WO2020157833A1

WO2020157833A1 - ガス遮断器

Info

Publication number: WO2020157833A1
Application number: PCT/JP2019/003001
Authority: WO
Inventors: 新平中; 芳友　雄治; 泰規中村
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-08-06
Also published as: JPWO2020157833A1

Abstract

ガス遮断器（１）は、絶縁ガスが封入されるタンク（２）と、タンク（２）の中心軸（Ｎ）上にて固定されている固定接触子（４）と、中心軸（Ｎ）上にて、固定接触子（４）に接触するときの位置と固定接触子（４）から離されたときの位置とを往復可能な可動接触子（３）と、固定接触子（４）の周囲を覆い、消弧のための絶縁ガスが流動可能な冷却筒（６）と、冷却筒（６）のうち中心軸（Ｎ）に平行な第１の方向における端部に取り付けられており、冷却筒（６）からの絶縁ガスが内部へ流入可能な絶縁体である絶縁チューブ（８）と、を備える。中心軸（Ｎ）に垂直な第２の方向における絶縁体の長さが第２の方向における冷却筒（６）の長さよりも長い。

Description

ガス遮断器

　本発明は、絶縁ガスが封入されたタンク内の固定接触子および可動接触子を用いて電流を遮断するガス遮断器に関する。

　ガス遮断器は、タンク内に設けられた導体を流れている電流を遮断する際に、固定接触子に接触された状態の可動接触子を固定接触子から引き離す。遮断性能の向上のために、ガス遮断器では、可動接触子が固定接触子から引き離される際に発生するアークへ絶縁ガスを吹き付けることによって、消弧の迅速化が図られることがある。また、ガス遮断器は、固定接触子の周囲を覆う金属製の冷却筒が設けられることによって、アークの熱を受けて高温になった絶縁ガスを冷却筒内にて冷却してからタンク内に拡散させ得る。ガス遮断器は、アークへ吹き付けられた絶縁ガスを冷却筒にて冷却することによって、高温の絶縁ガスがタンク内に拡散することによる耐電圧性能の低下を抑制することができる。

　大電流の遮断であるほど、またアーク時間が長いほど、冷却管での絶縁ガスの冷却が不十分となることによって、冷却管の端部とタンク内壁との間に高温の絶縁ガスが流れる可能性が高くなる。絶縁ガスの温度が高いほど絶縁ガスの耐電圧性能が低下することから、ガス遮断器は、冷却筒の端部とタンクの内壁との間にて高温の絶縁ガスが流れることによって閃絡が生じ易くなる。

　特許文献１には、絶縁物により構成されている排気筒が冷却筒に取り付けられているガス遮断器が開示されている。排気筒は、タンクの中心軸に平行な方向へ延ばされた筒形をなしている。特許文献１のガス遮断器は、冷却筒から排気筒を通った絶縁ガスをタンク内に拡散させることで、耐電圧性能の低下による閃絡の発生を抑制可能とする。

特開２００３－２１７４１１号公報

　上記特許文献１の技術によれば、タンクの中心軸に平行な方向へ延ばされた排気筒を設けるために、当該方向におけるタンクの長さを長くする必要がある。このため、上記特許文献１の技術によると、ガス遮断器は、高い耐電圧性能を確保し得る一方、タンクの大型化を抑制することが困難であるという問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い耐電圧性能を確保でき、かつタンクの大型化を抑制可能とする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、本発明にかかるガス遮断器は、絶縁ガスが封入されるタンクと、タンクの中心軸上にて固定されている固定接触子と、中心軸上にて、固定接触子に接触するときの位置と固定接触子から離されたときの位置とを往復可能な可動接触子と、固定接触子の周囲を覆い、消弧のための絶縁ガスが流動可能な冷却筒と、冷却筒のうち中心軸に平行な第１の方向における端部に取り付けられており、冷却筒からの絶縁ガスが内部へ流入可能な絶縁体と、を備える。中心軸に垂直な第２の方向における絶縁体の長さは、第２の方向における冷却筒の長さよりも長い。

　本発明によれば、高い耐電圧性能を確保でき、かつタンクの大型化を抑制することができ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要部を示す図図１に示すガス遮断器のうち絶縁チューブを含む部分の拡大図図１に示すガス遮断器のうち冷却筒と絶縁チューブとの接続部分の拡大図図３に示す冷却筒とは冷却筒の端部の形状が異なる場合における冷却筒と絶縁チューブとの接続例を示す図本発明の実施の形態２にかかるガス遮断器の要部を示す図本発明の実施の形態３にかかるガス遮断器の要部を示す図本発明の実施の形態４にかかるガス遮断器の要部を示す図図７に示すガス遮断器が有する絶縁チューブを示す平面図

　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１の要部を示す図である。ガス遮断器１は、絶縁ガスが封入される金属製の容器であるタンク２を有する。絶縁ガスは、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスなどの、電気的な絶縁性と消弧性とを有するガスである。ガス遮断器１は、タンク２内に設けられた導体５への交流電流の投入と、導体５を流れる交流電流の遮断とを行う。

　ガス遮断器１は、タンク２内にて可動とされた接触子である可動接触子３と、タンク２内にて固定された接触子である固定接触子４とを有する。中心軸Ｎは、タンク２のうち可動接触子３と固定接触子４とが収容されている筒状部分の中心軸である。図１では、タンク２のうち当該筒状部分の一部における断面を示している。かかる断面は、中心軸Ｎと導体５の中心線とを含む断面である。

　固定接触子４は、中心軸Ｎ上にて固定されている。可動接触子３は、中心軸Ｎ上にて、固定接触子４に接触するときの位置と固定接触子４から離されたときの位置とを往復可能とされている。可動接触子３は、導体５である可動側導体に接続されている。固定接触子４には、導体５である固定側導体が接続されている。図１には、導体５のうち固定側導体を示している。ガス遮断器１は、固定接触子４へ可動接触子３を接触させることによって電流を投入し、固定接触子４から可動接触子３を引き離すことによって電流を遮断する。ガス遮断器１は、可動接触子３を動作させる駆動装置を有する。図１では、駆動装置の図示を省略している。

　ガス遮断器１は、固定接触子４の周囲を覆う金属製の冷却筒６を有する。冷却筒６は、円筒形をなしている。冷却筒６の内部では、可動接触子３の側から固定接触子４の側へ噴射された消弧のための絶縁ガスが流動する。冷却筒６の中心軸は、タンク２の中心軸Ｎに一致している。冷却筒６がなす円筒形の長手方向は、第１の方向である方向Ａと平行である。方向Ａは、中心軸Ｎの方向である。図１には、方向Ａを表す矢印を示している。

　可動接触子３は、冷却筒６に固定されている。絶縁支持台７は、タンク２の内壁に取り付けられており、冷却筒６を支持する。冷却筒６には、導体５が接続されている。固定接触子４は、冷却筒６を介して導体５に接続されている。

　ガス遮断器１は、冷却筒６の端部に取り付けられた絶縁体である絶縁チューブ８を有する。絶縁チューブ８は、冷却筒６の端部に取り付けられている。かかる端部は、冷却筒６のうち方向Ａにおける端部であって、可動接触子３へ向けられた側とは逆側の端部である。絶縁チューブ８の内部には、冷却筒６からの絶縁ガスが流入する。

　絶縁チューブ８は、円筒形をなしている。絶縁チューブ８の中心軸は、第２の方向である方向Ｂに平行である。方向Ｂは、中心軸Ｎに垂直な方向であって、かつ図１に示す断面に含まれる方向である。絶縁チューブ８がなす円筒形の長手方向は、方向Ｂと平行である。方向Ｂにおける絶縁チューブ８の長さは、方向Ｂにおける冷却筒６の長さよりも長い。図１には、方向Ｂを表す矢印を示している。

　絶縁チューブ８の材料には、ポリテトラフルオロエチレン（PolyTetraFluoroEthylene：ＰＴＦＥ）、繊維強化プラスチック（Fiberglass　Reinforced　Plastics：ＦＲＰ）、芳香族ポリアミド系樹脂またはエポキシ樹脂といった材料であって、絶縁性と耐熱性とを備えた材料が使用される。絶縁チューブ８の材料は、絶縁性と耐熱性とを備えた材料であれば良く、ここに挙げた材料以外の材料であっても良い。アダプタ９は、冷却筒６への絶縁チューブ８の固定を補助する部品である。なお、絶縁チューブ８の形状は、円筒形以外の形状であっても良く、適宜変形可能であるものとする。絶縁チューブ８の形状は、楕円筒形であっても良い。

　図２は、図１に示すガス遮断器１のうち絶縁チューブ８を含む部分の拡大図である。絶縁チューブ８のうち方向Ｂにおける中心には、円形の開口である接続口１４が設けられている。接続口１４には、冷却筒６の端部に固定されたアダプタ９が通されている。これにより、絶縁チューブ８の内部と冷却筒６の内部とが互いにつなげられた状態で、絶縁チューブ８は冷却筒６に取り付けられている。絶縁チューブ８のうち方向Ｂにおける２つの端１１は、どちらも塞がれている。

　絶縁チューブ８は、冷却筒６から絶縁チューブ８へ流入した絶縁ガスを絶縁チューブ８の外へ排出するための排気口１２を有する。排気口１２は、絶縁チューブ８のうち接続口１４の周囲に設けられている。このように、排気口１２は、方向Ａにおいて冷却筒６と対向する位置以外の位置に設けられている。絶縁チューブ８に設けられる排気口１２の形状と数とは任意であるものとする。

　可動接触子３と固定接触子４との間に発生するアークへ吹き付けられた絶縁ガスは、冷却筒６の内部を方向Ａへ進行する。冷却筒６の内部を進行した絶縁ガスは、接続口１４を通って絶縁チューブ８の内部へ入る。方向Ａにおいて冷却筒６と対向する位置には排気口１２が設けられていないため、絶縁チューブ８の内部にて方向Ａへ進行した絶縁ガスは、絶縁チューブ８の内壁に当たって絶縁チューブ８の内部にて拡散する。絶縁チューブ８の内部にて方向Ａへ進行した絶縁ガスは、絶縁チューブ８の内部にて拡散することによって、絶縁チューブ８の内部に存在していた常温の絶縁ガスと混合される。絶縁チューブ８の内部にて混合された絶縁ガスは、排気口１２を通って絶縁チューブ８の外へ流れる。

　高温の絶縁ガスが絶縁チューブ８の内部へ入った場合、高温の絶縁ガスは、絶縁チューブ８の内部の常温の絶縁ガスと混合されることによって冷却されてから、絶縁チューブ８の外へ流れる。これにより、ガス遮断器１は、冷却筒６の端部とタンク２の内壁との間における耐電圧性能の低下による閃絡の発生を抑制できる。

　方向Ｂにおける絶縁チューブ８の長さを、方向Ｂにおける冷却筒６の長さよりも長くしたことで、方向Ｂにおける絶縁チューブ８の長さが方向Ｂにおける冷却筒６の長さと同じである場合に比べて、絶縁チューブ８の内部を広くすることができる。絶縁チューブ８の内部を広くできることで、絶縁チューブ８に入る高温の絶縁ガスが絶縁チューブ８内のより多くの絶縁ガスと混合することになることから、高温の絶縁ガスの冷却が促進される。これにより、ガス遮断器１は、より高い耐電圧性能を確保することができる。

　方向Ｂにおける絶縁チューブ８の長さを長くすることによって絶縁チューブ８の内部を広くしたことで、中心軸Ｎの方向における絶縁チューブ８の長さを長くすることによって絶縁チューブ８の内部を広くする場合に比べて、中心軸Ｎの方向におけるタンク２の長さを短くすることができる。これにより、ガス遮断器１は、中心軸Ｎの方向におけるタンク２の大型化を抑制することができる。

　図３は、図１に示すガス遮断器１のうち冷却筒６と絶縁チューブ８との接続部分の拡大図である。冷却筒６の端部には、中心軸Ｎの側とは逆側に突出されて丸みを持たせた凸部１３が形成されている。アダプタ９は、冷却筒６の端部のうち中心軸Ｎ側の面に接合される。また、接続口１４の面がアダプタ９に接合されることによって、絶縁チューブ８は、凸部１３に接触された状態で冷却筒６に取り付けられている。面同士の接合には、接着剤あるいは固着部品であるボルトが使用される。冷却筒６に絶縁チューブ８を取り付ける際、冷却筒６にアダプタ９が取り付けられてから、アダプタ９に絶縁チューブ８が取り付けられる。アダプタ９が絶縁チューブ８よりも先に冷却筒６に取り付けられることによって、冷却筒６の凸部１３において絶縁チューブ８を安定して取り付けることができる。

　なお、冷却筒６の端部の形状が図３に示す形状とは異なる形状である場合、絶縁チューブ８は、アダプタ９を用いずに冷却筒６に取り付けられても良い。図４は、図３に示す冷却筒６とは冷却筒６の端部の形状が異なる場合における冷却筒６と絶縁チューブ８との接続例を示す図である。図４に示す冷却筒６の端部において、中心軸Ｎの側に凸部１３が形成されている。冷却筒６の端部のうち中心軸Ｎの側とは逆側の面に接続口１４の面が接合されることによって、絶縁チューブ８は、冷却筒６に取り付けられている。この場合も、面同士の接合には、接着剤あるいは固着部品であるボルトが使用される。これにより、絶縁チューブ８は、アダプタ９を使用せずに、冷却筒６に直接取り付けられている。

　実施の形態１によると、ガス遮断器１は、冷却筒６の端部に絶縁チューブ８を設けるとともに、第２の方向における絶縁チューブ８の長さが第２の方向における冷却筒６の長さよりも長くされている。ガス遮断器１は、絶縁チューブ８の内部を広くできることで、絶縁チューブ８の内部にて高温の絶縁ガスの冷却を促進可能とし、高い耐電圧性能を確保することができる。また、ガス遮断器１は、中心軸Ｎの方向における絶縁チューブ８の長さを短くできることで、中心軸Ｎの方向におけるタンク２の大型化を抑制することができる。これにより、ガス遮断器１は、高い耐電圧性能を確保でき、かつタンク２の大型化を抑制することができるという効果を奏する。

実施の形態２．
　図５は、本発明の実施の形態２にかかるガス遮断器１の要部を示す図である。図５には、ガス遮断器１のうち絶縁チューブ２０を含む部分を示している。絶縁チューブ２０は、冷却筒６から絶縁チューブ２０へ流入した絶縁ガスを絶縁チューブ２０の外へ排出するための複数の排気口１２を有する。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。

　図５には、絶縁チューブ２０の側面のうち図５に示す断面よりも奥側の部分に設けられている複数の排気口１２を示している。排気口１２は、接続口１４の周囲にも設けられている。絶縁チューブ２０は、排気口１２が設けられる態様以外については、実施の形態１にかかる絶縁チューブ８と同様である。絶縁チューブ２０に設けられる排気口１２の形状と数と位置とは任意であるものとする。

　ガス遮断器１は、絶縁チューブ２０に複数の排気口１２が設けられることによって、絶縁チューブ２０から排出される絶縁ガスの流れを分散させる。絶縁ガスの流れが分散されることによって、タンク２内における絶縁ガスの拡散が促進される。ガス遮断器１は、絶縁チューブ２０内にて絶縁ガスを冷却させるとともに、絶縁ガスの拡散を促進可能とすることで、より高い耐電圧性能を確保することができる。

実施の形態３．
　図６は、本発明の実施の形態３にかかるガス遮断器１の要部を示す図である。図６には、ガス遮断器１のうち絶縁チューブ３０を含む部分を示している。絶縁チューブ３０は、絶縁ガスが流れる方向を調整する方向調整部３１を有する。実施の形態３では、上記の実施の形態１および２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１および２とは異なる構成について主に説明する。

　絶縁チューブ３０の２つの端１１は開放されている。冷却筒６および絶縁チューブ３０において方向Ａへ進行した絶縁ガスは、方向Ｂへ向けて開放されている端１１を通って絶縁チューブ３０の外へ流れる。

　方向調整部３１は、絶縁チューブ３０の内壁に取り付けられている。方向調整部３１は、中心軸Ｎに対して傾けられている２つの面を有する。方向Ａへ進行した絶縁ガスは、かかる面に当たることによって端１１へ向かう。このように、方向調整部３１は、絶縁チューブ３０へ流入した絶縁ガスが端１１へ向かうように、絶縁ガスが流れる方向を調整する。絶縁チューブ３０は、排気口１２の形成に代えて端１１が開放されている点および方向調整部３１が設けられている点以外については、実施の形態１にかかる絶縁チューブ８と同様である。なお、方向調整部３１は、絶縁チューブ３０とは別の部品であるものに限られない。方向調整部３１は、絶縁チューブ３０の筒形の一部を変形させることによって構成されたものでも良い。この場合も、絶縁チューブ３０は、絶縁ガスが流れる方向を調整することができる。

　ガス遮断器１は、絶縁チューブ３０に方向調整部３１が設けられることによって、絶縁チューブ３０の内部における絶縁ガスの進行方向の変更を促進させる。絶縁チューブ３０の内部では、絶縁ガスの進行方向が変更されることによって絶縁ガスの拡散が促進される。絶縁チューブ８の内部にて拡散された絶縁ガスは、絶縁チューブ８の内部の絶縁ガスと混合されて、絶縁チューブ８の外へ流れる。これにより、ガス遮断器１は、絶縁チューブ３０の内部における絶縁ガスの冷却を促進可能とし、より高い耐電圧性能を確保することができる。

実施の形態４．
　図７は、本発明の実施の形態４にかかるガス遮断器１の要部を示す図である。図７には、ガス遮断器１のうち絶縁チューブ４０を含む部分を示している。実施の形態４では、絶縁チューブ４０の向きが、実施の形態１から３の絶縁チューブ８，２０，３０とは９０度異なっている。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。

　図８は、図７に示すガス遮断器１が有する絶縁チューブ４０を示す平面図である。図８には、絶縁チューブ４０とタンク２の蓋部分とを示している。また、冷却筒６の断面を破線により示している。

　絶縁チューブ４０は、円筒形をなしている。絶縁チューブ４０の中心軸は、方向Ｃに平行である。方向Ｃは、方向Ａと方向Ｂとに垂直な方向である。絶縁チューブ４０がなす円筒形の長手方向は、方向Ｃと平行である。実施の形態４では、方向Ｂに代えて、方向Ｃが第２の方向であるものとする。図８には、方向Ｃを表す矢印を示している。

　絶縁チューブ４０の２つの端１１は開放されている。冷却筒６および絶縁チューブ４０において第１の方向へ進行した絶縁ガスは、方向Ｃへ向けて開放されている端１１を通って絶縁チューブ４０の外へ流れる。

　方向Ｃにおける絶縁チューブ４０の長さは、方向Ｃにおける冷却筒６の長さよりも長い。方向Ｃにおける絶縁チューブ４０の長さを、方向Ｃにおける冷却筒６の長さよりも長くしたことで、方向Ｃにおける絶縁チューブ４０の長さが方向Ｃにおける冷却筒６の長さと同じである場合に比べて、絶縁チューブ４０の内部を広くすることができる。絶縁チューブ４０の内部を広くできることで、絶縁チューブ４０に入る高温の絶縁ガスが絶縁チューブ４０内のより多くの絶縁ガスと混合することになることから、高温の絶縁ガスの冷却が促進される。これにより、ガス遮断器１は、より高い耐電圧性能を確保することができる。

　方向Ｃにおける絶縁チューブ４０の長さを長くすることによって絶縁チューブ４０の内部を広くしたことで、中心軸Ｎの方向における絶縁チューブ４０の長さを長くすることによって絶縁チューブ４０の内部を広くする場合に比べて、中心軸Ｎの方向におけるタンク２の長さを短くすることができる。これにより、ガス遮断器１は、中心軸Ｎの方向におけるタンク２の大型化を抑制することができる。

　絶縁チューブ４０の形状は、実施の形態１から３の絶縁チューブ８，２０，３０と同様に、円筒形以外の形状であっても良い。絶縁チューブ４０は、実施の形態１および２の絶縁チューブ８，２０と同様に、端１１が塞がれるとともに排気口１２を有するものであっても良い。絶縁チューブ４０には、実施の形態３の絶縁チューブ３０と同様に方向調整部３１を有しても良い。

　ガス遮断器１は、絶縁チューブ４０の向きを実施の形態１から３の絶縁チューブ８，２０，３０とは９０度異ならせたことによって、絶縁ガスが流れる方向を実施の形態１から３とは異ならせている。絶縁チューブ４０から方向Ｃである水平方向へ絶縁ガスを流出させることによって、方向Ｂである上下方向へ絶縁ガスを流出させる場合よりも絶縁チューブ４０からタンク２内へ流れる絶縁ガスが中心軸Ｎに対称に流れ易くなる。ガス遮断器１は、絶縁チューブ４０の向きに応じて、絶縁ガスが流れる方向を任意に設定することができる。

　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　可動接触子、４　固定接触子、５　導体、６　冷却筒、７　絶縁支持台、８，２０，３０，４０　絶縁チューブ、９　アダプタ、１１　端、１２　排気口、１３　凸部、１４　接続口、３１　方向調整部、Ｎ　中心軸。

Claims

　絶縁ガスが封入されるタンクと、
　前記タンクの中心軸上にて固定されている固定接触子と、
　前記中心軸上にて、前記固定接触子に接触するときの位置と前記固定接触子から離されたときの位置とを往復可能な可動接触子と、
　前記固定接触子の周囲を覆い、消弧のための絶縁ガスが流動可能な冷却筒と、
　前記冷却筒のうち前記中心軸に平行な第１の方向における端部に取り付けられており、前記冷却筒からの絶縁ガスが内部へ流入可能な絶縁体と、を備え、
　前記中心軸に垂直な第２の方向における前記絶縁体の長さが前記第２の方向における前記冷却筒の長さよりも長いことを特徴とするガス遮断器。
　前記絶縁体は、前記冷却筒から前記絶縁体へ流入した絶縁ガスを前記絶縁体の外へ排出するための排気口を有し、
　前記排気口は、前記第１の方向において前記冷却筒と対向する位置以外の位置に設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。
　前記絶縁体は、前記冷却筒から前記絶縁体へ流入した絶縁ガスを前記絶縁体の外へ排出するための複数の排気口を有することを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
　前記絶縁体は、絶縁ガスが流れる方向を調整する方向調整部を有することを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
　前記絶縁体は、中心軸が前記第２の方向に平行である筒形をなすことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。