特許 5718553 乾式コンデンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5718553

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】乾式コンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/32 20060101AFI20150423BHJP

   H01G 4/38 20060101ALI20150423BHJP

【ＦＩ】

   H01G4/32 305A

   H01G4/32 305B

   H01G4/38 A

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2009-115705(P2009-115705)

(22)【出願日】2009年5月12日

(65)【公開番号】特開2010-267669(P2010-267669A)

(43)【公開日】2010年11月25日

【審査請求日】2012年4月26日

【審判番号】不服2014-6496(P2014-6496/J1)

【審判請求日】2014年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】武内 省一

(72)【発明者】

【氏名】神庭 勝

【合議体】

【審判長】 酒井 朋広

【審判官】 井上 信一

【審判官】 関谷 隆一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−６０５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−５７２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01G 4/32

H01G 4/38

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻回された金属蒸着フィルムの各端面部に金属溶射による電極部が設けられたコンデンサ素子を１個備えてなる素体、または、該コンデンサ素子が複数個結線されてなる素体が、外部と接続可能な外部端子が上面に設けられた金属ケース内に、少なくとも１つ収納されてなる乾式コンデンサであって、
上記コンデンサ素子を外装する樹脂パイプと、該樹脂パイプの端部開口に被せられる蓋とが設けられているとともに、
上記素体は、
電気的に端に位置する各電極部において、該電極部と電気的に接続され、素体外に引き出されている電線を備え、
上記電気的に端に位置する各電極部が、絶縁性樹脂でそれぞれ覆われているとともに、上記素体外に引き出されている電線によって、電気的な接続が行われており、
上記素体外に引き出されている電線のうち、素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われかつ素体の一端部の電極部から引き出されている電線である高圧リード線および放電抵抗線は、該絶縁性樹脂内で電極部との接続点から引き回されて、該絶縁性樹脂外に引き出されているとともに、
上記蓋には、上記高圧リード線および放電抵抗線を引き出すための引出穴が中心部から外れかつ上記接続点の同芯上に対応する位置にそれぞれ設けられており、
上記蓋は、上記高圧リード線および放電抵抗線を上記蓋における、上記接続点の同芯上に対応する位置の引出穴からそれぞれ引き出した後、該電極部に垂直な方向から見て回転角度θ（３０°＜θ≦９０°）だけ回転されて固定されていることを特徴とする乾式コンデンサ。

【請求項2】

巻回された金属蒸着フィルムの各端面部に金属溶射による電極部が設けられたコンデンサ素子を１個備えてなる素体、または、該コンデンサ素子が複数個結線されてなる素体が、外部と接続可能な外部端子が上面に設けられた金属ケース内に、少なくとも１つ収納されてなる乾式コンデンサであって、
上記コンデンサ素子を外装する樹脂パイプと、該樹脂パイプの端部開口に被せられる蓋とが設けられているとともに、
上記素体は、
電気的に端に位置する各電極部において、該電極部と電気的に接続され、素体外に引き出されている電線を備え、
上記電気的に端に位置する各電極部が、絶縁性の第１樹脂でそれぞれ覆われているとともに、上記素体外に引き出されている電線によって、電気的な接続が行われており、
上記素体外に引き出されている電線のうち、素体自体の製造工程によって成形された第１樹脂で覆われかつ素体の一端部の電極部から引き出されている電線である高圧リード線および放電抵抗線は、該第１樹脂内で電極部との接続点から引き回されて、該第１樹脂外に引き出され、
上記素体外に引き出されている電線のうち、絶縁性の第２樹脂で覆われた結線部で結線されている電線は、上記素体の電極部を覆う第１樹脂内に一方の端が位置し、上記結線部を覆う第２樹脂内に他方の端が位置する絶縁体で被覆されているとともに、
上記蓋には、上記高圧リード線および放電抵抗線を引き出すための引出穴が中心部から外れかつ上記接続点の同芯上に対応する位置にそれぞれ設けられており、
上記蓋は、上記高圧リード線および放電抵抗線を上記蓋における、上記接続点の同芯上に対応する位置の引出穴からそれぞれ引き出した後、該電極部に垂直な方向から見て回転角度θ（３０°＜θ≦９０°）だけ回転されて固定されていることを特徴とする乾式コンデンサ。

【請求項3】

上記絶縁体は、パイプ状の樹脂フィルムが積層されてなるものであることを特徴とする請求項２に記載の乾式コンデンサ。

【請求項4】

一定間隔で貫通穴が形成されたスペーサーが、上記結線部を覆う第２樹脂内に設けられており、
上記結線部で結線されている電線は、上記絶縁体で被覆されている部分を、上記スペーサーの貫通穴に通した状態で結線されていることを特徴とする請求項２に記載の乾式コンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス封入した乾式の金属蒸着フィルムコンデンサである乾式コンデンサに関するものであり、特に、対地絶縁特性を改善する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の乾式コンデンサは、１つのコンデンサ素子からなる素体、または、複数のコンデンサ素子が結線されてなる素体が、少なくとも１つ金属ケースに収納されるとともに、金属ケース内がガスで充填された構成を有している。また、素体は、複数の素体が結線されてなる集合体として金属ケースに収納される場合もある。コンデンサ素子は、金属蒸着フィルムが巻回された丸巻素子であり、その端面部に、金属溶射による電極部が形成されている。

【0003】

素体においては、コンデンサ素子はモールド成形による絶縁性樹脂で覆われている。それゆえ、コンデンサ素子との電気的な接続を行うために、コンデンサ素子の電極部に電気的に接続されたリード線が、素体外に引き出されている。集合体として構成されている場合も同様に、素体は絶縁性樹脂で覆われ、リード線が集合体外に引き出されている。このリード線によって、金属ケース内では、素体（集合体）同士や、金属ケースの上面に設けられたブッシングなどとの電気的な接続（結線）が行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

【0004】

ここで、金属ケース内に充填するガスとしては、十分な対地絶縁特性を確保するために、高い絶縁性のＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスが使用されていた。ところが、ＳＦ６ガスは、地球温暖化の観点から徐々に使用量が削減されており、窒素ガスに置き換え始められている。しかし、窒素ガスを使用した場合、絶縁性が著しく劣るという問題があった。

【0005】

このため、従来の乾式コンデンサでは、リード線の接続点や配線部分を絶縁テープやチューブ類で保護する構成や、配線部分を極端に長くして絶縁距離を確保する構成などを備えることにより、絶縁性の向上を図っている。

【0006】

また、素体において各コンデンサ素子を結線板で結線し、コンデンサ素子の電極部および結線板を、絶縁樹脂材と絶縁性のケースとで２重に覆うことにより金属製容器との絶縁を図ることで、ガスの充填を不要とする構成も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実開昭６０−１８５３２号公報（１９８５年２月７日公開）

【特許文献2】特開２００１−６０５２９号公報（平成１３年３月６日公開）

【特許文献3】特開２０００−１５０２９９号公報（平成１２年５月３０日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上述した従来の乾式コンデンサは、絶縁性の低下につながる不具合が部分的に発生するため、対地絶縁特性が安定していないという問題点を有している。

【0009】

従来の乾式コンデンサにおいて、素体（集合体）からは、高圧リード線や、低圧リード線、中性点リード線、放電抵抗線などが引き出されている。これらリード線は、金属ケース内の素体（集合体）外において、カシメ端子などを使用して、ブッシングリード線や、別の素体（集合体）のリード線、放電抵抗などに電気的に接続される。

【0010】

これらリード線のうち、中性点リード線や低圧リード線など素体（集合体）下部から引き出されているリード線は、金属ケース底部のモールド処置により絶縁性樹脂で覆われている（例えば、特許文献２参照）。それゆえ、Ｉｍｐ．特性などの対地絶縁特性は優れており、特に問題ではない。

【0011】

しかし、高圧リード線や放電抵抗線などの素体（集合体）上部から引き出されているリード線は、限られた容積の中で配線距離が決められ配置される。このため、素体（集合体）下部から引き出されているリード線のように金属ケース内でモールド処置を行うことが困難であり、素体自体の製造工程によってモールド成形された絶縁性樹脂で覆われていても十分とは言えない。さらに、特にゴム状の柔らかい樹脂でモールド成形を行ったり、リード線が真っ直ぐ立ち上がるように樹脂を被覆すると、モールド成形後の後工程で、リード線と樹脂とが剥離を起こす場合がある。

【0012】

また、上述した結線板を用いる乾式コンデンサでは、各コンデンサ素子を結線した結線板と、ブッシングに電気的に接続されて設けられた接続板とが、素体（集合体）の上方で電気的に接続されるが、接続板と結線板との金属が露出している。それゆえ、素体−金属製容器間の絶縁には良いが、結線部−金属製容器間の絶縁は十分ではない。

【0013】

よって、作製したこれら乾式コンデンサに対し、ＪＩＳ規格試験であるＩｍｐ．破壊電圧試験を行うと、リード線接続部や素子配置のための配線結線部で、破壊や部分放電の発生などが起こり、対地絶縁特性が非常に劣化する。このようなことから、対地絶縁特性が安定していないという問題が生じている。

【0014】

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、対地絶縁特性を改善することができる乾式コンデンサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の乾式コンデンサは、上記課題を解決するために、巻回された金属蒸着フィルムの各端面部に金属溶射による電極部が設けられたコンデンサ素子を１個備えてなる素体、または、該コンデンサ素子が複数個結線されてなる素体が、外部と接続可能な外部端子が上面に設けられた金属ケース内に、少なくとも１つ収納されてなる乾式コンデンサであって、上記素体は、電気的に端に位置する各電極部において、該電極部と電気的に接続され、素体外に引き出されている電線を備え、上記電気的に端に位置する各電極部が、絶縁性樹脂でそれぞれ覆われているとともに、上記素体外に引き出されている電線によって、電気的な接続が行われており、上記素体外に引き出されている電線のうち、素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、該絶縁性樹脂内で電極部との接続点から引き回されて、該絶縁性樹脂外に引き出されていることを特徴としている。

【0016】

従来の乾式コンデンサでは、素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、素体の配置の関係上、限られた容積の中で配線距離が決められ配置されている。また、この電線は、電極部との接続点から直上に引き出されていることがあるため、絶縁性樹脂が電線から剥離することがあり、対地絶縁特性が安定していなかった。

【0017】

これに対し、上記の構成によれば、素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、絶縁性樹脂内で電極部との接続点から引き回されて、絶縁性樹脂外に引き出されていることから、例えば、素体外に位置する部分を動かしても、電線は剥離し難くなっている。

【0018】

また、上記の構成によれば、上記電線の長さ（配線距離）を、従来の構成と比較して、引き出し方向の寸法を増加させることなく、長くすることが可能となる。

【0019】

よって、乾式コンデンサでは、素体の絶縁性が安定されているとともに高められているので、対地絶縁特性を改善することが可能となる。

【0020】

なお、上記効果を高めるために、本発明の乾式コンデンサは、上記素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、該電極部に垂直な方向から見て、該絶縁性樹脂内で電極部との接続点から角度θ（３０°＜θ≦９０°）で引き回されていることが望ましい。

【0021】

本発明の乾式コンデンサは、巻回された金属蒸着フィルムの各端面部に金属溶射による電極部が設けられたコンデンサ素子を１個備えてなる素体、または、該コンデンサ素子が複数個結線されてなる素体が、外部と接続可能な外部端子が上面に設けられた金属ケース内に、少なくとも１つ収納されてなる乾式コンデンサであって、上記素体は、電気的に端に位置する各電極部において、該電極部と電気的に接続され、素体外に引き出されている電線を備え、上記電気的に端に位置する各電極部が、絶縁性の第１樹脂でそれぞれ覆われているとともに、上記素体外に引き出されている電線によって、電気的な接続が行われており、上記素体外に引き出されている電線のうち、絶縁性の第２樹脂で覆われた結線部で結線されている電線は、上記素体の電極部を覆う第１樹脂内に一方の端が位置し、上記結線部を覆う第２樹脂内に他方の端が位置する絶縁体で被覆されていることを特徴としている。

【0022】

上記の構成によれば、結線部で結線されている電線は、金属ケース内において、絶縁体、第１樹脂、および第２樹脂によって全てが覆われている。よって、乾式コンデンサでは、結線部で結線されている電線の絶縁性が高められているので、対地絶縁特性を改善することが可能となる。

【0023】

また、本発明の乾式コンデンサは、上記絶縁体は、パイプ状の樹脂フィルムが積層されてなるものであることが好ましい。これにより、絶縁体がフィルム積層品であることから、破れ防止効果がさらに強化され、素線の露出を防止することが可能となる。

【0024】

また、本発明の乾式コンデンサは、一定間隔で貫通穴が形成されたスペーサーが、上記結線部を覆う第２樹脂内に設けられており、上記結線部で結線されている電線は、上記絶縁体で被覆されている部分を、上記スペーサーの貫通穴に通した状態で結線されていることが好ましい。

【0025】

上記の構成によれば、スペーサーが設けられていることによって、結線部で結線されている電線の各間に、確実に第２樹脂が充填される。よって、電線の剥離を防止することが可能となる。

【0026】

なお、本発明の乾式コンデンサは、以下の構成であってもよい。

【0027】

すなわち、本発明の乾式コンデンサは、巻回された金属蒸着フィルムの各端面部に金属溶射による電極部が設けられたコンデンサ素子を１個備えてなる素体、または、該コンデンサ素子が複数個結線されてなる素体が、外部と接続可能な外部端子が上面に設けられた金属ケース内に、少なくとも１つ収納されてなる乾式コンデンサであって、上記素体は、電気的に端に位置する各電極部において、該電極部と電気的に接続され、素体外に引き出されている電線を備え、上記電気的に端に位置する各電極部が、絶縁性の第１樹脂でそれぞれ覆われているとともに、上記素体外に引き出されている電線によって、電気的な接続が行われており、上記素体外に引き出されている電線のうち、素体自体の製造工程によって成形された第１樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、該第１樹脂内で電極部との接続点から引き回されて、該第１樹脂外に引き出され、上記素体外に引き出されている電線のうち、絶縁性の第２樹脂で覆われた結線部で結線されている電線は、上記素体の電極部を覆う第１樹脂内に一方の端が位置し、上記結線部を覆う第２樹脂内に他方の端が位置する絶縁体で被覆されている構成であってもよい。

【0028】

上記乾式コンデンサでは、上記素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、該電極部に垂直な方向から見て、該絶縁性樹脂内で電極部との接続点から角度θ（３０°＜θ≦９０°）で引き回されていることが好ましい。

【0029】

上記乾式コンデンサでは、上記絶縁体は、パイプ状の樹脂フィルムが積層されてなるものであることが好ましい。

【0030】

上記乾式コンデンサでは、一定間隔で貫通穴が形成されたスペーサーが、上記結線部を覆う第２樹脂内に設けられており、上記結線部で結線されている電線は、上記絶縁体で被覆されている部分を、上記スペーサーの貫通穴に通した状態で結線されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0031】

以上のように、本発明の乾式コンデンサは、素体は、電気的に端に位置する各電極部において、該電極部と電気的に接続され、素体外に引き出されている電線を備え、上記電気的に端に位置する各電極部が、絶縁性樹脂でそれぞれ覆われているとともに、上記素体外に引き出されている電線によって、電気的な接続が行われており、上記素体外に引き出されている電線のうち、素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、該絶縁性樹脂内で電極部との接続点から引き回されて、該絶縁性樹脂外に引き出されている構成である。

【0032】

それゆえ、素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、絶縁性樹脂内で電極部との接続点から引き回されて、絶縁性樹脂外に引き出されていることから、例えば、素体外に位置する部分を動かしても、電線は剥離し難くなっている。また、上記電線の長さ（配線距離）を、従来の構成と比較して、引き出し方向の寸法を増加させることなく、長くすることが可能となる。よって、乾式コンデンサでは、素体の絶縁性が安定されているとともに高められているので、対地絶縁特性を改善することができるという効果を奏する。

【0033】

本発明の乾式コンデンサは、素体は、電気的に端に位置する各電極部において、該電極部と電気的に接続され、素体外に引き出されている電線を備え、上記電気的に端に位置する各電極部が、絶縁性の第１樹脂でそれぞれ覆われているとともに、上記素体外に引き出されている電線によって、電気的な接続が行われており、上記素体外に引き出されている電線のうち、絶縁性の第２樹脂で覆われた結線部で結線されている電線は、上記素体の電極部を覆う第１樹脂内に一方の端が位置し、上記結線部を覆う第２樹脂内に他方の端が位置する絶縁体で被覆されている構成である。

【0034】

それゆえ、結線部で結線されている電線は、金属ケース内において、絶縁体、第１樹脂、および第２樹脂によって全てが覆われている。よって、乾式コンデンサでは、結線部で結線されている電線の絶縁性が高められているので、対地絶縁特性を改善することができるという効果を奏する。

【0035】

本発明の乾式コンデンサは、素体は、電気的に端に位置する各電極部において、該電極部と電気的に接続され、素体外に引き出されている電線を備え、上記電気的に端に位置する各電極部が、絶縁性の第１樹脂でそれぞれ覆われているとともに、上記素体外に引き出されている電線によって、電気的な接続が行われており、上記素体外に引き出されている電線のうち、素体自体の製造工程によって成形された第１樹脂で覆われている電極部から引き出されている電線は、該第１樹脂内で電極部との接続点から引き回されて、該第１樹脂外に引き出され、上記素体外に引き出されている電線のうち、絶縁性の第２樹脂で覆われた結線部で結線されている電線は、上記素体の電極部を覆う第１樹脂内に一方の端が位置し、上記結線部を覆う第２樹脂内に他方の端が位置する絶縁体で被覆されている構成である。

【0036】

それゆえ、乾式コンデンサでは、素体の絶縁性が安定されているとともに高められている。また、結線部で結線されている電線の絶縁性が高められている。よって、対地絶縁特性を大きく改善することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明における乾式コンデンサの実施の一形態を示す断面図である。

【図2】上記乾式コンデンサにおける素体の構成を示す断面図である。

【図3】上記素体におけるコンデンサ素子の構成を示す斜視図である。

【図4】（ａ）は、上記素体の作製工程において蓋を被せた直後の様子を示す上面図および断面図であり、（ｂ）は、その蓋を回転させて固定したときの様子を示す上面図および断面図である。

【図5】上記素体が結線部で結線されている構成を示す斜視図である。

【図6】上記結線部付近の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【0039】

（高圧乾式コンデンサ）
図１は、本実施の形態の高圧乾式コンデンサ１の一構成例を示す断面図である。

【0040】

本実施の形態の高圧乾式コンデンサ１は、乾式の高圧進相コンデンサである。図１に示すように、高圧乾式コンデンサ１は、素体２、金属ケース３、およびブッシング６を備えて構成されている。

【0041】

素体２は、複数のコンデンサ素子が結線されてなるものである。素体２は、６つ設けられており、２個づつ並列に結線（接続）されている。この２個並列に結線したものを１相としている。素体２は、金属ケース３内に収納されている。素体５は、金属ケース３内において、従来ある種々の方法で固定または保持されるとともに、モールド成形によって金属ケース３底部が絶縁性樹脂で充填されている（底側樹脂充填部７）。

【0042】

素体２からはいくつかのリード線が引き出されており、それらのいくつかは結線部８で結線されている。結線部８はモールド成形による絶縁性樹脂で覆われている（結線部樹脂封止部９）。なお、素体２の構成および結線部８付近の構成については詳細に後述する。

【0043】

金属ケース３は、凹状の容器４と蓋５とからなり、内部空間を密封可能なケースである。金属ケース３、すなわち容器４および蓋５は金属からなる。金属ケース３内には、絶縁性ガスが充填されており、絶縁性ガスとしては、例えば窒素ガスが好適である。

【0044】

ブッシング６は、外部と接続可能な外部端子であり、金属ケース３に設けられている。ブッシング６は、金属ケース３の上面、すなわち容器４に被せたときの蓋５の上面に、３つ配列されている。また、ブッシング６に電気的に接続されたブッシングリード線が、金属ケース３内に引き出されている。

【0045】

上記構成を有する高圧乾式コンデンサ１は、容器４内に素体２が入れられた後、素体２外に引き出されたリード線が、設計に応じて結線される。そして、絶縁性樹脂が注入され硬化することで、容器４底部に底側樹脂充填部７が形成される。次いで、窒素ガスが容器４内に充填された後、蓋５が閉められて金属ケース３は密封される。これにより、高圧乾式コンデンサ１が作製され得る。

【0046】

なお、上述した高圧乾式コンデンサ１では、６個の素体２を備え、２個並列に結線した素体２を１相として構成したが、これに限るものではない。高圧乾式コンデンサ１は３相コンデンサであるので、少なくとも３個の素体２を備えていればよく、１個の素体２を１相として構成してもよいし、直列、並列、または直並列に接続された複数個の素体２を、１相として構成してもよい。そして、高圧乾式コンデンサ１は、単相コンデンサとして構成してもよいし、これに応じてブッシング６の数は変更することができる。

【0047】

また、金属ケース３は、容器４と蓋５とからなる構成に限らず、素体２を収納して密封可能で、ブッシング６が設置可能な金属ケースであれば、その形状および構造は設計に応じて決定することができる。

【0048】

さらに、上述した高圧乾式コンデンサ１では、容器４内に素体２を入れた後に絶縁性樹脂を注入することによって、容器４底部に底側樹脂充填部７が形成されているが、下部のリード引出部を覆い、かつ最下段のコンデンサ素子の下半分を覆う程度が既に絶縁性樹脂でモールド成形された素体２が、容器４内に配置される構成としてもよい。

【0049】

なお、素体２は、図１に示したように縦向きに配置させる構成に限らず、横向き（例えば、ブッシング６の設置面に対して平行な方向）に配置させる構成であってもよい。よって、上記のように個々の素体２（集合体）に対し、上記程度に絶縁性樹脂でモールド成形する構成は、横向きに配置させる場合に好適である。

【0050】

（素体）
次に、図２〜図４を参照しながら、素体２の構成について詳細に説明する。

【0051】

図２は、素体２の一構成例を示す断面図である。図３は、コンデンサ素子１１の一構成例を示す斜視図である。図４は、素体２の作製工程の一例を示すものであり、（ａ）は、蓋１４を被せた直後の様子を示す上面図および断面図であり、（ｂ）は、蓋１４を回転させて固定したときの様子を示す上面図および断面図である。

【0052】

図２に示すように、素体２は、直列に結線された８個のコンデンサ素子１１、芯出棒１２、樹脂パイプ１３、および蓋１４を備えて構成されている。

【0053】

ここで、説明の便宜上、以下では、素体２に配置されているコンデンサ素子１１を、高電位側となるものから１〜８の番号を付けて呼ぶこととする。また、１番目のコンデンサ素子１１の配置側を上側とし、８番目のコンデンサ素子１１の配置側を下側とする。

【0054】

コンデンサ素子１１は、図３に示すように、円筒状のハードコア巻芯２１に、金属蒸着フィルム２２が巻回された丸巻素子であり、その各端面部に、金属溶射による電極部２３がそれぞれ形成されている。コンデンサ素子１１は、例えば、直径ｄ：６０ｍｍ以下（好ましくは直径ｄ：３０〜６０ｍｍ）、高さｈ：７５ｍｍの外形サイズを有している。

【0055】

コンデンサ素子１１は、ハードコア巻芯２１に芯出棒１２が挿入されつつ、芯出棒１２の中心軸方向に沿って配置されている。また、コンデンサ素子１１は、リード線によって直列に結線されている。このように配置され結線されたコンデンサ素子１１および芯出棒１２は、樹脂パイプ１３内に配置される。芯出棒１２は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等の絶縁体からなる。

【0056】

なお、リード線は、例えば半田を用いて、電極部２３に電気的に接続されている。各コンデンサ素子１１間には、１本のリード線がそれぞれ設けられている。また、両端のコンデンサ素子１１には、素体２の外部に引き出されるリード線がそれぞれ２本づつ設けられている。

【0057】

１番目のコンデンサ素子１１の上側の電極部２３からは、ブッシングリード線と結線される高圧リード線１５ａ、および、放電抵抗と電気的に接続される放電抵抗線１５ｂが、素体２外に引き出されている。８番目のコンデンサ素子１１の下側の電極部２３からは、低圧リード線１６ａおよび中性点リード線１６ｂが、素体２外に引き出されている。なお、以下では、１番目のコンデンサ素子１１の上側の電極部２３から引き出されているリード線をまとめて呼ぶときは、リード線１５と呼ぶこととする。８番目のコンデンサ素子１１の下側の電極部２３から引き出されているリード線をまとめて呼ぶときは、リード線１６と呼ぶこととする。

【0058】

樹脂パイプ１３は、コンデンサ素子１１を外装するためのものである。樹脂パイプ１３は、絶縁性の樹脂からなり、パイプ状の形状を有している。コンデンサ素子１１および芯出棒１２が入れられた樹脂パイプ１３内は、モールド成形によって絶縁性樹脂で充填されている（樹脂充填部１９）。なお、芯出棒１２は、このモールド成形時の芯出しおよび寸法出しに使用される。

【0059】

蓋１４は、樹脂からなり、１番目のコンデンサ素子１１が配置されている側の樹脂パイプ１３の端部（開口）を蓋するためのものである。また、蓋１４は、樹脂パイプ１３内をモールド成形するときの型となる。蓋１４には、設計に応じた複数の穴（開口部）が形成されており、少なくとも、芯出棒１２を貫通させるための中央穴１７、１番目のコンデンサ素子１１の上側の電極部２３に接続されているリード線１５（高圧リード線１５ａおよび放電抵抗線１５ｂ）を引き出すための引出穴１８（１８ａ・１８ｂ）、並びに、樹脂パイプ１３内のモールド成形用の注入口２０が形成されている。注入口２０は、絶縁性樹脂を注入するための開口部である。

【0060】

なお、リード線１５を引き出すための引出穴１８は、図４（ｂ）に示すように、リード線１５が電極部２３に接続されている接続点の直上から離れて位置している。換言すると、１番目のコンデンサ素子１１の上側の電極部２３に電気的に接続されているリード線１５は、直上に引き出されるのではなく、樹脂充填部１９内で電極部２３との接続点から引き回されて、樹脂充填部１９外に引き出されている。

【0061】

上記構成を有する素体２は、まず、コンデンサ素子１１が、芯出棒１２に配置されるとともに結線される。そして、このコンデンサ素子１１および芯出棒１２が、樹脂パイプ１３に入れられた後、蓋１４が被せられる。

【0062】

この蓋１４を被せた直後の様子を図４（ａ）に示す。このとき、芯出棒１２およびリード線１５は、蓋１４に形成された中央穴１７および引出穴１８を通って、一旦、素体５の外部へ引き出される。またこのとき、リード線１５を容易に引き出すために、リード線１５が電極部２３に接続されている接続点の直上に引出穴１８が位置するように、蓋１４は被せられる。

【0063】

次いで、蓋１４は、図４（ａ）に示す状態から、上面視で９０°反時計周りに回転された後、固定される。この蓋１４を回転させて固定したときの様子を図４（ｂ）に示す。このように、蓋１４を、リード線１５と電極部２３との接続点の直上の位置から回転させた後に固定することにより、リード線１５を、直上に（真っ直ぐに）引き出すのではなく、樹脂充填部１９内でぐるりと引き回してから、樹脂充填部１９外に引き出すことが可能となっている。

【0064】

次いで、蓋１４を固定した状態で、蓋１４に形成された注入口２０から、樹脂パイプ１３内に、蓋１４までいっぱいに絶縁性樹脂が注入される（常圧注形）。そして硬化することで、樹脂パイプ１３とコンデンサ素子１１との間に樹脂充填部１９が形成される。これにより、素体２が作製され得る。

【0065】

作製された素体２は、高電位側（１番目のコンデンサ素子１１の配置側）が蓋５側（ブッシング６の配置側）に位置し、低電位側（８番目のコンデンサ素子１１の配置側）が容器４の底側に位置するように、金属ケース３内に配置される。その後、上述したように、素体２外に引き出されたリード線が設計に応じて結線され、容器４底部に底側樹脂充填部７が形成されて素体２が固定される。そして、窒素ガスが充填されて金属ケース３が密封されることにより、高圧乾式コンデンサ１が作製され得る。

【0066】

以上のように、高圧乾式コンデンサ１では、素体２外に引き出されているリード線１５・１６のうち、１番目のコンデンサ素子１１の上側の電極部２３に電気的に接続されているリード線１５、すなわち、底側樹脂充填部７で覆われておらず、素体２自体の製造工程によって成形された樹脂充填部１９で覆われている電極部２３から引き出されているリード線１５（素体２を絶縁性樹脂で覆う工程において、絶縁性樹脂を常圧注形する際の注入口２０が位置する側のリード線１５）は、樹脂充填部１９内で電極部２３との接続点から引き回されて、樹脂充填部１９外に引き出されている構成を有している。

【0067】

従来の乾式コンデンサでは、素体自体の製造工程によって成形された絶縁性樹脂で覆われている電極部から引き出されているリード線は、素体の配置の関係上、限られた容積の中で配線距離が決められ配置されている。また、このリード線は、電極部との接続点から直上に引き出されていることがあるため、絶縁性樹脂が電線から剥離することがあり、対地絶縁特性が安定していなかった。また、品質も不安定である。

【0068】

これに対し、上記高圧乾式コンデンサ１の素体２の構成によれば、素体２自体の製造工程によって成形された樹脂充填部１９で覆われている電極部２３から引き出されているリード線１５は、樹脂充填部１９内で電極部２３との接続点から引き回されて、樹脂充填部１９外に引き出されていることから、例えば、素体２外に位置する部分を動かしても、リード線１５は剥離し難くなっている。

【0069】

また、リード線１５の長さ（配線距離）を、従来の構成と比較して、引き出し方向の寸法を増加させることなく、長くすることが可能となる。

【0070】

よって、高圧乾式コンデンサ１では、素体２の絶縁性が安定されているとともに高められているので、対地絶縁特性を改善することが可能となる。

【0071】

なお、上述した素体２では、８個のコンデンサ素子１１が、１列に配置されるとともに、直列に結線されて構成されているが、これに限らず、１個のコンデンサ素子により構成されていてもよいし、複数個のコンデンサ素子が、１列または複数列に配置されるとともに、直列、並列、または直並列に結線されて構成されていてもよい。

【0072】

素体２の外部に引き出されるリード線も、上述した高圧リード線１５ａ、放電抵抗線１５ｂ、低圧リード線１６ａ、および中性点リード線１６ｂに限らず、その本数は４本に限るものではない。素体２の外部に引き出されるリード線１５・１６の本数は、それぞれ、１本の場合もあれば３本以上の場合もあり、素体２を並列して配置する個数にも依存している。

【0073】

また、上述した素体２では、蓋１４を回転させることから、リード線１５を貫通させるための引出穴１８は、若干隙間を持つように、リード線１５の径よりも大きい径であることが好ましい。これにより、蓋１４を回転させ易くするとともに、リード線１５に不要な応力が掛かることを防止することが可能となる。

【0074】

さらに、樹脂パイプ１３とコンデンサ素子１１との間の全域にわたって、樹脂充填部１９を形成する必要はなく、樹脂充填部１９は、少なくとも、１番目のコンデンサ素子１１の上側の電極部２３と蓋１４との間を充填するように、形成されていればよい。

【0075】

それゆえ、素体２の低電位側の端部は、樹脂充填部１９で覆われていてもよいし、コンデンサ素子１１の電極部２３が露出していてもよい。これは、最終的には、金属ケース３内において、素体２の低電位側の端部は、底側樹脂充填部７で覆われるからである。

【0076】

つまりは、高圧乾式コンデンサ１では、金属ケース３内での素体２の配置の向きに応じて、樹脂充填部１９の形成領域を変更することができ、底側樹脂充填部７などの金属ケース３内で成形される樹脂で覆われることなく、樹脂充填部１９で覆われている電極部２３から引き出されているリード線が、樹脂充填部１９内で電極部２３との接続点から引き回されて、樹脂充填部１９外に引き出されている構成であればよい。

【0077】

ここで、上述した素体２では、蓋１４を９０°反時計周りに回転させたが、これに限らない。つまりは、回転方向は、時計周りおよび反時計回りの何れでもよい。また、蓋１４の回転角度θは、３０°よりも大きければよく、「３０°＜θ≦９０°」がより好ましい。なお、この回転角度の値の根拠については、後述する検証試験の結果に基づいている。

【0078】

（リード線）
ところで、一般的に、リード線は、金属のより線からなる裸電線（素線）が、樹脂で被覆されて構成されている。素体２外に引き出されたリード線１５・１６としては、このような一般的な構成のリード線（被覆電線）を用いればよい。例えば、リード線１５・１６は、プラスチックやゴムの絶縁被覆電線としたものとすることができる。

【0079】

しかし、高圧乾式コンデンサ１では、高い対地絶縁特性を満たすことが求められるので、リード線にダメージが発生することは望ましくない。

【0080】

それゆえ、素体２外に引き出されたリード線１５・１６は、後述する図５に示すように、絶縁性の樹脂からなるパイプ状の絶縁パイプ３４で被覆されていることが好ましい。絶縁パイプ３４は、両側の開放端が封止樹脂内に位置するように設けられる。つまりは、絶縁パイプ３４は、一方の開放端が、素体２の電極部２３を覆う絶縁性樹脂（樹脂充填部１９、底側樹脂充填部７）内に位置し、他方の開放端が、結線部８を覆う結線部樹脂封止部９内に位置するように設けられる。

【0081】

これによって、金属ケース３内（素体２外）ではリード線１５・１６自体は露出しないので、金属ケース３内においてリード線１５・１６の配線作業を行う際に、傷などを付け難くし、破れ難くすることが可能となり、配線作業を容易にすることが可能となる。また、リード線１５・１６の強度も増すことが可能となる。

【0082】

さらに、絶縁パイプ３４は、パイプ状のプラスチックフィルム（樹脂フィルム）が積層されてなるものであることがより好ましい。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリプロピレンフィルムや、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルムなどを用いることができる。フィルム積層品であることから、破れ防止効果がさらに強化され、素線の露出を防止することが可能となる。

【0083】

また、絶縁パイプ３４をフィルム積層品としておけば、後述するように絶縁パイプ３４両端を樹脂で封止しても、パイプ内外が通じている。それゆえ、真空引きやガス充填を行っても、パイプ内外は同一雰囲気が維持されることになる。

【0084】

なお、絶縁パイプ３４は最外層に設けられていればよく、素線と絶縁パイプ３４との間は、何か介在していてもよいし、介在していなくてもよい。また、リード線１５・１６に絶縁パイプ３４を装着する場合に限らず、金属ケース３内で配線するリード線（例えばブッシングリード線など）にも、絶縁パイプ３４を装着することが好ましい。

【0085】

（結線）
次に、図５，６を参照しながら、結線部８付近の構成について詳細に説明する。

【0086】

図５は、金属ケース３内において、素体２が結線部８で結線されている構成の一例を示す斜視図である。図６は、結線部８付近の一構成例を示す拡大図である。

【0087】

図５に示すように、金属ケース３内において、素体２から引き出された高圧リード線１５ａは、結線部８ａにおいてブッシングリード線５２と結線されている。放電抵抗線１５ｂは、放電抵抗５１に電気的に接続されている。中性点リード線１６ｂは、結線部８ｂにおいて別の素体２の中性点リード線１６ｂと電気的に接続されている。結線部８ａおよび結線部８ｂは、結線部樹脂封止部９ａおよび結線部樹脂封止部９ａによってそれぞれ覆われている。

【0088】

なお、図１では、リード線や結線に関する絵は簡略化されており、図５においても、一例を示しているのであって、全てのリード線や結線部を図示しているわけではない。以下では、素体２から引き出されたリード線１５・１６を結線するために設けられる結線部をまとめて呼ぶときは、結線部８と呼ぶこととする。

【0089】

結線部８は、金属ケース３内の上側付近に配置されている。これは、金属ケース３内に素体２を配置した後にリード線１５・１６を結線することから、作業し易い位置が金属ケース３内の上側付近に位置することに起因する。それゆえ、素体２の下部から引き出されているリード線１６は、底側樹脂充填部７を通って、金属ケース３内の上側付近まで延設されている。

【0090】

結線部８は、結線部樹脂封止部９によって覆われている。結線部樹脂封止部９は、エポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの絶縁性の樹脂で、結線部８をプラスチック型を用いてモールド成形することによって形成される。なお、プラスチック型はそのまま金属ケース３内に収納される。すなわち、プラスチック型は取り除かれない。

【0091】

図６に示すように、結線部８では、複数のリード線が結線される。リード線は、金属からなる素線３２と、素線３２を被覆する樹脂からなる被覆部３３とからなり、さらに絶縁パイプ３４が被覆されている。リード線の先端付近は、電気的に接続するために、被覆部３３が除去されて素線３２が露出している。絶縁パイプ３４は、被覆部３３の端まで覆う必要はない。

【0092】

絶縁パイプ３４には、スペーサー３１が装着されている。スペーサー３１は、ストロー状の形状を有しており（すなわち、一定間隔で貫通穴が形成されており）、リード線同士を一定間隔に保つためのものである。

【0093】

結線部８で結線するリード線は、まず、スペーサー３１の貫通穴に通される。そして、この状態で結線部８で結線された後、スペーサー３１が絶縁パイプ３４の部分に配置されて、スペーサー３１も含めた結線部８周囲が樹脂でモールド成形される。

【0094】

これにより、等間隔で束にされたリード線の各間に、確実に樹脂を充填することが可能となる。よって、リード線の剥離を防止することが可能となる。また、上記のようにモールド成形を行うことにより、絶縁パイプ３４の一方の開放端は、結線部樹脂封止部９内に位置することになる。

【0095】

以上の結線部８付近の構成によれば、結線部８で結線されているリード線１５・１６は、金属ケース３内（素体２外）において、絶縁パイプ３４、樹脂充填部１９もしくは底側樹脂充填部７、並びに結線部樹脂封止部９によって全てが覆われている。したがって、高圧乾式コンデンサ１では、結線部８で結線されているリード線１５・１６の絶縁性が高められているので、対地絶縁特性を改善することが可能となる。

【実施例】

【0096】

以下に、上記の高圧乾式コンデンサ１を実際に作製し、耐電圧を検証した結果を示す。

【0097】

この検証では、Ｉｍｐ．破壊電圧試験を行った。Ｉｍｐ．破壊電圧試験は、ＪＩＳ Ｃ ４９０２「高圧及び特別高圧進相コンデンサ及び付属機器」の規定に基づく、雷インパルス耐電圧試験を指している。Ｉｍｐ．破壊電圧試験では、乾燥状態で、波形［（１．２〜５）×５０］μｓの正波インパルス電圧を、３回繰り返して線路端子一括と接地端子間に加え（ブッシング６一括を高圧，金属ケース３を接地）、高圧乾式コンデンサ１がこれに耐えられるかどうかを検証した。

【0098】

（実施例１）
高圧乾式コンデンサ１において、１番目のコンデンサ素子１１の上側の電極部２３に電気的に接続されているリード線１５が、直上に引き出されているもの（回転無し）、電極部２３に垂直な方向から見て３０°回転されて引き出されているもの（３０°回転）、および、同方向から見て９０°回転されて引き出されているもの（９０°回転）、の３つの供試品を作製して、Ｉｍｐ．破壊電圧試験を行い、Ｉｍｐ．破壊電圧を測定した。ｎ＝５、充填ガスは窒素を用いた。

【0099】

なお、コンデンサ素子１１の上側の電極部２３から延びる２本のリード線１５の回転角度を９０°よりも大きくすると、リード線１５が交差するようになって互いに接近し、場合によっては接触することがある。このような状態は、高圧乾式コンデンサ１の対地絶縁特性にとって好ましくない。このため、予め、回転角度を９０°よりも大きくしないこととした。

【0100】

測定結果を表１に示す。表１では、各供試品のＩｍｐ．破壊電圧の平均値を、ＪＩＳ定格電圧を１．００とおいたときの比率で示している。

【0101】

【表1】

【0102】

表１に示されるように、リード線１５が３０°回転されて引き出されているものは、回転無しのものと比べて、Ｉｍｐ．破壊電圧が高くなっている。また、リード線１５が９０°回転されて引き出されているものは、３０°回転のものと比べて、さらにＩｍｐ．破壊電圧が高くなっている。

【0103】

よって、リード線１５を回転させて引き出すことにより、対地絶縁特性を改善することできることがわかった。

【0104】

また、回転角度が３０°よりも大きければ、窒素ガスを用いた場合であっても、Ｉｍｐ．破壊電圧試験に耐えられる性能を有している。よって、ＪＩＳ規格を十分に満たすためには、回転角度θは、３０°よりも大きければよく、２本のリード線１５の回転による不具合を考慮すると、「３０°＜θ≦９０°」がより好ましいことがわかった。

【0105】

なお、リード線１５が３本以上の場合は勿論、１本の場合であっても、回転による不具合は同様に発生するため、回転角度θが「３０°＜θ≦９０°」のとき、同様の効果を得ることができる。

【0106】

（実施例２）
高圧乾式コンデンサ１において、素体２から引き出されているリード線１５・１６が、そのままのもの（絶縁パイプ無し）、絶縁パイプ３４が被覆されているもの（絶縁パイプ使用）、絶縁パイプ３４が使用されるとともにその両開放端を樹脂でモールド成形したもの（絶縁パイプ両端モールド）、の３つの供試品を作製して、Ｉｍｐ．破壊電圧試験を行い、Ｉｍｐ．破壊電圧を測定した。なお、充填ガスは窒素を用いた。

【0107】

測定結果を表２に示す。表２では、各供試品のＩｍｐ．破壊電圧を、ＪＩＳ定格電圧を１．００とおいたときの比率で示している。

【0108】

【表2】

【0109】

表２に示されるように、絶縁パイプ３４が被覆されているものは、絶縁パイプ無しのものと比べて、Ｉｍｐ．破壊電圧が高くなっている。また、絶縁パイプ３４が使用されるとともにその両開放端を樹脂でモールド成形したものは、絶縁パイプ使用のものと比べて、さらにＩｍｐ．破壊電圧が高くなっている。

【0110】

よって、絶縁パイプ３４を使用するとともに、その両開放端を樹脂封止することにより、対地絶縁特性を改善することできることがわかった。

【0111】

また、絶縁パイプ３４が使用されるとともにその両開放端を樹脂でモールド成形したものは、窒素ガスを用いた場合であっても、Ｉｍｐ．破壊電圧試験に耐えられる性能を有している。よって、この構成がＪＩＳ規格を十分に満たすことがわかった。

【0112】

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0113】

本発明は、力率改善や電圧調整などの目的で、送配電系統の交流６００Ｖを超える回路で負荷と並列に接続して使用する乾式の高圧進相コンデンサに関する分野に好適に用いることができるだけでなく、乾式の高圧進相コンデンサの製造方法に関する分野に好適に用いることができ、さらには、乾式の高圧進相コンデンサを備える各種電気設備に関する分野にも広く用いることができる。

【符号の説明】

【0114】

１ 高圧乾式コンデンサ（乾式コンデンサ）
２ 素体
３ 金属ケース
４ 容器
５ 蓋
６ ブッシング（外部端子）
７ 底側樹脂充填部（絶縁性樹脂、第１樹脂）
８，８ａ，８ｂ 結線部
９，９ａ，９ｂ 結線部樹脂封止部（第２樹脂）
１１ コンデンサ素子
１２ 芯出棒
１３ 樹脂パイプ
１４ 蓋
１５ａ 高圧リード線（電線）
１５ｂ 放電抵抗線（電線）
１６ａ 低圧リード線（電線）
１６ｂ 中性点リード線（電線）
１７ 中央穴
１８ａ，１８ｂ 引出穴
１９ 樹脂充填部（絶縁性樹脂、第１樹脂）
２０ 注入口
２１ ハードコア巻芯
２２ 金属蒸着フィルム
２３ 電極部
３１ スペーサー
３２ 素線
３３ 被覆部
３４ 絶縁パイプ（絶縁体）
５１ 放電抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】