JP2020096111A - パルス電源用コンデンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】半田上がり不足による不具合を解消し、放熱性を改善させたパルス電源用コンデンサモジュールを提供する。【解決手段】内部に回路パターンが形成された、正極側プリント基板２０１Ｐと負極側プリント基板２０１Ｎの間に、樹脂スペーサＳ１１Ｐ〜Ｓ５３Ｐ，Ｓ１１Ｎ〜Ｓ５３Ｎを介してコンデンサＣ１〜Ｃ５を配設し、各コンデンサのリード線Ｔ１Ｐ〜Ｔ５Ｐを前記基板２０１Ｐに、リード線Ｔ１Ｎ〜Ｔ５Ｎを前記基板２０１Ｎに各々半田付けし、前記基板２０１Ｐと２０１Ｎ間に配設した絶縁支柱２４１〜２４５の各両端の内部に雌ネジとなるネジ孔を穿設し、前記基板２０１Ｐ、２０１Ｎに穿設したネジ挿通用孔に、樹脂ネジ２５１Ｐ〜２５５Ｐ，２５１Ｎ〜２５５Ｎを、樹脂ワッシャー２６１Ｐ〜２６５Ｐ，２６１Ｎ〜２６５Ｎを介して挿入して締め付け、コンデンサモジュール全体を固定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、パルス電源回路に用いられるコンデンサモジュールに関する。

高速・高電圧出力のパルス幅変調式パルス電源としては、ＰＦＬ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｌｉｎｅ；パルス形成線路）やＰＦＮ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ；パルス成形回路）、ブルームライン（Ｂｌｕｍｌｅｉｎ）を使った回路方式も考えられるが、特に立ち上り／立ち下がり時間が数十ｎｓｅｃと短く、数百ｎｓｅｃまでの短パルス幅出力が求められ、かつ容易にパルス幅変調できるものとして、スイッチ等でダイレクトに負荷に電力を供給する方式が有効である。

その方式の回路構成例を図５に示す。図５は、高速・高電圧発生パルス電源回路の例を示し、Ｃは直流電源１０に並列に接続されたコンデンサである。コンデンサＣの正極と負極間には、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ２が順次直列に接続されている。抵抗Ｒ１およびＲ２の共通接続点とコンデンサＣの負極の間には負荷２０が接続されている。図中のＬは直流電源１０と負荷２０の間の漂遊インダクタンスを表している。

外部から直流電源１０等で電力供給し、直流電源１０の応答性により電圧低下が考えられる場合は、コンデンサＣを挿入する。抵抗Ｒ１，Ｒ２は漂遊インダクタンスＬや負荷２０によって発生するリンギング防止用に挿入されている。

リンギングの影響が無視できるような場合や、リンギングにより過電圧が発生しても素子が破損しないような場合等は、抵抗Ｒ１，Ｒ２は挿入しなくても良い。負荷２０が抵抗負荷の場合、抵抗Ｒ２、スイッチＳＷ２は不要となるが、容量性負荷等、負荷側にエネルギーが残存し、電圧を立ち下げたい場合は抵抗Ｒ２、スイッチＳＷ２が必要となる。

図５におけるスイッチＳＷ１，ＳＷ２のタイミングチャートを図６に示す。負荷２０にエネルギーを供給し、負荷側の電圧（Ｖｌｏａｄ）を立ち上げたい時はスイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＦＦする（図示（２））。その後、負荷側の電圧を立ち下げたい場合はスイッチＳＷ１をＯＦＦ、スイッチＳＷ２をＯＮする（図示（１））。

主にプラズマ発生用途で使用する場合、負荷２０に印加される電圧は高電圧（数ｋＶ〜数十ｋＶ）となる。図５のコンデンサＣへの印加電圧も負荷側電圧Ｖｌｏａｄとほぼ同じ電圧となるため、コンデンサＣは耐圧の高いコンデンサが必要となり、構造も耐圧を考慮した設計が必要となる。

また、直流電源１０の応答性により電圧低下が考えられる場合は数百ｎＦ〜数μＦの容量が必要となるため、並列接続して必要な容量を得る。図５の回路に用いられるコンデンサモジュールの構造例を図７に示す。高耐圧コンデンサとしては、セラミックコンデンサやフィルムコンデンサ等があり、リード線タイプのコンデンサを選定した場合は、インダクタンス低減のため各コンデンサを基板に半田で接続する。

図７はリード線タイプの円筒型の複数のコンデンサを用いてコンデンサモジュールを構成した例を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図を各々示している。

１０１Ｐは内部に回路パターン（回路配線）が形成された正極側プリント基板であり、１０１Ｎは内部に回路パターン（回路配線）が形成された負極側プリント基板である。

正極側プリント基板１０１Ｐと負極側プリント基板１０１Ｎの間には、円筒型のコンデンサＣ１〜Ｃ５が各々所定間隔を隔てて配設されている。

正極側プリント基板１０１ＰとコンデンサＣ１〜Ｃ５の軸方向一端面は密着され、その端面から突出された正極側リード線Ｔ１Ｐ〜Ｔ５Ｐは正極側プリント基板１０１Ｐ内部の回路パターンに各々半田付け接続されている。

負極側プリント基板１０１ＮとコンデンサＣ１〜Ｃ５の軸方向他端面は密着され、その端面から突出された負極側リード線Ｔ１Ｎ〜Ｔ５Ｎは負極側プリント基板１０１Ｎ内部の回路パターンに各々半田付け接続されている。

１１０Ｐ、１１０Ｎはコンデンサモジュールの端子台であり、正極側、負極側プリント基板１０１Ｐ、１０１Ｎの各回路パターンに各々電気的に接続されている。

図５の回路において、コンデンサモジュール（Ｃ）から直流電源１０とスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）への配線が必要となる。コンデンサモジュール（Ｃ）からスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）への配線は、インダクタンスにより出力パルス電圧の立ち上がり、立ち下がり時間に影響を与えるため、図５の回路の配線を示す図８のように、ツイストペア線１２０にする必要がある。ツイストペア線１２０を端子台に接続することを考慮し、図７のようにコンデンサモジュールの各端子台１１０Ｐ，１１０Ｎは、それぞれ対向して配置されている。

従来のコンデンサモジュールの一例は特許文献１に記載され、また、コンデンサをプリント基板のプリントパターンに半田付けする回路基板接続構造は、例えば特許文献２に記載されている。

特許第５５０３００３号公報 特開２０１８−１１７０７７号公報

図５のような高速・高電圧発生パルス電源回路に使用されるコンデンサＣは、耐圧の高いコンデンサが必要となり、構造も耐圧を考慮した設計が必要となる。リード線タイプのコンデンサを選定した場合は、インダクタンス低減のため各コンデンサを基板に半田で接続する。

図７のように正極側プリント基板１０１Ｐ、負極側プリント基板１０１ＮとコンデンサＣ１〜Ｃ５が密着する構造とした場合、例えばコンデンサＣ５において、正極側リード線Ｔ５Ｐは基板表面側の図示（１）の部分で半田付け固定されるが、基板裏面側の図示（２）の部分では、正極側プリント基板１０１ＰとコンデンサＣ５の正極側の端面が密着しているため半田上がり不足が生じ、不具合の原因となる。

さらに、リプル電流の増大により、コンデンサの発熱が大きい場合、コンデンサと基板の密着面では放熱性が悪くなる。

これらの問題はすべてのコンデンサＣ１〜Ｃ５の各リード線Ｔ１Ｐ〜Ｔ５Ｐ、Ｔ１Ｎ〜Ｔ５Ｎにも同様に発生する。

また、組み立て時等で図７（ａ）の太い矢印の方向で応力がかかると、コンデンサのリード線（Ｔ１Ｐ〜Ｔ５Ｐ、Ｔ１Ｎ〜Ｔ５Ｎ）が切断しやすくなる。

また、設置される端子台（１１０Ｐ、１１０Ｎ）が２箇所のみであるため、直流電源（例えば図８の直流電源１０）とスイッチ（例えば図８のスイッチＳＷ１，ＳＷ２）からの配線が集中し、配線が煩雑になる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、半田上がり不足による不具合を解消し、放熱性を改善させたパルス電源用コンデンサモジュールを提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載のパルス電源用コンデンサモジュールは、パルス電源回路に用いられるコンデンサモジュールであって、
円筒型のコンデンサ本体の、軸方向一端面から突出した正極側リード線および軸方向他端面から突出した負極側リード線を有した複数のコンデンサと、
前記各コンデンサの軸方向一端面に対向配設され、内部に形成された回路パターンに前記各コンデンサの正極側リード線が半田付けされる正極側プリント基板と、
前記各コンデンサの軸方向他端面に対向配設され、内部に形成された回路パターンに前記各コンデンサの負極側リード線が半田付けされる負極側プリント基板と、
前記各コンデンサの、軸方向一端面と正極側プリント基板の間、および軸方向他端面と負極側プリント基板の間に各々配設されたスペーサと、
前記正極側プリント基板と負極側プリント基板の間を固定する複数の固定機構と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載のパルス電源用コンデンサモジュールは、請求項１において、
前記固定機構とコンデンサをポッティング材により接着したことを特徴とする。

請求項３に記載のパルス電源用コンデンサモジュールは、請求項１又は２において、
前記正極側プリント基板の回路パターンと接続され、コンデンサモジュールからパルス電源回路の正極母線に接続するための配線が接続される複数の正極側端子台と、
前記負極側プリント基板の回路パターンと接続され、コンデンサモジュールからパルス電源回路の負極母線に接続するための配線が接続される複数の負極側端子台と、を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載のパルス電源用コンデンサモジュールは、請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記各コンデンサの軸方向一端面と正極側プリント基板の間に配設されたスペーサは、前記コンデンサの軸方向一端面に当接するコンデンサ当接部と、前記コンデンサ当接部から設定した距離隔てて形成され、前記正極側プリント基板に当接する基板当接部と、前記基板当接部から突設され、前記正極側プリント基板を穿設した孔部に挿入される挿入突起部と、を有して構成され、
前記各コンデンサの軸方向他端面と負極側プリント基板の間に配設されたスペーサは、前記コンデンサの軸方向他端面に当接するコンデンサ当接部と、前記コンデンサ当接部から設定した距離隔てて形成され、前記負極側プリント基板に当接する基板当接部と、前記基板当接部から突設され、前記負極側プリント基板を穿設した孔部に挿入される挿入突起部と、を有して構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載のパルス電源用コンデンサモジュールは、請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記複数の固定機構は、前記正極側プリント基板と負極側プリント基板との間に挿入された絶縁支柱と、前記絶縁支柱の、正極側プリント基板との当接部位と負極側プリント基板との当接部位を、正極側プリント基板と負極側プリント基板の間の中間方向に各々締め付ける締め付け具とを各々備えていることを特徴とする。

請求項６に記載のパルス電源用コンデンサモジュールは、請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記複数の固定機構は、前記正極側プリント基板と負極側プリント基板との間に挿入された抵抗体と、前記抵抗体の、正極側プリント基板との当接部位と負極側プリント基板との当接部位を、正極側プリント基板と負極側プリント基板の間の中間方向に各々締め付ける締め付け具とを各々備えていることを特徴とする。

請求項７に記載のパルス電源用コンデンサモジュールは、請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記正極側プリント基板および負極側プリント基板を２分割した領域のうち、一方の領域に設けるコンデンサの個数を２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）、固定機構の個数を２ｎとし、他方の領域に設けるコンデンサの個数を２ｎ、固定機構の個数を２ｎ＋１とし、各コンデンサの円筒中心を各々結ぶ線が三角格子状となるように配設して１組のコンデンサモジュールを構成したことを特徴とする。

請求項８に記載のパルス電源用コンデンサモジュールは、
請求項７に記載の１組のコンデンサモジュールの他方の領域が、前記１組のコンデンサモジュールと同一に構成した他の１組のコンデンサモジュールの一方の領域と隣接するように配置し、複数組のコンデンサモジュールを近接配置したことを特徴とする。

（１）請求項１〜８に記載の発明によれば、スペーサを配設したので、コンデンサの正極側リード線および負極側リード線が半田付けされる部位において、半田上がり不足が発生することが回避され、半田上がり不足による不具合が解消される。

またスペーサにより、コンデンサと正極側プリント基板および負極側プリント基板は各々密着せず間隔が確保されるため、放熱性が良好となる。
（２）請求項２に記載の発明によれば、ポッティング材による接着を行っているので、コンデンサモジュールに応力がかかった場合でもコンデンサの正極側リード線および負極側リード線への負担を軽減することができる。
（３）請求項３に記載の発明によれば、端子台を合計４個以上設けているので、パルス電源回路と接続するための配線が集中することがなく、煩雑化が避けられる。
（４）請求項４に記載の発明によれば、スペーサの挿入突起部を基板側の孔部に挿入する構造としているので、スペーサの位置がずれて不安定になることはない。
（５）請求項５、６に記載の発明によれば、固定機構は締め付け具を備えているので、コンデンサモジュール全体を強固に固定することができる。
（６）請求項６に記載の発明によれば、固定機構の抵抗体として例えばパルス電源回路を構成する放電用抵抗を用いることにより、部品点数を削減することができ、放電用抵抗を含めた小型化が実現できる。
（７）請求項７に記載の発明によれば、各コンデンサの円筒中心を各々結ぶ線が三角格子状となるように配設したので、１組のコンデンサモジュールの小型化を図ることができる。
（８）請求項８に記載の発明によれば、コンデンサモジュールを増やして複数組のコンデンサモジュールを配設する場合、コンデンサモジュール同士が近接した箇所で無駄な空間が生まれないので、複数組のコンデンサモジュール全体を小型化することができる。

本発明の実施例１のコンデンサモジュールの構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。 本発明の実施例２のコンデンサモジュールの構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。 本発明の実施例３のコンデンサモジュールの構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。 本発明の実施例で用いられるスペーサの構成図。 パルス幅変調式パルス電源の一例を示す回路図。 図５の回路におけるスイッチＳＷ１、ＳＷ２のタイミングチャート。 従来のコンデンサモジュールの構造の一例を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。 図５の回路におけるコンデンサモジュールへの配線例を示す説明図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。

本実施例１では、前述した図７（ｂ）の（２）の部分での半田上がり不足とコンデンサの放熱性を改善するため、円筒型コンデンサの軸方向端面と基板の間に樹脂スペーサを設けて空間を確保し、正極側と負極側の基板間には絶縁支柱を設け、コンデンサを上下から押さえつけて固定し、また絶縁支柱とコンデンサをポッティング材で部分的に接着するように構成した。

図１は本実施例１によるコンデンサモジュールの構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図を示している。

図１において、２０１Ｐは内部に回路パターン（回路配線）が形成された矩形状の正極側プリント基板であり、２０１Ｎは内部に回路パターン（回路配線）が形成された矩形状の負極側プリント基板である。

正極側プリント基板２０１Ｐと負極側プリント基板２０１Ｎの間には、後述する複数の樹脂スペーサを介して、円筒型の複数のコンデンサ（本実施例では５個のコンデンサ）Ｃ１〜Ｃ５が配設されている。

コンデンサＣ１〜Ｃ５の配列状態は、図１（ａ）で説明するならば、正極側プリント基板２０１Ｐの両短辺の各中央同士を結んだ線を境界線として２分割し、その２分割された一方側の領域には３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３が配設され、他方側の領域には２個のコンデンサＣ４、Ｃ５が配設されている。そして各コンデンサＣ１〜Ｃ５は互いに所定距離隔てて、且つ各コンデンサの円筒中心を各々結ぶ線が三角格子状となるように配設されている。

コンデンサＣ１の軸方向一端面と正極側プリント基板２０１Ｐの間には３個の樹脂スペーサ（本発明のスペーサ）Ｓ１１Ｐ〜Ｓ１３Ｐが互いに所定距離隔てて配設され、コンデンサＣ１の軸方向他端面と負極側プリント基板２０１Ｎの間には３個の樹脂スペーサＳ１１Ｎ〜Ｓ１３Ｎが互いに所定距離隔てて配設されている。

前記正極側の樹脂スペーサＳ１１Ｐ〜Ｓ１３Ｐは、図４（ａ）に示すように、コンデンサＣ１の軸方向一端面に当接されるコンデンサ当接部２２１と、該コンデンサ当接部２２１に連続して所定長さに形成された胴体部２２２と、該胴体部２２２の長さ方向端部に形成され、正極側プリント基板２０１Ｐに当接される基板当接部２２３と、該基板当接部２２３から突設され、正極側プリント基板２０１Ｐの当該樹脂スペーサの配設位置に相当する部位を穿設した孔部（図示省略）に挿入される挿入突起部２２４と、該挿入突起部２２４の端部から正極側プリント基板２０１Ｐの外表面側に突設された先端部２２５とを備えている。

前記負極側の樹脂スペーサＳ１１Ｎ〜Ｓ１３Ｎは、図４（ｂ）に示すように、コンデンサＣ１の軸方向他端面に当接されるコンデンサ当接部２３１と、該コンデンサ当接部２３１に連続して所定長さに形成された胴体部２３２と、該胴体部２３２の長さ方向端部に形成され、負極側プリント基板２０１Ｎに当接される基板当接部２３３と、該基板当接部２３３から突設され、負極側プリント基板２０１Ｎの当該樹脂スペーサの配設位置に相当する部位を穿設した孔部（図示省略）に挿入される挿入突起部２３４と、該挿入突起部２３４の端部から負極側プリント基板２０１Ｎの外表面側に突設された先端部２３５とを備えている。

Ｔ１Ｐは円筒型のコンデンサＣ１の軸方向一端面の中心から突設された正極側リード線であり、その先端は正極側プリント基板２０１Ｐ内部に形成された回路パターンに半田付けされる。

Ｔ１Ｎは円筒型のコンデンサＣ１の軸方向他端面の中心から突設された負極側リード線であり、その先端は負極側プリント基板２０１Ｎ内部に形成された回路パターンに半田付けされる。

コンデンサＣ２〜Ｃ５側の、コンデンサと樹脂スペーサの配設状態も前記コンデンサＣ１側の配設状態と同様である。

すなわち、コンデンサＣ２側には３個の正極側の樹脂スペーサＳ２１Ｐ〜Ｓ２３Ｐと３個の負極側の樹脂スペーサＳ２１Ｎ〜Ｓ２３Ｎが前記と同様に配設され、コンデンサＣ３側には３個の正極側の樹脂スペーサＳ３１Ｐ〜Ｓ３３Ｐと３個の負極側の樹脂スペーサＳ３１Ｎ〜Ｓ３３Ｎが前記と同様に配設され、コンデンサＣ４側には３個の正極側の樹脂スペーサＳ４１Ｐ〜Ｓ４３Ｐと３個の負極側の樹脂スペーサＳ４１Ｎ〜Ｓ４３Ｎが前記と同様に配設され、コンデンサＣ５側には３個の正極側の樹脂スペーサＳ５１Ｐ〜Ｓ５３Ｐと３個の負極側の樹脂スペーサＳ５１Ｎ〜Ｓ５３Ｎが前記と同様に配設されている。

前記正極側の樹脂スペーサＳ２１Ｐ〜Ｓ２３Ｐ、Ｓ３１Ｐ〜Ｓ３３Ｐ、Ｓ４１Ｐ〜Ｓ４３Ｐ、Ｓ５１Ｐ〜Ｓ５３Ｐは、前記と同様に図４（ａ）に示すコンデンサ当接部２２１、胴体部２２２、基板当接部２２３、挿入突起部２２４、先端部２２５とを備えている。

前記負極側の樹脂スペーサＳ２１Ｎ〜Ｓ２３Ｎ、Ｓ３１Ｎ〜Ｓ３３Ｎ、Ｓ４１Ｎ〜Ｓ４３Ｎ、Ｓ５１Ｎ〜Ｓ５３Ｎは、前記と同様に図４（ｂ）に示すコンデンサ当接部２３１、胴体部２３２、基板当接部２３３、挿入突起部２３４、先端部２３５とを備えている。

コンデンサＣ２〜Ｃ５の各軸方向一端面の中心から各々突設された正極側リード線Ｔ２Ｐ〜Ｔ５Ｐは、前記Ｔ１Ｐと同様に正極側プリント基板２０１Ｐ内部に形成された回路パターンに半田付けされる。

コンデンサＣ２〜Ｃ５の各軸方向他端面の中心から各々突設された負極側リード線Ｔ２Ｎ〜Ｔ５Ｎは、前記Ｔ１Ｎと同様に負極側プリント基板２０１Ｎ内部に形成された回路パターンに半田付けされる。

正極側プリント基板２０１Ｐと負極側プリント基板２０１Ｎの間であって、該プリント基板２０１Ｐ、２０１Ｎの各長辺に近く、且つ各コンデンサＣ１〜Ｃ５から所定距離隔てた部位には、円筒形の絶縁支柱２４１〜２４５が挿入されている。前記プリント基板２０１Ｐ、２０１Ｎの各外表面側の、絶縁支柱２４１〜２４５の両端部に対向する部位には、締め付け具としての樹脂ネジ（例えばＢｓセムス；十字穴付ナベ小ねじ）および樹脂ワッシャーが設けられ、これら（本発明の固定機構）によってコンデンサモジュール全体を固定するものである。

すなわち、例えば絶縁支柱２４３側の場合、絶縁支柱２４３の両端部の内部には雌ネジとなるネジ孔が穿設され、正極側プリント基板２０１Ｐ、負極側プリント基板２０１Ｎの、絶縁支柱２４３の両端部が各々当接している部位にもネジ挿通用孔（図示省略）が穿設されている。

そして、前記基板のネジ挿通用孔に樹脂ネジ２５３Ｐ，２５３Ｎの足部を樹脂ワッシャー２６３Ｐ，２６３Ｎを介して挿通し、さらに絶縁支柱２４３の両端内部に穿設されたネジ孔と樹脂ネジ２５３Ｐ，２５３Ｎを螺着せしめることにより、絶縁支柱２４３と、前記各プリント基板２０１Ｐ，２０１Ｎが取り付けられる。

これらネジ孔、ネジ挿通用孔、樹脂ネジ、樹脂ワッシャーの構成は、絶縁支柱２４１，２４２，２４４，２４５側でも同様に構成されている。

前記絶縁支柱２４１〜２４５の各両端側で樹脂ネジ２５１Ｐ〜２５５Ｐ，２５１Ｎ〜２５５Ｎを締め付けることにより、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の軸方向両端面は、樹脂スペーサＳ１１Ｐ〜Ｓ１３Ｐ，Ｓ２１Ｐ〜Ｓ２３Ｐ，Ｓ３１Ｐ〜Ｓ３３Ｐ，Ｓ４１Ｐ〜Ｓ４３Ｐ，Ｓ５１Ｐ〜Ｓ５３ＰおよびＳ１１Ｎ〜Ｓ１３Ｎ，Ｓ２１Ｎ〜Ｓ２３Ｎ，Ｓ３１Ｎ〜Ｓ３３Ｎ，Ｓ４１Ｎ〜Ｓ４３Ｎ，Ｓ５１Ｎ〜Ｓ５３Ｎを介して、前記プリント基板２０１Ｐ，２０１Ｎによって押さえつけられ固定される。

正極側プリント基板２０１Ｐおよび負極側プリント基板２０１Ｎの互いに対向する面の、コンデンサＣ１と絶縁支柱２４３の間の部位には、正極側端子台２１０Ｐ−１、負極側端子台２１０Ｎ−１が互いに対向して取り付けられ、コンデンサＣ３と絶縁支柱２４５の間の部位には、正極側端子台２１０Ｐ−２、負極側端子台２１０Ｎ−２が互いに対向して取り付けられている。

前記コンデンサＣ１〜Ｃ５と絶縁支柱２４１〜２４５は、ポッティング材２７０…によって部分的に接着（樹脂ポッティング）されている。

図１の構成において、正極側プリント基板２０１Ｐ、負極側プリント基板２０１ＮとコンデンサＣ１〜Ｃ５の軸方向両端面との間は、各樹脂スペーサによって空間が確保されるため、例えば図７（ｂ）の（２）の部分（コンデンサのリード線と基板の半田付け部の、基板裏面側の部位）において半田上がり不足が生じるようなことは減少する。

また、正極側プリント基板２０１Ｐ、負極側プリント基板２０１ＮとコンデンサＣ１〜Ｃ５の軸方向両端面とは密着しないので、放熱性も良好となる。

また、絶縁支柱２４１〜２４５と、樹脂ネジ２５１Ｐ〜２５５Ｐ，２５１Ｎ〜２５５Ｎ、樹脂ワッシャー２６１Ｐ〜２６５Ｐ，２６１Ｎ〜２６５Ｎによって固定機構を構成しているので、コンデンサモジュール全体を強固に固定することができる。

また、コンデンサモジュールに、図７（ａ）の太い矢印で示す方向に応力がかかると、コンデンサのリード線が切断しやすくなるが、絶縁支柱２４１〜２４５とコンデンサＣ１〜Ｃ５をポッティング材２７０で部分的に接着することで、応力がかかった場合でも前記リード線への負担を軽減できる。また、端子台（２１０Ｐ−１，２１０Ｐ−２，２１０Ｎ−１，２１０Ｎ−２）を４箇所設けたので、パルス電源回路側の直流電源とスイッチへの配線が煩雑化しない。

また、樹脂スペーサＳ１１Ｐ〜Ｓ１３Ｐ，Ｓ２１Ｐ〜Ｓ２３Ｐ，Ｓ３１Ｐ〜Ｓ３３Ｐ，Ｓ４１Ｐ〜Ｓ４３Ｐ，Ｓ５１Ｐ〜Ｓ５３ＰおよびＳ１１Ｎ〜Ｓ１３Ｎ，Ｓ２１Ｎ〜Ｓ２３Ｎ，Ｓ３１Ｎ〜Ｓ３３Ｎ，Ｓ４１Ｎ〜Ｓ４３Ｎ，Ｓ５１Ｎ〜Ｓ５３Ｎの挿入突起部２２４，２３４（図４（ａ），（ｂ））を、正極側プリント基板２０１Ｐ、負極側プリント基板２０１Ｎに穿設した各孔に挿入するように構成したので、各スペーサの位置がずれて不安定になることはない。

また、正極側プリント基板２０１Ｐ、負極側プリント基板２０１ＮとコンデンサＣ１〜Ｃ５の軸方向両端面との間の空間の寸法、すなわち図４に示すスペーサのコンデンサ当接部２２１，２３１と基板当接部２２３，２３３の間の長さや、配設するスペーサの個数は、コンデンサの大きさ、個数や前記プリント基板の大きさ等に応じて任意に決定する。

例えば各スペーサの胴体部２２２，２３２の形成を省略しても良く、また先端部２２５，２３５を除去した構造としても良い。また、各スペーサの全体形状は図４に記載の形状以外の形状であっても良い。

本実施例２では、固定機構として、図１の絶縁支柱２４１〜２４５に代えて、図２のように抵抗３４１〜３４５（抵抗体）および抵抗取り付け部３５０Ｐ，３５０Ｎを用い、コンデンサモジュールを構成した。

図２は本実施例２によるコンデンサモジュールの構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図であり、図１と同一部分は同一符号をもって示している。

各抵抗３４１〜３４５の各両端には円柱状の抵抗取り付け部３５０Ｐ，３５０Ｎが各々固着されている。この抵抗取り付け部３５０Ｐ，３５０Ｎの内部には、円柱の軸方向に雌ネジとなるネジ孔が各々穿設されており、図１の場合と同様に樹脂ネジおよび樹脂ワッシャーによってネジ締め付けが行われ、コンデンサモジュール全体を固定するものである。

すなわち、例えば抵抗３４３、抵抗取り付け部３５０Ｐ，３５０Ｎの場合、前記基板のネジ挿通用孔に樹脂ネジ２５３Ｐ，２５３Ｎの足部を樹脂ワッシャー２６３Ｐ，２６３Ｎを介して挿通し、さらに抵抗取り付け部３５０Ｐ，３５０Ｎ内部に穿設されたネジ孔と樹脂ネジ２５３Ｐ，２５３Ｎを螺着せしめることにより、抵抗３４３、抵抗取り付け部３５０Ｐ，３５０Ｎと、前記各プリント基板２０１Ｐ，２０１Ｎが取り付けられる。

これらネジ孔、ネジ挿通用孔、樹脂ネジ、樹脂ワッシャーの構成は、抵抗３４１，３４２，３４４，３４５、抵抗取り付け部３５０Ｐ，３５０Ｎ側でも同様に構成されている。

前記抵抗取り付け部３５０Ｐ，３５０Ｎの各両端側で樹脂ネジ２５１Ｐ〜２５５Ｐ，２５１Ｎ〜２５５Ｎを締め付けることにより、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の軸方向両端面は、樹脂スペーサＳ１１Ｐ〜Ｓ１３Ｐ，Ｓ２１Ｐ〜Ｓ２３Ｐ，Ｓ３１Ｐ〜Ｓ３３Ｐ，Ｓ４１Ｐ〜Ｓ４３Ｐ，Ｓ５１Ｐ〜Ｓ５３ＰおよびＳ１１Ｎ〜Ｓ１３Ｎ，Ｓ２１Ｎ〜Ｓ２３Ｎ，Ｓ３１Ｎ〜Ｓ３３Ｎ，Ｓ４１Ｎ〜Ｓ４３Ｎ，Ｓ５１Ｎ〜Ｓ５３Ｎを介して、前記プリント基板２０１Ｐ，２０１Ｎによって押さえつけられ固定される。

図２の構成においても、前記図１のコンデンサモジュールと同様の作用、効果が得られる。

さらに、図１の構成において放電用抵抗を必要とする場合はその抵抗を外部に用意する必要があり、大型化するが、図２の抵抗３４１〜３４５に放電用抵抗を用いることにより、放電用抵抗をコンデンサモジュール内に取り込んで一体化することができるため、部品点数が削減され、装置全体の小型化を図ることができる。

本実施例３では、前記正極側プリント基板２０１Ｐおよび負極側プリント基板２０１Ｎを２分割した領域のうち、一方の領域に設けるコンデンサの個数を２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）、固定機構の個数を２ｎとし、他方の領域に設けるコンデンサの個数を２ｎ、固定機構の個数を２ｎ＋１とし、各コンデンサの円筒中心を各々結ぶ線が三角格子状となるように配設して１組のコンデンサモジュールを構成し、容量を増加したい場合、同じ構造・構成のコンデンサモジュールを隣接して配置するように構成した。

図３は本実施例３によるコンデンサモジュールの構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図であり、図１と同一部分は同一符号をもって示している。

図３（ａ）の正極側プリント基板２０１Ｐの両短辺の各中央同士を結んだ線を境界線として２分割し、その２分割された一方側を領域（１）とし、他方側を領域（２）とする。領域（１）には２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）個のコンデンサと２ｎ個の固定機構、図３の例では絶縁支柱とを設け、領域（２）には２ｎ個のコンデンサと２ｎ＋１個の固定機構（図３の例では絶縁支柱）とを設け、各コンデンサの円筒中心を各々結ぶ線が三角格子状となるように配設して、１組のコンデンサモジュール５００−１を構成している。

尚、図３は前記ｎが１の場合を示し、領域（１）側のコンデンサは２ｎ＋１＝３個、絶縁支柱は２ｎ＝２個配設され、領域（２）側のコンデンサは２ｎ＝２個、絶縁支柱は２ｎ＋１＝３個配設されている。

容量を増加させたい場合は、１組のコンデンサモジュール５００−１と同一に構成したもう１組のコンデンサモジュール５００−２の領域（１）側がコンデンサモジュール５００−１の領域（２）側と隣接するように配置する。

尚、図３では２組のコンデンサモジュールの配置を示しているが、３組以上のコンデンサモジュールを設ける場合も前記と同様の配置とする。

図３の構成によれば、コンデンサモジュール同士が近接した箇所で無駄な空間が生まれないので、コンデンサモジュール全体で小型化を図ることができる。また、本実施例３においても、実施例１、２と同様の作用、効果が得られる。

１０…直流電源
２０…負荷
１２０…ツイストペア線
２０１Ｐ…正極側プリント基板
２０１Ｎ…負極側プリント基板
２１０Ｐ−１，２１０Ｐ−２…正極側端子台
２１０Ｎ−１，２１０Ｎ−２…負極側端子台
２２１，２３１…コンデンサ当接部
２２２，２３２…胴体部
２２３，２３３…基板当接部
２２４，２３４…挿入突起部
２２５，２３５…先端部
２４１〜２４５…絶縁支柱
２５１Ｐ〜２５５Ｐ，２５１Ｎ〜２５５Ｎ…樹脂ネジ
２６１Ｐ〜２６５Ｐ，２６１Ｎ〜２６５Ｎ…樹脂ワッシャー
２７０…ポッティング材
３４１〜３４５…抵抗
３５０Ｐ，３５０Ｎ…抵抗取り付け部
５００−１，５００−２…コンデンサモジュール
Ｃ１〜Ｃ５…コンデンサ
Ｓ１１Ｐ〜Ｓ１３Ｐ，Ｓ２１Ｐ〜Ｓ２３Ｐ，Ｓ３１Ｐ〜Ｓ３３Ｐ，Ｓ４１Ｐ〜Ｓ４３Ｐ，Ｓ５１Ｐ〜Ｓ５３Ｐ，Ｓ１１Ｎ〜Ｓ１３Ｎ，Ｓ２１Ｎ〜Ｓ２３Ｎ，Ｓ３１Ｎ〜Ｓ３３Ｎ，Ｓ４１Ｎ〜Ｓ４３Ｎ，Ｓ５１Ｎ〜Ｓ５３Ｎ…樹脂スペーサ
Ｔ１Ｐ〜Ｔ５Ｐ…正極側リード線
Ｔ１Ｎ〜Ｔ５Ｎ…負極側リード線

Claims (8)

1. パルス電源回路に用いられるコンデンサモジュールであって、
   円筒型のコンデンサ本体の、軸方向一端面から突出した正極側リード線および軸方向他端面から突出した負極側リード線を有した複数のコンデンサと、
   前記各コンデンサの軸方向一端面に対向配設され、内部に形成された回路パターンに前記各コンデンサの正極側リード線が半田付けされる正極側プリント基板と、
   前記各コンデンサの軸方向他端面に対向配設され、内部に形成された回路パターンに前記各コンデンサの負極側リード線が半田付けされる負極側プリント基板と、
   前記各コンデンサの、軸方向一端面と正極側プリント基板の間、および軸方向他端面と負極側プリント基板の間に各々配設されたスペーサと、
   前記正極側プリント基板と負極側プリント基板の間を固定する複数の固定機構と、
   を備えたことを特徴とするパルス電源用コンデンサモジュール。
2. 前記固定機構とコンデンサをポッティング材により接着したことを特徴とする請求項１に記載のパルス電源用コンデンサモジュール。
3. 前記正極側プリント基板の回路パターンと接続され、コンデンサモジュールからパルス電源回路の正極母線に接続するための配線が接続される複数の正極側端子台と、
   前記負極側プリント基板の回路パターンと接続され、コンデンサモジュールからパルス電源回路の負極母線に接続するための配線が接続される複数の負極側端子台と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のパルス電源用コンデンサモジュール。
4. 前記各コンデンサの軸方向一端面と正極側プリント基板の間に配設されたスペーサは、前記コンデンサの軸方向一端面に当接するコンデンサ当接部と、前記コンデンサ当接部から設定した距離隔てて形成され、前記正極側プリント基板に当接する基板当接部と、前記基板当接部から突設され、前記正極側プリント基板を穿設した孔部に挿入される挿入突起部と、を有して構成され、
   前記各コンデンサの軸方向他端面と負極側プリント基板の間に配設されたスペーサは、前記コンデンサの軸方向他端面に当接するコンデンサ当接部と、前記コンデンサ当接部から設定した距離隔てて形成され、前記負極側プリント基板に当接する基板当接部と、前記基板当接部から突設され、前記負極側プリント基板を穿設した孔部に挿入される挿入突起部と、を有して構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のパルス電源用コンデンサモジュール。
5. 前記複数の固定機構は、前記正極側プリント基板と負極側プリント基板との間に挿入された絶縁支柱と、前記絶縁支柱の、正極側プリント基板との当接部位と負極側プリント基板との当接部位を、正極側プリント基板と負極側プリント基板の間の中間方向に各々締め付ける締め付け具とを各々備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパルス電源用コンデンサモジュール。
6. 前記複数の固定機構は、前記正極側プリント基板と負極側プリント基板との間に挿入された抵抗体と、前記抵抗体の、正極側プリント基板との当接部位と負極側プリント基板との当接部位を、正極側プリント基板と負極側プリント基板の間の中間方向に各々締め付ける締め付け具とを各々備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパルス電源用コンデンサモジュール。
7. 前記正極側プリント基板および負極側プリント基板を２分割した領域のうち、一方の領域に設けるコンデンサの個数を２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）、固定機構の個数を２ｎとし、他方の領域に設けるコンデンサの個数を２ｎ、固定機構の個数を２ｎ＋１とし、各コンデンサの円筒中心を各々結ぶ線が三角格子状となるように配設して１組のコンデンサモジュールを構成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のパルス電源用コンデンサモジュール。
8. 請求項７に記載の１組のコンデンサモジュールの他方の領域が、前記１組のコンデンサモジュールと同一に構成した他の１組のコンデンサモジュールの一方の領域と隣接するように配置し、複数組のコンデンサモジュールを近接配置したことを特徴とするパルス電源用コンデンサモジュール。

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