(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金属化フィルムを重ね合せて巻回し、両端にメタリコン金属を溶射して電極を形成したコンデンサ素子を外装ケースに収容して、封口用樹脂を充填・熱硬化し、上記外装ケースの開口部を封口してなる金属化フィルムコンデンサにおいて、
上記外装ケースに縦方向に収容したコンデンサ素子と、外装ケースの底部とコンデンサ素子の間に介在させたコンデンサ素子嵩上げ用介在物と、上記コンデンサ素子の上面電極と外装ケース開口部との間の樹脂厚さ寸法Ｄを３〜２０ｍｍとした封口用樹脂とからなり、
上記介在物が封口用樹脂とは異なる熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂、または、磁器、陶器、ガラス、金属、ゴム、木、繊維類、サンゴの化石、砂石、若しくは硅砂であることを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
一対の金属化フィルムの少なくとも片方の金属化フィルムを幅方向に複数個の絶縁溝を設けて区分するか、または長手方向にＴ形あるいは逆Ｌ形の複数個の絶縁溝を設けて区分したことを特徴とする請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、樹脂封口形金属化フィルムコンデンサ（以下本発明のＭＦコンデンサと云う）の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一対の金属化フィルムを重ね合せて巻回し両端面にメタリコン金属を溶射して電極を形成したコンデンサ素子を外装ケースに収容して封口用樹脂を充填・熱硬化し、上記外装ケースの開口部を封口した従来の金属化フィルムコンデンサ（以下従来のＭＦコンデンサと云う）は、図２（イ）に示すように外装ケースの開口部とコンデンサ素子の上面との間の樹脂封口部の樹脂の厚さ寸法Ｄが小さければ、樹脂封口部は温度変化のくり返しによる膨張、収縮のストレスを受けにくく、コンデンサの特性に影響することはない。
【０００３】
ところが、図２（ロ）に示すようにコンデンサ素子の高さＨが小さい場合、外装ケースの高さＬを変えないと樹脂封口部の厚さの寸法Ｄは大となり、一般に使用されるエポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの封口用樹脂は線膨張係数が大きいため、温度変化のくり返しによって封口用樹脂が膨張、収縮をくり返し、コンデンサ素子のメタリコン電極と金属化フィルムの接合部が強い機械的ストレスを受け、コンデンサの長期使用中に静電容量の減少やｔａｎδ（誘電体損）の上昇を来し、コンデンサの特性低下を招く。またこの現象はコンデンサ素子が円柱形では巻径が大であるもの程顕著である。
【０００４】
上記の理由から、従来のＭＦコンデンサではコンデンサ素子の高さＨに合わせた外装ケースの高さＬを多種類用意しなければならず、部品点数や製品品種が増えるとともに機械化量産の阻害など、また製品のコスト高を招く大きな要因になっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明が解決しようとする課題は、コンデンサ素子の高さＨが小さくなっても、外装ケースの高さＬをいちいち変えないで、コンデンサ素子の上部の封口用樹脂の厚さの寸法Ｄを常に適正値に保つことによって、温度変化のくり返しによって生じる樹脂封口部の封口用樹脂の膨張、収縮を抑制してコンデンサの特性低下が生じないようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂封口形ＭＦコンデンサを図１に示す。本発明のＭＦコンデンサは、コンデンサ素子１の高さＨが小さくても封口用樹脂７の厚さの寸法Ｄが十分小さくなるように外装ケース５の中にコンデンサ素子嵩上げ用介在物６を挿入するものである。すなわち、
【０００７】
（１）一対の金属化フィルムを重ね合せて巻回し、両端にメタリコン金属を溶射して電極を形成したコンデンサ素子を外装ケースに収容して、封口用樹脂を充填・熱硬化し、上記外装ケースの開口部を封口してなる金属化フィルムコンデンサにおいて、
上記外装ケースに縦方向に収容したコンデンサ素子と、外装ケースの底部とコンデンサ素子の間に介在させたコンデンサ素子嵩上げ用介在物と、上記コンデンサ素子の上面電極と外装ケース開口部との間の樹脂厚さ寸法Ｄを３〜２０ｍｍとした封口用樹脂とからなり、
上記介在物が封口用樹脂とは異なる熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂、または、磁器、陶器、ガラス、金属、ゴム、木、繊維類、サンゴの化石、砂石、若しくは硅砂であることを特徴とする金属化フィルムコンデンサである。
【００１０】
（２）一対の金属化フィルムの少なくとも片方の金属化フィルムを幅方向に複数個の絶縁溝を設けて区分するか、または長手方向にＴ形あるいは逆Ｌ形の複数個の絶縁溝を設けて区分したことを特徴とする上記（１）に記載の金属化フィルムコンデンサである。
【００１１】
【作用】
外装ケース５に収容したコンデンサ素子１の高さＨが小さくても、外装ケース５の開口部とコンデンサ素子１の上面の間の封口用樹脂７の厚さの寸法Ｄをコンデンサ素子１の下部に挿入したコンデンサ素子嵩上げ用介在物６によって小さくすることができ、温度変化のくり返しによって生じる封口用樹脂７の膨張、収縮を抑止し、コンデンサの特性低下を防止することができる。
【００１２】
また、上記介在物の材質は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、磁器、陶器、ガラス、金属、ゴム、木、繊維類、サンゴの化石、砂石などの無機質鉱物などコンデンサの特性を低下させないものであればその選択は自由であり、なるべくコストが安く軽いものが合理的である。
【００１３】
【実施例１】
図３は、一対の金属化フィルムの片方の金属化フィルムが該フィルムの幅方向に複数個の絶縁溝を設けた区分電極の構造の保安機構内蔵ＭＦコンデンサの一例で、図３（イ）、（ロ）は本発明の保安機構内蔵ＭＦコンデンサ、図３（ハ）は従来の保安機構内蔵ＭＦコンデンサである。
【００１４】
金属化フィルムは何れもポリプロプレンフィルムにアルミニウムを蒸着した厚さ５μｍ、幅４０ｍｍ、蒸着膜抵抗値３〜６Ω／□のもので、また外装ケース５は外径６０ｍｍ、高さＬは８３ｍｍの円筒形プラスチック製である。
【００１５】
試作した試料コンデンサの定格は単相、２２０Ｖ、５０μＦで、試料数は各試料コンデンサにつき１０個、合計５０個である。試料コンデンサの製造方法は外装ケース５の中にその開口部からポリプロピレン製介在物６を挿入し、次に該介在物６の上にコンデンサ素子１を収容して外装ケース５の開口部からよく攪拌して真空脱泡した封口用樹脂７を一定の速度で充填し、その後加熱して固化した。なおリード線３と端子４はあらかじめコンデンサ素子１に接続しておく。
【００１６】
図３（イ）、（ロ）、（ハ）に示す上記試料コンデンサＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの各部の寸法は表１に示す通りで、試料コンデンサＡ〜Ｄは本発明のＭＦコンデンサで図３（イ）、（ロ）に相当し、試料コンデンサＥは図３（ハ）に相当する。
【００１７】
【表１】
0003710833.tif 000002
【００１８】
上記試料コンデンサＡ〜Ｅを２５℃、５５％の恒温、恒湿の測定室に２４時間収容して安定化し、ＪＩＳ Ｃ ４９０１で規定された耐圧試験を実施した後、静電容量を測定し、これを初期値測定データーとした。
【００１９】
次に上記試料コンデンサＡ〜Ｅについて温度サイクル試験を行った。試験は上記試料コンデンサＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの５種類を各１０個、合計５０個を恒温槽に収容し、あらかじめ２５℃で２４時間放置した後、−２５〜＋６０℃を１サイクルとし、表２の備考欄に示すプログラム制御し、上記温度サイクルの１０、２０、５０、１００各サイクル毎の静電容量を測定した。
【００２０】
上記試験の結果は表２に示す通りであった。
【００２１】
【表２】
0003710833.tif 000003
【００２２】
上記温度サイクル試験の結果から明らかなように、本発明のＭＦコンデンサである試料コンデンサＡ、Ｂ、Ｃは試験後の静電容量の変化率（△Ｃ／Ｃ）は極めて小さく安定しており、温度サイクルによるダメージは全く認められなかった。
【００２３】
しかし、別の本発明のＭＦコンデンサである試料コンデンサＤは、僅かな量ではあるが静電容量の低下が認められ明らかに上記試料コンデンサＡ、Ｂ、Ｃとは異なる温度サイクル後の容量変化率特性を示した。
【００２４】
上記試料コンデンサＡ〜Ｄは何れも本発明のコンデンサ素子嵩上げ用介在物を挿入したものであるが、嵩上げ用介在物の厚さが小さい試料コンデンサＤは嵩上げ量が不足しており十分な効果が得られなかったものである。これは、コンデンサ素子嵩上げ用介在物の厚さｈの影響によるもので、これにより封口用樹脂の厚さ寸法Ｄが十分であれば温度サイクルによる損傷を受けにくくできる効果が認められたのである。ちなみに、コンデンサ素子嵩上げ用介在物を入れなかった従来のＭＦコンデンサである試料コンデンサＥは上記温度サイクル試験に全く耐えられず、静電容量が大きく低下（△Ｃ／Ｃ大）し不良となった。
【００２５】
上記試料コンデンサＡ〜Ｅは測定終了後解体して調査した結果、試料コンデンサＥはコンデンサ素子上部のメタリコン電極と金属化フィルムの接合部がコンデンサ素子の外周部から中心部に向って剥離現象を示しており、この部分が断線して静電容量が大きく低下したものである。
【００２６】
また、試料コンデンサＤを調べた結果では、コンデンサ素子に施したメタリコン電極の外周部に浮き上がり現象が見られ、封口用樹脂の膨張、収縮による損傷はメタリコン電極の外周部より進行することが上記試料コンデンサＤ、Ｅの分解調査によって確認できた。なお、試料コンデンサＡ、Ｂ、Ｃはコンデンサ素子も、メタリコン電極にも何等異常は認められず、本発明のＭＦコンデンサの構成が極めて効果的であったことを示している。なお、封口用樹脂の最小厚さを３ｍｍとしたことは、コンデンサ素子の吸湿防止や封口樹脂の機械的強度上の最低必要厚さとしたものである。
【００２７】
【実施例２】
一対の金属化フィルムを巻回して図４（イ）、（ロ）に示すような試料コンデンサＦ、Ｇを製作した。試料コンデンサＦは本発明のＭＦコンデンサの一例で、コンデンサ素子１を外装ケース５に粒径約３ｍｍの硅砂を充填して嵩上げしたもの、また試料コンデンサＧは従来のＭＦコンデンサの一例で、上記試料コンデンサＦと同一サイズの外装ケース５を使用し、コンデンサ素子１を嵩上げしなかったものである。
【００２８】
上記試料コンデンサＦ、Ｇの各部の高さ寸法は図４（イ）、（ロ）に示す通りで、コンデンサ素子１の上部の封口用樹脂７の厚さは試料コンデンサＦが１５ｍｍ、試料コンデンサＧが２７ｍｍである。また、金属化フィルムはポリプロピレンフィルムに亜鉛を蒸着した厚さ７μｍ、幅５０ｍｍ、蒸着膜抵抗値４〜１２Ω／□で、また外装ケース５は外径４５ｍｍ、高さＬは８５ｍｍの円筒形プラスチック製である。
【００２９】
試作した試料コンデンサの定格は単相、３８０Ｖ、１５μＦで、試料数は各試料コンデンサにつき１０個、合計２０個である。
コンデンサの製造方法は、試料コンデンサＦについては外装ケースの中にその開口部から粒径約３ｍｍのよく乾燥した硅砂６を１２ｍｍ充填し、その上にコンデンサ素子１を収容し、外装ケースの開口部からよく攪拌し真空脱泡した封口用樹脂７を充填し、その後加熱して固化した。なお、試料コンデンサＧは硅砂を充填しただけで上記試料コンデンサＦと同様にして製造した。
【００３０】
上記試料コンデンサＦ、Ｇを２５℃、５５％の恒温、恒湿室に２４時間収容して安定化し、ＪＩＳ Ｃ ４９０８で規定された耐圧試験を実施した後、ｔａｎδを測定しこれを初期値データーとした。
【００３１】
次に、上記試料コンデンサＦ、Ｇの温度サイクル試験を行った。試験は、上記試料コンデンサＦ、Ｇ各１０個、合計２０個を恒温槽に収容し、あらかじめ２５℃で２４時間放置した後−２５〜＋７５℃を１サイクルとし、表３の備考欄に示すプログラム制御し、ｔａｎδを１０、２０、５０、１００の各サイクル毎に測定した。
【００３２】
上記試験の結果は表３に示す通りであった。
【００３３】
【表３】
0003710833.tif 000004
【００３４】
上記温度サイクル試験の結果から明らかなように、本発明のＭＦコンデンサである試料コンデンサＦは温度サイクル試験１００サイクル終了後もｔａｎδ値の変化が全く見られなかったが、従来のＭＦコンデンサである試料コンデンサＧはｔａｎδ値が大きく変化した。この結果から見て本発明のＭＦコンデンサは、従来のＭＦコンデンサにあったメタリコン電極と金属化電極との不完全接触によるｔａｎδ値の異常上昇を防止できる効果が確認できた。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、コンデンサ素子の高さが静電容量の大小によっって変わることがあっても、多種類のケース高さの外装ケースを用意することなく、外装ケースとコンデンサ素子の間にコンデンサ素子嵩上用介在物を挿入することによって、コンデンサ素子上部の封口用樹脂の厚さを低減して、封口用樹脂が温度変化のくり返しで膨張、収縮することによって生じるコンデンサ素子上部のメタリコン電極が受けるストレスを緩和し、メタリコン電極と金属化フィルムの接合部で受ける損傷を防止することができる。
【００３６】
上記により、従来はコンデンサ素子の高さ、すなわち、金属化フィルムの幅毎に設けていた外装ケースの高さを、例えば金属化フィルムの幅２０と３０ｍｍ、４０と５０ｍｍなどのごとく共用化できるようにすることによって製品の品種統合や、金型の省略化などコンデンサの製造コストが低減できるなどの効果があり、当業界において工業的ならびに実用的価値大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属化フィルムコンデンサの実施例の断面図である。
【図２】従来の金属化フィルムコンデンサの例の断面図で、（イ）は外装ケースとコンデンサ素子の高さが適正である場合、（ロ）は外装ケースの高さに比べてコンデンサ素子の高さが低い場合である。
【図３】（イ）および（ロ）は本発明の保安機構内蔵金属化フィルムコンデンサの各々異なる実施例の断面図であり、（ハ）は従来の保安機構内蔵金属化フィルムコンデンサの一例の断面図である。
【図４】（イ）は本発明の金属化フィルムコンデンサの他の実施例の断面図であり、（ロ）は従来の金属化フィルムコンデンサの他の例の断面図である。
【符号の説明】
１．コンデンサ素子
２．メタリコン電極
３．リード線
４．端子
５．外装ケース
６．コンデンサ素子嵩上げ用介在物
７．封口用樹脂
【図１】
0003710833.tif 000005
【図２】
0003710833.tif 000006
【図３】
0003710833.tif 000007
【図４】
0003710833.tif 000008