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公開番号2021044204
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210318
出願番号2019167169
出願日20190913
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 20060101AFI20210219BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】熱パッファ室に流入した高温のガスを冷却してアークに吹き付けることで、ガスの絶縁性能の低下を防止し、遮断性能を向上させたガス遮断器を提供する。
【解決手段】可動主接触子5と、可動アーク接触子2と、可動主接触子5を備えるパッファシリンダ8と、パッファシリンダ8の内部に配置され、可動アーク接触子2を備え、内部を絶縁ガスが流れる中空ロッド6と、パッファシリンダ8と中空ロッド6に囲まれた熱パッファ室10と、中空ロッド6に設けられ、可動アーク接触子2を覆う絶縁カバー13と、パッファシリンダ8に設けられた絶縁ノズル11と、軸方向に延伸した円筒形状のフローガイド16を備える。フローガイド16は、熱パッファ室10の中に設置され、中空ロッド6の外周側に位置し、絶縁ノズル11に接続している。フローガイド16と中空ロッド6の間の空間は、絶縁ノズル11と絶縁カバー13の間の空間に接続し、絶縁ガスの流路である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
絶縁ガスが充填された円筒形のガスタンクを備えるとともに、
軸方向に移動して固定主接触子から離れて電流を遮断する可動主接触子と、
電流の遮断時に固定アーク接触子との間にアークを発生させる可動アーク接触子と、
一端部に前記可動主接触子を備えるパッファシリンダと、
前記パッファシリンダの内部に配置され、一端部に前記可動アーク接触子を備え、内部を前記絶縁ガスが流れる中空ロッドと、
前記パッファシリンダと前記中空ロッドに囲まれて構成された熱パッファ室と、
前記中空ロッドの一端部に設けられ、前記可動アーク接触子を覆う絶縁カバーと、
前記パッファシリンダの一端部に設けられた絶縁ノズルと、
軸方向に延伸した円筒形状の部材であるフローガイドと、
を前記ガスタンクの内部に備え、
前記フローガイドは、前記熱パッファ室の中に設置され、前記中空ロッドの外周側に位置し、一端部が前記絶縁ノズルに接続しており、
前記フローガイドと前記中空ロッドの間の空間は、前記絶縁ノズルと前記絶縁カバーの間の空間に接続し、前記絶縁ガスの流路である、
ことを特徴とするガス遮断器。
続きを表示(約 930 文字)【請求項2】
前記フローガイドは、他端部が、前記熱パッファ室の軸方向の中心よりも、前記絶縁ノズルから軸方向の遠い位置にある、
請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項3】
前記フローガイドと前記中空ロッドの間の空間である前記絶縁ガスの流路の流路面積は、前記絶縁ノズルと前記絶縁カバーの間の空間である前記絶縁ガスの流路の流路面積よりも大きい、
請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項4】
前記フローガイドは、側面に径方向に貫通する孔を備える、
請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項5】
前記孔の流路面積は、前記フローガイドと前記中空ロッドの間の空間である前記絶縁ガスの流路の流路面積より大きい、
請求項4に記載のガス遮断器。
【請求項6】
前記孔の流路面積は、前記フローガイドと前記中空ロッドの間の空間である前記絶縁ガスの流路の流路面積より大きく、
前記フローガイドと前記中空ロッドの間の空間である前記絶縁ガスの流路の流路面積は、前記絶縁ノズルと前記絶縁カバーの間の空間である前記絶縁ガスの流路の流路面積よりも大きい、
請求項4に記載のガス遮断器。
【請求項7】
前記フローガイドは、径方向外側に向かって傾いて軸方向に延伸している、
請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項8】
前記中空ロッドは、外周面が径方向外側に向かって傾いて軸方向に延伸している、
請求項7に記載のガス遮断器。
【請求項9】
前記熱パッファ室と連通穴で接続された機械パッファ室と、
前記熱パッファ室の内部に設けられ、前記連通穴を開閉する逆止弁と、
を備え、
前記フローガイドと前記中空ロッドの間の空間である前記絶縁ガスの流路は、前記絶縁ガスが前記逆止弁に向かって流れるように構成されている、
請求項7または8に記載のガス遮断器。
【請求項10】
前記孔は、流路面積が径方向の外側から内側に向かって小さくなっている、
請求項4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、ガス遮断器に関し、特に、電流遮断時に接触子間に発生するアークに絶縁ガスを吹き付けて消弧するガス遮断器に関する。
続きを表示(約 5,400 文字)【背景技術】
【0002】
近年、電力系統の高電圧化と大電流化が進んでおり、必要な遮断性能を得るためにガス遮断器の大容量化が進んでいる。また、コスト低減のため、遮断部、排気部、及びシールドなどの構造の最適化による、ガス遮断器の小型化も進められている。しかし、消弧するときに吹き付けるガスの圧力を機械圧縮だけで得るパッファ形のガス遮断器では、装置の小型化には限界がある。操作器の操作エネルギーの増加に伴い、電流遮断時に発生するアーク熱を利用してガスを膨張させ、その圧力でガスを吹き付けて消弧させる熱パッファ形のガス遮断器の開発が進められている。
【0003】
熱パッファ形のガス遮断器は、固定アーク接触子と可動アーク接触子の間に発生したアークに、機械パッファ室と熱パッファ室で圧縮された高圧の絶縁ガスを吹き付けて消弧する。熱パッファ形のガス遮断器では、熱パッファ室でアーク熱を利用してガスの圧力を形成するため、操作器に必要な操作力を小さくすることができ、操作器の小型化が可能である。
【0004】
従来の熱パッファ形のガス遮断器の例は、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載のガス遮断器は、機械パッファ室に直列に熱パッファ室が設けられ、熱パッファ室には室内を径方向に分割する仕切り部材が設けられ、アーク空間と熱パッファ室の間にはガス流制御手段として切替弁が設けられ、熱パッファ室と機械パッファ室の間には可動弁が設けられている。大電流の遮断時には、アーク空間からの高温高圧の消弧性ガスを、切替弁により仕切り部材の外周側空間から内周側空間を経てアークに吹き付ける。中小電流の遮断時には、機械パッファ室からの消弧性ガスを、仕切り部材の内周側空間のみに導きアークに吹き付ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2012−079601号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
熱パッファ形のガス遮断器では、熱パッファ室でアーク熱を利用してガスの圧力を形成するため、電流遮断時に発生したアークに吹き付けるガスは温度が高くなって熱ガスとなり、ガスの絶縁性能が低下して遮断性能が低下する恐れがある。特に、遮断する電流が大きいと、アーク熱が大きくなるためガス温度がより高くなり、十分な遮断性能が得られない可能性がある。
【0007】
特許文献1に記載のガス遮断器は、熱パッファ室内を径方向に分割する仕切り部材と切替弁と可動弁を備えることで、大電流の遮断時と中小電流の遮断時の消弧性能を向上させている。しかし、特許文献1に記載のガス遮断器は、仕切り部材が熱パッファ室に設けられているので、熱パッファ室の容積、すなわち消弧に使用されるガスの容積が減少し、遮断性能が低下する恐れがある。特に、中小電流の遮断時では、仕切り部材の内周側空間のみからガスをアークに吹き付けるので、消弧に使用されるガスの容積が半減する可能性がある。また、特許文献1に記載のガス遮断器は、仕切り部材と切替弁と可動弁を備えるので、部品点数が増加してコストが増加する恐れがある。
【0008】
このように、従来のガス遮断器では、熱パッファ室でアーク熱を利用してガスの圧力を形成すると、アークに吹き付けるガスの温度が高くなってガスの絶縁性能が低下したり、ガスの容積が減少したりして、遮断性能が低下する恐れがあるという課題がある。また、切替弁や可動弁などの新たな動作部品を設けると、コストが増加する恐れがあるという課題がある。
【0009】
本発明の目的は、熱パッファ室に流入した高温のガスを冷却してアークに吹き付けることで、ガスの絶縁性能の低下を防止し、遮断性能を向上させたガス遮断器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のガス遮断器は、絶縁ガスが充填された円筒形のガスタンクを備えるとともに、軸方向に移動して固定主接触子から離れて電流を遮断する可動主接触子と、電流の遮断時に固定アーク接触子との間にアークを発生させる可動アーク接触子と、一端部に前記可動主接触子を備えるパッファシリンダと、前記パッファシリンダの内部に配置され、一端部に前記可動アーク接触子を備え、内部を前記絶縁ガスが流れる中空ロッドと、前記パッファシリンダと前記中空ロッドに囲まれて構成された熱パッファ室と、前記中空ロッドの一端部に設けられ、前記可動アーク接触子を覆う絶縁カバーと、前記パッファシリンダの一端部に設けられた絶縁ノズルと、軸方向に延伸した円筒形状の部材であるフローガイドとを前記ガスタンクの内部に備える。前記フローガイドは、前記熱パッファ室の中に設置され、前記中空ロッドの外周側に位置し、一端部が前記絶縁ノズルに接続している。前記フローガイドと前記中空ロッドの間の空間は、前記絶縁ノズルと前記絶縁カバーの間の空間に接続し、前記絶縁ガスの流路である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によると、熱パッファ室に流入した高温のガスを冷却してアークに吹き付けることで、ガスの絶縁性能の低下を防止し、遮断性能を向上させたガス遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
投入状態における、従来のガス遮断器の概略構成を示す断面図である。
遮断時における、従来のガス遮断器の概略構成を示す断面図である。
遮断時における、本発明の実施例1によるガス遮断器の概略構成を示す断面図である。
中小電流の遮断時において、アーク空間から熱パッファ室に流入したガスの流れを示す図である。
遮断時における、本発明の実施例2によるガス遮断器の概略構成を示す断面図である。
図5の切断線A−Aに沿って見たフローガイドの断面図である。
テーパ状の孔を備えるフローガイドを示す図である。
遮断時における、本発明の実施例3によるガス遮断器の概略構成を示す断面図である。
遮断時における、本発明の実施例3による別のガス遮断器の概略構成を示す断面図である。
遮断時における、本発明の実施例4によるガス遮断器の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を用いて、本発明の実施例によるガス遮断器を説明する。本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。なお、以下に示す実施例は、あくまでも本発明の実施形態の例であり、本発明の内容は、以下の態様に限定されるものではない。
【実施例】
【0014】
初めに、従来の熱パッファ形のガス遮断器について説明する。
【0015】
図1は、投入状態(通電状態)における、従来のガス遮断器の概略構成を示す断面図である。図2は、遮断時における、従来のガス遮断器の概略構成を示す断面図である。図2において、上半分にはアーク空間34(アーク30が発生する空間)から熱パッファ室10にガスが流入するときのガスの流れ32を示し、下半分には熱パッファ室10からアーク30にガスが吹き付けられるときのガスの流れ32を示す。なお、図2では、ガスタンク1の図示を省略している。
【0016】
ガス遮断器は、絶縁ガスが充填された円筒形のガスタンク1と、可動アーク接触子2と、固定アーク接触子3と、可動主接触子5と、固定主接触子4を備える。可動アーク接触子2と固定アーク接触子3と可動主接触子5と固定主接触子4は、ガスタンク1の内部に収納されている。絶縁ガスには、例えば、SF

を使用することができる。なお、絶縁ガスは、SF

に限られず、乾燥空気や窒素ガス等の他の絶縁ガスを使用してもよい。
【0017】
以下では、ガスタンク1の軸の方向(図1の左右方向)を「軸方向」と呼び、軸方向に垂直な方向を「径方向」と呼び、軸方向の周りの方向を「周方向」と呼ぶ。ガス遮断器が開極動作を行って投入状態から遮断状態になるときに、可動アーク接触子2と可動主接触子5が動く方向(図1の右方向)を「遮断方向」と呼ぶ。ガス遮断器が閉極動作を行って遮断状態から投入状態になるときに、可動アーク接触子2と可動主接触子5が動く方向(図1の左方向)を「投入方向」と呼ぶ。また、絶縁ガスのことを、単に「ガス」とも称する。
【0018】
可動アーク接触子2は、固定アーク接触子3と軸方向に対向し、軸方向に移動可能であり、電流の遮断時に固定アーク接触子3との間にアークを発生させる。可動アーク接触子2は、固定アーク接触子3より遮断方向(図1の右側)に位置し、投入状態では固定アーク接触子3と電気的に接続し、遮断状態では固定アーク接触子3から物理的に離れる。
【0019】
可動主接触子5は、固定主接触子4と軸方向に対向し、軸方向に移動可能であり、電流を遮断する開極動作と投入する閉極動作を行う。可動主接触子5は、固定主接触子4より遮断方向(図1の右側)に位置し、投入状態では固定主接触子4と電気的に接続し、遮断状態では固定主接触子4から物理的に離れる。可動主接触子5と固定主接触子4は、主接点を構成する。
【0020】
ガス遮断器は、さらに、パッファシリンダ8と、中空ロッド6と、パッファピストン7と、機械パッファ室9と、熱パッファ室10と、絶縁カバー13と、絶縁ノズル11と、シールド12と、操作器19を備える。
【0021】
パッファシリンダ8は、可動アーク接触子2の外周側(径方向外側)に位置し、可動アーク接触子2と共通の中心軸を持つように配置されている。パッファシリンダ8は、投入方向の一端部に可動主接触子5を備え、中空ロッド6を収容する。なお、パッファシリンダ8の内周面は、軸方向に平行である。
【0022】
中空ロッド6は、パッファシリンダ8の内部に、パッファシリンダ8と共通の中心軸を持つように配置されている。中空ロッド6は、投入方向の一端部に可動アーク接触子2を備える。中空ロッド6は、内部が中空となっており、内部を絶縁ガスが流れる。なお、中空ロッド6の外周面は、軸方向に平行である。
【0023】
パッファピストン7は、ガスタンク1の内周面に設けられた取り付け座に支持されており、パッファシリンダ8の内部に位置し、パッファシリンダ8と中空ロッド6の間に形成された空間を移動する。
【0024】
機械パッファ室9は、パッファシリンダ8と中空ロッド6とパッファピストン7に囲まれて構成されている。
【0025】
熱パッファ室10は、パッファシリンダ8と中空ロッド6に囲まれて構成されており、絶縁ガスが流入または流出し、容積が一定である。熱パッファ室10は、逆止弁14を備え、機械パッファ室9と軸方向に隣接し、機械パッファ室9と連通穴15で接続されている。連通穴15は、熱パッファ室10と機械パッファ室9を仕切る壁に設けられており、逆止弁14により開閉される。すなわち、熱パッファ室10と機械パッファ室9との間の連通は、逆止弁14により制御される。
【0026】
逆止弁14は、熱パッファ室10の内部で中空ロッド6の外周面に設けられ、熱パッファ室10と機械パッファ室9との圧力差によって軸方向に動く。逆止弁14は、熱パッファ室10の内部の圧力が機械パッファ室9の内部の圧力よりも小さいと、投入方向に動いて連通穴15を開き、熱パッファ室10と機械パッファ室9との間を連通させる。逆止弁14は、熱パッファ室10の内部の圧力が機械パッファ室9の内部の圧力よりも大きいと、遮断方向に動いて連通穴15を閉じ、熱パッファ室10と機械パッファ室9との間を連通させない。
【0027】
絶縁カバー13は、中空ロッド6の投入方向の一端部に設けられ、可動アーク接触子2を覆う。
【0028】
絶縁ノズル11は、絶縁カバー13の外周側に位置し、パッファシリンダ8の投入方向の一端部に設けられている。絶縁ノズル11と絶縁カバー13の間の空間は、熱パッファ室10に連通し、ガスの流路となる。
【0029】
シールド12は、固定アーク接触子3と固定主接触子4を覆う。
【0030】
操作器19は、絶縁ノズル11、パッファシリンダ8、中空ロッド6、可動アーク接触子2、及び可動主接触子5などを遮断方向に移動させることができる。
(【0031】以降は省略されています)

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