JP2016220496A - ガス絶縁機器 - Google Patents

Abstract

【課題】導体及び絶縁ガスをより良好に冷却することが可能なガス絶縁機器を提供する。【解決手段】実施形態によれば、ガス絶縁機器１は、電力系統の電気回路を構成する導体５と、当該導体５を収容可能な内部空間１２が形成されており、当該内部空間１２に絶縁ガスが所定の圧力で充填される容器１０と、当該容器１０より外側に設けられており、外気との間で熱交換を行うことにより内部空間１２からの絶縁ガスを冷却する冷却器２０とを有している。容器１０には、内部空間１２からの絶縁ガスを冷却器２０に向けて取り入れる取入口２１と、冷却器２０により冷却された絶縁ガスを内部空間１２に供給する供給口２７が、形成されている。ガス絶縁機器１は、取入口２１から取り入れた絶縁ガスを当該冷却器２０により冷却し、冷却された絶縁ガスを供給口２７から内部空間１２に供給する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、導体を収容する容器内に絶縁ガスが充填されるガス絶縁機器に関する。

電力系統の電気回路を構成する導体を収容する容器（いわゆるエンクロージャ）を有し、当該導体の絶縁及び冷却を行う絶縁ガスが当該容器内に充填される機器（以下、ガス絶縁機器と記す）がある。絶縁ガスには、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）や窒素、二酸化炭素、乾燥空気等が用いられる。ガス絶縁機器には、例えば、ガス絶縁母線（例えば、特許文献１参照）等がある。

このようなガス絶縁機器は、変電所等における設置面積をより小さくするために、外形寸法をよりコンパクトなものにすることが求められている。容器の寸法や導体の寸法をより小さくすると、導体と容器の内壁との距離が短くなるため、導体と容器との間における電気絶縁性能が低下する。また、容器の表面積や導体の表面積を小さくすると、導体及び容器の放熱性能も低下する。

なお、特許文献１には、導体や絶縁ガスの温度上昇を抑制するために、上述した容器のフランジ同士を、絶縁スペーサ及び導電性部材を介在させて接続する技術が提案されている。

特開２０１１−８３０９９号公報

このようなガス絶縁機器は、その導体や、これを収容する容器の断面が、図９（ａ）に示すように、円形をなしている場合がある。容器内に封入されている絶縁ガスは、図９（ａ）に矢印で示すように、高温の導体からの熱を受けて容器内を上昇する。導体より鉛直方向上側に流動した絶縁ガスは、容器の内面に沿って下降し、導体の鉛直方向下側に流動して、再び導体により熱せられる。

容器は、その内部を循環する絶縁ガスからの熱を受けて温度が上昇する。温度が上昇した容器は、その外側にある外気に対して熱を放出する。図９（ａ）に破線矢印で示すように、容器の外側にある外気には、容器の外面に沿って鉛直方向上側に向かう流れが形成される。容器のうち導体より鉛直方向上側の部分より、さらに鉛直方向上側には、上昇する外気の流れ（以下、上昇流と記す）が形成される。図９（ｂ）に示すように容器の径が、約６００ｍｍである場合、上昇流の幅は、１００ｍｍ以下であった。

このようなガス絶縁機器においては、導体と容器との間の電気絶縁性を確保する必要がある。このため、容器の内側や導体に放熱用のフィン等を設けることはできない。また、容器の外側に放熱用のフィン等を設けることは、製造性やコストの観点で問題がある。ガス絶縁機器には、容器の外形寸法を抑制すると共に、容器内の絶縁ガスの熱をより効率よく外気に伝達して絶縁ガスの冷却を行う技術が要望されている。

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、導体及び絶縁ガスをより良好に冷却することが可能なガス絶縁機器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態のガス絶縁機器は、電力系統の電気回路を構成する導体と、当該導体を収容可能な内部空間が形成されており、当該内部空間に絶縁ガスが所定の圧力で充填される容器と、当該容器より外側に設けられており、外気との間で熱交換を行うことにより前記内部空間からの絶縁ガスを冷却する冷却器と、を備え、前記容器には、前記内部空間からの絶縁ガスを前記冷却器に向けて取り入れる取入口と、前記冷却器により冷却された絶縁ガスを前記内部空間に供給する供給口が、形成されており、前記取入口から取り入れた絶縁ガスを当該冷却器により冷却し、冷却された絶縁ガスを前記供給口から前記内部空間に供給することを特徴とする。

第１の実施形態のガス絶縁機器の構成を示す断面図であり、冷却器及び各種の配管については、模式的に示している。 第１の実施形態のガス絶縁機器の構成を示す斜視図であり、部分的に容器と導体の内部を示している。 第1の実施形態のガス絶縁機器のうち冷却器の構成を示す斜視図である。 第1の実施形態の変形例の冷却器の構成を示す斜視図である。 第１の実施形態の変形例のガス絶縁機器の構成を示す断面図であり、冷却器及び各種の配管については、模式的に示している。 第２の実施形態のガス絶縁機器の構成を示す断面図であり、冷却器及び各種の配管については、模式的に示している。 第３の実施形態のガス絶縁機器の構成を示す断面図であり、冷却器及び各種の配管については、模式的に示している。 第４の実施形態のガス絶縁機器の構成を示す縦断面図であり、隣り合う容器同士の接続部を示している。 容器の内部空間に充填されている絶縁ガスと容器の周囲にある外気の流動方向及び温度分布を説明する断面図であり、（ａ）は、絶縁ガス及び外気の流動方向を、（ｂ）は、絶縁ガス及び外気の温度分布を示している。

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。

〔第１の実施形態〕
第１の実施形態のガス絶縁機器の構成について図１〜図４を用いて説明する。図１は、本実施形態のガス絶縁機器の構成を示す断面図であり、冷却器及び各種の配管については、模式的に示している。図２は、本実施形態のガス絶縁機器の構成を示す斜視図であり、部分的に容器と導体の内部を示している。図３は、本実施形態のガス絶縁機器のうち冷却器の構成を示す斜視図である。図４は、本実施形態の変形例の冷却器の構成を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態のガス絶縁機器１は、電力系統の電気回路、いわゆる主回路を構成する導体５を有している。導体５は、略円筒状をなしており、所定の方向に延びている。導体５の軸心を図１に点Ａで示し、図２に一点鎖線Ａで示す。導体５が延びている方向を、以下に「軸方向」と記す。導体５は、電力系統の電流、いわゆる高圧電流が流れることにより、ジュール熱が生じて高温となる。なお、当該軸方向と直交する方向を、以下に「径方向」と記す。

ガス絶縁機器１は、当該導体５を収容する容器１０を有している。容器１０は、導体５の径方向外側を囲うよう構成されている。容器１０は、エンクロージャ（enclosure）とも称される。ガス絶縁機器１は、例えば、ガス絶縁開閉装置やガス絶縁母線の少なくとも一部を構成するものである。

本実施形態において、容器１０は、略円筒状をなしており、軸方向に延びている。本実施形態において、容器１０は、導体５と同軸に設けられており、容器１０の軸心は、導体５の軸心Ａと一致している。本実施形態の容器１０及び導体５は、ほぼ水平方向に延びている。

なお、以下の説明において、導体５及び容器１０の軸心Ａが延びている方向を単に「軸方向」と記し、軸心Ａを各図に点Ａ又は一点鎖線Ａで示す。当該軸心Ａと直交する方向を単に「径方向」と記す。また、鉛直方向のうち上側を「鉛直方向上側」と記して図に矢印Ｕで示し、下側を「鉛直方向下側」と記して図に矢印Ｄで示す。

容器１０は、アルミ合金等の金属で構成された金属容器である。本実施形態において、容器１０は、地面（図示せず）から鉛直方向上側に所定の距離をあけて配置されており、電気的に接地（アース）されている。容器１０は、接地タンクとも称される。容器１０及び導体５は、水平方向に延びている。すなわち容器１０及び導体５の軸方向は、水平方向のうち所定の方向である。

容器１０の内側には、導体５を収容する空間（以下、内部空間と記す）１２が形成されている。内部空間１２を画定する内壁を符号１０ａで示す。内部空間１２には、所定の圧力で絶縁媒体としてのガス（以下、絶縁ガスと記す）が充填される。絶縁ガスには、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）のガスが用いられる。内部空間１２には、絶縁ガスが所定の圧力（例えば、０．６ＭＰａ）で充填されて密閉される。容器１０は、圧力容器とも称される。内部空間１２にある絶縁ガスは、導体５が発したジュール熱を受けて温度が上昇する。

導体５により熱せられて比較的高温となった内部空間１２の絶縁ガスには、例えば図９（ａ）に一点鎖線矢印で示すように、導体５の外壁５ｃに沿って鉛直方向上側に向かう流れが形成される。当該流れは、容器１０のうち導体５より鉛直方向上側の部分（以下、上側部分と記す）１０ｅに衝突して向きを変える。これにより、内部空間１２には、内壁１０ａに沿って鉛直方向下側に向かう絶縁ガスの流れが形成される。内部空間１２のうち導体５の近傍にある絶縁ガスには、再び鉛直方向上側に向かう流れが形成される。図９（ａ）に示すように、絶縁ガスが容器１０の内部空間１２を継続的に循環すると、温度が上昇して高温となる。

そこで、本実施形態のガス絶縁機器１においては、内部空間１２において高温となった絶縁ガスを冷却する熱交換器（以下、冷却器と記す）２０が、容器１０より外側に設けられている。本実施形態において、冷却器２０は、外気と絶縁ガスとの間において熱交換を行う、いわゆる空冷の熱交換器である。冷却器２０は、絶縁ガスの熱を外気に伝達することより、内部空間１２から導入された絶縁ガスを冷却する。冷却器２０の詳細な構成については、後述する。

容器１０には、内部空間１２から高温の絶縁ガスを冷却器２０に向けて取り入れる開口（以下、取入口と記す）２１が形成されている。取入口２１は、導体５より鉛直方向上側に配置されている。すなわち取入口２１は、容器１０のうち鉛直方向上側の部分（以下、上側部分と記す）１０ｅに形成されている。

本実施形態において、取入口２１は、容器１０の軸心Ａを含み且つ鉛直方向に延びている平面（図１に二点鎖線Ｐ１で示す）上に配置されている。すなわち、取入口２１は、容器１０と同軸に設けられた導体５の鉛直方向上側に配置されている。

また、容器１０には、冷却器２０により冷却された絶縁ガスを内部空間１２に供給する開口（以下、供給口と記す）２７が形成されている。供給口２７は、容器１０のうち取入口２１より鉛直方向下側に配置されており、且つ冷却器２０より鉛直方向下側に配置されている。

本実施形態において、供給口２７は、容器１０の軸心Ａを含み且つ水平方向に延びている平面（図１に二点鎖線Ｐ２で示す）上に配置されている。すなわち、供給口２７は、容器１０と同軸に設けられた導体５の水平方向外側に配置されている。

なお、水平方向のうち、上述した軸方向と直交する方向を、特に「横断方向」と記して図に矢印Ｈ１で示す。すなわち、本実施形態の供給口２７は、導体５の横断方向外側に配置されている。

本実施形態において、冷却器２０は、取入口２１より鉛直方向上側に配置されており、図２に示すように、外形が軸方向に長い形状をなしている。また、冷却器２０は、図１に示すように、容器１０の軸心Ａを含み且つ鉛直方向に延びている平面（図１に二点鎖線Ｐ１で示す）から横断方向外側に所定の距離（図１に寸法Ｆで示す）をあけて配置されている。当該所定の距離は、容器１０の外径が例えば６００ｍｍである場合、５０ｍｍ以上であることが好ましい。

このように冷却器２０を配置することにより、図９（ｂ）で示すように、容器１０の上側部分１０ｅの鉛直方向上側に、横断方向の幅が約１００ｍｍの比較的高温の外気の上昇流が形成されても、当該上昇流が冷却器２０に触れることを抑制することができ、冷却器２０の冷却性能の低下を抑制することができる。

次に、本実施形態のガス絶縁機器１のうち、容器１０に形成された取入口２１及び供給口２７と冷却器２０とを接続する配管の構成について図１及び図２を用いて説明する。

ガス絶縁機器１は、絶縁ガスを取入口２１から冷却器２０に導く配管（以下、取入配管と記す）２２と、冷却器２０により冷却された絶縁ガスを供給口２７に導く配管（以下、供給配管と記す）２６とを有している。なお、各図において、絶縁ガスの流動方向を一点鎖線矢印で示している。

取入配管２２は、取入口２１から冷却器２０に延びており、取入口２１から取り入れた絶縁ガスを冷却器２０に導く。図１及び図２に示すように、本実施形態の取入配管２２は、取入口２１から鉛直方向上側に延びている部分（以下、上側延伸部と記す）２２ｅと、当該上側延伸部２２ｅから横断方向外側に延びている部分（以下、外側延伸部と記す）２２ｃと、当該外側延伸部２２ｃから軸方向を冷却器２０に向けて延びている部分（以下、軸方向延伸部と記す）２２ａ（図２参照）を有している。

このように構成された取入配管２２は、内部空間１２から取入口２１に流入した高温の絶縁ガスを、上側延伸部２２ｅ、外側延伸部２２ｃ及び軸方向延伸部２２ａを通して、冷却器２０に導く。

供給配管２６は、冷却器２０から供給口２７に延びており、冷却器２０により冷却された絶縁ガスを供給口２７に導く。供給配管２６は、冷却器２０から軸方向に延びている部分（以下、軸方向延伸部と記す）２６ａと、当該軸方向延伸部２６ａから横断方向外側に延びている部分（以下、外側延伸部と記す）２６ｃと、当該外側延伸部２６ｃから鉛直方向下側に延びている部分（以下、下側延伸部と記す）２６ｅと、当該下側延伸部２６ｅから横断方向内側に供給口２７に向けて延びている部分（以下、内側延伸部と記す）２６ｆを有している。

このように構成された供給配管２６は、冷却器２０により冷却された低温の絶縁ガスを、軸方向延伸部２６ａ、外側延伸部２６ｃ及び下側延伸部２６ｅ及び内側延伸部２６ｆを通して供給口２７から内部空間１２に導く。

次に、本実施形態の冷却器２０の詳細な構成について、図３を用いて説明する。冷却器２０は、取入配管２２の軸方向延伸部２２ａからの絶縁ガスの流れを複数の流れに分ける管（以下、分岐管と記す）２３と、複数の流れを一つの流れに集合させる管（以下、集合管と記す）２５とを有している。

加えて、冷却器２０は、内部を貫流する絶縁ガスを冷却する管（以下、冷却管と記す）２４を複数（４つ）有している。本実施形態において、冷却管２４は、取入配管２２の軸方向延伸部２２ａと供給配管２６の軸方向延伸部２６ａとの間に設けられており、本実施形態においては、上述した分岐管２３と集合管２５との間に並列に接続されている。各冷却管２４は、水平方向のうち図に矢印Ｈ１で示す横断方向と直交する方向、すなわち導体５及び容器１０の軸方向に延びている。

これら冷却管２４には、複数のフィン２８が軸方向に配列されている。各フィン２８は、板状をなしており、鉛直方向（図に矢印Ｕ及び矢印Ｄで示す）を含む方向に広がっている。本実施形態において、フィン２８は、帯状をなしており、複数の冷却管２４が配列される方向、すなわち横断方向（図に矢印Ｈ１で示す）に延びている。すなわち、フィン２８は、鉛直方向及び横断方向に広がっている。

各フィン２８は、４つの冷却管２４と結合されており、絶縁ガスからの熱がこれら冷却管２４を介して伝達される。フィン２８は、絶縁ガスからの熱を外気に放出する。フィン２８の周囲にある外気には、図に破線矢印で示すように、鉛直方向上側に向けて流れる。フィン２８は、鉛直方向を含む方向に広がっているので、フィン２８からの熱を受けて上昇する外気の流れを、当該フィン２８が妨げることがなく、冷却器２０の冷却性能を良好なものにすることができる。

次に、本実施形態のガス絶縁機器１における絶縁ガスの流れと、その作用について図１〜図４を用いて説明する。

図２に示すように、本実施形態のガス絶縁機器１において、容器１０の内部空間１２において導体５及び容器１０により熱せられて高温となった絶縁ガスは、内部空間１２を鉛直方向上側に流動して、上側部分１０ｅに形成された取入口２１から取入配管２２に流入する。取入配管２２に流入した絶縁ガスは、上側延伸部２２ｅ、外側延伸部２２ｃ及び軸方向延伸部２２ａを通って冷却器２０に流入する。

冷却器２０は、外気と絶縁ガスとの間で熱交換を行って絶縁ガスの熱を外気に伝達することにより、絶縁ガスを冷却する。詳細には、図３に示すように、冷却管２４の内部を貫流する絶縁ガスの熱が、フィン２８を介して外気に伝達される。これにより、冷却器２０は、冷却管２４を貫流する絶縁ガスの温度を低下させる。

冷却器２０において冷却されて密度が大きくなった絶縁ガスは、供給配管２６を供給口２７に向けて鉛直方向下側に流れる。絶縁ガスは、供給配管２６の軸方向延伸部２６ａ、外側延伸部２６ｃ、下側延伸部２６ｅ及び内側延伸部２６fを通って、供給口２７から、再び内部空間１２に供給される。

以上に説明したように本実施形態のガス絶縁機器１は、電力系統の電気回路を構成する導体５と、当該導体５を収容可能な内部空間１２が形成されており、当該内部空間１２に絶縁ガスが所定の圧力で充填される容器１０と、当該容器１０より外側に設けられており、外気との間で熱交換を行うことにより内部空間１２からの絶縁ガスを冷却する冷却器２０とを有している。容器１０には、内部空間１２からの絶縁ガスを冷却器２０に向けて取り入れる取入口２１と、冷却器２０により冷却された絶縁ガスを内部空間１２に供給する供給口２７が、形成されている。ガス絶縁機器１は、取入口２１から取り入れた絶縁ガスを当該冷却器２０により冷却し、冷却された絶縁ガスを供給口２７から内部空間１２に供給するものとした。

ガス絶縁機器１は、絶縁ガスの温度変化による自然対流を利用して、内部空間１２において導体５により熱せられた高温の絶縁ガスを冷却器２０に導くと共に、冷却された絶縁ガスを再び内部空間１２に供給する。本実施形態によれば、絶縁ガスの自然対流により、容器１０の内部空間１２と冷却器２０との間で絶縁ガスを循環させて、導体５を良好に冷却することができる。

なお、本実施形態の冷却器２０において、各フィン２８は、複数の冷却管２４からの熱が伝達されるものとしたが、本発明に係る冷却器は、この態様に限定されるものではない。フィン２８は、鉛直方向及び水平方向に広がるものであれば良い。

例えば、図４に示す変形例の冷却器２０Ｂのように、取入配管２２の軸方向延伸部２２ａと、供給配管２６の軸方向延伸部２６ａが、単数の冷却管２４Ｂを介して接続されており、当該冷却管２４Ｂには、外側に突出する円板状のフィン２８Ｂが複数配列されているものとしても良い。

また、本実施形態のガス絶縁機器１において、容器１０は、金属製であるものとしたが、本発明に係る容器は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る容器は、導体を収容可能な内部空間が形成されており、当該内部空間に絶縁ガスが充填されるものであれば良い。

例えば、図５に示す変形例のガス絶縁機器１Ｃのように、容器１０Ｃは、内部に内部空間１２が形成されている金属製の容器本体１１と、容器本体１１の外側を囲う保護用部材１４から構成されることも好適である。保護用部材１４は、シート状をなしており、繊維や金属で構成されている。なお、保護用部材１４は、内部空間１２の圧力上昇により容器本体１１が破壊されたときに破片が周囲に飛散することを防止可能である。なお、容器本体１１と密着させて設けた場合には、容器本体１１を補強することが可能である。

このように構成された変形例のガス絶縁機器１Ｃは、当該容器本体１１から外気への放熱が保護用部材１４により妨げられる。しかし、内部空間１２にある絶縁ガスは、容器１０Ｃの外側にある冷却器２０より冷却されて、再び内部空間１２に供給されるので、当該冷却された絶縁ガスにより導体５及び容器本体１１を良好に冷却することができる。

本実施形態のガス絶縁機器においては、取入口２１は、容器１０のうち導体５より鉛直方向上側に配置されており、冷却器２０は、当該取入口２１より、さらに鉛直方向上側に配置されている。一方、供給口２７は、冷却器２０より鉛直方向下側であって、且つ取入口２１より鉛直方向下側に配置されている。このように、取入口２１、冷却器２０、及び供給口２７を配置すると共に、取入口２１と冷却器２０との間に取入配管２２等の流路を設け、且つ冷却器２０と供給口２７との間に供給配管２６等の流路を設けることにより、絶縁ガスの自然対流を利用して、内部空間１２にある絶縁ガスを冷却器２０に送ることができる。

なお、本実施形態において、冷却器２０は、取入口２１より鉛直方向上側に配置されているものとしたが、本発明に係る冷却器は、この態様に限定されるものではない。冷却器は、容器１０より外側であれば、任意の位置に配置することができ、以下にその一例について説明する。

〔第２の実施形態〕
第２の実施形態のガス絶縁機器の構成について図３及び図６を用いて説明する。図６は、本実施形態のガス絶縁機器の構成を示す断面図であり、冷却器、各種の配管については、模式的に示している。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。

図６に示すように、本実施形態のガス絶縁機器１Ｅは、一つの容器１０Ｅに対して２つの冷却器２０Ｅを有している。容器１０Ｅの内部空間１２には、三相通電を行うために３つの導体５Ｅが収容されている。容器１０Ｅのうち上側部分１０ｅには、内部空間１２から絶縁ガスを冷却器２０Ｅに向けて取り入れる取入口２１が形成されている。一方、容器１０Ｅのうち導体５Ｅより鉛直下側の部分（以下、下側部分と記す）１０ｆには、冷却器２０Ｅにより冷却された絶縁ガスを内部空間１２に供給する供給口２７Ｆが形成されている。

冷却器２０Ｅは、上述した冷却管２４及びフィン２８（図３参照）を含んで構成されており、外気（図６に破線矢印で示す）と絶縁ガスとの間で熱交換を行うことにより、絶縁ガスの熱を外気に伝達して絶縁ガスを冷却する。

冷却器２０Ｅは、絶縁ガスが流入する開口（以下、流入口と記す）２９ａと、絶縁ガスが流出する開口（以下、流出口と記す）２９ｃを有している。流入口２９ａから流入した高温の絶縁ガスは、冷却器２０Ｅにより冷却されて、流出口２９ｃから流出する。本実施形態において、冷却器２０Ｅは、流入口２９ａが鉛直方向上側に位置し、且つ流出口２９ｃが鉛直方向下側に位置するように配置されている。

加えて、ガス絶縁機器１Ｅは、取入口２１から取り入れた絶縁ガスを、複数（２つ）の流れに分流して、それぞれの冷却器２０Ｅに導く取入配管３０と、複数（２つ）の冷却器２０Ｅにより冷却された絶縁ガスの流れを合流させて供給口２７Ｆに導く供給配管３５を有している。加えて、供給配管３５には、供給口２７Ｆに向けて絶縁ガスを圧送する送風機４０が複数（２つ）設けられている。

取入配管３０は、取入口２１から流入した絶縁ガスの流れを複数（２つ）に分ける部分（以下、分流部と記す）３１を有する、いわゆる分岐管である。取入配管３０は、分流部３１から水平方向外側に延びており、分流された絶縁ガスを対応する冷却器２０Ｅに向けて導く部分（以下、外側延伸部と記す）３２を２つ有している。

分流部３１は、取入口２１から鉛直方向上側に延びており、２つの外側延伸部３２と接続されている。すなわち、分流部３１は、取入口２１からの絶縁ガスを、２つの外側延伸部３２に分配する。２つの外側延伸部３２は、分流部３１から横断方向外側に延びており、対応する冷却器２０Ｅの流入口２９ａと接続されている。外側延伸部３２は、分流部３１により分流された絶縁ガスを、対応する冷却器２０Ｅの流入口２９ａに導く。

なお、取入配管３０において、内部空間１２から冷却器２０Ｅに向かう絶縁ガスに含まれる塵芥等の異物は、分流部３１を構成する壁体に衝突する。これにより、取入配管３０は、内部空間１２内の異物が冷却器２０Ｅに流入することを抑制することができる。

供給配管３５は、２つの冷却器２０Ｅにより冷却された絶縁ガスを合流させて供給口２７Ｆに導く部分（以下、合流部と記す）３８を有する、いわゆる集合管である。供給配管３５は、２つの冷却器２０Ｅからそれぞれ鉛直下側に延びている部分（以下、下側延伸部と記す）３６と、これら下側延伸部３６から合流部３８に向けて水平方向内側に延びている部分（以下、内側延伸部と記す）３７とを、それぞれ２つ有している。

合流部３８は、供給口２７Ｆから鉛直方向下側に延びており、２つの内側延伸部３７と接続されている。一方、下側延伸部３６は、各冷却器２０Ｅの流出口２９ｃと内側延伸部３７とを接続している。下側延伸部３６及び内側延伸部３７は、冷却器２０Ｅの流出口２９ｃから流出した絶縁ガスを合流部３８に導く。

合流部３８の鉛直上側には、供給口２７Ｆがある。本実施形態の供給口２７Ｆには、格子状部材４１が設けられている。供給口２７Ｆから内部空間１２に流入する絶縁ガスに含まれる異物は、当該格子状部材４１に衝突して合流部３８に落下する。これにより、供給配管３５から内部空間１２に異物が流入することが抑制される。

供給配管３５には、絶縁ガスを供給口２７Ｆに向けて圧送する送風機４０が設けられている。送風機４０は、ファンやブロワにより構成することができる。本実施形態において、送風機４０は、供給配管３５のうち２つの下側延伸部３６にそれぞれ設けられている。すなわち送風機４０は、各冷却器２０Ｅの流出口２９ｃの鉛直方向下側にそれぞれ配置されている。各送風機４０は、下側延伸部３６を流れる絶縁ガスを、供給口２７Ｆすなわち内部空間１２に向けて圧送する。

以上のように構成されたガス絶縁機器１Ｅにおいて、導体５Ｅにより熱せられた内部空間１２の絶縁ガスは、取入口２１から取入配管３０に流入する。取入配管３０に流入した絶縁ガスは、分流部３１において２つの流れに分けられて、それぞれ、外側延伸部３２を通って冷却器２０Ｅに流入する。冷却器２０Ｅを貫流した絶縁ガスは、当該冷却器２０Ｅにより冷却されて、供給配管３５に流入する。供給配管３５に流入した密度の高い絶縁ガスは、下側延伸部３６及び内側延伸部３７を通って合流部３８において合流し、供給口２７Ｆから内部空間１２に供給される。供給配管３５に設けられた送風機４０を作動させることにより、内部空間１２と冷却器２０Ｅとの間で絶縁ガスを強制的に循環させることができる。

なお、本実施形態において、送風機４０は、供給配管３５の下側延伸部３６に設けられているものとしたが、本発明に係る送風機は、この態様に限定されるものではない。送風機４０は、例えば、供給配管３５の内側延伸部３７や、取入配管３０に設けられるものとしても良い。

また、本実施形態において、冷却器２０Ｅは、２つ設けられており、取入配管３０は、取入口２１から取り入れた絶縁ガスの流れを２つに分けるものとしたが、本発明の冷却器は、この態様に限定されるものではない。容器一つあたりに冷却器を３つ以上設け、取入配管は、取入口から取り入れた絶縁ガスを、複数の流れに分流して各冷却器に導くよう構成することが好適である。この場合、取入口及び供給口は、容器にそれぞれ複数設けられるものとしても良い。

〔第３の実施形態〕
第３の実施形態のガス絶縁機器の構成について、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態のガス絶縁機器の構成を示す断面図であり、冷却器及び各種の配管については、模式的に示している。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。

図７に示すように、本実施形態のガス絶縁機器１Ｇにおいて、導体５０は、軸方向に軸心が延びる略円筒状をなしており、その内部に空間（以下、導体内空間と記す）５２が形成されている。導体内空間５２には、絶縁ガスが充填されている。

ガス絶縁機器１Ｇは、供給口２７と導体内空間５２とを連通させており、冷却器２０により冷却された絶縁ガスを導体内空間５２に導く通路（以下、導入通路と記す）６６を有している。本実施形態において、導体５０には、供給口２７と対向して貫通孔５１が形成されている。当該貫通孔５１と、供給口２７は、電気絶縁体で構成された管（以下、絶縁管と記す）６０により接続されている。本実施形態においては、絶縁管６０の内部（内側）に、導入通路６６の少なくとも一部が形成されている。

加えて、導体５０のうち鉛直方向上側の部分５７には、導体内空間５２と内部空間１２とを連通させる連通孔５８が形成されている。導体内空間５２にある絶縁ガスは、鉛直上側にある連通孔５８から内部空間１２に流出する。

このように構成されたガス絶縁機器１Ｇにおいて、冷却器２０により冷却された絶縁ガスは、供給口２７から導入通路６６及び貫通孔５１を通って導体内空間５２に導かれる。導体内空間５２において導体５０からの熱を受けた絶縁ガスは、連通孔５８を通って内部空間１２に流出する。内部空間１２において、さらに導体５０からの熱を受けて高温となった絶縁ガスは、取入口２１から冷却器２０に流入し、再び冷却される。

本実施形態によれば、冷却器２０で冷却された低温の絶縁ガスを、内部空間１２を介さずに、導体内空間５２に直接供給して、容器１０内において最も温度の高い導体５０を良好に冷却することができる。なお、導体５０の貫通孔５１と容器１０の供給口２７とを接続し、内部に導入通路６６が形成されている絶縁管６０は、電気絶縁体で構成されているため、当該絶縁管６０を介して導体５０と容器１０が導通することがない。

なお、本実施形態において、冷却器２０により冷却された絶縁ガスを導体内空間５２に導く導入通路６６の少なくとも一部が、絶縁管６０の内部に形成されているものとしたが、本発明に係る導入通路は、この態様に限定されるものではない。以下に、その一例について説明する。

〔第４の実施形態〕
第４の実施形態のガス絶縁機器の構成について、図７及び図８を用いて説明する。図８は、本実施形態のガス絶縁機器の構成を示す縦断面図であり、隣り合う容器同士の接続部を示している。なお、第１及び第３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。

図８に示すように、本実施形態のガス絶縁機器においては、複数の容器１０及び導体５Ｇが軸方向に直列に配列されている。軸方向に隣り合う容器１０同士は、スペーサ６１を介して結合されている。スペーサ６１は、導体５Ｇの軸方向に軸心が延びる略円板状をなしている。各容器１０の軸方向端部には、フランジ１０ｇが設けられている。軸方向に隣り合うフランジ１０ｇ同士は、スペーサ６１を挟んで、図示しないボルト等により結合されている。内部空間１２は、容器１０、導体５Ｇ及びスペーサ６１により画定される。

スペーサ６１のうち、径方向外側部分６２は、電気絶縁体で構成されている。一方、径方向内側には、導体６４が設けられている。軸方向に隣り合う導体５Ｇ同士は、当該導体６４を介して電気的に直列接続されている。スペーサ６１の外側には、冷却器２０（図７参照）により冷却された絶縁ガスを、スペーサ６１に形成された供給口２７Ｂに導く配管５６が接続されている。

スペーサ６１の内部、すなわち径方向外側部分６２及び導体６４の内部には、冷却器２０（図７参照）により冷却された絶縁ガスを、導体内空間５２に導く導入通路６６Ｂが形成されている。導入通路６６Ｂのうち下流側の開口６７は、導体内空間５２に面している。導入通路６６Ｂは、当該開口６７からスペーサ６１内及び配管５６内を上流側に延びており、冷却器２０（図７参照）と連通している。冷却器２０により冷却された絶縁ガスは、導入通路６６Ｂを通って開口６７から導体内空間５２に導かれる。

本実施形態によれば、上述した絶縁管６０（図７参照）を用いることなく、冷却器２０により冷却された絶縁ガスを、供給口２７Ｂからスペーサ６１の内部を通して導体内空間５２に直接導いて導体５Ｇを良好に冷却することができる。

〔他の実施形態〕
以上に説明した実施形態の他に、取入口、供給口、冷却器の配置や、これらを接続する配管には、種々の変更が可能である。

上述した各実施形態において、内部空間１２から絶縁ガスを取り入れる取入口は、導体５より鉛直方向上側に配置されており、冷却器により冷却された絶縁ガスを内部空間１２に供給する供給口は、当該取入口より鉛直方向下側に配置されているものとしたが、本発明に係る取入口及び供給口は、上述した態様に限定されるものではない。ガス絶縁機器が、供給口に向けて絶縁ガスを圧送する送風機を備えている場合には、取入口及び供給口は、容器のうち任意の部分に配置することができる。

また、上述した各実施形態において、ガス絶縁機器は、取入口から取り入れた絶縁ガスを冷却器に導く取入配管と、冷却器により冷却された絶縁ガスを供給口に導く供給配管とを有するものとしたが、本発明に係るガス絶縁機器は、この態様に限定されるものではない。ガス絶縁機器においては、取入口と冷却器との間と、冷却器と供給口との間に、絶縁ガスが流れる流路が設けられていれば良い。例えば、容器１０の外側に設けられた構造物に、絶縁ガスが流通可能な通路を形成するものとしても良い。

以上、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。これらの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。これらの実施形態やその変形例は、発明の要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明と均等の範囲に含まれる。

１，１Ｃ，１Ｅ，１Ｇ ガス絶縁機器
５，５Ｅ，５Ｇ 導体
５ｃ 外壁（導体の外壁）
１０，１０Ｃ，１０Ｅ 容器
１０ａ 内壁（容器の内壁）
１０ｅ 上側部分（容器の上側部分）
１０ｇ フランジ
１１ 容器本体
１２ 内部空間（容器の内部空間）
１４ 保護用部材
２０，２０Ｂ，２０Ｅ 冷却器
２１ 取入口
２２ 取入配管
２２ａ 軸方向延伸部（取入配管の軸方向延伸部）
２２ｃ 外側延伸部（取入配管の外側延伸部）
２２ｅ 上側延伸部（取入配管の上側延伸部）
２３ 分岐管
２４，２４Ｂ 冷却管
２５ 集合管
２６ 供給配管
２６ａ 軸方向延伸部（供給配管の軸方向延伸部）
２６ｃ 外側延伸部（供給配管の外側延伸部）
２６ｅ 下側延伸部（供給配管の下側延伸部）
２６ｆ 内側延伸部（供給配管の内側延伸部）
２７，２７Ｂ，２７Ｆ 供給口
２８，２８Ｂ フィン
２９ａ 流入口（冷却器の流入口）
２９ｃ 流出口（冷却器の流出口）
３０ 取入配管
３１ 分流部
３２ 外側延伸部（取入配管の外側延伸部）
３５ 供給配管
３６ 下側延伸部（供給配管の下側延伸部）
３７ 内側延伸部（供給配管の内側延伸部）
３８ 合流部
４０ 送風機
４１ 格子状部材
５０ 導体
５１ 貫通孔
５２ 導体内空間
５６ 配管
５８ 連通孔
６０ 絶縁管
６１ スペーサ
６４ 導体
６６，６６Ｂ 導入通路

Claims (12)

1. 電力系統の電気回路を構成する導体と、
   当該導体を収容可能な内部空間が形成されており、当該内部空間に絶縁ガスが所定の圧力で充填される容器と、
   当該容器より外側に設けられており、外気との間で熱交換を行うことにより前記内部空間からの絶縁ガスを冷却する冷却器と、
   を備え、
   前記容器には、前記内部空間からの絶縁ガスを前記冷却器に向けて取り入れる取入口と、前記冷却器により冷却された絶縁ガスを前記内部空間に供給する供給口が、形成されており、
   前記取入口から取り入れた絶縁ガスを当該冷却器により冷却し、冷却された絶縁ガスを前記供給口から前記内部空間に供給する
   ことを特徴とするガス絶縁機器。
2. 前記取入口は、前記容器のうち前記導体より鉛直方向上側に配置されており、
   前記供給口は、当該容器のうち当該取入口より鉛直方向下側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁機器。
3. 前記冷却器は、前記取入口より鉛直方向上側に配置されており、
   前記供給口は、当該冷却器より鉛直方向下側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガス絶縁機器。
4. 前記容器は、前記導体を囲う円筒状をなしており、前記導体と同軸に設けられており、且つ水平方向に延びており、
   前記取入口は、前記容器の軸心を含み且つ鉛直方向に延びている平面上に配置されており、
   前記冷却器は、当該平面から横断方向外側に所定の距離をあけて配置されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のガス絶縁機器。
5. 前記取入口から取り入れた絶縁ガスを前記冷却器に導く取入配管と、
   当該冷却器により冷却された絶縁ガスを前記供給口に導く供給配管と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のガス絶縁機器。
6. 前記取入配管は、
   前記取入口から鉛直方向上側に延びている上側延伸部と、
   当該上側延伸部から横断方向外側に延びている外側延伸部と、
   外側延伸部から前記冷却器に向けて軸方向に延びている軸方向延伸部と、
   を含み、
   前記供給配管は、
   当該冷却器から軸方向に延びている軸方向延伸部と、
   当該軸方向延伸部から水平方向外側に延びている外側延伸部と、
   当該外側延伸部から鉛直方向下側に延びている下側延伸部と、
   下側延伸部から水平方向内側に延びている内側延伸部と、
   を含む
   ことを特徴とする請求項５に記載のガス絶縁機器。
7. 前記冷却器は、複数設けられており、
   前記取入配管は、前記取入口から取り入れた絶縁ガスを、複数の流れに分流して、各冷却器に導き、
   前記供給配管は、各冷却器により冷却された絶縁ガスを合流させて前記供給口に導く
   ことを特徴とする請求項５に記載のガス絶縁機器。
8. 前記冷却器は、前記取入配管と前記供給配管との間に設けられており、貫流する絶縁ガスを冷却する冷却管を有し、
   当該冷却管には、鉛直方向を含む方向に広がっている複数のフィンが設けられている
   ことを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載のガス絶縁機器。
9. 前記取入配管及び前記供給配管のうち少なくとも一方には、前記供給口に向けて絶縁ガスを圧送する送風機が設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のガス絶縁機器。
10. 前記導体は、略筒状をなしており、その内部に導体内空間を有し、
    当該導体には、当該導体内空間と前記内部空間とを連通させる連通孔が形成されており、
    前記冷却器により冷却された絶縁ガスを当該導体内空間に導く導入通路を、さらに備える
    こと特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のガス絶縁機器。
11. 電気絶縁体で構成されており、前記導入通路のうち少なくとも一部が内部に形成されている絶縁管を、
    さらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のガス絶縁機器。
12. 前記容器及び導体は、軸方向に複数配列されており、
    軸方向に隣り合う容器同士は、スペーサを介して結合されており、
    前記導入通路のうち少なくとも一部は、当該スペーサの内部に形成されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載のガス絶縁機器。

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