特開 2023-90425 コンデンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023090425

(43)【公開日】2023-06-29

(54)【発明の名称】コンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/32 20060101AFI20230622BHJP

   H01G 2/10 20060101ALI20230622BHJP

   H01G 2/08 20060101ALI20230622BHJP

【ＦＩ】

H01G4/32 540

H01G2/10 600

H01G2/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205378

(22)【出願日】2021-12-17

(71)【出願人】

【識別番号】390022460

【氏名又は名称】株式会社指月電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100100044

【弁理士】

【氏名又は名称】秋山 重夫

(74)【代理人】

【識別番号】100205888

【弁理士】

【氏名又は名称】北川 孝之助

(72)【発明者】

【氏名】大橋 光

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082BC25

5E082EE07

5E082HH03

5E082HH28

(57)【要約】

【課題】内部の熱を効率良く放熱することができるとともに、大型化を抑制することができるコンデンサを提供する。
【解決手段】コンデンサ素子５にバスバー６を接続し、ケース２に収容し樹脂４を充填してなるコンデンサであって、ケース２には、ケース外表面２ｄと面一となるように放熱部材３がインサート成形されている。放熱部材３が、ケース２の内側に向かって突出する突出部３ｂを有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バスバーを接続したコンデンサ素子を樹脂製のケースに収容し樹脂を充填してなるコンデンサであって、
ケースには、ケース外表面と面一となるように放熱部材がインサート成形されており、放熱部材が、ケースの内側に向かって突出する突出部を有している、コンデンサ。

【請求項2】

放熱部材が、ケースの複数の壁面に跨っている、請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項3】

放熱部材の突出部が、コンデンサ素子とコンデンサ素子の間、又は、コンデンサ素子とケースの壁面との間に位置している、請求項１又は２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、放熱部材を備えたコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、コンデンサの放熱を図るために放熱部材を設置することが行われている。例えば、特許文献１には、ケース側面に放熱部材を接着剤で貼り付けることが記載されている。また、特許文献２には、ケースに放熱部材をインサート成形することが記載されている。また、特許文献３には、ケース内に放熱部材を収容することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１８７２０６号公報

【特許文献2】特開２０１２－１９９３５０号公報

【特許文献3】特開２０１３－１９１８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１、２では、放熱部材がケース表面側にのみ設けられており、コンデンサの内部まで放熱させることが難しい。特許文献３では、放熱部材がケース外に大きく張り出しており、コンデンサがその分大きくなっている。

【0005】

本発明は、内部の熱を効率良く放熱することができるとともに、大型化を抑制することができるコンデンサの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のコンデンサは、バスバー６を接続したコンデンサ素子５を樹脂製のケース２に収容し樹脂４を充填してなるコンデンサであって、ケース２には、ケース外表面２ｄと面一となるように放熱部材３がインサート成形されており、放熱部材３が、ケース２の内側に向かって突出する突出部３ｂを有していることを特徴としている。

【0007】

また、放熱部材３が、ケース２の複数の壁面（２ａ、２ｂ）に跨っていることが好ましい。

【0008】

また、放熱部材３の突出部３ｂが、コンデンサ素子５とコンデンサ素子５の間、又は、コンデンサ素子５とケース２の壁面（２ａ、２ｂ）との間に位置していることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明のコンデンサでは、放熱部材が、ケース外表面と面一となるようにインサート成形されているため、コンデンサの大型化を抑制することができる。また、放熱部材が、ケースの内側に向かって突出する突出部を有しているため、内部の熱を効率良く放熱することができる。

【0010】

放熱部材が、ケースの複数の壁面に跨っている場合、多方面からケース内の熱を効率良く放熱することができる。

【0011】

放熱部材の突出部が、コンデンサ素子とコンデンサ素子の間、又は、コンデンサ素子とケースの壁面との間に位置している場合、コンデンサ素子の熱を効率良く放熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】この発明の実施形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。

【図2】図２Ａがコンデンサの水平断面図、図２Ｂが垂直断面図である。

【図3】図３Ａ～Ｃは放熱部材の変形例を示す水平断面図である。

【図4】本発明の異なる実施形態のコンデンサを示す垂直断面図である。

【図5】本発明のさらに別の実施形態のコンデンサを示す垂直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、この発明のコンデンサの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。このコンデンサ１は、図１及び図２に示すように、ケース２と、ケース２にインサート成形された放熱部材３と、ケース２に収容されるコンデンサ素子５と、コンデンサ素子５に接続されるバスバー６と、ケース２内に充填される樹脂４とを備えている。以下、上記各部品について説明するが、「上下」の概念は、製造時、より具体的には樹脂充填時におけるものであって、必ずしも使用時の上下を規定するものではない。

【0014】

ケース２は樹脂製（例えば合成樹脂製）であって絶縁性である。ケース２は略中空直方体状とされており、複数の壁面で構成されている。ケース２の底を形成する下壁面２ａと、ケース２の側面を形成する側壁面２ｂは、どちらも略矩形状である。ケース２の上端には開口部２ｃが設けられている。コンデンサ素子５や樹脂４は、この開口部２ｃから内部に収容される。このケース２には、ケース外表面２ｄと面一（同一面上）になるように放熱部材３がインサート成形されている。なお、「面一」には、設計過程において面一としたものの、製造過程や製造後の収縮変形（ヒケ、反り等）によってケース外表面２ｄと放熱部材３の間に意図しないずれ（製造誤差）を生じたものも含む。

【0015】

上記構成のケース２は、例えばケース成形用のインサート成形機（金型）に、放熱部材３をセットし、樹脂（例えば合成樹脂）を射出成形することにより製作される。具体的には、金型の外型内面であってケース外表面２ｄ（下壁面２ａと側壁面２ｂの外面）を成形する面に放熱部材３の表面（具体的には、後述する基部３ａの表面）を当接させた状態で樹脂を射出成形する。出来上がったケース２は、ケース外表面２ｄと放熱部材３のつなぎ目が平らであるため、放熱部材３に幅広の冷却体を当接させると、ケース２にも冷却体が当接するようになる。

【0016】

放熱部材３は、ケース２の壁面にインサート成形される基部３ａと、基部３ａからケース２の内側に向かって突出する突出部３ｂとを有している。基部３ａは、側壁面２ｂにインサート成形されている。基部３ａと側壁面２ｂは厚さが同一である。そのため、基部３ａが直接、充填樹脂４と当接している。この状態は、基部３ａがケース２の壁面の一部を構成しているとも言える。基部３ａの露出面、すなわち、外気に面している部分は平ら（平滑）である。この露出面は、冷却体を当接させるための当接部として利用される。露出面の反対側の面も平らであるが、凹凸があってもよい。突出部３ｂは、平面視、基部３ａと直交するようにして突出しており、コンデンサ素子５とコンデンサ素子５の間に位置している。突出部３ｂの先端は、基部３ａと対向する側壁面２ｂに埋没しているが、埋没していなくてもよい。この放熱部材３は、アルミニウムや銅等の金属板や、セラミックスやカーボンファイバ等を含む放熱性の高い素材を板状やシート状にしたもので形成されている。従って、基部３ａも突出部３ｂも板状ないしシート状である。基部３ａと突出部３ｂとは、１枚の素材を折り曲げて形成されていてもよいし、複数の素材を溶接や接着することで連結されていてもよい。

【0017】

ケース２に充填される樹脂４は、絶縁性の樹脂である。熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂が好ましく、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂やシリコーン樹脂である。この樹脂４は、バスバー６を接続したコンデンサ素子５をケース２に収容した後、液面４ａが放熱部材３よりも上になるまで充填される。ただ、必ずしも上になるまで充填する必要は無い。また、所望の耐湿性を確保できる量（厚さ）となるまで充填される。

【0018】

コンデンサ素子５は、例えば絶縁性のフィルム上に金属を蒸着した金属化フィルムを巻回したフィルムコンデンサであって、図１に示すように、軸方向の両端部に電極面５ａが設けられている。そしてコンデンサ素子５は、電極面５ａをケース２の側壁面２ｂに対向させるようにして、ケース２内に収容されている。

【0019】

バスバー６は、１つの正極バスバー６１と、１つの負極バスバー６２とで構成されている。ただ、複数の正極バスバー６１や負極バスバー６２で構成されていてもよい。このバスバー６は、銅などの導電性の金属板を適宜折曲加工することで構成されている。

【0020】

正極バスバー６１は、ケース２の側壁面２ｂに沿って延在する垂直部６１ａと、この垂直部６１ａの上端から水平方向に向かって延設され、開口部２ｃ側に位置する水平部６１ｂと、この水平部６１ｂから上方に向かって延設され、開口部２ｃからケース外方に突出し、図示しない外部機器との接続に用いられる外部接続部６１ｃと、垂直部６１ａの下端から下方に向かって延設され、コンデンサ素子５の電極面５ａと接続された接続片６１ｄとを備えている。

【0021】

負極バスバー６２は、側壁面２ｂに沿って延在する垂直部６２ａと、垂直部６２ａの上端から上方に向かって延設され、開口部２ｃからケース外方に突出し、図示しない外部機器との接続に用いられる外部接続部６２ｃと、垂直部６２ａの下端から下方に向かって延設され、コンデンサ素子５の電極面５ａと接続された接続片６２ｄとを備えている。

【0022】

上記構成のコンデンサ１は、放熱部材３がケース２にインサート成形されているため、コンデンサ１の組立に際して別途、放熱部材３を組み付ける必要が無く、例えば放熱部材３の位置決めが不要で、工数の削減を図ることができる。また、ケース外表面２ｄと放熱部材３とが面一であるため、ケース外表面２ｄから放熱部材３が張り出しているものと比べてコンデンサ１の小型化を図ることができる。さらに、放熱部材３と充填樹脂４が直接、当接していると、膨張係数の違いによって剥離が発生する可能性があるが、放熱部材３が樹脂の液面４ａよりも下に位置しているため、剥離を抑制することができる。

【0023】

なお、放熱部材３には、以下のような変更を加えてもよい。例えば図３Ａは、突出部３ｂをコンデンサ素子５とケース２の壁面（具体的には側壁面２ｂ）との間に位置させたコンデンサ１Ａである。なお、コンデンサ素子５と下壁面２ａとの間に位置させてもよい。また、図３Ｂは、コンデンサ素子５の電極面５ａを上下方向に向けるともに、コンデンサ素子５の側面に設けられた曲面に沿って、突出部３ｂを湾曲させたコンデンサ１Ｂである。また、図３Ｃは、基部３ａの部分において、放熱部材３とケース２の二重構造とし、突出部３ｂをケース２に貫通させたコンデンサ１Ｃである。例えば、ケース２の壁面が基部３ａよりも厚い場合は自ずと二重構造となる。このように、突出部３ｂを直接、充填樹脂４に当接させないことで、仮に充填樹脂４の液面４ａが基部３ａよりも下に位置したとしても、膨張係数の違いによる剥離は生じない。また、ケース強度の向上を図ることができる。

【0024】

図４は本発明の別の実施形態である。このコンデンサ１Ｄは、図に示すように、基部３ａが、底面部３ｃと、底面部３ｃの両端からそれぞれ上方に延出された側面部３ｄとを備えており、断面形状は、カーブ部分を直角にした略Ｕ字状とされている。そして、底面部３ｃはケース２の下壁面２ａに、側面部３ｄはケース２の側壁面２ｂにそれぞれ面一になるようにインサート成形されている。なお、この状態は、放熱部材３が、ケース２の複数の壁面に跨っており、放熱部材３が跨るケース２の全ての面において、ケース外表面２ｄと面一となるようにインサート成形されていると言える。そのため、例えば下壁面２ａや１つの側壁面２ｂにのみ、冷却体を当接させたとしても、複数の面からコンデンサ１Ｄ全体を効率良く冷却することができる。また、多方面から冷却体を当接させることができる。なお、冷却体としては、水や冷媒を通したパイプ、ヒートシンク、冷却ファン等を備える冷却装置が挙げられるが、比較的温度の低い機器も含まれる。

【0025】

図５は本発明のさらに別の実施形態である。このコンデンサ１Ｅは、図に示すように、断熱部材７をインサート成形している。このように断熱部材７を設けることで、コンデンサ１Ｅが、エンジンや電子部品等の発熱体に近接して配置される場合であっても、断熱部材７を発熱体に向けておくことで熱を遮断しつつ、放熱部材３から放熱することができ、コンデンサ１Ｅ全体での冷却効果を高めることができる。

【0026】

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、図４のコンデンサ１Ｄでは、放熱部材３が、ケース２の下壁面２ａと側壁面２ｂとに跨っていたが、下壁面２ａを介することなく２つ以上の側壁面２ｂに跨っていてもよい。また、放熱部材３の底面部３ｃと２つの側面部３ｄの全てが、ケース外表面２ｄと面一とされていたが、いずれか１つだけが面一とされているだけでもよい。また、突出部３ｂは、底面部３ｃと側面部３ｄのどちらから突出させてもよい。また、放熱部材３を複数設ける場合、ある１つの放熱部材３は直接、充填樹脂４と当接し、他の１つの放熱部材３は、ケース２とで二重構造を形成していてもよい。

【0027】

また、放熱部材３の底面部３ｃや側面部３ｄ、基部３ａがそれぞれ略四角形とされていたが、丸みを帯びた形状や多角形等、他の形状でもよい。要は、効率良く放熱できる形状であればよい。また、略Ｕ字状に限らず、Ｉ字状、Ｌ字状、コ字状、十字状、ロ字状等の種々の形状を採用することができる。また、突出部３ｂの形状や大小（長短）や形状も適宜変更可能である。例えばＬ字状やＵ字状、カーブ部分を直角にしたＵ字状としてもよい。また、コンデンサ素子５の大きさに合わせて大きさを変更してもよい。

【0028】

また、角型のケース２であったが、例えば丸みを帯びた部分を備えたもの等、他の形状を採用してもよく、形状の変化は設計の範疇である。図１において、手前側のバスバーを正極バスバーとし、後ろ側のバスバーを負極バスバーとしていたが、正負を入れ替えてもよい。

【0029】

また、コンデンサ素子５としてはフィルムコンデンサを用いていたが、これに限らず、電解コンデンサやセラミックコンデンサなど種々のコンデンサ素子を用いても良い。形状についても円柱状や角柱状など種々の形状を採用し得る。大きさや用途も問わない。形状や大きさ、用途、種類の異なるコンデンサ素子を同一のケース２に収容してもよい。個数においても適宜変更可能である。コンデンサ素子５の向きについても、横方向に電極面５ａを向ける他、上下方向に電極面５ａを向けるようにしてもよい。すなわち、例えば図１のコンデンサ１では、コンデンサ素子５の電極面５ａと放熱部材３の基部３ａが対向し、コンデンサ素子５の側面と突出部３ｂとが対向していたが、電極面５ａと突出部３ｂとが対向し、コンデンサ素子５の側面と基部３ａとが対向するようにコンデンサ素子５を配置してもよい。

【符号の説明】

【0030】

１、１Ａ～Ｅ コンデンサ
２ ケース
２ａ 下壁面
２ｂ 側壁面
２ｃ 開口部
２ｄ ケース外表面
３ 放熱部材
３ａ 基部
３ｂ 突出部
３ｃ 底面部
３ｄ 側面部
４ 樹脂
４ａ 樹脂の液面
５ コンデンサ素子
５ａ 電極面
６ バスバー
６１ 正極バスバー
６１ａ 垂直部
６１ｂ 水平部
６１ｃ 外部接続部
６１ｄ 接続片
６２ 負極バスバー
６２ａ 垂直部
６２ｃ 外部接続部
６２ｄ 接続片
７ 断熱部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】