JP3965240B2 - 電気二重層コンデンサスタック - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサスタック（electric double layer capacit-or stack）に関し、例えば、太陽電池と組み合わせた電源として、離島や山中での標識用，外灯用，無線中継基地用などに用いられ、所要の静電容量、使用電圧に応じて例えば数十個の電圧３０Ｖ・容量１６０Ｆの角形大容量電気二重層コンデンサを、これらの各コンデンサに共通の例えば安全機能を１つに集約した安全装置とともに一体に組み合わせてなる電気二重層コンデンサスタックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、電気二重層コンデンサは、分極性電極と電解液との界面に形成される電気二重層に蓄積される電荷による電気エネルギーを利用するものである。そして、電気二重層コンデンサが、急速充放電が可能で、充放電の繰り返しに対して安定であること等が注目されて、近年、アンペアオーダー以上の大電流放電が可能な数百〜数千Ｆの大容量で低抵抗のいわゆる大容量電気二重層コンデンサ（パワー用電気二重層コンデンサ）の開発が進められており、モータ駆動用の電源などのパワー用途への適用が進められている。
【０００３】
電気二重層コンデンサの課題の一つは小形・大容量化にあり、この点から、角形の電気二重層コンデンサは円筒形のものに比べて体積効率が良いという利点がある。すなわち、円筒形の電気二重層コンデンサは、周知のように、表面に活性炭からなる分極性電極を形成した正極のシート状集電体と、同じく表面に分極性電極を形成した負極のシート状集電体とを、両者間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、これに電解液を含浸させたものを円筒形の外装ケース内に収納したものである。このような円筒形のものでは、大容量化するために複数個のコンデンサあるいは渦巻き状体をケース内に配列すると、デッドスペースが大きく、体積効率（実装効率）が悪くなる。
【０００４】
そこで本出願人も、先に、角形の大容量電気二重層コンデンサを提案している（特願平８−２９６２９９号）。なお、該出願では大容量電気二重層コンデンサを電気二重層コンデンサバンクと称している。この先に提案した角形大容量電気二重層コンデンサは、複数の正極と複数の負極とをそれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、前記セパレータを介して隣接する正極と負極とにより構成される各セルを並列接続してなる角形の電気二重層コンデンサユニットを、電解液を含浸させて角形の外装ケース内に複数個収納し、これらのコンデンサユニットを接続してなる合成コンデンサ回路の正極外部端子および負極外部端子を設け、また外装ケース内に、充電時における前記各電気二重層コンデンサユニットへの過充電を防止するための充電制限回路を搭載したプリント回路板を設けるとともに、外装ケースの破損を防止すべく安全装置として、外装ケース内の圧力変動を吸収するためのポリエチレンフィルム製の袋状ダイヤフラム室と、所定値以上の外装ケース内の圧力をケース外部に排出する安全弁とを設けて構成されている。
【０００５】
なお、前記の正極は正極用集電極と活性炭を主成分とする分極性電極とから構成され、負極は負極用集電極と活性炭を主成分とする分極性電極とから構成されている。そして実施例として、直列接続された１０個の角形の電気二重層コンデンサユニットを１つの角形外装ケース内に収納してなる定格電圧３５Ｖ，容量３００Ｆの角形大容量電気二重層コンデンサについて開示している。
【０００６】
前記の先に提案した角形大容量電気二重層コンデンサは、単独での使用、あるいは、所要の静電容量、使用電圧に合わせて１０個程度までの少数個を接続して使用することを対象とする単独タイプのもので、外装ケース内に前記安全装置が組み込まれてなるものである。
【０００７】
ところで、電気二重層コンデンサは、電池の代替え又は電池（鉛電池、太陽電池）との組合せにより、自動車用電源、コンピュータをはじめとする各種情報機器や各種制御装置の瞬時電圧低下対応の電源、離島や山中での標識用，外灯用，無線中継基地用電源としての利用が期待されている。そのため、より大きな電気エネルギーの供給を可能にすべく、所要の静電容量・使用電圧に応じて多数個（例えば３０〜６０個程度）の角形大容量電気二重層コンデンサを一体に組み合わせた構造の電気二重層コンデンサスタックが考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、所要の静電容量、使用電圧に応じて多数個の角形大容量電気二重層コンデンサを一体に組み合わせた構造の電気二重層コンデンサスタックであって、部品点数が少なくて済むとともに製作し易いことにより低コスト化を図ることができ、また、小形化・省スペース化を図ることができる、電気二重層コンデンサスタックを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による電気二重層コンデンサスタックは、所要の静電容量、使用電圧に応じて複数個の角形大容量電気二重層コンデンサを、これらの角形大容量電気二重層コンデンサに共通の付属機能を１つに集約した付属物とともに一体に組み合わせてなる電気二重層コンデンサスタックであって、前記複数個の角形大容量電気二重層コンデンサの各々が、複数の正極と複数の負極とをそれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、前記セパレータを介して隣接する正極と負極とにより構成される各セルを並列接続してなる角形の電気二重層コンデンサユニットを、電解液を含浸させて角形の外装ケース内に複数個収納して構成されており、前記付属物が、前記角形大容量電気二重層コンデンサ各々の安全機能をコンデンサスタック全体として１つに集約してなる安全装置であり、管路を介してこれらの角形大容量電気二重層コンデンサと接続されており、該各コンデンサについて外装ケース内の気相部の圧力変動を吸収する圧力変動吸収手段と、所定値以上の外装ケース内の気相部の圧力を外部に排出する安全弁とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
前記の特徴を有する本発明による電気二重層コンデンサスタックによると、各々が安全装置を内蔵する単独タイプの角形大容量電気二重層コンデンサを多数個組み合わせてなるものに比べて、コンデンサスタック全体として１つの安全装置で済むとともに各コンデンサごとに手間のかかる安全装置組込み作業を行うことが不要で、これにより低コスト化を図ることができ、また、コンデンサスタック全体の小形化・省スペース化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明による電気二重層コンデンサスタックを構成する角形大容量電気二重層コンデンサの電気二重層コンデンサユニットを示す斜視図、図２は図１に示す電気二重層コンデンサユニットの電極積層体の構成説明図である。
【００１２】
まず、この例の電気二重層コンデンサユニット（以下、ＥＤＬコンデンサユニットという）１の電極積層体の構成を説明する。図２に示すように、正極１１は、狭幅帯状のリード部を有する矩形シート状の正極用集電極１３と、これの両側に配された矩形シート状の分極性電極１５とにより構成されている。また、負極１２は、リード部を有する矩形シート状の負極用集電極１４と、これの両側に配された矩形シート状の分極性電極１５とにより構成されている。この正極１１と負極１２とが、矩形シート状のセパレータ１６を間に介在させて交互に所定数重ね合わせて積層されている。
【００１３】
これらの積層されたものを、各電極１１，１２における集電極と分極性電極とを密着させるために、最外部両側に配した薄肉ステンレス鋼製の押え板１７を介して積層方向に押圧した状態で図示しない締付け用テープにより結束し、角形をなす電極積層体を得る。なお、正極用集電極１３と負極用集電極１４とは、端子接続用のリード部がそれぞれ左右逆の位置になるようにして積層される。またこの例では、最外の負極及び正極は、集電極片面側のみに分極性電極が配されている。
【００１４】
そして図１に示すように、アルミニウム製の正極接続端子１８ａに電極積層体の各正極用集電極１３のリード部を一括してかしめ接合し、同様に、負極接続端子１８ｂに各負極用集電極１４のリード部をかしめ接合し、セパレータ１６を介して隣接する正極１１と負極１２とにより構成される各セルを並列接続してなる角形のＥＤＬコンデンサユニット１が組み立てられている。
【００１５】
前記分極性電極１５は、この例では次の手順で作製した。まず、粉末活性炭（比表面積３０００ｍ2 ／ｇ）に、結着剤として熱硬化性樹脂である粒状フェノール樹脂、及びフェノール樹脂分散用溶剤として２−メトキシエタノールを加え、これらを混合して造粒用の混合物とした。ここで、粉末活性炭／粒状フェノール樹脂＝７０／３０（重量比）の配合比とし、２−メトキシエタノールは粉末活性炭に対し重量比でその２．０倍の溶剤量となるように添加した。次に、前記造粒用混合物を材料として造粒を行い、該造粒品を金型内に入れて、熱板付きプレス機にて加圧成形し、しかる後この板状成形体を窒素ガス雰囲気下にて焼成し、これを切り出して厚み０．５ｍｍ×短辺４６ｍｍ×長辺９２ｍｍの分極性電極を得た。
【００１６】
また、集電極１３，１４は、この例では厚み１０μｍのアルミニウム箔よりなるもので、そのリード部が幅１８ｍｍ×長さ２０〜８０ｍｍ、集電極部が短辺４６ｍｍ×長辺９２ｍｍの大きさである。イオン透過性及び電気絶縁性を有する多孔質のセパレータ１６は、厚み２５μｍのポリプロピレンフィルムよりなり、その大きさが前記分極性電極１５より僅かに大きいものである。この例のＥＤＬコンデンサユニット１は、有機系電解液を分極性電極１５、セパレータ１６に含浸させ、定格電圧３Ｖ，静電容量１６００Ｆのコンデンサとすべく、セル（セパレータ１６を介して隣接する正極１１と負極１２とにより１つのセルが構成される）を２０個並列接続した構成となされている。
【００１７】
さて次に、この例では有機系電解液として、電解質塩であるテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶解したプロピレンカーボネート溶液を使用し、ＥＤＬコンデンサユニット１の分極性電極１５、セパレータ１６にこの有機系電解液を含浸させた。
【００１８】
図３は図１に示す電気二重層コンデンサユニットに、これに電解液を含浸させてから袋状インシュレータを装着する様子を示す斜視図である。ＥＤＬコンデンサユニット１に、接続端子１８ａ，１８ｂを突出させた状態で該ユニット１を包むように袋状インシュレータ（袋状絶縁体）２が装着される。この袋状インシュレータ２は、ＥＤＬコンデンサユニット同士がその各電極積層体から滲み出る電解液を通じて電気的に接触しないようにするためのもので、電気絶縁性を有し電解液を通過させない材料、この例では多孔質でないポリプロピレンからなっている。なお、このユニット１の電極積層体は袋状インシュレータ２によって完全に密封せずに外気と通じる状態にしてあり、袋状インシュレータ２は、ＥＤＬコンデンサユニット１の接続端子１８ａ，１８ｂのナット部分に固着されるようになっており、かつ、該ナットの箇所でインシュレータ２の一部分が開口した状態となっている。
【００１９】
図４は本発明による電気二重層コンデンサスタックを構成する角形大容量電気二重層コンデンサに係る図であって、外装ケース中蓋に複数個の電気二重層コンデンサユニットを取り付けた状態を示す斜視図、図５は角形大容量電気二重層コンデンサの外装ケース本体を示す斜視図である。
【００２０】
前記した袋状インシュレータ２（図４では図示省略）が装着された複数個のＥＤＬコンデンサユニット１は、それぞれ、その接続端子１８ａ，１８ｂが外装ケース中蓋３ｂに取り付けられるとともに（図４参照）、図５に示すような、角形の箱形状をなす外装ケース本体３ａ内に収納される。この例では、直列接続される１０個（図４では５個のみ図示）のＥＤＬコンデンサユニット１が外装ケース本体３ａ内に収納される。前記外装ケース中蓋３ｂは底の浅い箱形状であり、この中蓋３ｂ及びケース本体３ａは、ポリプロピレン樹脂による射出成型品である。
【００２１】
図８は、外装ケース上蓋及びプリント回路板を外した状態における、角形大容量電気二重層コンデンサを示す平面図、図９は図８のＡ−Ａ線断面図である。なお図９では、各コンデンサユニット１について、接続端子１８ａ，１８ｂに接続された集電極リード部や、袋状インシュレータ２は図示省略している。
【００２２】
図８及び図９に示すように、外装ケース本体３ａ内に、袋状インシュレータ２（図示省略）が装着された１０個のＥＤＬコンデンサユニット１が、５個１列で２列平行に配列されている。各コンデンサユニット１の接続端子１８ａ，１８ｂは、外装ケース本体３ａ上に固定される外装ケース中蓋３ｂにねじ止めされている。これら１０個のＥＤＬコンデンサユニット１は、この例では直列接続されるようになっている。また、外装ケース中蓋３ｂの隅に該中蓋３ｂを貫通する小径の流通孔３ｂ1 が設けられている。この流通孔３ｂ1 に合わせて合成樹脂製の接続口（接続端子用チューブ）４が接続されており、この接続口４に接続される後述の管路１０２を介して、外装ケース本体３ａと後述する外部の安全装置１０３とが接続されるようになっている。
【００２３】
次に、外装ケース中蓋３ｂ内に配されるプリント回路板５について説明する。図６は角形大容量電気二重層コンデンサのプリント回路板の概略外観を示す斜視図である。
【００２４】
後述する充電制限回路ＭＣを搭載したプリント回路板５は、その概略外観を図６に示すように、１枚のプリント配線板に、充電制限回路ＭＣを実現するための抵抗やトランジスタ等の電気部品（図示省略）、電気部品放熱用の複数個のアルミ製ヒートシンク５ａ、１０個のＥＤＬコンデンサユニット１を直列接続して構成される合成コンデンサ回路の外部端子台６（正極外部端子６ａ及び負極外部端子６ｂ用の差込み型端子台）などを搭載したプリント回路板である。アルミ製ヒートシンク５ａには、後述する外装ケース上蓋３ｃの取付け部を兼用させるため、上蓋取付けビス７用の雌ねじが刻設されている。この１枚のプリント回路板５が、前記の外装ケース中蓋３ｂ内に収納されるようになっている。
【００２５】
図１０は角形大容量電気二重層コンデンサの電気回路構成の一例を示す図、図１１は図１０の充電制限回路の一例を示す回路図である。図１０に示すように、この例の角形大容量電気二重層コンデンサ（以下、角形大容量ＥＤＬコンデンサという）１０１は、ＥＤＬコンデンサユニット１を１０個直列接続した直列合成コンデンサ回路を有し、さらに各コンデンサユニット１への過充電をなくすため、各ユニット１について充電時における端子電圧が各ユニット１の定格電圧値になったときその充電を制限する充電制限回路ＭＣを設けた電気的回路構成となされている。
【００２６】
充電制限回路の一例を図１１に示す。充電制限回路ＭＣは、ツェナ・ダイオードと類似の動作をするシャントレギュレータＩＣ１、トランジスタＱ１、ダイオードＤ１、及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４から回路構成されており、ＥＤＬコンデンサユニット１には、この充電制限回路ＭＣが並列に接続されている。この回路ＭＣでは充電時、コンデンサユニット１の端子電圧が定格電圧に達すると、トランジスタＱ１がオン動作し、充電電流がバイパス回路（トランジスタＱ１及び抵抗Ｒ４）を流れて、コンデンサユニット１に加わる電圧が定格電圧に対して過大となるのを防ぐ。したがって、直列接続されたどのＥＤＬコンデンサユニット１にも各々の定格電圧を超える電圧が加わることがないので、過充電によるコンデンサ破損を招くことなく各コンデンサユニット１にそれぞれ定格一杯まで充電を行うことができるようになっている。
【００２７】
さて、外装ケース本体３ａに固着した外装ケース中蓋３ｂ内に、このような充電制限回路ＭＣが搭載された１枚のプリント回路板５を取り付けた後、放熱板としての役割を兼ねたアルミニウム製の外装ケース上蓋３ｃをプリント回路板５を覆うようにビス止めすることにより、本体３ａ、中蓋３ｂ及び上蓋３ｃからなる角形の外装ケース３内に１０個のＥＤＬコンデンサユニット１を収納した、図７にその外観を示す角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１が組み立てられる。
【００２８】
この例の角形大容量ＥＤＬコンデンサは、エネルギ量２０Ｗｈ，定格電圧（使用電圧）３０Ｖ，静電容量１６０Ｆで、幅１００ｍｍ×高さ１２０ｍｍ×長さ２５０ｍｍ程度の大きさであり、１０個のＥＤＬコンデンサユニット１の接続の仕方により、定格電圧・静電容量は３０Ｖ・１６０Ｆの他に、例えば１５Ｖ・６４０Ｆ、６Ｖ・４０００Ｆ、３Ｖ・１６０００Ｆという仕様にできる。
【００２９】
図１２は本発明の一例による電気二重層コンデンサスタックの全体構成を概略的に示す斜視図、図１３は図１２の電気二重層コンデンサスタックを構成する安全装置の構成説明図、図１４は安全装置を構成するピストン・シリンダ機構の説明図である。
【００３０】
図１２に示すように、本発明による電気二重層コンデンサスタック（以下、ＥＤＬＣスタックという）１００は、所要の静電容量・使用電圧に応じて多数個、この例では６０個の角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１を、これらのコンデンサ１０１に共通の安全機能をスタック全体として１つに集約してなる安全装置１０３とともに一体に組み合わせてなるものであり、６０個の角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１は、管路１０２を介して１つの安全装置１０３に接続されるとともに、供給すべき前記所要の静電容量・使用電圧に応じて、並列・直列あるいは直並列に図示しない結線による電気配線が施されている。なお、図示しないラック上に積み重ねられたコンデンサ１０１、及び安全装置１０３は該ラックに固定されるようになっている。
【００３１】
この例のＥＤＬＣスタック１００は、エネルギ量１．２ｋＷｈ，幅２５０ｍｍ×高さ５５０ｍｍ×長さ１５００ｍｍ程度の大きさであり、６０個の角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１の接続の仕方により、定格電圧・静電容量は例えば、３０Ｖ・約９６００Ｆ、１８Ｖ・約２６７００Ｆという仕様にできる。
【００３２】
後述する安全装置１０３と各コンデンサ１０１それぞれの前記した接続口４とを接続する管路１０２は、合成樹脂製チューブ、及び、分岐などのためのＴ字形カプラーやエルボカプラー等のワンタッチ接続可能なメカニカル式のカプラー（継手）より構成されており、積み重ねられた角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１の形に合わせて簡単に形成できるようになっている。
【００３３】
図１３及び図１４に示すように、安全装置１０３は、各角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１について外装ケース本体３ａ内の圧力変動を吸収するための圧力変動吸収手段としてのピストン・シリンダ機構１０４と、同じく各コンデンサ１０１について所定値以上の外装ケース本体３ａ内の圧力をケース外部に排出するための安全弁１０５とから構成されている。ピストン・シリンダ機構１０４及び安全弁１０５は、この例では角形（箱形状）の収納箱内に配されている。
【００３４】
前記ピストン・シリンダ機構１０４は、図１４に示すように、断面円形で所定容量を有するシリンダ１０４ａと、シリンダ１０４ａ内に配されたピストン（ピストンロッド無し）１０４ｂとを備えている。ピストン１０４ｂは、該ピストン１０４ｂで仕切られる図における左側の先端側シリンダ室ＴＣと右側の基端側シリンダ室ＢＣとの圧力差に応じてシリンダ軸方向に移動可能となっている。また、先端側シリンダ室ＴＣに管路１０２が接続され、各コンデンサ１０１の外装ケース本体３ａ内部はこの先端側シリンダ室ＴＣに連通し、一方、基端側シリンダ室ＢＣにフィルタ１０４ｃが接続され、基端側シリンダ室ＢＣはフィルタ１０４ｃを介して外気に連通している。
【００３５】
したがって、充電に起因する電解液自体の体積膨張や、外装ケース周囲温度によるケース内雰囲気の温度上昇などにより各角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１の外装ケース本体３ａ内の圧力Ｐが上昇すると、ピストン１０４ｂがフィルタ１０４ｃ側へ移動して前記圧力Ｐが大気圧程度に下がるまで先端側シリンダ室ＴＣが拡大することにより前記圧力上昇が吸収され、また、放電に起因する電解液自体の体積収縮などにより外装ケース本体３ａ内の圧力Ｐが下がると、ピストン１０４ｂが移動して前記圧力Ｐが大気圧程度になるまで先端側シリンダ室ＴＣが縮小することにより前記圧力低下が吸収される。
【００３６】
このようにピストン・シリンダ機構１０４は前記圧力Ｐの変動を解消するようにあたかも呼吸するように動作し、これにより各角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１についてケース内の圧力変動に起因する外装ケース本体３ａの破損、つまりコンデンサ１０１の破損をなくすことができる。
【００３７】
なお、シリンダ軸方向におけるピストン１０４ｂの位置を磁気センサ等によって検出し、そのピストン位置、あるいはピストン位置に相応する値を表示する表示器を備えることにより、電解液の電気化学的分解によるガスの発生状況などが一目でわかり監視に便利である。
【００３８】
安全弁１０５は、各ＥＤＬコンデンサ１０１について、万一の不測事態、例えば外力に起因するコンデンサ内部短絡による放電により外装ケース本体３ａ内が高温となって分解ガスが急激に発生し、ケース内部圧力が異常上昇したときに作動し、所定値以上の外装ケース本体３ａ内の圧力をケース外部に排出する。この例では、ばね式構造の安全弁１０５で、吹出し圧力（ゲージ圧）：２０〜５０ｋＰａ、吹止まり圧力：１０ｋＰａに設定している。
【００３９】
このように前記ＥＤＬＣスタック１００では、各々が安全装置を内蔵する単独タイプの角形大容量ＥＤＬコンデンサを多数個組み合わせてなるものに比べて、ＥＤＬＣスタック１００全体として１個の安全装置１０３で済むので、その分の部品点数を大幅に少なくできるとともに多数の角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１ごとに手間のかかる安全装置組込み作業を行うことが不要で、これにより低コスト化を図ることができ、また、ＥＤＬＣスタック１００全体の小形化・省スペース化を図ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による電気二重層コンデンサスタックによると、所要の静電容量、使用電圧に応じて多数個の角形大容量電気二重層コンデンサを、これらの各コンデンサに共通の付属機能である安全機能を本スタック全体として１つに集約した安全装置とともに一体に組み合わせてなる構造としたものであるから、各々が安全装置を内蔵する単独タイプの角形大容量電気二重層コンデンサを多数個組み合わせてなるものに比べて、スタック全体として１つの安全装置で済むので部品点数を大幅に少なくできるとともに多数の角形大容量電気二重層コンデンサごとに手間のかかる安全装置組込み作業を行うことが不要で、これにより低コスト化を図ることができ、また、本スタック全体の小形化・省スペース化を実現でき、例えば、離島や山中での標識用，外灯用，無線中継基地用電源などのような設置に要するコストや設置スペースの制約が大きい用途での適用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気二重層コンデンサスタックを構成する角形大容量電気二重層コンデンサの電気二重層コンデンサユニットを示す斜視図である。
【図２】同電気二重層コンデンサユニットの電極積層体の構成説明図である。
【図３】同電気二重層コンデンサユニットに、これに電解液を含浸させてから袋状インシュレータを装着する様子を示す斜視図である。
【図４】本発明による電気二重層コンデンサスタックを構成する角形大容量電気二重層コンデンサに係る図であって、外装ケース中蓋に複数個の電気二重層コンデンサユニットを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図５】同角形大容量電気二重層コンデンサの外装ケース本体を示す斜視図である。
【図６】同角形大容量電気二重層コンデンサのプリント回路板の概略外観を示す斜視図である。
【図７】同角形大容量電気二重層コンデンサの外観を示す斜視図である。
【図８】外装ケース上蓋及びプリント回路板を外した状態における、同角形大容量電気二重層コンデンサを示す平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】同角形大容量電気二重層コンデンサの電気回路構成の一例を示す図である。
【図１１】図１０の充電制限回路の一例を示す回路図である。
【図１２】本発明の一例による電気二重層コンデンサスタックの全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図１３】図１２の安全装置の構成説明図である。
【図１４】同安全装置を構成するピストン・シリンダ機構（圧力変動吸収手段）の説明図である。
【符号の説明】
１…電気二重層コンデンサユニット １１…正極 １２…負極 １３…正極用集電極 １４…負極用集電極、１５…分極性電極 １６…セパレータ １７…押え板 １８ａ…正極接続端子 １８ｂ…負極接続端子 ２…袋状インシュレータ３…外装ケース ３ａ…外装ケース本体 ３ｂ…外装ケース中蓋 ３ｂ1 …流通孔 ３ｃ…外装ケース上蓋 ４…接続口 ５…プリント回路板 ５ａ…アルミ製ヒートシンク ６…外部端子台 ６ａ…正極外部端子 ６ｂ…負極外部端子 ７…上蓋取付けビス １００…電気二重層コンデンサスタック １０１…角形大容量電気二重層コンデンサ １０２…管路 １０３…安全装置 １０４…ピストン・シリンダ機構 １０４ａ…シリンダ １０４ｂ…ピストン １０４ｃ…フィルタ １０５…安全弁 ＭＣ…充電制限回路 ＢＣ…基端側シリンダ室 ＴＣ…先端側シリンダ室
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサスタック（electric double layer capacit-or stack）に関し、例えば、太陽電池と組み合わせた電源として、離島や山中での標識用，外灯用，無線中継基地用などに用いられ、所要の静電容量、使用電圧に応じて例えば数十個の電圧３０Ｖ・容量１６０Ｆの角形大容量電気二重層コンデンサを、これらの各コンデンサに共通の例えば安全機能を１つに集約した安全装置とともに一体に組み合わせてなる電気二重層コンデンサスタックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、電気二重層コンデンサは、分極性電極と電解液との界面に形成される電気二重層に蓄積される電荷による電気エネルギーを利用するものである。そして、電気二重層コンデンサが、急速充放電が可能で、充放電の繰り返しに対して安定であること等が注目されて、近年、アンペアオーダー以上の大電流放電が可能な数百〜数千Ｆの大容量で低抵抗のいわゆる大容量電気二重層コンデンサ（パワー用電気二重層コンデンサ）の開発が進められており、モータ駆動用の電源などのパワー用途への適用が進められている。
【０００３】
電気二重層コンデンサの課題の一つは小形・大容量化にあり、この点から、角形の電気二重層コンデンサは円筒形のものに比べて体積効率が良いという利点がある。すなわち、円筒形の電気二重層コンデンサは、周知のように、表面に活性炭からなる分極性電極を形成した正極のシート状集電体と、同じく表面に分極性電極を形成した負極のシート状集電体とを、両者間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、これに電解液を含浸させたものを円筒形の外装ケース内に収納したものである。このような円筒形のものでは、大容量化するために複数個のコンデンサあるいは渦巻き状体をケース内に配列すると、デッドスペースが大きく、体積効率（実装効率）が悪くなる。
【０００４】
そこで本出願人も、先に、角形の大容量電気二重層コンデンサを提案している（特願平８−２９６２９９号）。なお、該出願では大容量電気二重層コンデンサを電気二重層コンデンサバンクと称している。この先に提案した角形大容量電気二重層コンデンサは、複数の正極と複数の負極とをそれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、前記セパレータを介して隣接する正極と負極とにより構成される各セルを並列接続してなる角形の電気二重層コンデンサユニットを、電解液を含浸させて角形の外装ケース内に複数個収納し、これらのコンデンサユニットを接続してなる合成コンデンサ回路の正極外部端子および負極外部端子を設け、また外装ケース内に、充電時における前記各電気二重層コンデンサユニットへの過充電を防止するための充電制限回路を搭載したプリント回路板を設けるとともに、外装ケースの破損を防止すべく安全装置として、外装ケース内の圧力変動を吸収するためのポリエチレンフィルム製の袋状ダイヤフラム室と、所定値以上の外装ケース内の圧力をケース外部に排出する安全弁とを設けて構成されている。
【０００５】
なお、前記の正極は正極用集電極と活性炭を主成分とする分極性電極とから構成され、負極は負極用集電極と活性炭を主成分とする分極性電極とから構成されている。そして実施例として、直列接続された１０個の角形の電気二重層コンデンサユニットを１つの角形外装ケース内に収納してなる定格電圧３５Ｖ，容量３００Ｆの角形大容量電気二重層コンデンサについて開示している。
【０００６】
前記の先に提案した角形大容量電気二重層コンデンサは、単独での使用、あるいは、所要の静電容量、使用電圧に合わせて１０個程度までの少数個を接続して使用することを対象とする単独タイプのもので、外装ケース内に前記安全装置が組み込まれてなるものである。
【０００７】
ところで、電気二重層コンデンサは、電池の代替え又は電池（鉛電池、太陽電池）との組合せにより、自動車用電源、コンピュータをはじめとする各種情報機器や各種制御装置の瞬時電圧低下対応の電源、離島や山中での標識用，外灯用，無線中継基地用電源としての利用が期待されている。そのため、より大きな電気エネルギーの供給を可能にすべく、所要の静電容量・使用電圧に応じて多数個（例えば３０〜６０個程度）の角形大容量電気二重層コンデンサを一体に組み合わせた構造の電気二重層コンデンサスタックが考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、所要の静電容量、使用電圧に応じて多数個の角形大容量電気二重層コンデンサを一体に組み合わせた構造の電気二重層コンデンサスタックであって、部品点数が少なくて済むとともに製作し易いことにより低コスト化を図ることができ、また、小形化・省スペース化を図ることができる、電気二重層コンデンサスタックを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による電気二重層コンデンサスタックは、所要の静電容量、使用電圧に応じて複数個の角形大容量電気二重層コンデンサを、これらの角形大容量電気二重層コンデンサに共通の付属機能を１つに集約した付属物とともに一体に組み合わせてなる電気二重層コンデンサスタックであって、前記複数個の角形大容量電気二重層コンデンサの各々が、複数の正極と複数の負極とをそれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、前記セパレータを介して隣接する正極と負極とにより構成される各セルを並列接続してなる角形の電気二重層コンデンサユニットを、電解液を含浸させて角形の外装ケース内に複数個収納して構成されており、前記付属物が、前記角形大容量電気二重層コンデンサ各々の安全機能をコンデンサスタック全体として１つに集約してなる安全装置であり、管路を介してこれらの角形大容量電気二重層コンデンサと接続されており、該各コンデンサについて外装ケース内の気相部の圧力変動を吸収する圧力変動吸収手段と、所定値以上の外装ケース内の気相部の圧力を外部に排出する安全弁とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
前記の特徴を有する本発明による電気二重層コンデンサスタックによると、各々が安全装置を内蔵する単独タイプの角形大容量電気二重層コンデンサを多数個組み合わせてなるものに比べて、コンデンサスタック全体として１つの安全装置で済むとともに各コンデンサごとに手間のかかる安全装置組込み作業を行うことが不要で、これにより低コスト化を図ることができ、また、コンデンサスタック全体の小形化・省スペース化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明による電気二重層コンデンサスタックを構成する角形大容量電気二重層コンデンサの電気二重層コンデンサユニットを示す斜視図、図２は図１に示す電気二重層コンデンサユニットの電極積層体の構成説明図である。
【００１２】
まず、この例の電気二重層コンデンサユニット（以下、ＥＤＬコンデンサユニットという）１の電極積層体の構成を説明する。図２に示すように、正極１１は、狭幅帯状のリード部を有する矩形シート状の正極用集電極１３と、これの両側に配された矩形シート状の分極性電極１５とにより構成されている。また、負極１２は、リード部を有する矩形シート状の負極用集電極１４と、これの両側に配された矩形シート状の分極性電極１５とにより構成されている。この正極１１と負極１２とが、矩形シート状のセパレータ１６を間に介在させて交互に所定数重ね合わせて積層されている。
【００１３】
これらの積層されたものを、各電極１１，１２における集電極と分極性電極とを密着させるために、最外部両側に配した薄肉ステンレス鋼製の押え板１７を介して積層方向に押圧した状態で図示しない締付け用テープにより結束し、角形をなす電極積層体を得る。なお、正極用集電極１３と負極用集電極１４とは、端子接続用のリード部がそれぞれ左右逆の位置になるようにして積層される。またこの例では、最外の負極及び正極は、集電極片面側のみに分極性電極が配されている。
【００１４】
そして図１に示すように、アルミニウム製の正極接続端子１８ａに電極積層体の各正極用集電極１３のリード部を一括してかしめ接合し、同様に、負極接続端子１８ｂに各負極用集電極１４のリード部をかしめ接合し、セパレータ１６を介して隣接する正極１１と負極１２とにより構成される各セルを並列接続してなる角形のＥＤＬコンデンサユニット１が組み立てられている。
【００１５】
前記分極性電極１５は、この例では次の手順で作製した。まず、粉末活性炭（比表面積３０００ｍ2 ／ｇ）に、結着剤として熱硬化性樹脂である粒状フェノール樹脂、及びフェノール樹脂分散用溶剤として２−メトキシエタノールを加え、これらを混合して造粒用の混合物とした。ここで、粉末活性炭／粒状フェノール樹脂＝７０／３０（重量比）の配合比とし、２−メトキシエタノールは粉末活性炭に対し重量比でその２．０倍の溶剤量となるように添加した。次に、前記造粒用混合物を材料として造粒を行い、該造粒品を金型内に入れて、熱板付きプレス機にて加圧成形し、しかる後この板状成形体を窒素ガス雰囲気下にて焼成し、これを切り出して厚み０．５ｍｍ×短辺４６ｍｍ×長辺９２ｍｍの分極性電極を得た。
【００１６】
また、集電極１３，１４は、この例では厚み１０μｍのアルミニウム箔よりなるもので、そのリード部が幅１８ｍｍ×長さ２０〜８０ｍｍ、集電極部が短辺４６ｍｍ×長辺９２ｍｍの大きさである。イオン透過性及び電気絶縁性を有する多孔質のセパレータ１６は、厚み２５μｍのポリプロピレンフィルムよりなり、その大きさが前記分極性電極１５より僅かに大きいものである。この例のＥＤＬコンデンサユニット１は、有機系電解液を分極性電極１５、セパレータ１６に含浸させ、定格電圧３Ｖ，静電容量１６００Ｆのコンデンサとすべく、セル（セパレータ１６を介して隣接する正極１１と負極１２とにより１つのセルが構成される）を２０個並列接続した構成となされている。
【００１７】
さて次に、この例では有機系電解液として、電解質塩であるテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶解したプロピレンカーボネート溶液を使用し、ＥＤＬコンデンサユニット１の分極性電極１５、セパレータ１６にこの有機系電解液を含浸させた。
【００１８】
図３は図１に示す電気二重層コンデンサユニットに、これに電解液を含浸させてから袋状インシュレータを装着する様子を示す斜視図である。ＥＤＬコンデンサユニット１に、接続端子１８ａ，１８ｂを突出させた状態で該ユニット１を包むように袋状インシュレータ（袋状絶縁体）２が装着される。この袋状インシュレータ２は、ＥＤＬコンデンサユニット同士がその各電極積層体から滲み出る電解液を通じて電気的に接触しないようにするためのもので、電気絶縁性を有し電解液を通過させない材料、この例では多孔質でないポリプロピレンからなっている。なお、このユニット１の電極積層体は袋状インシュレータ２によって完全に密封せずに外気と通じる状態にしてあり、袋状インシュレータ２は、ＥＤＬコンデンサユニット１の接続端子１８ａ，１８ｂのナット部分に固着されるようになっており、かつ、該ナットの箇所でインシュレータ２の一部分が開口した状態となっている。
【００１９】
図４は本発明による電気二重層コンデンサスタックを構成する角形大容量電気二重層コンデンサに係る図であって、外装ケース中蓋に複数個の電気二重層コンデンサユニットを取り付けた状態を示す斜視図、図５は角形大容量電気二重層コンデンサの外装ケース本体を示す斜視図である。
【００２０】
前記した袋状インシュレータ２（図４では図示省略）が装着された複数個のＥＤＬコンデンサユニット１は、それぞれ、その接続端子１８ａ，１８ｂが外装ケース中蓋３ｂに取り付けられるとともに（図４参照）、図５に示すような、角形の箱形状をなす外装ケース本体３ａ内に収納される。この例では、直列接続される１０個（図４では５個のみ図示）のＥＤＬコンデンサユニット１が外装ケース本体３ａ内に収納される。前記外装ケース中蓋３ｂは底の浅い箱形状であり、この中蓋３ｂ及びケース本体３ａは、ポリプロピレン樹脂による射出成型品である。
【００２１】
図８は、外装ケース上蓋及びプリント回路板を外した状態における、角形大容量電気二重層コンデンサを示す平面図、図９は図８のＡ−Ａ線断面図である。なお図９では、各コンデンサユニット１について、接続端子１８ａ，１８ｂに接続された集電極リード部や、袋状インシュレータ２は図示省略している。
【００２２】
図８及び図９に示すように、外装ケース本体３ａ内に、袋状インシュレータ２（図示省略）が装着された１０個のＥＤＬコンデンサユニット１が、５個１列で２列平行に配列されている。各コンデンサユニット１の接続端子１８ａ，１８ｂは、外装ケース本体３ａ上に固定される外装ケース中蓋３ｂにねじ止めされている。これら１０個のＥＤＬコンデンサユニット１は、この例では直列接続されるようになっている。また、外装ケース中蓋３ｂの隅に該中蓋３ｂを貫通する小径の流通孔３ｂ1 が設けられている。この流通孔３ｂ1 に合わせて合成樹脂製の接続口（接続端子用チューブ）４が接続されており、この接続口４に接続される後述の管路１０２を介して、外装ケース本体３ａと後述する外部の安全装置１０３とが接続されるようになっている。
【００２３】
次に、外装ケース中蓋３ｂ内に配されるプリント回路板５について説明する。図６は角形大容量電気二重層コンデンサのプリント回路板の概略外観を示す斜視図である。
【００２４】
後述する充電制限回路ＭＣを搭載したプリント回路板５は、その概略外観を図６に示すように、１枚のプリント配線板に、充電制限回路ＭＣを実現するための抵抗やトランジスタ等の電気部品（図示省略）、電気部品放熱用の複数個のアルミ製ヒートシンク５ａ、１０個のＥＤＬコンデンサユニット１を直列接続して構成される合成コンデンサ回路の外部端子台６（正極外部端子６ａ及び負極外部端子６ｂ用の差込み型端子台）などを搭載したプリント回路板である。アルミ製ヒートシンク５ａには、後述する外装ケース上蓋３ｃの取付け部を兼用させるため、上蓋取付けビス７用の雌ねじが刻設されている。この１枚のプリント回路板５が、前記の外装ケース中蓋３ｂ内に収納されるようになっている。
【００２５】
図１０は角形大容量電気二重層コンデンサの電気回路構成の一例を示す図、図１１は図１０の充電制限回路の一例を示す回路図である。図１０に示すように、この例の角形大容量電気二重層コンデンサ（以下、角形大容量ＥＤＬコンデンサという）１０１は、ＥＤＬコンデンサユニット１を１０個直列接続した直列合成コンデンサ回路を有し、さらに各コンデンサユニット１への過充電をなくすため、各ユニット１について充電時における端子電圧が各ユニット１の定格電圧値になったときその充電を制限する充電制限回路ＭＣを設けた電気的回路構成となされている。
【００２６】
充電制限回路の一例を図１１に示す。充電制限回路ＭＣは、ツェナ・ダイオードと類似の動作をするシャントレギュレータＩＣ１、トランジスタＱ１、ダイオードＤ１、及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４から回路構成されており、ＥＤＬコンデンサユニット１には、この充電制限回路ＭＣが並列に接続されている。この回路ＭＣでは充電時、コンデンサユニット１の端子電圧が定格電圧に達すると、トランジスタＱ１がオン動作し、充電電流がバイパス回路（トランジスタＱ１及び抵抗Ｒ４）を流れて、コンデンサユニット１に加わる電圧が定格電圧に対して過大となるのを防ぐ。したがって、直列接続されたどのＥＤＬコンデンサユニット１にも各々の定格電圧を超える電圧が加わることがないので、過充電によるコンデンサ破損を招くことなく各コンデンサユニット１にそれぞれ定格一杯まで充電を行うことができるようになっている。
【００２７】
さて、外装ケース本体３ａに固着した外装ケース中蓋３ｂ内に、このような充電制限回路ＭＣが搭載された１枚のプリント回路板５を取り付けた後、放熱板としての役割を兼ねたアルミニウム製の外装ケース上蓋３ｃをプリント回路板５を覆うようにビス止めすることにより、本体３ａ、中蓋３ｂ及び上蓋３ｃからなる角形の外装ケース３内に１０個のＥＤＬコンデンサユニット１を収納した、図７にその外観を示す角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１が組み立てられる。
【００２８】
この例の角形大容量ＥＤＬコンデンサは、エネルギ量２０Ｗｈ，定格電圧（使用電圧）３０Ｖ，静電容量１６０Ｆで、幅１００ｍｍ×高さ１２０ｍｍ×長さ２５０ｍｍ程度の大きさであり、１０個のＥＤＬコンデンサユニット１の接続の仕方により、定格電圧・静電容量は３０Ｖ・１６０Ｆの他に、例えば１５Ｖ・６４０Ｆ、６Ｖ・４０００Ｆ、３Ｖ・１６０００Ｆという仕様にできる。
【００２９】
図１２は本発明の一例による電気二重層コンデンサスタックの全体構成を概略的に示す斜視図、図１３は図１２の電気二重層コンデンサスタックを構成する安全装置の構成説明図、図１４は安全装置を構成するピストン・シリンダ機構の説明図である。
【００３０】
図１２に示すように、本発明による電気二重層コンデンサスタック（以下、ＥＤＬＣスタックという）１００は、所要の静電容量・使用電圧に応じて多数個、この例では６０個の角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１を、これらのコンデンサ１０１に共通の安全機能をスタック全体として１つに集約してなる安全装置１０３とともに一体に組み合わせてなるものであり、６０個の角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１は、管路１０２を介して１つの安全装置１０３に接続されるとともに、供給すべき前記所要の静電容量・使用電圧に応じて、並列・直列あるいは直並列に図示しない結線による電気配線が施されている。なお、図示しないラック上に積み重ねられたコンデンサ１０１、及び安全装置１０３は該ラックに固定されるようになっている。
【００３１】
この例のＥＤＬＣスタック１００は、エネルギ量１．２ｋＷｈ，幅２５０ｍｍ×高さ５５０ｍｍ×長さ１５００ｍｍ程度の大きさであり、６０個の角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１の接続の仕方により、定格電圧・静電容量は例えば、３０Ｖ・約９６００Ｆ、１８Ｖ・約２６７００Ｆという仕様にできる。
【００３２】
後述する安全装置１０３と各コンデンサ１０１それぞれの前記した接続口４とを接続する管路１０２は、合成樹脂製チューブ、及び、分岐などのためのＴ字形カプラーやエルボカプラー等のワンタッチ接続可能なメカニカル式のカプラー（継手）より構成されており、積み重ねられた角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１の形に合わせて簡単に形成できるようになっている。
【００３３】
図１３及び図１４に示すように、安全装置１０３は、各角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１について外装ケース本体３ａ内の圧力変動を吸収するための圧力変動吸収手段としてのピストン・シリンダ機構１０４と、同じく各コンデンサ１０１について所定値以上の外装ケース本体３ａ内の圧力をケース外部に排出するための安全弁１０５とから構成されている。ピストン・シリンダ機構１０４及び安全弁１０５は、この例では角形（箱形状）の収納箱内に配されている。
【００３４】
前記ピストン・シリンダ機構１０４は、図１４に示すように、断面円形で所定容量を有するシリンダ１０４ａと、シリンダ１０４ａ内に配されたピストン（ピストンロッド無し）１０４ｂとを備えている。ピストン１０４ｂは、該ピストン１０４ｂで仕切られる図における左側の先端側シリンダ室ＴＣと右側の基端側シリンダ室ＢＣとの圧力差に応じてシリンダ軸方向に移動可能となっている。また、先端側シリンダ室ＴＣに管路１０２が接続され、各コンデンサ１０１の外装ケース本体３ａ内部はこの先端側シリンダ室ＴＣに連通し、一方、基端側シリンダ室ＢＣにフィルタ１０４ｃが接続され、基端側シリンダ室ＢＣはフィルタ１０４ｃを介して外気に連通している。
【００３５】
したがって、充電に起因する電解液自体の体積膨張や、外装ケース周囲温度によるケース内雰囲気の温度上昇などにより各角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１の外装ケース本体３ａ内の圧力Ｐが上昇すると、ピストン１０４ｂがフィルタ１０４ｃ側へ移動して前記圧力Ｐが大気圧程度に下がるまで先端側シリンダ室ＴＣが拡大することにより前記圧力上昇が吸収され、また、放電に起因する電解液自体の体積収縮などにより外装ケース本体３ａ内の圧力Ｐが下がると、ピストン１０４ｂが移動して前記圧力Ｐが大気圧程度になるまで先端側シリンダ室ＴＣが縮小することにより前記圧力低下が吸収される。
【００３６】
このようにピストン・シリンダ機構１０４は前記圧力Ｐの変動を解消するようにあたかも呼吸するように動作し、これにより各角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１についてケース内の圧力変動に起因する外装ケース本体３ａの破損、つまりコンデンサ１０１の破損をなくすことができる。
【００３７】
なお、シリンダ軸方向におけるピストン１０４ｂの位置を磁気センサ等によって検出し、そのピストン位置、あるいはピストン位置に相応する値を表示する表示器を備えることにより、電解液の電気化学的分解によるガスの発生状況などが一目でわかり監視に便利である。
【００３８】
安全弁１０５は、各ＥＤＬコンデンサ１０１について、万一の不測事態、例えば外力に起因するコンデンサ内部短絡による放電により外装ケース本体３ａ内が高温となって分解ガスが急激に発生し、ケース内部圧力が異常上昇したときに作動し、所定値以上の外装ケース本体３ａ内の圧力をケース外部に排出する。この例では、ばね式構造の安全弁１０５で、吹出し圧力（ゲージ圧）：２０〜５０ｋＰａ、吹止まり圧力：１０ｋＰａに設定している。
【００３９】
このように前記ＥＤＬＣスタック１００では、各々が安全装置を内蔵する単独タイプの角形大容量ＥＤＬコンデンサを多数個組み合わせてなるものに比べて、ＥＤＬＣスタック１００全体として１個の安全装置１０３で済むので、その分の部品点数を大幅に少なくできるとともに多数の角形大容量ＥＤＬコンデンサ１０１ごとに手間のかかる安全装置組込み作業を行うことが不要で、これにより低コスト化を図ることができ、また、ＥＤＬＣスタック１００全体の小形化・省スペース化を図ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による電気二重層コンデンサスタックによると、所要の静電容量、使用電圧に応じて多数個の角形大容量電気二重層コンデンサを、これらの各コンデンサに共通の付属機能である安全機能を本スタック全体として１つに集約した安全装置とともに一体に組み合わせてなる構造としたものであるから、各々が安全装置を内蔵する単独タイプの角形大容量電気二重層コンデンサを多数個組み合わせてなるものに比べて、スタック全体として１つの安全装置で済むので部品点数を大幅に少なくできるとともに多数の角形大容量電気二重層コンデンサごとに手間のかかる安全装置組込み作業を行うことが不要で、これにより低コスト化を図ることができ、また、本スタック全体の小形化・省スペース化を実現でき、例えば、離島や山中での標識用，外灯用，無線中継基地用電源などのような設置に要するコストや設置スペースの制約が大きい用途での適用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気二重層コンデンサスタックを構成する角形大容量電気二重層コンデンサの電気二重層コンデンサユニットを示す斜視図である。
【図２】同電気二重層コンデンサユニットの電極積層体の構成説明図である。
【図３】同電気二重層コンデンサユニットに、これに電解液を含浸させてから袋状インシュレータを装着する様子を示す斜視図である。
【図４】本発明による電気二重層コンデンサスタックを構成する角形大容量電気二重層コンデンサに係る図であって、外装ケース中蓋に複数個の電気二重層コンデンサユニットを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図５】同角形大容量電気二重層コンデンサの外装ケース本体を示す斜視図である。
【図６】同角形大容量電気二重層コンデンサのプリント回路板の概略外観を示す斜視図である。
【図７】同角形大容量電気二重層コンデンサの外観を示す斜視図である。
【図８】外装ケース上蓋及びプリント回路板を外した状態における、同角形大容量電気二重層コンデンサを示す平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】同角形大容量電気二重層コンデンサの電気回路構成の一例を示す図である。
【図１１】図１０の充電制限回路の一例を示す回路図である。
【図１２】本発明の一例による電気二重層コンデンサスタックの全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図１３】図１２の安全装置の構成説明図である。
【図１４】同安全装置を構成するピストン・シリンダ機構（圧力変動吸収手段）の説明図である。
【符号の説明】
１…電気二重層コンデンサユニット １１…正極 １２…負極 １３…正極用集電極 １４…負極用集電極、１５…分極性電極 １６…セパレータ １７…押え板 １８ａ…正極接続端子 １８ｂ…負極接続端子 ２…袋状インシュレータ３…外装ケース ３ａ…外装ケース本体 ３ｂ…外装ケース中蓋 ３ｂ1 …流通孔 ３ｃ…外装ケース上蓋 ４…接続口 ５…プリント回路板 ５ａ…アルミ製ヒートシンク ６…外部端子台 ６ａ…正極外部端子 ６ｂ…負極外部端子 ７…上蓋取付けビス １００…電気二重層コンデンサスタック １０１…角形大容量電気二重層コンデンサ １０２…管路 １０３…安全装置 １０４…ピストン・シリンダ機構 １０４ａ…シリンダ １０４ｂ…ピストン １０４ｃ…フィルタ １０５…安全弁 ＭＣ…充電制限回路 ＢＣ…基端側シリンダ室 ＴＣ…先端側シリンダ室
Claims (1)
- 所要の静電容量、使用電圧に応じて複数個の角形大容量電気二重層コンデンサを、これらの角形大容量電気二重層コンデンサに共通の付属機能を１つに集約した付属物とともに一体に組み合わせてなる電気二重層コンデンサスタックであって、
前記複数個の角形大容量電気二重層コンデンサの各々が、複数の正極と複数の負極とをそれらの間にセパレータを介在させて交互に積層し、前記セパレータを介して隣接する正極と負極とにより構成される各セルを並列接続してなる角形の電気二重層コンデンサユニットを、電解液を含浸させて角形の外装ケース内に複数個収納して構成されており、
前記付属物が、前記角形大容量電気二重層コンデンサ各々の安全機能をコンデンサスタック全体として１つに集約してなる安全装置であり、管路を介してこれらの角形大容量電気二重層コンデンサと接続されており、該各コンデンサについて外装ケース内の気相部の圧力変動を吸収する圧力変動吸収手段と、所定値以上の外装ケース内の気相部の圧力を外部に排出する安全弁とを備えていること
を特徴とする電気二重層コンデンサスタック。
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1998
- 1998-02-10 JP JP02820998A patent/JP3965240B2/ja not_active Expired - Fee Related
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