JPH0358456B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は油入変圧器などから採取した試料油中
に溶解されたガスの自動分析装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

油入電気機器例えば変圧器などの内部に熱的も
しくは電気的な異常が起きると、その周辺の絶縁
油や絶縁物が分解し、ガスを発生する。これらの
ガスは絶縁油中に溶解し、油中のガス濃度が増大
するので油中に溶存しているガス（以下油中ガス
と称する）を抽出して分析し、その分析結果から
変圧器内部の異常状態を診断する方法が既によく
知られており、異常状態を早期に発見できるので
国内外で広く用いられ効果を挙げている。

油中ガスを分析する方法には、例えば (1) 水銀を使つたトリチエリ真空を利用して油中
ガスを抽出し、抽出ガスをガスクロマトグラフ
により分析する。

(2) 水銀拡散ポンプとテプラポンプを併用して油
中ガスを抽出し、抽出ガスをガスクロマトグラ
フにより分析する。

などがあり、広く用いられている。

しかし、これらの方法は手軽に実施できる反面
次のような問題もある。

(1) 手動または半自動で操作が行われるため、開
始から終了までの全過程を通して人手を必要と
する。

(2) 操作が複雑であり、精度の高い分析をするた
めには作業者の熟練を要する。

(3) 水銀を使用しているために、水銀の揮散によ
る作業環境の悪化から人体に危険を及ぼす恐れ
がある。

(4) 装置がガラス製であつて破損しやすい。

以上の問題を解決するために、本発明者らの発
明になる油中ガスの自動分析装置が特公昭52−
209号公報、雑誌「富士時報」第45巻第11号、「石
油学会誌」第24巻第２号などに記載されている。

第１図はこの油中ガス自動分析装置の構成とと
もに油とガスの径路を説明するための系統図を示
したものであり、以下に装置の各構成部材と作用
を第１図を参照して試料油の採取過程と脱気過程
とに分けて説明する。

１ 試料油の抽気シリンダへの採取 抽気シリンダ１の中にピストン２がその中心
に設けられたピストン棒３により軸方向に摺動
可能に配置されており、ピストン棒３は抽気シ
リンダ１の底部の部材３４で固定された軸受３
５で支持され、部材３４を貫通している。ピス
トン２の外周下方部分には底部までベローズ４
が備えられ、ベローズ４と抽気シリンダ１との
間に第１の室３２が形成される。ピストン２に
はその側面から内部を貫通して上面に達する細
孔６が数個所に設けられている。ピストン２の
側面における細孔６の開口部より上方の部分と
抽気シリンダ１の内側面との間にＯリング５が
配置され、抽気シリンダ１の内室のうちＯリン
グ５の上方には第２の室３３が形成される。

一方上記抽気シリンダ１に流入、排出される
試料油の流路は、油入機器から採取された試料
油７を有する容器８と抽気シリンダ１との間に
配管されるが容器８から逆止弁９、電磁弁１０
を介して第１の室３２に連通するように配管さ
れる径路と、第２の室３３から電磁弁１１と逆
止弁１２を介してこの系統の外部の自由端の油
排出口へ配管径路およびこの二つの径路を電磁
弁１３を介して配管される径路とからなる。

次にここまでの構成で試料油７を抽気シリン
ダ１へ採取する手順を説明する。ピストン２は
抽気シリンダ１内の最上限の位置で停止し、電
磁弁１０，１１，１３は開となつており、逆止
弁９は容器８の側からのみ油が流れ、逆止弁１
２は抽気シリンダ１の側からのみ油が流れるか
らこの状態でピストン２をピストン棒３により
最下限の位置まで下げると、抽気シリンダ１と
ピストン２との間に形成された第２の室３３が
減圧されるために試料油７は逆止弁９、電磁弁
１３および１１を通つて抽気シリンダ１に流れ
込む。このとき第１の室３２に存在している油
はピストン２の下降により加圧されて電磁弁１
０を通つて押し出されるが逆止弁９の方には流
れが阻止されるとともに容器８から流れ込んで
くる試料油７と合流して電磁弁１３，１１を通
つて第２の室３３に採取される。

次にピストン棒３を操作してピストン２を最
上限位置まで上げると、第２の室３３に溜つて
いた油の一部はピストン２の細孔６を通つて第
１の室３２に流れ込むが、大部分は電磁弁１
１、逆止弁１２を通つて油排出口を介して外部
に排出される。同時に第１の室３２は減圧され
て、試料油７が逆止弁９および電磁弁１０を通
つてここに流入するがこのとき電磁弁１３は開
いたままであるから、抽気シリンダ１の上部か
ら電磁弁１１を通つて排出される油の一部が混
入する。ただし、ピストン２を上昇させるとき
電磁弁１３は閉じてもよい。

以上の操作を例えば６回繰返すと抽気シリン
ダ１内に採取される油は新しい試料油７に置換
される。最後にピストン２を最上限位置で停止
させることにより抽気シリンダ１内の第２の室
３３に溜つた油が排出され、第１の室３２に試
料油７が一定量採取される。

２ 採取した試料油の脱気 抽気シリンダ１に採取された試料油７中のガ
スを抽出し分析装置へ導くために抽気シリンダ
１の上部外方に抽気シリンダ１と連通するよう
に抽出ガス径路が設けられている。すなわち、
抽出ガスは抽気シリンダ１から油検出器１４を
経て電磁弁１５を通つてフイルタ１６へ進みさ
らに抽出ガス採取シリンダ１７へ導かれるが、
このシリンダ１７の前後にはそれぞれ電磁弁１
８と１９を備え、抽出ガスはさらに抽出ガス貯
留シリンダ２０に流入し、電磁弁２１を経て図
示してないガスクロマトグラフへ導かれるよう
にガスの流通径路が設けられている。

次に抽気シリンダ１に採取された試料から脱
気されたガスをガスクロマトグラフへ送る手順
を説明する。最上限位置にあるピストン２を電
磁弁１０，１１，１３および１５を閉じ、最下
限位置まで下降させると、抽気シリンダ１内の
上部の第２の室３３は減圧となり、下部の第１
の室３２の圧力が上昇するので、第１の室３２
に採取された試料油はピストン２上部の細孔６
を通つて、抽気シリンダ１内の第２の室３３へ
激しく噴射され、このときその領域は真空状態
になつているから、試料油中に溶存していたガ
スが油と分離される。ピストン２が最下限位置
に達して再び上昇して行くとき電磁弁１５を開
くと試料油から分離抽出されたガスは電磁弁１
５の上部に配設されてフイルタ１６から抽出ガ
ス貯留シリンダー２０とから構成されている抽
出ガス採取部へ導入される。分離抽出されたガ
スはフイルタ１６を通り抽出ガス採取シリンダ
１７へ導かれるが、このときあらかじめ電磁弁
１８を開き、電磁弁１９を閉じ抽出ガス採取シ
リンダ１７はピストン１７ａを下げて減圧状態
にしておく。採取シリンダ１７に採取された抽
出ガスは電磁弁１８を閉じ電磁弁１９を開いて
ピストン１７ａを上昇させるとあらかじめピス
トン２０ａを下げて減圧された抽出ガス貯留シ
リンダ２０に入る。これらのピストンおよび弁
操作を20回程度繰返すことにより、抽出ガス採
取シリンダ１７に送られた抽出ガスは遂次抽出
ガス貯留シリンダ２０に集められ、試料油７中
に溶解しているガスはほぼ全量抽出されるの
で、抽出ガス貯留シリンダ２０に接続された電
磁弁２１を開き抽出ガスを図示してないガスク
ロマトグラフへ導きガス分析を行う。なお電磁
弁１５とフイルタ１６との中間に分岐し、電磁
弁２２を有するガス流路が設けてあり、図示し
てない外部のアルゴンガス源に接続してあるの
で、この径路を利用して、分析終了後にアルゴ
ンガスを正圧で導入し、この装置系の配管中に
残留する油などを逆止弁１２を経て排出するこ
とができる。

しかし以上の過程中、噴射された試料油は細
孔６を通して元に戻るが、全部は戻り切れず一
部は開いたままの電磁弁１５を通して徐々に上
昇し、抽出ガス採取シリンダ１７へ進行してし
まう。そのため従来は抽気シリンダ１の上方に
取り付けた油検出器１４によつて油面を検出
し、その信号から油検出器１４の上方に設けた
電磁弁１５を閉じて油が抽出ガス採取シリンダ
１７へ混入するのを防止していた。

しかしながら、その後の本発明者らの研究によ
れば上記のように油検出器を配設してもなお十分
でなく、本装置は次のごとき欠点を有することが
判明した。

１） 長期間にわたつて本装置を使用すると、配
管内部に残存する油が僅かづつクリープして行
き、抽出ガス採取シリンダ１７や分析装置のガ
ス流路系に達し装置の分析性能が低下する。

２） 油検出器１４と電磁弁１５との間に前回分
析した抽出ガスが僅かに残存するので前回分析
した油の油中ガスが少ないときは問題にならな
いが油中ガスが多い場合には分析値に悪影響を
与える。

〔発明の目的〕

本発明の目的は試料油と試料油から抽出したガ
スとが完全に分離され、油中ガスを精度よく分析
することができる油中ガス自動分析装置を提供す
ることにある。

〔発明の要点〕

本発明は抽気シリンダの上方近傍に電磁弁、こ
の電磁弁の上方に油検出器を配設することによ
り、油と油中ガスの分離をよくし、安定なガス分
析が実施できるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明による油中ガス自動分析装置の
要部系統図を示したものであるが、第１図と共通
部分は同一符号を付してあり、各構成部材の作用
は原理的に第１図と同じであるから、説明を省略
する。

第２図が第１図と異なる所は電磁弁１１と逆止
弁１２の径路が抽気シリンダ１へ直接接続される
ことなく、抽気シリンダ１から上方へ延びる配管
に接続されていることと、油検出器１４と電磁弁
１５との位置関係が逆に配置されていることであ
る。すなわち、本発明の装置では抽気シリンダ１
の上方近傍に電磁弁１５、その上方に油検出器１
４が配置され、電磁弁１５と抽気シリンダ１の配
管の途中に電磁弁１１と逆止弁１２に通ずる配管
が設けられている。

したがつて、第１図の従来装置では電磁弁１１
と逆止弁１２の径路がピストン２の最上限位置よ
り低い所に位置しているために、試料油採取にお
ける油の循環過程で抽気シリンダ１内に存在する
気体が第２の室３３に残存し、これらの気体が試
料油の脱気工程で混入し、抽出ガスの分析に誤差
を生ずることがあるのに対し、本発明の装置で
は、第２図のごとく電磁弁１１と逆止弁１２の径
路はピストン２の最上限位置より高く配置されて
いるから、抽気シリンダ１内に存在する気体は油
の循環過程で全て排出された抽出ガスの分析誤差
を招く恐れがなくなる。

一方、第１図の従来装置の脱気工程において
は、ピストン棒２が最上限位置に達する前に抽気
ガスとともに油も検出器１４に入り、ここで油面
が検出されて電磁弁１５は閉じるがピストン２は
なお最上限の位置まで上昇し続けるので油検出器
１４には圧力がかかり、そのため電磁弁１５が閉
じているにも拘わらず油が上昇し、ピストン２が
最上限位置に達した時油の上昇は停止する。その
後ピストン２が最下限位置まで下降すると抽気シ
リンダ１内の空間すなわち、第２の室３３は減圧
され油検出器１４内の油もここに戻され、また電
磁弁１５も開となり再びピストン２が上昇を始め
る。このようなピストン２の上下動作を約20回繰
り返すと、油中ガスが抽出されることになる。

以上の脱気工程において油検出器１４と電磁弁
１５の間に上昇した油は１回毎に第二の室３３に
戻されるが、一度油が上昇すると配管の内壁に付
着した油はわずかではあるが、付着したまゝ残存
してしまう。また油の上昇位置は油中ガスが多い
時は低い位置になるが油中ガスが少ない時は高い
位置になりまちまちになる。従つて試料油によつ
ては電磁弁１５の近くまで油が上昇し内壁に油が
付着した状態になる。このように油中ガス量の異
なる色々な試料油を本分析装置でくり返し分析す
ると、内壁に付着した油がわずかずつ電磁弁１５
に向けてクリープしていき、ついには電磁弁１５
をこえて採取シリンダ１７まで達してしまう。こ
のような状態になると正常な分析ができなくな
り、内部を洗浄しなければならない。特に電磁弁
１５内まで油がクリープしてくると電磁弁内は複
雑な構造をしているため油が第二の室３３の方へ
戻りにくくなり、その結果採取シリンダ１７まで
油がクリープして到達する時間を短くする原因に
なる。

これに対し第２図の本発明の装置ではピストン
２の作動と油検出器１４による電磁弁１５の作用
はいずれも第１図の場合と同じであるが電磁弁１
５は油検出器１４の前にあるから、油面を油検出
器１４で検出して電磁弁１５を閉じると、その後
ピストン２が引続いて最上限まで上昇しても油面
は上昇せず、常に一定の高さで停止させることが
できる。また、油検出器１４の上部には電磁弁な
どの複雑な構造をしたものはないため、脱気工程
において毎回油検出器１４まで上昇した油はスム
ーズに第２の室３３の方へ容易にもどつてくる。
この時、電磁弁１５にも油は同様に残るが、油検
出器１４と電磁弁１５の間の管内壁に油が付着し
ているため電磁弁１５からのクリープ力はなく、
クリープは起らない。また油検出器１４の内壁に
残つた油のクリープは若干あるものの、油検出器
１４の上部壁面をクリープする時間が長く、採取
シリンダ１７まで油が到達する時間は極めて長く
なり実用上問題がない。その結果従来装置で起つ
ていた油のクリープによるトラブルは殆んどなく
なり、試料油と抽気ガスの分離はほゞ完全に行わ
れるようになる。

また第１図のように油検出器１４と電磁弁１５
の相互の位置関係が、従来の配置では油中ガス分
析の開始時点でこれら両者を接続する配管領域に
抽出ガスが残されてしまい、分析すべき抽出ガス
の量は電磁弁１５より上方に存在するから、抽出
ガスの総量を正確に得ることができない。然るに
第２図の本発明の装置においては油検出器１４と
電磁弁１５は第１図とは位置関係が互に逆に配設
されているので、ガス分析を開始する時は、この
両者間の配管中には油が存在しており、抽出ガス
は全て油検出器１４より上方の径路にあるから、
分析すべき抽出ガス量の総量が確保され、分析精
精度を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上実施例で説明したように、変圧器の絶縁油
などの油中ガスを抽出して分析する装置におい
て、本発明によれば試料油を採取する油の循環系
路の一部を抽気シリンダのピストンの最上限より
高い位置に設けたことと、試料油の脱気工程で電
磁弁と油検出器の位置関係を逆に接続配管するこ
とにより、次のごとき利点を生ずる。

(1) 試料油容器の交換などのときに混入する外気
が抽気シリンダの上部に滞溜することなく、油
の循環過程で全て排除される。

(2) 油検出器に流入する油は、それ以上クリープ
して進行することがない。

(3) 抽出ガスは余す所なく分析用に採取され正確
な量が得られる。

以上の結果本発明の装置を用いて試料油の抽出
ガスの分析を行うときは、油中に溶存するガスは
全てが確実に油と分離して採取され、外気の混入
もなくまた分析装置系にまで油が到達することも
なくなり、分析装置は最良の状態に保たれて常に
安定な状態でガス分析を行うことができ、しかも
分析精度が向上するという大きな効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の油中ガス自動分析装置を説明す
るための系統図、第２図は同じく本発明の装置を
説明するための系統図である。 １……抽気シリンダ、２……ピストン、４……
ベローズ、６……細孔、９，１２……逆止弁、１
０，１１，１３，１５，１８，１９，２１，２２
……電磁弁、１４……油検出器、１７……抽気ガ
ス採取シリンダ、３２……第１の室、３３……第
２の室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダーと、このシリンダーを貫通するピ
   ストン棒と、前記シリンダーに係合し前記ピスト
   ン棒に追動するピストンと、前記ピストン棒と同
   心的に配置されかつ一端が前記ピストンにとりつ
   けられ他端が前記シリンダーにおけるピストン棒
   の貫通側端部にとりつけられたベローズとが備え
   られ、前記ピストンには前記ベローズと前記シリ
   ンダーとの間に形成される第１の室と、前記シリ
   ンダー内においてピストン棒の貫通方向とは反対
   側に形成される第２の室とを連通する比較的小径
   の複数の油噴出孔が形成され、さらに前記第１の
   室は外部容器に収容された試料油取出口に、第２
   の室は油排出口と抽出ガス採取部とにそれぞれ弁
   を介して連通し得るように構成されたものにおい
   て、前記外部容器と前記シリンダーとの間に逆止
   弁と電磁弁を介して前記第１の室に連通する径路
   と、電磁弁と逆止弁を介して前記ピストンの上死
   点より先に配設された前記第２の室からの油の排
   出径路とを接続してなる油循環径路、および前記
   第２の室から前記抽出ガス採取部に至る径路の前
   記シリンダー上方近傍で前記排出径路が配管接続
   されている位置より上方に前記シリンダー側から
   順に配管接続される電磁弁と油検出器とを備えた
   ことを特徴とする油中ガス自動分析装置。