JP5541893B2

JP5541893B2 - ガス取出装置及びそれを用いたガス分析装置

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Publication number: JP5541893B2
Application number: JP2009213386A
Authority: JP
Inventors: 茂幸楳村; 直明長屋; 義郎岸川
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: JP2011064220A

Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置におけるガス取出装置とそれを用いたガス分析装置に関する。

この種のガス絶縁開閉装置は遮断器、断路器等を絶縁性の高いＳＦ_６等のガスが充填された容器内に設置し、点検や不具合を考慮して複数のガス区画によって分割・管理している。各ガス区画にはメンテナンス用の監視箱が取り付けられており、その中にはバルブによる開閉可能なガス給排口が設けられている。そして、ガス給排口にはガス流出防止や異物侵入防止のために止め板が取り付けられている。

ところで、ガス区画内に充填されたＳＦ_６ガスは内部放電又は経年により劣化してＳＯ_２ガスを生じる。そこでＳＯ_２ガスの有無を確認することによってガスの劣化を判定するガス区画毎のＳＯ_２ガス分析が有効な手段として実施されている。

ガス絶縁開閉装置の事故等の復旧にはガスの劣化区画の早期判定が必要不可欠であるが、ガス区画の数が５０区画程度になるガス絶縁開閉装置もあり、ガス区画の全数確認に費やされる時間と労力は大きい。更に、ガス給排口に取り付けられている止め板の固定ボルトはメーカー毎に異なる為、多種類のレンチを準備しておかねばならず、ガス分析の際の止め板の取り外し時の障害となっている。

その解決策の一つとして特許文献１にはガス開閉容器に直接ストップバルブを直接取り付けたものが開示されている。このガス開閉容器はガス給排口部分をストップバルブに交換することで止め板の取り外し作業を省く手法が開示されている。

また、上記のようなガス絶縁開閉装置からのガス採取法とそのガス分析手法は次のようなものが周知である。

ガスの採取にはガス区画内の圧力と外気圧との差を利用したガス給排口からの吹き出しガスを採取する方法が用いられている。それにはまず上述した止め板を取り外し、給排口にガス回収袋が取り付けられているチューブを取り付ける。そして、ガス給排口に取り付けられているバルブを開くことで分析用のガスをガス回収袋に採取する。

採取した分析用のガスは持ち運び可能なアナログ式ガス検知器(例えば北川式ガス検知器)によって測定される。この検知器はガス回収袋に分析用の検知管を挿入し、対象とするガスを検知管内に取り込むことでＳＯ_２の有無を確認する。

特開平４-３３７１７２号公報

ところが、ガス絶縁開閉装置に直接ストップバルブを取り付ける手法はストップバルブを取り付けるために改造が必要であることに加え、ストップバルブの破損を保護するためのケース取り付け等が必要となってくる。結局、ガスを採取するためにケースの取り外しを実施するなど、時間の短縮は難しい。更に、全てのガス区画において改造及びケースの取り付けを実施するとコストが非常に高くなるといった問題があった。

また、ＳＯ_２ガスの採取面においては測定対象とするガス区画のガスを採取する必要があるが、予めガス給排口とガス区画との間を繋ぐ長い配管内の正常なガスを取り除く必要がある。その為、大量の正常なガスを別途用意した回収袋へ回収した後、測定用のガス回収袋に交換するといった煩雑な作業が発生する。更に、北川式ガス検知器は変色反応によってＳＯ_２の有無を確認しているため、変色に要する時間や読み取り誤差を懸念して繰返し測定が行われる等、多くの時間が費やされるといった問題があった。

以上のことから、簡便かつ短時間に測定可能な低コストで実現可能な分析手法が求められていた。

本発明では上記のような事情に基づいて完成されたものであって、止め板を取り外すことなくガスの採取を可能とするガス取出装置を用い、簡便かつ短時間でＳＯ_２の有無が確認できる低コストな分析装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達するための手段として本発明は、ガス絶縁開閉装置のガス区画内に連なるガス給排口に設けられるガス取出装置であって、前記ガス給排口を着脱可能に覆う止め板と、前記止め板に取り付けられ弁体により常時はガス流路を閉鎖状態となしガス回収容器に繋がる接続管が取り付けられることで前記接続管が前記弁体を押圧して前記ガス流路を開放させる流路カプラとを備えたところに特徴を有する。

このような構成のガス取出装置では、止め板を取り外すことなく流路カプラに接続管を取り付けることでガス区画内のガスを採取することができる。これは、ボルトで取り付けられた止め板を取り外してガス採取する手段に比べて飛躍的に時間を短縮させることができる。

本発明の実施の態様として、以下の構成が望ましい。
前記流路カプラは前記弁体を収容した本体筒部の先端に螺子筒部を有し、前記止め板には前記流路カプラの前記螺子筒部を螺合させる雌ネジ孔が形成され、その雌ネジ孔はテーパー状に形成されていることが望ましい。

このような構成にすると、流路カプラを取り付ける際に螺子筒部をテーパー加工された雌ネジ孔に螺合させて組み付けることによって、テーパー加工されていない場合に比べてガス区画からの耐圧力性能を約５倍にすることができる。これにより、ガス区画内の圧力が大幅に上がった状態になったとしても止め板からの流路カプラの抜けを防止することができる。

前記螺子筒部は前記本体筒部より小径に形成され、前記雌ネジ孔の周縁部には前記本体筒部を受け入れる凹部が形成されていることが望ましい。
このような構成にすると、流路カプラの本体筒部の前方部分を凹部に収容することができる。止め板が取り付けられたガス給排口は例えば監視箱等のような小さなケース内に設けられていることが一般的である為、止め板からの流路カプラの全長が短縮できたことにより流路カプラを止め板に取り付けた状態のままケース内に収納することができる。

前記流路カプラはステンレス鋼で形成され、前記凹部と前記雌ネジ孔とにはフッ素系液体シール材が塗布され、前記流路カプラには前記弁体に形成されたフランジが当接することによってガス流路を完全に閉鎖状態とするフッ素樹脂系の弁座リングが装着されていることが望ましい。

このような構成にすると、凹部と雌ネジ孔との隙間の封止能力を向上させると共に、ＳＦ_６分解ガス（例えば、ＳＯ_２，ＨＦなど）に対する耐腐食性能を向上させることができる。

また、本発明は前記ガス取出装置の前記接続管と前記ガス回収容器との間にはガス検知器が取り付けられ、前記接続管が前記流路カプラに取り付けられている構成としてもよい。

このような構成にすると、ガス給排口から吹き出すガスをガス検知器で分析すると同時にガス回収容器で回収することができる。これによって、分析対象のガスを採取するまでの不要なガスを別に用意した容器に取り除く必要が無く、ガスが吹き流れると同時にガス中のＳＯ_２の濃度分析することができる。

前記ガス検知器にはそれに設けられた検出部にキャップが取り付けられ、前記キャップには前記接続管に繋がる流入口と前記ガス回収容器に繋がる排出口とが設けられ、前記流入口は前記検出部のガス検出面の近傍において前記ガス検出面に沿った方向にガスを流すように設定されていることが望ましい。

このような構成にすると、流入口より吹き込まれるガスがガス検知器の検出部内のガス検出面に吹き付けることを防ぐことができる。ガス検出面にガスが直接吹き込まれると検出素子の早期劣化を招くことになる為、これによりガス検知器の寿命を伸ばすことができる。

本発明によれば、止め板を取り外すことなくガスの採取を可能とするガス取出装置を用い、簡便かつ短時間でＳＯ_２の有無が確認できる低コストな分析装置を提供することができる。

ガス絶縁開閉装置の構成図監視箱の構成図止め板に流路カプラを取り付けた状態を示したガス取出装置の斜視図接続管の嵌合前状態を示したガス取出装置の側断面図接続管の嵌合前状態を示した流路カプラ部分の拡大断面図接続管の嵌合後状態を示した流路カプラ部分の拡大断面図ガス分析装置の全体構成図アダプタの正面図ガス検知器にアダプタを取り付けた状態を示した断面図

＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図９によって説明する。
図１は本実施形態を適用するガス絶縁開閉装置１０の構成図である。ガス絶縁開閉装置１０は、ガス区分スペーサ１１によって３つに区切られたガス区画１０Ａを有している。各ガス区画１０Ａの内部にはガス遮断器１２、断路器１３、変流器１４、接地開閉器１５、母線１６が設置され、絶縁ガスであるＳＦ_６ガスが充填密閉されている。各ガス区画１０Ａにはガス区画内の充填ガスやガス区画内の状況を監視するための監視箱１７が設けられている。

この監視箱１７の蓋１７Ａを開けるとそこには圧力計１８と、ガス給排口１９と、開閉バルブ２０とが備えられている。ガス給排口１９の直前には常時閉じられた開閉バルブ２０が取り付けられ、ガス給排口１９はガス区画１０Ａから延びているガス配管２１の末端部に設けられている（図２参照）。

末端部は図３及び図４に示すように正面視菱形状を成す金属製の固定板２２によって構成され、固定板２２の中心部にガス給排口１９が設けられている。固定板２２の表面にはガス給排口１９を囲んで固定板Ｏリング２３が取り付けられ、この固定板Ｏリング２３の外側には上下二箇所に固定用ナット部２４が形成されている。ガス給排口１９は固定板２２よりやや薄い同じ形状をなす金属製の止め板２５で完全に覆われている。

止め板２５には固定板２２の固定用ナット部２４と一致する位置に二つの貫通孔２６が形成されている。各貫通孔２６には固定用ボルト２７が挿入され、この固定用ボルト２７は固定板２２に形成された固定用ナット部２４に螺合することで、止め板２５を固定板２２に圧着させている。

さて、止め板２５にはこの中心部に止め板２５の１／３厚さ程度の凹部２８が形成されている。凹部２８の開口縁部は外側が大きくなるようにテーパー加工され、この奥壁部の中心には雌ネジ孔２９が形成されている。雌ネジ孔２９はテーパー状に止め板２５を貫通して形成され、止め板２５を固定板２２に圧着させたときにはガス給排口１９と連なる位置に設定されている。

凹部２８には図３に示されるように一般的に市販されている小型のステンレス製の流路カプラ５０が取り付けられることでガス取出装置が構成されている。流路カプラ５０はガス給排口１９を利用しない時には、埃などから流路カプラ５０を保護する為、合成樹脂製の保護キャップ（図示せず）が取り付けられる。

流路カプラ５０は図５に示すように円筒状の本体筒部５１の前方端面から円筒状の螺子筒部５２を突設した形状を成し、その螺子筒部５２を止め板２５の雌ネジ孔２９に螺合して止め板２５に取り付けられている。流路カプラ５０は止め板２５に取り付けた際に止め板２５から突設する長さを短縮するため凹部２８内に本体筒部５１の前方側縁部を収容する形で取り付けられている。

止め板２５から突出した流路カプラ５０の長さは固定用ボルト２７が止め板２５から突出した長さの二倍程度の寸法に設定され、流路カプラ５０を含むガス取出装置の全体が監視箱１７に収納できる寸法になっている。

螺子筒部５２は本体筒部５１の１／３直径程度に形成されており、流路カプラ５０が凹部２８に取り付けられた状態で本体筒部５１と螺子筒部５２との境界である段付部５３と凹部２８との間にフッ素樹脂系のパッキン５４が挟持されている。

本体筒部５１の螺子筒部５２とは反対側に中央筒部５７が設けられ、これを螺子筒部５２の後端部に螺合することでフッ素樹脂系の弁座リング５８を螺子筒部５２の先端との間に挟みつけている。中央筒部５７の前方にはスリーブリング５９が装着され、これがスリーブスプリング６０によって前方に付勢されている。
スリーブリング５９の前端は中央筒部５７の前端に形成したボール収容孔６１内に納めたロックボール６２により前止まり状態にある。

一方、中央筒部５７内には後端部を閉じた円筒形を成す弁体６３が前後にスライド可能な状態で装着されている。弁体６３の後端部よりやや前方にフランジ６４が形成され、その前方には流路孔６５が形成されている。
弁体６３の前方にはＯリング６６とスライドリング６７が取り付けられ、このスライドリング６７によってボール収容孔６１内に納めたロックボール６２が中央筒部５７の内部へ進入できないようになっている。

弁体６３の後方には弁体６３のフランジ６４と本体筒部５１の後方内面との間にバルブスプリング６８が取り付けられ、弁体６３を前方に付勢することで弁体６３のフランジ６４と弁座リング５８とが当接して本体筒部５１の内部が前後に遮断される。

一方、流路カプラ５０の本体筒部５１の前方開口縁からは接続管８０が挿入可能となっている。
この接続管８０の前方部分に形成された挿入部８１を流路カプラ５０の前方開口縁から挿入すると弁体６３が挿入部８１に押圧されて後方にスライドすると共にスライドリング６７とＯリング６６とが挿入部８１に押圧されて後方にスライドする。すると、弁体６３の流路孔６５を通して本体筒部５１内は前後方向に連通する（図６参照）。

スライドリング６７が後方にスライドするとロックボール６２が中央筒部５７内に進入し、ロックボール６２が接続管８０の挿入部８１に形成されたボール溝８１Ａに係合して接続管８０の抜け止めが行われる。
これにより、流路カプラ５０に接続管８０を取り付けた状態が維持され、止め板２５のガス給排口１９と接続管８０との間にはガス流路が構成される。

接続管８０の後方にはチューブ取付管８２が形成されており、これをフッ素樹脂チューブ９０に圧入することでこれら二つを接続できる。チューブ取付管８２に取り付けられたフッ素樹脂チューブ９０は図７に示すように流量計９１を介して合成樹脂製のキャップ１００に取り付けられる。

キャップ１００は図８に示すようにその一端を閉じた蓋部１０１を有する円筒形状を成し、キャップ１００の側面には流入口１０２Ａ及び排出口１０２Ｂとしての二つの側面孔１０２が対向位置に設けられている。側面孔１０２には樹脂管１０３がその外周に形成されたネジ溝を側面孔１０２に螺合させることで組みつけられている。

樹脂管１０３の一方には接続管８０に取り付けられたフッ素樹脂チューブ９０Ａが取り付けられ、もう一方の樹脂管１０３にはガス回収容器に相当する柔軟なプラスチックフィルム製のガス回収袋１１０に取り付けられたフッ素樹脂チューブ９０Ｂに取り付けられている。

ガス回収袋１１０の容量はガス絶縁開閉装置１０からガス給排口１９まで延びるガス配管２１内に充填されているガスの容量より僅かに大きく、ガス区画１０Ａ内のガスが測定できる容量に設定されていることが望ましい。
これにより、ガスを吹き流した際に途中で袋を取り替えることなくガス分析までを一度に実施することができる。

キャップ１００の下部は図９に示すように携帯型のＳＯ_２測定用のガス検知器１２０（例えば個人装着型の二酸化硫黄測定器）に突設された円筒状の検出部１２１に嵌合されている。

ガス検知器１２０は扁平な箱型状をなし、この正面には矩形の表示部１２２が設けられている検出部１２１内には検出素子１２３が収められ、その上部には検出孔１２４が形成されている。そして、検出素子１２３の上面のガス検出面１２５にＳＯ_２ガスが接することでガスの濃度が測定される。ＳＯ_２ガスの測定はＳＯ_２が所定の濃度以上になるとガス検知器１２０の表示部１２２にその濃度に応じた数値が出力される。

本実施形態のガス分析装置は以上のような構成であって、次にガスの分析手順を説明する。
まず、ガス回収袋１１０に取り付けられたフッ素樹脂チューブ９０Ｂをキャップ１００の樹脂管１０３の一方に取り付け、キャップ１００の下部にはガス検知器１２０の検出部１２１を圧入することでガス検知器１２０を取り付ける。
キャップ１００の樹脂管１０３のもう一方には流量計９１を介してフッ素樹脂チューブ９０Ａに取り付けた接続管８０を取り付ける。

次に、測定対象とするガス区画１０Ａの監視箱１７内の流路カプラ５０に取り付けられている保護キャップを取り外し、流路カプラ５０の先端を露出させる。

そして、接続管８０の挿入部８１を本体筒部５１内に挿入する。すると、挿入の途中で挿入部８１の先端部が流路カプラ５０に内蔵された弁体６３に当接することで弁体６３が前方にスライドして弁体６３の開放状態に至る。このとき、本体筒部５１のボール収容孔６１内のロックボール６２が中央筒部５７の内部に落ち込み、挿入部８１のボール溝８１Ａと係合する。

ロックボール６２はボール溝８１Ａと係合状態となることで接続管８０を抜け止めし、接続管８０が本体筒部５１で保持されている間、弁体６３は開放状態を維持することになる。そして、この間、ガス給排口１９に連なる流路カプラ５０と接続管８０との間にはガス流路が構成されることになる。

そこで、監視箱１７内の開閉バルブ２０を開くと、ガス区画１０Ａ内に充填されているガスが止め板２５の流路カプラ５０を通じてキャップ１００の流入口１０２Ａからキャップ内に流れ込み、その後、排出口１０２Ｂを通してガス回収袋１１０まで流れる。
このとき、キャップ１００内に流れるガスのほとんどは流入口１０２Ａから排出口１０２Ｂに向かって真っ直ぐ流れ、ガス検出面１２５に直接吹きかかることはない。

ガス回収袋１１０に流し込むガスの容量は各ガス区画によって異なるが、ガス絶縁開閉装置１０からガス給排口１９まで延びるガス配管２１内の容積に相当するガス量が流れた後には、ガス区画１０Ａ内の分析すべきガスがガス回収袋１１０内に流れ込む。

ガスがキャップ１００内を流れることによってガス検知器１２０の表示部１２２にＳＯ_２ガスの濃度が表示されるため、所定の基準値よりも低い数値が示されていれば、測定対象のガス区画内のＳＦ_６ガスは正常状態にあると判別できる。

ところが、ガス区画内の充填ガスが劣化している状態においては、ＳＯ_２ガスが含まれているため、ガス検知器１２０の表示部１２２に表示されるＳＯ_２ガス濃度は所定の基準値よりも高い数値が示されることになり、測定対象のガス区画内のガスは劣化状態にあると判別できる。

ＳＯ２ガスの測定が終了したところで、開閉バルブ２０を閉じ、流路カプラ５０に取り付けた接続管８０を流路カプラ５０のスリーブリング５９を後方にスライドさせることで取り外す。

この後、別の区画のガス分析を行うにはガス回収袋１１０を交換した上で、上述したと同様に接続管８０を流路カプラ５０に接続して開閉バルブ２０を開け、その区画のガスを新しいガス回収袋１１０に流し込めばよい。

以上説明したように本実施形態によれば、止め板２５を流路カプラ５０付きのものに交換しておくことで、機種毎に異なるボルトの取り外しを必要とする止め板２５の着脱作業を不要としながら各区画のガス分析を実施することができる。また、本発明のガス取出装置では工具類は一切使用せずにワンタッチでガスの取出準備が完了するから、分析のための作業時間を飛躍的に短くすることができる。

また、ガス分析に関してはガス検知器１２０に連なる接続管８０を流路カプラ５０に挿入して開閉バルブ２０を開放操作するだけでガス区画１０ＡのＳＯ_２濃度の測定が可能となることから、分析時間を飛躍的に短縮化することができる。また、従来の分析方法である例えば北川式ガス検知器のようにガス回収袋からガスを繰り返し吸引して測定する必要が無いため、初心者であっても容易にかつ正確に作業を実施することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態では、流路カプラ５０からキャップ１００を通じてガス回収袋１１０にガスを流すと共に、キャップ１００に繋がるガス検知器１２０でガス測定を行う構成としたが、本発明はこのような態様に制限されるものではない。本発明は、例えば流路カプラ５０から一度ガス回収袋にガスを採取し、例えば北川式ガス検知器や携帯型のＳＯ_２測定用のガス検知器等を用いてＳＯ_２ガスの濃度を測定してもよい。

（２）本実施形態では、ガス回収袋１１０の容量をガス絶縁開閉装置１０からガス給排口１９まで延びるガス配管２１内に充填されているガスの容量より僅かに大きい構成としたが、本発明はこのような態様に制限されるものではない。本発明は、例えば、小さい容量の袋を複数回交換することでガス回収を行ってもよい。

（３）本実施形態では、ガス回収容器として柔軟なプラスチックフィルム製の袋を用いる構成としたが、本発明はこのような態様に制限されるものではなく、内部を排気して減圧された鋼製のガスボンベなどを用いてもよい。

１０...ガス絶縁開閉装置
１０Ａ...ガス区画
１９...ガス給排口
２５...止め板
２８...凹部
２９...雌ネジ孔
５０...流路カプラ
５１...本体筒部
５２...螺子筒部
５８...弁座リング
６３...弁体
６４...フランジ
８０...接続管
１００...キャップ
１０３Ａ...流入口
１０３Ｂ...排出口
１１０...ガス回収袋
１２０...ガス検知器
１２１...検出部
１２５...ガス検出面

Claims

ガス絶縁開閉装置のガス区画内に連なるガス給排口に設けられるガス取出装置であって、前記ガス給排口を着脱可能に覆う止め板と、前記止め板に取り付けられ弁体により常時はガス流路を閉鎖状態となしガス回収容器に繋がる接続管が取り付けられることで前記接続管が前記弁体を押圧して前記ガス流路を開放させる流路カプラとを備えたガス取出装置。
前記流路カプラは前記弁体を収容した本体筒部の先端に螺子筒部を有し、前記止め板には前記流路カプラの前記螺子筒部を螺合させる雌ネジ孔が形成され、その雌ネジ孔はテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のガス取出装置。
前記螺子筒部は前記本体筒部より小径に形成され、前記雌ネジ孔の周縁部には前記本体筒部を受け入れる凹部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のガス取出装置。
前記流路カプラはステンレス鋼で形成され、前記凹部と前記雌ネジ孔とにはフッ素系液体シール材が塗布され、前記流路カプラには前記弁体に形成されたフランジが当接することによってガス流路を完全に閉鎖状態とするフッ素系の弁座リングが装着されていることを特徴とする請求項３記載のガス取出装置。
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のガス取出装置の前記接続管と前記ガス回収容器との間にはガス検知器が取り付けられ、前記接続管が前記流路カプラに取り付けられていることを特徴とするガス分析装置。
前記ガス検知器にはそれに設けられた検出部にキャップが取り付けられ、前記キャップには前記接続管に繋がる流入口と前記ガス回収容器に繋がる排出口とが設けられ、前記流入口は前記検出部のガス検出面の近傍において前記ガス検出面に沿った方向にガスを流すように設定されていることを特徴とする請求項５記載のガス分析装置。