(57)【要約】【課題】鋳造により製作された容器本体が破壊される際の内部圧力を抑制しつつ、容器本体の破片が周囲に飛散することを防止可能な圧力容器を提供する。【解決手段】実施形態によれば、圧力容器は、鋳造により製作された金属製であり電力系統を構成する電気回路の少なくとも一部を収容可能な内部空間が内側に形成されている容器本体１１と、化学繊維で構成された繊維層２２を含み当該容器本体１１の外側に配置されて当該容器本体１１の破片が外側に飛散することを防止可能な飛散防止用部材と、接着剤で構成されており、当該飛散防止用部材（繊維層）２２のうち所定部分（端部）２２ａの内側にのみ設けられて当該飛散防止用部材（繊維層）２２と容器本体１１とを結合させる接着層１８とを有する。【選択図】図２
2016148377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造により製作された金属製であり、且つ電力系統を構成する電気回路の少なくとも一部を収容可能な内部空間が内側に形成されている容器本体と、
化学繊維で構成された繊維層を含み、当該容器本体の外側に配置されて当該容器本体の破片が外側に飛散することを防止可能な飛散防止用部材と、
接着剤で構成されており、当該飛散防止用部材のうち所定部分の内側にのみ設けられて当該飛散防止用部材と前記容器本体とを結合させる接着層と、
を備えることを特徴とする圧力容器。
【請求項２】
前記接着層は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂により構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力容器。
【請求項３】
前記繊維層は、
所定の第１方向に繊維が延びている第１繊維層と、
第１繊維層と隣り合って設けられており、第１方向と所定の角度を付けた方向に繊維が延びている第２繊維層と、
を含む
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧力容器。
【請求項４】
第１繊維層及び第２繊維層は、それぞれ格子状に繊維が延びており、
第１方向と第２方向は、鋭角をなしている
ことを特徴とする請求項３に記載の圧力容器。
【請求項５】
第１繊維層と第２繊維層は、接着剤で構成された中間接着層を介して結合されている
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の圧力容器。
【請求項６】
前記所定部分の外側に当該所定部分を挟んで前記接着層と対向して設けられており、当該所定部分及び前記接着層を前記容器本体に向けて締め付ける締め付け用部材を、
さらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力系統を構成する電気回路の少なくとも一部を収容可能な圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電系統や配電系統などの電力系統には、通常、電力の変換や取扱い等に用いられる機器、いわゆる電気機器（electrical machinery）が設けられている。電気機器には、電力系統を構成する電気回路を開閉するために用いられる閉閉装置、例えば、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Gas Insulated Switchgear）がある。
【０００３】
このような電気機器には、電力系統を構成する電気回路の少なくとも一部を収容可能な空間（以下、内部空間と記す）が形成された金属製の容器本体を有し、当該内部空間にＳＦ６ガス等の絶縁媒体が所定の圧力で充填される容器（以下、圧力容器と記す）を備えているものがある。このような圧力容器は、一般的に、金属容器（metal enclosure）と称される。
【０００４】
このような容器本体内においては、地絡事故等によりアーク放電が生じることがある。内部空間内において予測されないアーク放電が生じた場合、当該内部空間内のガスが高温となり膨張して、当該容器本体の内側から高い圧力が作用する。
【０００５】
このような容器本体は、板金溶接により製作される場合と、鋳造により製作される場合がある。鋳造により製作された容器、すなわち鋳物として構成された容器は、板金溶接により製作する場合に比べて、同一形状のものを大量生産することが容易である。
【０００６】
容器本体が鋳造により製作されている場合、放電事故等に起因して内部に高い圧力が生じると、脆性破壊が生じることがある。容器本体の内部空間の圧力（以下、単に「内部圧力」と記す）が比較的高い状態で脆性破壊が生じると、容器本体においては、急速に亀裂が伸展して、当該亀裂に沿って複数の破片が周囲に飛散する虞がある。
【０００７】
容器本体の破片が飛散することを抑制するため、容器本体の外側を適当な強度を有する材料により覆う技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、鋳物の容器本体の外面を、繊維強化プラスチック層で覆う技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５４３９９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“金属製結束バンド  ＳＫクイックメント  ストレートタイプ”、［online］、２０１５年、株式会社エスケイ工機、［平成２７年１月１６日検索］、インターネット（ＵＲＬ：http://sk-kohki.co.jp/content.php?tp=n&c1=2&c2=47）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように鋳物の容器本体の外側に繊維強化プラスチック層を密着させて設けると、破壊に耐え得る強度は増大するものの、容器本体が脆性破壊する際の内部圧力が高いものとなる。このため、容器本体が破壊される際に、その外側にある繊維強化プラスチック層も破壊されて、これらの破片が周囲に飛散する可能性がある。
【００１１】
このため、上述した圧力容器においては、容器本体が破壊される際の内部圧力を、飛散防止用部材を設けない場合に比べて変化させないことが求められている。圧力容器には、容器本体が破壊される際に、速やかに内部にある絶縁媒体をリークすることにより、内部圧力の上昇を防止する技術に加えて、内部圧力の上昇により万が一容器本体が破壊される場合であっても、容器本体の破片が周囲に飛散することを防止する技術が要望されている。
【００１２】
本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、鋳造により製作された容器本体が破壊される際の内部圧力を抑制しつつ、容器本体の破片が周囲に飛散することを防止可能な圧力容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】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の圧力容器は、鋳造により製作された金属製であり、且つ電力系統を構成する電気回路の少なくとも一部を収容可能な内部空間が内側に形成されている容器本体と、化学繊維で構成された繊維層を含み、当該容器本体の外側に配置されて当該容器本体の破片が外側に飛散することを防止可能な飛散防止用部材と、接着剤で構成されており、当該飛散防止用部材のうち所定部分の内側にのみ設けられて当該飛散防止用部材と前記容器本体とを結合させる接着層と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の圧力容器の縦断面図である。
【図２】図１に破線Ａで囲う領域の拡大断面図である。
【図３】第１の実施形態の圧力容器の横断面図であり、容器本体のうちフランジに隣接する部分の横断面図である。
【図４】第２の実施形態の圧力容器の縦断面図である。
【図５】図４に破線Ｂで囲う領域の拡大断面図である。
【図６】締め付け用部材の構成例の正面図であり、飛散防止用部材の外側に取り付けられた態様を示す図である。
【図７】締め付け用部材の構成例の側面図であり、飛散防止用部材の外側に取り付けられた態様を示す図である。
【図８】第３の実施形態の圧力容器の拡大断面図である。
【図９】第３の実施形態の飛散防止用部材を構成する繊維層の繊維が延びている方向を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００１６】
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態の圧力容器の構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本実施形態の圧力容器の縦断面図である。図２は、図１に破線Ａで囲う領域の拡大断面図である。図３は、本実施形態の圧力容器の横断面図であり、容器本体のうちフランジに隣接する部分の横断面図である。
【００１７】
本実施形態の圧力容器１０は、ガス絶縁開閉装置を構成するものであり、図１に示すように、圧力容器１０は、金属製の容器本体１１を有している。容器本体１１は、鋳造により製作されたアルミ合金の鋳物である。容器本体１１には、電力系統を構成する電気回路の少なくとも一部を収容する空間（以下、内部空間と記す）１２が内側に形成されている。本実施形態において、内部空間１２には、電力系統の主回路を構成する導体５の一部が収容されている。
【００１８】
なお、以下の説明において、容器本体１１に対して、内部空間１２が形成される側を、単に「内側」と記し、これとは反対側すなわち後述する飛散防止用部材が設けられる側を、単に「外側」と記す。
【００１９】
また、本実施形態の容器本体１１には、図１に示すように、内部空間１２と連通する４つの開口が設けられており、これら開口の周囲には、それぞれフランジ１４，１５，１６，１７が設けられている。容器本体１１内の内部空間１２は、これら開口を介して、別の圧力容器又は機器の内部にある空間（図示せず）と連通するよう構成されている。
【００２０】
また、内部空間１２には、絶縁媒体として電気絶縁性が比較的高いガス（いわゆる絶縁ガス）が所定の圧力で充填されて密閉される。本実施形態において、内部空間１２には、絶縁媒体として六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスが、０．４ＭＰａ程度以上の圧力で充填される。
【００２１】
加えて、本実施形態の圧力容器１０は、容器本体１１の外側に配置されて容器本体１１の破片が外側に飛散することを防止可能な飛散防止用部材として、化学繊維で構成された層（以下、繊維層と記す）２２を有している。図２に示すように、繊維層２２は、シート状をなしており、本実施形態においては、化学繊維で構成された少なくとも１枚の織物又は不織布により構成されている。例えば、繊維層２２は、化学繊維で構成された織物を複数枚重ね合せることにより構成することができる。繊維層２２は、ある程度、伸縮可能に構成されている。
【００２２】
繊維層２２を構成する化学繊維には、ガラス繊維や炭素繊維等の耐候性に優れた無機繊維や、高分子化合物で構成された合成繊維を用いることができる。繊維層２２を構成する合成繊維には、例えば、ベクトラン（登録商標）等のポリアリレート系繊維や、ケブラー（登録商標）等のアラミド繊維を用いることができる。なお、アラミド繊維は、軽量且つ高強度であり、さらに耐熱性や耐衝撃性にも優れている。
【００２３】
本実施形態において、図１に示す飛散防止用部材は、図２に示す１つの繊維層２２のみで構成されている。なお、飛散防止用部材は、繊維層２２の外側及び内側のうち少なくとも一方に、繊維層２２を保護するための層（以下、保護層と記す）を形成することも好適である。保護層は、例えば、繊維層２２の外側に合成樹脂を塗布することにより実現することができる。
【００２４】
以上のように構成された飛散防止用部材（繊維層２２）のうち所定部分の内側には、接着剤で構成された層（以下、接着層と記す）１８が設けられている。接着層１８は、飛散防止用部材としての繊維層２２と容器本体１１とを結合させる。
【００２５】
本実施形態において、接着層１８は、繊維層２２のうち端部２２ａの内側にのみ設けられている。詳細には、接着層１８は、図２に示すように、容器本体１１のうちフランジ１４に隣接する端部１１ａと、繊維層２２の端部２２ａとの間に配置されている。
【００２６】
本実施形態において、容器本体１１の端部１１ａは、図３に示すように、横断面が筒状をなしている部分であり、本実施形態の接着層１８は、容器本体１１の端部１１ａの外側に隣接して、当該端部１１ａを囲うように円環状に形成される。飛散防止用部材としての繊維層２２は、その端部２２ａが接着層１８の外側に位置するように巻き付けられる。
【００２７】
本実施形態において、接着層１８は、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂により構成されている。熱硬化性樹脂には、例えば、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂が用いられる。接着層１８は、光又は熱を受けて硬化することにより繊維層２２の端部２２ａと容器本体１１の端部１１ａとを結合させる。
【００２８】
なお、容器本体１１のうちフランジ１５，１６，１７にそれぞれ隣接する端部においても、それぞれ繊維層の所定部分が、接着層を介して容器本体１１に結合されている。
【００２９】
このように構成された圧力容器１０は、内部空間１２の圧力すなわち内部圧力の上昇により、容器本体１１が破壊された場合であっても、破壊により生じた容器本体１１の破片を、飛散防止用部材としての繊維層２２が受け止める。破片を受け止めた繊維層２２は、伸縮する。
【００３０】
本実施形態の圧力容器１０においては、飛散防止用部材である繊維層２２のうち所定部分（端部２２ａ）の内側にのみ接着層１８が設けられており、当該接着層１８を介して繊維層２２と容器本体１１が結合されている。本実施形態によれば、鋳造により製作された容器本体１１が破壊される際の内部圧力（いわゆる耐圧性能）を抑制しつつ、容器本体１１が破壊された場合に、その破片が周囲に飛散することを防止することができる。なお、本実施形態によれば、繊維層２２の全面が接着剤により容器本体１１に結合されている場合に比べて、繊維層２２の伸縮性が低下することを抑制して、より確実に容器本体１１の破片を受け止めることができる。
【００３１】
なお、本実施形態においては、飛散防止用部材は、一つの繊維層２２のみで構成されているものとしたが、本発明に係る飛散防止用部材の態様は、これに限定されるものではない。飛散防止用部材は、複数の繊維層を重ねて構成することも好適であり、この具体例については、後述する。
【００３２】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態の圧力容器の構成について、図４〜図７を用いて説明する。図４は、本実施形態の圧力容器の縦断面図である。図５は、図４に破線Ｂで囲う領域の拡大断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図４に示すように、本実施形態の圧力容器１０Ｃは、容器本体１１、接着層１８、及び飛散防止用部材としての繊維層２２に加えて、繊維層２２の所定部分である端部２２ａ及び接着層１８を容器本体１１に向けて締め付ける部材（以下、締め付け用部材と記す）３０を有している。締め付け用部材３０は、繊維層２２の端部２２ａの径方向外側に設けられており、且つ図５に示すように、径方向において当該端部２２ａを挟んで接着層１８と対向して設けられている。本実施形態において、締め付け用部材３０は、断面が帯状をなしており、繊維層２２の径方向外側を環状に延びている。
【００３４】
締め付け用部材３０が、飛散防止用部材としての繊維層２２を容器本体１１に向けて締め付けることにより、飛散防止用部材としての繊維層２２と容器本体１１の端部１１ａとを、より強固に結合させることが可能となっている。
【００３５】
次に、締め付け用部材３０の構成例について、図４〜図７を用いて説明する。図６は、締め付け用部材の構成例の正面図であり、飛散防止用部材の外側に取り付けられた態様を示す図である。図７は、締め付け用部材の構成例の側面図であり、飛散防止用部材の外側に取り付けられた態様を示す図である。なお、図６においては、理解を容易にするために、繊維層（飛散防止用部材）の端部の断面を二点鎖線で示し、接着層の断面を破線で示している。
【００３６】
本構成例の締め付け用部材は、図６に示すように、断面が帯状をなしており、且つ容器本体１１の端部１１ａ（図５参照）に沿って周方向に湾曲して延びている２つの分割片３１，３２を有している。分割片３１のうち両側の端部には、径方向に突出する突出部３１ａが設けられている。同様に、分割片３２には、突出部３２ａが設けられている。これら突出部３１ａ，３２ａには、それぞれボルト３３を通すことが可能な貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００３７】
分割片３１と分割片３２は、貫通孔が重なるよう突出部３１ａと突出部３２ａとを突き合わすことにより、容器本体１１の端部１１ａを囲う環状をなすよう構成されている。端部１１ａの外側に接着層１８を形成し、当該接着層１８を介して繊維層２２を端部１１ａに結合した後、繊維層２２の端部２２ａの外側から分割片３１，３２を取り付ける。
【００３８】
突出部３１ａ，３２ａの貫通孔にボルト３３を通して当該ボルト３３にナット３４を締める。これにより、分割片３１及び分割片３２は、それぞれ繊維層２２の所定部分である端部２２ａ及び接着層１８を容器本体１１に向けて締め付ける。これにより、接着層１８が経年劣化して、その接着力が低下した場合にも、飛散防止用部材としての繊維層２２を強固に容器本体１１に固定することができる。
【００３９】
なお、本発明に係る締め付け用部材は、上述した態様に限定されるものではない。締め付け用部材は、飛散防止用部材としての繊維層２２の所定部分及び接着層１８を外側から容器本体１１に向けて締め付けることが可能なものであれば良い。本発明に係る締め付け用部材には、例えば、非特許文献１に記載の金属製の結束バンドや、熱収縮性の材料で構成されたリング状の部材等、様々なものを用いることができる。
【００４０】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態の圧力容器の構成について、図２、図８〜図９を用いて説明する。図８は、本実施形態の圧力容器の拡大断面図である。図９は、本実施形態の飛散防止用部材を構成する繊維層の繊維が延びている方向を説明する説明図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図８に示すように、本実施形態の飛散防止用部材２０は、複数の繊維層２４，２６を有しており、具体的には、第１繊維層２４と第２繊維層２６を有している。第１繊維層２４と第２繊維層２６との間には、接着剤で構成された接着層（以下、中間接着層と記す）２５が設けられている。飛散防止用部材２０のうち所定部分は、接着層１８（図２参照）を介して容器本体１１に結合されている。
【００４２】
第１繊維層２４と第２繊維層２６とは、当該中間接着層２５を介して結合されている。詳細には、第１繊維層２４の全面と第２繊維層２６の全面が、中間接着層２５を介して接合されている。換言すれば、飛散防止用部材２０は、第１繊維層２４、中間接着層２５、及び第２繊維層２６の順に積層されて構成されている。すなわち、第１繊維層２４と第２繊維層２６は、中間接着層２５を間に挟んで隣り合って設けられている。
【００４３】
図９に示すように、本実施形態において、第１繊維層２４及び第２繊維層２６は、それぞれ格子状に繊維が延びている。すなわち、第１繊維層２４及び第２繊維層２６は、格子状に繊維が網込まれた織物として構成されている。
【００４４】
中間接着層２５を間に挟んで隣り合う第１繊維層２４と第２繊維層２６は、繊維が延びる方向が異なるように構成されている。第１繊維層２４の繊維は、図に矢印Ｅ１で示す所定の第１方向、及び第１方向と直交する第３方向（図に矢印Ｅ３で示す）に延びている。一方、第２繊維層２６は、第１方向と鋭角をなす第２方向（図に矢印Ｅ２で示す）と、第２方向に直交する第４方向（図に矢印Ｅ４で示す）に延びている。
【００４５】
このように、第１繊維層２４は、所定の第１方向に繊維が延びており、第１繊維層２４と隣り合って設けられている第２繊維層２６は、第１方向と所定の角度（鋭角）を付けた第２方向に繊維が延びている。本実施形態において、第１方向と第２方向は、４５度をなしている。また、第１繊維層２４及び第２繊維層２６は、格子状をなしており、第３方向と第４方向も４５度をなしている。
【００４６】
本実施形態の飛散防止用部材２０によれば、繊維層２４，２６のそれぞれの繊維が延びる方向により、強度的にばらつきが生じることを抑制することができ、より確実に容器本体１１の破片を受け止めることが可能となる。
【００４７】
なお、本実施形態において第１繊維層２４と第２繊維層２６との間には、中間接着層２５が設けられているものとしたが、本発明は、この態様に限定されるものではない。第１繊維層２４と第２繊維層２６は、中間接着層を介することなく重ね合されているものとしても良い。
【００４８】
また、本実施形態において、第１繊維層２４と第２繊維層２６は、それぞれ格子状に繊維が延びているものとしたが、本発明に係る第１及び第２繊維層の態様は、これに限定されるものではない。第２繊維層は、隣り合う第１繊維層の繊維が延びている方向と所定の角度を付けた方向に繊維が延びていれば良く、例えば、第１繊維層は、所定の方向にのみ繊維が延びており、第２繊維層は、第１繊維層の繊維が延びている方向と直交する方向に繊維が延びているものとしても良い。
【００４９】
また、本実施形態において、飛散防止用部材２０は、繊維が延びる方向が異なる２つの繊維層２４，２６を有するものとしたが、本発明に係る飛散防止用部材は、この態様に限定されるものではない。さらに、飛散防止用部材は、第１繊維層２４及び第２繊維層２６に加えて、さらなる繊維層を備えるものとしても良い。
【００５０】
〔他の実施形態〕
上述した各実施形態において、飛散防止用部材（繊維層）のうち端部が、接着層を介して容器本体に結合されているものとしたが、飛散防止用部材と容器本体とを結合させる態様は、これに限定されるものではない。接着層は、飛散防止用部材の所定部分の内側に設けられて、飛散防止用部材と容器本体１１とを結合させるものであれば良い。例えば、飛散防止用部材の内側において多数の接着層を、所定の間隔をあけて配列することにより、飛散防止用部材と容器本体とを結合させることも好適である。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
５  導体
１０，１０Ｃ  圧力容器（金属容器）
１１  容器本体
１１ａ  端部
１２  内部空間
１４  フランジ
１５  フランジ
１６  フランジ
１７  フランジ
１８  接着層
２０  飛散防止用部材
２２  繊維層
２２ａ  端部
２４  第１繊維層（繊維層）
２５  中間接着層
２６  第２繊維層（繊維層）
３０  締め付け用部材
３１  分割片
３１ａ  突出部
３２  分割片
３２ａ  突出部
３３  ボルト
３４  ナット
【図１】
2016148377.tif 000003
【図２】
2016148377.tif 000004
【図３】
2016148377.tif 000005
【図４】
2016148377.tif 000006
【図５】
2016148377.tif 000007
【図６】
2016148377.tif 000008
【図７】
2016148377.tif 000009
【図８】
2016148377.tif 000010
【図９】
2016148377.tif 000011