(57)【要約】【課題】アークに対するガスの吹き付けをより効果的に行い、電流遮断性能の向上が図れるガス遮断器を提供する。【解決手段】ノズル２６の内側面に設けた絞り部２６ａからパッファ室２４までの流路Ｘ１に旋回成分生成部として旋回用溝２７を備え、この流路Ｘ１を通過する絶縁ガスＧのガス流に旋回成分の付与を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガス雰囲気中において、固定電極部に備えられる固定接点と可動電極部に備えられる可動接点とが接離動作し、電流遮断時に前記固定接点から前記可動接点が高速で離間動作するものであり、
前記固定接点から前記可動接点が離間する際に生じ得るアークに対し、パッファ室内の前記絶縁ガスを前記アークの消弧ガスとして噴出させる動作を行うパッファ部と、
前記パッファ部から噴出された前記絶縁ガスを前記アークの消弧のために適所に向けて案内するノズルとを備えたガス遮断器であって、
前記ノズルは、前記可動接点の接離方向に軸線を有する略円筒状をなしその内側面の軸方向中間部に絞り部を有するものであり、
前記絞り部から前記パッファ室までの流路において、前記流路を通過する前記絶縁ガスのガス流に前記軸線周りの旋回成分を付与する旋回成分生成部を備えた、ガス遮断器。
【請求項２】
前記ノズルは、前記絞り部から前記パッファ室側において前記絶縁ガスのガス流を案内する案内面を有し、
前記旋回成分生成部は、前記案内面を通過する前記絶縁ガスのガス流に旋回成分を付与すべく前記案内面に一体に設けられた、請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記旋回成分生成部は、前記案内面に一体に形成されたスパイラル状の旋回用溝である、請求項２に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の電流遮断を行うガス遮断器においては、パッファ室内にある絶縁ガスを消弧ガスとしてアーク接点部、すなわち固定接点と可動接点との間に生じ得るアークに向けて強く吹き付けて消弧を図るパッファ形のガス遮断器がある。パッファ形のガス遮断器には、パッファ室から噴出される絶縁ガスをアークに向けて案内する等の機能を含むノズルが備えられている。
【０００３】
そして、種々あるノズルの一つとして、略円筒状をなす自身の内側面の軸方向中間部に絞り部を有し、絞り部を通過する絶縁ガスのガス流に旋回成分を付与する旋回用溝を設けたものがある（例えば特許文献１参照）。絞り部に設けた旋回用溝がこの部位を通過する絶縁ガスのガス流に旋回動作を生じさせることで、アーク熱を受けて高温となった絶縁ガスと周囲の低温の絶縁ガスとの撹拌作用による混合が促進され、低温のものも含めて均一化された絶縁ガスがアークに対して吹き付けられるようになる。このようにして、アークの消弧性能の向上、すなわち電流遮断性能の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４４７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガス遮断器には、高い電流遮断性能が求められている。そのため、パッファ形のガス遮断器においては、アーク接点部にて生じたアークに対する絶縁ガスの吹き付けをより効果的に行うことが電流遮断性能の向上に繋げられる。
【０００６】
本発明の目的は、アークに対するガスの吹き付けをより効果的に行い、電流遮断性能の向上が図れるガス遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するガス遮断器は、絶縁ガス雰囲気中において、固定電極部に備えられる固定接点と可動電極部に備えられる可動接点とが接離動作し、電流遮断時に前記固定接点から前記可動接点が高速で離間動作するものであり、前記固定接点から前記可動接点が離間する際に生じ得るアークに対し、パッファ室内の前記絶縁ガスを前記アークの消弧ガスとして噴出させる動作を行うパッファ部と、前記パッファ部から噴出された前記絶縁ガスを前記アークの消弧のために適所に向けて案内するノズルとを備えたガス遮断器であって、前記ノズルは、前記可動接点の接離方向に軸線を有する略円筒状をなしその内側面の軸方向中間部に絞り部を有するものであり、前記絞り部から前記パッファ室までの流路において、前記流路を通過する前記絶縁ガスのガス流に前記軸線周りの旋回成分を付与する旋回成分生成部を備えた。
【０００８】
上記態様によれば、ノズルの内側面に設けた絞り部からパッファ室までの流路に旋回成分生成部が設けられ、この流路を通過する絶縁ガスのガス流に旋回成分が付与される。ガス遮断器の遮断動作初期では、固定接点から可動接点が離間する際に生じたアークの熱による熱パッファ動作が生じるが、その過程で膨張した高温の絶縁ガスがパッファ室内に導入される。その際、絞り部よりパッファ室に近い側に設けられる旋回成分生成部により、絶縁ガスのガス流に十分な旋回動作が生じてパッファ室内に導入される。つまり、アークにより熱せられた高温の絶縁ガスと周囲の低温の絶縁ガスとの撹拌作用が大きく混合が促進され、パッファ室内全体の絶縁ガスの温度が均一化される。これにより、アークに対する吹き付けの初期から良質な絶縁ガスの吹き付けが行われ、より効果的なアークの消弧が可能となる。
【０００９】
上記ガス遮断器において、前記ノズルは、前記絞り部から前記パッファ室側において前記絶縁ガスのガス流を案内する案内面を有し、前記旋回成分生成部は、前記案内面を通過する前記絶縁ガスのガス流に旋回成分を付与すべく前記案内面に一体に設けられた。
【００１０】
上記態様によれば、ノズルの絞り部からパッファ室側の案内面に旋回成分生成部が一体に設けられることによって容易に実現可能である。
上記ガス遮断器において、前記旋回成分生成部は、前記案内面に一体に形成されたスパイラル状の旋回用溝である。
【００１１】
上記態様によれば、旋回成分生成部は、ノズルの案内面に一体に形成されたスパイラル状の旋回用溝であるため、別部品を必要とすることなく容易に旋回成分生成部を構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガス遮断器によれば、アークに対するガスの吹き付けをより効果的に行い、電流遮断性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態のガス遮断器の閉路状態を示す断面図。
【図２】一実施形態のガス遮断器の開路動作中（遮断動作初期）を示す断面図。
【図３】一実施形態のガス遮断器の開路動作中（遮断動作後期）を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、ガス遮断器の一実施形態について説明する。
図１から図３に示す本実施形態のガス遮断器１０は、絶縁ガスＧにて満たされる図示略の収容タンク内に収容され、絶縁ガスＧの雰囲気中に配置されている。絶縁ガスＧには、ＳＦ６ガス（六フッ化硫黄ガス）やＣＯ２ガス（二酸化炭素ガス）等が用いられている。
【００１５】
ガス遮断器１０は、主接点部１１を構成する第１固定接点１１ａ及び第１可動接点１１ｂと、アーク接点部１２を構成する第２固定接点１２ａ及び第２可動接点１２ｂとを備える。第１固定接点１１ａ及び第２固定接点１２ａは、ガス遮断器１０の固定電極部１０ａとして一体に構成（同電位にて構成）され、第１可動接点１１ｂ及び第２可動接点１２ｂは、ガス遮断器１０の可動電極部１０ｂとして一体に構成（同電位にて構成）されている。可動電極部１０ｂ側の第１及び第２可動接点１１ｂ，１２ｂは、固定電極部１０ａ側の第１及び第２固定接点１１ａ，１２ａに対して進退するように接離動作する。
【００１６】
なお、図１は、主接点部１１及びアーク接点部１２の各固定接点１１ａ，１２ａと各可動接点１１ｂ，１２ｂとが接触するガス遮断器１０の閉路状態を示している。これに対し、図２及び図３は、主接点部１１及びアーク接点部１２の各固定接点１１ａ，１２ａと各可動接点１１ｂ，１２ｂとが離間するガス遮断器１０の開路動作中（遮断動作中）の状態を示し、そのうち図２は遮断動作初期、図３は遮断動作後期を示している。
【００１７】
固定電極部１０ａにおいて、不動に設置される略円筒状の筒状基部１３には、主接点部１１を構成する円筒状の第１固定接点１１ａが筒状基部１３の開口部に設けられ、アーク接点部１２を構成する円棒状の第２固定接点１２ａが筒状基部１３の開口部内に設けられている。円筒状の第１固定接点１１ａと円棒状の第２固定接点１２ａとは、各軸心がともに軸線Ｌ１上に同軸配置されつつ、互いが間隔を有して配置されている。
【００１８】
可動電極部１０ｂにおいて、不動に設置される図示略の電極基部に対し、細長略円筒又は円柱状の操作軸部１５が挿通支持されている。操作軸部１５の先端部は、径方向外側に円環状に延出される端面部１６を有し、主接点部１１を構成する円筒状の第１可動接点１１ｂが端面部１６の外周縁部付近に設けられ、アーク接点部１２を構成する円筒状の第２可動接点１２ｂが端面部１６の内周縁部に設けられている。円筒状の第１可動接点１１ｂとそれより小径の円筒状の第２可動接点１２ｂとは、各軸心がともに軸線Ｌ１上に同軸配置されつつ、互いが間隔を有して配置されている。可動電極部１０ｂと固定電極部１０ａとが接触する閉路状態において、主接点部１１の第１可動接点１１ｂは第１固定接点１１ａに対して内嵌する態様にて接触し、アーク接点部１２の第２可動接点１２ｂは第２固定接点１２ａに対して外嵌する態様にて接触する。
【００１９】
ここで、主接点部１１の第１可動接点１１ｂが第１固定接点１１ａに対して接離するタイミングと、アーク接点部１２の第２可動接点１２ｂが第２固定接点１２ａに対して接離するタイミングとの関係について、各可動接点１１ｂ，１２ｂが各固定接点１１ａ，１２ａから軸線Ｌ１に沿った離間動作を行うと、主接点部１１の第１固定接点１１ａから第１可動接点１１ｂが離間するよりも後にアーク接点部１２の第２固定接点１２ａから第２可動接点１２ｂが離間するようになっている。つまり、このような離間タイミングの設定にて、アーク接点部１２の第２固定接点１２ａと第２可動接点１２ｂとの間でアークＡ（図２等参照）が生じ得るようになっている。
【００２０】
アークＡの生じ得る第２可動接点１２ｂ付近には、パッファ機構２０が並設されている。すなわち、本実施形態のガス遮断器１０は、パッファ形のガス遮断器である。ちなみに、本実施形態のガス遮断器１０は、機械パッファ式と熱パッファ式とを併用するものである。
【００２１】
パッファ機構２０は、シリンダ２１とピストン２２とを備える。シリンダ２１は、端面部１６の外周縁部から円筒状に延びる外周壁部１７とその端面部１６と操作軸部１５とを含み、基端側が開口する凹状空間を有する。つまり、シリンダ２１は、操作軸部１５周りに構成されることから、操作軸部１５とともに一体的に進退動作を行う。これに対し、ピストン２２は、上記図示略の電極基部に固定された支持ロッド２３の先端部に設けられ、不動に設置されている。ピストン２２は、シリンダ２１内に配置され、シリンダ２１内の空間を仕切ってパッファ室２４を形成する。さらに、第１及び第２可動接点１１ｂ，１２ｂの間の端面部１６には自身を貫通する開口２５が設けられ、開口２５はパッファ室２４と連通している。操作軸部１５と連動するシリンダ２１が軸方向に進退動作すると、シリンダ２１とピストン２２との相対動作によりパッファ室２４の容積が変化する。
【００２２】
ここで、開路動作時（電流遮断時）における操作軸部１５の退避動作により第２可動接点１２ｂが第２固定接点１２ａから離間する際、その接点１２ａ，１２ｂ間にアークＡが生じ得る。遮断動作初期においてアークＡが生じると、その熱で周囲の絶縁ガスＧが急激に膨張し、膨張した絶縁ガスＧは開口２５からパッファ室２４内に導入される。すると、パッファ室２４内に高い圧力の絶縁ガスＧが充填される。充填された絶縁ガスＧは、遮断動作後期において、開口２５から後述のノズル２６を通じてアークＡに向けて強く吹き付けられるようになっている。これは熱パッファ動作であり、アークＡによる発熱量が大きい大電流遮断時に主となる動作である。
【００２３】
また、上記と並行して、操作軸部１５の退避動作により第２可動接点１２ｂが第２固定接点１２ａから離間する際、ピストン２２がシリンダ２１内に相対的に押し込まれ、パッファ室２４の容積が小さくなる。このピストン２２の押込動作によっても、パッファ室２４内の絶縁ガスＧがアークＡに向けて強く吹き付けられるようになっている。これは機械パッファ動作であり、アークＡによる発熱量が小さい小電流遮断時に主となる動作である。
【００２４】
絶縁ガスＧが噴出される開口２５付近には、ノズル２６が設けられている。ノズル２６は、絶縁ガスＧの吹付方向を適所である第２固定接点１２ａと第２可動接点１２ｂとの間に生じ得るアークＡに向けて案内する機能等を有する部材である。ノズル２６は、絶縁部材にて略円筒状に形成されている。そして、ノズル２６は、基端部が第１可動接点１１ｂに内嵌するように固定され、先端部が第１固定接点１１ａの内側に挿入される態様となっている。
【００２５】
ノズル２６は、内側面の軸方向略中央部において、内径が小となるように絞られる絞り部２６ａが設けられている。絞り部２６ａよりもパッファ機構２０側、すなわちガス吹付方向の上流側の斜面は、軸方向基端部から絞り部２６ａに向けて縮径するような傾斜形状をなし、パッファ機構２０の開口２５から噴出される絶縁ガスＧをノズル２６の中心部方向（アークＡの発生箇所）に向けて案内する案内面２６ｂとなっている。絞り部２６ａよりもパッファ機構２０の反対側、すなわちガス吹付方向の下流側の斜面は、絞り部２６ａから軸方向先端部に向けて拡径するような傾斜形状をなし、絞り部２６ａを経た絶縁ガスＧの流速を下げて拡散させる拡開面２６ｃとなっている。
【００２６】
また、ノズル２６の絞り部２６ａ手前の案内面２６ｂには、旋回用溝２７が設けられている。旋回用溝２７は、周回しながら軸線Ｌ１方向の一方側に進むスパイラル状の溝となっている。旋回用溝２７は、例えば溝断面が長方形状をなし、ノズル２６の基端部から絞り部２６ａまでの案内面２６ｂに一体に形成されている。旋回用溝２７は、案内面２６ｂと第２可動接点１２ｂとの間の流路Ｘ１を軸方向に通過する絶縁ガスＧのガス流に旋回成分を付与し、ガス流の軸方向の流れに加えて旋回動作をも生じさせるように機能する。
【００２７】
本実施形態のガス遮断器１０の動作（作用）について説明する。
ガス遮断器１０が図１に示す閉路状態においては、操作軸部１５が軸方向に突出した状態となっており、主接点部１１及びアーク接点部１２の第１及び第２固定接点１１ａ，１２ａと第１及び第２可動接点１１ｂ，１２ｂとが接触している。
【００２８】
そして、ガス遮断器１０の開路動作（遮断動作）に基づいて操作軸部１５が軸方向に高速で退避動作すると、主接点部１１及びアーク接点部１２の第１及び第２固定接点１１ａ，１２ａから第１及び第２可動接点１１ｂ，１２ｂが高速で離間する。その際、主接点部１１側の第１固定接点１１ａから第１可動接点１１ｂが離間した後、アーク接点部１２側の第２固定接点１２ａから第２可動接点１２ｂが離間する。この離間タイミングをずらす設定にて、アーク接点部１２側の第２固定接点１２ａと第２可動接点１２ｂとの間においてアークＡが生じ得る。
【００２９】
図２に示す遮断動作初期では、アーク接点部１２にて生じたアークＡの熱で周囲の絶縁ガスＧが急激に膨張し、膨張した絶縁ガスＧはパッファ室２４内に導入される。すると、パッファ室２４内に高い圧力の絶縁ガスＧが充填される。また、この熱パッファ動作に加え、上記操作軸部１５の退避動作に伴うピストン２２の押込動作、すなわち機械パッファ動作に基づき、パッファ室２４内の絶縁ガスＧの圧力は上昇する。そして、図３に示す遮断動作後期になると、パッファ室２４内で高圧となった絶縁ガスＧはアークＡに向けて消弧ガスとして強く吹き付けられる。このような熱パッファ動作及び機械パッファ動作の併用にて、アークＡの消弧によるより確実な電流遮断が行われる。
【００３０】
また、本実施形態のノズル２６には、案内面２６ｂにおいて旋回用溝２７が設けられていることから、上記熱パッファ動作時に絶縁ガスＧが案内面２６ｂを含む流路Ｘ１を通過してパッファ室２４内に導入される際、図２のα１矢印にて示すように、そのガス流が旋回用溝２７の影響を受けて旋回動作しながら導入される。つまり、アークＡにより熱せられた高温の絶縁ガスＧと周囲の低温の絶縁ガスＧとの撹拌作用による混合が促進されて絶縁ガスＧのパッファ室２４内への導入がなされるため、パッファ室２４内の絶縁ガスＧの温度が低温のものも含めて均一化される。
【００３１】
ここで、仮に、旋回用溝２７の無い構成のものを第１比較例として考えてみると、上記熱パッファ動作時に絶縁ガスＧがパッファ室２４内に導入される際、パッファ室２４の開口２５付近にアークＡの熱を受けた高温の絶縁ガスＧが溜まり易い状況となる。そのため、アークＡに対する絶縁ガスＧの吹き付けの初期には、パッファ室２４の開口２５付近の高温の絶縁ガスＧがアークＡに優先的に吹き付けられる状況である。アークＡを効果的に消弧するには、絶縁ガスＧの吹き付けの初期から低温の絶縁ガスＧを当てることが好ましいが、この第１比較例では初期に吹き付ける絶縁ガスＧが高温となり易いため、より効果的な消弧が行えない懸念がある。
【００３２】
また、旋回用溝２７と同等の機能を有する旋回用溝を絞り部２６ａに設けた構成のものを第２比較例として考えてみると、上記熱パッファ動作時にアークＡの熱を受けて膨張する絶縁ガスＧは絞り部２６ａを境に軸方向に二分するため、絞り部２６ａに設けた旋回用溝がパッファ室２４内に導入される絶縁ガスＧのガス流に十分な旋回成分が付与できない。また、小径の絞り部２６ａに対して設けた旋回用溝は溝長さが短くなりがちで、このことも絶縁ガスＧのガス流に十分な旋回成分が付与できない理由となる。単純に、絞り部２６ａからパッファ室２４まで離間していることもある。そのため、アークＡにより熱せられた高温の絶縁ガスＧと周囲の低温の絶縁ガスＧとの撹拌作用が小さく、この第２比較例においてもパッファ室２４の開口２５付近にアークＡの熱を受けた高温の絶縁ガスＧが溜まり易い状況である。そのため、第１比較例よりは改善が見込めるが、この第２比較例においても、依然としてより効果的な消弧が行えない懸念がある。
【００３３】
なお、ノズル２６はフッ素樹脂等の絶縁樹脂材料を用いて作製されるが、アークＡの熱を受けて表面の一部が昇華し得る。特にアークＡの発生箇所に近い絞り部２６ａの表面は昇華し易く、その絞り部２６ａに設けた旋回用溝はアークＡの熱により早期に溝形状が変形したり消滅したりすることも考えられる。そのため、第２比較例においては、ノズル２６の経年劣化が早まるといった懸念もある。
【００３４】
これに対し、本実施形態では、ノズル２６の絞り部２６ａ手前、より詳しくは絞り部２６ａよりパッファ室２４に近い側でかつ絞り部２６ａよりも大径で溝長さも長く設定できる案内面２６ｂに旋回用溝２７を設けたことで、この案内面２６ｂを含む流路Ｘ１を通過してパッファ室２４内に導入される絶縁ガスＧのガス流に十分な旋回成分が付与可能である。その他、アークＡの熱により早期に旋回用溝２７の溝形状が変形したり消滅したりすることも抑制できる。
【００３５】
絶縁ガスＧのガス流に十分な旋回動作が生じてパッファ室２４内に導入されることで、アークＡにより熱せられた高温の絶縁ガスＧと周囲の低温の絶縁ガスＧとの撹拌作用が大きく混合が促進され、パッファ室２４内全体の絶縁ガスＧの温度が均一化される。そのため、アークＡに対する吹き付けの初期から良質な絶縁ガスＧの吹き付けが行われ、より効果的なアークＡの消弧が行えることが期待できる。
【００３６】
また、パッファ室２４内への絶縁ガスＧの導入時のみならずパッファ室２４から噴出する際にも、図３のα２矢印にて示すように、旋回用溝２７により絶縁ガスＧのガス流に旋回動作が生じるため、このことでもアークＡに対する良質な絶縁ガスＧの吹き付けが可能である。このように本実施形態のガス遮断器１０では、アークＡの消弧性能の向上、すなわち電流遮断性能の向上が十分に期待できるものとなっている。
【００３７】
本実施形態の効果について説明する。
（１）ノズル２６の内側面に設けた絞り部２６ａからパッファ室２４までの流路Ｘ１に旋回成分生成部として旋回用溝２７が設けられ、この流路Ｘ１を通過する絶縁ガスＧのガス流に旋回成分の付与が行われる。ガス遮断器１０の遮断動作初期では、アーク接点部１２の固定接点１２ａから可動接点１２ｂが離間する際に生じたアークＡの熱による熱パッファ動作が生じるが、その過程で膨張した高温の絶縁ガスＧがパッファ室２４内に導入される。その際、絞り部２６ａよりパッファ室２４に近い側に設けられる旋回用溝２７により、絶縁ガスＧのガス流に十分な旋回動作が生じてパッファ室２４内に導入される。つまり、アークＡにより熱せられた高温の絶縁ガスＧと周囲の低温の絶縁ガスＧとの撹拌作用が大きく混合が促進され、パッファ室２４内全体の絶縁ガスＧの温度の均一化を図ることができる。これにより、アークＡに対する吹き付けの初期から良質な絶縁ガスＧの吹き付けを行うことができ、より効果的なアークＡの消弧、すなわち電流遮断性能の向上を図ることができる。
【００３８】
（２）ノズル２６の絞り部２６ａからパッファ室２４側の案内面２６ｂに旋回成分生成部としてスパイラル状の旋回用溝２７が一体に形成されるため、絶縁樹脂材料よりなるノズル２６に対して容易に実現可能であり、また別部品を必要とすることなく容易に構成することができる。
【００３９】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ガス流に旋回成分を付与する旋回用溝２７をノズル２６の案内面２６ｂに一体に形成したが、旋回成分の付与を可能とした別部材をノズル２６に対して組み付ける態様としたり、第２可動接点１２ｂに対して組み付ける態様としたものであってもよい。また、溝形状でなく、例えばフィン形状等であってもよい。
【００４０】
・パッファ室２４内の絶縁ガスＧの噴出動作を行うパッファ部として熱パッファ式と機械パッファ式とを併用するパッファ機構２０を用いたが、容積が可変でないパッファ室を用いる熱パッファ式のみ、すなわち機械パッファ式の構成部分であるピストン２２及びシリンダ２１等を省略したものであってもよい。
【００４１】
・主接点部１１及びアーク接点部１２、若しくは固定電極部１０ａ及び可動電極部１０ｂの構成は一例であり、適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ガス遮断器、１０ａ…固定電極部、１０ｂ…可動電極部、１２ａ…第２固定接点（固定接点）、１２ｂ…第２可動接点（可動接点）、２０…パッファ機構（パッファ部）、２４…パッファ室、２６…ノズル、２６ａ…絞り部、２６ｂ…案内面、２７…旋回用溝（旋回成分生成部）、Ａ…アーク、Ｇ…絶縁ガス、Ｌ１…軸線、Ｘ１…流路、α１，α２…ガス流。
【図１】
2020194755.tif 000003
【図２】
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【図３】
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