(57)【要約】【課題】パッファピストンを小型化するバルブ構造を実現し、小さな駆動力でも十分な遮断性能を有する遮断器を提供することである。【解決手段】実施形態のガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に可動アーク接触子と固定アーク接触子が対向配置される。操作ロッドの端部には可動アーク接触子が固定アーク接触子側に向けて接続される。操作ロッドと同軸状に、パッファシリンダが構成され、操作ロッドに連結される。パッファシリンダ内にはパッファピストンが挿入され、パッファ室を形成する。パッファピストンは、パッファ室の内外を連通する連通穴が設けられた圧縮板及び、圧縮板の内周部に突出部を有する。圧縮板のパッファ室側の面には、バルブ板が連通穴を閉塞するように取り付けられる。圧縮板の突出部には、ばね受けが取り付けられ、ばね受けとバルブ板の間には、小径側の内径が圧縮板の突出部の外径より大きい円錐台のコイルばねが配置される。【選択図】図２
2013115014.tif 000002
【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と、
前記密閉容器内に配置された可動アーク接触子と、
前記可動アーク接触子に対向配置され、この可動アーク接触子と接離可能な固定アーク接触子と、
端部に前記可動アーク接触子が前記固定アーク接触子側に向けて接続され、軸方向に駆動する中空の操作ロッドと、
前記操作ロッドと同軸状に構成され、この操作ロッドに連結されパッファシリンダと、
前記パッファシリンダ内に挿入され、このパッファシリンダとともにパッファ室を形成し、前記パッファ室の内外を連通する連通穴が周方向に複数設けられた圧縮板及び、前記圧縮板の内周部に前記パッファ室側に向けて突出している突出部を有するパッファピストンと、
前記連通穴を閉塞するように、前記圧縮板の前記パッファ室側の面に取り付けられ、前記パッファ室の圧力変化により移動可能なバルブ板と、
前記圧縮板の前記突出部に配置されたばね受けと、
前記ばね受けと前記バルブ板の間に配置され、小径側の内径が前記圧縮板の前記突出部の外径より大きい円錐台のコイルばねと、
前記パッファシリンダの端部に接続されるとともに、前記可動アーク接触子を包囲するように配置されたノズルと
を備えるガス遮断器。
【請求項２】
前記ばね受けの外径が前記コイルばねの大径側の外径より大きく、前記ばね受けの外周部には、前記コイルばねが圧縮した際に収納されるように前記コイルばね側に突出部を有する請求項１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、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ガス遮断器としては、現在パッファ形と呼ばれるタイプのものが広く普及している。絶縁媒体及び消弧媒体としては、優れた消弧性及び電気絶縁性能を有するＳＦ６ガス（六フッ化硫黄ガス）が主に用いられるが、ＳＦ６ガス以外のガスを用いたり、各種ガスを混合して用いたりする場合もある。
【０００３】
遮断器に要求される動作責務としては、その運用方法により、単独の開極動作（以下、「単独−Ｏ−動作と言う」）のみではなく、閉極後直ちに開極する動作（以下、「−ＣＯ−動作」と言う）や遮断の数百ｍｓ後に「−ＣＯ−動作」を行う動作（以下、「Ｏ−θ−ＣＯ動作」と言う）がある。
【０００４】
このうち、「−ＣＯ−動作」を行う場合には、開極状態から閉極して直ちに開極することになるが、閉極動作中、パッファ室内部には絶縁ノズルを通してしかガスが供給されない。このような場合では、「−ＣＯ−動作」のＯ動作開始までにパッファ室内部のガス圧が定格ガス圧まで回復できなくなる可能性がある。
【０００５】
また、「Ｏ−θ−ＣＯ動作」を行う場合には、１回目のＯ動作の際に発生し、アーク接触子間に残留したままのガスがＣＯ動作によってパッファ室内に取り込まれる可能性がある。そのようなガスは、多くの電子・イオンを含み、遮断性能及び絶縁性能を低下すると言われており、パッファ室に多く取り込むことは好ましくない。
【０００６】
そのため、ガス圧の回復不能や高温ガスの取り込みを防止するための対策としては、一般的にパッファピストンにばね式のバルブを取り付けることが行われている。
【０００７】
そのように構成されたガス遮断器では、大電流を遮断する際にパッファ室内のガス圧力が著しく上昇し、パッファピストンに作用する圧力が開極駆動する際の駆動反力として作用する。そのため特に、操作機構を低駆動力化し、アークによる高温ガスを用いてパッファ室内の蓄圧を得る、いわゆる自力効果を高めたタイプの遮断器では、駆動反力を低減するためにパッファピストンを小径化することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１２３７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、パッファピストンを小型化するバルブ構造を実現し、小さな駆動力でも十分な遮断性能を有する遮断器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態のガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に可動アーク接触子と、この可動アーク接触子と接離可能な固定アーク接触子が対向配置される。中空の操作ロッドは軸方向に駆動し、端部には前記可動アーク接触子が前記固定アーク接触子側に向けて接続される。この操作ロッドと同軸状にパッファシリンダが構成され、このパッファシリンダは前記操作ロッドに連結される。
【００１１】
前記パッファシリンダ内にはパッファピストンが挿入され、パッファ室を形成する。前記パッファピストンは、前記パッファ室の内外を連通する連通穴が周方向に複数設けられた圧縮板及び、前記圧縮板の内周部に前記パッファ室側に向けて突出している突出部を有する。前記圧縮板の前記パッファ室側の面には、バルブ板が前記連通穴を閉塞するように取り付けられる。このバルブ板は前記パッファ室の圧力変化により移動可能である。
【００１２】
前記圧縮板の前記突出部には、ばね受けが配置される。前記ばね受けと前記バルブ板の間には、小径側の内径が前記圧縮板の前記突出部の外径より大きい円錐台のコイルばねが配置される。
【００１３】
前記パッファシリンダの端部には、ノズルが前記可動アーク接触子を包囲するように接続される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態のガス遮断器の断面図。
【図２】第１の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが閉じた状態を示す断面図。
【図３】第１の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが開いた状態を示す断面図。
【図４】第１の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、線径の小さいコイルばねを用いた場合を示す断面図。
【図５】第２の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが閉じた状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面に基づき説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態のガス遮断器の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、消弧性ガス１が充填された密閉容器（図示せず）には、密閉容器に対して軸方向に動作する可動部２、密閉容器に対して定位置に固定された固定部３が対向して配置される。可動部２の位置関係については、固定部３側の方向を前方、その反対方向を後方と定義して説明する。
【００１８】
可動部２は、可動アーク接触子４、絶縁ノズル５、可動通電接触子６、操作ロッド７、パッファシリンダ８、パッファピストン９、バルブ板１０、ばね受け１１、コイルばね１２を有する。また、ばね受け１１は止め輪１３とばね受け部１４を有する。
【００１９】
固定部３は、固定アーク接触子１５、固定通電接触子１６を有する。
【００２０】
可動部２に関して、中空の操作ロッド７の前端部には可動アーク接触子４が固定アーク接触子１５側に向けて連結される。なお、操作ロッド７は図示しない絶縁ロッドを介して、操作機構（図示せず）と接続され、軸方向に往復運動するように構成される。
【００２１】
パッファシリンダ８は操作ロッド７と同軸状に構成され、前端部で操作ロッド７に連結されるとともに一体となって駆動する。
【００２２】
また、パッファシリンダ８には、パッファピストン９が摺動自在に挿入され、パッファ室１７が形成される。パッファシリンダ８前方側の中心軸に垂直な面（以下シリンダの端部と呼ぶ）には、絶縁ノズル５及び可動通電接触子６が連結される。絶縁ノズル５は可動アーク接触子４を包囲するように配置され、絶縁ノズル５の周囲に可動通電接触子６が配置される。
【００２３】
なお、パッファピストン９は図示しないピストン支えによって密閉容器に対して定位置に固定される。
【００２４】
一方、固定部３に関して、固定アーク接触子１５は可動アーク接触子４と接離可能なように対向配置され、固定アーク接触子１５の周囲には固定通電接触子１６が配置される。
【００２５】
次に第１の実施形態のガス遮断器におけるバルブ構造について、図２及び図３を用いて説明する。図２は第１の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが閉じた状態を示す断面図、図３は第１の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが開いた状態を示す断面図である。
【００２６】
図２、図３に示すように、パッファピストン９の円盤状の圧縮板１８には、パッファ室１７の内外を連通する連通穴１９が周方向に複数個設けられ、圧縮板１８のパッファ室１７側には、連通穴１９を塞ぐことの可能な円盤状のバルブ板１０が配置される。
【００２７】
また、圧縮板１８は内周部分がパッファ室１７側に突出しており、その突出部に設けた溝に止め輪１３が固定される。止め輪１３とバルブ板１０との間にはばね受け部１４が配置され、ばね受け部１１とバルブ板１０の間に、円錐台のコイルばね１２が配置される。なお、バルブ板１０、コイルばね１２、止め輪１３、ばね受け部１４は操作ロッド７と同軸状に配置される。また、バルブ板１０はコイルばね１２によって保持されており、コイルばね１２の材料としては例えば、ステンレス線やピアノ線が挙げられる。
【００２８】
また、コイルばね１２の最もばね受け部１４に近い素線の内径（以下、小径側の内径という）は圧縮板１８の突出部の外径より大きい構成となっており、ばね受け部１４の外径は止め輪１３の外径より大きい構成となっている。
【００２９】
以上のように構成される第１の実施形態のガス遮断器において、開極動作時には、可動部２はパッファピストン９を除き、後方に移動する。図１に示すような遮断過程途中では、可動アーク接触子４と固定アーク接触子１５が開離し、可動アーク接触子４と固定アーク接触子１５との間にアーク２０が発生する。このアーク２０は非常に高温であるため、アーク２０から高温のガスが発生するとともに、加熱された周りの消弧性ガス１も高温となる。
【００３０】
このようにアーク２０によって発生した高温ガスは、絶縁ノズル５を通してパッファ室１７に流入するため、パッファ室１７内のガス圧力は高められる。そのため図２に示すように、コイルばね１２の反力に加え、パッファ室１７内の圧力がバルブ板１０に対して図２中の矢印Ｘ方向にかかる。このため、バルブ板１０はパッファピストン９の圧縮板１８に密着し、パッファ室１７内部の気密が保持される。
【００３１】
さらに、可動部２の移動によってパッファ室１７の容積が縮小されるため、このことによってもパッファ室１７内のガス圧力は高められる。一般に、パッファ室１７内のガス圧力が高くなるほど遮断性能が上昇する傾向にある。
【００３２】
その後、遮断過程後半で電流零点に向けてアーク２０が小さくなり、高圧力となった消弧性ガス１がパッファ室１７から絶縁ノズル５を介してアーク２０に強力に吹き付けられて消弧に至り、電流遮断が完了する。
【００３３】
次に閉極動作について説明する。閉極動作時には、可動部２はパッファピストン９を除き前方に移動する。そのためパッファ室１７の体積が増加するのに伴ってパッファ室１７内の圧力が低下する。すると、図３に示すようにパッファピストン９の圧縮板１８において連通穴１９の部分には図３中の矢印Ｙ方向の差圧が生じることになり、コイルばね１２に圧縮方向の力が加わる。差圧による力がコイルばね１２の力より大きくなるとバルブ板１０が図３中の矢印Ｙ方向に移動し、パッファピストン９の圧縮板１８から離れて連通穴１９が開放され、ガス流路２１が形成される。
【００３４】
このため、絶縁ノズル５を通して供給される消弧性ガス１に加えて、パッファ室１７内にはガス流路２１を通して、図示しない密閉容器内の常温の消弧性ガス１が供給される。
【００３５】
最終的に、閉極動作が完了してパッファ室１７内の圧力が初期状態まで回復すると、バルブ板１０は再び元の位置に戻る。
【００３６】
このように絶縁ノズル５からの供給に加えて、連通穴１９を通して密閉容器内の常温の消弧性ガス１が供給されることによって、「−ＣＯ−動作」を行う場合においても、Ｏ動作開始までにパッファ室１７内部のガス圧を定格ガス圧まで回復することが可能である。
【００３７】
また、「Ｏ−θ−ＣＯ動作」を行う場合において、１回目のＯ動作の際に発生し、アーク接触子４，１５間に残留したままのガスを必要以上にパッファ室１７内に取り込むことを防ぐことができる。
【００３８】
この第１の実施形態のガス遮断器では、複数の小径コイルばねを設けるのではなく、１つの大径コイルばね１２によってバルブ板１０を保持する。そのためバルブ板１０の外径が、コイルばね１２の最もバルブ板１０に近い素線の外径（以下、大径側の外径という）より大きければ構成可能であり、パッファピストン９を小径化することができる。よって、電流遮断時におけるパッファ室１７の圧力上昇による駆動反力が低減され、より小さな操作駆動力にて電流遮断性能を満足することができる。
【００３９】
また、１つの大径コイルばね１２を用いることで、バルブ板１０を保持するためのコイルばねやばね受けの部品点数を削減し、コストを削減することが可能である。
【００４０】
この第１の実施形態のガス遮断器において、閉極動作時のパッファ室１７内の圧力変化が小さい場合には、図４に示すように、線径の小さいコイルばね２２を用いることが可能である。コイルばね２２の線径が小さいことで、止め輪１３がばね受け部１４の役割を果たすことができるため、さらに部品点数の削減に貢献することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図５を用いて説明する。なお、図１乃至図４に示した第１の実施形態のガス遮断器の各部と同一部分は同一符号で示す。図５は第２の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが閉じた状態を示す断面図である。
【００４２】
この第２の実施形態では、ばね受け部２３と止め輪１３を有するばね受け２４において、図５に示すように、ばね受け部２３の外径がコイルばね１２の大径側の外径より大きく、その外周部にコイルばね１２側に突出した突起部を設けた点が第１の実施形態と異なる。
【００４３】
この第２の実施形態によれば、基本的には第１の実施形態と同様の効果が得られる。これに加えて、第２の実施形態では、コイルばね１２が圧縮された際にばね受け部２３の内側に収納される。また、ばね受け部２３に形成された突出部によって、バルブ板１０の可動範囲が制限され、必要以上にコイルばね１２を圧縮することを防ぐことができる。したがって、コイルばね１２の損傷が抑えられ、機械的耐久性が向上する。
【００４４】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、パッファピストンを小型化するバルブ構造を実現し、小さな駆動力でも十分な遮断性能を有する遮断器を提供することができる。
【００４５】
上記の実施形態では、ばね受け１１，２４について、ばね受け部１４，２３と止め輪１３に分けて記載しているが、一体成形される場合など必ずしも分かれていなくてもよい。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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。
【符号の説明】
【００４７】
１…消弧性ガス
２…可動部
３…固定部
４…可動アーク接触子
５…絶縁ノズル
６…可動通電接触子
７…操作ロッド
８…パッファシリンダ
９…パッファピストン
１０…バルブ板
１１，２４…ばね受け
１２，２２…コイルばね
１３…止め輪
１４，２３…ばね受け部
１５…固定アーク接触子
１６…固定通電接触子
１７…パッファ室
１８…圧縮板
１９…連通穴
２０…アーク
２１…ガス流路
【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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