(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ容器の側壁に複数の縦溝を形成し、これらの縦溝のうちから対向する二つの縦溝を選択して仕切板を挿入することで、前記コンデンサ容器内部を前記仕切板で複数の部屋に区分するとともにこれらの部屋の数や大きさを異ならせることを可能とし、これらの部屋に各々極板及び電解液を入れることで、１個のコンデンサ容器に複数個の蓄電部を収納するとともに各蓄電部の電気容量を異ならせて設定可能とし、
前記コンデンサ容器に蓋を取付け、この蓋に、前記蓄電部をコンデンサ又はショートバーとしての使用に切り換えるために前記蓄電部にそれぞれ設けた制御回路基板を前記極板側と共締めして取付けたことを特徴とするコンデンサ。
【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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサとしては、特開平７−２０１６７９号公報「アルミ電解コンデンサ」が知られている。
上記技術は、アルミ電解コンデンサの液洩れ不良や封口体の変形を解決したものであり、同公報の第１図に示される通り、上部に開口を有するアルミケース５内にコンデンサ素子１と電解液４とを入れ、開口を封口体７で塞いだアルミ電解コンデンサが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のコンデンサでは、アルミケース５内にコンデンサ素子１と電解液４とからなる一つの蓄電部しかなく、コンデンサの電気容量は所定のものに固定されるので、例えば、このコンデンサの電気容量とは異なる電気容量が必要な場合には、異なるコンデンサを用意するか、又は同じコンデンサを複数接続して所定の電気容量にしなければならない。
また、例えば、コンデンサが故障した場合には、別のコンデンサと交換しなければならないという不都合がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、一つのコンデンサに複数の蓄電部を形成することにより、▲１▼これらの蓄電部の電気容量をそれぞれ異ならせることができ、▲２▼これらの蓄電部を組合わせて使用できて、電気容量の設定を変更することができ、▲３▼一部の蓄電部が故障してもこれを他の蓄電部でバックアップすることができるコンデンサを提供することにある。
【０００５】
【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、コンデンサ容器の側壁に複数の縦溝を形成し、これらの縦溝のうちから対向する二つの縦溝を選択して仕切板を挿入することで、コンデンサ容器内部を仕切板で複数の部屋に区分するとともにこれらの部屋の数や大きさを異ならせることを可能とし、これらの部屋に各々極板及び電解液を入れることで、１個のコンデンサ容器に複数個の蓄電部を収納するとともに各蓄電部の電気容量を異ならせて設定可能とし、コンデンサ容器に蓋を取付け、この蓋に、蓄電部をコンデンサ又はショートバーとしての使用に切り換えるために蓄電部にそれぞれ設けた制御回路基板を極板側と共締めして取付けた。
複数の蓄電部の電気容量をそれぞれ異ならせて設定することができ、また、これらの蓄電部を組合わせて使用できて、電気容量の設定を変更することができ、更に、一部の蓄電部が故障してもこれを他の蓄電部でバックアップすることができる。
【０００６】
【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第１の実施の形態を示す斜視図であり、コンデンサ１は、コンデンサ容器１０と、このコンデンサ容器１０の上部に取付けた蓋２０と、この蓋２０に取付けた制御回路基板３０（…は複数個を示す。以下同様。）とからなる。なお、２は、正極接続ケーブル、３は負極接続ケーブル、４，４，５…，６…はボルトである。
【０００７】
図２は本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態の分解斜視図であり、コンデンサ容器１０は、容器本体１１に埋め込んだ熱電対１２…と、この熱電対１２…の出力端子１３と、容器本体１１内を仕切る仕切板１４…とからなる。
【０００８】
容器本体１１は、この容器本体１１の上部に設けたフランジ部１１ａと、このフランジ部１１ａに形成して熱電対１２…を出力端子１３まで通す配線溝１１ｂ，１１ｂと、容器本体１１を区分した二つの部屋である槽１１ｃ，１１ｃと、これらの槽１１ｃ，１１ｃの側壁１１ｄ…に形成した縦溝１１ｅ…と、側壁１１ｄに形成して熱電対１２…を槽１１ｃ内へ露出させる窓１１ｆ…と、蓋２０を取付けるためにボルト５…（図１参照）を通すめねじ１１ｇ…とを有する。なお、１１ｈは液状ガスケットであり、容器本体１１と蓋２０、仕切板１４と蓋２０との間をシールするものである。
【０００９】
仕切板１４は、容器本体１１の二つの縦溝１１ｅ及び槽１１ｃ，１１ｃの底面に形成した図示せぬ横溝とに図の想像線で示すように上方から挿入して槽１１ｃ，１１ｃ内を区分して、複数の区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を形成するものであり、コンデンサ容器１０に溶接や接着にて固定するものである。これら仕切板１４…の固定位置は選択可能である。
【００１０】
蓋２０は、制御回路基板３０からの信号を出力するための出力端子２１を備え、コンデンサ容器１０に取付けるためにボルト５…を挿入する貫通孔２２…と、正・負極接続ケーブル２，３（図１参照）を固定するためにボルト４，４（図１参照）を挿通するめねじ２３，２３とを有する。
制御回路基板３０は、後述するボルト８，９（図３参照）の頭部が入る凹部３１…を有する。
【００１１】
コンデンサ１は、コンデンサ容器１０の各区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５内に複数の極板７ａ…と正極コモン端子７ｂ…と負極コモン端子７ｃ…とからなる極板アセンブリー７ｄ…，７ｅ，７ｆを有する。
【００１２】
区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に電解液Ｒ（図３参照）を満たし、区画Ｓ１に極板アセンブリー７ｄを収納することで、蓄電部Ｔ１を形成し、この蓄電部Ｔ１と制御回路基板３０との組合わせで一つのコンデンサ・モジュールＭ１（図３参照）を構成する。
【００１３】
また、同様にして、区画Ｓ２に極板アセンブリー７ｄを収納することで蓄電部Ｔ２を、区画Ｓ３に極板アセンブリー７ｄを収納することで蓄電部Ｔ３を、区画Ｓ４に極板アセンブリー７ｅを収納することで蓄電部Ｔ４を、区画Ｓ５に極板アセンブリー７ｆを収納することで蓄電部Ｔ５を形成し、蓄電部Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５のそれぞれに制御回路基板３０を組合わせてコンデンサ・モジュールＭ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５を構成する。なお、コンデンサ・モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５には、それぞれ熱電対１２…を含む。
【００１４】
図３は図１の３−３線断面図であり、極板アセンブリー７ｄをコンデンサ容器１０に収納し、このコンデンサ容器１０に蓋２０を取付け、この蓋２０に制御回路基板３０をボルト８，９で極板アセンブリー７ｄと共締めして取付けた状態を示す。
【００１５】
蓋２０は、底面にバスバー１５ａ，１５ｂを備え、バスバー１５ａはボルト１６で制御回路基板３０と電気的に導通し、バスバー１５ｂは、負極コモン端子７ｃ及び制御回路基板３０と電気的に導通する。なお、１１ｊ…はＯリング溝、１１ｋ，１１ｋ，１１ｍ，３２，３２は貫通孔、１７…はＯリング、Ｒは電解液である。
【００１６】
図４は本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態の蓋の底面図であり、バスバーの配置の状態を示す。ここで、１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆはバスバーであり、前述のバスバー１５ａ，１５ｂとで各コンデンサ・モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５間を接続し、ここでは、５つのコンデンサ・モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５を直列に接続する。
【００１７】
このように、蓋２０を一体成形したことで、各コンデンサ・モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５間をバスバー１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆで容易に接続することができ、また、コンデンサ容器１０の区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を一括して覆うことができて、取扱いが容易になる。
更に、蓋２０をコンデンサ容器１０よりも大きくすることで、蓋２０に正・負極接続ケーブル２，３を取付けることができ、蓋２０で電力出力端子を兼ねることができる。
【００１８】
図５は本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態のコンデンサ・モジュールの電気回路を説明する図である。コンデンサ・モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５は、後述する差異を除いて同一の回路構成であり、ここでは、コンデンサ・モジュールＭ１について説明する。
コンデンサ・モジュールＭ１は、蓄電部Ｔ１と、熱電対１２と、制御回路基板３０とからなる。
蓄電部Ｔ１は、電気二重層コンデンサであり、接続端子Ｂ，Ｅに導通する。
【００１９】
電気二重層コンデンサは、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ものである。
熱電対１２は、電気二重層コンデンサの温度を測定し、電気二重層コンデンサ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。
【００２０】
回路基板３０は、スイッチ素子３４と、このスイッチ素子３４の接点Ｄから接続点Ｑに至るバイパス導体３５と、接続端子Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｅ１，Ｇ２，Ｋ２，Ｈ２，Ｊ２，Ｌ２とを備える。
接続端子Ａ１は、バスバー１５ａに導通し、このバスバー１５ａは、接続端子Ｃ１に導通する。
【００２１】
この接続端子Ｃ１は、このコンデンサ・モジュールＭ１では、正極接続ケーブル２（図１参照）を固定するボルト４（図１参照）に相当し、コンデンサ・モジュールＭ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５では、隣接したコンデンサ・モジュールの後述する接続端子Ｃ２に接続するものである。
【００２２】
接続端子Ｂ１，Ｅ１は、接続端子Ｂ，Ｅに接続する。
接続端子Ａ２は、バスバー１５ｂに導通し、このバスバー１５ｂは、接続端子Ｃ２に導通する。
【００２３】
この接続端子Ｃ２は、このコンデンサ・モジュールＭ１及びコンデンサ・モジュールＭ２，Ｍ３，Ｍ４では、隣接したコンデンサ・モジュールの接続端子Ｃ１に接続するものであり、コンデンサ・モジュールＭ５では、図１に示した負極接続ケーブル３（図１参照）を固定するボルト４に相当する。
また、接続端子Ａ１，Ｂ１，Ｅ１は、それぞれスイッチ素子３４の端子Ｐ、接点Ｄ、接点Ｃに導通する。
【００２４】
更に、接続端子Ｂ１は接続端子Ｌ２，Ａ２に、接続端子Ｅ１は接続端子Ｋ２に導通する。即ち、接続端子Ｂ１，Ｅ１は蓄電部Ｔ１の極板に導通し、この接続端子Ｂ１，Ｅ１によって蓄電部Ｔ１の電圧を検出することができる。
【００２５】
接続端子Ｈ２，Ｊ２は熱電対１２に接続し、接続端子Ｈ２，Ｊ２から、熱電対１２の起電力を出力することができ、この起電力に対応した温度を求めることができる。
接続端子Ｇ２は、スイッチ素子３４へ制御信号を入力するための端子である。
【００２６】
スイッチ素子３４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）では蓄電部Ｔ１側の接点Ｃを接続端子Ａ１に接続して、コンデンサ・モジュールＭ１をコンデンサとして利用し、ブレーク状態（破線表示）ではバイパス導体３５側の接点Ｄを接続端子Ａ１に接続してコンデンサ・モジュールＭ１をショートバーとして使用するものである。
【００２７】
以上に述べた仕切板１４の作用を次に説明する。
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態の仕切板の取付けを説明する図である。
（ａ）は、槽１１ｃを仕切板１４で区分する最小単位を１区画としたときに、２区画を４ヵ所（区画ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）、１区画を４ヵ所（ＳＥ，ＳＦ，ＳＧ，ＳＨ）形成した例を示す。
この例では、例えば、電気自動車等において、通常の走行では区画ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤで構成するコンデンサ・モジュールを使用し、坂道に差掛かったり、加速する時のような大電力が必要になった時に負荷に応じて区画ＳＥ，ＳＦ，ＳＧ，ＳＨで構成するコンデンサ・モジュールを１つずつ追加して使用する。
【００２８】
（ｂ）は、５区画を２ヵ所（区画ＳＪ，ＳＫ）、１区画を２ヵ所（区画ＳＬ，ＳＭ）形成した例を示す。
この例では、例えば、常時大電力を使用する電気自動車等において、通常は区画ＳＪ，ＳＫで構成するコンデンサ・モジュールを使用し、区画ＳＪ，ＳＫのコンデンサ・モジュールの電気量が少なくなったり、故障した場合等の非常時には、区画ＳＬ，ＳＭを使用する。
【００２９】
次に、コンデンサ１の組立要領を以下に説明する。
▲１▼図２において、所望の電気容量を得るために、コンデンサ容器１０の所定の位置の縦溝１１ｅ，１１ｅと図示せぬ横溝に仕切板１４…を挿入する。
▲２▼仕切板１４…で区分された区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５にそれぞれ極板アセンブリー７ｄ，７ｄ，７ｄ，７ｅ，７ｆを収納する。
▲３▼各区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に電解液Ｒ（図３参照）を注入する。
【００３０】
▲４▼コンデンサ容器１０のフランジ部１１ａ、コンデンサ容器１０の槽１１ｃ，１１ｃ間の上面及び仕切板１４上端面に液状ガスケット１１ｈを塗布する。
▲５▼予め制御回路基板３０…をボルト１６（図３参照）で固定した蓋２０をコンデンサ容器１０に載せる。
【００３１】
▲６▼図３において、ボルト８，９を制御回路基板３０の凹部３１，３１、貫通孔３２，３２及び貫通孔１１ｋ，１１ｋに挿入し、極板アセンブリー７ｄの正・負極コモン端子７ｂ，７ｃのめねじ７ｇ，７ｇにねじ込んで、蓋２０に制御回路基板３０及び極板アセンブリー７ｄを共に固定する。
他のコンデンサ・モジュールＭ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５及び制御回路基板３０…についても同様に固定する。
【００３２】
▲７▼図２において、蓋２０の貫通孔２２…にボルト５…（図１参照）を挿入し、コンデンサ容器１０のめねじ１１ｇ…にねじ込んでコンデンサ容器１０に蓋２０を固定する。
▲８▼図１において、ボルト４，４を蓋２０のめねじ２３，２３（図２参照）にねじ込んで蓋２０に正・負極接続ケーブル２，３を取付ける。
これで、コンデンサ１の組立が完了する。なお、上記組立方法において、予め蓋２０に制御回路基板３０…と極板アセンブリー７ｄ，７ｄ，７ｄ，７ｅ，７ｆとを取付けて、この蓋２０をコンデンサ容器１０に取付けても差し支えない。
【００３３】
以上のように、コンデンサ容器１０の内部を仕切板１４…で複数の区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に区分し、これらの区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に各々極板アセンブリー７ｄ，７ｄ，７ｄ，７ｅ，７ｆ及び電解液Ｒを入れることで、１個のコンデンサ容器１０に複数個の蓄電部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を収納することで、それぞれの蓄電部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５の電気容量を異ならせて設定することができる。
【００３４】
また、蓄電部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を組合わせて使用できて、この組合わせを選択して電気容量の設定を変更することができる。
更に、一部の蓄電部が故障してもこれを他の蓄電部でバックアップすることができる。
【００３５】
更にまた、上記コンデンサ１は、別体のコンデンサを複数個使用するよりも、収納容器の壁の体積を減らすことができ、その分だけコンデンサ容器１０の容量を増やすことができ、コンデンサ１の電気容量を大容量にできて、単一での使用が可能になり、楽に取扱うことができる。
【００３６】
図７は本発明に係るコンデンサの第２の実施の形態を示す斜視図であり、第１の実施の形態と同一構成要素については同一符号を付け、詳細説明は省略する。コンデンサ５０は、区画ＳＰ…を作り込んで一体成形したコンデンサ容器５５と、これらの区画ＳＰ…に収納する極板アセンブリー６０…と、コンデンサ容器５５の上部に取付ける蓋６５と、この蓋６５に取付ける制御回路基板７０とからなる（ボルト５…，６…は省略）。なお、図では、各区画ＳＰを同一体積としたが、体積を異ならせてもよい。
【００３７】
このように、コンデンサ容器５５に複数の区画ＳＰ…を作り込んで一体成形することで、コンデンサ容器５５の成形が容易になり、コストを抑えることができる。
また、コンデンサ５０のそれぞれの蓄電部の電気容量を異ならせて設定することができ、電気自動車等に必要に応じて電力を供給することができる。
【００３８】
尚、本発明の仕切板１４を、縦溝１１ｅと横溝とに挿入するようにしたが、これに限るものではなく、槽１１ｃの側壁１１ｄと底面とに直接溶接して固定すれば、各蓄電部の電気容量を所望するものに更に自由に設定することができる。
また、各コンデンサ・モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５は、直列接続としたが、並列あるいは並列と直列を組合わせた接続方法としてもよい。
更に、コンデンサ容器１０，５５の区画方法は、これに限るものではなく、槽１１ｃや区画Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，ＳＰの数や大きさを異ならせてもよい。
【００３９】
【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のコンデンサは、コンデンサ容器の側壁に複数の縦溝を形成し、これらの縦溝のうちから対向する二つの縦溝を選択して仕切板を挿入することで、コンデンサ容器内部を仕切板で複数の部屋に区分するとともにこれらの部屋の数や大きさを異ならせることを可能とし、これらの部屋に各々極板及び電解液を入れることで、１個のコンデンサ容器に複数個の蓄電部を収納するとともに各蓄電部の電気容量を異ならせて設定可能とし、コンデンサ容器に蓋を取付け、この蓋に、蓄電部をコンデンサ又はショートバーとしての使用に切り換えるために蓄電部にそれぞれ設けた制御回路基板を極板側と共締めして取付けた。
複数の蓄電部の電気容量をそれぞれ異ならせて設定することができ、また、これらの蓄電部を組合わせて使用できて、電気容量の設定を変更することができ、更に、一部の蓄電部が故障してもこれを他の蓄電部でバックアップすることができる。
更にまた、別体のコンデンサを複数個使用するよりも、収納容器の壁の体積を減らすことができ、その分だけコンデンサ容器の容量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態を示す斜視図
【図２】本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態の分解斜視図
【図３】図１の３−３線断面図
【図４】本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態の蓋の底面図
【図５】本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態のコンデンサ・モジュールの電気回路を説明する図
【図６】本発明に係るコンデンサの第１の実施の形態の仕切板の取付けを説明する図
【図７】本発明に係るコンデンサの第２の実施の形態を示す斜視図
【符号の説明】
１…コンデンサ、７ａ…極板、７ｄ，７ｅ，７ｆ…極板アセンブリー、１０…コンデンサ容器、１１ｄ…側壁、１１ｅ…縦溝、１４…仕切板、２０…蓋、３０…制御回路基板、Ｒ…電解液、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５…部屋（区画）、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５…蓄電部。
【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】
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