JP2007019235A - 乾式コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】耐湿性に優れ、外気露出状態でも寿命の低下を防止できると共に、水の存在下でも容量抜け等を回避することができ、さらには絶縁性にも優れた乾式コンデンサを提供する。
【解決手段】コンデンサ素子１と、コンデンサ素子１の外周を包囲する外装体２とを備えた乾式コンデンサである。コンデンサ素子１の端面４と、外装体２の端部１４とで形成される凹部１２に樹脂を充填する。外装体２は、コンデンサ素子１の外周に巻回されて端部８がコンデンサ素子１の端面４より突出する第１の絶縁薄状体５と、第１の絶縁薄状体５の外周に巻回される金属箔６と、金属箔６の外周で金属箔６全体を覆うように巻回される第２の絶縁薄状体７とを備える。金属箔６の軸方向寸法Ｃが第１の絶縁薄状体５の軸方向寸法Ｂより短い。第１の絶縁薄状体５の端部８と第２の絶縁薄状体７の端部９とを密着させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、コンデンサ素子外周に絶縁テープ（外装体）を巻回してコンデンサ素子端面を樹脂封止した乾式コンデンサに関するものである。

従来より、コンデンサ素子外周に絶縁テープ（外装体）を巻回してコンデンサ素子端面を樹脂封止した乾式コンデンサが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１に記載の乾式コンデンサは、図２に示すように、コンデンサ素子５１の両端面のメタリコン電極５２、５２にリード線５３、５３を接続し、軸方向寸法がコンデンサ素子５１のフィルム幅寸法よりも長い絶縁テープ５４をコンデンサ素子５１に巻設していた。さらに、メタリコン電極５２、５２側に樹脂５５を充填して、メタリコン電極５２、５２をこの樹脂５５にて覆っていた。

また、図３に示すように、特許文献２に記載の乾式コンデンサの外装体（絶縁テープ）６１は、樹脂フィルム６３に金属箔６２をラミネートしたものを、コデンサ素子６０に巻設することによって形成している。なお、この乾式コンデンサでも、コンデンサ素子６０のメタリコン電極６５、６５にはリード線６６、６６が接続されている。
特開２００１−８５２６６号公報 特開昭５５−１１５３２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のコンデンサでは、外気露出状態で使用すれば、外装の絶縁テープ５４から湿気が吸収されるおそれがあり、この吸湿による寿命の低下（劣化の促進）が問題であった。水の存在下で電圧を印加すると、水が電気分解されてイオンが生じたり、また電食により金属イオンが溶出する。このため、これらイオン等の電荷移動によって漏れ電流が生じてジュール発熱が生じ、この発熱により素子温度が上昇する。そして、素子温度が上昇すると、誘電体フィルムの絶縁耐力が低下して絶縁破壊が生じる。この際、絶縁破壊の規模が小さければ、自己回復により穏やかに容量減少し、いわゆる容量抜けという現象が生じる。また、絶縁破壊の規模が大きければ、急激に熱破壊に至り、最悪の場合、発火や破裂を伴うことがある。そして、発熱量に対して放熱量が大きく、素子温度が上昇しない場合においても、上記イオンや電食による蒸着被膜の腐蝕劣化によって、容量減少し、容量抜けという現象が生じるに至る。

また、上記特許文献２に記載のコンデンサでは、絶縁テープ６１に、樹脂フィルム６３に金属箔６２をラミネートしたものを使用したので、耐湿性に優れる。しかしながら、この外装テープ６１はその端縁において金属箔６２の端部が外部に露出している。このため、絶縁性に劣るという欠点がある。

この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、耐湿性に優れ、外気露出状態でも寿命の低下を防止できると共に、水の存在下でも容量抜け等を回避することができ、さらには絶縁性にも優れた乾式コンデンサを提供することにある。

請求項１の乾式コンデンサは、金属化フィルムコンデンサ素子１と、この金属化フィルムコンデンサ素子１の外周を包囲する外装体２とを備えると共に、上記金属化フィルムコンデンサ素子１の端面４ａと、外装体２の端部１４とで形成される凹部１２に樹脂を充填した乾式コンデンサであって、上記外装体２は、コンデンサ素子１の外周に巻回されて端部８がコンデンサ素子１の端面４ａよりも突出する第１の絶縁薄状体５と、この第１の絶縁薄状体５の外周に巻回されて軸方向寸法Ｃが第１の絶縁薄状体５の軸方向寸法Ｂよりも小である金属箔６と、この金属箔６の外周で金属箔６全体を覆うように巻回される第２の絶縁薄状体７とを備えることを特徴としている。

請求項２の乾式コンデンサは、第１の絶縁薄状体５の端部８と第２の絶縁薄状体７の端部９とが密着されることを特徴としている。

請求項３の乾式コンデンサは、金属箔６の軸方向寸法Ｃは金属化フィルムコンデンサ素子１の軸方向寸法Ａよりも大であることを特徴としている。

請求項４の乾式コンデンサは、第１の絶縁薄状体５、金属箔６、及び第２の絶縁薄状体７を、上記金属化フィルムコンデンサ素子１に対してそれぞれ複数回巻回したことを特徴としている。

請求項１の乾式コンデンサによれば、金属化フィルムコンデンサ素子の外周を被覆する外装体として、一対の絶縁薄状体と、この一対の絶縁薄状体間に介在される金属箔とからなるので、耐湿性に優れる。このため、外気露出状態で使用しても、外装体からの吸湿によるコンデンサ寿命の低下を防止することができる。また、水の存在下で使用しても、電食等の発生を防止できる。このため、電食等より溶出する金属イオンの電荷移動による漏れ電流を生じさせず、ジュール発熱を防止できる。すなわち、水の存在下での使用であっても、発熱を抑えることができ、絶縁破壊による容量抜け、発火、又は破裂等の発生を防止できる。さらに、金属箔の軸方向寸法が第１の絶縁薄状体の軸方向寸法よりも小であり、また、第２の絶縁薄状体にて、金属箔の外周で金属箔全体を覆うように巻回されるので、金属箔が外部に露出せず、安定した絶縁性を奏する。

請求項２の乾式コンデンサによれば、第１の絶縁薄状体の端部と第２の絶縁薄状体の端部とが密着されるので、一層優れた絶縁性を奏する。

請求項３の乾式コンデンサによれば、金属箔の軸方向寸法はコンデンサ素子の軸方向寸法よりも大であるので、コンデンサ素子の外周全体を金属箔にて包囲状とすることができ、安定した耐湿性を発揮することができる。

請求項４の乾式コンデンサによれば、第１の絶縁薄状体、金属箔及び第２の絶縁薄状体を、金属化フィルムコンデンサ素子に対してそれぞれ複数回巻回したので、水分のコンデンサ素子側への浸入を安定して防止できると共に、金属箔の外部への露出を確実に防ぐことができる。このため、優れた耐湿性及び絶縁性を発揮することができる。

次に、この発明のコンデンサの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこの発明の乾式コンデンサの断面図を示している。この乾式コンデンサは、金属化プラスチックフィルムコンデンサ素子１と、コンデンサ素子１の外周を包囲する外装体２とを備える。コンデンサ素子１は、金属化プラスチックフィルムが巻回されてなる本体部３と、本体部３の両端面に形成される電極（メタリコン電極）４、４とを備える。なお、金属化プラスチックフィルムは、誘電体フィルムと、この誘電体フィルムに金属蒸着される電極蒸着膜とを備える。また、誘電体フィルムには、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）等のプラスチィクフィルムが使用され、電極蒸着膜の蒸着金属には、アルミニウム、亜鉛、又はそれらの合金が用いられる。そして、誘電体フィルムとして、例えば、肉厚を８μｍ程度とし、軸方向寸法（幅寸法）を１００ｍｍ程度とする。

また、外装体２は、コンデンサ素子１の外周に巻回される第１の絶縁薄状体５と、この第１の絶縁薄状体５の外周に巻回される金属箔６と、この金属箔６の外周に巻回される第２の絶縁薄状体７とを備える。この場合、例えば、内側の第１の絶縁薄状体５には両面に接着力のある絶縁体テープを使用し、外側の第２の絶縁薄状体７には、一面（内面）に接着力のある絶縁体テープを使用する。第１の絶縁薄状体５の軸方向寸法（幅寸法）Ｂをコンデンサ素子１の軸方向寸法Ａよりも長く、第１の絶縁薄状体５をコンデンサ素子１に巻回した際に、第１の絶縁薄状体５の端部８、８がコンデンサ素子１の電極４、４よりも軸方向外方に突出するように設定する。なお、絶縁薄状体５、７を構成する絶縁体テープは、例えば幅寸法（軸方向寸法）Ｂが１２０ｍｍ程度のエポキシプリプレグテープを使用し、第１の絶縁薄状体５の厚さを例えば０．１６ｍｍ程度で２周（２回）程度巻回されるものとし、第２の絶縁薄状体７の厚さを例えば０．０８ｍｍ程度で３周（３回）程度巻回されるものとしている。

金属箔６は、その軸方向寸法（幅寸法）Ｃを、コンデンサ素子１の軸方向寸法Ａよりも長く、第１の絶縁薄状体５の軸方向寸法（幅寸法）Ｂよりも短く設定している。また、第２の絶縁薄状体７の軸方向寸法（幅寸法）Ｄを第１の絶縁薄状体５の軸方向寸法（幅寸法）Ｂと略同一に設定している。具体的には、金属箔６を厚さが５μｍ程度のアルミニウム箔（アルミ箔）を使用し、片側の端部１０において、コンデンサ素子１の電極４から例えば１ｍｍ以上長く、第２の絶縁薄状体７の端縁７ａより例えば１ｍｍ以上短く設定する。すなわち、メタリコン電極４の端面４ａからの金属箔６の端縁６ａの突出量Ｅを１ｍｍ以上とし、第２の絶縁薄状体７の端縁７ａからの金属箔６の端縁６ａまでの引き込み量Ｆを１ｍｍよりも大きく設定している。この場合、上記の絶縁薄状体５、７の寸法に対応させて、金属箔６は、その幅寸法（軸方向寸法）を例えば１０５ｍｍ程度として、２周（２回）程度巻回されるものとする。そして、第２の絶縁薄状体７の端部９、９と、第１の絶縁薄状体５の端部８、８とを密着（接着）させている。このため、金属箔６の端部１０、１０を第１の絶縁薄状体５の端部８、８と第２の絶縁薄状体７の端部９、９とで、包囲することになる。この場合、第１の絶縁薄状体５及び第２の絶縁薄状体７をコンデンサ素子１に対してそれぞれ複数回巻回することになる。

また、電極４、４の端面（コンデンサ素子１の端面）４ａ、４ａと、外装体２の端部１４、１４（電極４、４の端面４ａ、４ａから軸方向外方突出した外装体２の突出部）とで凹部１２、１２が形成され、この凹部１２、１２にエポキシ樹脂等の樹脂が充填される。これによって、コンデンサ素子１の端面４ａ、４ａ側に端面封止樹脂層１３、１３が形成される。この場合、端面封止樹脂層１３の厚さ寸法（深さ寸法）を例えば７ｍｍ程度にする。そして、電極４、４の端面４ａ、４ａには電極引出し端子１１、１１が接続され、その外端部１１ａ、１１ａが端面封止樹脂層１３、１３から外部に突出している。

上記乾式コンデンサでは、コンデンサ素子１の外周を被覆する外装体２として、一対の絶縁薄状体５、７と、この一対の絶縁薄状体５、７間に介在される金属箔６とからなるので、耐湿性に優れる。このため、外気露出状態で使用しても、外装体２からの吸湿によるコンデンサ寿命の低下を防止することができる。また、水の存在下で使用しても、電食等の発生を防止できる。このため、電食等より溶出する金属イオンの電荷移動による漏れ電流を生じさせず、ジュール発熱を防止できる。すなわち、水の存在下での使用であっても、発熱を抑えることができ、絶縁破壊による容量抜け、発火、又は破裂等の発生を防止できる。さらに、第２の絶縁薄状体７にて、金属箔６の外周で金属箔６全体を覆うように巻回されるので、金属箔６が外部に露出せず、安定した絶縁性を奏する。特に、第２の絶縁薄状体７の端部９が、コンデンサ素子１の外周に巻き回された第１の絶縁薄状体５の端部８と密着されるので、一層優れた絶縁性を奏することができる。

また、金属箔６の軸方向寸法Ｃはコンデンサ素子１の軸方向寸法Ａより大であるので、コンデンサ素子１の外周全体を金属箔にて包囲状とすることができ、安定した耐湿性を発揮することができる。さらに、第１の絶縁薄状体５、金属箔６及び第２の絶縁薄状体７を、コンデンサ素子１に対してそれぞれ複数回巻回したので、水分のコンデンサ素子側への浸入を安定して防止できると共に、金属箔の外部への露出を確実に防ぐことができる。これにより、優れた耐湿性及び絶縁性を発揮することができる。

以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、コンデンサ素子１の金属化プラスチックフィルムとしても、この種の乾式コンデンサに使用する種々のものを用いることができる。また、絶縁薄状体５、７としても種々の絶縁体テープを使用することができ、第１の絶縁薄状体５と第２の絶縁薄状体７とが同一材質のものであっても、異なる材質のものであってもよい。さらに、金属箔６としてアルミ箔に限るものではなく、他の種々の金属箔を使用することができる。また、端面封止樹脂層１３として、エポキシ樹脂に限るものではなく、他のウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂であっても、さらには熱可塑性樹脂も使用することができる。さらに、コンデンサ素子１の端面４ａからの外装体２の端部１４の突出量や、外装体２の各絶縁薄状体５、７や金属箔６の巻回数等も任意に設定できる。

この発明の乾式コンデンサの実施形態を示す断面図である。 従来の乾式コンデンサの断面図である。 従来の他の乾式コンデンサの断面図である。

符号の説明

１・・コンデンサ素子、２・・外装体、４ａ・・端面、５・・絶縁薄状体、６・・金属箔、７・・絶縁薄状体、８、９・・端部、１２・・凹部、１４・・端部、Ａ、Ｂ、Ｃ・・軸方向寸法

Claims (4)

1. 金属化フィルムコンデンサ素子（１）と、この金属化フィルムコンデンサ素子（１）の外周を包囲する外装体（２）とを備えると共に、上記金属化フィルムコンデンサ素子（１）の端面（４ａ）と、外装体（２）の端部（１４）とで形成される凹部（１２）に樹脂を充填した乾式コンデンサであって、上記外装体（２）は、金属化フィルムコンデンサ素子（１）の外周に巻回されて端部（８）が金属化フィルムコンデンサ素子（１）の端面（４ａ）よりも突出する第１の絶縁薄状体（５）と、この第１の絶縁薄状体（５）の外周に巻回されて軸方向寸法（Ｃ）が第１の絶縁薄状体（５）の軸方向寸法（Ｂ）よりも小なる金属箔（６）と、この金属箔（６）の外周で金属箔（６）全体を覆うように巻回される第２の絶縁薄状体（７）とを備えることを特徴とする乾式コンデンサ。
2. 第１の絶縁薄状体（５）の端部（８）と第２の絶縁薄状体（７）の端部（９）とが密着されることを特徴とする請求項１の乾式コンデンサ。
3. 金属箔（６）の軸方向寸法（Ｃ）は金属化フィルムコンデンサ素子（１）の軸方向寸法（Ａ）よりも大であることを特徴とする請求項１又は請求項２の乾式コンデンサ。
4. 第１の絶縁薄状体（５）、金属箔（６）、及び第２の絶縁薄状体（７）を、上記金属化フィルムコンデンサ素子（１）に対してそれぞれ複数回巻回したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの乾式コンデンサ。