(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のアルミニウム蒸着金属化プラスチックフィルムを重ね合せて巻回し、メタリコン金属を溶射して電極引出部を形成したコンデンサ素子（１）を直列、並列または直並列に結線し、外部端子を備えた金属製容器（２）に収納し、該容器内にＳＦ6 ガスを含む絶縁性ガス（６）を充填してなる乾式金属化フィルムコンデンサにおいて、
上記金属製容器（２）内のコンデンサ素子上部に、合成ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤（３）を配置し、該吸着剤は、ＳＦ6 ガス１ｇに対して、合成ゼオライトを０．５〜５．０ｇ、活性アルミナを合成ゼオライト重量の１／２０〜１／１倍配合してなることを特徴とする乾式金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
上記合成ゼオライトを天然ゼオライトで代替し、ＳＦ6 ガス１ｇに対して、天然ゼオライトを０．５〜５．０ｇ、活性アルミナを天然ゼオライト重量の１／１０〜１／１倍配合してなることを特徴とする請求項１記載の乾式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、ＳＦ6 ガスを充填した高電圧高容量の大形乾式金属化フィルムコンデンサの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＳＦ6 ガスからなる絶縁性ガスを充填した乾式金属化フィルムコンデンサは、金属化プラスチックフィルムを巻回してなるコンデンサ素子の両端面に金属を溶射して電極引出部を形成し、コンデンサ素子を直列、並列または直並列に結線した後、外部端子を備えた金属製容器に収納し、真空乾燥を行って水分を除去した後、ＳＦ6 ガスからなる絶縁性ガスを充填して形成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＳＦ6 ガスからなる絶縁性ガスを充填した乾式金属化フィルムコンデンサでは、水分除去のため真空乾燥を実施しているが、完全に除去することはできず、僅かの水分が誘電体の金属化プラスチックフィルム、金属製容器との絶縁を保つ絶縁物およびその他の部材に付着／残留し、長期間の使用において部分放電により残留水分と化学反応を起こし硫化水素、二酸化硫黄、フッ化水素等の分解ガスを発生させ、金属化プラスチックフィルムの金属蒸着膜が腐食しコンデンサの静電容量減少、誘電体劣化を引き起こすなどの欠点があった。
【０００４】
この乾式金属化フィルムコンデンサの静電容量減少、誘電体劣化を引き起こす残留水分を除去する方法として、例えば特開平３ー１６３８１１号公報に、アルミニウムより残留水分と化学反応し易い亜鉛を金属蒸着膜に使用した低電圧小容量定格の乾式金属蒸着フィルムコンデンサで、合成ゼオライトの添加量をケースの内容積約２００ｃｃに対して０．５ｇで、封入気体を無乾燥大気とした実施例が開示されている。しかし、充填ガスがＳＦ6 ガスの場合、微量であっても残留水分が存在すれば部分放電によりＳＦ6 ガスが分解し、この分解ガスが金属蒸着膜を腐食して性能を低下させることがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、蒸着金属をアルミニウムとする金属化プラスチックフィルムからなるコンデンサ素子、該コンデンサ素子を包囲する主絶縁層、金属製容器とコンデンサ素子間との高電圧を絶縁する複数枚の絶縁物およびその他の部材の残留水分を吸着するため、ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤を金属製容器内に配置し、ＳＦ6 ガスの分解を防止しようとするものである。
【０００６】
すなわち、一対のアルミニウム蒸着金属化プラスチックフィルムを重ね合せて巻回し、メタリコン金属を溶射して電極引出部を形成したコンデンサ素子１を直列、並列または直並列に結線し、外部端子を備えた金属製容器２に収納し、該容器内にＳＦ6 ガスを含む絶縁性ガス６を充填してなる乾式金属化フィルムコンデンサにおいて、上記金属製容器２内のコンデンサ素子上部に、合成ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤３を配置し、該吸着剤は、ＳＦ6 ガス１ｇに対して、合成ゼオライトを０．５〜５．０ｇ、活性アルミナを合成ゼオライト重量の１／２０〜１／１倍配合してなることを特徴としている。
【０００７】
また、上記合成ゼオライトを天然ゼオライトで代替し、ＳＦ6 ガス１ｇに対して、天然ゼオライトを０．５〜５．０ｇ、活性アルミナを天然ゼオライト重量の１／１０〜１／１倍配合してなることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ＳＦ6 ガスを充填してなる金属製容器内のコンデンサ素子上部にゼオライトと活性アルミナを最適配合比で作製した吸着剤を配置することにより、高温下で水蒸気として残留する水分の除去が可能となり、高温下で長期間使用する場合、残留水分の影響による静電容量減少を抑え、誘電体の劣化防止を図ることができる。
【０００９】
【実施例１】
図１に示すように、厚さ９μｍ、幅１００ｍｍ、蒸着膜抵抗５Ω／□のアルミニウム蒸着金属化ポリプロピレンフィルムを重ね合せて巻回し、メタリコン金属を溶射して電極引出部を設けたコンデンサ素子１を形成し、３相、△結線してなるコンデンサ素子１を主絶縁層４にて包囲し、さらに端子ーケース間の耐電圧保護用の絶縁物５を介して、外部端子を備えた金属製容器２に収納するとともに、吸着剤３をコンデンサ素子１を包囲している主絶縁層４の上部に収納し、真空乾燥後、ＳＦ6 ガスからなる絶縁性ガス６をゲージ圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 にて注入し、定格３相、６０Ｈｚ、６６００ＶＡＣ、１００ｋｖａｒの乾式金属化フィルムコンデンサとして下記の試料を作製した。
試料に収納した吸着剤３は、ＳＦ6 ガス充填量１ｇ当り、
0003963580.tif 000002
の計１０種類の乾式金属化フィルムコンデンサを用いて、高温連続耐用試験を行い、３０００時間後における吸着剤の収納量と静電容量変化率との関係を調査した。
試験条件は、温度５０℃、印加電圧は３相、９２４０ＶＡＣで、試験後のコンデンサの静電容量を１ｋＨｚにて測定した。その結果を図２に示す。
【００１０】
図２から明らかなように、高温連続耐用試験  ３０００時間経過後の静電容量の減少は、天然ゼオライトをＳＦ6 ガス充填量１ｇ当り０．５ｇに固定して活性アルミナの収納量を変化させた場合、活性アルミナの収納量が０．０５ｇ未満では、静電容量減少の改善効果は少ないが、０．０５ｇ〜０．５ｇ（ゼオライトに対する重量配合比：１／１０〜１／１）ではその静電容量減少は２．４〜１．２％の範囲であり、改善効果が認められる。
一方、合成ゼオライトを用いた場合には、活性アルミナの収納量が０．０２５ｇ未満では、静電容量減少の改善効果は少ないが、０．０２５ｇ〜０．５ｇ（ゼオライトに対する重量配合比：１／２０〜１／１）ではその静電容量減少は２．０〜０．６％の範囲であり、改善効果が認められる。しかし、上記の何れの場合とも、活性アルミナの収納量を０．５ｇ（ゼオライトに対して１／１）を超えて配合しても静電容量減少の改善効果は小さく、コスト高となるのみで望ましくない。
よって、ゼオライトに対する活性アルミナの重量配合比は、
ａ）天然ゼオライトの場合：１／１０〜１／１
ｂ）合成ゼオライトの場合：１／２０〜１／１
の範囲が適当である。
【００１１】
【実施例２】
上記実施例１と同様の仕様により、下記の吸着剤を用いた乾式金属化フィルムコンデンサを作製し、高温連続耐用試験にて評価試験を行った。
ＳＦ6 ガス充填量１ｇ当りに対する吸着剤３の収納量は、
ａ）天然ゼオライト  ０．５ｇ＋活性アルミナ  ０．０５ｇ・・・・特性曲線Ａ
ｂ）合成ゼオライト  ０．５ｇ＋活性アルミナ  ０．０５ｇ・・・・特性曲線Ｂ
とし、さらに、
ｃ）吸着剤３を収納していない従来品                    ・・・・特性曲線Ｃ
も比較用として作製した。
試験条件は、温度５０℃、印加電圧は３相、９２４０ＶＡＣで、試験後のコンデンサの静電容量を１ｋＨｚにて測定した。
その結果を図３に示す。
【００１２】
図３から明らかなように、高温連続耐用試験  ３０００時間経過後の静電容量の減少は吸着剤を収納していない試料は９．６％であるのに対し、ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤を収納した試料は２．４％以下の静電容量の減少であり、吸着剤を収納した方が静電容量の減少は少なく安定している。また、ゼオライトの種類としては合成ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤を収納した試料の静電容量の減少は１．４％であり、天然ゼオライトの場合の２．４％と比較して静電容量の減少が少なく良好である。
【００１３】
評価試験として、高温連続耐用試験を△結線の試料にて示したが、これに限られるものではなく、コンデンサ素子の単独、直並列結線およびＹ結線の場合でも同様の効果が得られた。
【００１４】
【実施例３】
実施例１と同様の仕様による組立てを行い、真空乾燥後、窒素ガスとＳＦ6 ガスとの重量比を９：１とする混合ガスからなる絶縁性ガス６をゲージ圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 にて注入し、定格３相、６０Ｈｚ、６６００ＶＡＣ、１００ｋｖａｒの乾式金属化フィルムコンデンサの試料を作製し、高温連続耐用試験にて評価試験を行った。
ＳＦ6 ガス充填量１ｇ当りに対する吸着剤３の収納量は、
ａ）天然ゼオライト  ０．５ｇ＋活性アルミナ  ０．０５ｇ・・・・特性曲線Ａ
ｂ）合成ゼオライト  ０．５ｇ＋活性アルミナ  ０．０５ｇ・・・・特性曲線Ｂ
とし、さらに、
ｃ）吸着剤３を収納していない従来品                    ・・・・特性曲線Ｃ
も比較用として作製した。
試験条件は、温度５０℃、印加電圧は３相、９２４０ＶＡＣで、試験後のコンデンサの静電容量を１ｋＨｚにて測定した。
その結果を図４に示す。
【００１５】
図４から明らかなように、高温連続耐用試験  ３０００時間経過後の静電容量の減少は吸着剤を収納していない試料は９．４％であるのに対し、ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤を収納した試料は２．５％以下の静電容量の減少であり、吸着剤を収納した方が静電容量の減少は少なく安定している。また、ゼオライトの種類としては合成ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤を収納した試料の静電容量の減少は１．６％であり、天然ゼオライトの場合の２．５％と比較して静電容量の減少が少なく良好である。
【００１６】
また、実施例２、３とも吸着剤の収納量は、製品重量とコストを考慮すると、少量の方が望ましいが、ＳＦ6 ガス１ｇ当りのゼオライトの収納量が０．５ｇ未満では、静電容量の減少に対して効果が少ない。しかし、５．０ｇを超える場合には、ＳＦ6 ガスを注入する際、障害となり、また製品重量の増加とコスト高となるので不適当であり、多くとも５．０ｇにとどめておくのが望ましい。
【００１７】
【実施例４】
図５は印加電圧と累積破壊個数との関係を示す図であり、上記の高温連続耐用試験  ３０００時間終了品よりコンデンサ素子を形成しているアルミニウム蒸着金属化ポリプロピレンフィルムを取出し、ＪＩＳ電極にて直流電圧を連続印加し、印加電圧と累積破壊個数との関係を調査した結果である。
【００１８】
図５から明らかなように、天然ゼオライトと活性アルミナ、合成ゼオライトと活性アルミナとを吸着剤として収納している試料は印加電圧３．５ｋＶにおいても累積破壊個数は１０個以下であるが、吸着剤を収納していない試料の累積破壊個数は４２個で、吸着剤を収納していた試料に対し累積破壊個数は４．２倍以上である。
【００１９】
【実施例５】
実施例１と同様の仕様、方法により、定格３相、６０Ｈｚ、６６００ＶＡＣ、１００ｋｖａｒの乾式金属化フィルムコンデンサとして下記の試料を作製した。
試料に収納した吸着剤３は、ＳＦ６ ガス充填量１ｇ当り、
ａ）天然ゼオライト／活性アルミナ：０．５ｇ／０．０５ｇ、１．０ｇ／０．１ｇ、 ５．０ｇ／０．５ｇ、 １０．０／１．０ｇ          ・・・・特性曲線Ａ
ｂ）合成ゼオライト／活性アルミナ：０．５ｇ／０．０５ｇ、１．０ｇ／０．１ｇ、 ５．０ｇ／０．５ｇ、 １０．０／１．０ｇ         ・・・・特性曲線Ｂ
とし、さらに、
ｃ）吸着剤を収納していない従来品                      ・・・・特性曲線Ｃ
の計９種類の乾式金属化フィルムコンデンサを用いて、高温連続耐用試験にて評価試験を行い、３０００時間後における吸着剤収納量と静電容量変化率との関係を調査した。試験条件は、温度５０℃、印加電圧は３相、９２４０ＶＡＣで、試験後のコンデンサの静電容量を１ｋＨｚにて測定した。その結果を図６に示す。
【００２０】
図６から明らかなように、高温連続耐用試験  ３０００時間経過後の静電容量の減少は吸着剤を収納していない試料は９．６％であるのに対し、吸着剤のゼオライトをＳＦ6 ガス充填量１ｇ当り０．５〜５．０ｇ（活性アルミナの重量配合比：ゼオライトの１／１０）とすると、天然ゼオライトの場合、静電容量の減少は２．４％以下であり、安定している。また、合成ゼオライトの場合、静電容量の減少は１．４％以下であり、静電容量の減少が少なく良好である。また、吸着剤のゼオライトをＳＦ6 ガス充填量１ｇ当り１０．０ｇ（活性アルミナの重量配合比：ゼオライトの１／１０）としても、静電容量の減少は吸着剤のゼオライトをＳＦ6 ガス充填量１ｇ当り５．０ｇ（活性アルミナの重量配合比：ゼオライトの１／１０）収納するのとほぼ同程度であるが、前記したようにＳＦ6 ガスを注入する際、障害となり、また製品重量の増加とコスト高となることより不適当である。よって、ゼオライトの収納量は０．５〜５．０ｇの範囲が適当である。
【００２１】
【実施例６】
図１に示すように、厚さ１０μｍ、幅１００ｍｍ、蒸着膜抵抗５Ω／□のアルミニウム蒸着金属化ポリプロピレンフィルムを重ね合せて巻回し、コンデンサ素子１を作製し、実施例１と同様の方法により、定格３相、６０Ｈｚ、４００ＶＡＣ、５０ｋｖａｒの乾式金属化フィルムコンデンサの試料を作製し、高温連続耐用試験にて評価試験を行った。
吸着剤は、ＳＦ6 ガス充填量１ｇ当りに対する吸着剤３の収納量を、
ａ）天然ゼオライト  ０．５ｇ＋活性アルミナ  ０．０５ｇ  ・・・特性曲線Ａ
ｂ）合成ゼオライト  ０．５ｇ＋活性アルミナ  ０．０５ｇ  ・・・特性曲線Ｂ
としたものを使用し、さらに、
ｃ）吸着剤３を収納していない従来品                      ・・・特性曲線Ｃ
も比較用として作製した。
試験条件は、温度７０℃、印加電圧は３相、５６０ＶＡＣで、試験後のコンデンサの静電容量を１ｋＨｚにて測定した。その結果を図７に示す。
【００２２】
図７から明らかなように、高温連続耐用試験  ３０００時間経過後の静電容量の減少は吸着剤を収納していない試料は８．６％であるのに対し、ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤を収納した試料は２．２％以下の静電容量の減少であり、吸着剤を収納した方が静電容量の減少は少なく安定している。また、ゼオライトの種類としては合成ゼオライトと活性アルミナよりなる吸着剤を収納した試料の静電容量の減少は１．２％であり、天然ゼオライトの場合の２．２％に比べて静電容量の減少が少なく良好である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＳＦ6 ガスを含有してなる絶縁性ガスを充填した金属製容器内のコンデンサ素子上部にゼオライトと活性アルミナを最適配合比で作製した吸着剤を配置することにより、高温下で水蒸気として残留する水分の吸着除去が可能となり、高温下で長期間使用しても残留水分の影響による静電容量減少が小さく、信頼性の高い乾式金属化フィルムコンデンサを得ることができるので、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】本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの一実施例の断面図である。
【図２】高温連続耐用試験  ３０００時間後における吸着剤の収納量と静電容量変化率との関係を示す図である。
【図３】高温連続耐用試験  ３０００時間後における吸着剤の収納量と静電容量変化率との関係を示す図である。
【図４】高温連続耐用試験後における静電容量変化率を示す図である。
【図５】印加電圧と累積破壊個数との関係を示す図である。
【図６】高温連続耐用試験の３０００時間後における吸着剤の収納量と静電容量変化率との関係を示す図である。
【図７】高温連続耐用試験後における静電容量変化率を示す図である。
【符号の説明】
１  コンデンサ素子
２  金属製容器
３  吸着剤
４  主絶縁層
５  絶縁物
６  絶縁性ガス
【図１】
0003963580.tif 000003
【図２】
0003963580.tif 000004
【図３】
0003963580.tif 000005
【図４】
0003963580.tif 000006
【図５】
0003963580.tif 000007
【図６】
0003963580.tif 000008
【図７】
0003963580.tif 000009