JPH0459726B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス吹付スイツチまたは回路しや断器
の新しくかつ改良された構造に関する。

一般的に言えば、本発明のガス吹付スイツチ、
または回路しや断器は１組の固定接触子と１組の
可動接触子とから成る型式のものである。各接触
子の組はガスが軸方向に吹き抜けることのできる
アーク接触子とそのアーク接触子を同軸に取り巻
く定格電流接触子とから成つている。また、可動
接触子の組と共に動作する吹付ノズルが設けられ
ている。吹付ノズルは可動接触子の組のアーク接
触子を取り巻いており、また該吹付ノズルはガス
吹付スイツチの投入位置において固定または不動
のアーク接触子によつて閉鎖される。さらに、吹
付ノズルの流れはその入口側において、しや断工
程中に加圧される圧力室に通じ、またアーク接触
子のうちの少なくとも１つの流出側端には、しや
断行程中に該流出側端に流出する高温のスイツチ
ングガスをスイツチの軸方向から半径方向外方に
偏向させるための手段が配置されている。

上記の型式のスイツチまたは回路しや断器は例
えば1979年４月10日に付与された米国特許第
4149051号、および1979年３月13日に付与された
米国特許第4144426号によつて知られている。こ
れら最新式の回路しや断器にあつては、両アーク
接触子の流出側端は金属布で形成された重ね巻層
から成る冷却器によつて取り囲まれている。この
冷却器または冷却装置は流出する高温のガスを冷
却するとともに、その流れを少なくとも部分的に
軸方向にに偏向させる。しかしながら、このよう
な冷却装置または冷却器はしや断行程中に急に流
入するガスの流れまたはストリームに対する障害
物を構成する。この障害物は、吹付ノズルから流
出するガスの流れがアークの吹出し後でかつこの
ガスの流れがアーク接触子の流出側端に到達する
前にある一定の限度まで定在波のように重なり、
すなわち吹付ノズルから出るガスの流れによる激
しい振動を生じさせる結果となる。このことはま
た該ガスの流れ内により高い圧力を持つた区域と
より低い圧力を持つた区域とを生じさせ、次いで
極端に高い周波数の区域を生ぜしめる結果とな
る。しかしながら、ガス圧力の低下は、またガス
密度の減少を意味し、従つてガスがなお部分的に
イオン化される程度まで該ガスの絶縁耐力が低下
することを意味する。

先に述べた型式の別のスイツチまたは回路しや
断器は1978年６月13日に付与された米国特許第
4095068号によつても知られている。この回路し
や断器においては、固定のアーク接触子が接触管
の内部に保持されており、この接触管は固定アー
ク接触子の流出側端の流れの下流のある位置に、
案内羽根状のリングセグメントによつて画された
えら状の円周みぞを持つている。これらのリング
セグメントによつて、固定のアーク接触子から出
て来る高温ガスの一部は半径方向外方から軸方向
に偏向せしめられる。しかしながら、この構造の
回路しや断器においては、偏向せしめられた高温
ガスは前記接触管を取り巻くジヤケツト室に到着
する。このジヤケツト室には冷却用金属板が挿通
されているが、これら金属板の表面はスイツチの
軸線に平行に配置されている。また、これらの冷
却用金属板はしや断行程中に急に生ずるガスの流
れに対する妨害物または障害物を構成するが、こ
れは圧力室から流出する冷たい消弧用ガスの結果
だけではなく、またスイツチングアークの区域に
おける消弧用ガスの急激な加熱の結果でもある。

従来周知の回路しや断器の構造の場合は加熱さ
れたガスが流出側に存在する初めのまだ冷たいガ
スのいわゆるプラグ（停滞物）を移動させねばな
らないが、このガスプラグは前記障害物の作用に
対して移動せしめうるだけである。この現象は流
れに重なる前記の振動を生じさせることになり
（オルガンパイプにおける空気柱の振動と比較で
きる）、前述の望ましくない結果になる。

ガス吹付スイツチまたはしや断器の別の先行技
術の構造の例としては1976年３月２日に付与され
普通に譲渡された米国特許第3941962号が挙げら
れる。

本発明の主たる目的は、スイツチしや断時のア
ークによつて熱せられたガスを偏向手段により偏
向させた後、このガスに乱流を生じさせて、残留
する冷たい消弧用ガスと混合して高温ガスによる
スイツチの絶縁回復特性を改善したガス吹付スイ
ツチを提供することである。

この目的を達成するため本発明の装置は、各々
が、ガスを吹付けられるアーク接触子と、これを
取り巻くように同軸配置された定格電流接触子と
を有する、固定接触子および可動接触子と、 該可動接触子とともに可動し、かつ可動側アー
ク接触子を取り巻き、スイツチ投入位置で固定側
アーク接触子によつて閉鎖されるガス排出口を有
する吹付けノズルと、 スイツチ遮断行程中に前記排出口と連通すると
ともに加圧される圧力室を形成する手段とを備
え、 さらに、前記固定側および可動側のアーク接触
子は、互いに対向するガスの流出路を形成するた
め、それぞれの基部の周縁に広がる丸い凹面とこ
れに続く内壁面を形成する筒状部を有する互いに
対向する一対の偏向フードと備え、かつガスの受
け面が前記内壁面からスイツチの軸線に交差する
方向に伸長し周回り方向に間隔を置くとともに前
記軸線方向に間隔を隔てて配置された複数の平坦
な舌片を設け、 アークにより熱せられた前記開口部のガスが、
離間した前記固定側および可動側のアーク接触子
の基部に向かつて軸方向に進み、さらに各偏向フ
ードの丸い凹面に沿つて逆方向に偏向するととも
に前記筒状部の舌片により拡散することを特徴と
している。

このような構成により、本発明の装置は、アー
クにより熱せられたガスは偏向手段により偏向さ
れ、円筒形部分（筒状部）の縦軸線に対して横に
配置された複数の舌片に衝突してガスの乱流を生
じ、そしてここに残留する冷たい消弧用ガスと激
しく混ざり合うことになる。この結果、高温の低
絶縁性ガスを消失せしめるので、スイツチの絶縁
回復特性が増大する。

また、本発明では、熱せられたガスが一対の偏
向手段に向かつて、可動接触子側と固定接触子側
の２つの軸方向へ排出されることで、より高温ガ
スの拡散を行わせることができる。

次に図面に注目し、本発明に従うガス吹付スイ
ツチまたは回路しや断器の例示の実施例を示す第
１図および第２図についてまず説明する。図示の
スイツチ構造物は本質的にチユーブ状の金属ハウ
ジング１１を有する金属カプセルで包まれたガス
吹付スイツチ１０を構成しており、該ハウジング
１１中には適当な消弧用ガス（急冷ガス）、代表
的には例えばSF6ガスが入れられている。その上
端において、金属ハウジング１１は支持絶縁体１
２によりシーリング閉鎖されており、その支持絶
縁体はまた実際上リング状のフランジ１３によつ
て固定的にクランプされている。支持絶縁体１２
を貫通して中央に延びているのは単に概略的に示
した接続導体１４で、この接続導体１４は支持絶
縁体１２によつてシーリング包囲されている。ハ
ウジング１１の内部室１５内に突出する接続導体
１４の下端部は、全体として参照符号１６によつ
て示された偏向フードが取り付けられている。

この偏向フード１６は、支持絶縁体１２に対向
する側にベース部分（基部）１７を有し、それに
は接続導体１４の下部を受容するささえ１８が形
成されている。ささえ１の反対側に位置するベー
ス部分１７の表面には偏向面１９を有する。この
偏向面１９は各ベース部分１７の周縁に広がる丸
い凹面を形成し、さらに、偏向面１９の軸線下に
円すい形の先細つた垂下体２０がベース部分１７
に挿入されている。ベース部分１の周縁の高さに
おけるその表面には、例えば任意適当な、従つて
特に図示されていないピンまたはボルト、もしく
は均等の締付装置によつてアタツチメント兼スペ
ーサリング２１が取り付けられている。

金属製ベース部分１７と合体しているのは同様
に金属の、実際上円筒形の部分２２で、その内壁
２３は偏向面１９の周縁と合致している。この円
筒形部分（筒状部）２２は保持リング２４によ
り、ベース部分１７にきつちりと押し付けられて
いる。保持リング２４は、本質的に円筒形部分２
２の内径および外径に合致する内径および外径を
有する。金属製保持リング２４の内壁から突出し
ているのは、さえリブ２５、例えば内側に向かつ
て半径方向に延びる４個のさえリブ２５である。
前記ささえリブ２５内に設けられているのは、ね
じ穴２６であり、その１つだけが特に図示されて
おり、それらのねじ穴２６内にはクランプボル
ト、もしくは均等の構造物がねじ込まれるが、特
に参照してないそれらボルトの頭部は第１図の上
方右側部分に特に図示してあるようにベース部分
１７によつてささえられている。ささえリブ２５
は、それらの内端において固定または不動の定格
電流接触子２８の一部を形成するリング部材２９
をさえている。リング部材２９の下端側には半径
方向外側に弾性的にたわむことのできる接触フイ
ンガ３０のリムが取り付けられている。第１図の
左側に示すようなガス吹付スイツチの投入位置に
おけるこれらの弾性接触フインガ３０は、可動定
格電流接触子３１に係合しているが、それらの構
造および残りの機能は第２図について以後いつそ
う詳細に説明する。

円筒形部分２２の内壁２３には半径方向内側に
突出するささえリブ３２が同じように取り付けら
れている。これらのささえリブ３２はささえリブ
２５と整列しているのが好ましく、またそれらの
内端において固定のアーク接触子３３の一部を形
成する実際上チユーブ状のハブ３４をささえてい
る。該ハブ３４内に例えば適当なねじを設けるこ
とにより取り換えることができるように取り付け
られているのは、固定のアーク接触子３３の残り
の部分を形成する実際上チユーブ状のしや断接触
ピン３５である。しや断接触ピン３５はダクト状
の構造であるから、ガスは該ピンを吹き抜けるこ
とができる。このしや断接触ピン３５はその自由
端から出ている中央穴３６を有し、この穴は該し
や断接触ピン３５の自由端から先の方に広がると
ともに横の通路３７が設けられている。さらにま
た、この段付き穴３６はハブ３４内の特に言及し
てない穴に続いている。

再び第１図に戻つて見ればわかるように、しや
断接触ピン３５はガス吹付スイツチの投入位置に
おいて該ガス吹付スイツチの可動部分に属する吹
付ノズル３８を閉鎖する。この吹付ノズル３８は
適当な電気絶縁材料、例えばPTFEによつて形成
されている。しや断接触ピン３５には本質的にチ
ユーブ状の端片３９が係合しているが、これはこ
の端片３９においてスイツチングアークの１つの
基点または根部となり、それゆえ可動アーク接触
子を形成する。

円筒形部分２２の内壁２３には２組の舌片４１
および４２が取り付けられている。各組の舌片４
１および４２は６個の同じような舌片を包含し、
それらの舌片は実際上互いに他から一様な円周間
隔を隔てて取り付けられており、また各組の舌片
４１と４２とは２つの異なる平面または階層に配
置されている。舌片４１および４２は導電材料で
形成されることが好ましく、また平らでかつそれ
らの平面が円筒形部分２２の軸線に関して横に延
びるように向きづけられていることが好ましい。
舌片４１の各々は、約30゜の角度だけ舌片４２に
関して周回りに片寄つている。ただしこのことは
第１図が簡単な描写で示してあるため該図からす
ぐに明らかにはならないが、第３図を見ればわか
ることである。舌片４１および４２の機能につい
ては以後いつそう詳細に説明する。

最後に、円筒形部分２２には偏向フード１６の
内部室４５から外側に向かつて半径方向に延びる
窓４３および４４が形成されている。これらの窓
４３および４４は好ましくは金属で形成された薄
肉のチユーブ４６でおおわれている。このチユー
ブ４６は、それから半径方向にある間隔を置いて
円筒形部分２２を取り囲むとともに、アタツチメ
ントリング２１に取り付けられている。かくして
チユーブ４６と円筒形部分２２の外側ジヤケツト
面との間には第１図を参照すれば最も良くわかる
ように、下方部分が開放された外側室４７が形成
される。円筒形部分２２の自由端は薄肉のチユー
ブ４６を越えて延びている。

次に第２図に注意を向けると、その上方部分に
は、本質的に先に説明し、かつ第１図の配置の下
方部分に配置されていた部分が認められるから、
同じ参照符号のついた同じ部分の確認は別として
それらの部分をこれ以上説明する必要はないと考
える。第２図の図解からは、また可動定格電流接
触子３１が肩部４８を持つていることが明らかで
あるが、この肩部によつて、吹付ノズル３８の入
口側円周フランジ４９は外側の金属製シリンダ５
０の端面に固定される。この目的のために、可動
定格電流接触子３１はシリンダ５０から外側に突
出する円周リム５２上にボルト５１によつて軸向
きに固定的にボルト締めまたはねじ止めされる。
このシリンダ５０は導電材料で形成された本質的
にリング状のベース５３によつて、同様に金属製
の内側シリンダ５４に連結されるが、該内側シリ
ンダ５４は同時に可動アーク接触子の一部を形成
し、またこの点において吹消しチユーブとして電
流を流す役割を果たす。内側シリンダ５４の上端
側には既に述べた端片３９が例えばボルト締めに
よるようにして取り換えることができるように取
り付けられている。

シリンダ５０，５４との間に設けられた外側室
は、ポンプ室５５を構成しており、この室は一端
においては、直接、吹付ノズル３８に通じ、また
他端においては不動にささえられた環状のポンプ
ピストン５６によつて画定されている。このポン
プピストン５６はシリンダ５４の外壁に関して、
かつシリンダ５０の内壁に関してシールされてお
り、またこれらのシリンダ５０および５４の双方
は環状のポンプピストン５６に沿つて移動させる
ことができるようになつている。

このポンプピストン５６はいくつかの支柱部材
５７上にささえられているが、今述べている実施
例においては３本の支柱部材５７上にささえられ
ている。各支柱部材５７はベース５３に形成され
た通路５８を貫通して延びている。第２図の右側
部分を参照すれば最も良くわかるように、各支柱
部材５７は金属製スペーサスリーブ５９を包含し
ている。前記各スペーサスリーブ５９は、一端に
おいてはポンプ室５５から遠い方に面するポンプ
ピストン５６の側においてささえられており、ま
た他端においては別の偏向フード６１のベース部
分６０において適切にささえられている。各スペ
ーサスリーブ５９は、関連するスペーサスリーブ
５９を貫通して延びる締付ボルトまたはクランプ
ボルト６２によつてクランプされるとともに、ベ
ース部分６０にねじ連結されている。また、各ス
ペーサスリーブ５９の外側面に係合しているの
は、通路５８のおのおのに挿入されたすべり接触
子６３である。これらのすべり接触子６３は、い
ずれにせよ既に電気的に接触されたシリンダ５０
と５４との間、およびスペーサスリーブ５９によ
つてベース部分６０との間の良好な電気的接続を
確実にする。

シリンダ５４の内壁から半径方向内側に突出し
ているのは、駆動棒６６の流れに都合よく形成さ
れているかまたは空気力学的な端部分６５をささ
える複数のささえリブ６４である。端部分６５に
は、好ましくは電気絶縁材料で形成された引張り
棒兼押し棒６７が結合されており、この棒６７は
ベース部分の中央孔または穴６８を通して移動で
きるように案内されるとともに、破線で示すよう
に、適当な駆動装置６９に作動連結されている。

既に説明したことから明らかなように、可動定
格電流接触子３１、可動アーク接触子４０、およ
び吹付ノズル３８は駆動棒６６と固定的に連結さ
れている。更に、本質的に端片３９と内側シリン
ダ５４とから成る可動アーク接触子４０は、しや
断行程中に固定アーク接触子３３から解放される
や否や、その中をガスが吹き抜けるが、流路７０
は何等認めうる程の流れ抵抗のないささえリブ６
４を通して延びていることがわかるであろう。

可動アーク接触子４０の流出側端には先に述べ
た偏向フード６１が広がつているが、そのベース
部分６０は既に説明したように、固定配置されて
おり、かつ従つて該部分は第２の接続ライン７１
の接続場所としての役割も果たす。また、このベ
ース部分６０は可動アーク接触子４０に対向する
側に穴６８を取り囲む偏向面７２を有する。この
偏向面７２は丸い凹面を有し、軸方向に進んでき
たガスを反転させるようになつている。また偏向
フード６１は、ベース部分６０の偏向面７２の周
辺部分において、接線方向に接合されてそこに適
切に取り付けられた、本質的に円筒形部分７３を
有する。実際上円筒形部分７３の内壁７４には、
それぞれの組の舌片７５および７６が２つの平面
または階層において取り付けられている。これら
の平面は実際上円筒形部分７３の縦軸線に対し本
質的に垂直に延びている。これらの舌片７５，７
６は同じように導電性で平らであり、かつ円筒形
部分７３の軸線に関し直角に配置されるととも
に、互いに他から実際上一様な円周間隔を隔てて
分布されている。例えば、同じような６個の舌片
７５と６個の舌片７６とが設けられており、また
舌片４１，４２と全く同様に、舌片７５は舌片７
６に関して約30゜の角度だけ周回りに片寄つてい
るが、このことは第２図の図解からすぐわかるよ
うにはなつていない。これらの舌片４１，４２，
７５、および７６は実際上長方形の横断面形状を
持つており、ガスの受け面が円筒形部分２２，７
３の内壁面からスイツチの軸線に交差する方向に
伸長し、周回り方向に間隔を置くとともにスイツ
チの軸線方向に間隔を隔てて配置されている。ま
た、同じ平面内に配置されたすべての舌片の全表
面積は、その平面において測定された関連する円
筒形部分の流通横断面のほぼ20％を超えてはいな
い。

アーク接触子３３と４０とが係合している限
り、ガス吹付スイツチのしや断行程中に、ポンプ
室５５内に存在する冷たい消弧用ガスがあらかじ
め圧縮されることは明らかである。端片３９がし
や断接触ピン３５からはずれるや否や、ただしそ
れが吹付ノズル３８を自由にしまたは開通させる
前であつても、部分または構成要素３９と３５と
の間に引き込まれていたスイツチングアークの吹
付けが開始される。この流路７０を通して初めに
流出した加熱されたガスは、偏向面７２において
軸方向から半径方向外方に凹面に沿う形で反転
し、次いで舌片７５および７６を有する円筒形部
分７３に到着するが、ここで該加熱されたガスは
前記舌片の存在により、流れに重なるいわゆる停
滞した波の形成を引き起こすことなしに円筒形部
分７３内に既に前もつて存在していたまだ冷たい
消弧用ガスと激しく混り合う。これはガスの流れ
が最小限度の流れ抵抗に打ち勝ちさえすればよい
からである。吹付ノズル３８がしや断接触ピン３
５によつて自由にされるや否や、固定接触子の方
向においてもスイツチングアークの吹付けが達成
される。この方向に流出するガスは偏向面１９に
衝突し、かつこの偏向面１９において軸方向から
半径方向外方に凹面に沿う形で反転し、再び軸方
向に向かうようになる。既にそれに先立つて、こ
の方向に流出する熱せられたガスは舌片４１およ
び４２の作用によつて冷たい消弧用ガスと混合さ
れる。しかしながら、この混合または混合はどん
な場合においても偏向後に起こり、また窓４３お
よび４４、またはそれらと類似のものは、最小限
の流れ抵抗をもつて、まだ冷たい消弧用ガスの排
出と、アークによつて熱せられたガスとまだ冷た
いガスとの混合ガスの流出とを付加的に助長す
る。第１図の図解および第２図の図解のいずれに
おいても、しや断行程中に起こるガスのの流れは
矢印によつて示してある。

最後に、この時点において第３図について説明
すると、この図には実際上円筒形部分２２によつ
て囲まれた内部室４５内に配置された舌片４１お
よび４２、ならびにささえリブ３２の先に述べた
幾何学的配置が示されている。しかしながらこの
図には薄肉チユーブ部材４６は示されていない。

１組の可動接触子３１，４０と作動連結された
偏向フード６１はまた、偏向フード１６と同様に
設計して窓を設けるとともに、それらから半径方
向に間隔を置いた関係においてそれらを覆う薄肉
チユーブ部材を設けうることも勿論のことであ
る。また、舌片４１，４２，７５、および７６を
送風機の羽根車の羽根と同様に傾斜させて配置
し、それによつて流出するガスに冷却および脱イ
オンに有利な回転またはひねりを付加的に付与す
ることもできる。

上述したように本発明によれば、アークによつ
て熱せられた高温ガスが可動および固定接触子の
両側に設けられた偏向手段により軸方向に偏向し
てこのガス流を舌片に衝突させ、低絶縁性の高温
ガスを冷たい消弧用ガスと混合するので、冷却器
等の特別な装置を用いなくてもスイツチの絶縁回
復特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属カプセルで包まれたガス吹付ス
イツチの一部分を通る軸方向断面図で、図示のガ
ス吹付スイツチの左側部分はその投入位置におけ
る状態を示し、右側部分はしや断位置における状
態を示している。第２図は、特に第１図に示すガ
ス吹付スイツチの残りの部分を通る軸方向縦断面
図、第３図は、第１図に示すガス吹付スイツチを
該図の矢印Ａ−Ａ方向に見た拡大平面図で、スイ
ツチハウジングを取り除いて示したしや断位置に
おける前記ガス吹付スイツチの図である。 １０……ガス吹付スイツチ、１６，６１……偏
向フード、１９，７２……偏向面、２２，７３…
…円筒形部分、２３，７４……円筒形部分の内
壁、２８……固定定格電流接触子、３１……可動
定格電流接触子、３３……固定アーク接触子、３
８……吹付ノズル、４０……可動アーク接触子、
４１，４２，７５，７６……舌片、５５……ポン
プ室。

【特許請求の範囲】

１ １つの指で同時に接触でき、かつ３以上の接
触位置それぞれで接触面積比が異なるように設け
られた一対のタツチ電極と、 この一対のタツチ電極に人体が接触した際に
夫々のタツチ電極における接触容量成分を検出す
る接触容量成分検出手段と、 この接触容量成分検出手段で検出された前記一
対のタツチ電極の容量成分の比率を求める比率算
出手段と、 この比率算出手段で得られた前記比率から前記
３以上の接触位置のうちどの接触位置に接触した
かを検出する接触位置検出手段と、 を具備してなるタツチスイツチ装置。

Claims (1)

1. 記軸線方向に間隔を隔てて配置された複数の平坦
   な舌片を設け、 アークにより熱せられた前記開口部のガスが、
   離間した前記固定側および可動側のアーク接触子
   の基部に向かつて軸方向に進み、さらに各偏向フ
   ードの丸い凹面に沿つて逆方向に偏向するととも
   に前記筒状部の舌片により拡散することを特徴と
   するガス吹付けスイツチ。 ２ 前記舌片が長方形状であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のガス吹付けスイツ
   チ。 ３ 前記舌片は筒状部の軸線方向に間隔を隔てて
   配置された複数の平面内に群をなして配置されて
   いる特許請求の範囲第１項記載のガス吹付けスイ
   ツチ。 ４ 一群の前記舌片は隣接する群の舌片に関し円
   周方向に所定の角度ずれて配置されている特許請
   求の範囲第３項記載のガス吹付けスイツチ。 ５ 前記舌片は筒状部の半径の多くて半分だけ半
   径方向に延びている特許請求の範囲第１項記載の
   ガス吹付けスイツチ。 ６ 前記舌片はそれぞれ送風機の羽根車の羽根の
   ように傾斜していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のガス吹付けスイツチ。 ７ 同一平面内に配置された一群の舌片の全表面
   積は筒状部の流通横断面の20％を最大限度とする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のガ
   ス吹付けスイツチ。 ８ 一方の偏向フードの筒状部に設けられた複数
   の窓を介して偏向したガスの流出路を形成するた
   め、前記筒状部の外側を取り囲みかつ筒状部の開
   放縁に沿う一端側に開口を有している薄肉チユー
   ブをさらに設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のガス吹付けスイツチ。 ９ 前記筒状部の開放縁は薄肉チユーブの開口を
   越えて突出していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のガス吹付けスイツチ。 １０ 固定側のアーク接触子はこれを取り巻く円
   筒部の内壁から突出するささえリブに取付けら
   れ、固定側の定格電流接触子は前記筒状部の内壁
   から突出する他のささえリブに取り付けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ガス吹付けスイツチ。