(57)【要約】【課題】  常に安定した長寿命の金属蒸着フィルムコンデンサを得ること。【解決手段】  金属化フィルムを巻回してなるコンデンサ素子を熱収縮性チューブで外装してなる金属蒸着フィルムコンデンサにおいて、熱収縮性チューブ８をコンデンサ素子４の外径Ｄｅと収縮後の熱収縮性チューブ８の内径Ｄｔとの比Ｄｅ／Ｄｔ≧１．５とするとともに、金属蒸着フィルムの蒸着金属層４ａ、４ｂを亜鉛とアルミニウムの混合蒸着層とし、熱収縮性チューブ８のコンデンサ素子４の締め付けで、巻き時に発生する内部空隙を確実に無くする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属蒸着フィルムを巻回してなるコンデンサ素子を熱収縮性チューブで外装してなる金属蒸着フィルムコンデンサにおいて、熱収縮性チューブをコンデンサ素子の外径Ｄｅと収縮後の熱収縮性チューブの内径Ｄｔとの比Ｄｅ／Ｄｔを１．５以上とするとともに、金属蒸着フィルムの蒸着金属層を亜鉛とアルミニウムの混合蒸着層としたことを特徴とする金属蒸着フィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属蒸着フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィドなどの高分子フィルムの表面にアルミニウムまたは亜鉛などの金属を蒸着した金属蒸着フィルムを巻回して丸巻素子を形成し、その丸巻素子の両端面に亜鉛、鉛、錫あるいはこれらの合金を溶射し、金属蒸着フィルムの蒸着金属層をコンデンサ電極、端面の溶射金属層を引出し電極としたコンデンサ素子は周知である。
【０００３】
このようなコンデンサ素子は、通常その複数を適宜接続してコンデンサを構成し、たとえばＳＦ６ガス、Ｎ２ガス、Ｈｅガスなどの絶縁ガスを充満した容器内に配置して使用される。ＳＦ６ガスは絶縁性が高く、容器内でコンデンサ素子を比較的に接近して配置でき、小型のコンデンサとすることができるが、環境を害する恐れがあり、その使用が制限されるという問題がある。
【０００４】
この問題を解消する一つの手段として金属蒸着フィルムを巻回した丸巻き素子の外周を絶縁性の熱収縮性チューブで外装する手段がある。このように外装するとＮ２ガス、Ｈｅガスなどの絶縁ガスを充満した容器内に、ＳＦ６ガスの場合と同様にコンデンサ素子を比較的に接近して配置でき、小型のコンデンサとすることができる。
【０００５】
ところで、金属蒸着フィルムを巻回した丸巻き素子の外周を絶縁性の熱収縮性チューブで外装したコンデンサ素子は、コンデンサ素子の加熱によりチューブが収縮してコンデンサ素子を締め付けるので、巻回した金属蒸着フィルムの緩みや皺などの発生を防止することができ、チューブを外装しないコンデンサ素子よりもコンデンサ素子の寿命を延ばすことができる。
【特許文献１】実開平６−２３２３５号公報
【特許文献２】特開平７−１６１５７３号公報
【特許文献３】特開平１０−１５４６３６号公報
【特許文献４】実公平６−２０１４１号公報
【０００６】
しかし、熱収縮性チューブで外装したコンデンサ素子は、一般的にはチューブを外装しないコンデンサ素子よりもコンデンサ素子の寿命を延ばすことができるが、短期間の高電圧運転で絶縁破壊する場合が見られ、常に安定した長寿命のコンデンサを得ることができないといった問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、金属蒸着フィルムを巻回してなるコンデンサ素子を熱収縮性チューブで外装してなる金属蒸着フィルムコンデンサにおいて、常に安定した長寿命のコンデンサを得ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、金属蒸着フィルムを巻回してなるコンデンサ素子を熱収縮性チューブで外装してなる金属蒸着フィルムコンデンサにおいて、熱収縮性チューブをコンデンサ素子の外径Ｄｅと収縮後の熱収縮性チューブの内径Ｄｔとの比Ｄｅ／Ｄｔを１．５以上とするとともに、金属蒸着フィルムの蒸着金属層を亜鉛とアルミニウムの混合蒸着層としたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、金属蒸着フィルムの蒸着金属層を、軟らかい亜鉛と硬いアルミニウムの混合蒸着層とし、亜鉛の軟らかさとアルミニウムの硬さを相乗させているので、素子巻回時の捲込み空気が少なくなり、また、巻回時の亜鉛の水分による変質を低減することが可能となる。また、コンデンサ素子の外径Ｄｅと熱収縮性チューブの収縮後の内径Ｄｔとの比Ｄｅ／Ｄｔ≧１．５とする熱収縮性チューブで外装しているので、亜鉛とアルミニウムの混合蒸着層と相俟って、金属蒸着フィルムの巻き層間、特に巻き終端部における巻き層間の空隙を確実になくすことができる。これにより短期間の高電圧運転で絶縁破壊するコンデンサ素子が無くなり、常に安定した長寿命のコンデンサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
金属蒸着フィルムを巻回してなるコンデンサ素子を熱収縮性フィルムで外装してなる金属蒸着フィルムコンデンサにおいて、常に安定した長寿命のコンデンサを得ることができるようにする目的を、金属蒸着フィルムの蒸着金属層を、軟らかい亜鉛と硬いアルミニウムの混合蒸着層とするとともに、コンデンサ素子の外径Ｄｅと熱収縮性チューブの収縮後の内径Ｄｔとの比Ｄｅ／Ｄｔ≧１．５とすることにより実現した。
【実施例】
【００１１】
図１は本発明の実施例に係る金属蒸着フィルムコンデンサのコンデンサ素体の構成図である。コンデンサ素体１は、円筒状の巻芯２に金属蒸着フィルム３を巻回したコンデンサ素子４の複数（図示例は４個）を支持棒５にスペーサ６を介して直列にボルト７で固定し、コンデンサ素子４の外周面を熱収縮性チューブ８で外装して構成されている。
【００１２】
それぞれのコンデンサ素子４は、ポリプロピレンフィルムの片面に亜鉛（Ｚｎ）を蒸着し、その上にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着した金属蒸着層４ａまたは４ｂを有する金属蒸着フィルム２枚を巻芯２に巻回し、巻回した丸巻素子の両端面に、１枚目フィルムの蒸着金属層４ｂと接触する亜鉛層４ｃ、２枚目フィルムの蒸着金属層４ａと接触する亜鉛層４ｄを溶射形成し、金属蒸着層４ａおよび４ｂをコンデンサ電極、溶射亜鉛層４ｃおよび４ｄを引出し電極として構成されている。なお、金属蒸着層４ａおよび４ｂのＺｎとＡｌの割合は、Ｚｎ／Ａｌ＝９５±２：５±２としている。このように構成した複数のコンデンサ素子４を複数縦列に並べて支持棒５に固定し、各コンデンサ素子４の溶射亜鉛層４ｃ、４ｄから引出したリード線９で直列に接続されている。
【００１３】
そして、複数の各コンデンサ素子４を支持棒５に固定したコンデンサ素体１は、内径がコンデンサ素子４の外径よりも多少大きい熱収縮性チューブ８に挿入し、加熱して熱収縮性チューブ８を、コンデンサ素子４の外径よりも小さい内径に収縮させ、コンデンサ素子４を締め付けている。この場合の熱収縮性チューブ８は、コンデンサ素子４の外径Ｄｅと熱収縮性チューブの収縮後の内径Ｄｔとの比Ｄｅ／Ｄｔを１．５以上とする熱収縮性チューブを使用している。
【００１４】
以上のように構成したコンデンサの特性を調べるために、Ｚｎ／Ａｌ＝９５±２：５±２の割合でＺｎ蒸着後Ａｌを蒸着した金属蒸着ポリプロピレンフィルム７５ｍｍ幅を巻芯に巻回し、外径５０ｍｍのコンデンサ素子を製作し、この素子２個を直列に接続したコンデンサ素体に、１００℃の熱収縮率が５０〜６０％、収縮前の内径５３±２の熱収縮性チューブ（住電ファインポリマー製スミチューブ）を被せ、１００℃で３０分熱収縮処理を行ったものを１素体として、その複数を結線後、金属容器に収納し、金属容器溶接後、絶縁ガスとしてＮ２ガスをゲージ圧力０．４ｋｇ／ｃｍ２封入してコンデンサを完成させた（以下、このコンデンサを実施例１のコンデンサという。）。
【００１５】
また、実施例１のコンデンサで、絶縁ガスとしてＮ２ガスとＨｅガスを７対３の割合で封入してコンデンサを完成させた（以下、このコンデンサを実施例２のコンデンサという）。さらに、実施例１のコンデンサで、コンデンサ素子の外径を４０ｍｍとしたコンデンサを完成させた（以下、このコンデンサを実施例３のコンデンサという）。
【００１６】
比較例として、実施例１のコンデンサで、熱収縮性チューブを使用しないコンデンサを完成させた（以下、このコンデンサを比較例１のコンデンサという）。また、実施例１のコンデンサで、アルミニウムを蒸着したポリプロピレンフィルムを使用したコンデンサを完成させた（以下、このコンデンサを比較例２のコンデンサという）。さらに、実施例１のコンデンサで、亜鉛を蒸着したポリプロピレンフィルムを使用したコンデンサを完成させた（以下、このコンデンサを比較例３のコンデンサという）。さらにまた、実施例１のコンデンサで、コンデンサ素子の外径を４０ｍｍより小さい３５ｍｍとしたコンデンサを完成させた（以下、このコンデンサを比較例４のコンデンサという）。
【００１７】
そして、各実施例のコンデンサおよび各比較例のコンデンサについて、室温で２．３Ｅｎ（Ｅｎは定格電圧）の電圧を印加して課電試験を行った。その結果を図２に示す。図２で明らかなとおり、実施例１、２、３のコンデンサ、すなわち、金属蒸着フィルムの蒸着金属層を亜鉛とアルミニウムの蒸着層とし、コンデンサ素子を、その外径Ｄｅと熱収縮性チューブの収縮後の内径Ｄｔとの比Ｄｅ／Ｄｔを１．５以上とする熱収縮性チューブで締め付けたコンデンサでは、２５０日経過してもすべてのコンデンサ素子は健全な動作が保持されている。
【００１８】
これに対して、コンデンサ素子の外径を小さくし、コンデンサ素子の外径Ｄｅと熱収縮性チューブの収縮後の内径Ｄｔとの比Ｄｅ／Ｄｔを１．５未満とした比較例４のコンデンサでは、日数経過とともに残存するコンデンサ素体が減少し、２５０日経過時点で約７０％に減少する。また、金属蒸着フィルムの蒸着金属層を亜鉛とする比較例３のコンデンサでは、２５０日経過時点で約４０％に減少する。さらに、熱収縮性チューブを使用しない比較例１のコンデンサは日数経過とともに残存するコンデンサ素体の数は比較例３よりも早く減少し２５０日後は皆無となっている。さらにまた、金属蒸着フィルムの蒸着金属層をアルミニウムとする比較例２のコンデンサでは、日数経過とともに残存するコンデンサ素体の数は急減し５０日後ですでに皆無となっている。
【００１９】
以上の結果から、コンデンサ素子の外径と熱収縮性チューブの収縮後の内径との比を１．５以上とするとともに、金属蒸着フィルムの蒸着金属層を亜鉛とアルミニウムの蒸着層としたコンデンサ素体では、絶縁ガスとしてＮ２ガスやＨｅガス中に配置しても短期間の高電圧運転で絶縁破壊するものがなく、歩留まりの高い小型のコンデンサを安心して得ることができる。
【００２０】
以上の説明は、金属蒸着フィルムの蒸着金属層を、Ｚｎを蒸着しその上にＡｌを蒸着して形成した混合蒸着層としているが、混合蒸着層の形成は、ＺｎとＡｌを別々にまたは同時に、若しくは順番に、さらにはＺｎとＡｌを混合したものを蒸着してもよく、最外層をＡｌの薄層とすれば、巻回時のＺｎの変質をより防ぐことができる。また、蒸着するＺｎとＡｌの比率はＺｎ／Ａｌ＝９５±２：５±２が最適であるが、この比率に限られるものではない。さらに、金属を蒸着するフィルムをポリプロピレン製としているが、このようなフィルムはポリエチレンテレフタレートやポリフェニレンスルフィドなどの高分子フィルムでもよい。
【００２１】
なお、各例では複数のコンデンサ素子を一括して熱収縮性チューブを被せているが、コンデンサ素子ごとに熱収縮性チューブを被せてもよく、また、２枚の金属蒸着フィルムの間に適宜誘電体フィルムなどを挟んでも同様の効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る金属蒸着フィルムコンデンサ素体の構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る金属蒸着フィルムコンデンサの効果を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  コンデンサ素体
２  巻芯
３  金属蒸着フィルム
４  コンデンサ素子
４ａ、４ｂ  亜鉛とアルミニウムの混合蒸着層
４ｃ、４ｄ  引出し電極
５  支持棒
６  スペーサ
７  ボルト
８  熱収縮性チューブ
９  リード線
【図１】
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【図２】
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