(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属化ポリプロピレンフィルムと金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムとを積層し又は積層して巻回したコンデンサ素子を有する金属化フィルムコンデンサにおいて、前記金属化ポリプロピレンフィルムの金属層側を陰極とするとともに、前記金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムの金属層側を陽極として直流回路に接続す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】
ポリプロピレンフィルム及びポリエチレンテレフタレートフィルムの厚さが各々４μｍ以下である請求項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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属化フィルムコンデンサに関し、特に、直流回路に用いる金属化フィルムコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属化フィルムコンデンサは交流回路や直流回路に接続されて用いられている。直流回路用の金属化フィルムコンデンサには、一般的に金属化ポリプロピレンフィルムや金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムを各々巻回等して形成したコンデンサ素子を用いている。
そして前者の金属化ポリプロピレンフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサは、直流回路に接続した場合、漏れ電流が小さい特徴がある。また、後者の金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサは、静電容量を大きくし易く、前者と同じ静電容量であれば小形にできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、金属化ポリプロピレンフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサは、静電容量を大きくし難く、静電容量を大きくするためには大形のサイズにしなければならず、組み込んだ電気機器の小形化の防げとなり、また、他の機能を付加するためのスペースを確保し難く高機能化の防げとなる等の欠点がある。
また、金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサは、耐圧が低く、高電圧の直流回路に使用し難く、使用した場合には信頼性が低い欠点がある。
【０００４】
本発明は、以上の欠点を改良し、静電容量が大きくて小形化し易く、かつ耐圧が高く、電気機器の直流回路に組み込んだ場合にこの電気機器を小形化、高機能化し易く、信頼性を向上できる金属化フィルムコンデンサを提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、金属化ポリプロピレンフィルムと金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムとを積層し又は積層して巻回したコンデンサ素子を有する金属化フィルムコンデンサにおいて、前記金属化ポリプロピレンフィルムの金属層側を陰極とし、前記金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムの金属層側を陽極として直流回路に接続するものである。
【０００６】
この請求項１の発明によれば、金属化ポリプロピレンフィルムと金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムとを巻回等して金属化フィルムコンデンサを形成しているため、金属化ポリプロピレンフィルムのみを用いた場合に比較して静電容量を大きくできる。そして金属化ポリプロピレンフィルムの金属層側を陰極とし、金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムの金属層側を陽極として直流回路に接続すると、有極性のコンデンサのような整流作用を示し、印加電圧が高くても非常に漏れ電流の小さいコンデンサとして機能することを見い出した。
したがって、この発明により、静電容量を大きくでき、小形化を容易にでき、かつ耐圧が高く高電圧の直流回路に使用できる金属化フィルムコンデンサが得られ、これを組み込んだ電気機器の小形化や高機能化が容易になり、信頼性を向上できる。
【０００７】
また、請求項２の発明は、上記の発明において、ポリプロピレンフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムの厚さを両者とも４μｍ以下とするものである。
【０００８】
この請求項２の発明によれば、ポリプロピレンフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムの厚さを４μｍ以下としているため、静電容量を大きくし易く、直流回路用としてより優れた整流作用を有する金属化フィルムコンデンサが得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態の金属化フィルムコンデンサ１の断面図を示す。
すなわち、２は、ポリプロピレンフィルム３に金属層４を積層した金属化ポリプロピレンフィルムである。
ポリプロピレンフィルム３は、１０μｍ以下の厚さのもので、４μｍ以下のものが好ましく、特に３．５μｍ以下のものが好ましく、その表面が通常平担になっているが、絶縁油等を含浸する場合には含浸し易いように表面を粗面化したり凹凸状にしたものを用いてもよい。
また、金属層４は、ポリプロピレンフィルム３に直接積層した銅等の金属からなる薄い下地金属層と、この下地金属層の表面に積層された亜鉛やアルミ等の金属からなる、抵抗値が１〜２０Ω／□程度で、厚さが１００〜数１００Å程度の上側金属層を積層したものである。
なお、金属化ポリプロピレンフィルム２は、長手方向の一端部に数mm程度の幅の非金属部５が設けられている。
【００１０】
そして６は、ポリエチレンテレフタレートフィルム７に金属層８を積層した金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムである。
ポリエチレンテレフタレートフィルム７は、１０μｍ以下の厚さのもので、４μｍ以下のものが好ましく、特に３．５μｍ以下のものが好ましく、ポリプロピレンフィルム３と同様に、その表面が通常平担になっているが、粗面化したり凹凸状にしたものを用いてもよい。また、金属層８は金属層４と同種の金属層からなる。そして金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム６も、長手方向の一端部に数mm程度の幅の非金属部９が設けられている。
【００１１】
そして金属化ポリプロピレンフィルム２と金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム６とを非金属部５及び９を互いに反対側にして数mm程度ずらして積層し、巻回等してコンデンサ素子１０とする。
なお、巻回形の場合には巻心部分と外周部分においては、金属化ポリプロピレンフィルム２と金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム６は、バーンオフ等により金属層４及び８が除去されている。また、外周には保護用フィルム１１が巻回されている。
【００１２】
また、コンデンサ素子１０の両端面には、亜鉛や鉛，銅，スズ，はんだ等の溶融金属を噴射してメタリコン１２ａ及び１２ｂを積層している。
メタリコン１２ａ及び１２ｂには、フレーム状やリード状の端子１３ａ及び１３ｂをはんだ付けや電気溶接等により接続している。
そして端子１３ａ及び１３ｂの先端を引き出した状態にして、コンデンサ素子１０をプラスチック製の角形等のケース１４に収納し、エポキシ樹脂等の合成樹脂等の絶縁物質１５を充填し封止している。なお、ケース１４は、金属製のケースでもよく、絶縁油等を含浸し、蓋により密封する構造にしてもよい。また、ケース１４を用いず、モールド法やディップ法等によって、コンデンサ素子１０を合成樹脂等の絶縁物質によって被覆する構造にしてもよい。
【００１３】
次に、上記の金属化フィルムコンデンサ１の製造方法を説明する。
先ず、ポリプロピレンフィルム３及びポリエチレンテレフタレートフィルム７の表面の非金属部分５及び９とする箇所に石油系のオイルを塗布する。
次に、真空蒸着装置やイオンプレーティング装置、スパッタリング装置等を用いて、ポリプロピレンフィルム３及びポリエチレンテレフタレートフィルム７の表面に銅を薄く蒸着し、さらに、亜鉛やアルミ等の金属をその表面に蒸着して金属層４及び８を形成する。
蒸着後、温度３０〜７０℃で、２４〜４８時間加熱処理する。
加熱処理後、自動巻取機等により金属化ポリプロピレンフィルム２と金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム６とを積層して所定の長さだけ巻き取り、コンデンサ素子１０を形成する。
巻取後、コンデンサ素子１０の端面に亜鉛や銅等の溶融金属を吹き付けて、メタリコン１２ａ及び１２ｂを形成する。この際、コンデンサ素子１０の側面に溶融金属が付着してショートするのを防止するために側面を紙粘着テープ等でマスキングしておく。
メタリコン１２ａ及び１２ｂを形成後、このメタリコン１２ａ及び１２ｂに端子１３ａ及び１３ｂを半田付けしたり、電気溶接等して接続する。
端子１３ａ及び１３ｂを接続後、コンデンサ素子１０をケース１４に収納し、エポキシ樹脂等の絶縁物質１５をこのケース１４内に充填して硬化し封止する。
この後、電圧処理を行ない、予じめポリプロピレンフィルム３やポリエチレンテレフタレートフィルム７の弱点部の表面の金属層４及び８を除去する。
以上の工程によって金属化フィルムコンデンサ１を製造する。
【００１４】
そしてこの金属化フィルムコンデンサ１を金属化ポリプロピレンフィルム２の金属層４にメタリコン１２ａを介して接続した端子１３ａを陰極とし、金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム６の金属層８にメタリコン１２ｂを介して接続した端子１３ｂを陽極として直流回路に接続する。このように接続することによって、金属化フィルムコンデンサ１は、漏れ電流の小さい有極性のコンデンサのように、順方向の電流としては漏れ電流だけが流れ、逆方向の電流は遮断されずに通過させる整流作用を示す。
なお、金属化ポリプロピレンフィルムと金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムの厚さを４μｍ以下、特に３．５μｍ以下とすることにより、上記の整流作用がより顕著になり、直流回路用により適した金属化フィルムコンデンサが得られる。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明の実施例について、直流電圧を印加し、１Ｖ／秒の速さで昇圧した場合に、順方向に流れる電流を漏れ電流として測定する。
なお、実施例は次の通りの条件とする。
【００１６】
実施例１：
静電容量−４００μＦ
金属化ポリプロピレンフィルム−厚さ３．５μｍ，幅５０mmのポリプロピレ ンフィルムに、銅の下地金属層と、亜鉛の上側金属層とを積層したものとす る。金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム−厚さ３．０μｍ，幅５０mmの ポリエチレンテレフタレートフィルムに、銅の下地金属層と、亜鉛の上側金 属層とを積層したものとする。
コンデンサ素子−金属化ポリプロピレンフィルムと金属化ポリエチレンテレフ タレートフィルムとを積層し巻回した巻回形の素子とする。
そしてこの実施例１の金属化フィルムコンデンサについて、金属化ポリプロピレンフィルムの金属層側にメタリコンを介して接続された端子を陰極側とし、金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムの金属層側にメタリコンを介して接続された端子を陽極側として直流電圧を印加した場合の漏れ電流Ａ１と、極性を逆向きにして金属化ポリプロピレンフィルム側を陰極側として直流電圧を印加した場合の漏れ電流Ｂ１とを図２のグラフに示す。
図２のグラフから明らかな通り、金属化ポリプロピレンフィルム側の端子を陰極側とした場合には、印加電圧が４５０Ｖのとき、漏れ電流Ａ１は約０．５ｍＡとなる。そして金属化ポリプロピレンフィルム側の端子を逆に陽極側とした場合には、漏れ電流Ｂ１は約２２０Ｖぐらいから急激に上昇し始める。すなわち、実施例１の金属化フィルムコンデンサは、アルミ電解コンデンサのような有極性のコンデンサとしての特性を示し、非常に漏れ電流Ａ１が小さくなっている。
【００１７】
実施例２：
静電容量−３８０μＦ
金属化ポリプロピレンフィルム−厚さ３．５μｍ，幅５０mmのポリプロピレ ンフィルムに、銅の下地金属層と、アルミの上側金属層とを積層したものと する。
金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム−厚さ３．０μｍ，幅５０mmの ポリエチレンテレフタレートフィルムに、銅の下地金属層と、アルミの上側 金属層とを積層したものとする。
コンデンサ素子−金属化ポリプロピレンフィルムと金属化ポリエチレンテレフ タレートフィルムとを積層し巻回した巻回形とし、実施例１とほぼ同じ大き さの素子とする。
そしてこの実施例２の金属化フィルムコンデンサについても、実施例１と同様に、金属化ポリプロピレンフィルムの金属層側に接続された端子を陰極側とし、金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムの金属層側に接続された端子を陽極側として直流電圧を印加した場合の漏れ電流Ａ２と、極性を逆向きにして金属化ポリプロピレンフィルム側の端子を陽極側とし、金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム側を陰極側として直流電圧を印加した場合の漏れ電流Ｂ２とを図３のグラフに示す。
図３のグラフから明らかな通り、金属化ポリプロピレンフィルム側の端子を陰極側とした場合には、印加電圧が４５０Ｖのとき、漏れ電流Ａ２は約０．８ｍＡとなる。また、金属化ポリプロピレンフィルム側の端子を陽極側とした場合には、漏れ電流Ｂ２は約２５０Ｖ程度から急激に増加し、約４１０Ｖの電圧で５ｍＡ（アルミ電解コンデンサを直流回路に使用する場合の漏れ電流の一種の目安値）になる。
したがって、この実施例２の金属化フィルムコンデンサについても、金属化ポリプロピレンフィルム側の端子を陰極側とし、金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム側の端子を陽極側として直流回路に接続することにより、漏れ電流Ａ２の小さい有極性のコンデンサとしての特性を示す。
【００１８】
また、比較のため従来例として金属化ポリプロピレンフィルムのみを用いた金属化フィルムコンデンサについて、実施例１等と同様に直流電圧を印加した場合の漏れ電流Ａ３を測定し、図４のグラフに示す。
なお、金属化ポリプロピレンフィルムとして実施例１と同一の条件のものを２枚用い、実施例１とほぼ同一形状にしたコンデンサ素子を用いる。静電容量は３４０μＦになる。
図４のグラフから明らかな通り、漏れ電流Ａ３はほぼ一定で０．３５ｍＡになる。
【００１９】
実施例１及び実施例２は、この従来例と比較して、漏れ電流値は４５０Ｖのとき約１．４〜２．３倍になっているが、静電容量を約１．１２〜１．１８倍にできる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の通り、請求項１の発明によれば、金属化ポリプロピレンフィルムと金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムとを積層し又は積層して巻回したコンデンサ素子を有する金属化フィルムコンデンサにおいて、金属化ポリプロピレンフィルムの金属層側を陰極とし、金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムの金属層側を陽極として直流回路に接続することにより、有極性のコンデンサとしての機能を有し、静電容量が大きく、小形化し易く、耐圧が高く、高圧の直流回路に使用でき、組み込んだ電気機器を小形化、高機能化し易く、信頼性を向上できる金属化フィルムコンデンサが得られる。
【００２１】
また、請求項２の発明によれば、ポリプロピレンフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムの厚さを４μｍ以下、特に３．５μｍ以下とすることにより、静電容量を大きくし易く、より整流作用の優れた直流回路用に適した金属化フィルムコンデンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の断面図を示す。
【図２】本発明の実施例の電圧−電流特性のグラフを示す。
【図３】本発明の実施例の電圧−電流特性のグラフを示す。
【図４】従来例の電圧−電流特性のグラフを示す。
【符号の説明】
１…金属化フィルムコンデンサ 、 ２…金属化ポリプロピレンフィルム、
３…ポリプロピレンフィルム、 ４，８…金属層、
６…金属化ポリエチレンテレフタレートフィルム、
７…ポリエチレンテレフタレートフィルム、 １０…コンデンサ素子、
１３ａ，１３ｂ…端子。
整理番号 Ｐ２５５１
【図１】
0003901916.tif 000002
【図２】
0003901916.tif 000003
【図３】
0003901916.tif 000004
【図４】
0003901916.tif 000005