(57)【要約】【課題】  パッファシリンダがアルミニウム又はその合金で形成され、外部集電子がパッファシリンダの外周面を摺動するものであっても、低コストで、かつ、電気的接触が良好で通電安定性が維持され、しかも、良好な摺動状態が維持できること。【解決手段】  本発明のパッファシリンダは、上記課題を解決するために、固定側アーク接触子と接離する可動側アーク接触子に連結されると共に、内部にはピストンが嵌合され、外周面には集電子が嵌合され、該ピストンが消弧性気体を吸引又は噴出するために内周面を摺動しながら移動し、前記外周面を前記集電子が摺動するアルミニウム又はその合金製のパッファシリンダであって、前記パッファシリンダの少なくとも前記集電子が摺動する前記外周面には、凹凸及び前記凹凸よりも深い凹みが形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
2020068080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側アーク接触子と接離する可動側アーク接触子に連結されると共に、内部にはピストンが嵌合され、外周面には集電子が嵌合され、該ピストンが消弧性気体を吸引又は噴出するために内周面を摺動しながら移動し、前記外周面を前記集電子が摺動するアルミニウム又はその合金製のパッファシリンダであって、
前記パッファシリンダの少なくとも前記集電子が摺動する前記外周面には、凹凸及び前記凹凸よりも深い凹みが形成されていることを特徴とするパッファシリンダ。
【請求項２】
請求項１に記載のパッファシリンダであって、
前記凹凸及び前記凹凸よりも深い凹みが形成されている前記パッファシリンダの少なくとも前記集電子が摺動する前記外周面の最表面には、グリースが塗布されていることを特徴とするパッファシリンダ。
【請求項３】
請求項２に記載のパッファシリンダであって、
前記凹凸よりも深い凹みは、前記集電子との摺動方向に対し斜めとなるように前記パッファシリンダの外周面に形成されていることを特徴とするパッファシリンダ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のパッファシリンダであって、
前記凹凸及び前記凹凸よりも深い凹みの表面には銅メッキ被膜が形成されていると共に、前記銅メッキ被膜の表面には銀メッキ被膜が形成され、前記グリースは前記銀メッキ被膜上に塗布されていることを特徴とするパッファシリンダ。
【請求項５】
請求項４に記載のパッファシリンダであって、
前記銅メッキ被膜及び前記銀メッキ被膜は、前記凹凸及び前記凹凸よりも深い凹みに沿うように形成されていることを特徴とするパッファシリンダ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパッファシリンダであって、
前記凹凸の深さが０．０１ｍｍ、前記凹凸よりも深い凹みの深さが０．１ｍｍであることを特徴とするパッファシリンダ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のパッファシリンダであって、
前記パッファシリンダの外壁面と摺動する前記集電子の最表面には銀メッキ被膜が形成されていることを特徴とするパッファシリンダ。
【請求項８】
請求項１に記載のパッファシリンダであって、
前記凹凸の一部を研削することで、前記パッファシリンダの外周面に平滑面と凹みが形成されていることを特徴とするパッファシリンダ。
【請求項９】
消弧性気体を充填した容器内に、固定接触子と、該固定接触子に接離する可動接触子と、該可動接触子に連結されたアルミニウム又はその合金製のパッファシリンダと、該パッファシリンダの内周面と相対的に移動すると共に、前記消弧性気体を吸引又は噴出するピストンとを備え、前記ピストンが移動することに伴い噴出する前記消弧性気体を、前記固定接触子と可動接触子の開離によって発生するアークに吹き付けて消滅させるようにしたパッファ型ガス遮断器であって、
前記パッファシリンダは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のパッファシリンダであることを特徴とするパッファ型ガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッファシリンダ及びパッファ型ガス遮断器に係り、特に、アルミニウム又はその合金で形成されるものに好適なパッファシリンダ及びパッファ型ガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム又はその合金を摺動部材として使用している機器の一例として電力用のパッファ型ガス遮断器がある。この電力用のパッファ型ガス遮断器は、消弧性気体を充填した容器内に、固定接触子と、これに接離する可動接触子と、該可動側接触子に連結されたパッファシリンダと、該パッファシリンダの内壁面と相対的に運動するピストンと、前記消弧性気体を吸引するための吸引孔及び前記接触子方向に噴出するための噴出孔を有するパッファ室と、前記ピストンの外周部に前記パッファシリンダの内壁面と摺動するウェアリングと、前記パッファシリンダの外周部と摺動する外部集電子とを備え、前記噴出孔より噴出する前記消弧性気体を、前記固定及び可動接触子の開離によって発生するアークに吹き付けて消滅させるように構成されている。
【０００３】
このように構成されるパッファ型ガス遮断器は、パッファシリンダに軽量化のためアルミニウム又はその合金が用いられることが多い。また、パッファシリンダと外部集電子は、電気的に接続する必要があるため、パッファシリンダと外部集電子の摺動部には銀めっき処理が施されている。銀めっき同士の摺動により銀めっきの摩耗が進行した結果、銀めっき膜が摩滅すると、パッファシリンダと外部集電子との摺動部に接触抵抗の増加が起こり、通電によるジュール熱に起因する発熱に至る恐れがある。
【０００４】
パッファシリンダがアルミニウム又はその合金で形成された先行技術文献として、特許文献１及び２を挙げることができる。
【０００５】
この特許文献１及び２には、低コストで、かつ、アルミニウム又はその合金の摩耗粉を抑制して耐摩耗性の向上を図るため、パッファシリンダがアルミニウム又はその合金で形成され、そのパッファシリンダのピストンが摺動する内壁の表面に、微細な凹凸部或いは微細な凹凸部と、それよりも大きい凹凸部から成る被膜を形成することが記載されている。
【０００６】
また、パッファシリンダがアルミニウム又はその合金で形成されたものではないが、パッファシリンダと外部集電子の電気的接触を良くしようと、外部集電子が摺動するパッファシリンダの表面に銀メッキを施したものが、特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−２１３３号公報
【特許文献２】特開２０１５−４８４８９号公報
【特許文献３】特開２００６−３２５３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
アルミニウム又はその合金で形成されたパッファシリンダでは、その外表面を摺動する外部集電子との間で、良好な電気接触状態の実現及び安定した摺動状態の維持が求められる。
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１及び２に記載されている微細な凹凸部或いは微細な凹凸部と、それよりも大きい凹凸部から成る被膜は、ピストンが摺動するアルミニウム又はその合金で形成されたパッファシリンダの内面に形成されているもので、外部集電子が摺動するアルミニウム又はその合金で形成されたパッファシリンダの外面に形成されているものとは、微細な凹凸部或いは微細な凹凸部と、それよりも大きい凹凸部から成る被膜を形成する対象が異なる。
【００１０】
また、特許文献１及び２には、良好な電気接触状態の実現及び安定した摺動状態の維持のための対策（例えば、グリースを塗布すること）については考慮されていない。
【００１１】
一方、特許文献３に記載された技術は、パッファシリンダと外部集電子の電気的接触を良くしようと、外部集電子が摺動するパッファシリンダの表面に銀メッキを施しているが、パッファシリンダがアルミニウム又はその合金で形成されていないし、しかも、外部集電子がパッファシリンダを摺動することに伴い、パッファシリンダの表面に施されている銀メッキは摩耗するが、その銀メッキの摩耗対策につては記載されていない。
【００１２】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、パッファシリンダがアルミニウム又はその合金で形成され、外部集電子がパッファシリンダの外周面を摺動するものであっても、低コストで、かつ、電気的接触が良好で通電安定性が維持され、しかも、良好な摺動状態が維持できるパッファシリンダ及びパッファ型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】
【００１３】
本発明のパッファシリンダは、上記目的を達成するために、固定側アーク接触子と接離する可動側アーク接触子に連結されると共に、内部にはピストンが嵌合され、外周面には集電子が嵌合され、該ピストンが消弧性気体を吸引又は噴出するために内周面を摺動しながら移動し、前記外周面を前記集電子が摺動するアルミニウム又はその合金製のパッファシリンダであって、前記パッファシリンダの少なくとも前記集電子が摺動する前記外周面には、凹凸及び前記凹凸よりも深い凹みが形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のパッファ型ガス遮断器は、上記目的を達成するために、消弧性気体を充填した容器内に、固定接触子と、該固定接触子に接離する可動接触子と、該可動接触子に連結されたアルミニウム又はその合金製のパッファシリンダと、該パッファシリンダの内周面と相対的に移動すると共に、前記消弧性気体を吸引又は噴出するピストンとを備え、前記ピストンが移動することに伴い噴出する前記消弧性気体を、前記固定接触子と可動接触子の開離によって発生するアークに吹き付けて消滅させるようにしたパッファ型ガス遮断器であって、前記パッファシリンダは、上記構成のパッファシリンダであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パッファシリンダがアルミニウム又はその合金で形成され、外部集電子がパッファシリンダの外周面を摺動するものであっても、低コストで、かつ、電気的接触が良好で通電安定性が維持され、しかも、良好な摺動状態が維持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例１における電流投入状態を示す断面図である。
【図２】本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例１における電流遮断状態を示す断面図である。
【図３】本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例１におけるパッファシリンダと外部集電子の摺動部を示す断面図である。
【図４】本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例１におけるパッファシリンダの外周面の形状の例を示す断面図である。
【図５】本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例２におけるパッファシリンダの外周面の形状を示す断面図である。
【図６】本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例３におけるパッファシリンダの外周面の形状を示す断面図である。
【図７】本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例４におけるパッファシリンダの外周面の形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図示した実施例に基づいて本発明のパッファシリンダ及びパッファ型ガス遮断器を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例１であり、電流投入状態を示すものである。
【００１９】
該図に示す如く、本実施例のパッファ型ガス遮断器は、固定側アーク接触子１と、この固定側アーク接触子１の外部に配置された固定側主接触子２とにより固定側通電部を構成し、この固定側通電部と接する可動側通電部は、可動側アーク接触子５と、その可動側アーク接触子５の外側に配置された可動側主接触子４で構成され、パッファシリンダ６に固定されている。
【００２０】
パッファシリンダ６の中央部にはシリンダシャフト７が設置され、このシリンダシャフト７は、リンク１８を介して絶縁操作ロッド１４に接続され、この絶縁操作ロッド１４を操作器（図示せず）により駆動することで、固定側通電部と可動側通電部との閉極又は開極の動作を行う。また、パッファシリンダ６の外周面には外部集電子８が配置され、この外部集電子８は、絶縁筒（図示せず）により支持される可動側主回路導体（図示せず）に接続される。
【００２１】
外部集電子８は銅等の金属製、パッファシリンダ６はアルミニウム又はその合金製であり、それぞれに銀メッキが処理され、外部集電子８がパッファシリンダ６の外周面を摺動する。
【００２２】
一方、パッファシリンダ６の内部にはピストン１０が嵌合されており、パッファシリンダ６の内周面とシリンダシャフト７の外周面及びピストン１０で囲まれて、消弧性気体を圧縮するためのパッファ室１３が形成されている。
【００２３】
本実施例では、ピストン１０はアルミニウム又は鉄等の金属製とした。このピストン１０の外周部には、径の異なるウェアリング１１及び１２がそれぞれ設けられており、ピストン１０の移動に伴い、ウェアリング１１及び１２を介して、ピストン１０とパッファシリンダ６の内周面及びピストン１０とシリンダシャフト７の内周面が摺動する。
【００２４】
図２は、図１の電流投入状態から電流遮断動作を行った時の状態を示している。この電流遮断動作の際には、パッファシリンダ６が図２の右方向に移動し、それに伴い、固定側アーク接触子１と可動側アーク接触子５が離れると共に、ピストン１０が移動してパッファ室１３の容積が小さくなるように圧縮されることで、絶縁ノズル３から消弧性気体が、固定側アーク接触子１と可動側アーク接触子５間に発生するアークに吹付けられるため、アークが消滅するものである。その際、外部集電子８とパッファシリンダ６の外周面との接触位置も移動している。
【００２５】
外部集電子８とパッファシリンダ６の摺動部の一部を模式的に表したものが図３である。
【００２６】
外部集電子８は、通常、機械加工で製作されており、この外部集電子８のパッファシリンダ６との摺動面の表面粗さＲａは１μｍ以下である。外部集電子８の最表面には、銀メッキ被膜２５が形成されている。
【００２７】
このように構成される本実施例のパッファ型ガス遮断器では、パッファシリンダ６の外周面と外部集電子８とが摺動する部分よりも広い範囲に、凹凸を設ける処理を行っている。
【００２８】
この凹凸を形成する処理方法として、パッファシリンダ６に旋盤加工を行った。この旋盤加工後のパッファシリンダ６の断面形状を示したものが図４である。
【００２９】
旋盤加工によって、パッファシリンダ６の外周面には規則的な凹凸２０が形成され、更に、パッファシリンダ６にローレット加工を行い、先に加工した凹凸２０よりも深い凹み２１を形成した。
【００３０】
本実施例では、例えば、凹凸２０の深さが約０．０１ｍｍ、凹凸２０よりも深い凹み２１の深さが約０．１ｍｍのように、異なる深さの凹凸をアルミニウム又はその合金製のパッファシリンダ６の外周面に形成した。
【００３１】
また、凹凸２０よりも深い凹み２１は、外部集電子８との摺動方向に対しパッファシリンダ６の表面に斜めとなるように形成されている。本実施例でのパッファシリンダ６の表面粗さＲａは、およそ５μｍである。
【００３２】
また、本実施例では、図３に示すように、パッファシリンダ６に銀メッキ被膜を形成するために、まず銅メッキ被膜２２を形成し、その上に銀メッキ被膜２３を形成した。銅メッキ被膜２２と銀メッキ被膜２３は、パッファシリンダ６の表面に形成された凹凸２０に沿うように形成され、そして、パッファシリンダ６の最表面にはグリース２４が塗布されている。
【００３３】
なお、グリース２４としては、特に制限はないが劣化しにくさの点から基油に鉱油よりも化学合成油を用いたもののほうが好ましい。
【００３４】
このような本実施例によれば、パッファシリンダ６の外部集電子８との摺動面である外周面に機械加工により浅い凹凸２０と、それよりも深い凹み２１から成る大きさの異なる凹凸部を形成しているため、この凹凸２０と、それよりも深い凹み２１によりグリース２４を保持することができる。特に、凹凸２０よりも深い凹み２１でグリース２４を保持することにより、より長くグリース２４の効果を維持することができる。
【００３５】
更に、凹凸２０よりも深い凹み２１で銀メッキ被膜２３の摩耗紛もとらえることができるので、銀メッキ被膜２３の耐摩耗性が向上する。また、パッファシリンダ６の表面に形成された凹凸２０により、銀メッキ被膜の密着性も高めることができる。
【００３６】
このように、本実施例によれば、パッファシリンダ６がアルミニウム又はその合金で形成され、外部集電子８がパッファシリンダ８の外周面を摺動するものであっても、低コストで、かつ、電気的接触が良好で通電安定性が維持され、しかも、良好な摺動状態が維持できる。
【実施例２】
【００３７】
図５に、本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例２を示す。
【００３８】
該図に示す本実施例では、パッファシリンダ６の外周と外部集電子８との摺動部に、旋盤加工により実施例１とは表面粗さの異なる凹凸２６を形成したものである。特に図示してないが、図４に示すような凹凸２６よりも深い凹み２１も形成されている。
【００３９】
本実施例でのパッファシリンダ６の表面粗さＲａは、およそ１．２μｍである。なお、特に図示しないが、その他の銅メッキ被膜や銀メッキ被膜の処理は実施例１と同様である。
【００４０】
このような本実施例であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４１】
図６に、本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例３を示す。
【００４２】
該図に示す本実施例では、パッファシリンダ６の外周面に実施例２と同様の加工を行った後、最表面、即ち、図５の凹凸２６よりも深い凹み２１以外の一部の凹凸２６を研削することで、平滑面２７と凹み２８を形成しものである。
【００４３】
なお、特に図示しないが、その他の銅メッキ被膜や銀メッキ被膜の処理は実施例１と同様である。また、本実施例では、パッファシリンダ６の外周面に研削加工を行ったが、ショットピーニング等で代用してもよい。
【００４４】
このような本実施例であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４５】
図７に、本発明のパッファ型ガス遮断器の実施例４を示す。
【００４６】
該図に示す本実施例では、パッファシリンダ６の外周と外部集電子８との摺動部に、ショットピーニングにより凹凸２９を形成したものである。なお、特に図示しないが、その他の銅メッキ被膜や銀メッキ被膜の処理は実施例１と同様である。
【００４７】
このような本実施例であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【実施例５】
【００４８】
本実施例では、パッファシリンダ６の表面は比較例１と同様に平滑に加工し、外部集電子８の摺動部に実施例３に示したパッファシリンダ６と同様の凹み２８を加工した。その他は、実施例１と同様である。
【００４９】
比較例１（図４の凹凸２０よりも深い凹み２１がない構造）として、パッファシリンダ６の外周面と外部集電子８との摺動部の表面粗さＲａが１μｍ以下に平滑になるように加工した。なお、特に図示しないが、その他は、実施例１と同様である。
【００５０】
実施例１乃至４及び比較例１を、それぞれパッファ型ガス遮断器に組み込み摺動試験を行ったパッファシリンダ６と外部集電子８間の摩耗状態を目視により観察した。この結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2020068080.tif 000003
【００５２】
表１から明らかな如く、実施例１乃至５では、パッファシリンダ６及び外部集電子８の摺動部ともに摩耗極小（表１の◎）であり、異常摩耗は見られなかった。また、パッファシリンダ６の表面には、グリース２４の残存も認められた。更に、実施例５では、他の実施例に比べ僅かに銀メッキ被膜２３の摩耗が認められた（摩耗小（表１の〇））。これはグリース２４を保持する面積が、パッファシリンダ６に比べ小さいためである。
【００５３】
比較例１では銀メッキに異常摩耗はないが、摺動端部に銀メッキ被膜の摩耗紛が実施例の１乃至４に比べ多く含まれていた。これは摺動端部のグリースを採取し、熱重量分析装置及び走査型電子顕微鏡並びにエネルギー分散型Ｘ線分光法により分析したものである。
【００５４】
このように本実施例では、パッファシリンダ６の表面に形成した凹凸２０と、この凹凸２０よりも深い凹み２１がグリース２４を含むことにより、銀メッキ被膜２３の耐摩耗性を向上させることができる。特に、試験後に凹凸２０よりも深い凹み２１にグリース２４の残存が認められたことから、長期に渡りグリース２４の枯渇を防止することが可能である。
【００５５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１…固定側アーク接触子、２…固定側主接触子、３…絶縁ノズル、４…可動側主接触子、５…可動側アーク接触子、６…パッファシリンダ、７…シリンダシャフト、８…外部集電子、１０…ピストン、１１、１２…ウェアリング、１３…パッファ室、１４…絶縁操作ロッド、１７…パッファシリンダの全体、１８…リンク、２０…凹凸、２１…凹凸よりも深い凹み、２２…銅めっき被膜、２３…銀メッキ被膜、２４…グリース、２５…銀メッキ被膜、２６、２９…凹凸、２７…平滑部、２８…凹み。
【図１】
2020068080.tif 000004
【図２】
2020068080.tif 000005
【図３】
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【図４】
2020068080.tif 000007
【図５】
2020068080.tif 000008
【図６】
2020068080.tif 000009
【図７】
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