(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスを封入した容器内には一対の固定及び可動のアーク接触子が接離自在に対向して配置され、前記可動アーク接触子には基端部側に操作機構部を連結した中空の操作ロッドが取付けられ、前記操作ロッドにはこれを包囲するシリンダが該操作ロッドと同軸状に固定され、前記シリンダの外周には前記シリンダと電気的に摺動可能な摺動通電装置が設置され、前記シリンダにおける前記固定アーク接触子側の端面にはガス流路を保持しつつ前記可動アーク接触子を包囲する絶縁ノズルが固定され、前記操作ロッドと前記シリンダとの間には絶縁物で前記容器に支持されたパッファピストンが挿入され、前記操作ロッド及び前記シリンダの少なくとも一方には区切り板が固定され、この区切り板によって前記操作ロッド、前記シリンダ及び前記パッファピストンで包囲された空間が前記パッファピストン側の圧縮室と前記可動アーク接触子側の熱昇圧室とに分割され、前記熱昇圧室は前記絶縁ノズルが形成するガス流路と連通され、前記区切り板には前記圧縮室及び前記熱昇圧室を連通する連通穴が形成され、前記連通穴には逆止弁が設置され、前記逆止弁は前記圧縮室内の圧力が前記熱昇圧室内の圧力よりも高い場合に開放し低い場合に閉止するように構成され、前記パッファピストンには前記区切り板と対向する前記固定アーク接触子側の端面から連続して同じ外径の円筒部が設けられ、前記円筒部は少なくとも前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子とが完全に投入された状態から両アーク接触子が開離するまでの移動距離と等しい長さにわたって形成され、前記シリンダの内面には前記円筒部に摺動して前記圧縮室内からのガス漏れを防ぐシール装置が設置されたガス遮断器において、
前記パッファピストンの側面部には前記シール装置との間に隙間を形成させて前記圧縮室内のガスを放出する放圧部が設けられ、
前記放圧部は前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子とが開離する時点で前記シール装置が接する位置から前記操作機構部側に向って配置されたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記放圧部は前記円筒部の側面部に溝状または穴状に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３】
前記放圧部は前記パッファピストンの円筒部を貫通するように設けられたことを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記操作ロッドには該操作ロッド内のガスを前記パッファピストンの内部へ排気する操作ロッド用排気穴が形成されており、前記シリンダの内面には耐熱性部材が設けられ、前記耐熱性部材はガス遮断器の完全投入状態において前記摺動通電装置よりも前記操作機構部側に設けられた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】
前記耐熱性部材は銅または銅合金または鉄または鉄合金から構成され、圧接または熱嵌合あるいは溶射によって設けられたことを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記耐熱性部材はＰＴＦＥを主成分とする絶縁物から構成され、溶射によって設けられたことを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内を圧縮室及び熱昇圧室に分割したガス遮断器に係り、特に、圧縮室における過剰な圧力上昇を回避するための放圧構造に改良を施したガス遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電力系統の変電所あるいは開閉所にはガス遮断器が広く用いられている。中でも、電極間のアークに加圧した消弧性ガスを吹付けてこれを消弧するタイプのガス遮断器は高い需要を得ている。このようなガス遮断器の従来例について図７から図９の断面図を参照して具体的に説明する。なお、図７は投入状態、図８は遮断動作の初期状態、図９は遮断動作の中期状態を示している。
【０００３】
図７〜図９に示すように、消弧性ガスを封入した容器内には固定アーク接触子１及び固定通電接触子２が同軸状に固定されている。固定アーク接触子１に対向して可動アーク接触子５が接離自在に配置されている。可動アーク接触子５には中空の操作ロッド１３が取付けられている。操作ロッド１３の基端部には図示しない操作機構部が絶縁ロッド等を介して連結されている。また、操作ロッド１３の基端部側には操作ロッド１３内のガスを、後述するパッファピストン１９の内部へ排気する操作ロッド用排気穴１８が形成されている。さらに、操作ロッド１３にはこれと同軸状のシリンダ１１が操作ロッド１３を包囲するようにして固定されている。シリンダ１１の外周にはシリンダ１１と電気的に摺動可能な摺動通電装置７が設置されており、ここから電流が供給されている。さらに、シリンダ１１における固定アーク接触子１側の端面１１ａには、ガス流路４ａを保持しつつ可動アーク接触子５を包囲する絶縁ノズル４と、前記固定通電接触子２に対して接離自在な可動通電接触子６とが固定されている。
【０００４】
操作ロッド１３とシリンダ１１との間には絶縁物で容器に支持されたパッファピストン１９が挿入されている。より詳しくは、パッファピストン１９のピストン面１９ａが操作ロッド１３及びシリンダ１１に摺動自在に配置、挿入されている。また、操作ロッド１３及びシリンダ１１の少なくとも一方には区切り板１０が固定されており、この区切り板１０によって操作ロッド１３、シリンダ１１及びパッファピストン１９のピストン面１９ａで包囲されたシリンダ１１内の空間が２つの空間に分割される。分割された２つの空間のうち、パッファピストン１９側が圧縮室１２、可動アーク接触子５側が熱昇圧室８となっている。なお、熱昇圧室８は絶縁ノズル４が形成するガス流路４ａと連通されている。区切り板１０には圧縮室１２及び熱昇圧室８を連通する連通穴１０ａが形成されており、ここに逆止弁９が設置されている。逆止弁９は圧縮室１２の圧力が熱昇圧室８の圧力よりも高い場合に開放し低い場合に閉止するように構成されている。
【０００５】
また、パッファピストン１９のピストン面１９ａには投入用逆止弁１４と放圧弁２２が設けられている。放圧弁２２は圧縮室１２内の圧力が予め設定された圧力に達すると開放するように構成されている。投入用逆止弁１４はガス遮断器が投入動作を行う際に圧縮室１２内の圧力がパッファピストン１９の外部空間の圧力よりも低下すると開放するように構成されている。さらに、ピストン面１９ａと操作ロッド１３との間、及びピストン面１９ａとシリンダ１１との間にはシール装置１６が設置されている。シール装置１６は圧縮室１２内からのガス漏れを防ぐように構成されている。また、パッファピストン１９の側面部にはパッファピストン１９内のガスをパッファピストン１９の外部へと排気するパッファピストン用排気穴１７が形成されている。
【０００６】
以上のような構成を有するガス遮断器において大電流の遮断動作を行う場合、図８に示す初期状態では、図示しない操作機構部からの操作力により操作ロッド１３及びシリンダ１１が固定アーク接触子１から離れる方向に駆動すると、区切り板１０が圧縮室１２を圧縮する。このとき、シール装置１６が圧縮室１２内からのガス漏れを防ぐため、圧縮室１２内の圧力は上昇していき、熱昇圧室８の圧力よりも高くなる。図８の状態では逆止弁９は開放状態にあり、圧縮室１２内のガスは圧縮室１２から逆止弁９を抜けて熱昇圧室８に流入し、熱昇圧室８のガス量が増大する。
【０００７】
続いて、図９に示す遮断動作の中期状態では、アーク３によって加熱された高温ガスが絶縁ノズル４内側のガス流路４ａを通って熱昇圧室８に流入する。そして、熱昇圧室８の圧力が上昇して圧縮室１２の圧力を上回ると、逆止弁９は閉止する。このようにして熱昇圧室８内には高圧ガスが封入されることになる。一方、区切り板１０による圧縮室１２の圧縮は継続しているため、圧縮室１２内の圧力は上昇し続けるが、予め設定された圧力になると放圧弁２２が開放する。このため、圧縮室１２内からパッファピストン１９外部の空間にガスを出ていく。したがって、圧縮室１２内における過度の圧力上昇を防止でき、操作機構部に過負荷がかかることを回避することができる。さらに、遮断動作の終期に至ると、絶縁ノズル４が熱昇圧室８内の高圧ガスをアーク３に吹き付け、電流零点でアーク３を消弧することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術には次のような問題点があった。すなわち、パッファピストン１９には投入用逆止弁１４及び放圧弁２２という２つの弁を設置しなくてはならない。そのため、パッファピストン１９の構造が複雑となっている。しかも、これらの弁１４，２２におけるガス流の方向は、一方が圧縮室１２への供給方向、他方が圧縮室１２からの放出方向である。つまり、双方向のガス流路を確保する必要があり、パッファピストン１９は大きな断面積を持つことが要求されている。この結果、パッファピストン１９は大径化することになり、ガス遮断器の小形化及びコストの低減化を進める上で大きな障害となっている。
【０００９】
また、アーク３によって加熱された高温ガスは、絶縁ノズル４内側のガス流路４ａから熱昇圧室８に入るだけではなく、中空の操作ロッド１３を通過して操作ロッド用排気穴１８を抜けて、パッファピストン１９の内部へも入る。さらに、前記高温ガスはパッファピストン用排気穴１７からパッファピストン１９の外部へ出ていき、シリンダ１１の内面に衝突する。このため、シリンダ１１内面が高温ガスにより損傷するおそれがあり、問題となっている。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解消するために提案されたものであり、その主たる目的は、圧縮室の過大な圧力上昇を回避しつつパッファピストンの簡略化及び小径化を図ることにより、機器の小形化及びコストの低減化に寄与できるガス遮断器を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、アークからの高温ガスによるシリンダ内面の損傷を防止して信頼性を向上させたガス遮断器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、消弧性ガスを封入した容器内には一対の固定及び可動のアーク接触子が接離自在に対向して配置され、前記可動アーク接触子には基端部側に操作機構部を連結した中空の操作ロッドが取付けられ、前記操作ロッドにはこれを包囲するシリンダが該操作ロッドと同軸状に固定され、前記シリンダの外周には前記シリンダと電気的に摺動可能な摺動通電装置が設置され、前記シリンダにおける前記固定アーク接触子側の端面にはガス流路を保持しつつ前記可動アーク接触子を包囲する絶縁ノズルが固定され、前記操作ロッドと前記シリンダとの間には絶縁物で前記容器に支持されたパッファピストンが挿入され、前記操作ロッド及び前記シリンダの少なくとも一方には区切り板が固定され、この区切り板によって前記操作ロッド、前記シリンダ及び前記パッファピストンで包囲された空間が前記パッファピストン側の圧縮室と前記可動アーク接触子側の熱昇圧室とに分割され、前記熱昇圧室は前記絶縁ノズルが形成するガス流路と連通され、前記区切り板には前記圧縮室及び前記熱昇圧室を連通する連通穴が形成され、前記連通穴には逆止弁が設置され、前記逆止弁は前記圧縮室内の圧力が前記熱昇圧室内の圧力よりも高い場合に開放し低い場合に閉止するように構成され、前記パッファピストンには前記区切り板と対向する前記固定アーク接触子側の端面から連続して同じ外径の円筒部が設けられ、前記円筒部は少なくとも前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子とが完全に投入された状態から両アーク接触子が開離するまでの移動距離と等しい長さにわたって形成され、前記シリンダの内面には前記円筒部に摺動して前記圧縮室内からのガス漏れを防ぐシール装置が設置されたガス遮断器において、次のような技術的な特徴を有している。
【００１２】
請求項１の発明は、前記パッファピストンの側面部には前記シール装置との間に隙間を形成させて前記圧縮室内のガスを放出する放圧部が設けられ、前記放圧部は前記固定アーク接触子と前記可動アーク接触子とが開離する時点で前記シール装置が接する位置から前記操作機構部側に向って配置されたことを特徴とする。このような請求項１の発明において、遮断動作の初期にはシール装置がパッファピストンの円筒部に摺動して圧縮室内からのガス漏れを防ぐため、区切り板の移動による圧縮室の圧力上昇を確実に実現させることができる。また、遮断動作が進み、固定アーク接触子と可動アーク接触子とが開離すると、この時点でシリンダ内面のシール装置がパッファピストンの放圧部に到達するので、放圧部から圧縮室内のガスを放出させることができる。つまり、上記の発明によれば、従来技術において設置していた放圧弁は不要となる。したがって、パッファピストンの簡略化及び小径化を図ることが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載のガス遮断器において、前記放圧部は前記円筒部の側面部に溝状または穴状に設けられたことを特徴とする。以上の請求項２の発明では、パッファピストンの円筒部に溝状または穴状といった極めて簡単な構成にて放圧部を設けたので、パッファピストンの簡略化をいっそう進めることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２に記載のガス遮断器において、前記放圧部は前記パッファピストンの円筒部を貫通するように設けられたことを特徴とする。
以上の請求項３の発明では、放圧部がパッファピストン円筒部を貫通しているので、圧縮室内のガスはパッファピストン円筒部の内部にも流れ込むことができ、迅速なガス放出が可能となる。これにより、圧縮室内の過剰な圧力上昇を確実に抑えることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３に記載のガス遮断器において、前記操作ロッドには該操作ロッド内のガスを前記パッファピストンの内部へ排気する操作ロッド用排気穴が形成されており、前記シリンダの内面には耐熱性部材が設けられ、前記耐熱性部材はガス遮断器の完全投入状態において前記摺動通電装置よりも前記操作機構部側に設けられたことを特徴とする。遮断動作時にアークによって加熱された高温ガスが操作ロッド用排気穴からパッファピストンの内部へ噴出すると、この高温ガスは貫通する放圧部を通ってシリンダの内面に当たる。このような場合でも請求項４の発明では、シリンダ内面に耐熱性部材を設けたので、高温ガスが当っても耐熱性部材がシリンダ内面を保護する。したがって、シリンダ内面の損傷を防止することができ、優れた信頼性を確保することができる。
【００１６】
請求項４の発明においてはまた、完全投入状態において摺動通電装置と耐熱性部材とが接することがない。このため、たとえ耐熱性部材が非導電性あるいは抵抗の高い部材であっても発熱を低く抑えることが可能である。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４に記載のガス遮断器において、前記耐熱性部材は銅または銅合金または鉄または鉄合金から構成され、圧接または熱嵌合あるいは溶射によって設けられたことを特徴としている。請求項６の発明は、請求項４に記載のガス遮断器において、前記耐熱性部材はＰＴＦＥを主成分とする絶縁物から構成され、溶射によって設けられたことを特徴としている。以上のような請求項５，６の発明では、耐熱性部材を銅または銅合金または鉄または鉄合金から構成した場合には圧接または熱嵌合あるいは溶射によって、耐熱性部材をＰＴＦＥを主成分とする絶縁物から構成した場合には溶射によって、簡単にシリンダ内面に設けることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガス遮断器の実施の形態について図面および図中に付した符号を引用して具体的に説明する。なお、下記の各実施の形態において、図７〜図９にて示した従来例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。
【００１９】
（１）第１の実施の形態
［構成］
図１〜図３を用いて第１の実施の形態を説明する。図１は投入状態、図２は遮断動作の中期状態、図３は遮断動作の終期状態を示す断面図である。パッファピストン２９は区切り板１０と対向する固定アーク接触子１側の端面、すなわちピストン面２９ａから連続して同じ外径の円筒部３０が設けられている。円筒部３０はガス遮断器動作時の操作ロッド１３及びシリンダ１１の移動距離である可動部ストロークと等しい長さにわたって形成されている。また、シリンダ１１の内面にはシール装置２６が設置されている。シール装置２６は円筒部３０の外周部に摺動して圧縮室１２内からのガス漏れを防ぐように構成されている。さらに、円筒部３０の側面部には円筒部３０とシール装置２６との間に隙間を形成させて圧縮室１２内のガスを放出する放圧溝１５が設けられている。放圧溝１５は固定アーク接触子１と可動アーク接触子５とが開離する時点でシール装置２６が円筒部３０に接する位置から操作機構部側に向って配置されている。なお、放圧溝１５よりも固定アーク接触子１側に位置する円筒部３０では凹凸はなく、前記シール装置２６が完全にシールするようになっている。
【００２０】
［作用効果］
以上の構成を有する第１の実施の形態において大電流の遮断動作を行う場合、遮断動作の初期ではシール装置２６が圧縮室１２内からのガス漏れを防いでいるため、シリンダ１１の駆動に伴って区切り板１０が圧縮室１２を圧縮すれば、圧縮室１２内の圧力は上昇する。そして、図２に示した遮断動作の過程中期になると、固定アーク接触子１と可動アーク接触子５とが開離する時点でシール装置２６は放圧溝１５が設置された区域に到達する。このため、圧縮室１２内のガスはシリンダ１１内面とパッファピストン２９外周との間の空間を通って放圧溝１５から放出されることになる。さらに、図３に示した遮断動作の終期においては、絶縁ノズル４が熱昇圧室８内の高圧ガスをアーク３に吹き付け、電流零点でアーク３を消弧することができる。
【００２１】
このような第１の実施の形態におけるパッファピストン２９では、従来のパッファピストン１９に設置していた放圧弁２２は不要となり、投入用逆止弁１４のみを設置するだけという簡単な構造とすることができる。しかも、弁によるガス流も１方向で済むため、断面積を縮小化でき、小径化したパッファピストン２９を得ることができる。これにより、ガス遮断器の小形化及びコストの低減化を進めることが可能となる。
【００２２】
（２）第２の実施の形態
［構成］
図４は投入状態、図５は遮断動作の終期状態を示している。第２の実施の形態では、前記第１の実施の形態で示した放圧溝１５の代わりに、パッファピストン２９の円筒部３０を貫通する溝状の放圧穴２１が設けられている。また、シリンダ１１の内面にはガス遮断器の完全投入状態において摺動通電装置７よりも操作機構部側に耐熱性部材２０が設けられている。耐熱性部材２０は銅または銅合金または鉄または鉄合金で構成されており、シリンダ１１と圧接により接合されている。
【００２３】
［作用効果］
以上の第２の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態に加えて、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、放圧穴２１がパッファピストン２９の円筒部３０を貫通しているため、圧縮室１２内のガスは円筒部３０の内部にも流れ込むことになり、迅速にガス放出を実施することができる。したがって、圧縮室１２内の過度の圧力上昇をスムーズに抑止することが可能となる。また、第２の実施の形態では、シリンダ１１内面に耐熱性部材２０を設けたので、操作ロッド用排気穴１８から噴出した高温ガスがシリンダ１１内面に当っても、シリンダ１１内面の損傷を防ぐことができ、信頼性が向上する。なお、耐熱性部材２０は圧接によって簡単にシリンダ１１内面に設けているため、前記の作用効果を容易に獲得することができる。さらに、第２の実施の形態においては、完全投入状態時に摺動通電装置７と耐熱性部材２０とが接していない。このため、耐熱性部材２０が銅または銅合金または鉄または鉄合金から構成されていても、その発熱を低く抑えることができる。
【００２４】
（３）他の実施の形態
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、耐熱性部材２０を圧接ではなく、熱嵌合により接合しても良い。また、他の実施の形態として、耐熱性部材をＰＴＦＥを主成分とする絶縁物から構成し、溶射によってこれを設けても良い。さらに、各部材の形状や配置数あるいは材質などは適宜変更可能であり、具体的には図６に示すように、放圧穴２１が複数個設けられていても構わない。また、上記の実施の形態ではいずれも、円筒部をガス遮断器動作時の可動部ストロークと等しい長さにわたって形成しているが、円筒部は固定アーク接触子と可動アーク接触子とが完全に投入された状態から両アーク接触子が開離するまでの移動距離と等しい長さであれば、シール装置により圧縮室のガス漏れを防ぐことができ、円筒部の長さは適宜調整可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、パッファピストンに円筒部を設け、シリンダの内面に円筒部に摺動して圧縮室内からのガス漏れを防ぐシール装置を設置するといった極めて簡単な構成により、圧縮室の過大な圧力上昇を回避しつつパッファピストンの簡略化及び小径化を図ることが可能となり、機器の小形化及びコストの低減化に寄与できるガス遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における投入状態を示す断面図。
【図２】第１の実施の形態における遮断動作の中期状態を示す断面図。
【図３】第１の実施の形態における遮断動作の終期状態を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態における投入状態を示す断面図。
【図５】第２の実施の形態における遮断動作の終期状態を示す断面図。
【図６】本発明の他の実施の形態における遮断動作の終期状態を示す断面図。
【図７】従来のガス遮断器における投入状態を示す断面図。
【図８】従来のガス遮断器における遮断動作の初期状態を示す断面図。
【図９】従来のガス遮断器における遮断動作の中期状態を示す断面図。
【符号の説明】
１…固定アーク接触子
２…固定通電接触子
３…アーク
４…絶縁ノズル
４ａ…ガス流路
５…可動アーク接触子
６…可動通電接触子
７…摺動通電装置
８…熱昇圧室
９…逆止弁
１０…区切り板
１０ａ…連通穴
１１…シリンダ
１１ａ…端面
１２…圧縮室
１３…操作ロッド
１４…投入用逆止弁
１５…放圧溝
１６，２６…シール装置
１７…排気穴
１８…操作ロッド排気穴
１９，２９…パッファピストン
１９ａ，２９ａ…ピストン面
２０…耐熱性部材
２１…放圧穴
２２…放圧弁
３０…円筒部
【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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【図９】
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