(57)【要約】【課題】従来の乾式フィルム単体コンデンサを集合するのに、コンデンサがバラバラになったり、回転するため、余分な手間が掛かり、品質が低下するという課題。また、集合のための樹脂トレイは、金型が必要であり、少量多品種の生産には向いていないという課題。【解決手段】単体コンデンサの側面に、凹部と凸部を備え、連結することで、固定する。また、一列に貫通する孔を備えたコンデンサを連結棒で連結しコンデンサを固定する。また、コンデンサ集合体を構成する樹脂トレイは、平板を配置するだけで済ませ、樹脂漏れはポリシートで防ぐ。樹脂モールド工程において、発泡樹脂を注型して樹脂の量を減らす。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を内蔵する外装ケースとを備える単体コンデンサを複数連結して一体化したコンデンサ集合体であって、前記外装ケースは、他の外装ケースと隣り合う面に、外側幅より内側幅の方を大きくした凹部と、前記凹部に形状を合わせた凸部とを有し、隣り合う前記単体コンデンサは、前記外装ケースの前記凹部と前記凸部をはめ合わせて連結したコンデンサ集合体。
【請求項２】
コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を内蔵する外装ケースとを備える単体コンデンサを複数連結して一体化したコンデンサ集合体であって、前記外装ケースには、連結棒を貫通させる孔を設けられ、前記連結棒を前記孔に貫通させて連結したコンデンサ集合体。
【請求項３】
連結した単体コンデンサの周囲に樹脂モールドしてなる請求項１または２記載のコンデンサ集合体。
【請求項４】
樹脂発泡剤をモールドしてなる請求項３記載のコンデンサ集合体。
【請求項５】
コンデンサ素子は乾式フィルムを用いたものである請求項１から４のいずれかに記載のコンデンサ集合体。
【請求項６】
コンデンサ素子を外装ケースに内蔵してなる単体コンデンサを複数連結する単体コンデンサ連結工程と、前記連結したコンデンサを樹脂モールドして一体化した樹脂モールド工程とを有するコンデンサ集合体の製造方法であって、前記単体コンデンサは、外装ケースの天面から底面を貫き、外側幅より内側幅の方を大きくした凹部と、前記凹部にはめ合うように形状を合わせた凸部とを有し、前記単体コンデンサ連結工程において、前記凹部と前記凸部をはめ合わせ、前記単体コンデンサと隣り合う単体コンデンサケースを連結するコンデンサ集合体の製造方法。
【請求項７】
コンデンサ素子を外装ケースで内蔵する単体コンデンサを複数連結する単体コンデンサ連結工程と、前記連結したコンデンサを樹脂モールドして一体化した樹脂モールド工程とを有するコンデンサ集合体の製造方法であって、前記単体コンデンサは、外装ケースに連結棒を貫通させる孔を有し、前記単体コンデンサ連結工程において、前記連結棒を前記孔に貫通させて複数の単体コンデンサを連結するコンデンサ集合体の製造方法。
【請求項８】
樹脂モールド工程において、天面を開口面とする直方体形状の枠体に、ポリシートを介して前記枠体の底面および四方の内側面に平板を設置し、単体コンデンサ連結工程で連結したコンデンサを前記枠体に挿入し、樹脂注型してモールドする請求項６または７記載のコンデンサ集合体の製造方法。
【請求項９】
樹脂発泡剤を注型してモールドする請求項８記載のコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にパワーエレクトロニクス分野で使用する、複数のコンデンサ素子を集合して構成する乾式のフィルムコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パワーエレクトロニクスに使用されるコンデンサは、乾式化、小型化されている。
【０００３】
また、乾式コンデンサでは、安全性を向上するためにコンデンサケース内に絶縁性ガスを封入した乾式コンデンサが生産されるようになってきた。
【０００４】
従来、この種の乾式コンデンサは、複数個の樹脂モールドコンデンサを併設し、前記樹脂モールドコンデンサの電極端子を絶縁性の接続具により位置固定しかつ前記電極端子と接続具を絶縁材と絶縁性の樹脂トレイを覆って固定してコンデンサ集合体を構成し、そのコンデンサ集合体をコンデンサケースに収納し絶縁性ガスを充填していた（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
以下その構成について図４および図５を参照しながら説明する。図４は、上記従来の乾式コンデンサの内部に使用するコンデンサの集合体を示しており、４１は単体コンデンサ、４２は集合用絶縁板、４３は単体コンデンサの端子である。図５は上記従来の乾式コンデンサの内部構造を示しており、５１は単体コンデンサ、５２は単体コンデンサを集合するための樹脂トレイ、５３は樹脂、５４は外装金属ケース、５５は樹脂、５６は外部端子、５７は単体コンデンサの端子、５８は絶縁電線である。
【０００６】
以上のように構成された乾式のフィルムコンデンサについて、その動作を説明する。
【０００７】
コンデンサ集合体は、複数の単体コンデンサを集合、結線し、単体コンデンサの端子部を絶縁しつつ、集合体を固定するための樹脂トレイに入れ、集合体を構成する。この集合体を単独で、あるいはさらに複数個を金属ケースに収納後、樹脂充填した構造である。図４において、単体コンデンサ４１の端子部４３は、集合用絶縁板４２を通した後、他のコンデンサと直列、並列に接続され、必要な電圧、容量を得るように接続される。この集合体は、図５に示すように単独で、あるいはさらに複数個を金属ケース５４に収納後、樹脂５５を充填した構造となっている。
【０００８】
複数の単体コンデンサを使用するのは、１つの素子では、高電圧、大容量のコンデンサを作ることができないためで、低電圧、小容量のコンデンサであれば、電気機器用として大量に生産されているため、品質が安定しており、総合的に価格も安くなる。また、乾式コンデンサは油入りコンデンサに比較してコンデンサ素子と、外箱の金属ケース間の絶縁距離を多く取ったり、２重構造にしている。これは、モールド樹脂に鬆（ス）があった場合、あるいは何らかの事情で樹脂に亀裂が入った場合、簡単にアース間短絡に至らないための配慮である。すなわち、コンデンサに異常な電圧が印加されたり、周囲温度が異常に高くなった場合などにコンデンサは破壊し、樹脂に亀裂がはいったり、溶けたりすることが考えられるが、これによって、高圧の配電が地絡する危険は避けなければならない。上記従来例においても、単体コンデンサの端子部を絶縁しつつ、集合体を固定するための樹脂トレイは、耐熱性の高い材質が用いられている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−３１４３１６号公報（図１、図３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の乾式のフィルムコンデンサは、単体コンデンサを集合、結線し、集合体を形成するまでに手間が掛かり、コストも高かった。すなわち、単体コンデンサは円筒状であるため、結線のための端子の向きを揃える必要がある。一つの端子の向きを合わせるためにコンデンサを回転させると、接触している周囲のコンデンサまで回転してしまい、手間が掛かった。結線に際しても、回転により、隣のコンデンサとの距離が変化するため、端子間の結線に余分な手間が掛かるという課題を有していた。結線後、集合体に組み上げるまでにコンデンサが回転する場合も発生するが、この場合には、コンデンサ端子間が短絡するなど、品質上きわめて問題となる課題であった。
【００１１】
さらに、集合体を固定するための樹脂トレイは、耐熱性の高い、例えば熱硬化性の樹脂を使用した成形品を使用するが、生産数が少ない場合は、金型費用、成形費用が割高になり、設計変更、定格変更などでトレイ寸法を変更する場合、新たに金型が必要となり、少量多品種の生産には向いていないという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、余分な手間をかけず、高い信頼性を確保し、低価格で乾式フィルムコンデンサを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンデンサ集合体は、上記課題を解決するために、単体コンデンサの外装ケース側面には凹部を備えている。また隣に位置するコンデンサには上記凹部に形状を合わせた凸部を備えている。隣り合うケースの、凹部と凸部をはめ合わせて連結することで、単体コンデンサは回転せず、固定できることになる。また、隣り合うコンデンサケースを貫通する孔を備えたコンデンサを連結棒を貫通させることでも、コンデンサを固定できることになる。
【００１４】
また、コンデンサ集合体を構成する外装ケースは、耐熱性の平板を底面および四方に配置するものを用意し、樹脂モールド工程において、天面を開口面とする直方体形状の枠体に、ポリシートを介して前記枠体の底面および四方の内側面に平板を設置し、単体コンデンサ連結工程で連結したコンデンサを前記枠体に挿入し、樹脂注型してモールドことにより、集合体を構成する樹脂トレイの金型が不要にすることができる。樹脂モールド工程において、ウレタンなどの発泡剤を樹脂注型してモールドすることで樹脂の量を減らすことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１における乾式フィルムコンデンサを示す図であり、１０はコンデンサ素子、１１は単体コンデンサの外装ケース、１２は外装ケース側面に設けた凸部、１３は外装ケース側面に設けた凹部である。外装ケース側面の凸部は、隣り合うコンデンサの凹部と連結できる構造である。
【００１７】
以上のように構成された乾式コンデンサについて、その動作を説明する。
単体コンデンサの外装ケース１１は、コンデンサ素子１１を収納しており、外装ケース１１の側面には、天面から底面までを貫き、外側幅より内側幅の方を大きくした凹部１３と、その凹部１３の形状に合わせた凸部１２とを有している。そして凸部１２は隣り合う外装ケース１１の凹部１３とはめ合わせて連結できる構造としている。なお、外装ケースは樹脂性のものを用いている。
【００１８】
以上のように、本実施の形態によれば外装ケース側面の凸部１２と隣り合うコンデンサの凹部１３とを連結集合することにより、単体コンデンサを固定することができ、コンデンサの回転による不具合をなくすことができる。
【００１９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について図２を用いて説明する。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態２における乾式コンデンサを示す図であり、図２において、１０はコンデンサ素子を示す。また、２１は外装ケースであり、コンデンサ素子１０を内蔵して単体コンデンサとなる。また、２２は外装ケースを貫通した孔、２３は外装ケースを貫通した孔２２とは別方向に貫通した孔、２２ａ、２３ａはそれぞれ孔２２、２３に貫通させる連結棒である。これらの貫通孔２２、２３は、コンデンサを左右方向に集合した場合、連結棒が通るようになっている。連結棒により容易にコンデンサを集合でき、コンデンサの回転も発生しないようにしたもので、実施の形態１と異なるのは、側面の凸部と凹部を廃止し、連結用の貫通孔を備えた点である。
【００２１】
以上のように構成された乾式のコンデンサについて、その動作を説明する。
【００２２】
すなわち、単体コンデンサの外装ケース２１は、複数個集合して整列させる。そしてこの外装ケース２１には、整列した外装ケース２１を一列に貫通する孔２２および２３が設けられており、連結棒２２ａおよび２３ａを通すことができる。この連結棒２２ａ、および２３ａを縦横に通すことにより、単体コンデンサを固定することができ、コンデンサの回転による不具合をなくすことができる。
【００２３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について図３を用いて説明する。
【００２４】
図３は、本発明の実施の形態３における乾式コンデンサを製造する装置を示す図であり、図３において、３１は天面を開口面とする直方体形状の枠体、３２はポリシート、３３は平板群、３４はコンデンサ集合体、３５は絶縁リード線、３６は注型樹脂である。
【００２５】
以上のように構成された乾式コンデンサ製造装置について、その動作を説明する。
【００２６】
天面を開口面とする直方体形状の枠体３１に、ポリシート３２を敷き、底面および四方の内側面に耐熱性の絶縁板で作った平板群３３を置く。ここで平板群３３は、４側面と底面に平板を有し、天面が開口した箱型形状ではあるが、底板と四方の側板を単に組み合わせただけで接着はしてない。さらにコンデンサ集合体３４を平板群３３とポリシート３２とを介して枠体３１に入れ、樹脂３６で注型する。このとき、絶縁リード線３５と端子部３４ａとを結線しておき、端子部３４ａも周囲と絶縁するように樹脂で注型し、絶縁リード線３５を外側へ引き出した状態にしておく。
【００２７】
なお、平板群３３は前述したように、底板と四方の側板を有した箱状であるが、接着してないため注型した際に樹脂は平板の外へ漏れるが、ポリシート３２で外側を覆っているのでポリシート３２からは外へ出ない。
そして注型した樹脂が硬化した後、枠体３１から取り外せば、周囲が絶縁されたコンデンサ集合体が完成する。そしてこのままでも乾式コンデンサとして使用できるが、高圧進相コンデンサとして使用する場合は、安全性を確保するために、この集合体をさらに金属ケース（図示せず）に収納する。
【００２８】
上記のように構成した乾式のコンデンサであれば、集合体を固定するために用いるトレイは、樹脂成型でなくとも良く、平板を切断したもので良いので、生産数が少ない場合は、金型が不要となり、少量多品種の生産にも対応できる。
【００２９】
なお、ポリシートを使用しないで、平板を粘着テープでトレイ状に組み立てたものを使用しても同様の効果を得ることができる。粘着テープを丁寧に貼り付けておけば、樹脂が平板の外側にはみ出さず、きれいに仕上がる。
【００３０】
なお、本実施の形態で説明した樹脂を注型する樹脂モールド工程において、注入する樹脂を、発泡ウレタンなどの樹脂発泡剤にすることにより、樹脂の量を減らすことができ、製品の重量を軽くすることができる。これにより、重量を軽くでき、単に樹脂使用量の低減だけでなく、外装ケース、脚、取っ手の機械的強度を下げることができ、輸送コストを下げることもでき、きわめて有用である。
【００３１】
以上のように、本発明の実施の形態１から３によれば、乾式の単体コンデンサの側面に凹部と凸部を備えており、連結することで、コンデンサは回転せず、固定できる。また、隣り合うコンデンサケースを貫通する孔を備えたコンデンサを連結棒を貫通させることでも、コンデンサを固定できる。
そして、コンデンサが固定されれば、コンデンサの回転や位置ずれを修正する手間が不要になり、隣のコンデンサとの距離が変化したり、結線後、コンデンサ端子間が短絡することもなくなり、作業工数の上でも、品質上でもきわめて大きな効果がある。
【００３２】
また、集合体を製造する際、コンデンサ集合体を固定するための外装ケースを、平板で代用できれば、金型が不要となり、少量多品種の生産の場合、効果が大きい。
【００３３】
さらに、樹脂モールド工程において、注入する樹脂を、発泡ウレタンなどの樹脂発泡剤にすることによれば、樹脂の量を減らすことができ、製品の重量を軽くすることができる。重量を軽くすることは、単に樹脂使用量の低減だけでなく、コンデンサ集合体を収納する外装ケース、脚、取っ手などの機械的強度を下げることができ、材料コスト、輸送コストなども下げることもでき、大きな効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のコンデンサ集合体は、複数の単体コンデンサを容易に結合させてコンデンサ集合体とすることができ、作業工数上、品質上において有効である。また、本発明のコンデンサ集合体の製造方法は、材料コスト、あるいは輸送コストを下げることもでき、大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンデンサ集合体の実施の形態１における斜視図
【図２】本発明のコンデンサ集合体の実施の形態２における斜視図
【図３】本発明のコンデンサ集合体の製造方法の実施の形態３における斜視図
【図４】従来のコンデンサ集合体の斜視図
【図５】従来のコンデンサ完成品の断面図
【符号の説明】
１０  コンデンサ素子
１１、２１  単体コンデンサの外装ケース
１２  外装ケース側面に設けた凸部
１３  外装ケース側面に設けた凹部
２２  外装ケースを貫通した孔
２３  外装ケースを別方向に貫通した孔
２２ａ、２３ａ  連結棒
３１  天面を開口面とする直方体形状の枠体
３２  ポリシート
３３  平板群
３４  コンデンサ集合体
３６  注型樹脂
【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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