(57)【要約】【課題】酸性ガスの除去性能を継続的に維持することのできる空気浄化フィルタ、および、絶縁物の絶縁抵抗の低下を抑制し、メンテナンス周期を長期化することを可能としたスイッチギヤを提供すること。【解決手段】本発明に係る空気浄化フィルタは、アクリル酸塩系重合体、アクリル酸塩系重合体架橋物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体、アクリル酸−ビニルアルコール共重合体、ビニルアルコール−アクリル酸塩系重合体、デンプン−アクリル酸塩系共重合体、ポリビニルアルコール−無水マレイン酸塩反応物、イソブチレン−マレイン酸共重合体架橋物、ポリエチレンオキサイド変性物、および、デンプン−アクリルニトリルグラフト共重合体からなる群から選択される少なくとも１種の吸水性ポリマーと、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属炭酸塩から選択される少なくとも１種の炭酸塩と、を含むものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル酸塩系重合体、アクリル酸塩系重合体架橋物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体、アクリル酸−ビニルアルコール共重合体、ビニルアルコール−アクリル酸塩系重合体、デンプン−アクリル酸塩系共重合体、ポリビニルアルコール−無水マレイン酸塩反応物、イソブチレン−マレイン酸共重合体架橋物、ポリエチレンオキサイド変性物、および、デンプン−アクリルニトリルグラフト共重合体からなる群から選択される少なくとも１種の吸水性ポリマーと、
アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属炭酸塩から選択される少なくとも１種の炭酸塩と、
を含む空気浄化フィルタ。
【請求項２】
筒状体の内壁を前記吸水性ポリマーと前記炭酸塩とを含むフィルタ材料で被覆してなる、請求項１に記載の空気浄化フィルタ。
【請求項３】
母線側導体、負荷側導体、および、前記母線側導体と前記負荷側導体とを接離する主回路開閉器が筐体に収容されてなるスイッチギヤ本体と、
監視制御のための制御機器とを備え、
前記筐体に設けられた空気の吸気口に、請求項１または請求項２に記載の空気浄化フィルタが設置されていることを特徴とする、スイッチギヤ。
【請求項４】
さらに、前記吸水性ポリマーと前記炭酸塩とを含む防汚板を備え、
前記防汚板が前記空気浄化フィルタを通過した空気の進行方向に設置されている、請求項３に記載のスイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化フィルタおよびそれを備えたスイッチギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチギヤは、発電所から送られてくる電気エネルギーを受電し、工場や建物へ供給（配電）する受配電設備に用いられる装置（開閉器）である。スイッチギヤに電気的トラブルが発生した場合には、生産ロスが生じたり、建物や設備の補修が必要となったりするため、スイッチギヤには、電気的トラブルを回避し、信頼性および安定性を確保して稼動することが要求される。
【０００３】
スイッチギヤでは、いくつもの部品に絶縁物が使用されているが、スイッチギヤの電気的トラブルの主な原因の１つとして、長期間の使用による絶縁物の劣化が挙げられる。したがって、スイッチギヤの電気的トラブルを回避するためには、絶縁物の劣化を抑制することが重要である。
【０００４】
また、電気的トラブルを回避するために、スイッチギヤの定期的なメンテナンスが実施されているが、メンテナンス費用の削減やメンテナンス時の停電に伴う生産ロスを抑えるため、メンテナンス周期の長期化が望まれる。この点からも、絶縁物の劣化を抑制することは重要である。
【０００５】
開放型のスイッチギヤにおける絶縁物の劣化は、一般的に次のようにして進行すると考えられている。（１）絶縁物中に含まれる炭酸カルシウムや水和アルミナが空気中のＮＯｘやＳＯｘ等の酸性ガスと反応し、潮解性の化合物が生成することで、絶縁物の絶縁抵抗が低下し、漏れ電流が発生する。一般的に、次のように考えられている。（２）漏れ電流によるジュール熱の発生により、絶縁物に局部的な乾燥帯が形成される。（３）その乾燥帯への電圧集中によってシンチレーション放電が発生する。（４）放電によって絶縁物中の有機物が炭化し、炭化導電路が形成されて、絶縁破壊に至る。
【０００６】
したがって、開放型のスイッチギヤにおいて絶縁物の劣化を抑制する方法の１つとして、劣化の引き金となる空気中の酸性ガスを取り除くことが考えられる。
【０００７】
空気中の酸性ガスを取り除く方法として、特許文献１（特開２０００−３３４２４４号公報）には、アルカリ金属炭酸塩等をシリカゲル等の細孔を有する無機物の粉末をバインダとして支持体表面に固着させてなる無機材料層を、空気浄化フィルタとして用いる方法が提案されている。この方法では、無機材料層中のアルカリ金属炭酸塩等と空気中の酸性ガス（例えばＮＯｘ）との化学反応により、酸性ガスを硝酸塩等に変化させて除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３３４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、反応で生成した硝酸塩はアルカリ金属炭酸塩等の表面に残留するため、酸性ガスと反応するアルカリ金属炭酸塩等が覆われてしまい、酸性ガスの除去性能が低下する。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、酸性ガスの除去性能を継続的に維持することのできる空気浄化フィルタ、および、該空気浄化フィルタを備えることにより絶縁物の絶縁抵抗の低下を抑制し、メンテナンス周期を長期化することを可能としたスイッチギヤ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】
【００１１】
本発明に係る空気浄化フィルタは、アクリル酸塩系重合体、アクリル酸塩系重合体架橋物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体、アクリル酸−ビニルアルコール共重合体、ビニルアルコール−アクリル酸塩系重合体、デンプン−アクリル酸塩系共重合体、ポリビニルアルコール−無水マレイン酸塩反応物、イソブチレン−マレイン酸共重合体架橋物、ポリエチレンオキサイド変性物、および、デンプン−アクリルニトリルグラフト共重合体からなる群から選択される少なくとも１種の吸水性ポリマーと、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属炭酸塩から選択される少なくとも１種の炭酸塩と、を含むものである。
【００１２】
また、本発明に係るスイッチギヤは、母線側導体、負荷側導体、および、前記母線側導体と前記負荷側導体とを接離する主回路開閉器が筐体に収容されてなるスイッチギヤ本体と、監視制御のための制御機器とを備え、前記筐体に設けられた空気の吸気口に、請求項１または請求項２に記載の空気浄化フィルタが設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、酸性ガスの除去性能を継続的に維持することのできる空気浄化フィルタ、および、該空気浄化フィルタを備えることにより絶縁物の絶縁抵抗の低下を抑制し、メンテナンス周期を長期化することを可能としたスイッチギヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る空気浄化フィルタを備えたスイッチギヤ本体の構成を示す断面概略図である。
【図２】実施形態１に係る空気浄化フィルタのフィルタ材料を説明するための部分断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、酸性ガス除去機構の各工程を示す。
【図３】実施形態２に係る筒状の空気浄化フィルタを備えたスイッチギヤ本体の構成を示す断面概略図である。
【図４】実施形態２に係る筒状の空気浄化フィルタを示す図である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図５】実施形態３に係る空気浄化フィルタおよび防汚板を備えたスイッチギヤ本体の構成を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１６】
［実施形態１］
（スイッチギヤ）
図１は、実施形態１に係る空気浄化フィルタを備えたスイッチギヤの要部構成を示す断面概略図である。図１を参照して、本実施形態のスイッチギヤは、母線側導体４３、負荷への送電ケーブルと接続される負荷側導体２１，２２、および、母線側導体４３と負荷側導体２１，２２とを接離する主回路開閉器（遮断器）４が筐体に収容されてなるスイッチギヤ本体１を備える。
【００１７】
本実施形態に係るスイッチギヤ本体１は、隔壁１６によって分離された高圧母線室２と高圧機械室３とを備える。すなわち、高圧母線室２は、底壁１１と、天部（天井壁）１２と、隔壁１６と、側面壁１３ａと、スイッチギヤ本体１の前面側（高圧母線室２側）に開閉可能に設けられた正面扉１４とで囲まれている。また、高圧機械室は、底壁１１と、天部（天井壁）１２と、隔壁１６と、側面壁１３ｂと、スイッチギヤ本体１の裏面側（高圧機械室３側）に開閉可能に設けられた裏面扉１５とで囲まれている。スイッチギヤ本体１は、このような壁から構成される筐体を備えている。なお、これらの壁以外に図中に実線で描いた隔壁は、密閉された空間を形成するものではないが、構造上の補強等の役割を有している。また、図示していない低圧制御室には、監視制御のための制御機器が収容されている。
【００１８】
高圧母線室２は高圧機械室３や低圧制御室（図示せず）から絶縁されており、高圧母線室２内には母線側導体４３（高圧母線）などが収容されている。また、高圧機械室３は高圧母線室２や低圧制御室（図示せず）から絶縁されており、高圧機械室３内には２つの遮断器４（たとえば真空遮断器）が主回路開閉器として収容されている。
【００１９】
高圧母線室２の内部は吸気口２ａに設けられた空気浄化フィルタ５１を介して外部と連通している。また、高圧機械室３の内部と高圧母線室２の内部とは、空気浄化フィルタ５２を介して連通している。このように、本実施形態のスイッチギヤは、少なくともスイッチギヤ本体を構成する筐体に設けられた空気の吸気口に、空気浄化フィルタが設置されている。なお、空気浄化フィルタの詳細については後述する。
【００２０】
空気浄化フィルタ５１を通して外部から高圧母線室２に取り入れられた空気６の一部は、高圧母線室２を上方に流れバスダクト２ｂを通して外部に排出され、他の一部は、空気浄化フィルタ５２を通過した後、高圧機械室３内を上方に流れ、高圧機械室３の天井壁１２に設けられた排気口３ａから排出される（図１の矢印を参照）。この空気６の流れにより、高圧母線室２および高圧機械室３で発生した熱が外部に放出される。
【００２１】
なお、本発明に係るスイッチギヤは、図１を参照して説明した本実施形態の構成に限定されるものでなく、たとえば、さらに、断路器、他の導体などの主回路構成品や、接地開閉器、計測機器を備えていてもよい。
【００２２】
図１を参照して、高圧機械室３の遮断器（主回路開閉器）４や高圧母線室２には絶縁物が使用されている。遮断器４では、交流の３相にそれぞれ対応して図の奥行方向に設けられた３つの遮断部（真空バルブなど）の各々が、３つのモールドフレーム（絶縁フレーム）４２内に収容された状態で支持されている。モールドフレーム４２は、絶縁物によって形成されている。モールドフレーム４２に用いられる絶縁物としては、経年劣化する絶縁物材料であれば特に限定されないが、たとえばポリエステル絶縁物やフェノール絶縁物が挙げられる。なお、モールドフレーム４２は、台車４１ａ上に設置されており、操作機構４１ｂによって遮断器４を移動させることができる。
【００２３】
また、高圧母線室２では、碍子４４ａや母線支持板４３ａの材料として絶縁物が使用されている。この場合の絶縁物としては、経年劣化する絶縁物材料であれば特に限定されないが、たとえば、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂が挙げられる。なお、図１に示す符号４４ｂは変流器であり、符号４４ｃは筐体ブッシングである。
【００２４】
空気浄化フィルタ５１を通して空気６がスイッチギヤ本体１内に流入するが、空気６には酸性ガス、塵埃、湿気等が含まれており、前述のように絶縁物の劣化要因の１つは空気中の酸性ガスである。スイッチギヤに設置した空気浄化フィルタで酸性ガスを除去することにより、絶縁物の劣化進行速度を低減できる。
【００２５】
（空気浄化フィルタ）
本実施形態で用いられる空気浄化フィルタは、吸水性ポリマーと、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属炭酸塩から選択される少なくとも１種の炭酸塩とを含むものである。また、空気浄化フィルタは、非常に微細な塵埃粒子または気体状物質（例えば空気、蒸気）のみを通過させるものである。
【００２６】
本実施形態の空気浄化フィルタの形状としては、特に限定されないが、例えば、ハニカム形状が挙げられる。ここでのハニカム形状とは、断面が六画形状の他、四角、正弦波形、ロール形などである複数の筒体が連続的に隣接するように配列されたものをいう。
【００２７】
なお、例えば、正弦波形の断面を有するハニカム形状の空気浄化フィルタを作製するためには、まずフィルタ用シートを賦形ロールに通して波形（正弦波形）に賦形し、波形の当該フィルタ用シートの片面または両面に平らなシートを接合する。これを積層化して正弦波形のハニカム形状のフィルタとする。ここで、波形の頂点に接着剤を付けて固定するのが普通であるが、波形のフィルタ用シートを積層するとその間にある平らなシートは必然的に固定されるので、必ずしも接着剤を付ける必要はない。なお、接着剤を付ける場合は、フィルタ材料の酸性ガス吸着能や絶縁物を含むスイッチギヤ構成物に有害でないものを使用する必要がある。
【００２８】
図２（ａ）は、空気浄化フィルタの表面を構成するフィルタ材料５の構成を示す部分断面図である。フィルタ材料５は、少なくとも吸水性ポリマー５ｂと、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属炭酸塩から選択される少なくとも１種の炭酸塩とを含む。
【００２９】
アルカリ金属炭酸塩は、アルカリ金属の炭酸塩であれば特に限定されるものではなく、アルカリ金属化合物としては、例えばナトリウム、カリウム、リチウムが挙げられる。アルカリ土類金属炭酸塩は、アルカリ土類金属の炭酸塩であれば特に限定されるものではなく、アルカリ土類金属としては、例えばカルシウム、マグネシウム、バリウムが挙げられる。本実施形態では、これらのアルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属炭酸塩から選択される一種または二種以上の炭酸塩を用いることができる。
【００３０】
空気浄化フィルタの表面をフィルタ材料で被覆する方法としては、例えば、上記の炭酸塩および吸水性ポリマーを含む液状またはペースト状の組成物を、空気浄化フィルタの表面に塗布し、乾燥させることで、空気浄化フィルタの表面を被覆する方法が挙げられる。
【００３１】
吸水性ポリマーは、アクリル酸塩系重合体、アクリル酸塩系重合体架橋物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体、アクリル酸−ビニルアルコール共重合体、ビニルアルコール−アクリル酸塩系重合体、デンプン−アクリル酸塩系共重合体、ポリビニルアルコール−無水マレイン酸塩反応物、イソブチレン−マレイン酸共重合体架橋物、ポリエチレンオキサイド変性物、および、デンプン−アクリルニトリルグラフト共重合体からなる群から選択される少なくとも１種のポリマーである。アクリル酸塩系重合体としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムなどのポリアクリル酸塩が挙げられる。なお、吸収性ポリマーには、本発明の効果を損なわない範囲で上記ポリマーに種々の修飾（架橋を含む）がなされたものも含まれる。また、これらの吸水性ポリマーから選択される一種または二種以上のポリマーを用いることができる。
【００３２】
吸水性ポリマーは、自重の１０倍以上の吸水能力を有することが好ましく、上記の吸水性ポリマーのうち、紙おむつに使用されている吸水性ポリマーを好適に用いることができる。このような吸水性ポリマーを用いることで、空気浄化フィルタの酸性ガス除去性能の保持効果が顕著に向上する。
【００３３】
吸水性ポリマー５ｂは、水分と接触したときに水に溶けることなく水を吸収して保持することのできる材料であれば特に限定されないが、通気性の吸水性ポリマーであることが好ましい。通気性の吸水性ポリマーとは、空気が通過できる空隙を有するポリマーであり、通気性の吸水性ポリマーを用いることにより、空気中の酸性ガスとの接触面積が大きくなり、酸性ガス除去性能が向上する。
【００３４】
次に、空気中の酸性ガスの除去機構の一例について説明する。上述のとおり、スイッチギヤ本体１の吸気口２ａ等に設置された空気浄化フィルタ５１を通して、空気６がスイッチギヤ本体１内に流入するが、空気６中には、上述のように絶縁物の劣化要因の１つとなるＮＯｘなどの酸性ガスが含まれている。
【００３５】
図２（ａ）〜（ｃ）を参照して、ＮＯｘが空気中の水分と反応して硝酸になり、硝酸がフィルタ材料５中の炭酸カルシウム５ａと反応すると非常に潮解性が高い硝酸カルシウム５ｃが生成する（図２（ｂ））。硝酸カルシウム５ｃは潮解性が高いため、空気中の水を吸って水溶液化する。ここで、吸水性ポリマー５ｂが、硝酸カルシウム５ｃが溶解した水溶液を吸収し、生成した硝酸カルシウムを炭酸カルシウム５ａの表面から除去することにより、空気と接する炭酸カルシウム５ａの有効表面積を低下させず、空気浄化フィルタの酸性ガス除去性能を維持できる（図２（ｃ））。これにより、長期にわたりスイッチギヤに用いられる絶縁物の抵抗低下の要因を取り除き劣化の進行を防ぐことができる。
【００３６】
なお、空気浄化フィルタにより空気中の酸性ガスが除去された清浄な空気が、スイッチギヤ本体１内の各室に順次供給され、スイッチギヤ本体１に収納されている遮断器４のモールドフレーム４１や高圧母線室２内で用いられている絶縁物の劣化を進行させることなく、高圧機械や各導体などが冷却される。
【００３７】
また、上記の吸水性ポリマーを用いることで、空気中の湿気を除去することなく液体のみ吸水性ポリマーに取り込むことができる。大気中の湿気を吸水性ポリマーが吸湿すると、反応により生成した硝酸カルシウム等の水溶液を除去できる量が少なくなり、結果として酸性ガス除去効率が低減するため、吸水性ポリマーが空気中の湿気を吸収しないという特徴により空気浄化フィルタの酸性ガス除去効率が向上する。また、取り込んだ液体を吸水性ポリマーの外側に漏らすことなく保持できるので、効率的に空気浄化フィルタの性能を維持できる。
【００３８】
［実施形態２］
図３は、実施形態２に係る筒状の空気浄化フィルタを備えたスイッチギヤ本体の構成を示す断面概略図である。本実施形態では、空気浄化フィルタとして、図４に示すような筒状体５３ａの内壁に吸水性ポリマーと上記の炭酸塩を含むフィルタ材料５を固着させてなる筒状の空気浄化フィルタ５３を用いる点で実施形態１とは異なるが、それ以外の点は実施形態１と同様である。空気浄化フィルタ５３のサイズに特に限定はないが、例えば、外径１０ｃｍ、内径８ｃｍ、長さ５０ｃｍである。筒状の空気浄化フィルタ５３の内側を空気が通過する際に、フィルタ材料５に空気が接触し、実施形態１で記載した反応により、酸性ガスを除去することができる。
【００３９】
このような構成によれば、ハニカム構造体等からなる空気浄化フィルタと比較して圧損を低減できるので、空気浄化フィルタ設置部以外からのスイッチギヤ内への空気の流入を低減でき、スイッチギヤ内に流入する空気をさらに清浄化することができる。
【００４０】
［実施形態３］
本実施形態は、図５に示すように吸水性ポリマーとアルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属炭酸塩から選択される少なくとも１種の炭酸塩を含む材料を板状にした防汚板７を、空気浄化フィルタを通過した空気の進行方向に設置する点で、実施形態１とは異なるが、それ以外の点は実施形態１と同様である。空気６が防汚板７に接触すると、実施形態１で記載した反応により酸性ガスを除去することができる。
【００４１】
このように空気浄化フィルタ５１，５２と防汚板７の両方を設置することにより、圧損を増加させることなく、スイッチギヤ内に流入する空気をさらに清浄化することができる。
【００４２】
今回開示された実施形態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。
【符号の説明】
【００４３】
１  スイッチギヤ本体、１１  底壁、１２  天井壁、１３ａ，１３ｂ  側壁、１４  正面扉、１５  裏面扉、２  高圧母線室、２ａ  吸気口、２１，２２  負荷側導体、３  高圧機械室、４  主回路開閉器（遮断器）、４１ａ  台車、４１ｂ  操作機構、４２  モールドフレーム、４３  母線側導体、４３ａ  母線支持板、４４ａ  碍子、４４ｂ  変流器、４４ｃ  筐体ブッシング、５  フィルタ材料、５ａ  炭酸塩（炭酸カルシウム）、５ｂ  吸水性ポリマー、５ｃ  硝酸カルシウム、５１，５２，５３  空気浄化フィルタ、５３ａ  筒状体、６  空気、７  防汚板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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