(57)【要約】【課題】小形でありながら電流遮断時において排気筒の終端部の対地絶縁耐圧を十分に確保でき、かつ、地絡の発生を回避可能なコンパクトで信頼性の高いガス遮断器を提供する。【解決手段】ガス遮断器において、排気筒９が形成する内部空間部に対し、熱ガスの進行方向に平行するように一端を前記固定アーク接触子３ａに接続され他端を排気筒９の終端部１０側に向かって配置され、さらに、外周部に熱ガスの進行方向と交差する方向に伸び、かつ、熱ガスの進行方向に連続して並べられた溝１２、もしくはそれに相当する凹凸部を形成した冷却部材１１を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスが充填された密閉容器内に固定接触部および可動接触部を対向して配置し、前記固定接触部および可動接触部に対して、ガス遮断器の投入時に接触導通し、遮断動作時に開離する固定アーク接触子および可動アーク接触子をそれぞれ設け、前記可動接触部側に前記固定アーク接触子および可動アーク接触子間に発生したアークに対し消弧性ガスを吹きつけるガス流発生手段を設置し、前記固定接触部側に前記アークにより高温かつ低密度となったアーク周辺の熱ガスを誘導する排気筒を設置したガス遮断器において、
前記排気筒が形成する内部空間部に対し、熱ガスの進行方向に平行するように一端を前記固定アーク接触子に接続され他端を排気筒の終端部側に向かって配置され、さらに、外周部に熱ガスの進行方向と交差する方向に伸び、かつ、熱ガスの進行方向に連続した溝もしくは凹凸部を形成した冷却部材を設けたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記冷却部材は、棒状体に形成され、かつ、排気筒内に単数又は複数個設けられたことを特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記冷却部材は、筒状体に形成され、かつ、排気筒内に単数又は複数個設けられ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】
前記冷却部材は、前記筒状体の外周部に加えて内周部にも熱ガスの進行方向に連続した溝もしくは凹凸部を設けられていることを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器
【請求項５】
前記冷却部材は、前記固定アーク接触子からの距離に対応して融解温度の異なる素材を使用して構造されたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のガス遮断器
【請求項６】
前記排気筒の内周部に対し、熱ガスの進行方向に連続した溝もしくは凹凸部を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電流遮断時における排気筒終端部の対地絶縁耐圧を十分に確保することができるガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において電流開閉を行う遮断器として、接地された金属あるいは碍子等からなる密閉容器内に消弧媒体を充填し、電流遮断時において接触子間に発生するアークに消弧媒体を吹き付けてアークを消弧し、電流を遮断するタイプのものが広く普及している。中でも、消弧媒体としてＳＦ６ガスを使用し、電流開閉時においてＳＦ６ガスをピストンにより機械的に圧縮することで、アークに吹き付けるパッファ型ＳＦ６ガス遮断器が主流となっている。
【０００３】
また、ＳＦ６ガス以外にも、消弧媒体として空気を使用した空気遮断器、あるいは地球温暖化効果の高いＳＦ６ガスの代わりに何らかの代替ガスを使用した様々なガス遮断器が提案されている。本明細書中においては、このように消弧媒体としてＳＦ６ガス、空気、あるいはその他の各種の消弧性ガスを利用した遮断器総てを総称してガス遮断器と呼ぶこととする。
【０００４】
図８はこのようなガス遮断器の断面構造図の一例であり、遮断動作途中の状態を示している。図８の各部品は、基本的に同軸円筒形状に構成されている。図８において、接地金属容器であるタンク１内には消弧性ガス２が充填されている。また、タンク１内には固定接触部２０および可動接触部２１が対向して配置されており、固定接触部２０には固定アーク接触子３ａが、可動接触部２１には可動アーク接触子３ｂがそれぞれ設けられている。
【０００５】
これらアーク接触子３ａおよび３ｂはガス遮断器の通常運転時では接触導通状態にあり、遮断動作時には相対移動とともに開離するために両接触子３ａおよび３ｂ間の空間にはアーク４が発生する。さらに、可動接触部２１側にはアーク４に対し消弧性ガス２をガス流にして吹きつけるガス流発生手段が設置されている。このガス流発生手段として固定されているピストン５、移動するシリンダ６および両者間に形成されたパッファ室７が設けられている。また、固定接触部２０側には熱ガス８が通過可能な金属製（例えば、鉄製）の排気筒９が取り付けられている。
【０００６】
以上のように構成されたガス遮断器の遮断過程において、可動接触部２１が固定接触部２０に対して図示右側に移動すると、シリンダ６も一緒に移動するため固定ピストン５がシリンダ６の内部空間を圧縮する。この結果、パッファ室７の圧力は上昇し、パッファ室７内に存在する消弧性ガス２が高圧力のガス流となってアーク接触子６ａおよび６ｂ間に発生したアーク４に吹き付けられる。
【０００７】
これにより固定アーク接触子３ａ、可動アーク接触子３ｂ間に発生したアーク４は確実に消弧される。なお、高温のアーク４によってアーク接触子３ｂ、３ａ間の消弧性ガス２は高温かつ低密度の熱ガス８となるが、この熱ガス８はパッファ室７から噴射される消弧性ガス２により排気筒９へと導かれ、排気筒９の終端部１０からタンク１内に速やかに排気される。
【０００８】
ところで、上記方式のガス遮断器は近年、設置面積の省スペース化およびコストダウンを目的として小型化される傾向にある。また、特に消弧性ガス２として地球温暖化効果の高いＳＦ６ガスを用いた場合、ＳＦ６ガス使用量はできる限り減らすことが望ましい。このため、地球環境の面からもガス遮断器をコンパクト化するといった社会的要望が強い。このような状況下にあって、ガス遮断器のコンパクト化は急速に進められており、それに伴ってタンク１および排気筒９のサイズもますます小形化される傾向にある。
【０００９】
タンク１および排気筒９が小形化した場合、固定アーク接触子３ａ、可動アーク接触子３ｂ間で発生した熱ガス８を冷却するための処理容積は小さくなる。また、熱ガス８が排気筒９の終端部１０に到達するまでの時間、すなわち排気筒９内部で熱ガス８の冷却に費やされる時間も短くなる。このため、タンク１および排気筒９が小形化（小径化）した場合、排気筒の終端部１０より排出される熱ガス８は高温状態のままになりやすい。
【００１０】
一方、電流遮断後には系統条件により発生する過渡回復電圧が排気筒９に印加されるので、排気筒９は高電位となるが、タンク１が小径化した場合、接地電位であるタンク１と排気筒９との距離は必然的に小さくなるため、排気筒９の終端部１０における電界強度はより高くなる。
【００１１】
このようにガス遮断器を小径化した場合、電流遮断後において排気筒９の終端部１０の電界強度および熱ガス温度は極めて高い状態になるということがいえる。一般に圧力を一定とした場合、電界が高い方が、また、ガス温度が高い方がガスの絶縁耐力は低くなる。つまり、ガス遮断器の小形化を進めると、排気筒９の終端部１０の絶縁耐力は著しく低くなる。したがって、排気筒９の終端部１０とタンク１との間には絶縁破壊（以後、本現象を「地絡」と称す）が発生しやすいという不具合が生じる。
【００１２】
従来、以上のような問題点を解決するための手段として、排気筒９の内周部に凸凹や溝を形成したガス遮断器や、排気筒９の内部に熱ガス中の熱量を吸収する複数の冷却棒を熱ガス流と平行するように等間隔に配設するようにしたガス遮断器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−９２０５２号公報
【特許文献２】特開平８−１２４４６４号公報
【特許文献３】特開２００５−２４３４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、排気筒９の内周部に凸凹や溝を形成しただけでは、電流遮断後には系統条件により発生する過渡回復電圧が排気筒９に印加されたときに排気筒の終端部１０の電界強度を十分緩和することができないという課題がある。
【００１５】
また、排気筒９の内部に熱ガス中の熱量を吸収するための冷却棒を設けた場合、排気筒９に過渡回復電圧が印加されるまでの短い時間で急峻に熱ガスを冷却することが困難なうえに、排気筒９の内部に複数の冷却棒を配置したことによって熱ガスの流路断面積が小さくなり、冷却するうえで逆効果になるという課題がある。
【００１６】
そこで本発明は、上述した課題を解消するためになされたもので、電流遮断時における排気筒終端部１０の対地絶縁耐圧を十分に確保することができ、かつ、地絡の発生を回避可能なコンパクトで信頼性の高いガス遮断器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明の実施形態に係るガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に固定接触部および可動接触部を対向して配置し、前記固定接触部および可動接触部に対して、ガス遮断器の投入時に接触導通し、遮断動作時に開離する固定アーク接触子および可動アーク接触子をそれぞれ設け、前記可動接触部側に前記固定アーク接触子および可動アーク接触子間に発生したアークに対し消弧性ガスを吹きつけるガス流発生手段を設置し、前記固定接触部側に前記アークにより高温かつ低密度となったアーク周辺の熱ガスを誘導する排気筒を設置したガス遮断器において、前記排気筒が形成する内部空間部に対し、熱ガスの進行方向に平行するように一端を前記固定アーク接触子に接続され他端を排気筒の終端部側に向かって配置され、さらに、外周部に熱ガスの進行方向と交差する方向に伸び、かつ、熱ガスの進行方向に連続して並べられた溝もしくはそれに相当する凹凸部を形成した冷却部材を設けたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図。
【図２】本発明の実施形態２おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図。
【図３】本発明の実施形態３おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図。
【図４】本発明の実施形態４おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図。
【図５】本発明の実施形態５おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図。
【図６】本発明の実施形態６おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図。
【図７】本発明の実施形態７おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図。
【図８】従来のガス遮断器を示す断面構造図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、従来例の図８を含めて各図に共通する部品には同一符号または関連する符号を付けて、重複する説明は適宜省くものとする。
【００２０】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図である。
【００２１】
（構成）
図１において、本実施形態１に係るガス遮断器が図８で示した従来技術と基本的に相違する点は、排気筒９の内部に位置する固定アーク接触子３ａの背面側延長線上に、外周部に熱ガス８の流れ方向（進行方向）と交差する方向に連続して伸びる溝または凹凸部１２を形成した１本の冷却部材である冷却棒１１を配置した点である。
【００２２】
この冷却棒１１の一端部１１ａは固定アーク接触子３ａの背面に機械的に固定されるとともに電気的に接続され、他端部１１ｂは角張らずに滑らかに加工されて排気筒９の終端部１０よりも若干内部に配置されている。この冷却棒１１の構成材料は排気筒９の構成材料（例えば、鉄）と比較して熱伝達率および比熱とも大きい金属材料（例えば、銅やアルミニュウム等）が選定されている。
【００２３】
（作用）
このように構成された本実施形態１の遮断器では、冷却棒１１の外周部に連続して形成された溝または凹凸部１２により熱ガス８の流れに剥離が生じ、排気筒９の内部で熱ガス８が拡散する。この結果、熱ガス８が排気筒終端部１０近傍に到達したときには十分に冷却されている。
【００２４】
さらに、電流遮断時に過渡回復電圧が印加された時、冷却棒１１と排気筒９は等電位となるため、冷却棒１１がシールドとしての機能を持つこととなり、排気筒９の終端部１０の電界が緩和される。
【００２５】
（効果）
以上述べたように、本実施形態１によれば、外周部に熱ガス８の流れに交差する方向の溝または凹凸部１２を形成した冷却棒１１を排気筒９内に設けたので、排気筒９の終端部１０近傍の熱ガス８の温度を低下させることができることに加え、排気筒終端部１０の電界が緩和されるため、電流遮断時において排気筒９の終端部１０の対地絶縁耐圧を十分に確保でき、地絡の発生が回避可能なコンパクトで信頼性の高いガス遮断器を提供することができる。
【００２６】
［実施形態２］
図２は、本発明の実施形態２おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図である。
【００２７】
（構成）
図２において、本実施形態２に係るガス遮断器が、前述した実施形態１のガス遮断器と相違する点は、実施形態１が排気筒９の内部に固定アーク接触子３ａの延長線上に１本の冷却棒１１を配置している点に対して、本実施形態２では、排気筒９の内部に固定アーク接触子３ａの延長線と平行に複数本の冷却棒１１を配置した点であり、その他の部品や配置構成は実施形態１と同じである。  
各冷却棒１１の外周部には実施形態１の場合と同様に、熱ガス８の流れ方向（進行方向）と交差する方向に伸びる溝または凹凸部１２を形成している。
【００２８】
（作用、効果）
本実施形態２では、熱ガス８の流れに対して冷却棒１１を複数本平行に配置したことにより熱ガスの流路断面積が減少するが、この冷却棒１１を複数本配置したことによる熱ガス冷却効果の方が流路断面積の減少による熱ガス排出抑制効果よりも大きい場合、複数本の冷却棒１１を配置する意義がある。
【００２９】
［実施形態３］
図３は、本発明の実施形態３おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図である。
【００３０】
（構成）
図３において、本実施形態３に係るガス遮断器が実施形態１のガス遮断器と相違する点は、実施形態１では排気筒９の内部に固定アーク接触子３ａの延長線上に１本の冷却棒１１を配置しているのに対して、本実施形態３では排気筒９の内部に冷却棒１１に替えて、軸方向と平行して１本の冷却部材である冷却筒１３を配置した点である。
【００３１】
この冷却筒１３は、一端部１３ａを固定アーク接触子３ａの背面側に機械的に固定されるとともに電気的に接続されており、一方他端部１３ｂは角張らずに滑らかに加工して排気筒９の終端部１０よりも若干内部に配置している。
【００３２】
そして、この冷却筒１３の外周部には熱ガス８の流れ方向（進行方向）と交差する方向に伸びる溝または凹凸部１２が互いに流れ方向に連続する形状としている。冷却筒１３の構成材料は冷却棒１１と同様に、排気筒９の構成材料（例えば、鉄）と比較して熱伝達率および比熱とも大きい金属材料（例えば、銅やアルミニュウム等）に選定されている。
【００３３】
（作用、効果）
本実施形態３においても実施形態１と同様な作用および効果を奏することができる。
【００３４】
［実施形態４］
図４は、本発明の実施形態４おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図である。
【００３５】
（構成）
図４において、本実施形態４に係るガス遮断器が実施形態３のガス遮断器と相違する点は、排気筒９の内周部にも冷却筒１３の外周部と同様の熱ガス８の流れ方向（進行方向）と交差する方向に伸びる溝１４が互いに流れ方向に連続する形状としている点である。その他の構成は実施形態３と同様である。
【００３６】
（作用、効果）
本実施形態４に係るガス遮断器の場合、冷却筒１３外周部に形成した溝又は凹凸部１２に加えて排気筒９の内周部にも同様の溝または凹凸部１４を形成するようにしたので、これら溝または凹凸部１２、１４によって熱ガスを冷却することができ、実施形態３に比べて一層冷却効果を高めることができる。
【００３７】
［実施形態５］
図５は、本発明の実施形態５おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図である。
【００３８】
（構成）
図５において、本実施形態５に係るガス遮断器が実施形態４のガス遮断器と相違する点は、冷却筒１３に替えて、外周部だけでなく内周部にも熱ガス８の流れ方向（進行方向）と交差する方向に伸びる溝１２が互いに流れ方向に連続する形状とした大径の冷却筒１３Ａを配置した点である。
【００３９】
（作用、効果）
本実施形態５に係るガス遮断器の場合、大径の冷却筒１３Ａの内周部および外周部に形成した溝または凹凸部１２、排気筒９の内周部に形成した溝または凹凸部１４によって熱ガスを冷却するようにしたので、実施形態３、４に比べてより一層冷却効果を高めることができる。
【００４０】
［実施形態６］
図６は、本発明の実施形態６おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図である。
【００４１】
（構成）
図６において、本実施形態６に係るガス遮断器が、実施形態１のガス遮断器と相違する点は、一つの材料で構成された冷却棒１１に替えて、固定アーク接触子からの距離に応じて外周部に溝または凹凸部１２を形成し固定アーク接触子３ａに接続される第１冷却部材１５と、外周部に溝または凹凸部１２を形成し第１冷却部材１５にロー付けまたは溶接等によって接続される第２冷却部材１６とからなる冷却棒１１Ａを配置した点にある。
【００４２】
第１冷却部材１５にはアーク４に近く比較的高温の熱ガスと接触するため、融点が高く、かつ熱伝導率の良い、例えば銅等の素材を用い、固定アーク接触子３ａから遠い部位にある第２冷却部材１６には多少冷却が進んだと考えられる排気筒９の終端部側の融点の低いアルミニュウム等の素材を使用する。
【００４３】
（作用、効果）
本実施形態６に係るガス遮断器は、複数の材料を組み合わせて外周部に溝または凹凸部１２を形成した冷却棒１１を構成しているので、組み合わせる材料の選定によって、１つの材料で冷却棒１１を構成した実施形態１の場合よりも、より一層冷却効果を高めることが可能である。
【００４４】
［実施形態７］
図７は、本発明の実施形態７おけるガス遮断器の排気筒周辺の構造を示す模式的断面図である。
【００４５】
（構成）
図７において、本実施形態７に係るガス遮断器が、実施形態３のガス遮断器と相違する点は、一つの材料で構成された冷却筒１３に替えて、固定アーク接触子からの距離に応じて外周部に溝または凹凸部１２を形成し固定アーク接触子３ａに接続される筒状の第１冷却部材１５と、外周部に溝または凹凸部１２を形成し第１冷却部材１５に接続される筒状の第２冷却部材１６とからなる冷却筒１３Ｂを配置した点にある。
【００４６】
本実施形態７の場合も、第１冷却部材１５には融点が高く、かつ熱伝導率の良い例えば銅等の素材を用い、固定アーク接触子３ａから遠い部位にある第２冷却部材１６には多少冷却が進んだと考えられる排気筒９の終端部１０側の融点の低いアルミニュウム等の素材を使用する。
【００４７】
（作用、効果）
本実施形態７に係るガス遮断器は、実施形態３と実施形態６の作用および効果を組み合わせた作用、効果を奏することができる。
【００４８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１…タンク、２…消弧性ガス、３ａ…固定アーク接触子、３ｂ…可動アーク接触子、４…アーク、５…ピストン、６…シリンダ、７…パッファ室、８…熱ガス、９…排気筒、１０…排気筒終端部、１１、１１Ａ…冷却部材（冷却棒）、１２…溝または凹凸部、１３、１３Ａ、１３Ｂ…冷却部材（冷却筒）、１４…溝または凹凸部、１５…第一冷却部材、１６…第二冷却部材、２０…固定接触部、２１…可動接触部。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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