(57)【要約】【課題】アーク電流の熱エネルギーを効率よく使用して、消弧能力を向上させ得るガス遮断器を提供する。【解決手段】故障電流の発生により固定接触子部から可動接触子部を引き離すとき、固定接触子部と前記可動接触子部との間に発生するアークに消弧性ガスを吹き付けるパッファ室を備えたガス遮断器において、アーク電流の交流周期に基づいて、アーク周辺でガス圧が高くなったとき消弧性ガスをパッファ室１１内に案内し、アーク周辺でガス圧が減少したとき、パッファ室から消弧性ガスをアークＡに吹き付けるノズル１０を備え、可動接触子部２は、アークに吹き付けられた消弧性ガスを外部容器に排気する可動電極筒３と、可動電極筒に設けられ、可動電極筒の長手方向に形成される複数条の割溝８で可動電極筒を周方向に分割した可撓部９を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスを充填した外部容器と、
交流電力供給経路上に配設され、前記外部容器内で接離可能に設けられた固定接触子部及び可動接触子部と、
前記外部容器内に設けられ、故障電流の発生により前記固定接触子部から前記可動接触子部を引き離すとき、前記固定接触子部と前記可動接触子部との間に発生するアークに圧縮された前記消弧性ガスを吹き付けるパッファ室と、を備えたガス遮断器において、
前記パッファ室は、アーク電流の交流周期に基づいて、前記アーク周辺でガス圧が高くなったとき前記消弧性ガスを前記パッファ室内に案内し、前記アーク周辺でガス圧が減少したとき、前記パッファ室から前記消弧性ガスを前記アークに吹き付けるノズルを備え、
前記可動接触子部は、
前記アークに吹き付けられた消弧性ガスを前記外部容器に排気する可動電極筒と、
前記可動電極筒に設けられ、前記可動電極筒の長手方向に形成される複数条の割溝で前記可動電極筒を周方向に分割して、前記アーク電流の増大時に前記可動電極筒の内径を小さくするように径方向内側に撓み、前記アーク電流の減少時に撓みが解消されるようにした可撓部と
を備えたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記割溝を、前記可動電極筒の両端部を除く中間部に形成したことを特徴とするガス遮断器。
【請求項３】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記割溝を、前記可動電極筒の一端部を除く全長に亘って形成したことを特徴とするガス遮断器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス遮断器において、
前記可撓部の周方向端縁間に衝撃緩和材を設けたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス遮断器において、
前記可動電極筒を、円筒状の内筒と、前記内筒を覆う外筒で形成し、前記可撓部を前記内筒に形成したことを特徴とするガス遮断器。
【請求項６】
請求項３に記載のガス遮断器において、
前記可動電極筒を、円筒状の内筒と、前記内筒を覆う外筒で形成し、前記可撓部を前記内筒に形成し、前記可撓部の長手方向端縁に対向する保持部を前記外筒に設け、前記長手方向端縁と前記保持部との間に摺動材を設けたことを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る。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において、故障電流を遮断するためのガス遮断器の一種類として、パッファ式ガス遮断器が使用されている。パッファ式ガス遮断器は、電力系統に介在される固定接触子と可動接触子と、消弧性ガスを充填した外部容器と、可動接触子の移動と連動して圧縮されるパッファ室を備えている。
【０００３】
そして、故障電流の発生時には、可動接触子が固定接触子から引き離されるとともに、可動接触子と固定接触子との間で発生するアークに、パッファ室で圧縮された消弧ガスが吹き付けられて、アークが消弧される。
【０００４】
特許文献１には、アークの熱エネルギーにより膨張した消弧ガスをパッファ室内に案内して、パッファ室内のガス圧力を効率的に高める構成を備えたパッファ式ガス遮断器が開示されている。
【０００５】
この構成では、アーク発生時に、アークの熱エネルギーにより膨張した消弧ガスがパッファ室内に案内されて、パッファ室内のガス圧力が高められる。そして、アークには高圧の消弧ガスを吹き付けることにより、消弧能力の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−４３９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようなガス遮断器において、固定接触子と可動接触子との間で発生するアーク電流は、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの交流電流に同期して変動する。
特許文献１に開示されたガス遮断器では、固定接触子と可動接触子の開極タイミングは、交流電流の電流値の変動に同期しているわけではない。このため、遮断動作の初期にアーク電流が小さいと、パッファ室内のガス圧力を十分に高めることができず、アーク電流が大きくなった時点では、膨張した消弧ガスがパッファ室に案内されない位置まで可動接触子が移動してしまう。
【０００８】
従って、アークの熱エネルギーでパッファ室内のガス圧を効率的に高めることができず、十分な消弧能力を発揮することができない場合がある。
この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的はアーク電流の熱エネルギーを効率よく使用して、消弧能力を向上させ得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】
【０００９】
上記課題を解決するガス遮断器は、消弧性ガスを充填した外部容器と、交流電力供給経路上に配設され、前記外部容器内で接離可能に設けられた固定接触子部及び可動接触子部と、前記外部容器内に設けられ、故障電流の発生により前記固定接触子部から前記可動接触子部を引き離すとき、前記固定接触子部と前記可動接触子部との間に発生するアークに圧縮された前記消弧性ガスを吹き付けるパッファ室とを備えたガス遮断器において、前記パッファ室は、アーク電流の交流周期に基づいて、前記アーク周辺でガス圧が高くなったとき前記消弧性ガスを前記パッファ室内に案内し、前記アーク周辺でガス圧が減少したとき、前記パッファ室から前記消弧性ガスを前記アークに吹き付けるノズルを備え、前記可動接触子部は、前記アークに吹き付けられた消弧性ガスを前記外部容器に排気する可動電極筒と、前記可動電極筒に設けられ、前記可動電極筒の長手方向に形成される複数条の割溝で前記可動電極筒を周方向に分割して、前記アーク電流の増大時に前記可動電極筒の内径を小さくするように径方向内側に撓み、前記アーク電流の減少時に撓みが解消されるようにした可撓部を備えた。
【００１０】
この構成により、アーク電流の交流周期に基づいてアーク電流が増大する時に、可撓部が撓んで可動電極筒の内径が小さくなり、アーク周辺でガス圧が高くなった消弧性ガスがパッファ室内に案内される。また、アーク電流の減少時に可撓部の撓みが解消され、パッファ室内に蓄えられた高圧の消弧性ガスがアークに吹き付けられるとともに、吹き付けられた消弧性ガスは可動電極筒から外部容器に排気される。
【００１１】
また、上記のガス遮断器において、前記割溝を、前記可動電極筒の両端部を除く中間部に形成したことが好ましい。
この構成により、可動電極筒の長手方向中間部が可撓部となって、アーク電流が増大するときに内側へ撓む。
【００１２】
また、上記のガス遮断器において、前記割溝を、前記可動電極筒の一端部を除く全長に亘って形成することが好ましい。
この構成により、アーク電流が増大するとき、可動電極筒の長手方向端縁が内側へ撓む。
【００１３】
また、上記のガス遮断器において、前記可撓部の周方向端縁間に衝撃緩和材を設けることが好ましい。
この構成により、可撓部が撓むとき、可撓部の周方向端縁同士の衝突が防止される。
【００１４】
また、上記のガス遮断器において、前記可動電極筒を、円筒状の内筒と、前記内筒を覆う外筒で形成し、前記可撓部を前記内筒に形成することが好ましい。
この構成により、可撓部を備えた内筒が外筒に覆われるので、パッファ室から割溝を経た内筒内への高圧ガスの抜けが防止される。
【００１５】
また、上記のガス遮断器において、前記可動電極筒を、円筒状の内筒と、前記内筒を覆う外筒で形成し、前記可撓部を前記内筒に形成し、前記可撓部の長手方向端縁に対向する保持部を前記外筒に設け、前記長手方向端縁と前記保持部との間に摺動材を設けることが好ましい。
【００１６】
この構成により、可撓部の長手方向端縁の撓みが、保持部との摩擦により阻害されることはない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガス遮断器によれば、アーク電流の熱エネルギーを効率よく使用して、消弧能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態のガス遮断器を示す断面図。
【図２】第一の実施形態の稼働電極筒を固定接触子から引き離した状態を示す断面図。
【図３】図１におけるａ−ａ線断面図。
【図４】第二の実施形態を示す断面図。
【図５】第三の実施形態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第一の実施形態）
以下、本発明を具体化した第一の実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すガス遮断器は、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６）にてなる消弧ガスが充填されたハウジング（図示しない）内に、丸棒状の固定接触子部１と、可動接触子部２が接離可能に配設される。そして、固定接触子部１と可動接触子部２が電力供給経路に介在されるとともに、通常時は固定接触子部１と可動接触子部２が電気的に接続され、故障電流の発生時には駆動装置（図示しない）により可動接触子部２が固定接触子部１から引き離されて、電力供給経路を遮断するようになっている。
【００２０】
可動接触子部２は、円筒状の可動電極筒３と、可動電極筒３の基端部を除いて、可動電極筒３を覆うパッファ室ケース４を備えている。
可動電極筒３は、例えば銅合金で円筒状に形成された内筒５の外周側に、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）で円筒状に形成された外筒６が嵌合されている。内筒５の先端側（図１及び図２において左方）内周面には接点７が周方向に複数設けられている。そして、通常時には接点７間に固定接触子部１が嵌挿されて、固定接触子部１と可動電極筒３が電気的に接続されている。
【００２１】
内筒５には、その両端部を除いて長手方向に４条の割溝８が形成されている。図３に示すように、割溝８は内筒５を周方向に４分割するように等間隔に形成されていて、各割溝８間に可撓部９が形成されている。そして、内筒５に故障電流による大電流が流れるとき、各可撓部９に作用するローレンツ力により、各可撓部９が内側に撓んで、内筒５の長手方向中間部の内径が小さくなる。なお、割溝８は等間隔に形成することが好ましいが、必ずしも等間隔である必要はない。
【００２２】
パッファ室ケース４は、可動電極筒３の基端部を除いて、可動電極筒３をほぼ覆う筒状に形成されている。そして、パッファ室ケース４の基端面から可動電極筒３の基端部が突出されるように、パッファ室ケース４が外筒６の基端部に固定されている。パッファ室ケース４の先端部は、可動電極筒３の先端部を覆う位置まで延設されるとともに、可動電極筒３の先端部近傍で固定接触子部１側に向かって拡径されるノズル１０が形成されている。
【００２３】
このようなパッファ室ケース４により、可動電極筒３の周囲にパッファ室１１が形成されている。
次に、上記のように構成されたガス遮断器の作用を説明する。
【００２４】
図１に示すように、通常時には可動電極筒３に対し固定接触子部１が挿入された状態に維持されて固定接触子部１が可動電極筒３に電気的に接続され、電力供給経路が維持される。
【００２５】
電力供給経路で故障電流として大電流が流れると、図２に示すように、可動電極筒３が固定接触子部１から引き離される。このとき、固定接触子部１と可動電極筒３の間にアークＡが発生して電気的な接続が遮断されず、可動電極筒３を介して電力供給経路に大きな故障電流Ｉｆが流れる。
【００２６】
この時、アークＡの熱エネルギーにより、アークＡ周辺の消弧ガスが膨張する。アークＡの電流値は、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの交流電流に同期して増減する。すると、アークＡの電流値がピークとなったとき、アークＡ周辺の消弧ガスの膨張度が増大し、アークＡ周囲からパッファ室１１内へのガス流ｇ１及びアークＡ周囲から内筒５の内側へのガス流ｇ２が発生する。
【００２７】
この時、内筒５に故障電流Ｉｆが流れ、その故障電流Ｉｆのピーク時には、ローレンツ力により可撓部９の長手方向中間部が内側へ撓み、内筒５の内径が小さくなるため、内筒５の内側を経てハウジング内に流れるガス流ｇ２の流量が抑制される。
【００２８】
この結果、アークＡの電流値がピークなるとき、アークＡの周囲からパッファ室１１内に流れるガス流ｇ１が相対的に大きくなり、パッファ室１１内のガス圧が高められる。
次いで、アークＡの電流値が零点近傍になると、アークＡの熱エネルギーが低下して固定接触子部１の周囲のガス圧が低下する。同時に、内筒５を流れる故障電流Ｉｆが減少するため、可撓部９に作用するローレンツ力が小さくなり、可撓部９の撓みが小さくなる。
【００２９】
すると、パッファ室１１に蓄えられた高圧の消弧ガスがノズル１０に向かって噴出されるとともに、内筒５内を経てハウジング内に排気される。
この結果、電流値が零点近傍となるアークＡに対し高圧の消弧ガスが吹き付けられるため、アークＡが容易に消弧される。
【００３０】
上記のように構成されたガス遮断器では、次に示す効果を得ることができる。
（１）アークＡの電流値の変動に同期して、アークＡの電流値が大きくなるとき、パッファ室１１内の消弧ガスのガス圧を高くすることができる。そして、アークＡの電流値が零点近傍となるとき、パッファ室１１に蓄えられた高圧の消弧ガスをアークＡに吹き付けて、アークＡを消弧することができる。従って、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの交流電流の変動と、固定接触子部１から可動接触子部２を引き離すタイミングとに関わらず、アークＡの電流値が零点近傍となるとき、パッファ室１１に蓄えられた高圧の消弧ガスをアークＡに吹き付けて、アークＡを容易に消弧することができる。
【００３１】
（２）アークＡを介して内筒５に流れる故障電流Ｉｆに基づいて可撓部９に作用するローレンツ力により、内筒５の内径を小さくすることができる。従って、アークＡの電流値がピークとなるとき、内筒５の内径を最も小さくすることができるので、アークＡの周囲で熱膨張した消弧ガスをパッファ室１１内に効率よく蓄えることができる。
【００３２】
（３）内筒５の長手方向両端部を除いて長手方向に形成された割溝８により、ローレンツ力の作用に基づいて可撓部９を撓ませて、内筒５の内径を容易に小さくすることができる。
【００３３】
（４）アークＡの電流値が零点近傍となるとき、可撓部９に流れる故障電流Ｉｆが小さくなって可撓部９の撓みが小さくなり、内筒５の内径を通常時の内径まで復帰させることができる。従って、パッファ室１１からアークＡに吹き付けられた消弧ガスを内筒５内からハウジング内に容易に排気可能である。
【００３４】
（５）内筒５が外筒６で被覆されているので、パッファ室１１へ高圧の消弧ガスを蓄えるとき、パッファ室１１から割溝８を経た内筒５内への消弧ガスの漏れを阻止することができる。
【００３５】
（第二の実施形態）
図４は、第二の実施形態を示す。この実施形態は、内筒５の割溝８が固定接触子部１側の一端部を除いて内筒５の全長に亘って形成されている。すなわち、割溝８が固定接触子部１の反対側の長手方向端縁１２まで形成されて可撓部９が形成されている。長手方向端縁１２に対向する位置には、外筒６の内径を縮径して保持部１３が形成されている。
【００３６】
また、長手方向端縁１２と保持部１３との間には、合成樹脂で環状に形成された摺動材１４が挟まれていて、保持部１３に対し長手方向端縁１２を容易に摺動可能としている。
その他の構成は、第一の実施形態と同様である。
【００３７】
上記のように構成されたガス遮断器では、第一の実施形態で得られた効果に加えて、次に示す効果を得ることができる。
（１）内筒５に流れる故障電流Ｉｆにより可撓部９が内側へ撓むとき、割溝８が長手方向端縁１２まで連通しているので、長手方向端縁１２側で可撓部９が撓みやすくなり、その撓み量は第一の実施形態での撓み量より大きくなる。従って、アークＡの電流値がピーク値になるとき、内筒５の内径を第一の実施形態に比してさらに小さくすることができるので、熱膨張した消弧ガスをパッファ室１１内にさらに効率よく蓄えることができる。
【００３８】
（２）長手方向端縁１２と保持部１３との間に摺動材１４が介在されているので、長手方向端縁１２と保持部１３との直接の摩擦を回避し、かつ長手方向端縁１２側の撓みを阻害しないようにすることができる。
【００３９】
（第三の実施形態）
図５は、第三の実施形態を示す。この実施形態は、第一の実施形態若しくは第二の実施形態の可撓部９において、合成樹脂の薄板で形成され、幅方向両側が割溝８内まで延びる衝撃緩和材１５が割溝８の全長に亘ってそれぞれ設けられている。
【００４０】
このような構成により、可撓部９が内筒５の径方向内側へ撓むとき、割溝８を介して対向する可撓部９の周方向端縁１６が直接に衝突することはなく、それぞれ衝撃緩和材１５に当接する。
【００４１】
上記のように構成されたガス遮断器では、第一の実施形態で得られた効果に加えて、次に示す効果を得ることができる。
（１）各可撓部９の周方向端縁１６間に衝撃緩和材１５が介在されているので、可撓部９が径方向内側に撓んでも、各可撓部９の周方向端縁１６が直接に衝突することはなく、衝撃緩和材１５に当接する。従って、直接の衝突に起因する騒音の発生や、周方向端縁１６の割れや欠けの発生を抑制することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・可動電極筒は、外筒を省略し、内筒のみで構成してもよい。
・内筒の可撓部は、割溝により内筒を周方向に４等分以外に分割して形成してもよい。
【００４３】
・パッファ室内の消弧ガスを圧縮してアークに吹き付けるピストンを併設してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…固定接触子部、２…可動接触子部、３…可動電極筒、５…内筒、６…外筒、８…割溝、９…可撓部、１１…パッファ室、１２…長手方向端縁、１３…保持部、１４…摺動材、１５…衝撃緩和材、Ａ…アーク、Ｉｆ…故障電流。
【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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