(57)【要約】【課題】シリコーンゴム組成物の酸化劣化を抑制し、絶縁開閉装置の絶縁性能を良好に維持する。【解決手段】シリコーンゴムを所定形状の金型に流し込み加熱することにより、シリコーンゴムの硬化物を得る。その後、前記の硬化物において、温度（表面改質処理の温度）３００℃〜７５０℃の範囲内にて加熱することにより、表面改質処理されたゴム組成物を得る。前記の表面改質処理の時間は、表面改質処理の温度に応じて調整する。筐体内に開閉機器を備えた絶縁開閉装置において前記のゴム組成物を適用する場合、そのゴム組成物を開閉機器の導体の表面に被覆する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーンゴムを硬化し該硬化物を表面改質処理して得たシリコーン組成物であって、
前記の表面改質処理は、温度３００℃〜７００℃の範囲内で行ったことを特徴とするシリコーンゴム組成物。
【請求項２】
前記の表面改質処理は、温度３００℃〜３５０℃未満の範囲内で１０分超、温度３５０℃〜５５０℃の範囲内で５分以上、温度５５０℃超〜６００℃の範囲内で４０分未満、温度６００℃超〜６５０℃の範囲内で２０分未満、温度６５０℃超〜７００℃の範囲内で１０分未満のうち、何れかの条件で行ったことを特徴とする請求項１記載のシリコーンゴム組成物。
【請求項３】
密封された筐体内に開閉機器が備えられると共に少なくとも酸素，窒素を含んだ混合ガスが充填された絶縁開閉装置であって、
前記の開閉機器の導体における少なくともギャップを形成する部分の表面はシリコーン組成物によって被覆され、
前記のシリコーン組成物は、シリコーンゴムを硬化し該硬化物を温度３００℃〜７００℃の範囲内で表面改質処理して得たことを特徴とする絶縁開閉装置。
【請求項４】
前記の表面改質処理は、温度３００℃〜３５０℃未満の範囲内で１０分超、温度３５０℃〜５５０℃の範囲内で５分以上、温度５５０℃超〜６００℃の範囲内で４０分未満、温度６００℃超〜６５０℃の範囲内で２０分未満、温度６５０℃超〜７００℃の範囲内で１０分未満のうち、何れかの条件で行ったことを特徴とする請求項３記載の絶縁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコーンゴム組成物および絶縁開閉装置に関するものであって、例えば筐体内に遮断器や断路器等の開閉機器を備えた高電圧機器の絶縁構成に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、密封された筐体内に遮断器や断路器等の開閉機器を備えた絶縁開閉装置等の高電圧機器は変電所や発電所にて用いられ、その高電圧機器における開閉機器の絶縁構成としては、例えばエポキシ樹脂等のレジンをモールド成型して成る部材（固体絶縁；以下、モールド絶縁部材と称する）を導体に用いたり（例えば、導体のギャップを形成する部分の表面にモールド絶縁部材を被覆したり）、内部に前記の導体が配置された筐体内に六フッ化硫黄（以下、ＳＦ6と称する）ガス等の絶縁ガスを充填するアーク消弧が挙げられる。
【０００３】
前記のモールド絶縁部材を用いた絶縁開閉装置の場合は、メンテナンス（例えば、絶縁性能を維持するためのメンテナンス）を行う必要が殆ど無く、その原理的な観点から高信頼性を有するとされていたが、そのモールド絶縁部材が比較的高い剛性を有するため、例えば導体（モールド絶縁部材に係る導体）に対する機械的物性（例えば、線膨張率，弾性率等）を十分考慮して設計しないと、該モールド絶縁部材等においてクラックが発生してしまう恐れがあると共に、そのクラックを想定し例えばクッション材等から成る構成を設置して防護する等の大掛かりな工程が必要になる等の点で、その使用が懸念されていた。
【０００４】
また、前記のモールド絶縁部材に関して各材料の配合，構成等の改良も行われていたが、現在のエポキシ樹脂等のモールド技術においては、そのモールド絶縁部材と導体との間に発生する熱応力を完全に排除することができず、例えば大型の絶縁開閉装置においては前記の熱応力が顕著となるため適用することが事実上不可能とされていた。
【０００５】
一方、ＳＦ6ガス等の絶縁ガスを用いた絶縁開閉装置の場合は、絶縁性，遮断性等において優れた特性を有する絶縁媒体として用いられていた。しかしながら、前記のＳＦ6ガスは温室効果ガスとして認定され、将来の地球環境保全の観点から国際的に使用量削減の対象となっている。
【０００６】
前記のＳＦ6ガス使用量を低減する方法として、例えば絶縁開閉装置の容量を小さくしたり、窒素ガス等を併用する技術（例えば、非特許文献１，２）が報告されているが、特に７２／８４ｋＶクラスの絶縁開閉装置に関して、ＳＦ6ガスを削減または使用しない技術は報告されていない。
【非特許文献１】リ・ミン等（Ｌｉ  Ｍｉｎｇ，ｅｔ，ａｌ），「インプルーブメント・イン・ザ・エレクトリカル・パフォーマンス・オブ・エアー−インシュレイテッド・システム・バイ・エアー／ポリマー・インシュレーション（Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ・Ｉｎ・Ｔｈｅ・Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ・Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ・Ｏｆ・Ａｉｒ−Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ・Ｓｙｓｔｅｍ・ｂｙ・Ａｉｒ／ｐｏｌｙｍｅｒ・Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）」，ノルディック・インシュレーション・シンポジウム（Ｎｏｒｄｉｃ・Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ・Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ），１９９９，ｐ２６１。
【非特許文献２】２４ｋＶ脱ＳＦ6形ガス絶縁スイッチギア，「Ｃ−ＧＩＳ２１００」，富士技報，ｖｏｌ．７５，Ｎｏ．８，２００２，ｐ４８５。
【０００７】
近年、前記のモールド絶縁部材において、応力発生を事実上無視できる絶縁性のゴム組成物を適用し、ＳＦ6を用いない絶縁構成が検討されている。この絶縁構成は、高圧の絶縁ガス中において高電界を発生する導体に対し、絶縁性のゴムから成るモールド絶縁部材（以下、ゴムモールド部材と称する）を備え、前記の電界を緩和するものである。
【０００８】
前記のゴムモールド部材による絶縁構成では、絶縁開閉装置の筐体内にガス（例えば、酸素，窒素を含んだ混合ガス（空気等））を充填し高圧に保持して絶縁性を確保する必要があるため、絶縁開閉装置の筐体には密閉構造のものが用いられる。また、ゴムとしては、特にシリコーンゴムを用いることが検討され、その性能評価が種々行われている。
【０００９】
シリコーンゴム以外の一般的なゴム（例えば、天然ゴム，ウレタンゴム等）の組成物は、例えば温度２００℃程度の高温雰囲気下に曝すと酸素（空気中の酸素）を吸収して該組成物自体が酸化劣化し、非弾性化（または液化），クラック等を引き起こしてしまう。
【００１０】
このため、前記の一般的なゴム組成物を絶縁開閉装置のゴムモールド部材として適用した場合には、前記の酸化劣化に伴って該絶縁性能が損なわれてしまう。また、例えば絶縁開閉装置の筐体内に空気が充填されている場合、その空気中の酸素が吸収されると筐体内のガスの組成が変化および圧力が低下（例えば、空気を充填した直後と比較して４／５程度に低下）し、その筐体内には主に窒素が残存してしまう。このように絶縁開閉装置の筐体内において主に窒素が残存すると、空気が充填されている場合と比較して絶縁性能が低くなってしまう（およびバラツキが大きくなってしまう）ことが知られている。
【００１１】
一方、シリコーンゴム組成物においては、例えば温度２００℃程度の高温雰囲気下に曝されても、一般的なゴム組成物のように酸化劣化を引き起こさず、たとえ絶縁開閉装置のゴムモールド部材として適用しても、その絶縁開閉装置の筐体内のガス組成が変化することは無いものと仮定されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、シリコーンゴム組成物においても、例えば密閉構造内にて高温雰囲気下に曝すと一般的なゴム組成物のように少なからず酸素を吸収してしまい、酸化劣化を引き起こし該組成物の性質が変化してしまう恐れがあることを判明した。
【００１３】
例えば、筐体内に空気が充填された絶縁開閉装置において前記のシリコーンゴム組成物を適用し、その絶縁開閉装置の筐体内の酸素がシリコーンゴム組成物に吸収された場合には、該絶縁開閉装置の筐体内のガス組成が変化および絶縁性能が変化してしまう。
【００１４】
本発明は前記課題に基づいてなされたものであり、所定の条件の表面改質処理により酸化劣化を抑制したシリコーンゴム組成物、および絶縁性能を良好に維持（または、従来の絶縁開閉装置と比較して絶縁性能の低下を抑制）できる絶縁開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記の課題の解決を図るためのものであって、シリコーンゴムを硬化し該硬化物を表面改質処理して得たシリコーン組成物であって、前記の表面改質処理は、温度３００℃〜７００℃の範囲内で行ったことを特徴とする。
【００１６】
また、前記の表面改質処理は、温度３００℃〜３５０℃未満の範囲内で１０分超、温度３５０℃〜５５０℃の範囲内で５分以上、温度５５０℃超〜６００℃の範囲内で４０分未満、温度６００℃超〜６５０℃の範囲内で２０分未満、温度６５０℃超〜７００℃の範囲内で１０分未満のうち、何れかの条件で行ったことを特徴とする。
【００１７】
さらに、密封された筐体内に開閉機器が備えられると共に少なくとも酸素，窒素を含んだ混合ガスが充填された絶縁開閉装置であって、前記の開閉機器の導体における少なくともギャップを形成する部分の表面は、前記の表面改質処理されたシリコーン組成物により被覆したことを特徴とする。
【００１８】
本発明のように、シリコーンゴム組成物において温度３００℃〜７００℃の範囲内で表面改質処理することにより、その組成物の表面からの酸素吸収が抑制される。
【００１９】
また、表面改質処理の温度に応じて該表面改質処理に要する時間を調整することにより、シリコーンゴム組成物の表面からの酸素吸収が抑制されると共に、その表面改質処理時のシリコーンゴム組成物の不具合（例えば、組成物表面において気泡発生，剥離，灰化等の不具合）を防止できる（すなわち、製品歩留まりを良好に維持できる）。
【発明の効果】
【００２０】
以上、本発明によれば、シリコーンゴム組成物を温度３００℃〜７００℃の範囲内で表面改質処理することにより、そのシリコーンゴム組成物の酸化劣化を抑制（単にシリコーンゴムを硬化して得た組成物と比較して抑制）できる。また、表面改質処理の温度に応じて該表面改質処理に要する時間を調整することにより、該組成物の歩留まりを良好に維持できる。
【００２１】
さらに、絶縁開閉装置の絶縁性能を良好に維持できると共に、地球環境保全に貢献することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態におけるシリコーンゴム組成物および絶縁開閉装置を図面等に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
本実施の形態では、シリコーンゴムを硬化し該硬化物を所定の温度（表面改質処理の温度；３００℃〜７００℃の範囲内），時間（表面改質処理に要する時間；硬化物の表面改質処理の温度に応じた所定の時間）で表面改質処理したシリコーン組成物によれば、酸化劣化が抑制されることを見出したものである。また、前記のシリコーンゴム組成物を絶縁開閉装置の開閉機器の絶縁構成に適用（例えば、導体のギャップを形成する部分の表面にシリコーンゴム組成物を被覆）することにより、その絶縁性能が良好に維持（例えば、従来の絶縁開閉装置と比較して絶縁性能の低下を抑制）されることを見出したものである。
【実施例】
【００２４】
一般的な絶縁開閉装置において、その筐体内に空気（窒素と酸素との混合ガス；酸素の比率は２１％）を充填した絶縁構成の場合、その筐体内のガス組成が窒素のみになると（例えば、筐体内の酸素がゴムモールド部材に吸収されると）該筐体内におけるせん絡電圧は低下してしまう。一方、前記の筐体内のガス組成において酸素が５％以上残存した状態であれば、空気が充填されている場合と同様のせん絡電圧を確保される。
【００２５】
そこで、本実施例では、シリコーンゴムの硬化物を種々の温度（表面改質処理の温度），時間（表面改質処理の時間）で表面改質処理して試料を得、それら試料に関して以下に示す方法により酸素吸収を調べた。
【００２６】
まず、液状のシリコーンゴム（ＧＥ東芝シリコーンのＴＳＥ３３３１）を所定形状の金型（後述の試料を作製するための金型）に流し込み、温度４０℃で４時間加熱することにより、シート状（１００ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍ）のシリコーンゴムの硬化物を得た。
【００２７】
その後、前記の硬化物を高温炉内に配置し、温度１５０℃〜７５０℃の範囲内で５分〜６０分間加熱することにより、表面改質処理された試料Ｓ１〜Ｓ６０を得た（なお、各試料Ｓ１〜Ｓ６０のそれぞれの表面改質処理の温度，時間は、後述の表１に示す）。
【００２８】
そして、前記の各試料Ｓ１〜Ｓ６０について、空気（窒素と酸素との混合ガス；酸素の比率は２１％）が充填された密閉容器（容積１０００ｃｍ３，大気圧）内にそれぞれ配置し、それら密閉容器を温度１５０℃の炉内にて１０００時間放置した後、前記の各密閉容器内のガス組成（容器内に残存する酸素濃度；目標５％以上）を調べた。
【００２９】
前記のガス組成の結果については、図１の表面改質処理の時間に対する残存酸素濃度特性図と下記表１に示す。なお、下記表１中の記号において、「ＮＧ１」は試料表面に気泡が発生した場合、「ＮＧ２」は試料表面が剥離してしまった場合、「ＮＧ３」は試料表面の少なくとも一部が灰化してしまった場合を示すものとする。
【００３０】
【表１】
2008037938.tif 000002
【００３１】
図１および前記の表１に示す結果において、表面改質処理を温度３５０℃〜５５０℃の範囲内で５分以上（５分〜６０分）行ったの試料Ｓ１６〜Ｓ４０は、該試料表面に不具合が生じることなく、密閉容器内の酸素濃度を５％以上に保つことができることを確認できた。
【００３２】
また、表面改質処理の温度が３００℃〜３５０℃未満の範囲内であっても，その表面改質処理の時間が２０分以上（２０分〜６０分）の試料Ｓ１３〜Ｓ１５は、該試料表面に不具合が生じることなく、密閉容器内の酸素濃度を５％以上に保つことができることを確認できた。
【００３３】
さらに、表面改質処理の温度が５５０℃超〜６００℃の範囲内、６００℃超〜６５０℃の範囲内、６５０℃超〜７００℃の範囲内であっても、それぞれ表面改質処理の時間が４０分未満（５分〜４０分未満）の試料Ｓ４１〜Ｓ４３、２０分未満（５分〜２０分未満）の試料Ｓ４６，Ｓ４７、１０分未満（５分〜１０分未満）の試料Ｓ５１は、該試料表面に不具合が生じることなく、密閉容器内の酸素濃度を５％以上に保つことができることを確認できた。
【００３４】
一方、表面改質処理の温度が１５０℃〜２５０℃の範囲内の試料Ｓ１〜Ｓ１０は、該試料表面に不具合が生じることはなかったが、たとえ前記の表面改質処理を６０分間行っても、密閉容器内の酸素濃度を５％以上に保つことができないことを確認できた。
【００３５】
また、表面改質処理の温度が７５０℃の試料Ｓ５６〜Ｓ６０は該試料表面に不具合が生じてしまい（劣化してしまい）、たとえ前記の表面改質処理を５分間だけ行っても試料表面に気泡が発生し、前記の表面改質処理を１０分以上行った場合には試料表面が剥離したり灰化することを確認できた。
【００３６】
さらに、表面改質処理の温度が５５０℃超〜６００℃の範囲内、６００℃超〜６５０℃の範囲内、６５０℃超〜７００℃の範囲内で、それぞれ表面改質処理時間が４０分以上（４０分〜６０分）の試料Ｓ４４，Ｓ４５、２０分以上（２０分〜６０分）の試料Ｓ４８〜Ｓ５０、１０分以上（１０分〜６０分）の試料Ｓ５２〜Ｓ５５においても、試料表面に気泡が発生したり該試料表面が剥離することを確認できた。
【００３７】
ここで、酸素と窒素との混合ガスが筐体内に充填された絶縁開閉装置において、その開閉機器の絶縁構成として前記の試料Ｓ１３〜Ｓ４３，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ５１のように表面改質処理されたゴムモールド部材を導体表面に被覆し、それら各絶縁開閉装置を使用したところ、それぞれゴムモールド部材の酸化劣化は起こらず絶縁性能が良好に維持（または、従来の絶縁開閉装置と比較して絶縁性能の低下を抑制）されることを確認できた。
【００３８】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施例における表面改質処理時間に対する残存酸素濃度特性図。
【図１】
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