JP6523926B2 - ガス絶縁開閉装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ガス絶縁開閉装置及びその製造方法に関する。

ガス絶縁開閉装置は、不活性で絶縁性能が高いＳＦ₆ガスなどの絶縁ガスを加圧充填した圧力容器を備えている。圧力容器には、このような絶縁ガスと共に通電用の高電圧導体が収容されている。つまり、圧力容器は、膨大な電気エネルギーを容器内部に保有していることになり、万が一電気事故などが発生した場合には、電気エネルギーが熱に変換されて容器内部の構造物が著しい損害を被ることになる。

したがって、電気事故などが発生した場合でも、圧力容器の外部にまで事故の影響が及ばないように、ガス絶縁開閉装置は、製造工程から使用段階に至るまで法律などで定められた安全基準に基づいて運用されている。

現在、国内で使用されているガス絶縁開閉装置は、一般的には展伸材が圧力容器の材料として広く用いられている。この一方で、鋳造材で形成された圧力容器も利用されているが、耐性の観点から、展伸材の圧力容器が広く普及している。展伸材で形成された圧力容器は、靱性（粘り力）が高く、例えば亀裂が生じた場合でもこの亀裂部を中心に内部圧力が開放されることになるため、鋳造材で形成された圧力容器よりも脆性破壊が起こり難い。したがって、圧力容器が仮に破裂した場合であっても多くの破片が周囲に飛散する可能性は少ない。

一方、国外で使用されているガス絶縁開閉装置は、鋳造材が圧力容器の材料として広く用いられている。ここで、鋳造によって作製される圧力容器は、同一形状の圧力容器を大量に製造することが可能であるために量産性に優れ、非常に安く市場に製品を提供できる利点がある。

特開２００３−２６４９１４号公報 特開２００１−１６７１８号公報 特開２００８−５４３９９号公報 特開２０１１−１４２７８２号公報 特開２００９−２０９４９１号公報 特開２０１１−１９８７００号公報

鋳造材からなる圧力容器は、通常使用する圧力状態で問題なく使用できていたとしても、例えば電気事故などによって内部圧力が圧力容器の強度以上に達した場合に、鋳造材に特有の局所的に存在する潜在的欠陥部を起点として脆性破壊が発生する場合がある。

ここでの潜在的欠陥部とは、構造物中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になるような欠陥（すくわれ）、あるいは構造物中に介在物が混在して圧力容器の本来の板厚に変化を生じさせてしまう欠陥など、様々なものを含む。そこで、このような欠陥を持つ不良製品の流通を未然に防ぐために、表面欠陥検出を主に行う目視検査や浸透探傷試験、内部欠陥検査を主に行う放射線検査や超音波検査などの、非破壊検査が実施される。しかし、人為的なミスも含めて完全に欠陥を見つけ出すことは難しく、欠陥を持つ不良製品が実際に流通してしまった場合、これらの不良製品から欠陥の影響を完全に取り除いて運用することは事実上困難である。

このような背景から、国内のガス絶縁開閉装置には、鋳造材からなる圧力容器が限定的に使用される。そこで、鋳造材からなる圧力容器に上記の安全基準を満たすためには、万が一圧力容器が破裂した場合での、圧力容器の破片を周囲に飛散させない対策が必要となる。

圧力容器の破片を周囲に飛散させない方法として、圧力容器の外表面を繊維基材と合成樹脂で複合された繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）層で補強する手法が挙げられる。

従来のＦＲＰの施工には、一方向材、または、織物やメッシュシートなどの平面構造からなる繊維基材と合成樹脂が用いられ、型に繊維基材を積層して樹脂を含浸させるハンドレイアップ法、繊維基材を敷き詰めた型に合成樹脂を射出成形により注入するＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法などが例示される。また、あらかじめ繊維基材と合成樹脂を複合させた一方向材、プリプレグシートや強化用繊維シートなどを用いて、貼り付けや巻き付けを行う方法などがある。

ガス絶縁開閉装置に用いる圧力容器は凹凸や曲面を含む立体形状であり、繊維基材をこれらの圧力容器に被覆する際には、平面構造の繊維基材、または、合成樹脂を複合させた繊維基材をこれらの立体形状に適合するように裁断する必要がある。さらに、圧力容器の円筒形状の開口端の周縁部分や、曲率面どうしが交差する交点部分などの複雑形状部分への施工では、織物やメッシュシートなどの平面構造からなる繊維基材で被覆を行った場合、所望の形状が得られ難いといった課題がある。

つまり、圧力容器の外表面にＦＲＰの施工を行った場合、既存のいずれの方法を用いても膨大な時間と費用を要し、製品の形状などの品質が安定し難いという課題がある。

また、圧力容器の外表面全体がＦＲＰ層で補強された場合では、万が一電気事故などが発生したときの圧力容器内の膨大なエネルギーが、外部に開放され難くなる。そのため、圧力容器が破裂する際には、より過大な内部のエネルギーが運動エネルギーとなるため、破片が周囲に飛散する危険性が増大する可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、圧力容器が破裂した場合に破片の飛散を抑制できるガス絶縁開閉装置及びその製造方法を提供することである。

実施の形態のガス絶縁開閉装置は、圧力容器、ニット構造の被覆層、及び合成樹脂製の被覆層を備えている。圧力容器は、絶縁ガスを収容する。ニット構造の被覆層は、圧力容器の外側を被覆する。合成樹脂製の被覆層は、ニット構造の被覆層に対して積層された高分子弾性体からなる。さらに、前記ニット構造の被覆層は、合成樹脂製の被覆層を間に挟んで二層以上積層されている。

第１の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の構成を概略的に示す図。 図１のガス絶縁開閉装置が備えた圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置が備えた圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 図３の圧力容器とは外周部分の構造が異なる他の圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 第３の実施形態に係るガス絶縁開閉装置が備えた圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 第４の実施形態に係るガス絶縁開閉装置が備えた圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 図６の圧力容器とは外周部分の構造が異なる他の圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 第５の実施形態に係るガス絶縁開閉装置が備えた圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 第６の実施形態に係るガス絶縁開閉装置が備えた圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 図９の圧力容器とは外周部分の構造が異なる他の圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 第７の実施形態に係るガス絶縁開閉装置が備えた圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。 図１１の外周部分の構造を詳細に示す断面図。 図１１の圧力容器にニット構造の被覆層が被覆された状態を示す図。 図１１に示す圧力容器の外観図。 第８の実施形態に係るガス絶縁開閉装置が備えたニット構造の被覆層が被覆された状態の圧力容器を示す図。 第９の実施形態に係るガス絶縁開閉装置が備えたニット構造の被覆層が被覆された状態の圧力容器を示す図。 比較例（比較例１ａ）のガス絶縁開閉装置が備えた圧力容器の外周部分の構造を示す断面図。

以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、本実施形態のガス絶縁開閉装置（GIS：Gas Insulated Switchgear）１０は、主母線１２、１４、断路器１５、１６、遮断器１７、変流器１８、ガス絶縁母線（GIB：Gas Insulated Busbar）１９、ブッシング２１などを主に備えている。

ガス絶縁母線１９の内部には、高電圧導体２２が配置されている。断路器１５、１６は、無負荷時の電圧を開閉するための開閉器である。遮断器１７は、電流を遮断する際には、電極間に、ＳＦ₆（六フッ化硫黄）ガスなどの絶縁ガス８を吹き付けることでアーク放電を消滅させる。変流器１８は、主回路に流れる電流を計測する機能を有する。

また、上述した遮断器１７、変流器１８、ガス絶縁母線１９などは、図１、図２に示すように、圧力容器２０によってケーシングが構成されている。この圧力容器２０は、接地されており、内部には絶縁ガス８が充填されている。

ここで、圧力容器２０及びその外周部分の構造について説明する。圧力容器２０は、例えばＡＣ４Ｃ−Ｔ６などを用いて形成された鋳造物（鋳物）であり、潜在的欠陥部を内在する可能性を有している。このため、万が一電気事故によって内部の圧力が使用範囲を超えて高くなると圧力容器２０が破裂する可能性があるため、破壊時の破片が周囲に飛散することを防止する目的で、図２に示すように、圧力容器２０の外側は、ニット構造の被覆層２３及び合成樹脂製の被覆層２４によって被覆されている。

ニット構造の被覆層２３は、図２に示すように、被覆対象の圧力容器２０の外形に合わせて繊維を立体的に編成した無縫製のニット基材２３ａを用いて形成されている。具体的には、一体型（単一）のこのニット基材２３ａは、無縫製横編機を使用して立体形状に編成された基材であって、縫いしろ（継ぎ目）のないシームレス構造を持つ編物である。一例として、ホールガーメント（登録商標）が挙げられる。

ニット基材２３ａは、例えばクラレ社のベクトラン（登録商標）繊維などのポリアリレート繊維や、以下に例示される高強度及び高弾性を有する有機高分子系繊維である、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、パラ系アラミド繊維、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維、ガラス繊維、ＰＥ（ポリエチレン）繊維、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、人工合成クモ糸繊維のうちの、いずれか１種類の繊維、若しくは２種類以上の繊維（２種類以上の繊維を組み合わせたハイブリッド糸）を編成することによって構成されている。ニット基材２３ａは、高強度繊維の他に、高強度、高弾性、耐衝撃性、高タフネス性、高伸度、さらには、低吸湿性、耐熱性、難燃性、耐候性、界面活性の機能性を持ち備えた繊維材料で構成されていることが好適である。具体的には、上述したポリアリレート繊維やアラミド繊維、炭素繊維などの弾性率が３ＧＰａ以上、かつ、引張強度が５０ＧＰａ以上の繊維材料で構成されていることが好ましい。

上述した例えばベクトラン（登録商標）繊維を用いてニット基材２３ａを編成する場合、糸の太さが５番手相当のフィラメント糸を用いて、ミスリンクス編み（ミスを組み合わせたリンクス編み）で編成することなどが例示される。ミスリンクス編みは、メリヤス編みと比較すると、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の伸び率がほぼ同程度となっており、例えば飛散物などが衝突した場合などにおいても比較的衝撃を受け止めやすい構造になっている。つまり、ニット基材２３ａの編み組織としては、伸縮性の優れた構造であることが望ましい。このため、ニット基材２３ａの編成としては、フィラメント糸又はステープル糸を用いた編成や、フィラメント糸とステープル糸との混合糸による編成などが挙げられる。

このような構造を適用したことにより高い伸縮性を有するニット基材２３ａは、図２に示すように、圧力容器２０の例えばフランジ部分（円筒形状の開口端の周縁部分）や、曲率面どうしが交差する交点部分など、複雑な立体形状部分に対しても、当該ニット基材２３ａ本体が追従して、容易に圧力容器２０全体を被覆するニット構造の被覆層２３を構成する。

一方、合成樹脂製の被覆層２４は、図２に示すように、ニット構造の被覆層２３に対して積層されており、このニット構造の被覆層２３の外側をさらに被覆する。合成樹脂製の被覆層２４は、高粘度、高弾性、柔軟性を有する高分子材料で構成されており、例えば伸び率が１００％以上の伸縮性を持つ。詳述すると、合成樹脂製の被覆層２４は、合成樹脂材料として、下塗り材及び上塗り材を用いて形成されている。下塗り材としては、関西ペイント社製の伸び率１００％のＫＣエポエラストなどの高弾性エポキシ樹脂を例示することができ、一方、上塗り材としては、関西ペイント社製のＫＣエタンエラストなどを挙げることができる。

したがって、図２に示すように、上述したニット構造の被覆層２３及び合成樹脂製の被覆層２４を形成する場合には、まず、上記の繊維材料及び無縫製横編機を用いて圧力容器２０の外形に合うように立体的に編成したニット基材２３ａと、圧力容器２０とを用意する。

次に、圧力容器２０の外周部分にニット基材２３ａを装着することによって、図２に示すように、圧力容器２０の外側にニット構造の被覆層２３を形成する。さらに、ニット構造の被覆層２３の外側に合成樹脂材料を塗布して固化させることによって、ニット構造の被覆層２３の外側に合成樹脂製の被覆層２４を積層する。合成樹脂材料の塗布については、前述したように、例えば下塗り材と上塗り材とを塗布する。また、上塗り材には、耐候性に優れた合成樹脂材料を適用することが望ましい。

さらに、本実施形態のガス絶縁開閉装置は、２層以上のニット構造の被覆層及び２層以上の合成樹脂製の被覆層で圧力容器２０を被覆するものあってもよい。この場合、まず１つ目のニット基材２３ａを圧力容器２０に装着して下塗り材及び上塗り材を塗布する。さらに、２つ目のニット基材２３ａを圧力容器２０に装着して下塗り材及び上塗り材を塗布する。この工程を複数回繰り返すことによって所望の層数のニット構造の被覆層及び合成樹脂製の被覆層によって圧力容器２０を被覆することが可能となる。

このように、ニット構造の被覆層２３及び合成樹脂製の被覆層２４で被覆された圧力容器２０は、電気事故などの発生によって圧力容器２０が破裂した場合でも、伸縮性に優れたニット構造の被覆層２３が自在に変形して、破裂時の破片の運動エネルギーを吸収し、このような簡易的な構成によって周囲への破片の飛散を抑制することができる。

ここで、ニット構造の被覆層２３の材料が、上記したポリアリレート繊維のうちのベクトラン（登録商標）繊維である場合、このニット構造の被覆層２３は、高強度、低吸水性、並びに優れた耐熱性及び耐摩耗性を有するため、より良好な破片の飛散防止効果を期待できる。また、ニット構造の被覆層２３の基材であるニット基材２３ａは、ループを用いた編物として構成されているため、例えば織物でできた基材と比べた場合、伸縮性に優れ、圧力容器２０などを含む立体構造物への装着を容易に行うことができる。

さらに、ニット構造の被覆層２３を形成するための基材として無縫製のニット基材２３ａを用いていることで、一方向材、織物、テープ状又はシート状の繊維基材などには存在する繊維の切断面や継ぎ目がないため、このような部位からの破片の飛散を阻止できる。また、無縫製のニット基材２３ａの編成に無縫製横編機を適用できるので、装着対象の圧力容器２０の形状が複雑な場合でも、容易にニット基材２３ａを一体的に編成することが可能となる。

また、ニット構造の被覆層２３（ニット基材２３ａ）の材料の例えばポリアリレート繊維は、紫外線劣化する欠点を有するものの、本実施形態の圧力容器２０では、ニット構造の被覆層２３の外側（表層）に、高分子弾性体からなる合成樹脂製の被覆層２４が形成されている。具体的には、合成樹脂製の被覆層２４は、例えば２液性の合成樹脂材料が適用され、ニット構造の被覆層２３の外側に塗布して固化させる。詳述すると、この塗布する下塗り材は、例えば高粘度、高弾性、柔軟性を有する合成樹脂材料が適用されていることによって、圧力容器２０が破裂した際のニット構造の被覆層２３の変形に対する追従が可能となる。一方、屋外で長期間使用されるガス絶縁開閉装置１０の使用状況を考慮し、上塗り材には、例えば耐候性の高い合成樹脂材料を適用することによって、ニット構造の被覆層２３の紫外線劣化を防ぐことが可能になる。

また、ニット構造の被覆層２３及び合成樹脂製の被覆層２４で被覆された圧力容器２０は、ＦＲＰ層などを被覆して補強される圧力容器などと比べて、施工が容易であり、さらには、電気事故などで例えば圧力容器本体が破裂した場合に生じ得る膨大なエネルギー（飛散しようとする破片の運動エネルギー）を、上記したニット構造の被覆層２３及び合成樹脂製の被覆層２４によって効果的に吸収することができる。

既述したように、本実施形態のガス絶縁開閉装置１０によれば、電気事故などの発生によって例えば圧力容器２０が破裂した場合に破片の飛散を抑制することができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施形態を図３、図４に基づき説明する。なお、図３、図４において、図２に示した第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。

第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置は、図３に示すように、合成樹脂製の被覆層２４を圧力容器２０に設けていないものの、単一のニット基材２３ａを用いたニット構造の被覆層２３によって圧力容器２０が被覆されている。

第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置は、ニット構造の被覆層２３単独で圧力容器２０を被覆していることから、被覆層の形成が容易となる。さらに、圧力容器２０が破裂した場合などにニット構造の被覆層２３（繊維どうしの隙間）から絶縁ガスが良好にガス抜けするため、破裂の際のエネルギーを効率的に外部に開放させることができ、これにより破片の飛散防止効果を高めることができる。

また、第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置は、図４に示すように、複数、例えば２つのニット基材２３ａ、２５ａを適用して２層のニット構造の被覆層２３、２５で圧力容器２０を被覆するものあってもよい。さらに、３層以上のニット構造の被覆層で圧力容器２０を被覆するものあってもよい。これらの場合、ニット構造の被覆層の総合的な強度が高まるため、圧力容器破裂時などにおける破片の飛散をより確実に抑えることができる。上述した第１の実施形態と第２の実施形態を組合せてもよく、すなわち、第１の実施形態に対して複数のニット基材２３ａ、２５ａを適用して複数のニット構造の被覆層２３、２５を形成してもよい。

＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施形態を図５に基づき説明する。なお、図５において、図２に示した第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。

第３の実施形態に係るガス絶縁開閉装置では、図５に示すように、ニット構造の被覆層２６は、その一つの層が（一層毎に）、それぞれ立体的に編成された複数のニット基材（図５の例では三つのニット基材２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）を用いて形成されている。つまり、複数のニット基材２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、図５に示すように、圧力容器２０の外周部分における互いに異なる部位をそれぞれ被覆する。

このように、第３の実施形態に係るガス絶縁開閉装置は、実質的に複数のパーツに分割されたニット基材２６ａ、２６ｂ、２６ｃをそれぞれ装着して組み合わせることによって、ニット構造の被覆層２６が構成されている。したがって、圧力容器２０が複雑な形状であっても、ニット構造の被覆層２６を容易に形成することができる。

なお、図５では、ニット構造の被覆層が単層である場合を例示したが、ニット構造の被覆層を多層にする場合には、一つの層毎の形成において、複数のニット基材を用いることが望ましい。

＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施形態を図６に基づき説明する。なお、図６において、図５に示した第３の実施形態の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。

第４の実施形態に係るガス絶縁開閉装置は、図６に示すように、ニット構造の被覆層２７（一つの被覆層２７）を形成している複数のニット基材（図６の例では三つのニット基材２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）を、部分的に重ね合わせて（縁部がラップするように）配置されている。具体的には、図６に示すように、それぞれ立体的に編成された複数のニット基材２７ａ、２７ｂ、２７ｃは、これらの縁部を重ね合わせるラップ量が１０ｍｍ以上ラップするように装着されている。

ここで、このようなラップ部分は、他のラップ部分とは、重ならないようにすることが望ましい。なお、合成樹脂製の被覆層２８は、ニット基材２７ａ、２７ｂ、２７ｃどうしを組み合わせて構成したニット構造の被覆層２７の外側に積層されている。

つまり、第４の実施形態に係るガス絶縁開閉装置によれば、実質的に分割されたニット基材２７ａ、２７ｂ、２７ｃを圧力容器２０に対して容易に装着（ニット構造の被覆層２７を容易に形成）することができ、さらには、ニット基材どうしの境界部分に生じ得る間隙などが合理的に塞がれることになり、これにより、圧力容器破裂時などにおける破片の飛散を効果的に抑えることができる。また、図６では一つの層が複数のニット基材２７ａ、２７ｂ、２７ｃを用いて形成される例を示したが、図７に示すように一つの層が単一のニット基材３５ａを用いて形成されてもよい。その場合も単一のニット基材３５ａが部分的に重ね合わせられて（縁部３５ｂ、３５ｃがラップするように）配置されたニット構造の被覆層３５を形成することで、同様の効果を得ることができる。なお、縁部３５ｂ、３５ｃどうしを重ね合わせるラップ量は１０ｍｍ以上ラップするように装着されることが好ましい。さらに、図６、図７に例示したニット構造の被覆層を２層以上の多層にしてもよい。

＜第５の実施の形態＞
次に、第５の実施形態を図８に基づき説明する。なお、図８において、図２に示した第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。

第５の実施形態に係るガス絶縁開閉装置は、図８に示すように、ニット構造の被覆層２３をその外周面側から圧力容器２０に対して部分的に固定する合成樹脂製の固定部２９、３０を備えている。この際、圧力容器２０と被覆層２３との間には、合成樹脂製の塗料が塗布される。合成樹脂製の固定部２９、３０は、第１の実施形態に係る合成樹脂製の被覆層２４と同一の合成樹脂材料を、ニット構造の被覆層２３の外側（図８に示す圧力容器２０における例えばフランジ部の段差部分に対応する部位の外側）から塗布して固化させることによって形成されている。また、図４に示した第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置に対して、合成樹脂製の固定部２９、３０を適用してもよい。

したがって、第５の実施形態に係るガス絶縁開閉装置によれば、図２に示す第１の実施形態などと比べて施工性が優れていると共に、例えば圧力容器２０の破裂時などにニット構造の被覆層２３（ニット基材２３ａ）が、圧力容器２０から容易に脱離してしまうことなどを抑制することができる。なお、図８に例示したニット構造の被覆層を２層以上の多層にしてもよい。

＜第６の実施形態＞
次に、第６の実施形態を図９に基づき説明する。なお、図９において、図２に示した第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。

第６の実施形態に係るガス絶縁開閉装置では、図９に示すように、ニット構造の被覆層（図９の例ではニット基材２３ａ、３１ａによってそれぞれ構成された被覆層２３、３１）は、合成樹脂製の被覆層２４を間に挟んで二層以上積層されている。より具体的には、図９に示すように、合成樹脂製の被覆層２４及びニット構造の被覆層２３、３１を含む複数の被覆層のうち、少なくとも、ニット構造の被覆層（図９の例では被覆層３１）は、最外層に配置されている。

つまり、第６の実施形態に係るガス絶縁開閉装置によれば、ニット構造の被覆層本来の伸縮性及びこれを多層にしたことによる補強効果と、合成樹脂製の被覆層の例えば耐候性と、のそれぞれを効果的に取り入れることができ、これにより、圧力容器破裂時などにおける破片の飛散防止効果を、長期にわたって十分に得ることができる。また、図１０に示すように、合成樹脂製の被覆層３６、３７が、ニット構造の被覆層３８を間に挟んで二層以上積層されてもよく、上述の効果に加えて、耐候性をより向上させることができる。

＜第７の実施形態＞
次に、第７の実施形態を図１１〜図１４に基づき説明する。なお、第７の実施形態では、第６の実施形態の図１０に例示した構成についてより詳細に説明する。

第７の実施形態に係るガス絶縁開閉装置では、図１１〜図１４に示すように、複数のフランジ部５０ａを備える圧力容器５０の外側（外表面全体）は、複合被覆層５１及びトップコート層（耐候性を有する被覆層）５２によって被覆されている。図１２、図１３に示すように、複合被覆層５１は、高分子弾性体からなる合成樹脂製の被覆層５３と、ニット構造の被覆層５４と、が交互に積層されている。具体的には、図１２に示すように、複合被覆層５１は、例えば一層のニット構造の被覆層５４を間に挟んで、例えば二層の合成樹脂製の被覆層５３が積層されている。

合成樹脂製の被覆層（高分子弾性体）５３は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂（熱可塑性樹脂）、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、合成ゴム系樹脂のうちの、いずれかの合成樹脂材料によって構成されている。合成樹脂製の被覆層５３は、ニット構造の被覆層５４（ニット基材）の材料よりも可撓性のある高分子材料である。合成樹脂製の被覆層５３には、例えば、伸び率１００％の高弾性エポキシ樹脂である関西ペイント社製のＫＣエポエラストが用いられる。

一方、上述したトップコート層５２は、圧力容器５０における最外層の被覆層である。このトップコート層５２は、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂のうちのいずれかを含む耐候性塗料の固化物である。トップコート層５２の材料としては、例えば、ウレタン系樹脂である関西ペイント社製のＫＣレタンエラストが挙げられる。

ここで、圧力容器５０の外側を複合被覆層５１及びトップコート層５２で被覆する場合には、合成樹脂製の被覆層（高分子弾性体）５３を形成する工程とニット構造の被覆層５４を形成する工程とを交互に実施することによって、図１２に示すように、少なくとも、二層以上の合成樹脂製の被覆層５３と一層以上のニット構造の被覆層５４を形成する。さらに、圧力容器５０における最外層に（複合被覆層５１の外側に）トップコート層５２を形成する。

より具体的には、合成樹脂製の被覆層５３を形成するための液状の高分子弾性材料を、圧力容器５０の外表面全体に塗布した後、その外側に例えば一枚のニット構造の被覆層５４を被覆し（ニット基材を被せ）、さらにその外側に上記した液状の高分子弾性材料を塗布する。この工程を例えば３回（３サイクル）行い、図１３に示すように、例えば三層の複合被覆層５１を形成する。さらに、三層目の複合被覆層５１の表面（外側）に耐候性塗料を塗布して固化させ、図１４に示すように、トップコート層５２を形成する。これにより、個々のニット構造の被覆層５４は、合成樹脂製の被覆層５３によって圧力容器５０に固定される。

上述したように、圧力容器５０を被覆する被覆層として高強度繊維からなるニット構造の被覆層（編物）５４を適用していることで、織物やメッシュシートなどの他の繊維基材にはない編物特有の性質を利用することができる。また、ニット構造の被覆層５４（ニット基材）は、ループの連結によって形成されているため、伸縮性に優れ、さまざま形状に適合する性質がある。さらに、ニット構造の被覆層５４（ニット基材）は、生産性にも優れており、裁断の必要がなく、裁ち落としなどの材料の無駄を低減することができる。

また、一体化された無縫製のニット構造の被覆層５４（ニット基材）は、継目が無いことにより編物本来の伸縮性を最大限に生かすことができ、一箇所にかかる張力が全体にわたって効果的に分散されるので、継目などの欠陥が要因となる損傷を防ぐことができる。このようなニット構造の被覆層５４を含む複合被覆層５１を、圧力容器５０の外表面に形成することで、圧力容器５０が破裂した際に、周囲への破片の飛散を防止することが可能になる。また、ウレタン系樹脂などを材料とするトップコート層（耐候性を有する被覆層）５２を、複合被覆層５１の表面に積層していることで、太陽光による複合被覆層５１の紫外線劣化を防ぐことができる。

なお、圧力容器の外表面を一般の高強度繊維で被覆する場合、通常では、一方材、織物、メッシュシートなどの平面構造の繊維基材が用いられるが、裁断などの手間が掛かる。また、フランジ部などの凹凸や、複数の分岐点などを有する圧力容器の複雑な形状に適合させて、一般の高強度繊維を被覆することは困難である。そこで、上述したニット基材を適用することで編物としての伸縮性を利用することができ、圧力容器５０の複雑な形状に適合させて、高強度繊維を被覆することができる。

また、上述したように、合成樹脂製の被覆層（高分子弾性体）５３を用いて、伸縮性を有するニット構造の被覆層５４を固定できるため、圧力容器５０の外表面に容易に複合被覆層５１を形成することができる。また、複合被覆層５１を多層にすることで、圧力容器５０が破壊した際に破片が飛散しようとするエネルギーの吸収性を高めることができる。また、合成樹脂製の被覆層５３の材料として、可撓性に優れた高分子弾性材料を適用していることで、複合被覆層５１自体が緩やかに変形する特性を持つ。つまり、ニット構造の被覆層５４と合成樹脂製の被覆層（高分子弾性体）５３とが積層された複合被覆層５１は、万が一圧力容器５０が破裂した場合でも、飛散しようとする破片の衝撃を当該複合被覆層５１自体が吸収しながら変形することで、破片の飛散速度や飛散する破片の数を低減させることができ、これにより、破片の飛散防止効果を高めることができる。

既述したように、本実施形態に係るガス絶縁開閉装置によれば、圧力容器５０が破裂した場合でも、破片の飛散を簡易な構成にて抑制することができ、鋳造製の低コストな圧力容器５０を安全に使用することができる。

＜第８の実施形態＞
次に、第８の実施形態を図１５に基づき説明する。なお、図１５において、図１１、図１３に示した第７の実施形態の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。なお、第８の実施形態は、第４の実施形態の図６に例示した構成についての説明を追加するものである。

第８の実施形態に係るガス絶縁開閉装置では、図１５に示すように、ニット構造の被覆層５６を形成している複数のニット基材（図１５では例えばニット基材５６ａ、５６ｂ）を、部分的に重ね合わせて（縁部がラップするように）圧力容器５０の外側に配置している。具体的には、図１５に示すように、それぞれ立体的に編成された複数のニット基材５６ａ、５６ｂは、これらの縁部を（部分的に）重ね合わせているラップ量が１０ｍｍ以上になるように（好ましくはラップ量が３０ｍｍになるように）装着されている。重ね合わせているラップ部分は、高分子弾性体からなる合成樹脂製の固定部５７によって固定されている。合成樹脂製の固定部５７は、第７の実施形態で説明した合成樹脂製の被覆層５３と同一の材料によって構成されている。また、第８の実施形態においても、図１５に示したように、圧力容器５０における最外層には、トップコート層５２が形成される。

したがって、第８の実施形態では、圧力容器５０の形状に適合するように編成された複数のニット基材５６ａ、５６ｂを部分的に重ね合わせるようにして配置することで、圧力容器５０の外側にニット構造の被覆層５６を容易に形成することができる。また、複数のニット基材５６ａ、５６ｂによって圧力容器５０の外表面のほぼ全体を被覆できるので、複数のニット基材５６ａ、５６ｂを配置する際に生じ得るシワやよれなどを容易に修正でき、これにより、圧力容器５０の形状にならって密着する外観が良いニット構造の被覆層５６を容易に形成することができる。

＜第９の実施形態＞
次に、第９の実施形態を図１６に基づき説明する。なお、図１６において、図１１、図１３に示した第７の実施形態の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。

第９の実施形態に係るガス絶縁開閉装置では、図１６に示すように、ニット構造の被覆層５８は、圧力容器５０の外側に巻回された無縫製のテープ状（帯状）のニット基材５８ａによって構成されている。テープ状のニット基材５８ａの幅は、実用性を考慮し例えば３０ｍｍ以上５００ｍｍ以下で形成されている。テープ状のニット基材５８ａは、その幅が１００ｍｍ程度のものを用いると、圧力容器５０の外側に巻回する場合に良好な作業性を得ることができる。また、テープ状のニット基材（テープ状のニット基材の外側面及び／又は内側面）５８には、高分子弾性体からなる合成樹脂製の被覆層が積層されている。この積層されている合成樹脂製の被覆層は、第７の実施形態で説明した合成樹脂製の被覆層５３と同一の材料によって構成されている。また、第９の実施形態においても、図１５に示したように、圧力容器５０における最外層には、トップコート層５２が形成される。

ここで、圧力容器５０の外側をニット構造の被覆層５８で被覆する場合には、合成樹脂製の被覆層を形成するための液状の高分子弾性材料を、テープ状のニット基材５８ａに塗布した後（又は塗布して固化させた後）、圧力容器５０の形状に追従するように、テープ状のニット基材５８ａの長手方向に張力をかけながら、当該テープ状のニット基材５８ａを圧力容器の外側に巻回する。この巻回の際には、テープ状のニット基材５８ａの幅方向が１０ｍｍ以上重なり合う（ラップする）ようにして巻回することが望ましい。

したがって、第９の実施形態では、合成樹脂製の被覆層（高分子弾性体）が積層されたテープ状のニット基材５８ａを用いてニット構造の被覆層５８を形成するので、圧力容器５０における凹凸などの複雑な形状部分に対しても適切にニット構造の被覆層５８を配置することができる。また、第９の実施形態によれば、形状の異なる圧力容器毎に専用のニット基材を用意する必要がないので、被覆層の形成に要する製造コストを削減することができる。

＜実施例１＞
次に、実施例１（実施例１ａ〜１ｆ、及び比較例１ａ）について説明する。
実施例１ａ〜１ｆは、図２、図３、図５、図６、図８、図９に基づいてそれぞれ例示した第１〜第６の実施形態の構成を適用した。一方、実施例１ａ〜１ｆに対する比較例１ａは、図１１に示す構成を適用した。比較例１ａは、例えば第１の実施形態におけるニット構造の被覆層２３及び合成樹脂製の被覆層２４に代えて、図１７に示すように、ポリアリレート繊維クロスと熱可塑性樹脂とを用いたハンドレイアップ法によって、圧力容器２０の外周部分に繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）被覆層４１とＦＲＰ保護被覆層４２とを順に形成したものを適用した。

実施例１ａ〜１ｆ及び比較例１ａのそれぞれに対して施工性試験及び破壊試験を実施し、被覆層の施工性及び破片の飛散防止効果を評価した。施工性試験は、圧力容器２０を被覆する被覆層の形成に要した施工時間を計測して評価を行った。より具体的には、施工性試験では、施工時間に対応する例えば４つの閾値を用いて４段階の施工時間範囲を設定し、下記の表１に示すように、施工時間が短いものから順に「◎」、「○」、「△」、「×」を付与した。

一方、破壊試験は、実施例１ａ〜１ｆ及び比較例１ａにおける圧力容器２０内を所定の空気圧によって加圧し、圧力容器２０の破壊状況を観察した。下記の表１に示すように、圧力容器２０の微少な形状変形が観察されたものは「◎」、圧力容器２０のひび割れが観察されたものは「○」、圧力容器２０の破片が被覆層の外側に飛び出したものは「×」を付与した。

比較例１ａは、被覆層による補強効果は高いものの、表１に示すように、施工性が悪く、しかも被覆層の外側への破片の飛散が観察された。一方、実施例１ａ〜１ｆは、施工性については比較的時間を要する実施例（例えば実施例１ｆ）が存在するものの、いずれの実施例も破片の飛散を防止できることが観察された。なお、実施例１ｂは、ニット構造の被覆層（繊維の隙間）からのガス抜けが良好であり、結果的に圧力容器２０の損傷が抑えられる結果となった。

＜実施例２＞
次に、実施例２（実施例２ａ〜２ｃ、及び比較例２ａ、２ｂ）について説明する。
実施例２ａ〜２ｃは、第７〜第９の実施形態の構成をそれぞれ適用した。
実施例２ａは、主に図１１に示した第７の実施形態において、ニット構造の被覆層５４の材料には、ポリアリレート繊維であるクラレ社のベクトラン（登録商標）を適用し、また、合成樹脂製の被覆層（高分子弾性体）５３の材料には、伸び率１００％の高弾性エポキシ樹脂である関西ペイント社製のＫＣエポエラストを適用し、さらに、トップコート層（耐候性を有する被覆層）５２の材料には、ウレタン系樹脂の関西ペイント社製のＫＣレタンエラストを適用した。複合被覆層５１は、図１２に示したように、一層のニット構造の被覆層５４を間に挟んで、二層の合成樹脂製の被覆層５３を積層して構成した。

実施例２ｂは、主に図１５に示した第８の実施形態において、ニット構造の被覆層５６（ニット基材５６ａ、５６ｂ）の材料には、ポリアリレート繊維であるクラレ社のベクトラン（登録商標）を適用し、合成樹脂製の固定部（高分子弾性体）５７の材料には、伸び率１００％の高弾性エポキシ樹脂である関西ペイント社製のＫＣエポエラストを適用し、さらに、トップコート層（耐候性を有する被覆層）５２の材料には、ウレタン系樹脂の関西ペイント社製のＫＣレタンエラストを用いた。

実施例２ｃは、主に図１６に示した第９の実施形態において、ニット構造の被覆層５８（幅１００ｍｍのテープ状のニット基材５８ａ）の材料には、ポリアリレート繊維であるクラレ社のベクトラン（登録商標）を適用し、また、テープ状のニット基材５８ａに積層された合成樹脂製の被覆層（高分子弾性体）の材料には、伸び率１００％の高弾性エポキシ樹脂である関西ペイント社製のＫＣエポエラストを適用し、さらに、トップコート層（耐候性を有する被覆層）５２の材料には、ウレタン系樹脂の関西ペイント社製のＫＣレタンエラストを用いた。

一方、比較例２ａは、例えば第７の実施形態の複合被覆層５１及びトップコート層５２に代えて、ポリアリレート繊維製の被覆層（織物）と熱可塑性樹脂とを用いてハンドレイアップ法にて繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を外表面に形成した圧力容器を適用した。また、比較例２ｂは、被覆層を全く形成してない（施工なしの）圧力容器を適用した。

実施例２ａ〜２ｃ、及び比較例２ａ、２ｂのそれぞれに対して、最高圧力１５ＭＰａでの破壊試験を実施することで、破片の飛散防止効果を評価した。試験方法は、地下ピット内にある防護壁内部で実施し、窒素ボンベを圧力源として減圧弁及び流量調節弁により加圧することで行った。実施例２ａ〜２ｃ、及び比較例２ａ、２ｂについての、施工性、及び破壊試験結果を下記の表２に示す。

実施例２ａ〜２ｃは比較例２ａ、２ｂに対して、施工性における作業者数、作業時間を低減して、簡易的に施工することができた。また、破壊試験の結果から、実施例２ａ〜２ｃは、比較例２ａの半分以下の破壊圧力値で破壊しており、破片数、および、１破片あたりの飛散速度を大幅に低減する効果があった。

また、実施例２ａ、２ｂにおいては、施工性では、作業者、および、作業時間は共にほぼ同等程度となったが、実施例２ｃの工数が４時間多くなった。破壊試験では、実施例２ａ〜２ｃの破壊値はすべて比較例２ｂの５．８ＭＰａ以下となり、破壊値を高める効果は確認できなかった。しかし、比較例２ｂの破片数が３５０ｐ（個）であったのに対して、実施例２ａは１５ｐ、実施例２ｂでは２５ｐ、実施例２ｃでは３０ｐとなり、破壊時の圧力容器の破片数を大幅に低減することができ、高い飛散防止効果を有していることが確認できた。また、１破片あたりの飛散速度についても比較例２ａ、２ｂに比べて、実施例２ａ〜２ｃの被覆層が飛散速度を遅らせる効果を有していることがわかった。比較例２ａでは、ＦＲＰの被覆層は破壊値が高く補強強化が得られたが、破壊時の破片数および破片速度が共に大きくなった。補強強化により破壊値が上った場合、破片数、破壊速度が共に増大し、すなわち、危険度合が増す可能性がある。

しかし、実施例２ａ〜２ｃでは、比較例２ｂと同レベルの破壊値で、破壊値を上げることなく、破片数と破片速度を抑制する結果となったことから、比較例２ａのＦＲＰ施工に比べてより安全性を高めることができた。したがって、実施例２ａ〜２ｃによれば、圧力容器破壊時の破片の飛散防止効果があることを確認できた。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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す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、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。

８…絶縁ガス、１０…ガス絶縁開閉装置、２０，５０…圧力容器、２３ａ，２５ａ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，３１ａ，３５ａ，５６ａ，５６ｂ，５８ａ…ニット基材、２３，２５，２６，２７，３１，３５，３８，５４，５６ｂ，５８ａ…ニット構造の被覆層、２４，２８，３６，３７，５３…合成樹脂製の被覆層、２９，３０，５７…合成樹脂製の固定部、３５ｂ，３５ｃ…ニット基材の縁部、５１…複合被覆層、５２…トップコート層。

Claims (10)

1. 絶縁ガスを収容する圧力容器と、
   前記圧力容器の外側を被覆するニット構造の被覆層と、
   前記ニット構造の被覆層に対して積層された高分子弾性体からなる合成樹脂製の被覆層と、
   を備え、
   前記ニット構造の被覆層は、前記合成樹脂製の被覆層を間に挟んで二層以上積層されている、ガス絶縁開閉装置。
2. 前記ニット構造の被覆層は、繊維を立体的に編成した無縫製のニット基材を用いて形成されている請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
3. 前記ニット構造の被覆層は、複数の前記ニット基材を用いて形成されている請求項２記載のガス絶縁開閉装置。
4. 前記ニット構造の被覆層は、その一つの層が、複数の前記ニット基材を用いて形成されている請求項３記載のガス絶縁開閉装置。
5. 前記ニット構造の被覆層の一つの層を形成している複数の前記ニット基材は、部分的に重ね合わせて配置されている請求項４記載のガス絶縁開閉装置。
6. 前記ニット構造の被覆層は、その一つの層が、単一の前記ニット基材を用いて形成されている共に、当該単一のニット基材上の異なる位置の縁部どうしが部分的に重ね合わせられている請求項２記載のガス絶縁開閉装置。
7. 前記合成樹脂製の被覆層は、伸び率が１００％以上の伸縮性を有する合成樹脂材料を用いて形成されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
8. 前記圧力容器における最外層の被覆層として、耐候性を持つ被覆層をさらに備える請求項１ないし７のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
9. 絶縁ガスを収容するための圧力容器を用意する工程と、
   前記用意された圧力容器の外側にニット構造の被覆層を形成する工程と、
   前記形成されたニット構造の被覆層に対して積層される高分子弾性体からなる合成樹脂製の被覆層を形成する工程と、
   を有し、
   前記ニット構造の被覆層を形成する工程では、前記合成樹脂製の被覆層を間に挟んで二層以上積層されている当該ニット構造の被覆層を形成する、ガス絶縁開閉装置の製造方法。
10. 前記ニット構造の被覆層を形成する工程では、繊維を立体的に編成した無縫製のニット基材を用いて当該被覆層を形成する請求項９記載のガス絶縁開閉装置の製造方法。

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