JP2004235471A - コンデンサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁性に優れると共に、良好な放熱効果を得ることが可能なコンデンサ装置を提供する。
【解決手段】絶縁キャップ１１を、下段絶縁カバー２０と、中段絶縁プレート３０と、上段絶縁カバー４０とで構成する。これら下段絶縁カバー２０と、中段絶縁プレート３０と、上段絶縁カバー４０とを間隔を置いて配置する。下部絶縁カバー２０は、コンデンサ素子１の端面近傍の発熱流体を流出させる対流口２４を備える。また上段絶縁カバー４０は、発熱流体を放出する放出口４３を備える。中段絶縁プレート３０は、対流口２４と放出口４３とを電気的に隔てると共に、対流口２４からの発熱流体を、下段絶縁カバー２０と中段絶縁プレート３０との間を流通させ、次いで、中段絶縁プレート３０と上段絶縁カバー４０との間を通って、放出口４３から流出させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンデンサをケースに収納したコンデンサ装置に関するもので、特に放熱性を向上したコンデンサ装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサをケースに収納し、気体を封入した高圧用のコンデンサ装置では、コンデンサとケース（アース電位）との絶縁のため、コンデンサ上部に、例えば絶縁フイルムを巻いて、この絶縁フイルムでコンデンサ上部を包みこむようにしている。また、コンデンサ側面とケースとの間、及びコンデンサ底面とケースとの間にも絶線体を介在させて絶縁している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の従来のコンデンサ装置では、コンデンサ上部を絶縁フイルムで包みこんでいるため、絶縁性は良いが、通電によってコンデンサが発熱すると、絶縁フイルムが気体の上方への対流を妨げ、コンデンサからの熱がコンデンサの上部にこもり、発熱が大きい場合、良好に放熱できないという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、絶縁性に優れると共に、良好な放熱効果を得ることが可能なコンデンサ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のコンデンサ装置は、コンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１の上部に配置される絶縁キャップ１１とから成るコンデンサ１０をケース６内に収納したコンデンサ装置において、上記絶縁キャップ１１は少なくとも、下段絶縁体２０と、中段絶縁体３０と、上段絶縁体４０とを有すると共に、これら各絶縁体２０、３０、４０を間隔を置いて配置して成り、上記下部絶縁体２０は、上記コンデンサ素子１の端面近傍の発熱流体を流出させる対流口２４を備え、また上記上段絶縁体４０は、上記発熱流体を放出する放出口４３を備え、上記中段絶縁体３０は、上記対流口２４と放出口４３とを電気的に隔てると共に、上記対流口２４からの発熱流体を、上記下段絶縁体２０と中段絶縁体３０との間を流通させ、次いで、上記中段絶縁体３０と上段絶縁体４０との間を通って、放出口４３から流出させるべく構成されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項１のコンデンサ装置では、コンデンサ素子１の発熱により温度上昇した発熱流体は、対流口２４を通り、下段絶縁体２０と中段絶縁体３０との間を流通し、次いで、上記中段絶縁体３０と上段絶縁体４０との間を通って、放出口４３から外部へと流出させるので、良好な放熱効果を得ることができる。また、中段絶縁体３０が、上記対流口２４と放出口４３とを電気的に隔てるように配置されるので、充分な絶縁性を確保できる。
【０００７】
請求項２のコンデンサ装置は、上記下段絶縁体２０は、コンデンサ素子１の端面３、及びその近傍の側部を覆うキャップ状に形成され、また上記上段絶縁体４０は、上記下段絶縁体２０の外側を覆うキャップ状に形成され、さらに上記中段絶縁体３０は、上記下段絶縁体２０と上段絶縁体４０との間を上下に区画すると共に、その外側部と上記上段絶縁体４０の内側部との間に隙間が形成されるよう配置されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２のコンデンサ装置では、下段絶縁体２０、及び上段絶縁体４０が、キャップ状に形成され、コンデンサ素子１の端面３、及びその近傍の側部を覆っているので絶縁性を向上できる。さらに、中段絶縁体３０が、コンデンサ素子１の端面３を覆うことになるので、この点においても絶縁性が向上する。
【０００９】
請求項３のコンデンサ装置は、上記中段絶縁体３０には、上下方向への突起３１が形成され、この突起３１で上記各絶縁体２０、３０、４０の間隔を保持させていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３のコンデンサ装置では、中段絶縁体３０の突起３１で各絶縁体２０、３０、４０の間隔を保持させているので、組立て作業を容易化できると共に、組立て精度を向上できる。
【００１１】
請求項４のコンデンサ装置は、上記下段絶縁体２０は、コンデンサ素子１の巻芯部２に装着され、下段絶縁体２０の上に中段絶縁体３０が載置され、さらにその上に上段絶縁体４０が配置され、上記上段絶縁体４０の放出口４３は、上記コンデンサ素子１の巻芯部２上部の位置に形成され、また上記中段絶縁体３０はコンデンサ素子１の巻芯部２に対応する位置に上方への膨出部３２が形成されされると共に、この膨出部３２内に上記下段絶縁体２０の装着部が配置され、さらにこの膨出部３２が上記上段絶縁体４０の放出口４３内に嵌入していることを特徴としている。
【００１２】
請求項４のコンデンサ装置では、下段絶縁体２０の装着されるコンデンサ素子１の巻芯部２が、中断絶縁体３０の膨出部３２内に嵌入して膨出部３２で覆われるので、この部分の絶縁性が向上する。また、下段絶縁体２０の装着部を膨出部３２内に収納し、さらに膨出部３２を上段絶縁体４０の放出口４３内に嵌入しているので、絶縁キャップ１１の高さ方向寸法をコンパクトに構成できる。
【００１３】
請求項５のコンデンサ装置は、上記各絶縁体２０、３０、４０は樹脂成形したものであることを特徴としている。
【００１４】
請求項６のコンデンサ装置は、複数のコンデンサ１０をケース６内に収納し、かつ絶縁気体または絶縁油を封入したことを特徴としている。
【００１５】
請求項５、及び請求項６のコンデンサ装置は、その実施に好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のコンデンサ装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、コンデンサを説明する図である。ここにいうコンデンサ１０は、コンデンサ素子１と、絶縁キャップ１１とから構成される。コンデンサ素子１は、金属化プラスチックフイルムが巻芯（巻芯部）２に巻回されて構成され、その両端にメタリコン電極３、３が形成されたものである。巻芯２は、メタリコン電極３、３の電極面（端面）より突出し、巻芯２の端部を他のコンデンサ素子の巻芯の端部と嵌合させることにより、複数のコンデンサ素子１を連結している。複数のコンデンサ素子１は、各巻芯２内に樹脂ボルト４を挿通し、樹脂ナット５を締めて固定される。
【００１７】
コンデンサ素子１は、メタリコン電極３、３を上下にした状態で配置される。そして最上段のコンデンサ素子１におけるメタリコン電極３の上部には、メタリコン電極３を覆うように、所定の間隔を置いて、絶縁キャップ１１が被せられる。絶縁キャップ１１は、下段絶縁カバー（下段絶縁体）２０と、中段絶縁プレート（中段絶縁体）３０、上段絶縁カバー（上段絶縁体）４０とで構成される。
【００１８】
下段絶縁カバー２０、中段絶縁プレート３０、上段絶縁カバー４０はいずれも、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料（厚さ１ｍｍ〜２ｍｍ程度）で成形したものである。
【００１９】
下段絶縁カバー２０は、コンデンサ素子１のメタリコン電極３に、所定の間隔を置いて上側から被せられるカバーであり、図２に示すように、略４角形の頂壁２１と、頂壁から垂下する周壁２２とを備えるキャップ状のものである。そして、頂壁２１の略中央部に取付孔２３が穿設されている。取付孔２３は、図１に示すように、コンデンサ素子１を固定する樹脂ボルト４が貫通する孔であり、巻芯２の端面と樹脂ナット５の下端面との間に、取付孔２３の周辺部を狭持して、下段絶縁カバー２０を固定、保持するとともに、複数のコンデンサ素子を連結している。また、図２に示すように、上記取付孔２３の周囲には、対流口２４が形成されている。この対流口２４は、コンデンサ素子１が発熱したとき、絶縁気体、絶縁油等の発熱流体を上部に対流させるためのものであり、大径のものが４個、小径のものが４個設けられている。なお、対流口２４の大小関係、及び個数は、これに限定されるものではない。
【００２０】
中段絶縁プレート３０は、概略４角形の板状のもので、その両面に上下方向に延びる突起３１を有し、上面の中央に、樹脂ボルト４や樹脂ナット５、つまり上記下段絶縁カバー２０の取付部を、その上方から覆う膨出部３２を有する。中段絶縁プレート３０は、下段絶縁カバー２０の上部に載置されるが、このとき突起３１により、中段絶縁プレート３０と下段絶縁カバー２０との間に突起３１の高さ（２ｍｍ程度）分の間隔（隙間）ができる。
【００２１】
上段絶縁カバー４０は、中段絶縁プレート３０、下段絶縁カバー２０を覆うように上から被せられるカバーであり、図２に示すように、略４角形の頂壁４１と、頂壁から垂下する周壁４２とを備えるキャップ状のものである。そして、頂壁４１の略中央部に、放出口４３が穿設されている。放出口４３は、コンデンサ素子１が発熱したとき、絶縁気体、絶縁油等の発熱流体を上部に放出するためのものである。この放出口４３は、中段絶縁プレート３０の膨出部３２の外径よりも径大な内径を有するものである。そして、この上段絶縁カバー４０が、中段絶縁プレート３０、下段絶縁カバー２０を覆うように上から被せられた状態で、上段絶縁カバー４０の内面と中段絶縁プレート３０との間には、突起３１の高さ（２ｍｍ程度）分の間隔（隙間）ができると共に、上記放出口４３内に中段絶縁プレート３０の膨出部３２が嵌入した状態となっている。また、このとき上段絶縁カバー４０の周壁４２の内側部と中段絶縁プレート３０の外側部との間には、所定の間隔（隙間）が形成されるようになっている。
【００２２】
図３は、このような絶緑キャップ１１をコンデンサ素子１の上部に取り付けた場合の一部拡大図である。コンデンサ素子１が発熱すると素子周辺の絶縁気体または絶縁油の温度が上昇し、絶縁気体、絶縁油等の発熱流体は、点線で示すように、下段絶縁カバー２０の対流口２４から、下段絶縁カバー２０上面と中段絶縁プレート３０の下面との間へと流れ、次いで上段絶縁カバー４０の周壁４２の内側部と中段絶縁プレート３０の外側部との間を通り、さらに中段絶縁プレート３０の上面と上段絶縁カバー４０の下面との間を流れ、上段絶縁カバー４０の放出口４３を通って外部へと放出される。このように絶縁気体、絶縁油等の発熱流体が、絶縁キャップ１１の内側から外側へ流れることになる。この結果、絶縁気体または絶縁油の対流により、コンデンサ素子１１の発熱を良好に放散することができる。
【００２３】
また、中段絶縁プレート３０を介在させたことにより、メタリコン電極３とケースとの間の絶縁距離（沿面距離）が長くなり、良好に絶縁できる。特に、中段絶縁プレート３０が、上記対流口２４と放出口４３とを電気的に隔てるように配置されるので、充分な絶縁性を確保できる。また、下段絶縁カバー２０、及び上段絶縁カバー４０が、キャップ状に形成され、コンデンサ素子１の端面３、及びその近傍の側部を覆っているので一段と絶縁性を向上できる。さらに、中段絶縁プレート３０が、コンデンサ素子１のメタリコン電極３を覆い、メタリコン電極３がそのまま外部へと露出するのを防止しているので、この点においても絶縁性が向上する。
【００２４】
また、中段絶縁プレート３０の突起３１で下段絶縁カバー２０、中段絶縁プレート３０、及び上段絶縁カバー４０の間隔を保持させているので、組立て作業を容易化できると共に、組立て精度を向上できる。
【００２５】
さらに、上記コンデンサ装置では、下段絶縁カバー２０の装着されるコンデンサ素子１の巻芯部２が、中断絶縁プレート３０の膨出部３２内に嵌入して膨出部３２で覆われるので、この部分の絶縁性が向上する。また、下段絶縁カバー２０の装着部を膨出部３２内に収納し、さらに膨出部３２を上段絶縁カバー４０の放出口４３内に嵌入しているので、絶縁キャップ１１の高さ方向寸法をコンパクトに構成できる。
【００２６】
図４は、本発明を３相の高圧コンデンサ装置に実施した場合の一例を示す。各相のコンデンサ１０は、複数のコンデンサ素子１・１を積み重ねて構成され、ケース６に収納される。コンデンサ１０の上部に絶縁キャップ１１が被着される。上部のメタリコン電極３は、リード線７により端子８に接続され、上下に位置するコンデンサ素子１、１間のメタリコン電極３ａ、３ａ同士は、共通接続される。各相の下部のメタリコン電極３ｂ、３ｂは、共通接続され中性点とされる。ケース６の内部には、絶縁気体または絶縁油が封入される。コンデンサ１０の下部は、通常、ケース底面、及び近接するケース側面と絶縁するため、ＰＰフイルム等の絶縁フイルムで包みこまれる。またこのとき、コンデンサ１０の上部側面に絶縁フイルムを巻くと、大きな絶縁効果が得られる。
【００２７】
以上にこの発明の実施の形態について説明をしたが、この発明は、上記実施の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できる。例えば、上記実施形態においては、１枚の中段絶縁プレート３０を用いた例を示しているが、複数枚の中段絶縁プレート３０を用いることもある。また、絶縁キャップ１１の形状は、実施の形態においては、頂壁が四角形の四角筒形としているが、円筒形等の他の形状にしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１のコンデンサ装置では、コンデンサ素子の発熱により温度上昇した発熱流体は、対流口を通り、下段絶縁体と中段絶縁体との間を流通し、次いで、上記中段絶縁体と上段絶縁体との間を通って、放出口から外部へと流出させるので、良好な放熱効果を得ることができる。また、中段絶縁体が、上記対流口と放出口とを電気的に隔てるように配置されるので、充分な絶縁性を確保できる。
【００２９】
請求項２のコンデンサ装置では、下段絶縁体、及び上段絶縁体が、キャップ状に形成され、コンデンサ素子の端面、及びその近傍の側部を覆っているので絶縁性を向上できる。さらに、中段絶縁体が、コンデンサ素子の端面を覆うことになるので、この点においても絶縁性が向上する。
【００３０】
請求項３のコンデンサ装置では、中段絶縁体の突起で各絶縁体の間隔を保持させているので、組立て作業を容易化できると共に、組立て精度を向上できる。
【００３１】
請求項４のコンデンサ装置では、下段絶縁体の装着されるコンデンサ素子の巻芯部が、中断絶縁体の膨出部内に嵌入して膨出部で覆われるので、この部分の絶縁性が向上する。また、下段絶縁体の装着部を膨出部内に収納し、さらに膨出部を上段絶縁体の放出口内に嵌入しているので、絶縁キャップの高さ方向寸法をコンパクトに構成できる。
【００３２】
請求項５、及び請求項６のコンデンサ装置は、その実施に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のコンデンサ装置の一実施形態におけるコンデンサを示す断面図である。
【図２】上記実施形態におけるコンデンサの分解斜視図である。
【図３】上記実施形態におけるコンデンサの要部拡大断面図である。
【図４】この発明のコンデンサ装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ コンデンサ素子
２ 巻芯部
３ メタリコン電極
６ ケース
１０ コンデンサ
１１ 絶縁キャップ
２０ 下段絶縁カバー（下段絶縁体）
２４ 対流口
３０ 中段絶縁プレート（中段絶縁体）
３１ 突起
３２ 膨出部
４０ 上段絶縁カバー（上段絶縁体）
４３ 放出口

Claims (6)

1. コンデンサ素子（１）と、このコンデンサ素子（１）の上部に配置される絶縁キャップ（１１）とから成るコンデンサ（１０）をケース（６）内に収納したコンデンサ装置において、上記絶縁キャップ（１１）は少なくとも、下段絶縁体（２０）と、中段絶縁体（３０）と、上段絶縁体（４０）とを有すると共に、これら各絶縁体（２０）（３０）（４０）を間隔を置いて配置して成り、上記下部絶縁体（２０）は、上記コンデンサ素子（１）の端面近傍の発熱流体を流出させる対流口（２４）を備え、また上記上段絶縁体（４０）は、上記発熱流体を放出する放出口（４３）を備え、上記中段絶縁体（３０）は、上記対流口（２４）と放出口（４３）とを電気的に隔てると共に、上記対流口（２４）からの発熱流体を、上記下段絶縁体（２０）と中段絶縁体（３０）との間を流通させ、次いで、上記中段絶縁体（３０）と上段絶縁体（４０）との間を通って、放出口（４３）から流出させるべく構成されていることを特徴とするコンデンサ装置。
2. 上記下段絶縁体（２０）は、コンデンサ素子（１）の端面（３）、及びその近傍の側部を覆うキャップ状に形成され、また上記上段絶縁体（４０）は、上記下段絶縁体（２０）の外側を覆うキャップ状に形成され、さらに上記中段絶縁体（３０）は、上記下段絶縁体（２０）と上段絶縁体（４０）との間を上下に区画すると共に、その外側部と上記上段絶縁体（４０）の内側部との間に隙間が形成されるよう配置されていることを特徴とする請求項１のコンデンサ装置。
3. 上記中段絶縁体（３０）には、上下方向への突起（３１）が形成され、この突起（３１）で上記各絶縁体（２０）（３０）（４０）の間隔を保持させていることを特徴とする請求項１又は請求項２のコンデンサ装置。
4. 上記下段絶縁体（２０）は、コンデンサ素子（１）の巻芯部（２）に装着され、下段絶縁体（２０）の上に中段絶縁体（３０）が載置され、さらにその上に上段絶縁体（４０）が配置され、上記上段絶縁体（４０）の放出口（４３）は、上記コンデンサ素子（１）の巻芯部（２）上部の位置に形成され、また上記中段絶縁体（３０）はコンデンサ素子（１）の巻芯部（２）に対応する位置に上方への膨出部（３２）が形成されると共に、この膨出部（３２）内に上記下段絶縁体（２０）の装着部が配置され、さらにこの膨出部（３２）が上記上段絶縁体（４０）の放出口（４３）内に嵌入していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかのコンデンサ装置。
5. 上記各絶縁体（２０）（３０）（４０）は樹脂成形したものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかのコンデンサ装置。
6. 複数のコンデンサ（１０）をケース（６）内に収納し、かつ絶縁気体または絶縁油を封入したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかのコンデンサ装置。

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