JP6890739B1 - バルブ型ガスフィルタおよびガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

バルブ型ガスフィルタ（１Ａ）が、絶縁性ガスが充填密閉されるガス絶縁機器（１００）に接続されるガス封入口に取り付けられる弁箱（１１）と、弁箱（１１）内で移動することでガス通路を開閉する弁体（１４）と、を備え、弁体（１４）は、多孔質の絶縁材料から形成されて絶縁性ガスを通過させるとともに絶縁性ガスに含まれる異物を通過させないガスフィルタ（１５）を有する。

Description

本開示は、絶縁性ガスの通路を開閉するバルブ型ガスフィルタおよびガス絶縁開閉装置に関する。

絶縁性が高い六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を用いるガス絶縁機器は、高い絶縁性能を有するが金属異物が混入すると絶縁性能が低下し地絡に至る場合がある。このため、ガス絶縁機器に金属異物が混入することを防止することが望まれる。

特許文献１に記載のガス絶縁開閉装置は、ガス絶縁機器に金属異物などの異物が混入することを防止するために、ガス封入口にガスフィルタが取り付けられている。このガスフィルタは、孔径サイズが数十〜数百μｍであり、孔径サイズよりも大きな径を有する異物のガス絶縁機器への混入を防止している。

特開２００９−１６５２３４号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、ガス絶縁機器から絶縁性ガスを回収する際には、圧力損失が大きくなりガス回収に長時間を要するので、ガス回収作業の際には、ガスフィルタが取り外され、絶縁性ガスを封入する際に再度ガスフィルタを取り付ける必要があった。このため、ガスの入替作業に手間と時間がかかっていた。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ガス絶縁機器に異物が混入することを防止しつつ、ガス回収とガス封入との切替えを容易に行うことができるバルブ型ガスフィルタを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のバルブ型ガスフィルタは、絶縁性ガスが充填密閉されるガス絶縁機器に接続されるガス封入口に取り付けられる弁箱と、上面および底面が開口し軸方向が絶縁性ガスのガス通路に平行な方向に配置された筒状部材を用いて構成されるとともに、筒状部材が弁箱内でガス通路に垂直な方向に移動することでガス通路を開閉する弁体と、を備える。弁体は、多孔質の絶縁材料から形成されて絶縁性ガスを通過させるとともに絶縁性ガスに含まれる異物を通過させないフィルタを筒状部材内に有する。

本開示にかかるバルブ型ガスフィルタは、ガス絶縁機器に異物が混入することを防止しつつ、ガス回収とガス封入との切替えを容易に行うことができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるバルブ型ガスフィルタを備えたガス絶縁開閉装置の構成を示す図 図１に示した領域Ｘの拡大図 図２のＩＩＩ―ＩＩＩ矢視図 実施の形態１にかかるバルブ型ガスフィルタを備えたガス絶縁開閉装置のガス回収時の状態を示す図 実施の形態２にかかるバルブ型ガスフィルタを備えたガス絶縁開閉装置の構成を示す図

以下に、本開示の実施の形態にかかるバルブ型ガスフィルタおよびガス絶縁開閉装置を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるバルブ型ガスフィルタを備えたガス絶縁開閉装置の構成を示す図である。図１では、ガスフィルタ付きバルブであるバルブ型ガスフィルタ１Ａを備えたガス絶縁開閉装置１０Ａの、ガス充填時の状態を示している。図２は、図１に示した領域Ｘの拡大図であり、図３は、図２のＩＩＩ―ＩＩＩ矢視図である。図４は、実施の形態１にかかるバルブ型ガスフィルタを備えたガス絶縁開閉装置のガス回収時の状態を示す図である。図１および図４では、ガス絶縁開閉装置１０Ａの断面図を示している。

ガス絶縁開閉装置１０Ａは、ガス絶縁機器１００と、バルブ型ガスフィルタ１Ａと、本体バルブ２０Ａと、接続管９０とを備えている。ガス絶縁開閉装置１０Ａでは、バルブ型ガスフィルタ１Ａが、本体バルブ２０Ａのガス封入口に取り付けられている。ガス絶縁機器１００は、絶縁性ガスが充填密閉される装置である。

本体バルブ２０Ａは、ガス絶縁機器１００に接続されるバルブである。ガス絶縁機器１００が備えるタンク（図示せず）などへは、バルブ型ガスフィルタ１Ａおよび本体バルブ２０Ａを介して、ＳＦ₆などの絶縁性ガスが送られる。また、ガス絶縁機器１００が備えるタンクなどからは、バルブ型ガスフィルタ１Ａおよび本体バルブ２０Ａを介して、ＳＦ₆などの絶縁性ガスが回収される。また、ガス絶縁機器１００が備えるタンクを真空引きする際にも、バルブ型ガスフィルタ１Ａおよび本体バルブ２０Ａを介して、タンク内の気体などが吸引される。

なお、ガス回収作業時と真空引き時とでは、バルブ型ガスフィルタ１Ａおよび本体バルブ２０Ａの状態が同じなので、以下の説明では、真空引き時の説明を省略する。

バルブ型ガスフィルタ１Ａは、弁箱１１と、弁棒１２と、ハンドル１３と、弁体１４とを具備している。弁体１４は、ガスフィルタ１５と、止め輪１６とを備えている。弁箱１１は、例えば筒状をなしており、内部が絶縁性ガスの通路（以下、ガス通路という）となる。弁箱１１は、接続部４１，５１を備えている。接続部４１は、本体バルブ２０Ａが備える接続部４２に接続され、接続部５１には、後述するガスホース（図示せず）が接続される。接続部４２は、接続部４１に対向する位置に配置されている。弁棒１２は、ハンドル１３および弁体１４に接合されている。弁棒１２は、一部が弁箱１１内のガス通路に差込み可能となっている。

ハンドル１３は、ガス通路の通路方向に垂直な方向に往復可能となっている。ハンドル１３が、ガス通路に向かって移動すると、弁棒１２および弁体１４がガス通路に向かって移動する。また、ハンドル１３が、ガス通路から離れる方向に向かって移動すると、弁棒１２および弁体１４がガス通路から離れる方向に向かって移動する。弁体１４は、ハンドル１３がガス通路側に向かって移動することで、ガス通路を閉ざし、ハンドル１３がガス通路から離れる方向に向かって移動することで、ガス通路を開ける。

実施の形態１の弁体１４は、絶縁性ガスを通過させることができる構成となっている。弁体１４は、例えば、筒状部材を用いて構成されている。弁体１４は、ガス通路を通路方向に垂直な面で切断した場合の切断面と同様の形状を有した上面および底面を有している。この切断面が円形である場合、弁体１４の上面および底面も円形である。図１では、弁体１４の右側が弁体１４の上面であり、弁体１４の左側が弁体１４の底面である。止め輪１６は、弁体１４の上面または底面の外周領域よりも小さなリング状をなしている。

弁体１４は、弁箱１１内で、弁棒１２の軸方向に沿って移動することができる。弁体１４は、弁箱１１内で弁棒１２の軸方向、すなわちガス通路に垂直な方向に移動することでガス通路を開閉する。弁体１４には、内部にガスフィルタ１５が組み込まれている。また、弁体１４は、ガスフィルタ１５を介して絶縁性ガスを通過させる開口部８５，８６を有している。開口部８５は、弁体１４の上面側に設けられており、開口部８６は、弁体１４の底面側に設けられている。ガスフィルタ１５は、止め輪１６によって、弁体１４が備える筒状部材の内側面に固定されている。これにより、ガスフィルタ１５は、弁体１４に一体化されている。バルブ型ガスフィルタ１Ａでは、弁体１４が取り外されることなく、ガスフィルタ１５が組み込まれた弁体１４を移動させることが可能となっている。すなわち、ガス回収作業の際に、ガスフィルタ１５を取り外す必要が無いので、絶縁性ガスを封入する際に再度ガスフィルタ１５を取り付ける必要はない。このため、ガスの入替作業が容易になる。

ガスフィルタ１５は、多孔質の絶縁材料を用いて形成されている。ガスフィルタ１５は、孔径サイズが数十〜数百μｍであり、孔径サイズよりも大きな径を有する異物の混入を防ぐことが可能となっている。ガスフィルタ１５の孔径サイズの一例は、２００μｍである。ガスフィルタ１５は、絶縁性ガスを通し、絶縁破壊を引き起す要因となる異物の通過を阻止する。このように、ガスフィルタ１５は、絶縁性ガスに含まれる特定サイズの異物に対して安定なフィルタである。ガスフィルタ１５がフィルタリングする異物の例は、金属異物である。

本体バルブ２０Ａは、バルブ型ガスフィルタ１Ａと同様の弁箱、弁棒、ハンドルなどを有している。すなわち、本体バルブ２０Ａは、弁箱３１と、弁棒３２と、ハンドル３３と、弁体３４とを具備している。弁箱３１は、弁箱１１と同様の構造であり、弁棒３２は、弁棒１２と同様の構造である。本体バルブ２０Ａの弁箱３１は、接続部４２，５２を備えている。本体バルブ２０Ａは、バルブ型ガスフィルタ１Ａと比較して、ガスフィルタ１５および止め輪１６を備えていない点でバルブ型ガスフィルタ１Ａと異なる。すなわち、バルブ型ガスフィルタ１Ａの弁体１４は、ガスフィルタ１５および止め輪１６を備えているが、本体バルブ２０Ａは、ガスフィルタ１５および止め輪１６を備えていない。

バルブ型ガスフィルタ１Ａのうち、本体バルブ２０Ａとの接続部４１には開口部６１が設けられており、本体バルブ２０Ａのうち、バルブ型ガスフィルタ１Ａとの接続部４２には開口部６２が設けられている。これにより、バルブ型ガスフィルタ１Ａと本体バルブ２０Ａとの間は、バルブ型ガスフィルタ１Ａおよび本体バルブ２０Ａの状態に関わらず絶縁性ガスが移動可能となっている。

また、バルブ型ガスフィルタ１Ａのうち、本体バルブ２０Ａとの接続部４１とは反対側の接続部５１には、開口部７１が設けられている。この開口部７１には、絶縁性ガスを通すガスホースなどが接続される。これにより、バルブ型ガスフィルタ１Ａとガスホースとの間は、バルブ型ガスフィルタ１Ａの状態に関わらず絶縁性ガスが移動可能となっている。なお、接続部５１の開口部７１に接続されるガスホース等には、真空ポンプ等のガス吸排装置が取り付けられる。

また、本体バルブ２０Ａのうち、接続部４２に対向する位置に配置された接続部５２には、開口部７２が設けられている。接続部５２は、接続管９０が備える接続部９１に接続される。接続部９１には、開口部８１が設けられている。また、接続管９０には、ガス絶縁機器１００が備えるタンクなどが接続される。これにより、本体バルブ２０Ａとタンクとの間は、本体バルブ２０Ａの状態に関わらず絶縁性ガスが移動可能となっている。接続部４１，４２，５１，５２，９１の例は、フランジである。接続部５１が、第１の接続部であり、接続部４１が第２の接続部である。

ガス絶縁開閉装置１０Ａは、ガス絶縁機器１００に絶縁性ガスを封入する際には、本体バルブ２０Ａの弁体３４をガス通路から離れる方向に移動させ、バルブ型ガスフィルタ１Ａの弁体１４を、ガス通路の方向に移動させる。すなわち、ガス絶縁開閉装置１０Ａは、ガス絶縁機器１００に絶縁性ガスを封入する際には、本体バルブ２０Ａの弁体３４を開け、バルブ型ガスフィルタ１Ａの弁体１４を閉ざす。これにより、ガス絶縁機器１００に絶縁性ガスが封入される際には、本体バルブ２０Ａのガス通路が開放され、バルブ型ガスフィルタ１Ａのガス通路が弁体１４のガスフィルタ１５で遮断される。この場合において、絶縁性ガスが、ガスホースを介してバルブ型ガスフィルタ１Ａに送られてくると、バルブ型ガスフィルタ１Ａが、ガスフィルタ１５を介して、絶縁性ガスを本体バルブ２０Ａに送る。ガスフィルタ１５は、絶縁性ガスを通過させ、絶縁性ガスに含まれる異物は通過させない。すなわち、ガスフィルタ１５は、本体バルブ２０Ａへの異物の進入を防止しつつ、絶縁性ガスを本体バルブ２０Ａへ送り込む。本体バルブ２０Ａに送られた絶縁性ガスは、ガス絶縁機器１００が有するタンクなどに送られる。

また、ガス絶縁開閉装置１０Ａは、ガス絶縁機器１００から絶縁性ガスを回収する際には、本体バルブ２０Ａおよびバルブ型ガスフィルタ１Ａの弁体１４をガス通路から離れる方向に移動させる。すなわち、ガス絶縁開閉装置１０Ａは、ガス絶縁機器１００から絶縁性ガスを回収する際には、本体バルブ２０Ａの弁体３４を開け、バルブ型ガスフィルタ１Ａの弁体１４を開ける。これにより、ガス絶縁機器１００から絶縁性ガスが回収される際には、本体バルブ２０Ａのガス通路が開放され、バルブ型ガスフィルタ１Ａのガス通路が開放される。この場合において、絶縁性ガスが、本体バルブ２０Ａを介してバルブ型ガスフィルタ１Ａに送られてくると、バルブ型ガスフィルタ１Ａは、ガスフィルタ１５を介することなく、絶縁性ガスをガスホースに送る。

バルブ型ガスフィルタ１Ａは、ガス回収とガス封入との切替えを行う際に、ハンドル１３を操作することによって、弁体１４にガス通路を開閉させるので、ガス回収とガス封入との切替えを容易に行うことができる。すなわち、バルブ型ガスフィルタ１Ａは、弁体１４にガスフィルタ１５を組込み、ガス回収時とガス封入時とで、バルブ開閉にてガスフィルタ１５の介在の有無を切替えている。

これにより、ガス回収とガス封入とが切替えられる際に、バルブ型ガスフィルタ１Ａと本体バルブ２０Ａとが脱着されることはない。すなわち、バルブ型ガスフィルタ１Ａは、ガスフィルタ１５の使用と不使用との切替時に、ガスフィルタ１５の脱着作業を省略することができる。バルブ型ガスフィルタ１Ａは、ガスフィルタ１５の脱着を省略しても、ＳＦ₆のガス封入時にはガスフィルタ１５を介した絶縁性ガスの通過が行われ、ガス回収時にはガスフィルタ１５を介さない絶縁性ガスの通過が行われる。

仮に、ガスフィルタ１５自体が本体バルブ２０Ａにボルト締結されてしまうと、ガス回収とガス封入とが切替えられる際のガスフィルタ１５の脱着作業に長時間を要してしまう。また、この場合、ガスフィルタ１５が本体バルブ２０Ａから取り外されると、ホースが大気にさらされることとなる。このため、ガスフィルタ１５が本体バルブ２０Ａに取り付けられた後に、再度ホース内の真空引きが必要となり、無駄な作業が発生する。また、ホースの取り付け作業中および取り外し作業中に、本体バルブ２０Ａに異物が混入する場合がある。これらのように、仮に、ガスフィルタ１５自体が本体バルブ２０Ａにボルト締結されてしまうと、種々の問題点が発生する。

なお、ガス絶縁機器１００に充填される絶縁性ガスは、ＳＦ₆に限らず、ＳＦ₆の代替ガスであってもよい。ＳＦ₆の代替ガスの例は、Ｃ₄−ＦＮ混合ガス、Ｃ₅−ＦＮ混合ガス、ＳＦ₆／Ｎ₂混合ガス、ＳＦ₆／ＣＦ₄混合ガス、ＨＦＯ1234zeEである。また、ＳＦ₆の代替ガスの例は、ＣＯ₂、乾燥空気といった自然系ガスなどであってもよい。Ｃ₄は、炭素原子数４の炭化水素（ブタン、ブチレンなど）であり、ＦＮは、窒化フッ素である。Ｃ₅は、炭素原子数５の炭化水素（ペンタンなど）である。Ｎ₂は、窒素であり、ＣＦ₄は、四フッ化炭素である。ＨＦＯ1234zeEは、１，３，３，３−テトラフルオロプロペンである。ＣＯ₂は、二酸化炭素である。また、バルブ型ガスフィルタ１Ａが適用されるガス絶縁開閉装置１０Ａの電圧クラスは、中電圧クラスから高電圧クラスまでであり、適用範囲は広い。

また、ガス絶縁機器１００が、本体バルブ２０Ａの代わりにバルブ型ガスフィルタ１Ａを備え、バルブ型ガスフィルタ１Ａに本体バルブ２０Ａが接続されてもよい。すなわち、図１および図４に示したバルブ型ガスフィルタ１Ａの位置と本体バルブ２０Ａの位置とは入れ替えられてもよい。

このように実施の形態１によれば、弁体１４が、絶縁性ガスを通過させるとともに絶縁性ガスに含まれる金属異物といった異物を通過させないガスフィルタ１５を有している。したがって、ガス絶縁機器１００に異物が混入することを防止しつつ、ガス回収とガス封入との切替えを容易に行うことができる。すなわち、少ない手間と短い時間で絶縁性ガスの入替作業を容易に行うことができる。また、ガスフィルタ１５を脱着しなくてよいので、無駄な作業を省略できるとともに、脱着時における異物混入を防ぐことができる。なお、ガス回収に限らず、ガス封入前の真空引きの際も同様の効果が得られる。

実施の形態２．
つぎに、図５を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態２では、バルブ型ガスフィルタと本体バルブとを一体形成する。

図５は、実施の形態２にかかるバルブ型ガスフィルタを備えたガス絶縁開閉装置の構成を示す図である。図５では、ガスフィルタ付きバルブであるバルブ型ガスフィルタ１Ｂを備えたガス絶縁開閉装置１０Ｂの、ガス充填時の状態をガス絶縁開閉装置１０Ｂの断面図で示している。図５の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のガス絶縁開閉装置１０Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。また、ガス絶縁開閉装置１０Ｂのガス回収時の状態については、図４のガス絶縁開閉装置１０Ａのガス回収時の状態と同様であるので、その説明を省略する。

ガス絶縁開閉装置１０Ｂは、ガス絶縁機器１００と、バルブ型ガスフィルタ１Ｂと、本体バルブ２０Ｂと、接続管９０とを備えている。ガス絶縁開閉装置１０Ｂでは、バルブ型ガスフィルタ１Ｂが、本体バルブ２０Ｂに接合されている。バルブ型ガスフィルタ１Ｂと本体バルブ２０Ｂとは、一体に形成されており、ボルトなどでの接続が不要となっている。これにより、バルブ型ガスフィルタ１Ｂと本体バルブ２０Ｂとの間は、バルブ型ガスフィルタ１Ｂおよび本体バルブ２０Ｂの状態に関わらず絶縁性ガスが移動可能となっている。

このように、バルブ型ガスフィルタ１Ｂは、バルブ型ガスフィルタ１Ａと比較して、接続部４１を備えておらず、本体バルブ２０Ｂは、本体バルブ２０Ａと比較して、接続部４２を備えていない。

本体バルブ２０Ｂは、本体バルブ２０Ａと同様に、弁箱３１と、弁棒３２と、ハンドル３３と、弁体３４とを具備している。

なお、図５に示したバルブ型ガスフィルタ１Ｂの位置と本体バルブ２０Ｂの位置とは入れ替えられてもよい。

このように実施の形態２によれば、ガス絶縁開閉装置１０Ｂは、バルブ型ガスフィルタ１Ｂと本体バルブ２０Ｂとが一体に形成されているので、ユーザは、バルブ型ガスフィルタ１Ｂを本体バルブ２０Ｂに取り付ける作業が不要となる。

また、ガス絶縁開閉装置１０Ｂは、ガス絶縁開閉装置１０Ａと同様にガス絶縁機器１００に異物が混入することを防止しつつ、ガス回収とガス封入との切替えを容易に行うことができる。すなわち、少ない手間と短い時間で絶縁性ガスの入替作業を容易に行うことができる。また、ガスフィルタ１５を脱着しなくてよいので、無駄な作業を省略できるとともに、脱着時における異物混入を防ぐことができる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１Ａ，１Ｂ バルブ型ガスフィルタ、１０Ａ，１０Ｂ ガス絶縁開閉装置、１１，３１ 弁箱、１２，３２ 弁棒、１３，３３ ハンドル、１４，３４ 弁体、１５ ガスフィルタ、１６ 止め輪、２０Ａ，２０Ｂ 本体バルブ、４１，４２，５１，５２，９１ 接続部、６１，６２，７１，７２，８１，８５，８６ 開口部、９０ 接続管、１００ ガス絶縁機器。

Claims (5)

1. 絶縁性ガスが充填密閉されるガス絶縁機器に接続されるガス封入口に取り付けられる弁箱と、
   上面および底面が開口し軸方向が前記絶縁性ガスのガス通路に平行な方向に配置された筒状部材を用いて構成されるとともに、前記筒状部材が前記弁箱内で前記ガス通路に垂直な方向に移動することで前記ガス通路を開閉する弁体と、
   を備え、
   前記弁体は、多孔質の絶縁材料から形成されて前記絶縁性ガスを通過させるとともに前記絶縁性ガスに含まれる異物を通過させないフィルタを前記筒状部材内に有する、
   ことを特徴とするバルブ型ガスフィルタ。
2. 前記フィルタは、止め輪によって前記筒状部材の内側面に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブ型ガスフィルタ。
3. 前記弁箱は、前記絶縁性ガスを通すガスホースに接続可能な第１の接続部と、前記ガス絶縁機器に接続された本体バルブに接続可能な第２の接続部と、
   をさらに有している、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ型ガスフィルタ。
4. 前記弁箱は、前記ガス絶縁機器に接続された本体バルブと一体形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ型ガスフィルタ。
5. 絶縁性ガスが充填密閉されるガス絶縁機器と、
   前記ガス絶縁機器に接続されるガス封入口に取り付けられる弁箱と、
   上面および底面が開口し軸方向が前記絶縁性ガスのガス通路に平行な方向に配置された筒状部材を用いて構成されるとともに、前記筒状部材が前記弁箱内で前記ガス通路に垂直な方向に移動することで前記ガス通路を開閉する弁体と、
   を備え、
   前記弁体は、多孔質の絶縁材料から形成されて前記絶縁性ガスを通過させるとともに前記絶縁性ガスに含まれる異物を通過させないフィルタを前記筒状部材内に有する、
   ことを特徴とするガス絶縁開閉装置。

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