JP5770481B2 - 粘性材料の補給方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゲル注入装置の材料タンクにシリコーンゲル等の粘性材料を補給するための補給方法に関する。

モーターや電気部品等の絶縁体としてシリコーンゲルが使用されるが、このシリコーンゲルを形成する粘性材料たるゲル剤をゲル注入装置の材料タンクに補給する場合、例えば所定のリフターに補給用のゲル剤が入った一斗缶等の補給容器を係止し、これを傾動させることでゲル剤を材料タンクに補給する。
しかし、このような補給方法では、ゲル剤の補給時にこれが材料タンク内のエアを巻き込んでしまい、このままでゲル剤を使用すると、前記巻き込んだエアによってシリコーンゲルの絶縁効果が薄れてしまう。

そこで、材料タンク内に補給したゲル剤を長時間に渡って放置してある程度のエア抜き（自然状態での脱泡作業）を行うことが考えられる。これは、比較的粘度の高い（硬い）ゲル剤の場合、前記巻き込んだエアが気泡となってゲル剤内に滞留し易いため、自然状態では時間をかけないとエアを抜くことができないからである。
しかし、それでも最終的には、自然状態では完全にゲル剤内のエアを抜くことはできないため、例えば特許文献１に記載の技術のように、真空ポンプを利用して強制的にエアを吸引する吸引機構を用いて、材料タンク内で脱泡作業を行うことが行われる。

特開平０４−３５０４８３号公報

しかし、上記従来の技術でも、材料タンク内での脱泡作業に長時間を要すると共に、脱泡時に発生する気泡が吸引機構内に取り込まれることで、装置のメンテナンス頻度を増加させるという課題がある。

本発明は上記従来技術の課題を解消するためのものであり、吸引機構を用いて材料タンク内のゲル剤のエア抜きを行うゲル注入装置における前記材料タンクへの粘性材料の補給方法において、ゲル剤の脱泡作業を効率よく行うことを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、
第一の補給容器（例えば実施形態のペール缶３１）内の主剤（例えば実施形態のゲル剤Ａ）及び第二の補給容器（例えば実施形態のペール缶３２）内の硬化剤（例えば実施形態のゲル剤Ｂ）を主剤タンク（例えば実施形態の材料タンク３）内及び硬化剤タンク（例えば実施形態の材料タンク４）内へそれぞれ補給し、前記補給された主剤及び硬化剤を各々のプランジャポンプ（例えば実施形態のプランジャポンプ５，６）によりミキサー（例えば実施形態のミキサー７）に圧送し、前記ミキサーで混合された前記主剤及び硬化剤からなる混合ゲル剤をパワーモジュール（例えば実施形態のパワーモジュールＭ）内に吐出、注入するための真空チャンバ（例えば実施形態の真空チャンバ８）に供給するゲル注入装置（例えば実施形態のゲル注入装置１）の主剤及び硬化剤の補給方法であって、
前記第一の補給容器及び第二の補給容器の各々の上部開口に取り付け自在な各々の蓋体（例えば実施形態の蓋体３４）と、前記各々の蓋体に挿通保持されて一端を前記第一の補給容器内の主剤及び第二の補給容器内の硬化剤にそれぞれ到達させると共に他端を前記主剤タンク及び硬化剤タンクにそれぞれ連結する各々の吸引管（例えば実施形態の吸入管３６）と、前記主剤タンク及び硬化剤タンクと前記各々のプランジャポンプとを連通する各々の連通管（例えば実施形態の連通管１５，１６）と、前記各々のプランジャポンプと前記ミキサーとを連通する各々の圧送管（例えば実施形態の圧送管２５，２６）と、前記ミキサーと前記真空チャンバとを連通する吐出管（例えば実施形態の吐出管２７）と、前記主剤タンク、硬化剤タンク及び真空チャンバと真空ポンプ（例えば実施形態の真空ポンプ９）とをそれぞれ連結する各々の真空管（例えば実施形態の真空管１３，１４，１８）と、を備え、
前記真空ポンプを作動させることにより、前記主剤タンク及び硬化剤タンク内に前記第一の補給容器内の主剤及び第二の補給容器内の硬化剤をそれぞれ吸引補給すると共に脱泡処理し、前記主剤タンク及び硬化剤タンク内にそれぞれ吸引補給された前記主剤及び硬化剤を脱泡処理し、前記真空チャンバを減圧して前記ミキサーで混合された前記混合ゲル剤をパワーモジュールに吐出、注入することを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、
前記主剤及び硬化剤の粘度は１５０ｍＰａ・ｓ〜７５０ｍＰａ・ｓであり、
前記真空ポンプによる吸引力は大気圧に対して−１０Ｐａ〜−６０Ｐａであり、
前記吸引管の内径は１０ｍｍ〜４９ｍｍ、全長は２ｍ〜２４ｍであることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、
前記吸引管の下端開口を前記主剤及び硬化剤に所定深さまで差し込み、
この状態で前記主剤及び硬化剤を吸引した後、その上方の空間に前記下端開口が露出した際には、前記主剤タンク及び硬化剤タンクに設けた圧力センサー（例えば実施形態の圧力センサー２８ｂ）がタンク内圧の変化を検出することで、前記真空ポンプの吸引作動を停止させることを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、
前記主剤及び硬化剤はシリコーンゲルを形成することを特徴とする。

本発明によれば、材料タンク内でのエア抜き用の既存の吸引機構を用いて、一斗缶やペール缶等の補給容器からゲル剤を弱い吸引力で吸引することが可能となり、ゲル剤内に混在するエアを材料タンク内に補給する過程である程度脱泡できる。これにより、補給容器を長時間放置するような時間を不要にでき、かつ各材料タンク内での正規の脱泡作業時間も短縮できると共に、脱泡時に発生する気泡が吸引機構内に取り込まれることを抑止できる。

この発明の実施形態におけるゲル注入装置の概略図である。 上記ゲル注入装置に用いる粘性材料の補給容器の正面図である。 上記補給容器の吸引管の内径及び全長の適用範囲を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、例えば電動車両のモータドライバに用いるパワーモジュールＭ内に、その回路を絶縁封止するシリコーンゲルを形成するために、前記パワーモジュールＭ内に二液加熱硬化型のゲル剤Ａ，Ｂからなる混合ゲル剤を注入するゲル注入装置（シリコーンゲルポッティング装置）１の概略を示す。

ゲル注入装置１は、粘性材料たる主剤及び硬化剤（ゲル剤Ａ，Ｂ）をそれぞれ貯留する一対の材料タンク３，４と、各材料タンク３，４から各ゲル剤Ａ，Ｂをそれぞれ計量しつつ抜き出す一対のプランジャポンプ５，６と、各プランジャポンプ５，６から圧送された各ゲル剤Ａ，Ｂを混合するミキサー７と、ミキサー７が形成した混合ゲル剤を前記パワーモジュールＭ内に吐出、注入するための真空チャンバ８と、真空チャンバ８を減圧すると共に各材料タンク３，４内のゲル剤Ａ，Ｂを真空脱泡するための真空ポンプ９と、ミキサー洗浄装置１１と、を備える。

なお、図中符号１５，１６は各材料タンク３，４とこれらに対応する各プランジャポンプ５，６とをそれぞれ接続する連通管を、符号１５ａ，１６ａ，１５ｂ，１６ｂは各連通管１５，１６の両端にそれぞれ設けられる連通弁を、符号１３，１４，１８は各材料タンク３，４及び真空チャンバ８から真空ポンプ９に向けて延びる真空管を、符号１３ａ，１４ａ，１８ａは各真空管１３，１４，１８にそれぞれ設けられる真空弁をそれぞれ示す。

また、図中符号２１，２２は各材料タンク３，４にそれぞれ接続される加圧管を、符号２１ａ，２２ａは各加圧管２１，２２にそれぞれ設けられる加圧弁を、符号２３，２４は各材料タンク３，４にそれぞれ設けられる攪拌羽を、符号２５，２６は各プランジャポンプ５，６とミキサー７とをそれぞれ接続する圧送管を、符号２５ａ，２６ａ，２５ｂ，２６ｂは各圧送管２５，２６の両端にそれぞれ設けられる圧送弁を、符号２７はミキサー７と真空チャンバ８の吐出弁８ａとを接続する吐出管をそれぞれ示す。

さらに、図中符号２８は大気連通管を、符号２８ａは大気連通管２８に設けられる大気バルブをそれぞれ示す。
真空ポンプ９、各真空管１３，１４，１８及び真空弁１３ａ，１４ａ，１８ａからなる吸引機構１９は、各材料タンク３，４内のゲル剤Ａ，Ｂの脱気及び真空チャンバ８の減圧を行うと共に、各材料タンク３，４内に後述する補給容器内の各ゲル剤Ａ，Ｂを吸引する。

図２を併せて参照し、各ゲル剤Ａ，Ｂは、それぞれペール缶（又は一斗缶）３１，３２に収納された状態でゲル注入工程に納入される。各ペール缶３１，３２は、ゲル注入工程にてオイルパン２９上に載置され、それぞれ上蓋に代わり取り付けられたゲル吸引治具３３を介して、各材料タンク３，４の内の対応するものにそれぞれ接続される。

ゲル吸引治具３３は、前記上蓋に代わる蓋体３４と、この蓋体３４上に立設された管高さ固定機構３５と、一端が管高さ固定機構３５及び蓋体３４を貫通してペール缶３１，３２内に挿入されると共に他端が各材料タンク３，４の内の対応するものにそれぞれ接続される吸引管３６とを備える。

管高さ固定機構３５は、下端が蓋体３４に固定される挿通管３５ａと、この挿通管３５ａの上端に螺着されてＯリング等のシール部材３５ｃを保持するナット部材３５ｂとを有する。
なお、図中符号３７は大気に開放する吸気口を、符号３８は吸気口３７のフェール時に代用するボールバルブ等の手動弁をそれぞれ示す。

吸引管３６は、管高さ固定機構３５内に上方から挿通される例えばステンレス製のストレート管３６ａと、ストレート管３６ａの上端に一端が接続されると共に他端が各材料タンク３，４の内の対応するものに接続される例えばステンレス製のフレキシブル管３６ｂとを有する。ストレート管３６ａはシール部材３５ｃの内周に摺動可能に密接し、もって管高さ固定機構３５の内周とストレート管３６ａの外周との間がシールされると共に、ストレート管３６ａがペール缶３１，３２内に所定量挿入された状態で保持される。なお、ストレート管３６ａの上端には流量調整用のボールバルブ等の手動弁３９が設けられる。

そして、各ストレート管３６ａがペール缶３１，３２内に所定量挿入された状態で、吸引機構１９の真空ポンプ９を作動させて各材料タンク３，４内を減圧にすると、これら各材料タンク３，４内と常圧の各ペール缶３１，３２内との差圧により、各ゲル剤Ａ，Ｂが各吸引管３６を介して各材料タンク３，４内にそれぞれ吸引、補給される。このとき、各材料タンク３，４に設けた圧力センサー２８ｂを用いて真空ポンプ９の作動を制御することで、各材料タンク３，４の内圧が大気圧（常圧）に対して−１０Ｐａ〜−６０Ｐａの低圧状態に保たれる。

ここで、ゲル剤Ａは、その粘度が温度２５℃の下で４００ｍＰａ・ｓ〜７５０ｍＰａ・ｓの範囲内にあり、ゲル剤Ｂは、その粘度が温度２５℃の下で１５０ｍＰａ・ｓ〜４５０ｍＰａ・ｓの範囲内にある。
一方、各吸引管３６は、それぞれ全長が２ｍ、内径（直径）が２０ｍｍの同一構成に設定される。

通常、各ペール缶３１，３２内のゲル剤Ａ，Ｂには微細なエアが混在しているため、これらを大気圧に対する差圧の大きい真空圧で吸引すると、前記微細なエアが集合し気泡となって各吸引管３６を流動したり、各ゲル剤Ａ，Ｂが各吸引管３６から各材料タンク３，４内に流入するときに巻き込んだエアが気泡となってタンク内を浮遊することがある。

これに対し、上記した条件下で吸引機構１９を作動させて各ゲル剤Ａ，Ｂを各材料タンク３，４内に同条件で吸引すると、各材料タンク３，４の大気圧に対する差圧が小さいことから、各ゲル剤Ａ，Ｂに対する吸引力も弱く、気泡やゲル剤Ａ，Ｂが浮遊して吸引機構１９内に吸い込まれることがない。すなわち、各吸引管３６から吸引した各ゲル剤Ａ，Ｂが吸引機構１９に吸い込まれることがなく、各ゲル剤Ａ，Ｂを漏れなく各材料タンク３，４内に補給できる。また、各ゲル剤Ａ，Ｂが各吸引管３６から各材料タンク３，４内へ滴下する際に、各ゲル剤Ａ，Ｂ内の気泡が破裂するため、適度な脱泡作用も期待できる。

以上から、粘度が温度２５℃下で１５０ｍＰａ・ｓ〜７５０ｍＰａ・ｓの範囲内にあるゲル剤Ａ，Ｂに対し、各材料タンク３，４内への吸引力が−１０Ｐａ〜−６０Ｐａの範囲内にあれば、真空ポンプ９が各ゲル剤Ａ，Ｂの気泡を吸い込まないことがわかる。
また、上記の条件下において、各吸引管３６は、全長が２ｍ〜２４ｍ、内径が１０ｍｍ〜４９ｍｍの範囲内にあれば、上述の各作用を得られることが実験的に求められた（図３の範囲Ｇ参照）。

以上の条件下で各ゲル剤Ａ，Ｂを各材料タンク３，４内に所定量補給した後、各吸引管３６を不図示のバルブによって封止し、次いで各材料タンク３，４内の攪拌羽２３，２４を回転させて補給した各ゲル剤Ａ，Ｂを攪拌すると共に、これと同時に真空ポンプ９を作動させて各材料タンク３，４内を約１００Ｐａ程まで減圧すると、各ゲル剤Ａ，Ｂ内のエアが上方へ浮動し、もって各ゲル剤Ａ，Ｂの脱泡処理がなされる。

各ゲル剤Ａ，Ｂの脱泡処理の完了後、各材料タンク３，４内に負活性ガスである窒素を充填・加圧し、その後に各プランジャポンプ５，６により各ゲル剤Ａ，Ｂを一定量ずつミキサー７へと供給する。各プランジャポンプ５，６は例えば一体的に駆動する。ミキサー７において、各ゲル剤Ａ，Ｂは例えば一対一の割合で混合され、この混合ゲル剤が吐出弁８ａまで圧送されて、真空チャンバ８内の真空下でパワーモジュールＭに吐出、注入される。

上述のゲル注入工程において、前記混合ゲル剤を注入した後のパワーモジュールＭは、不図示の加熱炉内に搬送され（ゲル硬化工程）、もって当該パワーモジュールＭに前記シリコーンゲルが形成される。

ゲル吸引治具３３は、各ストレート管３６ａの各ペール缶３１，３２に対する挿入量を規定して保持することで、各ストレート管３６ａの下端高さに応じた分だけ各ペール缶３１，３２内のゲル剤Ａ，Ｂを吸引可能とする。そして、各ペール缶３１，３２内のゲル剤Ａ，Ｂが減少し、各ストレート管３６ａの下端開口（吸引口）がゲル剤Ａ，Ｂ上方に露出すると、吸引負荷の減少によりタンク内圧が変化し、このタンク内圧が常圧になったことを圧力センサー２８ｂが検出した時点で、真空ポンプ９が作動を停止して各ゲル剤Ａ，Ｂの補給作業を終了させる。すなわち、各ゲル剤Ａ，Ｂの補給量は、各ストレート管３６ａのペール缶３１，３２への挿通量により調整可能である。

上記構成によれば、各ペール缶３１，３２内のゲル剤Ａ，Ｂを弱い吸引力で吸引して各材料タンク３，４内に補給することで、各ゲル剤Ａ，Ｂ内に混在するエアを各材料タンク３，４内に補給する過程である程度脱泡できるため、各ペール缶３１，３２を長時間放置して自然状態で脱泡処理する等の時間を不要にでき、かつ各材料タンク３，４内での正規の脱泡作業時間を短縮できる。すなわち、各ゲル剤Ａ，Ｂの脱泡作業を効率よく行うことができる。

また、各ペール缶３１，３２に各吸引管３６をそれぞれ一定量ずつ挿入して各ゲル剤Ａ，Ｂの吸引・補給を行うことで、各材料タンク３，４内での脱泡処理に負荷をかけず常に安定した脱泡作業を行うことができる。

さらに、各ペール缶３１，３２からの各ゲル剤Ａ，Ｂの吸引圧を、真空ポンプ９に気泡が吸引されない範囲内で設定すると共に、各ゲル剤Ａ，Ｂの吸引と同時にその脱泡処理も行うため、吸引機構１９における各材料タンク３，４内での脱泡作業に係る負荷を軽減することができる。

ここで、一般的なシリコーンゲルポッティング装置は、ゲル剤の脱泡のために吸引機構を設置しているため、本実施形態の構成はゲル吸引治具３３の追加のみの投資で具現化できる。

すなわち、各ペール缶３１，３２から各ゲル剤Ａ，Ｂを吸引して各材料タンク３，４内に補給する作業を、既存の吸引機構１９を利用して行うことができるため、装置全体の構成が簡素化されると共に、投資負荷の軽減を図ることができる。

なお、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ ゲル注入装置
３，４ 材料タンク
１９ 吸引機構
２８ｂ 圧力センサー
３１，３２ ペール缶（補給容器）
３４ 蓋体
３６ 吸引管
Ａ，Ｂ ゲル剤（粘性材料）

Claims (4)

1. 第一の補給容器内の主剤及び第二の補給容器内の硬化剤を主剤タンク内及び硬化剤タンク内へそれぞれ補給し、前記補給された主剤及び硬化剤を各々のプランジャポンプによりミキサーに圧送し、前記ミキサーで混合された前記主剤及び硬化剤からなる混合ゲル剤をパワーモジュール内に吐出、注入するための真空チャンバに供給するゲル注入装置の主剤及び硬化剤の補給方法であって、
   前記第一の補給容器及び第二の補給容器の各々の上部開口に取り付け自在な各々の蓋体と、前記各々の蓋体に挿通保持されて一端を前記第一の補給容器内の主剤及び第二の補給容器内の硬化剤にそれぞれ到達させると共に他端を前記主剤タンク及び硬化剤タンクにそれぞれ連結する各々の吸引管と、前記主剤タンク及び硬化剤タンクと前記各々のプランジャポンプとを連通する各々の連通管と、前記各々のプランジャポンプと前記ミキサーとを連通する各々の圧送管と、前記ミキサーと前記真空チャンバとを連通する吐出管と、前記主剤タンク、硬化剤タンク及び真空チャンバと真空ポンプとをそれぞれ連結する各々の真空管と、を備え、
   前記真空ポンプを作動させることにより、前記主剤タンク及び硬化剤タンク内に前記第一の補給容器内の主剤及び第二の補給容器内の硬化剤をそれぞれ吸引補給すると共に脱泡処理し、前記主剤タンク及び硬化剤タンク内にそれぞれ吸引補給された前記主剤及び硬化剤を脱泡処理し、前記真空チャンバを減圧して前記ミキサーで混合された前記混合ゲル剤をパワーモジュールに吐出、注入することを特徴とする粘性材料の補給方法。
2. 前記主剤及び硬化剤の粘度は１５０ｍＰａ・ｓ〜７５０ｍＰａ・ｓであり、
   前記真空ポンプによる吸引力は大気圧に対して−１０Ｐａ〜−６０Ｐａであり、
   前記吸引管の内径は１０ｍｍ〜４９ｍｍ、全長は２ｍ〜２４ｍであることを特徴とする請求項１に記載の粘性材料の補給方法。
3. 前記吸引管の下端開口を前記主剤及び硬化剤に所定深さまで差し込み、
   この状態で前記主剤及び硬化剤を吸引した後、その上方の空間に前記下端開口が露出した際には、前記主剤タンク及び硬化剤タンクに設けた圧力センサーがタンク内圧の変化を検出することで、前記真空ポンプの吸引作動を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の粘性材料の補給方法。
4. 前記主剤及び硬化剤はシリコーンゲルを形成することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の粘性材料の補給方法。

Images