JPWO2014199639A1 - コンデンサ - Google Patents

Abstract

コンデンサ素子（１０）とともに電解質（４）が収納された外装ケース（１２）と、外装ケースを封口し外部端子が設置された封口板（１４）と、コンデンサ素子の素子端面に形成された電極張出部と外部端子との間に設置された集電板（１８−１、１８−２）とを備えるコンデンサ（２）であって、封口板に設置され外装ケース内のガスを放出するガス放出機構（安全弁１６）と、少なくとも封口板または集電板のいずれか一方に設置され、ガス放出機構に対して電解質を遮断する遮断機構（６）とを含む。これにより電解質が、遮断機構により遮断されるので、ガス放出機構の放出機能を低下させることがない。

Description

本開示の技術は電気二重層コンデンサや電解コンデンサなどのコンデンサに関する。

電気二重層コンデンサや電解コンデンサなどのコンデンサでは、コンデンサ素子に含浸された電解質がケース内に滞留している。斯かるコンデンサではガス放出機構が備えられる。このガス放出機構は、コンデンサの駆動時、外装ケース内に溜まるガスを排出する。このガス放出機構にはたとえば、ガス透過性を有する安全弁が用いられる。

この種のコンデンサに関し、封口板にＹ字形状の突起が形成され、安全弁の作動時に漏出する電解液が外部端子に接触するのを封口板にある突起により回避することが知られている（たとえば、特許文献１）。

樹脂ケースのキャップを下ケースに超音波によって融着させるのに際し、振動によって分極性電極から流出する電解液をキャップ側に設けた遮断壁で遮断し、融着部分の電解液による汚染を防止することが知られている（たとえば、特許文献２）。

実開昭５５−１２９４４７号公報 特開２０１１−１００９９８号公報

ところで、封口板に安全弁等のガス放出機構を備えるコンデンサでは通常、封口板側を上側にして実装される。斯かる実装形態では、外装ケース内に滞留した電解質が外装ケースの底部側に移動するので、封口板側の安全弁から遠ざけられ、電解質によるガス放出機構の機能が維持される。

しかし、斯かるコンデンサを実装した電子機器では、コンデンサに対して既述の理想的な配置形態を維持できるとは限らないし、実装環境によっては水平配置や傾斜配置も避けることができない。流動する電解質からガス放出機構が離れていても、振動を伴う設置環境では、外装ケースの側面に付着した電解質が跳ね上がり、ガス放出機能を低下させるおそれがある。

また、外装ケース内には、コンデンサの長寿命化を図るため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する。

ガス放出機構に電解質が侵入すると、ガス透過経路が電解質で遮断される。弁機能部に電解質が付着すると、弁機能部にガス圧を直接作用させることができない。弁機能部が電解質で覆われてしまうと、ガス透過性が悪化するなど弁機能が低下し、急激な圧力上昇に対して開弁の遅れなど、防爆機能が損なわれる。

斯かる要求や課題について、特許文献１および特許文献２にはその開示や示唆はなく、それを解決する構成等についての開示や示唆はない。

そこで、本発明の目的は斯かる課題に鑑み、流動する電解質の付着によるガス放出機能の低下を防止することにある。

上記目的を達成するため、本開示のコンデンサの一側面によればコンデンサ素子とともに電解質が収納された外装ケースと、該外装ケースを封口し外部端子が設置された封口板と、前記コンデンサ素子の素子端面に形成された電極張出部と前記外部端子との間に設置された集電板とを備えるコンデンサであって、 前記封口板に設置され前記外装ケース内のガスを放出するガス放出機構と、少なくとも前記封口板または前記集電板のいずれか一方に設置され、前記ガス放出機構に対して前記電解質を遮断する遮断機構とを含む。

このコンデンサにおいて、好ましくは、前記遮断機構は、前記封口板に立設されて前記電解質を遮断する第１の遮断壁と、前記集電板に立設されて前記電解質を遮断する第２の遮断壁とを含み、前記第１の遮断壁に対して前記第２の遮断壁を異なる位置に備えてもよい。

このコンデンサにおいて、好ましくは、前記電極張出部は、前記素子端面の一方面部の異なる位置に陽極側の電極体と、陰極側の電極体とを張出させて形成され、前記陽極側の前記電極張出部に陽極側の前記集電板、前記陰極側の電極張出部に陰極側の前記集電板を備えてもよい。

このコンデンサにおいて、好ましくは、前記陽極側の前記集電板と前記陰極側の前記集電板との間に絶縁間隔を備え、該絶縁間隔内に前記電解質を遮断する第３の遮断壁を備えてもよい。

このコンデンサにおいて、好ましくは、前記ガス放出機構の対向位置に絶縁間隔を備えてもよい。

このコンデンサにおいて、好ましくは、前記電解質を吸収し、前記ガス放出機構に対する前記電解質を遮断する電解質吸収材を備えてもよい。

このコンデンサにおいて、好ましくは、前記電解質吸収材は、陽極側の前記集電板と陰極側の前記集電板の間に形成された絶縁間隔内に配置されてもよい。

このコンデンサにおいて、好ましくは、前記電解質吸収材は、陽極側の前記集電板の縁部および前記第２の遮断壁と、陰極側の前記集電板の縁部および前記第２の遮断壁との間に挟み込まれて固定されてもよい。

このコンデンサにおいて、好ましくは、前記電解質吸収材は、前記素子端面および／または集電板の端面と、前記封口板との間に挟み込まれて固定されてもよい。

本開示のコンデンサによれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) コンデンサがたとえば、振動を受け、跳ね上がった電解質が、遮断機構により遮断されるので、ガス放出機構の放出機能を低下させることがない。

(2) コンデンサが水平配置ないし傾斜配置であっても、配置形態に関係なく振動を伴っても、流動や跳ね上がるなどの移動する電解質をガス放出機構から遮断でき、電解質の付着によるガス放出機構の機能低下を防止できる。

(3) ガス放出機構の機能低下を防止できるので、コンデンサの信頼性が高められ、該信頼性を維持することができる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの集電板およびコンデンサ素子の一例を示す斜視図である。 第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの封口板の一例を示す図である。 封口板および集電板の遮断壁の配置を示す図である。 電気二重層コンデンサの封口部および集電部を示す部分断面図である。 コンデンサの傾斜配置における電解液の滞留および電解液の遮断機能を示す図である。 第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサを示す図である。 電解液吸収材の変形例を示す図である。 第３の実施の形態に係る電気二重層コンデンサを示す部分断面図である。 絶縁間隔に対する電解液吸収材の設置例を示す図である。 絶縁間隔に対する電解液吸収材の設置状態の他の例を示す図である。 電解液吸収材の設置状態の他の例を示す図である。

本発明のコンデンサは、一例として電気二重層コンデンサ（以下単に「コンデンサ」と称する）２に含まれる電解液４の流動によるガス放出機能の低下を防止するため電解液４の遮断機構６を備えている。電解液４は流動性を有する電解質の一例である。第１の実施の形態では、遮断機構６の一例について述べ、第２の実施の形態では遮断機構６に加え、第１または第２の電解液吸収材８−１、８−２を含んで形成した場合を述べている。電解液吸収材８−１、８−２は、電解質吸収材の一例である。第３の実施の形態では、電解液吸収材８−１、８−２の設置状態例について述べている。

以下、第１、第２および第３の実施の形態に関し、図に示した実施例を参照して説明する。

〔第１の実施の形態〕

図１は、コンデンサ２の集電板およびコンデンサ素子の一例を示している。図２は、封口板の一例を示している。図３は、封口板および集電板の遮断機構６を示している。図４は、コンデンサ２の封口部および集電部を示している。図５は、コンデンサ２の配置形態および電解質の遮断機能を示している。

＜コンデンサ２および遮断機構６＞

コンデンサ２には、コンデンサ素子１０、外装ケース１２、封口板１４および集電板１８−１、１８−２が含まれる。このコンデンサ素子１０には電解液４が含浸されている。外装ケース１２は電解液４、コンデンサ素子１０および集電板１８−１、１８−２を収納し、封口板１４で封口されている。電解液４は電解質の一例であり、流動性を備える。封口板１４には安全弁１６が備えられ、この安全弁１６はガス抜き弁の一例であり、ガス放出機構の一例でもある。封口板１４には第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４が備えられ、集電板１８−１、１８−２には第２の遮断壁６−２１、６−２２が備えられている。さらに、この実施の形態では、封口板１４に第３の遮断壁６−３０が備えられている。遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４、６−２１、６−２２、６−３０は安全弁１６に対して電解液４を遮断する遮断機構６の一例である。

＜コンデンサ素子１０＞

図１のＡは、コンデンサ素子１０の一部を示している。このコンデンサ素子１０は、陽極側および陰極側の電極箔のそれぞれとセパレータ４８とを重ね合わせて巻回した巻回素子である。この巻回素子は固定テープ５０によって固定されている。電極箔にはベース材にたとえば、アルミニウム箔が用いられ、このアルミニウム箔の両面に活性炭等の活物質および結着剤等を含む分極性電極が形成されている。このコンデンサ素子１０には、セパレータ４８の縁部によって素子端面５２が形成されている。

この素子端面５２には陽極側および陰極側の電極箔の縁部を引き出して陽極側および陰極側の電極張出部４６−１、４６−２が形成されている。各電極張出部４６−１、４６−２は、分極性電極を形成していないアルミニウム面を露出させたベース部材で構成されており、各電極箔の縁部によって形成されている。この実施の形態では、１２０度の角度を持つ扇型状に各電極張出部４６−１、４６−２が形成され、たとえば、４０度の角度の円弧部分で切り込みを入れ、それぞれを素子中心側に折り曲げて平坦化されている。素子端面５２には、陽極側の電極張出部４６−１と陰極側の電極張出部４６−２との対向面側に絶縁間隔が形成されている。この絶縁間隔は、コンデンサ素子１０の素子端面５２の中心部に形成された円形の中心部を含む。

＜集電板１８−１、１８−２＞

図１のＢは、陽極側の集電板１８−１を示している。集電板１８−１は陽極側の外部端子２４−１に接続される。陰極側の集電板１８−２は集電板１８−１と同様であり、陰極側の外部端子２４−２に対して接続される。

この集電板１８−１は本体部３２を備えている。この本体部３２はたとえば、開き角度θ＝１２０度に設定された扇形形状である。この本体部３２には交差方向に直線状の縁部３４、３６が備えられ、各縁部３４、３６を結ぶ径大な円弧部３８と、径小な円弧部４０とを備えている。円弧部３８がコンデンサ素子１０の周縁側に配置され、円弧部４０がコンデンサ素子１０の中心近傍に配置される。

本体部３２の一面には、三角形状の凸部７０がその頂点の一つが集電板１８−１の円弧部４０に向かって形成されている。凸部７０の円弧部３８側の一辺は、外部端子２４−１の端子接続面部２２と接続する集電板接続面部７１となる。

集電板１８−１の各縁部３４、３６側には、電解液４を遮断する第２の遮断壁６−２１、６−２２が設置されている。各遮断壁６−２１、６−２２はたとえば、長方形状の平板で形成されている。第２の遮断壁６−２１、６−２２は、集電板１８−１と外部端子２４−１とを接続した際に、本体部３２と封口板１４の裏面（コンデンサ素子１０の対向面）との間に生じる隙間の高さと同等もしくはその高さより低く設定されている。

なお、図示されていないが、陰極側の集電板１８−２も陽極側の集電板１８−１と同様の形状となる。

＜封口板１４＞

図２は、封口板の裏面（コンデンサ素子の対向面）を示している。この封口板１４は本発明の封口板の一例である。この封口板１４はたとえば、硬質の絶縁性合成樹脂で成形される。この封口板１４には陽極側の外部端子２４−１、陰極側の外部端子２４−２、ガス放出機構としての安全弁１６、電解液４（図５のＢ）を遮断する複数の第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４および第３の遮断壁６−３０が形成されている。第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４は、集電板１８−１、１８−２と外部端子２４−１、２４−２と接続した際に、本体部３２と封口板１４の裏面（コンデンサ素子１０の対向面）との間に生じる隙間の高さと同等もしくはその高さより低く設定されている。第３の遮断壁６−３０は、集電板１８−１、１８−２の間に形成された絶縁間隔に対向する部分に形成されており、第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４と同じ高さに設定されている。つまり、第３の遮断壁６−３０の対向面には、集電板１８−１、１８−２が存在しない。

外部端子２４−１、２４−２のそれぞれは、導電性のよい金属材料で形成され、インサート成形により封口板１４に取り付けられている。各外部端子２４−１、２４−２には端子接続面部２２が形成されている。外部端子２４−１の端子接続面部２２には陽極側の集電板１８−１が接続され、外部端子２４−２の端子接続面部２２には陰極側の集電板１８−２が接続される。

安全弁１６は、封口板１４に備える弁孔部２６に設置されている。この安全弁１６にはたとえば、ガス透過性を持つ膜部が備えられ、この膜部が弁孔部２６内に設置される。

第３の遮断壁６−３０は封口板１４の中心Ｏの近傍に設置されている。この第３の遮断壁６−３０は一例として封口板１４の裏面に対して垂直方向に立設された三角柱体である。この第３の遮断壁６−３０には集電板１８−１または集電板１８−２の縁部と平行な面部２８と、この面部２８と交差方向の面部３０とを備える。

各第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４は一例として直方体である。各遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４は集電板１８−１または集電板１８−２の縁部と平行に配置されている。

各集電板１８−１、１８−２は破線で示すように、たとえば、開き角度θ＝１２０度の扇形円弧板である。各集電板１８−１、１８−２は、封口板１４の中心Ｏ、安全弁１６および第３の遮断壁６−３０を挟んで対称に配置される。

＜集電板１８−１、１８−２とコンデンサ素子１０の接続＞

コンデンサ素子１０の素子端面５２に形成された電極張出部４６−１、４６−２と集電板１８−１、１８−２を接続する。陽極側の集電板１８−１を電極張出部４６−１に、陰極側の集電板１８−２を電極張出部４６−２に、それぞれ凸部７０が形成されていない面を電極張出部４６−１、４６−２に載置する。このとき、集電板１８−１、１８−２は、円弧部４０を素子中心部に合わせて載置し、集電板１８−１と集電板１８−２は接触しない状態で配置される。そして、本体部３２の凸部７０が形成されていない部分に集電板１８−１、１８−２側からレーザ照射をして、集電板１８−１、１８−２と電極張出部４６−１、４６−２を溶接する。このレーザ照射は、シールドガスにアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いてコンデンサ素子１０をシールドし、コンデンサ素子１０に対するレーザ熱やスパッタの影響を回避する。

＜集電板１８−１、１８−２と外部端子２４−１、２４−２の接続＞

コンデンサ素子１０と接続した集電板１８−１、１８−２と封口板１４に形成された外部端子２４−１、２４−２とを接続させる。外部端子２４−１、２４−２の端子接続面部２２が集電板１８−１、１８−２の本体部３２に形成した凸部７０の集電板接続面部７１と繋がるように載置する。そして、端子接続面部２２と集電板接続面部７１の接地部周辺に集電板１８−１、１８−２の円弧部３８側からレーザを照射して、端子接続面部２２と集電板接続面部７１を接続させる。このとき、集電板接続面部７１と円弧部３８の間には本体部３２が配置されているため、レーザ照射により生じたスパッタ等がコンデンサ素子１０の素子端面５２に落ちることを防ぎ、ショートを回避する。

図３は、外部端子２４−１、２４−２に接続された集電板１８−１、１８−２を備える封口板１４を示している。

封口板１４の外部端子２４−１、２４−２に集電板１８−１、１８−２が接続されると、これら封口板１４と集電板１８−１、１８−２は外部端子２４−１、２４−２の突出長に応じた空間部５４（図４）が形成されている。この空間部５４や、集電板１８−１と集電板１８−２の絶縁間隔によって形成される空間は、電解液４が跳ね上がったときの電解液４の移動経路となり得る空間である。該空間には、破線で示すように、封口板１４側の第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４と第３の遮断壁６−３０、集電板１８−１、１８−２側の既述の第２の遮断壁６−２１、６−２２が配置される。

図４は、コンデンサの封口部を示している。このコンデンサ２は本発明のコンデンサの一例である。

このコンデンサ２にはたとえば、アルミニウム板で成形された外装ケース１２が備えられる。外装ケース１２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１０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１０は、陽極側及び陰極側の電極箔がセパレータ４８を介して積層または巻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。第１の実施の形態では、この外装ケース１２は円筒形である。

この外装ケース１２にはコンデンサ素子１０が収納され、開口部側には封口板１４が設置される。この封口板１４は外装ケース１２に形成された段部６０に設置されて位置決めされ、封口板１４の上面側に設置された弾性部６２にはカーリング処理された外装ケース１２の開口縁部６４が固定されている。これにより、外装ケース１２が密封状態に封止されている。

図５は、コンデンサ２を傾斜して配置し、そのコンデンサ２内の電解液４の状態を示している。

コンデンサ２を角度θの傾斜配置とすれば、図５のＡに示すように、重力方向と直交方向に外装ケース１２に封入した電解液４やコンデンサ素子１０に含浸した電解液４が移動する。この場合、封口板１４が下方にあるので、図５のＢに示すように、封口板１４側に移動した電解液４に封口板１４の一部が接触している。

この場合、電解液４と安全弁１６との間には複数の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４、６−２１、６−２２、６−３０が介在している。これにより、安全弁１６が電解液４から遮断されている。

このような構成であれば、コンデンサ２に振動が加わり、電解液４が揺動し、跳ね上がったとしても、複数の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４、６−３０、６−２１、６−２２で電解液４が遮断される。このため、安全弁１６に電解液４が触れることがなく、弁孔部２６に電解液４が侵入することもない。第２の遮断壁６−２１、６−２２が安全弁１６を囲うように配置されることによって、安全弁１６に電解液４が付着しにくい構造となる。

＜第１の実施の形態の効果＞

(1) 封口板１４に遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４が設けられ、集電板１８−１、１８−２に遮断壁６−２１、６−２２が設けられ、これらは離れた状態で配置されている。封口板１４と集電板１８−１、１８−２との間の空間部５４はガスの通流を妨げることなく、複数の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４、遮断壁６−３０および遮断壁６−２１、６−２２により安全弁１６側への電解液４が遮断される。これにより、封口板１４に付着した電解液４が安全弁１６に移動するのを遮断できる。コンデンサ２を横置きや勾配を設けて配置し、コンデンサ２に振動が加わって電解液４に跳ね上がりが生じても、安全弁１６への電解液４の到達を阻止することができる。

(2) 遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４の下端面と集電板１８−１、１８−２の本体部３２、および遮断壁６−２１、６−２２の上端面と封口板１４の裏面との間で隙間が生じた場合があっても、遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４と遮断壁６−２１、６−２２を平行に並べて配置することで、該隙間からの電解液４の浸入を防ぐことができる。つまり、たとえ、第２遮断壁６−２１、６−２２の上端面と封口板１４の裏面との間に隙間が生じ、該隙間から電解液４が浸入しても、該隙間に対向するように、遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４が集電板１８−１、１８−２の本体部３２に向かって形成されている。そのため、遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４の間に隙間が生じて電解液４が隙間を通り抜けても、該隙間に対向する遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４によって、電解液４の安全弁１６側への移動を抑制できる。

(3) 遮断壁６−３０は、集電板１８−１と集電板１８−２の間の絶縁間隔によって形成される空間を含む安全弁１６への電解液４の移動経路を塞ぐように配置されている。このことにより、封口板１４が下方になるようにコンデンサ２を傾斜して配置し、安全弁１６を上方に配置した場合に、安全弁１６と反対側に溜まった電解液４が、振動により安全弁１６側に跳ね上がっても、安全弁１６側への付着を回避できる。つまり、集電板１８−１と集電板１８−２の間の絶縁間隔によって形成される空間に電解液４が入り込むことを遮断壁６−３０によって回避できる。

(4) 安全弁１６に電解液４が付着することがないので、安全弁１６の弁機能が損なわれることがない。ガス排出機能や防爆機能が維持され、コンデンサ２の信頼性が保持される。

(5) 図３に示すように、集電板１８−１、１８−２は扇型状に形成されており、安全弁１６を覆うことなく配置されている。つまり、ガス放出機構の一例である安全弁１６の対向位置に絶縁間隔を備えており、安全弁１６の下方位置に集電板１８−１、１８−２が存在しない。これにより、コンデンサ素子１０の素子端面５２と安全弁１６との間に集電板１８−１、１８−２の介在がなく、集電板１８−１、１８−２を媒介とした電解液４の移動や滞留を防止できる。電解液４による安全弁１６の機能低下を防止できる。つまり、電解液４が集電板１８−１、１８−２を伝って安全弁１６まで導かれることを防止する。

〔第２の実施の形態〕

図６は、台形状の電解液吸収材を備えるコンデンサを示している。このコンデンサ２では、集電板１８−１、１８−２の配置位置を避け、素子端面５２と封口板１４との間に電解液吸収材８−１が設置されている。電解液吸収材８−１は集電板１８−１、集電板１８−２の縁部３４、３６や第２の遮断壁６−２１、６−２２および第３の遮断壁６−３０に挟み込まれ、固定されている。この電解液吸収材８−１は柔軟性のある海綿体または多孔体で形成すればよい。この電解液吸収材８−１には外装ケース１２内に滞留する余剰の電解液４が吸収され、保持される。

第２の実施の形態においては、電解液吸収材８−１の形状を台形状としたが、これに限らず、所望の電解液４の吸収量や、集電板１８−１と集電板１８−２の間の空間の大きさによって、大きさや形状を適宜変更すればよい。

また、電解液吸収材８−１を固定する手段として、集電板１８−１、１８−２や第３の遮断壁６−３０を利用したが、これに限らない。たとえば、封口板１４と集電板１８−１、１８−２の間の空間部５４に挟んで固定してもよいし、接着剤を用いて固定してもよい。

＜変形例＞

図７は、他の電解液吸収材８−１の変形例を示している。このコンデンサ２では、電解液吸収材８−２が封口板１４の縁周上に周回して配置されている。

斯かる構成とすれば、コンデンサ２の配置方向を問わず、周回する電解液吸収材８−２には外装ケース１２内に滞留する余剰の電解液４が吸収されて保持されるので、安全弁１６に対する電解液４の付着を防止できる。また、振動によって電解液４が跳ね上がった場合においても、電解液吸収材８−２が縁周に配置されているため、跳ね上がる程度を小さくできる。

＜第２の実施の形態の効果＞

(1) 外装ケース１２内に溜まる電解液４を電解液吸収材８−１または電解液吸収材８−２で吸収するので、跳ね上がる電解液４の量を極力少なくできる。

(2) コンデンサ２を傾斜配置（たとえば、図５のＡ）に配置した場合、電解液４が溜まる下方部位に電解液吸収材８−１を配置すれば、電解液吸収材８−１に電解液４を保持でき、電解液４の跳ね上がりを防止できる。これにより、安全弁１６への電解液４を遮断できる。

(3) 外装ケース１２の内壁に周回して電解液吸収材８−２を配置すれば、電解液吸収材８−２に電解液４を吸収させて保持できる。このため、コンデンサ２を水平配置や傾斜配置または安全弁１６が下方になるなどの配置によっても、安全弁１６に対して電解液４を遮断できる。

〔第３の実施の形態〕

図８は、電解液吸収材８−１を備えたコンデンサ２を示している。この電解液吸収材８−１は、集電板１８−１、１８−２の間の絶縁間隔５６内に配置され、少なくとも素子端面５２と封口板１４との対向部分に挟み込まれて固定されている。つまり、電解液吸収材８−１は、一面が外装ケース１２の内部側に向けた封口板１４の一部に接触し、他面側がコンデンサ素子１０の素子端面５２に接触している。

コンデンサ２には、たとえば図９のＡに示すように封口板１４に形成された第１の遮断壁６−１２、６−１３が集電板１８−１、１８−２の対向面側の一部に接触しており、その内側に集電板１８−１、１８−２の第２の遮断壁６−２１、６−２２が配置される。陽極側の集電板１８−１と陰極側の集電板１８−２の間の絶縁間隔５６には、たとえば図９のＢに示すように、電解液吸収材８−１が挿入される。

電解液吸収材８−１の長さＬ１は、絶縁間隔５６内での素子端面５２と封口板１４との対向間隔Ｌ２よりも長大に形成されている。コンデンサ２への設置前の電解液吸収材８−１の長さＬ１は、たとえば対向間隔Ｌ２に対して２倍の長さで形成されている。

電解液吸収材８−１は、たとえば上下方向から所定の圧縮力Ｆによる加圧によって圧縮されて絶縁間隔５６内に挿入される。そして電解液吸収材８−１は、絶縁間隔５６内に挿入されると、圧縮力Ｆに対する復元力により圧縮状態で設置され、素子端面５２と封口板１４に対して圧着することで、電解液４に対する遮断機能を発揮する。

電解液吸収材８−１は、たとえば図１０に示すように、圧縮に対する復元に伴い、一部が封口板１４と第２の遮断壁６−２１、６−２２との隙間５８に進入して突起部分５９が形成される場合がある。この場合、電解液吸収材８−１は、素子端面５２および集電板１８−１、１８−２の端面である第２の遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４との間に挟み込まれて固定される。

突起部分５９は、たとえば絶縁間隔５６の横幅に対する電解液吸収材８−１の横方向の形成長さや、絶縁間隔５６の容積と電解液吸収材８−１の容量との割合に応じて隙間５８内に電解液吸収材８−１の一部が進入して形成される場合がある。そして突起部分５９は、電解液吸収材８−１の硬度（粘度）や復元特性によって隙間５８内に進入する長さが異なる。突起部分５９が形成された場合、電解液吸収材８−１は、たとえば側面部分が集電板１８−１、１８−２の縁部３４（３６）や第２の遮断壁６−２１、６−２２に沿って支持されるとともに、突起部分５９が隙間５８に係合状態となる。これにより電解液吸収材８−１は、絶縁間隔５６内に強固に固定される。

これによりコンデンサ２は、絶縁間隔５６および隙間５８に電解液吸収材８−１が設置されることで、安全弁１６に対する電解液４の流入を遮断できる。

＜変形例＞

(1) 電解液吸収材８−１は、封口板１４と集電板１８−１の遮断壁６−２１、集電板１８−２の遮断壁６−２２との隙間５８にのみ圧縮状態で挿入してもよい。すなわちコンデンサ２は、たとえば図１１に示すように、集電板１８−１の遮断壁６−２１および集電板１８−２の遮断壁６−２２と封口板１４との間に挿入される電解液吸収材８−１を備えてもよい。この電解液吸収材８−１は、遮断壁６−２１、６−２２の端面に沿って設置される。また電解液吸収材８−１は、隙間５８の高さよりも長大に形成されており、圧縮して隙間５８に挿入されればよい。そして電解液吸収材８−１は、集電板１８−１、１８−２の端面である遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４の間に挟み込まれて固定される。

これにより電解液吸収材８−１は、遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４との間の隙間５８を遮断することで、外装ケース１２内の余剰な電解液４が隙間５８を通じて安全弁１６側に流入するのを阻止する。また電解液吸収材８−１は、遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４との間で圧縮により強固に固定されるので、コンデンサ素子２に対する衝撃や継続的な振動に対して固定状態が維持され、電解液４の遮断機能を維持することができる。

(2) またコンデンサ２では、挿入された電解液吸収材８−１が少なくとも封口板１４と集電板１８−１の遮断壁６−２１、集電板１８−２の遮断壁６−２２との隙間５８内で圧縮状態となるように固定されればよい。この電解液吸収材８−１は、たとえば断面形状が四角形のものに限られず、一部に遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４との間に配置される部分を形成し、その部分の厚さを隙間５８の高さよりも長大に形成してもよい。このとき電解液吸収材８−１は、たとえば絶縁間隔５６に配置される部分の厚さを素子端面５２と封口板１４との間隔と同等または小さく形成すればよい。

このような電解液吸収材８−１によれば、遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４との隙間５８を遮断するほか、絶縁間隔５６の電解液４を吸収して安全弁１６側に流入させるのを防止できる。

(3) また、図７に示す電解液吸収材８−２についても同様に、封口板１４とコンデンサ素子１０の素子端面５２との間隔に対して長大な厚さをもった電解液吸収材８−２を圧縮状態で挿入してもよい。

＜第３の実施の形態の効果＞

(1) 電解液吸収材８−１、８−２が素子端面５２と封口板１４に対して圧着されて強固に固定されるので、コンデンサ素子２に対する衝撃や継続的な振動に対して固定状態が維持され、電解液４の吸収による遮断機能を維持することができる。

(2) また電解液吸収材８−１は圧縮挿入され、第２の遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４との隙間５８を塞ぐことで、電解液吸収材８−１に電解液４を保持でき、電解液４の跳ね上がりなどを防止し、安全弁１６に対する電解液４の流入を遮断できる。

〔他の実施の形態〕

上記実施の形態では、封口板１４の第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４と集電板１８−１、１８−２との間、集電板１８−１、１８−２の第２の遮断壁６−２１、６−２２と封口板１４との間に間隔を設けてもよく、またはこれらを密着配置としてもよい。

上記実施の形態では、封口板１４の第３の遮断壁６−３０の高さを他の第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４と同じ高さとしているが、これに限らない。外部端子２４−１、２４−２と集電板１８−１、１８−２が接続した際に、第３の遮断壁６−３０は集電板１８−１、１８−２と対向しない位置に配置される場合、コンデンサ素子１０の素子端面５２まで延長してもよい。このようにすることによって、よりコンデンサ素子１０の中心を通る電解液４の経路を塞ぐことができる。

上記実施の形態では、集電板１８−１、１８−２の形状を扇型状としたが、これに限らない。半円型にしてもよいし、集電板１８−１と集電板１８−２の形状を異なる形状としてもよい。

また、集電板１８−１、１８−２と外部端子２４−１、２４−２との接続には集電板１８−１、１８−２に形成した凸部７０の面を利用したが、これに限らない。たとえば、本体部３２の円弧部３８側の一部を切り欠いて集電板接続面部を形成してもよく、また、本体部３２を中央部が高くなるように折曲した形状としてもよい。

また、上記実施の形態では、第２の遮断壁６−２１、６−２２の内側に第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４を配置したが、これに限らない。第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４と第２の遮断壁６−２１、６−２２が異なる位置に配置されている。つまり、これら第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４と第２の遮断壁６−２１、６−２２は重ならなければよく、第１の遮断壁６−１１、６−１２、６−１３、６−１４の内側に第２の遮断壁６−２１、６−２２を配置してもよい。

また、上記実施の形態では、陽極側の電極張出部４６−１および陰極側の電極張出部４６−２はコンデンサ素子１０の一方の素子端面５２に形成しているが、これに限らず、陽極側の電極張出部および陰極側の電極張出部を異なる素子端面に形成してもよい。

また、上記実施の形態では、ガス放出機構として、安全弁１６を用いたがこれに限らない。たとえば、封口板に貫通孔を形成し、貫通孔を塞ぐようにガス透過膜を配置してもよいし、内圧上昇時に密封状態が開放される弁構造であってもよい。

なお、上記実施の形態では、電解質の一例として流動性を備える電解液４を例示したが、この電解質にはコンデンサ２の駆動時、振動を受けるなどにより、流動性が高まるなどの電解液を含むものである。

また、上記実施の形態では、遮断機構６の一例として第１、第２および第３の遮断壁を備えたコンデンサを例示しているが、少なくとも第１または第２の遮断壁のいずれかを備えればよい。また、遮断機構６は、封口板または集電板のいずれか一方または双方に設置すればよい。

上記実施の形態では、集電板１８−１、１８−２と封口板１４との間に、長大な電解液吸収材８−１を圧縮させて挿入させる場合を示したがこれに限られない。コンデンサ２の製造処理において、たとえば素子端面５２に電解液吸収材８―１を配置した後に電解液吸収材８−１を圧縮しながら封口板１４と集電板１８−１、１８−２を接続させてもよい。

以上のとおり、本開示の発明の最も好ましい実施の形態などを説明した。本開示の発明が上記記載や説明に限定を受けるものではない。特許請求の範囲に記載され発明の要旨、または該発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であるし、斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本開示の発明は、コンデンサ素子を封入する外装ケースを封口する封口板に安全弁などのガス放出機構を備え、外装ケースに滞留する電解質をガス放出機構から遮断でき、電解質によるガス放出機構の弁機能の低下を防止できるので、電気二重層コンデンサなどのコンデンサに広く利用できる。

２ 電気二重層コンデンサ
４ 電解液
６ 遮断機構
６−１１、６−１２、６−１３、６−１４ 第１の遮断壁
６−２１、６−２２ 第２の遮断壁
６−３０ 第３の遮断壁
８−１ 電解液吸収材
８−２ 電解液吸収材
１０ コンデンサ素子
１２ 外装ケース
１４ 封口板
１６ 安全弁
１８−１、１８−２ 集電板
２２ 端子接続面部
２４−１、２４−２ 外部端子
２６ 弁孔部
２８ 面部
３０ 面部
３２ 本体部
３４ 縁部
３６ 縁部
３８ 円弧部
４０ 円弧部
４６−１、４６−２ 電極張出部
４８ セパレータ
５０ 固定テープ
５２ 素子端面
５４ 空間部
５６ 絶縁間隔
５８ 隙間
５９ 突起部分
６０ 段部
６２ 弾性部
６４ 開口縁部
７０ 凸部
７１ 集電板接続面部

Claims (9)

1. コンデンサ素子とともに電解質が収納された外装ケースと、該外装ケースを封口し外部端子が設置された封口板と、前記コンデンサ素子の素子端面に形成された電極張出部と前記外部端子との間に設置された集電板とを備えるコンデンサであって、
   前記封口板に設置され前記外装ケース内のガスを放出するガス放出機構と、
   少なくとも前記封口板または前記集電板のいずれか一方に設置され、前記ガス放出機構に対して前記電解質を遮断する遮断機構と
   を備えることを特徴とするコンデンサ。
2. 前記遮断機構は、
   前記封口板に立設されて前記電解質を遮断する第１の遮断壁と、
   前記集電板に立設されて前記電解質を遮断する第２の遮断壁とを含み、
   前記第１の遮断壁に対して前記第２の遮断壁を異なる位置に備えることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記電極張出部は、前記素子端面の一方面部の異なる位置に陽極側の電極体と、陰極側の電極体とを張出させて形成され、
   前記陽極側の前記電極張出部に陽極側の前記集電板、前記陰極側の電極張出部に陰極側の前記集電板を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンサ。
4. 前記陽極側の前記集電板と前記陰極側の前記集電板との間に絶縁間隔を備え、該絶縁間隔内に前記電解質を遮断する第３の遮断壁を備えることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ。
5. 前記ガス放出機構の対向位置に絶縁間隔を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のコンデンサ。
6. 前記電解質を吸収し、前記ガス放出機構に対する前記電解質を遮断する電解質吸収材を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のコンデンサ。
7. 前記電解質吸収材は、陽極側の前記集電板と陰極側の前記集電板の間に形成された絶縁間隔内に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のコンデンサ。
8. 前記電解質吸収材は、陽極側の前記集電板の縁部および前記第２の遮断壁と、陰極側の前記集電板の縁部および前記第２の遮断壁との間に挟み込まれて固定されることを特徴とする請求項７に記載のコンデンサ。
9. 前記電解質吸収材は、前記素子端面および／または集電板の端面と、前記封口板との間に挟み込まれて固定されることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のコンデンサ。
   
   

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