(57)【要約】【課題】組立時の位置合わせが良好に行え、金属バーの締めつけトルクを大きくでき、しかも、放熱性も良好な蓄電素子の接続構造、および当該接続構造を備える蓄電素子モジュールを提供する。【解決手段】複数の蓄電素子１を金属バー２で導電接続しつつ回路基板３に固定してある蓄電素子の接続構造であって、前記蓄電素子１の端子１ａに螺合する素子側螺合部と、その素子側螺合部と同軸に形成され前記回路基板側の螺合部材と螺合する基板側螺合部とを有する支柱１０を備えると共に、前記支柱１０と前記端子１ａとの間に前記金属バー２を挟持しつつ前記素子側螺合部が前記端子１ａと螺合すると共に、前記支柱１０と前記螺合部材との間に前記回路基板３を挟持しつつ前記基板側螺合部が前記螺合部材２２と螺合してある蓄電素子の接続構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電素子を金属バーで導電接続しつつ回路基板に固定してある蓄電素子の接続構造であって、
前記蓄電素子の端子に螺合する素子側螺合部と、その素子側螺合部と同軸に形成され前記回路基板側の螺合部材と螺合する基板側螺合部とを有する支柱を備えると共に、
前記支柱と前記端子との間に前記金属バーを挟持しつつ前記素子側螺合部が前記端子と螺合すると共に、前記支柱と前記螺合部材との間に前記回路基板を挟持しつつ前記基板側螺合部が前記螺合部材と螺合してある蓄電素子の接続構造。
【請求項２】
前記支柱の素子側螺合部は雄ネジで構成されていると共に、前記支柱の基板側螺合部は雌ネジで構成されている請求項１記載の蓄電素子の接続構造。
【請求項３】
前記回路基板には、前記支柱の雌ネジに対応した位置に長穴が設けられている請求項２記載の蓄電素子の接続構造。
【請求項４】
複数の蓄電素子と、これを導電接続する金属バーと、前記蓄電素子を固定しつつ導電接続された回路基板と、その回路基板に実装されて電子回路を構成する電子部品とを備える蓄電素子モジュールであって、
前記蓄電素子の端子に螺合する素子側螺合部と、その素子側螺合部と同軸に形成され前記回路基板側の螺合部材と螺合する基板側螺合部とを有する支柱を備えると共に、
前記支柱と前記端子との間に前記金属バーを挟持しつつ前記素子側螺合部が前記端子と螺合すると共に、前記支柱と前記螺合部材との間に前記回路基板を挟持しつつ前記基板側螺合部が前記螺合部材と螺合してある蓄電素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を金属バーで導電接続しつつ回路基板に固定するための蓄電素子の接続構造、および当該接続構造を備える蓄電素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサや蓄電池などの蓄電素子は、その蓄電原理に応じて、耐電圧や充電電圧などが自ずと決定される。例えば、電気二重層キャパシタの場合、電解液の分解電圧との関係から、耐電圧が２．５〜３．０Ｖ程度のものが多く、それ以上の高電圧に対応するには、その耐電圧に見合った数の蓄電素子を直列に接続し、モジュール化する必要がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
蓄電素子をモジュール化する場合、蓄電素子の電圧を均等化する回路などを組み合わせる必要があり、当該回路を構成する電子部品を実装した回路基板と蓄電素子とが導電接続される。また、蓄電素子間には大きな電流が流れるため、ブスバー等の金属バーによって蓄電素子間が導電接続される。
【０００４】
従来、このような蓄電素子の接続構造としては、図４に示すように、まず、取付穴を有する金属バー２を用いて、ネジ１ａにより複数の蓄電素子１を導電接続しつつ固定した後、金属バー２に支柱２０をネジ２１で取り付け、この支柱２０に対して、回路基板３をネジ２２により取り付けた構造が知られていた。
【０００５】
しかしながら、この構造では、金属バー２の支柱２０のピッチを精度良く組み立てないと、回路基板３の取付穴３ａとの位置ズレが生じるため、組立時にピッチ調節をしながら、ネジ１ａの締め付けを行い、更にネジ２２によって金属バー２を回路基板３に取り付ける必要があった。つまり、金属バー２の支柱２０の位置合わせを行うために、非常に煩雑な作業が必要となっていた。
【０００６】
また、図５に示すように、複数の蓄電素子１の各端子１ａに対して、金属バー２及び回路基板３をネジ２２により締めつけて、取り付けた構造が存在する。この構造によると、上記のような位置合わせの問題が少ない。
【０００７】
しかしながら、この構造では、金属バー２と蓄電素子１の端子１ａとの導電接続を確実にするために、ネジ２２による締めつけトルクを大きくする必要があるが、余り締めつけトルクを大きくすると、回路基板３に割れが生じる場合があった。また、回路基板３と金属バー２とが接触した構造となるため、特に金属バー２からの放熱が悪くなり、回路の温度が上がることにより、動作精度が悪化するという問題があった。
【非特許文献１】岡村廸夫「電気二重層キャパシタと蓄電システム（第２版）」日刊工業新聞社（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、組立時の位置合わせが良好に行え、金属バーの締めつけトルクを大きくでき、しかも、放熱性も良好な蓄電素子の接続構造、および当該接続構造を備える蓄電素子モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。      
【００１０】
即ち、本発明の蓄電素子の接続構造は、複数の蓄電素子を金属バーで導電接続しつつ回路基板に固定してある蓄電素子の接続構造であって、前記蓄電素子の端子に螺合する素子側螺合部と、その素子側螺合部と同軸に形成され前記回路基板側の螺合部材と螺合する基板側螺合部とを有する支柱を備えると共に、前記支柱と前記端子との間に前記金属バーを挟持しつつ前記素子側螺合部が前記端子と螺合すると共に、前記支柱と前記螺合部材との間に前記回路基板を挟持しつつ前記基板側螺合部が前記螺合部材と螺合してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明の蓄電素子の接続構造によると、金属バーを固定する素子側螺合部と同軸に基板側螺合部が形成された支柱を用いて、回路基板を固定するため、金属バーの位置合わせを行う必要がなく、組立時の位置合わせが良好に行え、簡易な作業で組立を行うことができる。また、支柱の素子側螺合部によって金属バーを締め付けた後、別途支柱の基板側螺合部に対して回路基板の締め付けを行えるため、金属バーの締めつけトルクを大きくすることができる。更に、支柱がスペーサとなって、金属バーと回路基板との接触が避けられるため、金属バーからの放熱性も良好となる。
【００１２】
上記において、前記支柱の素子側螺合部は雄ネジで構成されていると共に、前記支柱の基板側螺合部は雌ネジで構成されていることが好ましい。蓄電素子の端子は雌ネジを有するものが多く、雄ネジによって支柱の締め付けが可能となり、また、支柱の雌ネジに対して雄ネジの螺合部材を用いて回路基板を取り付けることができる。
【００１３】
また、前記回路基板には、前記支柱の雌ネジに対応した位置に長穴が設けられていることが好ましい。これによって、蓄電素子の端子への位置合わせがより容易になり、また、蓄電素子の端子間距離が変化しても、同じ回路基板で対応できるようになる。
【００１４】
一方、本発明の蓄電素子モジュールは、複数の蓄電素子と、これを導電接続する金属バーと、前記蓄電素子を固定しつつ導電接続された回路基板と、その回路基板に実装されて電子回路を構成する電子部品とを備える蓄電素子モジュールであって、前記蓄電素子の端子に螺合する素子側螺合部と、その素子側螺合部と同軸に形成され前記回路基板側の螺合部材と螺合する基板側螺合部とを有する支柱を備えると共に、前記支柱と前記端子との間に前記金属バーを挟持しつつ前記素子側螺合部が前記端子と螺合すると共に、前記支柱と前記螺合部材との間に前記回路基板を挟持しつつ前記基板側螺合部が前記螺合部材と螺合してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明の蓄電素子モジュールによると、本発明の蓄電素子の接続構造を備えているため、上記の如き作用効果により、組立時の位置合わせが良好に行え、金属バーの締めつけトルクを大きくでき、しかも、放熱性も良好な蓄電素子モジュールとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、蓄電素子の接続構造の一例を示す正面図であり、図２は、その接続構造の要部の一例を示す断面図である。
【００１７】
本発明の蓄電素子の接続構造は、図１に示すように、複数の蓄電素子１を金属バー２で導電接続しつつ回路基板３に固定してあるものである。蓄電素子１は、回路基板３の回路パターンと導電接続されていても、導電接続されていなくてもよい（即ち、単なる固定でもよい）。また、金属バー２による導電接続は、直列でも並列でもよい。
【００１８】
また、回路基板３には、電子回路を構成する電子部品（図示省略）が実装されていてもよく、電圧均等化回路などを構成して蓄電素子モジュールとしてもよい。蓄電素子モジュールについては、後に詳述する。
【００１９】
蓄電素子１としては、蓄電機能を有するものであれば、各種のコンデンサ（電気二重層キャパシタを含む）、二次電池など何れでもよい。蓄電素子１のパッケージ形態は何れでも良いが、雌ネジ型の端子１ａを有するものが好ましい。
【００２０】
金属バー２は、銅、真鍮、アルミニウム等の金属に、必要に応じて貴金属メッキがなされたものが一般に使用され、金属バー２の断面サイズ（厚み，幅）は、使用時の電力（電流）の大きさなどに応じて、適宜決定される。金属バー２の両端には、円穴、長穴、切欠き穴などが設けられる。
【００２１】
本発明の蓄電素子の接続構造には、図２に示すような支柱１０が使用される。支柱１０は、蓄電素子１の端子１ａに螺合する素子側螺合部１１と、その素子側螺合部１１と同軸に形成され回路基板側の螺合部材２２と螺合する基板側螺合部１２とを有する。本実施形態では、支柱１０の素子側螺合部１１は雄ネジで構成されていると共に、基板側螺合部１２は雌ネジで構成されている例を示す。
【００２２】
金属バー２による蓄電素子１同士の導電接続は、支柱１０と端子１ａとの間に金属バー２が挟持されるように、素子側螺合部１１が端子１ａと螺合することで行う。このとき、支柱１０が、図３（ａ）に示すような六角ボルト形状や、図３（ｂ）に示すようなドライバーとの係合部１３を有していれば、より簡易かつ強力に、支柱１０を用いて金属バー２を締めつけることができる。その他、支柱１０の本体部１４の表面に、凹凸加工を施してもよい。
【００２３】
支柱１０は、好ましくは回路基板３への導通を行うために、導電性材料が用いられるが、締め付けの際の強度などを考慮すると、真鍮などの金属が好ましい。支柱１０の本体部１４の高さは、モジュールの高さを考慮すると低い方が好ましいが、十分な放熱性を確保する上で、５〜８ｍｍ程度が好ましい。
【００２４】
本発明では、複数の蓄電素子１が支柱１０を介して回路基板３に固定されるが、その際、支柱１０と螺合部材２２との間に回路基板３を挟持しつつ基板側螺合部１２が螺合部材２２と螺合される。本実施形態のように、螺合部材２２として雄ネジを用いる場合、雄ネジの頭部と支柱１０との間に回路基板３が挟持される。
【００２５】
螺合部材２２を螺合する際に、支柱１０の基板側螺合部１２の底面１２ａに、螺合部材２２の先端が突き当たる状態で、回路基板３への固定が適度に行えるような長さの螺合部材２２を使用することで、回路基板３を破損することなく、螺合部材２２の締め付けによって、金属バー２の増し締めを行うことができる。また、当該増し締めを好適に行えるように、支柱１０の基板側螺合部１２のネジ径（タップサイズ）を、素子側螺合部１１のネジ径（ボルトサイズ）と同等又はそれ以上にするのが好ましい。
【００２６】
回路基板３には、支柱１０の基板側螺合部１２（雌ネジ）に対応した位置に、取付穴３ａが設けられているが、取付穴としては長穴が好ましい。長穴を設ける場合の長径方向としては、蓄電素子１の一対の端子１ａの配列方向が好ましい。回路基板３は、単層配線基板、両面配線基板、多層配線基板など何れでもよい。
【００２７】
なお、図２に示す実施形態では、支柱１０の基板側螺合部１２は雌ネジで構成されているが、図３（ｃ）に示すように、基板側螺合部１２を雄ネジで構成することも可能である。その場合、螺合部材２２として雌ネジ（ナット）が用いられる。
【００２８】
また、図２に示す実施形態では、基板側螺合部１２に対して、回路基板３を介して直接ネジ２２で締め付けを行っているが、更に筒状スペーサを介してネジ２２で締めつけることで、回路基板３を更に別の回路基板や函体に固定することができる。
【００２９】
一方、本発明の蓄電素子モジュールは、以上のような蓄電素子の接続構造を備えるものである。従って、蓄電素子モジュールにおける追加の構成部分についてのみ説明する。
【００３０】
本発明の蓄電素子モジュールは、複数の蓄電素子と、これを導電接続する金属バーと、前記蓄電素子を固定しつつ導電接続された回路基板と、その回路基板に実装されて電子回路を構成する電子部品とを備える。
【００３１】
電子回路としては、電圧均等化回路、電源安定化回路、高電圧発生回路、充電回路、電圧モニター回路、過電圧防止回路、電流回生回路など、蓄電素子を構成部品又は電源とするものであれば何れでもよい。特に、蓄電素子が電気二重層キャパシタである場合、電圧均等化回路、充電回路、電圧モニター回路などがモジュール化される場合がある。このような電子回路は、直列に接続された各々の蓄電素子に対して、並列に導電接続される。
【００３２】
回路基板には、実装される電子部品とともに電子回路を構成する配線パターンが形成される。また、配線パターンは、蓄電素子の取付穴にランド等を有しており、これを介して蓄電素子が電子回路に導電接続される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の蓄電素子の接続構造の一例を示す正面図
【図２】本発明の蓄電素子の接続構造の要部の一例を示す断面図
【図３】本発明の蓄電素子の接続構造の要部の他の例を示す斜視図
【図４】従来の蓄電素子の接続構造の一例を示す正面図
【図５】従来の蓄電素子の接続構造の他の例を示す正面図
【符号の説明】
【００３４】
１      蓄電素子
１ａ    端子
２      金属バー
３      回路基板
３ａ    取付穴
１０      支柱
１１      素子側螺合部（雄ネジ）
１２      基板側螺合部（雌ネジ）
２２      回路基板側の螺合部材（ネジ）
【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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