特許 6736345 ガス遮断器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6736345

(24)【登録日】2020年7月17日

(45)【発行日】2020年8月5日

(54)【発明の名称】ガス遮断器

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/915 20060101AFI20200728BHJP

   H01H 33/70 20060101ALI20200728BHJP

【ＦＩ】

   H01H33/915

   H01H33/70 F

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-91040(P2016-91040)

(22)【出願日】2016年4月28日

(65)【公開番号】特開2017-199616(P2017-199616A)

(43)【公開日】2017年11月2日

【審査請求日】2019年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】514105011

【氏名又は名称】株式会社東光高岳

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100134692

【弁理士】

【氏名又は名称】川村 武

(72)【発明者】

【氏名】中西 敬一

(72)【発明者】

【氏名】中村 悦史

【審査官】 太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７１８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２８８３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−０４８５３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４５１４６０５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１１７０３９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ３３／７０−３３／９９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

消弧性ガスが封入された容器内に対向配置される固定接触子部及び可動接触子部を有し、前記可動接触子部に、フランジ部を有する中空の操作ロッドと、前記操作ロッドの内径部に取り付けられる可動アーク接触子と、前記フランジ部に固定されるピストンと、前記ピストンに一体化されて前記固定接触子部方向に突起する突起フローガイドと、前記フランジ部に取り付けられる可動通電接触子及び絶縁耐弧材料のノズルと、前記ピストンの外径部に摺動接触するシリンダーと、を有し、開極動作時に前記ピストンと前記シリンダーによって構成される圧縮室内の容積を縮小して消弧性ガスを圧縮し、発生する高圧ガス流を導いて前記可動アーク接触子と前記固定接触子部に備える固定アーク接触子との間に発生しているアークに吹き付け、アークを消滅させて電流を遮断するガス遮断器において、
前記突起フローガイドは、前記ピストンと同一の素材で形成され、
前記突起フローガイドの先端部に、ＰＴＦＥ、又はＰＴＦＥを主成分として他の絶縁物を充填して成型される耐弧絶縁材料で形成されたフローガイド先端部を備える、ガス遮断器。

【請求項2】

消弧性ガスが封入された容器内に対向配置される固定接触子部及び可動接触子部を有し、前記可動接触子部に、フランジ部を有する中空の操作ロッドと、前記操作ロッドの内径部に取り付けられる可動アーク接触子と、前記フランジ部に固定されるシリンダー及び可動通電接触子、絶縁耐弧材料のノズルと、前記シリンダーに一体化されて前記固定接触子部方向に突起する突起フローガイドと、前記シリンダーの内径部に摺動接触する外径部を有する固定のピストンと、を有し、開極動作時に前記ピストンと前記シリンダーによって構成される圧縮室内の容積を縮小して消弧性ガスを圧縮し、発生する高圧ガス流を導いて前記可動アーク接触子と前記固定接触子部に備える固定アーク接触子との間に発生しているアークに吹き付け、アークを消滅させて電流を遮断するガス遮断器において、
前記突起フローガイドは、前記シリンダーと同一の素材で形成され、
前記突起フローガイドの先端部に、ＰＴＦＥ、又はＰＴＦＥを主成分として他の絶縁物を充填して成型される耐弧絶縁材料で形成されたフローガイド先端部を備える、ガス遮断器。

【請求項3】

前記フローガイド先端部は、前記突起フローガイドに対して着脱可能である、請求項１又は請求項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、アークに消弧性ガスを吹き付けて消弧するガス遮断器に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、７２ｋＶ以上の高電圧送電係統保護用の遮断器として、構造が単純で信頼性が高く、かつ優れた遮断性能を有するパッファ型ガス遮断器が広く使用されている（特許文献１参照）。このガス遮断器では、可動接触子と直結したピストン、又はシリンダーによって、消弧性と絶縁性に優れたＳＦ_６ガスなどを圧縮し、高圧にして可動接触子を包囲するノズル部に流して、可動接触子と固定接触子との間に発生するアークに吹き付け、アークを冷却しかつ消滅させ、遮断性能を得ている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−４８４８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記した特許文献１に記載のガス遮断器では、大電流遮断時に、構成必須部材であるアルミ合金製の突起フローガイドにアークが転移する場合がある。このアークの転移によってアルミ蒸気が発生し、アルミ蒸気がアーク接触子間に流入することにより、接触子間の絶縁性能を低下させ、遮断不能を引き起こすことがあった。

【0005】

このような問題に鑑み、本発明では、フローガイドの一部、又は全体を耐弧性の絶縁物とし、又はアルミを超える高溶融点金属材料とすることにより、大電流遮断時における金属材料の溶融を防止または抑制し、アーク接触子間への金属材蒸気の流入を防止または最少化して大電流遮断時の性能を向上させるガス遮断器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のガス遮断器は、消弧性ガスが封入された容器内に対向配置される固定接触子部及び可動接触子部を有し、可動接触子部に、フランジ部を有する中空の操作ロッドと、操作ロッドの内径部に取り付けられる可動アーク接触子と、フランジ部に固定されるピストンと、ピストンに一体化されて固定接触子部方向に突起する突起フローガイドと、フランジ部に取り付けられる可動通電接触子及び絶縁耐弧材料のノズルと、ピストンの外径部に摺動接触するシリンダーと、を有し、開極動作時にピストンとシリンダーによって構成される圧縮室内の容積を縮小して消弧性ガスを圧縮し、発生する高圧ガス流を導いて可動アーク接触子と固定接触子部に備える固定アーク接触子との間に発生しているアークに吹き付け、アークを消滅させて電流を遮断するガス遮断器において、突起フローガイドは、ピストンと同一の素材で形成され、突起フローガイドの先端部に、ＰＴＦＥ、又はＰＴＦＥを主成分として他の絶縁物を充填して成型される耐弧絶縁材料で形成されたフローガイド先端部を備える。本発明の第１のガス遮断器は、消弧性ガスが封入された容器内に対向配置される固定接触子部及び可動接触子部を有し、可動接触子部に、フランジ部を有する中空の操作ロッドと、操作ロッドの内径部に取り付けられる可動アーク接触子と、フランジ部に固定されるピストンと、ピストンに一体化されて固定接触子部方向に突起する突起フローガイドと、フランジ部に取り付けられる可動通電接触子及び絶縁耐弧材料のノズルと、ピストンの外径部に摺動接触するシリンダーと、を有し、開極動作時にピストンとシリンダーによって構成される圧縮室内の容積を縮小して消弧性ガスを圧縮し、発生する高圧ガス流を導いて、可動アーク接触子と固定接触子部に備える固定アーク接触子との間に発生しているアークに吹き付け、アークを消滅させて電流を遮断するものにおいて、突起フローガイドの先端部に、ＰＴＦＥ、又はＰＴＦＥを主成分として他の絶縁物を充填して成型される耐弧絶縁材料、又はアルミの溶融点を超える溶融点を有する金属材料で形成されたフローガイド先端部を備える。

【0007】

本発明のガス遮断器は、消弧性ガスが封入された容器内に対向配置される固定接触子部及び可動接触子部を有し、可動接触子部に、フランジ部を有する中空の操作ロッドと、操作ロッドの内径部に取り付けられる可動アーク接触子と、フランジ部に固定されるシリンダー及び可動通電接触子、絶縁耐弧材料のノズルと、シリンダーに一体化されて固定接触子部方向に突起する突起フローガイドと、シリンダーの内径部に摺動接触する外径部を有する固定のピストンと、を有し、開極動作時にピストンとシリンダーによって構成される圧縮室内の容積を縮小して消弧性ガスを圧縮し、発生する高圧ガス流を導いて可動アーク接触子と固定接触子部に備える固定アーク接触子との間に発生しているアークに吹き付け、アークを消滅させて電流を遮断するガス遮断器において、突起フローガイドは、シリンダーと同一の素材で形成され、突起フローガイドの先端部に、ＰＴＦＥ、又はＰＴＦＥを主成分として他の絶縁物を充填して成型される耐弧絶縁材料で形成されたフローガイド先端部を備える。本発明の第２のガス遮断器は、消弧性ガスが封入された容器内に対向配置される固定接触子部及び可動接触子部を有し、可動接触子部に、フランジ部を有する中空の操作ロッドと、操作ロッドの内径部に取り付けられる可動アーク接触子と、フランジ部に固定されるシリンダー及び可動通電接触子、絶縁耐弧材料のノズルと、シリンダーと一体化されて固定接触子部方向に突起する突起フローガイドと、シリンダーの内径部に摺動接触する外径部を有する固定のピストンと、を有し、開極動作時にピストンとシリンダーによって構成される圧縮室内の容積を縮小して消弧性ガスを圧縮し、発生する高圧ガス流を導いて、可動アーク接触子と固定接触子部に備える固定アーク接触子との間に発生しているアークに吹き付け、アークを消滅させて電流を遮断するものにおいて、突起フローガイドの先端部に、ＰＴＦＥ、又はＰＴＦＥを主成分として他の絶縁物を充填して成型される耐弧絶縁材料、又はアルミの溶融点を超える溶融点を有する金属材料で形成されたフローガイド先端部を備える。

【0008】

また、上記した第１及び第２のガス遮断器において、フローガイド先端部が金属材料で形成される場合、金属材料としてＷ−Ｃｕ合金またはスチールが用いられてもよい。また、上記した第１及び第２のガス遮断器において、フローガイド先端部が、突起フローガイドに対して着脱可能であってもよい。

【0009】

本発明の第３のガス遮断器は、消弧性ガスが封入された容器内に対向配置される固定接触子部及び可動接触子部を有し、可動接触子部に、フランジ部を有する中空の操作ロッドと、操作ロッドの内径部に取り付けられる可動アーク接触子と、フランジ部に固定されるシリンダー及び可動通電接触子、絶縁耐弧材料のノズルと、シリンダーと一体化されて固定接触子部方向に突起する突起フローガイドと、シリンダーの内径部に摺動接触する外径部を有する固定のピストンと、を有し、開極動作時にピストンとシリンダーによって構成される圧縮室内の容積を縮小して消弧性ガスを圧縮し、発生する高圧ガス流を導いて、可動アーク接触子と固定接触子部に備える固定アーク接触子との間に発生しているアークに吹き付け、アークを消滅させて電流を遮断するものにおいて、突起フローガイドは、ＰＴＦＥ、又はＰＴＦＥを主成分として他の絶縁物を充填して成型される耐弧絶縁材料、又はアルミの溶融点を超える溶融点を有する金属材料で形成される。

【0010】

また、上記した第３のガス遮断器において、突起フローガイドが金属材料で形成される場合、金属材料としてＷ−Ｃｕ合金またはスチールが用いられてもよい。また、上記した第３のガス遮断器において、突起フローガイドが、シリンダーに対して着脱可能であってもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、大電流遮断時に、ピストンの突起フローガイドの先端部に設置されるフローガイド先端部からの金属蒸発が防止又は蒸発量が抑制される。これにより、可動アーク接触子と固定アーク接触子との間に金属蒸気が流入することを防止又は極少化し、アーク接触子間の耐電圧性能が向上して、電流ゼロ点後に印加される高い過渡回復電圧（ＴＲＶ）によっても絶縁破壊が発生せず、遮断を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】参考例に係るガス遮断器の構成の一例を示す断面図及び要部拡大図である。

【図2】参考例に係るガス遮断器の作用を示す断面図及び要部拡大図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るガス遮断器の構成の一例を示す断面図及び要部拡大図である。

【図4】第１実施形態に係るガス遮断器の作用を示す拡大断面図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係るガス遮断器の構成の一例を示す断面図及び要部拡大図である。

【図6】本発明の第３実施形態に係るガス遮断器の構成の一例を示す断面図及び要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部または全部を模式的に記載するとともに、一部分を大きくまたは強調して記載する等適宜縮尺を変更して表現した部分を含んでいる。

【0014】

本発明の実施形態を説明するに際して、先ず参考例に係るガス遮断器について説明する。図１は、参考例に係るガス遮断器１００の構成の一例を示す断面図及び要部拡大図である。図１に示すガス遮断器１００は、いわゆるパッファ型ガス遮断器である。図１では、ガス遮断器１００の消弧室における固定接触子部１と可動接触子部２の構成の一例を示している。また、図１では、中心線の下部半断面が閉極状態を示し、上部半断面が開極状態（遮断動作完了時）を示す。

【0015】

図１に示すように、ガス遮断器１００は、消弧性ガスが充填された図示されていない密閉容器内に固定接触子部１と可動接触子部２とが対向配置されている。なお、以下、可動接触子部２の位置関係についての説明を簡略化する観点から、可動接触子部２における固定接触子部１側の方向、すなわち図１における左方向を前方、右方向を後方と定義する。

【0016】

固定接触子部１は、図１に示すように、先端に耐弧片部３aを有する固定アーク接触子３と、この固定アーク接触子３を包囲して配置される指状の固定通電接触子４と、固定通電接触子を包囲するシールド５と、を有している。これら固定アーク接触子３、及び固定通電接触子４、シールド５は、同心円状に配置される。

【0017】

可動接触子部２は、図１に示すように、前方に設けられるフランジ部７aと、フランジ部７ａに設けられる複数個のガス流通孔７ｂと、後方に設けられる複数の排気孔７ｃと、内部に設けられるガイド７ｄと、で構成される中空の操作ロッド７を有している。操作ロッド７の先端内径部には、可動アーク接触子８が、ネジ部などにより固定されている。操作ロッド７のフランジ部７ａには、ピストン９が複数のボルトなどにより固定されている。

【0018】

ピストン９は、操作ロッド７のガス流通孔７ｂと同じ位置に複数のガス流通穴９ｂを有し、かつ、その前方端面に一体構成されて前方に突起する突起フローガイド９ａ、を有する。また、ピストン９の前方端面には、可動通電接触子１０が複数のボルトなどによって固定されている。この可動通電接触子１０により、ＰＴＦＥ（ポリテトラフローラエチレン）など絶縁耐弧性素材で形成されたノズル１１が、ピストン９の前方端面に挟み付けられて固定されている。

【0019】

以上に述べた、操作ロッド７とそのガス流通孔７ｂ、ピストン９とそのピストンのガス流通穴９ｂ、ノズル１１、ピストン９の突起フローガイド９ａ、可動アーク接触子８の部分の拡大図を図１の下部に併記する。

【0020】

図１に示すように、可動アーク接触子８は、その前方部に外径から内径まで貫通する複数の微小間隙により分割される複数の腕部８ｂを有している。腕部８ｂの先端部には腕部８ｂより大外径の耐弧片部８ａを有する。図１に示すように、ピストン９の突起フローガイド９ａは、可動アーク接触子８の外側に同心円状に配置されている。突起フローガイド９ａの外側には、絶縁耐弧性のノズル１１が同心円状に、かつ、適正なガスフロースペースＢを確保して、取り付けられる。

【0021】

ピストン９の突起フローガイド９ａと、可動アーク接触子８の先端に備える大外径の耐弧片部８ａとでは、ガスフロースペースＢのガス流のスムース化が図られている。図１に示すように、可動アーク接触子８の先端の耐弧片部８ａは、その腕部８ｂより大きい外半径Ｒ８ａで、かつ、曲面はその厚さより大きな曲率半径ｒ８ａに形成されている。また、外側の突起フローガイド９ａの先端部の曲率半径ｒ９ａは、その厚さより大きな値に形成されている。また、上記の構成において、ピストン９の突起フローガイド９ａはピストン９と一体構造であるから、軽量化のため、その素材は主として、アルミ合金などの軽量金属が使用されている。

【0022】

図１上図の下半分に示す閉極中の状態に開極駆動力が働き、可動接触子部２中の可動部が矢印２２の向きに駆動され、固定アーク接触子３と可動アーク接触子８が開離すると、その間にアークが発生する。この参考例による消弧室では、ピストン９が右方向に駆動され、シリンダー６との間の圧縮室Ａの容積が縮小して圧力が上昇し、圧縮室Ａからの高圧ガス流がノズル１１に導かれ、ノズル１１のスロート部（流路面積最小部）Ｃ付近で最大流速となってアークに吹き付けられ、アークを消滅させることができる。この高圧ガス流は、ノズル１１内に生じるばかりでなく、可動アーク接触子８の内部にも向かい、最終的には操作ロッド７の排気孔７ｃへ流れ、アークの消滅に貢献している。

【0023】

このような参考例によるガス遮断器１００を送電系統に設置し、ガス遮断器１００端子の直近で短絡故障が起こったとき、ガス遮断器１００は系統における１００％の短絡大電流を遮断しなければならない。このような大電流遮断状態の一例を図２に示す。また、図２におけるノズル１１と、固定アーク接触子３及び可動アーク接触子８付近とを拡大して図２の下部に併記する。

【0024】

図２中の拡大図に示すように、大電流の遮断では、固定アーク接触子３の先端の耐弧片部３ａと可動アーク接触子８の先端の耐弧片部８ａとの間にアーク２０が発生する。このアーク２０は、その高温ガスがノズル１１からの流れ２１ａ及び流れ２１ｂによってアーク接触子間（固定アーク接触子３と可動アーク接触子８との間）から除去されるものの、大電流による大きなアークエネルギーのため、ノズル１１内のガスフロースペースＢ内で圧縮室Ａ方向に拡大し、ピストン９の突起フローガイド９ａに接触することがある。

【0025】

アーク２０がアルミ合金であるピストン９の突起フローガイド９ａに接すると、そこにアーク２０の一部が転移して、遮断電流の一部が流れ、その部分が溶融し、更に蒸発して、アーク接触子間にアルミ蒸気が流入する。アーク接触子間に流入したアルミ蒸気は、アーク接触子間の耐電圧性能を低下させる。従って、大電流遮断時、アーク接触子間が、ゼロ点後に印加される高い過渡回復電圧（ＴＲＶ）に耐えることができなくなり、絶縁破壊が発生して遮断失敗となることがあった。

【0026】

［第１実施形態］
以上述べたように、参考例によるガス遮断器１００では、大電流遮断時に、構成必須部材であるアルミ合金製の突起フローガイド９ａにアークが転移して、発生するアルミ蒸気がアーク接触子間に流入し、絶縁性能が低下して、遮断不能を引き起こす可能性がある。このような問題を解決するため、以下に説明する各実施形態では、突起フローガイドの一部、又は全体を耐弧性の絶縁物とし、又はアルミを超える高溶融点金属材料とすることにより、大電流遮断時での金属材料の溶融を防ぎ、又は極少化させ、アーク接触子間への金属材蒸気の流入を最少化して、大電流遮断性能を向上させるようにしている。なお、以下の説明においても、可動接触子部２に関して、図中の左側方向を前方、右側を後方とする。以下の説明において、上記した参考例と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明する。

【0027】

図３は、本発明の第１実施形態に係るガス遮断器１０１の構成の一例を示す断面図及び要部拡大図である。図３は、ガス遮断器１０１の消弧室の遮断動作途中の状態を示しており、開極が全開極動作行程の約５０％進んだ状態を示している。図３において、固定接触子部１と可動接触子部２は、消弧性のガスが封入された金属性や碍管など、図示されていない密閉容器内に対向配置される。

【0028】

図３において、固定接触子部１は、上記した参考例と同様に、先端に耐弧片部３ａを有する固定アーク接触子３と、その周囲に同心的に配置された固定通電接触子４と、それを包囲するシールド５と、によって構成されている。

【0029】

可動接触子部２は、図３に示すように、前方に形成されたフランジ部７ａと、フランジ部７ａに設けられる複数個のガス流通孔７ｂと、後方に設けられた複数の排気孔７ｃと、内部に設けられたガイド７ｄと、を備える中空の操作ロッド７を有している。操作ロッド７の先端内径部には、可動アーク接触子８がネジ部などにより固定され、操作ロッド７と通電可能となっている。フランジ部７ａには、ピストン９が複数のボルトなどにより固定されている。

【0030】

ピストン９は、操作ロッド７のガス流通孔７ｂと同じ位置に複数のガス流通穴９ｂを有している。また、ピストン９は、その前方端面に一体構成されて前方に突起する突起フローガイド９ａを有する。突起フローガイド９ａの先端には、ネジなどで固定されるフローガイド先端部９ａ１を有する。フローガイド先端部９ａ１は、突起フローガイド９ａに対して着脱可能である。この突起フローガイド９ａ及びフローガイド先端部９ａ１付近を拡大して図３の下部に併記する。

【0031】

図３及びその拡大図において、ピストン９の突起フローガイド９ａの先端にネジなどにより固定されるフローガイド先端部９ａ１の素材は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフローラエチレン）あるいはＰＴＦＥに微量の絶縁物を充填した絶縁耐弧性材料、 又はＣｕ−Ｗ合金（銅タングステン合金）の他、スチール材など、アルミの溶融点（約６６０℃）を超える高溶融点の金属材料が用いられる。なお、金属材料はＣｕ−Ｗ合金またはスチール材に限定されず、アルミの溶融点を超える高溶融点の任意の金属材料を用いることができる。

【0032】

また、フローガイド先端部９ａ１は、突起フローガイド９ａに対して着脱可能としているが、これに限定されず、突起フローガイド９ａとフローガイド先端部９ａ１とを一体に形成してもよい。また、フローガイド先端部９ａ１の紙面横方向の長さは任意に設定可能である。つまり、フローガイド先端部９ａ１と突起フローガイド９ａとの接続部（着脱部）の紙面横方向の位置は、図３に示す位置に限定されず、任意に設定可能である。例えば、フローガイド先端部９ａ１の紙面横方向の長さを図３に示すフローガイド先端部９ａ１よりも長く設定し、接続部の位置を紙面右方向に設定してもよいし、また、図３に示すフローガイド先端部９ａ１よりも短く設定し、接続部の位置を紙面左方向に設定してもよい。

【0033】

また、図３に示すように、可動アーク接触子８は、上記した参考例と同様に、その前方部に外径から内径まで貫通する複数の微小間隙により分割される複数の腕部８ｂを有し、腕部８ｂの先端部には腕部８ｂより大外径で大曲率半径の耐弧片部８ａを有する。図３に示すように、ピストン９の突起フローガイド９ａは可動アーク接触子８の外側同心円状に配置される。

【0034】

また、ピストン９の前方端面には、可動通電接触子１０が複数のボルトなどによって固定されている。この可動通電接触子１０により、ＰＴＦＥ（ポリテトラフローラエチレン）などで形成された絶縁耐弧性素材のノズル１１が、突起フローガイド９ａの外側でかつ同心円状に、ピストン９に挟み付けられて固定されている。

【0035】

この突起フローガイド９ａ及びフローガイド先端部９ａ１と、それを包囲するノズル１１との間隔空間は、上記した参考例と同様に、スムースなガスの流れを可能とするガスフロースペースＢとして確保される。また、図３の構成において、ピストン９には、軽量化を図って、アルミ合金などの軽量金属の素材が使用され、ピストン９と一体である突起フローガイド９ａに関しても、アルミ合金などの軽量金属が使用される。

【0036】

ピストン９のフローガイド先端部９ａ１及び可動アーク接触子８の先端では、図３の拡大図に示すように、耐弧片部８ａの外半径Ｒ８ａを、その後方の腕部８ｂに比べ大きくし、かつ、その曲率半径ｒ８ａも、その厚さと同等又はより大きくして、かつフローガイド先端部９ａ１の先端の曲率半径ｒ９ａも先端部の厚さより大きくすることにより、ガスフロースペースＢの先端部におけるガス流のスムース化を図っている。

【0037】

図３は、図示されない開極駆動力によって、本第１実施形態における可動接触子部２のピストン９などの可動部に開極駆動力が矢印２２の向きに働き、固定アーク接触子３と可動アーク接触子８とが全開極行程の約５０％開離した開極動作途中の状態を示している。

【0038】

以上のように構成されたガス遮断器１０１の作用について説明する。電流を遮断する状態では、参考例の作用を示す図２と同様、アーク接触子間（固定アーク接触子３と可動アーク接触子８との間）にアーク２０（図４参照）が発生する。第１実施形態による消弧室では、上記した参考例と同じく、ピストン９が右方向に駆動され、シリンダー６との間の圧縮室Ａの容積が縮小して圧力が上昇し、圧縮室Ａからの高圧ガス流がノズル１１に導かれ、ノズル１１のスロート部（流路面積最小部）Ｃ付近で最大流速となってアーク２０に吹き付けられ、アーク２０を消滅させることができる。この高圧ガス流は、ノズル１１内に生じるばかりでなく、可動アーク接触子８の内部にも向かって流れて操作ロッド７の排気孔７ｃから排出され、アーク２０の消滅に貢献している。

【0039】

図３に示す第１実施形態における大電流遮断状態の一例におけるノズル１１とアーク接触子付近を拡大して図４に示す。図４は、第１実施形態に係るガス遮断器１０１の作用を示す拡大断面図である。図４に示すように、大電流を遮断するとき、固定アーク接触子３の先端の耐弧片部３ａと、可動アーク接触子８の先端の耐弧片部８ａとの間に発生している大電流アーク２０は、その高温ガスがノズル１１からの流れ２１ａと、流れ２１ｂによってアーク接触子間から除去されるものの、大電流による大きなアークエネルギーのため、ノズル１１内のガスフロースペースＢ内で圧縮室Ａ方向に拡大し、ピストン９の突起フローガイド９ａの先端に位置するフローガイド先端部９ａ１に接触することがある。

【0040】

第１実施形態では、前述のように、フローガイド先端部９ａ１が絶縁耐弧性のＰＴＦＥあるいはＰＴＦＥを主成分とする他の耐弧絶縁物との混合成型物、又はＣｕ−Ｗ（銅タングステン合金)や、スチール材などアルミの溶融点を超える高溶融点材料で構成されている。絶縁耐弧性のＰＴＦＥ系材料で構成される場合には、図４に示すように、アーク２０がフローガイド先端部９ａ１に接触したとしても、そこから低溶融点の金属材料の蒸気が発生することはなく、アーク接触子間に金属蒸気が流入することはない。

【0041】

また、フローガイド先端部９ａ１がアルミの溶融点を超える高溶融点の金属材料で構成される場合には、図４に示すように、アーク２０がフローガイド先端部９ａ１に接触したとしても、アーク２０による金属蒸気の発生量は抑えられ、アーク接触子間に流入する金属蒸気量は極少に抑制される。

【0042】

以下に示す表１では、第１実施形態について、ＪＥＣ規格における１００％短絡条件での試験結果の一例を参考例と比較して示す。

【0043】

【表1】

【0044】

（評価結果）
表１に示すように、上記した参考例は、過渡回復電圧（ＴＲＶ）ピークの７７．３％で絶縁破壊が生じたのに対し、第１実施形態では、過渡回復電圧（ＴＲＶ）ピークをクリアして遮断が成功したことを確認した。これにより、上記のように、アーク接触子間への金属蒸気の流入が防止されるか、又は極少化され、アーク接触子間の耐電圧性能が向上して、電流ゼロ点後に印加される高い過渡回復電圧（ＴＲＶ）によっても絶縁破壊が発生せず、遮断を確実に行うことができることが確認された。

【0045】

このように第１実施形態によれば、フローガイド先端部９ａ１がＰＴＦＥあるいはＰＴＦＥを主成分とする他の耐弧絶縁物との混合成型物、又はＣｕ−Ｗ（銅タングステン合金）や、スチール材などアルミの溶融点を超える高溶融点材料で構成されているので、大電流遮断時に、ピストン９の突起フローガイド９ａの先端部に設置されるフローガイド先端部９ａ１からの金属蒸気の発生が防止される、又は蒸気の発生量が抑制される。これにより、アーク接触子間への金属蒸気の流入が防止されるか、又は極少化されるため、アーク接触子間の耐電圧性能が向上し、電流ゼロ点後に印加される高い過渡回復電圧（ＴＲＶ）によっても絶縁破壊が発生せず、遮断を確実に行うことができる。すなわち、小型かつ簡単な構造で製造コストを抑えることができ、かつ、遮断性能に優れるガス遮断器を提供することができる。

【0046】

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係るガス遮断器１０２の構成の一例を示す断面図及び要部拡大図である。なお、以下の説明においても、可動接触子部２に関して、図中の左側方向を前方、右側を後方とする。以下の説明において、上記した参考例及び第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化している。図５は、第２実施形態におけるガス遮断器１０２の消弧室を示している。図５の上図では、中心線より下半分が閉極中（閉極動作終了時）の状態を示し、上半分が開極中（開極動作終了時）の状態を示している。

【0047】

図５に示すように、第２実施形態では、シリンダー６が操作ロッド７のフランジ部７ａにボルトなどにより締結されている。シリンダー６の前方の端面には、可動通電接触子１０が複数のボルトなどによって固定されている。可動通電接触子１０により、ＰＴＦＥ（ポリテトラフローラエチレン）など絶縁耐弧性素材のノズル１１が、シリンダー６に挟み付けられて固定されている。

【0048】

図５の下図は、操作ロッド７と、ノズル１１と、シリンダー６の突起フローガイド６ａと、フローガイド先端部６ａ１と、可動アーク接触子８とを含んだ部分を拡大して示している。図３の拡大図から分かるように、シリンダー６の先端面部にはシリンダー６と一体化した突起フローガイド６ａが設けられる。突起フローガイド６ａの先端部には、フローガイド先端部６ａ１がネジなどにより固定されている。フローガイド先端部６ａ１は、突起フローガイド６ａに対して着脱可能である。

【0049】

また、フローガイド先端部６ａ１は、突起フローガイド６ａに対して着脱可能としているが、これに限定されず、突起フローガイド６ａとフローガイド先端部６ａ１とを一体に形成してもよい。また、フローガイド先端部６ａ１の紙面横方向の長さは、任意に設定可能である。つまり、フローガイド先端部６ａ１と突起フローガイド６ａとの接続部（着脱部）の紙面横方向の位置は、図５に示す位置に限定されず、任意に設定可能である。例えば、フローガイド先端部６ａ１の紙面横方向の長さを図５に示すフローガイド先端部６ａ１よりも長く設定し、接続部の位置を紙面右方向に設定してもよいし、また、フローガイド先端部６ａ１の紙面横方向の長さを図５に示すフローガイド先端部６ａ１よりも短く設定し、接続部の位置を紙面左方向に設定してもよい。

【0050】

フローガイド先端部６ａ１の素材は、第１実施形態と同様に、ＰＴＦＥあるいはＰＴＦＥを主素材として他の絶縁耐弧性物質を充填させた材料、又は、アルミの溶融点を超える高溶融点の金属材料が用いられる。なお、第２実施形態においても絶縁耐弧性のノズル１１が同心円状に、且つ適正なガスフロースペースＢを確保して、取り付けられることは第１実施形態と同様である。

【0051】

以上のように構成されたガス遮断器１０２の作用について説明する。電流を遮断する状態では、第１実施形態と同様、アーク接触子間（固定アーク接触子３と可動アーク接触子８との間）にアーク２０（図４参照）が発生する。第２実施形態による消弧室では、開極時にシリンダー６が操作ロッド７を介して、図示しない駆動力により図５における右方向に駆動される。これにより、シリンダー６と、固定のピストン９とによって構成される圧縮室Ａの容積が縮小されてガスが圧縮され、高圧ガス流がガスフロースペースＢを介してノズルスロート部Ｃ（図３参照）に導かれてアーク２０を冷却し、電流遮断が達成される。

【0052】

このとき、アーク２０が拡大してフローガイド先端部６ａ１に接触した場合でも、フローガイド先端部６ａ１がＰＴＦＥ等で構成されているので、フローガイド先端部６ａ１から金属材料の蒸気が発生することはなく、または、金属蒸気の発生量は抑えられ、アーク接触子間への金属蒸気の流入を防止、又は極少化する点は第１実施形態と同様である。

【0053】

このように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、フローガイド先端部６ａ１がＰＴＦＥ等で構成されているので、大電流遮断時にフローガイド先端部６ａ１からの金属蒸気の発生が防止される、又は蒸気の発生量が抑制される。これにより、アーク接触子間の耐電圧性能が向上し、電流ゼロ点後に印加される高い過渡回復電圧（ＴＲＶ）によっても絶縁破壊が発生せず、遮断を確実に行うことができる。すなわち、小型かつ簡単な構造で製造コストを抑えることができ、かつ、遮断性能に優れるガス遮断器を提供することができる。また、第２実施形態は固定のピストン９を使用するので、ピストン９の駆動機構が不要となり、コストの上昇を抑えることができる。

【0054】

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係るガス遮断器１０３の構成の一例を示す断面図及び要部拡大図である。なお、以下の説明においても、可動接触子部２に関して、図中の左側方向を前方、右側を後方とする。以下の説明において、上記した参考例及び第１、第２実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化している。図６は、第３実施形態におけるガス遮断器１０３の消弧室を示している。図６の上図では、中心線より下半分が閉極中（閉極動作終了時）の状態を示し、上半分が開極中（開極動作終了時）の状態を示している。また、図６の下図は、要部を拡大した図である。

【0055】

図６に示すように、第３実施形態では、可動アーク接触子８が、第２実施形態と同様に、操作ロッド７の内径部にネジ止めなどの方法で固定され、操作ロッド７と通電可能に接触されている。ただし、第２実施形態と異なり、シリンダー６と別部品として分離された突起フローガイド１２が、可動アーク接触子８の外径部のネジによって固定され、可動アーク接触子８と同様、操作ロッド７と通電可能に接触されている。その他の構成については第２実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0056】

突起フローガイド１２は、シリンダー７に対して着脱可能である。ただし、突起フローガイド１２は、シリンダー７に対して着脱可能であることに限定されず、突起フローガイド１２とシリンダー７とを一体に形成してもよい。突起フローガイド１２の素材は、第１及び第２実施形態と同様に、ＰＴＦＥあるいはＰＴＦＥを主素材として他の絶縁耐弧性物質を充填させた材料、又は、アルミの溶融点を超える高溶融点の金属材料が用いられる。なお、第３実施形態においても絶縁耐弧性のノズル１１が同心円状に、且つ適正なガスフロースペースＢを確保して取り付けられることは第１及び第２実施形態と同様である。

【0057】

以上のように構成されたガス遮断器１０３の作用について説明する。電流を遮断する状態では、第１及び第２実施形態と同様、アーク接触子間（固定アーク接触子３と可動アーク接触子８との間）にアーク２０（図４参照）が発生する。第３実施形態による消弧室では、第２実施形態と同様、開極時にシリンダー６が操作ロッド７を介して、図示しない駆動力により図５における右方向に駆動される。これにより、シリンダー６と、固定のピストン９とによって構成される圧縮室Ａの容積が縮小されてガスが圧縮され、高圧ガス流がガスフロースペースＢを介してノズルスロート部Ｃ（図３参照）に導かれてアーク２０を冷却し、電流遮断が達成される。

【0058】

このとき、アーク２０が拡大して突起フローガイド１２の先端部に接触した場合でも、突起フローガイド１２がＰＴＦＥ等で構成されているので、突起フローガイド１２の先端部から金属材料の蒸気が発生することはなく、または、金属蒸気の発生量は抑えられ、アーク接触子間への金属蒸気の流入を防止、又は極少化する点は第１及び第２実施形態と同様である。

【0059】

このように、第３実施形態によれば、突起フローガイド１２がＰＴＦＥ等で構成されているので、大電流遮断時に突起フローガイド１２の先端部から金属蒸気の発生が防止される、又は蒸気の発生量が抑制される。これにより、第１及び第２実施形態と同様、アーク接触子間の耐電圧性能が向上し、電流ゼロ点後に印加される高い過渡回復電圧（ＴＲＶ）によっても絶縁破壊が発生せず、遮断を確実に行うことができる。すなわち、小型かつ簡単な構造で製造コストを抑えることができ、かつ、遮断性能に優れるガス遮断器を提供することができる。また、第３実施形態は固定のピストン９を使用するので、第２実施形態と同様、ピストン９の駆動機構が不要となり、コストの上昇を抑えることができる。

【0060】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記の実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0061】

１・・・固定接触子部
２・・・可動接触子部
３・・・固定アーク接触子
３ａ・・・耐弧片部
４・・・固定通電接触子
５・・・シールド
６・・・固定シリンダー
６ａ・・・突起フローガイド
６ａ１・・・フローガイド先端部
７・・・操作ロッド
７ａ・・・フランジ部
７ｂ・・・ガス流通孔
７ｃ・・・排気孔
７ｄ・・・ガイド
８・・・可動アーク接触子
８ａ・・・耐弧片部
８ｂ・・・腕部
９・・・ピストン
９ａ・・・突起フローガイド
９ａ１・・・フローガイド先端部
９ｂ・・・ガス流通孔
１０・・・可動通電接触子
１１・・・ノズル
１２・・・突起フローガイド
２０・・・アーク
２１ａ・・・ガス流
２１ｂ・・・ガス流
２２・・・開極駆動力の向き
Ａ・・・圧縮室
Ｂ・・・ガスフロースペース
Ｃ・・・ノズルスロート部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】