JP2009272467A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、コンデンサの構造を複雑にすることなく、コンデンサ素子の放熱特性を向上させ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、中芯体１６と、中芯体１６が貫通するように中芯体１６の外周に配設されるコンデンサ素子１４と、中芯体１６及びコンデンサ素子１４が収容される容器１０と、を有するコンデンサ１であって、容器１０の内面１０ａには抜き勾配２２が形成されており、中芯体１６の両端部は、容器１０の内面１０ａに当接している。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンデンサの構造に関する。

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７は、一般的なコンデンサの構成を示す模式断面図である。図７に示すように、コンデンサ３は、容器２６及び容器２６の開口部を閉塞する封口部材２８と、容器２６に収容されるコンデンサ素子３０と、コンデンサ素子３０の端部に設けられたリード３２ａ，３２ｂ（正極リード、負極リード）と、封口部材２８を貫通してリード３２ａ，３２ｂと接続する端子３４ａ，３４ｂと、を備えている。通常、容器２６は、樹脂材料等を金型で成形することにより作製される。このように作製された容器２６は、図７に示すように、容器２６の内面２６ａに、成形型抜きのための抜き勾配３６が形成される。

コンデンサ素子３０に、端子３４ａ，３４ｂからリード３２ａ，３２ｂを介して電流を通電させると、コンデンサ素子３０は発熱する。そして、コンデンサ素子３０の放熱特性が悪いと、コンデンサ素子３０の温度は上昇し、コンデンサ３自体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。このような不具合を改善するため、コンデンサ素子３０の放熱特性を向上させる必要がある。

例えば、特許文献１には、コンデンサ素子の側面に、容器の内面に設けられている抜き勾配と同じ向きの勾配を設けたコンデンサが提案されている。これにより、コンデンサ素子と容器内面とが近接又は密接するため、発熱によるコンデンサ素子の熱が、容器側へ放出され易くなり、コンデンサ素子の放熱特性を向上させることができる。その結果、コンデンサ自体の特性劣化又は寿命劣化といった不具合を解消することができる。

特開２００４−３３５８２９号公報 特開平６−１６８８４２号公報 特開平６−１６８８４３号公報 実開昭６１−１４２４３５号公報 実開平６−５５２４２号公報

しかし、特許文献１のコンデンサでは、コンデンサ素子の放熱特性を向上させるために、コンデンサ素子にも勾配を形成する必要があるため、コンデンサの構造、コンデンサの製造工程が複雑となり、コンデンサの製造コストが高くなってしまう。

そこで、本発明の目的は、コンデンサの構造を複雑にすることなく、コンデンサ素子の放熱特性を向上させることができるコンデンサを提供することにある。

本発明は、中芯体と、前記中芯体が貫通するように前記中芯体の外周に配設されるコンデンサ素子と、前記中芯体及び前記コンデンサ素子が収容される容器と、を有するコンデンサであって、前記容器の内面には抜き勾配が形成されており、前記中芯体の両端部は、前記容器の内面に当接している。

また、前記コンデンサにおいて、前記中芯体の両端部のうちの少なくともいずれか一方の端部には、前記容器の内面に形成された抜き勾配に対応した勾配が形成されていることが好ましい。

また、前記コンデンサにおいて、前記中芯体は、セラミック材と樹脂とを含む成形体であることが好ましい。

また、前記コンデンサにおいて、前記容器の内面には、前記中芯体を保持する保持部が設けられていることが好ましい。

また、前記コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子は、倦回型であることが好ましい。

本発明によれば、コンデンサの構造を複雑にすることなく、コンデンサ素子の放熱特性を向上させることができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。

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分解模式斜視図である。図２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断面図である。図１及び図２に示すように、コンデンサ１は、容器１０と、封口部材１２と、コンデンサ素子１４と、中芯体１６と、リード１８ａ，１８ｂと、端子２０ａ，２０ｂと、を備えている。

封口部材１２は、容器１０の開口部１０ｂを閉塞するために、溶着、かしめ等により、容器１０に接合される。封口部材１２の材質は特に制限されるものではないが、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。封口部材１２に設けられる端子２０ａ，２０ｂは、封口部材１２を貫通している。

容器１０は、中空有底形に形成されており、容器１０の内面１０ａには抜き勾配２２が形成されている。図１及び２に示すように、容器１０の抜き勾配２２は、開口部１０ｂへ向けて成形型の抜き方向の勾配として形成されるものである。図１及び２に示すように、容器１０の外面は、垂直面であるがこれに制限されるものではなく、内面１０ａに形成された勾配２２と同様の勾配を有する傾斜面としてもよい。容器１０の内面１０ａに形成された勾配２２の傾斜角は、コンデンサ素子１４の寸法等により適宜設定されるものであり、特に制限されるものではない。容器１０の材質は特に制限されるものではないが、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。

コンデンサ素子１４は、誘電体層の両側に電極（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。そして、コンデンサ素子１４は、中芯体１６が貫通するように、中芯体１６の周囲に配設されている。例えば、誘電体フィルムの両側に電極箔（陽極箔と陰極箔）を配置したものを中芯体１６に巻き付けることにより、中芯体１６の外周に配設させた倦回型のコンデンサ素子１４が得られる。また、例えば、中芯体１６の外周に電極箔（陰極箔）、誘電体フィルム、電極箔（陽極箔）の順に積層させることにより、中芯体１６の外周に配設させた積層型のコンデンサ素子１４が得られる。製造が容易である点で、電極箔、誘電体フィルムを中芯体１６に巻き付けることにより得られる倦回型のコンデンサ素子が好ましい。

コンデンサ素子１４が上記説明した構造を有するものであれば、コンデンサの種類には特に制限されるものではない。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。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。

図１及び２に示すリード１８ａの一端はコンデンサ素子１４の電極（陽極）に、他端は端子２０ａに取着され、リード１８ｂの一端はコンデンサ素子１４の電極（陰極）に、他端は端子２０ｂに取着されている。

図２に示すように、中芯体１６の両端部は、容器１０の抜き勾配２２が形成された内面１０ａと当接している。端子２０ａ，２０ｂからリード１８ａ，１８ｂを介してコンデンサ素子１４に電流を通電させると、コンデンサ素子１４は発熱し、コンデンサ素子１４の温度は高くなる。特に、コンデンサ素子１４の中心部（中芯体１６側）に向かうほど、熱を外部へ放熱することが難しくなるため、発熱により上昇するコンデンサ素子１４の温度は、コンデンサ素子１４の中心部に向かうほど高くなる。しかし、本実施形態において、コンデンサ素子１４は、中芯体１６が貫通するように中芯体１６の外周に配設され（すなわち、中芯体１６がコンデンサ素子１４の中心部に設けられている）、中芯体１６が容器１０の内面１０ａに当接しているため、中芯体１６を介してコンデンサ素子１４の熱を容器１０側へ放出させることができる。特に、温度が高くなるコンデンサ素子１４の中心部の熱を効率的に容器１０側へ放出させることができる。このように、コンデンサ素子１４の放熱特性を向上させることにより、コンデンサ１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。特に、容器１０の内面１０ａの勾配に合わせて、コンデンサ素子１４の形状を変えることなく、コンデンサ素子１４の放熱特性を向上させることができるため、コンデンサの製造工程、コンデンサの構造が複雑にならず、コンデンサ１の製造コストを抑えることが可能である。

容器１０の内面１０ａは、開口部１０ｂへ向けて成形型の抜き勾配２２が設けられているため、容器１０の内面１０ａの幅は開口部１０ｂへ向けて広がっている（すなわち、容器１０の内面１０ａの幅は底部へ向けて狭まっている）。したがって、中芯体１６を設けたコンデンサ素子１４を容器１０に収容すると、容器１０内の所定の位置で中芯体１６が容器１０の内面１０ａに当接し、コンデンサ素子１４が容器１０内に固定される。

図３（Ａ）は、図２の点線枠Ｒにおける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一部拡大模式図であり、図３（Ｂ）は、図２の点線枠Ｒにおける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一部拡大模式図である。容器１０の内面１０ａと当接する中芯体１６の端部１６ａは、図３（Ａ）に示すように垂直であるものより、図３（Ｂ）に示すように、容器１０の内面１０ａに設けられた勾配２２に対応した勾配が形成されているものであることが好ましい。すなわち、中芯体１６の端部１６ａは、容器１０の内面１０ａに設けられた勾配２２と同じ向きで、同じ傾斜角を有する勾配が形成されていることが好ましい。図３（Ａ）に示すように、端部１６ａに勾配が形成されていなくても、容器１０の内面１０ａに当接していれば、コンデンサ素子１４の放熱特性を向上させることはできる。しかし、図３（Ｂ）に示すように、端部１６ａに容器１０の内面１０ａに設けられた勾配２２に対応した勾配が形成さることにより、中芯体１６（具体的には端部１６ａ）と容器１０の内面１０ａとの接触面積を増やすことができる。その結果、コンデンサ素子１４から中芯体１６に伝わる熱をより効率的に容器１０側へ放出させることができると共に、コンデンサ素子１４を容器１０の内面１０ａに固定し易くなる。本実施形態では、中芯体１６の両端部のうち少なくともいずれか一方に、容器１０の内面１０ａに設けられた勾配２２に対応した勾配が形成されていればよい。

中芯体１６は、熱伝導性のよい材料であれば特に制限されるものではないが、コンデンサ素子を小型化することができる点で、セラミック材と樹脂とを含む成形体であることが好ましい。図４（Ａ）は、金属材を中芯体として用いたコンデンサ素子の模式断面図であり、図４（Ｂ）は、セラミック材と樹脂とを含む成形体を中芯体として用いたコンデンサ素子の模式断面図である。通常、コンデンサ素子１４は、電極間距離を短くするため、コンデンサ素子１４の薄型化（小型化）のため等により、プレス成形される。高い硬度を有する金属材を中芯体１６として用いると、コンデンサ素子１４のプレス成形時に加える圧力では、図４（Ａ）に示すように、中芯体１６が変形し難いため、コンデンサ素子１４を十分に薄型化（小型化）することができない。一方、セラミック材と樹脂とを含む成形体を中芯体１６として用いると、コンデンサ素子１４のプレス成形時に加える圧力でも、図４（Ｂ）に示すように変形するため、コンデンサ素子１４を薄型化（小型化）することができる。

セラミック材と樹脂とを含む成形体は、例えば、セラミック粉末と樹脂とを混合した混合物に圧粉成形等をすることによって得られる。成形体に含まれるセラミック材は、主に中芯体１６（成形体）の熱伝導率を向上させるためのものであり、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等が挙げられる。成形体に含まれる樹脂は、主にセラミック材を結合する結合材として用いられるものであり、例えば、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール等が挙げられる。本実施形態では、上記例示したセラミック材及び樹脂に制限されるものではない。

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分解模式斜視図である。図５に示すように、コンデンサ２は、図１に示すコンデンサ１の構成に加え、容器１０の内面１０ａに中芯体１６を保持する保持部２４が設けられている。図５に示すコンデンサ２において、図１に示すコンデンサ１の構成と同様の構成については、同一の符合を付している。図６（Ａ），（Ｂ）は、保持部の構成の一例を示す模式斜視図である。保持部２４は、中芯体１６を保持することができれば、その形状は特に制限されるものではないが、例えば、図６（Ａ）に示すように、中芯体１６に嵌着する凹状の保持部２４ａであっても、図６（Ｂ）に示すように、中芯体１６に嵌挿する凸状の保持部２４ｂであってもよい。保持部２４を設けることにより、コンデンサ素子１４の位置決めが容易になると共に、コンデンサ素子１４を容器１０に収容する際のコンデンサ素子１４の損傷を抑制することができる。

以上のように、本実施形態では、中芯体が貫通するように中芯体の外周にコンデンサ素子を配設させ、中芯体を容器の内面に当接させることにより、コンデンサ素子の熱を中芯体へ移動させ、容器側へ放出させることができるため、コンデンサ素子の構造を複雑にすることなく、コンデンサ素子の放熱特性を向上させることができる。その結果、コンデンサ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。

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分解模式斜視図である。 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断面図である。 （Ａ）は、図２の点線枠Ｒにおける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一部拡大模式図であり、（Ｂ）は、図２の点線枠Ｒにおける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一部拡大模式図である。 （Ａ）は、金属材を中芯体として用いたコンデンサ素子の模式断面図であり、（Ｂ）は、セラミック材と樹脂とを含む成形体を中芯体として用いたコンデンサ素子の模式断面図である。 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分解模式斜視図である。 保持部の構成の一例を示す模式斜視図である。 一般的なコンデンサの構成を示す模式断面図である。

符号の説明

１〜３ コンデンサ、１０，２６ 容器、１０ａ，２６ａ 内面、１０ｂ 開口部、１２，２８ 封口部材、１４，３０ コンデンサ素子、１６ 中芯体、１６ａ 端部、１８ａ，１８ｂ，３２ａ，３２ｂ リード、２０ａ，２０ｂ，３４ａ，３４ｂ 端子、２２，３６ 勾配、２４，２４ａ，２４ｂ 保持部。

Claims (5)

1. 中芯体と、前記中芯体が貫通するように前記中芯体の外周に配設されるコンデンサ素子と、前記中芯体及び前記コンデンサ素子が収容される容器と、を有するコンデンサであって、
   前記容器の内面には抜き勾配が形成されており、前記中芯体の両端部は、前記容器の内面に当接していることを特徴とするコンデンサ。
2. 請求項１記載のコンデンサであって、前記中芯体の両端部のうちの少なくともいずれか一方の端部には、前記容器の内面に形成された抜き勾配に対応した勾配が形成されていることを特徴とするコンデンサ。
3. 請求項１又は２記載のコンデンサであって、前記中芯体は、セラミック材と樹脂とを含む成形体であることを特徴とするコンデンサ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサであって、前記容器の内面には、前記中芯体を保持する保持部が設けられていることを特徴とするコンデンサ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンデンサであって、前記コンデンサ素子は、倦回型であることを特徴とするコンデンサ。

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