JP4421331B2 - Gas circuit breaker - Google Patents

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Description

本発明は、電流遮断時に接触子間に発生するアークに消弧性ガスを吹付けて消弧すると共に、消弧に伴い発生した熱ガスを両接触子から離れる方向に誘導するように構成したガス遮断器に関するものであり、特に、熱ガスが流れる流路部分の絶縁耐力を向上するために構成を改良したガス遮断器に関するものである。   The present invention is configured such that arc extinguishing gas is blown to the arc generated between the contacts when the current is interrupted to extinguish the arc, and the hot gas generated by arc extinguishing is guided in a direction away from both contacts. The present invention relates to a gas circuit breaker, and more particularly, to a gas circuit breaker having an improved configuration in order to improve the dielectric strength of a flow path portion through which hot gas flows.

電力系統において電流開閉を行う遮断器として、接地された金属あるいは碍子等からなる密閉容器内に消弧媒体を充填し、電流遮断時において接触子間に発生するアークに消弧媒体を吹付けてアークを消弧し、電流を遮断するタイプのものが広く普及している。中でも、消弧媒体としてSF6ガスを使用し、電流開閉時においてSF6ガスをピストンにより機械的に圧縮することで、アークに吹付けるパッファ型SF6ガス遮断器が主流となっている。 As a circuit breaker that performs current switching in a power system, an arc-extinguishing medium is filled in a sealed container made of grounded metal or insulator, and the arc-extinguishing medium is sprayed on the arc generated between the contacts when the current is interrupted. A type that extinguishes the arc and cuts off the current is widely used. Among them, a puffer type SF 6 gas circuit breaker that sprays on an arc by using SF 6 gas as an arc extinguishing medium and mechanically compressing SF 6 gas with a piston at the time of current switching is the mainstream.

また、SF6ガス以外にも、消弧媒体として空気を使用した空気遮断器、あるいは地球温暖化効果の高いSF6ガスの代わりに何らかの代替ガスを使用した様々なガス遮断器が提案されている。本明細書中においては、このように消弧媒体としてSF6ガス、空気、あるいはその他の各種の消弧性ガスを利用した遮断器全てを総称してガス遮断器と呼ぶこととする。 In addition to SF 6 gas, an air circuit breaker using air as an arc extinguishing medium, or various gas circuit breakers using some alternative gas instead of SF 6 gas having a high global warming effect has been proposed. . In this specification, all circuit breakers that use SF 6 gas, air, or other various arc-extinguishing gases as arc extinguishing media are collectively referred to as gas circuit breakers.

図13は、このようなガス遮断器の断面構造図の一例であり、遮断動作途中の状態を示している。図13中の各部品は、基本的に同軸円筒形状である。図13に示すように、接地された金属容器であるタンク1内にはSF6ガスなどの消弧性ガス2が充填されている。また、タンク1内には、タンク1に対して軸方向に動作する可動接触部10と、タンク1に対して定位置に固定された固定接触部20が対向して配置されている。 FIG. 13 is an example of a cross-sectional structure diagram of such a gas circuit breaker, and shows a state during the breaking operation. Each part in FIG. 13 is basically a coaxial cylindrical shape. As shown in FIG. 13, the tank 1 which is a grounded metal container is filled with an arc extinguishing gas 2 such as SF 6 gas. Further, in the tank 1, a movable contact portion 10 that operates in the axial direction with respect to the tank 1 and a fixed contact portion 20 that is fixed at a fixed position with respect to the tank 1 are disposed to face each other.

そして、可動接触部10および固定接触部20には、円筒状の可動アーク接触子11および可動アーク接触子11内の中空部に挿入される棒状の固定アーク接触子21がそれぞれ設けられている。両アーク接触子11,21は、通常運転時に接触導通状態にあり、遮断動作時に相対移動により開離するとともに両接触子11,21間の空間にアーク3を発生させるようになっている。   The movable contact portion 10 and the fixed contact portion 20 are respectively provided with a cylindrical movable arc contact 11 and a rod-shaped fixed arc contact 21 inserted into a hollow portion in the movable arc contact 11. Both arc contacts 11 and 21 are in a contact conduction state during normal operation, and are separated by relative movement during a shut-off operation, and an arc 3 is generated in the space between both contacts 11 and 21.

さらに、可動接触部10側には、消弧性ガス2をガス流にしてアーク3に吹付けるガス流発生手段として、タンク1に対して定位置に固定されたピストン12、ピストン12に対して相対移動するシリンダ13、ピストン12によりシリンダ13の内部に形成されるパッファ室14、シリンダ13の先端に固定されて可動アーク接触子11を包囲する絶縁ノズル15、などが設けられている。   Further, on the movable contact portion 10 side, as a gas flow generating means for blowing the arc extinguishing gas 2 to the arc 3 as a gas flow, with respect to the piston 12 fixed to a fixed position with respect to the tank 1 and the piston 12 A relatively moving cylinder 13, a puffer chamber 14 formed inside the cylinder 13 by the piston 12, an insulating nozzle 15 fixed to the tip of the cylinder 13 and surrounding the movable arc contact 11, and the like are provided.

また、可動接触部10側および固定接触部20側には、消弧性ガス2をアーク3に吹付けることにより発生した熱ガスをアーク接触子11,21から離れる方向に誘導するための熱ガス誘導手段として、金属製の中空ロッド16と金属製の排気筒22がそれぞれ設けられている。ここで、金属製の排気筒22は、固定アーク接触子21の背後に設置された円筒状部材であり、その内部には、アーク3から固定接触部20側に流れる固定側の熱ガス流30aを通過させる熱ガス流路が形成されている。また、金属製の中空ロッド16は、可動アーク接触子11と軸方向に直線的に連続している円筒状部材であり、その内部には、アーク3から可動接触部10側に流れる可動側の熱ガス流30bを通過させる熱ガス流路が形成されている。   Further, on the movable contact portion 10 side and the fixed contact portion 20 side, a hot gas for inducing a hot gas generated by spraying the arc extinguishing gas 2 onto the arc 3 in a direction away from the arc contacts 11 and 21. As guide means, a metal hollow rod 16 and a metal exhaust tube 22 are provided. Here, the metal exhaust tube 22 is a cylindrical member installed behind the fixed arc contact 21, and a fixed-side hot gas flow 30 a flowing from the arc 3 to the fixed contact portion 20 side is disposed inside the metal exhaust tube 22. A hot gas flow path through which the gas passes is formed. The metal hollow rod 16 is a cylindrical member that is linearly continuous with the movable arc contact 11 in the axial direction, and the movable hollow contact 16 has a movable side that flows from the arc 3 to the movable contact portion 10 side. A hot gas flow path is formed through which the hot gas flow 30b passes.

以上の構成を有するガス遮断器の遮断動作は、次の通りである。まず、可動接触部10が、固定接触部20から離れる方向である図の左方向に動作すると、タンク1に固定されているピストン12がシリンダ13の内部空間であるパッファ室14を圧縮してパッファ室14の圧力を上昇させる。その結果、パッファ室14内に存在する消弧性ガス2が、高圧力のガス流となって絶縁ノズル15に導かれ、アーク接触子11,21間に発生したアーク3に対して強力に吹付けられる。これにより、アーク接触子11,21間に発生した導電性のアーク3は消滅し電流は遮断される。   The shut-off operation of the gas circuit breaker having the above configuration is as follows. First, when the movable contact portion 10 moves in the left direction in the figure, which is a direction away from the fixed contact portion 20, the piston 12 fixed to the tank 1 compresses the puffer chamber 14, which is the internal space of the cylinder 13. The pressure in the chamber 14 is increased. As a result, the arc-extinguishing gas 2 existing in the puffer chamber 14 is guided to the insulating nozzle 15 as a high-pressure gas flow, and blows strongly against the arc 3 generated between the arc contacts 11 and 21. Attached. As a result, the conductive arc 3 generated between the arc contacts 11 and 21 disappears and the current is interrupted.

このような電流遮断時において、高温のアーク3に吹付けられた消弧性ガス2は、高温かつ低密度の熱ガスとなり、固定側の熱ガス流30aおよび可動側の熱ガス流30bとして両アーク接触子11,21間の空間より遠ざかるように排出される。固定側の熱ガス流30aは排気筒22内部に誘導され、排気筒22内部である程度冷却された後、排気筒22の終端部23から固定接触部20外部のタンク1内自由空間に放出される。この場合、排気筒22とタンク1は、固定側の熱ガス流30aを誘導して冷却し、固定接触部20側の絶縁耐力の低下を防止する熱ガス誘導システムを構成している。   At the time of such current interruption, the arc extinguishing gas 2 blown to the high-temperature arc 3 becomes a high-temperature and low-density hot gas, and both the hot gas flow 30a on the fixed side and the hot gas flow 30b on the movable side are both It is discharged away from the space between the arc contacts 11, 21. The fixed-side hot gas flow 30a is guided into the exhaust cylinder 22, cooled to some extent inside the exhaust cylinder 22, and then discharged from the end portion 23 of the exhaust cylinder 22 into the free space in the tank 1 outside the fixed contact portion 20. . In this case, the exhaust tube 22 and the tank 1 constitute a hot gas induction system that induces and cools the fixed-side hot gas flow 30a to prevent a decrease in the dielectric strength on the fixed contact portion 20 side.

また、可動側の熱ガス流30bは、可動アーク接触子11と連続的に設けられた中空ロッド16に誘導され、その後、ピストン12、シリンダ13などに設けられたいくつかの排気孔を通過して、最終的に可動接触部10外部のタンク1内自由空間に放出される。この場合、中空ロッド16とタンク1は、可動側の熱ガス流30bを誘導して冷却し、可動接触部10側の絶縁耐力の低下を防止する熱ガス誘導システムを構成している。   The movable-side hot gas flow 30b is guided to the hollow rod 16 provided continuously with the movable arc contactor 11, and then passes through several exhaust holes provided in the piston 12, the cylinder 13, and the like. Finally, it is discharged into the free space in the tank 1 outside the movable contact portion 10. In this case, the hollow rod 16 and the tank 1 constitute a hot gas induction system that induces and cools the movable-side hot gas flow 30b to prevent a decrease in the dielectric strength on the movable contact portion 10 side.

なお、排気筒22を通過する固定側の熱ガス流30aは、アーク3に吹付けられるガス流と同方向であるため、アーク3に吹付けられるガス流と逆方向の可動側の熱ガス流30bより流量は多く、熱量も多い。このことから、固定側の熱ガス流30aは、可動側に比べてより積極的に冷却する必要があり、その結果、排気筒22の径は中空ロッド16に比べて格段に大きくなっている。   The fixed-side hot gas flow 30a passing through the exhaust tube 22 is in the same direction as the gas flow blown to the arc 3, so that the movable hot gas flow in the opposite direction to the gas flow blown to the arc 3 is used. The flow rate is larger than 30b, and the amount of heat is also large. For this reason, it is necessary to cool the hot gas flow 30 a on the fixed side more actively than on the movable side, and as a result, the diameter of the exhaust tube 22 is significantly larger than that of the hollow rod 16.

ところで、以上のようなガス遮断器は、近年、設置面積の省スペース化およびコストダウンを目的として小形化する傾向にある。一方、遮断器に使用する材料を低減することは、地球環境負荷低減に対しても効果が大きく、環境保全の面からもガス遮断器コンパクト化に対する社会的要望は強い。このような状況下において、ガス遮断器のコンパクト化は急速に進められており、それに伴い、タンク1および排気筒22のサイズもますます小形化してゆく傾向にある。   By the way, the gas circuit breakers as described above tend to be downsized for the purpose of space saving and cost reduction in recent years. On the other hand, reducing the material used for the circuit breaker has a great effect on the reduction of the global environmental load, and there is a strong social demand for a compact gas circuit breaker from the viewpoint of environmental protection. Under such circumstances, the gas circuit breaker is being made more compact, and accordingly, the size of the tank 1 and the exhaust pipe 22 tends to be further reduced.

しかしながら、排気筒22を単純に小形化した場合には、アーク接触子11,21間で発生した固定側の熱ガス流30aを冷却するためのボリュームが必然的に小さくなるが、その一方で、固定側の熱ガス流30aが排気筒22の終端部23に到達するまでの時間、すなわち排気筒22内部で熱ガス流30aの冷却に費やされる時間も短くなる。このため、排気筒22の終端部23より排出される熱ガス流30aは、長期にわたって高温状態に保持され易くなる。   However, when the exhaust cylinder 22 is simply reduced in size, the volume for cooling the fixed-side hot gas flow 30a generated between the arc contacts 11 and 21 is inevitably reduced. The time until the hot gas flow 30a on the fixed side reaches the end portion 23 of the exhaust pipe 22, that is, the time spent for cooling the hot gas flow 30a inside the exhaust pipe 22 is also shortened. For this reason, the hot gas flow 30a discharged from the end portion 23 of the exhaust tube 22 is easily maintained in a high temperature state for a long time.

一方、電流遮断後には、電力系統回路の過渡現象により発生する過渡回復電圧が排気筒22に印加されるため、排気筒22は高電位となるが、タンク1が小形化した場合、接地電位であるタンク1と排気筒22との距離は必然的に小さくなるため、排気筒22の終端部23における電界強度はより高くなる傾向にある。   On the other hand, since the transient recovery voltage generated by the transient phenomenon of the power system circuit is applied to the exhaust cylinder 22 after the current interruption, the exhaust cylinder 22 becomes a high potential, but when the tank 1 is downsized, the ground potential is Since the distance between a certain tank 1 and the exhaust pipe 22 is inevitably small, the electric field strength at the end portion 23 of the exhaust pipe 22 tends to be higher.

以上の点をまとめると、従来のガス遮断器を小形化した場合、電流遮断後において排気筒22の終端部23の電界強度が高くなると同時に、排出される熱ガス流30aの温度も高温状態に保持され易い。ここで、一般に、圧力を一定とした場合、電界が高い程、絶縁破壊が発生し易く、また、ガス温度が高い程、絶縁破壊が発生し易い。つまり、ガス遮断器の小形化を進めた場合、排気筒22の終端部23の絶縁耐力が低下し、終端部23とタンク1との間で絶縁破壊の事故(以後、本現象を「地絡」と称す)が発生し易くなる。   To summarize the above points, when the conventional gas circuit breaker is downsized, the electric field strength at the end portion 23 of the exhaust tube 22 is increased after the current is interrupted, and the temperature of the discharged hot gas flow 30a is also increased. Easy to hold. Here, in general, when the pressure is constant, the higher the electric field, the easier the dielectric breakdown occurs, and the higher the gas temperature, the easier the dielectric breakdown occurs. That is, when the gas circuit breaker is further reduced in size, the dielectric strength of the end portion 23 of the exhaust pipe 22 decreases, and an insulation breakdown accident occurs between the end portion 23 and the tank 1 (hereinafter, this phenomenon is referred to as “ground fault”). ")" Is likely to occur.

なお、以上の説明においては、ガス遮断器を小形化した場合の固定接触部20側での絶縁耐力の低下について説明したが、このような絶縁耐力の低下現象は、可動接触部10側でも同様に発生する現象である。すなわち、ガス遮断器の小形化を進めると、可動接触部10に設けられた熱ガス排気部とタンク1間の絶縁耐力が、全く同様の理由で低下し易く、可動接触部10においても地絡が発生し易くなる。   In the above description, the decrease in the dielectric strength on the fixed contact portion 20 side when the gas circuit breaker is downsized has been described. However, the phenomenon of such a decrease in the dielectric strength is also the same on the movable contact portion 10 side. This is a phenomenon that occurs. That is, if the gas circuit breaker is further reduced in size, the dielectric strength between the hot gas exhaust section provided in the movable contact portion 10 and the tank 1 is likely to decrease for the same reason. Is likely to occur.

さらに、前述した通り、地球温暖化効果の高いSF6ガスの代わりに何らかの代替ガスを消弧媒体として適用したガス遮断器も近年提案されているが、一般に提案されている代替ガスの絶縁耐力は、SF6ガスよりも低いことが知られている(例えば、非特許文献1参照)。したがって、環境に配慮した代替ガス遮断器を構築した場合、上記のような絶縁耐力の低下とそれに起因する地絡現象の発生を回避することがより困難となり、結果的にタンクの大形化をまねくことが懸念されている。 Further, as described above, a gas circuit breaker in which some alternative gas is applied as an arc extinguishing medium instead of SF 6 gas having a high global warming effect has been proposed recently. It is known that it is lower than SF 6 gas (for example, see Non-Patent Document 1). Therefore, when an alternative gas circuit breaker that is environmentally friendly is constructed, it becomes more difficult to avoid the above-mentioned decrease in dielectric strength and the occurrence of ground faults resulting from it, resulting in an increase in size of the tank. There is a concern that it will be mixed.

また、図13においては、接地された金属容器を使用したガス遮断器を例に挙げて説明したが、碍子などの絶縁物により密閉されたガス遮断器も存在する。このようなガス遮断器においては、接地タンクへの地絡は生じないが、碍子やそれに付随する部品が、大電流を遮断した際に発生する非常に高温のガス流に曝されると、変質、溶損などの不具合が生じ、やはり熱ガスを速やかに冷却する必要性があった。   In FIG. 13, a gas circuit breaker using a grounded metal container has been described as an example. However, there is a gas circuit breaker sealed with an insulator such as an insulator. In such a gas circuit breaker, grounding to the ground tank does not occur, but if the insulator and its associated parts are exposed to a very high temperature gas flow that is generated when a large current is interrupted, it will be altered. There was a problem such as melting, and it was necessary to cool the hot gas quickly.

なお、図13においては、最も一般的なガス遮断器として、接触部の一方が固定されており、一方が駆動されるタイプを例として従来技術を説明したが、近年、両側の接触部が同時に相対駆動するタイプのガス遮断器も提案されている。このようなガス遮断器においても、上記のような絶縁耐力の低下とそれに起因する地絡現象の発生という問題点は全く同様に存在する。   In FIG. 13, as the most general gas circuit breaker, one of the contact portions is fixed, and the prior art has been described by taking an example in which one of the contact portions is driven. A relative-drive type gas circuit breaker has also been proposed. Even in such a gas circuit breaker, there are exactly the same problems as described above, such as a decrease in dielectric strength and the occurrence of a ground fault phenomenon resulting therefrom.

従来、以上のような問題点を解決するための1つの手法として、排気筒22の内周面に凹凸を形成することが提案されている(特許文献1参照)。図14および図15にそのような排気筒22の構成を示す。図14は、凹凸としてリング状のひだ41を連続的に形成した場合、図15は、らせん溝42を形成した場合の例である。特許文献1においては、このような構成とすることにより、凹凸を形成した排気筒22内部を熱ガスが流れる場合、密度が大きく粘性の大きいガスが内周面の凹凸に集中的にからみつくため、排気筒22の内周面近傍には密度が大きいガス、すなわち、絶縁耐力の高いガスが流れることとなり、この部分の絶縁耐力の低下を防止できるという作用が記載されている。   Conventionally, as one method for solving the above problems, it has been proposed to form irregularities on the inner peripheral surface of the exhaust tube 22 (see Patent Document 1). FIG. 14 and FIG. 15 show the configuration of such an exhaust cylinder 22. FIG. 14 shows an example in which ring-shaped pleats 41 are continuously formed as irregularities, and FIG. 15 shows an example in which spiral grooves 42 are formed. In Patent Document 1, by adopting such a configuration, when the hot gas flows inside the exhaust tube 22 having the unevenness, a gas having a high density and a large viscosity intensively entangles with the unevenness on the inner peripheral surface. A gas having a high density, that is, a gas having a high dielectric strength, flows in the vicinity of the inner peripheral surface of the exhaust tube 22, and an effect is described in which a reduction in the dielectric strength of this portion can be prevented.

特開平8−124464号公報JP-A-8-124464 電気学会技術報告第841号「SF6の地球環境負荷とSF6混合・代替ガス絶縁」2001年5月25日IEEJ Technical Report No. 841, "Global Environmental Load of SF6 and SF6 Mixing / Alternative Gas Insulation" May 25, 2001

ところで、上記の特許文献1において記載されている作用は、ガス流路の凹凸面がガス流に与える影響についての極めて定性的な解釈に基くものにすぎない。この特許文献1において、凹凸の具体的な配置や寸法形状、排気筒22の寸法形状との関係、などの具体的な構成は不明確であり、したがって、どのような具体的な構成によって十分な作用が得られるかについては記載されていない。すなわち、排気筒22の内周面に単純に凹凸を設けるだけでは、排気筒22の内周面近傍に絶縁耐力の高いガスのみを流してこの部分の絶縁耐力の低下を十分に防止することは困難である。   By the way, the action described in Patent Document 1 is merely based on a very qualitative interpretation of the influence of the uneven surface of the gas flow path on the gas flow. In this Patent Document 1, the specific configuration such as the specific arrangement and size of the unevenness and the relationship with the size and shape of the exhaust tube 22 is unclear. Therefore, any specific configuration is sufficient. It is not described whether the effect can be obtained. That is, by simply providing irregularities on the inner peripheral surface of the exhaust tube 22, it is possible to sufficiently prevent a decrease in the dielectric strength of this portion by flowing only a gas having a high dielectric strength near the inner peripheral surface of the exhaust tube 22. Have difficulty.

また、特許文献1においては、排気筒22が高電界部分であることには言及しているものの、この排気筒22の周辺を流れる熱ガス流の温度・密度だけを考慮しているにすぎず、排気筒22周辺の具体的な電界構成については何ら考慮されていないため、この点からも、絶縁耐力の低下を十分に防止することは困難である。すなわち、絶縁耐力は、熱ガスの温度・密度と、熱ガスが流れる部分の電界強度とによって決定される。例えば、同一の圧力および印加電圧という条件下で考えた場合、温度が高いガスが低電界強度の部分に存在する場合よりも、温度が低いガスが高電界強度の部分に存在する場合の方が絶縁耐力は逆に低くなる可能性がある。つまり、排気筒22と密閉容器からなる熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力向上を目的とした場合、熱ガス流の温度・密度だけを考慮するのでは不十分で、電界構成も併せて考慮する必要がある。そのため、この点からも、特許文献1に記載の技術では、必ずしも絶縁耐力の向上を図れない場合があった。   Further, in Patent Document 1, although it is mentioned that the exhaust tube 22 is a high electric field portion, only the temperature and density of the hot gas flow flowing around the exhaust tube 22 are considered. Since no consideration is given to the specific electric field configuration around the exhaust tube 22, it is difficult to sufficiently prevent a decrease in the dielectric strength also from this point. That is, the dielectric strength is determined by the temperature and density of the hot gas and the electric field strength of the portion through which the hot gas flows. For example, when considering the conditions of the same pressure and applied voltage, the case where a gas having a low temperature is present in a portion having a high electric field strength is greater than a case where a gas having a high temperature is present in a portion having a low electric field strength. On the contrary, the dielectric strength can be low. In other words, for the purpose of improving the dielectric strength of the entire hot gas induction system consisting of the exhaust tube 22 and the sealed container, it is not sufficient to consider only the temperature and density of the hot gas flow, and the electric field configuration must also be considered. There is. Therefore, also from this point, the technique described in Patent Document 1 cannot always improve the dielectric strength.

また、特許文献1に記載の技術では、図13に示す可動接触部10側を流れる熱ガス流については何ら考慮していないため、可動接触部10側における絶縁耐力の低下を防止することはできなかい。   Further, in the technique described in Patent Document 1, since no consideration is given to the hot gas flow flowing on the movable contact portion 10 side shown in FIG. 13, it is possible to prevent a decrease in dielectric strength on the movable contact portion 10 side. It ’s not good.

本発明は、上記のような従来技術の課題を解消するために提案されたものであり、その目的は、詳細な冷却メカニズムの把握に基き、熱ガスを誘導する排気筒や中空ロッドの周辺を流れる熱ガス流の温度・密度に加えて、電界構成も考慮した上で、熱ガス流を効果的に冷却して熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力を効率的に向上できる、具体的な構成を明確化して、それにより、小形でありながら信頼性の高いガス遮断器を提供することである。   The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is based on the understanding of the detailed cooling mechanism and the periphery of the exhaust tube and hollow rod for inducing hot gas. In addition to the temperature and density of the flowing hot gas flow, taking into account the electric field configuration, a specific configuration that can effectively improve the dielectric strength of the entire hot gas induction system by effectively cooling the hot gas flow It is to clarify and thereby provide a small but reliable gas circuit breaker.

本発明は、上記のような目的を達成するために、熱ガスを誘導する円筒状部材の内面に、熱ガスの進行方向と交差する方向に伸びる溝を、少なくとも4列以上設けることにより、円筒状部材の周辺を流れる熱ガス流の温度・密度に加えて電界構成も考慮した上で、熱ガス流を効果的に冷却して熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力を効率的に向上できるようにしたものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a cylindrical member by providing at least four or more rows of grooves extending in the direction intersecting the traveling direction of the hot gas on the inner surface of the cylindrical member for guiding the hot gas. In addition to the temperature and density of the hot gas flow that flows around the shaped member, the electric field configuration is also taken into account, and the hot gas flow can be effectively cooled to effectively improve the dielectric strength of the entire hot gas induction system It is a thing.

本発明はまず、一定の基本的な構成を有するガス遮断器に関するものであり、このガス遮断器の基本的な構成は次の通りである。まず、密閉された容器内に消弧性ガスが充填されるとともに第1接触部および第2接触部が対向して配置されている。ここで、第1接触部および第2接触部に、第1アーク接触子および第2アーク接触子がそれぞれ設けられ、両接触子は、通常運転時に接触導通状態にあり、遮断動作時に相対移動により開離するとともに両接触子間の空間にアークを発生するように構成されている。また、第1接触部に、アークに対して消弧性ガスを吹付けるガス流発生手段が設けられている。さらに、第1接触部および第2接触部に、ガス流発生手段によって消弧性ガスをアークに吹付けることにより発生した熱ガスを両接触子から離れる方向に誘導するための熱ガス誘導手段がそれぞれ設けられている。   The present invention first relates to a gas circuit breaker having a certain basic configuration. The basic configuration of this gas circuit breaker is as follows. First, the arc-extinguishing gas is filled in a sealed container, and the first contact portion and the second contact portion are arranged to face each other. Here, the first contact portion and the second contact portion are provided with a first arc contact and a second arc contact, respectively, and both the contacts are in a contact conduction state during normal operation, and are relatively moved during a shut-off operation. An arc is generated in the space between the two contacts while being separated. Moreover, the gas flow generation means which blows off arc-extinguishing gas with respect to an arc is provided in the 1st contact part. Furthermore, a hot gas induction means for guiding the hot gas generated by spraying the arc extinguishing gas to the arc by the gas flow generating means on the first contact portion and the second contact portion in a direction away from both the contacts. Each is provided.

本発明は、このような基本的な構成を有するガス遮断器において、次のような特徴を有するものである。すなわち、前記第2接触部の前記熱ガス誘導手段は、金属製の排気筒であり、この排気筒はアークから排出される熱ガスが進行方向正面から前記容器内に排出されるように構成され、前記排気筒の内面には、各列が前記熱ガスの進行方向と交差する方向に伸び、かつ、互いに熱ガスの進行方向に連続して並べられた少なくとも4列以上の溝が設けられ、前記排気筒は、終端開口型の内筒と、この内筒の終端開口面および終端部近傍の外周面を覆うように配置された外筒を備え、前記熱ガスが、内筒の内部に形成される内側流路、および内筒と外筒との間に形成される外側流路を通過するように構成されており、前記内側流路および前記外側流路を形成する前記内筒および前記外筒の各流路壁面に、前記少なくとも4列以上の溝がそれぞれ設けられている。 The present invention has the following characteristics in the gas circuit breaker having such a basic configuration. That is, the hot gas guiding means of the second contact portion is a metal exhaust tube, and the exhaust tube is configured such that the hot gas discharged from the arc is discharged into the container from the front in the traveling direction. The inner surface of the exhaust pipe is provided with at least four or more rows of grooves extending in a direction intersecting the traveling direction of the hot gas and continuously arranged in the traveling direction of the hot gas , The exhaust cylinder includes a terminal opening type inner cylinder and an outer cylinder arranged to cover the terminal opening surface of the inner cylinder and the outer peripheral surface in the vicinity of the terminal portion, and the hot gas is formed inside the inner cylinder. The inner cylinder and the outer cylinder are formed so as to pass through the inner channel and the outer channel formed between the inner cylinder and the outer cylinder. Each channel wall surface of the cylinder is provided with at least four rows of grooves. It has been.

この発明によれば、電界強度が比較的高くなり、かつ、高温の熱ガス流に直接的に曝される可能性が高い排気筒の終端部付近において、ガス温度を大幅に低減することができるため、同部分の絶縁耐力を向上することができる。したがって、排気筒の周辺を流れる熱ガス流の温度・密度に加えて、排気筒の電界構成も考慮した上で、これらの2種類の観点から熱ガス流を効果的に冷却して熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力を効率的に向上できる。 According to the present invention, the gas temperature can be greatly reduced in the vicinity of the end portion of the exhaust stack having a relatively high electric field strength and a high possibility of being directly exposed to a high-temperature hot gas flow. Therefore, the dielectric strength of the part can be improved. Thus, in addition to the temperature and density of the hot gas stream flowing in the periphery of the stack, in terms of even field configuration of stack considering, effectively cooling the hot gas by inducing hot gas stream from these two viewpoints The dielectric strength of the entire system can be improved efficiently.

以上のように、本発明によれば、詳細な冷却メカニズムの把握に基き、排気筒や中空ロッドの周辺を流れる熱ガス流の温度・密度に加えて、電界構成も考慮した上で、熱ガス流を効果的に冷却して熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力を効率的に向上できる、具体的な構成が、「熱ガスを誘導する排気筒や中空ロッドの内面に、熱ガスの進行方向と交差する方向に伸びる溝を、少なくとも4列以上設ける」であることは明確である。本発明によれば、このような具体的な構成により、小形でありながら信頼性の高いガス遮断器を提供することができる。   As described above, according to the present invention, based on the understanding of the detailed cooling mechanism, in addition to the temperature and density of the hot gas flow flowing around the exhaust pipe and the hollow rod, the hot gas gas is also considered. A specific configuration that can effectively improve the dielectric strength of the entire hot gas induction system by effectively cooling the flow is `` the direction of the hot gas on the inner surface of the exhaust tube or hollow rod that induces the hot gas. It is clear that “at least four rows of grooves extending in the intersecting direction are provided”. According to the present invention, such a specific configuration can provide a gas circuit breaker that is small but highly reliable.

以下には、本発明を適用したガス遮断器の実施形態について、図1〜図12を参照して具体的に説明する。なお、説明の簡略化の観点から、前述した従来技術と同一部分には同一符号を付している。   Hereinafter, embodiments of a gas circuit breaker to which the present invention is applied will be described in detail with reference to FIGS. Note that, from the viewpoint of simplifying the description, the same reference numerals are given to the same parts as those of the conventional technology described above.

[1.第1の実施形態]
[1−1.構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るガス遮断器の排気筒周辺を示す模式的断面図であり、図13に示した一般的なガス遮断器のうち、本発明により改良した固定接触部20の排気筒100の終端部101付近のみを拡大して示したものである。この図1は、電流遮断時の状態を示しており、より具体的には、熱ガス流30aが排気筒100内を流れ、終端部101からタンク1内自由空間に排出される様子を示している。
[1. First Embodiment]
[1-1. Constitution]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of an exhaust pipe of a gas circuit breaker according to a first embodiment of the present invention. Among the general gas circuit breakers shown in FIG. Only the vicinity of the end portion 101 of the exhaust tube 100 of the contact portion 20 is shown enlarged. FIG. 1 shows a state at the time of current interruption, and more specifically shows a state in which a hot gas flow 30a flows through the exhaust pipe 100 and is discharged from the end portion 101 to the free space in the tank 1. Yes.

本発明に従い、排気筒100の内面には、熱ガス流30aの流れ方向(進行方向)と交差する方向に伸びる溝110が、互いに流れ方向に連続して並ぶ形で、少なくとも4列以上設けられている。溝110の形状は必ずしも一様である必要はないが、図1では、ピッチP、深さHで、断面が2等辺三角形である溝110が一様に形成されている状態を示している。図1では、図面の簡略化の観点から、熱ガス流30aの流れ方向に対してほぼ垂直な方向に伸びるリング状の溝110が、隣接する溝同士が接触する形で流れ方向に連続的に並べられ、複数列の溝110全体が「じゃばら状」に形成されている状態を示している。   According to the present invention, at least four or more rows of grooves 110 extending in the direction intersecting the flow direction (traveling direction) of the hot gas flow 30a are continuously arranged in the flow direction on the inner surface of the exhaust pipe 100. ing. Although the shape of the groove 110 is not necessarily uniform, FIG. 1 shows a state in which the groove 110 having a pitch P and a depth H and having an isosceles cross section is uniformly formed. In FIG. 1, from the viewpoint of simplifying the drawing, ring-shaped grooves 110 extending in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the hot gas flow 30 a are continuously formed in the flow direction so that adjacent grooves are in contact with each other. A state is shown in which the entire plurality of rows of grooves 110 are formed in a “jagged shape”.

なお、溝110の形状は必ずしもリング状である必要はなく、スパイラル状に形成され、ターン(列)間が近接するように配置された溝、あるいはそれらの形状の一部分や任意の組合せとすることなども考えられる。すなわち、本発明における排気筒100の構成において、必須である点は、熱ガス流の流れ方向に対して交差する方向に伸びる溝110を、少なくとも4列以上形成するということであり、これ以外の点については、適宜変更可能である。   In addition, the shape of the groove 110 is not necessarily a ring shape, and the groove 110 is formed in a spiral shape and arranged so that the turns (rows) are close to each other, or a part of those shapes or any combination thereof. Etc. are also conceivable. That is, in the configuration of the exhaust pipe 100 according to the present invention, an essential point is that at least four rows or more of the grooves 110 extending in the direction intersecting the flow direction of the hot gas flow are formed. About a point, it can change suitably.

図1に示す排気筒100においては、さらに、溝ピッチPが溝深さHの1/4以上となるように、すなわち、式で記述すると、
P≧H/4
となるように形成されている。
In the exhaust tube 100 shown in FIG. 1, when the groove pitch P is further equal to or more than 1/4 of the groove depth H, that is, expressed by an equation:
P ≧ H / 4
It is formed to become.

さらに、熱ガス流の流れ方向において溝110を設けることができる範囲をCとした場合に、溝の範囲Cと排気筒100の終端部101との距離Lは、排気筒100の内径Dの5%以上となるように、すなわち、式で記述すると、
L≧0.05・D
となるように形成されている。
Furthermore, when the range in which the groove 110 can be provided in the flow direction of the hot gas flow is C, the distance L between the groove range C and the end portion 101 of the exhaust tube 100 is 5 of the inner diameter D of the exhaust tube 100. % Or more, that is, when described by an expression,
L ≧ 0.05 ・ D
It is formed to become.

また、溝110の列間を区切る隔壁先端部111の断面形状は、加工方法等により制約を受けるが、可能な限り鋭利に形成する。一般に、鋳造により成形する場合は鋭利に成形することが難しいが、その場合でも、隔壁先端部111の断面は、その半径が5mm以下となるように形成されている。   Further, the cross-sectional shape of the partition wall tip 111 that separates the rows of the grooves 110 is restricted by a processing method or the like, but is formed as sharply as possible. In general, when forming by casting, it is difficult to form sharply, but even in that case, the cross section of the partition wall tip 111 is formed so that the radius is 5 mm or less.

[1−2.作用]
以下には、上記のような構成を有する本実施形態のガス遮断器の作用を、数値解析によるシミュレーション、および実際のガス遮断器を用いた検証実験、を行った結果に基づいて解説する。
[1-2. Action]
Hereinafter, the operation of the gas circuit breaker of the present embodiment having the above-described configuration will be described based on the results of simulation by numerical analysis and verification experiments using an actual gas circuit breaker.

[1−2−1.基本的な作用]
図2は、図1に示すガス遮断器の数値解析として、2次元回転対称の形状でガス流解析を行った場合の解析結果の一例を示す解析グラフである。この図2は、解析条件として、消弧性ガス:SF6ガス、遮断電流:交流5万A、アーク点弧期間:24ms、とした場合の解析結果であり、電流零点すなわちアークが24ms間点弧し消滅した瞬間の様子を示している。図2の下辺が解析における回転軸であり、図2は、図1の上側半分に相当している。解析における排気筒100のモデルは、溝数:4列以上、溝ピッチP:溝深さHの1/4以上、としている。
[1-2-1. Basic action]
FIG. 2 is an analysis graph showing an example of an analysis result when a gas flow analysis is performed in a two-dimensional rotationally symmetric shape as a numerical analysis of the gas circuit breaker shown in FIG. FIG. 2 shows the analysis results when the arc extinguishing gas: SF 6 gas, breaking current: AC 50,000 A, and arc firing period: 24 ms as analysis conditions. It shows the state of the moment when the arc disappears. The lower side of FIG. 2 is the rotation axis in the analysis, and FIG. 2 corresponds to the upper half of FIG. The model of the exhaust tube 100 in the analysis is such that the number of grooves: 4 rows or more, the groove pitch P: 1/4 or more of the groove depth H.

この図2から、排気筒100内面に設けた4列以上の溝110により熱ガス流が擾乱を受け、溝110内部の常温ガスと熱ガス流とが混合し、排気筒100の表面近傍を中心に熱ガス流が徐々に冷却されていくことが分かる。特に、電界強度が比較的高くなり、かつ、高温の熱ガス流に直接的に曝される可能性が高い排気筒100の終端部101付近においては、ガス温度が大幅に低減している。   From FIG. 2, the hot gas flow is disturbed by four or more rows of grooves 110 provided on the inner surface of the exhaust tube 100, and the normal temperature gas and the hot gas flow inside the groove 110 are mixed, and the vicinity of the surface of the exhaust tube 100 is centered. It can be seen that the hot gas flow is gradually cooled. In particular, in the vicinity of the end portion 101 of the exhaust stack 100 where the electric field strength is relatively high and the possibility of direct exposure to a high-temperature hot gas flow is high, the gas temperature is greatly reduced.

従来多く採用されている図13に示すような単純円筒形の排気筒22の場合、排気筒22の終端部23が高温の熱ガス流に直接的に曝されやすいため、絶縁破壊が起こる可能性が高いが、図1に示すような4列以上の溝110を設けた本実施形態の排気筒100によれば、排気筒100の終端部101付近の熱ガス流を効果的に冷却することができるため、この部分の絶縁耐力を大幅に向上させることができる。   In the case of a simple cylindrical exhaust cylinder 22 as shown in FIG. 13 that has been widely employed in the past, the end portion 23 of the exhaust cylinder 22 is likely to be directly exposed to a high-temperature hot gas flow, so that dielectric breakdown may occur. However, according to the exhaust pipe 100 of the present embodiment in which four or more rows of grooves 110 as shown in FIG. 1 are provided, the hot gas flow in the vicinity of the terminal portion 101 of the exhaust pipe 100 can be effectively cooled. Therefore, the dielectric strength of this part can be greatly improved.

また、図2の解析グラフから分かるように、溝110から離れた排気筒100中心部分の熱ガスは、溝110を設けた表面付近に比べると、依然として高温状態に保持され易い。しかしながら、電界強度が特に高いのは、主に排気筒100の表面近傍であり、排気筒100の中心部分の電界強度は、排気筒100の表面近傍に比べると小さいため、表面近傍の熱ガスの絶縁耐力を回復させることで、排気筒を含む熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力を著しく回復させることができる。   In addition, as can be seen from the analysis graph of FIG. 2, the hot gas at the central portion of the exhaust stack 100 away from the groove 110 is still easily maintained at a high temperature compared to the vicinity of the surface where the groove 110 is provided. However, the electric field strength is particularly high mainly in the vicinity of the surface of the exhaust stack 100, and the electric field strength in the central portion of the exhaust stack 100 is smaller than that in the vicinity of the surface of the exhaust stack 100. By restoring the dielectric strength, the dielectric strength of the entire hot gas induction system including the exhaust stack can be significantly restored.

図3は、超高圧系統用の金属タンク形SF6ガス遮断器を用いて、排気筒の終端部における絶縁耐力を実測した場合の実測結果の一例を示す実測グラフである。この図3においては、左から順に、「平常時」(電流遮断を行わない場合、すなわち熱ガス流が存在しない場合)の絶縁耐力、「溝付き排気筒」(を採用したガス遮断器において、電流遮断を行い、熱ガス流が存在する場合)の絶縁耐力、比較用として、従来の「単純円筒形排気筒」(を採用したガス遮断器において、電流遮断を行い、熱ガス流が存在する場合)の絶縁耐力、の実測結果をそれぞれ示している。 FIG. 3 is an actual measurement graph showing an example of an actual measurement result when the dielectric strength at the end portion of the exhaust stack is actually measured using a metal tank type SF 6 gas circuit breaker for an ultrahigh pressure system. In this FIG. 3, in order from the left, in a gas circuit breaker that employs a dielectric strength of “normally” (when no current is interrupted, that is, when there is no hot gas flow), “a grooved exhaust tube” ( Dielectric strength in the case of current interruption and when there is a hot gas flow, and for comparison, in a gas circuit breaker that employs a conventional “simple cylindrical exhaust” (there is a hot gas flow) ) Shows the measurement results of the dielectric strength.

この図3において、「溝付き排気筒」として示す排気筒100は、溝数:4列以上、溝ピッチP:溝深さHの1/4以上、溝の範囲と排気筒終端部との距離L:排気筒内径Dの5%以上、となるよう構成されている。ただし、溝の形状はスパイラル状に形成した。また、遮断電流:交流5万A、アーク点弧時間:24ms、とし、全てのケースにおいて、ほぼ同一の熱ガス流が排気筒に流入しているとする。また、図3においては、「平常時」(熱ガス流が存在しない場合)の絶縁耐力を100%とし、各値を相対値として示している。   In FIG. 3, an exhaust stack 100 shown as “a grooved exhaust stack” includes a groove number: 4 rows or more, a groove pitch P: a groove depth H of 1/4 or more, and a distance between the groove range and the exhaust tube end portion. L: It is comprised so that it may become 5% or more of the exhaust pipe internal diameter D. FIG. However, the groove was formed in a spiral shape. Further, it is assumed that the interruption current is 50,000 A AC and the arc ignition time is 24 ms, and in all cases, almost the same hot gas flow flows into the exhaust stack. In FIG. 3, the dielectric strength of “normal” (when no hot gas flow is present) is assumed to be 100%, and each value is shown as a relative value.

この図3から、電流遮断時には熱ガス流が存在するために絶縁耐力が低下するが、単純円筒形の排気筒22においては電流遮断を行わない場合の1%程度にまで大幅に低下するのに対し、図1に示す本発明に係る4列以上の溝付きの排気筒100を採用した場合には、25%までの低下に留まることが分かる。すなわち、図1に示す排気筒100を使用することにより、電流遮断時における絶縁耐力が、従来の25倍にまで向上していることが分かる。   From FIG. 3, the dielectric strength is reduced due to the presence of the hot gas flow when the current is interrupted. However, in the simple cylindrical exhaust cylinder 22, it is significantly reduced to about 1% when the current is not interrupted. On the other hand, when the exhaust tube 100 with four or more rows of grooves according to the present invention shown in FIG. 1 is adopted, it can be seen that the reduction is only 25%. That is, it can be seen that the use of the exhaust stack 100 shown in FIG. 1 improves the dielectric strength at the time of current interruption to 25 times the conventional one.

なお、図2および図3に示した具体的な数値は、供試器の形状、遮断電流、消弧性ガスなどの種々の条件によって異なってくると予想されるが、その場合でも、図1に示すような4列以上の溝110を設けた排気筒100を使用することにより、従来の単純な円筒状の排気筒22を使用した場合に比べて、電流遮断時のガス遮断器の絶縁耐力を大幅に向上させることができることは明らかである。   The specific numerical values shown in FIGS. 2 and 3 are expected to vary depending on various conditions such as the shape of the tester, the cut-off current, and the arc extinguishing gas. By using the exhaust cylinder 100 provided with four or more rows of grooves 110 as shown in FIG. 4, the dielectric strength of the gas circuit breaker at the time of current interruption is compared with the case where the conventional simple cylindrical exhaust cylinder 22 is used. It is clear that can be greatly improved.

以上より明らかとなった作用をまとめると次のようになる。すなわち、図1に示すような4列以上の溝110を設けた排気筒100においては、排気筒100内部を熱ガス流30aが流れる際、熱ガス流はその流路に突出する隔壁先端部111により擾乱を受ける。擾乱を受けた排気筒100表面付近の熱ガス流のすぐ近傍には、溝110内部の常温ガスが存在するため、両者は激しく混合される。   The actions clarified above are summarized as follows. That is, in the exhaust pipe 100 provided with four or more rows of grooves 110 as shown in FIG. 1, when the hot gas flow 30a flows through the exhaust pipe 100, the hot gas flow protrudes into the flow path. It is disturbed by. Since normal temperature gas in the groove 110 exists in the immediate vicinity of the hot gas flow near the surface of the exhaust tube 100 subjected to the disturbance, both are vigorously mixed.

これにより、溝110を設けた排気筒100表面付近を中心に熱ガス流は、効果的に冷却され、その絶縁耐力が回復する。排気筒100表面付近に比べると、排気筒100中心部分の熱ガスは依然として高温状態に保持され易い。しかしながら、電界強度が特に高いのは、主に排気筒100表面近傍であり、排気筒100中心部分の電界強度は、排気筒100表面近傍に比べると小さいため、排気筒100表面近傍の熱ガスの絶縁耐力を回復させることで、熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力を著しく回復させることができる。   Thereby, the hot gas flow is effectively cooled around the surface of the exhaust pipe 100 provided with the groove 110, and the dielectric strength is recovered. Compared to the vicinity of the surface of the exhaust tube 100, the hot gas in the central portion of the exhaust tube 100 is still easily maintained at a high temperature. However, the electric field strength is particularly high mainly in the vicinity of the surface of the exhaust stack 100, and the electric field strength in the central portion of the exhaust stack 100 is smaller than that in the vicinity of the surface of the exhaust stack 100. By restoring the dielectric strength, the dielectric strength of the entire hot gas induction system can be significantly restored.

ところで、図2において、排気筒100表面付近の熱ガスは、その流れにしたがい徐々に冷却されていることが分かる。これは、図14に示した従来のガス流のように、流れに沿って一様に冷却されているイメージとは大きく異なるものであり、有意な冷却効果を得るためには、排気筒100表面に施す溝100の数(列数)が極めて重要であることを示唆している。   By the way, in FIG. 2, it turns out that the hot gas near the exhaust pipe 100 surface is gradually cooled according to the flow. This is very different from the image of cooling uniformly along the flow as in the conventional gas flow shown in FIG. 14, and in order to obtain a significant cooling effect, the surface of the exhaust stack 100 This suggests that the number (number of rows) of grooves 100 applied to is extremely important.

[1−2−2.溝数による作用]
図4は、図2の排気筒100表面において、熱ガス流路に沿って溝数を変化させた場合の熱ガス温度との関係を示す解析グラフである。この図4においては、縦軸に排気筒100表面におけるガス温度、横軸にはガス流路に沿った溝列数をとっている。この図4から、熱ガス流路に沿って溝110の列数が増えるにしたがい、排気筒100表面における熱ガス温度が低下していくことが分かる。
[1-2-2. Effect by number of grooves]
FIG. 4 is an analysis graph showing the relationship with the hot gas temperature when the number of grooves is changed along the hot gas flow path on the surface of the exhaust tube 100 of FIG. In FIG. 4, the vertical axis represents the gas temperature on the surface of the exhaust tube 100, and the horizontal axis represents the number of groove rows along the gas flow path. FIG. 4 shows that the hot gas temperature on the surface of the exhaust tube 100 decreases as the number of rows of the grooves 110 increases along the hot gas flow path.

この場合、排気筒100に設ける溝110の列数は、高温の熱ガス流と溝110部の常温ガスとを混合させるための「擾乱を発生させる機会の数」として考えることができるため、図4からも明らかなように、熱ガス流を冷却するためには、排気筒100内面に設ける溝の列数Nは多ければ多いほど好ましい。しかしながら、現実的に排気筒100のサイズには制約があるため、溝の列数Nを際限なしに増やすことは不可能である。これに対して、図4からは、少なくとも4列以上の溝を形成することにより、有意な熱ガス冷却効果が得られるものと判断できる。   In this case, the number of rows of the grooves 110 provided in the exhaust pipe 100 can be considered as “the number of opportunities for generating a disturbance” for mixing the high-temperature hot gas flow and the room temperature gas in the groove 110 part. As apparent from FIG. 4, in order to cool the hot gas flow, it is preferable that the number N of grooves provided on the inner surface of the exhaust tube 100 is larger. However, since the size of the exhaust stack 100 is actually limited, it is impossible to increase the number N of groove rows without limit. On the other hand, it can be determined from FIG. 4 that a significant hot gas cooling effect can be obtained by forming at least four rows of grooves.

[1−2−3.溝断面の寸法関係による作用]
前述したように、現実的に、排気筒100のサイズには制約があるため、溝の列数Nだけでなく、溝を設けることができる範囲もまた現実的には制限がある。そこで、図1に示す溝100を設けることができる範囲Cを一定として考えると、溝ピッチPと溝の列数Nとの間には
P・N=C
という関係がある。
[1-2-3. Effect by dimensional relation of groove section]
As described above, since the size of the exhaust stack 100 is practically limited, not only the number of grooves N but also the range in which the grooves can be provided is practically limited. Therefore, if the range C in which the groove 100 shown in FIG. 1 can be provided is considered to be constant, P · N = C between the groove pitch P and the number N of groove rows.
There is a relationship.

すなわち、溝を設けることができる範囲Cを一定とした場合、溝ピッチPを小さくして溝の列数Nを多くするケースと、溝ピッチPを大きくして溝の列数Nを少なくするケース、という2つの方向性が考えられる。前述の通り、溝の列数Nは、熱ガス流30aと溝110部の常温ガスとを混合させるための「擾乱を発生させる機会の数」として考えることができるため、溝の列数Nは多いほど望ましい。   That is, when the range C in which the grooves can be provided is constant, a case where the groove pitch P is reduced to increase the number N of groove rows, and a case where the groove pitch P is increased to reduce the number N of groove rows N There are two possible directions. As described above, the number N of grooves can be considered as the “number of opportunities for generating a disturbance” for mixing the hot gas flow 30a and the room temperature gas in the groove 110 part. The more it is, the better.

ここで、溝を設けることができる範囲Cを一定とした場合、上の式からも明らかなように、溝の列数Nを多くすると必然的に溝ピッチPは小さくなる。溝ピッチPが、溝深さHに対して小さくなると、図5に示すように、溝断面形状はより鋭利な形となる。なお、図5は、溝ピッチPと溝深さHの関係を、P=2H、P=H、P=H/2、P=H/3、P=H/4、としたそれぞれの場合における溝断面形状を示す説明図である。   Here, when the range C in which the grooves can be provided is constant, the groove pitch P is inevitably reduced as the number N of grooves is increased, as is apparent from the above formula. When the groove pitch P becomes smaller than the groove depth H, the groove cross-sectional shape becomes a sharper shape as shown in FIG. In FIG. 5, the relationship between the groove pitch P and the groove depth H is P = 2H, P = H, P = H / 2, P = H / 3, and P = H / 4. It is explanatory drawing which shows a groove cross-sectional shape.

前述した熱ガス流の冷却メカニズムから考えても明らかなように、溝断面形状が鋭利になると、溝の奥部の常温ガスが溝表面を流れる熱ガス流に対して作用し難くなるため、効果的な熱ガス流冷却が図られ難くなる。しかしながら、図5に示すように、溝ピッチPを溝深さHに対して少なくとも1/4以上確保すれば、溝内部の常温ガスを熱ガス流11aの冷却に有効に活用することができ、有意な熱ガス流冷却効果を得ることができる。溝の列数Nおよび溝ピッチPは、各種の使用条件において最適な値を選択するべきであるが、一般的に、有意な熱ガス流の冷却効果を得るためには、上述の通り、少なくとも溝の列数Nは4以上、かつ、溝ピッチPは溝深さHの1/4以上を確保することが必要である。   As is apparent from the cooling mechanism of the hot gas flow described above, if the groove cross-sectional shape becomes sharp, the room temperature gas at the back of the groove becomes difficult to act on the hot gas flow flowing on the groove surface, which is effective. Cooling of the hot gas flow becomes difficult. However, as shown in FIG. 5, if the groove pitch P is secured at least 1/4 or more with respect to the groove depth H, the room temperature gas inside the groove can be effectively used for cooling the hot gas flow 11a. A significant hot gas flow cooling effect can be obtained. The number N of grooves and the groove pitch P should be selected to be optimal values under various use conditions. In general, in order to obtain a significant cooling effect of the hot gas flow, at least as described above, It is necessary to ensure that the number N of grooves is 4 or more and the groove pitch P is 1/4 or more of the groove depth H.

[1−2−4.排気筒終端部における溝との寸法関係による作用]
ところで、本実施形態のように、排気筒100内面に溝110を設けた場合、従来の単純な円筒形の排気筒22に比べて、排気筒100の終端部101の電界強度が高くなる可能性がある。前述した通り、同一の圧力下において、熱ガスに曝される部分の絶縁耐力は、熱ガスの温度と、その部分の電界強度とによって決定されるため、排気筒100に溝110を設けたことにより熱ガス温度が低下しても、溝110を設けたことにより電界強度が高くなってしまうと、絶縁耐力としては逆に低下してしまう可能性がある。したがって、絶縁耐力の向上を図るためには、単に熱ガス流の冷却性だけでなく、溝110を設けた場合の電界構成についても十分に考慮する必要がある。
[1-2-4. Action by dimensional relationship with groove at end of exhaust stack]
By the way, when the groove 110 is provided on the inner surface of the exhaust tube 100 as in this embodiment, the electric field strength of the terminal portion 101 of the exhaust tube 100 may be higher than that of the conventional simple cylindrical exhaust tube 22. There is. As described above, since the dielectric strength of the portion exposed to the hot gas under the same pressure is determined by the temperature of the hot gas and the electric field strength of the portion, the groove 110 is provided in the exhaust tube 100. Even if the hot gas temperature is lowered by this, if the electric field strength is increased by providing the groove 110, the dielectric strength may be lowered. Therefore, in order to improve the dielectric strength, it is necessary to sufficiently consider not only the cooling property of the hot gas flow but also the electric field configuration when the groove 110 is provided.

図6は、排気筒終端部における溝との寸法関係に応じた電界強度の変化を電界解析により求めた解析結果の一例を示す解析グラフである。この図6においては、横軸に、排気筒100の終端部101から溝110が設けられている範囲Cまでの距離Lと、排気筒100の筒内径Dとの比L/D(%)をとり、縦軸に、溝110を設けた場合の排気筒100の終端部101における電界強度Eと、溝110を設けない場合における同部の電界強度E0との比をとっている。 FIG. 6 is an analysis graph showing an example of an analysis result obtained by an electric field analysis of a change in electric field strength in accordance with a dimensional relationship with the groove at the end portion of the exhaust stack. In FIG. 6, the ratio L / D (%) between the distance L from the end portion 101 of the exhaust tube 100 to the range C where the groove 110 is provided and the tube inner diameter D of the exhaust tube 100 is shown on the horizontal axis. On the vertical axis, the ratio of the electric field intensity E at the end portion 101 of the exhaust stack 100 when the groove 110 is provided to the electric field intensity E 0 of the same portion when the groove 110 is not provided is taken.

この図6から分かるように、排気筒100内面に溝110を設けることにより、排気筒100の終端部110の電界強度は上昇するが、距離Lと筒内径Dとの比を大きくすることにより、電界強度の上昇を抑えることができる。図6に示した曲線は、具体的な筒内径Dの値、タンク1との位置関係、などにより異なってくるが、この図6より、概ねLをDの5%以上とすることにより、排気筒100の終端部101における電界強度の上昇は回避できると判断できる。   As can be seen from FIG. 6, by providing the groove 110 on the inner surface of the exhaust tube 100, the electric field strength of the end portion 110 of the exhaust tube 100 increases, but by increasing the ratio of the distance L to the tube inner diameter D, An increase in electric field strength can be suppressed. The curve shown in FIG. 6 varies depending on the specific value of the cylinder inner diameter D, the positional relationship with the tank 1, and the like. However, from FIG. It can be determined that an increase in electric field strength at the end portion 101 of the cylinder 100 can be avoided.

[1−2−5.作用の総括]
以上の作用を総括すれば、次のようになる。まず、排気筒100の内面に、熱ガス流30aの流れ方向と交差する方向に伸びる溝110を、互いに流れ方向に連続して並ぶ形で少なくとも4列以上設け、かつ、溝ピッチPを溝深さHの少なくとも1/4以上とすることにより、熱ガス流を効果的に冷却することが可能である。さらに、排気筒100の終端部101と溝が設けられている範囲Cとの距離Lを、排気筒内径Dの5%以上とすることにより、排気筒100内面に溝を設けることによる排気筒100の終端部101における電界強度の上昇を抑えることができる。したがって、このような溝110付きの排気筒100を使用することにより、他に何ら特別な装置を必要とせずに、電流遮断時のガス遮断器の絶縁耐力を大幅に向上させることができる。
[1-2-5. Summary of action]
The above actions are summarized as follows. First, at least four or more rows of grooves 110 extending in the direction intersecting the flow direction of the hot gas flow 30a are provided on the inner surface of the exhaust pipe 100 so as to be continuously arranged in the flow direction, and the groove pitch P is set to the groove depth. By setting the length H to at least 1/4 or more, the hot gas flow can be effectively cooled. Further, by setting the distance L between the end portion 101 of the exhaust tube 100 and the range C where the groove is provided to be 5% or more of the exhaust tube inner diameter D, the exhaust tube 100 by providing the groove on the inner surface of the exhaust tube 100. An increase in electric field strength at the terminal portion 101 can be suppressed. Therefore, by using the exhaust pipe 100 with such a groove 110, the dielectric strength of the gas circuit breaker at the time of current interruption can be greatly improved without requiring any other special device.

また、前述した通り、溝110の列間を区切る隔壁先端部111において熱ガス流に擾乱を発生させることは、本発明による作用を得るために極めて重要な点である。熱ガス流に対してより効果的に擾乱を与えるためには、熱ガス流の流路に突出する隔壁先端部111の形状は、図14および図15に示すような滑らかな円弧形状ではなく、できるだけ鋭利である必要がある。隔壁先端部111の形状は、加工方法にも依存し、例えば、溝110を鋳造により成形した場合には、一般的に溝間の先端部を鋭利に成形することは困難であるが、その場合でも、溝間の先端部の断面半径はできるだけ小さくすることが望ましい。具体的には、隔壁先端部111の断面が、半径5mm以下となるように形成すれば、熱ガス流の冷却作用を大幅に損ねることは回避できる。   In addition, as described above, it is very important to generate a disturbance in the hot gas flow at the partition wall tip 111 that separates the rows of the grooves 110 in order to obtain the effect of the present invention. In order to more effectively disturb the hot gas flow, the shape of the partition wall tip 111 protruding into the flow path of the hot gas flow is not a smooth arc shape as shown in FIGS. It needs to be as sharp as possible. The shape of the partition tip 111 depends on the processing method. For example, when the groove 110 is formed by casting, it is generally difficult to sharply form the tip between the grooves. However, it is desirable to make the cross-sectional radius of the tip between the grooves as small as possible. Specifically, if the cross section of the partition wall tip 111 is formed to have a radius of 5 mm or less, it is possible to avoid greatly impairing the cooling effect of the hot gas flow.

[1−3.効果]
以上説明したように、第1の実施形態によれば、排気筒に熱ガス流の流れ方向と交差する溝を少なくとも4列以上設けるだけで、他に何ら特別な装置を必要とせずに、電流遮断時に発生する熱ガスを効果的に冷却することができる。特に、電界強度が比較的高くなり、かつ、高温の熱ガス流に直接的に曝される可能性が高い排気筒の終端部付近において、ガス温度を大幅に低減することができるため、同部分の絶縁耐力を向上することができる。したがって、排気筒の周辺を流れる熱ガス流の温度・密度に加えて、排気筒の電界構成も考慮した上で、これらの2種類の観点から熱ガス流を効果的に冷却して、固定接触部における熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力を効率的に向上できるため、小形でありながら信頼性の高いガス遮断器を提供することができる。
[1-3. effect]
As described above, according to the first embodiment, it is only necessary to provide at least four or more rows of grooves that intersect the flow direction of the hot gas flow in the exhaust pipe, and no other special device is required. The hot gas generated at the time of interruption can be cooled effectively. In particular, the gas temperature can be greatly reduced near the end of the exhaust stack where the electric field strength is relatively high and the possibility of direct exposure to a high-temperature hot gas flow is high. The dielectric strength of can be improved. Therefore, in addition to the temperature and density of the hot gas flow flowing around the exhaust pipe, the electric field configuration of the exhaust pipe is also taken into account, and the hot gas flow is effectively cooled and fixed contact is made from these two viewpoints. Since the dielectric strength of the entire hot gas induction system in the section can be efficiently improved, a small and highly reliable gas circuit breaker can be provided.

[1−4.溝形状の変形例]
なお、第1の実施形態においては、排気筒100に、断面形状が一様に2等辺三角形である溝110を設けた場合について説明したが、溝の具体的な形状は自由に選択可能である。図7〜図9は、溝の形状の異なる変形例をそれぞれ示す模式的断面図である。
[1-4. Modification of groove shape]
In the first embodiment, the case where the exhaust pipe 100 is provided with the groove 110 having a uniform isosceles triangle in cross section has been described. However, the specific shape of the groove can be freely selected. . FIG. 7 to FIG. 9 are schematic cross-sectional views respectively showing modifications with different groove shapes.

ここで、図7に示す溝710の断面形状は、2辺の長さが異なる三角形であり、列間を区切る隔壁先端部711は、熱ガス流30aに対向する斜め方向に向いている。また、図8に示す溝810の断面形状は、コ字状であり、溝810全体は、スパイラル状に形成され、ターン(列)間が近接するように配置されている。また、図9に示す溝910の断面形状は、平行四辺形であり、列間を区切る隔壁先端部911は、熱ガス流30aに対向する斜め方向に向いている。   Here, the cross-sectional shape of the groove 710 shown in FIG. 7 is a triangle having two different lengths, and the partition wall tip 711 separating the rows is directed in an oblique direction facing the hot gas flow 30a. Moreover, the cross-sectional shape of the groove | channel 810 shown in FIG. 8 is U shape, and the whole groove | channel 810 is formed in a spiral shape and is arrange | positioned so that turns (rows) may adjoin. Moreover, the cross-sectional shape of the groove | channel 910 shown in FIG. 9 is a parallelogram, and the partition front-end | tip part 911 which divides between rows has faced the diagonal direction which opposes the hot gas flow 30a.

なお、前記第1の実施形態と同様に、図7〜図9に示すいずれの変形例においても、効果的な熱ガス流冷却を行うために、溝は、熱ガス流の流れ方向と交差する方向に伸びるように、かつ、少なくとも4列以上形成されており、また、溝ピッチPは溝深さHの少なくとも1/4以上となるように構成されている。   As in the first embodiment, in any of the modifications shown in FIGS. 7 to 9, the groove intersects the flow direction of the hot gas flow in order to perform effective hot gas flow cooling. At least 4 rows or more are formed so as to extend in the direction, and the groove pitch P is configured to be at least 1/4 or more of the groove depth H.

このような図7〜図9に示す各変形例においても、前記第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   In each of the modifications shown in FIGS. 7 to 9 as well, it is possible to obtain the same operational effects as those of the first embodiment.

[2.第2の実施形態]
図10は、本発明の第2の実施形態に係るガス遮断器の排気筒周辺を示す模式的断面図であり、第1の実施形態における排気筒100の溝110の表面にグレーまたは黒色の着色層1001を付加したものである。具体的な着色方法は、塗料などによる物理的なコーティング、あるいは鉄の場合は燐酸塩皮膜処理などを初めとする各種の化学的表面処理などがあげられる。なお、排気筒100の内面に、熱ガス流30aの流れ方向と交差する方向に伸びる溝110が、少なくとも4列以上設けられている点や、溝ピッチPが溝深さHの少なくとも1/4以上とされている点等、他の構成は、第1の実施形態と同様である。
[2. Second Embodiment]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the exhaust tube of the gas circuit breaker according to the second embodiment of the present invention, and the surface of the groove 110 of the exhaust tube 100 in the first embodiment is colored gray or black. The layer 1001 is added. Specific coloring methods include physical coating with paint or the like, or various chemical surface treatments such as phosphate film treatment in the case of iron. Note that at least four or more rows of grooves 110 extending in the direction intersecting the flow direction of the hot gas flow 30a are provided on the inner surface of the exhaust pipe 100, and the groove pitch P is at least 1/4 of the groove depth H. Other configurations such as the above are the same as those in the first embodiment.

以上のような構成を有する第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用に加えて、さらに、溝110の表面にグレーまたは黒色の着色層1001を付加したことにより、熱ガス流からの輻射によるエネルギー損失が大きくなり、熱ガス流をより健著に冷却できる、という作用が得られる。以下には、この作用についてより詳細に説明する。   According to the second embodiment having the above-described configuration, in addition to the same operation as that of the first embodiment, the addition of the gray or black colored layer 1001 to the surface of the groove 110 further increases the heat. Energy loss due to radiation from the gas flow is increased, and the action of cooling the hot gas flow more effectively can be obtained. Below, this effect | action is demonstrated in detail.

まず、大電流を遮断した際の熱ガス流は非常に高温となり、数1000K程度にまで達する。この場合、熱ガスからは輻射の形でもエネルギーが放出される。図13に示すような従来の単純な円筒状の排気筒22の場合は、排気筒の内側壁面に到達した輻射エネルギーの多くが、当該壁面で反射され再び熱ガス流に戻される。このため、熱ガス流からの輻射によるエネルギー損失は少ない。   First, the hot gas flow when a large current is interrupted becomes very high, reaching several thousand K. In this case, energy is also emitted from the hot gas in the form of radiation. In the case of the conventional simple cylindrical exhaust cylinder 22 as shown in FIG. 13, most of the radiant energy that has reached the inner wall surface of the exhaust cylinder is reflected by the wall surface and returned to the hot gas flow again. For this reason, there is little energy loss by the radiation from a hot gas flow.

本発明における排気筒100は、内面に溝が施されていることが特徴であるが、溝部に入射した輻射光は同部で反射を繰り返し、最終的に溝内部へと吸収されやすいこと、さらに、溝を施すことにより排気筒内面の表面積が大きくなることなどからも、本発明における排気筒は従来の単純円筒形排気筒に比べて輻射エネルギーの吸収効率が本質的に高くなる。これに加え、本実施形態においては、排気筒100の内面が着色層1001によりグレーまたは黒色に着色されているため、輻射エネルギーの吸収効率をさらに顕著に高めることができる。このため、熱ガス流からの輻射によるエネルギー損失が大きくなり、熱ガス流はより顕著に冷却される。   The exhaust tube 100 according to the present invention is characterized in that a groove is formed on the inner surface, but radiation light incident on the groove portion is repeatedly reflected at the same portion, and finally easily absorbed into the groove portion. Further, because the surface area of the inner surface of the exhaust tube is increased by providing the groove, the exhaust tube in the present invention has essentially higher radiation energy absorption efficiency than the conventional simple cylindrical exhaust tube. In addition, in this embodiment, since the inner surface of the exhaust stack 100 is colored gray or black by the colored layer 1001, the absorption efficiency of the radiant energy can be further remarkably increased. For this reason, the energy loss due to radiation from the hot gas flow is increased, and the hot gas flow is more significantly cooled.

したがって、第2の実施形態によれば、前記第1の実施形態の効果に加えて、さらに、溝110の表面に設けた着色層1001により、熱ガス流の輻射によるエネルギー損失を増大して熱ガス流をより顕著に冷却することができるため、固定接触部における熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力をより効率的に向上することができる、という効果が得られる。   Therefore, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the colored layer 1001 provided on the surface of the groove 110 further increases the energy loss due to the radiation of the hot gas flow and increases the heat. Since the gas flow can be more remarkably cooled, the effect that the dielectric strength of the entire hot gas induction system in the fixed contact portion can be improved more efficiently is obtained.

[3.第3の実施形態]
図11は、本発明の第3の実施形態に係るガス遮断器の排気筒周辺を示す模式的断面図であり、第1の実施形態における排気筒100に代えて、終端開口型の内筒1101とこの内筒1101の終端開口面および終端部近傍の外周面を覆うように配置された外筒1102を設けたものである。
[3. Third Embodiment]
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of an exhaust tube of a gas circuit breaker according to a third embodiment of the present invention. Instead of the exhaust tube 100 in the first embodiment, a terminal opening type inner tube 1101 is shown. The outer cylinder 1102 is provided so as to cover the terminal opening surface of the inner cylinder 1101 and the outer peripheral surface in the vicinity of the terminal portion.

これらの内筒1101と外筒1102は、熱ガスが、内筒1101の内部に形成される内側流路、および内筒1101と外筒1102との間に形成される外側流路を通過するように構成されている。また、外筒1102における内筒1101の終端開口面を覆う部分には、フローガイド1103が設けられている。そして、これらの内側流路および外側流路を形成する内筒1101および外筒1102の各流路壁面には、第1の実施形態と同様の、熱ガス流30aの流れ方向と交差する方向に伸びる溝110が、少なくとも4列以上設けられている。なお、溝ピッチPが溝深さHの少なくとも1/4以上とされている点等、他の構成は、第1の実施形態と同様である。   These inner cylinder 1101 and outer cylinder 1102 allow hot gas to pass through an inner flow path formed inside the inner cylinder 1101 and an outer flow path formed between the inner cylinder 1101 and the outer cylinder 1102. It is configured. Further, a flow guide 1103 is provided in a portion of the outer cylinder 1102 that covers the terminal opening surface of the inner cylinder 1101. Then, on the wall surfaces of the inner cylinder 1101 and the outer cylinder 1102 that form the inner and outer channels, the same direction as in the first embodiment intersects with the flow direction of the hot gas flow 30a. The extending grooves 110 are provided in at least four rows. Other configurations are the same as those in the first embodiment, such as the groove pitch P being at least 1/4 or more of the groove depth H.

以上のような構成を有する第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用に加えて、さらに、実効的な熱ガス流路を長くすることができ、溝の列数Nを大幅に増大できるため、熱ガス流全体をより効率よく均一に冷却できるとともに、それによって、熱ガス自身の体積を収縮して排気筒内部の圧力上昇を抑制できるため、スムーズな熱ガスの排出が可能となる、という作用が得られる。以下には、この作用についてより詳細に説明する。   According to the third embodiment having the above-described configuration, in addition to the same operation as the first embodiment, the effective hot gas flow path can be further lengthened, and the number of grooves N Therefore, the entire hot gas flow can be cooled more efficiently and uniformly, and the volume of the hot gas itself can be contracted to suppress the pressure rise inside the stack. Is obtained. Below, this effect | action is demonstrated in detail.

まず、前述の通り、熱ガス流路に設ける溝の列数Nは、熱ガス流と溝部の常温ガスとを混合させる擾乱を発生させる機会の数と考えることができるため、溝の列数Nはできる限り多いほうが望ましい。本実施形態によれば、排気筒を内筒1101と外筒1102という2つの円筒から構成することにより、排気筒体積当たりの実効的な熱ガス流路を長くすることができ、それに伴い、溝の列数Nも大幅に増大させることができる。   First, as described above, the number N of grooves provided in the hot gas flow path can be considered as the number of opportunities to generate a disturbance in which the hot gas flow and the room temperature gas in the groove are mixed. It is desirable to have as many as possible. According to the present embodiment, by configuring the exhaust cylinder from two cylinders, the inner cylinder 1101 and the outer cylinder 1102, the effective hot gas flow path per exhaust cylinder volume can be lengthened, and accordingly, the groove The number of columns N can be greatly increased.

また、図1に示したような単一の円筒からなる排気筒100の内面に溝を施した場合、前述の通り、熱ガス流は、溝110を設けた排気筒100表面付近を中心として冷却され、流れの中心部分には依然として高温の熱ガスが残る傾向にある。これに対して、本実施形態によれば、内筒1101と外筒1102の間の狭い流路において、内筒1101外面および外筒1102内面の両側の溝から冷却作用を受けるため、第1の実施形態のような単一の排気筒100に比べて、熱ガス流全体をより均一に冷却することができる。   Further, when a groove is formed on the inner surface of the exhaust cylinder 100 formed of a single cylinder as shown in FIG. 1, the hot gas flow is cooled around the surface of the exhaust cylinder 100 provided with the groove 110 as described above. However, hot hot gas tends to remain in the central part of the flow. On the other hand, according to this embodiment, in the narrow flow path between the inner cylinder 1101 and the outer cylinder 1102, the cooling action is received from the grooves on both sides of the inner cylinder 1101 outer surface and the outer cylinder 1102 inner surface. Compared to a single exhaust stack 100 as in the embodiment, the entire hot gas flow can be cooled more uniformly.

ところで、熱ガス噴出方向に何らかの構造物がある場合などには、排気筒のガス流噴出部である終端部を何らかのカバーで覆い隠し、噴出方向を変化させることが必要な場合がある。しかしながら、このような場合、溝を設けた排気筒においては、単純な円筒形の排気筒に比べて熱ガス流が閉塞しやすく、タンク内自由空間へのスムーズな排気が困難となる。その結果、アーク接触子部に熱ガスが停滞し、同部での絶縁破壊が発生しやすくなる、あるいはアークが消滅しにくくなるという問題がある。これに対して、本実施形態によれば、内筒1101を外筒1102で覆い隠す形状ではあるが、熱ガス流が溝110により効果的に冷却されるため、熱ガス自身の体積が収縮し、排気筒内部の過剰な圧力上昇を抑制できるため、スムーズな熱ガスの排出が可能となる。   By the way, when there is some structure in the hot gas jetting direction, it may be necessary to cover the terminal part which is the gas flow jetting part of the exhaust pipe with some cover to change the jetting direction. However, in such a case, in the exhaust pipe provided with the groove, the hot gas flow is likely to be blocked as compared with a simple cylindrical exhaust pipe, and smooth exhaust to the free space in the tank becomes difficult. As a result, there is a problem that the hot gas is stagnated in the arc contact portion, and dielectric breakdown is likely to occur in the same portion, or the arc is difficult to disappear. On the other hand, according to the present embodiment, the inner cylinder 1101 is covered with the outer cylinder 1102, but the hot gas flow is effectively cooled by the groove 110, so that the volume of the hot gas itself contracts. Since an excessive increase in pressure inside the exhaust pipe can be suppressed, it is possible to discharge hot gas smoothly.

したがって、第3の実施形態によれば、前記第1の実施形態の効果に加えて、さらに、2つの円筒により熱ガス流路を構成することにより、実効的な熱ガス流路を長くして、熱ガス流全体をより効率よく均一に冷却できるとともに、スムーズな熱ガスの排出が可能となるため、固定接触部における熱ガス誘導システム全体の絶縁耐力をより効率的に向上することができる、という効果が得られる。   Therefore, according to the third embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the effective gas path can be lengthened by forming the gas path with two cylinders. In addition to being able to cool the entire hot gas flow more efficiently and uniformly, it is possible to smoothly discharge the hot gas, so that the dielectric strength of the entire hot gas induction system in the fixed contact portion can be improved more efficiently. The effect is obtained.

[4.第4の実施形態]
図12は、本発明の第4の実施形態に係るガス遮断器を示す断面構造図であり、固定接触部20側の溝付きの排気筒100に加えて、可動接触部10側の中空ロッド1200にも溝1210を設けたものである。この溝1210は、第1の実施形態において排気筒100に設けられた溝110と同様の構成を有する溝である。すなわち、中空ロッド1200の内面に、熱ガス流30bの流れ方向と交差する方向に伸びる溝1210が、少なくとも4列以上設けられており、溝ピッチPが溝深さHの少なくとも1/4以上とされている。
[4. Fourth Embodiment]
FIG. 12 is a sectional structural view showing a gas circuit breaker according to a fourth embodiment of the present invention. In addition to the grooved exhaust tube 100 on the stationary contact portion 20 side, the hollow rod 1200 on the movable contact portion 10 side. Also, a groove 1210 is provided. This groove 1210 is a groove having the same configuration as the groove 110 provided in the exhaust tube 100 in the first embodiment. That is, at least four rows or more of grooves 1210 extending in the direction intersecting the flow direction of the hot gas flow 30b are provided on the inner surface of the hollow rod 1200, and the groove pitch P is at least 1/4 or more of the groove depth H. Has been.

そして、可動アーク接触子11および中空ロッド1200の内部を通過した可動側の熱ガス流30bは、ピストン12、シリンダ13などに設けられたいくつかの可動側排気孔17を通過して、排気孔端部18からタンク1内自由空間に放出されるようになっている。   The movable-side hot gas flow 30b that has passed through the movable arc contact 11 and the hollow rod 1200 passes through several movable-side exhaust holes 17 provided in the piston 12, the cylinder 13, etc. It is discharged from the end 18 into the free space in the tank 1.

以上のような構成を有する第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用に加えて、さらに、次のような作用が得られる。すなわち、中空ロッド1200の内部を流れる可動側の熱ガス流30bは、第1の実施形態における排気筒100内部を流れる固定側の熱ガス流30aと全く同様のメカニズムにより、溝1210により効果的に冷却される。そのため、可動接触部10側においても、可動側排気孔17の排気孔端部18周辺における熱ガスの絶縁性が回復し、この部分とタンク1間の絶縁耐力を著しく向上させることができる。   According to the fourth embodiment having the configuration as described above, the following operation is obtained in addition to the same operation as the first embodiment. That is, the movable-side hot gas flow 30b flowing inside the hollow rod 1200 is more effectively caused by the groove 1210 by the same mechanism as the fixed-side hot gas flow 30a flowing inside the exhaust tube 100 in the first embodiment. To be cooled. Therefore, also on the movable contact portion 10 side, the insulating property of the hot gas around the exhaust hole end 18 of the movable exhaust hole 17 is recovered, and the dielectric strength between this portion and the tank 1 can be remarkably improved.

したがって、第4の実施形態によれば、前記第1の実施形態の効果に加えて、さらに、可動接触部における絶縁耐力も効率的に向上することができるため、小形でありながらより信頼性の高いガス遮断器を提供することができる、という効果が得られる。なお、固定接触部側の絶縁耐力が十分に確保されている場合等には、第4の実施形態の変形例として、固定接触部の排気筒に溝を設けず、可動接触部の中空ロッドにのみ溝を設けることも可能である。   Therefore, according to the fourth embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the dielectric strength in the movable contact portion can be improved efficiently, so that it is small but more reliable. The effect that a high gas circuit breaker can be provided is obtained. When the dielectric strength on the fixed contact portion side is sufficiently secured, etc., as a modification of the fourth embodiment, a groove is not provided in the exhaust tube of the fixed contact portion, and the hollow rod of the movable contact portion is provided. It is also possible to provide only grooves.

[5.他の実施形態]
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。例えば、前述した変形例を適宜組合せることも可能である。
[5. Other Embodiments]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other variations can be implemented within the scope of the present invention. For example, the above-described modified examples can be appropriately combined.

特に、前述した通り、本発明において排気筒や中空ロッドに設ける溝の具体的な形状等は、自由に選択可能であり、実施形態で示した以外にも、各種の形状が可能である。さらに、異なる形状の溝を組合せて設けることも可能である。すなわち、本発明において排気筒や中空ロッドに設ける溝は、各列が、熱ガスの進行方向と交差する方向に伸び、かつ、互いに熱ガスの進行方に連続して並べられた少なくとも4列以上の溝、である限り、その具体的な寸法形状は自由に選択可能であり、いずれの場合でも、前記実施形態と同様の優れた作用効果が得られるものである。   In particular, as described above, the specific shape and the like of the groove provided in the exhaust pipe or the hollow rod in the present invention can be freely selected, and various shapes other than those shown in the embodiment are possible. Furthermore, it is possible to provide a combination of grooves having different shapes. That is, in the present invention, the grooves provided in the exhaust pipe or the hollow rod have at least four rows in which each row extends in a direction intersecting the traveling direction of the hot gas and is continuously arranged in the traveling direction of the hot gas. As long as it is a groove, its specific size and shape can be freely selected, and in any case, the same excellent effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

また、前記実施形態においては、接触部の一方が固定されており、一方が駆動されるタイプを例として説明したが、本発明は、両側の接触部が同時に相対駆動するタイプのガス遮断器にも同様に適用可能であり、同様に優れた作用効果が得られるものである。   Moreover, in the said embodiment, although one of the contact parts was fixed and it demonstrated as an example the type which drives one, this invention is a gas circuit breaker of the type which the contact parts of both sides drive simultaneously simultaneously. Can be applied in the same manner, and similarly excellent effects can be obtained.

本発明の第1の実施形態に係るガス遮断器の排気筒周辺を示す模式的断面図。The typical sectional view showing the exhaust pipe circumference of the gas circuit breaker concerning the 1st embodiment of the present invention. 図1に示すガス遮断器の数値解析として、2次元回転対称の形状でガス流解析を行った場合の解析結果の一例を示す解析グラフ。The analysis graph which shows an example of the analysis result at the time of performing a gas flow analysis by the shape of a two-dimensional rotational symmetry as a numerical analysis of the gas circuit breaker shown in FIG. 超高圧系統用の金属タンク形SF6ガス遮断器を用いて、排気筒の終端部における絶縁耐力を実測した場合の実測結果の一例を示す実測グラフ。Using a metal tank type SF 6 gas circuit breakers for the ultra high pressure system, the measured graph showing an example of a measurement result in the case of measuring the dielectric strength at the end portion of the exhaust tube. 図2の排気筒表面において、熱ガス流路に沿って溝数を変化させた場合の熱ガス温度との関係を示す解析グラフ。The analysis graph which shows the relationship with the hot gas temperature at the time of changing the number of grooves along a hot gas flow path in the exhaust pipe surface of FIG. 溝ピッチPと溝深さHの関係を変化させたそれぞれの場合における溝断面形状を示す説明図。Explanatory drawing which shows the groove cross-sectional shape in each case where the relationship between groove pitch P and groove depth H was changed. 排気筒終端部における溝との寸法関係に応じた電界強度の変化を電界解析により求めた解析結果の一例を示す解析グラフ。The analysis graph which shows an example of the analysis result which calculated | required the change of the electric field strength according to the dimensional relationship with the groove | channel in an exhaust pipe terminal part by electric field analysis. 図1に示す排気筒の溝の形状を変えた1つの変形例を示す模式的断面図。The typical sectional view showing one modification which changed the shape of the slot of the exhaust pipe shown in FIG. 図1に示す排気筒の溝の形状を変えた別の変形例を示す模式的断面図。The typical sectional view showing another modification which changed the shape of the slot of the exhaust pipe shown in FIG. 図1に示す排気筒の溝の形状を変えた別の変形例を示す模式的断面図。The typical sectional view showing another modification which changed the shape of the slot of the exhaust pipe shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係るガス遮断器の排気筒周辺を示す模式的断面図。The typical sectional view showing the exhaust pipe circumference of the gas circuit breaker concerning the 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係るガス遮断器の排気筒周辺を示す模式的断面図。The typical sectional view showing the exhaust pipe circumference of a gas circuit breaker concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係るガス遮断器を示す断面構造図。Sectional structure figure which shows the gas circuit breaker which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 従来のガス遮断器の一例を示す断面構造図。Sectional structure figure which shows an example of the conventional gas circuit breaker. 従来のガス遮断器の排気筒の一例を示す模式的断面図。Typical sectional drawing which shows an example of the exhaust pipe of the conventional gas circuit breaker. 従来のガス遮断器の排気筒の別の一例を示す模式的断面図。The typical sectional view showing another example of the exhaust pipe of the conventional gas circuit breaker.

符号の説明Explanation of symbols

1…タンク
2…消弧性ガス
3…アーク
10…可動接触部
11…可動アーク接触子
12…ピストン
13…シリンダ
14…パッファ室
15…絶縁ノズル
16…中空ロッド
17…可動側排気孔
18…排気孔端部
20…固定接触部
21…固定アーク接触子
22…排気筒
23…終端部
30a,30b…熱ガス流
100…(溝付き)排気筒
101…終端部
110,710,810,910,1210…溝
111…隔壁先端部
1101…内筒
1102…外筒
1103…フローガイド
1200…(溝付き)中空ロッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tank 2 ... Arc extinguishing gas 3 ... Arc 10 ... Movable contact part 11 ... Movable arc contact 12 ... Piston 13 ... Cylinder 14 ... Puffer chamber 15 ... Insulation nozzle 16 ... Hollow rod 17 ... Movable side exhaust hole 18 ... Exhaust Hole end 20 ... Fixed contact portion 21 ... Fixed arc contact 22 ... Exhaust tube 23 ... Termination portion 30a, 30b ... Hot gas flow 100 ... (with groove) Exhaust tube 101 ... Termination portion 110, 710, 810, 910, 1210 ... Groove 111 ... Partition tip 1101 ... Inner cylinder 1102 ... Outer cylinder 1103 ... Flow guide 1200 ... (with groove) hollow rod

Claims (6)

密閉された容器内に消弧性ガスが充填されるとともに第1接触部および第2接触部が対向して配置され、
前記第1接触部および前記第2接触部に、第1アーク接触子および第2アーク接触子がそれぞれ設けられ、両接触子は、通常運転時に接触導通状態にあり、遮断動作時に相対移動により開離するとともに両接触子間の空間にアークを発生するように構成され、
前記第1接触部に、前記アークに対して前記消弧性ガスを吹付けるガス流発生手段が設けられ、
前記第1接触部および前記第2接触部に、前記ガス流発生手段によって消弧性ガスをアークに吹付けることにより発生した熱ガスを前記両接触子から離れる方向に誘導するための熱ガス誘導手段がそれぞれ設けられたガス遮断器において、
前記第2接触部の前記熱ガス誘導手段は、金属製の排気筒であり、この排気筒はアークから排出される熱ガスが進行方向正面から前記容器内に排出されるように構成され、
前記排気筒の内面には、各列が前記熱ガスの進行方向と交差する方向に伸び、かつ、互いに熱ガスの進行方向に連続して並べられた少なくとも4列以上の溝が設けられ
前記排気筒は、終端開口型の内筒と、この内筒の終端開口面および終端部近傍の外周面を覆うように配置された外筒を備え、前記熱ガスが、内筒の内部に形成される内側流路、および内筒と外筒との間に形成される外側流路を通過するように構成されており、
前記内側流路および前記外側流路を形成する前記内筒および前記外筒の各流路壁面に、前記少なくとも4列以上の溝がそれぞれ設けられている、
ことを特徴とするガス遮断器。
The arc-extinguishing gas is filled in the sealed container, and the first contact portion and the second contact portion are arranged to face each other,
The first contact portion and the second contact portion are provided with a first arc contact and a second arc contact, respectively, and both contacts are in a contact conduction state during normal operation and are opened by relative movement during a shut-off operation. It is configured to generate an arc in the space between both contacts as it separates,
Gas flow generating means for blowing the arc-extinguishing gas to the arc is provided in the first contact portion,
Hot gas induction for guiding the hot gas generated by spraying the arc extinguishing gas to the arc by the gas flow generating means on the first contact portion and the second contact portion in a direction away from the both contacts. In each gas circuit breaker provided with means,
The hot gas guiding means of the second contact portion is a metal exhaust tube, and the exhaust tube is configured such that the hot gas discharged from the arc is discharged into the container from the front in the traveling direction,
On the inner surface of the exhaust tube, each row extends in a direction intersecting the traveling direction of the hot gas, and at least four rows of grooves arranged continuously in the traveling direction of the hot gas are provided .
The exhaust cylinder includes a terminal opening type inner cylinder and an outer cylinder arranged to cover the terminal opening surface of the inner cylinder and the outer peripheral surface in the vicinity of the terminal portion, and the hot gas is formed inside the inner cylinder. Is configured to pass through the inner flow path and the outer flow path formed between the inner cylinder and the outer cylinder,
The at least four rows or more of grooves are respectively provided on the wall surfaces of the inner cylinder and the outer cylinder forming the inner channel and the outer channel,
A gas circuit breaker characterized by that.
密閉された容器内に消弧性ガスが充填されるとともに第1接触部および第2接触部が対向して配置され、The arc-extinguishing gas is filled in the sealed container, and the first contact portion and the second contact portion are arranged to face each other,
前記第1接触部および前記第2接触部に、第1アーク接触子および第2アーク接触子がそれぞれ設けられ、両接触子は、通常運転時に接触導通状態にあり、遮断動作時に相対移動により開離するとともに両接触子間の空間にアークを発生するように構成され、  The first contact portion and the second contact portion are provided with a first arc contact and a second arc contact, respectively, and both contacts are in a contact conduction state during normal operation and are opened by relative movement during a shut-off operation. It is configured to generate an arc in the space between both contacts as it separates,
前記第1接触部に、前記アークに対して前記消弧性ガスを吹付けるガス流発生手段が設けられ、  Gas flow generating means for blowing the arc-extinguishing gas to the arc is provided in the first contact portion,
前記第1接触部および前記第2接触部に、前記ガス流発生手段によって消弧性ガスをアークに吹付けることにより発生した熱ガスを前記両接触子から離れる方向に誘導するための熱ガス誘導手段がそれぞれ設けられたガス遮断器において、  Hot gas induction for guiding the hot gas generated by spraying the arc extinguishing gas to the arc by the gas flow generating means on the first contact portion and the second contact portion in a direction away from the both contacts. In each gas circuit breaker provided with means,
前記第2接触部の前記熱ガス誘導手段は、金属製の排気筒であり、  The hot gas guiding means of the second contact portion is a metal exhaust tube,
前記排気筒は、終端開口型の内筒と、この内筒の終端開口面および終端部近傍の外周面を覆うように配置された外筒を備え、かつ、外筒内部には内筒の終端開口部に対応する位置にフローガイドを設け、内筒の内部に形成される内側流路を前記両接触子から離れる方向に流れてきた前記熱ガスが、前記フローガイドで進行方向を逆転して、内筒と外筒との間に形成される外側流路を通過し、前記容器内に排出されるように構成されており、  The exhaust cylinder includes a terminal opening-type inner cylinder and an outer cylinder arranged so as to cover a terminal opening surface of the inner cylinder and an outer peripheral surface in the vicinity of the terminal portion, and the terminal of the inner cylinder is disposed inside the outer cylinder. A flow guide is provided at a position corresponding to the opening, and the hot gas flowing in a direction away from the two contactors through the inner flow path formed inside the inner cylinder is reversed in the traveling direction by the flow guide. Passing through the outer flow path formed between the inner cylinder and the outer cylinder, and configured to be discharged into the container,
前記内側流路および前記外側流路を形成する前記内筒および前記外筒の各流路壁面のそれぞれに、各列が前記熱ガスの進行方向と交差する方向に伸び、且つ、互いに熱ガスの進行方向に連続して並べられた少なくとも4列以上の溝が設けられている、  Each row of the inner cylinder and the outer cylinder forming the inner flow path and the outer flow path has respective rows extending in a direction intersecting the traveling direction of the hot gas, and each of the hot gas flows. At least four rows of grooves arranged continuously in the direction of travel are provided,
ことを特徴とするガス遮断器。  A gas circuit breaker characterized by that.
前記排気筒は、前記溝が設けられている範囲と前記終端開口面との最短距離が、終端開口面における内径の少なくとも5%以上となるように構成されている、The exhaust tube is configured such that the shortest distance between the range where the groove is provided and the terminal opening surface is at least 5% or more of the inner diameter of the terminal opening surface.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のガス遮断器。  The gas circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記溝の列間を区切る隔壁先端部の断面が半径5mm以下である、The cross section of the tip of the partition wall separating the rows of the grooves has a radius of 5 mm or less.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のガス遮断器。  The gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas circuit breaker is provided.
前記溝の溝ピッチが溝深さの1/4以上である、The groove pitch of the grooves is ¼ or more of the groove depth,
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のガス遮断器。  The gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas circuit breaker is provided.
前記消弧性ガスがSF6ガスよりも地球温暖化係数が小さいものであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のガス遮断器。The gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 5, wherein the arc-extinguishing gas has a global warming potential smaller than that of SF6 gas.
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