(57)【要約】【課題】短絡故障をより確実に防止でき得るコンデンサ装置を提供する。【解決手段】複数のコンデンサ素子１２を連結するとともに、その端部に端子部材であるバスバー２０を接続したコンデンサモジュール２４は、金属材料からなる外装ケース１４に収納される。この外装ケース１４の内側面には、予め、マイカを含有したマイカ塗料を塗布することで、絶縁層１６が形成されている。外装ケース１４とコンデンサモジュール２４との間には、耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８が充填される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のコンデンサ素子を連結するとともに、その端部に端子部材が接続されたコンデンサモジュールと、
前記コンデンサモジュールを収納する金属製ケースであって、その内側面に絶縁層が形成された金属製ケースと、
前記金属製ケースと前記コンデンサモジュールとの間に充填され、コンデンサモジュールの振動を吸収するとともに湿気侵入を防止する部材と、
を備え、
前記絶縁層は、絶縁性と、内部故障時におけるコンデンサモジュールの発熱温度以上の耐熱性と、を備える材料からなることを特徴とするコンデンサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコンデンサ装置であって、
前記絶縁層は、マイカ含有材料からなることを特徴とするコンデンサ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のコンデンサ装置であって、
前記絶縁層は、金属製ケースの内側面に、マイカ含有塗料を塗布することで形成されることを特徴とするコンデンサ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のコンデンサ装置であって、
前記絶縁層は、金属製ケースの内側面のうち前記端子に対向する部分は、他の部分に比して肉厚であることを特徴とするコンデンサ装置。
【請求項５】
１以上のコンデンサ素子を連結するとともに、その端部に端子部材を接続してコンデンサモジュールを形成するステップと、
形成されたコンデンサモジュールを、絶縁性および内部故障時におけるコンデンサモジュールの発熱温度以上の耐熱性を備える材料からなる絶縁層が予め形成された金属製ケースに収納するステップと、
前記金属製ケースと前記コンデンサモジュールとの間に、耐振性・耐湿性向上のための部材を充填するステップと、
を備えることを特徴とするコンデンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１以上のコンデンサ素子をユニット化したコンデンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機を駆動源として用いる車両、例えば、電気自動車やエンジンと電動機とを併用するハイブリッド自動車などが知られている。かかる車両では、スタート時等に多量の電力を必要とするため、適宜、放充電可能なコンデンサ装置を搭載している。こうしたコンデンサ装置は、通常、電池やインバータなどの他の駆動関連部材と同じ場所に搭載される場合が多い。なお、下記特許文献１〜４には、様々なコンデンサ装置の構成が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、ケースの開口部、もしくは、開口部と側面部および／または底部に湿気侵入防止用の樹脂積層マイカ板を配置することが開示されている。特許文献２には、コンデンサ素子の外周面に、ジルコニア、シリカ、窒化珪素などを主成分とするセラミックコート材またはマイカ含有材料からなる断熱層、および、樹脂層を形成することが開示されている。また、特許文献３には、変性ポリオレフィン樹脂層を被覆した積層板を搾り加工してなる電子部品外装容器が、特許文献４には、ポリアミド系樹脂系の絶縁樹脂層を絞り加工したアルミケースが、それぞれ記載されている。
【０００４】
車両等に搭載されるコンデンサ装置は、複数のコンデンサ素子をバスバーと呼ばれる端子部材で電気的に接続して構成されるコンデンサモジュールを、アルミニウム等の金属からなる外装ケースに収納したものである。外装ケースに収納されたコンデンサモジュールの周囲には、駆動時におけるコンデンサモジュールの振動を吸収し、かつ、湿気侵入を防止するための樹脂、具体的には、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂等が充填される。
【０００５】
また、コンデンサモジュールに接続されたバスバーと、金属材料からなる外装ケースとの、電気的絶縁を確保するために、予め、コンデンサモジュールを絶縁性の高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂からなるＰＰＳケースに収納した上で、当該ＰＰＳケースごと外装ケースに収納する場合がある。この場合、バスバーと外装ケースとの間には、必ず、絶縁材料であるＰＰＳ樹脂が介在することになる。そして、これにより、外装ケースを介したコンデンサ装置の短絡故障が防止される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８９０１１号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８２２１３号公報
【特許文献３】特開平２−１１１００８号公報
【特許文献４】特開平３−２９５２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、コンデンサモジュールは、何らかの原因で故障し、過剰に発熱する場合がある。コンデンサモジュールの発熱に伴い、当該コンデンサモジュールの周囲に充填された耐振性・耐湿性向上のための樹脂やＰＰＳケースが炭化し、外装ケースとコンデンサモジュールのバスバーとが電気的に接続される場合がある。
【０００８】
この場合には、外装ケースを介したコンデンサ装置の短絡故障が発生することになる。しかしながら、上記特許文献１〜４による構成は、いずれも、コンデンサ装置の短絡故障を十分に防止することができるものではなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、短絡故障をより確実に防止でき得るコンデンサ装置、および、その製造方法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】
【００１０】
本発明のコンデンサ装置は、１以上のコンデンサ素子を連結するとともに、その端部に端子部材が接続されたコンデンサモジュールと、前記コンデンサモジュールを収納する金属製ケースであって、その内側面に絶縁層が形成された金属製ケースと、前記金属製ケースと前記コンデンサモジュールとの間に充填され、コンデンサモジュールの振動を吸収するとともに湿気侵入を防止する部材と、を備え、前記絶縁層は、絶縁性と、内部故障時におけるコンデンサモジュールの発熱温度以上の耐熱性と、を備える材料からなることを特徴とする。
【００１１】
好適な態様では、前記絶縁層は、マイカ含有材料からなる。他の好適な態様では、前記絶縁層は、金属製ケースの内側面に、マイカ含有塗料を塗布することで形成される。他の好適な態様では、前記絶縁層は、金属製ケースの内側面のうち前記端子に対向部分は、他の部分に比して肉厚である。
【００１２】
他の本発明であるコンデンサ装置の製造方法は、１以上のコンデンサ素子を連結するとともに、その端部に端子部材を接続してコンデンサモジュールを形成するステップと、形成されたコンデンサモジュールを、絶縁性および内部故障時におけるコンデンサモジュールの発熱温度以上の耐熱性を備える材料からなる絶縁層が予め形成された金属製ケースに収納するステップと、前記金属製ケースと前記コンデンサモジュールとの間に、耐振性・耐湿性向上のための部材を充填するステップと、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外装ケースの内側面に、絶縁材料（マイカ含有材料）を隙間なく塗布することで、十分な耐熱性を備えた絶縁層が形成される。その結果、外装ケースを介したコンデンサ装置の短絡故障を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるコンデンサ装置１０の概略平面図および概略側面図である。なお、見易さのために、図１（ａ）では、コンデンサ素子１２より上側の部材の、図１（ｂ）ではバスバー２０より手前側の部材の図示をそれぞれ省略している。また、図２は、図１（ａ）におけるＡ部拡大図である。
【００１５】
コンデンサ装置１０は、コンデンサモジュール２４を外装ケース１４に収納し、さらに、コンデンサモジュール２４の周囲に耐振性・耐湿性向上のための樹脂を充填して構成される。コンデンサモジュール２４は、複数のコンデンサ素子１２を連結したものである。コンデンサ素子１２は、プラスチックフィルムの片面または両面に金属蒸着等の技術により金属層が形成された金属化フィルムを巻回して形成される。円筒状に巻回されたコンデンサ素子１２は、プレス処理して成形された後、所定数ごとにテーピングされ、連結される。
【００１６】
その後、メタリコン溶射などの技術により、各コンデンサ素子１２の両端に電極１２ａが形成される。この電極にバスバー２０を半田付けする。バスバー２０は、銅などの導電性材料からなるもので、各コンデンサ素子を電気的に接続する端子部材として機能する。このバスバー２０が各コンデンサ素子１２に接続されることで、コンデンサモジュール２４が完成する。なお、バスバー２０の端部には、上方に向かって突出する外部端子２２が接続されている。
【００１７】
バスバー２０が接続されて完成したコンデンサモジュール２４は、コンデンサ装置１０の機械的剛性を確保するために、外装ケース１４に収納される。外装ケース１４は、上面が完全開口した箱状体で、通常、アルミニウム等の金属材料から構成される。外装ケース１４に収納されたコンデンサモジュール２４の周囲、換言すれば、コンデンサモジュール２４と外装ケース１４との間に形成される間隙には、耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８、より具体的には、エポキシ樹脂やウレタン樹脂などが充填される。
【００１８】
この耐振性・耐湿性のための樹脂１８は、コンデンサモジュール２４の振動吸収や、湿気混入防止の目的で充填される。すなわち、コンデンサモジュール２４は、駆動に伴い、振動や振動に起因する騒音などが生じやすい。かかるコンデンサモジュール２４の周囲に耐振性・耐湿性を向上させるための樹脂１８を充填することで、コンデンサモジュール２４の振動が吸収され、振動に起因するコンデンサモジュール２４の劣化や騒音などが低減される。また、外部からコンデンサモジュール２４に湿気が侵入するのが防止され、吸湿によるコンデンサモジュール２４の劣化を防止することができる。
【００１９】
ところで、当然ながら、各コンデンサ素子１２に接続されたバスバー２０は、外装ケース１４と電気的に絶縁されている必要がある。バスバー２０が金属材料からなる外装ケース１４に電気的に接続されると、当該外装ケース１４を通じて、コンデンサ素子１２の両端（両極）に接続された一対のバスバー２０が短絡、ひいては、コンデンサ装置１０が短絡故障するためである。
【００２０】
そのため、従来は、コンデンサモジュール２４を、絶縁性を備えたＰＰＳ樹脂からなるＰＰＳケースに収納していた。すなわち、従来のコンデンサ装置１０では、コンデンサモジュール２４を、まず、絶縁性材料からなるＰＰＳケースに収納していた。続いて、このＰＰＳケースとコンデンサモジュール２４との間に、耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８を充填し、その後、ＰＰＳケースごとコンデンサモジュール２４を外装ケース１４に収納していた。
【００２１】
この場合、外装ケース１４とコンデンサモジュール２４との間には、必ず、絶縁性を備えたＰＰＳ樹脂が介在することになる。その結果、コンデンサモジュール２４に接続されたバスバー２０と外装ケース１４とが絶縁されることになり、短絡故障が防止される。
【００２２】
しかしながら、ＰＰＳ樹脂は、絶縁性に優れる一方で、耐熱性が低い。その結果、コンデンサモジュール２４が故障、例えば、過大な電力供給に伴う故障などに伴い発熱した場合には、容易に炭化するという問題がある。すなわち、ＰＰＳ樹脂の耐熱性は、他の樹脂材料に比べれば高いものの、実際には、２００℃前後である。
【００２３】
一方、コンデンサモジュール２４が、何らかの原因で故障した場合には発熱し、コンデンサモジュール２４周辺が高温、具体的には、５００℃前後にまで達する場合がある。そして、この過度な温度上昇に伴い、コンデンサモジュール２４周辺に配された耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８、および、ＰＰＳケースが炭化してしまい、コンデンサモジュール２４に接続されたバスバー２０と外装ケース１４とが電気的に接続される場合がある。なお、以下では、過大電力供給など、短絡以外の原因で生じるコンデンサモジュール２４の故障を「内部故障」と呼び、短絡故障とは区別する。
【００２４】
上記したような短絡故障発生の問題を解決するために、本実施形態では、ＰＰＳケースの代わりに、外装ケース１４の内側面に十分な耐熱性を備えた絶縁層１６を形成している。この絶縁層１６は、絶縁性と、内部故障時におけるコンデンサモジュール２４の発熱温度（本実施形態では５００℃）以上の耐熱性と、を備えた材料から形成される。
【００２５】
より具体的には、本実施形態では、外装ケース１４の内側面に、マイカ（雲母）を含有したマイカ塗料を塗布することで絶縁層１６を形成している。ここで、周知の通り、マイカは、絶縁性と、高い耐熱性（９００℃）を備えている。かかるマイカを含有した塗料で絶縁層１６を形成することにより、内部故障発生に伴いコンデンサモジュール２４が高温になったとしても、絶縁層１６は炭化せず、コンデンサモジュール２４に接続されたバスバー２０と外装ケース１４を形成する金属との絶縁性が維持される。その結果、短絡故障が確実に防止される。
【００２６】
また、外装ケース１４の内側面に絶縁層１６を形成することにより、コンデンサ装置１０の製造工程を従来に比べて簡略化できる。これについて図３を用いて説明する。図３は、本実施形態および従来のコンデンサ装置１０の製造の流れの比較を示すフローチャートである。図３のうち、破線で示した矢印およびブロックは、従来の製造工程の流れを示す。
【００２７】
コンデンサ装置１０の製造に関して、コンデンサモジュール２４を製造するまでの流れは、本実施形態も従来も同じである。すなわち、コンデンサ装置１０を製造する場合は、まず、金属化フィルムを巻回するとともにプレスで成形し、コンデンサ素子１２を形成する（Ｓ１０）。続いて、形成されたコンデンサ素子１２を所定数ごとにテーピングして連結する（Ｓ１２）。複数のコンデンサ素子１２が連結されれば、各コンデンサ素子１２の端部にメタリコン溶射などの技術で、電極を形成する（Ｓ１４）。その後、各電極にバスバー２０を半田付けすることで、コンデンサモジュール２４が完成する（Ｓ１６）。
【００２８】
コンデンサモジュール２４が完成すれば、従来は、続いて、当該コンデンサモジュール２４を、ＰＰＳケースに収納する（Ｓ２２）。そして、ＰＰＳケースとコンデンサモジュール２４との間に形成される間隙に、耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８を充填する（Ｓ２４）。この充填された耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８が硬化することで、ＰＰＳケースとコンデンサモジュール２４が一体化される。そして、耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８が硬化した後、ＰＰＳケースごと、コンデンサモジュール２４を外装ケース１４に収納すれば、コンデンサ装置１０の製造が完了する（Ｓ２６）。
【００２９】
一方、本実施形態では、ステップＳ１０〜Ｓ１６までは、従来と同様であるが、コンデンサモジュール２４が完成した後は、当該コンデンサモジュール２４を直接、外装ケース１４に収納する（Ｓ１８）。なお、この外装ケース１４の内側面には、予め、マイカ塗料を塗布して絶縁層１６を形成しておく。コンデンサモジュール２４を、外装ケース１４に収納すれば、当該外装ケース１４の内部に、耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８を充填する（Ｓ２０）。この耐振性・耐湿性向上のための樹脂１８が硬化すれば、コンデンサ装置１０の製造が完了する。
【００３０】
以上の説明、および、図３から明らかなとおり、従来は、コンデンサモジュール２４をケースに収納する工程（Ｓ２２、Ｓ２６）が２回存在するのに対して、本実施形態では、コンデンサモジュール２４を直接外装ケース１４に収納している（Ｓ１８）。換言すれば、本実施形態によれば、コンデンサモジュール２４をＰＰＳケースに収納する工程を省略できる。その結果、コンデンサ装置１０の製造工程を従来に比べて簡略化することができる。また、外装ケース１４の絶縁層１６の形成工程は、コンデンサモジュール２４の製造工程と並行して行うことができるため、コンデンサ装置１０の製造に要する時間を従来に比して短縮することができる。
【００３１】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、コンデンサ装置１０の短絡故障を確実に防止できる上に、その製造に要する手間や時間も短縮できる。
【００３２】
なお、本実施形態では、マイカ塗料を塗布することで絶縁層１６を形成しているが、当然ながら他の方法で、絶縁層１６を形成してもよい。例えば、現在、市場には、マイカをシート状にしたマイカシートが流通している。このマイカシートを外装ケース１４の内側面に隙間無く貼着することで絶縁層１６を形成してもよい。
【００３３】
また、絶縁層１６の主要材料は、十分な絶縁性と耐熱性を備えた材料であれば他の材料、例えば、セラミックなどでもよい。
【００３４】
また、外装ケース１４に収納されるコンデンサモジュール２４との相対位置関係に応じて、絶縁層１６の厚さを適宜変更してもよい。例えば、外装ケース１４の内側面のうちバスバー２０に対向する部分は、最も高い絶縁性および耐熱性が要求される。したがって、外装ケース１４の内側面のうちバスバー２０に対向する部分に形成される絶縁層１６は、他の部分に形成される絶縁層１６に比して厚くするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態であるコンデンサ装置の概略平面図および概略側面図である。
【図２】図１（ａ）におけるＡ部拡大図である。
【図３】コンデンサ装置の製造の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  コンデンサ装置、１２  コンデンサ素子、１２ａ  電極、１４  外装ケース、１６  絶縁層、１８  耐振性・耐湿性のための樹脂、２０  バスバー、２２  外部端子、２４  コンデンサモジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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