(57)【要約】【課題】本発明の目的は、従来とは異なる手段で、発熱によるコンデンサ素子の特性劣化又は寿命劣化といった不具合を抑制することができるコンデンサを提供することにある。【解決手段】本発明は、複数のコンデンサ素子１０ａ，１０ｂと、複数のコンデンサ素子１０ａ，１０ｂを収容し、冷却器１８に取着される収容体１２と、を有するコンデンサ１であって、収容体１２内において、コンデンサ素子の放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子１０ａには、アルマイト処理が施された放熱部材２４が設置され、放熱部材２４の一部が冷却器１８内を流れる冷媒と接するように冷却器１８内へ挿通される。【選択図】図２
2009289943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンデンサ素子と、前記複数のコンデンサ素子を収容し、冷却器に取着される収容体と、を有するコンデンサであって、
前記収容体内において、コンデンサ素子の放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子には、アルマイト処理が施された放熱部材が設置され、前記放熱部材の一部が前記冷却器内を流れる冷媒と接するように前記冷却器内へ挿通されることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のコンデンサであって、前記複数のコンデンサ素子は、倦回型であることを特徴とするコンデンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のコンデンサであって、前記放熱部材は、前記領域に配置されるコンデンサ素子の巻芯部に設置されるとともに、前記放熱部材の一部が前記冷却器内を流れる冷媒と接するように前記冷却器内へ挿通されることを特徴とするコンデンサ。
【請求項４】
請求項３に記載のコンデンサであって、前記冷却器内へ挿通される放熱部材の箇所にねじ切り部が設けられてい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、コンデンサの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサは小型、大型のものを含めて、様々な産業機器に使われている基本的電気部品である。図６は、従来のコンデンサの構成を示す模式平面図である。図７は、図６のＡ−Ａ線におけるコンデンサの構成の一例を示す模式断面図である。図６では、コンデンサの構成の説明を容易とするために、収容体を透明なものとして表している。図６に示すように、コンデンサ４は、複数のコンデンサ素子３４ａ，３４ｂと、コンデンサ素子３４ａ，３４ｂを収容する収容体３６と、を備える。収容体３６には、陽極バスバー３８及び陰極バスバー４０が設けられている。陽極バスバー３８は、コンデンサ素子３４ａ，３４ｂの陽極側に接続され、陰極バスバー４０は、コンデンサ素子３４ａ，３４ｂの陰極側に接続される。また、収容体３６は、ボルト等の締結具４２により、冷却器４４に締結されている。冷却器４４には、冷媒の通路となる冷却部４６と、不図示の冷媒入口及び出口が形成されている。
【０００３】
通常、陽極バスバー３８及び陰極バスバー４０を介してコンデンサ素子３４ａ，３４ｂに電流を通電させると、コンデンサ素子３４ａ，３４ｂは発熱する。そして、収容体３６内にコンデンサ素子が複数配置されている場合、一般的には、収容体３６の中心付近に配置されているコンデンサ素子３４ａ（図６，７では、斜線で示したコンデンサ素子）ほど、熱を外部へ放熱することが困難であるため、高温となりやすい。そして、コンデンサ素子が高温となると、コンデンサ素子の特性劣化又は寿命低下といった不具合を引き起こす虞がある。したがって、高温となりやすい領域に配置されるコンデンサ素子３４ａには、高い耐熱性又は高い放熱性が要求される。
【０００４】
例えば、特許文献１には、高温となりやすい領域（すなわち、コンデンサ素子の耐熱性又は放熱性の確保が必要とされる領域）には、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートフィルム（耐熱性の高いフィルム）を使用したコンデンサ素子を配置し、高温となりやすい領域以外には、ポリプロピレンフィルム（耐熱性の低いフィルム）を使用したコンデンサ素子を配置したコンデンサが提案されている。特許文献１のコンデンサによれば、高温となりやすい領域に配置されるコンデンサ素子の耐熱性を向上させることができるため、コンデンサ素子の特性劣化又は寿命劣化といった不具合を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６９６５２号公報
【特許文献２】特開平５−３２６３４４平号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来とは異なる手段で、発熱によるコンデンサ素子の特性劣化又は寿命劣化といった不具合を抑制することができる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】
【０００７】
本発明は、複数のコンデンサ素子と、前記複数のコンデンサ素子を収容し、冷却器に取着される収容体と、を有するコンデンサであって、前記収容体内において、コンデンサ素子の放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子には、アルマイト処理が施された放熱部材が設置され、前記放熱部材の一部が前記冷却器内を流れる冷媒と接するように前記冷却器内へ挿通される。
【０００８】
また、前記コンデンサにおいて、前記複数のコンデンサ素子は、倦回型であることが好ましい。
【０００９】
また、コンデンサにおいて、前記放熱部材は、前記領域に配置されるコンデンサ素子の巻芯部に設置されるとともに、前記放熱部材の一部が前記冷却器内を流れる冷媒と接するように前記冷却器内へ挿通されることが好ましい。
【００１０】
また、前記コンデンサにおいて、前記冷却器内へ挿通される放熱部材の箇所にねじ切り部が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発熱によるコンデンサ素子の特性劣化又は寿命劣化といった不具合を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るコンデンサの構成の一例を示す模式平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線におけるコンデンサの構成の一例を示す模式断面図である。図１では、コンデンサの構成の説明を容易とするために、収容体を透明なものとして表している。図１に示すように、コンデンサ１は、複数のコンデンサ素子１０ａ，１０ｂと、コンデンサ素子１０ａ，１０ｂを収容する収容体１２と、を備える。図２に示すように、収容体１２には、陽極バスバー１４及び陰極バスバー１６が設けられている。陽極バスバー１４は、コンデンサ素子１０ａ，１０ｂの陽極側に接続され、陰極バスバー１６は、コンデンサ素子１０ａ，１０ｂの陰極側に接続される。
【００１４】
また、収容体１２は、冷却器１８に取着されている。具体的には、図１に示すように、収容体１２は、ボルト等の締結具２０により、冷却器１８に締結されている。収容体１２の材質は、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂材料等が挙げられる。
【００１５】
収容体１２が取着される冷却器１８について説明する。図２に示すように、冷却器１８は、冷却入口（不図示）と、冷却出口（不図示）と、冷媒が流れる通路となる冷却部２２と、を備える。冷却器１８では、冷却入口から導入された冷媒が、冷却部２２を流れ（例えば、図１に示す矢印方向）、冷却出口から冷媒が排出される。本実施形態における冷却器１８は、コンデンサが用いられるインバータ回路等の電子機器用の冷却器等をコンデンサ素子の冷却用として用いることができる。
【００１６】
収容体１２に配置されるコンデンサ素子１０ａ，１０ｂのうち、コンデンサ素子の放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子１０ａ（図１，２では、斜線で示したコンデンサ素子）には、アルマイト処理が施された放熱部材２４が設けられている。ここで、コンデンサ素子の放熱性の確保が必要とされる領域とは、コンデンサ素子の放熱が困難であるため、コンデンサ素子の不具合が発生する虞があるほど高温となる領域である。一般的に、収容体１２内にコンデンサ素子が複数配置されている場合、収容体１２の中心付近に配置されているコンデンサ素子１０ａ（図１，２では、斜線で示したコンデンサ素子）ほど、外部へ放熱することが困難であるため高温となりやすい。したがって、収容体１２の中心付近に配置されているコンデンサ素子１０ａの放熱性の確保が必要とされる。但し、コンデンサ素子の放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子１０ａとしては、収容体１２の中心付近に配置されるコンデンサ素子に限定されるものではなく、コンデンサの使用環境等によって変わるものである。例えば、収容体１２のいずれかの側面の近くに高熱源があれば、当該収容体１２の側面付近に配置されるコンデンサ素子ほど、外部へ放熱することが困難となる。したがって、高熱源の近くの収容体１２の側面付近に配置されるコンデンサ素子の放熱性の確保が必要とされる。
【００１７】
図１に示すように、放熱部材２４は、コンデンサ素子１０ａに設置されるとともに、放熱部材２４の一部が冷却器１８の冷却部２２を流れる冷媒と接するように、冷却器１８の冷却部２２内へ挿通されている。放熱部材２４を冷却器１８の冷却部２２内へ挿通させるために、冷却器１８の隔壁１８ａ（及び陽極バスバー１４）には、放熱部材２４が貫通する貫通孔が形成されている。
【００１８】
放熱部材２４は、コンデンサ素子１０ａの熱を冷却器１８側へ放出するためのものであり、放熱部材２４には、アルマイト処理が施されている。アルマイト処理を施すことにより、放熱性及び絶縁性を向上させることができる。アルマイト処理は、放熱部材２４全体に施されるものであってもよいし、一部に施されるものであってもよい。放熱部材２４の一部にアルマイト処理を施す場合には、少なくとも絶縁性の付与が必要とされる放熱部材２４の箇所にアルマイト処理を施せばよく、例えば、冷却器１８の冷却部２２へ挿通される放熱部材２４の箇所（図２に示すｄ）等である。放熱部材２４は、アルマイト処理を施すことができるようなアルミニウム材又は銅等の金属の芯材の表面にアルミニウム層を形成したもの等である。また、放熱部材２４は、ヒートパイプ構造を有するものであっても無くても良い。放熱部材２４へのアルマイト処理は、例えば、アルミニウム材を硫酸、リン酸又はシュウ酸水溶液等に浸漬させ、電気分解（例えば、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２）する処理方法である。アルミニウム材にアルマイト処理をすることにより、アルミニウム材上にＡｌ２Ｏ３等のアルマイト被膜が形成されるため、アルマイト処理した箇所は電気的絶縁性及び放熱性が向上する。
【００１９】
コンデンサ素子１０ａ，１０ｂに電流を通電させると、コンデンサ素子１０ａ，１０ｂは発熱する。上記でも説明したように、収容体１２の中心付近に配置されているコンデンサ素子等、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されているコンデンサ素子１０ａの温度上昇は顕著である。本実施形態では、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子１０ａには、放熱部材２４が設置され、放熱部材２４の一部は、冷却器１８内（実質的には冷却部２２）を流れる冷媒と接するように、冷却器１８内へ挿通されている。そのため、コンデンサ素子１０ａに発生する熱は、放熱部材２４を経由して、冷却部２２を流れる冷媒に伝わり、冷媒から外部に熱が放出される。これにより、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子１０ａの放熱特性を向上させ、コンデンサ素子の不具合の発生を抑制することができる。また、本実施形態では、放熱部材２４にアルマイト処理が施されているため、放熱部材２４の絶縁性及び放熱性は高く、効率的にコンデンサ素子１０ａの熱を冷却器１８側へ移動させることができる。なお、耐熱性フィルム等を使用しないため、コンデンサのコストアップを抑制することも可能である。
【００２０】
上記のように、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されているコンデンサ素子１０ａの熱は、放熱部材２４を介して冷却器１８側へと伝わるため、放熱特性の確保が必要とされない領域に配置されるコンデンサ素子１０ｂ側へ熱拡散することを抑制することができる。したがって、コンデンサ素子１０ａからの熱によって、コンデンサ素子１０ｂが劣化することを抑制することができる。
【００２１】
コンデンサ素子１０ａ、１０ｂは、誘電体層（誘電体フィルム）の両側に電極（陽極と陰極）が配置され、それらを積層又は倦回した構造である。コンデンサ素子１０ａ，１０ｂは、製造が容易である点、コンデンサ素子１０ａの熱を放熱部材２４に伝達し易い構造である点等で、誘電体層の両側に電極（陽極と陰極）が配置され、それらを倦回した倦回型であることが好ましい。
【００２２】
コンデンサ素子１０ａにおける放熱部材２４の設置箇所は、特に制限されるものではない。しかし、コンデンサ素子１０ａの巻芯部２６（すなわち、コンデンサ素子の中心部）に向かうほど、熱の放出は困難であるため、図１に示すように、放熱部材２４は、コンデンサ素子１０ａの巻芯部２６に設置されるとともに、放熱部材２４の一部が冷却器１８の冷却部２２を流れる冷媒と接するように、冷却器１８内へ挿通されることが好ましい。これにより、温度が高くなるコンデンサ素子１０ａの巻芯部２６の熱を効率的に冷媒へ放出させることができる。その結果、コンデンサ素子１０ａの放熱特性を向上させることができる。但し、放熱部材２４は、コンデンサ素子１０ａの巻芯部２６以外の場所であってもよく、例えば、コンデンサ素子１０ａの端面、外周面等に設置されてもよい。
【００２３】
コンデンサ素子１０ａの巻芯部２６に放熱部材２４を設置する一例として、例えば、誘電体フィルムの両側に電極箔（陽極箔と陰極箔）を配置したものを放熱部材２４に巻き付ける方法が挙げられる。すなわち、放熱部材２４を巻芯として用いることにより、コンデンサ素子１０ａの巻芯部２６に放熱部材２４を配置させることができる。
【００２４】
コンデンサ素子１０ａを冷却器１８に固定する場合には、通常、コンデンサ素子１０ａの巻芯部２６にはナットが挿入され、冷却器１８の隔壁１８ａにねじ切り部が形成される。そして、ボルト等の締結具を冷却器１８の隔壁１８ａのねじ切り部及び巻芯部２６のナットに挿通させることにより、ねじ固定される。このような構成では、ねじ固定の際に、コンデンサ素子１０ａに機械的な力が作用し、コンデンサ素子１０ａが損傷する虞がある。図３は、本発明の実施形態に係るコンデンサの構成の他の一例を示す模式断面図である。図４は、図３に示す冷却器内へ挿通される放熱部材の箇所を示す模式図である。図３に示すコンデンサ２において、図２に示すコンデンサ１と同様の構成については同一の符合を付している。図３に示すように、本実施形態のコンデンサ２は、収容体１２の中心付近に配置されているコンデンサ素子等、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されているコンデンサ素子１０ａの巻芯部２６に、アルマイト処理が施された放熱部材２４が設置され、放熱部材２４の一部は、冷却器１８内（実質的には冷却部２２）を流れる冷媒と接するように、冷却器１８内へ挿通されている。また、図４に示すように、冷却器１８内へ挿通される放熱部材２４の箇所には、ねじ切り部２８が設けられており、冷却器１８の隔壁１８ａに設けられたねじ切り部３０とねじ固定される。隔壁１８ａに設けられたねじ切り部３０は、放熱部材２４を冷却器１８の冷却部２２内へ挿通させるために設けられた隔壁１８ａの貫通孔に形成されている。上記構成によって、ねじ固定の際に、コンデンサ素子１０ａ自体に機械的な力が作用することを抑制することができるため、コンデンサ素子１０ａの損傷を防ぐことができる。また、本実施形態では、放熱部材２４と冷却器１８及び冷媒との絶縁性を確保するために、放熱部材２４に形成したねじ切り部２８にもアルマイト処理が施されることが好ましい。
【００２５】
また、本実施形態では、放熱部材２４に形成したねじ切り部２８にシール材を設けることが好ましい。上記構成により、放熱部材２４と冷却器１８（冷却器１８の貫通孔）との間の気密性を確保することができるため、冷却器１８の冷媒が外部へ流出することを抑制することができる。シール材は、放熱部材２４と冷却器１８（冷却器１８の貫通孔）との間の気密性を高めるためにある程度の弾性を有するものであり、例えば、シールテープ（接着テープ）、ガスケット等が挙げられる。例えば、シールテープ（接着テープ）を放熱部材２４に形成したねじ切り部２８に巻き付けることによって、容易に放熱部材２４と冷却器１８（冷却器１８の貫通孔）との間の気密性を高めることが可能である。
【００２６】
図５は、本発明の実施形態に係るコンデンサの構成の他の一例を示す模式断面図である。図５に示すコンデンサ３において、図２に示すコンデンサ１と同様の構成については同一の符合を付している。図５に示すように、本実施形態のコンデンサ３は、収容体１２の中心付近に配置されているコンデンサ素子等、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されているコンデンサ素子１０ａの巻芯部２６に、アルマイト処理が施された放熱部材２４が設置され、放熱部材２４の一部は、冷却器１８内（実質的には冷却部２２）を流れる冷媒と接するように、冷却器１８内へ挿通されている。そして、冷却器１８内へ挿通する放熱部材２４の箇所には、放熱フィン３２が設けられている。放熱フィン３２を設けることによって、コンデンサ素子１０ａから放熱部材２４に伝達された熱を効率よく冷媒に放出させることができ、コンデンサ素子１０ａの放熱特性を向上させることができる。
【００２７】
図５に示す放熱フィン３２は、複数のピンフィンが互いに所定の間隔をあけて、冷媒の流れ方向に対して垂直に配置されている。複数のフィンの方向は、上記に制限されるものではなく、例えば、冷媒の流れに沿って配置されるものであってもよい。また、放熱フィン３２のフィン形状は、ピンフィンに制限されるものではなく、ストレートフィン、ウェーブフィン等特に制限されるものではない。しかし、複数のピンフィンが互いに所定の間隔をあけて、冷媒の流れ方向に対して垂直に配置されている放熱フィン３２を放熱部材２４に設けることによって、冷却部２２を流れる冷媒が、放熱フィン３２に衝突する際に、乱流が形成され、冷媒と放熱フィン３２との間の熱交換が促進される。その結果、コンデンサ素子１０ａの放熱特性を向上させることができる。また、冷却器、特に冷媒との絶縁性を確保するために、放熱フィン３２にもアルマイト処理が施されることが好ましい。
【００２８】
コンデンサ素子１０ａ，１０ｂは、例えば、プラスチックフィルムコンデンサ用、セラミックコンデンサ用、アルミ電解コンデンサ用、電気二重層用コンデンサ用等のコンデンサ素子等が用いられるが、コンデンサ素子としての機能を有するものであれば特に制限されるものではない。プラスチックフィルムコンデンサ用、セラミックコンデンサ用のコンデンサ素子は、例えば、陽極箔と陰極箔との間に誘電体フィルムを介在させ、それらを積層又は倦回することにより形成される。プラスチックフィルムコンデンサ用のコンデンサ素子の誘電体フィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート等の樹脂材料から構成される。セラミックコンデンサ用のコンデンサ素子の誘電体フィルムは、チタン酸バリウム等のセラミック材料から構成される。アルミ電解コンデンサ用のコンデンサ素子は、例えば、陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間に電解紙（セパレータ）を介在させ、それらを積層又は倦回することにより形成される。電気二重層コンデンサ用のコンデンサ素子は、例えば、陽極用カーボン電極と陰極用カーボン電極との間にセパレータを介在させ、それらを積層又は倦回することにより形成される。そして、アルミ電解コンデンサ用、電気二重層コンデンサ用のコンデンサ素子には、電解液が含浸されている。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子に、アルマイト処理した放熱部材を設置し、該放熱部材の一部を冷媒と接するように、冷却器内へ挿通させることにより、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されるコンデンサ素子の放熱特性を向上させ、コンデンサ素子の不具合の発生を抑制することができる。そして、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されているコンデンサ素子の熱は、放熱部材を介して冷却器側へと伝わるため、放熱特性の確保が必要とされない領域に配置されるコンデンサ素子側へ熱拡散することを抑制することができる。したがって、放熱性の確保が必要とされる領域に配置されているコンデンサ素子の熱によって、放熱性の確保が必要とされない領域に配置されるコンデンサ素子が劣化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るコンデンサの構成の一例を示す模式平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線におけるコンデンサの構成の一例を示す模式断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るコンデンサの構成の他の一例を示す模式断面図である。
【図４】図３に示す冷却器内へ挿通される放熱部材の箇所を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るコンデンサの構成の他の一例を示す模式断面図である。
【図６】従来のコンデンサの構成を示す模式平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線におけるコンデンサの構成の一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１〜４  コンデンサ、１０ａ，１０ｂ，３４ａ，３４ｂ  コンデンサ素子、１２，３６収容体、１４，３８  陽極バスバー、１６，４０  陰極バスバー、１８，４４  冷却器、１８ａ  隔壁、２０，４２  締結具、２２，４６  冷却部、２４  放熱部材、２６  巻芯部、２８，３０  ねじ切り部、３２  放熱フィン。
【図１】
2009289943.tif 000003
【図２】
2009289943.tif 000004
【図３】
2009289943.tif 000005
【図４】
2009289943.tif 000006
【図５】
2009289943.tif 000007
【図６】
2009289943.tif 000008
【図７】
2009289943.tif 000009