(57)【要約】【課題】小型低背構成の高信頼キャパシタユニットを提供することを目的とする。【解決手段】複数のキャパシタ１１が水平方向に配置され、かつリード線１３を直列、並列、または直並列に接続する回路基板１７と、回路基板１７を内包するケース３９とからなり、ケース３９の内壁には回路基板端部４５を差し込んで固定する固定部４７を両側に設け、回路基板１７の固定部４７への差し込み方向に対して直角方向の回路基板１７の幅が、前記差し込み方向の先端部５１より後端部６７が広くなるように回路基板端部４５の一部に回路基板斜め部分６５を設け、固定部４７には先端部５１と当接する部分にリブ５９を設けるとともに、回路基板斜め部分６５と対向する位置に回路基板斜め部分６５と当接するケース斜め部分６１を設け、ケース斜め部分６１が位置するケース３９の外表面に薄肉部分６３を設けたものである。【選択図】図１
2008172131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャパシタと、
前記キャパシタが水平方向に配置され、かつ前記キャパシタが直列、並列、または直並列に接続される回路基板と、
前記回路基板を内包するケースとからなり、
前記ケースの内壁には前記回路基板の端部を差し込んで固定する固定部を両側に設け、
前記回路基板の前記固定部への差し込み方向に対して直角方向の前記回路基板の幅が、前記差し込み方向の先端部より後端部が広くなるように前記端部の一部に回路基板斜め部分を設け、
前記回路基板斜め部分と対向する位置に前記回路基板斜め部分と当接するケース斜め部分を設け、
前記ケース斜め部分に薄肉部分を設けたキャパシタユニット。
【請求項２】
前記固定部の高さは前記回路基板の挿入部が高く、前記固定部の先端では低くなるようにした請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項３】
前記固定部には前記回路基板の前記先端部と当接する部分にリブを設けた請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項４】
前記固定部の上側、または下側の先端で前記リブの手前にテーパー形成部分を設けた請求項３に記載のキャパシタユニット。
【請求項５】
前記回路基板を前記ケースに挿入した際に、前記回路基板の前記先端部の一部は、前記ケースに形成した回路基板当接部分に当接するようにした請求項１に記載のキャパシタユニット。
【請求項６】
前記薄肉部分は前記ケースの外表面に窪みを設けることにより形成した請求項１に記載のキャパシタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源機能を有するキャパシタユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への配慮や燃費向上のために停車時にエンジン駆動を停止するアイドリングストップ機能を搭載した自動車が市販されている。このような自動車は使用中に断続的に大電流を消費するスタータが駆動すると一時的にバッテリの電圧が下がる。その結果、オーディオやカーナビゲーション等の他の負荷への供給電圧も下がり、その動作が不安定になる可能性があった。
【０００３】
また、自動車の制動についても、従来の機械的な油圧制御から電気的な油圧制御への各種車両制動システムの提案がなされてきているが、バッテリが異常になった時、車両制動システムが動作しなくなる等の可能性があった。
【０００４】
そこで、バッテリとは別に補助電源として大容量キャパシタ等を複数個搭載することにより負荷の安定動作や非常時の対応ができるキャパシタユニットが例えば特許文献１に提案されている。このようなキャパシタユニットのキャパシタ構成部分の分解斜視図を図５に示す。
【０００５】
複数のキャパシタ１０１の一方の端面に設けた２本のリード線１０２は、図５に示したようにクランク状に曲げ加工されている。これにより、リード線１０２に車両の振動が加わってもクランク部分で吸収するので、断線しにくくなり信頼性が高まる。このリード線１０２は回路基板１０３のリード線穴１０４にそれぞれ挿入される。これにより、キャパシタ１０１は回路基板１０３に対して垂直方向に配置されたことになる。なお、回路基板１０３には図示していないが、キャパシタ１０１の充放電回路や状態検出回路等のキャパシタ１０１を電気的に制御する回路部品をあらかじめ実装しておいてもよい。
【０００６】
次に、キャパシタ１０１を樹脂製の保持部分１０５に挿入後、回路基板ネジ穴１０６を介して保持部分１０５と一体成型したボス１０７に４本のネジ（図示せず）を締めこむことで、回路基板１０３を保持部分１０５に固定する。最後に、各キャパシタ１０１の２本のリード線１０２を全てハンダ付けすることにより回路基板１０３に対して電気的に接続する。
【０００７】
このように、キャパシタ１０１と回路基板１０３を保持部分１０５に固定した後でリード線１０２をハンダ付けしているので、固定前にハンダ付けしてしまうことによる組み立て時のハンダ接続部分への応力がかからなくなるため、信頼性を向上することが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−９３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような構成のキャパシタユニットは確かに組み立て時だけでなく使用時の車両振動に対するハンダ部分の信頼性向上等の面からも車両用の補助電源として十分使用できる。
【０００９】
しかし、特にキャパシタユニットの仕様としてキャパシタ１０１の必要数が少ないものについては、キャパシタ１０１を回路基板１０３に対して垂直方向に実装する構造を有する以上、キャパシタユニットの高さは変わらない上に、回路基板１０３の大きさも充放電回路や状態検出回路等の回路部品を実装することにより従来とあまり変わらなくなる。その結果、キャパシタ１０１が減ってもキャパシタユニットの体積が従来と同等となり、限られた車両内の空間に設置できる場所に制約が生じてしまう。従って、設置自由度を上げるために小型低背化が必要であるという課題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、小型低背構成と信頼性の確保を両立できるキャパシタユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明のキャパシタユニットは複数のキャパシタと、前記キャパシタが水平方向に配置され、かつ前記キャパシタが直列、並列、または直並列に接続される回路基板と、前記回路基板を内包するケースとからなり、前記ケースの内壁には前記回路基板の端部を差し込んで固定する固定部を両側に設け、前記回路基板の前記固定部への差し込み方向に対して直角方向の前記回路基板の幅が、前記差し込み方向の先端部より後端部が広くなるように前記端部の一部に回路基板斜め部分を設け、前記回路基板斜め部分と対向する位置に前記回路基板斜め部分と当接するケース斜め部分を設け、前記ケース斜め部分に薄肉部分を設けたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のキャパシタユニットによれば、複数のキャパシタを回路基板に対して水平方向に実装できるので小型低背構成が可能となる上、回路基板斜め部分とケース斜め部分が当接することにより薄肉部分が撓み弾性応力が回路基板に印加されるので、回路基板がケースに対し強固に固定され、車両振動に対する高信頼性も同時に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットの一部分解斜視図である。図２は本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットのケースへの回路基板挿入時の一部断面図である。図３は本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットの完成時の回路基板厚さ方向における中心での断面図である。図４は本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットの組立後のケースに形成したリブと回路基板の断面図である。
【００１５】
図１において、複数のキャパシタ１１（本実施の形態では必要数が６個の例を示す）は円筒形状の電気二重層コンデンサからなる。各キャパシタ１１の一方の端面（図１では左側面）には２本のリード線１３が設けられている。この２本のリード線１３はあらかじめ極性が、それぞれ同方向になるように、すなわち、例えば図１のキャパシタ１１におけるリード線１３においては、手前のリード線１３（キャパシタ１１の上から見ると左側）が正極、奥のリード線１３（同、右側）が負極になるように揃えた状態で、リード線１３の先端がキャパシタ１１の長さ方向に対し直角になるように曲げ加工が施されている。その後、あらかじめ２本のリード線１３の先端を所定の長さに切断しておく。なお、所定の長さはキャパシタ１１を実装した時に過不足のない長さとした。
【００１６】
また、キャパシタ１１の長さ方向に対し直角方向（図１では垂直方向）の各リード線１３の一部に屈曲部分１５を設けている。屈曲部分１５はリード線１３を図１のように半円状に曲げ加工を施すことで形成される。これにより、リード線１３に加わる車両振動等の外部応力を吸収することができ、高信頼性が得られる。ここで、屈曲部分１５の形状は半円状に限らず、例えば「く」の字形状等としてもよい。
【００１７】
このようにリード線１３が加工されたキャパシタ１１は、回路基板１７に設けたリード線穴１９に挿入される。このような構成とすることで、キャパシタ１１が回路基板１７に対し水平方向に配置されるので、キャパシタユニットの小型低背化が図れる。なお、本実施の形態においては、回路基板１７にはあらかじめ充放電回路や状態検出回路等のキャパシタ１１を電気的に制御する回路部品が実装されている。そのうち、ＦＥＴ等の発熱部品２１はヒートシンク２３に取り付けられた状態で実装されている。これにより発熱部品２１の発熱を抑制している。なお、ヒートシンク２３は回路基板１７に対し、図示しないネジで固定されている。
【００１８】
また、図１における回路基板１７の左奥にコネクタ２５が実装されている。なお、コネクタ２５の端子は回路基板１７の左側となるように実装している。これは、端子が回路基板１７のケース（後述する）への挿入方向となるように実装されていることになる。コネクタ２５は回路基板１７に対し、図示しないネジによっても一部固定されている。これら以外の回路部品は図１では描画を省略している。
【００１９】
次に、キャパシタ１１と回路基板１７を保持、固定するベース部２７について説明する。ベース部２７は樹脂を射出成型して形成され、キャパシタ１１の保持部分２９や回路基板固定部分３１、弾性突起３３等が一体で形成されている。
【００２０】
まず、保持部分２９はキャパシタ１１を保持、固定するために円筒形状としている。この円筒形状の一部には切り欠き部分３５を設けている。これによりキャパシタ１１を保持部分２９に挿入すると切り欠き部分３５が広がる。その結果、キャパシタ１１は保持部分２９の弾性応力を受けることになるので、強固に保持、固定される。このような構成とすることで、キャパシタ１１や保持部分２９の公差を切り欠き部分３５が吸収するので、キャパシタ１１を確実に固定でき、車両振動に対する信頼性が向上する。
【００２１】
次に、回路基板１７を固定するための回路基板固定部分３１について説明する。回路基板固定部分３１はベース部２７の下端近傍からベース部２７に対して垂直方向に突出するように一体形成されている。回路基板固定部分３１は回路基板１７を挟み込む形状を有しており、その先端には図示しないが爪部が設けられている。回路基板固定部分３１は弾性変形が可能な形状としているので、回路基板１７を回路基板固定部分３１に挟み込むと、前記爪部の高さだけ回路基板固定部分３１が変形し、やがて前記爪部が回路基板１７に設けた穴部（図示せず）に嵌合する。その結果、回路基板固定部分３１は元の形状に戻り、回路基板１７がベース部２７に固定される。
【００２２】
以上、説明したキャパシタ１１の保持部分２９への挿入と、回路基板１７の回路基板固定部分３１への挟み込みを同時に行うことにより、図１に示すようにキャパシタ１１と回路基板１７をベース部２７に保持、固定できる。この際、リード線１３はリード線穴１９に挿入されただけの状態であるので、キャパシタ１１が動かないように治具等（図示せず）を用いてベース部２７への保持、固定を行う。その後、各リード線１３を回路基板１７にハンダ付けすることにより、リード線１３は回路基板１７と電気的に接続される。この時、キャパシタ１１は回路基板１７上のパターンにより直列、並列、または直並列のいずれか（本実施の形態では直列）に接続される。このハンダ付け時には、既にキャパシタ１１と回路基板１７がベース２７に固定されているので、リード線１３のハンダ付け部分に応力がかかることはなく、従来同様のハンダ付け信頼性が得られる。
【００２３】
次に、弾性突起３３について説明する。弾性突起３３は回路基板１７が固定されたベース部２７と後述するケースとを固定する部分であり、その先端には図１に示すようなテーパー形状のケース固定爪部３７が一体形成してある。本実施の形態では弾性突起３３をベース部２７の上下左右に形成したので、ベース部２７とケースは４ヶ所で固定されることになる。
【００２４】
次に、回路基板１７を内包するケース３９について説明する。ケース３９は図１の左側に示す形状になるように、ベース部２７と同じ樹脂で射出成型により形成される。ケース３９にはコネクタ２５を外部配線（図示せず）と接続するために、その先端をケース３９から一部突出させるコネクタ穴４１が一体形成されている。コネクタ穴４１はコネクタ２５の外寸より大きくしてあり、ケース３９の回路基板挿入部４３と対向する面（図１では左側の面）に設けられている。これにより、コネクタ２５と外部配線を接続でき、かつキャパシタ１１を実装した回路基板１７と同一面内にコネクタ２５を配置できるので、低背化が可能となる。
【００２５】
また、回路基板端部４５を差し込んで、ケース３９の中で回路基板１７の位置決め、および固定を行うための固定部４７が、ケース３９の内壁における回路基板挿入部４３の両側、すなわち図１に示すケース３９の手前と奥の内壁に設けられている。なお、固定部４７の詳細は後述する。
【００２６】
さらに、ケース３９にはベース部２７を固定するために、弾性突起３３の先端に設けたケース固定爪部３７と嵌合する係止部４９も一体形成されている。なお、係止部４９は貫通しており、その大きさはケース固定爪部３７より僅かに大きい形状とした。これにより、係止部４９にケース固定爪部３７が確実に嵌合するので、ケース３９とベース部２７を十分固定できる。また、係止部４９は弾性突起３３と同じ数だけ設けている。これらの数は本実施の形態では４つとしたが、ベース部２７やケース３９の大きさなどによって適宜増減してもよい。
【００２７】
ケース３９には、回路基板１７をケース３９に差し込んだ際に、差し込み方向（図１の直線矢印の方向）の先端部５１における幅方向の辺（図１では左辺）が当接するように、回路基板当接部分５３が一体成型により設けられている。回路基板当接部分５３の詳細な形状は、図２（図１の一点鎖線におけるケース３９の断面図で、回路基板１７は実線矢印方向に差し込んでいる状態）に示すように回路基板当接部分５３に当接する回路基板１７の辺（左辺）と垂直方向（図２では下方向）に応力がかかるようにケース傾斜部分５５を有する構成としている。この応力により、回路基板１７をケース３９の上下方向に対して強固に固定している。なお、キャパシタユニット完成時の回路基板１７の固定状態については後述する。
【００２８】
ここで、固定部４７の詳細について図２を参照しながら説明する。固定部４７の高さは回路基板挿入部４３側では回路基板１７の厚さに比べ極めて高くして十分な余裕を持たせている。これにより、回路基板１７を固定部４７に差し込みやすくなる。
【００２９】
固定部４７は先端（図２の左方向）に向かうに従って段階的に高さが低くなる形状を有する構成とした。具体的には、固定部４７の上下いずれかの辺（ここでは上辺）の先端近傍で、後述するリブの手前にテーパー形成部分５７を形成している。これにより、回路基板１７を固定部４７に挿入していくと、テーパー形成部分５７により固定部４７の下辺側、すなわち、回路基板１７の位置決めを行う基準側に回路基板１７が導かれ、回路基板１７を容易に正規の位置に固定することができる。
【００３０】
このように構成することで、回路基板１７を固定部４７の奥まで挿入した時には回路基板１７の位置決めが完了しているので、コネクタ２５がケース３９に当接することなく正確にコネクタ穴４１から突出できる。従って、組み立て時にコネクタ２５がケース３９に当接することによるコネクタ２５のハンダ付け部分への応力印加を防ぐことができ、信頼性が向上する。
【００３１】
また、固定部４７には回路基板１７の先端部５１と当接する部分にリブ５９が一体形成されている。リブ５９は断面が三角形状、または半円状を有しており、その先端（図２でリブ５９の右端）はテーパー状としている。これにより、回路基板１７を固定部４７に差し込むと、回路基板１７の先端部５１がリブ５９を潰し、この部分でも回路基板１７とケース３９が強固に固定される。なお、この時の詳細は後述する。
【００３２】
さらに、固定部４７にはケース斜め部分６１が設けられている。このケース斜め部分６１でケース３９の幅方向における固定部４７の間隔が一段狭くなる構成としている。また、図１に示すように、ケース斜め部分６１が位置するケース３９の外表面に窪みを設けることにより、ケース３９に薄肉部分６３が一体形成されている。これにより、固定部４７においてケース斜め部分６１の手前（図１においてケース斜め部分６１の右側）はケース３９の肉厚が最も薄くなる。
【００３３】
ケース斜め部分６１には回路基板端部４５の一部に設けた回路基板斜め部分６５が当接する構成としている。従って、回路基板１７は固定部４７への差し込み方向（図１の矢印方向）に対して直角方向の回路基板１７の幅が、前記差し込み方向の先端部５１より後端部６７が広くなる形状を有する。このように、ケース斜め部分６１に回路基板斜め部分６５が当接することで、当接部分においても回路基板１７がケース３９に固定されることになる。回路基板１７をケース３９に差し込み、ベース部２７をケース３９に固定した時の断面図を図３に示す。なお、図３は図２の一点鎖線において点線矢印方向から見た時の断面図である。従って、回路基板１７は厚さ方向の中心における断面となるが、回路基板１７のスルーホールやネジ穴、ベース部２７との固定用の穴部等は省略する。
【００３４】
回路基板斜め部分６５はケース斜め部分６１と当接することにより、薄肉部分６３に応力が印加される。これにより、薄肉部分６３が撓んで弾性変形するので、回路基板１７を所定の位置に強固に保持、固定することができる。なお、図３ではわかりやすくするために薄肉部分６３の変形量を誇張して示している。また、薄肉部分６３をケース３９の外表面から窪ませることで形成することにより、薄肉部分６３が変形してもケース３９からはみ出すことがなくなるため、ケース３９の車両への取り付け自由度が増す。
【００３５】
また、図３における一点鎖線において点線矢印方向から見た時の断面図を図４に示す。図４においても回路基板１７に実装された部品類は省略して示す。回路基板１７を固定部４７に差し込むことにより、回路基板端部４５がリブ５９を潰すので、回路基板１７とケース３９が強固に保持、固定される。この時、前記したように回路基板１７はテーパー形成部分５７により正規の位置に導かれているので、回路基板１７の位置ずれを生じることなく強固に固定される。このように固定するために、リブ５９の手前にテーパー形成部分５７が形成されている。
【００３６】
これらより、リブ５９と薄肉部分６３によって回路基板１７がケース３９に４ヶ所で固定されるので、キャパシタユニットに印加されるあらゆる方向の車両振動に対して回路基板１７が共振することはなく、極めて高い信頼性が得られる。
【００３７】
なお、ベース部２７とケース３９の固定をさらに確実にするために、ベース部２７とケース３９の隙間、ケース固定爪部３７、固定部４７、係止部４９等に接着剤を塗布してもよい。これにより強固に固定できるだけでなく、接着剤を塗布した部分の防塵や防湿効果が得られる。
【００３８】
以上の構成により、キャパシタ１１を回路基板１７に対し水平方向に実装することにより小型低背化が図れるとともに、回路基板当接部分５３による回路基板１７の上下方向の耐振動性と、リブ５９、および薄肉部分６３による回路基板１７のあらゆる方向の耐振動性により、高信頼性が得られるキャパシタユニットを実現できた。
【００３９】
なお、本実施の形態ではキャパシタ１１を６個使用しているが、これはキャパシタユニットを搭載する車両の電力仕様に応じて必要な数量を搭載すればよい。
【００４０】
また、本実施の形態ではキャパシタ１１を円筒形状のものとして説明したが、それに限定されるものではなく角柱形状等としてもよい。この場合は、対応する保持部分２９もキャパシタ１１の形状に合わせた筒形状とすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかるキャパシタユニットは、キャパシタを回路基板に対し水平方向に実装したので小型低背化が可能となる上、リブと薄肉部分により回路基板がケースに強固に固定されるので、極めて信頼性の良好な構成とすることが可能になり、特に車両の補助電源として利用されるキャパシタユニット等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットの一部分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットのケースへの回路基板挿入時の一部断面図
【図３】本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットの完成時の回路基板厚さ方向における中心での断面図
【図４】本発明の実施の形態におけるキャパシタユニットの組立後のケースに形成したリブと回路基板の断面図
【図５】従来のキャパシタユニットの分解斜視図
【符号の説明】
【００４３】
１１  キャパシタ
１３  リード線
１７  回路基板
３９  ケース
４３  回路基板挿入部
４５  回路基板端部
４７  固定部
５１  先端部
５３  回路基板当接部分
５７  テーパー形成部分
５９  リブ
６１  ケース斜め部分
６３  薄肉部分
６５  回路基板斜め部分
６７  後端部
【図１】
2008172131.tif 000003
【図２】
2008172131.tif 000004
【図３】
2008172131.tif 000005
【図４】
2008172131.tif 000006
【図５】
2008172131.tif 000007