(57)【要約】【課題】高電圧ガス絶縁開閉機器で使用される電気絶縁用注型絶縁物はＳＦ6ガスの分解ガスＳＦ4によって表面抵抗が著しく低下し、沿面閃絡を発生する問題があった。【解決手段】この発明は、シリカ系注型絶縁物の表面に１００〜５００μｍのフッ素樹脂系のコーティング層を設けることにより、耐ＳＦ4ガス性に優れ、分解ガスＳＦ4によって表面抵抗が著しく低下することを防止できる効果がある電気絶縁用注型絶縁物に関する。【選択図】図１
2010220300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注型絶縁物の表面に１００〜５００μｍのフッ素樹脂系コーティング層が形成されている電気絶縁用注型絶縁物。
【請求項２】
前記注型絶縁物がシリカ系注型絶縁物である、請求項１に記載の電気絶縁用注型絶縁物。
【請求項３】
前記フッ素樹脂系コーティング層にアルミナが充填されている、請求項１または２に記載の電気絶縁用注型絶縁物。
【請求項４】
前記フッ素樹脂系コーティング層にフォレステライトが充填されている、請求項１または２に記載の電気絶縁用注型絶縁物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気絶縁用注型絶縁物に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧用ガス絶縁開閉機器は環境保護及び省スペースのために、機器の大幅な軽量、コンパクト化が必要不可欠である。現状の高電圧用ガス絶縁開閉機器のシリカ充填系注型絶縁物は、絶縁ガスとして使用している六フッ化硫黄（ＳＦ6）ガスの分解ガスであるＳＦ4ガスによって表面抵抗が著しく低下し、沿面閃絡が発生する問題があった。このため、一般には、耐ＳＦ4ガス性に優れたアルミナを充填した被覆を設けた注型絶縁物を使用している（たとえば特許文献１など）。また、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる絶縁物に対して耐ＳＦ4ガス性を有するエポキシ樹脂などのコーティングを設けることが検討されている（たとえば特許文献２、特許文献３など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３５１９号公報
【特許文献２】特開平７−１６１２５０号公報
【特許文献３】特開平７−１６１２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アルミナ充填系注型絶縁物は重量が重いため、絶縁開閉機器の支持構造が大掛かりになることや、絶縁物の誘電率が高いためトリプルジャンクション部に電界が集中するので、沿面耐電圧を確保するために機器のコンパクト化に制約があった。また、シリカ充填系注型絶縁物の表面に耐ＳＦ4ガス性に優れたコーティングする場合に、必要な膜厚を確保するために多数回塗りための作業に時間がかかるとともに、コーティング層間やコーティング層とシリカ充填系注型絶縁物との界面で剥離が発生する問題があった。また、エポキシ樹脂などのコーティングでは可撓性が不十分であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、この対策として、表面に耐ＳＦ4ガス性に優れ、かつ分厚いコーティング層の形成が容易にできるコーティング剤により所定の膜厚を表面コーティングしたシリカを充填した軽量な注型絶縁物を得ることにより、軽量で、耐ＳＦ4ガス性に優れた、トリプルジャンクション部の電界集中を緩和する効果がある電気絶縁用注型絶縁物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る第１の態様の電気絶縁用注型絶縁物は、注型絶縁物の表面に１００〜５００μｍの層厚を有するフッ素樹脂系コーティング層が形成されていることを特徴とする。上記注型絶縁物としてはシリカ系注型絶縁物を用いることが好ましい。
【０００７】
また、この発明に係る第２の態様の電気絶縁用注型絶縁物は、注型絶縁物の表面に、１００〜５００μｍの層厚を有するアルミナが充填されたフッ素樹脂系コーティング層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、この発明に係る第３の態様の電気絶縁用注型絶縁物は、注型絶縁物の表面に、１００〜５００μｍの層厚を有するフォレステライトが充填されたフッ素樹脂系コーティング層が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電気絶縁用注型絶縁物の表面にフッ素樹脂系コーティング層を形成することによって注型絶縁物がＳＦ4ガスに暴露されることを防止できる。また、フッ素樹脂そのものが優れた耐ＳＦ4ガス性を有するため、ＳＦ4ガスによる注型絶縁物表面の表面抵抗の低下が防止できる。また、フッ素樹脂はエポキシ系樹脂よりも伸縮性に優れているので、熱応力による注型絶縁物との界面剥離や層間剥離等もない。従って、絶縁物としてシリカ系注型絶縁物使用できるので、アルミナ系充填物を用いた絶縁物に比較して、軽量化が可能となる。さらに、アルミナ系注型絶縁物に比べたとえばシリカ系注型絶縁物は誘電率が低いので、トリプルジャックション部の電界集中を緩和できる効果もある。
【００１０】
また、上記第２の態様および第３の態様における充填材を添加することにより、より高濃度のＳＦ4ガスに晒される部分に用いても、注型絶縁物の表面抵抗の低下を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１の電気絶縁用注型絶縁物を含むガス開閉機器の断面図である。
【図２】この発明におけるコーティング層の厚さと表面抵抗の関係を示す図である。
【図３】表面抵抗の測定方法を図解する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の電気絶縁用注型絶縁物を含むガス絶縁開閉機器（ＧＩＳ）の断面図を示している。
【００１４】
この発明の電気絶縁用注型絶縁物は、注型絶縁物１である絶縁スペーサの表面にフッ素樹脂系塗料コーティング剤をコーティングしてフッ素樹脂系コーティング層２を形成することを特徴とする。本発明は、このフッ素樹脂系コーティング層２のバリアー効果によりＳＦ6ガスの分解ガスであるＳＦ4ガスによる注型絶縁物１の表面抵抗の低下を防止できる効果がある。
【００１５】
図１において、フッ素樹脂系コーティング層２を形成した注型絶縁物１は、通電導体３およびＧＩＳタンク４に接続され、ＧＩＳタンク４に充填されたＳＦ6ガス５に晒される。
【００１６】
本実施の形態１に係る注型絶縁物１としては、たとえばシリカ系注型絶縁物や繊維強化ガラスを含む注型絶縁物が例示される。シリカ系注型絶縁物としては、たとえば、ビスフェノール型エポキシ樹脂と酸無水物硬化剤との合計８０〜１２０重量部と、シリカ（ＳｉＯ2）２００〜３００重量部の混合物により、形成される。上記ビスフェノール型エポキシ樹脂には、たとえば樹脂に対して酸無水物硬化剤が樹脂：酸無水物硬化剤＝１０：０．５〜１（重量比）の割合で含まれる。酸無水硬化剤としてはエポキシ樹脂に適用できる公知の硬化剤を用いることができる。また、繊維強化ガラスを含む注型絶縁物としては、上記シリカの代わりに公知の繊維強化ガラスを適用すればよい。
【００１７】
上記シリカとしては、絶縁性の点から粒子径が２０〜４０μｍのものを用いることが好ましい。上記粒子径は、たとえば光散乱法により求められる値である。
【００１８】
注型絶縁物１は、上記混合物をたとえば図１に示すような形状となるように所望の型に注型して、たとえば１００〜１３０℃に加熱することにより形成される。
【００１９】
本発明は、上記注型絶縁物１の表面にフッ素樹脂系コーティング層２を１００〜５００μｍ形成することを特徴とする。本発明のフッ素樹脂系コーティング層２は厚さを１００μｍ以上としても注型絶縁物との界面剥離や層間剥離等がなく、このような厚さとすることによってＳＦ6ガスの分解ガスであるＳＦ4ガスによる注型絶縁物１の表面抵抗の低下を防止できる。フッ素樹脂系コーティング層２の厚さの上限は特に限定されるものではないが、たとえば、注型絶縁物からの剥離や、コスト面、また本発明の電気絶縁用注型物を含むＧＩＳのコンパクト化の点からは上限を５００μｍとすることが望ましい。フッ素樹脂系コーティング層は、上記ＳＦ4ガスへの耐性とＧＩＳのコンパクト化の点からは３００μｍ〜５００μｍの厚さとすることが好ましい。なお、膜厚が５００μｍを超える場合であっても、剥離が生じない限り本発明におけるコーティング層を設けることによる効果は奏される。
【００２０】
上記フッ素樹脂系コーティング層２を構成するフッ素樹脂としては、公知のものを用いることができ、たとえば、フルオロエチレン−ビニルエーテル交互共重合体を例示することができる。フッ素樹脂としては、上記例示に限定されず、たとえばジャンクション部に要求される硬度、可撓性、基材密着性を備えたフッ素樹脂を用いることができる。
【００２１】
フッ素樹脂系コーティング層２は、上記フッ素樹脂にイソシアネートなどの硬化剤を混合して、これらの混合物を注型絶縁物１上に所望の厚さでコーティングしたのち、加熱して硬化させて形成する。フッ素樹脂と硬化剤との混合割合はたとえば重量比で１０：０．５〜１とする。
【００２２】
上記フッ素樹脂系コーティング層２を構成するフッ素樹脂には、たとえば、キシレン、エチルベンゼン、メチルイソブチルケトンなどの溶媒を添加してもよい。このような溶媒は、フッ素樹脂全体に対して２０〜３０重量％の割合とすることで、樹脂の塗布およびコーティング層の形成が良好なものとなる。
【００２３】
上記加熱条件としては特に限定されず、用いるフッ素樹脂が硬化する条件を採用すればよく、たとえば４０〜９０℃で加熱して硬化させることができる。
【００２４】
上記のようにして形成されるフッ素樹脂系コーティング層２は、その表面抵抗が１０14〜１０16Ω／ｓｑであることが好ましい。このような表面抵抗を有する場合は、ＳＦ6ガスの分解ガスであるＳＦ4ガスのコーティング層への浸透が抑制され、ＳＦ4ガスによる注型絶縁物の表面抵抗の低下を防止できる。
【００２５】
本実施の形態１で得られる１００〜５００μｍの厚みを有するフッ素樹脂系コーティング層２を備えた注型絶縁物１からなる電気絶縁用注型絶縁物は、ＳＦ4ガスのコーティング層への浸透が抑制されたものであり、ＳＦ4ガスによる注型絶縁物の表面抵抗の低下を防止できる。
【００２６】
＜実施の形態２＞
本実施の形態２は、実施の形態１におけるフッ素樹脂系コーティング層２にてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が充填されていることを特徴とする。アルミナが充填されること以外は実施の形態１と同様であるためその説明は省略する。
【００２７】
本発明においてフッ素樹脂コーティング層２にアルミナなどの充填材を含有する場合は、たとえば３ｖｏｌ％程度のより高濃度のＳＦ4ガスに晒される部分に用いても、注型絶縁物の表面抵抗の低下を防止できる効果がある。この理由としては、充填材の存在により物理的にＳＦ4ガスのコーティング層における透過路が絶たれ、ガス透過が抑制されること、また、充填材表面にＳＦ4ガスが吸着されてガス透過量が減少することが考えられうる。
【００２８】
上記充填材であるアルミナの添加量は、コーティング層における充填率が２０〜４０重量％であることが好ましく、２０〜３０重量％であることがより好ましい。アルミナの添加量が上記範囲を満たす場合は、表面比抵抗の低下を抑制する効果が向上し、また、コーティング層の誘電率を維持することができる。上記充填率は、乾燥時（溶媒除去時）における充填率をいい、コーティング層を構成する樹脂と充填材の比重および質量により決定される。
【００２９】
添加される上記アルミナとしては、粒子径が２０μｍ〜３０μｍ、比重は６ｇ／ｃｍ3以下のものが好ましい。粒子径や比重がこのような範囲を満たす場合は、形成されるコーティング層において充填材が沈降せずに均一に分散した状態で存在するので、上記ガス透過路の遮断およびガス透過の抑制効果がより向上するものとなる。
【００３０】
本実施の形態２で得られる１００〜５００μｍの厚みを有するアルミナを充填したフッ素樹脂系コーティング層２を備えた注型絶縁物１からなる電気絶縁用注型絶縁物は、ＳＦ4ガスのコーティング層への浸透が抑制されたものであり、ＳＦ4ガスによる注型絶縁物の表面抵抗の低下を防止できる。
【００３１】
＜実施の形態３＞
本実施の形態３は、実施の形態１におけるフッ素樹脂系コーティング層２にてフォレステライト（Ｍｇ2ＳｉＯ4）が充填されていることを特徴とする。フォレステライトが充填されること以外は実施の形態１と同様であるためその説明は省略する。
【００３２】
本発明においてフッ素樹脂コーティング層２にフォレステライトなどの充填材を含有する場合は、たとえば３ｖｏｌ％程度のより高濃度のＳＦ4ガスに晒される部分に用いても、注型絶縁物の表面抵抗の低下を防止できる効果がある。この理由としては、充填材の存在により物理的にＳＦ4ガスのコーティング層における透過路が絶たれ、ガス透過が抑制されること、また、充填材表面にＳＦ4ガスが吸着されてガス透過量が減少することが考えられうる。
【００３３】
上記充填材であるフォレステライトの添加量は、コーティング層における充填率が２０〜４０重量％であることが好ましく、２０〜３０重量％であることがより好ましい。フォレステライトの添加量が上記範囲を満たす場合は、表面比抵抗の低下を抑制する効果が向上し、また、コーティング層の誘電率を維持することができる。上記充填率は、乾燥時（溶媒除去時）における充填率をいい、コーティング層を構成する樹脂と充填材の比重および質量により決定される。
【００３４】
添加される上記フォレステライトとしては、粒子径が２０μｍ〜３０μｍ、比重は６ｇ／ｃｍ3以下のものが好ましい。粒子径や比重がこのような範囲を満たす場合は、形成されるコーティング層において充填材が沈降せずに均一に分散した状態で存在するので、上記ガス透過路の遮断およびガス透過の抑制効果がより向上するものとなる。
【００３５】
本実施の形態３で得られる１００〜５００μｍの厚みを有するフォレステライトを充填したフッ素樹脂系コーティング層２を備えた注型絶縁物１からなる電気絶縁用注型絶縁物は、ＳＦ4ガスのコーティング層への浸透が抑制されたものであり、ＳＦ4ガスによる注型絶縁物の表面抵抗の低下を防止できる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
本実施例では、上記実施の形態２にそって電気絶縁用注型絶縁物を製造した。すなわち、ビスフェノール型エポキシ樹脂（ＣＴ２００、旭化成ケミカル社製）１００重量部、酸無水物硬化剤（ＨＮ２２００、日立化成社製）３６重量部、充填材シリカ（３Ｈ）２００重量部を混合して、所望の型に注型して１００〜１３０℃に加熱して注型絶縁物を製造した。この注型絶縁物の表面に、フルオロエチレン−ビニルエーテル交互共重合体を主剤とするボンフロン塗料（旭コート＆レジン製）の主剤と硬化剤（イソシアネート）との重量比率を１０：０．５〜１に混合し、粒子径が２０〜３０μｍで比重が６ｇ／ｃｍ3以下のアルミナを２０重量％含有したものを塗装した後、加熱して硬化することにより５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍのフッ素樹脂系コーティング層を形成した電気絶縁用注型絶縁物をそれぞれ製造した。
【００３８】
得られた電気絶縁用注型絶縁物を下記の条件に１０時間晒して、１０時間後の表面抵抗を抵抗測定圧をＤＣ５００Ｖとして測定し、ＳＦ4ガスに対する耐性を、表面抵抗により評価した。結果を図２に示す。
（評価条件）
・暴露ガス雰囲気：ＳＦ4ガス  ０．４ｖｏｌ．％、ＳＦ6ガス  ０．５ＭＰａ・Ｇ
・当初比抵抗率：１×１０15〜１×１０16Ω／ｓｑ
なお、表面抵抗の測定は、図３に示すようなサンプルを用いて測定した。サンプルは、絶縁注型物１の表面に銅からなる厚みが５０〜１００μｍ、直径が５ｃｍの内側電極６と、直径８ｃｍで幅１ｃｍの環状外側電極７との間隔を１ｃｍあけて同心円上に配置した状態でフッ素樹脂系コーティング層を硬化させた。そして、これらの内側電極６と外側電極７とを用いて、絶縁注型物１の表面抵抗を求めた。
【００３９】
図２には、電気絶縁用注型絶縁物に要求される表面抵抗率の一般的な下限値と、上記測定の結果をと示す。図２の結果より、１００μｍ〜５００μｍのフッ素樹脂系コーティング層２を形成した本発明の電気絶縁用注型物は、ＳＦ4ガスに対する耐性が優れており、表面抵抗率が低下しないことが分かる。また、層厚が５００μｍを超える場合であっても、層の破損がなければ本発明の効果が奏されることがわかる。
【００４０】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【００４１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の活用例として、ＳＦ6ガスを絶縁媒体として用いるガス開閉機器（ＧＩＳ、ＧＣＢ）に用いられる注型絶縁物として有効である。
【符号の説明】
【００４３】
１  注型絶縁物、２  フッ素樹脂コーティング層、３  通電導体、４  ＧＩＳタンク、５  ＳＦ6ガス。
【図１】
2010220300.tif 000003
【図２】
2010220300.tif 000004
【図３】
2010220300.tif 000005