JP2010140925A - コンデンサ単素子、及びコンデンサモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】耐水性に優れるとともに、小型化及び軽量化を図ることのできるコンデンサ単素子及びコンデンサモジュールを提供すること。
【解決手段】コンデンサ単素子２は、正極層２１１と負極層２１２とが誘電体フィルム２１３を介して対向するよう形成されるとともに、誘電体フィルム２１３を巻回してなる金属化フィルム２１と、一対の巻回端部２１０の一方である巻回端部２１０ａにおいて正極層２１１と接触する正極電極部２２１と他方の巻回端部２１０ｂにおいて負極層２１２と接触する負極電極部２２２とからなる一対の電極部２２と、正極電源と電気的に接続される正極端子部２３１と負極電源と電気的に接続される負極端子部２３２とからなる一対の端子部２３とを有する。正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂは、少なくとも端子部２３が配設されている部分以外の全面がプラスチックフィルムに耐湿性を備えさせてなる耐湿性フィルム２４にて覆われている。
【選択図】図１
【解決手段】コンデンサ単素子２は、正極層２１１と負極層２１２とが誘電体フィルム２１３を介して対向するよう形成されるとともに、誘電体フィルム２１３を巻回してなる金属化フィルム２１と、一対の巻回端部２１０の一方である巻回端部２１０ａにおいて正極層２１１と接触する正極電極部２２１と他方の巻回端部２１０ｂにおいて負極層２１２と接触する負極電極部２２２とからなる一対の電極部２２と、正極電源と電気的に接続される正極端子部２３１と負極電源と電気的に接続される負極端子部２３２とからなる一対の端子部２３とを有する。正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂは、少なくとも端子部２３が配設されている部分以外の全面がプラスチックフィルムに耐湿性を備えさせてなる耐湿性フィルム２４にて覆われている。
【選択図】図１
Description
本発明は、コンデンサ単素子、及びコンデンサモジュールに関する。
従来から、ハイブリッド自動車や電気自動車等に用いられるインバータ等の電力変換装置の構成部品として、図１４に示すように、下記の金属化フィルム９２１と、一対の電極部９２２と、一対の端子部９２３とを有するコンデンサ単素子９が知られている（例えば、特許文献１参照）。
金属化フィルム９２１は、正電荷を帯電させる正極層９２１ａと負電荷を帯電させる負極層９２１ｂとが電気的絶縁性を有する誘電体フィルム９２１ｃを介して対向するよう形成されるとともに、誘電体フィルム９２１ｃを巻回してなる。
一対の電極部９２２は、金属化フィルム９２１の巻回軸方向における両端部である巻回端部の一方において正極層９２１ａと接触する多孔質の正極電極部９２２ａと、他方の巻回端部において負極層９２１ｂと接触する多孔質の負極電極部９２２ｂとからなる。
一対の電極部９２２は、金属化フィルム９２１の巻回軸方向における両端部である巻回端部の一方において正極層９２１ａと接触する多孔質の正極電極部９２２ａと、他方の巻回端部において負極層９２１ｂと接触する多孔質の負極電極部９２２ｂとからなる。
一対の端子部９２３は、正極電極部９２２ａの表面であって正極層９２１ａと接触する側と反対側に配される正極外表面に当接するとともに外部に配される正極電源と電気的に接続される正極端子部９２３ａと、負極電極部９２２ｂの表面であって負極層９２１ｂと接触する側と反対側に配される負極外表面に当接するとともに外部に配される負極電源と電気的に接続される負極端子部９２３ｂとからなる。
かかる従来のコンデンサ単素子９においては、金属化フィルム９２１の巻回径方向の外周表面９２０を、例えば、プラスチックフィルムの表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などをコーティングしたガスバリア性フィルム９４２にて覆っている。
さらに、コンデンサ単素子９における巻回軸方向の両端部である一対の素子端部には、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂９２４が配設してある。
さらに、コンデンサ単素子９における巻回軸方向の両端部である一対の素子端部には、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂９２４が配設してある。
ところが、従来のコンデンサ単素子９には、以下のような問題点があった。
すなわち、上記のとおり、金属化フィルム９２１の巻回径方向の外周表面９２０をガスバリア性フィルム９４２にて覆っているが、上記一対の素子端部には前述した熱硬化性樹脂９２４が設けられているだけであった。しかしながら、樹脂９２４は吸湿してしまうためコンデンサ単素子９内に水分が浸入することがあり、上記素子端部を十分に封止しているとは言いがたかった。
すなわち、上記のとおり、金属化フィルム９２１の巻回径方向の外周表面９２０をガスバリア性フィルム９４２にて覆っているが、上記一対の素子端部には前述した熱硬化性樹脂９２４が設けられているだけであった。しかしながら、樹脂９２４は吸湿してしまうためコンデンサ単素子９内に水分が浸入することがあり、上記素子端部を十分に封止しているとは言いがたかった。
そして、コンデンサ単素子９の素子端部から水分が浸入した場合には、水分は樹脂９２４及び多孔質の電極部９２２を簡単に通過してしまい、その結果、誘電体フィルム９２１ｃが吸湿することとなる。さらにそして、吸湿した部分において正極層９２１ａと負極層９２１ｂとの間に電流が流れた場合には、正極層９２１ａ及び負極層９２１ｂが発熱し、その部分の正極層９２１ａ、負極層９２１ｂのパターンが他のパターンと切り離されてしまうことがあった。
そしてそのため、コンデンサ単素子９において従来から設けられている、いわゆるヒューズ機構が働きやすくなり、コンデンサ容量が低下してしまうおそれがあった。
そしてそのため、コンデンサ単素子９において従来から設けられている、いわゆるヒューズ機構が働きやすくなり、コンデンサ容量が低下してしまうおそれがあった。
また、浸入した水分により正極層９２１ａ又は負極層９２１ｂが酸化して金属酸化物となることがあり、かかる場合には、これらが正極層９２１ａ及び負極層９２１ｂとして機能しなくなってしまうおそれがあった。
これによっても、コンデンサ容量が低下していた。
これによっても、コンデンサ容量が低下していた。
また、水分が浸入しないように素子端部を十分な厚みを有する樹脂９２４によって覆うことも考えられるが、かかる場合には、コンデンサ単素子９の体格が大きくなるとともに、その重量も大きくなってしまうおそれがある。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、耐水性に優れるとともに、小型化及び軽量化を図ることができるコンデンサ単素子を提供しようとするものである。
第一の発明は、正電荷を帯電させる正極層と負電荷を帯電させる負極層とが電気的絶縁性を有する誘電体フィルムを介して対向するよう形成されるとともに、該誘電体フィルムを巻回してなる金属化フィルムと、
該金属化フィルムの巻回軸方向における両端部である一対の巻回端部の一方において上記正極層と接触する多孔質の正極電極部と、他方の上記巻回端部において上記負極層と接触する多孔質の負極電極部とからなる一対の電極部と、
上記正極電極部の表面であって上記正極層と接触する側と反対側に配される正極外表面に当接するとともに外部に配される正極電源と電気的に接続される正極端子部と、上記負極電極部の表面であって上記負極層と接触する側と反対側に配される負極外表面に当接するとともに外部に配される負極電源と電気的に接続される負極端子部とからなる一対の端子部とを有し、
上記正極外表面及び上記負極外表面は、少なくとも上記端子部と当接している部分以外の全面がプラスチックフィルムに耐湿性を備えさせてなる耐湿性フィルムにて覆われていることを特徴とするコンデンサ単素子にある（請求項１）。
該金属化フィルムの巻回軸方向における両端部である一対の巻回端部の一方において上記正極層と接触する多孔質の正極電極部と、他方の上記巻回端部において上記負極層と接触する多孔質の負極電極部とからなる一対の電極部と、
上記正極電極部の表面であって上記正極層と接触する側と反対側に配される正極外表面に当接するとともに外部に配される正極電源と電気的に接続される正極端子部と、上記負極電極部の表面であって上記負極層と接触する側と反対側に配される負極外表面に当接するとともに外部に配される負極電源と電気的に接続される負極端子部とからなる一対の端子部とを有し、
上記正極外表面及び上記負極外表面は、少なくとも上記端子部と当接している部分以外の全面がプラスチックフィルムに耐湿性を備えさせてなる耐湿性フィルムにて覆われていることを特徴とするコンデンサ単素子にある（請求項１）。
本発明においては、上記正極外表面及び上記負極外表面は、少なくとも上記端子部と当接している部分以外の全面が上記耐湿性フィルムにて覆われている。
これにより、コンデンサ単素子内への水分の浸入を顕著に防いで、コンデンサ容量の低下を防ぐことができる。
これにより、コンデンサ単素子内への水分の浸入を顕著に防いで、コンデンサ容量の低下を防ぐことができる。
すなわち、従来は、コンデンサ単素子における金属化フィルムの巻回径方向の外周表面のみが耐湿性フィルムにて覆われていたが、かかる構成による問題点はなんら見いだされていなかった。むしろ、上記のように、コンデンサ単素子における巻回径方向の外周表面が耐湿性フィルムにて覆われていればコンデンサ単素子内に水分が浸入することを十分に防止することができると考えられていた。これに対し、本発明者は、鋭意研究の結果、かかる従来のコンデンサ単素子の問題点を見いだした。
すなわち、金属化フィルムの巻回径方向の外周表面に水分が付着しても、誘電体フィルムは幾重にも巻回されているため、水分は長時間かけて誘電体フィルムを伝わることとなる。したがって、金属化フィルムの外周表面に水分が付着しても、直ちにコンデンサ容量が低下することはない。しかしながら、素子端部から水分が浸入した場合には、多孔質の電極部を通過して直ちに広範囲の誘電体フィルムに水分が浸透し、前述したヒューズ機構や正極層及び負極層の酸化によってコンデンサ容量が激減することを本願発明者は発見した。すなわち、金属化フィルムを巻回してなるコンデンサ単素子においては、金属化フィルムにおける巻回径方向の外周表面よりも電極部からの水分の浸入の方が問題となることを本願発明者は見いだしたのである。
そこで、本発明のように正極外表面及び負極外表面を耐湿性フィルムにて覆うことにより、従来に比してコンデンサ単素子内に水分が浸入することを顕著に防止することができる。
このように、本発明によれば耐水性に優れるコンデンサ単素子を得ることができ、コンデンサ単素子におけるコンデンサ容量の低下を防ぐことができる。
このように、本発明によれば耐水性に優れるコンデンサ単素子を得ることができ、コンデンサ単素子におけるコンデンサ容量の低下を防ぐことができる。
また、従来のコンデンサ単素子とは異なり、上記のように正極外表面及び負極外表面を耐湿性フィルムにて覆うことにより、例えばエポキシ樹脂などによって電極部を覆う必要がない。そのため、上記のようなエポキシ樹脂の分の重量を大幅に削減することができる。さらに、エポキシ樹脂などによってコンデンサ単素子の素子端部を覆うことなく上記のような耐湿性フィルムにて覆うことにより、コンデンサ単素子の体格を小型化することもできる。
その結果、コンデンサ単素子の小型化及び軽量化を図ることができる。
その結果、コンデンサ単素子の小型化及び軽量化を図ることができる。
以上のとおり、本発明によれば、耐水性に優れるとともに、小型化及び軽量化を図ることができるコンデンサ単素子を提供することができる。
第二の発明は、第一の発明に記載のコンデンサ単素子を複数個並列配置してなるとともに、上記コンデンサ単素子における上記巻回軸方向の端部である素子端部が成形樹脂にて覆われて固定されていることを特徴とするコンデンサモジュールにある（請求項９）。
本発明のコンデンサモジュールは、第一の発明に記載されたコンデンサ単素子を複数個並列配置してなるものである。そして、それぞれのコンデンサ単素子において水分が浸入した場合に問題となりやすい素子端部は耐湿性フィルムにて覆われているため、コンデンサ単素子内に水分が浸入することを防止することができる。そのため、本発明のコンデンサモジュールにおいても各コンデンサ単素子内に水分が浸入することによるコンデンサ容量の低下を防ぐことができる。
また、コンデンサ単素子の個数が多くなれば多くなるほど、従来に比して小型化及び軽量化を顕著に達成することができる（後述する実施例１参照）。
さらに、成形樹脂にて耐湿性フィルムが覆われていることにより、耐湿性フィルムが傷つきにくく、耐湿性フィルムの耐久性を向上させることができる。
その結果、耐久性及び耐水性に優れるとともに、小型化及び軽量化を図ることができるコンデンサモジュールを提供することができる。
さらに、成形樹脂にて耐湿性フィルムが覆われていることにより、耐湿性フィルムが傷つきにくく、耐湿性フィルムの耐久性を向上させることができる。
その結果、耐久性及び耐水性に優れるとともに、小型化及び軽量化を図ることができるコンデンサモジュールを提供することができる。
第一及び第二の発明において、上記誘電体フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などがある。
また、上記正極層及び上記負極層の金属としては、アルミニウム、亜鉛、又はこれらの合金などがある。
また、上記正極層及び上記負極層の金属としては、アルミニウム、亜鉛、又はこれらの合金などがある。
また、上記耐湿性フィルムに用いられるプラスチックフィルムとしても、上記誘電体フィルムと同様のものを用いることが考えられる。
なお、上記耐湿性フィルムが備えるべき耐湿性としては、例えば、温度が８５℃、相対湿度が８５％における初期水蒸気透過度が０．６ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であればよい。
なお、上記耐湿性フィルムが備えるべき耐湿性としては、例えば、温度が８５℃、相対湿度が８５％における初期水蒸気透過度が０．６ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であればよい。
特に、上記耐湿性フィルムは、前述したプラスチックフィルムの表面に無機酸化物を蒸着してなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、耐水性に一層優れる耐湿性フィルムとすることができ、コンデンサ単素子内への水分の浸入を確実に防ぐことができる。
なお、上記無機酸化物としては、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）など種々のものがある。
この場合には、耐水性に一層優れる耐湿性フィルムとすることができ、コンデンサ単素子内への水分の浸入を確実に防ぐことができる。
なお、上記無機酸化物としては、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）など種々のものがある。
また、上記一対の電極部は、金属を溶射してなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、特に電極部が気孔率の大きい多孔質体で形成されることとなるため、かかる電極部を有するコンデンサ単素子に本発明を適用することにより、本発明の作用効果を効果的に発揮することができる。
この場合には、特に電極部が気孔率の大きい多孔質体で形成されることとなるため、かかる電極部を有するコンデンサ単素子に本発明を適用することにより、本発明の作用効果を効果的に発揮することができる。
また、上記金属化フィルムは、その巻回径方向の外周表面が上記耐湿性フィルムにて覆われていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、素子端部のみならず金属化フィルムにおける巻回径方向の外周表面までも耐湿性フィルムにて覆うことができるため、コンデンサ単素子内に一層水分を浸入しにくくさせることができる。
この場合には、素子端部のみならず金属化フィルムにおける巻回径方向の外周表面までも耐湿性フィルムにて覆うことができるため、コンデンサ単素子内に一層水分を浸入しにくくさせることができる。
また、上記一対の端子部は、上記正極外表面又は上記負極外表面と当接する当接部と、該当接部の端縁から上記巻回軸方向に立設してなるリード部とを有し、
上記電極部と上記当接部とは、互いをはんだ付けしてなるはんだ部にて固定されており、
上記耐湿性フィルムは、その厚み方向に貫通してなる二つの開口穴を有し、
該二つの開口穴の一方には、上記リード部が挿通されており、
他方の上記開口穴は、上記はんだ部と対向するよう形成することができる（請求項５）。
上記電極部と上記当接部とは、互いをはんだ付けしてなるはんだ部にて固定されており、
上記耐湿性フィルムは、その厚み方向に貫通してなる二つの開口穴を有し、
該二つの開口穴の一方には、上記リード部が挿通されており、
他方の上記開口穴は、上記はんだ部と対向するよう形成することができる（請求項５）。
この場合には、以下のような作用効果が得られると考えられる。
すなわち、例えば、電極部に耐湿性フィルムを被せた後に電極部と当接部とをはんだ付けにより固定する場合には、はんだ部と対向する開口穴をあらかじめ耐湿性フィルムに設ける必要がない。そのため、耐湿性フィルムの歩留まりを向上させることができる（後述する実施例２における図１１（ａ）参照）。
すなわち、例えば、電極部に耐湿性フィルムを被せた後に電極部と当接部とをはんだ付けにより固定する場合には、はんだ部と対向する開口穴をあらかじめ耐湿性フィルムに設ける必要がない。そのため、耐湿性フィルムの歩留まりを向上させることができる（後述する実施例２における図１１（ａ）参照）。
また、はんだ部と対向する開口穴をあらかじめ耐湿性フィルムに形成しておく場合には、耐湿性フィルムを溶かすことなく電極部と当接部とをはんだ付けにて固定することができる。このように、上記構成によれば、はんだの熱にて耐湿性フィルムが溶けるという不具合を回避することができるため、耐湿性フィルムの耐久性を向上させることができる（後述する実施例２における図１１（ｂ）参照）。
また、上記一対の端子部は、上記正極外表面又は上記負極外表面と当接する当接部と、該当接部の端縁から上記巻回軸方向に立設してなるリード部とを有し、
上記電極部と上記当接部とは、互いをはんだ付けしてなるはんだ部にて固定されており、
上記耐湿性フィルムは、その厚み方向に貫通してなるとともに上記リード部を挿通する開口穴を有し、
上記はんだ部は、上記耐湿性フィルムにて覆われるよう構成することもできる（請求項６）。
この場合には、ほとんど隙間なく、電極部を耐湿性フィルムにて覆うことができる。そのため、コンデンサ単素子内に水分が浸入することを十分に防止することができる。
上記電極部と上記当接部とは、互いをはんだ付けしてなるはんだ部にて固定されており、
上記耐湿性フィルムは、その厚み方向に貫通してなるとともに上記リード部を挿通する開口穴を有し、
上記はんだ部は、上記耐湿性フィルムにて覆われるよう構成することもできる（請求項６）。
この場合には、ほとんど隙間なく、電極部を耐湿性フィルムにて覆うことができる。そのため、コンデンサ単素子内に水分が浸入することを十分に防止することができる。
また、上記耐湿性フィルムは、上記正極外表面及び上記負極外表面を覆う主面部とその端縁から反対側の上記巻回端部に向かって立設してなる側面部とを有し、該側面部は、上記一対の電極部における上記金属化フィルムの巻回径方向の外周端面を覆っていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、一対の電極部の外周端面をも耐湿性フィルムにて覆うことにより、水分の浸入経路を確実に遮断することができ、コンデンサ単素子内に水分が浸入することを確実に防ぐことができる。
この場合には、一対の電極部の外周端面をも耐湿性フィルムにて覆うことにより、水分の浸入経路を確実に遮断することができ、コンデンサ単素子内に水分が浸入することを確実に防ぐことができる。
また、上記コンデンサ単素子における上記巻回軸方向の端部である素子端部が成形樹脂にて覆われていることが好ましい（請求項８）。
この場合には、耐湿性フィルムが成形樹脂にて覆われているため耐湿性フィルムが傷つきにくく、耐湿性フィルムの耐久性を向上させることができる。
この場合には、耐湿性フィルムが成形樹脂にて覆われているため耐湿性フィルムが傷つきにくく、耐湿性フィルムの耐久性を向上させることができる。
（実施例１）
本発明のコンデンサ単素子、及びコンデンサモジュールに係る実施例について、図１〜図８とともに説明する。
本例のコンデンサ単素子２は、図１に示すように、以下の金属化フィルム２１と、一対の電極部２２と、一対の端子部２３とを有する。
本発明のコンデンサ単素子、及びコンデンサモジュールに係る実施例について、図１〜図８とともに説明する。
本例のコンデンサ単素子２は、図１に示すように、以下の金属化フィルム２１と、一対の電極部２２と、一対の端子部２３とを有する。
すなわち、金属化フィルム２１は、正電荷を帯電させる正極層２１１と負電荷を帯電させる負極層２１２とが電気的絶縁性を有する誘電体フィルム２１３を介して対向するよう形成されるとともに、誘電体フィルム２１３を巻回してなる。
一対の電極部２２は、金属化フィルム２１の巻回軸方向における両端部である巻回端部２１０の一方である巻回端部２１０ａにおいて正極層２１１と接触する多孔質の正極電極部２２１と、他方の巻回端部２１０ｂにおいて負極層２１２と接触する多孔質の負極電極部２２２とからなる。
一対の端子部２３は、正極電極部２２１の表面であって正極層２１１と接触する側と反対側に配される正極外表面２２１ａに当接するとともに外部に配される正極電源（図示略）と電気的に接続される正極端子部２３１と、負極電極部２２２の表面であって負極層２１２と接触する側と反対側に配される負極外表面２２２ｂに当接するとともに外部に配される負極電源（図示略）と電気的に接続される負極端子部２３２とからなる。
そして、正極外表面２２１ａは、正極端子部２３１と当接している部分以外の全面がプラスチックフィルム２４１に耐湿性を備えさせた耐湿性フィルム２４にて覆われている。
同様に、負極外表面２２２ｂも、負極端子部２３２と当接している部分以外の全面がプラスチックフィルム２４１に耐湿性を備えさせた耐湿性フィルム２４にて覆われている。
同様に、負極外表面２２２ｂも、負極端子部２３２と当接している部分以外の全面がプラスチックフィルム２４１に耐湿性を備えさせた耐湿性フィルム２４にて覆われている。
以下、詳細に説明する。
コンデンサ単素子２は、図８に示すように、コンデンサモジュール１において複数個並列に接続されている。
そして、コンデンサモジュール１においては、コンデンサ単素子２における巻回軸方向の端部である素子端部２０同士が成形樹脂２５にて覆われるとともに、複数のコンデンサ単素子２が並列に固定されている。すなわち、本例のコンデンサモジュール１は、コンデンサ単素子２を、巻回軸方向に直交する平面において前後左右に並列して配置したものの素子端部２０を互いに成形樹脂２５にて固定したものである。
成形樹脂２５は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などからなる。
コンデンサ単素子２は、図８に示すように、コンデンサモジュール１において複数個並列に接続されている。
そして、コンデンサモジュール１においては、コンデンサ単素子２における巻回軸方向の端部である素子端部２０同士が成形樹脂２５にて覆われるとともに、複数のコンデンサ単素子２が並列に固定されている。すなわち、本例のコンデンサモジュール１は、コンデンサ単素子２を、巻回軸方向に直交する平面において前後左右に並列して配置したものの素子端部２０を互いに成形樹脂２５にて固定したものである。
成形樹脂２５は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などからなる。
コンデンサ単素子２について、図１〜図７とともに説明する。
コンデンサ単素子２の金属化フィルム２１は、図１に示すように、それぞれベースとなる誘電体フィルム２１３に、例えばアルミニウムなどの金属層を蒸着してなる正極層２１１と負極層２１２とを巻回軸方向に互いにずらした状態で積層し、これを渦巻状に巻回して構成されている。
なお、コンデンサ単素子２は、上記とは異なり、複数枚の金属化フィルム２１を複数回にわたって巻回して形成することもできる。
コンデンサ単素子２の金属化フィルム２１は、図１に示すように、それぞれベースとなる誘電体フィルム２１３に、例えばアルミニウムなどの金属層を蒸着してなる正極層２１１と負極層２１２とを巻回軸方向に互いにずらした状態で積層し、これを渦巻状に巻回して構成されている。
なお、コンデンサ単素子２は、上記とは異なり、複数枚の金属化フィルム２１を複数回にわたって巻回して形成することもできる。
また、金属化フィルム２１における巻回軸方向の巻回端部２１０の両方には、図１、図３、図４に示すように、メタリコン金属が溶射されており、かかるメタリコン金属が本例のコンデンサ単素子２における正極電極部２２１及び負極電極部２２２を構成する。
このメタリコン金属としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、又はこれらの合金などを用いることができる。
このメタリコン金属としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、又はこれらの合金などを用いることができる。
なお、誘電体フィルム２１３としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などからなる樹脂フィルムがある。
また、本例では、金属化フィルム２１の巻回径方向の外周表面２１４は、耐湿性フィルム２４（以下、耐湿性フィルム２４ｂという。）にて覆われている。
さらに、一対の電極部２２における金属化フィルム２１の巻回径方向の外周端面２２３も耐湿性フィルム２４ｂにて覆われている。
さらに、一対の電極部２２における金属化フィルム２１の巻回径方向の外周端面２２３も耐湿性フィルム２４ｂにて覆われている。
一方、正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂは、これらを覆う主面部２４１とその端縁から反対側の巻回端部２１０に向かって立設してなる側面部２４２とを有する耐湿性フィルム２４（以下、耐湿性フィルム２４ａという。）にて覆われている。
本例では、耐湿性フィルム２４ａは、図６に示すように、プラスチックフィルム２４１の表面に蒸着してある無機酸化物（ＳｉＯ2）からなる層２４２が互いに向き合うようにした状態で二枚重ね合わせ、これを用いて一対の電極部２２の正極外表面２２１ａ、負極外表面２２２ｂを覆っている。
さらに説明すると、耐湿性フィルム２４ａに用いられるプラスチックフィルム２４１は、約１２μｍであり、無機酸化物からなる層２４２は１μｍ以下であるため、二枚の耐湿性フィルム２４ａを互いに重ね合わせたとしても、約２５μｍの厚みしかない。一方、従来では、約５ｍｍ以上の厚みを有するエポキシ樹脂を充填しなければ十分な耐湿性を備えることが困難である。
また、従来のコンデンサモジュール（図１４に示すコンデンサ単素子９を複数個並列配置して、これらを樹脂にてモールド固定したもの）の重量は３．１ｋｇであるが、同じコンデンサ容量であって、かつ、同じ数量（１６個）のコンデンサ単素子２を備えていても、本例のようなコンデンサモジュールとすることで重量を１．９ｋｇとすることができ、コンデンサモジュール１全体の重量を１．２ｋｇ低減することができる。
また、電極部２２の上記外周端面２２３を覆っている耐湿性フィルム２４ｂの端部も、外周端面２２３ごと上記側面部２４２にて覆われている。
なお、以下で単に耐湿性フィルム２４という場合には、耐湿性フィルム２４ａ及び耐湿性フィルム２４ｂの双方をいうものとする。
なお、以下で単に耐湿性フィルム２４という場合には、耐湿性フィルム２４ａ及び耐湿性フィルム２４ｂの双方をいうものとする。
また、耐湿性フィルム２４に用いられるプラスチックフィルム２４１としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などがある。
本例においては、耐湿性フィルム２４は、プラスチックフィルム２４１としてのＰＥＴに無機酸化物が蒸着してある。
具体的には、無機酸化物からなる層２４２としては、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）など種々のものをプラスチックフィルム２４１に蒸着して形成することができ、本例においては、ＰＥＴからなるプラスチックフィルム２４１にＳｉＯ2を蒸着してある。
そして、かかる耐湿性フィルム２４が備えるべき耐湿性としては、例えば、温度が８５℃、相対湿度が８５％における初期水蒸気透過度が０．６ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であればよい。
具体的には、無機酸化物からなる層２４２としては、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）など種々のものをプラスチックフィルム２４１に蒸着して形成することができ、本例においては、ＰＥＴからなるプラスチックフィルム２４１にＳｉＯ2を蒸着してある。
そして、かかる耐湿性フィルム２４が備えるべき耐湿性としては、例えば、温度が８５℃、相対湿度が８５％における初期水蒸気透過度が０．６ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であればよい。
また、コンデンサ単素子２は、前述したとおり、素子端部２０において端子部２３を備える。具体的には、一対の端子部２３は、それぞれ正極外表面２２１ａ又は負極外表面２２２ｂと略平行に形成された当接部２３ｂと、該当接部２３ｂの端縁から巻回軸方向に立設してなるリード部２３ａとを有する。
また、端子部２３には、当接部２３ｂの略中央に形成された一対の接続部２３ｃが形成されている。そしてかかる一対の接続部２３ｃと電極部２２とが互いにはんだ付けしてはんだ部２９が形成されている。
また、端子部２３には、当接部２３ｂの略中央に形成された一対の接続部２３ｃが形成されている。そしてかかる一対の接続部２３ｃと電極部２２とが互いにはんだ付けしてはんだ部２９が形成されている。
本例のコンデンサ単素子２の作製手順について、図１〜図５とともに説明する。
まず、図１、図２に示すように、正極層２１１と負極層２１２とを誘電体フィルム２１３を介して積層する。
かかる誘電体フィルム２１３においては、正極層２１１と負極層２１２とが誘電体フィルム２１３の表面にパターン形成してある。
そして、この誘電体フィルム２１３を巻回して金属化フィルム２１を形成する。
まず、図１、図２に示すように、正極層２１１と負極層２１２とを誘電体フィルム２１３を介して積層する。
かかる誘電体フィルム２１３においては、正極層２１１と負極層２１２とが誘電体フィルム２１３の表面にパターン形成してある。
そして、この誘電体フィルム２１３を巻回して金属化フィルム２１を形成する。
次いで、図３に示すように、金属化フィルム２１の巻回端部２１０に上述した金属のうちのいずれかを溶射して、一対の電極部２２（メタリコン電極）を形成する。
次いで、かかる一対の電極部２２のそれぞれに端子部２３を取りつける（図３における矢印Ａ参照）。
具体的には、図３、図４に示すように、正極外表面２２１ａと当接部２３ｂとを当接させた状態で、正極電極部２２１と接続部２３ｃとはんだ付けしてはんだ部２９を形成する。また、同様に、負極外表面２２２ｂと当接部２３ｂとを当接させた状態で、負極電極部２２２と接続部２３ｃとはんだ付けしてはんだ部２９を形成する。
具体的には、図３、図４に示すように、正極外表面２２１ａと当接部２３ｂとを当接させた状態で、正極電極部２２１と接続部２３ｃとはんだ付けしてはんだ部２９を形成する。また、同様に、負極外表面２２２ｂと当接部２３ｂとを当接させた状態で、負極電極部２２２と接続部２３ｃとはんだ付けしてはんだ部２９を形成する。
次いで、図３、図４に示すように、金属化フィルム２１の巻回径方向における外周表面２１４を耐湿性フィルム２４ｂにて覆う。具体的には、正極電極部２２１の外周端面２２３、及び負極電極部２２２の外周端面２２３を耐湿性フィルム２４ｂにて覆うように、耐湿性フィルム２４ｂを配設する。
次いで、開口部２４３に端子部２３を挿通させつつ正極側電極２２１の正極外表面２２１ａ及び負極側電極２２２の負極外表面２２２ｂを覆うように耐湿性フィルム２４を被せる（図４における矢印Ｂ参照）。
このとき、図５に示すように、金属化フィルム２１の外周表面２１４を覆っている耐湿性フィルム２４ｂの端部を耐湿性フィルム２４ａの側面部２４２にて覆う。
このとき、図５に示すように、金属化フィルム２１の外周表面２１４を覆っている耐湿性フィルム２４ｂの端部を耐湿性フィルム２４ａの側面部２４２にて覆う。
そして、正極電極部２２１と耐湿性フィルム２４ａ、及び負極電極部２２２と耐湿性フィルム２４ａとを、例えば、接着材にて仮止めしておく。
次いで、図７に示すように、素子端部２０全体を覆うように成形樹脂２５にてモールド固定する。
以上の手順により、本例のコンデンサ単素子２を作製することができる。
次いで、図７に示すように、素子端部２０全体を覆うように成形樹脂２５にてモールド固定する。
以上の手順により、本例のコンデンサ単素子２を作製することができる。
なお、前述したコンデンサモジュール１を作製する場合には、これらコンデンサ単素子２を前後左右に複数個並列配置した後、これらの隣り合う素子端部２０同士を成形樹脂２５にて固定して、複数のコンデンサ単素子２を互いに連結することにより形成することができる。
かかるコンデンサモジュール１において、正極端子部２３１は正極バスバ（図示略）に電気的に接続され、負極端子部２３２は負極バスバ（図示略）に電気的に接続される。
以上のように構成することで、上記正極バスバと電気的に接続している正極端子部２３１から正極電極部２２１を介して正極層２１１へと正電荷が流れて帯電する。
一方、上記負極バスバと電気的に接続している負極端子部２３２から負極電極部２２２を介して負極層２１２へと負電荷が流れて帯電する。
以上のように構成することで、上記正極バスバと電気的に接続している正極端子部２３１から正極電極部２２１を介して正極層２１１へと正電荷が流れて帯電する。
一方、上記負極バスバと電気的に接続している負極端子部２３２から負極電極部２２２を介して負極層２１２へと負電荷が流れて帯電する。
なお、本発明に係るコンデンサ単素子２、及びコンデンサモジュール１は、上記の例に限られるものではない。すなわち、例えば、コンデンサ単素子２は、略円柱形状の金属化フィルム２１を用いて形成するなど、種々の形状とすることができる。
以下に、本例の作用効果について説明する。
本例においては、正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂは、少なくとも端子部２３と当接している部分以外の全面が耐湿性フィルム２４ａにて覆われている。
これにより、コンデンサ単素子２内への水分の浸入を顕著に防いで、コンデンサ単素子２におけるコンデンサ容量の低下を防ぐことができる。
本例においては、正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂは、少なくとも端子部２３と当接している部分以外の全面が耐湿性フィルム２４ａにて覆われている。
これにより、コンデンサ単素子２内への水分の浸入を顕著に防いで、コンデンサ単素子２におけるコンデンサ容量の低下を防ぐことができる。
また、従来のコンデンサ単素子とは異なり、上記のように正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂを耐湿性フィルム２４ａにて覆うことにより、例えばエポキシ樹脂などによって素子端部２０を覆う必要がない。そのため、上記のようなエポキシ樹脂の分の重量を大幅に削減することができる。さらに、エポキシ樹脂などによってコンデンサ単素子２の素子端部２０を覆うことなく上記のような耐湿性フィルム２４ａにて覆うことにより、コンデンサ単素子２の体格を小型化することもできる。
その結果、コンデンサ単素子２の小型化及び軽量化を図ることができる。
その結果、コンデンサ単素子２の小型化及び軽量化を図ることができる。
また、耐湿性フィルム２４ａは、前述したプラスチックフィルム２４１の表面に無機酸化物２４２を蒸着してなるため、耐水性に一層優れる耐湿性フィルム２４ａとすることができ、コンデンサ単素子２内への水分の浸入を確実に防ぐことができる。
また、一対の電極部２２は、金属を溶射してなるため、かかる電極部２２を有するコンデンサ単素子２に本発明を適用することにより、本発明の作用効果を効果的に発揮することができる。
また、一対の電極部２２は、金属を溶射してなるため、かかる電極部２２を有するコンデンサ単素子２に本発明を適用することにより、本発明の作用効果を効果的に発揮することができる。
また、金属化フィルム２１は、その巻回径方向の外周表面２１４が耐湿性フィルム２４ｂにて覆われている。これにより、素子端部２０のみならず金属化フィルム２１における巻回径方向の外周表面２１４までも耐湿性フィルム２４ｂにて覆うことができるため、コンデンサ単素子２内に一層水分を浸入しにくくさせることができる。
また、側面部２４２は、一対の電極部２２における金属化フィルム２１の巻回径方向の外周端面２２３を覆っている。このように一対の電極部２２の外周端面２２３をも耐湿性フィルム２４ａにて覆うことにより、水分の浸入経路を確実に遮断することができ、コンデンサ単素子２内に水分が浸入することを確実に防ぐことができる。
また、コンデンサ単素子２における巻回軸方向の端部である素子端部２０が成形樹脂２５にて覆われている。これにより、耐湿性フィルム２４ａが成形樹脂２５にて覆われているため耐湿性フィルム２４ａが傷つきにくく、耐湿性フィルム２４ａの耐久性を向上させることができる。
また、本例によれば、上記のような、耐久性及び耐水性に優れるとともに小型化及び軽量化を図ることができるコンデンサ単素子２を備えるコンデンサモジュール１を得ることができる。
また、本例によれば、上記のような、耐久性及び耐水性に優れるとともに小型化及び軽量化を図ることができるコンデンサ単素子２を備えるコンデンサモジュール１を得ることができる。
以上のとおり、本例によれば、耐水性に優れるとともに、小型化及び軽量化を図ることのできるコンデンサ単素子及びコンデンサモジュールを提供することができる。
（実施例２）
本例は、図９〜図１１に示すように、電極部２２と接続部２３ｃとをはんだ付けしてなるはんだ部２９が、耐湿性フィルム２４ａに形成された二つの開口穴２４３のうちの一つの開口穴２４３ｂと対向する位置に配置されているコンデンサ単素子２の例である。
そして、他方の開口穴２４３ａは、リード部２３ａのみを挿通している。
本例は、図９〜図１１に示すように、電極部２２と接続部２３ｃとをはんだ付けしてなるはんだ部２９が、耐湿性フィルム２４ａに形成された二つの開口穴２４３のうちの一つの開口穴２４３ｂと対向する位置に配置されているコンデンサ単素子２の例である。
そして、他方の開口穴２４３ａは、リード部２３ａのみを挿通している。
かかるコンデンサ単素子２は、例えば、以下の二通りの方法にて形成することができる。
すなわち、第一に、図１１（ａ）に示すとおり、あらかじめ開口部２４３ａのみを形成した耐湿性フィルム２４ａにリード部２３ａを挿通させる（同図における矢印Ｃ参照）。次いで、接続部２３ｃと電極部２２とを、耐湿性フィルム２４ａを溶かしつつ両者をはんだ付けする。これにより、図１０に示すように、はんだの熱によってはんだ部２９の周辺の耐湿性フィルム２４ａが溶かされて開口穴２４３ｂが形成される。
すなわち、第一に、図１１（ａ）に示すとおり、あらかじめ開口部２４３ａのみを形成した耐湿性フィルム２４ａにリード部２３ａを挿通させる（同図における矢印Ｃ参照）。次いで、接続部２３ｃと電極部２２とを、耐湿性フィルム２４ａを溶かしつつ両者をはんだ付けする。これにより、図１０に示すように、はんだの熱によってはんだ部２９の周辺の耐湿性フィルム２４ａが溶かされて開口穴２４３ｂが形成される。
かかる場合には、以下のような作用効果が得られる。
すなわち、例えば、電極部２２に耐湿性フィルム２４ａを被せた後に電極部２２と当接部２３ｂとをはんだ付けにより固定する場合には、はんだ部２９と対向する開口穴２４３ｂをあらかじめ耐湿性フィルム２４ａに設ける必要がない。そのため、耐湿性フィルム２４ａの歩留まりを向上させることができる。
すなわち、例えば、電極部２２に耐湿性フィルム２４ａを被せた後に電極部２２と当接部２３ｂとをはんだ付けにより固定する場合には、はんだ部２９と対向する開口穴２４３ｂをあらかじめ耐湿性フィルム２４ａに設ける必要がない。そのため、耐湿性フィルム２４ａの歩留まりを向上させることができる。
第二に、図１１（ｂ）に示すとおり、あらかじめ開口穴２４３ａ、２４３ｂを形成した耐湿性フィルム２４ａを、正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂに被せる（同図における矢印Ｄ参照）。次いで、開口穴２４３ｂから接続部２３ｃと電極部２２とをはんだ付けする。これによっても、図１０に示すようなコンデンサ単素子２を形成することができる。
かかる場合には、以下のような効果が得られる。
すなわち、はんだ部２９と対向する開口穴２４３ｂをあらかじめ耐湿性フィルム２４ａに形成しておく場合には、耐湿性フィルム２４ａを溶かすことなく電極部２２と当接部２３ｂとをはんだ付けにて固定することができる。このように、上記構成によれば、はんだの熱にて耐湿性フィルム２４ａが溶けるという不具合を回避することができるため、耐湿性フィルム２４ａの耐久性を向上させることができる。
その他の構成及び作用効果は実施例１と同様である。
すなわち、はんだ部２９と対向する開口穴２４３ｂをあらかじめ耐湿性フィルム２４ａに形成しておく場合には、耐湿性フィルム２４ａを溶かすことなく電極部２２と当接部２３ｂとをはんだ付けにて固定することができる。このように、上記構成によれば、はんだの熱にて耐湿性フィルム２４ａが溶けるという不具合を回避することができるため、耐湿性フィルム２４ａの耐久性を向上させることができる。
その他の構成及び作用効果は実施例１と同様である。
（実施例３）
本例は、図１２、図１３に示すように、電極部２２と端子部２３とが、正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂと接続部２３ｃとをはんだ付けしてなるはんだ部２９にて固定されており、かかるはんだ部２９が耐湿性フィルム２４ａにて覆われているコンデンサ単素子２の例である。
つまり本例では、開口穴２４３には、端子部２３のうちのリード部２３ａのみが挿通されているのである。
本例は、図１２、図１３に示すように、電極部２２と端子部２３とが、正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂと接続部２３ｃとをはんだ付けしてなるはんだ部２９にて固定されており、かかるはんだ部２９が耐湿性フィルム２４ａにて覆われているコンデンサ単素子２の例である。
つまり本例では、開口穴２４３には、端子部２３のうちのリード部２３ａのみが挿通されているのである。
本例のコンデンサ単素子２の作製手順については、以下のとおりである。
すなわち、耐湿性フィルム２４を被せる前にあらかじめ正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂと接続部２３ｃとをはんだ付けしてはんだ部２９を形成する。
次いで、開口穴２４３にリード部２３ａのみを挿通させつつ耐湿性フィルム２４ａを正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂに被せる。
これにより、はんだ部２９が耐湿性フィルム２４ａにて覆われてなる本例のコンデンサ単素子２が形成される。
すなわち、耐湿性フィルム２４を被せる前にあらかじめ正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂと接続部２３ｃとをはんだ付けしてはんだ部２９を形成する。
次いで、開口穴２４３にリード部２３ａのみを挿通させつつ耐湿性フィルム２４ａを正極外表面２２１ａ及び負極外表面２２２ｂに被せる。
これにより、はんだ部２９が耐湿性フィルム２４ａにて覆われてなる本例のコンデンサ単素子２が形成される。
本例の場合には、ほとんど隙間なく、電極部２２を耐湿性フィルム２４ａにて覆うことができる。そのため、コンデンサ単素子２内に水分が浸入することを十分に防止することができる。
その他の構成及び作用効果は実施例１と同様である。
その他の構成及び作用効果は実施例１と同様である。
１ コンデンサモジュール
２ コンデンサ単素子
２１ 金属化フィルム
２１０ 巻回端部
２１１ 正極層
２１２ 負極層
２１３ 誘電体フィルム
２２ 電極部
２２１ 正極電極部
２２１ａ 正極外表面
２２２ 負極電極部
２２２ｂ 負極外表面
２３ 端子部
２３１ 正極端子部
２３２ 負極端子部
２４ 耐湿性フィルム
２ コンデンサ単素子
２１ 金属化フィルム
２１０ 巻回端部
２１１ 正極層
２１２ 負極層
２１３ 誘電体フィルム
２２ 電極部
２２１ 正極電極部
２２１ａ 正極外表面
２２２ 負極電極部
２２２ｂ 負極外表面
２３ 端子部
２３１ 正極端子部
２３２ 負極端子部
２４ 耐湿性フィルム
Claims (9)
- 正電荷を帯電させる正極層と負電荷を帯電させる負極層とが電気的絶縁性を有する誘電体フィルムを介して対向するよう形成されるとともに、該誘電体フィルムを巻回してなる金属化フィルムと、
該金属化フィルムの巻回軸方向における両端部である一対の巻回端部の一方において上記正極層と接触する多孔質の正極電極部と、他方の上記巻回端部において上記負極層と接触する多孔質の負極電極部とからなる一対の電極部と、
上記正極電極部の表面であって上記正極層と接触する側と反対側に配される正極外表面に当接するとともに外部に配される正極電源と電気的に接続される正極端子部と、上記負極電極部の表面であって上記負極層と接触する側と反対側に配される負極外表面に当接するとともに外部に配される負極電源と電気的に接続される負極端子部とからなる一対の端子部とを有し、
上記正極外表面及び上記負極外表面は、少なくとも上記端子部と当接している部分以外の全面がプラスチックフィルムに耐湿性を備えさせてなる耐湿性フィルムにて覆われていることを特徴とするコンデンサ単素子。 - 請求項１において、上記耐湿性フィルムは、上記プラスチックフィルムの表面に無機酸化物を蒸着してなることを特徴とするコンデンサ単素子。
- 請求項１又は２において、上記一対の電極部は、金属を溶射してなることを特徴とするコンデンサ単素子。
- 請求項１〜３のいずれか一項において、上記金属化フィルムは、その巻回径方向の外周表面が上記耐湿性フィルムにて覆われていることを特徴とするコンデンサ単素子。
- 請求項１〜４のいずれか一項において、上記一対の端子部は、上記正極外表面又は上記負極外表面と当接する当接部と、該当接部の端縁から上記巻回軸方向に立設してなるリード部とを有し、
上記電極部と上記当接部とは、互いをはんだ付けしてなるはんだ部にて固定されており、
上記耐湿性フィルムは、その厚み方向に貫通してなる二つの開口穴を有し、
該二つの開口穴の一方の開口穴には、上記リード部が挿通されており、
他方の上記開口穴は、上記はんだ部と対向するよう形成されていることを特徴とするコンデンサ単素子。 - 請求項１〜４のいずれか一項において、上記一対の端子部は、上記正極外表面又は上記負極外表面と当接する当接部と、該当接部の端縁から上記巻回軸方向に立設してなるリード部とを有し、
上記電極部と上記当接部とは、互いをはんだ付けしてなるはんだ部にて固定されており、
上記耐湿性フィルムは、その厚み方向に貫通してなるとともに上記リード部を挿通する開口穴を有し、
上記はんだ部は、上記耐湿性フィルムにて覆われていることを特徴とするコンデンサ単素子。 - 請求項１〜６のいずれか一項において、上記耐湿性フィルムは、上記正極外表面又は上記負極外表面を覆う主面部とその端縁から反対側の上記巻回端部に向かって立設してなる側面部とを有し、該側面部は、上記一対の電極部における上記金属化フィルムの巻回径方向の外周端面を覆っていることを特徴とするコンデンサ単素子。
- 請求項１〜７のいずれか一項において、上記コンデンサ単素子における上記巻回軸方向の端部である素子端部が成形樹脂にて覆われていることを特徴とするコンデンサ単素子。
- 請求項１〜８のいずれか一項に記載のコンデンサ単素子を複数個並列配置してなるとともに、上記コンデンサ単素子における上記巻回軸方向の端部である素子端部が成形樹脂にて覆われて固定されていることを特徴とするコンデンサモジュール。
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