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公開番号2021039912
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210311
出願番号2019161723
出願日20190905
発明の名称ガス遮断器
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール特許業務法人
主分類H01H 33/915 20060101AFI20210212BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
より簡素な構成で絶縁性能を確保しつつ、装置の小型化を図かること。
【解決手段】
本発明のガス遮断器は、上記課題を解決するために、電力系統に接続された固定側引出し導体に接続され、遮断時に生じたアークによって昇温及び加圧された絶縁ガスを排気するための開口部を有する固定側主導体の軸方向端部に設けられ、充填容器内に充填されている前記絶縁ガスを加熱することで生じる高温ガスを前記充填容器内に排出する複数の孔を有する高温ガス誘導部は、複数の前記孔の各々の向きが、前記固定側主導体の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする。
【選択図】図3C
特許請求の範囲【請求項1】
消弧性を有する絶縁ガスが充填されている充填容器と、電力系統に接続された固定側引出し導体に接続され、遮断時に生じたアークによって昇温及び加圧された前記絶縁ガスを排気するための開口部を有する固定側主導体と、前記充填容器の内部に配置された絶縁支持筒によって支持固定されていると共に、電力系統に接続された可動側引出し導体に接続され、前記絶縁ガスを排気するための排気穴を有する可動側主導体と、前記可動側引出し導体に電気的に接続された可動側接触子と、電力系統に接続された固定側引出し導体に電気的に接続され、前記可動側接触子と接離可能な固定側接触子と、前記固定側主導体の軸方向端部に設けられ、前記絶縁ガスを加熱することで生じる高温ガスを前記充填容器内に排出する複数の孔を有する高温ガス誘導部とを備え、遮断時に生じた前記アークへ前記絶縁ガスを吹き付けて消弧するガス遮断器であって、
前記高温ガス誘導部は、複数の前記孔の各々の向きが、前記固定側主導体の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とするガス遮断器。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
請求項1に記載のガス遮断器であって、
前記高温ガス誘導部は、前記固定側主導体と一体若しくは別体に設けられていることを特徴とするガス遮断器。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のガス遮断器であって、
複数の前記孔は、前記高温ガス誘導部の周方向に略等間隔で設けられていることを特徴とするガス遮断器。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のガス遮断器であって、
複数の前記孔の各々の中心軸がねじれの位置の関係になっていると共に、前記高温ガス誘導部の各孔を通過した前記高温ガスは、周方向に向いた旋回成分を有する排気流れを形成することを特徴とするガス遮断器。
【請求項5】
請求項4に記載のガス遮断器であって、
複数の前記孔の各々は、排出される前記高温ガスの流れ方向がずれるように各孔の中心軸がねじれていることを特徴とするガス遮断器。
【請求項6】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のガス遮断器であって、
複数の前記孔の各々は、円柱形状であることを特徴とするガス遮断器。
【請求項7】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のガス遮断器であって、
複数の前記孔の各々は、前記孔の中心軸に直交する前記孔の流路断面積が、前記孔の両端の開口部において等しいか、若しくはいずれか一方の前記孔の流路断面積がもう一方の前記孔の流路断面積より小さいことを特徴とするガス遮断器。
【請求項8】
請求項7に記載のガス遮断器であって、
複数の前記孔の各々は、テーパー形状であることを特徴とするガス遮断器。
【請求項9】
消弧性を有する絶縁ガスが充填されている充填容器と、電力系統に接続された固定側引出し導体に接続され、遮断時に生じたアークによって昇温及び加圧された前記絶縁ガスを排気するための開口部を有する固定側主導体と、前記充填容器の内部に配置された絶縁支持筒によって支持固定されていると共に、電力系統に接続された可動側引出し導体に接続され、前記絶縁ガスを排気するための排気穴を有する可動側主導体と、前記可動側引出し導体に電気的に接続された可動側接触子と、電力系統に接続された固定側引出し導体に電気的に接続され、前記可動側接触子と接離可能な固定側接触子と、前記固定側主導体の軸方向端部に設けられ、前記絶縁ガスを加熱することで生じる高温ガスを前記充填容器内に排出する複数の孔を有する高温ガス誘導部とを備え、遮断時に生じた前記アークへ前記絶縁ガスを吹き付けて消弧するガス遮断器であって、
前記高温ガス誘導部は、基部と、該基部から軸方向に複数個突出してパイプ状に形成された複数の前記孔とから成り、パイプ状に形成された複数の前記孔の各々の向きが、前記固定側主導体の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とするガス遮断器。
【請求項10】
請求項9に記載のガス遮断器であって、
パイプ状に形成された複数の前記孔は、前記高温ガス誘導部の周方向に略等間隔で設けられていることを特徴とするガス遮断器。
【請求項11】
請求項9又は10に記載のガス遮断器であって、
パイプ状に形成された複数の前記孔の各々の中心軸がねじれの位置の関係になっていると共に、前記高温ガス誘導部の各孔を通過した前記高温ガスは、周方向に向いた旋回成分を有する排気流れを形成することを特徴とするガス遮断器。
【請求項12】
請求項11に記載のガス遮断器であって、
パイプ状に形成された複数の前記孔の各々は、排出される前記高温ガスの流れ方向がずれるように各孔の中心軸がねじれていることを特徴とするガス遮断器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はガス遮断器に係り、特に、遮断時に生じたアークによって昇温及び加圧された絶縁ガスを加熱することで生じる高温ガスを充填容器内に排出する複数の孔を有する高温ガス誘導部を備えているものに好適なガス遮断器に関するものである。
続きを表示(約 5,300 文字)【背景技術】
【0002】
ガス遮断器は、電力系統において、相間短絡や地絡などで生じる短絡電流を遮断するための機器であり、従来からパッファ形ガス遮断器が広く使用されている。
【0003】
このパッファ形ガス遮断器は、可動側アーク接触子と直結した駆動パッファシリンダによって消弧性ガスを機械的に圧縮することにより、高圧のガス流が発生するようになっている。そして、この高圧のガス流が、可動側アーク接触子と固定側アーク接触子との間に発生したアークに吹き付けられ電流が遮断される。
【0004】
通常、ガス遮断器での遮断性能は、パッファ室の圧力上昇に依存することが知られている。そこで、従来の機械的圧縮による圧力上昇に加え、アークの熱エネルギーを積極的に利用して圧力を上昇させる熱パッファ併用形のガス遮断器も広く使われている。
【0005】
この熱パッファ併用形のガス遮断器は、機械的圧縮による圧力に加え、アークの熱エネルギーを利用して消弧性ガスの吹き付け圧力を形成するもので、遮断動作に必要な操作エネルギーを従来の単独で機械的に圧縮する方式と比較して低減することができる。
【0006】
一般的に、熱パッファ併用形ガス遮断器は、電流遮断の際に、アークの熱エネルギーを取り込む容積固定の昇圧室(熱パッファ室と呼ぶ)と、機械圧縮により容積が縮小する昇圧室(機械パッファ室と呼ぶ)の2つの昇圧室が直列に配置され、これら2つの昇圧室の間は逆止弁を介して連通されている。
【0007】
可動側アーク接触子と固定側アーク接触子の間に発生したアークにより加熱された高温ガスは、熱パッファ室に導入され吹き付け圧力の形成にも用いられたものも含め、最終的には、可動側と固定側の導体内周空間及び可動側と固定側の導体内周空間を経由し充填容器内へ排出される。
【0008】
上述したアークにより加熱された高温ガスは、導体内周空間及び充填容器内に排出される際に、導体内周空間及び充填容器内に元から存在する低温ガスと混合し冷却される。しかし、高温ガスが十分に冷却されない場合は、導体と充填容器との間における対地絶縁性能の低下が発生するため、排気される高温ガスの冷却構造が重要となる。
【0009】
高温ガスの冷却を促進させるための構造としては、例えば、特許文献1に記載されているように、導体内空間に複数の翼を配置し、導体内空間において高温ガス流れを旋回させることで高温ガスと低温ガスの混合を促進させるものが知られている。
【0010】
一方、特許文献2に記載されているガス遮断器では、固定子側導体の導体内空間に旋回流れを形成させるための複数の羽根構造を有するガス整流部を、旋回流れの旋回方向が互い違いとなる形で、流路内において複数設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
特開平10−275543号公報
特開2017−123315号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
上述した特許文献1に記載されているガス遮断器では、固定子側に複数の羽根形状を有する排気ガイドが、全体として筒状になるよう配置し排気筒を構成している。
【0013】
しかしながら、遮断器の中心軸に対して周方向に高温ガスが排気されるため、周方向側に引き出し導体の基部などの高電界部を有する場合は適用が困難である。
【0014】
また、上述した特許文献2の構成では、ガス整流部が多数の羽根を設けているため構造が複雑となり、しかも、薄い板状の構造で羽根が形成されているため羽根部分の強度を保持することが難しい。
【0015】
加えて、固定側主導体に相当する固定サポート内でのガスの混合促進を図るための構造であることから、固定側主導体から充填容器内に排出する際については、固定サポート側面の開口部から側面方向に排出するのみであり、固定子側導体と充填容器の間の低温ガスとの混合については、固定サポート内で十分冷却していることを前提としている。
【0016】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、より簡素な構成で絶縁性能を確保しつつ、装置の小型化が図れるガス遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明のガス遮断器は、上記目的を達成するために、消弧性を有する絶縁ガスが充填されている充填容器と、電力系統に接続された固定側引出し導体に接続され、遮断時に生じたアークによって昇温及び加圧された前記絶縁ガスを排気するための開口部を有する固定側主導体と、前記充填容器の内部に配置された絶縁支持筒によって支持固定されていると共に、電力系統に接続された可動側引出し導体に接続され、前記絶縁ガスを排気するための排気穴を有する可動側主導体と、前記可動側引出し導体に電気的に接続された可動側接触子と、電力系統に接続された固定側引出し導体に電気的に接続され、前記可動側接触子と接離可能な固定側接触子と、前記固定側主導体の軸方向端部に設けられ、前記絶縁ガスを加熱することで生じる高温ガスを前記充填容器内に排出する複数の孔を有する高温ガス誘導部とを備え、遮断時に生じた前記アークへ前記絶縁ガスを吹き付けて消弧するガス遮断器であって、前記高温ガス誘導部は、複数の前記孔の各々の向きが、前記固定側主導体の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする。
【0018】
また、本発明のガス遮断器は、上記目的を達成するために、消弧性を有する絶縁ガスが充填されている充填容器と、電力系統に接続された固定側引出し導体に接続され、遮断時に生じたアークによって昇温及び加圧された前記絶縁ガスを排気するための開口部を有する固定側主導体と、前記充填容器の内部に配置された絶縁支持筒によって支持固定されていると共に、電力系統に接続された可動側引出し導体に接続され、前記絶縁ガスを排気するための排気穴を有する可動側主導体と、前記可動側引出し導体に電気的に接続された可動側接触子と、電力系統に接続された固定側引出し導体に電気的に接続され、前記可動側接触子と接離可能な固定側接触子と、前記固定側主導体の軸方向端部に設けられ、前記絶縁ガスを加熱することで生じる高温ガスを前記充填容器内に排出する複数の孔を有する高温ガス誘導部とを備え、遮断時に生じた前記アークへ前記絶縁ガスを吹き付けて消弧するガス遮断器であって、前記高温ガス誘導部は、基部と、該基部から軸方向に複数個突出してパイプ状に形成された複数の前記孔とから成り、パイプ状に形成された複数の前記孔の各々の向きが、前記固定側主導体の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、より簡素な構成で絶縁性能を確保しつつ、装置の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
本発明のガス遮断器の実施例1に閉極状態における概略構成を示す断面図である。
本発明のガス遮断器の実施例1の開極状態における絶縁ガスの流れを示すガス遮断器の断面図である。
本発明のガス遮断器の実施例1における高温ガス誘導部単体を示す概略構成図である。
図3Aの矢印A方向から見た図である。
図3BのB−B´線に沿った断面図である。
本発明のガス遮断器の実施例1における高温ガス誘導部の形状を、複数の高温ガス誘導孔の各々の向きと固定側主導体の軸方向の位置関係が分かりやすいよう、異なる視線から見た図である。
本発明のガス遮断器の実施例2における高温ガス誘導部単体を示す概略構成図である。
図5Aの矢印A方向から見た図である。
図5BのB−B´線に沿った断面図である。
本発明のガス遮断器の実施例3における高温ガス誘導部を一部断面して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図示した実施例に基づいて本発明のガス遮断器を説明する。なお、以下に説明する各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。
【0022】
また、本発明の明細書における「軸方向」とは、固定側および可動側主導体を構成する円筒の中心軸の方向(図1における左右(水平)方向)を言い、以下、特に指定しない限り「軸方向」という場合には同じ意味を表す。
【実施例】
【0023】
図1及び図2に、本発明のガス遮断器100の実施例1の概略構成を示す。図1はガス遮断器100の閉極状態、図2はガス遮断器100の開極状態をそれぞれ示す。
【0024】
図1及び図2に示す本実施例のガス遮断器100は、電力系統(高圧回路など)の途中に配置され、落雷などによって短絡電流が発生したときに、電力系統において電気的に切断することで電力系統の通電を停止させるものであり、図1及び図2に示すガス遮断器100は、パッファ形ガス遮断器の例である。
【0025】
図1及び図2に示す本実施例のガス遮断器100は、消弧性を有する絶縁ガス(例えば、六フッ化硫黄ガス)が充填されている充填容器2と、この充填容器2の内部に配置された絶縁支持筒7によって支持固定されていると共に、電力系統(高圧回路)に接続された可動側引出し導体14に接続され、遮断時に生じたアーク31(図2参照)によって昇温及び加圧された絶縁ガスを排気するための排気穴10を有する可動側主導体9と、この可動側主導体9の内部に、可動側主導体9の軸方向に移動可能に備えられ、昇温及び加圧された絶縁ガスを排気するためのシャフト排気穴16を有する排気シャフト18と、排気シャフト18に連結され、操作ロッド3を介して排気シャフト18の軸方向への操作力を出力する操作機構1と、排気シャフト18に同軸に連結され、可動側主導体9の内周面を軸方向に摺動可能なシリンダ17と、可動側主導体9の内部に固定されていると共に、可動側主導体9の軸方向に開口し、この開口部の内周面を排気シャフト18が摺動可能になっているパッファピストン33と、シリンダ17、可動側主導体9を介して可動側引出し導体14に電気的に接続された可動側主接触子5と、電力系統に接続された固定側引出し導体15に電気的に接続され、可動側主接触子5と接離可能な固定側主接触子6とを備えている。
【0026】
そして、可動側接触子は可動側主接触子5と絶縁ノズル4及び可動側アーク接触子11を有し、固定側接触子は固定側主接触子6と固定側アーク接触子12を有し、可動側アーク接触子11は排気シャフト18、操作ロッド3を介して操作機構1に接続されている。
【0027】
更に具体的に説明すると、本実施例のガス遮断器100は、可動側主導体9と、排気シャフト18と、シリンダ17と、パッファピストン33とを備えており、これらは、消弧性を有する絶縁ガス(例えば、六フッ化硫黄ガス)が充填されている充填容器2の内部に配置されている。排気シャフト18の前方側(図1及び図2の左側)には、可動側主接触子5及び可動側アーク接触子11(いずれも可動側接触子に相当)が備えられている。これらは、電力系統に接続された可動側引出し導体14に電気的に接続されている。
【0028】
そして、可動側主接触子5及び可動側アーク接触子11と接離可能な固定側主接触子6及び固定側アーク接触子12(いずれも固定側接触子に相当)が、固定側絶縁筒8に支持固定された固定側主導体20に支持固定されており、電力系統に接続された固定側引出し導体15に電気的に接続されている。
【0029】
従って、上述した落雷などの短絡電流の発生時には、可動側主接触子5及び可動側アーク接触子11が、固定側主接触子6及び固定側アーク接触子12から離れることで、電力系統の通電が停止されることになる(この状態が図2である)。
【0030】
上述した可動側主導体9は、充填容器2の内部に配置された絶縁支持筒7によって支持固定されている。この可動側主導体9は円筒形状を有しており、その内部をシリンダ17が摺動可能になっている。また、可動側主導体9の側面には、高温・高圧の絶縁ガスを可動側主導体9の内部から充填容器2の内部に排気するための排気穴10が形成されている。
(【0031】以降は省略されています)

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