JP2001332158A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可動機器を追加することなく、固定接触子，可
動接触子を囲む絶縁筒の放熱性を向上させる。 【解決手段】上記課題は絶縁筒の内部に冷媒蒸発部、外
部に冷媒凝縮部を配置し、これらを絶縁筒に設けられた
冷媒の通路を介して結んだ冷媒循環系を備えることによ
り達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス遮断器に係わ
り、特に電流に比して稼動接点質量を低減できる遮断部
放熱構造に関わる。

【０００２】

【従来の技術】ガス遮断器の一例である発電機主回路用
ガス遮断器が「発電機主回路用ガス遮断器」：日立評論
VOL62,No.3(1980-3)P.19に示されている。この装置で
は、上記資料図８に示されているように、電流は一方の
主回路端子から固定主接触子，可動主接触子，固定主接
触子を通り、他の主回路端子へ流れる。電流を遮断する
場合には可動主接触子を運動させ、一方の固定主接触子
と可動主接触子を引き離す。固定アーク接触子と稼働ア
ーク接触子は主接触子が離れた後に離れるように配置さ
れており、遮断時に両アーク接触子間で発生すアークを
パッファーシリンダー内で圧縮したガスを吹き付けアー
クを消滅させる。この遮断動作は高速で行われるため、
パッファーシリンダー，可動主接触子，可動アーク接触
子が一体になった可動部は軽量であることが望ましい。
すなわち、可動部質量が小さくなると、これを駆動する
力を伝達する機構部材も小さくでき、出力の小さい操作
機で駆動が可能になる。

【０００３】しかし、すでに述べたように、通電時には
可動主接触子は電流の通路になる。通電時の遮断機の温
度上昇は一定値以下であることが求められており、この
ため、可動主接触子の電気抵抗を小さく抑える必要があ
り、軽量化が制約される。可動主接触子の電気抵抗によ
る温度上昇は放熱特性を改良することにより低減でき
る。しかし、ガス遮断機では遮断性能の向上のためのガ
スを封止する必要があり、導体及び導体間の絶縁支持体
で圧力容器を形成することが多い。この絶縁支持体はほ
ぼ可動接触子を囲む位置にある。絶縁支持体はセラミッ
ク，樹脂等熱伝導率の小さい材料でできており良好な放
熱性は期待できない。

【０００４】従来用いられている遮断部の構造の一例を
図２に示す。導体１と導体２は絶縁筒３とともにガス２
０を封止するための圧力容器を形成する。導体１には固
定主接触子４，固定アーク接触子１０が接合されてい
る。導体２には固定主接触子５が接続されている。固定
主接触子４，５の間に可動アーク接触子１１と一体とな
った可動主接触子６が配置されている。この例では可動
主接触子６はパッファーシリンダー１２の一部になって
いる。

【０００５】電流は導体１から固定主接触子４，可動主
接触子６，固定主接触子５を経て導体２に流れる。遮断
時には操作ロッド１３により可動主接触子６を固定主接
触子４から引き離し電気回路を切断する。通電時には固
定主接触子４，５及び可動主接触子６はそれぞれの電気
抵抗により発熱する。しかし、これらは絶縁筒３で囲ま
れている。絶縁筒３はセラミック、あるいは樹脂等の絶
縁材でできており、熱伝導率も小さい。したがって、絶
縁筒３を介した放熱量は小さく、固定主接触子４，５及
び可動主接触子６で生じた熱の大部分は導体１，２を介
して放出される。

【０００６】絶縁筒３内部のガスは導体１，２で冷却さ
れるだけで温度差がつき難く、ガスの対流も弱い。この
ため可動接触子６で発生した熱は固定接触子４，５との
接触部を介して固定接触子４，５に伝わり、導体１，２
に伝わる。このため、可動接触子６の温度は導体１，２
より必然的に高くなる。

【０００７】このように放熱性の乏しい構造で、固定接
触子４，５及び可動接触子６の温度上昇を抑えるには電
気抵抗を小さくする必要があり、固定接触子４，５及び
可動接触子６の質量は大きくなる。また、固定接触子
４，５及び可動接触子６で生じた熱を導体１，２を経て
放散するために、導体１，２の伝熱性能を高める必要が
あり、導体１，２の厚さも大きくなる。外カバー１４
は、導体１，２からの放電の原因になるごみ等の落下を
防ぐため、ほぼ密閉の状態である。

【０００８】さらに、導体１，２と外カバー１４の間は
絶縁距離が必要であり、この間に熱伝導率は大きいが電
気も伝えやすい金属等でできた放熱のための部材を配置
することはできない。また、導体１，２と外カバー１４
の間の空気２１の流れを強くすれば、導体１，２からの
放熱量を増やすことができる。しかし、このために可動
機器を追加することは、可動機器の故障確率だけ信頼性
が低下するため、敬遠されることが多い。したがって、
導体１，２からの放熱は導体１，２と外カバー１４間の
自然対流に頼らざるを得ず、導体１，２からの放熱量も
制約される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は可動機器を追
加することなく、固定接触子，可動接触子を囲む絶縁筒
の放熱性を向上させる構造を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は絶縁筒の内部
に冷媒蒸発部、外部に冷媒凝縮部を配置し、これらを絶
縁筒に設けられた冷媒の通路を介して結んだ冷媒循環系
を備えることにより達成できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例を示す。本
実施例では絶縁筒３に設けた穴５１，５２を冷媒蒸発部
５５と一体になった管５３，５４が貫通している。管５
３，５４の外カバー側は、継手５９，６０により管５
７，５８につながっており、この管は継手６１，６２に
より外カバー１４の外部に設置された凝縮部５６に接続
されている。この凝縮部５６は必ずしも外カバーの外部
にある必要はなく、外カバー１４の内側に密着して設置
し、外カバーに熱を伝えることにより冷却してもよい。

【００１２】冷媒蒸発部５５，凝縮部５６及び管５７，
５８からなる系は循環系を形成し、内部には冷媒５０が
封入されている。凝縮部は固定接触子４と可動接触子６
とからなる遮断部から十分離れているため、熱伝導率の
大きい金属等の材料を使う。また継手６１，６２も金属
を用いてもよい。管５３，５４、継手５９，６０、管５
７，５８は絶縁材料である必要があるが熱伝導率は小さ
くてもよく、樹脂，ゴム，セラミック，ガラス等を使
う。

【００１３】冷媒蒸発部５５は絶縁性で熱伝導率の比較
的大きい材料が必要で、セラミック，ガラス等が望まし
い。冷媒としてはフルオロカーボンなど蒸発温度を比較
的自由に選べるものを用いる。絶縁筒６の内部温度が上
昇すると蒸発部５５の温度も上昇して、内部の冷媒は蒸
発熱を奪って蒸発し管５７を通って凝縮部５６に達す
る。ここで液化して管５８を通って蒸発部５５に戻る。
この循環は自然に起こるもので、外部動力を必要としな
い。また、管５７，５８は放熱の必要はなく、熱伝導率
が小さく絶縁性に優れた材料を用いることができる。

【００１４】このように、冷媒を使うことにより、熱伝
導率が小さく絶縁性に優れた材料で冷却系を形成でき、
外カバー内の弱い自然対流に依存することなく効率的な
冷却ができる。蒸発部は単に冷媒の蒸発により熱を取る
だけでなく、蒸発部はほぼ冷媒の沸騰温度に保たれるた
め、絶縁筒内部に温度分布を生じて自然対流も強くな
る。この結果、固定主接触子４，５及び可動接触子６の
放熱が促進され、温度上昇が抑えられる。

【００１５】

【発明の効果】このように、絶縁筒の内部に冷媒蒸発
部、外部に冷媒凝縮部を配置し、これらを絶縁筒に設け
られた冷媒の通路を介して結んだ冷媒循環系を備えるこ
とにより、可動機器を追加することなく、固定接触子，
可動接触子を囲む絶縁筒の放熱性を向上させることがで
きる。この結果、固定接触子，可動接触子での発熱量に
関する制約が緩和し、可動接触子の電気抵抗は従来構造
に比べて大きい値が許容される。このため、可動接触子
を含む可動部の軽量化を図ることができ、延いては駆動
機構の軽量化，操作器の低容量化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるガス遮断器の一部を示す
断面図。

【図２】従来用いられている遮断部の構造の一例を示す
断面図。

【符号の説明】

１，２…導体、３…絶縁筒、４，５…固定主接触子、６
…可動主接触子、１０…固定アーク接触子、１１…可動
アーク接触子、１３…操作ロッド、１４…外カバー、２
０…ガス、２１…空気、５０…冷媒、５１，５２…絶縁
筒穴、５３，５４，５７，５８…管、５５…冷媒蒸発
部、５６…冷媒凝縮部、５９，６０，６１，６２…継
手。

フロントページの続き (72)発明者 武藤 康文 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分事業所内 Ｆターム(参考） 5G001 AA07 AA08 BB01 GG17

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの導体間に電流を可動導体
   の移動により接続，遮断する機能を備えたガス遮断機に
   おいて、該導体間の絶縁とガス封止を目的に設けられた
   絶縁部材に冷媒循環系を設けたことを特徴とするガス遮
   断器。