JP6323638B2 - 蓄電デバイス - Google Patents

Description

本発明は、ガス抜き弁を設けた蓄電デバイスに関する。

従来、コンデンサ等の蓄電デバイスの内部で水素等のガスが発生し、その内部圧力が上昇した場合に備え、コンデンサの封口板に防爆弁を設置したものがある。コンデンサにおいては、長期間の使用や使用環境等により、コンデンサ素子に含浸された電解液が化学反応を起こしてケース内にガスが発生することがある。このガスは、主に水分が分解されることによる水素ガスや、電解液が高温になって気化されることによるガスであり、このガスによりケースの内圧が上昇すると、ケースが破損することがある。そのため、コンデンサ内部が一定の圧力となった場合にこの防爆弁を破裂させ、内部のガスをこの防爆弁より外部に放出することで、コンデンサ自体の破裂を防ぐようにしたものがある（たとえば、特許文献１参照）。

また、コンデンサの内圧上昇時に弁を破裂させてコンデンサを開放する防爆弁を設置したコンデンサにおいて、この防爆弁の動作を極力遅らせコンデンサを長寿命化させる手段として、防爆弁とは別に、たとえば、シリコンゴム等のガス透過性の薄膜ゴムからなるガス抜き弁を封口板に設置し、内圧上昇を抑えるものもある（たとえば、特許文献２参照）。

実開昭６２−５８０３５号公報（第３頁、第４，５図） 特開２００６−１０８１８５号公報（第４頁、第１図）

ところで、大容量の要求を実現するため、コンデンサを大型化することに伴いコンデンサ内部のガス発生量も増加する傾向にある。そのため、大量のガスを放出する必要が生じている。この場合、既存のガス抜き弁のガス透過量では不十分なため、ガス抜き弁の厚みや大きさを変更する必要があるが、ガス抜き弁を大きくすることには限界がある。また、ガス抜き弁を薄くした場合、ガス透過量は向上するが、ガス抜き弁の強度が脆弱化、所望の内圧に達する前に破裂し、ガス抜き弁の開放によりコンデンサの寿命が短くなるおそれがある。

また、コンデンサ素子に含浸された電解液が、コンデンサの使用環境によっては高温により気化して、外装ケースを封口する封口板の内表面に水滴として付着する場合がある。また、コンデンサの長寿命化を図るために、外装ケース内に所定量の電解液を封入することがある。その外装ケースに封入した電解液が、コンデンサの内部を流動して封口板の内表面に水滴として付着する場合がある。この電解液の水滴が封口板の内表面を伝って有底筒状のガス抜き弁の内部に侵入してガス抜き弁のガス透過部である底部に滞留したり、貫通孔に浸入した電解液が滞留した状態でガス抜き弁に付着する。

また、コンデンサの取り付け状態としてガス抜き弁が側方または斜めに傾斜するように横向きとしてコンデンサを取り付けた場合、前述のように外装ケースの内壁に水滴となって付着した電解液や、外装ケース内に封入した電解液がガス抜き弁の筒状内部や封口板の貫通孔に浸入し、滞留し易くなる。

電解液が透過性ゴムに付着した状態が継続するとガス透過機能を阻害し、コンデンサの内部圧力が上昇してガス抜き弁が破裂し易くなるため、ガス抜き弁の開放によりコンデンサの寿命が短くなるという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ガス抜き弁のガス透過量を向上させるとともに、ガス抜き弁の動作を安定化し長寿命化できるガス抜き弁を設けた蓄電デバイスを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の蓄電デバイスは、
蓄電素子を収納した外装ケースを封口する封口板を備え、前記封口板にガス抜き弁を備えるコンデンサであって、
前記封口板を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔に配置されるガス抜き弁が設けられ、
前記ガス抜き弁が筒部と、前記筒部を塞ぐ閉塞部とを備え、
前記筒部の外周面が前記外装ケースと前記封口体によって形成される空間に表出して配置され、
前記外装ケース内で発生したガスを少なくとも前記筒部の外周面から透過して前記貫通孔に流入させて、蓄電デバイスであって、
前記封口板の外側には、前記貫通孔に連通する環状壁部が形成され、この環状壁部には、有底筒状のゴム製の防湿弁が配置され、この環状壁部の周囲部には、溝が設けられ、この溝を挟んで立壁部が形成され、この立壁部は、環状壁部より高く、前記環状壁部に被せられた防湿弁よりも高く設定された凹部を形成し、前記防湿弁が立壁部により防護され、前記防湿弁は上方から座金により押圧された状態で固定され、前記環状壁部に切り欠き部形成されたことを特徴とする。
この特徴によれば、ガス抜き弁の筒部からもガスを透過させることができる。ガス抜き弁の透過量は、ガスが透過する部位の面積と厚みに依存する。本発明の構成によって、ガス抜き弁の大きさを変更することなく、ガスが透過する面積を増加させることができる。そのため、所望のガスの透過量を調節することが可能となる。さらに、防爆機能が得られる。

また、ガス透過に寄与するガス抜き弁の閉塞部と筒部に電解液等の水分が付着しても、閉塞部もしくは筒部のいずれかの外面は重力の働く方向と水平方向（配置状態に対して垂直方向）となる。このため、該面に付着した水分は、ガス抜き弁から離れ、外装ケース内に落下するので、ガス透過機能が阻害されることなく、ガス透過量が減少することがない。

本発明の蓄電デバイスは、前記ガス抜き弁は前記閉塞部が封口板の内表面より突出して配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ガス透過部となるガス抜き弁の閉塞部が封口板の貫通孔の中に配置されない構造となる。このため、貫通孔に電解液等の水分が溜まった場合においても、ガス抜き弁の閉塞部に水分が滞留し難い構造となる。結果として、ガス抜き弁のガス透過機能を設計通りに維持することができ、蓄電デバイスの長寿命化を達成できる。

本発明の蓄電デバイスは、筒部の開口部がガス透過性を有する栓で封口されていることを特徴としている。
この特徴によれば、筒部の開口部を塞ぐことで、筒部の内部に水が溜まることを防ぐことができる。筒部の内部に水が溜まらないので、ガスの排出経路が確保され、ガスの透過性を維持できる。また、ガスを放出して外装ケース内の内圧が低下すると、筒部を通して外圧がガス抜き弁の閉塞部の内側面に加わり、貫通孔からガス抜き弁が離脱するおそれがある。しかし、栓を配置して筒部の開口部を塞ぐことで、筒部を通してガス抜き弁の閉塞部に加わる外圧を防ぎ、ガス抜き弁の固定力を維持できる。

本発明の蓄電デバイスは、前記ガス抜き弁が前記筒部と、前記筒部とは異なる材質で形成された閉塞部とからなることを特徴としている。
この特徴によれば、電解液や蓄電デバイスの種類、大きさによって異なるガス発生量に応じて、閉塞部の材質を適宜変更することで、所望のガス透過量を設定できる。

本発明の蓄電デバイスは、前記ガス抜き弁の表面が撥水性を有することを特徴としている。
この特徴によれば、ガス抜き弁に電解液等の水分が付着し難くなる。そのため、筒部の内部までガス抜き弁に付着した電解液等の水分が伝って浸入し難くなる。筒部の内部に水が溜まらないので、ガスの排出経路が確保され、ガスの透過性を維持できる。

本発明の蓄電デバイスは、前記封口板が前記蓄電素子側に形成した凸部と、前記凸部に開口部を有し、前記封口板を貫通する貫通孔を有し、前記凸部を前記ガス抜き弁で覆って前記開口部を塞ぎ、かつ、前記凸部の側面に前記ガス抜き弁の前記筒部から透過したガスを前記貫通孔に流入させる排気経路が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ガス抜き弁の筒部の内側に封口板に形成された凸部が配置されているため、外装ケースの内圧により筒部が内側に向かって圧力が加わっても、筒部の変形を防ぐことが可能となる。

さらに、前記凸部の側面に前記ガス抜き弁の前記筒部から透過したガスを前記貫通孔に流入させる排気経路が形成されることで、ガス抜き弁の筒部からのガス透過を維持できる。ガス抜き箇所としてガス抜き弁の閉塞部に加え筒部を活用することができ、ガス抜き弁への電解液がその一方に付着しても他方が機能するため、ガス抜き弁の動作を安定させることができ、蓄電デバイスの長寿命化を実現できる。なお、排気経路形成手段の大きさや数を変更することによって、所望のガス透過量に調節できる。そのため、ガス抜き弁の形状を変更することなく、所望のガス透過量を得ることができる。

本発明の蓄電デバイスは、前記排気経路が凸部の側面の前記ガス抜き弁によって被覆される部分に形成された前記貫通孔まで達する切り込みまたは孔によって形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、ガス抜き弁の側壁部からもガスを透過させることができる。また、ガス抜き弁の大きさを変更することなく、切り込みや孔の大きさや数を変更するだけで、ガスが透過する面積の変更が可能となる。

本発明の蓄電デバイスは、前記排気経路が前記凸部の側面の前記ガス抜き弁によって被覆される部分に形成された前記凸部の開口部に連結する溝によって形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、ガス抜き弁の側壁部からもガスを透過させることができる。また、ガス抜き弁の大きさを変更することなく、溝の大きさや数を変更するだけで、ガスが透過する面積の変更が可能となる。

本発明の蓄電デバイスは、前記凸部が前記封口板の内表面から突出して形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ガス抜き弁の底部が封口板の内表面より突出することで、蓄電デバイスを横に置いた場合に、外装ケースの電解液が封口板側に集まり、ガス抜き弁の底部の一部に電解液等の水分が付着した状態が継続しても、ガス抜き弁の側壁部からガスを排出できる。

本発明の蓄電デバイスは、前記凸部が前記封口板の内表面に形成した凹部内に形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、凸部を封口板に埋没させて、封口板を低背化し、総じてコンデンサの低背化を実現できる。

実施例におけるガス抜き弁を設けた電気二重層コンデンサを示す正面断面図である。 （ａ）は、実施例１におけるガス抜き弁を示す断面図であり、（ｂ）は、同じく底面図である。 実施例１における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。 （ａ）は、実施例１における電気二重層コンデンサを真横に傾けた状態を示す断面図であり、（ｂ）は、同じく斜めに傾けた状態を示す断面図である。 実施例２における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。 他の実施例における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。 （ａ）は、実施例３における封口体およびガス抜き弁を示す断面図であり、（ｂ）は、同じく底面図である。 実施例３における封口体およびガス抜き弁を示す分解図である。 実施例３における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。 他の実施例における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。 他の実施例における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。 他の実施例における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。 他の実施例における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。 他の実施例における封口体およびガス抜き弁を示す断面図である。

本発明に係るガス抜き弁を設けた蓄電デバイスの一例として電気二重層コンデンサ（以下、コンデンサ１）を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係るガス抜き弁を設けたコンデンサ１につき、図１から図４を参照して説明する。図１に示されるように、コンデンサ１は、蓄電素子であるコンデンサ素子２と、このコンデンサ素子２及び電解液を収納する外装ケース３と、この外装ケース３の開口部を封止する封口板４とこの封口板４に設けられたガス抜き弁１２から主としてなる。

外装ケース３は、たとえば、アルミニウムなどの金属板を有底筒状に成形されたものであり、内部に収納するコンデンサ素子２の形状に合わせ、円形、楕円形、長円形、あるいは矩形に成形される。コンデンサ素子２は、陽極側及び陰極側の電極箔がセパレータを介して積層または捲回された構造となっており、円形、楕円形、長円形、あるいは矩形に形成される。コンデンサ素子２の端部からは、引出部６が導出され、封口板４に一体成形された外部端子５と接続されている。

コンデンサ素子２は、詳細は特に図示しないが、分極性電極を有する集電体を、セパレータを介在させて対極させ複数層積層させたものである。分極性電極は、活性炭シートからなる２枚の分極性電極をアルミニウム箔からなる集電体を挟んで対極させた構造のものである。

図１から図４に示されるように、封口板４は、外装ケース３の開口部に合致する形状に樹脂材などの気密性を有する材料によって成形されており、開口部の形状に応じて円形板等の形状を成し、外装ケース３の開口部を加締めことで密封状に封止している。この封口板４には、外部端子５がインサート成形されるとともに、ガス抜き弁１２が設けられている。本実施例１においては、貫通孔７、ガス抜き弁１２から主としてガス抜き機構が形成されている。

封口板４は、硬質絶縁体であり、たとえば、硬質合成樹脂板で形成されている。図３に示すように、封口板４には、封口板４を貫通する貫通孔７が形成されている。つまり、貫通孔７によって、外装ケース３の内部で発生したガスの外部への放出経路が形成されている。この貫通孔７には、封口板４の外部側を大径とした大径部８と、コンデンサ素子２側を小径とした小径部９と、段部１０が形成されている。小径部９の開口部は、漸次径大に形成されたテーパ部１１を備えている。

図２に示されるように、本実施例１のガス抜き弁１２は、シリコン等の弾性ゴムから一体成型され、筒胴部を成す筒部１３と、筒底部を成す閉塞部１４と、筒部１３の開口端に拡径形成され、貫通孔７の段部１０に当接する鍔部１５から主として構成されている。

筒部１３の外径（外周面）は、貫通孔７の小径部９の内径より大きく形成されている。そのため、貫通孔７に嵌合され、固定される。ガス抜き弁１２を貫通孔７に配置することで、貫通孔７は塞がれ、外装ケース３は密封される。このガス抜き弁１２は、コンデンサ１内で各種ガスが発生し内部圧力が高まった場合に、閉塞部１４や筒部１３をガスが透過して、貫通孔７を通じて外部に適宜ガス抜きすることで、コンデンサ１の内部圧力を下げる機能を有している。

ガス抜き弁１２の閉塞部１４には、その中心部分に周囲の閉塞部１４より薄い薄肉部１６が形成されており、この薄肉部１６によってガス透過性が高まる。また、コンデンサ１の内部圧力が急激に上昇した場合においては、閉塞部１４の薄肉部１６が破裂することで、内部圧力を開放し、コンデンサ１の破裂を防止する。

図３は、ガス抜き弁１２を封口板４に取り付けた状態を示している。前述した通り、筒部１３の外径は、貫通孔７の小径部９の直径と同等以上の大きさであり、閉塞部１４がコンデンサ素子側に配置されるように嵌合することにより、ガス抜き弁１２が貫通孔７内に固定されている。このように、ガス抜き弁１２は、ガス抜き弁１２自体の弾性力により貫通孔７の小径部９で固定されている。鍔部１５は、ガス抜き弁１２を封口板４の貫通孔７の小径部９に嵌合する際に、段部１０に当接し、ガス抜き弁１２が貫通孔７の小径部９に必要以上に挿入されないように係止するストッパーの働きをする。また、鍔部１５が段部１０に載置することによりガス抜き弁１２がコンデンサ素子２側に落下することを防ぐ。

また本実施例１では、テーパ部１１によりガス抜き弁１２の筒部１３の閉塞部１４側の一部が外装ケース３内に表出している。つまり、ガス抜き弁１２の閉塞部１４と筒部１３の閉塞部１４側の一部を外装ケース３の空間内に表出させることでガス透過の働きを生じさせる。

ガス透過部を閉塞部１４および筒部１３とすることで、ガスの透過量を向上させることができる。ガスの透過量は、ガス抜き弁１２の厚みとガスが透過する面積によって規定される。本実施例１では、テーパ部１１によって、閉塞部１４のみならず、筒部１３からのガスの透過も可能にし、より多くのガスを透過させることができる。また、外装ケース３に表出する筒部１３の大きさを変更することで、ガス透過量を調節することが可能となり、ガス抜き弁１２の大きさを変更することなく、所望のガス透過量を得ることができる。

また、本実施例１では、封口板４から突出した閉塞部１４に加え、筒部１３からもガスを透過させることができる。このように、ガスの透過面が複数（ガス抜き弁１２の閉塞部１４の面と筒部１３の面）あるため、電解液が付着しにくい面を経由してガスを透過させることができる。つまり、コンデンサ素子２の底面が下になるようにコンデンサ１を使用した場合、筒部１３は垂直な状態で配置されるため、筒部１３に付着した電解液は、筒部１３から離れ、コンデンサ素子２側に落下する。このため、ガス抜き弁１２に電解液等の水分が付着しても、少なくとも筒部１３に付着した電解液等の水分は排水されることとなり、筒部１３からのガスの透過を維持できる。また、コンデンサ素子２が横向きや封口板４が下向きになるようにコンデンサ１を使用し場合においては、閉塞部１４や筒部１３が垂直な状態に配置されるため、ガス抜き弁１２に付着した電解液等の水分は重力の働きにより排水される。このように、閉塞部１４だけではなく、筒部１３についてもガスを透過させる部位とすることで、コンデンサ１の配置方向を問わず、ガス抜き弁１２に付着した電解液等の水分はガス透過に寄与するいずれかの面から排水され、電解液等の水分の付着によるガス透過機能の低下を防ぐ。ガス透過部位として、ガス抜き弁１２の閉塞部１４に加え、その筒部１３を活用することで、電解液等の水分がその一方に付着しても、他方が機能するため、ガス透過の動作を安定させることができ、コンデンサ１の長寿命化を実現できる。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、コンデンサ１を横方向もしくは、封口板４が下向きになるように斜めに傾けて配置した場合に、外装ケース３内の電解液等の水分がガス抜き弁１２側に溜まり、ガス抜き弁１２の閉塞部１４の全部もしくは一部が水没することがある。その場合でも、水面Ｗ１、Ｗ２よりも上方に位置する筒部１３をガス透過部位として利用して、ガス（矢印Ｇ）を貫通孔７に透過させることができ、高いガス透過性を維持できる。

図３に示すように、この封口板４の外側には、貫通孔７に連通する環状壁部１７が形成されている。この環状壁部１７には、有底筒状のゴム製の防湿弁１８が配置される。環状壁部１７の周囲部には、溝が設けられている。この溝を挟んで立壁部１９が形成されている。この立壁部１９は、環状壁部１７より高く、環状壁部１７に被せられた防湿弁１８よりも高く設定された凹部４７を形成している。これにより、防湿弁１８が立壁部１９により防護される。つまり、凹部４７内に環状壁部１７や防湿弁１８が配置されている。防湿弁１８は上方から座金２２により押圧された状態で固定される。

外装ケース３の内部にガスが充満し、ガス抜き弁１２を通じてガスが貫通孔７に流れ、貫通孔７内の内圧が上昇すると、そのガスは環状壁部１７に形成された切り欠き部２０を通して防湿弁１８の側壁部２１に作用し、側壁部２１を環状壁部１７から引き離す。これにより、ガス排出経路が形成される。外装ケース３内のガスは、貫通孔７から切り欠き部２０に流れ、外気に開放される。この結果、防爆機能が得られる。つまり、外装ケース３内に充満するガスを外装ケース３内の内圧上昇に応じて排出でき、外装ケース３内の圧力上昇を抑制でき、コンデンサ１の変形を防ぐことができる。また、外装ケース３の内圧をガス排出により抑制できるので、外装ケース３内にガスが溜まらず、コンデンサ１の寿命を延ばすことができる。なお、急激にガスが発生して、外装ケース３内の圧力が急激に上昇した場合には、防湿弁１８が開弁する。

座金２２は、環状の本体部を備えたばね板である。この座金２２は防湿弁１８の圧接部材の一例である。防湿弁１８を押圧する本体部の周縁には、一定の間隔で突片２３が本体と一体に形成されている。各突片２３は、本体部に対して鈍角状に折り曲げられている。鈍角に折り曲げられた突片２３を含む座金２２の直径は、立壁部１９によって形成された凹部４７の上面部の開口部の直径より大きく形成されている。座金２２は、凹部４７に圧入させ、立壁面に係止させた突片２３により封口板４に取り付けられている。つまり、座金２２の複数の突片２３が備える弾性および剛性により、防湿弁１８が環状壁部１７に押し付けられ、その状態で防湿弁１８が環状壁部１７上に強固に維持される。このような構成にすれば、環状壁部１７から防湿弁１８が外れるのを防止できる。

このように防湿弁１８を配置することによって、貫通孔７を通して外部から浸入する水分を防止することができる。また、コンデンサ１内の水分濃度は、外部の空気雰囲気中の水分濃度より低い。そのため、外部の水分がコンデンサ１内に浸入しやすくなり、ガス抜き弁１２の気液分離の作用が低下する場合がある。そこで、ガス抜き弁１２の外側に防湿弁１８を配置することで、ガス抜き弁１２と外部の空気雰囲気との接触を防止し、水分の浸入をより防ぐことができる。また、ガスを放出して外装ケース３内の内圧が低下すると、貫通孔７を通して外圧がガス抜き弁１２の閉塞部１４に加わり、貫通孔７からガス抜き弁１２が離脱するおそれがある。しかし、防湿弁１８を配置して貫通孔７の封口板４の外部側を塞ぐことで、貫通孔７を通してガス抜き弁１２の閉塞部１４に加わる外圧を防ぎ、ガス抜き弁１２の固定力を維持できる。

次に、実施例２に係るガス抜き弁を備えたコンデンサにつき、図５を参照して説明する。なお、前記実施例１と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示されるように、本実施例２のガス抜き弁１２の閉塞部１４および筒部１３の一部は封口板４のコンデンサ素子２側の表面よりコンデンサ素子２側に突出している。このようにすることで、ガス透過部である外装ケース３内で表出する筒部１３の面積が大きくなり、ガスの透過量を増加させることができる。

また、封口板４が下方になるように斜めに傾斜するようにコンデンサ１を取り付けた場合、突出させない構造に比べ、筒部１３が水面より上に表出しやすくなるため、よりガス透過性を維持できる。

さらに、ガス抜き弁１２の閉塞部１４および筒部１３の一部は、テーパ部１１内に配置されない構造であるため、テーパ部１１内に電解液等の水分が溜まった場合においても、ガス透過部である閉塞部１４や筒部１３に電解液が継続的に付着することがない。このため、電解液等の水分によってガス透過機能が阻害されることを防止できる

前実施例１および前実施例２では、貫通孔７の小径部９の開口部を漸次径大のテーパ部１１とすることで、ガス抜き弁１２の筒部１３を表出させたが、これに限らず、ガス抜き弁１２の筒部１３の外周面からのガス透過が可能となるように、筒部１３の外周面が外装ケース３内に表出すればいかなる構造でもよい。

たとえば、図６（ａ）に示すように、貫通孔７の小径部９の開口部に小径部９より径大の段部２４を形成してもよい。このようにすることでガス抜き弁１２の筒部１３を表出させることができ、筒部１３からのガス透過を可能となる。

また、図６（ｂ）に示すように、筒部１３の一部を肉厚に形成して厚肉部２５を設けることで、筒部１３の他の外周面の一部と貫通孔７の内側面とを当接させない構造としてもよい。このようにすることで、貫通孔７の内側面と当接しない筒部１３からのガス透過が可能となる。

次に、実施例３に係るガス抜き弁を備えたコンデンサにつき、図７から図９を参照して説明する。なお、前記実施例１および前記実施例２と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図７から図９に示されるように、実施例３においては、貫通孔７、凸部２７、ガス抜き弁１２、緩衝部材３２、固定部材３５から主としてガス抜き機構が形成されている。

実施例３の封口板４は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、封口板４のコンデンサ素子２側には、封口板４から円柱状の凸部２７が封口板４の内表面から突出して封口板４と一体に形成されている。封口板４には、封口板４を貫通する貫通孔７が形成されており、凸部２７の頂部２９には、この貫通孔７の開口部２６が形成されている。つまり、貫通孔７によって、外装ケース３の内部で発生したガスの外部への放出経路が形成されている。

凸部２７には、その側面及び頂部２９に渡って連設した溝部２８が形成されており、この溝部２８は、貫通孔７の開口部２６に達している。つまり、溝部２８と貫通孔７によって、ガスの放出経路が形成されている。

凸部２７の周囲には、凸部２７を包囲する環状溝部３０が形成されている。環状溝部３０の開口側には封口板４の表面に向かって、漸次径大となるテーパ部１１が形成されている。

次に、取り付け方法について説明する。図８は、コンデンサ１のガス抜き機構を分解して示している。まず、ガス抜き弁１２の鍔部１５を封口板４の環状溝部３０に嵌合して、ガス抜き弁１２を凸部２７に取り付ける。凸部２７にガス抜き弁１２を取り付けると、凸部２７に形成した溝部２８はガス抜き弁１２の筒部１３及び閉塞部１４によって覆われ、特に凸部２７に形成した開口部２６はガス抜き弁１２の閉塞部１４の薄肉部１６によって覆われる。その後、鍔部１５の上に緩衝部材３２を配置する。この緩衝部材３２には、環状部３４とその中央に円孔３３が形成された環状体であり、この円孔３３からガス抜き弁１２の筒部１３を貫通させる。緩衝部材３２を配置した後、固定部材３５を環状溝部３０に嵌入して、環状溝部３０の底部３１に鍔部１５を押し付けて密着させることによってガス抜き弁１２を封口板４に固定する。環状溝部３０の開口部２６にテーパ部１１を設けてあるため、ガス抜き弁１２、緩衝部材３２、固定部材３５の挿入が簡易となる。

固定部材３５は、環状のばね板部３７とその中央に円孔３６が形成された環状体であり、この円孔３６からガス抜き弁１２を貫通させる。ばね板部３７は、円孔３６から固定部材３５の外縁に向かって直径が大きくなるように鈍角状に折り曲げられている。固定部材３５は、環状溝部３０に圧入され、緩衝部材３２と鍔部１５を介して底部３１まで移動すると、鈍角状に折り曲げられたばね板部３７が固定部材３５の直径が広がるように変形し、ばね板部３７の外縁が環状溝部３０の側面に当接し嵌合する。つまり、固定部材３５が備える弾性により、ばね板部３７が環状溝部３０の側面に押し付けられ、その状態でガス抜き弁１２が環状溝部３０に強固に維持される。斯かる構成によれば、ガス抜き弁１２が凸部２７から外れるのを防止できる。

なお、固定部材３５の円孔３６とガス抜き弁１２の筒部１３との間に隙間を設けてもよい。このようにすることで、固定部材３５によって筒部１３が損傷することを防止できる。

また、緩衝部材３２はゴムや樹脂、紙などで成型されている。緩衝部材３２を鍔部１５と固定部材３５との間に配置することで、鍔部１５が損傷することを防止する。つまり、緩衝部材３２の環状部３４をガス抜き弁１２の鍔部１５と固定部材３５のばね板部３７の間に配置することで、固定部材３５を鍔部１５に押し付けたときの加重により鍔部１５が損傷することを防止する。

図９は、ガス抜き弁１２、緩衝部材３２、固定部材３５を封口板４に取り付けた状態を示している。このように、ガス抜き弁１２を封口板４に形成した凸部２７に被せるように配置することで、ガス抜き弁１２の筒部１３に外装ケース３の内圧により内側に向かって圧力が加わっても凸部２７の側面により、筒部１３の変形を防ぐことができる。そのため、筒部１３が内側に収縮するように変形して、ガスの放出経路が塞がることを防ぐことができる。

また、封口板４から突出した凸部２７の側面に形成された溝部２８を覆うようにガス抜き弁１２の筒部１３が配置されている。このような構造とすることで、溝部２８とガス抜き弁１２の内壁部との間に隙間を形成する。内壁部のうち溝部２８を覆う部分は、凸部２７の側面と接触していないので、ガスは、ガス抜き弁１２の筒部１３から透過し、開口部２６まで流れ、貫通孔７から外部へ排出される。

ガス抜き弁１２を凸部２７に取り付けるとガス抜き弁１２の閉塞部１４によって貫通孔７は塞がれる。凸部２７の頂部２９とガス抜き弁１２の閉塞部１４の内面は接触して配置されているので、凸部２７の頂部２９に形成された溝部２８が隙間を形成する。筒部１３から透過したガスは溝部２８によって、開口部２６まで流れ、開口部２６から貫通孔７に排出され、外部へ放出される。つまり、該溝部２８によって本実施例３における排出経路が形成される。

ガス透過部を閉塞部１４と筒部１３とすることで、ガスの透過量を向上させることができる。ガスの透過量は、ガス抜き弁１２の厚みとガスが透過する面積によって規定される。本実施例３では、溝部２８によって、貫通孔７の開口部２６を塞ぐガス抜き弁１２の閉塞部１４のみならず、ガス抜き弁１２の筒部１３からもガスの透過を可能し、より多くのガスを排出できる。また、溝部２８の数や大きさを変更することで、ガス透過量を調節することが可能となり、ガス抜き弁１２の大きさを変更することなく、所望のガス透過量を得ることができる。

また、実施例１および実施例２と同様に、閉塞部１４に加え、筒部１３からもガスを透過させることができる。このように、ガスの透過面が複数（ガス抜き弁１２の閉塞部１４の面と筒部１３の面）あるため、電解液が付着しにくい面を経由してガスを透過させることができる。つまり、ガス透過部位として、ガス抜き弁１２の閉塞部１４に加え、その筒部１３を活用することで、電解液等の水分がその一方に付着しても、他方が機能するため、ガス透過の動作を安定させることができ、コンデンサ１の長寿命化を実現できる。

また、ガス抜き弁１２の閉塞部１４は、封口板４の内表面から突出している。このように、ガス抜き弁１２の閉塞部１４は、電解液等の水分が滞留する凹部内に配置されない構造であるため、ガス透過部である閉塞部１４や筒部１３に電解液が継続的に付着することがない。このため、電解液等の水分によってガス透過機能が阻害されることを防止できる。

また、コンデンサ１を横置きや封口板４を下に斜めに設置した場合、気化した電解液によって生じた水滴や外装ケース３内に封入した電解液が封口板４側に溜まることがある。凸部２７の開口部２６が溜まった電解液で塞がれた場合でも、本実施例３では、封口板４から突出した凸部２７の頂部２９に加えその側面からもガスを透過させることができるので、ガスを外部へ放出できる。つまりガスの透過面が複数（ガス抜き弁１２の閉塞部１４の面と筒部１３の面）あるため、電解液が付着しにくい面を経由してガスを透過させることができる。

前実施例３では、ガスの排出経路を形成する手段として、凸部２７の側面に溝部２８としたが、これに限らない。たとえば、凸部２７の側面に複数の突起部を形成して、ガス抜き弁１２の筒部１３と凸部２７の側面との間に隙間を形成する構造としてもよい。また、溝部２８は、凸部２７全体に形成してもよいが、開口部２６近傍のみに形成してもよい。筒部１３の鍔部１５近傍に対向する凸部２７の側面にガスの排気経路を形成しないことで、筒部１３と凸部２７の接触面積が増え、固定力が向上する。

また、凸部２７の側面に放射状に切り込みや孔を形成して、ガス抜き弁１２の筒部１３にガス透過部分を形成してもよく、貫通孔７とガス抜き弁１２の筒部１３との間にガスの放出経路があればよい。たとえば、図１０に示すように、凸部２７の側面に放射状のスリット３８を形成し、ガス抜き弁１２の筒部１３で覆う構造としてもよい。スリット３８は切り込みの一例である。このような構造とすることで、スリット３８を介して、ガス抜き弁１２の筒部１３からガスを透過することができる。

ガスの透過量は貫通孔７に接するガス抜き弁１２の面積に比例するので、所望のガス透過量に応じて、凸部２７の側面に形成する孔や切り込み等のガスの排気経路の数や大きさを適宜設定すればよい。

また、前記実施例３では、凸部２７を封口板４と一体に成型したが、これに限らず、別体としてもよい。たとえば、図１１に示すように、封口板４の貫通孔７に中空状の管状部材３９を挿入して、ガス抜き弁１２を封口板４に固定してもよい。この場合、管状部材３９の先端部をガス抜き弁１２の筒部１３と閉塞部１４で覆って、管状部材３９の先端に形成された開口部をガス抜き弁１２によって塞ぐ。管状部材３９の側面には、管状部材３９の中空部につながる孔４０が形成されており、孔４０によって、ガス抜き弁１２の筒部１３からのガス透過を可能としている。孔４０によって、管状部材３９の中空部に排出されたガスは、貫通孔７を通じて、外部に放出され、コンデンサ１の長寿命化を実現できる。また、管状部材３９がガス抜き弁１２の内部に配置されるため、ガス抜き弁１２の筒部１３に外装ケース３の内圧により内側に向かって圧力が加わっても管状部材３９の側面により、筒部１３の変形を防ぐことができる。そのため、筒部１３が内側に収縮するように変形して、ガスの放出経路が塞がることを防ぐことができる。また、ガス孔４０の大きさや数を適宜変更することで、所望のガス透過量を得ることができる。なお、管状部材３９は、封口板４と同様に硬質絶縁体で形成してもよいし、アルミニウム等の金属で形成してもよい。

前実施例３では、封口板４の表面から突出して凸部２７を形成したが、少なくともガス抜き弁１２の閉塞部１４が封口板４の内表面から突出する高さもしくは、同一面に設定することが好ましい。このようにすることによって、ガス抜き弁１２の閉塞部１４が電解液等の水滴が滞留してガス透過性が阻害されることを防ぎつつ、封口板４を低背化し、総じてコンデンサ１の低背化を実現できる。

また、凸部２７の周囲部の環状溝部３０を、環状溝部３０の開口部から環状溝部３０の底部３１に向かって漸次径大になるように形成してもよい。このようにすることで、ガス抜き弁１２の鍔部１５や緩衝部材３２、固定部材３５が嵌合するので、抜け落ちることをより防止できる。また、環状溝部３０の側面に突起部を形成してもよい。このようにすることで、ガス抜き弁１２や緩衝部材３２、固定部材３５が抜け落ちることを防止する。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

たとえば、図１２（ａ）に示すように、ガス抜き弁１２の筒部１３は、実施例１および実施例２における小径部９に嵌合する部分または、図１２（ｂ）に示すように、実施例３における凸部２７の側面部に被せる一部を比較的肉厚の肉厚部４１とし、筒部１３のうち外装ケース３に表出する部分を肉薄の肉薄部とする構成としてもよい。このようにすることで、図１２（ａ）に示すようにガス抜き弁１２を貫通孔７に嵌合して配置する場合、ガス抜き弁１２の貫通孔７に嵌合する部分を肉厚とすることで、弾性力が向上し、固定力を維持しつつ、外装ケース３に表出する筒部１３を薄肉とすることで、ガス透過性を向上させることができる。また、図１２（ｂ）に示すように、ガス抜き弁１２を封口板４に形成した凸部２７に被せて配置する場合、ガス抜き弁１２の凸部２７に被せる部分を肉厚とすることで、弾性力が向上し、凸部２７への締め付け力を維持し、固定力を維持しつつ、外装ケース３に表出する筒部１３を薄肉とすることで、ガス透過性を向上させることができる。

また、上記実施例では、ガス抜き弁１２を通して外部から浸入する水分を防止する手段として、防湿弁１８を配置したが、これに代えて、もしくはこれに加えて、筒部１３の開放部もしくは、貫通孔７の開口部にガス透過性の栓４２を配置してもよい。たとえば、実施例１および実施例２のように、ガス抜き弁１２を貫通孔７に配置する構造の場合、図１３(ａ)に示すように、栓４２は、筒部１３内に挿入する柱部４３と柱部４３と一体成型された蓋部４４によって構成されている。筒部１３の開放部にガス透過性の栓４２を配置することで、外部からの水分の浸入を防ぐとともに、ガス抜き弁１２の閉塞部１４および筒部１３から透過したガスを外部に排出することができる。また、柱部４３の径を開放部の径より大きくすることで、筒部１３内に配置したとき、筒部１３の外周面を封口板４の貫通孔７の側面の方向に押圧する。このことによって、ガス抜き弁１２を封口板４に強固に固定できるとともに、密封性を維持できる。なお、実施例３のように、ガス抜き弁１２を封口板４に形成した凸部２７に被せる構造の場合、図１３（ｂ）に示すように、貫通孔７の段部１０側の開放部に栓４２を配置すればよい。前述と同様に、外部からの水分の浸入を防ぐとともに、ガス抜き弁１２の閉塞部１４および筒部１３から透過したガスを外部に排出することができる。

また、前記実施例では、ガス抜き弁１２を閉塞部１４と筒部１３の一体成型により形成したが、これに限らず、閉塞部１４を筒部１３とは異なる部材で形成してもよい。たとえば、図１４（ａ）に示すように、シート４５状の気液分離性のシート４５を筒部１３のコンデンサ素子２側の開口部を覆うように配置して閉塞部１４としてもよい。筒部１３とシート４５は接着剤や熱融着等によって一体に形成すればよい。また、図１４（ｂ）に示すように、筒部１３の開口部を覆う有底筒状の気液分離性の蓋４６を配置して底部としてもよい。この場合、筒部１３の開口部を蓋４６に嵌入させて固定し、筒部１３と蓋４６を一体してもよいし、シート４５同様に、接着剤や熱融着等を利用して一体としてもよい。シート４５や蓋４６としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン等の気液分離性のシート４５や蓋４６であればよい。このことにより、発生するガスの種類や予測されるガスの発生量によって、シート４５や蓋４６の材質を変え、所望のガス透過量に設定することが可能となる。

また、ガス抜き弁１２の筒部１３を鍔部１５側から閉塞部１４に向かって漸次径小になるように形成してもよい。このようにすることによって、電解液等の水分が筒部１３に付着しても排水しやすくなり、筒部１３からのガス透過が阻害されることをより防止できる。

また、前記実施例では、ガス抜き弁１２の材質として、シリコンを用いたがこれに限らず、気液分離性があって且つガス透過性がある材料であれば適用可能である。また、ガス抜き弁１2を撥水性を有する材質で形成したり、表面に撥水性を有するように微細な凹凸加工等を施してもよい。このようにすることで、より電解液等の水分が付着し難くなる。

また、前記実施例では、ガス抜き弁１２が設けられた封口板４が電気二重層コンデンサに適用されているが、本発明に係る封口板が適用される対象となる蓄電デバイスの種類は、必ずしも電気二重層コンデンサに限られず、たとえば、電解コンデンサでもよいし、内部で水素や一酸化炭素等の多種・大量のガスを発生する種々のコンデンサや電池に適用可能である。

１ 電気二重層コンデンサ（コンデンサ）
２ コンデンサ素子
３ 外装ケース
４ 封口板
５ 外部端子
６ 引出部
７ 貫通孔
８ 大径部
９ 小径部
１０ 段部
１１ テーパ部
１２ ガス抜き弁
１３ 筒部
１４ 閉塞部
１５ 鍔部
１６ 薄肉部
１７ 環状壁部
１８ 防湿弁
１９ 立壁部
２０ 切り欠き部
２１ 側壁部
２２ 座金
２３ 突片
２４ 段部
２５ 厚肉部
２６ 開口部
２７ 凸部
２８ 溝部
２９ 頂部
３０ 環状溝部
３１ 底部
３２ 緩衝部材
３３ 円孔
３４ 環状部
３５ 固定部材
３６ 円孔
３７ ばね板部
３８ スリット
３９ 管状部材
４０ 孔
４１ 肉厚部
４２ 栓
４３ 柱部
４４ 蓋部
４５ シート
４６ 蓋

Claims (10)

1. 蓄電素子を収納した外装ケースを封口する封口板を備え、前記封口板にガス抜き弁を備えるコンデンサであって、
   前記封口板を貫通する貫通孔と、前記貫通孔に配置されるガス抜き弁が設けられ、
   前記ガス抜き弁が筒部と、前記筒部を塞ぐ閉塞部とを備え、
   前記封口板の表面に、前記ガス抜き弁の筒部の外周面の一部と前記貫通孔の内側面とを当接させない凹部が形成され、
   前記凹部により前記筒部の外周面が前記外装ケースと前記封口体によって形成される空間に表出し、
   前記外装ケース内で発生したガスを少なくとも前記筒部の外周面から透過して前記貫通孔に流入させて、ガスを外部に放出することを特徴とする蓄電デバイス。
2. 前記ガス抜き弁は前記閉塞部が封口板の表面より突出して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
3. 前記筒部の開口部がガス透過性を有する栓で封口されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電デバイス。
4. 前記ガス抜き弁が前記筒部と、前記筒部とは異なる材質で形成された閉塞部とからなることを特徴とする請求項１〜３に記載の蓄電デバイス。
5. 前記ガス抜き弁の表面が撥水性を有することを特徴とする請求項１〜４に記載の蓄電デバイス。
6. 前記封口板が前記蓄電素子側に形成した凸部と、
   前記凸部に開口部を有し、前記封口板を貫通する貫通孔を有し、
   前記凸部を前記ガス抜き弁で覆って前記開口部を塞ぎ、かつ、
   前記凸部の側面に前記ガス抜き弁の前記筒部から透過したガスを前記貫通孔に流入させる排気経路が形成されていることを特徴とする請求項１〜５に記載の蓄電デバイス。
7. 前記排気経路が凸部の側面の前記ガス抜き弁によって被覆される部分に形成された前記貫通孔まで達する切り込みまたは孔によって形成されることを特徴とする請求項６に記載の蓄電デバイス。
8. 前記排気経路が凸部の側面の前記ガス抜き弁によって被覆される部分に形成された凸部の開口部に連結する溝によって形成されることを特徴とする請求項６に記載の蓄電デバイス。
9. 前記凸部が前記封口板の表面から突出して形成されていることを特徴とする請求項６から８に記載の蓄電デバイス。
10. 前記凸部が前記封口板の表面に形成した凹部内に形成されていることを特徴とする請求項６から９に記載の蓄電デバイス。