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JP5014526B1 - ガス遮断器 - Google Patents

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Abstract

外周壁15は、固定コンタクト4a,4b間を周方向にわたって分離する開口部8を介してアーク室6に連通する加熱室7を囲う。外周壁15は、径方向に開口部8と対向する位置に配置された耐熱性の筒状の受熱流壁部9と、この受熱流壁部9と中心軸25方向に接続されこの受熱流壁部9と接続される側と反対側の一端が固定側通電部材1aに接続された絶縁材から成る筒状の壁部10とを備える。これにより、加熱室7を囲む外周壁15を熱ガスの影響による損傷および熱劣化から保護することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、発電所または変電所等において動作電流と過電流を投入および遮断するために使用されるガス遮断器に関する。
従来のガス遮断器として、例えば特許文献1に開示されたガス遮断器がある。特許文献1の図1に示されているように、遮断器投入状態においては、固定コンタクトと可動コンタクトとが接触し、可動コンタクトはスライドガイドと接触して通電状態となっている。加熱室は絶縁材で形成された壁、固定コンタクトおよびノズルで取り囲まれており、その一部が吹付スリットを介してアーク室と通じている。電流遮断時には、可動コンタクトが同図下側に移動することにより固定コンタクトと可動コンタクト間でアークが発生し、アークにより高温に熱せられたガスが吹付スリットを通って加熱室に流入すると共に、圧力室を通って排気口に排出され、また、可動コンタクト側にも流れる。これら一連の遮断動作によって発生するアークおよび熱ガスにより、固定コンタクトおよび可動コンタクトなどの通電部材、ならびにノズルおよび壁などの絶縁材が損傷を受けることになる。
また、同じく特許文献1の図2に示されたガス遮断器の場合は、第1の固定コンタクトに加えて可動コンタクト側にも第2の固定コンタクトを設けており、第1の固定コンタクトと可動コンタクトと第2の固定コンタクトとの間で通電状態となっている。電流遮断時には、可動コンタクトが同図下側に移動することにより第1の固定コンタクトと可動コンタクト間でアークが発生するが、第1および第2の固定コンタクト間に各固定コンタクトとそれぞれ電気的に接続された焼損リングがあり、可動コンタクトが同図下側に移動するに連れて焼損リング間にアークが移動する。熱ガスの流れについては同文献の図1の場合とほぼ同様である。この場合も遮断動作によって発生するアークおよび熱ガスにより、第1の固定コンタクト、第2の固定コンタクト、焼損リング、および可動コンタクトなどの通電部材、ならびに壁の絶縁材が損傷を受けることになる。
上記のような熱ガスの流れにおいては、特に、吹付スリットから加熱室に流入する高温高速の熱ガスは、径方向に直進して壁に衝突し、その後加熱室に拡散していく。
特開平11−329191号公報(図1、図2)
上述のように、従来のガス遮断器の場合、電流遮断が繰り返し行われることによりガス遮断器を構成する部品が損傷を受ける。特に吹付スリットから加熱室に流入する高温高速の熱ガスが壁に衝突し、この熱ガスが衝突した部位の損傷が激しくなり、壁の絶縁材の劣化によりガス遮断器の性能を維持することが困難になるという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加熱室を囲む外周壁を熱ガスの影響による損傷および熱劣化から保護することを可能とするガス遮断器を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガス遮断器は、固定側通電部材と、この固定側通電部材と開閉軸方向において対向して配置された可動側通電部材と、前記固定側通電部材に接続された第1の固定コンタクトと、前記可動側通電部材に接続され前記開閉軸方向において前記第1の固定コンタクトと対向して配置された第2の固定コンタクトと、前記開閉軸方向に往復駆動して投入位置と遮断位置との切り替えが可能であり、前記投入位置では前記第1の固定コンタクトと前記第2の固定コンタクトとを橋絡し、前記遮断位置では前記第1および第2の固定コンタクトと非接触となって前記第1および第2の固定コンタクト間にアーク室を形成する可動コンタクトと、前記固定側通電部材および前記可動側通電部材に接続され、前記第1および第2の固定コンタクト間を周方向にわたって分離する開口部を介して前記アーク室に連通する加熱室を囲う筒状の外周壁と、を備え、前記外周壁は、径方向に前記開口部と対向する位置に配置された耐熱性の筒状の第1の壁部と、この第1の壁部に接続されるとともに少なくとも前記固定側通電部材および前記可動側通電部材のうちの一方と接続された絶縁材から成る筒状の第2の壁部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、加熱室を囲む外周壁を熱ガスの影響による損傷および熱劣化から保護することを可能とするガス遮断器を得ることができる、という効果を奏する。
図1は、実施の形態1に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、投入状態を示す図である。 図2は、実施の形態1に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、遮断状態を示す図である。 図3は、実施の形態2に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、投入状態を示す図である。 図4は、実施の形態2に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、遮断状態を示す図である。 図5は、実施の形態3に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、投入状態を示す図である。 図6は、実施の形態3に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、遮断状態を示す図である。
以下に、本発明に係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。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、投入状態を示す図である。図2は、本実施の形態に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、遮断状態を示す図である。
図1および図2に示すように、このガス遮断器の遮断部は、固定側通電部材1a、可動側通電部材1b、固定コンタクト4a,4b、可動コンタクト5、ガイド11a,11b、および外周壁15を備えて構成される。なお、この遮断部は、中心軸25を中心に例えば回転対称に構成されている。ここで中心軸25は、例えば軸状の可動コンタクト5の軸に一致している。
固定側通電部材1aは、中心軸25方向において、可動側通電部材1bと対向して配置されている。図示例では、固定側通電部材1aは例えば右側に配置され、可動側通電部材1bは例えば左側に配置されている。
固定側通電部材1aは、例えば環状の導体2aと、この導体2aの内側に配置されて導体2aの開口端部に接続された同じく環状の支持導体3とから構成されている。支持導体3は、右側(可動側と反対側)へ接続解除が可能なように導体2aに通電接続されている。支持導体3の可動側の端部には、固定コンタクト4a(第1の固定コンタクト)が通電接続されている。固定コンタクト4aは弾性的な複数の接触フィンガーを備えて構成される。これらの接触フィンガーは中心軸25を中心として周方向に並べて配置され、スリット(図示せず)によって相互に分離されるとともに、支持導体3との接続箇所から中心軸25および可動側に向かって斜めに延伸している。
可動側通電部材1bは、例えば環状の導体2bから構成されている。導体2bの開口端部には、固定コンタクト4b(第2の固定コンタクト)が通電接続されている。固定コンタクト4bは、固定コンタクト4aと同様に、弾性的な複数の接触フィンガーを備えて構成される。これらの接触フィンガーは中心軸25を中心として周方向に並べて配置され、スリット(図示せず)によって相互に分離されるとともに、導体2bとの接続箇所から中心軸25および固定側に向かって斜めに延伸している。固定コンタクト4aと固定コンタクト4bは中心軸25方向において互いに対向して配置されている。
投入位置(図1)では、固定コンタクト4a,4bは、可動コンタクト5によって橋絡されており、固定コンタクト4a,4bの接触フィンガーが可動コンタクト5の外周に接触している。可動コンタクト5は、図示しない駆動装置によって中心軸25方向に往復駆動される。すなわち、中心軸25は開閉軸に一致している。可動コンタクト5は、例えば、外周がねじ切りされた基部にねじ穴が形成された先端部をねじ締結して構成されている。なお、この先端部には、工具によるその着脱を容易にするために、その断面形状が六角形状の六角形状部が形成されている。
遮断位置(図2)では、可動コンタクト5は左方向に移動して、固定コンタクト4a,4bから非接触の状態にある。この場合、可動コンタクト5は固定コンタクト4bよりも左側に位置しているため、固定コンタクト4a,4b間にアーク室6が形成される。また、遮断動作途中で、可動コンタクト5が固定コンタクト4a,4b間に位置する場合には、固定コンタクト4aと可動コンタクト5間にアーク室6が形成される。このアーク室6内では、電流開閉時に、固定コンタクト4a,4bと可動コンタクト5との間にアークが発生する。
アーク室6は環状の加熱室7によって取り囲まれている。この加熱室7は、固定コンタクト4a,4b間を周方向にわたって分離する開口部8を介してアーク室6に連通している。開口部8は、中心軸25を中心とした円周面でアーク室6と加熱室7を連通する。加熱室7は、筒状の外周壁15によって取り囲まれている。すなわち、外周壁15は、中心軸25を中心として周方向に加熱室7を取り囲んでいる。外周壁15は、耐熱性を有する筒状の受熱流壁部9(第1の壁部)と、この受熱流壁部9に接続され絶縁材から成る筒状の壁部10(第2の壁部)とから構成されている。
受熱流壁部9は径方向において開口部8に対向する位置に配置されている。ここで、径方向は中心軸25方向に直交する方向である。受熱流壁部9は、アークの発生に伴って生じた熱ガスによる損傷から外周壁15を保護するために設けられているので、アーク室6から径方向に流出した熱ガスが直接当たる箇所である開口部8に対向する位置に配置されている。図1および図2では、開口部8の中心軸25方向の長さをLで表している。受熱流壁部9は少なくともその中心軸25方向の長さがL以上であってかつ中心軸25方向において開口部8を覆うように配置されていることが好ましい。なお、開口部8は周方向に設けられているので、受熱流壁部9は周方向に開口部8を覆うように配置されている。受熱流壁部9の耐熱性は少なくとも壁部10の耐熱性よりも高い必要がある。
なお、図示例では、受熱流壁部9の径方向の厚さが一定ではなく、導体2b側のその厚さが壁部10側のその厚さよりも大きくなっているが、これは図示しない機械パッファ室からの流路を形成するために導体2b側のその厚さをより厚くしたものである。ただし、受熱流壁部9の径方向の厚さを中心軸25方向に一様に構成することも可能である。
受熱流壁部9は、耐熱性を有する例えば導電性材料から形成することができる。この場合の導電性材料としては、例えば、アルミニウム等の金属材料を挙げることができる。またはセラミックス等の高融点材料も可能である。
受熱流壁部9は、例えば可動側に配置され、その一端部は導体2bと電気的に接続されている。したがって、受熱流壁部9は、可動側通電部材1bおよび固定コンタクト4bと電気的に接続されている。
壁部10は、例えば固定側(可動側と反対側)に配置され、その一端部は支持導体3と接続されている。また、壁部10の他端部は受熱流壁部9と接続されている。受熱流壁部9の中心軸と壁部10の中心軸はいずれも中心軸25と一致しており、受熱流壁部9と壁部10は中心軸25方向に接続されて外周壁15を構成している。受熱流壁部9と壁部10は例えばボルト等により接続される。このように、固定側通電部材1aと可動側通電部材1bとは外周壁15により物理的に接続されているが、外周壁15には周方向にわたって設けられた絶縁材から成る壁部10が含まれているので、外周壁15は固定側通電部材1aと可動側通電部材1b間を電気的に絶縁している。なお、図示例では、導電性の受熱流壁部9を可動側に、絶縁性の壁部10を固定側に設ける構成としたが、これらを相互に入れ替える構成も可能である。この場合、受熱流壁部9が開口部8に対向する位置に配置されるように構成することは上記と同様であり、受熱流壁部9は支持導体3に電気的に接続される。
このように、本実施の形態では、受熱流壁部9に接続して絶縁材で構成された壁部10が設けられており、受熱流壁部9と壁部10から成る外周壁15によって加熱室7の外側は閉鎖されている。
また、固定コンタクト4aの加熱室7側にはガイド11aが固定コンタクト4aに沿って配置され、固定コンタクト4bの加熱室7側にはガイド11bが固定コンタクト4bに沿って配置されており、受熱流壁部9、壁部10、およびガイド11a,11bにより加熱室7の空間が構成されている。
さらに、アーク室6の右側(固定側)には固定コンタクト4aおよび支持導体3により圧力室12が形成されている。圧力室12には、支持導体3に形成された開口により排出口13が形成されている。
遮断動作は次のように行われる。まず、図1の投入位置から出発する。この状態では、導体2a、支持導体3、固定コンタクト4a、可動コンタクト5、固定コンタクト4b、導体2bに沿って電流が流れている。次に、駆動装置(図示せず)により可動コンタクト5が左方に移動する。これによって、可動コンタクト5が固定コンタクト4a,4bから順次引き抜かれ、可動コンタクト5と固定コンタクト4a,4bとの間にアークが発生する。このアークによって熱せられたアーク室6内の高温高圧のガスが開口部8を通って加熱室7に流入すると共に、アークによって輻射される熱により、加熱室7内のガスが強く加熱されるので、加熱室7内に高い圧力が発生する。また、アーク室6内から加熱室7に流入した高温のガスは非常に高速であり、この熱ガス流は受熱流壁部9に衝突する。高温高速の熱ガス流が衝突した受熱流壁部9の該当部分は温度が高温になるが、耐熱性を有し例えば金属製であるため溶損などの損傷を受けることはない。
衝突後の熱ガスは流れの方向を変えて一部は壁部10に向かうことになるが、その場合熱ガスの温度および流速は低下すると共に壁部10に沿う流れとなるため、壁部10が局所的に熱せられて高温になることはない。したがって、熱ガスによる壁部10の損傷を防ぐことができる。
そして、電流が次の零点を通過する際にアークが消弧される。この消弧は、ガスの一部が加熱室7から開口部8を経て圧力室12内および可動コンタクト5側に流出することによって、アークが吹き消されることによるものである。
以上説明したように、本実施の形態によれば、径方向に開口部8と対向する位置に受熱流壁部9を設けるようにしたので、加熱室7を囲む外周壁15を電流遮断時の熱ガスの影響による損傷および熱劣化から保護することが可能となる。特に、絶縁材から成る壁部10を熱ガスからの損傷から守ることができるので、外周壁15の絶縁性能を維持しつつ加熱室7の容器として構成が可能となる。
実施の形態2.
図3は、本実施の形態に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、投入状態を示す図である。図4は、本実施の形態に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、遮断状態を示す図である。なお、図3および図4において、図1および図2と同一の構成要素には同一の符号を付している。
図3および図4に示すように、本実施の形態では、外周壁15の構成が実施の形態1と異なっている。すなわち、外周壁15は、耐熱性を有する筒状の受熱流壁部29(第1の壁部)と、この受熱流壁部29に接続され絶縁材から成る筒状の壁部10a(第2の壁部)と、この壁部10aが接続される側とは反対側において受熱流壁部29に接続され絶縁材から成る筒状の壁部10b(第3の壁部)とから構成されている。
受熱流壁部29は径方向において開口部8に対向する位置に配置されている。実施の形態1と同様に、受熱流壁部29は少なくとも中心軸25方向のその長さがL以上であってかつ中心軸25方向において開口部8を覆うように配置されていることが好ましい。開口部8は周方向に設けられているので、受熱流壁部29は周方向に開口部8を覆うように配置されている。受熱流壁部29の耐熱性は少なくとも壁部10a,10bの耐熱性よりも高い必要がある。
受熱流壁部29は、壁部10a,10b間に配置されて、壁部10a,10bとそれぞれ中心軸25方向に接続されている。受熱流壁部29の中心軸と壁部10a,10bの中心軸はいずれも中心軸25と一致している。受熱流壁部29の固定側の一端は壁部10aの一端と接続され、受熱流壁部29の可動側の一端は壁部10bの一端と接続されている。また、壁部10aの他端は支持導体3と接続され、壁部10bの他端は導体2bと接続されている。受熱流壁部29と壁部10a,10bは例えばボルト等により接続される。このように、固定側通電部材1aと可動側通電部材1bとは外周壁15により物理的に互いに接続されているが、外周壁15には周方向にわたって設けられた絶縁材から成る壁部10a,10bが含まれているので、外周壁15は固定側通電部材1aと可動側通電部材1b間を電気的に絶縁している。
本実施の形態のその他の構成は実施の形態1と同じである。例えば、受熱流壁部29は、実施の形態1で説明したように、耐熱性を有する例えば導電性材料から形成することができる。この場合の導電性材料としては、例えば、アルミニウム等の金属材料を挙げることができる。またはセラミックス等の高融点材料も可能である。
このように、本実施の形態では、絶縁材から成る壁部10a,10b間に受熱流壁部29を接続して外周壁15を構成し、さらに受熱流壁部29の位置が開口部8に対向するように配置している。このような配置構成により、本実施の形態は、実施の形態1と同様の機能をおよび効果を発揮することができる。
なお、図3および図4では、導電性の受熱流壁部29は絶縁性の壁部10a,10bに挟まれているので、電気的には浮遊状態にある。そこで、図3および図4の構成に加えて、受熱流壁部29を例えば導電線などの通電部材により固定側通電部材1aまたは可動側通電部材1bと接続し、これらのいずれか一方と電気的に接続された構成にすることもできる。このような構成によれば、受熱流壁部29から放電が発生する可能性がある場合に、これを未然に防止することができる構成として有用である。
実施の形態3.
図5は、本実施の形態に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、投入状態を示す図である。図6は、本実施の形態に係るガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、遮断状態を示す図である。なお、図5および図6において、図1および図2と同一の構成要素には同一の符号を付している。
図5および図6に示すように、本実施の形態では、外周壁15の構成が実施の形態1,2と異なっている。すなわち、外周壁15は、固定側通電部材1aおよび可動側通電部材1bの双方に接続された絶縁材から成る筒状の壁部10と、この壁部10の加熱室7側の面の一部に接続された耐熱性を有する筒状の受熱流壁部19とから構成されている。
受熱流壁部19(第1の壁部)は径方向において開口部8に対向する位置に配置されている。実施の形態1,2と同様に、受熱流壁部19は少なくともその中心軸25方向の長さがL以上であってかつ同方向において開口部8を覆うように配置されていることが好ましい。受熱流壁部19は周方向に開口部8を覆うように配置されている。受熱流壁部19の耐熱性は少なくとも壁部10の耐熱性よりも高い必要がある。
受熱流壁部19は、壁部10と同軸的に壁部10の内側に配置されている。受熱流壁部19の中心軸と壁部10の中心軸はいずれも中心軸25と一致している。受熱流壁部19の可動側の一端は導体2bと接続されている。壁部10は固定側通電部材1aと可動側通電部材1b間を絶縁するとともに加熱室7を囲っている。他方、受熱流壁部19は、その一端が例えば可動側通電部材1bに接続されているが、その他端は固定側通電部材1aには接続されていない。つまり、受熱流壁部19は、可動側通電部材1bおよび固定側通電部材1aのいずれか一方に接続される。
本実施の形態のその他の構成は実施の形態1と同じである。例えば、受熱流壁部19は、実施の形態1で説明したように、耐熱性を有する例えば導電性材料から形成することができる。この場合の導電性材料としては、例えば、アルミニウム等の金属材料を挙げることができる。またはセラミックス等の高融点材料も可能である。
このように、本実施の形態では、加熱室7を囲う外周壁15として、絶縁材から成る壁部10で全体を構成すると共に、壁部10の加熱室7側の面の一部に径方向において開口部8と対向するように受熱流壁部19を配置している。このような配置構成により、本実施の形態は、実施の形態1と同様の機能をおよび効果を発揮することができる。
以上のように、実施の形態1〜3では、外周壁15を、径方向に開口部8と対向する位置に配置された耐熱性の筒状の第1の壁部と、この第1の壁部と接続されるとともに少なくとも固定側通電部材1aおよび可動側通電部材1bのうちの一方と接続された絶縁材から成る筒状の第2の壁部とを備えるように構成した。これにより、加熱室7を囲む外周壁15を熱ガスの影響による損傷および熱劣化から保護することを可能とするガス遮断器を提供することができる。
本発明は、ガス遮断器として有用である。
1a 固定側通電部材
1b 可動側通電部材
2a,2b 導体
3 支持導体
4a,4b 固定コンタクト
5 可動コンタクト
7 加熱室
8 開口部
9,19,29 受熱流壁部
10,10a,10b 壁部
11a,11b ガイド
12 圧力室
13 排出口
25 中心軸

Claims (7)

  1. 固定側通電部材と、
    この固定側通電部材と開閉軸方向において対向して配置された可動側通電部材と、
    前記固定側通電部材に接続された第1の固定コンタクトと、
    前記可動側通電部材に接続され前記開閉軸方向において前記第1の固定コンタクトと対向して配置された第2の固定コンタクトと、
    前記開閉軸方向に往復駆動して投入位置と遮断位置との切り替えが可能であり、前記投入位置では前記第1の固定コンタクトと前記第2の固定コンタクトとを橋絡し、前記遮断位置では前記第1および第2の固定コンタクトと非接触となって前記第1および第2の固定コンタクト間にアーク室を形成する可動コンタクトと、
    前記固定側通電部材および前記可動側通電部材に接続され、前記第1および第2の固定コンタクト間を周方向にわたって分離する開口部を介して前記アーク室に連通する加熱室を囲う筒状の外周壁と、
    を備え、
    前記外周壁は、径方向に前記開口部と対向する位置に配置された耐熱性の導電性材料から形成された筒状の第1の壁部と、この第1の壁部に接続されるとともに少なくとも前記固定側通電部材および前記可動側通電部材のうちの一方と接続された絶縁材から成る筒状の第2の壁部とを備えることを特徴とするガス遮断器。
  2. 前記第1の壁部は、前記開閉軸方向において前記開口部を覆うことを特徴とする請求項1に記載のガス遮断器。
  3. 前記第1の壁部と前記第2の壁部とが前記開閉軸方向に接続され、
    前記第1の壁部は、前記固定側通電部材および前記可動側通電部材のうちの一方と接続され、
    前記第2の壁部は、前記固定側通電部材および前記可動側通電部材のうちの他方と接続されていることを特徴とする請求項2に記載のガス遮断器。
  4. 前記第1の壁部と前記第2の壁部とが前記開閉軸方向に接続され、
    前記外周壁は、前記開閉軸方向において前記第2の壁部が接続された側と反対側で前記第1の壁部に接続された絶縁材から成る筒状の第3の壁部を備え、
    前記第2の壁部は、前記固定側通電部材および前記可動側通電部材のうちの一方と接続され、
    前記第3の壁部は、前記固定側通電部材および前記可動側通電部材のうちの他方と接続されていることを特徴とする請求項2に記載のガス遮断器。
  5. 前記第2の壁部は、前記固定側通電部材および前記可動側通電部材の双方と接続され、
    前記第1の壁部は、前記第2の壁部の内側に配置されて前記第2の壁部と径方向に接続され、かつ、前記固定側通電部材および前記可動側通電部材のうちの一方と接続されていることを特徴とする請求項2に記載のガス遮断器。
  6. 前記第1の壁部は、前記固定側通電部材および前記可動側通電部材のうちの一方と電気的に接続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。
  7. 前記第1の壁部は、金属材料または高融点材料から形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のガス遮断器。
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