(57)【要約】【課題】熱集中を抑制できるようなコンデンサモジュールを提供すること。【解決手段】複数のコンデンサ２、３を有するコンデンサモジュール１であって、複数のコンデンサ２、３はそれぞれ一又は二以上のコンデンサ素子３１により構成され、複数のコンデンサのうち熱集中領域１６に配置されるコンデンサ３は、少なくとも二以上のコンデンサ素子３１を並列接続して構成されている。このコンデンサモジュール１によれば、熱集中領域１６に配置されるコンデンサ３が少なくとも二つ以上のコンデンサ素子３１を並列接続して構成されるため、熱集中しやすい領域に配置されるコンデンサ３の熱集中が抑制される。【選択図】図３
2015153818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンデンサを有するコンデンサモジュールであって、
前記複数のコンデンサは、それぞれ一又は二以上のコンデンサ素子により構成され、
前記複数のコンデンサのうち熱集中領域に配置されるコンデンサは、少なくとも二以上の前記コンデンサ素子を並列接続して構成される、
コンデンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコンデンサを有するコンデンサモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンデンサに関するものとして、例えば特開２００７−１８０１１５号公報に記載されるように、コンデンサ本体に冷却フィンを設けて発熱するコンデンサを放熱しようとするものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８０１５５号公報
【特許文献２】特開２００８−２７０３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、複数のコンデンサを積層してケースに収容するような場合、コンデンサが密集して収容されていると、コンデンサの放熱が十分に行えず、熱集中を生ずるおそれがある。
【０００５】
そこで本技術分野においては、コンデンサモジュールにおける熱集中を抑制できるようなコンデンサモジュールの開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の一側面に係るコンデンサモジュールは、複数のコンデンサを有するコンデンサモジュールであって、前記複数のコンデンサは、それぞれ一又は二以上のコンデンサ素子により構成され、前記複数のコンデンサのうち熱集中領域に配置されるコンデンサは、少なくとも二以上の前記コンデンサ素子を並列接続して構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱集中しやすい熱集中領域におけるコンデンサとしてコンデンサ素子を並列接続したものを用いることにより、コンデンサモジュールにおける熱集中を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュールの回路構成の概要図である。
【図２】図１のコンデンサモジュールの構成概要を示す斜視図である。
【図３】図２のIII-IIIにおけるコンデンサモジュールの断面概要図である。
【図４】図１のコンデンサモジュールにおけるコンデンサ電流波形を示す図である。
【図５】図１のコンデンサモジュールにおけるコンデンサ電力波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュールの回路構成の概要図である。
【００１１】
本実施形態に係るコンデンサモジュール１は、複数のコンデンサ２、３を備えて構成され、コンデンサアレイ、コンデンサ構成部品又コンデンサ組立部品として利用されるものである。このコンデンサモジュール１は、例えば、非接触給電システムに用いられる共鳴用のコンデンサとして適用される。この非接触給電システムは、給電部から受電部へ非接触で電力供給を行うシステムであり、例えば受電部として、電力を用いて走行する電気自動車やハイブリッド車両が用いられ、給電部として、それらの電気自動車やハイブリッド車両に給電する施設が用いられる。なお、本実施形態に係るコンデンサモジュール１は、自動車以外のものに給電する非接触給電するシステムに適用される場合もある。また、本実施形態に係るコンデンサモジュール１は、非接触給電システムにおいて、給電側に用いてもよいし、受電側に用いてもよい。さらに、本実施形態に係るコンデンサモジュール１は、非接触給電システム以外のシステム、装置、回路などに用いられてもよい。
【００１２】
複数のコンデンサ２、３は、それぞれ一又は二以上のコンデンサ素子３１により構成されている。コンデンサ２は、単一のコンデンサ素子３１により構成されており、コンデンサ２がコンデンサ素子３１そのものであるため、図１においてはコンデンサ２におけるコンデンサ素子３１を図示していない。コンデンサ３は、二つのコンデンサ素子３１、３１を並列接続して構成されている。このコンデンサ３は、複数のコンデンサ２、３のうち熱集中領域に配置されるものである。
【００１３】
熱集中領域とは、コンデンサモジュール１において、通気性の悪い領域、放熱しにくい領域又は熱集中しやすい領域であって、例えば、周囲をコンデンサ２に囲まれている領域、コンデンサ２、３を収容する容器の角部で通気性の悪い領域などが該当する。
【００１４】
図１では、コンデンサ３は、二つのコンデンサ素子３１、３１を並列接続して構成されているが、少なくとも二以上のコンデンサ素子３１を並列接続して構成されるものであればよく、三つ以上のコンデンサ素子３１を並列接続する場合もある。コンデンサ３は、一つのパッケージに複数のコンデンサ素子３１を収容したものでもよいし、異なるパッケージに個別に収容されるコンデンサ素子３１を並列に接続したものであってもよい。コンデンサ３は、例えば、コンデンサ２と同一の容量を有するものが用いられる。例えば、コンデンサ３が二つのコンデンサ素子３１を有する場合、コンデンサ素子３１の容量はコンデンサ２の２分の１の容量とされる。また、コンデンサ３が三つのコンデンサ素子３１を有する場合、コンデンサ素子３１の容量はコンデンサ２の３分の１の容量とされる。
【００１５】
コンデンサ素子３１としては、ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）が大きくならないような容量のものを用いればよい。コンデンサ容量が小さくなるほどＥＳＲが大きくなる傾向があるため、例えば、コンデンサ容量とＥＳＲの特性カーブの接線傾き−１以下の領域となるようなコンデンサを用いることで、コンデンサ素子３１のＥＳＲの影響を小さいものとすることができる。
【００１６】
コンデンサ３は、放熱しにくい領域又は熱集中しやすい領域に配置されるほど並列接続するコンデンサ素子３１の数を増やして構成してもよい。この場合、放熱しにくい領域や熱集中しやすい領域のコンデンサ３ほど熱集中を抑制でき、コンデンサモジュール１の劣化及び故障を抑制できる。
【００１７】
コンデンサモジュール１は、複数のコンデンサ２、３を並列接続し、その並列接続したものを直列に接続して配線される。例えば、１０個のコンデンサ２を並列接続したもの、１０個のコンデンサ２を並列接続したもの、１０個のコンデンサ３を並列接続したもの、１０個のコンデンサ２を並列接続したもの、および、１０個のコンデンサ２を並列接続したものを順次直列に接続して構成される。これは、１０個並列接続されたコンデンサ３が熱集中領域に配置されている場合の回路構成を示したものである。コンデンサ２、３の設置数及び接続態様は、コンデンサ２、３全体の所望の容量となるものでれば、他の接続数又は接続態様であってもよい。例えば、単数のコンデンサ２、３を直列に接続してもよいし、２〜９個又は１１個以上のコンデンサ２、３を並列接続したものを２〜４列又は６列以上直列に接続してもよい。
【００１８】
また、並列接続されるコンデンサ２のうち一部にコンデンサ３を用いたものであってもよい。つまり、図１のように、コンデンサ３のみを並列接続してコンデンサモジュール１の回路を構成するものに限られず、コンデンサ２とコンデンサ３を混在させて並列接続して回路を構成してもよい。この場合、部分的に熱集中しやすい領域がある場合に有効である。なお、図１においては、図示の便宜上、全部のコンデンサ２、３に符号２、３を付すことを省略している。
【００１９】
コンデンサモジュール１の二つの端子のうち一方の端子１１には、例えば、絶縁トランス（図示なし）が接続される。絶縁トランスは、コンデンサモジュールに交流電力を供給し又は交流電力を伝送するためのものである。また、コンデンサモジュール１の二つの端子のうち他方の端子１２には、共鳴コイル（図示なし）が接続される。共鳴コイルは、共鳴周波数を決めるインダクタである。この共鳴コイルのインダクタンスをＬ、コンデンサモジュール１全体のキャパシティをＣとすると、共鳴周波数ｆは、ｆ＝１／２π（Ｌ・Ｃ）１／２となる。非接触給電システムにおいて、給電側の共鳴周波数と受電側の共鳴周波数が一致している場合に伝送効率が高く、それらの共鳴周波数がずれるほど伝送効率が低下することとなる。
【００２０】
図２は、本実施形態に係るコンデンサモジュール１の概要を示す斜視図である。図３は、図２のIII-IIIにおけるコンデンサモジュール１の断面の概要図である。
【００２１】
図２に示すように、コンデンサモジュール１は、複数のコンデンサ２、３を配列させて容器１４に収容して構成される。容器１４は、例えば、直方体を呈する箱型のものが用いられ、その長手方向に沿ってコンデンサ２、３が列をなして並べられ、下段に三列、上段に二列として配列される。コンデンサ３は下段の中央に配列され、そのコンデンサ３を両側から挟むようにコンデンサ２が配列されている。このため、コンデンサ３の配置領域は、コンデンサ２、２に挟まれる領域となり、熱集中領域となっている。
【００２２】
コンデンサ２、３は、例えば、コンデンサ本体の両側に電極を形成したものが用いられる。このコンデンサ２、３としては、例えば電解コンデンサが用いられる。配列されたコンデンサ２、３は、リードフレーム１５を介して接続されている。リードフレーム１５は、導電性部材を板状に形成したものであり、コンデンサ２、３を接続する配線部材として機能している。すなわち、同方向に向けて配列されたコンデンサ２、３の電極と隣り合うコンデンサ２、３の電極の間に、リードフレーム１５を介在させて、並列接続が行われている。
【００２３】
図３に示すように、容器１４内の下側には、電極を横向きとしてコンデンサ２、３の列が三列並べられて設置されている。図３の紙面奥行方向には、複数のコンデンサ２、３が同じ向きに配置されて並べられている。隣り合うコンデンサ２、３の間にはリードフレーム１５が配置されている。コンデンサ２、２の間にコンデンサ３が配列されており、コンデンサ２、２に挟まれる領域は、熱が集中しやすい熱集中領域１６となっている。熱集中領域１６には、コンデンサ３が配置されている。
【００２４】
容器１４内の上側には、電極を縦向きとしてコンデンサ２の列が左右に一列ずつ配置されている。上側のコンデンサ２は、断面Ｌ型のリードフレーム１５を介して下側のコンデンサ２と電気的に接続されている。なお、図３では、図示の便宜上、コンデンサ２、３とリードフレーム１５を離間して図示しているが、実際には互いコンデンサ２、３とリードフレーム１５が接触して配置される。
【００２５】
次に本実施形態に係るコンデンサモジュール１の動作について説明する。
【００２６】
ここでは、コンデンサモジュール１を非接触給電システムの給電側の共鳴用コンデンサとして用いる場合の動作について説明する。
【００２７】
図３において、非接触給電システムでは、給電側のコンデンサモジュール１及び共鳴コイル（図示なし）を備えた発振回路により共鳴周波数となる発振が行われ、その共鳴周波数に応じた電磁波が給電側から発せられる。受電側では、給電側から発せられる電磁波を受電する。すなわち、受電側に設置される共鳴コンデンサ及び共鳴コイルが伝送されてくる電磁波と共鳴し、共鳴周波数の電力として受電することとなる。
【００２８】
このとき、コンデンサモジュール１のコンデンサ２、３は、共鳴周波数の発振動作が継続して行われることにより自己ＥＳＲによって発熱する。その際、コンデンサ３は、隣り合うコンデンサ２、２に挟まれて配置されることにより、熱が集中しやすい状態となっている。しかしながら、本実施形態に係るコンデンサモジュール１では、このように熱集中しやすい熱集中領域１６に配置されるコンデンサ３を複数のコンデンサ素子３１を並列接続して構成している。このため、コンデンサ素子３１ごとに発熱して、コンデンサ３から発せられる熱が分散され、熱集中が緩和されることとなる。従って、コンデンサ３が高温状態となることが抑制され、コンデンサモジュール１の劣化及び故障を抑制することができる。
【００２９】
図４にコンデンサモジュール１のコンデンサ２、３に流れる電流の波形図を示し、図５にコンデンサモジュール１のコンデンサ２、３の電力の波形図を示す。
【００３０】
図４は、図１の回路構成において、コンデンサモジュール１に交流電圧を印加した際のコンデンサ２における電流Ｉ２とコンデンサ３のコンデンサ素子３１における電流Ｉ３との波形を示したものであり、縦軸は電流、横軸は時間である。図５は、図１の回路構成において、コンデンサモジュール１に交流電圧を印加した際のコンデンサ２における電力Ｗ２とコンデンサ３のコンデンサ素子３１における電力Ｗ３の波形を示したものであり、縦軸は電力、横軸は時間である。なお、この図４、５における波形は、電気シミュレーションにより得られたものである。コンデンサ２とコンデンサ３のコンデンサ容量は同じになるように設定し、コンデンサ３として二つのコンデンサ素子３１、３１を並列に接続したものを設定している。このため、この電気シミュレーションにおいては、コンデンサ素子３１のコンデンサ容量は、コンデンサ３の半分となっている。
【００３１】
図４を見ると、コンデンサ素子３１の電流Ｉ３は、コンデンサ２の電流Ｉ２の半分となっている。すなわち、コンデンサ素子３１の電流Ｉ３の振幅及び波高値は、コンデンサ２の電流Ｉ２の振幅及び波高値の半分となっている。また、図５を見ると、コンデンサ素子３１の電力Ｗ３は、コンデンサ２の電力Ｗ２の半分となっている。すなわち、コンデンサ素子３１の電力Ｗ３の振幅及び波高値は、コンデンサ２の電力Ｗ２の振幅及び波高値の半分となっている。
【００３２】
このため、コンデンサ３のコンデンサ素子３１の発熱量は、コンデンサ２の発熱量の半分であり、コンデンサ３は、半分の発熱量を二か所で発しており、コンデンサ３における熱集中の緩和が図られていることが分かる。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係るコンデンサモジュール１によれば、複数のコンデンサ２、３のうち熱集中領域１６に配置されるコンデンサ３が少なくとも二つ以上のコンデンサ素子３１を並列接続して構成されるため、熱集中しやすい領域のコンデンサ３から発せられる熱を分散でき、熱集中を抑制することができる。従って、コンデンサ３が高温状態となることを抑制でき、これにより、そのコンデンサモジュール１の劣化や故障を抑制することができる。
【００３４】
なお、上述した実施形態は本発明に係るコンデンサモジュールの一実施形態を説明したものであり、本発明に係るコンデンサモジュールは本実施形態に記載したものに限定されるものではない。例えば、本発明に係るコンデンサモジュールは、特許請求の範囲に記載した要旨を変更しないように、実施形態に係るコンデンサモジュールを変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…コンデンサモジュール、２…コンデンサ、３…コンデンサ、１４…容器、１５…リードフレーム、１６…熱集中領域、３１…コンデンサ素子。
【図１】
2015153818.tif 000003
【図２】
2015153818.tif 000004
【図３】
2015153818.tif 000005
【図４】
2015153818.tif 000006
【図５】
2015153818.tif 000007