JPS60102711A - 蒸発冷却式ガス絶縁電気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、蒸発冷却式ガス給線電気装置、すなわち、凝
縮性冷媒の相変化により冷却を行ない、且つ、絶縁保持
のために絶縁ガスを封入した蒸発冷却式ガス絶縁電気装
置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種の装置の一例としては第１図に示すような
ものがあった。

図において、符号ｌは発熱する電気装置、２は電気装置
／を収納する容器、３は電気装置ｌの発熱により気化し
て蒸気となった凝縮性冷媒蒸気を凝縮させるための凝縮
器、ダは非凝縮性ガスと凝縮性冷媒蒸気とを共に凝縮器
３に送り込む送風器、！は液相の凝縮性冷媒を電気装置
ｌに散布するために配管を介して循環させる循環ポンプ
、６は液相の凝縮性冷媒を送るためのりは液相の凝縮性
冷媒を電気装置ｌに散布するための散布装置であり、ま
た、実線の矢印／／は液相の凝縮性冷媒の流れを示１−
５点線の矢印ｌコは電気装置ｌからの発熱により蒸発し
た凝縮性冷媒蒸気の流れを示し、白抜矢印１３は、非凝
縮性ガスの流れを示す、また。

７ｇは凝縮性冷媒蒸気及び非凝縮性ガスの分布を示す。

次に上記の従来装置の動作について説明する。

まず、電気装置埒／に散布された液相の凝縮性冷媒は、
電気装置ｌの発熱により気化して凝縮性冷媒蒸気となり
、矢印ｌユで示すように流れ、これが送風器ｌによって
強制的に非凝縮性ガスと共に凝縮器３に送り込まフする
。送り込まれた凝縮性冷媒蒸気は、凝縮器３によって、
外気（図示していない）と熱交換し、凝縮性冷媒蒸気は
凝縮して液化し、矢印／／に示すように滴下して、凝縮
器３の下部にたまった後、配管６を通じて循環ポンプ３
により電気装置ｌ上部に導かれ、散布装置７によって電
気装置ｌに再び散布され、これに繰り返す。

一方、非凝縮ガスもまた、上記のように、送風器ダによ
って強制的に循環し、矢印／３に示すような挙動をして
循環する。なお、電気装置／内で気化せず、液相のまま
の凝縮性冷媒は矢印／／のように落下して容器コの下部
の液留めにたまり、次いで配管乙に導かれて循環ポンプ
Ｓに至る。

このように流動する容器内の非凝縮性ガスと凝縮性冷媒
蒸気とは、送風５ｐによりほぼ均一に混合されており、
容′ａ、２内の圧力は第Ω図Ａ、Ｂに示すようになる。

すなわち、図において、記号Ｐａは非凝縮性ガスの分圧
、ｐｂは凝縮性冷媒蒸気の蒸気圧、ｐｔは容器ａ内の圧
力である。これによると。

非凝縮性ガスと凝縮性冷媒蒸気とが均一に混合している
とすると、Ｐｔ　＝　Ｐａ　十Ｐｂ　の関係が成立する
。

以上にのべたように、送風器によって、非凝縮性ガスと
凝縮性冷媒蒸気とを均一に攪拌することにより、容器コ
内の圧力は、ガス温度に対する非凝縮性ガス圧力Ｐａと
、凝縮性冷媒蒸気圧Ｐ１）との和となる。そして、従来
の電気装置においては。

低温時における容器λ内の圧力が、大気圧に対して負圧
にならないようにするために、使用最低温度において大
気圧に対して正圧となるような容器内圧力の設定が行わ
れていた。第３図にその容器内圧力とガス温度との関係
の一例を示すが１図において、非凝縮性ガスとしては六
弗化硫黄（ＳＦ４）ガスを、ｔた、凝縮性冷媒としては
フロロカーボン、例えば、商品名ではフロリナートの冷
媒を使用したものである。

このように、容器内圧力を使用最低温度時にも正圧を雛
持するようにするために上昇させようとすると、容器コ
を強固な構造にしなければならず。

また、一方、容器内で冷媒の相変化を生ずる容器にあっ
ては、その内容積、圧力上昇値の両方から法律上の規制
をうけるので、圧力上昇値及び内容積を共に縮少する必
要があるが、内容積は電気装置ｌの寸法により、必然的
に決定されるので、圧力上昇値を低くおさえようとする
と、ガス温度上昇値を低く抑えねばならず、従って、電
気装置ｌの凝縮器３の冷却能力を増大させなければなら
ず。

その結果、容器や凝縮器等を含む電気装置の重量及び寸
法の増加を招来し、従って、製造価格の増加をまねくよ
うになるという欠点を有している。

〔発明の概要〕

本発明は、上記のような従来装置における欠点を除去し
て電気装置の温度が同温度における容器内圧力の上昇を
低く押え得る蒸発冷却式ガス絶縁電気装置を得ることを
目的としてなされたものであって、非凝縮性ガス及び凝
縮性冷媒を、そのガスと冷媒蒸気との比重量差の大きな
ものに選定し、電気装置動作時に非凝縮性ガスと凝縮性
冷媒蒸気とが上下方向に分離して存在するように構成す
ることによって、従来装置に比較して、同温度における
容器内の上昇圧力を低くするように構成した蒸発冷却式
ガス絶縁電気装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明をその一実施例を示す図に基づいて説明す
る。

第ダ図において、電気装置へ容器コ、凝縮器３゜循環ポ
ンプＳ、配管６、散布装置り、及び流れ／／。

／２は、いずれも、従来装置におけるものと同等のもの
である。

また、符号、２／は３０〜１６０℃の範囲で沸点を有し
且つ分子量がｉｇｏ〜７θＯの範囲にあるふっ素炭素糸
液体、例えば、フロン又はフロロカーボンからなる凝縮
性冷媒の蒸気であって凝縮器３の下部及び容器−の下部
にはその液相Ｕ／ａの液留め３ａ及び２ａが設けられて
いる。また、符号、２２は絶縁性を有する非凝縮性ガス
、例えば、ＳＦｇガス又はＣ，Ｆ、ガスである。

なお、この凝縮性冷媒蒸気２１と非凝縮性ガスココとの
関係は２その比重量が、凝縮性冷媒蒸気２１の方を大き
くなるように構成されているものである。

本発明は、上記のように構成されているが１次にその動
作について説明する。

電気装置ｌが発熱し、そこに液相の凝縮性冷媒コ／ａが
散布されると、液相の凝縮性冷媒、２／ａは気化して凝
縮性冷媒蒸気２／となる。この凝縮性冷媒蒸気、２／の
比重量と非凝縮性ガスココと比重量とが、上記のように
、凝縮性冷媒蒸気比重量が非凝縮性ガス比重量より大き
な関係を有しているために、第１図におけるような送風
器ダを削除した構成にすることによって、非凝縮性ガス
２ユと凝縮性冷媒蒸気λｌとは上下方向に分離し、明瞭
な境界層を形成する。このようにして容器コ内の下方に
分離した凝縮性冷媒蒸気コｌは、凝縮器３によって凝縮
液化する。その結果、凝縮性冷媒蒸気λｌの体積が減少
して減圧することにより、凝縮器３から容器ユに対して
吸引力が生じて蒸気化している凝縮性冷媒を凝縮器３に
吸引し、凝縮器３における凝縮が続行する。凝縮器３で
凝縮液化した凝縮性冷媒の液相ｕ／ｆｉは、凝縮器３の
下部の液留め３ａに滴下して集められた後、配管６を通
じて循環ポンプＳにより電気装置ｌ上部に還流され、再
び、電気装置ｌに饋布される。一方。

非凝縮性ガス、２コは容器上部に分離されているため循
環することなく、そのまま滞留する。

本発明装置は、上記のように構成され動作するので、そ
のときの容器ユ内の圧力状態は第３図Ａに示すようにな
る。すなわち、第５図Ａ、Ｈにおいて、ｐ”ｂば、非凝
縮ガス２：ｌが滞留する部分Ｘにおける凝縮性冷媒蒸気
ユｌの蒸気圧であり＋　Ｐ”ａは、凝縮性冷媒蒸気２１
が存在する部分Ｙにおける非凝縮性ガス２２の圧力であ
る　ただし、上記のように、凝縮性冷媒蒸気、２１と非
凝縮性ガス２−を選定した場合には、フａ鴇θ￥１ａｂ
ｓ　、　ｐ”ｂ　＝　ｏ　’！！ａｂｓとみなしてもよ
い。

次に、Ｐ’ａは、非凝縮性ガス２．２が滞留する部分Ｘ
Ｋおける非凝縮性ガスコ２の圧力であり、ｐ’ｂは凝縮
性冷媒蒸気、２１が存在する部分Ｙにおける凝縮性冷媒
蒸気ｊ／の蒸気圧である。非凝縮性ガス２２と凝縮性冷
媒蒸気の分離が行なわれている場合には、上記のＰ’ａ
−θ、Ｐ”ｂ！＝＝＝ｉｏより、Ｐ’ａ”＝Ｐｂ”ｑ￥
ｔが成立する。ただし、このような状態は１次に述べる
第６図に示すように、非凝縮性ガス、２−の圧力Ｐ’ａ
Ｋ凝縮性冷媒蒸気２１の蒸気圧ｐ’ｂが等しくなる温度
Ｐｏ以上の温度域において生ずる。

次に容器コ内圧力とガス温度との関係の一例を示すと第
６図のとおりである。

図において、非凝縮性ガスとしてはＳＦ、を、また、凝
縮性冷媒としてはフロロカーボン例えば商品名ＦＣ−７
３フロリナートを使用した例であって、第３図における
ものと同様な封入条件の場合において、従来の容器内圧
力一温度特性ｐｉと本発明による容器内圧力一温度特性
Ｐ′ｔとを比較すると、すべての温度範囲において、同
温度におけるｐｔとｐ’ｔとは、常に、ｐｔ＞ｐ’ｔの
関係を得ることができる。

なお、上記実施例では、容器内圧力が一一〇℃で／　Ｙ
ｉ　ａｂｓになるように設定したが、上記電気装置の動
作温度が１３０℃であるならば、−，２００Ｃで１３￥
Ｉａｂｓに設定しても、第７図に示すように、１３０℃
における容器内圧力は電気装置定格動作点であるユ３　
製ａｂｓで同一となる。このように低温時の最底圧力を
上昇させることによって、低温時の絶縁耐力が改善され
る。また、これによっても定格動作温度忙おける容器内
圧力は上記実施例と同様である。

〔発明の効果〕

以上のように５本発明によれば、ガス及び蒸気の比重量
を凝縮性冷媒蒸気の方を太き（非凝縮性ガスの方を小さ
く且つその差が大きくなるように非凝縮性ガスと凝縮性
冷媒とを選定し、更に送風器を削除して、上記非凝縮性
ガスと凝縮性冷媒蒸気とが分離して存在するように構成
としたので、従来よりも同一ガス温庸において常（（、
容器内圧力を低く抑えることができる蒸発冷却式ガス絶
縁電気装置を得ることができる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の蒸発冷却式ガスＰ縁電気装置の一例の
概略断面図、第一図Ａは第１図の非凝縮性ガスと、凝縮
性冷媒蒸気との分布を示す説明図、第ａ図Ｂは第２図へ
の容器内圧力−高さ？濠図、第３図は第一図Ｂのガス温
度−容器内圧力線図、第７図は本発明の一実施例による
蒸発冷却式ガス絶縁電気装置の概略断面図、第３図Ａは
第７図の非凝縮性ガスと凝縮性冷媒蒸気との分布を示す
説明図、第５図Ｂは第ｓ図Ａの容器内圧力−高さ線図、
第６図は第ｊ図Ｂのガス温度−容器内圧力線図、第７図
は設定条件を変えた本発明の他の例のガス温度−容器内
圧力線図である。 ｌ・・電気装置、コ・・容器、、２ａ、、７ａ・・液留
め、３・・凝縮器、ダ・・送風器、！・・循環２ンプ、
６・・配管、り・・散布装置、１１・・液相の凝縮性冷
媒の流れ、ｌλ・・凝縮性冷媒蒸気の流れ、／３・・非
凝縮性ガスの流れ、ｊ／・・凝縮性冷媒蒸気、　２ｉａ
・・液相の凝縮性冷媒、２２・・非凝縮性ガス。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　愉　我　道　照 Ｓ彎− −（ｓｑｏμつ７６Ｎ）α甘ω別Ｓ 手続補正書「自発」 昭和５９ツ５．均□　ｔＥ 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和ｒｔ年特許願第−〇９ｔｏｉ　号 ２、　発明の名称 蒸発冷却式ガス絶縁電気装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名　称　
（６０１）三菱電機株式会社−代表者　片　山　仁へ部 ４、代理人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目４番１号丸の内ビ
ルディング４階 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 （１） ６、補正の内容 明細書をつぎのとおり訂正する。 （２）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　発熱する電気装置が収納されている容器内に冷
   却のために相変化する凝縮性冷媒と絶縁性を有する非凝
   縮性ガスとが封入されている蒸発冷却式ガス絶縁電気装
   置において、運転時に非凝縮性ガスの比重量より凝縮性
   冷媒蒸気の比重量が大きくなるように選定された非凝縮
   性ガス及び凝縮性冷媒を有して、非凝縮性ガス及び凝縮
   性冷媒蒸気が上記比重量の差によって上下方向に分離し
   て存在するように構成したことを特徴とする蒸発冷却式
   ガス絶縁電気装置。
2. （２）非凝縮性ガスが六弗化硫黄（ｓＦａ　）ガスであ
   り、凝縮性冷媒がｇｏ−ｉｔ、ｏ℃の範囲に沸点を有し
   且つ平均分子量が／１０〜７θＯの範囲にあるふっ素・
   炭素系液体である特許請求の範囲第１項記載の蒸発冷却
   式ガス絶縁電気装置。
3. （３）非凝縮性ガスがヘキサフルオルエタン（ＣＪＦ’
   ６）ガスであり、凝縮性冷媒がざ０〜／４０℃の範囲に
   沸点を有し且つ平均分子量がｉｔｏ〜７００の範囲にあ
   るふっ素・炭素系液体である特許請求の範囲第１項記載
   の蒸発冷却式ガス絶縁電気装置。