JP2018010875A

JP2018010875A - Gas breaker

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Publication number: JP2018010875A
Application number: JP2017172734A
Authority: JP
Inventors: 周也真島; Shuya Majima; 鈴木　克巳; Katsumi Suzuki; 克巳鈴木; 内井　敏之; Toshiyuki Uchii; 敏之内井; 新海　健; Takeshi Shinkai; 健新海; 旭島村; Akira Shimamura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-01-18

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas breaker which utilizes radiation loss by metal vapor to suppress over heating by arc discharge, thereby exhibiting a superior cutoff performance in a large current region even with a small driving force.SOLUTION: A gas breaker comprises: a movable arc contact 3; and a fixed arc contact 4. As to a copper mixing ratio in a W/Cu admixture of the movable arc contact 3, the mixing ratio (mass ratio) is 20% on a fixed arc contact 4 side, and 30% on a movable arc contact 3 side. In a state in which arc discharge 8 is caused between the movable arc contact 3 and the fixed arc contact 4, tungsten and copper are exposed to a high-temperature gas and vaporize into metal vapor at a surface of the W/Cu admixture in each of the contacts 3, 4, where it touches the arc discharge 8. At this time, heat energy of the arc discharge 8 can be converted into radiation energy of copper and the temperature of the high-temperature gas, depending on the arc discharge 8 lowers. This is because copper tends to radiate electromagnetic waves more easily than tungsten.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、アーク放電により生じた高温ガスをパッファ室の昇圧に利用するガス遮断器に関する。 Embodiments described herein relate generally to a gas circuit breaker that uses high-temperature gas generated by arc discharge to boost a puffer chamber.

ガス遮断器においては、消弧性ガスを充填した密閉容器であるタンクが設けられている。タンクに充填する消弧性ガスには主にＳＦ６ガスを用いるが、各種ガスを混合して用いることもある。タンク内には、タンク内壁に固定した固定接点部と、固定接点部に対し接離自在な可動接点部とが、同心軸上に向かい合って配置されている。ガス遮断器の閉極状態において、固定接点部および可動接点部は互いに接触した状態にあり、電流通電を行う。またガス遮断器の開極状態では、固定接点部および可動接点部は互いに開離して電流を遮断する。 In the gas circuit breaker, a tank which is a sealed container filled with an arc extinguishing gas is provided. SF6 gas is mainly used as the arc extinguishing gas filling the tank, but various gases may be mixed and used. In the tank, a fixed contact portion fixed to the inner wall of the tank and a movable contact portion that can be brought into contact with and separated from the fixed contact portion are arranged facing each other on a concentric axis. In the closed state of the gas circuit breaker, the fixed contact portion and the movable contact portion are in contact with each other and conduct current. In the open state of the gas circuit breaker, the fixed contact portion and the movable contact portion are separated from each other to interrupt the current.

固定接点部側には固定通電接触子および固定アーク接触子が設けられており、可動接点部側には可動通電接触子および可動アーク接触子が設けられている。可動接点部側の可動アーク接触子には中空部を有する操作ロッドが取り付けられており、操作ロッドには操作機構が連結されている。操作機構は操作ロッドを介して、可動接点部に駆動力を与え、可動接点部を軸方向に移動させるようになっている。 A fixed energizing contact and a fixed arc contact are provided on the fixed contact portion side, and a movable energizing contact and a movable arc contact are provided on the movable contact portion side. An operation rod having a hollow portion is attached to the movable arc contact on the movable contact portion side, and an operation mechanism is connected to the operation rod. The operation mechanism applies a driving force to the movable contact portion via the operation rod to move the movable contact portion in the axial direction.

以上のガス遮断器では、固定接点部および可動接点部が開離した時、固定アーク接触子および可動アーク接触子間にアーク放電が発生する。そこで、アーク放電に消弧性ガスを吹き付けて消弧するパッファ形ガス遮断器が広く採用されている（例えば、特許文献１など）。 In the gas circuit breaker described above, when the fixed contact portion and the movable contact portion are separated, arc discharge occurs between the fixed arc contact and the movable arc contact. Therefore, a puffer-type gas circuit breaker that extinguishes the arc discharge by blowing an arc extinguishing gas is widely used (for example, Patent Document 1).

パッファ形ガス遮断器には可動接点部側に、パッファシリンダと、パッファシリンダ内を摺動するパッファピストンが組み込まれている。パッファシリンダは可動接点部側と一体となって駆動するようになっている。またパッファピストンにはピストン支えが取り付けられており、このピストン支えを介して固定接点部側に固定されている。 In the puffer type gas circuit breaker, a puffer cylinder and a puffer piston that slides in the puffer cylinder are incorporated on the movable contact portion side. The puffer cylinder is driven integrally with the movable contact portion side. Further, a piston support is attached to the puffer piston, and the puffer piston is fixed to the fixed contact portion side through the piston support.

このようなパッファシリンダとパッファピストンによって囲まれた空間から、パッファ室が形成される。パッファ室は消弧性ガスの蓄圧空間を構成する。さらに、パッファシリンダの先端部には、固定アーク接触子および可動アーク接触子間のアーク放電を囲むようにして絶縁ノズルが取り付けられている。絶縁ノズルはパッファ室内の消弧性ガスを整流してアーク放電に噴射するように構成されている。 A puffer chamber is formed from the space surrounded by the puffer cylinder and the puffer piston. The puffer chamber constitutes an arc extinguishing gas accumulating space. Further, an insulating nozzle is attached to the tip of the puffer cylinder so as to surround the arc discharge between the fixed arc contact and the movable arc contact. The insulating nozzle is configured to rectify the arc extinguishing gas in the puffer chamber and inject it into arc discharge.

このようなパッファ形ガス遮断器では、遮断動作時の可動接点部の移動に伴って、パッファシリンダおよびパッファピストンが相対的に近づくように移動する。そのため、パッファ室内の容積は縮小し、パッファ室では室内の消弧性ガスを圧縮して、蓄圧する。そして、電流零点にてパッファ室内の圧力が遮断容量に見合った圧力以上になると、絶縁ノズルがパッファ室内の消弧性ガスを整流しアーク放電に吹き付ける。これによりアーク放電は消弧され、電流が遮断される。 In such a puffer-type gas circuit breaker, the puffer cylinder and the puffer piston move so as to relatively approach with the movement of the movable contact portion during the breaking operation. Therefore, the volume in the puffer chamber is reduced, and the arc extinguishing gas in the chamber is compressed and stored in the puffer chamber. When the pressure in the puffer chamber becomes equal to or higher than the pressure corresponding to the breaking capacity at the current zero point, the insulating nozzle rectifies the arc extinguishing gas in the puffer chamber and blows it to the arc discharge. As a result, the arc discharge is extinguished and the current is interrupted.

上記のパッファ形ガス遮断器では、パッファ室内のガス圧力が高いほど遮断性能が上昇する傾向にある。そこで従来から、アーク放電の熱エネルギーの一部をパッファ室に取り込むことで、室内のガス圧力を昇圧させる方式、いわゆる自力効果方式のパッファ形ガス遮断器が提案されている。 In the above-described puffer-type gas circuit breaker, the breaking performance tends to increase as the gas pressure in the puffer chamber increases. Therefore, conventionally, a so-called self-effect puffer type gas circuit breaker has been proposed in which part of the thermal energy of arc discharge is taken into the puffer chamber to increase the gas pressure in the chamber.

固定接点部および可動接点部間のアーク放電からは高温ガスが発生するが、それに加えて、アーク放電周辺の消弧性ガスもアーク放電により加熱されるため、高温ガスとなる。自力効果方式では、こうした高温ガスの一部をパッファ室に取り込むことで、アーク放電に吹き付ける前のパッファ室内のガス圧力を、効率よく昇圧させることができる。 High-temperature gas is generated from the arc discharge between the fixed contact portion and the movable contact portion. In addition to this, the arc extinguishing gas around the arc discharge is also heated by the arc discharge, and thus becomes high-temperature gas. In the self-efficiency method, by taking a part of such high-temperature gas into the puffer chamber, the gas pressure in the puffer chamber before being blown to the arc discharge can be increased efficiently.

しかも、自力効果方式のパッファ形ガス遮断器では、アーク放電の熱エネルギーを利用してパッファ室内の昇圧を図っているので、可動接点部を移動させる操作機構が大きな駆動力を発揮する必要がない。したがって、自力効果方式のパッファ形ガス遮断器によれば、優れた遮断性能を発揮すると共に、可動接点部を移動させる操作機構の駆動力を低減化することが可能である。 Moreover, in the self-efficiency type puffer type gas circuit breaker, the pressure in the puffer chamber is increased by utilizing the thermal energy of arc discharge, so that the operation mechanism for moving the movable contact portion does not need to exert a large driving force. . Therefore, according to the self-effect puffer type gas circuit breaker, it is possible to exhibit excellent breaking performance and to reduce the driving force of the operation mechanism that moves the movable contact portion.

ところで、ガス遮断器が遮断する電流が大きくなれば、接点部間に発生するアーク放電の熱エネルギーも大きくなる。そのため、アーク放電の熱エネルギーを利用する自力効果方式では、大電流を遮断する場合に、非常に大きな熱エネルギーをパッファ室内に取り込むことになり、パッファ室内のガス圧力が過剰に高くなるおそれがある。 By the way, if the electric current which a gas circuit breaker interrupts becomes large, the thermal energy of the arc discharge generated between contact parts will also become large. Therefore, in the self-powered effect method using the thermal energy of arc discharge, when interrupting a large current, very large thermal energy is taken into the puffer chamber, and the gas pressure in the puffer chamber may become excessively high. .

パッファ室内のガス圧力が過剰に高くなると、パッファ室の容積を縮小するように移動する可動接点部の動きは鈍くなる。つまり、大電流を遮断する場合に遮断動作への反力が増大することになり、操作機構の駆動力を低減させるどころか、かえって大きな駆動力が必要になり、操作機構が大型化してしまう。そのため自力効果方式のパッファ形ガス遮断器では、パッファ室内のガス圧力の過度の上昇を抑えるべく、パッファピストンの小型化が進められている。 When the gas pressure in the puffer chamber becomes excessively high, the movement of the movable contact portion that moves so as to reduce the volume of the puffer chamber becomes slow. That is, when a large current is interrupted, the reaction force to the interruption operation increases, and instead of reducing the driving force of the operating mechanism, a large driving force is required, and the operating mechanism becomes large. Therefore, in the self-efficiency type puffer type gas circuit breaker, the puffer piston is being downsized to suppress an excessive increase in the gas pressure in the puffer chamber.

特開平９−５０７４７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-50747

自力効果方式のパッファ形ガス遮断器において自力効果を効率よく活用するために、可動アーク接触子や固定アーク接触子さらには絶縁ノズルや操作ロッドを、コンパクトに構成することが多い。また、自力効果方式のパッファ形ガス遮断器では、大電流遮断時の遮断動作への反力を抑制すべくパッファピストンの小型化を進めているが、それに伴って、ピストン支えについてもコンパクトに構成することが多くなっている。このように、自力効果方式のパッファ形ガス遮断器では、操作ロッドや絶縁ノズル、ピストン支えをコンパクトに構成する傾向にある。これらの部材をコンパクト化すれば、その内部空間は小さくならざるを得ない。 In order to efficiently utilize the self-power effect in the self-effect puffer type gas circuit breaker, the movable arc contact, the fixed arc contact, the insulating nozzle and the operating rod are often configured in a compact manner. In addition, in the self-efficiency type puffer type gas circuit breaker, the puffer piston is being downsized to suppress the reaction force to the breaking operation when a large current is cut off. There is a lot to do. As described above, in the self-effect puffer type gas circuit breaker, the operation rod, the insulating nozzle, and the piston support tend to be compact. If these members are made compact, the internal space must be reduced.

ところで、パッファ形ガス遮断器において、アーク放電による高温ガスはパッファ室に流れ込むだけではなく、可動接点部の内部空間にも流入する。より具体的には、高温ガスは絶縁ノズルの内部、操作ロッドの内部、さらにパッファピストンを支えるピストン支えの内部を順次流れていき、最終的にタンク内に流れ出る。 By the way, in the puffer-type gas circuit breaker, the high-temperature gas due to arc discharge not only flows into the puffer chamber but also flows into the internal space of the movable contact portion. More specifically, the hot gas sequentially flows through the insulating nozzle, the operation rod, and the piston support that supports the puffer piston, and finally flows out into the tank.

前述したように可動接点部に含まれる内部空間が小さくなると、その体積および排気断面積が縮小化することになる。そのため、高温ガスの排気の流れが可動接点部の内部空間に滞り、前記内部空間から排出され難くなるという事態を招いた。高温ガスが可動接点部の内部空間からスムーズに排出されなければ、アーク放電の温度が従来よりも高温になって、過熱状態に陥り易い。アーク放電の過熱はアーク放電を消弧させ難くする要因となり、遮断性能が低下するおそれがあった。 As described above, when the internal space included in the movable contact portion is reduced, the volume and the exhaust cross-sectional area are reduced. For this reason, the flow of the hot gas exhaust stagnates in the internal space of the movable contact portion, resulting in a situation where it is difficult to exhaust the internal space. If the high-temperature gas is not smoothly discharged from the internal space of the movable contact portion, the arc discharge temperature becomes higher than that of the conventional one, and it easily falls into an overheated state. The overheating of the arc discharge becomes a factor that makes it difficult to extinguish the arc discharge, and there is a possibility that the interruption performance is lowered.

本実施形態に係るガス遮断器では、以上の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、可動接点部付近にて金属蒸気を発生させ、この金属蒸気による放射損失を利用してアーク放電による過熱を抑制することにより、大電流領域において小さな駆動力でも優れた遮断性能を発揮することが可能なガス遮断器を提供することにある。 The gas circuit breaker according to the present embodiment has been proposed to solve the above problems, and its purpose is to generate metal vapor in the vicinity of the movable contact portion and use the radiation loss due to this metal vapor. Thus, an object of the present invention is to provide a gas circuit breaker capable of exhibiting an excellent breaking performance with a small driving force in a large current region by suppressing overheating due to arc discharge.

上記目的を達成するために、本実施形態のガス遮断器は、次のような構成を有している。
（１）可動アーク接触子および前記可動アーク接触子に対向して配置されたアーク接触子はタングステンと銅との混合材から構成され、
（２）前記可動アーク接触子のタングステンと銅との混合材における銅の混合比は、前記可動アーク接触子に対向して配置されたアーク接触子のタングステンと銅との混合材における銅の混合比よりも大きく設定された。 In order to achieve the above object, the gas circuit breaker of the present embodiment has the following configuration.
(1) The movable arc contact and the arc contact arranged to face the movable arc contact are made of a mixed material of tungsten and copper,
(2) The mixing ratio of copper in the mixed material of tungsten and copper of the movable arc contact is the mixing of copper in the mixed material of tungsten and copper of the arc contact arranged opposite to the movable arc contact. It was set larger than the ratio.

第１の実施形態の断面図であり、（ａ）はガス遮断器の投入状態、（ｂ）は電流遮断動作中の状態、（ｃ）は電流遮断直前の状態である。It is sectional drawing of 1st Embodiment, (a) is the injection | throwing-in state of a gas circuit breaker, (b) is the state in operation | movement of electric current interruption, (c) is the state immediately before electric current interruption | blocking. 第１の実施形態の原理を示す拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the principle of the first embodiment. 第２の実施形態の断面図。Sectional drawing of 2nd Embodiment.

［第１の実施形態］
以下、本発明に係る第１の実施形態の一例について図１および図２を参照して具体的に説明する。第１の実施形態は自力効果方式のパッファ形ガス遮断器である。図１において（ａ）はガス遮断器の投入状態すなわち通常時の電流通電状態、（ｂ）は電流遮断動作中の状態、（ｃ）は電流遮断直前の状態を、それぞれ示している。図２は第１の実施形態の原理を示すための拡大断面図である。 [First Embodiment]
Hereinafter, an example of the first embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 2. The first embodiment is a self-effect puffer type gas circuit breaker. In FIG. 1, (a) shows a state in which the gas circuit breaker is turned on, that is, a current energization state in a normal state, (b) shows a state during a current interruption operation, and (c) shows a state immediately before the current interruption. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view for illustrating the principle of the first embodiment.

（構成）
図１に示すように、パッファ形ガス遮断器には、円筒状の可動通電接触子１を含む可動接点部Ａと、固定通電接触子２を含む固定接点部Ｂとが、同心軸上に向かい合って（図１では上下方向に対向して）、消弧性ガスが充填されたタンク（図示せず）内に配置されている。可動通電接触子１の外周面と固定通電接触子２の内周面とは接離自在に配置されている。 (Constitution)
As shown in FIG. 1, in the puffer-type gas circuit breaker, a movable contact portion A including a cylindrical movable energizing contact 1 and a fixed contact portion B including a fixed energizing contact 2 face each other on a concentric axis. (Opposite in the vertical direction in FIG. 1) and disposed in a tank (not shown) filled with an arc extinguishing gas. The outer peripheral surface of the movable energizing contact 1 and the inner peripheral surface of the fixed energizing contact 2 are arranged so as to be able to contact and separate.

可動接点部Ａには可動通電接触子１の内側で同心軸上に可動アーク接触子３が設けられている。固定接点部Ｂには固定通電接触子２の内側で同心軸上に棒状の固定アーク接触子４が設けられている。固定アーク接触子４は可動アーク接触子３に対向しており、固定アーク接触子４の外周面が可動アーク接触子３の内周面に接離自在に配置されている。これら固定アーク接触子４および可動アーク接触子３は、通電性および耐熱性の観点からタングステンと銅との混合材（以下、Ｗ／Ｃｕ混合材）から構成されている。 The movable contact portion A is provided with a movable arc contact 3 on a concentric axis inside the movable energizing contact 1. The fixed contact portion B is provided with a rod-shaped fixed arc contact 4 on a concentric shaft inside the fixed energization contact 2. The fixed arc contact 4 faces the movable arc contact 3, and the outer peripheral surface of the fixed arc contact 4 is disposed so as to be able to contact and separate from the inner peripheral surface of the movable arc contact 3. The fixed arc contact 4 and the movable arc contact 3 are made of a mixed material of tungsten and copper (hereinafter referred to as a W / Cu mixed material) from the viewpoint of electrical conductivity and heat resistance.

可動側接点部Ａおよび固定側接点部Ｂでは、可動通電接触子１と固定通電接触子２とが互いに接触した閉極時に、電流通電が行われる。また、可動側接点部Ａおよび固定側接点部Ｂでは、可動通電接触子１と固定通電接触子２とが互いに開離した開極時には、可動アーク接触子３および固定アーク接触子４との間にアーク放電８が発生するように構成されている。 In the movable-side contact portion A and the fixed-side contact portion B, current energization is performed when the movable energizing contact 1 and the fixed energizing contact 2 are in contact with each other. In the movable contact point A and the fixed contact point B, when the movable energizing contact 1 and the fixed energizing contact 2 are separated from each other, the movable arc contact 3 and the fixed arc contact 4 are not connected. Arc discharge 8 is generated.

第１の実施形態では、可動アーク接触子３のＷ／Ｃｕ混合材における銅の混合比を、固定アーク接触子４のＷ／Ｃｕ混合材における銅の混合比よりも大きく設定した点に構成上の特徴がある。銅の混合比の具体例としては、固定アーク接触子４側の混合比（質量比）を２０％とし、可動アーク接触子３側の混合比（質量比）を３０％とする。なお、銅の混合比はこれらの数値に限定されるものではなく、可動アーク接触子３における銅の混合比の方が、固定アーク接触子４における銅の混合比よりも大きければ、適宜選択可能である。 In the first embodiment, the copper mixing ratio in the W / Cu mixed material of the movable arc contact 3 is set to be larger than the copper mixing ratio in the W / Cu mixed material of the fixed arc contact 4. There are features. As a specific example of the mixing ratio of copper, the mixing ratio (mass ratio) on the fixed arc contact 4 side is 20%, and the mixing ratio (mass ratio) on the movable arc contact 3 side is 30%. In addition, the mixing ratio of copper is not limited to these numerical values, and can be appropriately selected as long as the mixing ratio of copper in the movable arc contact 3 is larger than the mixing ratio of copper in the fixed arc contact 4. It is.

可動接点部Ａには可動通電接触子１および可動アーク接触子３と一体的に移動する部材として、絶縁ノズル５、パッファシリンダ６および操作ロッド７が設けられている。このうち、可動アーク接触子３と操作ロッド７は同一径の円筒状部材から構成され、同心軸上に配置されている。可動アーク接触子３はパッファシリンダ６の端面の上面側に設置され、操作ロッド７はパッファシリンダ６の端面の下面側に設置されている。 The movable contact portion A is provided with an insulating nozzle 5, a puffer cylinder 6 and an operating rod 7 as members that move integrally with the movable energizing contact 1 and the movable arc contact 3. Among these, the movable arc contact 3 and the operation rod 7 are composed of cylindrical members having the same diameter, and are arranged on concentric axes. The movable arc contact 3 is installed on the upper surface side of the end surface of the puffer cylinder 6, and the operation rod 7 is installed on the lower surface side of the end surface of the puffer cylinder 6.

パッファシリンダ６の端面の上面側には可動アーク接触子３を外側から囲むようにして絶縁ノズル５が設置され、さらに絶縁ノズル５の外側に可動通電接触子１が設置されている。パッファシリンダ６の端面には貫通穴６ａが開口されている。貫通穴６ａの外周部に沿って絶縁ノズル５が取り付けられ、貫通穴６ａの内周部に沿って可動アーク接触子３および操作ロッド７が取り付けられている。 An insulating nozzle 5 is installed on the upper surface side of the end surface of the puffer cylinder 6 so as to surround the movable arc contact 3 from the outside, and a movable energizing contact 1 is installed outside the insulating nozzle 5. A through hole 6 a is opened on the end surface of the puffer cylinder 6. The insulating nozzle 5 is attached along the outer peripheral portion of the through hole 6a, and the movable arc contact 3 and the operation rod 7 are attached along the inner peripheral portion of the through hole 6a.

パッファシリンダ６の内部にはパッファピストン１０が摺動自在に設置されている。パッファシリンダ６の内壁とパッファピストン１０に囲まれた空間からパッファ室９が構成される。パッファピストン１０の下面側には円筒状のピストン支え１２が取り付けられており、このピストン支え１２を介して、パッファピストン１０が図示しないタンクの内壁部に固定されている。 A puffer piston 10 is slidably installed inside the puffer cylinder 6. A puffer chamber 9 is formed by a space surrounded by the inner wall of the puffer cylinder 6 and the puffer piston 10. A cylindrical piston support 12 is attached to the lower surface side of the puffer piston 10, and the puffer piston 10 is fixed to an inner wall portion of a tank (not shown) via the piston support 12.

操作ロッド７はパッファ室９内部からパッファピストン１０を貫通し、絶縁ロッド（図示せず）を介して、操作機構（図示せず）と接続されている。操作ロッド７は中空部７ａと中実部７ｂとから構成されている。操作ロッド７の中空部７ａの端部の壁面には排気穴１１が設けられている。 The operation rod 7 penetrates the puffer piston 10 from the inside of the puffer chamber 9, and is connected to an operation mechanism (not shown) through an insulating rod (not shown). The operating rod 7 includes a hollow portion 7a and a solid portion 7b. An exhaust hole 11 is provided in the wall surface at the end of the hollow portion 7 a of the operating rod 7.

（遮断動作）
以上の構成を有するパッファ形ガス遮断器が投入状態から遮断動作を始めると、操作機構からの駆動力を受けて、操作ロッド７およびパッファシリンダ６が図１で下方向に移動する。図１（ｂ）の遮断過程途中では、パッファシリンダ６の下降に伴って、可動通電接触子１が固定通電接触子２から離れ、可動アーク接触子３が固定アーク接触子４から離れる。 (Blocking operation)
When the puffer-type gas circuit breaker having the above configuration starts a shut-off operation from the on state, the operating rod 7 and the puffer cylinder 6 move downward in FIG. 1 in response to the driving force from the operating mechanism. In the middle of the shut-off process in FIG. 1B, the movable energizing contact 1 is separated from the fixed energizing contact 2 and the movable arc contact 3 is separated from the fixed arc contact 4 as the puffer cylinder 6 is lowered.

可動アーク接触子３と固定アーク接触子４が離れるとき、アーク接触子３，４の間にはアーク放電８が発生する。アーク放電８は電流ピークで３万度ほどの高温状態になり、電流零点に向うにつれてアーク放電８が収束し、アーク接触子３，４間のガス温度も徐々に低下する。アーク放電８の発生によって高温のガスが発生し、さらにはアーク放電８によって加熱された周りの消弧性ガスも高温ガスとなる。 When the movable arc contact 3 and the fixed arc contact 4 are separated from each other, an arc discharge 8 is generated between the arc contacts 3 and 4. The arc discharge 8 reaches a high temperature state of about 30,000 degrees at the current peak, the arc discharge 8 converges toward the current zero point, and the gas temperature between the arc contacts 3 and 4 gradually decreases. The generation of the arc discharge 8 generates a high-temperature gas, and the surrounding arc extinguishing gas heated by the arc discharge 8 also becomes a high-temperature gas.

アーク放電８によって生じた高温ガスはパッファシリンダ６の貫通穴６ａを通ってパッファ室９内に流入する。その結果、パッファ室９内のガス圧力が高まる。さらに、遮断動作の進行に伴ってパッファシリンダ６の下降が進むと、パッファシリンダ６とパッファピストン１０とは相対的に近づくように移動し、パッファ室９の容積が縮小する。したがって、パッファ室９では高温ガスの流入により昇圧したガスを圧縮することになり、効率よくガス圧を高めることができる。 The hot gas generated by the arc discharge 8 flows into the puffer chamber 9 through the through hole 6 a of the puffer cylinder 6. As a result, the gas pressure in the puffer chamber 9 increases. Further, when the puffer cylinder 6 descends with the progress of the shut-off operation, the puffer cylinder 6 and the puffer piston 10 move so as to be relatively closer, and the volume of the puffer chamber 9 is reduced. Therefore, in the puffer chamber 9, the gas whose pressure is increased by the inflow of the high temperature gas is compressed, and the gas pressure can be increased efficiently.

その後、遮断過程後半で電流零点に向けてアーク放電８が小さくなり、図１（ｃ）に示すように、アーク放電８の発生空間からのガス流入と容積縮小によって高圧力となったパッファ室９内のガスは、絶縁ノズル５を介してアーク放電８に強力に吹き付けられる。したがって、アーク放電８中の可動アーク接触子３近傍に発生した澱み点１４（図１（ｃ）に示す）において、特にアーク冷却が促進される。これにより、アーク放電８は消弧に至り、電流遮断が完了する。 Thereafter, the arc discharge 8 becomes smaller toward the current zero point in the latter half of the shut-off process, and as shown in FIG. 1C, the puffer chamber 9 becomes a high pressure due to gas inflow from the generation space of the arc discharge 8 and volume reduction. The gas inside is strongly blown to the arc discharge 8 through the insulating nozzle 5. Therefore, arc cooling is particularly promoted at the stagnation point 14 (shown in FIG. 1C) generated in the vicinity of the movable arc contact 3 in the arc discharge 8. Thereby, the arc discharge 8 is extinguished and the current interruption is completed.

アーク放電８の発生空間から排気される高温ガスは、２方向に流れる。一方の排気ガスは図１の（ｂ）、（ｃ）中の上向きの矢印Ｃに示すように、絶縁ノズル５から固定アーク接触子４に沿って流れ、固定接点部の内部を通り抜けて図示しないタンクの自由空間へと流れ出る。もう一方の排気ガスは図１の（ｂ）、（ｃ）中の下向きの矢印Ｄに示すように、中可動アーク接触子３の内部および操作ロッド７の中空部７ａに入って、排気穴１１を通過し、ピストン支え１２の内部を経て、図示しないタンクの自由空間へと流れ出る。 The hot gas exhausted from the space where the arc discharge 8 is generated flows in two directions. One exhaust gas flows from the insulating nozzle 5 along the fixed arc contact 4 as shown by an upward arrow C in FIGS. 1B and 1C, passes through the inside of the fixed contact portion, and is not shown. It flows out into the free space of the tank. The other exhaust gas enters the inside of the middle movable arc contact 3 and the hollow portion 7a of the operating rod 7 as shown by the downward arrow D in FIGS. Through the piston support 12 and flows out to the free space of the tank (not shown).

（作用効果）
第１の実施形態の作用効果は次の通りである。すなわち、図２のように、可動アーク接触子３および固定アーク接触子４間にアーク放電８が発生した状態では、接触子３，４におけるＷ／Ｃｕ混合材のアーク放電８と接触している面で、タングステンと銅が高温ガスに曝されて蒸発し、共に金属蒸気１７となる。 (Function and effect)
The operational effects of the first embodiment are as follows. That is, as shown in FIG. 2, in the state where the arc discharge 8 is generated between the movable arc contact 3 and the fixed arc contact 4, it is in contact with the arc discharge 8 of the W / Cu mixed material in the contacts 3 and 4. On the surface, tungsten and copper are exposed to high-temperature gas and are evaporated, and both become metal vapor 17.

金属蒸気１７のうち、銅はタングステンに比べて電磁波を放射しやすい。このため、銅の混合比（質量比）が３０％と高い値を示す可動アーク接触子３付近では、銅の混合比（質量比）が２０％である固定アーク接触子４付近に比べて、電磁波の放射量が多い。したがって、第１の実施形態では、アーク放電８の熱エネルギーを銅の放射エネルギーに変換させることができ、アーク放電８による高温ガスの温度を低下させることが可能である。 Of the metal vapor 17, copper is more likely to radiate electromagnetic waves than tungsten. For this reason, in the vicinity of the movable arc contact 3 where the mixing ratio (mass ratio) of copper is as high as 30%, compared to the vicinity of the fixed arc contact 4 where the mixing ratio (mass ratio) of copper is 20%, There is a lot of radiation of electromagnetic waves. Therefore, in the first embodiment, the thermal energy of the arc discharge 8 can be converted into copper radiant energy, and the temperature of the high-temperature gas due to the arc discharge 8 can be reduced.

上述したように、大電流遮断時にはアーク放電８中の可動アーク接触子３近傍に澱み点１４が発生するが、この澱み点１４の温度は、大電流遮断性能、特に熱的遮断性能にとって最も重要な温度である。第１の実施形態では、可動アーク接触子３側の銅の混合比（質量比）を３０％まで高めたことで、銅から放射される電磁波１６が増大する。このため、アーク放電８の熱エネルギーは銅蒸気の放射エネルギーにより奪われることになる。したがって、可動アーク接触子３近傍の澱み点１４におけるアーク温度が低下する。 As described above, when a large current is interrupted, a stagnation point 14 is generated in the vicinity of the movable arc contact 3 in the arc discharge 8, and the temperature of the stagnation point 14 is most important for a large current interruption performance, particularly, a thermal interruption performance. Temperature. In 1st Embodiment, the electromagnetic wave 16 radiated | emitted from copper increases by raising the mixing ratio (mass ratio) of copper by the side of the movable arc contact 3 to 30%. For this reason, the thermal energy of the arc discharge 8 is deprived by the radiant energy of the copper vapor. Therefore, the arc temperature at the stagnation point 14 in the vicinity of the movable arc contact 3 is lowered.

このような第１の実施形態によれば、絶縁ノズル５、操作ロッド７およびピストン支え１２をコンパクトにして、可動接点部の内部空間からの高温ガスの排出が滞ったとしても、銅の金属蒸気１７の放射損失を利用してアーク放電８の熱エネルギーを奪うことで、アーク放電８による過熱の発生を抑止可能である。したがって、操作機構の駆動力を低減しつつ、優れた電流遮断性能を発揮することができる。しかも、絶縁ノズル５、操作ロッド７およびピストン支え１２のコンパクト化を進めることで、自力効果の効率化や遮断動作への反力低減に寄与することができる。 According to such a first embodiment, even if the insulating nozzle 5, the operating rod 7 and the piston support 12 are made compact so that the discharge of the high temperature gas from the internal space of the movable contact portion is delayed, the copper metal vapor By taking the heat energy of the arc discharge 8 using the radiation loss of 17, it is possible to suppress the occurrence of overheating due to the arc discharge 8. Therefore, it is possible to exhibit excellent current interruption performance while reducing the driving force of the operation mechanism. In addition, by making the insulating nozzle 5, the operating rod 7 and the piston support 12 more compact, it is possible to contribute to improving the efficiency of the self-effect and reducing the reaction force to the shut-off operation.

［第２の実施形態］
（構成）
第２の実施の形態について図３を用いて説明する。図３は電流遮断直前の様子を示している。第２の実施の形態の特徴は、操作ロッド７の内面に、銅を主体とした金属製のアブレーション素子１５が設置された点にある。アブレーション素子１５とは、表面の金属が蒸発するときの気化潜熱によって周囲を冷却する部材である。アブレーション素子１５の設置場所は、アーク放電８により生じた高温ガスが接触する場所であれば、適宜選択可能である。 [Second Embodiment]
(Constitution)
A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a state immediately before current interruption. The feature of the second embodiment is that a metal ablation element 15 mainly composed of copper is installed on the inner surface of the operation rod 7. The ablation element 15 is a member that cools the surroundings by latent heat of vaporization when the metal on the surface evaporates. The installation location of the ablation element 15 can be appropriately selected as long as it is a location where the high temperature gas generated by the arc discharge 8 comes into contact.

（作用効果）
以上の第２の実施形態は、アブレーション素子１５がアーク放電８に触れることで、銅の金属蒸気１７が発生するので、アーク放電８の熱エネルギーが銅の放射エネルギーに変換されて、アーク放電８による高温ガスの温度を低下させることができる。さらに、第２の実施形態では、銅の混合比を高めた可動アーク接触子３を新たに作る必要がなく、アーク放電８のアーク温度を下げるアブレーション素子１５を操作ロッド７の内面に設置するだけで、前述の作用効果を得ることができる。 (Function and effect)
In the second embodiment described above, since the copper metal vapor 17 is generated when the ablation element 15 touches the arc discharge 8, the thermal energy of the arc discharge 8 is converted into the radiant energy of copper and the arc discharge 8. The temperature of the high temperature gas can be lowered. Furthermore, in the second embodiment, there is no need to newly make a movable arc contact 3 having an increased copper mixing ratio, and only the ablation element 15 for lowering the arc temperature of the arc discharge 8 is installed on the inner surface of the operating rod 7. Thus, the above-described effects can be obtained.

［他の実施形態］
なお、上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。 [Other Embodiments]
In addition, said embodiment is shown as an example in this specification, Comprising: It does not intend limiting the range of invention. In other words, the present invention can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.

これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、可動アーク接触子３の素材として、タングステンを主体とした素材に、タングステンよりも蒸発温度の低い金属素材を混合させた素材を使用するようにしてもよい。 These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof in the same manner as included in the scope and gist of the invention. For example, as the material of the movable arc contact 3, a material obtained by mixing a material mainly composed of tungsten with a metal material having a lower evaporation temperature than tungsten may be used.

また、アブレーション素子１５を、タングステンよりも蒸発温度の低い金属材料もしくは金属の混合材料から構成してもよい。ここでタングステンより蒸発温度の低い金属の例としては、通電容量に優れたアルミニウム、金、銀、白金などが好適である。以上のような実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Further, the ablation element 15 may be made of a metal material having a lower evaporation temperature than tungsten or a mixed metal material. Here, as an example of the metal whose evaporation temperature is lower than that of tungsten, aluminum, gold, silver, platinum, etc., which are excellent in current carrying capacity, are suitable. Also in the above embodiment, the same effect as the said embodiment can be acquired.

１…可動通電接触子
２…固定通電接触子
３…可動アーク接触子
４…固定アーク接触子
５…絶縁ノズル
６…パッファシリンダ
６ａ…貫通穴
７…操作ロッド
７ａ…中空部
７ｂ…中実部
８…アーク放電
９…パッファ室
１０……パッファピストン
１１…排気穴
１２…ピストン支え
１４…澱み点
１５…アブレーション素子
１６…放射される電磁波
１７…金属蒸気
Ａ…可動接点部
Ｂ…固定接点部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Movable energizing contact 2 ... Fixed energizing contact 3 ... Movable arc contact 4 ... Fixed arc contact 5 ... Insulating nozzle 6 ... Puffer cylinder 6a ... Through-hole 7 ... Operation rod 7a ... Hollow part 7b ... Solid part 8 ... Arc discharge 9 ... Puffer chamber 10 ... Puffer piston 11 ... Exhaust hole 12 ... Piston support 14 ... Stagnation point 15 ... Ablation element 16 ... Radiated electromagnetic wave 17 ... Metal vapor A ... Movable contact part B ... Fixed contact part

Claims

可動アーク接触子および前記可動アーク接触子に対向して配置されたアーク接触子はタングステンと銅との混合材から構成され、
前記可動アーク接触子のタングステンと銅との混合材における銅の混合比は、前記可動アーク接触子に対向して配置されたアーク接触子のタングステンと銅との混合材における銅の混合比よりも大きく設定されたガス遮断器。 The movable arc contact and the arc contact arranged to face the movable arc contact are made of a mixed material of tungsten and copper,
The mixing ratio of copper in the mixed material of tungsten and copper of the movable arc contact is larger than the mixing ratio of copper in the mixed material of tungsten and copper of the arc contact arranged to face the moving arc contact. Largely configured gas circuit breaker.

前記可動アーク接触子ないし前記可動アーク接触子に対向して配置されたアーク接触子が、タングステンと、タングステンよりも蒸発温度の低い金属材料の混合材であるガス遮断器。 A gas circuit breaker, wherein the movable arc contactor or the arc contact disposed opposite to the movable arc contactor is a mixture of tungsten and a metal material having a lower evaporation temperature than tungsten.