JPH0419552A - 気体検知素子 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば配電用ＳＦ６ガス封入負荷開閉器等
のガス漏れを検出する場合なとに好ましく用いられる気
体検知素子に関する。

［従来の技術］ 第５図〜第７図は例えば特公昭６４−：（３０４号公報
に示された従来のＳＦ、ガス封入電気機器及びそのガス
漏れ検知装置を説明するものである。

第５図は気体検知装置を備えたＳＦ、ガス封入負荷開閉
器の概略図で、図中、（１）は開閉器の密封容器、（２
）は電気回路の開閉動作をする可動接触子、（３）はこ
の可動接触子（２）に対応する固定接触子、（４）はブ
ッシング（５）を介して上記各接触子（２）、　（３）
と外部機器（図示せず）とを接続する導体、（６）は上
記可動接触子（２）を容器（１）外側に取付けられた駆
動レバー（７）によって操作する駆動軸、（８）は前記
駆動レバー（７）と駆動軸（６）間に介装され、開閉器
をロックするロック機構、（９）は容器（１）内のガス
の性状変化を監視し、ガス性状の異常を感知し上記ロッ
ク機構（８）をロックすると同時に、容器（１）外側に
取付けられた警報表示装置（１０）を作動させる気体検
知装置（ガス監視装置）である。

次いでこの気体検知装置（９）を第６図に基づいて詳述
すると、検知装置（９）は略矩形の外観を呈し、多数の
孔（９１ａ）が穿設されたケーシング（９１）とこ杵に
収納されたスイッチング部材とから構成されている。

前記スイッチング部材はさらに固定接点（９２）と温度
上昇により熱変形を起こす可動接点（９３）とから構成
される。可動接点（９３）は周期律表第■１族元素（リ
ン、アンチモン等）を含有し、酸素と発熱反応をする反
応性物質（９３ａ）と、この物質（９３ａ）の両面に被
着され多数の孔Ｈが穿設された互いに熱膨張率の相違す
る金属部材（９３ｂ）、　（９３ｃ）とで熱応答素子と
して形成され、かつ固定接点（９２）側の金属部材（９
３ｃ）の熱膨張率を他方の金属部材（９３ｂ）より小さ
いし上記各金属部材（９３ｂ）、　（９３ｃ）はバイメ
タルとして構成される。（１１）は上記固定接点（９２
）と可動接点（９３）によって構成された気体検知素子
である。なお、上記固定接点（９２）と可動接点（９３
）は何れも導体（９４）を介して上記ロック機構（８）
および警報表示素子（１０）に第７図のように接続して
構成されている。

次に上記構成を有する気体検知装置（９）の動作につい
て説明する。すなわち、長期間使用された開閉器か劣化
し、当初約０．５ＭＰａに設定された封入ガス圧が大気
圧（０，（ｌＯＭＰａ）にまで低下し、かつその後ガス
圧は外気温の変化とともに増減し、圧力減少時に上記劣
化部位から空気が容器（１）内に流入することになる。

しかるときは、空気中の酸素が上記気体検知装置（９）
のケーシングの番孔（９１ａ）を通過して可動接点（９
３）の反応物質（９３ａ）に接触し、この物質（９３ａ
）の成分である第■族元素を酸化し発熱する。次いて反
応性物質（９３ａ）を挟むバイメタルが熱変形を起こし
、可動接点（９３）を固定接点（９２）側に屈曲させ、
固定接点に接触し両者間を導通させる。かくして、上記
ロック機構（８）が作動して上記開閉器の作用を停止さ
せると同時に、警報表示装置（ｌＯ）が動作して作業員
にその異常を知らせることになる。

［発明が解決しようとする課題Ｊ 従来の気体検知素子（１１）は以上のように固体状の反
応性物質を熱膨張率の異なる金属でサンドイッチ状に構
成したものを用いているので、製造が面倒であり、精度
や安定性の点で必ずしも充分でなく、反応性物質が粉末
もしくは粒状、あるいは液状のものでは構成ができない
という欠点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、粉状もしくは粒状の反応物質、あるいは液状
の反応物質でも容易に検知素子を構成でき、安定で高感
度な気体検知素子を得ることを目的としている。

「課題を解決するための手段］ この発明の第１の発明に係る気体検知素子は、収容部、
この収容部に収容され、特定の気体と反応する粉状また
は粒状の反応物質、前記収容部に設けられ前記反応物質
を圧縮する圧縮手段、前記反応物質の変化を検出する検
出手段を備えるように構成したものである。

また、第２の発明に係る気体検知素子は、収容部、この
収容部に収容され、特定の気体と反応する粒子状の物質
に液状物質を配合してなる反応物質、前記収容部に設け
られ前記反応物質の変化を検出する検出手段を備えるよ
うに構成したものである。

「作　用Ｊ 第１の発明における圧縮手段は、粉状または粒状の反応
物質に常に圧縮力を加え、粒子相互の接触を確実にする
ことにより検出感度を安定化させる。

第２の発明における液状物質は、粒子状の物質相互の接
触を確実にすることにより検出感度を安定化させる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ）および第１図（ｂ）は、第１の発明の一実施例
による気体検知素子の要部を示す正面図および断面図、
第２図は気体検知装置を示す断面図である。

図において、（１２）は内側に収容部（１２Ａ）が形成
され、−側及び他側に開口部（１２Ｂ）（１２Ｂ）が設
けられている中空の収納容器、（１３）（１３）は前記
開口部（１２Ｂ）　（１２Ｂ）を塞ぐ気体透過性高分子
フィルムである。（１４）は前記収容部（１２Ａ）に収
容された酸素と反応する反応物質であり、この実施例で
は、鉄粉＋　ＮａＣｌ＋水の混合物が使用されている。

（１５）（１６）は前記収納容器（１２）両端の封止用
成形体、（１７）（１８）は封止用成形体の内部にそれ
ぞれ装着された一対の電極、（１９）は導線、（２０）
は前記電極（１７）（１８）、導線（１９）（１９）等
により構成された検出手段である。（２１）は封止用成
形体（１５）（１６）を矢印Ａ。

Ｂ方向に付勢することにより、反応物質（１４）を圧縮
する弾性部材からなる圧縮手段である。

第２図における（２２）は水分供給部であり、この実施
例では予め吸湿させた合成ゼオライトと、この合成ゼオ
ライトを加熱するヒーター（何れも図示省略）によって
構成されている。（２３）は前記ヒーターに電力を供給
するための導線である。（２４）はケーシング（９１）
に設けられた開口部（９１ａ）を塞ぐように設けられた
気体透過性の高分子フィルムである。なお、その他の符
号は従来装置と同様であるから説明を省略する。

以下動作について説明する。なお気体検知装置（９）は
第３図に示すＳＦｓガス封入負荷開閉器の（９）と同様
に、ガス監視装置として用いられているものとする。

負荷開閉器の劣化等により容器（第５図の符号（１））
内部に空気か侵入すると、気体透過性の高分子フィルム
（２４）を介してＳＦ、ガス封入容器（１）側のカス雰
囲気と平衡しているケーシング（９１）内に酸素が存在
することになる。水分供給部（２２）を加熱するとケー
シング（９１）内の水蒸気分圧が高められ、反応物質（
１４）に用いられた鉄はその水蒸気の助けにより前記酸
素と反応して酸化鉄へと変化し、電極（１７）（１８）
間の電気抵抗は増加する。いっぽう、酸素が存在しなけ
れば酸化鉄への反応は進行せず前記電気抵抗は増加しな
い。従って電極（１７）（１８）間の電気抵抗によって
特定の気体、即ち実施例では酸素を検知することができ
る。なお、高分子フィルム（２４）は水蒸気がケーシン
グ（９１）の外へ不必要に流出するのを防いでいる。

ここで反応物質（１４）を構成する（鉄粉十ＮａＣ１＋
水）混合物は粉体であるが、弾性部材（２１）によって
常に一定の圧縮力が加えられるように構成されているの
で、粒子相互が常に良好な接触状態を保たれており、粉
状粒子間にすきまが発生することによる誤動作は生じな
い。従って処理の容易な電気信号を得ることかでき、精
度が高い検知素子を得ることができる。

なお、粉粒体のすきまは、成形体におけるクラックと等
しい。成形体では（鉄粉＋ＮａＣｌ＋水）にバインダー
をさらに添加することになる。

検知素子（１１）が酸素の存在を検知し、ＳＦ、ガスの
漏れていることがわかった時点以降の処置は従来と同様
である。

上記実施例では反応物質（１４）が粉状体の場合につい
て説明したが、粒状体またはそれらを成型した成形体で
あっても使用できることはもちろんである。また、電極
（１７）（１ｇ）の材料としてはＮａＣ１、水の存在下
で高抵抗化しない物質たとえば白金、炭素などの電極物
質の使用が望ましい。また気体透過性部材（１３）また
は高分子フィルム（２４）としては耐熱性のある酸素透
過性のすぐれたフィルムを用いることが望ましく、−船
釣に薄いフィルムチあれば問題ない。好ましく用いるこ
とができるものとして、例えばポリスルホン樹脂、ポリ
カーボネート樹ＲＬ酢酸酪酸セルロース、ンリコーン樹
脂等の高分子フィルム類などをあげることができる。ま
た厚さは２５μｍ以下程度であればＯｔガスまたはその
他のガスの移動に特に問題はない。

第３図（ａ）及び第３図（ｂ）は第２の発明の一実施例
に係る気体検知素子の正面図および断面図、第４図は前
記実施例を用いて構成したガス漏れ検知装置の概略断面
図で、（９１ａ）は検知素子収納容器（９１）に設けら
れた開口部、（２５）はヒーター、（２６）は検知素子
外箱、（１３）は酸素透過能のすぐれたシリコーン樹脂
フィルムからなる非透液性高分子フィルム、（１４）は
ＮａＣ１は比較的よく溶かし、融点の低いプロピレング
リコールからなる液状物質とＮａＣ１および鉄粉を主成
分とする混合体からなる反応物質である。なお、酸素と
反応する反応物質（１４）は、各材料を混合した後、全
体を静置し固形物を沈澱したときに、かすかに液体（プ
ロピレングリコ−ル）が上部全体に液膜を形成する程度
に調整されている。そして、検知素子外箱（２６）の内
側両端部に対向して設けられた一対の電極（１７）（１
８）に間に入れられている。その他の符号は上記第１の
発明の実施例と同様である。

以下動作について説明する。

収容部（１２Ａ）内の雰囲気は、非透液性フィルム（１
３）を介して外部の雰囲気と接しているか、被測定雰囲
気（ＳＦ、ガス封入負荷開閉器内）の組成変化に容易に
追随できるため、ＳＦ、ガスが漏れ大気（酸素）が混入
すると反応物質（１４）の主成分である鉄が酸化され、
電極（１７０１８）間の抵抗を増加させる。すなわち、
電極（１７０１８）間の抵抗変化を知ることによって酸
素ガスを検知しＳＦ、ガスの漏れを検知することができ
る。なお、第４図に示すヒター（２５）は検知素子（１
１）を間欠的に加熱する。

この加熱により検知時間を著しく短かくすることができ
る。例えば加熱時に酸素が適正濃度に既に達しているか
どうかの判定に効果的であるが、必ずしも必要とするわ
けではない。また、空気の混入を検出した以後の機器の
対応は従来装置と同様である。

以上のように上記実施例によれば、非揮発性の液状物質
が酸素検知物質成分間の接触を充分にしているので固形
物に特有なりラックの発生による動作不良のような要因
を排除することがてき、精度の高い安定な検知素子が得
られる。また反転しても正常に配置すればちとの状態に
回復する。この場合、第３図（ｂ）の液面上空間をでき
るたけ小さくすることが望ましい。

ナオ、上記実施例では液状物質としてプロピレングリコ
ールを用いたか、この化合物は融点−３２℃、沸点２１
４．２°Ｃであり、この種の機器の使用環境温度とする
一２０°Ｃ〜７０　’Ｃの間で液体を保ち、しかも蒸気
圧が低いため適切な物質である。しがし、酸化促進剤で
あるＮａＣｌをある程度溶解し、かつ機器の使用環境温
度範囲において液状体を保つ安定な物質であればいずれ
かの物質でも使用できることは勿論である。

なお上記各実施例では何れも酸素ガスを検知対象とした
が、反応物質（１４）を変更することにより他の特定の
ガスを検知対象とする気体検知素子を構成することがで
きる。又、ＳＦ、ガスを封入した負荷開閉器のガス漏れ
検知に用いたが他の用途に用いることができることは当
然である。

［発明の効果］ 以上のように、この発明の第１の発明によれば検知素子
の反応物質層に常に圧縮力が働くようにしたので誤動作
を防止することができ、処理の容易な電気信号を得るこ
とができる。

また、第２の発明によれば、収容部、この収容部に収容
され、特定の気体と反応する粒子状の物質に液状物質を
配合してなる反応物質、前記収容部に設けられ前記反応
物質の変化を検出する検出手段を備えるように構成した
ので、精度の高い安定な気体検知素子が得られるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例による気体検知素子を示
すもので、第１図（ａ）は正面図、第１図（ｂ）は第１
図（ａ）のｂ−ｂ線における断面図、第２図は第１図の
検知素子を用いたガス漏れ検知装置を示す概略構成図で
ある。第３図は第２の発明の一実施例による気体検知素
子を示し、第３図（ａ）は平面図、第３図（ｂ）は断面
正面図、第４図は第３図に示す検知素子を用いたガス漏
れ検知装置を示す概略断面図、第５図はＳＦ、カス封入
開閉器の概略構成図、第６図は従来のガス漏れ検知素子
検知部の拡大断面図、第７図は従来のカス漏れ検知素子
の機能を示すブロック図である。 図において、（■１）は気体検知素子、（１２Ａンは収
容部、（１４）は反応物質、（２０）は検出手段、（２
１）は圧縮手段である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）収容部、この収容部に収容され、特定の気体と反
   応する粉状または粒状の反応物質、前記収容部に設けら
   れ前記反応物質を圧縮する圧縮手段、前記反応物質の変
   化を検出手段を備えたことを特徴とする気体検知素子。
2. （２）収容部、この収容部に収容され、特定の気体と反
   応する粒子状の物質に液状物質を配合してなる反応物質
   、前記収容部に設けられ前記反応物質の変化を検出する
   検出手段を備えたことを特徴とする気体検知素子。