ガス遮断器
【課題】大電流遮断と中小電流遮断を効率よく実現することが可能なガス遮断器を提供する。
【解決手段】パッファ形ガス遮断器の熱パッファ室２１に機械パッファ室３２を直列に設け、熱パッファ室２１には室内を径方向に分割する仕切り部材４１を設ける。アーク空間３１と熱パッファ室２１の間には、ガス流制御手段として切替弁４２を設け、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２の間には、可動弁２３を設ける。大電流遮断時には、アーク空間３１からの高温高圧の消弧性ガスを切替弁４２により仕切り部材４１の外周側空間６２から内周側空間６１を経てアークに対し吹き付ける。中小電流遮断時には、機械パッファ室３２からの消弧性ガスを仕切り部材の内周側空間６１のみに導きアークに吹き付ける。
【解決手段】パッファ形ガス遮断器の熱パッファ室２１に機械パッファ室３２を直列に設け、熱パッファ室２１には室内を径方向に分割する仕切り部材４１を設ける。アーク空間３１と熱パッファ室２１の間には、ガス流制御手段として切替弁４２を設け、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２の間には、可動弁２３を設ける。大電流遮断時には、アーク空間３１からの高温高圧の消弧性ガスを切替弁４２により仕切り部材４１の外周側空間６２から内周側空間６１を経てアークに対し吹き付ける。中小電流遮断時には、機械パッファ室３２からの消弧性ガスを仕切り部材の内周側空間６１のみに導きアークに吹き付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッファ形のガス遮断器に係り、特に、機械的な圧縮作用とアーク熱による加熱昇圧作用を利用した遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱パッファ併用形ガス遮断器は、大電流の遮断に適しており、電圧の高い系統に使用することができる。その反面、中小電流の遮断が難しいといった問題があった。そのため近年、パッファ形ガス遮断器を用いて大電流のみならず中小電流の遮断をも可能とする試みが行われている。
【０００３】
下記特許文献１には小電流から大電流に至るまで遮断することを目的とするガス遮断器が開示されている。特許文献１、図３に示すガス遮断器（以下、従来例という。）を図８に示す。
【０００４】
従来例の熱的昇圧室１０１には、この室内を主空間１０１ａと従空間１０１ｂに分割する分割部材１０２が、熱的昇圧室１０1の中心軸と同心円上に配置されている。主空間１０１ａはアーク空間側につながるガス流路１０３と、隔壁１０４の開口部１０４ａを経て機械的圧縮室１０５と空間的に接続されている。
【０００５】
この主空間１０１ａは、中小電流遮断時にもアークエネルギーによって昇圧可能な体積を持つ大きさに設定されている。分割部材１０２のフランジ１０６側端部近傍には連通部１０２ａが、隔壁１０４端部近傍には連通部１０２ｂがそれぞれ設けられている。
【０００６】
大電流遮断時には、アーク空間で生じた高温高圧のガスが主空間１０１ａを通り、その圧力により逆止弁１０７を押すことで開口部１０４ａを閉状態とする。その後、高温高圧のガスは、連通部１０２ｂを介して従空間１０１ｂ内部をノズル方向に流れる。
【０００７】
その際、該高温高圧のガスは、従空間１０１ｂ内部に存在した比較的低温のガスと混ざり合う。これにより比較的低温となった上記ガスは、連通部１０２ａから開口部１０６ａを介し、ガス流路１０３を通ってアークに吹き付けられる（以下、この現象をサーキュレーション効果という。）。つまり、従来例では、大電流遮断時の吹き付けガスの温度を比較的に低温にすることで遮断性能を向上することをねらっている。
【０００８】
また、中小電流遮断時には、主空間１０１ａの圧力が電流零点近傍で次第に低下し、機械圧縮室１０５の圧力を下回るため、逆止弁１０７は開状態となる。これによって、機械圧縮室１０５から熱的昇圧室１０１の主空間１０１ａへ流れるガス流が生じることが想定される。
【０００９】
連通部１０２ａ、１０２ｂの断面積の和をガス流路の開口部１０６ａの断面積よりも小さくすることで、連通部１０２ａ、１０２ｂにかかる圧力を上昇させ、ガス流が主空間１０１ａのみに生じることで従空間１０１ｂ側へガス流が分流することを防ぎ圧力低下を低減することをねらっている。
【００１０】
しかし、従来例には次の問題点がある。大電流遮断時において、連通部１０２ａ、１０２ｂの断面積の和をガス流路の開口部１０６ａの断面積よりも小さくすることで、連通部１０２ａ、１０２ｂにかかる圧力が上昇し、ガスが連通部１０２ｂからうまく流入せず、サーキュレーション効果が達成できないおそれがある。
【００１１】
仮に、アークにより生じた高温高圧のガスが連通部１０２ｂから従空間１０１ｂ側に流入したとしても、連通部１０２ａの断面積が小さいため、連通部１０２ａから流出するガスの量が著しく低減するおそれがある。
【００１２】
また、連通部１０２ａからガスが流出したとしても、その流出したガスはガス流路１０３方向のみならず主空間１０１ａ方向へも流れるため、ガス流路１０３方向に流れるガスの量は更に減少する。このため従来例ではサーキュレーション効果が弱まり、消弧性能も悪いという問題がある。
【００１３】
また、中小電流遮断時には、機械圧縮室１０５から熱的昇圧室１０１の主空間１０１ａへ流れるガス流が、連通部１０２ａまたは連通部１０２ｂから従空間１０１ｂに流入するおそれがあり、ガスの分流を低減する効果が得られないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−９９４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はこれらの問題を解決するためのものである。すなわち、本発明の目的は、大電流遮断時には、サーキュレーション効果を確実に実現することで、比較的低温のガスをアークに吹き付けること、および、ガスの流路を外周側空間６２から内周側空間６１に向かうようにすることでガス流の勢いをなるべく維持したままアークに吹き付けることを実現し、消弧性能を向上させることである。さらに、中小電流遮断時においても、ガスの分流を確実に防止することにより消弧性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項１に係るガス遮断器は、消弧性ガスを充填した容器内に、離合可能な一対の主接触子と、固定アーク接触子と、前記固定アーク接触子と離合可能な可動アーク接触子と、前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子を包囲する絶縁ノズルと、前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子が開離したときに、絶縁ノズル内の前記両アーク接触子間に形成されるアーク空間と、前記アーク空間においてアーク熱により圧力が上昇した消弧性ガスを導き入れる熱パッファ室と、前記熱パッファ室に直列に設けられ、機械的圧縮により圧力を上昇させる機械パッファ室と、を有するガス遮断器において、前記熱パッファ室を径方向に分割する仕切り部材を該熱パッファ室に設け、前記仕切り部材の絶縁ノズル側端部及び機械パッファ室側端部にはそれぞれ開口部を設け、前記アーク空間の圧力が上昇した時には、前記仕切り部材の内周側流路を閉鎖しかつ前記絶縁ノズル側端部を開放し、前記アーク空間の圧力が低下した時には、前記仕切り部材の内周側流路を開放しかつ前記絶縁ノズル側端部を閉鎖するためのガス流制御手段を設け、前記熱パッファ室と前記機械パッファ室の間で前記仕切り部材の外周側空間に開口部と可動弁を配置し、前記可動弁は、前記アーク空間の圧力が上昇した時には、前記開口部を閉鎖し前記仕切り部材の外周側空間と内周側空間を連通し、前記機械パッファ室の圧力が上昇したときには前記開口部を開放し前記仕切り部材の内周側への流路を形成することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のガス遮断器において、前記ガス流制御手段は、前記仕切り部材の絶縁ノズル側開口部を閉鎖する面と前記仕切り部材の内周側空間を閉鎖する面を有し、前記仕切り部材の内周面に沿って摺動する切替弁で構成することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のガス遮断器において、前記ガス流制御手段は、絶縁ノズル側端部の内周側に切り欠き部を設けた前記仕切り部材と、前記切り欠き部を軸方向に摺動する切替弁と、前記熱パッファ室の内壁と前記切替弁の間の流路を閉塞するように径方向に配置された封止部材とにより構成され、前記切替弁が前記切り欠き部の機械パッファ室側端部に係止するときに、前記切替弁の中空の内径側の面と該封止部材の外径側の面が相対向することを特徴とする。
【００１９】
上記構成において、仕切り部材に設けられた切り欠き部には円筒状の切替弁が緩嵌合し、仕切り部材の内周面に沿って該切替弁が軸方向に摺動する。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載のガス遮断器において、前記切替弁は、絶縁ノズル側の面が円錐状または円弧状であることを特徴とする。
【００２１】
上記において、「絶縁ノズル側の面」とは、円筒状の切替弁の内径側の面と絶縁ノズル側の面とを結び、アーク空間で生じたアークからの圧力を受ける面をいう。「絶縁ノズル側の面が円錐状」とは、絶縁ノズル側の面の形状が、該切替弁の中心軸の機械パッファ室側延長上に頂点を有する円錐の側面の一部であることをいう。「絶縁ノズル側の面が円弧状」とは、絶縁ノズル側の面の形状が、該切替弁の中心軸上に頂点を有する円弧の側面の一部であることをいう。
【００２２】
また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のガス遮断器において、前記仕切り部材の外周側空間に配置した逆止弁の開放時に、該逆止弁が前記仕切り部材の機械パッファ室側端部と密着することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のガス遮断器において、前記熱パッファ室において、仕切り部材の外周側空間にアブレーション効果を有する高分子材料を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１及び２に記載のガス遮断器によれば、ガス流制御手段を用いることで、大電流遮断時に以下の効果が得られる。
【００２５】
開極動作に伴い、アークが生じることで、アーク空間に高温高圧の消弧性ガスが生じる。この消弧性ガスが、熱パッファ室の仕切り部材の外周側空間に導かれ、外周側空間に存在する低温の消弧性ガスと混ざり合うことで比較的に低温の消弧性ガスとなる。
【００２６】
その後、アークが収縮することでアーク空間の圧力が低下し、この影響を受けた整流手段の動作により仕切り部材の内周側流路が形成される。比較的低温となった消弧性ガスは内周側流路を介して、ガスの流勢を維持したままアークに吹き付けられる。このサーキュレーション効果を確実に実現することで消弧性能を向上させることができる。
【００２７】
また、中小電流遮断時においては以下の効果が得られる。機械パッファ室の圧力が上昇することで、仕切り板の外周側空間に配される可動弁が動作し、機械パッファ室から熱パッファ室に流入する消弧性ガスが仕切り部材の外周側空間へ分流することを確実に防止することが可能となり、消弧性能を向上させることができる。
【００２８】
なお、上記可動弁は、大電流遮断時には、熱パッファ室と機械パッファ室の間の開口部を封止する逆止弁の役目を有し、小電流遮断時においては、機械パッファ室から流入する低温の消弧性ガスを仕切り部材の内周側空間へ導く切替弁の役目を有する。
【００２９】
請求項３に記載のガス遮断器によれば、切替弁と封止部材の軸方向の重なりが無くなるため、流体抵抗を減少させることが可能となる。これにより、消弧性ガスをより効率よくアークに吹きつけることが可能となる。
【００３０】
請求項４に記載のガス遮断器によれば、切替弁の絶縁ノズル側の面が流体摩擦を低減するために円錐状または円弧状に構成されているので、消弧性ガスを効率よく仕切り部材の外周側空間へ流入させることが可能となる。
【００３１】
請求項５に記載のガス遮断器によれば、中小電流遮断時において、機械パッファ室と熱パッファ室間の差圧により逆止弁が前記仕切り部材方向に変位する。該逆止弁は機械パッファ室側端部と密着することで外周側空間と内周側空間を分断する。これにより、消弧性ガスが外周側空間に分流することを防ぐことが可能となる。機械パッファ室からの消弧性ガスはその流勢を維持したまま内周側空間のみを経てアーク空間へ吹き付けられる。これによって中小電流遮断時における消弧性能を向上することが可能となる。
【００３２】
請求項６に記載のガス遮断器によれば、熱パッファ室内に流入する高温の消弧性ガスを、アブレーション効果を有する高分子材料に直接接触させることができる。これにより効率よく熱パッファ室内の圧力を上昇させ、より高い遮断性能を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例1における、アーク発生前の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図２】実施例1における、アーク発生時の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図３】実施例1における、消弧性ガス吹付け時の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図４】実施例２に示す、ガス流制御手段の一例を示す断面拡大図である。
【図５】本発明における切替弁の実施形態を示す断面拡大図である。
【図６】実施例３に示す、消弧性ガス吹付け時の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図７】実施例４に示す、アーク発生時の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図８】従来例の遮断部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記実施形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜変更して実施することも可能である。
【実施例１】
【００３５】
図１は本発明が適用される実施形態１のガス遮断器の遮断部の断面図である。熱パッファ室２１には容積可変の機械パッファ室３２が隔壁１７を介して直列に配置されている。熱パッファ室２１内には、熱パッファ室２１を径方向に区分する円筒状の仕切り部材４１が配される。
【００３６】
該仕切り部材４１は、例えば、以下の構成を有する。熱パッファ室２１と同軸上に配され、熱パッファ室２１を径方向に二分する円筒状の部材を用い、この円筒状部材の外周を９０度間隔で４等分する任意の箇所に該円筒状部材の軸方向に沿ってシリンダ１５の内周まで延びる支持部材（不図示）を設ける。
【００３７】
上記の支持部材を有する仕切り部材４１をシリンダ１５の内周面に嵌合させることで熱パッファ室２１内に固定する。なお、該支持部材を有する仕切り部材４１は遮断部の軽量化のためアルミ製とするのが好ましい。アルミ製とすることで、熱パッファ室２１に流入する高温高圧の消弧性ガスを冷却する効果も期待できる。さらに、仕切り部材４１の両端には開口部５３、５４を設け、仕切り部材４１の内周側空間６１と外周側空間６２を連通する。
【００３８】
熱パッファ室２１の絶縁ノズル１４側には切替弁４２、封止部材４３を配置する。封止部材４３は円盤状で、中空ロッド１６の外周かつ仕切り部材４１の開口部５３よりも機械パッファ室３２側に固定される。切替弁４２は、封止部材４３の外径よりも小径の中空部を有する円筒状であって、封止部材４３に係止する。また、切替弁４２の円筒外周面は、仕切り部材４１の内周面と緩嵌合し、仕切り部材４１の内周面をガイドとして軸方向に摺動可能である。
【００３９】
図２に示すように、アーク空間３１にアークが生じ、この部分のガス圧が上昇した時には、アーク空間３１と熱パッファ室２１の圧力差により、切替弁４２が封止部材４３方向に変位し、流路５１を塞ぎ、開口部５３を開放する。
【００４０】
このように、切替弁４２および封止部材４３は、可動アーク接触子１１と固定アーク接触子１２が開極状態となったときに、熱パッファ室２１内に生じる消弧性ガスの流路を制御し、外周側空間６２へ導くためのガス流制御手段として機能する。
【００４１】
この他に、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２を隔てる隔壁１７が中空ロッド１６の外周に設けられる。また、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２を繋ぐ連通部１８と、該連通部を開閉する可動弁２３は、仕切り部材４１の外周側空間６２側の機械パッファ室３２寄りに配される。
【００４２】
可動弁２３は円盤状であって、中空部を有する。該中空部は、仕切り部材４１の外径及び隔壁１７の外径よりも小径である。可動弁２３はシリンダ１５の内周面をガイドとして、仕切り部材４１と隔壁１７の間を軸方向に摺動可能である。
【００４３】
図２に示すように、アークが生じアーク空間３１内のガス圧が上昇したときには、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２の圧力差により、可動弁２３は機械パッファ室３２よりに変位して連通部１８を閉塞する。
【００４４】
一方、図３に示すように、遮断動作が進み、機械パッファ室３２内の圧力が上昇したときには、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２の圧力差により、可動弁２３が仕切り部材４１方向に変位する。本実施例においては、可動弁２３が仕切り部材４１に接する前にストッパー６３に係止する。よって、可動弁２３は仕切り部材４１とは接触せず、その間に空間を有する。
【００４５】
以下、大電流遮断時における動作について説明する。図１に示すように、電流遮断時に操作器により中空ロッド１６が駆動されると、可動アーク接触子１１、可動子カバー１３、絶縁ノズル１４、シリンダ１５、隔壁１７が紙面左に向かって変位し、開極状態となる。このとき、可動アーク接触子１１と固定アーク接触子１２の間に形成されるアーク空間３１にアークが発生する。
【００４６】
大電流遮断時には、電流が波高値まで大きくなるにつれて、アーク空間３１に存在する消弧性ガスは圧力が上昇するとともに高温になる。図２に示すように、この消弧性ガスは連通部２２を介して熱パッファ室２１内へ高速で流入する。
【００４７】
図２に示すように、熱パッファ室２１内の切替弁４２は、流入する消弧性ガスの動圧を受けて、仕切り部材４１に沿って紙面左方向に動作し、封止部材４３に押しつけられる。このとき、仕切り部材４１と封止部材４３間の流路５１が閉塞され、同時に、仕切り部材４１の開口部５３は開放される。これにより、熱パッファ室２１内に高速に流入した高温の消弧性ガスは、仕切り部材４１の内周側空間６１へは流入せずに、流路５３を通り、仕切り部材４１の外周側空間６２へと流入する。
【００４８】
これにより熱パッファ室２１内にアークの熱エネルギーが取り込まれ、熱パッファ室２１内の消弧性ガスが加熱され、熱パッファ室２１内の圧力が急速に上昇する。このとき、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２との間に圧力差が生じ、可動弁２３には機械パッファ室３２方向への力が作用し、連通部１８が閉ざされる。
【００４９】
一方で、閉極状態より熱パッファ室２１内に存在する比較的低温の消弧性ガスは、熱パッファ室２１の外周側空間６２内に流入してきた高温の消弧性ガスにより、仕切り部材４１と可動弁２３の間の空間を介して内周側空間６１に流入する。
【００５０】
そして、図３に示すように、電流零点が近づくと、アークが収縮し、アーク空間３１の圧力は低下し、切替弁４２の連通部２２側空間の圧力も低下する。すると、切替弁４２は、切替弁４２の熱パッファ室２１側と連通部２２側の差圧によって、連通部２２側へと動作する。これによって、封止部材４３と仕切り部材４１間の流路５１、及び封止部材４３と切替弁４２間の流路５２が形成される。この流路５１、５２を介して、比較的低温の消弧性ガスが熱パッファ室２１から連通部２２を通り、アークへ吹き付けられる。
【００５１】
以上のように、アークに吹き付けられる消弧性ガスは比較的低温であるため、アーク冷却効果が高まり、大電流遮断時において高い遮断性能を得ることができる。さらに、切替弁４２一つのみで消弧性ガスの流路を確実に切り替えることが可能であり、簡便な構造で動作安定性の高い構造を実現することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施例の切替板４２は、図５(ａ)ないし（ｃ）に示す形状を有するのが望ましい。図５(ａ)は切替弁４２の内周面４２ａを円錐状にしたものである。図５(ｂ)は切替弁４２の内周面４２ａを円弧状にしたものである。
【００５３】
これらの断面形状は消弧性ガスのガイドの機能を果たすので、消弧性ガスを効率よく仕切り部材４１の外周側空間６２へと導くことが可能である。各辺の寸法または円弧状部分の曲率は適宜変更可能である。
【００５４】
また、図５（ｃ）に示す切替弁の例は、図５(ａ)（ｂ）の切替弁において、封止部材４３に接する面４２ｂと仕切り板４１に接する面４２ｃからなる角を湾曲としたものである。この形状を選択することで、切替弁４２の中心軸が中空ロッド１６の中心軸に対して傾きが生じた場合でも、切替弁４２はスムーズに動作することが可能である。各辺の寸法または湾曲部の曲率は適宜変更可能である。
【００５５】
さらに、切替弁４２と封止部材４３を復帰ばね（不図示）で連結し、切替弁４２と封止部材４３が密着する構造とした場合には、電流遮断時に流入する消弧性ガスが、内周側空間６１へ流入するのを低減し、より確実に消弧性ガスを外周側空間６２へと導くことが可能となる。
【００５６】
次に、中小電流遮断時の動作について説明する。中小電流遮断時においては、熱パッファ室２１の圧力上昇は大電流遮断時ほど大きくないため、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２との圧力は均衡する。そのため、図３に示すように、可動弁２３は連通部１８を閉塞しない。電流零点近傍では、遮断動作により機械パッファ室３２が圧縮され圧力が上昇しているため、熱パッファ室２１の圧力は機械パッファ室３２の圧力と比較して低い状態となる。
【００５７】
そのため、図３に示すように、可動弁２３が仕切り部材４１方向に動作し、機械パッファ室３２から熱パッファ室２１に低温の消弧性ガスが流入する。機械パッファ室３２より熱パッファ室２１に流入した消弧性ガスは、可動弁２３と仕切り部材４１間の間隙が狭小であるため、仕切り部材４１の外周側空間６２にはほとんど流れない。
【００５８】
さらに、電流零点近傍では、アーク空間３１の圧力が低下しているため、切替弁４２の熱パッファ室２１側と連通部２２側の差圧によって、切替弁４２は連通部２２側へと動作する。これにより、機械パッファ室３２内の低温の消弧性ガスを仕切り部材４１の内周側空間６１および連通部２２を通してアークに吹き付けることが可能となる。
【００５９】
さらに、可動弁２３と仕切り部材４１間に空間を有することで、外周側空間６２に滞留している消弧性ガスを内周側空間６１に取り込めるため、長い時間にわたって消弧性ガスをアークに吹き付けることが可能となる。
【００６０】
なお、隔壁１７、可動弁２３、切替弁４２及び封止部材４３はその角に曲率を持たせるなど、流体抵抗を低減する形状とすることで、消弧性ガス流をアークに対してより効率よく吹き付けることが可能となる。
【実施例２】
【００６１】
図４（ａ）（ｂ）に本発明のガス遮断器に用いられるガス流制御手段の他の例を示す。この例では、仕切り部材４１の連通部２２側端部の内周側に切り欠きを設け、前記切替弁４２と熱パッファ室２１の中心軸方向の内壁との間の流路を閉塞するように封止部材４３を配置する。切替弁４２が前記切り欠き部の機械パッファ室３２側端部に係止するときに、切替弁４２に設けられた略円形状の中空の内径側の面と略円形状の封止部材４３の外径側の面が相対向するように構成する。
【００６２】
図４（ａ）は消弧性ガスが熱パッファ室２１内に流入したときのガス流制御手段周辺の拡大図である。このとき、切替弁４２が連通部２２とは反対側に動作し、封止部材４３の外径側の面と切替弁４２の中空の内径側の面が相対向する。これにより、消弧性ガス流入時には、切替弁４２と封止部材４３の間の流路を閉塞し、開口部５３を開放する。
【００６３】
図４（ｂ）は消弧性ガス吹付け時のガス流制御手段の断面拡大図である。切替弁４２が連通部２２側に変位すると、仕切り部材４１、切替弁４２、封止部材４３の間に流路５１を形成する。
【００６４】
図１ないし図３に示す切替弁と比較すると、図４（ａ）（ｂ）に示すガス流制御手段を用いれば、切替弁４２と封止部材４３の軸方向の重なりが無くなるため、流体抵抗を減少させ、消弧性ガスをより効率よくアークに吹き付けることが可能となる。
【００６５】
また、ガス流制御手段の切替弁４２としては、図５（ａ）および（ｂ）に示した形状を有する切替弁を用いるのが望ましい。これらを用いることで、消弧性ガスを効率よく仕切り部材４１の外周側空間６２へと導くことが可能である。
【実施例３】
【００６６】
図６は本発明が適用される実施形態３のガス遮断器の遮断部の断面である。この実施の形態は実施形態１において、可動弁２３が開状態にある時、可動弁２３と仕切り部材４１が密着することで外周側空間６２が内周側空間６１から分断されるものである。
【００６７】
中小電流遮断時においては、熱パッファ室２１の圧力の上昇は大電流遮断時ほど大きくないため、機械パッファ室３２と熱パッファ室２１の圧力は均衡する。そのため、可動弁２３は連通部１８を閉塞しない。
【００６８】
電流零点近傍では、遮断動作により機械パッファ室３２が圧縮される。これにより機械パッファ室３２の圧力が上昇し、熱パッファ室２１内の圧力が機械パッファ室３２内の圧力と比較して低くなる。そのため可動弁２３が仕切り弁４１方向に移動し、機械パッファ室３２から熱パッファ室２１に低温の消弧性ガスが流入する。
【００６９】
このとき、可動弁２３と仕切り部材４１は密着するため、仕切り部材４１の外周側空間６２と内周側空間６１の流路は閉塞される。これにより、機械パッファ室３２より流入した消弧性ガスは、仕切り部材４１の外周側空間６２には流れず、内周側空間６１へと流れ込む。
【００７０】
また、仕切り部材４１の外周側空間６２と内周側空間６１の流路が閉塞されることで、外周側空間６２に滞留しているガスが内周側空間６１に流入するのを防ぐことができる。外周側空間６２内の消弧性ガスは、機械パッファ室３２から流入する消弧性ガスと比較すると高温である。このため、外周側空間６２内の消弧性ガスの混入を防ぐことで機械パッファ室３２から流入する消弧性ガスを低温のままアークに吹き付けることが可能となる。したがって、本実施例によれば、中小電流遮断時においても、高い遮断性能を得ることが可能となる。
【実施例４】
【００７１】
図７は本発明の実施形態４に適用されるガス遮断器の遮断部の断面である。この実施の形態は実施形態１において、熱パッファ室２１内の仕切り部材４１の外周側空間６２にアブレーション効果を有する高分子材料７１を配置したものである。
【００７２】
この実施の形態によれば、熱パッファ室２１内に流入する高温の消弧性ガスを、四フッ化エチレン樹脂などの高分子材料に直接接触させることができ、効率よく圧力を上昇させ、より高い遮断性能を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 可動アーク接触子
１２ 固定アーク接触子
１３ 可動子カバー
１４ 絶縁ノズル
２１ 熱パッファ室
２３ 可動弁
３１ アーク空間
３２ 機械パッファ室
４１ 仕切り部材
４２ 切替弁
４３ 封止部材
６１ 内周側空間
６２ 外周側空間
７１ 高分子材料
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッファ形のガス遮断器に係り、特に、機械的な圧縮作用とアーク熱による加熱昇圧作用を利用した遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱パッファ併用形ガス遮断器は、大電流の遮断に適しており、電圧の高い系統に使用することができる。その反面、中小電流の遮断が難しいといった問題があった。そのため近年、パッファ形ガス遮断器を用いて大電流のみならず中小電流の遮断をも可能とする試みが行われている。
【０００３】
下記特許文献１には小電流から大電流に至るまで遮断することを目的とするガス遮断器が開示されている。特許文献１、図３に示すガス遮断器（以下、従来例という。）を図８に示す。
【０００４】
従来例の熱的昇圧室１０１には、この室内を主空間１０１ａと従空間１０１ｂに分割する分割部材１０２が、熱的昇圧室１０1の中心軸と同心円上に配置されている。主空間１０１ａはアーク空間側につながるガス流路１０３と、隔壁１０４の開口部１０４ａを経て機械的圧縮室１０５と空間的に接続されている。
【０００５】
この主空間１０１ａは、中小電流遮断時にもアークエネルギーによって昇圧可能な体積を持つ大きさに設定されている。分割部材１０２のフランジ１０６側端部近傍には連通部１０２ａが、隔壁１０４端部近傍には連通部１０２ｂがそれぞれ設けられている。
【０００６】
大電流遮断時には、アーク空間で生じた高温高圧のガスが主空間１０１ａを通り、その圧力により逆止弁１０７を押すことで開口部１０４ａを閉状態とする。その後、高温高圧のガスは、連通部１０２ｂを介して従空間１０１ｂ内部をノズル方向に流れる。
【０００７】
その際、該高温高圧のガスは、従空間１０１ｂ内部に存在した比較的低温のガスと混ざり合う。これにより比較的低温となった上記ガスは、連通部１０２ａから開口部１０６ａを介し、ガス流路１０３を通ってアークに吹き付けられる（以下、この現象をサーキュレーション効果という。）。つまり、従来例では、大電流遮断時の吹き付けガスの温度を比較的に低温にすることで遮断性能を向上することをねらっている。
【０００８】
また、中小電流遮断時には、主空間１０１ａの圧力が電流零点近傍で次第に低下し、機械圧縮室１０５の圧力を下回るため、逆止弁１０７は開状態となる。これによって、機械圧縮室１０５から熱的昇圧室１０１の主空間１０１ａへ流れるガス流が生じることが想定される。
【０００９】
連通部１０２ａ、１０２ｂの断面積の和をガス流路の開口部１０６ａの断面積よりも小さくすることで、連通部１０２ａ、１０２ｂにかかる圧力を上昇させ、ガス流が主空間１０１ａのみに生じることで従空間１０１ｂ側へガス流が分流することを防ぎ圧力低下を低減することをねらっている。
【００１０】
しかし、従来例には次の問題点がある。大電流遮断時において、連通部１０２ａ、１０２ｂの断面積の和をガス流路の開口部１０６ａの断面積よりも小さくすることで、連通部１０２ａ、１０２ｂにかかる圧力が上昇し、ガスが連通部１０２ｂからうまく流入せず、サーキュレーション効果が達成できないおそれがある。
【００１１】
仮に、アークにより生じた高温高圧のガスが連通部１０２ｂから従空間１０１ｂ側に流入したとしても、連通部１０２ａの断面積が小さいため、連通部１０２ａから流出するガスの量が著しく低減するおそれがある。
【００１２】
また、連通部１０２ａからガスが流出したとしても、その流出したガスはガス流路１０３方向のみならず主空間１０１ａ方向へも流れるため、ガス流路１０３方向に流れるガスの量は更に減少する。このため従来例ではサーキュレーション効果が弱まり、消弧性能も悪いという問題がある。
【００１３】
また、中小電流遮断時には、機械圧縮室１０５から熱的昇圧室１０１の主空間１０１ａへ流れるガス流が、連通部１０２ａまたは連通部１０２ｂから従空間１０１ｂに流入するおそれがあり、ガスの分流を低減する効果が得られないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−９９４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はこれらの問題を解決するためのものである。すなわち、本発明の目的は、大電流遮断時には、サーキュレーション効果を確実に実現することで、比較的低温のガスをアークに吹き付けること、および、ガスの流路を外周側空間６２から内周側空間６１に向かうようにすることでガス流の勢いをなるべく維持したままアークに吹き付けることを実現し、消弧性能を向上させることである。さらに、中小電流遮断時においても、ガスの分流を確実に防止することにより消弧性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項１に係るガス遮断器は、消弧性ガスを充填した容器内に、離合可能な一対の主接触子と、固定アーク接触子と、前記固定アーク接触子と離合可能な可動アーク接触子と、前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子を包囲する絶縁ノズルと、前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子が開離したときに、絶縁ノズル内の前記両アーク接触子間に形成されるアーク空間と、前記アーク空間においてアーク熱により圧力が上昇した消弧性ガスを導き入れる熱パッファ室と、前記熱パッファ室に直列に設けられ、機械的圧縮により圧力を上昇させる機械パッファ室と、を有するガス遮断器において、前記熱パッファ室を径方向に分割する仕切り部材を該熱パッファ室に設け、前記仕切り部材の絶縁ノズル側端部及び機械パッファ室側端部にはそれぞれ開口部を設け、前記アーク空間の圧力が上昇した時には、前記仕切り部材の内周側流路を閉鎖しかつ前記絶縁ノズル側端部を開放し、前記アーク空間の圧力が低下した時には、前記仕切り部材の内周側流路を開放しかつ前記絶縁ノズル側端部を閉鎖するためのガス流制御手段を設け、前記熱パッファ室と前記機械パッファ室の間で前記仕切り部材の外周側空間に開口部と可動弁を配置し、前記可動弁は、前記アーク空間の圧力が上昇した時には、前記開口部を閉鎖し前記仕切り部材の外周側空間と内周側空間を連通し、前記機械パッファ室の圧力が上昇したときには前記開口部を開放し前記仕切り部材の内周側への流路を形成することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のガス遮断器において、前記ガス流制御手段は、前記仕切り部材の絶縁ノズル側開口部を閉鎖する面と前記仕切り部材の内周側空間を閉鎖する面を有し、前記仕切り部材の内周面に沿って摺動する切替弁で構成することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のガス遮断器において、前記ガス流制御手段は、絶縁ノズル側端部の内周側に切り欠き部を設けた前記仕切り部材と、前記切り欠き部を軸方向に摺動する切替弁と、前記熱パッファ室の内壁と前記切替弁の間の流路を閉塞するように径方向に配置された封止部材とにより構成され、前記切替弁が前記切り欠き部の機械パッファ室側端部に係止するときに、前記切替弁の中空の内径側の面と該封止部材の外径側の面が相対向することを特徴とする。
【００１９】
上記構成において、仕切り部材に設けられた切り欠き部には円筒状の切替弁が緩嵌合し、仕切り部材の内周面に沿って該切替弁が軸方向に摺動する。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載のガス遮断器において、前記切替弁は、絶縁ノズル側の面が円錐状または円弧状であることを特徴とする。
【００２１】
上記において、「絶縁ノズル側の面」とは、円筒状の切替弁の内径側の面と絶縁ノズル側の面とを結び、アーク空間で生じたアークからの圧力を受ける面をいう。「絶縁ノズル側の面が円錐状」とは、絶縁ノズル側の面の形状が、該切替弁の中心軸の機械パッファ室側延長上に頂点を有する円錐の側面の一部であることをいう。「絶縁ノズル側の面が円弧状」とは、絶縁ノズル側の面の形状が、該切替弁の中心軸上に頂点を有する円弧の側面の一部であることをいう。
【００２２】
また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のガス遮断器において、前記仕切り部材の外周側空間に配置した逆止弁の開放時に、該逆止弁が前記仕切り部材の機械パッファ室側端部と密着することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のガス遮断器において、前記熱パッファ室において、仕切り部材の外周側空間にアブレーション効果を有する高分子材料を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１及び２に記載のガス遮断器によれば、ガス流制御手段を用いることで、大電流遮断時に以下の効果が得られる。
【００２５】
開極動作に伴い、アークが生じることで、アーク空間に高温高圧の消弧性ガスが生じる。この消弧性ガスが、熱パッファ室の仕切り部材の外周側空間に導かれ、外周側空間に存在する低温の消弧性ガスと混ざり合うことで比較的に低温の消弧性ガスとなる。
【００２６】
その後、アークが収縮することでアーク空間の圧力が低下し、この影響を受けた整流手段の動作により仕切り部材の内周側流路が形成される。比較的低温となった消弧性ガスは内周側流路を介して、ガスの流勢を維持したままアークに吹き付けられる。このサーキュレーション効果を確実に実現することで消弧性能を向上させることができる。
【００２７】
また、中小電流遮断時においては以下の効果が得られる。機械パッファ室の圧力が上昇することで、仕切り板の外周側空間に配される可動弁が動作し、機械パッファ室から熱パッファ室に流入する消弧性ガスが仕切り部材の外周側空間へ分流することを確実に防止することが可能となり、消弧性能を向上させることができる。
【００２８】
なお、上記可動弁は、大電流遮断時には、熱パッファ室と機械パッファ室の間の開口部を封止する逆止弁の役目を有し、小電流遮断時においては、機械パッファ室から流入する低温の消弧性ガスを仕切り部材の内周側空間へ導く切替弁の役目を有する。
【００２９】
請求項３に記載のガス遮断器によれば、切替弁と封止部材の軸方向の重なりが無くなるため、流体抵抗を減少させることが可能となる。これにより、消弧性ガスをより効率よくアークに吹きつけることが可能となる。
【００３０】
請求項４に記載のガス遮断器によれば、切替弁の絶縁ノズル側の面が流体摩擦を低減するために円錐状または円弧状に構成されているので、消弧性ガスを効率よく仕切り部材の外周側空間へ流入させることが可能となる。
【００３１】
請求項５に記載のガス遮断器によれば、中小電流遮断時において、機械パッファ室と熱パッファ室間の差圧により逆止弁が前記仕切り部材方向に変位する。該逆止弁は機械パッファ室側端部と密着することで外周側空間と内周側空間を分断する。これにより、消弧性ガスが外周側空間に分流することを防ぐことが可能となる。機械パッファ室からの消弧性ガスはその流勢を維持したまま内周側空間のみを経てアーク空間へ吹き付けられる。これによって中小電流遮断時における消弧性能を向上することが可能となる。
【００３２】
請求項６に記載のガス遮断器によれば、熱パッファ室内に流入する高温の消弧性ガスを、アブレーション効果を有する高分子材料に直接接触させることができる。これにより効率よく熱パッファ室内の圧力を上昇させ、より高い遮断性能を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例1における、アーク発生前の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図２】実施例1における、アーク発生時の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図３】実施例1における、消弧性ガス吹付け時の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図４】実施例２に示す、ガス流制御手段の一例を示す断面拡大図である。
【図５】本発明における切替弁の実施形態を示す断面拡大図である。
【図６】実施例３に示す、消弧性ガス吹付け時の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図７】実施例４に示す、アーク発生時の熱パッファ室の状態を示す断面図である。
【図８】従来例の遮断部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記実施形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜変更して実施することも可能である。
【実施例１】
【００３５】
図１は本発明が適用される実施形態１のガス遮断器の遮断部の断面図である。熱パッファ室２１には容積可変の機械パッファ室３２が隔壁１７を介して直列に配置されている。熱パッファ室２１内には、熱パッファ室２１を径方向に区分する円筒状の仕切り部材４１が配される。
【００３６】
該仕切り部材４１は、例えば、以下の構成を有する。熱パッファ室２１と同軸上に配され、熱パッファ室２１を径方向に二分する円筒状の部材を用い、この円筒状部材の外周を９０度間隔で４等分する任意の箇所に該円筒状部材の軸方向に沿ってシリンダ１５の内周まで延びる支持部材（不図示）を設ける。
【００３７】
上記の支持部材を有する仕切り部材４１をシリンダ１５の内周面に嵌合させることで熱パッファ室２１内に固定する。なお、該支持部材を有する仕切り部材４１は遮断部の軽量化のためアルミ製とするのが好ましい。アルミ製とすることで、熱パッファ室２１に流入する高温高圧の消弧性ガスを冷却する効果も期待できる。さらに、仕切り部材４１の両端には開口部５３、５４を設け、仕切り部材４１の内周側空間６１と外周側空間６２を連通する。
【００３８】
熱パッファ室２１の絶縁ノズル１４側には切替弁４２、封止部材４３を配置する。封止部材４３は円盤状で、中空ロッド１６の外周かつ仕切り部材４１の開口部５３よりも機械パッファ室３２側に固定される。切替弁４２は、封止部材４３の外径よりも小径の中空部を有する円筒状であって、封止部材４３に係止する。また、切替弁４２の円筒外周面は、仕切り部材４１の内周面と緩嵌合し、仕切り部材４１の内周面をガイドとして軸方向に摺動可能である。
【００３９】
図２に示すように、アーク空間３１にアークが生じ、この部分のガス圧が上昇した時には、アーク空間３１と熱パッファ室２１の圧力差により、切替弁４２が封止部材４３方向に変位し、流路５１を塞ぎ、開口部５３を開放する。
【００４０】
このように、切替弁４２および封止部材４３は、可動アーク接触子１１と固定アーク接触子１２が開極状態となったときに、熱パッファ室２１内に生じる消弧性ガスの流路を制御し、外周側空間６２へ導くためのガス流制御手段として機能する。
【００４１】
この他に、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２を隔てる隔壁１７が中空ロッド１６の外周に設けられる。また、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２を繋ぐ連通部１８と、該連通部を開閉する可動弁２３は、仕切り部材４１の外周側空間６２側の機械パッファ室３２寄りに配される。
【００４２】
可動弁２３は円盤状であって、中空部を有する。該中空部は、仕切り部材４１の外径及び隔壁１７の外径よりも小径である。可動弁２３はシリンダ１５の内周面をガイドとして、仕切り部材４１と隔壁１７の間を軸方向に摺動可能である。
【００４３】
図２に示すように、アークが生じアーク空間３１内のガス圧が上昇したときには、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２の圧力差により、可動弁２３は機械パッファ室３２よりに変位して連通部１８を閉塞する。
【００４４】
一方、図３に示すように、遮断動作が進み、機械パッファ室３２内の圧力が上昇したときには、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２の圧力差により、可動弁２３が仕切り部材４１方向に変位する。本実施例においては、可動弁２３が仕切り部材４１に接する前にストッパー６３に係止する。よって、可動弁２３は仕切り部材４１とは接触せず、その間に空間を有する。
【００４５】
以下、大電流遮断時における動作について説明する。図１に示すように、電流遮断時に操作器により中空ロッド１６が駆動されると、可動アーク接触子１１、可動子カバー１３、絶縁ノズル１４、シリンダ１５、隔壁１７が紙面左に向かって変位し、開極状態となる。このとき、可動アーク接触子１１と固定アーク接触子１２の間に形成されるアーク空間３１にアークが発生する。
【００４６】
大電流遮断時には、電流が波高値まで大きくなるにつれて、アーク空間３１に存在する消弧性ガスは圧力が上昇するとともに高温になる。図２に示すように、この消弧性ガスは連通部２２を介して熱パッファ室２１内へ高速で流入する。
【００４７】
図２に示すように、熱パッファ室２１内の切替弁４２は、流入する消弧性ガスの動圧を受けて、仕切り部材４１に沿って紙面左方向に動作し、封止部材４３に押しつけられる。このとき、仕切り部材４１と封止部材４３間の流路５１が閉塞され、同時に、仕切り部材４１の開口部５３は開放される。これにより、熱パッファ室２１内に高速に流入した高温の消弧性ガスは、仕切り部材４１の内周側空間６１へは流入せずに、流路５３を通り、仕切り部材４１の外周側空間６２へと流入する。
【００４８】
これにより熱パッファ室２１内にアークの熱エネルギーが取り込まれ、熱パッファ室２１内の消弧性ガスが加熱され、熱パッファ室２１内の圧力が急速に上昇する。このとき、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２との間に圧力差が生じ、可動弁２３には機械パッファ室３２方向への力が作用し、連通部１８が閉ざされる。
【００４９】
一方で、閉極状態より熱パッファ室２１内に存在する比較的低温の消弧性ガスは、熱パッファ室２１の外周側空間６２内に流入してきた高温の消弧性ガスにより、仕切り部材４１と可動弁２３の間の空間を介して内周側空間６１に流入する。
【００５０】
そして、図３に示すように、電流零点が近づくと、アークが収縮し、アーク空間３１の圧力は低下し、切替弁４２の連通部２２側空間の圧力も低下する。すると、切替弁４２は、切替弁４２の熱パッファ室２１側と連通部２２側の差圧によって、連通部２２側へと動作する。これによって、封止部材４３と仕切り部材４１間の流路５１、及び封止部材４３と切替弁４２間の流路５２が形成される。この流路５１、５２を介して、比較的低温の消弧性ガスが熱パッファ室２１から連通部２２を通り、アークへ吹き付けられる。
【００５１】
以上のように、アークに吹き付けられる消弧性ガスは比較的低温であるため、アーク冷却効果が高まり、大電流遮断時において高い遮断性能を得ることができる。さらに、切替弁４２一つのみで消弧性ガスの流路を確実に切り替えることが可能であり、簡便な構造で動作安定性の高い構造を実現することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施例の切替板４２は、図５(ａ)ないし（ｃ）に示す形状を有するのが望ましい。図５(ａ)は切替弁４２の内周面４２ａを円錐状にしたものである。図５(ｂ)は切替弁４２の内周面４２ａを円弧状にしたものである。
【００５３】
これらの断面形状は消弧性ガスのガイドの機能を果たすので、消弧性ガスを効率よく仕切り部材４１の外周側空間６２へと導くことが可能である。各辺の寸法または円弧状部分の曲率は適宜変更可能である。
【００５４】
また、図５（ｃ）に示す切替弁の例は、図５(ａ)（ｂ）の切替弁において、封止部材４３に接する面４２ｂと仕切り板４１に接する面４２ｃからなる角を湾曲としたものである。この形状を選択することで、切替弁４２の中心軸が中空ロッド１６の中心軸に対して傾きが生じた場合でも、切替弁４２はスムーズに動作することが可能である。各辺の寸法または湾曲部の曲率は適宜変更可能である。
【００５５】
さらに、切替弁４２と封止部材４３を復帰ばね（不図示）で連結し、切替弁４２と封止部材４３が密着する構造とした場合には、電流遮断時に流入する消弧性ガスが、内周側空間６１へ流入するのを低減し、より確実に消弧性ガスを外周側空間６２へと導くことが可能となる。
【００５６】
次に、中小電流遮断時の動作について説明する。中小電流遮断時においては、熱パッファ室２１の圧力上昇は大電流遮断時ほど大きくないため、熱パッファ室２１と機械パッファ室３２との圧力は均衡する。そのため、図３に示すように、可動弁２３は連通部１８を閉塞しない。電流零点近傍では、遮断動作により機械パッファ室３２が圧縮され圧力が上昇しているため、熱パッファ室２１の圧力は機械パッファ室３２の圧力と比較して低い状態となる。
【００５７】
そのため、図３に示すように、可動弁２３が仕切り部材４１方向に動作し、機械パッファ室３２から熱パッファ室２１に低温の消弧性ガスが流入する。機械パッファ室３２より熱パッファ室２１に流入した消弧性ガスは、可動弁２３と仕切り部材４１間の間隙が狭小であるため、仕切り部材４１の外周側空間６２にはほとんど流れない。
【００５８】
さらに、電流零点近傍では、アーク空間３１の圧力が低下しているため、切替弁４２の熱パッファ室２１側と連通部２２側の差圧によって、切替弁４２は連通部２２側へと動作する。これにより、機械パッファ室３２内の低温の消弧性ガスを仕切り部材４１の内周側空間６１および連通部２２を通してアークに吹き付けることが可能となる。
【００５９】
さらに、可動弁２３と仕切り部材４１間に空間を有することで、外周側空間６２に滞留している消弧性ガスを内周側空間６１に取り込めるため、長い時間にわたって消弧性ガスをアークに吹き付けることが可能となる。
【００６０】
なお、隔壁１７、可動弁２３、切替弁４２及び封止部材４３はその角に曲率を持たせるなど、流体抵抗を低減する形状とすることで、消弧性ガス流をアークに対してより効率よく吹き付けることが可能となる。
【実施例２】
【００６１】
図４（ａ）（ｂ）に本発明のガス遮断器に用いられるガス流制御手段の他の例を示す。この例では、仕切り部材４１の連通部２２側端部の内周側に切り欠きを設け、前記切替弁４２と熱パッファ室２１の中心軸方向の内壁との間の流路を閉塞するように封止部材４３を配置する。切替弁４２が前記切り欠き部の機械パッファ室３２側端部に係止するときに、切替弁４２に設けられた略円形状の中空の内径側の面と略円形状の封止部材４３の外径側の面が相対向するように構成する。
【００６２】
図４（ａ）は消弧性ガスが熱パッファ室２１内に流入したときのガス流制御手段周辺の拡大図である。このとき、切替弁４２が連通部２２とは反対側に動作し、封止部材４３の外径側の面と切替弁４２の中空の内径側の面が相対向する。これにより、消弧性ガス流入時には、切替弁４２と封止部材４３の間の流路を閉塞し、開口部５３を開放する。
【００６３】
図４（ｂ）は消弧性ガス吹付け時のガス流制御手段の断面拡大図である。切替弁４２が連通部２２側に変位すると、仕切り部材４１、切替弁４２、封止部材４３の間に流路５１を形成する。
【００６４】
図１ないし図３に示す切替弁と比較すると、図４（ａ）（ｂ）に示すガス流制御手段を用いれば、切替弁４２と封止部材４３の軸方向の重なりが無くなるため、流体抵抗を減少させ、消弧性ガスをより効率よくアークに吹き付けることが可能となる。
【００６５】
また、ガス流制御手段の切替弁４２としては、図５（ａ）および（ｂ）に示した形状を有する切替弁を用いるのが望ましい。これらを用いることで、消弧性ガスを効率よく仕切り部材４１の外周側空間６２へと導くことが可能である。
【実施例３】
【００６６】
図６は本発明が適用される実施形態３のガス遮断器の遮断部の断面である。この実施の形態は実施形態１において、可動弁２３が開状態にある時、可動弁２３と仕切り部材４１が密着することで外周側空間６２が内周側空間６１から分断されるものである。
【００６７】
中小電流遮断時においては、熱パッファ室２１の圧力の上昇は大電流遮断時ほど大きくないため、機械パッファ室３２と熱パッファ室２１の圧力は均衡する。そのため、可動弁２３は連通部１８を閉塞しない。
【００６８】
電流零点近傍では、遮断動作により機械パッファ室３２が圧縮される。これにより機械パッファ室３２の圧力が上昇し、熱パッファ室２１内の圧力が機械パッファ室３２内の圧力と比較して低くなる。そのため可動弁２３が仕切り弁４１方向に移動し、機械パッファ室３２から熱パッファ室２１に低温の消弧性ガスが流入する。
【００６９】
このとき、可動弁２３と仕切り部材４１は密着するため、仕切り部材４１の外周側空間６２と内周側空間６１の流路は閉塞される。これにより、機械パッファ室３２より流入した消弧性ガスは、仕切り部材４１の外周側空間６２には流れず、内周側空間６１へと流れ込む。
【００７０】
また、仕切り部材４１の外周側空間６２と内周側空間６１の流路が閉塞されることで、外周側空間６２に滞留しているガスが内周側空間６１に流入するのを防ぐことができる。外周側空間６２内の消弧性ガスは、機械パッファ室３２から流入する消弧性ガスと比較すると高温である。このため、外周側空間６２内の消弧性ガスの混入を防ぐことで機械パッファ室３２から流入する消弧性ガスを低温のままアークに吹き付けることが可能となる。したがって、本実施例によれば、中小電流遮断時においても、高い遮断性能を得ることが可能となる。
【実施例４】
【００７１】
図７は本発明の実施形態４に適用されるガス遮断器の遮断部の断面である。この実施の形態は実施形態１において、熱パッファ室２１内の仕切り部材４１の外周側空間６２にアブレーション効果を有する高分子材料７１を配置したものである。
【００７２】
この実施の形態によれば、熱パッファ室２１内に流入する高温の消弧性ガスを、四フッ化エチレン樹脂などの高分子材料に直接接触させることができ、効率よく圧力を上昇させ、より高い遮断性能を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 可動アーク接触子
１２ 固定アーク接触子
１３ 可動子カバー
１４ 絶縁ノズル
２１ 熱パッファ室
２３ 可動弁
３１ アーク空間
３２ 機械パッファ室
４１ 仕切り部材
４２ 切替弁
４３ 封止部材
６１ 内周側空間
６２ 外周側空間
７１ 高分子材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスを充填した容器内に、
離合可能な一対の主接触子と、
固定アーク接触子と、
前記固定アーク接触子と離合可能な可動アーク接触子と、
前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子を包囲する絶縁ノズルと、
前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子が開離したときに、絶縁ノズル内の前記両アーク接触子間に形成されるアーク空間と、
前記アーク空間においてアーク熱により圧力が上昇した消弧性ガスを導き入れる熱パッファ室と、
前記熱パッファ室に直列に設けられ、機械的圧縮により圧力を上昇させる機械パッファ室と、
を有するガス遮断器において、
前記熱パッファ室を径方向に分割する仕切り部材を該熱パッファ室に設け、
前記仕切り部材の絶縁ノズル側端部及び機械パッファ室側端部にはそれぞれ開口部を設け、
前記アーク空間の圧力が上昇した時には、前記仕切り部材の内周側流路を閉鎖しかつ前記絶縁ノズル側端部を開放し、前記アーク空間の圧力が低下した時には、前記仕切り部材の内周側流路を開放しかつ前記絶縁ノズル側端部を閉鎖するためのガス流制御手段を設け、
前記熱パッファ室と前記機械パッファ室の間で前記仕切り部材の外周側空間に開口部と可動弁を配置し、
前記可動弁は、前記アーク空間の圧力が上昇した時には、前記開口部を閉鎖し前記仕切り部材の外周側空間と内周側空間を連通し、前記機械パッファ室の圧力が上昇したときには前記開口部を開放し前記仕切り部材の内周側への流路を形成することを特徴とする
ガス遮断器。
【請求項２】
前記ガス流制御手段は、
前記仕切り部材の絶縁ノズル側開口部を閉鎖する面と
前記仕切り部材の内周側空間を閉鎖する面を有し、
前記仕切り部材の内周面に沿って摺動する切替弁で構成す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】
前記ガス流制御手段は、
絶縁ノズル側端部の内周側に切り欠き部を設けた前記仕切り部材と、
前記切り欠き部を軸方向に摺動する切替弁と、
前記熱パッファ室の内壁と前記切替弁の間の流路を閉塞するように径方向に配置された封止部材とにより構成され、
前記切替弁が前記切り欠き部の機械パッファ室側端部に係止するときに、前記切替弁の中空の内径側の面と該封止部材の外径側の面が相対向す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】
前記切替弁は、絶縁ノズル側の面が円錐状または円弧状であることを特徴とする
請求項２又は３に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記仕切り部材の外周側空間に配置した逆止弁の開放時に、該逆止弁が前記仕切り部材の機械パッファ室側端部と密着することを特徴とする
請求項１ないし４のいずれかに記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記熱パッファ室において、仕切り部材の外周側空間にアブレーション効果を有する高分子材料を設けたことを特徴とする
請求項１ないし５のいずれかに記載のガス遮断器。
【請求項１】
消弧性ガスを充填した容器内に、
離合可能な一対の主接触子と、
固定アーク接触子と、
前記固定アーク接触子と離合可能な可動アーク接触子と、
前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子を包囲する絶縁ノズルと、
前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子が開離したときに、絶縁ノズル内の前記両アーク接触子間に形成されるアーク空間と、
前記アーク空間においてアーク熱により圧力が上昇した消弧性ガスを導き入れる熱パッファ室と、
前記熱パッファ室に直列に設けられ、機械的圧縮により圧力を上昇させる機械パッファ室と、
を有するガス遮断器において、
前記熱パッファ室を径方向に分割する仕切り部材を該熱パッファ室に設け、
前記仕切り部材の絶縁ノズル側端部及び機械パッファ室側端部にはそれぞれ開口部を設け、
前記アーク空間の圧力が上昇した時には、前記仕切り部材の内周側流路を閉鎖しかつ前記絶縁ノズル側端部を開放し、前記アーク空間の圧力が低下した時には、前記仕切り部材の内周側流路を開放しかつ前記絶縁ノズル側端部を閉鎖するためのガス流制御手段を設け、
前記熱パッファ室と前記機械パッファ室の間で前記仕切り部材の外周側空間に開口部と可動弁を配置し、
前記可動弁は、前記アーク空間の圧力が上昇した時には、前記開口部を閉鎖し前記仕切り部材の外周側空間と内周側空間を連通し、前記機械パッファ室の圧力が上昇したときには前記開口部を開放し前記仕切り部材の内周側への流路を形成することを特徴とする
ガス遮断器。
【請求項２】
前記ガス流制御手段は、
前記仕切り部材の絶縁ノズル側開口部を閉鎖する面と
前記仕切り部材の内周側空間を閉鎖する面を有し、
前記仕切り部材の内周面に沿って摺動する切替弁で構成す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】
前記ガス流制御手段は、
絶縁ノズル側端部の内周側に切り欠き部を設けた前記仕切り部材と、
前記切り欠き部を軸方向に摺動する切替弁と、
前記熱パッファ室の内壁と前記切替弁の間の流路を閉塞するように径方向に配置された封止部材とにより構成され、
前記切替弁が前記切り欠き部の機械パッファ室側端部に係止するときに、前記切替弁の中空の内径側の面と該封止部材の外径側の面が相対向す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】
前記切替弁は、絶縁ノズル側の面が円錐状または円弧状であることを特徴とする
請求項２又は３に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記仕切り部材の外周側空間に配置した逆止弁の開放時に、該逆止弁が前記仕切り部材の機械パッファ室側端部と密着することを特徴とする
請求項１ないし４のいずれかに記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記熱パッファ室において、仕切り部材の外周側空間にアブレーション効果を有する高分子材料を設けたことを特徴とする
請求項１ないし５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８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−７９６０１（Ｐ２０１２−７９６０１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５２９８（Ｐ２０１０−２２５２９８）
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（５０１３８３６３５）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (168)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（５０１３８３６３５）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (168)
【Ｆターム（参考）】
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