(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接触子に対向して配置される可動接触子、上記可動接触子に駆動力を与える中空円筒状のピストンロッド、上記ピストンロッドの外側面を囲む中空状の排熱筒、上記ピストンロッドに開口されてなり、上記ピストンロッドの軸方向に沿って設けられたスリット状のガス排出口、上記排熱筒に固定され、上記ガス排出口を遮るように、上記排熱筒の内側面と上記ピストンロッドの外側面との間に配置され、かつ上記軸方向に平行に、上記排熱筒内の全長にわたって所定幅となるように配置形成された板状の羽部材を備え、上記ガス排出口を通して上記ピストンロッドの内部から排出されるガスの流れは、上記羽部材によって遮られ、半径方向から円周方向に変化し、さらに上記羽部材の上記軸方向に沿って伸びる端部において、再び半径方向に変化することを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
上記ピストンロッドの内部から排出されるガスは、アーク加熱によって昇温された高温ガスであり、上記羽部材によって周囲のより低温なガスと混合されることによって冷却されることを特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
上記羽部材は、上記ピストンロッドの軸方向に対して垂直な面における断面が上記ピストンロッド外側面に沿って湾曲していることを特徴とする請求項１または請求項２記載のガス遮断器。
【請求項４】
上記羽部材は、上記ピストンロッドを中心として上記排熱筒に向かって広がりを持つ漏斗状部材であり、上記ピストンロッドに設けられた上記ガス排出口から噴出する高温ガスの流れ方向に平行に導入面を有し、上記高温ガスを通過させながら滑らかに上記排熱筒の半径方向へ噴出方向を変え上記排熱筒外へ排出させる複数個の上記漏斗状部材が間隔を空けて重なる状態に配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のガス遮断器。
【請求項５】
複数個の上記漏斗状部材は、上記ピストンロッドの軸方向に順に間隔を空けて配置され、隣接する二つの上記漏斗状部材の、上記ピストンロッドに近い側の端部間の間隔よりも、上記排熱筒に近い側の端部間の間隔の方が大きく開けられていることを特徴とする請求項４記載のガス遮断器。
【請求項６】
固定接触子に対向して配置される可動接触子、上記可動接触子に駆動力を与えるピストンロッド、上記ピストンロッドの外側面を囲む中空状の排熱筒を備えたガス遮断器において、上記ピストンロッドからガスが排出されるガス排出口の形成領域に位置する、中空状の上記ピストンロッド内に回転羽を設け、ガス排出時にスリット状に開口された上記ガス排出口が、上記回転羽の厚みによって瞬間的に塞がれた状態となることを特徴とするガス遮断器。
【請求項７】
アーク加熱によって昇温された高温ガスは、上記回転羽の作用によってピストンロッドの上記ガス排出口から間欠的に排出され、上記排熱筒内においてより低温なガスと混合されることによって冷却されることを特徴とする請求項６記載のガス遮断器。
【請求項８】
請求項３または請求項４に記載の上記羽部材と、請求項６に記載の上記回転羽とを備えたことを特徴とするガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ガス遮断器に関し、特に可動部排熱筒における高温ガスの冷却に有効となる構造および高温ガス冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に特開平８−１９５１４９号公報に開示された従来の排熱筒を搭載したガス遮断器を示す。この図７において、符号１０１は固定ピストン、１０２はパッファシリンダ、１０３は中空円筒状であり、同じ中空円筒状のピストンロッド１０５と結合されて駆動力を得る可動接触子、１０４はパッファシリンダ１０２に結合され、固定接触子１０６側に配置されたノズル、１０８はピストンロッド１０５の可動接触子１０３と結合している側に対して反対の端部に結合される絶縁ロッド、１０９はピストンロッド１０５の絶縁ロッド１０８側端部近傍に設けられた排出口、１１０は排熱筒、１１３は絶縁ロッド１０８を内部に収納する絶縁支持筒をそれぞれ示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図７のように構成された装置においては、パッファシリンダ１０２と固定ピストン１０１から構成されるガス噴き付け装置から噴き出されたガスが、固定接触子１０６と可動接触子１０３との間に発生するアークの内部を通過し、下流のみならず中空になっている可動接触子１０３の内部にも流れ込む。可動接触子１０３の内部に流れ込んだ高温ガスは可動接触子１０３と結合しているピストンロッド１０５の内部を通過し、ピストンロッド１０５の端部の排出口１０９まで到達することで、外部に放出される構造となっていた。
【０００４】
排出口１０９から放出された高温ガスは周囲の絶縁性能を劣化させ、絶縁支持筒１１３や排熱筒１１０において外部タンク壁等との間で地絡を起こすなどの不都合を生じさせる場合があった。
【０００５】
この発明は係る問題点を解決するためになされたものであり、排熱筒１１０の内部に放出される高温ガスを冷却する機能を有するガス遮断器を提供することを目的とする。
【０００６】
この発明によるガス遮断器は、固定接触子に対向して配置される可動接触子、上記可動接触子に駆動力を与える中空円筒状のピストンロッド、上記ピストンロッドの外側面を囲む中空状の排熱筒、上記ピストンロッドに開口されてなり、上記ピストンロッドの軸方向に沿って設けられたスリット状のガス排出口、上記排熱筒に固定され、上記ガス排出口を遮るように、上記排熱筒の内側面と上記ピストンロッドの外側面との間に配置され、かつ上記軸方向に平行に、上記排熱筒内の全長にわたって所定幅となるように配置形成された板状の羽部材を備え、上記ガス排出口を通して上記ピストンロッドの内部から排出されるガスの流れは、上記羽部材によって遮られ、半径方向から円周方向に変化し、さらに上記羽部材の上記軸方向に沿って伸びる端部において、再び半径方向に変化することである。
【０００７】
また、この発明によるガス遮断器は、上記のような構成において、ピストンロッドの内部から排出されるガスは、アーク加熱によって昇温された高温ガスであり、羽部材によって周囲のより低温なガスと混合されることによって冷却されるものである。
【０００８】
さらに、この発明によるガス遮断器は、上記のような構成において、羽部材は、ピストンロッドの軸方向に対して垂直な面における断面が、ピストンロッド外側面に沿って湾曲しているものである。
【０００９】
また、この発明によるガス遮断器は、上記のような構成において、羽部材は、ピストンロッドを中心として排熱筒に向かって広がりを持つ漏斗状部材であり、ピストンロッドに設けられた排気口から噴出する高温ガスの流れ方向に平行に導入面を有し、高温ガスを通過させながら滑らかに排熱筒の半径方向へ噴出方向を変え排熱筒外へ排出させる複数個の上記漏斗状部材が間隔を空けて重なる状態に配置されたものである。
【００１０】
さらに、この発明によるガス遮断器は、上記のような漏斗状部材を含む構成において、複数個の漏斗状部材は、ピストンロッドの伸びる方向に順に間隔を空けて配置され、隣接する二つの上記漏斗状部材の、上記ピストンロッドに近い側の端部間の間隔よりも、排熱筒に近い側の端部間の間隔の方が大きく開けられているものである。
【００１１】
また、この発明によるガス遮断器は、固定接触子に対向して配置される可動接触子、上記可動接触子に駆動力を与えるピストンロッド、上記ピストンロッドの外側面を囲む中空状の排熱筒を備えたガス遮断器において、上記ピストンロッドからガスが排出される排出口の形成領域に位置する、中空状の上記ピストンロッド内に回転羽を設け、ガス排出時にスリット状に開口された排出口が、上記回転羽の厚みによって瞬間的に塞がれた状態となるものである。
【００１２】
さらに、この発明によるガス遮断器は、上記のような構成において、アーク加熱によって昇温された高温ガスは、回転羽の作用によってピストンロッドの排出口から間欠的に排出され、排熱筒内においてより低温なガスと混合されることによって冷却されるものである。
【００１３】
また、この発明によるガス遮断器は、上記の羽部材と、上記の回転羽とを備えたものである。
【００１４】
さらに、この発明によるガス遮断器は、上記の羽部材をアルミニウムによって構成するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
図１はこの発明の実施例１による排熱筒を含むガス遮断器の消弧室の部分を示した断面図である。図１に示されている部分は消弧性ガスが満たされたタンクの中に置かれている。また、図に示されている部分の消弧室は円筒対称形をしている。
【００１６】
この図において符号１は固定ピストン、２はパッファシリンダ、３は可動接触子、４はノズル、５はピストンロッドをそれぞれ示している。また、６は固定接触子、７は可動接触子３と固定接触子６との間で発生しているアークである。
【００１７】
可動接触子３およびピストンロッド５は共に中空円筒状をしており、連通した状態で結合されている。また、８は絶縁ロッドであるが、ピストンロッド５の端部と絶縁ロッド８は結合した状態に配置されている。さらに、ピストンロッド５には高温ガスを排出する排出口９が開けられている。
【００１８】
さらに、この発明の実施の形態１の特徴となる冷却羽（羽部材）１２が、ピストンロッド５の外径を所定の距離を介して取り囲むように配置されている。冷却羽１２は、図１においては、平板状に見えるが、ピストンロッドの中心軸に対して垂直な面のその断面は円弧状に湾曲したものであり、ピストンロッド５の外側面の形状を反映している。また、ピストンロッド５の伸びる方向に沿って平行に配置されている。
【００１９】
また、固定ピストン１は固定されており、パッファシリンダ２、可動接触子３、ノズル４およびピストンロッド５が一体となって図の右方に移動することによって、固定ピストン１とパッファシリンダ２の間の空間において消弧性ガスが圧縮され、ノズル４を通ってアーク７に噴き付けられて電路は切断される。
【００２０】
アーク７の内部を通過することで、アーク加熱により昇温された高温ガスは固定接触子６の方向だけでなく、可動接触子３の方向にも流れ込む。可動接触子３の方向へ流れ込んだ高温ガスは可動接触子３の中空内部を通過し、さらに、ピストンロッド５の中空内部を伝って、排出口９から排出され、排熱筒１０の内部に放出され冷却羽１２に当たって、その流れる方向に変化を受ける構造となっている。
【００２１】
図２はピストンロッド５の排出口９を含む位置における断面図であり、図１のＡ−Ａ部分の断面図である。先述の通り、排熱筒１０とピストンロッド５の排出口９の間にはピストンロッド５を取り囲む形の湾曲形状の冷却羽１２が設けられている。排出口９から排出された高温ガスは冷却羽１２に進行を妨げられることにより、流れる方向が半径方向から円周方向に変化し、その周囲の低温ガスとの混合が促進され、高温ガスは冷却される。図２で明らかなように、高温ガスは冷却羽のピストンロッドと平行な端面で再び半径方向に流れに変化がつけられる。さらに、排熱筒１０の内側面に当たることでも、さらにガスは周囲のより低温なガスと混合されて、冷却される。その後、冷却されたガスは排熱筒１０に設けられた穴１１を通って外部に放出される。
【００２２】
排熱筒１０の内部で十分に高温ガスは冷却されるので、絶縁ロッド８を取り囲む絶縁支持筒１３や排熱筒１０と外部タンクとの間の絶縁性能が劣化することがなく、地絡などを防ぐことが可能となる。
さらに、冷却羽１２を例えばアルミニウムなどの吸熱効果の高い材質を用いることで高温ガス冷却効果がさらに高まることは言うまでもない。
【００２４】
実施の形態２.
図３はこの発明の実施の形態２である排熱筒を含むガス遮断器の消弧室の断面図である。さらに、図４は排出口９を含む位置における断面図であり図３のＢ−Ｂ部分の断面図である。
この図３および図４において、符号１４は湾曲状整流羽（羽部材のうちの一つであり、以下、単に整流羽とする。）であり、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示している。
【００２５】
この整流羽１４は漏斗状に湾曲しており、図４に示すように、ピストンロッド５の外径を囲み、排熱筒１０の内径に収まるように配置され、整流羽１４の小径Ｒ１側は固定ピストン１により近い位置、大径Ｒ２は側は固定ピストン１からより離れた位置に配置する。また、複数個の漏斗状の整流羽１４は、所定の間隔を空けて重なるような状態に配し、それぞれの整流羽１４の小径Ｒ１大径Ｒ２を結ぶ線とピストンロッド５の長軸方向との角度が、固定ピストン１から遠ざかる位置に配置されるものほど徐々に小さくなるように、その羽部材の角度を調整している。
このため、羽部材は、ピストンロッド５に設けられた排気口９から噴出する高温ガスの流れ方向に平行に導入面を有し、高温ガスを通過させながら滑らかに排熱筒１０の半径方向へ噴出方向を変え排熱筒１０の外へ排出させる複数個の整流羽１４が間隔を空けて重なる状態に配置されている。
【００２６】
このような整流羽１４を設けることによって、ピストンロッド５の排出口９から排出された高温ガスは整流羽１４の間隙を通過する間に低温ガスとの混合が促進され、冷却される。
また、整流羽１４を設けることによって、整流羽１４に沿ってガスを導くことができるため、排熱筒１０内の一領域に高温ガスが滞留することがなく、排熱筒１０の穴１１に相当する広い開口面積から、均一に冷却されたガスの排出を行うことが可能となる。
【００２７】
このような整流羽１４も、上述の実施の形態１における冷却羽１２と同様に、アルミニウムなどの吸熱効果の高い材質を用いることで冷却効果をさらに向上させることが可能である。
【００２８】
さらに、この実施の形態２の図３および図４に示した整流羽１４は、その一例を示したものであり、配置する羽部材の個数、小径Ｒ１、Ｒ２の寸法などは任意に変化させて用いることが可能であり、小径Ｒ１は最小でピストンロッド５の外径と同等の大きさとすることができ、また、大径Ｒ２は排熱筒１０の内径に等しい例を図４に示したが、これよりも小さな寸法としても良い。
なお、整流羽１４は円筒状にピストンロッドの全周を囲む例を示したが、穴１１よりも大きい弧をもつ扇状としてもよい。
【００２９】
さらに、複数個の漏斗状の整流羽１４は、所定の間隔を空けて重なるような状態に配し、それぞれの整流羽１４の小径Ｒ１大径Ｒ２を結ぶ線とピストンロッド５の長軸方向との角度が、固定ピストン１から遠ざかる位置に配置されるものほど徐々に小さくなるように、つまり、隣接する整流羽のピストンロッド５に近い側の端部間の距離よりも、他端の排熱筒１０に近い側の端部間の距離が大きな寸法となるように配置した例を示したが、これに限らず、より低温のガスと混合されやすいように、高温ガスの流れの方向を調整できるような配置としても良い。
【００３０】
実施の形態３.
図５はこの発明の実施の形態３の排熱筒を含む遮断器の消弧室の断面図である。また、図６は排出口９を含む位置における断面図であり、図５のＣ−Ｃ断面図である。
図５および図６において符号１５はピストンロッド５の内部の排出口５の形成位置に配置された回転羽、１５ａは回転羽１５の回転の中心となる回転軸であり、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【００３１】
この回転羽１５は排出口９から排出される高温ガス流によって回転する。また、排出口９はピストンロッド５の周囲に間隔を置いて複数配置されている。図６では、排出口９は３個、回転羽１５は２枚設けられた場合を示している。
【００３２】
さらに、この回転羽１５は厚みを持っており、その厚みは、ピストンロッド５の内径に相当する位置において、排出口９の１つの開口領域と同じ寸法であり、排出口９の１つと回転羽の１つが同位置にある場合、その排出口を閉じ、瞬間的にガスの排出を止めることが可能となる。
【００３３】
このような回転羽１５の回転によって排出口９のそれぞれの口は開口と閉口を繰り返すことになるので高温ガスは間欠的に排気され、排出口９近傍には高温ガスが常時滞留するということがなくなり、ガス流にも変化を付けられるので高温ガスと低温ガスの混合が速やかに行われ排出されるガスの冷却を促進することが可能となる。
【００３４】
上記の例においては、ピストンロッド５に設けられた排出口９は３個、回転羽１５は２枚の場合を示したが、これに限ることなく、例えば排出口９の個数を増やしてその１つの開口面積を小さくし、回転羽１５の枚数を増やして一枚の羽の厚みを減少させるなどすることも可能である。
【００３５】
実施の形態４.
上述の実施の形態１〜３において、それぞれアーク加熱によって生じた高温ガスの冷却を促進する手段について説明したが、実施の形態１において示した冷却羽１２と、実施の形態３において示した回転羽１５を組み合わせて用いることも可能である。
さらに、同様に、実施の形態２において示した整流羽１４と、実施の形態３において示した回転羽１５を組み合わせて用いることも可能である。
【００３６】
コスト対効果を考慮した上で、上記のような複数の高温ガス冷却手段を組み合わせて用いても良く、排熱筒１０に設けられた穴１１から排出されるガスを効率良く冷却することが可能であるため、排熱筒１０と外部タンクとの間の絶縁性能が劣化することがなくなり、地絡などを防ぐことが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によるガス遮断器によれば、ピストンロッドと排熱筒との間に羽部材を配置したことによって、ピストンロッドから排出された高温ガスを羽部材に当て、その流れの方向を様々に変化させることが可能となり、排熱筒内で、周囲のより低温なガスとの混合が促進されて、排熱筒の外部に排出されるまでに冷却することが可能となる。
【００３８】
従って、排熱筒から高温ガスが排出されることがなく、排熱筒の周囲の絶縁性能を劣化させることなく、排熱筒や、ガス遮断器を構成する絶縁支持筒、外部タンク壁などとの間で地絡が生じることを抑制することが可能となる。
【００３９】
また、この発明によるガス遮断器によれば、中空状のピストンロッドの、排出口形成領域に相当する内部に、回転羽を設け、回転羽が高温ガスの排出時に回転することで、排出口を瞬間的に塞ぐような構造とし、ピストンロッドからの高温ガスの排出を間欠的に行うことによって、排熱筒内に放出される高温ガスの流れに変化を付け、排熱筒内においてより低温のガスとの混合を促進し、排熱筒から排出されるガスの温度を低く抑えることが可能となる。
【００４０】
さらに、この発明によるガス遮断器によれば、羽部材をアルミニウムに代表される吸熱効果の高い材質のものとすることで、高温ガスの冷却効果を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の排熱筒を含むガス遮断器の消弧室の断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態１の排熱筒を含むガス遮断器の消弧室の断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態２の排熱筒を含むガス遮断器の消弧室の断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態２の排熱筒を含むガス遮断器の消弧室の断面図である。
【図５】  この発明の実施の形態３の排熱筒を含むガス遮断器の消弧室の断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態３のガス遮断器の消弧室の断面図である。
【図７】  従来の排熱筒を含むガス遮断器を示した図である。
【符号の説明】
１. 固定ピストン  ２. パッファシリンダ  ３. 可動接触子  ４. ノズル、
５. ピストンロッド    ６. 固定接触子    ７. アーク    ８. 絶縁ロッド、
９. 排出口        １０. 排熱筒      １１. 穴      １２. 冷却羽、
１３. 絶縁支持筒  １４. 整流羽      １５. 回転羽  １５ａ. 回転軸。
【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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【図７】
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