JPS5828727B2 - フイルムコンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフィルムコンデンサの改良に関するものである
。

従来、コンデンサとしては、誘電体として、第１に油浸
紙を使用したものと、第２にポリプロピレンフィルムと
油浸紙とを重ね合せ使用したものとが実用化されている
。

上記第１の油浸紙使用のものは、クラフト紙３〜６枚を
アルミ箔と重ね、これを巻回したものを１０日以上１０
０〜１３０℃の真空乾燥処理を施し、これに鉱物油を含
浸していた。

また上記第２のポリプロピレンフィルムと油浸紙とを重
ね合せ使用のものは、第１図ａ、ｂに示すように、クラ
フト紙１とポリプロピレンフィルム２とを３〜６枚交互
に重ね合せ、これにアルミ箔３を重ね、これを巻回した
ものを５日程度ｉｏｏ〜１３０℃の真空乾燥処理を施し
、これに鉱物油やアルキルナフタリンを含浸していた。

しかし、これらのコンデンサは誘電体の誘電率がそれ程
大きくなく、耐電圧もそれ程高くないのでコンデンサが
大型となり、また真空乾燥油含浸処理に長時間を要し、
製造工程が複雑であるという欠点があった。

またこれらの欠点を救済するものとして、従来ポリプロ
ピレンフィルムのみを使用したものカアリ、これは第２
図に示すようにポリプロピレンフィルム２を３〜５枚重
ね合せ、これにアルミ箔３を重ね合せ、これを巻回した
ものを真空乾燥して絶縁油を含浸していた。

しかしこれも上記第１および第２のものと同様の欠点が
あるほかに、このポリプロピレンフィルムにはクラフト
紙よりは格段に少ないが０．２％（重量比）程度の水分
があり、これは絶縁破壊の主原因となり得るため、真空
高温乾燥して水分を除去する必要がある。

しかしフィルムには５０〜６０℃以上になるとフィルム
同志の密着作用が生じ、それ放油含浸が旨くゆかず、ボ
イドが発生し、低電圧で部分放電を発生し低電圧で絶縁
破壊する欠点がある。

またこれを避けるため５０℃以下の低温乾燥で水分を除
去しようとすれば長時間を要し実際的でない。

さらにまた油含浸を容易に行うために、フィルム表面を
粗面にしたり、アルミ電極を粗面にすることも考えられ
るが、破壊電圧低下の原因となり実際的でない。

本発明は、上記の諸種の欠点を解決することを目的とす
るものである。

すなわち誘電体として後述するように高誘電率にして高
耐電圧の材料を使用するため、小型にして高耐電圧とす
ることができ、オールフィルムとなるが故に油の使用量
が少くて済み、さらに真空乾燥の処理工程を簡素化し、
かつまた難燃性絶縁油を使用することにより難燃性とす
ることができるなどを目的としたものである。

以下、本発明の構成作用について図面を参照しながら説
明する。

まず最初に本発明を構成について説明するに、本発明の
フィルムコンデンサはポリ弗化ビニリデンフィルム（以
下ＰｖＦ２と略称する）とポリプロピレンフィルム（以
下ＰＰと略称する）とをＰＶＦ２が全体の５〜８０％の
占積率になるように交互に重ね合せた誘電体と、電極箔
とを重ね合せて巻回したものから構成されている。

第３図および第４図にそれぞれその構成図および巻回状
態図を示す。

第３図ａはＰＰ２とＰＶＦ２４の２枚を重ね合せその両
面にアルミ箔３を重ねたものであり、第３図すは真中の
ＰｖＦ２４ を両側からＰＰ２で覆いその両面にアルミ
箔３を重ねたものであり、第３図Ｃは真中のＰＰ２を両
側からＰＶＦ２４で覆いその両面にアルミ箔３を重ねた
ものである。

第４図は第３図のそれぞれを巻回したものを一部間いて
切断した状態を示すもので、５は巻回したコンデンサ素
子の部分であり、３はアルミ箔、シ宸６はＰＰとＰＶＦ
２の複合誘導体である。

次に本発明にかかるフィルムコンデンサの作用について
説明するに、ＰＶＦ２フィルムの耐熱性はＰＰフィルム
より高く（融点はＰｖＦ２が１８５℃、ＰＰが１７０℃
）フィルム自身も強じんなので、ＰｖＦ２ とＰＰとは
密着せず、第５図に示すようにこの間に油７が浸透する
。

ＰＰ同志の密着作用は５０〜６０℃以上になると生ずる
。

ＰｖＦ２フィルムは１００℃の高温にしても問題が生じ
ない。

それ故ＰＶＦ２−ＰＰ系では１００℃程度の高温で処理
しても密着作用は生じない。

次に含浸油としては本発明では難燃性絶縁油を使用する
ことを特徴としており、その一例を示すと、トリクレジ
ールホスフエート（ＴＣＰ）、クロールジフェニールホ
スフェート（ＣＤＰ）、トリキシレニールホスフエー）
（ＴＸＰ ）おヨヒ第１表に例示するそれらの混合油
がある。

それら難燃性絶縁油の特性は第１表により明らかな如く
、引火点も高く耐電圧も高い。

混合油においても、第１表に示す如く、引火点が１５５
〜１６０℃と高く、耐電圧は６４〜６５にｖ／２．５
ｉｎと高いので難燃性であると同時に小型化可能かつ電
極端の電界緩和に有利であるという特徴がある。

次に、コンデンサの容積は誘電率（ε）と耐電圧の自乗
（Ｅ２ ）の積に反比例するので、容積を小さくするに
はεとＥの大きいことが望ましい。

そしてＰｖＦ２とＰＰとの複合誘導体のεとＥとはＰｖ
Ｆ２の全体に対する占積率で相違し、この関係を第６図
に示す。

同様にこの占積率とεＥ２との関係を第７図に示す。

第７図からεＥ２が比較的大きい値を示すＰＶＦ２の全
体に対する占積率は５〜８０％の範囲が実用的範囲であ
り、さらにεＥ２の大きい値を望むときはＰＶＦ２の占
積率は２０〜７０％の範囲にあることが分かる。

またＰｖＦ２の占積率５〜８０％では第８図から分るよ
うにｔａｎδは０．０２〜０．４３％である。

この値は油浸紙が０．２０〜０．４５％であることと比
較すると、油浸紙と同程度かそれ以下であるので熱的用
層はない。

また１００にＶＡ以下の小型コンデンサでは熱的バラン
スをはかるためには出来る限りＰＶＦ２フィルムの割合
を小さくした方がよい。

例えばＰＶＦ２の占積率２０％でｔａｎδ＝ ０．０５
％が得られ、これはＰＰと油浸紙の複合誘電体の値であ
る０、０５〜０．０８％と同程度となる。

εは第６図から占積率５〜８０％で２．２〜６．３と広
範囲に選定することができる。

なお第６図ないし第８図は誘電体の全体の厚さが６０μ
、アルミ箔厚さ６μ、有効電極面積２０ＣＩｒＬＸ４ｍ
、含浸油はＴＣＰとじ〕※て試験した結果のデータであ
る。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 １ 従来のもの（ａの符号をつげる）と本発明のもの（ｂの
符号をつげる）との比較試験を行う。

従来のものａは第９図に示すように、１３μ厚さのポリ
プロピレンフィルム（ＰＰ）２を３枚重ね合せその両側
にアルミ箔３を重ねたものである。

本発明のものｂは第１０図に示すように、中央に９μ厚
さのポリ弗化ビニリデンフィルム（ＰＶＦ２）４を使用
し、その両側に１５μ厚さのポリプロピレンフィルム（
ＰＰ）２を重ね合せ全部で３枚（ｐ Ｖ Ｆ ２ の占
積率２３％）とする。

このようにすると、第９図のものも第１０図のものも誘
電体の全体の厚さは３９μであり、その大きさは幅２５
ｃｍ、長さ６ｍであり、アルミ箔としては厚さ６μで
あり、その大きさは幅２０ｃｒｒＬ、長さ５ｍである。

この試験結果を第２表に示す。

第２表において、本発明すのものは従来のａのものに比
し、コロナ開始ストレス、消滅ストレスのばらつきはな
く高いので各絶縁油の含浸は充分に行われていることが
分る。

ＡＣＶ−ｔ２４Ｈ値のストレスＥも高く、εＥ２が大き
くとれ、コンデンサ素子の小型化ができることが分る（
［コ印）。

ｔａｎδは０．０７〜０．０９％であるが、ポリプロピ
レンフィルムと油浸紙との複合体では０．０５〜０．０
８％であるので特に熱的に問題はない。

実施例 ２ 従来のもの（ａの符号をつげる）と本発明のもの（ｂの
符号をつげる）との比較試験を行う。

従来のものａは第１１図に示すように１２μ厚さのポリ
プロピレンフィルム（ＰＰ）２を５枚重ね合せ、その両
側にアルミ箔３を重ねたものである。

木兄★に明のものｂは１２μ厚さのポリ弗化ビニリデン
フィルム（ＰＶＦ２）４の３枚と、１２μ厚さのポリプ
ロピレンフィルム（ＰＰ）２０２枚とを（ＰＶＦ２）が
両側に来るように交互に重ね合せ（ＰＶＦ２ の占積率
６０％）、その両側にアルミ箔３を重ねたものである。

このようにすると、第１１図のものも第１２図のものも
誘電体の全体の厚さは６０μであり、その大きさは幅２
０ｃｒｒＬ、長さ５ｍである。

この試験結果を第３表に示す。

第３表の効果については第２表の場合に述べたと同様の
ことがいえる。

本発明すのもののｔａｎδは０．２４〜０．２７％であ
り、これは低密度（１０ｇｒ ／ｃｃ以下）の油浸紙と
同程度であるので特に熱的に問題はない。

さて、以上述べてきたことから明らかなように、本発明
にかかるフィルムコンデンサは含浸性が良好なオールフ
ィルムコンデンサを可能にし、ＰＰフィルムでは得られ
ない広範囲にわたる（ε−２，２〜６．３）高誘電率コ
ンデンサを可能にし破壊電圧も大きいので小型化を可能
にし、また含浸油として難燃性のものを使用することに
より難燃性を可能ならしめたものである。

また高価なＰＶＦ２の使用割合を少なくすれば全体の価
格を低減することもできる。

さらにオールフィルムコンデンサとしたので油の使用量
も少なくて済み、また真空乾燥工程の簡素化を図ること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂおよび第２図は従来のフィルムコンデンサ
素子の構造図、第３図は本発明のフィルムコンデンサ素
子の構造図、第４図は第３図のものを巻回したコンデン
サの構造説明図、第５図は第３図のものの含浸油の透過
作用説明図、第６図は本発明コンデンサにおける占積率
とε、Ｅとの関係図、第７図は同じく占積率εＥ２との
関係図、第８図は同じく占積率とｔａｎδとの関係図、
第９図と第１１図は従来の、また第１０図と第１２図は
本発明のフィルムコンデンサ素子の構造図を示す。 １・・・・・・クラフト紙、２・・・・・・ポリプロピ
レンフィルム（ＰＰ）、３・・・・・・アルミ箔、４・
・・・・・ポリ弗化ビニリチンフィルム（ＰＶＦ２）、
５・・・・・・フィルムコンデンサ、６・・・・・・複
合誘電体、７・・・・・・含浸油。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリ弗化ビニリデンフィルムとポリプロピレンフィ
   ルムとをポリ弗化ビニリデンフィルムが全体を５乃至８
   ０％の占積率になるように交互に重ね合せた誘電体と、
   電極箔とを重ね合せて巻回してコンデンサ素子とし、こ
   のコンデンサ素子に難燃性絶縁油を含浸したことを特徴
   とするオールフィルムコンデンサ。