油入り機器の油中ガス分析装置
【課題】膜透過方式の油中ガス分析装置は、バブリング方式等の他の方式と比較して、ガス採取に時間を要してしまう問題がある。
【解決手段】ガス透過膜と溝付フランジとで形成されるガス溜め室を、所定容積の細長い形状にする。ガス採取時には、ガス透過膜を介してガス溜め室側へガスを拡散させる。ガス測定時には、ガス溜め室の端よりキャリアガスを供給し、ガス溜め室をキャリアガスにて置換し、他方の端より所定量のサンプルガスを送り出してガス測定器に供給する。ガス溜め室でサンプルガスを検量することで検量管を省略できる。また、細長い溝状にすることで、ガス透過膜に掛かるせん断応力を低減でき、ガス透過膜の厚さを薄くできる。これにより、ガス採取に要する時間を短縮できる。
【解決手段】ガス透過膜と溝付フランジとで形成されるガス溜め室を、所定容積の細長い形状にする。ガス採取時には、ガス透過膜を介してガス溜め室側へガスを拡散させる。ガス測定時には、ガス溜め室の端よりキャリアガスを供給し、ガス溜め室をキャリアガスにて置換し、他方の端より所定量のサンプルガスを送り出してガス測定器に供給する。ガス溜め室でサンプルガスを検量することで検量管を省略できる。また、細長い溝状にすることで、ガス透過膜に掛かるせん断応力を低減でき、ガス透過膜の厚さを薄くできる。これにより、ガス採取に要する時間を短縮できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入り変圧器のように油が入っている機器の油中に溶解しているガスを分析する油中ガス分析装置に係り、特にガス透過膜を使用して油中の溶存ガスを抽出してガス分析を行う油入り機器の油中ガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油入り変圧器内での放電や過熱または経年により、絶縁油が劣化すると、絶縁油の分解により、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン等のガス（以下、分解生成ガスと称する）が発生する。分解生成ガスの発生量や分解生成ガスの発生パターンは、変圧器内部の異常の種類により異なる。したがって、絶縁油中の分解生成ガス濃度を測定して（以下、油中ガス分析と称する）、分解生成ガスの発生量や発生パターンを調査し、過去の事例と参照することにより、異常の種類や程度を判定することが可能である。
【０００３】
油中ガス分析では、変圧器より絶縁油を採取し、採取した絶縁油より分解生成ガスを採取してガス分析に供する。分解生成ガスの採取方法としては、採取した絶縁油中で気体を発泡させ、気体へ分解生成ガスを平衡抽出するバブリング方式や、絶縁油は透過しないが分解生成ガスを透過する性質を有するガス透過膜を介して、ガスが透過する側の容器（以下、ガス溜め室と称する）に分解生成ガスを採取する膜透過方式がある。
【０００４】
このうち、膜透過方式に関しては、ガス透過膜に接するようにガス溜め室を設け、このガス溜め室に空気供給口と空気排出口を設けて、空気の供給によってガス溜め室に貯留されているガスを外部に送り出して、ガス分析装置で分析を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５６−１６２０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
膜透過方式によるガス分析では、ガス溜め室内の分解生成ガスの濃度が平衡に達した時点で、サンプルガスをガス分析に供することになる。膜透過方式は、分解生成ガスがガス溜め室内へ拡散してくるのを待つだけであるので、サンプルガス採取の操作は容易であるが、一方でバブリング方式等の他の方式と比較して、ガス採取に時間を要するという問題がある。特許文献１は、絶縁油を油入り機器から抜き取ることなく絶縁油中のガス成分を検出することを目的としており、ガス採取に要する時間を短縮することまでは考慮していない。
【０００７】
本発明の目的は、膜透過方式の油中ガス分析装置において、ガス採取に要する時間を短縮できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、油入り機器の油抜き取り口にガス透過膜を設け、前記ガス透過膜に接してガス溜め室を設けて前記ガス透過膜を透過したガスが貯蔵されるようにし、前記ガス溜め室にキャリアガス供給口とキャリアガス排出口を設けて、キャリアガスの供給によって前記ガス溜め室から分析用のガスを排出するようにし、前記ガス溜め室から排出された分析用ガスをガス測定器に供給して分析を行う油入り機器の油中ガス分析装置において、前記ガス溜め室の形状を溝状にしたものである。
【０００９】
本発明では、キャリアガス供給口とキャリアガス排出口の間を結ぶ溝状の通路をガス溜め室とすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明において、溝状をした前記ガス溜め室の溝の断面積は、前記キャリアガス供給口の断面積と同じか或いは小さくすることが望ましい。
【００１１】
また、ガス透過膜の近傍にある油を攪拌又は加振して油に流動を与える油流動手段を備えることが望ましい。
【００１２】
また、ガス溜め室の容積をガス測定器でのガス測定に必要なサンプルガスの容積と同じにすることが望ましい。ガス分析用カラムとガス検出素子から構成されるガス測定器では、ガス測定器に規定量のサンプルガスを供給する必要がある。ガス溜め室の容積をガス測定器でのガス測定に必要なサンプルガスの容積と同じにすることにより、ガス溜め室で検量することができ、別に検量管を備えることなく、規定量のサンプルガスを供給できる。
【発明の効果】
【００１３】
透過膜方式の油中ガス分析装置において、ガス溜め室を溝形状にしたことにより、ガス溜め室の容積を小さくでき、また、ガス透過膜の厚さを小さくすることができる。これにより、ガス溜め室内の分解生成ガスの濃度が平衡状態に達するまでの時間を短縮でき、分解生成ガスの採取に要するまでの時間を短縮できる。本発明により、油中ガス分析装置の時間間隔を短くでき、リアルタイムでの変圧器の異常診断が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
膜透過方式の油中ガス分析装置において、ガス溜め室内の分解生成ガスの濃度が平衡状態に達する時間ｔは、ガス溜め室の体積をＶ、透過膜の厚さをｄ、透過膜の面積をＡとして、下記の式１で表すことができる。なお、Ｐは透過係数、Ｃは定数である。
【００１５】
【数１】
【００１６】
式１によれば、ガス透過膜の厚さｄおよびガス溜め室の容積Ｖを小さくし、ガス透過膜の面積Ａを大きくすることにより、平衡到達までの時間ｔを小さくすることができる。
【００１７】
平衡到達までの時間ｔを小さくするには、透過膜の厚さｄを小さくすることが望ましい。しかし、ガス透過膜は油入り変圧器の排油口に取り付けられる場合が多く、取り付け位置には絶縁油により０．２ＭＰａ前後の圧力が掛かる。このため、ガス透過膜の厚さを小さくし過ぎると破損してしまう。
【００１８】
外周の半径がＲ１＋ｒの円盤状で、内側の半径Ｒ１−ｒの部分が中空である溝状ガス溜め室に対して厚さｄ１のガス透過膜を使用した場合、ガス透過膜に掛かる圧力をｐとして、ガス透過膜の周囲に掛かるせん断応力τ１は、下記の式２で表すことができる。
【００１９】
【数２】
【００２０】
ガス透過膜に掛かる圧力ｐを０．２ＭＰａ、許容せん断応力をτとすると、溝の幅２ｒとガス透過膜の厚さｄとの関係は、下記の式３で決定される。
【００２１】
【数３】
【００２２】
以上のことから、本発明では、ガス透過膜の材料の許容最大せん断応力τ〔ＭＰａ〕と、溝の幅２ｒとガス透過膜の厚さｄとの関係が式３になるように、溝状ガス溜め室の幅を規定して、ガス透過膜の厚さを薄くすることが好ましい。
【００２３】
ガス測定の精度を高めるためには、ガス溜め室に貯留されている分析用のサンプルガスをキャリアガスで希釈することなくガス測定器へ供給できることが望ましい。このために、本発明では、ガス溜め室の溝の断面積を、キャリアガス入口の断面積と同じか或いは小さくすることを提案する。これにより、ガス溜め室内のガスがキャリアガスにより希釈されるのを防ぐことができる。
【００２４】
ガス測定器がガス分析用カラムとガス検出素子から構成される場合には、規定量のサンプルガスをガス測定器に供給することが要求される。ガス溜め室である溝の容積を、ガス測定器でのガス測定に必要なサンプルガスの容積と同じにすることにより、ガス溜め室にてガスの検量を行うことが可能となり、検量管を設けなくても、常に規定量のガスをガス測定器に供給できるようになる。この場合、キャリアガス供給口とキャリアガス排出口は溝状ガス溜め室の端部に設けるようにして、規定量のサンプルガスが供給できるようにすることが望ましい。従来技術に示した特許文献１は、ガスの検量を外部に取り付けた検量管で行っており、このために、検量管に接続する配管や切替え弁が必要になっている。また、これらの設備および検量管自身の容積により、ガス溜め室の容積が大きくなっている。
【００２５】
本発明の油中ガス分析装置においては、油を攪拌又は加振して流動を与える油流動手段を設けることが好ましい。油中に含まれる分解生成ガスがガス溜め室側へ透過することにより、ガス透過膜近傍では油に含まれる分解生成ガスの濃度が局所的に低くなり、ガス透過の効率が低下する。油を撹拌或いは振動させて流動を与えることにより、油中の分解生成ガスの濃度を一様にすることができ、ガス透過の効率を高めることができる。これにより、平衡到達までの時間ｔを小さくすることができる。
【００２６】
ガス透過膜の材料には、高分子有機化合物膜、高分子有機化合物多孔質膜を使用することができる。また、多孔質板、孔明き板または金網を補強材として高分子有機化合物膜や高分子有機化合物多孔質膜を一体化したものなどを使用することができる。また、ガス測定器としては、多種センサ方式、ガスクロマトグラフィー方式、音響方式などが適用可能である。本発明の応用として、油中ガス分析装置を装備した油入り機器がある。
【実施例１】
【００２７】
本実施例では油入り変圧器の油中ガス分析装置について説明する。図１は、油中ガス分析装置におけるガス採取部の構造を示したものである。ガス採取部１００は、溝付フランジ１０１、ガス透過膜１０２、溝状ガス溜め室１０３、キャリアガス供給口１０４、キャリアガス排出口１０５、弁１０６ａ、弁１０６ｂから構成される。
【００２８】
排油口２０１は、排油弁２０２と共に油入り変圧器側に装備されている。排油口２０１および排油弁２０２は、本来、不要な絶縁油の排出口として使用されるが、本発明においては、ガス採取部１００の取り付け部として使用する。ガス採取時には、排油弁２０２は開いた状態になっており、ガス透過膜１０２は絶縁油２０３に密に接している。
【００２９】
溝付フランジ１０１は、排油口２０１に締結されることにより、ガス採取部１００を油入り変圧器２００に装備すると共に、ガス透過膜１０２を周囲より挟み込んで支持する。
【００３０】
ガス透過膜１０２は、絶縁油２０３を油入り変圧器または油入り変圧器の外側容器内に封止すると共に、分解生成ガスを溝状ガス溜め室１０３側に透過させる。ガス透過膜１０２の材質として、厚さ０．１ｍｍの四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合物膜を使用した。ガス透過膜１０２に好適な材料としては、四フッ化共重合物膜やポリエチレン、フッ素ゴム等の有機高分子化合物膜、多孔質の有機高分子化合物膜、多孔質板に有機高分子化合物をコーティングしたもの、孔明き板や金網等の補強材と有機高分子化合物膜を組み合わせたものなどがある。
【００３１】
溝状ガス溜め室１０３は、溝付フランジ１０１に形成した溝状の窪みと、ガス透過膜１０２により形成された空間であり、サンプルガスの採取と貯留を行う。また、溝状ガス溜め室１０３は、サンプルガス供給時にはキャリアガスの流路となる。
【００３２】
キャリアガス供給口１０４は、溝状ガス溜め室１０３の一端に通じており、溝状ガス溜め室１０３にキャリアガスを流入させる入口である。
【００３３】
溝状ガス溜め室１０３におけるキャリアガスの流線方向に垂直な断面の面積は、キャリアガス供給口１０４におけるキャリアガスの流線方向に垂直な断面の面積よりも小さくする。
【００３４】
キャリアガス排出口１０５は、溝状ガス溜め室１０３の他端に通じており、採取および貯留したサンプルガスや、キャリアガス供給口１０４より流入したキャリアガスの出口である。
【００３５】
弁１０６ａおよび弁１０６ｂは、サンプルガス採取時と貯留時には閉じ、ガス溜め室をキャリアガスにより置換する時には開く。
【００３６】
パッキン１０７は、溝付フランジ１０１とガス透過膜１０２との締結部および排油口２０１とガス透過膜１０２との締結部に挿入され、絶縁油を油入り変圧器又はその外側容器内に封止するのに寄与する。
【００３７】
図２は、油中ガス分析装置における溝付フランジの構造を示したものである。ここでは、溝状ガス溜め室１０３を直線的な溝形状にしている。キャリアガス供給時にキャリアガスの流れが乱れないようにする、或いはサンプルガスとキャリアガスが混合しないようにするために、溝状ガス溜め室１０３のキャリアガスの流線方向に垂直な断面の断面積は、キャリアガス供給口の断面積と同じか或いはそれよりも小さくすることが望ましい。
【００３８】
図３は、本発明による油中ガス分析装置の構成を示したものである。油入り変圧器２００の排油口に取り付けられたガス採取部１００のキャリアガス供給口は、配管５０１を介してキャリアガス供給部３００に通じている。また、ガス採取部１００のキャリアガス排出口は配管５０２を介してガス測定部４００に通じている。配管５０１と配管５０２は配管５０３と接続されており、弁１０６ｃを開くとキャリアガスがガス測定部４００へ直接供給されるようになっている。キャリアガス供給部３００からのキャリアガスは、ガス測定部４００またはガス採取部１００へ供給される。
【００３９】
ガス測定部４００では、サンプルガスに含まれるガスの種類や濃度を測定する。ガス測定部４００での測定は、ガスクロマトグラフィー方式が好適である。ガスクロマトグラフィー方式によるガス測定部は、ガス分析用のガスクロマトカラムとガス検出素子とから構成される。ガスクロマトカラムは筒状で、サンプルガスがガスクロマトカラムの内部を通過する際にガスを一旦、吸着し、放出する。この吸着と放出のタイミングはガスの種類により異なり、サンプルガスはガス成分毎に分離される。ガス検出素子は成分毎に分離された分解生成ガスを検出する。ガス検出素子としては半導体式ガスセンサが好適であるが、固体電解質センサや電気化学式センサ等でも良い。
【００４０】
また、ガス測定部４００として、ガスの種類により反応特性の異なるセンサを数種類使用しても良い。この場合、ガス反応特性の差異からガスの種類や濃度を求める。
【００４１】
図４は油中ガス分析の手順を示す図である。油中ガス分析の操作としては、サンプルガス採取の準備、サンプルガスの採取と貯留、測定の準備、サンプルガス供給、サンプルガス測定がある。
【００４２】
まず、サンプルガス採取の準備として、溝状ガス溜め室１０３をキャリアガスにて置換する。弁１０６ｃを閉じ、弁１０６ａおよび１０６ｂを開いた状態にして、キャリアガス供給部３００よりキャリアガスを供給する。
【００４３】
次にサンプルガスの採取と貯留を行う。溝状ガス溜め室１０３内がキャリアガスにて置換されたならば、弁１０６ａ，１０６ｂを閉じた状態にする。絶縁油に溶解した分解生成ガスがガス透過膜１０２を透過して溝状ガス溜め室１０３へ拡散する。溝状ガス溜め室１０３のガス濃度と絶縁油中の分解生成ガスの濃度とが平衡に達するまで待つ。
【００４４】
ガス濃度が平衡に達するまでの時間は、測定試験を実施し事前に把握しておく。また、式１にて定数Ｃが既知であれば、式１から平衡に達する時間を推定しても良い。
【００４５】
続いて測定の準備を行う。弁１０６ａおよび１０６ｂを閉じたままにし、弁１０６ｃを開く。
【００４６】
キャリアガス供給部３００からガス測定部４００へキャリアガスを供給し、ガスクロマトカラムの状態やガス検出素子の出力を安定させる。
【００４７】
さらに続いて、サンプルガス供給を行う。弁１０６ｃを閉じ、弁１０６ａおよび弁１０６ｂを開いた状態にし、キャリアガスをキャリアガス供給部３００から、ガス採取部１００を経由して、ガス測定部４００に供給する。
【００４８】
溝状ガス溜め室１０３内をキャリアガスにて置換することにより、溝状ガス溜め室１０３内にあったサンプルガスをガス測定器４００に供給し、ガス測定部４００でガスの種類や濃度を測定する。
【実施例２】
【００４９】
本実施例では、溝状ガス溜め室１０３にてサンプルガスの採取・貯留および検量、供給を行った場合について、図２、図３および図４を併用して説明する。溝状ガス溜め室１０３にてサンプルガスを検量することにより、別に検量管を備える必要が無くなり、検量管自体や検量管に至るまでの配管の容積を節約できる。その結果、式１におけるガス溜め室の体積Ｖを小さくし、平衡到達までの時間ｔを短縮できる。
【００５０】
図３において、ガス測定部４００として、ガス分析用カラム等によりガスを分離し、ガス検出素子によりガスを検出する場合、ガス測定には規定量のサンプルガスを供給する必要がある。
【００５１】
図２において、キャリアガス供給口１０４は半径ｒの円筒形状である。また、溝状ガス溜め室１０３は、長さＬ、幅２ｒ、溝の深さｈの直方体形状で、さらに両端が半径ｒ、深さｈの半円柱形状である。よって、溝状ガス溜め室１０３の容積は、２ｒＬｈ＋πｒ２ｈである。
【００５２】
溝状ガス溜め室１０３の容積は供給したサンプルガスの容積となる。そこで、溝状ガス溜め室１０３の容積を測定に必要なサンプルガスの容積と同等とした。
【００５３】
なお、ガス測定部４００は１０００ｍｍ３のサンプルガスを必要とした。そこで、溝状ガス溜め室１０３は、長さＬ＝９６ｍｍ、幅２ｒ＝５ｍｍ、溝の深さｈ＝２ｍｍとし、ガス測定部４００へ約１０００ｍｍ３のサンプルガスを供給するようにした。
【００５４】
なお、溝状ガス溜め室１０３におけるキャリアガスの流線方向に垂直な断面積２ｒｈは１０ｍｍ２であり、キャリアガス供給口１０４の断面積πｒ２の１９．６ｍｍ２よりも小さい。
【００５５】
油中ガス分析の手順として、図４に従い、まず、ガス採取の準備として、溝状ガス溜め室１０３をキャリアガスにて置換した。弁１０６ｃを閉じ、弁１０６ａと弁１０６ｂを開いた状態にして、キャリアガス供給部３００よりキャリアガスを供給した。
【００５６】
次に、サンプルガスの採取と貯留を行った。溝状ガス溜め室１０３内がキャリアガスにて置換されたら、弁１０６ａと弁１０６ｂを閉じた状態にして保持する。絶縁油中に溶解した分解生成ガスが、ガス透過膜１０２を透過して溝状ガス溜め室１０３へ拡散する。溝状ガス溜め室１０３のガス濃度が平衡に達するまで待った。
【００５７】
ガス濃度が平衡に達するまでの時間は、事前に測定試験を実施して求め、７０〔ｈ〕とした。
【００５８】
本発明によらない、検量管を別に備えた場合には、ガス濃度が平衡に達するまでの時間は１３８〔ｈ〕であった。
【００５９】
よって、本発明により、ガス採取に要する時間を約２分の１に短縮できた。
【００６０】
続いて、ガス濃度が平衡に達してから、測定の準備を行った。弁１０６ａと弁１０６ｂを閉じたままにし、弁１０６ｃを開いた。
【００６１】
キャリアガス供給部３００からガス測定部４００へキャリアガスを供給し、ガス分析用カラムの状態やガス検出素子の出力を安定させた。
【００６２】
さらに続いて、サンプルガス供給を行った。弁１０６ｃを閉じ、弁１０６ａと弁１０６ｂを開いた状態にし、キャリアガスをキャリアガス供給部３００から、ガス採取部１００を経由して、ガス測定部４００に供給した。
【００６３】
溝状ガス溜め室１０３内をキャリアガスにて置換することにより、溝状ガス溜め室１０３内にあったサンプルガスをガス測定器４００に供給した。
【実施例３】
【００６４】
本実施例では、溝状ガス溜め室１０３の幅を調節してガス透過膜の厚さを小さくする場合について説明する。図５は、ガス溜め室の形状が円弧状である溝付フランジの構造を示したものである。本発明の例として、溝状ガス溜め室１０３が外径Ｒ１＋ｒ、内径Ｒ１−ｒ、高さｈの円筒状であり、厚さｄ１のガス透過膜１０２を使用した場合と、従来法の例としてガス溜め室が半径Ｒ２、高さｈの円柱状で、厚さｄ２のガス透過膜１０２を使用した場合とを比較する。
【００６５】
本発明による場合、ガス透過膜１０２の周囲に掛かるせん断応力が均一であると仮定して、ガス透過膜１０２の周囲に掛かるせん断応力τ１は、既に述べたように式２により求められる。
【００６６】
許容せん断応力をτとすると、ガス透過膜１０２の厚さｄ１は式４で決定される。
【００６７】
【数４】
【００６８】
これに対し、従来法による場合では、ガス透過膜１０２の周囲に掛かるせん断応力τ２は、式５で決定される。
【００６９】
【数５】
【００７０】
許容せん断応力をτとすると、ガス透過膜１０２の厚さｄ２は式６で決定される。
【００７１】
【数６】
【００７２】
膜の厚さの比ｄ１／ｄ２は、式７のとおりとなり、Ｒ１によらず、ｒとＲ２により決定される。
【００７３】
【数７】
【００７４】
また、Ｖ＝Ａ・ｈであるから、式１は、以下の式８で表すことができる。
【００７５】
【数８】
【００７６】
本発明による平衡到達までの時間ｔ１は、式９のとおりとなる。
【００７７】
【数９】
【００７８】
また、従来法による平衡到達までの時間ｔ２は、式１０のとおりとなる。
【００７９】
【数１０】
【００８０】
よって、平衡到達までの時間の比ｔ１／ｔ２は、式７、式９、式１０により、式１１のとおりとなり、ｒとＲ２により決定される。
【００８１】
【数１１】
【００８２】
本発明と従来法とでガス透過膜１０２の面積を同じにした場合、例えばＲ１を５０ｍｍ、ｒを２ｍｍ、Ｒ２を２０ｍｍとした場合であっても、本発明による平衡到達までの時間ｔ１は従来法による平衡到達までの時間ｔ２の５分の１にすることができる。
【００８３】
図６は、溝状ガス溜め室の形状がジグザグ状である場合の溝付フランジの構造を示す図である。
【００８４】
図７は、溝状ガス溜め室の形状が渦巻状である場合の溝付フランジの構造を示す図である。
【００８５】
図５に示した溝状ガス溜め室の形状が円弧状である溝付フランジに代えて、ジグザグ状或いは渦巻状の溝付フランジを使用しても良い。
【実施例４】
【００８６】
本実施例では、油流動手段を備えてガス透過膜１０２近傍の絶縁油を流動させる場合について説明する。絶縁油を流動させることにより、ガス透過膜１０２近傍における分解生成ガスの濃度の低下を抑えることができる。
【００８７】
図８は、油流動手段を備えた場合の本発明による油中ガス分析装置の構成を示す図である。図８において、ガス採取部１００は油流動手段として攪拌機６０１を備えている。攪拌機６０１にはプロペラ状の羽根が付いており、回転させることによりガス透過膜１０２近傍の油を流動させる。サンプルガスの採取と貯留の操作の際に、油を流動させる。また、油流動手段として、攪拌機６０１の代わりに超音波発振器６０２を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明による油中ガス分析装置のガス採取部の構造を示す図。
【図２】本発明による溝付フランジの構造を示す図。
【図３】本発明による油中ガス分析装置の構成を示す図。
【図４】油中ガス分析の手順を示す図。
【図５】本発明による溝状ガス溜め室の形状が円弧状である溝付フランジを示す図。
【図６】本発明による溝状ガス溜め室の形状がジグザグ状である場合の溝付フランジの構造を示す図。
【図７】本発明による溝状ガス溜め室の形状が渦巻状である場合の溝付フランジの構造を示す図。
【図８】油流動手段を備えた油中ガス分析装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００８９】
１…油中ガス分析装置、１００…ガス採取部、１０１…溝付フランジ、１０１、１０２…ガス透過膜、１０３…溝状ガス溜め室、１０４…キャリアガス供給口、１０５…キャリアガス排出口、１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ…弁、１０７…パッキン、２００…油入り変圧器、２０１…排油口、２０２…排油弁、２０３…絶縁油、３００…キャリアガス供給部、４００…ガス測定部、５０１…配管、５０２…配管、５０３…配管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入り変圧器のように油が入っている機器の油中に溶解しているガスを分析する油中ガス分析装置に係り、特にガス透過膜を使用して油中の溶存ガスを抽出してガス分析を行う油入り機器の油中ガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油入り変圧器内での放電や過熱または経年により、絶縁油が劣化すると、絶縁油の分解により、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン等のガス（以下、分解生成ガスと称する）が発生する。分解生成ガスの発生量や分解生成ガスの発生パターンは、変圧器内部の異常の種類により異なる。したがって、絶縁油中の分解生成ガス濃度を測定して（以下、油中ガス分析と称する）、分解生成ガスの発生量や発生パターンを調査し、過去の事例と参照することにより、異常の種類や程度を判定することが可能である。
【０００３】
油中ガス分析では、変圧器より絶縁油を採取し、採取した絶縁油より分解生成ガスを採取してガス分析に供する。分解生成ガスの採取方法としては、採取した絶縁油中で気体を発泡させ、気体へ分解生成ガスを平衡抽出するバブリング方式や、絶縁油は透過しないが分解生成ガスを透過する性質を有するガス透過膜を介して、ガスが透過する側の容器（以下、ガス溜め室と称する）に分解生成ガスを採取する膜透過方式がある。
【０００４】
このうち、膜透過方式に関しては、ガス透過膜に接するようにガス溜め室を設け、このガス溜め室に空気供給口と空気排出口を設けて、空気の供給によってガス溜め室に貯留されているガスを外部に送り出して、ガス分析装置で分析を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５６−１６２０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
膜透過方式によるガス分析では、ガス溜め室内の分解生成ガスの濃度が平衡に達した時点で、サンプルガスをガス分析に供することになる。膜透過方式は、分解生成ガスがガス溜め室内へ拡散してくるのを待つだけであるので、サンプルガス採取の操作は容易であるが、一方でバブリング方式等の他の方式と比較して、ガス採取に時間を要するという問題がある。特許文献１は、絶縁油を油入り機器から抜き取ることなく絶縁油中のガス成分を検出することを目的としており、ガス採取に要する時間を短縮することまでは考慮していない。
【０００７】
本発明の目的は、膜透過方式の油中ガス分析装置において、ガス採取に要する時間を短縮できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、油入り機器の油抜き取り口にガス透過膜を設け、前記ガス透過膜に接してガス溜め室を設けて前記ガス透過膜を透過したガスが貯蔵されるようにし、前記ガス溜め室にキャリアガス供給口とキャリアガス排出口を設けて、キャリアガスの供給によって前記ガス溜め室から分析用のガスを排出するようにし、前記ガス溜め室から排出された分析用ガスをガス測定器に供給して分析を行う油入り機器の油中ガス分析装置において、前記ガス溜め室の形状を溝状にしたものである。
【０００９】
本発明では、キャリアガス供給口とキャリアガス排出口の間を結ぶ溝状の通路をガス溜め室とすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明において、溝状をした前記ガス溜め室の溝の断面積は、前記キャリアガス供給口の断面積と同じか或いは小さくすることが望ましい。
【００１１】
また、ガス透過膜の近傍にある油を攪拌又は加振して油に流動を与える油流動手段を備えることが望ましい。
【００１２】
また、ガス溜め室の容積をガス測定器でのガス測定に必要なサンプルガスの容積と同じにすることが望ましい。ガス分析用カラムとガス検出素子から構成されるガス測定器では、ガス測定器に規定量のサンプルガスを供給する必要がある。ガス溜め室の容積をガス測定器でのガス測定に必要なサンプルガスの容積と同じにすることにより、ガス溜め室で検量することができ、別に検量管を備えることなく、規定量のサンプルガスを供給できる。
【発明の効果】
【００１３】
透過膜方式の油中ガス分析装置において、ガス溜め室を溝形状にしたことにより、ガス溜め室の容積を小さくでき、また、ガス透過膜の厚さを小さくすることができる。これにより、ガス溜め室内の分解生成ガスの濃度が平衡状態に達するまでの時間を短縮でき、分解生成ガスの採取に要するまでの時間を短縮できる。本発明により、油中ガス分析装置の時間間隔を短くでき、リアルタイムでの変圧器の異常診断が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
膜透過方式の油中ガス分析装置において、ガス溜め室内の分解生成ガスの濃度が平衡状態に達する時間ｔは、ガス溜め室の体積をＶ、透過膜の厚さをｄ、透過膜の面積をＡとして、下記の式１で表すことができる。なお、Ｐは透過係数、Ｃは定数である。
【００１５】
【数１】
【００１６】
式１によれば、ガス透過膜の厚さｄおよびガス溜め室の容積Ｖを小さくし、ガス透過膜の面積Ａを大きくすることにより、平衡到達までの時間ｔを小さくすることができる。
【００１７】
平衡到達までの時間ｔを小さくするには、透過膜の厚さｄを小さくすることが望ましい。しかし、ガス透過膜は油入り変圧器の排油口に取り付けられる場合が多く、取り付け位置には絶縁油により０．２ＭＰａ前後の圧力が掛かる。このため、ガス透過膜の厚さを小さくし過ぎると破損してしまう。
【００１８】
外周の半径がＲ１＋ｒの円盤状で、内側の半径Ｒ１−ｒの部分が中空である溝状ガス溜め室に対して厚さｄ１のガス透過膜を使用した場合、ガス透過膜に掛かる圧力をｐとして、ガス透過膜の周囲に掛かるせん断応力τ１は、下記の式２で表すことができる。
【００１９】
【数２】
【００２０】
ガス透過膜に掛かる圧力ｐを０．２ＭＰａ、許容せん断応力をτとすると、溝の幅２ｒとガス透過膜の厚さｄとの関係は、下記の式３で決定される。
【００２１】
【数３】
【００２２】
以上のことから、本発明では、ガス透過膜の材料の許容最大せん断応力τ〔ＭＰａ〕と、溝の幅２ｒとガス透過膜の厚さｄとの関係が式３になるように、溝状ガス溜め室の幅を規定して、ガス透過膜の厚さを薄くすることが好ましい。
【００２３】
ガス測定の精度を高めるためには、ガス溜め室に貯留されている分析用のサンプルガスをキャリアガスで希釈することなくガス測定器へ供給できることが望ましい。このために、本発明では、ガス溜め室の溝の断面積を、キャリアガス入口の断面積と同じか或いは小さくすることを提案する。これにより、ガス溜め室内のガスがキャリアガスにより希釈されるのを防ぐことができる。
【００２４】
ガス測定器がガス分析用カラムとガス検出素子から構成される場合には、規定量のサンプルガスをガス測定器に供給することが要求される。ガス溜め室である溝の容積を、ガス測定器でのガス測定に必要なサンプルガスの容積と同じにすることにより、ガス溜め室にてガスの検量を行うことが可能となり、検量管を設けなくても、常に規定量のガスをガス測定器に供給できるようになる。この場合、キャリアガス供給口とキャリアガス排出口は溝状ガス溜め室の端部に設けるようにして、規定量のサンプルガスが供給できるようにすることが望ましい。従来技術に示した特許文献１は、ガスの検量を外部に取り付けた検量管で行っており、このために、検量管に接続する配管や切替え弁が必要になっている。また、これらの設備および検量管自身の容積により、ガス溜め室の容積が大きくなっている。
【００２５】
本発明の油中ガス分析装置においては、油を攪拌又は加振して流動を与える油流動手段を設けることが好ましい。油中に含まれる分解生成ガスがガス溜め室側へ透過することにより、ガス透過膜近傍では油に含まれる分解生成ガスの濃度が局所的に低くなり、ガス透過の効率が低下する。油を撹拌或いは振動させて流動を与えることにより、油中の分解生成ガスの濃度を一様にすることができ、ガス透過の効率を高めることができる。これにより、平衡到達までの時間ｔを小さくすることができる。
【００２６】
ガス透過膜の材料には、高分子有機化合物膜、高分子有機化合物多孔質膜を使用することができる。また、多孔質板、孔明き板または金網を補強材として高分子有機化合物膜や高分子有機化合物多孔質膜を一体化したものなどを使用することができる。また、ガス測定器としては、多種センサ方式、ガスクロマトグラフィー方式、音響方式などが適用可能である。本発明の応用として、油中ガス分析装置を装備した油入り機器がある。
【実施例１】
【００２７】
本実施例では油入り変圧器の油中ガス分析装置について説明する。図１は、油中ガス分析装置におけるガス採取部の構造を示したものである。ガス採取部１００は、溝付フランジ１０１、ガス透過膜１０２、溝状ガス溜め室１０３、キャリアガス供給口１０４、キャリアガス排出口１０５、弁１０６ａ、弁１０６ｂから構成される。
【００２８】
排油口２０１は、排油弁２０２と共に油入り変圧器側に装備されている。排油口２０１および排油弁２０２は、本来、不要な絶縁油の排出口として使用されるが、本発明においては、ガス採取部１００の取り付け部として使用する。ガス採取時には、排油弁２０２は開いた状態になっており、ガス透過膜１０２は絶縁油２０３に密に接している。
【００２９】
溝付フランジ１０１は、排油口２０１に締結されることにより、ガス採取部１００を油入り変圧器２００に装備すると共に、ガス透過膜１０２を周囲より挟み込んで支持する。
【００３０】
ガス透過膜１０２は、絶縁油２０３を油入り変圧器または油入り変圧器の外側容器内に封止すると共に、分解生成ガスを溝状ガス溜め室１０３側に透過させる。ガス透過膜１０２の材質として、厚さ０．１ｍｍの四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合物膜を使用した。ガス透過膜１０２に好適な材料としては、四フッ化共重合物膜やポリエチレン、フッ素ゴム等の有機高分子化合物膜、多孔質の有機高分子化合物膜、多孔質板に有機高分子化合物をコーティングしたもの、孔明き板や金網等の補強材と有機高分子化合物膜を組み合わせたものなどがある。
【００３１】
溝状ガス溜め室１０３は、溝付フランジ１０１に形成した溝状の窪みと、ガス透過膜１０２により形成された空間であり、サンプルガスの採取と貯留を行う。また、溝状ガス溜め室１０３は、サンプルガス供給時にはキャリアガスの流路となる。
【００３２】
キャリアガス供給口１０４は、溝状ガス溜め室１０３の一端に通じており、溝状ガス溜め室１０３にキャリアガスを流入させる入口である。
【００３３】
溝状ガス溜め室１０３におけるキャリアガスの流線方向に垂直な断面の面積は、キャリアガス供給口１０４におけるキャリアガスの流線方向に垂直な断面の面積よりも小さくする。
【００３４】
キャリアガス排出口１０５は、溝状ガス溜め室１０３の他端に通じており、採取および貯留したサンプルガスや、キャリアガス供給口１０４より流入したキャリアガスの出口である。
【００３５】
弁１０６ａおよび弁１０６ｂは、サンプルガス採取時と貯留時には閉じ、ガス溜め室をキャリアガスにより置換する時には開く。
【００３６】
パッキン１０７は、溝付フランジ１０１とガス透過膜１０２との締結部および排油口２０１とガス透過膜１０２との締結部に挿入され、絶縁油を油入り変圧器又はその外側容器内に封止するのに寄与する。
【００３７】
図２は、油中ガス分析装置における溝付フランジの構造を示したものである。ここでは、溝状ガス溜め室１０３を直線的な溝形状にしている。キャリアガス供給時にキャリアガスの流れが乱れないようにする、或いはサンプルガスとキャリアガスが混合しないようにするために、溝状ガス溜め室１０３のキャリアガスの流線方向に垂直な断面の断面積は、キャリアガス供給口の断面積と同じか或いはそれよりも小さくすることが望ましい。
【００３８】
図３は、本発明による油中ガス分析装置の構成を示したものである。油入り変圧器２００の排油口に取り付けられたガス採取部１００のキャリアガス供給口は、配管５０１を介してキャリアガス供給部３００に通じている。また、ガス採取部１００のキャリアガス排出口は配管５０２を介してガス測定部４００に通じている。配管５０１と配管５０２は配管５０３と接続されており、弁１０６ｃを開くとキャリアガスがガス測定部４００へ直接供給されるようになっている。キャリアガス供給部３００からのキャリアガスは、ガス測定部４００またはガス採取部１００へ供給される。
【００３９】
ガス測定部４００では、サンプルガスに含まれるガスの種類や濃度を測定する。ガス測定部４００での測定は、ガスクロマトグラフィー方式が好適である。ガスクロマトグラフィー方式によるガス測定部は、ガス分析用のガスクロマトカラムとガス検出素子とから構成される。ガスクロマトカラムは筒状で、サンプルガスがガスクロマトカラムの内部を通過する際にガスを一旦、吸着し、放出する。この吸着と放出のタイミングはガスの種類により異なり、サンプルガスはガス成分毎に分離される。ガス検出素子は成分毎に分離された分解生成ガスを検出する。ガス検出素子としては半導体式ガスセンサが好適であるが、固体電解質センサや電気化学式センサ等でも良い。
【００４０】
また、ガス測定部４００として、ガスの種類により反応特性の異なるセンサを数種類使用しても良い。この場合、ガス反応特性の差異からガスの種類や濃度を求める。
【００４１】
図４は油中ガス分析の手順を示す図である。油中ガス分析の操作としては、サンプルガス採取の準備、サンプルガスの採取と貯留、測定の準備、サンプルガス供給、サンプルガス測定がある。
【００４２】
まず、サンプルガス採取の準備として、溝状ガス溜め室１０３をキャリアガスにて置換する。弁１０６ｃを閉じ、弁１０６ａおよび１０６ｂを開いた状態にして、キャリアガス供給部３００よりキャリアガスを供給する。
【００４３】
次にサンプルガスの採取と貯留を行う。溝状ガス溜め室１０３内がキャリアガスにて置換されたならば、弁１０６ａ，１０６ｂを閉じた状態にする。絶縁油に溶解した分解生成ガスがガス透過膜１０２を透過して溝状ガス溜め室１０３へ拡散する。溝状ガス溜め室１０３のガス濃度と絶縁油中の分解生成ガスの濃度とが平衡に達するまで待つ。
【００４４】
ガス濃度が平衡に達するまでの時間は、測定試験を実施し事前に把握しておく。また、式１にて定数Ｃが既知であれば、式１から平衡に達する時間を推定しても良い。
【００４５】
続いて測定の準備を行う。弁１０６ａおよび１０６ｂを閉じたままにし、弁１０６ｃを開く。
【００４６】
キャリアガス供給部３００からガス測定部４００へキャリアガスを供給し、ガスクロマトカラムの状態やガス検出素子の出力を安定させる。
【００４７】
さらに続いて、サンプルガス供給を行う。弁１０６ｃを閉じ、弁１０６ａおよび弁１０６ｂを開いた状態にし、キャリアガスをキャリアガス供給部３００から、ガス採取部１００を経由して、ガス測定部４００に供給する。
【００４８】
溝状ガス溜め室１０３内をキャリアガスにて置換することにより、溝状ガス溜め室１０３内にあったサンプルガスをガス測定器４００に供給し、ガス測定部４００でガスの種類や濃度を測定する。
【実施例２】
【００４９】
本実施例では、溝状ガス溜め室１０３にてサンプルガスの採取・貯留および検量、供給を行った場合について、図２、図３および図４を併用して説明する。溝状ガス溜め室１０３にてサンプルガスを検量することにより、別に検量管を備える必要が無くなり、検量管自体や検量管に至るまでの配管の容積を節約できる。その結果、式１におけるガス溜め室の体積Ｖを小さくし、平衡到達までの時間ｔを短縮できる。
【００５０】
図３において、ガス測定部４００として、ガス分析用カラム等によりガスを分離し、ガス検出素子によりガスを検出する場合、ガス測定には規定量のサンプルガスを供給する必要がある。
【００５１】
図２において、キャリアガス供給口１０４は半径ｒの円筒形状である。また、溝状ガス溜め室１０３は、長さＬ、幅２ｒ、溝の深さｈの直方体形状で、さらに両端が半径ｒ、深さｈの半円柱形状である。よって、溝状ガス溜め室１０３の容積は、２ｒＬｈ＋πｒ２ｈである。
【００５２】
溝状ガス溜め室１０３の容積は供給したサンプルガスの容積となる。そこで、溝状ガス溜め室１０３の容積を測定に必要なサンプルガスの容積と同等とした。
【００５３】
なお、ガス測定部４００は１０００ｍｍ３のサンプルガスを必要とした。そこで、溝状ガス溜め室１０３は、長さＬ＝９６ｍｍ、幅２ｒ＝５ｍｍ、溝の深さｈ＝２ｍｍとし、ガス測定部４００へ約１０００ｍｍ３のサンプルガスを供給するようにした。
【００５４】
なお、溝状ガス溜め室１０３におけるキャリアガスの流線方向に垂直な断面積２ｒｈは１０ｍｍ２であり、キャリアガス供給口１０４の断面積πｒ２の１９．６ｍｍ２よりも小さい。
【００５５】
油中ガス分析の手順として、図４に従い、まず、ガス採取の準備として、溝状ガス溜め室１０３をキャリアガスにて置換した。弁１０６ｃを閉じ、弁１０６ａと弁１０６ｂを開いた状態にして、キャリアガス供給部３００よりキャリアガスを供給した。
【００５６】
次に、サンプルガスの採取と貯留を行った。溝状ガス溜め室１０３内がキャリアガスにて置換されたら、弁１０６ａと弁１０６ｂを閉じた状態にして保持する。絶縁油中に溶解した分解生成ガスが、ガス透過膜１０２を透過して溝状ガス溜め室１０３へ拡散する。溝状ガス溜め室１０３のガス濃度が平衡に達するまで待った。
【００５７】
ガス濃度が平衡に達するまでの時間は、事前に測定試験を実施して求め、７０〔ｈ〕とした。
【００５８】
本発明によらない、検量管を別に備えた場合には、ガス濃度が平衡に達するまでの時間は１３８〔ｈ〕であった。
【００５９】
よって、本発明により、ガス採取に要する時間を約２分の１に短縮できた。
【００６０】
続いて、ガス濃度が平衡に達してから、測定の準備を行った。弁１０６ａと弁１０６ｂを閉じたままにし、弁１０６ｃを開いた。
【００６１】
キャリアガス供給部３００からガス測定部４００へキャリアガスを供給し、ガス分析用カラムの状態やガス検出素子の出力を安定させた。
【００６２】
さらに続いて、サンプルガス供給を行った。弁１０６ｃを閉じ、弁１０６ａと弁１０６ｂを開いた状態にし、キャリアガスをキャリアガス供給部３００から、ガス採取部１００を経由して、ガス測定部４００に供給した。
【００６３】
溝状ガス溜め室１０３内をキャリアガスにて置換することにより、溝状ガス溜め室１０３内にあったサンプルガスをガス測定器４００に供給した。
【実施例３】
【００６４】
本実施例では、溝状ガス溜め室１０３の幅を調節してガス透過膜の厚さを小さくする場合について説明する。図５は、ガス溜め室の形状が円弧状である溝付フランジの構造を示したものである。本発明の例として、溝状ガス溜め室１０３が外径Ｒ１＋ｒ、内径Ｒ１−ｒ、高さｈの円筒状であり、厚さｄ１のガス透過膜１０２を使用した場合と、従来法の例としてガス溜め室が半径Ｒ２、高さｈの円柱状で、厚さｄ２のガス透過膜１０２を使用した場合とを比較する。
【００６５】
本発明による場合、ガス透過膜１０２の周囲に掛かるせん断応力が均一であると仮定して、ガス透過膜１０２の周囲に掛かるせん断応力τ１は、既に述べたように式２により求められる。
【００６６】
許容せん断応力をτとすると、ガス透過膜１０２の厚さｄ１は式４で決定される。
【００６７】
【数４】
【００６８】
これに対し、従来法による場合では、ガス透過膜１０２の周囲に掛かるせん断応力τ２は、式５で決定される。
【００６９】
【数５】
【００７０】
許容せん断応力をτとすると、ガス透過膜１０２の厚さｄ２は式６で決定される。
【００７１】
【数６】
【００７２】
膜の厚さの比ｄ１／ｄ２は、式７のとおりとなり、Ｒ１によらず、ｒとＲ２により決定される。
【００７３】
【数７】
【００７４】
また、Ｖ＝Ａ・ｈであるから、式１は、以下の式８で表すことができる。
【００７５】
【数８】
【００７６】
本発明による平衡到達までの時間ｔ１は、式９のとおりとなる。
【００７７】
【数９】
【００７８】
また、従来法による平衡到達までの時間ｔ２は、式１０のとおりとなる。
【００７９】
【数１０】
【００８０】
よって、平衡到達までの時間の比ｔ１／ｔ２は、式７、式９、式１０により、式１１のとおりとなり、ｒとＲ２により決定される。
【００８１】
【数１１】
【００８２】
本発明と従来法とでガス透過膜１０２の面積を同じにした場合、例えばＲ１を５０ｍｍ、ｒを２ｍｍ、Ｒ２を２０ｍｍとした場合であっても、本発明による平衡到達までの時間ｔ１は従来法による平衡到達までの時間ｔ２の５分の１にすることができる。
【００８３】
図６は、溝状ガス溜め室の形状がジグザグ状である場合の溝付フランジの構造を示す図である。
【００８４】
図７は、溝状ガス溜め室の形状が渦巻状である場合の溝付フランジの構造を示す図である。
【００８５】
図５に示した溝状ガス溜め室の形状が円弧状である溝付フランジに代えて、ジグザグ状或いは渦巻状の溝付フランジを使用しても良い。
【実施例４】
【００８６】
本実施例では、油流動手段を備えてガス透過膜１０２近傍の絶縁油を流動させる場合について説明する。絶縁油を流動させることにより、ガス透過膜１０２近傍における分解生成ガスの濃度の低下を抑えることができる。
【００８７】
図８は、油流動手段を備えた場合の本発明による油中ガス分析装置の構成を示す図である。図８において、ガス採取部１００は油流動手段として攪拌機６０１を備えている。攪拌機６０１にはプロペラ状の羽根が付いており、回転させることによりガス透過膜１０２近傍の油を流動させる。サンプルガスの採取と貯留の操作の際に、油を流動させる。また、油流動手段として、攪拌機６０１の代わりに超音波発振器６０２を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明による油中ガス分析装置のガス採取部の構造を示す図。
【図２】本発明による溝付フランジの構造を示す図。
【図３】本発明による油中ガス分析装置の構成を示す図。
【図４】油中ガス分析の手順を示す図。
【図５】本発明による溝状ガス溜め室の形状が円弧状である溝付フランジを示す図。
【図６】本発明による溝状ガス溜め室の形状がジグザグ状である場合の溝付フランジの構造を示す図。
【図７】本発明による溝状ガス溜め室の形状が渦巻状である場合の溝付フランジの構造を示す図。
【図８】油流動手段を備えた油中ガス分析装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００８９】
１…油中ガス分析装置、１００…ガス採取部、１０１…溝付フランジ、１０１、１０２…ガス透過膜、１０３…溝状ガス溜め室、１０４…キャリアガス供給口、１０５…キャリアガス排出口、１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ…弁、１０７…パッキン、２００…油入り変圧器、２０１…排油口、２０２…排油弁、２０３…絶縁油、３００…キャリアガス供給部、４００…ガス測定部、５０１…配管、５０２…配管、５０３…配管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油入り機器内の油中に溶存しているガスを分析する装置であって、前記油入り機器の油抜き取り口にガス透過膜を設け、前記ガス透過膜に接してガス溜め室を設けて前記ガス透過膜を透過したガスが貯蔵されるようにし、前記ガス溜め室に貯蔵された前記ガスを外部に送り出すためのキャリアガス供給口とキャリアガス排出口を前記ガス溜め室に設け、前記キャリアガスの供給によって送り出された前記ガスを分析するためのガス測定器を備えた油中ガス分析装置において、前記ガス溜め室の形状を溝状にしたことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項２】
請求項１において、前記キャリアガス供給口と前記キャリアガス排出口の間を結ぶ溝状の通路が前記ガス溜め室となっていることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項３】
請求項１において、溝状をした前記ガス溜め室の溝の断面積が前記キャリアガス供給口の断面積と同じか或いは小さいことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項４】
請求項１において、前記ガス溜め室の容積を前記ガス測定器でのガス測定に必要なサンプルガスの容積と同じにしたことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項５】
請求項４において、前記ガス測定器がガス分析用カラムとガス検出素子から構成されていることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項６】
請求項１において、前記ガス透過膜の近傍の油を攪拌又は加振して流動を与える油流動手段を備えたことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項７】
請求項１において、前記ガス溜め室に設けられた前記キャリアガス排出口と前記ガス測定器とを連通する配管を設けて、前記キャリアガス排出口から送り出されたサンプルガスが前記ガス測定器に供給されるようにしたことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項８】
請求項７において、前記ガス溜め室の溝の形状が直線状、円弧状、ジグザグ状或いは渦巻状のいずれかであり、溝の一方の端部に前記キャリアガス供給口を有し、他方の端部に前記キャリアガス排出口を有することを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項９】
請求項１において、前記ガス透過膜の材料の許容最大せん断応力τ〔ＭＰａ〕と、溝の幅２ｒと前記透過膜の厚さｄとの関係がｒ≦５τ・ｄであることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記ガス透過膜が、高分子有機化合物膜、高分子有機化合物多孔質膜、多孔質板、或いは孔明き板と高分子有機化合物膜とを一体化したものであることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記ガス測定器が、多種センサ方式、ガスクロマトグラフィー方式、或いは音響方式のガス測定器であることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項１２】
請求項１記載の油中ガス分析装置を装備した油入り機器。
【請求項１】
油入り機器内の油中に溶存しているガスを分析する装置であって、前記油入り機器の油抜き取り口にガス透過膜を設け、前記ガス透過膜に接してガス溜め室を設けて前記ガス透過膜を透過したガスが貯蔵されるようにし、前記ガス溜め室に貯蔵された前記ガスを外部に送り出すためのキャリアガス供給口とキャリアガス排出口を前記ガス溜め室に設け、前記キャリアガスの供給によって送り出された前記ガスを分析するためのガス測定器を備えた油中ガス分析装置において、前記ガス溜め室の形状を溝状にしたことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項２】
請求項１において、前記キャリアガス供給口と前記キャリアガス排出口の間を結ぶ溝状の通路が前記ガス溜め室となっていることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項３】
請求項１において、溝状をした前記ガス溜め室の溝の断面積が前記キャリアガス供給口の断面積と同じか或いは小さいことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項４】
請求項１において、前記ガス溜め室の容積を前記ガス測定器でのガス測定に必要なサンプルガスの容積と同じにしたことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項５】
請求項４において、前記ガス測定器がガス分析用カラムとガス検出素子から構成されていることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項６】
請求項１において、前記ガス透過膜の近傍の油を攪拌又は加振して流動を与える油流動手段を備えたことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項７】
請求項１において、前記ガス溜め室に設けられた前記キャリアガス排出口と前記ガス測定器とを連通する配管を設けて、前記キャリアガス排出口から送り出されたサンプルガスが前記ガス測定器に供給されるようにしたことを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項８】
請求項７において、前記ガス溜め室の溝の形状が直線状、円弧状、ジグザグ状或いは渦巻状のいずれかであり、溝の一方の端部に前記キャリアガス供給口を有し、他方の端部に前記キャリアガス排出口を有することを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項９】
請求項１において、前記ガス透過膜の材料の許容最大せん断応力τ〔ＭＰａ〕と、溝の幅２ｒと前記透過膜の厚さｄとの関係がｒ≦５τ・ｄであることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記ガス透過膜が、高分子有機化合物膜、高分子有機化合物多孔質膜、多孔質板、或いは孔明き板と高分子有機化合物膜とを一体化したものであることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記ガス測定器が、多種センサ方式、ガスクロマトグラフィー方式、或いは音響方式のガス測定器であることを特徴とする油入り機器の油中ガス分析装置。
【請求項１２】
請求項１記載の油中ガス分析装置を装備した油入り機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１８０５２４（Ｐ２００８−１８０５２４Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２４３８（Ｐ２００７−１２４３８）
【出願日】平成１９年１月２３日（２００７．１．２３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０３０２０５７４）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２３日（２００７．１．２３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０３０２０５７４）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (56)
【Ｆターム（参考）】
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