JPS596503B2 - 電気機器の製造法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は重合体誘電体材料を含む、コンデンサのような
電気機器の製造法および装置に関する。

本発明によれば、例えば室温においてコンデンサケース
の内部を減圧装置に接続して排気し、所望の減圧度が得
られたことを減圧計器が示すに至ったとき脱ガスされた
誘電体液をケース内部Ｑこ供給し、正圧をケース内の液
体に適用して重合体層に光分浸透させ、所望のキャパシ
タンスが得られたとき浸透を終了させ、そのユニットを
シールすることによりコンデンサが得られる。

典型的なコンデンサは一連のコンデンサパックから構成
され、各パック′は誘電体層によって隔離された金属箔
の巻かれた層を含む。

電極は箔層に接続し、その電極は最終的にはコンデンサ
の端子に接続している。

コンデンサのような電気機器の製造に８いては、所望の
効率と信頼性を付与できることが重要である。

コンデンサの製造に際しては、誘電体液をケース内部に
導入し、誘電体層に浸透させる。

従来のコンデンサの製造においては、オートクレーブ内
に一部のコンデンサを配置したうえ、コンデンサを一般
に１８０〜２４０’Ｆの温度に加熱する一方、オートク
レーブ内を減圧にしてコンデンサ内部の空気ぢよび水蒸
気を除去する。

成る場合には、谷減圧ラインをコンデンサケースＯこ接
続し、排気工程の効率を増大させていた。

コンデンサは約４日間にわたり減圧、昇温下Ｑこおかれ
た後、誘電体数をケース内に導入し、誘電体材料に浸透
させる。

通常、コンデンサは、減圧下１２０〜１９０下の温度範
囲で数日間浸漬させて誘電体液により誘電体層を光分浸
透させる。

この浸漬期間後、シールされ、他の製造工程に向けられ
る。

最近、ポリプロピレン、ポリエチレンのような重合体フ
ィルムは、電気機器の誘電体材料としての用途が増大し
てきているが、常套の製造技術は誘電体材料として重合
体フィルムを有するコンデンサに適用することが困難で
ある。

その理由は、昇温により重合体フィルムの分子構造が拡
大し、この拡大が誘電体液の重合体フィルムに対する拡
散に逆効果を及ぼすからである。

本発明はコンデンサのような誘電体層として重合体フィ
ルムを含む電気機器の、改良された、室温における製造
システムおよび装置に関するものであり、本発明によっ
てコンデンサケースの内部は真空源に接続され、空気や
他のガスを除去し、内部が減圧計の測定により約１００
ミクロン以下になったとき、光分に脱ガスされた誘電体
液をケース内に導入し、誘電体材料に浸透させる。

正圧を誘電体液に適用すると浸透効果が増大する。

所望のキャパシタンスが得られたとき、浸透が完成し、
ユニットはシールされる。

本発明の製造法は室温にて行うことができ、従来使用さ
れていたオーブンやオートクレーブのような高価な加熱
装置を必要としない。

本発明に従って製造されるコンデンサまたはその他の電
気機器は改良された誘電体特性ぢよび信頼性を有する。

光分に脱ガスされた誘電体液を使用し、減圧状態を正確
にコントロールすることにより、従来の方法および装置
によって得られるよりも誘電体特性の均一性が隅々にま
で改良される。

以下、本発明を現時点における最良の実施態様を示す添
付図面に従って説明する。

第１図はコンデンサの一部が破断された斜視図で、製造
システムに接続されている状態を示す。

第２図は本発明ζこ係る製造システムのフローシートで
ある。

第１図において、コンデンサ１は側壁３、底壁４および
カバー５から構成された外ケース２を有し、側壁３の１
つかまたはカバー５にシール孔６を備え、このシール孔
は製造後適当なプラグζこより封鎖される。

カバー５から一対の端子７が突出しており、カバー５か
ら絶縁されている。

一連のコンデンサパック８はケース２内に配置され、谷
パックは誘電体層１０により隔離された金属箔９により
旅回状に巻回した交互層からなる。

電極」１は金属箔９に接続しており、各パックの電極は
直列に連結されて、最終的に端子７に接続している。

箔層９は所望の導電材料、一般にアルミニューム等の金
属材料から構成されてよい。

層９は平担なシート状に形成されてもよいし、米国特許
３．７４６．９５３号のように一方に凹部、他面はそれ
に対応して凸部となったような不規則な表面形状として
形成されてもよい。

固体誘電体層１０はポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リエステル、ポリカーボネートのような重合体フィルム
から成り、滑らかな表面のストリップのように形成する
こともできるし、米国特許３．７７２，５７８号のよう
に表面に微細なポリオレフィン繊維の層を有するポリプ
ロピレンのような重合体ストリップの形を取ることもで
きる。

なお、本明細書に云う「全フィルム製」なる語は誘電体
層１０が全て重合体材料から形成されることを意味する
が、コンデンサの他の構成部分は液体誘電体組成物を浸
透せしめ得る紙や非重合体材料でこれを形成せしめるこ
とができる。

重合体フィルム１０および／または金属箔９の接触表面
は、二つの接触表面が連続して密接しないように不規則
表面または変形を有する。

この不規則表面は灯芯作用すなわちキャピラリ効果を有
するものであって、製造中に誘電体液がフィルム１０に
充分浸透することを可能とする。

誘電体液は、重合体誘電体材料を含む電気機器に使用さ
れる通常のものであってよく、例えばトリクロロジフェ
ニルのようなハロゲン化ジフェニル、ポリブテン、モノ
ハロゲン化ジフェニルオキシドと炭素原子数１〜２０の
アルキル基を含むモノハロゲン化アルキルジフェニルオ
キシドの混合物などが挙げられる。

一連のコンデンサは、本発明に従い、６０°Ｃ以下、好
ましくは室温で製造される。

可撓性チューブ１２は、一方で各ケース２の孔６に接続
され（第１図参照）、他方で標準的な即時解放型カップ
リングによりライン１４に接続され、この供給ライン１
４を通って流れる流体はバルブ１５によりコントロール
される。

ライン１４にはバルブ１７を含む減圧ライン１６が接続
されており、谷減圧ライン１６は標準真空ポンプ１９に
接続するヘッダ１８に接続されている。

バルブ１７および１５が開放されると真空ポンプ１９の
操作によりヘッダ１８内を真空引きし、ケース２内を排
気する。

各ライン１４はまたバルブ２１を含む液体供給ライン２
０に接続し、各ライン２０は脱ガスされた誘電体液を含
む貯蔵タンク２３に接続されたマニホールド２２に連結
されている。

第２図に示すように、マニホールド２２はタンク２３に
両端が接続する閉じたラインであり、ポンプ２４および
制御バルブ２５を備えている。

制御バルブ２５は与えられた圧で開くようにセットされ
ており、マニホールド２２、供給ライン２０を介してケ
ース２に供給される誘電体液の圧力をコントロールする
。

タンク２３内の誘電体液はタンクの頭部スペースにライ
ン２７により接続する真空ポンプ２６により空気および
他の蒸気を除去するために脱ガスされる。

タンク２３内の液は閉じたライン２８を介してポンプ２
９により液を循環させることにより攪拌される。

循環により液は攪拌されるので、タンク２３内を１０〜
１００ミクロンの減圧にする真空ポンプの操作を介して
効果的に脱ガスが行われる。

脱ガスの効果を増大させるために、液はライン２８に接
続し、タンク２３内の液レベル上に位置するスプレーノ
ズル３０を介してタンク２３に返還することができる。

誘電体液はバルブ３３を備えるライン３２により、タン
ク２３に接続するタンク３１からタンク２３に供給され
°る。

タンク３１内の誘電体液はライン３５によりタンク３１
の頭部スペースに接続する真空ポンプＱこより脱ガスさ
れる。

この真空ポンプはタンク内を１０〜１００ミクロンの真
空にする。

貯蔵タンク２３の場合、タンク３１内の腋は閉じたライ
ン３６を介してポンプ３７により循環させることにより
攪拌され、ライン３６に接続されたスプレーノズル３８
によりタンク３１の頭部スペース内ζこ返還液をスプレ
ーすることができる。

誘電体液はタンク３１内へライン３９を介して供給され
る。

ライン３９内を流れる液はバルブ４０にてコントロール
される。

このシステムによって、誘電体液はまずタンク３１内に
おいて脱ガスされ、続いてタンク２３内で第２即ち、最
終的に脱ガス処理される。

この二段の脱ガスにより誘電体液は確実に混入した空気
および他のガスを本質的に除去される。

ライン４１はまた各ライン１４（こも接続し、俗ライン
４１は標準的真空計ユニット４２に接続してライン１４
およびケース２内の圧力を指示する。

またバルブ４３は谷ライン４１に接続している。

真空計ユニット４２はデジタルまたは他の表示方式で減
圧すなわち真空を視認することのできる型式である。

またライン４１は閉管することができ、圧カブローブを
ラインの閉じ端に隣接して配置することができる。

この場合、プローブは電気的に真空指示機構に接続し、
真空すなわち減圧状態を読みとるようにさせる。

製造中ζこコンデンサのキャパシタンスを測定するため
に、リード線４４がターミナル７間に接続し、測定器４
５により視覚的に測定するようになっている。

製造に当り、一連のコンデンサ１をテーブルすなわち支
持台上に位置させて、チューブ１２を各コンデンサのケ
ースの充填孔６に接続する一方、谷チューブをカップリ
ング１３を介してそれぞれライン１４に接続する。

それからバルブ１５および１７を開放し、谷ケース内を
真空引きする。

真空計ユニット４２は谷ケース巾の真空度を表示する。

谷ケース内は１００ミクロンまたはそれ以下の真空まで
減圧するのが好ましく、通常約２〜３日要し、この排気
中、ケースの温度は６０℃以下好ましくは室温に維持し
、重合体の誘電体層が分子膨張するのを避ける。

ケース内が排気されつつある期間中ζこ、誘電体液をタ
ンク３１内に入れ、ライン３６を介してポンプ３１によ
り循環させる一方、ライン３５を介して真空引きされる
。

それにより、誘電体液は脱ガスされる。

続いて、液はライン３２のバルブ３３を開放することζ
こより貯蔵タンク（こ移される。

更ζこライン２８を通してポンプ２９ζこより循環させ
る一方、ライン２７を介してポンプ２６を操作すること
により脱ガスが行なわれる。

真空計ユニット４２の目盛りにより示されるので所望の
真空状態がコンデンサケース群において達成された時、
バルブ１７郭よび４３を閉じ、ポンプ２４を操作し、マ
ニホールド２２を介して脱ガスされた誘電体液を循環さ
せる。

マニホールド２２内の液圧は制御バルブ２５によりコン
トロールされる。

ライン２０のバルブ２１をその後開放し、ケース内に誘
電体液を入れ、マニホールド２２の液圧により正圧すな
わち大気圧以上の圧力（通常１〜ｓ ｐｓｉｇ ）を谷
ケースの液にかけ、液を誘電体層に光分浸透させる。

定期的に、測定器４５により各コンデンサのキャパシタ
ンスを測定し、それが所要の値に達したとき、バルブ２
１を閉じ、チューブ１２をケースからはずし、充填孔６
をシールして製造を完了する。

誘電体層の適正な含浸が行なわれているかはキャパシタ
ンスの測定により決定することができるが、所要時間に
より調整することもできる。

経験的には所望のキャパシタンスは所定サイズのコンデ
ンサに対して所定期間中に得ることができる。

したがって、所定時間浸透させるようセットすることに
より、所望のキャパシタンスが得られる。

本発明の製造システムにより改良された誘電体特性およ
び信頼性をコンデンサおよびその他の全ての重合体の誘
電体材料を利用する電気機器に対して与えることができ
る。

好ましくは室温にて製造することにより、オーブンやオ
ートクレイプのような高価な加熱装置の使用を除外する
ことができる。

製造条件は正確にコントロールされるので、すみからず
みまで誘電体特性をより均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により製造されるコンデンサの一部破断
斜視図、第２図は本発明ζこ係る製造装置の一実施例を
示すフローシートである。 １・・・・・・コンデンサ、６・・・・・・充填孔、７
・・・・・・端子、１２・・・・・・チューブ、１３・
・・・・・カップリング、１４゜２０・・・・・・供給
ライン、１５，２１・・・・・・バルブ、１６・・・・
・・真空ライン、１８・・・・・・ヘッダ、１９・・・
・・・真空ポンプ、２２・・・・・・マニホールド、２
３・・・・・・貯蔵タンク、２４，２５・・・・・・ポ
ンプ、３０・・・・・・スプレーノスル、４２・・・・
・・真空検知手段、４５・・・・・・キャパシタンス検
知手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重合体誘電体材料と導電層を内蔵する外ケースを持
   つ電気機器を製造するに当り、誘導体液を閉鎖系内を通
   して流すとともにその間に大気圧以下の圧力を適用する
   ことで誘電体液を脱気してガスを除く工程、ケース内部
   を大気圧以下にして排気する工程、該ケース内部が所定
   値以下に減圧されたとき前記脱ガスされた誘電体液をケ
   ース内に導入して誘電体材料に浸透させる工程、ケース
   内の脱ガスされた誘電体液に大気圧以上の圧力をかける
   工程およびその後ケースを密閉する工程を含み、かつ上
   記ケースの排気工程および誘電体材料に対する浸透工程
   において誘電体材料を６０°Ｃ以下に維持することを特
   徴とする電気機器の製造法。 ２ 誘電体液にかける圧力が１〜５ｐｓｉｇの範囲にあ
   る前記１記載の製造法。 ３ 約１００ミクロン以下Ｑこ減圧されたときケース内
   に脱ガスされた誘電体液を導入し、該液を誘電体材料に
   浸透させる前記１記載の製造法。 ４ 誘電体液をケース内に導入した後、間隔をおいて機
   器の誘電体特性を測定し、その値が所定値に達したとき
   浸透を終了する工程を含む前記１ないし３のいずれかに
   記載の製造法。 ５ 重合体誘電体材料と導電層を内蔵する外ケースを持
   つ電気機器を製造する装置において、誘電体液を脱ガス
   するための脱ガス手段、ケース内部を排気するための減
   圧手段、ケース内部圧を測定するための減圧測定手段、
   ケース内に脱ガスされた誘電体液を導入するための液体
   供給手段、ケース内の誘電体液に過剰圧を適用しそれに
   より誘電体液を誘電体材料に浸透させるための圧力手段
   および浸透期間中に電気機器の誘電体特性を測定し、そ
   の値が所定値に達したとき浸透を終了させるための検出
   手段を備えることを特徴とする装置。 ６ 圧力手段が誘電体液を含むための閉鎖系を有し、該
   閉鎖系はケースおよび該閉鎖系内のポンプ手段に接続す
   るように配置されている前記５記載の装置。 ７ 谷コンデンサが外ケースを有し、誘電体材料と金属
   箔の層を内蔵する一連の電気的コンデンサを製造するた
   ぬ、誘電体液からガスを除去するための脱ガス手段、大
   気圧以下の圧力源と該圧力源に接続する減圧ヘッダを含
   む減圧手段、減圧ヘッダＯこより各ケースに接続する減
   圧ライン、各減圧ライン内に配置された第１バルブ手段
   、脱ガスされた誘電体液を誘導するための閉鎖液圧ライ
   ン、該ラインを通して液を輸送するポンプ手段、谷ケー
   スを上記液圧ラインに接続する液供給ライン、各供給ラ
   イン内に配置された第２バルブ手段、内圧を測定するた
   め各ケースの内部に接続した減圧検知手段を備え、ケー
   ス内圧が所定の値に達したとき上記第２バルブ手段を開
   放して谷ケースに脱ガスされた誘電体液を導入し、膣液
   をケース内の誘電体材料に浸透するように作用させ、浸
   透の間各コンデンサのキャパシタンスを測定するための
   検知手段を備え、キャパシタンスが所定値に達したとき
   浸透を終了させる前記５または６記載の装置。 ８ 内圧を調製するたぬ圧力ラインに調節可能な第３バ
   ルブ手段を含む前記７記載の装置。 ９ 脱ガス手段が液を収容する貯槽、核種に接続した第
   ２減圧手段、上記槽に両端が接続した循環ラインおよび
   液を循環させるため循環ラインに配設された第２ポンプ
   手段からなる前記７記載の装置。