碍子型開閉装置
【課題】地球温暖化への影響を抑制するために環境面で悪影響の少ないＣＯ２等の絶縁性ガスを用いる一方で、ＳＦ６ガスを必要最小限に適用することで、ガス絶縁開閉器としての機能を発揮させるようにする。
【解決手段】内部に消弧室３１ａを形成した消弧室用碍管３１と、この消弧室用碍管３１の下部に設けられ、内部に絶縁ガス室３２ａを形成した支持碍管３２と、この支持碍管３２の下部に設けられた機構箱３４と、消弧室３１ａと絶縁ガス室３２ａの間を気密的に区分する仕切板３３を備える。消弧室用碍管３１には、固定電極３５および可動電極３６を備え、可動電極３６に設けられる絶縁ノズル３７と、消弧室３１ａに封入する消弧性ガスＧ２とを備え、絶縁ガス室３２ａに消弧性ガスＧ２より地球温暖化係数の小さい絶縁ガスＧ１を封入する。
【解決手段】内部に消弧室３１ａを形成した消弧室用碍管３１と、この消弧室用碍管３１の下部に設けられ、内部に絶縁ガス室３２ａを形成した支持碍管３２と、この支持碍管３２の下部に設けられた機構箱３４と、消弧室３１ａと絶縁ガス室３２ａの間を気密的に区分する仕切板３３を備える。消弧室用碍管３１には、固定電極３５および可動電極３６を備え、可動電極３６に設けられる絶縁ノズル３７と、消弧室３１ａに封入する消弧性ガスＧ２とを備え、絶縁ガス室３２ａに消弧性ガスＧ２より地球温暖化係数の小さい絶縁ガスＧ１を封入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁ガスを封入した密閉容器内に開閉可能とした接点を配置してなる碍子型開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流遮断機能を有する碍子型開閉装置として一般的に使用されているものとしてガス絶縁開閉器がある。このガス絶縁開閉器には、その使用目的、必要とされる機能に応じて、負荷開閉器、断路器、遮断器など様々なものが存在する。その多くは六フッ化硫黄ガス（以下、ＳＦ６ガスという。）等の消弧性ガス中に１対の接点を配置し、通電時には両者を接触状態に保つことで通電を行い、電流遮断時には接点を開離させて前記ガス中にアーク放電を発生させ、そのアークを消弧することで電流を遮断する方式のものである。
【０００３】
従来のこの種の碍子型開閉装置として、例えば特許文献１に示されるような構成のものがある。
【０００４】
すなわち、特許文献１に示される碍子型開閉装置について図４を参照して説明する。
【０００５】
図４は、従来の碍子型開閉装置の一例を示す要部の縦断面図である。図４に示す従来の碍子型開閉装置１は、接地された金属あるいは碍管等からなる密閉容器２内において、消弧性ガス３が充填されている。密閉容器２内には固定接触部４および可動接触部５が対向して配置されており、固定接触部４および可動接触部５にはそれぞれ固定アーク接触子６ａおよび可動アーク接触子６ｂが設けられている。
【０００６】
これらアーク接触子６ａ，６ｂは通常運転時では接触導通状態にあり、遮断動作時は相対移動により開離すると共に両アーク接触子６ａ，６ｂ間の空間にアーク７を発生させるようになっている。さらに、可動接触部５側にはアーク７に対し絶縁ガス３を消弧性ガスとして吹き付けるガス流発生手段９が設置されている。
【０００７】
ガス流発生手段９には、ピストン１０、シリンダ１１、パッファ室１２、絶縁ノズル１３が設けられている。また、固定接触部４側には固定側熱ガス流１４ａが通過可能な金属製の排気筒１５が取り付けられている。可動接触部５側には可動側熱ガス流１４ｂが通過可能な中空ロッド１６が可動アーク接触子６ｂに連なって設けられている。
【０００８】
以上の構成を有するガス遮断器機能の遮断過程において、可動接触部５が図の左方向に動作すると、固定されているピストン１０がシリンダ１１の内部空間であるパッファ室１２を圧縮して同部の圧力を上昇させる。そして、パッファ室１２内に存在する消弧性ガス３が高圧力のガス流となってノズル１３に導かれ、このノズル１３から固定アーク接触子６ａ，可動アーク接触子６ｂ間に発生したアーク７に対して強力に吹付けられる。これにより、両アーク接触子６ａ，６ｂ間に発生した導電性のアーク７は消滅し電流は遮断される。
【０００９】
一般的に、パッファ室１２内の圧力が高いほど、絶縁ガス３が強力にアーク７へと吹き付けられるため、より高い電流遮断性能が得られるようになっている。
【００１０】
なお、高温のアーク７に吹き付けられた絶縁ガス３は高温状態となり、固定側熱ガス流１４ａおよび可動側熱ガス流１４ｂとして固定アーク接触子６ａ，可動アーク接触子６ｂ間の空間より遠ざかるように流れ、最終的には密閉容器２内へ放散される。
【００１１】
従来の碍子型開閉装置１によれば、絶縁ガス３として、ＳＦ６ガス、あるいは空気が使用されることが多い。ＳＦ６ガスは、アークを消滅させる性能(消弧性能)、および電気絶縁性能に優れており、特に高電圧用のガス絶縁開閉器においては広く使用されている。また、空気はコストが安いこと、安全で環境にも優しいことから、特に小形のガス絶縁開閉器において使用されることが多い。
【００１２】
また、従来の他の開閉装置として、図５に例示すようにＳＦ６ガスを消弧性ガスとして用いた碍子型開閉装置２０の構成のものがある。この碍子型開閉装置２０は、複合碍管２１の下部に支持碍管２５を、更に支持碍管２５の下部に図示しない機構箱を設けた縦型構成の碍子型開閉装置である（特許文献２参照）。
【００１３】
この複合碍管２１には、固定電極２２および可動電極２３が設置され、可動電極２３には、ノズル２４が固定されている。
【００１４】
ノズル２４は、図示しないアーク接触子間に発生したアークに対して強力に吹付ける。これにより、接触子間に発生した導電性のアーク７は消滅し電流を遮断するようになる。
【００１５】
この碍子型開閉装置２０は、別の磁器碍管もしくは複合碍管、すなわち支持碍管２５に絶縁支持され、支持碍管２５の下部は、図示しない操作機構を収納した機構箱に固定される。
【００１６】
通常、この種の碍子型開閉装置の複合碍管２１内に充填されるＳＦ６ガスは、特に高電圧用のガス絶縁開閉器において非常に適したガスといえるが、高い地球温暖化作用を有することが知られており、近年その使用量の削減が望まれている。地球温暖化作用の大きさは一般に地球温暖化係数、すなわちＣＯ２ガスを１とした場合の相対値により表され、ＳＦ６ガスの地球温暖化係数は２３９００に及ぶことが知られている。また、空気は安全性や環境保全の面では優れているが、その消弧性能および電気絶縁性能はＳＦ６ガスよりも大幅に劣るため、高電圧用のガス絶縁開閉器に広く適用するのは困難であると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００７−２５８１３７号公報
【特許文献２】特開２００３−３２３８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで本発明は、環境面で悪影響の少ない絶縁ガスを可能な限り用いるようにする一方で、ＳＦ６ガスを主成分としたガスを必要限度に適用することで、ガス絶縁開閉器としての機能を発揮させるとともに地球温暖化への影響を可能な限り抑制することが可能な碍子型開閉装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態によれば、内部に消弧室を形成した消弧室用碍管と、この消弧室用碍管の下部に設けられ、内部に絶縁ガス室を形成した支持碍管と、この支持碍管の下部に設けられた機構箱と、前記消弧室と絶縁ガス室の間を気密的に区分するように設けられた仕切板と、を備え、前記消弧室にはＳＦ６ガスを含有する消弧性ガスが封入され、前記絶縁ガス室には前記消弧性ガスよりも地球温暖化係数の小さい絶縁性ガスが封入され、前記消弧室用碍管には、その消弧室に設けられる固定電極および可動電極を備えたことを特徴とする碍子型開閉装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の碍子型開閉装置の第１の実施形態を示す要部の縦断面図。
【図２】本発明の碍子型開閉装置の第２の実施形態を示す要部の縦断面図。
【図３】本発明の碍子型開閉装置の第３の実施形態を示す要部の縦断面図。
【図４】従来の碍子型開閉装置の一例を示す要部の縦断面図。
【図５】従来の碍子型開閉装置の他の例を示す要部の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の碍子型開閉装置の第１の実施形態乃至第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態における碍子型開閉装置について、図１を参照して説明する。
【００２３】
図1に示す碍子型開閉装置３０は、消弧室用碍管３１と、支持碍管３２と、これら両者の碍管３１および３２を接合する仕切板３３および、支持碍管３２の下部に設けられる機構箱３４とから構成される。
【００２４】
消弧室用碍管３１は、支持碍管３２の上部に仕切板３３を介して絶縁支持され、その内部に円筒状の消弧室３１ａが形成されている。消弧室３１ａ内にはＳＦ６ガスを含有する消弧性ガスＧ１が封入され、この上部に固定電極３５が、下部に可動電極３６が設けられる。消弧性ガスＧ１としては、消弧性に優れた性状のガスが用いられる。固定電極３５および可動電極３６は、例えば円柱状のものである。可動電極３６には、固定電極３５に対向配置してＳＦ６ガスを圧縮して噴出させる絶縁ノズル３７が設けられる。
【００２５】
この絶縁ノズル３７は、消弧性ガスＧ１の封入された環境下で消弧性ガスＧ１を固定電極３５側に噴出することにより、可動電極３６と固定電極３５間に生じるアークを消弧する作用をなす。
【００２６】
消弧性ガスＧ１の封入ガス圧は、標準定格の場合、例えば７ｋｇ／ｃｍ２程度に封入するのが適当であるが、絶縁性能等を考慮して適宜変更して使用するのが望ましい。
【００２７】
支持碍管３２は、絶縁ガスＧ２を封入した絶縁ガス室３２ａを備える。この絶縁ガスＧ２は、消弧性ガスＧ１より地球温暖化係数の小さい、例えばＣＯ２、乾燥空気または大気等である。
【００２８】
支持碍管３２は、その下部が図示しない操作機構を収納した機構箱３４に対し絶縁性ガスＧ２により電気絶縁された状態で支持固定される。また、支持碍管３２内には、碍子型開閉装置３０の動作時において、機構箱３４からの駆動エネルギーを消弧室用碍管３１側に伝達させるための絶縁棒３８が設けられる。
【００２９】
この絶縁棒３８は、下端部が機構箱３４に固定され、上端部が消弧室用碍管３１の可動電極３６に固定される。この絶縁棒３８を上下動させることにより可動電極３６を固定接点３５に対して通・断電させることができる。
【００３０】
支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａ内における絶縁性ガスＧ２の封入圧力は、消弧室用碍管３１側と機構箱３４との絶縁性を保持するために所要の封入圧力、例えば７ｋｇ／ｃｍ２程度に封入される。この封入ガス圧や絶縁ガス室３２ａの長手方向長さＬ１は、絶縁性能等を考慮して適宜変更して使用するのが望ましい。
【００３１】
仕切板３３は、消弧室用碍管３１内の消弧性ガスＧ１と支持碍管３２内の絶縁性ガスＧ２との境界を気密的に仕切る平板形状のものである。
【００３２】
仕切板３３には、可動電極３６の外形状に合致する、例えば円形状の透孔３３ａが設けられ、この透孔３３ａに可動電極３６の下端部が気密的に嵌め込まれた構成になっている。したがって、消弧室３１ａの消弧性ガスＧ１と支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａの絶縁ガスＧ２とが相互に漏れない構成になっている。
【００３３】
なお、この仕切板３３の形状は、特に平板形状である必要はなく、消弧性ガスＧ１と絶縁性ガスＧ２を気密的に区分することができ、かつ、機構箱３４からの駆動エネルギーを伝達することができる構造のものであればよい。
【００３４】
また、固定電極３５側と可動電極３６側には、図示しない電極端子が設けられ、大気中に設置されている図示しない母線や、他の機器に、導体３９ａ，３９ｂを介して接続される。機構箱３４は、碍子型開閉装置３０の動作時において、駆動エネルギーを消弧室用碍管３１側に伝達させるために設けられる。
【００３５】
次に、碍子型開閉装置３０の作用について説明する。
【００３６】
碍子型開閉装置３０が駆動すると、消弧室用碍管３１内において、両固定電極３５，可動電極３６間でアークが生じるが、周囲に封入された消弧性ガスＧ１の消弧作用によりアークが瞬時に消弧された状態で電流は遮断される。
【００３７】
碍子型開閉装置３０によれば、両固定電極３５，可動電極３６間の開閉動作により起生する生成物が仕切板より下方に落下することはなく、下方の機構箱３４周辺を主とする碍子型開閉装置３０のメンテナンス周期を長くすることができる。
【００３８】
更に、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガス、例えば乾燥空気を、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することができるので、碍子型開閉装置３０において、消弧室用碍管３１と支持碍管３２の組み立てる際の製作性が向上する。
【００３９】
このように、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガスを、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することにより全体的に所望の絶縁性能を満足できる碍子型開閉装置３０を得ることができる。
【００４０】
したがって、従来の碍子型開閉装置のように、ガス区分なく全体に消弧性ガスＧ１としてＳＦ６ガスを使用した従来の場合と比較してＳＦ６ガスの使用量を低減させることができ、地球温暖化への影響が小さい碍子型開閉装置３０を提供することができる。
【００４１】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について図２を参照して説明する。
【００４２】
第１の実施形態を示す図１と同一部分には同一符号を附した図２を参照して説明する。
【００４３】
碍子型開閉装置４０は、消弧室用碍管３１と、支持碍管３２と、これら両者の消弧性碍管３１および支持碍管３２を接合する仕切板３３および支持碍管３２の下部に設けられる機構箱３４とから構成される。
【００４４】
消弧室用碍管３１と支持碍管３２の接合部を仕切るように設けられる仕切板３３に透孔３３ａが設けられる。この透孔３３ａには、下端が機構箱３４に固定された絶縁棒３８の上端を透孔３３ａを貫通して所要のＬ２寸法突出するように設けられる。また、この突出した部分には、Ｌ２相当長さのベローズ４２が設けられる。具体的には、ベローズ４２の固定端側が仕切板３３の透孔３３ａを消弧室用碍管の消弧室側から気密的に覆い、且つ可動端部が可動電極側に固定されて設けられる。
【００４５】
その他の構成については、図１に示す構成と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
次に、碍子型開閉装置４０の作用について説明する。
【００４７】
碍子型開閉装置４０が駆動すると、消弧室用碍管３１内において、両固定電極３５，可動電極３６間でアークが生じるが、周囲に封入された消弧性ガスＧ１の消弧作用によりアークが瞬時に消弧された状態で電流は遮断される
また、支持碍管３２側においては、支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａ内の絶縁性ガスＧ２の空気圧と消弧室用碍管３１内の消弧性ガスＧ１のガス圧がベローズ４２の伸縮作用により相互にバランスよく安定に保たれる。例えば、消弧性ガスＧ１のガス圧より絶縁性ガスＧ２の空気圧の方が大きい場合、ベローズ４２の長さＬ２が圧力バランスがとれるまで伸張する。そしてバランスよく安定に保たれる。
【００４８】
碍子型開閉装置４０によれば、両固定電極３５，可動電極３６間の開閉動作により起生する生成物が仕切板３３より下方に落下することはなく、下方の機構箱３４周辺を主とする碍子型開閉装置４０のメンテナンス周期を長くすることができる。
【００４９】
更に、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガス、例えば乾燥空気を、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することができるので、碍子型開閉装置４０において、消弧室用碍管３１と支持碍管３２の組み立てる際の製作性が向上する。
【００５０】
また、碍子型開閉装置４０によれば、消弧性ガスＧ１と絶縁性ガスＧ２との境界を気密的に仕切る仕切板３３にベローズ４２を取り付けたから、絶縁ガス室３２ａ内のガス圧が消弧室３１ａ内のガス圧より高い場合および低い場合に応じて弾力的に伸縮する。したがって、ベローズ４２自体の伸縮作用によりガス区分の境界に摺動部が不要となり、これに伴う摺動部のメンテナンスが不要になること、および封入ガス圧の変動に対しても破壊等の症状が発生しない安定した開閉装置を得ることができる。
【００５１】
このように、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガスを、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することにより全体的に所望の絶縁性能を満足できる碍子型開閉装置４０を得ることができる。
【００５２】
したがって、従来の碍子型開閉装置のように、ガス区分なく全体に消弧性ガスＧ１としてＳＦ６ガスを使用した従来の場合と比較してＳＦ６ガスの使用量を低減させることができ、地球温暖化への影響が小さい碍子型開閉装置４０を提供することができる。
【００５３】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について図３を参照して説明する。
【００５４】
第１の実施形態を示す図１と同一部分には同一符号を附した図３を参照して説明する。
【００５５】
碍子型開閉装置５０は、消弧室用碍管３１と、支持碍管３２と、これら両者の碍管３１および３２を接合する仕切板５１と、支持碍管３２の下部に設けられる機構箱３４および消弧性ガスＧ１を封入するガス導入管５２とから構成される。
【００５６】
消弧室用碍管３１は、支持碍管３２の上部に仕切板５１を介して絶縁支持され、その内部に円筒状の消弧室３１ａが形成されている。この消弧室３１ａ内にはＳＦ６ガスを含有する消弧性ガスＧ１が封入され、この上部に固定電極３５が、下部に可動電極３６が設けられる。
【００５７】
支持碍管３２は、この支持碍管３２内にあってＣＯ２、乾燥空気または大気等の絶縁性ガスを含む絶縁ガスＧ２を封入した絶縁ガス室３２ａを形成している。この支持碍管３２は、その下部が図示しない操作機構を収納した機構箱３４に対し絶縁性ガスＧ２により電気絶縁された状態で支持固定される。支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａ内には、碍子型開閉装置５０の動作時において、機構箱３４からの駆動エネルギーを消弧室用碍管３１側に伝達させるための絶縁棒３８が設けられる。
【００５８】
また、ガス導入管５２は、絶縁ガス室３２ａに消弧性ガスＧ１を封入するために設けられる。このガス導入管５２は、具体的には、絶縁棒３８と同様の絶縁耐力を持つ材質のものであって、仕切板５１に設けた透孔５１ｂに一方の開口端が気密的に接続され、他方側の開口端が機構箱３４の筐体部３４ａに延出するように設けられる。この構成により、消弧性ガスの導入口すなわち、可動電極３６を筐体部３４ａと同じ接地電位の条件に設置することができる。
【００５９】
その他の構成については、図１に示す構成と同様であるので説明を省略する。
【００６０】
次に、碍子型開閉装置５０の作用について説明する。
【００６１】
碍子型開閉装置５０が駆動すると、消弧室３１ａ内において、両固定電極３５，可動電極３６間でアークが生じるが周囲に封入された消弧性ガスＧ１の消弧作用によりアークが瞬時に消弧された状態で電流は遮断される。
【００６２】
また、消弧室３１ａへの消弧性ガスＧ１の封入および封入圧力の調整については、機構箱３４側のガス導入弁５３を開閉しながらガス封入を行う。このときに支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａ内の絶縁性ガスＧ２の空気圧を勘案してバランスよく、または所望の異なる圧力で封入することができる。
【００６３】
碍子型開閉装置５０によれば、両固定電極３５，可動電極３６間の開閉動作により起生する生成物が仕切板５１より下方に落下することはなく、下方の機構箱３４周辺を主とする碍子型開閉装置５０のメンテナンス周期を長くすることができる。
【００６４】
更に、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガス、例えば乾燥空気を、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することができるので、碍子型開閉装置５０において、消弧室用碍管３１と支持碍管３２の組み立てる際の製作性が向上する。
【００６５】
このように、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガスを、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することにより全体的に所望の絶縁性能を満足できる碍子型開閉装置５０を得ることができる。
【００６６】
したがって、従来の碍子型開閉装置のように、ガス区分なく全体に消弧性ガスＧ１としてＳＦ６ガスを使用した従来の場合と比較してＳＦ６ガスの使用量を低減させることができ、地球温暖化への影響が小さい碍子型開閉装置５０を提供することができる。
【符号の説明】
【００６７】
３０，４０，５０ 碍子型開閉装置
３１ 消弧室用碍管
３１ａ 消弧室
３２ 支持碍管
３２ａ 絶縁ガス室
３３，５１ 仕切板
３３ａ，５１ａ，５１ｂ 透孔
３４ 機構箱
３５ 固定電極
３６ 可動電極
３７ 絶縁ノズル
３８ 絶縁棒
３９ａ，３９ｂ 導体
４２ ベローズ
５２ ガス導入管
５３ ガス導入弁
Ｇ１ 消弧性ガス（ＳＦ６ガス）
Ｇ２ 絶縁性ガス（乾燥空気）
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁ガスを封入した密閉容器内に開閉可能とした接点を配置してなる碍子型開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流遮断機能を有する碍子型開閉装置として一般的に使用されているものとしてガス絶縁開閉器がある。このガス絶縁開閉器には、その使用目的、必要とされる機能に応じて、負荷開閉器、断路器、遮断器など様々なものが存在する。その多くは六フッ化硫黄ガス（以下、ＳＦ６ガスという。）等の消弧性ガス中に１対の接点を配置し、通電時には両者を接触状態に保つことで通電を行い、電流遮断時には接点を開離させて前記ガス中にアーク放電を発生させ、そのアークを消弧することで電流を遮断する方式のものである。
【０００３】
従来のこの種の碍子型開閉装置として、例えば特許文献１に示されるような構成のものがある。
【０００４】
すなわち、特許文献１に示される碍子型開閉装置について図４を参照して説明する。
【０００５】
図４は、従来の碍子型開閉装置の一例を示す要部の縦断面図である。図４に示す従来の碍子型開閉装置１は、接地された金属あるいは碍管等からなる密閉容器２内において、消弧性ガス３が充填されている。密閉容器２内には固定接触部４および可動接触部５が対向して配置されており、固定接触部４および可動接触部５にはそれぞれ固定アーク接触子６ａおよび可動アーク接触子６ｂが設けられている。
【０００６】
これらアーク接触子６ａ，６ｂは通常運転時では接触導通状態にあり、遮断動作時は相対移動により開離すると共に両アーク接触子６ａ，６ｂ間の空間にアーク７を発生させるようになっている。さらに、可動接触部５側にはアーク７に対し絶縁ガス３を消弧性ガスとして吹き付けるガス流発生手段９が設置されている。
【０００７】
ガス流発生手段９には、ピストン１０、シリンダ１１、パッファ室１２、絶縁ノズル１３が設けられている。また、固定接触部４側には固定側熱ガス流１４ａが通過可能な金属製の排気筒１５が取り付けられている。可動接触部５側には可動側熱ガス流１４ｂが通過可能な中空ロッド１６が可動アーク接触子６ｂに連なって設けられている。
【０００８】
以上の構成を有するガス遮断器機能の遮断過程において、可動接触部５が図の左方向に動作すると、固定されているピストン１０がシリンダ１１の内部空間であるパッファ室１２を圧縮して同部の圧力を上昇させる。そして、パッファ室１２内に存在する消弧性ガス３が高圧力のガス流となってノズル１３に導かれ、このノズル１３から固定アーク接触子６ａ，可動アーク接触子６ｂ間に発生したアーク７に対して強力に吹付けられる。これにより、両アーク接触子６ａ，６ｂ間に発生した導電性のアーク７は消滅し電流は遮断される。
【０００９】
一般的に、パッファ室１２内の圧力が高いほど、絶縁ガス３が強力にアーク７へと吹き付けられるため、より高い電流遮断性能が得られるようになっている。
【００１０】
なお、高温のアーク７に吹き付けられた絶縁ガス３は高温状態となり、固定側熱ガス流１４ａおよび可動側熱ガス流１４ｂとして固定アーク接触子６ａ，可動アーク接触子６ｂ間の空間より遠ざかるように流れ、最終的には密閉容器２内へ放散される。
【００１１】
従来の碍子型開閉装置１によれば、絶縁ガス３として、ＳＦ６ガス、あるいは空気が使用されることが多い。ＳＦ６ガスは、アークを消滅させる性能(消弧性能)、および電気絶縁性能に優れており、特に高電圧用のガス絶縁開閉器においては広く使用されている。また、空気はコストが安いこと、安全で環境にも優しいことから、特に小形のガス絶縁開閉器において使用されることが多い。
【００１２】
また、従来の他の開閉装置として、図５に例示すようにＳＦ６ガスを消弧性ガスとして用いた碍子型開閉装置２０の構成のものがある。この碍子型開閉装置２０は、複合碍管２１の下部に支持碍管２５を、更に支持碍管２５の下部に図示しない機構箱を設けた縦型構成の碍子型開閉装置である（特許文献２参照）。
【００１３】
この複合碍管２１には、固定電極２２および可動電極２３が設置され、可動電極２３には、ノズル２４が固定されている。
【００１４】
ノズル２４は、図示しないアーク接触子間に発生したアークに対して強力に吹付ける。これにより、接触子間に発生した導電性のアーク７は消滅し電流を遮断するようになる。
【００１５】
この碍子型開閉装置２０は、別の磁器碍管もしくは複合碍管、すなわち支持碍管２５に絶縁支持され、支持碍管２５の下部は、図示しない操作機構を収納した機構箱に固定される。
【００１６】
通常、この種の碍子型開閉装置の複合碍管２１内に充填されるＳＦ６ガスは、特に高電圧用のガス絶縁開閉器において非常に適したガスといえるが、高い地球温暖化作用を有することが知られており、近年その使用量の削減が望まれている。地球温暖化作用の大きさは一般に地球温暖化係数、すなわちＣＯ２ガスを１とした場合の相対値により表され、ＳＦ６ガスの地球温暖化係数は２３９００に及ぶことが知られている。また、空気は安全性や環境保全の面では優れているが、その消弧性能および電気絶縁性能はＳＦ６ガスよりも大幅に劣るため、高電圧用のガス絶縁開閉器に広く適用するのは困難であると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００７−２５８１３７号公報
【特許文献２】特開２００３−３２３８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで本発明は、環境面で悪影響の少ない絶縁ガスを可能な限り用いるようにする一方で、ＳＦ６ガスを主成分としたガスを必要限度に適用することで、ガス絶縁開閉器としての機能を発揮させるとともに地球温暖化への影響を可能な限り抑制することが可能な碍子型開閉装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態によれば、内部に消弧室を形成した消弧室用碍管と、この消弧室用碍管の下部に設けられ、内部に絶縁ガス室を形成した支持碍管と、この支持碍管の下部に設けられた機構箱と、前記消弧室と絶縁ガス室の間を気密的に区分するように設けられた仕切板と、を備え、前記消弧室にはＳＦ６ガスを含有する消弧性ガスが封入され、前記絶縁ガス室には前記消弧性ガスよりも地球温暖化係数の小さい絶縁性ガスが封入され、前記消弧室用碍管には、その消弧室に設けられる固定電極および可動電極を備えたことを特徴とする碍子型開閉装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の碍子型開閉装置の第１の実施形態を示す要部の縦断面図。
【図２】本発明の碍子型開閉装置の第２の実施形態を示す要部の縦断面図。
【図３】本発明の碍子型開閉装置の第３の実施形態を示す要部の縦断面図。
【図４】従来の碍子型開閉装置の一例を示す要部の縦断面図。
【図５】従来の碍子型開閉装置の他の例を示す要部の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の碍子型開閉装置の第１の実施形態乃至第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態における碍子型開閉装置について、図１を参照して説明する。
【００２３】
図1に示す碍子型開閉装置３０は、消弧室用碍管３１と、支持碍管３２と、これら両者の碍管３１および３２を接合する仕切板３３および、支持碍管３２の下部に設けられる機構箱３４とから構成される。
【００２４】
消弧室用碍管３１は、支持碍管３２の上部に仕切板３３を介して絶縁支持され、その内部に円筒状の消弧室３１ａが形成されている。消弧室３１ａ内にはＳＦ６ガスを含有する消弧性ガスＧ１が封入され、この上部に固定電極３５が、下部に可動電極３６が設けられる。消弧性ガスＧ１としては、消弧性に優れた性状のガスが用いられる。固定電極３５および可動電極３６は、例えば円柱状のものである。可動電極３６には、固定電極３５に対向配置してＳＦ６ガスを圧縮して噴出させる絶縁ノズル３７が設けられる。
【００２５】
この絶縁ノズル３７は、消弧性ガスＧ１の封入された環境下で消弧性ガスＧ１を固定電極３５側に噴出することにより、可動電極３６と固定電極３５間に生じるアークを消弧する作用をなす。
【００２６】
消弧性ガスＧ１の封入ガス圧は、標準定格の場合、例えば７ｋｇ／ｃｍ２程度に封入するのが適当であるが、絶縁性能等を考慮して適宜変更して使用するのが望ましい。
【００２７】
支持碍管３２は、絶縁ガスＧ２を封入した絶縁ガス室３２ａを備える。この絶縁ガスＧ２は、消弧性ガスＧ１より地球温暖化係数の小さい、例えばＣＯ２、乾燥空気または大気等である。
【００２８】
支持碍管３２は、その下部が図示しない操作機構を収納した機構箱３４に対し絶縁性ガスＧ２により電気絶縁された状態で支持固定される。また、支持碍管３２内には、碍子型開閉装置３０の動作時において、機構箱３４からの駆動エネルギーを消弧室用碍管３１側に伝達させるための絶縁棒３８が設けられる。
【００２９】
この絶縁棒３８は、下端部が機構箱３４に固定され、上端部が消弧室用碍管３１の可動電極３６に固定される。この絶縁棒３８を上下動させることにより可動電極３６を固定接点３５に対して通・断電させることができる。
【００３０】
支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａ内における絶縁性ガスＧ２の封入圧力は、消弧室用碍管３１側と機構箱３４との絶縁性を保持するために所要の封入圧力、例えば７ｋｇ／ｃｍ２程度に封入される。この封入ガス圧や絶縁ガス室３２ａの長手方向長さＬ１は、絶縁性能等を考慮して適宜変更して使用するのが望ましい。
【００３１】
仕切板３３は、消弧室用碍管３１内の消弧性ガスＧ１と支持碍管３２内の絶縁性ガスＧ２との境界を気密的に仕切る平板形状のものである。
【００３２】
仕切板３３には、可動電極３６の外形状に合致する、例えば円形状の透孔３３ａが設けられ、この透孔３３ａに可動電極３６の下端部が気密的に嵌め込まれた構成になっている。したがって、消弧室３１ａの消弧性ガスＧ１と支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａの絶縁ガスＧ２とが相互に漏れない構成になっている。
【００３３】
なお、この仕切板３３の形状は、特に平板形状である必要はなく、消弧性ガスＧ１と絶縁性ガスＧ２を気密的に区分することができ、かつ、機構箱３４からの駆動エネルギーを伝達することができる構造のものであればよい。
【００３４】
また、固定電極３５側と可動電極３６側には、図示しない電極端子が設けられ、大気中に設置されている図示しない母線や、他の機器に、導体３９ａ，３９ｂを介して接続される。機構箱３４は、碍子型開閉装置３０の動作時において、駆動エネルギーを消弧室用碍管３１側に伝達させるために設けられる。
【００３５】
次に、碍子型開閉装置３０の作用について説明する。
【００３６】
碍子型開閉装置３０が駆動すると、消弧室用碍管３１内において、両固定電極３５，可動電極３６間でアークが生じるが、周囲に封入された消弧性ガスＧ１の消弧作用によりアークが瞬時に消弧された状態で電流は遮断される。
【００３７】
碍子型開閉装置３０によれば、両固定電極３５，可動電極３６間の開閉動作により起生する生成物が仕切板より下方に落下することはなく、下方の機構箱３４周辺を主とする碍子型開閉装置３０のメンテナンス周期を長くすることができる。
【００３８】
更に、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガス、例えば乾燥空気を、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することができるので、碍子型開閉装置３０において、消弧室用碍管３１と支持碍管３２の組み立てる際の製作性が向上する。
【００３９】
このように、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガスを、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することにより全体的に所望の絶縁性能を満足できる碍子型開閉装置３０を得ることができる。
【００４０】
したがって、従来の碍子型開閉装置のように、ガス区分なく全体に消弧性ガスＧ１としてＳＦ６ガスを使用した従来の場合と比較してＳＦ６ガスの使用量を低減させることができ、地球温暖化への影響が小さい碍子型開閉装置３０を提供することができる。
【００４１】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について図２を参照して説明する。
【００４２】
第１の実施形態を示す図１と同一部分には同一符号を附した図２を参照して説明する。
【００４３】
碍子型開閉装置４０は、消弧室用碍管３１と、支持碍管３２と、これら両者の消弧性碍管３１および支持碍管３２を接合する仕切板３３および支持碍管３２の下部に設けられる機構箱３４とから構成される。
【００４４】
消弧室用碍管３１と支持碍管３２の接合部を仕切るように設けられる仕切板３３に透孔３３ａが設けられる。この透孔３３ａには、下端が機構箱３４に固定された絶縁棒３８の上端を透孔３３ａを貫通して所要のＬ２寸法突出するように設けられる。また、この突出した部分には、Ｌ２相当長さのベローズ４２が設けられる。具体的には、ベローズ４２の固定端側が仕切板３３の透孔３３ａを消弧室用碍管の消弧室側から気密的に覆い、且つ可動端部が可動電極側に固定されて設けられる。
【００４５】
その他の構成については、図１に示す構成と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
次に、碍子型開閉装置４０の作用について説明する。
【００４７】
碍子型開閉装置４０が駆動すると、消弧室用碍管３１内において、両固定電極３５，可動電極３６間でアークが生じるが、周囲に封入された消弧性ガスＧ１の消弧作用によりアークが瞬時に消弧された状態で電流は遮断される
また、支持碍管３２側においては、支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａ内の絶縁性ガスＧ２の空気圧と消弧室用碍管３１内の消弧性ガスＧ１のガス圧がベローズ４２の伸縮作用により相互にバランスよく安定に保たれる。例えば、消弧性ガスＧ１のガス圧より絶縁性ガスＧ２の空気圧の方が大きい場合、ベローズ４２の長さＬ２が圧力バランスがとれるまで伸張する。そしてバランスよく安定に保たれる。
【００４８】
碍子型開閉装置４０によれば、両固定電極３５，可動電極３６間の開閉動作により起生する生成物が仕切板３３より下方に落下することはなく、下方の機構箱３４周辺を主とする碍子型開閉装置４０のメンテナンス周期を長くすることができる。
【００４９】
更に、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガス、例えば乾燥空気を、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することができるので、碍子型開閉装置４０において、消弧室用碍管３１と支持碍管３２の組み立てる際の製作性が向上する。
【００５０】
また、碍子型開閉装置４０によれば、消弧性ガスＧ１と絶縁性ガスＧ２との境界を気密的に仕切る仕切板３３にベローズ４２を取り付けたから、絶縁ガス室３２ａ内のガス圧が消弧室３１ａ内のガス圧より高い場合および低い場合に応じて弾力的に伸縮する。したがって、ベローズ４２自体の伸縮作用によりガス区分の境界に摺動部が不要となり、これに伴う摺動部のメンテナンスが不要になること、および封入ガス圧の変動に対しても破壊等の症状が発生しない安定した開閉装置を得ることができる。
【００５１】
このように、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガスを、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することにより全体的に所望の絶縁性能を満足できる碍子型開閉装置４０を得ることができる。
【００５２】
したがって、従来の碍子型開閉装置のように、ガス区分なく全体に消弧性ガスＧ１としてＳＦ６ガスを使用した従来の場合と比較してＳＦ６ガスの使用量を低減させることができ、地球温暖化への影響が小さい碍子型開閉装置４０を提供することができる。
【００５３】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について図３を参照して説明する。
【００５４】
第１の実施形態を示す図１と同一部分には同一符号を附した図３を参照して説明する。
【００５５】
碍子型開閉装置５０は、消弧室用碍管３１と、支持碍管３２と、これら両者の碍管３１および３２を接合する仕切板５１と、支持碍管３２の下部に設けられる機構箱３４および消弧性ガスＧ１を封入するガス導入管５２とから構成される。
【００５６】
消弧室用碍管３１は、支持碍管３２の上部に仕切板５１を介して絶縁支持され、その内部に円筒状の消弧室３１ａが形成されている。この消弧室３１ａ内にはＳＦ６ガスを含有する消弧性ガスＧ１が封入され、この上部に固定電極３５が、下部に可動電極３６が設けられる。
【００５７】
支持碍管３２は、この支持碍管３２内にあってＣＯ２、乾燥空気または大気等の絶縁性ガスを含む絶縁ガスＧ２を封入した絶縁ガス室３２ａを形成している。この支持碍管３２は、その下部が図示しない操作機構を収納した機構箱３４に対し絶縁性ガスＧ２により電気絶縁された状態で支持固定される。支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａ内には、碍子型開閉装置５０の動作時において、機構箱３４からの駆動エネルギーを消弧室用碍管３１側に伝達させるための絶縁棒３８が設けられる。
【００５８】
また、ガス導入管５２は、絶縁ガス室３２ａに消弧性ガスＧ１を封入するために設けられる。このガス導入管５２は、具体的には、絶縁棒３８と同様の絶縁耐力を持つ材質のものであって、仕切板５１に設けた透孔５１ｂに一方の開口端が気密的に接続され、他方側の開口端が機構箱３４の筐体部３４ａに延出するように設けられる。この構成により、消弧性ガスの導入口すなわち、可動電極３６を筐体部３４ａと同じ接地電位の条件に設置することができる。
【００５９】
その他の構成については、図１に示す構成と同様であるので説明を省略する。
【００６０】
次に、碍子型開閉装置５０の作用について説明する。
【００６１】
碍子型開閉装置５０が駆動すると、消弧室３１ａ内において、両固定電極３５，可動電極３６間でアークが生じるが周囲に封入された消弧性ガスＧ１の消弧作用によりアークが瞬時に消弧された状態で電流は遮断される。
【００６２】
また、消弧室３１ａへの消弧性ガスＧ１の封入および封入圧力の調整については、機構箱３４側のガス導入弁５３を開閉しながらガス封入を行う。このときに支持碍管３２の絶縁ガス室３２ａ内の絶縁性ガスＧ２の空気圧を勘案してバランスよく、または所望の異なる圧力で封入することができる。
【００６３】
碍子型開閉装置５０によれば、両固定電極３５，可動電極３６間の開閉動作により起生する生成物が仕切板５１より下方に落下することはなく、下方の機構箱３４周辺を主とする碍子型開閉装置５０のメンテナンス周期を長くすることができる。
【００６４】
更に、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガス、例えば乾燥空気を、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することができるので、碍子型開閉装置５０において、消弧室用碍管３１と支持碍管３２の組み立てる際の製作性が向上する。
【００６５】
このように、消弧性ガスＧ１の区分には消弧性に優れた性状のガスを、絶縁性ガスＧ２の区分には絶縁性に優れた性状のガスを、それぞれ等しいまたは所望の異なる圧力で封入することにより全体的に所望の絶縁性能を満足できる碍子型開閉装置５０を得ることができる。
【００６６】
したがって、従来の碍子型開閉装置のように、ガス区分なく全体に消弧性ガスＧ１としてＳＦ６ガスを使用した従来の場合と比較してＳＦ６ガスの使用量を低減させることができ、地球温暖化への影響が小さい碍子型開閉装置５０を提供することができる。
【符号の説明】
【００６７】
３０，４０，５０ 碍子型開閉装置
３１ 消弧室用碍管
３１ａ 消弧室
３２ 支持碍管
３２ａ 絶縁ガス室
３３，５１ 仕切板
３３ａ，５１ａ，５１ｂ 透孔
３４ 機構箱
３５ 固定電極
３６ 可動電極
３７ 絶縁ノズル
３８ 絶縁棒
３９ａ，３９ｂ 導体
４２ ベローズ
５２ ガス導入管
５３ ガス導入弁
Ｇ１ 消弧性ガス（ＳＦ６ガス）
Ｇ２ 絶縁性ガス（乾燥空気）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に消弧室を形成した消弧室用碍管と、この消弧室用碍管の下部に設けられ、内部に絶縁ガス室を形成した支持碍管と、この支持碍管の下部に設けられた機構箱と、前記消弧室と絶縁ガス室の間を気密的に区分するように設けられた仕切板と、を備え、
前記消弧室にはＳＦ６ガスを含有する消弧性ガスが封入され、前記絶縁ガス室には前記消弧性ガスよりも地球温暖化係数の小さい絶縁性ガスが封入され、
前記消弧室用碍管には、その消弧室に設けられる固定電極および可動電極を備えたことを特徴とする碍子型開閉装置。
【請求項２】
前記可動電極には可動端部が気密的に固定されて設けられ、仕切板に設けた透孔には固定端部が消弧室に対して気密的に取りつけられるベローズを設けたことを特徴とする請求項１記載の碍子型開閉装置。
【請求項３】
前記可動電極を筐体部と同じ接地電位の条件で設置することを特徴とする請求項１または請求項２記載の碍子型開閉装置。
【請求項４】
前記絶縁性ガスは、ＣＯ２、乾燥空気または大気であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の碍子型開閉装置。
【請求項５】
前記可動電極には、固定電極に対向配置して設けられて消弧性ガスを噴出するノズルを備えたことを特徴とする請求項１記載乃至請求項４のいずれか１つに記載の碍子型開閉装置。
【請求項１】
内部に消弧室を形成した消弧室用碍管と、この消弧室用碍管の下部に設けられ、内部に絶縁ガス室を形成した支持碍管と、この支持碍管の下部に設けられた機構箱と、前記消弧室と絶縁ガス室の間を気密的に区分するように設けられた仕切板と、を備え、
前記消弧室にはＳＦ６ガスを含有する消弧性ガスが封入され、前記絶縁ガス室には前記消弧性ガスよりも地球温暖化係数の小さい絶縁性ガスが封入され、
前記消弧室用碍管には、その消弧室に設けられる固定電極および可動電極を備えたことを特徴とする碍子型開閉装置。
【請求項２】
前記可動電極には可動端部が気密的に固定されて設けられ、仕切板に設けた透孔には固定端部が消弧室に対して気密的に取りつけられるベローズを設けたことを特徴とする請求項１記載の碍子型開閉装置。
【請求項３】
前記可動電極を筐体部と同じ接地電位の条件で設置することを特徴とする請求項１または請求項２記載の碍子型開閉装置。
【請求項４】
前記絶縁性ガスは、ＣＯ２、乾燥空気または大気であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の碍子型開閉装置。
【請求項５】
前記可動電極には、固定電極に対向配置して設けられて消弧性ガスを噴出するノズルを備えたことを特徴とする請求項１記載乃至請求項４のいずれか１つに記載の碍子型開閉装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−３３３６３（Ｐ２０１２−３３３６３Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７１３５３（Ｐ２０１０−１７１３５３）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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