JP2011187773A - キャパシタ - Google Patents

Abstract

【課題】キャパシタの小型化、低コスト化を可能とし、さらに圧力開放および外部からの水分の浸入の可能性を低減させる。
【解決手段】本発明のキャパシタの弁体４の外部に面した部分の面積をＳａ、ケース２内部に面した部分の面積をＳｂとしたとき、これらＳａとＳｂの比Ｓａ／Ｓｂを０．２５以下とした。このように弁体４の内部に面した部分の面積を大きくすることで、ケース２内部で発生したガスは弁体４に浸透し易くなり、ガスのケース２外部への放出が積極的に行われる。一方、弁体４の外部に面した部分の面積を小さくすることでケース２外部の水分は弁体４に浸透しにくくなり、水蒸気等の水分のケース２内部への浸入の可能性を低減することができる。また、本発明では弁体４のみを用いて上記効果を奏しているので、キャパシタの小型化、低コスト化も可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に用いられるキャパシタに関するものである。

有機系電解液の分解電圧は水系電解液より高く、有機系電解液を用いたキャパシタは耐電圧が２．０Ｖ以上である。また、リチウム塩を電解質として含む有機系電解液を用い、負極にリチウムイオンが可逆的に挿入、脱離することを特徴とするキャパシタは、耐電圧が３．０Ｖ以上である。これらの有機系電解液を用いたキャパシタは、水の電気分解電圧以上の耐電圧を持つことから、エネルギー密度が高いという長所を有している。

しかし、有機系電解液を用いるキャパシタにおいても、分極性電極として用いられる活性炭や、電解液、あるいは後天的に浸入する微量な水の存在によって、微弱な分解電流が流れ、長期使用期間中において分解ガスが発生する。この結果、分解ガスにより、キャパシタ内部の圧力が上昇し、最悪の場合にはキャパシタが破裂してしまう恐れがあった。

このキャパシタの破裂を防ぐ代表的な方法の１つとしては、キャパシタ素子を有機系電解液と共に収納した金属ケースと外部との間に、液体は透過しないがガスを透過することができるガス透過性部材を設置することが挙げられる。

例えば、特許文献１では、上記ガス透過性部材として、エチレン・プロピレン・ターポリマーあるいはイソブチレン・イソプレン・ラバーで形成されたゴム材を用い、さらにこのゴム材にナノカーボンファイバーを混入させることによって、ケース内が所定の圧力に達した際にはガスがゴム材を透過し、外部へ放出されるようにしていた。

このように、金属ケースと外部との間にガス透過性部材を設置する方法では、キャパシタ内のガスをゴム材に透過させることによって、キャパシタ内の内圧増大を抑制し、キャパシタの破裂の可能性を低減させていた。

ところで、近年においてはエネルギー密度上昇に伴ってキャパシタセル内部に収納される活性炭、電解液の使用量が増大し、結果としてガス発生量が増大してきている。このため、上記ガス透過性部材から外部に放出させるガス量も必然的に増大するのであるが、ガス透過性部材は一般にガス透過能力を高めると、外部からの水分浸入、具体的には水蒸気の透過能力も高まり、ガス透過性部材を用いたキャパシタにおいては内部に浸入した水蒸気によってキャパシタの劣化が促進されるという問題が発生していた。

これを解決するために、金属ケースと外部との間に、ガス透過性部材の代わりに可逆弁を用いてガスを放出する構造が採用され始めている。可逆弁とは、ケース内がある一定圧力以上になると弁が開放し、ガスを外部に逃がす機能を有し、さらにガスが外部に逃げた後は再び弁が閉鎖して、外部との封止性能を保持する機能を有する自己復帰型の弁である。

上記構造に関して特許文献２に記載の可逆弁１００の構成を図８に示す。図８は特許文献２における可逆弁１００の断面図である。

図８に示されるように、可逆弁１００は封口部材１０１と、この封口部材１０１の上に載置されたキャップ１０２と、これら封口部材１０１とキャップ１０２の間に配設された複数の部材にて構成される。

封口部材１０１とキャップ１０２の間に配設された部材は、下方に配設された部材から順にワッシャ１０３、ガス透過性のシート１０４、押さえゴム１０５、ワッシャ１０６、弁体１０７となっている。

ここで、弁体１０７は、ワッシャ１０６に載置された状態でキャップ１０２に圧入されており、圧縮された状態で保持されている。また、シート１０４は、押さえゴム１０５にてワッシャ１０３上に押圧された状態となっている。

このように可逆弁１００を構成することによって、キャパシタ内にガスが発生しキャパシタ内の内圧が異常に上昇した際には、弁体１０７が上方に押し上げられ、シート１０４を通過したガスのみが貫通孔１０８を通って通気孔１０９から外部へと放出されるのであった。この結果、キャパシタ内の駆動用電解液を外部へ漏出させることなく、可逆弁１００を通じて圧力を開放させることを可能としていた。

また、可逆弁１００は、圧力開放時以外は常に弁体１０７がキャップ１０２によって下方に押さえつけられており、弁体１０７とワッシャ１０６の間に隙間は無い状態となっているため、外部からの水蒸気の浸入の可能性を低減した構成となっていた。

このように、従来では可逆弁を用いることでキャパシタの内圧上昇時の圧力開放を可能とするとともに、外部からの水分の浸入の可能性を低減していた。

特開２００６−１３５０７０号公報 国際公開第２００８／０９９５７８号

確かに、上記可逆弁によると、キャパシタの内圧上昇時の圧力開放を可能とするとともに、外部からの水分の浸入の可能性を低減することができ、この結果、信頼性に優れたキャパシタを提供することを可能としていた。しかしながら、下記のような問題点を有していた。

すなわち、可逆弁はその部品点数が多いため、可逆弁を用いたキャパシタは上記ガス透過性部材を用いた場合に比べどうしてもキャパシタの軸方向の高さが高くなってしまうのであった。

自動車用途等のように高い電圧が要求される用途においては、キャパシタセルを複数個直列接続する必要があるが、このように高さの高いキャパシタを用いるとユニットとしての容積が大きくなってしまい、自動車内にキャパシタを配置することが困難となってしまう。

さらに、複雑な構造を有する可逆弁は一般的にガス透過性部材より高価であり、可逆弁を自動車内の全てのキャパシタに設けることはコスト面で問題があるものであった。

一方、この課題に対し、ガス透過性部材を用いて解決を図った場合は、キャパシタの低背化、低コスト化は可能であるが、前述したようにガス透過能力の高いガス透過性部材は、外部からの水蒸気の透過能力も高く、このため内部に浸入した水蒸気によってキャパシタの劣化が促進されるという問題を有している。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、キャパシタの小型化、低コスト化が可能であり、さらに圧力開放を可能とするとともに、外部からの水分の浸入の可能性を低減できる信頼性に優れたキャパシタを提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明のキャパシタは、キャパシタ素子と、前記キャパシタ素子と電解液とを共に収容したケースと、前記ケースの開口部を封止するとともに、孔を有する封口部材と、前記封口部材の孔を塞ぐように設けられた弁体とを少なくとも備え、前記弁体は外部に面した部分の面積をＳａ、前記ケース内部に面した部分の面積をＳｂとしたとき、これらＳａとＳｂの比Ｓａ／Ｓｂを０．２５以下とした。

本発明は、ケース外部に面した面積とケース内部に向けて面した面積に変化をもたせた弁体をキャパシタに用いることにより、この弁体のみで圧力開放と、外部からの水分の浸入の抑制を可能としている。さらに、この結果、部品点数の削減による低コスト化と小型化を実現することができる。

実施例１のキャパシタの正面図 実施例１のキャパシタの要部断面図 実施例１のキャパシタに収納されたキャパシタ素子の分解斜視図 実施例１の弁体の構成を示す図であり、（ａ）は弁体を封口部材に取り付ける前の斜視図、（ｂ）は同取り付け後の断面図、（ｃ）は同取り付け後の斜視図 本発明に関する実験に用いた実験部材の断面図 透過係数Ｋａ／Ｋｂ比率の関係を示すグラフ 実施例２の弁体の構成を示す図であり、（ａ）は弁体を封口部材に取り付ける前の斜視図、（ｂ）は同断面図、（ｃ）は同取り付け後の断面図 従来の可逆弁の断面図

（実施例１）
以下、本実施例におけるキャパシタの構成について図１、図２、図３を用いて説明する。ここで、図１は本実施例のキャパシタの正面図、図２はキャパシタの要部断面図である。また、図３は、図１に示すキャパシタに収納されたキャパシタ素子１の分解斜視図である。

図１および図２に示されるように、本実施例におけるキャパシタはキャパシタ素子１を収納したケース２と、ケース２を封止する封口部材３と、ケース２内部で発生したガスを外部へ放出し圧力の上昇を防ぐ弁体４とを少なくとも有する。

ケース２はアルミニウムなどの金属にて形成され、上端が開口した有底円筒状の形状を有している。ケース２の上端開口部は、ケース２と同様にアルミニウム等の金属にて形成された封口部材３にて封止されており、図２に示されるようにケース２の開口端部はカーリングなどの加工により封口部材３の周縁に設けられたゴム体５を巻き込むような状態となっている。このケース２の開口部と封口部材３の周縁の間に介在するゴム体５は絶縁性であり、ケース２と封口部材３とは絶縁された状態となっている。この絶縁性のゴム体５等は、ケース２に設けられた絞り部６によって内側に圧縮されており、ケース２を強固に封止している。

また、ケース２は内部にキャパシタ素子１を図示しない電解液と共に収容しており、この電解液はキャパシタ素子１に含浸されている。

ケース２内に収容されたキャパシタ素子１の陽極７側の端面は、レーザー溶接等の方法によってアルミニウム等の金属で形成された中間体８を介して封口部材３の底面（ケース２内側の面）に機械的、かつ電気的に接合されている。この構成により封口部材３はキャパシタ素子１の陽極７の引き出し電極を兼ねている。また、中間体８を介してキャパシタ素子１の端面を封口部材３の底面に接続させることで、これらの部材の接続をより強固なものとしている。

なお、この中間体８は中央に貫通孔８ａを有するドーナツ状となっており、ケース２内でガスが発生したときは、ガスはこの貫通孔を通ってケース２側から封口部材３側へと移動する。

一方、キャパシタ素子１の陰極９（図３にて図示）側の端面は、ケース２の内底面にレーザー溶接等で機械的、かつ電気的に接合されており、ケース２は陰極９側の引き出し電極を兼ねた構成となっている。

なお、本実施例においてはキャパシタ素子１の陽極７側の端面を封口部材３に、陰極９側の端面をケース２に接合したが、これを上下反転させて、陽極７側の端面をケース２に、陰極９側の端面を封口部材３に接合した構成としてもよい。

キャパシタ素子１は、図３に示されるように、陽極７と陰極９とを対向させ、これらの間にセパレータ１０を介在させ捲回することで構成されている。陽極７、陰極９はそれぞれ集電体１１、集電体１２と、これら集電体１１、集電体１２の両面にそれぞれ形成された分極性電極層１３、分極性電極層１４とを有する。陽極７、陰極９は互いに逆方向に位置をずらして捲回されている。そしてキャパシタ素子１の両端の端面１５、端面１６から、陽極７と陰極９とがそれぞれ電気的に引き出されている。

次に、図４を用いて本発明のポイントである封口部材３の構成について詳しく説明する。ここで、図４（ａ）は弁体４を封口部材３に取り付ける前の分解斜視図、図４（ｂ）は弁体４を封口部材３に取り付けた後の断面図、図４（ｃ）は弁体４を封口部材３に取り付けた後の斜視図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、封口部材３は中央に孔１７を有する略ドーナツ形状を有しており、その外周面１８下端にはさらに外側に向けて突出した鍔部１９が設けられている。この封口部材３にてケース２を封止した際には、封口部材３の外周面１８と鍔部１９とが上述したゴム体５を介してケース２の内周に圧着されることになる。

封口部材３は、ケース２を封止した際に上方に突出するように設けられたリング状の凸部２０を有しており、この凸部２０の内側に孔１７が設けられている。

孔１７の周囲には、孔１７と同心円となるように第１の凹部２１が窪んだ状態で設けられている。この第１の凹部２１は弁体４が嵌め込まれる部分であり、封口部材３にてケース２を封止した際は、図４（ｃ）に示されるように、弁体４が第１の凹部２１に嵌め込まれ、孔１７を封止した状態となる。ここで本実施例においては弁体４の材料としてシリコンゴムを用い、さらに弁体４の径は第１の凹部２１の径よりも若干小さめにしている。これは、弁体４の径が第１の凹部２１の径と同等、あるいは大きいものとすると、弁体４を第１の凹部２１に嵌押する際に弁体４に撓みが生じ、実使用時におけるケース２の封止性能が劣化してしまう可能性があるためである。また、弁体４を第１の凹部２１に嵌め込む際に、予め第１の凹部２１の表面に接着剤（図示せず）を塗布することでケース２内の密封性を向上させることができる。

さらに、図４（ａ）に示されるように、第１の凹部２１の底面にはドーナツ状の環状突起２２を設けている。この環状突起２２は図４（ｂ）に示されるように弁体４を第１の凹部２１に嵌め込んだ際には、弁体４の下底面に食い込んだ状態となる。この結果、環状突起２２上の線圧が高められ、環状突起２２と弁体４との密着性が増すともに電解液の漏洩ルートを延ばすことができ、電解液の外部への漏洩の可能性をさらに低減させることができる。

なお、弁体４の材料として本実施例ではシリコンゴムを用いたが、これに限られることなく電解液の外部への漏出を防ぐとともに電解液から発生したガスを外部へと放出することが可能な材料であればよい。例えばブチルゴムやエチレンプロピレンゴム等を用いてもよい。

第１の凹部２１の周囲には、第２の凹部２３が第１の凹部２１よりも一段高い状態で設けられており、すなわち封口部材３の断面は図４（ｂ）で示されるように孔１７から凸部２０に向かって階段状となっている。この第２の凹部２３はガス非透過性部材２４が嵌め込まれる部分であり、第１の凹部２１と同様に孔１７と同心円となるように設けられている。ガス非透過性部材２４は例えば金属等のガスを透過させない部材で形成するものであり、本実施例においてはＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｕｓｅｄ Ｓｔｅｅｌ）を用いている。この構成以外にも例えばアルミニウム等を用いてもよい。ガス非透過性部材２４の固定は、第２の凹部２３の外周に設けられたかしめ部２５にてなされる。すなわち、実使用時においてはかしめ部２５を内側にかしめて、ガス非透過性部材２４に接触させることで、ガス非透過性部材２４を封口部材３に固定させる。このかしめ部によりガス非透過性部材２４は第２の凹部２３に強固に固定される。なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）においては、わかりやすく図示するため、かしめ部２５をかしめていない状態で図示している。図４（ａ）〜図４（ｃ）に示されるようにかしめ部２５は、かしめ作業を容易にするため、切り欠きを設けたリング状としている。なお、本実施例ではガス非透過性部材２４の固定の方法として、上記かしめ部２５に加えて接着剤（図示せず）を用いている。すなわち、ガス非透過性部材２４を第２の凹部２３および弁体４の上面側に接着剤を塗布し、これらとガス非透過性部材２４を接着することでガス非透過性部材２４を第２の凹部２３により強固に固定している。

また、ガス非透過性部材２４は、中央に貫通孔２６を有するドーナツ状であり、第２の凹部２３に嵌め込まれる。すなわちガス非透過性部材２４を弁体４上に載置し、弁体４をガス非透過性部材２４にて被覆した際には図４（ｃ）に示すように貫通孔２６から弁体４の上面の一部がケース２外部に向けて露出することになる。

ここで、弁体４のケース２外部に面した部分の面積と、ケース２内部に面した面積について述べる。

上述したように弁体４の上面は貫通孔２６から外部に向けて露出した状態となっているが、これと同様に弁体４の下面は封口部材３の孔１７を介してケース２内部方向に露出した状態となっている。

ここで、ガス非透過性部材２４の貫通孔２６の径と、封口部材３の孔１７の径に関して、本実施例ではガス非透過性部材２４の貫通孔２６の径よりも封口部材３の孔１７の径を大きいものとしている。特に本実施例では弁体４の上面の外部に面した面積をＳａ、弁体４の下面の内部に面した面積をＳｂとするとこれらＳａとＳｂの面積の比Ｓａ／Ｓｂが０．２５以下となるように貫通孔２６の径と封口部材３の孔１７の径を調整している。

なお、本実施例においては貫通孔２６と封口部材３の孔１７の形状を共に円形としたが、特にこれに限られるものではなく、上記Ｓａ／Ｓｂが０．２５以下となるのであれば、どのような形状であってもよい。

このように本実施例では弁体４の外部に面した面積Ｓａと内部に面した面積Ｓｂの比率を調整することで、ケース２内の圧力開放と、外部からの水分の浸入の抑制を可能とすることができる。

この効果について図５および図６を用いて説明する。ここで図５は本発明に関する実験に用いた実験用弁体２７と実験用ガス非透過性部材２８の断面図であり、図６は後述するＫａ／Ｋｂ比率の関係を示すグラフである。

本実験においては、図５に示されるように、実験用弁体２７の一方の面に実験用ガス非透過性部材２８を配置している。実験用弁体２７としては直径４０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状のシリコンゴムを用い、実験用ガス非透過性部材２８としては直径４０ｍｍの薄い円板状のアルミニウム板を用いた。

この構成において、実験用ガス非透過性部材２８の中央に設けられた貫通孔２９の径を変化させることで実験用弁体２７の実験用ガス非透過性部材２８側の面の被覆率を変化させ、各々の被覆率におけるガスの透過量を測定した。透過させるガスとしては二酸化炭素ガスを使用した。ガス透過量の測定においては、各々の被覆率において、図５に示す矢印ａ（実験用弁体２７側から実験用ガス非透過性部材２８側へ）方向にガスを透過させた際の透過係数と、矢印ｂ（実験用ガス非透過性部材２８側から実験用弁体２７側へ）方向にガスを透過させた際の透過係数の２パターンを測定している。ここで、上記矢印ａ方向とは実使用時のキャパシタにおけるケース２内側からケース２外側への方向に相当するものであり、上記矢印ｂ方向とはケース２外側からケース２内側への方向に相当するものである。

そして、これら矢印ａ方向における透過係数Ｋａと矢印ｂ方向における透過係数Ｋｂの比Ｋａ／Ｋｂにより、各々の被覆率におけるガスの透過の傾向を調べた。

例えば被覆率９８．４％（貫通孔２９の直径が５ｍｍ）においては矢印ａ方向における透過係数Ｋａは０．０４３７ｍｌ・ｍｍ／ｃｍ²／ｈ／ａｔｍであり、矢印ｂ方向における透過係数Ｋｂは０．０３２９ｍｌ・ｍｍ／ｃｍ²／ｈ／ａｔｍであったため、Ｋａ／Ｋｂ比率は、０．０４３７／０．０３２９≒１．３３となる。

上記の要領で、被覆率が７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、および９８．４％の７つのケースにおいてＫａ／Ｋｂ比率を求めた。

これらの結果に基づく被覆率とＫａ／Ｋｂ比率の関係を図６に示す。図６において縦軸はＫａ／Ｋｂ比率であり横軸は被覆率である。

図６からわかるように、被覆率が０％から被覆率７０％あたりまではＫａ／Ｋｂ比率が１．０、すなわち単位時間、単位面積あたりのガスの透過量は矢印ａ方向も矢印ｂ方向も同等である。しかし、被覆率７５％あたりから少しずつＫａ／Ｋｂ比率が増加し、最終的に被覆率９８．４％のケースにおいてはＫａ／Ｋｂ比率が１．３３となった。すなわち、被覆率９８．４％の構成においては矢印ａ方向の透過量は矢印ｂ方向の透過量の１．３３倍となっていることがわかる。

このように被覆率によって矢印ａ方向と矢印ｂ方向の透過量に差が生じる現象について推測される原理について以下に説明する。

矢印ａ方向にガスを透過させた場合、実験用弁体２７のガスの進行方向側（図５の右側）が実験用ガス非透過性部材２８により被覆されているため、実験用弁体２７のガスの供給元側（図５の左側）に面した面積は、ガスの進行方向側に面した面積より大きいこととなる。このようにガスの供給元側の面積が大きいため、ガスは実験用弁体２７透過時に実験用弁体２７に積極的に浸透し、実験用弁体２７の大半の部分は浸透したガスにて飽和状態となる。そして、実験用弁体２７のガスの進行方向側の面から外部に向けて積極的に放出される。

一方、矢印ｂ方向にガスを透過させた場合、実験用弁体２７のガスの供給元側に面した面積が上述の状態より比較的小さく、実験用弁体２７透過時にガスは実験用弁体２７の表面近傍までしか浸透することができない。したがって、矢印ｂ方向にガスが浸透する場合は、上述の矢印ａ方向に浸透する場合に比べ、実験用弁体２７のガスにて飽和状態となった部分が少ない。この結果、実験用弁体２７の進行方向側へのガスの放出が少量となる。

この現象により、矢印ａ方向と矢印ｂ方向の透過量に差が生じ、上述のような実験結果が得られたものと推測される。

そして、この実験結果および推測される原理から、本実施例においてはケース２内で発生したガスの外部への放出量を比較的大きく、また外部からケース２内部への水蒸気等の浸入を比較的少なくするために、弁体４のケース２内部に面した部分の面積をケース２外部に面した部分の面積よりも大きいものとしている。特に実験により、被覆率を７５％以上とすると効果が得られるとの結果が得られているため、本実施例では弁体４の外部に面した面積Ｓａ、弁体４の内部に面した面積Ｓｂの比Ｓａ／Ｓｂが０．２５以下となるようにガス非透過性部材２４の貫通孔２６の径と封口部材３の孔１７の径を調整している。

この結果、本実施例のキャパシタではケース２内部から外部に向けてのガスの透過量はケース２外部から内部に向けてのガスの透過量に比べ多いものとなっている。

すなわち、実使用時においては、本実施例のキャパシタはケース２内部で発生したガスの外部への放出（圧力開放）を積極的に行い、さらにケース２外部の水蒸気等の内部への浸入を抑制したものとなっている。特に本実施例の場合、弁体４としてシリコンゴムを用いており、またシリコンゴムは高温、低温のどちらの状況においても優れた性能を発揮できる反面、耐水分透過性に対しては一般的にブチルゴム等に比べ劣っているものであるが、本実施例の構成によると外部からの水分の浸入を効果的に防ぐことができ、シリコンゴムであっても高い耐水分透過性を維持することができる。

なお、本実施例では上述したようにガス非透過性部材２４と弁体４は図示しない接着剤にて接着されており、弁体４とガス非透過性部材２４との間は接着剤にて充填された状態となっている。したがって、ケース２内部で発生したガスが、弁体４を透過してガス非透過性部材２４と弁体４との界面に漏出し、さらにケース２外部へ漏れるということはなく、本実施例においてガスのケース２外部への漏出は貫通孔２６からのみ行われる。

また、本発明のキャパシタは従来のように可逆弁を用いることなく弁体４にて上記の効果を達成しており、キャパシタの小型化や部品点数の減少による低コスト化も可能としている。また、比較的安価なシリコンゴムであっても上記の効果を達成することができ、シリコンゴムを用いることでさらなる低コスト化が可能となる。

弁体４の外部に面した面積Ｓａ、弁体４の内部に面した面積Ｓｂの比Ｓａ／Ｓｂを調節する方法としては、上述したように円形の貫通孔２６を設けたガス非透過性部材２４を被覆する方法であれば、キャパシタを大型化させることもなく本実施例の構成を達成でき、またコスト面からも優れた方法であるが、特にこの方法に限定されるものではない。

例えば、メッシュ状の金属板や、あるいはパンチングメタルを用い、弁体４を被覆した場合であっても上記効果を達成できる。

あるいは、弁体４をガスを透過させない金属等の部材で被覆する方法以外では、弁体４の形状により弁体４の外部に面した面積Ｓａ、弁体４の内部に面した面積Ｓｂの比Ｓａ／Ｓｂを調節する方法が挙げられる。

例えば、弁体４の形状を略円錐台あるいは略角錐台とし、弁体４の両端面のうち、面積が大きい端面をケース２内部に、面積が小さい端面をケース２外部に向くように弁体４を配置することで、外部に面した面積をケース２内部に面した面積よりも小さくすることができる。この場合は、弁体４は封口部材３の孔１７に嵌入されるものであり、封口部材３の孔１７の形状も弁体４の形状に合わせて適宜変更するとよい。

（実施例２）
本実施例のキャパシタは、上記実施例１で図１〜図４を用いて説明したキャパシタの構成を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例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詳細に説明する。ここで、図７（ａ）は弁体３１を封口部材３に取り付ける前の分解斜視図、図７（ｂ）は弁体３１を封口部材３に取り付ける前の分解断面図、図７（ｃ）は弁体３１を封口部材３に取付けた後の断面図である。

本実施例においては、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、特に弁体３１とガス非透過性部材３２の形状が実施例１と異なる。弁体３１とガス非透過性部材３２の材料については実施例１と同じものを用いている。

図７（ａ）および（ｂ）に示されるように、弁体３１はハット状の形状を有している。すなわち、弁体３１は有底円筒状の弁体頂部３３と、この弁体頂部３３の開口部周縁に設けられた一体でリング状の弁体鍔部３４とで構成される。

一方、ガス非透過性部材３２は弁体３１と同様にハット状の形状を有しており、ガス非透過性部材頂部３５とガス非透過性部材鍔部３６とで構成されるが、ガス非透過性部材頂部３５の内底面中央あたりに貫通孔３７が設けられている。この貫通孔３７の径は封口部材３に設けられた孔１７の径よりも小さく、貫通孔３７の面積は孔１７の面積よりも小さいものとなっている。

本実施例のキャパシタはこれらを弁体３１とガス非透過性部材３２を図７（ｃ）に示すように配置することで構成されている。

図７（ｃ）に示されるように、弁体３１の弁体頂部３３は封口部材３の孔１７に挿通され、弁体頂部３３の底部は封口部材３の底面から図７（ｃ）における下方に突出した状態となっている。すなわち実使用時には弁体頂部３３の底部は封口部材３の底面からケース２内部へと突出した状態となっている。このように弁体３１を所定の位置に配置した際、弁体鍔部３４は第１の凹部２１に嵌め込まれ、弁体鍔部３４は係止部としての役割を果たす。なお、実施例１と同様に封口部材３には環状突起２２が設けられており、この環状突起２２が弁体鍔部３４に食い込むことで電解液の漏洩の可能性を低減させるという効果を奏している。

ガス非透過性部材３２のガス非透過性部材頂部３５は弁体頂部３３の中空部分に嵌め込まれている。この際、ガス非透過性部材頂部３５の外側表面は弁体頂部３３の内周面と密着している。また、ガス非透過性部材鍔部３６は、弁体鍔部３４の上面と封口部材３の第２の凹部２３と接触し係止部としての役割を果たすとともに、ガス非透過性部材鍔部３６は弁体鍔部３４および第２の凹部２３と密着している。

上述のように構成された本実施例のキャパシタにおいて、実施例１と同様に貫通孔３７から弁体３１がケース２外部に向けて面した面積は弁体３１がケース２内部に面した面積（図７（ｃ）の弁体３１がケース２内部に向けて突出した部分（突出部３８）の側面含む）よりも小さいものとし、弁体３１の外部に面した面積をＳａ、弁体３１のケース２内部に面した面積をＳｂとするとこれらＳａとＳｂの面積の比Ｓａ／Ｓｂが０．２５以下となるように貫通孔３７の径と封口部材３の孔１７の径を調整している。

この結果、実施例１と同様の理由によりケース２内の圧力開放と、ケース２外部からの水分の浸入の抑制が可能となる。

なお、弁体３１がケース２内部に面した面積は上述のごとく突出部３８の側面を含むものとしたが、弁体３１がケース２内部に面した面積は突出部３８の側面を含まずに図７（ｃ）の突出部３８の下端面のみとすることが好ましい。

これは突出部３８の側面よりも下端面の方がケース２内部で発生したガスの弁体３１への透過に関して寄与していると考えられるためである。したがって、弁体３１がケース２外部に向けて面した面積と突出部３８の下端面の面積の比を上述のように調整することで、より効果的かつ確実にケース２内の圧力開放と、外部からの水分の浸入の抑制を可能とすることができる。

さらに、本実施例のキャパシタであればキャパシタを図１の状態から上下逆転させて用いた場合であっても、ケース２内で発生したガスのケース２外部への透過を効果的に行える。

これは、弁体頂部３３の底部が封口部材３の底面から突出していることによる。

すなわち、本実施例のキャパシタを上下逆転させた場合、ケース２内に収容された電解液は封口部材３側に溜まることになるが、弁体頂部３３の底部は封口部材３の底面から突出しているため、キャパシタを上下逆転させた場合に上側先端面となる弁体頂部３３の底面は電解液の液面から露出している。仮にガスの透過面となる弁体頂部３３の底面が電解液の液面下に存在するのであれば、ケース２内で発生したガスが弁体３１を介して外部に透過することが困難となるが、本実施例の場合は弁体頂部３３の底面が電解液の液面から露出しているため、ケース２内で発生したガスの弁体３１を介しての外部への透過を問題なく行うことができる。したがって、本実施例のキャパシタを上下逆転させて用いたとしても、ケース２内で発生したガスのケース２外部への透過を効果的に行うことができ、ケース２内の圧力開放を行うことができる。

なお、キャパシタを上下逆転させた場合に弁体頂部３３の先端面を電解液の液面から露出させるためには、突出部３８の高さやケース２に注入する電解液の量を適宜調整するとよい。

また、実施例１および実施例２では電気二重層キャパシタを対象としたが、この他、電気化学キャパシタ等のキャパシタであっても本発明を適用することができる。

本発明によるとキャパシタの小型化、低コスト化が可能であり、さらに圧力開放を可能とするとともに、外部からの水分の浸入の可能性を低減でき、信頼性の高いキャパシタを提供できる。したがって、本発明によるキャパシタは自動車を初めとする各種電子機器、電気機器、産業機器に用いられるキャパシタとして好適に機能し得る。

１ キャパシタ素子
２ ケース
３ 封口部材
４ 弁体
５ ゴム体
６ 絞り部
７ 陽極
８ 中間体
８ａ 貫通孔
９ 陰極
１０ セパレータ
１１ 集電体
１２ 集電体
１３ 分極性電極層
１４ 分極性電極層
１５ 端面
１６ 端面
１７ 孔
１８ 外周面
１９ 鍔部
２０ 凸部
２１ 第１の凹部
２２ 環状突起
２３ 第２の凹部
２４ ガス非透過性部材
２５ かしめ部
２６ 貫通孔
２７ 実験用弁体
２８ 実験用ガス非透過部材
２９ 貫通孔
３１ 弁体
３２ ガス非透過性部材
３３ 弁体頂部
３４ 弁体鍔部
３５ ガス非透過性部材頂部
３６ ガス非透過性部材鍔部
３７ 貫通孔
３８ 突出部

Claims (7)

1. キャパシタ素子と、
   前記キャパシタ素子と電解液とを共に収容したケースと、
   前記ケースの開口部を封止するとともに、孔を有する封口部材と、
   前記封口部材の孔を塞ぐように設けられた弁体とを少なくとも備え、
   前記弁体は外部に面した部分の面積をＳａ、前記ケース内部に面した部分の面積をＳｂとしたとき、これらＳａとＳｂの比Ｓａ／Ｓｂを０．２５以下としたキャパシタ。
2. 前記弁体は、その一部をガス非透過性部材にて被覆されることで外部に表出した面積を前記ケース内部に向けて露呈した面積より小さくした請求項１に記載のキャパシタ。
3. 前記弁体を被覆するガス非透過性部材として貫通孔を有した金属板を用いた請求項２に記載のキャパシタ。
4. 前記弁体を被覆するガス非透過性部材としてメッシュ状部材を用いた請求項２に記載のキャパシタ。
5. 前記メッシュ状部材はパンチングメタルである請求項４に記載のキャパシタ。
6. 前記弁体は略円錐台あるいは略角錐台の形状を有し、前記弁体の両端面のうち、面積が大きい端面が前記ケース内部と対向するように前記封口部材の孔に嵌挿した請求項１に記載のキャパシタ。
7. 前記弁体は、上端部周縁にリング状の係止部を有した有底筒状の形状であるとともに、その底部が前記ケース内部に突出するように前記弁体が前記孔に嵌挿された請求１に記載のキャパシタ。

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