WO2007126082A1 - キャパシタモジュール - Google Patents

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WO2007126082A1
WO2007126082A1 PCT/JP2007/059248 JP2007059248W WO2007126082A1 WO 2007126082 A1 WO2007126082 A1 WO 2007126082A1 JP 2007059248 W JP2007059248 W JP 2007059248W WO 2007126082 A1 WO2007126082 A1 WO 2007126082A1
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capacitor
capacitor module
radiator
fixing
cover
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PCT/JP2007/059248
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Yoshitaka Niigaki
Hikosaburou Hiraki
Satoru Nishimura
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Komatsu Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a capacitor module in which a plurality of capacitors are connected.
  • a capacitor element As a conventional capacitor, there is one configured by inserting a capacitor element inside a metal case.
  • the metal case has a cylindrical shape with one end closed and the other end opened. After the capacitor element is inserted into the metal case, the other end is closed by a terminal plate.
  • the terminal plate has an external terminal connected to the internal terminal of the capacitor element, and is fixed to the opening edge of the metal case (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-252151
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-26219
  • the caypacita itself does not have a fixing structure.
  • the capacitor is placed on the bottom plate of the module housing, and a presser fitting is arranged at the opening edge of the metal case in each capacitor, and the capacitor is sandwiched between the presser fitting and the module housing.
  • a method of fixing with can be considered.
  • the fixing method in which the capacitor is sandwiched between the module housing and the module housing through the presser fitting as described above is not necessarily preferable in terms of reliability and durability when vibration is repeatedly applied. That's not true. In particular, very large vibrations such as construction machinery occur. When used under repetitive conditions, the above-mentioned problems become more prominent, and the capacitor may drop off the module housing force due to displacement of the presser.
  • the capacitor module it is not preferable to apply the capacitor module to change the vehicle body appearance of the construction machine because the manufacturing cost of the construction machine increases. That is, downsizing of the capacitor module is required to save space. However, if the capacitance of the capacitor is reduced, the amount of heat generated increases due to the internal loss of the capacitor element, so that a suitable heat dissipation structure is desired here as well.
  • the present invention has been made in view of the above, and is capable of fixing a capacitor while ensuring reliability and durability even under a condition in which vibration is applied, and the internal temperature of the capacitor.
  • An object of the present invention is to provide a capacitor module capable of obtaining a heat dissipation structure suitable for an increase in the temperature.
  • a capacitor module according to the present invention is configured such that an outer bottom wall portion of a capacitor case for storing a capacitor element is formed thicker than the other walls,
  • the capacitor is provided with a screw hole in the bottom wall portion, and a plurality of the capacitors are provided, and the capacitor is fixed to the heat radiator by screwing a fixing screw into the screw hole.
  • the capacitor module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the heat radiating body includes a cooling passage through which a cooling medium is circulated.
  • the capacitor module according to the present invention is based on the above invention!
  • the heat radiator is formed of a metal material, and a sheet material made of an insulating material is interposed between the outer wall surface of the capacitor and the heat radiator.
  • the capacitor module according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, an interposition material that also serves as an insulating material is interposed between the fixing screw and the heat radiator.
  • the capacitor module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the capacitor is covered with a cover.
  • the capacitor module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the capacitor and the fixing screw are covered with a cover.
  • the capacitor module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the cover is formed of a metal material.
  • a sheet material as an insulating material is interposed between the connection fitting for electrically connecting the plurality of capacitors and the cover. It is characterized by.
  • a temperature sensor for detecting the temperature of the capacitor is provided on the inner side of the cover, and each of the temperature is detected according to the temperature detected by the temperature sensor.
  • a controller for charge / discharge control of the capacitor is attached to the outside of the cover.
  • the capacitor module according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the temperature sensor is provided in a connection fitting for electrically connecting the capacitor.
  • the capacitor module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a booster for boosting the output voltage of the capacitor is provided.
  • the capacitor module according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the heat dissipating member is provided with legs having a vibration-proof rubber force.
  • a capacitor module according to the present invention is a capacitor in which an outer bottom wall portion of a capacitor case that houses a capacitor element is formed thicker than the other wall, and a screw hole is provided in the outer bottom wall portion. A plurality of capacitors were provided, and the capacitors were fixed to the radiator by screwing fixing screws into the screw holes. As a result, it is possible to secure the capacitor with reliability and durability even when it is used under conditions in which very large vibrations are repeatedly applied, such as when a capacitor module is mounted on a construction machine. .
  • the screwing of the fixing screw into the screw hole improves the adhesion of the outer wall surface of the capacitor case to the fixing surface of the radiator, so the heat generated by the capacitor is appropriately transmitted to the radiator to dissipate the capacitor. be able to. That is, it is possible to obtain a heat dissipation structure suitable for an increase in the internal temperature of the capacitor.
  • the heat radiating body includes a cooling passage through which a cooling medium flows in the cross section.
  • the cooling medium can further dissipate heat from the capacitor. That is, a more suitable heat dissipation structure can be obtained as the internal temperature of the capacitor increases.
  • the heat dissipating body from a metal material and interposing a sheet material made of an insulating material between the outer wall surface of the capacitor and the heat dissipating body, the electrical insulation of the capacitor is maintained while maintaining the heat dissipating structure. Can be improved.
  • the fixing screw is formed of an insulating material, it is possible to improve the electrical insulation of the capacitor while maintaining the heat dissipation structure.
  • the cover by forming the cover with a metal material, the heat generated by the capacitor is dissipated through the cover, so that the heat dissipation performance of the capacitor can be improved.
  • connection fitting for electrically connecting a plurality of capacitors and the cover
  • the heat generated by the capacitor is dissipated through the connection fitting cover and the cover. Therefore, the heat dissipation performance of the capacitor can be improved.
  • a controller that performs charge / discharge control of each capacitor according to the temperature detected by the temperature sensor is attached to the outside of the cover. Capacitor control can be performed according to heat generation, and the safety of the capacitor module can be improved. Further, by attaching a controller for controlling the capacitor to the outside of the cover, a capacitor module including the controller can be obtained. That is, for example, a capacitor module can be mounted with a controller on a construction machine or the like. [0031] Further, since the temperature of the connecting metal part is substantially equal to the temperature inside the capacitor, ideal control can be performed by attaching a temperature sensor to the connecting metal part. This eliminates the need to embed a temperature sensor inside the capacitor.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a construction machine to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic view of the capacitor module as seen from the plane.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a capacitor.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a mold.
  • FIG. 6 is a plan view showing a mold.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing a process for forming a capacitor case.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing a process of molding a capacitor case.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a process for forming a capacitor case.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a cured state of the capacitor case.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing another form of the capacitor.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing another form of the capacitor.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing another form of the capacitor.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing another form of the capacitor.
  • FIG. 15 is a conceptual diagram showing another form of the capacitor module.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a construction machine to which the present invention is applied.
  • a hydraulic excavator 100 is taken as an example of a construction machine.
  • This excavator 100 uses motors 102A and 102B in addition to the engine 101 as a drive system.
  • the assist motor 102A and the turning motor 102B are used!
  • the assist motor 102A is directly connected to the output shaft of the engine 101.
  • the engine 101 This is to assist the engine 101 so as to improve the responsiveness to the operation of the operator when the work is immediately performed when the rotational speed of the engine is reduced.
  • the turning motor 102B is provided in the turning part 104 disposed so as to be rotatable around a turning axis provided substantially perpendicular to the self-running part 103, and is used for turning the turning part 104.
  • the capacitor module 1 according to the present invention is connected to the assist motor 102A and the turning motor 102B.
  • the capacitor module 1 supplies electric power to the assist motor 102A and the swing motor 102B, while storing electric power generated by the assist motor 102A and the swing motor 102B.
  • FIG. 2 is a schematic view of the capacitor module seen from the plane
  • FIG. 3 is a cross-sectional view along III III in FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the capacitor.
  • the capacitor module 1 is provided by connecting a plurality of capacitors 2 as shown in FIG. 2 and FIG.
  • the capacitor 2 is generally composed of a capacitor case 22 that accommodates the capacitor element 21 and a terminal plate 23.
  • the capacitor element 21 is formed by laminating a plurality of positive electrodes and negative electrodes with a separator interposed therebetween.
  • the positive electrode and the negative electrode are constituted by sandwiching a collector electrode made of a metal foil (for example, an aluminum foil) between activated carbon sheets and impregnated with an electrolyte.
  • Capacitor element 21 has internal terminal 211 extending from each electrode inside capacitor case 22.
  • the capacitor case 22 also has a light metal (for example, aluminum) force, and forms a bottomed cylindrical container with a closed bottom and an open top.
  • the terminal board 23 is fixed to the capacitor case 22 in a state where the upper opening of the capacitor case 22 is closed.
  • the positive and negative external terminals 231 provided on the terminal plate 23 are connected to the internal terminals 211 of the capacitor element 21 inside the capacitor case 22.
  • the capacitor 2 is a substantially prismatic body, and is fixed to the fixed surface when the capacitor module 1 is formed on the outer bottom wall surface of the bottom wall portion (one wall) 221 in the capacitor case 22. Screw holes 222 are provided.
  • the screw hole 222 is formed as a female screw hole that opens downward. Further, the wall thickness of the bottom wall portion 221 of the capacitor case 22 provided with the screw holes 222 is formed to be thicker than other walls such as side walls.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the mold
  • FIG. 6 is a plan view showing the mold
  • FIGS. 7 to 9 show the process of molding the capacitor case.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing the cured state of the capacitor case.
  • the capacitor case 22 is formed by impact molding with the outer mold 201 and the inner mold 202 shown in FIG.
  • the outer mold 201 has a cavity 2011 that opens upward and has an opening in which four rectangular corners are formed in an arc as shown in FIG.
  • a cylindrical first protrusion 2012 that extends upward at a substantially center
  • a cylindrical second protrusion 2013 that extends upward in a form surrounding the first protrusion 2012, Is provided.
  • the first protrusion 2012 is formed so as to protrude longer than the second protrusion 2013.
  • the inner mold 202 extends downward toward the opening of the cavity 2011 of the outer mold 201, and the lower end of the inner mold 202 is shown in FIG.
  • the inner mold 202 is provided to be movable up and down relatively with respect to the outer mold 201.
  • the raised portion becomes the side wall portion of the molded capacitor case 22 (see FIG. 10).
  • the column portion 2021 of the inner mold 202 is inserted into the cavity 2011 of the outer mold 201, and the first protrusion is formed between the lower end surface and the inner bottom surface of the cavity 2011. It can be stopped with a predetermined interval H2 including the protruding length of 2012. That is, the bottom wall portion 221 of the capacitor case 22 having a predetermined interval H2 is formed (see FIG. 10).
  • the inner mold 202 is raised so as to be removed from the outer mold 201, and the outer case 201 and the capacitor case 22 molded from the inner mold 202 are taken out.
  • the molded capacitor case 22 has an interval H2 between the outer mold 201 and the inner mold 202 as the wall thickness.
  • the container has a bottom wall portion 221 that closes and the bottom portion is closed and the upper portion is opened.
  • the portion where the soft metal M is fluidized by compression is work-hardened.
  • an interval H2 is provided between the outer mold 201 and the inner mold 202 to increase the thickness of the bottom wall 221, compression is not transmitted by the interval H2. Therefore, it does not fully fluidize and is difficult to cure. Therefore, if the screw hole 222 is formed on the outer bottom wall surface of the bottom wall portion 221 formed in this way as described later, the strength of the screw hole 222 cannot be obtained.
  • the first protrusion 2012 and the second protrusion 2013 provided on the outer mold 201 are interposed to apply an impact force to the soft metal M
  • the first protrusion 2012 and the second protrusion In order to avoid 2013, soft metal M will fluidize and work harden. That is, the strength of the screw hole 222 is improved by forming the screw hole 222 in the work-hardened portion as will be described later.
  • the degree of work hardening increases as the amount of movement when the soft metal M is fluidized increases. Specifically, as shown in FIG. 10, a portion near the first protrusion 2012 and the second protrusion 2013 and a portion protruding from the cavity 2011 of the outer mold 201 are large in work hardening (G1).
  • the part slightly separated from the first protrusion 2012 and the second protrusion 2013 and the part before protruding from the cavity 2011 are in process hardening (G2).
  • the part of the cavity 2011 that has the largest wall thickness is the small work hardening (G3).
  • the bottom wall portion 221 of the material is work-hardened.
  • the screw hole 222 is formed in the bottom wall portion 221 of the capacitor case 22.
  • the screw hole 222 is formed using the hole provided in the outer bottom wall surface of the bottom wall portion 221 by the first protrusion 2012.
  • the hole portion is a portion having a large work hardening (G1), so that the strength of the screw hole 222 is improved.
  • the strength around the screw hole 222 is improved by the second protrusion 2013.
  • the opening of the capacitor case 22 is formed into a wide mouth. In this way, the capacitor case 22 is formed.
  • the capacitor element 21 is accommodated in the capacitor case 22, and the terminal plate 23 is fitted into the opening of the capacitor case 22 having a wide opening. Block the top opening. And the opening of the capacitor case 22 The edge is narrowed inward to fix the terminal plate 23 and the opening edge of the capacitor case 22 to each other. In this way, the capacitor 2 is formed.
  • the capacitor module 1 has a heat radiator 3 for fixing the capacitor 2.
  • the radiator 3 is formed in a plate shape with a fixed surface (fixed surface) 31 for fixing the capacitor 2 as an upper surface.
  • the heat release body 3 is made of aluminum, which is a light metal having a relatively high thermal conductivity.
  • the radiator 3 is provided with a plurality of through holes 32 penetrating in the vertical direction.
  • the through hole 32 is for passing a fixing screw 4 for fixing the capacitor 2.
  • the fixing screw 4 fixes the capacitor 2 to the fixing surface 31 by allowing the lower surface force of the radiator 3 to pass through the through hole 32 and screwing into the screw hole 222 provided in the bottom wall portion 221 of the capacitor 2.
  • a thermally conductive insulating material (for example, a key element) is provided between the outer bottom wall surface of the bottom wall portion 221 of the capacitor 2 and the fixed surface 31 of the radiator 3. ) Sheet material 41 is interposed.
  • This sheet material 41 is interposed between the outer bottom wall surface of the bottom wall portion 221 of the capacitor 2 and the fixed surface 31 when the capacitor 2 is fixed to the fixed surface 31, and connects the capacitor 2 and the fixed surface 31. It is arranged in an insulated and non-contact state, and acts to transmit heat generated by the capacitor 2 to the radiator 3. Further, an interposing material 42 made of an insulating material (for example, a synthetic resin material) is interposed between the fixing screw 4 that fixes the capacitor 2 to the fixing surface 31 and the through hole 32 of the heat dissipating body 3. .
  • the interposition material 42 is formed in a cylindrical shape so as to be inserted into the through hole 32, and has a flange that engages with the lower opening of the through hole 32. That is, when the capacitor 2 is fixed to the fixing surface 31 with the fixing screw 4, the intervening material 42 is interposed between the fixing screw 4 and the through hole 32 to insulate the fixing screw 4 and the through hole 32 from each other. Place in contact.
  • a plurality of capacitors 2 are fixed in a manner aligned vertically and horizontally with respect to the fixing surface 31 of the radiator 3.
  • Each capacitor 2 is arranged so that the external terminal 231 on the positive electrode side and the external terminal 231 on the negative electrode side face each other in the rows and columns shown in FIG.
  • the external terminals 231 having different polarities are connected to each other by a connection fitting 51. That is, in the present embodiment, each capacitor 2 is connected in series by the connection fitting 51.
  • Each capacitor 2 is provided with a balance circuit 52 so as to straddle each external terminal 231.
  • the balance circuit 52 regulates the voltage of the capacitor element 21 within a predetermined range. It is intended.
  • a female screw hole (not shown) is provided at the upper end of the external terminal 231 of the capacitor 2, and the connection fitting 51 and the balance circuit are connected by a male screw (not shown) screwed into the female screw hole. 52 is installed.
  • the side wall surface of each capacitor 2 is covered with a film made of an insulating material (for example, a synthetic resin material) to improve electrical insulation.
  • an upper cover (cover) 61 is provided on the fixing surface (upper surface) 31 of the radiator 3.
  • the upper force bar 61 has a shape covering all the capacitors 2 fixed to the fixing surface 31, and is formed of aluminum which is a light metal having a relatively high thermal conductivity.
  • a lower cover (cover) 62 is provided on the lower surface of the radiator 3.
  • the lower cover 62 has a shape that covers all the fixing screws 4 that pass through the lower surface of the heat radiating body 3, and has a relatively high thermal conductivity.
  • the lower cover 62 is made of aluminum which is a light metal.
  • the upper cover 61 and the lower cover 62 are fixed to the radiator 3 with screws (not shown) so as to sandwich the radiator 3 therebetween.
  • the upper cover 61 and the lower cover 62 are not limited to the force described in the example of aluminum, and may be formed of other members.
  • a controller 71 for controlling the capacitor 2 is fixed to the outer upper surface of the upper cover 61.
  • the controller 71 is a control unit in which a controller, a power converter, a booster and the like are integrated.
  • the controller performs charge / discharge control of the capacitor 2.
  • the voltage conversion converts the DC power output from the capacitor 2 into AC power and supplies it to the assist motor 102A and the swing motor 102B, or converts the AC power output from the assist motor 102A and the swing motor 102B into DC power. This is to be converted to, and supplied to the capacitor 2.
  • the booster boosts the voltage of the power output from the capacitor 2.
  • a connector 73 is interposed in the electrical wiring 72 that connects the capacitor 2 and the controller 71. The connector 73 can be removed during maintenance of the capacitor 2 and the controller 71 described later to ensure the safety of maintenance work. Further, although not shown in the figure, the electric wiring 72 is provided with a fuse.
  • a temperature sensor 9 that detects the external temperature of the capacitor 2 is connected to the controller of the controller 71.
  • the temperature sensor 9 is located inside the upper cover 61 that covers the capacitor 2. It is a region, and is provided on the connection fitting 51 at a substantially central position of the aligned capacitors 2. That is, the controller 71 performs charge / discharge control of the capacitor 2 in accordance with the external temperature of the capacitor 2 detected by the temperature sensor 9 in the inner region of the upper cover 61. Specifically, when the external temperature of the capacitor 2 exceeds the preset temperature set by the controller 71, a warning is given, or the temperature rise is reduced by reducing the charge / discharge rate of the capacitor 2, or Stop charging / discharging of capacitor 2. Note that a plurality of temperature sensors 9 may be provided inside the upper cover 61. This allows the temperature sensor 9 to be calibrated, thereby improving the temperature detection accuracy.
  • the cooling passage 33 passes through the lower side of each capacitor 2 aligned and fixed to the fixing surface 31 of the radiator 3 and avoids the through hole 32 and extends along the fixing surface 31 of the radiator 3.
  • the cooling passage 33 has a plurality of parallel ends connected to each other, and the other end is separated into two sides, one of which is a water inlet 331 and the other is a water outlet 332. It is formed so as to open.
  • the radiator 3 is divided into three parts: an extrusion molding part in which the cooling passage 33 is formed in parallel, and two machining parts in which each end side of the cooling passage 33 is formed. Each machined part is joined to the extruded part by welding. Further, the heat radiating body 3 may have an integral casing structure.
  • Each end of the cooling pipe 83 is connected to the water inlet 331 and the water outlet 332 of the cooling passage 33.
  • a pump 81 and a cooler (for example, a radiator) 82 are arranged in the cooling pipe 83. That is, the cooling water is circulated by the pump 81 via the cooling pipe 83 and the cooling passage 33, and the circulated cooling water is cooled by the cooler 82.
  • the force described in the state where the capacitor 2 array is mounted in parallel with respect to the cooling passage 33 is not limited to this, and the capacitor 2 array is mounted in a state orthogonal to the cooling passage 33. Moyo.
  • the cooling pipe 83 is provided via the controller 71. Further, the cooling pipe 83 is provided via the turning motor 102B. That is, the cooling water cooled by the cooler 82 by the pump 81 is passed through the cooling passage 33 of the radiator 3, the controller 71, and the turning motor 102B. Then, it is returned to the cooler 82 and circulated. Here, the cooling water having the lowest temperature cooled by the cooler 82 is first sent to the cooling passage 33 of the radiator 3 and then sent in the order of the controller 71 and the turning motor 102B.
  • the cooling water with the lowest temperature is sent to the radiator 3 first, giving priority to the heat radiation of the capacitor 2 with the lowest heat resistant temperature, and then radiating heat from the controller 71 and the swing motor 102B in the order of the lowest heat resistant temperature.
  • the cooling pipe 83 is disposed integrally with the electric wiring 72 between the water outlet 332 of the cooling passage 33 and the controller 71. For this reason, the piping space of the cooling pipe 83 and the wiring space of the electric wiring 72 are shared to save space.
  • the heat radiating body 3 is attached to the hydraulic excavator (attached portion) 100 via the legs 10 that also have a vibration proof rubber force.
  • the capacitor 2 described above is provided with the screw hole 222 for fixing the fixing surface 31 of the radiator 3 to the outer wall surface of the capacitor case 22 that accommodates the capacitor element 21.
  • the capacitor 2 can be fixed to the fixing surface 31 with the fixing screw 4, so that it is reliable and durable even when used under conditions where extremely large vibrations are repeatedly applied, such as a hydraulic excavator (construction machine) 100. It is possible to secure the capacitor and fix the capacitor 2.
  • the capacitor 2 described above is connected to the fixing surface 31 of the radiator 3 with respect to the outer bottom wall surface of the capacitor case 22 in which the external terminal 231 that houses the capacitor element 21 and is connected to the capacitor element 21 is disposed on the upper side.
  • the screw hole 222 for fixing was provided.
  • the bottom of the capacitor 2 with the external terminal 231 placed thereon can be fixed to the fixing surface 31 by the fixing screw 4, a plurality of capacitors 2 can be aligned and fixed to the fixing surface 31. .
  • the capacitor module 1 can be made compact and small.
  • the bottom wall portion (one wall) 221 of the capacitor case 22 is formed thicker than the wall thickness of the other wall, and a screw hole 222 is provided in the bottom wall portion 221.
  • the screw hole is sufficiently deep, and it is possible to secure it on the fixed surface with further reliability and durability.
  • a convex portion 243 may be formed on the bottom wall portion 241 of the capacitor case 24, and a screw hole 242 may be provided on the outer bottom wall surface of the convex portion 243.
  • the convex portion 243 is formed in a non-circular columnar shape, when the capacitor 11 is fixed to the heat radiating body 3, the positioning of the direction of the electrode of the external terminal 231 is facilitated, and the capacitor module to which the capacitor 11 is applied. As a result, it is possible to improve the assembly of the capacitor 11 and to prevent the capacitor 11 from rotating when the fixing screw 4 is tightened.
  • the capacitor 12 shown in FIG. 12 may be applied as the capacitor.
  • a screw hole 252 is provided on the outer bottom wall surface of the bottom wall portion 251 of the capacitor case 25 included in the capacitor 12, and an engaging portion 253 that engages with the fixing surface 31 side of the radiator 3 is provided.
  • the engaging portion 253 shown in FIG. 12 is provided as a concave portion.
  • the engaging portion 253 is not limited to the concave portion shown in FIG. 12, and may be a convex portion.
  • the engaged portion may be prepared on the fixed surface 31 in accordance with the form of the engaging portion 253.
  • the engaging portion 253 is not limited to the position shown in FIG. 12, and may be provided at the edge portion of the outer bottom wall surface.
  • a capacitor 13 having a screw hole 262 at a position away from the center of the outer bottom wall surface of the bottom wall portion 261 of the capacitor case 26 may be applied. Yes.
  • the capacitor 13 is fixed to the heat radiating body 3, it is possible to facilitate the positioning of the direction of the electrode of the external terminal 231 and to improve the assembling property of the capacitor module to which the capacitor 13 is applied.
  • a capacitor 14 in which a balance circuit 52 that regulates the voltage of the capacitor element 21 within a predetermined range may be used.
  • a screw hole 272 is provided at the center of the outer bottom wall surface of the bottom wall portion 271 of the capacitor case 27.
  • a male screw is inserted into a female screw hole (not shown) provided at the upper end of the external terminal 231. (Not shown), but if the balance circuit 52 is provided in the capacitor case 27 in advance, the work for mounting the balance circuit 52 is eliminated, so that the assembly of the capacitor module to which the capacitor 14 is applied is improved. It becomes possible.
  • a plurality of screw holes may be provided in the force capacitor case shown in the drawing as a configuration in which one screw hole is provided in the capacitor case.
  • the above-described manufacturing method of the capacitor 2 includes a bottomed cylindrical capacitor case in which an impact force is applied to the soft metal M loaded in the cavity 2011 of the outer mold 201 by the inner mold 202.
  • the soft metal M is fluidized by the concave and convex portions including the first protrusion 2012 and the second protrusion 2013 provided on the inner bottom surface of the cavity 2011 of the outer mold 201.
  • the bottom wall portion 221 of the capacitor case 22 is hardened by the above, and the screw hole 222 and the screw hole 222 are formed by forming the screw hole 222 on the outer bottom wall surface of the capacitor case 22 that has been processed and hardened. The strength of can be increased.
  • the capacitor module 1 described above includes a capacitor 2 having a screw hole 222 for fixing to the outer wall surface of the capacitor case 22 that accommodates the capacitor element 21, and a fixing screw 4 screwed into the screw hole 222 of the capacitor case 22.
  • the heat sink 3 is provided with a plurality of capacitors 2 fixed together.
  • the screwing of the fixing screw 4 into the screw hole 222 improves the adhesion of the outer bottom wall surface of the capacitor case 22 to the fixing surface 31 of the radiator 3, so that the heat generated by the capacitor 2 is transferred to the radiator 3. It is possible to dissipate heat of the capacitor 2 by appropriately communicating. In other words, it is possible to obtain a heat dissipation structure suitable for the rise in the internal temperature of the capacitor 2.
  • the capacitor 2 is external to the upper part of the capacitor case 22.
  • a terminal 231 is arranged, and a screw hole 222 is formed on the outer bottom wall surface of the capacitor case 22.
  • the bottom of the capacitor case 22 with the external terminal 231 placed on the top can be fixed to the fixing surface 31 of the radiator 3 with the fixing screw 4, so that a plurality of capacitors 2 are aligned and fixed to the fixing surface 31 This makes it possible to reduce the size of the module.
  • the capacitor module 1 is provided in the cross section of the heat radiating body 3, and passes a cooling passage 33 through which cooling water (cooling medium) flows, a cooler 82 for cooling the cooling water, and a cooling water cooler. And a pump 81 that leads from 82 to the cooling passage 33.
  • the heat dissipation of the capacitor 2 can be further promoted by the cooling water.
  • a more suitable heat dissipation structure can be obtained as the internal temperature of the capacitor 2 increases.
  • the heat radiating body 3 is formed of a metal material, and a sheet material 41, which is an insulating material, is interposed between the outer bottom wall surface of the capacitor 2 and the fixing surface 31 of the heat radiating body 3.
  • an interposing material 42 such as an insulating material is interposed between the fixing screw 4 and the radiator 3.
  • the capacitor module 1 covers the capacitor 2 and the fixing screw 4 with upper and lower covers (force bars) 61 and 62. As a result, a drip-proof structure and a dust-proof structure for the capacitor 2 can be obtained.
  • the capacitor module 1 is provided with a temperature sensor 9 for detecting the temperature of the capacitor 2 inside the upper force bar 61, and performs charge / discharge control of each capacitor 2 according to the temperature detected by the temperature sensor 9.
  • a controller 71 is attached to the outside of the upper cover 61. As a result, it is possible to control the capacitor 2 according to heat generation, and it is possible to improve the safety of the capacitor module 1. Further, by attaching the controller 71 for controlling the capacitor 2 to the outside of the cover, the capacitor module 1 including the controller 71 can be obtained. That is, for example, the capacitor module 1 can be mounted together with the controller 71 on a construction machine or the like.
  • the capacitor module 1 is provided with a booster that boosts the output voltage of the capacitor 2. As a result, the capacitance “number” charge / discharge voltage of the capacitor 2 is reduced and the capacitor module is reduced. This makes it possible to save space in the first rule. That is, for example, the capacitor module 1 can be mounted in an empty space without changing the appearance of the hydraulic excavator (construction machine) 100.
  • the capacitor module 1 is provided with a leg 10 having a vibration-proof rubber force on the radiator 3.
  • Capacitor module 1 can be installed with good performance and durability.
  • FIG. 15 is a conceptual diagram showing another form of the capacitor module.
  • the capacitor module 15 shown in FIG. 15 has a configuration in which a sheet material 53 that also serves as an insulating material is interposed between an upper cover 61 and a connection fitting 51.
  • the connection fitting 51 is formed of a metal material (for example, aluminum) having a relatively high thermal conductivity.
  • a capacitor 14 (see FIG. 14) having a balance circuit 52 provided in the capacitor case 27 is applied. It is.
  • the balance circuit 52 may be provided outside the connection case 51 outside the capacitor case 27.
  • the capacitor module 15 configured in this manner dissipates the heat generated by the capacitor 14 from the connection fitting 51 through the upper cover 61, so that the heat dissipation performance of the capacitor 14 can be improved.
  • the present invention is suitable for a construction machine to which very large vibrations are repeatedly applied.

Landscapes

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Abstract

　振動が加えられる条件下にあっても信頼性および耐久性を確保してキャパシタを固定し、かつキャパシタの内部温度の上昇に応じて適した放熱構造を得るキャパシタモジュールを提供する。キャパシタ素子を収容するキャパシタケース２２の外底壁面にネジ穴２２２を有するキャパシタ２と、キャパシタ２のネジ穴２２２に固定ネジ４を螺合することによって複数のキャパシタケース２２を固定する放熱体３とを備える。この結果、例えば建設機械にキャパシタモジュール１を搭載した場合など、非常に大きい振動が繰り返し加えられる条件下で使用した場合であっても信頼性および耐久性を確保してキャパシタ２を固定できる。また、ネジ穴２２２への固定ネジ４の螺合によって放熱体３の固定面３１に対してキャパシタケース２２の外底壁面の密着性が向上するので、キャパシタ２が発生した熱を放熱体３に適宜伝えてキャパシタ２の冷却を行うことができる。

Description

明 細 書
キヤノ シタモジユーノレ
技術分野
[0001] 本発明は、複数のキャパシタを接続したキャパシタモジュールに関するものである。
背景技術
[0002] 従来のキャパシタとしては、金属ケースの内部にキャパシタ素子を挿入して構成し たものがある。金属ケースは、一端が閉じて他端が開口した筒状を成しており、内部 にキャパシタ素子を挿入した後に、他端の開口が端子板によって閉塞されている。端 子板は、キャパシタ素子の内部端子に接続した外部端子を有するもので、金属ケー スの開口縁に固定されている（例えば、特許文献 1参照)。
[0003] 一方、キャパシタを複数接続してキャパシタモジュールとして用いる場合の放熱構 造としては、従来、複数個の組型の電池が熱伝導性部材を介して取り付けられたヒー トシンクであって、当該ヒートシンクの内部空間に冷却用流体を流れるようにしたもの がある（例えば、特許文献 2参照)。
[0004] 特許文献 1 :特開 2002— 252151号公報
特許文献 2：特開 2005 - 26219号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] ところで、複数のキャパシタを接続してキャパシタモジュールを構成する場合には、 基準となるモジュール筐体にキャパシタをそれぞれ固定する必要がある。しかし、キヤ パシタ自体には、固定のための構成がない。このため従来では、キャパシタをモジュ ール筐体の底板に載置するとともに、各キャパシタにおける金属ケースの開口縁に 押え金具を配置し、押え金具とモジュール筐体との間にキャパシタを挟持する形態で 固定する方法が考えられる。
[0006] し力しながら、上記のように押え金具を介してキャパシタをモジュール筐体との間に 挟持する固定方法では、振動が繰り返し加えられた場合、信頼性および耐久性の点 で必ずしも好ましいとはいえない。特に、建設機械のように非常に大きい振動が繰り 返し加えられる条件下で使用した場合には、上述した問題が一層顕著となり、押え金 具がずれることにより、キャパシタがモジュール筐体力も脱落する虞れがある。
[0007] また、例えば建設機械にキャパシタモジュールを適用した場合では、駆動'減速を 数秒から 10数秒単位で頻繁に行うため頻繁な充放電サイクルでの使用がキャパシタ に要求される。このために、負荷変動が大きくなつてキャパシタの発熱量が増すこと になる。そこで、キャパシタの寿命低下を防ぐために、頻繁な充放電サイクルであって もキャパシタの内部温度が耐熱温度 (例えば 60°C)を超えな!/、放熱構造が望まれて いる。
[0008] さらに、キャパシタモジュールを適用することで建設機械の車体概観を変更すること は、建設機械の製造コストを増すことになり好ましくない。すなわち、省スペースのた めにキャパシタモジュールの小型化が要求される。しかし、キャパシタの容量を削減 してしまうとキャパシタ素子の内部損失によって発熱量が増してしまうことから、ここで も適した放熱構造が望まれて 、る。
[0009] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、振動が加えられる条件下にあって も信頼性および耐久性を確保してキャパシタを固定することができ、かつキャパシタ の内部温度の上昇に応じて適した放熱構造を得ることができるキャパシタモジュール 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
[0010] 上述した課題を解決し、 目的を達成するために、本発明に係るキャパシタモジユー ルは、キャパシタ素子を収納するキャパシタケースの外底壁部を他壁よりも厚く形成 し、前記外底壁部にネジ穴を設けたキャパシタとし、前記キャパシタを複数備え、前 記キャパシタを前記ネジ穴に固定ネジを螺合することによって放熱体に固定したこと を特徴とする。
[0011] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明において、前記放熱体は、 断面内部に冷却媒体を流通させる冷却通路を備えたことを特徴とする。
[0012] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明にお！/、て、前記放熱体を金 属材で形成し、前記キャパシタの外壁面と前記放熱体との間に絶縁材カゝらなるシート 材を介在させたことを特徴とする。 [0013] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明にお 、て、前記固定ネジと 前記放熱体との間に絶縁材カもなる介装材を介在させたことを特徴とする。
[0014] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明にお 、て、前記キャパシタ をカバーで覆ったことを特徴とする。
[0015] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明にお 、て、前記キャパシタ および前記固定ネジをカバーで覆ったことを特徴とする。
[0016] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明において、前記カバーは金 属材で形成されたものであることを特徴とする。
[0017] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明にお 、て、複数の前記キヤ パシタを電気的に接続する接続金具と前記カバーとの間に絶縁材カ なるシート材 を介在したことを特徴とする。
[0018] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明にお 、て、キャパシタの温 度を検出する温度センサを前記カバーの内側に設ける一方、前記温度センサが検 出した温度に応じて各キャパシタの充放電制御を行うコントローラを前記カバーの外 側に取り付けたことを特徴とする。
[0019] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明にお 、て、前記温度センサ を、キャパシタを電気的に接続する接続金具に設けたことを特徴とする。
[0020] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明において、キャパシタの出 力電圧を昇圧する昇圧器を設けたことを特徴とする。
[0021] また、本発明に係るキャパシタモジュールは、上記発明にお 、て、前記放熱体に防 振ゴム力 なる脚を設けたことを特徴とする。
発明の効果
[0022] 本発明に係るキャパシタモジュールは、キャパシタ素子を収納するキャパシタケ一 スの外底壁部を他壁よりも厚く形成し、前記外底壁部にネジ穴を設けたキャパシタと し、前記キャパシタを複数備え、前記キャパシタを前記ネジ穴に固定ネジを螺合する ことによって放熱体に固定した。この結果、例えば建設機械にキャパシタモジュール を搭載した場合など、非常に大きい振動が繰り返し加えられる条件下で使用した場 合であっても信頼性および耐久性を確保してキャパシタを固定することができる。ま た、ネジ穴への固定ネジの螺合によって放熱体の固定面に対してキャパシタケース の外壁面の密着性が向上するので、キャパシタが発生した熱を放熱体に適宜伝えて キャパシタの放熱を行うことができる。すなわち、キャパシタの内部温度の上昇に応じ て適した放熱構造を得ることができる。
[0023] また、放熱体は、断面内部に冷却媒体を流通させる冷却通路を備えている。この結 果冷却媒体によってさらにキャパシタの放熱を行うことができる。すなわち、キャパシ タの内部温度の上昇に応じてさらに適した放熱構造を得ることができる。
[0024] また、放熱体を金属材で形成し、キャパシタの外壁面と放熱体との間に絶縁材から なるシート材を介在させることにより、上記放熱構造を維持しつつキャパシタの電気 的な絶縁性を向上することができる。
[0025] また、固定ネジと放熱体との間に絶縁材カもなる介装材を介在させることにより、上 記放熱構造を維持しつつキャパシタの電気的な絶縁性を向上することができる。
[0026] また、固定ネジは、絶縁材で形成されたものであるため、上記放熱構造を維持しつ つキャパシタの電気的な絶縁性を向上することができる。
[0027] また、キャパシタおよび固定ネジをカバーで覆ったことにより、キャパシタに対する 防滴構造および防塵構造を得ることができる。
[0028] また、カバーを金属材で形成することにより、キャパシタが発生した熱を、カバーを 介して放熱するため、キャパシタの放熱性能を向上することができる。
[0029] また、複数のキャパシタを電気的に接続する接続金具とカバーとの間に絶縁材から なるシート材を介在したことにより、キャパシタが発生した熱を接続金具カゝらカバーを 介して放熱するため、キャパシタの放熱性能を向上することができる。
[0030] また、キャパシタの温度を検出する温度センサをカバーの内側に設ける一方、温度 センサが検出した温度に応じて各キャパシタの充放電制御を行うコントローラをカバ 一の外側に取り付けたことにより、発熱に応じたキャパシタの制御を行うことができ、キ ャパシタモジュールの安全性を向上することができる。また、キャパシタの制御を行う コントローラを、カバーの外側に取り付けたことにより、コントローラを含むキャパシタモ ジュールを得ることができる。すなわち、例えば建設機械などに対してキャパシタモジ ユールをコントローラとともに搭載することができる。 [0031] また、接続金具部の温度はキャパシタ内部の温度とほぼ等しいので、接続金具に 温度センサを取り付けることにより理想的なコントロールが可能となる。これによりキヤ パシタ内部に温度センサを埋め込む必要がなくなる。
[0032] また、キャパシタの出力電圧を昇圧する昇圧器を設けたことにより、キャパシタの容 量 ·数 ·充放電圧を減らして、キャパシタモジュールの省スペース化および低コストィ匕 を図ることができる。
[0033] また、放熱体に防振ゴム力もなる脚を設けたことにより、防振構造が得られるので、 例えば被取付部としての建設機械にキャパシタモジュールを搭載した場合など、非 常に大きい振動が繰り返し加えられる条件下であっても信頼性および耐久性を確保 してキャパシタモジュールを取り付けることができる。
図面の簡単な説明
[0034] [図 1]図 1は、本発明が適用される建設機械の一例を示す概略図である。
[図 2]図 2は、キャパシタモジュールを示す平面から見た概略図である。
[図 3]図 3は、図 2における III III断面図である。
[図 4]図 4は、キャパシタを示す断面図である。
[図 5]図 5は、金型を示す縦断面図である。
[図 6]図 6は、金型を示す平面図である。
[図 7]図 7は、キャパシタケースを成形する工程を示す概念図である。
[図 8]図 8は、キャパシタケースを成形する工程を示す概念図である。
[図 9]図 9は、キャパシタケースを成形する工程を示す概念図である。
[図 10]図 10は、キャパシタケースの硬化状態を示す概念図である。
[図 11]図 11は、キャパシタの他の形態を示す断面図である。
[図 12]図 12は、キャパシタの他の形態を示す断面図である。
[図 13]図 13は、キャパシタの他の形態を示す断面図である。
[図 14]図 14は、キャパシタの他の形態を示す断面図である。
[図 15]図 15は、キャパシタモジュールの他の形態を示す概念図である。
符号の説明
[0035] 1, 15 キャパシタモジュール , 11, 12, 13, 14， キャパシタ 放熱体
固定ネジ
温度センサ
0 脚
1 キャパシタ素子
2, 24, 25, 26, 27 キャパシタケース3 端子板
1 固定面
2 貫通穴
冷却通路
1 シート材
介装材
1 接続金具
バランス回路
シート材
上カバー
下カバー
コントローラ
電気配線
コネクタ
ポンプ
冷却器
冷却管
0 油圧ショベル
1 エンジン
2A アシストモータ
2B 旋回モータ 103 自走部
104 旋回部
201 外金型
202 内金型
211 内部端子
221, 241, 251, 261, 271 底壁部
222, 242, 252, 262, 272 ネジ穴
231 外部端子
243 凸状部
253 係合部
331 入水口
332 出水口
2011 キヤビティ
2012 第一突起
2013 第二突起
2021 柱部
HI 隙間
H2 間隔
M 軟質金属
O 中心
発明を実施するための最良の形態
[0036] 以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお 、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
[0037] 図 1は本発明が適用される建設機械の一例を示す概略図である。ここでは、建設機 械として油圧ショベル 100を一例としてある。この油圧ショベル 100は、駆動系として エンジン 101に加えてモータ 102A, 102Bを用いたものである。具体的には、図 1に 示すようにアシストモータ 102Aと旋回モータ 102Bとを用いて!/、る。アシストモータ 10 2Aは、エンジン 101の出力軸に直結してあり、例えば燃費向上のためエンジン 101 の回転数を落としているとき、直ちに作業を行う場合に、操作者の操作に対する応答 性を向上するようにエンジン 101の補助を行うためのものである。旋回モータ 102Bは 、 自走部 103に対して略鉛直に設けた旋回軸の周りに回転可能に配置した旋回部 1 04に設けてあり、当該旋回部 104を旋回するためのものである。そして、アシストモー タ 102A,旋回モータ 102Bには、本発明に係るキャパシタモジュール 1が接続してあ る。キャパシタモジュール 1は、アシストモータ 102A,旋回モータ 102Bに電力を供 給する一方で、アシストモータ 102A,旋回モータ 102Bで発電した電力を蓄える。
[0038] 図 2はキャパシタモジュールを示す平面から見た概略図、図 3は図 2における III III 断面図、図 4はキャパシタを示す断面図である。キャパシタモジュール 1は、図 2およ び図 3に示すように複数のキャパシタ 2を接続して設けたものである。図 4に示すよう にキャパシタ 2は、その概観として、キャパシタ素子 21を収容するキャパシタケース 2 2と、端子板 23とで構成してある。
[0039] キャパシタ素子 21は、図には明示しないが、正電極と負電極とをセパレータを介し て複数積層してある。正電極および負電極は、金属箔 (例えばアルミニウム箔)からな る集電極を活性炭シートで挟んで構成してあって電解液が含浸してある。そして、キ ャパシタ素子 21は、キャパシタケース 22の内部にて各電極から延在する内部端子 2 11を有している。キャパシタケース 22は、軽金属（例えばアルミニウム）力もなり、底 部が閉じて上部が開口した有底筒状の容器をなしている。端子板 23は、キャパシタ ケース 22の上部開口を塞いだ状態で当該キャパシタケース 22に固定してある。そし て、端子板 23に設けた正負の各外部端子 231を、キャパシタケース 22の内部にてキ ャパシタ素子 21の各内部端子 211に接続してある。
[0040] また、上記キャパシタ 2は、略角柱体であり、キャパシタケース 22における底壁部（ 一壁） 221の外底壁面には、キャパシタモジュール 1を構成する際に被固定面への 固定用のネジ穴 222が設けてある。ネジ穴 222は、下方に開口する雌ネジ穴として 形成してある。また、ネジ穴 222を設けたキャパシタケース 22の底壁部 221の壁厚は 、側壁などの他壁と比較して厚く形成してある。
[0041] ここで、上記キャパシタ 2の製造方法について説明する。図 5は金型を示す縦断面 図、図 6は金型を示す平面図、図 7〜図 9はキャパシタケースを成形する工程を示す 概念図、図 10はキャパシタケースの硬化状態を示す概念図である。
[0042] キャパシタケース 22は、図 5に示す外金型 201と内金型 202とによってインパクト成 形によって成形される。外金型 201は、上方に向けて開口し、図 6に示すように矩形 状の四隅を円弧状に形成した開口を上方に向けたキヤビティ 2011を有している。キ ャビティ 2011の内底面には、略中央において上方に延在する円柱形状の第一突起 2012と、当該第一突起 2012の周りを囲む態様で上方に延在する円筒形状の第二 突起 2013とが設けてある。第一突起 2012は、第二突起 2013よりも上方に長く突出 して形成してある。一方、内金型 202は、外金型 201のキヤビティ 2011の開口に向 けて下方向に延在し、その下端部が図 6に一点鎖線で示すように外金型 201のキヤ ビティ 2011の内側壁に対して隙間 HIを空けて挿入する態様で矩形状の四隅を円 弧状に形成した断面形状の柱部 2021を有している。この内金型 202は、外金型 20 1に対して相対的に上下に移動可能に設けてある。
[0043] 外金型 201,内金型 202によってキャパシタケース 22を成形するには、まず、図 7 に示すように外金型 201のキヤビティ 2011の内部にキャパシタケース 22の材料とな る一塊の軟質金属 Mを装填する。軟質金属 Mには、インパクト成形性に優れたアルミ -ゥム（例えば Al l 10材）を使用する。次いで、図 8に示すように内金型 202を外金 型 201に向けて下降させ、この内金型 202によって軟質金属 Mに衝撃力を付与して 圧縮する。圧縮された軟質金属 Mは、外金型 201のキヤビティ 2011の内部で流動 化して、内金型 202の柱部 2021との隙間 HIから当該隙間 HIの壁厚でキヤビティ 2 011から突出して柱部 2021の側壁面に沿って上昇する。すなわち、上昇した部位が 成形されたキャパシタケース 22の側壁部になる（図 10参照)。また、図 8に示すように 内金型 202の柱部 2021は、外金型 201のキヤビティ 2011に挿入された状態で、そ の下端面とキヤビティ 2011の内底面との間で、第一突起 2012の突出長さを含む所 定間隔 H2を空けて止められる。すなわち、所定間隔 H2が成形されたキャパシタケ ース 22の底壁部 221になる（図 10参照）。次いで、内金型 202を外金型 201から抜く ように上昇させ、外金型 201,内金型 202から成形されたキャパシタケース 22を取り 出す。
[0044] 成形されたキャパシタケース 22は、外金型 201,内金型 202間の間隔 H2を壁厚と する底壁部 221を有し、底部が閉じて上部が開口した容器となる。また、上記インパ タト成形にお 1、ては、圧縮によって軟質金属 Mが流動化した部分が加工硬化される 。ここで、一般的なインパクト成形では、外金型 201,内金型 202間に間隔 H2を設け て底壁部 221の壁厚を厚く成形しょうとした場合、当該間隔 H2によって圧縮が伝わ らないため充分に流動化せずカ卩工硬化し難い。したがって、このように成形した底壁 部 221の外底壁面に後述のようにネジ穴 222を形成するとネジ穴 222の強度を得る ことができない。しかし、本実施の形態では、外金型 201に設けた第一突起 2012お よび第二突起 2013を介在させて軟質金属 Mに対して衝撃力を付与するため、第一 突起 2012および第二突起 2013を避けるように軟質金属 Mが流動化して加工硬化 することになる。すなわち、加工硬化した部分に後述のようにネジ穴 222を形成する ことでネジ穴 222の強度が向上する。加工硬化の度合いは、軟質金属 Mが流動化し た際の移動量が大きい程大きくなる。具体的には、図 10に示すように、第一突起 20 12および第二突起 2013の近傍の部位と、外金型 201のキヤビティ 2011から突出し た部位が加工硬化大 (G1)となる。また、第一突起 2012および第二突起 2013から 少し離れた部位と、キヤビティ 2011から突出する前の部位とが加工硬化中（G2)とな る。そして、キヤビティ 2011の内部であって壁厚を最も厚く成形した部位が加工硬化 小 (G3)となる。このように、外金型 201のキヤビティ 2011の内底面に設けた第一突 起 2012,第二突起 2013を含む凹凸部によって軟質金属 Mを流動化させることで、 壁厚を厚くしたキャパシタケース 22の底壁部 221を加工硬化させる。
[0045] 次いで、キャパシタケース 22の底壁部 221に上記ネジ穴 222を形成する。このネジ 穴 222は、上記第一突起 2012によって底壁部 221の外底壁面に設けた穴部を利用 して形成する。この穴部は、上述したように加工硬化大 (G1)とした部分であるため、 ネジ穴 222の強度が向上する。また、第二突起 2013によってネジ穴 222の周囲の 強度も向上する。次いで、キャパシタケース 22の開口部を広口に成形する。このよう にしてキャパシタケース 22が成形される。
[0046] 最後に、図 4に示すようにキャパシタケース 22の内部にキャパシタ素子 21を収容し 、広口としたキャパシタケース 22の開口部に端子板 23を嵌め込み、当該端子板 23 によってキャパシタケース 22の上部開口を塞ぐ。そして、キャパシタケース 22の開口 縁を内方に絞り込んで端子板 23とキャパシタケース 22の開口縁とを互いに固定する 。このようにしてキャパシタ 2が成形される。
[0047] 以下、図 2および図 3に戻ってキャパシタモジュール 1について説明する。キャパシ タモジュール 1は、上記キャパシタ 2を固定する放熱体 3を有している。放熱体 3は、 キャパシタ 2を固定する固定面 (被固定面） 31を上面として板状に形成してある。放 熱体 3は、熱伝導性が比較的高い軽金属であるアルミニウムによって形成してある。
[0048] 放熱体 3には、上下方向に貫通した貫通穴 32が複数設けてある。この貫通穴 32は 、キャパシタ 2を固定するための固定ネジ 4を揷通するためのものである。固定ネジ 4 は、放熱体 3の下面力も貫通穴 32に揷通されてキャパシタ 2の底壁部 221に設けた ネジ穴 222に螺合することでキャパシタ 2を固定面 31に固定する。また、キャパシタ 2 を固定面 31に固定した形態で、キャパシタ 2の底壁部 221の外底壁面と、放熱体 3 の固定面 31との間には、熱伝導性の絶縁材 (例えばケィ素）からなるシート材 41が 介在してある。このシート材 41は、キャパシタ 2を固定面 31に固定したときに、キャパ シタ 2の底壁部 221の外底壁面と固定面 31との間に介在して、キャパシタ 2と固定面 31とを絶縁した非接触な状態に配置し、かつ、キャパシタ 2が発生した熱を放熱体 3 に伝えるように作用する。また、キャパシタ 2を固定面 31に固定した固定ネジ 4と、放 熱体 3の貫通穴 32との間には、絶縁材 (例えば合成樹脂材)からなる介装材 42が介 在してある。介装材 42は、貫通穴 32に挿通する態様で筒状に形成してあり、貫通穴 32の下部開口に係止するフランジを有している。すなわち、介装材 42は、固定ネジ 4によってキャパシタ 2を固定面 31に固定したときに、固定ネジ 4と貫通穴 32との間に 介在して固定ネジ 4と貫通穴 32とを絶縁した非接触な状態に配置する。
[0049] キャパシタ 2は、図 2に示すように放熱体 3の固定面 31に対して縦横に整列した形 態で複数固定してある。そして、各キャパシタ 2は、図 2に示す横列および縦列にお いて正電極側の外部端子 231と、負電極側の外部端子 231とが向き合うように配置 してある。そして異極の外部端子 231同士を接続金具 51で接続してある。すなわち、 本実施の形態において各キャパシタ 2は、接続金具 51によって直列に接続してある 。また、個々のキャパシタ 2には、各外部端子 231を跨ぐようにしてバランス回路 52が 設けてある。バランス回路 52は、キャパシタ素子 21の電圧を所定範囲に規定するた めのものである。ここで、キャパシタ 2の外部端子 231の上端には、雌ネジ穴（図示せ ず)が設けてあって、当該雌ネジ穴に螺合する雄ネジ（図示せず）によって接続金具 51およびバランス回路 52が取り付けられる。なお、図には明示しないが各キャパシタ 2の側壁面は、絶縁材 (例えば合成樹脂材)からなる皮膜で覆われており、電気絶縁 性の向上が図られている。
[0050] また、放熱体 3の固定面（上面） 31には、上カバー (カバー） 61が設けてある。上力 バー 61は、固定面 31に固定した全てのキャパシタ 2を覆う形状をなし、熱伝導性が 比較的高い軽金属であるアルミニウムによって形成してある。さらに、放熱体 3の下面 には、下カバー（カバー） 62が設けてある。下カバー 62は、放熱体 3の下面から揷通 した全ての固定ネジ 4を覆う形状をなし、熱伝導性が比較的高!ヽ軽金属であるアルミ -ゥムによって形成してある。これら、上カバー 61と下カバー 62は、放熱体 3を挟む ように不図示のネジによって放熱体 3に対して共に固定してある。なお、上記では、 上カバー 61、下カバー 62をアルミニウムの例で説明した力 これに限られるものでは なく他の部材で形成されたものでもよ 、。
[0051] 上記上カバー 61の外側上面には、キャパシタ 2の制御を行うコントローラ 71が固定 してある。コントローラ 71は、図には明示しないが制御器、電力変換器および昇圧器 などを一体ィ匕したコントロールユニットをなしている。制御器は、キャパシタ 2の充放電 制御を行うものである。そして、電圧変翻は、キャパシタ 2から出力された直流電力 を交流電力に変換してアシストモータ 102A,旋回モータ 102Bに供給したり、アシス トモータ 102A,旋回モータ 102Bから出力された交流電力を直流電力に変換してキ ャパシタ 2に供給したりするためのものである。また、昇圧器は、キャパシタ 2が出力す る電力の電圧を昇圧するためのものである。また、キャパシタ 2とコントローラ 71とを接 続する電気配線 72には、コネクタ 73が介装してある。このコネクタ 73は、キャパシタ 2 や後述のコントローラ 71のメンテナンス時に外すことでメンテナンス作業の安全性を 確保することが可能である。さらに、図には明示しないが、電気配線 72にはヒューズ が介装してある。
[0052] 図 3に示すようにコントローラ 71の制御器には、キャパシタ 2の外部温度を検出する 温度センサ 9が接続してある。温度センサ 9は、キャパシタ 2を覆う上カバー 61の内部 領域であって、整列したキャパシタ 2のほぼ中央の位置で接続金具 51に設けてある 。すなわち、コントローラ 71では、上カバー 61の内部領域において温度センサ 9によ つて検出されたキャパシタ 2の外部温度に応じて、キャパシタ 2の充放電制御を行う。 具体的には、キャパシタ 2の外部温度が予めコントローラ 71で設定した設定温度を超 えた場合には、警告する、あるいは、キャパシタ 2の充放電の割合を減らして温度上 昇を低減させる、もしくは、キャパシタ 2の充放電を止める。なお、上カバー 61の内部 に温度センサ 9を複数設けてもよぐこれにより温度センサ 9の校正ができるので温度 検出の精度が向上する。
[0053] また、放熱体 3の断面内部には、キャパシタ 2の放熱を促進するための冷却水（冷 却媒体)を通す冷却通路 33が設けてある。図 2に示すように冷却通路 33は、放熱体 3の固定面 31に整列して固定した各キャパシタ 2の下側を通る態様で、貫通穴 32を 避けつつ放熱体 3の固定面 31に沿って複数並列して平行に成形してある。この冷却 通路 33は、複数平行に並設したそれぞれの一端同士を共に連通してあり、他端を二 方に別にまとめてその一方を入水口 331、他方を出水口 332として放熱体 3の外部 に開口するように形成してある。なお、放熱体 3は、冷却通路 33を平行に形成した押 出成形部と、冷却通路 33の各端部側を形成した 2つの機械加工部とで 3つに分割し て形成してあり、押出成形部に各機械加工部を溶接によって接合した構造としてある 。また、放熱体 3は、一体の铸物構造としてもよい。そして、冷却通路 33の入水口 33 1と出水口 332とには、冷却管 83の各端部が接続してある。冷却管 83には、ポンプ 8 1と冷却器 (例えばラジェータ） 82が配置してある。すなわち、ポンプ 81によって冷却 管 83および冷却通路 33を経由して冷却水を循環させ、この循環させた冷却水を冷 却器 82によって冷却する。これにより、放熱体 3に固定したキャパシタ 2の熱を放熱 する。なお、本実施の形態では冷却通路 33に対して、キャパシタ 2の並びを平行に 取り付けた状態を説明した力 これに限定されず冷却通路 33に対してキャパシタ 2の 並びを直交する状態で取り付けてもよ 、。
[0054] 冷却管 83は、コントローラ 71に経由して設けてある。さらに、冷却管 83は、旋回モ ータ 102Bに経由して設けてある。すなわち、ポンプ 81によって冷却器 82で冷却され た冷却水を、放熱体 3の冷却通路 33、コントローラ 71、旋回モータ 102Bに経由させ て再び冷却器 82に戻して循環させている。ここで、冷却器 82で冷却された最も温度 の低い冷却水は、最初に放熱体 3の冷却通路 33に送られ、その後コントローラ 71、 旋回モータ 102Bの順で送られる。このように、最も温度の低い冷却水を最初に放熱 体 3に送ることで、耐熱温度の低いキャパシタ 2の放熱を優先し、その次に耐熱温度 の低い順でコントローラ 71、旋回モータ 102Bを放熱する。また、冷却管 83は、冷却 通路 33の出水口 332からコントローラ 71に至る間で、電気配線 72と一体に配置して ある。このため、冷却管 83の配管スペースと、電気配線 72の配線スペースとを共用し て省スペース化を図って 、る。
[0055] 上記のごとく構成したキャパシタモジュール 1は、油圧ショベル (被取付部） 100に 対して防振ゴム力もなる脚 10を介して放熱体 3を取り付けてある。
[0056] このように、上述したキャパシタ 2は、キャパシタ素子 21を収容するキャパシタケース 22の外壁面に対して放熱体 3における固定面 31への固定用のネジ穴 222を設けた 。この結果、固定面 31に対してキャパシタ 2を固定ネジ 4によって固定できるから、油 圧ショベル (建設機械） 100のように非常に大きい振動が繰り返し加えられる条件下 で使用しても信頼性および耐久性を確保してキャパシタ 2を固定することが可能にな る。
[0057] また、上述したキャパシタ 2は、キャパシタ素子 21を収容し当該キャパシタ素子 21 に接続する外部端子 231を上部に配置したキャパシタケース 22の外底壁面に対して 放熱体 3における固定面 31への固定用のネジ穴 222を設けた。この結果、油圧ショ ベル (建設機械） 100のように非常に大きい振動が繰り返し加えられる条件下で使用 しても信頼性および耐久性を確保してキャパシタ 2を固定することが可能になる。特 に、外部端子 231を上部に配置したキャパシタ 2の底を固定面 31に対して固定ネジ 4によって固定できるから、複数のキャパシタ 2を固定面 31に対して整列して固定す ることができる。これによりキャパシタモジュール 1のコンパクト化、小型化が図れる。
[0058] また、上述したキャパシタ 2は、キャパシタケース 22の底壁部（一壁） 221を他壁の 壁厚よりも厚く形成し、この底壁部 221にネジ穴 222を設けた。この結果、ネジ穴の深 さが充分に取れるので、さらに信頼性および耐久性を確保して被固定面に固定する ことが可能になる。なお、ネジ穴の深さを充分に取る構成として、図 11に示すように、 キャパシタケース 24の底壁部 241に凸状部 243を形成し、この凸状部 243の外底壁 面にネジ穴 242を設けてもよい。図 11に示すキャパシタ 11を適用する場合には、凸 状部 243を介装材 42に挿通するようにして固定ネジ 4で固定すればよい。また、凸状 部 243を非円形の柱状に形成すれば、キャパシタ 11を放熱体 3に固定する際に外 部端子 231の電極の向きの位置決めを容易にして、キャパシタ 11を適用するキャパ シタモジュールの組み立て性を向上することが可能になり、さらに固定ネジ 4を締め 付けたときのキャパシタ 11の回り止めをすることが可能になる。
[0059] なお、キャパシタとして、図 12に示すキャパシタ 12を適用してもよい。キャパシタ 12 が有するキャパシタケース 25の底壁部 251の外底壁面には、ネジ穴 252が設けられ るとともに、放熱体 3の固定面 31側と係合する係合部 253が設けられている。図 12で 示す係合部 253は凹部として設けてある。この結果、固定面 31側に係合部 253が係 合する被係合部（図示せず)を設けることで、キャパシタ 2を放熱体 3に固定する際に 外部端子 231の電極の向きの位置決めを容易にして、キャパシタ 12を適用するキヤ パシタモジュールの組み立て性を向上することが可能になり、さらに固定ネジ 4を締 め付けたときのキャパシタ 12の回り止めをすることが可能になる。なお、係合部 253 は、図 12に示す凹部に限らず凸部であってもよぐ当該係合部 253の形態にあわせ て固定面 31に被係合部を用意すればよい。さらに、係合部 253は、図 12に示す位 置に限らず外底壁面の縁部分に設けてもよい。
[0060] さらに、キャパシタとして、図 13に示すように、キャパシタケース 26の底壁部 261の 外底壁面の中心カゝら外れた位置にネジ穴 262を設けたキャパシタ 13を適用してもよ い。この結果、キャパシタ 13を放熱体 3に固定する際に外部端子 231の電極の向き の位置決めを容易にして、キャパシタ 13を適用するキャパシタモジュールの組み立 て性を向上することが可能になる。
[0061] さらにまた、キャパシタとして、図 14に示すように、キャパシタ素子 21の電圧を所定 範囲に規定するバランス回路 52をキャパシタケース 27の内部に設けたキャパシタ 14 を適用してもよい。このキャパシタケース 27の底壁部 271の外底壁面の中心には、ネ ジ穴 272が設けられている。ノ ランス回路 52をキャパシタ 14の外部に取り付ける場 合には、上述したように外部端子 231の上端に設けた雌ネジ穴（図示せず）に雄ネジ (図示せず)を螺合するが、バランス回路 52を予めキャパシタケース 27の内部に設け ておけば、バランス回路 52の取り付け作業がなくなるので、キャパシタ 14を適用する キャパシタモジュールの組み立て性を向上することが可能になる。
[0062] なお、上述した実施の形態では、キャパシタケースにネジ穴を 1つ設けた構成として 図に示した力 キャパシタケースにネジ穴を複数設けてもよい。
[0063] 上述したキャパシタ 2の製造方法は、外金型 201のキヤビティ 2011内に装填した軟 質金属 Mに対して内金型 202によって衝撃力を付与して有底筒状のキャパシタケ一 ス 22を成形するキャパシタ 2の製造方法において、キヤビティ 2011の内底面に設け た第一突起 2012,第二突起 2013を含む凹凸部を介在させて軟質金属 Mに対して 衝撃力を付与する工程と、第一突起 2012,第二突起 2013を含む凹凸部が介在し たキャパシタケース 22の外底壁面にネジ穴 222を形成する工程とを含む。すなわち 、キャパシタケース 22をインパクト成形によって成形するときに、外金型 201のキヤビ ティ 2011の内底面に設けた第一突起 2012,第二突起 2013を含む凹凸部によって 軟質金属 Mを流動化させることによってキャパシタケース 22の底壁部 221を力卩ェ硬 化させ、この加工硬化させたキャパシタケース 22の外底壁面にネジ穴 222を形成す ることで、ネジ穴 222およびネジ穴 222を設ける部分の強度を増すことができる。
[0064] 上述したキャパシタモジュール 1は、キャパシタ素子 21を収容するキャパシタケース 22の外壁面に対して固定用のネジ穴 222を有するキャパシタ 2と、キャパシタケース 22のネジ穴 222に固定ネジ 4を螺合することによって複数のキャパシタ 2を固定した 放熱体 3とを備えている。この結果、例えば油圧ショベル (建設機械） 100にキャパシ タモジュール 1を搭載した場合など、非常に大きい振動が繰り返し加えられる条件下 で使用した場合であっても信頼性および耐久性を確保してキャパシタ 2を固定するこ とが可能になる。また、ネジ穴 222への固定ネジ 4の螺合によって放熱体 3の固定面 31に対してキャパシタケース 22の外底壁面の密着性が向上するので、キャパシタ 2 が発生した熱を放熱体 3に適宜伝えてキャパシタ 2の放熱を行うことが可能になる。す なわち、キャパシタ 2の内部温度の上昇に応じて適した放熱構造を得ることが可能に なる。
[0065] また、キャパシタモジュール 1は、キャパシタ 2がキャパシタケース 22の上部に外部 端子 231を配置したものであり、このキャパシタケース 22の外底壁面にネジ穴 222を 形成してある。この結果、外部端子 231を上部に配置したキャパシタケース 22の底を 放熱体 3の固定面 31に対して固定ネジ 4によって固定できるから、複数のキャパシタ 2を固定面 31に対して整列して固定することができ、モジュールの小型化を図ること が可能になる。
[0066] また、キャパシタモジュール 1は、放熱体 3の断面内部に設けてあって冷却水（冷却 媒体)を流通させる冷却通路 33と、冷却水を冷却する冷却器 82と、冷却水を冷却器 82から冷却通路 33に導くポンプ 81とを備えている。この結果、冷却水によってさらに キャパシタ 2の放熱を促進することが可能になる。すなわち、キャパシタ 2の内部温度 の上昇に応じてさらに適した放熱構造を得ることが可能になる。
[0067] そして、キャパシタモジュール 1は、放熱体 3を金属材で形成する一方、キャパシタ 2の外底壁面と放熱体 3の固定面 31との間に絶縁材カゝらなるシート材 41を介在させ 、かつ固定ネジ 4と放熱体 3との間に絶縁材カゝらなる介装材 42を介在させている。こ の結果、上記放熱構造を維持しつつキャパシタ 2の電気的な絶縁性を向上すること が可能になる。
[0068] さらに、キャパシタモジュール 1は、キャパシタ 2および固定ネジ 4を上下カバー（力 バー） 61, 62で覆っている。この結果、キャパシタ 2に対する防滴構造および防塵構 造を得ることが可能になる。
[0069] また、キャパシタモジュール 1は、キャパシタ 2の温度を検出する温度センサ 9を上力 バー 61の内側に設ける一方、温度センサ 9が検出した温度に応じて各キャパシタ 2 の充放電制御を行うコントローラ 71を上カバー 61の外側に取り付けてある。この結果 、発熱に応じたキャパシタ 2の制御を行うことが可能になり、キャパシタモジュール 1の 安全性を向上することが可能になる。また、キャパシタ 2の制御を行うコントローラ 71 をカバーの外側に取り付けたことにより、コントローラ 71を含むキャパシタモジュール 1を得ることが可能になる。すなわち、例えば建設機械などに対してキャパシタモジュ ール 1をコントローラ 71とともに搭載することが可能になる。
[0070] そして、キャパシタモジュール 1は、キャパシタ 2の出力電圧を昇圧する昇圧器を設 けてある。この結果、キャパシタ 2の容量 '数'充放電圧を減らして、キャパシタモジュ ール 1の省スペース化を図ることが可能になる。すなわち、例えば油圧ショベル (建設 機械） 100の概観を変えることなく空いた空間にキャパシタモジュール 1を搭載するこ とが可能になる。
[0071] さらに、キャパシタモジュール 1は、放熱体 3に防振ゴム力もなる脚 10を設けてある。
この結果、防振構造が得られるので、例えば被取付部としての油圧ショベル (建設機 械） 100にキャパシタモジュール 1を搭載した場合など、非常に大きい振動が繰り返し 加えられる条件下であっても信頼性および耐久性を確保してキャパシタモジュール 1 を取り付けることが可能である。
[0072] ところで、図 15はキャパシタモジュールの他の形態を示す概念図である。図 15で 示すキャパシタモジュール 15は、上カバー 61と接続金具 51との間に絶縁材カもなる シート材 53を介在した構成としてある。接続金具 51は、比較的熱伝導性の高い金属 材 (例えばアルミニウム)で形成してある。ここでは、図 3に対して接続金具 51を上力 バー 61の内壁面に沿って配置するために、キャパシタケース 27の内部にバランス回 路 52を設けたキャパシタ 14 (図 14参照）を適用してある。その他、キャパシタケース 2 7の外部で接続金具 51の下方にバランス回路 52を設けた構成でもよい。このように 構成したキャパシタモジュール 15は、キャパシタ 14が発生した熱を接続金具 51から 上カバー 61を介して放熱するため、キャパシタ 14の放熱性能を向上することが可能 になる。
産業上の利用可能性
[0073] 以上のように、本発明は、非常に大きい振動が繰り返し加えられる建設機械用とし て好適である。

Claims

請求の範囲
[1] キャパシタ素子を収納するキャパシタケースの外底壁部を他壁よりも厚く形成し、前 記外底壁部にネジ穴を設けたキャパシタとし、
前記キャパシタを複数備え、前記キャパシタを前記ネジ穴に固定ネジを螺合するこ とによって放熱体に固定したこと
を特徴とするキャパシタモジュール。
[2] 前記放熱体は、断面内部に冷却媒体を流通させる冷却通路を備えたこと
を特徴とする請求項 1に記載のキャパシタモジュール。
[3] 前記放熱体を金属材で形成し、
前記キャパシタの外壁面と前記放熱体との間に絶縁材カ なるシート材を介在させ たこと
を特徴とする請求項 1または 2に記載のキャパシタモジュール。
[4] 前記固定ネジと前記放熱体との間に絶縁材カ なる介装材を介在させたことを特 徴とする請求項 3に記載のキャパシタモジュール。
[5] 前記キャパシタをカバーで覆ったことを特徴とする請求項 1〜4のいずれか一つに 記載のキャパシタモジュール。
[6] 前記キャパシタおよび前記固定ネジをカバーで覆ったことを特徴とする請求項 1〜
4の!、ずれか一つに記載のキャパシタモジュール。
[7] 前記カバーは金属材で形成されたものであることを特徴とする請求項 5または 6に 記載のキャパシタモジュール。
[8] 複数の前記キャパシタを電気的に接続する接続金具と前記カバーとの間に絶縁材 力 なるシート材を介在したことを特徴とする請求項 5〜7のいずれか一つに記載の キャパシタモジュール。
[9] キャパシタの温度を検出する温度センサを前記カバーの内側に設ける一方、 前記温度センサが検出した温度に応じて各キャパシタの充放電制御を行うコント口 ーラを前記カバーの外側に取り付けたこと
を特徴とする請求項 5に記載のキャパシタモジュール。
[10] 前記温度センサを、キャパシタを電気的に接続する接続金具に設けたことを特徴と する請求項 9に記載のキャパシタモジュール。
[11] キャパシタの出力電圧を昇圧する昇圧器を設けたことを特徴とする請求項 1〜10の
V、ずれか一つに記載のキャパシタモジュール。
[12] 前記放熱体に防振ゴム力 なる脚を設けたことを特徴とする請求項 1〜11のいず れか一つに記載のキャパシタモジュール。
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