ガス遮断器
【課題】 動作機構が単純で、小形のガス遮断器を得る。
【解決手段】 アーク室２０と、アーク室２０と可動電極１５側で連通して開閉極動作時に可動電極１５との相対位置を保持する圧力室２６と、アーク室２０を周方向で取り囲む熱パッファ室２１と、アーク室２６と熱パッファ室２１とを連通する吹き付け口２４と、圧力室２６の反アーク室２０側の隔壁１８の外面に、ヘッド部１２ａａ、１２ｂａが固定されたシリンダ１２ａ、１２ｂと、開閉極動作時においても固定電極１７との相対的位置を保持するピストン１１ａ、１１ｂと、ヘッド部１２ａａ、１２ｂａと熱パッファ室２１とを連通する連通管２８ａ、２８ｂと、動作軸方向にて開口部１５ａと対向する隔壁１０の内面の部位から隔離する位置から上記外面のヘッド部１２ａａ、１２ｂａが固定されていない位置へと貫通する排出口１９ａ、１９ｂとを備える。
【解決手段】 アーク室２０と、アーク室２０と可動電極１５側で連通して開閉極動作時に可動電極１５との相対位置を保持する圧力室２６と、アーク室２０を周方向で取り囲む熱パッファ室２１と、アーク室２６と熱パッファ室２１とを連通する吹き付け口２４と、圧力室２６の反アーク室２０側の隔壁１８の外面に、ヘッド部１２ａａ、１２ｂａが固定されたシリンダ１２ａ、１２ｂと、開閉極動作時においても固定電極１７との相対的位置を保持するピストン１１ａ、１１ｂと、ヘッド部１２ａａ、１２ｂａと熱パッファ室２１とを連通する連通管２８ａ、２８ｂと、動作軸方向にて開口部１５ａと対向する隔壁１０の内面の部位から隔離する位置から上記外面のヘッド部１２ａａ、１２ｂａが固定されていない位置へと貫通する排出口１９ａ、１９ｂとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、短絡などの事故時の大電流、負荷電流および通常時の通電電流を、消弧ガスを吹き付けて遮断するガス遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス遮断器においては、大電流を少ない操作力で効率よく遮断器するため、アークの熱を利用して絶縁ガスの圧力を高める加熱室と、機械的操作力により容積を縮小させることで絶縁ガスの圧力を高めるシリンダおよびピストンの対（機械パッファ）とを備えている。加熱室は、接触チューリップと開閉ピンとの間のアーク室を、開閉ピンの動作軸を中心線として取り囲むように配置された空間であり、吹き付けスリットによりアーク室と連通している。遮断動作時には、接触チューリップと開閉ピンの間に発生するアークから吹き付けスリットを通って輻射される熱により、加熱室内の圧力が上昇する。この圧力上昇は、開閉ピンの開極動作に連動するピストンにより圧縮された絶縁ガスが、吹き付け通路を通して加熱室に供給されることで補助される。
【０００３】
加熱室の圧力が高まった後、次の電流零点を通過する際に、加熱室の絶縁ガスが、吹き付けスリットからアーク室と圧力室とを経由して、圧力室のアーク室と反対側に設けられた排気口へと流入し、同時に、アーク室を経由して開閉ピン側の他の排気室内へと流入することで、ガス流が必然的にアークと交叉し、交叉範囲においてイオン化されたガスを十分に除去するので、電流零点を通過後にはアークが発生せず、消弧が完了する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―３２９１９１号公報（第３―５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のガス遮断器では、シリンダおよびピストンの対は、加熱室より開閉ピンの開極方向側に配置されており、アーク室から他の排気室内へと流出する熱ガスによる損傷を避けるため、動作軸から離れたより外周側に配置する必要があり、ガス遮断器の径が大形化するという問題があった。
【０００６】
また、開閉ピンの開極動作方向と、ピストンの圧縮動作方向へと押し込む方向とが反対であるため、開閉ピンとピストンとを動作させる動作機構が複雑となる問題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、動作機構が単純で、小形の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】
この発明に係るガス遮断器においては、第１電極または第２電極が動作軸に沿って移動して開極することにより、上記第１電極と上記第２電極との間に発生するアークを、消弧ガスで吹き消すガス遮断器であって、第１電極と第２電極との間のアークが発生する空間を形成するアーク室と、アーク室の第２電極の側に、開口部にて連通して設けられ、開極動作時においても第２電極との相対的な位置を保持する圧力室と、動作軸の周方向にアーク室を取り囲むように配置された熱パッファ室と、アーク室と上記熱パッファ室とを、アーク室の周方向で連通する吹き付け口と、開口部より広くて開口部と内面で対向する圧力室の隔壁の外面に、ヘッド部が固定されて動作軸の方向に伸びるシリンダと、シリンダと対を成し、開極動作時においても第１電極との相対的な位置を保持するピストンと、ヘッド部と熱パッファ室とを連通する連通管と、動作軸方向にて開口部と対向する隔壁の内面の部位から隔離する位置から、上記外面のヘッド部が固定されていない位置へと貫通する排出口とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、開極動作時においても相対的な位置を保持する第１電極とピストンの組、もしくは開極動作時においても相対的な位置を保持する第２電極とシリンダの組のいずれか一方を開極方向へ駆動させて、開極と機械パッファの動作を一緒に行うことができ、さらに、圧力室からシリンダが延びる側に熱ガスを直接排出できるので、動作機構が単純で、小形のガス遮断器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るガス遮断器を示す部分断面正面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るガス遮断器の消弧装置の主要部を示す部分断面斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るガス遮断器の消弧装置の主要部を示す部分断面正面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るガス遮断器の可動電極ユニットを示す左側面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るガス遮断器の可動電極ユニットを示す左側面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るガス遮断器の可動電極ユニットを示す断面正面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るガス遮断器の可動電極ユニットを示す断面上面図である。
【発明を実施するための形態】
【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部分断面図を示すものである。同図において、消弧装置１は、第１ブッシング２から伸びる第１導体２ａと、第２ブッシング３から伸びる第２導体３ａとの間に電気的に接続されている。動作機構４は、例えば、バネ機構、油圧機構などによって動作する操作装置５と、リンク６と、絶縁性のロッド７にて構成されている。消弧装置１の可動電極ユニット８（図示せず）は、ロッド７によりリンク６に結合されて、操作装置５により開閉極動作する。消弧装置１を消弧ガス中に密閉する筐体９から、ロッド７を引出す部分には、気密を保ったまま摺動できるように、例えば、Ｏリングなどを有する摺動部品１０が設けられている。なお、消弧ガスとしては、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、二酸化炭素、ヨウ化トリフルオロメタン（ＣＦ３Ｉ）、窒素、水素、４フッ化メタン（ＣＦ４）、あるいは、これらの少なくも２つを混合したガスが用いられる。
【００１２】
図２は、消弧装置１の主要部の斜視図であり、機械的操作力により消弧ガスの圧力を高める機械パッファを構成する、第１ピストン１１ａおよび第１シリンダ１２ａの対、ならびに第２ピストン１１ｂおよび第２シリンダ１２ｂの対などの構造が見えるように、円筒状のカバー１３の断面をとっている。カバー１３には、遮断時の熱ガスを消弧装置１の外部へと拡散させる複数の拡散口１４が設けられている。同図において、可動電極ユニット８の一部である可動電極１５（図示せず、第２電極に相当）には、第１導体２ａと摺動可能に電気的に接続された第３導体１６（図中、２点鎖線にて記載）にて電位が与えられる。この可動電極１５は、棒状の固定電極１７（第１電極に相当）と接触子対を構成している。固定電極１７は、第２導体３ａと電気的に接続されており、第２導体３ａと同電位となる。第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂならびに固定電極１７は、所定の手段にて消弧装置１を支える構造体に固定されており、可動電極ユニット８が動作機構４により駆動されることで、開閉極動作がおこなわれる。
【００１３】
つまり、可動電極ユニット８を開極方向へ駆動するだけで、可動電極１５と固定電極１７との開極と、第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂをそれぞれ第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂに押し込む動作とを、同時におこなえる構成となっており、動作機構４を単純な構成とすることができる。
【００１４】
また、可動電極ユニット８の第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂのそれぞれの第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａは、隔壁１８に固定されており、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂは上記動作軸の方向に伸びている。さらに隔壁１８には、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂが、第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａが固定されていない位置で開口している。
【００１５】
図３は、図２に示した主要部の部分断面をとった正面図であり、遮断動作時において、可動電極１５の先端部と固定電極１７の先端部との間にアークが発生した状態を示している。同図において、棒状の固定電極１７の中心線が、可動電極ユニット８の動作軸となる。可動電極１５は、例えば、弾性的な複数の接触フィンガーを備えた接触チューリップであり、上記接触フィンガーは、上記動作軸を中心軸として固定電極１７側に突出した円錐台の側面に沿って放射形状に配置され、スリットによって分離されている。
【００１６】
なお、上記接触フィンガーの上記動作軸に対する角度は、４５度から６０度の範囲が好ましい。これは、上記角度が４５度以下のときには、熱ガスがアーク室２０から可動電極１５の先端部に囲まれた開口部１５ａを通って圧力室２６に流出するときの流路が狭く流路抵抗が高くなるため熱ガスの流出性能が下がり、一方、上記角度が６０度を超えるときには、閉極動作において可動電極１５が固定電極１７と接触したときの固定電極１７から可動電極１５への衝撃力により上記接触フィンガーが屈曲し変形して元に戻らず、固定電極１７が開口部１５ａに規定の距離差し込まれるのを妨げて、閉極動作が途中で停止する可能性があるためである。
【００１７】
アーク室２０は、可動電極１５を構成する接触フィンガーの先端部と固定電極１７の先端部とによって規定されたアーク発生空間であり、環状の熱パッファ室２１によって上記動作方向の周方向から取り囲まれている。熱パッファ室２１の内周側の壁面は、ノズル２２とガイド２３とで構成され、熱パッファ室２１の管断面は楔形となっている。この楔形の頂点に位置するガイド２３には、リング状の吹き付け口２４が設けられている。また熱パッファ室２１の外周は、筒状の外周壁２５にて構成され、この外周壁２５の径により消弧装置１の最大径寸法が規定される。
【００１８】
圧力室２６は、可動電極１５の上記接触フィンガー間のスリットからの熱ガスの流入を防止するために設けられた円錐台の側面形状の保護カバー２７と、隔壁１８とに囲まれた空間であり、可動電極１５の先端部に囲まれた開口部１５ａによりアーク室２０と連通している。また、隔壁１８には、圧力室２６側と隔壁１８の第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂ側の空間をつなぐ第１および第２排出口１９ａ、１９ｂ（図示せず）が貫通している。さらに、圧力室２６は、環状の熱パッファ室２１の内周側が窪んだ円錐台の空間を利用して、隔壁１８と熱パッファ室２１との間に設けられた円錐台の空間となっており、開口部１５ａより、開口部１５ａと対向する隔壁１８の内面の方が広くなっている。このような構成とすることで、消弧装置１の長手方向の小形化を実現している。
【００１９】
また、熱パッファ室２１は、隔壁１８をそれぞれ貫通する第１および第２連通管２８ａ、２８ｂにより、それぞれ第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂとつながっている。第１および第２連通管２８ａ、２８ｂの熱パッファ室２１側には、熱パッファ室２１から第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂへの流れを止める第１および第２逆止弁２９ａ、２９ｂがそれぞれ設けられている。第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂには、それぞれ第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂが挿入されており、第１シリンダ１２ａと第１ピストン１１ａとで囲まれた空間で第１機械パッファ室３０ａを、第２シリンダ１２ｂと第２ピストン１１ｂとで囲まれた空間で第２機械パッファ室３０ｂを構成している。
【００２０】
図４は、可動電極ユニット８の左側面図であり、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂのそれぞれの径は、熱パッファ室２１の外周を構成する円筒状の外周壁２５の径の半分以下であり、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂを、上記動作軸を取り囲むように周方向に分散して配置している。また、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂは、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂの配列と直交する配列になるように、上記動作軸上から外れた位置、つまり動作軸方向にて開口部１５ａと対向する隔壁１８の内面の部位から隔離する位置に配置され、アーク室２０で発生した熱ガスが直線的に圧力室２６を通過して排出されない構成となっている。このような構成により、熱ガスが圧力室２６に一旦貯留することで、アーク室２０から流入する熱ガスの温度より第１および第２排出口１９ａ、１９ｂから流出する熱ガスの温度を低くすることができる。
【００２１】
また、動作軸方向から見たときの外周壁２５の外周に囲まれる限られた面内に、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂ、ならびに第１および第２排出口１９ａ、１９ｂを配置することができるので、消弧装置１の径方向の小形化が可能となる。
【００２２】
次に本発明の消弧装置１の電流遮断動作について説明する。まず、閉極状態のガス遮断器に開極指令が与えられると、操作装置５が始動して可動電極ユニット８が駆動され（図３において左側へ）、可動電極１５と固定電極１７とが開離してアーク室２０内にアークが発生する。短絡電流などの比較的大電流の場合には、アークにより発生した熱が吹き付け口２４を通して熱パッファ室２１に流入する。それにより熱パッファ室２１の圧力は上昇する。また、同時に、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂが、それぞれピストン１１ａ、１１ｂに対して摺動するので、第１および第２機械パッファ室３０ａ、３０ｂ内の消弧ガスが圧縮されて圧力が上昇する。
【００２３】
交流電流は、半サイクルごとに電流が最大値と零値とを繰り返すので、最大値から零値に減少する期間、特に零値近傍においてはアークの電流値も小さくなり、発生する熱量も小さくなっている。従って、この時間領域においては、熱パッファ室２１の圧力がアーク室２０の圧力よりも大きくなり、熱パッファ室２１から吹き付け口２４を通ってアークに消弧ガスが吹き付けられる。さらに、第１および第２機械パッファ室３０ａ、３０ｂ内の圧力が、熱パッファ室２１内の圧力に対して高くなった時点で、第１および第２逆止弁２９ａ、２９ｂが開き、第１および第２連通管２８ａ、２８ｂを通って、第１および第２機械パッファ室３０ａ、３０ｂ内の消弧ガスが熱パッファ室２１内に流入するので、上述の熱パッファ室２１から吹き付け口２４を通ってアークに吹き付けられる消弧ガスの流れが、強化される。
【００２４】
熱パッファ室２１から吹き付け口２４を通してアークに吹き付けられた消弧ガスは、図３において、右側にあたる固定電極１７の方向と左側にあたる可動電極１５の方向とに分かれることで、アークを分断する効果をもたらすと共に、アークによって熱せられて高温になった熱ガスが左右の２つの開口から排出するので、高い効率で熱ガスを排出することができる。さらに、環状の熱パッファ室２１の管断面は内周側が凸の楔形であり、この楔形の頂点に吹き付け口２４が設けられ、上記楔形の底、即ち熱パッファ室２１の外周側が、上記内周側より固定電極１７側へ突出した空間となっているので、図３中に矢印で示すように、上記突出した空間から吹き付け口２４に向かう流れが生じ、可動電極１５側の消弧ガスの流れが促進される。
【００２５】
可動電極１５側に流れ出た熱ガスは、可動電極１５の開口部１５ａから圧力室２６に放出される。圧力室２６は、開口部１５ａから隔壁１８の内面に向かって広がる円錐台の比較的広い空間であるので、可動電極１５から圧力室２６へと向かう流れの流路抵抗が小さく、アーク室１８から熱ガスを速やかに排出できる。
【００２６】
圧力室２６内に流入した熱ガスは、少なくともその一部が、一旦、圧力室２６内に貯留されてから、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂを通って、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂの側壁面に沿って、隔壁１８の外面の側へと放出され、カバー１３の拡散口１４などから消弧装置１の外部空間へと排出される。このとき、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂからの流れの方向に交叉する位置に、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂなどの流れの障害となるものが無く、さらに、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂの流路長さは、隔壁１８の厚み分の非常に短い長さしかないので、アーク室２０から上記外部空間までの流路抵抗が小さく、効率よく外部の空間へ熱ガスを排出することができる。
【００２７】
このようにして、アークに消弧ガスを吹き付けて極間の熱を効率的に外部に排出することでアークを消弧すると共に、可動電極１５と固定電極１７とを、極間に現れる再起電圧に耐えうる十分な距離まで引き離すことで、極間の絶縁回復を得て遮断が完了する。特に、高い電圧系統に適用するガス遮断器の場合には、遮断完了直前に現れる再起電圧が大きいので絶縁回復に必要な極間の距離が長くなるが、上述のように極間の熱を効率的に外部に排出することで、上記必要な距離を短くすることができ、消弧装置１の長手方向の小形化につながる。
【００２８】
また、上述の様に、熱ガスを圧力室２６に一旦貯留することで第１および第２排出口１９ａ、１９ｂから流出する熱ガスの温度を低くすることができるので、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂ、ならびに第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂへの熱ガスによる損傷を低減できる。この損傷低減の効果により、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂのそれぞれの第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａの近傍に、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂを設けることが可能となり、動作軸方向から見たときの外周壁２５の外周に囲まれる限られた面内に、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂ、ならびに第１および第２排出口１９ａ、１９ｂを配置した消弧装置１、つまり径方向が小形化された消弧装置１を得ることができる。
【００２９】
ところで、遮断する電流が比較的小電流である場合には、アークが点弧した場合でもアークの発生熱量が小さいため熱パッファ室２１に十分な熱が流入せず、消弧するのに十分な圧力上昇が生じない場合がある。一方、圧力室２６にも大電流遮断時ほど大きな熱の流入はないが、圧力室２６の方へ流出した少量の熱エネルギーが圧力室２６において一度蓄熱されるため圧力室２６の圧力は上昇する。
【００３０】
さらに詳細に説明すると、アークを周方向で取り囲む熱パッファ室２１に比べて圧力室２６の容積は相対的に小さいので、圧力が上昇し易い。また、圧力室２６は、固定電極１７の先端部と対向する位置にあり、この先端部から放出されるアークジェットに起因した熱ガスが吹き込み易い。さらに、比較的小電流のアークはガイド２３に囲まれた空間を充たすほど大きな径を有しておらず、電極間をつなぐ紐状の形態をしている。そのため、圧力室２６からは、可動電極１５の先端部の開口を通して殆ど全てのアーク部位が見えるのに対し、熱パッファ室２１からは、ガイド２３に設けられた吹き付け口２４を通して見える一部のアーク部位しか見えない。従って、圧力室２６の方が熱パッファ室２１よりアークからの輻射を受け易い。
【００３１】
このような理由により、熱パッファ室２１で十分な圧力上昇が発生しない比較的小電流の遮断においても、圧力室２６の圧力が上昇するので、圧力室２４がパッファの役目を果たすことができるようになる。つまり、小電流においては圧力室２６からアークへの吹き付けが生じるようになり、小電流での消弧が効率よく行われる。この圧力室２６の圧力上昇量の調整は、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂの開口面積にて可能であり、上記開口面積を適切なものに設定することで小電流から大電流まで遮断できるガス遮断器を実現できる。
【００３２】
以上より、実施の形態１で示したガス遮断器においては、可動電極１５と固定電極１７との間のアークが発生する空間を形成するアーク室２０と、アーク室２０の可動電極１５側に開口部１５ａにて連通して設けられ、開閉極動作時においても可動電極１５との相対的な位置を保持する圧力室２６と、上記動作軸の周方向にアーク室２０を取り囲むように配置された熱パッファ室２１と、アーク室２６と熱パッファ室２１とを、アーク室２６の周方向で連通する吹き付け口２４と、開口部１５ａより広くて開口部１５ａと内面で対向する圧力室２６の隔壁１８の外面に、第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａがそれぞれ固定されて動作軸の方向に伸びる第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂと、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂとそれぞれ対を成し、開閉極動作時においても固定電極１７との相対的な位置を保持する第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂと、第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａと熱パッファ室２１とを連通する第１および第２連通管２８ａ、２８ｂと、動作軸方向にて開口部１５ａと対向する上記隔壁１８の内面の部位から隔離する位置から、上記外面の第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａが固定されていない位置へと貫通する第１および第２排出口１９ａ、１９ｂとを備えることで、動作機構が単純で、小形のガス遮断器を提供することができる。
【００３３】
なお、この実施の形態では、可動電極ユニット８を動作機構４で駆動させる場合を示したが、可動電極ユニット８を所定の手段にて消弧装置１を支える構造体に固定し、第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂおよび固定電極１７を、これらの相対的な位置を保持させたまま連動させて動作機構４により駆動しても良い。
【００３４】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による可動電極ユニット８の左側面図である。第１〜第３シリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、可動電極ユニット８の上記動作軸を取り囲むように周方向に分散して配置されている。第１〜第３シリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、隔壁１８を貫通する３つの連通管２８ａ、２８ｂ、２８ｃにて、それぞれ熱パッファ室２１（図示せず）に連通しており、３つの連通管２８ａ、２８ｂ、２８ｃの熱パッファ室２１側の端部には、それぞれ逆止弁２９ａ、２９ｂ、２９ｃ（図示せず）が設けられている。また、隔壁１８に設けられた第１〜第３排出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、第１〜第３シリンダ１２a、１２ｂ、１２ｃの上記周方向で隣り合うシリンダの間に、それぞれ配置されており、アーク室２０で発生した熱ガスが直線的に圧力室２６を通過して排出されない構成となっている。
【００３５】
このような構成により、実施の形態１と同様に、熱ガスが圧力室２６に一旦貯留するので、アーク室２０から流入する熱ガスの温度より、第１〜第３排出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃから流出する熱ガスの温度を低くすることができる。また、このような、構成を適用することで、動作軸の方向から見たときの外周壁２５の外周に囲まれる限られた面内に、第１〜第３シリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃならびに第１〜第３排出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃを配置することができ、消弧装置１の径方向の小形化を可能としている。
【００３６】
この実施の形態では、３つのシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとピストン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（図示せず）との対、３つの排気口１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、および、それぞれ圧力室２６側に逆止弁が設けられた３つの連通管２８ａ、２８ｂ、２８ｃを有すること以外は、実施の形態１と同様であるので、以下においては実施に形態１と異なる点について説明する。
【００３７】
遮断に必要な機械パッファの機能を、３つのシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとピストン１１ａ、１１ｂ、１１ｃとの対に分担させることで、より小形のシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよびピストン１１ａ、１１ｂ、１１ｃを採用できる。このように小形のものを採用できと、遮断定格の異なるガス遮断器との部品の共用化、つまり低定格のものを流用することができる。また、逆から見れば、適用するシリンダとピストンの対の数により遮断定格を変えることが可能となる。
【００３８】
なお、この実施の形態では、３つのシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとピストン１１ａ、１１ｂ、１１ｃとの対、３つの排気口１９ａ、１９ｂ、１９c、および、それぞれ圧力室２６側に逆止弁が設けられた３つの連通管２８ａ、２８ｂ、２８ｃを有する場合を示したが、これらの構成要素の数が３つの場合に限るものでなく、また、各構成要素が同一の個数の場合に限るものではない。
【００３９】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による可動電極ユニット８の断面をとった正面図であり、図７は、図６のＡ―Ａ断面を示している。この実施の形態では、隔壁１８の圧力室２６の内面に三角柱形状をした流れガイド３１を設けたこと、および筒状のカバー１３の長さを短くしたこと以外は、実施の形態１と同様であるので、以下においては実施に形態１と異なる点について説明する。
【００４０】
図７において、流れガイド３１の頂点３１ａは、可動接点１５の開口部１５ａと対向するように配置されている。このように配置することで、図７中の右側の２つの矢印で示すように、圧力室２６に流入した熱ガスは、まず頂点３１ａ付近に当たり、流れガイド３１によって進行方向を２つに分けられ、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂの方へ効率良く流れていく。仮に流れガイド３１がない場合には、隔壁１８に衝突した流れが、よどみを生じさせたり、乱流による渦を発生させたりするなどして、第１または第２排出口１９ａ、１９ｂへの流れが阻害される。
【００４１】
また、カバー１３の長さを短くしたことにより、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂから排出された熱ガスは、図７中の左側の２つの矢印で示すように、可動電極ユニット８の径方向に素早く拡散するので、熱ガスによる第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂなどの損傷が一層低減される。また、筐体９などの可動電極ユニット８の外部部品への熱ガスの影響が問題とならない場合は、さらにカバー１３の長さを短くするか、またはカバー１３を設けなくても良い。
【００４２】
以上より、隔壁１８の内面の開口部１５ａと対向する位置から開口部１５ａの側へと突出して、開口部１５ａから圧力室２６に流入する熱ガスを第１および第２排気口１９ａ、１９ｂへと導く流れを形成する流れガイド３１を設けたので、圧力室２６に流入した熱ガスを効率良く第１および第２排気口１９ａ、１９ｂから排出できるので、遮断性能の高い消弧装置１を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 消弧装置、２ 第１ブッシング、２ａ 第１導体、３ 第２ブッシング、３ａ 第２導体、４ 動作機構、５ 操作装置、６ リンク、７ ロッド、８ 可動電極ユニット、９ 筐体、１０ 摺動部品、１１ａ 第１ピストン、１１ｂ 第２ピストン、１１ｃ 第３ピストン、１２ａ 第１シリンダ、１２ａａ 第１ヘッド部、１２ｂ 第２シリンダ、１２ｂａ 第２ヘッド部、１２ｃ 第３シリンダ、１３ カバー、１４ 拡散口、１５ 可動電極、１５ａ 開口部、１６ 第３導体、１７ 固定電極、１８ 隔壁、１９ａ 第１排出口、１９ｂ 第２排出口、１９ｃ 第３排出口、２０ アーク室、２１ 熱パッファ室、２２ ノズル、２３ ガイド、２４ 吹き付け口、２５ 外周壁、２６ 圧力室、２７ 保護カバー、２８ 排出口、２８ａ 第１連通管、２８ｂ 第２連通管、２８ｃ 第３連通管、２９ａ 第１逆止弁、２９ｂ 第２逆止弁、３０ａ 第１機械パッファ室、３０ｂ 第２機械パッファ室、３１ 流れガイド、３１ａ 頂点。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、短絡などの事故時の大電流、負荷電流および通常時の通電電流を、消弧ガスを吹き付けて遮断するガス遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス遮断器においては、大電流を少ない操作力で効率よく遮断器するため、アークの熱を利用して絶縁ガスの圧力を高める加熱室と、機械的操作力により容積を縮小させることで絶縁ガスの圧力を高めるシリンダおよびピストンの対（機械パッファ）とを備えている。加熱室は、接触チューリップと開閉ピンとの間のアーク室を、開閉ピンの動作軸を中心線として取り囲むように配置された空間であり、吹き付けスリットによりアーク室と連通している。遮断動作時には、接触チューリップと開閉ピンの間に発生するアークから吹き付けスリットを通って輻射される熱により、加熱室内の圧力が上昇する。この圧力上昇は、開閉ピンの開極動作に連動するピストンにより圧縮された絶縁ガスが、吹き付け通路を通して加熱室に供給されることで補助される。
【０００３】
加熱室の圧力が高まった後、次の電流零点を通過する際に、加熱室の絶縁ガスが、吹き付けスリットからアーク室と圧力室とを経由して、圧力室のアーク室と反対側に設けられた排気口へと流入し、同時に、アーク室を経由して開閉ピン側の他の排気室内へと流入することで、ガス流が必然的にアークと交叉し、交叉範囲においてイオン化されたガスを十分に除去するので、電流零点を通過後にはアークが発生せず、消弧が完了する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―３２９１９１号公報（第３―５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のガス遮断器では、シリンダおよびピストンの対は、加熱室より開閉ピンの開極方向側に配置されており、アーク室から他の排気室内へと流出する熱ガスによる損傷を避けるため、動作軸から離れたより外周側に配置する必要があり、ガス遮断器の径が大形化するという問題があった。
【０００６】
また、開閉ピンの開極動作方向と、ピストンの圧縮動作方向へと押し込む方向とが反対であるため、開閉ピンとピストンとを動作させる動作機構が複雑となる問題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、動作機構が単純で、小形の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】
この発明に係るガス遮断器においては、第１電極または第２電極が動作軸に沿って移動して開極することにより、上記第１電極と上記第２電極との間に発生するアークを、消弧ガスで吹き消すガス遮断器であって、第１電極と第２電極との間のアークが発生する空間を形成するアーク室と、アーク室の第２電極の側に、開口部にて連通して設けられ、開極動作時においても第２電極との相対的な位置を保持する圧力室と、動作軸の周方向にアーク室を取り囲むように配置された熱パッファ室と、アーク室と上記熱パッファ室とを、アーク室の周方向で連通する吹き付け口と、開口部より広くて開口部と内面で対向する圧力室の隔壁の外面に、ヘッド部が固定されて動作軸の方向に伸びるシリンダと、シリンダと対を成し、開極動作時においても第１電極との相対的な位置を保持するピストンと、ヘッド部と熱パッファ室とを連通する連通管と、動作軸方向にて開口部と対向する隔壁の内面の部位から隔離する位置から、上記外面のヘッド部が固定されていない位置へと貫通する排出口とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、開極動作時においても相対的な位置を保持する第１電極とピストンの組、もしくは開極動作時においても相対的な位置を保持する第２電極とシリンダの組のいずれか一方を開極方向へ駆動させて、開極と機械パッファの動作を一緒に行うことができ、さらに、圧力室からシリンダが延びる側に熱ガスを直接排出できるので、動作機構が単純で、小形のガス遮断器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るガス遮断器を示す部分断面正面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るガス遮断器の消弧装置の主要部を示す部分断面斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るガス遮断器の消弧装置の主要部を示す部分断面正面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るガス遮断器の可動電極ユニットを示す左側面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るガス遮断器の可動電極ユニットを示す左側面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るガス遮断器の可動電極ユニットを示す断面正面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るガス遮断器の可動電極ユニットを示す断面上面図である。
【発明を実施するための形態】
【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部分断面図を示すものである。同図において、消弧装置１は、第１ブッシング２から伸びる第１導体２ａと、第２ブッシング３から伸びる第２導体３ａとの間に電気的に接続されている。動作機構４は、例えば、バネ機構、油圧機構などによって動作する操作装置５と、リンク６と、絶縁性のロッド７にて構成されている。消弧装置１の可動電極ユニット８（図示せず）は、ロッド７によりリンク６に結合されて、操作装置５により開閉極動作する。消弧装置１を消弧ガス中に密閉する筐体９から、ロッド７を引出す部分には、気密を保ったまま摺動できるように、例えば、Ｏリングなどを有する摺動部品１０が設けられている。なお、消弧ガスとしては、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、二酸化炭素、ヨウ化トリフルオロメタン（ＣＦ３Ｉ）、窒素、水素、４フッ化メタン（ＣＦ４）、あるいは、これらの少なくも２つを混合したガスが用いられる。
【００１２】
図２は、消弧装置１の主要部の斜視図であり、機械的操作力により消弧ガスの圧力を高める機械パッファを構成する、第１ピストン１１ａおよび第１シリンダ１２ａの対、ならびに第２ピストン１１ｂおよび第２シリンダ１２ｂの対などの構造が見えるように、円筒状のカバー１３の断面をとっている。カバー１３には、遮断時の熱ガスを消弧装置１の外部へと拡散させる複数の拡散口１４が設けられている。同図において、可動電極ユニット８の一部である可動電極１５（図示せず、第２電極に相当）には、第１導体２ａと摺動可能に電気的に接続された第３導体１６（図中、２点鎖線にて記載）にて電位が与えられる。この可動電極１５は、棒状の固定電極１７（第１電極に相当）と接触子対を構成している。固定電極１７は、第２導体３ａと電気的に接続されており、第２導体３ａと同電位となる。第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂならびに固定電極１７は、所定の手段にて消弧装置１を支える構造体に固定されており、可動電極ユニット８が動作機構４により駆動されることで、開閉極動作がおこなわれる。
【００１３】
つまり、可動電極ユニット８を開極方向へ駆動するだけで、可動電極１５と固定電極１７との開極と、第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂをそれぞれ第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂに押し込む動作とを、同時におこなえる構成となっており、動作機構４を単純な構成とすることができる。
【００１４】
また、可動電極ユニット８の第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂのそれぞれの第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａは、隔壁１８に固定されており、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂは上記動作軸の方向に伸びている。さらに隔壁１８には、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂが、第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａが固定されていない位置で開口している。
【００１５】
図３は、図２に示した主要部の部分断面をとった正面図であり、遮断動作時において、可動電極１５の先端部と固定電極１７の先端部との間にアークが発生した状態を示している。同図において、棒状の固定電極１７の中心線が、可動電極ユニット８の動作軸となる。可動電極１５は、例えば、弾性的な複数の接触フィンガーを備えた接触チューリップであり、上記接触フィンガーは、上記動作軸を中心軸として固定電極１７側に突出した円錐台の側面に沿って放射形状に配置され、スリットによって分離されている。
【００１６】
なお、上記接触フィンガーの上記動作軸に対する角度は、４５度から６０度の範囲が好ましい。これは、上記角度が４５度以下のときには、熱ガスがアーク室２０から可動電極１５の先端部に囲まれた開口部１５ａを通って圧力室２６に流出するときの流路が狭く流路抵抗が高くなるため熱ガスの流出性能が下がり、一方、上記角度が６０度を超えるときには、閉極動作において可動電極１５が固定電極１７と接触したときの固定電極１７から可動電極１５への衝撃力により上記接触フィンガーが屈曲し変形して元に戻らず、固定電極１７が開口部１５ａに規定の距離差し込まれるのを妨げて、閉極動作が途中で停止する可能性があるためである。
【００１７】
アーク室２０は、可動電極１５を構成する接触フィンガーの先端部と固定電極１７の先端部とによって規定されたアーク発生空間であり、環状の熱パッファ室２１によって上記動作方向の周方向から取り囲まれている。熱パッファ室２１の内周側の壁面は、ノズル２２とガイド２３とで構成され、熱パッファ室２１の管断面は楔形となっている。この楔形の頂点に位置するガイド２３には、リング状の吹き付け口２４が設けられている。また熱パッファ室２１の外周は、筒状の外周壁２５にて構成され、この外周壁２５の径により消弧装置１の最大径寸法が規定される。
【００１８】
圧力室２６は、可動電極１５の上記接触フィンガー間のスリットからの熱ガスの流入を防止するために設けられた円錐台の側面形状の保護カバー２７と、隔壁１８とに囲まれた空間であり、可動電極１５の先端部に囲まれた開口部１５ａによりアーク室２０と連通している。また、隔壁１８には、圧力室２６側と隔壁１８の第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂ側の空間をつなぐ第１および第２排出口１９ａ、１９ｂ（図示せず）が貫通している。さらに、圧力室２６は、環状の熱パッファ室２１の内周側が窪んだ円錐台の空間を利用して、隔壁１８と熱パッファ室２１との間に設けられた円錐台の空間となっており、開口部１５ａより、開口部１５ａと対向する隔壁１８の内面の方が広くなっている。このような構成とすることで、消弧装置１の長手方向の小形化を実現している。
【００１９】
また、熱パッファ室２１は、隔壁１８をそれぞれ貫通する第１および第２連通管２８ａ、２８ｂにより、それぞれ第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂとつながっている。第１および第２連通管２８ａ、２８ｂの熱パッファ室２１側には、熱パッファ室２１から第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂへの流れを止める第１および第２逆止弁２９ａ、２９ｂがそれぞれ設けられている。第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂには、それぞれ第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂが挿入されており、第１シリンダ１２ａと第１ピストン１１ａとで囲まれた空間で第１機械パッファ室３０ａを、第２シリンダ１２ｂと第２ピストン１１ｂとで囲まれた空間で第２機械パッファ室３０ｂを構成している。
【００２０】
図４は、可動電極ユニット８の左側面図であり、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂのそれぞれの径は、熱パッファ室２１の外周を構成する円筒状の外周壁２５の径の半分以下であり、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂを、上記動作軸を取り囲むように周方向に分散して配置している。また、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂは、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂの配列と直交する配列になるように、上記動作軸上から外れた位置、つまり動作軸方向にて開口部１５ａと対向する隔壁１８の内面の部位から隔離する位置に配置され、アーク室２０で発生した熱ガスが直線的に圧力室２６を通過して排出されない構成となっている。このような構成により、熱ガスが圧力室２６に一旦貯留することで、アーク室２０から流入する熱ガスの温度より第１および第２排出口１９ａ、１９ｂから流出する熱ガスの温度を低くすることができる。
【００２１】
また、動作軸方向から見たときの外周壁２５の外周に囲まれる限られた面内に、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂ、ならびに第１および第２排出口１９ａ、１９ｂを配置することができるので、消弧装置１の径方向の小形化が可能となる。
【００２２】
次に本発明の消弧装置１の電流遮断動作について説明する。まず、閉極状態のガス遮断器に開極指令が与えられると、操作装置５が始動して可動電極ユニット８が駆動され（図３において左側へ）、可動電極１５と固定電極１７とが開離してアーク室２０内にアークが発生する。短絡電流などの比較的大電流の場合には、アークにより発生した熱が吹き付け口２４を通して熱パッファ室２１に流入する。それにより熱パッファ室２１の圧力は上昇する。また、同時に、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂが、それぞれピストン１１ａ、１１ｂに対して摺動するので、第１および第２機械パッファ室３０ａ、３０ｂ内の消弧ガスが圧縮されて圧力が上昇する。
【００２３】
交流電流は、半サイクルごとに電流が最大値と零値とを繰り返すので、最大値から零値に減少する期間、特に零値近傍においてはアークの電流値も小さくなり、発生する熱量も小さくなっている。従って、この時間領域においては、熱パッファ室２１の圧力がアーク室２０の圧力よりも大きくなり、熱パッファ室２１から吹き付け口２４を通ってアークに消弧ガスが吹き付けられる。さらに、第１および第２機械パッファ室３０ａ、３０ｂ内の圧力が、熱パッファ室２１内の圧力に対して高くなった時点で、第１および第２逆止弁２９ａ、２９ｂが開き、第１および第２連通管２８ａ、２８ｂを通って、第１および第２機械パッファ室３０ａ、３０ｂ内の消弧ガスが熱パッファ室２１内に流入するので、上述の熱パッファ室２１から吹き付け口２４を通ってアークに吹き付けられる消弧ガスの流れが、強化される。
【００２４】
熱パッファ室２１から吹き付け口２４を通してアークに吹き付けられた消弧ガスは、図３において、右側にあたる固定電極１７の方向と左側にあたる可動電極１５の方向とに分かれることで、アークを分断する効果をもたらすと共に、アークによって熱せられて高温になった熱ガスが左右の２つの開口から排出するので、高い効率で熱ガスを排出することができる。さらに、環状の熱パッファ室２１の管断面は内周側が凸の楔形であり、この楔形の頂点に吹き付け口２４が設けられ、上記楔形の底、即ち熱パッファ室２１の外周側が、上記内周側より固定電極１７側へ突出した空間となっているので、図３中に矢印で示すように、上記突出した空間から吹き付け口２４に向かう流れが生じ、可動電極１５側の消弧ガスの流れが促進される。
【００２５】
可動電極１５側に流れ出た熱ガスは、可動電極１５の開口部１５ａから圧力室２６に放出される。圧力室２６は、開口部１５ａから隔壁１８の内面に向かって広がる円錐台の比較的広い空間であるので、可動電極１５から圧力室２６へと向かう流れの流路抵抗が小さく、アーク室１８から熱ガスを速やかに排出できる。
【００２６】
圧力室２６内に流入した熱ガスは、少なくともその一部が、一旦、圧力室２６内に貯留されてから、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂを通って、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂの側壁面に沿って、隔壁１８の外面の側へと放出され、カバー１３の拡散口１４などから消弧装置１の外部空間へと排出される。このとき、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂからの流れの方向に交叉する位置に、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂなどの流れの障害となるものが無く、さらに、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂの流路長さは、隔壁１８の厚み分の非常に短い長さしかないので、アーク室２０から上記外部空間までの流路抵抗が小さく、効率よく外部の空間へ熱ガスを排出することができる。
【００２７】
このようにして、アークに消弧ガスを吹き付けて極間の熱を効率的に外部に排出することでアークを消弧すると共に、可動電極１５と固定電極１７とを、極間に現れる再起電圧に耐えうる十分な距離まで引き離すことで、極間の絶縁回復を得て遮断が完了する。特に、高い電圧系統に適用するガス遮断器の場合には、遮断完了直前に現れる再起電圧が大きいので絶縁回復に必要な極間の距離が長くなるが、上述のように極間の熱を効率的に外部に排出することで、上記必要な距離を短くすることができ、消弧装置１の長手方向の小形化につながる。
【００２８】
また、上述の様に、熱ガスを圧力室２６に一旦貯留することで第１および第２排出口１９ａ、１９ｂから流出する熱ガスの温度を低くすることができるので、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂ、ならびに第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂへの熱ガスによる損傷を低減できる。この損傷低減の効果により、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂのそれぞれの第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａの近傍に、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂを設けることが可能となり、動作軸方向から見たときの外周壁２５の外周に囲まれる限られた面内に、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂ、ならびに第１および第２排出口１９ａ、１９ｂを配置した消弧装置１、つまり径方向が小形化された消弧装置１を得ることができる。
【００２９】
ところで、遮断する電流が比較的小電流である場合には、アークが点弧した場合でもアークの発生熱量が小さいため熱パッファ室２１に十分な熱が流入せず、消弧するのに十分な圧力上昇が生じない場合がある。一方、圧力室２６にも大電流遮断時ほど大きな熱の流入はないが、圧力室２６の方へ流出した少量の熱エネルギーが圧力室２６において一度蓄熱されるため圧力室２６の圧力は上昇する。
【００３０】
さらに詳細に説明すると、アークを周方向で取り囲む熱パッファ室２１に比べて圧力室２６の容積は相対的に小さいので、圧力が上昇し易い。また、圧力室２６は、固定電極１７の先端部と対向する位置にあり、この先端部から放出されるアークジェットに起因した熱ガスが吹き込み易い。さらに、比較的小電流のアークはガイド２３に囲まれた空間を充たすほど大きな径を有しておらず、電極間をつなぐ紐状の形態をしている。そのため、圧力室２６からは、可動電極１５の先端部の開口を通して殆ど全てのアーク部位が見えるのに対し、熱パッファ室２１からは、ガイド２３に設けられた吹き付け口２４を通して見える一部のアーク部位しか見えない。従って、圧力室２６の方が熱パッファ室２１よりアークからの輻射を受け易い。
【００３１】
このような理由により、熱パッファ室２１で十分な圧力上昇が発生しない比較的小電流の遮断においても、圧力室２６の圧力が上昇するので、圧力室２４がパッファの役目を果たすことができるようになる。つまり、小電流においては圧力室２６からアークへの吹き付けが生じるようになり、小電流での消弧が効率よく行われる。この圧力室２６の圧力上昇量の調整は、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂの開口面積にて可能であり、上記開口面積を適切なものに設定することで小電流から大電流まで遮断できるガス遮断器を実現できる。
【００３２】
以上より、実施の形態１で示したガス遮断器においては、可動電極１５と固定電極１７との間のアークが発生する空間を形成するアーク室２０と、アーク室２０の可動電極１５側に開口部１５ａにて連通して設けられ、開閉極動作時においても可動電極１５との相対的な位置を保持する圧力室２６と、上記動作軸の周方向にアーク室２０を取り囲むように配置された熱パッファ室２１と、アーク室２６と熱パッファ室２１とを、アーク室２６の周方向で連通する吹き付け口２４と、開口部１５ａより広くて開口部１５ａと内面で対向する圧力室２６の隔壁１８の外面に、第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａがそれぞれ固定されて動作軸の方向に伸びる第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂと、第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂとそれぞれ対を成し、開閉極動作時においても固定電極１７との相対的な位置を保持する第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂと、第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａと熱パッファ室２１とを連通する第１および第２連通管２８ａ、２８ｂと、動作軸方向にて開口部１５ａと対向する上記隔壁１８の内面の部位から隔離する位置から、上記外面の第１および第２ヘッド部１２ａａ、１２ｂａが固定されていない位置へと貫通する第１および第２排出口１９ａ、１９ｂとを備えることで、動作機構が単純で、小形のガス遮断器を提供することができる。
【００３３】
なお、この実施の形態では、可動電極ユニット８を動作機構４で駆動させる場合を示したが、可動電極ユニット８を所定の手段にて消弧装置１を支える構造体に固定し、第１および第２ピストン１１ａ、１１ｂおよび固定電極１７を、これらの相対的な位置を保持させたまま連動させて動作機構４により駆動しても良い。
【００３４】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による可動電極ユニット８の左側面図である。第１〜第３シリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、可動電極ユニット８の上記動作軸を取り囲むように周方向に分散して配置されている。第１〜第３シリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、隔壁１８を貫通する３つの連通管２８ａ、２８ｂ、２８ｃにて、それぞれ熱パッファ室２１（図示せず）に連通しており、３つの連通管２８ａ、２８ｂ、２８ｃの熱パッファ室２１側の端部には、それぞれ逆止弁２９ａ、２９ｂ、２９ｃ（図示せず）が設けられている。また、隔壁１８に設けられた第１〜第３排出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、第１〜第３シリンダ１２a、１２ｂ、１２ｃの上記周方向で隣り合うシリンダの間に、それぞれ配置されており、アーク室２０で発生した熱ガスが直線的に圧力室２６を通過して排出されない構成となっている。
【００３５】
このような構成により、実施の形態１と同様に、熱ガスが圧力室２６に一旦貯留するので、アーク室２０から流入する熱ガスの温度より、第１〜第３排出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃから流出する熱ガスの温度を低くすることができる。また、このような、構成を適用することで、動作軸の方向から見たときの外周壁２５の外周に囲まれる限られた面内に、第１〜第３シリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃならびに第１〜第３排出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃを配置することができ、消弧装置１の径方向の小形化を可能としている。
【００３６】
この実施の形態では、３つのシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとピストン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（図示せず）との対、３つの排気口１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、および、それぞれ圧力室２６側に逆止弁が設けられた３つの連通管２８ａ、２８ｂ、２８ｃを有すること以外は、実施の形態１と同様であるので、以下においては実施に形態１と異なる点について説明する。
【００３７】
遮断に必要な機械パッファの機能を、３つのシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとピストン１１ａ、１１ｂ、１１ｃとの対に分担させることで、より小形のシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよびピストン１１ａ、１１ｂ、１１ｃを採用できる。このように小形のものを採用できと、遮断定格の異なるガス遮断器との部品の共用化、つまり低定格のものを流用することができる。また、逆から見れば、適用するシリンダとピストンの対の数により遮断定格を変えることが可能となる。
【００３８】
なお、この実施の形態では、３つのシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとピストン１１ａ、１１ｂ、１１ｃとの対、３つの排気口１９ａ、１９ｂ、１９c、および、それぞれ圧力室２６側に逆止弁が設けられた３つの連通管２８ａ、２８ｂ、２８ｃを有する場合を示したが、これらの構成要素の数が３つの場合に限るものでなく、また、各構成要素が同一の個数の場合に限るものではない。
【００３９】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による可動電極ユニット８の断面をとった正面図であり、図７は、図６のＡ―Ａ断面を示している。この実施の形態では、隔壁１８の圧力室２６の内面に三角柱形状をした流れガイド３１を設けたこと、および筒状のカバー１３の長さを短くしたこと以外は、実施の形態１と同様であるので、以下においては実施に形態１と異なる点について説明する。
【００４０】
図７において、流れガイド３１の頂点３１ａは、可動接点１５の開口部１５ａと対向するように配置されている。このように配置することで、図７中の右側の２つの矢印で示すように、圧力室２６に流入した熱ガスは、まず頂点３１ａ付近に当たり、流れガイド３１によって進行方向を２つに分けられ、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂの方へ効率良く流れていく。仮に流れガイド３１がない場合には、隔壁１８に衝突した流れが、よどみを生じさせたり、乱流による渦を発生させたりするなどして、第１または第２排出口１９ａ、１９ｂへの流れが阻害される。
【００４１】
また、カバー１３の長さを短くしたことにより、第１および第２排出口１９ａ、１９ｂから排出された熱ガスは、図７中の左側の２つの矢印で示すように、可動電極ユニット８の径方向に素早く拡散するので、熱ガスによる第１および第２シリンダ１２ａ、１２ｂなどの損傷が一層低減される。また、筐体９などの可動電極ユニット８の外部部品への熱ガスの影響が問題とならない場合は、さらにカバー１３の長さを短くするか、またはカバー１３を設けなくても良い。
【００４２】
以上より、隔壁１８の内面の開口部１５ａと対向する位置から開口部１５ａの側へと突出して、開口部１５ａから圧力室２６に流入する熱ガスを第１および第２排気口１９ａ、１９ｂへと導く流れを形成する流れガイド３１を設けたので、圧力室２６に流入した熱ガスを効率良く第１および第２排気口１９ａ、１９ｂから排出できるので、遮断性能の高い消弧装置１を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 消弧装置、２ 第１ブッシング、２ａ 第１導体、３ 第２ブッシング、３ａ 第２導体、４ 動作機構、５ 操作装置、６ リンク、７ ロッド、８ 可動電極ユニット、９ 筐体、１０ 摺動部品、１１ａ 第１ピストン、１１ｂ 第２ピストン、１１ｃ 第３ピストン、１２ａ 第１シリンダ、１２ａａ 第１ヘッド部、１２ｂ 第２シリンダ、１２ｂａ 第２ヘッド部、１２ｃ 第３シリンダ、１３ カバー、１４ 拡散口、１５ 可動電極、１５ａ 開口部、１６ 第３導体、１７ 固定電極、１８ 隔壁、１９ａ 第１排出口、１９ｂ 第２排出口、１９ｃ 第３排出口、２０ アーク室、２１ 熱パッファ室、２２ ノズル、２３ ガイド、２４ 吹き付け口、２５ 外周壁、２６ 圧力室、２７ 保護カバー、２８ 排出口、２８ａ 第１連通管、２８ｂ 第２連通管、２８ｃ 第３連通管、２９ａ 第１逆止弁、２９ｂ 第２逆止弁、３０ａ 第１機械パッファ室、３０ｂ 第２機械パッファ室、３１ 流れガイド、３１ａ 頂点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極または第２電極が動作軸に沿って移動して開極することにより、上記第１電極と上記第２電極との間に発生するアークを、消弧ガスで吹き消すガス遮断器であって、
上記第１電極と上記第２電極との間の上記アークが発生する空間を形成するアーク室と、
上記アーク室の上記第２電極の側に、開口部にて連通して設けられ、開極動作時においても上記第２電極との相対的な位置を保持する圧力室と、
上記動作軸の周方向に上記アーク室を取り囲むように配置された熱パッファ室と、
上記アーク室と上記熱パッファ室とを、上記アーク室の上記周方向で連通する吹き付け口と、
上記開口部より広くて上記開口部と内面で対向する上記圧力室の隔壁の外面に、ヘッド部が固定されて上記動作軸の方向に伸びるシリンダと、
上記シリンダと対を成し、開極動作時においても上記第１電極との相対的な位置を保持するピストンと、
上記ヘッド部と上記熱パッファ室とを連通する連通管と、
上記動作軸方向にて上記開口部と対向する上記隔壁の内面の部位から隔離する位置から、上記外面の上記ヘッド部が固定されていない位置へと貫通する排出口とを備えたガス遮断器。
【請求項２】
動作軸の方向から見たとき、熱パッファ室の外周に囲まれる面に、シリンダおよび排出口が含まれる請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
複数のシリンダとピストンとの対、および複数の排出口を有し、
上記複数のシリンダは、動作軸を取り囲むように周方向に分散して配置され、
上記複数の排出口は、上記周方向で隣り合う上記複数のシリンダのいずれかの間に分散して配置される請求２記載のガス遮断器。
【請求項４】
熱パッファ室の外周は、円筒であり、
複数のシリンダは、上記円筒の直径の半分以下の直径を有して、動作軸を中心線として対称に配置された２つのシリンダであり、
複数の排出口は、上記２つのシリンダの配列と直交する配列で配置された２つの排出口である請求項３記載のガス遮断器。
【請求項５】
内面の動作軸の方向で開口部と対向する位置から上記開口部の側へと突出して、上記開口部から圧力室に流入する熱ガスを排出口へと導く流れを形成する流れガイドを設けた請求項１乃至４のいずれかに記載のガス遮断器。
【請求項１】
第１電極または第２電極が動作軸に沿って移動して開極することにより、上記第１電極と上記第２電極との間に発生するアークを、消弧ガスで吹き消すガス遮断器であって、
上記第１電極と上記第２電極との間の上記アークが発生する空間を形成するアーク室と、
上記アーク室の上記第２電極の側に、開口部にて連通して設けられ、開極動作時においても上記第２電極との相対的な位置を保持する圧力室と、
上記動作軸の周方向に上記アーク室を取り囲むように配置された熱パッファ室と、
上記アーク室と上記熱パッファ室とを、上記アーク室の上記周方向で連通する吹き付け口と、
上記開口部より広くて上記開口部と内面で対向する上記圧力室の隔壁の外面に、ヘッド部が固定されて上記動作軸の方向に伸びるシリンダと、
上記シリンダと対を成し、開極動作時においても上記第１電極との相対的な位置を保持するピストンと、
上記ヘッド部と上記熱パッファ室とを連通する連通管と、
上記動作軸方向にて上記開口部と対向する上記隔壁の内面の部位から隔離する位置から、上記外面の上記ヘッド部が固定されていない位置へと貫通する排出口とを備えたガス遮断器。
【請求項２】
動作軸の方向から見たとき、熱パッファ室の外周に囲まれる面に、シリンダおよび排出口が含まれる請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
複数のシリンダとピストンとの対、および複数の排出口を有し、
上記複数のシリンダは、動作軸を取り囲むように周方向に分散して配置され、
上記複数の排出口は、上記周方向で隣り合う上記複数のシリンダのいずれかの間に分散して配置される請求２記載のガス遮断器。
【請求項４】
熱パッファ室の外周は、円筒であり、
複数のシリンダは、上記円筒の直径の半分以下の直径を有して、動作軸を中心線として対称に配置された２つのシリンダであり、
複数の排出口は、上記２つのシリンダの配列と直交する配列で配置された２つの排出口である請求項３記載のガス遮断器。
【請求項５】
内面の動作軸の方向で開口部と対向する位置から上記開口部の側へと突出して、上記開口部から圧力室に流入する熱ガスを排出口へと導く流れを形成する流れガイドを設けた請求項１乃至４のいずれかに記載のガス遮断器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８１３７６（Ｐ２０１１−１８１３７６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４５２４０（Ｐ２０１０−４５２４０）
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【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２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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