(57)【要約】【課題】防爆弁の膨張による電解コンデンサ同士の干渉を抑制しつつ、装置全体として低コスト化を実現することが可能な放熱装置を提供する。【解決手段】放熱装置は、金属ケースにより構成される第１および第２の電解コンデンサを有する放熱装置であって、第１および第２の電解コンデンサは、端面と、防爆面と、４つの面と、を有し、４つの面のうち、少なくとも対向する２つの面は平面領域を含み、第１の電解コンデンサは、平面領域を含む面が基板と平行になるように基板上に配置され、第２の電解コンデンサは、平面領域を含む面が、第１の電解コンデンサの平面領域を含む面と平行になるように第１の電解コンデンサ上に配置され、第１の電解コンデンサと第２の電解コンデンサの積層方向において、第２の電解コンデンサの端面と、第１の電解コンデンサの防爆面とが重畳しないように、第２の電解コンデンサは、第１の電解コンデンサ上に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ケースにより構成される第１および第２の電解コンデンサを有する放熱装置であって、
前記第１および第２の電解コンデンサは、
引出端子が設けられる端面と、
前記端面に対向し、防爆弁が設けられる防爆面と、
前記端面と前記防爆面とを接続する４つの面と、
を有し、
前記４つの面のうち、少なくとも対向する２つの面は平面領域を含み、
前記第１の電解コンデンサは、前記平面領域を含む面が基板と平行になるように前記基板上に配置され、
前記第２の電解コンデンサは、前記平面領域を含む面が、前記第１の電解コンデンサの前記平面領域を含む面と平行になるように前記第１の電解コンデンサ上に配置され、
前記第１の電解コンデンサと前記第２の電解コンデンサの積層方向において、前記第２の電解コンデンサの端面と、前記第１の電解コンデンサの防爆面とが重畳しないように、前記第２の電解コンデンサは、前記第１の電解コンデンサ上に配置される、
放熱装置。
【請求項２】
前記第１の電解コンデンサは、放熱部材と熱的に接続されている、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記第１および前記第２の電解コンデンサを含む積層コンデンサ群は、前記基板上に複数配置され、
複数の積層コンデンサ群のうち、１つの積層コンデンサ群に含まれる前記第１および第２の電解コンデンサの前記防爆面は、他の積層コンデンサ群に含まれる前記第１および第２の電解コンデンサの前記防爆面に対向しない、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記基板には、前記引出端子が接続される回路パターンが設けられ、
前記複数の積層コンデンサ群は、前記回路パターンを挟んで２列に配置される、
請求項３に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記防爆面は、前記回路パターンとは反対側を向く、
請求項４に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記基板の前記複数の積層コンデンサ群のそれぞれに対応した部分には、開口が形成されており、
前記開口には、前記第１の電解コンデンサ及び放熱部材に接触する金属部材が設けられている、
請求項３〜５の何れか１項に記載の放熱装置。
【請求項７】
前記基板の前記複数の積層コンデンサ群のそれぞれに対応した部分には、開口が形成されており、
前記開口は、放熱部材の少なくとも一部が入り込むことが可能な大きさであり、
前記放熱部材は、前記第１の電解コンデンサと接触している、
請求項３〜５の何れか１項に記載の放熱装置。
【請求項８】
前記基板は、金属で構成され、前記第１の電界コンデンサ及び放熱部材に接触する、
請求項３〜５の何れか１項に記載の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解コンデンサの放熱を行う放熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等に搭載される充電器においては、電力を蓄電するための電解コンデンサが設けられる。このような充電器では、膨大な電力の変換が行われるため、複数の電解コンデンサが用いられる。電解コンデンサは、アレニウスの法則により、高温になるほど使用寿命が縮むため、いかに効率よく放熱されることが重要となる。
【０００３】
コンデンサを放熱する構成の一例として、例えば特許文献１には、２つのフィルムコンデンサを積層したフィルムコンデンサ群を複数設け、複数のフィルムコンデンサ群を銅バーに接続することにより、コンデンサを放熱する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５１３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電解コンデンサには、内部の温度上昇に起因して電解コンデンサのケースが破裂することを防止するための防爆弁が設けられる。これにより、電解コンデンサが高温にさらされて内部の温度が上昇した際、防爆弁が膨張して、ケースの破裂よりも先に、内部の電解液を外部に噴出させる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、フィルムコンデンサに関する構成であり、電気自動車等に用いられる充電器には適さない。具体的には、充電器に要求される大きな静電容量をフィルムコンデンサで充足する場合、当該構成が大型化してしまう。また、特許文献１に記載の構成では、フィルムコンデンサに関する構成であるため、電解コンデンサにおける防爆弁の膨張のことを考慮されていない。そのため、例えば、装置全体における大容量化のため、電界コンデンサの数を増やした場合、各電解コンデンサの防爆弁が膨張した際に、各電界コンデンサ同士が干渉してしまうおそれがある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の構成では、コンデンサ全体に接触する銅バーを用いる必要があるので、装置全体として高コストとなる問題も生じる。
【０００８】
本発明の目的は、防爆弁の膨張による電解コンデンサ同士の干渉を抑制しつつ、装置全体として低コスト化を実現することが可能な放熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る放熱装置は、
金属ケースにより構成される第１および第２の電解コンデンサを有する放熱装置であって、
前記第１および第２の電解コンデンサは、
引出端子が設けられる端面と、
前記端面に対向し、防爆弁が設けられる防爆面と、
前記端面と前記防爆面とを接続する４つの面と、
を有し、
前記４つの面のうち、少なくとも対向する２つの面は平面領域を含み、
前記第１の電解コンデンサは、前記平面領域を含む面が基板と平行になるように前記基板上に配置され、
前記第２の電解コンデンサは、前記平面領域を含む面が、前記第１の電解コンデンサの前記平面領域を含む面と平行になるように前記第１の電解コンデンサ上に配置され、
前記第１の電解コンデンサと前記第２の電解コンデンサの積層方向において、前記第２の電解コンデンサの端面と、前記第１の電解コンデンサの防爆面とが重畳しないように、前記第２の電解コンデンサは、前記第１の電解コンデンサ上に配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、防爆弁の膨張による電解コンデンサ同士の干渉を抑制しつつ、装置全体として低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電解コンデンサの基板モジュールの斜視図である。
【図２】基板における金属部材部分を通る面で切った断面図である。
【図３】電解コンデンサの基板モジュールを上から見た図である。
【図４】電解コンデンサの基板モジュールに放熱部材が接触した状態を示す図である。
【図５】変形例に係る電解コンデンサの基板モジュールを下から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、電解コンデンサの基板モジュール１００の斜視図である。図１に示すように、本実施の形態に係る放熱装置の一例としての電解コンデンサの基板モジュール１００は、例えば、電気自動車等の充電器に用いられ、基板１１０と、複数の積層コンデンサ群１２０とを有する。
【００１３】
基板１１０は、複数の積層コンデンサ群１２０が接続される回路パターンを有する回路基板である。基板１１０には、外部のモジュールに接続される複数の接続端子１１１が設けられる。
【００１４】
積層コンデンサ群１２０は、静電容量により電荷の蓄電及び放電を行う電解コンデンサ１２１が２つ積層されたものであり、基板１１０上に位置する。複数の積層コンデンサ群１２０は、例えば２列に基板１１０に並べられる。
【００１５】
同じ列における複数の積層コンデンサ群１２０のうち、隣り合う２つの積層コンデンサ群１２０は、固定ボンド１１２により、基板１１０に固定される。固定ボンド１１２は、基板１１０上における、当該２つの積層コンデンサ１２０の間に塗布される。
【００１６】
電解コンデンサ１２１は、金属ケース１２２と、引出端子１２３とを有する。金属ケース１２２は、例えば、アルミニウム等の金属製のケースであり、一対の端面１２２Ａ，１２２Ｂと、各端面１２２Ａ，１２２Ｂを接続する４つの面とを有する直方体状に形成されている。
【００１７】
図２に示すように、当該４つの面は、平面領域を有し、４つの面のうち、２つの面が基板１１０に平行な上面１２２Ｃ，下面１２２Ｄとなるように金属ケース１２２が基板１１０上に配置される。
【００１８】
引出端子１２３は、金属ケース１２２に収納されたコンデンサ素子に接続されており、金属ケース１２２における一対の端面１２２Ａ，１２２Ｂのうち一方側の端面１２２Ｂから引き出されている。一方側の端面１２２Ｂは、本発明の「端面」に対応する。
【００１９】
また、金属ケース１２２における一対の端面１２２Ａ，１２２Ｂのうちの他方側の端面１２２Ａには、防爆弁が設けられている。防爆弁は、温度上昇に起因して発生するガスを金属ケース１２２の外部に噴出させるものである。
【００２０】
当該ガスは、金属ケース１２２内の温度上昇に起因して内部の電解液の分解により発生する。このガスの発生により、金属ケース１２２内の圧力が上昇する、これにより、金属ケース１２２が膨張して、破裂する可能性があるが、防爆弁が設けられることにより、金属ケース１２２の破裂よりも先に当該ガスを外部に噴出させることができる。他方側の端面１２２Ａは、本発明の「防爆面」に対応する。
【００２１】
同一の積層コンデンサ群１２０を構成する２つの電解コンデンサ１２１は、互いに熱的に接続されている。具体的には、当該２つの電解コンデンサ１２１の積層部分には、例えば、シリコン系またはエポキシ系の放熱固定ボンド１２４が設けられ、当該放熱固定ボンド１２４により、当該２つの電解コンデンサ１２１が熱的に接続される。
【００２２】
積層コンデンサ群１２０を構成する２つの電解コンデンサ１２１のうち、一番下に位置する電解コンデンサ１２１Ａ（以下、「第１の電解コンデンサ」とも言う）における金属ケース１２２の下面１２２Ｄは、基板１１０に設けられた金属部材１３０に接触している。
【００２３】
基板１１０の各積層コンデンサ群１２０に対応する部分には、それぞれ開口１１３が形成されている。図３に示すように、複数の積層コンデンサ群１２０は、回路パターン１１４を挟んで２列に配置されており、開口１１３は、基板１１０における引出端子１２３が接続される回路パターン１１４とは異なる位置に形成されている。
【００２４】
金属部材１３０は、例えば、銅等であり、当該開口１１３に埋め込まれている。図４に示すように、金属部材１３０は、基板１１０の下に配置された放熱部材１４０に接触している。
【００２５】
つまり、第１の電解コンデンサ１２１Ａは、金属部材１３０を介することにより、放熱部材１４０と熱的に接続されている。放熱部材１４０には、基板１１０に接触する接触部１４１が設けられており、この接触部１４１が基板１１０および金属部材１３０に接触する。これにより、積層コンデンサ群１２０における第１の電界コンデンサ１２１Ａを効率よく放熱させることができる。
【００２６】
また、第１の電界コンデンサ１２１Ａは、その上に配置された第２の電解コンデンサ１２１Ｂと熱的に接触しているので、当該第２の電解コンデンサ１２１Ｂについても、第１の電界コンデンサ１２１Ａおよび金属部材１３０を介して、放熱部材１４０により放熱される。つまり、積層コンデンサ群１２０における各電解コンデンサ１２１を効率よく放熱させることができる。
【００２７】
ところで、電解コンデンサ１２１は、高温にさらされると、金属ケース１２２内部の温度が上昇する。金属ケース１２２内部の温度が上昇すると、電解液の分解によりガスが発生して金属ケース１２２内の圧力が上昇し、防爆弁が膨張する。この場合において、基板１１０上に配置された複数の電解コンデンサ１２１における防爆弁の部分が対向していると、対向し合う防爆弁同士が膨張して干渉するおそれがある。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、図２に示すように、各積層コンデンサ群１２０のそれぞれにおける２つの電解コンデンサ１２１の積層方向（図示上下方向）において、第２の電界コンデンサ１２１Ａの他方側の端面１２２Ａと、第１の電解コンデンサ１２１の一方側の端面１２２Ｂとが重畳しないように、第２の電界コンデンサ１２１Ｂは、第１の電解コンデンサ１２１Ａ上に配置される。一つの電解コンデンサ１２１における防爆面である端面１２２Ａが、他の電解コンデンサ１２１における端面１２２Ａに対向しないように各電解コンデンサ１２１が配置される。
【００２９】
具体的には、基板１１０に設けられた回路パターン１１４を挟むように積層コンデンサ群１２０が配置されており、端面１２２Ａが当該回路パターン１１４とは反対側を向いている。
【００３０】
このように電界コンデンサ１２１が配置されることで、電解コンデンサ１２１が高温にさらされて端面１２２Ａ、つまり、防爆弁が膨張しても、各電解コンデンサ１２１における端面１２２Ａ同士が干渉することを抑制することができる。また、防爆弁が膨張しても、隣接する電解コンデンサ１２１同士の距離が変動しないため、各電解コンデンサ１２１同士の絶縁距離を確保することができる。
【００３１】
以上のように構成された本実施の形態によれば、基板１１０に複数の積層コンデンサ群１２０を配置するので、電解コンデンサを積層しない構成と比較して、装置全体を小型化することができる。これにより、大容量の電解コンデンサの基板モジュール１００を実現することができる。
【００３２】
また、電解コンデンサ１２１が金属部材１３０を介して放熱部材１４０に接触するので、簡易な構成により、電解コンデンサ１２１の熱を効率よく放熱することができる。すなわち、本実施の形態によれば、装置全体として低コスト化を実現することができる。
【００３３】
また、金属ケース１２２における防爆面である他方側の端面１２２Ａが、他の端面１２２Ａと対向しない方向を向くので、防爆面の膨張に起因した各電解コンデンサ１２１同士の接触を抑制することができる。また、防爆弁が膨張しても、隣接する電解コンデンサ１２１同士の距離が変動しないため、各電解コンデンサ１２１同士の絶縁距離を確保することができる。
【００３４】
また、基板１１０上で隣り合う積層コンデンサ群１２０同士を固定ボンド１１２で固定するので、耐振動性を向上させることができる。
【００３５】
また、回路パターン１１４を挟んで積層コンデンサ群１２０を２列に配置するので、基板１１０の空いたスペースに積層コンデンサ群１２０を配置することができるとともに、金属部材１３０を基板１１０における回路パターン１１４のない箇所に配置することができる。その結果、基板１１０の空いたスペースを有効に活用することができるので、電解コンデンサ１２１の基板モジュール１００のさらなる小型化を実現することができ、ひいては装置全体としてさらなる低コスト化を実現することができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、金属部材１３０を介して電解コンデンサ１２１の放熱を行っていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、基板１１０を金属で構成することにより電解コンデンサ１２１の放熱を行っても良い。この場合、基板１１０を放熱部材１４０および第１の電界コンデンサ１２１Ａと接触するようにすれば良い。
【００３７】
また、放熱部材１４０が第１の電界コンデンサ１２１Ａに直接接触するようにしても良い。この場合、図５に示すように、基板１１０の複数の積層コンデンサ群１２０のそれぞれに対応した部分には、開口１１５が形成され、開口１１５は、例えば、放熱部材１４０の接触部１４１が第１の電界コンデンサ１２１Ａに接触できる程度に入り込むことが可能な大きさに形成されていれば良い。
【００３８】
また、上記実施の形態では、積層コンデンサ群１２０は、２つの電解コンデンサ１２１が積層されたものであったが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の電解コンデンサ１２１が積層されたものであっても良い。
【００３９】
また、上記実施の形態では、複数の積層コンデンサ群１２０が回路パターン１１４を挟んで２列に配置されていたが、本発明はこれに限定されず、各防爆面が対向していなければ、回路パターン１１４を挟んで２列に配置されていなくても良い。
【００４０】
また、上記実施の形態では、積層コンデンサ群１２０における各電解コンデンサ１２１が放熱固定ボンド１２４を介して熱的に接続されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各電解コンデンサ１２１を直接接触させることにより、各電解コンデンサ１２１が熱的に接続されていても良い。
【００４１】
また、上記実施の形態では、金属ケース１２２が直方体形状を有していたが、本発明はこれに限定されず、上面および下面、つまり、一対の面が基板１１０に平行な平面領域を有する形状であれば、直方体形状でなくても良い。
【００４２】
また、上記実施の形態では、基板１１０の各積層コンデンサ群１２０に対応する部分にそれぞれ開口１１３が形成され、金属部材１３０が当該開口１１３に埋め込まれている例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、アルミ基板のように金属で覆われた基板を用いる場合、開口を設けることなく、当該基板により放熱、または、放熱部材１４０で伝熱を行うような構成であっても良い。
【００４３】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本開示の放熱装置は、防爆弁の膨張による電解コンデンサ同士の干渉を抑制しつつ、装置全体として低コスト化を実現することが可能な放熱装置として有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  基板モジュール
１１０  基板
１１１  接続端子
１１２  固定ボンド
１１３  開口
１１４  回路パターン
１２０  積層コンデンサ群
１２１  電解コンデンサ
１２１Ａ  第１の電界コンデンサ
１２１Ｂ  第２の電界コンデンサ
１２２  金属ケース
１２２Ａ  端面
１２２Ｂ  端面
１２２Ｃ  上面
１２２Ｄ  下面
１２３  引出端子
１２４  放熱固定ボンド
１３０  金属部材
１４０  放熱部材
１４１  接触部
【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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