JPH11111126A - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作ロッド内での熱ガスのエネルギー消費量
を減らし、高熱の熱ガスをパッファ室内に導いてパッフ
ァ室内の消孤性ガスを効率良く加熱することにより、パ
ッファ室内の圧力を高めて遮断性能の向上を図る。 【解決手段】 操作ロッド１の中空部１ａ内には操作ロ
ッド１と同軸状に円筒形のフローガイド１２が固定され
ている。このフローガイド１２は、投入時において固定
アーク接触子８の達する範囲よりも可動アーク接触子５
寄りにその先端部が位置するように配置されている。ま
た、フローガイド１２の外周部と操作ロッド１の内周部
とによって囲まれる空間の軸方向の断面積は、操作ロッ
ド１側面の排気穴１５の断面積の１２０％となるように
設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パッファ形ガス遮
断器に係り、特に、開極初期においてアークにより熱せ
られた熱ガスを操作ロッド内からパッファ室内に取込む
に際して、操作ロッド内で消費される熱ガスエネルギー
の削減を図ったパッファ形ガス遮断器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ガス遮断器の１タイプとして
パッファ形ガス遮断器が知られている。パッファ形ガス
遮断器とは、開極時に消孤性ガスを加圧するパッファ室
を備えた遮断器であり、このパッファ室内にて加圧した
消孤性ガスを絶縁ノズルからアークに吹き付けることに
より、小形でありながら優れた遮断性能を発揮すること
ができる。したがって、遮断電流が増大傾向にある近年
では、このようなパッファ形ガス遮断器の需要が高まっ
ている。

【０００３】ここで、図５を参照してパッファ形ガス遮
断器の従来例を具体的に説明する。すなわち、消孤性ガ
スを充填した容器（図示せず）には接離可能な固定アー
ク接触子８および可動アーク接触子５が対向して配置さ
れている。固定アーク接触子８を包囲するようにして固
定通電接触子７が配置されている。

【０００４】可動アーク接触子５の基端部には該可動ア
ーク接触子５を容器に対して支持する操作ロッド１が取
付けられている。操作ロッド１は図示されない駆動部に
設置されており、駆動部からの駆動力を受けて直線的に
移動するように構成されている。また、操作ロッド１に
は中空部１ａが設けられており、操作ロッド１の側面に
は中空部１ａに達する排気１５穴が設けられている。さ
らに、操作ロッド１には操作ロッド１を包囲するパッフ
ァシリンダ２が操作ロッド１と同軸状に固定されてい
る。

【０００５】パッファシリンダ２の前面には可動アーク
接触子５を包囲する絶縁ノズル６が固定されると共に、
この絶縁ノズル６を包囲して可動通電接触子４が取付け
られている。可動通電接触子４は前記固定通電接触子７
と接離可能に対向配置されている。また、操作ロッド１
とパッファシリンダ２との間には絶縁物により容器に支
持されたパッファピストン３が摺動自在に挿入されてい
る。パッファピストン３の前面部とパッファシリンダ２
の内周部と操作ロッド１の外周部とに囲まれた空間から
パッファ室１０が構成される。

【０００６】このようなパッファ形ガス遮断器におい
て、開極動作を行うと、固定アーク接触子８と可動アー
ク接触子５との間にアーク９が発生する。そのため、ア
ーク付近の消孤性ガスは熱せられて熱ガスとなる。開極
初期では操作ロッド１に形成された排気穴１５がパッフ
ァ室１０内に位置して操作ロッド１の中空部１ａとパッ
ファ室１０内とが連通しているので、アーク９により熱
せられた熱ガスは操作ロッド１の中空部１ａから排気穴
１５を通ってパッファ室１０内に流れ込み、パッファ室
１０内の消孤性ガスを加熱して、パッファ室１０内の圧
力を高める。

【０００７】開極動作が進行し、駆動部からの駆動力を
受けて操作ロッド１が駆動部側に移動すると、操作ロッ
ド１と共にパッファシリンダ２も駆動部側に移動し、パ
ッファピストン３との相対的な距離が縮まってパッファ
室１０内の消孤性ガスを圧縮する。そして開極後期に至
ると、パッファ室１０内の消孤性ガスは絶縁ノズル６に
流れ込み、絶縁ノズル６が消孤性ガスをアーク９に噴射
して、アーク９を消孤することができる。しかも、上記
のパッファ形ガス遮断器では、開極時にアーク接触子
５，８間に発生したアーク９の熱エネルギーを利用して
パッファ室１０内の圧力を高めることができるので、ア
ーク９に噴射する消孤性ガスの圧力が増大し、高い遮断
性能を発揮することが可能である。

【０００８】なお、開極後期では排気穴１５はパッファ
ピストン３の背面側に位置して操作ロッド１の中空部１
ａと容器内とが連通する。そのため、アーク９により熱
せられた熱ガスはパッファ室１０内に流れ込むことがな
く、パッファ室１０内の圧力は上昇しない。したがっ
て、開極後期にはパッファ室１０内の消孤性ガスをスム
ーズに圧縮することができる。つまり、パッファシリン
ダ２と共に移動する操作ロッド１には大きな駆動力を必
要とすることがない。この結果、駆動部の小形化が容易
となり、遮断器の小形化を進めることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来例においては次のような問題点があった。す
なわち、開極初期にアーク９によって熱せられた熱ガス
は、まず操作ロッド１の中空部１ａに入り、続いて排気
穴１５を通過してパッファ室１０内へ流入する。そのた
め、アーク９による熱ガスは、操作ロッド１の中空部１
ａ内の消孤性ガスを加熱することで、かなりの熱エネル
ギーを失うことになる。この結果、アーク９による熱ガ
スがパッファ室１０に達した時点では、その熱エネルギ
ーが低下した。このように、アーク９による熱ガスが高
い熱エネルギーを失うことなくパッファ室１０に流入す
ることは困難であり、パッファ室１０内を効率良く加
熱、加圧することが課題となっていた。パッファ形ガス
遮断器に対しては需要の増大に伴い、より優れた遮断性
能が要求されており、この要求を満たすためにパッファ
室１０内で高圧力を確保することが求められていた。

【００１０】本発明は以上のような課題を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、操作ロッド内で
の熱ガスのエネルギー消費量を減らし、高熱の熱ガスを
パッファ室内に導いてパッファ室内の消孤性ガスを効率
良く加熱することにより、パッファ室内の圧力を高めて
遮断性能の向上を図るパッファ形ガス遮断器を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、消孤性ガスを充填した容器内に
は接離可能な固定アーク接触子および可動アーク接触子
が対向して配置され、前記可動アーク接触子には該可動
アーク接触子を前記容器に対して支持する中空の操作ロ
ッドが取付けられ、前記操作ロッドには該操作ロッドを
包囲するパッファシリンダが前記操作ロッドと同軸状に
固定され、前記パッファシリンダの前面には前記可動ア
ーク接触子を包囲する絶縁ノズルが固定され、前記操作
ロッドと前記パッファシリンダとの間には絶縁物により
前記容器に支持されたパッファピストンが摺動自在に挿
入され、前記パッファピストンの前面部と前記パッファ
シリンダの内周部と前記操作ロッドの外周部とに囲まれ
てパッファ室が構成され、前記操作ロッドの側面には排
気穴が設けられ、開極初期には前記排気穴が前記パッフ
ァ室内に位置して前記操作ロッド内と前記パッファ室内
とを連通させ、前記固定および可動アーク接触子間に発
生したアークにより熱せられた熱ガスを前記操作ロッド
内から前記パッファ室内に取込み、開極後期には前記パ
ッファ室内で圧縮した消孤性ガスを前記絶縁ノズルから
前記アークに吹き付けるように構成されたパッファ形ガ
ス遮断器において、前記操作ロッド内には該操作ロッド
と同軸状にフローガイドが固定され、前記フローガイド
は、投入時において前記固定アーク接触子の達する範囲
よりも前記可動アーク接触子寄りにその先端部が位置す
るように配置され、前記フローガイドの外周部と前記操
作ロッドの内周部とによって囲まれる空間の軸方向の断
面積は、前記排気穴の断面積の１００〜１５０％となる
ように設定されたことを特徴とする。

【００１２】以上のような構成を有する請求項１の発明
において、開極動作を行うと、固定アーク接触子と可動
アーク接触子との間にアークが発生し、アーク付近の消
孤性ガスが熱せられて熱ガスとなる。開極初期では操作
ロッドに形成された排気穴がパッファ室内に位置して操
作ロッド内とパッファ室内とが連通しているので、アー
クにより熱せられた熱ガスは操作ロッド内から排気穴を
通ってパッファ室内に流れ込む。

【００１３】ただし、操作ロッド内にはフローガイドが
存在するので、操作ロッド内ではフローガイドの外周部
と操作ロッドの内周部との間を前記熱ガスが流れること
になる。つまり、熱ガスによって加熱される操作ロッド
内の空間は、フローガイドの外周部と操作ロッドの内周
部とによって囲まれる狭い空間だけとなる。したがっ
て、アークによる熱ガスが加熱しなくてはならない操作
ロッド内のガス量は、操作ロッド内の空間全体と比べて
非常に少なくて済み、操作ロッド内における熱エネルギ
ー消費量を大幅に減らすことができる。なお、投入時に
おいてフローガイドの先端部が固定アーク接触子の達す
る範囲よりも可動アーク接触子寄りに位置しているの
で、フローガイドが固定アーク接触子と可動アーク接触
子との接触を妨害するおそれはない。

【００１４】操作ロッド内において熱エネルギーの消費
量が少なかった熱ガスは、高熱状態を維持したまま、排
気穴を通過してパッファ室内に流れ込む。このとき、フ
ローガイドの外周部と操作ロッドの内周部とによって囲
まれる空間の軸方向の断面積を排気穴の断面積の１００
〜１５０％と設定しているので、フローガイドと操作ロ
ッドとの間を流れる熱ガスは操作ロッド内からスムーズ
に排気穴へと流れ込むことができる。

【００１５】排気穴からパッファ室内に流れ込んだ高熱
の熱ガスはパッファ室内の消孤性ガスを効率良く加熱
し、パッファ室内の圧力を高めることができる。これに
より、絶縁ノズルから高圧の消孤性ガスをアークに吹き
付けることができ、遮断性能の向上を図ることができ
る。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載のパッフ
ァ形ガス遮断器において、前記フローガイドが絶縁物に
より構成されたことを特徴としている。

【００１７】このような請求項２の発明においては、フ
ローガイドを絶縁物としているので、強度を保ちつつ軽
量化を実現すると同時に、フローガイドによって奪われ
る熱量を減らすことができる。したがって、操作ロッド
内での熱エネルギー消費量をいっそう削減することがで
き、高熱の熱ガスを十分にパッファ室内に取り込んで、
パッファ室内の圧力を効率良く高めることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
について図面を参照して具体的に説明する。なお、図５
にて示した従来例と同一の部材に関しては同一の符号を
付し、説明は省略する。

【００１９】（１）第１の実施の形態 ［構成］図１を用いて第１の実施の形態を説明する。図
１は第１の実施の形態に係るパッファ形ガス遮断器の開
極初期の状態を示している。

【００２０】操作ロッド１の基端部には絶縁ロッド１３
が取付けられており、絶縁ロッド１３を介して機構側操
作ロッド１４と接続されている。このような操作ロッド
１内部には該操作ロッド１と同軸状に中空のフローガイ
ド１２が固定されている。フローガイド１２は絶縁物に
より構成されており、投入時において固定アーク接触子
８の達する範囲よりも可動アーク接触子５寄りにその先
端部が位置するように配置されている。また、フローガ
イド１２の先端部にはテーパー部１１が形成されてい
る。さらに、フローガイド１２の外周部と操作ロッド１
の内周部とによって囲まれる空間の軸方向の断面積は、
排気穴１５の断面積の１２０％となるように設定されて
いる。

【００２１】［作用効果］以上のような構成を有する第
１の実施の形態において、投入時ではフローガイド１２
の先端部が固定アーク接触子８の達する範囲よりも可動
アーク接触子５寄りに位置しているので、フローガイド
１２が固定アーク接触子８と可動アーク接触子５との接
触を妨害するおそれはない。

【００２２】一方、第１の実施の形態において開極動作
に行ってアーク９が発生すると、アーク９によって熱せ
られた熱ガスは、操作ロッド１内に入り、フローガイド
１２のテーパー部１１に衝突する。そして、開極初期で
は操作ロッド１に形成された排気穴１５がパッファ室１
０内に位置して操作ロッド１の中空部１ａとパッファ室
１０内とが連通しているので、アーク９による熱ガス
は、フローガイド１２の外周部と操作ロッド１の内周部
との間を流れて排気穴１５からパッファ室１０内に流入
する。

【００２３】このとき、熱ガスがパッファ室１０内に達
するまでに加熱するガス量は、フローガイド１２が存在
する操作ロッド１内においてはフローガイド１２と操作
ロッド１との間の狭い空間のガスのみである。したがっ
て、アーク９によって発生した熱ガスが失うエネルギー
量は極めて小さく、熱ガスは高熱状態を維持したまま、
パッファ室１０内に流れ込むことができる。しかも、フ
ローガイド１２は絶縁物であるため、フローガイド１２
自体に奪われる熱量は少なくて済む。したがって、操作
ロッド１内での熱エネルギー損失量をいっそう減らすこ
とができ、高熱の熱ガスは十分にパッファ室内に流れ込
むことができる。

【００２４】排気穴１５からパッファ室１０内に流れ込
んだ高熱の熱ガスは、パッファ室１０内の消孤性ガスを
効率良く加熱し、パッファ室１０内の圧力を高めること
ができる。これにより、絶縁ノズル６から高圧の消孤性
ガスをアークに吹き付けることができ、遮断性能の向上
を図ることができる。

【００２５】また、第１の実施の形態ではフローガイド
１２の外周部と操作ロッド１の内周部とによって囲まれ
る空間の軸方向の断面積を、排気穴１５の断面積の１２
０％と大きく設定しているので、フローガイド１２と操
作ロッド１との間を流れる熱ガスは操作ロッド１内から
スムーズに排気穴１５へと流れ込むことができる。この
ようなスムーズな熱ガスの流れは、開極後期において排
気穴１５がパッファピストン３の背面側に位置して操作
ロッド１の中空部１ａと容器内とが連通した状態でも、
同様に確保することができる。さらに、フローガイド１
２は中空の絶縁物であるため、強度を保ちつつ軽量化を
実現することができる。

【００２６】（２）他の実施の形態 なお、本発明は以上のような実施の形態に限定されるも
のではなく、操作ロッド内にフローガイドを固定すると
いう構成を持つものであれば、どのようなタイプのパッ
ファ形ガス遮断器に適用しても、同様の作用効果を得る
ことができる。具体的には、図２に示すように操作ロッ
ド１が絶縁ロッド１３を介することなく機構側操作ロッ
ド１４と直接接続されているパッファ形ガス遮断器や、
図３に示すように操作ロッド１がガスシール部を通じて
容器の内部から外部に渡って設置され、容器外部にて駆
動機構に直結されているパッファ形ガス遮断器、さらに
は図４に示すようなパッファ形ガス遮断器に適用されて
も良い。

【００２７】なお、図４のパッファ形ガス遮断器は次の
ような構成を有している。すなわち、パッファシリンダ
２内はシリンダ２に固定された仕切り板２２により圧縮
室１６と蓄圧室１８という２つの空間に区切られ、仕切
り板２２に設けられた連通穴２０によって圧縮室１６と
蓄圧室１８とが連通されている。また、操作ロッド１と
摺動する摺動円筒２１が容器側に固定されている。さら
に、操作ロッド１の側面には第１排気穴１７及び第２排
気穴１９が形成されている。開極初期には第１排気穴１
７は蓄圧室１８内に位置し、第２排気穴１９は摺動円筒
２１によって塞がれる。そして可動アーク接触子５と固
定アーク接触子８とが開離したストロークと近いストロ
ークの時点で摺動円筒２１が仕切り板２２と操作ロッド
１との間の隙間に達する。さらに開極後期には第２排気
穴１９は摺動円筒２１の位置から移動して容器内の空間
に達し、一方第１排気穴１７は摺動円筒２１によって塞
がれる。

【００２８】また、操作ロッド１の内面やフローガイド
１２の表面に、金属製部材や絶縁性部材が設けることに
よって、操作ロッド１およびフローガイド１２の損傷を
防止し、耐熱性の向上を図ることができる。特に、操作
ロッド１の内径をｄ（図１参照）とすれば、操作ロッド
１の可動アーク接触子５側先端から駆動部側へ向かって
少なくともｄの距離を有する区間で、操作ロッド１内面
およびフローガイド１２表面に、金属製部材または絶縁
性部材を設けることは、耐熱性向上の観点から非常に有
効である。

【００２９】なお、金属製部材としては例えば、金、
銀、クロム、タングステン、炭素、チタン、鉄、銅、ニ
ッケル、白金などの単体金属または銅タングステン、イ
ットリウムタングステン、ステンレスなどの合金、化合
物のように融点が１０００Ｋ以上である部材が好適であ
る。一方、絶縁性部材としては例えば、ＰＴＦＥ、Ｂ
Ｎ、アルミナなど、またはこれらを混合した部材が好適
である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパッファ
形ガス遮断器によれば、操作ロッド内に操作ロッドと同
軸状のフローガイドを固定するといった極めて簡単な構
成により、操作ロッド内での熱ガスのエネルギー消費量
を減らし、高熱の熱ガスをパッファ室内に導いてパッフ
ァ室内の消孤性ガスを効率良く加熱することができ、パ
ッファ室内の圧力を高めて遮断性能の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の開極初期の構成
図。

【図２】本発明の他の実施の形態の開極初期の構成図。

【図３】本発明の他の実施の形態の開極初期の構成図。

【図４】本発明の他の実施の形態の投入時の構成図。

【図５】従来のパッファ形ガス遮断器の開極初期の構成
図。

【符号の説明】

１…操作ロッド １ａ…中空部 ２…パッファシリンダ ３…パッファピストン ４…可動通電接触子 ５…可動アーク接触子 ６…絶縁ノズル ７…固定通電接触子 ８…固定アーク接触子 ９…アーク １０…パッファ室 １１…テーパ部 １２…フローガイド １３…絶縁ロッド １４…機構側操作ロッド １５…排気穴 １６…圧縮室 １７…第１排気穴 １８…蓄圧室 １９…第２排気穴 ２０…連通穴 ２１…摺動円筒 ２２…仕切り板 ｄ…操作ロッド１の内径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新藤 尊彦 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消孤性ガスを充填した容器内には接離可
   能な固定アーク接触子および可動アーク接触子が対向し
   て配置され、前記可動アーク接触子には該可動アーク接
   触子を前記容器に対して支持する中空の操作ロッドが取
   付けられ、前記操作ロッドには該操作ロッドを包囲する
   パッファシリンダが前記操作ロッドと同軸状に固定さ
   れ、前記パッファシリンダの前面には前記可動アーク接
   触子を包囲する絶縁ノズルが固定され、前記操作ロッド
   と前記パッファシリンダとの間には絶縁物により前記容
   器に支持されたパッファピストンが摺動自在に挿入さ
   れ、前記パッファピストンの前面部と前記パッファシリ
   ンダの内周部と前記操作ロッドの外周部とに囲まれてパ
   ッファ室が構成され、前記操作ロッドの側面には排気穴
   が設けられ、開極初期には前記排気穴が前記パッファ室
   内に位置して前記操作ロッド内と前記パッファ室内とを
   連通させ、前記固定および可動アーク接触子間に発生し
   たアークにより熱せられた熱ガスを前記操作ロッド内か
   ら前記パッファ室内に取込み、開極後期には前記パッフ
   ァ室内で圧縮した消孤性ガスを前記絶縁ノズルから前記
   アークに吹き付けるように構成されたパッファ形ガス遮
   断器において、 前記操作ロッド内には該操作ロッドと同軸状にフローガ
   イドが固定され、 前記フローガイドは、投入時において前記固定アーク接
   触子の達する範囲よりも前記可動アーク接触子寄りにそ
   の先端部が位置するように配置され、 前記フローガイドの外周部と前記操作ロッドの内周部と
   によって囲まれる空間の軸方向の断面積は、前記排気穴
   の断面積の１００〜１５０％となるように設定されたこ
   とを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
2. 【請求項２】 前記フローガイドが絶縁物により構成さ
   れたことを特徴とする請求項１記載のパッファ形ガス遮
   断器。