JP6172849B2 - ケース外装型コンデンサ - Google Patents

Description

この発明は、両端面にメタリコン電極が形成された複数のコンデンサ素子と、上記コンデンサ素子を収納する外装ケースと、上記複数のコンデンサ素子の一方のメタリコン電極同士及び他方のメタリコン電極同士をそれぞれ接続する共通端子と、上記外装ケース内に充填されて外装ケースの開口面を封止する樹脂を備えて成るケース外装型コンデンサに関する。

高調波フィルタ用やインバータ回路の平滑用等に用いられる大型コンデンサにおいて、単体（１個）のコンデンサでは要求される大容量が得られない場合がある。
そこで従来より、両端面にメタリコン電極が形成された複数のコンデンサ素子を外装ケース内に収納すると共に、複数のコンデンサ素子の一方のメタリコン電極同士及び他方のメタリコン電極同士をそれぞれ共通端子で接続し、さらに、上記外装ケース内に樹脂を充填して外装ケースの開口面を封止した構造のケース外装型コンデンサが用いられている（例えば、特開２００４−１８６６４０号公報参照）。

斯かる構造のケース外装型コンデンサは、複数のコンデンサ素子の一方のメタリコン電極同士及び他方のメタリコン電極同士をそれぞれ共通端子で接続したことにより、複数のコンデンサ素子が並列接続されるので、複数のコンデンサ素子の容量が総和された大容量のコンデンサを実現することができるものである。
また、複数のコンデンサ素子は外装ケース内に収納されると共に、樹脂を充填して外装ケースの開口面を封止しているので、 単一のコンデンサとして取扱いが容易である。

特開２００４−１８６６４０号公報

ところで、高調波フィルタ用やインバータ回路の平滑用等に用いられる大型コンデンサにおいては、各コンデンサ素子に大電流が印可されるためコンデンサ素子内部での自己発熱が非常に大きく、斯かる自己発熱によって静電容量の変動等といったコンデンサの特性劣化を生じていた。

尚、上記構造のケース外装型コンデンサは、外装ケース内に樹脂を充填することにより、コンデンサ素子の発熱を樹脂を介して外部へ放熱できるようになっているが、十分な放熱性能が得られていなかった。

この発明は、従来の上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コンデンサ素子の自己発熱に起因する特性劣化を防止することができるケース外装型コンデンサを実現することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のケース外装型コンデンサは、
両端面にメタリコン電極が形成された複数のコンデンサ素子と、上記コンデンサ素子を収納する外装ケースと、上記複数のコンデンサ素子の一方の端面のメタリコン電極同士を接続する第１の共通端子及び他方の端面のメタリコン電極同士を接続する第２の共通端子と、上記外装ケース内に充填されて外装ケースの開口面を封止する樹脂を備えて成るケース外装型コンデンサであって、
上記複数のコンデンサ素子は、一方の端面のメタリコン電極を外装ケースの開口面側に配置すると共に、他方の端面のメタリコン電極を外装ケースの底面側に配置して成り、
上記第１の共通端子は、上記複数のコンデンサ素子の開口面側に配置された全てのメタリコン電極から外装ケースの開口面方向へ所定高さ立ち上がる立設部と、該立設部の下端に形成されたメタリコン電極接続部と、立設部の上端から延設された外部接続部を備えており、
上記第１の共通端子の立設部の上端及び外部接続部を外装ケース外に導出して成ることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のケース外装型コンデンサは、請求項１に記載のケース外装型コンデンサにおいて、
上記第１の共通端子のメタリコン電極接続部が、立設部の下端から突出形成された複数の突起部であり、また、上記第２の共通端子に複数の突起部を形成し、
各コンデンサ素子のメタリコン電極と、上記第１の共通端子及び第２の共通端子の複数の突起部とを接続したことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のケース外装型コンデンサにあっては、外装ケースの開口面側に配置されたコンデンサ素子のメタリコン電極に接続される第１の共通端子に、メタリコン電極から外装ケースの開口面方向へ所定高さ立ち上がる立設部を設け、該立設部の上端及び外部接続部を外装ケース外に導出したことにより、大電流が印可されて発生するコンデンサ素子の発熱を、（１）コンデンサ素子→メタリコン電極→第１の共通端子の立設部→樹脂の経路、及び、（２）コンデンサ素子→メタリコン電極→第１の共通端子の立設部の上端及び外部接続部の経路で外装ケース外へ効率良く放熱することができるので、コンデンサ素子の自己発熱に起因する特性劣化を効果的に防止することができる。

本発明の請求項２に記載のケース外装型コンデンサの如く、第１の共通端子及び第２の共通端子に複数の突起部を形成し、各コンデンサ素子のメタリコン電極と、第１の共通端子及び第２の共通端子の複数の突起部とを接続すれば、コンデンサ素子内部を流れる電流が一部分に集中することなく分散して流れ、その結果、電流集中に基づくコンデンサ素子内部での自己発熱が抑制され、コンデンサ素子の自己発熱に起因する特性劣化を効果的に防止することができる。

以下、図面に基づき、本発明に係る第１のケース外装型コンデンサ10を説明する。
図１は本発明に係る第１のケース外装型コンデンサ10を示す斜視図、図２は同平面図、図３は同側面図、図４は外装ケースへの樹脂充填前の状態を示す斜視図、図５は外装ケースへの樹脂充填前の状態を示す平面図、図６は外装ケース収納前の状態を示す斜視図、図７は外装ケース収納前の状態を示す平面図、図８は外装ケース収納前の状態を示す底面図である。

図１〜図８に示す通り、本発明に係る第１のケース外装型コンデンサ10は、５個のコンデンサ素子12と、上記５個のコンデンサ素子12を収納する略直方体形状の樹脂等より成る外装ケース14と、第１の共通端子15及び第２の共通端子16と、上記外装ケース14内に充填され、外装ケース14の開口面を封止する樹脂18を備えている。

上記コンデンサ素子12は、巻回型のコンデンサ素子12の場合、図９に示すように、厚さ数μｍのポリプロピレンやポリエステル等より成る誘電体フィルム20の表面に、一側辺に沿ってマージン部22が形成されるように金属膜24を蒸着して成る一対の金属化フィルム26をそれぞれのマージン部22が反対側に配されるように積層後、図示しない巻取機によって巻回して終端部を止着し、これに加熱及び加圧処理を施して図１０に示す扁平体28を形成した後、該扁平体28の両端面に丹銅等の金属材料を溶射してメタリコン電極30を形成して成る。
上記金属膜24は、例えば、亜鉛−アルミニウム合金、アルミニウム、亜鉛等で構成され、10nm〜80nmの厚さで蒸着されている。

また、図示は省略するが、上記コンデンサ素子12が、積層型のコンデンサ素子12の場合には、一側辺に沿ってマージン部が残されるように、誘電体フィルムの表面に電極膜を蒸着して成る複数枚の金属化フィルムを、それぞれのマージン部が反対側に配されるように交互に積層後、加熱及び加圧処理を施して扁平体を形成した後、該扁平体の両端面に丹銅等の金属材料を溶射してメタリコン電極を形成して成る。

図４及び図５に示す通り、５個のコンデンサ素子12は一方の端面のメタリコン電極30を外装ケース14の開口面側に配置すると共に、他方の端面のメタリコン電極30を外装ケース14の底面側に配置して成る。

第１の共通端子15は銅等の導電材より成り、５個のコンデンサ素子12の外装ケース14開口面側に配置されたメタリコン電極30同士を接続するものである。
該第１の共通端子15は、図４〜図７に示すように、メタリコン電極30から外装ケース14の開口面方向へ所定高さ立ち上がる立設部15ａと、該立設部15ａの下端から直交方向外方へ突出形成されたメタリコン電極接続部としての複数の突起部15ｂと、上記立設部15ａの上端から直交方向外方に延設された外部接続部15ｃを備えており、上記突起部15ｂとコンデンサ素子12のメタリコン電極30とが半田32を介して接続されるのである。
本実施形態においては、図７に示す通り、第１の共通端子15の立設部15ａ下端から直交方向の上外方に突出する１０個の突起部15ｂ、下外方に突出する１０個の突起部15ｂの合計２０個の突起部15ｂが形成されており、各コンデンサ素子12のメタリコン電極30と第１の共通端子15とは４箇所において半田接続されている。
上記外部接続部15ｃには一対の円孔33が形成されており、該外部接続部15ｃを介して他の電子機器等との接続が行われる。

以下、図１１〜図１６に基づいて、上記第１の共通端子15の形成方法を説明する。
図１１は第１の共通端子15の展開状態を示す平面図であり、本発明の第１の共通端子15は銅板等の導電板を図１１に示す形状に型抜きした状態から折曲加工することにより形成することができる。図１１において、34は第１の共通端子15の立設部15ａの元となる矩形状の導電板、36は導電板34の上端及び下端から各１０個づつ突設され、第１の共通端子15の突起部15ｂの元となる突起、38は導電板34の一側端から延設され、第１の共通端子15の外部接続部15ｃの元となる一対の矩形板であり、該一対の矩形板38には円孔38ａが形成されている。

図１１における点線は、導電板34の折曲位置を示す折曲線であり、第１の折曲線40、第２の折曲線42、第３の折曲線44の順番で導電板34を折曲加工を行う。尚、第１の折曲線40〜第３の折曲線44は説明の便宜上図示した仮想線である。
先ず、第１の折曲線40の位置で導電板34を２つ折りして図１２に示す形状と成す。次に、第２の折曲線42の位置で上方へ向かって導電板34を折り曲げることにより図１３に示す形状と成す。次に、第３の折曲線44の位置で一対の矩形板38を外方に折り曲げることにより図１４に示す形状と成す。最後に、突起36を外方に折り曲げることにより図１５及び図１６に示す形状の第１の共通端子15を得ることができる。

第２の共通端子16は銅等の導電材より成り、５個のコンデンサ素子12の外装ケース14底面側に配置されたメタリコン電極30同士を接続するものである。
該第２の共通端子16は、図６、図８及び図１７に示すように、５個のコンデンサ素子12のメタリコン電極30と密着すると共に、先端が外装ケース14の開口面に向かって延びる略Ｌ字状の板状部16ａと、メタリコン電極30と密着した板状部16ａから外方へ突出する複数の突起部16ｂと、上記板状部16ａの先端から延設され、円孔46が形成された外部接続部16ｃを備えており、上記突起部16ｂとコンデンサ素子12のメタリコン電極30とが半田32を介して接続されるのである（図８）。
本実施形態においては、図８に示す通り、第２の共通端子16の板状部16ａから上外方に１０個の突起部16ｂ、下外方に１０個の突起部16ｂの合計２０個の突起部16ｂが形成されており、各コンデンサ素子12のメタリコン電極30と第２の共通端子16とは４箇所において半田接続されている。

図１〜図３に示すように、外装ケース14内に樹脂18を充填した状態において、第１の共通端子15の立設部15ａ上端及び外部接続部15ｃと、第２の共通端子16の外部接続部16ｃは外装ケース14外に導出されている。

本発明の第１のケース外装型コンデンサ10にあっては、外装ケース14の開口面側に配置されたコンデンサ素子12のメタリコン電極30に接続される第１の共通端子15に、メタリコン電極30から外装ケース14の開口面方向へ所定高さ立ち上がる立設部15ａを設け、該立設部15ａの上端及び外部接続部15ｃを外装ケース14外に導出したことにより、大電流が印可されて発生するコンデンサ素子12の発熱を、
（１）コンデンサ素子12→メタリコン電極30→第１の共通端子15の立設部15ａ→樹脂18の経路、及び、
（２）コンデンサ素子12→メタリコン電極30→第１の共通端子15の立設部15ａの上端及び外部接続部15ｃの経路
で外装ケース14外へ効率良く放熱することができるので、コンデンサ素子12の自己発熱に起因する特性劣化を効果的に防止することができる。

尚、上記第１のケース外装型コンデンサ10において、各コンデンサ素子12のメタリコン電極30と、第１の共通端子15及び第２の共通端子16に形成した４個の突起部15ｂ，16ｂとを半田32を介して接続したのは以下の理由による。
すなわち、各コンデンサ素子12のメタリコン電極30と、第１の共通端子15及び第２の共通端子16とが１箇所のみで接続されている場合、両端面のメタリコン電極30，30間のコンデンサ素子12内部を流れる電流は、メタリコン電極30と第１の共通端子15及び第２の共通端子16とが接続された１箇所におけるメタリコン電極30，30間で集中的に流れるため、電流集中に起因してコンデンサ素子12内部での自己発熱が大きくなるという事態が生じる。

本発明に係る上記第１のケース外装型コンデンサ10にあっては、各コンデンサ素子12のメタリコン電極30と、第１の共通端子15及び第２の共通端子16に形成した４個の突起部15ｂ，16ｂとを半田接続しているので、コンデンサ素子12内部を流れる電流が一部分に集中することなく４箇所に分散して流れ、その結果、電流集中に基づくコンデンサ素子12内部での自己発熱が抑制され、コンデンサ素子12の自己発熱に起因する特性劣化を効果的に防止することができるのである。

尚、第１のケース外装型コンデンサ10においては、各コンデンサ素子12のメタリコン電極30と、第１の共通端子15及び第２の共通端子16とを「４個」の突起部15ｂ，16ｂを介して接続しているが、突起部15ｂ，16ｂの数は「４個」に限定されるものではない。すなわち、コンデンサ素子12内部を流れる電流が一部分に集中することなく分散させるためには、各コンデンサ素子12のメタリコン電極30と、第１の共通端子15及び第２の共通端子16とを「複数（２個以上）」の突起部15ｂ，16ｂを介して接続すれば良い。

図１８〜図２４は、本発明に係る第２のケース外装型コンデンサ50を示すものであり、該第２のケース外装型コンデンサ50は、第１の共通端子52の形状が上記第１のケース外装型コンデンサ10と異なっており、それ以外の構造は第１のケース外装型コンデンサ10と同一である。

第２のケース外装型コンデンサ50の第１の共通端子52は、図２１〜図２３に示すように、メタリコン電極30から外装ケース14の開口面方向へ所定高さ立ち上がる立設部52ａと、該立設部52ａの下端から直交方向外方へ突出する複数の突起部52ｂと、上記立設部52ａの上端から直交方向外方に延設され、円孔54を有する外部接続部52ｃを備えており、上記突起部52ｂとコンデンサ素子12のメタリコン電極30とが半田32を介して接続されている。
本実施形態においては、図２４に示す通り、第１の共通端子52の立設部52ａ下端から直交方向の上外方に突出する１０個の突起部52ｂ、下外方に突出する１０個の突起部52ｂの合計２０個の突起部52ｂが形成されており、各コンデンサ素子12のメタリコン電極30と第１の共通端子52とは４箇所において半田接続されている。

図２５は、第２のケース外装型コンデンサ50の第１の共通端子52の展開状態を示す平面図であり、該第１の共通端子52は銅板等の導電板を図２５に示す形状に型抜きした状態から折曲加工することにより形成することができる。
図２５において、56は第１の共通端子52の立設部52ａの元となる矩形状の導電板、58は導電板56の下端から２０個突設され、第１の共通端子52の突起部52ｂの元となる突起、60は導電板56の一側端から直交方向上方に延設され、円孔60ａを有する外部接続部52ｃの元となる矩形板である。

図２５における点線は、導電板56と矩形板60との境界に設けられた折曲位置を示す仮想線としての折曲線62である。上記折曲線62の位置で矩形板60を導電板56と直交する方向に折曲加工を行うと共に、導電板56の一端から他端に向かって２０個の突起58を、導電板56と直交する方向へ交互に反対向きとなるよう折り曲げることにより図２６に示す形状の第１の共通端子52を得ることができる。
第２のケース外装型コンデンサ50の第１の共通端子52の場合、第１のケース外装型コンデンサ10の第１の共通端子15に比べ、折曲加工の工程数が少なくて済むため製造容易である。

図１８〜図２０に示すように、第２のケース外装型コンデンサ50においても、外装ケース14内に樹脂18を充填した状態において、第１の共通端子52の立設部52ａ上端及び外部接続部52ｃと、第２の共通端子16の外部接続部16ｃは外装ケース14外に導出されている。

本発明に係る第２のケース外装型コンデンサ50も、上記第１のケース外装型コンデンサ10と同様に、外装ケース14の開口面側に配置されたコンデンサ素子12のメタリコン電極30に接続される第１の共通端子52に、メタリコン電極30から外装ケース14の開口面方向へ所定高さ立ち上がる立設部52ａを設け、該立設部52ａの上端及び外部接続部52ｃを外装ケース14外に導出したことにより、大電流が印可されて発生するコンデンサ素子12の発熱を、
（１）コンデンサ素子12→メタリコン電極30→第１の共通端子52の立設部52ａ→樹脂18の経路、及び、
（２）コンデンサ素子12→メタリコン電極30→第１の共通端子52の立設部52ａの上端及び外部接続部52ｃの経路
で外装ケース14外へ効率良く放熱することができるので、コンデンサ素子12の自己発熱に起因する特性劣化を効果的に防止することができる。

図２７は上記第２のケース外装型コンデンサ50の変形例70を示すものであり、該変形例70は、図２８に示す第１の共通端子72を用いることにより、第１の共通端子72の立設部72ａは外装ケース14内に収納すると共に樹脂18で封止し、円孔73を有する外部接続部72ｃのみを外装ケース14外に導出した点に特徴を有するものである。

図２９は、上記第１の共通端子72の展開状態を示す平面図であり、該第１の共通端子72は銅板等の導電板を図２９に示す形状に型抜きした状態から折曲加工することにより形成することができる。
図２９において、74は第１の共通端子72の立設部72ａの元となる矩形状の導電板、76は導電板74の下端から２０個突設され、第１の共通端子72の突起部72ｂの元となる突起、78は導電板74の一側端から直交方向上方に延設され、円孔78ａを有する外部接続部72ｃの元となる矩形板である。

第２のケース外装型コンデンサの変形例70においては、折曲位置を示す折曲線80が矩形板78の中途部に設けられており、上記折曲線80の位置で矩形板78を導電板74と直交する方向に折曲加工を行うと共に、導電板74の一端から他端に向かって２０個の突起76を、導電板74と直交する方向へ交互に反対向きとなるよう折り曲げることにより図２８に示す形状の第１の共通端子72を得ることができる。
上記の通り、外部接続部72ｃの元となる矩形板78の中途部を折曲位置（図２９の折曲線80参照）と成したことにより、図２８に示す第１の共通端子72の立設部72ａを外装ケース14内に完全に収納して樹脂18封止しても、外部接続部72ｃを外装ケース14外に導出することができる（図２７）。

第２のケース外装型コンデンサの変形例70は、外装ケース14の開口面側に配置されたコンデンサ素子12のメタリコン電極30に接続される第１の共通端子72に、メタリコン電極30から外装ケース14の開口面方向へ所定高さ立ち上がる立設部72ａを設け、該立設部72ａは外装ケース14内に収納すると共に外部接続部72ｃを外装ケース14外に導出したことにより、大電流が印可されて発生するコンデンサ素子12の発熱を、
（１）コンデンサ素子12→メタリコン電極30→第１の共通端子72の立設部72ａ→樹脂18の経路、及び、
（２）コンデンサ素子12→メタリコン電極30→第１の共通端子72の立設部72ａ→第１の共通端子72の外部接続部72ｃの経路
で外装ケース14外へ効率良く放熱することができるので、コンデンサ素子12の自己発熱に起因する特性劣化を効果的に防止することができる。
尚、第２のケース外装型コンデンサの変形例70は、上記第１のケース外装型コンデンサ10及び第２のケース外装型コンデンサ50とは異なり、第１の共通端子52の立設部52ａを外装ケース14内に収納し、外部接続部72ｃのみを外装ケース14外に導出しているので、第１のケース外装型コンデンサ10及び第２のケース外装型コンデンサ50と比較して、放熱性能は若干低下するが、その分、外部絶縁性能を向上させることができる。

第１のケース外装型コンデンサを示す斜視図である。 第１のケース外装型コンデンサを示す平面図である。 第１のケース外装型コンデンサを示す側面図である。 ケースへの樹脂充填前の状態を示す斜視図である。 ケースへの樹脂充填前の状態を示す平面図である。 ケース収納前の状態を示す斜視図である。 ケース収納前の状態を示す平面図である。 ケース収納前の状態を示す底面図である。 一対の金属化フィルムを積層・巻回する状態を示す斜視図である。 コンデンサ素子を示す斜視図である。 第１の共通端子の展開状態を示す平面図である。 第１の共通端子の形成方法を示す説明図である。 第１の共通端子の形成方法を示す説明図である。 第１の共通端子の形成方法を示す説明図である。 第１の共通端子を示す斜視図である。 第１の共通端子を示す側面図である。 第２の共通端子を示す斜視図である。 第２のケース外装型コンデンサを示す斜視図である。 第２のケース外装型コンデンサを示す平面図である。 第２のケース外装型コンデンサを示す側面図である。 外装ケースへの樹脂充填前の状態を示す斜視図である。 外装ケースへの樹脂充填前の状態を示す平面図である。 外装ケース収納前の状態を示す斜視図である。 外装ケース収納前の状態を示す平面図である。 第１の共通端子の展開状態を示す平面図である。 第１の共通端子を示す斜視図である。 第２のケース外装型コンデンサの変形例を示す斜視図である。 第１の共通端子を示す斜視図である。 第１の共通端子の展開状態を示す平面図である。

10 第１のケース外装型コンデンサ
12 コンデンサ素子
14 外装ケース
15 第１の共通端子
15ａ 立設部
15ｂ 突起部
15ｃ 外部接続部
16 第２の共通端子
16ａ 板状部
16ｂ 突起部
16ｃ 外部接続部
18 樹脂
20 誘電体フィルム
22 マージン部
24 金属膜
26 金属化フィルム
28 扁平体
30 メタリコン電極
32 半田
33 円孔
34 導電板
36 突起
38 矩形板
38ａ 円孔
40 第１の折曲線
42 第２の折曲線
44 第３の折曲線
46 円孔
50 第２のケース外装型コンデンサ
52 第１の共通端子
52ａ 立設部
52ｂ 突起部
52ｃ 外部接続部
54 円孔
56 導電板
58 突起
60 矩形板
60ａ 円孔
62 折曲線
70 第２のケース外装型コンデンサの変形例
72 第１の共通端子
72ａ 立設部
72ｂ 突起部
72ｃ 外部接続部
73 円孔
74 導電板
76 突起
78 矩形板
78ａ 円孔
80 折曲線

Claims (2)

1. 両端面にメタリコン電極が形成された複数のコンデンサ素子と、上記コンデンサ素子を収納する外装ケースと、上記複数のコンデンサ素子の一方の端面のメタリコン電極同士を接続する第１の共通端子及び他方の端面のメタリコン電極同士を接続する第２の共通端子と、上記外装ケース内に充填されて外装ケースの開口面を封止する樹脂を備えて成るケース外装型コンデンサであって、
   上記複数のコンデンサ素子は、一方の端面のメタリコン電極を外装ケースの開口面側に配置すると共に、他方の端面のメタリコン電極を外装ケースの底面側に配置して成り、
   上記第１の共通端子は、上記複数のコンデンサ素子の開口面側に配置された全てのメタリコン電極から外装ケースの開口面方向へ所定高さ立ち上がる立設部と、該立設部の下端に形成されたメタリコン電極接続部と、立設部の上端から延設された外部接続部を備えており、
   上記第１の共通端子の立設部の上端及び外部接続部を外装ケース外に導出して成ることを特徴とするケース外装型コンデンサ。
2. 上記第１の共通端子のメタリコン電極接続部が、立設部の下端から突出形成された複数の突起部であり、また、上記第２の共通端子に複数の突起部を形成し、
   各コンデンサ素子のメタリコン電極と、上記第１の共通端子及び第２の共通端子の複数の突起部とを接続したことを特徴とする請求項１に記載のケース外装型コンデンサ。
   

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