特許 6642753 コンデンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6642753

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】コンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 2/08 20060101AFI20200130BHJP

   H01G 2/10 20060101ALI20200130BHJP

   H01G 4/224 20060101ALI20200130BHJP

   H01G 4/32 20060101ALI20200130BHJP

   H01G 4/40 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   H01G2/08 A

   H01G2/10 K

   H01G2/10 300

   H01G4/32 301F

   H01G4/32 540

   H01G4/32 541

   H01G4/40 313A

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-32232(P2019-32232)

(22)【出願日】2019年2月26日

【審査請求日】2019年6月7日

(31)【優先権主張番号】特願2018-183872(P2018-183872)

(32)【優先日】2018年9月28日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】小太刀 圭一

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕加

(72)【発明者】

【氏名】テイ クアンチュン

【審査官】 上谷 奈那

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０６１４４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２１０５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４９７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４３７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２５５４２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｇ ２／０８

Ｈ０１Ｇ ２／１０

Ｈ０１Ｇ ４／２２４

Ｈ０１Ｇ ４／３２

Ｈ０１Ｇ ４／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一つの側面が開口面をなす箱状の内側ケースと、
上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、端子が上記開口面に位置するコンデンサ素子と、
上記コンデンサ素子が上記端子を残して埋まるように上記内側ケースの中に充填された熱伝導性ポッティング材と、
を備えてなるコンデンサ。

【請求項2】

上記内側ケースおよび上記外側ケースは、それぞれ直方体形状の箱状をなし、
上記外側ケースは、上記内側ケースの上記開口面に対応した一つの側面が開口面をなすとともに、この外側ケースの上記開口面を通して上記内側ケースが上記外側ケースの中に組付可能であり、
上記外側ケースの長手方向の一端部に上記冷媒入口が、他端部に上記冷媒出口が、それぞれ設けられている、請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項3】

上記外側ケースの上記開口面となる側面に取り付けられて、当該外側ケースの上記開口面と上記内側ケースとの間を覆う枠状のカバーをさらに備えてなる、請求項２に記載のコンデンサ。

【請求項4】

上記冷媒流路に接する上記内側ケースの外側面の少なくとも一部に、冷却フィンが設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサ。

【請求項5】

上記冷媒が冷却水もしくは絶縁油である、請求項１〜４のいずれかに記載のコンデンサ。

【請求項6】

一つの側面が開口面をなす箱状をなし、冷媒となる絶縁油が充填されるとともに該絶縁油が通流可能な連通口を有する内側ケースと、
上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、端子が上記開口面に位置するコンデンサ素子と、
上記端子が導出された状態で上記開口面を覆う蓋部材と、
を備えてなるコンデンサ。

【請求項7】

上記外側ケースの外側面に他の電子部品が取り付けられている、請求項１〜６のいずれかに記載のコンデンサ。

【請求項8】

上記コンデンサ素子に接続された放電抵抗が、上記コンデンサ素子とともに上記内側ケースの中に配置されている、請求項１〜７のいずれかに記載のコンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電力変換装置などに用いられるコンデンサ、特に冷却機構を備えたコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

例えばインバータ等の電力変換装置を構成する部品の一つとして、コンデンサが用いられる。電力変換装置を小型化するためには、当該電力変換装置を構成する部品を小型化する必要があるが、電力変換装置を構成する代表部品であるコンデンサの小型化のためには、比較的耐熱性が低い部品であるコンデンサを効率よく冷却しなければならない。特に、コンデンサが使用される環境下で、周囲の雰囲気温度がコンデンサの耐熱温度を越えてしまうような場合には、何らかの積極的な冷却が必要となる。

【0003】

特許文献１には、ハウジングの壁部の中に冷却水流路を形成し、ケース内に素子が樹脂封止されてなるコンデンサを、上記壁部の上に搭載したインバータ装置が開示されている。このものでは、コンデンサのケースの底面が上記壁部の表面に接しており、壁部の中の冷却水流路を流れる冷却水によって冷却される。

【0004】

特許文献２には、電力変換装置のコンデンサモジュールとして、箱状のコンデンサケースの中にコンデンサ素子を配置するとともに樹脂材料を流し込むことで、樹脂部の中にコンデンサ素子を埋設した構成のものが開示されている。樹脂部には、冷却管が貫通しており、この冷却管を通流する冷却水によってコンデンサ素子が冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−２３６６４号公報

【特許文献2】特開２０１７−１０３９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の構成では、コンデンサのケースと冷却水流路を有する壁部とが別部材であることからコンデンサ素子と冷却水との間の伝熱経路における熱抵抗が大きく、しかもコンデンサが一方から冷却されるだけであるので、冷却性能が低い。また、冷却水流路を有する壁部と接する面以外は、周囲の雰囲気温度に晒されるので、雰囲気温度が高い場合には十分な冷却は期待できない。

【0007】

特許文献２の構成では、金属製の冷却管がコンデンサケースの中を通して配置されているが、コンデンサ素子と冷却管との間の絶縁距離の確保のために冷却管の位置が制約されるので、コンデンサケースが大型化する。また、冷却管から離れた部位の熱の回収は十分に行えず、全体的に冷却することができない。そのため、周囲の雰囲気温度が高い場合に、冷却管から離れた部位でコンデンサ素子が局部的に熱を受け易い。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明に係るコンデンサは、
一つの側面が開口面をなす箱状の内側ケースと、
上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、端子が上記開口面に位置するコンデンサ素子と、
上記コンデンサ素子が上記端子を残して埋まるように上記内側ケースの中に充填された熱伝導性ポッティング材と、
を備えて構成されている。

【0009】

このような構成では、冷媒入口から流入した冷媒は、端子が位置する開口面を除いた全ての面を囲む冷媒流路を通して流れる。これにより、コンデンサ素子の周囲が冷媒流路で囲まれた形となり、コンデンサ素子が効果的に冷却される。熱伝導性ポッティング材がコンデンサ素子ならびに内側ケースの内壁面に密着しており、内側ケースを介して冷媒に確実に熱が伝達されるので、効果的な熱の回収がなされる。

【0010】

そして、周囲の雰囲気温度が高い場合には、周囲から熱を受ける外側ケースと内側ケースとの間が、冷媒流路を流れる冷媒によって断熱されることとなり、コンデンサ素子への熱伝達が抑制される。特に、端子が位置する開口面を除いてコンデンサ素子のほぼ全体を囲むように冷媒流路が存在するので、周囲の雰囲気温度が高い場合にコンデンサ素子の一部が局部的に高温となることが抑制される。

【0011】

冷媒としては、例えば、水を主たる成分とする冷却水や、絶縁性を有する冷却油（例えば鉱油）などの液相冷媒を用いることができるが、ガス状の冷媒や気液混合型の冷媒などであってもよい。

【0012】

好ましい一つの態様では、
上記内側ケースおよび上記外側ケースは、それぞれ直方体形状の箱状をなし、
上記外側ケースは、上記内側ケースの上記開口面に対応した一つの側面が開口面をなすとともに、この外側ケースの上記開口面を通して上記内側ケースが上記外側ケースの中に組付可能であり、
上記外側ケースの長手方向の一端部に上記冷媒入口が、他端部に上記冷媒出口が、それぞれ設けられている。

【0013】

従って、冷媒は直方体形状をなす内側ケースおよび外側ケースの長手方向に沿って流れ、効率よく熱交換がなされる。そして、直方体形状の６つの面の中で端子が位置する開口面を除く５つの面が冷媒流路で囲まれた形となる。

【0014】

また一つの態様では、この発明のコンデンサは、上記外側ケースの上記開口面となる側面に取り付けられて、当該外側ケースの上記開口面と上記内側ケースとの間を覆う枠状のカバーをさらに備えている。外側ケースの開口面は内側ケースを内部に組付可能なように内側ケースよりも大きなものとなるが、外側ケースと内側ケースとの間を枠状のカバーが覆っており、このカバーによって冷媒流路が密閉された形となる。

【0015】

上記冷媒流路に接する上記内側ケースの外側面の少なくとも一部に、冷却フィンが設けられていてもよい。この冷却フィンによって熱交換面積が拡大する。

【0016】

さらに本発明の一つの態様では、ポッティング材を用いずに、内側ケースの中に冷媒となる絶縁油が充填される。

【0017】

すなわち、コンデンサは、
一つの側面が開口面をなす箱状をなし、冷媒となる絶縁油が充填されるとともに該絶縁油が通流可能な連通口を有する内側ケースと、
上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、端子が上記開口面に位置するコンデンサ素子と、
上記端子が導出された状態で上記開口面を覆う蓋部材と、
を備えて構成されている。

【0018】

この構成では、連通口を介して内側ケースの中に絶縁油が充填された状態となり、この絶縁油によって、コンデンサが絶縁されると同時に、コンデンサから内側ケースへの熱の伝達がなされる。そして、内側ケースと外側ケースとの間の冷媒流路を流れる絶縁油によって、内側ケースひいてはコンデンサが冷却される。なお、この冷媒流路と内側ケース内部とは、内側ケース内部が絶縁油で満たされるように連通口を介して互いに連通していればよく、内側ケースの中で必ずしも絶縁油が積極的に流動する必要はない。

【0019】

また、本発明の一つの態様では、上記外側ケースの外側面に他の電子部品が取り付けられている。外側ケースの外側面に取り付けられた上記の電子部品は、外側ケースを介して冷媒の冷却作用を受ける。

【0020】

また、本発明の他の一つの態様では、上記コンデンサ素子に接続された放電抵抗が、上記コンデンサ素子とともに上記内側ケースの中に配置されている。

【0021】

この構成では、発熱部品である放電抵抗がコンデンサ素子とともに周囲の冷媒の流れによって効果的に冷却される。また、内側ケースの内部でコンデンサ素子と放電抵抗との結線が可能である。

【発明の効果】

【0022】

この発明に係るコンデンサによれば、コンデンサ素子を収容した内側ケースの端子が位置する開口面以外の全ての面が冷媒流路によって囲まれており、コンデンサ素子が効果的に冷却される。特に、ポッティング材ないし絶縁油が内側ケースの中に充填されており、内側ケースの内壁面に密着しているので、冷媒に確実に熱が回収される。また周囲の雰囲気温度が高い場合に、コンデンサ素子を囲むように設けられる冷媒流路を流れる冷媒によって外側ケースから内側ケースが断熱され、コンデンサ素子の局部的な高温化が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】コンデンサの第１実施例を示す斜視図。

【図2】第１実施例のコンデンサの平面図。

【図3】第１実施例のコンデンサの正面図。

【図4】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図5】第１実施例のコンデンサの分解斜視図。

【図6】冷却水の流れを示す説明図であり、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は正面図、にそれぞれ対応した説明図。

【図7】外側ケースに放電抵抗を取り付けた第２実施例を示す斜視図。

【図8】内側ケースの中に放電抵抗を収容した第３実施例のコンデンサの平面図。

【図9】第３実施例のコンデンサの正面図。

【図10】図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

【図11】第５実施例のコンデンサを示す斜視図。

【図12】第５実施例のコンデンサの分解斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、この発明に係るコンデンサ１の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0025】

図１は、例えば電気自動車やハイブリッド型自動車におけるインバータの構成部品として用いられるコンデンサ１の第１実施例を示す斜視図である。図２は第１実施例のコンデンサ１の平面図、図３は正面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図、である。このコンデンサ１は、直方体形状をなす外側ケース２と、図４に示すように、外側ケース２の中に収容された同じく直方体形状をなす内側ケース３と、内側ケース３の中に配置されたコンデンサ素子４と、このコンデンサ素子４を埋め込むように内側ケース３の中に充填されて固化したポッティング材５と、を備えている。図５は、外側ケース２と内側ケース３とコンデンサ素子４とを分解して示した分解斜視図である。このように車両に搭載されるコンデンサ１にあっては、コンデンサ素子４が発熱することに加えて、コンデンサ１が配置されるエンジンルーム内等の雰囲気温度が比較的に高温（一例では１００°以上）となり得ることから、冷媒を用いた強制的な冷却が必要である。第１実施例では、冷媒として、例えば、水を主たる成分とする冷却水が用いられる。

【0026】

外側ケース２は、金属好ましくは熱伝導に優れた金属から形成されており、例えば、アルミニウム合金母材の切削加工あるいはアルミニウムダイキャストによって一体に形成されている。外側ケース２は、直方体を構成する６面の中の一つの側面が開口した箱状をなす。すなわち、外側ケース２は、長手方向の両端の端面を構成する一対の端部壁１１と、相対的に広い幅（Ｗ１）を有する側面を構成する一対の側壁１２と、相対的に狭い幅（Ｗ２）を有する側面を構成する一つの底壁１３と、この底壁１３に対向する相対的に狭い幅（Ｗ２）の側面に相当する開口面１４と、を備えている。上記開口面１４には、さらに、矩形の枠状をなすカバー６が取り付けられている。

【0027】

一対の端部壁１１の中心部には、一方が冷媒入口となり他方が冷媒出口となる冷媒配管コネクタ１５がそれぞれ接続されている。これらの冷媒配管コネクタ１５は、外側ケース２の長手方向に沿って延びた円管状をなしており、図示せぬポンプを含む冷却水循環系に接続されている。

【0028】

内側ケース３は、外側ケース２と同様に金属好ましくは熱伝導に優れた金属から形成されており、例えば、アルミニウム合金母材の切削加工あるいはアルミニウムダイキャストによって一体に形成されている。内側ケース３は、外側ケース２とほぼ相似形でかつ外側ケース２よりも小さな直方体形状をなし、外側ケース２と同じく直方体を構成する６面の中の一つの側面が開口した箱状に形成されている。すなわち、内側ケース３は、図５の分解斜視図に示すように、長手方向の両端の端面を構成する一対の端部壁２１と、相対的に広い幅（Ｗ３）を有する側面を構成する一対の側壁２２と、相対的に狭い幅（Ｗ４）を有する側面を構成する一つの底壁２３と、この底壁２３に対向する相対的に狭い幅（Ｗ４）の側面に相当する開口面２４と、を備えている。一対の側壁２２および底壁２３の表面には、内側ケース３の長手方向に沿って直線状に延びた冷却フィン２５が多数形成されている。例えば、側壁２２および底壁２３の全面に、等ピッチで多数の冷却フィン２５が並んで形成されている。

【0029】

内側ケース３の開口面２４は、外側ケース２の開口面１４に対応した面にある。つまり、外側ケース２と内側ケース３とが組み合わされた状態では、外側ケース２の開口面１４の中に内側ケース３の開口面２４が位置する。そして、この開口面１４，２４を除く５面においては、内側ケース３と外側ケース２との間に、冷媒流路２７となる隙間が構成されている。換言すれば、外側ケース２が内側ケース３の開口面２４以外の５面の外側を囲っており、それぞれの面に冷媒流路２７を構成している。図４に示すように、内側ケース３のフィン２５は外側ケース２の内壁面に近付くように突出しているが、冷却フィン２５先端は外側ケース２の内壁面に接しておらず、冷却水が冷却フィン２５を横切って流れ得るように僅かな隙間が残存している。

【0030】

枠状のカバー６は、外側ケース２の開口縁と内側ケース３の開口縁とに跨って設けられており、両者間に形成された冷媒流路２７の開口面を閉塞している。例えば、一つの例では、カバー６は、外側ケース２および内側ケース３と同様の材質の金属板からなり、外周縁が外側ケース２の開口縁に溶接（あるいはロー付け）され、かつ内周縁が内側ケース３の開口縁に溶接（あるいはロー付け）されている。これにより、冷媒流路２７が密閉されていると同時に、内側ケース３と外側ケース２とが堅固に一体化されている。あるいは、カバー６を外側ケース２ならびに内側ケース３に対してネジ等で固定し、各々の接合面を、例えば、液体ガスケット等のシール材でもってシールするようにしてもよい。あるいはカバー６に相当する部分を内側ケース３と一体に形成し、外側ケース２の開口縁に溶接（あるいはロー付け）もしくはネジ止めするようにしてもよい。

【0031】

内側ケース３内に収容されるコンデンサ素子４は、図５に示すように、内側ケース３の横断面形状に対応して長円形に偏平化した巻回型のフィルムコンデンサからなる。例えば、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムを誘電体とし、金属箔ないし樹脂フィルムにコーティングにより形成される金属層を電極として、偏平なロール状に巻回した一般的な構成のフィルムコンデンサが用いられる。図示例では、２個のフィルムコンデンサが一列に並んだ形に予め一体化されており、その両端に端子４ａ，４ｂを備えている。つまり、２つの端子４ａ，４ｂは、全体として細長い形に構成されたコンデンサ素子４の長手方向両端部に互いに離れて位置しており、かつ互いに平行に延びている。

【0032】

ここで、上記コンデンサ素子４としては、例えば巻回したフィルムの外周面に沿った金属等からなる円筒形ケースを具備する構成であってもよいが、図示例では、放熱性を高めるために、コンデンサ素子４は、ケースを具備していない。つまり、フィルムを巻回して端子４ａ，４ｂ等を付加したフィルムコンデンサが、円筒形ケース内に収容されることなく内側ケース３の中に格納されている。なお、フィルムコンデンサにおけるフィルムの巻回の中心軸線は、内側ケース３の長手方向に沿っている。

【0033】

上記コンデンサ素子４は、一対の端子４ａ，４ｂが開口面２４から突出した姿勢でもって内側ケース３の中に配置されている。そして、内側ケース３の中には、上記コンデンサ素子４が端子４ａ，４ｂを残して埋まるように熱伝導性ならびに絶縁性を有するポッティング材５が充填されている。このポッティング材５は、内側ケース３の内容積のほぼ全体に充填されている。

【0034】

ポッティング材５としては、例えば回路基板用ポッティング材として一般に市販されているエポキシ系ポッティング材等を用いることができる。このポッティング材５は、未硬化時に適宜な流動性を有する液状をなし、充填ないし注入後に加熱炉等で加熱することにより硬化する。ポッティング材５として、主剤と硬化剤とを混合して用いる二液混合型のものであってもよい。

【0035】

なお、ケース２，３の組立とポッティング材５の充填の２つの工程の順序は任意である。つまり、外側ケース２と内側ケース３とを組み立てた後に内側ケース３の中にコンデンサ素子４を配置するとともにポッティング材５の充填を行ってもよく、あるいは、内側ケース３内にコンデンサ素子４を配置してポッティング材５の充填を行った後に、この内側ケース３と外側ケース２とを組み立てるようにしてもよい。外側ケース２と内側ケース３とをカバー６の溶接ないしロー付けを介して一体化するようにした実施例の場合には、外側ケース２と内側ケース３とを一体化した後に、コンデンサ素子４の挿入およびポッティング材５の充填が行われる。

【0036】

上記のように構成されたコンデンサ１にあっては、外側ケース２の冷媒配管コネクタ１５の一方を冷媒入口とし他方を冷媒出口として図外のポンプにより冷却水が強制的に通流する。図６は、コンデンサ１内部の冷却水の流れを矢印で示した説明図であり、図示するように、冷媒入口から流入した冷却水は外側ケース２の端部壁１１と内側ケース３の端部壁２１との間の冷媒流路２７において放射状に拡がり、さらに、外側ケース２の側壁１２ならびに底壁１３と内側ケース３の側壁２２ならびに底壁２３との間の冷媒流路２７をこれらケース２，３の長手方向に沿って流れる。そして、他方の外側ケース２の端部壁１１と内側ケース３の端部壁２１との間の冷媒流路２７を介して冷媒出口へと流れ出る。つまり、冷却水は、端子４ａ，４ｂが位置する開口面１４，２４を除いた５面に沿って流れ、これら５面に囲まれたコンデンサ素子４をポッティング材５とともに効果的に冷却する。特に、熱伝導性に優れたポッティング材５がコンデンサ素子４の表面および内側ケース３の内壁面にそれぞれ密着しており、内側ケース３を介して冷却水に確実に熱が伝達されるので、効果的な熱の回収がなされる。さらに内側ケース３が冷却フィン２５を備えることで内側ケース３と冷却水との間の熱交換面積が大きくなり、内側ケース３から冷却水への熱伝達が向上する。

【0037】

ここで、ポッティング材５は、熱伝導に加えて、コンデンサ素子４と内側ケース３との間の絶縁にも寄与する。換言すれば、コンデンサ素子４と内側ケース３との間を絶縁しつつ熱伝導性が向上する。フィルムコンデンサからなるコンデンサ素子４は、上述したように円筒形ケースを具備することなく内側ケース３の中に収容されており、ポッティング材５によって絶縁され、かつ保護されている。従って、冷却水との間で熱抵抗となる中間の部材が最小限であり、耐熱性が問題となるフィルムコンデンサからなるコンデンサ素子４の熱を冷却水に効果的に回収できる。

【0038】

一方、コンデンサ１が配置されるエンジンルーム内等の雰囲気温度が例えば１００℃程度と高くなった場合には、雰囲気温度によって外側ケース２が熱を受けることとなるが、このような雰囲気温度に対しては、コンデンサ素子４のほぼ全体が冷媒流路２７および外側ケース２によって囲まれていることから、コンデンサ素子４に対する雰囲気温度による熱的影響が少なくなる。雰囲気温度によって外側ケース２の温度が高くなっても、外側ケース２と内側ケース３との間が冷媒流路２７によって実質的に断熱されることから、内側ケース３の温度ひいてはコンデンサ素子４の温度が低く維持される。特に、開口面１４，２４を除く５面においてコンデンサ素子４が冷媒流路２７によって囲まれているので、コンデンサ素子４の全体が熱的に保護され、周囲の雰囲気温度によってコンデンサ素子４が局部的に高温となってしまうことが回避される。つまり、耐熱性が問題となるフィルムコンデンサでは、部分的にでも耐熱温度を越えると熱的損傷が懸念されるが、上記の構成では、このような部分的な高温化を効果的に抑制できる。

【0039】

ここで、上記実施例では、直方体の長手方向に沿った４つの側面の中で相対的に幅の狭い側面が開口面１４，２４となっているため、冷媒流路２７を具備しない面積が最小限となる。つまり、逆に冷媒流路２７で覆われる面積が最大限に大きくなっており、コンデンサ素子４が効果的に冷却される。そして、車両用のコンデンサ１等として周囲の雰囲気温度が高温であるときに、広い面積に冷却水が流れることで、コンデンサ素子４がより低い温度に維持されるとともに、冷媒流路２７を具備しない開口面１４，２４の面積が小さいことから、開口面１４，２４を通してコンデンサ素子４へ与えられる熱量も少なくなる。

【0040】

なお、図示例では内側ケース３の外側面である側壁２２および底壁２３の計３面に冷却フィン２５が設けられているが、１面もしくは２面に冷却フィン２５を設けるようにしてもよく、あるいは、圧力損失と流量とのバランスや加工コスト低減等のために冷却フィン２５を具備しない構成であってもよい。

【0041】

また、図示例では外側ケース２の端部壁１１の中央部に冷媒入口および冷媒出口となる冷媒配管コネクタ１５がそれぞれ取り付けられているが、外側ケース２の端部壁１１と内側ケース３の端部壁２１との間に形成される冷媒流路２７（つまり長手方向の両端部の冷媒流路２７）に冷媒入口および冷媒出口が連通していればよく、他の構成も可能である。例えば、冷媒配管コネクタ１５と他の部品との干渉を回避するために、端部壁１１の面と平行に延びた冷媒配管コネクタ１５が外側ケース２の側壁１２ないし底壁１３の端部（具体的には端子４ａ，４ｂの外側面よりも外側ケース２の長手方向で外側となる領域）に接続された構成であってもよい。

【0042】

次に図７は、コンデンサ１の第２実施例を示している。この第２実施例では、外側ケース２の外側面に、冷却することが好ましい相対的に小型の他の電子部品３１が取り付けられている。電子部品３１としては、抵抗等の発熱部品であってもよく、あるいは、それ自身は大きな発熱はしないものの比較的に耐熱性が低く雰囲気温度に対して冷却が必要な適当な電子部品であってもよい。例えば、インバータの動作停止後に残留電荷を放電するためにコンデンサ１と組み合わせて用いられる放電抵抗３１が、外側ケース２に支持されている。図示例では、内側の冷媒流路２７が最も広い面積を有することとなる側壁１２に電子部品つまり放電抵抗３１が取り付けられている。特に、外側ケース２の長手方向の中で、冷却水温度が相対的に低い冷媒入口に近い側に放電抵抗３１が配置されている。

【0043】

前述したように、外側ケース２は、熱伝導性に優れたアルミニウム合金等の金属から形成されているため、この外側ケース２を介して冷却水と放電抵抗３１との間で熱の授受が可能であり、冷却水の通流によって内部のコンデンサ素子４とともに外側の放電抵抗３１が冷却される。特に、周囲の雰囲気温度が例えば１００℃にも達するような使用環境下では、冷却水温度の方が雰囲気温度よりも低くなるので、冷却水によって放電抵抗３１を同時に冷却することが可能である。従って、発熱部品である放電抵抗３１用の冷却器が不要となり、車載されるインバータのシステム全体の小型化が図れる。図７では、１個の電子部品３１（放電抵抗）を図示しているが、必要に応じて複数個の電子部品３１を外側ケース２に取り付けることも可能である。

【0044】

なお、図７の第２実施例のように外側ケース２を一種の冷却プレートとして利用する場合には外側ケース２を熱伝導性に優れた材料から形成することが好ましいが、それ以外の場合には、外側ケース２は必ずしも熱伝導性に優れた部材でなくてもよい。従って、例えば硬質合成樹脂等から外側ケース２を形成することも可能である。あるいは、金属製の外側ケース２の外表面に断熱塗装を施すなどして雰囲気温度に対する断熱性を高めるようにしてもよい。

【0045】

次に、図８〜図１０は、外側ケース２の中に放電抵抗４１が収容されたコンデンサ１の第３実施例を示している。すなわち、放電抵抗４１は、予めコンデンサ素子４に図示せぬ配線を介して接続されており、コンデンサ素子４とともに内側ケース３の中に配置されている。そして、前述したように、内側ケース３の中に、熱伝導性ならびに絶縁性を有するポッティング材５が充填されており、このポッティング材５の中に放電抵抗４１が埋設されている。

【0046】

図示例では、放電抵抗４１は、細長い角柱状に構成されており、内側ケース３の一方の側壁２２と底壁２３とが交わる隅部の内側に、これらの側壁２２ならびに底壁２３と接するようにして配置されている。すなわち、図１０に示すように、コンデンサ素子４は長円形に巻回されていることから、断面四角形の内側ケース３の中にコンデンサ素子４を収容したときに、隅部に比較的大きな空間（ポッティング材５で埋められる空間）が残存する。上記放電抵抗４１は、この隅部の空間を利用して内側ケース３の内壁面とコンデンサ素子４との間に収容される。従って、内側ケース３や外側ケース２を大型化することなく放電抵抗４１が内蔵されている。

【0047】

このような構成では、発熱部品である放電抵抗４１がコンデンサ素子４とともに冷媒流路２７を流れる冷却水によって効果的に冷却される。従って、放電抵抗４１用の冷却器が不要となり、車載されるインバータのシステム全体の小型化が図れる。また、放電抵抗４１が内蔵された構成となることから、インバータシステムのレイアウトや配線の簡素化の上で有利である。

【0048】

次に、コンデンサ１の第４実施例を説明する。第４実施例のコンデンサ１の基本的な構造は、前述した第１実施例のコンデンサ１と同様であるので、図示は省略するが、第４実施例においては、冷媒流路２７を流れる冷媒として、絶縁性を有する冷却油つまり絶縁油が用いられる。例えば、鉱油を主たる成分とする絶縁油が用いられ、オイルポンプによって外側ケース２と内側ケース３との間の冷媒流路２７を通して強制的に流れる。

【0049】

このような絶縁油を冷媒として用いる構成によれば、水を主成分とする冷媒を用いる場合に比較して、油の方が水よりも熱伝導性に優れることからコンデンサ素子４に対する冷却効果が高くなる。また外側ケース２や内側ケース３が金属製である場合に、冷媒との接触面の腐食が生じにくくなる。

【0050】

次に、図１１および図１２に基づいて、コンデンサ１の第５実施例を説明する。この第５実施例は、前述した第１実施例等におけるポッティング材５に代えて、冷媒となる絶縁油でもって内側ケース３の内部を満たすようにしたものである。すなわち、前述した各実施例と同様に、コンデンサ１は、直方体形状をなす外側ケース２と、外側ケース２の中に収容された同じく直方体形状をなす内側ケース３と、内側ケース３の中に配置されたコンデンサ素子４と、を備えている。また、前述した枠状のカバー６に代えて、長方形の板状をなす蓋部材５１を備えている。

【0051】

外側ケース２は、金属好ましくは熱伝導に優れた金属から形成されており、例えば、アルミニウム合金母材の切削加工あるいはアルミニウムダイキャストによって一体に形成されている。外側ケース２は、直方体を構成する６面の中の一つの側面が開口した箱状をなす。すなわち、外側ケース２は、長手方向の両端の端面を構成する一対の端部壁１１と、相対的に広い幅を有する側面を構成する一対の側壁１２と、相対的に狭い幅を有する側面を構成する一つの底壁１３と、この底壁１３に対向する相対的に狭い幅の側面に相当する開口面１４と、を備えている。上記開口面１４には、上記蓋部材５１が取り付けられている。

【0052】

一対の端部壁１１の中心部には、一方が冷媒入口となり他方が冷媒出口となる冷媒配管コネクタ１５がそれぞれ接続されている。これらの冷媒配管コネクタ１５は、外側ケース２の長手方向に沿って延びた円管状をなしており、図示せぬオイルポンプを含む絶縁油循環系に接続されている。

【0053】

内側ケース３は、外側ケース２と同様に金属好ましくは熱伝導に優れた金属から形成されており、例えば、アルミニウム合金母材の切削加工あるいはアルミニウムダイキャストによって一体に形成されている。内側ケース３は、外側ケース２とほぼ相似形でかつ外側ケース２よりも小さな直方体形状をなし、外側ケース２と同じく直方体を構成する６面の中の一つの側面が開口した箱状に形成されている。すなわち、内側ケース３は、長手方向の両端の端面を構成する一対の端部壁２１と、相対的に広い幅を有する側面を構成する一対の側壁２２と、相対的に狭い幅を有する側面を構成する一つの底壁２３と、この底壁２３に対向する相対的に狭い幅の側面に相当する開口面２４と、を備えている。なお、図示例では、前述した第１実施例のような冷却フィン２５は具備していないが、第１実施例と同様に一対の側壁２２および底壁２３の表面に冷却フィン２５を形成してもよい。

【0054】

一対の端部壁２１には、絶縁油の通流が可能な連通口５２がそれぞれ開口形成されている。連通口５２は、例えば円形の孔であり、端部壁２１のほぼ中心となる位置にそれぞれ形成されている。

【0055】

内側ケース３の開口面２４は、外側ケース２の開口面１４に対応した面にある。つまり、外側ケース２と内側ケース３とが組み合わされた状態では、外側ケース２の開口面１４の中に内側ケース３の開口面２４が位置する。そして、この開口面１４，２４を除く５面においては、内側ケース３と外側ケース２との間に、冷媒流路２７となる隙間が構成されている。換言すれば、外側ケース２が内側ケース３の開口面２４以外の５面の外側を囲っており、それぞれの面に冷媒流路２７を構成している。

【0056】

蓋部材５１は、外側ケース２の開口縁と内側ケース３の開口縁とにそれぞれ接合（例えば溶接ないしロー付け）されており、内側ケース３の開口面２４を覆うとともに、外側ケース２の開口面つまり冷媒流路２７の上端の開口部を覆っている。例えば、一つの例では、蓋部材５１は、外側ケース２および内側ケース３と同様の材質の金属板からなり、内側ケース３の開口縁に蓋部材５１を溶接（あるいはロー付け）した後に、内側ケース３を外側ケース２内に組み込み、最後に外側ケース２の開口縁と蓋部材５１を溶接（あるいはロー付け）してある。これにより、内側ケース３内部および冷媒流路２７が密閉されると同時に、内側ケース３と外側ケース２とが堅固に一体化されている。

【0057】

蓋部材５１は、一対の端子用開口部５３を備えている。この一対の端子用開口部５３は、例えば矩形状にそれぞれ開口形成されている。

【0058】

内側ケース３内に収容されるコンデンサ素子４は、上述した第１実施例等のものと同様に、内側ケース３の横断面形状に対応して長円形に偏平化した巻回型のフィルムコンデンサからなる。例えば、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムを誘電体とし、金属箔ないし樹脂フィルムにコーティングにより形成される金属層を電極として、偏平なロール状に巻回した一般的な構成のフィルムコンデンサが用いられる。図示例では、２個のフィルムコンデンサが一列に並んだ形に予め一体化されており、その両端に端子４ａ，４ｂを備えている。

【0059】

ここで、各々の端子４ａ，４ｂの基部には、蓋部材５１の端子用開口部５３に嵌合するシールキャップ５４がそれぞれ設けられている。シールキャップ５４は、適宜な弾性を有するゴムもしくは合成樹脂材料から成形されており、端子用開口部５３に圧入可能な角柱部５４ａと蓋部材５１の内側面に圧接するフランジ部５４ｂと、を備えている。なお、シールキャップ５４は、端子４ａ，４ｂをインサートした状態で成形してもよく、成形後に端子４ａ，４ｂを挿入して取り付けてもよい。シールキャップ５４が蓋部材５１の端子用開口部５３に密に取り付けられることで、蓋部材５１を貫通して導出される端子４ａ，４ｂと蓋部材５１との間がシールされる。

【0060】

上記のように構成された第５実施例のコンデンサ１にあっては、外側ケース２の冷媒配管コネクタ１５の一方を冷媒入口とし他方を冷媒出口として図外のポンプにより冷媒となる絶縁油が強制的に通流する。この絶縁油は、図６に示した第１実施例の流れと同様に、冷媒流路２７を流れ、内側ケース３を冷却する。また同時に、絶縁油は、一対の連通口５２を介して内側ケース３の内部に流れ込み、コンデンサ素子４を収容した内側ケース３の内部空間に充填される。絶縁油は、前述した第１実施例のポッティング材５と同様に、絶縁性ならびに熱伝導性を有するので、コンデンサ素子４を絶縁しつつコンデンサ素子４の熱を内側ケース３へ伝達する。これにより、コンデンサ素子４が効果的に冷却される。そのほか、第１実施例等で述べた前述の作用効果が同様に得られる。内側ケース３の内部に流入した絶縁油は、該内側ケース３の内部と冷媒流路２７とが連通口５２を介して連通しているため、滞留して劣化してしまうようなことはない。但し、内側ケース３の内部を満たす絶縁油は、基本的には第１実施例のポッティング材５の代替物であり、冷媒流路２７を流れる絶縁油のように十分な流速で流れる必要はない。

【0061】

この第５実施例では、前述した第１実施例におけるポッティング材５の充填工程が不要となる利点がある。

【0062】

なお、内側ケース３の開口面２４を閉塞する蓋部材と、その外周側において冷媒流路２７の上端開口を覆う第１実施例のカバー６と同様の枠状のカバーと、を個別に設けるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0063】

１…コンデンサ
２…外側ケース
３…内側ケース
４…コンデンサ素子
４ａ，４ｂ…端子
５…ポッティング材
６…カバー
１５…冷媒配管コネクタ
２５…フィン
２７…冷媒流路
３１，４１…放電抵抗
５１…蓋部材
５２…連通口
５４…シールキャップ

【要約】

【課題】冷却水の通流によって効果的に冷却されるコンデンサ１を提供する。
【解決手段】箱状をなす外側ケース２の中に同じく箱状をなす内側ケース３が収容されており、両者間の隙間によって、開口面１４，２４以外の５面に冷媒流路が形成されている。外側ケース２の開口縁と内側ケース３の開口縁との間は、枠状のカバー６によって覆われている。フィルムコンデンサからなるコンデンサ素子４が内側ケース３の中に配置された上で、端子４ａ，４ｂを残してコンデンサ素子４が埋まるように、熱伝導性を有するポッティング材が充填される。冷媒配管コネクタ１５の一方を冷媒入口、他方を冷媒出口として、外側ケース２の長手方向に沿って冷却水が通流する。コンデンサ素子４を囲む５面に沿って冷却水が通流するので、効果的に冷却される。周囲の雰囲気温度が高くてもコンデンサ素子４が局部的に耐熱温度を越えるようなことがない。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】