JP3848190B2 - 電気二重層キャパシタ - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層キャパシタの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばハイブリッド車、風力発電設備等に用いられる蓄電装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命が長い、電気二重層キャパシタが注目されている。
【０００３】
この種の電気二重層キャパシタとして、複数個のキャパシタセルをハードケースの中に並べて収装したキャパシタモジュールを設け、このキャパシタモジュールを制御回路の基板とともにユニット化して用いるものがあった。
【０００４】
従来のキャパシタセルとして、複数の正極体及び負極体と、両者の間に介装されるセパレータとが積層される積層体を電解液と共に袋状ソフトケースの中に収めるものがある（特開平３−２０３３１１号公報、参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、キャパシタモジュールはハードケース内にキャパシタセルが並んで設けられると、互いに当接したキャパシタセルの端面からの放熱が抑えられるため、ハードケース内に収められたキャパシタセルの放熱性を確保することが難しく、例えば電動ファン等を介してキャパシタモジュールのまわりに冷媒を循環させる冷却装置が必要になり、装置の複雑化、大型化を招くという問題点があった。
【０００６】
また、キャパシタモジュールを車両に搭載した場合、ハードケースに振動や衝撃が加わるため、袋状ソフトケースの中に収まるキャパシタセルの耐久性を確保することが難しいという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電気二重層キャパシタの冷却性、耐久性を高めることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数の正極体と負極体及びセパレータの積層体が電解液と共に袋状ソフトケースの中に収められるキャパシタセルと、この複数個のキャパシタセルを並べて収装する金属製放熱ハードケースと、この放熱ハードケースとキャパシタセルの間に介装される熱伝導体とを備え、ソフトケースの周縁に帯状に突出する放熱フィンを形成し、前記熱伝導体としてこの放熱フィンを挟持する伝熱枠を設け、伝熱枠を弾性樹脂材により形成し、伝熱枠は放熱フィンを挟持するスリットと、このスリットを圧縮する一対の挟持部と、放熱ハードケースに支持される支持部とを有し、隣り合う伝熱枠どうしで圧縮されて弾性変形することによりスリットが放熱フィンに密着するとともに、支持部が放熱ハードケースに密着する構成とした。
【００１２】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、充電、放電が行われるのに伴ってキャパシタセルに生じる熱は、ソフトケースから熱伝導体を介して放熱ハードケースに伝えられ、放熱ハードケースから外気へと逃がされる。
【００１３】
こうして、各キャパシタセルの冷却が十分に行われるため、電動ファン等を介してケースのまわりに冷媒を循環させる冷却装置が不要になり、構造の簡素化がはかれる。
【００１４】
そして、キャパシタセルに生じる熱は、ソフトケースの放熱フィンを介して伝熱枠に伝えられ、キャパシタセルの冷却性を高められる。
【００１５】
スリットに放熱フィンが挟持されることにより、伝熱枠に対するソフトケース５の位置ずれが防止され、各キャパシタセルを整列させることが容易にできる。
【００１６】
そして、伝熱枠が隣り合う伝熱枠どうしで圧縮されて弾性変形することにより、ソフトケース及び放熱ハードケースに隙間無く密着し、キャパシタセルの熱を放熱ハードケースに伝えるのに必要な伝熱断面積が確保される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１、図２の（ａ），（ｂ）に示すように、複数個の電気二重層キャパシタセル１が放熱ハードケース２１内に一列に並んで収められ、これらによって一つのキャパシタモジュール２０が形成される。
【００２０】
図３はキャパシタセル１の構造を示している。キャパシタセル１は、複数の正極体及び負極体と、両者の間に介装されるセパレータとが積層され、この積層体が電解液と共に袋状ソフトケース５の中に収められる。
【００２１】
ソフトケース５は、２枚の可撓性積層シート６，７を袋状に合わせて形成される。この可撓性積層シート６，７は、アルミニウム箔の中間層と、これを挟む樹脂の表層との３層を持つ。
【００２２】
各可撓性積層シート６，７は冷間プレス加工によって容器状に成形され、その周縁に四角形の帯状をしたフランジ部６ａ，７ａを有する。
【００２３】
図３に示すように、ソフトケース５はフランジ部６ａ，７ａが溶着されることによって四角形の帯状をした放熱フィン５ａが形成される。この放熱フィン５ａはフランジ部６ａ，７ａを溶着するのに必要な幅より大きく形成され、キャパシタセル１の積層体に生じる熱を逃がす働きをする。
【００２４】
図４に示すように、キャパシタセル１の熱を放熱ハードケース２１に伝える熱伝導体として、ソフトケース５の放熱フィン５ａを挟持する伝熱枠１５が設けられる。伝熱枠１５は、放熱フィン５ａの三辺に沿って延びるコの字状をしている。
【００２５】
キャパシタセル１はこの伝熱枠１５を介して放熱ハードケース２１内に並んで収められる。伝熱枠１５は、シリコン等の弾性樹脂材にアルミ等の金属粉を混ぜた複合材からなり、キャパシタセル１の積層体に生じる熱を放熱フィン５ａから放熱ハードケース２１に伝える働きと、放熱ハードケース２１に対してキャパシタセル１を弾性支持する働き、放熱ハードケース２１に対してキャパシタセル１を絶縁する働きをする。
【００２６】
伝熱枠１５は、放熱フィン５ａを挟持するスリット１５ａと、ソフトケース５の側部に接合する一対のフランジ部１５ｂと、スリット１５ａを圧縮する一対の挟持部１５ｃと、放熱ハードケース２１に支持される支持部１５ｄを有し、これらが一体成形によって形成される。なお、複数の各伝熱枠を一体化して形成しても良い。
【００２７】
伝熱枠１５は、図５に示すように、隣り合う伝熱枠１５どうしで圧縮されて弾性変形することにより、そのフランジ部１５ｂ及びスリット１５ａがソフトケース５の側部及び放熱フィン５ａに隙間無く密着するとともに、その支持部１５ｄが放熱ハードケース２１に隙間無く密着する構造とする。
【００２８】
なお、伝熱枠の断面形状はこれに限らず、例えばその内側にスリットが開口した略矩形に形成してもよい。
【００２９】
また、伝熱枠は放熱フィンの三辺に沿って延びるコの字状に限らず、放熱フィンの四辺に沿って延びる四角形の枠状に形成しても良い。さらに、伝熱枠は放熱フィンの四辺毎に分割して形成しても良い。
【００３０】
キャパシタモジュール２０の中央部に加圧機構３０が設けられる。この加圧機構３０によって各キャパシタセル１が互いに押圧されることにより、キャパシタセル１を隙間無く放熱ハードケース２１に収め、振動や衝撃によってキャパシタセル１がズレないように圧縮保持される。
【００３１】
加圧機構３０は放熱ハードケース２１の上部に固定されるストッパ板３１と、このストッパ板３１と放熱ハードケース２１に囲まれキャパシタセル１の列方向に摺動可能に設けられる押板３２，３３と、各押板３２，３３を互いに離す方向に付勢する皿バネ３４と、皿バネ３４を支持するセットボルト３５等を備える。
【００３２】
充電、放電が行われるのに伴ってキャパシタセル１に生じる熱は、ソフトケース５の放熱フィン５ａから伝熱枠１５を介して放熱ハードケース２１に伝えられ、放熱ハードケース２１から外気へと逃がされる。
【００３３】
弾性樹脂材からなる伝熱枠１５は、隣り合う伝熱枠１５どうしで圧縮されて弾性変形することにより、そのフランジ部１５ｂ及びスリット１５ａがソフトケース５の側部及び放熱フィン５ａに隙間無く密着するとともに、その支持部１５ｄが放熱ハードケース２１に隙間無く密着する構造のため、キャパシタセル１の熱を放熱ハードケース２１に伝えるのに必要な伝熱断面積が確保される。
【００３４】
こうして、各キャパシタセル１の冷却が十分に行われるため、キャパシタモジュールのまわりに冷媒を循環させる冷却装置が不要になり、構造の簡素化がはかれる。
【００３５】
弾性樹脂材からなる伝熱枠１５は、放熱ハードケース２１に対してキャパシタセル１を弾性支持し、キャパシタモジュール２０を車両に搭載した場合でも、各キャパシタセル１に振動や衝撃を伝えることが抑えられ、袋状ソフトケース５の中に収まるキャパシタセル１の耐久性を確保できる。
【００３６】
スリット１５ａに放熱フィン５ａが挟持されることにより、伝熱枠１５に対するソフトケース５の位置ズレが抑えられ、各キャパシタセル１を整列させることが容易にできる。
【００３７】
次に図６に示す参考例を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００３８】
キャパシタセル１の熱を放熱ハードケース２１に伝える熱伝導体として、ソフトケース５と放熱ハードケース２１の間にシリコン等のコーキング材１９が充填される。キャパシタセル１の放熱フィン５ａは折り曲げられ、コーキング材１９に包まれる。
【００３９】
この場合、コーキング材１９がキャパシタセル１の積層体に生じる熱を放熱フィン５ａから放熱ハードケース２１に伝える働きと、放熱ハードケース２１に対してキャパシタセル１を弾性支持する働き、放熱ハードケース２１に対してキャパシタセル１を絶縁する働きをする。
【００４０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すキャパシタモジュールの分解斜視図。
【図２】同じく（ａ）はキャパシタモジュールの平面図、（ｂ）はキャパシタモジュールの側面図。
【図３】同じくキャパシタセルの斜視図。
【図４】同じく伝熱枠の斜視図。
【図５】同じく伝熱枠等の断面図。
【図６】参考例を示すキャパシタモジュールの断面図。

Claims (1)

  1. 複数の正極体と負極体及びセパレータの積層体が電解液と共に袋状ソフトケースの中に収められるキャパシタセルと、この複数個のキャパシタセルを並べて収装する金属製の放熱ハードケースと、この放熱ハードケースとキャパシタセルの間に介装される熱伝導体とを備え、ソフトケースの周縁に帯状に突出する放熱フィンを形成し、前記熱伝導体としてこの放熱フィンを挟持する伝熱枠を設け、伝熱枠を弾性樹脂材により形成し、伝熱枠は放熱フィンを挟持するスリットと、このスリットを圧縮する一対の挟持部と、放熱ハードケースに支持される支持部とを有し、隣り合う伝熱枠どうしで圧縮されて弾性変形することによりスリットが放熱フィンに密着するとともに、支持部が放熱ハードケースに密着する構成としたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
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