided in the terminal plate is partially recessed so as not to contact the communication hole.
以上のように本発明によるキャパシタは、圧力調整弁が上面側に結合された端子板の連通孔と当接する部分の素子の電極部を部分的に窪ませて連通孔と接触しないようにした構成により、素子に含浸させた駆動用電解液が連通孔内に浸入することを大幅に低減することが可能になるため、連通孔内で駆動用電解液が玉状にこびりつくことを防いで液溜まり現象を抑制することができるようになり、結果として駆動用電解液が外部に漏れることがないという効果が得られるものである。 As described above, the capacitor according to the present invention has a configuration in which the electrode portion of the element in contact with the communication hole of the terminal plate connected to the upper surface side of the pressure regulating valve is partially recessed so as not to contact the communication hole. As a result, it is possible to greatly reduce the amount of driving electrolyte impregnated in the element from entering the communication hole. The phenomenon can be suppressed, and as a result, the effect that the driving electrolyte does not leak to the outside can be obtained.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first aspect of the present invention will be described with reference to the first embodiment.
図1(a)〜(c)は本発明の実施の形態1によるキャパシタの一例としての、電気二重層キャパシタの構成を示した平面図と正面断面図と底面図、図2は同電気二重層キャパシタに設けられた圧力調整弁の構成を示した断面図であり、図1と図2において、1は素子、1aはこの素子1に形成された中空部を示し、この素子1はアルミニウム箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向にして重ね、その間にセパレータを介在させて巻回する(全て図示せず)ことにより、正負の電極の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に露出するように構成され、この素子1の両端面(図1において上下方向)から陽極電極部1bと陰極電極部1cを夫々取り出すようにしたものである。
1A to 1C are a plan view, a front sectional view, and a bottom view showing a configuration of an electric double layer capacitor as an example of a capacitor according to
2は上記素子1を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底円筒状の金属ケースであり、この金属ケース2内に挿入された素子1の一方の端面に設けられた陰極電極部1cを金属ケース2の内底面に部分的に凸状に形成して設けられた素子接合部2aにレーザー溶接(溶接痕2b)することによって機械的、かつ電気的に接合し、素子1の一方の電極(負極)を金属ケース2から取り出すようにしたものである。
2 is a bottomed cylindrical metal case made of aluminum containing the
3はアルミニウム製の端子板、3aはこの端子板3の内面に設けられた円柱状の突起、3bは同じく内面に部分的に凸状に形成して設けられた素子接合部であり、上記突起3aを素子1の中空部1a内に嵌め込むと共に、素子1の他方の端面に設けられた陽極電極部1bを上記素子接合部3bにレーザー溶接(溶接痕3c)することによって機械的、かつ電気的に接合し、素子1の他方の電極(正極)を端子板3から取り出すようにしたものである。
3 is an aluminum terminal plate, 3a is a columnar projection provided on the inner surface of the
4は上記端子板3の外周面と金属ケース2の内周面の間に配設されて両者の絶縁を行う断面L形の円環状の絶縁部材、5は端子板3の上面周縁に配設されて金属ケース2の開口端をカーリング加工することにより圧縮されて封止を行う封口ゴムである。
6は上記端子板3に設けられた電解液注入用の孔(図示せず)を塞いだゴム栓、7は同じく端子板3に設けられた連通孔3dを塞ぐように装着された圧力調整弁であり、この圧力調整弁7は、上記連通孔3dの上面に配設された円形のガス透過性シート8と、リング状に形成されて上記ガス透過性シート8上に配設されたゴム製の弁体9と、外部と連通する孔10aを有したキャップ10からなり、上記端子板3に一体で設けられた突起3eをカシメ加工することにより、上記弁体9を圧縮状態で保持すると共に常時閉塞する方向に付勢した圧力調整弁7を構成するようにしたものである。
6 is a rubber plug for closing an electrolyte injection hole (not shown) provided in the
また、図2において、1bは素子1の陽極電極部、1dはこの陽極電極部1bの一部を部分的に窪ませることによって設けた窪みであり、この窪み1dは、少なくとも圧力調整弁7を結合した端子板3に設けられた連通孔3dと接する部分に設けるようにしたものであり、窪み量としては0.5〜6.0mm程度のものである。
In FIG. 2, 1b is an anode electrode portion of the
このように構成された本実施の形態による電気二重層キャパシタに設けられた圧力調整弁7は、キャパシタの内部圧力が所定の圧力以上になると圧力を外部に逃がすための自己復帰型のものであり、キャパシタ内部で発生したガスを外部へ放出してキャパシタ内部の圧力の上昇を防ぐことができ、また作動後に圧力調整弁7は作動前の状態に復帰してキャパシタ内部の気密性を保持することができるため、キャパシタ内部の外観に異常をきたすことはなく、その特性を維持することができるものである。
The
また、圧力調整弁7には、駆動用電解液の透過を防ぎ、かつキャパシタ内部で発生したガスを外部へ透過する材料を用いて構成したガス透過性シート8を密着配設することにより、駆動用電解液が弁体9に付着して圧力調整弁7の機能を損なうことがなく、かつ圧力調整弁7を介してキャパシタ外部への駆動用電解液の漏れを防ぐことができるものである。
Further, the
さらに、この圧力調整弁7を結合した端子板3に設けられた連通孔3dと接する部分の素子1の陽極電極部1bの一部を窪ませて連通孔3dと接触しないようにした窪み1dを設けた構成により、素子1に含浸させた駆動用電解液が連通孔3d内に浸入することを大幅に低減することが可能になるため、連通孔3d内で駆動用電解液が玉状にこびりつくことを防いで液溜まり現象を抑制することができ、結果として駆動用電解液が外部に漏れることがないという効果が得られるために信頼性向上を図った圧力調整弁7が実現できるようになり、より信頼性の高い電気二重層キャパシタを提供することができるという格別の効果を奏するものである。
In addition, a
なお、本実施の形態においては、端子板3に図示しない電解液注入用の孔を設け、この孔をゴム栓6で塞いだ構成のものを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力調整弁7を結合した端子板3に設けた連通孔3dを電解液注入孔として用いるようにして、ゴム栓6を無くすることも可能なものである。
In the present embodiment, the
また、圧力調整弁7を構成するゴム製の弁体9は、図2に示したリング状の形状のものに限定されるものではなく、例えば、有底形状等のものであっても良いものである。
Further, the rubber valve body 9 constituting the
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項2に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
The second aspect of the present invention will be described below with reference to the second embodiment.
図3(a)〜(c)は本発明の実施の形態2によるキャパシタの一例としての、電気二重層キャパシタの構成を示した平面図と正面断面図と底面図であり、図3において、11は素子、11aはこの素子11に形成された中空部を示し、この素子11はアルミニウム箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向にして重ね、その間にセパレータを介在させて巻回する(全て図示せず)ことにより、正負の電極の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に露出するように構成され、この素子11の両端面(図3において上下方向)から陽極電極部11bと陰極電極部11cを夫々取り出すようにしたものである。
3A to 3C are a plan view, a front sectional view, and a bottom view showing a configuration of an electric double layer capacitor as an example of the capacitor according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 11a indicates a hollow portion formed in the
12は上記素子11を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底円筒状の金属ケースであり、この金属ケース12内に挿入された素子11の一方の端面に設けられた陰極電極部11cを金属ケース12の内底面に部分的に突出するように形成して設けられた素子接合部12aにレーザー溶接(溶接痕12b)することによって機械的、かつ電気的に接合し、素子11の一方の電極(負極)を金属ケース12から取り出すようにしたものである。
13はアルミニウム製の端子板、13aはこの端子板13の内面に部分的に凸状に形成して設けられた素子接合部、13dはこの素子接合部13aの突出量を示す。そして、上記素子11の他方の端面に設けられた陽極電極部11bにこの端子板13の素子接合部13aを当接して押し潰し(変位量11d)、この状態でレーザー溶接(溶接痕13b)することによって機械的、かつ電気的に接合し、素子11の他方の電極(正極)を端子板13から取り出すようにしたものである。
14は上記端子板13の外周面と金属ケース12の内周面の間に配設されて両者の絶縁を行う断面L形の円環状の絶縁部材、15は端子板13の上面周縁に配設されて金属ケース12の開口端をカーリング加工することにより圧縮されて封止を行う封口ゴム、16は上記端子板13に設けられた連通孔13cを塞ぐように装着された圧力調整弁である。
14 is disposed between the outer peripheral surface of the
このように構成された本実施の形態による電気二重層キャパシタは、圧力調整弁16を結合した端子板13に設けられた素子接合部13aの突出量13dよりも、この素子接合部13aと当接して押し潰される素子11の陽極電極部11bの変位量11dが小さくなるようにした構成により、端子板13に設けた連通孔13cと素子11の陽極電極部11bの間には所定の隙間が確保されて接触しないようになるため、素子11に含浸させた駆動用電解液が連通孔13c内に回り込む確率を大幅に低減することが可能になるため、液溜まり現象を防止して信頼性向上を図った圧力調整弁16が実現できるようになり、より信頼性の高い電気二重層キャパシタを提供することができるという格別の効果を奏するものである。
The electric double layer capacitor according to the present embodiment configured as described above is in contact with the element joint 13a rather than the protruding amount 13d of the element joint 13a provided on the
なお、本実施の形態では端子板13に1個の連通孔13cを設けた例で説明したが、上記実施の形態1のように、端子板に2個の連通孔を設けたものであっても良く、この場合には、残る1個の連通孔を実施の形態1と同様にゴム栓で塞ぐようにすることによって同様の効果を得ることが可能になるものである。
In the present embodiment, the
(実施の形態3)
以下、実施の形態3を用いて、本発明の特に請求項3に記載の発明について説明する。
(Embodiment 3)
The third aspect of the present invention will be described below with reference to the third embodiment.
本実施の形態は、上記実施の形態1で図2を用いて説明した電気二重層キャパシタに用いた圧力調整弁の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。 In the present embodiment, the configuration of the pressure regulating valve used in the electric double layer capacitor described in the first embodiment with reference to FIG. 2 is partially different, and other configurations are the same as in the embodiment. The same reference numerals are given to the same parts and the detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described below with reference to the drawings.
図4は本発明の実施の形態3によるキャパシタの一例としての、電気二重層キャパシタに使用される圧力調整弁の構成を示した断面図であり、図4において、8は円形のガス透過性シートであり、このガス透過性シート8は端子板3に設けた連通孔3dを内面側(素子接合面側)から塞ぐように配設されたものである。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a pressure regulating valve used in an electric double layer capacitor as an example of a capacitor according to
このように構成された本実施の形態による電気二重層キャパシタは、上記実施の形態1と同様に、圧力調整弁7を結合した端子板3に設けられた連通孔3dと接する部分の素子1の陽極電極部1bを窪ませて連通孔3dと接触しないようにした窪み1dを設けた構成により、素子1に含浸させた駆動用電解液が連通孔3d内に回り込む確率を大幅に低減することが可能になることに加え、ガス透過性シート8を連通孔3dの内面側(素子接合面側)に配設した構成により、連通孔3d内に駆動用電解液が入り込むのを阻止することができるようになるため、液溜まり現象の発生が皆無となり、極めて信頼性の高い電気二重層キャパシタを提供することができるという格別の効果を奏するものである。
The electric double layer capacitor according to the present embodiment configured as described above has a portion of the
(実施の形態4)
以下、実施の形態4を用いて、本発明の特に請求項4に記載の発明について説明する。
(Embodiment 4)
The fourth aspect of the present invention will be described below with reference to the fourth embodiment.
本実施の形態は、上記実施の形態1で図2を用いて説明した電気二重層キャパシタに用いた圧力調整弁の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。 In the present embodiment, the configuration of the pressure regulating valve used in the electric double layer capacitor described in the first embodiment with reference to FIG. 2 is partially different, and other configurations are the same as in the embodiment. The same reference numerals are given to the same parts and the detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described below with reference to the drawings.
図5は本発明の実施の形態4によるキャパシタの一例としての、電気二重層キャパシタに使用される圧力調整弁の構成を示した断面図であり、図5において、3fは圧力調整弁7が結合された端子板3に設けられた連通孔3dの内周面、ならびにこの連通孔3dと繋がる端子板3の内面側の一部に施された粗面化処理であり、この粗面化処理3fは、例えば、酸性溶液を塗布、または酸性溶液に浸漬する等の手段によって表面を化学的にエッチングして粗面化したもの、あるいはブラスト等の手段によって物理的に粗面化したものである。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a pressure regulating valve used for an electric double layer capacitor as an example of a capacitor according to
このように構成された本実施の形態による電気二重層キャパシタは、圧力調整弁7を結合した端子板3に設けられた連通孔3dの内周面、ならびにこの連通孔3dと繋がる端子板3の内面側の一部に粗面化処理3fを施した構成により、この粗面化処理3fを施した部分は濡れ性が良くなるために、連通孔3d内に駆動用電解液が入り込んだ場合でも、駆動用電解液が連通孔3dの内壁に玉状にこびりつく液溜まり現象を発生し難くすることができるようになるという格別の効果を奏するものである。
The electric double layer capacitor according to the present embodiment configured as described above includes the inner peripheral surface of the
(実施の形態5)
以下、実施の形態5を用いて、本発明の特に請求項5に記載の発明について説明する。
(Embodiment 5)
Hereinafter, the invention according to
本実施の形態は、上記実施の形態1で図1を用いて説明した電気二重層キャパシタに用いた素子の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。 In the present embodiment, the configuration of the element used in the electric double layer capacitor described in the first embodiment with reference to FIG. 1 is partially different. Other configurations are different from those in the first embodiment. For the same reason, the same reference numerals are given to the same parts, and detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described below with reference to the drawings.
図6は本発明の実施の形態5によるキャパシタの一例としての、電気二重層キャパシタに使用される圧力調整弁の構成を示した断面図であり、図6において、1bは素子1の陽極電極部、1eはこの陽極電極部1bを部分的に突出させることによって設けた突出部であり、この突出部1eが端子板3に設けた連通孔3dの内部に入り込むように構成したものである。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a pressure regulating valve used in an electric double layer capacitor as an example of a capacitor according to
このように構成された本実施の形態による電気二重層キャパシタは、圧力調整弁7を結合した端子板3に設けられた連通孔3d内に入り込む突出部1eを素子1の陽極電極部1bに設けた構成により、この突出部1eを構成する陽極電極部1bの集電体はエッチング処理によって表面が粗面化処理されているために濡れ性が良好なものであり、この突出部1eまで駆動用電解液が回り込んだとしても、すぐに素子1の内部に入り込んでしまうようになり、結果的に連通孔3d内に駆動用電解液がこびりつく液溜まり現象の発生を防止することができるようになり、信頼性の高い電気二重層キャパシタを提供することができるようになるという格別の効果を奏するものである。
In the electric double layer capacitor according to the present embodiment configured as described above, the protruding portion 1e that enters the
なお、本実施の形態による電気二重層キャパシタに、上記実施の形態4による電気二重層キャパシタの端子板3の連通孔3dに設けた粗面化処理3fを施すことも可能であり、このような構成にすることにより、更なる高信頼性の電気二重層キャパシタを提供することができるようになるものである。
The electric double layer capacitor according to the present embodiment can be subjected to the
また、上記実施の形態1〜5の電気二重層キャパシタに、端子板3、13に設けた連通孔3d、13cの内周面、ならびにこれに繋がる端子板3、13の表裏面の一部に変性ポリプロピレン等からなる絶縁層を設けることにより、濡れ性を高めて駆動用電解液がこびりつき難くすることができるようになり、本発明による効果を更に高めることが可能になるものである。
In addition, in the electric double layer capacitors of the first to fifth embodiments, the inner peripheral surfaces of the
本発明によるキャパシタは、駆動用電解液の液漏れを無くして高い信頼性を発揮することができるという効果を有し、特に厳しい使用環境が要求される自動車用等の分野に有用である。 The capacitor according to the present invention has an effect of eliminating the leakage of the driving electrolyte and exhibiting high reliability, and is useful in the field of automobiles and the like that require a particularly severe use environment.
1、11 素子
1a、11a 中空部
1b、11b 陽極電極部
1c、11c 陰極電極部
1d 窪み
1e 突出部
2、12 金属ケース
2a、12a、3b、13a 素子接合部
2b、12b、3c、13b 溶接痕
3、13 端子板
3a、3e 突起
3d、13c 連通孔
3f 粗面化処理
4、14 絶縁部材
5、15 封口ゴム
6 ゴム栓
7、16 圧力調整弁
8 ガス透過性シート
9 弁体
10 キャップ
10a 孔
11d 陽極電極部の変位量
13d 素子接合部の突出量
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