電力用高圧コンデンサ素子、および当該素子を用いた電力用高圧コンデンサ
【課題】蒸着金属電極間の放電による蒸着金属が蒸発飛散、蒸着金属電極の周縁部の後退を抑制し、静電容量の変化を小さい電力用高圧フィルムコンデンサを提供する。
【解決手段】幅方向の一方の端縁を端縁絶縁帯とした一対の金属化フィルムを、端縁絶縁帯が互いに幅方向反対側に位置するように対向配置し、各金属化フィルムの長手方向に複数本の第１の絶縁帯を、長手方向に対して交差する方向に複数本の第２の絶縁帯を設け、第１の絶縁帯が重なり合わないように配置して巻回し、一方の金属化フィルムにおいて第１および第２の絶縁帯により形成された島状の蒸着金属電極と、他方の金属化フィルムにおける島状の蒸着金属電極とがいずれか一方の誘電体フィルムを介して対向することにより形成される小コンデンサが直並列接続されて構成され、島状の蒸着金属電極周縁部全ての蒸着金属厚を他の部分の蒸着金属厚よりも厚くしたヘビーエッジ構造を有する。
【解決手段】幅方向の一方の端縁を端縁絶縁帯とした一対の金属化フィルムを、端縁絶縁帯が互いに幅方向反対側に位置するように対向配置し、各金属化フィルムの長手方向に複数本の第１の絶縁帯を、長手方向に対して交差する方向に複数本の第２の絶縁帯を設け、第１の絶縁帯が重なり合わないように配置して巻回し、一方の金属化フィルムにおいて第１および第２の絶縁帯により形成された島状の蒸着金属電極と、他方の金属化フィルムにおける島状の蒸着金属電極とがいずれか一方の誘電体フィルムを介して対向することにより形成される小コンデンサが直並列接続されて構成され、島状の蒸着金属電極周縁部全ての蒸着金属厚を他の部分の蒸着金属厚よりも厚くしたヘビーエッジ構造を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高圧、特高圧の電力用、サージ吸収用、接地補償用、フィルタ用などに用いられる電力用高圧コンデンサ素子、および当該素子を用いた電力用高圧コンデンサに関するものである。
【０００２】
従来の電力用高圧コンデンサは、誘電体フィルムとして紙または、プラスチックフィルム、あるいは紙とプラスチックフィルムを組み合わせたものを使用し、電極箔としてアルミニウム箔を使用し、前記誘電体フィルムと電極箔を交互に重ね合わせて巻回して、コンデンサ素子を形成し、前記コンデンサ素子を１個または複数個集合して、並列接続または電圧に応じて、直列接続あるいは直並列接続して、必要な耐電圧と静電容量のものを構成していた。また、他の技術として最近ではアルミニウム箔電極の代わりに金属を蒸着した金属化プラスチックフィルムなどを使用して誘電体フィルムを構成していた。
【０００３】
コンデンサの誘電体フィルムは、厚さ数μｍ〜数１０μｍと薄くかつ面積が大きい。そのために誘電体フィルムはその耐電圧に注意する必要がある。また、誘電体フィルムには欠陥が入りやすく、この欠陥部は面積的には微小であるがコンデンサの設計上においてはこの欠陥部を考慮した設計が必要であった。
【０００４】
従来の設計では、薄葉誘電体フィルムを数枚重ね合わせることにより１枚の誘電体フィルムの微小欠陥部を他の誘電体フィルムで吸収する方法がもっぱら採用されてきたが、この方法は薄葉誘電体フィルムを多く重ね合わせる程良好な効果を得ることができるものの、誘電体の重ね合わせ枚数を増すと電極間の厚みが厚くなり、電極の周縁部よりコロナ放電を生じ、電極間の絶縁性の劣化や電極周縁部の劣化など、コンデンサの寿命を短くする欠点があった。
【０００５】
また、蒸着金属電極による誘電体フィルム欠陥部周辺の電極金属を絶縁破壊時の放電電流により、蒸発飛散させて、絶縁を回復させる方法もあるが、高圧コンデンサでは絶縁破壊時の電流遮断が困難であることから実用化に到っていなかった。
【０００６】
この対策のため、蒸着金属電極を複数個の島状に分割し、島状に分割した蒸着金属電極を直列ならびに並列になるように結線して、外部引出電極であるメタリコン電極に誘電体フィルムの端縁部蒸着金属電極を接続して、網目状の小コンデンサ網を構成し、誘電体フィルムの欠陥部における放電エネルギーを微小化する方法がある。この方法によれば、放電時の破壊部分を小さくできるとともに、もし一部の電極が短絡状態になったとしても、直列に接続された小コンデンサ部の容量を十分小さくしておくことによって、その部分的短絡電流を抑制し、絶縁回復が可能な電流に制限することができる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２４０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、このようにしても小コンデンサの電極間の放電が発生した場合、蒸着金属電極が蒸発飛散して電極周縁部が後退し、コンデンサの静電容量が変化してしまう問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、小コンデンサの電極間に放電が生じた場合にも、蒸着金属電極の蒸発飛散による電極周縁部の後退を抑制して、コンデンサの静電容量変化を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明の電力用高圧コンデンサ素子は、誘電体フィルムの片側の表面に、幅方向の一方の端縁を端縁絶縁帯として残して蒸着金属を形成した一対の金属化フィルムを、前記端縁絶縁帯が互いに幅方向反対側に位置するように対向配置し巻回してなる電力用高圧コンデンサ素子において、それぞれの前記金属化フィルムの長手方向に複数本の第１の絶縁帯を設けると共に、前記長手方向に対して交差する方向に複数本の第２の絶縁帯を設け、前記第１の絶縁帯が重なり合わないように前記一対の金属化フィルムを配置して巻回し、一方の前記金属化フィルムにおいて前記第１の絶縁帯と前記第２の絶縁帯とによって形成された島状の蒸着金属電極と、他方の前記金属化フィルムにおける前記島状の蒸着金属電極とがいずれか一方の前記誘電体フィルムを介して対向することにより形成される小コンデンサが直並列接続されて構成され、前記島状の蒸着金属電極周縁部全ての蒸着金属厚を中央部分の蒸着金属厚よりも厚くしたヘビーエッジ構造を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、小コンデンサの蒸着金属電極周縁部の蒸着厚を中央部分の蒸着厚より厚くするヘビーエッジ構造とすることで、蒸着金属電極の周縁部に放電が生じて蒸着金属電極の一部が蒸発飛散しても蒸着金属電極の面積の変化が起こりにくいため、コンデンサの静電容量変化を小さくすることができる。
【００１２】
また、小コンデンサの蒸着金属電極のうち、電界が集中する周縁部に発生するコロナ放電に対する耐久性を向上でき、電力用高圧コンデンサ素子の動作における信頼性が向上する。さらに、小コンデンサに加えることが可能な許容最大電界強度を向上させることができるので、電力用高圧コンデンサを小形化でき、かつ安価に製造することができる。
【００１３】
第２の発明の電力用高圧コンデンサ素子は前記第１の発明において、前記小コンデンサの蓄積エネルギーが、定格電圧のピーク値において０．１Ｊ以下であり、かつ前記小コンデンサの定格実効電圧が６００ＶＡＣ以下であることを特徴とする。
【００１４】
この第２の発明によれば、例えば１つの小コンデンサに欠陥があって絶縁破壊を起こした場合にも、電荷を放出する時の蓄積エネルギーを０．１Ｊ以下としておけば、蒸着金属電極の蒸発飛散部の直径は２ｍｍφ以下に抑制でき、それを超える部分への破壊の波及には到らない。
【００１５】
第３の発明の電力用高圧コンデンサ素子は、前記第１または第２の発明において、前記小コンデンサの蒸着金属の抵抗値が、前記蒸着金属電極の周縁部で１〜４Ω／□であり、中央部分で６〜１８Ω／□であることを特徴とする。
【００１６】
この第３の発明によれば、蒸着金属電極の周縁部の膜抵抗値を１〜４Ω／□の範囲とすることで、隣接する小コンデンサとの間で放電が発生しても蒸着電極の後退を抑えることができる。
【００１７】
また、中央部分の蒸着金属の膜抵抗値が１８Ω／□を超えると、損失が大きくなるため、熱劣化により信頼性が低下する。逆に、６Ω／□以下の場合は、蒸着金属膜が厚くなるため、絶縁破壊時のエネルギーが大きくなり、金属化フィルムを多層にわたって破壊し、特性が低下するおそれがある。
【００１８】
第４の発明は、前記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記蒸着金属電極の周縁部が電極端から幅２〜３ｍｍにわたってヘビーエッジ構造であることを特徴とする。
【００１９】
この第４の発明によれば、蒸着金属電極の周縁部におけるヘビーエッジ構造の幅を２〜３ｍｍに設定することで、金属蒸着を安定して行えるとともに、小コンデンサの蒸着金属電極間に放電が生じた場合にも蒸着金属電極の後退を抑えることができる。ヘビーエッジ構造の幅が２ｍｍ未満では安定した蒸着が困難であり、また、３ｍｍを超えると絶縁回復効果が損なわれる。
【００２０】
第５の発明の電力用高圧コンデンサは前記第１〜第４のいずれか１つの発明である電力用高圧コンデンサ素子を直並列接続したコンデンサユニットを容器に収納し、単独液体絶縁物、混合液体絶縁物、気体絶縁物、固体絶縁物のいずれか一つを含浸・充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、小コンデンサの蒸着金属電極周縁部の蒸着厚を中央部分の蒸着厚よりも厚くするヘビーエッジ構造とすることで、電極間に放電が生じて、蒸着金属が飛散した場合にも電極の周縁部の後退を防ぐことができ、コンデンサの静電容量の変化を少なくすることができる。
【００２２】
また、小コンデンサの電極のうち電界が集中する電極の周縁部に発生するコロナ放電に対する耐久性を向上でき、電力用高圧コンデンサの動作における信頼性が向上する。
【００２３】
さらに、小コンデンサに加えることが可能な許容最大電界強度を向上させることができるので、電力用高圧コンデンサを小形化でき、かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の電力用高圧コンデンサを示す斜視図である。
【図２】図１の電力用高圧コンデンサが備える電力用高圧コンデンサユニットを示す斜視図である。
【図３】（ａ）は電力用高圧コンデンサ素子の斜視図であり、（ｂ）は巻回された金属化フィルムのＡ部断面図である。
【図４】（ａ）は、１対の金属化フィルムの一方の平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ’方向断面図である。
【図５】（ａ）は、１対の金属化フィルムのもう一方の平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ’方向断面図である。
【図６】（ａ）は、１対の金属化フィルムの蒸着金属電極の位置関係を説明する平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ’方向断面図である。
【図７】金属化フィルムの表面の蒸着金属電極の断面部分を示す斜視図（模式図）である。
【図８】小コンデンサの電気的接続を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態の電力用高圧コンデンサ１の外観斜視図である。電力用高圧コンデンサ１は引出電極２、鉄製容器４および電力用高圧コンデンサユニット５を備えている。
【００２７】
引出電極２は内部に収納される電力用高圧コンデンサユニット５の電極を外部に引出すためのもので碍子３によって鉄製容器４と電気的に絶縁されている。３つの引出電極２は外部回路のそれぞれの相に接続される。
【００２８】
鉄製容器４内の電力用高圧コンデンサユニット５は電気的に絶縁された状態で、鉄製容器４に対して機械的に固定され、鉄製容器４と電力用高圧コンデンサユニット５の間の空間には気体絶縁物が充填されている。
【００２９】
図２は、電力用高圧コンデンサユニット５の斜視図である。電力用高圧コンデンサユニット５は電力用高圧コンデンサユニット５全体を固定するための締付板９、電力用高圧コンデンサ素子６および相間の絶縁のための相間絶縁板８を備えている。
【００３０】
本実施形態において電力用高圧コンデンサユニット５は１２個の電力用高圧コンデンサ素子６から構成されており、各相間の両端に２個、中央部に４個ずつ２段の電力用高圧コンデンサ素子６が並列接続される構成となっている。電力用高圧コンデンサ素子６の両端面（図２の奥行方向）にはメタリコン電極７が形成されている。
【００３１】
図３（ａ）は電力用高圧コンデンサ素子６の斜視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の点線で示したＡ部分における巻回された一対の金属化フィルムの断面図である。
【００３２】
この電力用高圧コンデンサ素子６は、図３（ｂ）に示すようにポリプロピレンからなる一方の誘電体フィルムＤ１にアルミニウムを電極金属Ｍ１として蒸着した金属化フィルムＳ１に、ポリプロピレンからなるもう一方の誘電体フィルムＤ２にアルミニウムを電極金属Ｍ２として蒸着した金属化フィルムＳ２と、蒸着金属Ｍ１、Ｍ２がそれぞれ金属化フィルムＳ１、Ｓ２に対して同じ方向に位置するようにして重ね合わせた金属化フィルムを巻回して偏平な形状とし、金属化フィルムＳの幅方向の両端面に金属を溶射してメタリコン電極７を形成している。
【００３３】
図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、電力用高圧コンデンサ素子６の巻回された一方の金属化フィルムＳ１について説明する。なお、図中左右方向がフィルムの長手方向、上下方向が幅方向を示す。
【００３４】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、金属化フィルムＳ１には、誘電体フィルムＤ１に蒸着された複数の蒸着金属電極Ｐ１（図中ハッチングされた領域）と誘電体フィルムＤ１における金属が蒸着されていない領域である絶縁帯Ｉ１とが形成されている。
【００３５】
絶縁帯Ｉ１は、長手方向に延在する複数の絶縁帯Ｉ１１（第１の絶縁帯）と、上下方向に延在する複数の絶縁帯Ｉ１２（第２の絶縁帯）と、誘電体フィルムＤ１の図中上端において長手方向に延在するように形成された端縁絶縁帯Ｉ１３とを含んでいる。複数の絶縁帯Ｉ１１と複数の絶縁帯Ｉ１２が互いに直交するように配置されている。
【００３６】
複数の蒸着金属電極Ｐ１は、矩形状を有していると共に長手方向及び幅方向に沿ってマトリックス状に配置されている。誘電体フィルムＤ１の図中下端に形成された蒸着金属電極Ｐ１には、電力用高圧コンデンサ素子６の一方の電極端子であるメタリコン電極７ａが電気的に接続される。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、電力用高圧コンデンサ素子６の巻回されたもう一方の金属化フィルムＳ１について説明する。なお、図中左右方向がフィルムの長手方向、上下方向が幅方向を示す。
【００３８】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、金属化フィルムＳ２には、誘電体フィルムＤ２に蒸着された複数の蒸着金属電極Ｐ２（図中ハッチングされた領域）と誘電体フィルムＤ２における金属が蒸着されていない領域である絶縁帯Ｉ２とが形成されている。
【００３９】
絶縁帯Ｉ２は、長手方向に延在する複数の絶縁帯Ｉ２１（第１の絶縁帯）と、上下方向に延在する複数の絶縁帯Ｉ２２（第２の絶縁帯）と、誘電体フィルムＤ２の図中下端において長手方向に延在するように形成された端縁絶縁帯Ｉ２３とを含んでいる。複数の絶縁帯Ｉ２１と複数の絶縁帯Ｉ２２が互いに直交するように配置されている。
【００４０】
複数の蒸着金属電極Ｐ２は、矩形状を有していると共に長手方向及び幅方向に沿ってマトリックス状に配置されている。誘電体フィルムＤ２の図中上端に形成された蒸着金属電極Ｐ２には、電力用高圧コンデンサ素子６の一方の電極端子であるメタリコン電極７ｂが電気的に接続される。
【００４１】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、端縁絶縁帯Ｉ１３が上端に、端縁絶縁帯Ｉ２３が下端に配置されるように金属化フィルムＳ１、Ｓ２を重ね合わせた状態で巻回することで電力用高圧コンデンサ素子６を作製する。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように金属化フィルムＳ１の蒸着金属電極Ｐ１と金属化フィルムＳ２の蒸着金属電極Ｐ２とは中心がずれて配置されており、一方の金属化フィルムＳの隣り合う４つの蒸着金属電極Ｐの中心（第１の絶縁帯と第２の絶縁帯との交点）にもう一方の金属化フィルムＳの蒸着金属電極Ｐが位置するようになっている。
【００４３】
このように蒸着金属電極Ｐが配置されることで、一方の金属化フィルムＳの１つの蒸着金属電極Ｐにはもう一方の金属化フィルムＳの４つの蒸着金属電極Ｐが対向しており、４つの小コンデンサＣが形成されている。
【００４４】
図６（ａ）では例えば、金属化フィルムＳ１の蒸着金属電極Ｐ１１と金属化フィルムＳ２の蒸着金属電極Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３およびＰ２４とが対向してそれぞれ小コンデンサを形成している。
【００４５】
そして、本実施形態においては、形成される小コンデンサの蒸着電極金属の対向面積は全て同じとなっている。
【００４６】
図７は金属化フィルムＳの片面の表面に形成された蒸着金属電極Ｐの部分断面斜視図（模式図）である。蒸着金属電極Ｐは、蒸着金属電極Ｐの中央部に形成された矩形状の島状電極部Ｐｃ（薄肉部）と、島状電極部Ｐｃの外形に沿って蒸着金属電極Ｐの周縁部に形成された島状電極部Ｐｃよりも蒸着金属厚が厚い周縁電極部Ｐｅ（ヘビーエッジ部）とを含んでいる。
【００４７】
本実施形態ではヘビーエッジ部Ｐｅを２段階の金属蒸着により製造した。すなわち、マスクを使用して金属を蒸着して蒸着金属電極Ｐを形成し、さらに他のマスクを使用して金属を蒸着してヘビーエッジ部Ｐｅを形成している。蒸着金属電極Ｐの内２段階目にマスクによって金属が蒸着されなかった部分が薄肉部Ｐｃとなる。
【００４８】
図８は図６に示した一対の金属化フィルムＳによって形成されている小コンデンサＣの電気的接続を示すものである。
【００４９】
図中下端の線は金属化フィルムＳ１のメタリコン電極７ａを示し、上端の線は金属化フィルムＳ２のメタリコン電極７ｂを示す。
【００５０】
実施例１においてヘビーエッジ部Ｐｅは幅２〜３ｍｍにわたって形成されており、薄肉部Ｐｃの蒸着金属のシート抵抗値は６〜１８Ω／□、ヘビーエッジ部Ｐｅの蒸着金属のシート抵抗値は１〜４Ω／□となっている。
【００５１】
実施例１では、例えば１つの小コンデンサＣに欠陥があって絶縁破壊を起こした場合にも、電荷を放出する時の蓄積エネルギーを０．１Ｊ以下としており、蒸着金属電極Ｐの蒸発飛散部の直径は２ｍｍφ以下に抑制でき、それを超える部分への破壊の波及には到らない。
【００５２】
また、ヘビーエッジ部Ｐｅの膜抵抗値を１〜４Ω／□の範囲とすることで、隣接する小コンデンサとの間で放電が発生しても蒸着金属の後退を抑えることができる。
【００５３】
さらに、中央部分の蒸着金属の膜抵抗値が１８Ω／□を超えると、損失が大きくなるため、熱劣化により信頼性が低下する。逆に、６Ω／□以下の場合は、蒸着金属膜が厚くなるため、絶縁破壊時のエネルギーが大きくなり、金属化フィルムを多層にわたって破壊し、特性が低下するおそれがある。
【００５４】
ヘビーエッジ部Ｐｅにおけるヘビーエッジ構造の幅を２〜３ｍｍに設定することで、金属蒸着を安定して行えるとともに、小コンデンサＣの蒸着金属電極間に放電が生じた場合にも蒸着金属電極Ｐの後退を抑えることができる。ヘビーエッジ構造の幅が２ｍｍ未満では安定した蒸着が困難であり、また、３ｍｍを超えると絶縁回復効果が損なわれる。
【００５５】
実施例１では、このような小コンデンサ網を有する１個のコンデンサ素子６の定格は６６００ＶＡＣ、２．０３μＦ、８．３４ｋＶＡで、このコンデンサ素子６を１２個並列に集合してコンデンサユニット５を構成している。１個のコンデンサ素子６は約１万個の小コンデンサ網からなり、これを１２個集合して合計約１２万個の小コンデンサ網で構成されたコンデンサユニット５を形成し、これを鉄製容器４に収納して真空乾燥の後、気体絶縁物を充填し、本実施形態の電力用高圧コンデンサを製作した。
【００５６】
上記コンデンサは使用中に安定した自己回復性を得るとともに、連続耐用性試験において試験電圧８８４０ＶＡＣ（定格電圧×１．３４倍）、試験時間１２００ｈ後の容量変化率は、初期値に対して−０．４８％と、極めて良好な電気特性を示した。
【００５７】
（比較例１）
次に、本発明の効果を示すために小コンデンサの蒸着金属電極周縁部の蒸着金属厚が他の部分の蒸着金属厚と同じである他は本実施形態と同じ定格で、同じ製造方法によって作成した比較例１の連続耐用性試験の結果を示すと、試験電圧８８４０ＶＡＣ（定格電圧×１．３４倍）、試験時間１２００ｈ後の容量変化率は初期値に対して−０．９８％であった。
【実施例２】
【００５８】
また、実施例２として前記金属化フィルムの蒸着電極金属を亜鉛とし、前記充填材として植物油と芳香族炭化水素の混合物からなる混合液体絶縁物を用いて、本実施形態と同じ定格、同じ製法で変更形態の電力用高圧コンデンサを製作した。
上記電力用高圧コンデンサは使用中に安定した自己回復性を得るとともに、連続耐用性試験において試験電圧８８４０ＶＡＣ（定格電圧×１．３４倍）、試験時間３０００ｈ後の容量変化率は初期値に対して−０．４３％と、極めて良好な電気特性を示した。
【００５９】
（比較例２）
なお、実施例２との比較のため、小コンデンサの電極周縁部の蒸着金属厚が他の部分の蒸着金属厚と同じである他は変更形態と同じ定格で、同じ製造方法によって作成した比較例２の連続耐用性試験の結果を示すと、試験電圧８８４０ＶＡＣ（定格電圧×１．３４倍）、試験時間３０００ｈ後の容量変化率は初期値に対して−０．８６％であった。
【００６０】
このように実施例１および実施例２の電力用高圧コンデンサは、それぞれ比較例１および比較例２の電力用高圧コンデンサと比較して連続耐用性試験において容量変化率が優れた結果を示した。
【００６１】
また、実施例１および実施例２では誘電体フィルムＤの材質はいずれもポリプロピレンフィルムとしたが、ポリエチレンなどの他のポリオレフィンフィルムでもよく、またこれらの誘電体フィルムを有する金属化フィルムの相互間にポリオレフィンフィルムを介挿配置しても同様に良好な結果が得られた。
【００６２】
また、含浸・充填する絶縁物についても前記のほか、エポキシ樹脂などの固体絶縁物、鉱物油、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンなどの芳香族炭化水素系絶縁油、なたね油、ヒマシ油、大豆油などの植物油、フタル酸エステル、セバチン酸エステルなどのエステル系絶縁油、シリコーン油などの絶縁油、またはこれらの混合液体絶縁物によっても良好なコンデンサの電気特性を得ることができた。
【００６３】
以上、本発明の実施形態および変更形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施形態に記載された、作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００６４】
例えば、金属化フィルムに設けられた絶縁帯は本実施形態のように直線でなくてもよく、長さ方向に形成された曲線、屈曲線等であってもよい。
【００６５】
また、誘電体フィルムに蒸着する金属も本実施形態および変更形態のようにアルミニウム、亜鉛に限らず、導電性を有する他の金属を使用することができる。
【００６６】
また、蒸着金属電極の面積も本実施形態および変更形態では全て同じであるが、蒸着金属電極の電位に応じて高電位部ほど蒸着金属電極の面積を小さくするなど、蒸着金属電極の面積を変化させることもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 電力用高圧コンデンサ
２ 引出電極
３ 碍子
４ 鉄製容器
５ 電力用高圧コンデンサユニット
６ 電力用高圧コンデンサ素子
７、７ａ、７ｂ メタリコン電極
８ 相間絶縁板
９ 締付板
Ｃ 小コンデンサ
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２ 誘電体フィルム
Ｉ１、Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ２、Ｉ２１、Ｉ２２ 絶縁帯
Ｉ１３、Ｉ２３ 端縁絶縁帯
Ｍ１、Ｍ２ 蒸着金属
Ｐ、Ｐ１、Ｐ１１、Ｐ２、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４ 蒸着金属電極
Ｐｃ 島状電極部（薄肉部）
Ｐｅ 周縁電極部（ヘビーエッジ部）
Ｓ１、Ｓ２ 金属化フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は高圧、特高圧の電力用、サージ吸収用、接地補償用、フィルタ用などに用いられる電力用高圧コンデンサ素子、および当該素子を用いた電力用高圧コンデンサに関するものである。
【０００２】
従来の電力用高圧コンデンサは、誘電体フィルムとして紙または、プラスチックフィルム、あるいは紙とプラスチックフィルムを組み合わせたものを使用し、電極箔としてアルミニウム箔を使用し、前記誘電体フィルムと電極箔を交互に重ね合わせて巻回して、コンデンサ素子を形成し、前記コンデンサ素子を１個または複数個集合して、並列接続または電圧に応じて、直列接続あるいは直並列接続して、必要な耐電圧と静電容量のものを構成していた。また、他の技術として最近ではアルミニウム箔電極の代わりに金属を蒸着した金属化プラスチックフィルムなどを使用して誘電体フィルムを構成していた。
【０００３】
コンデンサの誘電体フィルムは、厚さ数μｍ〜数１０μｍと薄くかつ面積が大きい。そのために誘電体フィルムはその耐電圧に注意する必要がある。また、誘電体フィルムには欠陥が入りやすく、この欠陥部は面積的には微小であるがコンデンサの設計上においてはこの欠陥部を考慮した設計が必要であった。
【０００４】
従来の設計では、薄葉誘電体フィルムを数枚重ね合わせることにより１枚の誘電体フィルムの微小欠陥部を他の誘電体フィルムで吸収する方法がもっぱら採用されてきたが、この方法は薄葉誘電体フィルムを多く重ね合わせる程良好な効果を得ることができるものの、誘電体の重ね合わせ枚数を増すと電極間の厚みが厚くなり、電極の周縁部よりコロナ放電を生じ、電極間の絶縁性の劣化や電極周縁部の劣化など、コンデンサの寿命を短くする欠点があった。
【０００５】
また、蒸着金属電極による誘電体フィルム欠陥部周辺の電極金属を絶縁破壊時の放電電流により、蒸発飛散させて、絶縁を回復させる方法もあるが、高圧コンデンサでは絶縁破壊時の電流遮断が困難であることから実用化に到っていなかった。
【０００６】
この対策のため、蒸着金属電極を複数個の島状に分割し、島状に分割した蒸着金属電極を直列ならびに並列になるように結線して、外部引出電極であるメタリコン電極に誘電体フィルムの端縁部蒸着金属電極を接続して、網目状の小コンデンサ網を構成し、誘電体フィルムの欠陥部における放電エネルギーを微小化する方法がある。この方法によれば、放電時の破壊部分を小さくできるとともに、もし一部の電極が短絡状態になったとしても、直列に接続された小コンデンサ部の容量を十分小さくしておくことによって、その部分的短絡電流を抑制し、絶縁回復が可能な電流に制限することができる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２４０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、このようにしても小コンデンサの電極間の放電が発生した場合、蒸着金属電極が蒸発飛散して電極周縁部が後退し、コンデンサの静電容量が変化してしまう問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、小コンデンサの電極間に放電が生じた場合にも、蒸着金属電極の蒸発飛散による電極周縁部の後退を抑制して、コンデンサの静電容量変化を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明の電力用高圧コンデンサ素子は、誘電体フィルムの片側の表面に、幅方向の一方の端縁を端縁絶縁帯として残して蒸着金属を形成した一対の金属化フィルムを、前記端縁絶縁帯が互いに幅方向反対側に位置するように対向配置し巻回してなる電力用高圧コンデンサ素子において、それぞれの前記金属化フィルムの長手方向に複数本の第１の絶縁帯を設けると共に、前記長手方向に対して交差する方向に複数本の第２の絶縁帯を設け、前記第１の絶縁帯が重なり合わないように前記一対の金属化フィルムを配置して巻回し、一方の前記金属化フィルムにおいて前記第１の絶縁帯と前記第２の絶縁帯とによって形成された島状の蒸着金属電極と、他方の前記金属化フィルムにおける前記島状の蒸着金属電極とがいずれか一方の前記誘電体フィルムを介して対向することにより形成される小コンデンサが直並列接続されて構成され、前記島状の蒸着金属電極周縁部全ての蒸着金属厚を中央部分の蒸着金属厚よりも厚くしたヘビーエッジ構造を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、小コンデンサの蒸着金属電極周縁部の蒸着厚を中央部分の蒸着厚より厚くするヘビーエッジ構造とすることで、蒸着金属電極の周縁部に放電が生じて蒸着金属電極の一部が蒸発飛散しても蒸着金属電極の面積の変化が起こりにくいため、コンデンサの静電容量変化を小さくすることができる。
【００１２】
また、小コンデンサの蒸着金属電極のうち、電界が集中する周縁部に発生するコロナ放電に対する耐久性を向上でき、電力用高圧コンデンサ素子の動作における信頼性が向上する。さらに、小コンデンサに加えることが可能な許容最大電界強度を向上させることができるので、電力用高圧コンデンサを小形化でき、かつ安価に製造することができる。
【００１３】
第２の発明の電力用高圧コンデンサ素子は前記第１の発明において、前記小コンデンサの蓄積エネルギーが、定格電圧のピーク値において０．１Ｊ以下であり、かつ前記小コンデンサの定格実効電圧が６００ＶＡＣ以下であることを特徴とする。
【００１４】
この第２の発明によれば、例えば１つの小コンデンサに欠陥があって絶縁破壊を起こした場合にも、電荷を放出する時の蓄積エネルギーを０．１Ｊ以下としておけば、蒸着金属電極の蒸発飛散部の直径は２ｍｍφ以下に抑制でき、それを超える部分への破壊の波及には到らない。
【００１５】
第３の発明の電力用高圧コンデンサ素子は、前記第１または第２の発明において、前記小コンデンサの蒸着金属の抵抗値が、前記蒸着金属電極の周縁部で１〜４Ω／□であり、中央部分で６〜１８Ω／□であることを特徴とする。
【００１６】
この第３の発明によれば、蒸着金属電極の周縁部の膜抵抗値を１〜４Ω／□の範囲とすることで、隣接する小コンデンサとの間で放電が発生しても蒸着電極の後退を抑えることができる。
【００１７】
また、中央部分の蒸着金属の膜抵抗値が１８Ω／□を超えると、損失が大きくなるため、熱劣化により信頼性が低下する。逆に、６Ω／□以下の場合は、蒸着金属膜が厚くなるため、絶縁破壊時のエネルギーが大きくなり、金属化フィルムを多層にわたって破壊し、特性が低下するおそれがある。
【００１８】
第４の発明は、前記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記蒸着金属電極の周縁部が電極端から幅２〜３ｍｍにわたってヘビーエッジ構造であることを特徴とする。
【００１９】
この第４の発明によれば、蒸着金属電極の周縁部におけるヘビーエッジ構造の幅を２〜３ｍｍに設定することで、金属蒸着を安定して行えるとともに、小コンデンサの蒸着金属電極間に放電が生じた場合にも蒸着金属電極の後退を抑えることができる。ヘビーエッジ構造の幅が２ｍｍ未満では安定した蒸着が困難であり、また、３ｍｍを超えると絶縁回復効果が損なわれる。
【００２０】
第５の発明の電力用高圧コンデンサは前記第１〜第４のいずれか１つの発明である電力用高圧コンデンサ素子を直並列接続したコンデンサユニットを容器に収納し、単独液体絶縁物、混合液体絶縁物、気体絶縁物、固体絶縁物のいずれか一つを含浸・充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、小コンデンサの蒸着金属電極周縁部の蒸着厚を中央部分の蒸着厚よりも厚くするヘビーエッジ構造とすることで、電極間に放電が生じて、蒸着金属が飛散した場合にも電極の周縁部の後退を防ぐことができ、コンデンサの静電容量の変化を少なくすることができる。
【００２２】
また、小コンデンサの電極のうち電界が集中する電極の周縁部に発生するコロナ放電に対する耐久性を向上でき、電力用高圧コンデンサの動作における信頼性が向上する。
【００２３】
さらに、小コンデンサに加えることが可能な許容最大電界強度を向上させることができるので、電力用高圧コンデンサを小形化でき、かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の電力用高圧コンデンサを示す斜視図である。
【図２】図１の電力用高圧コンデンサが備える電力用高圧コンデンサユニットを示す斜視図である。
【図３】（ａ）は電力用高圧コンデンサ素子の斜視図であり、（ｂ）は巻回された金属化フィルムのＡ部断面図である。
【図４】（ａ）は、１対の金属化フィルムの一方の平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ’方向断面図である。
【図５】（ａ）は、１対の金属化フィルムのもう一方の平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ’方向断面図である。
【図６】（ａ）は、１対の金属化フィルムの蒸着金属電極の位置関係を説明する平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ’方向断面図である。
【図７】金属化フィルムの表面の蒸着金属電極の断面部分を示す斜視図（模式図）である。
【図８】小コンデンサの電気的接続を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態の電力用高圧コンデンサ１の外観斜視図である。電力用高圧コンデンサ１は引出電極２、鉄製容器４および電力用高圧コンデンサユニット５を備えている。
【００２７】
引出電極２は内部に収納される電力用高圧コンデンサユニット５の電極を外部に引出すためのもので碍子３によって鉄製容器４と電気的に絶縁されている。３つの引出電極２は外部回路のそれぞれの相に接続される。
【００２８】
鉄製容器４内の電力用高圧コンデンサユニット５は電気的に絶縁された状態で、鉄製容器４に対して機械的に固定され、鉄製容器４と電力用高圧コンデンサユニット５の間の空間には気体絶縁物が充填されている。
【００２９】
図２は、電力用高圧コンデンサユニット５の斜視図である。電力用高圧コンデンサユニット５は電力用高圧コンデンサユニット５全体を固定するための締付板９、電力用高圧コンデンサ素子６および相間の絶縁のための相間絶縁板８を備えている。
【００３０】
本実施形態において電力用高圧コンデンサユニット５は１２個の電力用高圧コンデンサ素子６から構成されており、各相間の両端に２個、中央部に４個ずつ２段の電力用高圧コンデンサ素子６が並列接続される構成となっている。電力用高圧コンデンサ素子６の両端面（図２の奥行方向）にはメタリコン電極７が形成されている。
【００３１】
図３（ａ）は電力用高圧コンデンサ素子６の斜視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の点線で示したＡ部分における巻回された一対の金属化フィルムの断面図である。
【００３２】
この電力用高圧コンデンサ素子６は、図３（ｂ）に示すようにポリプロピレンからなる一方の誘電体フィルムＤ１にアルミニウムを電極金属Ｍ１として蒸着した金属化フィルムＳ１に、ポリプロピレンからなるもう一方の誘電体フィルムＤ２にアルミニウムを電極金属Ｍ２として蒸着した金属化フィルムＳ２と、蒸着金属Ｍ１、Ｍ２がそれぞれ金属化フィルムＳ１、Ｓ２に対して同じ方向に位置するようにして重ね合わせた金属化フィルムを巻回して偏平な形状とし、金属化フィルムＳの幅方向の両端面に金属を溶射してメタリコン電極７を形成している。
【００３３】
図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、電力用高圧コンデンサ素子６の巻回された一方の金属化フィルムＳ１について説明する。なお、図中左右方向がフィルムの長手方向、上下方向が幅方向を示す。
【００３４】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、金属化フィルムＳ１には、誘電体フィルムＤ１に蒸着された複数の蒸着金属電極Ｐ１（図中ハッチングされた領域）と誘電体フィルムＤ１における金属が蒸着されていない領域である絶縁帯Ｉ１とが形成されている。
【００３５】
絶縁帯Ｉ１は、長手方向に延在する複数の絶縁帯Ｉ１１（第１の絶縁帯）と、上下方向に延在する複数の絶縁帯Ｉ１２（第２の絶縁帯）と、誘電体フィルムＤ１の図中上端において長手方向に延在するように形成された端縁絶縁帯Ｉ１３とを含んでいる。複数の絶縁帯Ｉ１１と複数の絶縁帯Ｉ１２が互いに直交するように配置されている。
【００３６】
複数の蒸着金属電極Ｐ１は、矩形状を有していると共に長手方向及び幅方向に沿ってマトリックス状に配置されている。誘電体フィルムＤ１の図中下端に形成された蒸着金属電極Ｐ１には、電力用高圧コンデンサ素子６の一方の電極端子であるメタリコン電極７ａが電気的に接続される。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、電力用高圧コンデンサ素子６の巻回されたもう一方の金属化フィルムＳ１について説明する。なお、図中左右方向がフィルムの長手方向、上下方向が幅方向を示す。
【００３８】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、金属化フィルムＳ２には、誘電体フィルムＤ２に蒸着された複数の蒸着金属電極Ｐ２（図中ハッチングされた領域）と誘電体フィルムＤ２における金属が蒸着されていない領域である絶縁帯Ｉ２とが形成されている。
【００３９】
絶縁帯Ｉ２は、長手方向に延在する複数の絶縁帯Ｉ２１（第１の絶縁帯）と、上下方向に延在する複数の絶縁帯Ｉ２２（第２の絶縁帯）と、誘電体フィルムＤ２の図中下端において長手方向に延在するように形成された端縁絶縁帯Ｉ２３とを含んでいる。複数の絶縁帯Ｉ２１と複数の絶縁帯Ｉ２２が互いに直交するように配置されている。
【００４０】
複数の蒸着金属電極Ｐ２は、矩形状を有していると共に長手方向及び幅方向に沿ってマトリックス状に配置されている。誘電体フィルムＤ２の図中上端に形成された蒸着金属電極Ｐ２には、電力用高圧コンデンサ素子６の一方の電極端子であるメタリコン電極７ｂが電気的に接続される。
【００４１】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、端縁絶縁帯Ｉ１３が上端に、端縁絶縁帯Ｉ２３が下端に配置されるように金属化フィルムＳ１、Ｓ２を重ね合わせた状態で巻回することで電力用高圧コンデンサ素子６を作製する。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように金属化フィルムＳ１の蒸着金属電極Ｐ１と金属化フィルムＳ２の蒸着金属電極Ｐ２とは中心がずれて配置されており、一方の金属化フィルムＳの隣り合う４つの蒸着金属電極Ｐの中心（第１の絶縁帯と第２の絶縁帯との交点）にもう一方の金属化フィルムＳの蒸着金属電極Ｐが位置するようになっている。
【００４３】
このように蒸着金属電極Ｐが配置されることで、一方の金属化フィルムＳの１つの蒸着金属電極Ｐにはもう一方の金属化フィルムＳの４つの蒸着金属電極Ｐが対向しており、４つの小コンデンサＣが形成されている。
【００４４】
図６（ａ）では例えば、金属化フィルムＳ１の蒸着金属電極Ｐ１１と金属化フィルムＳ２の蒸着金属電極Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３およびＰ２４とが対向してそれぞれ小コンデンサを形成している。
【００４５】
そして、本実施形態においては、形成される小コンデンサの蒸着電極金属の対向面積は全て同じとなっている。
【００４６】
図７は金属化フィルムＳの片面の表面に形成された蒸着金属電極Ｐの部分断面斜視図（模式図）である。蒸着金属電極Ｐは、蒸着金属電極Ｐの中央部に形成された矩形状の島状電極部Ｐｃ（薄肉部）と、島状電極部Ｐｃの外形に沿って蒸着金属電極Ｐの周縁部に形成された島状電極部Ｐｃよりも蒸着金属厚が厚い周縁電極部Ｐｅ（ヘビーエッジ部）とを含んでいる。
【００４７】
本実施形態ではヘビーエッジ部Ｐｅを２段階の金属蒸着により製造した。すなわち、マスクを使用して金属を蒸着して蒸着金属電極Ｐを形成し、さらに他のマスクを使用して金属を蒸着してヘビーエッジ部Ｐｅを形成している。蒸着金属電極Ｐの内２段階目にマスクによって金属が蒸着されなかった部分が薄肉部Ｐｃとなる。
【００４８】
図８は図６に示した一対の金属化フィルムＳによって形成されている小コンデンサＣの電気的接続を示すものである。
【００４９】
図中下端の線は金属化フィルムＳ１のメタリコン電極７ａを示し、上端の線は金属化フィルムＳ２のメタリコン電極７ｂを示す。
【００５０】
実施例１においてヘビーエッジ部Ｐｅは幅２〜３ｍｍにわたって形成されており、薄肉部Ｐｃの蒸着金属のシート抵抗値は６〜１８Ω／□、ヘビーエッジ部Ｐｅの蒸着金属のシート抵抗値は１〜４Ω／□となっている。
【００５１】
実施例１では、例えば１つの小コンデンサＣに欠陥があって絶縁破壊を起こした場合にも、電荷を放出する時の蓄積エネルギーを０．１Ｊ以下としており、蒸着金属電極Ｐの蒸発飛散部の直径は２ｍｍφ以下に抑制でき、それを超える部分への破壊の波及には到らない。
【００５２】
また、ヘビーエッジ部Ｐｅの膜抵抗値を１〜４Ω／□の範囲とすることで、隣接する小コンデンサとの間で放電が発生しても蒸着金属の後退を抑えることができる。
【００５３】
さらに、中央部分の蒸着金属の膜抵抗値が１８Ω／□を超えると、損失が大きくなるため、熱劣化により信頼性が低下する。逆に、６Ω／□以下の場合は、蒸着金属膜が厚くなるため、絶縁破壊時のエネルギーが大きくなり、金属化フィルムを多層にわたって破壊し、特性が低下するおそれがある。
【００５４】
ヘビーエッジ部Ｐｅにおけるヘビーエッジ構造の幅を２〜３ｍｍに設定することで、金属蒸着を安定して行えるとともに、小コンデンサＣの蒸着金属電極間に放電が生じた場合にも蒸着金属電極Ｐの後退を抑えることができる。ヘビーエッジ構造の幅が２ｍｍ未満では安定した蒸着が困難であり、また、３ｍｍを超えると絶縁回復効果が損なわれる。
【００５５】
実施例１では、このような小コンデンサ網を有する１個のコンデンサ素子６の定格は６６００ＶＡＣ、２．０３μＦ、８．３４ｋＶＡで、このコンデンサ素子６を１２個並列に集合してコンデンサユニット５を構成している。１個のコンデンサ素子６は約１万個の小コンデンサ網からなり、これを１２個集合して合計約１２万個の小コンデンサ網で構成されたコンデンサユニット５を形成し、これを鉄製容器４に収納して真空乾燥の後、気体絶縁物を充填し、本実施形態の電力用高圧コンデンサを製作した。
【００５６】
上記コンデンサは使用中に安定した自己回復性を得るとともに、連続耐用性試験において試験電圧８８４０ＶＡＣ（定格電圧×１．３４倍）、試験時間１２００ｈ後の容量変化率は、初期値に対して−０．４８％と、極めて良好な電気特性を示した。
【００５７】
（比較例１）
次に、本発明の効果を示すために小コンデンサの蒸着金属電極周縁部の蒸着金属厚が他の部分の蒸着金属厚と同じである他は本実施形態と同じ定格で、同じ製造方法によって作成した比較例１の連続耐用性試験の結果を示すと、試験電圧８８４０ＶＡＣ（定格電圧×１．３４倍）、試験時間１２００ｈ後の容量変化率は初期値に対して−０．９８％であった。
【実施例２】
【００５８】
また、実施例２として前記金属化フィルムの蒸着電極金属を亜鉛とし、前記充填材として植物油と芳香族炭化水素の混合物からなる混合液体絶縁物を用いて、本実施形態と同じ定格、同じ製法で変更形態の電力用高圧コンデンサを製作した。
上記電力用高圧コンデンサは使用中に安定した自己回復性を得るとともに、連続耐用性試験において試験電圧８８４０ＶＡＣ（定格電圧×１．３４倍）、試験時間３０００ｈ後の容量変化率は初期値に対して−０．４３％と、極めて良好な電気特性を示した。
【００５９】
（比較例２）
なお、実施例２との比較のため、小コンデンサの電極周縁部の蒸着金属厚が他の部分の蒸着金属厚と同じである他は変更形態と同じ定格で、同じ製造方法によって作成した比較例２の連続耐用性試験の結果を示すと、試験電圧８８４０ＶＡＣ（定格電圧×１．３４倍）、試験時間３０００ｈ後の容量変化率は初期値に対して−０．８６％であった。
【００６０】
このように実施例１および実施例２の電力用高圧コンデンサは、それぞれ比較例１および比較例２の電力用高圧コンデンサと比較して連続耐用性試験において容量変化率が優れた結果を示した。
【００６１】
また、実施例１および実施例２では誘電体フィルムＤの材質はいずれもポリプロピレンフィルムとしたが、ポリエチレンなどの他のポリオレフィンフィルムでもよく、またこれらの誘電体フィルムを有する金属化フィルムの相互間にポリオレフィンフィルムを介挿配置しても同様に良好な結果が得られた。
【００６２】
また、含浸・充填する絶縁物についても前記のほか、エポキシ樹脂などの固体絶縁物、鉱物油、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンなどの芳香族炭化水素系絶縁油、なたね油、ヒマシ油、大豆油などの植物油、フタル酸エステル、セバチン酸エステルなどのエステル系絶縁油、シリコーン油などの絶縁油、またはこれらの混合液体絶縁物によっても良好なコンデンサの電気特性を得ることができた。
【００６３】
以上、本発明の実施形態および変更形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施形態に記載された、作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００６４】
例えば、金属化フィルムに設けられた絶縁帯は本実施形態のように直線でなくてもよく、長さ方向に形成された曲線、屈曲線等であってもよい。
【００６５】
また、誘電体フィルムに蒸着する金属も本実施形態および変更形態のようにアルミニウム、亜鉛に限らず、導電性を有する他の金属を使用することができる。
【００６６】
また、蒸着金属電極の面積も本実施形態および変更形態では全て同じであるが、蒸着金属電極の電位に応じて高電位部ほど蒸着金属電極の面積を小さくするなど、蒸着金属電極の面積を変化させることもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 電力用高圧コンデンサ
２ 引出電極
３ 碍子
４ 鉄製容器
５ 電力用高圧コンデンサユニット
６ 電力用高圧コンデンサ素子
７、７ａ、７ｂ メタリコン電極
８ 相間絶縁板
９ 締付板
Ｃ 小コンデンサ
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２ 誘電体フィルム
Ｉ１、Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ２、Ｉ２１、Ｉ２２ 絶縁帯
Ｉ１３、Ｉ２３ 端縁絶縁帯
Ｍ１、Ｍ２ 蒸着金属
Ｐ、Ｐ１、Ｐ１１、Ｐ２、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４ 蒸着金属電極
Ｐｃ 島状電極部（薄肉部）
Ｐｅ 周縁電極部（ヘビーエッジ部）
Ｓ１、Ｓ２ 金属化フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルムの片側の表面に、幅方向の一方の端縁を端縁絶縁帯として残して蒸着金属を形成した一対の金属化フィルムを、前記端縁絶縁帯が互いに幅方向反対側に位置するように対向配置し巻回してなる電力用高圧コンデンサ素子において、
それぞれの前記金属化フィルムの長手方向に複数本の第１の絶縁帯を設けると共に、前記長手方向に対して交差する方向に複数本の第２の絶縁帯を設け、前記第１の絶縁帯が重なり合わないように前記一対の金属化フィルムを配置して巻回し、
一方の前記金属化フィルムにおいて前記第１の絶縁帯と前記第２の絶縁帯とによって形成された島状の蒸着金属電極と、他方の前記金属化フィルムにおける前記島状の蒸着金属電極とがいずれか一方の前記誘電体フィルムを介して対向することにより形成される小コンデンサが直並列接続されて構成され、
前記島状の蒸着金属電極周縁部全ての蒸着金属厚を中央部分の蒸着金属厚よりも厚くしたヘビーエッジ構造を有することを特徴とする電力用高圧コンデンサ素子。
【請求項２】
前記小コンデンサの蓄積エネルギーが、定格電圧のピーク値において０．１Ｊ以下であり、かつ前記小コンデンサの定格実効電圧が６００ＶＡＣ以下であることを特徴とする請求項１記載の電力用高圧コンデンサ素子。
【請求項３】
前記小コンデンサの蒸着金属の抵抗値が、前記蒸着金属電極の周縁部で１〜４Ω／□であり、その他の部分で６〜１８Ω／□であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力用高圧コンデンサ素子。
【請求項４】
前記蒸着金属電極の周縁部が電極端から幅２〜３ｍｍにわたってヘビーエッジ構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力用高圧コンデンサ素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力用高圧コンデンサ素子を直並列接続したコンデンサユニットを容器に収納し、単独液体絶縁物、混合液体絶縁物、気体絶縁物、固体絶縁物のいずれか一つを含浸・充填したことを特徴とする電力用高圧コンデンサ。
【請求項１】
誘電体フィルムの片側の表面に、幅方向の一方の端縁を端縁絶縁帯として残して蒸着金属を形成した一対の金属化フィルムを、前記端縁絶縁帯が互いに幅方向反対側に位置するように対向配置し巻回してなる電力用高圧コンデンサ素子において、
それぞれの前記金属化フィルムの長手方向に複数本の第１の絶縁帯を設けると共に、前記長手方向に対して交差する方向に複数本の第２の絶縁帯を設け、前記第１の絶縁帯が重なり合わないように前記一対の金属化フィルムを配置して巻回し、
一方の前記金属化フィルムにおいて前記第１の絶縁帯と前記第２の絶縁帯とによって形成された島状の蒸着金属電極と、他方の前記金属化フィルムにおける前記島状の蒸着金属電極とがいずれか一方の前記誘電体フィルムを介して対向することにより形成される小コンデンサが直並列接続されて構成され、
前記島状の蒸着金属電極周縁部全ての蒸着金属厚を中央部分の蒸着金属厚よりも厚くしたヘビーエッジ構造を有することを特徴とする電力用高圧コンデンサ素子。
【請求項２】
前記小コンデンサの蓄積エネルギーが、定格電圧のピーク値において０．１Ｊ以下であり、かつ前記小コンデンサの定格実効電圧が６００ＶＡＣ以下であることを特徴とする請求項１記載の電力用高圧コンデンサ素子。
【請求項３】
前記小コンデンサの蒸着金属の抵抗値が、前記蒸着金属電極の周縁部で１〜４Ω／□であり、その他の部分で６〜１８Ω／□であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力用高圧コンデンサ素子。
【請求項４】
前記蒸着金属電極の周縁部が電極端から幅２〜３ｍｍにわたってヘビーエッジ構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力用高圧コンデンサ素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力用高圧コンデンサ素子を直並列接続したコンデンサユニットを容器に収納し、単独液体絶縁物、混合液体絶縁物、気体絶縁物、固体絶縁物のいずれか一つを含浸・充填したことを特徴とする電力用高圧コンデンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９１０４５（Ｐ２０１２−１９１０４５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４２３５（Ｐ２０１１−５４２３５）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【Ｆターム（参考）】
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