JP2016004803A

JP2016004803A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2016004803A
Application number: JP2014122252A
Authority: JP
Inventors: 佑介田口; Yusuke Taguchi
Original assignee: Kojima Press Industry Co Ltd
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2016-01-12

Abstract

【課題】蒸気バリア性を備えるフィルムで構成されるフィルムケーシング内にエレメントが収容される場合であっても、従来に比べてエレメントの温度上昇を低減できるコンデンサの提供。
【解決手段】エレメント３０とフィルムケーシング２０との間に熱伝導性シート４０が設けられている。そのため、エレメント３０をフィルム２０で直接覆う場合（従来）と異なり、熱伝導性シート４０にてエレメント３０の熱を奪うことができる。よって、従来に比べて、電流印加時のエレメント３０の発熱による温度上昇を低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンデンサに関し、とくに、水蒸気バリア性を備えるフィルムで構成されるフィルムケーシング内にエレメントが収容されるコンデンサに関する。

特開２０１３−１９７２６７号公報は、水蒸気バリア性を備えるフィルムで構成されるフィルムケーシング内にエレメントが収容されるコンデンサを開示している。該公報開示のコンデンサによれば、フィルムケーシングにて、ケーシングの周囲の水蒸気（水分）がケーシング内に侵入することを阻止できるため、エポキシ樹脂を廃止できる。

しかし、従来のコンデンサには、つぎの問題点がある。
電流印加時のエレメントの発熱による温度上昇が比較的大きくなってしまう。

特開２０１３−１９７２６７号公報

本発明の目的は、水蒸気バリア性を備えるフィルムで構成されるフィルムケーシング内にエレメントが収容される場合であっても、従来に比べてエレメントの温度上昇を低減できるコンデンサを提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）水蒸気バリア性を備えるフィルムで構成されるフィルムケーシングと、
前記フィルムケーシング内に収容されるエレメントと、
を有するコンデンサであって、
前記フィルムケーシングと前記エレメントとの間に熱伝導性シートが設けられている、コンデンサ。
（２）前記エレメントは、誘電体フィルムの表面に金属材料を蒸着して電極膜を形成した金属化フィルムを複数枚積層し、積層方向の両外側に保護フィルムを配置することで構成されており、前記エレメントの前記金属化フィルムの積層方向と直交する方向の両端面に第１、第２のメタリコン電極が形成されており、
前記電極膜は、複数の分割電極と、該分割電極同士を接続するヒューズ部と、を備えており、前記金属化フィルムの積層方向に１つおきに隣り合う金属化フィルム同士の前記電極膜同士が前記第１のメタリコン電極に電気的に接続されており、前記１つおきに隣り合う前記金属化フィルム以外の金属化フィルム同士の前記電極膜同士が前記第２のメタリコン電極に電気的に接続されており、
前記熱伝導性シートは、前記エレメントの表面の一部のみに接触するようにして設けられており、少なくとも、前記金属化フィルムの積層方向から見て前記ヒューズ部の中で電気的に接続される前記メタリコン側に最も近いヒューズ部が位置する前記エレメント表面部分に接触するようにして設けられている、（１）記載のコンデンサ。

上記（１）のコンデンサによれば、つぎの効果を得ることができる。
エレメントとフィルムケーシングとの間に熱伝導性シートが設けられているため、エレメントをフィルムで直接覆う場合（従来）と異なり、熱伝導性シートにてエレメントの熱を奪うことができる。よって、従来に比べて、電流印加時のエレメントの発熱による温度上昇を低減できる。

上記（２）のコンデンサによれば、つぎの効果を得ることができる。
熱伝導性シートがエレメントの表面の一部のみに接触するようにして設けられているため、熱伝導性シートがエレメントの表面の全部に接触するようにして設けられている場合に比べて、熱伝導性シートの材料コストを低減できる。
また、熱伝導性シートが、金属化フィルムの積層方向から見て、ヒューズ部の中で電気的に接続されるメタリコン側に最も近いヒューズ部が位置するエレメント表面部分に接触するようにして設けられているため、熱伝導性シートがエレメントの表面の一部のみに接触するようにして設けられている場合であっても、エレメントの表面のうち最も高温となる個所の熱を奪うことができ、エレメントの発熱による温度上昇を効率良く低減できる。

本発明実施例のコンデンサの斜視図である。本発明実施例のコンデンサの分解斜視図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、エレメントとフィルムケーシングの構造および断面表示は、図面の明確化のために簡略化している。図１のＢ−Ｂ線断面図である。なお、エレメントとフィルムケーシングの構造および断面表示は、図面の明確化のために簡略化している。本発明実施例のコンデンサの、任意の一枚の金属化フィルムの平面図である。本発明実施例のコンデンサにおける、エレメントと熱伝導性シートとフィルムケーシングとの積層状態を示す断面図である。なお、フィルムケーシングの構造および断面表示は、図面の明確化のために簡略化して-いる。図４のＣ部拡大断面図である。

以下に、本発明実施例のコンデンサを、図面を参照して、説明する。
本発明実施例のコンデンサ１０は、ハイブリッド車や電気自動車等の自動車等に設けられるコンデンサである。コンデンサ１０は、図４に示すように、フィルムケーシング２０と、エレメント（コンデンサ素子）３０と、熱伝導性シート４０と、バスバー５０と、シール部材６０と、を有する。

フィルムケーシング２０は、水蒸気バリア性を備えており、フィルムケーシング２０の周囲の水蒸気（水分）がフィルムケーシング２０内に侵入することを阻止するために設けられる。フィルムケーシング２０は、少なくとも一枚の水蒸気バリア性を備えるフィルム２１で構成されている。

フィルム２１は、図７に示すように、金属フィルム層２１ａと、金属フィルム層２１ａの面直方向の両側に配置され金属フィルム層２１ａを挟む樹脂フィルム層２１ｂと、を備えるラミネートフィルムである。
金属フィルム層２１ａを備えるため、フィルム２１（フィルムケーシング２０）が水蒸気バリア性を備える。金属フィルム層２１ａは、特に限定するものではないが、たとえばアルミニウム製等である。
樹脂フィルム層２１ｂは、絶縁性を備えており、たとえば、オレフィン系樹脂であるＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）製である。

図３に示すように、フィルムケーシング２０の、フィルム２１同士の合わせ部（重ね合わせ部）２２は、フィルム２１の樹脂フィルム層２１ｂ（図７）同士をヒートシール等により接合（溶着）することで、互いに隙間なく接合される。

エレメント３０は、図６に示すように、誘電体フィルム３１の表面に金属材料を蒸着して電極膜３２を形成した金属化フィルム３３を複数枚積層し、積層方向の両外側に保護フィルム３４を配置することで構成されており、エレメント３０の金属化フィルム３３の積層方向と直交する一方向（図中Ｄ方向）の両端面に、第１、第２のメタリコン電極３５ａ、３５ｂからなるメタリコン電極３５が形成されている。

各金属化フィルム３３の電極膜３２は、図５に示すように、複数の分割電極３２ａと、分割電極３２ａ同士を接続するヒューズ部３２ｂと、を備える。各金属化フィルム３３の誘電体フィルム３１の表面には、電極膜３２が形成されないマージン部３１ａが設けられる。それぞれのマージン部３１ａが交互に第１のメタリコン電極３５ａ側、第２のメタリコン電極３５ｂ側となるように金属化フィルム３３を積層することにより、図６に示すように、金属化フィルム３３の積層方向に１つおきに隣り合う金属化フィルム同士の電極膜３２同士が、第１のメタリコン電極３５ａのみに電気的に接続されており（第２のメタリコン電極３５ｂには電気的に接続されておらず）、前記１つおきに隣り合う金属化フィルム以外の金属化フィルム同士の電極膜３２同士が第２のメタリコン電極３５ｂのみに電気的に接続されている（第１のメタリコン電極３５ａには電気的に接続されていない）。

各金属化フィルム３３の電極膜３２は、特に限定されるものではないが、たとえば図５に示すような電極パターンとされている。具体的には、電気的に接続されるメタリコン電極３５側（第１のメタリコン電極３５ａ側または第２のメタリコン電極３５ｂ側であり、図５では第２のメタリコン電極３５ｂ側である場合を示す）の略半分を覆う単一の大分割電極部３２ａ−１と、電気的に接続されるメタリコン電極３５側と反対側の略半分に分割配置される小分割電極部３２ａ−２と、を備える。ヒューズ部３２ｂは、大分割電極部３２ａ−１と小分割電極部３２ａ−２との間、小分割電極部３２ａ−２同士の間に設けられている。

エレメント３０は、図３、図４に示すように、フィルムケーシング２０により包まれている（覆われている）。そのため、エレメント３０は、フィルムケーシング２０内に位置しており、フィルムケーシング２０内に収容されている。

熱伝導性シート４０は、フィルムケーシング２０とエレメント３０との間に設けられている。熱伝導性シート４０は、フィルムケーシング２０とエレメント３０の両方に接触（密着）している。熱伝導性シート４０の角部がフィルムケーシング２０に接触する場合には、該角部によりフィルムケーシングが破損することを抑制するために、該角部はＲ形状とされていることが望ましい。熱伝導性シート４０は、エレメント３０とともにフィルムケーシング２０により包まれている（覆われている）。そのため、熱伝導性シート４０は、フィルムケーシング２０内に位置しており、フィルムケーシング２０内に収容されている。熱伝導性シート４０は、フィルムケーシング２０および／またはエレメント３０に固定して取付けられていてもよく、エレメント３０とともにフィルムケーシング２０に包まれた後にフィルムケーシング２０内を真空引きすることによりフィルムケーシング２０とエレメント３０の両方に密着させられるだけであってもよい。熱伝導性シート４０は、熱伝導性を有する材料で構成されている。熱伝導性シート４０の材料は、成形容易性、軽量化等の点から、樹脂製であることが望ましく、たとえば、熱可塑性エラストマ、アクリル樹脂等である。

熱伝導性シート４０は、メタリコン電極３５が形成される面を除いてエレメント３０の表面の全部を覆って（全部に接触して）いてもよいが、図４に示すように、材料コスト削減のために、メタリコン電極３５が形成される面を除いてエレメント３０の表面の一部のみを覆うようにして（一部のみに接して）設けられている。熱伝導性シート４０は、コンデンサ１０への電流印加時にエレメント３０の表面のうち最も高温となる個所を覆うようにして（最も高温となる個所に接して）設けられている。なお、この最も高温となる個所は、金属化フィルム３３の積層方向から見てヒューズ部３２ｂの中で電気的に接続されるメタリコン３５側に最も近いヒューズ部３２ｂ−１（図５参照）が位置するエレメント表面部分３０ａである。

バスバー５０は、図４に示すように、金属製であり、長尺状で薄板状である。バスバー５０は、エレメント３０の両端のメタリコン電極３５（第１、第２のメタリコン電極３５ａ、３５ｂ）に対応させて一対設けられている。一対のバスバー５０の一方のバスバー（第１のバスバー）５０ａは、エレメント３０の一端にはんだ付けにて固定して取付けられて（接合されて）おり、第１のメタリコン電極３５ａに接続されている。一対のバスバー５０の他方のバスバー（第２のバスバー）５０ｂは、エレメント３０の他端にはんだ付けにて固定して取付けられて（接合されて）おり、第２のメタリコン電極３５ｂに接続されている。

バスバー５０は、フィルムケーシング２０内からフィルムケーシング２０外に延びている。バスバー５０は、フィルムケーシング２０内に位置するバスバー第１の部分５１と、フィルムケーシング２０外に位置するバスバー第２の部分５２と、バスバー第１の部分５１とバスバー第２の部分５２との間に位置しフィルムケーシング５０を挿通するケーシング挿通部５３と、を備える。

バスバー５０は、バスバー第１の部分５１でエレメント３０に固定して取付けられている。バスバー５０のバスバー第２の部分５２は、外部接続用の端子部とされている。バスバー５０は、ケーシング挿通部５３でフィルムケーシング２０とシール部材６０を介して固定されている。
第１のバスバー５０ａのケーシング挿通部５３と、第２のバスバー５０ｂのケーシング挿通部５３とは、同一平面内に位置している。

シール部材６０は、図７に示すように、バスバー５０のケーシング挿通部５３とフィルムケーシング２０との間の隙間を埋めており、該隙間をシール（封止）する。シール部材６０は、ケーシング挿通部５３の全周にわたって連続して設けられている。シール部材６０は、水蒸気バリア性を備えている。シール部材６０の材料は、たとえば、水蒸気バリア性と接着性を備える変性オレフィン系樹脂材（変性ＰＰ、変性ＰＥ等）である。

シール部材６０は、バスバー５０に接着固定されている。シール部材６０は、たとえば、インサート成形でバスバー５０に接着固定される。ただし、成形後のシール部材６０をバスバー５０に巻きつけた後に熱を加えて溶かすことで、バスバー５０に接着固定されていてもよい。

シール部材６０は、フィルムケーシング２０と固定されている。シール部材６０は、フィルムケーシング２０のフィルム２１の樹脂フィルム層２１ｂと、ヒートシール等により接合（溶着）される。なお、シール部材６０と樹脂フィルム層２１ｂとがともにオレフィン系樹脂製であるため、シール部材５０と樹脂フィルム層２１ｂとのヒートシールによる接合（溶着）が可能である。
シール部材６０と樹脂フィルム層２１ｂとの接合は、コンデンサ１０の製造サイクルタイム短縮のため、シール部材６０を予めバスバー５０に接着固定しておいた状態で、フィルムケーシング２０のフィルム２１同士の合わせ部２２の接合（溶着）と同時に行なわれることが望ましい。

つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
エレメント３０とフィルムケーシング２０との間に熱伝導性シート４０が設けられているため、エレメント３０をフィルム２０で直接覆う場合（従来）と異なり、熱伝導性シート４０にてエレメント３０の熱を奪うことができる。よって、従来に比べて、電流印加時のエレメント３０の発熱による温度上昇を低減できる。

熱伝導性シート４０がエレメント３０の表面の一部のみに接触するようにして設けられているため、熱伝導性シート４０がエレメント３０の表面の全部に接触するようにして設けられている場合に比べて、熱伝導性シート４０の材料コストを低減できる。

熱伝導性シート４０が、金属化フィルム３３の積層方向から見て、ヒューズ部３２ｂの中で電気的に接続されるメタリコン３５側に最も近いヒューズ部３２ｂ−１が位置するエレメント表面部分３０ａに接触するようにして設けられているため、熱伝導性シート４０がエレメント３０の表面の一部のみに接触するようにして設けられている場合であっても、エレメント３０の表面のうち最も高温となる個所の熱を奪うことができ、エレメント３０の発熱による温度上昇を効率良く低減できる。

熱伝導性シート４０が熱可塑性エラストマなどの柔軟性のある材質である場合、組付け時にエレメント３０にかかる応力や組付け後にエレメント３０にかかる外力を緩和できる。

１０コンデンサ
２０フィルムケーシング
２１フィルム
２１ａ金属フィルム層
２１ｂ樹脂フィルム層
３０エレメント
３１誘電体フィルム
３１ａマージン部
３２電極膜
３２ａ分割電極
３２ａ−１大分割電極部
３２ａ−２小分割電極部
３２ｂ、３２ｂ−１ヒューズ部
３３金属化フィルム
３４保護フィルム
３５メタリコン電極
３５ａ第１のメタリコン電極
３５ｂ第２のメタリコン電極
４０熱伝導性シート
５０バスバー
５０ａ第１のバスバー
５０ｂ第２のバスバー
５１バスバー第１の部分
５２バスバー第２の部分
５３ケーシング挿通部
６０シール部材

Claims

水蒸気バリア性を備えるフィルムで構成されるフィルムケーシングと、
前記フィルムケーシング内に収容されるエレメントと、
を有するコンデンサであって、
前記フィルムケーシングと前記エレメントとの間に熱伝導性シートが設けられている、コンデンサ。
前記エレメントは、誘電体フィルムの表面に金属材料を蒸着して電極膜を形成した金属化フィルムを複数枚積層し、積層方向の両外側に保護フィルムを配置することで構成されており、前記エレメントの前記金属化フィルムの積層方向と直交する方向の両端面に第１、第２のメタリコン電極が形成されており、
前記電極膜は、複数の分割電極と、該分割電極同士を接続するヒューズ部と、を備えており、前記金属化フィルムの積層方向に１つおきに隣り合う金属化フィルム同士の前記電極膜同士が前記第１のメタリコン電極に電気的に接続されており、前記１つおきに隣り合う前記金属化フィルム以外の金属化フィルム同士の前記電極膜同士が前記第２のメタリコン電極に電気的に接続されており、
前記熱伝導性シートは、前記エレメントの表面の一部のみに接触するようにして設けられており、少なくとも、前記金属化フィルムの積層方向から見て前記ヒューズ部の中で電気的に接続される前記メタリコン側に最も近いヒューズ部が位置する前記エレメント表面部分に接触するようにして設けられている、請求項１記載のコンデンサ。