(57)【要約】【課題】ヒューズ部を備える積層型フィルムコンデンサにおいて、ヒューズ部が溶断し蒸発した後のヒューズ部の再導通を防止できる積層型フィルムコンデンサ、コンデンサモジュール、及び電力変換システムを提供する。【解決手段】積層型フィルムコンデンサは、誘電体フィルム上に、金属膜を第１の内部電極として形成した第１のフィルムと、金属膜を第２の内部電極として形成した第２のフィルムとが交互に複数層積層された積層体と、第１の内部電極に接続された第１の電極と、第２の内部電極に接続された第２の電極と、を備え、第１の内部電極及び第２の内部電極の少なくとも一方は、誘電体フィルム面上で金属膜の他の箇所に比べて狭い幅の金属膜の狭隘部であるヒューズ部を備える積層型フィルムコンデンサであって、ヒューズ部は誘電体フィルム面上での位置が層間で少なくとも１層おきに揃っている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルム上に金属膜を第１の内部電極として形成した第１のフィルムと、誘電体フィルム上に金属膜を第２の内部電極として形成した第２のフィルムとが交互に複数層積層された積層体と、前記第１の内部電極に接続された第１の電極と、前記第２の内部電極に接続された第２の電極と、を備え、
前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極の少なくとも一方は、前記誘電体フィルム面上で前記金属膜の他の箇所に比べて狭い幅の金属膜の狭隘部であるヒューズ部を備える積層型フィルムコンデンサであって、
前記ヒューズ部は前記誘電体フィルム面上での位置が層間で少なくとも１層おきに揃っている、
ことを特徴とする積層型フィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記ヒューズ部の前記位置は、前記複数層に含まれる連続した一部の複数層間で、少なくとも１層おきに揃っている、
ことを特徴とする請求項１に記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項３】
前記各誘電体フィルム上で、前記ヒューズ部が複数形成されている場合、
前記ヒューズ部は、前記複数のヒューズ部のそれぞれ毎に前記位置が層間で少なくとも１層おきに揃っている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項４】
前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極は、
それぞれ前記ヒューズ部と、
該ヒューズ部と同じ形状の前記金属膜で形成されたダミーヒューズ部とを備え、
前記ダミーヒューズ部は、前記金属膜の形成されていない領域において、隣接層の前記ヒューズ部と積層面上の位置が揃う位置に形成されており、
前記ヒューズ部の積層面上の位置が、隣接層の前記ヒューズ部又は前記ダミーヒューズ部の積層面上の位置と揃っており、
積層方向に連続した少なくとも一部の複数層間で、前記ヒューズ部が他層の前記ヒューズ部又は前記ダミーヒューズ部と積層面上の位置が揃っている、
ことを特徴とする請求項１に記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項５】
前記位置が層間で揃っているとは、積層間での前記ヒューズ部の前記位置のずれが、前記狭隘部の幅の３倍以内である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の１個以上の積層型フィルムコンデンサと、
前記１個以上の積層型フィルムコンデンサを収納する容器と、
前記第１の電極と接続され、その一部が前記容器外に引き出された第１の外部電極と、
前記第２の電極と接続され、その一部が前記容器外に引き出された第２の外部電極と、
前記容器内に充填され、前記積層型フィルムコンデンサを封止する封止材と、
を備えることを特徴とするコンデンサモジュール。
【請求項７】
直流電力と交流電力の一方を他方に変換する電力変換システムにおいて、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の積層型フィルムコンデンサ、及び請求項６に記載のコンデンサモジュールの少なくとも一方を、直流電圧に重畳するサージを低減するための平滑用コンデンサとして使用した、
ことを特徴とする電力変換システム。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型フィルムコンデンサ、コンデンサモジュール、及び電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型フィルムコンデンサでは、誘電体フィルムの欠陥、異物の混入などが原因で、誘電体フィルムに絶縁破壊が起こり、両内部電極間が短絡し、内部電極間に短絡電流が流れることがある。一度絶縁破壊が起きてしまうと、誘電体フィルムの絶縁破壊箇所を介して短絡電流が継続的に流れてしまう。
【０００３】
この問題を解決するため、短絡電流を遮断するヒューズ部を備えた積層コンデンサが特許文献１〜３に開示されている。
【０００４】
特許文献１〜３に開示されたヒューズ部は、内部電極（金属膜）と同一の金属膜から構成され、内部電極の分割により形成された分割電極とメタリコン部とを接続する。
【０００５】
ヒューズ部は薄くて細いため、電気抵抗が大きく、短絡電流が流れると発熱し、液化して蒸発する。これにより、短絡が生じた箇所の分割電極が回路から切り離され、内部電極間の絶縁が回復する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−７０４１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２００５８８号公報
【特許文献３】特開２００４−３６３４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ヒューズ部を備えた積層型フィルムコンデンサにおいては、短絡発生後にヒューズ部の電気的な切断状態が維持されることが重要である。切断状態が維持されることにより、短絡が発生した分割電極がメタリコン部から電気的に切り離された状態が維持されるために、内部電極間の絶縁状態が維持される。
【０００８】
しかし、ヒューズ部の蒸発した金属成分が元のヒューズ部近傍の誘電体フィルムで冷やされて液化又は凝固することにより、短絡が生じた分割電極がメタリコン部と導通し、再度短絡電流が流れることがある。このような事態を避けるためには、蒸発した金属成分が、元のヒューズ部近傍の狭い領域で液化又は凝固することを防止する必要がある。
【０００９】
ヒューズ部を備えた積層型フィルムコンデンサでは、各層において、ヒューズ部の厚さ方向の端面と上下の誘電体フィルムとで囲まれた、金属膜の存在しない空隙部が存在する。ヒューズ部に隣接して存在する空隙部は、ヒューズ部から離れるに従って、各層の圧着により、上下の誘電体フィルム面の間隔が小さくなり、ある距離のところでこの間隔が０となるような形状を有する。ヒューズ部はその両側に空隙部を形成するための支柱という機能を有する。この空隙部は短絡時に蒸発した金属成分が拡散する領域になると同時に蒸発した金属成分が冷却され液化し凝固する領域でもある。この空隙部が大きいほど、蒸発した金属成分が液化又は凝固したときに、短絡が生じた分割電極がメタリコン部と再度導通状態になることを防止することができる。
【００１０】
特許文献１の図１に示されている積層型フィルムコンデンサは、ヒューズ部を含む金属膜の形成された誘電体フィルムを巻回して積層することにより作成される。そのため、巻回した各層のヒューズ部は、各積層面上での位置が、積層方向の１直線上に揃っておらず、バラバラに配置されている。これは、ヒューズ部の間隔が巻回しの際の円周の長さを考慮して設定されていないことに起因している。更に積層厚に対して、巻回しの際の径が十分に大きくない場合にも、ヒューズ部の位置は積層方向の１直線上に揃わない。
【００１１】
特許文献２、３の場合も事情は同じである。これまでの積層型フィルムコンデンサは、誘電体フィルムの表面にヒューズ部を含む第１の内部電極が形成された第１のフィルムと誘電体フィルムの表面に第２の内部電極が形成された第２のフィルムとを重ねて、円柱体の円周面上に巻回して積層した後、一部を切り取って平板状にし、メタリコン部を付けることにより生成される。そのため、各層のヒューズ部の、各積層面上での位置は、積層方向の１直線上に揃っておらず、バラバラに配置されている。
【００１２】
各層のヒューズ部がこのようにバラバラに配置されていると、ヒューズ部の両側に形成される空隙部のひろがりが必ずしも十分ではなく、短絡時に蒸発したヒューズ部の金属成分が液化又は凝固したときに、短絡が生じた分割電極がメタリコン部と再度導通状態になる場合がある。
【００１３】
本願発明の目的は、ヒューズ部を備える積層型フィルムコンデンサにおいて、ヒューズ部が蒸発したあと、液化又は凝固してそのヒューズ部に対応する分割電極が再度導通状態となることを防止することのできる積層型フィルムコンデンサ、コンデンサモジュール、及び電力変換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る積層型フィルムコンデンサは、誘電体フィルム上に金属膜を第１の内部電極として形成した第１のフィルムと、誘電体フィルム上に金属膜を第２の内部電極として形成した第２のフィルムとが交互に複数層積層された積層体と、前記第１の内部電極に接続された第１の電極と、前記第２の内部電極に接続された第２の電極と、を備え、前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極の少なくとも一方は、前記誘電体フィルム面上で前記金属膜の他の箇所に比べて狭い幅の金属膜の狭隘部であるヒューズ部を備える積層型フィルムコンデンサであって、前記ヒューズ部は前記誘電体フィルム面上での位置が層間で少なくとも１層おきに揃っている、ことを特徴とする。
【００１５】
前記ヒューズ部の前記位置は、前記複数層に含まれる連続した一部の複数層間で、少なくとも１層おきに揃っていてもよい。  
【００１６】
前記各誘電体フィルム上で、前記ヒューズ部が複数形成されている場合、前記ヒューズ部は、前記複数のヒューズ部のそれぞれ毎に前記位置が層間で少なくとも１層おきに揃っていてもよい。
【００１７】
前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極は、それぞれ前記ヒューズ部と、該ヒューズ部と同じ形状の前記金属膜で形成されたダミーヒューズ部とを備え、前記ダミーヒューズ部は、前記金属膜の形成されていない領域において、隣接層の前記ヒューズ部と積層面上の位置が揃う位置に形成されており、前記ヒューズ部の積層面上の位置が、隣接層の前記ヒューズ部又は前記ダミーヒューズ部の積層面上の位置と揃っており、積層方向に連続した少なくとも一部の複数層間で、前記ヒューズ部が他層の前記ヒューズ部又は前記ダミーヒューズ部と積層面上の位置が揃っていてもよい。
【００１８】
前記位置が層間で揃っているとは、積層間での前記ヒューズ部の前記位置のずれが、前記狭隘部の幅の３倍以内であるとしてよい。
【００１９】
本発明の第２の観点に係るコンデンサモジュールは、前記第１の観点に係る１個以上の積層型フィルムコンデンサと、前記１個以上の積層型フィルムコンデンサを収納する容器と、前記第１の電極と接続され、その一部が前記容器外に引き出された第１の外部電極と、前記第２の電極と接続され、その一部が前記容器外に引き出された第２の外部電極と、前記容器内に充填され、前記積層型フィルムコンデンサを封止する封止材と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の観点に係る電力変換システムは、直流電力と交流電力の一方を他方に変換する電力変換システムにおいて、前記第１の観点に係る積層型フィルムコンデンサ、及び前記第２の観点に係るコンデンサモジュールの少なくとも一方を、直流電圧に重畳するサージを低減するための平滑用コンデンサとして使用した、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る積層型フィルムコンデンサでは、各積層面上でのヒューズ部位置が層間で少なくとも１層おきに揃っているので、揃っていない場合と比べて、ヒューズ部両側に形成される空隙部がヒューズ部から離れる方向に広くなる。そのため、短絡によりヒューズ部が蒸発したあと、蒸発した親族成分が液化又は凝固することにより短絡の生じた内部電極が再度導通状態となることを防止することのできる信頼性の高い積層型フィルムコンデンサを提供することが出来る。更に、このような積層型フィルムコンデンサを使用した信頼性の高いコンデンサモジュール、及び電力変換システムを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサの積層状態の一部を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサの第１のフィルムと第２のフィルムの詳細例を示す図である。
【図３】実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサの断面図である。
【図４】（ａ）図２に示す積層型フィルムコンデンサのＢ−Ｂ断面図である。（ｂ）従来の積層型フィルムコンデンサの図４（ａ）に対応する部分の断面図である。
【図５】実施形態１の第１の変形例に係る積層型フィルムコンデンサの第１のフィルムと第２のフィルムの詳細例を示す図である。
【図６】実施形態１の第２の変形例に係る積層型フィルムコンデンサの第１のフィルムと第２のフィルムの詳細例を示す図である。
【図７】図６に示す積層型フィルムコンデンサの断面図である。
【図８】実施形態１の第３の変形例に係る積層型フィルムコンデンサの図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】（ａ）外部電極を取り付けた実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサの斜視図である。（ｂ）図９（ａ）に示す積層型フィルムコンデンサを使用したコンデンサモジュールの断面図である。
【図１０】（ａ）外部電極を取り付けた３個の実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサの斜視図である。（ｂ）図１０（ａ）に示す積層型フィルムコンデンサを使用したコンデンサモジュールの断面図である。
【図１１】実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサを使用した電力変換システムの例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサは少なくとも一方の内部電極に形成されている分割電極とメタリコン部との間にヒューズ部を備えたフィルムコンデンサを対象としている。この積層型フィルムコンデンサは、図１の斜視図に示すように、第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とが交互に複数層（図１では４層のみ示す）積層されて形成された積層体と、積層体の側面２箇所にそれぞれ形成されたメタリコン部４、５を備える。第１のフィルム１０は、誘電体フィルム１と、その表面に金属膜で形成された第１の内部電極２とを備える。第２のフィルム２０は、誘電体フィルム１と、その表面に金属膜で形成された第２の内部電極３とを備え、第２の内部電極３は狭隘部であるヒューズ部６を備える。図１において、第１の内部電極２と第２の内部電極３はその形状を明示するためにハッチングを付した。直交座標系のＸ、Ｙ、Ｚ方向は図示するように定義した。他の図もこれに準ずる。
【００２４】
第２の内部電極部３のヒューズ部６は一層おきに存在し、各積層面上での位置が揃っている。第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とが積層された積層体のＹ方向の両側面にはそれぞれ太線矢印で示す方向に形成されたメタリコン部４（図１では番号のみ記載。第１の電極４とも呼ぶ）及びメタリコン部５（図１では番号のみ記載。第２の電極５とも呼ぶ）とが形成されている。メタリコン部４は第１の内部電極２と接続し、メタリコン部５は第２の内部電極３と接続している。
【００２５】
第１のフィルム１０と第２のフィルム２０について、より詳しく説明する。
第１のフィルム１０は、絶縁性の誘電体フィルム１の表面に第１の内部電極２として図２に示すパターンの金属膜が形成されたものである。第２のフィルム２０は、誘電体フィルム１の表面に第２の内部電極３として図２に示すパターンの金属膜が形成されたものである。第１のフィルム１０と第２のフィルム２０の誘電体フィルム１は、図２に示すように、Ｘ−Ｙ平面上で同じ大きさの矩形形状を有する。図２では第１の内部電極２と第２の内部電極３にはその形状を分かり易くするためにハッチングを付した。
【００２６】
誘電体フィルム１は、絶縁性の誘電体で形成されたシート状のフィルムであり、第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とで同じサイズの矩形形状に形成される。材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、マイカ、ポリスチレン（ＰＳ）、又はポリカーボネート（ＰＣ）などから選択される。誘電体フィルム１の厚さは通常数μｍ程度、図２に示す誘電体フィルム１のＹ方向の長さＬは数十ｍｍ、Ｘ方向の幅Ｗは長さＬよりも大きい場合が多く、数十ｍｍ〜数百ｍｍ程度である。
【００２７】
第１の内部電極２はＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の厚さ数μｍの金属箔、又は厚さ数１０ｎｍの蒸着膜で形成される。図２に示すように、第１の内部電極２は、誘電体フィルム１のＹ方向の一方の端部から他方の端部に向かって、Ｌよりも小さい長さＬｍにわたり、且つ幅ＷｍだけＸ方向に延在するように形成される。誘電体フィルム１のＹ方向の上記一方の端部にある第１の内部電極２の部位は、図１の太線矢印方向に形成されるメタリコン部４と電気的に接触している。
【００２８】
第２の内部電極３もＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等のいずれかを材料とした厚さ数１０ｎｍの蒸着膜で形成される。第２の内部電極３は、図２に示すように、誘電体フィルム１のＹ方向の他方の端部に、Ｙ方向の長さＬaでＸ方向に延在する端部電極３ａと、１以上の分割電極３ｂと、各分割電極３ｂに付随するヒューズ部６とを備える。ヒューズ部６は、分割電極３ｂのサイズに比べて狭い幅Ｗ０の金属膜で形成される。１以上の分割電極３ｂは、積層状態で、Ｘ−Ｙ平面上で、第１の内部電極２と重なる領域に形成される。各分割電極３ｂは、それぞれのヒューズ部６と端部電極３ａとを介して、図１の太線矢印方向に形成されるメタリコン部５と電気的に接触している。
【００２９】
なお、第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とは、Ｙ方向については、図１及び図２に示すように、相互間でｓだけずれた位置で、且つＸ方向については、図１に示すように、その両端の位置がそれぞれ揃うように積層される。Ｙ方向のずらし長さｓは、図２に示すように、端部電極３ａのＹ方向の長さＬａ以下の値である。第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とを、相互にＹ方向にｓだけずらすことにより、第１の内部電極２は、第１のフィルム１０のＹ方向の一方の端部でＹ方向の長さｓでＸ方向に延在する部位が、隣接する上層の誘電体フィルム１から露出する。メタリコン部４はこの露出した部位と接触する。一方、第２の内部電極３は、Ｙ方向の他方の端部でＹ方向の幅ｓでＸ方向に延在する部位が、隣接する上層の誘電体フィルム１から露出する。メタリコン部５はこの露出した部位と接触する。
【００３０】
このようにして第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とを１０層積層した積層型フィルムコンデンサ１００の、図１のＡ−Ａ位置での断面図を図３に示す。図３では、第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とはＹ方向に互いにｓだけずれた位置に積層されていること、メタリコン部４は第１のフィルム１０のＹ方向の一方の端部近傍で上層の誘電体フィルム１から露出した部分で第１の内部電極２と接触し、メタリコン部５は第２のフィルム２０のＹ方向の他方の端部近傍で第２の内部電極３と接触することが示されている。
【００３１】
実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサ１００の製造方法について説明する。
まず、誘電体フィルム１を準備し、その上に、図２に示す第１の内部電極２及び第２の内部電極３に対応するパターンの金属膜を、あらかじめ定めた数、蒸着により形成する。      
【００３２】
次に、第１の内部電極２及び第２の内部電極３に対応するパターンの金属膜が形成された誘電体フィルム１を切断し、図２に示す第１の内部電極２を備えた第１のフィルム１０と第２の内部電極３を備えた第２のフィルム２０とを複数枚生成する。第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とはＸ−Ｙ平面上で同じ大きさである。
【００３３】
次に、第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とを、交互にＺ方向に複数層積層した後圧着処理して積層体を形成する（図１に４層分のみ示す。）。このとき、第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とは、Ｘ方向のそれぞれの両端を揃え、既に説明したように、Ｙ方向については互いに長さｓだけずらして積層する（図１〜３参照）。また、最上層は内部電極の絶縁及び保護のために、金属膜の形成されていない、第１のフィルム１０及び第２のフィルム２０と同じ大きさの誘電体フィルム１を積層する。圧着処理により、第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とはＸ方向の両端の位置が揃い、Ｙ方向で両端の位置が相互にｓだけずれた状態が維持される積層体が形成される。
【００３４】
積層体は、そのＹ方向の両側面でそれぞれメタリコン処理を行い、積層体中に形成された第１の内部電極２と接触するメタリコン部４と、積層体中に形成された第２の内部電極３と接触するメタリコン部５とを形成する（図３）。
【００３５】
なお、第１の内部電極２と第２の内部電極３とをそれぞれ別々の誘電体シート１に形成し、それぞれの誘電体シート１を切断して第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とを形成してもよい。
【００３６】
第１のフィルム１０の第１の内部電極２を金属箔で形成するときは、第１の内部電極２と第２の内部電極３とはそれぞれ別々の誘電体シートに形成されなければならない。これは、ヒューズ部６の形成される第２の内部電極３は、短絡時に容易に発熱して液化した後蒸発するように、金属箔よりも薄い蒸着膜で形成する必要があるためである。
【００３７】
このようにして形成された実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサ１００では、図２のＢ−Ｂ断面図である図４（ａ）に示すように、積層方向に１層おきヒューズ部６が存在し、ヒューズ部６のそれぞれの位置は積層位置が変わっても積層面上で同じ位置に揃っている。これは、第２のフィルム２０の金属膜のパターンが共通で、且つＸ方向とＹ方向のそれぞれの両端の位置が揃っているためであり、圧着でその状態を維持できるようにしたからである。なお、図４は、Ｘ方向の両端は図示を省き、第１の内部電極２と、第２の内部電極３に含まれるヒューズ部６とのそれぞれの厚さは強調して描かれている。また、ヒューズ部６は第２の内部電極３に形成されていることを示すために図４では「６（３）」と表示した。
【００３８】
従来の巻回しにより積層された場合の積層型フィルムコンデンサ１００では、図４（ｂ）に示すように、ヒューズ部６の位置は積層位置が変わると積層面上で同じ位置に揃っていない。
【００３９】
図４（ａ）（ｂ）に示す空隙部７は、ヒューズ部６の両側において、ヒューズ部６の側面と上下の誘電体フィルムの面とで形成される空隙部である。
【００４０】
図４（ａ）の場合の空隙部７は、図４（ｂ）の場合の空隙部７と比べると、ヒューズ部６から離れる方向に拡大する（図４では空隙部７の広がり幅について、Ｗ１＞Ｗ２として示す）。
【００４１】
ヒューズ部６は、空隙部７を形成するための支柱の役割を果たしている。そのため、ヒューズ部６が同じ位置に積み重なることにより、そうでない場合に比べて、ヒューズ部６の近傍で誘電体フィルム１が圧着時に押さえられにくくなる。その結果、図４（ａ）の場合の空隙部７は、図４（ｂ）の場合の空隙部７と比べて、ヒューズ部６から離れる方向に拡大する。
【００４２】
実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサ１００の、図２に示すＣ−Ｃでの断面においても、空隙部７は従来と比べてヒューズ部６から離れる方向に拡大する。Ｃ−Ｃでの断面ではＢ−Ｂ断面にある第１の内部電極２が存在しない。しかし、空隙部７は従来と比べてヒューズ部６から離れる方向に拡大するという効果は変わらない。
【００４３】
空隙部７が拡大するほど、短絡により蒸発したヒューズ部６の金属成分が液化又は凝固することにより、短絡の発生した分割電極３ｂが、メタリコン部５と再度導通状態になる可能性は低減する。従って、実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサ１００は、短絡後の再使用という点で、従来よりも高い信頼性を有する。
【００４４】
図５に実施形態１の第１の変形例を示す。図５は図２に対応する図であり、図２との違いは第１のフィルム１０の第１の内部電極２を、第２の内部電極３と同様に、端部電極２ａと複数の分割電極２ｂとで構成したことである。複数の分割電極２ｂは分割電極３ｂと同じ形状のヒューズ部６を備える。第１のフィルム１０の第１の内部電極２は、第２のフィルム２０の第２内部電極３と同じパターンの金属膜で形成され、これを１８０度回転させて使用する。
【００４５】
第１のフィルム１０と第２のフィルム２０とは、端部電極２ａと３ａとがＹ方向の互いに反対側に来るように配置される。端部電極２ａ及び３ａは、それぞれ上層の誘電体フィルム１から露出するように、互いにＹ方向に長さｓだけずれ、且つそれぞれのＸ方向の両端部が揃った状態で積層され、圧着された後メタリコン処理が行われる。
【００４６】
なお、この場合は、第１のフィルム１０の金属膜は金属箔で形成されることはない。第２のフィルム２０と同様に蒸着膜で形成される。
【００４７】
この場合も、第２のフィルム２０のヒューズ部６は、積層方向に１層おきに、積層位置が変わっても積層面上で同じ位置に揃う。これまでと異なるのは、第１のフィルム１０のヒューズ部６も、積層方向に１層おきに、積層位置が変わっても積層面上で同じ位置に揃うという点である。このときにヒューズ部６の両側に形成される空隙部７も、ヒューズ部６の位置が揃っていない場合に比べてヒューズ部６から離れる方向に拡大する。なお、上下の２層のヒューズ部６のいずれか一方でも液化して蒸発すると、該当するヒューズ部６に対応する分割電極３ｂに短絡電流が流れなくなる。従って、図５に示すように形成された積層型フィルムコンデンサ１００は、短絡後の再使用という点で、より信頼性の高い積層型フィルムコンデンサ１００を提供することが出来る。
【００４８】
なお、各層のヒューズ部６の位置は、厳密に位置合わせしなくても、ある精度内で一致していれば、従来の積層型フィルムコンデンサと比較して、これまで説明した効果を奏することが可能である。ある精度とは、例えばヒューズ部６の幅Ｗ０の３倍以内であればよい。
【００４９】
ヒューズ部６の位置のずれがヒューズ部６の幅Ｗ０の３倍以内であれば良いとすると、一層毎にヒューズ部６の各積層面上での位置が揃うだけでなく全層でヒューズ部６の各積層面上での位置が揃うと見なすことが出来るケースが増え、空隙部７の幅が更に大きくなる。そのような場合は、短絡後の再使用という点で、更に信頼性の高い積層型フィルムコンデンサを提供することが出来る。
【００５０】
図６に実施形態１の第２の変形例を示す。図６は図５に対応する図であり、図５との違いは、（１）第１のフィルム１０の右端の列の分割電極２ｂと第２のフィルム２０の左端の列の分割電極３ｂとに、ダミーヒューズ部として、それぞれヒューズ部６と同じサイズの金属膜の突起部２ｃ、３ｃを付けた、（２）端部電極２ａと３ａ及び分割電極２ｂと３ｂのサイズと位置を図６にａ〜ｅとして示す寸法に設定し、ずらし幅ｓを、ｓ＝ｃ−ｅとした、ことである。ダミーヒューズ部とはヒューズの機能は備えていないが、その配置上、ヒューズ部６と擬せられる部位という意味である。
【００５１】
このとき、図６に示すＢ−Ｂ断面でのヒューズ部６の各積層面上での位置は、図７に示すように、一層置きに揃うのではなく、全ての層において揃う。図６に示すＣ−Ｃ断面、及びＤ−Ｄ断面でのヒューズ部６の各積層面上での位置も、ダミーヒューズ部である突起部２ｃ、３ｃをそれぞれヒューズ部６と見なせば、図７に示すように、一層置きではなく、全ての層において揃う。このときは、ヒューズ部６とダミーヒューズ部とが交互に現れ、両者の各積層面上での位置が揃う。図７ではダミーヒューズ部も表示上は区別せずにヒューズ部６として示した。また、ダミーヒューズ部を含むヒューズ部６が第１の内部電極２に位置するものか第２の内部電極３に位置するものかを明示するためその番号を括弧書きして示した。このときの空隙部７の広がりの大きさＷ１’は、一層おきに位置が揃う場合の空隙部７の広がりの大きさＷ１よりも大きくなり、位置が揃わないときの空隙部７の広がりの大きさＷ２よりも当然に大きくなる。従って、短絡の発生により蒸発したヒューズ部６の金属成分が液化又は凝固して、短絡の発生した分割電極２ｂ又は３ｂがメタリコン部４又は５と再度導通状態になる可能性は更に低減する。従って、実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサ１００は、短絡後の再使用という点で、従来よりも更に高い信頼性を有する。
【００５２】
図６は、分割電極をＹ方向に２列、Ｘ方向に４列形成した例であるが、これに限定されず、Ｘ方向、Ｙ方向に任意の数形成しても良い。なお、Ｙ方向に３列以上形成した場合であっても、ダミーヒューズ部を形成し、端部電極２ａと３ａの長さ及び分割電極２ｂと３ｂのサイズと位置及びずらし長さｓを工夫することにより、ヒューズ部６の積層面上での位置を全層で揃えることができる。そのようにして形成された積層型フィルムコンデンサ１００は、上記と同様の効果を奏することができる。
【００５３】
なお、図６に示す例で、突起部２ｃ、３ｃを設けない場合は、Ｂ−Ｂ断面に位置するヒューズ部６においてのみ、ヒューズ部６の各積層面上の位置が、全層で揃い、Ｃ−Ｃ断面、及びＤ−Ｄ断面に位置するヒューズ部６については、それぞれの各積層面上の位置が一層おきに揃う。このような場合であっても、その積層型フィルムコンデンサ１００は、図５に示す場合よりも空隙部７の広がりがより大きくなる部分が存在することになる。従って、図６に示すような積層型フィルムコンデンサ１００では、蒸発したヒューズ部６の金属成分が液化又は凝固して、短絡の発生した分割電極２ｂ又は３ｂがメタリコン部４又は５と再度導通状態になる可能性はより一層低減する。従って、図６に示す第２の変形例に係る積層型フィルムコンデンサ１００は、突起部２ｃ、３ｃを設けない場合でも、短絡後の再使用という点で、従来よりも、高い信頼性を有する。
【００５４】
図８に実施形態１の第３の変形例を示す。これまでは、ヒューズ部６の各積層面上の位置が、全層において、一層おきに、又は連続して揃っている場合を説明したが、必ずしも全層を対象にする必要はない。図８は、それぞれ複数の連続する層からなるブロック１及びブロック２毎に、ヒューズ部６の各積層面上の位置が、一層おきに揃っているが、ブロック１とブロック２との間では必ずしも揃ってはいないという例を示す。また、ブロック１又はブロック２のみでヒューズ部４の各積層面上の位置が、一層おきに揃っていてもよい。更に、図６及び７で説明したように、一層おきではなく、該当ブロック内で全層について揃っていて、他のブロックとの間では揃っていなくても良い。
【００５５】
このように形成された積層型フィルムコンデンサ１００であっても、ヒューズ部６の積層面上での位置が揃っているブロックについては、空隙部７は従来よりも大きくなる。そのため、この積層型フィルムコンデンサ１００もこれまで説明した効果を奏することができる。
【００５６】
図９に、積層型フィルムコンデンサ１００を使って形成されたコンデンサモジュール２００を示す。図９（ａ）は、第１の外部電極８と第２の外部電極９とが、積層型フィルムコンデンサ１００のそれぞれメタリコン部４と５（メタリコン部５については図の下面に隠れていて描かれていない）とに接触するように取り付けられた積層型フィルムコンデンサ１００の斜視図である。第１の外部電極８は一方の先端部に第１の外部電極端子８ａを備え、第２の外部電極９は一方の先端部に第２の外部電極端子９ａを備える。第１の外部電極端子８ａ及び第２の外部電極端子９ａは、それぞれ、バスバーなどへの取り付け穴を有する。第１の外部電極８と第２の外部電極９とは積層型フィルムコンデンサ１００に、例えば圧着、又は図示を省略したメッキ部を介して圧着されている。なお、図９（ａ）で、積層型フィルムコンデンサ１００の第１のフィルム、及び第２のフィルムの積層方向は矢印で示す方向である。Ｅ−Ｅ断面上に第１のフィルム１０の第１の内部電極２が位置するとして、図９（ａ）では、Ｅ−Ｅ断面上に位置する第１の内部電極２のみを破線で示した。第１の内部電極２はメタリコン部４と接続され、メタリコン部５とは離れている。第２の内部電極３は図示した第１の内部電極２と並行に誘電体フィルム１を介して積層方向に配置され、メタリコン部５と接続される。メタリコン部４とは離れている。図９（ａ）では、このように第１の内部電極２と第２の内部電極３が誘電体フィルム１を介して積層方向に交互に配置されている。
【００５７】
図９（ｂ）は、コンデンサモジュール２００の断面図を示す。断面位置は、図９（ａ）のＥ−Ｅに対応する。コンデンサモジュール２００は、第１の外部電極８と第２の外部電極９とが取り付けられた積層型フィルムコンデンサ１００と、これを収納する容器１１０と、容器１１０内を封止する封止材１２０とを備える。図９（ａ）で説明したように、Ｅ−Ｅ断面には第１の内部電極２が位置しており、メタリコン部４と接続している。なお、図９（ｂ）では、積層型フィルムコンデンサ１００、第１の外部電極８、第２の外部電極９及び容器１１０については見やすくするためにハッチングを付していない。メタリコン部４、５についてはハッチングに代え黒く塗りつぶした。
【００５８】
容器１１０は、各種樹脂などの電気絶縁材で構成され、第１の外部電極８と第２の外部電極９とが取り付けられた積層型フィルムコンデンサ１００を収納するための、取り外し可能な蓋部（図示略）と、第１の外部電極端子８ａと第２の外部電極端子９ａのそれぞれの先端部を外部に露出させるためのスリット状の穴（図示略）とを備える。
【００５９】
封止材１２０は、容器１１０内に充填し、第１の外部電極８と第２の外部電極９とが取り付けられた積層型フィルムコンデンサ１００を容器１１０内で固定する。封止材１２０は、外部から容器１１０へ衝撃が加わったときの積層型フィルムコンデンサ１００に対する緩衝材としても機能する。
【００６０】
図１０（ａ）には、３個の積層型フィルムコンデンサ１００ａ〜１００ｃと、これらに、第１の外部電極８及び第２の外部電極９を設けた場合の例を示す。これを図１０（ｂ）に示すように容器１１０に入れて、第１の外部電極端子８ａ〜８ｃ及び第２の外部電極端子９ａ〜９ｃの先端部を容器１１０の外に露出させて、封止材１２０を容器１１０に充填して封止することにより、コンデンサモジュール２００を形成してもよい。なお、図１０（ｂ）では、積層型フィルムコンデンサ１００ｂ、第１の外部電極８、第２の外部電極９及び容器１１０については見やすくするためにハッチングを付していない。また、メタリコン部４、５についてはハッチングに代え黒く塗りつぶした。
【００６１】
積層型フィルムコンデンサ１００をこのようなコンデンサモジュール２００にして使用することにより、積層型フィルムコンデンサ１００に関する上記効果に加え、積層型フィルムコンデンサ１００を外部に対して保護することができる。更に、取り付け穴を有する外部端子を備えることにより、積層型フィルムコンデンサ１００を回路に容易に取り付けることができるようになる。
【００６２】
図１１に、実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサ１００を利用した電力変換システム３００の例を示す。図１１に示す電力変換システム３００は、直流電源３１０からの直流電力を三相交流電力に変換し、三相電力供給線３５０を介してモータ３６０に供給する。
【００６３】
電力変換システム３００は、直流電源３１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０と、ＤＣリンクコンデンサ３３０と、三相インバータ３４０と、を備える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０は、入力コンデンサ３２１と、電圧変換回路３２２と、を備える。
【００６４】
直流電源３１０は、例えばバッテリ（二次電池）である。
【００６５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０は、直流電源３１０から直流電力が供給されている場合、入力コンデンサ３２１を介して直流電圧を入力し、電圧変換回路３２２で昇圧して出力する。入力コンデンサ３２１は、直流電源３１０から供給された直流電圧に重畳するサージを低減するための平滑化コンデンサであり、コンデンサモジュール２００から構成されている。
【００６６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０の出力である昇圧された直流電圧は、ＤＣリンクコンデンサ３３０を介して三相インバータ３４０に印加される。ＤＣリンクコンデンサ３３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０から出力された直流電圧に重畳するサージを低減するための平滑化コンデンサであり、コンデンサモジュール２００から構成されている。三相インバータ３４０は入力された直流電力を三相交流電力に変換して出力する。出力された三相交流電力は、三相電力供給線３５０を介してモータ３６０に供給される。
【００６７】
一方、三相インバータ３４０は、モータ３６０の回転に伴って発電された三相交流電力を入力した場合、入力された三相交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクコンデンサ３３０に出力する。ＤＣリンクコンデンサ３３０は、三相インバータ３４０から出力された直流電圧に重畳するサージを低減する。
【００６８】
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０は、ＤＣリンクコンデンサ３３０から出力された直流電圧を電圧変換回路３２２で降圧して、その降圧した直流電圧を入力コンデンサ３２１で平滑化する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０は、直流電力を、直流電源３１０に供給して、バッテリである直流電源３１０を充電する。
【００６９】
実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサ１００は既に説明したとおり、従来品に比べて高い信頼性を有する。そのため、入力コンデンサ３２１及びＤＣリンクコンデンサ３３０に、実施形態１に係る積層型フィルムコンデンサ１００を含むコンデンサモジュール２００を使用することにより、電力変換システム３００の信頼性を向上させることが出来る。
【符号の説明】
【００７０】
１  誘電体フィルム
２  第１の内部電極
２ａ  端部電極
２ｂ  分割電極
２ｃ  突起部
３  第２の内部電極
３ａ  端部電極
３ｂ  分割電極
３ｃ  突起部
４、４ａ−４ｃ  メタリコン部（第１の電極）
５、５ａ−５ｃ  メタリコン部（第２の電極）
６  ヒューズ部
７  空隙部
８  第１の外部電極
８ａ〜８ｃ  第１の外部電極端子
９  第２の外部電極
９ａ〜９ｃ  第２の外部電極端子
１０  第１のフィルム
２０  第２のフィルム
１００、１００ａ〜１００ｃ  積層型フィルムコンデンサ
１１０  容器
１２０  封止材
２００  コンデンサモジュール
３００  電力変換システム
３１０  直流電源
３２０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
３２１  入力コンデンサ
３２２  電圧変換回路
３３０  ＤＣリンクコンデンサ
３４０  三相インバータ
３５０  三相電力供給線
３６０  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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