(57)【要約】【課題】機能が異なる２種類の素子を同軸上に巻回し、放熱性と耐湿性を向上した複合型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。【解決手段】金属化フィルムを一対として巻回した第１の素子１と、この第１の素子１の外周に巻回された絶縁フィルム２と、この絶縁フィルム２上に第１の素子１と同様に巻回された第２の素子３と、第１の素子１ならびに第２の素子３の両端面に夫々独立形成されたメタリコン電極からなり、第１の素子１の誘電体フィルムの厚さより第２の素子３の誘電体フィルムの厚さが厚いものを用いることによって同軸上に機能が異なる２種類の素子を夫々独立形成した構成により、小型化を図ると共に、外周側に位置する第２の素子３の誘電体フィルムの厚さを第１の素子１の誘電体フィルムの厚さより厚いものを用いることにより、放熱性と耐湿性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように重ね合わせて巻回した第１の素子と、この第１の素子の外周に巻回された絶縁フィルムと、この絶縁フィルム上に上記第１の素子と同様に巻回された第２の素子と、上記第１の素子ならびに第２の素子の両端面に金属溶射によって夫々独立して形成されたメタリコン電極からなり、上記第１の素子の誘電体フィルムの厚さより、第２の素子の誘電体フィルムの厚さが厚いものを用いることによって同軸上に機能が異なる２種類の素子を夫々独立して形成した複合型金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
第１の素子の抵抗より、第２の素子の抵抗が小さい構成とした請求項１に記載の複合型金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
第１の素子の静電容量より、第２の素子の静電容量が小さい構成とした請求項１に記載の複合型金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
第１の素子ならびに第２の素子の両端面に夫々独立して形成されたメタリコン電極の一方のメタリコン電極を同極どうしで接続した請求項１に記載の複合型金属化フィルムコンデンサ。
【請求項５】
第１の素子がインバータ回路の平滑用、第２の素子が同スナバ用である請求項１に記載の複合型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】
本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサの中で、機能が異なる２種類の金属化フィルムコンデンサを同軸上に形成した複合型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】
近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。
【０００３】
このようなＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。
【０００４】
そして、このような金属化フィルムコンデンサは、一般に金属箔を電極に用いるものと、誘電体フィルム上に設けた蒸着金属を電極に用いるものとに大別される。中でも、蒸着金属を電極（以下、金属蒸着電極と呼ぶ）とする金属化フィルムコンデンサは、金属箔のものに比べて電極の占める体積が小さく小型軽量化が図れることと、金属蒸着電極特有の自己回復機能（絶縁欠陥部で短絡が生じた場合に、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属蒸着電極が蒸発・飛散して絶縁化し、コンデンサの機能が回復する性能）により絶縁破壊に対する信頼性が高いことから、従来から広く用いられているものである。
【０００５】
図６はこの種の従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面模式図、図７はこの金属化フィルムコンデンサに使用される第１の金属化フィルムの模式図であり、図６と図７において、１１と１１ａは誘電体フィルム、１２と１２ａはこの誘電体フィルム１１、１１ａに蒸着形成した金属蒸着電極、１３と１３ａはこのような金属蒸着電極を厚く形成して抵抗値を低くした低抵抗部、１４は微小破壊発生時に後述する分割電極を分断するヒューズ部、１５と１５ａは金属蒸着しないマージン部、１５ｂはこのマージン部１５、１５ａの幅、１６は上記ヒューズ部１４で接続された分割電極を形成する電極区切り部、１７は上記低抵抗部１３、１３ａの幅、１８は上記電極区切り部１６によって分割電極に区切られた微小ブロック、１９は第１の金属化フィルム、２０は第２の金属化フィルムを示すものである。
【０００６】
そして、このように構成された第１の金属化フィルム１９と第２の金属化フィルム２０とを、図６に示すように金属蒸着電極１２、１２ａが誘電体フィルム１１、１１ａを介して対向するようにして巻回することにより素子を形成し、この素子の両端面に金属溶射によってメタリコン電極（図示せず）を形成することにより金属化フィルムコンデンサが構成されているものであった。
【０００７】
なお、上記第２の金属化フィルム２０は、第１の金属化フィルム１９と同様に、微小ブロック１８やヒューズ部１４を有する金属蒸着電極形状、あるいは微小ブロック１８やヒューズ部１４を有しない金属蒸着電極形状、のいずれであっても良いものである。
【０００８】
このように構成された従来の金属化フィルムコンデンサは、分割電極による微小ブロック１８をヒューズ部１４で接続することにより形成された自己保安機構の動作性を向上させることができるというものであった（特許文献１）。
【０００９】
また、図８は、１つの素子内に同軸上に絶縁シートを巻回することによって複数個のコンデンサ要素に分割した複合型金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図８において、２１はコンデンサ素子、２２はコンデンサ要素部分、２３は絶縁層、２４はメタリコン層、２５はメタリコン除去部分、２６は電極取り出し部である。
【００１０】
このように構成された従来の複合型金属化フィルムコンデンサは、機能が異なる２つの金属化フィルムコンデンサを同軸上に形成することによって小型化が図れるというものであった（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−８５８７０号公報
【特許文献２】実開昭５５−１７３１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサをモールド樹脂を用いてケース内にモールドしてＨＥＶ用として使用する場合には、直流電源の交流成分を平滑する目的で使用されるために直流電源への平滑リプル電流が大きくなり、これによりコンデンサの発熱も高くなって熱余裕度が少ないものになってしまうために、高い放熱性能が必要になるという問題を有していた。
【００１２】
また、金属化フィルムコンデンサとモールド樹脂との界面から外部の水分や空気が浸入し、コンデンサ素子の内部に水分や空気が浸入することは避けられず、金属化フィルムコンデンサの性能や品質の劣化を招く恐れがあるために、高い耐湿性能が必要になるという問題も有していた。
【００１３】
従って、機能が異なる２つの金属化フィルムコンデンサを同軸上に形成することによって小型化を図った複合型金属化フィルムコンデンサにおいても、小型軽量化と低コスト化に加え、高い放熱性能と耐湿性能が要求されるという課題を有したものであった。
【００１４】
本発明はこのような従来の課題を解決し、小型軽量化と低コスト化に加え、高い放熱性能と耐湿性能を発揮することが可能な複合型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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明は、誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように重ね合わせて巻回した第１の素子と、この第１の素子の外周に巻回された絶縁フィルムと、この絶縁フィルム上に上記第１の素子と同様に巻回された第２の素子と、上記第１の素子ならびに第２の素子の両端面に夫々独立形成されたメタリコン電極からなり、上記第１の素子の誘電体フィルムの厚さより第２の素子の誘電体フィルムの厚さが厚いものを用いることによって同軸上に機能が異なる２種類の素子を夫々独立形成した構成のものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明による複合型金属化フィルムコンデンサは、機能が異なる２つの金属化フィルムコンデンサを同軸上に形成することによって小型化を図ると共に、外周側に位置する第２の素子の誘電体フィルムの厚さを第１の素子の誘電体フィルムの厚さより厚いものを用いることにより、放熱性能と耐湿性能を向上させることができるようになるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３、５に記載の発明について説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態１による複合型金属化フィルムコンデンサの構成を示した斜視図、図２は同断面図、図３は同回路図であり、図１〜図３において、１は第１の素子であり、この第１の素子１は、厚みが３．０μｍ、幅が５０ｍｍのポリプロピレンフィルム（以下、ＰＰフィルムと呼ぶ）を誘電体フィルムとして用い、このＰＰフィルムの片面または両面に抵抗値が２０Ω／□の金属蒸着電極を形成した金属化フィルム（図示せず）を一対とし、上記金属蒸着電極がＰＰフィルムを介して対向する状態で巻回することにより、静電容量が１５０μＦの平滑用のコンデンサが構成されているものである。
【００１９】
２は上記第１の素子１の外周に巻回された絶縁フィルムであり、本実施の形態においては、厚みが１０μｍ、幅が５５ｍｍのＰＰフィルムを用い、７ターン巻回したものである。
【００２０】
３は第２の素子であり、この第２の素子３は、上記第１の素子１と同様に、厚みが１２μｍ、幅が５０ｍｍのＰＰフィルムを誘電体フィルムとして用い、このＰＰフィルムの片面または両面に抵抗値が２Ω／□の金属蒸着電極を形成した金属化フィルム（図示せず）を一対とし、上記金属蒸着電極がＰＰフィルムを介して対向する状態で上記絶縁フィルム２上に巻回することにより、静電容量が１μＦのスナバ用のコンデンサが構成されているものである。
【００２１】
１ａ、１ｂ、３ａ、３ｂはメタリコンからなるＰ極電極とＮ極電極であり、これらの電極は、上記第１の素子１ならびに第２の素子３の両端面に夫々亜鉛を溶射することによって独立して形成され、これにより第１の素子１のＰ極電極１ａとＮ極電極１ｂ、ならびに第２の素子３のＰ極電極３ａとＮ極電極３ｂが夫々設けられたものであり、上記第１の素子１のＰ極電極１ａと第２の素子３のＰ極電極３ａ間、ならびに第１の素子１のＮ極電極１ｂと第２の素子３のＮ極電極３ｂ間は夫々絶縁フィルム２により絶縁されているために、個々の電極は全て独立した状態になっているものである。
【００２２】
このように構成された本実施の形態による複合型金属化フィルムコンデンサは、平滑用とスナバ用という機能が異なる２つの金属化フィルムコンデンサを１つの素子の同軸上に形成することにより、小型化と低コスト化を図ることができるという格別の効果を奏するものである。
【００２３】
さらに、外周側に位置する第２の素子３の誘電体フィルムの厚さが第１の素子１の誘電体フィルムの厚さより厚い、また、第１の素子１より第２の素子３の抵抗が小さい（金属蒸着電極の厚みが厚い）、また、第１の素子１の静電容量より第２の素子３の静電容量が小さいという構成により、放熱性能と耐湿性能を向上させることができるようになるという格別の効果を奏するものであり、このような効果を確認する目的で行った耐湿通電試験（８５℃、８５％）の結果を比較例と併せて（表１）に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
なお、上記耐湿通電試験は、本実施の形態による複合型金属化フィルムコンデンサを２ｍｍ厚の樹脂ケース内に収容してエポキシ樹脂で樹脂厚みが２ｍｍとなるようにモールドした後、第１の素子１である平滑用のコンデンサには０．１Ａｒｍｓ／μＦ＠２０ｋＨｚ正弦波、第２の素子３であるスナバ用のコンデンサには１０Ａｒｍｓ／μＦ＠１０ｋＨｚ正弦波を印加し、各素子１、３の温度上昇を夫々測定するとともに、第１の素子１である平滑用のコンデンサの２０００時間後の容量変化率を測定したものである。
【００２６】
また、比較例１は、第１の素子１である平滑用のコンデンサと第２の素子３であるスナバ用のコンデンサを別々に作製することにより夫々を独立して構成したものであり、比較例２は、第２の素子３であるスナバ用のコンデンサを内側に、第１の素子１である平滑用のコンデンサを外側にして巻回することにより構成したものである。
【００２７】
（表１）から明らかなように、本実施の形態による複合型金属化フィルムコンデンサは、比較例と比べて第１の素子１、第２の素子３共に温度上昇が小さいことから放熱性に優れており、更に、第１の素子１の容量変化率が小さいことから耐湿性に優れていることが分かるものである。
【００２８】
なお、本実施の形態において説明した第１の素子１、第２の素子３の誘電体フィルムの種類や厚み、抵抗値、静電容量、ならびに絶縁フィルム２の種類や厚みは一つの例として示したものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。
【００３０】
本実施の形態は、上記実施の形態１で図１〜図３を用いて説明した複合型金属化フィルムコンデンサのメタリコン電極の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて詳細に説明する。
【００３１】
図４は本発明の実施の形態２による複合型金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図、図５は同回路図であり、図４と図５において、１は第１の素子、２は絶縁フィルム、３は第２の素子、１ａは第１の素子１のＰ極電極、３ａは第２の素子３のＰ極電極、１ｃは第１の素子１のＮ極電極と第２の素子３のＮ極電極を導通状態で接続した共通Ｎ極電極である。
【００３２】
このように構成された本実施の形態による複合型金属化フィルムコンデンサは、上記実施の形態１による複合型金属化フィルムコンデンサにより得られる効果に加え、機能が異なる２種類の素子のＮ極電極どうしを共通Ｎ極電極１ｃで連結した構成により、外部引き出し端子との接続が簡素化され、低コスト化、高性能化が図れるという格別の効果を奏するものであり、このような効果を確認する目的で行った耐湿通電試験（８５℃、８５％）の結果を比較例と併せて（表１）に示す。
【００３３】
（表１）から明らかなように、本実施の形態による複合型金属化フィルムコンデンサは、比較例と比べて第１の素子１、第２の素子３共に温度上昇が小さいことから放熱性に優れており、更に、第１の素子１の容量変化率が小さいことから耐湿性に優れていることが分かるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明による複合型金属化フィルムコンデンサは、小型軽量化と低コスト化を図り、かつ、放熱性、耐湿性に優れるという効果を有し、特に小型軽量化と高い信頼性が要求される自動車用分野等のコンデンサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１による複合型金属化フィルムコンデンサの構成を示した斜視図
【図２】同断面図
【図３】同回路図
【図４】本発明の実施の形態２による複合型金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図
【図５】同回路図
【図６】従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面模式図
【図７】同金属化フィルムコンデンサに使用される第１の金属化フィルムの模式図
【図８】従来の複合型金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  第１の素子
１ａ  第１の素子のＰ極電極
１ｂ  第１の素子のＮ極電極
１ｃ  共通Ｎ極電極
２  絶縁フィルム
３  第２の素子
３ａ  第２の素子のＰ極電極
３ｂ  第２の素子のＮ極電極
【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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