ケースモールド型コンデンサ

【課題】確実な保安装置の動作を確保しつつ、構造が簡単で安価な保安装置を有するコンデンサを提供することを目的とする。
【解決手段】誘電体フィルム６の片面又は両面に金属蒸着電極７を設けた金属化フィルムを巻回し、巻回した両端面に金属を溶射したメタリコン電極８を備えたコンデンサ素子１と、前記メタリコン電極８に接続され、外部へ電気を引き出すリード線２と、前記コンデンサ素子１および前記リード線２を充填樹脂９とともに収容するケース４と、からなるケースモールド型コンデンサにおいて、前記ケース４内壁に設けた固定部４ａにより保持した固定板３を前記メタリコン電極８と前記リード線２の間に挿入したケースモールド型コンデンサとする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ運転用、力率改善用、充放電用、平滑用などを用途として車や電気機器に用いられるケースモールド型コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、比較的高い電圧で用いられるフィルムコンデンサなどのコンデンサでは、コンデンサが使用される回路に異常が発生し、コンデンサに急激な過負荷がかかり、コンデンサが破壊した場合などに備えて、コンデンサを回路から切り離すための保安装置が設けられているものがある。
【０００３】
これは、金属化フィルムコンデンサにおける、蒸着金属の飛散により絶縁性が回復するセルフヒーリング機能やヒューズなどの保安機構は、比較的低い温度領域では極めて有効であるが、例えば９０℃以上のような高温領域では、このような保安機構の動作性が低下する場合があり、これに対応するため保安機構とは別の保安装置を備えるというものである。
【０００４】
すなわち、高温では、コンデンサ素子が収縮し、締まりが大きくなるため、金属化フィルムの局部破壊時に発生する分解ガスの逃げ場がなくなり、保安機構が順次動作する前に、コンデンサの全破壊（発煙や発火を伴う）に至る場合がある。この場合、従来の誘電体構成では、高温で誘電体が軟化し、誘電体そのものの絶縁耐力が低下する。そして、誘電体全体で漏れ電流が増大し、このジュール発熱で誘電体が溶融して遂には、発煙や発火に至る時もあり、このような場合にはセルフヒーリングやヒューズなどの保安機構では充分対応できない。
【０００５】
さらに、低温における金属化フィルムの局部破壊（ショート）時には、ヒューズ部を電気的に断路するに足り得るショート電流（ショート箇所に流れ込む過大な電流）が発生するのに対して、上記のような高温での破壊においては、充分なショート電流が発生せず、またヒューズ部を断路するに十分な電流も発生しないことがある。
【０００６】
このような異常時においても破壊を回避して安全なコンデンサを得るための保安装置を備えたコンデンサとして、図６に示す従来のコンデンサは、金属ケース６１と蓋６２からなる密閉容器にコンデンサ素子６３を収納するとともに機械式保安装置を配したものである。
【０００７】
この機械式保安装置は、コンデンサ素子６３が異常をきたして破壊した時などに、密閉容器内の内圧が金属ケース６１に設けられた蛇腹（ベローズ）加工６４を伸長させ、その力によりリード線６５の一部に設けられた機械的弱点部６６が切断されて電気回路から切り離される構成となっているものである。
【０００８】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１０−２８４３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような従来の保安装置付きのコンデンサでは、異常時に動作してコンデンサを電気回路から切り離すことができるが、金属ケース６１に蛇腹加工６４を設けるとともにリード線に機械的弱点部６６を形成しなければならず、構造が複雑となり、またコストも高くなるという課題があった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、確実な保安装置の動作を確保しつつ、構造が簡単で安価な保安装置を有するコンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のケースモールド型コンデンサは、誘電体フィルムに金属蒸着電極を設けた金属化フィルムを巻回した両端面にメタリコン電極を備えたコンデンサ素子と、このメタリコン電極に接続されるリード線と、コンデンサ素子およびリード線を充填樹脂とともに収容するケースからなるケースモールド型コンデンサにおいて、リード線は充填樹脂により位置固定されるとともに、リード線とメタリコン電極の間に固定板が配設され、この固定板にリード線が当接されていることを特徴とするケースモールド型コンデンサである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のケースモールド型コンデンサによれば、リード線を充填樹脂により位置固定するとともに、メタリコン電極とリード線の間に固定板が配設され、この固定板にリード線が当接していることにより、コンデンサの温度が何らかの異常により許容温度を超えたとき、メタリコン電極面に垂直な方向（コンデンサ素子の幅方向）に熱収縮によりフィルムが縮みコンデンサ素子が大きく収縮することを利用して、コンデンサ素子が破壊に至る前にリード線とメタリコン電極を切り離すものであり、極めて簡単で低コストの構成により確実な保安装置の動作ができ、安全なコンデンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態におけるケースモールド型コンデンサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態）
図１は本発明におけるケースモールド型コンデンサの一実施の形態を示す正面断面図、図２は充填樹脂を充填する前の平面断面図である。
【００１５】
図３はコンデンサ素子１の断面図であり、ポリプロピレンなどの誘電体フィルム６にアルミニウムと亜鉛の合金による金属蒸着電極７を設け、この誘電体フィルム６を介して金属蒸着電極７が対向するように巻回したものの両端面に亜鉛やスズなどの金属を溶射することによってメタリコン電極８を備えたものである。
【００１６】
誘電体フィルム６としては、ポリプロピレンやポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性高分子フィルムを用いることにより、コンデンサ素子１の収縮を大きくし、保安装置の動作を確実にすることができる。
【００１７】
図１、図２において、このコンデンサ素子１のメタリコン電極に、リード線２をメタリコン電極８の中心より下部にはんだ付け部５により接続し、ケース４に収納したのち、図２に示すように固定板３をケース４の上方からメタリコン電極８とリード線２の間に、メタリコン電極８と固定板３、及びリード線２と固定板３とが互いに密着するように挿入し、ケース４の内壁に設けられた固定部４ａにより固定板３を固定する。固定板３はプラスチックやアルミナ基板などの絶縁性材料で作製されたものである。
【００１８】
そして固定板３を固定したのち、充填樹脂９を充填して熱硬化し、ケースモールド型コンデンサとなる。充填樹脂９はコンデンサ素子１の絶縁性を確保するとともに、外部の湿気（水分）や機械的な衝撃などからコンデンサ素子１を保護するものであり、またこの充填樹脂９によりリード線２が位置固定される。
【００１９】
このとき、外部接続用のリード線２の上端部は、充填樹脂９から露出するように、ケース４の上方に導出されている。
【００２０】
このように、コンデンサ素子１とケース４の間に固定板３を設けたことが本発明における技術的特長のひとつであり、ポリプロピレンなどの誘電体フィルムにより構成されたコンデンサ素子１は、温度が上がると熱収縮し、１３０℃付近を越えるとコンデンサ素子１の幅方向に急激に大きく収縮変化する。
【００２１】
そしてこのコンデンサ素子１の急激な収縮により、充填樹脂９で位置固定されたリード線２が、ケース４に固定した固定板３によって保持された状態になり、その結果リード線２がコンデンサ素子１のメタリコン電極８から切り離されることにより、保安装置が動作してコンデンサ素子１が破壊に至る前に電力供給が止まるため、コンデンサ素子の発煙や発火を防止することになる。
【００２２】
次に本実施の形態による実施例および比較例のコンデンサを試作し、保安性試験を行って本実施の形態の保安装置の効果について検証した結果について説明する。
【００２３】
まず、本実施の形態における実施例として厚み４μｍの片面金属化ポリプロピレンフィルムを巻回した後、扁平形状になるようにプレスし、その後両端面に亜鉛を溶射してメタリコン電極８を形成し、さらに１２０℃でエージングして静電容量が５μＦのコンデンサを得た。
【００２４】
次に線径が１．２ｍｍφのリード線２をはんだ付け部５によりメタリコン電極８に接続し、ポリフェニレンサルファイド樹脂よりなるケース４に収納した。
【００２５】
そして、メタリコン電極８とリード線２の間に固定板３が挟まるように配設し、固定板３をケース４の内壁面に設けた固定部４ａに固定した。
【００２６】
そして充填樹脂９としてエポキシ樹脂を充填し、９５℃で熱硬化して実施例のケースモールド型コンデンサを得た。
【００２７】
これとは別に、メタリコン電極８とリード線２の間に固定板３が設けられていないこと以外は実施例と同様にして比較例のケースモールド型コンデンサを作製した。
【００２８】
この実施例と比較例のケースモールド型コンデンサについて、ＤＣ４００Ｖを印加し、周囲温度が１２０℃から開始して１時間ごとに１０℃ずつ上昇させながら周囲温度ステップアップによる保安性試験を行った。
【００２９】
その結果を図５のグラフに示す。図５で横軸は周囲温度、縦軸は静電容量変化率（ΔＣ／Ｃとして％で示した）である。
【００３０】
図５の結果より明らかなように、比較例のケースモールド型コンデンサは、図５の×印で示したように、周囲温度が１６０℃で破壊するのに対して、本実施の形態による実施例のケースモールド型コンデンサでは周囲温度が１５０℃でリード線２が外れて保安装置が作動し、コンデンサ素子１はオープン状態になった。このように、本実施の形態によるケースモールド型コンデンサでは、コンデンサ素子１の最高許容温度を超えた状態で通電状態が維持された場合、コンデンサ素子１への電力供給が停止されるため、発煙や発火は全くなく、保安装置として動作性が十分な事が分かった。
【００３１】
なお、本実施の形態では図２に示すような固定板を用いたがこれに限定されるものではなく、例えば図４に示すようにあらかじめケース４に設けた上面視Ｌ字状の固定板３でも良い。
【００３２】
また、本実施の形態では、保安装置としての動作をより確実に行うため、コンデンサ素子１の両側でメタリコン電極８とリード線２の間に２つの固定板３を配設した例を示したが、これに限定されるものではなく、固定板３はどちらか片方に１つ配設した場合であっても保安装置として充分動作することができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、誘電体フィルム６の片面に金属蒸着した片面金属化フィルムを用いたが、これに限定されるものではなく、誘電体フィルム６の両面に金属蒸着電極を設けた両面金属化フィルムと、金属蒸着電極を設けていない誘電体フィルムとを重ねて巻回して用いることもできる。
【００３４】
また、コンデンサ素子１としては、交流電流用途におけるコロナ放電の影響を低減するため、本実施の形態では蒸着金属としてアルミニウムと亜鉛の合金を用いたが、これに限定されるものではなく、アルミニウムによる金属蒸着電極であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のケースモールド型コンデンサは、保安装置として極めて簡単で低コストの構成でありながら、確実な保安装置の動作を行うことができ、特に電気機器用、産業用等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態におけるケースモールド型コンデンサの正面断面図
【図２】同ケースモールド型コンデンサの平面断面図
【図３】同コンデンサ素子の断面図
【図４】同他の実施例を示す平面断面図
【図５】保安性試験の結果を示すグラフ
【図６】従来の保安装置付きコンデンサの構造断面図
【符号の説明】
【００３７】
１コンデンサ素子
２リード線
３固定板
４ケース
４ａ固定部
５はんだ付け部
６誘電体フィルム
７金属蒸着電極
８メタリコン電極

【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルムの片面又は両面に金属蒸着電極を設けた金属化フィルムを巻回し、巻回した両端面に金属を溶射したメタリコン電極を備えたコンデンサ素子と、前記メタリコン電極に接続され、外部へ電気を引き出すリード線と、前記コンデンサ素子および前記リード線を充填樹脂とともに収容するケースと、からなるケースモールド型コンデンサにおいて、前記リード線は前記充填樹脂により位置固定されるとともに、前記リード線と前記メタリコン電極の間に固定板が配設され、前記固定板に前記リード線が当接されていることを特徴とするケースモールド型コンデンサ。
【請求項２】
前記固定板はその両端が前記ケース内壁に設けた固定部により保持されていることを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項３】
前記誘電体フィルムはポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性高分子フィルムである請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。

【図１】