JP2006287100A - コンデンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 コンデンサで発生した熱を効率よく放散することが可能なコンデンサモジュールを提供すること。
【解決手段】 コンデンサ素子１１と、該コンデンサ素子１１の外周を覆う外装ケース１２と、前記コンデンサ素子１１に接続されるリード端子１３とを備えるコンデンサ５と、熱伝導経路が形成され、前記コンデンサ５が搭載される基台６と、前記コンデンサ５の側面に接触し、該コンデンサ５の側面と前記熱伝導経路とを接続する伝熱部材１５とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車載用電源装置や船舶用、航空機用、計算機用などの電源装置などに用いられるコンデンサモジュールに関する。

例えば、車載用電源装置のような電源装置には、コンデンサを実装したプリント基板などが用いられている。ここで、リード端子を有する電解コンデンサをプリント基板の上に実装したときに、実装したプリント基板が振動することによってコンデンサのリード端子に負荷がかかり、リード端子が断線しやすくなることがある。そこで、コンデンサと、コンデンサが搭載される絶縁板と、コンデンサの側面を挟持するような支持片とを備えるチップ型コンデンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このチップ型コンデンサによれば、支持片でコンデンサの側面を挟持した状態でプリント基板などに実装される。したがって、実装したプリント基板に振動が加わっても、リード端子が断線することを回避できる。
特開２００１−６８３７１号公報

しかしながら、上記従来のコンデンサには以下の問題がる。すなわち、一般に、コンデンサに電圧を印加することでコンデンサが発熱してコンデンサ内部の温度が１０％高くなると、コンデンサの寿命が約半分に減少することが知られている。しかし、電源装置などではコンデンサが搭載される基板の小型化が進められているので、コンデンサなどで発生した熱を放熱させるための放熱空間をコンデンサの近傍に大きく確保することが困難である。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、コンデンサで発生した熱を効率よく放散することが可能なコンデンサモジュールを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のコンデンサモジュールは、コンデンサ素子と、該コンデンサ素子の外周を覆う外装ケースと、前記コンデンサ素子に接続されるリード端子とを備えるコンデンサと、熱伝導経路が形成され、前記コンデンサが搭載される基台と、前記コンデンサの側面に接触し、該コンデンサの側面と前記熱伝導経路とを接続する伝熱部材とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、コンデンサの側面に接触された伝熱部材が、コンデンサで発熱した熱を熱伝導経路に伝導する。そして、熱伝導経路を介してモジュール外の放熱空間で放散される。これにより、発熱した熱を放散させるための放熱空間をコンデンサの近傍に十分に設けることができない場合であっても、熱伝導経路を介して他の放熱空間で効率よく放散することができる。したがって、コンデンサの性能を十分に発揮できると共に、コンデンサ内に熱が蓄積されることによる低寿命化を避けることができる。

また、本発明のコンデンサモジュールは、前記伝熱部材が、前記コンデンサを介して対向する位置にそれぞれ設けられていることが好ましい。
この発明によれば、コンデンサを介して伝熱部材を設けることで、コンデンサモジュールに対して振動が加わっても、この振動がコンデンサに与える負荷が低減される。したがって、リード端子の破断を回避することができる。

また、本発明のコンデンサモジュールは、前記伝熱部材が、前記コンデンサの側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。
この発明によれば、コンデンサの側面を伝熱部材で覆うことで、伝熱部材とコンデンサとの接触面積が増大し、より効率よくコンデンサからの発熱を放散させることができると共に、コンデンサモジュールに対して振動が加わってもコンデンサに与える負荷を低減できる。

また、本発明のコンデンサモジュールは、前記伝熱部材が、前記コンデンサの搭載面に対して垂直に突出するような立設部を備えることが好ましい。
この発明によれば、コンデンサモジュールに対して振動が加わっても、この振動がコンデンサに与える負荷を低減できる。

また、本発明のコンデンサモジュールは、前記基台に係止孔が形成され、前記伝熱部材の内側に前記係止孔と係合する係合片が設けられていること好ましい。
この発明によれば、コンデンサの側面の少なくとも一部を伝熱部材で覆った状態で伝熱部材を基台に係合させ、コンデンサを基台に対して固定する。

本発明のコンデンサモジュールによれば、コンデンサからの発熱を伝熱部材及び熱伝導経路を介して放散させるので、コンデンサの近傍に放熱空間を十分に設けることができなくても、効率よく放熱を行うことができる。したがって、コンデンサの発熱による低寿命化を防止し、内部の温度上昇を抑制してコンデンサの性能を十分に発揮することができる。

以下、本発明にかかるコンデンサモジュールの第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。
本実施形態によるコンデンサモジュール１は、図１から図３に示すように、例えば車載用の電源変換装置２に用いられるものであり、８個のコンデンサ５と、このコンデンサ５が設置される基台６とを備えている。

コンデンサ５は、電解コンデンサであり、コンデンサ素子１１と、コンデンサ素子１１を覆う外装ケース１２と、コンデンサ素子１１に接続されるリード端子１３とによって構成されている。また、外装ケース１２の下端近傍には、溝部１４が形成されている。
コンデンサ素子１１は、例えばアルミニウムなどの陽極箔及び陰極箔をセパレータを介した状態で巻回し、これを電解液に浸すことによって形成されている。
外装ケース１２は、例えばアルミニウムによって形成されており、その表面が絶縁性樹脂で被覆されている。

基台６は熱伝導性物質で形成された平板形状を有しており、一方の面にコンデンサ５をそれぞれ搭載する搭載面６Ａが形成されている。また、基台６の搭載面６Ａの周縁部には、コンデンサ５を搭載したときにコンデンサ５の側面の一部を覆う伝熱部材１５がそれぞれ設けられていると共に、コンデンサ５のリード端子１３を挿通可能な挿通孔６Ｂが形成されている。さらに、基台６には、電源変換装置２の出力モジュール２３にネジ２８を用いてネジ止め固定を行うためのネジ孔６Ｃが形成されている。
伝熱部材１５は、基台６と同様の材料によって基台６と一体的に形成された筒形状を有しており、搭載面６Ａに対してほぼ垂直に突出するように設けられている。また、伝熱部材１５の内周径は、コンデンサ５の側面の外周径とほぼ同一となっている。このように一体的に形成された伝熱部材１５及び基台６によって熱伝導経路が形成される。

電源変換装置２は、筐体２１と、筐体２１の内部に設けられた入力モジュール２２及び出力モジュール２３と、電源変換モジュール２４と、基板２５と、上述したコンデンサモジュール１とを備えている。なお、図１では、筐体２１の蓋部及び基板２５を省略した状態を示している。また、これら入力モジュール２２、出力モジュール２３、電源変換モジュール２４及びコンデンサモジュール１は、それぞれ基板２５を介して電気的に適宜接続されている。
筐体２１の側面からは、入力モジュール２２及び出力モジュール２３にそれぞれ設けられた入力端子２６及び出力端子２７が突出している。
また、出力モジュール２３には、コンデンサモジュール１がネジ２８を用いてネジ止め固定されている。そして、コンデンサモジュール１に形成された熱伝導経路が、出力モジュール２３のケース及び出力端子２７に接続されている。
また、基板２５には、図示しない他の電子部品が適宜搭載されている。

このように構成された電源変換装置２において、入力端子２６に電圧を印加し、出力端子２７から電圧を出力として得ると、電圧が印加されることによって入力モジュール２２、出力モジュール２３やコンデンサ５、基板２５に搭載された他の電子部品などが発熱する。コンデンサ５で発熱した熱は、伝熱部材１５を介して基台６に伝導された後、出力モジュール２３のケース及び出力端子２７を経て電源変換装置２の筐体２１外で放散される。これにより、コンデンサ素子１１の温度が発熱によって上昇することを抑制する。
また、電源変換装置２が振動し、この振動がコンデンサモジュール１に伝わっても、伝熱部材１５がコンデンサ５の側面に対して接触するように覆っており、コンデンサ５を支持しているので、この振動がコンデンサ５に与える影響を低減する。

以上より、本実施形態のコンデンサモジュール１によれば、コンデンサ５での発熱を放散させる放熱空間が十分に設けることができなくても、コンデンサ５での発熱が伝熱部材１５及び基台６を介して十分な大きさを有する他の放熱空間で放散される。したがって、コンデンサ５の発熱を、効率よく放熱を行うことができる。したがって、コンデンサ５の発熱による低寿命化を防止できる。
また、コンデンサモジュール１が振動した場合であっても、コンデンサ５に与える負荷が低減されるので、リード端子１３の破断を回避することができる。
なお、本実施形態において、伝熱部材１５がコンデンサ５の側面全体を覆うような構成であってもよい。このようにしても、上述と同様の効果を得ることができる。

次に、第２の実施形態について、図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態では伝熱部材１５がコンデンサ５の側面の一部を覆うように設けられているが、第２の実施形態におけるコンデンサモジュール３０では、伝熱部材３１がコンデンサ５を介して対向する位置にそれぞれ設けられている点である。
すなわち、伝熱部材３１は、基台３２と一体的に形成されており、搭載面６Ａに対して垂直に突出するように設けられた立設部３３と、立設部３３の先端に形成された係止部３４とを備えている。係止部３４は、コンデンサ５の溝部１４と係合するように構成されている。

以上より、本実施形態のコンデンサモジュール３０によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を有することができる。
なお、本実施形態において、係止部３４は、コンデンサ５の溝部１４と係合するように構成されているが、図５に示すように、コンデンサ５の上面５Ａに係止するような構造のコンデンサモジュール４０であってもよい。このようにしても、上述と同様の作用、効果を有することができるが、伝熱部材４１がコンデンサ５の上下にわたってコンデンサ５を挟持する構成となっているので、よりコンデンサ５に対する振動の影響を低減できる。
また、上記実施形態では、コンデンサ５を介して対向する位置にそれぞれ伝熱部材３１が設けられているが、いずれか一方のみに設けられた構成であってもよく、３箇所以上に設けられた構成であってもよい。このようにしても、上述と同様にコンデンサ５の放熱効果を得ることができる。

次に、第３の実施形態について、図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態では伝熱部材１５が基台６と一体的に成形されているが、第３の実施形態におけるコンデンサモジュール５０では、伝熱部材５１と基台５２とが別部材となっている点である。
すなわち、伝熱部材５１は、図６に示すように、ほぼ半円筒形状であり、曲面部５３と、曲面部５３の下端に設けられて基台５２に形成された係止孔５２Ａに係合する係合片５４とによって構成されている。
また、曲面部５３の内面には、コンデンサ５の溝部１４と係合する突条である突条部５５が設けられている。したがって、コンデンサ５は、溝部１４に突条部５５を係合させると共にリード端子１３を挿通孔６Ｂに挿通させた状態で基台５２に固定される。

以上より、本実施形態のコンデンサモジュール５０によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を有することができる。
なお、本実施形態において、伝熱部材５１が突条部５５をコンデンサ５の溝部１４に係合させた状態でコンデンサ５を基台５２に固定しているが、図７に示すように、伝熱部材６１がコンデンサ５の上面５Ａと接触する天面部６２と、曲面部５３とを備える構成としてもよい。この伝熱部材６１は、天面部６２の内面と基台６の搭載面６Ａとでコンデンサ５を挟持することでコンデンサ５を基台６３に固定している。ここで、伝熱部材６４は、係合片６４を係止孔６３Ａに挿通して基台６３の裏面と係合することによって固定されている。この構成とすると、伝熱部材６１がコンデンサ５の上下にわたってコンデンサ５を挟持する構成となっているので、よりコンデンサ５に対する振動の影響を低減できる。

また、図８に示すように、伝熱部材７１が天面部６２と突条部５５とを備える構成であってもよい。この構成とすると、伝熱部材７１がコンデンサ５の上下にわたってコンデンサ５を挟持すると共に、溝部１４に突条部５５を係合することで固定しているので、コンデンサ５をより確実に固定することができる。
また、伝熱部材はコンデンサ５の側面全体を覆うような円筒形状を有する構成であってもよく、３／４円筒形状であってもよく、コンデンサ５の側面及び上面５Ａの全体を覆うような構成であってもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、コンデンサモジュールが基台に８個のコンデンサを搭載した構成となっているが、基台に搭載するコンデンサは８個に限らず、１個や他の複数個であってもよい。
また、コンデンサモジュールは基台上にコンデンサのみが搭載されており、コンデンサモジュールと基板とを別部材としているが、基台上に配線パターンを形成し、他の電子部品などを搭載する構成であってもよい。

本発明の第１の実施形態におけるコンデンサモジュールを備える電源変換装置を示す斜視図である。 図１の断面図である。 図１のコンデンサモジュールを示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるコンデンサモジュールを示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 第２の実施形態における他のコンデンサモジュールを示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態におけるコンデンサモジュールを示すもので、（ａ）は要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の伝熱部材の斜視図である。 第３の実施形態における他のコンデンサモジュールを示すもので、（ａ）は要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の伝熱部材の斜視図である。 同様に、第３の実施形態における他のコンデンサモジュールを示すもので、（ａ）は要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の伝熱部材の斜視図である。

符号の説明

１、３０、４０、５０ コンデンサモジュール
５ コンデンサ
６、３２、５２、６３ 基台
１１ コンデンサ素子
１２ 外装ケース
１５、３１、４１、５１、６１、７１ 伝熱部材
３３ 立設部
５２Ａ、６３Ａ 係止孔
５４、６４ 係止片

Claims (5)

1. コンデンサ素子と、該コンデンサ素子の外周を覆う外装ケースと、前記コンデンサ素子に接続されるリード端子とを備えるコンデンサと、
   熱を伝導する熱伝導経路が設けられ、前記コンデンサが搭載される基台と、
   前記コンデンサの側面に接触し、該コンデンサの側面と前記熱伝導経路とを接続する伝熱部材とを備えることを特徴とするコンデンサモジュール。
2. 前記伝熱部材が、前記コンデンサを介して対向する位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサモジュール。
3. 前記伝熱部材が、前記コンデンサの側面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサモジュール。
4. 前記伝熱部材が、前記コンデンサの搭載面に対して垂直に突出するような立設部を備えることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサモジュール。
5. 前記基台に係止孔が形成され、前記伝熱部材の内側に前記係止孔と係合する係合片が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコンデンサモジュール。
   

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