(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器と前記変圧器内に誘電性流体を含む電気的装置であって、前記誘電性流体が、１００℃で２〜１５cSt及び４０℃で１００cSt未満の粘度を有する少なくとも１種の植物油と、ブチル化ヒドロキシアニソール、ブチル化ヒドロキシトルエン、第３級ブチルヒドロキノン、２，４，５−トリヒドロキシブチロフェノン、アスコルビルパルミテート、ローズマリー油、没食子酸プロピル、α−トコフェロール、β−トコフェロール、δ−トコフェロール及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる酸化防止剤から実質的に成る電気的装置。
【請求項２】
前記誘電性流体が低温添加剤及び抗微生物剤の少なくとも１種をさらに含む請求項１記載の電気的装置。
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明は、概して、変圧器を含む配電用装置及び電力用装置用の誘電性冷却液又は絶縁油の分野に関する。より詳細には、本発明は、植物油を基剤とする絶縁液に関し、さらに詳細には、１種以上の植物油とこの植物油の誘電性冷却液としての使用適性を向上させる少なくとも１種の添加剤とを含む組成物に関する。本発明は、植物油の誘電性冷却液としての使用適性をさらに高めることができる、変圧器タンクのような装置の改良にも関する。
発明の背景
変圧器を含む配電用装置及び電力用装置用の絶縁液は２つの重要な機能を有する。第１に、絶縁液が電気絶縁媒体として作用すること、第２に、絶縁液が装置内で発生した熱を輸送することである。例えば、熱は変圧器の巻線及びコア又は接続された回路から冷却面に輸送される。絶縁耐力及び冷却能を有することに加え、理想的な絶縁液は環境に影響を及ぼさず、比較的不燃性のものであるべきである。
１世紀もの間、原油から得られる鉱油が電気的装置における絶縁及び冷却液として広範に使用された。しかしながら、多くの屋内及び地下装置に対する安全基準がより要求の厳しいものとなったため、そのような油はアスカレル（ポリ塩化ビフェニル−ＰＣＢ）流体のような不燃性液体に大部分取って代わった。1930年代初期には、概して不燃性であると見なされているＰＣＢ類が電気的装置における絶縁液として、鉱油の代替品として広く使用された。不燃性は、装置内で電気的故障が生じた場合の火災及び爆発損傷の危険を最低限に抑えるのに必要なため、建造物の内部又は周囲に配設された装置で使用される絶縁油に要求される特性である。
結局、ＰＣＢ類は環境に有害な液体であることが認識された。その結果、ＰＣＢ類の製造及び販売並びに新規装置におけるそれらの使用は禁止された。存在するＰＣＢ含有装置に対し、特定の装置でのＰＣＢの除去及び他の装置でのＰＣＢの厳しい制限を求める厳しい法律が発行された。さらに、廃液の流出報告、浄化及び廃棄は、官報の種々の版で公表された米国ＥＰＡ規則に概説されている非常に厳しい法律に応じることを必要とする。さらに、ＰＣＢ類のアーク及び有害なアーク分解副生成物を抑制する能力が比較的不十分なために、ＰＣＢを基剤とする流体はサブマージ式電力ヒューズ、回路遮断器及び負荷遮断スイッチのような液内安全装置及び保守装置に適用されなかった。
ポリ塩化ビフェニルの欠点及び短所のために、比較的安価で、環境上安全な、不燃性の絶縁油を開発するための多大な努力がなされてきた。現在まで、これらの努力は完全な成功にはいたっていない。本発明の一般目的は、無毒の、生分解性の、比較的不燃性の、環境に無害な、比較的安価な絶縁液を使用する電気的装置を提供することである。さらに、絶縁油は典型的には誘電性流体に関する現在の仕様又は規準に適合し、現在使用されている絶縁油に概して匹敵する性能特性を示さなくてはならない。
この油の機能特性の幾つか及びそれらの重要性は以下の通りである。60ヘルツでの油の絶縁破壊は、商用周波数でのその耐電気的破壊能を示すものであって、油中に浸漬された２つの電極間にアークを発生させるのに必要な最低電圧として測定される。インパルス絶縁破壊電圧は、雷サージ及び電力サージのような過渡電圧応力下でのその耐電気的破壊能を示す。油の損失率は、その油における誘電損の測定値である。低い損失率は、可溶性の極性汚染物の濃度が低いことを示す。油がガスを生成する傾向によって、部分放電が存在する条件下でガスを放出又は吸収する油の傾向を判断する。
誘電性液体の１つの機能が熱を輸送することであるため、誘電性冷却液として作用する流体の相対的能力に実質的な影響を及ぼす因子は、粘度、比熱、熱伝導度及び膨張率である。適切な誘電性流体を選択する際に、これらの特性の値は、特に定格いっぱいでの装置の動作温度範囲で、重視される。
熱伝達に影響を及ぼす上記特性の全てに加え、商用の誘電性流体は、比較的高い絶縁耐力、低い損失率、固体誘電体に適合する誘電率、低いガス発生性を有するべきであり、それに暴露される典型的な電気的装置用材料に適合するものでなくてはならない。適切に機能するためには、この材料は、その粘度、比熱及び膨張率に依存して適切な熱伝達能を有していなくてはならない。
現在の慣例及び規格は、冷却液として使用することを意図されたいかなる誘電性流体も可燃性ではなくクラスIIIＢの可燃性液体として分類されるべきであることを要求している。安全性の必要条件は、当該流体を含む電気的装置が使用される用途、例えば、屋内、屋上、地下室、及び建造物装置の隣に依存する。危険度によって、１つ以上の安全基準が必要である。１つの容認されている安全基準の選択肢は、従来の鉱油の代わりにより可燃性の低い液体及び不燃性の液体を使用することである。より可燃性の低い液体は、300℃以上の開放式燃焼点を有しなくてはならない。
上記のように、幾つかの実施可能な流体が周知であり、電気的装置において使用されている。しかしながら、環境問題に関する意識が高まり、敏感になってきたため、環境に対して最低限の影響を及ぼし、こぼれたものが土壌又は地下水面を汚染せず、また自然な生分解過程の前に顕著な毒性を示さないように、十分に素早く且つ容易に分解する誘電性流体を提供することが望ましくなってきた。特に石油系製品の分野では、再生不可能な資源の代わりに再生可能な資源を使用することがより望ましくなってきた。購買者による全天然製品の需要は増加した。結局、材料の長期間効果及びそれらの分解副生成物により関心が集まっている。これらの環境、健康及び安全性を重視する動向は、石油から誘導された誘電性冷却液よりも植物系誘電性冷却液を使用することを好む。
種々の植物から誘導された油（以下、「植物油」と呼ぶ）は、油が新しく、慎重に加工されたものである場合に適切な誘電特性を有する多くの油を包含する。しかしながら、往々にして、そのような油は、遊離酸素に暴露された場合に特に重合しやすいものである。重合速度は、遊離酸素への暴露時点での油の温度に直接関係する。酸素への暴露によって、不飽和結合は活性化し、油の酸化重合が起こり、その流体中の装置及びその流体自体の特性に潜在的に悪影響を及ぼす。
変圧器を含む多くの種類の配電用装置は、検査なしに何年も作動しうる保全回数の少ない装置（low-maintenance equipment）である。現在使用されている鉱油は、酸素への暴露により植物油よりも実質的に分解しにくく、そのため、通常、標準的な安定性試験に合格する。従って、鉱油は、それらの長い動作可能寿命のために、この種の電気的装置での使用に非常に適する。相応じて、現在まで、植物油の酸素への長期間暴露効果を有効に減少させる許容可能な方法はなく、そのため植物油は電気的装置における誘電性冷却材としてうまく使用されなかった。従って、安全規準を満足し、環境に無害な保全回数の少ない植物油を基剤とする誘電性冷却液を提供することが望ましい。
本発明のこれら及び他の目的並びに本発明の利点は以下の記載から明らかになるであろう。
発明の要旨
本発明は、１種以上の植物油を基剤とし、この油の機能特性を向上させる種々の添加剤を含む絶縁冷却液組成物を含む。本発明の組成物は、好ましくは低い粘度、高い絶縁耐力及び高い燃焼点を有し、低温添加剤（low temperature additive）、酸化防止剤及び抗微生物剤を含む。この組成物は、配電用装置及び電力用装置、特に変圧器において長い使用期間にわたって安定であるように選ばれる。本発明の組成物は本質的に天然食品製品であるため、本発明の組成物に環境上又は健康上の安全性を脅かす危険性はない。
本発明は、電気的装置のヘッドスペースから酸素を除去するための酸素脱除装置をさらに含む。この酸素脱除装置は、酸素吸収性化合物が当該誘電性冷却液と直接接触することを防ぐ容器内に収容された、好ましくは所定量の酸素吸収性化合物、例えば酸化鉄である。前記容器は、通気性の、水分／液体不浸透性材料から構成されたものであり、そのためタンクのヘッドスペース内に存在しうる酸素は最終的には当該容器を通って当該容器内部で吸収される。
本発明は、当該装置のハウジング内への酸素含有空気の漏れを抑制する手段をさらに含む。これらの手段は、タンク自体及びこのタンクを密閉する際に使用されるガスケットの改良を含む。
発明の詳細な説明
本発明は、変圧器を含む配電用装置及び電力用装置において誘電性流体として植物系油を使用することを可能にする。植物油は典型的には、エステル化された多数のヒドロキシル基を有するグリセリンのようなポリオールと等しい数の脂肪酸分子の化合から形成された混合グリセリドを含む。多くの植物油はトリグリセリドである。すなわち多くの植物油はグリセリンに化学結合した３つの脂肪酸を有する。トリグリセリドの一般式は、
0004298790.tif 000002
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は同一であっても相異なっていてもよく、Ｃ4〜Ｃ22の炭素鎖を有し、０〜３の不飽和度を有する。）
である。
植物油の違いは、脂肪酸分子の違いにより生じる。ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、エイコセン酸、ベヘン酸、エルカ酸、パルミチオル酸、ドコサジエン酸、リグノセリン酸、テトラコセン酸、マルガリン酸、マルガロレン酸、ガドレイン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ペンタデカン酸及びヘプタデカン酸等の幾つかの異なる脂肪酸がある。脂肪酸と、結果として得られる植物油とは、それらの飽和度が異なる場合がある。トリグリセリド分子上の３つの脂肪酸は、全て同じ種類のものであっても、２種又は３種の異なる脂肪酸からなっていてもよい。トリグリセリドの組成は、化学種ごとに変わり、また、さほどではないが個々の化学種の系統ごとに変わるが、１つの系統から誘導される植物油は本質的に同じ脂肪酸組成を有する。
全ての天然由来のトリグリセリドは独特の特性を有する。例えば、トリグリセリドのうちの幾つかは、他のものよりも酸化されやすい、本発明によると、少なくとも１の不飽和度（少なくとも１つのＣ＝Ｃ二重結合）を有する脂肪酸を含む油を使用することが好ましい。これは酸化作用を緩和し、他の方法では生じうる水素ガスの発生を抑制することを助ける。モノ不飽和物を含む油は、他の油よりも容易に分解しないことが見出され、従って、本発明での使用に対してモノ不飽和物を含む油は幾分好ましい。適切な植物油には、大豆油、ヒマワリ油、菜種油（カノーラ油）、綿実油、オリーブ油、ベニバナ油、ホホバ油、レスケレラ（lesquerella）油、及びベロニア（veronia）油が含まれる。これらは全て300℃を超える燃焼点を有する。
酸化防止
植物油を構成するトリグリセリドが酸素に暴露された場合、トリグリセリドは反応して不飽和結合を活性化させ、油の酸化重合を引き起こす。そのような反応の生成物はもとの植物油よりも劣る化学的特性を有するため、そのような反応の生成物は望ましくない。酸化による油の特性の長期間劣化は酸素への長期間暴露を必要とすることが見出された。従って、例えば、試験前に油が酸素により飽和されても、油が試験中に追加の酸素と接触することを妨げられている場合には、油は悪影響を受けずに加速寿命試験に耐えて残存する。
従って、酸素への油の暴露を抑制するための手段を提供することが望ましい。電気的装置のヘッドスペース内の酸素を除去し、植物油に最初に溶解していた酸素の量を最低限に抑えることによって、酸化反応の速度は後述するように著しく減少する。しかしながら、典型的には２０年を超える電気的装置の長い期待動作寿命のため、全反応速度を減少させるための手段をさらに提供することが望ましい。本発明のよると、このことは、酸素脱除性化学物質を植物油に溶解させることにより部分的に達成される。適切な酸化防止剤には、ＢＨＡ（ブチル化ヒドロキシアニソール）、ＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）、ＴＢＨＱ（第３級ブチルヒドロキノン）、ＴＨＢＰ（２，４，５−トリヒドロキシブチロフェノン）、アスコルビルパルミテート、ローズマリー油、没食子酸プロピル、及びα−、β−又はδ−トコフェロール（ビタミンＥ）が含まれる。他の適切な酸化防止剤は当業者に周知であろう。
低温添加剤
誘電性冷却液の性能に対して重要なもう１つの因子は、流動点の値を含むそれらの低温物理的特性である。通常、植物油は、標準的な配電用途に適切であるほど十分に低い固有流動点を有していない。平均的な配電用途では、冷却液が-20℃未満の流動点を有することを必要とする。本発明によると、植物油を基剤とする冷却液は、装置が中程度の低温（-20℃未満）に暴露される場合に、流動性液体のまま存在するように改質される。油の改質は、ポリ酢酸ビニルオリゴマー及びポリマー及び／又はアクリル酸オリゴマー及びポリマーを含む群から選ばれる流動点降下剤を添加することを含む。
複数の油の特定の配合物が、その構成成分たる油のうちのいずれかのみの流動点よりも低い流動点を有することが見出された。例えば、大豆油（Ｉ）２５％と菜種油（II）75％との配合物は、（Ｉ）及び（II）がそれぞれ-15℃及び-16℃の流動点を有するのに対し、-24℃の流動点を有することが見出された。同様な有利な低下を示す幾つかの他の組み合わせには、大豆油25％＋オレエート改質油75％、大豆油50％＋オレエート改質油50％、大豆油25％＋ヒマワリ油75％が含まれる。0.1％から0.3％のソルビタントリステアレートの添加によっても、油の流動点が低下する。ここに記載した組み合わせのリストは本発明の特徴を網羅するものではなく、本発明の特徴を例示するためのものである。
植物油が鉱油とは異なる低温挙動を示すことがさらに見出された。特に、植物油が流動可能であるように、その流動点よりもわずかに高い低温に植物油が冷却された場合に、植物油はその温度で長期間貯蔵されることによって、固体になるか又はゲル化する。油の低温安定性は、上記のように１種以上の流動点降下剤の添加によって、及び２種以上の油の配合によって、改良できることも見出された。
抗微生物剤
微生物の成長を阻害する化合物を植物油に含めることがさらに好ましい。植物油と相溶性の任意の適切な抗微生物性物質を使用することができる。例えば、ＢＨＡのようなフェノール系酸化防止剤が、ソルビン酸カリウム、ソルビン酸又はモノグリセリドのような他の抗微生物性物質と共に使用された場合に、細菌、カビ、ウイルス及び原生動物に対して相当な活性を有することは周知である。ビタミンＥ、すなわちアスコルビル−６−デカノエート及び他の周知の化合物も当該油において抗微生物剤として使用するのに適する。
水の除去
水及び極性汚染物の存在は誘電性能に負の影響を及ぼすため、当該流体中での水及び極性汚染物の存在は望ましくない。当該流体中で水は、分解反応にあずかる水の量に比例して植物油基剤中の脂肪酸エステルの分解速度を増加させる。そのような反応の最も明確な指標は、当該流体の増加した酸性度による中和価の値の実質的な増加である。この反応は、極性汚染物の形成を導く（ASTM D974）。
この問題は、配電用装置が作動する広い温度範囲により複雑となる。鉱油の絶縁破壊特性及び他の誘電特性は、油中に存在する水の飽和百分率に直接関係する。飽和点に達するにつれて、絶縁耐力は急激に低下する。誘電性冷却液に使用される典型的な鉱油の室温での飽和点は、室温でおよそ65ppmであり、およそ100℃の公称動作温度で500ppmを超える。しかしながら、配電用装置は典型的には広い温度範囲にわたって動作可能であることを要求されるため、含有水分の温度の一定の上昇及び降下は飽和に達することが必要である。溶解している水又は高い動作温度で気／液平衡状態にある水は、油がより低い温度になったときに沈殿又は凝縮する。
標準規格は、通常、新規配電用装置での使用に対して、常用の鉱油から水分を35ppm未満まで除去することを要求している。水分除去方法は、配電用装置に充填する前に、室温飽和度の15〜25％の典型的なレベル（10〜15ppm）まで、減圧チャンバー内での蒸発、濾過、又はこれらの両方を用いる。
一方、植物油は、典型的には室温で500ppmをはるかに超えるかなり高い水飽和点を有する。従って、新規配電設備での使用に許容可能な含水量は、ppmの観点で慣用的な油の含水量よりもかなり高い。しかしながら、脂肪酸エステルの分解を引き起こす植物油中の水の追加の負の影響のために、この水分除去方法は、鉱油に関して望ましい値をかなり下回る飽和百分率としての含水量をもたらすものであるべきである。当該水分除去方法の最後において、飽和度の５〜10％が植物油にとって推奨される範囲である。
固形分の除去
種々の蝋状粒状物及び他の微小な固形汚染物を濾過により油から除去することが好ましいことも見出された。適切な濾過手段の例は、５ミクロン程度の小さな粒状物質を除去することができる濾過物質である。
加工
各植物油は、10パーセント（10％）未満の飽和度まで過剰の水分を除去するため、粒子を除去するため、及び他の汚染物を除去するために、常用の無機誘電性基油を処理する常套手段と同様な手法で加工される。処理された基油は次に配合されて所望の組成物となる。配合物の特定の重要な特性を改良するために、これらの配合物に、酸化防止剤、抗微生物剤及び流動点降下剤を含む添加剤が添加される。いったん材料が均一に配合されたならば、その生成物は、将来の使用のために、密閉された系又は容器内で好ましくは貯蔵される。
装置への充填
前記誘電性冷却液は、電気的装置のタンク内に適切に導入されなくてはならない。タンクを充填するための好ましい方法は、当該冷却液の重要な特性に悪影響を及ぼしうる大気中の酸素、水分及び他の汚染物への当該冷却液の暴露を最低限に抑える。好ましい充填方法には、タンク内容物の乾燥、排気、及び乾燥窒素ガスによる空気の置換、部分減圧下での充填、並びにタンクを即座に密閉することが含まれる。電気的装置が当該誘電性流体とタンクカバーの間にヘッドスペースを必要とする場合に、充填及びタンクの密閉後、ヘッドスペース内のガスは、25℃で２〜３psigの一定の正圧でもって、排気され、乾燥窒素のような不活性ガスにより置換される。
油の特性
ほとんどの植物油は、常用の絶縁油及びよりいっそう可燃性でない流体の双方に対して許容されている最低基準（300℃）をはるかに超える開放式燃焼点を有することが見出された。例えば、大豆油は典型的には、およそ350℃の燃焼点を有する。本発明によると、好ましい油は、100℃で２〜15cStの間の粘度及び40℃で110cSt未満の粘度を有し、0.3cal/g/℃よりも高い熱容量（比熱）を有する。
長期間安定性は、最も好ましい植物油配合物、加工法、並びに酸化防止剤及び抗微生物剤の添加の選択により高められる。安定性は、さらに、当該組成物が暴露される環境を調節することによって、特にタンク内に進入した酸素、水分及び汚染物を最少限に抑えることによって、及びタンク内に漏れ入りうる酸素を除去又は捕獲する手段を備えることによっても高められる。
低温特性は、最適な植物油配合物を使用することによって、及び流動点降下剤を使用することによって改良される。また、これらの方法によって、ほとんどの標準的な電気的装置用途に対して十分に低い-20℃未満の流動点がもたらされる。
タンクヘッドスペース内の酸素の除去
植物油を基剤とする流体を含む電気的装置のヘッドスペース内に存在する酸素を除去することも望ましい。電気的装置の設計には、種々のアプローチがある。植物系絶縁冷却液を使用することに適さない１つの設計は、コンサベータ非密閉型である。
ANSI/IEEE標準の配電用及び中電力用装置の設計では、タンク内容物の膨張及び収縮を可能にするタンクヘッドスペースを使用することがあたりまえとなっている。装置のヘッドスペースが空気でパージされ、不活性ガスで置換されたとしても、カバー又は付属品の開口部、ガスケットを通してのゆっくりとした移行、及び圧力開放装置の動作のために、動作寿命にわたって酸素がヘッドスペース内に漏れ入ることが可能である。ヘッドスペース内への酸素の進入は、結局は、流体中の酸化防止剤の消費に寄与する。従って、タンクのヘッドスペース内に漏れ入りうる酸素を除去することが望ましい。
酸素の進入を抑制する１つの方法は、ヘッドスペースとの連絡がある任意の部材、カバー又はアクセス点を溶接することであり、そのような開口部をシールするためのガスケット及び他の手段は全て経時的に漏れやすい。
このことは、ヘッドスペース内に乾燥した酸素脱除性化合物を備えることによって達成することができる。酸素脱除性化合物と植物油の間の接触を防ぐために、そのような化合物を酸素透過性、油及び水分不浸透性のポリマー容器内の収容することが好ましい。適切な容器の例には、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン又はポリメチルペンテン、及びこれらのコポリマーが含まれる。選択される材料は、十分に酸素透過性であり、かつタンクが暴露される高い動作温度及び幅広い温度範囲の両方で所望の特性を保つことができるものでなくてはならない。好ましい材料は、酸素脱除性化合物を収容するためのパウチに作り上げることができるポリマーフィルムである。
好ましい酸素脱除性化合物は、サウスカロライナ州ダンカン29334所在のCryovac Division of W. R. Grace & Company,によりAgelessの名称で販売されている。Agelessの主構成成分は酸化鉄である。代わりに、酸素吸収剤は、鉄（II）塩と酸化調整剤及び／又は亜硫酸金属塩及び硫酸金属塩化合物との混合物を含んでよい。これらの化合物は、下式：
Ｆｅ→Ｆｅ+2＋２ｅ-
1/2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→２ＯＨ-
Ｆｅ+2＋２ＯＨ-→Ｆｅ（ＯＨ）2
Ｆｅ（ＯＨ）2＋1/2Ｏ2＋1/2Ｈ2Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）3
に従って酸素と反応する。
上記反応において、水も反応する。このことは、水が油の誘電特性に悪影響を及ぼしうる極性汚染物であるため、本発明において都合良い。
代わりに、水和した硫酸銅（II）、塩化スズ（II）又は酸化コバルト（II）のような促進剤に混合された亜硫酸塩を含む酸素除去剤を開示している米国特許第2,825,651号明細書の教示に従って、酸素除去性化合物を具備することができる。第２の代替的酸素脱除性化合物は、マンガン、鉄、コバルト又はニッケルの塩、アルカリ化合物、亜硫酸塩、又は潮解性物質の使用を教示している米国特許第4,384,972号明細書に開示されている。
ヘッドスペースから酸素を除去することに使用できる他の化合物の例には、炭素と活性鉄粉末の組み合わせ；ハイドロサルファイト、水酸化カルシウム、炭酸水素ナトリウム及び活性炭の混合物；金属粉末の表面上にコーティングされたハロゲン化金属粉末；並びに水酸化カルシウムのようなアルカリ化合物と炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムとの組み合わせが含まれる。
以下の記載は変圧器に関するものである。当業者は、本明細書に記載の組成物及び方法は、限定するわけではないが、リアクトル、変圧器、開閉装置、調整器、タップ切換器隔室、項電圧ブッシング等を含む他の種類の電気的装置における使用に同様に適することを理解するであろう。
図１を参照すると、変圧器タンク１０は典型的には、タンク本体１２、タンク本体１２にボルト締め又は溶接され、ガスケット１６によりシールされたタンクカバー１４を具備する。タンク本体１２はシールされている。タンク１０は、誘電性絶縁流体１８中に浸漬された変圧器コア及び巻線（図示せず）又は他の電気的装置を収容している。前記流体表面とタンクカバーの間の空間がタンクのヘッドスペース２０である。本発明の好ましい態様によると、酸素脱除性物質を含むポリマー容器２２は、タンクのヘッドスペース内、好ましくは図１に示されているようにタンクカバーの内側に取り付けられる。上記のように、容器２２は好ましくは通気性フィルムからなるパウチ又はバッグである。図２により詳細に示されているように、容器２２は、タンクカバー１４の開口部２６に隣接して取り付けられ、保持リング２７により所定の位置に固定されているポリオレフィンハウジング２４内に支持されている。プラグ２８及びガスケット３０は、ハウジング２４の外側端をシールしている。ハウジング２４の内側端は、当該技術分野で周知の非常に酸素透過性が高い不透湿性材料からなる膜により封鎖されていることが好ましい。適切な材料の例にはポリメチルペンテンがある。膜３３は薄く、壊れやすいため、プラスチックメッシュ又はグリッド３４により両側で支持されることが好ましい。ハウジング２４及びプラグ２８の少なくとも１つは、酸素脱除性物質がタンクの外側から見えるように透明であることが好ましい。代わりに、ハウジング２４がタンクカバー又は壁の他の部分に組み込まれてもよいことが理解されるであろう。
酸素脱除性物質の容器を取り替えることが望ましいか又は必要な場合には、プラグ２８が取り外され、容器２２がポリオレフィンハウジング２４から取り出され、取り替えられる。ハウジング２４の低い通気性は、ねじ込みプラグが取り外される短時間の間の、ヘッドスペース２０と外側の雰囲気との間での実質的なガス交換を妨げる。このことは、より長い期間にわたる酸素脱除性物質の作用を妨げるほど容器の通気性が高くなくても達成することができる。
さらに、図２を参照すると、酸素脱除性物質に加え、タンクヘッドスペース内の酸素の存在を示す手段を具備することが好ましい。この指示体は、好ましくは、Mitsubishi Gas Chemical Companyにより販売され、そしてCryovac Division of W. R. Grace and CompanyによりAgeless Eyeの商標で米国内で流通しているもののような酸素感受性化合物である。この化合物は、周囲酸素濃度が0.1％を超える場合に、桃色から青色への変色を示す。
酸素指示体は、酸素指示体がヘッドスペース内のガスと化学的に接触し、かつタンク外側からの検査のために目視可能であるような態様で、タンクヘッドスペースの壁に収容されることが好ましい。これを達成するための１つの方法は、酸素指示体を開口部２８に隣接して備え付けることである。
タンクの改良
前述の事柄に加え、変圧器における植物油を基剤とする誘電性絶縁流体の使用は、変圧器タンクに幾つかの改良を加えることによって容易になる。これらには、タンク内の油の空気への暴露の機会を増加させることなく酸素吸収性物質を取り替えることができる上記の密閉された利用しやすいチャンバーを具備することを含む。他の改良は、油の空気への長期間暴露を抑えるように、タンク内への空気の漏れを抑えることである。
ここで図３を参照すると、そのような改良の１つは、タンクヘッドスペース２０の容積に関係する。例えば、ANSI/IEEE C57シリーズ標準は、配電用変圧器タンクが、電柱及び据付けパッド型設計に対しては-5℃〜+105℃の温度範囲にわたって、変電所用変圧器に対しては-20℃〜+105℃の温度範囲にわたって密閉されたままで存在することを要求している。この範囲外では、タンク又は関連装置が損傷するのを防ぐために、タンクは通常換気される。本発明によると、ヘッドスペース容積が増加すると、タンクが密閉されたまま存在する温度範囲がそれに対応して広くなるため、酸素（空気）がタンク内に漏れ入る可能性が減少する。特に、この場合におけるタンクは、好ましくは、-20℃〜+115℃でタンクが密閉されたまま存在することが可能となるのに十分なヘッドスペース容積を具備する。
さらに、各タンクは、上記のようにタンクを換気するための自動圧力開放装置（ＰＲＤ）４０を具備する。本発明によると、このＰＲＤ４０は、内部圧力が９±１psigを超えた場合にのみヘッドガス空間を自動的に換気し、そして内部圧力が６±１psigまで低下した場合に自動的に再密閉するように較正される。ＰＲＤは正圧で再密閉するため、ＰＲＤによる換気後でもヘッドスペースは正圧に保たれる。ヘッドスペース内の正圧を維持することは、タンク内への空気の進入を妨げることを促進する。
前述の事柄に加え、常用のガスケット（図示せず）の代わりに実質的に不通気性である材料から作製されたガスケットを使用することが好ましい。そのようなガスケット材料は、また、当該誘電性冷却液による分解に耐えるものでなくてはならない。適切なガスケット材料の例には、高アクリロニトリル含有率のニトリルゴム、及び種々のフルオロエラストマーが含まれ、そのような化合物のうちでE.I. du Pont de Nemours & Companyの商標VITONで販売されている化合物が代表的である。一方、シリコーンゴム、及び低アクリロニトリル含有率のニトリルゴムは、相対的に高い通気性のために、あまり適切なものでないと見なされている。このリストはたんに例示のためのものであり、変圧器タンク用のガスケットを形成するために、他の弾性不通気性材料を使用することができることが理解されるであろう。前述のように、ガスケットの長期間使用に関連する漏れを防ぐためのもう１つの方法は、ガスケット型シールを完全に排除して装置ハウジングを溶接して塞ぐことである。
ガスの進入を抑制するもう１つの方法は、他の手段による熱膨張を提供することによってヘッドスペースを無くすことである。加圧／部分減圧に対する耐性は、-20〜115℃の平均流体温度の熱的範囲に基づくものである。
十分なヘッドスペースを有する装置に対し、植物油を基剤とする誘電性冷却液は、周囲に対して115℃の最大定格上層油上昇温度を有する高温変圧器に関する最近の開発において優れた材料としても機能しうる。
内部絶縁の改良
前述の事柄に加え、紙絶縁体が非セルロース系絶縁性「紙」に置き換えられた電気的装置において植物油を基剤とする誘電性絶縁流体は、高い固有安定性を有する。これは、セルロース系材料が分解されるにつれて、セルロース系材料が遊離するためである。多分に候補になりそうな材料は、アラミド絶縁材料、ポリエステル材料、ポリアミド等である。
本発明の好ましい態様を示し、記載したが、本発明の真意から逸脱することなく、当業者は本発明の改良をなすことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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