JPH08227824A

JPH08227824A - コンデンサ

Info

Publication number: JPH08227824A
Application number: JP7332972A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Akai; 俊文赤井; Yutaka Tanaka; 豊田中; Toshiyuki Nishimori; 敏幸西森; Hidekazu Wada; 英一和田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【課題】過電圧または熱暴走による破壊の場合におい
ても保安機能が確実に動作する安全性及び信頼性の高い
且つ、寿命の長いコンデンサを実現する。【解決手段】金属蒸着電極を分割して保安機構とした
金属化フィルムからなるコンデンサ素子、又は上記のコ
ンデンサ素子全体を熱硬化性樹脂で覆ったものを、さら
に保安装置を設けた外装容器内に装填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気機器用のコンデ
ンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より知られていた分割電極は図２に
示すように絶縁フィルム１に金属蒸着電極２を施した金
属化フィルム３に幅の狭いフューズ部分４を形成して上
記金属蒸着電極２は複数個に分割されていたものであ
る。そして上記分割電極は保安機能を有する保安機構で
あって、巻回した金属化フィルム３の端部を溶射金属で
接続した微小コンデンサの集合の形態をとっていた。従
ってある一点の対向電極間で絶縁破壊が生じた時、絶縁
破壊部分に関与する分割電極がコンデンサ本体から電気
的に断路して遊離し、他の微小コンデンサ群が絶縁破壊
するのを防ぐ機能を持っている（以下、保安機構と呼
ぶ）。

【０００３】また保安装置のうちで、図３に示す構造の
ものは、上蓋５に取り付けた外部端子６と外装容器７内
に取り付けたコンデンサ素子８間に絶縁チューブ９で包
んだ機械的弱点部１０ａを設けたリード線１１を接続
し、外装容器７の内圧の増加で、前記機械的弱点部１０
ａを開放させることにより外部端子６とコンデンサ素子
８とを切り離す装置（以下単にベローズ式保安装置と略
記する）である。

【０００４】また、図４に示すものは、上蓋５に取り付
けた外部端子６と外装容器７内に取り付けたコンデンサ
素子８から引き出したリード線１１とを接続し機械的弱
点部とし外装容器７の内圧の増加で上蓋５を外側に反転
弯出させることにより外部端子６とリード線１１とを前
記機械的弱点部１０ｂで切り離す装置（以下単に遮断式
保安装置と略記する）であって、コンデンサが絶縁破壊
したり、またコンデンサに過電流が流れたりして異常発
熱しても、外装容器内圧の増加によりコンデンサへの電
気エネルギーの供給を遮断することができる機能を持っ
ている。

【０００５】ところが保安機構付コンデンサでは、周囲
温度が高くなると熱によりフィルム層間隔が狭くなりコ
ロナ開始電圧が高くなる。そして、高温破壊前には大き
な絶縁破壊が起こらず高温破壊時には最小溶断電流に達
しないくらいの小さな破壊電流しか流れないために保安
機構が動作しなくなる。熱破壊に対して保安機構が動作
しなくなるとコンデンサは熱暴走し、最後には発煙や発
火を伴って破壊してしまう。

【０００６】誘電体と機能する部分での破壊について
は、分割電極にそれぞれヒューズを持つために保安機構
が動作するが絶縁フィルム１端面と溶射金属との接触異
常や、コンデンサ容器内のリード線異常に対しては保護
していない。その為、その部分から発熱が起こり易くな
り、一旦発熱してしまうと、コンデンサは熱暴走して最
後には発煙や発火を伴って破壊してしまう。

【０００７】一方、保安装置付のコンデンサは、コンデ
ンサ素子のある一カ所のみの絶縁破壊が、全コンデンサ
素子の絶縁破壊に発展し、その際発生するガスで保安装
置を動作させてコンデンサの機能を失ってしまう。つま
り、保安機構のような部分破壊にとどまり、残りのコン
デンサは機能しつづける傾向はない。しかも、そのガス
発生スピードは、個々の誘電体材料、印加電圧、温度に
より、かなり異なり、電圧の高いコンデンサにおいて
は、絶縁破壊時のガス発生スピードが非常に早いため
に、外部端子が接続された外装容器の蓋が外装容器より
ガスの勢いで吹き飛ばすものがあり、安全性の低いもの
となっている。特に、コンデンサ素子を樹脂で覆った素
子を保安装置付のコンデンサにした時は、樹脂を突き破
るまでのガスがいっきにコンデンサ容器内に広がるため
に、ほとんどコンデンサの蓋が離脱する傾向にある。

【０００８】また長時間使用する際に、外装容器に錆等
による欠陥が生じると、外装容器の密閉が保てなくなる
ために、保安装置が動作しなくなり、コンデンサが発熱
し熱暴走した際に、発煙や発火を伴って破壊する場合が
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の問題点は前記す
るように保安機構においては熱的破壊要素が大きいと動
作しなくなったり、金属溶射部での発熱が起こり易くな
ってしまうということであり、また保安装置においては
コンデンサとしての寿命が短くなったり、外装容器の欠
陥により保安装置自身の動作をしなくなってしまうとい
うことである。

【００１０】そこで、本発明は、上記従来の保安機構な
らびに保安装置がもっている問題点を解決しようとする
もので、過酷な条件下に於けるコンデンサ使用での過電
圧、熱暴走のいずれによる破壊の場合でも保安機能が確
実に動作する安全性及び信頼性の高い且つ、寿命の長い
コンデンサを実現することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のコンデンサは、金属蒸着電極を分割して
保安機構とした金属化フィルムからなるコンデンサ素子
を保安装置を設けた外装容器内に装填するか、又は前記
のコンデンサ素子全体を熱硬化性樹脂で覆ったものを、
さらに保安装置を設けた外装容器内に装填する構成とし
たものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】この構造により、周囲温度が高く
なり熱破壊に対して保安機構が動作しない場合や金属溶
射部に於ける発熱による破壊が生じた場合でも、保安装
置を設けた外装容器内に装填されているため、熱破壊に
伴う外装容器内圧の増加によりコンデンサへの電気エネ
ルギーの供給を遮断することができ、コンデンサが発煙
や発火を伴って破壊してしまうことはない。

【００１３】また、金属蒸着電極を分割して保安機構と
した金属化フィルムからなるコンデンサ素子であるた
め、分割電極を持つ分割コンデンサのみの絶縁破壊によ
る静電容量の減少のみで、コンデンサ全体が熱破壊する
こともなくコンデンサとしての寿命を長くすることがで
き、長時間使用する際に外装容器に欠陥が生じ外装容器
の密閉が保たれなくなったとしても、金属蒸着フィルム
を分割して保安機構としているため安全である。コンデ
ンサ素子全体を熱硬化性樹脂で覆ってあればコンデンサ
素子を危険状態にさらすこともない。

【００１４】また、金属蒸着電極を分割して保安機構と
したコンデンサ素子であるため絶縁破壊部分に関与する
分割電極がコンデンサ本体から電気的に断路しながら絶
縁破壊するために、破壊時のガス発生スピードが遅くな
り、外装容器内圧が急激に増加することを抑制すること
ができるため、外装容器の蓋が外装容器から暴出するの
を防ぎ、コンデンサが発煙や発火を伴って破壊してしま
うことはない。以下、具体的に説明する。

【００１５】（実施の形態１）ポリエチレンテレフタレ
ート（以下ＰＥＴと略記する）フィルムの両面蒸着フィ
ルムを得る際に、その片面にマスキングによって図２に
示すパターンのアルミニウムの蒸着電極（分割電極）を
設け保安機構とした。そして合わせフィルムには、ポリ
プロピレン（以下ＰＰと略記する）フィルムを用い、上
記２枚のフィルムを重ねて巻回し、そのコンデンサ素子
の両面に金属溶射を施し、加熱エージング後リード線付
けを行った。

【００１６】そして、上記の金属化フィルムからなるコ
ンデンサ素子を図３に示したベローズ式保安装置を設け
た外装容器内に装填し、ポリブデンオイル（以下ＰＯと
略記する）を用いて含浸しＡコンデンサとした。

【００１７】尚、製作したコンデンサは、定格が２００
Ｖで容量が６０μＦのコンデンサである。

【００１８】そして、実施の形態の比較用に本発明の実
施例と同様な保安機構を設けた保安機構付コンデンサ
（コンデンサ素子を樹脂ケースに収納し、エポキシ樹脂
で充填したコンデンサ）をＢコンデンサとし、また保安
機構はないが本発明の実施例と同様なベローズ式保安装
置を設けた外装容器に装填した比較用コンデンサをＣコ
ンデンサとして同時に製作した。

【００１９】（実施の形態２）第１の実施の形態で得た
金属化フィルムからなるコンデンサ素子を図４に示した
遮断式保安装置を設けた外装容器内に装填し、ＰＯを用
いて含浸しＡコンデンサとした。

【００２０】尚、製作したコンデンサは、定格が２００
Ｖで容量が６０μＦのコンデンサである。

【００２１】そして、本実施の形態の比較用に保安機構
はないが本発明の実施の形態と同様な遮断式保安装置を
設けた外装容器に装填した比較用コンデンサをＣコンデ
ンサとして同時に製作した。

【００２２】（実施の形態３）第１の実施の形態で得た
金属化フィルムからなるコンデンサ素子全体をエポキシ
樹脂で覆い、ベローズ式保安装置を設けた外装容器内に
装填し、ＰＯを用いて含浸しＡコンデンサとした。

【００２３】尚、製作したコンデンサは、定格が２００
Ｖで容量が６０μＦのコンデンサである。

【００２４】そして、本実施の形態の比較用に本実施の
形態と同様な保安機構を設けた保安機構付コンデンサ
（コンデンサ素子を樹脂ケースに装填し、エポキシ樹脂
で充填したコンデンサ）をＢコンデンサとし、また保安
機構はないが本実施の形態と同様なベローズ式保安装置
を設けた外装容器に装填した比較用コンデンサをＣコン
デンサとして同時に製作した。

【００２５】（実施の形態４）第１の実施の形態で得た
金属化フィルムからなるコンデンサ素子全体をエポキシ
樹脂で覆い、遮断式保安装置を設けた外装容器内に装填
し、ＰＯを用いて含浸しＡコンデンサとした。

【００２６】尚、製作したコンデンサは、定格が２００
Ｖで容量が６０μＦのコンデンサである。

【００２７】そして、本実施の形態の比較用に保安機構
はないが本実施の形態と同様な遮断式保安装置を設けた
外装容器に装填した比較用コンデンサをＣコンデンサと
して同時に製作した。

【００２８】（実施の形態５）第１の実施の形態で得た
ＰＥＴフィルムの両面蒸着フィルムと合わせフィルムと
してＰＰフィルムを用意し、２枚のフィルムを重ねてリ
ング状にし、両面に金属溶射を施し、加熱エージング
後、切断及びリード線付けを行った。

【００２９】そして、上記の金属化フィルムからなるコ
ンデンサ素子をベローズ式保安装置を設けた外装容器内
に装填し、ＰＯを用いて含浸しＡコンデンサとした。

【００３０】尚、製作したコンデンサは、定格が２００
Ｖで容量が６０μＦのコンデンサである。

【００３１】そして、本実施の形態の比較用に本実施の
形態と同様な保安機構を設けた保安機構付コンデンサ
（コンデンサ素子を樹脂ケースに装填し、エポキシ樹脂
で充填したコンデンサ）をＢコンデンサとし、また保安
機構はないが実施の形態と同様な保安装置を設けた外装
容器に装填した比較用コンデンサをＣコンデンサとして
同時に製作した。

【００３２】（実施の形態６）第５の実施の形態で得た
金属化フィルムからなるコンデンサ素子を遮断式保安装
置を設けた外装容器内に装填し、ＰＯを用いて含浸しＡ
コンデンサとした。

【００３３】尚、製作したコンデンサは、定格が２００
Ｖで容量が６０μＦのコンデンサである。

【００３４】そして、本発明の実施例の比較用に保安機
構はないが本発明の実施例と同様な遮断式保安装置を設
けた外装容器に装填した比較用コンデンサをＣコンデン
サとして同時に製作した。

【００３５】（実施の形態７）第５の実施の形態で得た
金属化フィルムからなるコンデンサ素子全体をエポキシ
樹脂で覆い、ベローズ式保安装置を設けた外装容器内に
装填し、ＰＯを用いて含浸しＡコンデンサとした。

【００３６】尚、製作したコンデンサは、定格が２００
Ｖで容量が６０μＦのコンデンサである。

【００３７】そして、本実施の形態の比較用に本実施の
形態と同様な保安機構を設けた保安機構付コンデンサ
（コンデンサ素子を樹脂ケースに装填し、エポキシ樹脂
で充填したコンデンサ）をＢコンデンサとし、また保安
機構はないが本実施の形態と同様なベローズ式保安装置
を設けた外装容器に装填した比較用コンデンサをＣコン
デンサとして同時に製作した。

【００３８】（実施の形態８）第５の実施の形態で得た
金属化フィルムからなるコンデンサ素子全体をエポキシ
樹脂で覆い、遮断式保安装置を設けた外装容器内に装填
し、ＰＯを用いて含浸しＡコンデンサとした。

【００３９】尚、製作したコンデンサは、定格が２００
Ｖで容量が６０μＦのコンデンサである。

【００４０】そして、本実施の形態の比較用に本実施の
形態と同様な遮断式保安装置を設けた外装容器に装填し
た比較用コンデンサをＣコンデンサとして同時に製作し
た。

【００４１】第１の実施の形態で製作したコンデンサを
最高許容温度＋３０℃の雰囲気で電圧昇圧試験をするこ
とにより強制破壊させ、その結果を図１に、また、これ
らのコンデンサの室温、外装容器に欠陥が生じた場合、
高温に於ける保安機能動作試験も同時に実施し、その結
果を（表１）に示した。

【００４２】

【表１】図１より、保安機構付きのＢコンデンサは、熱的破壊要
素が大きいため保安機構は動作しなくなり、全数発煙を
伴って破壊してしまった。また保安装置付（ベローズ式
及び遮断式）のＣコンデンサと本実施の形態の保安機構
及び保安装置付（ベローズ式及び遮断式）のＡコンデン
サは、全数保安装置が動作し、発煙や発火を伴う破壊は
起きなかったがコンデンサの残存率は、本実施の形態の
保安機構及び保安装置付（ベローズ式及び遮断式）のＡ
コンデンサのほうが保安機構がなくて保安装置のみが付
いた（ベローズ式及び遮断式）Ｃコンデンサよりも高か
った。これは、保安装置付（ベローズ式及び遮断式）の
Ｃコンデンサだと、ある一点の対向電極間で絶縁破壊が
生じただけでその部分から発熱が起こり、外装容器内圧
が増加してしまうため保安装置が動作しコンデンサへの
電気エネルギーの供給が遮断されてしまい、コンデンサ
としての機能を失ってしまうからである。

【００４３】また（表１）より、室温では、保安機構の
みが付いたＢコンデンサ、および保安装置のみが付いた
（ベローズ式及び遮断式）Ｃコンデンサ、および実施の
形態の保安機構及び保安装置付（ベローズ式及び遮断
式）のＡコンデンサ共、全数保安機能は動作するが、高
温になると熱的破壊要素が大きくなるため保安機構のみ
が付いたＢコンデンサは、保安機構が動作しなくなり、
１０台のうち７台が発煙を伴って破壊してしまったこと
が判る。また、外装容器に欠陥が生じてしまうと保安装
置のみが付いた（ベローズ式及び遮断式）Ｃコンデンサ
は、全数保安装置が動作しなくなり、発煙を伴って破壊
してしまったことが判る。これに対して本実施の形態の
保安機構及び保安装置付（ベローズ式及び遮断式）のＡ
コンデンサは、高温下でも、また外装容器に欠陥が生じ
た場合でも全数保安装置が動作し、発煙や発火を伴う破
壊は起きなかったことが判る。

【００４４】また、本実施の形態では金属蒸着電極２を
分割して保安機構としたコンデンサ素子８であるため絶
縁破壊部分に関与する分割電極がコンデンサ本体から電
気的に断路しながら絶縁破壊し、破壊時のガス発生スピ
ードが遅くなり、外装容器内圧が急激に増加することを
抑制することができるため、外装容器７の上蓋５が外装
容器７から暴出するのを防ぎ、コンデンサが発煙や発火
を伴って破壊してしまうことはないという格別の効果を
奏している。

【００４５】以上の結果より、従来からある保安機構の
みが付いたＢコンデンサや、保安装置のみが付いたＣコ
ンデンサよりも、本発明の保安機構及び保安装置の両方
が付いたＡコンデンサのほうが過電圧、熱暴走のいずれ
による破壊の場合でも保安機能が確実に動作する安全性
及び信頼性の高い、且つ寿命の長いコンデンサであるこ
とが判る。

【００４６】尚、本実施の形態では、ＰＥＴの蒸着フィ
ルムに合わせフィルムとしてＰＰフィルムを用いる例で
示したが、これは必ずしもこの構成に限らず、使用する
蒸着フィルムにＰＰ、誘導体にＰＥＴ、ＰＰの他にポリ
カーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、紙等を単
独又は組み合わせて用いることができる。ＰＰの片面蒸
着フィルムを二枚重ねてコンデンサを形成してもよい。
また、フィルムに蒸着する金属にはアルミニウムの他に
亜鉛を、金属化フィルムコンデンサ素子を硬化させるの
には、エポキシ樹脂の他にウレタン樹脂を、金属化フィ
ルムからなるコンデンサ素子形状に丸形の他に小判形
を、外装容器にＰＯで含浸する他に大気中の空気を用い
て密閉することをそれぞれ用いても、同様の効果を出せ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明は、金属蒸着電極を
分割して保安機構とした金属化フィルムからなるコンデ
ンサ素子、又は上記のコンデンサ素子全体を熱硬化性樹
脂で覆ったものを、さらに保安装置を設けた外装容器内
に装填することにより、確実な保安機能を有する高安全
性、高信頼性で且つ、寿命の長いコンデンサを実現でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるＡコンデンサ、比
較例Ｂコンデンサならびに比較例Ｃコンデンサの電圧昇
圧試験結果を示す図

【図２】蒸着フィルムの一部分の正面図

【図３】ベローズ式保安装置付コンデンサの半截断面図

【図４】遮断式保安装置付コンデンサの半截断面図

【符号の説明】

１絶縁フィルム２金属蒸着電極３金属化フィルム４フューズ部分５上蓋６外部端子７外装容器８コンデンサ素子９絶縁チューブ１０ａ，１０ｂ機械的弱点部１１リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者和田英一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属蒸着電極を分割して保安機構とした
金属化フィルムを有するコンデンサ素子を保安装置を設
けた外装容器内に装填したことを特徴とするコンデン
サ。
【請求項２】金属蒸着電極を分割して保安機構とした
金属化フィルムを有し、かつ全体を熱硬化性樹脂で覆っ
たコンデンサ素子を保安装置を設けた外装容器内に装填
したことを特徴とするコンデンサ。
【請求項３】金属化フィルムは、アルミニウムを両面
に蒸着したポリエチレンテレフタレートフィルムで、対
向する金属蒸着電極のうち少なくとも一方の金属蒸着電
極を複数個に分割したことを特徴とする請求項１または
２に記載のコンデンサ。
【請求項４】金属化フィルムは、アルミニウムを片面
に蒸着したポリプロピレンフィルムで、少なくとも一方
の金属蒸着電極を複数個に分割したことを特徴とする請
求項１または２に記載のコンデンサ。
【請求項５】金属化フィルムは、亜鉛を片面に蒸着し
たポリプロピレンフィルムで、少なくとも一方の金属蒸
着電極を複数個に分割したことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のコンデンサ。
【請求項６】金属化フィルムを有するコンデンサ素子
は丸型又は小判型とした請求項１または２に記載のコン
デンサ。
【請求項７】熱硬化性樹脂にエポキシ樹脂又はウレタ
ン樹脂を用いた請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項８】外装容器には上蓋に取り付けた外部端子
と外装容器内に取り付けたコンデンサ素子間に機械的弱
点部を設けたリード線を接続し、外装容器内圧の増加
で、前記機械的弱点部を開放させることにより外部端子
とコンデンサ素子とを切り離し、コンデンサへの電気エ
ネルギーの供給を遮断する保安装置を設けた請求項１ま
たは２に記載のコンデンサ。
【請求項９】外装容器には上蓋に取り付けた外部端子
と外装容器内に取り付けたコンデンサ素子から引き出し
たリード線との間に機械的弱点部を設け、外装容器内圧
の増加で上蓋を外側に反転弯出させることにより外部端
子とリード線とを前記機械的弱点部で切り離し、コンデ
ンサへの電気エネルギーの供給を遮断する保安装置を設
けた請求項１または２に記載のコンデンサ。
【請求項１０】金属化フィルムを有するコンデンサ素
子を保安装置を設けた外装容器内に装填する際、ポリブ
テンを用いて充填した請求項１または２に記載のコンデ
ンサ。
【請求項１１】金属化フィルムを有するコンデンサ素
子を保安装置を設けた外装容器内に装填する際、大気中
の空気と共に密閉した請求項１に記載のコンデンサ。