JP2009099704A - 積層型電気二重層キャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】パッキンの変形を抑制し、キャパシタユニットの特性を維持することが可能な積層型電気二重層キャパシタを提供する
【解決手段】導電性基材１０５を介して積層された複数のセル１０１と、前記複数のセル１０１を挟む二つのエンドプレート１０２，１０２と、隣り合う前記導電性基材１０５間であって前記導電性基材１０５の外周部に沿って介装される複数のパッキン１０６と、前記セル１０１の積層方向に前記パッキン１０６を貫通する絶縁スペーサ１０３と、前記絶縁スペーサ１０３の両端に螺着し前記二つのエンドプレート１０２，１０２を介して前記セル１０１を固定する締め付けネジ１０４とを有し、アルミラミネート袋１０７によって真空封止される積層型電気二重層キャパシタにおいて、前記絶縁スペーサ１０３の軸方向の長さを、前記セル１０１の積層厚の５分の４以上に設定するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層型電気二重層キャパシタに関する。

図４に従来の積層型電気二重層キャパシタ（以下、単にキャパシタという）の一例を示す。図４に示すように、キャパシタは、必要な電圧分（図４では三つ）のキャパシタセル（以下、単にセルという）１０１を積層したものを、エンドプレート１０２，１０２及び締め付けガイド棒（以下、絶縁スペーサという）１１０を介して、締め付けネジ１０４で固定して構成されている。

より詳しくは、導電性基材１０５を介して積層された複数のセル１０１からなる多積層体１１３の上下をエンドプレート１０２，１０２で挟み、エンドプレート１０２，１０２の上下から挿入された締め付けネジ１０４をエンドプレート１０２，１０２間に配された絶縁スペーサ１１０の両端に螺着して上記多積層体１１３を締め付ける構造となっている。なお、多積層体１１３の両面において、セル１とエンドプレート１０２との間には集電極板１０８が設けられている。

セル１０１は、キャパシタの最小単位であって、平板状に形成され対向して配置される活性炭電極１１１，１１１と、該活性炭電極１１１，１１１間に設けられイオンが通過可能なセパレータ１１２とから構成されている。

そして、隣り合う導電性基材１０５間には、その外周部に沿って、内部の電解液が漏れ出さないように導電性基材１０５間をシールするパッキン１０６を挟んでいる（例えば、特許文献１参照）。このパッキン１０６は、キャパシタユニット構成においてセル１０１間の極間の保持と、外部の水分がセル内に浸透することを防止するための外部と内部との遮断（ユニットシール）の役割を兼ね備えている。

なお、パッキン１０６は、ロール状のシートに対して型抜きプレス加工を施すことにより形状の加工を行うものであり、図５（ａ）に示すように矩形の枠状に形成されている。該パッキン１０６には、複数の貫通孔１０６ａが設けられ、この貫通孔１０６ａに、両端にエンドプレート１０２，１０２を締結する締め付けネジ１０４が螺着される絶縁スペーサ１１０が挿入される。

さらに、このようなキャパシタは、ユニットシールをさらに向上させるために、キャパシタユニット組み立て後、キャパシタユニット全体を外部シール包材としてのアルミラミネート袋１０７で覆い封止される。このアルミラミネート袋１０７による封止は、キャパシタユニット内部を真空にした状態で行われる。

特開２００３−２１７９８８号公報

従来、キャパシタユニットの構成部品であるパッキンはエチレン・プロピレン・ジレン系ゴム（ＥＰＤＭ）を主とした材料からなるロール状シートを型抜きプレス加工によって打ち抜いて生成していたため、コストが高くなるという問題があった。これに対し、図４に示すパッキン１０６としてＥＰＤＭに代えてオリフィン系の材料からなるものを使用することによりコストの低下を図ることが考えられる。しかしながら、パッキン１０６にオリフィン系の材料を使用すると、次のような問題が生じる虞があった。

すなわち、キャパシタユニットをアルミラミネート袋１０７で覆い、アルミラミネート袋１０７内を真空にする作業（以下、真空封止工程という）を行うと、該キャパシタユニットには外部から圧力が加わることとなる。

オリフィン系のパッキンはＥＰＤＭと比較してやわらかく、変形しやすいため、外部から圧力が加わると、パッキン１０６がキャパシタユニット内部側へ向かって部分的に変形する可能性があった。

従来、絶縁スペーサ１１０はキャパシタユニットの型式（セル数）が異なる場合であっても共通の長さのものが使用されることから、多くの場合、図４に示すように例えば一方のエンドプレート１０２と絶縁スペーサ１１０との間には隙間が形成された状態となっている。さらに、活性炭電極１０１とパッキン１０６との間にも隙間が形成されている。

従って、パッキン１０６は、図４、図５（ｂ）に示すように、隣り合う締め付けネジ１０４間に対応する部分、及び、エンドプレート１０２と絶縁スペーサ１０３との間に形成された隙間に対応する部分が特に変形しやすい。そして、パッキン１０６が変形すると、シール不良となってセル１０１の極間の保持ができなくなり、キャパシタユニットの特性が低下する可能性があった。

このようなことから本発明は、パッキンの変形を抑制し、キャパシタユニットの特性を維持することが可能な積層型電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る積層型電気二重層キャパシタは、導電性基材を介して積層された複数のキャパシタセルと、前記複数のキャパシタセルを挟む二つのエンドプレートと、隣り合う前記導電性基材間であって前記導電性基材の外周部に沿って介装される複数のパッキンと、前記パッキンに設けられた貫通孔に挿入される絶縁スペーサと、前記絶縁スペーサの両端に螺着し前記二つのエンドプレートを介して前記キャパシタセルを固定するボルトとを有し、外部シール包材によって真空封止される積層型電気二重層キャパシタにおいて、前記絶縁スペーサの軸方向の長さが、前記キャパシタセルの積層厚の５分の４以上であることを特徴とする。

第２の発明にかかる積層型電気二重層キャパシタは、導電性基材を介して積層された複数のキャパシタセルと、前記複数のキャパシタセルを挟む二つのエンドプレートと、隣り合う前記導電性基材間であって前記導電性基材の外周部に沿って介装される複数のパッキンと、前記パッキンに設けられた貫通孔に挿入される絶縁スペーサと、前記絶縁スペーサの両端に螺着し前記二つのエンドプレートを介して前記キャパシタセルを固定するボルトとを有し、外部シール包材によって真空封止される積層型電気二重層キャパシタにおいて、前記パッキンの外周部であって前記外部シール包材内に、キャパシタ側面全体を覆う保護板を設けたことを特徴とする。

第３の発明にかかる積層型電気二重層キャパシタは、第１の発明において、前記パッキンの外周部であって前記外部シール包材内に、キャパシタ側面全体を覆う保護板を設けたことを特徴とする。

本発明に係る積層型電気二重層キャパシタによれば、絶縁スペーサの軸方向の長さをキャパシタセルの積層厚の５分の４以上に設定することにより、該絶縁スペーサによって全てのパッキンの貫通孔を水平方向に対して支持することができるため、外部シール包材を用いた真空封止工程の際に、パッキンが変形することを抑制することが可能となる。

また、パッキンと外部シール包材との間に、キャパシタ側面全体を覆う保護板を設けるようにすれば、外部シール包材を用いた真空封止工程の際に、保護板によってキャパシタの外側から加わる圧力が各パッキンに均等に加わるようになるため、パッキンが部分的に変形することを抑制することが可能となる。

さらに、絶縁スペーサの軸方向の長さをキャパシタセルの積層厚の５分の４以上とするとともに、パッキンと外部シール包材との間に、キャパシタ側面全体を覆う保護板を設けるようにすれば、絶縁スペーサによって全てのパッキンの貫通孔を水平方向に対して支持する一方、キャパシタの外側から加わる圧力を保護板によって受け止めることができるため、外部シール包材を用いた真空封止工程の際にパッキンの変形を抑制する効果をさらに向上させることができる。

本発明の実施の形態の詳細を以下の実施例において説明する。

図１に基づいて本発明の第１の実施例を説明する。図１は本実施例に係るキャパシタを示す断面図である。本実施例は、図４に示し上述した絶縁スペーサ１１０に代えて、図１に示すスペーサ１０３を用いる例である。その他の構成は図４に示したものと概ね同様であり、同一の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１に示すように、本実施例に係るキャパシタにおいて、パッキン１０６の貫通孔１０６ａにはセル１０１の積層数に対応した長さを有するスペーサ１０３が挿入されている。より詳しくは、スペーサ１０３の軸方向の長さを、積層された複数のセル１０１の厚さと略同等、具体的には、積層された複数のセル１０１の厚みの少なくとも５分の４程度以上の長さとなるように設定している。

つまり、本実施例は、セル１０１の積層数（図１では三つ）に対応してスペーサ１０３の長さを設定するものである。このスペーサ１０３の両端には、エンドプレート１０２，１０２を貫通する締め付けネジ１０４が螺着され、従来と同様に積層されたセル１０１をエンドプレート１０２，１０２によって締め付ける構造となっている。

本実施例に係るキャパシタによれば、絶縁スペーサ１０３の軸方向の長さを、セル１０１の積層数に応じて、積層されたセル１０１の厚さ、換言すると、多積層体１１３の高さと略同等の長さとなるように設定する構成としたため、絶縁スペーサ１０３の軸方向の長さが常に積層された複数のパッキン１０６の厚さと概ね同等の長さとなる。

これにより、パッキン１０６の全ての貫通孔１０６ａが絶縁スペーサ１０３によって水平方向への移動を規制された状態となるため、真空封止工程においてパッキン１０６にキャパシタの外側から圧力が加わった場合であっても、パッキン１０６の隣り合う締め付けネジ１０４間に対応する部分、及び、パッキン１０６のエンドプレート１０２と絶縁スペーサ１０３との間に形成された隙間に対応する部分等における変形を十分に抑制することができる。

このことにより、キャパシタにおけるシール不良、及びセル１０１の極間の保持不良を防止し、品質を安定化させることが可能となる。

なお、絶縁スペーサ１０３は必ずしも一体である必要はなく、エンドプレート１０２，１０２間の締結を妨げない範囲で、全てのパッキン１０６の貫通孔１０６ａに絶縁スペーサ１０３と概ね同径の部材を挿入する等の構成を適用することが可能である。

例えば、図４に示すような両端に締め付けネジ１０４が螺着される絶縁スペーサ１１０に、同数のセル１０１及び導電性基材１０５を積層した厚さと略同等の長さを有する環状の部材を、セル１０１の積層数に応じて一つ又は複数積層する等、パッキン１０６の貫通孔１０６ａに、締め付けネジ１０４を両端に螺着する絶縁スペーサ１１０に加えて絶縁スペーサ１１０とエンドプレート１０２との間の隙間を埋める部材を設けるようにしてもよい。

図２に基づいて本発明の第２の実施例を説明する。図２は本実施例に係るキャパシタを示す断面図である。本実施例は、図４に示し上述した構成に、図２に示す保護板を追加する例である。その他の構成は図４に示す構成と概ね同様であり、同一の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２に示すように、本実施例に係るキャパシタにおいては、パッキン１０６の外周部であってアルミラミネート袋１０７内に、キャパシタ側面全体を覆う保護板１０９が配設されている。保護板１０９は、真空封止工程において変形しない程度の強度を有する板状に形成された絶縁体であって、キャパシタユニットの側面全体を覆うように設置される。

なお、保護板１０９は、真空封止前にキャパシタの側面全体に配設し、保護板１０９を設置した後、アルミラミネート袋１０７による真空封止を行うものとする。

本実施例に係るキャパシタによれば、キャパシタユニットとアルミラミネート袋１０７との間に保護板１０９を設けたことにより、真空封止工程の際、キャパシタの外側から加わる圧力は保護板１０９によって各パッキン１０６に均等に加わることとなり、パッキン１０６の隣り合う締め付けネジ１０４間に対応する部分、及び、パッキン１０６のエンドプレート１０２と絶縁スペーサ１０３との間に形成された隙間に対応する部分等、パッキン１０６が部分的に変形することを十分に抑制することができる。

このことにより、キャパシタにおけるシール不良、及びセル１０１の極間の保持不良を防止し、品質を安定化させることが可能となる。

図３に基づいて本発明の第３の実施例を説明する。図３は本実施例にかかるキャパシタを示す断面図である。本実施例は、上述した実施例１と実施例２を組み合わせた例である。具体的には、図３に示すように、図４に示し上述した従来の構成の絶縁スペーサ１１０に代えて、図１に示し実施例１において説明したスペーサ１０３を用いるとともに、キャパシタユニットの側面に図２に示し実施例２において説明した保護板１０９を設けるものである。その他の構成は図１、図２に示すものと概ね同様であり、同一の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施例にかかるキャパシタによれば、上述した実施例１、実施例２に比較してさらにシール不良、及びセル１０１の極間の保持不良の防止を向上させることができ、より品質を安定化させることが可能となる。

なお、本発明は上述した実施例１乃至実施例３に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明は、積層型電気二重層キャパシタに関し、とくにパッキンにオリフィン系の材料などの比較的変形しやすい材料を用いる積層型電気二重層キャパシタに適用して好適なものである。

本発明の実施例１に係るキャパシタの構造を示す断面図である。 本発明の実施例２に係るキャパシタの構造を示す断面図である。 本発明の実施例３に係るキャパシタの構造を示す断面図である。 従来のキャパシタの構造を示す断面図である。 図５（ａ）は一般的に用いられるパッキンを示す正面図、図５（ｂ）は変形したパッキンの例を示す正面図である。

符号の説明

１０１ セル
１０２ エンドプレート
１０３，１１０ 絶縁スペーサ
１０４ 締め付けネジ
１０５ 導電性基材
１０６ パッキン
１０６ａ 貫通孔
１０７ アルミラミネート袋
１０８ 集電極板
１０９ 保護板
１１１ 活性炭電極
１１２ セパレータ
１１３ 多積層体

Claims (3)

1. 導電性基材を介して複数のキャパシタセルを積層した多積層体と、
   前記多積層体を挟む二つのエンドプレートと、
   隣り合う前記導電性基材間であって前記導電性基材の外周部に沿って介装される複数のパッキンと、
   前記パッキンに設けられた貫通孔に挿入される絶縁スペーサと、
   前記絶縁スペーサの両端に螺着し前記二つのエンドプレートを介して前記キャパシタセルを固定するボルトとを有し、
   外部シール包材によって真空封止される積層型電気二重層キャパシタにおいて、
   前記絶縁スペーサの軸方向の長さが、前記キャパシタセルの積層厚の５分の４以上である
   ことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。
2. 導電性基材を介して積層された複数のキャパシタセルと、前記複数のキャパシタセルを挟む二つのエンドプレートと、隣り合う前記導電性基材間であって前記導電性基材の外周部に沿って介装される複数のパッキンと、前記パッキンに設けられた貫通孔に挿入される絶縁スペーサと、前記絶縁スペーサの両端に螺着し前記二つのエンドプレートを介して前記キャパシタセルを固定するボルトとを有し、外部シール包材によって真空封止される積層型電気二重層キャパシタにおいて、
   前記パッキンの外周部であって前記外部シール包材内に、キャパシタ側面全体を覆う保護板を設けた
   ことを特徴とする積層型電気二重層キャパシタ。
3. 前記パッキンの外周部であって前記外部シール包材内に、キャパシタ側面全体を覆う保護板を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の積層型電気二重層キャパシタ。

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