(57)【要約】【課題】ガス絶縁開閉装置の鋳物製高圧ガス容器の異常時破裂における周囲への飛散を防止することが可能なガス絶縁開閉装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のガス絶縁開閉装置は、鋳物からなる高圧ガス容器１を備え、この高圧ガス容器１の表面には、全体を覆うように複数枚の高強度、耐熱性を有する合成繊維として芳香族系ポリアミド繊維２が巻き付け又は貼り付けられている。また、この芳香族系ポリアミド繊維２表面には、熱硬化性樹脂が塗布され、芳香族系ポリアミド繊維２と熱硬化性樹脂により、高圧ガス容器表面に強化繊維プラスチック層が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガス容器が鋳物からなり、
前記高圧ガス容器表面に、当該高圧ガス容器全体を覆う高強度かつ耐熱性を有する合成繊維と、前記合成繊維に塗布された熱硬化性樹脂とによって、強化繊維プラスチック層を形成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
前記合成繊維は、芳香族系ポリアミド繊維、変性ポリフェニレンエーテル繊維、スペクトラ繊維又はポリケトン繊維のいずれか一つからなることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項３】
前記合成繊維は複数枚からなり、
この複数枚の合成繊維同士を、同質材の合成繊維からなる編込み糸により縫合したことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項４】
前記編込み糸は、芳香族系ポリアミド繊維、変性ポリフェニレンエーテル繊維、スペクトラ繊維又はポリケトン繊維のいずれか一つの繊維により編込まれたものであることを特徴とする請求項３に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂が、ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項６】
前記高圧ガス容器の表面と、前記強化繊維プラスチック層との間に、ライナー材を介在させて空隙を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項７】
前記強化繊維プラスチック層表面に、耐食性塗料を塗布したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項８】
鋳物からなる高圧ガス容器の表面に強化繊維プラスチック層を形成するガス絶縁開閉装置の製造方法であって、
前記高圧ガス容器全体を覆うように、この高圧ガス容器表面に高強度かつ耐熱性を有する合成繊維を貼り付け又は巻き付ける工程と、
前記高圧ガス容器に貼り付け又は巻き付けられた前記合成繊維に熱硬化性樹脂を塗布する工程と、を備えたことを特徴とするガス絶縁開閉装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置及びその製造方法に係り、特にガス絶縁開閉装置の鋳物製高圧ガス容器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁開閉装置は、不活性なガスで高絶縁性能を有する絶縁ガス、例えばＳＦ6 で加圧充填された高圧ガス容器内に、電気を流す通電用導体で構成された電気機器である。
【０００３】
高圧ガス容器内は、内部に莫大な電気エネルギーを有しており、爆発破裂事故が発生した場合には著しい損害を被ることになる。そのため、万が一事故が発生した場合には、機器外部にまで影響が及ばないように、構造的な安全機構に対して細心の注意が払われている。また、万が一にも事故が発生しないよう、圧力容器には製造工程から使用段階に至るまで法律で定められた厳しい製造及び使用の規定に基づいて運用されている。
【０００４】
現在、国内で用いられるガス絶縁開閉装置では、圧力容器として溶接構造が広く用いられている。従来は高圧ガス容器に鋳物構造を用いる製品が用いられてきたが、容器の耐性を向上させるため、発電所又は変電所内に設置するガス絶縁開閉装置では圧力容器である溶接構造が広く普及したものである。
【０００５】
圧力容器である溶接構造で製作された高圧ガス容器では、各部品自身の靭性（粘り）力が働き、亀裂部を中心に内部圧力が開放され、鋳物構造よりも脆性破壊が起こり難い。また、仮に破裂した場合であっても、多数の構造破片が周囲に飛散することは起こり得ない（特許文献１参照）。
【０００６】
一方、国外では、ガス絶縁開閉装置の高圧ガス容器として一般に鋳物構造が広く用いられている。これは、同一形状の高圧ガス容器を多量に製造する際、鋳物構造の高圧ガス容器は量産性に優れていることから非常に安く市場に製品を提供できる利点があるからである（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２６４９１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１６７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鋳物構造で形成された高圧ガス容器では、通常使用圧力状態時に問題なく作用していても、容器内で不慮の爆発に類する現象が発生した場合、鋳物構造の特徴から内部を通電している莫大な電気エネルギーによって局所的な欠陥部の脆性破壊が発生する場合がある。このような場合、鋳物構造の靭性（粘り）がない材料特性により亀裂が周囲に伸展し、多数の構造破片が周囲に飛散することがある。
【０００８】
ここで、潜在的欠陥部とは、鋳物構造物内にブローホール等の空隙が発生する欠陥や構造物の一部が剥ぎ取られ凸凹となるような欠陥（すくわれ）、あるいは介在物が構造物中に混入し本来必要な肉厚に変化が生じてしまう欠陥等、さまざまな場合を含む。
【０００９】
この欠陥を未然に防ぐため、表面欠陥検出を主に行う目視検査や浸透探傷試験、内部欠陥検出を主に行う放射線検査や超音波検査等、種々非破壊検査を施すことで不良製品が市場に提供されない仕組み作りがなされている。ただし、人為的ミスも含め１００％欠陥を見付け出すことは難しい。
【００１０】
仮に上記潜在的欠陥を有したまま誤って製品が市場に提供された場合には、このような欠陥を１００％なくす管理を施すことは事実上困難であり、このような背景から、国内で用いられるガス絶縁開閉装置においては、鋳物構造の高圧ガス容器を採用するものは極めて限定的となっている。
【００１１】
そこで、鋳物構造の高圧ガス容器において、これら安全要求をすべて満たすためには、高圧ガス容器を破裂させない構造を試みると同時に、万が一破裂した場合にも多数の構造破片が周囲に飛散させない仕組み作りが求められていた。
【００１２】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、ガス絶縁開閉装置の鋳物製高圧ガス容器の異常時破裂による周囲への飛散を簡易な構成により防止することが可能なガス絶縁開閉装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明のガス絶縁開閉装置は、高圧ガス容器が鋳物からなり、前記高圧ガス容器表面に、当該高圧ガス容器全体を覆う高強度かつ耐熱性を有する合成繊維と、前記合成繊維の表層に塗布された熱硬化性樹脂とによって、強化繊維プラスチック層を形成したことを特徴とする。また、前記合成繊維は、芳香族系ポリアミド繊維、変性ポリフェニレンエーテル繊維、スペクトラ繊維又はポリケトン繊維のいずれか一つから構成される。
【００１４】
また、本発明は、上記ガス絶縁開閉装置の製造方法として捉えることも可能である。すなわち、鋳物からなる高圧ガス容器の表面に強化繊維プラスチック層を形成するガス絶縁開閉装置の製造方法であって、前記高圧ガス容器全体を覆うように、この高圧ガス容器表面に高強度かつ耐熱性を有する合成繊維を貼り付け又は巻き付ける工程と、前記高圧ガス容器に貼り付け又は巻き付けられた前記合成繊維に熱硬化性樹脂を塗布する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
以上のような本発明によれば、高圧ガス容器の曲率円端部や直線部と曲率部の交点等、例えば帯状の繊維材を機械的に巻き付けることが困難である部位にも、繊維を貼り付け、その表面に熱硬化性樹脂を塗布することで、高圧ガス容器表面に簡便に強化繊維プラスチック層を形成することが可能となる。このような簡単な構成によって、鋳物製の高圧ガス容器の異常時破裂による周囲への飛散を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のような本発明によれば、ガス絶縁開閉装置の鋳物製高圧ガス容器の異常時破裂による周囲への飛散を簡易な構成により防止することが可能なガス絶縁開閉装置及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図１〜図３を参照して具体的に説明する。
【００１８】
（１）第１の実施形態
［構成］
本発明の第１の実施形態におけるガス絶縁開閉装置は、図１に示すように、鋳物の構造の高圧ガス容器１を備え、この高圧ガス容器１の表面には、全体を覆うように複数枚の高強度、耐熱性を有する合成繊維として芳香族系ポリアミド繊維２が巻き付け又は貼り付けられている。また、この芳香族系ポリアミド繊維２表面には、熱硬化性樹脂が塗布され、芳香族系ポリアミド繊維２と熱硬化性樹脂により、高圧ガス容器表面に強化繊維プラスチック層が形成される。
【００１９】
ここで、この芳香族系ポリアミド繊維２としては、例えば、米国デュポン社のケブラー繊維が用いられ、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂が用いられる。ポリエステル樹脂は、エポキシ樹脂と比較して、原材料が安価で市場入手性にも優れている。また、ビニルエステル樹脂は、エポキシ樹脂と比較して原材料が安価であるとともに耐候性にも優れている。
【００２０】
［容器形成方法］
以上のような構成の本実施形態におけるガス絶縁開閉装置の高圧ガス容器１の強化繊維プラスチック層の形成方法を説明する。高強度、耐熱性を有する合成繊維として、高圧ガス容器１と同形状の芳香族系ポリアミド繊維２をあらかじめ複数枚用意し、高圧ガス容器１全体を覆うように容器周囲に貼り付け又は巻き付ける。
【００２１】
次に、図２に示すように、はけ３を用いて、この芳香族系ポリアミド繊維２に熱硬化性樹脂を塗布する。これにより高圧ガス容器１の表面全体を覆う手法であるハンドレアアップ法を用いて、高圧ガス容器１の表面に強化繊維プラスチック層を形成し、芳香族系ポリアミド繊維２と高圧ガス容器との複合化を行う。
【００２２】
［効果］
以上のような本実施形態によれば、芳香族系ポリアミド繊維２のうちケブラー繊維に代表される繊維は、軽量、高強度で高弾性、耐熱、耐薬品性、さらに耐衝撃性能に優れており、厚み強度を持たせたことで、４０ｋｇｆ／ｃｍ2  程度以上まで強度を確保することができる。
【００２３】
特に、高圧ガス容器１の曲率円端部や直線部と曲率部の交点等、例えば帯状の繊維材を機械的に巻き付けることが困難である部位にも繊維を貼り付け、ハンドレアップ法を用いて樹脂を塗布することで簡便に強化繊維プラスチック層を形成することが可能となる。
【００２４】
これにより、簡単な構成で鋳物製の高圧ガス容器の異常時破裂による周囲への飛散を防止することができる。
【００２５】
（２）第２の実施形態
本発明の第２の実施形態におけるガス絶縁開閉装置は、図３に示すように、上記第１の実施形態で示した複数枚の芳香族系ポリアミド繊維２を、同質材の芳香族系ポリアミド繊維編込み糸４で縫合し、鋳物製の高圧ガス容器１全面を覆うようにしたものである。また、縫合した部位を含めて、はけ３にて、熱硬化性樹脂を塗布し、高圧ガス容器１の表面全体に強化繊維プラスチック層を形成したものである。
【００２６】
以上のような本実施形態によれば、本来、芳香族系ポリアミド繊維２で全面覆うことが困難な高圧ガス容器１の分岐部や突起部、凹凸部位などを対象形状に合わせて芳香族系ポリアミド繊維編込み糸４で縫合することによって、高圧ガス容器１全面の強化繊維プラスチック層による複合化を簡単に行うことが可能となる。
【００２７】
（３）第３の実施形態
本発明の第３の実施形態におけるガス絶縁開閉装置は、第１又は第２の実施形態における芳香族系ポリアミド繊維２を貼り付け又は巻き付ける前に、ゴム等のライナー材を予め高圧ガス容器１に貼り付け又は巻き付けたものである。
【００２８】
すなわち、高圧ガス容器１表面に、上記のようなライナー材を巻き付けた後、芳香族系ポリアミド繊維２を貼付け又は巻き付けて、さらにその後、はけ３にて、熱硬化性樹脂を塗布し強化繊維プラスチックを形成したものである。
【００２９】
以上のような本実施形態によれば、鋳物製の高圧ガス容器１と、その表面を覆う強化繊維プラスチック間に、ライナー材を介在させることで空隙を持たせることが可能となる。これにより、鋳物製の高圧ガス容器１自体の熱膨張収縮に対して強化繊維プラスチック全体が影響を受けることがなく、ガス絶縁装置全体として長寿命化を図ることが可能となる。
【００３０】
（４）第４の実施形態
本発明の第３の実施形態におけるガス絶縁開閉装置は、上記各実施形態における強化繊維プラスチックの表面に、耐食性塗料を塗布したことを特徴とするものである。この耐食性の塗料としては、例えば、昭和高分子株式会社製のビニルエステル樹脂（リポキシ：商標）を用いることができる。
【００３１】
以上のような本実施形態によれば、高圧ガス容器１の表面に形成した強化繊維プラスチックの表面に耐食性塗料を施すことで、特に屋外に設置された機器に対して、耐食耐候及び耐紫外線性能を高めることができ、ガス絶縁装置全体としての信頼性向上並びに長寿命化を図ることができる。
【００３２】
（５）他の実施形態
本発明は上記の実施形態で示した態様に限られるものではなく、例えば以下のようなものも含む。すなわち、上記実施形態では、高圧ガス容器１を覆うものとして、芳香族系ポリアミド繊維２を挙げたが、本発明ではこれに代えて、例えば、変性ポリフェニレンエーテル（ザイロン：商標）繊維、スペクトラ繊維やポリケトン繊維を選択的に用いることが可能である。
【００３３】
ザイロン繊維は、ポリアミド繊維と比較して、一般的に機械的特性（寸法安定性等）に秀でており、高圧ガス容器１の表面によりフレキシブルな強化繊維プラスチック層を形成することが可能である。また、スペクトラ繊維は、ケブラー繊維に代表されるアラミド繊維と比較して、化学物質紫外線に強く、耐水性一般的物性特性全般に優れた特徴を発揮する。さらに、ポリケトン繊維では、芳香族系ポリアミド繊維と比較して、原材料が一酸化炭素とエチレンで安価なことから低コストで製造可能である。
【００３４】
また、第２の実施形態における芳香族系ポリアミド繊維編込み糸４についても、芳香族系ポリアミド繊維２に代えて、ザイロン繊維、スペクトラ繊維やポリケトン繊維を選択的に用いることにあわせて、ザイロン繊維、スペクトラ繊維、ポリケトン繊維を適宜用いることも可能である。これにより、種々使用繊維材と同質材の編込み繊維の糸によって、高圧ガス容器１の表面に形成される強化繊維プラスチック層を形成することが可能となる。  
【００３５】
また、上記実施形態においては、各合成繊維を高圧ガス容器に貼り付け又は巻き付けた後に、この合成繊維表面に熱硬化性樹脂を塗布することとしているが、本発明ではこのような場合に限らず、例えば、熱硬化性樹脂を半硬化状態で合成繊維に予め含浸させておき、この半硬化状態の熱硬化性樹脂を含んだ合成繊維を高圧ガス容器に貼り付け又は巻き付けることとしてもよい。
【００３６】
これにより、高圧ガス容器表面に対する強化繊維プラスチック層の形成を、合成繊維の貼り付け等と、熱硬化性樹脂の塗布という２度の工程を経ることなく、合成繊維の貼り付けという１度の工程で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるガス絶縁開閉装置の高圧ガス容器の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるガス絶縁開閉装置の高圧ガス容器の部分拡大図。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるガス絶縁開閉装置の高圧ガス容器の部分拡大図。
【符号の説明】
【００３８】
１…高圧ガス容器
２…芳香族系ポリアミド繊維
３…はけ
４…芳香族系ポリアミド繊維編込み糸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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