(57)【要約】【課題】直流または交流の負荷に対する電源として有用なコンデンサ装置を提供する。【解決手段】複数のコンデンサ素子１２ａで構成される大容量コンデンサ１２と、大容量コンデンサ１２の出力電圧を直流／直流変換、または直流／交流変換して直流電圧または交流電圧を出力する変換手段３５と、大容量コンデンサ１２を収納するケース１とを具備する。大容量コンデンサ１２とケース１の内面との間に、変換手段３５を近接配置して変換手段３５をケース１に収納した。変換手段３５としては、ＤＣ／ＤＣ変換器１４またはＤＣ／ＡＣ変換器３０を使用する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンデンサ素子（１２ａ）で構成される大容量コンデンサ（１２）と、この大容量コンデンサ（１２）の出力電圧を直流／直流変換、または直流／交流変換して直流電圧または交流電圧を出力する変換手段（３５）と、上記大容量コンデンサ（１２）を収納するケース（１）とを具備し、大容量コンデンサ（１２）とケース（１）の内面との間に、上記変換手段（３５）を近接配置してこの変換手段（３５）を上記ケース（１）に収納したことを特徴とするコンデンサ装置。
【請求項２】
上記変換手段（３５）は、大容量コンデンサ（１２）とケース上壁（１ｂ）の内面との間に配置されることを特徴とする請求項１のコンデンサ装置。
【請求項３】
上記変換手段（３５）は、大容量コンデンサ（１２）とケース周囲壁（１ｃ）の内面との間に配置されることを特徴とする請求項１のコンデンサ装置。
【請求項４】
ケース（１）の外面に、外部からの直流電圧が供給される一対の入力端子（２１）（２２）と、上記変換手段（３５）の一対の出力端子（２３）（２４）とを配置し、一方の入力端子（２１）及び出力端子（２３）と他方の入力端子（２２）及び出力端子（２４）とを相互に隔離させて配置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかのコンデンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大容量のコンデンサを内蔵したコンデンサ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量のコンデンサ、例えば電気二重層コンデンサは、電力貯蔵や非常用電源等の各種用途に用いることができる。電気二重層コンデンサを、定格電圧１２〜１００Ｖ程度の電源として用いる場合、電気二重層コンデンサの１個のセル電圧が３Ｖ程度であるため、複数個のセルを直列接続して所定の出力となるよう構成する。また、入力回路に充電器やコントローラを設ける。さらに、電気二重層コンデンサは、放電と共に端子電圧が低下するため、出力電圧が負荷の動作電圧よりも低下しないよう電圧変換が必要である。このため、出力回路にＤＣ／ＤＣコンバータまたはＤＣ／ＡＣインバータを設け、その出力を負荷に供給するよう構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コンデンサ装置として電気二重層コンデンサを用いる場合において、停電用の非常電源のように、その負荷が交流負荷である場合には、出力回路にＤＣ／ＡＣインバータを設ける必要があるし、またその負荷が直流である場合には、出力回路にＤＣ／ＤＣコンバータを設ける必要がある。例えば、従来の回路に使用されている鉛バッテリーや二次電池を、電気二重層コンデンサに置き換えることが考えられるが、電気二重層コンデンサは、定電圧源である鉛バッテリーや二次電池と性状が異なるため、これらをただ単に置き換えることは難しく、この場合には、上記のように出力回路にＤＣ／ＤＣコンバータを設ける必要がある。このようにコンデンサ装置として電気二重層コンデンサを用いる場合においては、負荷に応じて出力回路の各部品を選択して取り付ける必要があるので、その取り扱いが繁雑になるという問題がある。
【０００４】
この発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、直流または交流の負荷に対する電源として有用なコンデンサ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のコンデンサ装置は、複数のコンデンサ素子１２ａで構成される大容量コンデンサ１２と、この大容量コンデンサ１２の出力電圧を直流／直流変換、または直流／交流変換して直流電圧または交流電圧を出力する変換手段３５と、上記大容量コンデンサ１２を収納するケース１とを具備し、大容量コンデンサ１２とケース１の内面との間に、上記変換手段３５を近接配置してこの変換手段３５を上記ケース１に収納したことを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１のコンデンサ装置では、直流または交流の電圧出力が得られ、直流または交流の負荷に対して直接接続することができ、直流または交流の負荷の電源として有用なコンデンサ装置になる。また、大容量コンデンサ１２とケース１の内面との間に、上記変換手段３５を近接配置したので、この変換手段３５の熱をケース１に放熱することができる。しかも、大容量コンデンサ１２と変換手段３５等はケース１に収納されるので、装置全体としてコンパクト化を図ることができる。そして、変換手段３５として、ＤＣ／ＤＣ変換器１４を使用すれば、直流の負荷の電源用として有用なコンデンサ装置になり、ＤＣ／ＡＣ変換器３０を使用すれば、交流の負荷の電源用として有用なコンデンサ装置になる。
【０００７】
請求項２のコンデンサ装置は、上記変換手段３５は、大容量コンデンサ１２とケース上壁１ｂの内面との間に配置されることを特徴としている。
【０００８】
上記請求項２のコンデンサ装置では、変換手段３５が、大容量コンデンサ１２とケース上壁１ｂの内面との間に配置されるので、変換手段３５の熱をケースに確実に放熱することができる。
【０００９】
請求項３のコンデンサ装置は、上記変換手段３５は、大容量コンデンサ１２とケース周囲壁１ｃの内面との間に配置されることを特徴としている。
【００１０】
上記請求項３のコンデンサ装置では、上記変換手段３５が、大容量コンデンサ１２とケース周囲壁１ｃの内面との間に配置されるので、変換手段３５の熱をケースに確実に放熱することができる。
【００１１】
請求項４のコンデンサ装置は、ケース１の外面に、外部からの直流電圧が供給される一対の入力端子２１、２２と、上記変換手段３５の一対の出力端子２３、２４とを配置し、一方の入力端子２１及び出力端子２３と他方の入力端子２２及び出力端子２４とを相互に隔離させて配置したことを特徴としている。
【００１２】
上記請求項４のコンデンサ装置では、ケース１の外面に、入力端子２１、２２と出力端子２３、２４が配置されるので、外部の直流電源との接続作業と、外部の負荷との接続作業が容易となる。しかも、一対の入力端子２１、２２同士及び一対の出力端子同士２３、２４はそれぞれ隔離させて配置したので、接続作業時においてはその接続作業の向上と誤接続を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のコンデンサ装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１は、この発明によるコンデンサ装置の実施形態を説明する図であって、この場合、大容量コンデンサとして、電気二重層コンデンサを使用した実施形態を示している。
【００１４】
コンデンサ装置のケース１の入力端子２１、２２には、外部の直流電源３の出力が接続される。直流電源３としては、例えば太陽電池や風力発電機を使用することができるが、交流電力を整流して直流出力を得るものであってもよい。この入力端子２１、２２には、ダイオード１１と、大容量の電気二重層コンデンサ１２とを直列接続した構成が接続されている。ダイオード１１は、電気二重層コンデンサ１２から直流電源３側に電流が流れるのを阻止する逆流防止手段として機能するものである。また、電気二重層コンデンサ１２は、複数のコンデンサ素子１２ａ・・が直列又は並列に接続された構成であり、図１に示す直列接続では、各コンデンサ素子１２ａ・・の充電電圧を同じにする電圧均等化回路１３が設けられる。そして、電気二重層コンデンサ１２の一方の端子は、ダイオード１１のマイナス端子、変換手段３５（この場合、ＤＣ／ＤＣ変換器（コンバータ）１４）、及び直接出力端子２５に接続され、他方の端子は、ＤＣ／ＤＣ変換器１４、直接出力端子２６にそれぞれ接続されている。なお、ＤＣ／ＤＣ変換器１４は、直流出力端子２３、２４を有している。そして、ダイオード１１、電気二重層コンデンサ１２、電圧均等化回路１３、及びＤＣ／ＤＣ変換器１４は、同一のケース１内に収納されている。
【００１５】
図２はコンデンサ装置の全体概略図である。ケース１内部の大部分は電気二重層コンデンサ１２が占める。このケース１は、底壁１ａと上壁１ｂと周囲壁１ｃとからなる。また、周囲壁１ｃは、前壁５と後壁６と側壁７、８とからなる。そして、電気二重層コンデンサ１２の上部には基板１５が配置される、この基板１５には、この図２においてはその図示を省略しているが、上記ダイオード１１と電圧均等化回路１３が搭載されている。
【００１６】
電気二重層コンデンサ１２と、ケース１の内面との間に、ＤＣ／ＤＣ変換器１４が近接して配置されている。この場合、図例では、周囲壁１ｃの側壁８の内面に近接してＤＣ／ＤＣ変換器１４が配置されている。すなわち、電気二重層コンデンサ１２の外面と側壁８の内面との間にＤＣ／ＤＣ変換器１４が挟持状に配置され、電気二重層コンデンサ１２の外面とＤＣ／ＤＣ変換器１４の外面との間、及び、側壁８の内面とＤＣ／ＤＣ変換器１４の外面との間に僅かな隙間を設けられる。そして、ケース上面（上壁１ｂの上面）には、入力端子２１、２２、ＤＣ／ＤＣ変換器１４の直流出力端子２３、２４、直接出力端子２５、２６、及び予備端子２７、２８が外部接続可能に設けられている。
【００１７】
この場合、一方の入力端子２１と他方の入力端子２２とが隔離されて配置される。すなわち、一方の入力端子２１は、ケース１の上壁１ｂの上面の一方の側壁７側に設けられ、他方の入力端子２２は、ケース１の上壁１ｂの上面の他方の側壁８側に設けられている。そして、一方の直流出力端子２３は、一方の入力端子２１側に設けられ、他方の直流出力端子２４は、他方の入力端子２２側に設けられている。さらに、一方の直接出力端子２５及び予備端子２７も、一方の入力端子２１側に設けられ、他方の直接出力端子２６及び予備端子２８も、他方の入力端子２２側に設けられている。このため、入力端子２１、直接出力端子２５、直流出力端子２３、予備端子２７が、上壁１ｂの一方の短辺に沿って直線状に配置され、入力端子２２、直接出力端子２６、直流出力端子２４、予備端子２８が、上壁１ｂの他方の短辺に沿って直線状に配置されている。
【００１８】
上記コンデンサ装置では、外部の直流電源３から直流電圧が入力端子２１、２２に入力され、そして、この直流電圧が大容量コンデンサ１２を介して出力され、この出力電圧が直流／直流変換されて、直流電圧が直流出力端子２３、２４から出力される。すなわち、直流の電圧出力が得られ、直流の負荷に対して直接接続することができ、直流の負荷の電源として有用なコンデンサ装置になる。また、ＤＣ／ＤＣ変換器１４は、ケース周囲壁１ｃに近接配置されるので、このＤＣ／ＤＣ変換器１４の熱をケース１に放熱することができる。これにより、発熱によるＤＣ／ＤＣ変換器１４の誤動作や損傷等を防止できる。特に、ＤＣ／ＤＣ変換器１４の発熱が大きい場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器１４をケース周囲壁１ｃに密着させる等により、放熱効果を向上させることができる。また、ケース１内に電気二重層コンデンサ１２及び変換器１４が収納されるので、装置全体としてのコンパクト化を図ることができる。
【００１９】
また、上記コンデンサ装置では、ケース上面（上壁１ｂの上面）には、入力端子２１、２２、ＤＣ／ＤＣ変換器１４の直流出力端子２３、２４、直接出力端子２５、２６、及び予備端子２７、２８がコンセントの態様で設けられているので、外部の負荷に対する接続作業が容易となり、鉛バッテリや二次電池等との置換えが容易に行え、使用上の利便性が向上する。さらに、直接出力端子２５、２６を有するので、この直接出力端子２５、２６から大容量コンデンサ１２の端子で端子電圧を取出すことができる。これによって、放電による端子電圧の低下が負荷の使用電圧範囲なら端子２５、２６の電圧を直接負荷に供給することができるようになり、使用上の自由度が向上する。また、一対の入力端子２１、２２同士及び一対の出力端子同士２３、２４はそれぞれ隔離すると共に、一方の入力端子２１側に一方の出力端子２３を設け、他方の入力端子２２側に他方の出力端子２４を設けたので、接続作業が一層容易であると共に、誤接続を防止することができる。
【００２０】
ところで、ＤＣ／ＤＣ変換器１４を、電気二重層コンデンサ１２とケース上壁１ｂとの間に設けてもよい。この場合、例えば、上記基板１５に搭載すればよい。これによっても、このＤＣ／ＤＣ変換器１４の熱をケース１に放熱することができ、発熱によるＤＣ／ＤＣ変換器１４の誤動作や損傷等を防止できる。
【００２１】
また、他の実施の形態として、上記実施の形態において、上記変換手段３５としてのＤＣ／ＤＣ変換器１４をＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ）３０に置換えることができる。これによって、このコンデンサ装置では、外部の直流電源３から直流電圧が入力端子２１、２２に入力され、そして、この直流電圧が大容量コンデンサ１２を介して出力され、この出力電圧が直流／交流変換されて、交流出力端子２３、２４が交流出力端子となって、この交流出力端子２３、２４から出力される。すなわち、交流の電圧出力が得られ、交流の負荷に対して直接接続することができ、交流の負荷の電源として有用なコンデンサ装置になる。しかも、上記コンデンサ装置と同様、変換器３０に対する放熱機能が優れると共に、装置全体としてのコンパクト化を図ることができる。また、このＤＣ／ＡＣ変換器３０を使用する場合においても、この変換器３０を電気二重層コンデンサ１２とケース上壁１ｂとの間に設けてもよい。なお、ＤＣ／ＡＣ変換器３０には、大容量コンデンサ１２からの直流電圧を昇圧し、この昇圧した電圧を交流電圧に変換するものも含まれる。
【００２２】
ところで、上記各コンデンサ装置（ＤＣ／ＤＣ変換器１４を用いた装置及びＤＣ／ＡＣ変換器３０を用いた装置）の使用例として、直流電源３が太陽電池であり負荷が照明機器の場合、昼間において、太陽電池で電気二重層コンデンサ１２を充電しておけば、夜間に直流出力または交流出力で照明機器を点灯することができる。また、これらのコンデンサ装置としては非常用電源としても使用することができる。
【００２３】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明をしたが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記においては、大容量コンデンサの例として、電気二重層コンデンサ１２を例示しているが、これと同様な機能を有するものであれば、他の種類のコンデンサを使用することも可能である。また、コンデンサ装置として、電圧計やエネルギー残量計等を備えたものであってもよく、このような場合、電圧計やエネルギー残量計等の表示部をケース１の外面（この場合、上壁１ｂの外面であっても、周囲壁１ｃの外面であってもよい）に設けてもよい。さらに、入力端子２１、２２に交流電源が接続されるものであってもよい。この場合、交流電圧を入力し直流電圧を電気二重層コンデンサ１２に出力する整流回路をケース１内に内蔵する。なお、ダイオード１１は省略することができる。また、ケース１としては、電気絶縁性に優れ、しかも変換器１４、３０からの熱を吸収して放熱することが可能な合成樹脂等にて構成するのが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
上記請求項１のコンデンサ装置によれば、直流または交流の電圧出力が得られ、直流または交流の負荷に対して直接接続することができ、直流または交流の負荷の電源として有用なコンデンサ装置になる。変換手段である交換器の熱をケースに放熱することができ、変換手段の誤動作や損傷等を防止でき、長期に渡って優れたコンデンサ機能を発揮する。しかも、装置全体としてコンパクト化を図ることができる。特に、変換手段３５として、ＤＣ／ＤＣ変換器１４を使用すれば、直流の負荷の電源用として有用なコンデンサ装置になり、ＤＣ／ＡＣ変換器３０を使用すれば、交流の負荷の電源用として有用なコンデンサ装置になる。
【００２５】
上記請求項２または請求項３のコンデンサ装置によれば、変換手段である交換器の熱をケースに確実に放熱することができる。これにより、このコンデンサ装置の保護の信頼性が向上する。
【００２６】
上記請求項４のコンデンサ装置によれば、外部の直流電源との接続作業と、外部の負荷との接続作業が容易となる。しかも、一対の入力端子同士及び一対の出力端子同士はそれぞれ隔離させて配置したので、接続作業時においては誤接続を防止できる。これにより、接続作業性の向上を図って、接続作業時間の短縮を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のコンデンサ装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】上記実施形態のコンデンサ装置の斜視図である。
【符号の説明】
１    ケース
１ｂ    上壁
１ｃ    周囲壁
１２    電気二重層コンデンサ（大容量コンデンサ）
１２ａ  コンデンサ素子
３５    変換手段
【図１】
2004201402.tif 000003
【図２】
2004201402.tif 000004