JP3984276B1

JP3984276B1 - 蓄電装置

Info

Publication number: JP3984276B1
Application number: JP2006265172A
Authority: JP
Inventors: 修一三角; 敦清水
Original assignee: 株式会社パワーシステム
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: JP2008085168A

Abstract

【課題】絶縁性を損なうことなく、底面から放熱できる蓄電装置を提供する
【解決手段】蓄電装置１は、積層された複数のキャパシタセル１１と、高熱伝導性且つ高剛性の材料で形成された１対の端面板２および１対の側面板３からなり、端面板２によりキャパシタセル１１を積層方向に圧縮して保持する枠体４と、高熱伝導性且つ高剛性の材料で形成され、枠体４の底部を閉塞する底板１７と、高熱伝導性の材料で形成され、複数のキャパシタセル１１の間に挟み込まれ、キャパシタセル１１からはみ出して両側の側面板３および底板１７にそれぞれ当接する接触部２０を有する複数の伝熱板１２と、高熱伝導性且つ絶縁性の材料で形成され、底板１７の底面を覆う分離部材１８と、絶縁性且つ高剛性の材料で形成され、枠体および底板を保持する固定部材６と、耐蝕性の材料からなり、分離部材１８の底面を覆う耐蝕フィルム１０とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電装置、特に、複数のキャパシタセルを有する電気二重層キャパシタに関する。

複数のキャパシタセルを容器に内蔵した蓄電装置（電気二重層キャパシタ）が公知である。このような蓄電装置は、キャパシタセルの発熱によって性能が劣化する。そこで、特許文献１および特許文献２に記載されているように、キャパシタセルの間に熱伝導率の高いアルミニウムなどからなる伝熱板を挟み込み、キャパシタセルの側方に配置した放熱板などに伝熱板の端部を接続して、熱を移動させて放熱する場合がある。

アルミニウムなどの金属は、熱伝導率が高いだけでなく、機械的強度も高いため、キャパシタセルを収容する枠体を構成する材料としても使用される。このため、キャパシタセルを収容する枠体に放熱フィンや冷媒流路を設けることで放熱板としての機能を強化することができる。

また、蓄電装置では、漏電防止のために、キャパシタセルと電気絶縁されていない金属部品を設置面から電気的に隔離する必要がある。このため、蓄電装置の底面には、キャパシタセルを冷却するための放熱用金属部品を配置することができなかった。また、蓄電装置の底板には、蓄電装置を固定するためのアンカー穴などの固定構造を設ける必要があるので、絶縁性、且つ、高剛性のフェノール樹脂（ベークライト）や結晶性プラスチックなどの材料が用いられている。

高熱伝導、且つ絶縁性の材料として熱伝導性ゴムが開発されているが、機械強度や耐食性に乏しく、蓄電装置の底面の構造部材として、蓄電装置の固定に用いることはできない。つまり、蓄電装置の質量を支えて設置面に対して固定できる剛性と、装置を設置面から電気的に分離できる絶縁性と、キャパシタセルの熱を効率よく放出できる高熱伝導性とを兼ね備えるような材質は、現在のところ経済的な範囲で見つけ出すことができない。
特開２００３−１３３１８８号公報特開２００５−５７００７号公報

以上のように、従来の蓄電装置では、キャパシタセルの熱を底面から放出することができなかった。

そこで、本発明は、絶縁性を損なうことなく、底面から放熱できる蓄電装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による蓄電装置は、一定数の正極体および負極体と、これらの間に介在するセパレータとからなる積層体を電解液とともに収容して密封された複数のキャパシタセルと、高熱伝導性且つ高剛性の材料で形成された１対の端面板および１対の側面板からなり、前記端面板により前記キャパシタセルを前記積層体の積層方向に圧縮して保持する枠体と、高熱伝導性且つ高剛性の材料で形成され、前記枠体の底部を閉塞する底板と、高熱伝導性の材料で形成され、前記複数のキャパシタセルの間に挟み込まれ、前記キャパシタセルからはみ出して両側の前記側面板および前記底板にそれぞれ当接する接触部を有する複数の伝熱板と、高熱伝導性且つ絶縁性の材料で形成され、前記底板の底面を覆い、設置面に当接する分離部材と、絶縁性且つ高剛性の材料で形成され、前記枠体または前記底板を保持する固定部材とを有し、前記固定部材は、前記枠体または前記底体を該固定部材の上面に保持するための保持構造と、前記底板を前記設置面に電気的および機械的に接触させずに該固定部材を前記設置面に固定するための固定構造と、該固定部材の下面に前記分離部材を受け入れるために略前記分離部材の厚み分だけ凹んだ受入構造とを備え、前記底板は、側部が上方に折り曲げられて立ち上がりを形成し、前記分離部材は、前記底板の側部に沿って折り曲げられて上伸し、該上伸した部分が前記底板の立ち上がりにねじ止めされた押さえ板によって保持されているものとする。

この構造によれば、固定部材が蓄電装置を設置面に固定するための規制力を受け止めるので、分離部材に大きな機械的負荷が加わらず、分離部材を機械的強度の低い高熱伝導性且つ絶縁性の材料で形成することを可能にする。さらに、固定部材の下面に記分離部材の厚み分だけ凹んだ受入構造を設けたことで、分離部材を設置面に対して低い圧力で広く当接させることができる。これにより、キャパシタセルの熱を、伝熱板から底板および分離部材を介して設置面に放出することができる。

また、本発明の蓄電装置では、前記分離部材は、前記底板の側部に沿って折り曲げられて上伸し、該上伸した部分が押さえ板によって保持されている。

この構造によれば、蓄電装置の設置面に液体が溢れたときにも、底板がその液体と接触しないように適当な高さまで底板を分離部材で覆って蓄電装置の絶縁性を確保できる。

また、本発明の蓄電装置では、前記底板は、側部が上方に折り曲げられて立ち上がりを形成し、該立ち上がりに前記押さえ板がねじ止めされている。

また、本発明の蓄電装置は、耐蝕性の材料からなり、前記分離部材の底面を覆う耐蝕フィルムを有してもよい。

この構造によれば、熱伝導を阻害しない程度に薄い耐蝕フィルムを設けることで、蓄電装置を設置した床面に溢れた液体が分離部材に接して分離部材を劣化させることを防止できる。

本発明によれば、固定部材が蓄電装置を設置面に固定するため規制力を受け止めるので、キャパシタセルの熱を底面に放出しながら絶縁性を確保する分離部材を設けることができるようになった。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の外観を示す。蓄電装置１はアルミニウムからなる一対の端面板２および一対の側面板３とからなる枠体４と、アルミニウムからなり、枠体４の上部を閉塞するカバー５とを有している。それぞれの端面板２の外側下端には、フェノール樹脂からなる固定部材６がねじ止めされ、端面板２の外側上方にはフェノール樹脂からなる取手７が取り付けられている。また、蓄電装置１は、枠体４の内側から２本の電力端子８と、制御端子９とが導出されている。

また、図２に示すように、蓄電装置１の固定部材６の間の底面は例えばポリエチレンテレフタレートからなる耐蝕シート１０で覆われている。

さらに、図３に、蓄電装置１の内部構成を示す。蓄電装置１は、電極板とセパレータとを電解液に浸漬した状態で絶縁性のフィルムでパッケージしたキャパシタセル１１と、アルミニウムからなる伝熱板１２とを交互に積層して枠体４の中に収容している。隣接するキャパシタセル１１の電極は、互いにカシメ端子１３で圧着して接続され、すべてのキャパシタセル１１が直列に接続されている。

積層したキャパシタセル１１と、片側の端面板２との間には、キャパシタセル１１の略全面に当接する加圧板１４が配置されており、圧縮ばね１５によってキャパシタセル１１および伝熱板１２が互いに圧接し合うように押圧するようになっている。つまり、枠体４は、圧縮ばね１５の付勢力によってキャパシタセル１１を積層方向に圧縮して保持するために十分な機械的強度を有するように、高剛性のアルミニウムからなる端面板２および側面板を堅固にねじ止めして構成されている。

また、キャパシタセル１１は、制御回路を有する回路基板１６に接続され、キャパシタセル１１間の電圧のバラツキなどを調整できるようになっている。

枠体４の底部は、アルミニウムからなる底板１７で閉塞され、底板１７と共に固定部材６に固定されている。そして、底板１７および固定部材６の一部分の底面は、シリコンゴムシートからなる分離部材１８で覆われ、さらに、分離部材１８の底面を耐蝕シート６が覆っている。分離部材１８および耐蝕シート６は、フェノール樹脂からなる押さえ板１９によって底板１７の側部の立ち上がり部分との間に挟み込まれて保持されるようになっている。

図４に、伝熱板１２の形状を示す。伝熱板１２は、両側および下側にそれぞれ延伸して直角に折り曲げられた接触部２０を有する。各接触部２０は、それぞれ、スリットが形成されて複数の接触片２１に分割されている。

伝熱板１２は、キャパシタセル１１の間に挟み込まれるが、接触部２０が、キャパシタセル１１からはみ出して、両側の側面板３または底板１７に当接する。このとき、接触片２１は、それぞれ、独立して弾性を発揮するばねとして作用し、側面板３または底板１７に当接するので、各構成要素の寸法誤差や組み立て誤差を吸収して、広い接触面積を確保することができるようになっている。

伝熱板１２を形成するアルミニウムは熱伝導率が高い材料なので、伝熱板１２は、キャパシタセル１１の熱を導出して、側面板３および底板１７に効率よく伝達することができる。側面板３は、高熱伝導性のアルミニウムで形成されており、さらに、外側に周囲の空気との接触面積を増大させるフィンが形成されているので、伝熱板１２から伝達された熱を周囲の空気に放出する。

また、図５に、固定部材６の詳細形状を示す。固定部材６は、蓄電装置１を床面やベース面などの設置面に固定するためのアンカ穴（固定構造）２２と、底板１７と端面板２とを接続するねじを受け入れる座ぐり２３と、底板１７をネジで固定するためのネジ穴（保持構造）２４とが形成されている。

図６および図７に、蓄電装置１を切断した様子を示す。図６に示すように、側面板３の下端には、底板１７の両側の立ち上がり部分がネジで固定され、側面板３の上端には、カバー３がネジ止めされている。

図７に示すように、底板１７は、両端に段差が設けられて固定部材６の上面に延伸してねじで固定されている。固定部材６は、絶縁性且つ高剛性の絶縁性プラスチックであるフェノール樹脂で形成されているので、蓄電装置１全体を支え、底板１７を電気的および機械的に設置面に接触させない。

また、底板１７の固定部材６に支持されない中央部の底面は、絶縁性のあるシリコンゴムからなる分離部材１８および耐食性のある例えばポリエチレンテレフタレートからなる耐蝕シート１０で覆われている。分離部材１８および耐蝕シート１０は、底板１７の側部の立ち上がりに沿って折り曲げられて延伸し、蓄電装置１の側部で押さえ板１９によって底板１７の底面を覆うように、好ましくは底板１７の底面および側面板３の下端部をともに覆うように固定されている。このため、蓄電装置１の設置面に液体が溢れたときにも、底板１７および側面板３がともにその液体と接触しないように適当な高さまで底板１７を、好ましくは底板１７および側面板３を覆って蓄電装置１の絶縁性を確保している。また、蓄電装置１の設置面に有機溶剤など分離部材１８を侵食する液体が浸入したときにも、分離部材１８がその液体と接触しないように適当な高さまで分離部材１８を覆って分離部材１８の耐腐食性を確保している。

つまり、蓄電装置１は、絶縁性の固定部材６および分離部材１８によって、設置面から電気的に確実な絶縁がなされている。

分離部材１８を形成するシリコンゴムは、絶縁性とともに高い熱伝導率を有する熱伝導性ゴムである。熱伝導性ゴムのような高熱伝導性且つ絶縁性の材料は、一般に、化学的に劣化しやすく、耐油性が劣る。このため、耐蝕シート１０で覆うことにより、蓄電装置１を設置面に機械油、或いは水や溶剤などの液体を溢しても、分離部材１８がその液体と接触して劣化することを防止している。

また、固定部材６は、絶縁性且つ高剛性のフェノール樹脂からなり、両端の下面が分離部材１８および耐蝕シート１０の厚み分だけ下方に突出している。換言すると、底板１７および底板の分離部材１８に覆われる部分が、分離部材１８および耐蝕シート１０の厚み分だけ凹んでいる（受入構造）。

これにより、主として、固定部材６が、蓄電装置１の位置を規制するネジや金具の力を受けるようになっている。分離部材１８は、ある程度の弾性を有しているので、耐蝕シート１０を介して、設置面に対して低い圧力で広く当接して、蓄電装置の質量を受けるようになっている。

これにより、キャパシタセル１１から高熱伝導性の伝熱板１２を介して高熱伝導性の底板１７に伝達された熱は、高熱伝導性の分離部材１８と耐蝕シート１０とを介して、蓄電装置１を設置している床やベースなどの設置面に対して確実な当接のもとに放熱される。

なお、耐蝕シート１０は、熱抵抗になるので、できるだけ熱伝達を阻害しないような薄いものが使用される。

また、底板１７および側面板３に伝達された熱は、端面板２、さらに、カバー５にも伝導することができ、蓄電装置１の外部に効率よく放熱される。

本発明の一実施形態の蓄電装置の斜視図。図１の蓄電装置の下方からの斜視図。図１の蓄電装置の分解斜視図。図１の蓄電装置の伝熱板の斜視図。図１の蓄電装置の固定部材の斜視図。図１の蓄電装置の部分断面斜視図。図１の蓄電装置の異なる部分断面斜視図。

符号の説明

１蓄電装置
２端面板
３側面板
４枠体
６固定部材
１０耐蝕シート
１１キャパシタセル
１２伝熱板
１７底板
１８分離部材
２０接触部
２１接触片

Claims

一定数の正極体および負極体と、これらの間に介在するセパレータとからなる積層体を電解液とともに収容して密封された複数のキャパシタセルと、
高熱伝導性且つ高剛性の材料で形成された１対の端面板および１対の側面板からなり、前記端面板により前記キャパシタセルを前記積層体の積層方向に圧縮して保持する枠体と、
高熱伝導性且つ高剛性の材料で形成され、前記枠体の底部を閉塞する底板と、
高熱伝導性の材料で形成され、前記複数のキャパシタセルの間に挟み込まれ、前記キャパシタセルからはみ出して両側の前記側面板および前記底板にそれぞれ当接する接触部を有する複数の伝熱板と、
高熱伝導性且つ絶縁性の材料で形成され、前記底板の底面を覆い、設置面に当接する分離部材と、
絶縁性且つ高剛性の材料で形成され、前記枠体または前記底板を保持する固定部材とを有し、
前記固定部材は、前記枠体または前記底体を該固定部材の上面に保持するための保持構造と、前記底板を前記設置面に電気的および機械的に接触させずに該固定部材を前記設置面に固定するための固定構造と、該固定部材の下面に前記分離部材を受け入れるために略前記分離部材の厚み分だけ凹んだ受入構造とを備え、
前記底板は、側部が上方に折り曲げられて立ち上がりを形成し、
前記分離部材は、前記底板の側部に沿って折り曲げられて上伸し、該上伸した部分が前記底板の立ち上がりにねじ止めされた押さえ板によって保持されていることを特徴とする蓄電装置。
耐蝕性の材料からなり、前記分離部材の底面を覆う耐蝕フィルムを有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。