ガス遮断器
【課題】通電接触子の小径化、軽量化により、小型で、組立性及び製造性の優れたガス遮断器を提供すること。
【解決手段】ガス遮断器は、絶縁ガスが充填された密閉タンク１００内に配設され接離可能な一対のアーク接触子である固定アーク接触子２０及び可動アーク接触子２１と、この一対のアーク接触子を中心とした同一円周上に所定間隔をおいて配設されアーク接触子と同方向に接離可能であると共にそれぞれ固定通電接触子２３及び可動通電接触子２４からなる複数対の通電接触子と、この各通電接触子に対応してそれぞれ設けられ電流遮断時に圧縮された絶縁ガスをアーク接触子間に生じるアークに吹付ける機械パッファ室２６と、を備えたものである。
【解決手段】ガス遮断器は、絶縁ガスが充填された密閉タンク１００内に配設され接離可能な一対のアーク接触子である固定アーク接触子２０及び可動アーク接触子２１と、この一対のアーク接触子を中心とした同一円周上に所定間隔をおいて配設されアーク接触子と同方向に接離可能であると共にそれぞれ固定通電接触子２３及び可動通電接触子２４からなる複数対の通電接触子と、この各通電接触子に対応してそれぞれ設けられ電流遮断時に圧縮された絶縁ガスをアーク接触子間に生じるアークに吹付ける機械パッファ室２６と、を備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、変電所や開閉所などの電気所に設置され、絶縁ガスの吹付けによって接触子間に生じるアークを消弧するパッファ形のガス遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス遮断器としては、例えば絶縁ガスが満たされた容器中に、アーク接触子と、このアーク接触子の周囲に配置された筒状の通電接触子と、これらの接触子のうち可動側の接触子（以下、可動アーク接触子ともいう。）をピストンロッドで同一方向に往復駆動する可動接触子支持部と、が同一軸線上に配置されている。そして、可動アーク接触子の外周とパッファピストンの可動通電接触子の内周とで形成された熱パッファ室と、この熱パッファ室に隣接してパッファピストンの可動通電接触子と電気的に接触しながら摺動可能な摺動通電シリンダで形成された機械パッファ室と、を備えたものがある。
【０００３】
このガス遮断器は、電流遮断時にアークエネルギーにより絶縁ガスが加熱昇圧されて熱パッファ室に蓄積され、電流零点の近傍で高圧絶縁ガスをアークに吹付け電流を遮断すると同時に、機械パッファ室で高圧になった絶縁ガスが熱パッファ室を経由してアーク発生領域に吹付けられて絶縁性能を回復するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５５１６２号公報（第３−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来のガス遮断器では、筒状の固定接触子とこの固定接触子に対向する筒状の可動接触子はそれぞれ極めて径の大きな単一の接触子として形成されており、しかも導電性及び伝熱性に優れた銅系素材で構成されているため、その質量が極めて大きくなっている。このため、可動側の接触子を駆動させる駆動力の増強が必要となり、駆動連結機構部品及び操作装置を小型化することが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、各接触子の径が大きいので、これらの接触子を支持する支持部分の構成も大きくなり、ガス遮断器を小型化するのが困難であるという問題があった。さらに、接触子や支持部分の重量が極めて大きいため、組立性や製造性にも問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであって、通電接触子の小径化、軽量化により、小型で、組立性及び製造性の優れたガス遮断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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス遮断器は、絶縁ガスが充填された密閉タンクと、この密閉タンク内に相対向して配設され、接離可能な一対のアーク接触子と、前記密閉タンク内にそれぞれ相対向して配設され、前記一対のアーク接触子と同方向に接離可能であると共に、前記一対のアーク接触子の軸線を中心として前記一対のアーク接触子の周りに相互に離隔して配設された複数対の通電接触子と、この各対の通電接触子を構成する可動側の通電接触子にそれぞれ対応して設けられ、電流遮断時に前記各可動側の通電接触子の移動により圧縮された前記絶縁ガスを前記一対のアーク接触子間に生じるアークに吹付ける機械パッファ部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一対のアーク接触子の軸線を中心とし、当該アーク接触子の周りに相互に離隔して複数対の通電接触子を配設したことにより、従来の通電接触子に比べて、各対の通電接触子が小型、軽量化される。これにより、通電接触子自身の小型化に加えて、可動接触子を駆動させるための駆動連結部や駆動装置の小型化、さらには、これらの接触子を支持するための支持部の構成も小型化されるので、小型で、組立性及び製造性の優れたガス遮断器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるガス遮断器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１におけるガス遮断器の通電状態を示す断面図である。図１において、電流を通電又は遮断するための開閉部１は、例えばエポキシ樹脂などで製作された絶縁筒２と、この絶縁筒２の一端に連接された円筒容器状の固定側円筒導体３と、絶縁筒２の他端に連接された円筒容器状の可動側円筒導体４と、が一体となって構成された密閉タンク１００に収納されている。この密閉タンク１００内は６フッ化硫黄（ＳＦ６）などの絶縁ガスが充填されており、支持架台５上に支持絶縁物６と支持絶縁物７とで支持されている。支持架台５には操作装置１０が設置され、この操作装置１０により、絶縁部材からなる絶縁操作ロッド１１と、リンク機構１２及びリンク機構１３とを介して、開閉部１の開閉操作が行われる。なお、支持絶縁物６は軸を水平にして設置された密閉タンク３の端部付近を絶縁支持している。また、可動側円筒導体４の側面には、一端が密閉タンク３の内部に設けられたリンク機構１２と接続され他端が密閉タンク３の外部に設けられた操作装置１０に接続された絶縁操作ロッド１１を貫通させるための孔が設けられており、支持絶縁物７はこの孔が設けられた可動側円筒導体４の周辺を絶縁支持している。
【００１２】
開閉部１は、電流を遮断するための遮断部１４と定格電流を通電するための通電部１５とで構成されている。遮断部１４は、固定側円筒導体３に連接された固定側補助導体３００と、この固定側補助導体３００と電気的に接続された固定アーク接触子２０と、この固定アーク接触子２０と同一軸線上で相対向する可動アーク接触子２１とから構成されている。この可動アーク接触子２１は固定アーク接触子２０と軸線上で接離可能であるとともに、ロッド接触子２２を介して可動側円筒導体４に連接された可動側補助導体４００と電気的に接続されている。また、可動アーク接触子２１の固定アーク接触子２０とは反対側の端部はリンク機構１２に接続されており、可動アーク接触子２１はリンク機構１２及び絶縁操作ロッド１１を介して操作装置１０により軸線方向に直線的に往復移動可能となっている。また、可動アーク接触子２１にはリンク機構１３が連結されており、このリンク機構１３を介して可動アーク接触子２１の動作に連動して後述の可動通電接触子が軸線方向に往復移動するように構成されている。
【００１３】
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における拡大断面図、図３は通電状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分拡大断面図、図４は遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分拡大断面図である。なお、図２は、図１でのＩＩ−ＩＩ線に添えられた矢印の方向に視た場合の矢視断面図である。図２〜図４に示すように、通電部１５は、固定側補助導体３００と電気的に接続された固定通電接触子２３及びこの固定通電接触子２３と相対向する筒状の可動通電接触子２４で構成され、図示例では、このような通電部１５が４つ設けられている。すなわち、各通電部１５は、１対の通電接触子（固定通電接触子２３及び可動通電接触子２４）からなり、このような４つの通電部１５は、図２に示すように、遮断部１４を取り囲んで同心円上に例えば相互に等間隔に配置されている。詳細には、可動アーク接触子２１又は固定アーク接触子２０の中心軸線Ａの周りに４対の通電接触子がその軸線を中心軸線Ａと平行にして配置されており、これら４対の通電接触子を中心軸線Ａの方向から平面視で視た場合には、各通電接触子は中心軸線Ａを中心とした所定の半径の同心円上に配置されると共に相互に離隔して例えば等間隔で配置されている。また、４つの通電部１５は、遮断部１４と電気的に並列に接続されている。可動通電接触子２４は固定通電接触子２３と軸線上で接離可能である。筒状に形成された可動通電接触子２４の固定通電接触子２３側の端部は開口状態となっており、この開口端部が固定通電接触子２３に嵌入して接触状態となる。可動通電接触子２４の固定通電接触子２３側の端部とは反対側の端部には円板状の端板（又は、円筒を軸方向に起立させたときの底板）が設けられており、この端板にはリンク機構１３と連結されたピストンロッド２２１が固着され、可動アーク接触子２１の往復移動に応じてピストンロッド２２１も同方向に往復移動することにより各通電接触子の接離がなされる。また、可動側補助導体４００には可動側筒状導体４０１が連接されており、可動通電接触子２４は、リング状の接触子２５を介して可動側筒状導体４０１と電気的に接触しながら摺動可能に接続されている。
【００１４】
筒状の可動通電接触子２４のピストンと可動側補助導体４００及び可動側円筒状導体４０１で形成されるシリンダとで形成された機械パッファ室２６は、可動通電接触子２４と固定通電接触子２３の開閉動作に伴いその容積が変化する。固定側補助導体３００に連接された絶縁部材２８は固定アーク接触子２０の外周面に沿って可動側に延伸し、また、可動側補助導体４００に連接された絶縁ノズル２７は固定側に延伸している。機械パッファ室２６は絶縁ノズル２７と絶縁部材２８とで形成された吹出し流路２９を介して、固定アーク接触子２０と可動アーク接触子２１とが開離した時にアークが生じるアーク発生領域３０と連通している。
【００１５】
ここで、可動側円筒導体４、可動側補助導体４００及び可動側筒状導体４０１を可動側導体と総称し、固定側円筒導体３及び固定側補助導体３００を固定側導体と総称する。これらは導電性及び伝熱性に優れた例えば銅系素材を用いて形成されている。また、固定アーク接触子２０と固定通電接触子２３には弾力性に富み、保持力に優れた例えばフィンガーコンタクトが用いられている。
【００１６】
次に、本実施の形態の動作について説明する。上述のように構成されたガス遮断器において、遮断部１４の可動アーク接触子２１はリンク機構１２及び絶縁操作ロッド１１を介して操作装置１０により固定アーク接触子２０に対して軸線方向に動作することで開閉操作される。また、この開閉動作に連動して、通電部１５の可動通電接触子２４は、固定通電接触子２３に対してリンク機構１３を介して開閉操作される。
【００１７】
次に、電流遮断時の動作について説明する。まず、４対の通電接触子をそれぞれ構成する可動通電接触子２４と固定通電接触子２３とが開離し、その後に可動アーク接触子２１が固定アーク接触子２０から開離する。この開離動作により可動アーク接触子２１と固定アーク接触子２０との間のアーク発生領域３０にアークが発生する。このとき、各可動通電接触子２４の開放動作に伴って各機械パッファ室２６内の絶縁ガスが圧縮されて圧力が上昇する。これにより、高圧となった絶縁ガスが吹出し流路２９を通ってアーク発生領域３０のアークに吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われる。
【００１８】
一方、電流通電（投入）時には、可動アーク接触子２１と固定アーク接触子２０とが接続され、その後に４対の通電接触子をそれぞれ構成する可動通電接触子２４と固定通電接触子２３とが同時に接続されることによって電流を通電する。
【００１９】
本実施の形態によれば、固定アーク接触子２０と可動アーク接触子２１とからなる一対のアーク接触子を中心として同一円周上に所定間隔をおいてそれぞれ固定通電接触子２３と可動通電接触子２４とからなる４対の通電接触子を電気的に並列に配設するようにしたので、各通電接触子は通電電流の１／４を分担すればよいことになる。従って、各固定通電接触子２３及び各可動通電接触子２４の径を従来の１／４程度に縮小することができ、可動部の質量を小さくできるという効果を奏する。
【００２０】
また、一般的に、可動接触子を開閉操作する駆動力Ｆが行う仕事は、可動接触子の運動エネルギーと比例関係にあり、可動接触子の質量ｍと移動距離Ｌにおける可動接触子の速度ｖとを用いて、エネルギー保存の法則により、下記（１）式に示す関係にある。
【数１】
【００２１】
操作装置１０の駆動力Ｆは、可動アーク接触子２１を開閉操作する駆動力Ｆ１と各可動通電接触子２４を開閉操作する駆動力Ｆ２の合計値であり、Ｆ１とＦ２もそれぞれ上記（１）式の関係がある。
【００２２】
上記（１）式より可動接触子の質量ｍと駆動力Ｆとは比例関係にあり、可動接触子の質量ｍを小さくすれば、駆動力Ｆを小さくできることが分かる。本実施の形態では、可動部の質量を従来に比べて小さくすることができ、従って、Ｆを小さくすることができる。駆動力Ｆの低減に伴い、リンク機構１２、リンク機構１３及び絶縁操作ロッド１１などの駆動連結機構部品も小型化できるので操作装置１０を小型化できる。
【００２３】
また、本実施の形態では、可動アーク接触子２１の移動距離Ｌ１と可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２は、リンク機構１３のアーム１３０の支持間長さＬ３とＬ４との比で決められ、下記（２）式の関係にある。
Ｌ１：Ｌ２＝Ｌ３：Ｌ４ ・・・（２）
従って、アーム１３０の支持間長さＬ４をＬ３の１／２とすれば、可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２は可動アーク接触子２１の移動距離Ｌ１の１／２になる。
【００２４】
本実施の形態では、可動通電接触子２４と可動アーク接触子２１とが連動していることから、可動通電接触子２４の速度は可動アーク接触子２１の速度の１／２になる。
【００２５】
このように、移動距離Ｌと速度ｖは相関があり、上記（１）式から駆動力Ｆは速度ｖについては２乗に比例し移動距離Ｌについては反比例しているので、移動距離Ｌが短くなることにより駆動力Ｆを小さくできることも分かる。
【００２６】
上記のとおり、可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２は、リンク機構１３によって可動アーク接触子２１の移動距離Ｌ１より短く調整できる。すなわち、可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２が短くなることにより、駆動力Ｆも低減できるので操作装置１０を小型化できるとともに、機械パッファ室２６の軸方向長さを短くできるので、開閉部１を小型化できる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、それぞれ固定通電接触子２３と可動通電接触子２４とからなる４対の通電接触子によって通電電流を分流する構成を示したが、２対以上であれば任意対の構成を採用することができ、この場合も本実施の形態と同様な効果が得られる。また、固定アーク接触子２０及び固定通電接触子２３はフィンガーコンタクトとしたが、接離可能なコンタクトであれば同様な効果が得られる。また、図２に示すように、通電接触子は、アーク接触子を中心として同一円周上に相互に等間隔となるように配置されているが、これに限定されず、所定の間隔で配置された他の構成も可能である。
【００２８】
実施の形態２．
図５はこの発明を実施するための実施の形態２における遮断部及び通電部を示す断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。なお、図５は、詳細には、図１に示す中心軸線Ａ方向にガス遮断器を視たときの透視断面図であり、本実施の形態の説明に必要な構成要素についての配置関係を示すものである。また、図６は図５でのＶＩ−ＶＩ線に添えられた矢印の方向に視た場合の矢視断面図である。図５及び図６において、実施の形態１と同一符号は同一部分を示すものであり、以下では説明を省略する。また、図５及び図６に示されていない部分の構成は、例えば図１に示す実施の形態１の構成と同様である。
【００２９】
本実施の形態では、熱パッファ室３１が設けられており、これに応じて実施の形態１の吹出し流路２９の構成が変形されており、遮断時又は通電時にかかわらず遮断部１４と通電部１５とは軸線方向に左右にずらして配置されている。遮断部１４のアーク発生領域３０の周囲には熱パッファ室３１が配設されており、この熱パッファ室３１は中心軸線Ａを軸心として周方向に沿ってアーク発生領域３０を取り囲むように環状又はドーナツ状に形成され、アークエネルギーで加熱昇圧された絶縁ガスが熱パッファ室３１に蓄積される構成としている。熱パッファ室３１は、一端が可動側補助導体４００に固着された円筒状の外周板３１０と、この外周板３１０の他端に固着され中心に可動アーク接触子２１が挿通する円形の開口部が形成された円板状の側板３１１と、この側板３１１の開口部における内周面に固着され可動アーク接触子２１の周囲に配置された絶縁ノズル３１２と、で形成されている。本実施の形態では、環状又はドーナツ状に形成された熱パッファ室３１の上記周方向に垂直な面による断面形状は矩形であり、熱パッファ室３１は、外周板３１０の内周面と、この外周板３１０に同軸的に配置され絶縁ノズル３１２で規定される仮想的な内筒の外周面とで囲まれた領域であって、側板３１１と可動側補助導体４００との間の領域として形成されている。また、熱パッファ室３１における絶縁ノズル３１２の先端部には、アーク発生領域３０に向けて全周に亘って開口している開口部が形成されており、この開口部により吹き出し流路２９が形成されている。
【００３０】
熱パッファ室３１と機械パッファ室２６とは可動側補助導体４００に設けられた連通孔３２で連通され、この連通孔３２の熱パッファ室３１側に、熱パッファ室３１から機械パッファ室２６へのガス流を防止する逆止弁３３が配設されている。
【００３１】
可動アーク接触子２１は、ロッド接触子２２、側板３１１、ロッド接触子２２と側板３１１とを接続し、所々に孔が設けられた導電性部材２２０、および外周板３１０を介して、可動側円筒導体４に連接された可動側補助導体４００と電気的に接続されている。また、逆止弁３３は、絶縁ノズル３１２と相対向するように可動側に突き出た絶縁部材２８の先端部上方に設けられている。
【００３２】
次に、上述のように構成された本実施の形態のガス遮断器の遮断動作について説明する。大電流領域の遮断では、アーク発生領域３０における絶縁ガスはアークエネルギーにより加熱昇圧されて、熱パッファ室３１に蓄積される。この熱パッファ室３１の圧力が機械パッファ室２６の圧力より大きくなると、逆止弁３３が閉塞動作して連通孔３２は閉塞される。その後に、電流零点に近づくとアーク発生領域３０の加熱昇圧が減少するので、熱パッファ室３１に蓄えられていた高圧の絶縁ガスがアーク発生領域３０のアークに吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われる。この動作に伴い、熱パッファ室３１の圧力が低下するため、機械パッファ室２６の圧力の方が相対的に大きくなり、逆止弁３３は開放動作する。この開放動作に伴い、機械パッファ室２６内の圧縮された冷たい絶縁ガスが熱パッファ室３１を経由してアーク発生領域３０に吹付けられることによって絶縁性能が回復する。
【００３３】
小電流領域の遮断では、アーク発生領域３０の絶縁ガスはあまり加熱されないために、熱パッファ室３１の圧力はそれほど上昇しない。従って、連通孔３２の逆止弁３３は開放状態を維持している。その後に、機械パッファ室２６で圧縮された絶縁ガスが熱パッファ室３１を経由して、アーク発生領域３０に吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われるともに、絶縁性能が回復する。
【００３４】
中電流領域の遮断では、熱パッファ室３１と機械パッファ室２６の圧力がほぼ同等になる。このため、逆止弁３３は開放状態を維持しているが、熱パッファ室３１から機械パッファ室２６へのガス流は発生しない。その後に、電流零点に近づくとアーク発生領域３０の加熱昇圧が減少するので、熱パッファ室３１に蓄積されていた高圧の絶縁ガスがアーク発生領域３０のアークに吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われる。続いて、機械パッファ室２６内の圧縮された冷たい絶縁ガスが熱パッファ室３１を経由してアーク発生領域３０に吹付けられることによって絶縁性能が回復する。
【００３５】
本実施の形態によれば、遮断部１４のアーク発生領域３０の外周に、その全周を取り囲むように環状又はドーナツ形状の熱パッファ室３１を配設したことにより、電流遮断時に熱パッファ効果が加わるため相対的に機械パッファ室２６を小さくすることができる。すなわち、固定通電接触子２３、可動通電接触子２４の径をそれぞれ通電容量が確保できる限界まで小さくできる。或いは、可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２を短くできるので開閉部１の小型化が実現できる。さらに、可動通電接触子２４の質量ｍや移動距離Ｌ２に比例して駆動力Ｆを低減できるので操作装置１０をより小型化できる。
【００３６】
実施の形態３．
図７はこの発明を実施するための実施の形態３における遮断部及び通電部を示す断面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図、図９は図７のＩＸ−ＩＸ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。なお、図７は、詳細には、図１に示す中心軸線Ａ方向にガス遮断器を視たときの透視断面図であり、本実施の形態の説明に必要な構成要素についての配置関係を示すものである。図７〜図９において、実施の形態１と同一符号は同一部分を示すものであり、以下では説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態では、中心軸線Ａを中心としてアーク発生領域３０を取り囲むように環状又はドーナツ状に形成された熱パッファ室４０が配設されており、この熱パッファ室４０は、中心軸線Ａに垂直な方向については、固定通電接触子２３及び可動通電接触子２４の軸線と固定アーク接触子２０及び可動アーク接触子２１の軸線との間に設けられ、且つ、中心軸線Ａに平行な方向については、可動側補助導体４００と固定側補助導体３００との間の領域に設けられている。また、熱パッファ室４０は、断面が例えばコの字型の壁板をその開放端を絶縁部材２８上に固着して形成された内部空間として設けられており、周方向に垂直な断面形状は矩形となっている。このように、熱パッファ室４０は、実施の形態２で説明した熱パッファ室３１とは配置、構成共に異なるものである。熱パッファ室４０は、絶縁部材２８に設けられた複数個（図示例では、例えば４個）の連通孔４１を介して、機械パッファ室２６からの吹出し流路２９と連通されるように配設されている。また、吹出し流路２９には、アーク発生領域３０から機械パッファ室２６へのガス流を防止する逆止弁４２が配設されている。
【００３８】
次に、上述のように構成された本実施の形態にかかるガス遮断器の遮断時における動作、特に、大電流領域の遮断動作について説明する。アーク発生領域３０の絶縁ガスはアークエネルギーにより加熱昇圧され高圧になる。このため、各機械パッファ室２６及び熱パッファ室４０に向かって、吹出し流路２９及び連通孔４１をそれぞれ介してガス流が発生する。その後に、機械パッファ室２６の圧力よりアーク発生領域３０の圧力が高くなると、吹出し流路２９に配設した逆止弁４２が閉塞動作することによって機械パッファ室２６へのガス流は阻止される。このため、ほとんどのガス流は連通孔４１を介して熱パッファ室４０に蓄積され、この熱パッファ室４０内の圧力が上昇する。続いて、電流零点に近づくとアーク発生領域３０の加熱昇圧が減少するため、熱パッファ室４０に蓄えられていた高圧の絶縁ガスが連通孔４１を介してアーク発生領域３０のアークに吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われる。次に、アーク発生領域３０の圧力低下にともない、逆止弁４２が開放動作し、機械パッファ室２６の冷たい絶縁ガスが吹出し流路２９を介して、アーク発生領域３０に吹付けられ絶縁性能が回復する。
【００３９】
本実施の形態によれば、実施の形態１に説明した効果に加えて以下のような効果が得られる。上述したように熱パッファ室４０を可動側補助導体４００と固定側補助導体３００間に設けたことにより、軸方向長さをさらに縮小することができる。また、機械パッファ室２６で高圧となった絶縁ガスは熱パッファ室４０を経由することなく、アーク発生領域３０に吹付けられるので、絶縁性能の回復をより効率的に行える。
【００４０】
なお、本実施の形態では絶縁部材２８に複数個の連通孔４１を配設したが、このような連通孔４１の代わりにアーク発生領域３０の全周に対して開口を設ける構成にしても良い。
【００４１】
実施の形態４．
図１０はこの発明を実施するための実施の形態４における遮断部及び通電部を示す断面図、図１１は図１０のＡＩ−ＡＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図、図１２は図１０のＡＩＩ−ＡＩＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。なお、図１０は、詳細には、図１に示す中心軸線Ａ方向にガス遮断器を視たときの透視断面図であり、本実施の形態の説明に必要な構成要素についての配置関係を示すものである。図１０〜図１２において、実施の形態３と同一符号は同一部分を示すものであり、ここでは説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態では、実施の形態３の熱パッファ室４０に加えて、さらに熱パッファ室４３が配設されている。すなわち、複数対の通電接触子（固定通電接触子２３、及び可動通電接触子２４）に対して、相互に隣接する通電接触子対間にはそれぞれ筒状の熱パッファ室４３が設けられており、各熱パッファ室４３は連通孔４４を介して熱パッファ室４０と連通している。また、各熱パッファ室４３の中心は、各通電接触子の中心が位置している中心軸線Ａを中心とした円周と同一の円周上にそれぞれ配置されている。各熱パッファ室４３は、中心軸線Ａ方向には熱パッファ室４０と同じ長さに形成され、また、アーク発生領域３０に対して、熱パッファ室４０よりもより離れた位置に設けられている。
【００４３】
次に、上述のように構成された本実施の形態にかかるガス遮断器の遮断時における動作、特に、大電流遮断時の遮断動作について説明する。アーク発生領域３０の絶縁ガスはアークエネルギーにより加熱昇圧され高圧になるため、熱パッファ室４０及び連通孔４４を経由して熱パッファ室４３に蓄積される。電流零点に近づくとアーク発生領域３０の加熱昇圧が減少するため、熱パッファ室４０及び熱パッファ室４３に蓄えられていた高圧の絶縁ガスが連通孔４１を介してアークに吹付けられて電流を遮断する。
【００４４】
本実施の形態によれば、実施の形態３の効果に加えて以下の効果が得られる。上述したように中心軸線Ａを中心とする周方向における通電接触子対間に、連通孔４４を介して熱パッファ室４０と連通された筒状の熱パッファ室４３を配設したことにより、通電接触子対間のスペースを有効に活用できるとともに、大容積の熱パッファ室を得ることができ、遮断性能がさらに向上する。さらに、絶縁ガスは高温になるほど絶縁性能が低下するが、熱パッファ室４３の冷たい絶縁ガスと混合して冷却されるので、より遮断性能が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施の形態１におけるガス遮断器の通電状態を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における拡大断面図である。
【図３】実施の形態１における通電状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分拡大断面図である。
【図４】実施の形態１における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分拡大断面図である。
【図５】実施の形態２における遮断部及び通電部を示す断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【図７】実施の形態３における遮断部及び通電部を示す断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【図１０】実施の形態４における遮断部及び通電部を示す断面図である。
【図１１】図１０のＡＩ−ＡＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【図１２】図１０のＡＩＩ−ＡＩＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 開閉部
２ 絶縁筒
３ 固定側円筒導体
４ 可動側円筒導体
６、７ 支持絶縁物
１０ 操作装置
１１ 絶縁操作ロッド
１２、１３ リンク機構
１４ 遮断部
１５ 通電部
２０ 固定アーク接触子
２１ 可動アーク接触子
２２ ロッド接触子
２３ 固定通電接触子
２４ 可動通電接触子
２５ 接触子
２６ 機械パッファ室
２９ 吹出し流路
３０ アーク発生領域
３１ 熱パッファ室
３２、４１、４４ 連通孔
３３ 逆止弁
４０、４３ 熱パッファ室
１００ 密閉タンク
３１０ 外周板
３１１ 側板
３１２ 絶縁ノズル
４００ 可動側補助導体
４０１ 可動側筒状導体
【技術分野】
【０００１】
この発明は、変電所や開閉所などの電気所に設置され、絶縁ガスの吹付けによって接触子間に生じるアークを消弧するパッファ形のガス遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス遮断器としては、例えば絶縁ガスが満たされた容器中に、アーク接触子と、このアーク接触子の周囲に配置された筒状の通電接触子と、これらの接触子のうち可動側の接触子（以下、可動アーク接触子ともいう。）をピストンロッドで同一方向に往復駆動する可動接触子支持部と、が同一軸線上に配置されている。そして、可動アーク接触子の外周とパッファピストンの可動通電接触子の内周とで形成された熱パッファ室と、この熱パッファ室に隣接してパッファピストンの可動通電接触子と電気的に接触しながら摺動可能な摺動通電シリンダで形成された機械パッファ室と、を備えたものがある。
【０００３】
このガス遮断器は、電流遮断時にアークエネルギーにより絶縁ガスが加熱昇圧されて熱パッファ室に蓄積され、電流零点の近傍で高圧絶縁ガスをアークに吹付け電流を遮断すると同時に、機械パッファ室で高圧になった絶縁ガスが熱パッファ室を経由してアーク発生領域に吹付けられて絶縁性能を回復するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５５１６２号公報（第３−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来のガス遮断器では、筒状の固定接触子とこの固定接触子に対向する筒状の可動接触子はそれぞれ極めて径の大きな単一の接触子として形成されており、しかも導電性及び伝熱性に優れた銅系素材で構成されているため、その質量が極めて大きくなっている。このため、可動側の接触子を駆動させる駆動力の増強が必要となり、駆動連結機構部品及び操作装置を小型化することが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、各接触子の径が大きいので、これらの接触子を支持する支持部分の構成も大きくなり、ガス遮断器を小型化するのが困難であるという問題があった。さらに、接触子や支持部分の重量が極めて大きいため、組立性や製造性にも問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであって、通電接触子の小径化、軽量化により、小型で、組立性及び製造性の優れたガス遮断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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス遮断器は、絶縁ガスが充填された密閉タンクと、この密閉タンク内に相対向して配設され、接離可能な一対のアーク接触子と、前記密閉タンク内にそれぞれ相対向して配設され、前記一対のアーク接触子と同方向に接離可能であると共に、前記一対のアーク接触子の軸線を中心として前記一対のアーク接触子の周りに相互に離隔して配設された複数対の通電接触子と、この各対の通電接触子を構成する可動側の通電接触子にそれぞれ対応して設けられ、電流遮断時に前記各可動側の通電接触子の移動により圧縮された前記絶縁ガスを前記一対のアーク接触子間に生じるアークに吹付ける機械パッファ部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一対のアーク接触子の軸線を中心とし、当該アーク接触子の周りに相互に離隔して複数対の通電接触子を配設したことにより、従来の通電接触子に比べて、各対の通電接触子が小型、軽量化される。これにより、通電接触子自身の小型化に加えて、可動接触子を駆動させるための駆動連結部や駆動装置の小型化、さらには、これらの接触子を支持するための支持部の構成も小型化されるので、小型で、組立性及び製造性の優れたガス遮断器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるガス遮断器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１におけるガス遮断器の通電状態を示す断面図である。図１において、電流を通電又は遮断するための開閉部１は、例えばエポキシ樹脂などで製作された絶縁筒２と、この絶縁筒２の一端に連接された円筒容器状の固定側円筒導体３と、絶縁筒２の他端に連接された円筒容器状の可動側円筒導体４と、が一体となって構成された密閉タンク１００に収納されている。この密閉タンク１００内は６フッ化硫黄（ＳＦ６）などの絶縁ガスが充填されており、支持架台５上に支持絶縁物６と支持絶縁物７とで支持されている。支持架台５には操作装置１０が設置され、この操作装置１０により、絶縁部材からなる絶縁操作ロッド１１と、リンク機構１２及びリンク機構１３とを介して、開閉部１の開閉操作が行われる。なお、支持絶縁物６は軸を水平にして設置された密閉タンク３の端部付近を絶縁支持している。また、可動側円筒導体４の側面には、一端が密閉タンク３の内部に設けられたリンク機構１２と接続され他端が密閉タンク３の外部に設けられた操作装置１０に接続された絶縁操作ロッド１１を貫通させるための孔が設けられており、支持絶縁物７はこの孔が設けられた可動側円筒導体４の周辺を絶縁支持している。
【００１２】
開閉部１は、電流を遮断するための遮断部１４と定格電流を通電するための通電部１５とで構成されている。遮断部１４は、固定側円筒導体３に連接された固定側補助導体３００と、この固定側補助導体３００と電気的に接続された固定アーク接触子２０と、この固定アーク接触子２０と同一軸線上で相対向する可動アーク接触子２１とから構成されている。この可動アーク接触子２１は固定アーク接触子２０と軸線上で接離可能であるとともに、ロッド接触子２２を介して可動側円筒導体４に連接された可動側補助導体４００と電気的に接続されている。また、可動アーク接触子２１の固定アーク接触子２０とは反対側の端部はリンク機構１２に接続されており、可動アーク接触子２１はリンク機構１２及び絶縁操作ロッド１１を介して操作装置１０により軸線方向に直線的に往復移動可能となっている。また、可動アーク接触子２１にはリンク機構１３が連結されており、このリンク機構１３を介して可動アーク接触子２１の動作に連動して後述の可動通電接触子が軸線方向に往復移動するように構成されている。
【００１３】
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における拡大断面図、図３は通電状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分拡大断面図、図４は遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分拡大断面図である。なお、図２は、図１でのＩＩ−ＩＩ線に添えられた矢印の方向に視た場合の矢視断面図である。図２〜図４に示すように、通電部１５は、固定側補助導体３００と電気的に接続された固定通電接触子２３及びこの固定通電接触子２３と相対向する筒状の可動通電接触子２４で構成され、図示例では、このような通電部１５が４つ設けられている。すなわち、各通電部１５は、１対の通電接触子（固定通電接触子２３及び可動通電接触子２４）からなり、このような４つの通電部１５は、図２に示すように、遮断部１４を取り囲んで同心円上に例えば相互に等間隔に配置されている。詳細には、可動アーク接触子２１又は固定アーク接触子２０の中心軸線Ａの周りに４対の通電接触子がその軸線を中心軸線Ａと平行にして配置されており、これら４対の通電接触子を中心軸線Ａの方向から平面視で視た場合には、各通電接触子は中心軸線Ａを中心とした所定の半径の同心円上に配置されると共に相互に離隔して例えば等間隔で配置されている。また、４つの通電部１５は、遮断部１４と電気的に並列に接続されている。可動通電接触子２４は固定通電接触子２３と軸線上で接離可能である。筒状に形成された可動通電接触子２４の固定通電接触子２３側の端部は開口状態となっており、この開口端部が固定通電接触子２３に嵌入して接触状態となる。可動通電接触子２４の固定通電接触子２３側の端部とは反対側の端部には円板状の端板（又は、円筒を軸方向に起立させたときの底板）が設けられており、この端板にはリンク機構１３と連結されたピストンロッド２２１が固着され、可動アーク接触子２１の往復移動に応じてピストンロッド２２１も同方向に往復移動することにより各通電接触子の接離がなされる。また、可動側補助導体４００には可動側筒状導体４０１が連接されており、可動通電接触子２４は、リング状の接触子２５を介して可動側筒状導体４０１と電気的に接触しながら摺動可能に接続されている。
【００１４】
筒状の可動通電接触子２４のピストンと可動側補助導体４００及び可動側円筒状導体４０１で形成されるシリンダとで形成された機械パッファ室２６は、可動通電接触子２４と固定通電接触子２３の開閉動作に伴いその容積が変化する。固定側補助導体３００に連接された絶縁部材２８は固定アーク接触子２０の外周面に沿って可動側に延伸し、また、可動側補助導体４００に連接された絶縁ノズル２７は固定側に延伸している。機械パッファ室２６は絶縁ノズル２７と絶縁部材２８とで形成された吹出し流路２９を介して、固定アーク接触子２０と可動アーク接触子２１とが開離した時にアークが生じるアーク発生領域３０と連通している。
【００１５】
ここで、可動側円筒導体４、可動側補助導体４００及び可動側筒状導体４０１を可動側導体と総称し、固定側円筒導体３及び固定側補助導体３００を固定側導体と総称する。これらは導電性及び伝熱性に優れた例えば銅系素材を用いて形成されている。また、固定アーク接触子２０と固定通電接触子２３には弾力性に富み、保持力に優れた例えばフィンガーコンタクトが用いられている。
【００１６】
次に、本実施の形態の動作について説明する。上述のように構成されたガス遮断器において、遮断部１４の可動アーク接触子２１はリンク機構１２及び絶縁操作ロッド１１を介して操作装置１０により固定アーク接触子２０に対して軸線方向に動作することで開閉操作される。また、この開閉動作に連動して、通電部１５の可動通電接触子２４は、固定通電接触子２３に対してリンク機構１３を介して開閉操作される。
【００１７】
次に、電流遮断時の動作について説明する。まず、４対の通電接触子をそれぞれ構成する可動通電接触子２４と固定通電接触子２３とが開離し、その後に可動アーク接触子２１が固定アーク接触子２０から開離する。この開離動作により可動アーク接触子２１と固定アーク接触子２０との間のアーク発生領域３０にアークが発生する。このとき、各可動通電接触子２４の開放動作に伴って各機械パッファ室２６内の絶縁ガスが圧縮されて圧力が上昇する。これにより、高圧となった絶縁ガスが吹出し流路２９を通ってアーク発生領域３０のアークに吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われる。
【００１８】
一方、電流通電（投入）時には、可動アーク接触子２１と固定アーク接触子２０とが接続され、その後に４対の通電接触子をそれぞれ構成する可動通電接触子２４と固定通電接触子２３とが同時に接続されることによって電流を通電する。
【００１９】
本実施の形態によれば、固定アーク接触子２０と可動アーク接触子２１とからなる一対のアーク接触子を中心として同一円周上に所定間隔をおいてそれぞれ固定通電接触子２３と可動通電接触子２４とからなる４対の通電接触子を電気的に並列に配設するようにしたので、各通電接触子は通電電流の１／４を分担すればよいことになる。従って、各固定通電接触子２３及び各可動通電接触子２４の径を従来の１／４程度に縮小することができ、可動部の質量を小さくできるという効果を奏する。
【００２０】
また、一般的に、可動接触子を開閉操作する駆動力Ｆが行う仕事は、可動接触子の運動エネルギーと比例関係にあり、可動接触子の質量ｍと移動距離Ｌにおける可動接触子の速度ｖとを用いて、エネルギー保存の法則により、下記（１）式に示す関係にある。
【数１】
【００２１】
操作装置１０の駆動力Ｆは、可動アーク接触子２１を開閉操作する駆動力Ｆ１と各可動通電接触子２４を開閉操作する駆動力Ｆ２の合計値であり、Ｆ１とＦ２もそれぞれ上記（１）式の関係がある。
【００２２】
上記（１）式より可動接触子の質量ｍと駆動力Ｆとは比例関係にあり、可動接触子の質量ｍを小さくすれば、駆動力Ｆを小さくできることが分かる。本実施の形態では、可動部の質量を従来に比べて小さくすることができ、従って、Ｆを小さくすることができる。駆動力Ｆの低減に伴い、リンク機構１２、リンク機構１３及び絶縁操作ロッド１１などの駆動連結機構部品も小型化できるので操作装置１０を小型化できる。
【００２３】
また、本実施の形態では、可動アーク接触子２１の移動距離Ｌ１と可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２は、リンク機構１３のアーム１３０の支持間長さＬ３とＬ４との比で決められ、下記（２）式の関係にある。
Ｌ１：Ｌ２＝Ｌ３：Ｌ４ ・・・（２）
従って、アーム１３０の支持間長さＬ４をＬ３の１／２とすれば、可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２は可動アーク接触子２１の移動距離Ｌ１の１／２になる。
【００２４】
本実施の形態では、可動通電接触子２４と可動アーク接触子２１とが連動していることから、可動通電接触子２４の速度は可動アーク接触子２１の速度の１／２になる。
【００２５】
このように、移動距離Ｌと速度ｖは相関があり、上記（１）式から駆動力Ｆは速度ｖについては２乗に比例し移動距離Ｌについては反比例しているので、移動距離Ｌが短くなることにより駆動力Ｆを小さくできることも分かる。
【００２６】
上記のとおり、可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２は、リンク機構１３によって可動アーク接触子２１の移動距離Ｌ１より短く調整できる。すなわち、可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２が短くなることにより、駆動力Ｆも低減できるので操作装置１０を小型化できるとともに、機械パッファ室２６の軸方向長さを短くできるので、開閉部１を小型化できる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、それぞれ固定通電接触子２３と可動通電接触子２４とからなる４対の通電接触子によって通電電流を分流する構成を示したが、２対以上であれば任意対の構成を採用することができ、この場合も本実施の形態と同様な効果が得られる。また、固定アーク接触子２０及び固定通電接触子２３はフィンガーコンタクトとしたが、接離可能なコンタクトであれば同様な効果が得られる。また、図２に示すように、通電接触子は、アーク接触子を中心として同一円周上に相互に等間隔となるように配置されているが、これに限定されず、所定の間隔で配置された他の構成も可能である。
【００２８】
実施の形態２．
図５はこの発明を実施するための実施の形態２における遮断部及び通電部を示す断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。なお、図５は、詳細には、図１に示す中心軸線Ａ方向にガス遮断器を視たときの透視断面図であり、本実施の形態の説明に必要な構成要素についての配置関係を示すものである。また、図６は図５でのＶＩ−ＶＩ線に添えられた矢印の方向に視た場合の矢視断面図である。図５及び図６において、実施の形態１と同一符号は同一部分を示すものであり、以下では説明を省略する。また、図５及び図６に示されていない部分の構成は、例えば図１に示す実施の形態１の構成と同様である。
【００２９】
本実施の形態では、熱パッファ室３１が設けられており、これに応じて実施の形態１の吹出し流路２９の構成が変形されており、遮断時又は通電時にかかわらず遮断部１４と通電部１５とは軸線方向に左右にずらして配置されている。遮断部１４のアーク発生領域３０の周囲には熱パッファ室３１が配設されており、この熱パッファ室３１は中心軸線Ａを軸心として周方向に沿ってアーク発生領域３０を取り囲むように環状又はドーナツ状に形成され、アークエネルギーで加熱昇圧された絶縁ガスが熱パッファ室３１に蓄積される構成としている。熱パッファ室３１は、一端が可動側補助導体４００に固着された円筒状の外周板３１０と、この外周板３１０の他端に固着され中心に可動アーク接触子２１が挿通する円形の開口部が形成された円板状の側板３１１と、この側板３１１の開口部における内周面に固着され可動アーク接触子２１の周囲に配置された絶縁ノズル３１２と、で形成されている。本実施の形態では、環状又はドーナツ状に形成された熱パッファ室３１の上記周方向に垂直な面による断面形状は矩形であり、熱パッファ室３１は、外周板３１０の内周面と、この外周板３１０に同軸的に配置され絶縁ノズル３１２で規定される仮想的な内筒の外周面とで囲まれた領域であって、側板３１１と可動側補助導体４００との間の領域として形成されている。また、熱パッファ室３１における絶縁ノズル３１２の先端部には、アーク発生領域３０に向けて全周に亘って開口している開口部が形成されており、この開口部により吹き出し流路２９が形成されている。
【００３０】
熱パッファ室３１と機械パッファ室２６とは可動側補助導体４００に設けられた連通孔３２で連通され、この連通孔３２の熱パッファ室３１側に、熱パッファ室３１から機械パッファ室２６へのガス流を防止する逆止弁３３が配設されている。
【００３１】
可動アーク接触子２１は、ロッド接触子２２、側板３１１、ロッド接触子２２と側板３１１とを接続し、所々に孔が設けられた導電性部材２２０、および外周板３１０を介して、可動側円筒導体４に連接された可動側補助導体４００と電気的に接続されている。また、逆止弁３３は、絶縁ノズル３１２と相対向するように可動側に突き出た絶縁部材２８の先端部上方に設けられている。
【００３２】
次に、上述のように構成された本実施の形態のガス遮断器の遮断動作について説明する。大電流領域の遮断では、アーク発生領域３０における絶縁ガスはアークエネルギーにより加熱昇圧されて、熱パッファ室３１に蓄積される。この熱パッファ室３１の圧力が機械パッファ室２６の圧力より大きくなると、逆止弁３３が閉塞動作して連通孔３２は閉塞される。その後に、電流零点に近づくとアーク発生領域３０の加熱昇圧が減少するので、熱パッファ室３１に蓄えられていた高圧の絶縁ガスがアーク発生領域３０のアークに吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われる。この動作に伴い、熱パッファ室３１の圧力が低下するため、機械パッファ室２６の圧力の方が相対的に大きくなり、逆止弁３３は開放動作する。この開放動作に伴い、機械パッファ室２６内の圧縮された冷たい絶縁ガスが熱パッファ室３１を経由してアーク発生領域３０に吹付けられることによって絶縁性能が回復する。
【００３３】
小電流領域の遮断では、アーク発生領域３０の絶縁ガスはあまり加熱されないために、熱パッファ室３１の圧力はそれほど上昇しない。従って、連通孔３２の逆止弁３３は開放状態を維持している。その後に、機械パッファ室２６で圧縮された絶縁ガスが熱パッファ室３１を経由して、アーク発生領域３０に吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われるともに、絶縁性能が回復する。
【００３４】
中電流領域の遮断では、熱パッファ室３１と機械パッファ室２６の圧力がほぼ同等になる。このため、逆止弁３３は開放状態を維持しているが、熱パッファ室３１から機械パッファ室２６へのガス流は発生しない。その後に、電流零点に近づくとアーク発生領域３０の加熱昇圧が減少するので、熱パッファ室３１に蓄積されていた高圧の絶縁ガスがアーク発生領域３０のアークに吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われる。続いて、機械パッファ室２６内の圧縮された冷たい絶縁ガスが熱パッファ室３１を経由してアーク発生領域３０に吹付けられることによって絶縁性能が回復する。
【００３５】
本実施の形態によれば、遮断部１４のアーク発生領域３０の外周に、その全周を取り囲むように環状又はドーナツ形状の熱パッファ室３１を配設したことにより、電流遮断時に熱パッファ効果が加わるため相対的に機械パッファ室２６を小さくすることができる。すなわち、固定通電接触子２３、可動通電接触子２４の径をそれぞれ通電容量が確保できる限界まで小さくできる。或いは、可動通電接触子２４の移動距離Ｌ２を短くできるので開閉部１の小型化が実現できる。さらに、可動通電接触子２４の質量ｍや移動距離Ｌ２に比例して駆動力Ｆを低減できるので操作装置１０をより小型化できる。
【００３６】
実施の形態３．
図７はこの発明を実施するための実施の形態３における遮断部及び通電部を示す断面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図、図９は図７のＩＸ−ＩＸ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。なお、図７は、詳細には、図１に示す中心軸線Ａ方向にガス遮断器を視たときの透視断面図であり、本実施の形態の説明に必要な構成要素についての配置関係を示すものである。図７〜図９において、実施の形態１と同一符号は同一部分を示すものであり、以下では説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態では、中心軸線Ａを中心としてアーク発生領域３０を取り囲むように環状又はドーナツ状に形成された熱パッファ室４０が配設されており、この熱パッファ室４０は、中心軸線Ａに垂直な方向については、固定通電接触子２３及び可動通電接触子２４の軸線と固定アーク接触子２０及び可動アーク接触子２１の軸線との間に設けられ、且つ、中心軸線Ａに平行な方向については、可動側補助導体４００と固定側補助導体３００との間の領域に設けられている。また、熱パッファ室４０は、断面が例えばコの字型の壁板をその開放端を絶縁部材２８上に固着して形成された内部空間として設けられており、周方向に垂直な断面形状は矩形となっている。このように、熱パッファ室４０は、実施の形態２で説明した熱パッファ室３１とは配置、構成共に異なるものである。熱パッファ室４０は、絶縁部材２８に設けられた複数個（図示例では、例えば４個）の連通孔４１を介して、機械パッファ室２６からの吹出し流路２９と連通されるように配設されている。また、吹出し流路２９には、アーク発生領域３０から機械パッファ室２６へのガス流を防止する逆止弁４２が配設されている。
【００３８】
次に、上述のように構成された本実施の形態にかかるガス遮断器の遮断時における動作、特に、大電流領域の遮断動作について説明する。アーク発生領域３０の絶縁ガスはアークエネルギーにより加熱昇圧され高圧になる。このため、各機械パッファ室２６及び熱パッファ室４０に向かって、吹出し流路２９及び連通孔４１をそれぞれ介してガス流が発生する。その後に、機械パッファ室２６の圧力よりアーク発生領域３０の圧力が高くなると、吹出し流路２９に配設した逆止弁４２が閉塞動作することによって機械パッファ室２６へのガス流は阻止される。このため、ほとんどのガス流は連通孔４１を介して熱パッファ室４０に蓄積され、この熱パッファ室４０内の圧力が上昇する。続いて、電流零点に近づくとアーク発生領域３０の加熱昇圧が減少するため、熱パッファ室４０に蓄えられていた高圧の絶縁ガスが連通孔４１を介してアーク発生領域３０のアークに吹付けられることによってアークが消弧され、電流遮断が行われる。次に、アーク発生領域３０の圧力低下にともない、逆止弁４２が開放動作し、機械パッファ室２６の冷たい絶縁ガスが吹出し流路２９を介して、アーク発生領域３０に吹付けられ絶縁性能が回復する。
【００３９】
本実施の形態によれば、実施の形態１に説明した効果に加えて以下のような効果が得られる。上述したように熱パッファ室４０を可動側補助導体４００と固定側補助導体３００間に設けたことにより、軸方向長さをさらに縮小することができる。また、機械パッファ室２６で高圧となった絶縁ガスは熱パッファ室４０を経由することなく、アーク発生領域３０に吹付けられるので、絶縁性能の回復をより効率的に行える。
【００４０】
なお、本実施の形態では絶縁部材２８に複数個の連通孔４１を配設したが、このような連通孔４１の代わりにアーク発生領域３０の全周に対して開口を設ける構成にしても良い。
【００４１】
実施の形態４．
図１０はこの発明を実施するための実施の形態４における遮断部及び通電部を示す断面図、図１１は図１０のＡＩ−ＡＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図、図１２は図１０のＡＩＩ−ＡＩＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。なお、図１０は、詳細には、図１に示す中心軸線Ａ方向にガス遮断器を視たときの透視断面図であり、本実施の形態の説明に必要な構成要素についての配置関係を示すものである。図１０〜図１２において、実施の形態３と同一符号は同一部分を示すものであり、ここでは説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態では、実施の形態３の熱パッファ室４０に加えて、さらに熱パッファ室４３が配設されている。すなわち、複数対の通電接触子（固定通電接触子２３、及び可動通電接触子２４）に対して、相互に隣接する通電接触子対間にはそれぞれ筒状の熱パッファ室４３が設けられており、各熱パッファ室４３は連通孔４４を介して熱パッファ室４０と連通している。また、各熱パッファ室４３の中心は、各通電接触子の中心が位置している中心軸線Ａを中心とした円周と同一の円周上にそれぞれ配置されている。各熱パッファ室４３は、中心軸線Ａ方向には熱パッファ室４０と同じ長さに形成され、また、アーク発生領域３０に対して、熱パッファ室４０よりもより離れた位置に設けられている。
【００４３】
次に、上述のように構成された本実施の形態にかかるガス遮断器の遮断時における動作、特に、大電流遮断時の遮断動作について説明する。アーク発生領域３０の絶縁ガスはアークエネルギーにより加熱昇圧され高圧になるため、熱パッファ室４０及び連通孔４４を経由して熱パッファ室４３に蓄積される。電流零点に近づくとアーク発生領域３０の加熱昇圧が減少するため、熱パッファ室４０及び熱パッファ室４３に蓄えられていた高圧の絶縁ガスが連通孔４１を介してアークに吹付けられて電流を遮断する。
【００４４】
本実施の形態によれば、実施の形態３の効果に加えて以下の効果が得られる。上述したように中心軸線Ａを中心とする周方向における通電接触子対間に、連通孔４４を介して熱パッファ室４０と連通された筒状の熱パッファ室４３を配設したことにより、通電接触子対間のスペースを有効に活用できるとともに、大容積の熱パッファ室を得ることができ、遮断性能がさらに向上する。さらに、絶縁ガスは高温になるほど絶縁性能が低下するが、熱パッファ室４３の冷たい絶縁ガスと混合して冷却されるので、より遮断性能が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施の形態１におけるガス遮断器の通電状態を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における拡大断面図である。
【図３】実施の形態１における通電状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分拡大断面図である。
【図４】実施の形態１における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分拡大断面図である。
【図５】実施の形態２における遮断部及び通電部を示す断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【図７】実施の形態３における遮断部及び通電部を示す断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【図１０】実施の形態４における遮断部及び通電部を示す断面図である。
【図１１】図１０のＡＩ−ＡＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【図１２】図１０のＡＩＩ−ＡＩＩ線における遮断状態の遮断部及び通電部の一部構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 開閉部
２ 絶縁筒
３ 固定側円筒導体
４ 可動側円筒導体
６、７ 支持絶縁物
１０ 操作装置
１１ 絶縁操作ロッド
１２、１３ リンク機構
１４ 遮断部
１５ 通電部
２０ 固定アーク接触子
２１ 可動アーク接触子
２２ ロッド接触子
２３ 固定通電接触子
２４ 可動通電接触子
２５ 接触子
２６ 機械パッファ室
２９ 吹出し流路
３０ アーク発生領域
３１ 熱パッファ室
３２、４１、４４ 連通孔
３３ 逆止弁
４０、４３ 熱パッファ室
１００ 密閉タンク
３１０ 外周板
３１１ 側板
３１２ 絶縁ノズル
４００ 可動側補助導体
４０１ 可動側筒状導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガスが充填された密閉タンクと、
この密閉タンク内に相対向して配設され、接離可能な一対のアーク接触子と、
前記密閉タンク内にそれぞれ相対向して配設され、前記一対のアーク接触子と同方向に接離可能であると共に、前記一対のアーク接触子の軸線を中心として前記一対のアーク接触子の周りに相互に離隔して配設された複数対の通電接触子と、
この各対の通電接触子を構成する可動側の通電接触子にそれぞれ対応して設けられ、電流遮断時に前記各可動側の通電接触子の移動により圧縮された前記絶縁ガスを前記一対のアーク接触子間に生じるアークに吹付ける機械パッファ部と、
を備えることを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
通電時における通電電流は、前記複数対の通電接触子に等分に分流され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】
前記複数対の通電接触子は、前記軸線方向から視たときに、前記軸線を中心とした所定の径の円周上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記機械パッファ部は、
前記可動側の通電接触子で形成された筒状のピストンと、
このピストンの外周を取り囲むように形成され、前記ピストンとの間に機械パッファ室を形成するシリンダと、
前記機械パッファ室からアーク発生領域に向かって形成され前記絶縁ガスが通流する吹出し流路と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記シリンダは、前記可動側の通電接触子に電気的に接続された可動側導体で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記各可動側の通電接触子と、前記一対のアーク接触子を構成する可動側のアーク接触子と、を連結し、前記一対のアーク接触子の接離と前記複数対の通電接触子の接離とを連動させる駆動連結部をさらに備え、
前記駆動連結部は、前記各可動側の通電接触子の可動距離を、前記可動側のアーク接触子の可動距離よりも短くするものであることを特徴とする請求項４又は５に記載のガス遮断器。
【請求項７】
前記一対のアーク接触子間に生じるアークエネルギーにより加熱昇圧された絶縁ガスを電流零点近傍でアークに吹付ける熱パッファ部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記機械パッファ部は、
前記可動側の通電接触子で形成された筒状のピストンと、
このピストンの外周を取り囲むように形成され、前記ピストンとの間に機械パッファ室を形成するシリンダと、
を備え、
前記熱パッファ部は、
前記機械パッファ室と連通孔を通じて連通すると共に、アーク発生領域に向かって開口する熱パッファ室と、
この熱パッファ室から前記機械パッファ室への絶縁ガスの流れを阻止すると共に、前記機械パッファ室の圧力が前記熱パッファ室の圧力よりも大きくなった場合には前記機械パッファ室から前記熱パッファ室への絶縁ガスの通流を可能にする逆流防止部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載のガス遮断器。
【請求項９】
前記熱パッファ室は、前記軸線を中心として前記アーク発生領域を取り囲むように環状に形成され、且つその内周面には全周に亘って開口している開口部が形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のガス遮断器。
【請求項１０】
前記機械パッファ部は、
前記可動側の通電接触子で形成された筒状のピストンと、
このピストンの外周を取り囲むように形成され、前記ピストンとの間に機械パッファ室を形成するシリンダと、
前記機械パッファ室からアーク発生領域に向かって形成され前記絶縁ガスが通流する吹出し流路と、
前記アーク発生領域から前記機械パッファ室への絶縁ガスの流れを阻止すると共に、前記機械パッファ室の圧力が前記アーク発生領域の圧力よりも大きくなった場合には前記機械パッファ室から前記アーク発生領域への絶縁ガスの通流を可能にする逆流防止部と、
を備え、
前記熱パッファ部は、
前記シリンダの底面を構成する可動側導体部と固定側の前記通電接触子が固定されている固定側導体部との間に配置され、前記軸線を中心として前記アーク発生領域を取り囲むように環状に形成されると共に、その内周面には前記アーク発生領域に向かって開口する開口部が設けられている熱パッファ室、
を備えることを特徴とする請求項７に記載のガス遮断器。
【請求項１１】
前記機械パッファ室から前記アーク発生領域へのガス流が前記熱パッファ室を経由することなくアークへ吹付けられるように構成したことを特徴とする請求項１０に記載のガス遮断器。
【請求項１２】
前記熱パッファ室は、前記軸線を中心として前記アーク発生領域を取り囲むように環状に形成された第１の室と、相互に隣接する前記複数対の通電接触子間にそれぞれ設けられ、前記第１の室とそれぞれ連通する複数個の第２の室とで構成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガス遮断器。
【請求項１】
絶縁ガスが充填された密閉タンクと、
この密閉タンク内に相対向して配設され、接離可能な一対のアーク接触子と、
前記密閉タンク内にそれぞれ相対向して配設され、前記一対のアーク接触子と同方向に接離可能であると共に、前記一対のアーク接触子の軸線を中心として前記一対のアーク接触子の周りに相互に離隔して配設された複数対の通電接触子と、
この各対の通電接触子を構成する可動側の通電接触子にそれぞれ対応して設けられ、電流遮断時に前記各可動側の通電接触子の移動により圧縮された前記絶縁ガスを前記一対のアーク接触子間に生じるアークに吹付ける機械パッファ部と、
を備えることを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
通電時における通電電流は、前記複数対の通電接触子に等分に分流され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】
前記複数対の通電接触子は、前記軸線方向から視たときに、前記軸線を中心とした所定の径の円周上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記機械パッファ部は、
前記可動側の通電接触子で形成された筒状のピストンと、
このピストンの外周を取り囲むように形成され、前記ピストンとの間に機械パッファ室を形成するシリンダと、
前記機械パッファ室からアーク発生領域に向かって形成され前記絶縁ガスが通流する吹出し流路と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記シリンダは、前記可動側の通電接触子に電気的に接続された可動側導体で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記各可動側の通電接触子と、前記一対のアーク接触子を構成する可動側のアーク接触子と、を連結し、前記一対のアーク接触子の接離と前記複数対の通電接触子の接離とを連動させる駆動連結部をさらに備え、
前記駆動連結部は、前記各可動側の通電接触子の可動距離を、前記可動側のアーク接触子の可動距離よりも短くするものであることを特徴とする請求項４又は５に記載のガス遮断器。
【請求項７】
前記一対のアーク接触子間に生じるアークエネルギーにより加熱昇圧された絶縁ガスを電流零点近傍でアークに吹付ける熱パッファ部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記機械パッファ部は、
前記可動側の通電接触子で形成された筒状のピストンと、
このピストンの外周を取り囲むように形成され、前記ピストンとの間に機械パッファ室を形成するシリンダと、
を備え、
前記熱パッファ部は、
前記機械パッファ室と連通孔を通じて連通すると共に、アーク発生領域に向かって開口する熱パッファ室と、
この熱パッファ室から前記機械パッファ室への絶縁ガスの流れを阻止すると共に、前記機械パッファ室の圧力が前記熱パッファ室の圧力よりも大きくなった場合には前記機械パッファ室から前記熱パッファ室への絶縁ガスの通流を可能にする逆流防止部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載のガス遮断器。
【請求項９】
前記熱パッファ室は、前記軸線を中心として前記アーク発生領域を取り囲むように環状に形成され、且つその内周面には全周に亘って開口している開口部が形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のガス遮断器。
【請求項１０】
前記機械パッファ部は、
前記可動側の通電接触子で形成された筒状のピストンと、
このピストンの外周を取り囲むように形成され、前記ピストンとの間に機械パッファ室を形成するシリンダと、
前記機械パッファ室からアーク発生領域に向かって形成され前記絶縁ガスが通流する吹出し流路と、
前記アーク発生領域から前記機械パッファ室への絶縁ガスの流れを阻止すると共に、前記機械パッファ室の圧力が前記アーク発生領域の圧力よりも大きくなった場合には前記機械パッファ室から前記アーク発生領域への絶縁ガスの通流を可能にする逆流防止部と、
を備え、
前記熱パッファ部は、
前記シリンダの底面を構成する可動側導体部と固定側の前記通電接触子が固定されている固定側導体部との間に配置され、前記軸線を中心として前記アーク発生領域を取り囲むように環状に形成されると共に、その内周面には前記アーク発生領域に向かって開口する開口部が設けられている熱パッファ室、
を備えることを特徴とする請求項７に記載のガス遮断器。
【請求項１１】
前記機械パッファ室から前記アーク発生領域へのガス流が前記熱パッファ室を経由することなくアークへ吹付けられるように構成したことを特徴とする請求項１０に記載のガス遮断器。
【請求項１２】
前記熱パッファ室は、前記軸線を中心として前記アーク発生領域を取り囲むように環状に形成された第１の室と、相互に隣接する前記複数対の通電接触子間にそれぞれ設けられ、前記第１の室とそれぞれ連通する複数個の第２の室とで構成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガス遮断器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−５９５４１（Ｐ２００９−５９５４１Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２４７５１（Ｐ２００７−２２４７５１）
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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