(57)【要約】【課題】絶縁媒体が良好に対流して、放熱効果の良いコンデンサを提供する。【解決手段】巻芯８を有するフィルムコンデンサ素子４の複数個を積み重ねてコンデンサ連結部５を構成する。上壁２３に開孔２４を有する絶縁カバー６でコンデンサ連結部５の上部を覆う。絶縁シート７でコンデンサ連結部５の側面を覆って絶縁媒体とともにケース３に収納する。絶縁媒体がコンデンサ連結部５の下端における巻芯開口１２ａから巻芯８内に入り、コンデンサ連結部５の上端における巻芯開口１１ａを通して絶縁カバー６の開孔２４から導出されるよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻芯（８）を有するフィルムコンデンサ素子（４）の複数個を積み重ねてコンデンサ連結部（５）を構成し、上壁（２３）に開孔（２４）を有する絶縁カバー（６）で上記コンデンサ連結部（５）の上部を覆って絶縁媒体とともにケース（３）に収納し、絶縁媒体が上記コンデンサ連結部（５）の下端における巻芯開口（１２ａ）から巻芯（８）内に入り、上記コンデンサ連結部（５）の上端における巻芯開口（１１ａ）を通して上記絶縁カバー（６）の開孔（２４）から導出されるよう構成したことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
上記コンデンサ連結部（５）の側面を絶縁シート（７）で覆って、絶縁媒体がこの絶縁シート（７）とコンデンサ連結部（５）との間の隙間を上昇して、上記絶縁カバー（６）の開孔（２４）から導出されるよう構成したことを特徴とする請求項１のコンデンサ。
【請求項３】
上記コンデンサ連結部（５）のメタリコン電極（３１）に接続されたリード端子（２７）を上記絶縁カバー（６）と上記絶縁シート（７）との間から上方に引き出したことを特徴とする請求項２のコンデンサ。
【請求項４】
巻芯（８）の両端における巻芯開口（１１ａ）（１２ａ）の開口面積を相違させると共に、開口面積の大きい方の巻芯開口（１１ａ）を上にしてフィルムコンデンサ素子（４）を積み重ねたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかのコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンデンサに関し、特に複数のコンデンサ素子を絶縁媒体とともにケースに収納したコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンデンサとして、複数のフィルムコンデンサ素子をケースに収納し、絶縁媒体として絶縁ガスを封入した構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。すなわち、このコンデンサは、図９に示すように、複数のコンデンサ素子５１・・を絶縁シート５２で覆って図示省略のケースと、このコンデンサ素子５１・・間の絶縁をとっている。この構造では、複数のコンデンサ素子５１を絶縁シート５２で包むことにより、コンデンサ素子５１とケースとの間の十分な絶縁を確保することができる。
【特許文献１】特開平３−４８４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の構造を有するコンデンサは、大容量でなく温度上昇が大きくない場合は問題ないが、大容量で温度上昇が大きい場合には絶縁ガスの対流が十分でなく、使用環境によっては温度上昇を抑制することが難しく、コンデンサとして良好に使用することが困難となるおそれがある。
【０００４】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、絶縁媒体が良好に対流して、放熱効果の良いコンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１のコンデンサは、巻芯８を有するフィルムコンデンサ素子４の複数個を積み重ねてコンデンサ連結部５を構成し、上壁２３に開孔２４を有する絶縁カバー６で上記コンデンサ連結部５の上部を覆って絶縁媒体とともにケース３に収納し、絶縁媒体が上記コンデンサ連結部５の下端における巻芯開口１２ａから巻芯８内に入り、上記コンデンサ連結部５の上端における巻芯開口１１ａを通して上記絶縁カバー６の開孔２４から導出されるよう構成したことを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１のコンデンサでは、絶縁媒体がコンデンサ連結部５の下端における巻芯開口１２ａから巻芯８内に入り、上下に重ね合わされる複数の巻芯８内を上昇する。このように上昇してきた絶縁媒体は、絶縁カバー６の開孔２４から排出されることになる。このため、ケース３内において絶縁媒体が対流し、しかもコンデンサ接続部５内部がこの対流の流路の一部を構成することになり、コンデンサ連結部５の温度上昇を防止することができる。
【０００７】
請求項２のコンデンサは、上記コンデンサ連結部５の側面を絶縁シート７で覆って、絶縁媒体がこの絶縁シート７とコンデンサ連結部５との間の隙間を上昇して、上記絶縁カバー６の開孔２４から導出されるよう構成したことを特徴としている。
【０００８】
上記請求項２のコンデンサでは、絶縁シート７とコンデンサ連結部５との間においても、絶縁媒体が上昇する。このように上昇してきた絶縁媒体は、絶縁カバー６の開孔２４から集中して排出されることになる。このため、ケース３内において絶縁媒体が対流し、しかもコンデンサ接続部５内部及びコンデンサ接続部５の外周側がこの対流の流路の一部を構成することになり、コンデンサ連結部５の温度上昇を効果的に防止することができる。
【０００９】
請求項３のコンデンサは、上記コンデンサ連結部５のメタリコン電極３１に接続されたリード端子２７を上記絶縁カバー６と上記絶縁シート７との間から上方に引き出したことを特徴としている。
【００１０】
請求項３のコンデンサでは、リード端子２７を絶縁カバー６と絶縁シート７との間から上方に引き出したので、リード端子２７が絶縁媒体の対流の妨げにならない。
【００１１】
請求項４のコンデンサは、巻芯８の両端における巻芯開口１１ａ、１２ａの開口面積を相違させると共に、開口面積の大きい方の巻芯開口１１ａを上にしてフィルムコンデンサ素子４を積み重ねたことを特徴としている。
【００１２】
上記請求項４のコンデンサでは、開口面積の大きい方の巻芯開口１１ａを上にしてフィルムコンデンサ素子４を積み重ねたので、最上端の巻芯８の上方開口部が広くなり巻芯８内を上昇する絶縁媒体の排出が促進される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１のコンデンサによれば、ケース内において絶縁媒体が対流し、しかもコンデンサ接続部内部がこの対流の流路の一部を構成することになる。このため、コンデンサ連結部の温度上昇を防止することができ、放熱効果のよいコンデンサとなる。
【００１４】
請求項２のコンデンサによれば、ケース内において絶縁媒体が対流し、しかもコンデンサ接続部内部及びコンデンサ接続部の外周側がこの対流の流路の一部を構成することになり、コンデンサ連結部の温度上昇を効果的に防止することができ、安定した放熱効果を発揮することができるコンデンサとなる。
【００１５】
請求項３のコンデンサによれば、リード端子が絶縁媒体の対流の妨げにならないので、絶縁媒体が良好に対流することになって、優れた放熱効果を発揮することができる。
【００１６】
請求項４のコンデンサによれば、巻芯内を上昇する絶縁媒体の排出が促進され、絶縁媒体の対流（循環）がより良好となって、放熱効果がさらに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、この発明のコンデンサの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこの発明のコンデンサの簡略斜視図を示し、このコンデンサは、複数のコンデンサブロック１・・と、２個のコンデンサブロック１、１毎に受ける複数の箱体２と、これらを収納するケース（コンデンサケース）３とを備える。また、このケース３内には絶縁媒体（絶縁気体または絶縁油）が収納される。
【００１８】
コンデンサブロック１は、図２に示すように、複数のフィルムコンデンサ素子４・・が積み重ねられてなるコンデンサ連結部５と、このコンデンサ連結部５の上端部に被せられる絶縁カバー６と、コンデンサ連結部５の側面（外周面）を覆う絶縁シート７（図７参照）とを備える。フィルムコンデンサ素子（コンデンサ素子）４は、巻芯８と、この巻芯８に金属化プラスチックフィルムが巻回されてなる素子本体９とからなり、その両端にメタリコン電極３１、３１が形成される。
【００１９】
この際、図５と図６とに示すように、巻芯８はプラスチック樹脂からなる筒体にて構成される。すなわち、巻芯８は、筒本体１０と、この筒本体１０の一端側に設けられる第１接続部１１と、この筒本体１０の他端側に設けられる第２接続部１２とからなる。第１接続部１１は、その外径が筒本体１０の外径よりも小さく、その内径が筒本体１０の内径よりも小さい短筒状部からなる。また、第２接続部１２は大径部１３と小径部１４とからなり、大径部１３は、その外径が第１接続部１１の外径と略同一に設定されると共に、その内径が第１接続部１１の内径と略同一に設定され、小径部１４は、その外径が第１接続部１１の内径と略同一に設定される。このため、図６に示すように、上方の巻芯８の第２接続部１２の小径部１４が、下方の巻芯８の第１接続部１１に内嵌されて、複数の巻芯８・・が上下方向に重ね合わされる。なお、図５は下方側から見た斜視図である。
【００２０】
ところで、第２接続部１２の軸心部には、周方向に沿って所定ピッチ（例えば、１２０度ピッチ）で配設されるブリッジ片１５・・にて支持される内筒部１６が配置されていると共に、第１接続部１１と第２接続部１２には開放部１７、１８が開設されている。そして、複数の巻芯８・・が上下方向に重ね合わされた際には、第１接続部１１の開放部１７と、第２接続部１２の開放部１８とが対向して窓部を形成する。また、上方の巻芯８の内筒部１６が下方の巻芯８の第１接続部１１に収納状となる。なお、上記開放部１７、１８は巻芯８内部の熱を放熱するためのものであり、内筒部１６は後述するように樹脂製ボルト２０が挿入されるガイド部となる。
【００２１】
この場合、第１接続部１１の内径が第２接続部１２の小径部１４の内径よりも大きく、しかも第２接続部１２内には内筒部１６が配置されているので、第１接続部１１の開口面積が第２接続部１２の開口面積よりも大きく設定されることになる。すなわち、巻芯８の両端における巻芯開口１１ａ、１２ａの開口面積を相違させ、開口面積の大きい方の巻芯開口１１ａを上にしてコンデンサ素子４を積み重ねることになる。そして、複数（この実施形態では、図２に示すように６個）の巻芯８・・が上下方向に重ね合わされた状態、つまり相対向する巻芯８、８の端部同士を嵌合させて複数のコンデンサ素子４・・を連結した状態で、巻芯８・・内に、基板２１を挟んで樹脂製ボルト２０を挿入して固定している。この際、６個のコンデンサ素子４・・を積み重ねたコンデンサ連結部５の下端のメタリコン電極同士を共通接続し、かつ各コンデンサ素子４の対向するメタリコン電極３１、３１同士を共通接続して、一対のコンデンサ連結部５、５にて１２直列のコンデンサを構成している（接続態様は図示せず）。
【００２２】
次に、絶縁カバー６は、図３と図４と図７とに示すように、角筒体（この場合８角筒体）からなる周壁２２と、この周壁２２の上方開口部を塞ぐ上壁２３とからなり、この上壁２３の中央部に開孔２４が設けられている。この場合、図７に示すように、最上端の巻芯８の第１接続部１１の巻芯開口１１ａに開孔２４が所定間隔を持って相対向する。なお、この絶縁カバー６は、その上壁２３と最上端のコンデンサ素子４との間に、図示省略のスペーサが介装されて、最上端のコンデンサ素子４及び上から２番目のコンデンサ素子４の一部を覆うようにコンデンサ連結部５に被せられる。なお、絶縁カバー６は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料からなる。
【００２３】
また、コンデンサ連結部５の側面を、上記したように絶縁シート７にて覆うことになるが、この場合、絶縁シート７がポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のような絶縁材料からなり、コンデンサ連結部５を筒状に覆うように巻回され、その上部２５は、絶縁カバー６の周壁２２に密接状となっている。すなわち、絶縁シート７は、絶縁カバー６の周壁２２の形状に沿って折り曲げられることになる。この際、図３と図４に示すように、その一部が、絶縁カバー６から外方へ突出するように、折り曲げられる。これによって、後述するリード端子２７の引出しスペース２８を形成している。また、図４に示すように、リード端子２７の引出しスペース２８を小面積の絶縁カバー片３０で覆うようにしてもよい。このように絶縁カバー片３０で覆えば、絶縁媒体が引出しスペース２８から排出するのを防止することができる。なお、絶縁シート７を、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のような絶縁材料と、ポリイミド（ＰＩ）やアラミド（芳香族ポリアミド）やエポキシマイカ等の耐熱性の絶縁材料とを重ねた２層構造にすれば、絶縁シート７は電気絶縁性のみならず耐熱性が向上し、高温高発熱に対する保護に有効である。
【００２４】
コンデンサ連結部５の上端のコンデンサ素子４のメタリコン電極３１には、絶縁被覆３２を有する上記リード端子２７が接続され、図２に示すように、絶縁カバー６の下端部（下端縁）を経てこの絶縁カバー６から導出させ、上記引出しスペース２８を介して上方に引き出される。そして、このように構成されたコンデンサブロック１は、図１に示すように、２ブロックを一組としてポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のような絶縁シート等で形成された箱体２に配置され、絶縁媒体（絶縁気体または絶縁油）とともにケース３に収納される。なお、箱体２は、矩形平板体からなる底壁２ａと、底壁２ａの外縁部から立設される側壁（周壁）２ｂとからなる。また、箱体２を、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のような絶縁材料と、ポリイミド（ＰＩ）やアラミド（芳香族ポリアミド）やエポキシマイカ等の耐熱性の絶縁材料とを重ねた２層構造にすれば、箱体２は電気絶縁性のみならず耐熱性が向上し、高温高発熱に対する保護に有効である。
【００２５】
上記構成において、コンデンサ素子４が発熱すると、巻芯８内及びコンデンサ４周囲の絶縁媒体の温度が上がり、絶縁媒体が各巻芯８内及びコンデンサ素子４と絶縁シート７との間の隙間を上昇する。そして、上昇した絶縁媒体は、最上端の巻芯開口１１ａ及びコンデンサ素子４周囲から絶縁カバー６の開口２４を通してコンデンサブロック１の外に排出される。排出された絶縁媒体はコンデンサブロック１の外で冷却され、コンデンサブロック１とケース３との間及びコンデンサブロック１間を下降し、絶縁シート７の下端部を経てコンデンサブロック１内に入り、最下端の巻芯開口１２ａ及びコンデンサ素子４周囲に流入する。このよように、ケース３内において絶縁媒体が対流することになる。しかも、コンデンサ接続部５内部、及びコンデンサ接続部５の外周側がこの対流の流路の一部を構成することになる。なお、内筒部１６を有する第２接続部１２側では、この内筒部１６の外周側のブリッジ片１５間の隙間から絶縁媒体が上昇する。
【００２６】
上記コンデンサによれば、絶縁媒体がコンデンサ連結部５の下端における巻芯開口１２ａから巻芯８内に入り、上下に重ね合わされる複数の巻芯８内を上昇し、しかも、絶縁シート７でコンデンサ連結部５の側面を覆っているので、この絶縁シート７とコンデンサ連結部５との間においても、絶縁媒体が上昇する。そして、この上昇してきた絶縁媒体は、絶縁カバー６の開孔２４から集中して排出されることになる。このため、ケース３内において絶縁媒体が対流し、しかも、各コンデンサ接続部５内部、及びコンデンサ接続部５の外周側がこの対流の流路の一部を構成することになって、コンデンサ連結部５の温度上昇を防止することができて、放熱効果のよいコンデンサとなる。この際、コンデンサ接続部５の外周側が対流の流路の一部を構成せずに、コンデンサ接続部５内部のみが対流の流路の一部を構成するものであっても、放熱効果を発揮するが、コンデンサ接続部５内部、及びコンデンサ接続部５の外周側がこの対流の流路の一部を構成するものでは、コンデンサ連結部５の温度上昇をより効果的に防止することができる。
【００２７】
また、リード端子２７を絶縁カバー６と絶縁シート７との間から上方に引き出したので、リード端子２７が絶縁媒体の対流の妨げにならない。このため、絶縁媒体が良好に対流することになって、優れた放熱効果を発揮することができる。さらに、開口面積の大きい方の巻芯開口１１ａを上にしてフィルムコンデンサ素子４を積み重ねたので、最上端の巻芯８の上方開口部が広くなり巻芯８内を上昇する絶縁媒体の排出が促進される。このため、絶縁媒体の対流（循環）がより良好となって、放熱効果がさらに向上する。
【００２８】
ところで、絶縁カバー６として、図８に示すような三重構造の絶縁カバーを用いてもよい。この絶縁カバー６は、下段絶縁体３３と、中段絶縁体３４と、上段絶縁体３５とを有すると共に、これら各絶縁体３３、３４、３５を間隔を置いて配置してなる。下段絶縁体３３は、コンデンサ素子４の端面近傍の発熱流体を流出させる対流口３６を備えると共に、上段絶縁体３５は、発熱流体を放出する放出口３７を備える。また、中段絶縁体３４は、対流口３６と放出口３７とを電気的に隔てるとともに、対流口３６から放出口３７に至る絶縁媒体の流路を屈曲させている
【００２９】
このため、コンデンサ素子４が発熱すると素子周辺の絶縁媒体の温度が上昇し、絶縁媒体が、下段絶縁体３３の対流口３６から、下段絶縁体３３上面と中段絶縁体３４の下面との間へと流れ、次いで上段絶縁体３５の周壁の内側部と中段絶縁体３４の外側部との間を通り、さらに中段絶縁体３４の上面と上段絶縁体３５の下面との間を流れ、上段絶縁体３５の放出口３７を通って外部へと放出される。このように絶縁媒体である発熱流体が、絶縁カバー６の内側から外側へ流れることになる。この結果、絶縁媒体の対流により、コンデンサ素子４の発熱を良好に放散することができ、放熱効果がより向上する。この図８に示す絶縁カバー６を使用する場合にも、コンデンサ連結部５の巻芯８・・を上昇してきた絶縁媒体が、下段絶縁体３３の対流口３６へ流入させる必要がある。
【００３０】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記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できる。例えば、上記図１等に示す絶縁カバー６ではその周壁２２が８角筒体からなっているが、８角筒体以外の他の多角筒体や円筒体等でもよく、また、図８に示す絶縁カバー６においても、各下段絶縁体３３と上段絶縁体３５とが多角筒体や円筒体等でもよい。さらに、図１では、一つの箱体２内に一対のコンデンサブロック１、１の下端部を配置（収納状と）したが、このような箱体２ではなく、絶縁シート体等で一対のブロック１、１の下端部側面のみを一括で巻くようにしてもよい。また、コンデンサブロック１におけるコンデンサ素子４の数やコンデンサブロック１の数の増減も任意である。さらに、上記実施の形態では、巻芯の接続部１１、１２に巻芯８内部の熱を放熱するための開放部１７、１８を設けていたが、このような開放部１７、１８を省略してもよいと共に、第２接続部１２における内筒部１６を省略したものであってもよい。また、一方（上方）の接続部１１を省略すると共に、他方（下方）の接続部１２を筒本体１０よりも小径の短筒状体（外周面に段付き部を有さない筒状体）にて構成して、下方の巻芯８の上端開口部に、上方の巻芯８の接続部１２を嵌合させるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明のコンデンサの実施形態を示す簡略斜視図である。
【図２】上記コンデンサのコンデンサ連結部の要部簡略図である。
【図３】上記コンデンサのコンデンサ連結部の簡略平面図である。
【図４】上記コンデンサのコンデンサ連結部の簡略平面図である。
【図５】上記コンデンサのコンデンサ素子の巻芯を下方から見た斜視図である。
【図６】上記コンデンサのコンデンサ素子の巻芯の積み重ね状態の断面図である。
【図７】上記コンデンサのコンデンサ連結部の簡略図である。
【図８】上記コンデンサの他の絶縁カバーの断面図である。
【図９】従来のコンデンサの簡略斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
３・・ケース、４・・フィルムコンデンサ素子、５・・コンデンサ連結部、６・・絶縁カバー、７・・絶縁シート、８・・巻芯、１１ａ、１２ａ・・巻芯開口、２３・・上壁、２４・・開孔、２７・・リード端子、３１・・メリコン電極
【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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【図８】
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【図９】
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