(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性ガスが封入された容器と、該容器内に配置された固定接触子と、該固定接触子に対向配置されると共に、前記固定接触子と接離可能に構成された可動接触子と、絶縁ロッドを介して伝達された操作器の操作力によって前記可動接触子を可動すると共に中空部を有する軸と、該軸の外側に設けられると共に、前記固定接触子と前記可動接触子との間に発生するアークに吹付けるガスを圧縮するパッファ室と、該パッファ室で圧縮されたガスを前記アークに案内する絶縁ノズルと、前記パッファ室の後方に形成されたガス排気室とを備え、
前記ガス排気室に排気されたガスを、前記容器の内面と前記ガス排気室の外面との間の空間に排出する第１の排気孔を設け、かつ、前記ガス排気室の前記第１の排気孔よりも前記パッファ室側に前記ガス排気室に排気されたガスを、前記容器の内面と前記ガス排気室の外面との間の空間に排出する第２の排気孔を設けたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記第２の排気孔は、前記ガス排気室内のガスが前記固定接触子側に向かって排出されるように配置されていることを特徴とするガス遮断器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス遮断器において、
前記第２の排気孔を前記ガス排気室の周方向に４個等間隔で配置したことを特徴とするガス遮断器。
【請求項４】
絶縁性ガスが封入された容器と、該容器内に配置された固定接触子と、該固定接触子に対向配置されると共に、前記固定接触子と接離可能に構成された可動接触子と、絶縁ロッドを介して伝達された操作器の操作力によって前記可動接触子を可動すると共に、中空部を有する軸と、該軸の外側に設けられると共に、前記固定接触子と前記可動接触子との間に発生するアークに吹付けるガスを圧縮するパッファ室と、該パッファ室で圧縮されたガスを前記アークに案内する絶縁ノズルと、前記パッファ室の後方に配置されたガス排気室と、該ガス排気室に配置された排気孔とを備え、
前記排気孔とは別の第２の排気孔を前記ガス排気室に設け、前記第２の排気孔は前記排気孔よりも固定接触子から見て可動接触子方向に設けられていると共に、前記第２の排気孔から排気されたガスは、前記容器の内面と前記ガス排気室の外面間の空間に斜めに排出されることを特徴とするガス遮断器。
【請求項５】
請求項４に記載のガス遮断器において、
前記第２の排気孔を前記ガス排気室の周方向に４個等間隔で配置したことを特徴とするガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変電所や開閉所などの電気所に設置されるガス遮断器に関し、特に固定接触子と可動接触子との間に発生するアークを絶縁性ガスによって消弧するパッファ形ガス遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パッファ形ガス遮断器では、固定接触子から可動接触子を開離させる際、その間に高温のプラズマ状のアークが発生する。このため、圧縮した絶縁性ガスをアークに吹付け、アークを消弧させている。この時、絶縁性ガスはアークによって加熱されて高温の熱ガス（以下、「ホットガス」という）となり、固定側と可動側に分流し排気される。
【０００３】
従来、パッファ形ガス遮断器のホットガスの排気構造、特に可動側の排気構造としては、例えば特開平８−１９５１４９号公報に記載されたものが知られている。この公報に記載されたものでは、可動軸の中空部分を流れるホットガスが可動軸の排気孔からパッファピストンの排気孔を介して容器の内面に向かってほぼ垂直に排気されるように、可動側の排気構造が構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような排気構造を有するパッファ形ガス遮断器では、ホットガスの容器内面への直接吹付けによって容器内の絶縁耐力が著しく低下しないように、パッファピストンの排気孔部分と容器内面との間に円筒状のシールドを設ける、或いは径の大きな容器を用いてパッファピストンの排気孔から容器内面までの距離を大きく設定するなどの手段を施している。
【０００５】
近年、価格競争に伴うコスト低減，電気所の敷地面積の縮小化、或いは地下電気所への適用要求増大に伴う据付面積の低減などの理由から、ガス遮断器に対する小型化の要求が高くなっている。ところが、上述のような排気構造を有するパッファ形ガス遮断器では上記シールドが障害となり、ガス遮断器を小型化することができない。このため、上記シールドを省略しても容器内の絶縁耐力を著しく低下させることのないパッファ形ガス遮断器が望まれている。
【０００６】
本発明の代表的な目的は、ホットガスによって生じる容器内の絶縁耐力の著しい低下を抑制することができると共に、小型化を図ることができるガス遮断器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス遮断器は、可動側に分流し軸の中空部を流れ排出されたホットガスを対流させてその温度及び流速を低下させ、それから容器の内面側に排出するようにしたホットガス排気構造を備えたことにある。
【０００８】
また、本発明のガス遮断器は、第１，第２の排気孔を設けることにより、ガス排気室に排気されたガスが分散されて、容器の内面とガス排気室の外面との間の空間に排出される構造としたことにある。
【０００９】
また、本発明のガス遮断器は、ガス排気室に排気孔を備え、この排気孔から排気されたガスは、容器の内面とガス排気室の外面との間の空間に斜めに排出されるようにしたことにある。
【００１０】
このホットガス排気構造によれば、可動側に分流し軸の中空部を絶縁ロッド側に流れたホットガスがガス排気室に排出される。ホットガスはガス排気室内を対流してその温度及び流速が低下する。温度及び流速が低下したホットガスは第１，第２の排気孔に向かって流れ、容器の内面側に排出される。第１，第２の排気孔からは温度及び流速が低下したホットガスが排出されるのと同時に、ホットガスの容器内面への直接吹付け量を抑制することができる。これにより、容器内の絶縁耐力の著しい低下を抑制することができる。
【００１１】
また、排気孔が上記のように配置されているので、排気孔から容器内面までの距離を大きくとることができ、ホットガスの容器内面への直接吹付け量を抑制することができる。これにより、容器内の絶縁耐力の著しい低下をさらに抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１〜図３は、本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器の構成を示す。本実施例の遮断器は、遮断部が三相の各相毎に分離されてなる、いわゆる相分離形のものである。図中符号３は架台を示す。架台３の上部には遮断部１が３相分並設されている。架台３の一側部には、三相一括で遮断部１の開閉機構部を操作する操作器２が設けられている。
【００１４】
遮断部１は、絶縁性ガス及び消弧性ガスである六弗化硫黄（以下、「ＳＦ6 」という）ガスが封入された容器４内に、遮断器の電気的な接点を構成する開閉機構部が配設されてなるものである。容器４は金属製のタンクであり、架台３を介して接地されている。水平置きされた横長の容器４の上部２箇所には、上方斜めに突出した分岐部４ａ，４ｂが設けられている。分岐部４ａ，４ｂの先端にはブッシング５が設けられている。
【００１５】
ブッシング５は、送電線から遮断部１に電流を引込む或いは遮断部１から送電線へ電流を引出す端子を構成するものであり、容器４内から延びた中心導体７が磁器製の碍管６の中心軸上に配設され構成されている。碍管６の先端には、中心導体７と電気的に接続されると共に送電線に電気的に接続された引込線或いは引出線と電気的に接続された金属製の端子金具８が設けられている。碍管６と中心導体７との間かつ碍管６の下部側には、碍管６と分岐部４ａ，４ｂとの境部分の電界を緩和する内部シールド９が設けられている。
【００１６】
分岐部４ａ，４ｂの外周側かつブッシング５と容器４の間には計器用変流器１０が設けられている。計器用変流器１０は、中心導体７の通電電流を測定する計測機器の検出部を構成するものである。計器用変流器１０によって検出された中心導体７の通電電流は遮断器の制御部（図示省略）に入力される。遮断器の制御部は、入力された通電電流から遮断器の投入或いは遮断を判断して投入指令或いは遮断指令を操作器２に出力し、遮断器の電気的な接点が接触或いは開離するように操作器２を制御する。
【００１７】
容器４内に配設された開閉機構部は、絶縁支持部材１１を介して容器４内の一方側（図に向かって左側）に設けられた固定開閉機構部と、絶縁支持部材１５を介して容器４内の他方側（図に向かって右側）に設けられた可動開閉機構部とが容器４の中心軸方向に対向配置され構成されている。
【００１８】
絶縁支持部材１１は支持部４ｃにより固定支持されている。絶縁支持部材１１の支持部４ｃ側とは反対側には、中心導体７と接続された通電部材１２が固定支持されている。
【００１９】
通電部材１２は、導電性を有する筒状部材であり、その上部には円筒状の導体接続部１２ａが上方に突出するように設けられている。導体接続部１２ａには中心導体７が挿入されていると共に、絶縁支持部材１１の支持部４ｃ側とは反対側の端部が固定されている。
【００２０】
本実施例によれば、絶縁支持部材１１によって導体接続部１２ａを固定支持している、すなわち容器４の中心軸よりも上方において通電部材１２を固定支持しているので、通電部材１２の内周側を通してホットガスを可動開閉機構部側とは反対側の空間に排出することができる。しかも、絶縁支持部材１１にホットガスが直接当たらないように排出することができる。従って、固定開閉機構部側のホットガスを効率よく排出することができると共に、絶縁支持部材１１の絶縁性能の低下を抑制することができる。
【００２１】
通電部材１２の絶縁支持部材１１側とは反対側の先端には固定主接触子１３が設けられている。固定主接触子１３は円筒状の接触電極であり、可動開閉機構部側の先端が径方向内側に突出するようになっている。通電部材１２の下部の内周面からは径方向内側に支持部１２ｂが突出しており、支持部１２ｂには固定アーク接触子１４が固定支持されている。固定アーク接触子１４は、容器４の中心軸上（或いは固定主接触子１３の中心軸上）に設けられた棒状の接触電極であり、支持部１２ｂから固定主接触子１３の先端まで延びている。
【００２２】
絶縁支持部材１５は円筒状のものであり、容器４に固定支持されている。容器４の他端には端部カバー１８が設けられている。端部カバー１８内には、操作器２から延びる操作ロッド（図示省略）に連結されると共に絶縁ロッド１６が連結された回転シャフトレバー１７が配置されている。絶縁ロッド１６は、容器４の中心軸上に配置されると共に絶縁支持部材１５の内径側を通って固定開閉機構部側に延びたものであり、操作ロッド，回転シャフトレバー１７を介して伝達された操作器２の操作力によって容器４の中心軸方向（水平方向）に可動する。絶縁ロッド１６の固定開閉機構部側先端には可動軸１９が設けられている。可動軸１９には、容器４の中心軸方向に連続する中空部１９ａが形成されている。
【００２３】
可動軸１９の固定開閉機構部側先端には、可動軸１９と共に容器４の中心軸方向に可動する可動アーク接触子２０が設けられている。可動アーク接触子２０は接触電極であり、容器４の中心軸方向に対向配置された固定アーク接触子１４に対して接離可能に構成されている。すなわち可動軸１９が固定開閉機構部側に可動することによって可動アーク接触子２０の内周側と固定アーク接触子１４の外周側が摺動接触し、可動軸１９が固定開閉機構部側とは反対側に可動することによって可動アーク接触子２０の内周側と固定アーク接触子１４の外周側が開離するように構成されている。
【００２４】
可動軸１９の外周側には、可動軸１９と一体形成されると共に可動軸１９と共に容器４の中心軸方向に可動するパッファシリンダ２１が設けられている。パッファシリンダ２１は、導電性を有する部材から形成された通電部材であり、外周壁（外筒ともいう）と内周壁（内筒ともいう）からなる二重筒形状のものである。パッファシリンダ２１の外周壁の固定開閉機構部側端部の外周面上には可動主接触子２７が設けられている。可動主接触子２７は接触電極であり、容器４の中心軸方向に対向配置された固定主接触子１３に対して接離可能に構成されている。すなわち可動軸１９と共にパッファシリンダ２１が固定開閉機構部側に可動することによって可動主接触子２７の外周側と固定主接触子１３の内周側が摺動接触し、可動軸１９と共にパッファシリンダ２１が固定開閉機構部側とは反対側に可動することによって可動主接触子２７の外周側と固定主接触子１３の内周側が開離するように構成されている。
【００２５】
パッファシリンダ２１の固定開閉機構部側の先端には、可動アーク接触子２０の外周側を覆うように絶縁ノズル２２が設けられている。絶縁ノズル２２は筒状の部材であり、パッファシリンダ２１内から排出された絶縁性ガスを可動アーク接触子２０の先端側に導く流路２２ａを可動アーク接触子２０の外周側と共に形成するものである。
【００２６】
絶縁支持部材１５の固定開閉機構部側の端部には、中心導体７と接続された通電部材２３が固定支持されている。通電部材２３は筒状の導電性部材であり、その上部には円筒状の導体接続部２３ａが上方に突出するように設けられている。導体接続部２３ａには中心導体７が挿入されている。通電部材２３の固定開閉機構部側の先端には接触子２４が設けられている。接触子２４は円筒状の接触電極であり、固定開閉機構部側の先端が径方向内側に突出するように径方向の厚みが他の部分よりも厚く形成され、パッファシリンダ２１の外周壁の外周面に摺動接触するように構成されている。
【００２７】
通電部材２３の内周面から径方向内側に突出した支持部２３ｃにはパッファピストン２５の絶縁支持部材１５側先端上部が固定支持されている。パッファピストン２５は筒状の部材であり、固定開閉機構部側の先端が径方向外側に突出するように径方向の厚みが他の部分よりも厚く形成されパッファシリンダ２１内に配置されている。パッファピストン２５の絶縁支持部材１５側は他の部分よりも内径が大きく形成されている。
【００２８】
パッファシリンダ２１及びパッファピストン２５によって可動軸１９の外周側にはパッファ室２６が形成されている。固定されたパッファピストン２５に対してパッファシリンダ２１が動作することによってパッファ室２６では、絶縁性ガスであるＳＦ6 ガスが圧縮される。パッファ室２６内で圧縮された絶縁性ガスは、パッファ室２６の絶縁ノズル２２側に設けられていると共に流路２２ａとパッファ室２６内とを連通する排気孔（図示省略）を介して流路２２ａに排出され、流路２２ａを介して固定アーク接触子１４と可動アーク接触子２０との間に発生したアークに向かって吹き付けられる。
【００２９】
パッファ室２６の後方、すなわち絶縁支持部材１５側には、通電部材２３及び接触子２４によって形成されたガス排気室２８が設けられており、可動側に分流したホットガスは可動軸１９の中空部１９ａを介してガス排気室２８に排出される。可動軸１９の絶縁ロッド１６側には、中空部１９ａを流れるホットガスを排出する排気孔１９ｂが周方向２箇所に水平面に対して上下に対抗して形成され、かつ固定側機構部から可動側機構部方向に向かってホットガスを排出するよう斜め形成されている。ガス排気室２８に排出されたホットガスは対流し温度及び流速が低下する。それから容器４の内面側に排出するように可動側排気構造を構成している。また、通電部材２３の容器４内面と対向する周壁のパッファ室２６側かつパッファピストン２５の絶縁支持部材１５側の内径が他の部分の内径よりも大きく形成されている部分と対向する部分には、ガス排気室２８内のホットガスを容器４の内面側に排出する排気孔２３ｂが周方向４箇所、９０度間隔に配置され、可動機構部から固定機構部方向に向かってホットガスを排出する。
【００３０】
また、通電部材２３には後述するように水平面方向にガス排気孔５５が配置されている。
【００３１】
次に、本実施例のガス遮断器の動作、特に投入状態から遮断状態に至る動作について説明する。
【００３２】
図３は閉路状態を示し、図４は図３の状態を容器４を除いた状態で横から見たものを示している。
【００３３】
この状態では、固定主接触子１３と可動主接触子２７が接触し、固定アーク接触子１４と可動アーク接触子２０が接触している。これにより、ブッシング５の一方側、例えば固定開閉機構部側から遮断器内に引込まれた電流は端子金具８，中心導体７から通電部材１２を介して固定主接触子１３及び固定アーク接触子１４に流れる。固定主接触子１３及び固定アーク接触子１４に流れた電流は、固定主接触子１３及び固定アーク接触子１４に接触している可動主接触子２７及び可動アーク接触子２０に流れる。可動主接触子２７及び可動アーク接触子２０に供給された電流はパッファシリンダ２１，接触子２４，通電部材２３からブッシング５の他方側（可動開閉機構部側）の中心導体７，端子金具８を介して遮断器外に引出される。尚、この状態において可動軸１９の排気孔１９ｂのガス排出室２８側開口部はパッファピストン２５の内周面によって閉止されている。
【００３４】
また、ガス排気室２８には水平方向で対向する位置にガス排気孔５５が２つ配置されており、このガス排気孔５５より４５度回った位置には排気孔２３ｂが周方向に４ヶ所配置されている（図３では排気孔２３ｂの形状が分かりやすいように意図的にその断面を記載している）。
【００３５】
系統事故によって遮断器内に事故電流が流れると、この事故電流は変流器１０によって検出される。この検出によって遮断器の制御部は、遮断器を遮断すべく操作指令を操作器２に出力する。これにより、操作器２が開路動作する。この開路動作により、絶縁ロッド１６が固定開閉機構部側とは反対側に可動し、遮断器が開路し始める。
【００３６】
図５は開路の状態を示したものであり、図６は図５の状態を容器４を除いた状態で横から見たものを示している（図５では排気孔２３ｂの形状が分かりやすいように意図的にその断面を記載している）。
【００３７】
開路動作はまず、固定主接触子１３から可動主接触子２７が離れ、固定アーク接触子１４と可動アーク接触子２０が接触している。この時、ッファシリンダ２１は可動開閉機構部側に移動しており、パッファ室２６内では絶縁性ガスが圧縮される。
【００３８】
さらに絶縁ロッド１６が固定開閉機構部側とは反対側に移動することで、パッファシリンダ２１は可動開閉機構部側に移動する。これにより、パッファ室２６内の絶縁性ガスはさらに圧縮されて高圧になる。また、可動軸１９の排気孔19ｂのガス排気室２８側開口部は絶縁支持部材１５側に移動し開放される。
【００３９】
図５に示すように固定アーク接触子１４から可動アーク接触子２０が離れると、固定アーク接触子１４と可動アーク接触子２０との間にはアーク３０が発生する。この時、パッファ室２６内で圧縮された絶縁性ガスが流路２２ａを介して固定アーク接触子１４と可動アーク接触子２０との間に導かれ、アークに吹付けられる。これにより、絶縁性ガスはアークを消弧する。
【００４０】
アークを消弧した絶縁性ガスはホットガスになり、固定開閉機構部側と可動開閉機構部側に分流する。この時、遮断器は完全遮断状態、すなわち図５に示すように可動アーク接触子２０の内周側から固定アーク接触子１４が離れた状態にある。
【００４１】
固定開閉機構部側に分流したホットガスは、通電部材１２の内周側を通って可動開閉機構部側とは反対側の空間に排出される。
【００４２】
一方、可動開閉機構部側に分流したホットガスは、可動軸１９の中空部１９ａを絶縁ロッド１６側に流れ、排気孔１９ｂを介してガス排気室２８に排出される。この時、排気孔１９ｂのガス排気室２８への開口部は可動軸１９の中空部19ａと鋭角を成すよう斜めに形成されているので、固定開閉機構部側から可動開閉機構部側方向に向かってホットガスを排出する。
【００４３】
尚、ガス排気室２８内と絶縁支持部材１５の内周側は、図１〜図３に示す状態において連通している。しかし、図５，図６に示す状態においては、絶縁ロッド１６に設けられた円環状の閉止部材２９によって通電部材２３の絶縁支持部材１５側開口部が閉止されるので、ガス排気室２８内に排出されたホットガスが絶縁支持部材１５の内径側に流入することはない。
【００４４】
ガス排気室２８内に排出されたホットガスはガス排気室２８内を対流し、ホットガス自身の温度及び流速を低下させながら排気孔２３ｂおよび排気孔５５に向かって流れ、排気孔２３ｂおよび排気孔５５より容器４の内面側に向かって排出される。この時、排気孔２３ｂは容器４側の開口部がガス排気室２８側の開口部よりもパッファ室２６側に位置するように斜めに形成されているので、温度及び流速が低下したホットガスは固定開閉機構部側に向かって排出される。
【００４５】
また、排気孔５５は排気孔１９ｂより９０度回転した位置に配置されているので、排気孔１９ｂを出たホットガスは直接に排気孔５５から排出されず、対流して温度及び流速が低下した状態では絶縁支持部材１５と容器４との間の空間に排出される。
【００４６】
本実施例によれば、可動開閉機構部に分流したホットガスを排気孔１９ｂからパッファ室２６の後方に形成されたガス排気室２８のパッファ室２６側とは反対側に向かって排出し、ガス排気室２８で対流させた後、その温度及び流速を低下させてから排気孔２３ｂおよび排気孔５５を介して容器４の内面側に向かって排出するようにした。従来は排気孔５５のみからの排気だったが、２３ｂを追加したことにより、排気孔５５からの排気量を抑制でき、かつ容器４内面への直接吹付けによる容器４内の絶縁耐力の著しい低下を抑制することができる。従って、ホットガスの容器内面への直接吹付けを防止するシールドを省略することができるので、容器４の径を小さくすることができる。これにより、ガス遮断器を小型化することができる。
【００４７】
また、本実施例によれば、温度及び流速が低下したホットガスを排気孔２３ｂを介して固定開閉機構部側に向かって排出するようにしたので、排気孔２３ｂから容器４内面までのホットガスの移動距離を大きくとることができ、ホットガスの容器４内面への直接吹付けを抑制することができる。これにより、ホットガスの容器４内面への直接吹付けによる容器４内の絶縁耐力の著しい低下をさらに抑制することができるので、容器４の径をさらに小さくすることができる。従って、ガス遮断器をさらに小型化することができる。
【００４８】
また、本実施例によれば、２個の排気孔１９ｂ、２個の排気孔５５と４個の排気孔２３ｂは同心円上に配置されているが、この３種の排気孔は異なる位置、すなわち位置が重ならないように配置しているので、ホットガスの排気孔１９ｂから排気孔５５、および排気孔２３ｂまでの距離を大きくでき、ガス排気室２８内におけるホットガスの対流時間を長くすることができる。従って、ホットガスの温度及び流速をさらに低下させることができるので、ホットガスの容器４内面への直接吹付けによる容器４内の絶縁耐力の著しい低下をさらに抑制することができる。従って、容器４の径をさらに小さくすることができ、ガス遮断器をさらに小型化することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス排気室内においてホットガスを対流させ、その温度及び流速を低下させてから容器の内面側に向って排出するようにしたので、シールドを用いることなく、ホットガスの容器内面への直接吹付けによる容器内の絶縁耐力の著しい低下を抑制することができる。これにより、容器の径を小さくすることができるので、ガス遮断器を小型化することができる。従って、ホットッガスによって生じる容器内の絶縁耐力の著しい低下を抑制することができると共に、小型化を図ることが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】本発明の実施例である遮断器の遮断部の内部構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例である遮断器の全体構成を示す一部断面図である。
【図３】本発明の実施例である遮断器の動作説明図であり、固定主接触子と可動主接触子が接触し、固定アーク接触子と可動アーク接触子が接触する投入状態を示す。
【図４】図３の遮断器を容器を外した状態で横から見たものである。
【図５】本発明の実施例である遮断器の動作説明図であり、固定主接触子から可動主接触子が開離し、固定アーク接触子から可動アーク接触子が開離している遮断状態を示す。
【図６】図５の遮断器を容器を外した状態で横から見たものである。
【符号の説明】
１…遮断部、２…操作器、３…架台、４…容器、５…ブッシング、６…碍管、７…中心導体、８…端子金具、９…内部シールド、１０…計器用変流器、１１，１５…絶縁支持部材、１２，２３…通電部材、１３…固定主接触子、１４…固定アーク接触子、１６…絶縁ロッド、１７…回転シャフトレバー、１８…端部カバー、１９…可動軸、２０…可動アーク接触子、２１…パッファシリンダ、２２…絶縁ノズル、２４…接触子、２５…パッファピストン、２６…パッファ室、２７…可動主接触子、２８…ガス排気室、２９…閉止部材。３０…アーク。
【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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