JP2001197754A

JP2001197754A - インバータ電源機器

Info

Publication number: JP2001197754A
Application number: JP2000002263A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Imamura; 武志今村; Eiji Ono; 英次小野; Taizo Kimura; 泰三木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で安価なインバータ電源機器を実現す
る。【解決手段】交流電源電圧の２倍の直流電圧を２つの
倍電圧整流用コンデンサの直列回路の両端から出力する
倍電圧整流部を有し、機器の最大出力時に倍電圧整流用
コンデンサの端子間のリップル比率を３０〜１００％と
成すインバータ電源機器において、２つの倍電圧整流用
コンデンサとして、樹脂ケース２９に２つの金属化フィ
ルムコンデンサ素子２０，２１を一体集合してエポキシ
樹脂２２を充填し、コンデンサ素子２０，２１に接続さ
れた３つの外部用端子２３，２４，２５を有した構成の
ものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ電源に
よりモータを駆動するインバータ電源機器に関する。さ
らに詳しくは電源回路部にコンデンサを用いた倍電圧整
流回路を設けたインバータ電源機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電源回路部に倍電圧整流回路を用いたイ
ンバータ用コンデンサでは、従来その倍電圧整流回路に
は主にアルミ電解コンデンサが使用されてきた。このコ
ンデンサには大きなリップル電流が流れるため、課電中
の劣化が著しかった。すなわち、アルミ電解コンデンサ
では、ｔａｎδ特性が悪いのと等価直列抵抗（電解液の
抵抗、陽極酸化被膜、漏れ電流等できまる）が高いた
め、大きなリップル電流が流れると発熱し、容量が減
り、さらに発熱が高まり、劣化が加速され、暴爆弁動
作、発煙、発火に至ることがあった。

【０００３】これに対し、耐リップル性が高く、低損失
で、省エネルギー効果が高い、小型軽量のフィルムコン
デンサを用いたインバータエアコンが提唱されている
（特公平７−７５４６４号公報参照）。しかし、このイ
ンバータエアコンに用いられるコンデンサには、１〜４
μｍの極薄金属化フィルムが使用されており、極薄フィ
ルム材料のコストが高く、コストダウンの障壁となって
おり、このような極薄金属化フィルムコンデンサの材料
費が高くなることは、とりもなおさず従来のインバータ
エアコンのコスト高騰要因であった。安価で、耐リップ
ル性が高く、低損失で、省エネルギー効果が高い、小型
軽量のフィルムコンデンサを用いたインバータエアコン
が求められており、コスト削減にむけた鋭意研究が必要
であった。

【０００４】ここで、従来のインバータ電源機器の例で
あるインバータエアコンについて図面を用いて説明す
る。図１１は従来のインバータ電源機器であるインバー
タエアコンの倍電圧整流部の概略の回路図であり、Ｃ１
およびＣ２は倍電圧整流用電解コンデンサ、３は平滑用
コンデンサ、４はダイオードブリッジ、５はダイオード
ブリッジ４の＋側からの接続電線、６はダイオードブリ
ッジ４の−側からの接続電線、７はダイオードブリッジ
４と交流単相１００Ｖ入力電源８との接続部からの接続
電線、９は倍電圧整流部、ＩＮＶは直流を三相交流に変
換するインバータ部、Ｍはモータである。

【０００５】図１２は図１１に示されたインバータエア
コンの倍電圧整流用電解コンデンサＣ１およびＣ２の構
成について示す図であり、８９は−極性表示用チューブ
にておおわれた集合ケース、９０は倍電圧整流用電解コ
ンデンサＣ１の＋（正）側外部用端子、９１は倍電圧整
流用電解コンデンサＣ１の−（負）側外部用端子、９２
は倍電圧整流用電解コンデンサＣ２の＋（正）側外部用
端子、９３は倍電圧整流用電解コンデンサＣ２の−
（負）側外部用端子である。

【０００６】図１２に示すように、倍電圧整流用電解コ
ンデンサＣ１の＋側外部用端子９０はダイオードブリッ
ジ４の＋側からの接続電線５と接続されており、倍電圧
整流用電解コンデンサＣ１の−側外部用端子９１と倍電
圧整流用電解コンデンサＣ２の＋側外部用端子９２は、
ダイオードブリッジ４と交流単相１００Ｖ入力電源８と
の接続部からの接続電線７と接続されており、倍電圧整
流用電解コンデンサＣ２の−側外部用端子９３はダイオ
ードブリッジ４の−側からの接続電線６と接続されてい
る。集合ケース８９は−極性表示用チューブにて覆わ
れ、＋−の極性を表示しており、この表示に従って、接
続電線との接続が行われる。ダイオードブリッジ４と交
流単相１００Ｖ入力電源８との接続部からの接続電線７
は分岐等により、２本の電線となっている。

【０００７】上記構成において、電解コンデンサＣ１お
よびＣ２には＋−の極性があり、また、配線接続時、複
数の電線があるため、注意が必要である。また、外部用
端子９０〜９３への接続電線５〜７の接続時に＋−の極
性を間違えると、過電流が流れ、発熱し、暴爆弁動作、
発煙、発火に至るため、明確な＋−の極性表示が必要で
あった。また、＋−極性表示の手段としては、外部用端
子９０・９１、９２・９３を有する蓋の表面への表示も
考えられるが、より明確にするため集合ケース８９を−
表示のある塩化ビニール、ＰＥＴ等による収縮チューブ
で覆っての表示がほとんどである。この収縮チューブの
熱収縮作業性、材料コスト面、安価な塩化ビニールの場
合の使用後廃棄時の環境面で問題があり、コスト、環境
の両面から鋭意研究が必要であった。集合ケース８９と
しては金属ケースがほとんどであり、金属ケースを覆っ
ての表示は電解コンデンサの金属ケースの絶縁確保のた
めにも欠かすことができないもので、複数の効果を併せ
もち、無くすことができないものであった。

【０００８】また、倍電圧整流部９の電解コンデンサＣ
１およびＣ２に使用される倍電圧整流用アルミ電解コン
デンサは、発熱が非常に大きく、使用される温度により
寿命が左右され、近傍の他の部品に与える影響も多大
で、電源回路の小型化、高密度化の妨げとなっていた。
また、２つの倍電圧整流用アルミ電解コンデンサ素子を
１つの容器内に集合することは、寿命の低下につなが
り、困難を極め、小型、省スペース化の障壁になってい
た。

【０００９】また、使用環境下の不測の事態（電圧変
動、温度上昇等）によるコンデンサの破損により、暴爆
弁動作、発煙、発火に至る恐れもあった。

【００１０】次に、従来の保安装置付コンデンサについ
て図面を用いて説明する。図１３は従来の保安装置付コ
ンデンサの構成について示す図であり、８０は金属ケー
ス、８１は外部用端子、８２は外部用端子８１を有する
蓋、８３は厚さ４μｍ以上のフィルムを用いた金属化フ
ィルムコンデンサ素子、８４は金属ケース８０に設けら
れた蛇腹加工部、８５はコンデンサ素子８３と外部用端
子８１とを導通接続するリード線、８６はリード線８５
に設けられた機械的弱点部、８７は絶縁ケース、８８は
絶縁油である。

【００１１】ここで、金属化フィルムコンデンサ素子８
３は外部用端子８１を有する蓋８２および金属ケース８
０に絶縁油８８とともに集合されている。金属ケース８
０には内部圧力の上昇時に変位可能な蛇腹形状の加工部
８４が施されており、金属化フィルムコンデンサ素子８
３と外部用端子８１を導通接続するリード線８５には機
械的弱点部８６が設けられている。なお、金属化フィル
ムコンデンサ素子８３は絶縁ケース８７にて、金属ケー
ス８０と絶縁されている。

【００１２】上記構成の２個の保安装置付コンデンサ
を、図１１において電解コンデンサＣ１およびＣ２に代
えて用いると、使用環境下の不測の事態（電圧変動、温
度上昇等）により金属化フィルムコンデンサ素子８３に
異常が発生した場合、金属化フィルムコンデンサ素子８
３と外部用端子８１を導通接続するリード線８５に機械
的弱点部８６を設け、またコンデンサ素子８３の破損時
発生するガスにより、金属ケース８０に施された内部圧
力の上昇時に変位可能な蛇腹形状の加工部８４が伸び、
リード線８５に設けられた機械的弱点部８６を遮断し、
完全に交流単相１００Ｖ入力電源８と分離するように構
成できる。ここで、倍電圧整流用コンデンサに機械的弱
点部８６や蛇腹加工部８４のような機械式保安装置を内
蔵することにより、部品コストがかかり、安価で安全な
インバータ電源機器を実現する上で障壁となっており、
安全性とコスト性の選択が必要となるため、安全なコン
デンサからなるインバータ電源機器のコスト削減にむけ
た鋭意研究が必要であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のインバータ
電源機器の倍電圧整流用のアルミ電解コンデンサにおい
ては、接続時極性を間違えると、大電流が流れ、発熱
し、暴爆弁動作、発煙、発火に至ることがあり、明確な
極性表示が必要であり、非常に危険であり、接続時に注
意を要した。

【００１４】また、特公平７−７５４６４号公報に記載
されたインバータエアコンに用いられるコンデンサに
は、１〜４μｍの極薄金属化フィルムが使用されてお
り、極薄フィルム材料のコストが高く、コストダウンの
障壁となっており、従来の極薄フィルムコンデンサに
は、材料費が高くなることは、とりもなおさず従来のイ
ンバータエアコンのコスト高騰要因であった。また、省
スペース化も要求されていた。そのため、安価で耐リッ
プル性が高く、低損失で、省エネルギー効果が高い、小
型軽量のフィルムコンデンサを用いた、より小型で安価
なインバータ電源機器が求められていた。

【００１５】また、使用環境下の不測の事態（電圧変
動、温度上昇等）によるコンデンサの破損により、暴爆
弁動作、発煙、発火に至ることがあった。

【００１６】また、倍電圧整流用コンデンサに機械式保
安装置を内蔵すると、コストが高くなった。

【００１７】また、高密度化、省スペース化を図った、
安価で、かつ、スペース効率のよい小型なインバータ電
源機器を実現することは難しかった。

【００１８】本発明は、上記の課題を解決するために、
正負（＋−）の極性区分のないコンデンサを用いること
により、接続時の組立作業性を向上し、かつ安価なコン
デンサとし、安全で安価なインバータ電源機器を提供す
ることを目的とする。

【００１９】また、本発明は、倍電圧整流用コンデンサ
を一体集合し、高密度化およびコスト低減を図り、より
小型、安価なコンデンサとし、より小型で安価なインバ
ータ電源機器を提供することを目的とする。

【００２０】また、本発明は、倍電圧整流用コンデンサ
を一体集合し、高密度化およびコスト低減することに加
え、安全装置を内蔵することにより、安全性を高めた信
頼性の高いコンデンサとし、より小型、安価で安全なイ
ンバータ電源機器を提供することを目的とする。

【００２１】また、本発明は、安全装置として、機械式
でない保安機構をコンデンサ内部に具備することによ
り、コスト低減を図り、安価で安全で信頼性の高いコン
デンサとし、より安価で安全なインバータ電源機器を提
供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のインバー
タ電源機器は、交流電源電圧の２倍の直流電圧を２つの
倍電圧整流用コンデンサの直列回路の両端から出力する
倍電圧整流部を有したインバータ電源機器であって、倍
電圧整流用コンデンサとして、厚さが１〜３μｍの金属
化フィルムよりなり、正負の極性区分のないコンデンサ
としたことを特徴とするものである。

【００２３】請求項１記載のインバータ電源機器によれ
ば、倍電圧整流用コンデンサとして、厚さが１〜３μｍ
の金属化フィルムよりなり、正負の極性区分のないコン
デンサを用いたことにより、コンデンサ接続時の組立作
業性を向上し、極性表示のための熱収縮チューブ等が不
要であり、安価なコストのインバータ電源機器が可能と
なる。

【００２４】請求項２記載のインバータ電源機器は、交
流電源電圧の２倍の直流電圧を２つの倍電圧整流用コン
デンサの直列回路の両端から出力する倍電圧整流部を有
したインバータ電源機器であって、２つの倍電圧整流用
コンデンサを一体集合したことを特徴とするものであ
る。

【００２５】請求項２記載のインバータ電源機器によれ
ば、倍電圧整流用コンデンサを一体集合することによ
り、外装ケース、その他集合部材を単独に作成するのと
比較し、割安となり、さらに高密度化により、省スペー
ス化が図れ、安価なコストで、かつ、スペース効率のよ
い小型なインバータ電源機器が可能となる。

【００２６】請求項３記載のインバータ電源機器は、請
求項２記載のインバータ電源機器において、２つのコン
デンサ素子を金属ケースと３つの外部用端子を有する蓋
からなる１つの容器内に収納するとともに、金属ケース
に容器内の圧力により伸縮可能な蛇腹加工を施し、２つ
のコンデンサ素子を接続した接続部と一の外部用端子と
を機械的弱点部を設けたリード線で接続し、２つのコン
デンサ素子の直列回路の両端を各々リード線で他の２つ
の外部用端子に接続したことを特徴とするものである。

【００２７】請求項３記載のインバータ電源機器によれ
ば、金属ケースに容器内の圧力により伸縮可能な蛇腹加
工を施し、２つのコンデンサ素子を接続した接続部と一
の外部用端子とを接続するリード線に機械的弱点部を設
けるという保安装置を具備することにより、使用環境下
の不測の事態（電圧変動、温度上昇等）に備え、より安
全で、信頼性の高いインバータ電源機器が可能となる。

【００２８】請求項４記載のインバータ電源機器は、請
求項１または２記載のインバータ電源機器において、倍
電圧整流用コンデンサは、蒸着金属を電極とした保安機
構付き金属化フィルムコンデンサであることを特徴とす
る。

【００２９】請求項４記載のインバータ電源機器によれ
ば、安全装置として、機械式でない保安機構をコンデン
サ内部に具備することにより、より安価で、かつ安全、
信頼性の高いインバータ電源機器が可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、従来例同様、インバータ電源機器として
インバータエアコンを例に説明する。そして以下の各実
施の形態は、図１１において、電解コンデンサＣ１およ
びＣ２に代えて各実施の形態で説明する倍電圧整流用コ
ンデンサを用いたことを特徴とするものである。また、
図３は、インバータエアコンの倍電圧整流回路に用いた
倍電圧整流用コンデンサの電圧波形を示す図であり、倍
電圧整流用コンデンサの印加電圧Ｖ_O-Pは、直流成分に
交流成分Ｖ_P-Pを重畳した脈流波形となっている。この
電圧波形で、端子間電圧のリップル比率ｒは、ｒ＝Ｖ
_P-P／Ｖ_O-Pとする。ここで、リップル比率ｒが大きい
場合にフィルムコンデンサの損失特性により、損失が小
さいので、発熱が低く、長期寿命効果、省エネ効果が大
きく、エアコンの最大出力時のリップル比率ｒが３０〜
１００％の場合に特に有効となる。したがって、各実施
の形態における倍電圧整流用コンデンサは、機器（ここ
ではインバータエアコン）の最大出力時の各コンデンサ
素子における端子間のリップル比率ｒを３０〜１００％
と成すように構成している。

【００３１】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の
第１の実施の形態のインバータ電源機器であるインバー
タエアコンの倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構
成図であり、１，２は倍電圧整流用コンデンサ、１０は
金属ケース、１１は外部用端子を有する蓋、１２は金属
化フィルムコンデンサ素子、１３は倍電圧整流用コンデ
ンサ１の外部用端子、１４は倍電圧整流用コンデンサ２
の外部用端子である。

【００３２】ここで、倍電圧整流用コンデンサ１および
２は同じ構成であり、金属化フィルムコンデンサ素子１
２を金属ケース１０および外部用端子１３，１４を有す
る蓋１１にて集合し、形成されている。金属化フィルム
コンデンサ素子１２は、１．８μｍの片面アルミ蒸着Ｐ
ＥＴフィルムを用いて巻回し、コンデンサ素子とした。
倍電圧整流用コンデンサ１の蓋１１には２つの外部用端
子１３が設けられ、同様に倍電圧整流用コンデンサ２の
蓋１１にも２つの外部用端子１４が設けられている。な
お、金属ケース１０内には、図示していないが、図１３
と同様な絶縁ケース８７や絶縁油８８が収納されてい
る。

【００３３】本実施の形態では、図１１において、電解
コンデンサＣ１，Ｃ２に代えて倍電圧整流用コンデンサ
１，２を用いる。交流単相１００Ｖ入力電源８はダイオ
ードブリッジ４に接続され、ダイオードブリッジ４から
の接続電線５，６およびダイオードブリッジ４と交流単
相１００Ｖ入力電源８との接続部からの接続電線７を経
て倍電圧整流用コンデンサ１，２に接続されており、さ
らに平滑用コンデンサ３を経由してモータへとつながっ
ている。また、金属化フィルムコンデンサ素子１２は＋
−の極性を持っていないため、電解コンデンサのように
塩化ビニール等での−極性表示用熱収縮チューブはな
い。

【００３４】本実施の形態によれば、倍電圧整流用コン
デンサ１の２つの外部用端子１３および、倍電圧整流用
コンデンサ２の２つの外部端子１４は、＋−の極性の拘
束を受けないため、ダイオードブリッジ４の＋側からの
接続電線５と、ダイオードブリッジ４と交流単相１００
Ｖ入力電源８との接続部からの接続電線７とに接続され
る倍電圧整流用コンデンサ１の２つの外部用端子１３は
いずれの接続電線５，７に接続されてもよく、ダイオー
ドブリッジ４の−側からの接続電線６と接続電線７とに
接続される倍電圧整流用コンデンサ２の２つの外部用端
子１４はいずれの接続電線６，７に接続されてもよいた
め、接続時の組立作業性を向上することができる。

【００３５】また、金属ケース１０、外部用端子１３，
１４を有する蓋１１のいずれにも＋−の極性が表示され
ておらず、極性表示のための熱収縮チューブ等が不要と
なり、安価なコストのコンデンサにできるため、安価な
インバータ電源機器を実現できる。

【００３６】以上のように、＋−の極性を持つ電解コン
デンサとは異なり、＋−の極性区分のないコンデンサと
し、接続時の組立作業性を向上し、安価なコストのコン
デンサとし、安価なインバータ電源機器が可能となる。

【００３７】ここで、倍電圧整流用コンデンサを＋−の
極性を持たない交流用電解コンデンサとしても、＋−の
極性の拘束を受けないコンデンサとし、＋−の極性表示
をなくすことができるが、形状も大きくなり、コストも
高くなり、実現できなかった。＋−の極性区分がない、
小型で、安価な倍電圧整流用コンデンサを実現する手段
として、後述のように厚さが１〜３μｍの金属化フィル
ムを用いた金属化フィルムコンデンサ素子１２にて達成
が可能となった。

【００３８】例えば、１００Ｖの倍電圧整流用コンデン
サとしては１００Ｖの整流後の直流電圧１４０Ｖにリッ
プル分を考慮し、最低２００Ｖの耐圧が必要である。図
２（ａ）に、フィルム厚み０．５，０．８，１，２，
３，４，５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム
を用い、蒸着金属をアルミニウムとし、蒸着膜抵抗値を
２０Ω／ｃｍ²とした３００μＦのコンデンサを作製
し、コンデンサを作製したときの電圧破壊レベルの結果
を示す。ここでの、各試料数は５とした。図２（ａ）に
おいて、横軸はフィルム厚みであり、縦軸は直流破壊電
圧を示す。図２（ａ）に示すように、フィルム厚みが
０．８μｍ以下では直流破壊電圧が２００Ｖ未満とな
り、１００Ｖの倍電圧整流用途には耐えられない。ま
た、フィルム厚みが１μｍ未満では、量産化製造技術が
確立されておらず、品質，コストの面でも実用的ではな
い。

【００３９】また、図２（ｂ）に、フィルム厚み０．
５，０．８，１，２，３，４，５μｍのポリエチレンテ
レフタレートフィルムを用い、蒸着金属をアルミニウム
とし、蒸着膜抵抗値を２０Ω／ｃｍ²とした３００μＦ
のコンデンサを作製し、作製されたコンデンサの体積
を、従来のアルミ電解コンデンサ（定格電圧２００Ｖ，
４２０μＦ）の体積を１００としたときの比率として示
す。ここで、作製したフィルムコンデンサが３００μＦ
であるのに対し、４２０μＦのアルミ電解コンデンサと
しているのは、フィルムコンデンサがアルミ電解コンデ
ンサより特性が優れており、同等の性能を得るために、
３００μＦのフィルムコンデンサに対し４２０μＦのア
ルミ電解コンデンサとしたものである。図２（ｂ）にお
いて、横軸はフィルム厚みであり、縦軸は従来のアルミ
電解コンデンサとの体積比率を示す。図２（ｂ）に示す
ように、フィルム厚みが３μｍを超えると、従来のアル
ミ電解コンデンサよりも体積が大きくなり、形状が大き
くなるため、実用的ではない。

【００４０】したがって、倍電圧整流用コンデンサに用
いるフィルム厚みは、１〜３μｍが、耐電圧，体積，品
質，コストの点より適切である。

【００４１】以上のように、本実施の形態における倍電
圧整流用コンデンサは、正負の極性区分のないコンデン
サであり、かつ厚みが１〜３μｍのフィルムを用いて作
製した金属化フィルムコンデンサであり、従来の図１３
の構成とは、それに用いられているフィルム（厚み４μ
ｍ以上）と厚みが異なる。また、従来例で説明した特公
平７−７５４６４号公報に記載のものとは、本実施の形
態が正負の極性区分のないコンデンサであるという点で
異なる。

【００４２】なお、後述の各実施の形態においても、倍
電圧整流用コンデンサを、厚みが１〜３μｍのフィルム
を用いて作製した金属化フィルムコンデンサとすること
により、前述のように耐電圧，体積，品質，コストの点
で適切なものとすることができる。

【００４３】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態について図面を用いて説明する。図４は本発明の
第２の実施の形態のインバータ電源機器であるインバー
タエアコンの倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構
成図であり、２０は第１の金属化フィルムコンデンサ素
子（以下「第１のコンデンサ素子」という）、２１は第
２の金属化フィルムコンデンサ素子（以下「第２のコン
デンサ素子」という）、２２はエポキシ樹脂、２３は第
１の外部用端子、２４は第２の外部用端子、２５は第３
の外部用端子、２６は第１のコンデンサ素子２０と第２
のコンデンサ素子２１と第１の外部用端子２３を導通接
続するリード線、２７は第１のコンデンサ素子２０と第
２の外部用端子２４を導通接続するリード線、２８は第
２のコンデンサ素子２１と第３の外部用端子２５を導通
接続するリード線、２９は樹脂ケースである。なお、第
１，第２，第３の外部用端子２３，２４，２５はそれぞ
れ接触しないように離れて配置されている。また、図５
（ａ）は、図４のコンデンサを端子方向から見た平面図
で、図５（ｂ）は、図４のコンデンサの外観斜視図であ
る。

【００４４】ここで、第１のコンデンサ素子２０および
第２のコンデンサ素子２１は樹脂ケース２９に一体集合
され、エポキシ樹脂２２により充填されている。第１の
コンデンサ素子２０および第２のコンデンサ素子２１の
それぞれの一方の電極は、第１の外部用端子２３と導通
接続されており、第１のコンデンサ素子２０の他方の電
極は第２の外部用端子２４と導通接続されており、第２
のコンデンサ素子２１の他方の電極は第３の外部用端子
２５と導通接続されている。なお、第１のコンデンサ素
子２０および第２のコンデンサ素子２１は、第１の実施
の形態と同様に１．８μｍの片面アルミ蒸着ＰＥＴフィ
ルムを用いて巻回し、コンデンサ素子とした。

【００４５】本実施の形態では、図１１において、電解
コンデンサＣ１，Ｃ２に代えて図４に示される倍電圧整
流用コンデンサ（第１，第２のコンデンサ素子２０，２
１）を用いる。第１の外部用端子２３を接続電線７に接
続し、第２，第３の外部用端子２４，２５をダイオード
ブリッジ４からの接続電線５，６に接続する。外部用端
子２４，２５はそれぞれ接続電線５，６のいずれかに接
続すればよい。

【００４６】以上のように本実施の形態によれば、第１
のコンデンサ素子２０と第２のコンデンサ素子２１は２
つのコンデンサ素子でありながら、１つの樹脂ケース２
９内に一体集合されている。耐リップル性が高く、低損
失で、省エネルギー効果が高い金属化フィルムコンデン
サ素子とすることにより、発熱が抑えられ、一体集合が
可能となり、省スペース化が図れ、スペース効率のよい
小型化を実現できる。さらに、一体集合することによ
り、各コンデンサ素子２０，２１を個別で樹脂ケースに
集合する場合と比較し、材料費、組立費とも割安とする
ことができ、コストを安価にできる。

【００４７】本実施の形態の場合、第１の外部用端子２
３を接続電線７に接続しなければならないので、外部用
端子２３とそれ以外の外部用端子２４，２５とを区別す
る必要があるが、外部用端子２４と外部用端子２５とは
区別する必要がないので、この点において、接続時の組
立作業性を向上することができる。

【００４８】なお、外部用端子２３と外部用端子２４，
２５との区別は、図５に示すように、例えば、外部用端
子取付面の外部用端子２３の近傍に、共通の意味を示す
アルファベット（ｃｏｍｍｏｎ）の頭文字の“Ｃ”の表
示１００をしておくことで、外部用端子２４，２５との
区別している。

【００４９】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態について図面を用いて説明する。図６は本発明の
第３の実施の形態のインバータ電源機器であるインバー
タエアコンの倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構
成図であり、３０は第１の金属化フィルムコンデンサ素
子（以下「第１のコンデンサ素子」という）、３１は第
２の金属化フィルムコンデンサ素子（以下「第２のコン
デンサ素子」という）、３２は３つの外部用端子２３，
２４，２５を有する蓋、３６は第１のコンデンサ素子３
０と第２のコンデンサ素子３１と第１の外部用端子２３
を導通接続するリード線、３９は金属ケース、３４は金
属ケース３９に施された蛇腹形状の加工部、３５はリー
ド線３６に設けられた機械的弱点部である。なお、金属
ケース３９内には、図示していないが、図１３のような
絶縁ケース８７や絶縁油８８も収納されている。

【００５０】ここで、第１のコンデンサ素子３０および
第２のコンデンサ素子３１は３つの外部用端子２３，２
４，２５を有する蓋３２および金属ケース３９に一体集
合され、第１のコンデンサ素子３０および第２のコンデ
ンサ素子３１のそれぞれの一方の電極は、第１の外部用
端子２３と導通接続されており、第１のコンデンサ素子
３０の他方の電極は第２の外部用端子２４と導通接続さ
れており、第２のコンデンサ素子３１の他方の電極は第
３の外部用端子２５と導通接続されている。なお、第１
のコンデンサ素子３０および第２のコンデンサ素子３１
は、第１の実施の形態と同様に１．８μｍの片面アルミ
蒸着ＰＥＴフィルムを用いて巻回し、コンデンサ素子と
した。

【００５１】また、金属ケース３９には内部圧力の上昇
時に変位可能な蛇腹形状の加工部３４が施されており、
第１のコンデンサ素子３０と第２のコンデンサ素子３１
と第１の外部用端子２３を導通接続するリード線３６に
は機械的弱点部３５が設けられている。図７はリード線
３６に設けた機械的弱点部３５の構成を示し、図７の
（ａ），（ｂ）は第三角法により示したものである。こ
こでは、例えば直径φ＝１．０ｍｍの銅線に荷重を加え
ることにより図７のように変形させて機械的弱点部３５
を形成し、破断強度を変更している。また、銅線の直径
φを０．６や１．２等に変更しても機械的破断強度を一
定の値に設定加工し、調整することにより同様の効果を
持たせることができる。

【００５２】本実施の形態では、図１１において、電解
コンデンサＣ１，Ｃ２に代えて図６に示される倍電圧整
流用コンデンサ（第１，第２のコンデンサ素子３０，３
１）を用いる。また、第２の実施の形態同様、第１の外
部用端子２３を接続電線７に接続し、第２，第３の外部
用端子２４，２５を接続電線５，６に接続する。

【００５３】以上のように本実施の形態によれば、第１
のコンデンサ素子３０と第２のコンデンサ素子３１は２
つのコンデンサ素子でありながら、３つの外部用端子２
３，２４，２５を有する蓋３２および金属ケース３９に
一体集合されている。耐リップル性が高く、低損失で、
省エネルギー効果が高い金属化フィルムコンデンサ素子
とすることにより、発熱が抑えられ、一体集合が可能と
なり、省スペース化が図れ、スペース効率のよい小型化
を実現できる。さらに、一体集合することにより、各コ
ンデンサ素子を個別で外部用端子を有する蓋および金属
ケースに集合する場合と比較し、材料費、組立費とも割
安とし、コストを安価にできるのは、第２の実施の形態
と同様である。

【００５４】さらに、使用環境下の不測の事態（電圧変
動、温度上昇等）によりいずれかのコンデンサ素子３
０，３１に異常が発生した場合、第１のコンデンサ素子
３０と第２のコンデンサ素子３１のどちらのコンデンサ
素子が破損に至るかは不明であり、従って、いずれのコ
ンデンサ素子が破損しても安全装置が動作するように、
第１のコンデンサ素子３０と第２のコンデンサ素子３１
と第１の外部用端子２３を導通接続するリード線３６に
機械的弱点部３５を設け、またコンデンサ素子の破損時
発生するガスにより、金属ケース３９に施された内部圧
力の上昇時に変位可能な蛇腹形状の加工部３４が伸び、
リード線３６に設けられた機械的弱点部３５を遮断し、
完全に交流単相１００Ｖ入力電源８と分離できる。ここ
で、第１のコンデンサ素子３０の他方の電極と第２の外
部用端子２４とを導通接続するリード線または第２のコ
ンデンサ素子３１の他方の電極と第３の外部用端子２５
とを導通接続するリード線に機械的弱点部を設け、同様
に遮断させても、交流単相１００Ｖ入力電源８から完全
に分離することができないため、破損が進行して危険な
状態になる。第１のコンデンサ素子３０と第２のコンデ
ンサ素子３１と第１の外部用端子２３を導通接続するリ
ード線３６に機械的弱点部３５を設けることにより、安
全な保安装置を実現できる。このように、使用環境下の
不測の事態に備え、より安全で、信頼性の高いインバー
タ電源機器を実現できる。

【００５５】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態について図面を用いて説明する。図８は本発明の
第４の実施の形態のインバータ電源機器であるインバー
タエアコンの倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構
成図であり、図１と同様の構成については同一の符号を
付して説明を省略する。図８において、４０は保安機構
を具備した第１の金属化フィルムコンデンサ素子（以下
「第１のコンデンサ素子」という）、４１は保安機構を
具備した第２の金属化フィルムコンデンサ素子（以下
「第２のコンデンサ素子」という）、４９は樹脂ケース
である。図９は図８に用いられる第１，第２のコンデン
サ素子４０，４１の構成を説明するための図であり、４
６はコンデンサ素子４０，４１を構成するヒューズ加工
部４７が設けられた一方の金属化フィルム、４８はコン
デンサ素子４０，４１を構成する他方の金属化フィルム
である。

【００５６】ここで、第１のコンデンサ素子４０および
第２のコンデンサ素子４１は樹脂ケース４９にそれぞれ
集合されている。第１のコンデンサ素子４０および第２
のコンデンサ素子４１は同じ構成であり、ヒューズ加工
部４７が設けられた金属化フィルム４６と金属化フィル
ム４８とを重ねて巻回し、電極導出用メタリコンを施
し、通常の方法でコンデンサ素子とし、エポキシ樹脂で
注型・硬化し乾式ＭＦコンデンサを得た。なお、金属化
フィルム４６，４８は、１．８μｍの片面アルミ蒸着Ｐ
ＥＴフィルムであり、金属化フィルム４６に設けられて
いるヒューズ加工部４７の幅Ｌを１ｍｍとした。

【００５７】本実施の形態では、図１１において、電解
コンデンサＣ１，Ｃ２に代えて図８（ａ），（ｂ）に示
された倍電圧整流用コンデンサを用いる。

【００５８】本実施の形態によれば、第１の実施の形態
同様、図８（ａ）の倍電圧整流用コンデンサの２つの外
部用端子１３および、図８（ｂ）倍電圧整流用コンデン
サの２つの外部端子１４は、＋−の極性の区分がないた
め、図１１の接続電線５と接続電線７とに接続される図
８（ａ）の倍電圧整流用コンデンサの２つの外部用端子
１３はいずれの接続電線５，７に接続されてもよく、図
１１の接続電線６と接続電線７とに接続される図８
（ｂ）の倍電圧整流用コンデンサの２つの外部用端子１
４はいずれの接続電線６，７に接続されてもよいため、
接続時の組立作業性を向上することができる。

【００５９】したがって、第１の実施の形態同様、＋−
の極性を持つ電解コンデンサとは違い、＋−の極性区分
のないコンデンサとし、接続時の組立作業性を向上し、
安価なコストのコンデンサとし、安価なインバータ電源
機器が可能となる。

【００６０】さらに本実施の形態では、第１のコンデン
サ素子４０および第２のコンデンサ素子４１を構成する
金属化フィルム４６には、ヒューズ加工部４７が設けら
れている。金属化フィルム４６および４８に使用環境下
の不測の事態（電圧変動、温度上昇等）が発生した場
合、破損部のヒューズ加工部４７を溶断し、異常箇所を
遮断できる。さらに、エポキシ樹脂で樹脂ケース４９に
集合されており、図１３のように金属ケース８０に変位
可能な蛇腹形状の加工部８４およびリード線８５に機械
的弱点部８６を施すことなく保安機構を実現でき、機械
的保安装置とする場合と比較し、材料費、組立費とも割
安とすることができる。このように、安全装置として、
機械式でない保安機構を有する保安機構付き金属化フィ
ルムコンデンサ素子を用いることにより、より安価で、
かつ安全、信頼性の高いインバータ電源機器が可能とな
る。

【００６１】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態について図面を用いて説明する。図１０は本発明
の第５の実施の形態のインバータ電源機器であるインバ
ータエアコンの倍電圧整流部に用いられるコンデンサの
構成図である。図１０において、図４および図８と同様
の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
５０はコンデンサ素子４０およびコンデンサ素子４１の
導電部の絶縁を確保するための絶縁体である。

【００６２】本実施の形態における第１のコンデンサ素
子４０および第２のコンデンサ素子４１は、第４の実施
の形態同様、ヒューズ加工部４６が設けられた金属化フ
ィルム４６と金属化フィルム４８とを重ねて巻回し、電
極導出用メタリコンを施し、コンデンサ素子とし、エポ
キシ樹脂で注型・硬化し乾式ＭＦコンデンサを得た。さ
らに、本実施の形態では、第２の実施の形態同様、第１
のコンデンサ素子４０および第２のコンデンサ素子４１
は樹脂ケース４９に一体集合され、第１のコンデンサ素
子４０と第２のコンデンサ素子４１の一方の電極は、第
１の外部用端子２３と導通接続されており、第１のコン
デンサ素子４０の他方の電極は第２の外部用端子２４と
導通接続されており、第２のコンデンサ素子４１の他方
の電極は第３の外部用端子２５と導通接続されている。

【００６３】本実施の形態では、図１１において、電解
コンデンサＣ１，Ｃ２に代えて図１０に示される倍電圧
整流用コンデンサ（第１，第２のコンデンサ素子４０，
４１）を用いる。第１の外部用端子２３を接続電線７に
接続し、第２，第３の外部用端子２４，２５をダイオー
ドブリッジ４からの接続電線５，６に接続する。外部用
端子２４，２５はそれぞれ接続電線５，６のいずれかに
接続すればよい。

【００６４】本実施の形態によれば、前述の第４の実施
の形態と同様の効果が得られる。そしてさらに、第１の
コンデンサ素子４０と第２のコンデンサ素子４１は２つ
のコンデンサ素子でありながら、１つの樹脂ケース４９
に一体集合されている。耐リップル性が高く、低損失
で、省エネルギー効果が高い金属化フィルムコンデンサ
素子とすることにより、発熱が抑えられ、一体集合が可
能となり、省スペース化が図れ、スペース効率のよい小
型化を実現できる。さらに、一体集合することにより、
各コンデンサ素子４０，４１を個別で樹脂ケースに集合
する場合と比較し、材料費、組立費とも割安とすること
ができるのは、第２の実施の形態と同様である。

【００６５】なお、上記の各実施の形態では、片面金属
化フィルムを巻回して金属化フィルムコンデンサ素子と
したが、両面金属化フィルムと非金属化の合わせフィル
ムとを重ねて巻回するようにしてもよい。また、巻回型
に限らず、積層型の金属化フィルムコンデンサ素子とし
てもよい。

【００６６】

【発明の効果】請求項１記載のインバータ電源機器によ
れば、倍電圧整流用コンデンサとして、厚さが１〜３μ
ｍの金属化フィルムよりなり、正負の極性区分のないコ
ンデンサとしたことにより、コンデンサ接続時の組立作
業性を向上し、極性表示のための熱収縮チューブ等が不
要であり、安価なコストのインバータ電源機器が可能と
なる。

【００６７】請求項２記載のインバータ電源機器によれ
ば、２つの倍電圧整流用コンデンサを一体集合すること
により、外装ケース、その他集合部材を単独に作成する
のと比較し、割安となり、さらに高密度化により、省ス
ペース化が図れ、安価なコストで、かつ、スペース効率
のよい小型なインバータ電源機器が可能となる。

【００６８】さらに、請求項３記載のインバータ電源機
器によれば、２つのコンデンサ素子を金属ケースと３つ
の外部用端子を有する蓋からなる１つの容器内に収納
し、金属ケースに容器内の圧力により伸縮可能な蛇腹加
工を施し、２つのコンデンサ素子を接続した接続部と一
の外部用端子とを接続するリード線に機械的弱点部を設
けるという保安装置を具備することにより、使用環境下
の不測の事態（電圧変動、温度上昇等）に備え、より安
全で、信頼性の高いインバータ電源機器が可能となる。

【００６９】また、さらに請求項４記載のインバータ電
源機器によれば、安全装置として、機械式でない保安機
構を有する保安機構付き金属化フィルムコンデンサ素子
を用いることにより、より安価で、かつ安全、信頼性の
高いインバータ電源機器が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のインバータ電源機
器の倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構成図。

【図２】（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるフ
ィルム厚みと昇圧破壊電圧値との関係を示す図、（ｂ）
は本発明の第１の実施の形態におけるフィルム厚みとア
ルミ電解コンデンサとの体積比率との関係を示す図。

【図３】インバータエアコンの倍電圧整流回路に用いた
倍電圧整流用コンデンサの電圧波形を示す図。

【図４】本発明の第２の実施の形態のインバータ電源機
器の倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構成図。

【図５】（ａ）は図４のコンデンサを上から見た図、
（ｂ）は図４のコンデンサの外観斜視図。

【図６】本発明の第３の実施の形態のインバータ電源機
器の倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構成図。

【図７】本発明の第３の実施の形態におけるリード線の
機械的弱点部を示す図。

【図８】本発明の第４の実施の形態のインバータ電源機
器の倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構成図。

【図９】本発明の第４の実施の形態における金属化フィ
ルムコンデンサ素子の構成を説明するための図。

【図１０】本発明の第５の実施の形態のインバータ電源
機器の倍電圧整流部に用いられるコンデンサの構成図。

【図１１】従来のインバータ電源機器のインバータエア
コンの倍電圧整流部の概略の回路図。

【図１２】従来のインバータ電源機器のインバータエア
コンの倍電圧整流用コンデンサとして用いられる電解コ
ンデンサの構成図。

【図１３】従来のインバータ電源機器のインバータエア
コンの倍電圧整流用コンデンサとして用いられる保安装
置付コンデンサの構成図。

【符号の説明】

１倍電圧整流用コンデンサ２倍電圧整流用コンデンサ３平滑用コンデンサ４ダイオードブリッジ５ダイオードブリッジの＋側からの接続電線６ダイオードブリッジの−側からの接続電線７ダイオードブリッジと交流１００Ｖの接続部からの
接続電線８交流単相１００Ｖ入力電源９倍電圧整流部１０金属ケース１１外部用端子を有する蓋１２金属化フィルムコンデンサ素子１３外部用端子１４外部用端子２０第１のコンデンサ素子２１第２のコンデンサ素子２２エポキシ樹脂２３第１の外部用端子２４第２の外部用端子２５第３の外部用端子２６リード線２７リード線２８リード線２９樹脂ケース３０第１のコンデンサ素子３１第２のコンデンサ素子３２３つの外部用端子を有する蓋３４蛇腹形状の加工部３５リード線に設けられた機械的弱点部３６リード線３９金属ケース４０保安機構を具備した第１のコンデンサ素子４１保安機構を具備した第２のコンデンサ素子４６金属化フィルム４７金属化フィルムに設けられたヒューズ加工部４８金属化フィルム４９樹脂ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｍ 7/10 Ｈ０１Ｇ 4/40 Ａ (72)発明者木村泰三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5E082 AB04 BB10 BC06 BC09 CC06 DD13 EE07 EE24 EE37 FG06 FG36 GG08 HH03 HH06 HH07 HH08 HH28 HH35 HH47 HH48 JJ04 JJ22 PP08 PP09 5H006 AA05 AA07 BB05 CA07 CB04 CC08 HA06 HA83 5H007 AA17 CA01 CB05 CC01 HA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源電圧の２倍の直流電圧を２つの
倍電圧整流用コンデンサの直列回路の両端から出力する
倍電圧整流部を有したインバータ電源機器であって、前記倍電圧整流用コンデンサとして、厚さが１〜３μｍ
の金属化フィルムよりなり、正負の極性区分のないコン
デンサとしたことを特徴とするインバータ電源機器。
【請求項２】交流電源電圧の２倍の直流電圧を２つの
倍電圧整流用コンデンサの直列回路の両端から出力する
倍電圧整流部を有したインバータ電源機器であって、前記２つの倍電圧整流用コンデンサを一体集合したこと
を特徴とするインバータ電源機器。
【請求項３】２つのコンデンサ素子を金属ケースと３
つの外部用端子を有する蓋からなる１つの容器内に収納
するとともに、前記金属ケースに前記容器内の圧力によ
り伸縮可能な蛇腹加工を施し、２つの前記コンデンサ素
子を接続した接続部と一の前記外部用端子とを機械的弱
点部を設けたリード線で接続し、２つのコンデンサ素子
の直列回路の両端を各々リード線で他の２つの前記外部
用端子に接続したことを特徴とする請求項２記載のイン
バータ電源機器。
【請求項４】倍電圧整流用コンデンサは、蒸着金属を
電極とした保安機構付き金属化フィルムコンデンサであ
ることを特徴とする請求項１または２記載のインバータ
電源機器。