JP3764075B2 - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は金属化フィルムコンデンサに係り、特に、コンデンサ素子への給電を遮断することにより、コンデンサ素子の終局破壊時における発火・焼損を防止することのできる保安機構を備えた金属化フィルムコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、誘電体フィルムの表面に電極金属を蒸着させた金属化フィルムを積層又は巻回して成るコンデンサ素子を用いた金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子に部分的な絶縁破壊を生じても再び絶縁性を回復する自己回復性に優れているため、家庭用電気製品をはじめとする種々の電気・電子機器等に広く用いられている。
【０００３】
図７は、斯かる金属化フィルムコンデンサの一例を示すものであり、この金属化フィルムコンデンサ80は、コンデンサ素子82の両端面にメタリコンを施して形成した外部電極84，84に、半田86を介してリード端子88，88を接続して成り、該金属化フィルムコンデンサ80を、絶縁材より成る略直方体形状のケース90内に収納すると共に、上記リード端子88，88の一端をケース90外に導出し、さらに上記ケース90内に樹脂材料92を充填してケース90の開口部を封止している。
【０００４】
上記コンデンサ素子82は、図８に示すように、誘電体フィルム94の表面に、それぞれ電極膜96を蒸着させた一対の金属化フィルム98を積層した後に、図示しない巻取機によって巻回して終端部を止着し、これに加熱及び加圧処理を施して形成され、該コンデンサ素子82の両端面に金属材料を溶射するメタリコンを施すことにより、上記外部電極84が形成される。
上記誘電体フィルム94の表面には、一方の側辺に沿って所定の幅でマージン部100（電極膜96に覆われない部分）が確保されている。また、他方の誘電体フィルム94の表面にも、上記とは反対側の側辺に沿って同様のマージン部100が確保されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の金属化フィルムコンデンサ80は、誘電体フィルム94に部分的な絶縁破壊が生じて電極膜96間が短絡しても、すぐに絶縁性を回復する自己回復性を備えているのであるが、異常なサージ電圧が幾度も印加されたり、長時間にわたって使用され続けた場合には、コンデンサ素子82を構成する誘電体フィルム94の劣化によって部分的絶縁破壊の発生頻度が増大し、絶縁破壊に伴う部分放電及び該部分放電に起因する温度の上昇によって更に劣化が促進され、遂には終局破壊に至ることとなる。ところが、この状態においても金属化フィルムコンデンサ80は、自己回復機能ために完全短絡とはならないことから、電流ヒューズやブレーカー等の外部安全装置が動作し得ず、給電が継続されたままの状態となる。
このため、続発する部分放電及び該部分放電に起因する異常な温度上昇によって誘電体フィルム94が溶融分解されて可燃性ガスが発生し、この可燃性ガスやフィルム溶融物がコンデンサ素子82外部へ放出される際の圧力でコンデンサ素子82に体積膨張を生じると共に、上記可燃性ガスに放電スパークが引火することによりコンデンサ素子82が発火・焼損する危険性があった。
【０００６】
本発明は、従来例の抱える上記の問題を解決するために案出されたものであり、コンデンサ素子の終局破壊時において、コンデンサ素子が発火・焼損する危険性のない金属化フィルムコンデンサの実現を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る金属化フィルムコンデンサは、一側辺に沿ってマージン部が残されるように、誘電体フィルムの表面に金属材料より成る電極膜を蒸着して成る複数の金属化フィルムを、上記複数の金属化フィルム同士のマージン部が反対側に配されるように積層し、又は積層巻回してコンデンサ素子を形成すると共に、該コンデンサ素子の両端面に電極材料を付着させて一対の外部電極を形成して成る金属化フィルムコンデンサにおいて、上記コンデンサ素子側周の一面上に、該コンデンサ素子の体積膨張によって破断する棒状導電体又は薄板状導電体より成る保安部材を、コンデンサ素子側周の上記一面の対角線に沿って、一方の外部電極側から他方の外部電極側に向かって斜めに接触配置し、該保安部材の一端を、上記外部電極の一方に接続すると共に、上記保安部材の他端を、リード端子に接続したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の金属化フィルムコンデンサにあっては、コンデンサ素子の終局破壊時において、誘電体フィルムが溶融分解されて発生する可燃性ガスやフィルム溶融物がコンデンサ素子外部へ放出される際の圧力でコンデンサ素子に体積膨張を生じると、コンデンサ素子側周の一面上に接触配置された棒状導電体又は薄板状導電体より成る保安部材が破断し、コンデンサ素子への給電が遮断される。この結果、可燃性ガスに放電スパークが引火することを防止でき、コンデンサ素子が発火・焼損する危険性がない。
【０００９】
尚、誘電体フィルムが溶融分解されて発生する可燃性ガスやフィルム溶融物は、上下に積層された金属化フィルム同士の間を通って、コンデンサ素子両端の外部電極側から外部へ出ようとする。このため、コンデンサ素子の体積膨張は、溶融分解した誘電体フィルム部分の金属化フィルムの表面に沿って、且つ、一方の外部電極から他方の外部電極にかけて発生することが多いといえる。
従って、上記の通り、棒状導電体又は薄板状導電体より成る保安部材を、コンデンサ素子側周の一面の対角線に沿って、一方の外部電極側から他方の外部電極側に向かって斜めに配置しておけば、どの箇所の誘電体フィルムが溶融分解しても、これに起因して、保安部材の配置された当該一面で生じる体積膨張をほぼ確実に検出して保安部材を破断させることができる。
【００１０】
上記保安部材を薄板状導電体で構成した場合には、該薄板状導電体に溝を形成するのが望ましい。
薄板状導電体に溝を形成すれば、溝形成箇所の薄板状導電体の機械的強度が小さくなるため、コンデンサ素子の体積膨張時における薄板状導電体の破断が促進される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金属化フィルムコンデンサ10は、図１に示すように、扁平略直方体形状のコンデンサ素子12の両端面にメタリコンを施して形成した第１の外部電極14ａ，第２の外部電極14ｂに、半田16を介して第１のリード端子18ａ，第２のリード端子18ｂの一端を接続して成る。また、コンデンサ素子12の側周の一面上に、保安部材としての棒状導電体20が接触配置されている。この棒状導電体20の一端と、上記第２のリード端子18ｂの他端とが接続されており、この結果、棒状導電体20は、第２のリード端子18ｂを介して、第２の外部電極14ｂと接続されることとなる。また、上記棒状導電体20の他端には、第３のリード端子18ｃの一端が接続されている。
【００１２】
そして、本発明の金属化フィルムコンデンサ10を、樹脂やセラミック等より成る略直方体形状のケース22内に収納すると共に、上記第１のリード端子18ａ及び第３のリード端子18ｃの他端をケース22外に導出し、さらに上記ケース22内にウレタン樹脂等の樹脂材料24を充填してケース22の開口部を封止している。
【００１３】
上記棒状導電体20は、図２に示すように、カーボン、ガラス、セラミック等より成る芯材26の表面に、導電性に優れた金属材料28を、蒸着やメッキ等の手段で被着して構成されており、その直径は０．３mm以下と成されている。尚、カーボンは導電性を備えているが、第２の外部電極14ｂ、第２のリード端子18ｂ、第３のリード端子18ｃとの良好な電気的接続を行うため、導電性に優れた金属材料28を被着するのが望ましい。
また、上記棒状導電体20は、コンデンサ素子12の側周における略矩形状の一面の対角線にほぼ沿って、第１の外部電極14ａ側から第２の外部電極14ｂ側に向かって斜めに配置さている。
【００１４】
また、上記コンデンサ素子12は、図３及び図４に示すように、ポリプロピレンやポリエチレン等より成る一対の誘電体フィルム30の表面に、その一側辺に沿ってマージン部32が残されるように、アルミニウムや亜鉛などの金属材料より成る電極膜34を10nm〜80nmの厚さで蒸着して一対の金属化フィルム36を形成し、さらに上記一対の金属化フィルム36，36のそれぞれのマージン部32が反対側に配されるように積層した後（図３）、図示しない巻取機によって巻回して終端部を止着し、これに加熱及び加圧処理を施して形成され、該コンデンサ素子12の両端面に、半田や丹銅等の金属材料を溶射するメタリコンを施すことにより、上記第１の外部電極14ａ及び第２の外部電極14ｂが形成される。
【００１５】
本発明の金属化フィルムコンデンサ10は、上記の如き構成を有しており、第１のリード端子18及び第１の外部電極14ａと、第３のリード端子18ｃ、棒状導電体20、第２のリード端子18ｂ及び第２の外部電極14ｂとを介して、コンデンサ素子12への給電がなされる。
上記本発明の金属化フィルムコンデンサ10にあっては、コンデンサ素子12の終局破壊時において、誘電体フィルム30が溶融分解されて発生する可燃性ガスやフィルム溶融物がコンデンサ素子12外部へ放出される際の圧力でコンデンサ素子12に体積膨張を生じると、コンデンサ素子12の側周の一面上に接触配置された棒状導電体20が破断し、コンデンサ素子12への給電が遮断される。この結果、可燃性ガスに放電スパークが引火することを防止でき、コンデンサ素子12が発火・焼損する危険性がない。
【００１６】
尚、誘電体フィルム30が溶融分解されて発生する可燃性ガスやフィルム溶融物は、図４における上下に積層された金属化フィルム36同士の間を通って、コンデンサ素子12両端の外部電極14側から外部へ出ようとする。このため、コンデンサ素子12の体積膨張は、溶融分解した誘電体フィルム30部分の金属化フィルム36の表面に沿って、且つ、第１の外部電極14ａから第２の外部電極14ｂにかけて発生することが多いといえる。
従って、上記の通り棒状導電体20を、コンデンサ素子12の側周における略矩形状の一面の対角線にほぼ沿って、第１の外部電極14ａ側から第２の外部電極14ｂ側に向かって斜めに配置しておけば、どの箇所の誘電体フィルム30が溶融分解しても、これに起因して、棒状導電体20の配置された当該一面で生じる体積膨張をほぼ確実に検出して棒状導電体20を破断させることができる。
【００１７】
図５は、本発明に係る他の金属化フィルムコンデンサ37を示すものであり、この金属化フィルムコンデンサ37にあっては、コンデンサ素子12の側周の一面上に接触配置された保安部材が、薄板状導電体38で構成されている点が、上記金属化フィルムコンデンサ10と相違し、その他の構成は、上記金属化フィルムコンデンサ10と実質的に同じである。
上記薄板状導電体38は、図６に示すように、カーボン、ガラス、セラミック等より成る基板40の表面に、導電性に優れた金属材料42を、蒸着、メッキ、印刷等の手段で被着して構成されており、その厚さは０．３mm以下と成されている。
また、基板40の裏面には、断面略Ｖ字状の溝44が、薄板状導電体38の長手方向の一端から他端に向かって形成されている。この溝44を形成したことにより、溝44形成箇所の薄板状導電体38の機械的強度が小さくなるため、コンデンサ素子82の体積膨張時における薄板状導電体38の破断が促進される。
この薄板状導電体38は、溝44の形成されている基板40の裏面側をコンデンサ素子12の側周の一面上に接触配置させると共に、薄板状導電体38表面側の金属材料42に、第２のリード端子18ｂ及び第３のリード端子18ｃを接続している。また、薄板状導電体38は、コンデンサ素子12の側周における略矩形状の一面の対角線にほぼ沿って、第１の外部電極14ａ側から第２の外部電極14ｂ側に向かって斜めに配置さている。
尚、上記溝44を、薄板状導電体38の短手方向の一端から他端に向かって形成しても良い。また、上記溝44を複数本形成すれば、薄板状導電体38において機械的強度の小さい箇所が増えるため、コンデンサ素子82の体積膨張時における薄板状導電体38の破断がより一層促進されることとなる。
【００１８】
上記金属化フィルムコンデンサ37にあっては、コンデンサ素子12の終局破壊時において、誘電体フィルム30が溶融分解されて発生する可燃性ガスやフィルム溶融物がコンデンサ素子12外部へ放出される際の圧力でコンデンサ素子12に体積膨張を生じると、コンデンサ素子12の側周の一面上に接触配置された薄板状導電体38が破断し、コンデンサ素子12への給電が遮断される。この結果、可燃性ガスに放電スパークが引火することを防止でき、コンデンサ素子12が発火・焼損する危険性がない。
しかも、薄板状導電体38に断面略Ｖ字状の溝44を形成したことにより、溝44形成箇所の薄板状導電体38の機械的強度が小さく成されているので、コンデンサ素子12に体積膨張が生じた際に、薄板状導電体38が速やかに破断し、安全性が高いものとなっている。
【００１９】
上記においては、保安部材としての棒状導電体20又は薄板状導電体38を、第２の外部電極14ｂのみに接続した場合を例に挙げて説明したが、第１の外部電極14ａにも上記棒状導電体20又は薄板状導電体38を接続するようにしても良い。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の金属化フィルムコンデンサにあっては、コンデンサ素子の終局破壊時において、誘電体フィルムが溶融分解されて発生する可燃性ガスやフィルム溶融物がコンデンサ素子外部へ放出される際の圧力でコンデンサ素子に体積膨張を生じると、コンデンサ素子側周の一面上に接触配置された棒状導電体又は薄板状導電体より成る保安部材が破断し、コンデンサ素子への給電が遮断される。この結果、可燃性ガスに放電スパークが引火することを防止でき、コンデンサ素子が発火・焼損する危険性がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る金属化フィルムコンデンサを、ケース内に収納した状態を示す概略断面図である。
【図２】 棒状導電体の断面図である。
【図３】 一対の金属化フィルムの積層状態を示す断面図である。
【図４】 コンデンサ素子の内部構造を示す断面図である。
【図５】 本発明に係る他の金属化フィルムコンデンサを、ケース内に収納した状態を示す概略断面図である。
【図６】 薄板状導電体の断面図である。
【図７】 従来の金属化フィルムコンデンサを、ケース内に収納した状態を示す概略断面図である。
【図８】 従来のコンデンサ素子の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
10 金属化フィルムコンデンサ
12 コンデンサ素子
14 外部電極
18 リード端子
20 棒状導電体
26 芯材
28 棒状導電体の金属材料
30 誘電体フィルム
34 電極膜
36 金属化フィルム
37 他の金属化フィルムコンデンサ
38 薄板状導電体
40 薄板状導電体の基板
42 薄板状導電体の金属材料
44 薄板状導電体の溝

Claims (2)

1. 一側辺に沿ってマージン部が残されるように、誘電体フィルムの表面に金属材料より成る電極膜を蒸着して成る複数の金属化フィルムを、上記複数の金属化フィルム同士のマージン部が反対側に配されるように積層し、又は積層巻回してコンデンサ素子を形成すると共に、該コンデンサ素子の両端面に電極材料を付着させて一対の外部電極を形成して成る金属化フィルムコンデンサにおいて、上記コンデンサ素子側周の一面上に、該コンデンサ素子の体積膨張によって破断する棒状導電体又は薄板状導電体より成る保安部材を、コンデンサ素子側周の上記一面の対角線に沿って、一方の外部電極側から他方の外部電極側に向かって斜めに接触配置し、該保安部材の一端を、上記外部電極の一方に接続すると共に、上記保安部材の他端を、リード端子に接続したことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
2. 上記保安部材を構成する薄板状導電体に、溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。

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