WO2018105666A1

WO2018105666A1 - 押圧構造及び押圧ユニット

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Publication number: WO2018105666A1
Application number: PCT/JP2017/043879
Authority: WO
Inventors: 浩夫今泉; 典拓田島; 山田　佳男; 高橋　秀志; 篤志米岡
Original assignee: 日本発條株式会社
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2018-06-14
Also published as: CN110050139B; JPWO2018105666A1; CN110050139A; US20200088257A1; JP6866396B2

Abstract

本発明に係る押圧構造は、第１の被押圧体と前記第１の被押圧体に対向する第２の被押圧体との間に配置され、第１の被押圧体及び第２の被押圧体を押圧する押圧構造であって、一つの帯状の部材からなり、湾曲した主面を有する基部と、基部の端部からそれぞれ延び、基部の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する二つの延在部と、二つの延在部の端部であって、基部に連なる側と反対側の端部からそれぞれ延び、延在部の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する二つの屈曲部と、を有するばね部材、を備え、延在部及び屈曲部の最大の厚さは、基部の最大の厚さよりも小さい。

Description

押圧構造及び押圧ユニット

　本発明は、押圧構造及び押圧ユニットに関する。

　二つの被押圧体の間に設置され、その一方もしくは双方を加圧して押圧するばね部材が知られている。このばね部材は、例えば、半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する冷却管とを交互に積層することによって構成される積層構造を有する電力変換装置に用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

　この電力変換装置は、半導体モジュールと冷却管との積層方向の端部に、積層方向に沿った押圧力を発生するばね部材と、このばね部材と積層構造との間に設けられ、積層方向に均一な押圧力を発生させるための当接プレートとを備える。このような構成を有する電力変換装置によれば、ばね部材の押圧力によって隣接する半導体モジュールと冷却管が密着するため、半導体モジュールを十分に冷却することができる。

特開２０１４－１１９３６号公報

　ところで、上述したような押圧用途のばね部材では、押圧対象の公差等を吸収するため、荷重に対する弾性ストロークが長いことが求められるとともに、均一な応力を発生させながら均一な面圧分布で押圧することが求められる。弾性ストロークを長くするための手法として、複数枚の板状のばね部材をストローク方向に重ねる手法が挙げられる。しかしながら、ばね部材間の摩擦によって発生するヒステリシスや、アッセンブリの複雑さが問題となり、何枚も重ねることができず、弾性ストロークを長くできる範囲が限られていた。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、荷重に対する弾性ストロークが長く、かつ均一な応力を発生させながら対象物を押圧することができる押圧構造及び押圧ユニットを提供することを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る押圧構造は、第１の被押圧体と前記第１の被押圧体に対向する第２の被押圧体との間に配置され、前記第１の被押圧体及び前記第２の被押圧体を押圧する押圧構造であって、一つの帯状の部材からなり、湾曲した主面を有する基部と、前記基部の端部からそれぞれ延び、前記基部の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する二つの延在部と、前記二つの延在部の端部であって、前記基部に連なる側と反対側の端部からそれぞれ延び、前記延在部の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する二つの屈曲部と、を有するばね部材、を備え、前記延在部及び前記屈曲部の最大の厚さは、前記基部の最大の厚さよりも小さいことを特徴とする。

　また、本発明に係る押圧構造は、上記の発明において、前記基部は、前記延在部に近いほど厚さが小さいことを特徴とする。

　また、本発明に係る押圧構造は、上記の発明において、前記基部において、一方の主面における曲率中心点の集合のなす軌跡と、他方の主面における曲率中心点の集合のなす軌跡とが互いに異なることを特徴とする。

　また、本発明に係る押圧構造は、上記の発明において、前記基部の最大の厚さ（ｄ₁）と、前記延在部及び前記屈曲部の最大の厚さ（ｄ₂）との比（ｄ₁／ｄ₂）が、１．５以上３．０以下であることを特徴とする。

　また、本発明に係る押圧構造は、上記の発明において、前記ばね部材の対向する二つの主面に連なる側面であって、前記基部、前記延在部及び前記屈曲部の湾曲態様に応じて湾曲する側の側面において、前記基部及び前記屈曲部が凹となる主面側のみにせん断面、前記基部及び前記屈曲部が凸となる主面側のみに破断面が形成されていることを特徴とする。

　また、本発明に係る押圧ユニットは、第１の被押圧体と、前記第１の被押圧体に対向配置される第２の被押圧体と、前記第１の被押圧体と前記第２の被押圧体との間に配置され、前記第１の被押圧体及び前記第２の被押圧体に対して押圧する上記の発明にかかる押圧構造と、を備えることを特徴とする。

　本発明によれば、荷重に対する弾性ストロークが長く、かつ均一な応力を発生させながら対象物を押圧することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るばね部材を用いた押圧ユニットを模式的に示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るばね部材の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るばね部材の構成を示す側面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係るばね部材を作製するための材料の構成を示す側面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係るばね部材の要部の構成を示す側面図である。図６は、図５に示すＡ－Ａ線断面図である。図７は、従来のばね部材の要部の構成を示す側面図である。図８Ａは、従来のばね部材を形成するための母材の作製方法を説明する図である。図８Ｂは、従来のばね部材を形成するための母材の作製方法を説明する図である。図８Ｃは、従来のばね部材を形成するための母材の作製方法を説明する図である。図９Ａは、従来のばね部材を形成するための母材の作製方法を説明する図である。図９Ｂは、従来のばね部材を形成するための母材の作製方法を説明する図である。図９Ｃは、従来のばね部材を形成するための母材の作製方法を説明する図である。図１０は、本発明の実施の形態１に係るばね部材を作製するための母材の他の例を示す側面図である。図１１は、本発明の実施の形態１に係るばね部材を作製するための母材の他の例を示す側面図である。図１２は、本発明の実施の形態２による電力変換装置の要部の構成を示す模式図である。図１３は、本発明の実施の形態２の変形例による電力変換装置の要部の構成を示す模式図である。図１４は、本発明の実施の形態３による電気二重層キャパシタの要部の構成を示す模式図である。

　以下の説明では、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、ばね部材を用いた押圧ユニットについて説明する。また、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。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。なお、寸法等が「同等である」とは、設計上で同等であり、実際の部材の寸法等は製造上の誤差を含んでいる。

（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係るばね部材を用いた押圧ユニットを模式的に示す側面図である。本発明の実施の形態１に係る押圧構造１００は、対向する第１の被押圧体１０１と第２の被押圧体１０２との間にばね部材１を配置する。本実施の形態１による押圧ユニットは、対向する第１の被押圧体１０１と第２の被押圧体１０２の間に押圧構造１００を配置する。押圧構造１００は、ばね部材１の弾性力により、第１の被押圧体１０１と第２の被押圧体１０２の双方に対して圧力を加える。なお、ばね部材１が第２の被押圧体１０２に直接接触するものに限らず、第２の被押圧体１０２とばね部材１との間に、ばね部材１の荷重を第２の被押圧体１０２に伝える加圧部材を設けて、ばね部材１と第２の被押圧体１０２とを間接的に接触するものであってもよい。また、ばね部材１は、第１の被押圧体１０１についても、直接接触するものであってもよいし、加圧部材を介して間接的に接触するものであってもよい。

　図２は、本実施の形態１に係るばね部材の構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態１に係るばね部材の構成を示す側面図である。ばね部材１は、炭素工具鋼鋼材（ＳＫ材）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などからなる板状のばね鋼を用いて形成される。ばね部材１を形成するための母材は、ヤング率が１６０ＧＰａ以上２２０ＧＰａ以下であることが好ましい。

　ばね部材１は、部分的に厚さの異なる一枚板からなる帯状の部材を湾曲することによって作製される。ここでいう一枚板とは、固着又は貼り付けにより複数の部材が一体化されているものを除く一つの部材からなるものをさす。以下、各部材において、相対的に面積の広い面を「主面」、主面と直交する面を「側面」という。また、各部材において、主面間の長さ（図３のＺ方向の長さ）を「厚さ」、主面における湾曲方向と直交する方向（図２のＹ方向）の長さを「幅」という。以下、ばね部材１が、一様な幅を有する母材から構成されているものとして説明するが、異なる幅を有する母材から構成されるものであってもよい。

　ばね部材１は、外縁のなす形状（図２のＸＹ平面における形状）が矩形をなし、主面に沿って湾曲した形状をなす基部１０と、基部１０の端部であって、基部１０の湾曲により互いに近接する端部のうちの一方の端部から延びるとともに、基部１０の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する延在部１１と、基部１０の端部であって、基部１０の湾曲により互いに近接する端部のうちの他方の端部から延びるとともに、基部１０の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する延在部１２と、延在部１１の基部１０に連なる側と反対側の端部から延び、延在部１１の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する屈曲部１３と、延在部１２の基部１０に連なる側と反対側の端部から延び、延在部１２の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する屈曲部１４と、を有する。

　基部１０の湾曲形状は、Ｙ方向（図３）からみて、板厚方向で対向する主面に対して一方に曲率中心を有する弧状である。基部１０は、延在部１１，１２に連なる端部に向けて厚さが小さくなっている。このため、基部１０では、一方の主面の湾曲態様と、他方の主面の湾曲態様とが異なっており、一方の主面における曲率中心点の集合のなす軌跡Ｌ₁（以下、「一方の軌跡Ｌ₁」ともいう）と、他方の主面における曲率中心点の集合のなす軌跡Ｌ₂（以下、「他方の軌跡Ｌ₂」ともいう）とは、互いに異なっている。ここでいう曲率中心点の集合とは、各主面において任意に指定される複数の点であって、湾曲方向に沿って設けられる複数の領域における曲率中心点の集合をさす。また、「軌跡が同じである」とは、軌跡同士を重ねた際に、一方の軌跡Ｌ₁と他方の軌跡Ｌ₂とが一致していることをいう。すなわち、「軌跡が互いに異なる」場合、一方の軌跡Ｌ₁と他方の軌跡Ｌ₂とが少なくとも一部において不一致となる。図３では、一方の軌跡Ｌ₁と他方の軌跡Ｌ₂とを重ねると、一部で一致しない部分を有する。具体的には、基部１０の延在部１１，１２に連なる部分の軌跡が互いに異なっている。なお、厚さが均一な場合、軌跡は一致する。基部１０の最大の幅を有する部分は、第２の被押圧体１０２と接触する部分、例えば延在部１１，１２に連なる連結方向（Ｘ方向）の中央部であることが好ましい。基部１０は、長手方向の中央部において、第２の被押圧体１０２と接触して、該第２の被押圧体１０２に荷重を加える。基部１０の曲率は、第１の被押圧体１０１と第２の被押圧体１０２との間の間隔や、Ｘ方向の長さに応じて適宜設計可能である。

　延在部１１，１２は、第１の被押圧体１０１と接触して、該第１の被押圧体１０１に荷重を加える。延在部１１，１２は、互いに同等の厚さを有しており、その厚さｄ₂が、基部１０の連結方向の中央部の厚さｄ₁と比して小さい（図３参照）。延在部１１，１２は、均一な厚さで延びていてもよいし、基部１０から延びる方向（Ｘ方向）の延在部１１，１２の中央部に向けて厚さが小さくなるようにしてもよい。

　屈曲部１３，１４は、ばね部材１の端部をなし、例えば使用者によって把持されたり、部材に対して係止したりする部分である。屈曲部１３，１４は、互いに同等の厚さを有しており、その最大の厚さが、延在部１１，１２の厚さｄ₂と比して同等であってもよいし、小さくてもよいし、大きくてもよい。屈曲部１３，１４は、均一な厚さで延びていてもよいし、部分的に厚さが変化するようにしてもよい。

　ばね部材１は、図１に示すように、第１の被押圧体１０１と第２の被押圧体１０２との間に配置されると、基部１０が第２の被押圧体１０２に荷重を加えるとともに、延在部１１，１２が第１の被押圧体１０１と接触して荷重を加える。第１の被押圧体１０１と第２の被押圧体１０２との間の距離を小さくしていくと、ばね部材１が弾性変形し、該弾性変形による弾性力によって、第１の被押圧体１０１と第２の被押圧体１０２との双方に対して圧力を加える。

　ここで、上述したように、ばね部材１は、基部１０の中央部から延在部１１，１２にかけて厚さが小さくなる形状をなすため、基部１０が第２の被押圧体１０２に加える荷重を維持しつつ、ばね部材１全体が均一な厚さを有する場合と比して、例えば延在部１１，１２が基部１０の厚さｄ₁を有する場合と比して、延在部１１，１２の屈曲可能な曲率を大きくすることができる。延在部１１，１２の曲率を大きくすることにより、ばね部材１に対して延在部１１，１２が占める割合を小さくし、基部１０が占める割合を大きくすることが可能となる。ばね部材１に対して基部１０が占める割合が大きくなることによって、弾性ストロークを長くすることができる。

　基部１０の連結方向の中央部の厚さｄ₁と、延在部１１，１２の厚さｄ₂との比ｄ₁／ｄ₂は、１．５以上３．０以下であることが好ましい。ここでいう厚さは、基部１０及び延在部１１，１２の各々の最大の厚さである。なお、厚さｄ₂は、延在部１１，１２及び屈曲部１３，１４における最大の厚さとしてもよい。ｄ₁／ｄ₂が１．５より小さいと、厚さの差が小さくなり、上述したような、延在部１１，１２の曲率を大きくする効果を得ることができなくなるおそれがある。また、ｄ₁／ｄ₂が３．０より大きいと、基部１０の連結方向の中央部の厚さが大きくなり過ぎて、基部１０自体の屈曲性を失ってしまうおそれがある。

　図４は、本発明の実施の形態１に係るばね部材を作製するための材料の構成を示す側面図である。図４に示す母材２０は、一様な厚さで延びる基部２１と、基部２１の長手方向の一端から延びる傾斜部２２であって、一方の主面に設けられ、当該傾斜部２２の延伸方向に対して傾斜した傾斜面２２ａを有する傾斜部２２と、基部２１の長手方向の他端から延びる傾斜部２３であって、一方の主面に設けられ、当該傾斜部２３の延伸方向に対して傾斜した傾斜面２３ａを有する傾斜部２３と、傾斜部２２の基部２１に連なる側と反対側の端部から一様な厚さで延び、基部２１の厚さｄ₂₁と比して小さい厚さｄ₂₂を有する端部２４と、傾斜部２３の基部２１に連なる側と反対側の端部から一様な厚さで延び、基部２１の厚さｄ₂₁と比して小さい厚さｄ₂₂を有する端部２５とを有する。例えば、厚さｄ₂₁は、上述した厚さｄ₁と同等であり、厚さｄ₂₂は、上述した厚さｄ₂と同等である。

　ばね部材１は、この母材２０を傾斜面２２ａ，２３ａが互いに向かい合う側（図４に示す矢印）に曲げることによって作製される。

　図５は、本発明の実施の形態１に係るばね部材の要部の構成を示す側面図である。図６は、図５に示すＡ－Ａ線断面図である。ばね部材１は、図５に示すように、当該ばね部材１の側面において、一方の主面側にのみ破断面Ｂｒ１が形成され、他方の主面側にのみせん断面Ｄｒ１が形成されている。ここでいう「側面」は、ばね部材１の対向する二つの主面に連なる側面であって、基部１０、延在部１１，１２及び屈曲部１３，１４の湾曲態様に応じて湾曲する側の側面である。図５に示す場合は、基部１０及び屈曲部１３，１４が凸となる側に破断面Ｂｒ１が形成され、延在部１１，１２が凸となる側にせん断面Ｄｒ１が形成されている。この構成により、例えば屈曲部１３，１４を、図５中の矢印の方向（図５の上方向）に押し上げることによって、基部１０及び屈曲部１３，１４の曲率が小さくなるようにばね部材１を変形させた場合であっても、せん断面Ｄｒ１が形成されている側に応力が集中し、引張り応力が発生する。このため、せん断面Ｄｒ１が形成されている側に引張り応力が発生しても、ばね部材１の折損は起こり難く、結果として、ばね部材１を高強度にすることができる。

　図７は、従来のばね部材の要部の構成を示す側面図である。従来のばね部材は、図７に示すように、両方の主面の一部に破断面Ｂｒ１１，Ｂｒ１２及びせん断面Ｄｒ１１，Ｄｒ１２が形成されている。図７に示す場合は、基部１１０が凸、延在部（例えば延在部１１２）が凹となる側、及び屈曲部（例えば屈曲部１１４）が凸となる側に破断面Ｂｒ１１，Ｂｒ１２がそれぞれ形成され、基部１１０が凹、延在部１１２が凸となる側、及び屈曲部１１４が凹となる側にせん断面Ｄｒ１１，Ｄｒ１２が形成されている。この構成により、例えば屈曲部（屈曲部１１４）を、図７中の矢印の方向（図７の上方向）に押し上げることによって、基部１１０及び屈曲部１１４の曲率が小さくなるようにばね部材を変形させた場合、破断面Ｂｒ１２が形成されている側に応力が集中し、引張り応力が発生する。この応力の集中によって、ばね部材の折損が起こってしまう。

　図８Ａ～図８Ｃは、従来のばね部材を形成するための母材の作製方法を説明する図である。従来のばね部材を形成する母材は、板状の材料を一方からのプレスによって穴抜きし、その後逆方向からのプレスによって外周抜きを行うことによって、母材を得る。

　具体的には、まず、図８Ａに示すように、板状材料１２０の一方の主面側から他方の主面側に向けて抜きパンチを用いて矢印Ｆ₁の方向にプレスすることによって、一方の主面から他方の主面に向けて貫通する二つのスリット（スリット１２０ａ，１２０ｂ）を形成する（図８Ｂ参照）。このスリット１２０ａ，１２０ｂは、主面に沿って平行に延びている。

　その後、板状部材１２０に対して、矢印Ｆ₂の方向、すなわち、スリット１２０ａ，１２０ｂのプレス方向と同じ方向にプレスして、母材１３０を抜き加工する（図８Ｃ参照）。この抜き加工により、板状材料１２０から母材１３０を作製する。作製した母材１３０は、所定の曲率で屈曲させることにより、上述したばね部材をなす。なお、図８Ｃに示す母材１３０は、図７に示すばね部材とは上下が逆となっている。

　プレスによりスリットを形成する際、プレスの方向に応じて、上述した破断面及びせん断面が発生する。図９Ａ～図９Ｃは、従来のばね部材を形成するための母材の作製方法を説明する図であって、プレスによる部材の切断を説明する図である。例えば、抜きダイ１５０及びノックアウト１５１によって材料１４０が載置された状態において、載置面と反対側からストリッパ１５２及び抜きパンチ１５３を近づけて、ストリッパ１５２で材料１４０を保持しつつ、抜きパンチ１５３を下降させる（図９Ａ参照）。

　継続して抜きパンチ１５３を下降させると、材料１４０が変形しつつ、ノックアウト１５１が下降する（図９Ｂ参照）。この際、材料１４０において、抜きダイ１５０及びストリッパ１５２による保持部分と、ノックアウト１５１及び抜きパンチ１５３による保持部分との境界部分には、潰れが発生して、互いに逃げあう応力Ｓ₁₁，Ｓ₁₂，Ｓ₂₁，Ｓ₂₂が発生する。

　さらに抜きパンチ１５３を下降させると、材料１４０が切断されて、第１材料１４１と第２材料１４２に分割される（図９Ｃ参照）。切断後、材料１４０において、抜きダイ１５０及びストリッパ１５２による保持部分と、ノックアウト１５１及び抜きパンチ１５３による保持部分とには、切断面に向かう応力Ｓ₁₃，Ｓ₁₄，Ｓ₂₃，Ｓ₂₄が発生する。このように切断された第２材料１４２は、例えば、抜きパンチ１５３と接触する面と反対側の面に、抜きパンチ１５３の下降に伴って材料１４０が伸びたことによって形成された曲面をなすせん断面Ｄｒ２１，Ｄｒ２２を有する。これに対し、第２材料１４２は、抜きパンチ１５３と接触する面に、抜きパンチ１５３の下降に伴って材料１４０が破断したことによって形成された破断面Ｂｒ２１，Ｂｒ２２を有する。

　従来では、このようにして、対向する二方向から抜き加工を施すことによって母材１３０を形成していたため、母材１３０の長手方向の両端部と、両端部以外の部分とでは、破断面及びせん断面の形成面が互いに反対方向となる。これにより、図７に示すような破断面Ｂｒ１１，Ｂｒ１２及びせん断面Ｄｒ１１，Ｄｒ１２が形成されていた。

　上述した実施の形態１によれば、ばね部材１において、基部１０の厚さに対して、延在部１１，１２の厚さを小さくして、基部１０が屈曲可能な曲率と比して、延在部１１，１２が屈曲可能な曲率を大きくしたので、第１の被押圧体１０１及び第２の被押圧体１０２に対して荷重に対する弾性ストロークが長く、かつ均一な応力を発生させながら対象物を押圧することができる。

　従来、弾性ストロークを長くする他の手法として、押圧対象の第１の被押圧体１０１との接触側を先細り形状とすることで、応力を均一化して弾性ストロークを長くする手法が知られている。この手法では、先端部の幅がゼロに近づくほど応力均一化の効果が高い。しかしながら、この手法を併用する場合、先細りとなっている先端部が押圧対象と接触することになるため、接触面積の減少により面圧が増加してしまうという問題があった。これに対して、本実施の形態１にかかるばね部材１は、一様な幅をなす部材により構成すれば、面圧の増加を抑制することが可能である。

　なお、上述した実施の形態１に係るばね部材１において、延在部１１及び屈曲部１３、ならびに延在部１２及び屈曲部１４の幅を、基部１０に連なる側から、屈曲部１３，１４の端部であって、延在部１１，１２にそれぞれ連なる側と反対側の端部に向けて連続的に、または段階的に大きくなるようにしてもよいし、屈曲部１３，１４の幅を、基部１０及び延在部１１，１２の幅よりも大きくしてもよい。

　また、上述した実施の形態１に係るばね部材１において、一方の主面から他方の主面に向けて貫通する孔を設けてもよい。孔を形成することによって、ばね部材１の軽量化をはかることができる。

　また、上述した実施の形態１では、一方の主面に傾斜面２２ａ，２３ａが設けられた母材２０を用いてばね部材１を形成するものとして説明したが、これに限らない。図１０及び図１１は、本発明の実施の形態１に係るばね部材を作製するための母材の他の例を示す側面図である。例えば、図１０に示すように、上述した基部２１及び傾斜部２２，２３に代えて、厚さｄ_2３を有する基部２１と、対向する二つの主面がそれぞれ傾斜面を有する傾斜部２２Ａ，２３Ａと、を有する母材２０Ａを用いてもよい。この母材２０Ａを用いてばね部材を作製した場合、基部（例えば基部１０）において、一方の主面における曲率中心点の集合のなす軌跡と、他方の主面における曲率中心点の集合のなす軌跡とは互いに異なる。

　また、図１１に示すように、上述した基部２１及び傾斜部２２，２３に代えて、一方の主面において長手方向の中央部から連続的に厚さが小さくなる基部２１Ａと、基部２１Ａの長手方向の一端から延びる傾斜部２２Ｂであって、一方の主面に設けられ、当該傾斜部２２Ｂの延伸方向に対して傾斜した傾斜面２２ｂを有する傾斜部２２Ｂと、基部２１Ａの長手方向の他端から延びる傾斜部２３Ｂであって、一方の主面に設けられ、当該傾斜部２３Ｂの延伸方向に対して傾斜した傾斜面２３ｂを有する傾斜部２３Ｂと、を有する母材２０Ｂを用いてもよい。母材２０Ｂは、例えば、基部２１Ａの最大厚さがｄ₂₁（＞ｄ₂₂）となっている。

　なお、図１１に示す母材２０Ｂにおいて、基部２１Ａの他方の主面の厚さも、中央部から連続的に小さくなるようにしてもよい。また、図１１では、基部２１Ａの中央部、基部２１Ａと傾斜面２２ｂとの連結面、及び、基部２１Ａと傾斜面２３ｂとの連結面が、滑らかな曲面をなしている例を説明したが、基部２１Ａの中央部や、基部２１Ａと傾斜面２２ｂとの連結面、基部２１Ａと傾斜面２３ｂとの連結面、傾斜面２２ｂと端部２４との連結面、及び、傾斜面２３ｂと端部２５との連結面において、平面同士が交わるような角部を有する構成（例えば、図１０参照）にしてもよい。

（実施の形態２）
　つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。図１２は、本発明の実施の形態２による電力変換装置の要部の構成を示す模式図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。本実施の形態２では、ばね部材１の適用例として、押圧ユニットである電力変換装置を説明する。同図に示す電力変換装置２００は、例えば、電気自動車用の走行モータに流す駆動電流を生成する装置である。

　電力変換装置２００は、半導体素子を含む半導体積層ユニット（第１の被押圧体）２０２と、一方の側面から半導体積層ユニット２０２を押圧するばね部材１と、半導体積層ユニット２０２とばね部材１との間に介在する平板状の当接板２０４と、半導体積層ユニット２０２、ばね部材１及び当接板２０４を収容する筐体（第２の被押圧体）２０５と、を備える。電力変換装置２００は、図示した以外にも、半導体モジュール２２１を制御する制御回路等を有する。筐体２０５には、当接板２０４との間でばね部材１を挟持して支持する円柱状の支持部材２０６が設けられている。

　半導体積層ユニット２０２は、半導体モジュール２２１と冷却管２２２とを交互に積層した構造を有する。図１２に示す場合、積層方向に沿って隣接する冷却管２２２の間に２個の半導体モジュール２２１が配置される。

　半導体モジュール２２１は、電力供給用のＩＧＢＴ素子と、モータを円滑に回転させるために設けられるフライホイールダイオード素子とを一対の放熱板の間に配置し、その一対の放熱板が露出するように樹脂によって封止されて一体成形されている。

　冷却管２２２は、内部に冷媒流路を有する扁平な形状の管である。この冷媒流路には、例えば水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、又はアセトン等のケトン系冷媒等の冷却媒体を流通させる。

　複数の冷却管２２２は、半導体積層ユニット２０２の積層方向に沿って延びる連結パイプ２２３を介して相互に連結している。連結パイプ２２３の端部には、その端部に配された冷却管２２２に接続する冷媒導入口２２４及び冷媒排出口２２５が設けられている。冷却管２２２、連結パイプ２２３、冷媒導入口２２４及び冷媒排出口２２５は、例えばアルミニウムを用いて実現される。

　冷却管２２２の主面２２２ａは、ばね部材１からの押圧力によって半導体モジュール２２１の放熱板と密着している。これにより、半導体モジュール２２１と冷却管２２２との間で熱交換を行うことができる。

　ばね部材１は、基部１０が当接板２０４に当接し、屈曲部１３，１４が支持部材２０６に係止して支持されている。

　上述した実施の形態２によれば、ばね部材１を用いることにより、半導体積層ユニット２０２を、十分な押圧力により、その積層方向に押圧することができる。よって、冷却管２２２による半導体積層ユニット２０２の冷却効率を向上させることができる。

（実施の形態２の変形例）
　図１３は、本発明の実施の形態２の変形例による電力変換装置の要部の構成を示す模式図である。上述した実施の形態２では円柱状の支持部材２０６の湾曲した側面によってばね部材１が支持されるものとして説明したが、本変形例では、平面をなす端部によってばね部材１を支持する。

　本変形例に係る電力変換装置２００Ａは、上述した電力変換装置２００の支持部材２０６に代えて支持部材２０７を備える。支持部材２０７は、筐体２０５の内部において、柱状をなして延びており、延伸方向の先端が平面をなしている。

　ばね部材１は、基部１０が当接板２０４に当接し、延在部１１，１２が支持部材２０７に当接して挟持されている。

　上述した実施の形態２の変形例においても、ばね部材１を用いることにより、半導体積層ユニット２０２を、十分な押圧力により、その積層方向に押圧することができる。よって、冷却管２２２による半導体積層ユニット２０２の冷却効率を向上させることができる。

（実施の形態３）
　つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。図１４は、本発明の実施の形態３による電気二重層キャパシタの要部の構成を示す模式図である。なお、図１等で上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。本実施の形態３では、ばね部材１の適用例の他の例として、押圧ユニットである電気二重層キャパシタを説明する。

　本発明の実施の形態３による電気二重層キャパシタ２５０は、複数のパッケージセル２５１を含むセル積層体（第１の被押圧体）２５２と、セル積層体２５２を一方の側面から押圧するばね部材１と、セル積層体２５２とばね部材１との間に介在する平板状の当接板２５４と、セル積層体２５２、ばね部材１及び当接板２５４を収容する筐体（第２の被押圧体）２５５とを備える。筐体２５５には、当接板２５４との間でばね部材１を挟持して支持する円柱状の支持部材２５６が設けられている。電気二重層キャパシタ２５０は、図示した以外にも、外部回路との接続端子等を有する。セル積層体２５２は外部回路との接続端子に電気的に接続される。

　セル積層体２５２は、複数のパッケージセル２５１を積層して構成される。それぞれのパッケージセル２５１は、最内層と最外層が絶縁性フィルムで構成され、正極集電極と負極集電極とを備える。各パッケージセル２５１の内部には、セパレータを介して複数の集電極を重ね合わせた積層体が電解液と共に収容される。各集電極の正極端子と負極端子がそれぞれ正極集電極と負極集電極に接続される。複数のパッケージセル２５１は、隣接するパッケージセル２５１の正極集電極と負極集電極を接続端子で連結して、直列に接続される。

　ばね部材１は、基部１０が当接板２５４に当接し、屈曲部１３，１４が支持部材２５６に係止して支持されている。

　上述した実施の形態３によれば、ばね部材１により電気二重層キャパシタ２５０のセル積層体２５２をその積層方向に押圧して分極性電極の膨張を制限することにより、単位体積当たりのエネルギー密度を向上することが可能となる。

　上述の実施の形態２では、電力変換装置をばね部材１による押圧が必要な押圧ユニットの例としてあげ、上述の実施の形態３では、電気二重層キャパシタをばね部材１による押圧が必要な押圧ユニットの例としてあげたが、実施の形態１に係るばね部材１を適用する押圧ユニットは、第１の被押圧体と第２の被押圧体の間にばね部材１を配置して、第１の被押圧体と第２の被押圧体とをばね部材１により押圧するものであればどのようなものでもよい。

　このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。

　以上のように、本発明に係る押圧構造及び押圧ユニットは、荷重に対する弾性ストロークが長く、かつ均一な応力を発生させながら対象物を押圧するのに好適である。

　１　ばね部材
　１０，２１，２１Ａ　基部
　１１，１２　延在部
　１３，１４　屈曲部
　２０，２０Ａ，２０Ｂ　母材
　２２，２２Ａ，２２Ｂ，２３，２３Ａ，２３Ｂ　傾斜部
　２４，２５　端部
　１００　押圧構造
　１０１　第１の被押圧体
　１０２　第２の被押圧体
　２００　電力変換装置
　２０２　半導体積層ユニット
　２０４，２５４　当接板
　２０５，２５５　筐体
　２２１　半導体モジュール
　２２２　冷却管
　２２３　連結パイプ
　２２４　冷媒導入口
　２２５　冷媒排出口
　２５０　電気二重層キャパシタ
　２５１　パッケージセル
　２５２　セル積層体

Claims

　第１の被押圧体と前記第１の被押圧体に対向する第２の被押圧体との間に配置され、前記第１の被押圧体及び前記第２の被押圧体を押圧する押圧構造であって、
　一つの帯状の部材からなり、湾曲した主面を有する基部と、前記基部の端部からそれぞれ延び、前記基部の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する二つの延在部と、前記二つの延在部の端部であって、前記基部に連なる側と反対側の端部からそれぞれ延び、前記延在部の湾曲態様とは逆の態様で湾曲する二つの屈曲部と、を有するばね部材、
　を備え、
　前記延在部及び前記屈曲部の最大の厚さは、前記基部の最大の厚さよりも小さい
　ことを特徴とする押圧構造。
　前記基部は、前記延在部に近いほど厚さが小さいことを特徴とする請求項１に記載の押圧構造。
　前記基部において、一方の主面における曲率中心点の集合のなす軌跡と、他方の主面における曲率中心点の集合のなす軌跡とが互いに異なる
　ことを特徴とする請求項２に記載の押圧構造。
　前記基部の最大の厚さ（ｄ₁）と、前記延在部及び前記屈曲部の最大の厚さ（ｄ₂）との比（ｄ₁／ｄ₂）が、１．５以上３．０以下である
　ことを特徴とする請求項１に記載の押圧構造。
　前記ばね部材の対向する二つの主面に連なる側面であって、前記基部、前記延在部及び前記屈曲部の湾曲態様に応じて湾曲する側の側面において、前記基部及び前記屈曲部が凹となる主面側のみにせん断面、前記基部及び前記屈曲部が凸となる主面側のみに破断面が形成されている
　ことを特徴とする請求項１に記載の押圧構造。
　第１の被押圧体と、
　前記第１の被押圧体に対向配置される第２の被押圧体と、
　前記第１の被押圧体と前記第２の被押圧体との間に配置され、前記第１の被押圧体及び前記第２の被押圧体に対して押圧する請求項１～５のいずれか一つに記載の押圧構造と、
　を備えることを特徴とする押圧ユニット。