(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金属化フィルムを重ねて巻回し、巻回端面に金属を溶射してなる複数個のコンデンサ素子の巻回端面部を内部引出用端子で並列接続した素体と、
該素体の複数個のコンデンサ素子間に介挿され金属製容器より突出した放熱板と、
該素体の端面部および側面部を被覆する一対の凹状絶縁性ケースと、
前記一対の凹状絶縁性ケースの内壁に当接し、前記素体を挟み込むように設けられた一対の支持板と
を備えた集合体を金属製容器に収納し、
前記集合体は前記素体の端面部および側面部と、前記一対の凹状絶縁性ケースとの間に充填樹脂を充填、硬化させることで形成され、前記金属製容器の内底部に樹脂を充填、硬化させて前記集合体を前記金属製容器内に樹脂固定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】
上記コンデンサ素子の側面外周部を熱可塑性粘着テープ、樹脂含浸熱硬化性テープ、難燃性粘着テープ、熱収縮テープのいずれかの絶縁物で被覆す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。
【請求項３】
上記素体を形成している内部引出用端子にて接続されている電極引出部の面を除く側面外周部を耐熱性フィルムまたは難燃性シートからなる側面保護絶縁物で１層以上巻回し、被覆したことを特徴とする請求項１または２記載の乾式金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
上記放熱板に放熱フィンを取付けたことを特徴とする請求項１〜３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、金属化フィルムを使用し、かつ絶縁油を使用しない乾式金属化フィルムコンデンサに関するもので、内部素子の保護を確実にし、放熱性を改善するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両、圧延機、直流送電等の産業機器や力率改善等に用いられている金属化フィルムコンデンサは、ポリプロピレンフィルムにアルミニウムなどを蒸着した金属化フィルムを使用し、絶縁油を含浸したタイプの金属化フィルムコンデンサが採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の金属化フィルムコンデンサは、電極引出部を設けたコンデンサ素子を集合し、包囲絶縁材で包囲し素体を形成し、金属製容器に絶縁材を介して収納し、可燃性の絶縁油を含浸しているので、大型で重く、燃えやすい。また、コンデンサ素子の温度上昇に対して放熱手段が施されていなかったため、上記の易燃性という問題への対応が不充分であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の大型で重く、燃えやすいという問題を解決するため、絶縁油、絶縁性ガスを使用することなく、複数個のコンデンサ素子を内部引出用端子で並列接続し素体を形成し、該素体を形成しているコンデンサ素子間に放熱板を介挿し、該素体の端面部および側面部と、一対の凹状絶縁性ケースとの間に充填樹脂を充填、硬化した集合体を金属製容器に、上記放熱板を突出させて収納し、該集合体を金属製容器に樹脂固定した小型、軽量の乾式金属化フィルムコンデンサを提供するものである。
【０００５】
すなわち、一対の金属化フィルム２を重ねて巻回し、巻回端面に金属を溶射してなる複数個のコンデンサ素子１の巻回端面部を内部引出用端子５で並列接続した素体６と、該素体のコンデンサ素子１間に介挿され金属製容器１６より突出した放熱板７と、該素体の端面部および側面部を被覆する一対の凹状絶縁性ケース１１と、前記一対の凹状絶縁性ケース１１の内壁に当接し、前記素体６を挟み込むように設けられた一対の支持板１４とを備えた集合体１５を金属製容器１６に収納し、前記集合体１５は前記素体６の端面部および側面部と、前記一対の凹状絶縁性ケース１１との間に充填樹脂１２を充填、硬化させることで形成され、前記金属製容器１６の内底部に樹脂１３を充填、硬化させて前記集合体１５を前記金属製容器１６内に樹脂固定してなることを特徴としている。
【０００６】
また、上記コンデンサ素子１の側面外周部を熱可塑性粘着テープ、樹脂含浸熱硬化性テープ、難燃性粘着テープ、熱収縮テープのいずれかの絶縁物で被覆することを特徴としている。
【０００７】
さらに、上記素体６を形成している内部引出用端子にて接続されている電極引出部の面を除く側面外周部を耐熱性フィルムまたは難燃性シートからなる側面保護絶縁物で１層以上巻回し、被覆することを特徴としている。
【０００８】
そして、上記絶縁性樹脂１０が凹状絶縁性ケース１１と充填樹脂１２とからなることを特徴としている。
【０００９】
また、上記放熱板７に放熱フィン１８を取付けたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
巻回端面に金属を溶射してなる複数個の側面外周部を絶縁物で被覆したコンデンサ素子を内部引出用端子で並列接続し素体を形成し、該素体を形成しているコンデンサ素子間に放熱板を介挿し、該素体の端面部および側面部に絶縁性樹脂で被覆した集合体を金属製容器に収納し、樹脂で集合体を固定するとともに、上記放熱板を金属製容器より突出させている。
絶縁油および絶縁性ガスを使用しない小型、軽量の乾式金属化フィルムコンデンサを作製することができ、また充填、密封する工程を必要とせず、工数を削減することができる。
さらに、上記の集合体を金属製容器に収納することにより、内部素子の保護が確実になり、かつ放熱性を改善するものである。
【００１１】
【実施例】
［実施例１］
図１は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの一実施例を示す図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は右側面部分断面図、（ｃ）は底面図で、図３は図１を構成する集合体の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は充填樹脂、凹状絶縁性ケースを取除いた側面図で、図４は図３を構成する素体の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は右側面部分断面図で、図５は凹状絶縁性ケースの一実施例の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。また、図８は巻回端面に電極引出部を形成したコンデンサ素子の側面外周部に絶縁物を被覆した斜視図で、図９は一対の金属化フィルムを展開した図面である。
【００１２】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図１に示す乾式金属化フィルムコンデンサは、図５に示す凹状絶縁性ケース１１を、内部引出用端子５で接続してなる素体６と支持板１４とに被せ、該素体を形成しているコンデンサ素子１間に放熱板７を介挿し、上記凹状絶縁性ケースの内壁に支持板１４を当接させて、その間に充填樹脂１２を充填、硬化させて形成した集合体１５を金属製容器１６に収納し、上記集合体の下端部より延伸している放熱板７を金属製容器１６の貫通穴１６ａに挿通し外部に突出させ、金属製容器１６と集合体１５との間に樹脂１３を充填、硬化させた後、集合体１５から引き出されている内部引出用端子５を金属製容器１６に設けられている外部端子１７に接続している。
【００１３】
図４の素体６は、複数個のコンデンサ素子１間に、図６に示す放熱板７を介挿しエポキシ系、またはシリコン系パテ状の接着剤８にて固定し、錫鍍金などを施した銅、真鍮などからなる丸穴５ａなどを設けた内部引出用端子５を複数個のコンデンサ素子１の電極引出部３に並列接続し形成している。
コンデンサ素子１は、図９に示す一対の金属化ポリプロピレンフィルム、金属化ポリエステルフィルムなどからなる金属化フィルム２を巻回し、金属化フィルムをバーンオフ方式にて金属蒸着を飛散させて後巻するか、または後巻フィルムとしてポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルムなどで巻回し、巻回端面に亜鉛、はんだなどの金属を溶射して電極引出部３を形成している。
【００１４】
絶縁物４は図８に示すように、コンデンサ素子１の側面外周部をポリエステル、ポリプロピレン、ポリイミドなどの熱可塑性粘着テープ、または不飽和ポリエステル、エポキシなどの樹脂を含浸した熱硬化性粘着テープ若しくは難燃性粘着テープを複数回、巻回するか、または塩化ビニル、ポリエステル、架橋ポリエチレン、シリコンゴムなどの熱収縮チューブを被せて熱収縮してなるものである。
【００１５】
図６に示す放熱板７はアルミニウムからなり、一方のアルミニウム板に圧着防止材で回路をプリントし、板を重ね合せて圧延・圧着し、高圧空気で回路を膨管するロールボンド法などにて作製し、水や冷却効果のある溶剤などを冷媒として注入し封管し、固定用穴７ａを設けたものである。
【００１６】
上記凹状絶縁性ケース１１は内部引出用端子５に接続した素体６などを覆える大きさである。絶縁材からなる支持板１４の長さは、素体６と凹状絶縁性ケース１１との間に充填する充填樹脂１２の厚みに対応して適宜決定すればよい。
また、充填樹脂１２および樹脂１３はエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの絶縁性を有する熱硬化性樹脂からなり、図５に示す凹状絶縁性ケース１１はポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレートなどによる樹脂成形、またはポリ塩化ビニル、ポリカーボネイトなどの真空成形により形成したものである。
【００１７】
上記の構成によれば、絶縁油や絶縁性ガスを使用していないので、真空乾燥、含浸及び洗浄工程が不要で工期が大幅に短縮でき、さらに絶縁油の油漏れや絶縁性ガスの漏れによる特性劣化がなく品質の安定化を図ることができる。
また、複数個のコンデンサ素子間に放熱板を介挿し、金属製容器の貫通穴より放熱板を外部に突出させているので、熱伝導により放熱板が外気により冷却され、発生する熱を外部に放散してコンデンサの温度上昇を低減することができる。
さらに、個々のコンデンサ素子の側面外周部を絶縁性の絶縁物で被覆し、素体の端面部および側面部を凹状絶縁性ケースと充填樹脂とからなる絶縁性樹脂で被覆しているので、金属製容器と集合体とは確実に絶縁でき、絶縁耐力は低下することはない。
そして、集合体を樹脂により金属製容器に固定しているので、組立作業が簡単で、かつ堅牢となり、内部素子の保護が確実になる上に、耐振性も改善される。
【００１８】
［実施例２］
図２は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの他の実施例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は右側面部分断面図、（ｃ）は底面図であり、図において、図１と同一番号を付したものは同一部品であり、その説明は省略する。前述の実施例と相違する点は、素体の側面外周部を側面保護絶縁物で被覆および金属製容器より突出する放熱板に放熱フィンを取付けたことにある。
【００１９】
側面保護絶縁物９は、少なくともポリイミド、ノーメックスなどの耐熱性フイルム、または難燃性シートからなり、上記の素体６を形成している内部引出用端子５にて接続されている電極引出部３の面を除く側面外周部を側面保護絶縁物９で１層以上巻回し、その端面を充填樹脂１２で充填、硬化する。
放熱フィン１８は、図７に示すようにアルミニウムを押出し成形したもので、固定用穴１８ａを有し、上記放熱板の固定用穴７ａにボルト１９、ナット２０を介して取付けられる。図２は放熱フィン１８を２個取付けている場合を示しているが、１個でも良い。
【００２０】
上記の構成によれば、実施例１と同様の効果を有し、さらに、素体の側面外周部を耐熱性または難燃性の側面保護絶縁物で被覆しているので、万一コンデンサ素子に異常を来たし、コンデンサ素子が溶融、溶出しても、この側面保護絶縁物で保護し、金属製容器との短絡を防止することができる。
また、放熱フィンを取付けたことにより放熱面積が増大し、より一層早くコンデンサの発生する熱を外部に放散し温度上昇を低減することができる。
【００２１】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように本発明の乾式金属化フィルムコンデンサは、絶縁油や絶縁性ガスを使用していないので、真空乾燥、含浸及び洗浄工程が不要で工期が大幅に短縮出でき、さらに絶縁油の油漏れや絶縁性ガスの漏れによる特性劣化がなく品質の安定化を図ることができる。また、複数個のコンデンサ素子間に放熱板を介挿し、金属製容器の貫通穴より放熱板を外部に突出させているので、熱伝導により放熱板が外気により冷却され、発生する熱を外部に放散してコンデンサの温度上昇を低減することができ、さらに、放熱フィンを取付けることにより放熱面積が増大し、より一層早くコンデンサの発生する熱を外部に放散し温度上昇を低減することができる。さらに、個々のコンデンサ素子の側面外周部を熱可塑性粘着テープ、樹脂含浸熱硬化性テープ、難燃性粘着テープ、熱収縮テープのいずれかの絶縁物で被覆し、素体の端面部および側面部を凹状絶縁性ケースと充填樹脂とからなる絶縁性樹脂で被覆しているので、金属製容器と集合体とは確実に絶縁でき、絶縁耐力が低下することはない。そして、集合体を樹脂により金属製容器に固定しているので、組み立て作業が簡単で、かつ堅牢となり、内部素子の保護が確実になる上に、耐振性も改善される。また、素体を形成している内部引出用端子にて接続されている電極引出部の面を除く側面外周部を耐熱性フィルムまたは難燃性シートからなる側面保護絶縁物で１層以上巻回し、被覆しているので、万一コンデンサ素子に異常を来たし、コンデンサ素子が溶融、溶出しても、この側面保護絶縁物で保護し、金属製容器との短絡を防止することができるなどの利点があり、工業的、実用的にその価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの一実施例を示す図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は右側面部分断面図、（ｃ）は底面図である。
【図２】図２は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの他の実施例を示す図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は右側面部分断面図、（ｃ）は底面図である。
【図３】図３は図１を構成する集合体の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は充填樹脂、凹状絶縁性ケースを取除いた側面図である。
【図４】図４は図３を構成する素体の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は右側面部分断面図である。
【図５】図５は本発明の凹状絶縁性ケースの一実施例の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図６】図６は本発明の放熱板の一実施例の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】図７は本発明の放熱フィンの一実施例の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図である。
【図８】図８は本発明のコンデンサ素子の側面外周部に絶縁物を被覆した一実施例の斜視図である。
【図９】図９は本発明の一対の金属化フィルムを展開した一実施例の図面である。
【符号の説明】
１  コンデンサ素子
２  金属化フィルム
３  電極引出部
４  絶縁物
５  内部引出用端子
５ａ  丸穴
６  素体
７  放熱板
７ａ  固定用穴
８  接着剤
９  側面保護絶縁物
１０  絶縁性樹脂
１１  凹状絶縁性ケース
１２  充填樹脂
１３  樹脂
１４  支持板
１５  集合体
１６  金属製容器
１６ａ  貫通穴
１７  外部端子
１８  放熱フィン
１８ａ  固定用穴
１９  ボルト
２０  ナット
【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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