JP7050280B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

この発明は、コンデンサ素子と電極板とをケースに収容し樹脂を充填したコンデンサに関する。

特許文献１には、正負の電極板の一部をそれぞれ樹脂外に引き出すとともに、その引き出した部分を互いに重ね合わせ、且つ一方の電極板の側にヒートシンク等の冷却手段を当接させることが記載されている。

特開２０１６－１１９４４０号公報

ところで、上記構成の場合、一方の電極板にしか冷却手段が当接しないため、他方の電極板を直接冷却することはできない。そこで特許文献１では、一方の電極板と他方の電極板との間に熱伝導シートを介在させて、他方の電極板の熱を冷却手段側に伝えようとしている。ただ、熱伝熱シートと一方の電極板を介しての伝熱となるため、一方の電極板と同じように他方の電極板を冷却することは困難である。

そこで本発明は、正負双方の電極板を効率良く冷却することができるコンデンサの提供を目的とする。

本発明のコンデンサは、コンデンサ素子２と、正負一対の電極板３（３Ａ）、４（４Ａ）とをケース５に収容し樹脂６を充填したコンデンサであって、正負の電極板３（３Ａ）、４（４Ａ）が、樹脂６外に引き出される引き出し部３２、４２をそれぞれ備え、これら引き出し部３２、４２が互いに重なり合っており、一方の電極板３の引き出し部３２が、他方の電極板４（４Ａ）の反対側で放熱部材７（７Ａ）と当接する当接部を備えており、この当接部に、他方の電極板４（４Ａ）の引き出し部４２と放熱部材７（７Ａ）とを当接させるための開口部３２ａ１及び／又は切欠き部３２ａ２が設けられていることを特徴としている。

また、他方の電極板４の引き出し部４２に、開口部３２ａ１及び／又は切欠き部３２ａ２を通じて、放熱部材７と当接する凸部４２ａ１が設けられていることが好ましい。

本発明のコンデンサは、放熱部材と当接する一方の電極板の当接部に、他方の電極板の引き出し部と放熱部材とを当接させるための開口部及び／又は切欠き部が設けられているため、他方の電極板を放熱部材に当接させることが可能となり、正負双方の電極板を効率良く冷却することができる。

また、他方の電極板の引き出し部に、開口部及び／又は切欠き部を通じて、放熱部材と当接する凸部が設けられていれば、他方の電極板の引き出し部と、放熱部材とを簡単に当接させることができる。

この発明の一実施形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。 同じくそのコンデンサの斜視図である。 同じくそのコンデンサの端面図である。 この発明の異なる実施形態に係るコンデンサの端面図である。 切欠き部を設けた電極板を示す斜視図である。

次に、この発明のコンデンサの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明のコンデンサ１は、図１～図３に示すように、複数のコンデンサ素子２と、これら複数のコンデンサ素子２を共通接続する正負一対の電極板３、４と、コンデンサ素子２と各電極板３、４とを収容するケース５と、ケース５内に充填され、コンデンサ素子２と各電極板３、４とを封止する樹脂６とを備えている（図１、図２では樹脂を省略）。以下、各構成部品について説明していくが、説明における「上下」の概念は、製造時、より具体的には樹脂充填時におけるものであって、必ずしも使用時の上下を規定するものではない。

コンデンサ素子２は、例えば絶縁性のフィルムの表面に金属を蒸着した金属化フィルムを巻回することでなるフィルムコンデンサであって、図１に示すように、軸方向両端面に金属を溶射してなる電極部２ａ、２ｂがそれぞれ形成されている。このコンデンサ素子２は、軸方向から見ると扁平状、具体的には略トラック状（２本の平行線とその両端を半円でつないだ形状）であり、軸方向外周に平坦部２ｃと曲面部２ｄとを有している。そして、上記コンデンサ素子２は、電極部２ａ、２ｂを上下に向けつつ、平坦部２ｃ、２ｃ同士を互いに対向させるようにして複数並べられることで、コンデンサ素子群を形成している。

正負一対の電極板３、４は、例えば銅板やアルミニウム板等の導電性の板材（金属板）からなり、コンデンサ素子２を上下方向から挟むようにして配置されている。なお、以下、コンデンサ素子２の上側に位置する電極板を第１電極板３と称し、コンデンサ素子２の下側に位置する電極板を第２電極板４と称す。正負については、例えば第１電極板３を負極、第２電極板４を正極とするが、入れ替えても良い。

第１電極板３は、コンデンサ素子２の上側の電極部２ａと対向する基板部３１と、ケース５外に引き出される引き出し部３２と、基板部３１と引き出し部３２とを繋ぐ連結部３３を備えている。

基板部３１は、平面視略矩形状であって、各コンデンサ素子２の電極部２ａをほぼ覆うことができる程度の大きさを有している。また、基板部３１には、各コンデンサ素子２の電極部２ａと対向する位置に、電極部２ａと接続するための舌状の接続片３１ａが設けられている。

引き出し部３２は側面視略Ｌ字状であって、水平部３２ａと、水平部３２ａの縁から上方に延びる垂直部３２ｂとからなる。水平部３２ａは平面視略矩形状であって、長手方向に並ぶ２つの開口部３２ａ１を備えている。垂直部３２ｂは、その上端側に、外部機器（図示しない）との接続に供される外部接続部３２ｂ１を備えている。

連結部３３は、基板部３１の長辺から立ち上がり、引き出し部３２の水平部３２ａの長辺（垂直部３２ｂが延出された辺と反対側の辺）へと繋がっている。引き出し部３２は、この連結部３３によって樹脂６外に引き出される。

第２電極板４は、図１に示すように、コンデンサ素子２の下側の電極部２ｂと対向する基板部４１と、ケース５外に引き出される引き出し部４２と、基板部４１と引き出し部４２とを繋ぐ連結部４３を備えている。なお、基板部４１については、第１電極板３の基板部３１と略同形状である。また、連結部４３についても、第２電極板４のほうがコンデンサ素子２の下側に位置するため、その分、上下方向に長くなっているだけである。引き出し部４２の垂直部４２ｂについても、外部接続部４２ｂ１が、第１電極板３の外部接続部３２ｂ１と全体的に重なり合わないよう、ずらして配置されているだけである。そのため、これらについては、同添え字を付し、詳細な説明は省略する。

引き出し部４２の水平部４２ａについては、第１電極板３の水平部３２ａに設けられた開口部３２ａ１に対応する位置に、第１電極板３側（図では上方）に向かって突出する凸部４２ａ１が設けられている。凸部４２ａ１は、平面視、開口部３２ａ１を一回り小さくした大きさとされている。

上記構成の第１電極板３及び第２電極板４は、１枚の金属板に対して適宜、打ち抜き加工や折り曲げ加工、エンボス加工、切り曲げ加工を施すことにより製造される。ただ、それぞれの部位を別々に製造しておき、それらを溶接などで一体化させても良い。

ケース５は、内部にコンデンサ素子２や電極板３、４を収容する収容部５１と、各電極板３、４の水平部３２ａ、４２ａをガイドするためのガイド部５２とを備えている。収容部５１は、平面視略矩形状のケース底部５１ａと、このケース底部５１ａの４辺からそれぞれ立設されたケース側壁部５１ｂとから構成されており、ケース底部５１ａと対向する面（上面側）には開口部５１ｃが設けられている。ガイド部５２は、長手方向の側壁を構成する一対の側壁部５１ｂのうち、一方の側壁部５１ｂの上端から水平方向に延出されている。このようなケース５は、例えば合成樹脂を一体成形することで製造される。ただ、金属板を加工して製造しても良い。ケース５に充填される樹脂６は、例えばエポキシ樹脂である。ただ、これに限らず、ウレタン樹脂など、公知の種々の樹脂を使用しても良い。

次に、コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、上記の通り、コンデンサ素子２を複数並べて、コンデンサ素子群を構成する。

次に、各電極板３、４とコンデンサ素子２とを接続する。具体的には、第１電極板３の基板部３１の接続片３１ａと、コンデンサ素子２の上側の電極部２ａとをはんだ付けなどによって接続する。また、第２電極板４の基板部４１の接続片４１ａと、コンデンサ素子２の下側の電極部２ｂとをはんだ付けなどによって接続する。この際、各電極板３、４の引き出し部３２、４２が、第１電極板３の基板部３１よりも上側に位置するように、また、引き出し部３２、４２同士や連結部３３、４３同士が絶縁層（隙間）を介して互いに重なり合うようにする。

引き出し部３２、４２同士が重なり合うと、下側に位置する第２電極板４の凸部４２ａ１が、その上側に位置する第１電極板３の開口部３２ａ１を通じて露となる。なお、凸部４２ａ１の上面と、第１電極板３の水平部３２ａの上面とはほぼ面一となっている（図３参照）。

そして、一体となったコンデンサ素子２と電極板とをケース５の収容部５１内に収容する。この際、第１電極板３の基板部３１がケース開口部５１ｃ側に位置するように、また、第２電極板４の基板部４１がケース底部５１ａ側に位置するようにして収容する。引き出し部３２、４２については、第１電極板３の水平部３２ａが、第２電極板４の水平部４２ａよりも上になるようにしてケース５のガイド部５２上に位置させる。そして、ケース５の収容部５１内に樹脂６を充填することでコンデンサ１の製造を完了する。樹脂６は、コンデンサ素子２や各電極板の基板部３１、４１と連結部３３、４３の一部を埋没させる。一方で、各電極板３、４の引き出し部３２、４２は樹脂６外に位置することになる。

上記構成のコンデンサ１では、引き出し部３２、４２が樹脂６外に引き出されているため、図３に示すように、引き出し部３２の外面、具体的には、第１電極板３の水平部３２ａの上面に放熱部材７を当接させることができる。すなわち、第１電極板３の水平部３２ａを、放熱部材７を当接させる当接部とすることができる。また、第１電極板３の水平部３２ａに開口部３２ａ１が設けられ、第２電極板４には、その開口部３２ａ１と対応する位置に凸部４２ａ１が設けられているため、第１電極板３の水平部３２ａの上面に放熱部材７を当接させれば、第１電極板３の開口部３２ａ１を通じて、自ずと第２電極板４にも放熱部材７が当接することになる。そのため、ケース５がガイド部５２を備え、第２電極板４の水平部４２ａが外部に面していない状態であっても、双方の電極板３、４を効率良く冷却することが可能となる。なお、放熱部材７としては、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂などの伝熱性の高い樹脂をシート状にした放熱シート（放熱パッド：絶縁性を備える）を想定しているが、放熱シートに加えてヒートシンクや冷媒を通したパイプなどの冷却器と組み合わせたものを放熱部材７として利用しても良い。

図４は、本発明の異なるコンデンサ１Ａを示している。このコンデンサ１Ａは、図に示すように、コンデンサの構成部品として放熱部材７Ａを備えている。この放熱部材７Ａは、第１電極板３の水平部３２ａの開口部３２ａ１と対応する位置に凸部７ａを備えている。そのため、第１電極板３の水平部３２ａに放熱部材７Ａを当接させると、第１電極板３の開口部３２ａ１を通じて、放熱部材７Ａの凸部７ａが第２電極板４Ａの水平部４２ａ１に当接するようになっている。このような構成であっても、上記コンデンサ１と同様の作用効果を奏する。なお、凸部７ａを形成する方法としては、予め凸部７ａとなる部分の厚みを増しておく他に、軟性の放熱部材を第１電極板３に押し付け、開口部３２ａ１に位置する部分を他の部分よりも突出させたものを凸部７ａとしても良い。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施形態では、第１電極板３に開口部３２ａ１が設けられていたが、図５に示す第１電極板３Ａのように、開口部３２ａ１に代えて、若しくは開口部３２ａ１とともに切欠き部３２ａ２を設けても良い。この場合であっても、上記コンデンサ１と同様の作用効果を奏する。また、水平部３２ａを、放熱部材７と当接する「当接部」としていたが、引き出し部３２、４２であって、電極板３、４同士が重なり合っている箇所であれば、どこを「当接部」としても良い。例えば垂直部３２ｂを「当接部」とし、垂直部３２ｂに開口部３２ａ１や切欠き部３２ａ２を設けても良い。

また、上記実施形態では、第１電極３に開口部３２ａ１や切欠き部３２ａ２が設けられていたが、第２電極板４に開口部や切欠き部を設けるようにしても良い。すなわち、第２電極板４に「当接部」を設けても良い。開口部３２ａ１や切欠き部３２ａ２、凸部４２ａ１、７ａの形状は、特に限定されるものではなく、多角形や円形など設ける位置に合わせて種々の形状を採用できる。また、その数も適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、第１電極板３の基板部３１がケース開口部５１ｃ側に、第２電極板４の基板部４１がケース底部５１ａ側に位置していたが、この位置関係に限定されることは無く、例えば、基板部３１、４１同士を重ね合わせ、ケース開口部５１ｃ側やケース底部５１ａ側に位置させても良い。さらに、ケース側壁部５１ｂに対向させるように配置しても良い。コンデンサ素子２の向きについても、必ずしも電極部２ａ、２ｂを上下方向に向ける必要は無く、横方向（ケース側壁部５１ｂ側）に向けるようにしても良い。コンデンサ素子２としてはフィルムコンデンサに限らず、セラミックコンデンサなど種々のコンデンサ素子を用いても良い。形状についても、円柱状や角柱状など種々の形状を採用し得る。また、電極板３、４間の絶縁層としては、絶縁紙などを用いても良い。

１、１Ａ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２ａ、２ｂ 電極部
２ｃ 平坦部
２ｄ 曲面部
３、３Ａ 第１電極板
３１ 基板部
３１ａ 接続片
３２ 引き出し部
３２ａ 水平部
３２ａ１ 開口部
３２ａ２ 切欠き部
３２ｂ 垂直部
３２ｂ１ 外部接続部
３３ 連結部
４、４Ａ 第２電極板
４１ 基板部
４１ａ 接続片
４２ 引き出し部
４２ａ 水平部
４２ａ１ 凸部
４２ｂ 垂直部
４２ｂ１ 外部接続部
４３ 連結部
５ ケース
５１ 収容部
５１ａ 底部
５１ｂ 側壁部
５１ｃ 開口部
５２ ガイド部
６ 充填樹脂
７、７Ａ 放熱部材
７ａ 凸部

Claims (1)

1. コンデンサ素子（２）と、正負一対の電極板（３（３Ａ）、４（４Ａ））とをケース（５）に収容し樹脂（６）を充填したコンデンサであって、
   正負の電極板（３（３Ａ）、４（４Ａ））が、樹脂（６）外に引き出される引き出し部（３２、４２）をそれぞれ備え、これら引き出し部（３２、４２）が互いに重なり合っており、
   一方の電極板（３（３Ａ））の引き出し部（３２）が、他方の電極板（４（４Ａ））の反対側で放熱部材（７（７Ａ））と当接する当接部を備えており、この当接部に、他方の電極板（４（４Ａ））の引き出し部（４２）と放熱部材（７（７Ａ））とを当接させるための開口部（３２ａ１）が設けられており、
   他方の電極板（４）の引き出し部（４２）に、開口部（３２ａ１）を通じて、放熱部材（７）と当接する凸部（４２ａ１）が設けられていることを特徴とするコンデンサ。

Images