JP2014229770A - フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体にフィルムを使用したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収容する一端面に開口部のある有底筒状のケースと、このケースの開口部を封止しこのケースに固定される封口体と、この封口体を貫通して設けた一対の外部端子と、前記ケース内を充填する絶縁樹脂と、を有するフィルムコンデンサにあって、フィルムコンデンサの外部端子部に発生する沿面距離の不具合を解消したフィルムコンデンサを得ることを目的にしている。
【解決手段】封口体の外表面の周辺にはダム形状の周回体を設け、このダム形状の周回体内を絶縁樹脂で層状に満たすとともに、外部端子間に、絶縁樹脂の空隙部分またはへこみ部分を設けるフィルムコンデンサ提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムコンデンサに関するものである。特に、フィルムを使用した単数または複数のコンデンサ素子を、開口部があるケースに収納し、封口体で封止したフィルムコンデンサに関するものである。

近年、環境への配慮から、省エネルギー化、高効率化に適したインバータ回路が採用されているが、使用電圧が高いことから、コンデンサのなかでもフィルムコンデンサを採用する傾向がある。特に車載等の移動体などの用途では、耐候性や耐振性があり、高電圧、大電流対応のものが求められている。

従来、耐候性を向上させるために、特許文献１には、樹脂板を、絶縁樹脂で充填したケース中に設けることにより、充填した絶縁樹脂が、硬化の過程で絶縁樹脂内にピンホールの発生があっても樹脂板の存在により、外気が遮断され、耐湿性が向上する技術が開示されている。また、コンデンサ素子から引き出される引き出し端子は、そのまま外部に引き出されていることが開示されている（特許文献１）。

また、耐候性と耐振性を向上させるために、図７に示すように、上記の樹脂板の代わりに、封口体３の形状にしてケース１の開口部を封止してこのケース１に固定し、また、コンデンサ素子２から引き出される引き出し端子１７は、封口体３に設けた外部端子４に接続することが開示されている（特許文献２）。外部端子４が封口体３に固定されることから耐振性を向上する。また、外部端子４と封口体３とのすき間を絶縁樹脂８で埋めることにより耐湿性が向上する。

特開２００１−３３２４４４号公報 特開２０１１−７７２８２号公報

ところで、フィルムコンデンサに大電流を流すと、またフィルムコンデンサを高電圧に対応させると、外部端子間で放電しやすくなり、外部接続端子間の距離を電気用品取締法のコンデンサの沿面距離に準拠させる必要があるが、外部端子間の距離は、設置する装置側の都合で広くできない場合があり、沿面距離の問題が発生しやすい。特に、外部端子と封口体とのすき間を絶縁樹脂で埋めると、封口体表面が絶縁樹脂の平坦な面となり、外部端子間の距離は最短距離となってしまう。

本発明は、フィルムコンデンサの外部端子部分に発生する沿面距離の不具合を解消したフィルムコンデンサを得ることを目的にしている。

上記課題を解決するために、下記のフィルムコンデンサを提供する。
（１）誘電体にフィルムを使用したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収容する一端面に開口部のある有底筒状のケースと、このケースの開口部を封止しこのケースに固定される封口体と、この封口体を貫通して設けた一対の外部端子と、前記ケース内を充填する絶縁樹脂と、を有するフィルムコンデンサにあって、前記封口体の外表面の周辺にダム形状の周回体を設け、このダム形状の周回体の内側を前記絶縁樹脂で満たすとともに、前記外部端子間に、前記絶縁樹脂の空隙部分またはへこみ部分を設けることを特徴とするフィルムコンデンサ。
（２）前記空隙部分が、前記外部端子ともう一方の前記外部端子とのあいだに設けたダム形状の周回体に囲まれた部分であることを特徴とする（１）のフィルムコンデンサ。
（３）前記空隙部分の前記封口体部分に、フィルムコンデンサ内部側にへこんだ陥没部を設けることを特徴とする（１）または（２）のフィルムコンデンサ。

本発明によれば、フィルムコンデンサの外部端子部に発生する沿面距離の不具合を解消したフィルムコンデンサを得ることができる。

本発明に係るフィルムコンデンサの例を示している。 本発明に係るフィルムコンデンサの別例の封口体部分を示している。 本発明に係るフィルムコンデンサの別例の横端面図を示している。 本発明に係るフィルムコンデンサの別例の横端面図を示している。 本発明に係るフィルムコンデンサの、別例の封口体部分を示している。 本発明に係るフィルムコンデンサの、別例の封口体部分を示している。 本発明に係るフィルムコンデンサの、絶縁樹脂にへこみ部分を設ける方法の例を示している。 従来のフィルムコンデンサの横端面の概略図を示している。

本発明のコンデンサ素子は、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等のフィルム表面に、アルミニウムや銅、亜鉛などの金属を蒸着した金属化フィルムや前記金属の箔を重ねて巻回または積層し、両端面に亜鉛、銅、アルミニウムなどの金属を溶射しメタリコン電極を設けた一般的なものである。断面形状は巻回した場合は円形、それをつぶした場合は偏平形、積層したものは四角形となるが、偏平形や四角形の方がその側面が平面となり収納効率、放熱性が向上する。つぶさず円形のままの場合、中心の巻心部分には柱状の空間部分残る。
メタリコン電極は、一般的にフィルムコンデンサに使用しているものが使用でき、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、半田等の金属または合金からなり、溶射によって形成されたものである。場合によっては、電極の表面にメッキを施してもよい。

本発明のケースは、上端面に開口部のある有底筒状の一般的にフィルムコンデンサに使用できる容器で、プラスチックまたは金属により形成することができる。プラスチックであれば、たとえば、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系、ポリカーボネート系、またはポリフェニレンスルフィド系などの樹脂を用いることができる。金属であれば、たとえば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、ステンレス、銅またはそれらの合金などを用いることができる。

本発明の封口体は、外表面と内表面と側面とを有し、ケースの開口部を封止するもので、ケースの開口部には嵌め合せ、接着、固着または融着されるものである。この封止部分には接着剤等を使用するのが、製造容易な点で好ましいが、少なくともこの後ケース内に注入される絶縁樹脂がこの封止部分から流失しない程度にする必要がある。

本発明の外部端子は、外部との接続用の端子で、封口体の外表面から内表面間を貫通する胴部と、封口体の内表面と接する胴部に設けた鍔部と、封口体の外表面と接する止めリングと、を設けたものが使用できる。止めリングの内周には逆もどり防止用のストッパーが付けられている。また、止めリングがＥ形状のリング状のバネ材のＥリングの場合には、Ｅリングを固定するための胴部に設けた溝部を設ける。外部とは、ボルトにより接続できるような、外部端子の前記胴部の前記鍔部とは反対側に設けたネジ加工部により接続される。外部端子本体は、鍔部と止めリングとで封口体をはさみこんで固定される。
外部端子本体の材質としてはたとえば、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス、燐青銅等の金属または合金からなるもの、表面に錫、半田等をメッキする場合もある。胴部は、直径が１ｍｍから３０ｍｍ程度の円錐形でその大きさは流れる電気量により決定する。鍔部の外周形は、多角形または非円形である。外部端子の軸方向に回転しないようにするためのもので、最終的には注入される充填樹脂により鍔部の外周が充填により回転が固定される。一般的には６角形または４角形で、楕円形、波状の円形でもよい。

本発明の絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂にフィラー等を混ぜたもので、一般的にフィルムコンデンサの充填用に使用しているものが利用できる。フィラーとしては、珪素、チタン、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、これらの複合物などが使用できる。必要があれば、難燃剤、酸化防止剤を添加してもよい。
この絶縁樹脂は、封口体に設けた貫通孔からケース内に注入させることができる。また、なおかつ貫通孔より外表面にはみ出して、外部端子に設けた止めリングが埋まるように設けてもよい。はみ出した絶縁樹脂は、封口体の外表面に設けた、ダム形状の周回体によりせき止める。このダム形状の周回体は、封口体と一体化したものが好ましいが別部品でもよい。たとえば、粘着テープをダム形状に周回しておくとか、熱収縮チューブをケース側面外周に設ける場合、外部端子側にはみ出させたりして、はみ出した絶縁樹脂をせき止めてもよい。
このように、一度にダム形状の周回体の内側を絶縁樹脂で層状に満たしてもよいが、別物性の絶縁樹脂を封口体の外表面側に設けてもよい。また、たとえば、ケース内途中まで相対的軟質の絶縁樹脂たとえばウレタン樹脂とし、封口体の外表面側と内表面側近傍を相対的硬質の絶縁樹脂たとえばエポキシ樹脂としてもよい。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るフィルムコンデンサの例を示している。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は横断面図を示している。図１は、上端面が開放された開口部を有するケース１内にコンデンサ素子２を収納し、封口体３によりケース１の開口部を封止している。封口体３には、外表面と内表面とを貫通する一対のネジ付きの外部端子４を設け、外部端子４が封口体３から抜けないように止めリング５を設けたフィルムコンデンサの例を示している。
コンデンサ素子２は、２枚の金属化フィルム、すなわち片面にアルミニウム等を蒸着して金属電極を形成した薄い帯状の絶縁フィルムを２枚重ね合わせて所定の回数巻回し柱状体化ものが使用でき、その両端面に、金属または合金の溶射によって形成されるメタリコン電極６を設けている。
また、封口体３には、この封口体３の外表面と内表面とを貫通して設けた一対の外部端子４と、外表面と内表面とを貫通する貫通孔７とを設ける。
外部端子４は、封口体３の外表面から内表面間を貫通する円柱形の胴部４ａと、封口体３の内表面と接する胴部４ａに設けた鍔部４ｂと、封口体３の外表面と接する止めリング５とを設ける。また、胴部４ａの鍔部４ｂと反対側にはネジが切ってあり、外部とボルト等により固定接続される。
また、貫通孔７よりケース１内部に絶縁樹脂８を注入し、なおかつ貫通孔７より外表面にはみ出した絶縁樹脂８をせき止めるダム形状の周回体９を外表面に外部端子４の外側を囲むように設ける。はみ出した絶縁樹脂８は、貫通孔７を埋めるだけではなく、止めリングを埋没させるまで層状に設ける。そのことにより、絶縁樹脂８が外部端子４と封口体３とのすき間を埋めるので、外部端子４と封口体３との間の気密性が向上する。
また、外部端子４ともう一方の外部端子４とのあいだにも、封口体３の外表面上にダム形状の周回体９を設け、絶縁樹脂８が入り込まないようにして絶縁樹脂８の空隙部分１０を設ける。空隙部分１０の形状は、図１では断面が短冊状となって、外部端子４と封口体３部分のすき間から吸湿性と、外部端子４の封口体３設置強度の点で、外部端子４間方向が短くなっている。また、この短冊の長さ方向が長いほど絶縁樹脂８を迂回する沿面距離が増加しその点で好ましい。だだし長すぎる封口体３の強度が減少し、左右に封口体３が変形しやすくなり、外部端子４間の間隔が変化しやすくなり好ましくない。

図２は、本発明に係るフィルムコンデンサの別例の封口体部分を示している。
外部端子４間のダム形状の周回体９の高さは、外部端子４の外側を囲むように設けるダム形状の周回体９の高さよりもできるだけ高くするのが沿面距離を増加させる点で好ましい。

図３は、本発明に係るフィルムコンデンサの別例の横断面図を示している。
封口体３において、外部端子４間の絶縁樹脂８層の空隙部分１０において、空隙部分１０の底面の封口体３部分をフィルムコンデンサ内部側にへこませた陥没部１１を設けることにより、外部端子４間の沿面距離を増加させることができることを示している。この陥没部１１のへこみ深さは、コンデンサ素子２の端面まで可能で、沿面距離をより増加させるだけではなく、図３において下側のメタリコン電極６ａからの配線がコンデンサ素子２の上側のメタリコン電極６ｂに容易には接触しないようにすることができる。また、コンデンサ素子２が上下方向に移動するのを抑制することができる。特に、金属のケース１とコンデンサ素子２のあいだに絶縁性のスペーサ１２を設けることにより、金属のケース１と下側電極との絶縁をとることができる。

図４は、本発明に係るフィルムコンデンサの別例の横断面図を示している。図３の封口体３の陥没部１１の先に、コンデンサ素子２内部に向かう凸部１３を追加している。これは、コンデンサ素子２を巻回し、つぶさず円形のままの場合、巻中心の巻心部分には柱状の空間部分１４が残るため、その柱状の空間部分１４に凸部１３を挿入している。このことによりコンデンサ素子２は上下方向のゆれだけではなく左右方向のゆれを抑制することができる。

図５は、本発明に係るフィルムコンデンサの、別例の封口体部分を示している。図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は横断面図を示している。
外部端子４間に絶縁樹脂８の空隙部分１０を２ヶ所設けた場合を示している。図５では、外部端子４間の封口体３の外表面上にダム形状の周回体９を平行に２ヶ所設けている場合を示している。

図６は、本発明に係るフィルムコンデンサの、別例の封口体部分を示している。
外部端子４間に略Ｈ形の絶縁樹脂８の空隙部分１０を設けた場合を示している。図１のように空隙部分１０の上面図が短冊の長さを縮めて、封口体３の強度の減少を抑制し、短冊の長さを縮めることにより減少した絶縁樹脂面の沿面距離を得るために、空隙部分１０の短冊の中央部分の幅は広げずに両端部を広げる場合を示している。空隙部分１０の短冊の中央部分の幅を広げないことにより、外部端子４と封口体３部分のすき間から吸湿性と、外部端子４の封口体３設置強度の低下を抑制している。

図７は、本発明に係るフィルムコンデンサの、絶縁樹脂にへこみ部分を設ける方法の例を示している。
まず、絶縁樹脂８を注入する前まで、フィルムコンデンサを組み立て、次に図７（ａ）に示すように、得ようとするへこみ１５に合わせて加工したフッ素樹脂成形体１６を、へこみ１５部分を形成する部分に設置し、次に図７（ｂ）に示すように、絶縁樹脂８を注入固化後、図７（ｃ）に示すように、フッ素樹脂成形体１６を上方に移動させ、フッ素樹脂成形体１６を絶縁樹脂８から引き抜くことにより、絶縁樹脂８にへこみ１５部分を設けることができる。

１…ケース、２…コンデンサ素子、３…封口体、４…外部端子、４ａ…胴部、４ｂ…鍔部、５…止めリング、６…メタリコン電極、６ａ…下側のメタリコン電極、６ｂ…上側のメタリコン電極、７…貫通孔、８…絶縁樹脂、９…ダム形状の周回体、１０…空隙部分、１１…陥没部、１２…絶縁性のスペーサ、１３…凸部、１４…柱状の空間部分、１５…へこみ部、１６…フッ素樹脂成形体、１７…引き出し端子

Claims (3)

1. 誘電体にフィルムを使用したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収容する一端面に開口部のある有底筒状のケースと、このケースの開口部を封止しこのケースに固定される封口体と、この封口体を貫通して設けた一対の外部端子と、前記ケース内を充填する絶縁樹脂と、を有するフィルムコンデンサにあって、前記封口体の外表面の周辺にダム形状の周回体を設け、このダム形状の周回体の内側を前記絶縁樹脂で満たすとともに、前記外部端子間に、前記絶縁樹脂の空隙部分またはへこみ部分を設けることを特徴とするフィルムコンデンサ。
2. 前記空隙部分が、前記外部端子ともう一方の前記外部端子とのあいだに設けたダム形状の周回体に囲まれた部分であることを特徴とする請求項１のフィルムコンデンサ。
3. 前記空隙部分の前記封口体部分に、フィルムコンデンサ内部側にへこんだ陥没部を設けることを特徴とする請求項１または２のフィルムコンデンサ。

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