JP3328477B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力用コンデン
サ・電気機器コンデンサなどに使用するエネルギー充放
電用のコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エネルギー充放電用のコンデンサ
の用途としては、フラッシュランプ電源などのインパル
ス電圧・インパルス電流発生装置や、電力機器などのア
ース間絶縁耐力試験などに用いられるインパルス試験装
置などがある。これらの電源や装置に用いられるコンデ
ンサは、誘電体としては、紙またはプラスチックフィル
ムもしくはこれらの複合体を用い、電極としては、アル
ミニウム箔もしくは紙に亜鉛などを蒸着した金属化紙を
用いている。これらの誘電体・電極を巻回してコンデン
サ素子とし、これらの素子を１個、もしくは必要な電圧
・容量に応じて複数個直列・並列接続した集合コンデン
サ素子を、外装ケース内に収納・密閉してコンデンサを
構成していた。

【０００３】また、最近では、誘電体のプラスチックフ
ィルムに電極として金属を蒸着した金属化フィルムを使
用したコンデンサも多く提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近では、これらのコ
ンデンサを使用する装置・設備においても小型・軽量化
の要望が大きくなってきている。これらのコンデンサの
体積の大部分しめるのは、誘電体および電極を巻回した
コンデンサ素子であり、誘電体の電位傾度を大きくし、
フィルム厚みを薄くすることが、コンデンサ素子の小型
化に大きく寄与するものである。

【０００５】誘電体の電位傾度を大きくするためにはフ
ィルム厚みを薄くすることが必要であるが、当然、フィ
ルム厚みを薄くすると耐圧的に、寿命的にその信頼性は
落ちてくる。そこで、薄いフィルムでより高い耐圧性能
・寿命特性を確保するために様々な提案がなされてき
た。その一つとして、金属化フィルムの蒸着膜を、電極
引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍部分がその
他の主電極部分よりも厚くなるように、厚さに差をつけ
ること（段付き蒸着）が提案されている。

【０００６】この提案は、フィルムに存在する絶縁欠陥
が自己回復（セルフヒーリング）によって回復すること
をより高めることによって、フィルムの電位傾度をより
向上させようとするものである。自己回復（セルフヒー
リング）とは、絶縁欠陥部分の短絡電流により絶縁欠陥
部分周辺の蒸着膜を飛散させて絶縁欠陥の絶縁耐力を回
復させることである。この自己回復が不完全な場合、絶
縁欠陥部分の絶縁耐力がフィルム全体の絶縁耐力とな
り、その最低絶縁耐力以下でコンデンサの設計を行わな
くてはならない。この自己回復が良好に行われれば、フ
ィルムの絶縁耐力はフィルム本来の絶縁耐力を示すこと
ができ、すなわちフィルムの電位傾度を向上することが
できる。

【０００７】良好な自己回復を行うためには、蒸着膜の
厚みを薄くすることによって蒸着膜の飛散性を高める方
法、絶縁欠陥部分に流れ込む短絡電流を少なくする方法
等によって、自己回復をより良好にすることができる。
この提案は、自己回復をより完全なものとするため、主
電極部分の蒸着膜をより薄くすることにより自己回復性
を向上しようとするものであり、また、電極引き出し用
メタリコンとのコンタクト性を良好にするために、電極
引き出し用メタリコン近傍の蒸着膜の厚みを主電極部分
より厚くした、いわゆるヘビーエッジ構造であり、段付
き蒸着を行っている。この段付き蒸着を行うためには、
一般的に亜鉛を蒸着金属として使用し、アルミニウムを
使うことは少ない。これは蒸着金属の厚みをフィルム幅
方向で変化させる段付き蒸着において、亜鉛のほうがア
ルミニウムよりその段付き状態を良好に形成することが
できるためである。なお、アルミニウムにおいても可能
であるがその段付きの形成状態が良好でない場合、メタ
リコンとヘビーエッジとのコンタクト性が悪化し、耐電
流性能が低下してしまう。また、主電極部分の亜鉛を薄
くして使用する段付き蒸着においても、その蒸着膜の薄
さは現在の状態で限界であり、抵抗値の管理を含めてこ
れ以上の電位傾度の向上につながる改善を求めることは
困難である。

【０００８】この発明は、上記従来の問題点を解決する
もので、フィルム上の絶縁欠陥部をより良好に回復さ
せ、フィルム本来の耐圧性能を十分に引き出し、フィル
ムの電位傾度を更に向上し、信頼性が高くかつ小型化が
図れるコンデンサを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のコンデン
サは、プラスチックフィルム上に電極となる蒸着膜を形
成した金属化フィルムを２枚重ねて巻回したコンデンサ
であって、金属化フィルムは、プラスチックフィルム上
にアルミニウム蒸着膜を形成し、電極引き出し用メタリ
コンとの接触部を含む近傍のアルミニウム蒸着膜上に層
状に亜鉛蒸着膜を形成すると共に、アルミニウム蒸着膜
の膜抵抗値を８〜３０Ω／□とし、亜鉛蒸着膜の膜抵抗
値を１．５〜７Ω／□としたことを特徴とする。このよ
うに、電極引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍
にはアルミニウム蒸着膜上に層状に亜鉛蒸着膜を形成し
た電極構成とし、その他の主電極部分はアルミニウム蒸
着膜とすることにより、金属化フィルム内に存在する絶
縁欠陥部分の自己回復による蒸着膜の飛散部分をより小
さくし、良好な自己回復を行うことができ、プラスチッ
クフィルムが持っている本来の絶縁耐力を引き出し、よ
り高電位傾度においてフィルムを使用、コンデンサの設
計を行うことができ、また良好なヘビーエッジを形成す
ることが可能なため、より耐電流強度を強くすることが
できる。この場合、電極引き出し用メタリコンとの接触
部を含む近傍に形成された亜鉛蒸着膜の膜抵抗値を１．
５〜７Ω／□とすることにより、自己回復時の電極引き
出し用メタリコンとの接触部を含む近傍の蒸着膜の飛散
を防ぎ、耐電流性能の低下を防止し、その他の主電極部
分のアルミニウム蒸着膜の膜抵抗値を８〜３０Ω／□と
することにより、自己回復部分の大きさをより小さく
し、絶縁耐力を高めることができる。

【００１０】請求項２記載のコンデンサは、請求項１記
載のコンデンサにおいて、金属化フィルムは、アルミニ
ウム蒸着膜をプラスチックフィルムの長手方向に間隙を
設けて複数に分離形成し、アルミニウム蒸着膜に設けた
間隙が重ならないように２枚の金属化フィルムを巻回し
ている。このように、アルミニウム蒸着膜をプラスチッ
クフィルムの長手方向に間隙を設けて複数に分離形成
し、その間隙が重ならないように２枚の金属化フィルム
を巻回して、１個の素子内に多段直列構成のコンデンサ
を設けることができ、定格電圧が高くても小型化を図る
ことができる。

【００１１】請求項３記載のコンデンサは、請求項１ま
たは２記載のコンデンサにおいて、２枚のうち少なくと
も一方の金属化フィルムは、アルミニウム蒸着膜および
亜鉛蒸着膜をプラスチックフィルムの幅方向に間隙を設
けて複数に分離形成している。このように、アルミニウ
ム蒸着膜および亜鉛蒸着膜をプラスチックフィルムの幅
方向に間隙を設けて複数に分離形成することにより、自
己回復が発生したときに流れ込む電流を抑制し、自己回
復部分の大きさをより小さくし、絶縁耐力をより高める
ことができる。

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。 〔第１の実施の形態〕図１〜図３はこの発明の第１の実
施の形態のコンデンサの製造工程を順に示す図である。

【００１４】まず、ポリエチレンテレフタレート（以下
「ＰＥＴ」という）フィルム１の片面に、図１に示すパ
ターンのアルミニウム蒸着膜２を形成し、その後、マス
キングにより図２に示すパターンの亜鉛蒸着膜３を、電
極引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍のアルミ
ニウム蒸着膜２上に形成して、金属化フィルムを得る。
アルミニウム蒸着膜２と亜鉛蒸着膜３の蒸着は同一蒸着
工程内で実施しても良いし、同一蒸着工程内で実施する
ことができないなら、２回にわけて行っても良い。すな
わち、この実施の形態における金属化フィルムは、誘電
体としてＰＥＴフィルム１を用い、このＰＥＴフィルム
１上に電極として、アルミニウム蒸着膜２と、電極引き
出し用メタリコンとの接触部を含む近傍のアルミニウム
蒸着膜２上に亜鉛蒸着膜３とを形成している。この金属
化フィルムを、図３のように、２枚組み合わせて巻回
し、電極引き出し用メタリコン（図示せず）を溶射し
て、コンデンサとする。

【００１５】〔第２の実施の形態〕図９，図１０はこの
発明の第２の実施の形態のコンデンサの製造工程を示す
断面図である。なお、図９，図１０は、２枚組み合わせ
る金属化フィルムの配置がわかりやすいように図示した
ものであり、製造中に２枚上下に配置されていることを
意味するものではない。

【００１６】まず、ＰＥＴフィルム１の片面に、図９に
示すパターンのアルミニウム蒸着膜２を形成する。この
アルミニウム蒸着膜２はＰＥＴフィルム１の長手方向に
長いストライプ状に４本形成され、各アルミニウム蒸着
膜２間が絶縁層となる。その後、マスキングにより図１
０に示すパターンの亜鉛蒸着膜３を、電極引き出し用メ
タリコンとの接触部を含む近傍のアルミニウム蒸着膜２
上に形成して、金属化フィルムを得る。この金属化フィ
ルムを、第１の実施の形態と同様に、図１０のように２
枚配置して巻回し、電極引き出し用メタリコン（図示せ
ず）を溶射して、コンデンサとする。

【００１７】この第２の実施の形態のコンデンサ内に
は、４本のストライプ状にアルミニウム蒸着膜２を形成
した金属化フィルムを、図９，図１０に示すように、２
つ重ねることにより、７個の直列コンデンサが形成され
ている。 〔第３の実施の形態〕図１１はこの発明の第３の実施の
形態のコンデンサに用いる金属化フィルムの斜視図であ
る。

【００１８】図１０に示す第２の実施の形態の金属化フ
ィルムを、レーザ加工，オイル転写蒸着等により非蒸着
部８を形成して、アルミニウム蒸着膜２，亜鉛蒸着膜３
をＰＥＴフィルム１の幅方向に複数に分割し、図１１に
示すパターンの金属化フィルムを形成する。この金属化
フィルムを２枚組み合わせるうちの少なくとも一方に用
い、第２の実施の形態と同様に、図１０のように配置し
て巻回し、電極引き出し用メタリコン（図示せず）を溶
射して、コンデンサとする。このコンデンサは、第２の
実施の形態と同様、７個の直列コンデンサの構成とな
る。

【００１９】

【実施例】以下、実施例について説明する。まず、第１
の実施例について説明する。第１の実施例は、図１〜図
３に示す第１の実施の形態のコンデンサにおいて、アル
ミニウム蒸着膜２の膜抵抗値を８〜３０Ω／□とし、電
極引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍に形成す
る亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値を１．５〜７Ω／□としたも
のである。

【００２０】つぎに、第１，第２，第３の比較例につい
て説明する。第１の比較例では、ＰＥＴフィルム１の片
面に、図１に示すパターンのアルミニウム蒸着膜２を形
成して、金属化フィルムとする。ここでは、アルミニウ
ム蒸着膜２の膜抵抗値を８〜３０Ω／□とした。したが
って、電極引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍
のアルミニウム蒸着膜２の膜抵抗値も８〜３０Ω／□で
ある。このＰＥＴフィルム１上にアルミニウム蒸着膜２
を形成した金属化フィルムを、図３と同様に、２枚組み
合わせて巻回し、電極引き出し用メタリコンを溶射し
て、コンデンサとする。

【００２１】第２の比較例では、ＰＥＴフィルム１の片
面に、図１に示すパターンのアルミニウム蒸着膜２を形
成して、金属化フィルムとする。ここでは、アルミニウ
ム蒸着膜２の膜抵抗値を１．５〜７Ω／□とした。した
がって、電極引き出し用メタリコンとの接触部を含む近
傍のアルミニウム蒸着膜２の膜抵抗値も１．５〜７Ω／
□である。このＰＥＴフィルム１上にアルミニウム蒸着
膜２を形成した金属化フィルムを、図３と同様に、２枚
組み合わせて巻回し、電極引き出し用メタリコンを溶射
して、コンデンサとする。

【００２２】第３の比較例では、ＰＥＴフィルム１の片
面に、図４に示すパターンの亜鉛蒸着膜３ａを形成し
て、金属化フィルムとする。ここでは、亜鉛蒸着膜３ａ
の薄い部分の膜抵抗値を８〜３０Ω／□とし、亜鉛蒸着
膜３ａの厚い部分である電極引き出し用メタリコンとの
接触部を含む近傍の膜抵抗値を１．５〜７Ω／□とし
て、第１の実施例に合わせた。このＰＥＴフィルム１上
に亜鉛蒸着膜３ａを形成した金属化フィルムを、図３と
同様に、２枚組み合わせて巻回し、電極引き出し用メタ
リコンを溶射して、コンデンサとする。すなわち、この
第３の比較例は、従来の段付き蒸着によるいわゆるヘビ
ーエッジ構造のフィルムを使用したコンデンサである。

【００２３】ここで、第１の実施例と第３の比較例とを
比較すると、外観状態はほぼ同等の構成を有している
が、電極の主電極部分が、第１の実施例ではアルミニウ
ム蒸着膜２であり、第３の比較例は亜鉛蒸着膜３ａであ
り、異なる。また、電極の電極引き出し用メタリコンと
の接触部を含む近傍部分において、第１の実施例はアル
ミニウム蒸着膜２の上に亜鉛蒸着膜３を形成した２層蒸
着構成となっているが、第３の比較例では亜鉛蒸着膜３
ａであり、異なる。

【００２４】これらのコンデンサ素子を、内部圧力検出
装置を金属容器に取り付けた外装容器内に収納し、ポリ
ブテンオイルを用いて充填し、電極引き出し用メタリコ
ンから外部電極引き出し用端子と接続した。これらのコ
ンデンサに使用したＰＥＴフィルム１の厚みは１０μｍ
であり、コンデンサ容量は３０μＦである。

【００２５】第１の実施例のコンデンサの効果を検証す
るために、第１〜第３の比較例のコンデンサとともに、
電圧印加による破壊試験を実施し、その破壊電圧レベル
を評価した。その試験結果を図５に示す。図５の縦軸は
破壊電圧であり、この時の試験条件は常温・常湿であ
り、電圧昇圧スピードは１分間に１００Ｖである。図５
から、第１の実施例のコンデンサの方が第３の比較例の
コンデンサより、破壊電圧が７００Ｖ〜１０００Ｖ上回
っていることがわかる。第１の比較例は、第１の実施例
とほぼ同様な破壊水準を示しているが若干バラツキが見
られる。第２の比較例は、第１の実施例・第１の比較例
のコンデンサより破壊水準が低いが、第３の比較例より
は若干高いことがわかる。

【００２６】つぎに、電圧破壊試験実施後のコンデンサ
素子を分解し、金属化フィルムの状態を確認したとこ
ろ、図６，図７に示すような自己回復（セルフヒーリン
グ）が確認できた。図６は電圧破壊試験実施後に分解し
た第１の実施例の金属化フィルムの状態を示し、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はそのＡ−Ａ′断面図である。図
６において、４は絶縁欠陥部、５はアルミニウム蒸着膜
２が飛散した自己回復部である。図７は電圧破壊試験実
施後に分解した第３の比較例の金属化フィルムの状態を
示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ′断面
図である。図７において、６は絶縁欠陥部、７は亜鉛蒸
着膜３ａが飛散した自己回復部である。

【００２７】図６の第１の実施例における自己回復部５
の形状は、図７に示す第３の比較例の自己回復部７より
はるかに小さく、良好に自己回復が行われている。した
がってＰＥＴフィルム１に与えるダメージも小さく、絶
縁耐力もＰＥＴフィルム１が本来持っている絶縁耐力に
より近づいているものと考えられる。これに対し、図７
に示す第３の比較例では、自己回復部７の形状が大き
く、ところによっては自己回復が上手く行われず、次の
層のＰＥＴフィルム１に破壊が進行していることが伺え
た。段付き蒸着を実施することにより段付き蒸着を実施
しない場合よりは自己回復は良好に行われているが、そ
れでも不完全な自己回復によってＰＥＴフィルム１にダ
メージを与え、絶縁耐力を低下させていることがわか
る。亜鉛の飛散性による自己回復では、ＰＥＴフィルム
１が本来持っている絶縁耐力にまで回復できないことが
伺える。

【００２８】第１の比較例においても、第１の実施例と
同様に、自己回復部の形状は第３の比較例の場合よりは
るかに小さく、良好に自己回復が行われているが、電極
引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍においてア
ルミニウム蒸着膜２の飛散が発生し、電極引き出し用メ
タリコンとのコンタクトが失われ、コンデンサ容量を失
っていた。これは電極引き出し用メタリコンとの接触部
を含む近傍の膜抵抗値が高いため、自己回復時の電流に
よりコンタクト部近傍の蒸着膜が飛散し、失われたため
である。結果として、耐電圧性能は高くなったが、耐電
流性能は低くなっていると考えられる。

【００２９】第２の比較例においては、第３の比較例の
場合と同様に、大きな自己回復部が見られ、アルミニウ
ム蒸着膜２の飛散性において、蒸着膜抵抗値が低い場合
には高い耐電圧性能が得られないことがわかる。つぎ
に、第１の実施例のコンデンサおよび第１〜第３の比較
例のコンデンサの充放電試験における試験結果を図８に
示す。これは耐電流破壊レベルを評価したものであり、
図８は、縦軸に容量減少率をプロットし、横軸に充放電
回数をプロットしたグラフである。この時の試験条件は
常温・常湿であり、印加電圧は２５００Ｖである。ま
た、充放電電流はピーク電流２００Ａ、放電時間２００
μｓである。

【００３０】図８から、第１の実施例のコンデンサの容
量減少率が最も少なく、続いて、第２の比較例・第３の
比較例・第１の比較例のコンデンサの順で容量減少率が
少ないことがわかる。そしてこの傾向は充放電回数の増
加に伴いより顕著になっている。つぎに、電圧破壊試験
の時と同様、充放電試験後にコンデンサ素子を分解し、
金属化フィルムの状態を確認した。

【００３１】第１の比較例のコンデンサにおいては、電
圧破壊試験の時と同様に、良好な自己回復を示していた
が、その発生個数が少ないにもかかわらず、電極引き出
し用メタリコンとの接触部を含む近傍の蒸着膜の飛散が
発生し、電極引き出し用メタリコンとのコンタクトが失
われ、コンデンサ容量を失っていた。これは、電圧破壊
試験の時と同様な理由によるものと考えられる。

【００３２】第２の比較例・第３の比較例においては、
多数自己回復が発生していたが、第１の比較例のような
電極引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍の蒸着
膜の飛散の発生は少なく、容量減少は第１の比較例より
大幅に少ない。しかしながら自己回復状態は思わしくな
く、その形状も大きく理想的状態とは言いがたい。第１
の実施例においては、若干の自己回復が見られるが、他
のサンプルよりは自己回復状態は良好であり、望ましい
状態にあると言える。

【００３３】これらの結果を基に、例として定格電圧２
４００Ｖ、定格電流１００Ａ、容量３０μＦのコンデン
サを設計した場合のコンデンサの体積を算定すると、第
１の実施例のコンデンサが、第１〜第３の比較例のコン
デンサに比べて、２５〜３０％小さくなる結果となっ
た。以上のことから、第１の実施例によれば、電極引き
出し用メタリコンとの接触部を含む近傍にはアルミニウ
ム蒸着膜２上に膜抵抗値が１．５〜７Ω／□の亜鉛蒸着
膜３を形成した電極構成とし、その他の主電極部分は膜
抵抗値が８〜３０Ω／□のアルミニウム蒸着膜２とする
ことにより、金属化フィルム内に存在する絶縁欠陥部分
の自己回復による蒸着膜の飛散部分をより小さくし、良
好な自己回復を行うことができ、ＰＥＴフィルム１が持
っている本来の絶縁耐力を引き出し、より高電位傾度に
おいてフィルムを使用、コンデンサの設計を行うことが
でき、また良好なヘビーエッジを形成することが可能な
ため、より耐電流強度を強くすることができる。結果と
して、より小型・軽量で寿命特性の優れたコンデンサを
実現することができる。

【００３４】つぎに、第２，第３の実施例について説明
する。第２の実施例は、図９，図１０に示す第２の実施
の形態のコンデンサにおいて、アルミニウム蒸着膜２お
よび亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値を、第１の実施例と同様に
したものである。また、第３の実施例は、図１１に示す
第３の実施の形態のコンデンサにおいて、アルミニウム
蒸着膜２および亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値を、第１の実施
例と同様にしたものである。

【００３５】さらに、第４の比較例として、第１の実施
例のコンデンサを７個直列に接続したコンデンサを用意
した。これら第２，第３の実施例および第４の比較例の
コンデンサに使用したＰＥＴフィルム１の厚みは１０μ
ｍであり、コンデンサ容量は４．３μＦであり、定格電
圧は１７０００Ｖである。

【００３６】これらのコンデンサの体積を算定し比較し
た結果を図１２に示す。図１２では、第４の比較例のコ
ンデンサの体積を１００％とした場合に、第２の実施例
では約８０％、第３の実施例では約７５％となってい
る。すなわち、第２，第３の実施例では、第４の比較例
より２０〜２５％小さくなる結果となった。これは定格
電圧が高くなり多段直列構成を必要とする場合、第４の
比較例のように１直のコンデンサ素子を多段に接続する
より、第２，第３の実施例のように１個のコンデンサ素
子内に多段直列構成を設ける方がスペースファクターが
良いためである。すなわち、１直のコンデンサ素子を多
段に接続する場合においては、接続のためのリード線や
ハンダ付け部分において余分なスペースが発生し、体積
的に不利となる。

【００３７】つぎに、第１の実施例の場合と同様、耐電
圧試験として、第２，第３の実施例および第４の比較例
のコンデンサの電圧印加による破壊試験を実施し、その
破壊電圧レベルを評価した。その試験結果を図１３に示
す。また、同様に耐電流試験としてコンデンサの充放電
試験における試験結果を図１４に示す。第２，第３の実
施例および第４の比較例の各コンデンサは、図１３，図
１４からわかるように、いずれの場合の試験においても
満足できる特性を示しているが、特に第３の実施例のコ
ンデンサがより良好な特性を示している。これは、コン
デンサの少なくとも一方の電極のアルミニウム蒸着膜２
および亜鉛蒸着膜３を、ＰＥＴフィルム１の幅方向に複
数に分割したことにより、自己回復が発生した時に流れ
込む電流が抑制され、蒸着膜が飛散した自己回復部の大
きさをより小さくしているためと考えられる。

【００３８】なお、上記第１〜第３の実施例では、アル
ミニウム蒸着膜２の膜抵抗値を８〜３０Ω／□とし、電
極引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍に形成す
る亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値を１．５〜７Ω／□とした構
成について説明したが、このように膜抵抗値を設定した
理由および効果について、以下に説明する。まず、図１
〜図３に示す第１の実施の形態と同様にして複数のコン
デンサ素子（Ａ）を作製した。この複数のコンデンサ素
子（Ａ）は、電極引き出し用メタリコンとの接触部を含
む近傍に形成する亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値を３Ω／□と
し、アルミニウム蒸着膜２の膜抵抗値をそれぞれのコン
デンサで異なる値（３Ω／□，５Ω／□，８Ω／□，１
０Ω／□，１２Ω／□，２０Ω／□，３０Ω／□，３５
Ω／□，４０Ω／□）として作製したものである。そし
て、これらのコンデンサ素子を、内部圧力検出装置を金
属容器に取り付けた外装容器内に収納し、ポリブテンオ
イルを用いて充填し、電極引き出し用メタリコンから外
部電極引き出し用端子と接続した。

【００３９】これらのコンデンサに使用したＰＥＴフィ
ルム１の厚みは１０μｍであり、コンデンサ容量は３０
μＦである。そして、これらの複数のコンデンサに電圧
印加による破壊試験を実施し、その破壊電圧レベルを評
価した。その試験結果を図１５に示す。図１５の横軸は
アルミニウム蒸着膜２の膜抵抗値であり、縦軸は破壊電
圧であり、この時の試験条件は常温・常湿であり、電圧
昇圧スピードは１分間に１００Ｖである。

【００４０】図１５に示すように、アルミニウム蒸着膜
２の膜抵抗値により破壊電圧が変化する。膜抵抗値が８
Ω／□未満のものでは、破壊電圧が低く、膜抵抗値の上
昇とともに破壊電圧は上昇していく。膜抵抗値が８Ω／
□〜１２Ω／□の間において、そのカーブは緩やかにな
り、１２Ω／□〜４０Ω／□の間において、破壊電圧は
ほぼ一定となる。この図１５から、安定的に高い破壊水
準を得るためには、アルミニウム蒸着膜２の膜抵抗値を
８Ω／□以上にする必要があることがわかる。

【００４１】また、亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値が３Ω／□
で、アルミニウム蒸着膜２の膜抵抗値がそれぞれ異なる
上記の複数のコンデンサ素子（Ａ）の充放電試験におけ
る試験結果を図１６に示す。これは耐電流破壊レベルを
評価したものであり、図１６の横軸はアルミニウム蒸着
膜２の膜抵抗値であり、縦軸は容量減少率をプロットし
ている。この容量減少率は充放電回数が２５００回時の
ものである。印加電圧は２５００Ｖ、充放電電流はピー
ク電流２００Ａ、放電時間２００μｓである。

【００４２】図１６に示すように、アルミニウム蒸着膜
２の膜抵抗値が８Ω／□未満のものでは、容量減少が少
し見られるが、膜抵抗値が８Ω／□〜３０Ω／□の間に
おいては、１〜２％の容量減少ですみ安定している。膜
抵抗値が３０Ω／□を超えると、容量減少が膜抵抗値と
ともに大きくなり、耐電流性能が低下していることが伺
える。

【００４３】また、充放電試験後にコンデンサ素子を分
解し、蒸着膜の状態を確認したところ、アルミニウム蒸
着膜２の膜抵抗値が８Ω／□〜３０Ω／□の間のコンデ
ンサは良好な自己回復を示しており、蒸着膜にも変化は
少ないが、膜抵抗値が８Ω／□未満のコンデンサでは自
己回復の大きさが大きくなり、蒸着膜の飛散も大きくな
っている。一方、膜抵抗値が３０Ω／□を超えたコンデ
ンサでは自己回復は良好であるが、その自己回復の周り
の蒸着膜に蒸着膜の更なる後退が見られた。これは、蒸
着膜金属が非常に薄いため、電流を印加することによっ
て自己回復をした場所をトリガーとしてコロナ放電等に
より蒸着膜が除々に飛散していき、大きな容量減少とな
ったものと推定できる。

【００４４】すなわち、上記の検証結果より、アルミニ
ウム蒸着膜２の膜抵抗値は、８Ω／□〜３０Ω／□の間
において、その耐圧性能および耐電流性能の両方を十分
に満足する結果を得ることができると言える。つぎに、
図１〜図３に示す第１の実施の形態と同様にして複数の
コンデンサ素子（Ｂ）を作製した。この複数のコンデン
サ素子（Ｂ）は、アルミニウム蒸着膜２の膜抵抗値を１
５Ω／□とし、電極引き出し用メタリコンとの接触部を
含む近傍に形成する亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値をそれぞれ
のコンデンサで異なる値（１Ω／□，１．５Ω／□，２
Ω／□，３Ω／□，５Ω／□，７Ω／□，８Ω／□，９
Ω／□）として作製したものである。そして、これらの
コンデンサ素子を、内部圧力検出装置を金属容器に取り
付けた外装容器内に収納し、ポリブテンオイルを用いて
充填し、電極引き出し用メタリコンから外部電極引き出
し用端子と接続した。

【００４５】これらのコンデンサに使用したＰＥＴフィ
ルム１の厚みは１０μｍであり、コンデンサ容量は３０
μＦである。そして、これらの複数のコンデンサに電圧
印加による破壊試験を実施し、その破壊電圧レベルを評
価した。その試験結果を図１７に示す。図１７の横軸は
亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値であり、縦軸は破壊電圧であ
り、この時の試験条件は常温・常湿であり、電圧昇圧ス
ピードは１分間に１００Ｖである。

【００４６】図１７に示すように、亜鉛蒸着膜３の膜抵
抗値が１Ω／□前後のコンデンサにおいては破壊電圧レ
ベルが他のものより数百Ｖ低下し、亜鉛蒸着膜３の膜抵
抗値が１．５Ω／□以上であれば、高い破壊電圧レベル
で差はなく安定している。破壊試験後にコンデンサ素子
を分解し、蒸着膜の状態を確認したところ、亜鉛蒸着膜
３の膜抵抗値が１Ω／□前後では、亜鉛蒸着膜３上に大
きな破壊跡があったが、これは、１Ω／□前後まで膜抵
抗値を低下させると、蒸着膜が厚くなりすぎ、良好な自
己回復が行えないためと推定される。なお、亜鉛蒸着膜
３の膜抵抗値が１．５Ω／□以上のコンデンサでは、良
好な自己回復が行われていた。

【００４７】また、アルミニウム蒸着膜２の膜抵抗値が
１５Ω／□で、亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値がそれぞれ異な
る上記の複数のコンデンサ素子（Ｂ）の充放電試験にお
ける試験結果を図１８に示す。これは耐電流破壊レベル
を評価したものであり、図１８の横軸は亜鉛蒸着膜３の
膜抵抗値であり、縦軸は容量減少率をプロットしてい
る。この容量減少率は充放電回数が２５００回時のもの
である。印加電圧は２５００Ｖ、充放電電流はピーク電
流２００Ａ、放電時間２００μｓである。

【００４８】図１８に示すように、亜鉛蒸着膜３の膜抵
抗値が１Ω／□〜７Ω／□の間においては、容量減少が
少なく安定しているが、膜抵抗値が７Ω／□を超える
と、容量減少率が大きくなっていることがわかる。充放
電試験後にコンデンサ素子を分解し、蒸着膜の状態を確
認したところ、亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値が７Ω／□を超
えるものについては、亜鉛蒸着膜３上に蒸着膜の飛散跡
が見られた。これは、亜鉛蒸着膜３の膜抵抗値が高いた
め、蒸着膜の耐電流性能が低下し、繰り返し突入される
電流により蒸着膜が飛散したものと推定される。

【００４９】すなわち、上記の検証結果より、亜鉛蒸着
膜３の膜抵抗値は、１．５Ω／□〜７Ω／□の間におい
て、その耐圧性能および耐電流性能の両方を十分に満足
する結果を得ることができると言える。以上のように、
複数のコンデンサ素子（Ａ），（Ｂ）の検証結果より、
第１〜第３の実施例のように、アルミニウム蒸着膜２の
膜抵抗値を８Ω／□〜３０Ω／□とし、亜鉛蒸着膜３の
膜抵抗値を１．５Ω／□〜７Ω／□とすることによっ
て、優れた耐圧性能および耐電流性能を発揮するコンデ
ンサを得られることが確認できた。

【００５０】なお、上記の発明の実施の形態および実施
例では、プラスチックフィルムとしてＰＥＴフィルムを
用いたが、ＰＥＴの他に、ポリプロピレン、ポリカーボ
ネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、等を単独または
組み合わせて用いることができる。また、上記の発明の
実施の形態および実施例において、金属化フィルムを巻
回したコンデンサ素子の形状を、丸形または小判形とし
ても、また、このコンデンサ素子を金属容器に収納し、
内部圧力検出装置を金属容器に取付けた構造としても、
さらに内部圧力検出装置を金属容器に取り付けた外装容
器内にコンデンサ素子を収納する際、ポリブテンオイル
を用いて充填した構造としても、上述した効果の得られ
ることは明らかである。

【００５１】なお、従来、蒸着金属に亜鉛とアルミニウ
ムを混合した混合蒸着フィルム（アロイ蒸着フィルム）
の提案が多数なされているが、その目的は主に蒸着膜の
耐湿性の向上にあり、この発明の意図するところとは意
味合いが異なる。また、この発明は混合蒸着ではなく、
アルミニウム蒸着の上に電極取り出し用メタリコンとの
接触部を含む近傍にだけ亜鉛を蒸着する、いわゆる２層
蒸着とでも呼ぶべき構成を有し、上記混合蒸着フィルム
とは全く違うものである。

【００５２】

【発明の効果】請求項１記載のコンデンサは、金属化フ
ィルムを２枚重ねて巻回したコンデンサであって、電極
引き出し用メタリコンとの接触部を含む近傍にはアルミ
ニウム蒸着膜上に層状に亜鉛蒸着膜を形成した電極構成
とし、その他の主電極部分はアルミニウム蒸着膜とする
ことにより、金属化フィルム内に存在する絶縁欠陥部分
の自己回復による蒸着膜の飛散部分をより小さくし、良
好な自己回復を行うことができ、プラスチックフィルム
が持っている本来の絶縁耐力を引き出し、より高電位傾
度においてフィルムを使用、コンデンサの設計を行うこ
とができ、また良好なヘビーエッジを形成することが可
能なため、より耐電流強度を強くすることができる。結
果として、より小型・軽量で寿命特性の優れたコンデン
サを実現することができる。この場合、電極引き出し用
メタリコンとの接触部を含む近傍に形成された亜鉛蒸着
膜の膜抵抗値を１．５〜７Ω／□とすることにより、自
己回復時の電極引き出し用メタリコンとの接触部を含む
近傍の蒸着膜の飛散を防ぎ、耐電流性能の低下を防止
し、その他の主電極部分のアルミニウム蒸着膜の膜抵抗
値を８〜３０Ω／□とすることにより、自己回復部分の
大きさをより小さくし、絶縁耐力を高めることができ
る。

【００５３】さらに、請求項２記載のコンデンサは、ア
ルミニウム蒸着膜をプラスチックフィルムの長手方向に
間隙を設けて複数に分離形成し、その間隙が重ならない
ように２枚の金属化フィルムを巻回して、１個の素子内
に多段直列構成のコンデンサを設けることができ、定格
電圧が高くても小型化を図ることができる。さらに、請
求項３記載のコンデンサは、アルミニウム蒸着膜および
亜鉛蒸着膜をプラスチックフィルムの幅方向に間隙を設
けて複数に分離形成することにより、自己回復が発生し
たときに流れ込む電流を抑制し、自己回復部分の大きさ
をより小さくし、絶縁耐力をより高めることができる。

【００５４】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態のコンデンサの製
造工程を示す断面図。

【図２】この発明の第１の実施の形態のコンデンサの製
造工程を示す断面図。

【図３】この発明の第１の実施の形態のコンデンサの製
造工程を示す斜視図。

【図４】第３の比較例に用いる金属化フィルムの断面
図。

【図５】この発明の第１の実施例および第１〜第３の比
較例のコンデンサの電圧破壊試験結果を示す図。

【図６】電圧破壊試験実施後に分解した第１の実施例に
おける金属化フィルムの状態を示す図。

【図７】電圧破壊試験実施後に分解した第３の比較例に
おける金属化フィルムの状態を示す図。

【図８】この発明の第１の実施例および第１〜第３の比
較例のコンデンサの充放電試験結果を示す図。

【図９】この発明の第２の実施の形態のコンデンサの製
造工程を示す断面図。

【図１０】この発明の第２の実施の形態のコンデンサの
製造工程を示す断面図。

【図１１】この発明の第３の実施の形態のコンデンサに
用いる金属化フィルムの斜視図。

【図１２】この発明の第２，第３の実施例および第４の
比較例のコンデンサの体積の比較結果を示す図。

【図１３】この発明の第２，第３の実施例および第４の
比較例のコンデンサの電圧破壊試験結果を示す図。

【図１４】この発明の第２，第３の実施例および第４の
比較例のコンデンサの充放電試験結果を示す図。

【図１５】第１の実施の形態におけるコンデンサのアル
ミニウム蒸着膜の膜抵抗値に対する電圧破壊試験結果を
示す図。

【図１６】第１の実施の形態におけるコンデンサのアル
ミニウム蒸着膜の膜抵抗値に対する充放電試験結果を示
す図。

【図１７】第１の実施の形態におけるコンデンサの亜鉛
蒸着膜の膜抵抗値に対する電圧破壊試験結果を示す図。

【図１８】第１の実施の形態におけるコンデンサの亜鉛
蒸着膜の膜抵抗値に対する充放電試験結果を示す図。

【符号の説明】 １ ポリエチレンテレフタレートフィルム（プラスチ
ックフィルム） ２ アルミニウム蒸着膜 ３ 亜鉛蒸着膜 ４ 絶縁欠陥部 ５ 自己回復部 ６ 絶縁欠陥部 ７ 自己回復部 ８ 非蒸着部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 逑二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 津田 雅典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−290990（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−167413（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−57206（ＪＰ，Ａ) 特公 昭31−2427（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックフィルム上に電極となる蒸
   着膜を形成した金属化フィルムを２枚重ねて巻回したコ
   ンデンサであって、 前記金属化フィルムは、前記プラスチックフィルム上に
   アルミニウム蒸着膜を形成し、電極引き出し用メタリコ
   ンとの接触部を含む近傍の前記アルミニウム蒸着膜上に
   層状に亜鉛蒸着膜を形成すると共に、前記アルミニウム
   蒸着膜の膜抵抗値を８〜３０Ω／□とし、前記亜鉛蒸着
   膜の膜抵抗値を１．５〜７Ω／□としたことを特徴とす
   るコンデンサ。
2. 【請求項２】 金属化フィルムは、アルミニウム蒸着膜
   をプラスチックフィルムの長手方向に間隙を設けて複数
   に分離形成し、前記アルミニウム蒸着膜に設けた前記間
   隙が重ならないように２枚の前記金属化フィルムを巻回
   した請求項１記載のコンデンサ。
3. 【請求項３】 ２枚のうち少なくとも一方の金属化フィ
   ルムは、アルミニウム蒸着膜および亜鉛蒸着膜をプラス
   チックフィルムの幅方向に間隙を設けて複数に分離形成
   した請求項１または２記載のコンデンサ。