JP5389279B2

JP5389279B2 - 開閉装置

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Publication number: JP5389279B2
Application number: JP2012551790A
Authority: JP
Inventors: 勝志中田; 克彦堀之内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: EP2662877A1; JPWO2012093507A1; EP2662877A4; CN103201809B; CN103201809A; EP2662877B1; WO2012093507A1; US9117608B2; US20130270228A1

Description

この発明は、電力系統の電路を開閉する、例えば断路器や遮断器などの開閉装置に関するもので、特に消弧性能の改良に関するものである。

例えばＳＦ₆ガスや乾燥空気等の絶縁性ガス中で電流を遮断する断路器や遮断器において、電流遮断時に電極間で発生するアークを遮断する手法として、消弧部材から消弧性ガスを発生させ、その消弧性ガスによってアークを冷却させて遮断させる方法がある。これは、固定電極もしくは可動電極のアーク発生部近傍に消弧部材を配設し、アークが消弧部材に接触することで消弧部材から発生する消弧性ガスによってアークを冷却する方式である。

このような従来の開閉装置として、固定コンタクトと可動コンタクト、通電コンタクトと可動コンタクトの間にアークを発生させ、アークを分断して遮断する一方、通電コンタクトと可動コンタクトの間に発生したアークをフッ素樹脂チューブに接触させることで消弧性ガスを発生させ、遮断性能を向上させたものがある（例えば特許文献１参照）。

実開平６−９０２９号公報（第１頁、図１）

上述した従来の開閉装置において、消弧部材は、アークの熱によって溶融することで消弧性ガスを発生する。しかし、消弧性ガスの発生量は消弧部材の溶融温度や絶縁ガスの熱伝導率によって変化する。確実に消弧性ガスを発生させるには、アークを消弧部材に接触させることが重要である。

特許文献１のような従来技術では、アークの伸長方向を消弧部材側へと制御するものがないため、消弧部材に対するアークの接触に確実性がなく消弧性ガスが発生しない可能性があり、消弧性ガスの発生が不安定になる。

この発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされたもので、アークの熱及び消弧性ガスの発生に伴う圧力勾配によってアークの伸長方向を消弧部材の表面方向に制御し、安定した消弧性ガスの発生によって遮断性能を向上させた開閉装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係る開閉装置は、絶縁性ガスが封入されたタンク内に、固定接触子と、この固定接触子に対して進退するように接離される可動接触子を備えた開閉装置であって、上記可動接触子の外周面に対して、閉極状態から開極状態に至る移動範囲の途中まで摺接してアーク空間部を密閉状に包囲するように形成された包囲部に、上記アーク空間と該アーク空間の外部とを連通する貫通孔が設けられた消弧部材を備えるようにしたものである。

また、この発明に係る開閉装置は、絶縁性ガスが封入されたタンク内に、固定接触子と、この固定接触子に対して進退するように接離される可動接触子を備えた開閉装置であって、上記可動接触子の外周面に対して、閉極状態から開極状態に至る移動範囲の途中まで摺接してアーク空間部を密閉状に包囲するように形成された包囲部を有する消弧部材と、上記可動接触子の中心部に設けられた消弧性部材と、上記消弧性部材の中心部に軸方向に形成された中心穴とが備えられているものである。

この発明によれば、消弧部材の包囲部に設けた貫通孔によってアーク空間と該アーク空間の外部とを連通するようにしたことにより、アークの伸長方向を消弧部材に確実に接触させるように制御することが出来る。このため、消弧性ガスが安定して発生し、開閉装置の消弧性能を向上できる。

この発明の実施の形態１による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視断面図である。この発明の実施の形態２による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図である。この発明の実施の形態３による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。

この発明の実施の形態１の閉極状態を示す断面図である。実施の形態１のアークが発生したときの開極途中状態を示す断面図である。実施の形態１の完全開極状態を示す断面図である。実施の形態１によるドーナツ形の消弧部材を用いた開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図９のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図である。実施の形態１による貫通孔が４つの場合の開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。実施の形態１による貫通孔の内周面と外周面で径が異なる開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。

この発明の実施の形態４による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。この発明の実施の形態５による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。この発明の実施の形態６による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。この発明の実施の形態７による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。この発明の実施の形態８による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。

この発明の実施の形態９による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。この発明の実施の形態１０の閉極状態を示す断面図である。実施の形態１０のアークが発生したときの開極途中状態を示す断面図である。実施の形態１０のガス流が形成されたときの開極途中状態を示す断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る開閉装置を図１、図２、図６、図７、図８を参照して説明する。図１はこの発明の実施の形態１による開閉装置の要部を概念的に示す断面図であり、絶縁性ガスが封入されたタンク（図示省略）内に設置された消弧室とその近傍が図示されている。図において、開閉装置の固定接触子１は、中心部に設けられた円筒状で縦断面フィンガー形状を有し、開極時にアークが発生する固定アーク接点１１と、この固定アーク接点１１の外周部に間隙を介して筒状をなすように同心に配設された固定主接点１２からなる。電界緩和用の固定側シールド１３は、固定主接点１２のまわりを包囲するように設置されている。

可動接触子２は、図示されていない駆動装置によって図の左右方向に進退するようにして固定接触子１と接離される。可動接触子２のまわりには、筒状をなす複数の集電子２１が配設され、可動接触子２の軸方向の移動に対してその外周面２ａに常時摺接される。この集電子２１の外周部は電界緩和用の可動側シールド２２によって包囲されている。可動接触子２における固定接触子１側の先端部は筒状に形成された接点部２ｂを構成し、開閉装置の閉極状態では該接点部２ｂが固定接触子１の固定アーク接点１１と固定主接点１２の間に進入し、固定主接点１２による所定の接圧力で電気的に接続される。

消弧室を構成する消弧部材３は可動接触子２の外周面２ａに対して、閉極状態から開極状態に至る移動範囲の途中まで摺接する包囲部３１を有すると共に、アーク空間部Ｓを密閉状に包囲するように形成され、固定側シールド１３に固定されている。そして、消弧部材３の包囲部３１の所定部には、発生したアークＡの伸長方向を圧力勾配によって偏向させるための貫通孔３１ａが複数（この例では、図の上下の対称位置に２か所）設けられている。

なお、消弧部材３の形状は図１のような円筒状に形成しても良いが、図９、図１０のようなドーナツ形に形成しても良い。図９のようなドーナツ形の形状であれば、製作する際に削る箇所が最小限に抑えられるので、加工費を安価にできる。

なお、貫通孔３１ａの数や円周方向の設置位置は特に限定されるものではなく、１か所以上で、アークＡの発生に伴って生じるアーク空間部Ｓの中心側から包囲部３１の壁面側に向かって低下する圧力勾配によって、アークＡを包囲部３１の壁面方向へ伸長させ得るものであれば良く、貫通孔３１ａを線対象に配置する必要もない。

図１１は、上下左右対称に貫通孔３１ａが設けられた例である。図１１のように貫通孔３１ａを増やすことで、アークＡがアーク空間部Ｓのどの位置に存在していても圧力の影響が受けやすくなるため、包囲部３１の壁内面に接触しやすくなる。

なお、アーク空間部Ｓは、消弧部材３の包囲部３１と、可動接触子２の筒状に形成された接点部２ｂの内側の空間を含んで構成されている。

また、貫通孔３１ａを図１２のように消弧部材３の包囲部３１の外周面側の径を消弧部材３の包囲部３１の内周面側の径よりも大きくしても良い。消弧部材３の包囲部３１の内周面側の径が小さいほど、アーク空間部Ｓに高い圧力が得られ、かつ、消弧部材３の包囲部３１の外周面側の径が大きいほど、アークＡの発生に伴うガスの流れを速くすることができるため、アークＡを消弧部材３に、より接触させることが可能となる。

また、固定アーク接点１１の内部には、円柱形状の消弧性部材４が、固定アーク接点１１の開口端部分から可動接触子２の開離方向に突出するように設けられている。なお、消弧性部材４は固定アーク接点１１の開口端と同一の面位置としてもよいが、望ましくは図１のように可動接触子２の開離方向に、即ちアーク空間部Ｓに突出される。なお、突出させる場合、可動接触子２の開極状態において、該消弧性部材４の突出端部と可動接触子２または可動側シールド２２との間で閃絡しない絶縁距離を確保しなければならない。

上記消弧部材３及び消弧性部材４として好ましく用いることができる材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、アクリル酸エステル共重合体、脂肪族炭化水素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、イソプレン樹脂、エチレンプロピレンゴム、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリアミド樹脂などの任意の１種または複数を組み合わせたものなどを挙げることができる。なお、消弧部材３と消弧性部材４で同一の材料を用いても良いし、互いに異なるようにしても良い。なお、図１に示す開閉装置は、例えば３相交流の場合、同様に構成されたものが相数等に応じて必要数用意され、相互に所定の間隔をあけて並設される。

次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について図１、図２、図６、図７、図８を参照して説明する。なお、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視断面図である。また、図６は図１の閉極状態を示す断面図、図７はアークＡが発生したときの開極途中状態を示す断面図、図８は完全開極状態を示す断面図である。

まず、図６のように、開閉装置が閉極状態にある場合には、電流は固定主接点１２、可動接触子２及び集電子２１を通して通電している。開閉装置に開極指令が与えられると、図示していない駆動装置により、可動接触子２が図１の右方向に駆動される。それにより、固定主接点１２と可動接触子２が開離し、固定主接点１２を流れていた電流は固定アーク接点１１に転流する。さらに、開極が進むと、時間的に遅れて固定アーク接点１１と可動接触子２が開離し、アークＡが発生する。

図７は固定アーク接点１１と可動接触子２が開離し、アークＡが発生したときの断面図である。固定アーク接点１１と可動接触子２の間にアークＡが発生したとき、貫通孔３１ａは可動接触子２によって塞がれた状態にあるため、可動接触子２および消弧部材３で包囲されたアーク空間部Ｓの圧力がアークＡの熱によって上昇する。

可動接触子２の開離が進み、貫通孔３１ａを通過して図１のように可動接触子２が消弧部材３の包囲部３１内にある状態では、アーク空間部Ｓの上昇した高圧のガスが貫通孔３１ａから図示していないタンク内に放出されることで、消弧部材３の中心部側から消弧部材３の貫通孔３１ａの設けられた内壁面側に向かって低下する圧力勾配が生じ、図２の点線矢印Ｂ方向にガスの流れが形成される。アークＡは、ガスの流れを受けて消弧部材３の内壁面側へアークＡが伸長するため、消弧部材３の包囲部３１の内周面に接触する。

このため、消弧部材３から消弧性ガスがさらに多量に安定して発生するため、アークＡは消弧性ガスによって分解または冷却されることで遮断性能が向上される。また、アークＡが固定アーク接点１１の中心部に設けられた消弧性部材４に接触した場合、該消弧性部材４からも消弧性ガスが発生することで圧力勾配が生じ、ガスの流れが形成され、消弧性ガスはアークＡに対して吹き付けられるように作用する。このため、アークＡへの冷却効果が増大し、遮断性能が一層向上する。
最終的に可動接触子２の先端は図８のように可動側シールド２２の内部にまで進入し、完全開極状態となる。

上記のように、実施の形態１によれば、消弧部材３として、可動接触子２の外周面２ａに対して、閉極状態から開極状態に至る移動範囲の途中まで摺接するように形成された筒状部３１を設ける一方、該筒状部３１に、発生したアークの向きを圧力勾配によって筒状部３１の内周面方向に偏向させるための貫通孔３１ａを設けるように構成したので、筒状部３１の内部に生じる圧力勾配によって、アークＡの伸長方向が制御され、アークを消弧部材３に確実に接触させることが出来る。このため、消弧性ガスが安定して発生され、開閉装置の消弧性能を向上できる。また、消弧性能の向上によって、装置を小型化し、環境負荷を低減することも可能となる。

また、アークの熱による圧力上昇を利用し、アークを消弧部材３に接触させ、かつ冷却させるので、アークが制御される時間は圧力に依存する。つまり、電流零点近傍に差し掛かっても、アークは消弧部材に接触し続け、安定した消弧性ガスの発生が期待できる。一方、電磁力を利用してアークの伸長方向を制御する場合は、電流によってアークが制御される時間が決まるため、電流零点近傍で電磁力が弱まることで、消弧部材に接触しない可能性があるため、安定した消弧性ガスの発生が期待できない。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による開閉装置の要部を概念的に示す断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図である。図において、消弧性部材４の中心部には軸方向に貫通穴４ａが設けられている。貫通穴４ａは消弧部材３によって形成された消弧室と、図示されていない絶縁性ガスが充填されたタンク内の空間を連通している。その他の構成は上記実施の形態１と同様である。

上記のように構成された実施の形態２においては、アークＡが発生するとアークＡの熱によって、アーク空間部Ｓの中心側から消弧性部材４の中心部の貫通穴４ａ方向と、包囲部３１の貫通孔３１ａ方向の２方向に向かって低下する圧力勾配が生じ、図４の破線矢印Ｄ方向にガスの流れが形成される。

アークＡの内、固定アーク接点１１側に存する部分は、ガスの流れを受けて消弧性部材４の外周面側へ伸長し、消弧性部材４に接触する。一方、アークＡの内、可動接触子２側に存する部分は実施の形態１と同じようにガスの流れを受けて消弧部材３の内周面に接触する。このため、アークＡを消弧性部材４及び消弧部材３の双方に接触させることができ、消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、より遮断性能が向上される。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図において、消弧性部材４の中心部には永久磁石５が埋め込まれる如く設けられている。永久磁石５は軸方向、即ち可動接触子２の駆動方向に沿ってＮ極、Ｓ極、またはＳ極、Ｎ極となる向きに配置されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。なお、永久磁石５は、消弧性部材４の中に一体的に埋め込まれていても良いし、あるいは別体に構成し、組立時に消弧性部材４の中に組み込むようにしても良い。

上記のように構成された実施の形態３においては、アークＡは、永久磁石５による磁界により円周方向の力を受けて回転運動する。即ち、アークＡが電極、即ち固定アーク接点１１の上を回転方向に駆動されるため、電極の温度抑制及び強制対流の冷却効果によって遮断性能が向上する。同時に、アークＡは永久磁石５の縦方向磁界、即ち可動接触子２の開離方向の磁界に沿うように伸長する特性があり、アークＡは永久磁石５に引き寄せられる。

実施の形態３の場合、永久磁石５のまわりが消弧性部材４によって覆われ、保護されているため、永久磁石５によって引き寄せられたアークＡは消弧性部材４に安定して接触することになる。即ち、アークＡの内、固定アーク接点１１側に存する部分は消弧性部材４に接触した状態で停滞し、可動接触子２側に存する部分は消弧部材３に接触した状態で停滞する。このため、アークＡを消弧性部材４及び消弧部材３の双方に接触させることができ、消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、より遮断性能を向上できる。

実施の形態４．
図１３は、この発明の実施の形態４による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図において、消弧性部材４の中心部と、永久磁石５の中心部を軸方向に貫く貫通穴４ａが設けられている。貫通穴４ａは消弧部材３によって形成された消弧室と、図示されていない絶縁性ガスが充填されたタンク内の空間を連通している。その他の構成は実施の形態３と同様である。

上記のように構成された実施の形態４においては、アークＡが発生するとアークＡの熱によって、アーク空間部Ｓの中心側から消弧性部材４の中心部の貫通穴４ａ方向と、包囲部３１の貫通孔３１ａ方向の２方向に向かって低下する圧力勾配が生じ、図１３の破線矢印Ｇ方向にガスの流れが形成される。

アークＡの内、固定アーク接点１１側に存する部分は、ガスの流れを受けて消弧性部材４の外周面側へ伸長し、消弧性部材４に接触する。さらに、永久磁石５の縦方向磁界に沿うように伸長する特性によって、より確実に消弧性部材４に接触する。一方、アークＡの内、可動接触子２側に存する部分は実施の形態１と同じようにガスの流れを受けて消弧部材３の内周面に接触する。このため、アークＡを消弧性部材４及び消弧部材３の双方に接触させることができ、消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、より遮断性能が向上される。

実施の形態５．
図１４は、この発明の実施の形態５による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図において、可動接触子２の中心部に消弧性部材４１が設けられている。消弧性部材４１の中心部には軸方向に貫く貫通穴４１ａが設けられており、消弧部材３によって形成された消弧室と、図示されていない絶縁性ガスが充填されたタンク内の空間を連通している。その他の構成は実施の形態２と同様である。

上記のように構成された実施の形態５においては、アークＡが発生するとアークＡの熱によって、アーク空間部Ｓの中心側から消弧性部材４１の中心部の貫通穴４１ａ方向と、包囲部３１の貫通孔３１ａ方向の２方向に向かって低下する圧力勾配が生じ、図１４の破線矢印Ｈ方向にガスの流れが形成される。

アークＡの内、固定アーク接点１１側に存する部分は、ガスの流れを受けて消弧性部材４１の外周面および消弧部材３の内周面に接触する。このため、アークＡを消弧性部材４１及び消弧部材３の双方に接触させることができ、上記実施の形態２と同様に消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、より遮断性能が向上される。

実施の形態６．
図１５は、この発明の実施の形態６による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図において、可動接触子２の中心部に消弧性部材４１が設けられている。消弧性部材４１の中心部には永久磁石５１が埋め込まれる如く設けられている。永久磁石５１は軸方向、即ち可動接触子２の駆動方向に沿ってＮ極、Ｓ極、またはＳ極、Ｎ極となる向きに配置されている。その他の構成は実施の形態３と同様である。なお、永久磁石５１は、消弧性部材４１の中に一体的に埋め込まれていても良いし、あるいは別体に構成し、組立時に消弧性部材４１の中に組み込むようにしても良い。

上記のように構成された実施の形態６においては、アークＡは、永久磁石５１による磁界により円周方向の力を受けて回転運動する。即ち、アークＡが電極、即ち、可動接触子２の上を回転方向に駆動されるため、電極の温度抑制及び強制対流の冷却効果によって遮断性能が向上する。同時に、アークＡは永久磁石５１の縦方向磁界、即ち可動接触子２の開離方向の磁界に沿うように伸長する特性があり、アークＡは永久磁石５１に引き寄せられる。

永久磁石５１のまわりが消弧性部材４１によって覆われ、保護されているため、永久磁石５１によって引き寄せられたアークＡは、消弧性部材４１に安定して接触することになる。このため、アークＡを消弧性部材４１及び消弧部材３の双方に接触させることができ、上記実施の形態３と同様に消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、より遮断性能を向上できる。

実施の形態７．
図１６は、この発明の実施の形態７による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図において、固定主接点１２のみから固定接触子１が構成されている。その他の構成は上記実施の形態１と同様である。

上記のように構成された実施の形態７においては、固定主接点１２と可動接触子２の間でアークＡが発生する。するとアークＡの熱によって、アーク空間部Ｓの中心側から包囲部３１の貫通孔３１ａ方向の２方向に向かって低下する圧力勾配が生じ、図１６の破線矢印Ｉ方向にガスの流れが形成される。

アークＡは実施の形態１と同じようにガスの流れを受けて消弧部材３の内周面に接触する。このため、アークＡを消弧部材３に確実に接触させることができ、上記実施の形態１と同様に消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、より遮断性能が向上される。

実施の形態８．
図１７は、この発明の実施の形態８による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図において、固定主接点１２のみから固定接触子１が構成されている。また、可動接触子２の中心部に消弧性部材４１が設けられている。消弧性部材４１の中心部には永久磁石５１が埋め込まれる如く設けられている。永久磁石５１は軸方向、即ち、可動接触子２の駆動方向に沿ってＮ極、Ｓ極、またはＳ極、Ｎ極となる向きに配置されている。その他の構成は実施の形態７と同様である。なお、永久磁石５１は、消弧性部材４１の中に一体的に埋め込まれていても良いし、あるいは別体に構成し、組立時に消弧性部材４１の中に組み込むようにしても良い。

上記のように構成された実施の形態８においては、固定主接点１２と可動接触子２の間でアークＡが発生する。アークＡは、永久磁石５１による磁界により円周方向の力を受けて回転運動する。即ち、アークＡが電極、即ち、可動接触子２の上を回転方向に駆動されるため、電極の温度抑制及び強制対流の冷却効果によって遮断性能が向上する。

同時に、アークＡは永久磁石５１の縦方向磁界、即ち、可動接触子２の開離方向の磁界に沿うように伸長する特性があり、アークＡは永久磁石５１に引き寄せられる。永久磁石５１のまわりが消弧性部材４１によって覆われ、保護されているため、永久磁石５１によって引き寄せられたアークＡは消弧性部材４１に安定して接触することになる。このため、アークＡを消弧性部材４１及び消弧部材３の双方に接触させることができ、上記実施の形態３と同様に消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、より遮断性能を向上できる。

また、固定アーク接点１１が存在しないため、消弧性部材４１および永久磁石５１を大きくすることができる。このため、消弧性部材４１の接触確率を上げることができ、さらに永久磁石５１の磁束密度を強化することが可能となり、消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、より遮断性能を向上できる。

実施の形態９．
図１８は、この発明の実施の形態９による開閉装置の要部を概念的に示す断面図である。図において、消弧部材３０は可動接触子２の外周面２ａに対して、閉極状態から開極状態に至る移動範囲の途中まで摺接する包囲部３１０を有すると共に、アーク空間部Ｓを密閉状に包囲するように形成され、可動側シールド２２に固定されている。そして、可動接触子２の外周面に摺接する包囲部３１０が固定接触子１の方向へ延びるように形成されている。その他の構成は上記実施の形態１と同様である。

上記のように構成された実施の形態９においては、アークＡが発生するとアークＡの熱によって、アーク空間部Ｓの中心側から包囲部３１０の貫通孔３１０ａ方向に向かって低下する圧力勾配が生じ、図１８の破線矢印Ｊ方向にガスの流れが形成される。アークＡは、ガスの流れを受けて消弧部材３０の内周面に接触する。このため、上記実施の形態１と同様に消弧性ガスの発生量を増大させることができるため、遮断性能が向上される。

実施の形態１０．
図１９は、この発明の実施の形態１０による開閉装置の要部を概念的に示した閉極状態の断面図である。図において、可動接触子２の中心部に消弧性部材４１０が設けられており、消弧性部材４１０の外周面が固定アーク接点１１の内周面１１ａに対して、摺接するよう形成されている。消弧性部材４１０の中心部には軸方向に形成された中心穴４１０ａが設けられ、消弧性部材４１０の固定接触子側端部に中心穴４１０ａと連通する径方向の貫通穴４１０ｂが設けられており、消弧部材３によって形成された消弧室と、図示されていない絶縁性ガスが充填されたタンク内の空間を連通している。

また、消弧室を構成する消弧部材３は可動接触子２の外周面２ａに対して、閉極状態から開極状態に至る移動範囲の途中まで摺接する包囲部３１を有すると共に、アーク空間部Ｓを密閉状に包囲するように形成され、固定側シールド１３側に固定されている。実施例１〜９までには消弧部材３の包囲部３１の所定部に貫通孔３１ａが存在していたが、この実施の形態１０には貫通孔３１ａは存在しない。その他の構成は実施の形態１と同様である。

以下、この発明の実施の形態１０に係る開閉装置を図１９、図２０、図２１を参照して説明する。なお、図２０はアークＡが発生したときの開極途中状態を示す断面図、図２１は貫通穴４１０ｂが開口したときの開極途中状態を示す断面図である。

上記のように構成された実施の形態１０においては、まず、図１９のように開閉装置が閉極状態にある場合には、電流は固定主接点１２、可動接触子２及び集電子２１を通して通電している。開閉装置に開極指令が与えられると、図示していない駆動装置により、可動接触子２が図１９の右方向に駆動される。それにより、固定主接点１２と可動接触子２が開離し、固定主接点１２を流れていた電流は固定アーク接点１１に転流する。さらに、開極が進むと、時間的に遅れて固定アーク接点１１と可動接触子２が開離し、アークＡが発生する。

図２０は固定アーク接点１１と可動接触子２が開離し、アークＡが発生したときの断面図である。固定アーク接点１１と可動接触子２の間にアークＡが発生したとき、貫通穴４１０ｂは固定アーク接点１１によって塞がれた状態にあるため、可動接触子２および消弧部材３で包囲されたアーク空間部Ｓの圧力がアークＡの熱によって上昇する。

可動接触子２の開離が進み、貫通穴４１０ｂを通過して図２１のように可動接触子２が消弧部材３の包囲部３１内にある状態では、アーク空間部Ｓの上昇した高圧のガスが貫通穴４１０ｂから図示していないタンク内に放出されることで、消弧部材３の中心部側から消弧性部材４１０の貫通穴４１０ｂに向かって低下する圧力勾配が生じ、図２１の点線矢印Ｋ方向にガスの流れが形成される。アークＡは、ガスの流れを受けて消弧性部材４１０の外周面方向へアークＡが伸長するため、消弧性部材４１０に接触する。

このため、消弧性部材４１０から消弧性ガスが多量に安定して発生するため、アークＡは消弧性ガスによって分解または冷却されることで遮断性能が向上される。また、アークＡが固定アーク接点１１の中心部に設けられた消弧性部材４１０に接触した場合、該消弧性部材４１０からも消弧性ガスが発生することで圧力勾配が生じ、ガスの流れが形成され、消弧性ガスはアークＡに対して吹き付けられるように作用する。このため、アークＡへの冷却効果が増大し、遮断性能が一層向上する。

なお、貫通穴４１０ｂの数や円周方向の設置位置は特に限定されるものではなく、１か所以上で、アークＡの発生に伴って生じるアーク空間部Ｓの中心側から貫通穴４１０ｂに向かって低下する圧力勾配によって、アークＡを消弧性部材４１０の外周面へ伸長させ得るものであれば良く、貫通穴４１０ｂを線対象に配置する必要もない。

この発明は、消弧部材の包囲部に設けた貫通孔によってアーク空間と該アーク空間の外部とを連通するようにしたことにより、アークの伸長方向を消弧部材に確実に接触させるように制御することが出来る信頼性の高い開閉装置の実現に好適である。

Claims

絶縁性ガスが封入されたタンク内に、固定接触子と、この固定接触子に対して進退するように接離される可動接触子を備えた開閉装置であって、上記可動接触子の外周面に対して、閉極状態から開極状態に至る移動範囲の途中まで摺接してアーク空間部を密閉状に包囲するように形成された包囲部に、上記アーク空間と該アーク空間の外部とを連通する貫通孔が設けられた消弧部材を備えたことを特徴とする開閉装置。
上記固定接触子は、中心部に設けられた円筒状の固定アーク接点と、この固定アーク接点の外周部に間隙を介して配設された固定主接点からなり、上記消弧部材は、上記固定主接点のまわりを包囲するように形成された固定側シールドにおける上記可動接触子の開離方向側に固定され、上記可動接触子の外周面に摺接する上記包囲部が上記可動接触子の開離方向に延びるように形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の開閉装置。
上記貫通孔は上記包囲部に少なくとも一つ設けられ、閉極状態では上記可動接触子が該貫通孔を塞ぎ、上記可動接触子が上記固定アーク接点から開離した後、上記包囲部内を所定距離移動したときに該貫通孔が開口されることを特徴とする請求項２に記載の開閉装置。
上記固定アーク接点の中心部に消弧性部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の開閉装置。
上記消弧性部材の中心部に軸方向に貫通された貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の開閉装置。
上記消弧性部材は、上記固定アーク接点の端部よりも上記可動接触子の開離方向に突出されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の開閉装置。
上記固定アーク接点の中心部に、磁極が上記可動接触子の開離方向に並ぶように設置された永久磁石を備えていることを特徴とする請求項２から請求項６の何れか１項に記載の開閉装置。
上記貫通孔は上記消弧部材の外周面側の径の方が内周面側の径の方よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の開閉装置。
上記消弧性部材の中心部に、磁極が上記可動接触子の開離方向に並ぶように設置された永久磁石を備え、上記消弧性部材と上記永久磁石の中心部に軸方向に貫通された貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の開閉装置。
上記可動接触子の中心部に消弧性部材が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の開閉装置。
上記消弧性部材の中心部に軸方向に貫通された貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の開閉装置。
上記消弧性部材の中心部に、磁極が上記可動接触子の開離方向に並ぶように設置された永久磁石を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の開閉装置。
上記固定接触子は固定主接点により形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の開閉装置。
上記可動接触子の中心部に消弧性部材が設けられ、上記消弧性部材の中心部に、磁極が上記可動接触子の開離方向に並ぶように設置された永久磁石を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の開閉装置。
上記固定接触子は、中心部に設けられた円筒状の固定アーク接点と、この固定アーク接点の外周部に間隙を介して配設された固定主接点からなり、上記消弧部材は、上記可動接触子のまわりを包囲するように形成された可動側シールドの上記固定接触子側に固定され、上記可動接触子の外周面に摺接する上記包囲部が上記固定接触子の方向へ延びるように形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の開閉装置。
絶縁性ガスが封入されたタンク内に、固定接触子と、この固定接触子に対して進退するように接離される可動接触子を備えた開閉装置であって、上記可動接触子の外周面に対して、閉極状態から開極状態に至る移動範囲の途中まで摺接してアーク空間部を密閉状に包囲するように形成された包囲部を有する消弧部材と、上記可動接触子の中心部に設けられた消弧性部材と、上記消弧性部材の中心部に軸方向に形成された中心穴とが備えられていることを特徴とする開閉装置。
上記消弧性部材の上記固定接触子側端部に上記中心穴と連通する貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の開閉装置。