(57)【要約】【課題】開閉器内に充満する可燃性ガスにより引き起こされる爆発を未然に防止、又は低減することで、開閉器内の電源機器を保護するとともに、開閉器外部への飛散物の発生を防止することができる開閉器、及び開閉器の組立方法に係るものである。開閉器、及び開閉器の組立方法を提供することを目的とする。【解決手段】開閉器１は配電線６ａと配電線６ｂ間の電気的な接続の入切操作を可能とする電路開閉器７が収納される上部ケース３と、変圧器１２が収納される下部ケース４から構成されている。開閉器１内は、必要に応じて、略９９．０体積％の不活性ガス濃度雰囲気下に置換さる。また、変圧器１２の近傍には、開閉器１内に存在する酸素、又は開閉器１の吸気作用による酸素を吸収可能な脱酸素剤が配置され、有機樹脂から発生するアセトアルデヒド等の可燃性ガスに起因する開閉器１内の爆発を未然に防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が略５．０体積％未満の酸素濃度雰囲気下に維持されたケースと、
該ケースに収納された電源機器と、を備える
開閉器。
【請求項２】
絶縁性合成樹脂で被覆された電源機器を収容するケースと、
該ケース内の所定の位置に配置した脱酸素剤と、を備える
開閉器。
【請求項３】
前記ケースは、
電路開閉機構、及び絶縁性合成樹脂で被覆された変圧器が収納され、開口部を有する第１のケースと、
前記開口部を閉塞するとともに、前記第１のケースに対して着脱可能な第２のケースとを有し、
前記脱酸素剤が前記変圧器の周辺に配置された
請求項２に記載の開閉器。
【請求項４】
開口部を有する第１のケースに電路開閉機構、及び絶縁性合成樹脂で被覆された変圧器を収納する工程と、
前記開口部を閉塞し前記第１のケースに対して着脱可能な第２のケースを設置する工程と、
前記第１のケースと前記第２のケースの何れかに、脱酸素剤を配置する工程と、を備える
開閉器の組立方法。
【請求項５】
前記開閉器内に不活性ガスを供給し、略９９．０体積％の不活性ガス濃度雰囲気下に置換する行程を有する、
請求項４に記載の開閉器の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉器、及び開閉器の組立方法に関する。詳しくは、開閉器内に充満する可燃性ガスにより引き起こされる爆発を未然に防止、又は低減することで、開閉器内の電源機器を保護するとともに、開閉器外部への飛散物の発生を防止することができる開閉器、及び開閉器の組立方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、変電所から引き出される高圧の電力配電線は、市中に立てられた多数の電柱により網目状に張り巡らされ、需要家に電力を供給するようになっている。このような電柱には需要家の入り口に責任分界点用として、開閉器が随所に設置され、例えば異常発生時や電気機器類の点検、及び修理作業時等に、この開閉器を操作して電流の流れを一時的に遮断するようになっている。
【０００３】
この開閉器の構成としては、例えば特許文献１にその内容が開示されている。具体的には、図２に示すように、開閉器１０１は電路開閉機構１０７、変圧器１１２、及び避雷器１１３等の各種の電源機器を収納する金属製のケース１０２であり、このケース１０２は、主に上部側の上部ケース１０３と、この上部ケース１０３の開口部１０５を閉塞する下部側の下部ケース１０４が、上部ケース１０３に対して着脱可能に設けられている。
【０００４】
また、ケース１０２には、内部短絡事故等に起因してケース１０２内の内圧が上昇した際に、当該ケース１０２の内圧を外部に放出する放圧部１１４が設けられている。この放圧部１１４の具体的な構成としては、例えば特許文献２に記載されているような構成が知られている。
【０００５】
即ち、上部ケース２０３、及び下部ケース２０４より構成された開閉器２０１において、上部ケース２０３に形成されたパッキン溝２１５にパッキン２１６を挿入し、パッキン２１６を介して下部ケース２０４を密閉嵌合する。この状態で開閉器２０１内の電源機器において短絡事故等が発生すると爆圧により下部ケース２０４が変形し、上部ケース２０３と下部ケース２０４の嵌合部全周にわたって隙間２２０が生じることで、開閉器１０１内の空気等の上昇圧力を放圧するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４０８４９号公報
【特許文献２】実公昭５７−６０１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、開閉器のケース内に収納される電源機器の１つとして、高圧の電圧で配電される電力を、需要家に供給する際に低圧に変圧する変圧器がある。この変圧器は、主に磁気回路を構成する鉄心と、電気回路を構成し、絶縁のために合成樹脂で周囲を被覆された電気巻線で構成されている。
【０００８】
この電気巻線部には、開閉器の運転中は常に高電圧が課電されるため、雷害、経年劣化、及び製造不良等の影響で電気巻線部がショート、及び発熱する可能性を有している。従って、電気巻線部における不具合により、ショート、及び発熱等が発生すると、電気巻線部を被覆する合成樹脂が加熱され、アセトアルデヒド等の可燃性ガスが発生し、開閉器のケース内に充満することとなる。
【０００９】
そして、ケース内に充満した可燃性ガスは、主回路開閉時に生ずる電流アーク、及びショートした電気巻線部から発生する微小火気に引火し、爆発を引き起こすこととなる。この、可燃性ガスの引火による爆発時の圧力上昇速度は、本発明者らが実験を繰り返した結果では、通常の電気短絡事故発生時の開閉器内の空気等の圧力上昇速度に比べて非常に速いことが知見としてわかっている。
【００１０】
そのため、例え、開閉器において特許文献２に開示されている放圧構造を有していたとしても、その圧力上昇速度に上部ケースと下部ケースの解放が追従できず、爆発による開閉器本体の破損が先に発生してしまい、本体破損箇所から内部部品が外部へ飛散するという問題があった。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、開閉器内に充満する可燃性ガスにより引き起こされる爆発を未然に防止、又は低減することで、開閉器内の電源機器を保護するとともに、開閉器外部への飛散物の発生を防止することができる開閉器、及び開閉器の組立方法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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の開閉器は、内部が略５．０体積％未満の酸素濃度雰囲気下に維持されたケースと、該ケースに収納された電源機器とを備える。
【００１３】
ここで、開閉器のケース内が略５．０体積％未満の酸素濃度雰囲気下に維持されることにより、可燃性ガスの引火による爆発を引き起こす可能性のある限界酸素濃度を十分に下回るため、ケース内での爆発を未然に防止することができる。
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の開閉器は、絶縁性合成樹脂にて被覆された電源機器を収容するケースと、該ケース内の所定の位置に配置した脱酸素剤とを備える。
【００１５】
ここで、ケース内の所定の位置に脱酸素剤を備えることにより、ケース内に存在する酸素が吸収される。即ち、ケース内に収容された電源機器を被覆する合成樹脂が、何らかの要因で加熱され、アセトアルデヒド等の可燃性ガスを発しても、爆発を引き起こす原因となる酸素が脱酸素剤により吸収されるため、ケース内での爆発を未然に防止、又は低減することができる。なお、脱酸素剤は密閉容器内の酸素を吸収するため、基本的にケース内のどの位置であってもその機能を及ぼすことができる。
【００１６】
また、変圧器の周辺に脱酸素剤を配置する場合には、例えば、ショート等の異常により変圧器が発熱し、この変圧器を被覆する合成樹脂が加熱されることにより、合成樹脂の成分であるアセトアルデヒド等の可燃性ガスが発生しても、爆発引火の可能性の高い変圧器周辺について、より早く脱酸素状態とすることができる。
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明の開閉器の組立方法は、開口部を有する第１のケースに電路開閉機構、及び絶縁性合成樹脂で被覆された変圧器を収納する工程と、前記開口部を閉塞し前記第１のケースに対して着脱可能な第２のケースを設置する工程と、前記第１のケースと前記第２のケースの何れかに、脱酸素剤を配置する工程とを備える。
【００１８】
ここで、開閉器が第１のケースと第２のケースから構成され、絶縁性合成樹脂にて被覆された変圧器周辺である第１のケース、または第２のケースの何れかに脱酸素剤を配置する工程を備えることにより、例えば、ショート等の異常により変圧器が発熱し、この変圧器を被覆する合成樹脂が加熱されることにより、合成樹脂の成分であるアセトアルデヒド等の可燃性ガスが発生しても、爆発の可能性の高い変圧器周辺について、より早く脱酸素状態とすることができる。
【００１９】
また、開閉器内に不活性ガスを供給し、略９９．０体積％の不活性ガス濃度雰囲気下に置換する行程を有する場合には、開閉器の吸気作用により混入する酸素のみを吸収すればよいため、脱酸素剤を少量とすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る開閉器、及び開閉器の組立方法は、開閉器内に充満する可燃性ガスにより引き起こされる爆発を未然に防止、又は低減することで、開閉器内の電源機器を保護するとともに、開閉器外部への飛散物の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る開閉器の断面説明図である。
【図２】従来技術を示す図である。
【図３】従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、開閉器、及び開閉器の組立方法に関する本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、各図においては、説明の便宜上、開閉器１を設置した状態において、底面から上面に向かう方向を上方向と定義し、上方向の反対方向を下方向と定義する。
【００２３】
まず、本発明を適用した実施形態に係る開閉器１の全体構成について、図１を用いて説明する。開閉器１は、例えば需要家の入り口に責任分界点用として電柱に設置される柱上開閉器であり、各種の電源機器を収納する金属製の本体ケース２を備えている。
【００２４】
ここで、必ずしも、開閉器１は柱上開閉器である必要はない。例えば、平常時の負荷電流を開閉でき、かつ電路の短絡状態における異常電流も投入できる開閉器であれば、どのような用途に使用される開閉器であってもよい。
【００２５】
本体ケース２は、開閉器１を電柱に設置した状態において、下方向に向けて開口する下部開口部５を有する上部ケース（第１のケース）３と、上部ケース３の下部開口部５を閉塞するように、上部ケース３に対して着脱可能で蓋部材として機能する下部ケース（第２のケース）４から構成されている。
【００２６】
ここで、必ずしも、本体ケース２は、下部ケース４が上部ケース３に対して着脱可能な形式のものである必要はない。例えば、下部ケース４に対して上部ケース３が着脱可能であり、上部ケース３が蓋部材として機能する形式のものであってもよい。
【００２７】
上部ケース３には、配電系統内の配電線６ａ、及び配電線６ｂがそれぞれ設けられている。この配電線６ａと配電線６ｂの電気的な接続、及び遮断は、可動接触部９と固定接触部８から構成される電路開閉機構７の入、切操作により制御される。
【００２８】
具体的には、可動接触部９は、負荷側端子１０に、その軸部が回動可能に軸着して取り付けられており、図示しない操作ハンドルで操作されるリンク装置１１に回動するように構成されている。これにより、固定接触部８と可動接触部９の入、切操作が可能となる。即ち、固定接触部８と可動接触部９が接触（入操作）されることで、配電線６ａと配電線６ｂが電気的に接続される。一方で、固定接触部８と可動接触部９が開放（切操作）されることで、配電線６ａと配電線６ｂの電気的な接続が遮断される。
【００２９】
ここで、必ずしも、固定接触部８と可動接触部９の入、切操作は操作ハンドルにより手動で行われる必要はない。例えば、開閉器１内の電源機器について短絡等の異常を検出した際に、自動で固定接触部８と可動接触部９を開放するように構成されていてもよい。
【００３０】
本発明においては、前記のような固定接触部８、可動接触部９、及びリンク装置１１を１組として、計３組設けられており、各組には上方向に向けて開口した有底のカバー１９がそれらを覆うように取り付けられている。
【００３１】
ここで、必ずしも、開閉器１内に収納される固定接触部８、可動接触部９、及びリンク装置１１は、これらを一組として、計３組が設けられている必要はない。例えば、４組以上、又は１〜２組が設けられていてもよい。
【００３２】
上部ケース３の配電線６ｂが接続されている近傍には、過剰な電力が流れたことを検知して回路を開き、電源機器の故障や火災を未然に防止するための操作ブッシング２１が設置されている。
【００３３】
下部ケース４には、高圧の電圧で配電される電力を、需要家に供給する際に低圧に変圧する変圧器１２が設置されている。この変圧器１２は、公知の構造であり、例えば図示しない磁気回路を構成する鉄心と、電気回路を構成し、絶縁のために有機樹脂で周囲を被覆された電気巻線で構成されている。また、この変圧器１２には、雷により生じる過渡的な異常高電圧から各種の電源機器を保護するための避雷器１３が接続されている。
【００３４】
また、上部ケース３と下部ケース４の接合部分には、前述した通り、放圧部１４を有している。即ち、下部ケース４に形成されたパッキン溝１５にパッキン１６を挿入し、パッキン１６を介して上部ケース３を密閉嵌合する。この状態で開閉器１内の電源機器において短絡事故等が発生すると爆圧により下部ケース４が変形し、上部ケース３と下部ケース４の嵌合部全周にわたって隙間が生じることで、開閉器１内の空気の上昇圧力を放圧するように構成されている。
【００３５】
ここで、必ずしも、放圧部１４の構成はパッキン１６を介して上部ケース３を密閉嵌合する構成である必要はない。公知の放圧構造から適宜選択することが可能である。
【００３６】
変圧器１２の近傍であって、下部ケース４の底部１７には、密閉された開閉器１内の酸素を吸収し、開閉器１内を限界酸素濃度未満（酸素濃度８．０体積％未満）であって、好ましくは管理酸素濃度未満（酸素濃度５．０体積％未満）、又は脱酸素状態（酸素濃度０．１体積％以下）とすることができる小袋１８に封入された粉末状の脱酸素剤が配置されている。
【００３７】
ここで、必ずしも、脱酸素剤は、下部ケース４の底部１７に配置されている必要はない。開閉器１内を脱酸素状態とすることができれば、特にその位置は限定されない。但し、変圧器を被覆する有機樹脂から発生するアセトアルデヒド等の可燃性ガスに起因する開閉器１内の爆発を未然に防止するには、変圧器１２近傍を脱酸素雰囲気とする必要があるため、変圧器１２の周囲に配置することが好ましい。
【００３８】
また、必ずしも、脱酸素剤は１つである必要はない。例えば、脱酸素剤を小分けにして複数の小袋１８に封入し、これらを、変圧器１２の周囲に配置するようにしてもよい。
【００３９】
また、必ずしも、脱酸素剤は、粉末状にしたものを小袋１８に封入されている必要はない。例えば、粉末状とした脱酸素剤を樹脂に固定された基材シートを使用したものであり、ラベル型、カード型、パッキン型等のシート型脱酸素剤から適宜選択することができる。
【００４０】
次に、本発明に係る実施例の効果を確認するための検証実験を行った結果を示す。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４１】
本発明に係る実施例の効果を確認するための検証実験に際しての仕様は次のとおりである。
＜開閉器内の窒素置換の有無＞
開閉器１内の空気成分の窒素置換は行わず、開閉器１内の空気成分は、一般的な混合比である窒素が７８．０体積％、酸素が２１．０体積％、その他１．０体積％の状態である。
＜脱酸素剤の種類＞
脱酸素剤として、二酸化炭素放出型の有機系脱酸素剤を使用した。
＜可燃性ガスの開閉器内への封入＞
可燃性ガスであるアセトアルデヒドを、最大爆発性を示す濃度となるよう開閉器１内に封入した。
＜爆発発生条件＞
開閉器１内にて、電気短絡を故意的に発生させ、爆発させた。
【００４２】
以上の実施例との効果の対比を行うため、以下の通り、比較例１〜３について実験を行った。
【００４３】
［比較例１]
実施例に対して、脱酸素剤を用いずに、不活性ガスとして開閉器１内に窒素を供給し、窒素９９．０体積％となるように開閉器１内の空気成分の窒素置換を行った。
【００４４】
ここで、必ずしも不活性ガスとして窒素を供給する必要はない。反応性の乏しい不活性ガスであればどのようなガスであってもよく、例えば、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等の公知の不活性ガスから適宜選択することができる。但し、窒素が最もコストが低いため、製品のトータルコストを考慮すると窒素を供給することが好ましい。
【００４５】
［比較例２]
実施例に対して、脱酸素剤を配置しない仕様とした。
【００４６】
［比較例３］
実施例に対して、脱酸素剤を配置せず、かつ可燃性ガスを封入しない仕様とした。
【００４７】
以上の実施例、及び比較例１ないし比較例３の爆発性評価を行った結果を表１に示す。
【００４８】
［表１］
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【００４９】
以上の結果より、可燃性ガスが発生したとしても、脱酸素剤を用いることにより、窒素置換した場合と同様に可燃性ガスに起因する爆発を防止し、開閉器の破損を防止できることが確認できた。
【００５０】
なお、開閉器１の製造時に、開閉器１内の空気成分の窒素置換を行わない場合において、例えば二酸化炭素非放出型の脱酸素剤を使用すると、混合ガス中の酸素成分（混合ガス全体の２１.０体積％）が失われる一方で、開閉器１内の空気成分が不足することとなる。そのため、開閉器１内が減圧状態となり、収容される電源機器等の故障を引き起こす懸念があることから、開閉器１の製造時に、開閉器１内の空気成分の窒素置換を行わない場合においては、本実施例のように二酸化炭素放出型の脱酸素剤を使用することが好ましい。
【００５１】
以上、本発明を適用した開閉器、及び開閉器の組立方法においては、開閉器内に充満する可燃性ガスにより引き起こされる爆発を未然に防止、又は低減することで、開閉器内の電源機器を保護するとともに、開閉器外部への飛散物の発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０１、２０１      開閉器
２、１０２、            ケース
３、１０３、２０３      上部ケース（第１のケース）
４、１０４、２０４      下部ケース（第２のケース）
５、１０５              下部開口部
６ａ、６ｂ              配電線
７、１０７              電路開閉機構
８                      固定接触部
９                      可動接触部
１０                    負荷側端子
１１                    リンク機構
１２、１１２            変圧器
１３、１１３            避雷器
１４、１１４            放圧部
１５、２１５            パッキン溝
１６、２１６            パッキン
１７                    底部
１８                    小袋（脱酸素剤入り）
１９                    絶縁カバー
２１                    操作ブッシング
【図１】
2018041609.tif 000004
【図２】
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【図３】
2018041609.tif 000006