JP2000268687A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッファ室の大型化による駆動エネルギの増
大や、操作装置の大型化をすることなく、電流遮断容量
の増大化を実現するため、熱パッファ室からのアークへ
の吹き付け力を十分に得られるようにする。 【解決手段】 連通孔１４により、アークエネルギによ
って高圧となった消弧性ガスを、熱パッファ室１２を圧
縮するための可動ピストン１０を有する蓄圧室１９に導
き可動ピストン１０を動かすことにより、熱パッファ室
１２からのアーク１６への吹き付け力を、有効に制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する技術】本発明は、パッファ形ガス遮断器
の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】可動接触子を先端に有する操作ロッドに
連動するシリンダと固定されたパッファピストンからな
る消弧性ガスを圧縮するためのパッファ室と、開離時に
固定接触子と可動接触子の間に発生するアークのエネル
ギによって消弧性ガスを膨張させる熱パッファ室を有す
るガス遮断器は、例えば、図５に示す特開平２−１００
２１７号公報がある。

【０００３】図５のガス遮断器において、固定接触子１
と対向して、中空部２１を備えた操作ロッド３の先端部
を固定接触子１の軸上を開離可能な可動接触子２とし、
この可動接触子２に連動するシリンダ６と図示しない固
定部に固定されたパッファピストン７により、消弧性ガ
スを圧縮するパッファ室８を形成している。このパッフ
ァ室８からの消弧性ガスを案内するために、可動接触子
２の先端を包囲する第一絶縁ノズル４と、その内側に第
二絶縁ノズル５を備えている。パッファ室８からのガス
流路１７が第一絶縁ノズル４と第二絶縁ノズル５の間に
形成されている。一方、パッファ室８と、可動接触子２
を先端に有する操作ロッド３との間に、熱パッファ室１
２を形成し、この熱パッファ室１２は、パッファ室８の
内側に設けた筒状の隔壁９によってパッファ室８と区分
され、熱パッファ室１２からの開口部１３が第二絶縁ノ
ズル５の内側に設けられている。そして、熱パッファ室
１２内には、摺動可能な略リング形状の小ピストン２２
を設け、小ピストン２２を熱パッファ室１２の開口部１
３方向へ付勢するバネ１１ａとバネ１１ｂとを備えてい
る。

【０００４】以下、前記遮断器の開路時の動作を説明す
る。図示しない操作装置により操作ロッド３が図中の右
方向へ駆動されると、可動接触子２が固定接触子１から
開離し、両接触子間にアーク１６が発生する。この動作
に連動してパッファ室８内の消弧性ガスは圧縮されて高
圧となる。また、両接触子間に発生したアーク１６のエ
ネルギによって、熱パッファ室１２内の消弧性ガスは加
熱されて高圧となり、熱パッファ室１２に蓄積する。熱
パッファ室１２の圧力上昇は、アーク１６による消弧性
ガスの加熱に起因するため、アーク１６の電流や継続時
間などの条件に大きく影響する。操作ロッド３の中空部
２１の消弧性ガスは、同じくアーク１６によって加熱さ
れて高圧となる。

【０００５】操作ロッド３がさらに右方向へ駆動される
と、パッファ室８の消弧性ガスは、ガス流路１７を通
り、第一絶縁ノズル４に案内されてアーク１６に吹き付
けられ、一方、熱パッファ室１２の消弧性ガスは、開口
部１３を通り、第二絶縁ノズル５に案内されてアーク１
６に吹き付けられる。なお、熱パッファ室１２からは、
バネ１１ａによって付勢された小ピストン２２により、
熱パッファ室１２内の圧力が周囲と同圧力となった後
も、消弧性ガスを熱パッファ室１２からアーク１６へ吹
き付けられる。前記二種類の消弧性ガスの吹き付けがア
ーク１６に作用することで、アーク１６は消弧する。こ
のとき、操作ロッド３の中空部２１の消弧性ガスは、ア
ーク１６と反対方向へ流れ、周囲の空間へ排気される。

【０００６】このような構成のガス遮断器において、主
にパッファ室８からの吹き付けで中、小電流遮断を行
い、主に熱パッファ室１２からの吹き付けで大電流遮断
を行うように構成すると、パッファ室８を小形にするこ
とができ、操作装置の駆動エネルギを小さくすることが
できる。

【発明が解決しようとする課題】

【０００７】しかし、さらに電流遮断容量を大きくする
ために、熱パッファ室１２の径方向に容積を拡大する
と、熱パッファ室１２の外側に配置したパッファ室８の
径が大きくなる。それに伴って、駆動エネルギを増大さ
せなければならないため、操作装置が大型化してしま
う。また、軸方向に容積を拡大すると、軸方向に拡大し
た熱パッファ室１２の空間は、アーク１６からの距離が
離れるため、アーク１６のエネルギによる消弧性ガスの
加熱が得られにくくなり、熱パッファ室１２内の消弧性
ガスをアーク１６へ吹き付けるための、十分な圧力上昇
が得られなくなってしまう。そこで本発明は、上記のよ
うな課題を解決し、パッファ室の大型化による駆動エネ
ルギの増大や操作装置の大型化をすることなく、電流遮
断容量の増大に対応でき、遮断性能の優れたガス遮断器
を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、固定接触子と、前記固定接触子と対向
してその軸上に配置した操作ロッドの先端に開離可能な
可動接触子を設け、前記操作ロッドを囲繞するようにパ
ッファピストンとパッファシリンダでパッファ室を形成
し、前記可動接触子を囲むように形成され前記固定接触
子側に開口された絶縁ノズルを備え、前記操作ロッドと
前記パッファ室の間に熱パッファ室を形成し、前記可動
接触子の先端に前記熱パッファ室の開口部を備えたガス
遮断器において、前記操作ロッド先端部に形成した昇圧
部と、前記熱パッファ室の一部に熱パッファ室の開口部
に離れて位置するように可動ピストンで区画した蓄圧室
と、前記操作ロッドの側面に設けた前記昇圧部と前記蓄
圧室を接続する連通孔と、前記パッファピストンと接す
る前記蓄圧室の壁面に遮断開始時にはパッファピストン
で閉塞され遮断後期には蓄圧室の外部へ消弧性ガスを排
気するように設けた排気孔より構成され、前記昇圧部と
蓄圧室を合わせた容積を熱パッファ室の容積に対して１
／９倍乃至１／４倍にすることを特徴とする。

【０００９】本発明のガス遮断器は、アークのエネルギ
によって加熱された操作ロッドの昇圧部を通る消弧性ガ
スを、操作ロッドの側面に設けた連通孔から可動ピスト
ンを有する蓄圧室へ流すことによって、蓄圧室内の圧力
を高めて、可動ピストンを駆動し熱パッファ室を圧縮さ
せて、消弧性ガスのアークへの吹き付け力を大幅に向上
させる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に従って具
体的に説明する。なお、従来技術と同一部分について
は、同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを
説明する。

【００１１】図１は本発明の実施例によるガス遮断器の
投入状態の断面図、図２は遮断動作中期の断面図、図４
は遮断動作後期の断面図を示す。

【００１２】図１に示すように操作ロッド３の先端部に
昇圧部１５と、パッファ室８と操作ロッド３の間に隔壁
９で操作ロッド３を囲繞するように形成された熱パッフ
ァ室１２と、熱パッファ室１２の一部に開口部１３に離
れて位置するように昇圧部１５と連通孔１４で連絡させ
た蓄圧室１９を設ける。蓄圧室１９には熱パッファ室１
２の容積を圧縮するための略リング形状で摺動可能な可
動ピストン１０と、一方を可動ピストン１０に他方を隔
壁９に固定されて非動作時の可動ピストン１０の位置を
保持して熱パッファ室１２の容積を所定の容積に保つた
めの弾性体１１ｃを設ける。また蓄圧室１９のパッファ
ピストンと接する隔壁９には、遮断後期に昇圧部１５か
ら連通孔１４を通じて消弧性ガスの一部を蓄圧室１９よ
り排気するように排気孔１８を設ける。弾性体１１ｃ
は、バネなどを用いる。遮断器の投入状態では、排気孔
１８は、パッファピストン７で閉塞された状態であり、
遮断後期のみ解放され蓄圧室１９より外部へ消弧性ガス
を排出する。パッファ室８内は未圧縮状態であり、熱パ
ッファ室１２とともに定格圧力の消弧性ガスが充填され
ている。

【００１３】ガス遮断器が遮断動作を開始し、図示しな
い操作装置によって操作ロッド３が図２中の右方向へ駆
動すると、固定接触子１と可動接触子２の間に発生する
アーク１６のエネルギによって、熱パッファ室１２内の
消弧性ガスと、操作ロッド３中の昇圧部１５および蓄圧
室１９における消弧性ガスは、同様に加熱され、アーク
１６と反対方向に流れる。昇圧部１５および蓄圧室１９
内の消弧性ガスは、両者を合わせた容積を熱パッファ室
１２の容積より小さくしているため、熱パッファ室１２
の圧力より高圧となる。

【００１４】昇圧部１５内の消弧性ガスは、隔壁９に設
けた排気孔１８が固定されたパッファピストン７によっ
て閉塞された状態で、連通孔１４から蓄圧室１９へ流入
する。熱パッファ室１２内に蓄積される圧力に比べて高
圧の消弧性ガスが、蓄圧室１９へ流入するため、蓄圧室
１９の圧力が熱パッファ室１２の圧力より高くなり、そ
の時の圧力差によって、可動ピストン１０を熱パッファ
室１２の開口部１３方向へ移動させる。この可動ピスト
ン１０の動きによって、熱パッファ室１２内の消弧性ガ
スは、可動ピストン１０によって圧縮され、高圧の消弧
性ガスが開口部１３より吹き出される。

【００１５】図３に可動ピストン１０の動作説明図を示
す。熱パッファ室１２内の圧力をＰ _１、蓄圧室１９内の
圧力をＰ_２とすると、図３の（Ａ）は、両室の圧力が等
しい（Ｐ_１＝Ｐ_２）状態で、可動ピストン１０は圧力差
がないため均衡しており、この位置が弾性体１１ｃに支
持された可動ピストン１０の初期位置となる。つぎに、
電流遮断時には、アーク１６によって加熱された昇圧部
１５を流れる高温の消弧性ガスは、蓄圧室１９に流入す
るまでの温度変化が少ないため、例えば、熱パッファ室
１２の容積が昇圧部１５と蓄圧室１９を合わせた容積の
４倍とすると、容積が小さい昇圧部１５と蓄圧室１９内
の圧力Ｐ_２は、理想状態では、熱パッファ室１２内の圧
力Ｐ_１のほぼ４倍となり、圧力の関係は、Ｐ_１＜Ｐ_２と
なる。実際には、この圧力差から管路の圧力損失と弾性
体１１ｃによる力の損失を減じた力によって、図３の
（Ｂ）に示すように、可動ピストン１０が熱パッファ室
１２を圧縮する方向に移動する。

【００１６】熱パッファ室１２の容積と昇圧部１５およ
び蓄圧室１９を合わせた容積の比は、ガス遮断器の定格
電流遮断容量により、次のように決める。定格電流遮断
容量が大きい場合は、消弧性ガスを加熱するアーク１６
のエネルギが大きく、可動ピストン１０の動作に必要な
圧力差が得られ易いため、昇圧部１５および蓄圧室１９
を合わせた容積を、熱パッファ室１２の容積に比べて、
１／４とする。逆に、定格電流遮断容量が小さい場合
は、アーク１６による消弧性ガスの加熱が少ないため、
可動ピストン１０の動作に必要な圧力差を得るため、前
記容積比を１／９とする。

【００１７】このように、アーク１６のエネルギで高圧
となった昇圧部１５内の消弧性ガスによって、熱パッフ
ァ室１２内を自動的に圧縮することができる。遮断電流
の大きさや、アーク１６の継続時間の差異によって操作
ロッド３および熱パッファ室１２の外形や蓄圧室１９、
昇圧部１５の形状を決定すれば、熱パッファ室１２から
の吹き付け力を有効に制御することができる。

【００１８】電流遮断は、熱パッファ室１２の消弧性ガ
スとパッファ室８の消弧性ガスが、アーク１６に作用す
ることで行われる。

【００１９】図４に示すように、遮断動作後期状態で
は、隔壁９に設けた排気孔１８が周囲の空間と連通し、
操作ロッド３から蓄圧室１９へ流入した消弧性ガスは、
周囲の空間へ放出される。電流遮断によってアーク１６
が消滅すると、蓄圧室１９と熱パッファ室１２の圧力差
がなくなり、可動ピストン１０は、弾性体１１ｃにより
初期位置に復帰する。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱パッフ
ァ室の容積と所定の容積比になるように操作ロッドの先
端部に昇圧部を設け、熱パッファ室に可動ピストンで区
画された蓄圧室を設けて昇圧部と蓄圧室を連通孔で接続
したことにより、アークのエネルギによって加熱された
操作ロッドの昇圧部を通る消弧性ガスを蓄圧室へ流し、
蓄圧室と熱パッファ室の圧力差を利用して、蓄圧室の可
動ピストンを動作させ、熱パッファ室を圧縮すること
で、熱パッファ室からのアークへの吹き付け力を向上さ
せる機能をもうけて、熱パッファ室からの吹き付け力を
有効に制御することが可能となり、パッファ室の大型化
による駆動エネルギの増大や、操作装置の大型化をする
ことなく、電流遮断容量の増大に対応でき、遮断性能の
優れた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】本発明の実施例によるガス遮断器の投入状態の
断面図である。

【図２】図１の遮断動作中期の断面図である。

【図３】可動ピストンの動作説明図である。

【図４】図１の遮断動作後期の断面図である。

【図５】従来のガス遮断器を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 固定接触子 ２ 可動接触子 ３ 操作ロッド ４ 第一絶縁ノズル ５ 第二絶縁ノズル ６ シリンダ ７ パッファピストン ８ パッファ室 ９ 隔壁 １０ 可動ピストン １１ｃ 弾性体 １２ 熱パッファ室 １３ 開口部 １４ 連通孔 １５ 昇圧部 １６ アーク １７ ガス流路 １８ 排気孔 １９ 蓄圧室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消弧性ガスを充填した容器内に、固定接触
   子と、前記固定接触子と対向してその軸上に配置した操
   作ロッドの先端に開離可能な可動接触子を設け、前記操
   作ロッドを囲繞するようにパッファピストンとパッファ
   シリンダでパッファ室を形成し、前記可動接触子を囲む
   ように形成され前記固定接触子側に開口された絶縁ノズ
   ルを備え、前記操作ロッドと前記パッファ室の間に熱パ
   ッファ室を形成し、前記可動接触子の先端に前記熱パッ
   ファ室の開口部を備えたガス遮断器において、前記操作
   ロッド先端部に形成した昇圧部と、前記熱パッファ室の
   一部に熱パッファ室の開口部に離れて位置するように可
   動ピストンで区画した蓄圧室と、前記操作ロッドの側面
   に設けた前記昇圧部と前記蓄圧室を接続する連通孔と、
   前記パッファピストンと接する前記蓄圧室の壁面に遮断
   開始時にはパッファピストンで閉塞され遮断後期には蓄
   圧室の外部へ消弧性ガスを排気するように設けた排気孔
   より構成され、前記昇圧部と蓄圧室を合わせた容積を熱
   パッファ室の容積に対して１／９倍乃至１／４倍にする
   ことを特徴とするガス遮断器。