JPH0533805B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は電力用に用いる高圧コンデンサの製
造法に関する。

［従来の技術］ プラスチツクフイルムを誘電体とし、これに金
属を蒸着した金属化フイルムを積み重ねながら巻
き取つた、所謂、巻回型コンデンサは、無極性で
あり誘電損失が少ないこと、等から電力用に用い
られる。しかし、高電圧下に用いられるとき巻回
両端面部にコロナ放電を生じ易く、絶縁耐力特性
の改善が要求されている。

ところで、上記課題解決を一つの目的にした実
開昭59−107131号公報に記載の高圧コンデンサ
（従来例１）の考案、また、第５図に示すように
外装容器２５内に複数個のコンデンサ素子２４を
直並列に接続して収容し、外装容器２５内にSF₆
ガス等の絶縁ガスを封入した高圧コンデンサ（従
来例２）がある。

従来例１の高圧コンデンサは、電極と誘導体と
を一体に巻回して構成するコンデンサ素子内に絶
縁ガスを充填してなり、さらにこのコンデンサ素
子の外周部を難燃性の合成樹脂部により囲繞し、
さらにこの合成樹脂部外表面に電極からの端子を
導出した構造であり、この高圧コンデンサは概略
次のような製造法により作られるものである。

先ず、空気中で金属化フイルムを積み重ねなが
ら巻き取り、巻き取つた素子の両端面に金属を溶
射して電極を形成し、この電極に引き出し線を接
続してコンデンサ素子を得て、次に、得られたコ
ンデンサ素子複数個を集合させて型内に入れて真
空乾燥処理を行い、真空状態の型内に絶縁ガスを
充填して各コンデンサ素子の巻回両端面部の隙間
に絶縁ガスを注入充填したのち、型内の絶縁ガス
を正圧状態に保ちながら難燃性の合成樹脂液を注
入し、この合成樹脂液を硬化温度に加熱して硬化
反応後に型をはずして高圧コンデンサを取り出す
製法が用いられている。

このような従来例１の製法による高圧コンデン
サは、各コンデンサ素子の巻回両端面の凹凸部に
僅かながら絶縁ガスの滞留が期待でき、コンデン
サ素子に絶縁ガスを充填しないものに較べてコロ
ナ放電特性が向上すると同時に絶縁耐力が向上す
る利点がある。また、従来例２のものは外装容器
２５内に絶縁ガスを封入することによりコロナ放
電特性が向上する利点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来例１の製法による高圧
コンデンサは、大気中で、金属化フイルムを積み
重ねながら巻き取るので、巻き取つた金属化フイ
ルム間に空気を抱き込み、その間に空気のボイド
となつて存在する問題点がある。

このような空気ボイドの存在する各コンデンサ
素子を真空乾燥処理しても、それぞれのコンデン
サ素子の巻回両端面の凹凸部の空気や水分を取り
除くことはできるが、金属化フイルム間に存在し
ている空気のボイドを、この真空乾燥処理では取
り去ることができないという問題点がある。

更に、絶縁ガスを正圧状態にして注入充填した
各コンデンサ素子を合成樹脂液の中に埋入する際
に、それぞれのコンデンサ素子が合成樹脂液の中
に入り込んだ段階でそのコンデンサ素子の巻回両
端面の凹凸部に滞留していた絶縁ガスが合成樹脂
液により浮力を得て一部は合成樹脂液中を気泡と
なつて外に出て行き、また、合成樹脂液を硬化反
応温度に加熱して硬化を進める初期の段階で合成
樹脂液の粘度が下がり、しかも残留している絶縁
ガスが暖められ浮力が一層大になるので、更に合
成樹脂液中を気泡となつて外に出て行く。従つ
て、各コンデンサ素子の巻回両端面の凹凸部に絶
縁ガスの滞留をあまり期待することができなくな
るという問題点がある。

また、従来例２の構造のものは外装容器２５内
に封入した絶縁ガスが外装容器２５を形成する容
器本体２５ａと蓋体２５ｂとの接合部、あるいは
ブツシング２６の取付部から漏れ出して外装容器
２５内の絶縁ガス圧が低下することがある。絶縁
ガス圧が低下するとコンデンサ素子２４の絶縁性
が低下すると共に気密漏れの部分から外部の湿気
等が侵入してコンデンサ素子を劣化させるといつ
た問題点がある。

そこで、この発明はコンデンサ素子の巻回両端
面部の金属薄膜縁面まわりの絶縁耐力弱点部、及
び金属化フイルム間のボイドによる絶縁耐力弱点
部にSF₆ガスを高密度に滞留させてコロナ放電開
始電圧の改善を計り得て、この性能を長年月保持
させるために絶縁ガスの気密漏れを起し難い構造
の高圧コンデンサを得る製造法を提供しようとす
るものである。

(ロ) 発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ この発明は、上記の問題点を解決するために、
先ず、プラスチツクフイルムに金属薄膜を形成し
た金属化フイルムをSF₆ガス雰囲気中で巻き取り
を行う工程、巻き取つた素子を大気中で素子両端
面に電極を形成し引き出し線を接続する工程、電
極を形成し引き出し線を接続したコンデンサ素子
を内装容器に収容し真空処理する工程、真空状態
の内装容器内にSF₆ガスを充填する工程、SF₆ガ
スを充填した内装容器のまわりの合成樹脂でモー
ルドする工程を経て容器収容形コンデンサ素子を
作成し、次いで、この容器収容形コンデンサ素子
を複数個集合させて外装容器に収容し外装容器内
を真空処理する工程、真空状態の外装容器内に
SF₆ガスを封入する工程を経ることを特徴とする
製造法に構成したのである。

以下、各工程について図面の第１図〜第４図を
用いて説明する。なお、第１図はSF₆ガス雰囲気
中で金属化フイルムを積み重ねながら巻き取りを
行うフイルム巻取装置の概略を示す図面、第２図
は容器収容形コンデンサ素子の要部拡大断面図、
第３図は真空処理、SF₆ガスの導入および合成樹
脂モールドが可能な真空槽装置の概略を示す図
面、第４図は高圧コンデンサの切欠断面図、であ
る。

第１図に示すフイルム巻取装置はフイルム巻き
取り軸部を、タンク１の下部に位置させ、タンク
１内にSF₆ガスを入れた際にSF₆ガス３は空気２
の約５倍の密度を有するためにタンク１の下部に
SF₆ガス３の溜りができ、この溜り中に位置する
ように設定してある。

このタンク１の下部に溜つたSF₆ガス３の雰囲
気中で金属化フイルム５，６を巻き取ると、巻き
取られる金属化フイルム５，６の間に生じる隙間
にSF₆ガス３を抱き込み、巻き取つた素子の金属
化フイルム間にSF₆ガス３のボイド７を生じる。

また、SF₆ガス雰囲気中での金属化フイルムの
巻き取りとして、例えば、図示を省略したが、巻
き取られる金属化フイルム５，６の巻取り直前に
SF₆ガスを導入しながら巻き取つてもよい。この
場合、巻き取られる金属化フイルム５，６の間に
生じる隙間に上記と同様にSF₆ガス３を抱き込
み、巻き取つた素子の金属化フイルム間に、SF₆
ガス３のボイド７を生じることになる。

このような素子を続けて製作するには、タンク
１内にSF₆ガスが既に入つているので、巻き取り
軸にボビン４をセツトし、このボビン４に金属化
フイルム５，６をセツトする等々の各種の作業を
タンク１の上部開口より行つて、金属フイルム
５，６の巻き取り操作へと進むことになる。タン
ク１内のSF₆ガス量が消耗し少なくなるとタンク
１の上部開口より適宜に補充する。

巻き取つた金属化フイルム間に発生するSF₆ガ
ス３のボイド７はボイド７の発生した位置や形に
よつて容易に外に出て行き得ない状態のものと容
易に外に流出する状態のものとがあり、大多数の
ボイドは容易に外に出て行き得ない状態のもので
あり、巻回端面部に位置した一部のボイドより
SF₆ガスが外に流出可能な状態になると考えられ
る。

このようにして巻き取つた素子を大気中に取り
出し、大気中で素子の巻回両端面に金属を溶射し
て、巻き取られた２枚の金属化フイルム５，６の
一方の金属化フイルム５の金属薄膜５ａに接続の
電極８ａを形成し、他方の金属化フイルム６の金
属薄膜６ａに接続の電極（この電極は図面上に現
れていない）を形成し、電極８ａに引き出し線９
ａを半田付けにより接続し、（図面上に現れてい
ない）電極に引き出し線９ｂを半田付けにより接
続してコンデンサ素子１０を得る。

この様な大気中での作業の際に、素子のボイド
７のうち容易に外に出て行き得ない状態のものは
内部に滞留した状態を保ち、外に容易に流出する
状態のものはSF₆ガスが流出することになる。

このコンデンサ素子１０を、続いて大気中で内
装容器１２に収容する。なお、コンデンサ素子１
０が収容されるこの内装容器は、コンデンサ素子
１０の外径より僅かに大きい内径を有し、底部に
コンデンサ素子１０の一方の引き出し線９ｂを挿
通させて外部に引き出すための端子孔が形成して
ある容器本体１２ｂとこの容器本体１２ｂの上部
開口部の外周面に嵌まり合う内周面を有し上部に
コンデンサ素子１０の他方の引き出し線９ａを挿
通させて外部に引き出すための端子孔が形成して
ある蓋体１２ａとからなり、この内装容器１２の
容器本体１２ｂと蓋体１２ａの嵌まり合う面の間
には、内装容器１２内の空気を真空引きができ、
しかも内装容器内にSF₆ガスを充填できて、内装
容器１２のまわりに合成樹脂をモールドする際に
モールド樹脂が内装容器１２のなかに容易に侵入
し得ない程度の大きさの間隙１２ｃを形成してあ
る。

コンデンサ素子１０を収容した内装容器１２の
まわりにガラスクロス１１を巻く。このガラスク
ロス１１の透気は内装容器１２内の空気の真空引
きおよびSF₆ガス３の充填に影響を与えない程度
の隙間のあるものを使用する。

コンデンサ素子１０を内装容器１２内に収容
し、内装容器１２まわりにガラスクロス１１を巻
いて、これを金型１４内にセツトして、真空槽１
５に入れる。真空槽１５のバルブ１７を開き他の
バルブ１６，１８，１９を閉じて真空ポンプを作
動させて真空引きすると、内装容器１２内の空気
は間隙１２ｃからガラスクロス１１の隙間を通つ
て真空槽１５の外に排気して真空処理をすること
ができる。

真空処理の後、バルブ１７を閉じ、バルブ１８
を開いて真空槽１５内にSF₆ガスを導入して、内
装容器１２内にSF₆ガス３を充填する。

この内装容器１２内にSF₆ガスを充填する際
に、前記電極溶射や引き出し線接続の時にSF₆ガ
スが外に流出した箇所の空所にSF₆ガスを充填で
きることになる。

バルブ１８を閉じ、バルブ１９を開いて金型１
４の中に合成樹脂液２０′を入れ、SF₆ガス３の
充填されている内装容器１２のまわりを合成樹脂
液２０′で包囲し、その後真空槽内を正圧に保ち
つつ加熱して硬化反応させることにより、合成樹
脂２０のモールド工程が完了するので、これを取
り出して容器収容形コンデンサ素子１３を得るこ
とができる。

なお、上記合成樹脂２０のモールド工程におい
て、内装容器１２のまわりを合成樹脂液２０′で
包囲する際の合成樹脂液２０′は、内装容器１２
の容器本体１２ｂと蓋体１２ａの隙間１２ｃの大
きさとして、真空引きにより内部の空気を外に排
出でき真空状態の内装容器１２内にSF₆ガスを充
填できるが合成樹脂液２０′が容易に侵入できな
い程度の大きさに形成してあるので、このような
隙間１２ｃを通り内装容器１２の内部に侵入する
ことができない。即ち、合成樹脂液２０′が内装
容器１２の内部に侵入し得ないので、内装容器１
２内に充填されているSF₆ガスに内装容器１２外
に排出させる等の外力が作用しないことになり、
従つてSF₆ガスが合成樹脂液２０′の中を気泡と
なつて外部に排出することはなくなり、容器収容
形コンデンサ素子１３の内装容器１２内には所定
量のSF₆ガスを充填することができることにな
る。

次いで、このようにして所定量のSF₆ガスが充
填された容器収容形コンデンサ素子１３を複数個
集合させ、この集合体を外装容器２１内に収容す
る。

外装容器２１はその容器本体２１ａと蓋体２１
ｂとからなり、蓋体２１ｂは容器本体２１ａにシ
ール材を介してボルト締め等により封止状に固定
されている。また、蓋体２１ｂには容器収容形コ
ンデンサ素子１３の引き出し線を接続するための
ブツシング２２，２２が一体に形成して設けてあ
り、SF₆ガス３を充填する注入口２３が設けてあ
る。

外装容器２１に容器収容形コンデンサ素子１３
の集合体を収容し、容器本体２１ａに蓋体２１ｂ
を封止状に固定した後、注入口２３より外装容器
２１内を真空引きし、真空状態の外装容器２１内
にSF₆ガスを充填して、注入口２３を封止する
と、この発明によつて製作された高圧コンデンサ
を得ることができる。

(ハ) 発明の効果 (1) 金属化フイルムをSF₆ガス雰囲気中で巻き取
りを行うことにより、巻き取られる金属化フイ
ルムの間にSF₆ガスを抱き込ませ、抱き込ませ
たSF₆ガスのボイド７の大部分を容易に外に出
て行き得ない状態に内部に滞留させると共に外
に流出したSF₆ガスのボイド部の空所にその後
の工程でSF₆ガスを充填できるので、コロナ放
電開始電圧の高い容器収容形コンデンサ素子を
得ることができる。

(2) 素子の内部に滞留したSF₆ガスは容易に外に
出て行き得ず、また外に流出したSF₆ガスのボ
イド部の空所にSF₆ガスを充填できるので、素
子を大気中に取り出して巻回両端部に電極の金
属溶射ができ、引出し線の接続ができるので、
電極形成、引出し線の接続作業が容易になる。

(3) 集合体に集合させる容器収容形コンデンサ素
子の段階で動作試験が可能となつて良否の選別
ができ、後の工程の無効工数の削減ができる効
果がある。

(4) この発明は、その製造法によつて製作される
高圧コンデンサにおいてその気密性を内装容器
および外装容器によつて二重に保たれる。例え
ば、仮に外装容器に気密漏れを起こしても各コ
ンデンサ素子の気密性が内装容器によつて保持
され、このことにより、コンデンサ素子の絶縁
性が低下しないと共に外装容器に湿気等が侵入
してもコンデンサ素子が保護される。また、仮
に内装容器からSF₆ガスの気密漏れを起こした
としても外装容器に充填のSF₆ガスにより内装
容器に充填のSF₆ガスの圧力が低下せず、この
ことにより、コンデンサ素子のコロナ放電開始
電圧が低下しないと共に外装容器が外部からの
湿気等の侵入を阻止しコンデンサ素子が保護さ
れる。

従つて、この発明は、その製造法によつて製作
される高圧コンデンサに、信頼性を一段と向上さ
せ、寿命を極めて長くさせるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はフイルム巻取り装置の概略を示す説明
図、第２図は容器収容形コンデンサ素子の要部拡
大断面図、第３図は真空槽装置の概略を示す説明
図、第４図は高圧コンデンサの切欠断面図、第５
図は従来例を説明する高圧コンデンサの切欠断面
図、であることを示す。 １…上部開口タンク、２…空気、３…SF₆ガ
ス、４…ボビン、５，６…それぞれ金属化フイル
ム、５ａ，６ａ…それぞれ金属薄膜、７…SF₆ガ
スのボイド、８ａ…電極、９ａ，９ｂ…それぞれ
引き出し線、１０…コンデンサ素子、１１…ガラ
スクロス、１２…内装容器、１２ａ…蓋体、１２
ｂ…容器本体、１３…容器収容形コンデンサ素
子、１４…金型、１５…真空槽、１６，１７，１
８，１９…それぞれバルブ、２０′…合成樹脂液、
２０…合成樹脂、２１…外装容器、２２…ブツシ
ング、２３…注入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先ず、プラスチツクフイルムに金属薄膜を形
   成した金属化フイルムを六弗化硫黄ガス（以下、
   単にSF₆ガスと云う）雰囲気中で巻き取りを行う
   工程、巻き取つた素子を大気中で素子両端面に電
   極を形成し引き出し線を接続する工程、電極を形
   成し引き出し線を接続したコンデンサ素子を容器
   に収容し真空処理する工程、真空状態の容器内に
   SF₆ガスを充填する工程、SF₆ガスを充填した内
   装容器のまわりを合成樹脂でモールドする工程を
   経て容器収容形コンデンサ素子を作成し、次い
   で、この容器収容形コンデンサ素子を複数個集合
   させて外装容器に収容し外装容器内を真空処理す
   る工程、真空状態の外装容器内にSF₆ガスを封入
   する工程を経ることを特徴とする高圧コンデンサ
   の製造法。