(57)【要約】【課題】小型、軽量、高耐電圧で、さらに、フランジ部の寸法精度および強度に優れたガス絶縁機器を提供すること。【解決手段】圧力容器１の胴部１ａを繊維強化プラスチックで形成し、さらに、圧力容器１のフランジ部３を、胴部１ａと一体に繊維強化プラスチックで形成された内径側フランジ部分１ｂと、内径側フランジ部分１ｂの外周面に嵌め込まれ金属部材から形成されると共に締結部材が設けられた円環状の外径側フランジ部分２とで構成する。また、内径側フランジ部分１ｂと絶縁スペーサ２１との間に、圧力容器１内を気密に保つＯリング５を設ける。【選択図】図１
2015023733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ筒状の胴部の軸方向の両端にフランジ部が形成された複数の圧力容器が前記フランジ部を介して連結され、前記圧力容器を連結する前記フランジ部間には絶縁スペーサが挟持されて当該フランジ部同士が締結部材で締結され、前記複数の圧力容器の内部には絶縁ガスが密封されると共に前記絶縁スペーサにより支持された通電導体が配置されたガス絶縁機器において、
前記フランジ部は、前記胴部と一体に繊維強化プラスチックで形成された内径側フランジ部分と、当該内径側フランジ部分の外周面に嵌め込まれ金属部材から形成されると共に前記締結部材が設けられた円環状の外径側フランジ部分とからなり、
前記内径側フランジ部分と前記絶縁スペーサとの間に、前記圧力容器内を気密に保つ密封部材が設けられていることを特徴とするガス絶縁機器。
【請求項２】
前記密封部材は、前記内径側フランジ部分に設けられた環状の溝内に設けられたＯリングであることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁機器。
【請求項３】
前記外径側フランジ部分の内周面には周方向にわたって凹部が設けられ、
前記内径側フランジ部分の外周面には前記凹部に嵌合する凸部が周方向にわたって設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス絶縁機器。
【請求項４】
前記外径側フランジ部分の内周面には周方向にわたって凸部が設けられ、
前記内径側フランジ部分の外周面には前記凸部に嵌合する凹部が周方向にわたって設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス絶縁機器。
【請求項５】
前記締結部材はボルトを含み、
前記ボルトが、前記絶縁スペーサを挟持する前記外径側フランジ部分を貫通していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス絶縁機器。
【請求項６】
前記圧力容器の外面には導電性塗料が塗装されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス絶縁機器。
【請求項７】
前記導電性塗料の上にさらに耐候性塗料が塗装されていることを特徴とする請求項６に記載のガス絶縁機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ガスが密封された圧力容器の内部で通電導体が絶縁支持されたガス絶縁機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス絶縁機器では、一般に金属製の圧力容器内に絶縁ガスを密封することで絶縁性能を確保している。また、ＳＦ6ガスなどの電気的に負性な絶縁ガスは優れた絶縁性能を有することから遮断器を初めとする各種のガス絶縁機器に使用されており、機器の縮小化に寄与してきた。
【０００３】
しかしながら、金属製の圧力容器は、その重量から設置場所が制限されると共に輸送時にコストがかかっていた。
【０００４】
また、金属製の圧力容器を用いる構成では、圧力容器内に金属異物が混入した場合、通電導体が生成する電界により当該金属異物が挙動し、地絡事故の原因となる。さらに、金属製の圧力容器内では、圧力容器と絶縁ガスと絶縁スペーサとでトリプルジャンクションが形成され、トリプルジャンクションでは局所的に電界が高くなるので、急激に耐電圧値が低下してしまい、地絡事故の原因となる。したがって、金属製の圧力容器を用いる構成では、機器のより一層の小型化が困難となっている。
【０００５】
これに対し、特許文献１では、圧力容器および絶縁スペーサを強化繊維樹脂により構成している。また、特許文献２では、炭素繊維強化セメントにより圧力容器を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２１５１５８号公報
【特許文献２】実開平４−６６０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、金属製の圧力容器を使用した場合、圧力容器内に混入した金属異物の挙動により、あるいは、トリプルジャンクションにおける局所的な高電界により、耐電圧値が低下し、絶縁破壊の原因となっている。
【０００８】
また、特許文献１に記載された従来技術では、圧力容器を連結する際に、フランジ同士を当接させフランジに設けられたねじ穴にボルトを挿通して当該フランジ同士を一体に締め付けているが、フランジ自体も強化繊維樹脂により形成されているため、強化繊維樹脂の注形時の収縮によりねじ穴の寸法精度にばらつきが生じやすく、また、強く締め付けることにより亀裂が生ずる可能性がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された従来技術では、ピンホールの問題から圧力容器の内面に有機含浸または無機含浸処理を実施する必要があり、コストと手間がかかる。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型、軽量、高耐電圧で、さらに、フランジ部の寸法精度および強度に優れたガス絶縁機器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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガス絶縁機器は、それぞれ筒状の胴部の軸方向の両端にフランジ部が形成された複数の圧力容器が前記フランジ部を介して連結され、前記圧力容器を連結する前記フランジ部間には絶縁スペーサが挟持されて当該フランジ部同士が締結部材で締結され、前記複数の圧力容器の内部には絶縁ガスが密封されると共に前記絶縁スペーサにより支持された通電導体が配置されたガス絶縁機器において、前記フランジ部は、前記胴部と一体に繊維強化プラスチックで形成された内径側フランジ部分と、当該内径側フランジ部分の外周面に嵌め込まれ金属部材から形成されると共に前記締結部材が設けられた円環状の外径側フランジ部分とからなり、前記内径側フランジ部分と前記絶縁スペーサとの間に、前記圧力容器内を気密に保つ密封部材が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型、軽量、高耐電圧で、さらに、フランジ部の寸法精度および強度に優れたガス絶縁機器を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態に係るガス絶縁機器の構成を示す縦断面図である。
【図２】図２は、実施の形態の圧力容器の構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はフランジ部の構成を示す平面図である。
【図３】図３は、図１におけるＡ部の拡大図である。
【図４】図４は、圧力容器上に塗装された塗装膜の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、金属製の圧力容器を使用した場合の電界解析の結果を示した図である。
【図６】図６は、実施の形態の圧力容器を使用した場合の電界解析の結果を示した図である。
【図７】図７は、外径側フランジ部分の内周面に凸部を設けた構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るガス絶縁機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態．
図１は、本実施の形態に係るガス絶縁機器の構成を示す縦断面図である。図２は、本実施の形態の圧力容器の構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はフランジ部の構成を示す平面図である。図３は、図１におけるＡ部の拡大図である。図４は、圧力容器上に塗装された塗装膜の構成を示す断面図である。
【００１６】
図１〜図４に示すように、本実施の形態に係るガス絶縁機器は、フランジ部３を介して連結された複数の圧力容器１と、フランジ部３間に挟持された絶縁スペーサ２１と、複数の圧力容器１内に配置され、絶縁スペーサ２１により支持された通電導体２０とを備えている。
【００１７】
圧力容器１は、例えば円筒状の胴部１ａと、胴部１ａの軸方向の両端に形成されたフランジ部３とを備えている。なお、図１では、例えば２個の圧力容器１を示している。また、圧力容器１の一端のフランジ部３のみを示し、他端のフランジ部３の図示を省略している。圧力容器１の内部には、六弗化硫黄ガス（ＳＦ6）等の絶縁ガスが密封されている。絶縁ガスとしては、絶縁性能に優れた六弗化硫黄ガス以外に、例えば、窒素ガス、炭酸ガス、もしくは乾燥空気などの単体ガス、または、このような単体ガスの混合ガスなども使用することができる。
【００１８】
フランジ部３は、フランジ部３の内径側の部分である内径側フランジ部分１ｂと、内径側フランジ部分１ｂの外周面に嵌め込まれた円環状の外径側フランジ部分２とからなる。ここで、内径側フランジ部分１ｂは胴部１ａと一体に形成されている。
【００１９】
胴部１ａおよび内径側フランジ部分１ｂは、繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics、以下、「ＦＲＰ」という。）から形成されている。ＦＲＰとしては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、ガラス長繊維強化プラスチック（ＧＭＴ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ，ＫＦＲＰ）、ポリエチレン繊維強化プラスチック（ＤＦＲＰ）、ザイロン強化プラスチック（ＺＦＲＰ）などが挙げられる。
【００２０】
内径側フランジ部分１ｂの絶縁スペーサ２１と当接する面には、周方向にわたって環状の溝１ｄが設けられている。溝１ｄ内には、密封部材としてのＯリング５が配置される。なお、Ｏリング５は、絶縁スペーサ２１に溝を設けて当該溝内に配置することもできる。ただし、内径側フランジ部分１ｂに溝１ｄを設ける構成の方が気密性を保つ上でより好ましい。いずれの場合でも、Ｏリング５は、内径側フランジ部分１ｂと絶縁スペーサ２１との間に配置される。
【００２１】
外径側フランジ部分２は、鉄またはアルミニウム等の金属部材から形成されている。外径側フランジ部分２には、絶縁スペーサ２１を挟持したフランジ部３間を締結するための締結部材（図示せず）が設けられる。締結部材は、例えばボルトおよびナット等からなる。図１〜図３では、外径側フランジ部分２および絶縁スペーサ２１に設けられたボルト貫通用の貫通穴２２が示されている。
【００２２】
内径側フランジ部分１ｂの外周面には周方向にわたって凸部１ｃが設けられている（図３）。外径側フランジ部分２の内周面には凸部１ｃに嵌合する凹部が周方向にわたって設けられている。このような構造により、外径側フランジ部分２は、軸方向に移動しないようにして、内径側フランジ部分１ｂの外周面に嵌め込まれている。なお、図７に示すように、外径側フランジ部分２の内周面に周方向にわたって凸部２ａを設け、内径側フランジ部分１ｂの外周面に周方向にわたって凸部２ａに嵌合する凹部を設ける構成でもよい。
【００２３】
このように、本実施の形態では、フランジ部３は、金属からなる外径側フランジ部分２と強化繊維プラスチックからなる内径側フランジ部分１ｂとを併せ持つ複合構造を有する。
【００２４】
なお、フランジ部３は、次のようにして製造することができる。まず、外径側フランジ部分２を製造し、次に圧力容器１の注型用の金型に外径側フランジ部分２を配置した後、繊維強化プラスチックを流し込んで注型する。これにより、内径側フランジ部分１ｂは外径側フランジ部分２の内周面に嵌め込まれた形となる。
【００２５】
また、圧力容器１の外面には、塗装膜３０が設けられている。塗装膜３０は、例えば、胴部１ａならびに内径側フランジ部分１ｂおよび外径側フランジ部分２の外面上に塗装された導電性塗料による塗装膜３０ａと、塗装膜３０ａ上に塗装された耐候性塗料による塗装膜３０ｂとからなる（図４）。ここで、導電性塗料は、例えば１０-3〜１０-５Ω・ｃｍの導電性を有した導電ペースト等である。耐候性塗料は、機器の劣化を防ぐものであればよい。また、塗装膜３０ａは接地されている。なお、塗装膜３０を図４のように二層構造とするかわりに、導電性塗料に耐候性塗料を混ぜたものを圧力容器１の外面に塗布してもよい。
【００２６】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態では、圧力容器１のうち胴部１ａおよび内径側フランジ部分１ｂをＦＲＰで形成している。圧力容器１を主にＦＲＰで形成することで、軽量で、機密性に優れ、かつ、耐圧力性能を確保した容器とすることができる。ＦＲＰの比重は、１．５〜１．９となるため、従来の鉄の比重７．０〜７．８に比べて軽量となり、機器の運送および組み立て時の取扱いが容易になる。
【００２７】
また、本実施の形態では、圧力容器１の内部空間を形成する胴部１ａおよび内径側フランジ部分１ｂを比誘電率４〜６のＦＲＰで形成しているので、圧力容器１内に混入した金属異物に対しても、圧力容器１の底面に絶縁塗料を塗布した場合と同様の効果が期待でき、金属異物の挙動を抑制することができる。
【００２８】
仮に圧力容器１を金属で形成した場合、通電導体２０の電圧がある一定値を超えたときに、圧力容器１内で金属異物が挙動をし始める。そして、金属異物が通電導体２０付近まで浮上した場合、金属異物の先端において局部的な電界集中が発生し、地絡事故が発生する。
【００２９】
これに対して、本実施の形態では、絶縁性を有したＦＲＰを圧力容器１の胴部１ａおよび内径側フランジ部分１ｂに使用しているので、絶縁層が接地された塗装膜３０ａに至るまで存在することになる。そのため、ＦＲＰの絶縁層により金属異物に静電引力が働くため、金属異物の挙動は抑制される。
【００３０】
また、図３に示すように、本実施の形態では、内径側フランジ部分１ｂと絶縁スペーサ２１との間に密封部材としてのＯリング５が設けられ、Ｏリング５は外径側フランジ部分２よりも内側で圧力容器１内を気密に保持している。このような構成では、金属製の外径側フランジ部分２と絶縁ガスと絶縁スペーサ２１とによってトリプルジャンクション（三重接合界面）が形成されることはない。トリプルジャンクションは誘電率の異なる３つの物質、この場合、絶縁体−導体−絶縁媒体により形成されるが、絶縁ガスに接触する圧力容器１の部分をＦＲＰとすることで、トリプルジャンクションの形成を回避し、圧力容器１と絶縁スペーサ２１との接触面における電界集中を大きく軽減することができる。
【００３１】
また、圧力容器１内は絶縁物であるＦＲＰにより密封されるため、バリア効果による絶縁耐力の大幅な向上が期待できる。
【００３２】
図５は、金属製の圧力容器を使用した場合の電界解析の結果を示した図である。また、図６は、本実施の形態の圧力容器を使用した場合の電界解析の結果を示した図である。図５および図６の電界解析は、通電導体径を１２５ｍｍ、タンク径を４２０ｍｍとし、１００ｋＶの電圧を印加する条件下で実施したものであり、矢印がＰ点における電界の大きさを表している。図５では、絶縁スペーサと金属製のフランジ部と絶縁ガスとからなるトリプルジャンクション（図中Ｐ点）での電界が最大電界を与え、その電界値は４．５７ｋＶ／ｍｍである。図６では、トリプルジャンクションは存在せず、最大電界は図中Ｐ点の近傍で生じ、その電界値は０．８５ｋＶ／ｍｍである。すなわち、本実施の形態の複合構造のフランジ部３を使用することにより、金属製のフランジ部を使用する場合に比べて、最大電界が約１／５になる。
【００３３】
また、本実施の形態では、フランジ部３のうち締結部材を設ける部分である外径側フランジ部分２が、金属部材から形成されている。すなわち、フランジ部３の締め付け部分が金属であるため、寸法精度および強度を維持することができる。また、仮にフランジ部３で絶縁破壊が生じた場合でも、締め付け部分が金属であるため、当該締め付け部分が破壊されて通電導体２０の支持に支障が生ずるという状況を回避することができる。
【００３４】
なお、特許文献１に記載された従来技術では、フランジ部も強化繊維樹脂により形成されているため、強化繊維樹脂の注形時の収縮によりねじ穴の寸法精度にばらつきが生じやすく、また、強く締め付けることにより亀裂が生ずる可能性がある。これに対し、本実施の形態では、締結部材で強く締め付ける部分は金属であることから、ねじ穴の寸法精度のばらつきは少なく、組立作業性にも優れ、強く締め付けても亀裂等が生ずるおそれはない。
【００３５】
また、圧力容器１の外面に導電性を有した塗料（塗装膜３０ａ）を塗布することにより、通電導体２０からの電界漏れを防ぐことができ、漏れ電流の接地線制御をすることができる。また、塗装膜３０ａ上に耐候性塗料（塗装膜３０ｂ）を塗布することから、ガス絶縁機器を高湿度の場所や沿岸部地域に設置した場合でも、水分、塩分による劣化を防ぐことができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、圧力容器１の胴部１ａおよび内径側フランジ部分１ｂをＦＲＰで形成し、外径側フランジ部分２を金属で形成し、かつ、内径側フランジ部分１ｂと絶縁スペーサ２１との間にＯリング５を設けるようにしたので、圧力容器１内に混入した金属異物の挙動を抑制し、トリプルジャンクションの形成による電界集中を回避し、さらにバリア効果が期待できるため、耐電圧性が向上し、従来品に比べて圧力容器１の小型化が図れる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、フランジ部３同士の締結部分である外径側フランジ部分２は金属で形成しているので、フランジ部３の寸法精度および強度を確保することができる。
【００３８】
また、金属よりも比重が小さいＦＲＰを圧力容器１に用いるため、軽量化による運送コストの削減が図れ、組み立て作業も容易になる。また、圧力容器１の自重が減るため設置場所の制限も小さくなる。
【００３９】
また、圧力容器１の外面に導電性および耐候性を有した塗料を塗布することにより、電界および接地電流の制御が可能になることに加えて、高湿潤地域や沿岸部においても長期使用が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、ガス絶縁機器に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１  圧力容器、１ａ  胴部、１ｂ  内径側フランジ部分、１ｃ  凸部、１ｄ  溝、２  外径側フランジ部分、３  フランジ部、５  Ｏリング、２０  通電導体、２１  絶縁スペーサ、２２  貫通穴、３０，３０ａ，３０ｂ  塗装膜。
【図１】
2015023733.tif 000003
【図２】
2015023733.tif 000004
【図３】
2015023733.tif 000005
【図４】
2015023733.tif 000006
【図５】
2015023733.tif 000007
【図６】
2015023733.tif 000008
【図７】
2015023733.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月26日(2013.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態に係るガス絶縁機器の構成を示す縦断面図である。
【図２】図２は、実施の形態の圧力容器の構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はフランジ部の構成を示す平面図である。
【図３】図３は、図１におけるＡ部の拡大図である。
【図４】図４は、圧力容器上に塗装された塗装膜の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、外径側フランジ部分の内周面に凸部を設けた構成例を示した図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
内径側フランジ部分１ｂの外周面には周方向にわたって凸部１ｃが設けられている（図
３）。外径側フランジ部分２の内周面には凸部１ｃに嵌合する凹部が周方向にわたって設
けられている。このような構造により、外径側フランジ部分２は、軸方向に移動しないよ
うにして、内径側フランジ部分１ｂの外周面に嵌め込まれている。なお、図５に示すよう
に、外径側フランジ部分２の内周面に周方向にわたって凸部２ａを設け、内径側フランジ
部分１ｂの外周面に周方向にわたって凸部２ａに嵌合する凹部を設ける構成でもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2015023733.tif 000010
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】削除
【補正の内容】