(57)【要約】【課題】  既存の添加剤溶解装置は、変圧器油中に難溶性の添加剤粉末を入れ、攪拌によって分散しながら溶解させるため、前記添加剤粉末が完全溶解するのに必要な処理時間が長いという課題を有している。【解決手段】  添加剤粉末を分散させた変圧器油を高圧に加圧し、噴霧ノズルから減圧した真空脱気槽中に噴霧することにより、添加剤粉末と変圧器油に衝撃を与えながら溶解させるようにしたため、完全溶解までの処理時間が短くなった。【選択図】        図１
2010028022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加剤粉末および溶媒の送入口を有し前記添加剤粉末を前記溶媒に攪拌する攪拌溶解槽と、排気ポンプを有し減圧される真空脱気槽と、前記攪拌溶解槽から前記真空脱気槽内に設けられた噴霧ノズルに加圧状態で前記添加剤粉末および前記溶媒を送る送油ポンプとを備えたことを特徴とする添加剤溶解装置。
【請求項２】
請求項１記載の添加剤溶解装置であって、攪拌溶解槽内に溶媒と外部気体とを隔離する隔壁を備えたことを特徴とする添加剤溶解装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の添加剤溶解装置であって、攪拌溶解槽内と送油ポンプとをつなぐ配管の流入口側にフィルタ−を備えたことを特徴とする添加剤溶解装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の添加剤溶解装置であって、攪拌溶解槽内に添加剤の濃度測定をする濃度計を備えたことを特徴とする添加剤溶解装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の添加剤溶解装置であって、真空脱気槽から攪拌溶解槽へと液体を送る配管を備えたことを特徴とする添加剤溶解装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の添加剤溶解装置において、添加剤粉末がベンゾトリアゾ−ルを含む粉末であり、溶媒が変圧器油であることを特徴とする添加剤溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はたとえば変圧器等に用いられる絶縁油等の溶媒に、難溶性のＢＴＡ（ベンゾトリアゾ−ル）等の粉末状の添加剤を溶解させるための添加剤溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＴＡに変圧器の流動帯電抑制効果があることは１９７０年代の研究で知られている。最近、ＢＴＡに変圧器の事故原因の１つとなっていた変圧器内の硫化銅生成に対しても、その抑制効果を有することがわかってきた。流動帯電および硫化銅生成は経年とともに増大することが知られており、変圧器油にＢＴＡを添加することで、これらのリスクを回避することができ、経年変圧器の長期信頼性の維持確保に有効である。一方、ＢＴＡ粉末の変圧器油への溶解性は低いため、従来は、別置の温度制御できる攪拌溶解槽で長時間かけてＢＴＡを変圧器油中に完全溶解させた後、この変圧器油を真空脱気装置に送ることによりその油中に溶存する水分や空気等を脱気させていた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５９１９号公報（段落０００４、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の添加剤溶解装置は、難溶性の添加剤であるＢＴＡ粉末と溶媒である変圧器油を攪拌溶解槽内入れ、プロペラ等を有するミキサ−でかき混ぜるため、ＢＴＡ粉末を変圧器油中に溶解するのに長時間を要するという課題を有していた。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決し、難溶性の粉末状の添加剤（添加剤粉末）を素早く溶解させることのできる添加剤溶解装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の添加剤溶解装置は、添加剤粉末および溶媒の送入口を有し前記添加剤粉末を前記溶媒に攪拌する攪拌溶解槽と、排気ポンプを有し減圧される真空脱気槽と、前記攪拌溶解槽から前記真空脱気槽内に設けられた噴霧ノズルに加圧状態で前記添加剤粉末および前記溶媒を送る送油ポンプとを備えた点を特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成された本発明の添加剤溶解装置は、添加剤粉末を分散させた溶媒を高圧で減圧下の真空脱気槽内に噴霧するため、添加剤粉末と溶媒に衝撃を与えることができ、短時間に添加剤粉末を溶媒中に溶解できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１に用いられる添加剤溶解装置の概略構成を示す構成図である。図２はＢＴＡの変圧器油（例えばＪＩＳ  Ｃ  ２３２０に定められた種類Ａ−１種絶縁油）に対する飽和溶解度曲線である。
【０００９】
図１に示すように本発明の添加剤溶解装置は、ＢＴＡ粉末１を入れたＢＴＡ容器１０１、変圧器油２を入れたオイル容器１０２、処理後のＢＴＡを完全に溶解・脱気した変圧器油３を入れる処理油容器１０３、ならびに攪拌プロペラ１１および第１ヒ−タ１２を収納した気密袋１３を有する攪拌溶解槽２００、第１の送油ポンプ２１に配管でつながった噴霧ノズル２２およびガス排気を行うロ−タリ−ポンプ２３、第２の送油ポンプ２４を備えた真空脱気槽３００、それと、各容器と各槽を適宜つなぐ配管およびバルブから構成されている。
【００１０】
図２のＢＴＡの変圧器油に対する飽和溶解度曲線によると、４０℃での飽和溶解度は約４００ｍｇ／リットル、６０℃での飽和溶解度は約７３０ｍｇ／リットルである。溶解性の低いＢＴＡの完全溶解を行うため、処理温度４０℃〜６０℃での飽和溶解度の数分の１のＢＴＡ粉末１を変圧器油２に投入することにした。すなわち、約２００ｍｇ／リットルの濃度を有したＢＴＡを完全に溶解した変圧器油を得ることにする。
【００１１】
ＢＴＡ容器１０１の配管１１１ならびにオイル容器１０２の配管１１２を通して、３００ｇのＢＴＡ粉末１ならびに１５００リットルの変圧器油２を攪拌溶解槽２００に設けられた気密袋１３の中に注入する。この注入に伴って気密袋１３自体は図中の破線矢印が示すように膨らむ。注入が終わると攪拌プロペラ１１と第１ヒ−タ１２に通電を開始し、ＢＴＡ粉末１を変圧器油２に分散させるとともに、このＢＴＡ粉末１を分散させた変圧器油４の液温が４０℃になるまで過熱する。なお、この間に気密袋１３の中に発生ないし存在した気体は、気密袋１３の上部に設けられた図示しない排気バルブを通して排気される。これにより一度気体になった湿気や空気は、再度変圧器油２に溶け込むことはなくなる。変圧器油４の液温が４０℃になると、上記図示しない排気バルブが閉じられ、気密袋１３は外部気体と隔離され密封状態になる。第１ヒ−タ１２はＢＴＡ粉末１を分散させた変圧器油４の液温が６０℃になるまで通電され、そのまま液温を６０℃で維持する。
【００１２】
一方、真空脱気槽３００内の気体は、攪拌溶解槽２００内の変圧器油４の液温が４０℃に到達する間に、ロ−タリ−ポンプ２３の稼動によって配管１３２を経由して排気され、約１００ｍＰの真空度に達する。そして変圧器油４の液温が４０℃に達すると、第１の送油ポンプ２１を稼動させる。ＢＴＡ粉末１を分散させた変圧器油４は、攪拌溶解槽２００から配管１２１経由して約１００Ｌ／ｍｉｎの流速で送油ポンプ２１に吸込まれ、約０．３ＭＰに加圧されて配管１３１の先端に取り付けられた５個の噴霧ノズル２２（穴径１ｍｍ）から真空脱気槽３００内に注入される。なお、噴霧ノズル２２の数は、設計事項であるので特に５個である必要性はない。このときＢＴＡ粉末１を分散させた変圧器油４は高圧下から真空中に放出されるため、油中に溶存する水分と気体成分を一気に気化膨張させながら噴霧状になる。噴霧ノズル２２の噴射穴に対して、約３０ｃｍの対抗位置に反射板２５が設けられており、この間で噴霧状になったＢＴＡ粉末１と変圧器油５は高速で互いにぶつかり合い、その衝撃でＢＴＡ粉末１も一気に微細化されながら高速で攪拌と拡散溶解を繰り返すため変圧器油中への溶解速度が著しく増加する。
【００１３】
噴霧状になったＢＴＡ粉末１を溶解し分散させた変圧器油５は、ロ−タリ−ポンプ２３の働きにより溶存していた水分や気体を放出しながら、再度液体となってＢＴＡ溶解の変圧器油６となって真空脱気槽３００の底に溜まる。このとき、ＢＴＡ溶解の変圧器油６のなかには小さくなったＢＴＡ粉末１が残る。真空脱気槽３００の底には第２ヒ−タ２６が設けられ、その底に溜まったＢＴＡ溶解の変圧器油６を加熱し、その量が所定量に溜まるまでにはその液温は６０℃に到達する。なお、真空脱気槽３００の底に攪拌装置２７を設けても良い。
【００１４】
変圧器油６が所定量になると、３方バルブ４００を用いて真空脱気槽３００につながる配管１３４と攪拌溶解槽２００につながる配管１２２とを連結し、第２の送油ポンプを稼動させることにより真空脱気槽３００内の変圧器油６を攪拌溶解槽２００の気密袋１３に挿入する。挿入されたＢＴＡ溶解の変圧器油６は、配管１２２の放出端と対面する位置に配置された邪魔板１４にぶつかった後、ＢＴＡ粉末１を分散させた変圧器油４と接触し攪拌プロペラ１１により共に攪拌され交じり合い新たにＢＴＡ粉末１を分散させた変圧器油４になる。そして、その新たな変圧器油４は再び攪拌溶解槽２００から真空脱気槽３００内へ噴霧され、ＢＴＡ粉末１を微細化しながら変圧器油中に溶けこみ、攪拌溶解槽２００へと循環する。
【００１５】
攪拌溶解槽２００の変圧器油４の液温が６０℃に加熱され、しばらくすると攪拌溶解槽２００の中のＢＴＡ粉末１は完全に変圧器油に溶解された状態になる。なお、上記の工程でＢＴＡ粉末１が完全に変圧器油に溶解されるまでの所要時間は、攪拌溶解槽２００のみを用いたとき（真空脱気槽３００を用いないとき）と比較して短時間である。
【００１６】
攪拌溶解槽２００の中のＢＴＡ粉末１は完全に変圧器油２に溶解されたのちは、３方バルブ４００を用いて真空脱気槽３００につながる配管１３４と処理油容器１０３につながる配管１１３とを連結するように切り替え、真空脱気槽３００内の変圧器油を処理油容器１０３に挿入する。すると攪拌溶解槽２００内の変圧器油は次第に減少し、気密袋１３自体も縮む。気密袋１３自体が所定の大きさに縮むと、攪拌プロペラ１１と第１ヒ−タ１２の通電を停止し、所定時間後に第１の送油ポンプ２１を停止し、その後第２の送油ポンプ２４ならびにロ−タリ−ポンプ２３、第１ヒ−タ１２等を停止し、ＢＴＡ粉末１の変圧器油２への溶解処理を従来より短時間で終了する。本発明の実施の形態１では、変圧器油を真空脱気槽３００内で複数回の脱気処理を繰り返し、また、気密袋１３を有した攪拌溶解槽２００を用いて外部気体と隔離しているために、従来より低水分濃度である変圧器油３を得ることができる格別の効果も得られる。
【００１７】
なお、実施の形態１では、溶け難い添加剤としてＢＴＡ粉末を、溶かしにくい溶媒として変圧器油を例にあげたが、いかなる溶け難い添加剤と溶かしにくい溶媒との組み合わせであっても上記の実施の形態１と同様に短時間での溶解処理が可能である。また、湿気や空気を再度変圧器油２に溶け込まなくするために用いた気密袋１３は一例であって、攪拌溶解槽２００内の変圧器油に空気や水分を含む外部気体に触れさせないよう隔離する気密性確保用の隔壁や隔壁膜であれば、いかなるものであっても良い。
【００１８】
実施の形態２．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態２について詳細に説明する。図３は本発明の実施の形態２に用いられる添加剤溶解装置の概略構成を示す構成図である。なお、図３中の各部位において、図１と同一部分ないし相当部分には同一符号を付与している。
【００１９】
図３に示すように本発明の実施の形態２の添加剤溶解装置は、実施の形態１の添加剤溶解装置の攪拌溶解槽２００に接続された配管１２１に対し、その配管１２１の先にフィルタ−１５を取り付けたものであり、それ以外の構成は実施の形態１と同じである。
【００２０】
研究の結果、飽和溶解度の約８０％以下の状態で、ある程度（例えば数十μｍ径）までに小さくなったＢＴＡ粉末は真空脱気槽３００内で完全に溶解できることが判明した。ただし、そのＢＴＡ粉末の溶解する粒径は、真空脱気槽３００の構造やそのランニング方法ならびに変圧器油中に溶解するＢＴＡ濃度にも左右されることも同時に判明した。そのため、本発明の実施の形態２で述べるフィルタ−１５は、用いた処理条件下において、真空脱気槽３００内でＢＴＡ粉末が完全に溶解するその粉末の粒径より小さいフィルタ−径を有するものである。なお、上記のフィルタ−径は用いる真空脱気槽とその運転等の処理条件が決まれば、そのつど容易に確認することができることは言うまでもない。
【００２１】
実施の形態１では、攪拌溶解槽２００内のＢＴＡ粉末１が無くなるまで、攪拌溶解槽２００と真空脱気槽３００の間で変圧器油を循環させ、その後ＢＴＡ粉末１が無くなった後から、真空脱気槽３００を経て、ＢＴＡ粉末１が完全に溶解した変圧器油３を処理油容器１０３に入れる必要があった。そのため、ＢＴＡ粉末１が完全に溶解した変圧器油３を得るためにはバッチ処理で実施する必要性があった。なぜなら、新たなＢＴＡ粉末１を変圧器油３に添加すると、その度に添加したＢＴＡ粉末１の溶解を待つ必要があるからである。
【００２２】
本発明の実施の形態２の添加剤溶解装置には、配管１２１の先にフィルタ−が装着されているため、攪拌溶解槽２００内のＢＴＡ粉末１が完全に無くなる前であっても真空脱気槽３００に送られたＢＴＡ粉末１を分散させた変圧器油４は、真空脱気槽３００内でＢＴＡ粉末１を完全に溶解させるため、必ずしも攪拌溶解槽２００と真空脱気槽３００の間で変圧器油を循環させる必要性がなく、ＢＴＡ粉末が完全に溶解した変圧器油３を処理油容器１０３に入れることが可能となる。従って、ＢＴＡ粉末の含まれない変圧器油３を得るための処理を連続して行えるという効果が新たに得られる。また、攪拌溶解槽２００内のＢＴＡ粉末１が完全に無くなる前であっても、ＢＴＡ粉末の含まれない変圧器油３を得ることができるため、従来のようにＢＴＡ粉末１の添加量を、変圧器油の飽和溶解度の数分の１という低い値に設定する必要性がなくなるという効果が得られる。
【００２３】
実施の形態３．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態３について詳細に説明する。図４は本発明の実施の形態３に用いられる別の添加剤溶解装置の概略構成を示す構成図である。なお、図４中の各部位において、図１または図３と同一部分ないし相当部分には同一符号を付与している。
【００２４】
図４に示すように本発明の実施の形態３の添加剤溶解装置は、実施の形態２の添加剤溶解装置の攪拌溶解槽２００にＢＴＡ濃度計を取り付け、真空脱気槽３００から攪拌溶解槽２００内に向けて変圧器油を戻すための配管等をなくしたものであり、それ以外の構成は実施の形態１と同じである。なお、ＢＴＡ濃度計とは、液体クロマトグラフィ−法による濃度測定や赤外吸収分光分析法による濃度測定等、いかなる濃度測定法であっても良く、すなわち変圧器油中のＢＴＡに対して濃度を測定できるものであれば良い。
【００２５】
過飽和条件となる量のＢＴＡ粉末１を攪拌溶解槽２００内に添加したとしても、実際のＢＴＡの溶解性が低いため、相当の時間を経ないと飽和溶解度の約８０％に至らないことが知られている。従って、攪拌溶解槽２００内での実際のＢＴＡの濃度が飽和溶解度の約８０％以下であれば、真空脱気槽３００に送られたＢＴＡ粉末１は真空脱気槽３００内で完全に溶解させることができる。
【００２６】
図４に示すように本発明の実施の形態３の添加剤溶解装置には、攪拌溶解槽２００内にＢＴＡ濃度計が備えられているため、攪拌溶解槽２００内の変圧器油中のＢＴＡ濃度を確認することができる。その結果、真空脱気槽３００に送る変圧器油中のＢＴＡ濃度を飽和溶解度の約８０％以下に制御することができ、そのようにＢＴＡ濃度を制御した状態で、配管１２１の先に取り付けたフィルタ−１５でろ過しながら溶解処理を行うことにより、ＢＴＡ粉末１を真空脱気槽３００内において変圧器油中に完全溶解させることができる。したがって、真空脱気槽３００からＢＴＡ粉末１を完全に溶解させた変圧器油３を処理油容器１０３に入れることができる。その際、図４に示すように真空脱気槽３００から攪拌溶解槽２００内に向けて変圧器油を戻すための配管等は必要なく、図４の実施の形態３の添加剤溶解装置のように無くしても同様に短時間でのＢＴＡ粉末の溶解処理は可能となる。したがって、本発明の実施の形態３の添加剤溶解装置では、過飽和条件となる量のＢＴＡ粉末１を攪拌溶解槽２００内に添加することができ、短時間でＢＴＡを完全に溶解させた変圧器油３を得ることができる。また、従来の添加剤溶解装置よりＢＴＡ粉末を高濃度で溶解させた変圧器油３を得ることができるという格別の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に用いられる添加剤溶解装置の概略構成図である。
【図２】ＢＴＡに対する変圧器油の示す飽和溶解度曲線である。
【図３】本発明の実施の形態２に用いられる添加剤溶解装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３に用いられる添加剤溶解装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ＢＴＡ粉末（添加剤粉末）          
２  変圧器油（溶媒）          
３  ＢＴＡ完全溶解の変圧器油  
４  ＢＴＡ粉末を分散させた変圧器油
１３  気密袋（隔壁、隔壁膜）
１５  フィルタ−    
２１  第１の送油ポンプ
２２  噴霧ノズル
２３  ロ−タリ−ポンプ（排気ポンプ）  
２４  第２の送油ポンプ  
２００  攪拌溶解槽
３００  真空脱気槽  
【図１】
2010028022.tif 000003
【図２】
2010028022.tif 000004
【図３】
2010028022.tif 000005
【図４】
2010028022.tif 000006