(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】
(24)【登録日】2024-11-13
(45)【発行日】2024-11-21
(54)【発明の名称】ガス遮断器
(51)【国際特許分類】
H01H 33/915 20060101AFI20241114BHJP
【ＦＩ】
H01H33/915
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021149292
(22)【出願日】2021-09-14
(65)【公開番号】P2023042147
(43)【公開日】2023-03-27
【審査請求日】2023-08-28
(73)【特許権者】
【識別番号】523380173
【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＬＴＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中村 一人
(72)【発明者】
【氏名】加藤 達朗
【審査官】関 信之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１４３４７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１３１０６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｈ ３３／９１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁媒体が充填された充填容器と、軸方向の一端側に備えられた操作器と、
前記充填容器の内部で前記軸方向に互いに対向して配置された操作器側主接触子と対向側主接触子と、
前記充填容器の内部で前記一端側に位置し、前記操作器からの駆動力により前記軸方向に移動可能な操作器側アーク接触子と、
前記充填容器の内部で前記軸方向の他端側に位置し、前記軸方向で前記操作器側アーク接触子に対向して、前記操作器側アーク接触子に接離可能な対向側アーク接触子と、
前記操作器側アーク接触子と前記対向側アーク接触子よりも径方向の外側に位置し、前記操作器からの駆動力により前記軸方向に移動可能な絶縁ノズルと、
を備え、
前記対向側アーク接触子は、前記軸方向に延伸し、前記一端側に位置する先端部と、前記他端側に位置する末尾部と、前記先端部と前記末尾部との間に位置する中間部とを備え、
前記中間部は、前記先端部と前記末尾部よりも太い形状を備え、前記絶縁ノズルに接触しない、
ことを特徴とするガス遮断器。
【請求項2】
前記絶縁ノズルは、前記軸方向に延伸し、前記一端側に位置する上流部と、前記他端側に位置する下流部と、前記上流部と前記下流部との間に位置するスロート部とを備え、前記スロート部では、前記絶縁ノズルの内周部が前記上流部と前記下流部よりも前記径方向の内側に位置しており、
前記対向側アーク接触子の前記中間部は、前記スロート部に接触しない、
請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項3】
前記対向側アーク接触子の前記中間部は、前記操作器側アーク接触子と前記対向側アーク接触子とが互いに開離したときには、少なくとも一部が前記軸方向における前記スロート部の存在範囲内に位置する、請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項4】
前記対向側アーク接触子の前記先端部は、電流ゼロ点では、前記軸方向における前記絶縁ノズルの前記下流部の存在範囲内に位置する、または前記絶縁ノズルよりも前記他端側に位置し、
前記電流ゼロ点とは、前記操作器側アーク接触子と前記対向側アーク接触子との間に発生したアークが消弧されて電流が遮断された時点である、
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、ガス遮断器、特にパッファ形のガス遮断器に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、高電圧の電力系統に用いられるガス遮断器では、電流の遮断動作時にパッファ室で圧縮されて圧力が上昇した絶縁媒体（消弧ガス）を絶縁ノズルによって整流し、この圧縮ガスを電極間に生じたアークに吹き付けて消弧することで電流を遮断する。このような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。ガス遮断器は、電極として、操作器で駆動されて移動する操作器側電極と、操作器側電極に対向して配置された対向側電極を備える。それぞれの電極は、通常の通電時（投入時）に主な電流経路を形成する主接触子と、電流遮断時にアークが生成されるアーク接触子とを備える。
【0003】
特許文献２には、遮断動作の途中でアーク接触子間に形成されたアークの熱エネルギーを利用することで、パッファ室内の絶縁媒体の圧力を上昇させるガス遮断器の例が記載されている。例えば特許文献１に記載されたガス遮断器では、パッファ室内の絶縁媒体の圧力上昇のために、操作器の駆動力を大きくする必要がある。特許文献２に記載されたガス遮断器では、このように大きくせざるを得なかった操作器の駆動力を小さくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－２２５２２６号公報
【文献】特開２０１６－１３１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ガス遮断器で電流を効果的に遮断するためには、電流の遮断動作時に、アークで高温になった絶縁媒体をパッファ室内に導入し、パッファ室内の絶縁媒体の圧力を効率的に上昇させるのが好ましい。さらに、圧力が上昇した絶縁媒体をパッファ室から効率的にアークに吹き付けて消弧すると、電流をより効果的に遮断することができる。
【0006】
特許文献２に記載されたガス遮断器などの従来のガス遮断器では、絶縁媒体の圧力上昇とアークの消弧の両方を効率的に行うのが困難であり、いずれか一方が非効率的になるという課題がある。操作器の操作力を向上させると、電流の遮断動作時にパッファ室内の絶縁媒体の圧力を上昇させることができるが、操作器のコスト増加が避けられず、好ましくない。
【0007】
本発明の目的は、電流の遮断動作時に絶縁媒体の圧力の上昇とアークの消弧の両方を効率的に行うことができる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】
【0008】
本発明によるガス遮断器は、絶縁媒体が充填された充填容器と、軸方向の一端側に備えられた操作器と、前記充填容器の内部で前記軸方向に互いに対向して配置された操作器側主接触子と対向側主接触子と、前記充填容器の内部で前記一端側に位置し、前記操作器からの駆動力により前記軸方向に移動可能な操作器側アーク接触子と、前記充填容器の内部で前記軸方向の他端側に位置し、前記軸方向で前記操作器側アーク接触子に対向して、前記操作器側アーク接触子に接離可能な対向側アーク接触子と、前記操作器側アーク接触子と前記対向側アーク接触子よりも径方向の外側に位置し、前記操作器からの駆動力により前記軸方向に移動可能な絶縁ノズルとを備える。前記対向側アーク接触子は、前記軸方向に延伸し、前記一端側に位置する先端部と、前記他端側に位置する末尾部と、前記先端部と前記末尾部との間に位置する中間部とを備える。前記中間部は、前記先端部と前記末尾部よりも太い形状を備え、前記絶縁ノズルに接触しない。
【発明の効果】
【0009】
本発明によると、電流の遮断動作時に絶縁媒体の圧力の上昇とアークの消弧の両方を効率的に行うことができるガス遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施例１によるガス遮断器の構成を示す断面図である。
【図2】実施例１によるガス遮断器において、電流の遮断動作前の電極を示す断面図である。
【図3】実施例１によるガス遮断器において、電流の遮断動作時に互いに開離した直後の操作器側アーク接触子と対向側アーク接触子を示す断面図である。
【図4】実施例１によるガス遮断器において、電流ゼロ点での操作器側アーク接触子と対向側アーク接触子を示す断面図である。
【図5】実施例１によるガス遮断器において、電流の遮断動作後の操作器側アーク接触子と対向側アーク接触子を示す断面図である。
【図6】実施例１によるガス遮断器において、電流の遮断動作の開始から完了までの熱パッファ室の圧力を解析した結果の一例を示すグラフである。
【図7】本発明の実施例２によるガス遮断器において、電流の遮断動作前の電極を示す断面図である。
【図8】実施例２によるガス遮断器において、電流の遮断動作時に互いに開離した直後の操作器側アーク接触子と対向側アーク接触子を示す断面図である。
【図9】実施例２によるガス遮断器において、電流ゼロ点での操作器側アーク接触子と対向側アーク接触子を示す断面図である。
【図10】実施例２によるガス遮断器において、電流の遮断動作後の操作器側アーク接触子と対向側アーク接触子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明によるガス遮断器は、操作器側に位置して軸方向に移動可能な操作器側アーク接触子と、操作器側アーク接触子と軸方向で対向する対向側アーク接触子と、操作器側アーク接触子と対向側アーク接触子を囲むことができるように位置して軸方向に移動可能な絶縁ノズルを備える。対向側アーク接触子は、軸方向の中央部である対向側アーク接触子中間部が径方向外側に突出しており、絶縁ノズルに接触しない。なお、対向側アーク接触子は、軸方向に移動可能であってもよい。
【0012】
絶縁ノズルは、軸方向の中央部である絶縁ノズルスロート部にて内周部が径方向内側に突出しているのが好ましい。操作器側アーク接触子と対向側アーク接触子が互いに開離したときには、対向側アーク接触子中間部の少なくとも一部は、軸方向における絶縁ノズルスロート部の存在範囲内に位置するのが好ましい。
【0013】
従来のガス遮断器では、対向側アーク接触子は、太さが軸方向で一定であり、中央部が径方向外側に突出していない。このため、従来のガス遮断器は、電流の遮断動作時にパッファ室内の絶縁媒体の圧力を効率的に上昇させることと、絶縁媒体をパッファ室から効率的にアークに吹き付けて消弧することの両立が困難である。
【0014】
本発明によるガス遮断器は、上記の構成を備え、電流の遮断動作時に絶縁媒体の圧力の上昇とアークの消弧の両方を効率的に行うことができる。また、本発明によるガス遮断器では、操作器の駆動力（操作力）を向上させなくても電流の遮断動作時にパッファ室内の絶縁媒体の圧力を上昇させることができるので、操作器のコストの増加を避けることができる。
【0015】
以下、本発明の実施例によるガス遮断器を、図面を用いて説明する。なお、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。
【実施例1】
【0016】
【0017】
【0018】
本実施例によるガス遮断器は、円筒形の充填容器２を備えるとともに、充填容器２の内部に、電極と、操作器側導体４と、対向側導体５と、絶縁ノズル１６と、シリンダ１８と、中空ロッド１７と、絶縁ロッド３と、操作器側アーク接触子カバー１５を備える。さらに、ガス遮断器は、一端側（図１と図２の右側）に操作器１を備える。
【0019】
【0020】
充填容器２の内部には、消弧性を有する絶縁媒体３２が充填されている。絶縁媒体３２は、アークに吹き付けられる消弧ガスであり、代表的な例としてＳＦ６ガスを挙げることができる。
【0021】
ガス遮断器は、電極として、操作器側主接触子１１、対向側主接触子１２、操作器側アーク接触子１３、及び対向側アーク接触子１４を備える。操作器側主接触子１１と対向側主接触子１２は、互いに対向して配置され、互いに接離可能である。対向側主接触子１２は、操作器側主接触子１１の対向側に位置する。操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４は、互いに対向して配置され、互いに接離可能である。対向側アーク接触子１４は、操作器側アーク接触子１３の対向側に位置する。
【0022】
操作器側導体４は、操作器側の電極である操作器側主接触子１１と操作器側アーク接触子１３に電流を流す。対向側導体５は、対向側の電極である対向側主接触子１２と対向側アーク接触子１４に電流を流す。
【0023】
絶縁ノズル１６は、筒状の部材であり、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４を囲むことができるように配置されている。絶縁ノズル１６の操作器側の先端部は、シリンダ１８の対向側の先端部に固定されている。アークを消弧するときには、絶縁ノズル１６の内部を絶縁媒体３２が流れる。
【0024】
シリンダ１８は、対向側の端部の外面に操作器側主接触子１１を備える。シリンダ１８の内部には、中空ロッド１７が配置されている。また、シリンダ１８の内部は、熱パッファ室１９と機械パッファ室２１に分けられている。熱パッファ室１９と機械パッファ室２１の間には、逆止弁２０が設置されている。逆止弁２０は、シリンダ１８を熱パッファ室１９と機械パッファ室２１に区切っている。
【0025】
中空ロッド１７は、シリンダ１８に固定されている。中空ロッド１７の対向側の先端部の内周側に、操作器側アーク接触子１３が固定されている。中空ロッド１７の操作器側の端部は、絶縁ロッド３を介して操作器１と機械的に接続されている。
【0026】
操作器側アーク接触子カバー１５は、中空ロッド１７に設けられ、操作器側アーク接触子１３の周囲を覆う。
【0027】
操作器１からの油圧やばねなどの駆動力により、絶縁ロッド３、中空ロッド１７、シリンダ１８、操作器側主接触子１１、操作器側アーク接触子１３、操作器側アーク接触子カバー１５、及び絶縁ノズル１６は、図１と図２の左右方向に移動可能である。なお、対向側主接触子１２と対向側アーク接触子１４は、操作器１からの駆動力により図１と図２の左右方向に移動しても移動しなくてもよい。本実施例では、対向側主接触子１２と対向側アーク接触子１４は、移動しないものとする。
【0028】
以下では、ガス遮断器において、図１と図２の左右方向（操作器側主接触子１１、操作器側アーク接触子１３、及び絶縁ノズル１６などが移動する方向）「軸方向」と呼び、軸方向に垂直な方向を「径方向」と呼ぶ。従って、操作器１は、軸方向の一端側に備えられている。操作器側主接触子１１は、充填容器２の内部で軸方向の一端側に位置する。対向側主接触子１２は、充填容器２の内部で軸方向の他端側に位置して、軸方向で操作器側主接触子１１に対向する。操作器側アーク接触子１３は、充填容器２の内部で軸方向の一端側に位置する。対向側アーク接触子１４は、充填容器２の内部で軸方向の他端側に位置して、軸方向で操作器側アーク接触子１３に対向する。絶縁ノズル１６は、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４よりも径方向の外側に位置する。
【0029】
また、操作器側主接触子１１と操作器側アーク接触子１３が、それぞれ対向側主接触子１２と対向側アーク接触子１４に近づく方向（図１と図２の左方向）を「投入方向」と呼び、離れる方向（図１と図２の右方向）を「遮断方向」と呼ぶ。
【0030】
図２を用いて、対向側アーク接触子１４と絶縁ノズル１６を詳しく説明する。
【0031】
対向側アーク接触子１４は、軸方向に延伸する丸棒状の部材であり、対向側アーク接触子先端部１４Ａ、対向側アーク接触子中間部１４Ｂ、及び対向側アーク接触子末尾部１４Ｃを備える。対向側アーク接触子先端部１４Ａは、対向側アーク接触子１４において、軸方向の操作器側に位置する部分（軸方向の先端部）である。対向側アーク接触子末尾部１４Ｃは、対向側アーク接触子１４において、軸方向の対向側に位置する部分（軸方向の末尾）である。対向側アーク接触子中間部１４Ｂは、対向側アーク接触子１４において、軸方向の中央部であり、対向側アーク接触子先端部１４Ａと対向側アーク接触子末尾部１４Ｃの間に位置する部分である。
【0032】
対向側アーク接触子中間部１４Ｂは、対向側アーク接触子先端部１４Ａと対向側アーク接触子末尾部１４Ｃよりも太い形状を備える。すなわち、対向側アーク接触子中間部１４Ｂは、対向側アーク接触子１４の径方向外側に突出している部分であり、対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径は、対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径と対向側アーク接触子末尾部１４Ｃの直径よりも大きい。
【0033】
絶縁ノズル１６は、軸方向に延伸する筒状の部材であり、絶縁ノズル上流部１６Ａ、絶縁ノズルスロート部１６Ｂ、及び絶縁ノズル下流部１６Ｃを備える。絶縁ノズル上流部１６Ａは、絶縁ノズル１６において、アークを消弧するときの絶縁媒体３２の流れの上流側の部分（軸方向の操作器側に位置する部分）である。絶縁ノズル下流部１６Ｃは、絶縁ノズル１６において、アークを消弧するときの絶縁媒体３２の流れの下流側の部分（軸方向の対向側に位置する部分）である。絶縁ノズルスロート部１６Ｂは、絶縁ノズル１６において、軸方向の中央部であり、絶縁ノズル上流部１６Ａと絶縁ノズル下流部１６Ｃの間に位置する部分である。
【0034】
絶縁ノズルスロート部１６Ｂでは、絶縁ノズル１６の内周部が、絶縁ノズル上流部１６Ａと絶縁ノズル下流部１６Ｃよりも径方向内側に位置している。すなわち、絶縁ノズル１６は、絶縁ノズルスロート部１６Ｂでの内径が、絶縁ノズル上流部１６Ａでの内径と絶縁ノズル下流部１６Ｃでの内径よりも小さい。
【0035】
絶縁ノズルスロート部１６Ｂの内径は、対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径よりも大きい。このため、絶縁ノズルスロート部１６Ｂは、対向側アーク接触子１４が軸方向に移動しても、対向側アーク接触子中間部１４Ｂに接触しない。すなわち、対向側アーク接触子中間部１４Ｂは、絶縁ノズル１６に接触しない。
【0036】
本実施例によるガス遮断器の電流遮断時の動作を、図３、図４、及び図５を用いて説明する。図３、図４、及び図５には、電流遮断時に操作器１からの駆動力によって、中空ロッド１７、シリンダ１８、操作器側主接触子１１、操作器側アーク接触子１３、操作器側アーク接触子カバー１５、及び絶縁ノズル１６が、図２に示した遮断動作前の状態から遮断方向に移動する様子を時系列順に示す。図３と図４には、遮断動作時に生じたアークによって高温となった絶縁媒体３２（ホットガス）の流れを矢印で示している。
【0037】
図３は、電流の遮断動作時に互いに開離した直後の操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４を示す断面図である。
【0038】
図２に示した状態のガス遮断器において、操作器１は、外部からの電気信号などによる電流遮断指令を受けて駆動力を発生させる。操作器１が駆動力を発生させると、絶縁ロッド３、中空ロッド１７、シリンダ１８、操作器側主接触子１１、操作器側アーク接触子１３、操作器側アーク接触子カバー１５、及び絶縁ノズル１６が遮断方向に移動し、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４は、互いに開離する。
【0039】
図３に示すように、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４が互いに開離した際には、電流が流れ続けているので、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４の間にアーク３１が発生する。絶縁媒体３２は、アーク３１から発生した熱エネルギーによって圧力が高くなり、矢印３２ａのように流れて熱パッファ室１９に流入する。熱パッファ室１９の圧力は、この絶縁媒体３２の流れ（矢印３２ａ）により上昇する。
【0040】
本実施例によるガス遮断器では、対向側アーク接触子１４は、対向側アーク接触子中間部１４Ｂにて径方向外側に突出しており、絶縁ノズル１６は、絶縁ノズルスロート部１６Ｂにて内周部が径方向内側に突出している。そして、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４が互いに開離したときには、対向側アーク接触子中間部１４Ｂは、少なくともその一部が軸方向における絶縁ノズルスロート部１６Ｂの存在範囲内に位置する。
【0041】
この構成により、本実施例によるガス遮断器では、アーク３１が消弧されるまでにアーク３１の発生位置から対向側アーク接触子中間部１４Ｂと絶縁ノズルスロート部１６Ｂとの間を通って対向側にある絶縁ノズル下流部１６Ｃに流出する絶縁媒体３２の流路を狭め、絶縁ノズル下流部１６Ｃに流出する絶縁媒体３２の量を減少させることができる。このため、本実施例によるガス遮断器では、熱パッファ室１９の圧力をより大きく上昇させることができ、絶縁媒体３２の圧力を効率的に上昇させることができる。
【0042】
図４は、電流ゼロ点での操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４を示す断面図である。電流ゼロ点とは、アーク３１が消弧されて電流が遮断された時点である。
【0043】
図３に示した状態の後、ガス遮断器の遮断動作が進んでいき、アーク３１が消弧されて電流が遮断されたときには、対向側アーク接触子先端部１４Ａが絶縁ノズルスロート部１６Ｂから抜けている。すなわち、電流ゼロ点では、対向側アーク接触子先端部１４Ａは、図４に示すように軸方向における絶縁ノズル下流部１６Ｃの存在範囲内に位置するか、絶縁ノズル１６よりも対向側に位置する。
【0044】
図３に示した状態の後から図４に示すような電流ゼロ点の状態に到達するまでに、熱パッファ室１９の内部で高圧になった絶縁媒体３２は、矢印３２ｂで示すように、絶縁ノズル上流部１６Ａと絶縁ノズルスロート部１６Ｂの内部を通って絶縁ノズル下流部１６Ｃと対向側アーク接触子先端部１４Ａとの隙間を流れていく。なお、電流ゼロ点の状態でも、絶縁媒体３２を吹き付けて、アーク３１が再発弧（再発生）しないようにする。
【0045】
本実施例によるガス遮断器では、対向側アーク接触子先端部１４Ａは、電流ゼロ点で、軸方向における絶縁ノズル下流部１６Ｃの存在範囲内に位置するか、絶縁ノズル１６よりも対向側に位置する。絶縁ノズル１６の内径は、絶縁ノズル下流部１６Ｃでは、絶縁ノズルスロート部１６Ｂよりも大きい。このため、本実施例によるガス遮断器では、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４が互いに開離した後で電流ゼロ点の状態に到達するまでに、絶縁ノズル下流部１６Ｃと対向側アーク接触子先端部１４Ａとの隙間が広くなり（すなわち、絶縁媒体３２の流路が広くなり）、この隙間を絶縁媒体３２が流れやすくなる。従って、本実施例によるガス遮断器では、アーク３１に多量の絶縁媒体３２を吹き付けることができ、アーク３１を効率的に消弧することができる。
【0046】
また、対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径を適切な値に設計することで、図４に示した状態において、絶縁ノズル下流部１６Ｃと対向側アーク接触子先端部１４Ａとの隙間を流れる絶縁媒体３２ｂの量を、電流の遮断動作に対して最適な値に設定することができる。
【0047】
図５は、電流の遮断動作後の操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４を示す断面図である。
【0048】
図４に示した状態の後、絶縁ロッド３、中空ロッド１７、シリンダ１８、操作器側主接触子１１、操作器側アーク接触子１３、操作器側アーク接触子カバー１５、及び絶縁ノズル１６は、遮断方向に移動し続け、図５に示した状態で停止する。これらの移動が停止すると、電流の遮断動作が完了する。
【0049】
図６は、本実施例によるガス遮断器において、電流の遮断動作の開始から完了までの熱パッファ室１９の圧力を解析した結果の一例を示すグラフである。図６には、対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径が、対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径に対し、１００％である（対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径と等しい）場合の解析結果４５と、１１０％である（対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径の１．１倍である）場合の解析結果４６と、１２０％である場合の解析結果４７と、１３０％である場合の解析結果４８を示している。
【0050】
図６において、横軸は、遮断動作中の時間を示す。時刻ｔ１は、電流の遮断動作の開始時点であり、ガス遮断器は図２に示した状態にある。時刻ｔ２は、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４が互いに開離した直後の時点であり、ガス遮断器は図３に示した状態にある。時刻ｔ３は、電流ゼロ点の時点であり、ガス遮断器は図４に示した状態にある。時刻ｔ４は、電流の遮断動作の完了時点であり、ガス遮断器は図５に示した状態にある。
【0051】
図６において、縦軸は、電流の遮断動作の開始時点である時刻ｔ１からの、熱パッファ室１９の圧力の上昇割合を示す。縦軸の目盛りは、解析結果４５（対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径が対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径と等しい場合）において、時刻ｔ１（電流の遮断動作の開始時点）から時刻ｔ３（電流ゼロ点の時点）までに熱パッファ室１９の圧力が増加した割合を１００％としている。
【0052】
図６の解析結果は、絶縁ノズルスロート部１６Ｂの内径が、対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径の１４０％とした場合に得られた結果である。絶縁ノズルスロート部１６Ｂの内径は、任意に定めることができるが、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４の形状や操作器１の駆動力などを考慮して、対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径の１３０％から１５０％の範囲で最適なものを選択するのが好ましい。
【0053】
図６に示すように、対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径を基準として、対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径が１１０％から１３０％であり、絶縁ノズルスロート部１６Ｂの内径が１４０％である場合には、時刻ｔ３（電流ゼロ点の時点）における熱パッファ室１９の圧力は、１１７％から１５４％の範囲に増加した。すなわち、対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径が、対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径よりも大きいと、熱パッファ室１９の圧力が増加し、絶縁媒体３２の圧力が上昇することがわかる。
【0054】
対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径は、電流遮断に最適な熱パッファ室１９のガス圧力に合わせて決定することができる。対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径を適切に定めることで、図３に示した状態（操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４が互いに開離した直後の状態）で、熱パッファ室１９の圧力すなわち絶縁媒体３２の圧力が電流遮断に適する圧力になるように制御することができる。
【0055】
また、対向側アーク接触子中間部１４Ｂの軸方向の位置や長さを変えることにより、アーク３１が発生してから対向側アーク接触子中間部１４Ｂが絶縁ノズルスロート部１６Ｂを抜け出す（軸方向における絶縁ノズルスロート部１６Ｂの存在範囲内から出る）までの時間を変えることができる。従って、対向側アーク接触子中間部１４Ｂの軸方向の位置や長さを変えることで、熱パッファ室１９の圧力（すなわち絶縁媒体３２の圧力）を制御することができる。
【0056】
本実施例によるガス遮断器を設計する際には、例えば以下のような手順に従うのが好ましい。初めに、絶縁ノズル１６と対向側アーク接触子１４を除く構成部品の形状や大きさなどの仕様を決める。次に、対向側アーク接触子先端部１４Ａと絶縁ノズル下流部１６Ｃを電流遮断に最適な形状と大きさに定める。そして、熱パッファ室１９の圧力が電流遮断時に必要な圧力となるように、絶縁ノズルスロート部１６Ｂと対向側アーク接触子中間部１４Ｂの形状と大きさを定める。
【0057】
本実施例によるガス遮断器は、以上のような構成を備え、電流の遮断動作時に絶縁媒体３２の圧力を効率的に上昇させ、アーク３１を効率的に消弧することができる。さらに、本実施例によるガス遮断器は、アーク３１の熱エネルギーを利用して絶縁媒体３２の圧力を上昇させるので、操作器１の操作力を向上させなくても遮断性能を向上でき、操作器１の駆動力を低減可能である。
【実施例2】
【0058】
図７から図１０を用いて、本発明の実施例２によるガス遮断器を説明する。本実施例によるガス遮断器は、実施例１によるガス遮断器とほぼ同様の構成を備えるが、パッファ室の構成が異なる。以下では、本実施例によるガス遮断器について、実施例１によるガス遮断器と異なる点を主に説明する。
【0059】
実施例１によるガス遮断器では、シリンダ１８の内部は、図２に示すように、逆止弁２０によって熱パッファ室１９と機械パッファ室２１に区切られている。
【0060】
図７は、本実施例によるガス遮断器において、電流の遮断動作前の電極を示す断面図である。本実施例によるガス遮断器では、シリンダ１８の内部に機械パッファ室２１のみが存在し、熱パッファ室１９と逆止弁２０が存在しない。本実施例によるガス遮断器は、対向側アーク接触子１４と絶縁ノズル１６は、実施例１によるガス遮断器と同じ構成を備える。
【0061】
図８は、本実施例によるガス遮断器において、電流の遮断動作時に互いに開離した直後の操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４を示す断面図である。対向側アーク接触子中間部１４Ｂは、対向側アーク接触子先端部１４Ａと対向側アーク接触子末尾部１４Ｃよりも太い。絶縁ノズル１６は、絶縁ノズルスロート部１６Ｂでの内径が、絶縁ノズル上流部１６Ａと絶縁ノズル下流部１６Ｃでの内径よりも小さい。そして、操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４が互いに開離したときには、対向側アーク接触子中間部１４Ｂは、少なくともその一部が軸方向における絶縁ノズルスロート部１６Ｂの存在範囲内に位置する。
【0062】
図９は、本実施例によるガス遮断器において、電流ゼロ点での操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４を示す断面図である。アーク３１が消弧されて電流が遮断された電流ゼロ点では、対向側アーク接触子先端部１４Ａは、絶縁ノズルスロート部１６Ｂから抜けており、軸方向における絶縁ノズル下流部１６Ｃの存在範囲内に位置するか、絶縁ノズル１６よりも対向側に位置する。
【0063】
図１０は、本実施例によるガス遮断器において、電流の遮断動作後の操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４を示す断面図である。
【0064】
本実施例によるガス遮断器でも、図８に示すように、アーク３１が発生しているときには、対向側アーク接触子中間部１４Ｂと絶縁ノズルスロート部１６Ｂとの間を通って絶縁ノズル下流部１６Ｃに流出する絶縁媒体３２の量を減少させることができるとともに、図９に示すように、アーク３１を消弧するときには、アーク３１に多量の絶縁媒体３２を吹き付けることができる。このため、本実施例によるガス遮断器では、機械パッファ室２１の圧力をより大きく上昇させて絶縁媒体３２の圧力を効率的に上昇させることができ、アーク３１を効率的に消弧することができる。
【0065】
対向側アーク接触子中間部１４Ｂの直径、軸方向の位置、及び軸方向の長さを変えることで、機械パッファ室２１の圧力を制御し、絶縁媒体３２の圧力が電流遮断に適する圧力になるように制御することができる。また、対向側アーク接触子先端部１４Ａの直径を適切な値に設計することで、図９に示した状態において、絶縁ノズル下流部１６Ｃと対向側アーク接触子先端部１４Ａとの隙間を流れる絶縁媒体３２ｂの量を、電流の遮断動作に対して最適な値に設定することができる。
【0066】
本実施例によるガス遮断器を設計する際は、実施例１によるガス遮断器を設計する際の手順に加えて、以下の点を考慮する必要がある。すなわち、機械パッファ室２１の圧力によって、シリンダ１８、中空ロッド１７、及び絶縁ロッド３に対して操作器１の駆動力と反対方向の力が発生して遮断動作が遅くなることを考慮して、電流ゼロ点における操作器側アーク接触子１３と対向側アーク接触子１４との位置関係と機械パッファ室２１の圧力を決定する必要がある。
【0067】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
【符号の説明】
【0068】
１…操作器、２…充填容器、３…絶縁ロッド、４…操作器側導体、５…対向側導体、１１…操作器側主接触子、１２…対向側主接触子、１３…操作器側アーク接触子、１４…対向側アーク接触子、１４Ａ…対向側アーク接触子先端部、１４Ｂ…対向側アーク接触子中間部、１４Ｃ…対向側アーク接触子末尾部、１５…操作器側アーク接触子カバー、１６…絶縁ノズル、１６Ａ…絶縁ノズル上流部、１６Ｂ…絶縁ノズルスロート部、１６Ｃ…絶縁ノズル下流部、１７…中空ロッド、１８…シリンダ、１９…熱パッファ室、２０…逆止弁、２１…機械パッファ室、３１…アーク、３２…絶縁媒体、３２ａ、３２ｂ…絶縁媒体の流れを示す矢印、４５…対向側アーク接触子中間部の直径が対向側アーク接触子先端部の直径に対し１００％である場合の解析結果、４６…対向側アーク接触子中間部の直径が対向側アーク接触子先端部の直径に対し１１０％である場合の解析結果、４７…対向側アーク接触子中間部の直径が対向側アーク接触子先端部の直径に対し１２０％である場合の解析結果、４８…対向側アーク接触子中間部の直径が対向側アーク接触子先端部の直径に対し１３０％である場合の解析結果。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】