JPS6326529B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は変形した円形ロールコンデンサに関す
る。特願昭56−67073（特開昭57−2514号公報）
に、両面が金属化された紙条片よりなる電極間に
誘電体条片をはさんだコンデンサのような特定の
コンデンサに適当な多数の流体混合物が記載され
ている。これらのコンデンサは、金属化紙コンデ
ンサと称され、主に円形ロール、円筒ケーシング
の形状に製造されている。その理由は、巻き張
力、占積率およびロール一体性などの幾つかのパ
ラメータが臨界条件と考えられ、最良のものは円
形ロールの幾何学形状でしか得られなかつたから
である。構造の臨界性故に、含浸用に用いる流体
の特性が円形構造と特別な相関関係にあることが
必要とされるので、含浸用流体の種類に細心の注
意が払われてきた。

上述した特許出願においては、エステルと炭化
水素との特定の流体混合物を使用することにより
コンデンサを大幅に改良できることが見出され
た。単一化学化合物の使用、また特に炭化水素と
エステルの混合物の使用により円形ロール構造の
総合的最適特性を保持し、同時に性能を改良した
ことが明らかである。

従来の平坦化またはだ円形コンデンサロール構
造は一体の強直な幾何学的円形ロールより劣つ
た。平坦化過程で巻き張力および占積率に種々の
変異量が導入され、また一般に平坦化区域の応力
が緩和される。これらのコンデンサの流体含浸剤
は、占積率が均一でないので、流体による樹脂誘
電体の膨潤が限定されてロールのある部分に不均
一充填空間を残すため、十分に機能を果せなかつ
た。しかし、平坦化またはだ円ロール構造は、空
間節減問題や一層好適に熱膨張・収縮できること
を含む多くの理由で望ましいものである。

本発明者は、平坦化またはだ円形状の望ましい
物理的特性を再現し、同時に円形ロール構造の電
気的特性および流体含浸特性をすべてそのまゝ持
つた変形した円形ロールコンデンサを製造できる
ことを見出した。さらに、本発明の新しい変形し
た円形ロールにより、電気的特性を犠性にするこ
となく一層広い範囲の種々の含侵剤を使用できる
だけでなく、従来の円形ロール構造の必須条件に
より有利さが限定されていた一層有利な含浸剤を
使用することもできる。

次に図面を参照しながら本発明をさらに詳述す
る。

第１図に本発明の変形した円形コンデンサロー
ルの好適例を示す。例示のコンデンサロール部分
１０は芯部材１１を具え、このまわりに合成樹脂
条片１２と金属化紙電極１３とを緊密に巻いた組
合せが位置する。ロール部分１０はその両電極を
互にずらせた関係で巻いてあり、一方の電極の金
属化端縁１４がロール部分の一端１５に露出し、
他方の金属化電極の端縁１６がロール部分の他端
１７に露出する。アルミニウムまたは亜鉛のよう
な適当な金属をロール部分の両端１５，１７にス
プレーして被膜１８を形成し、これら被膜１８に
電極リード１９および２０を接合してある。

第２図にわかりやすく示す通り、金属化紙電極
１３は、薄い高密度紙条片２１上にアルミニウム
層または被覆２２を設けて構成される。金属化紙
電極１３用の紙としては、誘電流体の内部進入と
表面移行を許容する織つたおよび不織ポリマー材
料または他の多孔性および芯吸上性の材料を含め
て多数の材料を使用できる。しかし、本発明の実
施にあたつては、密度約1.0を有するコンデンサ
薄葉紙が好ましい。この種の薄葉紙はクラフトコ
ンデンサ薄葉紙として商業経路で入手できる。

紙条片２１はその両面が金属層２２で被覆さ
れ、この組合せは両面金属化紙と称されている。
金属をアルミニウムまたは亜鉛とするのが好まし
く、この金属を周知の真空蒸着法により紙の上に
蒸着して均一な高純度金属層を形成する。かゝる
金属層は電極箔の単位面積当りのオーム抵抗値で
測定され、本発明の場合その抵抗値範囲は約4.0
〜7.0Ω／単位面積である。

合成樹脂条片１２は、ごく普通の誘電体樹脂、
例えばポリオレフイン、ポリカーボネート、ポリ
アミドなどのホモポリマーおよびコポリマーの１
種または複数種の単一または多重条片とすること
ができる。しかし、本発明の樹脂条片としては電
気コンデンサ品位のポリプロピレンよりなる樹脂
が好ましい。コンデンサ品位のポリプロピレンフ
イルムは、優れた誘電特性を有する十分高純度か
つ平滑なポリプロピレンフイルムである。

本発明の変形した円形ロールの特定形状を第３
図に一層明瞭に示す。第３図に示す比較的厚いロ
ール部分は相対的に大きな向い合つた平坦側面２
３，２４およびこれを横切る方向の１対の相対的
に小さい側面２５，２６を有する。代表的なコン
デンサロールでは、ロールの芯構造体２７に一層
近い内側巻き面がより平坦なまたは真直ぐな側面
の輪郭を示す。巻き数が増すにつれて側面２５お
よび２６は一層弧状になる。言い換えると、ロー
ル１０は１対の内方に弧状をなす側面２５，２６
を平坦な対向側面２３，２４で連接した構成であ
る。芯構造体２７の最終形状は同じとなり、即ち
第３図に示すようにロール部分と芯構造体の断面
幾何学形状はほゞ同一である。上述した形状と構
造は芯構造体２７の形状およびロール１０の製造
方法により予め定められ固定される。例えば、第
２図に示すような組合せと高速自動巻機で厚い変
形可能な管２９（第４図参照）の上にロール状に
巻く。この過程で、芯２９は第４図に示す通り円
形ロール形状のコンデンサロールの一部として留
まる。このような強直な芯部材に巻いた硬巻ロー
ルは、Flanaganの米国特許第3987348号にも記載
されている。

普通、Shawの米国特許第4117579号に記載さ
れているようなだ円形ロールコンデンサは、巻機
の芯軸に直接巻き、芯軸から抜き、平坦にして形
成され、芯部材は必要なく望ましくもない。ロー
ルを平坦にした後、ロールの内巻き部はゆるんだ
状態にあるので、すぐにしわが寄り、巻き面間の
占積率が望ましくない変動を受ける。ロール端の
張力も低下し占積率を変える。これらの要素はコ
ンデンサの寿命の間に段々悪くなりがちである。
両面金属化紙コンデンサ以外の従来のだ円形ロー
ルコンデンサはこの点が決定的な因子ではなかつ
た。しかし、両面金属化紙構造のコンデンサで
は、電極と誘電体とを注意深く位置決めし、ロー
ル全体に均一な占積率を維持することが必要であ
る。均一な占積率はロールのゆるさときつさ、最
初の巻き張力および最終的な強直構造に関係す
る。これらの因子は従来のだ円形ロールでは見ら
れない。

本発明においては、コンデンサロールを第４図
の円形ロール２８のように円形ロールデザインの
すべての基準をもつて形成する。ロール２８は所
定の圧縮性を有する強直な中心芯管２９を含む。
次にロール２８を単に平坦にして、円形ロール形
状の必須特性を保持する変形した円形ロール形状
とする。

本発明の変形した円形ロールは中心一体性とい
うもつとも重要な観点を包含する。中心一体性
は、仕上りロール内に所定の圧縮性の平坦化また
は変形可能な芯構造体２７を含ませるようにロー
ルを構成して得られる。この平坦化された中心一
体芯構造体２７により占められる空間により平坦
化加工が限定または制限され、ロールが普通の平
坦化だ円化だ円ロールよりはむしろ変形された円
形ロールとなる。さらに、芯構造体２７はコンデ
ンサロールより変形しにくいので、芯構造体が平
坦化加工に対する抵抗およびロールに対する支持
を継続し、構造全体に緊張と中心一体性を維持す
る。

芯構造体２７は１例では、最初約0.080インチ
の壁厚を有しロール２８の全長にわたつて延在す
る螺旋巻紙管である。この管を第４図に芯２９と
して示す。紙管２９はその上に巻機でロール２８
を巻くマンドレルまたは芯部材として働く。巻操
作の完了後、ロール２８と芯部材２９を単体とし
て巻機から取出し、プレスに置き、第１および３
図に示す輪郭に平坦化し、かくして管２９が精密
に平坦化された芯構造体２７となる。

芯構造体２７は紙である必要はなく、図示の形
状に簡単に変形できコンデンサ環境と両立し得る
ものであれば、任意の繊維、プラスチツクまたは
他の材料でつくることができる。芯構造体２７の
最終厚さまたは芯管２９の壁厚は、主平坦面を横
切る方向のロールの最終設計寸法およびロールの
巻数に応じて実験により簡単に定めることができ
る。通常、代表的には厚さ0.003〜0.026インチの
紙を用いてクラフト紙巻管の壁厚を約0.030〜
0.150インチとする。ロールの占積率はよく保た
れ、特に内方巻き部でまた主平坦面を横切つてよ
く保たれる。さらに、芯構造体２７は可変圧縮性
の流体充填構造体となつてロール一体性を保つ。
ロールの中心部の空間はすべて芯構造体２７によ
つてほゞ占められ、未充填空間は存在しない。芯
構造体２７は中実の芯であり、ロール全体も中実
の構造となる。

平坦化加工において、芯２９の方がロールより
圧縮性が低いので、ロールのもつとも内方の内周
は支えられている。さらに重要なことに、芯２９
を平坦化している際、芯がロールに大きな横向き
の力を発揮し、ロール端巻部に巻張力を維持す
る。平坦化加工の終了後、圧縮芯２７は易含浸性
の構造をなし、ロールに引続き中心一体性を与え
る。ロールの継続的プレスは、芯構造体が、恐ら
くはその大きな壁厚の為に、ゆがむことなく体積
の変化に連続的に順応することを示唆している。

コンデンサロール１０を上述した通りに組立
て、第５図の予め成形したケーシング３０に入れ
る。第５図において、ケーシング３０は１対の端
子３１および３２を含み、これに第４図のリード
１９および２０が接続されている。またケーシン
グ３０には、前述した特許出願に開示された流体
のような適当な含浸流体３３が満たされる。本発
明の代表的実施例は次の通り。

実施例 １ 第１〜５図の構成に従つて多数のコンデンサを
製造した。コンデンサの定格は12mfd、530VAC
であつた。両面金属化紙の厚さは0.36ミルであつ
た。誘電体条片は厚さ0.394ミルのポリプロピレ
ンフイルムであつた。芯管は螺旋巻紙で、0.100
インチの壁厚を有した。コンデンサロールを芯管
の上に極めて緊密に巻き、巻機から取出し、油圧
プレスに置いて第３図の輪郭に平坦化した。しか
る後、コンデンサロールをケーシングに封入し、
40％フエニルキシリルエタンと60％ジ−２−エチ
ルヘキシルフタレートエステルの混合液で含浸し
た。代表的な電気試験の結果、キヤパシタンス
12.28mfdおよび力率（パーセント）0.018が測定
された。

本発明を特定実施例に関して説明したが、当業
者であれば、本発明の要旨を逸脱せぬ範囲内で多
数の変更例が想起できる。従つて本発明は本発明
の要旨の範囲内に入るかゝる変更例や改変例のす
べてを包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変形した円形コンデンサロー
ルの好適例を示す斜視図、第２図は第１図のロー
ルに巻かれる金属化紙条片およびその中間に介在
する合成樹脂条片の断面図、第３図は第１図のロ
ールの断面図、第４図は第１図のロールの変形前
の形状を示す斜視図、および第５図は本発明の完
成した変形した円形ロールコンデンサを示す斜視
図である。 １０……ロール部分、１１……芯部材、１２…
…合成樹脂条片、１３……金属化紙電極、２１…
…紙条片、２２……金属層、２３，２４……平坦
側面、２５，２６……弧状側面、２７……芯構造
体、２８……円形ロール、２９……芯管、３０…
…ケーシング、３１，３２……端子、３３……含
浸流体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １対の間隔を置いた条片電極間に誘電性合成
   樹脂条片をはさんで積層体を形成し、この積層体
   を円形ロール形状に巻き、平坦化し、ケーシング
   に入れ、誘電流体で含侵した電気コンデンサにお
   いて、 (a) 前記条片電極を両面が金属薄層で金属化され
   たコンデンサ薄葉紙とし、 (b) 前記ロールに中心芯構造体を設け、 (c) 前記中心芯構造体を前記ロールを上に巻いて
   一緒に平坦化した厚肉管とし、ロールの中心に
   介在空間を本質的に残すことなくロールに中実
   スペーサをもたらすことを特徴とするコンデン
   サ。 ２ 前記中心芯構造体の断面幾何学形状と前記ロ
   ール断面幾何学形状がほゞ同一である特許請求の
   範囲第１項記載のコンデンサ。 ３ 前記中心芯構造体が平坦化以前には約0.030
   〜0.150インチの範囲の壁厚を有する管であつた
   特許請求の範囲第１項記載のコンデンサ。 ４ 前記芯管が約0.030〜0.150インチの範囲の壁
   厚を有する紙管である特許請求の範囲第１項記載
   のコンデンサ。 ５ 前記芯管が合成樹脂である特許請求の範囲第
   １項記載のコンデンサ。 ６ 前記管が紙である特許請求の範囲第１項記載
   のコンデンサ。 ７ 前記管がプラスチツクである特許請求の範囲
   第１項記載のコンデンサ。 ８ 前記流体含浸剤が普通の電気品位の鉱油の直
   鎖構造と比較してほゞ球形分子の単一化学化合物
   よりなる特許請求の範囲第１項記載のコンデン
   サ。 ９ 前記流体が合成炭化水素よりなる特許請求の
   範囲第８項記載のコンデンサ。 １０ 前記流体がエステルよりなる特許請求の範
   囲第８項記載のコンデンサ。 １１ 前記流体が合成炭化水素とエステルの混合
   物よりなる特許請求の範囲第８項記載のコンデン
   サ。 １２ 前記炭化水素がジアリールアルカン、アル
   キルビフエニルおよびアルキルナフタレンよりな
   る群から選択され、前記エステルがフタル酸エス
   テルの中から選択される特許請求の範囲第１１項
   記載のコンデンサ。 １３ 前記炭化水素がフエニルキシリルエタンで
   ある特許請求の範囲第１１項記載のコンデンサ。 １４ 前記炭化水素が混合物の50容量％以上を占
   める特許請求の範囲第１１項記載のコンデンサ。 １５ 両面金属化紙条片を両電極として用いると
   ともにこれら条片間に合成樹脂を誘電体として用
   いてコンデンサを製造するにあたり、 (a) 前記条片を中心厚肉芯管にロール形態で巻
   き、 (b) 前記ロールおよび芯管を平坦化し、この管の
   平坦化によりロールの巻き一体性を維持できる
   ようにすることを特徴とするコンデンサの製造
   方法。 １６ 両面が金属化されたコンデンサ薄葉紙より
   なる１対の間隔を置いた条片電極間に合成樹脂誘
   電体をはさんだ電気コンデンサにおいて、コンデ
   ンサが内方に向つて弧状をなす対向端部を平坦な
   対向側面で連接した変形された円形の形態をな
   し、内部に内方に向つて弧状をなす対向端部を平
   坦な対向側面で連接した中心一体芯構造体を設け
   たことを特徴とするコンデンサ。