JP3912784B2

JP3912784B2 - ガス遮断器

Info

Publication number: JP3912784B2
Application number: JP2002207211A
Authority: JP
Inventors: 光芳井村; 治彦香山; 弘基伊藤; 大輔吉田; 石典落合
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: JP2004055162A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス遮断器に関し、特に、電気回路を大地電位から絶縁する機能、閉路状態では負荷電流を通電する機能並びに健全時および事故時の電流を遮断し、更に遮断後に遮断器極間に加わる電圧に耐える機能を有し、電気回路を開閉するガス遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在７２ｋＶ以上の高圧送電系統において主に用いられている単一圧力式ガス遮断器は、操作装置による機械的な力によって消弧性ガスで満たされた容器内にあるガスの一部を開極動作とともに圧縮して圧力を高め、それをコンタクト間に発生するアークに吹き付けて消弧する機械パッファ方式が主流である。最近この機械パッファ方式に、極間のアークエネルギーを取り込むことによって吹き付けるガスの圧力を高める作用を実現する熱パッファ方式を組み合わせて、要求される機械的な駆動エネルギーを低減させる熱パッファ併用形のガス遮断器が実用化されてきている。このような熱パッファ・機械パッファ併用形消弧室の構造と動作について、図９および図１０に示す特公平７−１０９７４４号公報に記載されているガス遮断器の例を用いて説明する。ここで図９はガス遮断器の閉極状態を示し、図１０は開極状態を表している。
【０００３】
図９および図１０において、熱パッファ・機械パッファ併用形の消弧室は、消弧性ガスで満たされた図示しない密閉容器中に、固定接触子２０、可動接触子２１、可動接触子支持部２２が同一軸線上に配置されて構成されている。固定接触子２０は固定アークコンタクト１とその周囲に配置された固定通電コンタクト２から構成されている。可動接触子２１は、中空のピストンロッド８と、ピストンロッド８の先端部に接続された中空の可動アークコンタクト４と、可動アークコンタクト４の周囲に配置され一端がピストンロッド８に機械的に固着されもう一端が可動通電コンタクト５となっているパッファピストン６と、パッファピストン６の可動通電コンタクト５側に固着し可動アークコンタクト４の周囲に配置された絶縁性のノズル３とを備えている。可動接触子支持部２２は、支持筒１６と、これに固着され、ピストンロッド８の周囲にあって、端部にピストンロッド８と摺動可能な仕切り板部１１ａを有し、パッファピストン６の円筒部と電気的に接触しながら摺動可能な摺動接触部を有する摺動通電シリンダ１１から構成されている。
【０００４】
上述のパッファピストン６の内径とピストン部６aと可動アークコンタクト４の外径によって熱パッファ室７が形成され、摺動通電シリンダ１１の内径と仕切り板部１１ａとピストンロッド８の外径とパッファピストン６のピストン部６aとで、機械パッファ室１２が形成される。熱パッファ室７は容積が変化しないが、機械パッファ室１２は可動接触子２１の位置によってその容積が変化する。パッファピストン６のピストン部６ａには、熱パッファ室７から機械パッファ室１２へのガス流を制限するとともに、その反対方向のガス流は制限し熱パッファ室逆止弁１７が隔壁バルブとして配置されている。また、仕切り板部１１ａには、機械パッファ室１２から支持筒１６内へのガス流を制限し、さらに、その反対方向のガス流は制限されない機械パッファ室逆止弁１９が隔壁バルブとして配置されている。
【０００５】
支持筒１６の側面には支持筒連通口１４を有し、支持筒１６内のガス空間が外部と連通するようになっている。ピストンロッド８の側面には、可動接触子部２１が投入位置から遮断位置の間のどの位置に有ってもピストンロッド８の中空部分１５が支持筒１６内と連通するような位置にピストンロッド連通口９が形成されている。これにより、ピストンロッド中空部１５は可動接触子２１の位置に拘わらず常に外部ガス空間と連通している。
【０００６】
この図９および図１０の構成において、可動接触子２１は、図示しない操作装置の発生する駆動力によって軸方向に直線的に往復運動するように構成されている。図９に示す閉極状態においては、可動アークコンタクト４と可動通電コンタクト５とがそれぞれ固定アークコンタクト１と固定通電コンタクト２とに接触し、可動接触子支持部２２と固定接触子２０との間を通電させている.
【０００７】
電流遮断時には可動接触子２１の図１０に示す位置への移動によって、まず可動通電コンタクト５と固定通電コンタクト２とが開いて遮断電流をアークコンタクト接触部に転流させ、次いで可動アークコンタクト４と固定アークコンタクト１とが開いて両アークコンタクト間にアークが発生する。
【０００８】
電流が大きい場合、アーク周辺のガスはアークエネルギーにより加熱され圧力が上昇し、その一部がノズル３、あるいはピストンロッド中空部１５、ピストンロッド連通口９、支持筒連通口１４を通って外部ガス空間に流出すると同時に、熱パッファ室７へ流入し、これによって熱パッファ室７の圧力が上昇する。熱パッファ室７内のガスは圧力差により機械パッファ室１２に流れ込もうとするが、熱パッファ室逆止弁１７が閉じるため熱パッファ室７と機械パッファ室１２の連通がなくなる。電流が零点に近づいてくるとアーク周辺の加熱が減少するので圧力が下がり、熱パッファ室７内に高い圧力で蓄えられていたガスがノズル３を経てアークに吹き付けられ電流を遮断する。
【０００９】
電流が小さい場合、アーク周辺のガスはあまり加熱されず、熱パッファ室７の圧力が十分に上昇しない。このため、遮断動作により圧縮された機械パッファ室１２の圧力上昇が熱パッファ室７の圧力上昇を上回り、機械パッファ室１２から熱パッファ室７へのガス流れのために熱パッファ室逆止弁１７が開いて、機械パッファ室１２内のガスが熱パッファ室７、ノズル３を通ってアークコンタクト間のアークに吹き付けられ電流を遮断する。
【００１０】
投入時には可動接触子部２１の移動に伴い機械パッファ室１２の容積が拡大するため、機械パッファ室１２内の圧力が低下しようとする。これに対し熱パッファ室７の圧力は低下しないので熱パッファ室逆止弁１７は閉じるが、機械パッファ室逆止弁１９が開いて外部空間のガスが支持筒連通口１４および機械パッファ室逆止弁１９を通って機械パッファ室１２内に導入される。このような投入動作によって機械パッファ室１２内は負圧になるが、この負圧は機械パッファ室逆止弁１９からのガス流入によって可動接触子部２１が投入位置に達した時点ではほぼ消失している。従って、投入動作直後に遮断動作を開始する連続動作責務に於いても遮断性能が低下することはない。
【００１１】
図１１に示す従来のガス遮断器に於いては、全体の構成は図９および１０に示すガス遮断器とほぼ同じであるが、機械パッファ室１２の圧力が高くなり過ぎて遮断動作時に操作力を打ち消す方向に働く反力が過大になるのを防ぐために、仕切板部１８ａにリリーフ弁１３が設けられている。リリーフ弁１３は、逆止弁１９が開いた時のガス流と反対方向のガス流を制御するリリーフ弁１３であって、機械パッファ室１２内の圧力が所定値になると開いて、機械パッファ室１２内のガスを支持筒連通口１４を介して密閉タンク内に流出させて圧力上昇を抑えるものである。なお、逆止弁１７および１９は便宜上異なる表現を用いて描いてあるが、図９および１０のものと同様の構成のものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような熱パッファ・機械パッファ形消弧室を備えたガス遮断器においては、大電流を遮断する場合、アーク周辺のガスがアークエネルギーにより加熱され圧力が上昇し、その一部が熱パッファ室７に流入し、これによって熱パッファ室７の圧力が上昇し、電流零点で熱パッファ室７に高圧で蓄えられていたガスがノズル３を経てアークに吹き付けられ電流を遮断する。
【００１３】
このとき特に大電流の遮断性能は、アークに吹き付けられる熱ガス温度によって大きく影響を受け、熱ガス温度が低いほど冷却効果が高く優れたアーク遮断性能が得られる。この熱ガス温度は熱パッファ室の長さおよび断面積等の形状並びに熱パッファ室に至るガス流出入経路の形状によって定まるものである。しかしながら、従来のガス遮断器に於いては、熱パッファ室およびガス流出入経路の関係寸法について十分な考慮が払われておらず、必ずしも適切ではなかったため、熱ガス温度が高く、充分高いアーク遮断性能が得られなかったという問題点があった。
【００１４】
また、上述のような熱パッファ・機械パッファ形消弧室を備えたガス遮断器においては、投入時の機械パッファ室圧力低下を防止するために、仕切板部１１ａに機械パッファ室逆止弁１９を設置していた。しかし、逆止弁を通じての、ガスの機械パッファ室１２へのガスの供給では、逆止弁１９開放後でも機械パッファ室１２へのガス流入路面積から機械パッファ室１２内のガス量を補充しきれないため、機械パッファ室１２内部のガス圧が密閉タンク内のガス圧より低下してしまうことが発生するので、投入に必要とされる駆動力を打ち消す方向に働く反力が発生し、操作装置の投入駆動力の増強が必要となり、これによる駆動連結機構部品および架台の大型化によるコスト高を招いていた。
【００１５】
また、遮断時には、機械パッファ室１２の容積が圧縮されるため、機械パッファ室内のガス圧は、図１１に示すようなリリーフ弁１３を備えたガス遮断器に於いても、リリーフ弁１３が開放するまで機械パッファ室１２の体積圧縮に応じて上昇し、リリーフ弁１３開放後はリリーフ弁１３を開放するために必要な圧力に近い圧力となり、遮断動作最終過程においては、熱パッファ室逆止弁１７を開放させるのに必要な圧力以下ではあるが、圧縮された状態が残り、圧力状態もしくは遮断操作に要する駆動力を打ち消す方向に働く反力が発生し、操作装置の遮断駆動力の増強、これに伴う駆動連結機構部品および架台の大型化によるコスト高を招いていた。また、仕切板１８ａには、逆止弁１９が開いた時のガス流と反対方向のガス流を制御するリリーフ弁１３を設ける必要があるため、構造が複雑になり、弁不動作等の可能性があるなど信頼性が低下するという問題点があった。
【００１６】
従って、この発明の目的は、上述のような従来のガス遮断器の課題を解決することであり、また定格遮断電流と熱パッファ室容積の相関関係および熱パッファ室の長さと断面積の関係およびガス流出入経路の長さと熱パッファ室の内壁の流路長さとの関係を最適化し、従来よりも小形の熱パッファ室で従来と同様の遮断性能を得ることができ、小形・低コストのガス遮断器を得ることである。
【００１７】
また、この発明の目的は、機械パッファ室逆止弁１９を無くし、機械パッファ室１２を構成する壁面に少なくとも１個の常時開口状態のガス流出入経路を設けることにより、低駆動力であるが従来の遮断性能を損なわずに、簡素な構造で、信頼性を向上し、かつ低コストのガス遮断器を得ることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、上述の課題を解決するための手段は次の通りである。
（１）消弧媒体が充填された密閉タンクと、上記密閉タンク内に設けられた固定接触子と、上記固定接触子に離接する可動接触子と、上記可動接触子に設けられて、開離時に上記固定接触子との間に形成されるアーク領域に臨むガス流路を有し、上記アーク領域に発生するアークエネルギーを上記ガス流路を通して受け入れ、蓄え、電流零点でアークに吹き付ける熱パッファ室と、上記熱パッファ室に対して相対移動可能であって、上記熱パッファ室に隣接して上記可動接触子の開閉動作に応じて容積が変化する機械パッファ室とを備えたガス遮断器に於いて、上記熱パッファ室は、その容積Ｖが定格遮断電流Ｉの相関として、
Ｖ（ｃｍ^３）＝ｋ・Ｉ（Ａ）（ここで、ｋは０．０２５〜０．０４）
であることを特徴とするガス遮断器。
【００１９】
（２）熱パッファ室は、熱パッファ室の長さの二乗値が、熱パッファ室の断面積値の７０％以下であるようにするとよい。
【００２０】
（３）熱パッファ室が、ガスをアークに吹き付けるノズル部材と、ノズル部材と協働する絶縁フローガイドとを備え、絶縁ノズルと絶縁フローガイドとにより形成されるガス流路の長さが、熱パッファ室の内壁の流路の長さ（熱パッファ室の長さ）の０．５〜１．５倍であるようにするとよい。
【００２１】
（４）また、消弧媒体が充填された密閉タンクと、密閉タンク内に設けられた固定接触子と、固定接触子に離接する可動接触子と、可動接触子に設けられて、開離時に固定接触子との間に形成されるアーク領域に臨むガス流路を有し、アーク領域に発生するアークエネルギーをガス流路を通して受け入れ、蓄え、電流零点でアークに吹き付ける熱パッファ室と、熱パッファ室に対して相対移動可能であって、熱パッファ室に隣接して可動接触子の開閉動作に応じて容積が変化する機械パッファ室とを備えたガス遮断器に於いて、
機械パッファ室は、軸方向両端の底面とこれら底面間の円筒形壁面とを有する円筒形状であって、固定接触子部側の底面、固定接触子部とは反対側の底面の２箇所にガス流出経路を有し、機械パッファ室内でピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室がある圧力以上になったとき機械パッファ室から外部へのみ流出させる圧力調整バルブを設けたガス流出入経路とを備え、機械パッファ室の固定接触子部とは反対側の底面に少なくとも一個以上の常時開口状態のガス流出入経路を構成したことを特徴とするガス遮断器。
【００２２】
（５）また、ガス遮断器は、機械パッファ室が、機械パッファ室内でピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室がある圧力以上になったとき機械パッファ室から外部へのみ流出させる圧力調整バルブを設けたガス流出入経路とを備え、機械パッファ室の壁面に少なくとも一個の常時開口状態のガス流出入経路を構成したことを特徴とするものである。
【００２３】
（６）また、ガス遮断器は、機械パッファ室が、機械パッファ室内でピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室の固定接触子部の反対側の底面に少なくとも一個の常時開口状態のガス流出入経路とを備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
（７）更に、ガス遮断器は、機械パッファ室が、機械パッファ室内でピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室の壁面に少なくとも一個の常時開口状態のガス流出入経路とを備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１および図２は、本発明によるガス遮断器の第１の実施の形態を示し、図１はガス遮断器の閉極状態を示し、図２はガス遮断器の開極状態を示している。図１および図２において、本発明によるガス遮断器は、消弧性ガスで満たされた図示しない容器中に、固定接触子２０、可動接触子２１、可動接触子支持部２２が同一軸線上に配置されており、固定接触子２０および可動接触子支持部２２の構成並びに可動接触子２１の基本構造は図９および図１０に示すものと同様であるので、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００２６】
ガス遮断器は、可動接触子２１に設けられた熱パッファ室７を備えている。熱パッファ室７は、開離時に固定接触子２０と可動接触子２１との間、詳しく言えば固定アークコンタクト１と可動アークコンタクト４との間に形成されるアーク領域に開いている。熱パッファ室７は、アーク領域に発生するアークエネルギーを受け入れ、蓄え、電流零点でアークに吹き付けるものである。ガス遮断器はまた、熱パッファ室７に対して相対移動可能であって、熱パッファ室７に隣接して可動接触子２１の開閉動作に応じて容積が変化する機械パッファ室１２も備えている。機械パッファ室１２は、軸方向両端の底面とこれら底面間の円筒形壁面とを有するほぼ円筒形状である。
【００２７】
この発明のガス遮断器に於いては、熱パッファ装置７は、中空のピストンロッド８と、ピストンロッド８の端部に機械的に接続されて環状に並べて配置された複数のフィンガーからなる可動アークコンタクト４と、可動アークコンタクト４の外周を覆うようにピストンロッド８の先端部に取り付けられた絶縁フローガイドである第１ノズル部材３とを備えている。
【００２８】
熱パッファ室７にはまた、パッファピストン６の先端部に固着された第２ノズル部材３ｂが設けられていて、ピストンロッド８、第１ノズル部材３、パッファピストン６および第２ノズル部材３ｂにより熱パッファ室７が形成されている。第２ノズル部材３ｂは、固定アークコンタクト１に沿って移動し、固定アークコンタクト１と可動アークコンタクト４との間のアーク領域に発生したアークに消弧ガスを吹き付ける。
【００２９】
このように、この発明によれば、上述の第１ノズル部材３と第２ノズル部材３ｂとが協働して間にガス流路開口が形成され、熱パッファ室７内に流入するアークエネルギーが、熱パッファ室７内で消弧媒体と十分に攪拌混合されるように、このガス流路開口によって案内される。この意味で第１ノズル部材３は絶縁フローガイドである。
【００３０】
この発明のガス遮断器に於いては、熱パッファ室７は、その容積Ｖが定格遮断電流Ｉの相関として、次の式で表されるようにしてある。
Ｖ（ｃｍ^３）＝ｋ・Ｉ（Ａ）（ここで、ｋは０．０２５〜０．０４）
即ち、図１に於いて、ガス遮断器の熱パッファ室７について、図に示すように、その外径をφＡとし、内径をφＢとし、軸方向長さをＬ１とし、絶縁フローガイド３の流路に面する部分の長さをＬ２とすると、熱パッファ室７の容積Ｖは（Ａ^２−Ｂ^２）×π／４×Ｌ１である。
【００３１】
このような熱パッファ室７の容積Ｖを３５０ｃｃ、７００ｃｃおよび１４００ｃｃと変化させたときの各遮断電流における限界ＲＲＲＶの変化を測定した結果を図３のグラフに示す。このグラフから明らかな通り、同一の熱パッファ室７の容積Ｖについては、遮断電流に対して上に凸の限界ＲＲＲＶが得られる。熱パッファ室７の容積Ｖが増大するほど大きな遮断電流で限界ＲＲＲＶのピークを示すと共に限界ＲＲＲＶも増加し、また限界ＲＲＲＶカーブの山のすそ野が広がる傾向を示す。従って、この実施の形態では、熱パッファ室７の容積Ｖを定格遮断電流Ｉの相関として、上述のＶ（ｃｍ^３）＝ｋ×Ｉ（ｋＡ）（ｋ＝０．０２５〜０．０４）とすることにより、ある定格遮断電流に於いて最適な熱パッファ室７の容積を容易に決定することができる。
【００３２】
また、図４のグラフは、熱パッファ室７の図示の長さＬ１の二乗値と熱パッファ室７の断面積Ｓ＝（Ａ^２−Ｂ^２）×π／４の比を０．５、０．７および１．０に変化させたときの各遮断電流に於ける限界ＲＲＲＶの変化を表したものである。同一比率では、遮断電流に対し、上に凸の限界ＲＲＲＶを有するという結果が得られた。比率が大きくなるほど限界ＲＲＲＶ値も大きくなる傾向を示す。従って、熱パッファ室７の長さＬ１の二乗値を熱パッファ室７の断面積Ｓの７０％以下とすることにより、アーク周辺のガスがアークエネルギーにより加熱されて圧力が上昇し、熱パッファ室７に流入する熱ガスで熱パッファ室７内の圧力を電流遮断に必要な圧力にまで上昇させることができる熱パッファ室７の形状を得ることができる。
【００３３】
更に、絶縁フローガイド３の流路長さＬ２が熱パッファ室７の内壁の流路長さ（熱パッファ室７の長さ）Ｌ１の０．５倍から１．５倍とすることにより、アークエネルギーにより加熱され圧力が上昇した熱ガスを熱パッファ室７内に効率的に取り込むと共に、取り込んだ熱ガスをすぐに流出させずに必要なアーク遮断時間を確保することができる高性能の熱パッファ室７を得ることができる。
【００３４】
実施の形態２．
図５に示す本発明のガス遮断器の別の実施形態では、図１１に示す圧力調整バルブであるリリーフ弁１３を備えた従来のガス遮断器と比較すると、全体の構成は同様であり、仕切板部１８ａには逆止弁１９が設けられておらず、代わりに単なる連通口であるガス流出入経路１８ｂが設けてあることが相違している。即ち、仕切板部１８ａには機械パッファ室１２の圧力が一定値以上になったときに開いて、機械パッファ室１２内のガスを支持筒連通口１４を介して密閉タンク内のガス空間に流出させるリリーフ弁１３が設けられていて、機械パッファ室１２内の圧力が高くなりすぎて遮断動作時に駆動力を打ち消す方向に働く反力が過大になるのを防止する機構が設置されている。また、可動接触子部２１の位置が投入位置から遮断位置に至るどの位置にあっても、機械パッファ室１２を常に密閉タンク内のガス空間に連通させておくガス流出入経路１８ｂが設けられている。
【００３５】
このようなガス流出入経路１８ｂが設けられているので、投入時に容積が増大する機械パッファ室１２にガスを常に供給することが可能となり、機械パッファ室１２内のガス圧が低下してしまうことがなく、常に密閉タンク内のガス圧を維持することが可能である。従って、機械パッファ室１２内の負圧の発生を防ぐことができ、投入動作に必要な駆動力を軽減させることができ、連続動作責務に於ける投入直後の遮断性能に影響を与えることはない。
【００３６】
一方、遮断動作時の機械パッファ室１２内部のガス圧と可動接触子部２１の行程との関係は、小電流の場合と大電流の場合とで異なるが、大電流遮断時には可動接触子部２１の移動により機械パッファ室１２が圧縮されることと、アークのエネルギーにより、ガス圧は上昇するが、熱パッファ室７内部のガス圧の方がアーク接触子間で発生するアークにより熱せられたガスが進入することから圧力が上昇するため、機械パッファ室１２側から熱パッファ室７側へのガス流は逆止弁１７により制限され、機械パッファ室１２内部で圧縮されたガスは流出することがないため、遮断動作開始から機械パッファ室１２内部のガス圧が上昇し、支持部仕切板部１８ａに設けられているリリーフ弁１３が機械パッファ室１２から支持部１８の内部空間にガスの流れを制限しない差圧になるまで、この機械パッファ室１２内部のガス圧上昇は継続される。機械パッファ室１２から支持部１８の内部空間にガスの流れを制限しない差圧になり、リリーフ弁が開放した後、機械パッファ室１２のガス圧は徐々に密閉タンク内のガス圧に低下していく。
【００３７】
従来の機械パッファ室１２は、圧力が上昇したガスをリリーフ弁１３から流出させることにより、機械パッファ室１２内部のガス圧の必要以上の上昇を制限していたが、遮断性能上、大電流遮断は熱パッファによるアーク冷却作用だけがあるので、機械パッファ室１２の圧力上昇は、電流遮断に寄与せず、遮断時に必要となる駆動力の増強を余儀なくさせる原因となっていた。しかしながら、本発明の上述のガス遮断器の構成によれば、ガス流出入経路１８ｂを設けたので、遮断時の機械パッファ室１２内部のガス圧を必要以上に上昇させることがなく、遮断時の駆動力を不必要に大きくする必要がなくなり、操作装置および駆動連結部位および架台の小型化を実現でき、ガス遮断器の重量および価格を低減することが可能である。
【００３８】
実施の形態３．
図６に示すガス遮断器の熱パッファ装置は、図５に示すガス遮断器と比較すると、全体の構成は同様でリリーフ弁１３を備えているが、図５で仕切板部１８ａに設けられていたガス流出入経路１８ｂが、摺動通電シリンダー１１の円筒壁に設けられていることが相違している。即ち、投入および遮断動作時における機械パッファ室１２の内部のガス圧と可動接触子部２１の動作行程との関係は、図１および２に示すガス遮断器の関係と同様であり、従来のものと同等の遮断性能を確保することができる。
【００３９】
実施の形態４．
図７に示すガス遮断器の熱パッファ装置は、図５に示すガス遮断器のものと比較して、リリーフ弁１３が設けられていないことが相違しているだけで、その他の点では構成が同じである。このガス遮断器に於いては、熱パッファ室７を構成する仕切板１８ａに、可動接触子部２１の位置に関わらず機械パッファ室１２が密閉タンク内のガス空間に連通するようなガス流出入経路１８ｂが設けられている。
【００４０】
このようなガス流出入経路１８ｂが設けられているので、投入時に容積が増大する機械パッファ室１２にガスを常に供給することが可能となり、機械パッファ室１２内のガス圧が低下してしまうことがなく、常に密閉タンク内のガス圧を維持することが可能である。従って、機械パッファ室１２内の負圧の発生を防ぐことができ、投入動作に必要な駆動力を軽減させることができ、連続動作責務に於ける投入直後の遮断性能に影響を与えることはない。
【００４１】
また、遮断動作に於ける機械パッファ室１２内部のガス圧と可動接触子部２１の行程との関係は、大電流遮断時には先に説明した図５および図６のものと同様であるが、小電流遮断時には、ガスがアークによってあまり加熱されないこと、消弧室動作時の容積が一定である熱パッファ室７内部のガス圧力は一定であることから、熱パッファ室７内部のガス圧はあまり上昇せず、容積が縮小する機械パッファ室１２はガス圧が上昇しようとするが、このガス遮断器ではリリーフ弁１３が省略されていて、常時開放状態のガス流出入経路１８ｂの断面積は図５および６に示すものよりも大きくされているので、動作行程に対する機械パッファ室１２内部のガス圧上昇はゆるやかである。
【００４２】
しかしながら、遮断器の電流遮断責務である進み小電流遮断に必要となるアーク接触子間の行程においては、熱パッファ室７の逆止弁１７を開放させる差圧となる圧力まで上昇することとなる。これに対して、機械パッファ室１２の熱パッファ室７とは反対側の仕切板部１８ａに常時開口状態のガス流出入経路を設けることにより、遮断時の機械パッファ室１２内部のガス圧を必要以上に上昇させることなく、かつ図５および６のものよりも、動作行程に対する圧力上昇を遅らせることが可能となり、動作開始時の遮断速度の低下を防ぐことが可能となる。従って、さらなる遮断時の駆動力の低減を可能とし、操作装置および駆動連結部位および架台の小型化、ガス遮断器の重量軽減および安価なガス遮断器の実現が可能になった。
【００４３】
実施の形態５．
図８に示すガス遮断器の熱パッファ装置は、図７に示すガス遮断器と比較すると、全体の構成は同様であるが、図７で仕切板部１８ａに設けられていたガス流出入経路１８ｂが、摺動通電シリンダー１１の円筒壁に設けられていることが相違している。即ち、投入および遮断動作時における機械パッファ室１２の内部のガス圧と可動接触子部２１の動作行程との関係は、図１および２に示すガス遮断器の関係と同様であり、従来のものと同等の遮断性能を確保することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の如く本発明のガス遮断器による効果は次の通りである。
（１）消弧媒体が充填された密閉タンクと、上記密閉タンク内に設けられた固定接触子と、上記固定接触子に離接する可動接触子と、上記可動接触子に設けられて、開離時に上記固定接触子との間に形成されるアーク領域に臨むガス流路を有し、上記アーク領域に発生するアークエネルギーを上記ガス流路を通して受け入れ、蓄え、電流零点でアークに吹き付ける熱パッファ室と、上記熱パッファ室に対して相対移動可能であって、上記熱パッファ室に隣接して上記可動接触子の開閉動作に応じて容積が変化する機械パッファ室とを備えたガス遮断器に於いて、上記熱パッファ室は、その容積Ｖが定格遮断電流Ｉの相関として、
Ｖ（ｃｍ^３）＝ｋ・Ｉ（Ａ）（ここで、ｋは０．０２５〜０．０４）
である。
【００４５】
（２）熱パッファ室は、熱パッファ室の長さの二乗値が、熱パッファ室の断面積値の７０％以下であるようにするとよい。
【００４６】
（３）熱パッファ室が、ガスをアークに吹き付けるノズル部材と、ノズル部材と協働する絶縁フローガイドとを備え、絶縁ノズルと絶縁フローガイドとにより形成されるガス流路の長さが、熱パッファ室の内壁の流路の長さ（熱パッファ室の長さ）の０．５〜１．５倍であるようにするとよい。
【００４７】
従って、この発明によれば、定格遮断電流と熱パッファ室容積の相関関係および熱パッファ室の長さと断面積の関係およびガス流出入経路の長さと熱パッファ室の内壁の流路長さとの関係が最適化され、従来よりも小形の熱パッファ室で従来と同様の遮断性能を得ることができ、小形・低コストのガス遮断器を得ることができる。
【００４８】
（４）また、消弧媒体が充填された密閉タンクと、密閉タンク内に設けられた固定接触子と、固定接触子に離接する可動接触子と、可動接触子に設けられて、開離時に固定接触子との間に形成されるアーク領域に臨むガス流路を有し、アーク領域に発生するアークエネルギーをガス流路を通して受け入れ、蓄え、電流零点でアークに吹き付ける熱パッファ室と、熱パッファ室に対して相対移動可能であって、熱パッファ室に隣接して可動接触子の開閉動作に応じて容積が変化する機械パッファ室とを備えたガス遮断器に於いて、
機械パッファ室は、軸方向両端の底面とこれら底面間の円筒形壁面とを有する円筒形状であって、固定接触子部側の底面、固定接触子部とは反対側の底面の２箇所にガス流出経路を有し、機械パッファ室内でピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室がある圧力以上になったとき機械パッファ室から外部へのみ流出させる圧力調整バルブを設けたガス流出入経路とを備え、機械パッファ室の固定接触子部とは反対側の底面に少なくとも一個以上の常時開口状態のガス流出入経路を構成した。
【００４９】
（５）また、ガス遮断器は、機械パッファ室が、機械パッファ室内でピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室がある圧力以上になったとき機械パッファ室から外部へのみ流出させる圧力調整バルブを設けたガス流出入経路とを備え、機械パッファ室の壁面に少なくとも一個の常時開口状態のガス流出入経路を構成したものである。
【００５０】
（６）また、ガス遮断器は、機械パッファ室が、機械パッファ室内でピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室の固定接触子部の反対側の底面に少なくとも一個の常時開口状態のガス流出入経路とを備えたものである。
【００５１】
（７）更に、ガス遮断器は、機械パッファ室が、機械パッファ室内でピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室の壁面に少なくとも一個の常時開口状態のガス流出入経路とを備えたものである。
【００５２】
従ってこの発明によれば、機械パッファ室１２の圧力によって、遮断操作に要する駆動力を打ち消す方向に働く反力が発生することがなく、操作装置や駆動連結機構部品および架台の小型化、簡略化が可能であり、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス遮断器の実施の形態を閉極状態で示す概略断面図である。
【図２】図１のガス遮断器を開極状態で示す概略断面図である。
【図３】ガス遮断器の熱パッファ室の容積と幾つかの遮断電流に於ける限界ＲＲＲＶの関係図である。
【図４】ガス遮断器の熱パッファ室の長さと熱パッファ室の断面積の比と、幾つかの遮断電流に於ける限界ＲＲＲＶの関係図である。
【図５】本発明のガス遮断器の別の実施の形態を閉極状態で示す概略断面図である。
【図６】本発明のガス遮断器の更に別の実施の形態を開極状態で示す概略断面図である。
【図７】本発明のガス遮断器のなお別の実施の形態を閉極状態で示す概略断面図である。
【図８】本発明のガス遮断器の更に別の実施の形態を開極状態で示す概略断面図である。
【図９】従来のガス遮断器を閉極状態で示す概略断面図である。
【図１０】図９のガス遮断器を開極状態で示す概略断面図である。
【図１１】従来の別のガス遮断器を閉極状態で示す概略断面図である。
【符号の説明】
１固定アークコンタクト、２固定通電コンタクト、４可動アークコンタクト、６ａピストン壁、６ｃ円筒壁、１３リリーフ弁（圧力調整バルブ）、１７、１９逆止弁（隔壁バルブ）、１８ｂガス流出入経路、２０固定接触子部、２１可動接触子部、７熱パッファ室、１２機械パッファ室、Ｌ１熱パッファ室の長さ、Ｓ断面積値、３ノズル部材、３ｂ絶縁フローガイド、Ｌ２ガス流路の長さ。

Claims

消弧媒体が充填された密閉タンクと、上記密閉タンク内に設けられた固定接触子と、上記固定接触子に離接する可動接触子と、上記可動接触子に設けられて、開離時に上記固定接触子との間に形成されるアーク領域に臨むガス流路を有し、上記アーク領域に発生するアークエネルギーを上記ガス流路を通して受け入れ、蓄え、電流零点でアークに吹き付ける熱パッファ室と、上記熱パッファ室に対して相対移動可能であって、上記熱パッファ室に隣接して上記可動接触子の開閉動作に応じて容積が変化する機械パッファ室とを備えたガス遮断器に於いて、
上記熱パッファ室は、その容積Ｖ＝（Ａ^２−Ｂ^２）×（π／４）×Ｌ１（但し、Ａは熱パッファ室の外径、Ｂは熱パッファ室の内径、Ｌ１は熱パッファ室の軸方向長さ）が定格遮断電流Ｉの相関として、
Ｖ（ｃｍ^３）＝ｋ・Ｉ（Ａ）
ここで、ｋは０．０２５〜０．０４
であり、
上記熱パッファ室が、ガスをアークに吹き付けるノズル部材と、上記ノズル部材と協働する絶縁フローガイドとを備え、上記絶縁ノズルと上記絶縁フローガイドとにより形成されるガス流路の長さが、上記熱パッファ室の内壁の流路の長さ（熱パッファ室の長さ）の０．５〜１．５倍であることを特徴とするガス遮断器。
消弧媒体が充填された密閉タンクと、上記密閉タンク内に設けられた固定接触子と、上記固定接触子に離接する可動接触子と、上記可動接触子に設けられて、開離時に上記固定接触子との間に形成されるアーク領域に臨むガス流路を有し、上記アーク領域に発生するアークエネルギーを上記ガス流路を通して受け入れ、蓄え、電流零点でアークに吹き付ける熱パッファ室と、上記熱パッファ室に対して相対移動可能であって、上記熱パッファ室に隣接して上記可動接触子の開閉動作に応じてパッファピストンが移動して容積が変化する機械パッファ室とを備えたガス遮断器に於いて、
上記機械パッファ室は、軸方向両端の底面とこれら底面間の円筒形壁面とを有する円筒形状であって、機械パッファ室内でパッファピストンにより圧縮されたガスを熱パッファ室へのみ流出させる隔壁バルブを設けたガス流出入経路と、機械パッファ室がある圧力以上になったとき機械パッファ室から外部へのみ流出させる圧力調整バルブを設けたガス流出入経路とを備え、機械パッファ室の円筒壁面に少なくとも一個の常時開口状態のガス流出入経路を構成したことを特徴とするガス遮断器。