WO2018150564A1

WO2018150564A1 - ガス遮断器

Info

Publication number: WO2018150564A1
Application number: PCT/JP2017/006079
Authority: WO
Inventors: 大策山田; 正隆安達; 泰規中村; 芳友　雄治; 吉田　大輔
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-08-23
Also published as: EP3584816A4; EP3584816A1; JPWO2018150564A1; JP6227214B1; EP3584816B1; US10665399B2; US20190362913A1

Abstract

ガス遮断器は、動作軸（３０）に沿って延びる固定アークコンタクト（３）と、固定アークコンタクト（３）に対して接触する位置と離間する位置とに移動可能とされた可動アークコンタクト（４）と、可動アークコンタクト（４）の周囲にパッファ室（７）を形成するフレーム（６）と、動作軸（３０）を中心とする筒状形状をなし、フレーム（６）に固定されて可動アークコンタクト（４）よりも固定アークコンタクト（３）側となる方向に突出するノズル（８）と、ノズル（８）の内側面に設けられたアブレーション材からなる消弧補助部（１１）と、を備える。ノズル（８）および消弧補助部（１１）には、消弧補助部（１１）のノズル（８）からの脱落を防止する脱落防止部が設けられている。

Description

ガス遮断器

　本発明は、絶縁ガスが封入されたタンク内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトを備えるガス遮断器に関するものである。

　ガス遮断器では、絶縁ガスが封入されたタンク内に、固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとが設けられている。可動アークコンタクトは、固定アークコンタクトに対して接触する位置と離間する位置とに移動可能とされることで、タンク内に設けられる導体への電流の投入および遮断を可能としている。

　ガス遮断器は、電流の投入または電流の遮断時に、可動アークコンタクトと固定アークコンタクトとの間に発生するアークを消弧するために、アークに対してタンク内の絶縁ガスを吹き付ける。そのため、可動アークコンタクトの周囲にはアークに吹き付けるガスを溜めるパッファ室が設けられている。アーク発生時にパッファ室内の絶縁ガスのガス圧力が高められることで、高圧化された絶縁ガスがアークに吹付けられる。アーク発生時にパッファ室内のガス圧力が高くなるほど消弧性能が向上し、ガス遮断器の電流遮断性能が向上する。

　そこで、アーク発生時の熱によって蒸発するパーフルオロエーテル系重合体のようなアブレーション材料で構成された消弧補助部をタンク内に設ける場合がある。アーク発生時に消弧補助部が蒸発して、発生した蒸発ガスがパッファ室に取り込まれることで、パッファ室内のガス圧力が高められる。これにより、ガス遮断器の消弧性能の向上が図られる。一般的にアークの発生箇所の近くに消弧補助部を設けることで消弧性能が向上するとされている。特許文献１には、アークの発生箇所の近くに設置されたノズルの一部に消弧補助部を設ける技術が開示されている。

特開平３－７８９２５号公報

　しかしながら、アークの発生箇所では超音速のガス流が発生する。そのため、アークの発生箇所の近くに設けられた消弧補助部が、超音速のガス流からの衝撃によってノズルから脱落してしまうおそれがあった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アークの発生箇所に近いノズルに消弧補助部を設けつつ、消弧補助部がノズルから脱落しにくいガス遮断器を得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、本発明は、動作軸に沿って延びる固定アークコンタクトと、動作軸に沿って移動することで、固定アークコンタクトに対して接触する位置と離間する位置とに移動可能とされた可動アークコンタクトと、可動アークコンタクトの周囲を囲んで可動アークコンタクトの周囲にパッファ室を形成するフレームと、動作軸を中心とする筒状形状をなし、フレームに固定されて可動アークコンタクトよりも固定アークコンタクト側となる方向に突出するノズルと、ノズルの内側面に設けられたアブレーション材からなる消弧補助部と、を備える。ノズルおよび消弧補助部には、消弧補助部のノズルからの脱落を防止する脱落防止部が設けられている。

　本発明にかかるガス遮断器によれば、アークの発生箇所に近いノズルに消弧補助部を設けつつ、消弧補助部がノズルから脱落しにくくなるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるガス遮断器の断面図実施の形態１における固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとの接触部分を拡大した部分拡大断面図実施の形態１の変形例１にかかるガス遮断器の固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとの接触部分を拡大した部分拡大断面図実施の形態１の変形例２にかかるガス遮断器の固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとの接触部分を拡大した部分拡大断面図実施の形態１の変形例３にかかるガス遮断器の固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとの接触部分を拡大した部分拡大断面図図５に示すＶＩ－ＶＩ線で切断した断面図実施の形態１の変形例４にかかるガス遮断器の固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとの接触部分を拡大した部分拡大断面図

　以下に、本発明の実施の形態にかかるガス遮断器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、本発明の実施の形態１にかかるガス遮断器の断面図である。図２は、実施の形態１における固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとの接触部分を拡大した部分拡大断面図である。ガス遮断器１は、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスなどの電気的な絶縁性および消弧性を有する絶縁ガスが封入されたタンク２を備える。タンク２は、例えば金属製の容器である。ガス遮断器１は、タンク２の内部に収容された固定アークコンタクト３とタンク２の内部に収容された可動アークコンタクト４とを備える。

　固定アークコンタクト３は、動作軸３０に沿って延びる棒状形状となっている。固定アークコンタクト３は、金属等の導体で形成されている。ガス遮断器１は、金属等の導体で形成された固定側フレーム５を備える。固定アークコンタクト３は、タンク２に設けられた固定側フレーム５を介してタンク２内に固定されている。

　可動アークコンタクト４は、動作軸３０に沿って延びる筒状の形状となっている。可動アークコンタクト４は、例えば金属等の導体で形成されている。可動アークコンタクト４は、タンク２内で動作軸３０に沿って移動可能に支持されている。可動アークコンタクト４は、動作軸３０に沿って移動することで、固定アークコンタクト３に接触する位置と、固定アークコンタクト３と離間する位置とに移動可能とされる。

　ガス遮断器１は、可動アークコンタクト４の周囲を囲むフレームである可動側フレーム６を備える。可動側フレーム６は、可動アークコンタクト４の周囲を囲む筒状形状となっている。可動側フレーム６は、可動アークコンタクト４に連結されており、可動アークコンタクト４とともに動作軸３０に沿って移動する。

　可動側フレーム６は、可動アークコンタクト４の周囲にパッファ室７を形成する。パッファ室７は、可動アークコンタクト４の周囲に形成された空間であり、可動側フレーム６の内側面６ａと可動アークコンタクト４の外側面４ａとに囲まれた空間となっている。パッファ室７には、固定アークコンタクト３側となる壁面に開口７ａが形成されている。

　ガス遮断器１は、可動側フレーム６に固定されたノズル８を備える。ノズル８は、動作軸３０を中心とする筒状形状となっており、可動アークコンタクト４よりも固定アークコンタクト３側となる方向に突出する。ノズル８の内側となる空間は、パッファ室７の開口７ａに連通される。ノズル８は、可動アークコンタクト４とともに移動する可動側フレーム６に固定されている。したがって、ノズル８も可動アークコンタクト４とともに移動する。

　ノズル８は、可動側フレーム６に固定される部分である固定部９と、固定部９から動作軸３０に沿って固定アークコンタクト３側に延びるスロート部１０と、を有している。スロート部１０の内径は固定部９の内径よりも小さくなっている。ノズル８の内壁には、異なる内径となっているスロート部１０の内壁と固定部９の内壁とを滑らかに接続させる接続面８ａが形成されている。

　スロート部１０の内径は、固定アークコンタクト３が通過可能な大きさで形成されている。これにより、可動アークコンタクト４が固定アークコンタクト３に向かって移動した際に、ノズル８の内側に固定アークコンタクト３が挿入され、その後可動アークコンタクト４と固定アークコンタクト３とが接触する。

　ノズル８には、消弧補助部１１が設けられている。本実施の形態１では、消弧補助部１１は、ノズル８の内側であって固定部９とスロート部１０との接続部分に設けられている。消弧補助部１１の一部が、接続面８ａを構成する。

　消弧補助部１１は、固定アークコンタクト３と可動アークコンタクト４との間で発生したアークの熱によって蒸発して蒸発ガスを発生させるアブレーション材料で構成される。アブレーション材料には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、アクリル酸エステル共重合体、脂肪族炭化水素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、イソプレン樹脂、エチレンプロピレンゴム、エチレンビニルアセテート共重合体、およびポリアミド樹脂が例示される。また、アブレーション材料には、化学組成に主鎖または環状部に炭素―酸素結合を持ち水素原子を含まない材料であるパーフルオロエーテル系重合体(フッ素エラストマー）および４－ビニルオキシ－１－ブテン（ＢＶＥ，Ｂｕｔｙｌ　Ｖｉｎｙｌ　Ｅｔｈｅｒ）環化重合体が例示される。

　スロート部１０には、動作軸３０に沿った方向に凹む凹部１０ａが形成されている。消弧補助部１１には、動作軸３０に沿った方向に突出して凹部１０ａに嵌る突部１１ａが形成されている。

　固定アークコンタクト３および可動アークコンタクト４のそれぞれには、高電圧が印加される導体１３が接続されている。固定アークコンタクト３と可動アークコンタクト４とが接触することで導体１３に電流が投入され、固定アークコンタクト３と可動アークコンタクト４とが離間することで電流が遮断される。

　以上説明したガス遮断器１によれば、図２に示すように、固定アークコンタクト３と可動アークコンタクト４との間にアーク１２が発生した際に、アーク１２の発生で生じた熱によってパッファ室７内のガス圧力が上昇する。パッファ室７内のガス圧力が上昇することで、パッファ室７内の絶縁ガスが開口７ａから吹き出され、アーク１２に吹き付けられてアーク１２の消弧が図られる。

　ここで、アーク１２の発生で生じた熱によって、消弧補助部１１が蒸発して蒸発ガスが発生する。これにより、パッファ室７内のガス圧力がさらに上昇し、より強力に絶縁ガスがパッファ室７から吹き出されてアーク１２に吹き付けられる。これにより、ガス遮断器１の消弧能力の向上が図られる。

　また、図２に示すように、ノズル８の内側面はアーク１２の発生箇所の近くになる。このようなノズル８の中でも、固定部９とスロート部１０との接続部分はアーク１２の発生箇所のより近くであり、その接続部分に消弧補助部１１が設けられている。すなわち、アーク１２の発生箇所の近くに消弧補助部１１が設けられているため、ガス遮断器１の消弧能力のさらなる向上が図られる。

　また、スロート部１０に形成された凹部１０ａと消弧補助部１１に形成された突部１１ａとが嵌まり合うことで、消弧補助部１１の脱落を防止する脱落防止部として機能する。アーク１２に吹き付けられる絶縁ガスによって生じるガス流は超音速であるため、その衝撃によって消弧補助部１１がノズル８から脱落する場合がある。本実施の形態１では、アーク１２の発生で生じた熱によってノズル８と消弧補助部１１とが熱膨張することで、凹部１０ａのうち動作軸３０の反対側を向く面と、突部１１ａのうち動作軸３０側を向く面との密着度が増すことで、消弧補助部１１がノズル８から脱落しにくくなる。なお、ノズル８の熱膨張率と消弧補助部１１の熱膨張率との大小関係によっては、凹部１０ａのうち動作軸３０側を向く面と、突部１１ａのうち動作軸３０の反対側を向く面との密着度が増すことで、消弧補助部１１がノズル８から脱落しにくくなる場合もある。

　なお、可動アークコンタクト４の移動に応じてパッファ室７の容積を縮小させる機構を設けて、アーク１２の発生時にパッファ室７から吹き出される絶縁ガスの流速のさらなる増大を図ってもよい。

　図３は、実施の形態１の変形例１にかかるガス遮断器の固定アークコンタクト３と可動アークコンタクト４との接触部分を拡大した部分拡大断面図である。本変形例１では、消弧補助部１１は、固定部９の内側面に対して可動側フレーム６側となる端部からスロート部１０側となる端部にわたって設けられている。

　ノズル８には、動作軸３０に沿った方向に凹む凹部８ｂが形成されている。消弧補助部１１には、凹部８ｂに嵌る突部１１ａと、可動側フレーム６に設けられて消弧補助部１１に動作軸３０側から当接する当接部６ｂとが形成されている。本変形例１では、凹部８ｂと突部１１ａと当接部６ｂとが、消弧補助部１１の脱落を防止する脱落防止部を構成する。

　本変形例１では、可動側フレーム６側でも当接部６ｂが消弧補助部１１に当接するので、より確実に消弧補助部１１の脱落を防止することができる。

　図４は、実施の形態１の変形例２にかかるガス遮断器の固定アークコンタクト３と可動アークコンタクト４との接触部分を拡大した部分拡大断面図である。本変形例２では、消弧補助部１１は、スロート部１０の内側面に形成された穴１４に埋め込まれている。穴１４は、スロート部１０の周方向に延びる溝で形成されており、動作軸３０に沿った方向に複数並べて形成されている。

　穴１４の内壁面には、動作軸３０に沿った方向に凹む凹部１４ａが形成されている。消弧補助部１１には、凹部１４ａに嵌る突部１１ａが形成されている。本変形例２では、凹部１４ａと突部１１ａとが、消弧補助部１１の脱落を防止する脱落防止部を構成する。なお、消弧補助部１１が埋め込まれる穴１４は、固定部９の内側面に形成されてもよい。

　図５は、実施の形態１の変形例３にかかるガス遮断器の固定アークコンタクト３と可動アークコンタクト４との接触部分を拡大した部分拡大断面図である。図６は、図５に示すＶＩ－ＶＩ線で切断した断面図である。本変形例３では、上記変形例２のように動作軸３０に沿った方向に消弧補助部１１を複数設けるのではなく、図６に示すようにノズル８の内側面の周方向に沿って複数個並べて設けられている。本変形例３では、スロート部１０の内側面に、周方向に沿って複数の穴１４が並べて形成されており、この穴１４に消弧補助部１１が埋め込まれている。

　上記変形例２と同様に、穴１４の内壁面には、動作軸３０に沿った方向に凹む凹部１４ａが形成されている。また、消弧補助部１１には、凹部１４ａに嵌る突部１１ａが形成されている。また、上記変形例２と同様に、凹部１４ａと突部１１ａとが、消弧補助部１１の脱落を防止する脱落防止部を構成する。なお、消弧補助部１１が埋め込まれる穴１４は、固定部９の内側面に形成されてもよい。

　図７は、実施の形態１の変形例４にかかるガス遮断器の固定アークコンタクト３と可動アークコンタクト４との接触部分を拡大した部分拡大断面図である。本変形例４では、図２に示した例と同じ場所に消弧補助部１１が設けられる。また、消弧補助部１１の一部が接続面８ａを構成する。

　本変形例４では、固定部９の内側面に内ねじ９ａが形成され、消弧補助部１１の外側面に外ねじ１１ｂが形成されている。消弧補助部１１は、固定部９の内側にねじ込まれることで、内ねじ９ａと外ねじ１１ｂとが噛み合って、固定部９の内側に固定される。本変形例３では、固定部９に形成された内ねじ９ａと消弧補助部１１に形成された外ねじ１１ｂとが脱落防止部を構成する。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　ガス遮断器、２　タンク、３　固定アークコンタクト、４　可動アークコンタクト、４ａ　外側面、５　固定側フレーム、６　可動側フレーム、６ａ　内側面、６ｂ　当接部、７　パッファ室、７ａ　開口、８　ノズル、８ａ　接続面、８ｂ　凹部、９　固定部、９ａ　内ねじ、１０　スロート部、１０ａ　凹部、１１　消弧補助部、１１ａ　突部、１１ｂ　外ねじ、１２　アーク、１３　導体、１４　穴、１４ａ　凹部、３０　動作軸。

Claims

　動作軸に沿って延びる固定アークコンタクトと、
　前記動作軸に沿って移動することで、前記固定アークコンタクトに対して接触する位置と離間する位置とに移動可能とされた可動アークコンタクトと、
　前記可動アークコンタクトの周囲を囲んで前記可動アークコンタクトの周囲にパッファ室を形成するフレームと、
　前記動作軸を中心とする筒状形状をなし、前記フレームに固定されて前記可動アークコンタクトよりも前記固定アークコンタクト側となる方向に突出するノズルと、
　前記ノズルの内側面に設けられたアブレーション材からなる消弧補助部と、を備え、
　前記ノズルおよび前記消弧補助部には、前記消弧補助部の前記ノズルからの脱落を防止する脱落防止部が設けられていることを特徴とするガス遮断器。
　前記ノズルは、前記動作軸を中心とする筒状形状をなして前記フレームに固定される固定部と、前記動作軸を中心とする筒状形状をなして前記固定部から動作軸に沿って前記固定アークコンタクト側に延びるスロート部と、を有し、
　前記スロート部の内径は前記固定部の内径よりも小さく、
　前記消弧補助部は、前記スロート部の内側面と前記固定部の内側面とを接続する接続面を構成し、
　前記スロート部に形成されて前記動作軸に沿った方向に凹む凹部と、前記消弧補助部に形成されて前記凹部に嵌る突部とが前記脱落防止部となることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
　前記ノズルは、前記動作軸を中心とする筒状形状をなして前記フレームに固定される固定部と、前記動作軸を中心とする筒状形状をなして前記固定部から動作軸に沿って前記固定アークコンタクト側に延びるスロート部と、を有し、
　前記消弧補助部は、前記固定部の内側面に対して前記フレーム側となる端部から前記スロート部側となる端部にわたって設けられ、
　前記ノズルに形成されて前記動作軸に沿った方向に凹む凹部と、前記消弧補助部に形成されて前記凹部に嵌る突部と、前記フレームに設けられて前記消弧補助部に前記動作軸側から当接する当接部とが前記脱落防止部を構成することを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
　前記消弧補助部は、前記ノズルの内側面に形成された穴に埋め込まれており、
　前記穴の内壁面に形成されて前記動作軸に沿った方向に凹む凹部と、前記消弧補助部に形成されて前記凹部に嵌る突部とが前記脱落防止部を構成することを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
　前記穴および前記消弧補助部は、前記動作軸に沿った方向に複数個並べて設けられていることを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
　前記穴および前記消弧補助部は、前記ノズルの内側面の周方向に沿って複数個並べて設けられていることを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
　前記穴および前記消弧補助部は、前記スロート部に形成されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１つに記載のガス遮断器。
　前記ノズルの内側面に形成された内ねじと、前記消弧補助部の外側面に形成されて前記内ねじに噛み合う外ねじとが前記脱落防止部を構成することを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。