JPH054446U - コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温度を含む広い温度範囲で使用した場合に
おいても、絶縁油の膨脹・収縮を吸収可能であり、不都
合を生じることなく、長期に亘って高い機能を維持可能
な、単位容量当たりの体積の小さい、小型・軽量のコン
デンサを提供する。 【構成】 誘電体と電極とを巻回してなる素子４を、円
筒形ケース９内に収納する。円筒形ケース９の内部に、
電気絶縁油とは隔離された空間を形成する伸縮可能なベ
ローズ１０を設ける。円筒形ケース９の両端部に、ケー
スを貫通する絶縁ブッシング１１，１６を配置し、その
中心導体に内部素子４から引き出されたリード線１３，
１４，１７を接続して電極端子とする。この状態でケー
ス内に電気絶縁油を密閉封入する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、産業用大電流大型サイリスタやＧＴＯなどのスナバー回路に用いら れる大電流、低温度使用のスナバーコンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のスナバーコンデンサは、一般的に、コンデンサ薄紙と有機フィルムとを 組み合わせて誘電体とし、アルミ箔を電極として巻回してなる素子を、偏平に形 成して積み重ねて、金属製の角形ケース内に収納して構成されている。

【０００３】 図６は、このようなスナバーコンデンサの一例を示す図であり、（Ａ）は平面 図、（Ｂ）は内部構造図である。また、図７は、図６の素子３１の基本的な形状 及び構成を例示する図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。なお、 図７中に記載の寸法は、４個の素子で、５μＦ−１５００ＶＡＣ定格のコンデン サを作製する場合に使用する１．２５μＦの素子３１の寸法例を示している。こ の寸法例は、便宜上の理由から、図示している素子の寸法比に対応していないが 、このことは、表示寸法の誤りとして理解されるべきではない。

【０００４】 図６に示すコンデンサにおいては、４個の偏平状の素子３１が積み重ねられ、 角形ケース３２内に収納されている。この場合、４個の偏平状の素子３１は、そ の積層方向両側に配置された一対の固定用絶縁板３３の間に挟持される形で、こ の固定用絶縁板３３と共に締付用テープ３４によって一体に締付固定されている 。そして、この一体の構造物は、さらに、絶縁用プレスボード３５によって、角 形ケース３２に対して絶縁されている。また、角形ケース３２は、ケース胴体３ ６と、ケース上蓋３７とをハンダ付け接合して構成されているが、このうち、ケ ース上蓋３７には、このケース上蓋３７を貫通する４個の絶縁ブッシング３８が 設けられており、その中心導体は、電極端子３９として、図７に示すような内部 素子３１の予備ハンダ面４０から引き出されたリード線４１に接続されている。 なお、図中４２は、取付孔４２ａを有する取付用脚部であり、角形ケース３２に 対してハンダ付け固定されている。また、角形ケース３２内には、図示していな いが、電気絶縁油が封入されており、ケース胴体３６とケース上蓋３７とのハン ダ付け接合により、密閉状態に保持されている。

【０００５】 以上説明したようなスナバーコンデンサは、通常、半導体素子の保護回路など に使用されるが、最近の高圧・大電流の半導体素子の開発に伴い大型化しており 、その使用温度範囲も広範囲となってきている。加えて、スナバーコンデンサは 、特殊な環境条件として、低温度で使用される場合もある。従って、スナバーコ ンデンサには、低温度を含む広範囲の温度変化に対しても性能低下を生じること のないような、優れた耐久性が要求されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したような従来のスナバーコンデンサを、低温度を含む広 い温度範囲で使用した場合には、次の（１）乃至（３）に示すような問題点を生 じていた。

【０００７】 （１） 角形ケース内に収納された素子及び絶縁油は、温度変化に伴い体積の 膨脹・収縮を生じる。特に、絶縁油の膨脹・収縮量は大きいため、ケースは、こ のような絶縁油の膨脹・収縮に対して、ある程度まで追従して膨脹・収縮する。 一方、ケースの密閉は、接合部周辺のハンダ付けにより保持されているため、ケ ースの膨脹・収縮によって、接合部周辺のハンダに大きなストレスが加わる。こ の結果、ケースの接合部周辺のハンダに金属疲労が生じて、亀裂を生じ易く、油 漏れなどの不都合を生じてしまう。

【０００８】 （２） 角形ケース内に収納された素子及び絶縁油は、前述の通り、温度変化 に伴い体積の膨脹・収縮を生じる。その際、特に、低温度になるに従い、ケース が絶縁油の収縮に追従できなくなって、ケース内部が負圧状態となり、コロナ発 生電圧が低下してコロナが発生し易い。このようにコロナが発生すると、絶縁油 がガス化し、コンデンサの寿命を著しく低下させ、さらには、コンデンサとして の機能がもはや維持できなくなる場合がある。

【０００９】 （３） 角形ケースは、図５に示すように、巻回素子を偏平状に押しつぶして 収納することから、隣接する２素子とケースとの間に、断面Ｖ字状の空間が形成 され、素子の容積率が低く、単位容量当たりの体積が大きくなってしまう。この ため、絶縁油の量も多くなり、このことがさらに、前記（２）の不都合現象の助 長要因となっている。これに対して、コロナ発生電圧を上昇させるために誘電体 のトータルの厚みを厚くするなどの対策も考えられるが、この場合には、コンデ ンサ本体がさらに大きくなってしまう。以上のことは、コンデンサの小型・軽量 化の障害となっていた。

【００１０】 本考案は、上記のような従来技術の課題を解決するために提案されたものであ り、その目的は、低温度を含む広い温度範囲で使用した場合においても、絶縁油 の膨脹・収縮を吸収可能であり、接合部周辺のハンダの劣化に起因する油漏れや 、コロナの発生に起因する寿命の低下などの不都合を生じることなく、長期に亘 って高い機能を維持可能な、単位容量当たりの体積の小さい、小型・軽量のコン デンサを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案によるコンデンサは、コンデンサ薄紙と有機フィルムの組み合せあるい は有機フィルムのみからなる誘電体と、アルミ箔からなる電極とを巻回してなる １個以上の素子を、ケース内に収納すると共に、ケースを貫通する複数の絶縁ブ ッシングを設け、この複数の絶縁ブッシングの中心導体に内部素子から引き出さ れたリード線を接続して電極端子とし、この状態でケース内に電気絶縁油を密閉 封入してなるコンデンサにおいて、ケースが、円筒形ケースであり、かつ、この 円筒形ケースが、その内部に、電気絶縁油とは隔離された空間を形成する伸縮可 能なベローズを有し、さらに、絶縁ブッシングが、円筒形ケースの両端部に配置 されたことを特徴としている。

【００１２】 この場合、ベローズ内部の空間を、ケース外部の空間と連通させることが望ま しい。

【００１３】

【作用】

以上のような構成を有する本考案の作用は次の通りである。まず、ベローズの 伸縮により、絶縁油の温度変化による膨脹・収縮を十分に吸収できるので、接合 部周辺のハンダに加わるストレスが小さくなる。従って、ハンダの金属疲労によ る亀裂が発生し難くなり、油漏れなどの不都合を防止できる。また、ベローズの 伸縮により、ケース内部を一定の圧力に保持することができるため、コロナ発生 電圧が低下することがない。従って、コロナの発生を防止でき、長期に亘って高 い機能を維持できる。さらに、円筒形ケースを使用しているために、巻回素子を そのまま使用してケース内に収納できるため、無駄な空間を生じることもなく、 素子の容積率を向上でき、単位容量当たりの体積を小さくできる。これに関連し て、素子の数を１個とすることができるため、巻回工数を低減できる利点もある 。

【００１４】

【実施例】

以下には、本考案に従って、５μＦ−１５００ＶＡＣ定格のコンデンサを作製 してなる一実施例に関して、図１乃至図５を参照して具体的に説明する。この場 合、図１は、完成したコンデンサを示す内部構造図、図２は、図１のコンデンサ を構成する素子を示す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）、図３は、図２の素子の積 層構造を示す模式的構成図、図４は、図１のコンデンサを構成するベローズに、 図５に示す内部絶縁ブッシングを組み込んだ状態を示す正面図（Ａ）及び底面図 （Ｂ）、図５は、図１のコンデンサを構成する内部絶縁ブッシングを示す正面図 （Ａ）及び底面図（Ｂ）である。なお、便宜上の理由から、各図に示した部材の 形状及びコンデンサ全体の形状は、実際の寸法比と異なっており、例えば、図２ に示す素子の寸法比は、表示されている寸法比と対応していないが、このことは 、表示寸法の誤りとして理解されるべきではない。

【００１５】 まず、誘電体として７０ｍｍ幅×１２μｍ厚のポリプロピレンフィルム（Ｐ． Ｐフィルム）を２枚、７０ｍｍ幅×１２μｍ厚のコンデンサ薄紙を１枚用意し、 電極として、６５ｍｍ幅×６μｍ厚のアルミ箔を１枚用意した。そして、図３に 示すように、Ｐ．Ｐフィルム１の間にコンデンサ薄紙２を重ね合わせて、誘電体 層を形成し、この上にアルミ箔３を、３ｍｍはみ出す状態で重ね合わせて一組の 積層体とし、アルミ箔３のはみ出し方向を反対方向として２組一対の積層体を重 ね合わせた。この状態で、１０ｍｍ径の巻芯を使用して、４４９回巻回して、丸 形の素子を形成した。さらに、図４に示すように、丸形の素子４の両端面に突出 したアルミ箔を平らに押しつぶして、予備ハンダ面５を形成した。この場合、素 子４の寸法は、９３ｍｍ径×７０ｍｍ長であった。

【００１６】 次に、完成した素子４を、収納するためのケースを以下のようにして作製した 。すなわち、図１に示すように、円筒形のケース胴体６及び両側のケース上蓋７ ，８からなる１００ｍｍ径×１１５ｍｍ長の円筒形ケース９を用意した。第１の ケース上蓋７の内面には、８０ｍｍ径×２０ｍｍ長のベローズ１０をハンダ付け 固定し、第１のケース上蓋７におけるベローズ１０の内周部に、このケース上蓋 ７を貫通する第１の絶縁ブッシング１１を取り付けると同時に、ベローズ１０の ケース内部側の端面には、内部絶縁ブッシング１２を取り付けた。この内部絶縁 ブッシング１２は、図５に示すように、絶縁碍子１２ａ及び中心導体１２ｂから なり、その一面に設けられたハンダメッキ面１２ｃとベローズ１０の端面の内面 との接合により、ベローズ１０に取り付けられている。図４は、このようにして ベローズ１０に内部絶縁ブッシング１２を取り付けた状態を示している。

【００１７】 そして、内部絶縁ブッシング１２の中心導体からリード線１３を引き出し、第 １の絶縁ブッシング１１の中心導体にハンダ付け固定すると共に、素子４の一方 の端面からリード線１４を引き出し、内部絶縁ブッシング１２の中心導体にハン ダ付け固定して、これらのリード接続により、第１の絶縁ブッシング１１の中心 導体を第１の電極端子１５とした。さらに、第１のケース上蓋７に取り付けたベ ローズ１０及びこれに接続された素子４を、ケース胴体６内に収納し、この状態 で、第１のケース上蓋７の全周をケース胴体６の一端の縁部にハンダ付け固定し た。なお、この場合、ベローズ１０自体及びその周辺部材との接合部は、ベロー ズ１０の内部空間がケース内部空間から隔離されると共に、第１のケース上蓋７ に設けられた通気孔７ａを介してケース外部と連通可能となるように構成した。

【００１８】 一方、第２のケース上蓋８には、その中央部に、このケース上蓋８を貫通する 第２の絶縁ブッシング１６を取り付けた。そして、素子４の他方の端面からリー ド線１７を引き出し、第２の絶縁ブッシング１６の中心導体にハンダ付け固定し て、第２の絶縁ブッシング１６の中心導体を第２の電極端子１８とした。また、 第２の絶縁ブッシング１７の周囲には、第２のケース上蓋８と素子４の間の絶縁 を保持するための絶縁用プレスボード１９を設けた。さらに、第２のケース上蓋 ８の全周をケース胴体６の他端の縁部にハンダ付け固定した。最終的に、第２の ケース上蓋８に設けた注油孔８ａから、電気絶縁油２０を注入して素子４に含浸 した後、注油孔８ａを常温（２０℃±１０℃）で密閉して、図１に示すようなコ ンデンサを完成した。なお、図中２１はハンダである。

【００１９】 これに対し、従来技術による比較例として、同様に、５μＦ−１５００ＶＡＣ 定格のコンデンサを作製した。すなわち、前記実施例と全く同じ種類の材料によ り、誘電体の幅を５０ｍｍ、アルミ箔の幅を４５ｍｍとして、３ｍｍはみ出す状 態で重ね合わせて、２組一対の積層状態で２５０回巻回し、丸形の素子を形成し た後、この素子を押しつぶして、図７に示すような、１１６．３ｍｍ×２２．１ ｍｍ×５０ｍｍの偏平状の素子２１を形成した。このような素子２１を４個用意 すると共に、図６に示すように、１２０ｍｍ×６５ｍｍ×１５０ｍｍの角形ケー ス２２を用意し、この角形ケース２２内に４個の素子２１を収納した。この場合 の角形ケース２２内における詳細な構成は、従来の技術の欄で既に説明済みであ るため、ここでは説明を省略する。

【００２０】 続いて、以上のように作製した本考案に従うコンデンサ（本考案品）と従来技 術に従うコンデンサ（従来品）との比較を説明する。下記の表１は、本考案品と 従来品のコンデンサの構成を比較的に示している。また、下記の表２は、本考案 品と従来品における温度変化とコロナ発生電圧との関係を示している。

【００２１】

【表１】 コンデンサの構成比較

【００２２】

【表２】 温度変化とコロナ発生電圧との関係

【００２３】 以上の表のうち、まず、表１から明らかなように、従来品においては４本の偏 平状の素子を使用していたのに対し、本考案品においては１本の丸形の素子のみ を使用しているため、従来品に比べて素子の容積率が高くなり、単位容量当たり の体積を小さくすることができる。すなわち、具体的に、本考案品のコンデンサ は、従来に比べて体積は７７．２％に低減されており、また、絶縁油量も、６４ ％と格段に少なくなっており、小型・軽量化が実現されている。

【００２４】 一方、表２から明らかな通り、従来品では、１５００ＶＡＣの定格電圧であっ ても、−３０℃の低温度において、微少ではあるがコロナの発生が認められた。 これに対し、本考案品では、定格電圧よりも高い１８００ＶＡＣの電圧であって も、−３０℃の低温度において、コロナの発生は認められなかった。この結果は 、従来品においては、前述した通り、低温度になるに従い、絶縁油の収縮量に対 してケース胴体の収縮量が追従できなくなるのに対し、絶縁油の少ない本考案品 では、低温度になっても、絶縁油の収縮量に対してケース胴体の収縮量がかなり の電圧まで追従可能であることを実証するものである。

【００２５】 なお、本考案は、前記実施例に限定されるものではなく、例えば、具体的なベ ローズの構成は適宜選択可能であり、また、素子を構成する誘電体や電極の材料 は適宜変更可能である。さらに、本考案は、各種の定格のコンデンサに同様に適 用可能であり、同様の作用効果を得られるものである。すなわち、本考案は、円 筒形ケースを使用し、この内部に伸縮可能なベローズを有すると共に、円筒形ケ ースの両端部に、絶縁ブッシングを取り付けて電極端子とする構成である限り、 その具体的な各部の構成は適宜選択可能である。

【００２６】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案においては、内部にベローズを有する円筒形ケース を使用し、このケースの両端部に絶縁ブッシングを取り付けて電極端子とするこ とにより、低温度を含む広い温度範囲で使用した場合においても、絶縁油の膨脹 ・収縮を吸収可能であり、接合部周辺のハンダの劣化に起因する油漏れや、コロ ナの発生に起因する寿命の低下などの不都合を生じることなく、長期に亘って高 い機能を維持可能であり、単位容量当たりの体積の小さい、小型・軽量のコンデ ンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に従うコンデンサの一実施例を示す内部
構造図。

【図２】図１のコンデンサを構成する素子を示す平面図
及び正面図。

【図３】図２の素子の積層構造を示す模式的構成図。

【図４】図１のコンデンサを構成するベローズに、図５
に示す内部絶縁ブッシングを組み込んだ状態を示す正面
図及び底面図。

【図５】図１のコンデンサを構成する内部絶縁ブッシン
グを示す正面図及び底面図。

【図６】従来のコンデンサの一例を示す平面図及び内部
構造図。

【図７】図６のコンデンサを構成する素子を示す平面図
及び正面図。

【符号の説明】

１ … ポリプロピレンフィルム（Ｐ．Ｐフィルム） ２ … コンデンサ薄紙 ３ … アルミ箔 ４ … 素子 ５ … 予備ハンダ面 ６ … ケース胴体 ７ … 第１のケース上蓋 ７ａ … 通気孔 ８ … 第２のケース上蓋 ８ａ … 注油孔 ９ … 円筒形ケース １０ … ベローズ １１ … 第１の絶縁ブッシング １２ … 内部絶縁ブッシング １３，１４，１７ … リード線 １５ … 第１の電極端子 １６ … 第２の絶縁ブッシング １８ … 第２の電極端子 １９ … 絶縁用プレスボード ２０ … 電気絶縁油 ２１ … ハンダ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 コンデンサ薄紙と有機フィルムの組み合
   せあるいは有機フィルムのみからなる誘電体と、アルミ
   箔からなる電極とを巻回してなる１個以上の素子を、ケ
   ース内に収納すると共に、ケースを貫通する複数の絶縁
   ブッシングを設け、この複数の絶縁ブッシングの中心導
   体に内部素子から引き出されたリード線を接続して電極
   端子とし、この状態でケース内に電気絶縁油を密閉封入
   してなるコンデンサにおいて、 前記ケースが円筒形ケースであり、かつ、この円筒形ケ
   ースがその内部に電気絶縁油とは隔離された空間を形成
   する伸縮可能なベローズを有し、さらに、前記絶縁ブッ
   シングが、円筒形ケースの両端部に配置されたことを特
   徴とするコンデンサ。