JPH0963433A - パッファ方式のガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アークによって発生する高圧ガスをパッファ室
に導入して消弧性能を向上さる構成のパッファ方式のガ
ス遮断器の消弧性能を更に向上させる。 【解決手段】内側円筒２４の内部空間２４１とパッファ
室３とを連通する内側円筒２４に設けられた逆止弁付流
通孔２４２を囲んでポリテトラフルオロエチレン４１を
取付けて、アーク１００が発生してノズル室２１１や内
部空間２４１のガス圧が上昇して逆止弁付流通孔２４２
を通ってパッファ室３に流入するときに、高圧高温のガ
スがポリテトラフルオロエチレン４１に接触して加熱
し、大量のガスを発生するので内側空間２４１のガス圧
が更に上昇し、その結果パッファ室３内のガス圧も上昇
して消弧性能が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、絶縁ガスが封入
されたパッファ方式のガス遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】パッファ方式のガス遮断器は、遮断動作
のために可動部の駆動に合わせて、パッファ室と呼ばれ
るガス空間を圧縮して高圧ガスを生成し、この高圧ガス
をアークに吹き付けることによって高い消弧作用を確保
するという原理に基づくもので、高電圧大容量の電力系
統の保護に使用される。

【０００３】図６は従来のパッファ方式のガス遮断器の
遮断動作の過程の部分断面図で、図６（ａ）が遮断動作
の初期、図６（ｂ）は図６（ａ）の時点から少し時間が
経過した時点の図である。この図において、固定接点１
１とパッファピストン１２及びこのパッファピストン１
２を図の左側の図示しない固定部に連結する固定棒１３
がこの図における固定部を形成している。他の構成要
素、すなわち、絶縁物からなるノズル２１、可動接点２
２、外側円筒２３、内側円筒２４は可動部を形成してい
る。図６（ａ）と図６（ｂ）とは固定部の位置は同じで
可動部だけがその位置を変えたように図示してある。

【０００４】固定接点１１は丸棒状の良導体であり、可
動接点２２は、中央に固定接点１１が挿入される貫通孔
２２１を持っていて、遮断器がオンの状態には固定接点
１１がこの貫通孔２２１に挿入されるとともに両方の接
点が導体接触して電気的に導通の状態となっている。図
６（ａ）の状態から判るように、固定接点１１が可動接
点２２から余り離れない位置ではノズル２１の開口部を
固定接点１１が塞いでいる。図６（ｂ）のように固定接
点１１が可動接点２２から充分離れると固定接点１１の
先端部もノズル２１から離れた状態になる。

【０００５】図６（ａ）、図６（ｂ）ともに固定接点１
１と可動接点２２とは機械的に離れているがアーク１０
０によって電気的にはつながっている。そして、図６
（ｂ）の状態から更に時間が進んでアーク１００に流れ
る電流が零点を切ったときにアーク１００が消滅し遮断
動作が完了する。図６（ａ）の状態ではノズル２１の開
口部が固定接点１１によって塞がれているので、アーク
によって加熱されたガスは充分に膨張できず時間経過と
ともに圧力が上昇する。また、可動接点２２、外側円筒
２３、内側円筒２４及びパッファピストン１２で構成さ
れる空間はパッファ室３と呼ばれているが、可動部が左
の方向に移動することによってこのパッファ室は体積が
小さくなってこの室内のガスを圧縮しガス圧が上昇す
る。ノズル２１及び可動接点２２で囲まれたノズル空間
２１１とパッファ室３とは貫通孔２２２で連通してい
る。このガス貫通孔２２２は断面が円状の貫通孔が可動
接点２２の周方向に等配に複数個が設けられているもの
である。固定接点１１が貫通孔２２１に入っている間は
ノズル空間２１１の圧力も上昇するのでガス流通孔２２
２を通ってパッファ室３からノズル空間２１１に向かっ
て高圧ガスが噴出することはない。

【０００６】図６（ｂ）のようにノズル２１が固定接点
１１から離れるとノズル空間２１１の高圧ガスはノズル
２１の開口部から噴出し、この噴出するガスがアークに
吹き付けられてアークが消える、いわゆる消弧される。
矢印で示すようにノズル空間２１１にはパッファ室３か
ら、貫通孔２２２を通じて高圧ガスが供給される。とこ
ろで、図６（ａ）の状態では、アーク１００によって周
辺のガスが加熱されて膨張し、内側円筒２４の内部空間
と貫通孔２２１の空間を含めた内側空間２４１及びノズ
ル空間２１１のガス圧が上昇する。その上昇率はアーク
１００の電流の大きさによって決まり、当然ながら電流
値が大きいほどその上昇率も大きい。ときにはアーク１
００による内側空間２４１のガス圧の上昇がパッファ室
３のそれよりも上回ることがある。このような場合、ノ
ズル空間２１１から貫通孔２２２を介してパッファ室３
に向かって高圧ガスが流入しパッファ室３のガス圧も単
に圧縮されることによるガス圧の上昇以上に上昇する
が、貫通孔２２２の流体抵抗のために必ずしもパッファ
室３のガス圧が内側空間２４１と同じようには上昇しな
い。そこで、図示のようにパッファ室３と内側円筒２４
の内部空間とを連通する逆止弁付流通孔２４２を設け
て、パッファ室３のガス圧よりも内側空間２４１の方が
高くなったときに内側空間２４１からパッファ室３に向
けてガスが流れる通路を設けて少しでもパッファ室３の
ガス圧を高くしようとするものであり、このような構成
を採用することによって消弧性能が向上したという報告
がある（電気学会研究会資料 開閉保護装置研究会ＳＰ
Ｄ−９１−１７）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、消弧性能は
遮断器の最も重要な性能であり、この性能を高めるため
にパッファ式が採用され、また、前述のような逆止弁付
流通孔２４１を設けるなどの構成が採用される。しか
し、更に消弧性能を高めることが要請される。この発明
はこのような点が考慮されて成されたもので、その目的
はより消弧性能の高いパッファ方式のガス遮断器を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明によれば、内側円筒、外側円筒、これら二重
の円筒の先端部を繋げて設けられた可動接点及び可動接
点を覆う絶縁物からなるノズルからなる可動部、内側円
筒と外側円筒の間に設けられたリング状のパッファピス
トン及び固定接点からなる固定部を備え、内側円筒、外
側円筒、可動接点及びパッファピストンで囲まれてパッ
ファ室が形成され、内側円筒の内部空間と固定接点が挿
入される可動接点の貫通孔の空間とを含めた内側空間か
らパッファ室への一方向だけにガスが流れる逆止弁付流
通孔を設け、遮断器の遮断動作時にパッファ室が圧縮さ
れるとともに、アークによって発生した高温高圧ガスが
内側空間からパッファ室に流入して高圧ガスが生成さ
れ、この高圧ガスが可動接点と固定接点との解離動作時
に可動接点と固定接点とを電気的に接続するアークに吹
き付けられて消弧作用が働くパッファ方式のガス遮断器
において、逆止弁付流通孔を可動接点に設けることによ
って、逆止弁付流通孔の位置がアークの発生位置に近い
ので、より高圧のガスが効率よくパッファ室に流入する
ようになる。また、前述のパッファ方式のガス遮断器の
逆止弁付流通孔を、内側円筒の代わりにパッファピスト
ンに設けることによって、従来から内側円筒の反可動接
点側に設けられているガス流通孔を通り新たに設けた逆
止弁付流通孔を通ってパッファ室に至る高圧ガスの通路
が形成されるので、従来と同じ作用が得られ、代わり
に、内外で圧力差が大きくて可動接点近くの内側円筒に
貫通孔を設けるなどの加工が不要になる。

【０００９】また、逆止弁付流通孔が内側円筒に設けら
れている従来と同じ構成のパッファ方式のガス遮断器
に、アーク発生部から逆止弁付流通孔に至る高温ガスの
通路又は逆止弁付流通孔を囲んだ位置にポリテトラフル
オロエチレンを取付けることによって、アークによって
加熱された高温高圧のガスが逆止弁付流通孔を通ってパ
ッファ室に流入するときに、その流通経路又はその近く
にあるポリテトラフルオロエチレンが高温ガスによって
加熱されて蒸発し、大量のガスを発生することによって
パッファ室に流入するガスは更に高圧となって、パッフ
ァ室のガス圧が上昇する。

【００１０】

【発明の実施の形態】

【００１１】

【実施例１】以下この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の第１の実施例を示すパッファ方式
のガス遮断器の遮断動作の過程の部分断面図であり、図
６と同じ部材には同じ符号を付けて重複する説明を省
く。また分図である図１（ａ）、図１（ｂ）は図６のそ
れぞれと固定部と可動部との相対位置が同じである。こ
の図において、図６と異なる点はポリテトラフルオロエ
チレン４１が設けられている点である。ポリテトラフル
オロエチレンはデュポン社の商品名テフロンで知られる
フッ化樹脂であり、高温になると大量のガスを発生する
ことで知られている。ポリテトラフルオロエチレン４１
は一般には略してＰＴＦＥと呼ばれているので、以下に
もこの略号を使用する。ＰＴＦＥ４１は図示のように、
逆止弁付流通孔２４２を囲むように内側円筒２４の内面
に取付けられている。

【００１２】短絡電流のような大電流が流れ、これを遮
断するために可動部が駆動されて図１（ａ）の位置にな
るとアーク１００が発生して周辺のガスを加熱しノズル
空間２１１及び内側空間２４１のガス圧が上昇する。そ
の結果、パッファ室３のガス圧よりも内側空間２４１の
ガス圧の方が高くなると、逆止弁付流通孔２４２を通っ
て内側空間２４１からパッファ室３に高圧ガスが流入す
る。このとき、ノズル室２１１から内側空間２４１を通
って逆止弁付流通孔２４２に到る高温ガス流が生成され
る。この高温ガス流が接してＰＴＦＥ４１が加熱されて
ガスを生成する。このガスによって更に内側空間２４１
の中のガス圧が上昇し、パッファ室３に流入する量も増
えてパッファ室３のガス圧上昇に寄与する。

【００１３】

【実施例２】図２はこの発明の第２の実施例を示すパッ
ファ方式のガス遮断器の遮断動作の過程の部分断面図で
あり、図６と同じ部材には同じ符号を付けて重複する説
明を省く。また、分図である図２（ａ）、図２（ｂ）の
関係も図６のそれと同じである。この図の図６と異なる
点は、逆止弁付流通孔を図６では内側円筒２４に逆止弁
付流通孔２４２として設けてあるのに対して、図２で
は、可動接点２２Ｂに設けてある点である。

【００１４】可動接点２２Ｂに設けられている逆止弁付
流通孔２２３はガス流通孔２２４とこのガス流通孔２２
４のパッファ室３への出口に設けられた逆止弁２２５と
からなり、これらは可動接点２２Ｂの周方向に等配に複
数設けられている。図２（ａ）のように、固定接点１１
がまだノズル室２１の開口部を塞いでいるときには前述
のようにノズル室２１１及び内側空間２４１のガス圧が
上昇する。この空間のガス圧がパッファ室３のガス圧を
越えたとき逆止弁２２５が開いてガス流通孔２２４を通
ってパッファ室３に高圧ガスが流入してパッファ室３の
ガス圧は単にパッファピストン１２によって圧縮して得
られるガス圧よりも高いガス圧になる。したがって、図
２（ｂ）の更に後の時点におけるアーク１００を消滅さ
せる消弧性能が向上する。

【００１５】逆止弁付流通孔２２３は可動接点２２Ｂに
設けられているので、この逆止弁付流通孔２２３はアー
ク１００に近く、したがって、前述のようなＰＴＦＥ４
１を取付ける寸法的な余裕はない。可動接点２２Ｂの内
径部、すなわち、貫通孔２２１には固定接点１１が挿入
されるのでこの部分にＰＴＦＥ４１を取付けることはで
きないことから、結局前述のようにＰＴＦＥ４１を取付
けることはできない。したがって、第１の実施例をこの
第２の実施例に適用することはできないのが実際であ
る。

【００１６】図３は図２の逆止弁２２５の一例を示す断
面図、図４は図３のＰ矢視図としての２分の１だけを示
した平面図である。これらの図において、ガス流通孔２
２４のパッファ室３側は逆止弁２２５のリング状の枠５
１が図３では一点鎖線、図４では＋記号で示す取付ボル
ト５４によって取付けられ、そのパッファ室３側は止め
板５２で覆われていて、その中にはガス流通孔２２４の
出口を閉じるための球５３が設けられている。止め板５
２は図４に示すように十字形の切欠部５５があって、中
央の円状の部分に球５３がぶつかってもこの切欠部５５
を通ってガスが流れることができる。

【００１７】貫通孔２２１の部分のガス圧がパッファ室
３のガス圧に比べて小さいときは、球５３は図３の上の
ガス圧の方が大きいので、球５３はガス流通孔２２４の
出口の穴に押付けられてこの穴を塞いでいる。一方、貫
通孔２２１のガス圧の方が大きくなると、球５３は押し
上げられて止め板５２にぶつかり、ガス流通孔２２４の
出口が開いてガスが図３の上に向かって流れその圧力で
球５３は止め板５２に接触した状態を維持するととも
に、ガスは下から上、すなわち、貫通孔２２１からパッ
ファ室３に向かって流れ続ける。このように、図３の下
から上に向かうガス流だけが流れることができ、反対方
向には流れることができない、いわゆる逆止弁の働きを
する。

【００１８】遮断器の遮断動作の開始と終了との間の期
間は非常に短いので、逆止弁２２５に少々の漏れがあっ
たとしても実際上問題はない。したがって図示のような
簡単な構造、したがって、寸法も小さい逆止弁を逆止弁
２２５として採用することができる。これらの図に示し
た逆止弁の構造はほんの一例であり、この発明の逆止弁
としてこの構造にこだわるものではない。

【００１９】

【実施例３】図５はこの発明の第３の実施例を示すパッ
ファ方式のガス遮断器の遮断動作の過程の部分断面図で
あり、図６と同じ部材には同じ符号を付けて重複する説
明を省く。また、分図である図５（ａ）、図５（ｂ）の
関係は図６のそれと同じである。この図の図６と異なる
点は、逆止弁付流通孔を内側円筒ではなくパッファピス
トンに設けた点である。すなわち、図５の内側円筒２４
Ｃは図６の逆止弁付流通孔２４２が設けられておらず、
図５のパッファピストン１２Ｃは図６のパッファピスト
ン１２には無い逆止弁付流通孔１２１が設けられてい
る。逆止弁付流通孔１２１は図２の逆止弁付流通孔２２
３と同様にガス流通孔１２２と逆止弁１２３とからなっ
ており、ガス流通孔１２２は図のようにパッファピスト
ン１２Ｃの内径面から半径方向に入り中で軸方向に直角
に曲がってパッファ室３に出口を持つＬ字状の貫通孔が
周方向に等配に複数本が設けられてなっており、それぞ
れのガス流通孔のパッファ室３への出口部に逆止弁１２
３が設けられている。逆止弁１２３の詳細な構造は基本
的に図３、図４に示した図２の逆止弁２２５と同じでよ
い。

【００２０】図５（ａ）において、ガス圧がパッファ室
３よりも高くなった内部空間２４１の高圧ガスは内側円
筒２４Ｃに設けられているガス流通孔２４３を通りパッ
ファピストン１２Ｃに設けられている逆止弁付流通孔１
２１を通ってパッファ室３に流入しパッファ室３のガス
圧を更に上昇させる。この点は図６の従来のパッファ方
式のガス遮断器と同様である。

【００２１】図５（ｂ）に示す時点では、パッファピス
トン１２Ｃはガス流通孔２４３の位置から更に右の位置
になるのでガス流通孔２４３から出るガスは図の更に左
の空間を通って外部に排出され、固定接点１１はノズル
２１から離れるのでノズル２１の開口部から高圧ガスが
噴出して、ノズル室２１１や内部空間２４１のガス圧は
急激に低下する。

【００２２】内側空間２４１からパッファ室３に至るガ
スの経路はアーク１００から離れた位置にあるガス流通
孔２４３を通りしかもパッファピストン１２Ｃの図示の
よう流体抵抗が比較的大きくなる構成の逆止弁付流通孔
１２１を通ってパッファ室３に到る経路になるので、図
６の構成に比べてパッファ室３のガス圧の上昇にアーク
１００によるガス圧上昇を活用することに関しては幾分
効果が減ずる。しかし、内側円筒２４Ｃに逆止弁付流通
孔を設けないので、特に可動接点２２に近い位置で、内
側円筒２４Ｃは図６の内側円筒２４に比べて高い機械的
強度を確保することができるという利点がある。したが
ってこの実施例を実際に採用するかは、これらの相反す
る事項を考慮して決定される。

【００２３】この実施例では、ノズル室２１１から逆止
弁付流通孔１２１にガスが流れる経路に内側円筒２４Ｃ
の内面が接しているので、この部分に前述の実施例１で
述べたＰＴＦＥ４１を取付ければ、実施例１と同様の作
用効果を得ることができる。

【００２４】

【発明の効果】この発明は前述のように、逆止弁付流通
孔を従来の内側円筒に設けるのではなく可動接点に設け
ることによって、逆止弁付流通孔の位置がアークの発生
位置に近づくので流体抵抗が小さくなることから、より
高圧のガスをパッファ室に流入させることができるの
で、消弧時にアークに吹き付けるパッファ室からのガス
圧が上昇し消弧性能が向上するという効果が得られる。

【００２５】また、前述のパッファ方式のガス遮断器の
逆止弁付流通孔を、内側円筒の代わりにパッファピスト
ンに設けると、従来から内側円筒の反可動接点側に設け
られているガス流通孔を通り新たに設けた逆止弁付流通
孔を通ってパッファ室に至る高圧ガスの通路が形成され
るので従来と同様にパッファ室のガス圧を上昇させる作
用が働くとともに、内側円筒には逆止弁付流通孔を設け
ないので特に可動接点近くの円筒部の機械的強度を弱め
ることがないという効果が得られる。

【００２６】また、従来と同じく内側円筒の可動接点に
近い位置に逆止弁付流通孔を設けた構成のパッファ方式
のガス遮断器に、アーク発生部であるノズル室から逆止
弁付流通孔に到る高温ガスの経路又は逆止弁付流通孔を
囲んだ位置にポリテトラフルオロエチレンを取付けるこ
とによって、高温高圧のガスに接触して加熱されてポリ
テトラフルオロエチレンが蒸発して大量のガスを発生す
ることから、逆止弁付流通孔を通ってパッファ室３に流
入する高圧ガスが更に高圧となって、この後の消弧のた
めに吹き付けるガス圧が上がって消弧性能が向上すると
いう効果が得られる。このポリテトラフルオロエチレン
を取付ける構成は前述のパッファピストンに逆止弁付流
通孔を設ける構成にも採用して同様の効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示すパッファ方式の
ガス遮断器の遮断動作の過程の部分断面図で、（ａ）は
初期時点、（ｂ）は（ａ）よりも時間が経過した時点

【図２】この発明の第２の実施例を示すパッファ方式の
ガス遮断器の遮断動作の過程の部分断面図で、（ａ）は
初期時点、（ｂ）は（ａ）よりも時間が経過した時点

【図３】図２の逆止弁付流通孔の断面図

【図４】図３のＰ矢視図

【図５】この発明の第３の実施例を示すパッファ方式の
ガス遮断器の遮断動作の過程の部分断面図で、（ａ）は
初期時点、（ｂ）は（ａ）よりも時間が経過した時点

【図６】従来のパッファ方式のガス遮断器の遮断動作の
過程の部分断面図で、（ａ）は初期時点、（ｂ）は
（ａ）よりも時間が経過した時点

【符号の説明】

１１…固定接点、１２…パッファピストン、１３…固定
棒、２１…ノズル、２１１…ノズル空間、２２…可動接
点、２２１，２２２…貫通孔、２３…外側円筒、２４，
２４Ｂ，２４Ｃ…内側円筒、２４１…内側空間、２４
２，２２３，１２１…逆止弁付流通孔、２４３，２２
４，１２２…ガス流通孔、、２２５，１２３…逆止弁、
３…パッファ室、１００…アーク、４１…ポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側円筒、外側円筒、これら二重の円筒の
   先端部をつなげて設けられた可動接点及び可動接点を覆
   う絶縁物製のノズルからなる可動部、内側円筒と外側円
   筒の間に設けられたリング状のパッファピストン及び固
   定接点からなる固定部を備え、内側円筒、外側円筒、可
   動接点及びパッファピストンで囲まれてパッファ室が形
   成され、内側円筒の内部空間と固定接点が挿入される可
   動接点の貫通孔空間とを含めた内側空間からパッファ室
   への一方向だけにガスが流れる逆止弁付流通孔が設けら
   れ、遮断器の遮断動作時にパッファ室が圧縮されるとと
   もに、アークによって発生した高温高圧ガスが内側空間
   からパッファ室に流入して高圧ガスが生成され、この高
   圧ガスが可動接点と固定接点との解離動作時に可動接点
   と固定接点とを電気的に接続するアークに吹き付けられ
   て消弧作用が働くパッファ方式のガス遮断器において、
   逆止弁付流通孔が、可動接点に設けられてなることを特
   徴とするパッファ方式のガス遮断器。
2. 【請求項２】請求項１記載のパッファ方式のガス遮断器
   の逆止弁付流通孔が、可動接点の代わりにパッファピス
   トンに設けられてなることを特徴とするパッファ方式の
   ガス遮断器。
3. 【請求項３】内側円筒、外側円筒、これら二重の円筒の
   先端部をつなげて設けられた可動接点及び可動接点を覆
   う絶縁物製のノズルからなる可動部、内側円筒と外側円
   筒の間に設けられたリング状のパッファピストン及び固
   定接点からなる固定部を備え、内側円筒、外側円筒、可
   動接点及びパッファピストンで囲まれてパッファ室が形
   成され、内側円筒の内部空間と固定接点が挿入される可
   動接点の貫通孔空間とを含めた内側空間からパッファ室
   への一方向だけにガスが流れる逆止弁付流通孔が設けら
   れ、遮断器の遮断動作時にパッファ室が圧縮されるとと
   もに、アークによって発生した高温高圧ガスが内側空間
   からパッファ室に流入して高圧ガスが生成され、この高
   圧ガスが可動接点と固定接点との解離動作時に可動接点
   と固定接点とを電気的に接続するアークに吹き付けられ
   て消弧作用が働くパッファ方式のガス遮断器において、
   アーク発生部から逆止弁付流通孔に至る高温ガスの経路
   又は逆止弁付流通孔を囲んだ位置にポリテトラフルオロ
   エチレンが取付けられてなることを特徴とするパッファ
   方式のガス遮断器。