JP7217939B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

この発明は、温度測定器を備えたコンデンサに関する。

特許文献１には、サーミスタなどの温度測定器を備えたコンデンサが開示されている。また、ケース底部からケース内に突出する固定部や結合部（以下、突出物という）を利用して温度測定器を固定することが開示されている。

特開２００９－１１１３７０号公報

ところで、ケース内に突出物を設けると、その分、スペースを取ることになり、コンデンサの大型化を招く。また、コンデンサ素子間に突出物が位置する場合は、その分、コンデンサ素子を離して配置する必要があり、コンデンサ素子間の接続が長くなって、インダクタンスの増加に繋がる可能性も出てくる。さらに、突出物でコンデンサ素子が傷付くことの無いよう、注意を払う必要もある。

そこで本発明は、温度測定器を固定するための突出物を設けなくてもよいコンデンサの提供を目的とする。

本発明のコンデンサは、コンデンサ素子２、３と温度測定器１０とをケース９に収容して樹脂Ｒを充填したコンデンサ１であって、ケース９の内側に溝部９１ａ、１２ｂが設けられており、溝部９１ａ、１２ｂに温度測定器１０が収容されていることを特徴としている。

また、溝部９１ａ、１２ｂの内面に温度測定器１０を固定するための突起９１ｄが設けられていることが好ましい。また、溝部９１ａ、１２ｂの先端側が枝分かれしていても良い。また、溝部９１ａ、１２ｂがケース９の底部９１に形成されており、温度測定器１０が、温度測定部１０ａと、可撓性の接続線１０ｂとを備え、接続線１０ｂの一方が温度測定部１０ａに接続され、他方がケース９の側壁９２からケース９外へと引き出されており、接続線１０ｂの他方側が、ケース９の底部９１側へ反発力を与えるように屈曲した状態でケース９の側壁９２に固定されていても良い。温度測定器１０を溝部９１ａ、１２ｂから測定対象側に向けるための変向手段Ｄを備えていても良い。

本発明のコンデンサは、温度測定器を収容する溝部が設けられているため、別途、温度測定器を固定するための突出物を設ける必要が無い。

また、溝部の内面に温度測定器を固定するための突起が設けられていれば、温度測定器を安定して固定することができる。また、溝部の先端側が枝分かれしていれば、突出物を設けることなく複数の温度測定器を設置することができる。また、溝部がケースの底部に形成されており、温度測定器が、温度測定部と、可撓性の接続線とを備え、接続線の一方が温度測定部に接続され、他方がケースの側壁からケース外へと引き出されており、接続線の他方側が、ケースの底部側へ反発力を与えるように屈曲した状態でケースの側壁に固定されていれば、温度測定器の溝部に収容されている部分がケースの底部側へ押さえつけられるようになり、溝部からの温度測定器の飛び出しを抑制することができる。また、温度測定器を溝部から測定対象側に向けるための変向手段を備えていれば、溝部に温度測定器を収容しているにもかかわらず、測定対象に温度測定器を近づけることができる。

この発明の一実施形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。 コンデンサの斜視図である。 溝部への温度測定器の収容状態を示す模式断面図である。 溝部への温度測定器の収容状態を示す模式平面図である。 溝部の異なる形態を示す模式断面図又は模式平面図である。 変向手段を示す模式断面図である。

次に、この発明のコンデンサの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明のコンデンサ１は、図１に示すように、第１コンデンサ素子２と、第１コンデンサ素子２の一方の電極部２ａに接続された第１電極板４と、第１コンデンサ素子２の他方の電極部２ｂに接続された第２電極板５とからなる第１モジュールＭ１と、第２コンデンサ素子３と、第２コンデンサ素子３の一方の電極部３ａに接続された第３電極板６と、第２コンデンサ素子３の他方の電極部３ｂに接続された第４電極板７とからなる第２モジュールＭ２と、伝熱部材８と、温度測定器１０とを備えている。また、第１、第２モジュールＭ１、Ｍ２を収容するケース９と、ケース９内に充填され、少なくとも第１、第２コンデンサ素子２、３を覆う樹脂Ｒ（図２参照）とを備えている。以下、上記の各部品について説明していくが、説明における「上下」の概念は、製造時、より具体的には樹脂充填時におけるものであって、必ずしも使用時の上下を規定するものではない。

第１コンデンサ素子２は、絶縁性のフィルムの表面に金属を蒸着した金属化フィルムを巻回することでなるフィルムコンデンサであって、図１に示すように、軸方向両端面に金属を溶射してなる電極部２ａ、２ｂがそれぞれ形成されている。このコンデンサ素子２は、軸方向から見ると扁平状、具体的には略トラック状（２本の平行線とその両端を半円でつないだ形状）であり、軸方向外周に平坦部２ｃと曲面部２ｄとを有している。

上記構成の第１コンデンサ素子２は、電極部２ａ、２ｂを上下に向けた状態で、互いに平坦部２ｃ、２ｃ同士を対向させるようにして４つ並べることで、第１コンデンサ素子群を構成している。なお、第１コンデンサ素子群における第１コンデンサ素子２の数は、必要な静電容量に合わせて適宜変更可能である。

第２コンデンサ素子３は、第１コンデンサ素子２と同様の構成である。また、第２コンデンサ素子群も第１コンデンサ素子群と同様の構成である。従って、同添え字を付し、詳細な説明は省略する。なお、第１コンデンサ素子群と第２コンデンサ素子群とでコンデンサ素子２、３の数を合わせる必要は無い。

第１電極板４は、図１に示すように、第１コンデンサ素子２の下側の電極部２ａに接続されている。この第１電極板４は、第１コンデンサ素子２の外面に沿う本体部４１と、本体部４１の上端から上方に延出された外部接続部４２と、本体部４１の電極部２ａ側の端部から延出された素子接続片４３とからなる。本体部４１は、第１コンデンサ素子２の下側の電極部２ａに沿う水平部４１ａと、水平部４１ａの一端から立ち上がり、曲面部２ｄに沿う垂直部４１ｂとに大別されており、全体として側面視略Ｌ字状となっている。

第２電極板５は、第１コンデンサ素子２の上側の電極部２ｂに接続されている。この第２電極板５は、第１コンデンサ素子２の上側の電極部２ｂに沿う本体部５１と、本体部５１の端部から上方に延出された外部接続部５２と、本体部５１の外部接続部５２が延出された側とは反対側の端部から延出された素子接続片５３とからなる。なお、第２電極板５の外部接続部５２は、第１電極板４の外部接続部４２と重ならないよう、ずらして設けられている。

第３電極板６は、第２コンデンサ素子３の下側の電極部３ａに接続されている。この第３電極板６は、その一部が第２コンデンサ素子３の外面に沿う本体部６１と、本体部６１の端部から上方に延出された外部接続部６２と、本体部６１の電極部３ａ側の端部から延出された素子接続片６３とからなる。本体部６１は、第２コンデンサ素子３の下側の電極部３ａに沿う水平部６１ａと、水平部６１ａの一端から立ち上がり、曲面部３ｄに沿う垂直部６１ｂと、垂直部６１ｂの上端から水平方向に延びる伸長部６１ｃとに大別されており、全体として側面視略Ｚ字状となっている。

第４電極板７は、第２コンデンサ素子３の上側の電極部３ｂに接続されている。この第４電極板７は、一部が第２コンデンサ素子３の上側の電極部３ｂに沿う本体部７１と、本体部７１の端部から上方に延出された外部接続部７２と、本体部７１の外部接続部７２が延出された側とは反対側の端部から延出された素子接続片７３とからなる。本体部７１は、第２コンデンサ素子３の上側の電極部３ｂに沿う水平部７１ａと、第３電極板６の伸長部６１ｃと重なる重ね合わせ部７１ｂとに大別されている。また、水平部７１ａと重ね合わせ部７１ｂとの間には、水平部７１ａよりも重ね合わせ部７１ｂを僅かに持ち上げる段差７１ｃが設けられている。第４電極板７の外部接続部７２は、第３電極板６の外部接続部６２と重ならないよう、ずらして設けられている。

各電極板４、５、６、７は、例えばアルミニウムや銅などの金属板を適宜打ち抜き加工や折り曲げ加工することで形成されている。

伝熱部材８は、平面視略矩形状の本体部８１と、本体部８１の端部から延出された接続部８２と、接続部８２が延出された端部から下方に向かって延出された延設部８３とからなる。接続部８２は、本体部８１のコーナー近傍から延出されており、先端近傍には取付孔８２ａが穿設されている。延設部８３は、２つの接続部８２、８２の間から延出されている。この延設部８３は、第１、第２電極板４、５の外部接続部４２、５２との接触を避けるため、外部接続部４２、５２が位置する箇所に切欠き８３ａが設けられている。なお、この状態は、延設部８３が２つに分割されているともいえる。伝熱部材８は、例えばアルミニウムや銅などの金属板を適宜打ち抜き加工や折り曲げ加工することで形成される。ただ、導電性を備える必要なく、熱伝導率の高い材質のもので製造可能である。

温度測定器１０は、温度測定部１０ａと、一方が温度測定部１０ａに接続された接続線１０ｂとからなる。温度測定部１０ａは例えばサーミスタである。ただ、白金測温抵抗体や熱電対を用いても良い。接続線１０ｂは例えばより線を可撓性の合成樹脂で被覆したものである。従って、屈曲させた際に元の形状に戻ろうとする反発力を発揮する。なお、接続線１０ｂとしては、単線（針金）を用いても良い。また、接続線１０ｂの保護や複数の接続線１０ｂを束ねる目的で、接続線１０ｂに保護チューブを被せても良い。保護チューブとしては可撓性を有するものが好ましい。

ケース９は平面視略矩形状の底部９１と、底部９１の四辺からそれぞれ立ち上がる側壁（側壁部）９２とからなる。上面に開口９３が設けられており、内部には第１、第２コンデンサ素子２、３を収容可能な収容空間を備えている。

ところで、底部９１の内側には溝部９１ａが設けられている。具体的には、ある側壁部９２の下端から反対側の側壁部９２の下端に向けて、底部９１の内面をへこませるようにして溝部９１ａが設けられている。溝部９１ａと反対側、すなわち底部９１の外面には、図３に示すように突条部９１ｅが形成されている。溝部９１ａの幅は、温度測定器１０の幅（径）と同じか大とされている。複数の温度測定器１０を束ねて使用する場合は、束ねたときの幅と同じか大とする。溝部９１ａの深さは例えば温度測定器１０の厚み（径）より大とされている。ただ、温度測定器１０の厚みの半分程度であっても良い。溝形状は角溝であって底面９１ｂと一対の側面９１ｃ、９１ｃを備えている。一対の側面９１ｃ、９１ｃからはそれぞれ、他方の側面９１ｃに向かって突起９１ｄが延出されている。この突起９１ｄは、溝部９１ａ内に配置される接続線１０ｂを屈曲させることができるように、水平方向において互いにずれた位置に設けられている。

４つの側壁部９２のうちの１つの側壁部９２には、伝熱部材８の接続部８２と接続するための取付部９４が設けられている。この取付部９４は、コンデンサ１を外部機器であるインバータなどの筐体Ｃに取り付ける際にも使用するものであって、取付孔９４ａを備えている。また、取付部９４が設けられた側壁部９２と対向し、その下端に溝部９１ａが位置している側壁部９２には、その上端部に、温度測定器１０の接続線１０ｂをケース９外に引き出すための切欠状の引き出し部９２ａが形成されている。この引き出し部９２ａには、接続線１０ｂを引き出しつつ、引き出し部９２ａからの樹脂漏れを防止するための栓体１１が取り付けられる。

栓体１１は、例えばゴムや軟質で可撓性を有する合成樹脂など、引き出し部９２ａの形状に合わせてある程度変形することが可能な材質のものからなり、引き出し部９２ａに嵌め込むことで引き出し部９２ａからの樹脂漏れを規制できるようになっている（引き出し部９２ａと栓体との間に意図した隙間を生じないようになっている）。この栓体１１は、図３及び図４に示すように、引き出し部９２ａよりも大きな一対の板状体１１ａ、１１ａと、板状体１１ａ、１１ａの間に位置し、引き出し部９２ａに嵌め込まれる嵌め込み部１１ｂと、板状体１１ａと嵌め込み部１１ｂとを貫通する挿通孔１１ｃとを備えている。

ケース９内に充填される樹脂Ｒは例えばエポキシ樹脂である。ただこれに限らず、ウレタン樹脂等の公知の種々の樹脂を使用可能である。

次に、コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、ケース９に温度測定器１０を設置する。具体的には、ケース９の底部９１に設けられた溝部９１ａに温度測定器１０を収容する。収容にあたっては、温度測定部１０ａが第１コンデンサ素子２の電極部２ａの直下に位置するように溝部９１ａ内に配置するとともに、温度測定部１０ａに続く接続線１０ｂを溝部９１ａ内に配置する。この際、接続線１０ｂを突起９１ｄ、９１ｄ間に挟み込んで固定する。突起９１ｄ、９１ｄ同士が水平方向にずれて配置されているため、突起９１ｄ、９１ｄ間に挟み込まれた接続線１０ｂは図４に示すように屈曲するが、元の形状に戻ろうとする復元力によって溝部９１ａへの温度測定器１０の固定が安定することになる。

溝部９１ａへの温度測定器１０の設置が完了した後、もしくはその前に、引き出し部９２ａに栓体１１を嵌め込む。栓体１１の挿通孔１１ｃへは予め接続線１０ｂを通しておくことが好ましい。接続線１０ｂの温度測定部１０ａ側を一方としたとき、他方側である部分、具体的には、栓体１１（挿通孔１１ｃ）から溝部９１ａまでの接続線（接続線のうち、側壁部９２に沿う部分：以下、側壁部側の接続線）１０ｂの長さはやや長めとしておき、栓体１１を引き出し部９２ａに嵌め込んだ状態において、図３に示すように、側壁部側の接続線１０ｂが略Ｓ字状に撓む（屈曲）ようにする。これにより、側壁側の接続線１０ｂが元の形状に戻ろうとする復元力によって、接続線のうち、溝部に収容されている部分（以下、底部側の接続線）を下方（ケース９の底部９１側）へ押さえつけるような反発力が生じ、底部側の接続線１０ｂや温度測定部１０ａの浮き上がりが抑制される。なお、接続線１０ｂが硬質なものであって、押さえつけ力を加えても撓まないような場合は、側壁部側の接続線１０ｂを屈曲させる必要はない。栓体１１の引き出し部９２ａへの取り付けにより、接続線１０ｂの他方は、栓体１１を介してケース９外へと引き出された状態となる。

次に、第１コンデンサ素子２に対して第１、第２電極板４、５を接続して第１モジュールＭ１を構成するとともに、第２コンデンサ素子３に対して第３、第４電極板６、７を接続して第２モジュールＭ２を構成する。具体的には、第１コンデンサ素子２の下側の電極部２ａと、第１電極板４の素子接続片４３とを接続し、第１コンデンサ素子２の上側の電極部２ｂと、第２電極板５の素子接続片５３とを接続する。また、第２コンデンサ素子３の下側の電極部３ａと、第３電極板６の素子接続片６３とを接続し、第２コンデンサ素子３の上側の電極部３ｂと、第４電極板７の素子接続片７３とを接続する。この際、各電極板４、５、６、７の外部接続部４２、５２、６２、７２は同じ側に揃えておく。この状態で、第３電極板６の伸長部６１ｃと、第４電極板７の重ね合わせ部７１ｂとが絶縁を確保した上で互いに重なり合う。

次に、第１モジュールＭ１と第２モジュールＭ２の間に伝熱部材８を介在させる。具体的には、まず第１コンデンサ素子２の上側の電極部２ｂ及び第２電極板５の本体部５１の上に、伝熱部材８の本体部８１を、絶縁を確保した上で重ね合わせる。この際、伝熱部材８の延設部８３に設けられた切欠き８３ａに第１、第２電極板４、５の外部接続部４２、５２を位置させるとともに、延設部８３を第１電極板４の垂直部４１ｂに沿わせる（絶縁を確保した上で重ね合わせる）。続いて、伝熱部材８の本体部８１の上に、第３電極板６の伸長部６１ｃを沿わせる（絶縁を確保した上で重ね合わせる）。これにより、第１コンデンサ素子２と第２コンデンサ素子３とは互いに曲面部２ｄ、３ｄを互いに対向させた状態で水平方向に並ぶこととなり、第３電極板６の伸長部６１ｃが第１モジュールＭ１の上面に沿うこととなる。また、伝熱部材８の本体部８１が、第１モジュールＭ１（より具体的には第２電極板５の本体部５１）と第３電極板６の伸長部６１ｃとの間に位置することになる。

このように一体とされた第１、第２モジュールＭ１、Ｍ２と伝熱部材８とをケース９に収容する。この際、伝熱部材８の接続部８２と、ケース９の取付部９４との位置を合わせておく。また、各電極板４、５、６、７の外部接続部４２、５２、６２、７２がケース開口９３から外部に突出するように収容する。そして、ケース９内に樹脂Ｒを充填し、外部接続部４２、５２、６２、７２や接続部８２を除いて樹脂モールドする。これによりコンデンサ１の製造を完了する。

上記構成のコンデンサ１は、溝部９１ａに温度測定器１０を配置していることから、温度測定器１０をケース９内に配置するにあたって余計な突出物をケース９内に設ける必要が無く、コンデンサ素子２、３の配置の自由度が増す。そのため、コンデンサ素子２、３を密に配置することができ、コンデンサ１の大型化や接続経路の冗長化を防ぐことができる。

図５は、溝部９１ａの変形例を示したものである。図５Ａのものは、底部９１の厚みの範囲内において溝部９１ａを形成している。そのため、突条部９１ｅは形成されない。このように突条部９１ｅを設けない場合は、コンデンサ１の設置の自由度が増す。図５Ｂのものは、スリット１２ａを入れたガイド１２をケース９内に収容することで、底部９１とスリット１２ａとで溝部９１ａを形成したものである。また、図５Ｃのものは、ガイド１２自体に溝部１２ｂを設けたものである。図５Ｂや図５Ｃに示すものは、スリット１２ａや溝部１２ｂの位置を変えたガイド１２を数種類用意すれば、共通のケース９を用いつつも、温度測定部１０ａの設置位置を適宜変えることができる。ガイド１２の平面視の大きさは、ケース９の底部９１と略同等である。図５Ｄは、溝部９１ａ、１２ｂの先端側を枝分かれさせた状態を示す平面図である。

図６は、変向手段Ｄを示したものである。変向手段Ｄは、溝部９１ａ、１２ｂに収容された温度測定部１０ａを持ち上げ、コンデンサ素子２、３などの測定対象側に向けるためのものである。図６Ａのように、溝部９１ａ、１２ｂの先端（温度測定部１０ａが位置する部分）に、スロープＤ１を設けたり、図６Ｂや図６Ｃのように段差Ｄ２を設けたり、図６Ｄや図６Ｅのように、温度測定部１０ａ近傍の接続線１０ｂに嵩上げ材Ｄ３を取り付けても良い。嵩上げ材としてはテープや樹脂が例として挙げられる。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、ケース９の側壁部９２の内側に溝部９１ａ、１２ｂを設けても良い。また、側壁部９２から底部９１に跨るようにして溝部９１ａ、１２ｂを設けるようにしても良い。また、引き出し部９２ａとしては、側壁部９２の上端を切欠くものに限らず、側壁部９２に孔を設けたものでも良い。栓体１１の形状についても引き出し部９２ａの形状に合わせて適宜変更可能である。

第１、第２コンデンサ素子２、３としてはフィルムコンデンサに限らず、セラミックコンデンサなど種々のコンデンサ素子を用いても良い。コンデンサ素子の形状についても、円柱状や角柱状など種々の形状を採用し得る。また、第１、第２コンデンサ素子２、３の軸方向が上下に向いていたが、横に向けても良い。

１ コンデンサ
２ 第１コンデンサ素子
２ａ 一方の電極部
２ｂ 他方の電極部
２ｃ 平坦部
２ｄ 曲面部
３ 第２コンデンサ素子
３ａ 一方の電極部
３ｂ 他方の電極部
３ｃ 平坦部
３ｄ 曲面部
４ 第１電極板
４１ 本体部
４１ａ 水平部
４１ｂ 垂直部
４２ 外部接続部
４３ 素子接続片
５ 第２電極板
５１ 本体部
５２ 外部接続部
５３ 素子接続片
６ 第３電極板
６１ 本体部
６１ａ 水平部
６１ｂ 垂直部
６１ｃ 伸長部
６２ 外部接続部
６３ 素子接続片
７ 第４電極板
７１ 本体部
７１ａ 水平部
７１ｂ 重ね合わせ部
７１ｃ 段差
７２ 外部接続部
７３ 素子接続片
８ 伝熱部材
８１ 本体部
８２ 接続部
８２ａ 取付孔
８３ 延設部
８３ａ 切欠き
９ ケース
９１ 底部
９１ａ 溝部
９１ｂ 底面
９１ｃ 側面
９１ｄ 突起
９１ｅ 突条部
９２ 側壁部
９２ａ 引き出し部
９３ 開口
９４ 取付部
９４ａ 取付孔
１０ 温度測定器
１０ａ 温度測定部
１０ｂ 接続線
１１ 栓体
１１ａ 板状態
１１ｂ はめ込み部
１１ｃ 挿通孔
１２ ガイド
１２ａ スリット
１２ｂ 溝部
Ｒ 樹脂
Ｍ１ 第１モジュール
Ｍ２ 第２モジュール
Ｄ 変向手段
Ｄ１ スロープ
Ｄ２ 段差
Ｄ３ 嵩上げ材

Claims (5)

1. コンデンサ素子と温度測定器とをケースに収容して樹脂を充填したコンデンサであって、
   ケースの内側に溝部が設けられており、溝部に温度測定器が収容されている、コンデンサ。
2. 溝部の内面に温度測定器を固定するための突起が設けられている、請求項１記載のコンデンサ。
3. 溝部の先端側が枝分かれしている、請求項１又は２記載のコンデンサ。
4. 溝部がケースの底部に形成されており、
   温度測定器が、温度測定部と、可撓性の接続線とを備え、
   接続線の一方が温度測定部に接続され、他方がケースの側壁からケース外へと引き出されており、
   接続線の他方側が、ケースの底部側へ反発力を与えるように屈曲した状態でケースの側壁に固定されている、請求項１～３のいずれかに記載のコンデンサ。
5. 温度測定器を溝部から測定対象側に向けるための変向手段を備える、請求項１～４のいずれかに記載のコンデンサ。

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