JPH04123520U - 乾式高圧進相用コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 防災の重要な施設に必要とされる、高信頼
性、小型化、低価格化を実現した電力の力率改善用の乾
式高圧進相用コンデンサの提供を目的とする。 【構成】 亜鉛金属蒸着を行った金属化フィルム１６を
用いて、その時の抵抗値を端部側をＲ＝１．５〜５Ω／
□とその他をＲ＝１５〜４０Ω／□とし、絶縁樹脂８に
よりポッティングを行い、直列接続集合した１相のコン
デンサを３個集合し、金属ケース１２内に収納，密閉し
た後、六弗化イオウガス１４を充填している。 【効果】 より高信頼性の小形で安価な乾式進相用コン
デンサが実現する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電力の力率改善用の高圧進相用コンデンサに関し、特に防災が重要な 場所に使用される、より安全な乾式高圧進相用コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

複数個のコンデンサ素子及びコンデンサを集合し１台のコンデンサとして使用 する方法は古くより数多く提案されている（実開平２−８０２４号公報，実開平 ２−８０２５号公報）。

【０００３】 これらの考案は図１３，図１４に示すように、絶縁材料からなる丸棒体１９を 外形が円柱形状で、巻芯部に空洞を有する丸巻コンデンサ素子１８の複数個に挿 入し直列接続したコンデンサ素体と、リード線２０と、絶縁板２２と、それらの 素体を互いに密接して略直方体形状に集合した集合素体と、その外周面から一定 の絶縁距離離間した部位に内壁面が位置する直方体形状の金属ケース２１内に加 圧状態にて充填される絶縁ガス２４とからなるコンデンサである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら前述の考案においては、かかる問題点がある。

【０００５】 前述考案等に使用されるコンデンサ素子には一般的に従来例（図１１）のよう にポリプロピレンフィルム１５に、アルミニウム金属蒸着膜１６をフラットな状 態で蒸着してなる、金属化ポリプロピレンフィルムを使用している。しかし、こ れらの金属化ポリプロピレンフィルムは、電気化学的に酸化に弱く、また金属化 膜のセルフヒーリング性の点からそのフィルムの電位傾度を高くすることは困難 であり、必要以上の厚みを有するフィルムが必要となる。その結果必要以上に大 きいコンデンサとなる。

【０００６】 また、前述の考案に使用される集合用コンデンサ素子１８は素子の周りに絶縁 が行われていない状態で使用されているため、そのコンデンサ素子１８の電極部 分１７が露出しており、集合体が収容される金属ケース２１より一定の距離を取 る事が必要となる。これもコンデンサの全体を大きくする要因となる。

【０００７】 また前述のコンデンサ素子１８は、コンデンサ素子１８の絶縁を保つために金 属ケース２１内に絶縁ガス２４が加圧状態で充填されているが、金属ケース２１ に損傷が生じた場合、金属ケース２１内部の絶縁ガス２４が外部に漏れ、内部の コンデンサ素子１８は直接外気に触れて、コンデンサ素子１８の絶縁耐力の低下 が一層加速され、やがて破壊に至る場合もある。

【０００８】 それらの事態を防ぐための、多くの構造的および工法的手段を用いるため、組 立工数、組立上の品質管理工数が増加するとともに、より高度な組立技術が必要 となり製品の単価は高くなってしまっている。

【０００９】 本発明は上記従来の問題点を解決するもので、信頼性が高く、小型かつ低価格 の乾式高圧進相用コンデンサの提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために本考案の乾式高圧進相コンデンサは、複数のユニッ トコンデンサを直列に接続し、さらにＹ結合した一対のユニットコンデンサ群と 、前記一対のユニットコンデンサ群を収納，密閉する金属ケースと前記金属ケー スの内部に充填される六弗化イオウガス（ＳＦ₆）とから構成され、前記ユニッ トコンデンサは、ポリプロピレンフィルムに亜鉛を蒸着した亜鉛金属化ポリプロ ピレンフィルムを金属溶射によって電極取り出しを行ったコンデンサ素子を、絶 縁樹脂によりポッティングもしくはモールドして形成され、かつ金属溶射部と接 合する蒸着金属の端部の面抵抗値がＲ＝１．５〜５Ω／□、対向する蒸着電極の 少なくとも一面の面抵抗値がＲ＝１５〜４０Ω／□である。

【００１１】

【作用】

上記構成により、金属化フィルムの蒸着金属に亜鉛を使用しており、アルミニ ウム金属を使用した場合酸化に対して強く、また万一、酸化が起こっても、亜鉛 は酸化亜鉛となるので電極としての特性はなくならず容量減少等の特性劣化が発 生しない。

【００１２】 また蒸着金属の電極取り出し部分の面抵抗値をＲ＝１．５〜５Ω／□、その他 の部分の対向する蒸着電極の少なくとも一面の面抵抗値がＲ＝１５〜４０Ω／□ としているために、金属化膜のセルフヒーリング性は、金属化膜をフラットな状 態にした場合と比較して良好であり、セルフヒーリング時の消費エネルギーが小 さくセルフヒーリング面積も小さく、且つ誘電体フィルムに対するダメージも少 ないため、フィルムの電位傾度を上げる事ができフィルムの厚みを薄くすること ができる。

【００１３】 また、コンデンサ素子を１個ずつ絶縁樹脂にてポッティングしているのでその 電極部分は完全に絶縁状態であり、集合体を収納する金属ケースとの間の絶縁距 離を大きくとる必要がなく体積が小さくなる。また、金属ケースが損傷してもコ ンデンサ素子が、絶縁樹脂により完全に遮断されておりコンデンサ素子が、空気 等によって絶縁劣化することはない。

【００１４】

【実施例】

以下本考案の一実施例を図面を参照しながら説明する。本考案のサンプルは定 格ＡＣ６６００Ｖ，６０Hz，１００ｋｖａｒにてコンデンサを試作した。

【００１５】 図３は、本実施例に使用する亜鉛金属化フィルムのフィルム断面図である。 ポリプロピレンフィルム１に亜鉛金属２を蒸着した金属化ポリプロピレンフィ ルムを金属溶射３によって電極取り出しを行ったものである。

【００１６】 図中のＡ部は、金属溶射３と接合する端部側の蒸着金属であり面抵抗値はＲ＝ ３Ω／□、Ｂ部は対向する蒸着金属であり面抵抗値は平均Ｒ＝２０Ω／□とした 。

【００１７】 図より明らかなように対向する蒸着金属の少なくとも一方の面抵抗値はＲ＝１ ５〜４０Ω／□である。

【００１８】 図４は図３の蒸着金属膜にセルフヒーリングが発生した時の図で、Ｃ部は蒸着 金属膜が飛散した部分、Ｄ点は絶縁欠陥部分である。

【００１９】 図５は前述のセルフヒーリング部の切断面の拡大図で、Ｄ部は絶縁欠陥部分Ｄ 点の断面、及びＣ部はセルフヒーリングによって飛散した部分である。

【００２０】 図６は前述のセルフヒーリングが発生した時のエネルギー量を図１１，図１２ に示す従来例のセルフヒーリングが発生した時のエネルギー量と比較したもので ある。

【００２１】 図６より明らかなように本案実施例のエネルギー量は従来例の１／３以下にな っている。

【００２２】 このことにより絶縁欠陥Ｅ部によって生じた蒸着膜飛散部Ｆの面積は小さくな り、ポリプロピレンフィルム１にあたえるダメージも少なくなる。

【００２３】 従って後述の寿命試験等においても優れた特性を示す事となる。 図７は本実施例に使用するサンプルと、従来例のサンプルの連続耐用試験を実 施した時の、容量の変化率をグラフにしたものである。

【００２４】 図より明らかなように耐用試験において、１〜２％の容量変化が発生し長期の 使用において不安がある従来例に比べ本実施例では、その容量はまったく変化が なく耐用性の点で優れている事がわかる。

【００２５】 図８は前述と同様のサンプルに対して耐湿通電試験を行った時の容量変化を示 したグラフである。

【００２６】 従来例は、素子に何の保護もないため、その容量変化が一段と加速されている 。

【００２７】 一方、本実施例ではコンデンサ素子が絶縁樹脂によってポッティングされてい るので、金属ケースに損傷が発生した場合においても何ら問題はない。

【００２８】 図９は、本実施例に使用する、絶縁樹脂８によりポッティングしたコンデンサ 素子４を示した図である（以下このコンデンサをユニットコンデンサ１０と記す ）。３は電極用金属溶射部で、５はリード線、６は樹脂ケース、７は電気端子で ある。

【００２９】 図のように本実施例に使用しているユニットコンデンサ１０は一般的な電気機 器用コンデンサの構造と大きな差異はなく、現在使用している生産ラインをその まま使用できる。

【００３０】 図１０は前述のユニットコンデンサ１０を直列接続して１相のコンデンサ集合 体の斜示図である。このコンデンサ集合体は前述のユニットコンデンサ１０を直 列接続したものであり、ユニットコンデンサ１０を直列接続した後、ユニットコ ンデンサ１０の電極端子７を絶縁樹脂８にてさらにモールドしてある。９はリー ド線である。

【００３１】 図１は本実施例の乾式高圧進相用コンデンサの内部構造図で、前述のコンデン サ集合体を同様の構造を持つ他の２相とともに３個集合し、Ｙ結線されている。 さらにこれらを金属ケース１２内に収納し、密閉を行った後、その内部に六弗化 イオウ（ＳＦ₆）ガス１４を充填している。１１はリード線である。

【００３２】 図より明らかなように本実施例のコンデンサはその内部に使用しているユニッ トコンデンサ１０等の電極部分を絶縁樹脂８により完全に絶縁しているため、金 属ケース１２内でコンデンサ集合体と金属ケース１２の内壁面との絶縁距離を大 きくとる必要がなく全体を小形化できる。なお本実施例においては、金属ケース １２の体積を、従来例の金属ケース２１の体積の約６０％にすることが可能とな った。図２は図１の等価回路を示す。集合体コンデンサＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃をＹ結合 している図である。

【００３３】

【考案の効果】

以上のように、本考案の乾式高圧進相用コンデンサによれば、コンデンサ素子 に使用するフィルムの厚みを大幅に薄くすることが可能となり、構造も簡単なう え連続耐用性、耐湿性においても優れた特性を有する。

【００３４】 またユニットコンデンサを使用するのでコンデンサを集合するときに、はだか のコンデンサ素子を使用する時間が短くなり、製品の品質管理に大きな労力を必 要としない。

【００３５】 また、金属ケースが損傷した場合においても、コンデンサ素子を絶縁樹脂にて ポッティングしているため、コンデンサ特性が劣化するようなことはない。

【００３６】 以上のように本考案により信頼性が高く安価で、製作の容易な小形コンデンサ を、防災性の重要な病院や、公共施設などの場所に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案、乾式高圧進相用コンデンサの内部構造
図

【図２】図１記載のコンデンサの等価回路図

【図３】本考案に使用した金属化フィルムの断面図

【図４】図３フィルムのセルフヒーリング発生した状態
を示す図

【図５】図４の断面拡大図

【図６】セルフヒーリングのエネルギー量比較図

【図７】ＡＣ電圧１３０％，通電ａｔ６０℃送風の条件
での連続耐用試験の結果を示すグラフ図

【図８】ＤＣ電圧１００％，通電ａｔ４０℃，湿度９５
％以上の条件での耐湿通電試験の結果を示すグラフ図

【図９】本考案のユニットコンデンサの内部構造図

【図１０】ユニットコンデンサの直列集合体の斜視図

【図１１】従来例の金属化フィルムの断面図

【図１２】従来例のフィルムにセルフヒーリングが発生
した時の断面図

【図１３】従来例のコンデンサ素子の構成図

【図１４】従来例の乾式高圧進相用コンデンサの内部構
造図

【符号の説明】

１ ポリプロピレンフィルム ２ 亜鉛金属蒸着膜 ３ 金属溶射部 ４ コンデンサ素子 ５ リード線 ６ 樹脂ケース ７ 電気端子 ８ 絶縁樹脂 ９ リード線 １０ ユニットコンデンサ １１ 被覆リード線 １２ 金属ケース １４ 六弗化イオウ（ＳＦ₆）ガス １５ ポリプロピレンフィルム １６ アルミニウム金属蒸着膜 １７ 電極用金属溶射部 １８ コンデンサ素子 １９ 丸棒体 ２０ リード線 ２１ 金属ケース ２２ 絶縁体 ２４ 絶縁ガス

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のユニットコンデンサを直列に接続
   し、さらにＹ結合した一対のユニットコンデンサ群と、
   前記一対のユニットコンデンサ群を収納，密閉する金属
   ケースと、前記金属ケースの内部に充填される六弗化イ
   オウガス（ＳＦ ₆）とから構成され、前記ユニットコン
   デンサは、ポリプロピレンフィルムに亜鉛を蒸着した亜
   鉛金属化ポリプロピレンフィルムを金属溶射によって電
   極取り出しを行ったコンデンサ素子を、絶縁樹脂により
   ポッティングもしくはモールドして形成され、かつ金属
   溶射部と接合する蒸着金属の端部の面抵抗値がＲ＝１．
   ５〜５Ω／□、対向する蒸着電極の少なくとも一面の面
   抵抗値がＲ＝１５〜４０Ω／□である乾式高圧進相用コ
   ンデンサ。