JP6017105B1 - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

ガス遮断器（５０）は、絶縁ガスが封入された第１のタンク（１０）と、第１のタンク（１０）の内部に設けられた固定接触子（１）と、第１のタンク（１０）の内部に設けられて、固定接触子（１）に接触する位置と固定接触子（１）と離間した位置との間で往復可能とされた可動接触子（２）と、可動接触子（２）が、固定接触子（１）と接触した位置から可動接触子（２）と離間する位置に移動する方向を第１の方向とした場合に、可動接触子（２）が第１の方向に移動する際に、固定接触子（１）に向けて絶縁ガスを噴出するノズル（５）と、第１の方向と反対の方向を第２の方向とした場合に、ノズル（５）から噴出されたガスを第２の方向に向けて案内する筒体（６）と、第１のタンク（１０）に対して第２の方向側に接続された第２のタンク（２０）と、を備える。

Description

本発明は、絶縁ガスが封入されたタンク内で電流を遮断するガス遮断器に関するものである。

従来より、特許文献１に示すように、絶縁ガスが封入されたタンク内に可動接触子と固定接触子を設けたガス遮断器が用いられている。このようなガス遮断器では、可動接触子が固定接触子に接触することで、電流の供給対象に電流が投入され、その状態から可動接触子が固定接触子と離間することで電流が遮断される。可動接触子には、可動接触子が固定接触子から離間する際にタンク内の絶縁ガスを固定接触子に向けて噴出させるノズルが設けられる。固定接触子に向けて噴出された絶縁ガスによって、可動接触子と固定接触子との間で発生するアークの消弧が図られる。

特開２００５−１９２７３号公報

ノズルから噴出された絶縁ガスは、アークによって温度が上昇する。そのため、ガス遮断器では、ノズルから噴出された絶縁ガスを冷却するための冷却筒が設けられる場合がある。絶縁ガスは、冷却筒の内側を通過することで、冷却筒への放熱による冷却が図られる。

冷却筒を通過した絶縁ガスは、タンクの壁面に衝突して、冷却筒の周囲に戻ってくる。絶縁ガスは、冷却筒の通過後もある程度の温度を維持しており、冷却筒の周囲に戻ってくるまでの過程でも温度が低下する。しかしながら、冷却筒の周囲に戻ってくるまでの過程での絶縁ガスの温度の低下が不十分である場合には、冷却筒の周囲で絶縁ガスの密度が低下して絶縁性能が低下し、地絡が発生する可能性がある。

そこで、冷却筒からタンクの壁面までの距離を長くして、冷却筒を通過してから冷却筒の周囲に戻ってくるまでに絶縁ガスの温度が十分に低下させることが考えられるが、タンクの壁面と各接触子との距離が大きくなってしまう。冷却ガスが衝突する壁面は、タンクに形成されたメンテナンス用の開口を塞ぐ蓋で構成される場合がある。この場合、タンクの壁面と各接触子との距離が大きくなることで、各接触子を交換するメンテナンスの作業性が低下してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、地絡の発生の抑制とメンテナンス性の向上を図ることができ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、本発明は、第１のタンクと、固定接触子と、可動接触子と、ノズルと、筒体と、第２のタンクとを備えるガス遮断器である。第１のタンクには、絶縁ガスが封入されている。固定接触子は、第１のタンクの内部に設けられる。可動接触子は、第１のタンクの内部に設けられて、固定接触子に接触する位置と固定接触子と離間した位置との間で往復可能とされている。ノズルは、可動接触子が、固定接触子と接触した位置から可動接触子と離間する位置に移動する方向を第１の方向とした場合に、可動接触子が第１の方向に移動する際に、固定接触子に向けて絶縁ガスを噴出する。筒体は、第１の方向と反対の方向を第２の方向とした場合に、ノズルから噴出されたガスを第２の方向に向けて案内する。第２のタンクは、第１のタンクに対して第２の方向側に接続されている。

本発明にかかるガス遮断器によれば、地絡の発生の抑制とメンテナンス性の向上を図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縦断面図であって、固定接触子と可動接触子とが接触した状態を示す図 実施の形態１にかかるガス遮断器の縦断面図であって、固定接触子と可動接触子とが離間した状態を示す図 実施の形態１にかかるガス遮断器を図２に示すＡ−Ａ線に沿って見た横断面図 実施の形態１の変形例１にかかるガス遮断器の端末タンク部分を示す縦断面図 実施の形態１の変形例１にかかるガス遮断器を図４に示すＢ−Ｂ線に沿って見た横断面図 図４に示す矢印Ｃに沿って見た拡散促進部を示す図 実施の形態１の変形例２にかかるガス遮断器の端末タンク部分を示す縦断面図 実施の形態１の変形例２にかかるガス遮断器を図７に示すＤ−Ｄ線に沿って見た横断面図 実施の形態１の変形例３にかかるガス遮断器の端末タンク部分を示す縦断面図 実施の形態１の変形例３にかかるガス遮断器を図９に示すＥ−Ｅ線に沿って見た横断面図

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の縦断面図であって、固定接触子と可動接触子とが接触した状態を示す図である。図２は、実施の形態１にかかるガス遮断器の縦断面図であって、固定接触子と可動接触子とが離間した状態を示す図である。図３は、実施の形態１にかかるガス遮断器を図２に示すＡ−Ａ線に沿って見た横断面図である。ガス遮断器５０は、第１のタンクである主タンク１０と、固定接触子１と、可動接触子２と、可動側筒体３と、ピストン４と、ノズル５、筒体である冷却筒６と、第２のタンクである端末タンク２０と、吸湿剤収容部７とを備える。

主タンク１０は、軸１１を中心に延びる円筒形状を呈する。主タンク１０の内部には、絶縁ガスが封入されている。絶縁ガスは、例えばＳＦ_６である。主タンク１０には、軸１１に沿った一端側に開口１０ａが形成されている。

固定接触子１は、主タンク１０の内部で軸１１と同軸に設けられる。可動接触子２は、主タンク１０の内部に設けられて、軸１１に沿って移動可能とされる。より具体的には、可動接触子２は、図１に示すように固定接触子１に接触する位置と、図２および図３に示すように固定接触子２と離間した位置との間で往復移動可能とされる。可動接触子２が固定接触子１に接触することで、電流の供給対象に電流が投入される。なお、可動接触子２を移動させるリンク機構等については図示を省略する。

可動接触子２は、固定接触子１を挟んで、タンク１０の開口１０ａの反対側となる位置に設けられる。したがって、可動接触子２は、固定接触子１に接触する方向に移動する場合には、開口１０ａに近接する方向に移動し、固定接触子１と離間する方向に移動する場合には、開口１０ａから離れる方向に移動する。なお、可動接触子２が固定接触子１と離間する位置に移動する方向である第１の方向を矢印Ｘに示す方向として図示している。また、可動接触子２が固定接触子１と接触する位置に移動する方向である第２の方向を矢印Ｙに示す方向として図示している。第１の方向（矢印Ｘに示す方向）と第２の方向（矢印Ｙに示す方向）と軸１１とは平行である。

可動側筒体３は、軸１１を中心軸とする筒状形状を呈しており、主タンク１０の内部において、可動接触子２の周囲を囲むように設けられる。可動側筒体３は、可動接触子２に連動して移動する。

ピストン４は、可動側筒体３の内側に設けられて、可動側筒体３と可動接触子２との隙間を塞ぐ。ピストン４は、可動接触子２および可動側筒体３と連動した移動は行わず、主タンク１０の内部での位置は固定されている。図１に示すように可動接触子２が固定接触子１と接触した状態において、可動側筒体３の内側となる空間であって、ピストン４よりも矢印Ｙに示す方向側となる空間がパッファ室８を構成する。ノズル５は、可動側筒体３に対して、矢印Ｙに示す方向側となる端部に設けられる。

図１に示すように、可動接触子２が固定接触子１と接触した位置から、図２および図３に示すように矢印Ｘに示す方向に移動して固定接触子１と離間する際に、可動接触子２、可動側筒体３、およびノズル５は矢印Ｘに示す方向に移動するもののピストン４が移動しないため、パッファ室８の容積が縮小され、パッファ室８内の絶縁ガスがノズル５から固定接触子１に向けて噴出される。

可動接触子２が固定接触子１から離間する際に、可動接触子２と固定接触子１との間にアークが発生する場合がある。可動接触子２と固定接触子１との間で発生したアーク９は、ノズル５から噴出された絶縁ガスによって消弧される。この際、ノズル５から噴出された絶縁ガスは、アーク９が発する熱によって温度が上昇する。

冷却筒６は、固定接触子２の矢印Ｙに示す方向側に設けられて、軸１１を中心軸とする筒状形状を呈している。ノズル５から噴出された絶縁ガスは、冷却筒６の内側を通ることで、矢印Ｙに示す方向に向けて案内される。これにより、ノズル５から噴出された絶縁ガスは、主タンク１０の開口１０ａに向かって流れる。また、絶縁ガスが冷却筒６の内側を通過する過程で、絶縁ガスから冷却筒６に放熱されることで、アーク９によって温度が上昇された絶縁ガスの冷却が図られる。

端末タンク２０は、主タンク１０の開口１０ａ部分に接続されるタンクである。端末タンク２０は、開口１０ａを通して主タンク１０の内部と連通される。これは、主タンク１０の絶縁ガスが封入される空間を、端末タンク２０で矢印Ｙに示す方向側に延長していると換言できる。端末タンク２０の内部には、主タンク１０の開口１０ａを通して、ノズル５から噴出された絶縁ガスが矢印Ｙに示す方向に沿った流れで流入する。

端末タンク２０は、図２および図３に示すように、軸１１と直交する軸１２を中心軸とする円筒形状を呈している。また、端末タンク２０の内部の空間は、軸１１に沿って見た場合に、開口１０ａの面積よりも大きな断面積となっている。これは、端末タンク２０の円筒形状部分から主タンク１０の開口１０ａに向かう過程で、内部の空間が狭くなる段差形状が形成されると換言できる。

吸湿剤収容部７は、端末タンク２０の内部であって、主タンク１０の開口１０ａと対向する領域を避けた位置に設けられる。本実施の形態では、端末タンク２０の内側面であって、軸１２に沿って見て円形形状を呈する平坦面に吸湿剤収容部７が設けられている。吸湿剤収容部７は、吸湿剤を収容するケースである。吸湿剤収容部７に収容された吸湿剤によって、絶縁ガスに含まれる湿気を吸湿することで、主タンク１０および端末タンク２０の内部での湿度の上昇による絶縁性能の低下を防いでいる。

以上説明したガス遮断器５０によれば、可動接触子２が固定接触子１から離間する際にノズル５から噴出された絶縁ガスが、開口１０ａを通って端末タンク２０の内部に流入する。そして、端末タンク２０の内部に流入した絶縁ガスは、図２および図３において符号を付していない矢印で示すように、端末タンク２０の内側面のうち軸１１と重なる壁面に衝突する。そして、端末タンク２０の内側面のうち軸１１と重なる壁面に衝突した絶縁ガスは、周囲に拡散され、主タンク１０側に向けて流れを変える。

また、ガス遮断器５０では、円筒形状部分から主タンク１０の開口１０ａに向かう過程で、内部の空間が狭くなる段差形状が形成されている。そのため、端末タンク２０の内部で主タンク１０に向かう絶縁ガスの流れは、段差形状部分で流れの向きが変えられる。そのため、端末タンク２０の内部に流入した絶縁ガスは、端末タンク２０の内部を循環する。したがって、端末タンク２０を設けない場合に比べて、絶縁ガスが冷却筒６の周囲に戻りにくくなる。これにより、高温の絶縁ガスが冷却筒６の周囲に戻り、冷却筒６の周囲で絶縁ガスの密度が低下して絶縁性能が低下することを防ぐことができる。すなわち、冷却筒６の周囲において絶縁ガスの密度が低下して、主タンク１０と冷却筒６との間で地絡が発生することを抑制することができる。

また、端末タンク２０を設けない場合に比べて、冷却筒６を通過した絶縁ガスが冷却筒６の周辺に戻ってくるまでの距離を長くすることができる。したがって、絶縁ガスの一部が端末タンク２０の内部で循環せずに冷却筒６の周囲に戻ってきた場合であっても、その過程での絶縁ガスの温度の低下の幅が、端末タンク２０を設けない場合に比べて大きくなる。したがって、冷却筒６の周囲に高温の絶縁ガスが戻ることで絶縁ガスの密度が低下し、地絡が発生することをより確実に抑制することができる。

また、端末タンク２０を取り外すことで、開口１０ａを通して固定接触子１および可動接触子２にアクセスすることができる。ここで、主タンク１０と端末タンク２０とを合わせた空間を、主タンク１０だけで確保する場合、すなわち主タンク１０を単に矢印Ｙに示す方向に延長させた場合に比べて、本実施の形態では開口１０ａの位置を固定接触子１および可動接触子２に近づけることができる。したがって、開口１０ａを通して行う固定接触子１および可動接触子２のメンテナンスの、作業性の向上を図ることができる。

また、吸湿剤収容部７が、開口１０ａと対向する領域を避けた領域に設けられているので、矢印Ｙに示す方向に沿って流れてくる絶縁ガスの圧力によって、吸湿剤収容部７が変形することを抑えることができる。また、端末タンク２０にメンテナンス用の開口を設けて、その開口を利用して吸湿剤収容部７の交換を行うことが考えられる。この場合、本実施の形態では、軸１１を中心として端末タンク２０の角度を異ならせることで、吸湿剤収容部７と開口の位置を変化させることができる。そのため、吸湿剤収容部７と開口の位置を、ガス遮断器５０の設置環境に合わせて、メンテナンス性に優れた位置に設定することが容易となる。

図４は、実施の形態１の変形例１にかかるガス遮断器５０の端末タンク２０部分を示す縦断面図である。図５は、実施の形態１の変形例１にかかるガス遮断器５０を図４に示すＢ−Ｂ線に沿って見た横断面図である。

本変形例１にかかるガス遮断器５０では、端末タンク２０の内側面のうち主タンク１０の開口１０ａと対向する領域に、絶縁ガスの拡散を促進する拡散促進部１３が設けられている。図６は、図４に示す矢印Ｃに沿って見た拡散促進部１３を示す図である。

拡散促進部１３は、断面Ｌ字状の２本の部材を互いに交差させた形状を呈する。断面Ｌ字状の角部を主タンク１０側に向けて設置することで、拡散促進部１３に衝突した絶縁ガスが円滑に進行方向を変えて、周囲への拡散が促進される。これにより、端末タンク２０の内部での絶縁ガスの流れが安定して、絶縁ガスが端末タンク２０の内部で循環しやすくなる。これにより、冷却筒６への絶縁ガスの戻りを抑えることができ、地絡の発生の抑制を図ることができる。

図７は、実施の形態１の変形例２にかかるガス遮断器５０の端末タンク２０部分を示す縦断面図である。図８は、実施の形態１の変形例２にかかるガス遮断器５０を図７に示すＤ−Ｄ線に沿って見た横断面図である。

本変形例２にかかるガス遮断器５０では、端末タンク２０が、軸１１と直交する軸１２を中心軸とする断面が楕円形状の筒状形状を呈している。このように、端末タンク２０を断面が楕円形状の筒状形状とした場合であっても、主タンク１０と端末タンク２０との間に段差形状を設けることができ、その段差形状によって絶縁ガスを端末タンク２０の内部で循環させて、地絡の発生を抑制することができる。

また、図１から図６で示した円筒形状の端末タンク２０と同様に、冷却筒６の周囲に戻った絶縁ガスの低温度化およびメンテナンス性の向上を図ることができる。

また、図７に示すように、楕円の短軸を軸１１と平行、すなわち矢印Ｘに示す方向と平行とすることで、図１から図６で示した円筒形状の端末タンク２０に比べて、矢印Ｘに示す方向に沿った長さを短くすることができる。この場合であっても、楕円の長軸の長さを調整することで、端末タンク２０の内部の容積を十分に確保して、絶縁ガスが冷却筒６の周囲に戻りにくくすることができる。これにより、ガス遮断器５０の矢印Ｘに示す方向に沿った長さの短縮化を図ることができる。なお、楕円の短軸の向きは、矢印Ｘに示す方向と平行とする場合に限られない。

なお、上記変形例１と同様に、端末タンク２０の内側面のうち、開口１０ａと対向する領域に拡散促進部を設けてもよい。

図９は、実施の形態１の変形例３にかかるガス遮断器５０の端末タンク２０部分を示す縦断面図である。図１０は、実施の形態１の変形例３にかかるガス遮断器５０を図９に示すＥ−Ｅ線に沿って見た横断面図である。

本変形例３にかかるガス遮断器５０では、端末タンク２０が球状形状を呈している。このように、端末タンク２０を球状形状とした場合であっても、主タンク１０と端末タンク２０との間に段差を設けることができ、その段差によって絶縁ガスを端末タンク２０の内部で循環させて、地絡の発生を抑制することができる。

また、図１から図６で示した円筒形状の端末タンク２０と同様に、冷却筒６の周囲に戻った絶縁ガスの低温度化およびメンテナンス性の向上を図ることができる。

なお、上記変形例１と同様に、端末タンク２０の内側面のうち、開口１０ａと対向する領域に拡散促進部を設けてもよい。

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 固定接触子、２ 可動接触子、３ 可動側筒体、４ ピストン、５ ノズル、６ 冷却筒（筒体）、７ 吸湿剤収容部、８ パッファ室、９ アーク、１０ 主タンク（第１のタンク）、１０ａ 開口、１１，１２ 軸、１３ 拡散促進部、２０ 端末タンク（第２のタンク）、５０ ガス遮断器。

Claims (7)

1. 絶縁ガスが封入された第１のタンクと、
   前記第１のタンクの内部に設けられた固定接触子と、
   前記第１のタンクの内部に設けられて、前記固定接触子に接触する位置と前記固定接触子と離間した位置との間で往復可能とされた可動接触子と、
   前記可動接触子が、前記固定接触子と接触した位置から前記可動接触子と離間する位置に移動する方向を第１の方向とした場合に、前記可動接触子が前記第１の方向に移動する際に、前記固定接触子に向けて前記絶縁ガスを噴出するノズルと、
   前記第１の方向と反対の方向を第２の方向とした場合に、前記ノズルから噴出されたガスを前記第２の方向に向けて案内する筒体と、
   前記第１のタンクに対して前記第２の方向側に接続された第２のタンクと、を備え、
   前記第２のタンクは、前記第１の方向と垂直な方向に延びる軸を中心軸とする円筒形状を呈することを特徴とするガス遮断器。
2. 絶縁ガスが封入された第１のタンクと、
   前記第１のタンクの内部に設けられた固定接触子と、
   前記第１のタンクの内部に設けられて、前記固定接触子に接触する位置と前記固定接触子と離間した位置との間で往復可能とされた可動接触子と、
   前記可動接触子が、前記固定接触子と接触した位置から前記可動接触子と離間する位置に移動する方向を第１の方向とした場合に、前記可動接触子が前記第１の方向に移動する際に、前記固定接触子に向けて前記絶縁ガスを噴出するノズルと、
   前記第１の方向と反対の方向を第２の方向とした場合に、前記ノズルから噴出されたガスを前記第２の方向に向けて案内する筒体と、
   前記第１のタンクに対して前記第２の方向側に接続された第２のタンクと、を備え、
   前記第２のタンクは、前記第１の方向と垂直な方向に延びる軸を中心軸とする筒状形状を呈し、断面形状が楕円形状であることを特徴とするガス遮断器。
3. 前記第２のタンクは、前記楕円形状の短軸が前記第１の方向と平行であることを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
4. 絶縁ガスが封入された第１のタンクと、
   前記第１のタンクの内部に設けられた固定接触子と、
   前記第１のタンクの内部に設けられて、前記固定接触子に接触する位置と前記固定接触子と離間した位置との間で往復可能とされた可動接触子と、
   前記可動接触子が、前記固定接触子と接触した位置から前記可動接触子と離間する位置に移動する方向を第１の方向とした場合に、前記可動接触子が前記第１の方向に移動する際に、前記固定接触子に向けて前記絶縁ガスを噴出するノズルと、
   前記第１の方向と反対の方向を第２の方向とした場合に、前記ノズルから噴出されたガスを前記第２の方向に向けて案内する筒体と、
   前記第１のタンクに対して前記第２の方向側に接続された第２のタンクと、を備え、
   前記第２のタンクは、球状形状を呈することを特徴とするガス遮断器。
5. 前記第１の方向に沿って見た場合に、前記第２のタンクとの接続部分となる前記第１のタンクの開口の面積よりも、前記第２のタンクの内部空間の断面積のほうが大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のガス遮断器。
6. 前記第２のタンクの内側面のうち、前記第２のタンクとの接続部分となる前記第１のタンクの開口と対向する領域に設けられて、前記ノズルから噴出された絶縁ガスが衝突した際に周囲に拡散させる拡散促進部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のガス遮断器。
7. 前記第２のタンクの内側面のうち、前記第２のタンクとの接続部分となる前記第１のタンクの開口と対向する領域を避けて設けられて、吸湿剤を内部に収容する吸湿剤収容部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のガス遮断器。
   

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