JP2004356208A

JP2004356208A - オールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサーおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2004356208A
Application number: JP2003149386A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Motomiya; 達彦本宮; Kenichi Kamisaka; 謙一上坂
Original assignee: Shin Etsu Film Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Film Co Ltd
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16
Also published as: KR20040102332A; EP1482523A1; CN1574130A; US20040240147A1; US6917512B2; CN100524555C; CA2467290A1

Abstract

【課題】安定して提供でき、コストも低く、性能も十分満足することのできるオールフィルム製電子レンジ用コンデンサーの製法条件等を確立することを課題とする。
【解決手段】誘電体がポリプロピレンフィルムであり、厚さが７〜３０μｍ、ヘイズィ（ｈａｚｙ）値が５〜５０％、スペースファクターが５〜１２％、コンデンサー用オイルを８５℃に加熱し４０時間以上含浸したときのフィルムの厚さ方向の厚み変化率が１３％以下であり、導電体であるアルミニウム箔の厚さが４〜７μｍであり、含浸後のオイルの誘電正接（ｔａｎδ_２）値が０．１０％以下（８０℃、６０Ｈｚ）であり、オイルを含浸する前のコンデンサーの静電容量をＣ_１、オイルを含浸した後の静電容量をＣ_２とした時、Ｃ_２／Ｃ_１比の値が１．１２〜１．１７である電子レンジ用油浸オールフィルムコンデンサーである。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリプロピレンフィルムを誘電体としたオールフィルム製電子レンジ用コンデンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電極と誘電体とを巻き回して形成された素子にコンデンサー用オイルを含浸してなる油浸コンデンサー用の誘電体としては、当初、コンデンサー紙（以下、紙と言う）が用いられていた。紙は、紙自体がポーラスでコンデンサー用オイル（以下、オイルという）を含浸させるのが容易であり、オイルを含浸しても膨潤がない上に、コンデンサー使用時の温度変動に対しても、熱膨張・収縮が少なく、設計が容易であるとして、広く用いられてきた。
反面、紙の誘電正接は比較的大きく、コンデンサーの内部発熱量は大きい。また、紙の絶縁破壊電圧が低いため、電位傾度を高くすることができず、必然的に厚い紙を用いることとなって、コンデンサーが大きくなるという欠点が避けられなかった。
さらに、紙はその製造過程で副生する種々の廃棄物によって環境が汚染されるという問題や紙の原料である資源の保護並びにコストダウンの要望があり、ミックスタイプからオールフィルム化への切り替えが望まれていた。
【０００３】
一方、合成樹脂フィルムは、絶縁破壊電圧が高いので電位傾度を高く設計でき、内部発熱量も少ないので、単位容量当たりの体積が小さくて済み、大容量のコンデンサーが小型化できるので設置面積が少なくなるという特徴が着目され、さらには、製造コスト的にも多くのメリットが認められている。
電力用コンデンサーは、これらのメリットを活かして、オールフィルムタイプのコンデンサーが用いられてきている。現在、６００Ｖ以上の電力用コンデンサーに使用されるフィルムは、電気的性能の優れた二軸延伸ポリプロピレンフィルム（以下、ＯＰＰと言う）が主に使用されている。電力用コンデンサーは、ＯＰＰとＡｌ箔とを巻き回して形成された素子をつぶし素子とし、数ヶ〜数十ヶを束ねた上に、バンドをかけて素子を所望のＣ_２／Ｃ_１になるように固定・拘束した後、鉄製の容器に入れてオイルを含浸し、密封した構造となっている。因みに、Ｃ_１はオイルを含浸する前のコンデンサーの静電容量、Ｃ_２はオイルを含浸した後の静電容量であり、電力用コンデンサーにおけるＣ_２／Ｃ_１は、１．１９〜１．２０である。
【０００４】
これに対して、電子レンジ用コンデンサーは、電力用コンデンサーとは異なり、通常、素子数は１ヶであり、容器は一般的にアルミ缶が用いられる。また、電子レンジ用コンデンサーは使用される環境温度範囲が広い。
合成樹脂フィルムは、紙と異なり、一般に内部に空隙等を含まない（ポーラスでない）ので、密に巻かれた場合にはオイルの含浸に多くの時間が必要であり、また、オイルを含浸すると膨潤する、さらに、熱膨張・収縮が紙に比較して大きい、等により、寸法安定性が低くなり易いという欠点がある。
これらの特性により、電子レンジ用コンデンサーにオールフィルムタイプのコンデンサーを用いようとすると、電子レンジ用コンデンサーはＯＰＰとＡｌ箔とを巻き回して形成された素子「１ヶ」を単独で使用するため、所望のＣ_２／Ｃ_１に固定するのが困難であった。また、熱による収縮（膨張）や、オイルによる膨潤で、缶が膨らみ、オイルが流れ出す等の問題、素子に「シワ」が発生し、コンデンサーがパンクする、等の原因となった。
このように特性が安定しないため、電子レンジ用コンデンサーの「オールフィルムタイプコンデンサー」の開発は成功しなかった。
【０００５】
紙とフィルムの両方の長所を利用するものとして、紙とフィルムとを混用した「ミックスタイプコンデンサー」が開発され、今日の電子レンジ用コンデンサーは、ほぼ１００％がミックスタイプとなっている。
従来の電子レンジ用ミックスタイプコンデンサーの一般的な素子構成を図５に模式的に示す。
図５において、Ａｌ箔４、ＯＰＰ５および紙６をこの順に重ねて巻き回し、素子を構成する。電極である上下のＡｌ箔間の誘電体層は、ＯＰＰ１枚と紙１枚または紙２枚で構成される。ミックスタイプの場合、オイルはＯＰＰの表面状態に拘わらず、紙が持つポーラス性によって素子内部まで容易に含浸させることができる。また、オイルに含浸された紙は殆ど形状変化を起こさないために、ＯＰＰの膨潤や熱膨張・収縮に対するクッション材或いはバッファー材の役目を果たし、素子を圧迫する現象が緩和され、素子の巻き締まりや変形がなくなり、Ｃ_２／Ｃ_１を厳密に規定しなくても安定したコンデンサーが製造できる。そして、そのＣ_２／Ｃ_１としては、１．１７〜１．１８（紙１枚＋ＯＰＰ１枚の場合）、または〜１．２０（紙２枚＋ＯＰＰ１枚の場合）の値となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、未だ開発に成功していないオールフィルム製電子レンジ用のコンデンサーを安定して提供し、コストも低く、性能も十分満足することのできるオールフィルム製電子レンジ用コンデンサーの製法条件等を確立することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、紙を使用しないオールフィルム製電子レンジコンデンサーの信頼性向上に寄与する要素について鋭意検討を行った結果、コンデンサーの誘電体フィルムがポリプロピレンフィルムのみからなることを特徴とするオールフィルム製電子レンジコンデンサーの作製に成功した。
本発明のオールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサーは、ポリプロピレンフィルムとアルミニウム箔とを巻き回して形成された素子にコンデンサー用オイルを含浸してなる電子レンジ用油浸オールフィルムコンデンサーにおいて、前記コンデンサーの誘電体がポリプロピレンフィルムのみからなることを特徴とする。
【０００８】
上記ポリプロピレンフィルムとアルミニウム箔とを巻き回して形成された素子は、つぶし素子であり、かつ拘束されていること、前記ポリプロピレンフィルムは、厚さが７〜３０μｍ、ヘイズィ（ｈａｚｙ）値が５〜５０％、スペースファクターが５〜１２％、コンデンサー用オイルを８５℃に加熱し４０時間以上含浸したときのフィルムの厚さ方向の厚み変化率が１３％以下であり、前記アルミニウム箔の厚さが４〜７μｍであり、含浸後のオイルの誘電正接（ｔａｎδ_２）値が０．２０％以下（８０℃、６０Ｈｚ）であること、オイルを含浸する前のコンデンサーの静電容量をＣ_１、オイルを含浸した後の静電容量をＣ_２とした時、Ｃ_２／Ｃ_１比の値が１．０８〜１．２２であることが好ましい。
【０００９】
また、前記素子の前記拘束が、以下の態様の単独、または組み合わせた態様であることがこのましい。
▲１▼．素子巻工程の終部においてＡｌ箔が規定の長さに達し、Ａｌ箔を切断した後、ポリプロピレンフィルムのみを上巻きする態様。
▲２▼．ＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム等の厚手のフィルムで素子を包む態様。
▲３▼．ガラスフェノール樹脂、ユリア樹脂等の剛直性を有する板でサンドイッチする態様。
▲４▼．素子を入れた缶の外から缶の膨張を拘束する態様。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明のオールフィルム製電子レンジ用コンデンサーに用いるポリプロピレン（以下、ＰＰという）樹脂は、メルトフロー値１〜１０ｇ／１０分、好ましくは２〜６ｇ／１０分、アイソタクティック度９３％以上、好ましくは９５％以上、塩素含有量１０ｐｐｍ以下、灰分３０ｐｐｍ以下であり、５００〜１，５００ｐｐｍの抗酸化剤を添加したＰＰ組成物であることが好ましい。このＰＰ組成物を加熱成形し、２軸延伸して、本発明の誘電体であるＯＰＰとする。
ここで、上記ＰＰ樹脂のメルトフロー値が１ｇ／１０分より小さいと、ＰＰ組成物をフィルム状に成形すること、及び所望の特性を有するＯＰＰを得ることが困難となることがあり、また、メルトフロー値が１０ｇ／１０分より大きいとオイル（絶縁油）中への低分子量ＰＰ成分の溶出量が増加することがある。
【００１１】
ＯＰＰの絶縁破壊性能は、フィルム中の結晶化度に左右される。結晶化度はフィルムの製膜条件（製膜温度、延伸倍率等）によっても変わるが、アイソタクティック度により影響を受ける。アイソタクティック度９３％未満の場合、ＯＰＰ中の非結晶部分が多くなり、オイルによるフィルムの膨潤度が大きくなる。なお、アイソタクティック度９３％以上でのＯＰＰの結晶化度は概ね６５〜８５％である。
塩素含有量及び灰分は、共にＯＰＰの耐電圧性能を左右するもので、いずれの含有量が多くなっても耐電圧が低下するため、塩素含有量は１０ｐｐｍ以下、灰分は３０ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【００１２】
また、ＰＰ組成物中の抗酸化剤量が５００ｐｐｍ未満の場合、ＰＰ組成物をフィルム状に加熱成形する際に熱劣化が起こり、また、抗酸化剤量が１、５００ｐｐｍを越えるとＯＰＰの誘電正接（ｔａｎδ）が大きくなり過ぎる傾向が見られやすい。このような、成形時に酸化が進んだＯＰＰあるいは抗酸化剤を多量に含むＯＰＰを油含浸タイプのコンデンサーに用いると、内部発熱が大きくなり、フィルムの熱劣化を進めたり、フィルムの膨潤による変形が大きくなり、コンデンサーの寿命に悪影響を及ぼす原因となる。
なお、メルトフロー値、アイソタクティック度、塩素含有量、抗酸化剤量等は、当該フィルムの製造業界では公知の物性である。このような特性を有する樹脂は、コンデンサーフィルム用樹脂として市販されているものから選択することができる。
【００１３】
本発明に使用されるフィルム（ＯＰＰ）は、上記したＰＰ樹脂を使用して製造される。そのヘイズィ（ｈａｚｙ）値は５〜５０％であることが必要であるが、特に２０〜４０％であることが好ましい。なお、ヘイズィ値はフィルムを通過する光の量、即ち入射光強度に対する透過光強度の比（百分率）で表わされる値であり、光の散乱率である。ヘイズィ値にはフィルムの内部で発生する内部ヘイズィと、フィルムの表面での散乱により発生する外部ヘイズィとがあるが、本発明で規定するのは、外部ヘイズィ値についてである。
即ち、ヘイズィ値は、フィルム表面の粗度状態（表面構造の微細性）を表す。ヘイズィ値が５％未満では、ＰＰ表面に形成される微細構造が十分でないため、スペースファクタが目的とした範囲にまで上げられず、信頼性の高いコンデンサーは得られない。
他方、ヘイズィ値が５０％を越える場合、ＯＰＰ表面には微視的に複雑で深い凹部が存在し、この部分では局部的にフィルムの厚さが薄くなるため、耐電圧が低下し、コンデンサーのパンクの原因となる。
【００１４】
一方、フィルムの全厚さに対して、表面の凹凸部分が占める厚さの割合（表面粗度の大きさの絶対値）を求めた値がスペースファクター（ＳＦ）と呼ばれるもので、マイクロメーター等で実測した厚さ（ｔ）に対し、フィルムの重量から計算により求めた厚さ（ｗ）の比、即ち、ＳＦ＝［（ｔ−ｗ）÷ｗ］×１００、で表される。ＳＦ値は、ＯＰＰとＡｌ箔とを交互に巻き回すことによって形成した素子の、絶縁油が入るべき空間量（空隙率）を左右することになる。例えばＳＦ値が大きいと表面の凹凸が大きいことになる。
【００１５】
本発明で使用するＯＰＰのＳＦ値は、５〜１２％であることが望ましい。ＳＦ値が５％未満の場合、ＯＰＰとＡｌ箔とを交互に巻き回すことによって形成した素子に減圧下においてオイルを含浸させる場合、オイルがフィルム層間或いはＯＰＰ―Ａｌ箔層間に十分に含浸が行き渡らず、コロナ発生電圧が低下し、その結果フィルムの絶縁破壊が起り、コンデンサーがパンクする。また、ＳＦ値が１２％を越えると、前項のヘイズィ値が５０％を越える場合と同様に、フィルム表面に局部的に深い凹部の存在頻度が増加し、耐電圧が低下してしまう。
ＯＰＰは、成形方法及び条件によって種々の表面形態が得られる。製法を大別するとインフレーション法（同時二軸延伸法）とテンター法（逐次二軸延伸法）とが知られている。
【００１６】
インフレーション法で得られるヘイズィフィルムは、その製法上、チューブ状であり、通常、徐冷された側は凹凸が大きく、逆に急冷された側は小さくなる。
即ち、内面と外面とでヘイズィ値及びＳＦ値の度合いが異なるヘイズィフィルムを製造するのに適している。
一方、平板状で製膜するテンター法は、一般に表面が平滑なフィルムの生産に適しているが、製膜時のフィルム両面の冷却速度を適宜調整することによって、ヘイズィフィルムの製造が可能である。
本発明において用いられるＯＰＰは、上述のＯＰＰ諸特性を満足するものであれば、その製法には制約されない。
【００１７】
本発明で使用されるフィルム厚さは、７〜３０μｍで、単独或は複数枚を組み合わせて使用される。設計電位傾度によって、フィルム枚数や厚さの組み合わせにバリエーションを持たせることが出来る。
今、電子レンジ用コンデンサーの耐電圧を２，０００Ｖとすれば、フィルムの最小耐電圧は３００Ｖ／μｍ以上であるから、２，０００（Ｖ）÷３００（Ｖ／μｍ）≒７（μｍ）となり、誘電体の厚さとしては、理論上７μｍの誘電体厚さとになり、７μｍ厚さのフィルムを１枚使用すればよいことになる。しかし、プラスチックフィルムは、一般的に言って、製膜時の条件、異物混入、空気の抱きこみ等により、フィルム自体に肉厚ムラや、場合によってはピンホールが発生し、耐電圧は低下すると見た方がよい。
従って、設計上の耐電圧（電位傾度）は、安全率を高くとる必要がある。一般的には、４０〜１００Ｖ／μｍの値を採用する。４０Ｖ／μｍ未満では、信頼性は増すがコスト高となり、１００Ｖ／μｍを越えるとその逆となる。
【００１８】
設計耐電圧を８０Ｖ／μｍとした場合、２，０００÷８０＝２５、となる。フィルム１枚の場合の厚さは２５μｍ、同じ厚さのフィルムを２枚使用すれば１２．５μｍ、３枚なら８．３μｍとなる。安全率はフィルムの弱点部が重複する確率を少なくすれば高くなるので、フィルム１枚より２枚、２枚より３枚の場合の方が安全率は増加する。本発明では、通常複数枚を組み合わせて使用する。他方、作業効率は、枚数が少ないほどよいため、何枚で設計するかは、コストとの絡みで決定される。
なお、設計耐電圧を４０Ｖ／μｍとした場合、２，０００÷４０＝５０（μｍ）で、例えば２５μｍのフィルムを２枚使用される。また、設計耐電圧を１００Ｖとすれば、２，０００÷１００＝２０μｍとなり、例えば２０μｍのフィルムを１枚使用しても良い。安全率を上げるには、１０μｍのフィルムを２枚使用することでも良い。
ヘイズィ値５〜５０％、ＳＦ値５〜１２％の他に、フィルムの熱収縮率または熱膨張率、およびオイル中での膨潤率も重要なファクターである。８５℃、６０時間後のフィルムの熱収縮率または熱膨張率は２％以下であればよい。２％以下のフィルムは、適正な製膜条件を採用することにより得ることが出来る。
【００１９】
フィルムの熱収縮率または熱膨張率は、空気中での値であるのに対し、膨潤率はオイル中でのフィルムの変化を表し、コンデンサーとしてより現実的で影響が大きく、無視できない。なお、オイル中でのフィルムの膨潤率は主としてフィルムの結晶化度に左右されることは前述した。しかし、ＯＰＰが結晶性脂肪族ポリマーのため、オイルとの相容性（組合わせ）でもその値は変化する。本発明における膨潤率は、８５℃のオイルに含浸して膨潤が飽和・平衡に達したときのフィルムの厚さ方向の変化率で、１３％以下、好ましくは１０％以下であることが望ましい。８５℃のオイルとする理由は、電子レンジ用コンデンサーの寿命試験条件がこの温度のためである。８５℃で１３％以下でないと、寿命試験に合格しない。なお、８５℃のオイルの中で膨潤が飽和・平衡に達するまでのおおよその時間は、４０時間以上好ましくは６０時間である。
【００２０】
コンデンサー素子中での電極間（２枚のＡｌ箔間）距離は、アルミ箔の伸び縮みは無視できるため変化がないのに対して、フィルムは熱とオイルの影響を強く受ける。膨潤率１３％以上では、フィルム厚が増大して、容器を膨らまさせ、パンクの原因になったり、フィルム層間、フィルム―アルミ箔層間に浸透したオイルを排出して十分な量を保持できなくなり、コンデンサー容量の安定性が悪く、耐電圧が低下し、パンクの原因となる。また、加熱時間４０時間未満では、フィルムとオイルとの平衡関係（加熱時の平衡）が終了しないため、安定的にコンデンサーを製造できない。
【００２１】
本発明のオールフィルム製電子レンジコンデンサーは、上記の条件を満足するＯＰＰとＡｌ箔とを巻き回して素子を形成し、これを容器に入れ、次いでオイルを含浸し、封缶することにより得られる。
素子は、通常丸型に巻き回され、巻芯から引き抜かれて製造されるが、断面がトラック状の容器に入れられるため、ツブして（つぶし素子として）容器中に挿入される。つぶし素子とは、図４に示されるように、素子の中心部の巻芯跡の空隙をほぼ無くすように平行平面で押し潰し、断面がトラックの形状を呈する状態の素子をいう。本発明素子形状は、つぶし素子または無誘導巻つぶし素子が対象である。なお、巻き芯を入れたままの丸型素子では巻下層部から巻上層部までにオイルを均一に含浸させることが難しく、巻き芯の無い丸型素子においては、素子中心部に向かってフィルムの膨潤による縮径する力が加わり中心部分が異常変形するため、Ｃ_２／Ｃ_１比をコントロールすることが非常に難しい。なお、Ａｌ箔はコンデンサー用として市販されており、その純度は９９％以上、厚さは４〜７μｍである。
【００２２】
オイルは、電極間での部分放電防止のために必須な材料である。要求される特性は、イオン性不純物の混入がなく、誘電正接が小さく、Ｈ_２ガス吸収性に優れ、耐電圧が大きいことである。具体的には誘電正接（ｔａｎδ_１）が０．００５〜０．０５％（８０℃、６０Ｈｚ）であるものが採用される。
オイル単独でのｔａｎδ値（ｔａｎδ_１）が０．０１％のオイルであっても、コンデンサーの製造工程や部材から混入する不純物によって、その値は悪化する。容器（Ａｌ缶は使用前に洗浄される）、フィルム、Ａｌ箔は純度的に問題ないが、蓋（オイル漏れ防止のため、オイル注入孔封鎖部材等各種部材が使用されている）、タブ（取り出し電極。タブに紙を貼り付けたタイプのものは、接着剤が使用されている。）、素子巻き終了後の巻き終わりのフィルムを固定するための粘着テープ（接着剤）及びクランプ材（膨潤防止材）の純度が特に大きな問題となる。
【００２３】
ものによっては１０倍以上オイルのｔａｎδを悪化させる。これら部材が、使用可能であるか否かの判定は、コンデンサーとした後のｔａｎδ値（ｔａｎδ_２）によって判定できる。ｔａｎδ_２値は０．２０％以下が必須である。これ以上では、コンデンサーはパンクする可能性が増加する。
部分放電が発生しないためには、オイル自身の耐電圧が高いことが必要である。そのためには、オイルの体積抵抗率が１０^１５Ω・ｃｍ（８０℃）以上であることが望ましい。
【００２４】
また、フィルム―Ａｌ箔各層間にボイドを作らないことも重要となる。そのためには、フィルム―Ａｌ箔各層間にオイルが浸透し易いようにオイルの粘度が低いことが好ましい。さらに寒冷地での使用に耐えるためには、流動点は−３０℃以下のオイルが好ましい。しかし、使用環境が氷点下にならない温暖地仕様では、特にこだわらない。部分放電が発生すると、その周辺のフィルムやオイルが放電エネルギーにより分解し、Ｈ_２ガスが発生し、部分放電がますます発生しやすくなるため、この発生したＨ_２ガスを速やかに吸収する特性を有するオイルであることが、より有効となってくる。
【００２５】
これらの要求を満足するものとして、芳香族系の合成油が長年多用され、代表的な例として、ＰＸＥ或いはＳＡＳ−４０（いずれも新日本石油化学（株）製の商品名）等、合成アルキル化芳香族系化合物類が知られている。ＰＸＥはフェニルキシリルエタンを主成分とし、ＳＡＳ−４０はｍ−ベンジルトルエン（３２％）、ｏ−ベンジルトルエン（５％）、ｐ−ベンジルトルエン（２２％）、ジフェニルエタン（３８％）からなる混合物である。低温特性を向上させる目的でジフェニルエタンの一部をベンジルトルエンに変えたものや、フェニルキシリルエタンを使用したものもある。
これら合成アルキル化芳香族系化合物からなるオイルは、特にＨ_２ガス吸収性が優れており、単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２６】
一般（汎用）コンデンサー用のコンデンサー用オイルとして要されていたものは、電気絶縁性の油であり、ＪＩＳＣ２３２０に規格が示されている。これらは鉱油、アルキルベンゼン、ポリブテン、アルキルナフタレン、アルキルジフェニルエタン、シリコーン油が例示される。これらのオイルは、本発明の要求特性を有するものを除いて、単独で使用することは出来ないものの、混合して使用することは拒まない。
ＪＩＳ規格以外のものとして植物系、その他の合成エステル系オイル他が使用されてきた。植物系のものとしては、大豆油、なたね油、綿実油、ひまし油などが挙げられ、合成エステル系オイル他としては、長鎖アルコール、リン酸エステル、スルホン油、高級エステル類などが知られている。
しかし、電子レンジ用コンデンサーの定格電圧は２，０００Ｖ以上と高圧のため、これらのオイルは一般に耐電圧が低く、単独では使用できない。
【００２７】
本発明の電子レンジ用コンデンサーは、ＯＰＰとＡｌ箔とを巻き回して素子を形成し、つぶして、容器に収め、乾燥工程等を経てオイル充填・含浸・エージングを行ってコンデンサーを製造する。この一連の過程で、ＯＰＰにはオイル含浸による寸法変化（膨潤）及び温度上昇に伴う寸法変化（油中での熱収縮または熱膨張）の現象が起きる。コンデンサーの安定性に大きな影響を与えるのは、前者（膨潤）である。特に適正なフィルム（ＯＰＰ）とオイルとの選定により、初めて信頼性に優れたオールフィルム製電子レンジ用コンデンサーが得られる。
オイル中でのフィルムの膨潤率は、８５℃、６０時間加熱した後で１３％以下、好ましくは１０％以下あるが、この条件を満たすためには、オイルの含浸条件も重要となる。
オイルの充填後、引続き加熱下に保持し、フィルムへのオイルの浸透（膨潤）を完了させ、平衡化させることにより、安定性、信頼性がより強固なものとなる。
含浸後のエージング時間は、３０〜６０℃の温度範囲で、かつ含浸時間を含めて４８時間以上が必要となる。４８時間未満ではフィルム中の微小欠陥にまで充分にオイルが浸透せず、信頼性が確保できない。望ましいエージング時間は４８〜６０時間である。
【００２８】
次に、オイルを含浸する前のコンデンサーの静電容量をＣ_１、オイルを含浸した後の静電容量をＣ_２とした時、オイルによるフィルムの膨潤を束縛（拘束）して、Ｃ_２／Ｃ_１比の値が１．０８〜１．２２、より好ましくは１．１０〜１．１７になるようにすることが必要である。Ｃ_２／Ｃ_１比の値が１．０８〜１．２２の場合、フィルムを適度に膨潤させ、フィルムの微小欠陥をカバーし、且つフィルム層間及びフィルム−アルミ箔層間にオイルの層が均一に過不足無く存在し、素子を安定させることが出来る。この範囲に満たない場合は、各層間にオイルが十分でないことを意味し、課電中にオイルが十分でない部分から部分放電が起こる。発生したコロナは、オイル或いはフィルム等有機構成物を分解し、コンデンサーの温度上昇や内圧上昇を起こし、パンクする原因となる。他方、上記範囲を越える場合は、層間のオイル量が過大であることを意味し、オイルの耐電圧が低いため、分解が起こり、繰り返し使用でパンクする原因となる。
【００２９】
Ｃ_２／Ｃ_１比を１．０８〜１．２２に束縛する方法は、つぶし素子または無誘導巻つぶし素子の上下を、
▲１▼．素子巻工程の終部においてＡｌ箔が規定の長さに達し、Ａｌ箔を切断した後、ポリプロピレンフィルムのみを上巻きする方法。
▲２▼．ＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム等の厚手のフィルムで素子を包む方法。
▲３▼．ガラスフェノール樹脂、ユリア樹脂等の剛直性を有する板でサンドイッチする方法。
▲４▼．素子を入れた缶の外から缶の膨張を拘束する方法。
の単独、あるいは
▲５▼．上記▲１▼〜▲４▼を組み合わせた方法。
が挙げられる。
【００３０】
▲１▼の方法では、Ａｌ箔が介在させない部分の巻回ではその部分が膨潤・熱膨張による拡径よりも、それ自体が内部側に対する膨張抑制の作用の方が大きいことを利用するもので、余剰巻回は１５巻以上、好ましくは２０〜３０巻が採用される。
▲２▼の方法は、素子よりも剛性の高いフィルムで素子を包み、粘着テープあるいは接着剤でその巻回周長さを固定しようとするものである。必要があれば、フィルムを複数回巻き回す。
▲３▼の方法は、図４に示すように、剛直性を有する板を素子をつぶした両面にあてがい、テープ等で固定するものである。図４の例では、剛直性を有する板としては、ガラスフェノール樹脂板を例示している。
▲４▼の方法は、アルミ缶等の素子収納容器そのものの膨張・拡径を規制することにより、素子の膨潤・膨張を規制しようとするものである。そのためには、鉄製バンドでたが（箍）を填めるような形態や、素子収納容器の広い面積部分に鉄製板を添わせる形態等が採用できる。
コンデンサーから、直接的には、オイルを含浸する前のコンデンサーの静電容量をＣ_１を計測することはできないものの、使用される誘電体フィルムの比誘電率、厚みと幅及びスペースファクター、アルミ箔（電極）長さ、オイルの比誘電率等から近似計算で求めることができる。
【００３１】
ガラスフェノール樹脂、ユリア樹脂等の、剛直性を有する板でサンドイッチする方法や、ＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム等の厚手のフィルムで素子を包む方法の場合、重要なことは、これらの部材がオイルを汚染する有害な不純物を含有・放出しないことである。オイル中に溶解するイオン性不純物が存在すると、コンデンサーは容易にパンクするようになる。
Ｃ_２／Ｃ_１を目標値に保つ好ましい方法は、巻取り終了後の素子を、同じフィルムを使用して通常より長く後巻きする方法である。後巻きフィルムの長さは、素子を１５回以上、好ましくは２０回以上巻取ることが有効である。１５回以下では、クランプ効果は少なく、Ｃ_２／Ｃ_１を目標値に保つことは困難となり易い。
素子の上下（つぶした平行面））を束縛する方法以外に、缶の外から缶の膨張を拘束する方法も可能である。これら拘束方法は、単独または組み合わせて使用できる。
【００３２】
本発明による、誘電体構成部材がＯＰＰのみからなる電子レンジ用油浸オールフィルムコンデンサーの素子構成の一例を図１に模式的に示す。
図１において、Ａｌ箔１、ＯＰＰ２、ＯＰＰ３を１組としてこの順に重ねて巻き回し、素子を構成する。電極である上下のＡｌ箔間の誘電体層は、この図示例では２枚のＯＰＰで構成される。ＯＰＰの枚数は、前述の通り、適宜とすることができる。また、複数用いる場合に、各ＯＰＰの膜厚は同一であることを原則とするが、異なるものであっても差し支えない。
オールフィルムタイプコンデンサーでは、フィルムがオイルにより膨潤すれば、フィルムの厚さは増加する。同時に巻き回された部材同士は圧迫されることになる。更に、フィルムが熱収縮すると、素子に巻き締まる力が加算され、オイル含浸により素子中の部材間に保持されていたオイルが素子外部に押出される現象が起きたり、素子にシワが発生してパンクの原因となることがある。
【００３３】
ミックスタイプ、オールフィルムタイプ何れの製法においても、その製造工程は同じであり、洗浄＝缶及び蓋を洗浄する、素子巻き＝巻き芯にＯＰＰとアルミ箔とを巻き回し、巻取り途中に電極取り出しのためのタブを挿入する、つぶし、組み立て＝外部電極と放電抵抗を取り付けた缶の蓋にタブから引き出されているリードをハンダ付けする、缶入れ＝これを缶（ケース）に入れる、巻き締め＝蓋とケース上部の接合部を巻き締める（封缶する）、Ｃ_１及びｔａｎδ_１測定、乾燥（真空下）、オイル含浸（真空下）、エ−ジング（放置）、封缶、Ｃ_２及びｔａｎδ_２測定である。
ミックスタイプコンデンサーの乾燥は、通常、紙は融点がなく、吸水性のため高温（９０〜１２０℃）で長時間（７２時間以上）が適用されるのに対し、オールフィルムタイプは、フィルムの軟化点（融点１６８〜１７０℃）が低く、水を吸収しないため、温度は３０〜６０℃、時間は２４時間以内で十分である。
３０℃以下では水分の除去に長時間を要する。他方、６０℃以上の乾燥温度では、前述したように、オイル含浸時に６０℃以下に確実にしておかないとフィルムの膨潤、素子に収縮が起こりオイルが含浸しにくくなる。
【００３４】
なお、ＯＰＰ幅とＡｌ箔幅との端面の差（マージン幅）は、３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。３ｍｍ以下のマージン幅では、素子端面で電極間での回り放電が起こりパンクすることがある。１０ｍｍ以上では回り放電の問題は無くなるが、フィルムを余分に使用することとなり、コスト高になる。なお、旗状タブ（引き出し電極）を使用しない無誘導巻つぶし素子の場合のマージン幅とは、誘電材の間で頭が隠されている側のマージン幅を意味する。反対側の突出幅は、適宜とする。
製品の試験は、ヒートサイクル、部分放電開始電圧（コロナ発生電圧）測定、連続課電、直流破壊電圧（ＤＣ−ＢＤＶ）の測定である。
ヒートサイクルテスト条件は、室温（保持時間８時間）−８０℃（保持時間１６時間）−室温−８０℃と２回繰り返す。
連続課電（ライフテスト）条件は、定格電圧ｘ１．２５倍（２，６２５Ｖ）、５００時間、８５℃雰囲気下とする。
ＤＣ−ＢＤＶは、室温下、定格電圧ｘ４．３倍（９，０３０Ｖ）とする。
部分放電開始電圧（コロナ発生電圧）測定は、コロナ測定器、ＮＦ回路ブロック社製を用いて測定した。コンデンサーを８５℃にして、ＡＣ１，６５０Ｖ×２４時間（１６．５μｍのフィルムを２枚用いた場合、１，６５０Ｖ＝５０Ｖ／ｍｍ×１６．５μｍ×２を基準とした）の予備課電実施後、コンデンサーの温度を室温まで下げ、４，０００Ｖ／９０秒の速度でＡＣ電圧を印加し、部分放電が発生する電圧を測定する。
これら項目を全てクリアーして（パンクしない）初めて合格となる。
【００３５】
【実施例１】
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
［素子製造］
Ｃｕ板に錫メッキをした旗状タブ（引き出し電極）を使用し、厚さ１６．５μ、幅７５ｍｍのＯＰＰフィルム２枚及び厚さ６μ、幅６０ｍｍのＡｌ箔１枚を巻き回して外径４０ｍｍ（内径１２ｍｍ）のコンデンサー素子（仕様２，１００Ｖ、１μＦ）を作成した。マージン幅は両側とも７．５ｍｍとした。タブ位置は中央（接着剤：アクリル系接着剤転写テープ）。使用したＯＰＰフィルムのヘイズィ値は３０％、スペースファクター１０％、オイル（ＰＸＥ）８５℃、６０時間加熱したときのフィルムの厚さ方向の膨潤率は８％であった。なお、素子を巻き戻した状態を図２に示した。
【００３６】
オイル（ＰＸＥ）の温度８５℃、６０時間加熱したときのフィルムの厚さ方向の膨潤率の測定方法は、オイル５００ｃｃをビーカに注入し、８５℃に昇温後、ＯＰＰフィルム（幅３５ｍｍｘ長さ４００ｍｍ）を浸して行った。時間の経過とともに膨潤率は増加するが、この変化を図３に示した。
図３から、時間の経過とともにフィルムが膨潤し、およそ４０時間でほぼ平衡に達することが理解できる。余裕を持たせて、６０時間とすればより確実である。
素子をつぶして「つぶし素子」とし、Ｃ_１（０．９３６μＦ）及びｔａｎδ_１（０．０２％）を測定した。
【００３７】
次いで、厚さ２ｍｍ、幅３０ｍｍ×長さ８０ｍｍからなる、アンモニア性不純物をカットしたガラスフェノール樹脂板（日立化成製、商品名：スタンドライトＣＰ−Ｊ−８７００）２枚を素子の上下にセットし、電気用ポリエステルテープでＣ_２／Ｃ_１が１．１４なるように固定（拘束）した。
１０ＭΩの放電抵抗を電極に接続した蓋を取り付けた缶（十分に清浄したアルミ缶）に拘束した素子を封入し、複数の缶を纏めて密封容器に挿入した。缶が挿入された密閉容器を０．００１Ｔｏｒｒに減圧にした後、６０℃まで昇温し、２４時間乾燥後４０℃まで冷却し、同温度でＰＸＥオイルを容器に注入（含浸）した。ＰＸＥオイルから十分に脱気するために、１時間を要して密閉容器にオイルを充填した。４０℃に５０時間静置した後、缶のオイル注入口を密閉し、コンデンサーを製造した。
Ｃ_２の値は１．０６７μＦ、ｔａｎδ_２は０．０８％で、Ｃ_２／Ｃ_１＝１．１４であった。
【００３８】
［素子評価結果］
１．ヒートサイクルテスト：室温から８０℃に昇温し、１６時間保持。これを２回行った。結果は合格だった。
２．部分放電開始電圧：予備課電：８５℃、１，６５０Ｖ×２４時間後、部分放電開始電圧を測定した。その値は２，７５９Ｖであった。
３．連続課電テスト：８５℃、２，６２５Ｖ（定格電圧２，１００Ｖ×１．２５）で５００時間行った。結果は合格だった（パンクしなかった。）
４．直流破壊電圧テスト：２００Ｖ／ｓで昇圧し、破壊電圧を測定した。合格（破壊）電圧は９，０３０Ｖ（定格電圧×４．３倍）以上である。結果は１０，２００Ｖでパンクした（合格）。
測定に使用した機器は、容量及びｔａｎδ：ＬＣＲメーター（ＮＦ回路ブロック社製）、部分放電（コロナ測定器、ＮＦ回路ブロック社製）、ライフテスト：連続課電装置（総研電気社製）、温度は日油技研工業社製のサーモラベルを使用した。なお、得られた結果を表１に示した。
【００３９】
［実施例２〜７］
クランプ方式を表１に示したやり方で行った以外、実施例１と同じ方法でコンデンサーを製造した。評価結果は表１に示したが、いずれも満足のいくものだった。なお、クランプの仕様の詳細は、以下の通りである。
Ａｌ板寸法（厚さ２ｍｍ、幅３０ｍｍ×長さ８０ｍｍ）、石英ガラス寸法（厚さ２ｍｍ、幅３０ｍｍ×長さ８０ｍｍ）（共に、固定テープは電気絶縁用ポリエステルテープ）、ＰＥＴフィルム（厚さ２０μｍ、幅７５ｍｍ，長さ１５０ｍｍ、コンデンサー用ＰＥＴ）、ＰＰフィルム（厚さ２５μｍ、幅７５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、コンデンサー用純度樹脂使用）、ＯＰＰ後巻（厚さ等は素子まきに使用したフィルムと同じ、巻き終わり後のフィルム長：実施例６は３０ターン、実施例７は２０ターン（３者とも、固定テープは電気絶縁用ポリエステルテープ）。
【００４０】
【表１】

【００４１】
［実施例８〜１４］
表２に示す条件で、実施例２〜７と同様の方法でコンデンサーを製造した。評価結果は表２に示したが、いずれも満足のいくものだった。
【００４２】
【表２】

【００４３】
［比較例１〜７］
比較のため、表３に示す条件で以下の実験を行った。それぞれの実験の変更事項は以下の通りである。
比較例１：コンデンサオイルに菜種油を用いた。
比較例２：スペースファクタの小さなフィルムを用いた。スペースファクタ＝４％。
比較例３：膨潤率の大きなフィルムを用いた。膨潤率＝１５％。
比較例４：オイル含浸を低い温度（室温）で実施した。オイル含浸温度＝２０℃。
比較例５：オイル含浸を高温・短時間で実施した。オイル含浸温度＝８０℃、時間＝８時間。
比較例６：Ｃ_２／Ｃ_１を大きくした。Ｃ_２／Ｃ_１＝１．２５。
比較例７：素子にクランプをかけなかった。
【００４４】
【表３】

【００４５】
【発明の効果】
オールフィルム製電子レンジ用コンデンサーが安定的に製造でき、環境対策、コスト削減効果が得られる。
以上のように、本発明によれば、安定性のあるオールフィルム製電子レンジ用コンデンサーが製造可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、誘電体構成部材がＯＰＰのみからなる電子レンジ用オールフィルムコンデンサーの素子構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】実施例１の素子を巻き戻した状態を模式的に示す図である。
【図３】実施例１におけるＯＰＰフィルムの膨潤の経時的変化を示すグラフである。
【図４】本発明のつぶし素子に剛直板をサンドイッチにして拘束した状態で完に収納する過程を示す説明図である。
【図５】従来の電子レンジ用ミックスタイプコンデンサーの一般的な素子構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１：Ａｌ箔
２：ＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレンフィルム）
３：ＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレンフィルム）
４：Ａｌ箔
５：ＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレンフィルム）
６：紙（コンデンサー紙）

Claims

ポリプロピレンフィルムとアルミニウム箔とを巻き回して形成された素子にコンデンサー用オイルを含浸してなる電子レンジ用油浸オールフィルムコンデンサーにおいて、前記コンデンサーの誘電体がポリプロピレンフィルムのみからなることを特徴とするオールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサー。
上記ポリプロピレンフィルムとアルミニウム箔とを巻き回して形成された素子は、つぶし素子であり、かつ拘束されている請求項１に記載のオールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサー。
前記ポリプロピレンフィルムは、厚さが７〜３０μｍ、ヘイズィ（ｈａｚｙ）値が５〜５０％、スペースファクターが５〜１２％、コンデンサー用オイルを８５℃に加熱し４０時間以上（飽和・平衡に達するまで）含浸したときのフィルムの厚さ方向の厚み変化率が１３％以下であり、前記アルミニウム箔の厚さが４〜７μｍであり、含浸後のオイルの誘電正接（ｔａｎδ_２）値が０．２０％以下（８０℃、６０Ｈｚ）である請求項２に記載のオールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサー。
前記ポリプロピレンフィルムが複数枚の組とされている請求項３に記載のオールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサー。
オイルを含浸する前のコンデンサーの静電容量をＣ_１、オイルを含浸した後の静電容量をＣ_２とした時、Ｃ_２／Ｃ_１比の値が１．０８〜１．２２である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のオールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサー。
前記素子の前記拘束が、以下の態様の単独、または組み合わせた態様である請求項２ないし請求項５のいずれかに記載のオールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサー。
▲１▼．素子巻工程の終部においてＡｌ箔が規定の長さに達し、Ａｌ箔を切断した後、ポリプロピレンフィルムのみを上巻きする態様。
▲２▼．ＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム等の厚手のフィルムで素子を包む態様。
▲３▼．ガラスフェノール樹脂、ユリア樹脂等の剛直性を有する板でサンドイッチする態様。
▲４▼．素子を入れた缶の外から缶の膨張を拘束する態様。
ポリプロピレンフィルムとアルミニウム箔とを巻き回して形成された素子にコンデンサー用オイルを含浸してなる電子レンジ用油浸オールフィルムコンデンサーを製造する方法において、
▲１▼．コンデンサー用オイルの含浸前の誘電正接（ｔａｎδ_１）値が０．００５〜０．０５％（８０℃、６０Ｈｚ）を用いること、
▲２▼．コンデンサー用オイルの含浸温度を３０〜６０℃とする、
ことを特徴とするオールフィルム製電子レンジ用油浸コンデンサーの製造方法。