絶縁耐圧不良の原因について

質問

原因不明の絶縁耐圧不良が発生しており困っております。

先日、市場から絶縁耐圧不良と診断され返却された製品に対し、原因を調べるために再試験を行いました。
絶縁抵抗試験は合格値をクリアし問題なかったのですが、絶縁耐圧試験は1500Vで100mA以上オーバーとなり確かに不良と判断しました。
その後、内部に酸化防止のため封入している窒素を抜いて再度絶縁耐圧試験を行ったところ、今度は同条件にも関わらず合格となりました。
この際、窒素を抜くためのバルブ以外には製品に触れておらず、また時間も窒素封入前の測定から２，３分しかたっていませんでした。
このことから、絶縁抵抗試験がNG⇒OKになったのは窒素を抜いたことによるものと思われるのですが、その理由がわかりません。
窒素と空気の絶縁耐力はあまり変わらないと思うのですが……。

社内でもこのような不具合は例が無く頭を抱えております。
絶縁耐圧試験がNG⇒OKに変わってしまう原因について、どなたか思い当たることがありましたらご教授願います。

回答No.3

noname#230359

部外者にとっては興味深い(気に障ったら失礼)ので私も質問させてください。
対象物が何なのか開示できななら、その物の端子形状や材質、寸法を教えてもらえませんか？端子の外側だけでなく端子の内側もです。
それから封入窒素ガスの封入方法と圧力、露天温度もお願いします。

お礼

回答いただきありがとうございます。

対象物はコンプレッサーです。
端子は下記ページのようなものを使っています。
http://www.nec-schott.co.jp/japanese/auto/others/compressor_co2.html
よく、絶縁部に異物付着で絶縁耐圧NGを起こしたことはありますが、今回は（外側には）異物は見られませんでした。

窒素はガスボンベから直接、120kPa程度を封入しています。
露天温度は不明ですが、窒素ガスの水分が多い可能性はあります。（ボンベから直接封入なので、考慮していませんでした）

通常は120kPaよりもかなり高い圧力下で運転しているので、内部配線が120kPa程度の圧力で動くとは考えにくいのですが、設計側に問い合わせてみます。

is-is not分析もやってみます。
正直かなり手詰まりだったので助かります。ありがとうございます。

内部配線の結線はクラスターブロックのようです。
内部結線の材質はPBTなので絶縁性は問題ないと思われます。
ハーネス線と吸入口はかなり離れていますが、吐出口と設計上位置が近くなっています。　

ガスの開放はゆっくり（120kPaを5秒位かけて抜きました）にしたつもりですが、内部配線が動いてないとは断言できません。
ガス封入時はレギュレータのみの使用で、フィルタセパレータは使用していません。
客先には使用ガスの露点指定は特にしていないです。どんなグレードの窒素ガスを使っているのかは全くわかりません…
窒素ガスの水分量によっては、内部に結露が起こっており、大気解放することによって結露が蒸発した？という現象も考えられるのでしょうか？
客先に窒素ガスの露点温度を問い合わせてみます。

ありがとうございます。

回答No.2

noname#230359

もしも私が同じ状況におかれたら、居ても立ってもいられない心理状態に
陥ると思います。

＞絶縁抵抗試験は合格値をクリアし問題なかったのですが、絶縁耐圧試験は
＞1500Vで100mA以上オーバー
とのことですが、もう少々状況を教えて頂けないでしょうか？

－絶縁耐圧試験は1500Vで100mA以上オーバー（その1）
　100mA以上の電流が流れた際に、印加電圧は1500 V近くをキープできていた
　のでしょうか？ ブレークダウンが発生して、0 V近くまで低下していたの
　でしょうか？
－絶縁耐圧試験は1500Vで100mA以上オーバー（その2）
　印加電圧は、一気に1500 Vを加えるのではなく、ある程度の時間をかけて
　上昇させると思いますが、何V程度かけた時点で想定外の大電流が流れた
　のでしょうか？
－絶縁耐圧試験は1500Vで100mA以上オーバー（その3）
　商用交流電圧1500Vを印加時に、漏れ電流が100mA超とは、びっくりする
　大電流です。正常な製品の1500Vを印加時の漏れ電流は、何mA程度でしょ
　うか？
　定常的な漏れ電流の原因となるノイズフィルタなどを使っている機器で
　ｈそうか？

絶縁抵抗試験はOKで、1500 Vの絶縁耐圧試験がNGということは、
試験した機器の絶縁は、500 Vの直流電圧に耐え、ピーク値が1500V×√2
の 約2120 Vの交流電圧で問題が起きたと想定します。

窒素ガスそのものの影響ではなく、窒素ガスの圧力で、絶縁性能の弱点部分
が、外殻等接地される金属部分に押し付けられたような状況は想定できない
でしょうか？

絶縁耐圧の試験電圧が1500 Vということは、電源電圧が200 V程度の機器と
想定しますが、内部に酸化防止のために窒素を封入するような機器は、
一般的な製品に携わる技術者にとって、一生かかっても遭遇しない構造
と思います。
この森をウォッチしている読者の後学のためにも、許せる範囲で機器の
絶縁設計の考え方と、絶縁構造の要点を開示くださるようにお願いします。

お礼

回答いただきありがとうございます。
分かる範囲でですが、返答させていただきます。

>100mA以上の電流が流れた際に、印加電圧は1500 V近くをキープできていたのでしょうか？
⇒０Vまで落ちていた気がします。測定器の安全装置が働いたのかと思って、あまり気に留めていませんでしたが…

＞何V程度かけた時点で想定外の大電流が流れたのでしょうか？
⇒測定直後にNGが発生し測定ストップとなったので、正確にはわかりません。
　ただ、1500V印加後、徐々に設定電圧を下げながら再度測定してみましたが、1150Vまで下げたところで漏れ電流が1.5mA程度にまで低下しました。（1250Vまでは100mAオーバー）

＞正常な製品の1500Vを印加時の漏れ電流は、何mA程度でしょうか？
⇒正常であれば、0.5~0.7mA程度です。　ノイズフィルタは使用していません。

窒素ガスの圧力は120kPaほどで、通常運転時はその10倍以上の圧力下で運転する製品であるため、内部部品が動く想定はしていませんでした。

情報開示をどこまでしていいのかわからないので、どうしても大雑把な回答になってしまい申し訳ありません。
以上、よろしくお願いいたします。

回答ありがとうございます。
順番あべこべになってしまっていますが、返答させていただきます。

＞窒素は、酸化防止というより、コンプレッサの圧縮対象そのものと想像
しますが…
⇒申し訳ありません、冷媒は窒素ではないガスを使っております。冷媒は更に後工程にて封入するため、窒素は単純に内部部品の錆防止のために封入しています。

＞窒素は、御社の工場で封入し、封止切りの状態で使用するのでしょうか？
⇒客先にて、製品組み立て後、He気密検査後に真空引きを行い、窒素を封入しています。客先の窒素の水分量や不純物成分までは保証できていないため、これが悪影響を及ぼしている可能性はあります（客先には問い合わせましたが、それが原因なら全品不具合が起こるはずだ、とのことです…）

＞窒素が封入されるコンプレッサーの密閉容器には、どのような電気部品が封入されていて、どのような絶縁構造なのでしょうか?
⇒コンプ内の電気部品は、モーター/リード線/密封端子…くらいだと思います。
密封端子は以下のようなものを使っております。（同一製品ではありませんが…）
http://www.nec-schott.co.jp/japanese/auto/others/compressor_co2.html
端子部と金属部（？）の間に絶縁物（ガラス）を封入し、絶縁をしています。

モータの絶縁は、外殻との距離を設けることで絶縁を取っています。（絶縁距離：5ｍｍ以上）
リード線も同様だと思います。

情報が不足しており申し訳ありません。
以上、よろしくお願いいたします。

回答いただきありがとうございます。

冷媒封入前に真空引きを行うはずなので、窒素と冷媒は混同しないと思われます。
また今回のケースは客先で冷媒封入前に絶縁耐圧NGになったため、冷媒は関係ないと考えております。

完成品になってしまうと、内部部品を見ることはできません。
内部を確認するためには、分解するしかないのですが、完全密封型コンプのため分解すると元に戻せません。

OKになった後は、いくら試験を行ってもOKのままなので、分解をしても原因がわかるかどうかは不明ですが…このまま二の足を踏んでいても仕方がないので、一台くらい分解調査してみようかと思います。

ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

>内部に酸化防止のため封入している窒素を抜いて再度絶縁耐圧試験を行ったところ
そもそもですが、物は何でしょう？

窒素ガス封入製品って　？？？？？
電気製品であまり思いつかないけど？

↓みたいなの？
http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/faspec/detail.do?kisyu=/capa&formNm=C-GN-V66-L6
http://www.meidensha.co.jp/products/energy/prod_01/prod_01_05/prod_01_05_08/index.html
でも、これは高圧６６００Ｖ以上だし
質問文の試験電圧はたったの１５００Ｖだし？　＜低圧６００Ｖ以下

で、耐圧試験した時の環境は？
最重要事項として湿度は何％

＞絶縁耐圧試験がNG⇒OKに変わってしまう原因について、

何もしなくて　ＮＧになったりＯＫになったりするのは概ね湿度が原因
特に今年の夏は雨降りが多いし
空調完備の湿度５０％以下の状態での耐圧試験なの？

耐圧試験する場所にエアコンが無いのは少なくないし
逆に有る方が珍しいくらいだし　＜　大手家電メーカの検査室は別として

お礼

回答いただきありがとうございます。

製品を書いておらず、混乱させてしまい申し訳ありません。
物はコンプレッサーです。

試験環境ですが、お恥ずかしいことに湿度・温度は管理されていません。
製品を回収し、再検査した日は晴れていましたが前日に雨が降っていましたので、湿度は高めだったと思われます。

ただ、窒素を抜く前は一貫して結果がNGだったにも関わらず、
窒素を抜いた直後から結果がOKに代わってしまったので、湿度の影響は考えておりませんでした。
（窒素を抜いた後、NGは一度も出ておりません）

以上、よろしくお願いいたします。