JP3284384B2 - 高圧コンデンサ - Google Patents
高圧コンデンサInfo
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- JP3284384B2 JP3284384B2 JP26034293A JP26034293A JP3284384B2 JP 3284384 B2 JP3284384 B2 JP 3284384B2 JP 26034293 A JP26034293 A JP 26034293A JP 26034293 A JP26034293 A JP 26034293A JP 3284384 B2 JP3284384 B2 JP 3284384B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、保安機構を有する金
属化ポリプロピレンフィルムを使用した高圧、特高圧の
電力用、フィルター用、及び充放電用などの高圧コンデ
ンサに関するものである。
属化ポリプロピレンフィルムを使用した高圧、特高圧の
電力用、フィルター用、及び充放電用などの高圧コンデ
ンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高圧コンデンサは、誘電体として
紙又はプラスチックフィルムあるいはこれらを併用した
ものを使用し、前記誘電体とアルミ箔電極を交互に重ね
合わせ巻回してコンデンサ素子としたものが採用されて
いた。また一部の分野では、金属化紙又は金属化フィル
ムを用いたものも採用されている。
紙又はプラスチックフィルムあるいはこれらを併用した
ものを使用し、前記誘電体とアルミ箔電極を交互に重ね
合わせ巻回してコンデンサ素子としたものが採用されて
いた。また一部の分野では、金属化紙又は金属化フィル
ムを用いたものも採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】コンデンサの誘電体
は、厚さ数μｍ〜数１０μｍと薄く、また面積も大き
い。そのため誘電体に耐電圧上の欠陥が入りやすく、コ
ンデンサの設計においては、この欠陥部を考慮した設計
が必要であった。従来の設計では、誘電体を数枚重ね合
わせることにより１枚の誘電体の欠陥部分を他の誘電体
がカバーする方法が採用されてきた。この方法は誘電体
の重ね合わせ枚数を増すほど効果があったが、誘電体の
重ね合わせ枚数を増すと電極間の厚みが厚くなり、電極
の端面よりコロナが発生してコンデンサの寿命を短くす
るという弊害があった。また他の欠陥対策として、金属
蒸着電極による誘電体欠陥部周辺の電極金属を絶縁破壊
時の放電電流により蒸発飛散させて絶縁を回復させる方
法もあるが、高圧コンデンサでは絶縁破壊時の電流遮断
が困難なために実用化には至っていない。
は、厚さ数μｍ〜数１０μｍと薄く、また面積も大き
い。そのため誘電体に耐電圧上の欠陥が入りやすく、コ
ンデンサの設計においては、この欠陥部を考慮した設計
が必要であった。従来の設計では、誘電体を数枚重ね合
わせることにより１枚の誘電体の欠陥部分を他の誘電体
がカバーする方法が採用されてきた。この方法は誘電体
の重ね合わせ枚数を増すほど効果があったが、誘電体の
重ね合わせ枚数を増すと電極間の厚みが厚くなり、電極
の端面よりコロナが発生してコンデンサの寿命を短くす
るという弊害があった。また他の欠陥対策として、金属
蒸着電極による誘電体欠陥部周辺の電極金属を絶縁破壊
時の放電電流により蒸発飛散させて絶縁を回復させる方
法もあるが、高圧コンデンサでは絶縁破壊時の電流遮断
が困難なために実用化には至っていない。
【０００４】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、低圧コンデンサ
に採用されている保安機能付きコンデンサに着目し、金
属蒸着電極に改良を加え、ヒューズ効果により絶縁破壊
時の電流を遮断し、蒸着フィルムの絶縁回復特性を高
め、絶縁破壊に対する信頼性を確保しつつ、ヒューズ動
作等による容量減少を最小にし得る高圧コンデンサを提
供することにある。
になされたものであって、その目的は、低圧コンデンサ
に採用されている保安機能付きコンデンサに着目し、金
属蒸着電極に改良を加え、ヒューズ効果により絶縁破壊
時の電流を遮断し、蒸着フィルムの絶縁回復特性を高
め、絶縁破壊に対する信頼性を確保しつつ、ヒューズ動
作等による容量減少を最小にし得る高圧コンデンサを提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで請求項１の高圧コ
ンデンサは、ポリプロピレンフィルムの片面の一端に端
縁絶縁帯を残して金属蒸着電極を形成した一対の金属化
ポリプロピレンフィルム又は該金属化ポリプロピレンフ
ィルム間にポリプロピレンフィルムを介挿配置して巻回
して成る高圧コンデンサにおいて、前記一対の金属化ポ
リプロピレンフィルムの片方又は両方の蒸着面が、金属
蒸着のない格子状のスリットにより単位金属蒸着電極に
細分化され、スリット間に形成された金属蒸着細部によ
り単位金属蒸着電極が並列接続され、細分化された各単
位金属蒸着電極の蒸着面積が１０〜１０００ｍｍ2であ
り、かつ前記金属化ポリプロピレンフィルムとしてスペ
ースファクターが５〜１５％の粗面化フィルムを使用
し、液体絶縁物を含浸・充填したことを特徴としてい
る。
ンデンサは、ポリプロピレンフィルムの片面の一端に端
縁絶縁帯を残して金属蒸着電極を形成した一対の金属化
ポリプロピレンフィルム又は該金属化ポリプロピレンフ
ィルム間にポリプロピレンフィルムを介挿配置して巻回
して成る高圧コンデンサにおいて、前記一対の金属化ポ
リプロピレンフィルムの片方又は両方の蒸着面が、金属
蒸着のない格子状のスリットにより単位金属蒸着電極に
細分化され、スリット間に形成された金属蒸着細部によ
り単位金属蒸着電極が並列接続され、細分化された各単
位金属蒸着電極の蒸着面積が１０〜１０００ｍｍ2であ
り、かつ前記金属化ポリプロピレンフィルムとしてスペ
ースファクターが５〜１５％の粗面化フィルムを使用
し、液体絶縁物を含浸・充填したことを特徴としてい
る。
【０００６】 また請求項２の高圧コンデンサは、ポリ
プロピレンフィルムの片面の一端に端縁絶縁帯を残して
金属蒸着電極を形成した一対の金属化ポリプロピレンフ
ィルム又は該金属化ポリプロピレンフィルム間にポリプ
ロピレンフィルムを介挿配置して巻回して成る高圧コン
デンサにおいて、前記一対の金属化ポリプロピレンフィ
ルムの片方又は両方の蒸着面が、金属蒸着のない格子状
のスリットにより単位金属蒸着電極に細分化され、スリ
ット間に形成された金属蒸着細部により単位金属蒸着電
極が並列接続され、細分化された各単位金属蒸着電極の
蒸着面積が１０〜１０００ｍｍ 2 であり、かつ前記金属
化ポリプロピレンフィルムとしてスペースファクターが
５〜１５％の粗面化フィルムを使用し、気体絶縁物を含
浸・充填したことを特徴としている。
プロピレンフィルムの片面の一端に端縁絶縁帯を残して
金属蒸着電極を形成した一対の金属化ポリプロピレンフ
ィルム又は該金属化ポリプロピレンフィルム間にポリプ
ロピレンフィルムを介挿配置して巻回して成る高圧コン
デンサにおいて、前記一対の金属化ポリプロピレンフィ
ルムの片方又は両方の蒸着面が、金属蒸着のない格子状
のスリットにより単位金属蒸着電極に細分化され、スリ
ット間に形成された金属蒸着細部により単位金属蒸着電
極が並列接続され、細分化された各単位金属蒸着電極の
蒸着面積が１０〜１０００ｍｍ 2 であり、かつ前記金属
化ポリプロピレンフィルムとしてスペースファクターが
５〜１５％の粗面化フィルムを使用し、気体絶縁物を含
浸・充填したことを特徴としている。
【０００７】 さらに請求項３の高圧コンデンサは、定
格電圧充電時における各単位金属蒸着電極によって形成
される単位コンデンサの蓄電エネルギーが０．０５Ｊ以
下であることを特徴としている。
格電圧充電時における各単位金属蒸着電極によって形成
される単位コンデンサの蓄電エネルギーが０．０５Ｊ以
下であることを特徴としている。
【０００８】 請求項４の高圧コンデンサは、各単位金
属蒸着電極を接続する金属蒸着細部の寸法が、最狭部で
０．０５ｍｍ以上で１．５ｍｍ以下であることを特徴と
している。
属蒸着電極を接続する金属蒸着細部の寸法が、最狭部で
０．０５ｍｍ以上で１．５ｍｍ以下であることを特徴と
している。
【０００９】 請求項５の高圧コンデンサは、前記金属
化ポリプロピレンフィルムとポリプロピレンフィルムと
してそれぞれフィルム厚が９〜２５μｍのフィルムを使
用することを特徴としている。
化ポリプロピレンフィルムとポリプロピレンフィルムと
してそれぞれフィルム厚が９〜２５μｍのフィルムを使
用することを特徴としている。
【００１０】 上記請求項６の高圧コンデンサは、直流
用途におけるフィルムの電位傾度を１３０Ｖ／μｍ以上
で３５０Ｖ／μｍ以下に設定することを特徴としてい
る。
用途におけるフィルムの電位傾度を１３０Ｖ／μｍ以上
で３５０Ｖ／μｍ以下に設定することを特徴としてい
る。
【００１１】 上記請求項７の高圧コンデンサは、交流
用途におけるフィルムの電位傾度を実効値で６０Ｖ／μ
ｍ以上で１２０Ｖ／μｍ以下に設定することことを特徴
としている。
用途におけるフィルムの電位傾度を実効値で６０Ｖ／μ
ｍ以上で１２０Ｖ／μｍ以下に設定することことを特徴
としている。
【００１２】
【作用】上記高圧コンデンサの原理は、金属蒸着電極を
未蒸着の格子状のスリットによって複数個の単位金属蒸
着電極（以下、セグメントと称す）に分割し、各セグメ
ントをスリット間に形成された金属蒸着細部（以下、ヒ
ューズ部と称す）を介して並列に接続し、フィルムの欠
陥部における放電に対し、その放電エネルギーを小さく
して放電時の衝撃力による破壊部を小さくすると共に、
絶縁破壊時の短絡電流をヒューズ機能によって遮断し、
絶縁破壊部分のセグメントを切り離すことによってコン
デンサとしての機能を喪失することを免れるものであ
る。
未蒸着の格子状のスリットによって複数個の単位金属蒸
着電極（以下、セグメントと称す）に分割し、各セグメ
ントをスリット間に形成された金属蒸着細部（以下、ヒ
ューズ部と称す）を介して並列に接続し、フィルムの欠
陥部における放電に対し、その放電エネルギーを小さく
して放電時の衝撃力による破壊部を小さくすると共に、
絶縁破壊時の短絡電流をヒューズ機能によって遮断し、
絶縁破壊部分のセグメントを切り離すことによってコン
デンサとしての機能を喪失することを免れるものであ
る。
【００１３】また従来は、例えば特開平４−３５９４１
６号に開示されたもののように、セグメントを形成する
スリットがフィルム幅１方向にのみ設けられているもの
が多かった。このようなスリットでは、本発明のコンデ
ンサ性能上必要なセグメントへの細分化（１０〜１００
０ｍｍ２）は、特に５０ｍｍ以上のフィルム幅では以下
の理由で実用上問題が多い。それはまず第１には、スリ
ット間の幅が極端に狭くなり、加工技術上制約が多くな
るということであり、また第２は、スリット部の増加に
よる容量減少が大きくなるということである。これに対
して本願のものにおける格子状のスリットは、これらの
制約がより少なく、任意に細分化されたセグメントを形
成することができる。
６号に開示されたもののように、セグメントを形成する
スリットがフィルム幅１方向にのみ設けられているもの
が多かった。このようなスリットでは、本発明のコンデ
ンサ性能上必要なセグメントへの細分化（１０〜１００
０ｍｍ２）は、特に５０ｍｍ以上のフィルム幅では以下
の理由で実用上問題が多い。それはまず第１には、スリ
ット間の幅が極端に狭くなり、加工技術上制約が多くな
るということであり、また第２は、スリット部の増加に
よる容量減少が大きくなるということである。これに対
して本願のものにおける格子状のスリットは、これらの
制約がより少なく、任意に細分化されたセグメントを形
成することができる。
【００１４】セグメントの面積については、１０〜１０
００ｍｍ２が適当である。１０ｍｍ２未満では、スリッ
ト部の静電容量損失分が大きいのとヒューズ部を含む加
工技術上経済性に難点があり得策でない。１０００ｍｍ
２を超過すれば、１回のヒューズ動作時に減少する静電
容量が大きくなり、コンデンサの静電容量寿命で電位傾
度が制約され得策でない。
００ｍｍ２が適当である。１０ｍｍ２未満では、スリッ
ト部の静電容量損失分が大きいのとヒューズ部を含む加
工技術上経済性に難点があり得策でない。１０００ｍｍ
２を超過すれば、１回のヒューズ動作時に減少する静電
容量が大きくなり、コンデンサの静電容量寿命で電位傾
度が制約され得策でない。
【００１５】粗面化フィルムのスペースファクターとし
ては、５〜１５％が適当である。このスペースファクタ
ーは次式によって与えられる。 ＳＦ＝〔（ｔＭ−ｔＷ）／ｔＷ〕×１００（％） ＳＦ：スペースファクター ｔＭ：マイクロメータ法で測定したフィルム厚さ ｔＷ：重量法で求めたフィルム厚さ スペースファクターが５％未満であれば、金属化フィル
ムコンデンサ素子に安定的に気体及び液体絶縁物を含浸
させることが難しく、１５％を超過した場合は、フィル
ムの弱点部が多くなってフィルムの有効厚さの減少によ
り耐電圧が低下するので得策でない。
ては、５〜１５％が適当である。このスペースファクタ
ーは次式によって与えられる。 ＳＦ＝〔（ｔＭ−ｔＷ）／ｔＷ〕×１００（％） ＳＦ：スペースファクター ｔＭ：マイクロメータ法で測定したフィルム厚さ ｔＷ：重量法で求めたフィルム厚さ スペースファクターが５％未満であれば、金属化フィル
ムコンデンサ素子に安定的に気体及び液体絶縁物を含浸
させることが難しく、１５％を超過した場合は、フィル
ムの弱点部が多くなってフィルムの有効厚さの減少によ
り耐電圧が低下するので得策でない。
【００１６】セグメントの面積と定格充電電圧の関係
は、１セグメントにより形成される単位コンデンサの蓄
電エネルギーＷは０．０５Ｊ以下が適当である。単位コ
ンデンサの蓄電エネルギーＷは、次式により求めるもの
とする。 Ｗ＝ＣＥ２／２（Ｊ） Ｃ＝Ｓεｓ／（１．１３×１０
１１×ｄ）（Ｆ） Ｗ：蓄電エネルギー（Ｊ） Ｃ：単位コンデンサの静電
容量（Ｆ） ｄ：誘電体厚さ（ｍ） Ｓ：１セグメントの面積
（ｍ２） εｓ：比誘電率 Ｅ：充電電圧（Ｖ） 単位コンデンサの蓄電エネルギーＷが０．０５Ｊを超過
すると、適正なヒューズ設定が困難となり、誘電体の損
傷が生じ絶縁破壊に対する信頼性が低下し、容量減少率
も大きくなる。
は、１セグメントにより形成される単位コンデンサの蓄
電エネルギーＷは０．０５Ｊ以下が適当である。単位コ
ンデンサの蓄電エネルギーＷは、次式により求めるもの
とする。 Ｗ＝ＣＥ２／２（Ｊ） Ｃ＝Ｓεｓ／（１．１３×１０
１１×ｄ）（Ｆ） Ｗ：蓄電エネルギー（Ｊ） Ｃ：単位コンデンサの静電
容量（Ｆ） ｄ：誘電体厚さ（ｍ） Ｓ：１セグメントの面積
（ｍ２） εｓ：比誘電率 Ｅ：充電電圧（Ｖ） 単位コンデンサの蓄電エネルギーＷが０．０５Ｊを超過
すると、適正なヒューズ設定が困難となり、誘電体の損
傷が生じ絶縁破壊に対する信頼性が低下し、容量減少率
も大きくなる。
【００１７】また各セグメント間を接続するヒューズ部
の寸法は、最狭部で０．０５〜１．５ｍｍが適正であ
る。０．０５ｍｍ未満では通常電流による誤動作が多
く、静電容量の安定性を欠き、１．５ｍｍを超過すれば
ヒユーズの感度が悪く、誘電体の損傷が生じ絶縁破壊に
対する信頼性を欠く。
の寸法は、最狭部で０．０５〜１．５ｍｍが適正であ
る。０．０５ｍｍ未満では通常電流による誤動作が多
く、静電容量の安定性を欠き、１．５ｍｍを超過すれば
ヒユーズの感度が悪く、誘電体の損傷が生じ絶縁破壊に
対する信頼性を欠く。
【００１８】フィルムの電位傾度すなわち通常の使用電
圧（定格電圧）をフィルム厚さで除した値は、直流用途
においては１３０〜３５０Ｖ／μｍに設定するのが適当
である。１３０Ｖ／μｍ未満では、従来のコンデンサに
対する優位性がなく、本発明を採用する意味がない。３
５０Ｖ／μｍを超過すれば、フィルム本来の耐電圧領域
になり、ヒューズ動作頻度が急増し、コンデンサの静電
容量減少で機能を喪失して実用に耐えなくなる。
圧（定格電圧）をフィルム厚さで除した値は、直流用途
においては１３０〜３５０Ｖ／μｍに設定するのが適当
である。１３０Ｖ／μｍ未満では、従来のコンデンサに
対する優位性がなく、本発明を採用する意味がない。３
５０Ｖ／μｍを超過すれば、フィルム本来の耐電圧領域
になり、ヒューズ動作頻度が急増し、コンデンサの静電
容量減少で機能を喪失して実用に耐えなくなる。
【００１９】また交流用途においては、定格電圧（実効
値）をフィルム厚さで除した値を６０〜１２０Ｖ／μｍ
に設定するのが適当である。６０Ｖ／μｍ未満では、従
来のコンデンサに対する優位性がなく、本発明を採用す
る意味がない。また１２０Ｖ／μｍを超過すれば、コン
デンサ自体の損失により発生する熱によって熱破壊する
領域となり、コンデンサとしての機能を維持できなくな
る。
値）をフィルム厚さで除した値を６０〜１２０Ｖ／μｍ
に設定するのが適当である。６０Ｖ／μｍ未満では、従
来のコンデンサに対する優位性がなく、本発明を採用す
る意味がない。また１２０Ｖ／μｍを超過すれば、コン
デンサ自体の損失により発生する熱によって熱破壊する
領域となり、コンデンサとしての機能を維持できなくな
る。
【００２０】フィルムの厚さとしては、９〜２５μｍの
フィルムを使用するのが適当である。９μｍ未満では必
ずしも含浸の必要性がなく、粗面を有しないポリプロピ
レンフィルムに対しての優位性がなくなり、本発明を採
用する意味がない。また２５μｍを超過すれば、絶縁破
壊時のエネルギーが過大になり、ヒューズ動作時の損傷
も大きくなり、絶縁破壊に対する信頼性が低下する。
フィルムを使用するのが適当である。９μｍ未満では必
ずしも含浸の必要性がなく、粗面を有しないポリプロピ
レンフィルムに対しての優位性がなくなり、本発明を採
用する意味がない。また２５μｍを超過すれば、絶縁破
壊時のエネルギーが過大になり、ヒューズ動作時の損傷
も大きくなり、絶縁破壊に対する信頼性が低下する。
【００２１】
【実施例】次にこの発明の高圧コンデンサの具体的な実
施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図は
この発明の金属化フィルムコンデンサ素子の一実施例を
示すもので、図１はその展開斜視図、図２は一対の金属
化フィルムの断面図である。図において、１は第１の金
属化フィルムで、粗面化ポリプロピレンフィルム２の表
面に真空蒸着により金属電極被膜３が形成されている。
２ａは端縁絶縁帯（マージン部）で、この部分には金属
電極被膜３は形成されていない。２ｂは格子状になった
スリット部で、この部分にも金属電極被膜３は形成され
ていない。３ｂはそれぞれのヒューズ部であり、細分化
されたセグメント３ａを並列接続している。４は第２の
金属化フィルムで、以下第１の金属化フィルムの各部の
名称に同じく、５は粗面化ポリプロピレンフィルム、５
ａはマージン部、５ｂはスリット部、６は金属電極被膜
（分割電極）、６ａはセグメント、６ｂはヒューズ部で
ある。７、８はリード引出用のメタリコン部分である。
なお図４におけるｗ１は、ヒューズ最狭部寸法、図３に
おけるｗ２、ｗ３は、セグメント寸法をそれぞれ示して
いる。
施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図は
この発明の金属化フィルムコンデンサ素子の一実施例を
示すもので、図１はその展開斜視図、図２は一対の金属
化フィルムの断面図である。図において、１は第１の金
属化フィルムで、粗面化ポリプロピレンフィルム２の表
面に真空蒸着により金属電極被膜３が形成されている。
２ａは端縁絶縁帯（マージン部）で、この部分には金属
電極被膜３は形成されていない。２ｂは格子状になった
スリット部で、この部分にも金属電極被膜３は形成され
ていない。３ｂはそれぞれのヒューズ部であり、細分化
されたセグメント３ａを並列接続している。４は第２の
金属化フィルムで、以下第１の金属化フィルムの各部の
名称に同じく、５は粗面化ポリプロピレンフィルム、５
ａはマージン部、５ｂはスリット部、６は金属電極被膜
（分割電極）、６ａはセグメント、６ｂはヒューズ部で
ある。７、８はリード引出用のメタリコン部分である。
なお図４におけるｗ１は、ヒューズ最狭部寸法、図３に
おけるｗ２、ｗ３は、セグメント寸法をそれぞれ示して
いる。
【００２２】
【実施例１】次に試験用に製作した本構造のコンデンサ
の仕様の一例を以下に示す。 ・金属化フィルム 亜鉛蒸着の粗面化ポリプロピレンフ
ィルム ・被膜抵抗値 ５Ω／□ ・スペースファクター ９〜１０％ ・寸法 幅１００ｍｍ マージン３．０ｍｍ
厚さ１２μｍ セグメント面積４００ｍｍ２ ヒューズ部０．６ｍｍ ・容量 ３０μＦ ・含浸剤 植物油（菜種油）含浸 ・外装 角形ブリキケース収納 このコンデンサと比較用のコンデンサ（分割電極を設け
ない従来品）各１０個を使用して試験を行った。試験結
果を表１に示す。
の仕様の一例を以下に示す。 ・金属化フィルム 亜鉛蒸着の粗面化ポリプロピレンフ
ィルム ・被膜抵抗値 ５Ω／□ ・スペースファクター ９〜１０％ ・寸法 幅１００ｍｍ マージン３．０ｍｍ
厚さ１２μｍ セグメント面積４００ｍｍ２ ヒューズ部０．６ｍｍ ・容量 ３０μＦ ・含浸剤 植物油（菜種油）含浸 ・外装 角形ブリキケース収納 このコンデンサと比較用のコンデンサ（分割電極を設け
ない従来品）各１０個を使用して試験を行った。試験結
果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】試験方法は、ステップアップ耐電圧試験と
いわれるもので、８０℃に設定した熱風循環式恒温槽中
にコンデンサを入れて、１８０Ｖ／μｍ（２１６０Ｖ）
に相当する直流電圧を１０５秒（２７．８Ｈｒｓ）印加
する。印加後、常温にしてコンデンサの容量など諸特性
を測定する。次に２００Ｖ／μｍに相当する電圧を同様
にして印加し、印加・測定を順次繰り返し、コンデンサ
が絶縁破壊するか容量がほとんどなくなるまで印加電圧
を上昇させ継続する。
いわれるもので、８０℃に設定した熱風循環式恒温槽中
にコンデンサを入れて、１８０Ｖ／μｍ（２１６０Ｖ）
に相当する直流電圧を１０５秒（２７．８Ｈｒｓ）印加
する。印加後、常温にしてコンデンサの容量など諸特性
を測定する。次に２００Ｖ／μｍに相当する電圧を同様
にして印加し、印加・測定を順次繰り返し、コンデンサ
が絶縁破壊するか容量がほとんどなくなるまで印加電圧
を上昇させ継続する。
【００２５】以上の試験結果から従来のコンデンサは２
２０Ｖ／μｍ（２６４０Ｖ）前後で全数絶縁破壊したの
に対して、本発明のコンデンサはフィルム本来の耐電圧
領域まで絶縁破壊することなく、また大きな容量減少も
なく耐用し、しかも容量がほぼなくなった時点でも絶縁
破壊を生じない。このように高い容量安定性と絶縁破壊
に対する信頼性を示す理由は、例えば４２０Ｖ／μｍ
（５０４０Ｖ）充電時における単位コンデンサ（セグメ
ントによって形成される）の容量Ｃとその蓄電エネルギ
ーＷは、 Ｃ＝４００×１０−６×２．２／〔１．１３×１０１１
×１２×１０−６〕 ＝６．４９×１０−１０（Ｆ） Ｗ＝６．４９×１０−１０×５０４０２／２ ＝０．００８２４（Ｊ） となり、これを全部放電しても局部破壊であってコンデ
ンサ全体の破壊につながらない。もしコンデンサの一部
が絶縁破壊により導通状態になれば、該当するセグメン
トの周囲のヒューズが動作し、絶縁破壊個所を切り離
し、絶縁を回復するためである。
２０Ｖ／μｍ（２６４０Ｖ）前後で全数絶縁破壊したの
に対して、本発明のコンデンサはフィルム本来の耐電圧
領域まで絶縁破壊することなく、また大きな容量減少も
なく耐用し、しかも容量がほぼなくなった時点でも絶縁
破壊を生じない。このように高い容量安定性と絶縁破壊
に対する信頼性を示す理由は、例えば４２０Ｖ／μｍ
（５０４０Ｖ）充電時における単位コンデンサ（セグメ
ントによって形成される）の容量Ｃとその蓄電エネルギ
ーＷは、 Ｃ＝４００×１０−６×２．２／〔１．１３×１０１１
×１２×１０−６〕 ＝６．４９×１０−１０（Ｆ） Ｗ＝６．４９×１０−１０×５０４０２／２ ＝０．００８２４（Ｊ） となり、これを全部放電しても局部破壊であってコンデ
ンサ全体の破壊につながらない。もしコンデンサの一部
が絶縁破壊により導通状態になれば、該当するセグメン
トの周囲のヒューズが動作し、絶縁破壊個所を切り離
し、絶縁を回復するためである。
【００２６】なお上記実施例では蒸着金属として亜鉛を
使用したが、これに限定されるものはでなく、アルミニ
ウムや亜鉛／アルミニウム混合物等の他の金属でもよ
い。また今回は植物油含浸コンデンサで実施したが、含
浸剤・充填剤はこれに限定されるものではない。図１で
はスリット方向がフィルムの長手方向に平行と垂直の方
向の例であるが、これに限定されるものではなく、斜め
に交差するスリットによりセグメントが形成されるもの
でもよい。また上記実施例では、一対の金属化フィルム
の両方の蒸着面が分割電極であるが、片方を分割電極が
形成されない通常の金属化フィルムとしても何等差し支
えない。
使用したが、これに限定されるものはでなく、アルミニ
ウムや亜鉛／アルミニウム混合物等の他の金属でもよ
い。また今回は植物油含浸コンデンサで実施したが、含
浸剤・充填剤はこれに限定されるものではない。図１で
はスリット方向がフィルムの長手方向に平行と垂直の方
向の例であるが、これに限定されるものではなく、斜め
に交差するスリットによりセグメントが形成されるもの
でもよい。また上記実施例では、一対の金属化フィルム
の両方の蒸着面が分割電極であるが、片方を分割電極が
形成されない通常の金属化フィルムとしても何等差し支
えない。
【００２７】
【実施例２】次に図１に示す構成で下記の仕様の電力用
高圧コンデンサを製作した。 ・金属化フィルム 亜鉛蒸着の粗面化ポリプロピレンフ
ィルム ・被膜抵抗値 ５Ω／□ ・スペースファクター ９〜１０％ ・寸法 幅１００ｍｍ マージン３．０ｍｍ
厚さ１４μｍ セグメント面積４００ｍｍ２ ヒューズ部０．６ｍｍ 素子容量 １５μＦ ・結線 コンデンサ素子４個を直列接続し、
そのブロックを３相スター結線 ・コンデンサ定格 ３相 ６０Ｈｚ ６６００Ｖ ６０
ＫＶＡ ・含浸剤 植物油（菜種油）＋芳香族系炭化水
素 含浸 ・外装 角形溶接ケース収納
高圧コンデンサを製作した。 ・金属化フィルム 亜鉛蒸着の粗面化ポリプロピレンフ
ィルム ・被膜抵抗値 ５Ω／□ ・スペースファクター ９〜１０％ ・寸法 幅１００ｍｍ マージン３．０ｍｍ
厚さ１４μｍ セグメント面積４００ｍｍ２ ヒューズ部０．６ｍｍ 素子容量 １５μＦ ・結線 コンデンサ素子４個を直列接続し、
そのブロックを３相スター結線 ・コンデンサ定格 ３相 ６０Ｈｚ ６６００Ｖ ６０
ＫＶＡ ・含浸剤 植物油（菜種油）＋芳香族系炭化水
素 含浸 ・外装 角形溶接ケース収納
【００２８】このコンデンサと比較用に粗面化されない
通常フィルムに分割電極を設けたコンデンサと分割電極
を設けない従来のコンデンサ各１０台を使用して、８０
℃に設定した熱風循環式恒温槽中にコンデンサを入れ
て、定格電圧の１．３倍の電圧を１０００Ｈｒｓ連続印
加した。このときのフィルムの電位傾度は、電圧の実効
値で８８Ｖ／μｍとなる。この結果を表２に示す。従来
のコンデンサは１００Ｈｒｓ以内に全数絶縁破壊し、ま
た粗面化されない通常フィルムに分割電極を設けたコン
デンサは全数絶縁破壊しなかったが、容量減少が大きく
実用に供するものではなかった。これに対して本発明の
コンデンサでは絶縁破壊せず、また容量減少もほとんど
見られずに全数耐用した。
通常フィルムに分割電極を設けたコンデンサと分割電極
を設けない従来のコンデンサ各１０台を使用して、８０
℃に設定した熱風循環式恒温槽中にコンデンサを入れ
て、定格電圧の１．３倍の電圧を１０００Ｈｒｓ連続印
加した。このときのフィルムの電位傾度は、電圧の実効
値で８８Ｖ／μｍとなる。この結果を表２に示す。従来
のコンデンサは１００Ｈｒｓ以内に全数絶縁破壊し、ま
た粗面化されない通常フィルムに分割電極を設けたコン
デンサは全数絶縁破壊しなかったが、容量減少が大きく
実用に供するものではなかった。これに対して本発明の
コンデンサでは絶縁破壊せず、また容量減少もほとんど
見られずに全数耐用した。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【発明の効果】以上のようにこの発明の高圧コンデンサ
は、１素子のコンデンサを並列接続された多数の分割コ
ンデンサの集合体にし、それぞれの単位コンデンサにヒ
ューズを設け、異常時にヒューズを切り離すことによっ
て絶縁破壊することなく、最小の容量減少にとどめてコ
ンデンサの機能を確保するものである。本発明の採用に
より、従来のコンデンサに比較して絶縁性能に対する信
頼性が著しく向上し、小型・軽量のコンデンサを提供す
ることが可能となり、工業的並びに実用的価値が大であ
る。
は、１素子のコンデンサを並列接続された多数の分割コ
ンデンサの集合体にし、それぞれの単位コンデンサにヒ
ューズを設け、異常時にヒューズを切り離すことによっ
て絶縁破壊することなく、最小の容量減少にとどめてコ
ンデンサの機能を確保するものである。本発明の採用に
より、従来のコンデンサに比較して絶縁性能に対する信
頼性が著しく向上し、小型・軽量のコンデンサを提供す
ることが可能となり、工業的並びに実用的価値が大であ
る。
【図１】この発明のコンデンサ素子の構成の一例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】上記実施例の断面図である。
【図３】上記実施例の要部拡大図である。
【図４】上記実施例のヒューズ部の拡大図である。
１ 第１の金属化フィルム ２ 第１の粗面化ポリプロピレンフィルム ２ａ 端縁絶縁帯（マージン部） ２ｂ スリット部 ３ 金属電極被膜（分割電極） ３ａ セグメント部 ３ｂ ヒューズ部 ４ 第２の金属化フィルム ５ 第２の粗面化ポリプロピレンフィルム ５ａ 端縁絶縁帯（マージン部） ５ｂ スリット部 ６ 金属電極被膜（分割電極） ６ａ セグメント部 ６ｂ ヒューズ部 ７ リード引出部 ８ リード引出部 ｗ１ ヒューズ部最狭部寸法 ｗ２ セグメント部寸法 ｗ３ セグメント部寸法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−280410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−14911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−87847（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−154823（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−65422（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−57206（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−72609（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/10 H01G 4/14 - 4/42
Claims (7)
- 【請求項１】 ポリプロピレンフィルムの片面の一端に
端縁絶縁帯を残して金属蒸着電極を形成した一対の金属
化ポリプロピレンフィルム又は該金属化ポリプロピレン
フィルム間にポリプロピレンフィルムを介挿配置して巻
回して成る高圧コンデンサにおいて、前記一対の金属化
ポリプロピレンフィルムの片方又は両方の蒸着面が、金
属蒸着のない格子状のスリットにより単位金属蒸着電極
に細分化され、スリット間に形成された金属蒸着細部に
より単位金属蒸着電極が並列接続され、細分化された各
単位金属蒸着電極の蒸着面積が１０〜１０００ｍｍ2で
あり、かつ前記金属化ポリプロピレンフィルムとしてス
ペースファクターが５〜１５％の粗面化フィルムを使用
し、液体絶縁物を含浸・充填したことを特徴とする高圧
コンデンサ。 - 【請求項２】 ポリプロピレンフィルムの片面の一端に
端縁絶縁帯を残して金属蒸着電極を形成した一対の金属
化ポリプロピレンフィルム又は該金属化ポリプロピレン
フィルム間にポリプロピレンフィルムを介挿配置して巻
回して成る高圧コンデンサにおいて、前記一対の金属化
ポリプロピレンフィルムの片方又は両方の蒸着面が、金
属蒸着のない格子状のスリットにより単位金属蒸着電極
に細分化され、スリット間に形成された金属蒸着細部に
より単位金属蒸着電極が並列接続され、細分化された各
単位金属蒸着電極の蒸着面積が１０〜１０００ｍｍ 2 で
あり、かつ前記金属化ポリプロピレンフィルムとしてス
ペースファクターが５〜１５％の粗面化フィルムを使用
し、気体絶縁物を含浸・充填したことを特徴とする高圧
コンデンサ。 - 【請求項３】 定格電圧充電時における各単位金属蒸着
電極によって形成される単位コンデンサの蓄電エネルギ
ーが０．０５Ｊ以下であることを特徴とする請求項１又
は請求項２の高圧コンデンサ。 - 【請求項４】 各単位金属蒸着電極を接続する金属蒸着
細部の寸法が、最狭部で０．０５ｍｍ以上で１．５ｍｍ
以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
いずれかに記載の高圧コンデンサ。 - 【請求項５】 前記金属化ポリプロピレンフィルムとポ
リプロピレンフィルムとしてそれぞれフィルム厚が９〜
２５μｍのフィルムを使用することを特徴とする請求項
１ないし請求項４のいずれかに記載の高圧コンデンサ。 - 【請求項６】 直流用途におけるフィルムの電位傾度を
１３０Ｖ／μｍ以上で３５０Ｖ／μｍ以下に設定するこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の高圧コンデンサ。 - 【請求項７】 交流用途におけるフィルムの電位傾度を
実効値で６０Ｖ／μｍ以上で１２０Ｖ／μｍ以下に設定
することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれ
かに記載の高圧コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26034293A JP3284384B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 高圧コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26034293A JP3284384B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 高圧コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786088A JPH0786088A (ja) | 1995-03-31 |
| JP3284384B2 true JP3284384B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=17346649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26034293A Ceased JP3284384B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 高圧コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3284384B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19539093A1 (de) * | 1995-10-20 | 1997-04-24 | Hoechst Ag | Metallisierte Polyolefinfolie |
| JP2009244040A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Murata Mfg Co Ltd | フィルム状絶縁材料の絶縁破壊電圧の測定方法 |
| JP6357652B2 (ja) * | 2012-05-29 | 2018-07-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | フィルムコンデンサ |
-
1993
- 1993-09-09 JP JP26034293A patent/JP3284384B2/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0786088A (ja) | 1995-03-31 |
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