金属化フィルムコンデンサ
【課題】高温での良好な保安性および耐電圧性を有する金属化フィルムコンデンサを提供する。
【解決手段】金属化フィルムの幅方向において、絶縁マージン７２側からメタリコン接続部７１にかけて第１小分割電極部、大分割電極部、第２小分割電極部および非分割電極部８１の順に配置されている。第１小分割電極部を構成する複数の小分割電極８３の各々は、当該小分割電極８３を長手方向に挟む絶縁スリット７３間に形成されたヒューズ９３にて大分割電極８４と接続されている。また、第２小分割電極部を構成する複数の小分割電極８５の各々は、当該小分割電極８５を長手方向に挟む絶縁スリット７４、７５間に形成されたヒューズ９４、９５にてそれぞれ大分割電極８４、非分割電極部８１と接続されている。
【解決手段】金属化フィルムの幅方向において、絶縁マージン７２側からメタリコン接続部７１にかけて第１小分割電極部、大分割電極部、第２小分割電極部および非分割電極部８１の順に配置されている。第１小分割電極部を構成する複数の小分割電極８３の各々は、当該小分割電極８３を長手方向に挟む絶縁スリット７３間に形成されたヒューズ９３にて大分割電極８４と接続されている。また、第２小分割電極部を構成する複数の小分割電極８５の各々は、当該小分割電極８５を長手方向に挟む絶縁スリット７４、７５間に形成されたヒューズ９４、９５にてそれぞれ大分割電極８４、非分割電極部８１と接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機器および自動車用等のインバータ回路の平滑用、フィルタ用に使用する金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属化フィルムコンデンサは、図１に示すポリプロピレンフィルム１のメタリコン近傍蒸着電極２を厚く、非メタリコン近傍蒸着電極３を薄く蒸着し、メタリコンと対向する端部に絶縁マージン４を形成した金属化フィルムが使用されている。この金属化フィルムコンデンサではポリプロピレンフィルムの絶縁破壊時、その放電エネルギーにより絶縁破壊部周辺の蒸着電極が飛散し、これにより絶縁破壊部の絶縁を回復させる自己回復機能を有する。しかし、高温・高電圧では絶縁破壊数が増えるために自己回復機能が充分に得られず、コンデンサがショートモードに到ることがある。例えば、図１３に示されるように、誘電体（プラスチックフィルム）の上に蒸着金属膜を有する金属化フィルムが積層・巻回されてなる金属化フィルムコンデンサにおいては、図面の×印の所で誘電体が破壊し、セルフヒーリング（蒸着金属の飛散）が不充分な場合、破壊した誘電体部分を介して当該金属化フィルムの下側に配置された金属化フィルム上の蒸着金属と導通することになる。
【０００３】
インバータ回路の平滑用コンデンサは高温・高電圧で使用されると共に、安全性の要求が強く、蒸着電極を複数に分割した金属化フィルムが採用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような分割電極が形成された金属化フィルムの例を［図２−Ａ］〜［図２−Ｃ］に示す。
【０００４】
［図２−Ａ］では、金属化フィルムのメタリコン接続部１０と幅方向において対向する端部には絶縁マージン１２が形成され、幅方向絶縁スリット５と、長手方向絶縁スリット６とにより分割電極７が形成されている。これら分割電極７同士はヒューズ８で並列に接続されている。さらに、メタリコン近傍蒸着電極は長手方向の絶縁スリット９によりメタリコン接続部１０と分割電極７とを分離した構成とし、メタリコン接続部１０と分割電極７とはヒューズ１１で接続されている。
【０００５】
［図２−Ｂ］では、金属化フィルムのメタリコン接続部１０ａと幅方向において対向する端部には絶縁マージン１２ａが形成され、Ｙ字形絶縁スリット１３ａによりハニカム状の分割電極７ａが形成されている。これら分割電極７ａ同士はヒューズ８ａで並列に接続されている。
【０００６】
［図２−Ｃ］では、金属化フィルムのメタリコン接続部１０ｂと幅方向において対向する端部には絶縁マージン１２ｂが形成され、ミュラー・リヤー形絶縁スリット１４ａによりハニカム状の分割電極７ｂが形成されている。これら分割電極７ｂ同士はヒューズ８ｂで並列に接続されている。
【０００７】
このような分割電極を有する金属化フィルムを用いた金属化フィルムコンデンサに誘電体の絶縁破壊が生じた場合、上記した自己回復機能を有する。同時に、金属化フィルムコンデンサの自己回復機能を超えた絶縁破壊が生じた場合でも、周囲の分割電極から絶縁破壊の生じた分割電極に電流が流れ込み、ヒューズ部の蒸着電極を飛散させ、絶縁破壊が生じた分割電極が、他の分割電極と切り離されて絶縁を回復させる機能を有し、高い安全性が確保されている。
【０００８】
さらに、分割電極面積を小さくするとヒューズ動作による容量減少を抑制することができ、コンデンサの長寿命化が可能になる。しかしながら、細分化し過ぎると、分割電極のエネルギーが小さくなり、絶縁破壊が生じた場合、ヒューズ動作がしにくくなって、コンデンサの安全性が低下する。この現象は温度が高くなるほど顕著になる。
【０００９】
また、分割電極面積を小さくすると、ヒューズの数が増加することになるが、ヒューズは分割電極と比較して高抵抗であるため、コンデンサの発熱が増加することが報告されている（例えば、特許文献４参照）。このような自己発熱の増加は、耐電圧性能や保安性能が低下する原因となる。特にコンデンサ素子の中心は自己発熱により最も温度が上昇し、他の部分よりも耐電圧性能や保安性能が劣化する。
【００１０】
そこで、上記した不具合を改善するために、分割電極部と、分割されていない面積の大きな電極（非分割電極部）を集約配置する手段が考案されている（例えば、特許文献５参照）。この特許文献５記載の金属化フィルムコンデンサでは、絶縁マージン側にスリットによって区画された複数の分割電極が設けられ、端子接続部側（メタリコン接続部側）に非分割電極部が設けられている。そして、複数の分割電極は、絶縁マージンに近づくにつれて、蒸着電極の面積が小さくなるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０８−２５０３６７号公報
【特許文献２】特開平１１−２６２８１号公報
【特許文献３】特開平１１−２６２８０号公報
【特許文献４】特開２００３−３３８４２２号公報
【特許文献５】特開２００５−１２０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、自動車用としてインバータ回路の平滑用などに使用されるコンデンサは高温、高周波、高電圧で使用され、小形化と高度な安全性が要求されている。このため、誘電体フィルムの厚さを薄くしてコンデンサを小形化し、かつ高温領域での耐電圧性能の向上および安全性を実現しなければならない。
【００１３】
しかしながら、上記特許文献５記載の金属化フィルムコンデンサでは、絶縁マージン側に比較的電極面積が小さな分割電極を長手方向に配列した分割電極部（小分割電極部）を集約する一方、端子接続部側に比較的電極面積が大きな分割電極を長手方向に配列した分割電極部（大分割電極部）および非分割電極部を配置しているので、高温時での保安性が必ずしも十分に確保されている状況にはなっていなかった。具体的には、小分割電極部で絶縁破壊が生じた場合、絶縁破壊が生じた小分割電極部を構成する分割電極に隣接する分割電極からヒューズを動作させるだけの十分な電流が流れ込まず、特に高温時においてヒューズを動作させることができないおそれがあった。
【００１４】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高温での良好な保安性および耐電圧性を有する金属化フィルム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】
【００１５】
この発明は、誘電体フィルムの少なくとも片面に蒸着電極を設けた金属化フィルムを巻回、または積層してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子の両端面に電極引き出し用のメタリコンを接続した金属化フィルムコンデンサであって、金属化フィルムの長手方向に間隔をあけて配列した絶縁スリットにより蒸着電極が分割された、複数の小分割電極を長手方向に沿って形成する小分割電極部と、金属化フィルムの長手方向に間隔をあけて配列した絶縁スリットにより蒸着電極が分割された、小分割電極よりも電極面積が大きな複数の大分割電極を長手方向に沿って形成する大分割電極部と、蒸着電極が長手方向に連続した非分割電極部とを備え、金属化フィルムの幅方向において小分割電極部が大分割電極部および非分割電極部のいずれかに隣接して配置され、複数の小分割電極の各々は、該小分割電極を長手方向に挟む絶縁スリット間に形成されたヒューズにて大分割電極または非分割電極部と接続されていることを特徴としている。
【００１６】
このように構成された発明によれば、金属化フィルムの幅方向において、比較的電極面積が小さな複数の小分割電極から構成された小分割電極部が比較的電極面積が大きな複数の大分割電極から構成された大分割電極部および非分割電極部のいずれかに隣接して配置される。そして、複数の小分割電極の各々がヒューズによって、大分割電極または非分割電極部に接続される。このため、小分割電極の端部は、小分割電極よりも電極面積が大きな大分割電極および非分割電極部のいずれかにヒューズを介して接続されるので、小分割電極で絶縁破壊が生じた場合でも、該小分割電極に隣接する大分割電極または非分割電極部からヒューズを動作させるだけの十分な電流が流れ込み、ヒューズを確実に動作（ヒューズ部の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊を起こした分割電極を分離することができる。なお、上記した効果を発揮させるために、大分割電極部を構成する第２の分割電極の面積は、小分割電極部を構成する第１の分割電極部の面積の２倍以上にすることが好ましい。
【００１７】
ここで、小分割電極部として第１小分割電極部と第２小分割電極部の２つの分割電極部を設け、金属化フィルムの幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置することが好ましい。この構成によれば、第１小分割電極部または第２小分割電極部で熱・電圧等による誘電体の劣化により、小分割電極が複数個に亘ってヒューズ動作した場合でも、電流経路が極端に乱れるのを防止することができる。すなわち、金属化フィルムの幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に非分割電極部を隣接して配置した場合には、非分割電極部に蒸着電極を分割する絶縁スリットが存在しないため、小分割電極が複数個に亘ってヒューズ動作した場合に、電流経路が極端に乱れるおそれがある。その結果、コンデンサの誘電損失および等価直列抵抗が極端に上昇する可能性があった。これに対し、金属化フィルムの幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置することにより、大分割電極部に形成された絶縁スリットが電流経路を規制し、電流経路が極端に乱れるのを防止することができる。
【００１８】
また、コンデンサ素子が金属化フィルムを２枚重ね合わせてなる一対の金属化フィルムにより形成される金属化フィルムコンデンサにおいては、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極部および非分割電極部のすべての電極面が一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極部に対向するように構成することが好ましい。この構成によれば、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極または非分割電極部において金属化フィルムの自己回復機能（セルフヒーリング機能）を超えた絶縁破壊が生じた場合でも、対向する一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極に隣接する該小分割電極よりも電極面積が大きな大分割電極または非分割電極部から十分な電流が小分割電極に流れ込む。このため、一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極の端部に形成されたヒューズを確実に動作（ヒューズ部分の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊が生じた大分割電極または非分割電極部を他の分割電極から切り離すことができる。これにより、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極または非分割電極部において絶縁破壊が生じた場合でも、当該大分割電極または非分割電極部の絶縁を回復させることができ、コンデンサとしての機能を維持することができる。
【００１９】
さらに、金属化フィルムのメタリコン接続部側に非分割電極部を配置することが好ましい。というのも、メタリコン接続部側に分割電極部を配置すると、当該分割電極部で絶縁破壊が生じた場合、当該分割電極部と非分割電極部とを接続するヒューズが動作すると、分割電極部からの電流通路が完全に遮断され、コンデンサとして機能しなくなる場合がある。これに対し、メタリコン接続部側に非分割電極部を配置することで、非分割電極（一対の金属化フィルムの一方に形成された非分割電極）において絶縁破壊が生じた場合でも、対向する金属化フィルム（一対の金属化フィルムのうちの他方の金属化フィルム）に形成された小分割電極と該小分割電極に隣接する非分割電極または大分割電極とを接続するヒューズが動作することにより、コンデンサとして機能する電極領域を残す（非分割電極からの電流通路を確保する）ことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高温での良好な保安性および耐電圧性を有する金属化フィルムコンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の金属化フィルムコンデンサに使用されている金属化フィルムの層構成を示す図である。
【図２】分割電極が設けられた従来の金属化フィルムを示す平面図であり、［図２−Ａ］は矩形状の分割電極、［図２−Ｂ］はＹ字形絶縁スリットにより形成されたハニカム状の分割電極、［図２−Ｃ］はミュラー・リヤー形絶縁スリットにより形成されたハニカム状の分割電極が設けられた金属化フィルムを示す図である。
【図３】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の金属化フィルムコンデンサの内部構造を示す図である。
【図５】蒸着電極を流れる電流経路の概念図である。
【図６】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの非分割電極位置での絶縁破壊時の電流経路を示す図である。
【図７】比較例による金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの非分割電極位置での絶縁破壊時の電流経路を示す図である。
【図８】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムを示す図である。
【図９】比較例１にかかる金属化フィルムを示す図である。
【図１０】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの変形形態を示す図である。
【図１１】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの変形形態を示す図である。
【図１２】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの変形形態を示す図である。
【図１３】従来の金属化フィルムコンデンサの層構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図３は、本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの一実施形態を示す図である。金属化フィルムには、金属化フィルムの幅方向（以下、単に「幅方向」という）の一端部（電極形成領域）が電極引き出し用のメタリコンが接続されるメタリコン接続部７１を構成し、他方端部に絶縁マージン（金属化フィルムの幅方向の一方端部で蒸着電極が形成されていない領域）７２が形成されている。絶縁マージン７２以外のフィルム表面領域には、絶縁スリットを除き蒸着電極が形成されている。
【００２３】
金属化フィルムの絶縁マージン７２側には、複数のＴ字状の絶縁スリット７３が金属化フィルムの長手方向（以下、単に「長手方向」という）に一定間隔を隔てて配列している。また、長手方向に配列した絶縁スリット７３群のメタリコン接続部側には、絶縁スリット７３同士の間隔よりも広い（この実施形態では４倍）一定の間隔を隔てて複数のＴ字状の絶縁スリット７４が長手方向に配列している。さらに、長手方向に配列した絶縁スリット７４群のメタリコン接続部側には、絶縁スリット７4同士の間隔よりも狭い（この実施形態では約３分の１倍）一定の間隔を隔てて複数のＴ字状の絶縁スリット７５が長手方向に配列している。そして、長手方向に配列した絶縁スリット７５群とメタリコン接続部７１との間には、蒸着電極が長手方向に連続した非分割電極部８１が形成されている。絶縁スリット７３、７４、７５のスリット幅は、例えば０．２ｍｍで形成される。
【００２４】
絶縁スリット７３により蒸着電極が分割された複数の小分割電極８３が形成され、これら複数の小分割電極８３により第１小分割電極部が構成されている。また、絶縁スリット７４により蒸着電極が分割された複数の大分割電極８４が形成され、これら複数の大分割電極８４により大分割電極部が構成されている。さらに、絶縁スリット７５により蒸着電極が分割された複数の小分割電極８５が形成され、これら複数の小分割電極８５により第２小分割電極部が構成されている。複数の大分割電極８４の各々の電極面積は、複数の小分割電極８３の各々の電極面積および複数の小分割電極８５の各々の電極面積よりも大きい。この実施形態では、大分割電極８４の電極面積は、小分割電極８３および８５の電極面積の少なくとも２倍以上を有している。幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部が隣接して配置されている。
【００２５】
この実施形態では、上記のように、フィルム幅方向において絶縁マージン７２側からメタリコン接続部７１にかけて第１小分割電極部、大分割電極部、第２小分割電極部および非分割電極部８１の順に配置されている。すなわち、小分割電極部（第１および第２小分割電極部）は大分割電極部および非分割電極部のいずれかに隣接して配置されている。なお、複数の小分割電極８３の各々は、当該小分割電極８３を長手方向に挟む絶縁スリット７３間に形成されたヒューズ９３にて大分割電極８４と接続されている。また、複数の小分割電極８５の各々は、当該小分割電極８５を長手方向に挟む絶縁スリット７４、７５間に形成されたヒューズ９４、９５にてそれぞれ大分割電極８４、非分割電極部８１と接続されている。
【００２６】
図４は本発明の金属化フィルムコンデンサの内部構造を示す図である。上記のように形成された金属化フィルムをメタリコン接続部と絶縁マージンが対向するように２枚重ねて巻回する。２枚の金属化フィルムは蒸着電極が形成された電極形成面を同一方向に向けて重ね合わされる。すなわち、蒸着電極間に誘電体フィルムが挟み込まれるように蒸着電極と誘電体フィルムが積層方向に交互に配置される。そして、巻回された金属化フィルムを小判形に成形した後、両端部（重ね合わされた金属化フィルムの一方端部と他方端部）に電極引き出し用のメタリコンを形成してコンデンサ素子２５とする。その後、複数個のコンデンサ素子２５を電極板２６で結線して引き出し端子２７を接続する。結線されたコンデンサ素子２５をケース２８に収納し、ケース２８内に樹脂２９を充填することで金属化フィルムコンデンサが得られる。
【００２７】
以上のように、この実施形態によれば、フィルム幅方向において、比較的電極面積が小さな複数の小分割電極８３、８５から構成された小分割電極部が比較的電極面積が大きな複数の大分割電極８４から構成された大分割電極部および非分割電極部８１のいずれかに隣接して配置される。そして、複数の小分割電極８３の各々がヒューズ９３によって、大分割電極８４に接続され、複数の小分割電極８５の各々がヒューズ９４、９５によってそれぞれ、大分割電極８４、非分割電極部８１に接続される。このため、小分割電極８３、８５の端部は、小分割電極８３、８５よりも電極面積が大きな大分割電極８４および非分割電極部８１のいずれかにヒューズを介して接続されるので、小分割電極８３、８５で絶縁破壊が生じた場合でも、該小分割電極８３、８５に隣接する大分割電極８４または非分割電極部８１からヒューズを動作させるだけの十分な電流が流れ込み、ヒューズを確実に動作（ヒューズ部の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊を起こした分割電極を分離することができる。
【００２８】
また、この実施形態によれば、フィルム幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置しているので、第１小分割電極部または第２小分割電極部で熱・電圧等による誘電体の劣化により、例えば小分割電極８５が複数個に亘ってヒューズ動作した場合でも、電流経路が極端に乱れるのを防止することができる。
【００２９】
図５は蒸着電極を流れる電流経路の概念図である。同図（ａ）はフィルム幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に非分割電極部を隣接して配置した場合を示し、同図（ｂ）はフィルム幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置した場合を示す。同図（ａ）の場合には、非分割電極部に蒸着電極を分割する絶縁スリットが存在しないため、小分割電極が複数個に亘ってヒューズ動作した場合に、電流経路が極端に乱れるおそれがある。その結果、コンデンサの誘電損失および等価直列抵抗が極端に上昇する可能性があった。これに対し、同図（ｂ）に示すように、金属化フィルムの幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置することにより、大分割電極部に形成された絶縁スリットが電流経路を規制し、電流経路が極端に乱れるのを防止することができる。
【００３０】
また、金属化フィルムを２枚重ね合わせてなる一対の金属化フィルムにより金属化フィルムコンデンサを形成する際に、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極部および非分割電極部のすべての電極面が一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極部に対向するように構成することが好ましい。この構成によれば、例えば図６に示すように、一対の金属化フィルム（図中、上層側に位置する金属化フィルム）の一方に形成された非分割電極部において金属化フィルムの自己回復機能（セルフヒーリング機能）を超えた絶縁破壊（×印の位置で誘電体が破壊）が生じた場合（破壊した誘電体部分を介して一対の金属化フィルム間で蒸着電極同士が導通した場合）でも、対向する一対の金属化フィルムの他方（図中、下層側に位置する金属化フィルム）に形成された小分割電極に隣接する該小分割電極よりも電極面積が大きな大分割電極または非分割電極部から電流が分割電極に流れ込む。このため、一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極の端部に形成されたヒューズを確実に動作（ヒューズ部分の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊が生じた非分割電極部を他の分割電極から切り離すことができる。これにより、一対の金属化フィルムの一方に形成された非分割電極部において絶縁破壊が生じた場合でも、当該非分割電極部の絶縁を回復させることができ、コンデンサとしての機能を維持することができる。
【００３１】
さらに、上記のように２枚の金属化フィルムを重ね合わせる場合において、金属化フィルムのメタリコン接続部側に非分割電極部を配置することが好ましい。というのも、メタリコン接続部側（電極引き出し側）に分割電極部を配置すると、当該分割電極部で絶縁破壊（分割電極中の×印の位置で誘電体が破壊）が生じた場合、当該分割電極部と非分割電極とを接続するヒューズが動作すると、分割電極部からの電流通路が完全に遮断され、コンデンサとして機能しなくなる場合がある（図７）。これに対し、メタリコン接続部側に非分割電極部を配置することで、非分割電極部（一対の金属化フィルムの一方に形成された非分割電極部）において絶縁破壊が生じた場合でも、対向する金属化フィルム（一対の金属化フィルムのうちの他方の金属化フィルム、図６では下層側に配置された金属化フィルム）に形成された小分割電極と当該小分割電極に隣接する非分割電極部または大分割電極とを接続するヒューズが動作することにより、コンデンサとして機能する電極領域を残すことができる。
【００３２】
＜実施例＞
以下に金属化フィルムコンデンサの実施例について図８を用いて説明する。図８において、第１小分割電極部を構成する小分割電極８３の長手方向寸法８３ａを４．０ｍｍ、第２小分割電極部を構成する小分割電極８５の長手方向寸法８５ａを５．０ｍｍ、大分割電極部を構成する大分割電極の長手方向寸法８４ａを１６．０ｍｍとした。一方、第１小分割電極部のフィルム幅方向寸法８３ｂ（絶縁マージン７２との境界から絶縁スリット７３と大分割電極８４との境界まで）を１２．５ｍｍ、大分割電極８４のフィルム幅方向寸法８４ｂ（絶縁スリットを含まない電極寸法）を９．０ｍｍ、第２小分割電極部のフィルム幅方向寸法８５ｂ（大分割電極８４と絶縁スリット７４との境界から絶縁スリット７５と非分割電極部８１との境界まで）を１２．５ｍｍ、非分割電極部８１のフィルム幅方向寸法８１ｂを１４．０ｍｍとした。また、ヒューズ９３、９４、９５の寸法を０．２ｍｍとした。なお、誘電体は２．５μｍのポリプロピレンフィルムを用い、非メタリコン近傍蒸着電極膜抵抗値を１０Ω／□、メタリコン接続部蒸着電極膜抵抗値を４Ω／□とした。
【００３３】
上記のように形成された金属化フィルムをメタリコン接続部と絶縁マージンが対向するように２枚重ねて巻回し、小判形に成形した後、両端部に電極引き出しとしてメタリコンを形成してコンデンサ素子とした。さらに、図４に示すように５個のコンデンサ素子２５を電極板２６で結線して引き出し端子２７を接続し、ケース２８に収納してエポキシ樹脂２９を充填、硬化して８００μＦの金属化フィルムコンデンサを作製した。
【００３４】
＜比較例＞
次に本発明にかかる金属化フィルムコンデンサの実施例を比較例と対比しながら説明する。本発明にかかる金属化フィルムコンデンサの分割電極寸法、ヒューズの幅、蒸着電極膜抵抗値については上述したとおりである。
【００３５】
次に金属化フィルムコンデンサの比較例について説明する。図９に比較例１にかかる金属化フィルムを示す。比較例１が実施例と異なる点は、第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極に替えて非分割電極部を配置している点である。その他の構成、寸法は実施例と同様である。
【００３６】
また、図２−Ａに示す金属化フィルムコンデンサを比較例２とした。図２−Ａに示す金属化フィルムの分割電極７をフィルム長手方向に分割する絶縁スリット５のピッチを１０．０ｍｍとし、フィルム幅方向に分割する絶縁スリット６のピッチを１８ｍｍとし、分割電極７を接続しているヒューズ８、１１の幅を０．２ｍｍとした。誘電体は２．５μｍのポリプロピレンフィルム、非メタリコン近傍蒸着電極膜抵抗値を１０Ω／□、メタリコン接続部膜抵抗値を４Ω／□とした。
【００３７】
上記比較例１、２に示す金属化フィルムをメタリコン接続部と絶縁マージンが対向するように２枚重ねて巻回し、小判型に成形した後、両端部に電極引き出しとしてメタリコンを形成してコンデンサ素子とした。さらに、図４に示すように５個の該コンデンサ素子２５を電極板２６で結線して引き出し端子２７を接続し、ケース２８に収納してエポキシ樹脂２９を充填、硬化して８００μＦの金属化フィルムコンデンサを製作した。
【００３８】
実施例および比較例１、２について試料を用意して、耐用性試験（温度１１０℃、７５０ＶＤＣ、１０００時間印加）を実施した。試験終了後、試料の静電容量変化率を測定した。その試験結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１の試験結果より、実施例、比較例１は試験終了時にショートが発生していないのに対して、比較例２では試験途中にショートが発生している。これは、実施例、比較例１にかかる金属化フィルムは誘電体のポリプロピレンフィルムに絶縁破壊が発生した場合、ヒューズを飛散分離させるだけの電流が大分割電極または非分割電極部から小分割電極に流れ込む。その結果、絶縁破壊を起こした分割電極を分離することができ、ショート発生を回避することができる。これに対して、比較例２にかかる金属化フィルムは絶縁破壊が発生した場合、分割電極と接続しているヒューズには該ヒューズを飛散分離させるだけの電流が流れず、ショートモードに至ると考えられる。
【００４１】
続いて、良好な保安性能が得られた実施例および比較例１について、静電容量を初期値に対して−７０〜−８０％程度変化させたときの誘電正接を測定し、初期値に対する変化率を評価した。その結果を表２に示す。なお、静電容量を変化させるために、１２０℃の雰囲気温度中で試料に１５００ＶＤＣを５分間印加した。
【００４２】
【表２】
【００４３】
表２の試験結果より明らかなように、誘電正接の変化率について、実施例が負の値であるのに対し、比較例１は正の値であり、かつ大きく上昇している。これは比較例１が誘電体の絶縁破壊により小分割電極が複数個に亘ってヒューズ動作し、電流経路が乱れた結果である。これに対し、実施例は比較例１に対して次のような有利な効果を奏する。すなわち、コンデンサの寿命末期及び過度な使用条件では、誘電正接が初期値に対して大きく上昇（コンデンサの抵抗成分が増加）することがある。この場合、コンデンサの自己発熱が大きくなり、耐電圧性能および保安性能の劣化を引き起こすおそれがある。したがって、誘電正接の変化率が著しく上昇しない実施例では、耐電圧性能および保安性能の劣化を引き起こす可能性を低減することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、フィルム幅方向に非分割電極部、第1小分割電極部、大分割電極部、第２小分割電極部を配置した４段構成としているが、これに限定されず、フィルム幅方向に非分割電極部、小分割電極部、大分割電極部を配置した３段構成としてもよい。また、少なくとも、非分割電極部、小分割電極部および大分割電極部を備え、フィルム幅方向において、小分割電極部が大分割電極部および非分割電極部のいずれかに隣接して配置される限り、５段以上に電極部を配置してもよい。
【００４５】
図１０〜１２は、本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの変形形態を示す図である。図１０に示す金属化フィルムでは、フィルム幅方向において絶縁マージン側からメタリコン接続部にかけて、第１小分割電極部、第１非分割電極部、第２非分割電極部、第２小分割電極部、大分割電極部の順に配置されている。図１１に示す金属化フィルムでは、フィルム幅方向において絶縁マージン側からメタリコン接続部にかけて、第１小分割電極部、第１大分割電極部、第２大分割電極部、第２小分割電極部、非分割電極部の順に配置されている。図１２に示す金属化フィルムでは、フィルム幅方向において絶縁マージン側からメタリコン接続部にかけて、第１小分割電極部、大分割電極部、第１非分割電極部、第２小分割電極部、第２非分割電極部の順に配置されている。この構成によれば、小分割電極で絶縁破壊が生じた場合でも、該小分割電極に隣接する大分割電極または非分割電極部からヒューズを動作させるだけの十分な電流が流れ込み、ヒューズを確実に動作（ヒューズ部の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊を起こした分割電極を分離することができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、フィルム長手方向に配列した複数の小分割電極の各々の電極面積を同一としているが、相違させてもよい。同様に、フィルム長手方向に配列した大分割電極の各々の電極面積を同一としているが、相違させてもよい。要は、小分割電極に隣接する大分割電極の電極面積が該小分割電極の電極面積よりも大きければよい。この場合でも、大分割電極の電極面積は隣接する小分割電極の電極面積の２倍以上であることが好ましい。
【００４７】
また、金属化フィルムを２枚重ね合わせる際には、同一の電極パターンを有する金属化フィルム同士を重ね合わせるほか、互いに異なる電極パターンを有する金属化フィルム同士を重ね合わせてもよい。この場合でも、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極部および非分割電極部のすべてが一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極部に対向するように金属化フィルムを重ね合わせることが好ましい。これにより、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極および非分割電極部において絶縁破壊が生じた場合でも、当該大分割電極または非分割電極部の絶縁を回復することができ、コンデンサとしての機能を維持することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…ポリプロピレンフィルム
２…メタリコン近傍蒸着電極
３…非メタリコン近傍蒸着電極
４…絶縁マージン
５…幅方向絶縁スリット
６…長手方向絶縁スリット
７、７ａ、７ｂ…分割電極
８、８ａ、８ｂ…ヒューズ
９…メタリコン近傍長手方向絶縁スリット
１０…メタリコン接続部
１１…メタリコン近傍ヒューズ
１２、１２ａ、１２ｂ…絶縁マージン
１３、１３ａ…Ｙ字形絶縁スリット
１４、１４ａ…ミュラー・リヤー形絶縁スリット
２５…コンデンサ素子
２６…電極板
２７…引き出し端子
２８…ケース
２９…エポキシ樹脂
７３、７４、７５…絶縁スリット
８１…非分割電極
８３、８５…小分割電極
８４…大分割電極
９３、９４、９５…ヒューズ
８３ａ…小分割電極８３のフィルム長手方向寸法
８４ａ…大分割電極８４のフィルム長手方向寸法
８５ａ…小分割電極８５のフィルム長手方向寸法
８１ｂ…非分割電極部８１のフィルム幅方向寸法
８３ｂ…小分割電極部８３のフィルム幅方向寸法
８４ｂ…大分割電極部８４のフィルム幅方向寸法
８５ｂ…小分割電極８５のフィルム幅方向寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機器および自動車用等のインバータ回路の平滑用、フィルタ用に使用する金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属化フィルムコンデンサは、図１に示すポリプロピレンフィルム１のメタリコン近傍蒸着電極２を厚く、非メタリコン近傍蒸着電極３を薄く蒸着し、メタリコンと対向する端部に絶縁マージン４を形成した金属化フィルムが使用されている。この金属化フィルムコンデンサではポリプロピレンフィルムの絶縁破壊時、その放電エネルギーにより絶縁破壊部周辺の蒸着電極が飛散し、これにより絶縁破壊部の絶縁を回復させる自己回復機能を有する。しかし、高温・高電圧では絶縁破壊数が増えるために自己回復機能が充分に得られず、コンデンサがショートモードに到ることがある。例えば、図１３に示されるように、誘電体（プラスチックフィルム）の上に蒸着金属膜を有する金属化フィルムが積層・巻回されてなる金属化フィルムコンデンサにおいては、図面の×印の所で誘電体が破壊し、セルフヒーリング（蒸着金属の飛散）が不充分な場合、破壊した誘電体部分を介して当該金属化フィルムの下側に配置された金属化フィルム上の蒸着金属と導通することになる。
【０００３】
インバータ回路の平滑用コンデンサは高温・高電圧で使用されると共に、安全性の要求が強く、蒸着電極を複数に分割した金属化フィルムが採用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような分割電極が形成された金属化フィルムの例を［図２−Ａ］〜［図２−Ｃ］に示す。
【０００４】
［図２−Ａ］では、金属化フィルムのメタリコン接続部１０と幅方向において対向する端部には絶縁マージン１２が形成され、幅方向絶縁スリット５と、長手方向絶縁スリット６とにより分割電極７が形成されている。これら分割電極７同士はヒューズ８で並列に接続されている。さらに、メタリコン近傍蒸着電極は長手方向の絶縁スリット９によりメタリコン接続部１０と分割電極７とを分離した構成とし、メタリコン接続部１０と分割電極７とはヒューズ１１で接続されている。
【０００５】
［図２−Ｂ］では、金属化フィルムのメタリコン接続部１０ａと幅方向において対向する端部には絶縁マージン１２ａが形成され、Ｙ字形絶縁スリット１３ａによりハニカム状の分割電極７ａが形成されている。これら分割電極７ａ同士はヒューズ８ａで並列に接続されている。
【０００６】
［図２−Ｃ］では、金属化フィルムのメタリコン接続部１０ｂと幅方向において対向する端部には絶縁マージン１２ｂが形成され、ミュラー・リヤー形絶縁スリット１４ａによりハニカム状の分割電極７ｂが形成されている。これら分割電極７ｂ同士はヒューズ８ｂで並列に接続されている。
【０００７】
このような分割電極を有する金属化フィルムを用いた金属化フィルムコンデンサに誘電体の絶縁破壊が生じた場合、上記した自己回復機能を有する。同時に、金属化フィルムコンデンサの自己回復機能を超えた絶縁破壊が生じた場合でも、周囲の分割電極から絶縁破壊の生じた分割電極に電流が流れ込み、ヒューズ部の蒸着電極を飛散させ、絶縁破壊が生じた分割電極が、他の分割電極と切り離されて絶縁を回復させる機能を有し、高い安全性が確保されている。
【０００８】
さらに、分割電極面積を小さくするとヒューズ動作による容量減少を抑制することができ、コンデンサの長寿命化が可能になる。しかしながら、細分化し過ぎると、分割電極のエネルギーが小さくなり、絶縁破壊が生じた場合、ヒューズ動作がしにくくなって、コンデンサの安全性が低下する。この現象は温度が高くなるほど顕著になる。
【０００９】
また、分割電極面積を小さくすると、ヒューズの数が増加することになるが、ヒューズは分割電極と比較して高抵抗であるため、コンデンサの発熱が増加することが報告されている（例えば、特許文献４参照）。このような自己発熱の増加は、耐電圧性能や保安性能が低下する原因となる。特にコンデンサ素子の中心は自己発熱により最も温度が上昇し、他の部分よりも耐電圧性能や保安性能が劣化する。
【００１０】
そこで、上記した不具合を改善するために、分割電極部と、分割されていない面積の大きな電極（非分割電極部）を集約配置する手段が考案されている（例えば、特許文献５参照）。この特許文献５記載の金属化フィルムコンデンサでは、絶縁マージン側にスリットによって区画された複数の分割電極が設けられ、端子接続部側（メタリコン接続部側）に非分割電極部が設けられている。そして、複数の分割電極は、絶縁マージンに近づくにつれて、蒸着電極の面積が小さくなるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０８−２５０３６７号公報
【特許文献２】特開平１１−２６２８１号公報
【特許文献３】特開平１１−２６２８０号公報
【特許文献４】特開２００３−３３８４２２号公報
【特許文献５】特開２００５−１２０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、自動車用としてインバータ回路の平滑用などに使用されるコンデンサは高温、高周波、高電圧で使用され、小形化と高度な安全性が要求されている。このため、誘電体フィルムの厚さを薄くしてコンデンサを小形化し、かつ高温領域での耐電圧性能の向上および安全性を実現しなければならない。
【００１３】
しかしながら、上記特許文献５記載の金属化フィルムコンデンサでは、絶縁マージン側に比較的電極面積が小さな分割電極を長手方向に配列した分割電極部（小分割電極部）を集約する一方、端子接続部側に比較的電極面積が大きな分割電極を長手方向に配列した分割電極部（大分割電極部）および非分割電極部を配置しているので、高温時での保安性が必ずしも十分に確保されている状況にはなっていなかった。具体的には、小分割電極部で絶縁破壊が生じた場合、絶縁破壊が生じた小分割電極部を構成する分割電極に隣接する分割電極からヒューズを動作させるだけの十分な電流が流れ込まず、特に高温時においてヒューズを動作させることができないおそれがあった。
【００１４】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高温での良好な保安性および耐電圧性を有する金属化フィルム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】
【００１５】
この発明は、誘電体フィルムの少なくとも片面に蒸着電極を設けた金属化フィルムを巻回、または積層してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子の両端面に電極引き出し用のメタリコンを接続した金属化フィルムコンデンサであって、金属化フィルムの長手方向に間隔をあけて配列した絶縁スリットにより蒸着電極が分割された、複数の小分割電極を長手方向に沿って形成する小分割電極部と、金属化フィルムの長手方向に間隔をあけて配列した絶縁スリットにより蒸着電極が分割された、小分割電極よりも電極面積が大きな複数の大分割電極を長手方向に沿って形成する大分割電極部と、蒸着電極が長手方向に連続した非分割電極部とを備え、金属化フィルムの幅方向において小分割電極部が大分割電極部および非分割電極部のいずれかに隣接して配置され、複数の小分割電極の各々は、該小分割電極を長手方向に挟む絶縁スリット間に形成されたヒューズにて大分割電極または非分割電極部と接続されていることを特徴としている。
【００１６】
このように構成された発明によれば、金属化フィルムの幅方向において、比較的電極面積が小さな複数の小分割電極から構成された小分割電極部が比較的電極面積が大きな複数の大分割電極から構成された大分割電極部および非分割電極部のいずれかに隣接して配置される。そして、複数の小分割電極の各々がヒューズによって、大分割電極または非分割電極部に接続される。このため、小分割電極の端部は、小分割電極よりも電極面積が大きな大分割電極および非分割電極部のいずれかにヒューズを介して接続されるので、小分割電極で絶縁破壊が生じた場合でも、該小分割電極に隣接する大分割電極または非分割電極部からヒューズを動作させるだけの十分な電流が流れ込み、ヒューズを確実に動作（ヒューズ部の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊を起こした分割電極を分離することができる。なお、上記した効果を発揮させるために、大分割電極部を構成する第２の分割電極の面積は、小分割電極部を構成する第１の分割電極部の面積の２倍以上にすることが好ましい。
【００１７】
ここで、小分割電極部として第１小分割電極部と第２小分割電極部の２つの分割電極部を設け、金属化フィルムの幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置することが好ましい。この構成によれば、第１小分割電極部または第２小分割電極部で熱・電圧等による誘電体の劣化により、小分割電極が複数個に亘ってヒューズ動作した場合でも、電流経路が極端に乱れるのを防止することができる。すなわち、金属化フィルムの幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に非分割電極部を隣接して配置した場合には、非分割電極部に蒸着電極を分割する絶縁スリットが存在しないため、小分割電極が複数個に亘ってヒューズ動作した場合に、電流経路が極端に乱れるおそれがある。その結果、コンデンサの誘電損失および等価直列抵抗が極端に上昇する可能性があった。これに対し、金属化フィルムの幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置することにより、大分割電極部に形成された絶縁スリットが電流経路を規制し、電流経路が極端に乱れるのを防止することができる。
【００１８】
また、コンデンサ素子が金属化フィルムを２枚重ね合わせてなる一対の金属化フィルムにより形成される金属化フィルムコンデンサにおいては、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極部および非分割電極部のすべての電極面が一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極部に対向するように構成することが好ましい。この構成によれば、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極または非分割電極部において金属化フィルムの自己回復機能（セルフヒーリング機能）を超えた絶縁破壊が生じた場合でも、対向する一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極に隣接する該小分割電極よりも電極面積が大きな大分割電極または非分割電極部から十分な電流が小分割電極に流れ込む。このため、一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極の端部に形成されたヒューズを確実に動作（ヒューズ部分の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊が生じた大分割電極または非分割電極部を他の分割電極から切り離すことができる。これにより、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極または非分割電極部において絶縁破壊が生じた場合でも、当該大分割電極または非分割電極部の絶縁を回復させることができ、コンデンサとしての機能を維持することができる。
【００１９】
さらに、金属化フィルムのメタリコン接続部側に非分割電極部を配置することが好ましい。というのも、メタリコン接続部側に分割電極部を配置すると、当該分割電極部で絶縁破壊が生じた場合、当該分割電極部と非分割電極部とを接続するヒューズが動作すると、分割電極部からの電流通路が完全に遮断され、コンデンサとして機能しなくなる場合がある。これに対し、メタリコン接続部側に非分割電極部を配置することで、非分割電極（一対の金属化フィルムの一方に形成された非分割電極）において絶縁破壊が生じた場合でも、対向する金属化フィルム（一対の金属化フィルムのうちの他方の金属化フィルム）に形成された小分割電極と該小分割電極に隣接する非分割電極または大分割電極とを接続するヒューズが動作することにより、コンデンサとして機能する電極領域を残す（非分割電極からの電流通路を確保する）ことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高温での良好な保安性および耐電圧性を有する金属化フィルムコンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の金属化フィルムコンデンサに使用されている金属化フィルムの層構成を示す図である。
【図２】分割電極が設けられた従来の金属化フィルムを示す平面図であり、［図２−Ａ］は矩形状の分割電極、［図２−Ｂ］はＹ字形絶縁スリットにより形成されたハニカム状の分割電極、［図２−Ｃ］はミュラー・リヤー形絶縁スリットにより形成されたハニカム状の分割電極が設けられた金属化フィルムを示す図である。
【図３】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の金属化フィルムコンデンサの内部構造を示す図である。
【図５】蒸着電極を流れる電流経路の概念図である。
【図６】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの非分割電極位置での絶縁破壊時の電流経路を示す図である。
【図７】比較例による金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの非分割電極位置での絶縁破壊時の電流経路を示す図である。
【図８】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムを示す図である。
【図９】比較例１にかかる金属化フィルムを示す図である。
【図１０】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの変形形態を示す図である。
【図１１】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの変形形態を示す図である。
【図１２】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの変形形態を示す図である。
【図１３】従来の金属化フィルムコンデンサの層構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図３は、本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの一実施形態を示す図である。金属化フィルムには、金属化フィルムの幅方向（以下、単に「幅方向」という）の一端部（電極形成領域）が電極引き出し用のメタリコンが接続されるメタリコン接続部７１を構成し、他方端部に絶縁マージン（金属化フィルムの幅方向の一方端部で蒸着電極が形成されていない領域）７２が形成されている。絶縁マージン７２以外のフィルム表面領域には、絶縁スリットを除き蒸着電極が形成されている。
【００２３】
金属化フィルムの絶縁マージン７２側には、複数のＴ字状の絶縁スリット７３が金属化フィルムの長手方向（以下、単に「長手方向」という）に一定間隔を隔てて配列している。また、長手方向に配列した絶縁スリット７３群のメタリコン接続部側には、絶縁スリット７３同士の間隔よりも広い（この実施形態では４倍）一定の間隔を隔てて複数のＴ字状の絶縁スリット７４が長手方向に配列している。さらに、長手方向に配列した絶縁スリット７４群のメタリコン接続部側には、絶縁スリット７4同士の間隔よりも狭い（この実施形態では約３分の１倍）一定の間隔を隔てて複数のＴ字状の絶縁スリット７５が長手方向に配列している。そして、長手方向に配列した絶縁スリット７５群とメタリコン接続部７１との間には、蒸着電極が長手方向に連続した非分割電極部８１が形成されている。絶縁スリット７３、７４、７５のスリット幅は、例えば０．２ｍｍで形成される。
【００２４】
絶縁スリット７３により蒸着電極が分割された複数の小分割電極８３が形成され、これら複数の小分割電極８３により第１小分割電極部が構成されている。また、絶縁スリット７４により蒸着電極が分割された複数の大分割電極８４が形成され、これら複数の大分割電極８４により大分割電極部が構成されている。さらに、絶縁スリット７５により蒸着電極が分割された複数の小分割電極８５が形成され、これら複数の小分割電極８５により第２小分割電極部が構成されている。複数の大分割電極８４の各々の電極面積は、複数の小分割電極８３の各々の電極面積および複数の小分割電極８５の各々の電極面積よりも大きい。この実施形態では、大分割電極８４の電極面積は、小分割電極８３および８５の電極面積の少なくとも２倍以上を有している。幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部が隣接して配置されている。
【００２５】
この実施形態では、上記のように、フィルム幅方向において絶縁マージン７２側からメタリコン接続部７１にかけて第１小分割電極部、大分割電極部、第２小分割電極部および非分割電極部８１の順に配置されている。すなわち、小分割電極部（第１および第２小分割電極部）は大分割電極部および非分割電極部のいずれかに隣接して配置されている。なお、複数の小分割電極８３の各々は、当該小分割電極８３を長手方向に挟む絶縁スリット７３間に形成されたヒューズ９３にて大分割電極８４と接続されている。また、複数の小分割電極８５の各々は、当該小分割電極８５を長手方向に挟む絶縁スリット７４、７５間に形成されたヒューズ９４、９５にてそれぞれ大分割電極８４、非分割電極部８１と接続されている。
【００２６】
図４は本発明の金属化フィルムコンデンサの内部構造を示す図である。上記のように形成された金属化フィルムをメタリコン接続部と絶縁マージンが対向するように２枚重ねて巻回する。２枚の金属化フィルムは蒸着電極が形成された電極形成面を同一方向に向けて重ね合わされる。すなわち、蒸着電極間に誘電体フィルムが挟み込まれるように蒸着電極と誘電体フィルムが積層方向に交互に配置される。そして、巻回された金属化フィルムを小判形に成形した後、両端部（重ね合わされた金属化フィルムの一方端部と他方端部）に電極引き出し用のメタリコンを形成してコンデンサ素子２５とする。その後、複数個のコンデンサ素子２５を電極板２６で結線して引き出し端子２７を接続する。結線されたコンデンサ素子２５をケース２８に収納し、ケース２８内に樹脂２９を充填することで金属化フィルムコンデンサが得られる。
【００２７】
以上のように、この実施形態によれば、フィルム幅方向において、比較的電極面積が小さな複数の小分割電極８３、８５から構成された小分割電極部が比較的電極面積が大きな複数の大分割電極８４から構成された大分割電極部および非分割電極部８１のいずれかに隣接して配置される。そして、複数の小分割電極８３の各々がヒューズ９３によって、大分割電極８４に接続され、複数の小分割電極８５の各々がヒューズ９４、９５によってそれぞれ、大分割電極８４、非分割電極部８１に接続される。このため、小分割電極８３、８５の端部は、小分割電極８３、８５よりも電極面積が大きな大分割電極８４および非分割電極部８１のいずれかにヒューズを介して接続されるので、小分割電極８３、８５で絶縁破壊が生じた場合でも、該小分割電極８３、８５に隣接する大分割電極８４または非分割電極部８１からヒューズを動作させるだけの十分な電流が流れ込み、ヒューズを確実に動作（ヒューズ部の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊を起こした分割電極を分離することができる。
【００２８】
また、この実施形態によれば、フィルム幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置しているので、第１小分割電極部または第２小分割電極部で熱・電圧等による誘電体の劣化により、例えば小分割電極８５が複数個に亘ってヒューズ動作した場合でも、電流経路が極端に乱れるのを防止することができる。
【００２９】
図５は蒸着電極を流れる電流経路の概念図である。同図（ａ）はフィルム幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に非分割電極部を隣接して配置した場合を示し、同図（ｂ）はフィルム幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置した場合を示す。同図（ａ）の場合には、非分割電極部に蒸着電極を分割する絶縁スリットが存在しないため、小分割電極が複数個に亘ってヒューズ動作した場合に、電流経路が極端に乱れるおそれがある。その結果、コンデンサの誘電損失および等価直列抵抗が極端に上昇する可能性があった。これに対し、同図（ｂ）に示すように、金属化フィルムの幅方向において第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極部を隣接して配置することにより、大分割電極部に形成された絶縁スリットが電流経路を規制し、電流経路が極端に乱れるのを防止することができる。
【００３０】
また、金属化フィルムを２枚重ね合わせてなる一対の金属化フィルムにより金属化フィルムコンデンサを形成する際に、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極部および非分割電極部のすべての電極面が一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極部に対向するように構成することが好ましい。この構成によれば、例えば図６に示すように、一対の金属化フィルム（図中、上層側に位置する金属化フィルム）の一方に形成された非分割電極部において金属化フィルムの自己回復機能（セルフヒーリング機能）を超えた絶縁破壊（×印の位置で誘電体が破壊）が生じた場合（破壊した誘電体部分を介して一対の金属化フィルム間で蒸着電極同士が導通した場合）でも、対向する一対の金属化フィルムの他方（図中、下層側に位置する金属化フィルム）に形成された小分割電極に隣接する該小分割電極よりも電極面積が大きな大分割電極または非分割電極部から電流が分割電極に流れ込む。このため、一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極の端部に形成されたヒューズを確実に動作（ヒューズ部分の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊が生じた非分割電極部を他の分割電極から切り離すことができる。これにより、一対の金属化フィルムの一方に形成された非分割電極部において絶縁破壊が生じた場合でも、当該非分割電極部の絶縁を回復させることができ、コンデンサとしての機能を維持することができる。
【００３１】
さらに、上記のように２枚の金属化フィルムを重ね合わせる場合において、金属化フィルムのメタリコン接続部側に非分割電極部を配置することが好ましい。というのも、メタリコン接続部側（電極引き出し側）に分割電極部を配置すると、当該分割電極部で絶縁破壊（分割電極中の×印の位置で誘電体が破壊）が生じた場合、当該分割電極部と非分割電極とを接続するヒューズが動作すると、分割電極部からの電流通路が完全に遮断され、コンデンサとして機能しなくなる場合がある（図７）。これに対し、メタリコン接続部側に非分割電極部を配置することで、非分割電極部（一対の金属化フィルムの一方に形成された非分割電極部）において絶縁破壊が生じた場合でも、対向する金属化フィルム（一対の金属化フィルムのうちの他方の金属化フィルム、図６では下層側に配置された金属化フィルム）に形成された小分割電極と当該小分割電極に隣接する非分割電極部または大分割電極とを接続するヒューズが動作することにより、コンデンサとして機能する電極領域を残すことができる。
【００３２】
＜実施例＞
以下に金属化フィルムコンデンサの実施例について図８を用いて説明する。図８において、第１小分割電極部を構成する小分割電極８３の長手方向寸法８３ａを４．０ｍｍ、第２小分割電極部を構成する小分割電極８５の長手方向寸法８５ａを５．０ｍｍ、大分割電極部を構成する大分割電極の長手方向寸法８４ａを１６．０ｍｍとした。一方、第１小分割電極部のフィルム幅方向寸法８３ｂ（絶縁マージン７２との境界から絶縁スリット７３と大分割電極８４との境界まで）を１２．５ｍｍ、大分割電極８４のフィルム幅方向寸法８４ｂ（絶縁スリットを含まない電極寸法）を９．０ｍｍ、第２小分割電極部のフィルム幅方向寸法８５ｂ（大分割電極８４と絶縁スリット７４との境界から絶縁スリット７５と非分割電極部８１との境界まで）を１２．５ｍｍ、非分割電極部８１のフィルム幅方向寸法８１ｂを１４．０ｍｍとした。また、ヒューズ９３、９４、９５の寸法を０．２ｍｍとした。なお、誘電体は２．５μｍのポリプロピレンフィルムを用い、非メタリコン近傍蒸着電極膜抵抗値を１０Ω／□、メタリコン接続部蒸着電極膜抵抗値を４Ω／□とした。
【００３３】
上記のように形成された金属化フィルムをメタリコン接続部と絶縁マージンが対向するように２枚重ねて巻回し、小判形に成形した後、両端部に電極引き出しとしてメタリコンを形成してコンデンサ素子とした。さらに、図４に示すように５個のコンデンサ素子２５を電極板２６で結線して引き出し端子２７を接続し、ケース２８に収納してエポキシ樹脂２９を充填、硬化して８００μＦの金属化フィルムコンデンサを作製した。
【００３４】
＜比較例＞
次に本発明にかかる金属化フィルムコンデンサの実施例を比較例と対比しながら説明する。本発明にかかる金属化フィルムコンデンサの分割電極寸法、ヒューズの幅、蒸着電極膜抵抗値については上述したとおりである。
【００３５】
次に金属化フィルムコンデンサの比較例について説明する。図９に比較例１にかかる金属化フィルムを示す。比較例１が実施例と異なる点は、第１小分割電極部と第２小分割電極部との間に大分割電極に替えて非分割電極部を配置している点である。その他の構成、寸法は実施例と同様である。
【００３６】
また、図２−Ａに示す金属化フィルムコンデンサを比較例２とした。図２−Ａに示す金属化フィルムの分割電極７をフィルム長手方向に分割する絶縁スリット５のピッチを１０．０ｍｍとし、フィルム幅方向に分割する絶縁スリット６のピッチを１８ｍｍとし、分割電極７を接続しているヒューズ８、１１の幅を０．２ｍｍとした。誘電体は２．５μｍのポリプロピレンフィルム、非メタリコン近傍蒸着電極膜抵抗値を１０Ω／□、メタリコン接続部膜抵抗値を４Ω／□とした。
【００３７】
上記比較例１、２に示す金属化フィルムをメタリコン接続部と絶縁マージンが対向するように２枚重ねて巻回し、小判型に成形した後、両端部に電極引き出しとしてメタリコンを形成してコンデンサ素子とした。さらに、図４に示すように５個の該コンデンサ素子２５を電極板２６で結線して引き出し端子２７を接続し、ケース２８に収納してエポキシ樹脂２９を充填、硬化して８００μＦの金属化フィルムコンデンサを製作した。
【００３８】
実施例および比較例１、２について試料を用意して、耐用性試験（温度１１０℃、７５０ＶＤＣ、１０００時間印加）を実施した。試験終了後、試料の静電容量変化率を測定した。その試験結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１の試験結果より、実施例、比較例１は試験終了時にショートが発生していないのに対して、比較例２では試験途中にショートが発生している。これは、実施例、比較例１にかかる金属化フィルムは誘電体のポリプロピレンフィルムに絶縁破壊が発生した場合、ヒューズを飛散分離させるだけの電流が大分割電極または非分割電極部から小分割電極に流れ込む。その結果、絶縁破壊を起こした分割電極を分離することができ、ショート発生を回避することができる。これに対して、比較例２にかかる金属化フィルムは絶縁破壊が発生した場合、分割電極と接続しているヒューズには該ヒューズを飛散分離させるだけの電流が流れず、ショートモードに至ると考えられる。
【００４１】
続いて、良好な保安性能が得られた実施例および比較例１について、静電容量を初期値に対して−７０〜−８０％程度変化させたときの誘電正接を測定し、初期値に対する変化率を評価した。その結果を表２に示す。なお、静電容量を変化させるために、１２０℃の雰囲気温度中で試料に１５００ＶＤＣを５分間印加した。
【００４２】
【表２】
【００４３】
表２の試験結果より明らかなように、誘電正接の変化率について、実施例が負の値であるのに対し、比較例１は正の値であり、かつ大きく上昇している。これは比較例１が誘電体の絶縁破壊により小分割電極が複数個に亘ってヒューズ動作し、電流経路が乱れた結果である。これに対し、実施例は比較例１に対して次のような有利な効果を奏する。すなわち、コンデンサの寿命末期及び過度な使用条件では、誘電正接が初期値に対して大きく上昇（コンデンサの抵抗成分が増加）することがある。この場合、コンデンサの自己発熱が大きくなり、耐電圧性能および保安性能の劣化を引き起こすおそれがある。したがって、誘電正接の変化率が著しく上昇しない実施例では、耐電圧性能および保安性能の劣化を引き起こす可能性を低減することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、フィルム幅方向に非分割電極部、第1小分割電極部、大分割電極部、第２小分割電極部を配置した４段構成としているが、これに限定されず、フィルム幅方向に非分割電極部、小分割電極部、大分割電極部を配置した３段構成としてもよい。また、少なくとも、非分割電極部、小分割電極部および大分割電極部を備え、フィルム幅方向において、小分割電極部が大分割電極部および非分割電極部のいずれかに隣接して配置される限り、５段以上に電極部を配置してもよい。
【００４５】
図１０〜１２は、本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムの変形形態を示す図である。図１０に示す金属化フィルムでは、フィルム幅方向において絶縁マージン側からメタリコン接続部にかけて、第１小分割電極部、第１非分割電極部、第２非分割電極部、第２小分割電極部、大分割電極部の順に配置されている。図１１に示す金属化フィルムでは、フィルム幅方向において絶縁マージン側からメタリコン接続部にかけて、第１小分割電極部、第１大分割電極部、第２大分割電極部、第２小分割電極部、非分割電極部の順に配置されている。図１２に示す金属化フィルムでは、フィルム幅方向において絶縁マージン側からメタリコン接続部にかけて、第１小分割電極部、大分割電極部、第１非分割電極部、第２小分割電極部、第２非分割電極部の順に配置されている。この構成によれば、小分割電極で絶縁破壊が生じた場合でも、該小分割電極に隣接する大分割電極または非分割電極部からヒューズを動作させるだけの十分な電流が流れ込み、ヒューズを確実に動作（ヒューズ部の蒸着電極を飛散）させ、絶縁破壊を起こした分割電極を分離することができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、フィルム長手方向に配列した複数の小分割電極の各々の電極面積を同一としているが、相違させてもよい。同様に、フィルム長手方向に配列した大分割電極の各々の電極面積を同一としているが、相違させてもよい。要は、小分割電極に隣接する大分割電極の電極面積が該小分割電極の電極面積よりも大きければよい。この場合でも、大分割電極の電極面積は隣接する小分割電極の電極面積の２倍以上であることが好ましい。
【００４７】
また、金属化フィルムを２枚重ね合わせる際には、同一の電極パターンを有する金属化フィルム同士を重ね合わせるほか、互いに異なる電極パターンを有する金属化フィルム同士を重ね合わせてもよい。この場合でも、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極部および非分割電極部のすべてが一対の金属化フィルムの他方に形成された小分割電極部に対向するように金属化フィルムを重ね合わせることが好ましい。これにより、一対の金属化フィルムの一方に形成された大分割電極および非分割電極部において絶縁破壊が生じた場合でも、当該大分割電極または非分割電極部の絶縁を回復することができ、コンデンサとしての機能を維持することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…ポリプロピレンフィルム
２…メタリコン近傍蒸着電極
３…非メタリコン近傍蒸着電極
４…絶縁マージン
５…幅方向絶縁スリット
６…長手方向絶縁スリット
７、７ａ、７ｂ…分割電極
８、８ａ、８ｂ…ヒューズ
９…メタリコン近傍長手方向絶縁スリット
１０…メタリコン接続部
１１…メタリコン近傍ヒューズ
１２、１２ａ、１２ｂ…絶縁マージン
１３、１３ａ…Ｙ字形絶縁スリット
１４、１４ａ…ミュラー・リヤー形絶縁スリット
２５…コンデンサ素子
２６…電極板
２７…引き出し端子
２８…ケース
２９…エポキシ樹脂
７３、７４、７５…絶縁スリット
８１…非分割電極
８３、８５…小分割電極
８４…大分割電極
９３、９４、９５…ヒューズ
８３ａ…小分割電極８３のフィルム長手方向寸法
８４ａ…大分割電極８４のフィルム長手方向寸法
８５ａ…小分割電極８５のフィルム長手方向寸法
８１ｂ…非分割電極部８１のフィルム幅方向寸法
８３ｂ…小分割電極部８３のフィルム幅方向寸法
８４ｂ…大分割電極部８４のフィルム幅方向寸法
８５ｂ…小分割電極８５のフィルム幅方向寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルムの少なくとも片面に蒸着電極を設けた金属化フィルムを巻回、または積層してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子の両端面に電極引き出し用のメタリコンを接続した金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記金属化フィルムの長手方向に間隔をあけて配列した絶縁スリットにより前記蒸着電極が分割された、複数の小分割電極を長手方向に沿って形成する小分割電極部と、
前記金属化フィルムの長手方向に間隔をあけて配列した絶縁スリットにより前記蒸着電極が分割された、前記小分割電極よりも電極面積が大きな複数の大分割電極を長手方向に沿って形成する大分割電極部と、
前記蒸着電極が長手方向に連続した非分割電極部と
を備え、
前記金属化フィルムの幅方向において前記小分割電極部が前記大分割電極部および前記非分割電極部のいずれかに隣接して配置され、
前記複数の小分割電極の各々は、該小分割電極を長手方向に挟む絶縁スリット間に形成されたヒューズにて前記大分割電極または前記非分割電極部と接続されていることを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記小分割電極部として第１小分割電極部と第２小分割電極部の２つの分割電極部を有し、
前記金属化フィルムの幅方向において前記第１小分割電極部と前記第２小分割電極部との間に前記大分割電極部が隣接して配置されている請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
前記コンデンサ素子が前記金属化フィルムを２枚重ね合わせてなる一対の金属化フィルムにより形成される請求項１または２記載の金属化フィルムコンデンサであって、
前記一対の金属化フィルムの一方に形成された前記大分割電極部および前記非分割電極部のすべての電極面が前記一対の金属化フィルムの他方に形成された前記小分割電極部に対向する金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
前記金属化フィルムのメタリコン接続部側に前記非分割電極部が配置されている請求項３記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項１】
誘電体フィルムの少なくとも片面に蒸着電極を設けた金属化フィルムを巻回、または積層してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子の両端面に電極引き出し用のメタリコンを接続した金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記金属化フィルムの長手方向に間隔をあけて配列した絶縁スリットにより前記蒸着電極が分割された、複数の小分割電極を長手方向に沿って形成する小分割電極部と、
前記金属化フィルムの長手方向に間隔をあけて配列した絶縁スリットにより前記蒸着電極が分割された、前記小分割電極よりも電極面積が大きな複数の大分割電極を長手方向に沿って形成する大分割電極部と、
前記蒸着電極が長手方向に連続した非分割電極部と
を備え、
前記金属化フィルムの幅方向において前記小分割電極部が前記大分割電極部および前記非分割電極部のいずれかに隣接して配置され、
前記複数の小分割電極の各々は、該小分割電極を長手方向に挟む絶縁スリット間に形成されたヒューズにて前記大分割電極または前記非分割電極部と接続されていることを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記小分割電極部として第１小分割電極部と第２小分割電極部の２つの分割電極部を有し、
前記金属化フィルムの幅方向において前記第１小分割電極部と前記第２小分割電極部との間に前記大分割電極部が隣接して配置されている請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
前記コンデンサ素子が前記金属化フィルムを２枚重ね合わせてなる一対の金属化フィルムにより形成される請求項１または２記載の金属化フィルムコンデンサであって、
前記一対の金属化フィルムの一方に形成された前記大分割電極部および前記非分割電極部のすべての電極面が前記一対の金属化フィルムの他方に形成された前記小分割電極部に対向する金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
前記金属化フィルムのメタリコン接続部側に前記非分割電極部が配置されている請求項３記載の金属化フィルムコンデンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−４９４１４（Ｐ２０１１−４９４１４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７６７５（Ｐ２００９−１９７６７５）
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【Ｆターム（参考）】
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