JP2015023007A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータからの駆動力のエネルギーロスを減少させることができるガス遮断器を提供することである。
【解決手段】実施形態のガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密封容器と、前記容器内に配置される第１接触部と、前記第１接触部に対向配置されて前記容器軸方向に可動し、前記第１接触部と接離可能な第２接触部と、前記第２接触部の前記第１接触部側とは反対側端部とリンクを介してその一端部が前記第２接触部に対して略９０度の角度に接続された絶縁操作ロッドと、この絶縁操作ロッドと略同軸に配置されるとともに、前記絶縁操作ロッドの他端部に前記第２接触部を動作させる駆動力を伝える出力軸を備えたアクチュエータとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ガス遮断器に関する。

電力系統において電流開閉を行う保護用開閉器として、接地された金属あるいは碍管からなる密封容器内に消弧性ガスを充填し、電流を遮断するガス遮断器が広く使用されている。

従来のガス遮断器の一例として、図１１に示すような消弧室を２つ有する２点切りガス遮断器が挙げられる。

図１１は、従来のガス遮断器を正面から見た断面図である。

従来のガス遮断器は、容器１０１、支持絶縁筒１０３、消弧室１０４、遮断部１０５、第１接触部１０６、第２接触部１０７、第１リンク群１０８、絶縁操作ロッド１０９、機構箱１１０、操作機構１１１、アクチュエータ１１２、出力軸１１３、第２リンク群１１４、容器支持部１１５、据付基礎１１６を有する。

容器１０１内には、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）やＣＯ_２（二酸化炭素）などの消弧性ガス１０２が充填される。容器１０１内軸方向のほぼ中央には支持絶縁筒１０３が容器１０１の軸方向とほぼ垂直を成すように設けられ、２つの消弧室１０４（図１の右側の消弧室は省略）を備える遮断部１０５は、この支持絶縁筒１０３によって支持される。

消弧室１０４は、容器１０１の定位置に固定された第１接触部１０６と、容器１０１の軸方向に可動する第２接触部１０７とを有し、第１接触部１０６と第２接触部１０７は対向して配置される。

第２接触部１０７の第１接触部１０６側とは反対側の端部は、第１リンク群１０８を介して、支持絶縁筒１０３のほぼ中央部を挿通する絶縁操作ロッド１０９と接続される。

容器１０１の外部には、機構箱１１０が取り付けられ、機構箱１１０内に操作機構１１１が収納される。

操作機構１１１は、アクチュエータ１１２および、図示しない油圧機構やばね機構を備える。アクチュエータ１１２は、図示しない油圧機構やばね機構によって生成されたエネルギーを接点の開閉動作に必要な駆動力に変換する。

絶縁操作ロッド１０９の一方の端部とアクチュエータ１１２の出力軸１１３は、第２リンク群１１４を介して接続され、絶縁操作ロッド１０９とアクチュエータ１１２の出力軸１１３は略９０度の位置関係を成す。

容器１０１は、例えば四隅に配置された容器支持部１１５により据付基礎１１６に据え付けられる。

このように構成される従来のガス遮断器では、アクチュエータ１１２の矢印Ｇ方向の駆動力が、第２リンク群１１４、絶縁操作ロッド１０９および第１リンク群１０８を介して第２接触部１０７に伝達され、第２接触部１０７を矢印Ｇ方向に駆動させる。すなわち、アクチュエータ１１２の矢印Ｇ方向の駆動力は、一旦第２リンク群１１４により矢印Ｈ方向の力に変換され、第１リンク群１０８により再度矢印Ｇ方向の力に変換される。

そして、第２接触部１０７が矢印Ｇ方向に駆動されることにより、第１接触部１０６と第２接触部１０７が接離し、回路の開閉が行われる。

特開２００９−５９５８１号公報

上述したような従来のガス遮断器では、２つのリンク群１０８，１１４を介することにより、アクチュエータ１１２の駆動力が第２接触部１０７に伝達されるまでのエネルギーロスが大きくなる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、アクチュエータからの駆動力のエネルギーロスを減少させることができるガス遮断器を提供することである。

実施形態のガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密封容器と、前記容器内に配置される第１接触部と、前記第１接触部に対向配置されて前記容器軸方向に可動し、前記第１接触部と接離可能な第２接触部と、前記第２接触部の前記第１接触部側とは反対側端部とリンクを介してその一端部が前記第２接触部に対して略９０度の角度に接続された絶縁操作ロッドと、この絶縁操作ロッドと略同軸に配置されるとともに、前記絶縁操作ロッドの他端部に前記第２接触部を動作させる駆動力を伝える出力軸を備えたアクチュエータとを有する。

第１の実施形態に係るガス遮断器を正面から見た断面図。 第１の実施形態に係るガス遮断器における操作機構の取り出し方向を示す正面図。 第２の実施形態に係るガス遮断器の側面図。 図３のＤ−Ｄ断面図。 第３の実施形態に係るガス遮断器の側面図。 図５のＦ矢視図。 第４の実施形態に係るガス遮断器の正面図。 第５の実施形態に係るガス遮断器の正面図。 第６の実施形態に係るガス遮断器の側面図。 第６の実施形態に係るガス遮断器の変形例。 従来のガス遮断器を正面から見た断面図。

以下、実施形態を図面に基づき説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るガス遮断器を正面から見た断面図である。

本実施形態のガス遮断器は、容器１、支持絶縁筒３、消弧室４、遮断部５、第１接触部７、第２接触部８、主回路導体９、取合部１０、リンク群１１、絶縁ロッド１２、機構箱１３、操作機構１４、アクチュエータ１５、機構支え１６、シールロッド１７、容器支持部２０を有する。

容器１内には、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）やＣＯ_２（二酸化炭素）などの消弧性ガス２が充填される。容器１内にはこの容器１の軸方向とほぼ垂直をなすように支持絶縁筒３が設けられる一方、この支持絶縁筒３に対して略対称となる位置に２つの消弧室４（図１の右側の消弧室は省略）を備える遮断部５は、支持絶縁筒３によって支持される。

消弧室４は、容器１の定位置に固定された第１接触部７と、容器１の軸方向に可動する第２接触部８とを有し、第１接触部７と第２接触部８は対向して配置される。

第１接触部７の第２接触部８側とは反対側の端部は、主回路導体９と略角度９０度（９０度を含む）の位置関係で電気的に接続され、主回路導体９は容器１に形成された取合部１０を介して図示しない母線やブッシングなどに接続される。

第２接触部８の第１接触部７側とは反対側の端部は、リンク群１１を介して支持絶縁筒３の略中央部を挿通する絶縁操作ロッド１２の一端と接続される。すなわち、第２の接触部８と絶縁操作ロッド１２は略角度９０度（９０度を含む）の位置関係を成している。

容器１の外部には、機構箱１３が取り付けられ、機構箱１３内に操作機構１４が収納される。

操作機構１４は、アクチュエータ１５および、図示しない油圧機構やばね機構を備える。アクチュエータ１１２は、図示しない油圧機構やばね機構によって生成されたエネルギーを遮断動作に必要な駆動力に変換する。

アクチュエータ１５には出力軸１８が設けられ、その端部はシールロッド１７の一方の端部に接続される。シールロッド１７の他方の端部は、絶縁操作ロッド１２のリンク群１１とは反対側の端部と接続され、アクチュエータ１５の駆動力を第２接触部に伝達する。そして、絶縁操作ロッド１２、シールロッド１７、およびアクチュエータ１５の出力軸１８は、略同一軸上に配置される。

絶縁操作ロッド１２は、エポキシやテフロン（登録商標）などの樹脂やＦＲＰなどの複合材からなる絶縁材料で作製され、操作機構１４と遮断部５との間を電気的に絶縁する。

シールロッド１７は、大気雰囲気となる機構箱１３内と消弧性ガス２が充填された容器１内とを貫通するため、シールロッド１７の摺動面および容器１の貫通部には図示しないシール機構を設けることによりその気密が保たれる。

操作機構１４は、容器１と操作機構１４との間に設けられた筒状の機構支え１６によって支持され、機構支え１６内にシールロッド１７とアクチュエータ１５の出力軸１８との連結部１９が位置する。

ここで、「筒状」とは円筒に限定されず、角筒なども含まれる。

機構箱１３は、操作機構１４の取り出しや収納ができるように少なくとも１つの面が着脱可能である。

操作機構１４が機構箱１３から取り出される際には、シールロッド１７とアクチュエータ１５の出力軸１８との連結部１９が切り離される。

容器１は、例えば端部近傍に２本ずつ配置された合計４本の容器支持部２０により据付基礎２１に据え付けられる。

次に、このように構成される第１の実施形態のガス遮断器における遮断動作について図１を用いて説明する。

アクチュエータ１５の矢印Ａ方向の駆動力（図１）が、シールロッド１７、絶縁操作ロッド１２およびリンク群１１を介して第２接触部８に伝達され、第２接触部８を矢印Ａに対して略９０度方向である矢印Ｂ方向（図１）に駆動させる。すなわち、アクチュエータ１５の矢印Ａ方向の駆動力がリンク群１１により矢印Ｂ方向の力に変換される。

そして、第２接触部８が矢印Ｂ方向に駆動されることにより、第１接触部７と第２接触部８が接離し、電流の開閉が行われる。

図示していない図１中右側の消弧室についても同様の構成であり、同様の動作が行われる。

図１１に示した従来のガス遮断器では、２つのリンク群１０８，１１４を介してアクチュエータ１１２の駆動力が第２接触部１０７に伝達されるため、リンク群１０８、１１４での摩擦力、リンク群１０８，１１４を構成する部品による駆動質量の増加、リンク群１０８，１１４を構成する部品間での微小な間隙による可動伝達時間の遅れ、等、アクチュエータ１５の駆動力のエネルギーロスが大きくなる。

一方、第１の実施形態に係るガス遮断器では、第２リンク群１１４を省略した構成となり、それによって生じていた駆動力のエネルギーロスをなくし、全体としてアクチュエータ１５からの駆動力のエネルギーロスを減少させることができる。

また、第２リンク群１１４を省略することにより、部品点数の減少によるコストダウン、故障率の減少やメンテナンス性の向上に繋がる。

図１１に示した従来のガス遮断器では、絶縁操作ロッド１０９とアクチュエータ１１２の出力軸１１３が略９０度の位置関係を成すように構成される。

そのため、アクチュエータ１１２などのメンテナンスや交換のために操作機構１１１を機構箱１１０から取り出す際、容器支持部１１５が妨げとなり、操作機構１１１を容器１０１の長手方向に取り出すことができず、容器１０１の長手方向に対して直角方向（図１１紙面に対して垂直方向）に取り出す必要がある。

通常、このようなガス遮断器は容器１０１の長手方向に対して直角方向に複数並べられるため、当該方向に操作機構１１１を取り出す場合、隣のガス遮断器との間に作業スペースを設ける必要がある。

それに対して、図１、図２に示す第１の実施形態のガス遮断器によれば、アクチュエータ１５の出力軸１８が絶縁操作ロッド１２と同軸上に配置され、出力軸１８の絶縁操作ロッド１２側とは反対側に操作機構１４が配置される。

そのため、図２に示すように機構箱１３と容器支持部２０との間に十分なスペースを確保することが可能となり、容器１の長手方向（矢印Ｃ）に操作機構１４を取り出すことができる。

このことにより、隣のガス遮断器との間に作業スペースを設ける必要がなく、隣り合うガス遮断器との距離を短縮することができる。このことは機器の設置スペースの削減に繋がる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図３、図４を用いて説明する。なお、第１の実施形態のガス遮断器の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

図３は第２の実施形態に係るガス遮断器の側面図、図４は図３のＤ−Ｄ断面図である。

この第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は絶縁操作ロッド１２の中心軸が据付基礎２１に対して略平行（平行も含む）に位置する点にある。

絶縁操作ロッド１２、シールロッド１７およびアクチュエータ１５の出力軸１８は、第１の実施形態と同様に略同一軸上に配置されるため、図３中の矢印Ｅで示すアクチュエータ１５の出力軸１８の動作方向も据付基礎２１に対して略平行となる。

以上説明した第２の実施形態に係るガス遮断器によれば、絶縁操作ロッド１２の中心軸が据付基礎２１に対して略平行に位置するように構成することにより、第１の実施形態で得られる効果に加えて、ガス遮断器の高さを抑えることができる。

このことにより、耐震性および保守性を向上させることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について、図５、図６を用いて説明する。なお、第１の実施形態および第２の実施形態のガス遮断器の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

図５は第３の実施形態に係るガス遮断器の側面図、図６は図５のＦ矢視図である。

この第３の実施形態が、第２の実施形態と異なる点は取合部１０の中心軸１００と絶縁操作ロッド１２の中心軸が略平行（平行も含む）に位置する点にある。

第３の実施形態に係るガス遮断器によれば、図６に示すように、取合部１０に取り付けられる母線やブッシングなどのガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）構成要素２３は、容器１とほぼ同じ高さに抑えることができる。すなわち、ＧＩＳ全体としての高さの抑制に繋がる。

また、機構箱１３周りのスペースを有効活用できるため、ＧＩＳ全体としての設置スペースの削減が可能となる。

なお、図６では取合部１０の中心軸１００を機構箱１３の突出方向と同一の方向にしているが、機構箱１３の突出方向と１８０°反対側にしても良い。

（第４の実施形態）
第４の実施形態について、図７を用いて説明する。なお、第１の実施形態乃至第３の実施形態のガス遮断器の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

図７は第４の実施形態に係るガス遮断器の正面図である。

この第４の実施形態が、第１の実施形態乃至第３の実施形態と異なる点は、操作機構１４と機構箱１３とが固定され、機構箱１３が据付基礎２１に固定されることにある。

具体的には、例えば操作機構締結部材２４および機構箱締結部材２５を有する。

図７に示すように、操作機構締結部材２４は操作機構１４の外周面と機構箱１３の内周面との間に設けられ、操作機構１４と機構箱１３とを締結する。

図７では一例として、操作機構１４の底面と当該面に対向する機構箱１３の内面に操作機構締結部材２４が配置される。

機構箱締結部材２５は機構箱１３の外周面と据付基礎２１を締結し、図７では一例として、機構箱１３の底面と据付基礎２１との間に機構箱締結部材２５が配置される。

以上説明した第４の実施形態に係るガス遮断器によれば、操作機構締結部材２４により操作機構１４と機構箱１３とが締結され、機構箱締結部材２５により機構箱１３と据付基礎２１とが締結されるため、第１の実施形態で得られる効果に加えて機器全体の安定性を向上、特に、アクチュエータ１５を駆動した際の容器１などに伝播する振動を低減させることができる。

このことにより、機器部材の剛性の低減によるコストダウンをしつつ、耐震性を高めることが可能となる。

図７では、操作機構締結部材２４を１つ、機構箱締結部材２５を２つ設けた例を示しているが、それぞれの数はこれらに限定されない。

なお、図７では第１の実施形態に対して、操作機構締結部材２４および機構箱締結部材２５を追加した構成を示しているが、操作機構締結部材２４のみを第２の実施形態や第３の実施形態に追加した構成でもよく、同様の効果を得ることができる。

ただし、必ずしも操作機構締結部材２４あるいは機構箱締結部材２５を有する必要はなく、操作機構１４と機構箱１３とが固定されているあるいは、機構箱１３と据付基礎２１とが固定されていれば機器の安定性を向上させることができる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態について、図８を用いて説明する。なお、第１の実施形態乃至第４の実施形態のガス遮断器の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

図８は第５の実施形態に係るガス遮断器の正面図である。

この第５の実施形態が、第１の実施形態乃至第４の実施形態と異なる点は機構支え１６が切り欠き２６を有する点にある。

切り欠き２６は、機構支え１６の操作機構１４側端部に設けられ、アクチュエータ１５の出力軸１８を取り出すのに十分な大きさを有する。

以上説明した第５の実施形態に係るガス遮断器によれば、操作機構１４を機構箱１３から取り出す際に、シールロッド１７とアクチュエータ１５の出力軸１８との連結部１９を切り離し、切り欠き２６に出力軸１８を通すことで取り出すことができる。

すなわち、切り欠き２６を有さない場合に機構箱１３から操作機構１４を取り出すためには、シールロッド１７とアクチュエータ１５の出力軸１８との連結部１９を切り離し、アクチュエータ１５を据付基礎２１方向に距離Ｌ１分移動させる必要がある。

一方、本実施形態では切り欠き２６を有することで、アクチュエータ１５を据付基礎２１方向に移動させる移動距離はＬ２でよく、操作機構１４を移動させる距離を短くすることができる。

このことにより、操作機構１４の取り出し作業を容易にすることが可能となる。

また、操作機構１４の移動距離を短くできることで、機構箱１３を小さくすることが可能となり、ガス遮断器の高さを抑えることができる。

さらに、機構箱１３の底面を着脱可能とすることで、より取り出し作業が容易になる。

なお、図８では第１の実施形態に対して、切り欠き２６を有する構成を示しているが、第２の実施形態乃至第４の実施形態に適用してもよく、操作機構１４の取り出し作業を容易にすることが可能となる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態について、図９を用いて説明する。なお、第１の実施形態乃至第５の実施形態のガス遮断器の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

図９は第６の実施形態に係るガス遮断器の側面図である。

この第６の実施形態は、第１の実施形態に係るガス遮断器を容器１の長手方向に対して平行に３台並べ３相構造とした例を示している。

図９に示すように、隣り合う各相の容器１は、容器同士を直接締結する相連結部材２７Ａで、各相の容器１を支持する容器支持部２０は、相連結部材２７Ｂによってそれぞれ固定される。

このように構成される第６の実施形態に係るガス遮断器によれば、隣り合う各相の容器１もしくは容器支持部２０が相連結部材２７Ａ、２７Ｂによって固定されることにより、機器を安定させ、耐震性を高めることができる。

耐震性の向上に伴い、図９に示すように１相あたりの容器支持部材２０を４本から２本に減らすことが可能となり、機器の安定性を保ちつつコストダウンに貢献できる。

また、第１の実施形態で述べたように、アクチュエータ１５の出力軸１８が絶縁操作ロッド１２と同軸上に配置されることにより、隣り合うガス遮断器との距離を短縮することができるため、相連結部材２７Ａ、２７Ｂの長さは短くてすむ。そのことによってもコストダウンに貢献できる。

本実施形態の変形例として、図１０に示すように相連結部材２７Ａに容器支持部２０を設けてもよい。このように構成することにより、機構箱１３周りにスペースを確保することができ、機構箱１３から操作機構１４を取り出す作業が容易になる。

上記の第１の実施形態乃至第６の実施形態では例として消弧室４を２つ備える２点切りガス遮断器を示しているが、消弧室４が１つである１点切りガス遮断器や消弧室４が３つ以上ある多点切りガス遮断器に適用されてもよく、各実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…密封容器
２…消弧性ガス
３…支持絶縁筒
４…消弧室
５…遮断部
７…第１接触部
８…第２接触部
９…主回路導体
１０…取合部
１１…リンク群
１２…絶縁操作ロッド
１３…機構箱
１４…操作機構
１５…アクチュエータ
１６…機構支え
１７…シールロッド
１８…出力軸
１９…連結部
２０…容器支持部
２１…据付基礎
２３…ＧＩＳ構成要素
２４…操作機構締結部材
２５…機構箱締結部材
２６…切り欠き
２７…相連結部材

Claims (12)

1. 消弧性ガスが充填された密封容器と、
   前記容器内に配置される第１接触部と、
   前記第１接触部に対向配置されて前記容器軸方向に可動し、前記第１接触部と接離可能な第２接触部と、
   前記第２接触部の前記第１接触部側とは反対側端部とリンクを介してその一端部が前記第２接触部に対して略９０度の角度に接続された絶縁操作ロッドと、
   この絶縁操作ロッドと略同軸に配置されるとともに、前記絶縁操作ロッドの他端部に前記第２接触部を動作させる駆動力を伝える出力軸を備えたアクチュエータと
   を有するガス遮断器。
2. 前記絶縁操作ロッドの他端部と前記アクチュエータの出力軸との間に配置され、前記絶縁操作ロッドの他端部に前記アクチュエータの出力軸の駆動力を伝えるシールロッドを有するとともに、
   このシールロッドは、貫通する部分の気密を保つように構成する請求項１記載のガス遮断器。
3. 前記出力軸の前記絶縁操作ロッド側とは反対側には、前記アクチュエータを内蔵する操作機構を有する請求項１または請求項２に記載のガス遮断器。
4. 内部に前記シールロッドと前記アクチュエータとの連結部が位置するように前記容器と前記操作機構とを支持する機構支えを有する請求項３に記載のガス遮断器。
5. 前記機構支えは、前記操作機構側端部に切り欠きを有する請求項４に記載のガス遮断器。
6. 前記容器の外部に取り付けられ、前記操作機構が収納される機構箱を有する請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のガス遮断器。
7. 前記機構箱は、少なくとも１つの面が着脱可能である請求項６に記載のガス遮断器。
8. 前記操作機構と前記機構箱とが固定される請求項６または請求項７に記載のガス遮断器。
9. 前記機構箱と据付基礎とが固定される請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のガス遮断器。
10. 前記絶縁操作ロッドの中心軸が据付基礎と略平行である請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のガス遮断器。
11. 前記容器は、前記第１接触部と接続された主回路部が通る取合部を有し、
    前記取合部の中心軸と前記絶縁操作ロッドの中心軸とが略平行である請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のガス遮断器。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のガス遮断器において、
    複数並べられた前記ガス遮断器のうち、少なくともそれぞれ隣り合う容器を固定したガス遮断器。

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