JP7069434B1

JP7069434B1 - ガス絶縁機器

Info

Publication number: JP7069434B1
Application number: JP2021562398A
Authority: JP
Inventors: 牧子川田; 洋介小▲柳▼; 祥平笹山; 康道畑中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2041-05-31
Also published as: JPWO2022254522A1; EP4350911A1; WO2022254522A1

Abstract

ガス絶縁機器（５０）は、開口を取り囲むフランジ（５）を備え、酸素を含む絶縁ガスが封入されたタンク（６）と、開口を覆う蓋（３）と、蓋（３）をフランジ（５）に固定するボルト（４）と、フランジ（５）と蓋（３）との間に挟み込まれるシール部材とを備え、シール部材は、開口の全周を取り囲む第１のＯリング（１）と、第１のＯリング（１）を取り囲む第２のＯリング（２）とを有し、第１のＯリング（１）は、フッ素系ゴムで形成されており、第２のＯリング（２）は、エチレンプロピレンジエン系ゴムで形成されている。

Description

本開示は、タンク内に絶縁ガスが封入されたガス絶縁機器に関する。

タンク内に絶縁ガスが封入されたガス絶縁機器は、高圧電気回路に用いられている。ガス絶縁機器は、タンク内の絶縁ガスの漏洩を防止するために、タンクのフランジ部にシール構造が設けられている。

特許文献１には、絶縁性ガスが封入されたタンクの端部に配設されたフランジと蓋体との間に第１のシール部材及び第２のシール部材を挟み込んで、タンク内のガスの漏洩を防止するガス絶縁機器が開示されている。

特開２０１４－１２１２０７号公報

絶縁ガスに広く用いられてきた六フッ化硫黄は、温暖化係数が２３５００の温室効果ガスであるため、二酸化炭素と酸素との混合ガス、又は窒素及び酸素が主な成分である空気を代替ガスに用いることが検討されている。

絶縁ガスが酸素を含む場合、六フッ化硫黄を絶縁ガスに用いる場合よりもシール部材の劣化が加速され、絶縁ガスをシールできる寿命が短くなってしまう。また、二酸化炭素、酸素及び窒素は、六フッ化硫黄と比較して分子が小さいため、二酸化炭素、酸素及び窒素のガスは、シール部材の中を透過しやすい。

特許文献１に開示されるガス絶縁機器は、絶縁ガスに六フッ化硫黄が用いられており、二酸化炭素と酸素の混合ガス又は空気を絶縁ガスに用いることは考慮されていない。このため、特許文献１に開示されるガス絶縁機器では、二酸化炭素と酸素の混合ガス又は空気を絶縁ガスに用いると、酸素によりシール部材の劣化が加速され、絶縁ガスをシールできる寿命が短くなったり、シール部材を透過して絶縁ガスが漏洩したりしてしまうという問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、酸素を含む絶縁ガスがシール部材を透過して漏洩しにくく、酸素によるシール部材の劣化により絶縁ガスをシールできる寿命が短くなりにくいガス絶縁機器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、本開示に係るガス絶縁機器は、開口を取り囲むフランジを備え、酸素を含む絶縁ガスが封入されたタンクと、開口を覆う蓋と、蓋をフランジに固定するボルトと、フランジと蓋との間に挟み込まれるシール部材とを備える。シール部材は、開口の全周を取り囲む第１のシール部材と、第１のシール部材を取り囲む第２のシール部材とを有する。第１のシール部材は、フッ素系ゴムで形成されており、第２のシール部材は、エチレンプロピレンジエン系ゴムで形成されている。第１のシール部材及び第２のシール部材の少なくとも一方は、Ｏリングである。

本開示によれば、酸素を含む絶縁ガスがシール部材を透過して漏洩しにくく、酸素によるシール部材の劣化により絶縁ガスをシールできる寿命が短くなりにくいガス絶縁機器を提供できるという効果を奏する。

実施の形態１に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図実施の形態１に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された部分の側面図実施の形態２に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図実施の形態３に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図実施の形態４に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図実施の形態５に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図実施の形態６に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図

以下に、実施の形態に係るガス絶縁機器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に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図である。図２は、実施の形態１に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された部分の側面図である。実施の形態１に係るガス絶縁機器５０は、絶縁ガスが封入された筒状のタンク６と、タンク６の端部に形成された開口６ａを覆う蓋３とを有する。タンク６の端部には、フランジ５が形成されている。蓋３及びフランジ５には、ボルト４を通す穴３ａ，５ｃが形成されている。蓋３は、穴３ａ及び穴５ｃを通したボルト４にナット７を締めることによってフランジ５に取り付けられている。フランジ５には、開口６ａを取り囲む環状溝５ａ，５ｂが形成されている。環状溝５ａの直径は、環状溝５ｂの直径よりも小さくなっている。環状溝５ａには、第１のシール部材である第１のＯリング１が配置されており、環状溝５ｂには、第２のシール部材である第２のＯリング２が配置されている。第２のシール部材である第２のＯリング２は、第１のシール部材である第１のＯリング１を取り囲んでいる。第１のＯリング１及び第２のＯリング２は、断面が円形であり、環状溝５ａ，５ｂ内に配置されて位置決めされている。第１のＯリング１及び第２のＯリング２は、フランジ５と蓋３とに挟まれて圧縮されている。第１のＯリング１は、フッ素系のゴムを材料にして形成されている。例えば、第１のＯリング１には、ＪＩＳＢ２４０１の材料の種類を表す識別記号ＦＫＭ－７０で示される２フッ化ビニリデンとの共重合物を主成分とするフッ素系ゴムを材料に形成されたものを適用できる。

第２のＯリング２は、ＪＩＳＫ６３９７のＭグループに分類されるエチレンプロピレンジエン系のゴムを材料にして形成されている。例えば、第２のＯリング２には、ＪＩＳＢ２４０１の材料の種類を示す識別記号ＥＰＤＭ－７０で示されるエチレンとプロピレン等の共重合体を主成分とするエチレンプロピレンジエン系ゴムを材料にして形成されたものを適用できる。

絶縁ガスは、酸素を含むガスであれば特定の組成に限定はされないが、絶縁特性、沸点、環境適合性の観点から、窒素と酸素との混合ガス又は二酸化炭素と酸素との混合ガスであることが好ましい。

窒素と酸素との混合ガスを絶縁ガスに用いる場合の混合比率は、安全性の観点から空気の組成に近い混合比率であること、具体的には、窒素が７０％から９０％で酸素が１０％から３０％であることが好ましい。また、圧力は、絶縁特性の観点から、０．７ＭＰａａｂｓから０．９ＭＰａａｂｓであることが好ましい。

二酸化炭素と酸素との混合ガスを絶縁ガスに用いる場合の混合比率は、安全性及び絶縁特性の観点から、二酸化炭素が６０％から８０％で酸素が２０％から４０％であることが好ましい。また、圧力は、絶縁特性の観点から、０．８ＭＰａａｂｓから１．０ＭＰａａｂｓであることが好ましい。

フッ素系ゴムを材料に形成された第１のＯリング１は、エチレンプロピレンジエン系ゴムを材料に形成された第２のＯリング２と比較すると、酸素に対する劣化耐性が高く、ガスの透過性が低い。一方で、フッ素系ゴムは、低温下ではゴム状態からガラス状態に変化して固くなるため、低温下では第１のＯリング１は、第２のＯリング２よりもガスシール性が低下する。

実施の形態１に係るガス絶縁機器５０は、フランジ５の内径側に第１のＯリング１が配置され、外径側に第２のＯリング２が配置されているため、タンク６内の絶縁ガスは、第１のＯリング１に接している。第１のＯリング１は、酸素に対する劣化耐性が高いフッ素系ゴムを材料にして形成されているため、酸素を含む絶縁ガスをタンク６に封入しても、絶縁ガスが漏洩しにくい。したがって、実施の形態１に係るガス絶縁機器５０は、絶縁ガスをシールできる寿命が短くなりにくい。また、第１のＯリング１は、ガス透過性が低いため、タンク６に封入した絶縁ガスは、第１のＯリング１を通り抜けて漏洩しにくい。さらに、第１のＯリング１を取り取り囲む第２のＯリング２は、低温下でもガスシール性が低下しにくいため、ガス絶縁機器５０が低温環境に晒された場合でも、絶縁ガスが漏洩しにくい。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図である。実施の形態２に係るガス絶縁機器５０は、第１のシール部材が第１のパッキン８である。第１のパッキン８は、開口６ａの全周を取り囲む環状である。また、第１のパッキン８の断面は、断面が矩形状である。第１のパッキン８は、フッ素系ゴムを材料に形成されている。フランジ５は、第１のパッキン８が配置される部分に環状溝が形成されておらず、第２のＯリング２が配置される環状溝５ｂだけが形成されている。この他は、実施の形態１に係るガス絶縁機器５０と同様であるため、重複する説明は省略する。

実施の形態２に係るガス絶縁機器５０では、断面が矩形状である第１のパッキン８は、環状溝を形成しなくてもフランジ５と蓋３との間に配置できるため、フランジ５に第１のシール部材を配置するための環状溝を形成する必要がなく、フランジ５の加工コストを低減できる。また、第１のシール部材を配置するための環状溝が不要であるため、第１のシール部材と第２のシール部材との距離を、実施の形態１に係るガス絶縁機器５０よりも小さくすることができる。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図である。実施の形態３に係るガス絶縁機器５０は、第２のシール部材が第２のパッキン１０である。第２のパッキン１０は、第１のシール部材である第１のＯリング１を取り囲む環状である。また、第２のパッキン１０の断面は、断面が矩形状である。第２のパッキン１０は、エチレンプロピレンジエン系ゴムを材料に形成されている。フランジ５は、第２のパッキン１０が配置される部分に環状溝が形成されておらず、第１のＯリング１が配置される環状溝５ａだけが形成されている。この他は、実施の形態１に係るガス絶縁機器５０と同様であるため、重複する説明は省略する。

実施の形態３に係るガス絶縁機器５０では、断面が矩形状である第２のパッキン１０は、環状溝を形成しなくてもフランジ５と蓋３との間に配置できるため、フランジ５に第２のシール部材を配置するための環状溝を形成する必要がなく、フランジ５の加工コストを低減できる。また、第２のシール部材を配置するための環状溝が不要であるため、第１のシール部材と第２のシール部材との距離を、実施の形態１に係るガス絶縁機器５０よりも小さくすることができる。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図である。実施の形態４に係るガス絶縁機器５０は、ボルト４が貫通する穴３ａ，５ｃの内部及びフランジ５のうち第２のシール部材が配置された部分よりも外縁側の部分にシリコーンシーラント９が充填されている。この他は、実施の形態１に係るガス絶縁機器５０と同様であるため、重複する説明は省略する。なお、シリコーンシーラント９は、少なくともフランジ５のうち第２のシール部材が配置された部分よりも外縁側の部分に配置されていればよく、ボルト４が貫通する穴３ａ，５ｃの内部には配置されていなくてもよい。

シリコーンシーラント９には、一液タイプの縮合反応硬化型の液状シリコーンゴムを適用できる。

実施の形態４に係るガス絶縁機器５０は、ボルト穴及びフランジ５の外縁部から水分の侵入を防止できるため、フランジ５の発錆を防止できる。したがって、実施の形態４に係るガス絶縁機器５０は、フランジ５に錆が発生することによって第１のシール部材である第１のＯリング１及び第２のＯリング２とフランジ５との間に隙間が生じ、タンク６に封入された絶縁ガスが漏洩することを抑制できる。

実施の形態５．
図６は、実施の形態５に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図である。実施の形態５に係るガス絶縁機器５０は、ボルト４が貫通する穴３ａ，５ｃの内部及びフランジ５のうち第２のシール部材が配置された部分よりも外縁側の部分にシリコーンシーラント９が充填されている。この他は、実施の形態２に係るガス絶縁機器５０と同様であるため、重複する説明は省略する。なお、シリコーンシーラント９は、少なくともフランジ５のうち第２のシール部材が配置された部分よりも外縁側の部分に配置されていればよく、ボルト４が貫通する穴３ａ，５ｃの内部には配置されていなくてもよい。

実施の形態５に係るガス絶縁機器５０は、フランジ５に第１のシール部材を配置するための環状溝を形成する必要がないため、フランジ５の加工コストを低減できる。また、第１のシール部材を配置するための環状溝が不要であるため、第１のシール部材と第２のシール部材との距離を、実施の形態１に係るガス絶縁機器５０よりも小さくすることができる。さらに、実施の形態５に係るガス絶縁機器５０は、フランジ５に錆が発生することによってフランジ５の表面が粗くなって第１のシール部材である第１のパッキン８及び第２のＯリング２とフランジ５との間に隙間が生じ、タンク６に封入された絶縁ガスが漏洩することを抑制できる。

実施の形態６．
図７は、実施の形態６に係るガス絶縁機器のタンクの開口が形成された端部での断面図である。実施の形態６に係るガス絶縁機器５０は、ボルト４が貫通する穴３ａ，５ｃの内部及びフランジ５のうち第２のシール部材が配置された部分よりも外縁側の部分にシリコーンシーラント９が充填されている。この他は、実施の形態３に係るガス絶縁機器５０と同様であるため、重複する説明は省略する。なお、シリコーンシーラント９は、少なくともフランジ５のうち第２のシール部材が配置された部分よりも外縁側の部分に配置されていればよく、ボルト４が貫通する穴３ａ，５ｃの内部には配置されていなくてもよい。

実施の形態６に係るガス絶縁機器５０は、フランジ５に第２のシール部材を配置するための環状溝を形成する必要がないため、フランジ５の加工コストを低減できる。また、第２のシール部材を配置するための環状溝が不要であるため、第１のシール部材と第２のシール部材との距離を、実施の形態１に係るガス絶縁機器５０よりも小さくすることができる。さらに、実施の形態６に係るガス絶縁機器５０は、フランジ５に錆が発生してフランジ５の表面が粗くなって第１のシール部材である第１のＯリング１及び第２のパッキン１０とフランジ５との間に隙間が生じ、タンク６に封入された絶縁ガスが漏洩することを抑制できる。

以上の実施の形態に示した構成は、内容の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、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。

１第１のＯリング、２第２のＯリング、３蓋、３ａ，５ｃ穴、４ボルト、５フランジ、５ａ，５ｂ環状溝、６タンク、６ａ開口、７ナット、８第１のパッキン、９シリコーンシーラント、１０第２のパッキン、５０ガス絶縁機器。

Claims

開口を取り囲むフランジを備え、酸素を含む絶縁ガスが封入されたタンクと、
前記開口を覆う蓋と、
前記蓋を前記フランジに固定するボルトと、
前記フランジと前記蓋との間に挟み込まれるシール部材とを備え、
前記シール部材は、前記開口の全周を取り囲む第１のシール部材と、前記第１のシール部材を取り囲む第２のシール部材とを有し、
前記絶縁ガスは、大気よりも酸素分圧が高い圧力で前記タンクに封入されており、
前記第１のシール部材は、フッ素系ゴムで形成されており、
前記第２のシール部材は、エチレンプロピレンジエン系ゴムで形成されており、
前記第１のシール部材及び前記第２のシール部材の少なくとも一方は、Ｏリングであることを特徴とするガス絶縁機器。
前記フランジと前記蓋との間に設けられて前記第２のシール部材を取り囲むシリコーンシーラント層を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁機器。
前記フランジ及び前記蓋のうち前記ボルトが貫通する穴の内部に前記シリコーンシーラント層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁機器。
前記第１のシール部材及び前記第２のシール部材のうちの一方は、パッキンであることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁機器。