JP2013515353A - 温度依存的なコンデンサ、およびコンデンサモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
コンデンサの広く知られている問題の1つは、その出力を高めることにある。従来この問題は、さまざまに異なるドーピングを有する誘電性材料が、たとえばコアやスリーブとして、連続する層列に配置されることによって解消されてきた。誘電性材料については、従来のコンデンサでは通常、誘電率が広い範囲内でほぼ温度に依存しない材料が使用されている。それにより、周囲温度が変化したときにコンデンサの誘電性材料の誘電率が変わってしまい、そのためにコンデンサの電気特性も変わってしまうのを回避することが意図されている。
−第1の加熱部材
−次のものを含む第1のコンデンサ領域:
−−誘電性層
−−それぞれの誘電性層の間に配置された内部電極
第1の加熱部材と第1のコンデンサ領域は、熱伝導式に相互に結合されている。
このドーピング物質はたとえばPb,Ca,Sn,Zr,Sr,Bi,Hf、またはこれらのイオンの組み合わせであってよい。こうした元素をPTC素子にドーピングすることで、電圧の印加により達することができる温度領域を変えることができる。このように、たとえば温度範囲をドーピングによって引き上げることができ、それによって、コンデンサ領域ないし誘電性層に伝えることができるいっそう多くの熱を生成することができる。
ペルチエ素子の基本は、たとえば伝導帯の異なるエネルギーレベル(p伝導型またはn伝導型)を有する2つの半導体を接触させることにある。このような材料の相前後して配置された2つの接触個所に電流を通すと、一方の接触個所では、隣接する半導体材料のエネルギー的に高いほうの伝導帯に電子が達するために、熱エネルギーを吸収せざるを得なくなり、したがって冷却が行われることになる。他方の接触個所では、電子が高いエネルギーレベルから低いエネルギーレベルへ下がるので、ここではエネルギーが熱の形態で放出される。
本発明によるコンデンサモジュールの1つの実施形態では、コンデンサモジュールはそれぞれ上に説明した実施形態のいずれかに相当する第1のコンデンサと第2のコンデンサとを含んでおり、第1のコンデンサと第2のコンデンサは共通のカプセル封じによって周囲に対して熱的に絶縁されている。
2) 第1のコンデンサ領域
3) 誘電性層
4) 内部電極
5) 第2のコンデンサ領域
6) 第1の熱伝導性層
7) 第2の熱伝導性層
8) 第1の加熱部材の接触部
9) 第2の加熱部材
10) 第1の金属被覆層
11) 第2の金属被覆層
12) 第1の金属被覆層の接触部
13) 第2の金属被覆層の接触部
14) カプセル封じ
15) コンデンサ終端
16) 絶縁部
17) 導電性の接続部
18) 第2の加熱部材の接触部
19) 別のコンデンサ
F 電界
P 分極
C キャパシタンス
T 温度
dε 微分誘電率
Claims (15)
- コンデンサにおいて、次の構成要素すなわち
第1の加熱部材(1)と、
第1のコンデンサ領域(2)とを含んでおり、該コンデンサ領域は、
誘電性層(3)と、
それぞれの前記誘電性層(3)の間に配置された内部電極(4)とを含んでおり、
前記第1の加熱部材(1)と前記第1のコンデンサ領域(2)は熱伝導式に相互に結合されているコンデンサ。 - 前記誘電性層(3)は誘電率が温度に依存して決まる材料を含んでいる、請求項1に記載のコンデンサ。
- 前記第1の加熱部材(1)は、前記材料の誘電率が、室温での誘電率の値と当該材料について最大限可能な誘電率の値とから得られる平均値を上回る値に達する温度まで、加熱することができるようにセットアップされている、請求項2に記載のコンデンサ。
- 前記第1の加熱部材(1)は抵抗に関して正の温度係数をもつセラミック材料を含むPTC素子である、請求項1から3のいずれか1項に記載のコンデンサ。
- 前記第1の加熱部材(1)はペルチエ素子である、請求項1から3のいずれか1項に記載のコンデンサ。
- 第2のコンデンサ領域(5)を追加的に含んでおり、
前記第2のコンデンサ領域(5)と前記第1の加熱部材(1)は熱伝導式に相互に結合されている、先行請求項のいずれか1項に記載のコンデンサ。 - 前記第1の加熱部材(1)は前記第2のコンデンサ領域(5)と前記第1のコンデンサ領域(2)との間に配置されている、請求項6に記載のコンデンサ。
- 前記第1の加熱部材(1)と前記第1のコンデンサ領域(2)との間に配置された第1の熱伝導性層(6)を含んでおり、および/または場合により、
前記第1の加熱部材(1)と前記第2のコンデンサ領域(5)との間に配置された第2の熱伝導性層(7)を追加的に含んでいる、先行請求項のいずれか1項に記載のコンデンサ。 - 前記第1の加熱部材(1)と導電接続された接触部(8)を追加的に含んでおり、それにより前記第1の加熱部材(1)に電圧を印加することができる、先行請求項のいずれか1項に記載のコンデンサ。
- 第2の加熱部材(9)を追加的に含んでおり、
前記第1のコンデンサ領域(2)は前記第1の加熱部材(1)と前記第2の加熱部材(9)との間に配置されている、先行請求項のいずれか1項に記載のコンデンサ。 - 第1の金属被覆層(10)および第2の金属被覆層(11)を追加的に含んでおり、
前記第1の金属被覆層(10)は前記第1の加熱部材(1)の第1の主表面の上に配置されており、前記第2の金属被覆層(11)は前記第1の加熱部材(1)の向かい合う第2の主表面の上に配置されている、先行請求項のいずれか1項に記載のコンデンサ。 - 前記第1の加熱部材(1)および前記第1のコンデンサ領域(2)を周囲に対して熱的に絶縁するカプセル封じ(14)を追加的に含んでいる、先行請求項のいずれか1項に記載のコンデンサ。
- 前記第1のコンデンサ領域(2)における温度に関する情報を伝送する温度センサを追加的に含んでいる、先行請求項のいずれか1項に記載のコンデンサ。
- コンデンサモジュールにおいて、
請求項1から13のいずれか1項に記載の第1のコンデンサと、
請求項1から13のいずれか1項に記載の第2のコンデンサとを含んでおり、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサは共通のカプセル封じ(14)により周囲に対して熱的に絶縁されているコンデンサモジュール。 - 前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサには共通の第1の加熱部材が付属している、請求項14に記載のコンデンサモジュール。
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