(57)【要約】【課題】ポリプロピレンを溶解した絶縁油を含むコンデンサ素子に電圧を印加することにより、部分放電開始電圧が大きく、寿命特性に優れた油浸コンデンサを提供する。【解決手段】誘電体フィルムと電極箔とを有するコンデンサ素子２に対して、予め絶縁油にポリプロピレンを溶解して調整したＰＰ溶解絶縁油４を含浸する。そして、このＰＰ溶解絶縁油４を含浸したコンデンサ素子２に対して、電源７により電圧を印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルムと電極箔とを有するコンデンサ素子に絶縁油を含浸してなる油浸コンデンサの製造方法であって、
予めポリプロピレンを溶解させた絶縁油をコンデンサ素子に含浸する第一のステップと、前記コンデンサ素子に電圧を印加する第二のステップとを備える、油浸コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油浸コンデンサの製造方法について、特に絶縁油及びその含浸後の処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油浸コンデンサは、一般的な構成として例えば、誘電体フィルムとしてポリプロピレンフィルムと、電極箔としてアルミニウム箔とを重ね合わせて巻回し、コンデンサ素子としたものに絶縁油を含浸して製造される。コンデンサ素子に絶縁油を含浸する工程では、加熱下で絶縁油の含浸を行うことによって、十分な含浸が図られている。このようにコンデンサ素子に絶縁油を十分に含浸すると、コンデンサ素子中の気泡を除去することができるので、油浸コンデンサの耐電圧等の寿命特性を向上させることができる。
【０００３】
その一方で、加熱下で絶縁油の含浸を行うと、コンデンサ素子を構成するポリプロピレンフィルムが膨潤するが、この膨潤が過度な場合、長期加熱課電後の直流破壊電圧が低下しやすいことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そこで、特許文献１では、ポリプロピレンフィルムを含むコンデンサ素子に加熱下で絶縁油を含浸する工程において、ポリプロピレンフィルムを適度に膨潤させることで、直流破壊電圧を向上させる油浸コンデンサの製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１１５０３７号公報（平成７年５月２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、発明者らの鋭意研究の結果、発明者らは、コンデンサ素子に多くのポリプロピレンを溶解した絶縁油を含浸し、当該コンデンサ素子に電圧を印加して油浸コンデンサを製造すると、この油浸コンデンサの部分放電開始電圧が大きく向上することを確認した。
【０００７】
ここで、誘電体フィルムとしてポリプロピレンフィルムを含むコンデンサ素子に加熱下で絶縁油を含浸すると、このポリプロピレンフィルムが膨潤する際に、微量のポリプロピレンが絶縁油中に溶出し得ると考えられる。
【０００８】
しかし、コンデンサ素子に含まれる限定された量のポリプロピレンフィルムを用いて、多くのポリプロピレンを絶縁油中に溶解（例えば、０．０３％含有）させるためには、長時間に亘り高温での加熱含浸を行わざるを得ない。そうすると、前述したようにコンデンサ素子のポリプロピレンフィルムが膨潤し過ぎて、かえって油浸コンデンサの寿命特性を損なったり、あるいは、ポリプロピレンフィルムに穴が空く等して、そもそも油浸コンデンサとして使用できなくなったりすることにつながる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ポリプロピレンを溶解した絶縁油を含むコンデンサ素子に電圧を印加することにより、部分放電開始電圧を大きくし、寿命特性に優れた油浸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】
【００１０】
本発明の油浸コンデンサの製造方法は、上記課題を解決するために、誘電体フィルムと電極箔とを有するコンデンサ素子に絶縁油を含浸してなる油浸コンデンサの製造方法であって、予めポリプロピレンを溶解させた絶縁油をコンデンサ素子に含浸する第一のステップと、前記コンデンサ素子に電圧を印加する第二のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の油浸コンデンサの製造方法を用いることにより、安定して部分放電開始電圧が大きく、寿命特性に優れた油浸コンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の一例を示し、油浸コンデンサ１の構成を示す断面概略図である。
【図２】本発明の実施形態の一例を示し、コンデンサ素子２の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、本発明により製造される油浸コンデンサ１は、例えば、コンデンサ素子２と、ＰＰ溶解絶縁油３と、拘束板４と、容器５と、端子６とにより構成される。そして、コンデンサ素子２は、例えば図２に示すように、誘電体フィルム２１，２３と、電極箔２２，２４とにより構成される。
【００１４】
本発明は、油浸コンデンサ１の製造工程において、予めポリプロピレンを溶解させた絶縁油であるＰＰ溶解絶縁油３をコンデンサ素子２に含浸した後に、コンデンサ素子２に電圧を印加することを特徴とするものである。
【００１５】
コンデンサ素子２は、この技術分野において公知の構成を採用すればよい。コンデンサ素子２の構成として、図２に示すように、帯状の誘電体フィルム２１に、アルミニウム等からなる電極箔２２をその端部２２ａを誘電体フィルム２１から突出させて重ね、電極箔２２に同様の誘電体フィルム２３を誘電体２１と対向させて重ね、誘電体フィルム２３に電極箔２４をその端部２４ａを誘電体フィルム３から端部２２ａとは反対側に突出させて重ね、これを巻回して形成した一対の電極箔２２および２４の端部２２ａおよび２４ａを互いに反対側に突出させたものを例示できる。
【００１６】
誘電体フィルム２１，２３にはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート等のプラスティックフィルムを用いればよい。また、誘電体フィルム２１，２３と、電極箔２２，２４に代えて、誘電体フィルムにアルミニウム等の電極材を蒸着してなる金属蒸着フィルムを用いてもよい。そして、コンデンサ素子２は、その１個または２個以上が拘束板４により挟持、拘束された状態で容器５内に収納され、各コンデンサ素子２の電極箔２２および２４の端部２２ａおよび２４ａと容器５外に取り付けられた端子６とが電気的に接続(図示せず)される。
【００１７】
ＰＰ溶解絶縁油３は、絶縁油にポリプロピレンを溶解して調整される。絶縁油は、ＪＩＳ  Ｃ−２３２０に規格が示されているものを使用することができるが、中でもＪＩＳ  Ｃ−２３２０の５種油である芳香族系の合成油を好適に使用することができる。
【００１８】
絶縁油に溶解させるポリプロピレンは、絶縁油に溶解可能であればその種類は特に限定されないが、絶縁油への溶解が容易な低分子量ポリプロピレンや非晶性ポリプロピレン、またはこれらを多く含むポリプロピレンを使用することが好ましい。なお、ポリプロピレンの形状は、フィルム状、ペレット状、パウダー状等から適宜選択すればよい。
【００１９】
ＰＰ溶解絶縁油３の調整は、絶縁油にポリプロピレンを浸漬して高温下に置くことでなされ、絶縁油中のポリプロピレン濃度は０．０３％程度を例示することができる。絶縁油の調整温度は、特に限定されないが、その調整を短時間で行うためには１００℃以上であればよく、特に１２０℃以上とすることが好ましい。
【００２０】
ＰＰ溶解絶縁油３は、前述のコンデンサ素子２を収納した容器５内に注入される。コンデンサ素子２は、ＰＰ溶解絶縁油３によって所定温度、例えば６０〜９０℃の範囲で、誘電体フィルム８が適度に膨潤するまでの間含浸されることが好ましい。
【００２１】
コンデンサ素子２にＰＰ溶解絶縁油３を含浸した後、端子６に電源７を電気的に接続し、コンデンサ素子２に電圧を印加する。当該印加電圧は油浸コンデンサ１の定格電圧の１〜２．５倍であることが好ましい。また、電圧の印加時間は１〜４８時間であることが好ましく、印加電圧の大きさに応じて適宜決定すればよい。印加電圧は交流電圧であることが好ましいが、直流電圧であってもよい。
【実施例】
【００２２】
次に本発明ついて、実施例により具体的に説明する。
【００２３】
〔ＰＰ溶解絶縁油の調整〕
【００２４】
絶縁油調整用の容器に入れたＪＩＳ  Ｃ−２３２０の５種２号の絶縁油に非晶性のポリプロピレンフィルムを浸漬し、１２０℃で１０日間放置した。これにより、ポリプロピレンを０．０３％含有するＰＰ溶解絶縁油を調整した。
【００２５】
〔実施例１〕
アルミニウム箔にポリプロピレンフィルムを重ね合わせ、これを巻回してコンデンサ素子を作製した。そして、このコンデンサ素子をガラス板で拘束したものを容器に収納して十分乾燥させることにより、絶縁油未含浸の試験用コンデンサ（定格容量６ｎＦ）を１０個準備した。次に、各試験用コンデンサにＰＰ溶解絶縁油を注入し、ＰＰ溶解絶縁油の含浸を８０℃で２４時間行った。その後、各試験用コンデンサに定格電圧の１．４倍の交流電圧を２４時間印加する電圧印加処理を行うことにより、実施例１の試験用コンデンサを得た。
【００２６】
〔比較例１〕
実施例１と同様にして、絶縁油未含浸の試験用コンデンサ（定格容量６ｎＦ）を１０個準備した。次に、各試験用コンデンサにＰＰ溶解絶縁油を注入し、ＰＰ溶解絶縁油の含浸を８０℃で２４時間行うことにより、比較例１の試験用コンデンサを得た。
【００２７】
〔比較例２〕
実施例１と同様にして、絶縁油未含浸の試験用コンデンサ（定格容量６ｎＦ）を１０個準備した。次に、各試験用コンデンサにＰＰ溶解絶縁油の調整に用いたＪＩＳ  Ｃ−２３２０の５種２号の絶縁油（以降、ＰＰ非溶解絶縁油と称する。）を注入し、絶縁油の含浸を８０℃で２４時間行った。その後、各試験用コンデンサに定格電圧の１．４倍の交流電圧を２４時間印加する電圧印加処理を行うことにより、比較例２の試験用コンデンサを得た。
【００２８】
〔比較例３〕
実施例１と同様にして、絶縁油未含浸の試験用コンデンサ（定格容量６ｎＦ）を１０個準備した。次に、各試験用コンデンサにＰＰ非溶解絶縁油を注入し、絶縁油の含浸を８０℃で２４時間行うことにより、比較例３の試験用コンデンサを得た。なお、比較例３の試験用コンデンサは、背景技術において前述した従来の油浸コンデンサに相当するものである。
【００２９】
〔評価〕
以下、実施例１および比較例１〜３の試験用コンデンサに対して部分放電開始電圧を測定した結果と、室温で定格電圧の３倍の交流電圧を継続的に印加して行った課電試験の結果を表１に示して説明する。なお、実施例１および比較例１、２の試験用コンデンサの部分放電開始電圧は、比較例３の試験用コンデンサの部分放電開始電圧を１００％としたときの相対値で示している。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１に示すように、実施例１では、部分放電開始電圧は１１０〜１２０％の範囲にあり、課電試験開始から２４時間以上経過しても、試験用コンデンサの１０個全てで絶縁破壊は起こらなかった。
【００３２】
また、比較例１では、部分放電開始電圧は１００〜１１０％の範囲にあり、課電試験開始から１時間以内に試験用コンデンサの１０個中７個、すなわち全体の７割で絶縁破壊が起こった。そして、残り３個の試験用コンデンサでは、課電試験開始から２４時間以上経過しても絶縁破壊は起こらなかった。
【００３３】
また、比較例２および比較例３では、いずれも部分放電開始電圧は１００％であり、課電試験開始から１時間以内に試験用コンデンサの１０個全てで絶縁破壊が起こった。
【００３４】
実施例１と比較例１とを比べると、実施例１は比較例１よりも部分放電開始電圧が大きく、長期課電試験において不良なく安定して長期の耐久性に優れていることが分かる。これは、ＰＰ溶解絶縁油を含浸した後に電圧印加処理を行うことによって、電圧印加処理を行わない場合に比べて部分放電開始電圧は大きくなるとともに、長期の耐久性も不良なく安定して向上することを示している。
【００３５】
また、実施例１と比較例２、３とを比べると、実施例１は比較例２、３よりも部分放電開始電圧が大幅に向上し、長期課電試験おいて長期の耐久性に優れていることが分かる。これは、ＰＰ非溶解絶縁油を用いる限り、電圧印加処理工程を行っても部分放電開始電圧は向上しないことを示している。また、比較例２の結果から、絶縁油の加熱含浸工程（８０℃、２４時間含浸）によっては、コンデンサ素子中のポリプロピレンフィルムから絶縁油中へのポリプロピレンの溶出があったとしても、本発明の効果を奏しないことを示している。
【００３６】
以上より、本発明は、誘電体フィルムと電極箔とを有するコンデンサ素子に絶縁油を含浸してなる油浸コンデンサの製造方法であるが、予めポリプロピレンを溶解させた絶縁油をコンデンサ素子に含浸するステップと、このコンデンサ素子に電圧を印加するステップとを組み合わせることによって、油浸コンデンサの部分放電開始電圧および寿命特性が向上するという効果を奏することは明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１  油浸コンデンサ
２  コンデンサ素子
３  拘束板
４  ＰＰ溶解絶縁油
５  容器
６  端子
７  電源
２１，２３  誘電体フィルム
２２，２４  電極箔
【図１】
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【図２】
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