JP4815992B2 - コンデンサ装置 - Google Patents

Description

この発明は、高温多湿の環境で使用するコンデンサ装置の防湿に関するものである。

従来、コンデンサ装置の防湿に関する発明は、金属化フィルムを巻き回したコンデンサ素子を筐体（ケース）に収納し、筐体の開口部に樹脂積層マイカ板の樹脂（エポキシ樹脂，シリコン樹脂）を配置し、コンデンサ本体を封止するためにウレタン樹脂を筐体に充填して硬化させたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２８９０１１号公報（第１図）

しかし、特許文献１に記載のコンデンサ装置は、樹脂積層マイカ板により筐体内への湿気の流入を防ぐ発明で、コンデンサ素子に接続されるリード線を用いた入力線路又は出力線路とが直線構造であるために、コンデンサ装置の加工時等においてリード線に応力が掛かると、リード線と封止用の封止材とが剥離し、両者の間に隙間ができ、その隙間から湿気が流入してコンデンサ素子が吸湿しコンデンサ装置の静電容量が変化及びコンデンサ素子の材料定数である誘電正接の増加や絶縁抵抗の低下の性能劣化が生じるという問題があった。

また、特許文献１は筐体の開口部に配置した樹脂積層マイカ板の樹脂の構造や成分の違いによるコンデンサ素子の静電容量を示しているだけで、コンデンサ素子が吸湿時に、金属化フィルムを巻き回したコンデンサ素子よりも、マイカコンデンサのような湿気に対す耐性が低いコンデンサ素子では、影響が大きい誘電正接の増加や絶縁抵抗の低下については、言及していないという課題もあった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、コンデンサ素子のリード線を用いた入力線路又は出力線路とに加工時等に応力が掛かったとしても、リード線と封止用の封止材と剥離がコンデンサ素子まで延伸せずに、防湿高温多湿の環境でも使用が可能なコンデンサ装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るコンデンサ装置は、コンデンサ本体と、このコンデンサ本体に接続された一対の入出力端子とを備え、前記コンデンサ本体は、一のコンデンサ素子と、この一のコンデンサ素子に対して並列に配列された二のコンデンサ素子と、前記一のコンデンサ素子を前記一対の入出力端子に接続し、前記一対の入出力端子側に屈曲した一の屈曲部を有する一の入出力線路と、一端が前記二のコンデンサ素子に接続され、前記一の屈曲部側に屈曲した二の屈曲部を有する二の入出力線路と、前記一のコンデンサ素子、前記二のコンデンサ素子、少なくとも前記一の屈曲部を含む前記一の入出力線路、及び、少なくとも前記二の屈曲部を含む前記二の入出力線路を封止する封止材と、この封止材を充填する筐体と有し、前記二の入出力線路の他端は、前記一の屈曲部に接続され、前記一のコンデンサ素子と前記二のコンデンサ素子とが並列に接続されたものである。

請求項２の発明に係るコンデンサ装置は、コンデンサ本体と、このコンデンサ本体に接続された一対の入出力端子とを備え、前記コンデンサ本体は、一のコンデンサ素子と、この一のコンデンサ素子に対して並列に配列された複数のコンデンサ素子と、前記一のコンデンサ素子を前記一対の入出力端子に接続し、前記一対の入出力端子側に屈曲した一の屈曲部を有する一の入出力線路と、一端が前記複数のコンデンサ素子に接続され、それぞれ前記一の屈曲部側に屈曲した屈曲部を有する複数の入出力線路と、前記一のコンデンサ素子、前記複数のコンデンサ素子、少なくとも前記一の屈曲部を含む前記一の入出力線路、及び、少なくとも前記屈曲部を含む前記複数の入出力線路を封止する封止材と、この封止材を充填する筐体と有し、前記複数の入出力線路のうち、前記一の入出力線路と隣り合うものの他端は、前記一の屈曲部に接続され、それ以外の前記複数の入出力線路の他端は、隣り合う前記複数の入出力線路の屈曲部に接続され、前記一のコンデンサ素子と前記複数のコンデンサ素子とが並列に接続されたものである。

請求項３の発明に係るコンデンサ装置は、前記二の入出力線路、又は、前記複数の入出力線路が、前記一対の入出力端子及び前記一の入出力線路と一体化構造である請求項１又は２に記載のものである。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、一対の入出力端子に接続された、コンデンサ素子の入力線路又は出力線路に応力が掛かった場合でも、入力線路又は出力線路と封止用の封止材との剥離がコンデンサ素子までに及ばず、さらに、コンデンサ素子を並列に二つ配列することが可能であるので、コンデンサ素子が並列接続された静電容量の大きなコンデンサ装置を得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、一対の入出力端子に接続された、コンデンサ素子の入力線路又は出力線路に応力が掛かった場合でも、入力線路又は出力線路と封止用の封止材との剥離がコンデンサ素子までに及ばず、さらに、コンデンサ素子を並列に三つ以上配列することが可能であるので、コンデンサ素子が並列接続された静電容量の大きなコンデンサ装置を得ることができる。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、一対の入出力端子と入出力線路とが一体化構造であるコンデンサ装置を得ることができる。

実施の形態
以下、この発明の実施の形態について図１〜図６を用いて説明する。図１は実施の形態によるコンデンサ装置の外観図、図２は実施の形態によるコンデンサ装置の断面図で、図２（ａ）はコンデンサ素子が一つの場合、図２（ｂ）はコンデンサ素子が複数の場合（並列接続）、図３はコンデンサ装置への防湿対策前後の防湿(耐湿性能)評価後の材料定数の比較図、図３（ａ）は防湿対策前のコンデンサ装置、図３（ｂ）は防湿対策後のコンデンサ装置、図４は防湿対策前後の静電容量の比較図、図５は防湿対策前後の誘電正接の比較図、図６は防湿対策前後の絶縁抵抗の比較図であり、図１，図２において、１はコンデンサ本体、２はコンデンサ本体１に接続された入力端子、３はコンデンサ本体に接続された出力端子、４はコンデンサ素子、５はコンデンサ素子１を入力端子２に接続する入力線路、６は入力端子２とコンデンサ素子４との間で入力線路５上に形成された屈曲部、７はコンデンサ素子１を出力端子３に接続する出力線路、８は出力端子３とコンデンサ素子４との間で出力線路７上に形成された屈曲部、９はコンデンサ素子４及び、少なくとも屈曲部６を含む入力線路５及び屈曲部８を含む出力線路７を封止する封止材、１０は封止材９を充填する筐体である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

コンデンサ装置のコンデンサ本体１は、入出力端子である入力端子２と出力端子とをそなえており、コンデンサ素子４が樹脂で形成された筐体１０内に収納され、その筐体１０に封止材９を充填し、固定した構造である。コンデンサ素子４に接続された入力線路５と出力線路７とが筐体１０の底面に対する垂直面において屈曲した屈曲部６，８を有し、それぞれ入力端子２と出力端子とに接続されている。また、コンデンサ素子を複数並べて接続してもよい。その場合は図２（ｂ）に示すようにコンデンサ素子４（ａ），４（ｂ），４（ｃ）を並列に配置して屈曲部６（ａ），６（ｂ），６（ｃ）を有する入力線路５と屈曲部８（ａ），８（ｂ），８（ｃ）を有する出力線路７とにより入出力端子に接続してもよいし、コンデンサ素子４を直列に並べてもよい。このような構成にすると、静電容量の大きなコンデンサ装置にも適用することができる。なお、入出力端子と入出力線路とを一体化構造にすることにより入出力端子を省略してもよい。

次に防湿(耐湿性能)評価について説明する。評価に使用したコンデンサ装置は、コンデンサ素子４は３ｋＶ、０．１μＦのマイカコンデンサを用いた。評価用の試料としてコンデンサ装置は図２（ａ）に示すコンデンサ素子４が１個のものを３個製作して防湿防湿対策後のコンデンサ装置とし、同じコンデンサ素子４を使用して屈曲部が無く直線状（棒状）の入出力線路を有するものを３個製作して防湿防湿対策前のコンデンサ装置とした。なお、入出力線路が直線状で、筐体１０の開口部の位置が異なっていても、コンデンサ装置の防湿には影響しない

評価試験はヒートショック試験（−３０℃／＋６０℃、各１時間１００サイクル）の後、高温高湿試験（８５℃８５％ＲＨ、１０００時間）を実施した。コンデンサ装置の性能確認として材料定数である静電容量，誘電正接，絶縁抵抗について測定した。測定のタイミングは、試験開始前・試験途中・試験終了後とし、試験途中の測定はヒートショックの場合は５０サイクル後、高温高湿試験の場合は、およそ１６８時間毎に測定を行なった。なお、対策前のコンデンサ装置は６７２時間まで、対策後のコンデンサ装置は１０００時間まで測定を行ない、試験途中の測定では、恒温槽から取り出して２時間以上放置してから測定を行った。試験結果を図３に示す。また、ヒートショック試験回数と高温高湿試験時間に対策前と対策後の全データは、図４，図５，図６に、それぞれ、防湿対策前後の静電容量の比較図，防湿対策前後の誘電正接の比較図，防湿対策前後の絶縁抵抗の比較図に示す。図３より、対策前，対策後ともに、ヒートショック試験後の測定では初期値からほとんど変化していないが、高温高湿試験後の測定では全ての性能において防湿の影響により性能劣化がみられる。しかし、性能劣化の大きさは対策前と比較して対策後のコンデンサは大きく改善されている。すなわち、静電容量は高温高湿試験後に対策前は３％程度上昇していたのが、対策後は１％程度まで減少している。また、誘電正接は高温高湿試験後に対策前は０．００２→０．０１４（７倍）まで増大したのに対し、対策後は０．００３→０．００６（２倍）と大きく改善されている。さらに、絶縁抵抗は高温高湿試験後に対策前は８０００ＭΩ→１７ＭΩまで低下し絶縁不良となったが、対策後は８０００ＭΩ→２０００ＭΩと低下の割合が大きく改善されている。さらに、図２（ｂ）に示すようにコンデンサ素子を複数並べて接続したコンデンサ装置に、同様の試験を実施し、同程度の高い耐湿性能結果が得られた。

評価試験の結果、マイカ等の湿度に対して性能劣化の著しいコンデンサ素子を使用したコンデンサ装置において、入出力線路に屈曲部を設けることにより、高温多湿な環境で長期間使用される場合において、静電容量，誘電正接，絶縁抵抗等の性能劣化の速度を従来品よりも抑えることができる。すなわち、コンデンサ素子４の入出力線路を筐体１０底面に対する垂直面において屈曲させた屈曲部を設けたことにより、コンデンサ装置の加工時等において入出力線路に応力が掛かると、入出線路の直線部分で封止材との剥離が生じても、屈曲部以降に応力が掛かり難いので、湿気の進入をこの屈曲部までで食い止めることができる。また、入出力線路を平板状にすることで、入出力線路と封止材との密着性が増し、入出力線路に外部応力がかかる場合にも、耐湿性能を保持することができる。

他の実施の形態
この発明の他の実施の形態について図７を用いて説明する。図７は他の実施の形態によるコンデンサ装置の透視図であり、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。図７に示すコンデンサ装置は、コンデンサ素子４に接続された入力線路５と出力線路７とが筐体１０の底面に対する水平面において屈曲した屈曲部６，８を有し、それぞれ入力端子２と出力端子とに接続されている。実装上、コンデンサの厚みを厚くできない場合に適用することができる。コンデンサ素子４の入力線路を水平面内おいて曲げることでも垂直面において曲げる場合と同様な効果が得られ、コンデンサ装置を小型化することができる。

この発明の実施の形態によるコンデンサ装置の外観図である。 この発明の実施の形態によるコンデンサ装置の断面図である。 この発明のコンデンサ装置への防湿対策前後の防湿(耐湿性能)評価後の材料定数の比較図である。 この発明の防湿対策前後の静電容量の比較図である。 この発明の防湿対策前後の誘電正接の比較図である。 この発明の防湿対策前後の絶縁抵抗の比較図である。 この発明の他の実施の形態によるコンデンサ装置の透視図である。

符号の説明

１…コンデンサ本体、２…入力端子、３…出力端子、４…コンデンサ素子、５…入力線路、６…屈曲部、７…出力線路、８…屈曲部、９…封止材、１０…筐体

Claims (3)

1. コンデンサ本体と、このコンデンサ本体に接続された一対の入出力端子とを備え、前記コンデンサ本体は、一のコンデンサ素子と、この一のコンデンサ素子に対して並列に配列された二のコンデンサ素子と、前記一のコンデンサ素子を前記一対の入出力端子に接続し、前記一対の入出力端子側に屈曲した一の屈曲部を有する一の入出力線路と、一端が前記二のコンデンサ素子に接続され、前記一の屈曲部側に屈曲した二の屈曲部を有する二の入出力線路と、前記一のコンデンサ素子、前記二のコンデンサ素子、少なくとも前記一の屈曲部を含む前記一の入出力線路、及び、少なくとも前記二の屈曲部を含む前記二の入出力線路を封止する封止材と、この封止材を充填する筐体と有し、前記二の入出力線路の他端は、前記一の屈曲部に接続され、前記一のコンデンサ素子と前記二のコンデンサ素子とが並列に接続されたコンデンサ装置。
2. コンデンサ本体と、このコンデンサ本体に接続された一対の入出力端子とを備え、前記コンデンサ本体は、一のコンデンサ素子と、この一のコンデンサ素子に対して並列に配列された複数のコンデンサ素子と、前記一のコンデンサ素子を前記一対の入出力端子に接続し、前記一対の入出力端子側に屈曲した一の屈曲部を有する一の入出力線路と、一端が前記複数のコンデンサ素子に接続され、それぞれ前記一の屈曲部側に屈曲した屈曲部を有する複数の入出力線路と、前記一のコンデンサ素子、前記複数のコンデンサ素子、少なくとも前記一の屈曲部を含む前記一の入出力線路、及び、少なくとも前記屈曲部を含む前記複数の入出力線路を封止する封止材と、この封止材を充填する筐体と有し、前記複数の入出力線路のうち、前記一の入出力線路と隣り合うものの他端は、前記一の屈曲部に接続され、それ以外の前記複数の入出力線路の他端は、隣り合う前記複数の入出力線路の屈曲部に接続され、前記一のコンデンサ素子と前記複数のコンデンサ素子とが並列に接続されたコンデンサ装置。
3. 前記二の入出力線路、又は、前記複数の入出力線路は、前記一対の入出力端子及び前記一の入出力線路は一体化構造である請求項１又は２に記載のコンデンサ装置。

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