JP2004134561A - 金属化フィルムコンデンサとそれを用いたインバータ平滑用コンデンサと自動車用コンデンサ - Google Patents
金属化フィルムコンデンサとそれを用いたインバータ平滑用コンデンサと自動車用コンデンサ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】分割電極をヒューズで並列接続した金属化フィルムコンデンサは、通電時にヒューズが発熱してコンデンサの温度が上昇し、耐電圧が低下することが問題となっていた。
【解決手段】１対の蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部において幅Ｗ方向のほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂに向かう側に、ヒューズ７ａ、７ｂにより並列接続された分割電極２ａ、２ｂを設けたものでる。これにより、メタリコンより離れた位置で流れる電流の少なくなっていく絶縁マージン４ａ、４ｂに近い側にヒューズ、分割電極を設けているので、ヒューズによる発熱を少なくして温度上昇を抑制できる。
【選択図】 図２
【解決手段】１対の蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部において幅Ｗ方向のほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂに向かう側に、ヒューズ７ａ、７ｂにより並列接続された分割電極２ａ、２ｂを設けたものでる。これにより、メタリコンより離れた位置で流れる電流の少なくなっていく絶縁マージン４ａ、４ｂに近い側にヒューズ、分割電極を設けているので、ヒューズによる発熱を少なくして温度上昇を抑制できる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、電気機器や産業機器、自動車に用いられる金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、蒸着電極）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、蒸着電極特有の自己回復性能（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。このような金属化フィルムコンデンサの従来例１〜従来例３を図１１〜図１６に示す。
【０００３】
図において、一方の金属化フィルムは、誘電体フィルム３ａの片面に一方の端の絶縁マージン４ａを除き金属を蒸着して形成した蒸着電極１ａを有し、さらに蒸着電極１ａは蒸着金属を有しない非蒸着のスリット５ａで分割した複数の分割電極２ａで構成され、かつスリット５ａに設けたヒューズ７ａにより並列接続されている。他方の金属化フィルムは、誘電体フィルム３ｂの片面全体に他方の端の絶縁マージン４ｂを除き金属を蒸着して形成した蒸着電極１ｂを有している。そして、これら金属化フィルムは絶縁マージン４ａ、４ｂが重ならないように重ねて巻き、または積層して蒸着電極１ａにメタリコン６ａを、蒸着電極１ｂにメタリコン６ｂを接続している。なお、図１５、図１６（ａ）、（ｂ）の７８ａは絶縁マージンである。
【０００４】
このような金属化フィルムコンデンサにおいて前記自己回復性能は、蒸着電極１ａ、１ｂ（図１３）の厚みが薄いほど良好（少ないエネルギーで蒸着電極が飛散するため）なことから、容量を形成する有効電極部の幅Ｗ（図１３）の蒸着電極厚みを薄くし、メタリコン６ａ、６ｂ（図１３）と接続する部分の厚みを厚くしたヘビーエッジ構造も広く用いられている。この構造により、コンデンサの耐電圧を高め、高電位傾度化を図ることができる。
【０００５】
また、蒸着電極内に金属の無いスリット５ａ（図１１、図１５）を設けて複数の分割電極２ａ（図１１、図１２（ａ）と（ｂ）、図１５、図１６（ａ）と（ｂ））に区分し、スリット間に形成したヒューズ７ａ（図１２（ａ）、図１６（ａ））により前記分割電極を並列接続することが行われている。これは、前述の自己回復時の短絡電流により絶縁欠陥部周囲のヒューズを溶断して絶縁欠陥部を電気回路から切り離す自己保安機能を形成するものである。
【０００６】
さらに近年では、前述のスリットを格子状に設け微細な分割電極に細分化してヒューズで並列接続した格子状分割電極３２ａ（図１３、図１４（ａ）、（ｂ））も提唱されている。各分割電極の面積が小さく、ヒューズの溶断時の容量減少も小さくなるとともに、ヒューズの形状や各分割電極の面積を改良することにより、蒸着電極の絶縁回復性能も高めることができるため、さらに高電位傾度化（誘電体フィルム１μｍあたりの電圧を高めること）を図れるとされている。
【０００７】
例えば、特開平４−２２５５０８号公報では、分割スリットの自由端を丸く形成した格子状分割電極を用いることにより、分割電極の無い金属化フィルムコンデンサに比べて２倍の電位傾度が達成できると提唱されている。また、特開平５−１３２２９１号公報では、格子状分割電極からなる金属化フィルムコンデンサで、各分割電極の面積を１０〜１０００ｍｍ２とした場合に直流での電位傾度１３０〜３５０Ｖ／μｍの金属化フィルムコンデンサが実現できると提唱されている。
【０００８】
しかしながら、従来の金属化フィルムコンデンサは、ヒューズ機能により自己保安機能は得られるものの、分割スリットの無いコンデンサに比べて、通電時の電流によりヒューズが発熱しコンデンサの温度が上昇する問題点があった。
【０００９】
すなわち、単に一定の直流電圧が印加され続ける場合にはコンデンサには電流が流れないため発熱は無視できるが、リプル電流や充放電電流、サージ電流等が流れた場合には、ヒューズを通じて電流が流れるために、発熱が生じる。そして、コンデンサの温度上昇が大きくなると、耐電圧や長期信頼性が低下し、これが課題となっていた。
【００１０】
特に前述の格子状分割電極では、ヒューズの本数も多くなるために温度上昇もより大きくなる。そして、コンデンサの温度上昇がより大きくなると、耐電圧や長期信頼性が大きく低下するため、大きな課題となっていた。
【００１１】
さらに、前述のヘビーエッジ構造では、ヒューズとなる蒸着膜の厚みも薄いために、ヒューズの発熱も大きくなる問題があった。ヒューズの幅を広くしたり、複数のヒューズを並列に設けたりすれば発熱は低減されるが、ヒューズとしての動作性が鈍くなり自己保安機能が低下してしまう問題点があり、満足する解決には至っていない。
【００１２】
さらに、インバータ制御回路の平滑用途のように、コンデンサに直流電圧をかけながら大きなリプル電流を通電する場合には、リプル電流による温度上昇のためにコンデンサの耐電圧が低下する課題があった。特に自動車用途に用いられた場合には、周囲温度が元々高いことから、大きな課題となっていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、通電時のヒューズによる発熱を少なくしてコンデンサの温度上昇を抑制し、耐電圧の向上を図る金属化フィルムコンデンサを提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、自己保安機能を有する金属化フィルムコンデンサにあって、１対の蒸着電極は、絶縁マージンに近い側をヒューズにより接続した分割電極に形成したものである。
【００１５】
この構成によれば、一方の蒸着電極を流れる電流は、絶縁マージンに近づくにつれて減少することから、ヒューズを流れる電流を小さくして発熱を低減することができる。さらに、絶縁マージンと反対方向に向かう側は、もう一方の蒸着電極が分割されヒューズを有することから、有効電極部のどの箇所で短絡が生じても、ヒューズが溶断して電気回路から切り離す自己保安機能を形成することができる。
【００１６】
特に、本発明は絶縁マージンに向かう側の蒸着電極の有効電極部を格子状に分割した場合には、蒸着電極を一様に格子状に分割する従来技術に比べて、大きく発熱を低減することができる。
【００１７】
また、本発明はヘビーエッジ構造の蒸着電極を用いて絶縁マージンに向かう側を分割した場合にも、大きく発熱を低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
上記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより達成できるので、以下には各請求項の構成にその構成による作用効果を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて、本発明における実施の形態の説明とする。
【００１９】
請求項１記載に係る発明は、互いに異なる位置に絶縁マージンを有する１対の蒸着電極と少なくとも２枚の誘電体フィルムを具備し、両端面にメタリコンを有する金属化フィルムコンデンサであって、前記蒸着電極は、前記絶縁マージンに近い側を分割電極に形成し、かつヒューズにより接続した金属化フィルムコンデンサで、自己保安機能を有し、かつヒューズによる発熱を少なくできる。
【００２０】
請求項２記載に係る発明は、互いに異なる位置に絶縁マージンを有する１対の蒸着電極と少なくとも２枚の誘電体フィルムを具備し、両端面にメタリコンを有する金属化フィルムコンデンサであって、前記蒸着電極は、容量を形成する有効電極部において幅方向のほぼ中央部から絶縁マージンに向かう側が蒸着電極を有しないスリットにより区分し、かつヒューズにより並列接続した分割電極で構成した金属化フィルムコンデンサで、自己保安機能を有し、かつヒューズによる発熱を少なくできる。
【００２１】
請求項３記載に係る発明は、請求項１または請求項２記載の金属化フィルムコンデンサであって、分割電極を格子状分割電極に形成したもので、ヒューズによる発熱が小さく、かつ高電位傾度化が可能になる。
【００２２】
請求項４記載に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサであって、蒸着電極は有効電極部の厚みを、メタリコンと接続する部分の厚みよりも薄くしてなるもので、耐電圧を高め高電位傾度にできる。
【００２３】
請求項５記載に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサであって、１対の蒸着電極を１枚の誘電体フィルムの両面に形成した両面金属化フィルムと、未蒸着の誘電体フィルムとを備えたもので、１対の蒸着電極を１回の蒸着工程で設けることができる。
【００２４】
請求項６記載に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサであって、少なくとも片側の蒸着電極が、長手方向に伸びる１本以上の絶縁マージンにより異電位に分離され、複数の単位コンデンサが直列となるよう配置されたもので、高電位傾度で発熱を少なくできる。
【００２５】
請求項７記載に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサを使用したインバータ平滑用コンデンサで、容量減少が少なく、電気モータの速度制御を行うインバータ制御装置に適用できる。
【００２６】
請求項８記載に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサを使用した自動車用コンデンサで、温度上昇が少なく、使用環境温度の高い自動車の駆動源となる電気モータの速度制御を行うインバータ制御装置に適用できる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図２（ａ）、（ｂ）は図１に用いた１対の金属化フィルムの鳥瞰図である。図１および図２（ａ）、（ｂ）において、巻回型の金属化フィルムコンデンサを形成する一方と他方の金属化フィルムを構成する１対の蒸着電極１ａ、１ｂは、誘電体フィルム３ａ、３ｂの片面である上に、一方の端の絶縁マージン４ａ、４ｂを除きアルミニウムの金属をそれぞれ蒸着して設け、両端面のメタリコン６ａ、６ｂを通じて電極を引き出している。
【００２９】
蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂに向かう側に、オイル転写により形成した蒸着電極を有しない非蒸着のスリット５ａ、５ｂにより複数の分割電極２ａ、２ｂにそれぞれ区分し、かつ有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂと反対側でメタリコン６ａ、６ｂに近い側に位置する誘電体フィルム３ａ、３ｂの片面全体に蒸着された蒸着電極１ａ、１ｂにヒューズ７ａで並列接続している。
【００３０】
この構成により、自己保安機能を有し、しかもヒューズ７ａ、７ｂによる発熱の少ない金属化フィルムコンデンサを実現できる。すなわち、蒸着電極１ａ、１ｂにおいて通電する電流は、メタリコン６ａ、６ｂに近いほど大きく、離れるほど小さくなっていくものである。従って、メタリコン６ａ、６ｂに近い側の蒸着電極１ａ、１ｂは、流れる電流の大きさに対応して誘電体フィルム３ａ、３ｂの片面全体に蒸着し、そしてメタリコン６ａ、６ｂより離れた位置で流れる電流の少なくなっていく絶縁マージン４ａ、４ｂに近い側にヒューズ７ａ、７ｂ、分割電極２ａ、２ｂを設けているので、流れる電流によるヒューズ７ａ、７ｂでの発熱を少なくでき、温度上昇を抑制できる。
【００３１】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図４（ａ）、（ｂ）は図３で用いた１対の金属化フィルムの鳥瞰図である。本実施の形態は、有効電極部の幅のほぼ中央部から絶縁マージンに向かう側の蒸着電極を、格子状分割電極に形成した点が実施の形態１と異なるだけで、それ以外の同一構成ならびに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３２】
図３および図４（ａ）、（ｂ）において、蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂに向かう側に、蒸着電極を有しないスリット５ａ、５ｂにより、複数の格子状分割電極３２ａ、３２ｂにそれぞれ区分し、かつヒューズ７ａ、７ｂで並列接続している。なお、図３に示したように、蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗの蒸着電極１ａ、１ｂの厚みを薄くし、メタリコン６ａ、６ｂと接続する部分１１ａ、１１ｂの厚みを厚くしたヘビーエッジ構造のものを用いた。
【００３３】
この構成により、自己保安機能を有し、かつ実施の形態１で説明した作用により、ヒューズ７ａ、７ｂによる発熱が小さく、しかも高電位傾度化が可能な金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【００３４】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図６（ａ）、（ｂ）は金属化フィルムコンデンサに用いた両面金属化フィルムにおける表裏の蒸着電極の鳥瞰図である。本実施の形態は、１対の蒸着電極を、一方の誘電体フィルムの両面に分けて設け、他方の誘電体フィルムは金属を蒸着しない、そのままの生に形成した点が実施の形態１と異なるだけで、それ以外の同一構成ならびに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３５】
図５および図６（ａ）、（ｂ）において、蒸着電極１ａ、１ｂは、誘電体フィルム５３ａの表裏になる両面にそれぞれ形成し、両端面のメタリコン６ａ、６ｂに接続している。５３ｂは未蒸着の生の誘電体フィルムである。そして、蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂに向かう側に、蒸着電極を有しないスリット５ａ、５ｂによって、複数の格子状分割電極３２ａ、３２ｂにそれぞれ区分し、ヒューズ７ａ、７ｂで並列接続している。なお、図５に示したように、蒸着電極１ａ、１ｂは、ヘビーエッジ構造のものを用いた。
【００３６】
この構成によれば、実施の形態１で説明したと同様の作用効果を得ることができるとともに、蒸着電極１ａ、１ｂを１回の蒸着工程で設けることができるため、より安価に金属化フィルムコンデンサを作製することができる。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態１〜３における金属化フィルムコンデンサの特性例を説明する。
【００３８】
本発明の実施の形態１〜３における金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルム３ａ、３ｂとしては、４μｍ厚みのポリプロピレンフィルムを用いて巻回型の１２０μＦの小判型コンデンサ素子を作製し、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製のケースにおさめてエポキシ樹脂でモールドした。また、有効電極部の幅Ｗは８０ｍｍとし、ヒューズ７ａ、７ｂはいずれも０．４ｍｍ幅とした。比較のために、従来技術よりなる金属化フィルムコンデンサとして、下記のものも作製した。なお、誘電体フィルムの材質、厚み、容量、有効電極部の幅Ｗ、ヒューズの幅は実施の形態１〜３と同じ値にした。
【００３９】
従来例１：図１１、図１２（ａ）、（ｂ）に示したように誘電体フィルム３ａの上に有効電極部の幅Ｗの全体にわたって分割電極２ａを設け、誘電体フィルム３ｂ上には分割の無い蒸着電極１ｂを設けた金属化フィルムコンデンサである。
【００４０】
従来例２：図１３、図１４（ａ）、（ｂ）に示したように誘電体フィルム３ａ上に有効電極部の幅Ｗの全体にわたって格子状分割電極３２ａを設け、誘電体フィルム３ｂ上には分割の無い蒸着電極３ｂを設けた金属化フィルムコンデンサである。
【００４１】
このようにして作製した各金属化フィルムコンデンサに、８５℃において１０ｋＨｚで実効値２０Ａの正弦波電流を１８０分間通電し、小判型コンデンサ素子表面の温度上昇値を測定した。なお、いずれの金属化フィルムコンデンサにおいても１８０分後には温度上昇は飽和していた。得られた結果を次の（表１）に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
実施の形態１と従来例１の金属化フィルムコンデンサの比較、実施の形態２および３と従来例２の金属化フィルムコンデンサの比較から、明らかに本発明よりなる金属化フィルムコンデンサは従来例に比べて温度上昇が小さい。なお、実施の形態１では図１に示したように、いずれの蒸着電極にもヒューズ７ａ、７ｂがあるために、ヒューズ本数すなわち発熱する個所としては従来例１および従来例２のヒューズ７ａのみの２倍あるが、各ヒューズ７ａ、７ｂを流れる電流は従来例の約半分しか無く、発熱はリプル電流の２乗に比例することから、温度上昇も小さくできる。
【００４４】
次に各金属化フィルムコンデンサに８５℃で前記リプル電流を通電した状態で、１０００Ｖの直流電圧を印加し、１０００時間後の容量変化率を測定した。結果を（表１）に示す。実施の形態１と従来例１の金属化フィルムコンデンサの比較、実施の形態２および３と従来例２の金属化フィルムコンデンサの比較から、明らかに本発明よりなる金属化フィルムコンデンサは従来例２に比べて高電圧下での容量減少が小さく、高電位傾度で使用できる。これは、従来例１および２の金属化フィルムコンデンサにおいてはリプル電流による発熱のために誘電体フィルムの耐圧が低下するために、多くの個所で局所短絡によるヒューズ溶断が発生したのに対し、実施の形態１〜３のものではリプル電流による発熱が抑制されることからヒューズの溶断も少なくなったためである。
【００４５】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図８（ａ）、（ｂ）は図７で用いた１対の金属化フィルムの鳥瞰図である。本実施の形態は、１対の蒸着電極に改良を加えた点が実施の形態１と異なるだけで、それ以外の同一構成ならびに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４６】
図７および図８（ａ）、（ｂ）において、誘電体フィルム３ａ上に設けた蒸着電極１ａは、ほぼ中央部に位置して誘電体フィルム３ａの長手方向（誘電体フィルムの長尺方向）に伸びる絶縁マージン７８ａにより異電位に分離し、有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン７８ａに向かう側にスリット５ａにより複数の分割電極２ａを設け、かつヒューズ７ａによりメタリコン６ａ、６ｂに近い側の蒸着電極に１ａに並列接続している。また同様に、誘電体フィルム３ｂ上に設けた蒸着電極１ｂは、長手方向（誘電体フィルムの長尺方向）に伸びる絶縁マージン４ｂを両端に有し、有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ｂに向かう側にスリット５ｂにより複数の分割電極２ｂを設け、かつヒューズ７ｂにより両側の分割電極２ｂ間に位置する蒸着電極１ｂに並列接続している。メタリコン６ａ、６ｂは蒸着電極１ａの両端部と接続している。
【００４７】
この構成によれば、実施の形態１で説明したと同様の作用効果を得ることができるとともに、蒸着電極１ａにおいて誘電体フィルム３ａの長手方向に伸びる絶縁マージン７８ａにより左右に分離された２個の単位コンデンサが直列となっていることから高い電圧まで使用できて、しかも自己保安機能を有し、ヒューズ７ａによる発熱の少ない金属化フィルムコンデンサを実現できる。
【００４８】
（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図１０（ａ）、（ｂ）は図９で用いた１対の金属化フィルムの鳥瞰図である。本実施の形態は、１対の蒸着電極を格子状分割電極に構成した点が実施の形態４と異なるだけで、それ以外の同一構成ならびに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４９】
蒸着電極１ａは絶縁マージン７８ａにより異電位に分離され、有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージンに向かう側に複数の格子状分割電極３２ａを設けている。同様に、蒸着電極１ｂも、有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から誘電体フィルム３ｂの両端に位置する絶縁マージン４ｂに向かう側に複数の格子状分割電極を設けている。
【００５０】
この構成によれば、実施の形態１で説明したと同様の作用効果を得ることができるとともに、実施の形態４と同様に２個の単位コンデンサが直列となり、しかも、格子状分割電極の発熱も抑制されることから、高電位傾度で発熱の少ない金属化フィルムコンデンサを実現できる。
【００５１】
次に本発明の実施の形態４および５における金属化フィルムコンデンサの特性例を説明する。
【００５２】
実施の形態４および５における金属化フィルムコンデンサは、蒸着電極１ａ、１ｂを有する誘電体フィルム３ａ、３ｂとしては、３．２μｍ厚みのポリプロピレンフィルムを用いて巻回型の６０μＦの丸型コンデンサ素子を作製し、アルミニウム製の円筒状ケースにおさめて絶縁油を含浸した。なお、有効電極部の幅Ｗは５０ｍｍとし、ヒューズ７ａ、７ｂはいずれも０．４ｍｍ幅とした。比較のために、従来技術よりなる金属化フィルムコンデンサとして、下記のものも作製した。なお、誘電体フィルムの材質、厚み、容量、有効電極部の幅、ヒューズの幅は、実施の形態４および５と同じ値にした。
【００５３】
従来例３：図１５、図１６（ａ）、（ｂ）に示したように誘電体フィルム３ａに絶縁マージン７８ａと、有効電極部の幅Ｗ全体にわたる分割電極２ａを設け、誘電体フィルム３ｂ上には分割の無い蒸着電極１ｂを設けた金属化フィルムコンデンサである。
【００５４】
このようにして作製した各金属化フィルムコンデンサに、前述と同様に８５℃において１０ｋＨｚで実効値１５Ａの正弦波電流を１８０分間通電し、丸型コンデンサ素子表面の温度上昇値を測定した。また、８５℃で前記リプル電流を通電した状態で、１３００Ｖの直流電圧を印加し、１０００時間後の容量変化率を測定した。結果を次の（表２）に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
実施の形態４と従来例３の金属化フィルムコンデンサの比較から、明らかに本発明よりなる金属化フィルムコンデンサは従来例３のものに比べて温度上昇も、容量減少も小さい。また、実施の形態５における金属化フィルムコンデンサのように格子状分割電極を設けた場合には、さらに容量減少を小さくすることができる。
【００５７】
以上説明した実施の形態１〜５に記載の金属化フィルムコンデンサは、電気モータを駆動源とする電気自動車、ガソリン等を燃料とするエンジンと電気モータを駆動源として使い分けるハイブリット自動車に搭載する前記電気モータの回転速度を制御するインバータ制御装置における平滑用コンデンサに使用することができる。すなわち、電流通電時にヒューズでの発熱が少なく、かつ容量減少も小さいので、使用環境温度の高い自動車に搭載するのに最適である。
【００５８】
なお、実施の形態４および５では、１本の絶縁マージン７８ａを設けたが、本発明は１本に限定されるものではない。
【００５９】
また上記各実施の形態では、四角形状からなる分割電極を例として説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、他の形状、例えば菱形状や六角形状、三角形状の格子状分割電極においても同様の結果を得た。また、ヒューズの位置は前記四角形の各辺に設けたが、頂点に設けてもよい。
【００６０】
さらに、誘電体フィルム３ａおよび３ｂ、５３ａ、５３ｂとしてポリプロピレンフィルムを用いて説明したが、他の材質のフィルムにおいても同様の結果を得た。また、誘電体フィルム３ａおよび３ｂ、５３ａ、５３ｂとして、それぞれ２枚以上のフィルムを重ねても、同様の効果を得た。
【００６１】
また、コンデンサ素子を１個づつ巻取る巻回型コンデンサ以外に、金属化フィルムを積層してなる積層型コンデンサであっても同様の効果が得られる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、自己保安機能を有し、しかも電流通電時にヒューズの発熱が少なく、かつ容量減少も少ない良好な金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図２】（ａ）同実施の形態１における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態１における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図３】本発明の実施の形態２における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図４】（ａ）同実施の形態２における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態２における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図５】本発明の実施の形態３における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図６】（ａ）同実施の形態３における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態３における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図７】本発明の実施の形態４における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図８】（ａ）同実施の形態４における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態４における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図９】本発明の実施の形態５における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図１０】（ａ）同実施の形態５における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態５における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図１１】従来例１における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図１２】（ａ）従来例１における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）従来例１における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図１３】従来例２における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図１４】（ａ）従来例２における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）従来例２における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図１５】従来例３における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図１６】（ａ）従来例３における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）従来例３における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 蒸着電極
２ａ、２ｂ 分割電極
３ａ、３ｂ 誘電体フィルム
４ａ、４ｂ 絶縁マージン
５ａ、５ｂ スリット
６ａ、６ｂ メタリコン
７ａ、７ｂ ヒューズ
３２ａ、３２ｂ 格子状分割電極
５３ａ、５３ｂ 誘電体フィルム
７８ａ 絶縁マージン
Ｗ 有効電極部の幅
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、電気機器や産業機器、自動車に用いられる金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、蒸着電極）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、蒸着電極特有の自己回復性能（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。このような金属化フィルムコンデンサの従来例１〜従来例３を図１１〜図１６に示す。
【０００３】
図において、一方の金属化フィルムは、誘電体フィルム３ａの片面に一方の端の絶縁マージン４ａを除き金属を蒸着して形成した蒸着電極１ａを有し、さらに蒸着電極１ａは蒸着金属を有しない非蒸着のスリット５ａで分割した複数の分割電極２ａで構成され、かつスリット５ａに設けたヒューズ７ａにより並列接続されている。他方の金属化フィルムは、誘電体フィルム３ｂの片面全体に他方の端の絶縁マージン４ｂを除き金属を蒸着して形成した蒸着電極１ｂを有している。そして、これら金属化フィルムは絶縁マージン４ａ、４ｂが重ならないように重ねて巻き、または積層して蒸着電極１ａにメタリコン６ａを、蒸着電極１ｂにメタリコン６ｂを接続している。なお、図１５、図１６（ａ）、（ｂ）の７８ａは絶縁マージンである。
【０００４】
このような金属化フィルムコンデンサにおいて前記自己回復性能は、蒸着電極１ａ、１ｂ（図１３）の厚みが薄いほど良好（少ないエネルギーで蒸着電極が飛散するため）なことから、容量を形成する有効電極部の幅Ｗ（図１３）の蒸着電極厚みを薄くし、メタリコン６ａ、６ｂ（図１３）と接続する部分の厚みを厚くしたヘビーエッジ構造も広く用いられている。この構造により、コンデンサの耐電圧を高め、高電位傾度化を図ることができる。
【０００５】
また、蒸着電極内に金属の無いスリット５ａ（図１１、図１５）を設けて複数の分割電極２ａ（図１１、図１２（ａ）と（ｂ）、図１５、図１６（ａ）と（ｂ））に区分し、スリット間に形成したヒューズ７ａ（図１２（ａ）、図１６（ａ））により前記分割電極を並列接続することが行われている。これは、前述の自己回復時の短絡電流により絶縁欠陥部周囲のヒューズを溶断して絶縁欠陥部を電気回路から切り離す自己保安機能を形成するものである。
【０００６】
さらに近年では、前述のスリットを格子状に設け微細な分割電極に細分化してヒューズで並列接続した格子状分割電極３２ａ（図１３、図１４（ａ）、（ｂ））も提唱されている。各分割電極の面積が小さく、ヒューズの溶断時の容量減少も小さくなるとともに、ヒューズの形状や各分割電極の面積を改良することにより、蒸着電極の絶縁回復性能も高めることができるため、さらに高電位傾度化（誘電体フィルム１μｍあたりの電圧を高めること）を図れるとされている。
【０００７】
例えば、特開平４−２２５５０８号公報では、分割スリットの自由端を丸く形成した格子状分割電極を用いることにより、分割電極の無い金属化フィルムコンデンサに比べて２倍の電位傾度が達成できると提唱されている。また、特開平５−１３２２９１号公報では、格子状分割電極からなる金属化フィルムコンデンサで、各分割電極の面積を１０〜１０００ｍｍ２とした場合に直流での電位傾度１３０〜３５０Ｖ／μｍの金属化フィルムコンデンサが実現できると提唱されている。
【０００８】
しかしながら、従来の金属化フィルムコンデンサは、ヒューズ機能により自己保安機能は得られるものの、分割スリットの無いコンデンサに比べて、通電時の電流によりヒューズが発熱しコンデンサの温度が上昇する問題点があった。
【０００９】
すなわち、単に一定の直流電圧が印加され続ける場合にはコンデンサには電流が流れないため発熱は無視できるが、リプル電流や充放電電流、サージ電流等が流れた場合には、ヒューズを通じて電流が流れるために、発熱が生じる。そして、コンデンサの温度上昇が大きくなると、耐電圧や長期信頼性が低下し、これが課題となっていた。
【００１０】
特に前述の格子状分割電極では、ヒューズの本数も多くなるために温度上昇もより大きくなる。そして、コンデンサの温度上昇がより大きくなると、耐電圧や長期信頼性が大きく低下するため、大きな課題となっていた。
【００１１】
さらに、前述のヘビーエッジ構造では、ヒューズとなる蒸着膜の厚みも薄いために、ヒューズの発熱も大きくなる問題があった。ヒューズの幅を広くしたり、複数のヒューズを並列に設けたりすれば発熱は低減されるが、ヒューズとしての動作性が鈍くなり自己保安機能が低下してしまう問題点があり、満足する解決には至っていない。
【００１２】
さらに、インバータ制御回路の平滑用途のように、コンデンサに直流電圧をかけながら大きなリプル電流を通電する場合には、リプル電流による温度上昇のためにコンデンサの耐電圧が低下する課題があった。特に自動車用途に用いられた場合には、周囲温度が元々高いことから、大きな課題となっていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、通電時のヒューズによる発熱を少なくしてコンデンサの温度上昇を抑制し、耐電圧の向上を図る金属化フィルムコンデンサを提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、自己保安機能を有する金属化フィルムコンデンサにあって、１対の蒸着電極は、絶縁マージンに近い側をヒューズにより接続した分割電極に形成したものである。
【００１５】
この構成によれば、一方の蒸着電極を流れる電流は、絶縁マージンに近づくにつれて減少することから、ヒューズを流れる電流を小さくして発熱を低減することができる。さらに、絶縁マージンと反対方向に向かう側は、もう一方の蒸着電極が分割されヒューズを有することから、有効電極部のどの箇所で短絡が生じても、ヒューズが溶断して電気回路から切り離す自己保安機能を形成することができる。
【００１６】
特に、本発明は絶縁マージンに向かう側の蒸着電極の有効電極部を格子状に分割した場合には、蒸着電極を一様に格子状に分割する従来技術に比べて、大きく発熱を低減することができる。
【００１７】
また、本発明はヘビーエッジ構造の蒸着電極を用いて絶縁マージンに向かう側を分割した場合にも、大きく発熱を低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
上記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより達成できるので、以下には各請求項の構成にその構成による作用効果を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて、本発明における実施の形態の説明とする。
【００１９】
請求項１記載に係る発明は、互いに異なる位置に絶縁マージンを有する１対の蒸着電極と少なくとも２枚の誘電体フィルムを具備し、両端面にメタリコンを有する金属化フィルムコンデンサであって、前記蒸着電極は、前記絶縁マージンに近い側を分割電極に形成し、かつヒューズにより接続した金属化フィルムコンデンサで、自己保安機能を有し、かつヒューズによる発熱を少なくできる。
【００２０】
請求項２記載に係る発明は、互いに異なる位置に絶縁マージンを有する１対の蒸着電極と少なくとも２枚の誘電体フィルムを具備し、両端面にメタリコンを有する金属化フィルムコンデンサであって、前記蒸着電極は、容量を形成する有効電極部において幅方向のほぼ中央部から絶縁マージンに向かう側が蒸着電極を有しないスリットにより区分し、かつヒューズにより並列接続した分割電極で構成した金属化フィルムコンデンサで、自己保安機能を有し、かつヒューズによる発熱を少なくできる。
【００２１】
請求項３記載に係る発明は、請求項１または請求項２記載の金属化フィルムコンデンサであって、分割電極を格子状分割電極に形成したもので、ヒューズによる発熱が小さく、かつ高電位傾度化が可能になる。
【００２２】
請求項４記載に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサであって、蒸着電極は有効電極部の厚みを、メタリコンと接続する部分の厚みよりも薄くしてなるもので、耐電圧を高め高電位傾度にできる。
【００２３】
請求項５記載に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサであって、１対の蒸着電極を１枚の誘電体フィルムの両面に形成した両面金属化フィルムと、未蒸着の誘電体フィルムとを備えたもので、１対の蒸着電極を１回の蒸着工程で設けることができる。
【００２４】
請求項６記載に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサであって、少なくとも片側の蒸着電極が、長手方向に伸びる１本以上の絶縁マージンにより異電位に分離され、複数の単位コンデンサが直列となるよう配置されたもので、高電位傾度で発熱を少なくできる。
【００２５】
請求項７記載に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサを使用したインバータ平滑用コンデンサで、容量減少が少なく、電気モータの速度制御を行うインバータ制御装置に適用できる。
【００２６】
請求項８記載に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサを使用した自動車用コンデンサで、温度上昇が少なく、使用環境温度の高い自動車の駆動源となる電気モータの速度制御を行うインバータ制御装置に適用できる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図２（ａ）、（ｂ）は図１に用いた１対の金属化フィルムの鳥瞰図である。図１および図２（ａ）、（ｂ）において、巻回型の金属化フィルムコンデンサを形成する一方と他方の金属化フィルムを構成する１対の蒸着電極１ａ、１ｂは、誘電体フィルム３ａ、３ｂの片面である上に、一方の端の絶縁マージン４ａ、４ｂを除きアルミニウムの金属をそれぞれ蒸着して設け、両端面のメタリコン６ａ、６ｂを通じて電極を引き出している。
【００２９】
蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂに向かう側に、オイル転写により形成した蒸着電極を有しない非蒸着のスリット５ａ、５ｂにより複数の分割電極２ａ、２ｂにそれぞれ区分し、かつ有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂと反対側でメタリコン６ａ、６ｂに近い側に位置する誘電体フィルム３ａ、３ｂの片面全体に蒸着された蒸着電極１ａ、１ｂにヒューズ７ａで並列接続している。
【００３０】
この構成により、自己保安機能を有し、しかもヒューズ７ａ、７ｂによる発熱の少ない金属化フィルムコンデンサを実現できる。すなわち、蒸着電極１ａ、１ｂにおいて通電する電流は、メタリコン６ａ、６ｂに近いほど大きく、離れるほど小さくなっていくものである。従って、メタリコン６ａ、６ｂに近い側の蒸着電極１ａ、１ｂは、流れる電流の大きさに対応して誘電体フィルム３ａ、３ｂの片面全体に蒸着し、そしてメタリコン６ａ、６ｂより離れた位置で流れる電流の少なくなっていく絶縁マージン４ａ、４ｂに近い側にヒューズ７ａ、７ｂ、分割電極２ａ、２ｂを設けているので、流れる電流によるヒューズ７ａ、７ｂでの発熱を少なくでき、温度上昇を抑制できる。
【００３１】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図４（ａ）、（ｂ）は図３で用いた１対の金属化フィルムの鳥瞰図である。本実施の形態は、有効電極部の幅のほぼ中央部から絶縁マージンに向かう側の蒸着電極を、格子状分割電極に形成した点が実施の形態１と異なるだけで、それ以外の同一構成ならびに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３２】
図３および図４（ａ）、（ｂ）において、蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂに向かう側に、蒸着電極を有しないスリット５ａ、５ｂにより、複数の格子状分割電極３２ａ、３２ｂにそれぞれ区分し、かつヒューズ７ａ、７ｂで並列接続している。なお、図３に示したように、蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗの蒸着電極１ａ、１ｂの厚みを薄くし、メタリコン６ａ、６ｂと接続する部分１１ａ、１１ｂの厚みを厚くしたヘビーエッジ構造のものを用いた。
【００３３】
この構成により、自己保安機能を有し、かつ実施の形態１で説明した作用により、ヒューズ７ａ、７ｂによる発熱が小さく、しかも高電位傾度化が可能な金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【００３４】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図６（ａ）、（ｂ）は金属化フィルムコンデンサに用いた両面金属化フィルムにおける表裏の蒸着電極の鳥瞰図である。本実施の形態は、１対の蒸着電極を、一方の誘電体フィルムの両面に分けて設け、他方の誘電体フィルムは金属を蒸着しない、そのままの生に形成した点が実施の形態１と異なるだけで、それ以外の同一構成ならびに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３５】
図５および図６（ａ）、（ｂ）において、蒸着電極１ａ、１ｂは、誘電体フィルム５３ａの表裏になる両面にそれぞれ形成し、両端面のメタリコン６ａ、６ｂに接続している。５３ｂは未蒸着の生の誘電体フィルムである。そして、蒸着電極１ａ、１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ａ、４ｂに向かう側に、蒸着電極を有しないスリット５ａ、５ｂによって、複数の格子状分割電極３２ａ、３２ｂにそれぞれ区分し、ヒューズ７ａ、７ｂで並列接続している。なお、図５に示したように、蒸着電極１ａ、１ｂは、ヘビーエッジ構造のものを用いた。
【００３６】
この構成によれば、実施の形態１で説明したと同様の作用効果を得ることができるとともに、蒸着電極１ａ、１ｂを１回の蒸着工程で設けることができるため、より安価に金属化フィルムコンデンサを作製することができる。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態１〜３における金属化フィルムコンデンサの特性例を説明する。
【００３８】
本発明の実施の形態１〜３における金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルム３ａ、３ｂとしては、４μｍ厚みのポリプロピレンフィルムを用いて巻回型の１２０μＦの小判型コンデンサ素子を作製し、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製のケースにおさめてエポキシ樹脂でモールドした。また、有効電極部の幅Ｗは８０ｍｍとし、ヒューズ７ａ、７ｂはいずれも０．４ｍｍ幅とした。比較のために、従来技術よりなる金属化フィルムコンデンサとして、下記のものも作製した。なお、誘電体フィルムの材質、厚み、容量、有効電極部の幅Ｗ、ヒューズの幅は実施の形態１〜３と同じ値にした。
【００３９】
従来例１：図１１、図１２（ａ）、（ｂ）に示したように誘電体フィルム３ａの上に有効電極部の幅Ｗの全体にわたって分割電極２ａを設け、誘電体フィルム３ｂ上には分割の無い蒸着電極１ｂを設けた金属化フィルムコンデンサである。
【００４０】
従来例２：図１３、図１４（ａ）、（ｂ）に示したように誘電体フィルム３ａ上に有効電極部の幅Ｗの全体にわたって格子状分割電極３２ａを設け、誘電体フィルム３ｂ上には分割の無い蒸着電極３ｂを設けた金属化フィルムコンデンサである。
【００４１】
このようにして作製した各金属化フィルムコンデンサに、８５℃において１０ｋＨｚで実効値２０Ａの正弦波電流を１８０分間通電し、小判型コンデンサ素子表面の温度上昇値を測定した。なお、いずれの金属化フィルムコンデンサにおいても１８０分後には温度上昇は飽和していた。得られた結果を次の（表１）に示す。
【００４２】
【表１】
実施の形態１と従来例１の金属化フィルムコンデンサの比較、実施の形態２および３と従来例２の金属化フィルムコンデンサの比較から、明らかに本発明よりなる金属化フィルムコンデンサは従来例に比べて温度上昇が小さい。なお、実施の形態１では図１に示したように、いずれの蒸着電極にもヒューズ７ａ、７ｂがあるために、ヒューズ本数すなわち発熱する個所としては従来例１および従来例２のヒューズ７ａのみの２倍あるが、各ヒューズ７ａ、７ｂを流れる電流は従来例の約半分しか無く、発熱はリプル電流の２乗に比例することから、温度上昇も小さくできる。
【００４４】
次に各金属化フィルムコンデンサに８５℃で前記リプル電流を通電した状態で、１０００Ｖの直流電圧を印加し、１０００時間後の容量変化率を測定した。結果を（表１）に示す。実施の形態１と従来例１の金属化フィルムコンデンサの比較、実施の形態２および３と従来例２の金属化フィルムコンデンサの比較から、明らかに本発明よりなる金属化フィルムコンデンサは従来例２に比べて高電圧下での容量減少が小さく、高電位傾度で使用できる。これは、従来例１および２の金属化フィルムコンデンサにおいてはリプル電流による発熱のために誘電体フィルムの耐圧が低下するために、多くの個所で局所短絡によるヒューズ溶断が発生したのに対し、実施の形態１〜３のものではリプル電流による発熱が抑制されることからヒューズの溶断も少なくなったためである。
【００４５】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図８（ａ）、（ｂ）は図７で用いた１対の金属化フィルムの鳥瞰図である。本実施の形態は、１対の蒸着電極に改良を加えた点が実施の形態１と異なるだけで、それ以外の同一構成ならびに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４６】
図７および図８（ａ）、（ｂ）において、誘電体フィルム３ａ上に設けた蒸着電極１ａは、ほぼ中央部に位置して誘電体フィルム３ａの長手方向（誘電体フィルムの長尺方向）に伸びる絶縁マージン７８ａにより異電位に分離し、有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン７８ａに向かう側にスリット５ａにより複数の分割電極２ａを設け、かつヒューズ７ａによりメタリコン６ａ、６ｂに近い側の蒸着電極に１ａに並列接続している。また同様に、誘電体フィルム３ｂ上に設けた蒸着電極１ｂは、長手方向（誘電体フィルムの長尺方向）に伸びる絶縁マージン４ｂを両端に有し、有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージン４ｂに向かう側にスリット５ｂにより複数の分割電極２ｂを設け、かつヒューズ７ｂにより両側の分割電極２ｂ間に位置する蒸着電極１ｂに並列接続している。メタリコン６ａ、６ｂは蒸着電極１ａの両端部と接続している。
【００４７】
この構成によれば、実施の形態１で説明したと同様の作用効果を得ることができるとともに、蒸着電極１ａにおいて誘電体フィルム３ａの長手方向に伸びる絶縁マージン７８ａにより左右に分離された２個の単位コンデンサが直列となっていることから高い電圧まで使用できて、しかも自己保安機能を有し、ヒューズ７ａによる発熱の少ない金属化フィルムコンデンサを実現できる。
【００４８】
（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５における金属化フィルムコンデンサの断面図で、図１０（ａ）、（ｂ）は図９で用いた１対の金属化フィルムの鳥瞰図である。本実施の形態は、１対の蒸着電極を格子状分割電極に構成した点が実施の形態４と異なるだけで、それ以外の同一構成ならびに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４９】
蒸着電極１ａは絶縁マージン７８ａにより異電位に分離され、有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から絶縁マージンに向かう側に複数の格子状分割電極３２ａを設けている。同様に、蒸着電極１ｂも、有効電極部の幅Ｗのほぼ中央部から誘電体フィルム３ｂの両端に位置する絶縁マージン４ｂに向かう側に複数の格子状分割電極を設けている。
【００５０】
この構成によれば、実施の形態１で説明したと同様の作用効果を得ることができるとともに、実施の形態４と同様に２個の単位コンデンサが直列となり、しかも、格子状分割電極の発熱も抑制されることから、高電位傾度で発熱の少ない金属化フィルムコンデンサを実現できる。
【００５１】
次に本発明の実施の形態４および５における金属化フィルムコンデンサの特性例を説明する。
【００５２】
実施の形態４および５における金属化フィルムコンデンサは、蒸着電極１ａ、１ｂを有する誘電体フィルム３ａ、３ｂとしては、３．２μｍ厚みのポリプロピレンフィルムを用いて巻回型の６０μＦの丸型コンデンサ素子を作製し、アルミニウム製の円筒状ケースにおさめて絶縁油を含浸した。なお、有効電極部の幅Ｗは５０ｍｍとし、ヒューズ７ａ、７ｂはいずれも０．４ｍｍ幅とした。比較のために、従来技術よりなる金属化フィルムコンデンサとして、下記のものも作製した。なお、誘電体フィルムの材質、厚み、容量、有効電極部の幅、ヒューズの幅は、実施の形態４および５と同じ値にした。
【００５３】
従来例３：図１５、図１６（ａ）、（ｂ）に示したように誘電体フィルム３ａに絶縁マージン７８ａと、有効電極部の幅Ｗ全体にわたる分割電極２ａを設け、誘電体フィルム３ｂ上には分割の無い蒸着電極１ｂを設けた金属化フィルムコンデンサである。
【００５４】
このようにして作製した各金属化フィルムコンデンサに、前述と同様に８５℃において１０ｋＨｚで実効値１５Ａの正弦波電流を１８０分間通電し、丸型コンデンサ素子表面の温度上昇値を測定した。また、８５℃で前記リプル電流を通電した状態で、１３００Ｖの直流電圧を印加し、１０００時間後の容量変化率を測定した。結果を次の（表２）に示す。
【００５５】
【表２】
実施の形態４と従来例３の金属化フィルムコンデンサの比較から、明らかに本発明よりなる金属化フィルムコンデンサは従来例３のものに比べて温度上昇も、容量減少も小さい。また、実施の形態５における金属化フィルムコンデンサのように格子状分割電極を設けた場合には、さらに容量減少を小さくすることができる。
【００５７】
以上説明した実施の形態１〜５に記載の金属化フィルムコンデンサは、電気モータを駆動源とする電気自動車、ガソリン等を燃料とするエンジンと電気モータを駆動源として使い分けるハイブリット自動車に搭載する前記電気モータの回転速度を制御するインバータ制御装置における平滑用コンデンサに使用することができる。すなわち、電流通電時にヒューズでの発熱が少なく、かつ容量減少も小さいので、使用環境温度の高い自動車に搭載するのに最適である。
【００５８】
なお、実施の形態４および５では、１本の絶縁マージン７８ａを設けたが、本発明は１本に限定されるものではない。
【００５９】
また上記各実施の形態では、四角形状からなる分割電極を例として説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、他の形状、例えば菱形状や六角形状、三角形状の格子状分割電極においても同様の結果を得た。また、ヒューズの位置は前記四角形の各辺に設けたが、頂点に設けてもよい。
【００６０】
さらに、誘電体フィルム３ａおよび３ｂ、５３ａ、５３ｂとしてポリプロピレンフィルムを用いて説明したが、他の材質のフィルムにおいても同様の結果を得た。また、誘電体フィルム３ａおよび３ｂ、５３ａ、５３ｂとして、それぞれ２枚以上のフィルムを重ねても、同様の効果を得た。
【００６１】
また、コンデンサ素子を１個づつ巻取る巻回型コンデンサ以外に、金属化フィルムを積層してなる積層型コンデンサであっても同様の効果が得られる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、自己保安機能を有し、しかも電流通電時にヒューズの発熱が少なく、かつ容量減少も少ない良好な金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図２】（ａ）同実施の形態１における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態１における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図３】本発明の実施の形態２における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図４】（ａ）同実施の形態２における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態２における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図５】本発明の実施の形態３における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図６】（ａ）同実施の形態３における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態３における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図７】本発明の実施の形態４における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図８】（ａ）同実施の形態４における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態４における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図９】本発明の実施の形態５における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図１０】（ａ）同実施の形態５における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）同実施の形態５における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図１１】従来例１における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図１２】（ａ）従来例１における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）従来例１における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図１３】従来例２における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図１４】（ａ）従来例２における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）従来例２における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【図１５】従来例３における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図１６】（ａ）従来例３における一方の金属化フィルムの鳥瞰図
（ｂ）従来例３における他方の金属化フィルムの鳥瞰図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 蒸着電極
２ａ、２ｂ 分割電極
３ａ、３ｂ 誘電体フィルム
４ａ、４ｂ 絶縁マージン
５ａ、５ｂ スリット
６ａ、６ｂ メタリコン
７ａ、７ｂ ヒューズ
３２ａ、３２ｂ 格子状分割電極
５３ａ、５３ｂ 誘電体フィルム
７８ａ 絶縁マージン
Ｗ 有効電極部の幅
Claims (8)
- 互いに異なる位置に絶縁マージンを有する１対の蒸着電極と少なくとも２枚の誘電体フィルムを具備し、両端面にメタリコンを有する金属化フィルムコンデンサであって、前記蒸着電極は、前記絶縁マージンに近い側を分割電極に形成し、かつヒューズにより接続してなる金属化フィルムコンデンサ。
- 互いに異なる位置に絶縁マージンを有する１対の蒸着電極と少なくとも２枚の誘電体フィルムを具備し、両端面にメタリコンを有する金属化フィルムコンデンサであって、前記蒸着電極は、容量を形成する有効電極部において幅方向のほぼ中央部から絶縁マージンに向かう側が蒸着電極を有しないスリットにより区分し、かつヒューズにより並列接続した分割電極で構成してなる金属化フィルムコンデンサ。
- 分割電極は、格子状分割電極からなる請求項１または請求項２記載の金属化フィルムコンデンサ。
- 蒸着電極は有効電極部の厚みを、メタリコンと接続する部分の厚みよりも薄くしてなる請求項１〜３のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサ。
- １対の蒸着電極を１枚の誘電体フィルムの両面に形成した両面金属化フィルムと、未蒸着の誘電体フィルムとを備えた請求項１〜４のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサ。
- 少なくとも片側の蒸着電極が、長手方向に伸びる１本以上の絶縁マージンにより異電位に分離され、複数の単位コンデンサが直列となるよう配置された請求項１〜５のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサ。
- 請求項１から請求項６のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサを使用してなるインバータ平滑用コンデンサ。
- 請求項１から請求項７のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサを使用してなる自動車用コンデンサ。
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