JP3657489B2 - 気中開閉器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、気中開閉器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気中開閉器として、例えば特開平１０−３３４７５号公報に示されたものがある。図４は、このような従来の気中開閉器を示す断面図である。図４において、６９は金属製の開閉器ケース、７０、７１は複数のブッシングであり、開閉器ケース６９を貫通するとともに開閉器ケース６９に支持されている。
【０００３】
７２は固定接触子であり、一方のブッシング７０の内端部に固定支持されている。７３は回動可能な可動接触子であり、他方のブッシング７１の内端部に回動可能に支持され固定接触子７２に接離可能にされている。
【０００４】
７４は絶縁材料で形成された細隙形の消弧室部であり、固定接触子を収容する固定接触子収容部７４ａ、可動接点７３の移動軌跡に沿って細隙を形成する細隙部７４ｂ及び上端部に形成された挿入口部７４ｃを有する。そして、固定接触子収容部７４ａ、細隙部７４ｂ及び挿入口部７４ｃの内部が消弧室７４ｄとなっている。消弧室部７４は、ブッシング７０に支持されている。可動接触子７３は、挿入口部７４ｃを介して細隙部７４ｂ内に挿入可能にされ、固定接触子７２と接離する。
【０００５】
このような気中開閉器において、可動接触子７３が固定接触子７２から開離する方向へ回動される際、固定接触子７２と可動接触子７３の先端との間にはアークＡが発生する。このアークＡは、消弧室部７４内（消弧室７４ｄ）に閉じ込められ密度の高い状態となる。また、細隙部７４ｂの内壁がアークＡの熱によって分解し消弧性ガスが発生する。
【０００６】
このため、消弧室部７４内、特に細隙部７４ｂ内のアークガスの密度すなわち圧力が非常に大きくなる。従って、可動接触子７３が回動して消弧室部７４の挿入口部７４ｃから離脱する位置まで開離したとき、挿入口部７４ｃからホットガスが勢いよく吹き出す。アークＡは、細隙部７４ｂの細隙効果にて冷却されるとともに挿入口部７４ｃから勢いよく吹き出すホットガスにより吹き飛ばされ消弧される。
【０００７】
ところが、ホットガスが吹出す方向にアース電位のもの（この従来例では金属製の開閉器ケース６９）があると、十分絶縁回復していないホットガスが触れて地絡を生じる場合がある。この地絡を防ぐためには、アース電位のものの前に絶縁性の隔壁（バリア）を取付ける構造にするか、ホットガスの吹出す方向の離隔距離を十分に取る必要があり、いずれの場合も開閉器ケース６９を大きくする必要がある。
【０００８】
そこで、消弧室部から勢いよくホットガスが吹き出し地絡するのを防止するために提案されたものとして、例えば特開昭５２−１４２２７１号公報に示されたようなものがある。図５は、このような気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。
【０００９】
図５において、細隙部７４ｂの途中にガス排出通路部７５が分岐して設けられている。従って、電流遮断時に発生したアークＢによるホットガスは挿入口部７４ｃとガス排出通路部７５との２つに分かれて吹出すことになる。
【００１０】
ガス排出通路部７５の存在により、遮断途中においてアークＢがガス排出通路部７５近傍において図５において点線Ｂで示すようにガス排出通路部７５側に引き延ばされ、冷却され消弧される。また、可動接触子７３の挿入口部７４ｃから吹き出すホットガスの勢いが緩和される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示すような改良された従来の気中開閉器においても、遮断する電流が７．２ｋＶ、６００Ａクラスになると限界があり、二手に分かれたホットガスのうち、よりアース電位に近い方から開閉器ケースへ地絡する場合があることが実験で確かめられている。従って、開閉器ケースを小さくするには、やはり限界があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、小形化できる気中開閉器を得ることを目的としている。さらに、遮断時の再起電圧が厳しい変圧器の励磁電流等誘導性の小電流遮断性能にも優れた気中開閉器を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の気中開閉器においては、収容ケース内に収容された第一の接触子、開口部を有し第一の接触子を取り囲む絶縁材料製の消弧室部、収容ケース内に回動可能に設けられ開口部を介して消弧室部内に挿脱され第一の接触子と接離する第二の接触子、及び消弧室部内に連通し消弧室部内の圧力が上昇するとき消弧室部内からガスが流入するともに消弧室部内の圧力が下降するとき消弧室部内へガスが流出することにより消弧室の圧力の上昇速度及び下降速度を緩和する緩衝室を形成する緩衝室部を設けたものである。
遮断時のアークによりホットガスが発生し消弧室部内の圧力が上昇するが、ホットガスが緩衝室に移動することにより消弧室部内の圧力上昇が緩和される。また、緩衝室に移動し蓄積されたホットガスは、細隙部内の圧力が緩衝室の圧力よりも低くなったとき細隙部内へ戻り挿入口部から放出される。このため、消弧室部及び緩衝室部からホットガスが急激に吹出すのを抑制でき、開閉器ケースへの地絡を防止できる。
【００１４】
そして、緩衝室部は、緩衝室と外部とを連通する貫通孔部が所定位置に設けられるとともに緩衝室の圧力上昇により動作して貫通孔部を閉塞する閉塞手段が設けられたものであることを特徴とする。
大きい電流のアークはエネルギーが大きいので消弧室部及びこれに連通する緩衝室内の圧力の上昇が大きくなる。このため、閉塞手段が動作して貫通孔部を閉塞するので緩衝室による緩衝作用が有効に働いて電流を効果的に遮断できる。また、小さい電流のアークはエネルギーが小さいので緩衝室内の圧力はさほど上昇しない。従って、閉塞手段が動作しないので貫通孔部は閉塞されず、圧力緩衝作用が小さくなるため、小さい電流も有効に遮断することができると考えられる。
【００１５】
さらに、緩衝室部は、連通通路部と、この連通通路部を介して消弧室部内と連通する圧力緩和室が形成された圧力緩和室部とを有するものであることを特徴とする。
連通通路部の流路断面積を適当に選び消弧室部内と圧力緩和室部との間における連通通路部の絞り効果を調整することにより、緩衝部室の緩衝作用を制御できる。
【００１６】
また、圧力緩和室部は、消弧室部とは別の材料で形成されたものであることを特徴とする。
圧力緩和室部を別の材料で形成するようにすれば、圧力緩和室の材料を任意に選択することができ、例えば消弧室部よりも安価な材料を選択すればそれだけ安価になる。
【００１７】
そして、緩衝室部は、消弧室部と同じ材料を用いて消弧室部と一体に形成されたものであることを特徴とする。
消弧室部と同じ材料で一体に緩衝室部を形成することにより、部品数を削減し組立工数を低減できる。
【００１８】
さらに、緩衝室部は、緩衝室内に強磁性材料製のアークガイドが設けられたものであることを特徴とする。
アークガイドが中間電極として働き、遮断時に発生するアークはこのアークガイドにより分断されアーク抵抗が大きくなるので、遮断が容易になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の一形態である気中開閉器の断面図である。図１において、１は開閉器ケースであり、鋼板で箱型に形成され、アース電位とされている。２、３はブッシングであり、三相分が開閉器ケース１の側壁をそれぞれ対向するようにして貫通し、支持されている。４、５は通電用スタッドであり、上記ブッシング２、３に貫通され固定支持されている。
【００２０】
６は固定接触子側通電板であり、通電用スタッド５に取付けねじ７により取付け固定されている。８は可動接触子側通電板であり、他方の通電用スタッド４に取付けねじ９により取付け固定されている。１０は固定接触子であり、固定接触子側通電板６に取付けねじ１１により取付けられている。１２は可動接触子であり、可動接触子側通電板８に支持ねじ１３により回動可能なように支持され、固定接触子１０と接離する。
【００２１】
１４は、消弧室部であり、固定接触子１０を取り囲む固定接触子収容部１４ａ、可動接点１２の移動軌跡に沿って細隙を形成する細隙部１４ｂ及び挿入口部１４ｃを有する。固定接触子収容部１４ａと細隙部１４ｂとは連通し、細隙部１４ｂの端部に挿入口部１４ｃが設けられている。そして、固定接触子収容部１４ａ、細隙部１４ｂ及び挿入口部１４ｃの内部が消弧室１４ｄとなっている。
【００２２】
消弧室部１４は、固定接触子側通電板６に取付けねじ（図示省略）により取付けられ耐アーク性に優れた樹脂、例えばポリアセタール樹脂にて一体成形されている。可動接触子１２は、挿入口部１４ｃを介して細隙部１４ｂ内に挿入可能にされ、固定接触子１０と接離する。
【００２３】
２１はガス出入通路２１ａを有するガス出入通路部、２２は圧力緩和室としてのバッファ室２２ａを有するバッファ室部２２である。ガス出入通路部２１は、細隙部１４ｂから分岐して可動接触子１２の先端部が回動する回動軌跡よりも外側（図１の右下側）に設けられている。ガス出入通路２１ａは、断面が縦長の矩形であり、その断面積は細隙部１４ｂより若干小さくかつ後述するバッファ室２２ａの断面積の約１０の１程度にされている。
【００２４】
バッファ室部２２は、ゴムにて先端部が閉ざされた円筒形に形成されている。このゴムは、消弧室部１４を形成するポリアセタール樹脂よりも安価な材料であって若干弾性変形するものを選定している。円筒形のバッファ室２２ａの大きさは約２００ｃｃである。
【００２５】
バッファ室部２２は、ガス出入通路部２１の円筒形に形成された外周部２１ｂに若干弾性変形して気密に嵌合され、細隙部１４ｂ内に連通している。上記ガス出入通路部２１を通って、細隙部１４ｂとバッファ室部２２との間をガスが行き来する。このとき、ガス出入通路部２１の絞り作用によりガスの流通速度が適切に制御される。なお、ガス出入通路部２１とバッファ室部２２にてこの発明の緩衝室部２４を構成し、ガス出入通路２１ａ及びバッファ室２２ａにて緩衝室２４ａを構成している。
【００２６】
２５は強磁性鋼板製のアークガイドであり、ガス出入通路部２１のガス出入通路２１ａを形成する壁面の内側に図１の紙面に垂直な方向に対向するようにして２枚設けられている。
【００２７】
次に動作について説明する。通常の負荷電流２００〜６００Ａの範囲の電流を遮断する場合、可動接触子１２が固定接触子１０から開離するときに可動接触子１２の先端部と固定接触子１０との間でアークＣが発生する。発生したアークＣにより消弧室部１４内の圧力が上昇するが、ガス通路部２１を通ってバッファ室部２２内にガスが移動することにより消弧室部１４内の圧力上昇が緩和される。
【００２８】
なお、一旦バッファ室２２ａに入り込んだガスは、可動接触子１２が消弧室部１４の挿入口部１４ｃから抜け出た後、細隙部１４ｂ内の圧力がバッファ室２２ａの圧力よりも低くなったとき、ガス出入通路部２１を通過して細隙部１４ｂ内に戻り挿入口部１４ｃから放出され、消弧室部１４内は通常の圧力に戻る。上記バッファ室２２ａにガスが流入するとき及びバッファ室２２ａから細隙部１４ｂに戻るとき、ガス出入通路部２１が絞り装置として働く。
【００２９】
ここで、上記図１の実施の形態におけるバッファ室２２ａの容積が５０、１００、２００、３００、５００、１０００ｃｃのバッファ室部２２を用意し、これらを順次取り換えて行った遮断性能の評価試験について説明する。
【００３０】
なお、供試気中開閉器は、定格電圧（交流）７．２ｋＶ、定格電流６００Ａ、固定接触子収容部１４ａの容積約２０ｃｃ、細隙部１４ｂの容積約６ｃｃ、ガス通路部２１の容積約２ｃｃである。すなわち、消弧室１４ｄの容積は１６ｃｃであり、緩衝室２４ａの容積はガス通路部２１の容積２ｃｃに上記各バッファ室部２２の容積を加えたものになる。
【００３１】
評価は、挿入口部１４ｃからのガスの吹き出し距離を高速度カメラにて撮影するとともに遮断時間を測定した。結果は次の通りであった。効果の有無は、バッファ室２２ａがないとき（容積が零）の挿入口部１４ｃからのガスの吹き出し距離を基準に効果の有無を比較した。
【００３２】
なお、バッファ室２２ａの容積が零のとき、緩衝室２４ａとしてはガス通路部２１の容積２ｃｃがあるが、消弧室１４ｄの容積２６ｃｃに比し小さいので、影響は少ないと考えられる。また、バッファ室部２２はゴム製ではあるが、アーク発生時の消弧室部１４内の圧力上昇では殆ど膨張しないので、緩衝室２４ａの容積はほぼ一定と考えることができる。
【００３３】
遮断電流が２００Ａのとき、
バッファ室２２ａの容積が ５０ｃｃのとき、効果なし。
バッファ室２２ａの容積が１００ｃｃのとき、若干効果あり。
バッファ室２２ａの容積が２００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が３００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が５００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が１０００ｃｃのとき、効果あり。
【００３４】
遮断電流が６００Ａのとき、
バッファ室２２ａの容積が ５０ｃｃのとき、効果なし。
バッファ室２２ａの容積が１００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が２００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が３００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が５００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が１０００ｃｃのとき、効果あり。
【００３５】
ところで、バッファ室２２ａの容積が５００ｃｃを超えても緩衝効果はあるが、バッファ室２２ａの容積をあまり大きくするとバッファ室部２２の大きさはもちろんのこと開閉器ケース１も大きくなるので、本願発明の小形化できるという効果が減殺される。さらに、ホットガスの細隙部１４ｂ内における圧力が低下し過ぎてアークの冷却、吹出し効果が減殺され好ましくない。
【００３６】
また、バッファ室部２２が大きくなると、高価な絶縁材料例えば耐アーク性に優れた樹脂であるポリアセタール樹脂の使用量が増え、高価になる。これら諸要素を勘案すると、６．６ｋＶクラスの気中開閉器の場合、バッファ室２２ａの容積の上限は５００ｃｃ程度とするのが、適当である。
【００３７】
また、バッファ室２２ａの容積がおよそ１００ｃｃよりも小さいと圧力緩和効果が小さくなり、特に大電流の遮断時に挿入口部１４ｃからのホットガスの吹出しが多くなって地絡防止の点で厳しくなる。従って、緩衝室２４ａの容積は、１００〜５００ｃｃ程度にするのが適当である。
【００３８】
以上のように、緩衝室２４ａの容積を適切に、具体的にはおよそ１００〜５００ｃｃに選び適度に消弧室部１４内のアークによる圧力上昇を緩和して可動接触子１２が挿入口部１４ｃから抜け出るときに挿入口部１４ｃから可動接触子１２の開離方向へアークにより加熱された空気であるホットガスが急激に吹出すのを抑制する。また、緩衝室２４ａに流入したホットガスを直ちに外部へ放出しないで細隙部１４ｂに戻すことにより、ホットガスを外部へ急激に放出しないようにしている。これらにより、アース電位である開閉器ケース１への地絡を防止することができる。
【００３９】
従って、ホットガスの吹き出す方向の離隔距離、すなわち開閉器ケース１と挿入口部１４ｃとの離隔距離を小さくできるので、開閉器ケース１、ひいては気中開閉器を小形化できる。
【００４０】
もちろん、開路状態においては可動接触子が消弧室部１４から完全に離脱した状態になるので、消弧室部１４、特に細隙部１４ｂの内面がアークにより汚損されても、固定接触子１０と可動接触子１２間の耐電圧が低下するおそれはない。
【００４１】
このバッファ室部２２は、先端部が閉ざされ消弧室部１４以外とは連通していないので、開閉器ケース１内に直接ホットガスを放出することはなく、また消弧室部１４内のホットガスの圧力を極端に低下させることはない。従って、バッファ室部２２に蓄積された圧力を可動接触子１２が挿入口部１４ｃから抜け出た後に放出することにより挿入口部１４ｃ近傍のホットガスに乱流を起させ適度に拡散させて遮断性能を安定化させる作用効果がある。
【００４２】
また、バッファ室部２２は圧力緩和効果をもたらすことが目的であり、直接高温のアークに触れることはないので、例えば上記のようにゴム系等の安価な材料で形成することが可能である。さらに、消弧室部１４の大きさを小さくできるので、ポリアセタール樹脂などの高価な耐アーク性樹脂の使用量を低減できる。もちろん、バッファ室部２２の材料としてプラスチック系等の材料を使用することもできる。このように、バッファ室部２２を消弧室部１４とは別の材料を使用しうるように別体にすれば、バッファ室部２２の材料を任意に選択することができる。
【００４３】
なお、アークガイド２５が中間電極として働き、固定接触子１０と可動接触子１２間で発生したアークＣはこのアークガイド２５を介して両接触子間に飛ぶ状態に移行する。すなわち、アークはアークガイド２５により分断されアークの抵抗が大きくなる。また、細隙部１４ｂの細隙効果によって冷却される。さらに、細隙部１４ｂを形成する樹脂の一部がアークの熱によって分解してホットガスが発生する。これらにより、アークは可動接触子１２が消弧室部１４の挿入口部１４ｃから抜け出た時点で遮断される。なお、実験の結果、アークガイド２５が１枚の場合でも、ほぼ同様な効果が得られた。
【００４４】
なお、バッファ室部２２をアークによる消弧室の圧力上昇により弾性変形してその容積が拡大する弾性ゴム製とすれば、弾性ゴムの弾性変形によるバッファ室の容積の膨張収縮が圧力緩衝作用を助けるので、バッファ室部２２の容積を小さくすることができ、一層小型化を図ることができる。
【００４５】
実施の形態２．
図２は、この発明の他の実施の形態である気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。図２において、３１はガス出入通路３１ａを有するガス出入通路部、３２は圧力緩和室としてのバッファ室３２ａを有するバッファ室部である。ガス出入通路部３１とバッファ室部３２にてこの発明の緩衝室部３４を構成し、ガス出入通路３１ａ及びバッファ室３２ａにて緩衝室３４ａを構成している。なお、ガス出入通路部３１及びバッファ室部３２は、消弧室部１４と同じ材料で消弧室部１４と一体に形成されている。
【００４６】
ガス出入通路部３１は、可動接触子１２の先端部が移動する移動軌跡よりも外側にあって、そのガス出入通路３１ａはその断面が縦長の矩形である。このガス出入通路３１ａを介してバッファ室３２ａが細隙部１４ｂの内部と連通しており、ガスはガス出入通路３１ａを通って細隙部１４ｂとバッファ室３２ａとの間を行き来する。このとき、ガス出入通路部３１はガス流通を絞る作用をするのは図１の実施の形態のガス出入通路部２１と同様である。また、緩衝室３４ａの容積、すなわちガス出入通路３１ａとバッファ室３２ａとの合計容積は、約３００ｃｃである。
【００４７】
このように、消弧室部１４と同じ材料で消弧室部１４と一体に緩衝室部３４を形成することにより、部品数を削減し組立工数を低減できる。
【００４８】
実施の形態３．
図３は、さらにこの発明の他の実施の形態である気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。気中開閉器の別の用途として、７．２ｋＶ、２００Ａ〜６００Ａ程度の負荷電流開閉だけでなく無負荷変圧器の励磁電流の遮断性能を要求されるものもある。この場合、上記図１や図２に示した実施の形態のものは、７．２ｋＶ、２００〜６００Ａ程度の負荷電流の遮断性能については優れた能力をもつが、励磁電流の遮断性能については遮断時の再起電圧が厳しくなるため７．２ｋＶ１０〜１５Ａ程度の遮断が限界であることが実験結果より明らかになった。
【００４９】
この励磁電流の遮断性能を向上させる手段として、図３に示すような気中遮断器が有効である。図３において、４２はバッファ室部であり、合成ゴムにて形成され、その内部がバッファ室４２ａとされている。そして、バッファ室部４２の底部に円形の断面積約４０平方ミリメートルの貫通孔４２ａが形成された貫通孔部４２ｂが１箇所設けられている。バッファ室部４２は、ガス出入り通路部２１の外周部２１ｂに気密に嵌合されており、ガス出入通路部２１を介して消弧室１４ｄに連通している。
【００５０】
また、バッファ室部４２の底部には、バッファ室４２ａの室内側から貫通孔４２ａを閉塞し得るよう貫通孔部４２に相対する位置に開閉弁４６を固設している。開閉弁４６は、板厚０．１ｍｍの燐青銅板を図３のように概略「く」の字状に曲げたもので、所定の弾性を有する。開閉弁４６は通常状態では貫通孔４２ａを閉塞せずバッファ室４２ａは貫通孔部４２を介して外部と連通している。
【００５１】
７．２ｋＶ、２００〜６００Ａ程度の負荷電流遮断時には発生したアークのエネルギーで細隙部１４ｂの圧力が比較的大きく上昇するので、ガス出入通路部２１を介してガスがバッファ室部４２内に流入しバッファ室４２ａの圧力も高くなる。
【００５２】
このため、バッファ室４２ａ内と外部との圧力差が大きくなり開閉弁４６が押され弾性変形して貫通孔部４２ｂを塞ぐ。これにより、バッファ室部４２の内圧が適度に上昇し図１や図２の実施の形態で述べたのと同様の作用効果により地絡を防止できるとともに安定にアークを遮断することができる。
【００５３】
逆に、誘導性の小電流例えば変圧器の無負荷電流遮断のように再起電圧は厳しいが１０〜３０Ａレベルの小電流遮断の場合は、図３に示したように、バッファ室部４２の底部に貫通孔部４２ｂを設け、開閉弁４６にて貫通孔部４２ｂを閉塞し得るように構成し、同じ条件で励磁電流の遮断試験を行うと、遮断限界性能を１５Ａから約３０Ａに上げることができた。
【００５４】
この場合、高速度カメラで開閉弁４６の動きを撮影し観測すると遮断電流が小さいのでバッファ室４２の圧力がそれほど上昇せず、開閉弁４６は貫通孔部４２ｂを塞いでいなかった。
【００５５】
このように、バッファ室４２ａを完全に密閉せずに小さな貫通孔４２ａを有する貫通孔部４２ｂを設けるとともに、その貫通孔部４２ｂに対向して所定の圧力で動作する開閉弁４６を設けることにより、負荷電流２００〜６００Ａの開閉性能だけでなく３０Ａクラスまでの励磁電流等の誘導性の電流の遮断性能を要求される用途についても適用可能となる。
【００５６】
なお、バッファ室部４２をアークによる消弧室１４ｄの圧力上昇により弾性変形してその容積が拡大する弾性ゴム製とし、バッファ室部４２の内圧により動作する開閉弁をバッファ室部と一体に弾性ゴムで形成することもできる。
【００５７】
以上の各実施の形態では、７．２ｋＶの高圧の気中開閉器に緩衝部を設けるものについて説明したが、３．３ｋＶ、２２ｋＶあるいは３３ｋＶクラスの気中開閉器に適用しても同様の効果を奏する。なお、消弧室部１４はその挿入口部１４ｃが図４の消弧室７４のように上方に開口するように配設されたものあっても同様の効果を奏する。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００５９】
本発明の気中開閉器においては、収容ケース内に収容された第一の接触子、開口部を有し第一の接触子を取り囲む絶縁材料製の消弧室部、収容ケース内に回動可能に設けられ開口部を介して消弧室部内に挿脱され第一の接触子と接離する第二の接触子、及び消弧室部内に連通し消弧室部内の圧力が上昇するとき消弧室部内からガスが流入するともに消弧室部内の圧力が下降するとき消弧室部内へガスが流出することにより消弧室の圧力の上昇速度及び下降速度を緩和する緩衝室を形成する緩衝室部を設けたものであるので、遮断時のアークによりホットガスが発生し消弧室部内の圧力が上昇するが、ホットガスが緩衝室に移動することにより消弧室部内の圧力上昇が緩和される。また、緩衝室に移動し蓄積されたホットガスは、細隙部内の圧力が緩衝室の圧力よりも低くなったとき細隙部内へ戻り挿入口部から放出される。このため、消弧室部及び緩衝室部からホットガスが急激に吹出すのを抑制でき、開閉器ケースへの地絡を防止できる。従って、ホットガスが吹き出す方向の離隔距離、すなわち開閉器ケースと挿入口との離隔距離を小さくできるので、開閉器ケース、ひいては気中開閉器を小形化できる。
【００６０】
そして、緩衝室部は、緩衝室と外部とを連通する貫通孔部が所定位置に設けられるとともに緩衝室の圧力上昇により動作して貫通孔部を閉塞する閉塞手段が設けられたものであることを特徴とするので、大きい電流のアークはエネルギーが大きいので消弧室部及びこれに連通する緩衝室内の圧力の上昇が大きくなる。このため、閉塞手段が動作して貫通孔部を閉塞するので緩衝室による緩衝作用が有効に働いて電流を効果的に遮断できる。また、小さい電流のアークはエネルギーが小さいので緩衝室内の圧力はさほど上昇しない。従って、閉塞手段が動作しないので貫通孔部は閉塞されず、圧力緩衝作用が小さくなるため、小さい電流も有効に遮断することができると考えられ、誘導性の小電流の遮断性能が向上する。
【００６１】
さらに、緩衝室部は、連通通路部と、この連通通路部を介して消弧室部内と連通する圧力緩和室が形成された圧力緩和室部とを有するものであることを特徴とするので、連通通路部の流路断面積を適当に選び消弧室部内と圧力緩和室部との間における連通通路部の絞り効果を調整することにより、緩衝部室の緩衝作用を制御できる。
【００６２】
また、圧力緩和室部は、消弧室部とは別の材料で形成されたものであることを特徴とするので、圧力緩和室部を別の材料で形成するようにすれば、圧力緩和室の材料を任意に選択することができ、例えば消弧室部よりも安価な材料を選択すればそれだけ製作費用が安価になる。
【００６３】
そして、緩衝室部は、消弧室部と同じ材料を用いて消弧室部と一体に形成されたものであることを特徴とするので、消弧室部と同じ材料で一体に緩衝室部を形成することにより、部品数を削減し組立工数を低減できる。
【００６４】
さらに、緩衝室部は、緩衝室内に強磁性材料製のアークガイドが設けられたものであることを特徴とするので、アークガイドが中間電極として働き、遮断時に発生するアークはこのアークガイドにより分断されアーク抵抗が大きくなるため、遮断が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の一形態である気中開閉器の断面図である。
【図２】 この発明の他の実施の形態である気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。
【図３】 さらに、この発明の他の実施の形態である気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。
【図４】 従来の気中開閉器を示す断面図である。
【図５】 従来の別の気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 開閉器ケース、１０ 固定接触子、１２ 可動接触子、１４ 消弧室部、１４ｂ 細隙部、１４ｃ 挿入口部、１４ｄ 消弧室、
２１，３１ ガス出入通路部、２２，３２，４２ バッファ室部、
２２ａ，３２ａ，４２ａ バッファ室、２４，３４，４４ 緩衝室部、
２４ａ，３４ａ，４４ａ 緩衝室、２５ アークガイド、４２ａ 貫通孔部、
４２ｂ 貫通孔、４６ 開閉弁。
【発明の属する技術分野】
この発明は、気中開閉器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気中開閉器として、例えば特開平１０−３３４７５号公報に示されたものがある。図４は、このような従来の気中開閉器を示す断面図である。図４において、６９は金属製の開閉器ケース、７０、７１は複数のブッシングであり、開閉器ケース６９を貫通するとともに開閉器ケース６９に支持されている。
【０００３】
７２は固定接触子であり、一方のブッシング７０の内端部に固定支持されている。７３は回動可能な可動接触子であり、他方のブッシング７１の内端部に回動可能に支持され固定接触子７２に接離可能にされている。
【０００４】
７４は絶縁材料で形成された細隙形の消弧室部であり、固定接触子を収容する固定接触子収容部７４ａ、可動接点７３の移動軌跡に沿って細隙を形成する細隙部７４ｂ及び上端部に形成された挿入口部７４ｃを有する。そして、固定接触子収容部７４ａ、細隙部７４ｂ及び挿入口部７４ｃの内部が消弧室７４ｄとなっている。消弧室部７４は、ブッシング７０に支持されている。可動接触子７３は、挿入口部７４ｃを介して細隙部７４ｂ内に挿入可能にされ、固定接触子７２と接離する。
【０００５】
このような気中開閉器において、可動接触子７３が固定接触子７２から開離する方向へ回動される際、固定接触子７２と可動接触子７３の先端との間にはアークＡが発生する。このアークＡは、消弧室部７４内（消弧室７４ｄ）に閉じ込められ密度の高い状態となる。また、細隙部７４ｂの内壁がアークＡの熱によって分解し消弧性ガスが発生する。
【０００６】
このため、消弧室部７４内、特に細隙部７４ｂ内のアークガスの密度すなわち圧力が非常に大きくなる。従って、可動接触子７３が回動して消弧室部７４の挿入口部７４ｃから離脱する位置まで開離したとき、挿入口部７４ｃからホットガスが勢いよく吹き出す。アークＡは、細隙部７４ｂの細隙効果にて冷却されるとともに挿入口部７４ｃから勢いよく吹き出すホットガスにより吹き飛ばされ消弧される。
【０００７】
ところが、ホットガスが吹出す方向にアース電位のもの（この従来例では金属製の開閉器ケース６９）があると、十分絶縁回復していないホットガスが触れて地絡を生じる場合がある。この地絡を防ぐためには、アース電位のものの前に絶縁性の隔壁（バリア）を取付ける構造にするか、ホットガスの吹出す方向の離隔距離を十分に取る必要があり、いずれの場合も開閉器ケース６９を大きくする必要がある。
【０００８】
そこで、消弧室部から勢いよくホットガスが吹き出し地絡するのを防止するために提案されたものとして、例えば特開昭５２−１４２２７１号公報に示されたようなものがある。図５は、このような気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。
【０００９】
図５において、細隙部７４ｂの途中にガス排出通路部７５が分岐して設けられている。従って、電流遮断時に発生したアークＢによるホットガスは挿入口部７４ｃとガス排出通路部７５との２つに分かれて吹出すことになる。
【００１０】
ガス排出通路部７５の存在により、遮断途中においてアークＢがガス排出通路部７５近傍において図５において点線Ｂで示すようにガス排出通路部７５側に引き延ばされ、冷却され消弧される。また、可動接触子７３の挿入口部７４ｃから吹き出すホットガスの勢いが緩和される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示すような改良された従来の気中開閉器においても、遮断する電流が７．２ｋＶ、６００Ａクラスになると限界があり、二手に分かれたホットガスのうち、よりアース電位に近い方から開閉器ケースへ地絡する場合があることが実験で確かめられている。従って、開閉器ケースを小さくするには、やはり限界があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、小形化できる気中開閉器を得ることを目的としている。さらに、遮断時の再起電圧が厳しい変圧器の励磁電流等誘導性の小電流遮断性能にも優れた気中開閉器を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の気中開閉器においては、収容ケース内に収容された第一の接触子、開口部を有し第一の接触子を取り囲む絶縁材料製の消弧室部、収容ケース内に回動可能に設けられ開口部を介して消弧室部内に挿脱され第一の接触子と接離する第二の接触子、及び消弧室部内に連通し消弧室部内の圧力が上昇するとき消弧室部内からガスが流入するともに消弧室部内の圧力が下降するとき消弧室部内へガスが流出することにより消弧室の圧力の上昇速度及び下降速度を緩和する緩衝室を形成する緩衝室部を設けたものである。
遮断時のアークによりホットガスが発生し消弧室部内の圧力が上昇するが、ホットガスが緩衝室に移動することにより消弧室部内の圧力上昇が緩和される。また、緩衝室に移動し蓄積されたホットガスは、細隙部内の圧力が緩衝室の圧力よりも低くなったとき細隙部内へ戻り挿入口部から放出される。このため、消弧室部及び緩衝室部からホットガスが急激に吹出すのを抑制でき、開閉器ケースへの地絡を防止できる。
【００１４】
そして、緩衝室部は、緩衝室と外部とを連通する貫通孔部が所定位置に設けられるとともに緩衝室の圧力上昇により動作して貫通孔部を閉塞する閉塞手段が設けられたものであることを特徴とする。
大きい電流のアークはエネルギーが大きいので消弧室部及びこれに連通する緩衝室内の圧力の上昇が大きくなる。このため、閉塞手段が動作して貫通孔部を閉塞するので緩衝室による緩衝作用が有効に働いて電流を効果的に遮断できる。また、小さい電流のアークはエネルギーが小さいので緩衝室内の圧力はさほど上昇しない。従って、閉塞手段が動作しないので貫通孔部は閉塞されず、圧力緩衝作用が小さくなるため、小さい電流も有効に遮断することができると考えられる。
【００１５】
さらに、緩衝室部は、連通通路部と、この連通通路部を介して消弧室部内と連通する圧力緩和室が形成された圧力緩和室部とを有するものであることを特徴とする。
連通通路部の流路断面積を適当に選び消弧室部内と圧力緩和室部との間における連通通路部の絞り効果を調整することにより、緩衝部室の緩衝作用を制御できる。
【００１６】
また、圧力緩和室部は、消弧室部とは別の材料で形成されたものであることを特徴とする。
圧力緩和室部を別の材料で形成するようにすれば、圧力緩和室の材料を任意に選択することができ、例えば消弧室部よりも安価な材料を選択すればそれだけ安価になる。
【００１７】
そして、緩衝室部は、消弧室部と同じ材料を用いて消弧室部と一体に形成されたものであることを特徴とする。
消弧室部と同じ材料で一体に緩衝室部を形成することにより、部品数を削減し組立工数を低減できる。
【００１８】
さらに、緩衝室部は、緩衝室内に強磁性材料製のアークガイドが設けられたものであることを特徴とする。
アークガイドが中間電極として働き、遮断時に発生するアークはこのアークガイドにより分断されアーク抵抗が大きくなるので、遮断が容易になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の一形態である気中開閉器の断面図である。図１において、１は開閉器ケースであり、鋼板で箱型に形成され、アース電位とされている。２、３はブッシングであり、三相分が開閉器ケース１の側壁をそれぞれ対向するようにして貫通し、支持されている。４、５は通電用スタッドであり、上記ブッシング２、３に貫通され固定支持されている。
【００２０】
６は固定接触子側通電板であり、通電用スタッド５に取付けねじ７により取付け固定されている。８は可動接触子側通電板であり、他方の通電用スタッド４に取付けねじ９により取付け固定されている。１０は固定接触子であり、固定接触子側通電板６に取付けねじ１１により取付けられている。１２は可動接触子であり、可動接触子側通電板８に支持ねじ１３により回動可能なように支持され、固定接触子１０と接離する。
【００２１】
１４は、消弧室部であり、固定接触子１０を取り囲む固定接触子収容部１４ａ、可動接点１２の移動軌跡に沿って細隙を形成する細隙部１４ｂ及び挿入口部１４ｃを有する。固定接触子収容部１４ａと細隙部１４ｂとは連通し、細隙部１４ｂの端部に挿入口部１４ｃが設けられている。そして、固定接触子収容部１４ａ、細隙部１４ｂ及び挿入口部１４ｃの内部が消弧室１４ｄとなっている。
【００２２】
消弧室部１４は、固定接触子側通電板６に取付けねじ（図示省略）により取付けられ耐アーク性に優れた樹脂、例えばポリアセタール樹脂にて一体成形されている。可動接触子１２は、挿入口部１４ｃを介して細隙部１４ｂ内に挿入可能にされ、固定接触子１０と接離する。
【００２３】
２１はガス出入通路２１ａを有するガス出入通路部、２２は圧力緩和室としてのバッファ室２２ａを有するバッファ室部２２である。ガス出入通路部２１は、細隙部１４ｂから分岐して可動接触子１２の先端部が回動する回動軌跡よりも外側（図１の右下側）に設けられている。ガス出入通路２１ａは、断面が縦長の矩形であり、その断面積は細隙部１４ｂより若干小さくかつ後述するバッファ室２２ａの断面積の約１０の１程度にされている。
【００２４】
バッファ室部２２は、ゴムにて先端部が閉ざされた円筒形に形成されている。このゴムは、消弧室部１４を形成するポリアセタール樹脂よりも安価な材料であって若干弾性変形するものを選定している。円筒形のバッファ室２２ａの大きさは約２００ｃｃである。
【００２５】
バッファ室部２２は、ガス出入通路部２１の円筒形に形成された外周部２１ｂに若干弾性変形して気密に嵌合され、細隙部１４ｂ内に連通している。上記ガス出入通路部２１を通って、細隙部１４ｂとバッファ室部２２との間をガスが行き来する。このとき、ガス出入通路部２１の絞り作用によりガスの流通速度が適切に制御される。なお、ガス出入通路部２１とバッファ室部２２にてこの発明の緩衝室部２４を構成し、ガス出入通路２１ａ及びバッファ室２２ａにて緩衝室２４ａを構成している。
【００２６】
２５は強磁性鋼板製のアークガイドであり、ガス出入通路部２１のガス出入通路２１ａを形成する壁面の内側に図１の紙面に垂直な方向に対向するようにして２枚設けられている。
【００２７】
次に動作について説明する。通常の負荷電流２００〜６００Ａの範囲の電流を遮断する場合、可動接触子１２が固定接触子１０から開離するときに可動接触子１２の先端部と固定接触子１０との間でアークＣが発生する。発生したアークＣにより消弧室部１４内の圧力が上昇するが、ガス通路部２１を通ってバッファ室部２２内にガスが移動することにより消弧室部１４内の圧力上昇が緩和される。
【００２８】
なお、一旦バッファ室２２ａに入り込んだガスは、可動接触子１２が消弧室部１４の挿入口部１４ｃから抜け出た後、細隙部１４ｂ内の圧力がバッファ室２２ａの圧力よりも低くなったとき、ガス出入通路部２１を通過して細隙部１４ｂ内に戻り挿入口部１４ｃから放出され、消弧室部１４内は通常の圧力に戻る。上記バッファ室２２ａにガスが流入するとき及びバッファ室２２ａから細隙部１４ｂに戻るとき、ガス出入通路部２１が絞り装置として働く。
【００２９】
ここで、上記図１の実施の形態におけるバッファ室２２ａの容積が５０、１００、２００、３００、５００、１０００ｃｃのバッファ室部２２を用意し、これらを順次取り換えて行った遮断性能の評価試験について説明する。
【００３０】
なお、供試気中開閉器は、定格電圧（交流）７．２ｋＶ、定格電流６００Ａ、固定接触子収容部１４ａの容積約２０ｃｃ、細隙部１４ｂの容積約６ｃｃ、ガス通路部２１の容積約２ｃｃである。すなわち、消弧室１４ｄの容積は１６ｃｃであり、緩衝室２４ａの容積はガス通路部２１の容積２ｃｃに上記各バッファ室部２２の容積を加えたものになる。
【００３１】
評価は、挿入口部１４ｃからのガスの吹き出し距離を高速度カメラにて撮影するとともに遮断時間を測定した。結果は次の通りであった。効果の有無は、バッファ室２２ａがないとき（容積が零）の挿入口部１４ｃからのガスの吹き出し距離を基準に効果の有無を比較した。
【００３２】
なお、バッファ室２２ａの容積が零のとき、緩衝室２４ａとしてはガス通路部２１の容積２ｃｃがあるが、消弧室１４ｄの容積２６ｃｃに比し小さいので、影響は少ないと考えられる。また、バッファ室部２２はゴム製ではあるが、アーク発生時の消弧室部１４内の圧力上昇では殆ど膨張しないので、緩衝室２４ａの容積はほぼ一定と考えることができる。
【００３３】
遮断電流が２００Ａのとき、
バッファ室２２ａの容積が ５０ｃｃのとき、効果なし。
バッファ室２２ａの容積が１００ｃｃのとき、若干効果あり。
バッファ室２２ａの容積が２００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が３００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が５００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が１０００ｃｃのとき、効果あり。
【００３４】
遮断電流が６００Ａのとき、
バッファ室２２ａの容積が ５０ｃｃのとき、効果なし。
バッファ室２２ａの容積が１００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が２００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が３００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が５００ｃｃのとき、効果あり。
バッファ室２２ａの容積が１０００ｃｃのとき、効果あり。
【００３５】
ところで、バッファ室２２ａの容積が５００ｃｃを超えても緩衝効果はあるが、バッファ室２２ａの容積をあまり大きくするとバッファ室部２２の大きさはもちろんのこと開閉器ケース１も大きくなるので、本願発明の小形化できるという効果が減殺される。さらに、ホットガスの細隙部１４ｂ内における圧力が低下し過ぎてアークの冷却、吹出し効果が減殺され好ましくない。
【００３６】
また、バッファ室部２２が大きくなると、高価な絶縁材料例えば耐アーク性に優れた樹脂であるポリアセタール樹脂の使用量が増え、高価になる。これら諸要素を勘案すると、６．６ｋＶクラスの気中開閉器の場合、バッファ室２２ａの容積の上限は５００ｃｃ程度とするのが、適当である。
【００３７】
また、バッファ室２２ａの容積がおよそ１００ｃｃよりも小さいと圧力緩和効果が小さくなり、特に大電流の遮断時に挿入口部１４ｃからのホットガスの吹出しが多くなって地絡防止の点で厳しくなる。従って、緩衝室２４ａの容積は、１００〜５００ｃｃ程度にするのが適当である。
【００３８】
以上のように、緩衝室２４ａの容積を適切に、具体的にはおよそ１００〜５００ｃｃに選び適度に消弧室部１４内のアークによる圧力上昇を緩和して可動接触子１２が挿入口部１４ｃから抜け出るときに挿入口部１４ｃから可動接触子１２の開離方向へアークにより加熱された空気であるホットガスが急激に吹出すのを抑制する。また、緩衝室２４ａに流入したホットガスを直ちに外部へ放出しないで細隙部１４ｂに戻すことにより、ホットガスを外部へ急激に放出しないようにしている。これらにより、アース電位である開閉器ケース１への地絡を防止することができる。
【００３９】
従って、ホットガスの吹き出す方向の離隔距離、すなわち開閉器ケース１と挿入口部１４ｃとの離隔距離を小さくできるので、開閉器ケース１、ひいては気中開閉器を小形化できる。
【００４０】
もちろん、開路状態においては可動接触子が消弧室部１４から完全に離脱した状態になるので、消弧室部１４、特に細隙部１４ｂの内面がアークにより汚損されても、固定接触子１０と可動接触子１２間の耐電圧が低下するおそれはない。
【００４１】
このバッファ室部２２は、先端部が閉ざされ消弧室部１４以外とは連通していないので、開閉器ケース１内に直接ホットガスを放出することはなく、また消弧室部１４内のホットガスの圧力を極端に低下させることはない。従って、バッファ室部２２に蓄積された圧力を可動接触子１２が挿入口部１４ｃから抜け出た後に放出することにより挿入口部１４ｃ近傍のホットガスに乱流を起させ適度に拡散させて遮断性能を安定化させる作用効果がある。
【００４２】
また、バッファ室部２２は圧力緩和効果をもたらすことが目的であり、直接高温のアークに触れることはないので、例えば上記のようにゴム系等の安価な材料で形成することが可能である。さらに、消弧室部１４の大きさを小さくできるので、ポリアセタール樹脂などの高価な耐アーク性樹脂の使用量を低減できる。もちろん、バッファ室部２２の材料としてプラスチック系等の材料を使用することもできる。このように、バッファ室部２２を消弧室部１４とは別の材料を使用しうるように別体にすれば、バッファ室部２２の材料を任意に選択することができる。
【００４３】
なお、アークガイド２５が中間電極として働き、固定接触子１０と可動接触子１２間で発生したアークＣはこのアークガイド２５を介して両接触子間に飛ぶ状態に移行する。すなわち、アークはアークガイド２５により分断されアークの抵抗が大きくなる。また、細隙部１４ｂの細隙効果によって冷却される。さらに、細隙部１４ｂを形成する樹脂の一部がアークの熱によって分解してホットガスが発生する。これらにより、アークは可動接触子１２が消弧室部１４の挿入口部１４ｃから抜け出た時点で遮断される。なお、実験の結果、アークガイド２５が１枚の場合でも、ほぼ同様な効果が得られた。
【００４４】
なお、バッファ室部２２をアークによる消弧室の圧力上昇により弾性変形してその容積が拡大する弾性ゴム製とすれば、弾性ゴムの弾性変形によるバッファ室の容積の膨張収縮が圧力緩衝作用を助けるので、バッファ室部２２の容積を小さくすることができ、一層小型化を図ることができる。
【００４５】
実施の形態２．
図２は、この発明の他の実施の形態である気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。図２において、３１はガス出入通路３１ａを有するガス出入通路部、３２は圧力緩和室としてのバッファ室３２ａを有するバッファ室部である。ガス出入通路部３１とバッファ室部３２にてこの発明の緩衝室部３４を構成し、ガス出入通路３１ａ及びバッファ室３２ａにて緩衝室３４ａを構成している。なお、ガス出入通路部３１及びバッファ室部３２は、消弧室部１４と同じ材料で消弧室部１４と一体に形成されている。
【００４６】
ガス出入通路部３１は、可動接触子１２の先端部が移動する移動軌跡よりも外側にあって、そのガス出入通路３１ａはその断面が縦長の矩形である。このガス出入通路３１ａを介してバッファ室３２ａが細隙部１４ｂの内部と連通しており、ガスはガス出入通路３１ａを通って細隙部１４ｂとバッファ室３２ａとの間を行き来する。このとき、ガス出入通路部３１はガス流通を絞る作用をするのは図１の実施の形態のガス出入通路部２１と同様である。また、緩衝室３４ａの容積、すなわちガス出入通路３１ａとバッファ室３２ａとの合計容積は、約３００ｃｃである。
【００４７】
このように、消弧室部１４と同じ材料で消弧室部１４と一体に緩衝室部３４を形成することにより、部品数を削減し組立工数を低減できる。
【００４８】
実施の形態３．
図３は、さらにこの発明の他の実施の形態である気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。気中開閉器の別の用途として、７．２ｋＶ、２００Ａ〜６００Ａ程度の負荷電流開閉だけでなく無負荷変圧器の励磁電流の遮断性能を要求されるものもある。この場合、上記図１や図２に示した実施の形態のものは、７．２ｋＶ、２００〜６００Ａ程度の負荷電流の遮断性能については優れた能力をもつが、励磁電流の遮断性能については遮断時の再起電圧が厳しくなるため７．２ｋＶ１０〜１５Ａ程度の遮断が限界であることが実験結果より明らかになった。
【００４９】
この励磁電流の遮断性能を向上させる手段として、図３に示すような気中遮断器が有効である。図３において、４２はバッファ室部であり、合成ゴムにて形成され、その内部がバッファ室４２ａとされている。そして、バッファ室部４２の底部に円形の断面積約４０平方ミリメートルの貫通孔４２ａが形成された貫通孔部４２ｂが１箇所設けられている。バッファ室部４２は、ガス出入り通路部２１の外周部２１ｂに気密に嵌合されており、ガス出入通路部２１を介して消弧室１４ｄに連通している。
【００５０】
また、バッファ室部４２の底部には、バッファ室４２ａの室内側から貫通孔４２ａを閉塞し得るよう貫通孔部４２に相対する位置に開閉弁４６を固設している。開閉弁４６は、板厚０．１ｍｍの燐青銅板を図３のように概略「く」の字状に曲げたもので、所定の弾性を有する。開閉弁４６は通常状態では貫通孔４２ａを閉塞せずバッファ室４２ａは貫通孔部４２を介して外部と連通している。
【００５１】
７．２ｋＶ、２００〜６００Ａ程度の負荷電流遮断時には発生したアークのエネルギーで細隙部１４ｂの圧力が比較的大きく上昇するので、ガス出入通路部２１を介してガスがバッファ室部４２内に流入しバッファ室４２ａの圧力も高くなる。
【００５２】
このため、バッファ室４２ａ内と外部との圧力差が大きくなり開閉弁４６が押され弾性変形して貫通孔部４２ｂを塞ぐ。これにより、バッファ室部４２の内圧が適度に上昇し図１や図２の実施の形態で述べたのと同様の作用効果により地絡を防止できるとともに安定にアークを遮断することができる。
【００５３】
逆に、誘導性の小電流例えば変圧器の無負荷電流遮断のように再起電圧は厳しいが１０〜３０Ａレベルの小電流遮断の場合は、図３に示したように、バッファ室部４２の底部に貫通孔部４２ｂを設け、開閉弁４６にて貫通孔部４２ｂを閉塞し得るように構成し、同じ条件で励磁電流の遮断試験を行うと、遮断限界性能を１５Ａから約３０Ａに上げることができた。
【００５４】
この場合、高速度カメラで開閉弁４６の動きを撮影し観測すると遮断電流が小さいのでバッファ室４２の圧力がそれほど上昇せず、開閉弁４６は貫通孔部４２ｂを塞いでいなかった。
【００５５】
このように、バッファ室４２ａを完全に密閉せずに小さな貫通孔４２ａを有する貫通孔部４２ｂを設けるとともに、その貫通孔部４２ｂに対向して所定の圧力で動作する開閉弁４６を設けることにより、負荷電流２００〜６００Ａの開閉性能だけでなく３０Ａクラスまでの励磁電流等の誘導性の電流の遮断性能を要求される用途についても適用可能となる。
【００５６】
なお、バッファ室部４２をアークによる消弧室１４ｄの圧力上昇により弾性変形してその容積が拡大する弾性ゴム製とし、バッファ室部４２の内圧により動作する開閉弁をバッファ室部と一体に弾性ゴムで形成することもできる。
【００５７】
以上の各実施の形態では、７．２ｋＶの高圧の気中開閉器に緩衝部を設けるものについて説明したが、３．３ｋＶ、２２ｋＶあるいは３３ｋＶクラスの気中開閉器に適用しても同様の効果を奏する。なお、消弧室部１４はその挿入口部１４ｃが図４の消弧室７４のように上方に開口するように配設されたものあっても同様の効果を奏する。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００５９】
本発明の気中開閉器においては、収容ケース内に収容された第一の接触子、開口部を有し第一の接触子を取り囲む絶縁材料製の消弧室部、収容ケース内に回動可能に設けられ開口部を介して消弧室部内に挿脱され第一の接触子と接離する第二の接触子、及び消弧室部内に連通し消弧室部内の圧力が上昇するとき消弧室部内からガスが流入するともに消弧室部内の圧力が下降するとき消弧室部内へガスが流出することにより消弧室の圧力の上昇速度及び下降速度を緩和する緩衝室を形成する緩衝室部を設けたものであるので、遮断時のアークによりホットガスが発生し消弧室部内の圧力が上昇するが、ホットガスが緩衝室に移動することにより消弧室部内の圧力上昇が緩和される。また、緩衝室に移動し蓄積されたホットガスは、細隙部内の圧力が緩衝室の圧力よりも低くなったとき細隙部内へ戻り挿入口部から放出される。このため、消弧室部及び緩衝室部からホットガスが急激に吹出すのを抑制でき、開閉器ケースへの地絡を防止できる。従って、ホットガスが吹き出す方向の離隔距離、すなわち開閉器ケースと挿入口との離隔距離を小さくできるので、開閉器ケース、ひいては気中開閉器を小形化できる。
【００６０】
そして、緩衝室部は、緩衝室と外部とを連通する貫通孔部が所定位置に設けられるとともに緩衝室の圧力上昇により動作して貫通孔部を閉塞する閉塞手段が設けられたものであることを特徴とするので、大きい電流のアークはエネルギーが大きいので消弧室部及びこれに連通する緩衝室内の圧力の上昇が大きくなる。このため、閉塞手段が動作して貫通孔部を閉塞するので緩衝室による緩衝作用が有効に働いて電流を効果的に遮断できる。また、小さい電流のアークはエネルギーが小さいので緩衝室内の圧力はさほど上昇しない。従って、閉塞手段が動作しないので貫通孔部は閉塞されず、圧力緩衝作用が小さくなるため、小さい電流も有効に遮断することができると考えられ、誘導性の小電流の遮断性能が向上する。
【００６１】
さらに、緩衝室部は、連通通路部と、この連通通路部を介して消弧室部内と連通する圧力緩和室が形成された圧力緩和室部とを有するものであることを特徴とするので、連通通路部の流路断面積を適当に選び消弧室部内と圧力緩和室部との間における連通通路部の絞り効果を調整することにより、緩衝部室の緩衝作用を制御できる。
【００６２】
また、圧力緩和室部は、消弧室部とは別の材料で形成されたものであることを特徴とするので、圧力緩和室部を別の材料で形成するようにすれば、圧力緩和室の材料を任意に選択することができ、例えば消弧室部よりも安価な材料を選択すればそれだけ製作費用が安価になる。
【００６３】
そして、緩衝室部は、消弧室部と同じ材料を用いて消弧室部と一体に形成されたものであることを特徴とするので、消弧室部と同じ材料で一体に緩衝室部を形成することにより、部品数を削減し組立工数を低減できる。
【００６４】
さらに、緩衝室部は、緩衝室内に強磁性材料製のアークガイドが設けられたものであることを特徴とするので、アークガイドが中間電極として働き、遮断時に発生するアークはこのアークガイドにより分断されアーク抵抗が大きくなるため、遮断が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の一形態である気中開閉器の断面図である。
【図２】 この発明の他の実施の形態である気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。
【図３】 さらに、この発明の他の実施の形態である気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。
【図４】 従来の気中開閉器を示す断面図である。
【図５】 従来の別の気中開閉器の消弧室部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 開閉器ケース、１０ 固定接触子、１２ 可動接触子、１４ 消弧室部、１４ｂ 細隙部、１４ｃ 挿入口部、１４ｄ 消弧室、
２１，３１ ガス出入通路部、２２，３２，４２ バッファ室部、
２２ａ，３２ａ，４２ａ バッファ室、２４，３４，４４ 緩衝室部、
２４ａ，３４ａ，４４ａ 緩衝室、２５ アークガイド、４２ａ 貫通孔部、
４２ｂ 貫通孔、４６ 開閉弁。
Claims (6)
- 収容ケース内に収容された第一の接触子、開口部を有し上記第一の接触子を取り囲む絶縁材料製の消弧室部、上記収容ケース内に回動可能に設けられ上記開口部を介して上記消弧室部内に挿脱され上記第一の接触子と接離する第二の接触子、及び上記消弧室部内に連通し上記消弧室部内の圧力が上昇するとき上記消弧室部内からガスが流入するともに上記消弧室部内の圧力が下降するとき上記消弧室部内へ上記ガスが流出することにより上記消弧室の圧力の上昇速度及び下降速度を緩和する緩衝室を形成する緩衝室部を備えた気中開閉器。
- 緩衝室部は、緩衝室と外部とを連通する貫通孔部が所定位置に設けられるとともに緩衝室の圧力上昇により動作して上記貫通孔部を閉塞する閉塞手段が設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の気中開閉器。
- 緩衝室部は、連通通路部と、この連通通路部を介して消弧室部内と連通する圧力緩和室が形成された圧力緩和室部とを有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気中開閉器。
- 圧力緩和室部は、消弧室部とは別の材料で形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の気中開閉器。
- 緩衝室部は、消弧室部と同じ材料を用いて消弧室部と一体に形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の気中開閉器。
- 緩衝室部は、緩衝室内に強磁性材料製のアークガイドが設けられたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の気中開閉器。
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