JP2015153971A

JP2015153971A - コンデンサ装置

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Publication number: JP2015153971A
Application number: JP2014028160A
Authority: JP
Inventors: 秀喜澤田; Hideki Sawada
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-08-24

Abstract

【課題】構造の簡素化を図ることが可能なコンデンサ装置を提供すること。【解決手段】各々がコンデンサ素子Ｃ１およびこのコンデンサ素子Ｃ１に導通する第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂを具備する複数のコンデンサセルコンデンサセルＢ１を備えるコンデンサ装置Ａ１であって、各々が隣り合うコンデンサセルコンデンサセルＢ１の第一電極端子４Ａに導通する複数のリード７Ａおよび第二電極端子４Ｂに導通する複数のリード７Ｂを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサ装置に関する。

様々な電子機器のバックアップ電源や補助電源、太陽電池をともに備えた蓄電デバイス、さらには、いわゆるハイブリッド自動車におけるモータ用電源または回生エネルギデバイスなどには、コンデンサ装置が用いられている。特に、大容量が必要とされる用途には、電気二重層コンデンサとして構成されたコンデンサ素子を各々が有する複数のコンデンサセルを備える構成が適している。

図１には、複数のコンデンサセルを備える従来のコンデンサ装置の一例が開示されている。このコンデンサ装置においては、各コンデンサセルが一対の電極端子を有している。そして、複数のコンデンサセルの所望のものの電極端子どうしを導通させる手段として、いわゆるブスバーが採用されている。このブスバーは、たとえばＣｕなどからなる平板状の部材である。

コンデンサ装置に比較的高い電圧を印加する場合、各々のコンデンサセルに印加される電圧が許容電圧以下であるかを監視することが好ましい。上述したコンデンサ装置において電圧監視を行う場合、電圧監視部を用意し、この電圧監視部とコンデンサセルとの間に配線基板や配線コードなどの導通経路を設ける必要がある。このため、コンデンサ装置の構造が複雑化するという問題があった。

特開２０１０−８７２６９号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、構造の簡素化を図ることが可能なコンデンサ装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるコンデンサ装置は、各々がコンデンサ素子およびこのコンデンサ素子に導通する一対の電極端子を具備する複数のコンデンサセルを備えるコンデンサ装置であって、各々が隣り合う上記コンデンサセルの上記一対の電極端子の一方どうしに導通する複数のリードを備えることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のコンデンサセルは、各々が第一方向を厚さ方向とする扁平状であり、かつ上記第一方向に積層配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記一対の電極端子は、上記第一方向に対して直角である第二方向に離間配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記一対の電極端子は、上記第一方向および上記第二方向のいずれに対しても直角である第三方向に突出している。

本発明の好ましい実施の形態においては、互いに隣り合う３つの上記コンデンサセルにおいて、中央の上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち上記第二方向一方側に位置するものは、上記第一方向一方側に位置する上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち上記第二方向一方側に位置するものと導通しており、中央の上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち上記第二方向他方側に位置するものは、上記第一方向他方側に位置する上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち上記第二方向他方側に位置するものと導通している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のコンデンサセルは、互いに直列に接続されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、隣り合う上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち互いに導通するものどうしは、超音波溶接されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、隣り合う上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち互いに導通するものどうしの少なくとも一方と上記リードとが超音波溶接されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードは、上記電極端子と同一の材質からなる接合部を有しており、上記接合部と上記電極端子とが接合されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードは、上記接合部に対して上記コンデンサセルとは反対側に繋がり、かつ上記接合部とは異なる材質からなる先端部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記コンデンサ素子は、上記第一方向に交互に配置された複数の第一電極端子シートおよび複数の第二電極端子シートと、隣り合う上記第一電極端子シートおよび第二電極端子シートの間に各々が挟まれた複数の隔壁と、上記複数の第一電極端子シートおよび上記複数の第二電極端子シートの間に介在する電解液と、を備えることにより電気二重層コンデンサとして構成されており、上記コンデンサセルは、上記複数の第一電極シート、上記複数の第二電極シートおよび上記複数の隔壁を厚さ方向において挟む一対のシート部と、厚さ方向視において上記複数の第一電極シート、上記複数の第二電極シートおよび上記複数の隔壁を避けた位置において上記１対のシート部の端縁部が接合された端縁接合部とを有し、かつ上記コンデンサ素子を収容するシート容器を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記シート容器は、上記第一方向視矩形状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の第一電極端子シート、上記複数の第二電極端子シートおよび上記複数の隔壁は、上記第一方向視矩形状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記一対の電極端子は、上記シート容器の同一の辺から突出している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記一対の電極端子と上記第二電極端子とは、上記複数の第一電極シート、上記複数の第二電極シートおよび上記複数の隔壁を挟んで上記第二方向において離間配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第一電極シートは、第一集電極および第一分極性電極を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第一集電極は、金属からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第一分極性電極は、炭素からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第二電極シートは、第二集電極および第二分極性電極を含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第二集電極は、金属からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第二分極性電極は、炭素からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記一対のシート部は、互いに別体のシート材からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、基材および上記複数のリードに導通する配線パターンを有する基板をさらに備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板には、上記複数のリードが挿通された複数の貫通孔が形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板に搭載され、かつ上記複数のコンデンサセルの電圧を監視する電圧監視部を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板に搭載され、かつ上記複数のコンデンサセルおよび上記基板の少なくともいずれかの温度を監視する温度監視部を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のコンデンサセルおよび上記基板を収容する筐体を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のコンデンサセルに導通し、かつ上記筐体から露出する一対の外部端子を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記コンデンサセルは、上記シート容器内の圧力が所定圧力以上となった際に圧力を外部に開放し、かつその一部が上記１対のシート部の上記端縁部に気密状態で挟まれた圧力開放弁を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記圧力開放弁は、上記シート容器の四辺のうち上記第一電極端子および上記第二電極端子が突出する辺とは異なる辺から突出している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記シート容器において、上記第一電極端子および上記第二電極端子が突出する辺と上記圧力開放弁が突出する辺とは、互いに隣り合っている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記圧力開放弁は、上記シート容器の四辺のうち上記第一電極端子および上記第二電極端子が突出する辺から突出している。

本発明によれば、上記複数のコンデンサセルの上記一対の電極端子のいずれが一方どうしに導通する上記複数のリードを備えている。このため、上記複数のコンデンサセルの電圧監視などを行うために上記コンデンサセルに導通接続を図る場合、上記複数のリードを用いて容易に導通経路を構築することができる。したがって、上記コンデンサ装置の構造の簡素化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第一実施形態に基づくコンデンサ装置を示す要部斜視図である。図１のコンデンサ装置を示す要部正面図である。図１のコンデンサ装置を示す要部側面図である。図１のコンデンサ装置を示す正面図である。図１のコンデンサ装置を示す側面図である。図１のコンデンサ装置を示す平面図である。図１のコンデンサ装置を示す回路図である。図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図８のコンデンサ素子を示す要部拡大断面図である。図１のコンデンサ装置の基板を示す平面図である。図１のコンデンサ装置を示す要部拡大断面図である。本発明の第二実施形態に基づくコンデンサ装置のコンデンサセルを示す正面図である。図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う要部拡大断面図である。図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う要部拡大断面図である。図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う要部拡大断面図である。本発明の第二実施形態に基づくコンデンサ装置のコンデンサセルの変形例を示す正面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図７は、本発明の第一実施形態に基づくコンデンサ装置を示している。本実施形態のコンデンサ装置Ａ１は、複数のコンデンサセルＢ１、複数のリード７Ａ、複数のリード７Ｂ、基板８、電圧監視部８４、温度監視部８５、警報出力部８６、筐体８７および一対の外部端子８８を備えている。

図１は、コンデンサ装置Ａ１を示す要部斜視図である。図２は、コンデンサ装置Ａ１を示す要部正面図である。図３は、コンデンサ装置Ａ１を示す要部側面図である。図４は、コンデンサ装置Ａ１を示す正面図である。図５は、コンデンサ装置Ａ１を示す側面図である。図６は、コンデンサ装置Ａ１を示す平面図である。図７は、コンデンサ装置Ａ１を示す回路図である。なお、図１〜図３においては、理解の便宜上、電圧監視部８４、温度監視部８５、警報出力部８６、筐体８７および一対の外部端子８８を省略している。

複数のコンデンサセルＢ１は、各々がｘ方向を厚さ方向とする扁平状であり、ｘ方向に積層配置されている。なお、積層されたコンデンサセルＢ１にｘ方向両側から圧縮力を付与する圧縮力付与手段を採用してもよい。図８は、図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図であり、図９は、要部拡大断面図である。これらの図に示すように、コンデンサセルＢ１は、コンデンサ素子Ｃ１、第一電極端子４Ａ、第二電極端子４Ｂおよびシート容器５を具備している。コンデンサ素子Ｃ１は、複数の第一電極シート１Ａ、複数の第二電極シート１Ｂ、複数の隔壁２および電解液３からなり、電気二重層コンデンサとして構成されている。なお、図８においては、シート容器５の内部に、隙間が存在する記載となっているが、これはシート容器５の形状や複数の第一電極シート１Ａ、複数の第二電極シート１Ｂおよび複数の隔壁２などの内容物の位置関係などの理解の便宜である。実際のコンデンサセルＢ１においては、シート容器５内には、明瞭な隙間が意図的に設けられる必要は無く、シート容器５と上記内容物とが、互いに損傷しない程度に接している構成であってもよい。

複数の第一電極シート１Ａ、複数の第二電極シート１Ｂおよび複数の隔壁２は、ｘ方向視において互いに重なるように積層されている。複数の第一電極シート１Ａおよび複数の第二電極シート１Ｂは、互いに交互に位置するように積層されている。複数の隔壁２は、隣り合う第一電極シート１Ａおよび第二電極シート１Ｂの間に１枚ずつ介在するように積層されている。なお、積層方向であるｘ方向の最外方に位置する第一電極シート１Ａまたは第二電極シート１Ｂの外方に保護シート（図示略）を備える構成としてもよい。

複数の第一電極シート１Ａは、互いに積層されており、本実施形態においては、各々がｘ方向視矩形状とされている。図９に示すように、第一電極シート１Ａは、第一集電極１１Ａおよび第一分極性電極１２Ａからなる。第一集電極１１Ａは、金属からなる薄板状部材であり、たとえばアルミからなる。第一分極性電極１２Ａは、たとえば活性炭の微粉末をバインダとともに混練して形成された炭素層であり、第一集電極１１Ａを覆っている。さらに、上記活性炭の微粉末どうしの導通性を高めるために、いわゆるカーボンナノブラックを添加しても良い。上記活性炭の微粉末は、その表面が微細な凹凸状となっており、単位体積当りの表面積が比較的大きい。

複数の第二電極シート１Ｂは、互いに積層されており、本実施形態においては、各々がｘ方向視矩形状とされている。図９に示すように、第二電極シート１Ｂは、第二集電極１１Ｂおよび第二分極性電極１２Ｂからなる。第二集電極１１Ｂは、金属からなる薄板状部材であり、たとえばアルミからなる。第二分極性電極１２Ｂは、たとえば活性炭の微粉末をバインダとともに混練して形成された炭素層であり、第二集電極１１Ｂを覆っている。さらに、上記活性炭の微粉末どうしの導通性を高めるために、いわゆるカーボンナノブラックを添加しても良い。上記活性炭の微粉末は、その表面が微細な凹凸状となっており、単位体積当りの表面積が比較的大きい。

隔壁２は、複数の第一電極シート１Ａおよび複数の第二電極シート１Ｂが互いに接触して、不当に導通することを防止するためのものである。また、隔壁２は、電解液３を通過させて、隣り合う第一電極シート１Ａと第二電極シート１Ｂ間に電解液３を介在させる機能とを有するものである。本実施形態においては、隔壁２は、ｘ方向視矩形状とされている。隔壁２の材質としては、たとえばポリオレフィンの多孔質体が挙げられる。なお、隔壁２の材質としては、ポリオレフィンの多孔質に限定されず、多孔質の絶縁体であればよい。

電解液３は、複数の第一電極シート１Ａの第一分極性電極１２Ａ、複数の第二電極シート１Ｂの第二分極性電極１２Ｂおよび複数の隔壁２に含浸しており、隣り合う第一電極シート１Ａと第二電極シート１Ｂとの間に介在している。電解液３としては、たとえばＴＥＭＡ（テトラエチルメチルアンモニウム）などのイオン液体が程度用いられている。

第一分極性電極１２Ａおよび第二分極性電極１２Ｂと電解液３との界面に電圧が印加されると、第一分極性電極１２Ａおよび第二分極性電極１２Ｂの表面に固定されている荷電イオンと第一分極性電極１２Ａおよび第二分極性電極１２Ｂの表面に接した電解液３中のイオンとが、上記界面を挟んで分布した状態となり、いわゆる電気二重層が形成される。この電気二重層においては、正負のイオンどうしの距離が一分子程度の大きさとなる。したがって、電気二重層における蓄電は、その単位面積あたりの静電容量が比較的大きいという特性を有する。

第一電極端子４Ａは、複数の第一電極シート１Ａへの導通経路を構成するためのものであり、たとえばＣｕなどの金属からなる。本実施形態においては、第一電極端子４Ａは、突出部４１Ａおよび帯状部４２Ａを有している。突出部４１Ａは、シート容器５から突出する部分であり、コンデンサセルＢ１をリード７Ａに接続するために用いられる。図８によく表れているように、帯状部４２Ａは、複数の第一電極シート１Ａの各々と接続されている。これにより、第一電極端子４Ａと複数の第一電極シート１Ａとが導通している。なお、複数の第一電極シート１Ａのいずれかと第一電極端子４Ａとが一体的に形成された構成であってもよい。

第二電極端子４Ｂは、複数の第二電極シート１Ｂへの導通経路を構成するためのものであり、たとえばＣｕなどの金属からなる。本実施形態においては、第二電極端子４Ｂは、突出部４１Ｂおよび帯状部４２Ｂを有している。突出部４１Ｂは、シート容器５から突出する部分であり、コンデンサセルＢ１をリード７Ｂに接続するために用いられる。図４によく表れているように、帯状部４２Ｂは、複数の第二電極シート１Ｂの各々と接続されている。これにより、第二電極端子４Ｂと複数の第二電極シート１Ｂとが導通している。なお、複数の第二電極シート１Ｂのいずれかと第二電極端子４Ｂとが一体的に形成された構成であってもよい。

シート容器５は、コンデンサ素子Ｃ１と、第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂそれぞれの一部とを気密状態で収容している。シート容器５は、一対のシート部５１を備えている。一対のシート部５１は、コンデンサ素子Ｃ１を、その積層方向であるｘ方向両側から挟んでいる。本実施形態においては、一対のシート部５１は、別体のシート材からなる。このシート材の材質としては、たとえば樹脂フィルムとアルミフィルムとが積層されたラミネートシートが挙げられる。

シート容器５は、ｘ方向視矩形状であり、辺５２、一対の辺５３および辺５４を有している。本実施形態においては、辺５２から第一電極端子４Ａの突出部４１Ａおよび第二電極端子４Ｂの突出部４１Ｂが突出している。より具体的には、第一電極端子４Ａの突出部４１Ａと第二電極端子４Ｂの突出部４１Ｂとは、ｙ方向に離間しており、ｚ方向に向かって突出している。一対の辺５３は、辺５２に隣接しており、互いに反対側に位置している。辺５４は、辺５２と反対側に位置している。

一対のシート部５１の端縁部は、互いに接合されており、これにより端縁接合部５５が形成されている。端縁接合部５５は、シート容器５の外部に対して気密状態にシート容器５の内部を気密状態に保つ機能を果たす。一対のシート部５１の端縁部どうしの接合は、たとえば熱圧着あるいは接着剤を用いた接合などが適宜採用される。本実施形態においては、端縁接合部５５は、辺５２、一対の辺５３および辺５４に沿った略矩形環状である。なお、図１においては、理解の便宜上、端縁接合部５５に複数の離散点からなるハッチングを施している。

本実施形態においては、帯状部４２Ａと帯状部４２Ｂとは、複数の第一電極シート１Ａ、複数の第二電極シート１Ｂおよび複数の隔壁２を挟んで、ｙ方向に互いに離間して配置されており、それぞれがｚ方向に延びている。また、帯状部４２Ａと帯状部４２Ｂとは、複数の第一電極シート１Ａ、複数の第二電極シート１Ｂおよび複数の隔壁２と端縁接合部５５との間に配置されている。

本実施形態においては、図１および図２に示すように、複数のコンデンサセルＢ１の第一電極端子４Ａが、いずれも図中ｙ方向左方に位置しており、第二電極端子４Ｂがいずれも図中ｙ方向右方に位置している。これは、複数のリード７Ａおよびリード７Ｂを用いた複数のコンデンサセルＢ１の導通形態を説明するための便宜であり、第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂ自体が、正極または負極に原理的に帰属することを意味するものではない。

複数のコンデンサセルＢ１のうち互いに隣り合う３つのコンデンサセルＢ１においては、中央のコンデンサセルＢ１の第一電極端子４Ａは、ｘ方向一方側に位置するコンデンサセルＢ１の第一電極端子４Ａと導通している。また、上記中央のコンデンサセルＢ１の第二電極端子４Ｂは、ｘ方向他方側に位置するコンデンサセルＢ１の第二電極端子４Ｂと導通している。

隣り合うコンデンサセルＢ１の互いに導通する第一電極端子４Ａは、リード７Ａに導通している。また、隣り合うコンデンサセルＢ１の互いに導通する第二電極端子４Ｂは、リード７Ｂに導通している。図１１は、隣り合うコンデンサセルＢ１の第一電極端子４Ａがリード７Ａに結合されている部分を示す要部拡大断面図である。なお、第二電極端子４Ｂがリード７Ｂに結合されている部分およびリード７Ｂの構成も、同図と同様であり説明を省略する。同図に示すように。リード７Ａは、接合部７１および先端部７２を有している。接合部７１は、第一電極端子４Ａの突出部４１Ａと接合される部分である。本実施形態においては、接合部７１は第一電極端子４Ａと同じ材質からなり、Ｃｕによって形成されている。先端部７２は、接合部７１に対してコンデンサセルＢ１とは反対側に繋がり、かつ接合部７１とは異なる材質からなる。本実施形態においては、先端部７２は、ステンレスからなる。接合部７１と先端部７２とは、たとえば異種金属接合を行うことによって形成されている。先端部７２は、たとえば棒状である。接合部７１は、図２に示すように、先端部７２よりもｙ方向寸法が大である扁平状部分とされている。

図１１に示すように、本実施形態においては、隣り合うコンデンサセルＢ１の第一電極端子４Ａの突出部４１Ａどうしが接しており、これらの一方とリード７Ａの接合部７１とが接している。そして、これらの２つの第一電極端子４Ａと接合部７１とがたとえば超音波溶接によって一体的に接合されている。なお、超音波溶接は、２つの第一電極端子４Ａと接合部７１とを接合するための手段の一例であり、特に限定されない。また、２つの第一電極端子４Ａの突出部４１Ａの間にリード７Ａを挟む態様で、これらを接合してもよい。以上に説明した構成と同様の手法により、隣り合うコンデンサセルＢ１の第二電極端子４Ｂどうしとリード７Ｂとが接合されている。

複数のコンデンサセルＢ１が上述した接続形態とされることにより、コンデンサ装置Ａ１は、図７に示す回路を構成している。同図に示すように、コンデンサ装置Ａ１においては、各々が電気二重層コンデンサとして構成された複数のコンデンサ素子Ｃ１が、複数の第一電極端子４Ａ、複数の第二電極端子４Ｂ、複数のリード７Ａおよび複数のリード７Ｂを介して互いに直列に接続されている。

図１〜図３に示すように、基板８は、複数のコンデンサセルＢ１のシート容器５に対してｚ方向上方に離間配置されている。図１１に示すように、基板８は、基材８１および配線パターン８２からなる。基材８１は、たとえばガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料からなる板部材である。配線パターン８２は、Ｃｕなどの金属からなり、基板８の導通経路を構成している。図１０は、基板８を示す平面図である。同図に示すように、基板８は、複数の貫通孔８３Ａおよび複数の貫通孔８３Ｂを有している。複数の貫通孔８３Ａは、ｘ方向に沿って一列に等ピッチで配置されている。複数の貫通孔８３Ｂは、ｘ方向に沿って一列に等ピッチで配置されている。複数の貫通孔８３Ａと複数の貫通孔８３Ｂとは、ｙ方向に離間配置されている。

図１１に示すように、貫通孔８３Ａには、図中ｚ方向下方から上方へとリード７Ａの先端部７２が挿通されている。貫通孔８３Ａの周辺には、配線パターン８２の一部が形成されている。先端部７２のうち基板８から図中ｚ方向上方に突出する部分と図示された配線パターン８２とは、例えばはんだ８２ａによって接合されており互いに導通している。これと同様に、貫通孔８３Ｂには、図中ｚ方向下方から上方へとリード７Ｂの先端部７２が挿通されている。貫通孔８３Ｂの周辺には、配線パターン８２の一部が形成されている。リード７Ｂの先端部７２のうち基板８から図中ｚ方向上方に突出する部分と配線パターン８２とは、例えばはんだによって接合されており互いに導通している。

図１０に示すように、基板８には、電圧監視部８４、温度監視部８５および警報出力部８６が搭載されている。電圧監視部８４は、複数のコンデンサセルＢ１の各々に印加された電圧を監視するものである。各コンデンサセルＢ１のリード７Ａおよびリード７Ｂは、配線パターン８２によって形成された所定の導通経路によって、電圧監視部８４に接続されている。そして、電圧監視部８４は、各コンデンサセルＢ１に印加された電圧を計測可能となっている。コンデンサセルＢ１に印加された電圧が、所定の電圧を超えていると判断された場合、電圧監視部８４は、電圧警告信号を警報出力部８６へと出力する。

温度監視部８５は、複数のコンデンサセルＢ１および基板８の少なくともいずれかの温度を監視するものである。たとえば、基板８の適所に１つまたは複数の温度計測素子（図示略）が設置されている。この温度計測素子としては、たとえばサーミスタや熱電対などが適宜用いられる。これらの温度計測素子によって計測された温度のいずれかが所定の温度を超えていると判断された場合、温度監視部８５は、温度警告信号を８６へと出力する。

警報出力部８６は、電圧監視部８４から受けた電圧警告信号および温度監視部８５から受けた温度警告信号をコンデンサ装置Ａ１外へと出力する機能を果たすものであり、各種インターフェースを具備して構成されている。なお、電圧監視部８４および温度監視部８５が、警報出力部８６の機能をそれぞれ具備した構成であってもよい。

図４〜図６に示すように、複数のコンデンサセルＢ１、複数のリード７Ａ、複数のリード７Ｂおよび基板８は、筐体８７に収容されている。筐体８７は、たとえば放熱促進のための複数の排熱孔が設けられた金属板からなる。また、絶縁を目的として、全体または一部を樹脂などによって形成してもよい。本実施形態においては、一対の外部端子８８が設けられた部分が樹脂などの絶縁材料によって構成されている。

一対の外部端子８８は、複数のコンデンサセルＢ１と導通しており、一部ずつが筐体８７から露出している。一対の外部端子８８は、図１０に示す基板８の配線パターン８２の一部ずつに対してたとえば配線ケーブル（図示略）を介して導通している。これにより、一対の外部端子８８は、図７に示すように、互いに直列に接続された複数のコンデンサ素子Ｃ１の両端に配置されており、一方が正極端子として使用され、他方が負極端子として使用される。

次に、コンデンサ装置Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、複数のコンデンサセルＢ１の第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂに導通する複数のリード７Ａおよび複数のリード７Ｂを備えている。このため、複数のコンデンサセルＢ１の電圧監視などを行うためにコンデンサセルＢ１に導通接続を図る場合、リード７Ａおよびリード７Ｂを用いて容易に導通経路を構築することができる。したがって、コンデンサ装置Ａ１の構造の簡素化を図ることができる。

複数のコンデンサセルＢ１が扁平状であり、ｘ方向に積層されていることにより、Ａ１全体をコンパクトとすることができる。第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂがｙ方向に離間配置されていることにより、互いに積層されたコンデンサセルＢ１において、隣り合う第一電極端子４Ａどうし、または隣り合う第二電極端子４Ｂどうしを近接して配置することができる。第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂがｚ方向に突出していることにより、シート容器５を避けてこれらの導通を図ることができる。

図７から理解されるように、複数のリード７Ａおよび複数のリード７Ｂを用いて複数のコンデンサセルＢ１の第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂを千鳥状に接続することにより、複数のコンデンサセルＢ１を合理的に直列接続することができる。

２つの第一電極端子４Ａおよびリード７Ａの接合と、２つの第二電極端子４Ｂおよびリード７Ｂの接合とを、超音波溶接を用いて行うことにより、過度に大規模な接合設備を用いること無くこれらを確実に接合することができる。

リード７Ａおよびリード７Ｂが、第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂと同一の材質からなる接合部７１を有することにより、リード７Ａと第一電極端子４Ａとの接合およびリード７Ｂと第二電極端子４Ｂとをより確実かつ強固に接合することができる。

リード７Ａおよびリード７Ｂが、接合部７１とは異なる材質からなる先端部７２を有することにより、接合部７１における接合を確実化しつつ、接合部７１と基板８との導通接続の確実化や腐食の抑制を図ることができる。

図１２〜図１６は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図１２〜図１６は、本発明の第二実施形態に基づくコンデンサ装置に用いられるコンデンサセルを示している。本実施形態のコンデンサセルＢ２は、圧力開放弁６を備えている点が、上述した実施形態と異なっている。

圧力開放弁６は、シート容器５の内圧が所定の圧力以上となった場合に、シート容器５内の気体を外部に放出することにより、内圧の過度な上昇を防ぐためのものである。圧力開放弁６は、一対のシート部５１の端縁部に挟まれている。本実施形態においては、端縁接合部５５のうち辺５３に沿って延びる部分が途切れた構成とされており、圧力開放弁６は、この途切れた部分にあたる一対のシート部５１の端縁部に挟まれている。

本実施形態においては、圧力開放弁６は、本体６１、ばね６４およびボール６５を具備して構成されている。本体６１は、樹脂あるいは金属からなり、本実施形態においては、全体が一体的に形成されている。本体６１は、貫通孔６６および一対のひれ部６１ａを有している。

貫通孔６６は、シート容器５の内部と外部とに通じており、シート容器５内の気体を放出する経路である。図１４および図１５に示すように、本実施形態においては、貫通孔６６は、ボール収容部６６ａ、くびれ部６６ｂおよび拡幅部６６ｃを有している。ボール収容部６６ａは、シート容器５の外部側に位置しており、ボール６５を収容している。くびれ部６６ｂは、ボール収容部６６ａに対してシート容器５内部側に位置しており、ボール収容部６６ａよりも断面積が小となっている。拡幅部６６ｃは、くびれ部６６ｂよりもシート容器５内部側に位置しており、一対のシート部５１の面内方向に沿う幅方向寸法、すなわち辺５３に沿うｚ方向寸法がくびれ部６６ｂよりも大である。より具体的には、図１６に示すように、断面形状がごく扁平とされている。また、拡幅部６６ｃの断面積は、くびれ部６６ｂよりも大である。

一対のひれ部６１ａは、本体６１のうち一対のシート部５１に挟まれた部分に設けられており、貫通孔６６の拡幅部６６ｃの幅方向（ｚ方向）両側に位置している。各ひれ部６１ａは、拡幅部６６ｃから幅方向に離間するほど厚さが小となっている。また、本実施形態においては、本体６１のうちひれ部６１ａが形成された部分は、辺５３と直角であるｙ方向において、断面形状が一定であり、たとえば幅寸法が一定である。本体６１のうち一対のひれ部６１ａが形成された部分は、一対のシート部５１の端縁部と気密状態で接合されている。この接合は、熱溶着あるいは接着剤を用いた接合によってなされている。

本実施形態においては、本体６１のうちシート容器５内に位置する部分が、ｘ方向視において帯状部４２Ａと重なる構成とされている。なお、コンデンサセルＢ２において、圧力開放弁６を反対側に設ける場合、本体６１が帯状部４２Ｂと重なる構成となる。

ばね６４は、シート容器５の内圧が所定圧力未満の場合には、ボール６５を閉状態におき、シート容器５の内圧が所定圧力以上の場合に、ボール６５を開状態に置くための弾性力を発揮するものである。ばね６４は、たとえば、本体６１の外部側端に設けられた係止部によって、外部に移動することが阻止されている。ばね６４は、弾性体の一例である。

ボール６５は、弁体の一例であり、シート容器５を気密状態に保つ閉状態と、シート容器５の内部から気体が放出されることを許容する開状態とをとる。具体的には、ばね６４によって貫通孔６６のくびれ部６６ｂに押し付けられている状態が閉状態であり、ばね６４がシート容器５の内圧によって圧縮されることによりくびれ部６６ｂから離間した状態が開状態である。

なお、ばね６４およびボール６５は、圧力開放弁６が圧力開放の機能を果たすための具体的構成の一例に過ぎない。圧力開放弁６の構成は、シート容器５の内圧が所定圧力以上となった場合に、シート容器５内の気体を適切に放出可能な構成であれば種々の構成を採用できる。

このような実施形態によっても、コンデンサセルＢ２を用いたコンデンサ装置の構造の簡素化を図ることができる。また、圧力開放弁６は、一対のシート部５１の端縁部によって挟まれた配置とされている。このような配置においては、圧力開放弁６と一対のシート部５１の端縁部との接合面積をより大きく確保することが可能である。これにより、圧力開放弁６とシート容器５との気密性を高めることができる。また、圧力開放弁６は、シート容器５の面内方向に沿って突出している。これによりシート容器５の内部と外部とに通ずる方向において圧力開放弁６のサイズが大きくなっても、コンデンサセルＢ２の厚さは厚くならない。このため、圧力開放弁６の弁機能を果たす構造により大きなスペースを与えることが可能であり、長期間にわたって確実に弁機能を発揮させ続けることができる。したがって、より長期間にわたってより確実にコンデンサセルＢ２の内圧上昇を回避することができる。

第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂが辺５２から同一方向に突出しており、圧力開放弁６は、辺５３から突出しており、第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂとは異なる方向に突出している。これにより、圧力開放弁６から気体が放出されても、この気体が基板８に向かうことを防止することができる。

圧力開放弁６は、第一電極端子４Ａの帯状部４２Ａと重なる配置とされている。これにより、圧力開放弁６によって一対のシート部５１の双方が不当に傷つけられてしまうことを防止することができる。また、圧力開放弁６の貫通孔６６のシート容器５内部側の開口がシート部５１によって塞がれることを抑制する効果が期待できる。

本体６１の貫通孔６６が拡幅部６６ｃを有することにより、本体６１のうち一対のシート部５１に挟まれた部分を比較的扁平な形状とすることができる。これにより、本体６１と一対のシート部５１の端縁部とをより確実に接合することができる。また、本体６１に一対のひれ部６１ａを設けることにより、本体６１の幅方向端部において、本体６１の端部と一対のシート部５１の端縁部との３つの部材が接する部分をより確実に気密性高く接合することができる。

図１７は、コンデンサセルＢ２の変形例を示している。本変形例においては、圧力開放弁６が設けられた位置が、上述した例と異なっている。圧力開放弁６は、辺５２から突出している。また、圧力開放弁６の突出方向は、第一電極端子４Ａおよび第二電極端子４Ｂと平行であり、ｚ方向上方である。このような変形例の場合、基板８のｚ方向下面を含む領域に、保護層を設けておくことが好ましい。この保護層は、圧力開放弁６から気体が放出された際に、基板８が意図せず損傷してしまうことを防止する機能を果たす。また、コンデンサセルＢ２が図１に示すコンデンサセルＢ１と同様の形態でコンデンサ装置に適用された場合、圧力開放弁６は、コンデンサ素子Ｃに対して鉛直方向上方に位置する。このため、圧力開放弁６から気体が放出される際に、電解液３が放出されてしまうことを回避することが可能である。

本発明に係るコンデンサ装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るコンデンサ装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１コンデンサ装置
Ｂ１，Ｂ２コンデンサセル
Ｃ１コンデンサ素子
１Ａ第一電極シート
１１Ａ第一集電極
１２Ａ第一分極性電極
１Ｂ第二電極シート
１１Ｂ第二集電極
１２Ｂ第二分極性電極
２隔壁
３電解液
４Ａ第一電極端子
４１Ａ突出部
４２Ａ帯状部
４Ｂ第二電極端子
４１Ｂ突出部
４２Ｂ帯状部
５シート容器
５１シート部
５２辺
５３辺
５４辺
５５端縁接合部
６圧力開放弁
６１本体
６１ａひれ部
６４ばね
６５ボール
６６貫通孔
６６ａボール収容部
６６ｂくびれ部
６６ｃ拡幅部
７Ａ，７Ｂリード
７１接合部
７２先端部
８基板
８１基材
８２配線パターン
８３Ａ貫通孔
８３Ｂ貫通孔
８４電圧監視部
８５温度監視部
８６警報出力部
８７筐体
８８外部端子

Claims

各々がコンデンサ素子およびこのコンデンサ素子に導通する一対の電極端子を具備する複数のコンデンサセルを備えるコンデンサ装置であって、
各々が隣り合う上記コンデンサセルの上記一対の電極端子の一方どうしに導通する複数のリードを備えることを特徴とする、コンデンサ装置。
上記複数のコンデンサセルは、各々が第一方向を厚さ方向とする扁平状であり、かつ上記第一方向に積層配置されている、請求項１に記載のコンデンサ装置。
上記一対の電極端子は、上記第一方向に対して直角である第二方向に離間配置されている、請求項２に記載のコンデンサ装置。
上記一対の電極端子は、上記第一方向および上記第二方向のいずれに対しても直角である第三方向に突出している、請求項３に記載のコンデンサ装置。
互いに隣り合う３つの上記コンデンサセルにおいて、
中央の上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち上記第二方向一方側に位置するものは、上記第一方向一方側に位置する上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち上記第二方向一方側に位置するものと導通しており、
中央の上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち上記第二方向他方側に位置するものは、上記第一方向他方側に位置する上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち上記第二方向他方側に位置するものと導通している、請求項４に記載のコンデンサ装置。
上記複数のコンデンサセルは、互いに直列に接続されている、請求項５に記載のコンデンサ装置。
隣り合う上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち互いに導通するものどうしは、超音波溶接されている、請求項５または６に記載のコンデンサ装置。
隣り合う上記コンデンサセルの上記一対の電極端子のうち互いに導通するものどうしの少なくとも一方と上記リードとが超音波溶接されている、請求項７に記載のコンデンサ装置。
上記リードは、上記電極端子と同一の材質からなる接合部を有しており、
上記接合部と上記電極端子とが接合されている、請求項８に記載のコンデンサ装置。
上記リードは、上記接合部に対して上記コンデンサセルとは反対側に繋がり、かつ上記接合部とは異なる材質からなる先端部を有する、請求項９に記載のコンデンサ装置。
上記コンデンサ素子は、上記第一方向に交互に配置された複数の第一電極端子シートおよび複数の第二電極端子シートと、隣り合う上記第一電極端子シートおよび第二電極端子シートの間に各々が挟まれた複数の隔壁と、上記複数の第一電極端子シートおよび上記複数の第二電極端子シートの間に介在する電解液と、を備えることにより電気二重層コンデンサとして構成されており、
上記コンデンサセルは、上記複数の第一電極シート、上記複数の第二電極シートおよび上記複数の隔壁を厚さ方向において挟む一対のシート部と、厚さ方向視において上記複数の第一電極シート、上記複数の第二電極シートおよび上記複数の隔壁を避けた位置において上記１対のシート部の端縁部が接合された端縁接合部とを有し、かつ上記コンデンサ素子を収容するシート容器を備える、請求項４ないし１０のいずれかに記載のコンデンサ装置。
上記シート容器は、上記第一方向視矩形状である、請求項１１に記載のコンデンサ装置。
上記複数の第一電極端子シート、上記複数の第二電極端子シートおよび上記複数の隔壁は、上記第一方向視矩形状である、請求項１２に記載のコンデンサ装置。
上記一対の電極端子は、上記シート容器の同一の辺から突出している、請求項１３に記載のコンデンサ装置。
上記一対の電極端子と上記第二電極端子とは、上記複数の第一電極シート、上記複数の第二電極シートおよび上記複数の隔壁を挟んで上記第二方向において離間配置されている、請求項１４に記載のコンデンサ装置。
上記第一電極シートは、第一集電極および第一分極性電極を含む、請求項１１ないし１５のいずれかに記載のコンデンサ装置。
上記第一集電極は、金属からなる、請求項１６に記載のコンデンサ装置。
上記第一分極性電極は、炭素からなる、請求項１６または１７に記載のコンデンサ装置。
上記第二電極シートは、第二集電極および第二分極性電極を含む、請求項１１ないし１８のいずれかに記載のコンデンサ装置。
上記第二集電極は、金属からなる、請求項１９に記載のコンデンサ装置。
上記第二分極性電極は、炭素からなる、請求項１９または２０に記載のコンデンサ装置。
上記一対のシート部は、互いに別体のシート材からなる、請求項１１ないし２１のいずれかに記載のコンデンサ装置。
基材および上記複数のリードに導通する配線パターンを有する基板をさらに備える、請求項１ないし２２のいずれかに記載のコンデンサ装置。
上記基板には、上記複数のリードが挿通された複数の貫通孔が形成されている、請求項２３に記載のコンデンサ装置。
上記基板に搭載され、かつ上記複数のコンデンサセルの電圧を監視する電圧監視部を備える、請求項２３または２４に記載のコンデンサ装置。
上記基板に搭載され、かつ上記複数のコンデンサセルおよび上記基板の少なくともいずれかの温度を監視する温度監視部を備える、請求項２３ないし２５のいずれかに記載のコンデンサ装置。
上記複数のコンデンサセルおよび上記基板を収容する筐体を備える、請求項２３ないし２６のいずれかに記載のコンデンサ装置。
上記複数のコンデンサセルに導通し、かつ上記筐体から露出する一対の外部端子を備える、請求項２７に記載のコンデンサ装置。
上記コンデンサセルは、上記シート容器内の圧力が所定圧力以上となった際に圧力を外部に開放し、かつその一部が上記１対のシート部の上記端縁部に気密状態で挟まれた圧力開放弁を備える、請求項１４または１５に記載のコンデンサ装置。
上記圧力開放弁は、上記シート容器の四辺のうち上記第一電極端子および上記第二電極端子が突出する辺とは異なる辺から突出している、請求項２９に記載のコンデンサ装置。
上記シート容器において、上記第一電極端子および上記第二電極端子が突出する辺と上記圧力開放弁が突出する辺とは、互いに隣り合っている、請求項３０に記載のコンデンサ装置。
上記圧力開放弁は、上記シート容器の四辺のうち上記第一電極端子および上記第二電極端子が突出する辺から突出している、請求項２９に記載のコンデンサ装置。