JP2000348577A - ガス開閉器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接触子の寿命を従来より長くする。 【解決手段】可動アーク接触子側に開口部１８が形成さ
れた嵌合穴１５が固定アーク接触子２Ａの軸方向の先端
部に設けられ、この嵌合穴１５に接点部材１６が軸方向
への移動が可能になるように嵌め込まれるるとともに開
口部１８の開口幅Ｘが接点部材１６の半径方向幅Ｙより
狭く形成され、嵌合穴１５内に設けられた弾性体１４で
もって接点部材１６が可動アーク接触子側ヘ常時付勢さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＳＦ₆ ガス開閉
器に関し、特に、接触子の寿命が長い遮断器，断路器お
よび接地開閉器などのガス開閉器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のガス開閉器の構成を示す
要部断面図であり、ガス遮断器の構成を示している。図
示されていないＳＦ₆ ガスタンク内に第１の接触子，す
なわち固定アーク接触子２と、第２の接触子，すなわち
可動アーク接触子６とが互いに接離可能に収納されてい
る。固定アーク接触子２は棒状に形成されるとともに固
定通電接点１と一体に構成されている。一方、可動アー
ク接触子６は円筒状に形成されるとともに排気円筒８に
固定されている。排気円筒８の外周にはパッファシリン
ダ７が固定され、このパッファシリンダ７の左端には固
定通電接点５と第１絶縁ノズル３とが固定されている。
さらに、第一絶縁ノズル３の内部には第２絶縁ノズル４
が設けられ、この第２絶縁ノズル４は、可動アーク接触
子６に固定されている。

【０００３】図３において、固定アーク接触子２と固定
通電接点１とはＳＦ₆ ガスタンク側に常時固定され、可
動アーク接触子６と一体の可動通電接点５や排気円筒
８、パッファシリンダ７、第１絶縁ノズル３、第２絶縁
ノズル４は、図３の左右に移動可能である。この可動ア
ーク接触子６と一体な可動な部分は、図３の右方に設け
られた図示されていない駆動装置によって遮断あるいは
投入時に駆動される。図３は遮断動作の途中の状態が示
され、可動アーク接触子６と一体の可動な部分が、右方
へ移動している途中にある。

【０００４】図４は、図３の第１の接触子，すなわち固
定アーク接触子２の構成を示す要部断面図である。固定
アーク接触子２の右側の先端部、すなわち、図示されて
いない可動アーク接触子と対向する側に接点部材１３が
接合されている。

【０００５】図３に戻り、この遮断器の遮断メカニズム
を次に説明する。投入時は、可動アーク接触子６と一体
の可動な部分がもう少し図３の左側に位置し、固定アー
ク接触子２の接点部材１３が可動アーク接触子６の内部
に嵌まり込むとともに、固定通電接点１が可動通電接点
５と接触している。そのために、投入時における遮断器
の通電電流は、固定通電接点１と可動通電接点５、およ
び固定アーク接触子２と可動アーク接触子６の双方を分
流している。遮断指令が出されると、前述の駆動装置が
動作して、可動アーク接触子６と一体の可動な部分が右
方へ駆動される。それに伴って、パッファシリンダ７と
排気円筒８とで囲まれたパッファ室９内の圧力が上昇す
る。これは、パッファ室９の右面側が図示されていない
固定ピストンでもって封じられているので、パッファ室
９の内容積が駆動装置の動作とともに次第に縮小される
ためである。可動アーク接触子６と一体の可動な部分が
さらに右方へ移動すると、まず、固定通電接点１と可動
通電接点５とが開離する。そのとき、固定アーク接触子
２と可動アーク接触子６とは、まだ開離しないように構
成されている。したがって、通電電流は、固定アーク接
触子２と可動アーク接触子６とを介して流れるので、固
定通電接点１と可動通電接点５との開離間隙１７にはア
ークは発生しない。そのために、固定通電接点１と可動
通電接点５とには接点消耗が起きない。可動アーク接触
子６と一体の可動な部分がさらに右方へ移動すると、固
定アーク接触子２と可動アーク接触子６とが開離を始
め、その開離間隙１２にアーク１１が発生するようにな
る。このアーク１１には、パッファ室９内に蓄積された
高圧ガスがパッファ穴１０から第１絶縁ノズル３と第２
絶縁ノズル４との間を通過して吹き付けられる。この高
圧ガスによって、アーク１１が冷却されるとともに、開
離間隙１２が増大するのでアーク１１が消弧される。可
動アーク接触子６と一体の可動な部分が図３の状態より
さらに右方へ移動することによって遮断が完了する。

【０００６】前述のように、固定アーク接触子２と可動
アーク接触子６との間にはアーク１１が発生するので、
接点消耗が起き難いように固定アーク接触子２の先端部
には、アーク熱によって蒸発し難い材料からなる接点部
材１３が接合されている。図４の固定アーク接触子２の
部分は、導電性のよい銅で構成されているが、接点部材
１３の材料はタングステンと銅との合金である。銅にタ
ングステンを含ませることによってより蒸発し難い材料
となるので、固定アーク接触子２の寿命が長くなる。な
お、固定アーク接触子２と接点部材１３とは、摩擦圧接
によって接合されている。摩擦圧接とは、摩擦熱でもっ
て高温に熱せられた金属の表面に他の金属を押し圧する
ことによって接合させることである。例えば、固定状態
の固定アーク接触子２に高速に回転した接点部材１３を
接触させる。それによって、その接触面が摩擦熱でもっ
て高温になる。その状態で接点部材１３の回転を止める
とともに接点部材１３を固定アーク接触子２に押し付け
ると、固定アーク接触子２と接点部材１３とが接合す
る。図３の可動アーク接触子６側にも図示されていない
接点部材が取り付けられているが、固定アーク接触子２
の接点部材１３が消耗すると、開離間隙１２が設定寸法
より大きくなってしまうので、固定アーク接触子２の接
点部材１３の方が重要である。すなわち、開離間隙１２
が設定寸法より大きいと、遮断時の開離間隙１７が形成
される時間より先に開離間隙１２が形成され、開離間隙
１７でアークが発生する可能性が生ずるためである。

【０００７】次に、図５は、従来の異なるガス開閉器の
構成を示す要部断面図であり、ガス断路器の構成を示し
ている。図５ではガス断路器が遮断動作を開始した状態
が示されている。この図において、ガス断路器の主要部
は固定部と可動部とからなる。

【０００８】可動部は棒状に形成された第１の接触子，
すなわち可動接触子１０６からなっているが、実際のガ
ス断路器ではこの可動接触子１０６を図の左右方向に駆
動するための駆動機構が設けられている。

【０００９】固定部は、台座１４１、第２の接触子，す
なわち固定接触子１０２、開口部１４０Ａを有する金属
シールド１４０およびこの金属シールド１４０の開口部
１４０Ａに設けられるとともに開口部１３０Ａを有する
絶縁物１３０からなっており、固定接触子１０２は周方
向に分割された分割片からなっていて、これら複数の分
割片の外周に設けられたばね１２１によって内径側に押
し付けられて一体にされている。この固定部は図示され
ていないＳＦ₆ ガスタンク内に可動部とともに収納され
ている。

【００１０】固定接触子１０２は、可動接触子１０６が
貫通している状態では内径が広げられた状態になってい
てばね１２１の圧縮力によって所定の圧力で可動接触子
１０６と固定接触子１０２とが電気的，機械的に接触し
た状態が維持される。接点部材２０２は固定接触子１０
２の個々の分割片ごとに設けられているものであり、遮
断動作時に発生するアークの一端がこの接点部材２０２
に形成される。同じように可動接触子１０６の先端部に
も接点部材１１３が設けられていて、可動部側のアーク
の端はこの接点部材１１３に形成される。

【００１１】図６は、図５の第１の接触子，すなわち可
動接触子１０６の構成を示す要部断面図である。可動接
触子１０６の右側の先端部、すなわち、図示されていな
い固定接触子１０２と対向する側の接合面２０１に接点
部材１１３が接合されている。

【００１２】図５に戻り、このガス断路器の遮断メカニ
ズムを次に説明する。図５では、ガス断路器が遮断動作
を開始して可動接触子１０６が図の左方向に駆動されて
その先端部がまだ消弧室１４２内にあるときのガス断路
器の状態を示しており、固定接触子１０２と可動接触子
１０６とは図示のように機械的には離れた状態になって
いるが、アーク１１１によって電気的には接続されてい
るために、このガス断路器は電気的にはまだ投入状態に
ある図５では、アーク１１１が固定接触子１０２側の接
点部材２０２と可動接触子１０６側の接点部材１１３と
の間に形成されているが、この状態で、消弧室１４２の
圧力はアーク１１１によって加熱されて上昇し、可動接
触子１０６の先端部が図の状態よりさらに左方向に移動
して消弧室１４２の外の定常圧力状態の外部空間に抜け
たときに、消弧室１４２と外部空間との圧力差によって
消弧室１４２から外部空間に向かうガス流が生じ、この
ガス流によってアーク１１１が冷却され、その結果アー
ク１１１が消滅し、さらに可動接触子１０６が左方向の
所定の位置まで移動することによって遮断が完了する。

【００１３】前述のように、可動接触子１０６と固定接
触子１０２との間にはアーク１１１が発生するので、接
点消耗が起き難いように可動接触子１０６の先端部に
は、アーク熱によって蒸発し難い材料からなる接点部材
１１３が接合されている。図６の可動接触子１０６の部
分は、導電性のよい銅で構成されるが、接点部材１１３
の材料はタングステンと銅との合金である。銅にタング
ステンを含ませることによって蒸発し難い材料となるの
で、可動接触子１０６の寿命が長くなる。なお、可動接
触子１０６と接点部材１１３とは、図４のガス遮断器に
おける固定アーク接触子の場合と同様に摩擦圧接によっ
て接合されている。なお、ガス接地開閉器もその主要部
および棒状の第１の接触子，すなわち可動接触子の構成
は図５および図６で説明したガス断路器と同様である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は、棒状の第１の接触子，すなわち
ガス遮断器の固定アーク接触子あるいはガス断路器およ
びガス接地開閉器の可動接触子の寿命をさらに長くする
ことができないという問題があった。

【００１５】すなわち、銅とタングステンとの合金より
なる接点部材は、タングステンの割合を増やすと、より
蒸発し難くなる。しかし、タングステンの割合を増やす
と、摩擦圧接による接着強度が低下する。そのために、
従来の接点部材の材料におけるタングステンの割合は接
着強度が確保される限界のところで決められ、接点部材
の寿命をそれ以上長くすることができなかった。ガス開
閉器の棒状の第１の接触子の寿命をより長くすることが
できれば、ガス開閉器の接触子の交換時期を延ばすこと
ができ、ガス開閉器のメンテナスも容易になる。この発
明の目的は、接触子の寿命を従来より長くすることにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、棒状の第１の接触子と、この第
１の接触子の軸方向の先端部と接離する第２の接触子と
を備え、前記先端部に耐アーク性の材料からなる接点部
材が取り付けられたガス開閉器において、第２の接触子
側に開口部が形成された嵌合穴が前記先端部に設けら
れ、この嵌合穴に前記接点部材が軸方向への移動が可能
になるように嵌め込まれるとともに前記開口部の開口幅
が前記接点部材の半径方向幅より狭く形成され、嵌合穴
内に設けられた弾性体でもって前記接点部材が第２の接
触子側ヘ常時付勢されてなるようにするとよい。それに
よって、接点部材を摩擦圧接しなくても第１の接触子の
先端部に設けることができる。そのために、接点部材と
してより蒸発し難いものを選ぶことができ、第１の接触
子の寿命をより長くすることができる。また、接点部材
が消耗しても弾性体でもってその接点部材を第２の接触
子側へ押し出すので、第１の接触子と第２の接触子との
開離間隙が設定寸法より大きくなることもない。

【００１７】かかる構成において、前記接点部材の材料
がグラファイトであるようにしてもよい。グラファイト
は非常に蒸発し難い材料であるが、銅とは摩擦圧接し難
い材料である。この発明の構成であれば、接点部材を摩
擦圧接しなくても第１の接触子の先端部に設けることが
できるため、接点部材の材料として非常に蒸発し難い材
料であるグラファイトを用いることができるので、第１
の接触子の寿命をより長くすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例に基づい
て説明する。図１は、この発明の実施例にかかるガス開
閉器の第１の接触子の構成を示す要部断面図であり、ガ
ス遮断器の固定アーク接触子の構成を示している。な
お、本実施例にかかるガス開閉器における第１の接触子
以外の部分の構成は従来の図３のガス開閉器の構成と同
様である。この図１では、棒状の第１の接触子，すなわ
ち固定アーク接触子２Ａの右端に接点支え１９が摩擦圧
接され、この接点支え１９の内部に嵌合穴１５が形成さ
れている。この嵌合穴１５は、図示されていない右側の
可動アーク接触子側に開口部１８が設けられている。円
柱状の部分１６Ａと円錐台状の部分１６Ｂよりなる接点
部材１６が嵌合穴１５に嵌め込まれている。嵌合穴１５
は半径の一定な内壁を備え、その内壁の右側は開口部１
８に行くにしたがって狭くなるように構成されている。
接点部材１６の円柱状の部分１６Ａの軸方向長さは、嵌
合穴１５の半径の一定な内壁の軸方向長さより短く形成
され、接点部材１６が嵌合穴１５に案内されて軸方向に
移動可能になっている。固定アーク接触子２Ａと接点部
材１６との間には例えばコイルばねなどの弾性体１４が
介装され、接点部材１６を常時右方へ付勢させている。

【００１９】図１において、開口部１８の開口幅Ｘが接
点部材１６の円柱状の部分１６Ａの直径Ｙより小さいの
で、接点部材１６が嵌合穴１５から出ることはない。し
かも、接点部材１６の右端がアークでもって例え消耗し
ても、接点部材１６が右側へ移動するので接点部材１６
の右面は、常時嵌合穴１５の開口部１８の位置にあり、
第１の接触子，すなわち固定アーク接触子２Ａと、第２
の接触子，すなわち可動アーク接触子との開離間隙が設
定寸法より大きくなることは決してない。また、アーク
は主として、開口部１８における接点部材１６の右端の
中心部に集中するので、接点部材１６の材料を従来以上
に蒸発し難い材料にしておけば、固定アーク接触子２Ａ
の寿命をさらに長くすることができる。接点部材１６と
銅製の固定アーク接触子２Ａとを摩擦圧接する必要がな
いので、例えば、接点部材１６の材料として、タングス
テンが従来の割合以上に含まれた銅とタングステンとの
合金や、タングステン単体を用いることができる。ま
た、接点部材１６の材料として、銅との摩擦圧接が不可
能であったグラファイトを用いることもできる。グラフ
ァイトは銅とタングステンとの合金より蒸発し難い材料
であるので、接点部材１６の材料としてグラファイトを
用いることにより固定アーク接触子の寿命をより長くす
ることができる。

【００２０】なお、図１において、接点支え１９は、ア
ーク熱によって蒸発し難くするため銅とタングステンと
の合金により形成した方がよいが、接点部材１６ほどに
はアークに晒されない。したがって、接点支え１９の材
料となる合金におけるタングステンの割合は、摩擦圧接
でもって銅と充分な強度で接着される割合とすることが
できる。また、接点支え１９は接点部材１６の右側を包
み込むような形状になっているので、接点支え１９の右
端に丸みを容易に形成することができ、端部の電界を緩
和することができる。そのために、固定アーク接触子２
Ａと可動アーク接触子との間の絶縁耐力も従来より低下
することはない。

【００２１】次に、図２は、この発明の異なる実施例に
かかるガス開閉器の第１の接触子の構成を示す要部断面
図であり、ガス断路器の可動接触子の構成を示してい
る。なお、本実施例にかかるガス開閉器における第１の
接触子以外の部分の構成は従来の図５の構成と同様であ
る。この図２のガス断路器の可動接触子の軸方向先端部
分の構成は上述の図１のガス遮断器の固定アーク接触子
の構成と同様である。棒状の第１の接触子，すなわち可
動接触子１０６Ａの右端に接点支え１１９が摩擦圧接さ
れ、この接点支え１１９の内部に嵌合穴１１５が形成さ
れている。この嵌合穴１１５は、図示されていない右側
の固定接触子側に開口部１１８が設けられている。円柱
状の部分１１６Ａと円錐台状の部分１１６Ｂよりなる接
点部材１１６が嵌合穴１１５に嵌め込まれている。嵌合
穴１１５は半径の一定な内壁を備え、その内壁の右側は
開口部１１８に行くにしたがって狭くなるように構成さ
れている。接点部材１１６の円柱状の部分１１６Ａの軸
方向長さは、嵌合穴１１５の半径の一定な内壁の軸方向
長さより短く形成され、接点部材１１６が嵌合穴１１５
に案内されて軸方向に移動可能になっている。固定接触
子１０６Ａと接点部材１１６との間には例えばコイルば
ねなどの弾性体１１４が介装され、接点部材１１６を常
時右方へ付勢させている。

【００２２】図２において、開口部１１８の開口幅Ｘ１
が接点部材１１６の円柱状の部分１１６Ａの直径Ｙ１よ
り小さいので、接点部材１１６が嵌合穴１１５から出る
ことはない。しかも、接点部材１１６の右端がアークで
もって例え消耗しても、接点部材１１６が右側へ移動す
るので接点部材１１６の右面は、常時嵌合穴１１５の開
口部１１８の位置にあり、第１の接触子，すなわち可動
接触子１０６Ａと、第２の接触子，すなわち固定接触子
との開離間隙が設定寸法より大きくなることは決してな
い。また、接点部材１１６の材料を従来以上に蒸発し難
い材料にしておけば、可動接触子１０６Ａの寿命をさら
に長くすることができる。接点部材１１６と銅製の固定
アーク接触子１０６Ａとを摩擦圧接する必要がないの
で、例えば、接点部材１１６の材料として、タングステ
ンが従来の割合以上に含まれた銅とタングステンとの合
金や、タングステン単体を用いることができる。また、
接点部材１１６の材料として、銅との摩擦圧接が不可能
であったグラファイトを用いることもできる。グラファ
イトは銅とタングステンとの合金より蒸発し難い材料で
あるので、接点部材１１６の材料としてグラファイトを
用いることにより可動接触子の寿命をより長くすること
ができる。

【００２３】また、接点支え１１９もアーク熱によって
蒸発し難くするため銅とタングステンとの合金により形
成した方がよいが、その場合の合金におけるタングステ
ンの割合は、摩擦圧接でもって銅と充分な強度で接着さ
れる割合とするとよい。

【００２４】なお、図２のガス断路器の可動接触子の構
成では、接点支え１１９の右端に丸みを形成しないで平
面状の端面を形成している点で、図１のガス遮断器の固
定アーク接触子の構成と異なっている。ガス断路器で
は、大電流を遮断するガス遮断器とは異なり、遮断する
電流が小さく、遮断動作時に発生するアークも小さいた
め、可動接触子と固定接触子との間の絶縁特性の向上の
ために可動接触子１０６Ａの端部の電界をガス遮断器の
固定アーク接触子の場合ほどには緩和させる必要はない
ことから、接点部支え１１９の加工性を良くするために
その軸方向端面を平面状としている。

【００２５】なお、ガス接地開閉器の場合も、その棒状
の第１の接触子，すなわち可動接触子の構成を、図２で
説明したガス断路器における可動接触子と同様の構成と
することにより、可動接触子の寿命を従来より長くする
ことができる。

【００２６】

【発明の効果】この発明は前述のように、第２の接触子
側に開口部が形成された嵌合穴が棒状の第１の接触子の
先端部に設けられ、この嵌合穴に接点部材が軸方向への
移動が可能になるように嵌め込まれるとともに前記開口
部の開口幅が前記接点部材の半径方向幅より狭く形成さ
れ、嵌合穴内に設けられた弾性体でもって前記接点部材
が第２の接触子側ヘ常時付勢されてなることによって、
接点部材として、例えば、グラファイトなどの従来より
も蒸発し難い材料を用いることができ、第１の接触子の
寿命が従来より長くなる。また、接点部材が消耗しても
弾性体でもってその接点部材を第２の接触子側へ押し出
すので、第１の接触子と第２の接触子との開離間隙が設
定寸法より大きくなることもない。それによって、ガス
開閉器の第１の接触子の交換時期を延ばすことができ、
ガス開閉器のメンテナスも容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかるガス開閉器の第１の
接触子の構成を示す要部断面図

【図２】この発明の異なる実施例にかかるガス開閉器の
第１の接触子の構成を示す要部断面図

【図３】従来のガス開閉器の構成を示す要部断面図

【図４】図３の第１の接触子の構成を示す要部断面図

【図５】従来の異なるガス開閉器の構成を示す要部断面
図

【図６】図５の第１の接触子の構成を示す要部断面図

【符号の説明】

２，２Ａ，１０２：固定アーク接触子、６，１０６，１
０６Ａ：可動アーク接触子、１４，１１４：弾性体、１
５，１１５：嵌合穴、１６，１１６：接点部材、１８，
１１８：開口部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】棒状の第１の接触子と、この第１の接触子
   の軸方向の先端部と接離する第２の接触子とを備え、前
   記先端部に耐アーク性の材料からなる接点部材が取り付
   けられたガス開閉器において、第２の接触子側に開口部
   が形成された嵌合穴が前記先端部に設けられ、この嵌合
   穴に前記接点部材が軸方向への移動が可能になるように
   嵌め込まれるとともに前記開口部の開口幅が前記接点部
   材の半径方向幅より狭く形成され、嵌合穴内に設けられ
   た弾性体でもって前記接点部材が第２の接触子側ヘ常時
   付勢されてなることを特徴とするガス開閉器。
2. 【請求項２】請求項１に記載のガス開閉器において、前
   記接点部材がグラファイトであることを特徴とするガス
   開閉器。