(57)【要約】【課題】排気筒シールド内周部の密度低下を抑え、絶縁破壊を防いで厳しい条件下でも高い遮断性能を実現可能である、小型化・高性能化の向上に寄与するガス遮断器を提供する。【解決手段】排気筒１１の外周に、ガス吹き出し口１４を介して排気筒１１と連通する昇圧室１５が設けられている。ガス吹き出し口１４と排気筒シールド１３との距離Ｌは、シールド内径Ｄと比較してＤ／２０＜Ｌ＜Ｄの範囲内に設定されている。【選択図】図１
2007179830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスが充填された接地タンク内に、可動通電接触子および可動アーク接触子をそれぞれ固定通電接触子および固定アーク接触子に対向して接離自在に配置し、前記可動アーク接触子の外周に絶縁ノズルを設置し、前記可動通電接触子、前記可動アーク接触子および前記絶縁ノズルをパッファシリンダまたは操作ロッドに固定し、前記パッファシリンダおよび前記操作ロッドを開極動作を行うための操作機構部に結合し、前記パッファシリンダ内にパッファピストンを摺動自在に収納し、前記パッファシリンダ、前記操作ロッド、前記絶縁ノズル、前記可動アーク接触子および前記パッファピストンによってパッファ室を形成し、前記可動アーク接触子と前記絶縁ノズルとの間に前記パッファ室からの消弧性ガスが流れるガス流路を形成し、開極動作に伴って前記パッファ室が圧縮されて前記消弧性ガスのガス圧力が高まり、前記ガス流路を通じて前記消弧性ガスが噴出し、前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子との間で点弧したアークに前記消弧性ガスを吹き付けるように構成した構造であって、さらに前記アークが生じた空間から前記操作機構部とは反対側には前記アークにて加熱された熱ガスを流す排気筒を取付け、前記排気筒の先端に前記熱ガスを前記接地タンク内のガス空間に吹出す排気筒シールドを設置したガス遮断器において、
前記排気筒の外周部に昇圧室を設け、
前記昇圧室における前記排気筒シールド付近にガス吹き出し口を形成し、
該ガス吹き出し口によって前記昇圧室と前記排気筒とを連通したことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記ガス吹き出し口を、前記排気筒の中心軸との角度が３０度以上９０度以下の範囲で傾けて形成したことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記ガス吹き出し口を、前記排気筒の中心軸と平行方向に向かって形成したことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記昇圧室の少なくとも一部を、前記排気筒シールドの全て又は一部に形成された中空部として設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記ガス吹き出し口と前記排気筒シールド先端との距離Ｌを、前記排気筒シールドの内径Ｄとして、Ｄ／２０＜Ｌ＜Ｄの範囲内となるように設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記ガス吹き出し口に、前記昇圧室側から前記排気筒方向にのみ前記熱ガスが流れるようにしたガス吹き出し口用逆止弁を設置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項７】
前記ガス吹き出し口用逆止弁を、前記昇圧室側の圧力が前記排気筒側の圧力よりも５％以上上昇すると解放するように設定したことを特徴とする請求項６に記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記昇圧室には前記ガス吹き出し口とは別に、前記ガス吹き出し口よりも前記熱ガスの上流側にガス流入口を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項９】
前記ガス流入口に、前記排気筒側から前記昇圧室方向にのみ前記熱ガスが流れるようにしたガス流入口用逆止弁を設置したことを特徴とする請求項８に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッファ室の絶縁ガスをアークに吹き付けて消弧するように構成されたガス遮断器に係り、特に、アークにより加熱された熱ガスをアーク空間から容器内のガス空間へ流すための排気筒を備えたガス遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、運用されている電力系統においては、絶縁媒体および消弧媒体としてＳＦ6ガスを充填したガス遮断器が広く用いられている。例えばタンク形のガス遮断器は、電気的に接地された金属製の接地タンク内にて遮断動作を行う接点部が設置されている。このガス遮断器は高い遮断性能を発揮することができ、電力需要が増大する近年、高い支持を得ている。
【０００３】
ここで、図７を参照して、従来のタンク形ガス遮断器を具体的に説明する。図７は開極動作過程の状態を示す模式図である。消弧性ガスが充填された接地タンク１２内には、可動通電接触子１、可動アーク接触子３および固定通電接触子２、固定アーク接触子４が対向して接離自在に配置されており、可動アーク接触子３の外周には絶縁ノズル５が設置されている。これらの部材のうち、可動通電接触子１および絶縁ノズル５はパッファシリンダ６に、また、可動アーク接触子３は操作ロッド７にそれぞれ固定されている。
【０００４】
パッファシリンダ６および操作ロッド７は絶縁ロッド８を介して図示しない操作機構部と接続されている。また、パッファシリンダ６内にはパッファピストン９が摺動自在に収納されている。パッファシリンダ６、操作ロッド７、絶縁ノズル５、可動アーク接触子３およびパッファピストン９によってパッファ室１６が構成される。
【０００５】
さらに、絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とでパッファ室１６からの消弧性ガスが流れるガス流路１７が形成されている。開極動作に伴ってパッファ室１６が圧縮されて消弧性ガスのガス圧力が高まると、ガス流路１７を通じて消弧性ガスが噴出し、可動アーク接触子３と固定アーク接触子４との間で点弧したアーク１０に消弧性ガスを吹き付けるように構成されている。なお、図７中の符号１ａは、操作機構部（図示せず）によって動作する可動部であり、通電接触子１、可動アーク接触子３、絶縁ノズル５、パッファシリンダ６、および操作ロッド７および絶縁ロッド８からなる。
【０００６】
さらに、可動部１ａと対向するようにして、アーク１０の発生した空間から図示しない操作機構部とは反対側には、排気筒１１が設置されている。この排気筒１１はアーク１０により加熱された消弧性ガスの熱ガスを、前記アーク１０の空間から下接地タンク１２内のガス空間へと流すための部材である。排気筒１１の下流側の先端部には熱ガスを接地タンク１２のガス空間へと吹出すための排気筒シールド１３が設置されている。
【０００７】
以上の構成を有するガス遮断器は次のような開極動作をとる。すなわち、図示しない操作機構部からの駆動力により可動部１ａは図７中の右方向に移動する。この可動部１ａの移動にしたがって、パッファ室１６が圧縮されて内部の消弧性ガスのガス圧力が高まり、ガス流路１７を通じてパッファ室１６内の消弧性ガスが噴出し、可動アーク接触子３と固定アーク接触子４との間で点弧したアーク１０に消弧性ガスが吹き付けられてこれを消弧する。
【０００８】
アーク１０に吹き付けられた消弧性ガスは高温の熱ガスとなって、排気筒１１に入り、ここを抜けて排気筒シールド１３から接地タンク１２内のガス空間へと吹出し、課電部と接地タンク１２との間に拡がっていく。このとき、熱ガスが課電部の高電界部、例えば排気筒シールド１３表面を覆うようにとどまるのではなく、接地タンク１２内のガス空間にて冷却されれば、課電部と接地タンク１２との間の絶縁性能は保たれることになり、良好な遮断性能を得ることができる。
【０００９】
ところで、上記のガス遮断器では、課電部と接地タンクとの間の対地絶縁を確保することが重要な性能要件の一つとなっている。特に、大電流を遮断するとき、接触子間に高温の熱ガスが大量に発生することが問題となっている。すなわち、熱ガスが課電部と接地タンクとの間に達したり、課電部の高電界部に達することで対地絶縁破壊を引き起こすといったおそれがある。そのため、対地絶縁性能を確保すべく、機器の寸法が大きくなり、この種のガス遮断器の小形化を妨げる要因となることがあった。
【００１０】
そこで、電流遮断性能の向上およびコンパクト化に寄与すべく、熱ガス処理に関して改良を加えた技術が種々提案されている。例えば、特許文献１記載の技術では、排気筒の下流側端部をラッパ状に広げることにより排気筒の端部に高温で密度の小さい熱ガスが触れないようにした構成となっている。
【００１１】
また、特許文献２記載の技術のように、排気筒を構成する中空導体において、その軸に対して平行な断面が消弧性ガスの下流側で小さく、該下流側の先端が閉じている円筒形状とし、この円筒形状の胴部に複数の開口部を形成したものも提案されている。さらに、特許文献３記載の技術では、固定側導体を支持する対地絶縁体から離れる方向に熱ガスの流出方向を変更するためのガス流出方向変更手段を備えることで、熱ガスの逆流をなくし、熱ガスを接地タンク内のガス空間へと円滑に排出するようになっている。
【００１２】
【特許文献１】特開平８−１９５１４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２０３５４７号公報
【特許文献３】特開２００５−１９２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、ガス遮断器におけるさらなる小形化や構成の簡略化、並びに遮断性能の一層の向上が求められる現在、より厳しい条件下でガス遮断器を使用しようとすると、従来のガス遮断器では、課電部と接地タンクとの間で絶縁破壊が生じることが懸念される。このような絶縁破壊が生じるメカニズムの一つとして、排気筒１１内を通過する高温の熱ガスが、勢いよく排気筒シールド１３から吹出すため、排気筒シールド１３内周部付近の密度が著しく低下し、この低密度部分を起点として放電が開始され、絶縁破壊に至る現象が見られる。そこで従来より、極めて簡単な構成により、排気筒シールド内周部の密度低下を抑制するガス遮断器の開発が待たれていた。
【００１４】
本発明は、このような状況に鑑みて提案されたものであり、排気筒シールド内周部の密度低下を抑え、絶縁破壊を防いで厳しい条件下でも高い遮断性能を実現可能である、小型化・高性能化の向上に寄与するガス遮断器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記の目的を達成するために、消弧性ガスが充填された接地タンク内に、可動通電接触子および可動アーク接触子をそれぞれ固定通電接触子および固定アーク接触子に対向して接離自在に配置し、前記可動アーク接触子の外周に絶縁ノズルを設置し、前記可動通電接触子、前記可動アーク接触子および前記絶縁ノズルをパッファシリンダまたは操作ロッドに固定し、前記パッファシリンダおよび前記操作ロッドを開極動作を行うための操作機構部に結合し、前記パッファシリンダ内にパッファピストンを摺動自在に収納し、前記パッファシリンダ、前記操作ロッド、前記絶縁ノズル、前記可動アーク接触子および前記パッファピストンによってパッファ室を形成し、前記可動アーク接触子と前記絶縁ノズルとの間に前記パッファ室からの消弧性ガスが流れるガス流路を形成し、開極動作に伴って前記パッファ室が圧縮されて前記消弧性ガスのガス圧力が高まり、前記ガス流路を通じて前記消弧性ガスが噴出し、前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子との間で点弧したアークに前記消弧性ガスを吹き付けるように構成した構造であって、さらに前記アークが生じた空間から前記操作機構部とは反対側には前記アークにて加熱された熱ガスを流す排気筒を取付け、前記排気筒の先端に前記熱ガスを前記接地タンク内のガス空間に吹出す排気筒シールドを設置したガス遮断器において、前記排気筒の外周部に昇圧室を設け、前記昇圧室における前記排気筒シールド付近にガス吹き出し口を形成し、該ガス吹き出し口によって前記昇圧室と前記排気筒とを連通したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のガス遮断器によれば、排気筒の端部近傍の外周部に設けた昇圧室に低温、高密度の消弧性ガスを留め、排気筒内の圧力の方が昇圧室内の圧力よりも低くなった段階で昇圧室からガス吹き出し口を介して再び排気筒側に戻すことによって、排気筒シールド内周部の密度低下を抑えることができ、ガス吹き出し口および昇圧室を設けるだけといった極めて簡単な構成により、絶縁破壊を確実に防いで厳しい条件下でも高い遮断性能を実現でき、小型化・高性能化をより進めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る代表的な実施形態として、第１〜第４の実施形態をあげ、これらについて、図面を参照して具体的に説明する。なお、下記の実施形態はいずれも図７に示した従来技術と同様、排気筒を備えたガス遮断器である。そのため、従来技術と同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。
【００１８】
（１）第１の実施形態
［構成］
図１は本発明に係る第１の実施形態を示す断面図である。第１の実施形態における構成上の特徴は、排気筒１１の外周に、ガス吹き出し口１４を介して排気筒１１と連通する昇圧室１５が設けられた点にある。ガス吹き出し口１４と排気筒シールド１３との距離Ｌは、シールド内径Ｄと比較してＤ／２０＜Ｌ＜Ｄの範囲内に設定されている。
【００１９】
［作用効果］
このように構成された第１の実施形態において、排気筒１１内を進んでくる熱ガスによって、排気筒１１内のガス圧力は高まり、また熱ガス自体も高圧力であるため、ガス吹き出し口１４から排気筒１１内のガスが昇圧室１５内に流入する。これによって昇圧室１５内の圧力が上昇する。但し、昇圧室１５内に流入する熱ガスは消弧性ガスの吹き付け直後であるため、比較的低温である。
【００２０】
続いて、熱ガスの最も熱く、圧力の高い部分が排気筒１１内を通過するが、その後は、熱ガスの圧力が徐々に下がり、昇圧室１５内の圧力のほうが排気筒１１内の圧力よりも高い状態となる。このため、昇圧室１５内で圧力の高まった低温、高密度の消弧性ガスがガス吹き出し口１４から排気筒１１内に噴出される。噴出したガスは排気筒シールド１３付近にも達し、排気筒シールド１３付近のガスを冷却して、低温、高密度に保つことができる。
【００２１】
このとき、ガス吹き出し口１４と排気筒シールド１３との距離Ｌがあまりにも長いと、ガス吹き出し口１４から噴出したガスが、排気筒シールド１３に達することができない可能性があるし、逆に前記距離Ｌがあまりにも短いとガス吹き出し口１４から噴出したガスが排気筒１１内面に形成する曲線部あるいは角部に電界が集中する可能性がある。
【００２２】
したがって、本実施形態では上記Ｄ／２０＜Ｌ＜Ｄの範囲内にガス吹き出し口１４を設けたことで、電界集中を回避しつつ、そこから噴出したガスを排気筒シールド１３付近に確実に到達させることができ、排気筒シールド１３付近を低温、高密度状態に維持できるといった作用を得ることができる。
【００２３】
以上のような本実施形態によれば、排気筒１１の端部近傍の外周部に形成した昇圧室１５に低温、高密度の消弧性ガスを留め、昇圧室１５内の方が排気筒１１内のそれよりも高くなるとガス吹き出し口１４から排気筒１１側にガスが噴出すことができるため、排気筒シールド１３内周部の密度低下を抑制でき、絶縁破壊を防止して課電部と接地タンク１２との間の絶縁性能を保持して、良好な遮断性能を得ることができる。しかも、ガス吹き出し口１４および昇圧室１５を設けるだけなので、排気筒１１に複雑な加工を施す必要がなく、低コストで、小型化・高性能化を図ることができる。
【００２４】
（２）第２の実施形態
［構成］
図２は本発明に係る第２の実施形態を示す断面図である。第２の実施形態では、ガス吹き出し口１４の排気筒１１の中心軸との角度θを３０度以上９０度以下の範囲で傾けて形成されたことを特徴としている。
【００２５】
［作用効果］
この第２の実施形態では、ガス吹き出し口１４を排気筒１１の中心軸に対してθ傾斜させたことで、次のような独自の作用効果を得ることができる。すなわち、ガス吹き出し口１４を排気筒１１の中心軸に対して９０度よりも小さな角度に傾けることによって昇圧室１５内のガスが排気シールド１３に達しやすくなる。また、ガス吹き出し口１４を排気筒１１の中心軸に対して３０度よりも大きく傾けたことで排気筒１１内の高圧力ガスが昇圧室１５内に入りやすくなる。
【００２６】
（３）第３の実施形態
［構成］
図３は本発明に係る第３の実施形態を示す断面図である。第３の実施形態は、昇圧室１５にガス吹き出し口１４とは別に、ガス吹き出し口１４よりも熱ガス流の上流側、図３においては右側にガス流入口１８を設けた点に特徴がある。また、ガス流入口１８には排気筒１１側から昇圧室１５方向にのみ流れるようにするガス流入口用逆止弁１６が設置されている。さらに、ガス吹き出し口１４には昇圧室１５側から排気筒１１方向にのみ流れるようにするガス吹き出し口用逆止弁１７が設置されている。
【００２７】
［作用効果］
この第３の実施形態によれば、前記第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、次のような独自の作用効果を得ることができる。すなわち、ガス流入口１８にガス流入口用逆止弁１６を設置したことで、ガス流入口１８から排気筒１１へのガス流出を防ぐことができる。そのため、ガス吹き出し口１４側からのみ排気筒１１側にガスを安定して噴出すことが可能となり、排気筒シールド１３内周部の密度低下を確実に防ぐことができる。また、ガス吹き出し口１４にガス吹き出し口用逆止弁１７を設置したことで遮断初期におけるガスの噴出しを防ぎ、昇圧室１４の圧力を効率的に上昇させることができ、昇圧室１５内のガスを有効に利用することが可能となる。
【００２８】
（４）第４の実施形態
図４は本発明に係る第４の実施形態を示す断面図である。第４の実施形態では、昇圧室１５が排気筒シールド１３の中空部として一体的に設けられている。
【００２９】
この実施形態では、昇圧室１５を排気筒シールド１３に形成することが容易になり、なおかつ上記第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００３０】
（５）第５の実施形態
図５は本発明に係る第５の実施形態を示す断面図である。第５の実施形態におけるガス吹き出し口１４は、排気筒１１の中心軸と平行方向に向かって形成されている。また、ガス吹き出し口１４の内周部はＤ／２０＜Ｌ＜Ｄを満たす長さＬだけ排気筒シールド１３の先端から凹んでおり、電界を抑えるために円弧形状とされている。さらに、ガス流入口１８が設けられている。なお、図５では上側に図示されている排気筒シールド１３部分にのみガス吹き出し口１４が形成されている。
【００３１】
上記第５の実施形態によれば、上記第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、ガス吹き出し口１４を排気筒１１の中心軸と平行方向に向かって形成したことで、昇圧室１５内のガスを排気筒シールド１３に向かってより効率的に吹き付けることが可能であり、排気筒シールド１３内周部の密度低下を確実に抑えることができる。
【００３２】
（６）他の実施形態
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、図６に示すように、図５の第５の実施形態の構成に加えて、ガス流入口１８にガス流入口用逆止弁１６を設置し、ガス吹き出し口１４にガス吹き出し口用逆止弁１７を設置しても良い。このような実施形態によれば、第３および第５の実施形態の持つ作用効果を併せ持つことができる。
【００３３】
また、ガス吹き出し口用逆止弁１７として、昇圧室１５側の圧力が排気筒１１側の圧力よりも５％以上上昇すると解放するように設定されたものを設置した実施形態も包含する。このような実施形態によれば、遮断初期におけるガスの噴出しをより確実に防ぐことができ、昇圧室１４の圧力を効率的に上昇させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の断面図。
【図２】本発明に係る第２の実施形態の断面図。
【図３】本発明に係る第３の実施形態の断面図。
【図４】本発明に係る第４の実施形態の断面図。
【図５】本発明に係る第５の実施形態の断面図。
【図６】本発明に係る他の実施形態の断面図。
【図７】従来のガス遮断器の断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…可動通電接触子
２…固定通電接触子
３…可動アーク接触子
４…固定アーク接触子
５…絶縁ノズル
６…パッファシリンダ
７…操作ロッド
８…絶縁ロッド
９…パッファピストン
１０…アーク
１１…排気筒
１２…接地タンク
１３…排気筒シールド
１４…ガス吹き出し口
１５…昇圧室
１６…ガス流入口用逆止弁
１７…ガス吹き出し口用逆止弁
１８…ガス流入口
１ａ…可動部
【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】
2007179830.tif 000007
【図６】
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【図７】
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