JP4902822B1 - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

機械パッファ式消弧室１０には、固定主接触子２と、固定主接触子２と接離可能に開閉軸６０上を移動する可動主接触子１と、可動主接触子１内に設けられ遮断時には容積が縮小して内部の絶縁ガスを圧縮しこの圧縮された絶縁ガスをアークに吹き付ける機械パッファ室７とが設けられている。熱パッファ式消弧室１６には、固定接触子１２と、固定接触子１２と接離可能に開閉軸６０上を移動する可動接触子１３と、遮断時には内部の絶縁ガスがアークによる加熱で圧縮されこの圧縮された絶縁ガスをアークに吹き付ける熱パッファ室１５とが設けられている。機械パッファ式消弧室１０と熱パッファ式消弧室１６とが開閉軸６０上に直列に配置され、遮断部２２と遮断部２３とが電気的に直列に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気所で使用されるガス遮断器に関する。

従来、発電所又は変電所等の電気所では、絶縁ガスの吹付けによって電極間に生じるアークを消弧するパッファ式のガス遮断器が利用されている。そのうち、機械パッファ式のガス遮断器では、機械的動作により機械パッファ室内の絶縁ガスを圧縮してアークに吹付けることにより消弧を行うものである。また、熱パッファ式のガス遮断器では、アークの熱によって高圧化された絶縁ガスをアークに吹付けることにより消弧を行うものである。更に、機械パッファ式に熱パッファ式を併用した機械パッファ・熱パッファ併用式のガス遮断器も実用化されている。

特許文献１に記載の機械パッファ・熱パッファ併用式のガス遮断器は、可動接触子の内側に設けられた第１の熱パッファ室と、絶縁ガスが充填された容器に固定されて前記第１の熱パッファ室と常時連通した第２の熱パッファ室と、前記可動接触子の内側で前記第１の熱パッファ室と直列に設けられて前記第１の熱パッファ室と逆止弁を介して連通した機械パッファ室とを備えている。

特許文献１に記載のガス遮断器では、大電流遮断時には、電極間に発生するアークエネルギーによる周囲ガスの熱膨張によって第１及び第２の熱パッファ室の圧力が上昇する。そして、第１及び第２の熱パッファ室の圧力が機械パッファ室の圧力よりも高くなると、第１の熱パッファ室と機械パッファ室との間にある連通口が逆止弁によって閉じられ、第１及び第２の熱パッファ室内の高圧化された絶縁ガスがアークに吹付けられる。また、小電流遮断時には、機械的圧縮により機械パッファ室の圧力が第１及び第２の熱パッファ室の圧力よりも高くなるので、第１の熱パッファ室と機械パッファ室との間にある逆止弁が開き、機械パッファ室内で圧縮された絶縁ガスが第１の熱パッファ室を通ってアークに吹付けられる。この方式では、大電流遮断時の過剰なパッファ圧力を第１の熱パッファ室から第２の熱パッファ室へと逃がすことが可能であるため、パッファ反力を低減することができる。これにより、操作装置の必要操作力を低減させることが可能となる。

また、従来の機械パッファ式のガス遮断器では、小電流遮断時のアークエネルギーが小さい場合でも、機械パッファ室内の容積減少による圧力上昇が得られるため、十分なパッファ圧力が得られ、電流遮断が容易である。

特開２００１−６７９９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の機械パッファ・熱パッファ併用式のガス遮断器では、小電流遮断時には、電極間に発生するアークエネルギーが小さく、第１及び第２の熱パッファ室の圧力が十分に上昇しないため、機械パッファ室の高圧化された絶縁ガスが第１の熱パッファ室へ流入した際には絶縁ガスの圧力が下がってしまう。そのため、電極間への吹き付けが弱く、必要な遮断性能を得るのが容易ではなかった。

また、従来の機械パッファ式のガス遮断器では、大電流遮断時の電極間に発生する過大なアークエネルギーにより、非常に大きなパッファ反力が発生するため、操作装置の操作力を高める必要があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低操作力で遮断性能に優れたガス遮断器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガス遮断器は、絶縁ガスが封入された容器と、前記容器に固定された第１の固定接触子と、この第１の固定接触子と接離可能に直線上を移動する第１の可動接触子と、この第１の可動接触子内に設けられ遮断時には容積が縮小して内部の絶縁ガスを圧縮しこの圧縮された絶縁ガスをアークに吹き付ける機械パッファ室とが設けられた前記容器内の機械パッファ式消弧室と、前記容器に固定された第２の固定接触子と、この第２の固定接触子と接離可能に前記第１の可動接触子と同一の直線上を移動する第２の可動接触子と、前記第２の固定接触子及び前記容器で囲まれて形成され遮断時には内部の絶縁ガスがアークによる加熱で圧縮されこの圧縮された絶縁ガスをアークに吹き付ける熱パッファ室とが設けられた前記容器内の熱パッファ式消弧室と、を備え、前記機械パッファ式消弧室と前記熱パッファ式消弧室とが前記直線上に直列に配置され、前記第１の固定接触子及び前記第１の可動接触子を備えた第１の遮断部と前記第２の固定接触子及び前記第２の可動接触子を備えた第２の遮断部とが電気的に直列に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、低操作力で遮断性能に優れたガス遮断器を提供することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係るガス遮断器の投入状態における断面構成図である。 図２は、実施の形態１に係るガス遮断器の遮断途中状態における断面構成図である。 図３は、実施の形態２に係るガス遮断器の投入状態における断面構成図である。 図４は、実施の形態２に係るガス遮断器の遮断途中状態における断面構成図である。 図５は、従来の二点切りガス遮断器の遮断途中状態における断面構成図である。 図６は、図５に示した従来の二点切りガス遮断器に絶縁ロッド１８の倒れを阻止する機構を設けた図である。 図７は、特許文献１に記載されたガス遮断器の投入状態における断面構成図である。

以下に、本発明に係るガス遮断器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係るガス遮断器の投入状態における断面構成図であり、図２は、遮断途中状態における断面構成図である。図１及び図２に示すように、本実施の形態のガス遮断器は、いわゆる２点切り方式の遮断器であり、具体的には機械パッファ式消弧室１０と熱パッファ式消弧室１６とが直列に接続された構造を有している。即ち、機械パッファ式消弧室１０と熱パッファ式消弧室１６とが開閉軸６０方向に直列に配置され、機械パッファ式消弧室１０内の遮断部２２（第１の遮断部）と熱パッファ式消弧室１６内の遮断部２３（第２の遮断部）とが電気的に直列に接続されており、遮断部２２，２３のいずれか一方で電流を遮断できればよい構造となっている。

機械パッファ式消弧室１０は、可動側フレーム１９と、固定側消弧筒２５と、極間絶縁筒６とで囲まれて形成されている。ここで、可動側フレーム１９の一端部は開閉軸６０方向において固定側消弧筒２５と対向して配置され、可動側フレーム１９と固定側消弧筒２５との間には極間絶縁筒６が配置されている。

熱パッファ式消弧室１６は、可動側フレーム１９と、固定側消弧筒２７と、極間絶縁筒１４とで囲まれて形成されている。ここで、可動側フレーム１９の他端部は開閉軸６０方向において固定側消弧筒２７と対向して配置され、可動側フレーム１９と固定側消弧筒２７との間には極間絶縁筒１４が配置されている。

可動側フレーム１９は、機械パッファ式消弧室１０と熱パッファ式消弧室１６の双方の可動側に共通している。可動側フレーム１９及び固定側消弧筒２５，２７は、それぞれ筒状の金属容器からなる。可動側フレーム１９、固定側消弧筒２５，２７，及び極間絶縁筒６，１４は開閉軸６０を中心に同軸的に配置されている。機械パッファ式消弧室１０及び熱パッファ式消弧室１６の内部にはそれぞれ例えばＳＦ_６ガス等の絶縁ガスが封入されている。

機械パッファ式消弧室１０の内部構成について説明する。機械パッファ式消弧室１０内には、遮断部２２が設けられている。遮断部２２は、固定側消弧筒２５に固定された略円筒状の固定主接触子２（第１の固定接触子）と、固定側消弧筒２５に固定され固定主接触子２の内側に配置された固定アーク接触子５と、可動側フレーム１９に固定されたピストン８と、ピストン８を挿通し開閉軸６０に沿って往復動可能なロッド２９（第１のロッド）と、ロッド２９の固定アーク接触子５側の一端部に設けられ固定アーク接触子５と接離する略円筒状の可動アーク接触子４と、ロッド２９と一体に設けられピストン８と嵌合したパッファシリンダ９と、パッファシリンダ９の固定主接触子２側の一端部に設けられ固定主接触子２と接離する略円筒状の可動主接触子１（第１の可動接触子）と、パッファシリンダ９の固定アーク接触子５側の一端部に取り付けられた絶縁ノズル３と、を備えて構成される。

固定主接触子２は、開閉軸６０と同軸的に配置されている。固定アーク接触子５は、棒状で開閉軸６０上に配置されている。可動主接触子１は、パッファシリンダ９及びロッド２９と一体化されている。可動主接触子１は、投入状態ではその外周面が固定主接触子２と接触する。固定アーク接触子５は、投入状態ではその外周面が可動アーク接触子４と接触する。

ピストン８は、開閉軸６０と同軸的に配置されている。ピストン８にはロッド２９が摺動可能に挿通され、ロッド２９は投入又は遮断に応じて開閉軸６０上を往復動する。機械パッファ式消弧室１０では、可動主接触子１内に機械パッファ室７が形成され、詳細には可動主接触子１が設けられたパッファシリンダ９とピストン８とによって機械パッファ室７が形成される。

パッファシリンダ９には、固定主接触子２側にガス流路６５が形成されている。即ち、可動アーク接触子４と可動主接触子１との間には機械パッファ室７に連通するガス流路６５が設けられ、このガス流路６５は更に可動アーク接触子４と絶縁ノズル３間に延設されて、機械パッファ室７内の絶縁ガスが絶縁ノズル３に導かれるように構成されている。機械パッファ室７内で圧縮された絶縁ガスは、絶縁ノズル３を介してアークに吹付けられる。

次に、熱パッファ式消弧室１６の内部構成について説明する。可動側フレーム１９の熱パッファ式消弧室１６側の端部６３は、可動接触子１３（第２の可動接触子）が挿通可能な開口を有し、固定側消弧筒２７の端面と対向している。

固定接触子１２（第２の固定接触子）は、可動側フレーム１９の端部６３と固定側消弧筒２７の端面にそれぞれ設けられている。具体的には、可動側フレーム１９の端部６３に設けられた固定接触子１２は、開閉軸６０を中心として端部６３の開口の周囲に並べて配置された弾性的な複数個の接触フィンガーから成り、これらの接触フィンガーは、可動側フレーム１９におけるそれらの固定箇所から開閉軸６０に向かって斜めに延伸して全体として漏斗状を成している。

また、固定側消弧筒２７の端面に設けられた固定接触子１２は、可動側フレーム１９の端部６３に設けられた固定接触子１２と対向するように設けられている。即ち、固定側消弧筒２７の端面に設けられた固定接触子１２は、開閉軸６０を中心として周方向に並べて配置された弾性的な複数個の接触フィンガーから成り、これらの接触フィンガーは、固定側消弧筒２７におけるそれらの固定箇所から開閉軸６０に向かって斜めに延伸して全体として漏斗状を成している。

また、可動接触子１３は、ロッド２６（第２のロッド）の固定接触子１２側の一端部に設けられている。可動接触子１３は棒状であり、開閉軸６０上に配置されている。可動接触子１３は、投入又は遮断に応じてロッド２６を開閉軸６０方向に往復動作することにより、固定接触子１２と接離する。このように、可動接触子１３は、可動主接触子１と同様に、同一の直線上である開閉軸６０上を移動する。投入状態では、固定側消弧筒２７の固定接触子１２と可動側フレーム１９の固定接触子１２とが可動接触子１２によって橋絡され、固定側消弧筒２７と可動側フレーム１９とが導通する。

可動接触子１３は、可動主接触子１よりも軽量である。また、可動接触子１３を含むロッド２６の重量は、可動主接触子１、可動アーク接触子４、パッファシリンダ９及びロッド２９の総重量よりも軽い。即ち、熱パッファ式消弧室１６の遮断部２２の可動部は、機械パッファ消弧室１０の遮断部２３の可動部よりも軽量である。後述するように、熱パッファ式消弧室１６側の可動部は、電流遮断時にパッファ反力が作用しないので、機械パッファ消弧室１０側の可動部よりも小型軽量化することができる。

熱パッファ室１５は、可動側フレーム１９と固定側消弧筒２７と極間絶縁筒１４と固定接触子１２によって囲まれた空間として形成される。なお、固定主接触子１２の接触フィンガー間から絶縁ガスが流出しないように、固定主接触子１２の熱パッファ室１５側の表面には、例えば漏斗状のカバー（図示せず）が設けられている。

なお、機械パッファ式消弧室１０及び熱パッファ式消弧室１６の各構成は図示例に限定されず、それぞれ同様の消弧機能を有する限りその他の構成を採用することもできる。

次に、可動主接触子１及び可動接触子１３等の可動部の操作機構について説明する。図１及び図２に示すように、ロッド２９の端部のうち可動主接触子１が設けられていない側の端部はリンク機構１１ａ（第１のリンク機構）を介して絶縁ロッド１８の一端部に連結されている。また、ロッド２６の端部のうち可動接触子１３が設けられていない側の端部はリンク機構１１ｂ（第２のリンク機構）を介して絶縁ロッド１８の前記一端部に連結されている。ここで、絶縁ロッド１８は、開閉軸６０と直交する方向に設定された操作軸６１に沿って進退動する。なお、絶縁ロッド１８の他端部は図示しない操作装置に接続されている。この操作装置は、遮断部２２，２３の開閉を操作するものであり、この操作装置を駆動することにより、絶縁ロッド１８は操作軸６１に沿って進退動することができる。

リンク機構１１ａは、絶縁ロッド１８による操作軸６１方向の操作力をこれと直交する開閉軸６０方向に変換して遮断部２２に伝達するものである。具体的には、リンク機構１１ａは、ロッド２９の一端部に連結され開閉軸６０方向に延伸するリンク４２ａと、絶縁ロッド１８の一端部（端部２８）に連結され操作軸６１方向に延伸するリンク４０ａと、リンク４２ａ，４０ａの双方に回動自在に連結された略Ｖ字型のレバー４１ａとから構成されている。ここで、リンク４０ａは、絶縁ロッド１８の端部２８を挟むように一対設けられているが、図では正面側のリンク４０ａのみが示され、背面側のリンク４０ａは背後に隠れた状態である。また、リンク４２ａは、ロッド２９の一端部を挟むように一対設けられているが、図では正面側のリンク４２ａのみが示され、背面側のリンク４２ａは背後に隠れた状態である。一対のリンク４０ａは紙面に垂直な方向で一枚のレバー４１ａを挟むようにしてそれぞれレバー４１ａの一端部にピンで連結され、一対のリンク４２ａは紙面に垂直な方向で一枚のレバー４１ａを挟むようにしてそれぞれレバー４１ａの他端部にピンで連結されている。このように、リンク機構１１ａは、開閉軸６０及び操作軸６１の双方に直交する方向に対称な構造となっている。なお、リンク機構１１ａの構成は図示例に限定されず、その他の構成を採用してもよい。

また、リンク機構１１ｂは、絶縁ロッド１８による操作軸６１方向の操作力をこれと直交する開閉軸６０方向に変換して遮断部２３に伝達するものである。具体的には、リンク機構１１ｂは、ロッド２６の一端部に連結され開閉軸６０方向に延伸するリンク４２ｂと、絶縁ロッド１８の端部２８に連結され操作軸６１方向に延伸するリンク４０ｂと、リンク４２ｂ，４０ｂの双方に回動自在に連結された略Ｖ字型のレバー４１ｂとから構成されている。ここで、リンク４０ｂは、絶縁ロッド１８の端部２８を挟むように一対設けられているが、図では正面側のリンク４０ｂのみが示され、背面側のリンク４０ｂは背後に隠れた状態である。また、リンク４２ｂは、ロッド２６の一端部を挟むように一対設けられているが、図では正面側のリンク４２ｂのみが示され、背面側のリンク４２ｂは背後に隠れた状態である。一対のリンク４０ｂは紙面に垂直な方向で一枚のレバー４１ｂを挟むようにしてそれぞれレバー４１ｂの一端部にピンで連結され、一対のリンク４２ｂは紙面に垂直な方向で一枚のレバー４１ｂを挟むようにしてそれぞれレバー４１ｂの他端部にピンで連結されている。このように、リンク機構１１ｂは、開閉軸６０及び操作軸６１の双方に直交する方向に対称な構造となっている。なお、リンク機構１１ｂの構成は図示例に限定されず、その他の構成を採用してもよい。

絶縁ロッド１８の端部２８はリンク４０ａ，４０ｂの取り付け用に例えば金属部材が設けられた端部となっている。可動側フレーム１９には、絶縁ロッド１８の端部２８を操作軸６１を中心とした周方向に覆う金属製のシールド部３８が設けられている。シールド部３８は、絶縁ロッド１８の移動に伴う端部２８の操作軸６１方向の位置によらずに端部２８を周方向に覆うよう配置されている。

次に、本実施の形態の動作について図１及び図２を参照して説明する。投入状態では、可動主接触子１は固定主接触子２と接触し、可動接触子１３は固定接触子１２と接触した状態にある（図１）。したがって、電流は、固定側消弧筒２５、固定主接触子２、可動主接触子１、ピストン８、可動側フレーム１９、可動接触子１３、固定接触子１２、及び固定側消弧筒２７からなる経路を流れる。このように、遮断部２２と遮断部２３とが可動側フレーム１９を介在して電気的に直列に接続されている。そのため、電流遮断は、熱パッファ式消弧室１６又は機械パッファ式消弧室側１０のいずれか一方で実施されればよい。

投入状態から遮断状態に移行するには、操作装置（図示せず）を駆動して絶縁ロッド１８に操作力１７を印加する。図示例では、この操作力１７により絶縁ロッド１８は操作軸６１に沿って例えば下方に移動する。この絶縁ロッド１８の移動により、可動主接触子１及び可動接触子１３はそれぞれリンク機構１１ａ，１１ｂを介して、開閉軸６０を共通にして互いに逆向きに移動する。具体的には、可動主接触子１は遮断方向２１ａに移動して固定主接触子２から開離し、続いて可動アーク接触子４が固定アーク接触子５から開離すると、可動アーク接触子４と固定アーク接触子５との間にアーク２０が発生する。また、可動接触子１３は遮断方向２１ａと逆向きの遮断方向２１ｂに移動して固定接触子１２から開離する。この際、可動接触子１３と固定接触子１２との間にアーク２０が発生する。

熱パッファ式消弧室１６では、接触子間（可動接触子１３と固定接触子１２間）に発生するアークのエネルギーにより周囲ガスが加熱され、これに伴う熱膨張により熱パッファ室１５内の圧力が上昇する。そして、熱パッファ室１５内の高圧化された絶縁ガスは、電流零点に近づきアーク発生領域の加熱昇圧が低減すると、熱パッファ室１５から接触子間に高速で流出し、アーク２０に吹付けられる。これによりアーク２０は消弧され、電流は遮断される。なお、熱パッファ式消弧室１６における電流遮断は、アークエネルギーが大きく絶縁ガスがより加熱される場合に有効であり、中小電流領域の遮断では、絶縁ガスはあまり加熱されないため、熱パッファ室１５の圧力も十分に上昇せず、遮断性能は限定的となる。

他方、機械パッファ式消弧室１０では、遮断部２２の開離に伴う機械的動作により機械パッファ室７の容積が縮小し、機械パッファ室７内の絶縁ガスが圧縮され高圧となる。そして、機械パッファ室７内の高圧の絶縁ガスは、ガス流路６５及び絶縁ノズル３を介してアーク２０に吹付けられる。これによりアーク２０は消弧され、電流は遮断される。

なお、機械パッファ式消弧室１０では、小電流遮断時のアークエネルギーが小さい場合でも、機械パッファ室７内の容積減少による圧力上昇が得られるため、十分なパッファ圧力が得られ、電流遮断は容易である。ただし、アーク２０付近の絶縁ガスが機械パッファ室７内にバックフローするため、機械パッファ室７内には高い圧力が生まれる。このため、機械パッファ室７内の高い圧力上昇により操作装置（図示せず）の操作力１７に対する反力が発生する。

一方、熱パッファ式消弧室１６では、可動接触子１３などの可動部が軽量であり、かつ当該可動部にパッファシリンダ９など受圧する部品がないため、パッファ反力が発生しない。そのために、熱パッファ式消弧室１６側の可動部は小さな力で動作させることが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、小電流遮断に適した機械パッファ式消弧室１０と大電流遮断に適した熱パッファ式消弧室１６とを直列につないだ二点切り構造とすることにより、電流の大小に関わらず高い遮断性能を得ることができる。即ち、本実施の形態のガス遮断器は二点切りであるため、機械パッファ式消弧室１０と熱パッファ式消弧室１６のいずれか一方で電流を遮断できればよく、機械パッファ式消弧室１０と熱パッファ式消弧室１６のそれぞれの長所を活用でき、大電流から小電流まで広範囲で遮断性能の確保が容易である。

また、本実施の形態によれば、従来の二点切りガス遮断器と比較して、大電流遮断時のパッファ反力が半減するため、操作装置（図示せず）の操作力１７を低減することができる。

ここで、本実施の形態と従来のガス遮断器を比較する。図５は、従来の二点切りガス遮断器の遮断途中状態における断面構成図である。図５では、図１及び図２と同一の構成要素には同一の符号を付している。図５に示すように、従来の二点切りガス遮断器では、二つの機械パッファ式消弧室１０が直列に接続されている。したがって、小電流遮断時には、本実施の形態と同様に電流遮断が容易であるという効果が得られるが、大電流遮断時には、パッファ反力が双方の機械パッファ式消弧室１０内で生ずるため、本実施の形態の二倍のパッファ反力が生じ、可動部を円滑に移動させるためには操作力１７を増大させる必要がある。

これに対し、本実施の形態では、遮断部２３は熱パッファ式を採用しているので、熱パッファ式消弧室１６ではパッファ反力が生じないことに加え、熱パッファ式消弧室１６の可動部は機械パッファ式消弧室１０の可動部よりも軽量であることから、操作力１７を従来よりも大幅に低減することができる。

また、本実施の形態と同様に機械パッファ・熱パッファ併用式を採用したガス遮断器としては、特許文献１に開示されたガス遮断器がある。図７は、特許文献１に記載されたガス遮断器の投入状態における断面構成図である。図７に示すように、遮断器の消弧室は、容器１０１、固定コンタクト１０２、可動コンタクト１０３ 、及びケース１１６を備えている。固定コンタクト１０２には固定アーク接点１０９が設けられている。可動コンタクト１０３は、可動アーク接点１１０、第１の加熱室１０６、及び圧縮室１１５を備えている。圧縮室１１５は、シリンダ１１１及びピストン１１２から構成される。一方、可動コンタクト１０３の外側には、可動コンタクト１０３とケース１１６とによって第２の加熱室１０７が形成されている。第１の加熱室１０６は、可動アーク接点１１０の先端への連通口１１７と、圧縮室１１５への連通口１１８と、第２の加熱室１０７への連通口１０８を備えている。連通口１１８には逆止弁１１３が設けられている。また、圧縮室１１５には、逆止弁１１４と、制御弁１１５が設けられている。

特許文献１に記載されたガス遮断器では、大電流遮断時には、アークエネルギーによる周囲ガスの熱膨張によって第１の加熱室１０６及び第２の加熱室１０７の圧力が上昇する。そして、第１の加熱室１０６及び第２の加熱室１０７の圧力が圧縮室１１５の圧力よりも高くなると、第１の加熱室１０６と圧縮室１１５との間にある連通口１１８が逆止弁１１３によって閉じられ、第１の加熱室１０６及び第２の加熱室１０７内の高圧化された絶縁ガスが連通口１１７を通じてアークに吹付けられる。また、小電流遮断時には、機械的圧縮により圧縮室１１５の圧力が第１の加熱室１０６及び第２の加熱室１０７の圧力よりも高くなるので、第１の加熱室１０６と圧縮室１１５との間にある逆止弁１１３が開き、圧縮室１１５内で圧縮された絶縁ガスが連通口１１８、第１の加熱室１０６、及び連通口１１７を通ってアークに吹付けられる。このガス遮断器では、大電流遮断時の過剰なパッファ圧力を第１の加熱室１０６から第２の加熱室１０７へと逃がすことが可能であるため、パッファ反力を低減することができる。

しかしながら、特許文献１に記載のガス遮断器では、小電流遮断時には、アークエネルギーが小さく、第１の加熱室１０６及び第２の加熱室１０７の圧力が十分に上昇しないため、圧縮室１１５内の高圧化された絶縁ガスが第１の加熱室１０６へ流入した際には絶縁ガスの圧力が下がってしまう。そのため、アークへの吹き付けが弱く、必要な遮断性能を得るのが容易ではなかった。

これに対し、本実施の形態では、互いに分離し独立した機械パッファ式消弧室１０と熱パッファ式消弧室１６を直列に接続した構成を用いることにより、小電流遮断時においても、機械パッファ式消弧室１０にてアークを容易に消弧することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、低操作力で大電流から小電流まで遮断性能に優れたガス遮断器を提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態１で説明したように、図１及び図２の構成では、熱パッファ式消弧室１６の可動部は機械パッファ式消弧室１０の可動部よりも軽量であることから、遮断時に絶縁ロッド１８に操作力１７を印加して下方に移動させるときに、リンク機構１１ａ，１１ｂが連結された絶縁ロッド１８の端部には全体として機械パッファ式消弧室１０側に偏った荷重がかかり、その結果、絶縁ロッド１８が操作軸６１から傾くような力が作用し、遮断操作が円滑に実施できない可能性もある。そのため、絶縁ロッド１８の倒れを阻止する機構を設けることが好ましい。

図６は、図５に示した従来の二点切りガス遮断器に絶縁ロッド１８の倒れを阻止する機構を設けた図である。なお、図６では、図５と同一の構成要素には同一の符号を付している。図６に示すように、絶縁ロッド１８の端部には操作軸６１方向に延伸するシャフト５１が設けられるとともに、可動側フレーム１９にはシャフト５１が操作軸６１方向に摺動可能に挿通される筒状のガイド５０が取り付けられている。この構成により、リンク機構１１ａ，１１ｂに加わる荷重がたとえ左右不均衡であったとしても、絶縁ロッド１８の端部に設けられたシャフト５１がガイド５０によって保持されているので、開閉軸６０方向にかかる力に抗する形となって、絶縁ロッド１８の倒れを阻止することができる。しかしながら、この構成では、支持部品であるガイド５０及びシャフト５１は絶縁ロッドの端部から可動側フレーム１９まで伸びることとなり、その大きさが過大となる。そこで、本実施の形態では、実施の形態１のガス遮断器に対して、以下に説明するような絶縁ロッド１８の倒れを阻止する機構を適用する。

図３は、本実施の形態に係るガス遮断器の投入状態における断面構成図であり、図４は、遮断途中状態における断面構成図である。なお、図３及び図４では、図１及び図２と同一の構成要素には同一の符号を付している。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図３及び図４に示すように、絶縁ロッド１８の一端部である端部３０には、リンク機構３６ａ，３６ｂが設けられている。リンク機構３６ａは、絶縁ロッド１８に印加された操作力１７をロッド２９に伝達するものであり、実施の形態１のリンク機構１１ａに相当するものである。リンク機構３６ｂは、絶縁ロッド１８に印加された操作力１７をロッド２６に伝達するものであり、実施の形態１のリンク機構１１ｂに相当するものである。

リンク機構３６ａは、ロッド２９の一端部に連結され開閉軸６０方向に延伸するリンク３３ａと、絶縁ロッド１８の端部３０に連結され操作軸６１方向に延伸するリンク３７ａと、リンク３３ａ，３７ａの双方に回動自在に連結された略Ｖ字型のレバー３２ａとから構成されている。ここで、リンク３７ａは、絶縁ロッド１８の端部３０を挟むように一対設けられているが、図では正面側のリンク３７ａのみが示され、背面側のリンク３７ａは背後に隠れた状態である。また、リンク３３ａは、ロッド２９の一端部を挟むように一対設けられているが、図では正面側のリンク３３ａのみが示され、背面側のリンク３３ａは背後に隠れた状態である。一対のリンク３７ａは紙面に垂直な方向で一枚のレバー３２ａを挟むようにしてそれぞれレバー３２ａの一端部にピンで連結され、一対のリンク３３ａは紙面に垂直な方向で一枚のレバー３２ａを挟むようにしてそれぞれレバー３２ａの他端部にピンで連結されている。このように、リンク機構３６ａは、開閉軸６０及び操作軸６１の双方に直交する方向に対称な構造となっている。なお、リンク機構３６ａの構成は図示例に限定されず、その他の構成を採用してもよい。

同様に、リンク機構３６ｂは、ロッド２６の一端部に連結され開閉軸６０方向に延伸するリンク３３ｂと、絶縁ロッド１８の端部３０に連結され操作軸６１方向に延伸するリンク３７ｂと、リンク３３ｂ，３７ｂの双方に回動自在に連結された略Ｖ字型のレバー３２ｂとから構成されている。ここで、リンク３７ｂは、絶縁ロッド１８の端部３０を挟むように一対設けられているが、図では正面側のリンク３７ｂのみが示され、背面側のリンク３７ｂは背後に隠れた状態である。また、リンク３３ｂは、ロッド２６の一端部を挟むように一対設けられているが、図では正面側のリンク３３ｂのみが示され、背面側のリンク３３ｂは背後に隠れた状態である。一対のリンク３７ｂは紙面に垂直な方向で一枚のレバー３２ｂを挟むようにしてそれぞれレバー３２ｂの一端部にピンで連結され、一対のリンク３３ｂは紙面に垂直な方向で一枚のレバー３２ｂを挟むようにしてそれぞれレバー３２ｂの他端部にピンで連結されている。このように、リンク機構３６ｂは、開閉軸６０及び操作軸６１の双方に直交する方向に対称な構造となっている。なお、リンク機構３６ｂの構成は図示例に限定されず、その他の構成を採用してもよい。

図示例のように、熱パッファ式消弧室１６側のレバー３２ｂ（第２のレバー）は機械パッファ式消弧室１０側のレバー３２ａ（第１のレバー）よりも小型で軽量にすることができる。即ち、レバー３２ｂの腕の幅をレバー３２ａの腕の幅よりも小さくすることで、レバー３２ｂはレバー３２ａよりも軽量となっている。実施の形態１で説明したように、機械パッファ式消弧室１０では遮断時にパッファ反力が生ずるので、可動部の重量を熱パッファ式消弧室１６側に比べて重くしている。そのため、軽量である熱パッファ式消弧室１０側の可動部に対しては、レバー３２ｂも軽量化することができる。

端部３０には、その機械パッファ式消弧室１０側において、開閉軸６０方向及び操作軸６１方向の双方に直交する方向を回転軸として回転自在に軸支されたローラ３１ａ（第１のローラ）が設けられている。ローラ３１ａは、その回転軸方向における端部３０の両側、即ち、図中の正面側と背面側にそれぞれ設けられ対を成している。即ち、ローラ３１ａは、開閉軸６０及び操作軸６１の双方に直交する方向に対称に設けられている。また、ローラ３１ａの回転軸は、リンク機構３６ａの端部３０における連結軸と共通化されており、ローラ３１ａはリンク機構３６ａの近傍に配置されている。

また、端部３０には、その熱パッファ式消弧室１６側において、開閉軸６０方向及び操作軸６１方向の双方に直交する方向を回転軸として回転自在に軸支されたローラ３１ｂ（第２のローラ）が設けられている。ローラ３１ｂは、その回転軸方向における端部３０の両側、即ち、図中の正面側と背面側にそれぞれ設けられ対を成している。即ち、ローラ３１ｂは、開閉軸６０及び操作軸６１の双方に直交する方向に対称に設けられている。また、ローラ３１ｂの回転軸は、リンク機構３６ｂの端部３０における連結軸と共通化されており、ローラ３１ｂはリンク機構３６ｂの近傍に配置されている。

可動側フレーム１９には、ローラガイド部３４ａ，３４ｂが取り付けられている。ローラガイド部３４ａ（第１のローラガイド部）は、絶縁ロッド１８に対して機械パッファ式消弧室１０側に配置されている。ローラガイド部３４ｂ（第２のローラガイド部）は、絶縁ロッド１８に対して熱パッファ式消弧室１６側に配置されている。

ローラガイド部３４ａは、一対のローラ３１ａの周面が当接し一対のローラ３１ａを操作軸６１方向に転動させるガイド平坦面３５ａ（第１のガイド平坦面）を備えている。また、ローラガイド部３４ｂは、一対のローラ３１ｂの周面が当接し一対のローラ３１ｂを操作軸６１方向に転動させるガイド平坦面３５ｂ（第２のガイド平坦面）を備えている。ガイド平坦面３５ａとガイド平坦面３５ｂは、開閉軸６０方向において互いに対向している。ローラガイド部３４ａ，３４ｂは、操作軸６１を含みかつ法線が開閉軸６０に平行な平面に対して対称に配置され、図示例では断面略Ｔ字形状である。ガイド平坦面３５ａ，３５ｂの法線はそれぞれ開閉軸６０に平行である。ガイド平坦面３５ａ，３５ｂの操作軸６１方向の長さは、絶縁ロッド１８の移動範囲内でローラ３１ａ，３１ｂが脱落しないように設定されている。なお、ローラガイド部３４ａは、一対のローラ３１ａに対して一対設けてもよいし、一体で構成してもよい。ローラガイド部３４ｂについても同様である。

また、絶縁ロッド１８の端部３０はリンク３７ａ，３７ｂ等の取り付け用に例えば金属部材が設けられた端部となっている。可動側フレーム１９には、絶縁ロッド１８の端部３０を操作軸６１を中心とした周方向に覆う金属製のシールド部３８が設けられている。シールド部３８は、絶縁ロッド１８の移動に伴う端部３０の操作軸６１方向の位置によらずに端部３０を周方向に覆うよう配置されている。

本実施の形態の動作について説明する。遮断時に、絶縁ロッド１８に操作力１７を印加すると、端部３０に設けられたローラ３１ａ，３１ｂがそれぞれガイド平坦面３５ａ，３５ｂに案内されて、絶縁ロッド１８は操作軸６１方向に沿ってスムーズに下方に移動する。

本実施の形態によれば、絶縁ロッド１８の端部３０に作用する荷重は全体として機械パッファ式消弧室１０側に偏るものの、ローラ３１ａ，３１ｂからの横荷重をローラガイド部３４ａ，３４ｂで保持する構造としたことにより、絶縁ロッド１８の倒れを阻止することができる。

また、本実施の形態によれば、図６のように荷重点から保持部までの距離に応じた大きさのガイド５０及びシャフト５１を設ける構成と比較して、ローラ３１ａ，３１ｂ及びローラガイド部３４ａ，３４ｂは大きさが小さいので、比較的小さな部品で絶縁ロッド１８の倒れを阻止することができる。

また、本実施の形態では、ローラ３１ａ，３１ｂはそれぞれガイド平坦面３５ａ，３５ｂ上を転動しているので、絶縁ロッド１８の移動の際に生ずる摩擦は図６の場合と比較して小さく、可動主接触子１及び可動接触子１３の移動速度が低下することがなく、迅速にアークを消弧することができる。

なお、本実施の形態のその他の構成、動作、及び効果は実施の形態１で説明した通りである。

以上のように、本発明は、発電所又は変電所等で使用され、低操作力で遮断性能に優れたガス遮断器として有用である。

１ 可動主接触子
２ 固定主接触子
３ 絶縁ノズル
４ 可動アーク接触子
５ 固定アーク接触子
６，１４ 極間絶縁筒
７ 機械パッファ室
８ ピストン
９ パッファシリンダ
１０ 機械パッファ式消弧室
１１ａ，１１ｂ，３６ａ，３６ｂ リンク機構
１２ 固定接触子
１３ 可動接触子
１５ 熱パッファ室
１６ 熱パッファ式消弧室
１７ 操作力
１８ 絶縁ロッド
１９ 可動側フレーム
２０ アーク
２２，２３ 遮断部
２５，２７ 固定側消弧筒
２６，２９ ロッド
３０ 端部
３１ａ，３１ｂ ローラ
３３ａ，３３ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ リンク
３２ａ，３２ｂ，４１ａ，４１ｂ レバー
３４ａ，３４ｂ ローラガイド部
３５ａ，３５ｂ ガイド平坦面
５０ ガイド
５１ シャフト
６０ 開閉軸
６１ 操作軸
６３ 端部
６５ ガス流路

Claims (5)

1. 絶縁ガスが封入された容器と、
   前記容器に固定された第１の固定接触子と、この第１の固定接触子と接離可能に直線上を移動する第１の可動接触子と、この第１の可動接触子内に設けられ遮断時には容積が縮小して内部の絶縁ガスを圧縮しこの圧縮された絶縁ガスをアークに吹き付ける機械パッファ室とが設けられた前記容器内の機械パッファ式消弧室と、
   前記容器に固定された第２の固定接触子と、この第２の固定接触子と接離可能に前記第１の可動接触子と同一の直線上を移動する第２の可動接触子と、前記第２の固定接触子及び前記容器で囲まれて形成され遮断時には内部の絶縁ガスがアークによる加熱で圧縮されこの圧縮された絶縁ガスをアークに吹き付ける熱パッファ室とが設けられた前記容器内の熱パッファ式消弧室と、
   を備え、
   前記機械パッファ式消弧室と前記熱パッファ式消弧室とが前記直線上に直列に配置され、前記第１の固定接触子及び前記第１の可動接触子を備えた第１の遮断部と前記第２の固定接触子及び前記第２の可動接触子を備えた第２の遮断部とが電気的に直列に接続されていることを特徴とするガス遮断器。
2. 前記第１及び第２の遮断部の開閉を操作する操作装置に接続され、前記第１及び第２の可動接触子の移動方向と直交する方向に進退動する絶縁ロッドと、
   この絶縁ロッドの一端部に連結されるとともに、前記第１の可動接触子が設けられた第１のロッドの一端部に連結され、前記操作装置から前記絶縁ロッドに操作力が印加されると当該操作力を前記第１のロッドに伝達して前記第１の可動接触子を移動させる第１のリンク機構と、
   前記絶縁ロッドの前記一端部に連結されるとともに、前記第２の可動接触子が設けられた第２のロッドの一端部に連結され、前記操作装置から前記絶縁ロッドに操作力が印加されると当該操作力を前記第２のロッドに伝達して前記第２の可動接触子を前記第１の可動接触子と逆方向に移動させる第２のリンク機構と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
3. 前記第１の可動接触子及び前記第１のロッドを含む前記機械パッファ式消弧室内の可動部の重量は、前記第２の可動接触子及び前記第２のロッドを含む前記熱パッファ式消弧室内の可動部の重量よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
4. 前記絶縁ロッドの前記一端部における前記機械パッファ式消弧室側に設けられ、前記第１及び第２の可動接触子の移動方向及び前記絶縁ロッドの移動方向の双方に直交する方向を回転軸として回転自在に軸支され、当該回転軸方向における当該一端部の両側にそれぞれ設けられた一対の第１のローラと、
   前記絶縁ロッドの前記一端部における前記熱パッファ式消弧室側に設けられ、前記第１及び第２の可動接触子の移動方向及び前記絶縁ロッドの移動方向の双方と直交する方向を回転軸として回転自在に軸支され、当該回転軸方向における当該一端部の両側にそれぞれ設けられた一対の第２のローラと、
   前記絶縁ロッドに対して前記機械パッファ式消弧室側に配置され、一対の前記第１のローラを前記絶縁ロッドの移動方向に転動させる第１のガイド平坦面を備えた第１のローラガイド部と、
   前記絶縁ロッドに対して前記熱パッファ式消弧室側に配置され、一対の前記第２のローラを前記絶縁ロッドの移動方向に転動させる平坦面であって前記第１及び第２の可動接触子の移動方向において前記第１のガイド平坦面と対向する第２のガイド平坦面を備えた第２のローラガイド部と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器。
5. 前記第１のリンク機構は、第１のレバーを含み、
   前記第２のリンク機構は、前記第１のレバーよりも軽量の第２のレバーを含むことを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。

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