JPH0358457B2 - - 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
排出口へ配管される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。この分離抽出され
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
の電磁弁の上方に試料油から抽出された抽出ガス
のみを通過させる選択的逆止弁を配設することに
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から上方へ延びる分析
装置系への配管に接続されていることと、抽気シ
リンダ１の上方近傍における分析装置系への配管
に油検出器１４の代りに選択的逆止弁１４ａを用
い、さらに電磁弁１５との相互位置関係を抽気シ
リンダ１に近い方を電磁弁１５とし、この電磁弁
１５に選択的逆止弁１４ａを接続していることで
ある。

次に従来の油検出器１４と本発明の装置に用い
られる選択的逆止弁１４ａについて詳しく説明す
る。

第３図は油検出器１４の要部構成図であり、第
４図、第５図は選択的逆止弁の要部断面図を示し
たものである。

第３図において配管系に接続された透明管２３
をはさんで一方に発光部２４、他方に発光部２４
から発する光を受ける受光部２５が配置されてい
る。２６はこれらの電源部を表わす。透明管２３
に油がないときは発光部２４からの光を受けた受
光部２５が電気的な出力を生じ、その出力により
この検出器に接続する第１図または第２図に示し
た電磁弁１５が開かれ、油が上昇してきて透明管
２３に達すると発光部２４から発する光は油にさ
えぎられて受光部２５にはその光が達せず、十分
な出力を発生することがないので、この場合は電
磁弁１５を閉となり、このように油検出器１４に
おける透明管２３中の油の有無によつて電磁弁１
５の開閉操作が自動化されており、油と抽出ガス
が分離される。

一方、選択的逆止弁１４ａは第４図のように両
端で径がせばめられた中空体２７の中に細孔を有
する目皿２８が設けられその上に球状の浮子２９
を入れてある。下方から上昇してくる油は中空体
２７に流入して浮子２９を浮かせたまま上昇を続
けるが浮子２９が中空体２７の上部で径の細くな
つた個所に達するとそれ以上は上昇せず、したが
つて油もここで進行を阻止される。油が存在しな
い状態では浮子２９は目皿２８の上に載つている
が浮子２９の大きさは目皿２８より適当に小さく
してあるので抽出ガスは浮子２９の側方を通過す
ることができる。第５図は第４図と異る形状の選
択的逆止弁を示したものであり、例えば第５図の
ように浮子２９をロケツト形などにしてもよい。
なお第３図〜第５図の矢印は油および抽出ガスの
進行方向を示したものである。

このように油が分析装置にまで侵入するのを阻
止し、抽出ガスのみを通過させるための油のスト
ツパーとこれにより開閉される電磁弁の相互の位
置関係は第１図に示した従来装置とは逆に配置す
ることも考えられる。すなわち抽気シリンダ１に
近い方に電磁弁１５を配置し、その上方に油検出
器１４を接続することも有効である。すなわち油
検出器１４を用いても電磁弁１５との接続を第１
図とは逆に配置することによりピストン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１５は油検
出器１４の前にあるからピストン２が抽気シリン
ダ１内で最上限の位置に達したときも、油検出器
１４に圧力がかかることなく、したがつて油検出
器１４の透明管２３に入る油のクリープを進行せ
ず、試料油と抽出ガスの分離性がよくなること、
およびガス分析を開始する時点で油検出器１４と
電磁弁１５との間には油が存在するため抽出ガス
は全て油検出器１４より上方の径路のものが捕集
されるから、分析すべき抽気ガスの量は余す所な
くその総量が確保され、分析精度を向上させるこ
とができるという利点がある。

しかしながら本発明では油検出器１４と電磁弁
１５とを逆配置することの利点を踏まえた上で、
この考え方をさらに発展させて油検出器１４の代
りに選択的逆止弁１４ａを用いている。

第３図に構成図で示した油検出器１４を用いる
と、上昇してくる油とともに発生する気泡が透明
管２３で光学系部分に達したとき、発光部２４か
ら発する光がその気泡でさえぎられて受光部２５
に出力を生じないことがあり、電磁弁１５が閉じ
られるので、このとき抽出ガスは抽気シリンダ１
中に残される。このため抽気シリンダ１のピスト
ン２の作動を少くとも20回以上繰り返さないと抽
出ガスの全量を捕集することができない。これに
対して本発明によれば油検出器１４の代りに例え
ば第４図、第５図に示したような選択的逆止弁１
４ａを用いているために、上昇してくる油は目皿
２８により気泡が破壊されて完全に抽出ガスのみ
が通過するようになる。したがつて抽気シリンダ
１に残る抽出ガスを少なく、ピストン２の作動は
油検出器１４の場合に比べると約1/2程度の回数
で済ませることができ極めて効率が高い。また第
３図に示したような油検出器では光の透過を利用
しているために油が配管径路中の透明管の内壁に
付着して誤動作を起こすことが懸念されるが、本
発明に用いる選択的逆止弁ではそのような心配は
全く必要としない。さらに選択的逆止弁の方が油
検出器に比べて設備費が約1/5で済むという経済
性もある。但し、この選択的逆止弁自体は電磁弁
の開閉操作をさせることができないので、第２図
において電磁弁１５を閉じるのはピストン２が最
上限位置に達したときに行われるようにしてあ
る。

また以上のこととあわせて、第１図に示した従
来装置で電磁弁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て抽出
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抽出ガ
スの分析誤差を招く恐れがなくなる。

〔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径
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、試料油の脱気工程に必
要な電磁弁を抽気シリンダの直上近傍に配しその
上方に選択的逆止弁を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に際して混入する外気
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) 選択的逆止弁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。

(4) 脱気工程が誤動作なく効率よく行われる。

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
脱気工程で短時間に効率よく全量が確実に油と分
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いので分析装置は
常に最良の状態に保たれて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
るための要部系統図、第２図は同じく本発明の装
置の要部系統図、第３図は油検出器の構成図、第
４図、第５図は選択的逆止弁の断面図である。 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、１４ａ……選択
的逆止弁、１７……抽気ガス採取シリンダ、２７
……中空体、２８……目皿、２９……浮子、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試料油から抽出され
   た抽出ガスのみを通過させる選択的逆止弁とを備
   えたことを特徴とする油中ガス自動分析装置。