JP5065212B2 - コンデンサユニット - Google Patents

Description

本発明は、複数の電解コンデンサを収納してなるコンデンサユニットの冷却構造に関する。

従来のコンデンサユニットについて、図７を用いて説明する（特許文献１参照）。図７は、従来のコンデンサユニットの側面図であって、収納ケースおよび冷却ファンの片側の側壁を除いた図である。従来のコンデンサユニット１０１は、複数の電解コンデンサ１０２、集線部１０３、収納ケース１０４および冷却ファン１０５を有する。

電解コンデンサ１０２は、本体部１２１、端子部１２２および安全弁１２３を有し、端子部１２２および安全弁１２３は、円柱状の本体部１２１の上端面から上方に突出している。集線部１０３は、端子部１２２に接続され、端子部１２２の上方に配置されている。収納ケース１０４は、底板１４１、２枚の側壁１４２、上板１４３、２枚の端壁１４４を有する。一方の端壁１４４には吸気口１４５、他方の端壁１４４には排気口１４６が設けられている。複数の電解コンデンサ１０２は、底板１４１上に配置されている。冷却ファン１０５は、排気口１４６に隣接して配置され、収納ケース１０４内において吸気口１４５から排気口１４６に流れる冷却風を生じさせる。

冷却風は、収納ケース１０４内において電解コンデンサ１０２の本体部１２１の側面の周囲を流れることにより、本体部１２１を冷却する。
特開２００４−１８０４２４号公報

しかし、従来のコンデンサユニット１０１では、集線部１０３の収納空間の収納密度は、本体部１２１の収納空間の収納密度より小さいため、集線部１０３の収納空間の流路抵抗は、本体部１２１の収納空間の流路抵抗より小さい。そのため、冷却風は、集線部１０３の収納空間を流れやすく、本体部１２１の収納空間を流れにくい。したがって、発熱が生じる本体部１２１が、効率良く冷却されない。特に、コンデンサユニットの小型化・省スペース化に伴い、多数の電解コンデンサ１０２が密に収納された場合には、集線部１０３の収納空間の流路抵抗に比べて、本体部１２１の収納空間の流路抵抗がより一層大きくなり、本体部１２１の冷却効果が下がってしまう。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、収納ケース内の集線部の収納空間を流れる冷却風の量を小さくし、相対的に電解コンデンサの本体部の収納空間を流れる冷却風の量を大きくすることにより、効率良く本体部を冷却できるコンデンサユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るコンデンサユニットは、電極を収納した柱状の本体部と前記本体部の上端面から上方に突出した端子部とを有して、同一平面内に配置された複数の電解コンデンサと、複数の前記端子部の上方に配置され、複数の前記端子部に接続された集線部と、複数の前記本体部の下端面が接触した状態で複数の前記電解コンデンサが設置された一枚の底板と、前記底板から起立して側面を形成する二枚の側壁と、一方の端面に設けられた吸気口と、他方の端面に設けられた排気口とを有する収納ケースと、前記収納ケースの外側に前記排気口側または前記吸気口の近傍に設置された冷却ファンと、複数の前記端子部に対応した位置に複数の端子用穴が形成され、複数の前記端子部が複数の前記端子用穴に挿通した状態で前記本体部の上端面と前記集線部との間に配置され、その上下の空間を仕切るカバー部材とを具備している。

本発明によれば、複数の電解コンデンサを有するコンデンサユニットにおいて、収納ケース内の集線部の収納空間を流れる冷却風の量を小さくし、相対的に電解コンデンサの本体部の収納空間を流れる冷却風の量を大きくできる。その結果、効率良く本体部を冷却できる。

［第１の実施形態］
本発明に係るコンデンサユニットの第１の実施形態について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るコンデンサユニットの側面図であって、収納ケースおよび冷却ファンの片側の側壁を除いた図である。図２は、図１のII−II矢視平断面図である。

コンデンサユニット１は、複数の電解コンデンサ２、集線部３、収納ケース４、冷却ファン５およびカバー部材６を有する。このコンデンサユニット１は、電力変換装置などに用いられる。

電解コンデンサ２は、本体部２１、端子部２２および安全弁２３を有する円筒型電気二重相キャパシタである。コンデンサユニット１の複数の電解コンデンサ２は、同一寸法のものである。本体部２１は、シート状の電極、セパレータおよび集電極が積層され円柱状に丸められ、円柱状の容器内に収納されたものであり、蓄電時には発熱を生ずる。端子部２２は、本体部２１の上端面から上方に突出した円柱状の端子であり、１つの電解コンデンサ２は、２つの端子部を有する。安全弁２３は、本体部２１内の圧力上昇による爆発を防ぐための弁であり、本体部２１の上端面から上方に突出している。なお、電解コンデンサ２は、箱型電気二重相キャパシタでも良い。この場合には、本体部２１は、長方形のシート状の電極、セパレータおよび集電極が積層され、直方体の容器内に収納されたものである。

集線部３は、複数の電解コンデンサ２の端子部２２に接続されたリード線の集線部分であり、端子部２２の上方に配置されている。この集線部３から他の電気回路（図示しない）に接続されている。

収納ケース４は、複数の電解コンデンサ２および集線部３を収納している直方体のケースであって、直方体の底面を形成する底板４１、直方体の長手方向の両側面を形成する２枚の側壁４２、直方体の上面を形成する上板４３および直方体の短手方向の両端面の上部を塞ぐ端壁４４を有する。側壁４２の高さは、本体部２１の高さより高い。収納ケース４の両端面の下部には、本体部２１の高さの開口部が形成され、一方の端面の開口部が吸気口４５、他方の端面の開口部が排気口４６を構成している。３つの電解コンデンサ２は、電解コンデンサ２の下端面が底板４１に接触した状態で固定され、所定の間隔を空けて長手方向（冷却風の流路方向）に１列に並んで設置されている。なお、上板４３は、外部衝撃から電解コンデンサ２を保護したり、安全上取り付けられたものであるため、なくても良い。また、端壁４４をなくすことにより、収納ケース４の両端面の全面が吸気口および排気口を形成するようにしても良い。

冷却ファン５は、排気口４６を塞ぐように収納ケース４に隣接して配置され、収納ケース４内の空気を収納ケース４外に排出する。よって、電解コンデンサ２の本体部２１を冷却するための空気は、吸気口４５から収納ケース４内に流入し、収納ケース４内を吸気口４５から排気口４６へ流れ、排気口４６から収納ケース４外に排出される。なお、冷却ファン５は、吸気口４５を塞ぐように収納ケース４に隣接して配置され、収納ケース４外の冷却風を収納ケース４内に取り込むようなものでも良い。また、冷却ファン５は、複数設けても良い。

カバー部材６は、底板４１と略同一寸法の長方形の薄板であって、例えば発泡樹脂などの絶縁材からなる。カバー部材６は、複数の電解コンデンサ２の端子部２２および安全弁２３に対応した位置に、端子部２２および安全弁２３が挿通する端子用穴６１および安全弁用穴６２を有する。カバー部材６は、端子部２２および安全弁２３が端子用穴６１および安全弁用穴６２に挿通した状態で、複数の電解コンデンサ２の本体部２１の上端面に載置され、収納ケース４内における複数の電解コンデンサ２の本体部２１が収納されている空間（本体部２１の収納空間）と集線部３が収納されている空間（集線部３の収納空間）とを仕切っている。

なお、コンデンサユニット１は、収納ケース４の底板４１が水平となるように設置される必要はなく、使用状況により設置の向きは任意に変えても良い。

本実施形態において、カバー部材６が、複数の電解コンデンサ２の本体部２１の上端面に載置され、本体部２１の収納空間と集線部３の収納空間とを仕切っているため、収納ケース４内の冷却風は、集線部３の収納空間には流入しにくく、本体部２１の収納空間に流入しやすい。そのため、吸気口４５から収納ケース４内に流入した冷却気のうちの大部分は、本体部２１の側面を通過することにより本体部２１の熱を吸収して、排気口４６から収納ケース４外に排出される。したがって、冷却対象である本体部２１を効率的に冷却できる。

また、カバー部材６が、端子部２２および安全弁２３が端子用穴６１および安全弁用穴６２に挿通した状態で、複数の電解コンデンサ２の本体部２１の上端面に載置されているため、本体部２１の上端面とカバー部材６との隙間がない。したがって、冷却風は、端子部２２および安全弁２３の周囲（本体部２１の上端面とカバー部材６との間の空間）を流れることなく、本体部２１を効率的に冷却できる。

さらには、カバー部材６が、安全弁２３が安全弁用穴６２に挿通した状態で、複数の電解コンデンサ２の本体部２１の上端面に載置されているため、安全弁２３の機能を損なうことなく、本体部２１を効率的に冷却できる。

［第２の実施形態］
本発明に係るコンデンサユニットの第２の実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係るコンデンサユニットの側面図であって、収納ケースおよび冷却ファンの片側の側壁を除いた図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態では、カバー部材６は、可撓性のある材料、例えば合成ゴム、紙などからなる。

本実施形態によれば、冷却ファン５の作動により、電解コンデンサ２の収納空間が負圧になると、カバー部材６が可撓性を有するため、カバー部材６が本体部２１の収納空間側に引っ張られる。そのため、カバー部材６を本体部２１の上端面に載置するだけで、カバー部材６と本体部２１の上端面とを密着させることができる。したがって、容易に本体部２１の冷却効果を高めることができる。また、カバー部材６が紙からなる場合には、安価に本体部２１の冷却効果を高めることができる。

なお、カバー部材６の可撓性が大き過ぎると、カバー部材６の縁が大きく撓み、収納ケース４内の側壁４２および端壁４４の付近では、カバー部材６により本体部２１の収納空間と集線部３の収納空間とを仕切れない。そのため、集線部３の収納空間に冷却風の流路が形成され、本体部２１の冷却効果が低減してしまう。したがって、カバー部材６は、適当な可撓性を有することが必要であって、例えばメタ系アラミド繊維であることが好ましい。

［第３の実施形態］
本発明に係るコンデンサユニットの第３の実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係るコンデンサユニットの側面図であって、収納ケースおよび冷却ファンの片側の側壁を除いた図である。なお、本実施形態は、第２の実施形態の変形例であって、第２の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態では、カバー部材６の縁部６３が収納ケース４の側壁４２および端壁４４に、例えば接着剤や両面粘着テープなどにより固定されている。本実施形態によれば、本体部２１の収納空間から集線部３の収納空間への流路をなくしたため、本体部２１を効率的に冷却することができる。

［第４の実施形態］
本発明に係るコンデンサユニットの第４の実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第４の実施形態に係るコンデンサユニットを示す図であって、図２と同様の方向から見た平断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第２の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態では、底板４１上に、３つの電解コンデンサ２が冷却風の流路方向に等ピッチで３列に設置され、計９つの電解コンデンサ２が設置されている。外側の２列は、中央の１列に対して冷却風の流路の上流方向に半ピッチずれて設置されている。すなわち、９つの電解コンデンサ２が、底板４１上に千鳥格子状に設置されている。

本実施形態によれば、電解コンデンサ２が、千鳥格子状に設置されているため、多数の電解コンデンサ２の配置を省スペース化できる。また、従来のコンデンサユニットでは、本体部の所定の冷却効果を維持するため、電解コンデンサの配置を稠密化できなかった。しかし、本実施形態では、従来のコンデンサユニットの場合に比べて、カバー部材６の存在により、本体部２１の冷却効果が向上しているため、電解コンデンサ２の配置を稠密化することができる。

［第５の実施形態］
本発明に係るコンデンサユニットの第５の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第５の実施形態に係るコンデンサユニットを示す図であって、図２と同様の方向から見た平断面図である。なお、本実施形態は、第４の実施形態の変形例であって、第４の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態では、底板４１および側壁４２には、それぞれ４つの補助吸気孔４７が形成されている。これらの補助吸気孔４７は、冷却風の流路の最上流に位置する電解コンデンサ２と最下流に位置する電解コンデンサ２との間に位置している。

吸気口４５から収納ケース４内に流入した冷却風は、本体部２１の側面を通過する際に本体部２１の熱を吸収するため、流路方向の下流側に流れるに従い高温となる。したがって、流路方向の下流側に配置されている電解コンデンサ２である程、その本体部２１の冷却効果が低くなる。しかし、本実施形態によれば、補助吸気孔４７から本体部２１の熱を吸収していない冷却風が流入するため、流路方向の下流側に配置されている電解コンデンサ２の本体部２１も効率的に冷却される。

［他の実施形態］
上記各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば各実施形態の特徴を組み合わせても良い。

本発明の第１の実施形態に係るコンデンサユニットの側面図であって、収納ケースおよび冷却ファンの片側の側壁を除いた図である。 図１のII−II矢視平断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るコンデンサユニットの側面図であって、収納ケースおよび冷却ファンの片側の側壁を除いた図である。 本発明の第３の実施形態に係るコンデンサユニットの側面図であって、収納ケースおよび冷却ファンの片側の側壁を除いた図である。 本発明の第４の実施形態に係るコンデンサユニットを示す図であって、図２と同様の方向から見た平断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るコンデンサユニットを示す図であって、図２と同様の方向から見た平断面図である。 従来のコンデンサユニットの側面図であって、収納ケースおよび冷却ファンの片側の側壁を除いた図である。

符号の説明

１…コンデンサユニット、２…電解コンデンサ、３…集線部、４…収納ケース、５…冷却ファン、６…カバー部材、２１…本体部、２２…端子部、２３…安全弁、４１…底板、４２…側壁、４３…上板、４４…端壁、４５…吸気口、４６…排気口、４７…補助吸気孔、６１…端子用穴、６２…安全弁用穴、６３…縁部

Claims (7)

1. 電極を収納した柱状の本体部と前記本体部の上端面から上方に突出した端子部とを有して、同一平面内に配置された複数の電解コンデンサと、
   複数の前記端子部の上方に配置され、複数の前記端子部に接続された集線部と、
   複数の前記本体部の下端面が接触した状態で複数の前記電解コンデンサが設置された一枚の底板と、前記底板から起立して側面を形成する二枚の側壁と、一方の端面に設けられた吸気口と、他方の端面に設けられた排気口とを有する収納ケースと、
   前記収納ケースの外側に前記排気口側または前記吸気口の近傍に設置された冷却ファンと、
   複数の前記端子部に対応した位置に複数の端子用穴が形成され、複数の前記端子部が複数の前記端子用穴に挿通した状態で前記本体部の上端面と前記集線部との間に配置され、その上下の空間を仕切るカバー部材と、
   を具備したコンデンサユニット。
2. 各前記電解コンデンサは、前記本体部の上端面から上側に突出する安全弁を有し、
   前記カバー部材には、複数の前記安全弁に対応した位置に複数の安全弁用穴が形成され、前記カバー部材は、複数の前記安全弁が複数の安全弁用穴に挿通した状態で前記本体部の上端面と前記集線部との間に配置されていること、
   を特徴とする請求項１に記載のコンデンサユニット。
3. 前記カバー部材は、複数の前記本体部の上端面に接触した状態で配置されていること、
   を特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサユニット。
4. 前記収納ケースは、端面を形成する２枚の端壁を有し、
   前記カバー部材の外縁が、前記側壁および前記端壁に固定されていること、
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のコンデンサユニット。
5. 前記カバー部材は、可撓性のある材料からなること、
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のコンデンサユニット。
6. 前記カバー部材は、紙からなること、
   を特徴とする請求項５に記載のコンデンサユニット。
7. 前記底板または前記側壁には、補助吸気孔が形成されていること、
   を特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のコンデンサユニット。

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