JPH1126275A

JPH1126275A - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JPH1126275A
Application number: JP17999397A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Sakaguchi; 博数阪口; Masaaki Matsubara; 正明松原; Tomoya Adachi; 智哉安立
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-29
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: JP3935561B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ヒューズ効果により、絶縁破壊に対する信頼
性を高め、容量減少が少なく、小形・軽量化が可能な金
属化フィルムコンデンサを提供する。【解決手段】一対の金属蒸着電極４の少なくとも一方
の面が、星状に配した端部が丸味を帯びている絶縁スリ
ット１により多数のセグメント２に分割され、互いに隣
接するセグメントを隔てる絶縁スリット間を横切って上
記金属蒸着電極層によって形成したヒューズ部３の寸法
Ｗ1 が最狭部で０．２〜２．０ｍｍであり、電極引出部
に結合されている側縁部の長手方向に連続する帯状の通
電路６の長手方向に設けられる端部が丸味を帯びている
絶縁スリット１２間に設けたヒューズ部１３により、電
極引出部とセグメントが接続され、長手方向の絶縁スリ
ット間に設けたヒューズ部寸法Ｗ3 が、各セグメントを
隔てる絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法Ｗ1 に対
して１．２５以上でかつ２倍未満である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、充放電用または直
流フィルタ用に使用される直流用コンデンサで、金属化
フィルムの金属蒸着電極に多数個のセグメントを形成す
ることによって自己回復機能と自己保安機構とを併せ持
つ金属化フィルムコンデンサの電気特性の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、充放電用または直流フィルタ用コ
ンデンサは、アルミニウム箔電極と絶縁紙、プラスチッ
クフィルムまたはこれらの複合体の構成よりなり、誘電
体が局部的に絶縁破壊すると自己回復機能がないためコ
ンデンサとしての性能を失うことを考慮して、定格電位
傾度を１２０Ｖ／μｍ程度に設定していた。これに対し
て、金属化フィルムコンデンサでは局部的な絶縁破壊を
しても、金属蒸着電極の飛散による自己回復機能により
コンデンサの性能を回復するために、定格電位傾度が１
５０Ｖ／μｍ程度までの設計が可能であり、これによっ
て充放電用、直流フィルタ用コンデンサの小形化が実現
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】金属化フィルムコンデ
ンサは、アルミニウム箔電極を使用したコンデンサに比
べ小形・高信頼性であるが、金属蒸着電極の自己回復機
能を超えた絶縁破壊が生じると周辺の広範囲な金属蒸着
電極から絶縁破壊部分に電流が集中して流入する。この
電流により金属化フィルムが加熱溶融し、金属化フィル
ムコンデンサの絶縁破壊が巻回層間の多層部にまで波及
して自己回復せず、金属化フィルムコンデンサとして機
能を果たさなくなることがある。

【０００４】このため、金属蒸着のない絶縁スリットで
多数のセグメントに細分化し、絶縁スリットを横切って
形成したヒューズ部により各セグメントを直並列接続す
ることにより、或るセグメントの位置で絶縁破壊が起き
たとき放電電流によりヒューズ部を溶断させ、コンデン
サの絶縁破壊の影響をセグメントの範囲内にとどめるよ
う配慮しているが、多数のセグメントに分割している絶
縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ1 ）と、長手
方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ3 ）
によってはヒューズ部が溶断せず、コンデンサの絶縁破
壊が起こることがあった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属化フィル
ムの絶縁破壊時に確実にヒューズ部を溶断させることに
より、コンデンサ容量の減少を防ぎ、これによりフィル
ムの電位傾度を高めるとともに、金属化フィルムコンデ
ンサの小形・軽量化を図るものである。すなわち、片面
に金属蒸着電極４を有する金属化フィルム７同士または
両面に金属蒸着電極４を有する両面金属化フィルム１０
と絶縁フィルム１１、あるいは片面に金属蒸着電極４を
有する金属化フィルム７と絶縁フィルム１１とを組合
せ、これらを重ね合わせたものを巻回し、その巻回素子
の両端面に電極引出部２１を形成してなるコンデンサに
おいて、上記金属蒸着電極の少なくとも一方の面が、星
状に配した端部が丸味を帯びている絶縁スリット１によ
り多数のセグメント２に分割され、互いに隣接するセグ
メントを隔てる絶縁スリット間を横切って上記金属蒸着
電極層によって形成したヒューズ部３により接続されて
おり、また上記ヒューズ部寸法（Ｗ1 ）が最狭部で０．
２〜２．０ｍｍであり、かつ上記金属化フィルムの金属
蒸着電極が上記電極引出部に結合されている側縁部の長
手方向に連続する帯状の通電路６が形成され、上記通電
路６の長手方向に、端部が丸味を帯びている絶縁スリッ
ト１２が設けられ、該絶縁スリット１２間に設けたヒュ
ーズ部１３により電極引出部とセグメントが接続され、
上記長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法
（Ｗ3 ）が、各セグメントを隔てる絶縁スリット間に設
けたヒューズ部寸法（Ｗ1 ）に対して１．２５以上でか
つ２倍未満であることを特徴としている。

【０００６】また、上記ヒューズ部３とセグメント２の
金属蒸着電極（アクティブ部）４の膜抵抗値が６〜３０
Ω／□で、かつ上記電極引出部２１に結合されている部
分（ヘビー部）と長手方向の絶縁スリット間に設けたヒ
ューズ部１３の膜抵抗値が２〜１０Ω／□であることを
特徴としている。

【０００７】そして、上記フィルムの定格電位傾度が１
５０Ｖ／μｍ以上であることを特徴としている。

【０００８】さらに、上記セグメント２の面積が２５〜
９００ｍｍ²であることを特徴としている。

【０００９】そして、上記巻回素子の両端面に金属を溶
射したコンデンサ素子２０を並列、直列、または直並列
に複数個接続して容器２２に収容したことを特徴として
いる。

【００１０】また、上記金属化フィルムコンデンサは、
充放電用または直流フィルター用であることを特徴とし
ている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明による絶縁スリットの形状
は図１乃至図４に示すようなパターンであって、星状に
細分化されたセグメントおよび長手方向の絶縁スリット
で形成されたセグメントは、金属化フィルムに自己回復
機能を超えた絶縁破壊が生じた場合、破壊箇所であるセ
グメントに流入する電流により、絶縁スリット間のヒュ
ーズ部が確実に溶断してセグメントを最小限の範囲で分
離させる。

【００１２】

【実施例１】本発明の金属化フィルムコンデンサの具体
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１（ａ）は金属蒸着のない絶縁スリットで細分化
されたセグメントの形状で、セグメントを隔てる絶縁ス
リット間を横切ってヒューズ部が形成され、かつ側縁部
の長手方向の絶縁スリット間にヒューズ部を設けた形状
を示す平面図、図１（ｂ）はセグメントおよび長手方向
の絶縁スリットを構成する絶縁スリットの詳細図で、図
２〜図４は絶縁スリットによって分割された他のセグメ
ントおよび長手方向の絶縁スリットの形状を示す平面図
及び詳細図であり、図５（ａ）は一対の金属化フィルム
の断面図、（ｂ）は両面金属化フィルムと絶縁フィルム
の組合せによる断面図、（ｃ）は片面に金属蒸着電極を
有する金属化フィルムと絶縁フィルムの組合せによる断
面図、図６はコンデンサ素子を容器に収容した断面図で
ある。

【００１３】図５において、７は金属化フィルムで、絶
縁フィルム１１の表面に真空蒸着により金属蒸着電極４
が形成されている。図１において、１は網状に細分化さ
れた絶縁スリットで、この部分には金属蒸着は形成され
ておらず、絶縁スリットの端部形状は半円形に形成され
ている。３はそれぞれのヒューズ部で、細分化されたセ
グメント２を並列接続している。１２は側縁部の長手方
向の絶縁スリットで、この部分にも金属蒸着は形成され
てなく、絶縁スリットの端部形状も半円形に形成されて
いる。１３は側縁部の長手方向のヒューズ部で、電極引
出部２１とセグメント２を並列接続している。５はマー
ジン部で、この部分にも金属蒸着は形成されていない。
図５の８は金属を溶射する連続通電路６である金属化フ
ィルムの端部側であってヘビー部であり、９はセグメン
トを構成しているアクティブ部であり、１３のヒューズ
部はヘビー部の領域内にある。

【００１４】図５（ａ）に示すように、金属化フィルム
７のマージン部５が反対側になるように重ね合わせて巻
回し、その両端面に金属を溶射して電極引出部２１を形
成したコンデンサ素子２０を容器２２に収容し、絶縁剤
２３を含浸して本発明の金属化フィルムコンデンサを作
製した。

【００１５】次に累積過電圧試験用に作製した本構造の
供試コンデンサの仕様を以下に示す。［供試コンデンサの仕様諸元］・金属化ポリプロピレンフィルム：１２μｍ、１００ｍ
ｍ幅・亜鉛蒸着膜抵抗値：ヘビー部２Ω／□、アクティブ部
６Ω／□ ・ヒューズ部蒸着膜抵抗値：６Ω／□ ・長手方向のヒューズ部蒸着膜抵抗値：２Ω／□^・セグメント面積：８１ｍｍ² ・セグメント間のヒューズ部寸法：スリット間Ｗ1 ＝１．０ｍｍ絶縁スリット幅Ｗ2 ＝０．２ｍｍ・長手方向のヒューズ部寸法：スリット間Ｗ3 ＝１．５ｍｍ絶縁スリット幅Ｗ2 ＝０．２ｍｍ・コンデンサ容量：１２μＦ・絶縁剤：菜種油・容器：角形ブリキケース・試料数：５個

【００１６】試験の方法は、累積過電圧試験で、常温に
て供試コンデンサに１５０Ｖ／μｍ（１８００Ｖ）に相
当する直流電圧を２４時間印加する。印加後、コンデン
サの容量を１ｋＨｚにて測定する。次に１７５Ｖ／μｍ
に相当する電圧を同様にして印加し、その後、容量を測
定し、２５Ｖ／μｍ間隔での印加・測定を順次繰り返
し、３５０Ｖ／μｍ（４２００Ｖ）まで容量変化率の評
価を行った。その試験結果を図７に示す。

【００１７】この試験結果より、定格電位傾度が１５０
から３００Ｖ／μｍまでの間は容量変化が殆どなく、３
２５Ｖ／μｍで４．５％、３５０Ｖ／μｍで２１％のコ
ンデンサの容量減少となった。従って、定格電位傾度が
３２５Ｖ／μｍ以下であればコンデンサの容量減少は５
％以下にとどめられることが確認できた。この結果か
ら、定格電圧を３９００Ｖ（フィルム電位傾度３２５Ｖ
／μｍ）以下に設定することができる。

【００１８】

【実施例２】次に図１に示す構成で、直流連続通電試験
用（１）に作製した供試コンデンサの仕様を以下に示
す。［供試コンデンサの仕様緒元］・金属化ポリプロピレンフィルム：１２μｍ、１００ｍ
ｍ幅・亜鉛蒸着膜抵抗値：ヘビー部２Ω／□、アクティブ部
６Ω／□ ・ヒューズ部蒸着膜抵抗値：６Ω／□ ・長手方向のヒューズ部蒸着膜抵抗値：２Ω／□ ・セグメント面積：８１ｍｍ² ・セグメント間のヒューズ部寸法：スリット間Ｗ1 ＝０．２、１．０、２．０ｍｍ絶縁スリット幅Ｗ2 ＝０．５ｍｍ・長手方向のヒューズ部寸法：スリット間Ｗ3 ＝０．１５〜３．８ｍｍ絶縁スリット幅Ｗ2 ＝０．５ｍｍ・コンデンサ容量：１２μＦ・絶縁剤：菜種油・容器：角形ブリキケース・試料数：各種組合せにて合計１８個（試料数は各１個で、その組合せ要因は表１に記載す
る。）

【００１９】試験の方法は、直流連続通電試験（１）
で、７０℃の熱風循環式恒温槽中で、３３７５Ｖの直流
電圧を４０００時間連続印加して試験終了後、容量変化
率について評価を行った。その試験結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】この試験結果から次のことが判明した。ヒ
ューズ部であるスリット間寸法（Ｗ1 ）が０．２〜２．
０ｍｍの範囲で、かつ長手方向のスリット間寸法（Ｗ3
）がスリット間寸法（Ｗ1 ）に対して１．２５倍以上
でかつ２倍未満であれば、金属化フィルムに絶縁破壊が
起きたときはヒューズ部が正常に動作して、コンデンサ
の容量減少も５％以下と少なく安定している。しかし、
１．２５倍未満になるとヒューズ部が動作し易く、コン
デンサの容量減少も５％以上となり好ましくない。

【００２２】

【実施例３】更に図１に示す構成で、直流連続通電試験
用（２）に作製した供試コンデンサの仕様を以下に示
す。［供試コンデンサの仕様諸元］・金属化ポリプロピレンフィルム：１２μｍ、１００ｍ
ｍ幅・亜鉛蒸着膜抵抗値：ヘビー部１０Ω／□、アクティブ
部３０Ω／□ ・ヒューズ部蒸着膜抵抗値：３０Ω／□ ・長手方向のヒューズ部蒸着膜抵抗値：１０Ω／□ ・セグメント面積：８１ｍｍ² ・セグメント間のヒューズ部寸法：スリット間Ｗ1 ＝０．２、１．０、２．０ｍｍ絶縁スリット幅Ｗ2 ＝０．５ｍｍ・長手方向のヒューズ部寸法：スリット間Ｗ3 ＝０．１５〜３．８ｍｍ絶縁スリット幅Ｗ2 ＝０．５ｍｍ・コンデンサ容量：１２μＦ・絶縁剤：菜種油・容器：角形ブリキケース・試料数：各種組合せにて合計１８個（試料数は各１個で、その組合せ要因は表２に記載す
る。）

【００２３】試験の方法は実施例２と同様の直流連続通
電試験（２）で、７０℃の熱風循環式恒温槽中で、３３
７５Ｖの直流電圧を４０００時間連続印加して試験終了
後、容量変化率について評価を行った。その試験結果を
表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】この試験結果から次のことが判明した。ヒ
ューズ部であるスリット間寸法（Ｗ1 ）が０．２〜２．
０ｍｍの範囲で、かつ長手方向のスリット間寸法（Ｗ3
）がスリット間寸法（Ｗ1 ）に対して１．２５倍以上
でかつ２倍未満であれば、ヒューズ部が正常に動作し
て、コンデンサの容量減少も５％以下と少なく安定して
いる。しかし、１．２５倍未満になるとヒューズ部が動
作し易くなり、コンデンサの容量減少も５％以上となる
ので好ましくない。

【００２６】尚、実施例２の直流連続通電試験（１）で
は蒸着膜抵抗値をヒューズ部およびアクティブ部で６Ω
／□、長手方向の絶縁スリット間に設けたヒューズ部と
ヘビー部で２Ω／□とした。これ以上の膜抵抗値の場合
も同様に試験したが、コンデンサの容量減少が少なくな
る傾向である。さらに、実施例３の直流連続通電試験
（２）では膜抵抗値をヒューズ部およびアクティブ部で
３０Ω／□、長手方向の絶縁スリット間に設けたヒュー
ズ部とヘビー部で１０Ω／□としたが、これよりも低い
膜抵抗値で同様に試験した場合もコンデンサの容量減少
が少なくなる傾向である。

【００２７】以上の結果より、膜抵抗値はヒューズ部お
よびアクティブ部で６〜３０Ω／□、長手方向の絶縁ス
リット間に設けたヒューズ部とヘビー部で２〜１０Ω／
□が好ましい。なお、実施例ではセグメント面積は８１
ｍｍ²としたが、２５〜９００ｍｍ²の場合でも同様の効
果が認められた。また、絶縁スリットの端部は半円形状
のものを示したが、丸味を帯びているものであればよ
い。

【００２８】上記実施例１、２、３において、金属蒸着
電極はヘビー部／アクティブ部及びヒューズ部とした形
状のものを用いたが、端部／内側部の電極厚みは均一で
あってもよく、また適宜変えてもよい。また絶縁スリッ
ト幅（Ｗ2 ）を０．５ｍｍとしたが、２．０ｍｍを超え
るとコンデンサの形状が大きくなり、好ましくない。た
だし、２．０ｍｍ以下では何れの寸法でも良い。また、
上記実施例では亜鉛蒸着電極の場合を示したが、アルミ
ニウム蒸着電極またはアルミニウムと亜鉛の混合体の金
属蒸着電極の場合でも同様の結果が得られた。さらに、
実施例では一対の金属蒸着電極の両方をセグメントに細
分化したが、一対の金属蒸着電極のうち片方のみをセグ
メントに細分化しても同様に効果が認められた。ここで
は、金属化フィルムの材質がポリプロピレンフィルムの
場合を示したが、ポリエチレンテレフタレートフィル
ム、ポリフェニレンスルフィドフィルムなどの樹脂フィ
ルムを使用することができる。さらに、絶縁剤である絶
縁油は菜種油としたが、他の絶縁油を用いた場合や、絶
縁性ガスを用いた場合等も同様の効果が得られており、
絶縁剤については液体、気体、固体（樹脂）の何れであ
ってもよい。また、絶縁が完全に行われる場合は、特に
絶縁剤を充填する必要はない。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、一対の金属蒸着電極の
少なくとも一方の面が、星状に配した端部が丸味を帯び
た絶縁スリットでセグメントに細分化され、スリット間
に形成したヒューズ部でセグメントが並列接続され、長
手方向にも絶縁スリットが設けられた金属化フィルムを
使用することにより、異常時に絶縁スリット間に形成し
たヒューズ部が溶断され、セグメントの絶縁破壊が最小
限に抑えられるので、コンデンサの容量減少を最小限に
とどめることができる。よって、コンデンサの安全性を
高めることができ、さらに小形・軽量化が可能になるな
ど工業的、実用的にその価値は極めて大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は金属蒸着のない絶縁スリットで細
分化されたセグメントおよび長手方向の絶縁スリット間
にヒューズ部を設けた形状を示す平面図、（ｂ）はセグ
メントおよび長手方向の絶縁スリット部を構成する詳細
図である。

【図２】図２は絶縁スリットによって分割された他のセ
グメントおよび長手方向の絶縁スリット部の形状を示す
平面図および詳細図である。

【図３】図３は絶縁スリットによって分割された他のセ
グメントおよび長手方向の絶縁スリット部の形状を示す
平面図および詳細図である。

【図４】図４は絶縁スリットによって分割された他のセ
グメントおよび長手方向の絶縁スリット部の形状を示す
平面図および詳細図である。

【図５】図５（ａ）は一対の金属化フィルムの断面図
で、（ｂ）図は両面金属化フィルムと絶縁フィルムの組
合せによる断面図、（ｃ）図は片面に金属蒸着電極を有
する金属化フィルムと絶縁フィルムの組合せによる断面
図である。

【図６】図６はコンデンサ素子を容器に収容した断面図
である。

【図７】図７は累積過電圧試験結果を示す図である。

【符号の説明】

１：絶縁スリット２：セグメント３：ヒューズ部４：金属蒸着電極５：マージン部６：通電路７：金属化フィルム８：ヘビー部９：アクティブ部１０：両面金属化フィルム１１：絶縁フィルム１２：側縁部の長手方向の絶縁スリット１３：側縁部の長手方向の絶縁スリット間に設けたヒュ
ーズ部２０：コンデンサ素子２１：電極引出部２２：容器２３：絶縁剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安立智哉京都府京都市中京区御池通烏丸東入一筋目仲保利町191番地の４上原ビル３階ニチコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片面に金属蒸着電極（４）を有する金属
化フィルム（７）同士または両面に金属蒸着電極（４）
を有する両面金属化フィルム（１０）と絶縁フィルム
（１１）、あるいは片面に金属蒸着電極（４）を有する
金属化フィルム（７）と絶縁フィルム（１１）とを組合
せ、これらを重ね合わせたものを巻回し、その巻回素子
の両端面に電極引出部（２１）を形成してなるコンデン
サにおいて、上記金属蒸着電極の少なくとも一方の面が、星状に配し
た端部が丸味を帯びている絶縁スリット（１）により多
数のセグメント（２）に分割され、互いに隣接するセグ
メントを隔てる絶縁スリット間を横切って上記金属蒸着
電極層によって形成したヒューズ部（３）により接続さ
れており、また上記ヒューズ部寸法（Ｗ1 ）が最狭部で
０．２〜２．０ｍｍであり、かつ上記金属化フィルムの
金属蒸着電極が上記電極引出部に結合されている側縁部
の長手方向に連続する帯状の通電路（６）が形成され、
上記通電路（６）の長手方向に、端部が丸味を帯びてい
る絶縁スリット（１２）が設けられ、該絶縁スリット
（１２）間に設けたヒューズ部（１３）により電極引出
部とセグメントが接続され、上記長手方向の絶縁スリッ
ト間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ3 ）が、各セグメント
を隔てる絶縁スリット間に設けたヒューズ部寸法（Ｗ1
）に対して１．２５以上でかつ２倍未満であることを
特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】上記ヒューズ部（３）とセグメント
（２）の膜抵抗値が６〜３０Ω／□で、かつ上記電極引
出部（２１）に結合されている部分と長手方向の絶縁ス
リット間に設けたヒューズ部（１３）の膜抵抗値が２〜
１０Ω／□であることを特徴とする請求項１の金属化フ
ィルムコンデンサ。
【請求項３】上記フィルムの定格電位傾度が１５０Ｖ
／μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の金属
化フィルムコンデンサ。
【請求項４】上記セグメント（２）の面積が２５〜９
００ｍｍ²であることを特徴とする請求項１記載の金属
化フィルムコンデンサ。
【請求項５】上記巻回素子の両端面に金属を溶射した
コンデンサ素子（２０）を並列、直列、または直並列に
複数個接続して容器（２２）に収容したことを特徴とす
る請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項６】上記コンデンサは充放電用または直流フ
ィルター用であることを特徴とする請求項１記載の金属
化フィルムコンデンサ。