JPH0547276A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自力消弧形のガス遮断器の消弧性能を向上させ
る。 【構成】固定アーク接触子１０５を昇圧室１０３内に配
置し、昇圧室に設けたノズル部１００ｎを通して可動ア
ーク接触子１１０を固定アーク接触子１０５に接触させ
る。可動アーク接触子１１０を囲むようにパッファシリ
ンダ１１１を設け、シリンダ１１１と可動アーク接触子
１１０との間を連結部１１２により連結する。可動アー
ク接触子１１０が固定アーク接触子１０５側に変位した
際にパッファシリンダを昇圧室１０３の外周に嵌合させ
る。パッファシリンダ１１１の昇圧室１０３と反対側の
端部に逆止弁１１７を取付け、遮断動作時に昇圧室１０
３自体をパッファピストンとして用いて、シリンダ１１
１内の圧力を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自力消弧形のガス遮断
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自力消弧形のガス遮断器は、アークエネ
ルギーにより圧力が上昇させられる昇圧室を設けて、該
昇圧室から噴出させたガスをアークに吹き付けることに
より消弧させる形式の遮断器である。この形式の遮断器
は、大電流を遮断する際には優れた消弧性能が得られる
が、遮断電流が小さい場合には、昇圧室内の圧力が不足
するため、消弧性能が低下する。

【０００３】そこで、自力消弧形の消弧機構と他の方式
の消弧機構とを併用したガス遮断器が種々提案されてい
る。図３に示したものは、アーク回転方式の消弧機構を
併用した自力消弧形のガス遮断器で、同図において１は
絶縁材料により円筒状に形成された昇圧室構成部材、２
は昇圧室構成部材１の開口部を気密に閉じるように設け
られた固定接触子側の主回路導電板で、昇圧室構成部材
１と導電板２とにより昇圧室３が構成されている。昇圧
室構成部材１の中央には孔１ａが設けられ、孔１ａの周
辺には、外側に向かうに従って次第に径が大きくなる向
きのテーパ部１ｂが設けられたいる。孔１ａ及びテーパ
部１ｂによりガスを噴出させるノズル部１ｎが構成され
ている。

【０００４】昇圧室３内には、固定アーク接触子とアー
ク駆動コイルとを含む固定側エレメント５が収納されて
いる。この固定側エレメントは、導電板２の内面に接続
された環状の固定アーク接触子６と、導電板２にコイル
支持筒体７を介して一端が接続されたアーク駆動コイル
８と、アーク駆動コイル８の他端に接続された環状のア
ーク走行板９とからなり、アーク走行板９は固定アーク
接触子６の先端位置とノズル部の孔１ａの位置との間に
配置されている。

【０００５】固定アーク接触子６と同一の軸線上に可動
アーク接触子１０が設けられている。この可動アーク接
触子は、図示しない手段により直線移動自在に支持され
ていて、集電接触子を介して可動接触子側の主回路導体
に接続されている。可動アーク接触子１０は図示しない
操作器により操作されて、図示のようにノズル部１ｎを
貫通して昇圧室３内に進入して固定アーク接触子６に接
触する投入位置と、ノズル部１ｎを脱して固定アーク接
触子６との間に所定の絶縁距離を隔てた状態になる遮断
位置との間を変位する。上記の各部は所定の遮断容器内
に収納され、該遮断部容器内にはＳＦ₆ ガスが所定の圧
力で封入されている。

【０００６】上記のガス遮断器において、可動アーク接
触子１０が固定アーク接触子６から離れて両アーク接触
子間にアークが生じ、該アークがアーク走行板９に接触
すると、アーク駆動コイル８にアーク電流が流れ、該ア
ーク駆動コイルから生じる磁束がアークに直角に鎖交す
る。これによりアークが駆動されてアーク走行板９に沿
って高速回転し、アークに相対的にガスが吹き付けられ
る。またアークのエネルギーにより昇圧室３内のガスの
圧力が急激に上昇させられる。可動アーク接触子１０が
ノズル部１ｎの孔から外れると、昇圧室３内のガスが噴
出し、アークに吹き付けられる。アークは回転に伴って
生じた相対的なガスの吹き付けと、昇圧室から噴出する
ガスの吹き付けとにより急速に冷却されて電流零点で消
滅させられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３に示したガス遮断
器では、遮断電流が小さくなるとアーク駆動コイルの励
磁が弱くなるため、昇圧効果の低下を十分に補うことが
できず、小電流遮断時の消弧性能の向上を十分に図るこ
とができなかった。

【０００８】本発明の目的は、小電流域での消弧性能を
向上させた自力消弧形のガス遮断器を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガスを噴出さ
せるノズル部を有する昇圧室と、昇圧室内に配置された
固定アーク接触子と、ノズル部を通して昇圧室内の固定
アーク接触子に接触する可動アーク接触子とを備えたガ
ス遮断器に係わるものである。

【００１０】本発明においては、可動アーク接触子とと
もに移動するパッファシリンダを設けて、可動アーク接
触子が固定アーク接触子側に移動した際に該パッファシ
リンダが昇圧室の外周に嵌合するようにしておく。この
ように構成すると可動アーク接触子が固定アーク接触子
から離れる際に昇圧室がパッファピストンとして作用し
てパッファシリンダ内の容積を拡大させる。

【００１１】上記パッファシリンダには、該シリンダ内
からのガスの流出のみを許容する逆止弁を取付けておく
のが好ましい。

【００１２】上記パッファシリンダは軸線方向の両端が
開口した筒体により構成できる。この場合、逆止弁は、
可動アーク接触子の軸線方向に移動自在に設けられてパ
ッファシリンダの昇圧室と反対側の開口部に外側から当
接された弁板と、該弁板をパッファシリンダに向けて付
勢するバネとにより構成できる。

【００１３】消弧性能を向上させるため、昇圧室内に
は、固定アーク接触子と同心的に配置されてアーク電流
により励磁されるアーク駆動コイルと、該アーク駆動コ
イルの端部に配置されたアーク走行板とを設けるのが好
ましい。

【００１４】

【作用】上記のように構成すると、可動アーク接触子が
固定アーク接触子から離れる際に昇圧室がピストンの働
きをしてパッファシリンダ内の容積を拡大するため、該
シリンダ内の圧力が低下する。そのため、昇圧室内の圧
力とシリンダ内の圧力との差を大きくすることができ、
可動アーク接触子がノズル部から離脱すると同時に、大
量のガスを昇圧室からパッファシリンダ内に流出させて
小電流遮断時の遮断性能を向上させることができる。

【００１５】上記のようにパッファシリンダに逆止弁を
取り付けると、可動アーク接触子がノズル部の孔から外
れて昇圧室からシリンダ内にガスが噴出した後、シリン
ダ内の圧力が上昇したときに逆止弁が開いてシリンダ内
のガスを外部に流出させるため、昇圧室からのガスの流
出を何等妨げることなく円滑に行わせることができる。
従ってパッファシリンダを設けたことにより大電流遮断
時の消弧性能が低下することはなく、従来の自己消弧形
ガス遮断器と同様に高い大電流遮断性能を得ることがで
きる。また昇圧室内の圧力とパッファシリンダ内の圧力
との差を大きくすることができるため、大電流遮断時に
熱破壊領域での消弧性能を高めることができる。

【００１６】またアーク駆動コイルを設けた場合には、
アークの回転に伴って生じる相対的なガスの吹き付けに
よりアークが冷却される上に、アークの回転により昇圧
室内が撹拌されて昇圧室内でのガスへのアークエネルギ
ーの供給が効率良く行われるため、消弧性能を向上させ
ることができる。

【００１７】更に、上記のようにパッファシリンダの両
端を開口させて、昇圧室と反対側の端部を逆止弁の弁板
により開閉するように構成すると、シリンダ内から逆止
弁を通して大量のガスを流出させることができるため、
昇圧室からのガスの流出を円滑に行わせることができ、
消弧性能を向上させることができる。

【００１８】また上記のように昇圧室自体がパッファピ
ストンとして作用するようにすると、ピストンを特に設
ける必要がないため、構造を簡単にすることができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の実施例を示したもので、同図
において１００は絶縁材料からなる筒状の昇圧室構成部
材、１０２は昇圧室構成部材１００の上端開口部を気密
に閉じるように取付けられた固定接触子側主回路導電板
であり、昇圧室構成部材１００と導電板１０２とにより
昇圧室１０３が構成されている。昇圧室構成部材１００
の底部の中央には孔１００ａが設けられ、孔１００ａの
周辺部にはテーパ部１００ｂが設けられている。孔１０
０ａ及びテーパ部１００ｂによりノズル部１００ｎが構
成されている。

【００２０】またこの実施例では、昇圧室構成部材１０
０の上端開口部寄りの外周部に小径部１００ｃが形成さ
れていて、該小径部に円筒状の導体からなる固定主接触
子１０１が嵌合されている。固定主接触子１０１を構成
する筒体の外径は昇圧室構成部材１００の小径部１００
ｃ以外の部分の外径に等しく設定されている。固定主接
触子１０１の一端は主回路導電板１０２に接続されてい
る。

【００２１】導電板１０２の内面には、環状の固定アー
ク接触子１０５の一端と、固定アーク接触子１０５を同
心的に囲むコイル支持筒体１０６の一端とが接続され、
コイル支持筒体１０６の他端にアーク駆動コイル１０７
の一端が接続されている。アーク駆動コイル１０７の他
端に環状のアーク走行板１０８が取付けられ、固定アー
ク接触子１０５、コイル支持筒体１０６、アーク駆動コ
イル１０７及びアーク走行板１０８により、固定側エレ
メント１０９が構成されている。

【００２２】固定アーク接触子１０５の中心軸線に沿っ
て直線変位するように、管状または棒状の可動アーク接
触子１１０が設けられている。この可動アーク接触子１
１０はノズル部１００ｎの孔１００ａを隙間なく貫通す
る径寸法を有し、図示しない操作器により操作されて、
図示のようにノズル部の孔１００ａを通して固定アーク
接触子１０５に接触する投入位置と、ノズル部の孔から
離脱して固定アーク接触子１０５から所定の絶縁距離を
隔てた状態になる遮断位置との間を変位する。可動アー
ク接触子１１０の周囲には、銅等の導電材料からなるパ
ッファシリンダ１１１が配置されている。このパッファ
シリンダは両端が開口した円筒からなっていて、その一
端の開口部を昇圧室１０３側に向けた状態で可動アーク
接触子と同心的に配置されている。図２に示したよう
に、パッファシリンダ１１１の他端側には多数のリブか
らなる連結部１１２が放射状に設けられていて、これら
の連結部によりパッファシリンダ１１１と可動アーク接
触子１１１との間が連結されている。この例では、各連
結部１１２がノズル部のテーパ部１００ｂと同方向に傾
斜した状態で設けられている。

【００２３】パッファシリンダ１１１の一端の開口部に
は、昇圧室構成部材１００の外周に隙間なく嵌合する内
径寸法を有する内鍔部からなる可動主接触子１１１ａが
設けられ、可動アーク接触子が固定アーク接触子側に変
位する過程で、可動アーク接触子１１０が昇圧室１０３
内に進入する位置よりも手前の位置（遮断動作の後期の
ある時期における可動アーク接触位置の位置）に設定さ
れた設定位置に達したときに、可動主接触子１１１ａが
昇圧室構成部材１００の外周に嵌合するように、パッフ
ァシリンダ１１１の位置が定められている。遮断器の投
入時には可動アーク接触子１１０が固定アーク接触子１
０５に接触した後に可動主接触子１１１ａが固定主接触
子１０１に接触し、遮断時には可動アーク接触子１１０
が固定アーク接触子１０５から離れる前に可動主接触子
１１１ａが固定主接触子１０１から離れるように、可動
主接触子１１１ａ及び固定主接触子１０１の位置が定め
られている。

【００２４】可動アーク接触子１１０にはスリーブ状の
ボス部材１１４がスライド自在に嵌合され、このボス部
材１１４には、連結部１１２の傾斜角に等しいテーパ角
を有する傘状の弁板１１５の中心部が固定されている。
弁板１１５はその外周部がパッファシリンダ１１１の他
端の周壁部に外側から当接する径寸法を有し、弁板１１
５が図示のように連結部１１２及びパッファシリンダ１
１１の周壁部に当接した状態でパッファシリンダ１１１
の他端の開口部が閉鎖されるようになっている。また可
動アーク接触子１１０の外周に形成された鍔部１１０ａ
とボス部材１１４の端部との間にバネ１１６が配設さ
れ、このバネにより、弁板１１５が常時パッファシリン
ダ１１１側に付勢されている。シリンダ１１１内の圧力
が外部の圧力よりも高くなったときに弁板１１５がシリ
ンダ１１１から離れる側に変位してシリンダ１１１内の
ガスを外部に流出させるように、バネ１１６の強さが設
定さ、ボス部材１１４、弁板１１５及びバネ１１６によ
り逆止弁１１７が構成されている。以上の各部は遮断部
容器内に収納され、該容器内にはＳＦ₆ ガスが封入され
ている。

【００２５】上記のガス遮断器において、投入時に可動
アーク接触子１１０を固定アーク接触子側に移動させる
と、可動アーク接触子１１０がノズル部１００ｎの孔１
００ａ内に進入する前にパッファシリンダ１１１がピス
トン１０４に嵌合するが、このとき逆止弁を構成する弁
板１１５が開いてシリンダ１１１内のガスを流出させる
ため、可動アーク接触子を移動させるために必要な操作
力が過大になることがなく、可動アーク接触子の投入動
作を容易に行わせることができる。投入時には、主回路
導電板１０２→固定主接触子１０５→可動主接触子１１
１ａ→パッファシリンダ１１１→連結部１１２→可動ア
ーク接触子１１０→可動アーク接触子に接続された図示
しない主回路導板の経路、及び主回路導電板１０２→固
定アーク接触子１０５→可動アーク接触子１１０→可動
アーク接触子側の主回路導電板の経路で主回路電流が流
れる。

【００２６】電流を遮断するため、可動アーク接触子１
１０を固定アーク接触子１０５から引き離す方向に変位
させると、先ず可動主接触子１１１ａが固定主接触子１
０１から離れ、次いで可動アーク接触子１１０が固定ア
ーク接触子１０５から離れる。可動アーク接触子が固定
アーク接触子から離れると同時に両アーク接触子間にア
ークが発生する。このアークがアーク走行板１０８に接
触するとアーク駆動コイル１０７にアーク電流が流れる
ため、該コイルから磁束が発生する。この磁束はアーク
と直角に鎖交するため、アークが駆動されてアーク走行
板１０８に沿って高速で回転する。このアークの回転に
よりアークに相対的にガスが吹き付けられ、アークが冷
却される。またアークの発生と同時に強大なアークエネ
ルギーが昇圧室１０３内のガスに与えられるため、ガス
が膨脹して昇圧室内の圧力が急激に上昇する。本実施例
ではアークの回転により、昇圧室内のガスが撹拌される
ため、ガスへのアークエネルギーの供給が効率良く行わ
れる。また可動アーク接触子の変位とともにパッファシ
リンダ１１１が変位すると昇圧室１０３がパッファピス
トンとして作用してして、シリンダ１１１内の圧力を低
下させるため、昇圧室内の圧力とシリンダ内の圧力との
差が拡大される。

【００２７】可動アーク接触子１１０がノズル部の孔１
００ａから外れると、昇圧室１０３内のガスがノズル部
を通してシリンダ１１１内に噴出する。このとき生じる
高速のガス流がアークに吹き付けられるため、アークは
電流の零点で消滅させられる。昇圧室１０３内のガスが
シリンダ内に噴出することによりシリンダ１１１内の圧
力が外部の圧力よりも高くなると、直ちに弁板１１５が
シリンダ１１１から離反して該シリンダ内のガスを流出
させるため、昇圧室からのガスの流出は何等妨げられる
ことなく行われる。また遮断動作の後期になるとパッフ
ァシリンダ１１１が昇圧室構成部材１００から外れるた
め、ガスの流れはいっそう円滑に行われる。

【００２８】上記のように本発明においては、遮断動作
時にパッファシリンダ１１１内の圧力を低下させて、昇
圧室から流出するガスの流速を高めるようにしているた
め、大電流の遮断時に高い消弧性能を得ることができる
のはもちろん、遮断電流が小さく、昇圧室内の最大圧力
が比較的低くなる領域でも高速のガス流を生じさせて、
消弧性能を高めることができる。

【００２９】上記の実施例において、逆止弁１１７を通
してガスを流出させ易くするため、パッファシリンダ１
１１と可動アーク接触子１１０とを連結する連結部１１
３は、できるだけ厚さが薄いリブにより構成することが
望ましい。

【００３０】上記実施例のように、アーク駆動コイルを
設けてアークを回転させるようにすると、消弧性能を高
めることができるが、本発明においては、必ずしもアー
ク駆動コイルを設ける必要はなく、アーク駆動コイルが
設けられない場合にも本発明を適用できる。

【００３１】上記の実施例では、固定アーク接触子及び
可動アーク接触子の外に、固定主接触子１０１及び可動
主接触子１１１ａを設けているが、固定アーク接触子及
び可動アーク接触子のみを設けるようにしても良い。そ
の場合には、パッファシリンダ１１１を絶縁材料により
形成することもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、遮断動
作時にパッファシリンダを昇圧室の外周に嵌合させて、
シリンダ内の圧力を低下させるようにしたため、昇圧室
からシリンダ内に噴出するガスの流速を高めて小電流域
での遮断性能を高めることができる。

【００３３】また請求項２に記載した発明によれば、パ
ッファシリンダに逆止弁を取り付けたので、昇圧室から
のガスの流出を円滑に行わせることができ、大電流遮断
時の消弧性能を何等損なうことがない。

【００３４】更に、請求項３に記載した発明によれば、
パッファシリンダの両端を開口させて、昇圧室と反対側
の端部を逆止弁の弁板により開閉するように構成したの
で、シリンダ内から逆止弁を通して大量のガスを流出さ
せることができる。従って昇圧室からのガスの流出を円
滑に行わせて消弧性能を高めることができる。

【００３５】また請求項４に記載した発明においては、
アーク駆動コイルを設けてアークを回転させるようにし
たため、アークの回転に伴って生じる相対的なガスの吹
き付けによりアークを冷却することができる上に、アー
クの回転により昇圧室内のガスへのアークエネルギーの
供給を効率良く行わせて昇圧効果を高めることができる
ため、昇圧効果を高めて消弧性能を向上させることがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部を示した断面図である。

【図２】本発明の実施例で用いるパッファシリンダ及び
可動アーク接触子の横断面図である。

【図３】従来のガス遮断器の要部を示した断面図であ
る。

【符号の説明】

１００…昇圧室構成部材、１００ａ…ノズル部の孔、１
００ｂ…テーパ部、１００ｎ…ノズル部、１０２…主回
路導電板、１０３…昇圧室、１０５…固定アーク接触
子、１０７…アーク駆動コイル、１０８…アーク走行
板、１１０…可動アーク接触子、１１１…パッファシリ
ンダ、１１２…連結部（リブ）、１１５…弁板、１１６
…バネ、１１７…逆止弁。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスを噴出させるノズル部を有する昇圧室
   と、前記昇圧室内に配置された固定アーク接触子と、ノ
   ズル部を通して昇圧室内の固定アーク接触子に接触する
   可動アーク接触子とを備えたガス遮断器において、 前記可動アーク接触子とともに移動するように設けられ
   て該可動アーク接触子が固定アーク接触子側に移動した
   際に前記昇圧室の外周に嵌合するパッファシリンダを具
   備し、 前記可動アーク接触子が固定アーク接触子から離れる際
   に前記昇圧室がパッファピストンとして作用して前記パ
   ッファシリンダ内の容積を拡大させることを特徴とする
   ガス遮断器。
2. 【請求項２】前記パッファシリンダ内からのガスの流出
   のみを許容する逆止弁が前記パッファシリンダに取り付
   けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス遮
   断器。
3. 【請求項３】前記パッファシリンダは軸線方向の両端が
   開口した筒体からなり、 前記逆止弁は、前記可動アーク接触子の軸線方向に移動
   自在に設けられて前記パッファシリンダの昇圧室と反対
   側の開口部に外側から当接された弁板と、該弁板を前記
   パッファシリンダに向けて付勢するバネとからなってい
   る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。
4. 【請求項４】前記固定アーク接触子と同心的に配置され
   てアーク電流により励磁されるアーク駆動コイルと、該
   アーク駆動コイルの端部に設けられたアーク走行板とが
   前記昇圧室内に更に設けられていることを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれか１つに記載のガス遮断器。