(57)【要約】【課題】ガス遮断器において，高温ガスを遮断電流に対して最小限の容積で効率的に冷却し，対地絶縁性能を得る。【解決手段】接地された導体容器内に，１つ以上の開口部をもつ構造物と，前記構造物内を移動可能な法線方向に1つ以上の開口部を持つ中空シャフトと，少なくとも一方が移動可能で，かつ接離可能な１対の導体を有するガス遮断器において，前記中空シャフトが法線方向に対して周方向の同じ向きに角度を付けた少なくとも１つ以上の開口部を有することを特徴とするガス遮断器。【選択図】  図３
2019050084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地された導体タンクと、
前記導体タンク内に設けられ開口部が形成された容器と、
前記容器内に移動可能に設けられ、開口部が形成された中空シャフトと、
一方が前記中空シャフトに接続された可動側アーク接触子と、
前記可動側アーク接触子に対向して設けられた固定側アーク接触子と、を備えたガス遮断器において、
前記中空シャフトの開口部と前記容器との間に、前記中空シャフトの半径方向の向きに対して角度を付けた通路を複数構成する通路構成部材を備えことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
請求項１において、
前記通路構成部材は前記中空シャフトを構成する部材であって、前記通路が前記中空シャフトの開口部を形成することを特徴とするガス遮断器。
【請求項３】
請求項１において、
前記通路構成部材と前記中空シャフトを構成する部材とは別部材であって、前記中空シャフトの開口部に前記通路構成部材が固定されたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項４】
請求項１において，
前記容器内に、前記通路構成部材を前記中空シャフトと共に移動可能に設けたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項５】
請求項１において，
前記容器と前記中空シャフトとの間を仕切るガイドを備え、
前記ガイドに前記通路構成部材を備えたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項６】
請求項４又は５のいずれか１項において、
前記通路構成部材と前記中空シャフトの間に、前記中空シャフト内のガスを前記通路に導く整流部材を備えたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項において、
前記通路の断面積は、前記中空シャフトの開口部の断面積よりも小さいことを特徴とするガス遮断器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項において、
前記角度は、２０度から８０度の間であること特徴とするガス遮断器。
【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ものであり、特に、遮断器の排気構造に関わるものである。
【背景技術】
【０００２】
高電圧の電力系統に用いるガス遮断器は、開極動作途中に消弧ガスの圧力を上昇させ、その圧力で消弧ガスを一対の電極間に生じるアークに吹き付けることにより電流を遮断するパッファ形と呼ばれるものが一般的に用いられている。消弧ガスは、機械的または熱的に加圧される。前者は、油圧やばねなど駆動源となる操作器のエネルギーにより電極と連結されたパッファシリンダを駆動し、パッファピストンとの間の圧縮室の容積を小さくすることで消弧ガスを圧縮し、アークに吹き付けるものである。後者は、アークからの熱でアークを囲う絶縁部材の蒸気の形成や消弧ガスの温度上昇が生じることで、パッファシリンダ内の圧力を上昇させている。
【０００３】
例えば特許文献１によると、アークの発生領域からの排出された高温ガスが、中空のアーク接触子の中を通って、同軸上に配置された排気導体の中に入り、さらにそこから接地タンクと排気導体の間の空間に放出される。遮断する電流が大きいほど、アーク発生領域から放出される高温ガスの温度や量が増加するため、排気導体と接地タンクの間の絶縁耐力が低下することが知られている。特許文献１ではその解決策として、排気導体内で高温ガスを冷却翼にぶつけて周囲の低温ガスとの攪拌を促進することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６８６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遮断電流の増加に伴って、排気導体で冷却しなければいけない高温ガスの量が増加するため、排気導体の容量が適切でない場合、排気導体内で十分に冷却されなかった高温ガスが排気導体と接地タンク間に排出され、対地絶縁性能の維持が難しくなる。特許文献１では、冷却翼で高温ガスと周囲の低温ガスを攪拌する際に流れの淀んだ領域ができるため、冷却が不十分となる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、高温ガスの流れを淀ませることなく、最小限の容積で効率的に冷却し、対地絶縁性能を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、接地された導体タンクと、前記導体タンク内に設けられ開口部が形成された容器と、前記容器内に移動可能に設けられ、開口部が形成された中空シャフトと、一方が前記中空シャフトに接続された可動側アーク接触子と、前記可動側アーク接触子に対向して設けられた固定側アーク接触子と、を備えたガス遮断器において、前記中空シャフトの開口部と前記容器との間に、前記中空シャフトの半径方向の向きに対して角度を付けた通路を複数構成する通路構成部材を備えことにより達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アーク接触子間で形成された高温ガスの流れが妨げられることなく、細かく分割され、さらに排気導体内の低温ガスと混合された後にタンクと排気導体間に放出されることで、対地絶縁性能が維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】遮断器の概要を説明する図。
【図２】実施例１の構成を説明する図。
【図３】中空シャフトの法線方向に対して周方向に角度を付けた開口部を有した構造物の３次元断面図。
【図４】中空シャフトの法線方向に対して周方向に角度を付けた開口部を有した構造物の回転対象軸と平行な２次元断面図。
【図５】中空シャフトの法線方向に対して周方向に角度を付けた開口部を有した構造物の回転対象軸に対して垂直な方向の断面図。
【図６】実施例２の構成を説明する図。
【図７】実施例３の構成を説明する図。
【図８】実施例２において、整流部材を設けた場合の回転対象軸に対して垂直な方向の断面図。
【図９】実施例２において、整流部材を設けた場合の構成を説明する図。
【図１０】実施例３において、整流部材を設けた場合の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を交えて実施例について説明する。下記はあくまでも実施の例であり、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明自体は、特許請求の範囲に記載された内容に即した限りにおいて種々の態様で実施することが可能である。
【実施例１】
【００１１】
図１は遮断動作を実現する電力開閉装置の実施例であるガス遮断器の排気構造の概略図である。図１を用いて遮断器における排気構造の構成を説明する。
【００１２】
ガス遮断器は遮断部１００と操作器１０１で概略構成されている。遮断部は内部に絶縁性の媒体（例えば、６フッ化硫黄等の硫黄を含むもの、２酸化炭素などの炭素を含んだもの、あるいはアルゴン等の不活性ガスを含むもの）と共に密閉タンク１内に封入されている。密閉タンク１には可動側絶縁スペーサ２と固定側絶縁スペーサ３１によって対地絶縁された、少なくとも１つ以上の開口部をもつ可動側排気導体３と固定側排気導体３０が配置されている。接離可能な可動側主接触子３２と固定側主接触子３３が接続されると、導体３４を介して図示していない送電線路と可動側排気導体３および固定側排気導体３０が通電状態となる。このとき、可動側主接触子３２と固定側主接触子３３の接続よりも先に、図示していない可動側アーク接触子１０と固定側アーク接触子１１が電気的に接続される。
【００１３】
図２を用いて、遮断部１００における遮断動作について説明する。遮断部の通電時に電気的に接続されている可動側アーク接触子１０と固定側アーク接触子１１は、そのうち少なくとも一方が中空シャフト７と電気的に接続され、さらに気流ガイド連結部８によって絶縁ロッド９と電気的絶縁を保って機械的に接続されている。中空シャフト７の端部開口部７ｂには、可動側アーク接触子１０が設けられている。絶縁ロッド９は図示されていない操作器１０１によって、遮断時の移動方向１２の方向に駆動され、可動側アーク接触子１０と固定側アーク接触子１１を機械的に引きはがす。このとき、アーク１３が発生し、高温ガス１４を形成する。高温ガス１４はアークの熱エネルギーによって圧力を高められているため、電極間から図示していないノズルに沿って固定側排気導体３０および可動側排気導体３側の中空シャフト７に流入する。高温ガス１４の流入に伴い中空シャフト７内部の空間３ａの圧力が増加するため、低圧の低温ガスで満たされている可動側排気導体３の内部空間３ｂとの間に生じた圧力差によって高温ガスは内部空間３ｂに放出される。このとき高温ガス１４は中空シャフト７の法線方向５０（半径方向）に対して周方向と同じ向きに傾斜した開口部の向き５１の角度方向を持つ（例えば２０〜８０度）少なくとも１つ以上の開口部５を通過する。さらに内部空間３ｂの圧力が高温ガス１４によって高められると、可動側排気導体３に設けられた少なくとも１つ以上の開口部１５から可動側排気導体３と密閉タンク１の間の空間３ｃに放出される。
【００１４】
図２から図５を用いて、実施例１について説明する。図２に示す中空シャフト７を通ってきた高温ガス１４は、開口部５から内部空間３ｂに放出される。高温ガス１４は少なくとも２つ以上の流れに分割され、内部空間３ｂの低温ガスと混合される。複数の流れは互いに干渉し、渦を形成することで、さらに内部空間３ｂの低温ガスとの混合を促進する。
【００１５】
このとき中空シャフト７の開口部断面積よりも開口部５の断面積を小さくすることで、低温ガスとの混合を効果的に促進することができる。加えて、図５に示すように１方向の周方向速度成分を与えることで流れを淀ませないように高温ガス１４を可動側排気導体３の内部で旋回させることができる。高温ガス１４は内部空間３ｂの低温ガスと混合されながら、旋回することで、内部空間３ｂ内の低温ガスを効率良く利用して、可動側排気導体３と密閉タンク１との間に放出された際に対地絶縁耐力を保つことができる。
【実施例２】
【００１６】
図６を用いて、実施例２について説明する。図６のようにシャフト開口部７ａの外周に配置した構造物６に開口部５を設けても良い。中空シャフト７に開口部５を設けないことで、実施例１の効果に加えて、長手方向に引張力を受ける中空シャフト７の機械強度を高めることができる。
【実施例３】
【００１７】
図７を用いて実施例３を説明する。図２のように、構造物６を可動側排気導体３の内面に固定してもよい。このとき、高温ガス１４はシャフト開口部７ａから整流部材を有する連結部８ａ、円筒ガイド４、軸対称整流部材１６を通って、開口部５へ淀みなく流れる。
【００１８】
このとき、内部空間３ｂの端部から高温ガス１４を放出することで、内部空間３ｂの低温ガスを無駄なく高温ガス１４の冷却に利用することができる。
【００１９】
図８に示すように、シャフト開口部７ａから放出された高温ガス１４に、開口部５と中空シャフト７の間に設置した回転対称整流部材１７によって、周方向の速度成分を持たせても良い。回転対称整流部材１７によって、シャフト開口部が少ない場合においても均一に周方向の流れを形成することが可能になる。図９および図１０は実施例１および２において、回転対称整流部材１７を設けた場合の構成を示している。
【００２０】
本実施例によれば、実施例１および２の効果に加えて、内部空間の低温ガスを無駄なく高温ガスの冷却に利用することができる。
【００２１】
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、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】
【００２２】
１…密閉タンク
２…可動側絶縁スペーサ
３…可動側排気導体
３ａ…空間
３ｂ…空間
３ｃ…空間
４…円筒ガイド
５…開口部
６…構造物
７…中空シャフト
７ａ…シャフト開口部
７ｂ…端部開口部
８…気流ガイド連結部
８ａ…連結部
９…絶縁ロッド
１０…可動側アーク接触子
１１…固定側アーク接触子
１２…遮断時の移動方向
１３…アーク
１４…高温ガス
１５…開口部
１６…軸対称整流部材
１７…回転対称整流部材
３０…固定側排気導体
３１…固定側絶縁スペーサ
３２…可動側主接触子
３３…固定側主接触子
３４…導体
５０…法線方向
５１…開口部の向き
１００…遮断部
１０１…操作器
【図１】
2019050084.tif 000003
【図２】
2019050084.tif 000004
【図３】
2019050084.tif 000005
【図４】
2019050084.tif 000006
【図５】
2019050084.tif 000007
【図６】
2019050084.tif 000008
【図７】
2019050084.tif 000009
【図８】
2019050084.tif 000010
【図９】
2019050084.tif 000011
【図１０】
2019050084.tif 000012