特開 2024-129719 ガス遮断器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024129719

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】ガス遮断器

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/70 20060101AFI20240919BHJP

   H01H 33/915 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

H01H33/70 G

H01H33/915

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039088

(22)【出願日】2023-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】内田 雄三

【テーマコード（参考）】

5G001

【Ｆターム（参考）】

5G001AA01

5G001CC02

5G001DD03

5G001EE01

5G001FF03

5G001FF04

5G001GG01

5G001GG14

5G001GG17

(57)【要約】

【課題】絶縁ノズルが損耗したときに、損耗により生じた間隙から絶縁ガスが漏れ、所望の圧力が得られない。
【解決手段】第１接触子（１０）と、第１接触子（１０）が挿通可能な貫通孔を有する絶縁ノズル（２０）と、第１接触子（１０）の外周に配置され、第１接触子（１０）と絶縁ノズル（２０）との間隙に応じて外径が変化する弾性部材（１１）とを備えている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１接触子と、
前記第１接触子が挿通可能な貫通孔を有する絶縁ノズルと、
前記第１接触子の外周に配置され、前記第１接触子と前記絶縁ノズルとの間隙に応じて外径が変化する弾性部材とを備える、ガス遮断器。

【請求項2】

前記弾性部材は、前記絶縁ノズルの貫通孔内面に対して摺動することを特徴とする、請求項１に記載のガス遮断器。

【請求項3】

前記弾性部材の材質は金属である、請求項１または２に記載のガス遮断器。

【請求項4】

前記弾性部材は複数の板バネを含み、
前記第１接触子には前記弾性部材を固定するための溝が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のガス遮断器。

【請求項5】

前記板バネは、長方形、台形、または、両端の幅より中間部の幅が広い形状である、請求項４に記載のガス遮断器。

【請求項6】

前記弾性部材は、複数の板バネを円筒状に並べ互いに接続した構造を含む、請求項１または２に記載のガス遮断器。

【請求項7】

前記第１接触子が接触する第２接触子と、
内部に絶縁ガスを貯留するパッファ室と、
前記第１接触子と前記第２接触子とが離隔した時に、前記第１接触子と前記第２接触子との間に生じるアークに対し、前記絶縁ガスを吹き付けるためのガス経路とを備える、請求項１または２に記載のガス遮断器。

【請求項8】

前記第１接触子が接触する第２接触子を備え、
前記第１接触子と前記第２接触子とが接触しているとき、前記弾性部材は前記絶縁ノズルの貫通孔内面に接触しており、
前記第１接触子と前記第２接触子とが離隔しておりかつ前記ガス遮断器が遮断状態にあるとき、前記弾性部材は前記絶縁ノズルから離れている請求項１または２に記載のガス遮断器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電力系統における電流遮断を行うためのガス遮断器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、絶縁ノズルが有する喉部にノズル交換目安用溝を備える事で、絶縁ノズルの損耗と交換時期とを容易に把握することを可能とするガス遮断器が開示されている。また、特許文献２には、低損耗部材を設けることで絶縁ノズルの損耗を抑制する構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２７５５８号公報

【特許文献2】特開２０２１－１８２５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１および２に記載のような従来技術は、絶縁ノズルが損耗したときに、損耗により生じた間隙から絶縁ガスが漏れ、絶縁ガスに所望の圧力を与えられない問題がある。

【0005】

本発明の一態様は、絶縁ノズルが損耗したときでも絶縁ガスに所望の圧力を与える事を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るガス遮断器は、第１接触子と、第１接触子が挿通可能な貫通孔を有する絶縁ノズルと、第１接触子の外周に配置され、第１接触子と絶縁ノズルとの間隙に応じて外径が変化する弾性部材とを備えている。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様によれば、絶縁ガスに所望の圧力を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るガス遮断器を、軸方向に切断した断面図である。

【図2】図１に図示した領域Ｒの拡大図である。

【図3】図２に図示したＡ－Ａ線の矢視断面図である。

【図4】一実施形態における弾性部材の構造を示した図である。

【図5】一実施形態における弾性部材の効果を表した、ガス遮断器の断面図である。

【図6】一実施形態における弾性部材の構造を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

〔実施形態１〕
図１は実施形態１に係るガス遮断器を軸方向に沿って切断した断面図である。図１中の軸Ｐは、図示したガス遮断器１００の第１接触子１０および第２接触子３０の軸である。さらに、軸Ｐの矢印方向を第１方向、反対方向を第２方向と定義する。図２は図１に図示した領域Ｒの拡大図である。図３は図２に図示したＡ－Ａ線の矢視断面図である。図４は実施形態１における弾性部材の構造を示した図であり、符号４０１が側面図、符号４０２が正面図を示す。

【0010】

ガス遮断器１００は、大電流を流す電力系統において、電流遮断を行うため２つの接触子を離隔させたときに生じるアークへ絶縁ガスを吹き付けて遮断する装置である。ガス遮断器１００は、図１に示す通り、第１接触子１０と、絶縁ノズル２０と、第２接触子３０と、操作ロッド３１と、パッファシリンダ４０と、パッファピストン４１と、第３接触子５０とを備える。なお、ここでは、これらの部材はすべて軸Ｐの同心上に配置されているものとする。また、図２および図３に示す通り、ガス遮断器１００は、第１接触子１０の外周に配置された弾性部材１１を備えている。

【0011】

第１接触子１０は円柱状の導体である。第２接触子３０は、第１接触子１０に対して相対的に第１方向および第２方向に移動可能であり、少なくとも第１接触子１０との接触位置から、絶縁ノズル２０が第１接触子１０と離隔する位置まで移動可能である。

【0012】

絶縁ノズル２０は、第１接触子１０を挿通可能な貫通孔を有している円筒形の絶縁体である。絶縁ノズル２０の第２方向側の開口は、第２方向へ向かうほど開口が広くなっている。例えば、絶縁ノズル２０は、円錐側面状の斜面を有している。絶縁ノズル２０の第１方向側の開口はパッファシリンダ４０と接続されている。ガス遮断器１００は、絶縁ノズル２０と第２接触子３０との間に形成されたガス経路６１を備える。絶縁ノズル２０の最小内径部である第１貫通孔２１の内面は弾性部材１１と接触するため、ガス経路６１から絶縁ノズル２０の第２方向側へと抜ける絶縁ガス６０の漏洩を抑制し、適切にアークへ絶縁ガス６０を吹き付けることが可能となる。

【0013】

第２接触子３０は円筒形の導体である。第２接触子３０は、第２方向側端部において第１接触子１０と接触する。なお、図１には、第２接触子３０へ第１接触子１０が挿通されることにより、第２接触子３０の第２方向側端部の内面と第１接触子１０の外面とが互いに接触するように図示されている。このとき、第２接触子３０は、第１接触子１０と弾性的に接触する。従って、第２接触子３０は、軸方向に、任意の長さかつ任意の数だけスリットを有している。

【0014】

操作ロッド３１は円筒形の導体である。操作ロッド３１の第２方向側の開口と、第２接触子３０の第１方向側の開口とは、互いに接続されている。

【0015】

パッファ室４２は、パッファシリンダ４０およびパッファピストン４１によって画定される。パッファ室４２は、内部に絶縁ガス６０を貯留している。パッファシリンダ４０は、操作ロッド３１に接続されている。パッファシリンダ４０は、操作ロッド３１との接続部の一部に、導通孔６２を備えている。パッファピストン４１およびパッファシリンダ４０の材質は特に規定しないが、少なくともパッファシリンダ４０は導体である。

【0016】

なお、図１においては、１対のパッファシリンダ４０およびパッファピストン４１によって、１つのパッファ室４２が画定されている。しかしながら、別の実施形態においては、２対以上のパッファシリンダによって、２つ以上のパッファ室が画定されていてもよい。これらの実施形態における絶縁ガス６０の昇圧は、機械圧縮によってもたらされる。一方、さらに別の実施形態においては、ピストンを備えず、熱的昇圧によってパッファ室４２内部の絶縁ガス６０を昇圧させてもよい。また、さらに別の実施形態においては、熱的昇圧と機械圧縮を併用してもよい。

【0017】

第３接触子５０は円筒形容器の形状をした導体である。上面（第２方向側の面）において、第３接触子５０は第１接触子１０と接触または接続されている。第３接触子５０の第１方向側の開口部の内径はパッファシリンダ４０の外径に相当し、第３接触子５０の内面とパッファシリンダ４０の外面とは互いに接触している。このとき、第３接触子５０は、パッファシリンダ４０と弾性的に接触する。従って、第３接触子５０は、軸方向に、任意の長さかつ任意の数だけスリットを有している。

【0018】

ガス経路６１は、絶縁ノズル２０と、第２接触子３０との間隙に生じる空間である。導通孔６２を介してガス経路６１とパッファ室４２との間で絶縁ガス６０の通流が可能である。これにより、第１接触子１０と第２接触子３０が離隔したときに生じるアークに対し絶縁ガス６０を吹き付けることが可能である。

【0019】

弾性部材１１は、上述した通り、第１接触子１０の外周に配される弾性体である。弾性部材１１は、径方向へ変形が可能であり、第１接触子１０と第１貫通孔２１との間隙の大きさが変化したとき、外径が変化し、弾性部材１１は第１貫通孔２１の内面へ接触する。

【0020】

弾性部材１１は、ここでは複数の板バネを含む。弾性部材１１は、第１接触子１０の外周に形成された固定溝１２によって固定される。板バネの形状は特に限定されず、長方形、台形、または両端の幅より中間部の幅が広い形状などが考えられる。固定溝１２の形状も特に限定されず、弾性部材１１を固定できるものであればよい。本実施形態においては、図４に示す長方形の板バネと、図２に示す形状の固定溝１２と、が図３に示す通り第１接触子１０の全周にわたって形成されているものとする。ただし、固定溝１２は、必ずしも全周に形成されている必要はない。なお第１接触子１０付近はアークにより高温になるため、弾性部材１１は、金属製であることが好ましく、より好ましくはりん青銅で構成された弾性体である。

【0021】

（ガス遮断器の動作）
図１において、ガス遮断器１００は導通状態である。図１の状態から電流を遮断するまでの遮断工程について本項で説明する。なお、導通させるための投入工程は遮断工程の逆手順であるため、説明を省略する。

【0022】

遮断工程は、第１遮断工程、第２遮断工程、および第３遮断工程を含む。第１遮断工程は、第３接触子５０と、パッファシリンダ４０とが離隔したときまでとする。第２遮断工程は、第１遮断工程から第１接触子１０と第２接触子３０とが離隔し、第１接触子１０が、第１貫通孔２１を抜ける直前までとする。第３遮断工程は、第２遮断工程から、第１接触子１０が第１貫通孔２１を十分に抜け、動作を停止するまでとする。なお、絶縁ノズル２０と、第２接触子３０と、操作ロッド３１と、パッファシリンダ４０と、は、一体となって軸方向へ動くことが可能である。（不図示）

【0023】

第１遮断工程において、第２接触子３０およびパッファシリンダ４０が第１方向へ移動したとき、まず第３接触子５０とパッファシリンダ４０とが離隔する。このとき、第１接触子１０と第２接触子３０とが接触しているため、第３接触子５０とパッファシリンダ４０との間にアークは生じない。

【0024】

第２遮断工程において、第１接触子１０と第２接触子３０とが離隔し、その間にアークが生じる。第２遮断工程ではパッファ室４２内で圧縮されたガスをできるだけ高い圧力の状態で保持することが望ましいため、第１貫通孔２１からの絶縁ガス６０の漏れは少ないことが好ましい。図３に示すように、絶縁ノズル２０と第１接触子１０との間隙を、弾性部材１１が少なくとも部分的に埋めている。これにより、第１貫通孔２１から漏れる絶縁ガス６０が少なくなる。それゆえ、パッファシリンダ４０およびパッファピストン４１は、絶縁ガス６０を所望の圧力に圧縮することができる。第１遮断工程および第２遮断工程において、弾性部材１１は第１貫通孔２１の内面に対し接触し、かつ摺動している。

【0025】

第３遮断工程において、第１接触子１０は第１貫通孔２１から抜ける。第１接触子１０は絶縁ノズル２０から抜けると同時に、パッファ室４２内で圧縮された絶縁ガス６０は、第１貫通孔２１を通り、絶縁ノズル２０から吹き出される。これによりパッファ室４２内で圧縮された絶縁ガス６０がアークに吹き付けられることとなり、アークは消弧される。その後、ガス遮断器１００は、動作を停止する。

【0026】

（ガス遮断器の効果）
図５は本実施形態における弾性部材の効果を表した、第２遮断工程途中におけるガス遮断器の断面図である。なお、符号５０１は、絶縁ノズル２０が損耗する前のガス遮断器１００の状態を表し、符号５０２は、遮断工程を繰り返すことで絶縁ノズル２０が損耗したガス遮断器１００の状態を表す。

【0027】

符号５０１に示す状態において、第１貫通孔２１の径はφｄである。この時、絶縁ガス６０はほとんど漏洩しないため、アークを吹き飛ばすために十分な圧力を確保できる。

【0028】

符号５０２に示す状態において、遮断工程時に発生するアーク熱および摺動などの影響により絶縁ノズル２０は損耗し、第１貫通孔２１の径が大きくなる。このときの第１貫通孔２１の径をφＤとする（φｄ＜φＤ）。それゆえ、絶縁ノズル２０と第１接触子１０との間隙は大きくなる。

【0029】

弾性部材１１は、第１貫通孔２１の径φＤに合わせて変形し（広がり）、第１貫通孔２１の内面に接触する。弾性部材１１は、絶縁ノズル２０と第１接触子１０との間隙を埋める機能を有する。これにより絶縁ガス６０の漏洩を少なくする。図３のように複数の板バネを弾性部材１１として使用したとき板バネと板バネとの間で間隙を生じるが、弾性部材１１は、絶縁ノズル２０と第１接触子１０との間隙を部分的に塞ぐ。また、弾性部材１１を有することで間隙の断面積を小さくしているため、ガス遮断器１００は、漏洩対策として十分な効果を有している。よって、ガス遮断器１００は、絶縁ノズル２０が損耗したときでも、絶縁ガス６０に所望の圧力を与えることができ、適切にアークを遮断することができる。

【0030】

（変形例）
図６は変形例に係る弾性部材の構造を示した図である。符号６０１は、弾性部材１３の正面図を示し、符号６０２は、弾性部材１３の底面図を示す。

【0031】

弾性部材１３は、複数の板バネ１１ａを円筒状に並べ、複数の板バネ１１ａの片方の端部を環状部材１４によって互いに接続し、１つの弾性部材とした構造である。第１接触子１０へ取り付けるため、環状部材の一部は開いている。なお、弾性部材１３は、複数の環状部材１４を含んでもよい。板バネ１１ａと環状部材１４との接続位置は、端部でなくともよい。弾性部材１３は、第１接触子１０への取付けを簡略化できる点で、個別の板バネに比べ優位である。

【0032】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るガス遮断器は、第１接触子と、前記第１接触子が挿通可能な貫通孔を有する絶縁ノズルと、前記第１接触子の外周に配置され、前記第１接触子と前記絶縁ノズルとの間隙に応じて外径が変化する弾性部材とを備える。

【0033】

本発明の態様２に係るガス遮断器は、態様１において、前記弾性部材は、前記絶縁ノズルの貫通孔内面に対して摺動する構成であってもよい。

【0034】

本発明の態様３に係るガス遮断器は、態様１または２において、前記弾性部材の材質は金属である構成であってもよい。

【0035】

本発明の態様４に係るガス遮断器は、態様１から３のいずれかにおいて、前記弾性部材は複数の板バネを含み、前記第１接触子には前記弾性部材を固定するための溝が形成されている構成であってもよい。

【0036】

本発明の態様５に係るガス遮断器は、態様４において、前記板バネは、長方形、台形、または、両端の幅より中間部の幅が広い形状である構成であってもよい。

【0037】

本発明の態様６に係るガス遮断器は、態様１から３のいずれかにおいて、前記弾性部材は、複数の板バネを円筒状に並べ互いに接続した構造を含む構成であってもよい。

【0038】

本発明の態様７に係るガス遮断器は、態様１から６のいずれかにおいて、前記第１接触子が接触する第２接触子と、内部に絶縁ガスを貯留するパッファ室と、前記第１接触子と前記第２接触子とが離隔した時に、前記第１接触子と前記第２接触子との間に生じるアークに対し、前記絶縁ガスを吹き付けるためのガス経路とを備える構成であってもよい。

【0039】

本発明の態様８に係るガス遮断器は、態様１から６のいずれかにおいて、前記第１接触子が接触する第２接触子を備え、前記第１接触子と前記第２接触子とが接触しているとき、前記弾性部材は前記絶縁ノズルの貫通孔内面に接触しており、前記第１接触子と前記第２接触子とが離隔しておりかつ前記ガス遮断器が遮断状態にあるとき、前記弾性部材は前記絶縁ノズルから離れている構成であってもよい。

【0040】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0041】

１００ ガス遮断器
１０ 第１接触子
１１、１３ 弾性部材
１１ａ 板バネ
１２ 固定溝
２０ 絶縁ノズル
２１ 第１貫通孔
３０ 第２接触子
３１ 操作ロッド
４０ パッファシリンダ
４１ パッファピストン
４２ パッファ室
５０ 第３接触子
６０ 絶縁ガス
６１ ガス経路
６２ 導通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】