CN110291689A - 电路断路器 - Google Patents

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Abstract

热管(150)包括位于外部导体(120)的内侧的绝缘中空体(151)。通过绝缘中空体(151)，热管(150)的外部导体(120)侧的部分与内部导体(110)侧的部分之间被绝缘。热管(150)具有将多个连接导体(140)中的每一个与绝缘中空体(151)之间连接的多个区间(153)。热管(150)还包括连通路(154)，该连通路(154)将热管(150)的与多个连接导体(140)分别连接的部分彼此连结而使上述多个区间(153)相互连通。

Description

电路断路器
技术领域
本发明涉及一种电路断路器。
背景技术
作为公开了电路断路器的结构的在先文献，有日本特开2006-149191号公报(专利文献1)。专利文献1所记载的电路断路器具备内部导体、外部导体以及多个热管。多个热管分别具有绝缘中空体。多个热管中，包括分支并与内部导体的两个部位连接的热管。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-149191号公报
发明内容
发明要解决的问题
内部导体中的发热温度有时会部分地不同。因此，在热管分支并与内部导体的两个部位连接的情况下，有时会在内部导体的该两个部位产生温度差。
在热管的内部液化的制冷剂在热管的分支部处不均衡地流动、较多地分配到热管与低温侧的内部导体的连接部位、较少地分配到热管与高温侧的内部导体的连接部位的情况下，内部导体的温度差进一步增大，无法稳定地冷却内部导体。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够稳定地冷却内部导体的电路断路器。
用于解决问题的手段
基于本发明的电路断路器具备内部导体、外部导体、多个柔性导体、多个连接导体、热管以及散热体。内部导体具有延伸方向。外部导体与内部导体隔开间隔地包围内部导体的外周。多个柔性导体分别具有挠性，一端在上述延伸方向上相互隔开间隔地与内部导体的外周连接。多个连接导体分别设置在外部导体的内侧。多个连接导体与多个柔性导体的另一端以一对一地对应的方式连接。热管与多个连接导体分别连接。热管被引出至外部导体的外侧，在内部收纳有制冷剂。散热体设置在热管的被引出至外部导体的外侧的部分的外周。热管包括位于外部导体的内侧的绝缘中空体。通过绝缘中空体，热管的外部导体侧的部分与内部导体侧的部分之间被绝缘。热管具有将多个连接导体中的每一个与绝缘中空体之间连接的多个区间。热管还包括将热管的与多个连接导体分别连接的部分彼此连结而使上述多个区间相互连通的连通路。
发明效果
根据本发明，能够稳定地冷却电路断路器的内部导体。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电路断路器的结构的横剖视图。
图2是从II-II线箭头方向观察图1的电路断路器的剖视图。
图3是放大表示图2的III部的剖视图。
图4是放大表示本发明的实施方式1的电路断路器中的柔性导体与连接导体的连接部位的横剖视图。
图5是表示本发明的实施方式2的电路断路器的结构的纵剖视图。
图6是表示本发明的实施方式3的电路断路器的结构的纵剖视图。
图7是表示本发明的实施方式4的电路断路器的结构的纵剖视图。
图8是表示本发明的实施方式5的电路断路器的结构的纵剖视图。
图9是表示本发明的实施方式6的电路断路器的结构的横剖视图。
图10是表示本发明的实施方式7的电路断路器的结构的横剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式的电路断路器进行说明。在以下的实施方式的说明中，对图中的相同或相当部分标注相同的附图标记，不重复其说明。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的电路断路器的结构的横剖视图。
图2是从II-II线箭头方向观察图1的电路断路器的剖视图。图3是放大表示图2的III部的剖视图。图4是放大表示本发明的实施方式1的电路断路器中的柔性导体与连接导体的连接部位的横剖视图。
本发明的实施方式1的电路断路器100是对被施加20kV左右的高电压而流过大电流的例如发电厂等的电路进行断开的电路断路器。
如图1～图4所示，本发明的实施方式1的电路断路器100具备内部导体110、外部导体120、多个柔性导体130、多个连接导体140、热管150以及散热体160。
内部导体110具有延伸方向1。在本实施方式中，内部导体110具有直径为500mm左右、长度为2m左右的方筒形状。内部导体110的内周面为圆筒状。内部导体110在通电时因电阻等而发热。内部导体110包括用于断开电路的未图示的断路部。内部导体110在电路断开时位置机械地位移。
外部导体120与内部导体110隔开间隔地包围内部导体110的外周。外部导体120接地。返回电流在外部导体120中流动。在通电时，在内部导体110与外部导体120之间产生较大的电位差。
多个柔性导体130分别一端在内部导体110的延伸方向1上相互隔开间隔地与内部导体110的外周连接。多个柔性导体130分别具有挠性及高导热性。在本实施方式中，多个柔性导体130分别由铜制的细金属丝以弯曲的状态捆扎而构成。
多个连接导体140分别设置在外部导体120的内侧。多个连接导体140与多个柔性导体130的另一端以一对一地对应的方式连接。即，一个连接导体140对应地连接于一个柔性导体130。多个连接导体140分别由铝或铜等导热系数高的金属构成。在本实施方式中，多个连接导体140分别为板状。
在本实施方式中，如图4所示，多个柔性导体130和多个连接导体140将具有导热性及电绝缘性的绝缘层170夹在彼此之间地连接。作为绝缘层170，例如能够使用添加有氧化铝的硅橡胶。此外，多个柔性导体130和多个连接导体140的连接方式不限于上述方式，只要能够维持柔性导体130和连接导体140之间的较高的热传导即可，也可以是螺钉的螺纹接合、钎焊或焊接等。
热管150在内部收纳有制冷剂190。作为制冷剂190，能够使用具有高绝缘性能的氟系或氟利昂系的制冷剂。
热管150与多个连接导体140分别连接。如上所述，通过将柔性导体130和连接导体140相互连接，能够利用柔性导体130吸收电路断开时的内部导体110的位移，抑制内部导体110的位移从连接导体140传递到热管150。热管150的与连接导体140连接的部分是制冷剂190被加热而气化的气化部。
热管150被引出至外部导体120的外侧。在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的外周，设置有散热体160。散热体160设置成多个散热片状。散热体160优选配置在能够与外部空气高效地进行热交换的位置。
热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152是制冷剂190被冷却而液化的液化部。因此，热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152优选构成为使液状的制冷剂190高效地回流至气化部。
热管150包括位于外部导体120的内侧的绝缘中空体151。通过绝缘中空体151，热管150的外部导体120侧的部分与内部导体110侧的部分之间被绝缘。在本实施方式中，绝缘中空体151由具有绝缘性的陶瓷构成。但是，绝缘中空体151的材料不限于陶瓷，只要是具有电绝缘性的材料即可。绝缘中空体151的外周面为了加长沿面距离而具有波纹形状。绝缘中空体151的内周面具有与热管150的内周面连续的形状。此外，在热管150中，绝缘中空体151以外的部分由铜等导热系数高的金属构成。
如图3所示，热管150的外部导体120侧的部分及绝缘中空体151分别与不锈钢制的管159钎焊。由此，热管150的外部导体120侧的部分与绝缘中空体151相互成为一体。
同样地，热管150的内部导体110侧的部分及绝缘中空体151分别与不锈钢制的管159钎焊。由此，热管150的内部导体110侧的部分与绝缘中空体151相互成为一体。
热管150的外部导体120侧的部分固定于外部导体120。热管150具有将多个连接导体140中的每一个与绝缘中空体151之间连接的多个区间。
在本实施方式中，热管150具有将两个连接导体140中的每一个与一个绝缘中空体151之间连接的两个区间153。即，热管150在外部导体120侧的部分为一根，且在内部导体110侧的部分分支而与两个连接导体140分别连接。热管150的两个区间153分别包括倾斜的部分和在铅垂方向上延伸的部分。由此，能够向两个供给部分别供给液状的制冷剂190。
在热管150的两个区间153各自的内部，产生在气化部中气化的制冷剂190的气流和在液化部中液化的制冷剂190的液流的相反方向的流动。因此，作为两个区间153中的热管150的直径，确保15mm以上。
热管150还包括连通路154，该连通路154将热管150的与两个连接导体140分别连接的部分彼此连结而使两个区间153相互连通。即，连通路154将气化部彼此相互连结。由此，能够在气化部彼此之间相互供给液状的制冷剂190。
在本实施方式的电路断路器100中，通电时发热的内部导体110的热，通过柔性导体130及连接导体140，传递至热管150的气化部。被传递至热管150的气化部的热加热的液状的制冷剂190气化，在热管150内上升而到达液化部。制冷剂190在液化部中与外部空气进行热交换，从而被冷却而液化。液状的制冷剂190在热管150内下降而回流到气化部。
在通电时的内部导体110的发热温度产生偏差的情况下，在冷却高温侧的内部导体110的气化部中，制冷剂190气化的量比冷却低温侧的内部导体110的气化部多。本实施方式的电路断路器100由于具备连通路154，从而能够从冷却低温侧的内部导体110的气化部向冷却高温侧的内部导体110的气化部供给液状的制冷剂190。
结果，能够抑制在冷却高温侧的内部导体110的气化部中液状的制冷剂190不足。由此，能够抑制内部导体110中的温度差进一步变大。进而，能够稳定地冷却内部导体110。
另外，在热管150的内部导体110侧的部分的分支部处，液状的制冷剂190偏向两个区间153中的一方地流动的情况下，能够从被供给较多液状的制冷剂190的气化部向被供给较少液状的制冷剂190的气化部通过连通路154供给液状的制冷剂190。
结果，能够抑制在从热管150的内部导体110侧的部分的分支部被供给较少液状的制冷剂190的气化部中液状的制冷剂190不足。由此，能够抑制内部导体110中的温度差变大。进而，能够稳定地冷却内部导体110。
在本实施方式中，多个柔性导体130和多个连接导体140将具有导热性及电绝缘性的绝缘层170夹在彼此之间地连接，从而能够降低绝缘中空体151所要求的绝缘性能。
在本实施方式的电路断路器100中，热管150具有两个区间153，但设置的区间153的数量不限于两个，也可以是三个以上。在热管150具有三个以上的区间153的情况下，至少两个区间153通过连通路154相互连通即可。
实施方式2
以下，参照附图，对本发明的实施方式2的电路断路器进行说明。此外，本发明的实施方式2的电路断路器仅连通路的形状与实施方式1的电路断路器100不同，因此对于与实施方式1的电路断路器100相同的结构，不重复说明。
图5是表示本发明的实施方式2的电路断路器的结构的纵剖视图。如图5所示，本发明的实施方式2的电路断路器200所具备的热管150具有连通路254。连通路254包括以相对于两个区间153分别下降并且相接的方式倾斜的部分。
具体而言，连通路254由如下部分构成：从热管150的与一个连接导体140连接的部分向斜上方延伸的部分；以及从热管150的与另一个连接导体140连接的部分向斜上方延伸的部分。
连通路254的倾斜的部分以在气化部彼此之间能够相互供给液状的制冷剂190的程度的角度来设置。该角度根据填充到热管150内的制冷剂190的量、内部导体110的设想的发热量、以及液化部中的热交换效率等因素而适当设定。
由于连通路254包括上述的倾斜的部分，从而连通路254内的液状的制冷剂190能够集中到各个气化部。由此，能够抑制在气化部中液状的制冷剂190不足。
实施方式3
以下，参照附图，对本发明的实施方式3的电路断路器进行说明。此外，本发明的实施方式3的电路断路器主要在还包括回流路这一点上与实施方式1的电路断路器100不同，因此对于与实施方式1的电路断路器100相同的结构，不重复说明。
图6是表示本发明的实施方式3的电路断路器的结构的纵剖视图。如图6所示，本发明的实施方式3的电路断路器300所具备的热管150还包括回流路355，该回流路355将被引出至外部导体120的外侧的部分152与连通路154连结。回流路355与连通路154的中间位置连接。
本发明的实施方式3的电路断路器300的热管150还包括位于外部导体120的内侧的其他绝缘中空体351。绝缘中空体351具有与绝缘中空体151相同的结构。
绝缘中空体151配置在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的一端侧的位置，绝缘中空体351配置在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的另一端侧的位置。通过绝缘中空体151、351，热管150的外部导体120侧的部分与内部导体110侧的部分之间被绝缘。
在本发明的实施方式3的电路断路器300中，被传递至热管150的气化部的热加热的液状的制冷剂190气化，在热管150内如箭头10所示上升，通过绝缘中空体151而到达液化部。制冷剂190在液化部中与外部空气进行热交换，从而被冷却而液化。
在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的内部，产生从一端侧朝向另一端侧的气流。因此，液状的制冷剂190朝向热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的另一端侧流动，如箭头20所示，通过绝缘中空体351而在热管150内下降，流入连通路154。流入到连通路154的液状的制冷剂190被供给到各个气化部。
如上所述，在本发明的实施方式3的电路断路器300中，形成有供制冷剂190循环的环路。由此，能够润滑制冷剂190的流动，稳定地冷却内部导体110。并且，由于能够将气化的制冷剂190的气流的流路与液化的制冷剂190的液流的流路分开，因此能够减小区间153以及回流路355的至少一部分中的热管150的直径。
实施方式4
以下，参照附图，对本发明的实施方式4的电路断路器进行说明。此外，本发明的实施方式4的电路断路器主要在热管为环状这一点上与实施方式1的电路断路器100不同，因此对于与实施方式1的电路断路器100相同的结构，不重复说明。
图7是表示本发明的实施方式4的电路断路器的结构的纵剖视图。如图7所示，本发明的实施方式4的电路断路器400所具备的热管150还包括位于外部导体120的内侧的其他绝缘中空体151。
一个绝缘中空体151配置在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的一端侧的位置，另一个绝缘中空体151配置在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的另一端侧的位置。
在本实施方式中，热管150具有分别将两个连接导体140与两个绝缘中空体151连接的两个区间453。热管150的两个区间453分别在铅垂方向上延伸。由此，能够向两个供给部分别供给液状的制冷剂190。
在热管150的两个区间453各自的内部，产生在气化部中气化的制冷剂190的气流和在液化部中液化的制冷剂190的液流的的相反方向的流动。因此，作为两个区间453中的热管150的直径，确保15mm以上。
热管150还包括连通路154，该连通路154将热管150的与两个连接导体140分别连接的部分彼此连结而使两个区间453相互连通。即，连通路154将气化部彼此相互连结。由此，能够在气化部彼此之间相互供给液状的制冷剂190。结果，能够稳定地冷却内部导体110。
实施方式5
以下，参照附图，对本发明的实施方式5的电路断路器进行说明。此外，本发明的实施方式5的电路断路器主要在还包括回流路这一点上与实施方式4的电路断路器400不同，因此对于与实施方式4的电路断路器400相同的结构，不重复说明。
图8是表示本发明的实施方式5的电路断路器的结构的纵剖视图。如图8所示，本发明的实施方式5的电路断路器500所具备的热管150还包括回流路355，该回流路355将被引出至外部导体120的外侧的部分152与连通路154连结。回流路355与连通路154的中间位置连接。
本发明的实施方式5的电路断路器500的热管150还包括位于外部导体120的内侧的其他绝缘中空体351。绝缘中空体351具有与绝缘中空体151相同的结构。
一个绝缘中空体151配置在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的一端侧的位置，另一个绝缘中空体151配置在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的另一端侧的位置。绝缘中空体351配置在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的靠近中央的位置。通过绝缘中空体151、351，热管150的外部导体120侧的部分与内部导体110侧的部分之间被绝缘。
在本发明的实施方式5的电路断路器500中，被传递至热管150的气化部的热加热的液状的制冷剂190气化，在热管150内如箭头10所示上升，通过绝缘中空体151而到达液化部。制冷剂190在液化部中与外部空气进行热交换，从而被冷却而液化。
在热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的内部，产生从两端部朝向中央部的气流。因此，液状的制冷剂190朝向热管150的被引出至外部导体120的外侧的部分152的中央部流动，如箭头20所示，通过绝缘中空体351而在热管150内下降，流入连通路154。流入到连通路154的液状的制冷剂190被供给到各个气化部。
如上所述，在本发明的实施方式5的电路断路器500中，形成有制冷剂190循环的环路。由此，能够润滑制冷剂190的流动，稳定地冷却内部导体110。并且，由于能够将气化的制冷剂190的气流的流路与液化的制冷剂190的液流的流路分开，因此能够减小区间453以及回流路355的至少一部分中的热管150的直径。
实施方式6
以下，参照附图，对本发明的实施方式6的电路断路器进行说明。此外，本发明的实施方式6的电路断路器主要在热管的内部导体侧的部分以将内部导体夹在中间的方式分支这一点上与实施方式1的电路断路器100不同，因此对于与实施方式1的电路断路器100相同的结构，不重复说明。
图9是表示本发明的实施方式6的电路断路器的结构的横剖视图。如图9所示，在本发明的实施方式6的电路断路器600所具备的热管150中，热管150的内部导体110侧的部分以将内部导体110夹在中间的方式分支为第一分支路150a和第二分支路150b。第一分支路150a及第二分支路150b分别通过连接导体140及柔性导体130而与内部导体110连接。
第一分支路150a及第二分支路150b分别与实施方式1的热管150的内部导体110侧的部分同样地，包括两个区间153及连通路154。此外，也可以为第一分支路150a及第二分支路150b分别与实施方式2的热管150的内部导体110侧的部分同样地，包括两个区间153以及连通路254。
在内部导体110的直径大到500mm以上的情况下，在利用热管150的气化部仅对内部导体110的径向的一侧进行了冷却的情况下，内部导体110的周向上的温度分布有可能产生较大的偏差。
因此，在本发明的实施方式6的电路断路器600中，利用热管150的气化部对内部导体110的径向的两侧进行冷却。由此，能够使内部导体110的周向上的温度分布更均匀。
实施方式7
以下，参照附图，对本发明的实施方式7的电路断路器进行说明。此外，本发明的实施方式7的电路断路器主要在热管的内部导体侧的部分形成为环状这一点上与实施方式6的电路断路器600不同，因此对于与实施方式6的电路断路器600相同的结构，不重复说明。
图10是表示本发明的实施方式7的电路断路器的结构的横剖视图。如图10所示，在本发明的实施方式7的电路断路器700所具备的热管150中，第一分支路150a与第二分支路150b以包围内部导体110的周围的方式通过连通路150c相互连接。由此，热管150的内部导体110侧的部分形成为环状。
在通电时的内部导体110的发热温度在内部导体110的径向上产生偏差的情况下，在冷却高温侧的内部导体110的分支路的气化部中，制冷剂190气化的量比冷却低温侧的内部导体110的分支路的气化部多。本实施方式的电路断路器700由于具备连通路150c，从而能够从冷却低温侧的内部导体110的分支路的气化部向冷却高温侧的内部导体110的分支路的气化部供给液状的制冷剂190。
结果，能够抑制在冷却高温侧的内部导体110的分支路的气化部中液状的制冷剂190不足。由此，能够抑制内部导体110的径向上的内部导体110的温度差进一步变大。进而，能够稳定地冷却内部导体110。
此外，本次公开的上述实施方式在所有方面均为例示，并非限定性解释的根据。因此，本发明的技术范围并不仅通过上述实施方式来解释。另外，包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。
附图标记说明
100、200、300、400、500、600、700电路断路器；110内部导体；120外部导体；130柔性导体；140连接导体；150热管；150a第一分支路；150b第二分支路；150c、151、351绝缘中空体；152热管的被引出至外部导体的外侧的部分；153、453热管的区间；154、254连通路；159管；160散热体；170绝缘层；190制冷剂；355回流路。

Claims (5)

1.一种电路断路器，其中，具备：
内部导体，其具有延伸方向；
外部导体，其与所述内部导体隔开间隔地包围所述内部导体的外周；
多个柔性导体，其具有挠性，一端在所述延伸方向上相互隔开间隔地与所述内部导体的外周连接；
多个连接导体，其设置在所述外部导体的内侧，与所述多个柔性导体的另一端以一对一地对应的方式连接；
热管，其与所述多个连接导体分别连接，且被引出至所述外部导体的外侧，在内部收纳有制冷剂；以及
散热体，其设置在所述热管的被引出至所述外部导体的外侧的部分的外周，
所述热管包括位于所述外部导体的内侧的绝缘中空体，通过该绝缘中空体，所述热管的外部导体侧的部分与内部导体侧的部分之间被绝缘，
所述热管具有将所述多个连接导体中的每一个与所述绝缘中空体之间连接的多个区间，且所述热管还包括连通路，所述连通路将所述热管的与所述多个连接导体分别连接的部分彼此连结而使所述多个区间相互连通。
2.根据权利要求1所述的电路断路器，其中，
所述连通路包括以相对于所述多个区间分别下降并且相接的方式倾斜的部分。
3.根据权利要求1或2所述的电路断路器，其中，
所述热管在所述外部导体侧的部分为一根，且在所述内部导体侧的部分分支而与所述多个连接导体分别连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路断路器，其中，
所述热管还包括回流路，所述回流路将被引出至所述外部导体的外侧的部分与所述连通路连结。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路断路器，其中，
所述多个柔性导体和所述多个连接导体将具有导热性及电绝缘性的绝缘层夹在彼此之间地连接。
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