JPH06251667A

JPH06251667A - パッファ形ガス遮断器

Info

Publication number: JPH06251667A
Application number: JP3696593A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Inohara; 俊明猪原; Yoshihiko Hirano; 嘉彦平野; Masayuki Ishikawa; 石川　　雅之; Tetsuya Nakamoto; 哲哉中本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】アークエネルギーによっても絶縁耐力や機械
的強度が低下しにくく、かつ、成形性が良好なノズルを
備えた、優れたパッファ形ガス遮断器を提供する。【構成】パッファ形ガス遮断器のノズルに、フッ化ビ
ニリデン及びヘキサフルオロイソブチレンの１：１交互
共重合体１を用いる。また、ノズルに、２０容量％以下
でかつ平均粒径１０μｍ以下の窒化ホウ素粒子２を含有
させる。耐熱性に優れかつ溶融粘度の適当な共重合体１
を用いた結果、アークエネルギー３によってもノズルの
絶縁耐力や機械的強度が低下しにくくなり、また、ノズ
ルの成形が容易となる。また、窒化ホウ素粒子２が、そ
の優れた光反射率及び熱伝導率によって、ノズルに入射
したアークエネルギー３を反射し、ノズル内部に侵入し
たアークエネルギー５を拡散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パッファ形ガス遮断器
の改良に関するもので、特に、そのノズルの耐アーク性
に向上を施したものに係る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大容量電流を遮断・投入する
装置として、パッファ形ガス遮断器が知られている。パ
ッファ形ガス遮断器は、容器内に充填した消弧性ガスを
パッファシリンダ及びパッファピストンからなるピスト
ン機構で圧縮し、圧縮されたこの消弧ガスをノズルから
噴射することによって、電流遮断時に接触子間に発生し
たアークを消弧せしめるものである。

【０００３】このようなパッファ形ガス遮断器では、か
ねてより、消弧性ガスとしてＳＦ₆ガスを用い、ノズル
の材質として絶縁性のフッ素樹脂を用いてきた。しか
し、フッ素樹脂からなる絶縁物がアークに晒されると、
アークから放射されたエネルギーがフッ素樹脂の内部に
浸透して吸収され、ノズル内部におけるボイドの発生や
炭化現象を生じさせる場合がある。この結果、ノズルの
絶縁性能が低下したり、ノズル材料を損耗させてガス流
の状態を当初とは異なったものとさせ、遮断性能が低下
する可能性があった。

【０００４】これらを防ぐため、パッファ形ガス遮断器
のノズルには、現在までに様々な改良が施されてきてい
る。例えば、特公平１−４５６９０では、ノズル中少な
くともアークに晒される部分の表層部を（ａ）高熱伝導
性無機粉末及び（ｂ）１μｍ以下の平均粒径を有する顔
料粒子とを含むフッ素樹脂により構成している。また、
特公昭４９−１７６５４では、四フッ化エチレン樹脂に
アルミナ粉末を０．１重量％〜５０重量％均一に分散し
てアークエネルギーがノズル内部に侵入するのを遮断
し、耐アーク性に優れた四フッ化エチレン樹脂組成物を
得ている。さらに、特公昭４８−３８２１６では、四フ
ッ化エチレン−エチレン共重合体の耐アーク性を付与す
る充填剤として、ＣａＦ₂、ＭｇＦ₂、ＳｂＳ、ＢａＳ
Ｏ₄、窒化ホウ素（ＢＮ）を挙げている。

【０００５】これらの改良措置においては、相互に表現
の違いはあるものの、アークから発生するエネルギー線
が前記ノズルに入射してもノズル材料に混入された充填
剤によって遮蔽され、ノズルの深部にまで劣化が進行し
ない効果が謳われている。このようにノズルの改良のた
めに多くの充填剤が検討されているが、ノズルの性能を
抜本的に改善するためには、ノズルを構成する樹脂自体
についても十分配慮する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述したよ
うな従来技術においては、ノズルに用いられる樹脂とし
て、耐熱性の優れたフッ素樹脂、特に四フッ化エチレン
が代表例として挙げられている。しかしながら、四フッ
化エチレンは耐熱性に優れる反面、溶融粘度が高いため
成形が困難という問題点を有している。また、四フッ化
エチレンの特性面でも、さらに十分な機械的強度が望ま
れている。さらに、従来から知られる他のフッ素系樹脂
は、四フッ化エチレンと比べて、電気的特性、機械的特
性、耐熱性などの特性が劣るという問題点を有してい
る。

【０００７】このように、成形性と耐熱特性は相互に矛
盾した課題であり、両者の両立は困難であった。特に、
パッファ形ガス遮断器が将来さらに大容量化するに際し
ては、ノズルも大型化してアークに晒された場合に受け
る温度も高くなることが予想され、変形等による絶縁耐
力や機械的強度の低下が、遮断性能の低下を生じさせる
可能性が残されている。

【０００８】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたもので、その目的は、アー
クエネルギーによっても絶縁耐力や機械的強度が低下し
にくく、かつ、成形性が良好なノズルを備えた、優れた
パッファ形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】上記の目的を達成するた
め、請求項１のパッファ形ガス遮断器は、前記ノズルに
フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロイソブチレンの
１：１交互共重合体（以下単に共重合体という）を用い
たことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
パッファ形ガス遮断器において、前記ノズルは、２０容
量％以下でかつ平均粒径１０μｍ以下の窒化ホウ素粒子
を含有することを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記のような構成を有する本発明のパッファ形
ガス遮断器は、次のような作用を有する。すなわち、請
求項１の発明では、前記ノズルに、耐熱性に優れかつ溶
融粘度の適当な共重合体を用いているので、アークエネ
ルギーによってもノズルの絶縁耐力や機械的強度が低下
しにくく、また、ノズルの成形が容易である。

【００１２】また、請求項２の発明では、窒化ホウ素粒
子が、その優れた光反射率及び熱伝導率によって、ノズ
ルに入射したアークエネルギーを反射し、ノズル内部に
侵入したアークエネルギー拡散させるので、ノズルへの
アークエネルギーの影響が最小限に抑制され、アークエ
ネルギーによるノズルの絶縁耐力や機械的強度の低下が
一層確実に抑止される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のパッファ形ガス遮断器の一実
施例について、図面を参照して説明する。

【００１４】（１）実施例の構成…図１本実施例のパッファ形ガス遮断器におけるノズルは、フ
ッ化ビニリデン及びヘキサフルオロイソブチレンの１：
１交互共重合体１に、窒化ホウ素粒子２を充填した材料
によって形成されている。ここで、図１は、本実施例に
おけるノズルの模式的断面図である。なお、本実施例に
おける窒化ホウ素粒子２の充填量は２０容量％以下で、
その平均粒径は１０μｍ以下である。

【００１５】（２）実施例の作用及び効果…図２、図３、図４上記のような構成を有する本実施例は、次のような作用
を有する。まず、上記ノズルに含まれる窒化ホウ素粒子
２は白色であり、極めて高い光反射率を有するので、ノ
ズルに入射したアークエネルギー３の大部分は窒化ホウ
素粒子２に反射され、反射光４となってノズル内部には
侵入しない。このため、本実施例によれば、ノズルに吸
収されるアークエネルギーを最小限に抑えることが可能
となるこのとき、わずかのアークエネルギー５はノズル
内部に侵入するが、窒化ホウ素の熱伝導率は０．１４
［ｃａｌ／ｃｍ．ｓｅｃ．ｄｅｇ］と非常に高いため、
進入したアークエネルギー５も、ノズル内外にすみやか
に拡散される。

【００１６】また、ノズル内部にとどまった熱エネルギ
ーは、ある程度ノズルの温度を上昇させるが、本実施例
におけるノズルは、耐熱性に優れた共重合体１を用いて
いるので、アークエネルギーによってもノズルの絶縁耐
力や機械的強度が低下しにくい。ここで、図２は、共重
合体の特性を、四フッ化エチレンとの比較において示し
たものである。この図に示すように、誘電率で約１割大
きくなる他は、電気、機械特性とも前記共重合体の方
が、四フッ化エチレンよりも優れている。さらに、前記
共重合体は、溶融粘度が過度に高いこともないので、ノ
ズル成形が容易である。

【００１７】上記のように、本実施例のパッファ形ガス
遮断器は、ノズルに、耐熱性に優れかつ溶融粘度の適当
な共重合体１を用いているので、アークエネルギー５に
よってもノズルの絶縁耐力や機械的強度が低下しにく
く、また、ノズルの成形が容易である。特に、本実施例
では、窒化ホウ素粒子２が、その優れた光反射率及び熱
伝導率によって、ノズルに入射したアークエネルギー３
を反射し、ノズル内部に侵入したアークエネルギー５を
拡散させるので、ノズルへのアークエネルギー３の影響
が最小限に抑制され、アークエネルギー３によるノズル
の絶縁耐力や機械的強度の低下が一層確実に抑止され
る。

【００１８】ところで、耐アーク性は窒化ホウ素粒子２
の充填量の増加に従って向上するが、その反面、機械的
強度は充填量の増加に従って低下する傾向にある。そし
て、パッファ形ガス遮断器は遮断時に大きなガス流を発
生させるので、ノズルは大きな衝撃力を受け、機械的に
も優れたものが要求される。このため、無制限に充填剤
を加えることができる訳ではない。また、充填剤の配合
割合は、機械的特性に加えて、成形性（充填量が多いほ
ど成形が難しくなる）や電気特性（充填量が少ないほど
誘電率が小さく電気的には望ましい）など諸要素間のバ
ランスから決定すべきである。本発明者は、このような
観点から各種実験を行ったが、窒化ホウ素粒子２の充填
量は２０容量％以下が、望ましくは３〜１５％が適して
いることが判明した。なお、図３は、窒化ホウ素の充填
量と一定のエネルギーの注入した場合の材料の消耗量と
の関係を示す図である。

【００１９】また、充填剤の平均粒径は、加工性（加工
表面の平滑度）や機械的強度と大きな関連があり、充填
剤の平均粒径は、おおむね１０μｍ以下が望ましい。こ
こで、図４は、窒化ホウ素の粒子径と破断伸びとの関係
を示す図である。

【００２０】（３）他の実施例なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
次のような他の実施例をも包含するものである。例え
ば、上記実施例では、共重合体１に充填される窒化ホウ
素粒子２は１種類の粒径等級からなっているが、さらに
第２，第３の粒径成分が窒化ホウ素粒子２に含有されて
いても同様の効果を得られることは言うまでもない。充
填剤の種類も窒化ホウ素粒子には限定されず、フッ化カ
ルシウムやアルミナ等他の種類の充填剤を用いることも
できる。

【００２１】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、アーク
エネルギーによっても絶縁耐力や機械的強度が低下しに
くく、かつ成形性の良好なノズルを備えた、優れたパッ
ファ形ガス遮断器を提供することができる。このため、
本発明のパッファ形ガス遮断器は、大容量電流に適用し
ても優れた遮断性能が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるノズルの模式的断面
図。

【図２】共重合体の特性を四フッ化エチレンとの比較に
おいて示す図。

【図３】窒化ホウ素の充填量と一定のエネルギーの注入
した場合の材料の消耗量の関係を示す図。

【図４】窒化ホウ素の粒子径と破断伸びの関係を示す
図。

【符号の説明】

１…共重合体２…窒化ホウ素粒子３…ノズル表面へ入射するアークエネルギー４…反射されたアークエネルギー５…ノズル内部へ浸透したアークエネルギー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中本哲哉神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】消弧性ガスを充填した容器と、前記容器内に設けられ接離する接触子と、前記容器内に設けられ前記消弧性ガスを圧縮するピスト
ン機構と、圧縮された前記消弧性ガスを前記接触子間に発生したア
ークに噴射するノズルとを有するパッファ形ガス遮断器
において、前記ノズルに、フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロイ
ソブチレンの１：１交互共重合体を用いたことを特徴と
するパッファ形ガス遮断器。
【請求項２】前記ノズルは、２０容量％以下でかつ平
均粒径１０μｍ以下の窒化ホウ素粒子を含有することを
特徴とする請求項１記載のパッファ形ガス遮断器。