(57)【要約】【課題】最も発熱する中心部分を冷却するために外部冷却装置より冷却媒体を流入でき、かつ、コンデンサの内・外部 及び 冷却媒体との密閉性を確保すること。【解決手段】本発明は、中心に発生した熱を外部へ逃がすことを目的とした熱伝導性のよい金属材料からなるコアにおいて、中心付近に貫通穴を持ち外部の冷却装置と接続でき冷却媒体をコアの中心部に流入できる構造を持つ。前記コアに電極材を巻回しコンデンサ素子とすることで、電圧・電流を印加した場合に起こるコンデンサの発熱を効率よく冷却できる。また、コンデンサ内・外部 並びに 冷却媒体の密閉性が課題となるが、構造・冶具を使うことで改善した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアに電極材を巻回しコンデンサ素子とするコア入りコンデンサにおいて、前記コアが、金属材料からなり、内部に貫通穴を持ち、外部の冷却装置と接続でき、前記貫通穴を通して冷却媒体をコアの内部に流入できる構造を持つコア入りコンデンサ。
【請求項２】
コアに電極材を巻回しコンデンサ素子とするコア入りコンデンサにおいて、前記コアが、金属材料からなり、コアの片面に溝部を設け、そこに金属または樹脂製のパイプを設置するか、または、一対のコアの片側または両側に溝部を設け、そこに金属または樹脂製のパイプを設置し、貼り合わせ、もしくは重ねあわせ、パイプ先端部に外部の冷却装置が接続でき、前記パイプにより冷却媒体をコアの内部に流入できる構造を持つコア入りコンデンサ。
【請求項３】
コアに電極材を巻回しコンデンサ素子としケースに収容するコア入りコンデンサにおいて、前記コアが、金属材料からなり、側面にツバ状に伸びた突起を有しており、前記ツバの上側部分は、電極材を巻回しコンデンサ素子とし、かつ、ツバ状の突起物が前記ケース底として機能し、また、前記コアが、内部に貫通穴を持ち、外部の冷却装置と接続でき、前記貫通穴を通して冷却媒体を前記コアの内部に流入できる構造を持つコア入りコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，コアに電極材を巻回しコンデンサ素子とするコア入りコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、一般的なアルミ電解コンデンサ、特に外部接続端子がネジ接続の構造を示している。このコンデンサ素子７は陽極箔と陰極箔とを電解紙を介して積層し、巻回して陽極リード８ａと陰極リード８ｂとを引き出した構造になっている。陽極箔はエッチングした高純度のアルミ箔等の弁作用金属箔に酸化皮膜を形成し、陽極リード８ａを接続したものである。また、陰極箔は、エッチングしたアルミ箔等の弁作用金属箔に陰極リード線８ｂを接続したものを用いる。電解紙はマニラ紙やクラフト紙などを用いる。また、コンデンサ素子７としては、他にコンデンサ紙やプラスティックフィルムに亜鉛などを真空蒸着等した金属化紙や金属化フィルムを巻回し、両端面にメタリコンを設け、このメタリコンにリード線を接続した構造のものを用いても良い。
ケース９は、アルミ等の金属材からなり、外観的には扁平状または円筒状に形成されている。そしてケース９の底部の中心部には溝状の防爆機構３２を設ける場合もある。ケース９には絶縁性チューブ１２を被覆している。
そして、１０はコンデンサ用封口板であり、ポリプロピレン・ポリフェニリンサルファイド・フェノール等のモールド用絶縁樹脂で、３〜３０ｍｍ程度の厚さであり、ケースの近傍の内周面に設けた突起１３に載せられ、コンデンサ用封口板１０の最外周には、段面が三角形状の突起１４が設けられ、ゴム等の弾性材からなる弾性体１５が配置されている。そしてこの弾性体１５にカーリングによるケース９の屈曲した先端をくい込ませて密閉性を向上している。
また、コンデンサ用封口板１０には、陽極と陰極接続ネジ端子１１とを設けている。そして接続ネジ端子１１にリード８をリベット止めや超音波溶接法により接続している。
【０００３】
図１２に示すようにコンデンサ素子の形状としては、中心部分を潰した扁平形素子３３のもの（図１２（ａ））や中心部分が空洞である円筒形素子３４のもの（図１２（ｂ））がある。
【０００４】
コンデンサを機器へと組み込んだ場合、ある電圧・電流を印加することでコンデンサ素子が発熱し、規定以上の負荷が加えられると故障に至る場合がある。そこで許容できうる電圧・電流を規定し、その範囲内にて使用することが一般的だが、冷却装置を使ってコンデンサ素子を冷やすことで、長時間安全に使用を行う、または、規定以上の負荷を許容できる場合がある。冷却装置の種類としては、冷却した空気を利用した空冷タイプ、水など冷却した液体を利用する水冷タイプがある。そこで、特開昭53−132758公報に示すように複数個並べたコンデンサの底部に水冷パイプを走らせる、特開昭53−36626公報に示すような複数個並べたコンデンサ素子の外装ケースの側面部に冷却用のパイプを設置する、実開昭53−42157公報に示すような包囲絶縁層とコンデンサの外箱の間に冷却用のパイプを走らせるなどして、コンデンサ素子に発生する熱を冷却する手法を取っている。
【特許文献１】特開昭53−132758公報
【特許文献２】特開昭53−36626公報
【特許文献３】実開昭53−42157公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、電圧・電流を印加した場合、コンデンサ素子の中心部分が最も発熱するが、コンデンサ素子の側面部・底面部を冷やすことでは十分な効果が得られなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、コアに電極材を巻回しコンデンサ素子とするコア入りコンデンサにおいて、前記コアが、金属材料からなり、内部に貫通穴を持ち、外部の冷却装置と接続でき、前記貫通穴を通して冷却媒体をコアの内部に流入できる構造を持つコア入りコンデンサを提供する。
また、コアに電極材を巻回しコンデンサ素子とするコア入りコンデンサにおいて、前記コアが、金属材料からなり、コアの片面に溝部を設け、そこに金属または樹脂製のパイプを設置するか、または、一対のコアの片側または両側に溝部を設け、そこに金属または樹脂製のパイプを設置し、貼り合わせ、もしくは重ねあわせ、パイプ先端部に外部の冷却装置が接続でき、前記パイプにより冷却媒体をコアの内部に流入できる構造を持つコア入りコンデンサを提供する。
また、コアに電極材を巻回しコンデンサ素子としケースに収容するコア入りコンデンサにおいて、前記コアが、金属材料からなり、側面にツバ状に伸びた突起を有しており、前記ツバの上側部分は、電極材を巻回しコンデンサ素子とし、かつ、ツバ状の突起物が前記ケース底として機能し、また、前記コアが、内部に貫通穴を持ち、外部の冷却装置と接続でき、前記貫通穴を通して冷却媒体を前記コアの内部に流入できる構造を持つコア入りコンデンサを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
電圧・電流を印加した場合、コンデンサ素子の中心部分が最も発熱するが、その中心部分に、外部の冷却装置と接続でき、冷却媒体を中心部に流入できる構造を持つ、電極材を巻回するコアを設けるので、電圧・電流を印加した場合に起こる発熱を効率よく冷却させることができる。
また、コアに溝部を設け、そこに金属または樹脂製のパイプを設置し、パイプ先端部に外部の冷却装置を接続して、パイプ内部に冷却媒体を流入することによる、冷却媒体の、コア内移動間の液漏れの心配がなく、コアそしてコンデンサ素子を効率よく冷却させることができる。
また、コアが、側面にツバ状に伸びた突起を有しており、ツバ状の突起物がコンデンサケース底として機能させることにより、コアとコンデンサケース間の気密の問題を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のコアを示している。図１（ａ）は接合後，図１（ｂ）は接合前を示している。
コンデンサ素子の中心に発生した熱を外部へ逃がすことを目的としており、熱伝導性の良い金属材料からなる。コア１の作成方法としては、冷却媒体を流す貫通穴２を必要とするため、上面部のパーツＡ４、側面部のパーツＢ５そして側面部のパーツＣ６の3つのパーツか、上面部のパーツＡ４、と側面部に貫通穴２をドリル等で穿孔したパーツ（図割愛）を、パーツごとに金属成形・押出・引抜・切削加工などで作り、その後それぞれのパーツを超音波溶接・溶接・摩擦攪拌接合などで貼り合わせ接合する。予め接合面を凹凸の形状としておけば圧入による接合も可能である。コアの構造としては、上面部に封口板１６の突起の受けとなるコアの窪み３があり、冷却装置より流入させる冷却媒体を通す貫通穴２を有する。そして、水冷方式のように水などの液体を扱い液漏れ対策が必要な時には、コアの穴に耐熱・老化性の良いチューブを通すことで対策をとる場合もある。
また、貫通穴２用の溝をＭ字形にすることにより、パーツＡを省いた形のコアにすることもできる。
【０００９】
コア１を使用したコンデンサを図２に示す。形状が扁平形素子の例となるが、熱の高い部分は素子中心部となり、特に電極材が折り曲げられる端面の発熱が中央に比べて大きいいため、冷却媒体の流れとしては中央部から流入し端面より排出した方が冷却を効率よく行える。
【００１０】
図３は、コンデンサへの冷却媒体の流入口１７部分の詳細を示している。図３の左側は冷却媒体の流入口１７付近の断面図、右側はそのケース側の斜視図を示している。コアに凹状の受けを作りケース底部に突起を設け、コアとケースが直接接する部分に角度をつける(テーパー部１８)ことで点ではなく円周で密閉し、また、ケースと突起の上部にＯ(丸形)、角形等のゴムリング１９を挿入しこれを潰すことでも密閉を図っている。テーパー部とゴムリングへの押さえつけは、キャップの突起部１６が上面のコアの窪み部３を介し圧力を与え、密閉させている。コアの突起の中止部は貫通穴２３となっており冷却媒体の流入口１７となるが、ネジ加工部２０を施すことで冷却装置とのジョイント部となる。
【００１１】
図４は、図２のコンデンサにおける冷却媒体の流入口１７ 及び コンデンサの内・外部との密閉のもう一つの手法を説明するための図で、アルミなどの金属材料からなる流入用冶具２１を使用する。左側は冷却媒体の流入口１７付近の断面図、右側は流入用冶具２１の斜視図を示している。Ｏ(丸形)、角形等のゴムリング１９が２ヶ所あり、側面中央付近にテーパー部１８を持ち、上・下面にネジ加工部２０が施され下面部のみ六角ナット２２が挿入されている。冶具中心部には冷却媒体を流す貫通穴２３を持つ。六角ナット２２を回すことでコア１とケース９と流入用冶具２１とが、コアの貫通穴のネジ部に挿入され固定される。これも図３と同様にテーパー部１８により点では無く円周で接しており、また、ゴムリングによる密閉も行っている。下面のネジ加工部２０は冷却装置とのジョイント部ともなる。
【００１２】
図５は、本発明の別例のコアを示している。
片面に溝を設けたコア２４は、金属成形・押出・引抜・切削加工等にて作成する。
２４は、片面に溝を設けたコアで、その溝部分に樹脂または金属のパイプ２５を設置し、その状態で電極材を巻回し、底部に貫通穴の開いたケースにパイプ先端を差込み、コンデンサ素子を封止する。図７が詳細図となるが、パイプ２５の先端にはネジ加工２０が施され、ツバ状押さえ部３５を設けて、反対方向となる外部よりアルミなどの金属材料からなるゴムリング入りナット２６により締め付け、ケースに接するナット円周部 及び ゴムリングを潰すことで密閉と素子固定を行う。パイプ先端のネジを長めに設計しておけば、水冷装置とのジョイント部となる。本開発品も同様に、冷却媒体の流れとしては中央部から流入し端面より排出した方が冷却を効率よく行える。図８はゴムリング入りナット２６の詳細図となる。
【００１３】
図９は、本発明の別例のコアを示している。
２７は、側面にツバ状に伸びた突起３０を有するコアであり、ツバ部円周(図９のツバの裏側)にはゴムリング装着可能な段差がある。上面部には封口板１６の突起の受けとなるコアの窪み３があり、冷却装置より流入させる冷却媒体を通す貫通穴２を有する。冷却媒体の流入口にはネジ加工２０が施されており、冷却装置とのジョイント部となる。コアの製作方法としては、2つのパーツＤ・Ｅからなり、それぞれ金属成形・切削加工等にて成形し、パーツＥのみ冷却媒体が流入させるための貫通穴２を切削加工にて作成する。パーツＤ・Ｅの接合は、超音波溶接・溶接・摩擦攪拌接合などで貼り合わせ接合する。
【００１４】
図１０は側面にツバ状に伸びた突起を有するコア２７に電極材を巻回し、底が無い筒状のケースを挿入し、ケースの上面を封口板１０にて、ケース下面を側面にツバ状に伸びた突起３０が兼ね、それぞれカール・シーマなどで密閉する。冷却媒体の流入口は、コアの貫通穴２０がケースの底にあたる側面にツバ状に伸びた突起３０と一体的に作られているため特別密閉構造をとる必要が無い。本開発品も同様に、冷却媒体の流れとしては中央部から流入し端面より排出した方が冷却を効率よく行える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の斜視図(コアの接合前後例)を示す。
【図２】本発明の実施の形態の断面図(図１のコアを使ったコンデンサ例)を示す。
【図３】本発明の実施の形態の断面図(図２のコンデンサにおけるケース底部の密閉例)を示す。
【図４】本発明の実施の形態の断面図(図２のコンデンサにおけるケース底部の密閉例)を示す。
【図５】本発明の実施の形態の斜視図(片面に溝を設けたコア例)を示す。
【図６】本発明の実施の形態の断面図(図５のコアを使ったコンデンサ例)を示す。
【図７】本発明の実施の形態の断面図(図６のコンデンサにおけるケース底部の密閉例)を示す。
【図８】本発明の実施の形態の斜視図(ゴムリング入りナット例)を示す。
【図９】本発明の実施の形態の断面図(側面にツバ状に伸びた突起を有するコア)を示す。
【図１０】本発明の実施の形態の断面図(図９のコアを使ったコンデンサ例)を示す。
【図１１】従来の実施の形態の断面図(コンデンサ例)を示す。
【図１２】従来の実施の形態の斜視図(コンデンサ素子例)を示す。
【符号の説明】
【００１６】
１…コア、２…コアの貫通穴、３…コアの窪み、４…パーツＡ、５…パーツＢ、６…パーツＣ、７…コンデンサ素子、８…リード、９…ケース、１０…封口板、１１…ネジ端子、１２…絶縁チューブ、１３…ケース内周に設けた突起、１４…三角形状の突起、１５…弾性体、１６…封口板の突起、１７…冷却溶媒流入口、１８…テーパー部、１９…ゴムリング、２０…ネジ加工部、２１…流入用冶具、２２…ナット、２３…貫通穴２４…片面に溝を設けたコア、２５…パイプ、２６…ゴムリング入りナット、２７…側面にツバ状に伸びた突起を有するコア、２８…パーツＤ、２９…パーツＥ、３０…側面にツバ状に伸びた突起、３１…絞り加工を２ヶ所施したケース、３２…防爆機構、３３…扁平形素子、３４…円筒形素子、３５…ツバ状押さえ部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007242780.tif 000011
【図１０】
2007242780.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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