JP2019079698A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】逆止弁の動作速度を増加させてもストッパーとの衝突による逆止弁の変形を抑え、遮断性能が不安定になる恐れがないようにしたこと。【解決手段】本発明のガス遮断器は、上記課題を解決するために、消弧性ガスが充填された容器と、該容器内に設置された接離可能な少なくとも１対の電極と、該１対の電極間で発生したアークの熱エネルギーによって生じた高温ガスが流入される加熱昇圧室と、該加熱昇圧室と連通されている機械圧縮室と、前記加熱昇圧室と前記機械圧縮室の間の連通部に配置され、前記連通部を開閉する逆止弁と、前記１対の電極のうちの可動側電極が設置されているシャフトに設けられ、前記逆止弁の動作範囲を制限するストッパーとを備えたガス遮断器であって、前記ストッパーは、少なくとも一部が弾性体で構成されていることを特徴とする。【選択図】図１（Ｂ）

Description

本発明はガス遮断器に係り、特に、消弧性ガスを機械的に圧縮して加圧する機械圧縮室と、アークの熱エネルギーによって昇圧する加熱昇圧室とを備えているものに好適なガス遮断器に関するものである。

高電圧の電力系統に用いられるガス遮断器には、開極動作途中に消弧性ガスの圧力を上昇させ、その圧力で消弧性ガスを一対の電極間に生じるアークに吹き付けることにより電流を遮断する所謂パッファ形と呼ばれるものが一般的に用いられている。

例えば、特許文献１に記載されているガス遮断器は、消弧性ガスを機械的に圧縮して加圧する機械圧縮室と、アークの熱エネルギーによって昇圧する加熱昇圧室を有し、機械圧縮室では、油圧やばね等を駆動源とする操作器により電極と連結されたシリンダーが駆動され、シリンダーとピストンの間のガス空間の容積を小さくすることで消弧性ガスを圧縮し加圧している。加熱昇圧室では、アークの熱エネルギーで生じたアークを囲う絶縁部材の蒸気や消弧性ガスの温度上昇を利用して、シリンダーに設けられた容積固定のガス空間の圧力を上昇させている。

また、機械圧縮室と加熱昇圧室の間には、逆止弁によって開閉される連通部が設けられており、機械圧縮室よりも加熱昇圧室内の圧力が高い場合には、逆止弁は機械圧縮室方向に変位し、連通部は閉止される。このとき、加熱昇圧室からの吹付けによってのみアークを消弧する。一方、機械圧縮室の圧力が加熱昇圧室よりも高い場合には、逆止弁が熱パッファ室方向に変位し、連通部が開口される。連通部が開口すると、機械圧縮室から加熱昇圧室に流入する消弧性ガスによってアークが消弧される。

特開２０１２−７９６０１号公報

通常、逆止弁が閉止状態から開口動作を開始する直後は、開口部の断面積は連通部の最小流路断面積よりも小さくなる。このとき、機械圧縮室からのガス流量が低下するため、逆止弁の動作速度は可能な限り大きいことが望まれる。

しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術では、逆止弁を薄肉・軽量化することで容易に動作速度を増加させることができるが、逆止弁はストッパーによって動作範囲が制限されているため、逆止弁がストッパーに衝突した際、衝撃力によって逆止弁が変形する可能性がある。逆止弁が変形すると、閉止状態にも関わらず加熱昇圧室から機械圧縮室に高温ガスが移動するなどの弊害によって遮断性能が不安定になる恐れがある。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、逆止弁の動作速度を増加させてもストッパーとの衝突による逆止弁の変形を抑え、遮断性能が不安定になる恐れがないようにしたガス遮断器を提供することにある。

本発明のガス遮断器は、上記目的を達成するために、消弧性ガスが充填された容器と、該容器内に設置された接離可能な少なくとも１対の電極と、該１対の電極間で発生したアークの熱エネルギーによって生じた高温ガスが流入される加熱昇圧室と、該加熱昇圧室と連通されている機械圧縮室と、前記加熱昇圧室と前記機械圧縮室の間の連通部に配置され、前記連通部を開閉する逆止弁と、前記１対の電極のうちの可動側電極が設置されているシャフトに設けられ、前記逆止弁の動作範囲を制限するストッパーとを備えたガス遮断器であって、前記ストッパーは、少なくとも一部が弾性体で構成されているか、或は前記ストッパーは、少なくとも一部が前記逆止弁よりも弾性係数の小さな部材で形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、逆止弁の動作速度を増加させてもストッパーとの衝突による逆止弁の変形を抑え、遮断性能が不安定になる恐れのないガス遮断器を得ることができる。

本発明のガス遮断器の実施例１の概略構成を示し、通電時の断面図である。 本発明のガス遮断器の実施例１の概略構成を示し、遮断時の断面図である。 本発明のガス遮断器の実施例１に採用されるストッパーを示す断面図である。 本発明のガス遮断器の実施例２の概略構成を示す図である。 本発明のガス遮断器の実施例３の概略構成を示す図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明のガス遮断器を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に、本発明のガス遮断器の実施例１を示す。図１（Ａ）はガス遮断器の通電時の状態、図１（Ｂ）はガス遮断器の遮断時の状態を示し、図２は本実施例のガス遮断器に採用されるストッパーを示すものである。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す如く、本実施例のガス遮断器は、絶縁性を有する消弧性ガス１００（例えば，６フッ化硫黄等の硫黄を含むもの、２酸化炭素などの炭素を含んだもの、あるいはアルゴン等の不活性ガスを含むもの）が充填された容器１４と、この容器１４内に設置された接離可能な少なくとも１対の電極である可動側アーク接触子１及び固定側アーク接触子２と、この１対の電極間（可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２の間）で発生したアークの熱エネルギーによって生じた高温ガスが流入され、シリンダー６とパッファシャフト３間で、シリンダー６の先端に固定されているノズル５側に位置する加熱昇圧室８と、加熱昇圧室８と連通され、シリンダー６とパッファシャフト３間で、ノズル５とは反対側に位置する機械圧縮室１０と、加熱昇圧室８と機械圧縮室１０の間の連通部に配置され、連通部を開閉する逆止弁９と、１対の電極のうちの可動側アーク接触子１が設置されているパッファシャフト３に設けられ、逆止弁９の動作範囲を制限するストッパー７と、パッファシャフト３の先端に固定され、可動側アーク接触子１をカバーする電極カバー４と、機械圧縮室１０内を押圧するピストン１１とから概略構成されている。

即ち、本実施例のガス遮断器は、絶縁性を有する消弧性ガス１００中に接離可能な少なくとも１つ以上の対電極である例えば、可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２を有し、図１（Ａ）は、可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２が接触している通電時状態を示す。可動側アーク接触子１は、パッファシャフト３、電極カバー４、ノズル５、シリンダー６、ストッパー７と連結されている。

図示していない操作器によってパッファシャフト４が運動し、可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２が離れると、アークが電極（可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２）間に形成され、図１（Ｂ）に示す可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２が離れる遮断時の状態となる。このとき、可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２間の消弧性ガス１００が加熱され、同時に周囲に配置された電極カバー４やノズル５から高分子材料由来の蒸発ガスが生じる。

パッファシャフト３とシリンダー６の間の機械圧縮室１０は、逆止弁９で加熱圧縮室８と区分けされており、可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２間に近い加熱圧縮室８には、逆止弁９と、逆止弁９の動作範囲を制限するためのストッパー７が配置され、可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２間から遠い側の機械圧縮室内１０には、機械的圧縮用のピストン１１が設けられている。

そして、本実施例では、図２に示す如く、ストッパー７が高分子材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレンやポリイミド等）から成る円盤状の弾性体７ａと、その弾性体７ａの外側に配置された環状の金属部材（Ａｌ或いはＳＵＳ等）７ｂとで構成されている。

次に、図１（Ａ）及び図（Ｂ）を用いて、本実施例のガス遮断器における作用について説明する。

先ず、加熱昇圧室８よりも機械圧縮室１０内の圧力が大きくなると、逆止弁９は加熱圧縮室８側に変位し、機械圧縮室１０から室温のガスが流入する。このとき、逆止弁９はストッパー７と衝突することで動作範囲を制限されている。

本実施例では、ストッパー７を弾性体７ａと金属部材７ｂで構成しているので、逆止弁９がストッパー７に衝突する際の衝撃力が弾性体７ａによって吸収され、逆止弁９が受ける衝撃力を低減することができるため、逆止弁９の変形が抑制される。逆止弁９の変形が抑制されることで、薄肉・軽量化によって逆止弁９の動作速度を増加させることができ、ガス遮断器の遮断性能が不安定になる恐れがない。

また、弾性体７ａと逆止弁９の接触面を金属部材７ｂとすること、即ち、ストッパー７が逆止弁９との接触面が金属部材７ｂで構成されていることで、逆止弁９とストッパー７との衝突時に、弾性体７ａの表面が変形・欠損することを防止することができる。

更に、可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２間に最も近いストッパー７の面が金属部材７ｂとなることで、可動側アーク接触子１と固定側アーク接触子２間で形成された高温ガスによる弾性体７ａの溶損や欠損を防止することができる。

このような本実施例によれば、逆止弁９の動作速度を増加させてもストッパー７との衝突による衝撃力を低減して、逆止弁９の変形を防止することができるため、遮断性能が不安定になる恐れがなくなる。

なお、本実施例では、ストッパー７が、例えば、ポリテトラフルオロエチレンやポリイミド等から成る円盤状の弾性体７ａと、その弾性体７ａの外側に配置された環状の金属部材（Ａｌ或いはＳＵＳ等）７ｂとで構成されているが、これは、言い方を変えるとストッパー７を、逆止弁９よりも弾性係数の小さな、例えば、ポリテトラフルオロエチレンやポリイミド等から成る円盤状の弾性体７ａと、その弾性体７ａの外側に配置された環状の金属部材（Ａｌ或いはＳＵＳ等）７ｂとで構成していることでもある。

図３に、本発明のガス遮断器の実施例２を示す。

該図に示す本実施例では、ストッパー７としてＡｌ或いはＳＵＳから成るコイルばね１２を用いたものである。

このような本実施例の構造であっても、実施例１と同様に逆止弁９との衝撃力を低減することが可能である。

図４に、本発明のガス遮断器の実施例３を示す。

該図に示す本実施例では、ストッパー７としてＡｌ或いはＳＵＳから成る皿ばね１３を用いたものである。

このような本実施例の構造であっても、実施例１と同様に逆止弁９との衝撃力を低減することが可能である。

なお、上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…可動側アーク接触子、２…固定側アーク接触子、３…パッファシャフト、４…電極カバー、５…ノズル、６…シリンダー、７…ストッパー、７ａ…弾性体、７ｂ…金属部材、８…加熱昇圧室、９…逆止弁、１０…機械圧縮室、１１…ピストン、１２…コイルばね、１３…皿ばね、１４…容器、１００…消弧性ガス。

Claims (12)

1. 消弧性ガスが充填された容器と、該容器内に設置された接離可能な少なくとも１対の電極と、該１対の電極間で発生したアークの熱エネルギーによって生じた高温ガスが流入される加熱昇圧室と、該加熱昇圧室と連通されている機械圧縮室と、前記加熱昇圧室と前記機械圧縮室の間の連通部に配置され、前記連通部を開閉する逆止弁と、前記１対の電極のうちの可動側電極が設置されているシャフトに設けられ、前記逆止弁の動作範囲を制限するストッパーとを備えたガス遮断器であって、
   前記ストッパーは、少なくとも一部が弾性体で構成されていることを特徴とするガス遮断器。
2. 請求項１に記載のガス遮断器において、
   前記ストッパーは、少なくとも前記逆止弁との接触面が金属部材で構成されていることを特徴とするガス遮断器。
3. 請求項１に記載のガス遮断器において、
   前記ストッパーは、少なくとも前記１対の電極間に最も近い面が金属部材で構成されていることを特徴とするガス遮断器。
4. 請求項１に記載のガス遮断器において、
   前記ストッパーは、円盤状の弾性体と、該弾性体の外側に配置された環状の金属部材とで構成されていることを特徴とするガス遮断器。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のガス遮断器において、
   前記弾性体はポリテトラフルオロエチレン或いはポリイミドから成り、前記金属部材はＡｌ或いはＳＵＳから成ることを特徴とするガス遮断器。
6. 請求項１に記載のガス遮断器において、
   前記ストッパーは、コイルばね構造から成ることを特徴とするガス遮断器。
7. 請求項６に記載のガス遮断器において、
   前記コイルばねは、Ａｌ或いはＳＵＳから成ることを特徴とするガス遮断器。
8. 請求項１に記載のガス遮断器において、
   前記ストッパーは、皿ばね構造から成ることを特徴とするガス遮断器。
9. 請求項８に記載のガス遮断器において、
   前記皿ばねは、Ａｌ或いはＳＵＳから成ることを特徴とするガス遮断器。
10. 消弧性ガスが充填された容器と、該容器内に設置された接離可能な少なくとも１対の電極と、該１対の電極間で発生したアークの熱エネルギーによって生じた高温ガスが流入される加熱昇圧室と、該加熱昇圧室と連通されている機械圧縮室と、前記加熱昇圧室と前記機械圧縮室の間の連通部に配置され、前記連通部を開閉する逆止弁と、前記１対の電極のうちの可動側電極が設置されているシャフトに設けられ、前記逆止弁の動作範囲を制限するストッパーとを備えたガス遮断器であって、
    前記ストッパーは、少なくとも一部が前記逆止弁よりも弾性係数の小さな部材で形成されていることを特徴とするガス遮断器。
11. 請求項１０に記載のガス遮断器において、
    前記ストッパーは、前記逆止弁よりも弾性係数の小さな円盤状の弾性体と、該弾性体の外側に配置された環状の金属部材とで構成されていることを特徴とするガス遮断器。
12. 請求項１１に記載のガス遮断器において、
    前記弾性体はポリテトラフルオロエチレン或いはポリイミドから成り、前記金属部材はＡｌ或いはＳＵＳから成ることを特徴とするガス遮断器。

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