(57)【要約】【課題】圧縮板の溶損による金属蒸気の発生と摺動部材の劣化を抑えるガス遮断器を提供することである。【解決手段】実施形態のガス遮断器は、第１アーク接触子が、密閉容器内に配置される。軸方向に駆動可能な操作ロッドが、第１アーク接触子に対向配置される。第１アーク接触子と接離可能な第２アーク接触子が、操作ロッドの第１アーク接触子側端部に連結される。シリンダが、操作ロッドと同軸状に構成され操作ロッドに結合される。ノズルが、シリンダの第１アーク接触子側端部に連結されるとともに第２アーク接触子を囲むように配置される。圧縮板が、シリンダ内に操作ロッドと同軸状に挿入されシリンダとともに圧縮室を形成し、操作ロッドとの摺動面側には凹部が設けられる一方、摺動面側の凹部を構成する各面、圧縮室側の面もしくは圧縮室とは反対側の面の少なくとも１つの面を耐熱性を備えた材料で構成される。摺動部材が、凹部に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスが充填された密閉容器内に配置される第１アーク接触子と、
前記第１アーク接触子に対向配置され、軸方向に駆動可能な操作ロッドと、
前記操作ロッドの前記第１アーク接触子側端部に連結され、前記第１アーク接触子と接離可能な第２アーク接触子と、
前記操作ロッドと同軸状に構成され、前記操作ロッドに結合されるシリンダと、
前記シリンダの前記第１アーク接触子側フランジ部に連結されるとともに、前記第２アーク接触子を囲むように配置されるノズルと、
前記シリンダ内に前記操作ロッドと同軸状に挿入され、前記シリンダとともに圧縮室を形成し、前記操作ロッドとの摺動面側には凹部が設けられる一方、前記摺動面側の凹部を構成する各面、前記圧縮室側の面もしくは前記圧縮室とは反対側の面の少なくとも１つの面を耐熱性を備えた材料で構成される圧縮板と、
前記凹部に設けられる摺動部材と
を有するガス遮断器。
【請求項２】
前記圧縮板が、
前記シリンダ内に前記操作ロッドと同軸状に挿入され、前記シリンダとともに圧縮室を形成する一方、前記圧縮板の前記操作ロッドとの摺動面側に接合され前記操作ロッド側に開口する断面コ字状の耐熱部材と、
前記断面コ字状耐熱部材の凹部に設けられる摺動部材と、
からなる請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記耐熱性を備えた材料は、Ａｌ２Ｏ３コーティング、ＴｉＮコーティング、ＤＬＣコーティングのいずれか１つである請求項１記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記耐熱部材は、鉄鋼材、ステンレス鋼材、Ｎｉ−Ｃｒ合金鋼、チタン鋼材、炭素繊維複合材料のいずれか１つからなる請求項２に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において電流開閉を行う保護用開閉器として、接地された金属あるいは碍子からなる密閉容器内に消弧性ガスを充填し、電流遮断時に消弧性ガスを吹き付けることで接触子間に発生するアークを消弧し電流を遮断する、いわゆるパッファ形ガス遮断器が広く使用されている。
【０００３】
パッファ形ガス遮断器における電流遮断の過程では、シリンダとシリンダ内部に挿入された圧縮板が相対移動することによる機械的圧縮作用と、高温の消弧性ガスが操作ロッドの中空部から連通穴を経て、圧縮室に流入されることによる熱的昇圧作用によって圧縮室が圧縮される。そして、圧縮室内の消弧性ガスがアークに吹き付けられることで電流遮断が行われる。
【０００４】
圧縮室に流入する消弧性ガスは、遮断電流、定格電圧、消弧室の構造、遮断時間によって異なるが、１０００Ｋ以上に達し、圧縮室を形成する圧縮板はこの高温の消弧性ガスに直接晒されることになる。
【０００５】
従来、圧縮板には製造性と価格の観点からアルミニウムが用いられてきたが、アルミニウムは融点が低く、高温の消弧性ガスに晒されると容易に金属蒸気をアーク中に供給してしまう。アルミニウムはイオン化エネルギーが低いことから容易にイオン化し、イオン粒子とともに電子を供給する。イオンおよび電子が大量に供給されるとアークを構成する高温ガス（プラズマ）の電子密度および電気伝導度が上昇し、アークの遮断に対して不利に作用する。
【０００６】
また、圧縮板の摺動部材に近い箇所が溶損すると、摺動部材が高温の消弧性ガスに晒されやすくなり、摺動部材の早期劣化による摺動性の低下とガスシール機能の低下を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６７４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、圧縮板の溶損による金属蒸気の発生と摺動部材の劣化を抑えるガス遮断器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態のガス遮断器は、第１アーク接触子が、消弧性ガスが充填された密閉容器内に配置される。軸方向に駆動可能な操作ロッドが、前記第１アーク接触子に対向配置される。前記第１アーク接触子と接離可能な第２アーク接触子が、前記操作ロッドの前記第１アーク接触子側端部に連結される。シリンダが、前記操作ロッドと同軸状に構成され、前記操作ロッドに結合される。ノズルが、前記シリンダの前記第１アーク接触子側端部に連結されるとともに、前記第２アーク接触子を囲むように配置される。圧縮板が、前記シリンダ内に前記操作ロッドと同軸状に挿入され、前記シリンダとともに圧縮室を形成し、前記操作ロッドとの摺動面側には凹部が設けられる一方、前記摺動面側の凹部を構成する各面、前記圧縮室側の面もしくは前記圧縮室とは反対側の面の少なくとも１つの面を耐熱性を備えた材料で構成される。摺動部材が、前記凹部に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るガス遮断器における電流遮断時の状態を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係るガス遮断器の圧縮板の部分拡大図。
【図３】図２のＡ部拡大図。
【図４】第２の実施形態に係るガス遮断器の電流遮断時の状態を示す断面図。
【図５】第２の実施形態に係るガス遮断器の圧縮板の部分拡大図。
【図６】変形例に係るガス遮断器における電流遮断時の状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を図面に基づき説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るガス遮断器の電流遮断時の状態を示す断面図である。
【００１３】
この第１の実施形態のガス遮断器は、第１接触子部１と第２接触子部２を有する。
【００１４】
図１に示すように、ＳＦ６（六フッ化硫黄）やＣＯ２（二酸化炭素）などの消弧性ガス３が充填された密閉容器（図示せず）には、密閉容器に対して定位置に固定された第１接触子部１と、密閉容器に対して軸方向に動作する第２接触子部２が対向して配置される。第２接触子部２の位置関係については、第１接触子部１側の方向を前方、その反対方向を後方と定義して説明する。
【００１５】
第１接触子部１は、第１アーク接触子４、第１通電接触子５を有する。
【００１６】
第２接触子部２は、第２アーク接触子６、ノズル７、第２通電接触子８、操作ロッド９、シリンダ１０、圧縮板１１、摺動部材１２を有する。
【００１７】
第１接触子部１に関して、第１アーク接触子４は第２アーク接触子６と接離可能なように対向配置され、第１アーク接触子４の周囲には第１通電接触子５が配置される。
【００１８】
また第１接触子部１は、リンク機構などによって第２接触子部２と連結させ、第２接触子部２と同時に反対方向に移動させることにより、第１接触子部１と第２接触子部２との開離速度を増すというように移動可能な構成にしてもよい。
【００１９】
一方、第２接触子部２に関して、中空部を有する操作ロッド９は図示しない操作機構により軸方向に往復運動するように構成され、操作ロッド９の前方側端部には、中空かつ指状の第２アーク接触子６が連結される。
【００２０】
シリンダ１０は操作ロッド９と同軸状に構成され、操作ロッド９に結合されるとともに一体となって駆動する。また、シリンダ１０内には、圧縮板１１が操作ロッド９と同軸状に挿入され、消弧性ガス３を圧縮させる圧縮室１３が形成される。
【００２１】
操作ロッド９の中程には、操作ロッド９の中空部と、圧縮室１３や密閉容器内の消弧性ガス３空間を連通する複数の第１連通穴１０１が設けられる。
【００２２】
圧縮板１１は円形平板状に形成され、密閉容器に対して定位置に固定される。
【００２３】
図２は第１の実施形態に係るガス遮断器の圧縮板の部分拡大図である。
【００２４】
圧縮板１１の操作ロッド９との摺動面側には凹部２０１が設けられ、シリンダ１０との摺動面側には凹部２０２が設けられる。凹部２０１，２０２には、フッ素樹脂などの摺動部材１２が設けられ、摺動部材１２によって操作ロッド９もしくはシリンダ１０と摺動可能となる。
【００２５】
図３は、図２のＡ部拡大図である。ただし、図３では摺動部材１２を省略している。
【００２６】
図２、図３に示すように、圧縮板１１の圧縮室１３側の面３０１、圧縮室１３とは反対側の面３０２、凹部２０１を構成する各面には、耐熱性を備えた材料でコーティング１４が施される。ここで、凹部２０１を構成する各面とは図３における面３０３，３０４，３０５，３０６，３０７を示し、コーティング１４の一例としては、Ａｌ２Ｏ３コーティング、ＴｉＮコーティング、ＤＬＣコーティングが挙げられる。
【００２７】
図１に示すように、シリンダ１０前方側の中心軸に垂直なフランジ部１０２には、ノズル７、第２通電接触子８が連結される。第２アーク接触子６とノズル７との間には、圧縮室１３で圧縮された消弧性ガス３をガス流として、アーク接触子４，６間に発生するアーク１０３へ送る第２連通穴１０４が設けられる。
【００２８】
ノズル７は第２アーク接触子６を囲むように配置され、ノズル５の周囲に第２通電接触子８が配置される。なお、第１通電接触子５と第２通電接触子８は接離可能である。
【００２９】
このように構成される第１の実施形態のガス遮断器における電流遮断動作について図１を用いて説明する。
【００３０】
操作ロッド９が後方に移動することにより、第２接触子部２は圧縮板１１を除き、後方に移動する。図１に示すような遮断過程途中では、第１アーク接触子４と第２アーク接触子６が開離し、第１アーク接触子４と第２アーク接触子６との間にアーク１０３が発生する。
【００３１】
ここで、圧縮室１３内の圧力は、シリンダ１０と圧縮板１１との相対移動による機械的な圧縮作用により昇圧される。
【００３２】
また、アーク１０３周辺は非常に高温高圧の状態であるため、アーク１０３周辺の圧力は圧縮室１３の圧力よりも高くなる。そのため、操作ロッド９の中空部から第１連通穴１０１を経て、圧縮室１３に至るガス流（図１中の矢印）が生じ、高温の消弧性ガス３が圧縮室１３に流入する。
【００３３】
さらに遮断動作が進むと、圧縮室１３内は機械的な圧縮作用に加えて、アーク１０３による熱的昇圧作用によっても加圧される。
【００３４】
その後、電流ゼロ点に達すると、圧縮室１３内の消弧性ガス３が高圧のガス流となって第２連通穴１０４を通過する。そしてノズル７に導かれ、アーク１０３に対して強力に吹き付けられることで消弧に至り、電流遮断が完了する。アーク１０３に吹き付けられた消弧性ガス３は、高温の熱ガスとなり、操作ロッド９の中空部を通り、圧縮板１１の後方に移動した第１連通穴１０１を経て密閉容器内に放出される。
【００３５】
この第１の実施形態のガス遮断器では、圧縮板１１の圧縮室１３側の面３０１、圧縮室１３とは反対側の面３０２、操作ロッド９との摺動側に設けられた凹部２０１を構成する各面３０３，３０４，３０５，３０６，３０７に、耐熱性を備えた材料でコーティング１４が施されることにより、圧縮板１１が操作ロッド９の中空部から連通穴１０１を通り圧縮室１３へと至るガス流に晒された場合でも、圧縮板１１の溶損による金属蒸気の発生を抑制することができる。また、圧縮板１１の溶損を抑制することにより、摺動部材１２が高温の消弧性ガス３に直接晒されることを防ぎ、摺動部材１２の早期劣化による摺動性の低下およびガスシール機能の低下を防止することが可能である。
【００３６】
また従来のガス遮断器と比較して、部品点数を増やすことなく構成することが可能であるため経済性にも優れる。
【００３７】
圧縮板１１は、連通穴１０１付近で最も溶損する恐れがあるため、上述した第１の実施形態では、操作ロッド９との摺動側に設けられた凹部２０１を構成する各面３０３，３０４，３０５，３０６，３０７にコーティング１４が施されている。しかし、シリンダ１０との摺動側に設けられた凹部２０２を構成する各面にも同様にコーティングが施されていてもよく、凹部２０２を構成する各面にもコーティングが施されることで、より圧縮板１１の溶損を抑制することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図４、図５を用いて説明する。なお、図１乃至図３に示した第１の実施形態のガス遮断器の各部と同一部分は同一符号で示す。図４は第２の実施形態に係るガス遮断器の電流遮断時の状態を示す断面図、図５は第２の実施形態に係るガス遮断器の圧縮板の部分拡大図である。
【００３９】
この第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は第２接触子部２にある。
【００４０】
第２接触子部２は、第２アーク接触子６、ノズル７、第２通電接触子８、操作ロッド９、シリンダ１０、圧縮板１１、摺動部材１２、耐熱部材１５を有する。
【００４１】
図４、図５に示すように、圧縮板１１の操作ロッド９との摺動面側に耐熱部材１５が接合される。耐熱部材１５は、操作ロッド９側に開口した凹部４０１を有するコ字状である。
【００４２】
凹部４０１には、摺動部材１２が設けられ、摺動部材１２によって操作ロッド９と摺動可能となる。
【００４３】
耐熱部材１５としては、鉄鋼材、ステンレス鋼材、Ｎｉ−Ｃｒ合金鋼、チタン鋼材、炭素繊維複合材料（ＧＦＲＰ）などが挙げられる。
【００４４】
電流遮断動作については、第１の実施形態と同様であるので省略する。
【００４５】
第２の実施形態では、圧縮板１１の操作ロッド９との摺動面側に耐熱部材１５が接合されることにより、圧縮板１１が操作ロッド９の中空部から連通穴１０１を通り圧縮室１３へと至るガス流に晒された場合でも、圧縮板１１の溶損による金属蒸気の発生を抑制することができる。また、耐熱部材１５の凹部４０１に摺動部材１２が設けられることで、摺動部材１２が高温の消弧性ガス３に直接晒されることを防ぎ、摺動部材１２の早期劣化による摺動性の低下およびガスシール機能の低下を防止することが可能である。
【００４６】
この第２の実施形態では、第１の実施形態のようなコーティングができない場合でも上記のような効果を得ることができる。
【００４７】
圧縮板１１は、連通穴１０１付近で最も溶損する恐れがあるため、上述した第２の実施形態では、圧縮板１１の操作ロッド９との摺動面側にのみ耐熱部材１５を設けているが、シリンダ１０との摺動面側にも同様に耐熱部材１５を設けてもよい。そのように構成することで、より圧縮板１１の溶損を抑制することができる。
【００４８】
また、図４および図５では、耐熱部材１５の軸方向の長さと圧縮板１１の軸方向の長さは等しくなっているが、連通穴１０１を通過する消弧性ガス３の温度に応じて、耐熱部材１５を圧縮板１１よりも軸方向に突出させてもよい。そのように構成することで圧縮板１１や摺動部材１２の溶損をより抑制することができる。加えて、耐熱部材１５がガイドの役目を果たし、操作ロッド９と摺動部材１２の摺動を安定させることに繋がる。
【００４９】
なお、摺動部材１２として、ＳｉＣのような低摩擦かつ高融点のセラミックを用いることで、図６に示す変形例のように摺動部材１２が、圧縮板１１の溶損を抑制する機能と操作ロッド９と摺動する機能とを兼ねる構成とすることができる。
【００５０】
この場合も、操作ロッド９と摺動する側の摺動部材１２だけでなく、シリンダ１０と摺動する側の摺動部材１２についても同様の構成としてもよい。
【００５１】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、圧縮板の溶損による金属蒸気の発生と摺動部材の劣化を抑えるガス遮断器を提供することができる。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１…第１接触子部
２…第２接触子部
３…消弧性ガス
４…第１アーク接触子
５…第１通電接触子
６…第２アーク接触子
７…ノズル
８…第２通電接触子
９…操作ロッド
１０…シリンダ
１１…圧縮板
１２…摺動部材
１３…圧縮室
１４…コーティング
１５…耐熱部材
１０１…第１連通穴
１０２…フランジ部
１０３…アーク
１０４…第２連通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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