説明

ガス遮断器

【課題】SFの代替ガスとして、CFIまたはCFIを含有する混合ガスを使用するガス遮断器の電流遮断や絶縁破壊の際に生じるヨウ素およびフッ化水素(HF)、ヨウ化水素(HI)等を含む分解ガスを吸着して、絶縁性能の低下や装置の腐食を防止する。
【解決手段】 活性炭、ゼオラム、イオン交換樹脂等を吸着剤としてヨウ素および分解ガスの吸着剤を遮断器のCFIまたはCFIを含有する混合ガスが移動する通路または滞留する部位に敷設・格納する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、絶縁ガスである六フッ化硫黄(SF)の代替ガスとして、トリフルオロヨードメタン(CFI)またはCFIを含有する混合ガスを用いたガス遮断器に関し、詳しくはCFIが分解して発生するヨウ素およびフッ化水素(HF)、ヨウ化水素(HI)等を含む分解ガスの除去に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、ガス遮断器の絶縁ガスとして六フッ化硫黄(SF)が広く用いられている。SFガスは優れた絶縁性能に加えて、無毒無害、不活性といった工業的に優れた特性を持っている。しかし、地球温暖化係数が100年換算でCOの23,900倍と非常に高いため、1997年に開催された地球温暖化防止京都会議(COP3)において地球温暖化ガスに指定された。そして環境保護の観点からSFガスの代替ガスが検討され、地球温暖化係数が5以下であり、オゾン破壊係数も非常に小さく、環境負荷の小さいCFIガスが着目されている。
【0003】
下記特許文献2には、電路を開閉する開閉器と、開閉箇所を有しない通電路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁したガス絶縁電気機器において、通電路にはSFガスの代替ガスとしてCFIとNの混合ガスを封入し、上記開閉器には通電路と異なる遮断性の高いSFガスを封入したガス絶縁電気機器が開示されている。
【0004】
出願人は、既に絶縁性と遮断性の両性能が高く、液化温度においても実用性のあるCFIガスとCOガスとを混合したガスをSFガスの代替ガスとして提案し、特許2005−268058を出願している。
【0005】
一方、ガス遮断器として各種形式のものが使用されているが、図2に示すガス遮断器は、下記特許文献1(図4)に示されているものであり、現在広く使用されているいわゆるパッファ形遮断器と呼ばれるものである。このガス遮断器は、開極動作時には、操作ロッド5を移動させることにより、可動接触子2を固定接触子3から開離させると共に、パッファ室8内の消弧性ガスを、シリンダ4とピストン9の相対移動により圧縮し、第1、第2絶縁ノズル6、7によって高速ガス流として噴出し、アークACに対してほぼ垂直に吹付けてこれを消弧するものである。
【0006】
また、従来の遮断器の他の例として、図3に閉極状態を、図4に開極状態を図示しているが、このガス遮断器は、閉極状態においては第1の導体40は円筒状導体42、第1導体板41、第1固定接触子10、可動接触子30、第2固定接触子20、第2導体板51を経て第2導体板50に導通している。
【0007】
そして、駆動装置1が作動しシリンダ70が右側に移動すると、シリンダ70の内壁部に格納された可動接触子30がシリンダ70と同時に右側に移動し、可動接触子30と第2固定接触子20との開離して、両接触子間に電弧が発生する。同時に第1ガス室Aが圧縮されてシリンダ70の内壁73に設けられたノズル731から遮断性ガス(SF)が噴射されて消弧されるように構成されている。
【特許文献1】特開平05−166442号公報
【特許文献1】特開2000−164040号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記SF6の代替ガスとされるCFIとNの混合ガスやCFIとCOの混合ガスをガス遮断器に用いた場合、電流遮断や絶縁破壊の際に、CFIガスの一部が分解してヨウ素およびフッ化水素(HF)、ヨウ化水素(HI)等を含む分解ガスが発生する。このうち、ヨウ素は、ガス遮断器のノズル731や消弧室(G)等に付着または充満することによって絶縁性能を低下させるという問題を引き起こす。さらに、フッ化水素(HF)、ヨウ化水素(HI)等を含む分解ガスは、CFIを含む混合ガスの絶縁および遮断ガスとしての特性を著しく低下させたり、装置内部の腐食を引き起こすこととなる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決する第1の発明は、トリフルオロヨードメタン(CFI)またはCFIを含有する混合ガスを絶縁または遮断ガスとして使用するガス遮断器において、吸着剤を該ガス遮断器の該ガスが移動する通路または滞留する部位に敷設または格納したことを特徴とするガス遮断器である。
【0010】
第2発明は、第1の発明において、前記吸着剤を敷設または格納する部位が少なくとも筒状の第1固定接触子の内壁面および/または端部拡張室と第2固定接触子の内部および/または端部拡張室であることを特徴とするガス遮断器である。
【0011】
第3の発明は、第1の発明において、前記吸着剤を敷設または格納する部位が少なくとも第1および第2導体板の内壁面であることを特徴とするガス遮断器である。
【0012】
第4の発明は、第1の発明において、前記吸着剤を敷設または格納する部位が少なくとも外筒の内壁面であることを特徴とするに記載のガス遮断器である。
【0013】
第5の発明は、第1の発明において、前記吸着剤を敷設または格納した遮断器が、遮断時に駆動力によって吹き付け圧を上昇させるパッファ形ガス遮断器で、消弧後の排ガスを外周に吹き付ける構造でなく、両電極中心部の方向にガスを吹き付ける構造であることを特徴とするガス遮断器である。
【0014】
第6の発明は、第1乃至5のいずれか1項の発明において、前記吸着剤が、ゼオライト、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニア等の多孔性無機化合物、イオン交換樹脂、活性炭、グラファイトのいずれか1種、またはいずれか2種以上の組合わせであることを特徴とするガス遮断器である。
【0015】
吸着剤の敷設または格納は、吸着剤をバインダーで壁面に吹付や塗布してもよい。また薄板状に成形し、またはガスが接触可能な容器例えば、メッシュの小さい金属製の網や多孔質の袋に入れて機械的に取付けてもよい。
【0016】
吸着剤は、粉末状、粒状、顆粒状、破砕品等種々の形状で使用することができる。また市販品をそのまま使用することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、ガス遮断器にSFの代替ガスとしてCF3IガスまたはCFIを含有する混合ガスを絶縁または遮断ガスとして使用するガス遮断器において、吸着剤をガス遮断器のガスが移動する通路や滞留する部位に敷設・格納することにより、電流遮断や絶縁破壊の際に、生じるヨウ素およびフッ化水素(HF)、ヨウ化水素(HI)等を含む分解ガスを吸着除去することができる。これにより、CF3Iの分解により発生するヨウ素および分解ガスがノズルや、消弧室等に附着または充満することが排除され、絶縁性の低下や装置の腐食などが防止されるという効果がある。
【0018】
さらに、市販されている各種の吸着剤を使用することができるので、簡易かつ安価に実施することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
図1は本発明の実施の形態に係るガス遮断器の主要部の説明図であり、開極状態を示しているおり、図3、4に示した他の従来例に係るガス遮断器に吸着剤を敷設または格納したものである。図1、図3、図4の同一部位には同一の符号を付している。図1において、10は右側に位置する円筒状の第1固定接触子、20は左端の断面形状が、台形状に拡大した円筒状の第2固定端子であり、30は断面形状が上下対向するコの字状の可動接触子である。第1固定接触子10と第2固定接触子20の外側には内壁73と外周壁74とその左右壁を構成する仕切壁72、71からなるシリンダ70が構成され、この内部にドーナツ状のピストン60が格納され、ピストン60は複数のピストンロッド61により右側の第1導体板41に固定されている。
【0021】
また、シリンダ70の内壁73の中央部には可動端子30が格納されおり、内壁73の左方は、縮経され壁面に複数の小孔からなるノズル731が設けられている。そしてピストン70の左側に第1ガス室A、右側に第2ガス室Bが形成され、ノズル部731と第1、第2固定接触子10、20の筒状の内部により、第7ガス室Gが形成されている。そしてシリンダ70の外側に絶縁筒80が同軸に設けられ、その左右両端には導体板51、41が取付けられ、絶縁筒80とシリンダ70との間に第3ガス室Cが形成されている。導体板51には第2固定接触子20を拡径した拡張部が接続され、第1導体板41には第1固定接触子10の右端が接続されている。
【0022】
絶縁筒80の外側には絶縁筒80と同軸に外筒90が設けられ、その左側にはコの字状仕切板93、右端には仕切板92が設けられ、上側には仕切板95が設けられている。
【0023】
また、左側の第2導体51の左側に2個の円筒状の部品で構成されるエンドキャップ83が取付けられ、右側の円筒状導体42の内部に仕切板82が設けられている。
【0024】
第2固定接触子20の左端の拡張部21によって、第8ガス室(拡張室)が形成され、また拡張部21には複数の小孔211が設けられ第8ガス室Hと第3ガス室Cとが連通し、絶縁筒80の外周壁81の右側寄りに複数の小孔811が設けられ、第3ガス室Cと第5ガス室Eが連通し、シリンダ70の右側の仕切壁71にも複数の小孔711が設けられ、第2ガス室Bと第3ガス室Cが連通している。また絶縁筒80と外筒90の間には第5ガス室Eが、仕切板82の左側には第1接触子10の内部通路が拡張して形成された第6ガス室(拡張室)Fが、その右側には第4ガス室Dが形成されている。
【0025】
仕切板82には複数の小孔821が設けられ、第6ガス室(拡張室)Fと第4ガス室Dとが連通し、第4ガス室Dと第5ガス室Eとは、円筒状導体42と仕切板92との間の隙間421を介して連通している。第1導体40は一端が円筒状導体板42に接続され、他端が仕切板95を貫通してガス遮断器の外部に、第2導体50の一端は第2導体51に接続され、他端が、エンドキャップ83と仕切板94を貫通してガス遮断器の外部に引き出されている。
【0026】
次に、ガス遮断器への吸着剤の敷設または格納について説明する。
【0027】
図1において、Pは第1固定接触子10、第2接触子20の内面、即ち第6ガス室Gを取り囲む領域であり、Qは第1導体板41の右側面と、円筒状導体42の内面と、仕切板82の左側面、即ち第6ガス室Fを取り囲む領域である。
【0028】
また、Rは絶縁筒80の外周壁81の内面を除く第1導体板41の左側面と第2導体板51の右側面、即ち第3ガス室Cを取り囲む領域であり、Sは左側に位置するコの字状仕切板93の右側面と右側に位置する仕切板92の左側面上側に位置する仕切板95の下面を除く外筒90の外周壁91の内面、即ち第5ガス室Eを取り囲む領域であり、Tは第2固定接触子20の左端の拡張部21の内面と、第2導体板51の右側面、即ち第8ガス室Hを取り囲む領域である。これらの領域を対象として、ヨウ素および吸着する吸着剤を敷設または格納する。
【0029】
敷設・格納は、領域Pと領域Tと領域Q(以下、この組合わせ領域を「領域X」という。)のみでもよいし、領域Xに領域Rを組み合わせとしてもよいし、さらに領域Xと領域Rと領域Sの組合わせとしてもよい。
【0030】
領域Hと領域Qは消弧部に比較的近く、流速も第1、第2固定接触子10、20の円筒状内に比べて低く、ガス温も低下しているので、敷設・格納場所として有利である。
【0031】
吸着剤の敷設または格納は、吸着剤をバインダーで壁面に吹付や塗布してもよい。また薄板状に成形し、またはガスが接触可能な容器例えば、メッシュの小さい金属製の網や多孔質の袋に入れて機械的に取付けてもよい。
【0032】
吸着剤としては、ゼオライト、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニア等の多孔性無機化合物、イオン交換樹脂、活性炭、グラファイトのいずれか1種、またはいずれか2種以上の組合わせとすることができる。
【0033】
また、吸着剤は、粉末状、粒状、顆粒状、破砕品等種々の形状で使用することができ、市販品をそのまま使用することができる。
【0034】
さらに、吸着剤は、メインテナンスを考慮してガス遮断器の構造を考慮し外部から交換できる位置に敷設または格納し、メインテナンスが容易なようにガス遮断器の構造・部品設計時に考慮しておくのが好ましい。
【0035】
既に、従来例に係るガス遮断器の説明のところで触れているが上記ガス遮断器の開極時のCFIを含むガスの流れについて説明する。図1において、駆動装置1の作動により、閉極状態(図3参照)からシリンダ70が右側に移動すると、可動接触子30が右側に移動して、開極状態となり電流が遮断され、第1固定接触子10と第2固定接触子20の間に、電弧が発生する。一方第1ガス室Aが圧縮されて、シリンダ70の内壁73に設けられたノズル731からガスが、高速で噴射され、発生した電弧が消弧される。この後ガスの1部は、第2固定接触子20の内部を左側に高速で流れ、第8ガス室(拡張室)Hに流入し減速され、拡張部21の孔211から第3ガス室Cに噴出され、シリンダ70と絶縁筒80間を右側に流れ絶縁筒80の外周壁81に設けられた複数の小孔811を通って第5ガス室Eに流入する。またノズル731から噴射された他の残りのガスは第1固定接触子10の内部を右側に流れ、第6ガス室Fに流入して拡張し、減速され仕切板82の複数の小孔821から第4ガス室Dに流入し、円筒状導体42と仕切板92との間の隙間を通って第5ガス室Eに流入する。なおこの際、第2ガス室Bの圧力は低下するがシリンダ70の右側の仕切壁71に設けられた複数の小孔711からガスが流入し圧力の低下は所定の値に留まる。
【0036】
駆動装置1の作動によってシリンダ70が左側に移し閉極する際は、第1ガス室Aの圧力が低下し、一方第2ガス室Bの圧力が上昇して上記開極の際のガスの流れと逆の流れによりもとの状態に戻る。
【0037】
開極時に発生する電弧によって、CFIガスが分解して、ヨウ素およびフッ化水素(HF)、ヨウ化水素(HI)等を含む分解ガスが発生するが、上記の通り、領域P〜領域Tに吸着剤を敷設または格納することにより、ヨウ素および分解ガスが吸着・除去されて、ヨウ素および分解ガスがノズル731や消弧室(G)等に付着または充満することが防止され、絶縁性能の低下や装置の腐食などを防ぐことができる。
【0038】
また、本実施の形態は、いわゆるパッファ形のガス遮断器においても、ガス室の内壁面に吸着剤を敷設・格納することにより、前記と同様に、ヨウ素およびフッ化水素(HF)、ヨウ化水素(HI)等を含む分解ガスがノズルや消弧室等に付着または充満することが防止され、絶縁性能の低下や装置の腐食などを防ぐことができる。
【0039】
なお、絶縁破壊によってCFIガスが分解して、ヨウ素および解ガスが発生する場合にもCFIガス封入部周辺の壁部に活性炭、ゼオラム、イオン交換樹脂等の吸着剤を敷設または格納することにより、ヨウ素および分解ガスが吸着・除去されて絶縁性能の低下や装置の腐食などを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の実施の形態に係るガス遮断器の主要部の説明図であり、開極状態を示している。
【図2】従来例に係るパッファ形ガス遮断器の開極状態における主要部の説明図である。
【図3】他の従来例に係るガス遮断器の閉極状態における主要部の説明図である。
【図4】他の従来例に係るガス遮断器の開極状態における主要部の説明図である。
【符号の説明】
【0041】
1・・駆動装置
10・・第1固定接触子
20・・第2固定接触子
21・・拡張部
211・・小孔
30・・可動接触子
40・・第1導体
41・・第1導体板
42・・円筒状導体
50・・第2導体
51・・第2導体板
60・・ピストン
61・・ピストンロッド
70・・シリンダ
71・・仕切壁
711・・小孔
72・・仕切壁
73・・内壁
731・・ノズル
74・・外周壁
80・・絶縁筒
81・・外周壁
811・・小孔
82・・仕切板
821・・小孔
83・・エンドキャップ
90・・外筒
91・・外周壁
92・・仕切板(右)
93・・コの字状仕切板
94・・仕切板(左)
95・・仕切板(上)
A・・第1ガス室
B・・第2ガス室
C・・第3ガス室
D・・第4ガス室
E・・第5ガス室
F・・第6ガス室(第1固定接触子端部拡張室)
G・・第7ガス室
H・・第8ガス室(第2固定接触子端部拡張室)
P〜T・・吸着剤敷設・格納対象領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トリフルオロヨードメタン(CFI)またはCFIを含有する混合ガスを絶縁または遮断ガスとして使用するガス遮断器において、ヨウ素およびフッ化水素、ヨウ化水素等の分解ガスの吸着剤を該ガス遮断器の該ガスが移動する通路または滞留する部位に敷設または格納したことを特徴とするガス遮断器。
【請求項2】
前記吸着剤を敷設または格納する部位が少なくとも筒状の第1固定接触子の内壁面および/または端部拡張室と第2固定接触子の内部および/または端部拡張室であることを特徴とする請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項3】
前記吸着剤を敷設または格納する部位が少なくとも第1および第2導体板の内壁面であることを特徴とする請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項4】
前記吸着剤を敷設または格納する部位が少なくとも外筒の内壁面であることを特徴とする請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項5】
前記吸着剤を敷設または格納した遮断器が、遮断時に駆動力によって吹き付け圧を上昇させるパッファ形ガス遮断器で、消弧後の排ガスを外周に吹き付ける構造でなく、両電極中心部の方向にガスを吹き付ける構造であることを特徴とする請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項6】
前記吸着剤が、ゼオライト、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニア等の多孔性無機化合物、イオン交換樹脂、活性炭、グラファイトのいずれか1種、またはいずれか2種以上の組合わせであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のガス遮断器。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2007−189798(P2007−189798A)
【公開日】平成19年7月26日(2007.7.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−4746(P2006−4746)
【出願日】平成18年1月12日(2006.1.12)
【出願人】(800000068)学校法人東京電機大学 (112)
【出願人】(591180358)東ソ−・エフテック株式会社 (91)
【Fターム(参考)】