(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に金属蒸着電極（４）を有する金属化フィルム（７）同士または両面に金属蒸着電極（４）を有する両面金属化フィルム（１０）と絶縁フィルム（１１）、あるいは片面に金属蒸着電極（４）を有する金属化フィルム（７）と絶縁フィルム（１１）とを組合せ、これらを重ね合わせたものを巻回し、その巻回素子の両端面に電極引出部（２１）を形成してなるコンデンサにおいて、
上記金属蒸着電極の少なくとも一方の面が、星状に配した端部が丸味を帯びている絶縁スリット（１）により多数のセグメント（２）に分割され、互いに隣接するセグメントを隔てる絶縁スリット間を横切って上記金属蒸着電極層によって形成したヒューズ部（３）により接続されており、また上記ヒューズ部寸法（Ｗ1 ）が最狭部で０．２〜２．０ｍｍであり、
かつ上記金属化フィルムの金属蒸着電極が上記電極引出部に結合されている側縁部の長手方向に連続する帯状の通電路（６）が形成され、上記通電路（６）の長手方向に、端部が丸味を帯びている絶縁スリット（１２）が設けられ、該絶縁スリット（１２）間に設けたヒューズ部（１３）により電極引出部とセグメントが接続され、上記長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ3 ）が、各セグメントを隔てる絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ1 ）に対して１．２５以上でかつ２倍未満であり、
また、上記ヒューズ部（３）とセグメント（２）の膜抵抗値が６〜３０Ω／□で、かつ上記電極引出部（２１）に結合されている部分と長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部（１３）の膜抵抗値が２〜１０Ω／□であり、
そして、上記フィルムの定格電位傾度が１５０〜３２５Ｖ／μｍであり、
さらに、上記セグメント（２）の面積が２５〜９００ｍｍ２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】
上記巻回素子の両端面に金属を溶射したコンデンサ素子（２０）を並列、直列、または直並列に複数個接続して容器（２２）に収容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。
【請求項３】
上記コンデンサは充放電用または直流フィルター用である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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充放電用または直流フィルタ用に使用される直流用コンデンサで、金属化フィルムの金属蒸着電極に多数個のセグメントを形成することによって自己回復機能と自己保安機構とを併せ持つ金属化フィルムコンデンサの電気特性の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、充放電用または直流フィルタ用コンデンサは、アルミニウム箔電極と絶縁紙、プラスチックフィルムまたはこれらの複合体の構成よりなり、誘電体が局部的に絶縁破壊すると自己回復機能がないためコンデンサとしての性能を失うことを考慮して、定格電位傾度を１２０Ｖ／μｍ程度に設定していた。
これに対して、金属化フィルムコンデンサでは局部的な絶縁破壊をしても、金属蒸着電極の飛散による自己回復機能によりコンデンサの性能を回復するために、定格電位傾度が１５０Ｖ／μｍ程度までの設計が可能であり、これによって充放電用、直流フィルタ用コンデンサの小形化が実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
金属化フィルムコンデンサは、アルミニウム箔電極を使用したコンデンサに比べ小形・高信頼性であるが、金属蒸着電極の自己回復機能を超えた絶縁破壊が生じると周辺の広範囲な金属蒸着電極から絶縁破壊部分に電流が集中して流入する。この電流により金属化フィルムが加熱溶融し、金属化フィルムコンデンサの絶縁破壊が巻回層間の多層部にまで波及して自己回復せず、金属化フィルムコンデンサとして機能を果たさなくなることがある。
【０００４】
このため、金属蒸着のない絶縁スリットで多数のセグメントに細分化し、絶縁スリットを横切って形成したヒューズ部により各セグメントを直並列接続することにより、或るセグメントの位置で絶縁破壊が起きたとき放電電流によりヒューズ部を溶断させ、コンデンサの絶縁破壊の影響をセグメントの範囲内にとどめるよう配慮しているが、多数のセグメントに分割している絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ1 ）と、長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ3 ）によってはヒューズ部が溶断せず、コンデンサの絶縁破壊が起こることがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属化フィルムの絶縁破壊時に確実にヒューズ部を溶断させることにより、コンデンサ容量の減少を防ぎ、これによりフィルムの電位傾度を高めるとともに、金属化フィルムコンデンサの小形・軽量化を図るものである。
すなわち、片面に金属蒸着電極４を有する金属化フィルム７同士または両面に金属蒸着電極４を有する両面金属化フィルム１０と絶縁フィルム１１、あるいは片面に金属蒸着電極４を有する金属化フィルム７と絶縁フィルム１１とを組合せ、これらを重ね合わせたものを巻回し、その巻回素子の両端面に電極引出部２１を形成してなるコンデンサにおいて、上記金属蒸着電極の少なくとも一方の面が、星状に配した端部が丸味を帯びている絶縁スリット１により多数のセグメント２に分割され、互いに隣接するセグメントを隔てる絶縁スリット間を横切って上記金属蒸着電極層によって形成したヒューズ部３により接続されており、また上記ヒューズ部寸法（Ｗ1 ）が最狭部で０．２〜２．０ｍｍであり、かつ上記金属化フィルムの金属蒸着電極が上記電極引出部に結合されている側縁部の長手方向に連続する帯状の通電路６が形成され、上記通電路６の長手方向に、端部が丸味を帯びている絶縁スリット１２が設けられ、該絶縁スリット１２間に設けたヒューズ部１３により電極引出部とセグメントが接続され、上記長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ3 ）が、各セグメントを隔てる絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ1 ）に対して１．２５以上でかつ２倍未満であり、
また、上記ヒューズ部３とセグメント２の金属蒸着電極（アクティブ部）４の膜抵抗値が６〜３０Ω／□で、かつ上記電極引出部２１に結合されている部分（ヘビー部）と長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部１３の膜抵抗値が２〜１０Ω／□であり、
そして、上記フィルムの定格電位傾度が１５０〜３２５Ｖ／μｍであり、
さらに、上記セグメント２の面積が２５〜９００ｍｍ２であることを特徴としている。
【０００９】
そして、上記巻回素子の両端面に金属を溶射したコンデンサ素子２０を並列、直列、または直並列に複数個接続して容器２２に収容したことを特徴としている。
【００１０】
また、上記金属化フィルムコンデンサは、充放電用または直流フィルター用であることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による絶縁スリットの形状は図１乃至図４に示すようなパターンであって、星状に細分化されたセグメントおよび長手方向の絶縁スリットで形成されたセグメントは、金属化フィルムに自己回復機能を超えた絶縁破壊が生じた場合、破壊箇所であるセグメントに流入する電流により、絶縁スリット間のヒューズ部が確実に溶断してセグメントを最小限の範囲で分離させる。
【００１２】
【実施例１】
本発明の金属化フィルムコンデンサの具体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１（ａ）は金属蒸着のない絶縁スリットで細分化されたセグメントの形状で、セグメントを隔てる絶縁スリット間を横切ってヒューズ部が形成され、かつ側縁部の長手方向の絶縁スリット間にヒューズ部を設けた形状を示す平面図、図１（ｂ）はセグメントおよび長手方向の絶縁スリットを構成する絶縁スリットの詳細図で、図２〜図４は絶縁スリットによって分割された他のセグメントおよび長手方向の絶縁スリットの形状を示す平面図及び詳細図であり、図５（ａ）は一対の金属化フィルムの断面図、（ｂ）は両面金属化フィルムと絶縁フィルムの組合せによる断面図、（ｃ）は片面に金属蒸着電極を有する金属化フィルムと絶縁フィルムの組合せによる断面図、図６はコンデンサ素子を容器に収容した断面図である。
【００１３】
図５において、７は金属化フィルムで、絶縁フィルム１１の表面に真空蒸着により金属蒸着電極４が形成されている。図１において、１は網状に細分化された絶縁スリットで、この部分には金属蒸着は形成されておらず、絶縁スリットの端部形状は半円形に形成されている。３はそれぞれのヒューズ部で、細分化されたセグメント２を並列接続している。１２は側縁部の長手方向の絶縁スリットで、この部分にも金属蒸着は形成されてなく、絶縁スリットの端部形状も半円形に形成されている。１３は側縁部の長手方向のヒューズ部で、電極引出部２１とセグメント２を並列接続している。５はマージン部で、この部分にも金属蒸着は形成されていない。図５の８は金属を溶射する連続通電路６である金属化フィルムの端部側であってヘビー部であり、９はセグメントを構成しているアクティブ部であり、１３のヒューズ部はヘビー部の領域内にある。
【００１４】
図５（ａ）に示すように、金属化フィルム７のマージン部５が反対側になるように重ね合わせて巻回し、その両端面に金属を溶射して電極引出部２１を形成したコンデンサ素子２０を容器２２に収容し、絶縁剤２３を含浸して本発明の金属化フィルムコンデンサを作製した。
【００１５】
次に累積過電圧試験用に作製した本構造の供試コンデンサの仕様を以下に示す。
［供試コンデンサの仕様諸元］
・金属化ポリプロピレンフィルム：１２μｍ、１００ｍｍ幅
・亜鉛蒸着膜抵抗値：ヘビー部２Ω／□、アクティブ部６Ω／□
・ヒューズ部蒸着膜抵抗値：６Ω／□
・長手方向のヒューズ部蒸着膜抵抗値：２Ω／□
・セグメント面積：８１ｍｍ2
・セグメント間のヒューズ部寸法：
スリット間  Ｗ1 ＝１．０ｍｍ
絶縁スリット幅  Ｗ2 ＝０．２ｍｍ
・長手方向のヒューズ部寸法：
スリット間  Ｗ3 ＝１．５ｍｍ
絶縁スリット幅  Ｗ2 ＝０．２ｍｍ
・コンデンサ容量：１２μＦ
・絶縁剤：菜種油
・容器：角形ブリキケース
・試料数：５個
【００１６】
試験の方法は、累積過電圧試験で、常温にて供試コンデンサに１５０Ｖ／μｍ（１８００Ｖ）に相当する直流電圧を２４時間印加する。印加後、コンデンサの容量を１ｋＨｚにて測定する。次に１７５Ｖ／μｍに相当する電圧を同様にして印加し、その後、容量を測定し、２５Ｖ／μｍ間隔での印加・測定を順次繰り返し、３５０Ｖ／μｍ（４２００Ｖ）まで容量変化率の評価を行った。その試験結果を図７に示す。
【００１７】
この試験結果より、定格電位傾度が１５０から３００Ｖ／μｍまでの間は容量変化が殆どなく、３２５Ｖ／μｍで４．５％、３５０Ｖ／μｍで２１％のコンデンサの容量減少となった。従って、定格電位傾度が３２５Ｖ／μｍ以下であればコンデンサの容量減少は５％以下にとどめられることが確認できた。
この結果から、定格電圧を３９００Ｖ（フィルム電位傾度３２５Ｖ／μｍ）以下に設定することができる。
【００１８】
【実施例２】
次に図１に示す構成で、直流連続通電試験用（１）に作製した供試コンデンサの仕様を以下に示す。
［供試コンデンサの仕様緒元］
・金属化ポリプロピレンフィルム：１２μｍ、１００ｍｍ幅
・亜鉛蒸着膜抵抗値：ヘビー部２Ω／□、アクティブ部６Ω／□
・ヒューズ部蒸着膜抵抗値：６Ω／□
・長手方向のヒューズ部蒸着膜抵抗値：２Ω／□
・セグメント面積：８１ｍｍ2
・セグメント間のヒューズ部寸法：
スリット間  Ｗ1 ＝０．２、１．０、２．０ｍｍ
絶縁スリット幅  Ｗ2 ＝０．５ｍｍ
・長手方向のヒューズ部寸法：
スリット間  Ｗ3 ＝０．１５〜３．８ｍｍ
絶縁スリット幅  Ｗ2 ＝０．５ｍｍ
・コンデンサ容量：１２μＦ
・絶縁剤：菜種油
・容器：角形ブリキケース
・試料数：各種組合せにて合計１８個
（試料数は各１個で、その組合せ要因は表１に記載する。）
【００１９】
試験の方法は、直流連続通電試験（１）で、７０℃の熱風循環式恒温槽中で、３３７５Ｖの直流電圧を４０００時間連続印加して試験終了後、容量変化率について評価を行った。その試験結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0003935561.tif 000002
【００２１】
この試験結果から次のことが判明した。ヒューズ部であるスリット間寸法（Ｗ1 ）が０．２〜２．０ｍｍの範囲で、かつ長手方向のスリット間寸法（Ｗ3 ）がスリット間寸法（Ｗ1 ）に対して１．２５倍以上でかつ２倍未満であれば、金属化フィルムに絶縁破壊が起きたときはヒューズ部が正常に動作して、コンデンサの容量減少も５％以下と少なく安定している。しかし、１．２５倍未満になるとヒューズ部が動作し易く、コンデンサの容量減少も５％以上となり好ましくない。
【００２２】
【実施例３】
更に図１に示す構成で、直流連続通電試験用（２）に作製した供試コンデンサの仕様を以下に示す。
［供試コンデンサの仕様諸元］
・金属化ポリプロピレンフィルム：１２μｍ、１００ｍｍ幅
・亜鉛蒸着膜抵抗値：ヘビー部１０Ω／□、アクティブ部３０Ω／□
・ヒューズ部蒸着膜抵抗値：３０Ω／□
・長手方向のヒューズ部蒸着膜抵抗値：１０Ω／□
・セグメント面積：８１ｍｍ2 
・セグメント間のヒューズ部寸法：
スリット間  Ｗ1 ＝０．２、１．０、２．０ｍｍ
絶縁スリット幅  Ｗ2 ＝０．５ｍｍ
・長手方向のヒューズ部寸法：
スリット間  Ｗ3 ＝０．１５〜３．８ｍｍ
絶縁スリット幅  Ｗ2 ＝０．５ｍｍ
・コンデンサ容量：１２μＦ
・絶縁剤：菜種油
・容器：角形ブリキケース
・試料数：各種組合せにて合計１８個
（試料数は各１個で、その組合せ要因は表２に記載する。）
【００２３】
試験の方法は実施例２と同様の直流連続通電試験（２）で、７０℃の熱風循環式恒温槽中で、３３７５Ｖの直流電圧を４０００時間連続印加して試験終了後、容量変化率について評価を行った。その試験結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
0003935561.tif 000003
【００２５】
この試験結果から次のことが判明した。ヒューズ部であるスリット間寸法（Ｗ1 ）が０．２〜２．０ｍｍの範囲で、かつ長手方向のスリット間寸法（Ｗ3 ）がスリット間寸法（Ｗ1 ）に対して１．２５倍以上でかつ２倍未満であれば、ヒューズ部が正常に動作して、コンデンサの容量減少も５％以下と少なく安定している。しかし、１．２５倍未満になるとヒューズ部が動作し易くなり、コンデンサの容量減少も５％以上となるので好ましくない。
【００２６】
尚、実施例２の直流連続通電試験（１）では蒸着膜抵抗値をヒューズ部およびアクティブ部で６Ω／□、長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部とヘビー部で２Ω／□とした。これ以上の膜抵抗値の場合も同様に試験したが、コンデンサの容量減少が少なくなる傾向である。
さらに、実施例３の直流連続通電試験（２）では膜抵抗値をヒューズ部およびアクティブ部で３０Ω／□、長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部とヘビー部で１０Ω／□としたが、これよりも低い膜抵抗値で同様に試験した場合もコンデンサの容量減少が少なくなる傾向である。
【００２７】
以上の結果より、膜抵抗値はヒューズ部およびアクティブ部で６〜３０Ω／□、長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部とヘビー部で２〜１０Ω／□が好ましい。
膜抵抗値がヒューズ部およびアクティブ部で６Ω／□未満、長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部とヘビー部で２Ω／□未満の場合、ヒューズ部が動作し易くなり、コンデンサの容量減少も大きくなる。
また、膜抵抗値がヒューズ部およびアクティブ部で３０Ω／□を超え、長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部とヘビー部で１０Ω／□を超える場合、ヒューズ部が動作し難くなり、絶縁破壊が進むため、コンデンサの容量減少も大きくなる。
なお、実施例ではセグメント面積は８１ｍｍ２としたが、２５〜９００ｍｍ２の場合でもコンデンサの容量減少を少なくできる効果が認められた。また、絶縁スリットの端部は半円形状のものを示したが、丸味を帯びているものであればよい。
【００２８】
上記実施例１、２、３において、金属蒸着電極はヘビー部／アクティブ部及びヒューズ部とした形状のものを用いたが、端部／内側部の電極厚みは均一であってもよく、また適宜変えてもよい。また絶縁スリット幅（Ｗ2 ）を０．５ｍｍとしたが、２．０ｍｍを超えるとコンデンサの形状が大きくなり、好ましくない。ただし、２．０ｍｍ以下では何れの寸法でも良い。
また、上記実施例では亜鉛蒸着電極の場合を示したが、アルミニウム蒸着電極またはアルミニウムと亜鉛の混合体の金属蒸着電極の場合でも同様の結果が得られた。さらに、実施例では一対の金属蒸着電極の両方をセグメントに細分化したが、一対の金属蒸着電極のうち片方のみをセグメントに細分化しても同様に効果が認められた。ここでは、金属化フィルムの材質がポリプロピレンフィルムの場合を示したが、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルムなどの樹脂フィルムを使用することができる。さらに、絶縁剤である絶縁油は菜種油としたが、他の絶縁油を用いた場合や、絶縁性ガスを用いた場合等も同様の効果が得られており、絶縁剤については液体、気体、固体（樹脂）の何れであってもよい。また、絶縁が完全に行われる場合は、特に絶縁剤を充填する必要はない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、一対の金属蒸着電極の少なくとも一方の面が、星状に配した端部が丸味を帯びた絶縁スリットでセグメントに細分化され、スリット間に形成したヒューズ部でセグメントが並列接続され、長手方向にも絶縁スリットが設けられた金属化フィルムを使用することにより、異常時に絶縁スリット間に形成したヒューズ部が溶断され、セグメントの絶縁破壊が最小限に抑えられるので、コンデンサの容量減少を最小限にとどめることができる。よって、コンデンサの安全性を高めることができ、さらに小形・軽量化が可能になるなど工業的、実用的にその価値は極めて大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は金属蒸着のない絶縁スリットで細分化されたセグメントおよび長手方向の絶縁スリット間にヒューズ部を設けた形状を示す平面図、（ｂ）はセグメントおよび長手方向の絶縁スリット部を構成する詳細図である。
【図２】図２は絶縁スリットによって分割された他のセグメントおよび長手方向の絶縁スリット部の形状を示す平面図および詳細図である。
【図３】図３は絶縁スリットによって分割された他のセグメントおよび長手方向の絶縁スリット部の形状を示す平面図および詳細図である。
【図４】図４は絶縁スリットによって分割された他のセグメントおよび長手方向の絶縁スリット部の形状を示す平面図および詳細図である。
【図５】図５（ａ）は一対の金属化フィルムの断面図で、（ｂ）図は両面金属化フィルムと絶縁フィルムの組合せによる断面図、（ｃ）図は片面に金属蒸着電極を有する金属化フィルムと絶縁フィルムの組合せによる断面図である。
【図６】図６はコンデンサ素子を容器に収容した断面図である。
【図７】図７は累積過電圧試験結果を示す図である。
【符号の説明】
１：絶縁スリット
２：セグメント
３：ヒューズ部
４：金属蒸着電極
５：マージン部
６：通電路
７：金属化フィルム
８：ヘビー部
９：アクティブ部
１０：両面金属化フィルム
１１：絶縁フィルム
１２：側縁部の長手方向の絶縁スリット
１３：側縁部の長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部
２０：コンデンサ素子
２１：電極引出部
２２：容器
２３：絶縁剤
【図１】
0003935561.tif 000004
【図２】
0003935561.tif 000005
【図３】
0003935561.tif 000006
【図４】
0003935561.tif 000007
【図５】
0003935561.tif 000008
【図６】
0003935561.tif 000009
【図７】
0003935561.tif 000010