JP2007088413A - キャパシタユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高信頼性を確保しつつ低コストを両立する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】キャパシタ１を垂直方向に保持する保持部分２１を一体で形成したケース６にキャパシタ１を保持し、同一基板上にキャパシタ１の充放電を行う充放電回路、およびキャパシタ１の状態を検出するためのキャパシタ状態検出回路を設けた回路基板７にキャパシタ１を電気的に接続して構成したものであり、ケース６に直接キャパシタ１を保持する構造となるため、部品点数および工数が極めて削減でき、キャパシタユニットの信頼性を確保しつつコストを低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明はバッテリ等を利用した電子機器の非常用電源に関するものであり、特に、車両の制動を電気的に行う電子ブレーキシステム等に利用されるキャパシタユニットに関するものである。

近年、ハイブリッドカーや電気自動車の開発が急速に進められており、それに伴い車両の制動についても、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の提案がなされてきている。

一般に車両の油圧制御を電気的に行うためには、電源としてバッテリが用いられるが、その場合バッテリだけでは何らかの原因で電力の供給が断たれると油圧制御ができなくなり、車両の制動が不可能になる可能性がある。

そこで、バッテリとは別に非常用補助電源として大容量キャパシタ等を搭載することにより非常時の対応ができるような提案がなされている。

なお、この出願に関連する先行技術文献としては、例えば特許文献１が知られている。
特開２００５−９４９４３号公報

従来のキャパシタユニットの例（分解斜視図）を図１０に示す。

複数のキャパシタ１は、その胴部をホルダー２に挟持され、この状態で各キャパシタ１のリード線３はキャパシタ１用の配線基板４に半田付けにより実装されている。

このようにして完成したキャパシタブロック５はケース６に収納される。

一方、キャパシタ１の充放電回路やキャパシタ状態検出回路等を有する回路基板７は図１０に示すように縦方向にケース６に収納される。

配線基板４と回路基板７は中継コネクタ（図示せず）で電気的に接続される。

このようにして組み立てられたケース６には図示しないケースフタを取り付けることによってキャパシタユニットが完成する。

このような構成のキャパシタユニットは確かに車両制動用の補助電源として十分な性能と信頼性を有し、ハイブリッドカーや電気自動車の信頼性向上に寄与できる。

しかし、図１０のキャパシタユニットの構造から明らかなように、キャパシタ１を挟持するホルダー２が必要である上、キャパシタ部分と回路部分を別体の基板にして両者を中継コネクタで接続していた。従って、部品点数が多く製造しにくいため、高コストな構造であった。

キャパシタユニットは特に最近生産台数が伸びているハイブリッドカーにとって必要不可欠のユニットであるにもかかわらず、その高コスト化は車両価格の高騰を招き、ひいては地球環境保護に貢献するハイブリッドカーの普及に大きな影響を与える。

これらのことから、キャパシタユニットが複雑で高コストな構造である点が極めて大きな課題であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高信頼性を確保しつつ低コストを両立するキャパシタユニットを提供することを目的とする。

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キャパシタを垂直方向に保持する保持部分を一体で形成したケースに前記キャパシタを保持し、同一基板上に前記キャパシタの充放電を行う充放電回路、および前記キャパシタの状態を検出するためのキャパシタ状態検出回路を設けた回路基板に前記キャパシタを電気的に接続して構成したものである。

本構成によってキャパシタユニットは回路基板が１枚になるため中継コネクタが不要となる上、キャパシタをケースに設けた保持部分で保持することで一体化されるためホルダーも不要となり、従来に比べ極めてシンプルな構造となる。その結果、前記目的を達成することができる。

本発明のキャパシタユニットによれば、全ての回路部品が１枚の回路基板に実装される上、ケースに直接キャパシタを保持する構造となるため、部品点数および工数が極めて削減でき、キャパシタユニットの信頼性を確保しつつコストを低減できる。

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。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１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１におけるキャパシタユニットの回路基板とケースの接続部断面図である。図３は本発明の実施の形態１におけるキャパシタユニットの保持部分の一部断面図である。

なお、各図において、従来例の図１０と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。

図１において、複数のキャパシタ１（本実施の形態１では６個とした）は円筒形状の電気二重層コンデンサからなり、これが樹脂製のケース６に一体形成された保持部分２１の中に配されるように構成されている。

なお、保持部分２１はケース６に対して垂直方向に形成されているため、キャパシタ１の同一面内に配された２本のリード線３がケース６の上方向を向くように保持部分２１に挿入されることになる。また、保持部分２１にはキャパシタ１を挿入しやすいようにスリット２１ａが設けられている。

このようなキャパシタユニットは図１に示すように、あらかじめ冶具等（図示せず）を使用して、２本のリード線３の一部をそれぞれクランク状に曲げ加工した後、６個のキャパシタ１が同じ高さになるように回路基板７の穴７ａにリード線３を挿入して半田付けされている。これにより、回路基板７の配線パターンに応じて複数のキャパシタ１を電気的に直列、または、並列、または、直並列の、いずれか必要に応じた配線に回路基板７上で接続することができる。本実施の形態１ではキャパシタ１を６個直列に接続している。

ここで、図１ではキャパシタ１を６個使用しているが、従来例（図１０）ではキャパシタ１が２８個であり、数量が異なっている。これはキャパシタユニットの電力仕様が異なるためであって、キャパシタユニットを搭載する車両に応じて必要な数量を搭載すればよい。

回路基板７には他の回路部品（図示していないがキャパシタ１に充放電を行う充放電回路やキャパシタ１の状態を検出するためのキャパシタ状態検出回路等に使用する部品）やヒートシンク８、ヒートシンク８に取り付けたＦＥＴ等の発熱部品（図示せず）、外部との電気的接続を行うコネクタ２５等も実装されており、全ての回路部品が実装された状態でケース６に挿入して組み立てられる。

以上の構成で、従来の２枚基板を１枚化した簡単な構成とすることができる。

なお組み立ての際、６個のキャパシタ１は冶具で位置決めがなされているので、回路基板７をケース６に挿入すると、ちょうどキャパシタ１が保持部分２１に挿入される。

この時、保持部分２１の内径はキャパシタ１の外径とほぼ同等としているので、キャパシタ１を保持部分２１に挿入するとスリット２１ａは若干開く。しかし、保持部分２１が弾性を有するためスリット２１ａは弾性により閉じる方向に応力が発生する。さらに、キャパシタ１の先端部分ではスリット２１ａがないためほぼ隙間なく挿入される。

これらのことから、キャパシタ１は先端部分と保持部分２１の弾性によってケース６に対し強固に固定される。従って、自動車に対する耐震性が得られ、かつ部品点数が少ないキャパシタユニットを形成できる。

その後、回路基板７に設けた４ヶ所の基板穴７ｂを介して４本のネジ１０、ワッシャ２６を、ケース６に一体形成したボス１１に締め付け、ケースフタ（図示せず）を固定するだけで極めて容易にキャパシタユニットを完成させることができる。

この際、ボス１１の高さはケース６の垂直方向に配したキャパシタ１の高さより高くしたので、回路基板７をケース６に固定すると、リード線３には過大応力がほとんどかからずにキャパシタ１と回路基板７の間に配されることになる。

これにより、キャパシタ１を回路基板７と接触しない位置に配置したことになり、キャパシタ１の金属外装と回路基板７の配線パターンの接触によるショート等の不具合に対し信頼性の高い構造とすることができる。

また、ヒートシンク８の熱が回路基板７を伝達してもキャパシタ１に直接伝熱することがなくなるため、キャパシタ１の熱による劣化抑制の観点からも高信頼性が得られる。

さらに、リード線３はそれぞれクランク状に曲げ加工がしてあるので、振動等による過大応力が加わっても吸収できリード線３の断線に対する信頼性が向上する。

なお、従来の回路基板７はケース６に対し直立した、いわゆる応力フリーな片持ち梁状態で固定されているため、熱応力による実装部品や半田付け部への負荷を緩和する構造とし、信頼性を確保していた。

これに対して、本実施の形態１では片持ち梁状態に固定することができないので、回路基板７をケース６に固定する際、ワッシャ２６を介してネジ１０をボス１１に締める構造とした。

この際、基板穴７ｂの直径はワッシャ２６の内径より大きく、かつ外径より小さい構成としたので、図２（図１の点線部分の断面図）に示すようにネジ１０と基板穴７ｂの間には必ず空間２７ができる。

従って、熱応力が回路基板７に加わると、空間２７の部分で熱による膨張収縮を吸収する。これは回路基板７が直接ネジ１０で固定されていないので、ワッシャ２６と回路基板７の接触面、および回路基板７とボス１１の接触面で図２の水平方向に回路基板７がずれ動くことができるためと想定される。

実際に上記構造のキャパシタユニットを熱衝撃試験にかけたところ、実装部品や半田付け部分等の劣化は発生せず、信頼性が問題ないことを確認した。

ここで、キャパシタ１を保持部分２１に挿入した際の保持部分２１の一部断面図（図１の矢印Ａ方向の断面図）を図３に示す。図３は６個のキャパシタ１の内、向かって左側２個半の断面図である。図３より明らかなようにキャパシタ１の２本のリード線を有さない先端側の面、すなわち防爆弁１ａが設けられた面とケース６の底面の間には隙間２３が設けられている。従って、防爆弁１ａがケース６の底部方向を向くようにキャパシタ１が保持される構造となる。

隙間２３の役割は、万一のキャパシタ１の故障により防爆弁１ａが作動して内部の電解液が漏洩しても隙間２３に溜め、電解液の他の部分への飛散を低減することである。この際、隙間２３は防爆弁１ａが作動しても十分開くことのできる大きさとしているので、信頼性が高まる。

これに対し、従来の構造では図１０に示すように、ケース６の底面にキャパシタ１の各列毎の溝が設けられているので、万一電解液が漏洩しても溝に溜まり、ある程度他の部分への飛散を低減することができるものの、本実施の形態１では個々のキャパシタ１に隙間２３を設けたので、さらに電解液飛散の可能性を低減でき、高信頼性が得られる。

従って、キャパシタ１を強固に固定するだけでなく、電解液の飛散低減のためにも保持部分２１に設けたスリット２１ａの長さは隙間２３に至らない寸法としている。

なお、図１に示すように、回路基板７に実装した発熱部品（図示せず）、および発熱部品を取り付けたヒートシンク８は、キャパシタ１からできるだけ遠ざけて配置している。すなわち、具体的にはキャパシタ１を６個一列にしてケース６の一番奥側の辺に沿って並べ、一番奥の辺から最も遠い辺、すなわち、図１の一番手前の辺の近傍にヒートシンク８が配されるように構成した。

このように構成することで、発熱部品やヒートシンク８とキャパシタ１の間に空間ができるため、発熱部品の熱が直接キャパシタ１に至らず、キャパシタ１の熱による劣化を低減することができる。

以上のことから、本実施の形態１では信頼性を確保しつつ低コスト化するための様々な課題を解決した結果、従来に比べ以下の構造上の簡素化を図ることができた。

１）回路基板を１枚化
２）中継コネクタ不要
３）ホルダー不要
さらに、上記の部品点数削減に加え、キャパシタ１を接続した回路基板７をケース６に挿入して固定するのみの簡単な工程で作製可能であるため工数削減も達成でき、従来と同等の信頼性を有するキャパシタユニットとして総合的に極めて低コスト化が図れると同時に小型化も可能となる。

以上の構造により、高信頼性を確保しつつ低コストを両立できる小型のキャパシタユニットを実現することができた。

(実施の形態２)
図４は本発明の実施の形態２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５は本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの保持部分にキャパシタをはめ込む際の斜視図である。図６は本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの別形態のケースの斜視図である。

なお、図４から図６において、実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

本実施の形態２の特徴となる部分は、実施の形態１に対して保持部分２１が弾性を有するはめ込み式としてケース６と一体形成した点と、回路基板７をケース６に対して垂直方向に取り付けた点である。このような構成のキャパシタユニットの組み立て方法について以下に説明する。

図４において、まずキャパシタ１を保持部分２１に挿入する（はめ込む）。この時の様子を図５に拡大して示す。なお、図５では１組のキャパシタ１と保持部分２１のみを抽出して示した。

保持部分２１のはめ込み部分の高さはキャパシタ１の長さの約半分と高くしてある。従って、キャパシタ１をはめ込む際には保持部分２１が弾性によりある程度動く必要があるので、保持部分２１の下部に２ヶ所のスリット２１ａを設けた。このようにはめ込み部分の高さを高くすると、１つの保持部分２１でキャパシタ１の固定が十分可能となる。

キャパシタ１を保持部分２１にはめ込む具体的な方法については、図５に示したように、キャパシタ１の底面が保持部分２１の底面と合致するように矢印方向からキャパシタ１を保持部分２１にはめ込むだけである。この際、あらかじめ各キャパシタ１の２本のリード線３はキャパシタ１の長さ方向に対してそれぞれ垂直方向に曲げ加工がされている。

なお、保持部分２１の底面には窪み形状の隙間２３が形成されている。隙間２３の役割は実施の形態１で説明した通り、万一キャパシタ１の防爆弁から電解液が漏洩した場合の飛散防止である。この際、隙間２３は防爆弁が十分開くことのできる大きさにしてある。これにより、実施の形態１と同様に信頼性が向上する。

図４に戻って、６個のキャパシタ１を保持部分２１にはめ込んだ後は、キャパシタ１以外の回路部品を実装した回路基板７をケース６に固定する。この際、ケース６に一体形成した２本の柱６ａに設けたボス１１（これも一体形成されている）にワッシャ２６を介してネジ１０で固定することにより、回路基板７をキャパシタ１の長さ方向、すなわち、垂直方向に配置している。

このように回路基板７を配置したことにより、２本の柱６ａの間に空間ができるため、回路基板７への部品配置の設計自由度が増す。なお、回路基板７の固定方法は実施の形態１と同様に、図２に示した熱応力を緩和する構成とした。

回路基板７をケース６に固定する際には、同時にリード線３を穴７ａに挿入する。リード線３はキャパシタ１の長さ方向に対してそれぞれ垂直方向に曲げ加工されているので、図４に示すように回路基板７を垂直方向に配置してもリード線３を接続することができる。

なお、上記の組み立て例では先にキャパシタ１をはめ込んでから回路基板７を取り付けているが、これは逆に回路基板７を取り付けてからキャパシタ１をはめ込んでもよい。

最後にリード線３を半田付けし、ケースフタ３０をケース６に被せてネジ１０で固定することによりキャパシタユニットが完成する。

このような構成とすることで、キャパシタ１は回路基板７と接触しない位置に配置されるので、実施の形態１と同様にショートや熱に対する信頼性が向上する。

さらに、実施の形態１の特徴である低コスト、高信頼性に加え、本実施の形態２の回路基板７を垂直方向に配置する構成とすることにより、さらなる小型化が達成できる。

すなわち、実施の形態１では回路基板７をケース６に対し水平方向に配置していたので、底面積が回路基板７より大きくなっていた。これに対し、本実施の形態２では回路基板７がケース６の垂直方向に配置されたため、ケース６の底面積を回路基板７の面積より小さくできる。しかも、曲げ加工されたリード線３の上側に大型回路部品（ヒートシンク８やコネクタ２５）を配置した構造としているので、図４に示すように回路基板７の高さはおよそキャパシタ１の高さにコネクタ２５の高さを加えた高さとなる。従って、実施の形態１の高さに比べコネクタ２５の高さ分、高くなるだけである。

これらのことから、底面積削減の効果の方が大きいため、キャパシタユニット全体としてはさらなる小型化が可能となる。

なお、図４より明らかなように、曲げ加工されたリード線３の上部にヒートシンク８を設け、ヒートシンク８のリード線３と対向する面（図４では底面）から最も遠い面（図４では上面）に発熱部品８ａを取り付けた構成としているので、発熱部品８ａの熱が直接キャパシタ１に伝わりにくくなる。さらに、リード線３が実施の形態１に比べ長くなるため、回路基板７からリード線３を通ってキャパシタ１に伝わる熱も低減できる。

以上の構成により、実施の形態１に比べさらなる小型化が可能な低コスト、高信頼性のキャパシタユニットを実現することができた。

なお、ケース６は図４の構成の場合、ケース６と一体形成した２本の柱６ａに回路基板７を固定することで縦方向の剛性を確保しているが、使用される振動の環境によっては両方の柱の根元に応力が集中し、破損に至る可能性がある。

これを避けるため図６に示すように、例えば２本の柱６ａの間の下半分を補強部６ｂでケース６と一体に形成する構成にすれば、回路基板７への部品配置の設計自由度は若干制約されるものの、柱６ａの根元部分が拡大され剛性向上を図ることができるので、厳しい振動下でも根元部分への応力集中を緩和することができる。従って、さらなる高信頼性のキャパシタユニットを構成できる。

(実施の形態３)
図７は本発明の実施の形態３におけるキャパシタユニットの内部平面図であり、（ａ）は側面図を、（ｂ）は上面図をそれぞれ示す。

なお、図７において、実施の形態１、２と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。また、本実施の形態３のケース６については基本的に実施の形態２の斜視図（図４）と同等であるので、ここでは本実施の形態３の特徴をわかりやすく説明するために、平面図を使用して説明する。

すなわち、本実施の形態３の特徴となる部分は、実施の形態２に対して複数のキャパシタ１が互いに最も近づくように、かつ複数列に配置されるように保持部分２１を構成した点である。このような構成のキャパシタユニットの組み立て方法について以下に説明する。

まず、保持部分２１の構造は図５と同じであるが、図７（ｂ）（図７（ａ）の矢印Ａ方向から見た図）に示すように、保持部分２１は複数のキャパシタ１が互いに最も近づくように、かつ複数列に配置されるように形成されている。従って、各列の保持部分２１の位置は、互いに保持部分２１の半径分ずれた配置、すなわち平面上での最密充填配置となる。

従って、図７（ｂ）で左列は実施の形態２と全く同じ構成であるが、右列はキャパシタ１をはめ込む方向が反対側（右側）になるように構成している。

よって、このような保持部分２１に対し、キャパシタ１を左列は左から、右列は右から挿入する（はめ込む）。この時の様子は図５と同様である。なお、各キャパシタ１のリード線３は図５に示すように、あらかじめキャパシタ１の長さ方向に対してそれぞれ垂直方向に曲げ加工されている。

６個のキャパシタ１を保持部分２１にはめ込んだ後は、キャパシタ１以外の回路部品を実装した回路基板７をケース６に固定する。この際の固定方法も実施の形態１、２と同様の熱応力緩和構成とした。ここで、回路基板７をケース６に固定する際に、同時にリード線３を回路基板７の穴に挿入する。

なお、実施の形態２ではキャパシタ１のはめ込みと回路基板７の取り付け順序はどちらが先でもよかったが、本実施の形態３では回路基板７を先に取り付けてしまうと、後から右列の保持部分２１にキャパシタ１をはめ込み、かつリード線３を回路基板７の穴に通す作業が極めて困難になる。従って、本実施の形態３では前記のように先にキャパシタ１をはめ込んでから回路基板７を取り付けている。

最後にリード線３を半田付けし、図示しないケースフタ（実施の形態２と同じ構造）を固定することでキャパシタユニットが完成する。

このような構成とすることで、キャパシタ１が平面上での最密充填配置となるので実施の形態２のようにキャパシタ１を一列に並べる場合に比べ、回路基板７も含めさらに小型化が可能となる。

また、組み立て容易性は実施の形態２とほとんど変わらず、伝熱性は図７（ａ）（図７（ｂ）で矢印Ｂ方向から見た図）に示すように、キャパシタ１から最も遠いヒートシンク８の面上に発熱部品８ａを配置していることと、リード線３が長く回路基板７の熱がキャパシタ１に伝わりにくいことから、実施の形態２と同等であるので、低コスト、かつ高信頼性の特長も併せ持つ。

以上の構成により、実施の形態２に比べさらなる小型化が可能な低コスト、高信頼性のキャパシタユニットを実現することができた。

(実施の形態４)
図８は本発明の実施の形態４におけるキャパシタユニットの内部平面図であり、（ａ）は側面図を、（ｂ）は上面図をそれぞれ示す。図９は本発明の実施の形態４におけるキャパシタユニットの溝に回路基板を挿入したケースの一部斜視図である。

なお、図８、図９において、実施の形態１、２と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。また、キャパシタユニットの全体構成は図４と同様であるので、本実施の形態４では、その特徴をわかりやすく説明するために平面図を用いて説明する。

すなわち、本実施の形態４の特徴となる部分は、実施の形態３に対してケース６の一部に四角形状の回路基板７の３辺を挿入する溝３２を設け、溝３２に回路基板７を挿入し、回路基板７の四隅近傍をワッシャ２６を介してネジ１０でケース６に固定した点と、回路基板７に最も近い位置のキャパシタ１の列に対し、その隣列のキャパシタ１の列はキャパシタ１の長さ方向に保持部分２１の長さ以上ずらして配置した点である。

ここで、後者について全体で３列以上の保持部分２１がある場合は、平面上での最密充填配置になるように保持部分２１を配置するとともに、前記したように、次の隣列のキャパシタ１の列もキャパシタ１の長さ方向に保持部分２１の長さ以上ずらして配置するように、各キャパシタ１の列位置が順次キャパシタ１の長さ方向に保持部分２１の長さ以上ずれるように保持部分２１を構成すればよい。従って、保持部分２１は階段状に配置されることになる。

なお、本実施の形態４では保持部分２１が２列の場合の構成を有するキャパシタユニットの組み立て方法について以下に説明する。

まず、保持部分２１の基本構造は図５と同じであり、また図８（ｂ）（図８（ａ）の矢印Ａ方向から見た図）に示すように、保持部分２１の配置も上面から見れば複数のキャパシタ１が互いに最も近づくように、かつ複数列に配置されるように形成されている。従って、各列の保持部分２１の位置は、互いに保持部分２１の半径分ずれた配置、すなわち平面上での最密充填配置となる。

しかし、図８（ａ）（図８（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図）に示すように、回路基板７に最も近い位置のキャパシタ１の列（右列）が、その隣列（左列）よりキャパシタ１の長さ方向に高い位置に来るように構成されている。その高さは本実施の形態３ではできるだけ低く抑えるために左列の保持部分２１の高さ（長さ）と等しくしたが、保持部分２１の長さ以上であればよい。なお、右列の高さを高くする部分も含め、保持部分２１はケース６と一体形成されている。

このように階段状に構成することで、実施の形態３のように右列の保持部分２１にキャパシタ１をはめ込む際にも図５に示すように左側からはめ込むことが可能となる。従って、全てのキャパシタ１を左側（同一方向）からはめ込めるので、組み立て性が向上する。

具体的な組み立て方法は、まずキャパシタ１以外の回路部品を実装した回路基板７を溝３２に挿入する。溝３２はケース６の２本の柱６ａの一部、および底面部分に設けられているので、回路基板７を溝３２に挿入すると、回路基板７の３辺が溝３２で支持される。

この時の柱６ａにおける溝３２の周辺の様子（図８（ｂ）の細点線で囲んだ部分）を図９に示す。回路基板７を溝３２に挿入するだけで回路基板７の位置決めができるので、ワッシャ２６を介してネジ１０で回路基板７の四隅近傍を固定する際に、ネジ止め作業が極めて容易になり組み立て性が向上する。なお、本実施の形態４の基板穴、およびワッシャ穴（いずれも図示せず）の大きさの関係は実施の形態１と同じとしたので、回路基板７への熱応力の緩和も可能となる。また、溝３２で回路基板７が位置決めされるので、回路基板７の四隅近傍のいずれか少なくとも２ヶ所にワッシャ２６を介してネジ１０でケース６に固定すればよい。

次の組み立て工程は、キャパシタ１のはめ込みである。この際、前記したように全てのキャパシタ１を図８の左側からはめ込めるものの、先に左列（下段）の保持部分２１にキャパシタ１をはめ込むと、右列（上段）の保持部分２１にキャパシタ１をはめ込む際、先にはめ込んだ下段のキャパシタ１と干渉してしまいはめ込めなくなる。従って、必ず上段の保持部分２１からキャパシタ１をはめ込んでいく。この時、同時に回路基板７の穴へリード線３を通す。

上段の保持部分２１にキャパシタ１をはめ込んだら、下段の保持部分２１にキャパシタ１を同様にはめ込んでいく。この際、上段のキャパシタ１に下段のキャパシタ１のリード線３が接触しないようにしなければならない。そこで、図８（ａ）に示したように上段のキャパシタ１の上部に下段のキャパシタ１のリード線３を通すようにする。

なお、ここでは回路基板７を挿入固定してからキャパシタ１をはめ込んでいるが、これを逆にすると回路基板７を溝３２に挿入する際にリード線３が干渉するため、溝３２を設けた構成においては先に回路基板７を挿入固定しておかなければならない。なお、実施の形態３のように溝３２がない構成であれば、回路基板７を後から固定してもよい。

最後にリード線３を半田付けし、図示しないケースフタ（実施の形態２と同じ構造）を固定することでキャパシタユニットが完成する。

このような構成とすることで、溝３２により回路基板７の位置決めが容易になり、さらに同一方向からのキャパシタ１の挿入が可能になるので、組み立て容易性が向上し、低コスト化が可能となる。

また、伝熱性についても実施の形態３とほぼ同等の構成であるので、キャパシタ１への熱の影響を抑制でき、高信頼性が得られる。

但し、保持部分２１を階段状に形成するためキャパシタ１自身の放熱性は良くなるが、キャパシタユニット全体の高さが高くなってしまい小型化にはあまり適さない。

しかし、本実施の形態４の最大の特長は、キャパシタ１を同一方向から保持部分２１にはめ込むことができる組み立て容易性に加え、階段状構造によりキャパシタ１自身の放熱性も改善されるため、この構成を活かし、何段でもキャパシタ１の列を階段状に増やすことによって大電力を扱うなど多数のキャパシタ１を使用するキャパシタユニットにも適用できる点である。

従って、多数のキャパシタ１を使用するキャパシタユニットに対して本実施の形態４を適用することで、組み立て容易性による低コスト化と階段状構造による高信頼性を得ることができる。

以上の構成により、多数のキャパシタを使用する用途にも適用可能な構成を有する低コスト、高信頼性のキャパシタユニットを実現することができた。

なお、本実施の形態４で述べた回路基板７の溝３２への挿入固定方法は他の実施の形態で行ってもよい。

本発明にかかるキャパシタユニットは、キャパシタがケースに垂直方向に直接保持されるとともに、全ての回路部品が１枚の回路基板に実装され、それをケースに収納するだけの構造とすることが可能になるので高信頼性と低コスト化の両立が図れ、特に車両の制動を電気的に行う電子ブレーキシステム等に利用される非常用電源等として有用である。

本発明の実施の形態１におけるキャパシタユニットの一部分解斜視図 本発明の実施の形態１におけるキャパシタユニットの回路基板とケースの接続部断面図 本発明の実施の形態１におけるキャパシタユニットの保持部分の一部断面図 本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの一部分解斜視図 本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの保持部分にキャパシタをはめ込む際の斜視図 本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの別形態のケースの斜視図 （ａ）本発明の実施の形態３におけるキャパシタユニットの内部構成を示す側面図、（ｂ）同上面図 （ａ）本発明の実施の形態４におけるキャパシタユニットの内部構成を示す側面図、（ｂ）同上面図 本発明の実施の形態４におけるキャパシタユニットの溝に回路基板を挿入したケースの一部斜視図 従来のキャパシタユニットの一部分解斜視図

符号の説明

１ キャパシタ
１ａ 防爆弁
３ リード線
６ ケース
６ａ 柱
６ｂ 補強部
７ 回路基板
７ｂ 基板穴
８ ヒートシンク
８ａ 発熱部品
２１ 保持部分
２３ 隙間
２６ ワッシャ
３２ 溝

Claims (17)

1. 複数のキャパシタと、
   前記キャパシタを垂直方向に保持する保持部分を一体で形成したケースと、
   同一基板上に前記キャパシタの充放電を行う充放電回路、および前記キャパシタの状態を検出するためのキャパシタ状態検出回路を設けた回路基板からなり、
   前記保持部分に保持された前記キャパシタが前記回路基板上で電気的に直列、または、並列、または、直並列に接続されたキャパシタユニット。
2. 回路基板は、前記回路基板に設けた基板穴、およびワッシャを介してケースに設けたボスにネジを締めることで前記ケースに取り付けられ、
   前記基板穴の直径は前記ワッシャの内径より大きく、かつ、外径より小さくした請求項１に記載のキャパシタユニット。
3. ボスの高さはケースの垂直方向に配したキャパシタの高さより高い請求項２に記載のキャパシタユニット。
4. 各キャパシタの２本のリード線の一部は、それぞれクランク状に曲げ加工された請求項１に記載のキャパシタユニット。
5. キャパシタの２本のリード線を有さない先端側の面に防爆弁を設け、
   前記防爆弁がケースの底部方向を向くように前記キャパシタを保持した請求項１に記載のキャパシタユニット。
6. キャパシタの先端とケースの底面の間には防爆弁が開くことのできる隙間を設けた請求項５に記載のキャパシタユニット。
7. 回路基板に実装した発熱部品、および前記発熱部品を取り付けたヒートシンクは、キャパシタからできるだけ遠ざけて配置した請求項１に記載のキャパシタユニット。
8. 保持部分は弾性を有し、キャパシタを前記保持部分に挿入することにより前記保持部分の弾性によってキャパシタを固定する請求項１に記載のキャパシタユニット。
9. 各キャパシタの２本のリード線は前記キャパシタの長さ方向に対してそれぞれ垂直方向に曲げ加工され、垂直方向に配置された回路基板に接続された請求項１に記載のキャパシタユニット。
10. 曲げ加工されたリード線の上側に大型回路部品を配置した請求項９に記載のキャパシタユニット。
11. 曲げ加工されたリード線の上部にヒートシンクを設け、前記ヒートシンクの前記リード線と対向する面から最も遠い面に発熱部品を取り付けた請求項９に記載のキャパシタユニット。
12. 回路基板はキャパシタの長さ方向に配置され、ケースに一体形成した２本の柱に設けたボスにワッシャを介してネジで固定された請求項９に記載のキャパシタユニット。
13. ２本の柱の間には補強部がケースと一体に形成された請求項１２に記載のキャパシタユニット。
14. キャパシタを回路基板と接触しない位置に配置した請求項１に記載のキャパシタユニット。
15. 複数のキャパシタが互いに最も近づくように、かつ複数列に配置されるように保持部分を構成した請求項１に記載のキャパシタユニット。
16. 複数のキャパシタを互いに最も近づくように複数列に配置する際に、
    キャパシタの側面から挿入可能な弾性を有する保持部分を用いるとともに、
    回路基板に最も近い位置のキャパシタ列に対し、
    その隣列のキャパシタ列は前記キャパシタの長さ方向に前記保持部分の長さ以上ずらして配置し、
    同様に、次の隣列のキャパシタ列も前記キャパシタの長さ方向に前記保持部分の長さ以上ずらして配置するように、
    各キャパシタ列の位置が順次前記キャパシタの長さ方向に保持部分の長さ以上ずれるように、前記保持部分を構成した請求項１５に記載のキャパシタユニット。
17. ケースの一部に四角形状の回路基板の３辺を挿入する溝を設け、
    前記溝に前記回路基板を挿入し、
    前記回路基板の四隅近傍のいずれか少なくとも２ヶ所にワッシャを介してネジで前記ケースに固定した請求項１に記載のキャパシタユニット。

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