(57)【要約】【課題】本明細書は、複数のコンデンサ素子を集約したコンデンサモジュールにおいて、放熱性を向上させる技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示するコンデンサモジュール２は、本体４とケース６を備える。本体４は、複数のコンデンサ素子３が樹脂で覆われているとともに、隣接するコンデンサ素子の間で樹脂にスリット５が設けられている。ケース６には、本体と組み合わせたときにスリット５に嵌合するフィン７が設けられている。コンデンサ素子３の熱は、本体の樹脂とフィン７を介してケース６の全体に拡散する。コンデンサ素子３の熱はケース６から外気へと散逸する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンデンサ素子が樹脂で覆われているとともに、隣接するコンデンサ素子の間で樹脂にスリットが設けられている本体と、
本体を収容するケースであって、前記スリットに嵌合するフィンが設けられているケースと、
を備えていることを特徴とするコンデンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、複数のコンデンサ素子を樹脂で一つにモールドしたコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量のコンデンサが必要な場合、複数のコンデンサ素子を並列に接続して回路的には一つのコンデンサとして用いることがある。例えば、電気自動車は、走行用モータを駆動するために大出力のコンバータやインバータを備えており、そのコンバータの入出力端やインバータの入力端には電流を平滑化するための大容量のコンデンサが接続される。その平滑用のコンデンサに、複数のコンデンサ素子を並列に接続したコンデンサモジュールが使われることがある。コンデンサモジュールにおいて、複数のコンデンサ素子は、絶縁のために樹脂で覆われることが多い。複数のコンデンサ素子の全部あるいは各コンデンサ素子の一部を樹脂で覆う場合、典型的には、射出成型法などの加工法により、複数のコンデンサ素子の周囲に樹脂を充填してコンデンサ素子と樹脂を一体成形する。特許文献１−４にそのようなコンデンサモジュールが例示されている。以下では、複数のコンデンサ素子に一体成形された樹脂の躯体をモジュール本体と称することがある。
【０００３】
大容量のコンデンサは発熱量が大きいため、複数のコンデンサ素子を集めたコンデンサモジュールでは放熱性を高めることが重要である。特許文献１、２では、隣接するコンデンサ素子の間で樹脂にスリットが設けられている。スリットに空気を通し、樹脂からの放熱を促進させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０４４９２０号公報
【特許文献２】特開２００１−３２６１３１号公報
【特許文献３】特許第４７４５８６４号公報
【特許文献４】特開２０１０−２１９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書は、従来よりも放熱性に優れたコンデンサモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するコンデンサモジュールは、モジュール本体とケースを備える。モジュール本体を以下、単純に「本体」と称する。本体は、複数のコンデンサ素子を樹脂で覆っている。樹脂は複数のコンデンサと一体成形されている。本体には、隣接するコンデンサ素子の間で樹脂にスリットが設けられている。そして、本体を収容するケースに、スリットに嵌合するフィンが設けられている。
【０００７】
上記構造のコンデンサモジュールでは、スリットにフィンを嵌挿し、そのフィンを通してコンデンサ素子の熱をケース全体に拡散させることによって、放熱効率を向上させる。フィン付きケースは、熱伝導率が高い材質であることが好ましく、典型的には、銅やアルミニウムなどで作られているとよい。銅やアルミニウムの熱伝導率は空気のそれよりもはるかに大きく熱伝導率がよい。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コンデンサモジュール本体の斜視図である。
【図２】ケースの斜視図である。
【図３】図１のIII−III線矢視における断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、図１のIVA−IVA線矢視における断面図である。図４（Ｂ）は、図２のIVB−IVB線矢視における断面図である。
【図５】本体にケースを組み合わせたときの断面図である。
【図６】第２実施例のコンデンサモジュールの断面図である。（Ａ）は本体の断面であり、（Ｂ）はケースの断面であり、（Ｃ）は本体にケースを組み合わせたときの断面である。
【図７】第３実施例のコンデンサモジュールの断面図である。（Ａ）は本体の断面であり、（Ｂ）はケースの断面であり、（Ｃ）は本体にケースを組み合わせたときの断面である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
図面を参照して第１実施例のコンデンサモジュールを説明する。図１にコンデンサモジュール２の本体４の斜視図を示し、図２にケース６の斜視図を示す。ケース６は、図２の向きから逆さまにして本体４と合体する。図１はＺ軸が上を向く座標系で表されており、図２はＺ軸が下を向く座標系で表されていることに留意されたい。また、図３に、図１のIII−III線矢視の断面を示す。さらにまた、図４（Ａ）に、図１のIVA−IVA線矢視の断面を示し、図４（Ｂ）に図２のIVB−IVB線矢視の断面を示す。図５は、ケース６を本体４に組み付けたときの断面図である。なお、後述するバスバ８と端子９は、図１では図示を省略している。
【００１１】
第１実施例のコンデンサモジュール２は、８個のコンデンサ素子３を有する。コンデンサ素子３は、例えばフィルムコンデンサであり、円柱形をなしている。８個のコンデンサ素子３は樹脂で覆われており、一つの本体４を構成する。本体の樹脂は、射出成形法により、コンデンサ素子３と一体に成形される。そのような樹脂成形品は樹脂モールドと呼ばれることがある。図１に示すように、８個のコンデンサ素子３は、４個ずつ２列に配列されている。隣接するコンデンサ素子３の間で樹脂にスリット５が設けられている。
【００１２】
図２に示すように、ケース６の内側には仕切り状のフィン７が設けられている。フィン７は、ケース６の内壁から伸びる板状の部位である。ケース６を本体４に組み合わせると、フィン７は本体４のスリット５に嵌合する。
【００１３】
図３、図４によく示されているように、樹脂製の本体４の内部には、８個のコンデンサ素子３の電極端子を電気的に接続するバスバ８が埋め込まれている。バスバ８は、８個のコンデンサ素子３を並列に接続している。また、樹脂製の本体４の内部でバスバ８と電気的に接続している端子９が、その一部を本体４から露出させている。コンデンサモジュール２は、全体が一つの大容量コンデンサとして見ることができ、２つの端子９がそのコンデンサの電極に相当する。
【００１４】
フィン７の幅は、スリット５の幅よりも狭い。図５に示すように、ケース６を本体４に組み付けたときにフィン７とスリット５の隙間には、放熱シート１２が配置される。放熱シート１２の一方の面にはフィン７が接し、他方の面にはスリット５の側面が接する。放熱シート１２は、例えば、シリコンなどを素材とした柔軟なシートである。放熱シート１２は、樹脂製の本体４からフィン７への伝熱性を向上させるだけでなく、コンデンサ素子３を振動から保護する緩衝材としても機能する。また、熱膨張によりフィン７が膨張するとともに、スリット５の幅が狭まっても、柔軟な放熱シート１２がフィン７とスリット側面の間で収縮するので、両者の間で応力が緩和される。なお、図示は省略しているが、図３のスリット５と、これに対応するフィンとの間にも放熱シートが嵌挿されている。
【００１５】
コンデンサモジュール２の利点を説明する。樹脂で覆われている複数のコンデンサ素子３は、電流が流れると発熱する。コンデンサ素子３の熱は、それを覆っている樹脂製の本体４を通じて拡散する。隣接するコンデンサ素子３の間で樹脂にスリット５が設けられており、そのスリット５にはフィン７が嵌合している。ケース６とフィン７は、銅あるいはアルミニウムで作られており、熱伝導率が高い。樹脂製の本体４に拡散した熱は、放熱シート１２を介してフィン７に伝搬する。フィン７の熱はケース６全体に拡散し、ケース６から外気へと放出される。コンデンサ素子３の熱はスリット５に嵌合したフィン７を通じてケース６全体に拡散する。それゆえ、コンデンサモジュール２は放熱性能が高い。
【実施例２】
【００１６】
図６を参照して第２実施例のコンデンサモジュール１０２を説明する。図６（Ａ）はケース１６の断面図であり、図６（Ｂ）は本体１４の断面図であり、図６（Ｃ）はケース１６と本体１４を組み合わせたコンデンサモジュール１０２の断面図である。第２実施例のコンデンサモジュール１０２では、フィン１７が先細りのテーパ状に形成されている。また、フィン１７の形状に合わせて、スリット１５も、底側に向かって先細りのテーパ状に形成されている。なお、第１実施例のコンデンサモジュール２と同様に、コンデンサモジュール１０２においても、ケース１６を本体１４に組み合わせたときに、スリット１５の側面とフィン１７の間に放熱シート１２が嵌挿される（図６（Ｃ）参照）。
【００１７】
第２実施例のコンデンサモジュール１０２は、フィン１７とスリット１５がテーパ状であるので、ケース１６を本体１４に組み合わせる際の作業性が良い。また、テーパ状のスリット１５は、スリットの底付近では両側の樹脂の壁を厚くすることができ、強度が大きいという利点もある。
【実施例３】
【００１８】
図７を参照して第３実施例のコンデンサモジュール２０２を説明する。図７（Ａ）はケース２６の断面図であり、図７（Ｂ）は本体２４の断面図であり、図７（Ｃ）はケース２６と本体２４を組み合わせたコンデンサモジュール２０２の断面図である。第３実施例のコンデンサモジュール２０２では、フィン２７とスリット２５が先細りのテーパ状に形成されていることに加え、フィン２７の高さが一定ではない。コンデンサモジュール２０２では３個のフィン２７が一列に並んでおり、並びの中央のフィン２７ａの高さＨ１が、端のフィン２７ｂの高さＨ２よりも高い。また、フィンの高さに応じて、一例に設けられている３個のスリット２５は、並びの中央のスリット２５ａの深さＬ１が、端のスリット２５ｂの深さＬ２よりも深く形成されている。
【００１９】
第３実施例のコンデンサモジュール２０２では、コンデンサ素子３が密集して熱が籠り易い本体中央ではフィン２７ａの高さＨ１を高くするとともに、対応するスリット２５ａの深さＬ１を深くする。そのような構成によって、フィンとスリット側面の接触面積が大きくなり、伝熱効率が高まる。
【００２０】
また、並びの端では、フィン２７ｂの高さＨ２を中央のフィン２７ａよりも低くするとともに、対応するスリット２５ｂの深さＬ２を中央のスリット２５ａの深さＬ１よりも浅くする。そのような構成によって、端に近い部位においては樹脂のボリュームを増し、本体２４の強度を高めることができる。
【００２１】
本明細書が開示した技術の好適な技術的特徴のいくつかを以下にまとめる。本明細書が開示するコンデンサモジュールでは、スリットの側面とフィンの間に放熱シートが配置されているとよい。放熱シートが樹脂からフィンへの伝熱効率を高める。また放熱シートは、振動からコンデンサ素子を保護する緩衝材としても機能する。
【００２２】
本明細書が開示するコンデンサモジュールは、フィンが先端に向かって先細りのテーパ状に形成されているとよい。テーパ状のフィンは、ケースを取り付け易くなり、コンデンサモジュールの組立性が向上する。また、ケースと本体の樹脂は温度が上昇すると膨張する。即ち、フィンが膨張するとともに、スリットの隙間が狭くなる。フィンをテーパ状とすることで、熱膨張によりフィンとスリットが接したときに生じる応力を低減することができる。
【００２３】
本明細書が開示するコンデンサモジュールは、さらに次の構成を備えているとよい。本体に、少なくも３個のスリットを並んで設ける。他方、ケースに、３個のスリットに対応するフィンを並んで設ける。そして、並びの中央のフィンの高さを、端のフィンの高さよりも高くする。さらには、フィンの高さに対応して、並びの中央のスリットの深さを端のスリットの深さよりも深くする。
【００２４】
フィンの高さとスリットの深さを上記のごとく変えることで、次の利点が得られる。本体の中央はコンデンサ素子が密集しているため熱が籠り易い。中央で高さの高いフィン、即ち表面積の大きいフィンを用いることによって、樹脂の本体からフィンへの熱輸送効率を高めることができる。逆に、本体の端では中央ほどには熱が籠らない。他方、本体の端はコンデンサモジュールを他の部品に固定する固定位置に近い。固定位置に近い端においてはフィンの高さを低くし、スリットの深さを浅くすることで、本体の強度を確保する。
【００２５】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。まず、本明細書が開示する技術は、コンデンサ素子の数に限定はない。２個以上のコンデンサ素子が樹脂に覆われており、その２個のコンデンサ素子の間で樹脂にスリットが設けられており、そのスリットに嵌合するフィンがケースに設けられていればよい。複数のフィン及び複数のスリットは、同一形状である必要はない。例えば、並びの中央のフィンとスリットは矩形に形成し、並びの端のフィンとスリットはテーパ状に形成することも好適である。また、複数のフィンの幅、及び、複数のスリットの幅を、位置に応じて変えてもよい。
【００２６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２７】
２、１０２、２０２：コンデンサモジュール
３：コンデンサ素子
４、１４、２４：本体
５、１５、２５：スリット
６、１６、２６：ケース
７、１７、２７：フィン
８：バスバ
９：端子
１２：放熱シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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