(57)【要約】【課題】  金属化フィルムを使った箱形乾式樹脂ケースタイプコンデンサは、樹脂材料で構成されているために、湿度に対して弱く、また一方では、従来の機器の補修のために、コンデンサを取り替えるためには、コンデンサ形状が異なると、取り付け方法が異なり取り付けができない問題が発生し、従来の円筒型金属ケースのものから、より合理的で生産性の高い箱型形状のコンデンサへの切り替えが円滑にできないことが発生し、生産性の高いコンデンサの標準化の支障があった。【解決手段】  従来形状の丸形、或いは小判形円筒型金属ケースの中に、箱形乾式樹脂ケースタイプコンデンサを収納密閉することにより、性能を向上させながら、標準化と互換性を両立させるものを提供する。円筒ケース内に設置するコンデンサは標準のものを使用しながら、外形は、旧来のものに合わせる構造にするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルムに金属蒸着した金属化フィルムどうし、または前記金属化フィルムと金属蒸着しない誘電体フィルムとを重ねてなるコンデンサ素子を箱形樹脂ケースに内蔵し、前記樹脂ケースと前記コンデンサ素子間に樹脂して注型硬化させた箱形乾式樹脂ケース入りコンデンサを、丸形円筒型、または小判形円筒型ケースに収納密閉してなる金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
金属化フィルムは、蒸着電極の少なくとも一部をトリミングによってヒューズ加工され、保安機構を備えた請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
円筒型ケースは、感圧方式の保護装置を内蔵した請求項１または２記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
円筒型ケースは樹脂ケースである請求項１から３のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項５】
箱形乾式樹脂ケース入りコンデンサと円筒ケース間は、絶縁油で充填された請求項１から４のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項６】
コンデンサ素子は、金属化フィルムを巻回した母体コンデンサを切断して得られる積層構造である請求項１から５のいずれかに記載の金属化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、誘電体フィルムに金属蒸着してなる金属化フィルムを用いた金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアコンや洗濯機等のモータ運転用、照明の力率改善用に用いられる家電機器用コンデンサや、送配線の力率改善進相用コンデンサにおいて、最近は、部品装着密度の向上、機器の小型化や電源事情により高調波が多くなり、コンデンサの使用温度が高く、耐環境性においても過酷な使用の傾向になってきている。また一方では、機器の種類も多くなり、それに対応するコンデンサの種類も多くなってきており、旧式のコンデンサを新しいタイプのコンデンサに変更しながら、標準化を促進する活動も必要である。またコンデンサのデリバリーもより短くなり、品質、価格、デリバリーにおいて、優れたものが求められている。
【０００３】
そのような背景の中、従来の金属化フィルムコンデンサの構造は、図８に示すような、金属化フィルム１を巻回した素子２に電極引き出しのために設けられたメタリコン３が施されてメタリコン済み素子４が作られる。そして、その素子４のメタリコン３の部分に、リード線５を接続し、もう一方の端部を端子６に接続し、端子６を持つ蓋７と円筒型ケース８とで構成される。さらに、素子４と円筒型ケース８の空隙層に絶縁油９で充填、または真空含浸した円筒型ケース構造となっている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、これとは別に、図９に示すように、上記した方法と同様にして作成した素子４および素子４に接続した端子６を、箱型樹脂ケース１２に収納し、エポキシ樹脂１３で注型硬化した箱型樹脂ケース構造のものが生産されてきている。
【０００５】
そして、図８で示すような、円筒形ケースものは、静電容量が大きなものに適しており、図９で示すような箱型樹脂ケースタイプコンデンサは、省スペースのために、静電容量が小さなものに適していた。
【０００６】
さらに歴史的にみると、以前はほとんどが、電極がアルミ泊で誘電体が紙であるものが主流であったが、徐々に金属化紙、金属化フィルムを用いたものに変わり、その素子を絶縁油で含浸した円筒型金属ケースタイプコンデンサであった。しかしながら、金属化フィルムコンデンサの性能向上や、生産性向上のために、静電容量が小さな物は、生産性が高い、絶縁油を使用しない箱形乾式樹脂ケース入りコンデンサが多く生産されるようになった。
【特許文献１】特開平１１−５４３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、箱形乾式樹脂ケースタイプコンデンサは、円筒型金属ケースタイプコンデンサと比較し、素子自身は湿度に弱い金属化フィルムで構成されているために、湿度に対して弱く、使用環境によっては、樹脂ケースや注型樹脂を通して水分が進入し、金属化フィルムの蒸着金属を酸化消滅し、コンデンサの静電容量を減少することがしばしば発生した。
【０００８】
また、乾式タイプコンデンサの安全性は、金属化フィルムの蒸着金属自身をトリミングして、ヒューズを作り出して得られる保安機構付きのものがあるが、この保安機構はその動作原理から、誘電体破壊に対しては有効であるが、それ以外の部分の不具合、例えばメタリコンと金属化フィルムのコンタクト部分の不具合や、端子とメタリコンの接続部の不具合に対しては、有効でないために、その部分の不具合に対する保護も課題とされている。
【０００９】
また一方では、従来の機器の補修のためのコンデンサの取り替えは、コンデンサ形状が異なると、取り付け方法が異なり、取り付けができない問題が発生し、従来の円筒型ケースのものから、より合理的で生産性の高い箱型形状のコンデンサへの切り替えが円滑にできないことが発生し、生産性の高いコンデンサへの標準化の支障があった。
【００１０】
そこで本発明は、係る従来のコンデンサの互換性を保ちながら、更に耐湿性がよく、安全性が高い、合理性の高い金属化フィルムコンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、上記課題を解決するために、従来形状の丸形、或いは小判形円筒型ケースの中に、箱形乾式樹脂ケースタイプコンデンサを収納密閉することにより、性能を向上させながら、標準化と互換性を両立させるものを提供する。すなわち、円筒型ケースに設置するコンデンサは標準のものを使用しながら、外形は、旧来のものに合わせる構造にするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上で示したように、本発明によれば、コンデンサの耐湿性、安全性の性能を向上させながら、標準化と互換性を両立させるものを提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１および図２を用いて本実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態における全体構成を示す図である。図１において、１６は箱形で乾式の樹脂ケース入りコンデンサであり、８は樹脂ケース入りコンデンサ１６を内蔵してなる丸形円筒型、または小判形円筒型形状の円筒型ケースを示している。また図２は、樹脂ケース入りコンデンサ１６を示している。
【００１４】
図１および図２において、コンデンサ素子２はポリプロピレン（ＰＰ）のフィルムに亜鉛とアルミの合金の金属化フィルムが巻回されており、巻回されたフィルムの両側端面に、亜鉛のメタリコン３が電極引き出し用に施されている。さらにこのコンデンサ素子２のメタリコン３に端子１４を付け、ポリブチレンテレフタレート樹脂で成型された樹脂ケース１２に収納し、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂１３をポッテング硬化し、箱形で乾式の樹脂ケース入りコンデンサ１６を構成している。
【００１５】
この樹脂ケース入りコンデンサ１６の端子１４を、円筒型ケース用の蓋７に取り付けられている端子棒１５に接続し、この蓋７と円筒型ケース８をシーミングし密閉する。なおの円筒型ケース８は、丸形円筒型形状であっても、小判形円筒型形状であってもよい。
【００１６】
このようにして、従来形状の丸形、或いは小判形円筒型ケースの中に、箱形で乾式の樹脂ケース入りコンデンサを収納密閉することにより、外形は旧来の丸形、或いは小判形円筒型ケースに合わせ、箱形乾式樹脂ケースタイプコンデンサを内蔵することとなり、性能を向上させながら、かつ標準化と互換性を両立させるものを提供できる。
【００１７】
この本実施の形態のコンデンサと、従来品である図９で記されている箱形乾式樹脂ケースタイプコンデンサとを耐湿試験を実施した結果を表１に示す。表１で示したものは、フィルム厚さ７μｍでコンデンサ容量を１０μＦとした本実施の形態品と、同じフィルム厚さコンデンサ容量の上記従来品のフィルムコンデンサとを、ともに４０℃の９５％の湿度槽に入れ、ＡＣ４５０Ｖを印加し、静電容量の変化率を時間毎に確認する方法で実施した結果を示したものであり、初期値を０として、初期値に対する容量減少率を百分率で示している。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１で示すように、従来の箱形乾式樹脂ケースコンデンサは５００時間から１０００時間にかけて静電容量が増加し、１０００時間を超えると急激に静電容量が大きく減少する。
【００２０】
これは、電圧を印加することにより、水分をコンデンサに引き寄せることになり従来品の箱形乾式樹脂ケースコンデンサは、徐々に誘電率の高い水分が浸透することにより、静電容量を上がっていき、１０００時間を経過後、その水分と金属化フィルムの蒸着金属である亜鉛と反応し、亜鉛を酸化させるために蒸着金属が電極として働かず、電極面積を減少させ、静電容量の減少としてあらわれるためである。
【００２１】
これに対し本実施の形態品は、最外装が金属ケース密閉されているために、水分が浸透しない構造になっており、静電容量の変化がほとんどしなくなる。
【００２２】
このように、本実施の形態品を用いることにより、使用条件の厳しい環境でのコンデンサが提供可能になった。
【００２３】
また、丸型円筒ケース形状、または小判型円筒ケース形状を要求されるユーザに対しては、箱形で乾式の樹脂ケース入りコンデンサ自身を丸型円筒ケースまたは小判型円筒ケースに収納密閉することで、その形状を変えることなく対応でき、箱形乾式ケースコンデンサの生産性の高い利点とユーザの形状要求を両立できる。
【００２４】
（実施の形態２）
本実施の形態の金属化フィルムコンデンサを示す図３を用いて、本実施の形態について説明する。本実施の形態の金属化フィルムコンデンサは、実施の形態１で示したものを、最外装のケースに感圧反応方式の保安装置を持つ構造としたものであり、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００２５】
図３において、素子２が万が一破壊したときに、樹脂ケース１２が破損し、内部でガスが発生することにより、円筒型ケース８内の圧力が上昇し、ケース蓋７が歪み端子棒１５とリード線固定部１７が外れることにより、電源から解放される構造になっている。このような、端子棒１５とリード線固定部１７とからなる保護装置１５ａにより、樹脂ケースタイプで完全な保護方式が得られなかったものが、安全性を確保できるものになる。
【００２６】
また、円筒型ケース８と樹脂ケース１２間の空隙を気体で埋めると、破壊時のガスで内圧を上昇させ保安装置を動作させるために時間がかかり、その間に素子の破壊が進み急激なガス発生につながるため、そのガスの勢いで蓋が吹き飛び保安装置が動作しない傾向が強くなる。そのために、破壊時のガス発生の大きいコンデンサや、電圧の高いコンデンサは、図４に示すような、樹脂ケースと円筒ケースの空間に絶縁油９で置換した構造のもので、感圧反応がさらにあげ、保安装置の動作性が向上することもできる。
【００２７】
（実施の形態３）
本実施の形態について図５を用いて説明する。図５は、実施の形態１および２において、図１から図４で示す箱形乾式樹脂ケースコンデンサ１６に用いる金属化フィルムを示すものである。
【００２８】
本実施の形態で示す金属化フィルムは、金属化フィルム自身の電極をトリミングによってヒューズ加工され、保安機構を備えたものである。このような金属化フィルムを用いたコンデンサにおいては、誘電体で破壊したときは、ヒューズ１９が働き破壊部が電源から解放され、残りのものは、コンデンサとして機能しつづける機構である。
【００２９】
なおこの保安機構は、誘電体の保護には有効ではあるものの、接続部であるメタリコン３と金属化フィルム、メタリコン３とリード線１４の不具合に対しては、役に立たず、本発明によれば、最終外装を円筒型ケース８で囲まれることにより、樹脂ケース１２が破裂しても円筒型ケース８で保護できる構造になり、安全性は向上する。
【００３０】
（実施の形態４）
本実施の形態について図６を用いて説明する。図６は、実施の形態１から３において、丸型、または小判型円筒型ケース８としてポリプロピレンの樹脂ケースを用いたものであり、この場合は、内部の素子が破壊して、樹脂ケースが破壊し、内部の素子がはみ出て、円筒ケースと接触しても、円筒ケースが樹脂ケースでできているために、ケースと端子間の耐圧低下が発生しなく安全な構造を提供できる。
【００３１】
（実施の形態５）
本実施の形態について図７を用いて説明する。図７は、実施の形態１から４で用いられるコンデンサ素子が、母体コンデンサを切断して得られる積層コンデンサである場合の本実施の形態について示している。
【００３２】
本実施の形態における積層コンデンサは、図７において、両面金属化フィルムと誘電体フィルムとを、大きなドラムに巻回し、メタリコン３を施し、母体コンデンサを作り上げ、その後所望のコンデンサに切断して作られる。この場合、金属化フィルムを切断した切断面２１があるために、図１で示すように、樹脂ケース１２あるいは注型樹脂１３で覆われている。しかし、蒸着金属自身が直接外装樹脂に接しているために、巻回タイプの素子と比較して、耐湿性が弱い傾向がある。
【００３３】
しかしながら、本発明のように、最外殻が金属ケースで覆われているために、耐湿性向上の効果は大きい。しかも積層構造による生産性の高さの利点も享受できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、民生用一般電気機器をはじめ、電気自動車用、ＦＡ用など広く産業用電気機器のコンデンサとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１における全体構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における内蔵する樹脂ケース入りコンデンサを示す図
【図３】本発明の実施の形態２における全体構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態２の別の実施例における全体構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態３における全体構成を示す図
【図６】本発明の実施の形態４における全体構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態５における全体構成を示す図
【図８】従来の円筒型金属化フィルムコンデンサの全体構成を示す図
【図９】従来の箱形乾式樹脂ケースコンデンサの全体構成を示す図
【符号の説明】
【００３６】
２    コンデンサ素子
８    円筒型ケース
１２    箱型樹脂ケース
１３    注型樹脂
１５ａ  感圧方式の保護装置
１６    樹脂ケース入りコンデンサ
【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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