(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ容器に極板を収納し、電解液を注入してなるコンデンサの内部の温度を直接的に測定するコンデンサの測温装置において、この測温装置は、コンデンサ容器にねじ込むボルトと、このボルトに組込んだ測温センサとからなり、前記ボルトの先端又は測温センサを電解液に浸すことで電解液の温度を測定することを特徴としたコンデンサの測温装置。
【請求項２】
前記ボルトは、前記極板を接続及び保持するためのコモン端子をコンデンサ容器に固定する固定部材を兼ねていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサの測温装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンデンサの測温装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサの測温装置には、▲１▼特開平４−１２５２０号公報「アルミ電解コンデンサ」、▲２▼特開平４−１０１４０８号公報「アルミ電解コンデンサ」が知られている。
上記▲１▼，▲２▼の技術は、いずれもアルミ電解コンデンサの外部接続端子に感温素子を取付け、内部のコンデンサ素子の異常な温度上昇を検出して、コンデンサの電気回路を遮断するものである。
【０００３】
上記▲１▼には、同公報の図に示される通り、一端に底部を有し他端を封口部材５でふさいだ金属ケース２と、この金属ケース２内に収納したコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１に接続したリード線３，３ａと、これらのリード線３，３ａに上記封口部材５の部分で接続した外部接続端子４，４ａと、この一方の外部接続端子４ａに取付けた感温素子６とが開示されている。
【０００４】
上記▲２▼には、同公報の第１図に示される通り、一端に底部を有し他端を封口部材５でふさいだ金属ケース２と、この金属ケース２内に収納したコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１に接続したリード線３，３ａと、これらのリード線３，３ａに上記封口部材５の部分で接続した外部接続用端子４ａ，４と、この一方の外部接続用端子４に固定手段６で固定した感温素子７とが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼，▲２▼とも、コンデンサ素子１の温度が上昇しても、コンデンサ素子１で発生した熱はリード線３ａを介して外部接続端子４ａ又は外部接続用端子４に伝わるため、感温素子６又は感温素子７が温度上昇を感知するのに時間遅れが生じる。
また、金属ケース２内に収納されたコンデンサ素子１と、金属ケース２外で大気に触れた外部接続端子４ａ又は外部接続用端子４とでは、端子４ａ又は端子４の方が熱を逃がし易く、温度が下がりやすい。
以上より、コンデンサ素子１と端子４ａ又は端子４との温度差が生じ、端子４ａ又は端子４に取付けた感温素子６又は感温素子７でコンデンサ素子１の温度を精度よく測定するのが難しい。
【０００６】
ところで、コンデンサの蓄電効率は、一般に、電解液が高温である方が高い。しかし、高温過ぎると、コンデンサの寿命に影響を与える。このため、電解液の温度管理が重要なポイントとなる。これに対して、上記従来の技術▲１▼，▲２▼は、温度管理をするために重要な温度測定の応答性及び精度の点で、十分ではない。
そこで、本発明の目的は、コンデンサの温度測定の精度及び応答性を高めたコンデンサの測温装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、コンデンサ容器に極板を収納し、電解液を注入してなるコンデンサの内部の温度を直接的に測定するコンデンサの測温装置において、このコンデンサの測温装置を、コンデンサ容器にねじ込むボルトと、このボルトに組込んだ測温センサとから構成し、ボルトの先端又は測温センサを電解液に浸すことで電解液の温度を測定するものとした。
【０００８】
電解液の温度を直接測定することができ、温度測定の精度及び応答性を高めることができる。これにより、コンデンサに蓄電する場合に、コンデンサが最も効率よく蓄電できる上限温度を適確に把握して大きな電流を流すことができ、急速充電を行うことができる。
【０００９】
請求項２は、請求項１のボルトを、極板を保持するためのコモン端子をコンデンサ容器に固定する固定部材を兼ねるものとした。
測温装置を構成するボルトでコモン端子を固定することができ、コモン端子固定用のボルトが不要になり、部品数を減らすことによってコストを抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るコンデンサの測温装置を取付けたコンデンサ・アレーの斜視図であり、コンデンサ・アレー１は、複数のコンデンサ２…（…は複数個を示す。以下同様。）と、これらのコンデンサ２…の上部に固定した基板１０とからなる。
【００１１】
図２は図１の２−２線断面図であり、コンデンサ２は、コンデンサ容器３と、このコンデンサ容器３内に収納した図示せぬ複数の正極となる極板を接続及び保持する正極コモン端子４と、図示せず複数の負極となる極板を接続及び保持する負極コモン端子５と、上記正負の極板を浸す電解液Ｅとからなる。
【００１２】
コンデンサ容器３は、２種類のボルト（測温ボルト２０及びボルト３１）を挿入するための貫通孔６，７と、これらの貫通孔６，７の内周面に設けたＯリング溝６ａ，７ａ及びＯリング８，８とを備える。
正・負極コモン端子４，５は、これらの正・負極コモン端子４，５を後述するボルトでコンデンサ容器３に固定するためのめねじ４ａ，５ａを有する。
【００１３】
基板１０は、熱伝導性の良い基板本体１１と、この基板本体１１の中央部下面に形成した凹部１１ａに取付けた回路基板１２と、凹部１１ａの両側の厚肉部１１ｂ，１１ｃ下面に取付けたバスバー１３，１４とからなる。
【００１４】
基板本体１１は、厚肉部１１ｂ，１１ｃのバスバー１３，１４を取付ける面に形成した絶縁層１５，１６を有し、厚肉部１１ｂ，１１ｃに小凹部１１ｄ，１１ｅと、これらの小凹部１１ｄ，１１ｅの底面から上記絶縁層１５，１６及びバスバー１３，１４へ至る貫通孔１１ｆ，１１ｇとを有する。尚、絶縁層１５，１６は、貫通孔１１ｆ，１１ｇの内周部にも形成される。
基板本体１１の材質は、銅、アルミニウムが好適である。
【００１５】
測温ボルト２０は、▲１▼電解液Ｅの温度を測定する、▲２▼コンデンサ容器３に正極コモン端子４を取付ける、▲３▼コンデンサ２に基板１０を取付ける、▲４▼コンデンサ２の正極端子として外部に電力を供給する、という役目を有する。
【００１６】
ボルト３１は、導電性を有し、▲１▼コンデンサ容器３に負極コモン端子５を取付ける、▲２▼コンデンサ２に基板１０を取付ける、▲３▼コンデンサ２の負極端子として外部に電力を供給する、という役目を有する。
ここで、３２，３２は導電性を有するカラーである。３３はキャップであり、外部から測温ボルト２０やボルト３１に触れることを防ぐ絶縁材からなる。
【００１７】
コンデンサ２への基板１０の取付けは、次の手順で行う。
（１）コンデンサ２の貫通孔６，７部分に導電性を有するカラー３２，３２を載せ、貫通孔６，７にカラー３２，３２に形成した貫通孔３２ａ，３２ａを合せる。
（２）カラー３２，３２に基板１０を載せ、カラー３２，３２の貫通孔３２ａ，３２ａに基板１０の貫通孔１１ｆ，１１ｇを合せる。
【００１８】
（３）基板１０の小凹部１１ｄ側から測温ボルト２０を貫通孔１１ｆ，３２ａ，６に挿入し、測温ボルト２０を正極コモン端子４のめねじ４ａにねじ込む。
また、基板１０の凹部１１ｅ側からボルト３１を貫通孔１１ｇ，３２ａ，７に挿入し、ボルト３１を負極コモン端子５のめねじ５ａにねじ込む。
これで、コンデンサ２への基板１０の取付けは完了する。
【００１９】
図３は本発明に係る測温ボルトの第１の実施の形態を示す断面図であり、測温ボルト２０は、ボルト部材２１に温度を感知するための測温抵抗体２２を内蔵するものであり、測温抵抗体２２は、温度変化により電気抵抗が変化する白金線でできた抵抗素子２３と、この抵抗素子２３に接続したリード線２４，２５，２６と、これらの抵抗素子２３及びリード線２４，２５，２６を保護する保護管２７と、この保護管２７内に充填した絶縁材２８とからなる。なお、絶縁材２８は、ボルト部材２１の頭部２１ａにも充填するものである。
【００２０】
リード線２４，２５は、それぞれの一端を抵抗素子２３から延びる白金線にそれぞれ接続し、他端をボルト部材２１の頭部２１ａ内でＵターンさせ、頭部２１ａの下面２１ｂに設けた接続端子２４ａ，２５ａにそれぞれ接続したものである。
リード線２６は、一端をリード線２５から分岐させ、他端をボルト部材２１の頭部２１ａ内でＵターンさせ、頭部２１ａの下面２１ｂに設けた接続端子２６ａに接続したものである。
【００２１】
カラー３２は、外径テーパ部３２ｂを有するボルト締付部３２ｃを有し、測温ボルト２０を締め込んだときに、外径テーパ部３２ｂがバスバー１３に形成した内径テーパ部１３ａに嵌合し、ボルト締付部３２ｃに径内方への締付け力を発生させ、ボルト締付部３２ｃは測温ボルト２０を締め付けるので、測温ボルト２０は、カラー３２を介してバスバー１３と電気的に小さい接触抵抗で導通することができる。
バスバー１４（図２参照）側のカラー３２についても、上記した構成、作用及び効果を有する。
【００２２】
図４は本発明に係る測温ボルトの頭部の平面断面図（第１の実施の形態）であり、測温ボルト２０の頭部２１ａには、中心部から径外方へ形成した３本の溝２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを有し、これらの溝２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ内にリード線２４，２５，２６を絶縁材２８でボルト部材２１から絶縁してそれぞれ配線する。
【００２３】
図５は本発明の係る測温ボルトが接する基板小凹部の平面図（第１の実施の形態）であり、小凹部１１ｄは、その底面１１ｈに上記測温ボルト２０を締め込んだ時に接続端子２４ａ，２５ａ，２６ａ（図３参照）と接する環状接点１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有する。
これらの環状接点１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、基板本体１１（図２参照）の内部に埋め込んだ被覆付き導線１８ａ，１８ｂ，１８ｃにそれぞれ接続し、これらの被覆付き導線１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、回路基板１２（図２参照）に接続する。
【００２４】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る基板の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。
（ａ）において、基板１０は、各コンデンサ２（図１参照）毎に測温ボルト２０、ボルト３１（図２参照）を挿入する小凹部１１ｄ，１１ｅ及び貫通孔１１ｆ，１１ｇを有する。
（ｂ）において、基板１０は、上面に回路基板１２…（図２参照）から発生する熱を逃がす冷却用フィン１１ｊ…を有する。
【００２５】
（ｃ）において、基板１０は、底面の凹部１１ａにビスＢ２，Ｂ２で取付けた回路基板１２…と、厚肉部１１ｂ，１１ｃの底面に設けたバスバー１３…，１４…と、側方に設けた検出ターミナル３４…とを有する。
各回路基板１２は、バスバー１３，１４及び検出ターミナル３４に接続する。
この接続状態については、図７で説明する。
ここに示した基板１０は、コンデンサ２…を６個直列に接続するための一例であり、この個数に限るものではない。
【００２６】
ここで、３５は正極端子板、３５ａは接続用ボルト、３６は負極端子板、３６ａは接続用ボルト、３７…は回路基板１２…と検出ターミナル３４…とを接続するための配線、Ｂ３は回路基板１２に正極端子板３５を取付けるためのビス、Ｂ４…は回路基板１２…にバスバー１３…を取付けるためのビス、Ｂ５…，Ｂ６…は回路基板１２…にバスバー１４…を取付けるためのビス、Ｂ７は回路基板１２に負極端子板３６を取付けるためのビスである。
【００２７】
図７は本発明に係るコンデンサ及び回路基板の電気回路の説明図であり、コンデンサ２は、コンデンサ容器３内に蓄電するための電気二重層コンデンサ９と、この電気二重層コンデンサ９の温度を検出するために測温ボルト２０に内蔵した測温抵抗体２２とを備える。
【００２８】
電気二重層コンデンサ９は、大容量（例えば、数ファラッド）のコンデンサで構成し、図示せぬ外部充電器で充電して所定の電気量（電荷量）を蓄積し、複数個の充電されたコンデンサを接続して電気自動車等のモータを駆動するために必要な電力に対応した電気量を蓄える。
測温抵抗体２２は、電気二重層コンデンサ９に充電する際に発生する熱による温度上昇を監視するものである。
【００２９】
コンデンサ容器３内において、接続端子Ｂ（ボルト３１に相当）は、電気二重層コンデンサ９の一方の極板に、接続端子Ｅ（測温ボルト２０に相当）は電気二重層コンデンサ９の他方の極板に導通する。
測温ボルト２０の接続端子２４ａ，２５ａ，２６ａは、抵抗測温体２２に導通する。
【００３０】
回路基板１２は、スイッチ素子１２ａと、バイパス導体１２ｂとを備える。
また、回路基板１２は、接続端子Ａ１（ビスＢ６に相当），Ｂ１（ビスＢ５に相当），Ｅ１（ビスＢ４に相当）及び中継端子Ｈ１，Ｊ１，Ｒ１を備える。
接続端子Ａ１はバスバー１４に接続する。
【００３１】
接続端子Ｂ１，Ｅ１は、接続端子Ｂ，Ｅに導通する。
接続端子Ａ１，Ｅ１は、スイッチ素子１２ａの端子Ｐ，Ｃに導通する。
接続端子Ｂ１は、バイパス導体１２ｂを介してスイッチ素子１２ａの端子Ｄに導通する。
【００３２】
スイッチ素子１２ａは、制御用の端子を有する１回路２接点形式の電子スイッチで構成し、図示せぬ制御手段からの制御信号に基づいてノーマル状態（実線表示）では電気二重層コンデンサ９側の端子Ｃを接続端子Ａ１に接続して、コンデンサ２を利用し、ブレーク状態（破線表示）ではバイパス導体１２ｂ側の端子Ｄを接続端子Ａ１に接続してコンデンサ２をバイパスさせる。
【００３３】
基板１０は、環状接点１７ａ，１７ｂ，１７ｃを備え、これらの環状接点１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、測温ボルト２０の接続端子２４ａ，２５ａ，２６ａに接続し、また、被覆付き導線１８ａ，１８ｂ，１８ｃを介して回路基板１２の中継端子Ｈ１，Ｊ１，Ｒ１に導通する。
【００３４】
検出ターミナル３４は、外部接続端子Ｈ２，Ｊ２，Ｒ２，Ｇ，Ｌ，Ｋを有する。
外部接続端子Ｈ２，Ｊ２，Ｒ２は、中継端子Ｈ１，Ｊ１，Ｒ１に導通する。
これらの外部接続端子Ｈ２，Ｊ２，Ｒ２を図示せぬ外部のブリッジ回路に接続し、測温抵抗体２２の抵抗変化を電圧変化に変換し、この電圧変化より電解液Ｅの温度を検知する。
【００３５】
外部接続端子Ｌ，Ｋは、接続端子Ｅ１，Ｂ１に接続し、電解二重層コンデンサ９の極板間の電圧を出力する。
外部接続端子Ｇは、スイッチ素子１２ａへ制御信号を入力するための端子である。
【００３６】
図８は本発明に係る測温ボルトの第２の実施の形態を示す断面図であり、上記した第１の実施の形態と同一構成については、同一符号を付け、詳細説明は省略する。
測温ボルト４０は、ボルト部材４１と、このボルト部材４１の内部に収納した抵抗素子２３と、この抵抗素子２３に接続したリード線２４，２５，２６と、ボルト部材４１内に充填した絶縁材２８とからなる。
【００３７】
この測温ボルト４０では、ボルト部材４１が、抵抗素子２３の保護管を兼ね、ボルト部材４１の先端を電解液Ｅに浸して、電解液Ｅの温度を検知する。
このように、ボルト部材４１が保護管を兼ねるので、構造が簡単になり、コストを抑えることができる。
【００３８】
図９は本発明に係る測温ボルトの第３の実施の形態を示す断面図であり、上記した第１・第２の実施の形態と同一構成については、同一符号を付け、詳細説明は省略する。
測温ボルト５０は、ボルト部材５１と、このボルト部材５１に開けた貫通孔５１ａに挿入した測温抵抗体５２と、この測温抵抗体５２に接続するケーブル５３とからなる。
【００３９】
ボルト部材５１は、貫通孔５１ａの内周面にＯリング溝５１ｂを有する。
測温抵抗体５２は、市販品である。
ケーブル５３は、導線５３ａ，５３ｂ，５３ｃと、これらの導線５３ａ，５３ｂ，５３ｃの両端に設けたコネクタ５３ｄ，５３ｅとからなり、コネクタ５３ｄは、測温抵抗体５２に形成した引掛り部５２ａに着脱可能に取付けるものである。なお、６１は電極端子、６１ａは貫通孔、６２はバスバー、６３はコモン端子、６３ａはめねじである。
【００４０】
コンデンサ２への測温抵抗体５２の取付けは、次の要領で行う。
（１）コンデンサ容器３に取付けた電極端子６１の貫通孔６１ａに、バスバー６２を介して、ボルト部材５１を挿入し、コモン端子６３のめねじ６３ａにボルト部材５１をねじ込む。
【００４１】
（２）ボルト部材５１の貫通孔５１ａに測温抵抗体５２を圧入し、この測温抵抗体５２の先端の抵抗素子５２ｂ部分が電解液Ｅ中に浸るようにする。
（３）測温抵抗体５２にケーブル５３を取付ける。
これで、コンデンサ２の電極端子６１への測温抵抗体５２の取付けは完了する。
【００４２】
このように、ボルト部材５１に市販の測温抵抗体５２を取付けることにより、安価に、且つ精度良く電解液Ｅの温度、即ちコンデンサ２の内部温度を測定することができる。
【００４３】
尚、本発明の測温センサとして、白金の測温抵抗体を用いたが、これに限るものではなく、熱電対でもよい。
また、正・負極コモン端子４，５は、測温ボルト２０やボルト３１ではなく、別のボルトでコンデンサ容器３に取付けてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１のコンデンサの測温装置は、コンデンサの測温装置を、コンデンサ容器にねじ込むボルトと、このボルトに組込んだ測温センサとから構成し、ボルトの先端又は測温センサを電解液に浸すことで電解液の温度を測定するものとしたので、電解液の温度を直接測定することができ、温度測定の精度及び応答性を高めることができる。これにより、コンデンサに蓄電する場合に、コンデンサが最も効率よく蓄電できる上限温度を適確に把握して大きな電流を流すことができ、急速充電を行うことができる。
【００４５】
請求項２のコンデンサの測温装置は、極板を保持するためのコモン端子をコンデンサ容器に固定する固定部材を兼ねるので、測温装置を構成するボルトでコモン端子を固定することができ、コモン端子固定用のボルトが不要になり、部品数を減らすことによってコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンデンサの測温装置を取付けたコンデンサ・アレーの斜視図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】本発明に係る測温ボルトの第１の実施の形態を示す断面図
【図４】本発明に係る測温ボルトの頭部の平面断面図（第１の実施の形態）
【図５】本発明の係る測温ボルトが接する基板小凹部の平面図（第１の実施の形態）
【図６】本発明に係る基板の説明図
【図７】本発明に係るコンデンサ及び回路基板の電気回路の説明図
【図８】本発明に係る測温ボルトの第２の実施の形態を示す断面図
【図９】本発明に係る測温ボルトの第３の実施の形態を示す断面図
【符号の説明】
２…コンデンサ、３…コンデンサ容器、４，５…コモン端子、２０，４０，５０…測温装置（測温ボルト）、Ｅ…電解液。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003647160.tif 000008
【図８】
0003647160.tif 000009
【図９】
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