特開 2024-124633 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】P2024124633

(43)【公開日】2024-09-13

(54)【発明の名称】ガス遮断器

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/70 20060101AFI20240906BHJP

   H01H 33/915 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

H01H33/70 F

H01H33/915

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023032440

(22)【出願日】2023-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神保 智彦

(72)【発明者】

【氏名】デバシス ビスワス

(72)【発明者】

【氏名】真島 周也

(72)【発明者】

【氏名】井上 徹

【テーマコード（参考）】

5G001

【Ｆターム（参考）】

5G001AA01

5G001BB01

5G001CC03

5G001DD01

5G001EE09

(57)【要約】

【課題】よりスムーズにあるいはより確実に消弧するガス遮断器を得る。
【解決手段】ガス遮断器は、容器、対向部、可動部およびノズルを備える。容器は、消弧性ガスが充填される。対向部は、容器内に収容され、対向アーク接触子と排気筒とを有する。可動部は、容器内に収容され、接続状態で対向アーク接触子に接触し、開離状態で対向アーク接触子から離間する可動アーク接触子と、消弧性ガスの圧力を高める蓄圧部とを有する。ノズルは、容器内に収容され、可動アーク接触子と対向アーク接触子との間でのアーク放電が生じる空間が設けられる。ノズルは、対向アーク接触子が挿入される中間部と、蓄圧部と中間部との間の流路から流入する消弧性ガスの一部を空間に向けて噴出する１つ以上の噴出孔と、を備える。蓄圧部で圧力が高められた消弧性ガスが、流路および噴出孔を介して空間内に流入してアーク放電を消弧する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

消弧性ガスが充填された容器と、
前記容器内に収容され、対向アーク接触子と、排気筒と、を有した対向部と、
前記容器内に収容され、接続状態で前記対向アーク接触子に接触し、開離状態で前記対向アーク接触子から離間する可動アーク接触子を有し、消弧性ガスの圧力を高める蓄圧部が設けられた可動部と、
前記容器内に収容され、前記可動アーク接触子と前記対向アーク接触子との間でのアーク放電が生じる空間が設けられたノズルと、
を備え、
前記ノズルは、
前記対向アーク接触子が挿入される中間部と、
前記蓄圧部と前記中間部との間の第１流路から流入する前記消弧性ガスの一部を前記空間に向けて噴出する１つ以上の噴出孔と、
を備え、
前記蓄圧部で圧力が高められた消弧性ガスが、前記第１流路および前記噴出孔を介して前記空間内に流入して前記アーク放電を消弧するように構成される、
ガス遮断器。

【請求項2】

前記ノズルは、前記第１流路を流れる前記消弧性ガスの一部が流入し、流入した前記消弧性ガスを１つ以上の前記噴出孔に流す１つ以上の第２流路を備える、
請求項１に記載のガス遮断器。

【請求項3】

前記ノズルは、前記第１流路を流れる前記消弧性ガスの一部が流入し、流入した前記消弧性ガスを収容し、収容した前記消弧性ガスを１つ以上の前記噴出孔から噴出させる収容部を備える、
請求項１に記載のガス遮断器。

【請求項4】

前記ノズルは、前記第１流路を流れる前記消弧性ガスの一部が流入する１つ以上の流入孔を有し、
１つ以上の前記噴出孔のそれぞれは、１つ以上の前記流入孔のうちいずれかから流入した前記消弧性ガスを前記空間に向けて噴出する、
請求項１に記載のガス遮断器。

【請求項5】

前記ノズルは、前記中間部から前記対向アーク接触子側の端部に向かうにつれて直径が広がる拡径部を有し、
１つ以上の前記噴出孔のそれぞれは、前記中間部または前記拡径部に設けられる、
請求項１に記載のガス遮断器。

【請求項6】

前記消弧性ガスは、六フッ化硫黄ガスよりも地球温暖化係数が低く、かつ、六フッ化硫黄ガスよりも分子量が小さく、かつ、少なくとも１気圧以上および摂氏２０度以下で気相であるガスである、
請求項１に記載のガス遮断器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ガス遮断器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来知られたガス遮断器は、電路を構成する二つの接触子部を有し、二つの接触子部の間に生じたアーク放電を、消弧性ガスを吹き付けることによって、消弧する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／０８４９８４号

【特許文献2】特開２０１０－２４４７４２号公報

【特許文献3】特開２０２１－０３９９１２号公報

【特許文献4】特開２０１４－２２９３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種のガス遮断器では、例えば、よりスムーズにあるいはより確実にアーク放電を消弧することができれば、有意義である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のガス遮断器は、容器、対向部、可動部およびノズルを備える。容器は、消弧性ガスが充填される。対向部は、容器内に収容され、対向アーク接触子と排気筒とを有する。可動部は、容器内に収容され、接続状態で対向アーク接触子に接触し、開離状態で対向アーク接触子から離間する可動アーク接触子と、消弧性ガスの圧力を高める蓄圧部とを有する。ノズルは、容器内に収容され、可動アーク接触子と対向アーク接触子との間でのアーク放電が生じる空間が設けられる。ノズルは、対向アーク接触子が挿入される中間部と、蓄圧部と中間部との間の流路から流入する消弧性ガスの一部を空間に向けて噴出する１つ以上の噴出孔と、を備える。蓄圧部で圧力が高められた消弧性ガスが、流路および噴出孔を介して空間内に流入してアーク放電を消弧する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態のガス遮断器の断面図であって、接続状態を示す図。

【図2】実施形態のガス遮断器の断面図であって、開離状態を示す図。

【図3】図２よりも後の開離状態を示す図。

【図4】図１のＶ－Ｖ断面図。

【図5】図１のＶＩ－ＶＩ断面図。

【図6】第２の実施形態のガス遮断器の構成例を示す図。

【図7】図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図。

【図8】周方向に４つに分けられたガスチャンバーの構成例を示す図。

【図9】対向アーク接触子付近の温度の時間履歴を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成や制御（技術的特徴）、ならびに当該構成や制御によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。また、以下に例示される複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。以下、同様の構成要素には共通の符号が付与され、重複する説明が省略される。

【0008】

アーク放電を効果的に冷却するためには、蓄圧空間であるパッファ室内の圧力を著しく上昇させ、ガス流の排気流量を高める必要がある。パッファ室内の圧力上昇は、パッファピストンに作用する圧力が開極駆動する際に駆動反力として作用する。パッファ室内の圧力を著しく上昇させるためには、大きな駆動力が必要となる。大きな駆動力のためには、駆動する装置の大型化が必要である。また、パッファ室内の圧力が上昇すると、圧力に耐えうるように機械的強度を上げるためにパッファ室を含む可動接触子の重量が増加し、さらに駆動エネルギーを増加する必要が生じる。

【0009】

そのため、近年では、パッファ室を小型化し反動力を低減する方法、および、アーク放電により加熱される高温の消弧性ガスを用いてパッファ室を蓄圧する方法も提案されている。

【0010】

しかし、パッファピストンを小型化にすると、アーク放電に吹き付ける消弧性ガスの質量が減少し、ガス密度の低下やガスの温度が上昇するといった問題が生じうる。ガス密度の低下は、動圧の低下につながる。

【0011】

また、消弧性ガス（絶縁性ガス）として多く用いられている六フッ化硫黄ガスなどは温室効果が非常に高く、代替ガスを用いたガス遮断器の開発が必要となっている。しかし、代替ガスでは、ガス物性の影響によって、アークを十分に冷却（絶縁）することができずに、電流遮断に失敗するといった問題を生じる。また、絶縁ノズル部分の流路断面積が拡がる部分で流れが剥離し、高温ガスが下流に流れずに滞留することで絶縁破壊を起こすといった問題が生じうる。

【0012】

以下の実施形態のガス遮断器は、消弧性ガスとして代替ガスが用いられるような場合であっても、より効果的にアークを冷却し、より広い遮断電流領域において電流遮断性能を向上させる。

【0013】

（第１の実施形態）
図１～図３に示すように、ガス遮断器１は、電路を構成する二つの接触子部として対向接触子部１０と可動接触子部２０とを有する。ガス遮断器１では、対向接触子部１０および可動接触子部２０が互いに接触された接続状態（図１）と、対向接触子部１０および可動接触子部２０が互いに離間された開離状態（図２、図３）とが、切り替わる。接続状態の後の開離状態では、対向接触子部１０および可動接触子部２０の間にアーク放電が生じる。アーク放電に消弧性ガスの流れが吹付けられることにより、アーク放電は、絶縁、冷却されるとともに、電流零点で消弧され、電流が遮断される。接続状態は、接触状態とも称され、開離状態は、離間状態とも称されうる。

【0014】

図１に示すように、ガス遮断器１は、密閉容器３０を有する。密閉容器３０には、消弧性ガスが充填されている。密閉容器３０は、例えば、金属材料や碍子などで構成され、グラウンドに接続されている。密閉容器３０は、容器の一例である。

【0015】

消弧性ガスは、例えば、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）や、空気、二酸化炭素、酸素、窒素、それらの混合ガス、その他などの、消弧性能および絶縁性能に優れたガスである。なお、消弧性ガスは、例えば、ＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数が低くかつ分子量が小さく、かつ少なくとも１気圧以上および摂氏２０度以下で気相であるガスであってもよい。

【0016】

密閉容器３０内では、対向接触子部１０と可動接触子部２０とが、互いに対向して配置されている。対向接触子部１０および可動接触子部２０は、それぞれ、円筒状または円柱状などの複数の部材を有しており、互いに中心軸Ａｘ回りに同心に配置されている。なお、以下では、「軸方向」は中心軸Ａｘの軸方向であり、「径方向」は中心軸Ａｘの径方向であり、「周方向」は中心軸Ａｘの周方向である。対向接触子部１０は、対向部の一例であり、可動接触子部２０は、可動部の一例である。また、以下では、便宜上、軸方向における対向接触子部１０側、すなわち図１～図３では左方を軸方向Ａと称し、軸方向における可動接触子部２０側、すなわち、図１～図３では右方を軸方向Ａの他方と称する。また、本実施形態では、対向接触子部１０は、密閉容器３０に固定されているため、固定接触子部とも称されうる。

【0017】

密閉容器３０の内面からは、径方向の内方に向けて、支持部材３１が突出している。対向接触子部１０は、支持部材３１を介して密閉容器３０に固定されている。支持部材３１は、密閉容器３０と対向接触子部１０とを絶縁している。よって、支持部材３１は、絶縁支持部材とも称されうる。

【0018】

可動接触子部２０は、操作ロッド４０と接続されている。操作ロッド４０は、中心軸Ａｘを中心として軸方向Ａに沿って延びる円筒状に構成され、中心軸Ａｘに沿って往復動可能に構成されている。操作ロッド４０は、駆動装置（図示せず）によって、軸方向Ａに沿って動かされる。可動接触子部２０は、操作ロッド４０と連動して軸方向Ａに移動する。操作ロッド４０が対向接触子部１０に近づく方向、すなわち、軸方向Ａへ動くと、図１に示すように、対向接触子部１０と可動接触子部２０とが接続状態となる。操作ロッド４０が対向接触子部１０から離れる方向、すなわち、軸方向Ａの他方へ動くと、図２、図３に示すように、対向接触子部１０と可動接触子部２０とが開離状態となる。また、操作ロッド４０は、消弧性ガスの排出管としても機能する。すなわち、消弧性ガスは、軸方向Ａの端部から操作ロッド４０の筒内に入り、当該筒内を経由し、開口部２１ｂを介して密閉容器３０内に流出することができる。

【0019】

対向接触子部１０は、対向アーク接触子１１および対向通電接触子１２を有する。また、可動接触子部２０は、可動アーク接触子２１および可動通電接触子２２を有する。対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１とが軸方向Ａに互いに対向し、接続状態で電気的に接続される。また、対向通電接触子１２と可動通電接触子２２とが軸方向Ａに互いに対向し、接続状態で電気的に接続される。なお、対向接触子部１０が密閉容器３０に固定されている場合、対向アーク接触子１１は、固定アーク接触子とも称され、対向通電接触子１２は、固定通電接触子とも称されうる。

【0020】

対向アーク接触子１１は、棒状の導体であり、中心軸Ａｘを中心として軸方向Ａに沿って延びている。対向接触子部１０の排気筒１３内には、軸方向Ａと直交する円盤状の第１の遮蔽壁１４が設けられている。さらに、第１の遮蔽壁１４から、軸方向Ａの他方に向かって、軸方向Ａに沿って延びる筒状の第２の遮蔽壁１５が設けられている。

【0021】

可動アーク接触子２１は、筒状の導体であり、中心軸Ａｘを中心として軸方向Ａに沿って延びている。本実施形態では、一例として、可動アーク接触子２１は、操作ロッド４０と一体化されている。可動アーク接触子２１の軸方向Ａの端部には、円形の貫通孔２１ａが設けられている。貫通孔２１ａが設けられている端部は、軸方向Ａに沿って延びる複数のスリット（図示せず）によって、軸方向Ａに沿って延びる複数の指状電極に分割されている。複数の指状電極の端部は、対向アーク接触子１１の外周面よりも狭い直径の縁に沿って並んでいる。操作ロッド４０の移動に伴って、可動アーク接触子２１は、対向アーク接触子１１に近づき、図１に示すように、対向アーク接触子１１が貫通孔２１ａ内に挿入される。これにより、複数の指状電極は、対向アーク接触子１１の外周面に押されて径方向の外方に広がり、指状電極の弾性力によって、対向アーク接触子１１の外周面と接触する。

【0022】

対向アーク接触子１１および可動アーク接触子２１の先端部は、絶縁ノズル５０によって隙間をあけて覆われている。絶縁ノズル５０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどの耐熱性かつ絶縁性の材料で構成される。本実施形態では、一例として、絶縁ノズル５０は、可動接触子部２０の軸方向Ａの端部に固定され、操作ロッド４０およびシリンダ２３と一体に軸方向Ａに移動する。絶縁ノズル５０は、円筒状の外面を有し、中心軸Ａｘを中心として軸方向Ａに沿って延びている。絶縁ノズル５０は、ノズルの一例である。

【0023】

絶縁ノズル５０には、中心軸Ａｘを中心として軸方向Ａに貫通する開口部５０ａが設けられている。図１に示すように、開口部５０ａの軸方向Ａの中間部分５０ｍには、隙間をあけて対向アーク接触子１１が挿入されうる。中間部分５０ｍは、スロートとも称されうる。また、図２、図３に示すように、開口部５０ａの、中間部分５０ｍと熱パッファ室２５との間には、隙間をあけて可動アーク接触子２１が挿入されている。この隙間によって、中間部分５０ｍと熱パッファ室２５との間の消弧性ガスの通路５０ｐが構成されている。また、中間部分５０ｍと、絶縁ノズル５０の軸方向Ａの端部との間では、当該端部に向かうにつれて直径が広がる円錐面状の拡径部が構成されている。図３に示すように、この拡径部によって、中間部分５０ｍと排気筒１３内との間の消弧性ガスの通路５０ｓが構成されている。開口部５０ａは、空間の一例である。

【0024】

対向通電接触子１２は、筒状の導体であり、中心軸Ａｘの中心として軸方向Ａに沿って延びている。対向通電接触子１２は、排気筒１３の軸方向Ａの他方の端部の外周面に接合されている。対向通電接触子１２の長手方向の対向通電接触子１２の開口縁は、径方向内側に突出している。

【0025】

可動通電接触子２２は、筒状の導体であり、中心軸Ａｘを中心として軸方向Ａに沿って延びている。可動接触子部２０は、操作ロッド４０を収容する円筒状のシリンダ２３を有している。可動通電接触子２２は、シリンダ２３の軸方向Ａの端部に接合されている。操作ロッド４０の移動に伴って、可動通電接触子２２は、対向通電接触子１２に近づき、図１に示すように、対向通電接触子１２内に挿入される。対向通電接触子１２の開口縁の内径と可動通電接触子２２の外径とは略一致しており、可動通電接触子２２が対向通電接触子１２内に挿入された状態で、対向通電接触子１２と可動通電接触子２２とが電気的に接続される。

【0026】

上述した構成では、接続状態の後の開離状態においては、図２、図３に示すように、絶縁ノズル５０の開口部５０ａ内で、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１との間に、アーク放電Ａｄが生じる。発生したアーク放電Ａｄは、消弧性ガスの流れによって消弧される。以下、消弧性ガスの流れは、単にガス流とも称されうる。

【0027】

ガス流は、シリンダ２３内で生成される。シリンダ２３は、筒状の導体であり、中心軸Ａｘを中心として、軸方向Ａに沿って延びている。シリンダ２３は、操作ロッド４０と固定されている。すなわち、操作ロッド４０の移動に伴って、シリンダ２３も移動する。

【0028】

シリンダ２３と操作ロッド４０との間には、円環状の空間が設けられている。この円環状の空間が、径方向に延びる隔壁２４によって軸方向Ａに仕切られることにより、熱パッファ室２５と、機械パッファ室２６とが構成されている。アーク放電Ａｄに吹付けられるガス流は、熱パッファ室２５および機械パッファ室２６において生成される。隔壁２４には、複数の貫通孔２４ａが設けられている。消弧性ガスは、複数の貫通孔２４ａを介して、熱パッファ室２５と機械パッファ室２６との間で往来することができる。熱パッファ室２５および機械パッファ室２６は、蓄圧部の一例であり、蓄圧空間とも称されうる。

【0029】

熱パッファ室２５では、図２に示されるような対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１との間のアーク放電Ａｄによって生じた熱エネルギーによって、消弧性ガスの圧力が高められる。具体的には、図２中に矢印で示すように、アーク放電Ａｄの熱エネルギーによって生じた圧力波が熱パッファ室２５に導入され、これにより、熱パッファ室２５内の圧力が高まる。

【0030】

機械パッファ室２６の、隔壁２４の反対側には、密閉容器３０と固定されたピストン２７が位置されている。ピストン２７は、シリンダ２３および操作ロッド４０と軸方向Ａに相対的にスライド可能に、シリンダ２３内に収容されている。図２、図３を図１と比較すれば明らかとなるように、シリンダ２３および操作ロッド４０が軸方向Ａの他方に移動すると、隔壁２４とピストン２７との距離が縮まって、機械パッファ室２６の容積が小さくなる。このような機械パッファ室２６の容積の縮小によって、機械パッファ室２６内の消弧性ガスの圧力が高められる。なお、ピストン２７には、所定値以上の圧力で開弁するリリーフ弁２８が設けられている。リリーフ弁２８によって、機械パッファ室２６内の所定値以上の圧力の上昇が抑制されている。

【0031】

図２に示すように、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１との間にアーク放電Ａｄが生じると、絶縁ノズル５０の通路５０ｐを介して、消弧性ガスの圧力波が熱パッファ室２５へ導入され、熱パッファ室２５内の圧力が高まる。また、上述したようにシリンダ２３および操作ロッド４０とピストン２７との相対的な移動に伴って、機械パッファ室２６の圧力が高まる。図３に示すように、これらの圧力の高まりに応じて、機械パッファ室２６の消弧性ガスは、貫通孔２４ａを介して熱パッファ室２５へ流れ、熱パッファ室２５内の消弧性ガスとともに、絶縁ノズル５０内の通路５０ｐを介してアーク放電Ａｄに作用し、アーク放電Ａｄを消弧する。

【0032】

排気筒１３は、円筒部１３ａと、円錐部１３ｂとを有する。円筒部１３ａは、排気筒１３のうち軸方向Ａ側に位置されている。また、円錐部１３ｂは、排気筒１３のうち軸方向Ａの他方側に位置されている。円錐部１３ｂは、円筒部１３ａから可動接触子部２０側の端部１３ｃに向かうにつれて徐々に細くなるよう構成されている。円錐部１３ｂは、ディフューザとも称されうる。

【0033】

図１～図３に示すように、排気筒１３内には、遮蔽部１９が設けられている。遮蔽部１９は、第１の遮蔽壁１４および第２の遮蔽壁１５を有している。第１の遮蔽壁１４は、軸方向Ａと直交した円盤状に構成されている。第１の遮蔽壁１４は、遮蔽板とも称されうる。

【0034】

第２の遮蔽壁１５は、中心軸Ａｘを中心として軸方向Ａに沿って延びた円筒状に構成されている。第２の遮蔽壁１５は、第１の遮蔽壁１４の径方向の外方の端部から、排気筒１３の端部１３ｃに向けて軸方向Ａの他方へ延びている。第２の遮蔽壁１５は、排気筒１３の端部１３ｃ、すなわち、開口縁と接している。すなわち、第２の遮蔽壁１５と円錐部１３ｂとの間の空間は、端部１３ｃでほぼ塞がれている。なお、第２の遮蔽壁１５は、円筒状以外の筒状、例えば、多角形断面の筒状などであってもよい。第２の遮蔽壁１５は、遮蔽筒とも称されうる。

【0035】

第２の遮蔽壁１５には、貫通孔１５ａが設けられている。詳しくは、第２の遮蔽壁１５には、複数の貫通孔１５ａが軸方向Ａに沿って間隔をあけて設けられている。これらの複数の貫通孔１５ａは、軸方向Ａに沿った列を構成している。本実施形態では、複数の貫通孔１５ａによって構成された列が、排気筒１３の周方向に間隔をあけて複数設けられている。本実施形態では、一例として、各例には、軸方向Ａに沿って三つの貫通孔１５ａ（貫通孔１５ａ１，１５ａ２，１５ａ３）が設けられている。

【0036】

図１～図３から明らかとなるように、絶縁ノズル５０は、第２の遮蔽壁１５内に挿入され、第２の遮蔽壁１５内を軸方向Ａに沿って移動する。また、第２の遮蔽壁１５の内面と絶縁ノズル５０の外面との間には、比較的狭いクリアランスが設けられている。これにより、第２の遮蔽壁１５と絶縁ノズル５０との間の隙間から消弧性ガスが漏れるのが抑制されている。第２の遮蔽壁１５の内面は、絶縁ノズル５０を案内する案内部の一例である。

【0037】

第２の遮蔽壁１５には、貫通孔１５ａが設けられている。この貫通孔１５ａを介して、第２の遮蔽壁１５の内側の空間と第２の遮蔽壁１５の外側の空間とがつながっている。

【0038】

したがって、図３に示すように、絶縁ノズル５０からの消弧性ガスは、排気筒１３内で第２の遮蔽壁１５の内側の空間から、隙間Ｇ２と貫通孔１５ａを経由して、第２の遮蔽壁１５の外側の空間へ流出する。さらに、消弧性ガスは、円筒部１３ａの内側の空間へ流れ、排気筒１３の端部１３ｄから密閉容器３０内へ流出する。このとき、熱パッファ室２５および機械パッファ室２６（蓄圧部）の圧力が、絶縁ノズル５０内の圧力よりも高く、かつ、絶縁ノズル５０内の圧力が排気筒１３内の圧力よりも高くなっている。

【0039】

また、このとき、第２の遮蔽壁１５内に流入した消弧性ガスは、対向アーク接触子１１と第２の遮蔽壁１５との間を超音速で通過する。より詳細には、本実施形態では、構造体１８と第２の遮蔽壁１５との間を超音速で通過する。そして、消弧性ガスは、対向アーク接触子１１を含む構造体１８と第２の遮蔽壁１５との間を通過した後に、第２の遮蔽壁１５内で亜音速となる。これは、第２の遮蔽壁１５内の軸方向Ａの領域において、構造体１８が設けられた領域よりも構造体１８が設けられていない領域の方が、消弧性ガスの通路となる空間の断面積が急激に増大し、その結果衝撃波が生じることで、亜音速に減速するためである。そして、亜音速となった消弧性ガスは、貫通孔１５ａに流入する。図３では、消弧性ガスは、一点鎖線Ｂの右側では超音速で流れ、一点鎖線Ｂの左側では亜音速で流れる。このように、遮蔽部１９（第１の遮蔽壁１４および第２の遮蔽壁１５）は、排気筒１３内において、隙間Ｇ１、Ｇ２や貫通孔１５ａを介しての消弧性ガスの流れを許容している。隙間Ｇ１、Ｇ２や貫通孔１５ａは、消弧性ガスの通路である。なお、隙間Ｇ１は、支持部材１６、第２の遮蔽壁１５および排気筒１３を含む構成に設けられた開口部であるということもできる。また、隙間Ｇ２は、支持部材１７および第２の遮蔽壁１５を含む構成に設けられた開口部であるということもできる。

【0040】

本実施形態では、より効果的にアークを冷却するために、消弧性ガスをアーク放電Ａｄに対して噴出する噴出孔が備えられる。例えば、図１～図３に示すように、絶縁ノズル５０には、１つ以上の噴出孔１１１ａ、１つ以上の流路１１２ａ、および、１つ以上の流入孔１１３ａが設けられる。

【0041】

流入孔１１３ａは、通路５０ｐを流れる消弧性ガスの一部が流入する孔の一例である。通路５０ｐは、中間部分５０ｍ（中間部の一例）と熱パッファ室２５との間の消弧性ガスの流路（第１流路）に相当する。

【0042】

噴出孔１１１ａは、アーク放電Ａｄに対して消弧性ガスの非定常の噴流を噴出するための孔である。噴出孔１１１ａは、絶縁ノズル５０のいずれの位置に設けられてもよいが、例えば、流路の断面積が一定の部分である中間部分５０ｍ、または、拡径部に設けられる。噴出孔１１１ａを設ける位置は、例えば、開離状態となる期間のうち、アーク放電Ａｄをより効率的に消弧できるタイミングで消弧性ガスが噴出される位置として定めればよい。また、噴出孔１１１ａのサイズは、消弧性ガスを噴流として噴出できるようなサイズあればよい。例えば噴出孔１１１ａは、少なくとも通路５０ｐの断面積より小さいサイズである。

【0043】

流路１１２ａは、噴出孔１１１ａから噴出する噴流を形成するための流路（噴流形成流路）である。流路１１２ａは、通路５０ｐから流入する消弧性ガスの一部が流れる流路（第２流路）の一例である。

【0044】

このような構成により、蓄圧部で圧力が高められた消弧性ガスが、通路５０ｐを介して開口部５０ａ内に流入するとともに、流路１１２ａを介して噴出孔１１１ａからアーク放電Ａｄに向かって噴出され、アーク放電Ａｄが消弧される。

【0045】

１つ以上の噴出孔１１１ａのうち少なくとも１つは、アーク放電Ａｄに対して消弧性ガスの噴流を噴出できるように設けられる。これにより、アーク放電Ａｄの中心部に向かう消弧性ガスの流れ、および、中心軸Ａｘとは異なる様々な軸の周りの渦が形成される。この結果、熱伝達が促進されて、アーク放電Ａｄをより効果的に冷却することが可能となる。また、噴流によって、絶縁ノズル５０の流路断面積が漸次拡大する部分に生じうる、流れの剥離に伴う高温の絶縁ガスの滞留を解消することができる。

【0046】

図４は、図１のＶ－Ｖ断面図である。図５は、図１のＶＩ－ＶＩ断面図である。図４および図５は、それぞれ、噴出孔１１１ａおよび流路１１２ａが設けられた箇所での軸方向Ａと直交する断面に相当する。図４および図５では、４つの噴出孔１１１ａと、４つの流路１１２ａとが、それぞれ中心軸Ａｘについて軸対称に設けられた例が示されている。

【0047】

図４および図５の構成は一例でありこれらに限られない。噴出孔１１１ａおよび流路１１２ａは、１つ以上備えられればよい。複数の噴出孔１１１ａおよび複数の流路１１２ａが備えられる場合、複数の噴出孔１１１ａおよび複数の流路１１２ａは、中心軸Ａｘについて軸対称でなくてもよい。

【0048】

噴出孔１１１ａと流路１１２ａ（流入孔１１３ａ）とは、１対１に対応する必要はない。例えば、１つの流入孔１１３ａから流入した消弧性ガスが、複数の噴出孔１１１ａから噴出するように流路１１２ａが形成されてもよい。また、複数の流入孔１１３ａから流入した消弧性ガスが、１つの噴出孔１１１ａから噴出するように流路１１２ａが形成されてもよい。

【0049】

複数の流入孔１１３ａが備えられる場合、複数の流入孔１１３ａのそれぞれは、軸方向で同じ位置に設けられる必要はない。同様に、複数の噴出孔１１１ａが備えられる場合、複数の噴出孔１１１ａのそれぞれは、軸方向で同じ位置に設けられる必要はない。例えば、一部の噴出孔１１１ａは中間部分５０ｍに設けられ、残りの噴出孔１１１ａは拡径部に設けられてもよい。これにより、開離状態となる期間に含まれるより多くのタイミングでアーク放電Ａｄに対して消弧性ガスを噴出することができる。

【0050】

複数の流入孔１１３ａが備えられる場合、複数の流入孔１１３ａは相互に異なるサイズであってもよい。複数の噴出孔１１１ａが備えられる場合、複数の噴出孔１１１ａは相互に異なるサイズであってもよい。複数の流路１１２ａが備えられる場合、複数の流路１１２ａは相互に異なる断面積であってもよい。

【0051】

このように、第１の実施形態では、噴出孔１１１ａを備えることにより、消弧性ガスとして代替ガスが用いられるような場合であっても、より効果的にアークを冷却し、より広い遮断電流領域において電流遮断性能を向上させることができる。

【0052】

（第２の実施形態）
第２の実施形態のガス遮断器は、第１の実施形態の流路１１２ａの代わりにガスチャンバーを備える。ガスチャンバーは、通路５０ｐを流れる消弧性ガスの一部が流入し、流入した消弧性ガスを収容し、収容した消弧性ガスを１つ以上の噴出孔から噴出させる収容部に相当する。

【0053】

図６は、第２の実施形態のガス遮断器の構成例を示す図である。第２の実施形態では、絶縁ノズル５０－２の構成が、第１の実施形態の絶縁ノズル５０と異なっている。その他の構成は第１の実施形態と同様であるため、図６では図示が省略されるか、同一の符号が付されている。同一の符号を付した構成は説明を省略する。

【0054】

絶縁ノズル５０－２は、１つ以上の噴出孔１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１つ以上のガスチャンバー１２１、および、１つ以上の流入孔１１３ａを有する。図６の例では、ガスチャンバー１２１は、流入孔１１３ａから流入した消弧性ガスを収容し、収容した消弧性ガスを、軸方向の位置が相互に異なる３つの噴出孔１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄから噴出させるように構成される。

【0055】

図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。図７は、噴出孔１１１ｄが設けられた箇所での軸方向Ａと直交する断面に相当する。図７は、周方向に分けられていない１つのガスチャンバー１２１の例を示す。すなわち、図７の例では、絶縁ノズル５０－２は、１つのガスチャンバー１２１を備える。また、図７では、４つの噴出孔１１１ｄが中心軸Ａｘについて軸対称に設けられた例が示されている。絶縁ノズル５０－２は、例えば、４つの噴出孔１１１ｄにそれぞれ対応して軸対称に設けられる、４つの流入孔１１３ａ、４つの噴出孔１１１ｂ、および、４つの噴出孔１１１ｃを備えてもよい。

【0056】

ガスチャンバー１２１は、例えば４つの流入孔１１３ａから流入した消弧性ガスを収容し、収容した消弧性ガスを、４×３個の噴出孔（噴出孔１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ）から噴出させる。

【0057】

ガスチャンバー１２１の構成は図７に限られない。例えば、周方向に分けられた複数のガスチャンバー１２１が設けられてもよい。図８は、周方向に４つに分けられたガスチャンバー１２１の構成例を示す図である。

【0058】

４つのガスチャンバー１２１のそれぞれは、例えば、４つの流入孔１１３ａのうちいずれか１つ、４つの噴出孔１１１ｂのうちいずれか１つ、および、４つの噴出孔１１１ｃのうちいずれか１つに対応する。そして、４つのガスチャンバー１２１のそれぞれは、対応する流入孔１１３ａから流入した消弧性ガスを収容し、収容した消弧性ガスを、対応する３つの噴出孔（噴出孔１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ）から噴出させる。

【0059】

次に、上記実施形態（第１の実施形態、第２の実施形態）による電流遮断について説明する。図９は、対向アーク接触子１１付近の温度の時間履歴を示している。図９の横軸は時間（経過時間）を示し、縦軸は対向アーク接触子１１付近の温度を示している。図９から、アーク放電Ａｄの発生による高温状態から、消弧性ガスをアーク放電Ａｄに吹付けて密閉容器３０内に流出させることで、急激に温度が低下していることがわかる。この結果、電流が遮断される。

【0060】

なお、噴出孔は、絶縁ノズルからアーク放電に向けて消弧性ガスの非定常の噴流を噴出できればよく、上記実施形態（第１の実施形態、第２の実施形態）の噴出孔に限定する必要なない。

【0061】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0062】

１ ガス遮断器
１０ 対向接触子部
１１ 対向アーク接触子
１２ 対向通電接触子
１３ 排気筒
１４ 第１の遮蔽壁
１５ 第２の遮蔽壁
１５ａ 貫通孔
１６ 支持部材
１７ 支持部材
１８ 構造体
１９ 遮蔽部
２０ 可動接触子部
２１ 可動アーク接触子
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 開口部
２２ 可動通電接触子
２３ シリンダ
２４ 隔壁
２４ａ 貫通孔
２５ 熱パッファ室
２６ 機械パッファ室
２７ ピストン
３０ 密閉容器
３１ 支持部材
４０ 操作ロッド
５０、５０－２ 絶縁ノズル
５０ａ 開口部
５０ｍ 中間部分
５０ｐ 通路
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ 噴出孔
１１２ａ 流路
１１３ａ 流入孔
１２１ ガスチャンバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】