(57)【要約】【課題】回路構成を簡素化でき、しかも限流機能を有した直流遮断器を提供することである。【解決手段】液体窒素が充填された極低温恒温槽１１と、極低温恒温槽１１の液体窒素１２中に浸漬された遮断スイッチ１３と、遮断スイッチ１３に接続された主導体１５及び遮断スイッチ１３に開閉指令を伝送する伝送線を極低温恒温槽１１から引き出すブッシング１６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体窒素が充填された極低温恒温槽と、
前記極低温恒温槽の液体窒素中に浸漬された遮断スイッチと、
前記遮断スイッチに接続された主導体及び前記遮断スイッチに開閉指令を伝送する伝送線を前記極低温恒温槽から引き出すブッシングとを備えたことを特徴とする直流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流回路に流れる直流電流を遮断する直流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、低圧の直流回路では、電流を遮断する機器として限流ヒューズやアークシュート型遮断器が使用されている。一方、直流の大電流を遮断するには直流遮断器が用いられている。直流においては、交流のように電流零点が周期的に発生することがないため、電流遮断をするには電流零点を何らかの手段で発生させる必要がある。一般的な直流遮断器では、交流用遮断器に電流零点を発生させるためのコンデンサなどの外部回路を追加した構成（コンデンサ型）となっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６３−３１０５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、コンデンサ型の直流遮断器は、回路構成が複雑となり装置が大型化する。一方、限流ヒューズは、電流遮断後の再投入ができない。また、アークシュート型の直流遮断器は、動作が遅く故障電流の限流機能を持たないため、電流遮断までの間に、回路に大電流が流れ続けてしまう。  
本発明の目的は、電流零点を発生させる外部回路を必要とせず直流を遮断できる直流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】
【０００４】
請求項１の発明に係わる直流遮断器は、液体窒素が充填された極低温恒温槽と、前記極低温恒温槽の液体窒素中に浸漬された遮断スイッチと、前記遮断スイッチに接続された主導体及び前記遮断スイッチに開閉指令を伝送する伝送線を前記極低温恒温槽から引き出すブッシングとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、極低温恒温槽の液体窒素中に遮断スイッチを浸漬したので、遮断スイッチ開放時のアーク時間が短くなり直流の遮断性能が大幅に向上する。これにより、電流零点を発生させる外部回路を必要とせず、回路構成の簡素化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は本発明の実施の形態に係わる直流遮断器の構成図であり、図２は本発明の実施の形態に係わる直流遮断器の遮断スイッチの接点部の説明図である。図１に示すように、極低温恒温槽１１には液体窒素１２が充填され、極低温恒温槽１１の液体窒素１２中に遮断スイッチ１３が浸漬されている。遮断スイッチ１３の接点部１４ａ、１４ｂは、図２に示すように、チューリップ型接点で構成されており、図２では遮断スイッチ１３が開いた状態を示している。接点部１４ａは固定であり、接点部１４ｂが可動して接点部１４ａに接触すると閉じた状態となる。
【０００７】
遮断スイッチ１３の接点部には主導体１５が接続され、ブッシング１６を介して極低温恒温槽１１から引き出されている。また、極低温恒温槽１１には、遮断スイッチ１３を開閉操作するための図示省略の開閉機構部も浸漬されており、その開閉機構部に遮断スイッチ１３の開閉指令を伝送する図示省略の伝送線がブッシング１６を介して極低温恒温槽１１から引き出されている。
【０００８】
このように、本発明の実施の形態の直流遮断器は、遮断スイッチ１３を液体窒素１２中に浸漬するという構成になっている。これは回路が故障した場合に流れる大電流を液体窒素１２で限流し、大電流を遮断するというものである。
【０００９】
図３は遮断スイッチ１３が空気中または液体窒素中の場合の直流電流遮断特性の一例を示す特性図であり、図３（ａ）は直流遮断器の遮断スイッチ１３を空気中に置いた場合の特性図、図３（ｂ）は直流遮断器の遮断スイッチ１３を液体窒素中に浸漬した場合の特性図である。なお、図３に示す特性は、試験用に試作した直流遮断器での特性を示している。
【００１０】
図３（ａ）は、空気中で直流遮断器を動作させたときの回路電流Ｉと、直流遮断器の電圧Ｖ（接点部１４ａ、１４ｂ間の電圧Ｖ）との波形を示している。図３（ａ）では、約３６［ｍｓ］の時点で直流遮断器が開き始め、７６［ｍｓ］付近で回路電流Ｉが零となり遮断が完了している。このように、試作した直流遮断器を空気中で使用した場合には、直流遮断器の動作開始点から電流遮断までの時間（アーク時間）は約４０［ｍｓ］であった。
【００１１】
図３（ｂ）は、直流遮断器の遮断スイッチ１３を液体窒素中に浸漬したときの回路電流Ｉと、直流遮断器の電圧Ｖとの波形を示している。図３（ｂ）では、約８５［ｍｓ］の時点で直流遮断器が開き始め、１０５［ｍｓ］付近で回路電流Ｉが零となり遮断が完了している。つまり、液体窒素中で遮断を行った場合にはアーク時間は約２０［ｍｓ］であった。これは、空気中の約半分の時間で電流を遮断していることを示している。この結果より、液体窒素中で遮断を行うことによって、直流の遮断性能が向上するということが確認された。
【００１２】
ここで、電流を遮断した際に発生するアークの温度は、数千度に達するためアークと接点部１４ａ、１４ｂの電極とが接触する時間が長いと、電極が溶融するなどの弊害がある。そのため、アークが発生している時間に相当するアーク時間は短いことが望ましい。
【００１３】
図４は遮断スイッチ１３が空気中または液体窒素中の場合のアーク時間特性の一例を示す特性図であり、図４（ａ）は直流遮断器の電圧Ｖが５０Ｖの場合の特性図、図４（ｂ）は直流遮断器の電圧Ｖが１００Ｖの場合の特性図である。
【００１４】
図４（ａ）に示すように、直流遮断器の電圧Ｖが５０Ｖの場合には、空気中でのアーク時間Ｔ１及び液体窒素中でのアーク時間Ｔ２は、電流遮断時の電流値が大きくなるにつれて、空気中と液体窒素中の遮断性能の差が大きくなっており、遮断電流が約２０［Ａ］付近まではアーク時間に差はない。しかしながら、遮断電流が約２０〜約７０［Ａ］まで上昇させた場合、遮断電流が約７０［Ａ］では、液体窒素中でのアーク時間Ｔ２は空気中でのアーク時間Ｔ１の半分と優れた性能を発揮している。
【００１５】
図４（ｂ）に示すように、直流遮断器の電圧Ｖが１００Ｖの場合には、空気中でのアーク時間Ｔ１は、遮断電流が約８［Ａ］から約２０［Ａ］の間で急激にアーク時間が大きくなる。一方、液体窒素中でのアーク時間Ｔ２は約２０［Ａ］から約１１０［Ａ］間で上昇させると遮断電流が大きくなるにつれて、大きくなるが空気中と液体窒素中との遮断性能の差が大きくなっていることが分かる。
【００１６】
すなわち、遮断電流が２０「Ａ」の場合で比較すると、空気中でのアーク時間Ｔ１は、約１４０［ｍｓ］であるのに対し、液体窒素中でのアーク時間Ｔ２は約５［ｍｓ］となっている。この条件では、液体窒素中の遮断性能は、空気の場合の２４倍の性能を持っている。
【００１７】
本発明の実施の形態によれば、直流遮断器の電流遮断を行う接点部１４ａ、１４ｂを液体窒素中に浸漬した場合には、直流の遮断性能は大幅に向上する。このため、本発明の実施の形態の直流遮断器では、電流零点を発生させる外部回路を必要とせず、機器構成の簡素化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係わる直流遮断器の構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる直流遮断器の遮断スイッチの接点部の説明図。
【図３】本発明の実施の形態に係わる直流遮断器の遮断スイッチが空気中または液体窒素中の場合の直流電流遮断特性の一例を示す特性図。
【図４】本発明の実施の形態に係わる直流遮断器の遮断スイッチが空気中または液体窒素中の場合のアーク時間特性の一例を示す特性図。
【符号の説明】
【００１９】
１１…極低温恒温槽、１２…液体窒素、１３…遮断スイッチ、１４…接点部、１５…主導体、１６…ブッシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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