(57)【要約】【課題】機械的圧縮と熱膨張を利用しながら操作器の小形および低操作力化を可能にしたパッファ形ガス遮断器を提供する。【解決手段】ピストン６と共にパッファ室９を形成するシリンダ５の中心軸５ａに中空部２０を形成し、開極動作の初期には中空部２０をパッファ室９に開放して熱膨張による圧力をパッファ室９内に取り入れるようにし、固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａから抜け出るとき、パッファ室９内の消弧ガスの機械的圧縮を行うと共に、中空部２０をピストン６の反パッファ室側に位置する周囲ガス空間に開放してダブルフローとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧ガスを充填した密閉容器内に、操作器によって開離する少なくとも１対のアーク接触子と、可摺動的関係のシリンダおよびピストンのうちのいずれか一方を操作ロッドを介して上記操作器に連結して上記アーク接触子間の開離動作に関連して消弧ガスを圧縮するパッファ室と、上記パッファ室内の圧縮した消弧ガスを上記アーク接触子間のアークに案内する絶縁ノズルと、上記シリンダもしくは上記ピストンに連結した中心軸に形成して上記アーク接触子間のアークに作用した消弧ガスを上記密閉容器内の周囲ガス空間に排出する中空部とを備えたパッファ形ガス遮断器において、開極動作初期に上記パッファ室内の容積をほぼ一定に保持する保持工程と、その後、上記パッファ室内の消弧ガスを機械的に圧縮する機械的圧縮行程とを生じさせるリンク機構を上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方と上記操作ロッド間に設け、上記保持工程中に上記中空部を上記パッファ室に連通し、上記機械的圧縮行程に関連して上記中空部を上記周囲ガス空間に連通するように構成したことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項２】
請求項１に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記リンク機構は、開極動作初期に上記シリンダおよび上記ピストンを共に開極方向に駆動して上記パッファ室内の容積をほぼ一定に保持する保持工程を生じさせ、その後、上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方を停止させて上記パッファ室内の消弧ガスを機械的に圧縮する機械的圧縮行程を生じさせる空動き連結部を有することを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項３】
請求項１に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記リンク機構は、上記保持工程では上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方をいずれか一方よりも開極方向に速く駆動するように構成して上記パッファ室内の容積を増大するようにしたことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一方に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方の反パッファ室側に上記操作ロッドに連結した受圧板と、この受圧板に開極方向への受圧力を作用させる受圧室とを設け、上記機械的圧縮行程に関連して、上記中空部を上記受圧室に連通し、その後、上記中空部を上記周囲ガス空間に連通するように構成したことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一方に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方の反パッファ室側に上記操作ロッドに連結した受圧板と、この受圧板の外周部に設けられて所定の時期に上記受圧板に開極方向への受圧力を作用させる受圧室を形成する筒状部材とを設け、上記機械的圧縮行程に関連して、上記中空部を上記受圧室に連通し、その後、上記受圧室を上記周囲ガス空間に連通するように構成したことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一方に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記機械的圧縮行程は、上記一方のアーク接触子が上記絶縁ノズルのノズルスロート部をほぼ抜け出るときに開始するように構成したことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一方に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記機械的圧縮行程中に上記中空部を上記周囲ガス空間に連通するように構成したことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統における短絡電流の遮断に用いるパッファ形ガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧の電力系統に適用するガス遮断器は、開極動作に併せて消弧ガスの圧力を機械的圧縮により高めてこれをアークに吹付けるパッファ形遮断器が用いられており、従来のこの種のパッファ形ガス遮断器は、電力系統に短絡故障が発生して短絡電流が流れると、開極指令が与えられてパッファ形ガス遮断器が開極動作を開始する。この開極操作は油圧やばねなどに蓄えられたエネルギーにより、アーク接触子を高速で開離方向に駆動すると共に、パッファシリンダを駆動する。このとき、パッファシリンダとパッファピストンで囲まれた機械的な圧縮室内の消弧ガスが圧縮されて吹付け圧力が形成され、高圧化された消弧ガスは絶縁ノズルに案内されて強力な流れを形成し、接触子間に点弧されたアークに吹付け冷却し、短絡電流の電流零点において電流遮断される。しかし、この種のパッファ形ガス遮断器は、安定した高い吹付け圧力を形成できる反面、圧縮した消弧ガスがパッファピストンに開極動作の反力として作用するため、所望の遮断性能を確保するためには、操作力が大きくなる。
【０００３】
そこで機械的な操作力を低減するために、アークによって圧力上昇した消弧ガスを利用する試みがなされ、アーク接触子間の開極に関連して可動アーク接触子の中空部内と連通する熱膨張室を設け、この熱膨張室内にアークによって圧力上昇した消弧ガスを導入して受圧力を開極方向に作用させ、操作力を低減したパッファ形ガス遮断器（例えば、特許文献１を参照）や、上述した機械的な圧縮室内に開極時に発生したアークの熱によって圧力上昇した消弧ガスを導き、機械的な圧縮およびアーク熱による圧力上昇を吹き付けガスに利用したパッファ形ガス遮断器（例えば、特許文献２を参照）や、開極時に発生したアークの熱を吹付け圧力形成に利用するよう容積を固定した熱膨張室と開極時に容積を縮小する機械的圧縮室とを併用したパッファ形ガス遮断器（例えば、特許文献３〜８を参照）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１０２０１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２３８３７号公報
【特許文献３】特開昭６３−１９３４２０号公報
【特許文献４】特開平３−１０８２２６号公報
【特許文献５】特開平１０−１４９７５２号公報
【特許文献６】特開平１１−６７０２５号公報
【特許文献７】特開２００２−２５１９４４号公報
【特許文献８】特開２００３−１９７０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のパッファ形ガス遮断器は、熱膨張室の圧力上昇が遮断電流の大きさに依存するために安定した吹き付け圧力が得られないことや、高い吹付け圧力を長い期間持続するのが難しいことから、開極動作時に機械的に消弧ガスを圧縮する機械的圧縮室を追加しなければならず、いずれの場合も開極動作に関連して消弧ガスを圧縮する機械的圧縮室を有しているために操作力の大きな操作器を必要とし、また機械的圧縮室と、開極時に発生したアークの熱を吹付け圧力形成に利用するよう容積を固定した熱膨張室との間での圧力上昇特性が互いに影響するために、安定した吹き付け特性を得ようとすると遮断部の構成を複雑にしてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、機械的圧縮と熱膨張を利用しながら操作器の小形および低操作力化を可能にしたパッファ形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】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、消弧ガスを充填した密閉容器内に、操作器によって開離する少なくとも１対のアーク接触子と、可摺動的関係のシリンダおよびピストンのうちのいずれか一方を操作ロッドを介して上記操作器に連結して上記アーク接触子間の開離動作に関連して消弧ガスを圧縮するパッファ室と、上記パッファ室内の圧縮した消弧ガスを上記アーク接触子間のアークに案内する絶縁ノズルと、上記シリンダもしくは上記ピストンに連結した中心軸に形成して上記アーク接触子間のアークに作用した消弧ガスを上記密閉容器内の周囲ガス空間に排出する中空部とを備えたパッファ形ガス遮断器において、開極動作初期に上記パッファ室内の容積をほぼ一定に保持する保持工程と、その後、上記パッファ室内の消弧ガスを機械的に圧縮する機械的圧縮行程とを生じさせるリンク機構を上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方と上記操作ロッド間に設け、上記保持工程中に上記中空部を上記パッファ室に連通し、上記機械的圧縮行程に関連して上記中空部を上記周囲ガス空間に連通するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記リンク機構は、開極動作初期に上記シリンダおよび上記ピストンを共に開極方向に駆動して上記パッファ室内の容積をほぼ一定に保持する保持工程を生じさせ、その後、上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方を停止させて上記パッファ室内の消弧ガスを機械的に圧縮する機械的圧縮行程を生じさせる空動き連結部を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記リンク機構は、上記保持工程では上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方をいずれか一方よりも開極方向に速く駆動するように構成して上記パッファ室内の容積を増大するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれか一方に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方の反パッファ室側に上記操作ロッドに連結した受圧板と、この受圧板に開極方向への受圧力を作用させる受圧室とを設け、上記機械的圧縮行程に関連して、先ず上記中空部を上記受圧室に連通し、その後、上記中空部を上記周囲ガス空間に連通するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれか一方に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記シリンダおよび上記ピストンのうちのいずれか他方の反パッファ室側に上記操作ロッドに連結した受圧板と、この受圧板の外周部に設けられて所定の時期に上記受圧板に開極方向への受圧力を作用させる受圧室を形成する筒状部材とを設け、上記機械的圧縮行程に関連して、先ず上記中空部を上記受圧室に連通し、その後、上記受圧室を上記周囲ガス空間に連通するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の本発明は、請求項１〜５のいずれか一方に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記機械的圧縮行程は、上記一方のアーク接触子が上記絶縁ノズルのノズルスロート部をほぼ抜け出るときに開始するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の本発明は、請求項１〜５のいずれか一方に記載のパッファ形ガス遮断器において、上記機械的圧縮行程中に上記中空部を上記周囲ガス空間に連通するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるパッファ形ガス遮断器は、保持工程中に中空部をパッファ室に連通し、機械的圧縮行程に関連して中空部を周囲ガス空間に連通するようにしたため、中空部を効果的に利用しながら簡単な構成で保持工程中における電流の大きさに依存したアーク熱による圧力上昇を効率良くパッファ室に取り込み、その後の機械的圧縮による圧力上昇によって高い圧力を安定して形成することができ、また、その後も中空部を利用しながら周囲ガス空間に向かう効果的な吹き付けを行なうことができ、しかもパッファ室の容積をほぼ一定に保持する保持工程によって開極動作初期から操作器に対する反力が発生しないので、操作器の小型化および低操作力化を実現できる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明によるパッファ形ガス遮断器は、例えばピストンを保持工程中にシリンダと同方向に駆動し、その後の機械的圧縮行程では空動き連結部の空動きによって例えばピストンを停止状態を保持させているため、簡単な構成でピストンの動きを工程毎に制御することができう。
【００１６】
請求項３に記載の本発明によるパッファ形ガス遮断器は、保持工程ではシリンダおよびピストンのうちのいずれか他方をいずれか一方よりも開極方向に速く駆動するようにリンク機構を構成してパッファ室内の容積を増大するようにしたため、保持工程中でのアークによる熱膨張圧力をパッファ室内に取り込んだとき、この熱膨張圧力による受圧力はシリンダおよびピストンのうちのいずれか他方に対して開極方向に駆動する受圧力として作用することになり、開極動作初期から操作器による駆動操作力に付加されて操作器の小型化および低操作力化を実現できる。
【００１７】
請求項４に記載の本発明によるパッファ形ガス遮断器は、受圧板に開極方向への受圧力を作用させる受圧室を設け、機械的圧縮行程に関連して先ず中空部を受圧室に連通するようにしているため、圧力を高められた消弧ガスを受圧板に作用させて機械的圧縮行程における操作力を補足することができ、機械的圧縮行程に伴う操作器の負荷増大を軽減して低操作力化を図ることができる。
【００１８】
請求項５に記載の本発明によるパッファ形ガス遮断器は、受圧板の外周部に設けられて所定の時期に受圧板に開極方向への受圧力を作用させる受圧室を形成する筒状部材を設けているため、この筒状部材の内面側と受圧板との間に周囲ガス空間との連通を制御する部分を簡単に形成することができ、圧力を高められた消弧ガスを受圧板に作用させて機械的圧縮行程における操作力を補足することができ、機械的圧縮行程に伴う操作器の負荷増大を軽減して低操作力化を図ることができる。
【００１９】
請求項６に記載の本発明によるパッファ形ガス遮断器は、一方のアーク接触子が絶縁ノズルのノズルスロート部をほぼ抜け出るときに機械的圧縮行程を開始するようにしたため、絶縁ノズル側と、中空部を利用して周囲ガス空間に向かう側のダブルフローを形成して低操作力化しながら簡単な構成で優れた遮断性能を得ることができる。
【００２０】
請求項７に記載の本発明によるパッファ形ガス遮断器によれば、保持工程では周囲ガス空間との連通を阻止して電流の大きさに依存したアーク熱による圧力上昇を効率良くパッファ室に取り込み、その後の機械的圧縮による圧縮によってさらに高い圧力を安定して形成することができ、また、機械的圧縮行程中につまり例えばピストンが停止した状態で中空部を周囲ガス空間に連通することにより、停止した例えばピストンを利用して簡単な構成で中空部を容易に制御することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるパッファ形ガス遮断器の開極動作初期状態を示す断面図である。
図示した遮断部は、消弧ガスを充填した密閉容器内に構成されており、図示しない操作器に連結した操作ロッド８には遮断部可動部分が連結されている。この遮断部可動部分は、可動アーク接触子２と、パッファ室９を形成するシリンダ５と、中空部２０と連通孔２１を有するシリンダ５の中心軸５ａと、パッファ室９内の消弧ガスをアークに吹き付けるよう案内すると共にノズルスロート部３ａを有する絶縁ノズル３と、固定部材２８に支持した回転軸２６を有し一端を操作ロッド８に連結したリンク機構１８と、このリンク機構１８の他端に連結されてシリンダ５と可摺動的な関係で配置されてパッファ室９を形成するピストン６とを有している。絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａ内に挿入された固定アーク接触子１は、閉極状態で可動アーク接触子２に接触しており、また絶縁ノズル３の外周部に配置した固定主接触子４は、閉極状態でシリンダ５によって構成した可動主接触子に接触している。閉極状態で連通孔２１はピストン６よりもパッファ室９側に位置しており、この連通孔２１による中空部２０内とパッファ室９内の連通状態は、後述する所定の時期まで継続するが、その後は、中空部２０内とパッファ室９内の連通が断たれるようにしている。
【００２２】
リンク機構１８は、一端をピストン６に連結したリンク１８ａと、一端を操作ロッド８に連結し他端をリンク１８ａに連結したレバー１８ｂと、操作ロッド８とレバー１８ｂとの連結部に構成されて所定の時期に達したとき操作ロッド８の開極操作力をリンク機構１８に伝えるもののピストン６には伝えずにピストン６を固定状態とする楕円孔などを用いた空動き連結部２７とを有して構成している。レバー１８ｂは操作器からの操作駆動力を操作ロッド８から分岐しながら回転軸２６を中心に回転できるように操作ロッド８に連結している。閉極状態でレバー１８ｂと操作ロッド８との連結部は回転軸２６よりも左方の閉極側に位置し、開極動作中の所定の時期にレバー１８ｂと操作ロッド８との連結部は回転軸２６とほぼ同じ位置となり、開極動作のその後はレバー１８ｂと操作ロッド８との連結部は回転軸２６よりも右方の開極側に位置するようにしている。またレバー１８ｂはほぼＬ字状であり、その回転軸２６を中心にして反時計方向に回転し、開極動作初期にはリンク１８ａとレバー１８ｂとの連結部が図１における操作ロッド８の下側に位置し、遮断動作中の所定の時期にリンク１８ａとレバー１８ｂとの連結部が図３における操作ロッド８とほぼ重なる位置となり、遮断動作のその後はリンク１８ａとレバー１８ｂとの連結部が図３における操作ロッド８の上側に位置するようにしている。
【００２３】
このようなリンク機構１８は、後述する開極動作説明から分かるようにピストン６に対して二つの異なる動作を付与することになる。その一つは開極動作初期にシリンダ５と共にピストン６を開極方向に駆動してパッファ室９内の容積をほぼ一定に保つ保持工程と、他の一つは開極動作中の所定の時期、つまり固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａをほぼ抜け出るときにシリンダ５に対してピストン６をほぼ停止させてパッファ室９内の消弧ガスを機械的に圧縮する機械的圧縮工程である。
【００２４】
次に、開極動作について説明する。
開極動作は図示しない操作器によって操作ロッド８を右方の開極方向に駆動して行う。この開極動作の初期に、可動主接触子を兼ねたシリンダ５は固定主接触子４から開離し、続いて図１に示したように可動アーク接触子２が固定アーク接触子１から開離してアーク２４が発生する。この開極動作初期において空動き連結部２７は同方向に空動きすることなく連結されているため、操作ロッド８の移動に伴ってレバー１８ｂを反時計方向に回転しながら、リンク１８ａとの連結部を開極方向に移動させるため、ピストン６も同開極方向に移動することになる。これは上述したピストン６の保持工程であり、可動アーク接触子２と共にシリンダ５が開極方向に動作してパッファ室９内の消弧ガスを圧縮しようとするが、リンク機構１８によってシリンダ５と共にピストン６も同開極方向に駆動されるため、パッファ室９内の容積をほぼ一定に保ち、その内部の消弧ガスを機械的に圧縮することはない。そのため、従来のようにパッファ室９内の消弧ガスを開極動作初期から機械的に圧縮することによって発生していた操作反力は殆ど発生せず、操作器の低操作力化が可能である。
【００２５】
ここでリンク機構１８は、厳密にその動作を見ると、図６に示したパッファ室９内の容積変化特性図のように、シリンダ５の開極方向への移動よりもピストン６の開極方向への移動が速いため、パッファ室９内は容積を多少増大することになる。これは図１におけるレバー１８ｂと操作ロッド８の連結点から回転軸２６までの距離よりも、リンク１８ａとレバー１８ｂの連結点から回転軸２６までの距離の方が大きくなるようにレバー比を異ならせているからである。この保持工程は所定の時期に達するまで、パッファ室９内は容積を多少増大させることを含んでほぼ容積をほぼ一定に保持する保持工程Ａとして継続する。
【００２６】
この開極動作初期において、両アーク接触子１，２間の開離によってアーク２４が発生し、このアーク２４によって周囲ガスが加熱されて圧力上昇し、これは図１に矢印で示すように直接、また中心軸５ａの中空部２０内を通してパッファ室９内に取り入れられることになるため、パッファ室９内は遮断電流の大きさに応じて高い圧力を得ることができる。このときピストン６が固定であれば、連通孔２１がピストン６を通過し開極方向に移動して中空部２０内を周囲ガス空間に開放することになるが、上述したようにピストン６が開極方向に遮断部可動部分と共に移動するため、中空部２０内と周囲ガス空間との連通は阻止され、可動アーク接触子２の中空部２０内は依然としてパッファ室９と連通状態を保持することになる。
【００２７】
熱膨張によってパッファ室９内が圧力上昇しても、依然としてシリンダ５とピストン６は共に開極方向に移動してパッファ室９内の容積をほぼ一定に保持しているため、操作器による開極操作に対して反力として作用することはない。むしろ、この時点では上述したようにシリンダ５の開極方向への移動よりもピストン６の開極方向への移動が僅か速いため、ピストン６に対して開極方向への受圧力が作用することになる。このピストン６の受圧力は操作器の開極操作力に付加されるため、操作器は小さな開極操作力、または操作力の増大が比較的緩やかなものでも良いことになり、操作器の低操作力化および小型化が可能となる。
【００２８】
しかしながら、この開極動作中、固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａをほぼ抜ける所定の時期に達すると、図６に示した保持工程Ａはほぼ完了する。この所定の時期の直前で、図１に示したようにリンク機構１８におけるリンク１８ａとレバー１８ｂの連結部は一番開極側に位置し、空動き連結部２７が空動きをするようになり、その後のレバー１８ｂは回転軸２６を中心にして反時計方向に回転するだけとなり、またリンク１８ａもピストン６との連結部を中心にして反時計方向に回転するだけとなり、操作ロッド８およびシリンダ６などは引き続き開極方向に移動するが、ピストン６は操作ロッド８に追従せずシリンダ５に対して固定状態となる。
【００２９】
従って、ほぼ停止したピストン６と、引き続き開極方向に移動するシリンダ５によってパッファ室９内の消弧ガスの機械的圧縮が行われることになる。図１に示した状態から僅かに開極動作が進んで固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａをほぼ抜ける所定の時期に達すると、熱膨張によって圧力上昇したパッファ室９内はさらに機械的圧縮により圧縮されることになる。これによって、熱膨張による圧力上昇と、機械的圧縮による圧力上昇を利用して安定して高い圧力を得ることができる。また遮断電流のみに依存するわけではないので安定した高い圧力を得ることができる。
【００３０】
また図２に示したように中空部２０の連通孔２１はピストン６を通過してピストン６の反パッファ室側に位置する周囲ガス空間に連通し、遅くとも、図２に示すように固定アーク接触子１の先端部が絶縁ノズル３のノズルスロート３ａと開放側端との丁度中間部を通過するまでには、パッファ室９内の消弧ガスはアーク２４に作用した後、絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａから吹き出す吹き付けガス流と、可動アーク接触子２の中空部２０を介して周囲ガス空間に至る吹き付けガス流とを形成し、強力なダバルフローによる消弧作用が行われる。
【００３１】
パッファ室９内の機械的圧縮による圧力上昇は、シリンダ５に対して反開極方向の受圧力として作用するため、操作器による開極操作力に対して反力として作用し、少なくともこの時以降、操作器は大きな操作力を発生させる必要がある。しかし、この時点までに、遮断部可動部分は開極方向に十分加速されており、このときのパッファ室９内の圧力に打ち勝つ操作力を容易に得ることができる。従って、パッファ室９内の消弧ガスの機械的圧縮が行われる時点でも遮断部可動部分の停滞は生じることなく、効果的にパッファ室９内の消弧ガスを圧縮しアーク２４に対して強力なガス吹き付けを行うことができる。
【００３２】
このようなパッファ形ガス遮断器によれば、開極動作の初期にはピストン６も開極方向へ駆動してパッファ室９内の容積をほぼ一定に保持する保持工程を有しているため、開極操作を行う操作器は開極動作初期から大きな操作力を発生させる必要がない。つまり、従来のようにピストン６を固定として開極動作初期からパッファ室９内の消弧ガスを圧縮する場合、開極動作初期からパッファ室９内の圧力上昇による受圧力がシリンダ５に対して反開極動作方向に作用して操作器に対して反力となるため、操作器としては開極動作初期から大きな開極操作力を発生させる必要がある。しかし、上述した構成によって、この開極動作初期の開極操作力を軽減することができる。従って、小さな操作力、または操作力の増大が比較的緩やかな操作器でも良いことになり、操作器の小型化および低操作力化が可能となる。
【００３３】
しかも、固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａをほぼ抜けるまでパッファ室９内の容積をほぼ一定に保持する保持工程としているため、それまでの間、アーク２４による熱膨張圧力をパッファ室９内に取り入れ、その後、機械的圧縮による圧力上昇を付加してアーク２４への吹き付けに利用することができ、安定して高い吹き付け圧力を得ることができる。さらに、保持工程を実現するために、シリンダ５の中心軸５ａに中空部２０と、保持工程中は中空部２０とパッファ室９内を連通する連通孔２１を設けたため、保持工程の終了時点でほぼ固定状態にしたピストン６の反パッファ室側に中空部２０を容易に開放することができ、これによって遅くとも固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａをほぼ抜けるとき、絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａから吹き出す吹き付けガス流と、可動アーク接触子２の中空部２０を介して周囲ガス空間に至る吹き付けガス流とを形成し、強力なダバルフローによる消弧作用が行われ、簡単な構成で優れた遮断性能を有するパッファ形ガス遮断器とすることができる。
【００３４】
また、開極動作の後半でパッファ室９内の機械的圧縮を行う圧縮行程を設けており、これは様々な構成で実現することが考えられるが、開極操作力を分岐するように操作ロッド８に一端を連結したリンク機構１８を用いているため、簡単な構成で実現することができる。しかも、このリンク機構１８と操作ロッド８との連結部に、機械的圧縮行程では操作ロッド８の開極操作力をリンク機構１８に伝えるもののピストン６には伝えずに固定状態とする空動き連結部２７を設けているため、ピストン６の動きを制御して、簡単な構成で開極初期における保持工程と、開極終期における機械的圧縮行程とを容易に実現することができる。
【００３５】
さらに、リンク機構１８としては、図１におけるレバー１８ｂと操作ロッド８の連結点から回転軸２６までの距離よりも、リンク１８ａとレバー１８ｂの連結点から回転軸２６までの距離の方が大きくなるようにレバー比を異ならせ、開極動作初期の保持工程でピストン６をシリンダ５よりも多少速く開極方向に駆動するようにし、保持工程中にパッファ室９内の容積を多少増大するようにしているため、保持工程中でのアーク２４による熱膨張圧力をパッファ室８内に取り込んだとき、この熱膨張圧力がピストン６を開極方向に駆動する受圧力として作用することになり、開極動作初期の操作器による駆動操作力に付加され、操作器のさらに小型化および低操作力化が可能となる。
【００３６】
このリンク機構１８によるピストン６の開極方向への移動は、ほぼパッファ室９内の容積をほぼ一定に保つ保持工程を実現するためのものであるが、リンク１８ａおよびレバー１８ｂのレバー比や形状や大きさを変えることによって調整することができる。例えば、シリンダ５の開極方向への移動とピストン６の開極方向への移動をほぼ一致させるようにリンク１８ａおよびレバー１８ｂのレバー比や形状や大きさとすると、開極動作初期におけるパッファ室９内の容積はほぼ一定に保つことができる。この場合も、開極動作初期には機械的圧縮が行われずほぼパッファ室９内の容積をほぼ一定に保つ保持工程となるため、開極動作初期においてシリンダ５に反開極方向の受圧力が作用することがないので、操作器の小型化および低操作力化を実現することができる。
【００３７】
またリンク機構１８としては、開極動作初期におけるパッファ室９内の容積はほぼ一定に保つ範囲内で、シリンダ５の開極方向への移動よりも僅かにピストン６の開極方向への移動を遅く小さくするようにリンク１８ａおよびレバー１８ｂのレバー比や形状や大きさ調整することもできる。この場合、開極動作初期にパッファ室９内の消弧ガスは僅かに圧縮されることになるが、開極動作初期から本格的な機械的圧縮を行う従来のパッファ式ガス遮断器に比べてにパッファ室９内の圧力上昇は十分小さい。このため、開極動作初期においてシリンダ５に作用する反開極方向の受圧力を軽減することができ、操作器の小型化および低操作力化が可能となる。
【００３８】
さらに上述した実施の形態のパッファ形ガス遮断器において、固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａを抜け出る時期と、中空部２０の連通孔２１をピストン６の反パッファ室側の周囲ガス空間と連通される時期とは、多少異ならせてもほぼ同様の効果を期待することができる。
【００３９】
図３は、本発明の他の実施の形態によるパッファ形ガス遮断器の開極動作初期状態を示す断面図である。
図示した遮断部は、消弧ガスを充填した密閉容器内に構成されており、図示しない操作器に連結した操作ロッド８には遮断部可動部分が連結されている。この遮断部可動部分は、可動アーク接触子２と、パッファ室９を形成するシリンダ５と、このシリンダ５の中心部に中空部２０および連通孔２１を形成した中心軸５ａと、パッファ室９内の消弧ガスをアークに吹き付けるよう案内すると共にノズルスロート部３ａを有する絶縁ノズル３と、固定部材２８に支持した回転軸２６を有し一端を操作ロッド８に連結したリンク機構１８と、このリンク機構１８の他端を連結した筒状部材２５と、この筒状部材２５の端部を封じるように設けられると共にシリンダ５と可摺動的な関係で配置されてパッファ室９を形成するピストン６とを有している。絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａ内に挿入された固定アーク接触子１は、閉極状態で可動アーク接触子２に接触しており、また絶縁ノズル３の外周部に配置した固定主接触子４は、閉極状態でシリンダ５によって構成した可動主接触子に接触している。ピストン６の反パッファ室側には操作ロッド８に連結した受圧板２３が設けられ、この受圧板２３はピストン６および筒状部材２５とによって受圧室２２を形成している。
【００４０】
この受圧室２２は、開極動作の初期にはピストン６、受圧板２３および筒状部材２５によって区分した空間を形成しないように周囲ガス空間に開放されている。しかし、後述する所定の時期に連通孔２１を介して中心軸５ａの中空部２０と受圧室２２を連通すると共に、ピストン６、受圧板２３および筒状部材２５によって形成された受圧室２２を周囲ガス空間から区分ようにしている。これを実現するために、筒状部材２５の内面側の開極動作方向には、受圧板２３の外周部とほぼ摺動関係を有する径小部２５ａと、受圧板２３の外周部との間にギャップを形成する径大部２５ｂとを有している。
【００４１】
リンク機構１８は、一端を筒状部材２５に連結したリンク１８ａと、一端を操作ロッド８に連結し他端をリンク１８ａに連結したレバー１８ｂと、操作ロッド８とレバー１８ｂとの連結部に構成されて所定の時期に達したとき操作ロッド８の開極操作力をリンク機構１８に伝えるもののピストン６には伝えずにピストン６を固定状態とする楕円孔などを用いた空動き連結部２７とを有して構成している。また、閉極状態でレバー１８ｂと操作ロッド８との連結部は回転軸２６よりも左方の閉極側に位置し、開極動作中にレバー１８ｂと操作ロッド８との連結部は回転軸２６とほぼ同じ位置となり、開極動作のその後はレバー１８ｂと操作ロッド８との連結部は回転軸２６よりも右方の開極側に位置するようにしている。またレバー１８ｂはほぼＬ字状であり、その回転軸２６を中心にして反時計方向に回転し、開極動作初期にはリンク１８ａとレバー１８ｂとの連結部が図３における操作ロッド８の下側に位置し、開極動作中にリンク１８ａとレバー１８ｂとの連結部が図３における操作ロッド８とほぼ重なる位置となり、開極動作のその後はリンク１８ａとレバー１８ｂとの連結部が図３における操作ロッド８の上側に位置するようにしている。
【００４２】
このようなリンク機構１８は、後述する開極動作説明から分かるようにピストン６に対して二つの異なる動作を付与することになる。その一つは開極動作初期にシリンダ５と共にピストン６を開極方向に駆動してパッファ室９内の容積をほぼ一定に保つ保持工程と、他の一つは開極動作中期にシリンダ５に対してピストン６をほぼ停止させてパッファ室９内の容積を縮小して機械的圧縮を行う機械的圧縮工程である。
【００４３】
次に、開極動作について説明する。
開極動作は図示しない操作器によって操作ロッド８を右方の開極方向に駆動して行う。この開極動作の初期に、可動主接触子を兼ねたシリンダ５は固定主接触子４から開離し、続いて図３に示したように可動アーク接触子２が固定アーク接触子１から開離してアーク２４が発生する。この開極動作初期において、空動き連結部２７は空動きすることなく操作ロッド８の移動に伴ってレバー１８ｂは反時計方向に回転しながら、リンク１８ａとの連結部を開極方向に移動させるため、筒状部材２５を介してピストン６も同開極方向に移動することになる。これは上述した保持工程であり、可動アーク接触子２と共にシリンダ５が開極方向に動作してパッファ室９内の消弧ガスを圧縮しようとするが、リンク機構１８によってシリンダ５と共にピストン６も同開極方向に駆動されるため、パッファ室９内の容積をほぼ一定に保ち、その内部の消弧ガスを機械的に圧縮することはない。
【００４４】
ここでリンク機構１８は、先の実施の形態と同様に厳密にその動作を見ると、図６に示したパッファ室９内の容積変化特性図のように、レバー比によってシリンダ５の開極方向への移動よりもピストン６の時間当たりの開極方向への移動量が大きいため、パッファ室９内は容積を多少増大することになる。このリンク機構１８によるピストン６の開極方向への移動は、パッファ室９内の容積をほぼ一定に保つ保持工程を実現するためのものであるが、上述したようにパッファ室９内の容積をほぼ一定に保つ範囲内でリンク１８ａおよびレバー１８ｂのレバー比や形状や大きさを変えることによって調整することができる。例えば、シリンダ５の開極方向への移動とピストン６の開極方向への移動をほぼ一致させると、パッファ室９内の容積はほぼ一定に保つことができるし、またシリンダ５の開極方向への移動よりも僅かにピストン６の開極方向への移動を小さくすると、僅かにパッファ室９内の消弧ガスは圧縮されるが、従来の開極動作初期から本格的な機械的圧縮を行う場合に比べて十分小さなものに抑えることができる。
【００４５】
この開極動作初期において、両アーク接触子１，２間の開離によってアーク２４が発生し、このアーク２４によって周囲ガスが加熱されて熱膨張により圧力上昇するが、これは図３に矢印で示すように直接、または可動アーク接触子２の中空部２０内を通してパッファ室９内に取り込まれることになる。このとき、ピストン６が固定であれば連通孔２１がピストン６を通過し開極方向に移動して中空部２０内と受圧室２２間が連通することになるが、上述したようにピストン６が開極方向に移動するため、中空部２０内と受圧室２２間の連通は阻止され、可動アーク接触子２の中空部２０内は依然としてパッファ室９と連通状態を保持することになる。このため遮断電流に応じてパッファ室９内は熱膨張によって圧力上昇するが、シリンダ５とピストン６は共に開極方向に移動してパッファ室９内の容積はほぼ一定であるため、シリンダ５への受圧力が操作器による開極操作に対して反力として作用することはない。むしろ、上述したようにシリンダ５の開極方向への移動よりもピストン６の開極方向への移動が僅かに大きくすると、ピストン６に対して開極方向への受圧力が作用することになり、この受圧力は操作ロッド８を介して操作器による開極操作力に付加されるため、操作器の小型化および低操作力化が可能となる。
【００４６】
この開極動作初期において、受圧板２３は筒状部材２５の径大部２５ｂを移動することになり、受圧板２３と径大部２５ｂ間のギャップを通して受圧室２と周囲ガス空間が連通しているため、受圧室２２の容積増大によって負圧が発生することはない。しかも、筒状部材２５を用いているため、その軸方向の任意の位置で受圧室２２を簡単な構成で容易に閉塞させたり開放させたりすることができる。このようにパッファ室９内の容積の僅かな増大により反力発生がないことと、受圧板２３の両面における受圧力に差がないことから、遮断操作は小さな操作力、または操作力の増大が比較的緩やかな操作器でも良いことになり、操作器の小型化および低操作力化が可能となる。
【００４７】
しかしながら、この遮断動作中、固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａをほぼ抜けるときには、上述した所定の時期に達して図６に示した保持工程Ａはほぼ完了する。このとき、リンク機構１８におけるリンク１８ａとレバー１８ｂの連結部は一番開極側に位置し、空動き連結部２７が作動して操作ロッド８からの開極操作力はピストン６には伝達されなくなり、レバー１８ｂは回転軸２６を中心にして反時計方向に回転するだけとなり、またリンク１８ａは筒状部材２５との連結部を中心にして反時計方向に回転するだけとなる。このため、操作ロッド８およびシリンダ６などは引き続き開極方向に移動するが、筒状導体２５およびピストン６は操作ロッド８に追従せず固定状態となる。また、この所定の時期には、図４に示すように可動アーク接触子２の中空部２０内が受圧室２２と連通するだけでなく、受圧板２３の外周面が筒状部材５の径小部２５ａに達して摺動関係となるため受圧室２２が周囲ガス空間からガス的に区分される。
【００４８】
従って、固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａをほぼ抜けるときには、ほぼ停止したピストン６と、引き続き開極方向に移動するシリンダ５によってパッファ室９内の消弧ガスの機械的圧縮が行われることになるため、熱膨張による圧力上昇に機械的圧縮が付加され、長時間高い吹き付け圧力を維持することになる。パッファ室９内の圧力上昇は、シリンダ５に対して閉極方向への受圧力として作用するため、操作器による開極操作力に対して反力として作用し、少なくともこの時以降、操作器は大きな操作力を発生させる必要がある。しかし、この時点までに、遮断部可動部分は開極方向に十分加速されており、このときのパッファ室９内の圧力に打ち勝つ操作力を容易に得ることができる。
【００４９】
しかも、このとき連通孔２１がピストン６を通過してパッファ室９内と中心軸５ａの中空部２０内と受圧室２２内とが連通し、受圧室２２内の急激な圧力上昇によって受圧板２３は開極方向の受圧力を受け開極操作力に付加される。この受圧室２２内の圧力上昇による受圧力はピストン６にも作用するが、上述したようにピストン６は既に停止状態にあるため、操作器に対して反力として作用することはない。従って、パッファ室９内の消弧ガスの機械的圧縮が行われる時点でも遮断部可動部分の停滞は生じることなく、効果的にパッファ室９内の消弧ガスを圧縮しアーク２４に対して強力なガス吹き付けを行うことができる。
【００５０】
その後、図５に示すように固定アーク接触子１の先端部が絶縁ノズル３のノズルスロート３ａと開放側端との丁度中間部付近を通過すると、受圧板２３は径小部２５ａを通過して受圧室２２を周囲ガス空間に開放する。このため、パッファ室９内の消弧ガスはアーク２４に作用した後、絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａから吹き出す吹き付けガス流と、可動アーク接触子２の中空部２０を介して受圧室２２から周囲ガス空間に至る吹き付けガス流とを形成し、強力なダバルフローによる消弧作用が行われる。
【００５１】
この実施の形態のパッファ形ガス遮断器でも、先の実施の形態の場合と同様に開極動作の初期にはピストン６も開極方向へ駆動してパッファ室９内の容積をほぼ一定に保持する保持工程を有しているため、開極動作初期から開極操作を行う操作器は開極動作初期から大きな操作力を発生させる必要がない。つまり、従来のようにピストンを固定として開極動作初期からパッファ室内の消弧ガスを機械的に圧縮する場合、開極動作初期からパッファ室内の圧力上昇による受圧力が開極方向に移動するシリンダ５および操作器に対して反力として作用することになるため、操作器としては開極動作初期から大きな開極操作力を発生させる必要があるが、この開極操作力を軽減することができる。従って、小さな操作力、または操作力の増大が比較的緩やかな操作器でも良いことになる。
【００５２】
しかも、固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａをほぼ抜けるまでパッファ室９内の容積をほぼ一定に保持する保持工程としているため、それまでの間、アーク２４による熱膨張圧力をパッファ室９内に取り入れ、その後の機械的圧縮による圧力上昇を付加して長時間高い圧力を保持することになり、アーク２４への吹き付けに利用することができる。さらに、保持工程を実現するために、シリンダ５の中心軸５ａに中空部２０と、保持工程中は中空部２０とパッファ室９内を連通する連通孔２１を設けたため、保持工程の終了時点でほぼ固定状態にしたピストン６の反パッファ室側に中空部２０を容易に開放することができ、この中空部２０を利用してガス吹き付けの最終段階で、絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａから吹き出す吹き付けガス流と、可動アーク接触子２の中空部２０を介して周囲ガス空間に至る吹き付けガス流とを形成し、強力なダバルフローによる消弧作用が行われ、簡単な構成で優れた遮断性能を有するパッファ形ガス遮断器とすることができる。
【００５３】
また機械的圧縮行程の始まり近傍、つまり機械的圧縮行程の始まりと同時またはその前後に、上述した中空部２０を利用してパッファ室内の高い圧力の消弧ガスを受圧室２２に導き、受圧板２３に対して開極方向に受圧力を作用させるようにしたため、機械的圧縮行程が始まって操作器に対する負荷が増大するとき開極操作力を補うことができ、操作器の小型化または低操作力化が可能となる。ここで、パッファ室９内を中空部２０を介して周囲ガス空間に開放するタイミングは、固定アーク接触子１が絶縁ノズル３のノズルスロート部３ａを抜け出るときとしたり、その少し前後であっても良く、また機械的圧縮を開始するタイミングと中空部２０を受圧室２２に連通するタイミングを上述したものと多少変えてもほぼ同様の効果を期待することができる。いずれの場合も中空部２０の周囲ガス空間への開放は機械的圧縮行程中に関連して行うようにすれば良い。このような関連性を得るために中空部２０を利用しているため、操作ロッド８の開極動作に容易に同期させることができる。
【００５４】
さらに、開極動作の後半でパッファ室９内の機械的圧縮を行う機械的圧縮行程は様々な構成で実現することが考えられるが、開極操作力を分岐するように操作ロッド８に一端を連結したリンク機構１８を用いているため、簡単な構成で実現することができる。しかも、このリンク機構１８と操作ロッド８との連結部に、機械的圧縮行程では操作ロッド８の開極操作力をリンク機構１８に伝えるもののピストン６には伝えずに固定状態とする空動き連結部２７を設けているため、簡単な構成で開極初期における保持工程と、開極終期における機械的圧縮行程とを容易に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、上述した構成のパッファ形ガス遮断器に限らず、この種の分野で一般的に行われているようにパッファ室９を形成するシリンダ５をリンク機構１８に連結し、パッファ室９を形成するピストン６を操作ロッド８に連結するなどその他の構成のパッファ形ガス遮断器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態によるパッファ形ガス遮断器の開極動作初期状態を示す断面図である。
【図２】図１に示したパッファ形ガス遮断器の開極動作終期状態を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態によるパッファ形ガス遮断器の開極動作初期状態を示す断面図である。
【図４】図３に示したパッファ形ガス遮断器の開極動作途中状態を示す断面図である。
【図５】図３に示したパッファ形ガス遮断器の開極動作終期状態を示す断面図である。
【図６】開極動作時におけるパッファ室の容積変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    固定アーク接触子
３    絶縁ノズル
３ａ    ノズルスロート部
５    シリンダ
５ａ    中心軸
６    ピストン
８    操作ロッド
９    パッファ室
１８    リンク機構
１８ａ    リンク
１８ｂ    レバー
２０    中空部
２１    連通孔
２２    受圧室
２３    受圧板
２４    アーク
２５    筒状部材
２７    空動き連結部
【図１】
2007157376.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007157376.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007157376.tif 000007
【図６】
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