(57)【要約】【課題】ユーザーの利便性やサービスマンによるメンテナンス性を向上させたキャパシタモジュールを提供する。【解決手段】本発明は、電気二重層キャパシタ５０と、この電気二重層キャパシタ５０に蓄電された電力を接続された電気装置１０に給電する給電線ａ，ｂと、電気装置１０からの信号線ｃと、電気二重層キャパシタ５０に蓄電された電荷の放電の制御を行う放電制御回路４０と、該メンテナンス用スイッチ３１と、からなるキャパシタモジュール３０であって、放電制御回路４０は、信号線ｃからの放電停止指令信号によって放電制御を停止し、信号線ｃからの放電停止指令信号の不在によって放電制御を実行し、メンテナンス用スイッチ３１の操作によって発せられる放電指令信号ｄによって放電制御を実行することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタと、
該キャパシタに蓄電された電力を接続された電気装置に給電する給電線と、
該電気装置からの信号線と、
該キャパシタに蓄電された電荷の放電の制御を行う放電制御回路と、
該メンテナンス用スイッチと、からなるキャパシタモジュールにおいて、
該放電制御回路は、該信号線からの放電停止指令信号によって放電制御を停止し、該信号線からの放電停止指令信号の不在によって放電制御を実行し、該メンテナンス用スイッチの操作によって発せられる放電指令信号によって放電制御を実行することを特徴とするキャパシタモジュール。
【請求項２】
放電制御においては、該キャパシタに蓄電された電荷は半導体素子を通じて放電されることを特徴とする請求項１に記載のキャパシタモジュール。
【請求項３】
該半導体素子は放熱部材に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のキャパシタモジュール。
【請求項４】
該放熱部材には該キャパシタに蓄電された電荷によって動作する放熱ファンが取り付けられることを特徴とする請求項３に記載のキャパシタモジュール。
【請求項５】
該放熱部材には温度検出素子が取り付けられており該温度検出素子による温度検出に応じて該放電制御回路のオンオフ制御が行われることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のキャパシタモジュール。
【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などで構成されるキャパシタモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大電流の充放電が可能な電気二重層キャパシタが注目されている。このような電気二重層キャパシタは、電極と電解液との界面においてイオンの分極によりできる電気二重層を利用したキャパシタであり、従来のキャパシタに比較して大容量の静電容量を充電できるとともに、急速充放電が可能であり、その応用が期待されている。この電気二重層キャパシタの用途としては、メモリバックアップ用や電気自動車のパワーアシスト用や電力貯蔵用蓄電池代替などがあり、小容量品から大容量品まで幅広く検討されている。（例えば、非特許文献１参照）
【非特許文献１】岡村廸夫著「電気二重層キャパシタと蓄電システム」１９９９年３月３１日初版第１刷、日刊工業新聞社発行、第１頁〜第１２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような電気二重層キャパシタをモジュール化して利用する場合に、ユーザーの利便性を向上させること、サービスマンなどによるメンテナンス性を向上させることが課題となるが、従来の電気二重層キャパシタモジュールでは、このようなことまでは考慮されていないというのが現状であり、問題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記のような課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、キャパシタと、該キャパシタに蓄電された電力を接続された電気装置に給電する給電線と、該電気装置からの信号線と、該キャパシタに蓄電された電荷の放電の制御を行う放電制御回路と、該メンテナンス用スイッチと、からなるキャパシタモジュールにおいて、該放電制御回路は、該信号線からの放電停止指令信号によって放電制御を停止し、該信号線からの放電停止指令信号の不在によって放電制御を実行し、該メンテナンス用スイッチの操作によって発せられる放電指令信号によって放電制御を実行することを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のキャパシタモジュールにおいて、放電制御においては、該キャパシタに蓄電された電荷は半導体素子を通じて放電されることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のキャパシタモジュールにおいて、該半導体素子は放熱部材に取り付けられることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載のキャパシタモジュールにおいて、該放熱部材には該キャパシタに蓄電された電荷によって動作する放熱ファンが取り付けられることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項５に係る発明は、請求項３又は請求項４に記載のキャパシタモジュールにおいて、該放熱部材には温度検出素子が取り付けられており該温度検出素子による温度検出に応じて該放電制御回路のオンオフ制御が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のキャパシタモジュールによれば、ユーザーの利便性を向上させることができ、かつ、サービスマンなどによるメンテナンス性を向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係るキャパシタモジュールとキャパシタモジュールをからの電力の供給を受ける電気装置のブロック図である。
【００１１】
図１において、１０は電気装置、２０はコネクタ、３０はキャパシタモジュール、３１はメンテナンス用スイッチ、４０は放電制御回路、５０は電気二重層キャパシタをそれぞれ示している。
【００１２】
電気装置１０は、キャパシタモジュール３０からの給電を受けて動作する装置であり、キャパシタモジュール３０とコネクタ２０を介して接続される。コネクタ２０は、少なくとも給電線ａ、ｂ及び信号線ｃを中継するようになっている。
【００１３】
キャパシタモジュール３０に用いられる電気二重層キャパシタ５０は不図示の充電回路によって蓄電されて、放電することによって接続される電気装置１０に給電するものである。放電制御回路４０は、キャパシタモジュール３０を電気装置１０から取り外すときなどのために、電気二重層キャパシタ５０に蓄えられた電荷を放電させる回路である。このような放電制御回路４０は、電気装置１０に給電を行う通常の使用時においては動作しないように構成される。制御信号ｃは、放電制御回路４０の動作を止めるような放電停止指令信号である。また、放電制御回路４０、ユーザーやサービスマンのメンテナンス用スイッチ３１の操作によって発せられる放電指令信号ｄによっても動作するように構成される。
【００１４】
コネクタ２０は、電気装置１０とキャパシタモジュール３０との電気的接続手段であり、少なくとも給電線ａ、ｂ及び信号線ｃを有する構成となっているが、必要に応じて他の用途の信号線などを収容することも可能となっている。
【００１５】
キャパシタモジュール３０は、電気装置１０に対して着脱可能に構成されている。電気装置１０から取り外された状態では、電気二重層キャパシタ５０に蓄電された電荷はできるたけ少ない方がキャパシタモジュール３０の取り扱い上好ましい。そこで、上記のような放電制御回路４０を用いる。
【００１６】
放電制御回路４０はキャパシタモジュール３０が電気装置１０に取り付けられている状態では、電気装置１０からの放電停止指令信号ｃによって、放電制御をしない状態が維持される。キャパシタモジュール３０が電気装置１０から取り外されると、放電停止指令信号ｃが無くなり、放電制御回路４０の放電制御が実行されるように構成する。また、放電制御回路４０はキャパシタモジュール３０が電気装置１０に取り付けられている状態であっても、メンテナンス用スイッチ３１の操作により発せられる放電指令信号ｄによっても放電制御を実行するように構成する。このようなメンテナンス用スイッチ３１は、メンテナンス等のためにキャパシタモジュール３０を電気装置１０から取り外す前段階に利用し得るものである。以上のような構成によれば、ユーザーの利便性やサービスマンによるメンテナンス性を向上させたキャパシタモジュールを提供することができるようになる。
【００１７】
電気二重層キャパシタ５０は蓄電素子の一例として挙げたものであり、本発明ではその他の蓄電素子を用いるようにしても構わない。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態に係るキャパシタモジュールの回路構成について説明する。図２は本発明の実施の形態に係るキャパシタモジュールの回路構成の一例を示す図である。図２に示すものは、あくまで一例であり、上述のような機能を実現するその他の回路によっても本発明のキャパシタモジュールを構成し得るものである。
【００１９】
図２において、放電制御回路４０を構成しているのは、図示するようにトランジスタＴｒ，抵抗Ｒ０、コンパレータＣＭＰ、スイッチ手段ＳＷ、抵抗Ｒ１、基準電圧Ｖｒｅｆである。電気二重層キャパシタ５０に蓄電された電荷は、主としてトランジスタＴｒのコレクタに流れる電流Ｉｃとなり、トランジスタＴｒの発熱によって消費される。抵抗Ｒ０はコレクタ電流Ｉｃを流れる電流を検出するものである。検出された電流値は、コンパレータＣＭＰに入力される。コンパレータＣＭＰは基準電圧Ｖｒｅｆと、検出されたコレクタ電流Ｉｃの値とを比較して、トランジスタＴｒのオンオフを制御する。
【００２０】
スイッチ手段ＳＷは、コンパレータＣＭＰへの電源供給のオンオフを行うものであり、放電停止指令信号ｃによってオフ状態となり、放電停止指令信号ｃがなくなるとオン状態となるように設定される。また、スイッチ手段ＳＷは、メンテナンス用スイッチ３１の操作によって発せられる放電指令信号ｄによってもオン状態となるように設定されている。
【００２１】
以上のようにスイッチ手段ＳＷが構成されることで、放電制御回路４０は、信号線ｃからの放電停止指令信号ｃによって放電制御を停止し、信号線ｃからの放電停止指令信号ｃの不在によって放電制御を実行し、メンテナンス用スイッチ３１の操作によって発せられる放電指令信号ｄによって放電制御を実行するものである。
【００２２】
次に、発明の他の実施形態について説明する。図３は本発明の他の実施の形態に係るキャパシタモジュールの回路構成の一例を示す図であり、図４は本発明の他の実施の形態に係る放電制御回路の実装例を示す図である。
【００２３】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、トランジスタＴｒを冷却するための放熱ファン３２が設けられている点である。この冷却用ファン３２はコンパレータＣＭＰへの電源供給電路から電力がとられていて、スイッチ手段ＳＷに連動してオンオフするようになっている。図４にはトランジスタＴｒと放熱ファン３２の実装例が示されている。図４において、３５はヒートシンクなどの放熱部材であり、この放熱部材３５にトランジスタＴｒと放熱ファン３２が取り付けられて、トランジスタＴｒからの発熱を効率的に逃がすようになっている。本実施形態においては、電気二重層キャパシタ５０に蓄電された電荷は、冷却用ファン３２への給電のためにも利用される上に、トランジスタＴｒからの発熱も効率的に逃がすことができものであるので、電気二重層キャパシタ５０の電荷をより速く減少させることができる。
【００２４】
次に、発明の他の実施形態について説明する。図５は本発明の他の実施の形態に係るキャパシタモジュールの回路構成の一例を示す図であり、図６は本発明の他の実施の形態に係る放電制御回路の実装例を示す図である。
【００２５】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、サーモスタット３３が設けられている点である。このサーモスタット３３はコンパレータＣＭＰへの電源供給電路中に設けられており、スイッチ手段ＳＷとは、別にコンパレータＣＭＰをオンオフするようになっている。      
【００２６】
図６にはトランジスタＴｒとサーモスタット３３の実装例が示されている。図６に示すように、ヒートシンクなどの放熱部材３５には、トランジスタＴｒとサーモスタット３３が取り付けられており、サーモスタット３３はトランジスタＴｒの限界温度を検出するとオフとなるように設定される。このように本実施形態においては、サーモスタット３３などの温度検出素子による温度検出に応じて放電制御回路４０のオンオフ制御が行われるようになっているので、トランジスタＴｒを破壊することなく、トランジスタＴｒを許容できる限界まで使用することができ、電気二重層キャパシタ５０の電荷をより速く減少させることができる。
【００２７】
以上のように、本発明のキャパシタモジュールによれば、キャパシタモジュール３０が電気装置１０から取り外されたときや、メンテナンス用スイッチ３１の操作によって、放電制御回路４０が電気二重層キャパシタ５０の電荷を速やかに放電するようになっているので、ユーザーの利便性を向上させることができ、かつ、サービスマンなどによるメンテナンス性を向上させることができるようになる。
【００２８】
なお、以上の説明において、種々の実施の形態について説明したが、それぞれの実施形態の構成要素の任意の組み合わせも本発明の範疇に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るキャパシタモジュールとキャパシタモジュールをからの電力の供給を受ける電気装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るキャパシタモジュールの回路構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るキャパシタモジュールの回路構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る放電制御回路の実装例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係るキャパシタモジュールの回路構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る放電制御回路の実装例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０・・・電気装置、２０・・・コネクタ、３０・・・キャパシタモジュール、３１・・・メンテナンス用スイッチ、３２・・・放熱ファン、３３・・・サーモスタット、３５・・・放熱部材、４０・・・放電制御回路、５０・・・電気二重層キャパシタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008271638.tif 000005
【図４】
2008271638.tif 000006
【図５】
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【図６】
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