JP2522244B2 - ガス開閉器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明はガス開閉器（しゃ断器をも含む概念として
使用する）に関し、さらに詳細にいえば、しゃ断動作時
に発生するアークに、ガスを吹付けることにより消弧性
能を高めているガス開閉器に関する。

〈従来の技術〉 従来から、消弧性能を向上させるために、種々の構成
のガス開閉器が提供されている。

第５図は、ガスを吹付けて消弧性能を向上させるよう
にしたガス開閉器の従来例を示す概略図であり、絶縁容
器（21）の内部に、固定接触子（22）と可動接触子（2
3）とを設け、上記固定接触子（22）を、区画部材（2
4）を包囲することにより、固定接触子（22）側を昇圧
室（25）とし、可動接触子（23）側を排気室（26）とし
て構成しているとともに、区画部材（24）の底部に固定
されたノズル（20）を通して、可動接触子（23）を昇圧
室（25）へ導入している。また、可動接触子（23）は、
上半部が筒状に形成されており、筒状部の所定位置には
ガス流通用の排気口（27）が形成されている。そして、
上記絶縁容器（21）の内部には、消弧性ガスとしてのSF
₆ガスが封入されている。

以上の構成のガス開閉器であれば、しゃ断動作時にお
いて固定接触子（22）と可動接触子（23）との間に発生
するアーク（28）により、昇圧室（25）の圧力を上昇さ
せて、昇圧室（25）から排気口（27）を通して排気室
（26）へ向うガス流（29）を発生させ、該ガス流をアー
ク（28）に吹付けることにより、アーク（28）を迅速に
消弧させることができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記開閉器によれば、しゃ断動作時におい
て、昇圧室（25）全体がアークの輻射熱にさらされてし
まうので、しゃ断完了後において、昇圧室（25）の消弧
ガスが冷却されるまで時間がかかることになる。しか
も、昇圧室（25）の消弧ガスは、排気室（26）側の清浄
なガスに比べて温度が高く、かつ、分解された成分を多
量に含むことから、清浄なガスに比べて比重が小さく、
昇圧室（25）の上部に残留する結果、排気室（26）側の
清浄なガスと、昇圧室（25）側の劣化ガスとの置換を効
果的に行なわせることができなくなる。

このため、しゃ断動作を短時間に繰返した場合におい
て、アークに対して清浄なガスを吹付けることができ
ず、次第にしゃ断性能が悪くなるという問題がある。

この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、
しゃ断動作後における昇圧室の中での、劣化ガスの置換
を効果的に行なわせることができるガス開閉器を提供す
ることを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するためのこの発明のガス開閉器は、
可動接触子にはガス流通用の排気口が備えられ、昇圧室
内にアーク発生部を包囲してアークの輻射熱をしゃ断す
る隔壁を設け、昇圧室内に、この隔壁に隔てられている
とともに上記昇圧室と連通したガス空間を設けたことを
特徴とする。

上記隔壁の内側には、アークの輻射熱を拡散させる周
溝が形成されていることが好ましい。

〈作用〉 上記の構成のガス開閉器であれば、しゃ断動作中に発
生するアークにより、昇圧室の圧力を上昇させて、昇圧
室から排気口を通してガス流を発生させ、該ガス流をア
ークに吹付けてアークを迅速に消弧させることができ
る。

一方、上記ガス空間内のガスは、昇圧室内にあって
は、アークの輻射熱をしゃ断する隔壁に隔てられている
ため残留し、しかもアークの輻射熱により加熱されるの
が抑制されている。そして、しゃ断動作後において、こ
の昇温が抑制されたガスを、昇圧室内で流通させること
により、昇圧室に温度差に基づく対流を生じさせること
ができる。このため、昇圧室内のアーク発生位置の周囲
のガスと置換することができ、新たに起こるしゃ断動作
に備えることができる。

また、上記隔壁の内側にアークの輻射熱を拡散させる
周溝が形成されていれば、アークの輻射熱の直接反射に
よるアークの昇温を効果的に防止することができる。

〈実施例〉 以下実施例に示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はガス開閉器の要部を示す概略図であり、合成
樹脂等の絶縁素材で形成される絶縁容器（11）の内部
に、固定接触子（12）を不動状に取付けているととも
に、絶縁容器（11）の下面板の中央部を気密的に貫通さ
せて可動接触子（13）を取付けてあり、さらに区画部材
（14）により上記固定接触子（12）を包囲して、固定接
触子（12）側を昇圧室（15）とし、可動接触子（13）側
を排気室（16）としている。そして、区画部材（14）の
底部に固定されたノズル（10）を通して、上記可動接触
子（13）を、昇圧室（15）に導入している。また、上記
可動接触子（13）は、上部を筒状に形成しているととも
に、筒状部の下部に、ガス流通用の排気口（17）を形成
している。

上記ノズル（10）の上端部（10a）の内径は、可動接
触子（13）の挿通状態において、所定の隙間（ｓ）を形
成すべく、可動接触子（13）の先端部外径よりも所定量
大きく形成されている。そしてノズル（10）の排気室
（16）側を、下方へ延る円筒体（10b）として形成し、
その内面を上端部（10a）よりも大径に形成することに
より、該内面と可動接触子（13）との間で、ガス吸込み
用の空間（Ａ）を形成している。また、可動接触子（1
3）の外面所定部には、上記円筒体（10b）の内面に対し
て気密的に接触する段部（13a）を形成してあり、可動
接触子（13）を固定接触子（12）から離隔させることに
より、上記空間（Ａ）の内容積を増加させ得るように構
成してある。そして、ノズル（10）の下端側所定部に、
第２の排気口（10c）を形成することにより、可動接触
子（13）がフルストローク付近まで開極した時点で、上
記空間（Ａ）を排気室（16）へ連通させ得るようになっ
ている。なお、上記絶縁容器（11）の内部には、消弧ガ
スとしてのSF₆ガスを封入してある。

上記の構成のガス開閉器において、昇圧室（15）に
は、区画部材（14）の内周から所定間隔離した状態で、
筒状の隔壁（18a）を設けてあり、この隔壁（18a）と区
画部材（14）の内周との間を、アークから熱的にしゃ断
されたガス空間（18）として構成している。即ち、上記
隔壁（18a）は、固定接触子（12）と可動接触子（13）
との接触部、つまりアーク発生部を包囲しているもので
あり、第３図に示すように、区画部材（14）と隔壁（18
a）との間に所定間隔毎に介在させた固定板（18b）によ
り、上下方向へのガスの流通を許容すべく浮揚状態に支
持されている。

以上の構成であれば、通電状態から可動接触子（13）
を下降させて電路のしゃ断を行なおうとすれば、固定接
触子（12）と可動接触子（13）との間にアークが発生
し、昇圧室（15）の圧力が上昇するので、昇圧室（15）
と排気室（16）との間に差圧が生じ、この差圧に対応す
るガス流（19a）が形成される。さらに可動接触子（1
3）が固定接触子（12）から離隔する方向に移動する
と、ガス吸込み用の空間（Ａ）の内容積が増加し、該空
間（Ａ）に負圧が生じるので、昇圧室（15）と空間
（Ａ）との間の圧力差に対応するガス流（19b）が形成
される。そして、可動接触子（13）がフルストローク付
近まで開極すると、第２の排気口（10c）が開口するの
で、この排気口（10c）を通して、上記ガス流（19b）を
排気室（16）側へ排気することができる。

この際、ガス空間（18）内に導入されているガスにつ
いては、昇圧室（15）内にあってもアークの輻射熱に直
接さらされることなく比較的低温状態で残っている。こ
のため、しゃ断動作終了後において、昇圧室（15）の上
部に残留している劣化ガスと、ガス空間（18）内に残留
しているガスとの温度差により、昇圧室（15）内に対流
を生じることになる。したがって、上記劣化ガスと、排
気室（16）側の清浄な清浄なガスとの置換を、徐々にか
つ効果的に行なわせることができる（第２図参照）。

なお、しゃ断動作中に発生したアークについては、上
記した二つのガス流（19a）（19b）により、速やかに冷
却することができるので、良好なしゃ断性能を発揮させ
ることができる。即ち、小電流をしゃ断する場合には、
アーク入力が小さいので、ガス流（19a）による吹付け
効果が余り高くないが、ガス流（19b）による吹付け効
果が上記吹付け効果よりも大きく作用するので、従来の
膨脹型ガス吹付け式のガス開閉器においておいては、余
り良好なしゃ断性能を発揮させることができなかったの
と比較して、より優れたしゃ断性能を発揮させることが
できる。

また、中、大電流をしゃ断する場合には、しゃ断初期
においては、ガス流（19a）による吹付け効果が高い
が、可動接触子（13）がフルストローク付近まで開極し
た時点から、空間（Ａ）が排気室（16）と連通するの
で、ガス流（19b）もアークに対して効果的に吹付ける
ことができ、この結果、アークの足の部分に対してもガ
スの吹付けを効果的に行なわせることができる。即ち、
中、大電流域のしゃ断性能をより向上させることができ
る。

上記隔壁（18a）としては、第４図に示すように、断
面がＶ字状の周溝（18c）を内周側に形成したものであ
ってもよく、この場合には、アークの輻射熱を斜め方向
へも拡散させて、アーク側へ輻射熱が直接反射してくる
のを効果的に阻止し、アークがさらに昇温するのを抑制
して、しゃ断性能を改善することができる。さらに詳細
にいえば、第１図から第３図の実施例においては、区画
部材（14）が円筒状に形成されている構造上、アークの
輻射熱が、区画部材（14）の内面で反射してアークに集
中的に投射され、アークの温度がさらに上昇し、昇圧室
（15）のガスの温度が必要以上に高められ、この結果と
して、アークの吹付けによる冷却効果が低下することも
あった。しかし、上記のように、周溝（18c）を形成す
ることにより、アーク側へ輻射熱が直接反射してくるの
を効果的に阻止することができるので、アークの輻射熱
により、アーク自体がさらに昇温するのを抑制すること
ができ、ひいては昇圧室（15）のガスの昇温を抑制する
ことができる。したがって、電流零点前後での電子イオ
ンとの再結合を速やかに行なわせ、絶縁回復特性を向上
させることができる。特に、上記周溝（18c）を形成す
ることにより、隔壁（18a）とアーク側のガスとの接触
面積が増大するので、両者間の熱交換を促進させること
ができ、しゃ断後における高温ガスを速やかに冷却する
こともできる。このため、高速再閉路の動作責務の場合
のように、短時間にしゃ断投入動作を繰返す際の、しゃ
断性能の一層の向上を図ることもできる。しかも、アー
クから周溝（18c）側へ到達する輻射熱を、周溝（18c）
からの反射熱にて散乱させて減衰させることもできる。
なお、上記周溝（18c）からの反射熱により、昇圧室（1
5）の他部分が昇温することになるが、全体的に見れ
ば、昇圧室（15）のガスの昇温を抑制することができ
る。

また、上記した周溝（18c）は、縦方向に形成されて
いるものであってもよく、その断面形状としても、図示
したＶ溝形状のほか、ローレット溝等、種々の溝形状で
実施することができる。なお、周溝（18c）は、少なく
ともアーク発生付近を包囲するように形成されていれば
よい。

さらに、上記した周溝（18c）に代えて、例えば、黒
色耐熱性塗料等の塗料を、隔壁（18a）の内面にコーテ
ィングしてもよく、この場合には、輻射熱をある程度吸
収させることにより、アークに対する反射抑制効果を得
ることができる。

一方、隔壁（18a）を支持している固定板（18b）につ
いては、放熱性の良好な素材で形成するのが好ましく、
この場合には、固定板（18B）を冷却用のフィンとして
作用させることができるので、ガスの対流、および冷却
効果を一層高めることができる。

なお、この発明は、固定接触子に近接させてコイルを
取付け、アーク電流を該コイルに導いて磁界を発生さ
せ、アークを回転させることにより、大電流域での消弧
性能を一層向上させるようにしたガス開閉器や、その他
の構造のガス開閉器についても勿論適用することができ
る。

さらに、この発明のガス開閉器としては、上記実施例
に限定されるものでなく、この発明の要旨を変更しない
範囲で種々の設計変更を施すことができる。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明のガス開閉器によれば、しゃ断
後、昇圧室内での劣化ガスと、昇圧室内での熱にさらさ
れていない清浄なガスとの置換を効果的に行なわせ、し
ゃ断動作を繰返し行なった場合にも、安定した消弧性能
を発揮させ得るという特有の効果を奏する。特に、高速
再閉路のように短時間でしゃ断投入を繰り返す場合に有
効である。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例としてのガス開閉器のしゃ
断途中を示す縦断面図、 第２図はしゃ断動作完了時を示す縦断面図、 第３図は前図III-IIIにおける断面図、 第４図は他の実施例を示す要部断面図、 第５図は従来のガス開閉器の一例を示す縦断面図。 （11）……絶縁容器、（12）……固定接触子 （13）……可動接触子、（15）……昇圧室 （16）……排気室、（18）……ガス空間

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−97773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−112216（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−54139（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−144726（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消弧性ガスを封入した絶縁容器の内部に昇
   圧室を設け、該昇圧室に固定接触子を設けているととも
   に、可動接触子を上記昇圧室に導入しているガス開閉器
   において、 上記可動接触子はガス流通用の排気口を有するものであ
   り、昇圧室内にアーク発生部を包囲してアークの輻射熱
   をしゃ断する隔壁を設け、同昇圧室内に、この隔壁に隔
   てられているとともに上記昇圧室と連通したガス空間を
   設けたことを特徴とするガス開閉器。
2. 【請求項２】上記隔壁の内側に、アークの輻射熱を拡散
   させる周溝を形成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のガス開閉器。