(57)【要約】【課題】本発明は自己保安機構のヒューズ動作性を向上しかつ製造歩留まり向上を達成する金属化フィルムコンデンサの提供を目的とする。【解決手段】電解コンデンサでなる電解コンデンサ部と、フィルムコンデンサでなるフィルムコンデンサ部とを並列に接続し、インバータ回路と接続して前記インバータ回路の平滑用コンデンサとして用いたコンデンサ集合体を提供する。特に、フィルムコンデンサ部の静電合成容量を、少なくとも−４０℃から−３０℃の低温温度領域において、電解コンデンサ部の静電合成容量より大きくし、また、電解コンデンサと、フィルムコンデンサコンデンサを１つの容器内に収納した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解コンデンサでなる電解コンデンサ部と、フィルムコンデンサでなるフィルムコンデンサ部とを並列に接続し、インバータ回路と接続して前記インバータ回路の平滑用コンデンサとして用いたコンデンサ集合体。
【請求項２】
電解コンデンサ部は、直列に接続した２個以上の電解コンデンサでなる請求項１記載のコンデンサ集合体。
【請求項３】
フィルムコンデンサ部の静電合成容量は、少なくとも−４０℃から−３０℃の温度領域において、電解コンデンサ部の静電合成容量より大きい請求項１または２記載のコンデンサ集合体。
【請求項４】
電解コンデンサと、フィルムコンデンサコンデンサを１つの容器内に収納した請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサ集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドカーなどの自動車駆動用に用いるモータのインバータ回路等に平滑用として使用されるコンデンサ集合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電解コンデンサやフィルムコンデンサは各種回路において各々の特徴に基づき、広い範囲で使用されていることは公知である。とりわけ電解コンデンサは単位体積あたりの容量が大きいことが特徴であるのに対し、フィルムコンデンサは温度特性が平坦であることやＥＳＲ（等価直列抵抗）が小さい等電気特性に優れていることが特徴であり、それぞれの特徴を活かして、インバータ回路等の、平滑用などに使用されていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１８８０４５号公報（図１および図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このような従来の構成でコンデンサとした場合、種々の問題点があった。
【０００４】
まず、回路中に電解コンデンサを用いた場合、単位体積当たりの静電容量は大きくとれるが、パワーインバータ回路等に使用するリプル電流の比較的大きなタイプのコンデンサは、−４０℃相当の低温下では、電解液の特性から容量が３０〜５０％ダウンする。このため、用いる電解コンデンサでは、常温時で必要以上の大きな容量とする必要性があった。また、コンデンサのＥＳＲが大きいため、電流通電時の発熱が大きく、放熱面積を採る必要性からも体積が大きくなっていた。
【０００５】
また、フィルムコンデンサを用いた場合、大きな静電容量が必要な場合に電解コンデンサに比べると非常に体積が大きくなるといった課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のコンデンサ集合体は、インバータ回路の平滑用として、電解コンデンサでなる電解コンデンサ部と、フィルムコンデンサでなるフィルムコンデンサ部とを並列に接続したことを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明のコンデンサ集合体においては、電解コンデンサ部に、２個以上の電解コンデンサを直列接続したものが含まれることを特徴としたものである。
【０００９】
また本発明のコンデンサ集合体においては、さらに、フィルムコンデンサ部の静電合成容量は、少なくとも−４０℃から−３０℃の温度領域において電解コンデンサ部の静電合成容量より大きいことを特徴としたものである。
【００１０】
また本発明のコンデンサ集合体においては、電解コンデンサ部とフィルムコンデンサ部とを１つの容器内に収納したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明のコンデンサ集合体によれば、電解コンデンサとフィルムコンデンサを並列に接続した平滑用コンデンサとしているため合成ＥＳＲが小さくなり温度上昇を抑制でき、より小型化が可能となる。また、電解コンデンサ側は２個以上の直列接続が含まれることから高耐圧化かつ大容量化が可能となる。
【００１２】
さらに、フィルムコンデンサ部静電合成容量は、少なくとも−４０℃から−３０℃の低温温度領域において電解コンデンサ部静電合成容量より大きくしているので電解コンデンサあるいはフィルムコンデンサのみの構成より小型化が可能となる。
【００１３】
さらに、電解コンデンサとフィルムコンデンサを１つの容器内に収納したことでコンデンサ組み付け時の生産性向上が図れ、経済的に優れたコンデンサとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図１および図２を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態におけるコンデンサ集合体、図１で示すコンデンサ集合体３を用いたインバータ回路概要図であり、図１において、１は電解コンデンサ、１Ａは電解コンデンサでなる電解コンデンサ部、２はフィルムコンデンサ、２Ａはフィルムコンデンサでなるフィルムコンデンサ部を示す。また図２において、１１はインバータ回路、１２はインバータ回路１１で駆動されるモータ、１３は電源を示す。なお、電解コンデンサ部１Ａおよびフィルムコンデンサ部２Ａによりコンデンサ集合体３が構成される。
【００１６】
このように、本実施の形態では、インバータ回路１１で必要な等価的なコンデンサを、電解コンデンサ１でなる電解コンデンサ部１Ａとフィルムコンデンサ３でなるフィルムコンデンサ部２Ａとを並列回路で構成したコンデンサ集合体３により得るようにしている。
【００１７】
このような構成のコンデンサとすることにより、電解コンデンサとフィルムコンデンサのそれぞれに特徴を活かし、さらに合成ＥＳＲを小さくすることができる。
【００１８】
さらに、本実施の形態では、電解コンデンサ部１Ａに、直列接続した２個以上の電解コンデンサ１が含まれるようにしている。このような構成とすることにより高耐圧化かつ大容量化が可能となる。
【００１９】
また本実施の形態では、電解コンデンサ部１Ａにおいて、電解コンデンサ単体１の常温時の静電容量を２７００μＦとし、２個を直列接続して静電合成容量を１３５０μＦとしている。またフィルムコンデンサ部２Ａにおいて、フィルムコンデンサ単体２の静電容量を２００μＦとし、６個を並列接続して静電合成容量を１２００μＦとしている。
【００２０】
ここで電解コンデンサおよびフィルムコンデンサの温度特性を図４に示す。図４は、各コンデンサにおける温度変化と静電容量変化率を示すものであり、実線が電解コンデンサ、破線がフィルムコンデンサを示す。
【００２１】
図４で示すように、フィルムコンデンサでは−４０℃から１００℃の全域に亘って容量減少が小さく、安定しているのに対し、電解コンデンサにおいては低温時での容量減少が大きく、−３０℃時では常温時に比べて−２０％、−４０℃時では−４０％になっている。
【００２２】
本実施の形態の場合、−４０℃から−３０℃の温度領域では、フィルムコンデンサ部２Ａの静電合成容量は変わらず、ほぼ１２００μＦであるのに対し、電解コンデンサ部１Ａの静電合成容量は、８１０μＦから１０８０μＦとなる。すなわち、本実施の形態では、常温時では、電解コンデンサ部１Ａの静電合成容量が、フィルムコンデンサ部２Ａの静電合成容量より大きくしているが、少なくとも−４０℃から−３０℃の温度領域では、フィルムコンデンサ部２Ａの静電合成容量を、電解コンデンサ部１Ａの静電合成容量より大きくなるような構成としている。このような構成にすることにより、フィルムコンデンサと電解コンデンサのそれぞれの特長を活かし、−４０℃までの低温域から高温域において、必要な静電容量を確保しつつ体積を小さくすることができる。
【００２３】
このことについてさらに、実際にその試作品を作成して試験したのでその結果について説明する。試作品は本実施の形態による実施例１と、その比較のために比較例１、２を作成した。そしていずれの試作品も、定格９００ＶＤＣ、２０００μＦ（保証容量）、定格リプル電流５０Ａ（１０ｋＨｚ）、使用温度範囲−４０〜＋８５℃となるコンデンサを試作し、電解コンデンサのみで作成した電解コンデンサ群によるコンデンサ集合体を比較例１、フィルムコンデンサのみで作成したフィルムコンデンサ群によるコンデンサ集合体を比較例２、図１の等価回路構成となるような電解コンデンサとフィルムコンデンサの並列接続で作成したコンデンサ集合体を実施例１とした。
【００２４】
なお、上記した試作品に用いた電解コンデンサはアルミコンデンサであり、単体で４５０ＶＤＣ定格とした。
【００２５】
まず、電解コンデンサのみで構成される比較例１の等価回路図を図５に示す。図５において、電解コンデンサ２１で形成する電解コンデンサ群２１Ｂは、上記した目的の仕様である２０００μＦの容量保証を−４０℃でも行うために、常温時の容量を３３００μＦとする必要があり、また、上記した目的の仕様である定格電圧９００Ｖを確保するためには、図５で示すように、上記した仕様の電解コンデンサ２１を４個用い、２直２並列として電解コンデンサ群２１Ｂを構成することが必要となる。
【００２６】
また、比較例２のフィルムコンデンサは、誘電体に高温特性に優れたポリプロピレンフィルムを用い誘電体厚み３μｍで温度特性を考慮して２０００μＦとして試作した。なお、比較例２は、図示しないが、１素子あたり２００μＦとして１０個の並列接続とした。
【００２７】
次に本実施の形態のコンデンサ集合体である実施例１では、既に前述したように、図１において、単体で２７００μＦの電解コンデンサを２個直列に接続した電解コンデンサ部１Ａと、６個の並列接続したフィルコンデンサ２００μＦを並列接続したフィルムコンデンサ部２Ａとを、並列接続している。なお、前述したように、実施例１においては、常温時では、電解コンデンサ部１Ａの静電合成容量が、フィルムコンデンサ部２Ａの静電合成容量より大きくしているが、少なくとも−４０℃から−３０℃の温度領域では、フィルムコンデンサ部２Ａの静電合成容量を、電解コンデンサ部１Ａの静電合成容量より大きくなるような構成となっている。
【００２８】
これらの試料による体積比較を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2005101280.tif 000003
【００３０】
表１で示すように、定格９００ＶＤＣ、２０００μＦ（保証容量）、定格リプル電流５０Ａ（１０ｋＨｚ）、使用温度範囲−４０〜＋８５℃の同条件で作成した３種類のコンデンサ試作品では、比較例２の体積を１００とすると、比較例１では９５、実施例１では９０となり、電解コンデンサ＋フィルムコンデンサとした実施例１がサイズ的に最も小さくなった。これは、実施例１においては、−４０℃から−３０℃の低温度領域では、フィルムコンデンサ部における静電合成容量がコンデンサ集合体全体の静電容量の半分以上を占めているため、電解コンデンサ部の容量負担が減り、サイズダウンが可能となったためである。
【００３１】
次に、比較例１、２および実施例１の各試料に、所定のリプル電流（１０ｋＨｚ）を通電し、温度上昇を測定したのでその結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2005101280.tif 000004
【００３３】
表２から分かるように、フィルムコンデンサのみで構成する比較例２が最も温度上昇が小さい。しかし、電解コンデンサ＋フィルムコンデンサの構成である実施例１も、電解コンデンサのみの比較例１に比べると、半分以下の温度上昇であり、表１の体積比較の結果から、体積が小型化になった割には温度上昇が大きくなく、信頼性は損なわれないことが言える。このことはコンデンサのＥＳＲ特性の改善に大きく影響する。
【００３４】
また、本実施の形態の実施例１は、図３で示すように、樹脂製の容器６に電解コンデンサ１からなる電解コンデンサ部１Ａ、およびフィルムコンデンサ２からなるフィルムコンデンサ部２Ａを内蔵する。
【００３５】
以上で説明したように、上記構成により、電解コンデンサとフィルムコンデンサを並列に接続した本実施の形態のコンデンサ集合体を平滑用コンデンサとしていることにより合成ＥＳＲが小さくすることができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態のコンデンサ集合体では、電解コンデンサ側は２個以上の直列接続を行っているため、高耐圧化、大容量化が確保できる。
【００３７】
さらに、本実施の形態のコンデンサ集合体では、少なくとも−４０℃から−３０℃の低温温度領域において、フィルムコンデンサ部の静電合成容量を、電解コンデンサ部の静電合成容量より大きくしているので、電解コンデンサのみあるいはフィルムコンデンサのみの構成より小型化が確保できる。
【００３８】
また、本実施の形態のコンデンサ集合体では、電解コンデンサとフィルムコンデンサを１つの容器内に収納しているのでコンデンサ組み付け等、生産性の向上につながり、経済性に優れる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、耐湿性、耐熱衝撃性の要求が厳しい自動車用をはじめ、種々の電気機器に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態で示すコンデンサ集合体実施例の等価回路図
【図２】本発明の実施の形態におけるコンデンサ集合体を用いたインバータ回路概要図
【図３】本発明の実施の形態で示すコンデンサ集合体実施例の全体概要図
【図４】アルミ電解およびフィルムコンデンサの静電容量の温度特性図
【図５】アルミ電解コンデンサのみで構成されるコンデンサ等価回路図
【符号の説明】
【００４１】
１  電解コンデンサ
１Ａ  電解コンデンサ部
２  フィルムコンデンサ
２Ａ  フィルムコンデンサ部
３  コンデンサ集合体
６  容器
【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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