(57)【要約】【課題】コンデンサの放熱性を向上する。【解決手段】複数のフィルムコンデンサ１を並列に接続したコンデンサ１５である。各フィルムコンデンサ１の一方のメタリコン部６を直流電源の正極に接続される板状の銅バー９に接続し、他方のメタリコン部６を直流電源の負極に接続される板状の銅バー１０に接続する。フィルムコンデンサ１を、そのメタリコン部６面が銅バー９，１０の板面と垂直になるように銅バー１０上に設ける。正極に接続されるメタリコン部６と負極に接続されるメタリコン部６とが離間して対向するように隣接する４個のフィルムコンデンサ１を配置しフィルムコンデンサ群１１を構成する。このように構成された２つのフィルムコンデンサ群１１を、フィルムコンデンサ群１１を構成するメタリコン部６の短軸方向に隣り合うように積重する。【選択図】図７
2013251351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルムの片面に金属蒸着電極を形成した一組の金属蒸着フィルムを重ねて巻回し、この巻回体の巻回軸に垂直な両端面に扁平楕円状の取出電極を設けた複数のフィルムコンデンサと、
前記フィルムコンデンサの一方の取出電極が接続される板状の第１電極端子と、
前記フィルムコンデンサの他方の取出電極が接続される板状の第２電極端子と、
を有するコンデンサであって、
前記フィルムコンデンサの取出電極の長径を、前記第１電極端子の板面の一辺の長さと等しく形成し、
前記第１電極端子の板面に対して前記取出電極面の短軸が垂直になるように前記フィルムコンデンサを配置し、正極に接続された取出電極面と負極に接続された取出電極面とが離間して対向するように隣接するフィルムコンデンサ同士を配置してフィルムコンデンサ群を構成する
ことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記フィルムコンデンサ群を、当該フィルムコンデンサ群を構成するフィルムコンデンサの取出電極の短軸方向に積重する
ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記フィルムコンデンサの取出電極と、当該取出電極と離間して対向する他のフィルムコンデンサの取出電極との間に、シート状の絶縁体を設ける
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記第１電極端子の板面と、前記第２電極端子の板面とを、絶縁シートを介して重ね合わせ、
前記第１電極端子の板面にフィルムコンデンサ群を積重して設ける
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンデンサ。
【請求項５】
前記誘電体フィルムは、ポリエーテルイミドを含有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンデンサ。
【請求項６】
前記誘電体フィルムは、２００℃における誘電正接が、０．００５以下のポリエーテルイミドフィルムである
ことを特徴とする請求項５に記載のコンデンサ。
【請求項７】
対向する１対の面に取出電極が形成された複数の単位コンデンサと、
前記単位コンデンサの一方の取出電極が接続される板状の第１電極端子と、
前記単位コンデンサの他方の取出電極が接続される板状の第２電極端子と、
を有するコンデンサであって、
前記単位コンデンサの取出電極の長辺を、前記第１電極端子の板面の一辺の長さと等しく形成し、
前記第１電極端子の板面に対して、前記取出電極面が垂直になるように前記単位コンデンサを配置し、正極に接続された取出電極面と負極に接続された取出電極面とが離間して対向するように隣接する単位コンデンサ同士を配置して単位コンデンサ群を構成する
ことを特徴とするコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単位コンデンサを並列に接続したコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィルムコンデンサは、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ用インバータ回路の平滑コンデンサとして利用されており（例えば、特許文献１〜３）、この用途では、コンデンサの小型化や大電流化の要望が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７０３２９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０１０４２号公報
【特許文献３】特開２００７−８１００７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、コンデンサの更なる小型化や大電流化が進むと、コンデンサの自己発熱量が多くなり、コンデンサの寿命が短くなってしまう。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、コンデンサの放熱性の向上に寄与する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明のコンデンサの一態様は、誘電体フィルムの片面に金属蒸着電極を形成した一組の金属蒸着フィルムを重ねて巻回し、この巻回体の巻回軸に垂直な両端面に扁平楕円状の取出電極を設けた複数のフィルムコンデンサと、前記フィルムコンデンサの一方の取出電極が接続される板状の第１電極端子と、前記フィルムコンデンサの他方の取出電極が接続される板状の第２電極端子と、を有するコンデンサであって、前記フィルムコンデンサの取出電極の長径を、前記第１電極端子の板面の一辺の長さと等しく形成し、前記第１電極端子の板面に対して前記取出電極面の短軸が垂直になるように前記フィルムコンデンサを配置し、正極に接続された取出電極面と負極に接続された取出電極面とが離間して対向するように隣接するフィルムコンデンサ同士を配置してフィルムコンデンサ群を構成することを特徴としている。
【０００７】
また、上記目的を達成する本発明のコンデンサの他の態様は、上記コンデンサにおいて、前記フィルムコンデンサ群を、当該フィルムコンデンサ群を構成するフィルムコンデンサの取出電極の短軸方向に積重することを特徴としている。
【０００８】
また、上記目的を達成する本発明のコンデンサの他の態様は、上記コンデンサにおいて、前記フィルムコンデンサの取出電極と、当該取出電極と離間して対向する他のフィルムコンデンサの取出電極との間に、シート状の絶縁体を設けることを特徴としている。
【０００９】
また、上記目的を達成する本発明のコンデンサの他の態様は、上記コンデンサにおいて、前記第１電極端子の板面と、前記第２電極端子の板面とを、絶縁シートを介して重ね合わせ、前記第１電極端子の板面にフィルムコンデンサ群を積重して設けることを特徴としている。
【００１０】
また、上記目的を達成する本発明のコンデンサの他の態様は、上記コンデンサにおいて、前記誘電体フィルムは、ポリエーテルイミドを含有することを特徴としている。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明のコンデンサの他の態様は、上記コンデンサにおいて、前記誘電体フィルムは、２００℃における誘電正接が、０．００５以下のポリエーテルイミドフィルムであることを特徴としている。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明のコンデンサの他の態様は、対向する１対の面に取出電極が形成された複数の単位コンデンサと、前記単位コンデンサの一方の取出電極が接続される板状の第１電極端子と、前記単位コンデンサの他方の取出電極が接続される板状の第２電極端子と、を有するコンデンサであって、前記単位コンデンサの取出電極の長辺を、前記第１電極端子の板面の一辺の長さと等しく形成し、前記第１電極端子の板面に対して、前記取出電極面が垂直になるように前記単位コンデンサを配置し、正極に接続された取出電極面と負極に接続された取出電極面とが離間して対向するように隣接する単位コンデンサ同士を配置して単位コンデンサ群を構成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
以上の発明によれば、コンデンサの放熱性の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るコンデンサに用いられる巻回型のフィルムコンデンサを示す図であり、（ａ）巻回型のフィルムコンデンサの分解図、（ｂ）巻回型のフィルムコンデンサの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフィルムコンデンサの斜視図である。
【図３】（ａ）参考例１のコンデンサの斜視図（エポキシ樹脂注型前）、（ｂ）参考例１のコンデンサの斜視図（エポキシ樹脂注型後）である。
【図４】参考例１のコンデンサの分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例１に係るフィルムコンデンサと参考例１，２に係るフィルムコンデンサのＬとＨとＳａの関係を示した特性図である。
【図６】参考例２のコンデンサの斜視図である。
【図７】本発明の実施例１に係るコンデンサの斜視図である。
【図８】本発明の実施例２に係るコンデンサの斜視図である。
【図９】本発明の実施例３に係るコンデンサの斜視図である。
【図１０】本発明の実施例４に係るフィルムコンデンサの２００℃における静電容量の時間変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係るコンデンサについて、図を参照して詳細に説明する。実施形態の説明では、巻回型のフィルムコンデンサ（以下、フィルムコンデンサとする）を用い、このフィルムコンデンサを並列に接続して構成されるコンデンサを例示して説明する。フィルムコンデンサは、電極間に電圧を負荷すると、電極間に挟まれた誘電体フィルムが静電誘導作用により分極し、電荷が蓄電されることを原理としている。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るフィルムコンデンサの分解図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係るフィルムコンデンサの斜視図である。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、フィルムコンデンサ１は、誘電体フィルム２の片面にアルミニウムや亜鉛などの金属層３を蒸着した一組の金属蒸着フィルム４を有する。金属蒸着フィルム４は、それぞれの金属蒸着フィルム４に形成された金属層３が接触しないように２枚重ね合わせられ、巻取り芯５で巻回される。金属蒸着フィルム４を巻回した後、巻取り芯５を抜取り、巻回軸と垂直に形成された面に亜鉛などの金属を溶射して（メタリコンにより）、フィルムコンデンサ１にメタリコン部６（集電部）が形成される。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、フィルムコンデンサ１の外観は扁平楕円柱状であり、一方の扁平楕円面（メタリコン部６）が、一方の金属蒸着フィルム４に蒸着された金属層３と電気的に接続され、他方の扁平楕円面（メタリコン部６）が、他方の金属蒸着フィルム４に蒸着された金属層３と電気的に接続される。フィルムコンデンサ１において、誘電体フィルム２の形状はフィルムコンデンサ１に必要な静電容量が得られるようにその形状（面積、厚さ）が定められる。そして、誘電体フィルム２に蒸着された金属層３が、フィルムコンデンサ１の電極として機能する。なお、誘電体フィルム２に蒸着される金属層３の形状を格子状とすると、蒸着された金属層３がヒューズとして機能する。
【００１９】
図２に示すように、一般的なフィルムコンデンサ１の各メタリコン部６には、メタリコン部６とこのメタリコン部６と電気的に接続される電極端子とを接続する接続部６ｃ，６ｃが２箇所設けられる。この接続部６ｃにリード線７などがはんだ付けされる。
【００２０】
［参考例１］
図３（ａ）に参考例１に係るコンデンサ８を示す。図３（ａ）に示すように、参考例１に係るコンデンサ８は、８個のフィルムコンデンサ１ａを有し、各フィルムコンデンサ１ａの一方のメタリコン部６ａは、直流電源の正極に接続される板状の銅バー９に接続され、各フィルムコンデンサ１ａの他方のメタリコン部６ａは、直流電源の負極に接続される板状の銅バー１０に接続される。フィルムコンデンサ１ａのメタリコン部６ａと銅バー９（若しくは銅バー１０）とは、リード線７を介して電気的に接続され、フィルムコンデンサ１ａの集電構造が形成される。
【００２１】
フィルムコンデンサ１ａは、そのメタリコン部６ａ面が銅バー９，１０の板面と垂直となるように設けられる。このとき、フィルムコンデンサ１ａの側面（フィルムコンデンサ１ａの表面であって、メタリコン部６ａと垂直の面：扁平楕円柱の側面）と銅バー９，１０の板面との対向面が広くなるように、フィルムコンデンサ１ａが銅バー（若しくは銅バー１０）上に設けられる。さらに、正極に接続されるメタリコン部６ａと負極に接続されるメタリコン部６ａとが離間して対向するように隣接する４個のフィルムコンデンサ１ａが配置されフィルムコンデンサ群１１ａを構成する。このように構成された２つのフィルムコンデンサ群１１ａ，１１ａは、フィルムコンデンサ群１１ａを構成するメタリコン部６ａの長軸方向に隣り合うように配置される。
【００２２】
銅バー９，１０は、絶縁シート１２を介して積重される。銅バー９，１０を板状とすることで、コンデンサ８全体のインダクタンスを低減することができる。銅バー９には、Ｐ端子９P、Ｕ端子９U、Ｖ端子９V、Ｗ端子９Wが設けられ、銅バー１０には、Ｎ端子１０N、Ｕ端子１０U、Ｖ端子１０V、Ｗ端子１０Wが設けられる。図４に示すように、銅バー１０には、各フィルムコンデンサ１のメタリコン部６と銅バー９とを接続するリード線７が貫通する溝部１０ａが形成されている。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、銅バー９，１０に接続されたフィルムコンデンサ１ａはケース１３に収納され、このケース１３にエポキシ樹脂などの絶縁体が注型される（他の実施例も同様である）。このようにして、フィルムコンデンサ１への水分や酸素の侵入が防止され、フィルムコンデンサ１ａの酸化劣化が防止される。
【００２４】
フィルムコンデンサ１ａを複数並列に接続したコンデンサ８において、フィルムコンデンサ１ａの伝熱経路は、エポキシ樹脂を介して外気に伝わる経路（経路１）と、リード線７及び銅バー９，１０を介して外気に伝わる経路（経路２）の２つの経路が考えられる。
【００２５】
フィルムコンデンサ１ａの放熱性を向上させるために、この２つの経路の放熱量を向上させることが考えられる。そこで、経路１の放熱性を向上させる方法として、フィルムコンデンサ１ａの表面積が大きくなるフィルムコンデンサ１の形状を検討した。また、経路２の放熱性を向上させる方法として、フィルムコンデンサ１ａの側面と対向する銅バー９，１０の面積が大きくなるように銅バー９，１０に対してフィルムコンデンサ１ａを配置する方法と、フィルムコンデンサ１ａと銅バー９，１０とを接続するリード線７が短くなるように銅バー９，１０に対してフィルムコンデンサ１ａを配置する方法を検討した。
【００２６】
［フィルムコンデンサの表面積の検討］
まず、図１（ｂ）に示したフィルムコンデンサ１の静電容量からフィルムコンデンサ１の体積を求めると、フィルムコンデンサ１の体積Ｖは、式（１）で示される。
Ｖ＝Ｓｄ＝Ｃｄ2／ε0εr  …（１）
Ｃ：フィルムコンデンサの静電容量、Ｓ：誘電体フィルムの面積、ｄ：誘電体フィルムの厚さ、ε0：真空の誘電率、εr：誘電体フィルムの比誘電率
式（１）から、フィルムコンデンサ１の体積Ｖは、フィルムコンデンサ１の静電容量と誘電体フィルム２の厚さによって規定される。コンデンサに設けられるフィルムコンデンサ１の静電容量は予め定められているので静電容量Ｃは一定となる。また、フィルムコンデンサ１の形状にかかわらず一定の誘電体フィルム２を用いるとすると、誘電体フィルム２の厚さｄが一定となり、フィルムコンデンサ１の体積はフィルムコンデンサ１の形状に依らず一定となる。
【００２７】
フィルムコンデンサ１は、角柱の両端に一組の半円柱が設けられた立体に近似することができる。よって、フィルムコンデンサ１の体積Ｖは、式（２）で示される。
Ｖ＝πｒ2Ｈ＋２ｒＬＨ  …（２）
ｒ：半円の半径、Ｈ：フィルムコンデンサの高さ、Ｌ：半円の中心間の距離（幅）
また、フィルムコンデンサ１の表面積Ｓａは、式（３）で示される。
Ｓａ＝２πｒ2＋２πｒＨ＋２ＬＨ＋４ｒＬ  …（３）
したがって、フィルムコンデンサ１の体積Ｖを一定とした場合、式（２）と式（３）から、フィルムコンデンサ１の表面積Ｓａをフィルムコンデンサ１の幅Ｌと高さＨの関数で表すことができる。
【００２８】
図５に、フィルムコンデンサ１の形状と表面積Ｓａの関係を示す特性図を示す。図５の特性図において、濃度が濃いほど、フィルムコンデンサ１の表面積Ｓａが大きいことを示している。図５から明らかなように、フィルムコンデンサ１の幅Ｌと高さＨを大きくすることで、フィルムコンデンサ１の表面積Ｓａを大きくすることができる。
【００２９】
しかしながら、コンデンサの小型化の要求から、コンデンサの大きさは、現状よりも大きくすることができない。よって、フィルムコンデンサ１を収納するケースの大きさによって、フィルムコンデンサ１の幅Ｌと高さＨが制限される。また、銅バーに対するフィルムコンデンサ１の配置形態によっても、フィルムコンデンサ１の幅Ｌと高さＨが制限される。
【００３０】
そこで、銅バーに対して８個のフィルムコンデンサを並列に接続する（１）〜（４）のコンデンサを比較することで、銅バーに対するフィルムコンデンサの配置形態と、フィルムコンデンサの形状について検討した。
【００３１】
（１）のコンデンサは、図６に参考例２に係るコンデンサ１４として示すように、フィルムコンデンサ１ｂのメタリコン部６ｂ面が銅バー９，１０の板面と平行となるように、銅バー９上（若しくは銅バー１０上）にフィルムコンデンサ１ｂを配置し、フィルムコンデンサ１ｂの幅Ｌを可能な限り大きくした形態である。
【００３２】
（２）のコンデンサは、フィルムコンデンサのメタリコン部面が銅バーの板面と平行となるように、銅バー上にフィルムコンデンサを配置し、フィルムコンデンサの高さＨを可能な限り大きくした形態である（図示省略する）。
【００３３】
（３）のコンデンサは、図７に実施例１に係るコンデンサ１５として示すように、フィルムコンデンサ１のメタリコン部面６が銅バー９，１０の板面と垂直となるように、銅バー９上（若しくは銅バー１０上）にフィルムコンデンサ１を配置し、フィルムコンデンサ１の幅Ｌを可能な限り大きくした形態である。
【００３４】
（４）のコンデンサは、フィルムコンデンサのメタリコン部面が銅バーの板面と垂直となるように、銅バー上にフィルムコンデンサを配置し、フィルムコンデンサの高さＨを可能な限り大きくした形態である（図示省略する）。
【００３５】
（１）〜（４）のコンデンサのなかで、当該コンデンサを構成するフィルムコンデンサの表面積（表面積０．０１３３ｍ2）が最大となったコンデンサは、（３）のコンデンサであった。そこで、（３）のコンデンサが経路１の放熱性が最も良い形態であるとして、このコンデンサで、経路２の放熱性について検討した。
【００３６】
［銅バーに対するフィルムコンデンサの配置形態の検討］
表面積が最も大きくなる形状のフィルムコンデンサ１を用いて構成した実施例１〜３のコンデンサを比較して、経路２（リード線７及び銅バー９，１０を介して外気に熱が放出される経路）の放熱性について検討した。
【００３７】
［実施例１］
図７に実施例１に係るコンデンサ１５を示す。実施例１のコンデンサ１５は、フィルムコンデンサ１の形状と、フィルムコンデンサ１の積重方向が、参考例１のコンデンサ８と異なること以外は、参考例１のコンデンサ８と同じである。よって、参考例１のコンデンサ８と異なる部分のみ詳細に説明し、参考例１のコンデンサ８と共通の部分については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３８】
図７に示すように、実施例１に係るコンデンサ１５は、８個のフィルムコンデンサ１、板状の銅バー９，１０を有する。
【００３９】
フィルムコンデンサ１は、メタリコン部６の長径が銅バー９（及び銅バー１０）の板面の一辺の長さと略等しく形成される（実施例２，３のコンデンサにおいても同様である）。換言すれば、メタリコン部６の長径は、フィルムコンデンサ１を収納するケース１３の一辺と略等しく形成される。
【００４０】
銅バー９，１０は、絶縁シート１２を介して積重される。フィルムコンデンサ１は、そのメタリコン部６面が、銅バー９，１０の板面と垂直になるように銅バー１０上に設けられる。各フィルムコンデンサ１の一方のメタリコン部６は銅バー９に接続され、他方のメタリコン部６は銅バー１０に接続される。そして、正極に接続されるメタリコン部６と負極に接続されるメタリコン部６が離間して対向するように隣接する４個のフィルムコンデンサ１を配置してフィルムコンデンサ群１１を構成する。このように構成された２つのフィルムコンデンサ群１１は、フィルムコンデンサ群１１を構成するフィルムコンデンサ１のメタリコン部６の短軸方向に隣り合うように配置される。
【００４１】
［実施例２］
図８に実施例２に係るコンデンサ１６を示す。実施例２に係るコンデンサ１６は、銅バー９，１０と各フィルムコンデンサ１とを接続するリード線７の距離が短くなるように、且つ、フィルムコンデンサ１の側面と対向する銅バー９，１０の面積が広くなるように、銅バー９，１０に対して各フィルムコンデンサ１を配置した形態である。実施例２に係るコンデンサ１６は、銅バー９の形状及び銅バー９，１０に対するフルムコンデンサ１の配置形態が異なること以外は、実施例１のコンデンサ１５と同じである。よって、銅バー９の形状及び銅バー９，１０の配置形態についてのみ詳細に説明し、他の部分については実施例１と同じなので、詳細な説明を省略する。
【００４２】
実施例２に係るコンデンサ１６は、８個のフィルムコンデンサ１、銅バー９，１０を有する。
【００４３】
フィルムコンデンサ１は、そのメタリコン部６面が、銅バー９，１０の板面と垂直になるように設けられる。また、正極に接続されるメタリコン部６と、負極に接続されるメタリコン部６とが離間して対向するように隣接する４個のフィルムコンデンサ１を配置してフィルムコンデンサ群１１を構成する。このように構成された２つのフィルムコンデンサ群１１は、フィルムコンデンサ群１１を構成するフィルムコンデンサ１のメタリコン部６の短軸方向に隣り合うように配置される。
【００４４】
銅バー９は、積重されたフィルムコンデンサ群１１をその積重方向に挟持して設けられる板状の銅バー９ａ，９ｂと、当該銅バー９ａ，９ｂ間を電気的に接続する接続部９ｃを有する。また、銅バー１０は、フィルムコンデンサ群１１，１１間に設けられる。
【００４５】
［実施例３］
図９に実施例３に係るコンデンサ１７を示す。実施例３に係るコンデンサ１７は、銅バー９，１０と各フィルムコンデンサ１とを接続するリード線７の距離が短くなるように、銅バー９，１０に対して各フィルムコンデンサ１を配置した形態である。実施例３に係るコンデンサ１７は、銅バー９，１０に対するフィルムコンデンサ１の配置形態が異なること以外は、実施例１のコンデンサ１５と同じである。よって、銅バー９，１０に対するフィルムコンデンサ１の配置形態についてのみ詳細に説明し、他の部分については、実施例１と同じなので詳細な説明は省略する。
【００４６】
実施例３に係るコンデンサ１７は、８個のフィルムコンデンサ１、銅バー９，１０を有する。
【００４７】
フィルムコンデンサ１は、そのメタリコン部６面が、銅バー９，１０の板面と垂直になるように設けられる。また、正極に接続されるメタリコン部６と、負極に接続されるメタリコン部６とが離間して対向するように隣接する４個のフィルムコンデンサ１を配置してフィルムコンデンサ群１１を構成する。このように構成された２つのフィルムコンデンサ群１１は、このフィルムコンデンサ群１１を構成するフィルムコンデンサ１のメタリコン部６の短軸方向に隣り合うように配置される。
【００４８】
銅バー９，１０は、絶縁シート１２を介して積重され、フィルムコンデンサ群１１，１１間に配置される。
【００４９】
表１に参考例１のコンデンサ８及び実施例１〜３のコンデンサ１５，１６，１７の静電容量及び寸法を示す。以下の説明において、コンデンサ８，１５，１６，１７及びフィルムコンデンサ１，１ａの符合の記載を省略する。
【００５０】
【表１】
2013251351.tif 000003
【００５１】
（コンデンサの評価）
フィルムコンデンサは、リップル電流により発熱し、温度上昇する。そのため、フィルムコンデンサにリップル電流の発熱条件を与え、シミュレーションからコンデンサ内の温度分布を解析した。また、リップル電流の発熱条件とシミュレーション結果に基づいて、コンデンサの最大温度上昇（ΔＴ）を算出した。
【００５２】
コンデンサ内の温度分布は、通常使用条件（周波数：１４ｋＨｚ，実効電流：８０Ａ）でのリップル電流による温度上昇の発熱条件を与えて解析した。この時、コンデンサの外部環境は、自然対流により冷却されている条件とした。なお、リップル電流による発熱量Ｊrは、式（４）に基づいて算出した。
Ｊr＝２πｆＣＶ2ｔａｎδ  …（４）
ｆ：周波数、Ｃ：フィルムコンデンサの静電容量、Ｖ：実効電圧、ｔａｎδ：フィルムコンデンサの誘電正接
また、シミュレーションにより、コンデンサを構成するフィルムコンデンサのインダクタンス及びコンデンサ全体のインダクタンスを算出した。表２に、シミュレーションに基づいて算出された結果を示す。
【００５３】
【表２】
2013251351.tif 000004
【００５４】
表２に示すように、参考例１及び実施例１〜３のコンデンサで、リップル電流により、コンデンサの温度が上昇した。最大温度上昇（ΔＴ＝内部温度‐外気温度）は、各フィルムコンデンサの中心部で観測された。参考例１のコンデンサと比較して、実施例１〜３のコンデンサは、最大温度上昇（ΔＴ）を３１〜３３％抑えることがわかる。つまり、コンデンサを構成するフィルムコンデンサの表面積を増大させることで、フィルムコンデンサの放熱性が向上し、結果としてコンデンサの放熱性を向上させることができた。
【００５５】
また、実施例１〜３を比較すると、銅バーの配置形態を変化させることで、最大温度上昇が減少している。しかしながら、この減少量は僅かであるので、コンデンサの放熱経路は、主に単位コンデンサ（フィルムコンデンサ）の表面積の大きさに依存するものと考えられる。
【００５６】
なお、フィルムコンデンサの表面積が増大するようにフィルムコンデンサの形状を変化させることで、フィルムコンデンサ１個あたりのインダクタンスが増大している。そして、参考例１のコンデンサと実施例２，３のコンデンサとの比較から明らかなように、フィルムコンデンサ１個あたりのインダクタンスの増大の影響により、モジュール全体のインダクタンスが増加している。
【００５７】
これに対して、実施例１のコンデンサと参考例１のコンデンサを比較すると、実施例１のコンデンサは、フィルムコンデンサ１個あたりのインダクタンスが増大しているものの、コンデンサ全体のインダクタンスは、参考例１のコンデンサよりも低くなっている。これは、正極銅バーと負極銅バーとが近接して設けられている点と、４つのリード線同士が近接するようにフィルムコンデンサが設けられている点により、相互インダクタンスが低減し、コンデンサ全体のインダクタンスが低減したものと考えられる。つまり、実施例１のコンデンサは、参考例１のコンデンサと比較して放熱性が高く、コンデンサ全体でのインダクタンスが低くなった。
【００５８】
コンデンサ全体のインダクタンスはサージ電圧の増大を招くため、コンデンサ全体のインダクタンスを低くすることが求められる。サージ電圧Ｅｓは、式（５）で示される。
Ｅｓ＝−Ｌ×（ｄｉ／ｄｔ）  …（５）
Ｌ：コンデンサ全体のインダクタンス、ｄｉ／ｄｔ：電流の時間変化
サージ電圧Ｅｓは、短時間に大きな電流変化があるほど、また回路のインダクタンスが大きいほど大きくなることがわかる。例えば、スイッチング素子がＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）の場合、電流の時間変化（ｄｉ／ｄｔ）は、Ｓｉ半導体でｄｉ／ｄｔ＝５．０×１０8、ＳｉＣ半導体でｄｉ／ｄｔ＝１．０×１０10となる。つまり、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）を用いたスイッチング素子からなるインバータに、参考例１及び実施例１〜３のコンデンサを適用する場合には、１５０〜３００Ｖのサージ電圧が発生すると予測される。
【００５９】
［実施例４］
実施例４に係るコンデンサは、高速スイッチングを行うＳｉＣ素子を用いたＳｉＣインバータに対応することを目的とするコンデンサである。
【００６０】
ＳｉＣ素子は、高温動作が可能であり、例えば、２００℃以上での動作が報告されている。よって、ＳｉＣインバータに用いるコンデンサを構成するフィルムコンデンサにも２００℃以上の耐熱性が求められる。発明者らは、フィルムコンデンサを形成する誘電体フィルムについて鋭意検討を行い、誘電体フィルムに用いる材料として、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を採用した。ＰＥＩフィルムは、耐熱性が高く、他の耐熱性フィルムと比較して低廉な誘電体フィルムである。このＰＥＩフィルムに関して、フィルムコンデンサに求められるフィルムの特性である、耐熱性、電気的特性及び蒸着金属との親和性について検討した。
【００６１】
（１）耐熱性の検討
耐熱性に関して、ＰＥＩフィルムの耐熱温度は、コンデンサの環境温度とリップル電流による温度上昇との和よりも高くしなければならない。そこで、２００℃でのＰＥＩフィルムを用いたフィルムコンデンサの電気特性（εｒ＝３．１、ｔａｎδ＝０．００５）の値を解析モデルに与え、通常の使用条件（１４ｋＨｚ、実効電流８０Ａ）でのリップル電流による温度上昇についてシミュレーションを行い、実施例４に係るコンデンサの耐熱条件（最大温度上昇ΔＴ）を求めた。
【００６２】
このシミュレーションにおいて、実施例４のコンデンサにおけるフィルムコンデンサの形状及び銅バーに対するフィルムコンデンサの配置形態は、参考例１のコンデンサと同じ形態とした。これは、参考例１のコンデンサが最も厳しい耐熱性の条件が求められるからである。なお、ＰＥＩフィルムは、厚さが５μｍ時の絶縁破壊電圧が０．３ｋＶ／μｍであり、定格電圧を４００Ｖとして、サージ電圧を３００Ｖまで許容すると再薄品は、２．３μｍとなる。
【００６３】
解析の結果、実施例４のコンデンサの最大温度上昇（ΔＴ）は、１０．６℃であった。実施例４のコンデンサを２００℃の温度条件下で使用すると、ＰＥＩフィルムに求められる耐熱温度は、最大で２１０．６℃となる。通常、コンデンサの連続使用温度の尺度はＴｇ（ガラス転位温度）を基準に定められ、（Ｔｇ−３０）℃とされている。ＰＥＩフィルムのＴｇは、２４１℃以上なので、実施例４のコンデンサは、ＳｉＣインバータに対応したコンデンサとして連続使用に耐えられる耐熱性を有していることが確認された。
【００６４】
（２）ＰＥＩフィルムと蒸着金属との親和性の検討
ＰＥＩフィルムと蒸着金属との親和性について、蒸着金属としてアルミニウムを用いて検討した。ＰＥＩフィルムに、イオンプレーティング法と真空蒸着法によりアルミニウムを蒸着した。
【００６５】
いずれの方法による蒸着においても、容易にアルミニウムをＰＥＩフィルムに蒸着することができ、高温長期保管（２００℃、１０００ｈ）条件下でも蒸着金属が剥がれることなく、外観の異常も認められなかった。これより、ＰＥＩフィルムと蒸着金属との接合性は、良好であることが確認された。
【００６６】
（３）高温条件下でのＰＥＩフィルムの電気的特性
厚さ１９μｍ、片面の表面積０．０５２ｃｍ2のＰＥＩフィルムを用いて、簡易コンデンサを作成して、作成された簡易コンデンサの電気特性試験を行った。簡易コンデンサの詳細を表３に示す。
【００６７】
【表３】
2013251351.tif 000005
【００６８】
また、２００℃の環境下において、簡易コンデンサの静電容量の変化を測定（１４ｋＨｚ）した結果を図１０に示す。図１０より、静電容量に変化が見られず、ＰＥＩフィルムを用いたフィルムコンデンサは、高温環境下の使用条件でも長期的にコンデンサとして機能することが確認された。また、簡易コンデンサの誘電正接（ｔａｎδ）を０．００５以下とすることで、ＰＥＩフィルムを用いたフィルムコンデンサがＳｉＣインバータに対応するフィルムコンデンサとして十分な電気特性を有することが確認された。
【００６９】
以上のように、本発明のコンデンサによれば、コンデンサの形状を現状の大きさとした場合においても、コンデンサの放熱性を向上させることができる。
【００７０】
また、本発明のコンデンサによれば、表面積を増大させるためにフィルムコンデンサの形状をインダクタンスが大きい形状としても、コンデンサ全体のインダクタンスを低減することができる。つまり、放熱性の向上とインダクタンスの低下を両立することができる。
【００７１】
また、本発明のコンデンサは、フィルムコンデンサの誘電体フィルムにＰＥＩフィルムを用いることで、フィルムコンデンサの最大温度上昇を抑制するだけでなく、高い環境温度での使用に耐えることができる。フィルムコンデンサは、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ用インバータ回路の平滑コンデンサとして利用されている。この用途では、コンデンサの小型化や大電流化の要望が高い。今後、高速で小型化が可能なＳｉＣ半導体などのスイッチング素子がインバータで利用されると、２００℃環境下といった高温環境下で平滑コンデンサを使用することが考えられ、現状のポリプロピレンフィルムを用いたフィルムコンデンサを用いることができないことが想定される。そこで、本発明のコンデンサをこのような分野に適用することで、高い環境温度で動作し、且つサージ電圧を低減したコンデンサを提供することができる。
【００７２】
以上、本発明のコンデンサについて、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明のコンデンサは、技術思想の範囲で多彩な変形及び修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形及び修正された形態が本発明のコンデンサの技術思想の範囲に属することは当然のことである。
【００７３】
例えば、実施例では、ポリプロピレンフィルムを用いたフィルムコンデンサを例として説明しているが、フィルムコンデンサは、実施例に限定されるものではなく、適宜既知のフィルムコンデンサを用いればよい。
【００７４】
また、フィルムコンデンサに用いる誘電体フィルムとしては、コンデンサの使用環境温度に応じて適宜選択して用いればよい。例えば、低温（１００℃程度）で使用する場合には、ポリプロピレンフィルムを用いればよく、また、高温（２００℃程度）で用いる場合には、ＰＥＩフィルムを用いればよい。その他の誘電体フィルムの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ＝８０℃）、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド（Ｔｇ＝２６０℃）、ポリエチレンナフタレート（Ｔｇ＝１１３℃）、ポリエーテルエーテルケトン（Ｔｇ＝１６６℃）などが挙げられる。
【００７５】
また、コンデンサに設けられるフィルムコンデンサの数は、実施例に限定されるものではなく、コンデンサに求められる静電容量とフィルムコンデンサの静電容量によって、適宜必要な数のフィルムコンデンサが用いられる。
【００７６】
また、直列に配置されたフィルムコンデンサ間（つまり、隣り合うメタリコン部間）に絶縁シートを介在させると、メタリコン部間の短絡が防止されるので、メタリコン部間の距離を短くすることができる。その結果、コンデンサ全体のインダクタンスをより低減することができる。
【００７７】
また、本発明のコンデンサに設けられる単位コンデンサは、フィルムコンデンサに限定されるものではなく、例えば、対向する１対の面に取出電極がそれぞれ形成された積層コンデンサを単位コンデンサとして用いた場合にも適用できる。そして、単位コンデンサの配置形態を実施例のフィルムコンデンサの配置形態と同様にすることで、単位コンデンサの表面積を大きくして単位コンデンサの放熱性を向上させることができるとともに、表面積を増大させるために単位コンデンサの形状をインダクタンスが大きい形状としても、コンデンサ全体のインダクタンスを低減することができる。つまり、放熱性の向上とインダクタンスの低下を両立することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１，１ａ，１ｂ…フィルムコンデンサ
２…誘電体フィルム
３…金属層（金属蒸着電極）
４…金属蒸着フィルム
５…巻取り芯
６，６ａ，６ｂ…メタリコン部（取出電極）
６ｃ…接続部
７…リード線
８，１４，１５，１６，１７…コンデンサ
９，９ａ，９ｂ，１０…銅バー
１１，１１ａ，１１ｂ…フィルムコンデンサ群
１２…絶縁シート
１３・・・ケース
【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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【図１０】
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