特開 2022-63898 吸湿呼吸器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022063898

(43)【公開日】2022-04-25

(54)【発明の名称】吸湿呼吸器

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/26 20060101AFI20220418BHJP

   B01D 53/28 20060101ALI20220418BHJP

   B01J 20/14 20060101ALI20220418BHJP

   F24F 6/04 20060101ALI20220418BHJP

   F24F 3/14 20060101ALI20220418BHJP

   H01F 27/14 20060101ALI20220418BHJP

【ＦＩ】

B01D53/26 210

B01D53/28

B01J20/14

F24F6/04

F24F3/14

H01F27/14 B

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020172275

(22)【出願日】2020-10-13

(71)【出願人】

【識別番号】000241957

【氏名又は名称】北海道電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100202913

【弁理士】

【氏名又は名称】武山 敦史

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(72)【発明者】

【氏名】辻野 二朗

(72)【発明者】

【氏名】藤原 大作

(72)【発明者】

【氏名】松浦 清隆

(72)【発明者】

【氏名】村本 直樹

【テーマコード（参考）】

3L053

3L055

4D052

4G066

5E050

【Ｆターム（参考）】

3L053BC03

3L055BA10

4D052AA00

4D052CA04

4D052DA03

4D052DB01

4D052HA01

4D052HA12

4D052HA13

4D052HA23

4G066AA22B

4G066AA70B

4G066BA09

4G066BA36

4G066CA43

4G066DA03

4G066GA06

5E050EA01

5E050FA01

(57)【要約】

【課題】簡易な構成でも長期間にわたって吸湿性能を維持することが可能な吸湿呼吸器を提供する。
【解決手段】吸湿呼吸器１は、調湿剤が内部に収容された容器と、容器にそれぞれ設けられ、一方から空気を取り込むと、他方に向けて調湿剤により水分が吸収された乾燥空気を放出し、他方から乾燥空気を取り込むと、一方に向けて調湿剤に含まれる水分で加湿された加湿空気を放出する一対の空気出入り口と、を備える。調湿剤は、珪藻土の粒状体を含んでもよい。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

調湿剤が内部に収容された容器と、
前記容器にそれぞれ設けられ、一方から空気を取り込むと、他方に向けて前記調湿剤により水分が吸収された乾燥空気を放出し、前記他方から乾燥空気を取り込むと、前記一方に向けて前記調湿剤に含まれる水分で加湿された加湿空気を放出する一対の空気出入り口と、
を備える吸湿呼吸器。

【請求項2】

前記調湿剤は、珪藻土の粒状体を含む、
請求項１に記載の吸湿呼吸器。

【請求項3】

珪藻土の細孔径は、２ｎｍ～５０ｎｍの範囲内である、
請求項２に記載の吸湿呼吸器。

【請求項4】

前記調湿剤は、珪藻土の粒状体と乾燥剤とが混合されたハイブリッド調湿剤である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の吸湿呼吸器。

【請求項5】

前記調湿剤は、珪藻土の粒状体と乾燥剤とを含み、
珪藻土の粒状体の層及び乾燥剤の層は、前記容器内で重なるように配置されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の吸湿呼吸器。

【請求項6】

前記一対の空気出入り口の前記一方は、外気との間で空気の出入りが可能となるように配置され、
前記一対の空気出入り口の前記他方は、電力機器の内部空間との間で空気の出入りが可能となるように前記電力機器に連結されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の吸湿呼吸器。

【請求項7】

前記電力機器は、配電線の途中に接続された自動電圧調整器である、
請求項６に記載の吸湿呼吸器。

【請求項8】

前記電力機器は、変圧器である、
請求項６に記載の吸湿呼吸器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸湿呼吸器に関する。

【背景技術】

【0002】

変圧器や自動電圧調整器等の絶縁油が収容された電力機器には、絶縁油の容量の増減に伴い外部との間で空気を出入りさせると共に、電力機器内の湿度を抑制するために吸湿呼吸器が設置されている。吸湿呼吸器の内部には、乾燥剤としてシリカゲルが収容されているが、シリカゲルの吸湿量には限りがあるため、最短で１年程度の周期で交換する必要がある。

【0003】

そこで、吸湿呼吸器内に収容された乾燥剤の交換周期を延ばすための試みがなされている。例えば、特許文献１には、シリカゲルを容器に設けられた２つの収容室に収容し、一方の収容室のシリカゲルを用いて空気を吸湿し、他方の収容室のシリカゲルを変圧器から発生する熱で乾燥させる吸湿呼吸器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－２５８３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の吸湿呼吸器では、容器を回転させる機構が必要になるため、吸湿呼吸器の構成が複雑になり、製造コストやメンテナンスの負担が増大すると共に、シリカゲルを２つの収容室に分配するため十分な吸湿性能を得ることが困難である。また、変圧器の熱だけでシリカゲルを十分に乾燥させることは技術的に難しいため、吸湿呼吸器の吸湿性能を回復させるには、定期的に現地に作業員を派遣してシリカゲルを交換する必要がある。

【0006】

本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、簡易な構成でも長期間にわたって吸湿性能を維持することが可能な吸湿呼吸器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係る吸湿呼吸器は、
調湿剤が内部に収容された容器と、
前記容器にそれぞれ設けられ、一方から空気を取り込むと、他方に向けて前記調湿剤により水分が吸収された乾燥空気を放出し、前記他方から乾燥空気を取り込むと、前記一方に向けて前記調湿剤に含まれる水分で加湿された加湿空気を放出する一対の空気出入り口と、
を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、簡易な構成でも長期間にわたって吸湿性能を維持することが可能な吸湿呼吸器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係るＳＶＲの構成を示す模式図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る吸湿呼吸器の構成を示す断面図である。

【図3】ＳＶＲ保管中における図２の吸湿呼吸器の内部の様子を示す断面図である。

【図4】珪藻土の吸湿率と相対湿度との関係を示すグラフである。

【図5】本発明の変形例に係る吸湿呼吸器の構成を示す断面図である。

【図6】実施例１における吸放出サイクル試験の湿潤空気及び乾燥空気の流れを示す図である。

【図7】実施例１における乾燥１０分－加湿１０分のパターンとした場合の出口側湿度と時間との関係と示すグラフである。

【図8】実施例１における乾燥２０分－加湿１０分のパターンとした場合の出口側湿度と時間との関係と示すグラフである。

【図9】実施例２における出口側湿度と時間との関係と示すグラフである。

【図10】（ａ）、（ｂ）は、いずれも実施例３における珪藻土及びシリカゲルを用いた場合の出口側湿度と時間との関係と示すグラフである。

【図11】実施例４における珪藻土の充填量を減量した場合の出口側湿度と時間との関係と示すグラフである。

【図12】実施例５におけるハイブリッド調湿剤を用いた場合の出口側湿度と時間との関係と示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る吸湿呼吸器の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面では、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。

【0011】

図１に示すように、吸湿呼吸器１は、自動電圧調整器（Step Voltage Regulator：ＳＶＲ）２に設置され、外部から取り込んだ空気を除湿することでＳＶＲ２の内部空間の湿度を抑制する装置である。吸湿呼吸器１の内部には、粒状の調湿剤が充填されている。吸湿呼吸器１は、外部から取り込んだ湿気を含む空気を調湿剤で除湿した後にＳＶＲ２内に供給すると共に、ＳＶＲ２内から外部に排出される乾燥した空気に向けて調湿剤に含まれる水分を放出する。これにより、ＳＶＲ２の内部に貯留された絶縁油に微量の水分が溶け込み、ＳＶＲ２の絶縁耐力が低下することを防止できる。

【0012】

ＳＶＲ２は、配電線の途中で直列に設置され、配電線で低下又は上昇した電圧を調整する電力機器である。ＳＶＲ２は、巻線（図示せず）と、巻線を収容する筐体２１と、筐体２１に設けられた空気出入り口２２と、空気出入り口２２と吸湿呼吸器１の空気出入り口とを連結する連結管２３と、を備える。ＳＶＲ２では、巻線が絶縁油に浸されているため、作動中の巻線が発熱したとしても絶縁油により冷却される。

【0013】

ＳＶＲ２では、深夜や早朝のように電流が小さくなる場合には、絶縁油の温度が低下し、その容積が小さくなる。絶縁油の油面が低下すると、図１の実線の矢印で示すように、外部からの空気が油面上方の内部空間に流入する。他方、住宅負荷が大きくなる夕方及び夜間や太陽光パネルの発電量が大きい昼間のように、ＳＶＲ２を通過する電流が大きくなる場合には、絶縁油の温度が上昇し、その容積が大きくなる。絶縁油の油面が上昇すると、図１の点線の矢印で示すように、油面上方の内部空間から外部に向けて空気が流出する。このようにＳＶＲ２における絶縁油の容積の増減は、ＳＶＲ２に対する空気の出入りである呼吸作用を引き起こす。

【0014】

図２に示すように、吸湿呼吸器１は、例えば、オイルポット式の吸湿呼吸器である。吸湿呼吸器１は、透視筒１１と、透視筒１１の上端部に接触する上部カバー１２と、透視筒１１の下端部に接触する下部カバー１３と、透視筒１１の内部に配置され、下部カバー１３の上面部に載置される調湿剤受け金具１４と、上部カバー１２及び下部カバー１３に設けられた各貫通孔に挿通されるボルト１５と、上部カバー１２及び下部カバー１３が透視筒１１に対して密接するようにボルト１５に締め付けられるナット１６と、透視筒１１と上部カバー１２との間、及び透視筒１１と下部カバー１３との間に配置されるパッキン１７と、透視筒１１との間で空気の出入りを可能とするように下部カバー１３の底面部に取り付けられる内筒１８と、内筒１８を下方から覆うように配置され、下部カバー１３の底面部に取り付けられるオイルポット１９と、を備える。

【0015】

透視筒１１は、内部を観察可能なガラス製の筒状部材である。

【0016】

上部カバー１２及び下部カバー１３は、それぞれ透視筒１１の上端部及び下端部に接触可能に形成された部材である。上部カバー１２及び下部カバー１３には、それぞれボルト１５を挿通可能な複数の貫通孔が形成されている。上部カバー１２の中心部には、ＳＶＲ２の連結管２３に連結され、連結管２３との間で空気の出入りを可能にする空気出入り口が設けられている。下部カバー１３の中心部には、内筒１８に連結され、内筒１８との間で空気の出入りを可能にする空気出入り口が設けられている。

【0017】

調湿剤受け金具１４は、下部カバー１３の上面部に載せられ、透視筒１１内に収容された調湿剤を受け止める金具である。調湿剤受け金具１４は、空気の出入りを可能にすると共に、調湿剤が下方に抜け落ちないようにメッシュ状に形成されている。透視筒１１、上部カバー１２、下部カバー１３及び調湿剤受け金具１４は、吸湿呼吸器１の内部に調湿剤を充填可能な容器を構成している。

【0018】

ボルト１５及びナット１６は、透視筒１１、上部カバー１２及び下部カバー１３が一体となるように固定する手段の一例である。上部カバー１２及び下部カバー１３の各貫通孔にボルト１５を挿通した状態で、ボルト１５にナット１６を締め付けると、透視筒１１、上部カバー１２及び下部カバー１３が互いに固定される。他方、ボルト１５に対してナット１６を緩め、上部カバー１２及び下部カバー１３の各貫通孔からボルト１５を抜き取ると、透視筒１１、上部カバー１２及び下部カバー１３を互いに分離できる。

【0019】

パッキン１７は、リング状のパッキンである。パッキン１７は、透視筒１１の上端部と上部カバー１２の底面部との間、透視筒１１の下端部と下部カバー１３の上面部との間に配置され、これらの間の隙間から空気が出入りすることを防止する。

【0020】

内筒１８は、下部カバー１３から下向きに延びる筒状部材であり、下部カバー１３の空気出入り口とオイルポット１９との間で空気の出入りを可能とするように下部カバー１３の底面部に着脱自在に取り付けられている。

【0021】

オイルポット１９は、内部に絶縁油が貯留される容器であり、例えば、透明なアクリル樹脂で形成されている。オイルポット１９は、内筒１８を下方から覆うように下部カバー１３の底面部に着脱自在に取り付けられる。オイルポット１９の上端部には、下部カバー１３と接触した状態で、オイルポット１９の内部空間と外部との間で空気の出入りが可能となるように複数のスリット（図示せず）が設けられている。複数のスリットは、例えば、オイルポット１９の上端部においてオイルポット１９の周方向に等間隔で配置されている。
以上が、吸湿呼吸器１の構成である。

【0022】

次に、吸湿呼吸器１の動作を説明する。ＳＶＲ２の作動中においては、比較的大きな呼吸作用、具体的には、１回の呼吸作用で数リットルの空気の出入りが発生する。このため、ＳＶＲ２の絶縁油の油面が低下すると、吸湿呼吸器１の内部空間で陰圧が発生し、図２の実線の矢印で示すように、大気中からオイルポット１９に取り込まれた空気は、オイルポット１９の絶縁油内を空気の気泡として通過し、下部カバー１３の空気出入り口を経由して上部カバー１２の空気出入り口に向かって流れ、ＳＶＲ２の内部空間に入り込む。他方、ＳＶＲ２の絶縁油の油面が上昇すると、吸湿呼吸器１の内部空間で陽圧が発生し、図２の点線の矢印で示すように、ＳＶＲ２の内部空間から上部カバー１２の空気出入り口に入った空気は、下部カバー１３の空気出入り口を経由してオイルポット１９に向かって流れ、オイルポット１９の絶縁油内を空気の気泡として通過し、大気中に向けて放出される。

【0023】

ＳＶＲ２の保管中においても、気温の変化によりＳＶＲ２内の絶縁油の油面がわずかに変動するため、ＳＶＲ２の作動中に比べて小規模ではあるが呼吸作用が生じる。ＳＶＲ２内の絶縁油の油面がわずかに上昇すると、図３の点線の矢印で示すように、ＳＶＲ２の空気が吸湿呼吸器１に向けて押し込まれ、内筒１８内の絶縁油がオイルポット１９に向けて押し下げられる。他方、ＳＶＲ２内の絶縁油の油面が低下すると、図３の実線の矢印で示すように、吸湿呼吸器１の空気がＳＶＲ２に向けて吸い込まれ、オイルポット１９の絶縁油が内筒１８に吸い上げられる。

【0024】

ただし、ＳＶＲ２の保管中に生じる呼吸作用は微弱であるため、オイルポット１９の絶縁油内を空気が通過できず、外部との間で空気の出入りが遮断される。このため、ＳＶＲ２の保管中においても、ＳＶＲ２の内部空間における湿度の上昇を抑制できる。なお、ＳＶＲ２の保管中は、調湿剤が不要であるため、図３に示すように調湿剤を取り除いた状態で保管するとよい。
以上が、吸湿呼吸器１の動作である。

【0025】

次に、吸湿呼吸器１の容器内に充填される調湿剤を説明する。調湿剤は、常温で水分の吸放出作用を有する粒状体である。水分の吸放出作用を有する調湿剤としては、例えば、珪藻土の粒状体が挙げられる。珪藻土は、珪藻の殻の化石（珪藻化石）からなる堆積物であり、その主成分は二酸化ケイ素である。珪藻土には、表面や内部に多数の細孔が形成されている。なお、常温とは、例えば、日本工業規格で規定された常温であり、温度５℃～３５℃の範囲内である。

【0026】

珪藻土としては、例えば、稚内珪藻土のようなメソポア珪藻土を用いるとよい。メソポア珪藻土は、珪藻化石を含まない硬い頁岩であり、その主成分は、二酸化ケイ素の結晶多形の１つであるクリストバライトである。メソポア珪藻土は、その細孔径が２ｎｍ～５０ｎｍ（メソポア）の範囲内であって、空隙が小さく、比表面積が大きいため、自律的に水分の吸放出を行うことができる。より詳細に説明すると、メソポア珪藻土は、乾燥した状態で高湿度の環境下に置かれると、空気中の水分を取り込み、水分を取り込んだ状態で低湿度の環境下に置かれると、空気中に水分を放出する性質を有する。

【0027】

なお、細孔径が５０ｎｍ以上であるマクロポア珪藻土は、珪藻化石を含む泥岩であり、非結晶の二酸化珪素を主成分をとするため、空隙が大きく、比表面積が小さい。このため、マクロポア珪藻土は、十分な吸放湿性能を有しない。また、細孔径が２ｎｍ以下であるミクロポア珪藻土は、空隙が小さすぎるため、主に水分を吸収するだけである。

【0028】

珪藻土の粒状体は、例えば、ボールミル等で珪藻土の塊を粉砕することで得られる。珪藻土の粒状体は、吸湿呼吸器１の容器への充填前に内部の水分を放出するために、高温の環境下で、例えば、１００℃～５００℃の温度環境下で乾燥させることが好ましい。

【0029】

珪藻土の粒状体の粒径は、容器内への充填で生じる隙間（空気の流路）や取り扱いの容易性を考慮して、例えば、０．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲内であり、好ましくは１ｍｍ～５ｍｍの範囲内であり、さらに好ましくは、１．５ｍｍ～３ｍｍの範囲内である。粒径については、例えば、粒状体の大きさとして直接測定できる量（例えば、投影面積、体積）に基づいて不規則な形状の粒状体を規則的な形状（例えば、円、球）の粒状体に変換し、変換された規則的な粒状体の直径を粒径とすればよい。

【0030】

メソポア珪藻土は、一例として図４に示すような吸湿曲線に沿って水分を吸収し、放出曲線に沿って水分を放出する吸放出特性を有する。例えば、図４によると、ＲＨ（相対湿度）約１０％の乾燥空気におけるメソポア珪藻土の吸湿率は約２．５ｗｔ％であるが、ＲＨ約９０％の加湿空気におけるメソポア珪藻土の吸湿率は約２１ｗｔ％である。このため、メソポア珪藻土は、ＲＨ約９０％の加湿空気に触れると、空気中の水分を吸収し、その後、ＲＨ約１０％の乾燥空気に触れると、空気中に水分を放出する。なお、相対湿度とは、空気中の水蒸気量の、そのときの気温における飽和蒸気量に対する割合である。

【0031】

吸湿呼吸器１は、珪藻土が上記の吸放出特性を有するため、大気中から湿気を含む加湿空気を取り込むと、珪藻土の粒状体が加湿空気の水分を吸収し、ＳＶＲ２に向けて乾燥された乾燥空気を供給する。また、ＳＶＲ２から乾燥空気を取り込むと、珪藻土の粒状体に含まれる水分が乾燥空気中に放出され、珪藻土からの湿気を含む加湿空気が大気中に排出されることで、珪藻土の吸湿能力が回復する。したがって、吸湿呼吸器１は、珪藻土の吸放湿特性とＳＶＲ２の呼吸作用とを利用して、珪藻土による水分の吸収及び放出を繰り返すことで、ＳＶＲ２内を長期間にわたって湿度の低い状態に維持できる。

【0032】

以上説明したように、実施の形態に係る吸湿呼吸器１では、調湿剤として常温でも水分の吸放出作用を有する珪藻土を用いている。珪藻土は、ＳＶＲ２の呼吸作用により乾燥空気をＳＶＲ２の外部に排出する際に、この乾燥空気中に水分を放出できるため、長期にわたって吸湿性能を維持できる。このため、シリカゲルを用いる場合に比べて吸湿剤の交換周期を大幅に、具体的には、ＳＶＲ２の絶縁油の交換周期と同等の１５年程度にまで延ばすことができる。また、近年、ＳＶＲ２等の電力機器自体の信頼性も向上したため、調湿剤の交換が長期にわたって不要となる結果、ＳＶＲ２等の電力機器の定期点検そのものを廃止できる。

【0033】

本発明は上記実施の形態に限られず、以下に述べる変形も可能である。

【0034】

（変形例）
上記実施の形態では、調湿剤として水分の吸放出作用を有する珪藻土の粒状体を用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、珪藻土の粒状体に加えて吸湿作用を有する乾燥剤を一緒に用いてもよい。乾燥剤としては、例えば、ニッソードライ（ニッソーファイン株式会社製）のような塩化マグネシウムを含む乾燥剤、ＥＸ－ＤＲＹ（株式会社三和製）のような無水塩化カルシウムを含む乾燥剤、シリカゲル等を用いてもよい。乾燥剤は、１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。珪藻土と乾燥剤を併用することで、充填前の珪藻土の乾燥が不要となると共に、加湿空気を速やかに除湿できる。

【0035】

乾燥剤を併用する場合には、珪藻土の吸放出特性と乾燥剤の吸水量とを考慮して、珪藻土の粒状体の割合を体積比で５０％～７０％の範囲内とし、残りを乾燥剤に割り当てるとよい。例えば、容積４００ｍＬの容器を有する吸湿呼吸器１において、珪藻土の粒状体を充填量２５０ｍＬで充填する場合、乾燥剤の充填量は１５０ｍＬとすればよい。

【0036】

吸湿呼吸器１において珪藻土の粒状体の層と乾燥剤の層とを重ねて配置してもよい。この場合、例えば、図５に示すように、吸湿呼吸器１の外気側に珪藻土の粒状体（調湿剤）を充填し、ＳＶＲ２側に乾燥剤を充填してもよい。このとき、珪藻土の粒状体と乾燥剤とは、通気性を有する別個の袋に収容してもよい。また、珪藻土の粒状体を乾燥剤と混合したハイブリッド調湿剤を作成しておき、このハイブリッド調湿剤を吸湿呼吸器１内に充填してもよい。ハイブリッド調湿剤は、例えば、珪藻土の粒状体と乾燥剤とを袋の中に入れ、この袋を上下左右に振ることで、珪藻土の粒状体と乾燥剤とをランダムに混合して作成すればよい。

【0037】

上記実施の形態では、オイルポット式の吸湿呼吸器を用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、オイルレス式の吸湿呼吸器を用いてもよい。オイルレス式の吸湿呼吸器は、容器の底面に設置された弁の自重で空気の流れを遮断するように構成された吸湿呼吸器である。

【0038】

上記実施の形態では、吸湿呼吸器１をＳＶＲ２に取り付けていたが、本発明はこれに限られない。例えば、吸湿呼吸器１を電力用変圧器に取り付けてもよく、内部空間の除湿が要求される他の電力機器に取り付けてもよい。電力用変圧器は、例えば、変電所の大型変圧器である。また、吸湿呼吸器１は、内部を低湿度に維持することが必要な他の構造物、例えば、家屋、自動車、鉄道車両、航空機、船舶等に取り付けてもよい。

【0039】

上記実施の形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。

【0040】

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0041】

（実施例１）
実施例１では、ＳＶＲ２用の吸湿呼吸器１に珪藻土の粒状体を充填し、水分の吸放出サイクル試験を実施した。具体的には、図６に示すように、吸湿呼吸器１の入口側（外部側）からのＲＨ９０％の空気の供給と、出口側（ＳＶＲ２側）からのＲＨ１０％の空気の供給とを交互に繰り返し、吸湿呼吸器１の出口側湿度を測定した。これによりＳＶＲ２内を長期間にわたって低湿度の状態に維持できるかどうかを検証した。

【0042】

吸湿呼吸器１としては、１００％吸放出、又は出口側湿度が３４％以下であることが期待されている。１００％吸放出を実現できれば、珪藻土が吸収した水分をその後すべて放出できるため、ＳＶＲ２内を長期間にわたって湿度の低い状態に維持できる。また、湿度が３４％以下であれば、ＳＶＲ２の絶縁油の水分量が許容含有水分量である４０ｐｐｍ以上とはならず、ＳＶＲ２の絶縁耐力を維持できる。

【0043】

吸放出サイクル試験では、珪藻土の粒状体としては、稚内珪藻土から製造された珪藻土の粒状体を用いた（合同会社シリカマテリアル製）。この珪藻土の粒状体を１５０℃の環境下で乾燥させ、２５０ｍＬの珪藻土を容器に充填した。一度珪藻土を乾燥させたのは、入手した珪藻土には水分が飽和しており、この状態では水分が放出されるまで吸湿が難しいためである。吸放出サイクル試験では、乾燥１０分、加湿１０分を繰り替えるパターン（乾燥１０分－加湿１０分）、乾燥２０分、加湿１０分を繰り返すパターン（乾燥２０分－加湿１０分）の２パターンで空気を流入させ、吸湿呼吸器１の出口側湿度を測定した。加湿空気（湿潤空気）は、温度２０℃、ＲＨ９０％であり、乾燥空気の湿度の実測値は、ＲＨ６％～ＲＨ１０％であった。この吸放出サイクル試験は、加速試験として実施することとし、空気の流量は、油温の変化から推定したＳＶＲ２の１日の呼吸量１０Ｌに１０分で到達する流量である１Ｌ／ｍｉｎとした。この場合、１日の呼吸に相当する吸放出サイクルが２０分で１回であり、試験時間６０分が３日に相当する加速条件になっている。

【0044】

以下、吸放出サイクル試験の結果を示す。図７に示すように、乾燥１０分－加湿１０分のパターンでは、試験開始から約２，０００分（約３．３ヶ月相当）を経過した時点で出口側湿度が上昇し始めた。これは、吸湿呼吸器１の入口側から供給された湿潤空気が出口側に抜け出たためである。その後、出口側湿度は、約２０％まで上昇したが、少なくとも約４０，０００分（約５．５年相当）を経過するまで約２０％をキープした。出口側湿度約２０％をキープしたのは、珪藻土の吸放出曲線より湿度が高いほど吸湿率が上昇し、珪藻土の量、吸湿能力及び吸湿速度と湿潤空気の流量と釣り合うためと考えられる。このように乾燥１０分－加湿１０分のパターンでは、出口側湿度が３４％以下になることを確認できた。

【0045】

乾燥１０分－加湿１０分のパターンでは、１００％吸放出を実現できなかった。これは、珪藻土からの水分の放出速度が珪藻土への水分の吸湿速度よりも遅いためと考えられる。また、珪藻土の吸放出特性が実験系の影響を受け、珪藻土の乾燥に時間を要するためとも考えられる。いずれにせよ、このパターンで示される条件は、ＳＶＲ２に設置された吸湿呼吸器１が実際に１日で呼吸する条件よりも厳しく、乾燥時間をいくらか長くすれば、１００％吸放出を実現できると考えられる。図８に示すように、乾燥１０分－加湿１０分でブレーク直後に乾燥２０分－加湿１０分の条件に切り替えると、５サイクル程度で出口側湿度が６％程度を維持するようになり、完全な１００％吸放出を実現できた。

【0046】

（実施例２）
実施例２では、実施例１の乾燥１０分－加湿１０分のパターンと同一の条件で、試験開始時点から６０，０００分（約８．２年相当）経過する時点までの出口側湿度を測定した。出口側湿度の測定結果に基づいて、図９に示すように出口側湿度と時間との関係を示す近似曲線を作成した。その結果、近似曲線からは、出口側湿度が３４％となるまでに少なくとも１５年（加速試験で１０９，５００分に相当）以上の期間は保証されることが確認された。

【0047】

（実施例３）
実施例３では、それぞれ乾燥状態及び湿潤状態にある珪藻土及びシリカゲルの吸放出サイクル試験を実施した。まず、乾燥状態で比較するため、新品のシリカゲルと１５０℃で乾燥させた珪藻土とを用いて吸放出サイクル試験を実施した。次に、湿潤状態で比較するため、使用済みのシリカゲルと乾燥させていない珪藻土とを用いて吸放出サイクル試験を実施した。その他の試験条件については、実施例１の乾燥１０分－加湿１０分のパターンと同一の条件である。

【0048】

以下、吸放出サイクル試験の結果を示す。乾燥状態の各試料を比較すると、図１０（ａ）に示すように、シリカゲルは、珪藻土と比較してブレークまでに時間を要するが、ブレーク後に直線的に湿度が上昇し続けることが確認できた。また、湿潤状態の各試料を比較すると、図１０（ｂ）に示すように、シリカゲルでは、出口側湿度の高い状態が継続するのに対し、珪藻土では、乾湿の繰り返しで徐々に吸湿能力が回復し、出口側湿度が低下することを確認できた。以上から、調湿剤として吸放出特性を有する珪藻土の粒状体を用いることで、吸湿呼吸器１の出口側湿度を長期間にわたって抑制できることが確認できた。

【0049】

（実施例４）
実施例４では、珪藻土の量が水分の吸放出特性に及ぼす影響を評価するため、珪藻土を減量させた場合について吸放出サイクル試験を行った。その他の試験条件は、実施例１の乾燥１０分－加湿１０分のパターンと同一の条件である。

【0050】

以下、吸放出サイクル試験の結果を示す。図１１に示すように、珪藻土を実施例１の２５０ｍＬから１５０ｍＬに減量すると、出口側湿度のブレークが早くなり、出口側湿度も高くなる傾向があることが確認できた。なお、実際の吸湿呼吸器１では、４００ｍＬ～５００ｍＬの珪藻土の粒状体を充填可能であるため、十分な吸放湿性能を確保できる。

【0051】

（実施例５）
実施例５では、珪藻土及びシリカゲルを混合したハイブリッド調湿剤を用いた場合について吸放出サイクル試験を行った。ハイブリッド調湿剤は、珪藻土及びシリカゲルの各１００ｍＬをビニール袋に入れて混合したものである。その他の試験条件は、実施例１の乾燥１０分－加湿１０分のパターンと同一の条件である。

【0052】

以下、吸放出サイクル試験の結果を示す。図１２に示すように、開始後５サイクルで出口側湿度が２０％以下となった。また、珪藻土よりも即効性のあるシリカゲルの吸湿効果が得られるため、珪藻土１５０ｍＬを用いた場合に比べて出口側湿度の上昇が抑制された。以上から、珪藻土にシリカゲルを混合することで、充填前における珪藻土の乾燥作業が不要になることが確認できた。また、珪藻土の充填量を減らしたとしても出口側湿度を抑制できることも確認できた。

【符号の説明】

【0053】

１ 吸湿呼吸器
２ ＳＶＲ
１１ 透視筒
１２ 上部カバー
１３ 下部カバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2022-01-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係る吸湿呼吸器は、
調湿剤が内部に収容された容器と、
前記容器にそれぞれ設けられ、一方から空気を取り込むと、他方に向けて前記調湿剤により水分が吸収された乾燥空気を放出し、前記他方から乾燥空気を取り込むと、前記一方に向けて前記調湿剤に含まれる水分で加湿された加湿空気を放出する一対の空気出入り口と、
を備え、
前記調湿剤は、珪藻土の粒状体を含む。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

調湿剤が内部に収容された容器と、
前記容器にそれぞれ設けられ、一方から空気を取り込むと、他方に向けて前記調湿剤により水分が吸収された乾燥空気を放出し、前記他方から乾燥空気を取り込むと、前記一方に向けて前記調湿剤に含まれる水分で加湿された加湿空気を放出する一対の空気出入り口と、
を備え、
前記調湿剤は、珪藻土の粒状体を含む、
吸湿呼吸器。

【請求項2】

珪藻土の細孔径は、２ｎｍ～５０ｎｍの範囲内である、
請求項１に記載の吸湿呼吸器。

【請求項3】

前記調湿剤は、珪藻土の粒状体と乾燥剤とが混合されたハイブリッド調湿剤である、
請求項１又は２に記載の吸湿呼吸器。

【請求項4】

前記調湿剤は、珪藻土の粒状体と乾燥剤とを含み、
珪藻土の粒状体の層及び乾燥剤の層は、前記容器内で重なるように配置されている、
請求項１又は２に記載の吸湿呼吸器。

【請求項5】

前記一対の空気出入り口の前記一方は、外気との間で空気の出入りが可能となるように配置され、
前記一対の空気出入り口の前記他方は、電力機器の内部空間との間で空気の出入りが可能となるように前記電力機器に連結されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の吸湿呼吸器。

【請求項6】

前記電力機器は、配電線の途中に接続された自動電圧調整器である、
請求項５に記載の吸湿呼吸器。

【請求項7】

前記電力機器は、変圧器である、
請求項５に記載の吸湿呼吸器。