JP6913639B2 - Gas circuit breaker - Google Patents
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Description
本発明は、ガス遮断器に関する。 The present invention relates to a gas circuit breaker.
ガス遮断器は、短絡電流などの大電流を遮断するものである。その構成例としては、電流を断続する固定接触子と可動接触子とを接離可能に同軸上に配置し、絶縁ガスが充満された容器内に収納して構成されたものがある。 A gas circuit breaker cuts off a large current such as a short circuit current. As an example of the configuration, there is a configuration in which a fixed contact that interrupts an electric current and a movable contact are arranged coaxially so as to be detachable and housed in a container filled with insulating gas.
特に、固定接触子と可動接触子とが開極される際、それらの間にアークが発生する。このアークを速やかに吹き消すため、固定接触子と可動接触子の接離部の空間を包囲して筒状のノズルを設け、このノズル内に圧縮ガスを導いて固定接触子および可動接触子の接離部に吹き付け、これによりアークを吹き消すようにするパッファ式ガスしゃ断器が知られている(例えば、特許文献1)。 In particular, when the fixed and movable contacts are opened, an arc is generated between them. In order to quickly blow out this arc, a tubular nozzle is provided to surround the space between the fixed contact and the movable contact, and compressed gas is guided into this nozzle to guide the fixed contact and the movable contact. There is known a puffer type gas circuit breaker that blows the arc to the contact / detachment portion to blow out the arc (for example, Patent Document 1).
一般に、アークを吹き消すためのノズルの材料としては、絶縁性を有するフッ素樹脂が用いられている。しかし、極めて高温(例えば、20000K)のアークにノズルが曝される。このため、アークエネルギーがフッ素樹脂の内部まで浸透し、フッ素樹脂等が分解し、ガス化する。これにより、ノズルの表面(表層部)や内部(奥部、すなわちノズルの表層部以外の大部分)にボイドが発生したり、ノズルの表面や内部が炭化したりすることがある。これにより、ノズルの内壁面が損耗し、吹き付けガスの流路面積が増大して吹き付け効果が低下することがある。また、ノズル表面や内部が炭化し、ノズルの絶縁性能が低下したりすることにより、ガス遮断器の電流遮断性能が低下することがある。なお、上記のようなフッ素樹脂等が分解してガス化する現象は、「アブレーション」と呼ばれるものである。 Generally, a fluororesin having an insulating property is used as a material for a nozzle for blowing out an arc. However, the nozzle is exposed to an extremely hot (eg 20000K) arc. Therefore, the arc energy permeates into the fluororesin, and the fluororesin or the like is decomposed and gasified. As a result, voids may be generated on the surface (surface layer portion) or the inside (the inner portion, that is, most of the portion other than the surface layer portion of the nozzle) of the nozzle, or the surface or the inside of the nozzle may be carbonized. As a result, the inner wall surface of the nozzle is worn, the flow path area of the sprayed gas is increased, and the spraying effect may be reduced. Further, the surface and the inside of the nozzle are carbonized, and the insulation performance of the nozzle is deteriorated, so that the current cutoff performance of the gas circuit breaker may be deteriorated. The phenomenon in which the fluororesin or the like is decomposed and gasified as described above is called "ablation".
このような問題を解決するために、従来、ガス遮断器に用いるノズルを構成する樹脂材料に充填材を添加する技術が提案されている。 In order to solve such a problem, a technique of adding a filler to a resin material constituting a nozzle used for a gas circuit breaker has been conventionally proposed.
特許文献2には、光吸収性の高いカーボン、炭化ケイ素等を含む粉末をフッ素樹脂に添加して、その光反射について黒色濃度指数が所定の範囲となる耐アーク性材料が開示されている。
また、特許文献3には、充填剤として光反射性の高い窒化ほう素粉末等を四弗化エチレン樹脂等の弗素樹脂に添加することにより、アークによる内部劣化および表面の消耗を防止したノズルが開示されている。
Further, in
特許文献4には、四弗化エチレン樹脂の昇華によるノズルの消耗と、ア−クから放射される光エネルギーのノズルへの侵入とを防止すると共に、ノズルの部分ごとの熱膨脹率の違いによって生じる機械的損傷を防止することを目的として、ノズルのスロート部の近傍における無機充填剤の充填量を少なくし、かつ、ノズルの上流側及び下流側における無機充填剤の充填量を多くし、スロート部と上流側及び下流側との境界には、各々、無機充填剤の充填量がノズルの軸方向の距離に応じてほぼ直線的に変化する領域が設けられているパッファ形ガス遮断器が開示されている。また、特許文献4には、無機充填剤として、ノズルの上流側及び下流側には窒化ホウ素を用いるとともに、スロート部には窒化ホウ素よりも熱伝導率が低い酸化アルミニウムを用いる構成が記載されている。
ノズルのアブレーションにより発生したガスは、ノズルの周辺の圧力を上昇させる。これにより、強いガス流が生じて、アークの吹き消し作用を促進する。このため、フッ素樹脂のガス化は、遮断性能の向上に寄与していると考えられる。 The gas generated by the ablation of the nozzle raises the pressure around the nozzle. As a result, a strong gas flow is generated, and the action of blowing out the arc is promoted. Therefore, it is considered that the gasification of the fluororesin contributes to the improvement of the blocking performance.
特許文献2のように、アークに曝される部分に光吸収性の充填材を添加したノズルでは、アークエネルギーを効率良く吸収することで、ノズルのアブレーションによるガス圧力上昇が大きくなる半面、ノズルの内壁面の損耗が大きくなるという課題があった。
As in
一方、特許文献3のように、光反射性の高い充填材を添加したノズルでは、ノズルのアークによる損耗とともにアブレーションが抑制されるため、ガス圧力の上昇が小さくなるという課題があった。
On the other hand, as in
また、特許文献4においては、無機充填剤として光反射性の高い窒化ホウ素等を用いる場合における無機充填剤の充填量の調整が記載されているが、光吸収性の高い充填剤を併用する場合における課題に着目するものではない。
Further,
本発明の目的は、ガス遮断器に用いられるノズルの損耗を抑制し、ノズルの形状を維持するとともに、ノズルのアブレーションによる圧力上昇の効率を高くし、ガス遮断器の耐久性及び遮断性能をともに向上させることにある。 An object of the present invention is to suppress wear of a nozzle used in a gas circuit breaker, maintain the shape of the nozzle, increase the efficiency of pressure increase due to nozzle ablation, and improve the durability and breaking performance of the gas circuit breaker. To improve.
本発明のガス遮断器は、固定接触子と、可動接触子と、ノズルと、を備え、開極の際に固定接触子と可動接触子との間に発生するアークを消弧する機能を有し、ノズルは、フッ素樹脂と、光を吸収する充填材と、光を反射する充填材と、を含む。 The gas breaker of the present invention includes a fixed contact, a movable contact, and a nozzle, and has a function of extinguishing an arc generated between the fixed contact and the movable contact at the time of opening a pole. However, the nozzle includes a fluororesin, a filler that absorbs light, and a filler that reflects light.
本発明によれば、ガス遮断器に用いられるノズルの損耗を抑制し、ノズルの形状を維持するとともに、ノズルのアブレーションによる圧力上昇の効率を高くし、ガス遮断器の耐久性及び遮断性能をともに向上させることができる。 According to the present invention, wear of the nozzle used in the gas circuit breaker is suppressed, the shape of the nozzle is maintained, the efficiency of pressure increase due to nozzle ablation is increased, and the durability and the circuit breaker performance of the gas circuit breaker are both improved. Can be improved.
本発明は、ガス遮断器に係り、特に、耐久性と遮断性能向上とを両立させるアーク吹消ノズルの材料に関する。 The present invention relates to a gas circuit breaker, and more particularly to a material for an arc blowout nozzle that achieves both durability and improved circuit breaker performance.
以下、本発明のガス遮断器について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the gas circuit breaker of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るガス遮断器の主要部を示す模式断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a gas circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
本図に示すように、棒状の固定接触子1の先端部に対向させて、同軸上の離れた位置にリング状の可動接触子2が配置されている。可動接触子2は、中空に操作ロッド4の先端部に固定されている。そして、可動接触子2は、図示矢印3の軸方向に進退駆動されるようになっている。
As shown in this figure, the ring-shaped
操作ロッド4の外側には、操作ロッド4より大径のパッファシリンダ5が同軸に設けられている。パッファシリンダ5内には、パッファピストン6が摺動自在に挿入されている。パッファシリンダ5の可動接触子2側の端部には、壁部8が設けられている。操作ロッド4の外周面、壁部8を含むパッファシリンダ5の内壁面及びパッファピストン6の先端面に囲まれた領域は、パッファ室7となっている。壁部8には、貫通孔9が複数設けられている。固定接触子1の先端部と可動接触子2とは、円筒状のノズル10により包囲されている。ノズル10の一方の端部は、壁部8の外面にノズル押さえ11を介して固定されている。可動接触子2の外壁面とノズル10の内壁面との間には、空間が形成されている。この空間は、パッファ室7のガスが貫通孔9を介して出入りする場合の流路となる。
A
また、ノズル10の内壁面の中央部には、縮径されたスロート部12が形成されている。このスロート部12の最小径は、固定接触子1が挿通可能に形成されている。また、固定接触子1の外側には、円筒状の通電用固定接触子13が設置されている。通電用固定接触子13は、ノズル10の外周を包囲するように配置されている。
Further, a reduced
これらの構成部品は、図示していない容器内に収納され、その容器内に絶縁ガス(消弧性ガス)を封入してガス遮断器が構成されている。つまり、ガス遮断器は、絶縁ガスが充満された容器内に接離可能に配置された固定接触子1および可動接触子2と、固定接触子1と可動接触子2の接離部を包囲して設けられた筒状のノズル10と、可動接触子2に連動して絶縁ガスを圧縮してノズル10内に噴出するガス噴出機構であるパッファシリンダ5およびパッファピストン6と、を備えた構成を有している。ここで、絶縁ガスとしては、一般に、六フッ化硫黄(SF6)が用いられる。
These components are housed in a container (not shown), and an insulating gas (arc-extinguishing gas) is sealed in the container to form a gas circuit breaker. That is, the gas breaker surrounds the fixed
つぎに、このような構成を有するガス遮断器の動作について説明する。 Next, the operation of the gas circuit breaker having such a configuration will be described.
図1においては、固定接触子1と可動接触子2とが開極された状態を示している。
FIG. 1 shows a state in which the fixed
ガス遮断器の通電は、操作ロッド4を図示矢印3の右方向に駆動し、可動接触子2を固定接触子1の先端部に当接させて閉極することにより行われる。このとき、ノズル押さえ11と通電用固定接触子13とも接触し、こちらも電気的に接続される。何らかの原因によりガス遮断器に遮断指令が入力されると、操作ロッド4が図示矢印3の左方向に瞬時に駆動される。これにより、固定接触子1の先端部と可動接触子2とが離間し、これらの間にアーク14が形成される。
The energization of the gas circuit breaker is performed by driving the
このとき、パッファ室7内の絶縁ガスがパッファピストン6により圧縮され、圧縮された絶縁ガスが貫通孔9からノズル10内に吹き出される。吹き出されたガスは、固定接触子1と可動接触子2との離間部に位置するスロート部12に導かれ、アーク14を吹き消して遮断する。
At this time, the insulating gas in the
この遮断過程において、ノズル10の内壁面は、20000Kにも及ぶ超高温のアーク14に曝される。このアークエネルギーにより、ノズル10を構成するフッ素樹脂が蒸発し、アブレーションガスが発生する。このため、スロート部12の近傍においては、ガス圧力が上昇する。この圧力上昇により、アーク14が速やかに消弧され、遮断性能が向上する。
In this blocking process, the inner wall surface of the
なお、本発明は、本図の構成に限定されるものではなく、例えば、パッファ室7を有しないガス遮断器にも適用可能である。
The present invention is not limited to the configuration shown in this figure, and can be applied to, for example, a gas circuit breaker that does not have a
図2は、本実施形態のガス遮断器に用いるノズルの成分を示したものである。 FIG. 2 shows the components of the nozzle used in the gas circuit breaker of the present embodiment.
ノズル材料に用いられるフッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が挙げられる。通常、ポリテトラフルオロエチレンの成形材は、そのパウダーを原料として圧縮粉体成形法で製造される。 Examples of the fluororesin used for the nozzle material include polytetrafluoroethylene (PTFE). Usually, a polytetrafluoroethylene molding material is produced by a compression powder molding method using the powder as a raw material.
本図の左側には、ポリテトラフルオロエチレン粒子21、光を吸収する充填材(光吸収性粒子)である二硫化モリブデン粒子22(MoS2)、及び光を反射する充填材(光反射性粒子)である窒化ホウ素粒子23(BN)を混合した圧縮成形工程の前の状態を示す。一方、本図の右側には、圧縮成形工程の後の状態を示す。圧縮成形工程により作製された成形材は、マトリックス樹脂としてのポリテトラフルオロエチレン25、並びにポリテトラフルオロエチレン25に分散された二硫化モリブデン粒子22及び窒化ホウ素粒子23を含むものである。ここで、大きく変形するのは、比較的軟らかい樹脂であるポリテトラフルオロエチレン25である。二硫化モリブデン粒子22及び窒化ホウ素粒子23は、硬い物質であり、ほとんど変形しない。
On the left side of this figure are
成形材を構成するポリテトラフルオロエチレンは、紫外領域から赤外領域にかけて光反射率は高いものの100%ではなく、ある程度の量の光が透過する。このため、充填材を含まない場合は、前述のとおり、ノズルを構成するポリテトラフルオロエチレンにおいては、電流遮断の際に生じる強力なアーク光がその奥部まで透過するため、ノズルの表層部や奥部にボイドが発生したり、部分的に炭化したりすることがある。 Polytetrafluoroethylene, which constitutes a molding material, has a high light reflectance from the ultraviolet region to the infrared region, but is not 100%, and a certain amount of light is transmitted. For this reason, when the filler is not included, as described above, in the polytetrafluoroethylene constituting the nozzle, the strong arc light generated when the current is cut off is transmitted to the inner part thereof, so that the surface layer portion of the nozzle and the surface layer portion of the nozzle are used. Voids may occur in the back or may be partially carbonized.
本図の右側に示すように、成形材の下方から入射する光は、一部が二硫化モリブデン粒子22に吸収され熱エネルギーに変換される。また、当該光の一部は、窒化ホウ素粒子23に当たり、反射される。結果として、成形材の表層部を透過し、成形材の奥部に到達する光は、少ない。よって、入射する光のうち、吸収された光は、成形材の表層部で熱に変換され、この熱により表層部のポリテトラフルオロエチレン25が分解される。あるいは、アーク光のエネルギーで高温になった六フッ化硫黄ガスの熱により表層部のポリテトラフルオロエチレン25が分解される。これらは熱分解である。一方、表層部においては、入射する光のエネルギーにより直接分解されるポリテトラフルオロエチレン25もある。これは光分解である。
As shown on the right side of this figure, a part of the light incident from below the molding material is absorbed by the
いずれにしても、ポリテトラフルオロエチレン25の分解は、大部分が成形材の表層部で生じる。よって、充填材として二硫化モリブデン粒子22及び窒化ホウ素粒子23を含む成形材においては、光が奥部にまで到達し、ボイドや炭化を生じることが少なくなる。
In any case, the decomposition of the
このほか、フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等を用いることができる。なお、ガス遮断器の長期信頼性の観点からは、フッ素樹脂を構成する元素として、塩素、酸素等が含まれない方がよい。 In addition, as the fluororesin, polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), or the like can be used. From the viewpoint of long-term reliability of the gas circuit breaker, it is preferable that chlorine, oxygen and the like are not contained as elements constituting the fluororesin.
図3Aは、ポリテトラフルオロエチレンの光分解について説明するための模式図である。 FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the photodecomposition of polytetrafluoroethylene.
本図においては、ポリテトラフルオロエチレンの分子の一部を示している。 In this figure, a part of the molecule of polytetrafluoroethylene is shown.
ポリテトラフルオロエチレンは、太陽光に含まれる300nm程度の波長の紫外線ではほとんど劣化しないことが知られるが、約300nm以下の更に短い波長のエネルギーが高い紫外線では化学結合が切断され、劣化する。このため、ノズル内部の光による劣化を防ぐためには、約300nm以下の短い波長領域の紫外線の侵入を防ぐ必要がある。また、光が当たった部分の化学結合が切断されることから、ポリテトラフルオロエチレン分子の結合は、ランダムに切断されると考えられる。 It is known that polytetrafluoroethylene is hardly deteriorated by ultraviolet rays having a wavelength of about 300 nm contained in sunlight, but chemical bonds are broken and deteriorated by ultraviolet rays having a shorter wavelength of about 300 nm or less and having high energy. Therefore, in order to prevent deterioration due to light inside the nozzle, it is necessary to prevent the invasion of ultraviolet rays in a short wavelength region of about 300 nm or less. Further, since the chemical bond of the portion exposed to light is cleaved, it is considered that the bond of the polytetrafluoroethylene molecule is cleaved at random.
図3Bは、ポリテトラフルオロエチレンの熱分解反応を示したものである。 FIG. 3B shows the thermal decomposition reaction of polytetrafluoroethylene.
本図においては、ポリテトラフルオロエチレンの分子の熱による分解過程を化学反応式で示している。この反応は、二段階に分けて考えられる。第一段階では、ポリマーがモノマーに分解される。この反応は、500〜600℃程度で生じると考えられる。 In this figure, the thermal decomposition process of polytetrafluoroethylene molecules is shown by a chemical reaction formula. This reaction can be considered in two stages. In the first step, the polymer is broken down into monomers. This reaction is considered to occur at about 500 to 600 ° C.
第一段階で生じたモノマーは、アークによる高温度の状態において、原子に分解されると考えられる(第二段階)。この反応は、3000℃を超える温度で生じると考えられる。 The monomer produced in the first stage is considered to be decomposed into atoms in the high temperature state due to the arc (second stage). This reaction is believed to occur at temperatures above 3000 ° C.
アークの光エネルギーがノズルの構成要素に吸収された後、熱に変わることで、ノズルを構成するポリテトラフルオロエチレンが熱分解すると考えられる。 It is considered that the polytetrafluoroethylene constituting the nozzle is thermally decomposed by converting the light energy of the arc into heat after being absorbed by the components of the nozzle.
一般に、モノマーを重合することで得られる鎖状高分子は、熱分解によって、主鎖の切断と、末端から原料のモノマー単位が順次脱離していく解重合とが起こる。ポリテトラフルオロエチレンの場合は、主に原料モノマーであるテトラフルオロエチレンが生成し、そのモノマー回収率が非常に高いことが知られている。 In general, in a chain polymer obtained by polymerizing a monomer, the main chain is cleaved and the monomer unit of the raw material is sequentially desorbed from the end by thermal decomposition, which causes depolymerization. In the case of polytetrafluoroethylene, it is known that tetrafluoroethylene, which is a raw material monomer, is mainly produced, and the monomer recovery rate is very high.
したがって、上述のランダムに結合が切断される光分解の場合と比べて、熱分解の場合は、テトラフルオロエチレンモノマーを経由することにより、原子状態への分解まで速やかに反応が進行し、アブレーションによるガス圧上昇への寄与が大きい半面、ノズルの損耗も大きくなると考えられる。 Therefore, in the case of thermal decomposition, the reaction proceeds more rapidly until decomposition into the atomic state by passing through the tetrafluoroethylene monomer, as compared with the case of photodecomposition in which the bond is randomly cleaved as described above, and due to ablation. While the contribution to the increase in gas pressure is large, it is considered that the wear of the nozzle is also large.
マトリックス樹脂であるポリテトラフルオロエチレンに光吸収性粒子及び光反射性粒子を適度に分散させたノズルは、その表層部でアーク光の吸収及び反射をすることができる。これにより、ノズルの奥部へのアーク光の侵入を防ぐとともに、ノズル表面で吸収した光を熱に変換し、表層部のみを効率良く熱分解させることができる。これにより、アブレーションによるガス圧上昇を促進する。また、ノズルの損耗を最小限に抑えるとともに、ノズルのアブレーションによる圧力上昇の効率を高くし、ノズルの耐久性と遮断器の遮断性能向上とを両立させることが可能となる。 A nozzle in which light-absorbing particles and light-reflecting particles are appropriately dispersed in polytetrafluoroethylene, which is a matrix resin, can absorb and reflect arc light on its surface layer. As a result, it is possible to prevent the arc light from entering the inner part of the nozzle, convert the light absorbed on the nozzle surface into heat, and efficiently thermally decompose only the surface layer portion. This promotes an increase in gas pressure due to ablation. Further, it is possible to minimize the wear of the nozzle, increase the efficiency of the pressure increase due to the ablation of the nozzle, and achieve both the durability of the nozzle and the improvement of the breaking performance of the circuit breaker.
光吸収性の充填材としては、黒色顔料、有色顔料及び紫外線吸収顔料のうち、少なくとも一種類を添加することが望ましい。紫外領域から赤外領域にかけて幅広い波長領域の光を吸収する黒色の顔料を好ましく用いることができる。例えば、二硫化モリブデンのような黒色顔料を添加することにより、アーク光の特に約300nm以下の紫外線成分を吸収することができる。これにより、ノズル内部への侵入を防ぎ、紫外光によるフッ素樹脂の分解を抑制することができる。同時に、ノズルの表層部で吸収した幅広い波長領域の光を熱に変換することにより、ノズルの表層部のみを効率良く熱分解し、アブレーションによるガス圧上昇への寄与を高めることができる。なお、黒色顔料としてはカーボンが良く知られるが、ノズルには高い絶縁性能が要求されることから、絶縁性の充填材の方がより好ましく用いることができる。 As the light-absorbing filler, it is desirable to add at least one of a black pigment, a colored pigment, and an ultraviolet-absorbing pigment. A black pigment that absorbs light in a wide wavelength range from the ultraviolet region to the infrared region can be preferably used. For example, by adding a black pigment such as molybdenum disulfide, it is possible to absorb an ultraviolet component of arc light, particularly about 300 nm or less. As a result, it is possible to prevent the penetration into the inside of the nozzle and suppress the decomposition of the fluororesin by ultraviolet light. At the same time, by converting the light in a wide wavelength range absorbed by the surface layer portion of the nozzle into heat, only the surface layer portion of the nozzle can be efficiently thermally decomposed, and the contribution to the increase in gas pressure due to ablation can be enhanced. Although carbon is well known as a black pigment, an insulating filler can be more preferably used because a nozzle is required to have high insulating performance.
フッ素樹脂の光分解に寄与すると考えられる短波長の紫外線を吸収する紫外線吸収顔料と、フッ素樹脂の光分解に寄与しない紫外領域から可視領域、赤外領域にかけての光を吸収する有色顔料とを組み合わせて用いることも可能である。各々、複数の顔料を組み合わせることで、全波長領域の光を効率良く吸収することが可能となる。紫外線吸収顔料が表面で紫外線を吸収することで、ノズル内部の光分解を抑制するとともに、有色顔料が可視領域、赤外領域も含めた波長の光を吸収することで、表面のみを効率良く熱分解することができる。紫外線吸収顔料としては、例えば、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)といった無機顔料のほか、有機系の紫外線吸収材も用いることができる。また、有色顔料としては、群青、コバルトブルーといった無機顔料のほか、フタロシアニン顔料といった有機顔料を用いることができる。 A combination of an ultraviolet absorbing pigment that absorbs short-wavelength ultraviolet rays that are thought to contribute to the photolysis of fluororesin and a colored pigment that absorbs light from the ultraviolet region to the visible region and infrared region that does not contribute to photodecomposition of the fluororesin. It is also possible to use it. By combining a plurality of pigments, it is possible to efficiently absorb light in the entire wavelength region. The ultraviolet absorbing pigment absorbs ultraviolet rays on the surface to suppress photodecomposition inside the nozzle, and the colored pigment absorbs light of wavelengths including the visible region and the infrared region to efficiently heat only the surface. Can be disassembled. As the ultraviolet absorbing pigment, for example, an inorganic pigment such as titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO), as well as an organic ultraviolet absorbing material can be used. Further, as the colored pigment, in addition to inorganic pigments such as ultramarine blue and cobalt blue, organic pigments such as phthalocyanine pigments can be used.
また、同時に、光を反射する充填材として、白色顔料を添加することが望ましい。紫外領域から赤外領域にかけて幅広い波長領域の光を反射する白色顔料を好ましく用いることができる。例えば、窒化ホウ素(BN)のような白色顔料を添加することで、紫外線を反射することができる。これにより、ノズル内部の光による劣化を防ぐことが可能となる。他に、アルミナ(Al2O3)、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)などを好ましく用いることができる。 At the same time, it is desirable to add a white pigment as a filler that reflects light. A white pigment that reflects light in a wide wavelength range from the ultraviolet region to the infrared region can be preferably used. For example, by adding a white pigment such as boron nitride (BN), ultraviolet rays can be reflected. This makes it possible to prevent deterioration due to light inside the nozzle. In addition, alumina (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TIO 2 ), zinc oxide (Zn O) and the like can be preferably used.
なお、充填材は、絶縁物であることが望ましい。 The filler is preferably an insulating material.
光を吸収する充填材の粒径は、光の波長よりも十分に大きいほうが好ましく、平均粒径が1〜30μmのものを好ましく用いることができる。光を反射する充填材の粒径は、光の波長よりも十分に大きいほうが好ましく、平均粒径が1〜30μmのものを好ましく用いることができる。なお、粒径は、レーザー回折法により測定した。平均粒径は、個数基準のメジアン径D50を採用した。 The particle size of the filler that absorbs light is preferably sufficiently larger than the wavelength of light, and those having an average particle size of 1 to 30 μm can be preferably used. The particle size of the filler that reflects light is preferably sufficiently larger than the wavelength of light, and those having an average particle size of 1 to 30 μm can be preferably used. The particle size was measured by a laser diffraction method. For the average particle size, a median diameter D 50 based on the number was adopted.
光を吸収する充填材の量が多すぎると、表面で吸収した光を熱に変換することで、熱分解が促進され、アブレーションによるガス圧上昇への寄与が高くなるとともに損耗量も大きくなる。光を吸収する充填材の充填量(ノズルの成分全体に占める割合すなわち含有量)は、0.05質量%以上0.4質量%未満が好ましい。一方、光を反射する充填材は、量が多いほど反射率は高くなるが、同時にノズルの機械的強度は低下する傾向にあることが知られている。このため、光を反射する充填材の充填量は、0.05質量%以上1.0質量%未満が好ましい。 If the amount of the filler that absorbs light is too large, the light absorbed on the surface is converted into heat, which promotes thermal decomposition, increases the contribution to the increase in gas pressure due to ablation, and increases the amount of wear. The filling amount of the filler that absorbs light (the ratio of the filler to the total components of the nozzle, that is, the content) is preferably 0.05% by mass or more and less than 0.4% by mass. On the other hand, it is known that the larger the amount of the filler that reflects light, the higher the reflectance, but at the same time, the mechanical strength of the nozzle tends to decrease. Therefore, the filling amount of the filler that reflects light is preferably 0.05% by mass or more and less than 1.0% by mass.
また、以下に示すように内部構造を工夫することもできる。 In addition, the internal structure can be devised as shown below.
図4は、本発明のノズルの内部構造の例を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the internal structure of the nozzle of the present invention.
本図においては、ノズル10は、光吸収性粒子の含有量が比較的多い領域である光吸収部51と、光反射性粒子の含有量が比較的多い領域である光反射部52と、で構成されている。
In this figure, the
光反射部52は、ノズル10のスロート部の表層部を構成している。スロート部以外のノズル10の上流部及び下流部の表面には、光吸収部51が露出するように構成されている。したがって、スロート部として形状を維持すべき部分には、光反射部52を設けるとともに、若干の形状の変化が許容される部分には、光吸収部51を設けている。この例においては、ノズル10の大部分を光吸収部51で形成し、必要な部分だけを光反射部52で形成している。
The
これにより、ノズル10の上流部及び下流部でアブレーションを生じやすくするとともに、スロート部の形状を維持することができる。
As a result, ablation is likely to occur in the upstream and downstream portions of the
このようなノズル10の製造方法の例は、次のようなものがある。
Examples of such a method for manufacturing the
ポリテトラフルオロエチレンのパウダーに所定の光吸収特性、光反射特性を示すように充填剤を混合した、光吸収部51の原料及び光反射部52の原料を準備し、図4に示す形状になるように金型に入れ、圧縮粉体成形法で製造することができる。光吸収部51の原料および光反射部52の原料を用いて円柱状の成形品を製造した後、図4の形状に加工してもよい。
A raw material for the
なお、本発明に係るノズル10の製造方法は、上述の例に限定されるものではない。
The method for manufacturing the
図5は、本発明のノズルの内部構造の他の例を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the internal structure of the nozzle of the present invention.
本図においては、ノズル10のスロート部を構成する光反射部52は、アーク光を受ける面の近傍だけでなく、ノズル10の外周部まで一体として設けられている。ノズル10の上流部及び下流部は、それぞれ、光吸収部51で構成されている。
In this figure, the
これを製造する場合、図4の場合と同様に、圧縮粉体成形法を用いてもよいし、円柱状の成形品を製造した後、図5の形状に加工してもよい。光吸収部51及び光反射部52をそれぞれ成形により形成しておき、接合してもよい。
When this is manufactured, the compressed powder molding method may be used as in the case of FIG. 4, or a columnar molded product may be manufactured and then processed into the shape of FIG. The
図6は、本発明のノズルの内部構造の他の例を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the internal structure of the nozzle of the present invention.
本図においては、ノズル10は、その大部分を構成する基材53と、上流部及び下流部の表層部を構成する光吸収部51と、スロート部の表層部を構成する光反射部52と、を備えている。基材53には、光吸収性粒子及び光反射性粒子を添加しなくてもよい。光吸収部51及び光反射部52は、前述の方法と同様の成形方法で形成することができる。
In this figure, the
なお、本発明は、上記の実施形態において例示したものに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の例の構成の一部を他の例の構成に置き換えることが可能であり、また、上記の例の構成に他の例の構成を加えることも可能である。また、それぞれの例に示す構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to those illustrated in the above embodiments, and includes various modifications. For example, the above example has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the configurations described. Further, it is possible to replace a part of the configuration of the above example with the configuration of another example, and it is also possible to add the configuration of another example to the configuration of the above example. In addition, it is possible to add / delete / replace some of the configurations shown in each example.
1:固定接触子、2:可動接触子、4:操作ロッド、5:パッファシリンダ、6:パッファピストン、7:パッファ室、9:貫通孔、10:ノズル、11:通電用可動接触子、12:スロート部、13:通電用固定接触子。 1: Fixed contact, 2: Movable contact, 4: Operation rod, 5: Puffer cylinder, 6: Puffer piston, 7: Puffer chamber, 9: Through hole, 10: Nozzle, 11: Movable contact for energization, 12 : Throat part, 13: Fixed contact for energization.
Claims (8)
可動接触子と、
ノズルと、を備え、
開極の際に前記固定接触子と前記可動接触子との間に発生するアークを消弧する機能を有し、
前記ノズルは、フッ素樹脂と、光を吸収する充填材と、光を反射する充填材と、を含み、
前記光を吸収する充填材は、充填量が0.05質量%以上0.4質量%未満であり、
前記光を反射する充填材は、充填量が0.05質量%以上1.0質量%未満である、ガス遮断器。 With fixed contacts,
Movable contacts and
With a nozzle,
It has a function of extinguishing an arc generated between the fixed contact and the movable contact at the time of opening the pole.
The nozzle is viewed contains a fluororesin, a filler that absorbs light, and filler for reflecting light, a
The filler that absorbs light has a filling amount of 0.05% by mass or more and less than 0.4% by mass.
The filler that reflects light is a gas circuit breaker having a filling amount of 0.05% by mass or more and less than 1.0% by mass.
前記光を反射する充填材は、絶縁物であって、白色顔料を含む、請求項1記載のガス遮断器。 The light-absorbing filler is an insulator and contains at least one selected from the group consisting of black pigments, colored pigments and ultraviolet absorbing pigments.
The gas circuit breaker according to claim 1, wherein the filler that reflects light is an insulating material and contains a white pigment.
前記光を反射する充填材は、平均粒径が1〜30μmである、請求項1〜6のいずれか一項に記載のガス遮断器。 The light-absorbing filler has an average particle size of 1 to 30 μm and has an average particle size of 1 to 30 μm .
Filler for reflecting said light has an average particle size of Ru 1~30μm der, gas circuit breaker according to any one of請Motomeko 1-6.
前記スロート部の表層部には、前記ノズルの前記上流部及び前記下流部の表層部に比べ、前記光を反射する充填材が多く含まれている、請求項1〜7のいずれか一項に記載のガス遮断器。 The nozzle has a throat portion and an upstream portion and a downstream portion thereof.
A surface portion of said throat portion, compared with the surface portion of the upstream portion and the downstream portion of the nozzle, the filler for reflecting the light is contained rather large, any one of claims 1 to 7 The gas circuit breaker described in.
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