電気二重層キャパシタ
【課題】 電気二重層キャパシタ１の厚さが薄い場合でも、内部圧力が上昇したら圧力調整弁が確実に開弁して、容器内の圧力を低下することができる電気二重キャパシタを提供する。
【解決手段】 本発明の電気二重層キャパシタは、複数の薄板状電極板と、各電極板間にの絶縁部材とを積層した積層体１５と、シート状部材からなる容器１９と、容器内に充填される電解液１４と、蓋体２００と、蓋体に穿設された挿通孔に挿通され、電極板に接続される正負極のリード端子１８とを有する電気二重層キャパシタ３０において、蓋体が、容器の一面とほぼ面一になる背面２１０と、背面と平行な前面２２０とを有し、背面と前面との間の距離が、容器の一面からこの一面に対向する対向面までの距離より小さく、蓋体の前面の背面と平行な部分に形成され、外側に膨出することで開弁する圧力調整弁１３０を有する。
【解決手段】 本発明の電気二重層キャパシタは、複数の薄板状電極板と、各電極板間にの絶縁部材とを積層した積層体１５と、シート状部材からなる容器１９と、容器内に充填される電解液１４と、蓋体２００と、蓋体に穿設された挿通孔に挿通され、電極板に接続される正負極のリード端子１８とを有する電気二重層キャパシタ３０において、蓋体が、容器の一面とほぼ面一になる背面２１０と、背面と平行な前面２２０とを有し、背面と前面との間の距離が、容器の一面からこの一面に対向する対向面までの距離より小さく、蓋体の前面の背面と平行な部分に形成され、外側に膨出することで開弁する圧力調整弁１３０を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は安全弁としての圧力調整弁を備えた電気二重層キャパシタに関し、特に、電気二重層キャパシタの厚みが薄くても圧力調整弁が確実に作動する電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の電気二重層キャパシタの構成例を模式的に示す断面図で、図６は電極板の斜視図である。電気二重層キャパシタ１０は、正電極板１１と負電極板１２と、これらの間を絶縁する絶縁部材１３とを水平方向に積層して１つのユニットＵとし、このユニットＵを別の絶縁部材１３で絶縁して複数ユニットＵを水平方向に積層して積層体１５とし、この積層体１５を容器１９内に収容したものである。容器１９内には電解物質として電解液１４を充填し、容器１９の上部の開口端側を蓋体１６で覆っている。蓋体１６は断面形状が矩形をした容器１９の対向する２辺に渡る山形をしており、その内側には、容器１９の上方、すなわち、積層方向の側方に空間１７が形成されるようになっている。
【０００３】
正電極板１１と負電極板１２とは同じ構成で、厚さ２０〜６０μｍのアルミ箔からなる集電体に、活性炭、導電剤、バインダー、溶剤等を混合してスラリー状にしたものを電極１１ａ，１２ａ以外の部分の片面或いは両面に塗布して乾燥したものである。正電極板１１と負電極板１２とをほぼ垂直方向に配置して、水平方向に複数枚積層している。絶縁部材１３は、各電極板１１，１２及びユニットＵ同士が直接接触しないように絶縁するもので、紙、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維などの絶縁性素材を使用した不織布や多孔性フィルムを使用している。ユニットＵは、１枚の正電極板１１と負電極板１２とこれらの間にある絶縁部材１３と、これらの間に充填される電解液１４とからなり、１つのコンデンサ（キャパシタ）を構成している。容器１９は、アルミラミネートフィルムなどの可撓性のシート状の素材で成型されたものである。
【０００４】
リード端子１８は、各ユニットＵの正電極１１ａをまとめて接続したプラスのものと負電極１２ａをまとめて接続したマイナスのものの２つがある。蓋体１６の上端となる山形の稜線には、２つのスリット状の挿通孔１６ａがあり、リード端子１８を貫通させる。蓋体１６および積層体１５は、容器１９で包んで封止される。
【０００５】
電解液１４としては、水系溶媒を用いることもあるが、高電圧を得られることから、通常は、非水系溶媒を用ている。ただし、非水系溶媒では、水分の混入を極力避ける必要がある。電気二重層キャパシタは、二次電池のように物質の化学変化を利用するものではないが、混入する不純物によってガスが発生して、容器１９内部の圧力が高まることがある。内部の圧力が上昇すると、容器１９が合成樹脂製であるから変形し易く、特に、リード端子の貫通している挿通孔１６ａは弱く、この挿通孔１６ａの部分に変形が集中する。
【０００６】
挿通孔１６ａが変形すると、リード端子１８との間に隙間ができ、封止が破れて容器内部が外部に曝されてしまい、電解液や電極の劣化が進んでキャパシタの性能が低下することにもなる。
【０００７】
水分は容器１９を取り巻く大気からも浸入するおそれがある。そのため、容器１９の素材としてアルミラミネートフィルムを使用することが望ましい。アルミラミネートフィルムは、アルミ箔を軟質の合成樹脂層でサンドイッチ状に挟んだもので、アルミ箔が空中の水分を遮断できる。しかし、空中の水分の遮断が可能なものであれば、アルミラミネートフィルム以外のものを使用することができる。
【０００８】
なお、アルミ箔は水分を完全に遮断するが、このアルミ箔を挟んでいる合成樹脂製のフィルム部分は微量ではあるが水分を透過する。したがって、大気と容器内部との間にアルミラミネートフィルムの合成樹脂層が介在していると、ここから大気中の水分が極く微量ではあるが浸入するおそれがある。容器１９はシート状のアルミラミネートの合成樹脂部分同士を熱融着して任意の形をした袋状に成形するのであるが、この合成樹脂同士を熱融着させた部分は袋の内部と外部とが合成樹脂のみによって隔てられていることになり、ここから水が容器内部に進入し得るのである。構造的にこの合成樹脂層の介在を全く無くすことはできないため、このアルミラミネートフィルムの合成樹脂層内での水分の移動がなるべく長くなるように、容器１９の封止の仕方には、熱融着幅を大きくとる工夫等がなされている。
【０００９】
一方、内部の圧力が予め決められた圧力以上に上昇したときは、適当な方法で圧力を下げることになる。このとき電解液が気体として外部に放出されるので、電解液１４の量が若干減少するが、電解液１４の量が若干減少しても、残量が適当である限り、引き続き電気二重層キャパシタとして使用することが可能である。そのような観点から、容器１９の上部（積層方向の側方）の蓋体１６の内側に空間１７を設け、電解液１４を多めに充填しておくことができるようにしている。
【００１０】
容器１９の内部の圧力が上昇したとき、圧力を下げるための圧力調整弁を設けたものとして、特許文献１に記載のものが知られている。これは、合成樹脂フィルムのような可撓性の外装体を用いた電気二重層キャパシタにおいて、その外装体に容易に装着できる、小型の回復可能な圧力調整弁を備えたものである。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の小型の回復可能な圧力調整弁は、小さな薄い部品がポリオレフィンやゴムなどから形成されている。そのため、圧力調整弁をアルミラミネートフィルムといった可撓性の容器部材に融着したとき、圧力調整弁の部品自体が、電気二重層キャパシタの内外圧の差による力以外に、電気二重層キャパシタの内外圧の差による圧力調整弁周辺の容器部材の変形に追随して伸縮してしまい、設定した圧力以下で弁が誤作動するなど、作動自体が不安定になったりするおそれがあった。
【００１２】
また、容器の上部にガスの溜まる空間を形成し、これに連通してコイルスプリングなどを使用した複雑で嵩高のガス抜きバルブを取り付けたものとして、特許文献２に記載のものもある。この特許文献２記載の嵩高なガス抜きバルブは、設定した圧力で正確に動作する。
【００１３】
しかし、バルブ自体が両側にある端子よりもかなり厚みがあるので、バルブの取付部分となっている筒状の開口部を、周囲のラミネートフィルムに溶着する際に、バルブ付近のラミネートフィルムをほぼ直角に曲げてバルブに溶着することになり、ラミネートフィルムにピンホールができやすくなるという問題があった。また、バルブの構成が複雑であり、高価になるという問題もあった。
【００１４】
特許文献３（特表２００７−４４６７）には、圧力調整弁の作動回数が少なくて済むようになるべく高く設定した圧力まで、内部圧力が上昇しても蓋体等の変形の少ない構造を持った電気二重層キャパシタが提案されている。
【００１５】
この電気二重層キャパシタは、容器の対向する２辺に渡る山形の蓋体で、山形の一方に傾斜した平面部を有し、この平面部に圧力調整弁を設けた構成としている。山形の他方は、外側に凸の曲面部となっている。容器内の圧力が上昇し、圧力調整弁が作動するとき、圧力調整弁は、外側に膨らみ、これによって開弁されて容器内のガスが抜け、容器内の圧力を低下させることができるものである。
【００１６】
特許文献３の圧力調整弁は、設定した圧力で安定して動作可能で、ピンホールなどができにくく、しかも、構成を非常に簡単にすることができる。そして、この圧力調整弁は、電気二重層キャパシタの厚さが比較的厚い場合には、非常に有効なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−２８０２７２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２９６８号公報
【特許文献３】特表２００７−４４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
一方、種々の事情から電気二重層キャパシタの厚さを薄くすることが要請されている。しかしながら、厚さを薄くすると、特許文献３に記載された圧力調整弁には、以下に説明するような問題が起こる。
【００１９】
図７は、特許文献３の圧力調整弁を有する電気二重層キャパシタにおいて、厚さを薄くした場合を示す図で、（ａ）は平常時、（ｂ）は圧力調整弁の作動時を示す図である。
【００２０】
電気二重層キャパシタ１は、容器１９の上部の開口端側を蓋体１００で覆い、蓋体１００は容器１９内に収容された状態となる。蓋体１００は、容器１９の矩形断面の対向する２つの長辺に渡るような構成で、山形をしており、山形の一方が平面部１１０で他方は曲面部１２０となっている。平面部１１０の中央には、圧力調整弁１３０が設けられている。
【００２１】
電気二重層キャパシタ１は、単独で使用されることは殆どなく、通常は、同じ形状のものを多数並べて使用する。そして、並べる方法としては、２つの電気二重層キャパシタ１を１組みとして、平面部１１０と平面部１１０とが向かい合うように配置する。そして、このような組を複数組並べることになる。このように配置するのは、圧力調整弁１３０の前方に空間を確保することができるからである。
【００２２】
上記の配置によれば、電気二重層キャパシタ１、１’の厚さを薄くしても、図７（ａ）に示すように、平常時には問題がない。しかし、容器１９内の圧力が上昇すると問題が起こる。すなわち、容器１９内の圧力が上昇し、図７（ｂ）に示すように圧力調整弁１３０が動作するようになると、圧力調整弁１３０が外側に膨出して弁を開こうとする。このとき、電気二重層キャパシタ１の厚さＷが小さい（薄い）ので、両側の圧力調整弁１３０が膨らみ始めると、直に、中間で接触し、十分膨らむことができず、開弁できなくなってしまうのである。
【００２３】
本発明は、このような問題の解決を図るもので、電気二重層キャパシタ１の厚さＷが小さい場合でも、内部圧力が上昇したら圧力調整弁１３０が確実に開弁して、容器１９内の圧力を低下することができる電気二重キャパシタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するために本発明の電気二重層キャパシタは、複数の薄板状電極板と、各電極板間に挿入されて電極板間を絶縁する薄板状の絶縁部材とを積層した積層体と、シート状部材からなり前記積層体を収容する容器と、該容器内に充填される電解液と、前記容器の開口を覆う蓋体と、該蓋体に穿設された挿通孔に挿通され、前記電極板に接続される正負極のリード端子とを有する電気二重層キャパシタにおいて、前記蓋体が、前記容器の一面側の背面と、該背面と平行な前面とを有し、前記背面と前面との間の距離が、容器の前記一面からこの一面に対向する対向面までの距離より小さく、かつ、蓋体の中心と容器の前記一面とこの一面に対向する対向面との中心とがずれており、前記蓋体の前記前面の背面と平行な部分に形成され、外側に膨出することで開弁する圧力調整弁を有することを特徴としている。
【００２５】
前記蓋体の背面が、前記容器の一面とほぼ面一になる構成としたり、前記前面が前記背面より短く、前記前面の終端（図の下端）から前記容器の前記対向面に達する傾斜面を前記前面に延設した構成としたり、前記蓋体は、前記容器のシート状部材により覆われ、前記圧力調整弁が前記蓋体に穿設された貫通孔と、前記シート状部材に穿設された孔と、該孔に設けられたガス抜き弁とを有する構成としたり、前記蓋体の前記リード端子が挿通される前記挿通孔の縁部に、リード端子の補強部を設けた構成としたり、前記圧力調整弁が、前記正負極のリード端子の間に形成された構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の電気二重層キャパシタは、圧力調整弁が垂直な前面内にあるので、対向する電気二重層キャパシタの圧力調整弁との間の距離を十分にとることができる。したがって、電気二重層キャパシタ内の圧力が規定の値まで上昇し、圧力調整弁が外側に膨出しても、互いに干渉することがなく、開弁して内部の圧力を下げる。
【００２７】
本発明の電気二重層キャパシタによれば、厚さの薄い電気二重層キャパシタであっても、圧力調整弁が確実に動作できるという優れた効果を奏する。
【００２８】
蓋体の背面を電気二重層キャパシタの一面と面一にすることで、圧力調整弁の前の空間を最大にすることができる。前面の下に傾斜面を設けることで、積層体の上の空間を大きくすることができ、電解液を余分に入れたり、内圧の上昇を抑えることができる。圧力調整弁が前記蓋体に穿設された貫通孔と、前記シート状部材に穿設された孔と、該孔に設けられたガス抜き弁とを有する構成とすることで、設定の圧になると確実の圧力調整弁を動作させることができる。挿通孔の縁部に、リード端子の補強部を形成することで、電気二重層キャパシタの内圧の上昇に対し、蓋体の変形を小さくすることができる。圧力調整弁が、前記正負極のリード端子の間に形成された構成にすることで、蓋体の厚さを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の電気二重層キャパシタの蓋体の周辺部分を示す斜視図である。
【図２】本発明の圧力調整弁の構成と作用を説明する図で、図１のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）は容器内外の圧力が等しい状態、（ｂ）は容器内の圧力が圧力調整弁の設定値以上に上昇した状態、（ｃ）は電気二重層キャパシタの容器内の圧力が外部よりも正圧だが、圧力調整弁の設定値未満の状態である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の電気二重層キャパシタを２つ圧力調整弁が向き合うようにして並べた状態を示す図である。
【図５】従来の電気二重層キャパシタの構成例を模式的に示す断面図である。
【図６】電極板の斜視図である。
【図７】従来の電気二重層キャパシタの厚さが薄い場合を示す図で、（ａ）は平常時、（ｂ）は圧力調整弁の作動時を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜３において、従来例と同じ構成については、同じ符号を付しているので、説明は省略し、相違する点を中心に説明する。
【００３１】
まず、正電極板１１と負電極板１２は、従来例で説明したのと同じ構成である。正電極板１１と負電極板１２の配置順序であるが、積層体１５全体として正負の電極板が絶縁部材１３を挟んで１枚ずつ交互に配置され、通常、積層体１５の両端部の電極板を負電極板にしている。
【００３２】
蓋体２００は、プラスチック製で、射抜き成型、射出成型などにより成型され、あるいはそのようにして得られた成型部品を立体形状になるように組み立てたものである。蓋体２００は、容器１９の上端に開いた長方形の開口部から容器１９内に挿入され、容器１９内に収容された積層体１５の上方で、矩形断面の対向する２つの長辺に渡るように収容される。蓋体２００は、おおよそ山形で、頂部２４０の上面は平面で、山形の一方が容器１９の１面とほぼ面一になった背面２１０で、他方は上側は背面２１０と平行かつ垂直な前面２２０となっている。前面２２０は、背面２１０より垂直方向で短く、前面の末端と容器１９の対向面とを接続する傾斜面２３０が延設され、傾斜面２３０の先端（図１の下端）は背面２１０の末端とほぼ同じ高さになっている。
【００３３】
この傾斜面２３０を設けることによって、蓋体２００の内部にできる空間１７の体積を大きくすることができる。このことは、電気二重層キャパシタ３０の重量当たりのキャパシティを向上するために重要である。空間１７を大きくすることで、電解液１４の余剰量を増加でき、かつ、発生するガスを一時的に溜める緩衝機能を強化することができるからである。
【００３４】
図３に示すように、蓋体２００には頂部２４０に挿通孔２０１が穿設されており、この挿通孔２０１にはリード端子１８が挿通され、挿通孔２０１の両側には、リード端子１８を挟むように、補強部２０４が立設されている。蓋体２００の前面２２０には、両側のリード端子１８、１８の丁度真中となる位置に圧力調整弁１３０が設けられている。このような配置にすることで、圧力調整弁１３０とリード端子１８とが重ならなくなるので、蓋体２００の厚さを薄くすることができる。
【００３５】
蓋体２００と積層体１５を中に収めるための容器１９は、アルミ箔１９ａの両面を軟質の合成樹脂層１９ｂ、１９ｃで挟んだアルミラミネートフィルム（図２参照）を適宜の容積になるように袋状に形成したものである。たとえばシートを２つ折りにし、その折目に接し対向する２つの辺を熱圧着すればよい。この袋状の容器に積層体１５と電解液１４とを入れたのち、蓋体２００を入れ、蓋体２００の挿通孔２０１にリード端子１８を貫通させリード端子１８を容器１９の外に突出させる。蓋体２００とリード端子１８の左右両面から袋状の容器１９の開口部を熱融着することで、容器１９と蓋体２００及びリード端子１８の間を気密に密閉する。
【００３６】
以上の構成において、背面２１０を容器１９の一方の面と面一にしているが、本発明は、この構成に限定されない。背面２１０を容器１９の一方の面より内側にしても、蓋体２００の厚さを薄くすれば、圧力調整弁１３０の前に膨出のための空間（後述する）を確保することができるからである。その場合、蓋体２００の中心と容器１９の中心とは一致せずにずれることになる。
なお、図１、図３の実施例のように、背面２１０と容器１９の一面とを面一にすると、圧力調整弁１３０の前の空間を最大にすることができる。
【００３７】
容器１９を構成するシート状部材は、電気二重層キャパシタ３０を封止する目的で使用されるので、原則的には、蓋体２００の前面２２０および背面２１０の外側表面と容器１９のシート状部材とは接着材あるいは熱融着などによって密着している。しかし、図１に示すように、凹部２２１，２２２の周囲に長円１３５で示される範囲の内側は、前面２２０と容器１９のシート状部材とは接着されてなく、接離可能になっている。
【００３８】
図２に示すように、容器１９を構成するシート状部材は、アルミ箔１９ａの両側を合成樹脂層１９ｂ、１９ｃでサンドイッチ状に挟んだ構造となっている。内側の合成樹脂層１９ｃとしては、電解液１４と不活性な材料であれば、特に制限はない。ただし、蓋体２００と接する内側の合成樹脂層１９ｃを熱可塑性樹脂にすると、接着剤を使用せずに容器１９のシート状部材を蓋体２００に熱融着することができる。さらに、蓋体２００と合成樹脂層１９ｃとを同じ素材にすることで、融着し易くなる。このような素材としては、たとえば、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられ、中でもポリプロピレン、ポリエチレンが好ましい。容器の最外層となる合成樹脂層１９ｂとしては、たとえば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を使用すると、容器の耐薬品性や耐熱性を向上させ、アルミ箔１９ａの層が線状に折れることを防止し、ピンホールの発生を防止することができる。
【００３９】
本発明の蓋体２００は、頂部２４０を厚肉にすることで、内部圧力の上昇による変形を防止している。しかし、状況によっては、次に説明する補強部２０４を更に設けることが望ましい。
【００４０】
補強部２０４は、薄板状で、リード端子１８に熱融着などによって接着固定される。補強部２０４そのものでも補強となるが、リード端子１８と接着固定されることで、より強く補強することができる。補強部２０４により、容器１９内の圧力が上昇しても挿通孔２０１の変形を防止することができる。補強部２０４には、容器１９としてのシート状部材を被せてもよく、密閉状態が良好な場合等は、被せなくてもよい。
【００４１】
この構成によって、容器１９と蓋体２００とは外部と気密に封止され、容器１９内の圧力が上昇しても、挿通孔２０１の部分で変形することを防止できることとなる。この部分の変形を防止し、容器内のそれ以上の正圧は次に説明する圧力調整弁１３０により適宜外部へ開放し、容器の変形を防止することができる。なお、頂部２４０を厚肉にしたり、補強部２０４を形成することで挿通孔２０１の変形を防止できるため、圧力調整弁１３０が動作する圧力を高く設定することができ、高く設定することで、圧力調整弁１３０の作動回数を減少することができるようになる。
【００４２】
図２は、本発明の圧力調整弁１３０の構成と作用を説明する図である。蓋体２００の前面２２０の外側表面には少なくとも１つの円形の凹部と、その凹部の中央に前面２２０を貫通する孔が形成される。例えば図２に示す実施例では、２つの円形の凹部２２１，２２２を設けている。そして、一方の凹部２２１には、中央に前面２２０を貫通する孔２２３が穿設され、孔２２３を経由して空間１７と前面２２０の凹部２２１，２２２側とが連通している。凹部２２１にはガス透過膜１３１を固定して閉塞し、凹部２２２にはガス抜き弁１３２を挿抜自在に収容する。凹部２２１に貫通する孔２２３を閉塞するガス透過膜１３１は、気体は通過できるが、液体は通過できない性質を備えたものである。
【００４３】
なお、凹部２２１，２２２は、いずれか１つでもよい。その場合は、当該凹部にガス抜き弁１３２のみを嵌装して閉塞するか、ガス透過膜１３１とガス抜き弁１３２を重ねたものを嵌装して閉塞する。
【００４４】
ガス抜き弁１３２は、容器１９のシート状部材に接着され、シート状部材が前面２２０に密着した状態のとき、ガス抜き弁１３２は凹部２２２内に収容される。ガス抜き弁１３２は、柔軟性のある素材、たとえば、ゴムや合成樹脂で、中央にスリット１３２ａを有する。シート状部材のスリット１３２ａと対向する位置には孔１９ｄが貫通している。スリット１３２ａに代えて小孔としてもよい。スリット１３２ａや小孔は、通常は素材の有する弾性により閉じた状態で、一方の圧力が上昇すると、ガス抜き弁１３２のスリット１３２ａが開くようになっている。したがって、このスリット１３２ａの大きさや使用する素材の弾性、ガス抜き弁としての厚み等でガス抜きする圧力を調整することができる。
【００４５】
電気二重層キャパシタ３０が製造された直後は、図２（ａ）に示すように、ガス抜き弁１３２は凹部２２２内に収容されている。リード端子１８をまたぐように袋状の容器１９の開口部を熱融着して容器１９を密閉するが、その際に、容器１９の内部を減圧にすると、ガス抜き弁１３２は凹部２２２内に押しつけられてガス抜き弁１３２の凹部２２２内への収容を確実にできる。
【００４６】
なお、圧力調整弁１３０のシート状部材と接着されない範囲の形状を図１では、長円１３５で示したが、この形状は長円に限定されるものではない。凹部２２１，２２２よりやや大きい円をつなぐ形状であれば、どのような形状でもよい。ただし、図１に示すような、長円の場合は最も製造が容易である。一方、たとえば、凹部２２１，２２２よりやや大きい２つの円を細いくびれた部分でつなぐひょうたん形状とすれば、圧力調整弁１３０が動作する際の膨出高さを小さくすることができる。
【００４７】
次に、圧力調整弁１３０の作用について、説明する。
使用前の電気二重層キャパシタの保管時、および使用し始めてまだ容器１９内の圧力が高くならない状態では、図２（ａ）のようにガス抜き弁１３２は閉じている。電気二重層キャパシタ３０を使用し始めて容器１９内の圧力が外部に対して正圧になり、圧力調整弁１３０の設定値を越えると、図２（ｂ）に示すように、容器内に発生したガスは孔２２３を通り、ガス透過膜１３１を通過して容器１９のシート状部材と前面２２０との間に入り、シート状部材を前面２２０から離反させ、大きく膨出させる。そして、容器内に発生したガスは、ガス抜き弁１３２のスリット１３２ａを広げて孔にしてシート状部材に穿設された孔１９ｄから外部に抜け出る。これによって、容器１９内の圧力を低下させることができる。
【００４８】
容器１９内の圧力が低下し、ガス抜き弁１３２の設定値未満になると、容器内の正圧により容器１９のシート状部材は図２（ｃ）に示すように前面２２０から少し浮いた状態に保たれ、スリット１３２ａは閉じられ、ガスの漏洩はなくなる。このとき、容器内はガス抜き弁１３２の設定値未満の正圧に保たれているので、孔１９ｄを通じて外部からの水分の侵入を抑制することができる。
【００４９】
図２（ａ）のように容器１９内圧が外圧より高くない状態では、ガス抜き弁１３２は閉じているが、シート状部材に穿設された孔１９ｄからシート状部材の合成樹脂層１９ｃを通って、容器１９内に大気中の水分が微量ではあるが侵入するおそれがある。そこで、孔１９ｄから容器１９内部に向かって浸透可能な前面２２０の部分までの距離を長くすることにより、大気中の水分が侵入し難くなるようにしているのである。
【００５０】
本発明の圧力調整弁１３０は、上記の構成なので、動作が安定している。すなわち、設定された圧力になると圧力調整弁１３０がガス抜きをし、設定圧未満では容器内外を遮断するシールとして働く。
【００５１】
また、ガス抜き弁１３２の容器側にガス透過膜１３１を設けたので、ガス抜き弁１３２から電解液１４が漏出するのを抑制することができる。ガス抜き弁１３２とガス透過膜１３１とは重なった位置にあってもよいが、図２に示すように、ガス抜き弁１３２とガス透過膜１３１との位置を全く重ならないように離れた位置にずらし、ガス抜き弁１３２をガス透過膜１３１とは異なる凹部２２２に嵌装することによって、ガス抜き弁１３２の閉止を確実にできる。また、ガス抜き弁１３２の構成、延いては、圧力調整弁１３０の構成を非常に簡単にすることができる。
【００５２】
図４は、本発明の電気二重層キャパシタを２つ圧力調整弁１３０同士が向き合うようにして並べた状態を示す図である。実線は電気二重層キャパシタ３０の保管時、および使用し始めてまだ容器１９内外の圧力が等しい状態である。仮想線は、図２（ｂ）に対応する状態を示すもので、容器１９内の圧力が外部よりも高くなり、圧力調整弁１３０の設定値以上に上昇したときの膨出した最外側の位置を示す。
【００５３】
本発明の実施例では、蓋体２００の構成に特徴がある。本発明の蓋体２００は、電気二重層キャパシタ３０をリード端子１８を上にして垂直に立てたとき、背面２１０と前面２２０が互いに平行で、垂直になるようにしている。背面２１０と前面２２０との間の距離Ｌ１は、電気二重層キャパシタ３０の幅Ｗより小さく（薄く）なっている。距離Ｌ１は、リード端子１８を挿通できる隙間を確保できればよいので、十分に狭くすることができる。
【００５４】
図２で説明したように、圧力調整弁１３０は、容器１９内部の圧力を逃がす場合、図２（ｂ）に示すように外側に大きく膨出する。この状態を図４では仮想線で示しているが、このときの膨出量Ｓを、圧力調整弁１３０の前に確保できることが重要である。図７で説明したように、特許文献３のものでは、傾斜した平面部１１０に圧力調整弁を形成しており、電気二重層キャパシタ３０の厚さＷが小さくなると、向かい合った圧力調整弁１３０、１３０間の距離も当然小さくなる。通常、隣接した電気二重層キャパシタ３０の内圧は、同じように上昇するので、隣接した圧力調整弁１３０は、同時に開弁しようとする。しかし、下端で圧力調整弁１３０間の距離が小さいので、圧力調整弁１３０が開弁しようとしても互いに干渉し合って膨出できず、開弁できなくなっていた。
【００５５】
これに対し、本発明の電気二重層キャパシタ３０では、図４に示す電気二重層キャパシタ３０の厚さＷを小さくした場合でも、背面２１０と前面２２０との間の距離Ｌ１を小さくすることが可能となり、圧力調整弁１３０、１３０の間の距離Ｌ２を２Ｓ以上確保することができる。したがって、両側の圧力調整弁１３０が同時に膨出して開弁動作をすることができる。
【００５６】
なお、この膨出量Ｓは、圧力調整弁１３０が動作する設定圧力を低くすれば、膨出量Ｓも小さくすることができる。したがって、圧力調整弁１３０の前の空間を小さくすることが可能となる。しかし、設定圧力を低くすると、圧力調整弁１３０の動作回数が増加することになる。圧力調整弁１３０が開弁すると、電解液１４も少しずつ蒸発して圧力調整弁１３０から外に出てしまい、電気二重層キャパシタとしての寿命が短くなってしまう。このような理由から、設定圧力はなるべく高くすることが望ましく、膨出量Ｓも大きい値が可能なようにすることが要請されている。
【符号の説明】
【００５７】
１１ 正電極板（薄板状電極板）
１２ 負電極板（薄板状電極板）
１３ 絶縁部材
１４ 電解液
１６ 蓋体
１８ リード端子
１９ 容器
３０ 電気二重層キャパシタ
１００ 蓋体
１１０ 平面部
１３０ 圧力調整弁
１３１ ガス透過膜
１３２ ガス抜き弁
１３５ 長円
２００ 蓋体
２１０ 背面
２２０ 前面
【技術分野】
【０００１】
本発明は安全弁としての圧力調整弁を備えた電気二重層キャパシタに関し、特に、電気二重層キャパシタの厚みが薄くても圧力調整弁が確実に作動する電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の電気二重層キャパシタの構成例を模式的に示す断面図で、図６は電極板の斜視図である。電気二重層キャパシタ１０は、正電極板１１と負電極板１２と、これらの間を絶縁する絶縁部材１３とを水平方向に積層して１つのユニットＵとし、このユニットＵを別の絶縁部材１３で絶縁して複数ユニットＵを水平方向に積層して積層体１５とし、この積層体１５を容器１９内に収容したものである。容器１９内には電解物質として電解液１４を充填し、容器１９の上部の開口端側を蓋体１６で覆っている。蓋体１６は断面形状が矩形をした容器１９の対向する２辺に渡る山形をしており、その内側には、容器１９の上方、すなわち、積層方向の側方に空間１７が形成されるようになっている。
【０００３】
正電極板１１と負電極板１２とは同じ構成で、厚さ２０〜６０μｍのアルミ箔からなる集電体に、活性炭、導電剤、バインダー、溶剤等を混合してスラリー状にしたものを電極１１ａ，１２ａ以外の部分の片面或いは両面に塗布して乾燥したものである。正電極板１１と負電極板１２とをほぼ垂直方向に配置して、水平方向に複数枚積層している。絶縁部材１３は、各電極板１１，１２及びユニットＵ同士が直接接触しないように絶縁するもので、紙、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維などの絶縁性素材を使用した不織布や多孔性フィルムを使用している。ユニットＵは、１枚の正電極板１１と負電極板１２とこれらの間にある絶縁部材１３と、これらの間に充填される電解液１４とからなり、１つのコンデンサ（キャパシタ）を構成している。容器１９は、アルミラミネートフィルムなどの可撓性のシート状の素材で成型されたものである。
【０００４】
リード端子１８は、各ユニットＵの正電極１１ａをまとめて接続したプラスのものと負電極１２ａをまとめて接続したマイナスのものの２つがある。蓋体１６の上端となる山形の稜線には、２つのスリット状の挿通孔１６ａがあり、リード端子１８を貫通させる。蓋体１６および積層体１５は、容器１９で包んで封止される。
【０００５】
電解液１４としては、水系溶媒を用いることもあるが、高電圧を得られることから、通常は、非水系溶媒を用ている。ただし、非水系溶媒では、水分の混入を極力避ける必要がある。電気二重層キャパシタは、二次電池のように物質の化学変化を利用するものではないが、混入する不純物によってガスが発生して、容器１９内部の圧力が高まることがある。内部の圧力が上昇すると、容器１９が合成樹脂製であるから変形し易く、特に、リード端子の貫通している挿通孔１６ａは弱く、この挿通孔１６ａの部分に変形が集中する。
【０００６】
挿通孔１６ａが変形すると、リード端子１８との間に隙間ができ、封止が破れて容器内部が外部に曝されてしまい、電解液や電極の劣化が進んでキャパシタの性能が低下することにもなる。
【０００７】
水分は容器１９を取り巻く大気からも浸入するおそれがある。そのため、容器１９の素材としてアルミラミネートフィルムを使用することが望ましい。アルミラミネートフィルムは、アルミ箔を軟質の合成樹脂層でサンドイッチ状に挟んだもので、アルミ箔が空中の水分を遮断できる。しかし、空中の水分の遮断が可能なものであれば、アルミラミネートフィルム以外のものを使用することができる。
【０００８】
なお、アルミ箔は水分を完全に遮断するが、このアルミ箔を挟んでいる合成樹脂製のフィルム部分は微量ではあるが水分を透過する。したがって、大気と容器内部との間にアルミラミネートフィルムの合成樹脂層が介在していると、ここから大気中の水分が極く微量ではあるが浸入するおそれがある。容器１９はシート状のアルミラミネートの合成樹脂部分同士を熱融着して任意の形をした袋状に成形するのであるが、この合成樹脂同士を熱融着させた部分は袋の内部と外部とが合成樹脂のみによって隔てられていることになり、ここから水が容器内部に進入し得るのである。構造的にこの合成樹脂層の介在を全く無くすことはできないため、このアルミラミネートフィルムの合成樹脂層内での水分の移動がなるべく長くなるように、容器１９の封止の仕方には、熱融着幅を大きくとる工夫等がなされている。
【０００９】
一方、内部の圧力が予め決められた圧力以上に上昇したときは、適当な方法で圧力を下げることになる。このとき電解液が気体として外部に放出されるので、電解液１４の量が若干減少するが、電解液１４の量が若干減少しても、残量が適当である限り、引き続き電気二重層キャパシタとして使用することが可能である。そのような観点から、容器１９の上部（積層方向の側方）の蓋体１６の内側に空間１７を設け、電解液１４を多めに充填しておくことができるようにしている。
【００１０】
容器１９の内部の圧力が上昇したとき、圧力を下げるための圧力調整弁を設けたものとして、特許文献１に記載のものが知られている。これは、合成樹脂フィルムのような可撓性の外装体を用いた電気二重層キャパシタにおいて、その外装体に容易に装着できる、小型の回復可能な圧力調整弁を備えたものである。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の小型の回復可能な圧力調整弁は、小さな薄い部品がポリオレフィンやゴムなどから形成されている。そのため、圧力調整弁をアルミラミネートフィルムといった可撓性の容器部材に融着したとき、圧力調整弁の部品自体が、電気二重層キャパシタの内外圧の差による力以外に、電気二重層キャパシタの内外圧の差による圧力調整弁周辺の容器部材の変形に追随して伸縮してしまい、設定した圧力以下で弁が誤作動するなど、作動自体が不安定になったりするおそれがあった。
【００１２】
また、容器の上部にガスの溜まる空間を形成し、これに連通してコイルスプリングなどを使用した複雑で嵩高のガス抜きバルブを取り付けたものとして、特許文献２に記載のものもある。この特許文献２記載の嵩高なガス抜きバルブは、設定した圧力で正確に動作する。
【００１３】
しかし、バルブ自体が両側にある端子よりもかなり厚みがあるので、バルブの取付部分となっている筒状の開口部を、周囲のラミネートフィルムに溶着する際に、バルブ付近のラミネートフィルムをほぼ直角に曲げてバルブに溶着することになり、ラミネートフィルムにピンホールができやすくなるという問題があった。また、バルブの構成が複雑であり、高価になるという問題もあった。
【００１４】
特許文献３（特表２００７−４４６７）には、圧力調整弁の作動回数が少なくて済むようになるべく高く設定した圧力まで、内部圧力が上昇しても蓋体等の変形の少ない構造を持った電気二重層キャパシタが提案されている。
【００１５】
この電気二重層キャパシタは、容器の対向する２辺に渡る山形の蓋体で、山形の一方に傾斜した平面部を有し、この平面部に圧力調整弁を設けた構成としている。山形の他方は、外側に凸の曲面部となっている。容器内の圧力が上昇し、圧力調整弁が作動するとき、圧力調整弁は、外側に膨らみ、これによって開弁されて容器内のガスが抜け、容器内の圧力を低下させることができるものである。
【００１６】
特許文献３の圧力調整弁は、設定した圧力で安定して動作可能で、ピンホールなどができにくく、しかも、構成を非常に簡単にすることができる。そして、この圧力調整弁は、電気二重層キャパシタの厚さが比較的厚い場合には、非常に有効なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−２８０２７２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２９６８号公報
【特許文献３】特表２００７−４４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
一方、種々の事情から電気二重層キャパシタの厚さを薄くすることが要請されている。しかしながら、厚さを薄くすると、特許文献３に記載された圧力調整弁には、以下に説明するような問題が起こる。
【００１９】
図７は、特許文献３の圧力調整弁を有する電気二重層キャパシタにおいて、厚さを薄くした場合を示す図で、（ａ）は平常時、（ｂ）は圧力調整弁の作動時を示す図である。
【００２０】
電気二重層キャパシタ１は、容器１９の上部の開口端側を蓋体１００で覆い、蓋体１００は容器１９内に収容された状態となる。蓋体１００は、容器１９の矩形断面の対向する２つの長辺に渡るような構成で、山形をしており、山形の一方が平面部１１０で他方は曲面部１２０となっている。平面部１１０の中央には、圧力調整弁１３０が設けられている。
【００２１】
電気二重層キャパシタ１は、単独で使用されることは殆どなく、通常は、同じ形状のものを多数並べて使用する。そして、並べる方法としては、２つの電気二重層キャパシタ１を１組みとして、平面部１１０と平面部１１０とが向かい合うように配置する。そして、このような組を複数組並べることになる。このように配置するのは、圧力調整弁１３０の前方に空間を確保することができるからである。
【００２２】
上記の配置によれば、電気二重層キャパシタ１、１’の厚さを薄くしても、図７（ａ）に示すように、平常時には問題がない。しかし、容器１９内の圧力が上昇すると問題が起こる。すなわち、容器１９内の圧力が上昇し、図７（ｂ）に示すように圧力調整弁１３０が動作するようになると、圧力調整弁１３０が外側に膨出して弁を開こうとする。このとき、電気二重層キャパシタ１の厚さＷが小さい（薄い）ので、両側の圧力調整弁１３０が膨らみ始めると、直に、中間で接触し、十分膨らむことができず、開弁できなくなってしまうのである。
【００２３】
本発明は、このような問題の解決を図るもので、電気二重層キャパシタ１の厚さＷが小さい場合でも、内部圧力が上昇したら圧力調整弁１３０が確実に開弁して、容器１９内の圧力を低下することができる電気二重キャパシタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するために本発明の電気二重層キャパシタは、複数の薄板状電極板と、各電極板間に挿入されて電極板間を絶縁する薄板状の絶縁部材とを積層した積層体と、シート状部材からなり前記積層体を収容する容器と、該容器内に充填される電解液と、前記容器の開口を覆う蓋体と、該蓋体に穿設された挿通孔に挿通され、前記電極板に接続される正負極のリード端子とを有する電気二重層キャパシタにおいて、前記蓋体が、前記容器の一面側の背面と、該背面と平行な前面とを有し、前記背面と前面との間の距離が、容器の前記一面からこの一面に対向する対向面までの距離より小さく、かつ、蓋体の中心と容器の前記一面とこの一面に対向する対向面との中心とがずれており、前記蓋体の前記前面の背面と平行な部分に形成され、外側に膨出することで開弁する圧力調整弁を有することを特徴としている。
【００２５】
前記蓋体の背面が、前記容器の一面とほぼ面一になる構成としたり、前記前面が前記背面より短く、前記前面の終端（図の下端）から前記容器の前記対向面に達する傾斜面を前記前面に延設した構成としたり、前記蓋体は、前記容器のシート状部材により覆われ、前記圧力調整弁が前記蓋体に穿設された貫通孔と、前記シート状部材に穿設された孔と、該孔に設けられたガス抜き弁とを有する構成としたり、前記蓋体の前記リード端子が挿通される前記挿通孔の縁部に、リード端子の補強部を設けた構成としたり、前記圧力調整弁が、前記正負極のリード端子の間に形成された構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の電気二重層キャパシタは、圧力調整弁が垂直な前面内にあるので、対向する電気二重層キャパシタの圧力調整弁との間の距離を十分にとることができる。したがって、電気二重層キャパシタ内の圧力が規定の値まで上昇し、圧力調整弁が外側に膨出しても、互いに干渉することがなく、開弁して内部の圧力を下げる。
【００２７】
本発明の電気二重層キャパシタによれば、厚さの薄い電気二重層キャパシタであっても、圧力調整弁が確実に動作できるという優れた効果を奏する。
【００２８】
蓋体の背面を電気二重層キャパシタの一面と面一にすることで、圧力調整弁の前の空間を最大にすることができる。前面の下に傾斜面を設けることで、積層体の上の空間を大きくすることができ、電解液を余分に入れたり、内圧の上昇を抑えることができる。圧力調整弁が前記蓋体に穿設された貫通孔と、前記シート状部材に穿設された孔と、該孔に設けられたガス抜き弁とを有する構成とすることで、設定の圧になると確実の圧力調整弁を動作させることができる。挿通孔の縁部に、リード端子の補強部を形成することで、電気二重層キャパシタの内圧の上昇に対し、蓋体の変形を小さくすることができる。圧力調整弁が、前記正負極のリード端子の間に形成された構成にすることで、蓋体の厚さを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の電気二重層キャパシタの蓋体の周辺部分を示す斜視図である。
【図２】本発明の圧力調整弁の構成と作用を説明する図で、図１のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）は容器内外の圧力が等しい状態、（ｂ）は容器内の圧力が圧力調整弁の設定値以上に上昇した状態、（ｃ）は電気二重層キャパシタの容器内の圧力が外部よりも正圧だが、圧力調整弁の設定値未満の状態である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の電気二重層キャパシタを２つ圧力調整弁が向き合うようにして並べた状態を示す図である。
【図５】従来の電気二重層キャパシタの構成例を模式的に示す断面図である。
【図６】電極板の斜視図である。
【図７】従来の電気二重層キャパシタの厚さが薄い場合を示す図で、（ａ）は平常時、（ｂ）は圧力調整弁の作動時を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜３において、従来例と同じ構成については、同じ符号を付しているので、説明は省略し、相違する点を中心に説明する。
【００３１】
まず、正電極板１１と負電極板１２は、従来例で説明したのと同じ構成である。正電極板１１と負電極板１２の配置順序であるが、積層体１５全体として正負の電極板が絶縁部材１３を挟んで１枚ずつ交互に配置され、通常、積層体１５の両端部の電極板を負電極板にしている。
【００３２】
蓋体２００は、プラスチック製で、射抜き成型、射出成型などにより成型され、あるいはそのようにして得られた成型部品を立体形状になるように組み立てたものである。蓋体２００は、容器１９の上端に開いた長方形の開口部から容器１９内に挿入され、容器１９内に収容された積層体１５の上方で、矩形断面の対向する２つの長辺に渡るように収容される。蓋体２００は、おおよそ山形で、頂部２４０の上面は平面で、山形の一方が容器１９の１面とほぼ面一になった背面２１０で、他方は上側は背面２１０と平行かつ垂直な前面２２０となっている。前面２２０は、背面２１０より垂直方向で短く、前面の末端と容器１９の対向面とを接続する傾斜面２３０が延設され、傾斜面２３０の先端（図１の下端）は背面２１０の末端とほぼ同じ高さになっている。
【００３３】
この傾斜面２３０を設けることによって、蓋体２００の内部にできる空間１７の体積を大きくすることができる。このことは、電気二重層キャパシタ３０の重量当たりのキャパシティを向上するために重要である。空間１７を大きくすることで、電解液１４の余剰量を増加でき、かつ、発生するガスを一時的に溜める緩衝機能を強化することができるからである。
【００３４】
図３に示すように、蓋体２００には頂部２４０に挿通孔２０１が穿設されており、この挿通孔２０１にはリード端子１８が挿通され、挿通孔２０１の両側には、リード端子１８を挟むように、補強部２０４が立設されている。蓋体２００の前面２２０には、両側のリード端子１８、１８の丁度真中となる位置に圧力調整弁１３０が設けられている。このような配置にすることで、圧力調整弁１３０とリード端子１８とが重ならなくなるので、蓋体２００の厚さを薄くすることができる。
【００３５】
蓋体２００と積層体１５を中に収めるための容器１９は、アルミ箔１９ａの両面を軟質の合成樹脂層１９ｂ、１９ｃで挟んだアルミラミネートフィルム（図２参照）を適宜の容積になるように袋状に形成したものである。たとえばシートを２つ折りにし、その折目に接し対向する２つの辺を熱圧着すればよい。この袋状の容器に積層体１５と電解液１４とを入れたのち、蓋体２００を入れ、蓋体２００の挿通孔２０１にリード端子１８を貫通させリード端子１８を容器１９の外に突出させる。蓋体２００とリード端子１８の左右両面から袋状の容器１９の開口部を熱融着することで、容器１９と蓋体２００及びリード端子１８の間を気密に密閉する。
【００３６】
以上の構成において、背面２１０を容器１９の一方の面と面一にしているが、本発明は、この構成に限定されない。背面２１０を容器１９の一方の面より内側にしても、蓋体２００の厚さを薄くすれば、圧力調整弁１３０の前に膨出のための空間（後述する）を確保することができるからである。その場合、蓋体２００の中心と容器１９の中心とは一致せずにずれることになる。
なお、図１、図３の実施例のように、背面２１０と容器１９の一面とを面一にすると、圧力調整弁１３０の前の空間を最大にすることができる。
【００３７】
容器１９を構成するシート状部材は、電気二重層キャパシタ３０を封止する目的で使用されるので、原則的には、蓋体２００の前面２２０および背面２１０の外側表面と容器１９のシート状部材とは接着材あるいは熱融着などによって密着している。しかし、図１に示すように、凹部２２１，２２２の周囲に長円１３５で示される範囲の内側は、前面２２０と容器１９のシート状部材とは接着されてなく、接離可能になっている。
【００３８】
図２に示すように、容器１９を構成するシート状部材は、アルミ箔１９ａの両側を合成樹脂層１９ｂ、１９ｃでサンドイッチ状に挟んだ構造となっている。内側の合成樹脂層１９ｃとしては、電解液１４と不活性な材料であれば、特に制限はない。ただし、蓋体２００と接する内側の合成樹脂層１９ｃを熱可塑性樹脂にすると、接着剤を使用せずに容器１９のシート状部材を蓋体２００に熱融着することができる。さらに、蓋体２００と合成樹脂層１９ｃとを同じ素材にすることで、融着し易くなる。このような素材としては、たとえば、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられ、中でもポリプロピレン、ポリエチレンが好ましい。容器の最外層となる合成樹脂層１９ｂとしては、たとえば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を使用すると、容器の耐薬品性や耐熱性を向上させ、アルミ箔１９ａの層が線状に折れることを防止し、ピンホールの発生を防止することができる。
【００３９】
本発明の蓋体２００は、頂部２４０を厚肉にすることで、内部圧力の上昇による変形を防止している。しかし、状況によっては、次に説明する補強部２０４を更に設けることが望ましい。
【００４０】
補強部２０４は、薄板状で、リード端子１８に熱融着などによって接着固定される。補強部２０４そのものでも補強となるが、リード端子１８と接着固定されることで、より強く補強することができる。補強部２０４により、容器１９内の圧力が上昇しても挿通孔２０１の変形を防止することができる。補強部２０４には、容器１９としてのシート状部材を被せてもよく、密閉状態が良好な場合等は、被せなくてもよい。
【００４１】
この構成によって、容器１９と蓋体２００とは外部と気密に封止され、容器１９内の圧力が上昇しても、挿通孔２０１の部分で変形することを防止できることとなる。この部分の変形を防止し、容器内のそれ以上の正圧は次に説明する圧力調整弁１３０により適宜外部へ開放し、容器の変形を防止することができる。なお、頂部２４０を厚肉にしたり、補強部２０４を形成することで挿通孔２０１の変形を防止できるため、圧力調整弁１３０が動作する圧力を高く設定することができ、高く設定することで、圧力調整弁１３０の作動回数を減少することができるようになる。
【００４２】
図２は、本発明の圧力調整弁１３０の構成と作用を説明する図である。蓋体２００の前面２２０の外側表面には少なくとも１つの円形の凹部と、その凹部の中央に前面２２０を貫通する孔が形成される。例えば図２に示す実施例では、２つの円形の凹部２２１，２２２を設けている。そして、一方の凹部２２１には、中央に前面２２０を貫通する孔２２３が穿設され、孔２２３を経由して空間１７と前面２２０の凹部２２１，２２２側とが連通している。凹部２２１にはガス透過膜１３１を固定して閉塞し、凹部２２２にはガス抜き弁１３２を挿抜自在に収容する。凹部２２１に貫通する孔２２３を閉塞するガス透過膜１３１は、気体は通過できるが、液体は通過できない性質を備えたものである。
【００４３】
なお、凹部２２１，２２２は、いずれか１つでもよい。その場合は、当該凹部にガス抜き弁１３２のみを嵌装して閉塞するか、ガス透過膜１３１とガス抜き弁１３２を重ねたものを嵌装して閉塞する。
【００４４】
ガス抜き弁１３２は、容器１９のシート状部材に接着され、シート状部材が前面２２０に密着した状態のとき、ガス抜き弁１３２は凹部２２２内に収容される。ガス抜き弁１３２は、柔軟性のある素材、たとえば、ゴムや合成樹脂で、中央にスリット１３２ａを有する。シート状部材のスリット１３２ａと対向する位置には孔１９ｄが貫通している。スリット１３２ａに代えて小孔としてもよい。スリット１３２ａや小孔は、通常は素材の有する弾性により閉じた状態で、一方の圧力が上昇すると、ガス抜き弁１３２のスリット１３２ａが開くようになっている。したがって、このスリット１３２ａの大きさや使用する素材の弾性、ガス抜き弁としての厚み等でガス抜きする圧力を調整することができる。
【００４５】
電気二重層キャパシタ３０が製造された直後は、図２（ａ）に示すように、ガス抜き弁１３２は凹部２２２内に収容されている。リード端子１８をまたぐように袋状の容器１９の開口部を熱融着して容器１９を密閉するが、その際に、容器１９の内部を減圧にすると、ガス抜き弁１３２は凹部２２２内に押しつけられてガス抜き弁１３２の凹部２２２内への収容を確実にできる。
【００４６】
なお、圧力調整弁１３０のシート状部材と接着されない範囲の形状を図１では、長円１３５で示したが、この形状は長円に限定されるものではない。凹部２２１，２２２よりやや大きい円をつなぐ形状であれば、どのような形状でもよい。ただし、図１に示すような、長円の場合は最も製造が容易である。一方、たとえば、凹部２２１，２２２よりやや大きい２つの円を細いくびれた部分でつなぐひょうたん形状とすれば、圧力調整弁１３０が動作する際の膨出高さを小さくすることができる。
【００４７】
次に、圧力調整弁１３０の作用について、説明する。
使用前の電気二重層キャパシタの保管時、および使用し始めてまだ容器１９内の圧力が高くならない状態では、図２（ａ）のようにガス抜き弁１３２は閉じている。電気二重層キャパシタ３０を使用し始めて容器１９内の圧力が外部に対して正圧になり、圧力調整弁１３０の設定値を越えると、図２（ｂ）に示すように、容器内に発生したガスは孔２２３を通り、ガス透過膜１３１を通過して容器１９のシート状部材と前面２２０との間に入り、シート状部材を前面２２０から離反させ、大きく膨出させる。そして、容器内に発生したガスは、ガス抜き弁１３２のスリット１３２ａを広げて孔にしてシート状部材に穿設された孔１９ｄから外部に抜け出る。これによって、容器１９内の圧力を低下させることができる。
【００４８】
容器１９内の圧力が低下し、ガス抜き弁１３２の設定値未満になると、容器内の正圧により容器１９のシート状部材は図２（ｃ）に示すように前面２２０から少し浮いた状態に保たれ、スリット１３２ａは閉じられ、ガスの漏洩はなくなる。このとき、容器内はガス抜き弁１３２の設定値未満の正圧に保たれているので、孔１９ｄを通じて外部からの水分の侵入を抑制することができる。
【００４９】
図２（ａ）のように容器１９内圧が外圧より高くない状態では、ガス抜き弁１３２は閉じているが、シート状部材に穿設された孔１９ｄからシート状部材の合成樹脂層１９ｃを通って、容器１９内に大気中の水分が微量ではあるが侵入するおそれがある。そこで、孔１９ｄから容器１９内部に向かって浸透可能な前面２２０の部分までの距離を長くすることにより、大気中の水分が侵入し難くなるようにしているのである。
【００５０】
本発明の圧力調整弁１３０は、上記の構成なので、動作が安定している。すなわち、設定された圧力になると圧力調整弁１３０がガス抜きをし、設定圧未満では容器内外を遮断するシールとして働く。
【００５１】
また、ガス抜き弁１３２の容器側にガス透過膜１３１を設けたので、ガス抜き弁１３２から電解液１４が漏出するのを抑制することができる。ガス抜き弁１３２とガス透過膜１３１とは重なった位置にあってもよいが、図２に示すように、ガス抜き弁１３２とガス透過膜１３１との位置を全く重ならないように離れた位置にずらし、ガス抜き弁１３２をガス透過膜１３１とは異なる凹部２２２に嵌装することによって、ガス抜き弁１３２の閉止を確実にできる。また、ガス抜き弁１３２の構成、延いては、圧力調整弁１３０の構成を非常に簡単にすることができる。
【００５２】
図４は、本発明の電気二重層キャパシタを２つ圧力調整弁１３０同士が向き合うようにして並べた状態を示す図である。実線は電気二重層キャパシタ３０の保管時、および使用し始めてまだ容器１９内外の圧力が等しい状態である。仮想線は、図２（ｂ）に対応する状態を示すもので、容器１９内の圧力が外部よりも高くなり、圧力調整弁１３０の設定値以上に上昇したときの膨出した最外側の位置を示す。
【００５３】
本発明の実施例では、蓋体２００の構成に特徴がある。本発明の蓋体２００は、電気二重層キャパシタ３０をリード端子１８を上にして垂直に立てたとき、背面２１０と前面２２０が互いに平行で、垂直になるようにしている。背面２１０と前面２２０との間の距離Ｌ１は、電気二重層キャパシタ３０の幅Ｗより小さく（薄く）なっている。距離Ｌ１は、リード端子１８を挿通できる隙間を確保できればよいので、十分に狭くすることができる。
【００５４】
図２で説明したように、圧力調整弁１３０は、容器１９内部の圧力を逃がす場合、図２（ｂ）に示すように外側に大きく膨出する。この状態を図４では仮想線で示しているが、このときの膨出量Ｓを、圧力調整弁１３０の前に確保できることが重要である。図７で説明したように、特許文献３のものでは、傾斜した平面部１１０に圧力調整弁を形成しており、電気二重層キャパシタ３０の厚さＷが小さくなると、向かい合った圧力調整弁１３０、１３０間の距離も当然小さくなる。通常、隣接した電気二重層キャパシタ３０の内圧は、同じように上昇するので、隣接した圧力調整弁１３０は、同時に開弁しようとする。しかし、下端で圧力調整弁１３０間の距離が小さいので、圧力調整弁１３０が開弁しようとしても互いに干渉し合って膨出できず、開弁できなくなっていた。
【００５５】
これに対し、本発明の電気二重層キャパシタ３０では、図４に示す電気二重層キャパシタ３０の厚さＷを小さくした場合でも、背面２１０と前面２２０との間の距離Ｌ１を小さくすることが可能となり、圧力調整弁１３０、１３０の間の距離Ｌ２を２Ｓ以上確保することができる。したがって、両側の圧力調整弁１３０が同時に膨出して開弁動作をすることができる。
【００５６】
なお、この膨出量Ｓは、圧力調整弁１３０が動作する設定圧力を低くすれば、膨出量Ｓも小さくすることができる。したがって、圧力調整弁１３０の前の空間を小さくすることが可能となる。しかし、設定圧力を低くすると、圧力調整弁１３０の動作回数が増加することになる。圧力調整弁１３０が開弁すると、電解液１４も少しずつ蒸発して圧力調整弁１３０から外に出てしまい、電気二重層キャパシタとしての寿命が短くなってしまう。このような理由から、設定圧力はなるべく高くすることが望ましく、膨出量Ｓも大きい値が可能なようにすることが要請されている。
【符号の説明】
【００５７】
１１ 正電極板（薄板状電極板）
１２ 負電極板（薄板状電極板）
１３ 絶縁部材
１４ 電解液
１６ 蓋体
１８ リード端子
１９ 容器
３０ 電気二重層キャパシタ
１００ 蓋体
１１０ 平面部
１３０ 圧力調整弁
１３１ ガス透過膜
１３２ ガス抜き弁
１３５ 長円
２００ 蓋体
２１０ 背面
２２０ 前面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄板状電極板と、各電極板間に挿入されて電極板間を絶縁する薄板状の絶縁部材とを積層した積層体と、シート状部材からなり前記積層体を収容する容器と、該容器内に充填される電解液と、前記容器の開口を覆う蓋体と、該蓋体に穿設された挿通孔に挿通され、前記電極板に接続される正負極のリード端子とを有する電気二重層キャパシタにおいて、前記蓋体が、前記容器の一面側の背面と、該背面と平行な前面とを有し、前記背面と前面との間の距離が、容器の前記一面からこの一面に対向する対向面までの距離より小さく、かつ、蓋体の中心と容器の前記一面とこの一面に対向する対向面との中心とがずれており、前記蓋体の前記前面の背面と平行な部分に形成され、外側に膨出することで開弁する圧力調整弁を有することを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記蓋体の背面が、前記容器の一面とほぼ面一になることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記前面が前記背面より短く、前記前面の終端から前記容器の前記対向面に達する傾斜面を前記前面に延設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記蓋体は、前記容器のシート状部材により覆われ、前記圧力調整弁が前記蓋体に穿設された貫通孔と、前記シート状部材に穿設された孔と、該孔に設けられたガス抜き弁とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記蓋体の前記リード端子が挿通される前記挿通孔の縁部に、リード端子の補強部を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記圧力調整弁が、前記正負極のリード端子の間に形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１】
複数の薄板状電極板と、各電極板間に挿入されて電極板間を絶縁する薄板状の絶縁部材とを積層した積層体と、シート状部材からなり前記積層体を収容する容器と、該容器内に充填される電解液と、前記容器の開口を覆う蓋体と、該蓋体に穿設された挿通孔に挿通され、前記電極板に接続される正負極のリード端子とを有する電気二重層キャパシタにおいて、前記蓋体が、前記容器の一面側の背面と、該背面と平行な前面とを有し、前記背面と前面との間の距離が、容器の前記一面からこの一面に対向する対向面までの距離より小さく、かつ、蓋体の中心と容器の前記一面とこの一面に対向する対向面との中心とがずれており、前記蓋体の前記前面の背面と平行な部分に形成され、外側に膨出することで開弁する圧力調整弁を有することを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記蓋体の背面が、前記容器の一面とほぼ面一になることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記前面が前記背面より短く、前記前面の終端から前記容器の前記対向面に達する傾斜面を前記前面に延設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記蓋体は、前記容器のシート状部材により覆われ、前記圧力調整弁が前記蓋体に穿設された貫通孔と、前記シート状部材に穿設された孔と、該孔に設けられたガス抜き弁とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記蓋体の前記リード端子が挿通される前記挿通孔の縁部に、リード端子の補強部を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記圧力調整弁が、前記正負極のリード端子の間に形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−３５０４９（Ｐ２０１１−３５０４９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７７６６（Ｐ２００９−１７７７６６）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡ホールディングス株式会社 (370)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡ホールディングス株式会社 (370)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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