JP2014200155A - ガス絶縁開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】電流遮断過程で生成されるＣＯガスの存在量を低減抑制することのできるガス絶縁開閉器を提供する。
【解決手段】遮断過程において、互いを開離させて両方の間にアーク放電６が発生する固定アーク接触子３ｂ及び可動アーク接触子４ｂと、両アーク接触子３ｂ、４ｂが収容され、ＣＯ_２ガス若しくはＣＯ_２ガスを含む混合ガスで構成されアーク放電６を消弧する消弧性ガスが充填された密閉容器２と、密閉容器２内に設けられ、消弧性ガスがアーク放電６により熱せられ発生するＣＯガスと接触する酸化剤層２０と、酸化剤層２０を加熱する加熱手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力系統において電流遮断を行うガス絶縁開閉器に関する。

電流遮断機能を有するガス絶縁開閉器には、その使用目的、必要とされる機能に応じて、負荷開閉器、断路器、ガス遮断器など様々なものがある。その多くは、密閉容器内に充填した消弧性ガス中に機械的に開閉可能な一対の電気接点を配置し、通電時には両者の接触状態を保つことで通電を行い、電流遮断時には、電気接点を開離させて発生するアーク放電に対して消弧性ガスを吹き付けることで当該アーク放電を消滅させ電流の遮断に至る。

ガス絶縁開閉器の一例として、主に高電圧系統において事故電流を遮断するために使用されているパッファ形ガス遮断器がある。このパッファ形ガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に、固定アーク接触子及び固定通電接触子と、可動アーク接触子及び可動通電接触子とがそれぞれ対向して配置され、それぞれを機械的な駆動力によって接触又は離反させることで電流を導通し又は遮断する。

このガス遮断器には、接触子の離反に伴って容積が減少し、内部の消弧性ガスが蓄圧される蓄圧空間と、両アーク接触子を取り囲むように配置され、蓄圧空間の消弧性ガスをアークに誘導する絶縁ノズルが設けられている。遮断過程においては、固定アーク接触子と可動アーク接触子が離反することで、両アーク接触子間にアーク放電が発生する。接触子の離反に伴って蓄圧空間で十分蓄圧された消弧性ガスを、絶縁ノズルを介してアーク放電に強力に吹き付けることにより、両アーク接触子の絶縁性能を回復させ、アーク放電を消弧し、電流の遮断を完了させる。

消弧性ガスは、アーク放電を消滅させる消弧性能及び電気絶縁性能に優れたガスであり、特に六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６ガス）は、その性能に優れ、高電圧用の開閉器の高性能化、省スペース化に貢献することから広く使用されている。

しかしながら、ＳＦ_６ガスは、高い地球温暖化作用を有することが知られている。そのため、近年、ＳＦ_６ガスの使用量の削減が望まれている。地球温暖化作用の大きさは一般に地球温暖化係数、すなわちＣＯ_２ガスを１とした場合の相対値により表されるが、ＳＦ_６ガスの地球温暖化係数は２３，９００に及ぶ。

そこで、ＳＦ_６ガスの代替の消弧性ガスとして、ＣＯ_２ガスが有力視されている。ＣＯ_２ガスは、地球温暖化係数がＳＦ_６ガスに比べて非常に小さいにも関わらず、比較的高い消弧性能及び電気絶縁性能を有するためである。ＣＯ_２ガスをＳＦ_６ガスの代わりに適用することで概ね良好な性能を有し、かつ地球温暖化への影響を抑制して環境調和のとれたガス絶縁開閉器を提供することが可能となる。

内田敏之、外６名、「環境低負荷型７２ｋＶ級ＣＯ２ガス遮断器モデルの開発」、電気学会論文Ｂ、２００４年、第１２４巻、第３号、ｐ．４７６−４８４

特開２００７―２５８１３７号公報

ところで、ＣＯ_２ガスは化学組成にＣ元素とＯ元素を含むため、ＣＯ_２ガスを単体或いはこれを含んだ混合ガスとして消弧性ガスに適用した場合には、電流遮断時に発生するアーク放電により消弧性ガスが加熱されて高温状態となることでＣとＯに解離され、Ｏの一部は密閉容器内の金属部品や絶縁物といった内部部品との酸化反応に用いられる。このため、解離した消弧性ガスが再結合する際に、全てがＣＯ_２に戻るのではなく、ＣＯが生成されることとなる。ＣＯガスは、密閉容器内に長時間滞留し続けるので、ガス絶縁開閉器のメンテナンス時等において、密閉容器内のガスを開放する作業員にとって有害物質となる。

このような問題を解決する方法としては、予め、消弧性ガスにＯ_２ガスを適量混合させておくことにより、電流遮断時に発生するＣＯを酸化させてＣＯの生成量を抑制する方法が提案されている。

また、アーク放電により熱せられたガス流に曝される位置に、化学組成にＯ元素を含む固体材料を配置し、電流遮断時に固体材料を溶解、更に溶発させることで、Ｏ元素を含む溶発ガスを発生させ、この溶発ガスによりＣＯを酸化させるよう方法も提案されている。

しかしながら、上述の従来技術には、次のような問題があった。すなわち、予め、消弧性ガスにＯ_２ガスを混合させておく方法では、ガス混合比率を維持するために、その混合比をモニタリングするシステムを導入しなければならず、コスト高となってしまう。また、電流を遮断する前の定常運転時においても、ガス絶縁開閉器の密閉容器内に、酸化力の強いＯ_２ガスが絶えず存在することになるため、密閉容器内の絶縁物や金属を酸化させてしまい、機器寿命の短縮、機器保守点検回数の増加という問題があった。

一方、Ｏ元素を含む固体材料をアーク熱によって溶発させる方法では、酸化力の強いＯ_２ガスは電流遮断のタイミングで発生するため、密閉容器内の絶縁物や金属を劣化させ難いという利点はある。

しかし、アーク熱により溶発し、かつその溶発ガスの化学組成にＯ元素を含む固体材料となると選択肢が限られてしまう。また、その固体材料の化学組成によってはＨ元素を含み、電流遮断時に生じる溶発ガスと消弧性ガスの混合ガスが解離及び再結合すると、水分等のガス絶縁開閉器の絶縁性能に悪影響を及ぼす物質や、ＨＦのように密閉容器内の絶縁物を腐食させてしまう物質が生成されるという問題があった。さらに、固体材料が溶融又は溶発されることで、固体材料の形状が変化してしまい、ガス絶縁開閉器の動作又は性能に影響を与えるという問題があった。

すなわち、いずれの方法にしても、機器の保守点検回数の増加と機器寿命の短縮を招く虞があった。

本実施形態に係るガス絶縁開閉器は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電流遮断に伴って密閉容器内に生成され、滞留するＣＯガスの存在量を抑制するとともに、優れた性能と品質、安全性を長期間維持することのできるガス絶縁開閉器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本実施形態のガス遮断器は、通電又は遮断を切り替えて電路を開閉するガス絶縁開閉器であって、前記遮断過程において、互いを開離させて両方の間にアークが発生する第１のアーク接触子及び第２のアーク接触子と、前記第１のアーク接触子及び第２のアーク接触子が収容され、ＣＯ_２ガス若しくはＣＯ_２ガスを含む混合ガスで構成され前記アークを消弧する消弧性ガスが充填された密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、前記消弧性ガスが前記アークにより熱せられ発生するＣＯガスと接触する酸化剤層と、前記酸化剤層を加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする。

第１の実施形態に係るガス絶縁開閉器の全体構成を示す断面図である。 ＣＯ_２とＣＯの混合ガスを充填した密閉容器内にＭｎＯ_２を酸化剤とした場合のＣＯ存在量の時間変化を示す図である。 第２の実施形態に係る中空構造導体の一例の断面図である。 第３の実施形態に係るガス絶縁開閉器の全体構成を示す断面図である。

［第１の実施形態］
（構成）
以下では、図１、２を参照しつつ、本実施形態のガス遮断器の全体構成を説明する。図１は、本実施形態のガス遮断器の全体構成を示す断面図であり、電流遮断動作中の状態を示している。

本実施形態のガス遮断器は、接地された金属や碍子等からなる密閉容器２を有し、その内部に消弧性ガスが充填されている。

消弧性ガスは、消弧性能及び絶縁性能に優れたガスである。本実施形態に用いられる消弧性ガスは、アーク放電による熱エネルギーを受けたガスの解離や再結合によってＣＯガスを発生させる虞のある化学組成にＣ元素又はＯ元素を含むガスである。具体的には、ＣＯ_２の単体若しくはＣＯ_２を含む混合ガスである。なお、消弧性ガスとして、ＣＯ_２を含む混合ガスとする場合には、化学組成中にＨ元素を含むガスが混合されない方が好ましい。

本実施形態のガス遮断器は、図１に示すように、大別すると固定部３と可動部４とに分けられ、円筒を主体とする形状を有する複数の部材で構成される。各部材は中心軸（以下、単に軸という。）を一致させて密閉容器２内に配置されている。以下では、各部材の位置関係及び方向を説明するのに、固定部３側の方向を前方、その反対側の可動部４側の方向を後方と呼ぶ。

固定部３と可動部４は、密閉容器２内に対向配置され、固定部３は前方側に支持絶縁体７ａによって密閉容器２に固定され、可動部４は後方側に支持絶縁体７ｂによって移動可能に絶縁支持されている。

固定部３とは、固定通電部３ａ及び固定アーク接触子３ｂをいう。可動部４とは、通電接触子４ａ、可動アーク接触子４ｂ、操作ロッド４ｃ、パッファシリンダ４ｄ、及び絶縁ノズル４ｅをいう。以下、各部材について、詳細に説明する。

密閉容器２には、図１に示すように、固定通電部３ａ及び通電接触子４ａが、また、固定アーク接触子３ｂ及び可動アーク接触子４ｂが同軸上に延びるようにそれぞれ対向配置されている。

固定通電部３ａ及び通電接触子４ａは、それぞれ端面が開口した円筒形状を有する導体であり、互いに開口を向かい合わせて同一軸上に配置されている。固定通電部３ａの開口縁は内部に膨出しており、当該開口縁部分の内径と通電接触子４ａの外径は一致している。

固定通電部３ａ及び通電接触子４ａは、相対的に移動可能となっており、固定通電部３ａの開口に通電接触子４ａが差し込まれることで、固定通電部３ａの内面と通電接触子４ａの外面とが接触し、電気的に導通できる状態となる。

固定通電部３ａは、支持絶縁体７ａを介して中空で概略円筒形状の固定支え１２に固定される。支持絶縁体７ａは固定支え１２を密閉容器２に対して固定するとともに、固定支え１２と密閉容器２とを電気的に絶縁する。固定通電部３ａは、固定支え１２の縁に筒形状が続くように固定されている。

固定アーク接触子３ｂは、一端が丸みを帯びた中実の円柱状の導体である。固定支え１２の内壁面には、棒状又は板状の部材である支持部１３が、固定支え１２の内壁面から固定支え１２内部に突き出るように固定されている。固定アーク接触子３ｂは、この支持部１３を介して固定支え１２内に固定支持されている。

可動アーク接触子４ｂは、両端が開口した中空の円筒形状を有する導体である。電流遮断過程では、可動アーク接触子４ｂが固定アーク接触子３ｂから開離して両接触子３ｂ、４ｂ間にアーク放電６が発生するアーク空間が形成される。可動アーク接触子４ｂの内部空間は一端の開口を介してアーク空間と連通し、アーク空間からのガス排気流路の一つとなる。

可動アーク接触子４ｂの開口縁は内部に膨出し、その内径は固定アーク接触子３ｂの外径と一致する。可動アーク接触子４ｂは固定アーク接触子３ｂに対し相対的に移動が可能であり、固定アーク接触子３ｂが可動アーク接触子４ｂの開口に差し込まれることで、両接触子３ｂ、４ｂが互いに接触し、導通できる状態となる。

なお、可動アーク接触子４ｂの先端は円周方向に分割され、指状電極となっている場合もある。その場合、可動アーク接触子４ｂは可撓性を有し、可動アーク接触子４ｂの開口縁の内径は、固定アーク接触子３ｂの外径より若干小さくされてすぼめられている。固定アーク接触子３ｂが可動アーク接触子４ｂの開口に差し込まれることで、両接触子３ｂ、４ｂが互いに接触し、導通できる状態となる。

固定アーク接触子３ｂに対する可動アーク接触子４ｂの移動は、可動アーク接触子４ｂに固定支持された操作ロッド４ｃによって引き起こされる。操作ロッド４ｃは前方の一端が開口する一方、後方の他端が有底の円筒形状を有し、内部が中空になっており、可動アーク接触子４ｂや固定アーク接触子３ｂと同軸上に配置されている。可動アーク接触子４ｂと操作ロッド４ｃは同径であり、可動アーク接触子４ｂは操作ロッド４ｃの前端の開口縁に立設している。

操作ロッド４ｃは、密閉容器２の壁面を貫通して設けられた操作機構８によって軸方向に押し引きされ移動可能になっている。すなわち、操作ロッド４ｃは、図示しない絶縁操作棒を介して操作機構８内部の図示しない駆動部に接続され、この駆動部によって移動可能になっている。可動アーク接触子４ｂと通電接触子４ａは、この操作ロッド４ｃの移動の程度に応じて、固定アーク接触子３ｂや固定通電部３ａと接触し、又は離反する。

操作ロッド４ｃの全長のうち、固定部３側の一部の周囲には、パッファシリンダ４ｄが設けられている。パッファシリンダ４ｄは、一端面が有底の円筒形状を有する導体であり、有底である端面を前方に配置され、側面が操作ロッド４ｃを取り囲むように同軸上に配置されている。パッファシリンダ４ｄの前端面は、その前方に配置された連結板４ｆに連結されている。連結板４ｆはパッファシリンダ４ｄの前端面から操作ロッド４ｃの外周面に向けて軸方向と垂直な方向に広がる板体であって、操作ロッド４ｃとパッファシリンダ４ｄとを接続している。またパッファシリンダ４ｄ側面と操作ロッド４ｃとの間の空間には、連結板４ｆと対向してピストン５が配置されている。

ピストン５は、ドーナツ形状を有する平板であり、ドーナツ形状の開口に操作ロッド４ｃが摺動可能に貫通する。ピストン５の外径はパッファシリンダ４ｄの内径と一致する。ピストン５は、ピストン支え５ａを介して密閉容器２内に固定支持されている。ピストン支え５ａは、ピストン５から軸方向に後方に直線的に延びる筒構造であり、その先端が密閉容器１５内で固定される。

これら操作ロッド４ｃ、パッファシリンダ４ｄ、連結板４ｆ、及びピストン５によって囲まれて、蓄圧空間１４が形成される。すなわち、パッファシリンダ４ｄ及び連結板４ｆが蓄圧空間１４の前方側の端面及び外周面となる。また操作ロッド４ｃの外周面が蓄圧空間１４の内周面となる。また、ピストン５が蓄圧空間１４の後方側の端面となる。

蓄圧空間１４は、操作ロッド４ｃの移動によりパッファシリンダ４ｄの前端面（連結板４ｆ）が移動することでその容積が可変となる。パッファシリンダ４ｄの前端面（連結板４ｆ）のピストン５に対する接近により蓄圧空間１４の容積が減少し、蓄圧空間１４内の消弧性ガスが圧縮されて蓄圧し、蓄圧空間１４内にガス流が発生するようになっている。

なお、蓄圧空間１４に面するピストン５の面には、連通孔５ｂ及び逆止弁５ｃが設けられ、蓄圧空間１４とピストン支え５ａ内の空間とが連通できるようになっている。逆止弁５ｃにより、蓄圧空間１４内の圧力がピストン支え５ａ内の空間の圧力より低い場合に、消弧性ガスがピストン支え５ａ内空間から蓄圧空間１４に流れる。圧力関係が逆の場合は蓄圧空間１４からピストン支え５ａ内空間に流れることはない。

蓄圧空間１４を形成するパッファシリンダ４ｄの一部の周囲には、サポート１５が配置されている。サポート１５は、一端面が有底の円筒形状の導体であり、有底の端面を後方にして、前方の開口にパッファシリンダ４ｄが嵌め込まれるようにして配置されている。サポート１５後方の端面は開口しており、操作ロッド４ｃはこの開口に挿通されて、サポート１５内部を貫通している。

サポート１５の前方の開口端は内部に膨出しており、当該膨出部分の内径がパッファシリンダ４ｄの外径と一致して接触し、パッファシリンダ４ｄが摺動可能になっている。通電状態では、固定支え１２、固定通電部３ａ、通電接触子４ｂ、パッファシリンダ４ｄ、サポート１５、及び導体１０が電気的に接続されており、これらの部材が電路の一つとなる。電流は、導体１０と図示していないブッシングを介して外部に引き出される。

導体１０は、絶縁物からなる絶縁スペーサ１１により絶縁支持される。導体１０は、可動部４が密閉容器２内で移動する範囲外に配置されている。なお、絶縁スペーサ１１は、密閉容器２内の空間を区分し、消弧性ガスを密閉容器２内に閉じ込める。

（酸化剤層２０）
本実施形態のガス絶縁開閉器は、酸化剤層２０を有し、酸化剤層２０は密閉容器２内の後述する位置に設けられる。酸化剤層２０は、密閉容器２内のＣＯガスを酸化反応により酸化させ、ＣＯ_２ガスに変化させる酸化剤を含有するものである。酸化剤層２０の少なくとも一部の表面には、酸化剤が密閉容器２内の空間に露出しており、遮断過程で両アーク接触子３ｂ、４ｂ間に発生するアーク放電６により熱せられ発生するＣＯガスと接触し、当該ＣＯガスを酸化させる。

本実施形態では、酸化剤層２０は酸化剤から構成されるものとする。ＣＯガスに対する酸化能力を有する酸化剤としては、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒなどをいずれか１成分以上含む酸化物が挙げられる。なお、酸化剤には、材質の化学組成中にＨ元素が含まれないものとする。

酸化剤の分量としては、任意に設定可能であるが、電流遮断過程で消弧性ガスから発生する予測されるＣＯガスの分子数を十分酸化できる量とするが望ましい。

ここで、酸化剤層２０が設けられる位置について説明する。上記のように、酸化剤層２０はＣＯガスと接触してＣＯ_２ガスに変化させる必要があるため、酸化剤層２０は密閉容器２内のＣＯガスが含まれる消弧性ガスと接触する位置に設けられる。また、酸化剤層２０は、酸化剤層２０の酸化剤が加熱される位置に設けられる。さらに、酸化剤層２０は、ガス絶縁開閉器の絶縁性能、遮断性能及び構成部品の動作に影響しないように配置される必要がある。

本実施形態では、酸化剤層２０は、図１に示すように、密閉容器２内において、導体１０の表面に密着するように配置されている。本実施形態のガス絶縁開閉器が通電状態にある場合には、導体１０はジュール熱により発熱する。すなわち、本実施形態では、導体１０は酸化剤層２０を加熱する加熱手段となる。酸化剤層２０は、加熱手段によって加熱されても溶融しないだけの融点を持つことが好ましい。

連結板４ｆの前方側の面には、絶縁ノズル４ｅが固定部３の方を向いて立設している。連結板４ｆには貫通孔４ｇが設けられており、絶縁ノズル４ｅは、蓄圧空間１４で発生したガス流を、貫通孔４ｇを介してアーク空間へ誘導する整流手段である。絶縁ノズル４ｅは、耐アーク性の高い絶縁物であるポリテトラフルオロエチレンを材料にして構成することができる。絶縁ノズル４ｅには、材質の化学組成中にＨ元素が含まれない方が好ましい。

絶縁ノズル４ｅは、可動アーク接触子４ｂを包囲するように、軸方向に固定アーク接触子３ｂ側へ延び、可動アーク接触子４ｂの先端を通過後、内径が固定アーク接触子３ｂの外径よりも若干大きい程度まで窄み、最小内径部分となるスロート部に至ったところで先端に向けて直線的に拡がる形状となっている。

遮断動作過程では、絶縁ノズル４ｅ内部空間に、ガスが通るガス流路が形成される。すなわち、絶縁ノズル４ｅと可動アーク接触子４ｂとの間の空間、アーク空間、スロート部より前方の絶縁ノズル４ｅの内部空間、及び密閉容器２内が連通している。この連通した空間がガス流路となり、蓄圧空間１４で発生したガス流の密閉容器２内への排気流路の一つとなる。

操作ロッド４ｃの周壁、ピストン支え５ａ、サポート１５には、連通穴４ｈ、５ｄ、排気穴１５ａがそれぞれ設けられている。そのため、操作ロッド４ｃの中空部分から、ピストン支え５ａ内部、及びその周囲のサポート１５の内部空間を介して、密閉容器２内部までが連通しており、アーク空間からのガスの排気流路の一つとなる。

（作用）
以上の構成を有するガス遮断器の電流遮断動作を以下に説明する。
電流遮断動作は、事故電流、進み小電流、リアクトル遮断等の遅れ負荷電流、又は極めて小さな事故電流の遮断を要する場合など、ガス遮断器を電流の通電状態から遮断状態に切り替える操作である。

通電状態から電流遮断動作を行う場合、操作機構８の駆動部を駆動させる。駆動部により、可動部４が固定部３に対し軸方向に移動する。すなわち、固定通電部３ａに対して通電接触子４ａが開離するとともに、固定アーク接触子３ｂに対して可動アーク接触子４ｂが開離し、両アーク接触子３ｂ、４ｂ間のアーク空間にアーク放電６が発生する。このアーク放電６は非常に高温であるため、アーク放電６から高温のガスが発生するとともに、加熱された周りの消弧性ガスも高温となる。

また、このとき、可動部４の移動によって、パッファシリンダ４ｄの前端面（連結板４ｆ）がピストン５に対して接近するように移動するため、蓄圧空間１４が圧縮され、蓄圧空間１４内の消弧性ガスが蓄圧される。遮断動作が進行し、両アーク接触子３ｂ、４ｂ間の距離が十分開き、かつ蓄圧空間１４に十分蓄圧されると、蓄圧空間１４内にガス流が発生する。このガス流は、貫通孔４ｇを介して、絶縁ノズル４ｅと可動アーク接触子４ｂとの間に形成されるガス流路を通じ、非常に高温なアーク放電６に対して強力に吹き付けられる。その後、アーク空間の高温のガスは、図１のガス流９の方向に示すように、後方の可動部４側と前方の固定部３側へと排出される。

アーク空間、可動アーク接触子４ｂ内部の空間、操作ロッド４ｃの中空部分は直列に連通しており、可動部４側へ排出される高温ガスは、アーク空間から可動アーク接触子４ｂ内部を通じて操作ロッド４ｃの中空部分へと流入する。

操作ロッド４ｃの中空部分、その中空部分の一部の周囲のサポート１５の内部空間、及び密閉容器２内部は連通しており、操作ロッド４ｃの中空部分に流入した高温ガスは、連通穴４ｈ、排気穴１５ａを通じて密閉容器２内へと排気される。

一方、固定部３側への高温ガスは、絶縁ノズル４ｅ及び固定支え１２の内部を通った後、密閉容器２内に排出される。

遮断過程後半では、電流零点に向けてアーク放電６が小さくなり、蓄圧空間１４からのガスの吹き付けにより消弧に至り、電流遮断が完了する。

以上のような遮断過程において、発生したアーク放電６により消弧性ガスが加熱される。本実施形態の消弧性ガスは、ＣＯ_２ガス或いはＣＯ_２ガスを含む混合ガスからなり、化学組成にＣ元素やＯ元素を含むため、加熱され、解離や再結合を起こす過程で、ＣＯガスが生成される。

ここで、図２を参照する。図２は、ＣＯ_２とＣＯの混合ガスを充填した密閉容器２内にＭｎＯ_２を酸化剤層２０とした場合のＣＯ存在量の時間変化図を示している。図２の実曲線、破曲線は、反応温度がそれぞれ４００℃、２００℃の場合のＣＯガス存在量の時間変化を示しており、同図が示すように、反応温度が高い方がＣＯガスの酸化反応が活性化され、より速くＣＯ存在量を低減させることができる。

本実施形態の酸化剤層２０は導体１０の表面に密着するよう配置しているから、通電状態では導体１０にジュール熱が発生することで熱伝導によって酸化剤層２０が加熱される。これにより、酸化剤層２０が加熱された状態で消弧性ガスに含まれるＣＯガスと接触するため、酸化反応を活性化させた状態で、ＣＯガスは酸化され、ＣＯ_２ガスへと変化させることができる。その結果、密閉容器２内のＣＯガスの存在量が低減する。

（効果）
（１）以上のように、本実施形態のガス絶縁開閉器は、密閉容器２内に、ＣＯガスと接触して酸化させる酸化剤層２０と、当該酸化剤層２０を加熱する加熱手段たる導体１０を備える。そのため、消弧性ガスがＣＯ_２ガス若しくはＣＯ_２ガスを含む混合ガスで構成される場合であっても、酸化剤層２０が加熱されるので、酸化剤層２０とＣＯガスとが接触してＣＯ_２ガスに変化させる酸化反応を促進させることができ、密閉容器２内のＣＯガスの存在量を低減させることができる。

（２）酸化反応は、酸化剤層２０表面でのみ生じ、酸素などの酸化力の強いガスは、電流遮断前の通電時には密閉容器２内に存在せず、また電流遮断後に密閉容器２内に混入することもないため、導体で構成された部材や絶縁部材の劣化は起こらない。そのため、ガス絶縁開閉器の機器寿命を長くすることができ、その結果、機器の保守点検回数を減らすことができる。

（３）本実施形態では、通電状態でジュール熱により発熱する導体１０を加熱手段とし、当該導体１０表面に密着するように酸化剤層２０を配置した。これにより、酸化剤層２０が加熱された状態で密閉容器２内のＣＯガスと接触するので、酸化反応が促進され、効率良く密閉容器２内のＣＯガスの存在量を低減させることができる。

（４）酸化剤層２０は、ガス絶縁開閉器の絶縁性能、遮断性能及びガス絶縁開閉器を構成する構成部品の動作に影響を及ぼさない位置として、導体１０表面に配置した。これにより、従来のガス絶縁開閉器の構成を、酸化剤層２０を設ける以外に変更することなく、ガス絶縁開閉器の機器寿命を長くすることができる。その結果、機器の保守点検回数を減らすことができる。

（５）酸化剤層２０をＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒのいずれか１成分以上含む酸化物とすることにより、効率良く密閉容器２内のＣＯガスの存在量を低減させることができる。

（６）酸化剤層２０は、その材質の化学組成にＨ元素を含まないことにより、電流遮断過程で水分やＨＦが発生しなくなり、水分やＨＦによる絶縁性能の低下を回避することができる。そのため、電流遮断後も安定した絶縁性能を維持することができる。

［第２の実施形態］
（構成）
第２の実施形態について、図３を用いて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

第２の実施形態では、通電経路となる導体の少なくとも一部を中空構造体とする。中空構造体にする導体としては、固定部３である固定通電部３ａ、固定アーク接触子３ｂ、可動部４である通電接触子４ａ、可動アーク接触子４ｂ、操作ロッド４ｃ、パッファシリンダ４ｄを中空構造体にすることができる。本実施形態では、固定アーク接触子３ｂを中空構造とし、図３にその断面図を示す。

本実施形態の固定アーク接触子３ｂは、内部が中空の中空部３０を有する。固定アーク接触子３ｂの内部表面には、酸化剤層２０が密着するように配置されている。また、固定アーク接触子３ｂには、その外部と、内部の中空部３０とを連通する通気口３１が設けられており、通気可能になっている。通気口３１の開口面積は中空部３０の表面積と比べて小さくなるように構成されている。通気口３１の数は任意である。

（作用・効果）
本実施形態に係るガス絶縁開閉器は、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。本実施形態では、固定アーク接触子３ｂを中空構造体、すなわち、中空部３０と通気口３１を設けたことにより、通気口３１を通じて固定アーク接触子３ｂの内外で通気可能であるため、ＣＯガスを含んだ消弧性ガスが中空部３０に混入する。また、固定アーク接触子３ｂの内部表面に酸化剤層２０を設けているので、混入したＣＯガスは、通電により加熱された酸化剤層２０と接触し酸化され、ＣＯガスの存在量が低減する。

また、通電で固定アーク接触子３ｂが発熱することにより、中空部３０の消弧性ガスは熱せられるが、通気口３１の開口面積を狭くしているので、中空部３０に熱せられた消弧性ガスが滞留しやすく、対流によって失う伝熱量を少なくすることができる。そのため、中空部３０の消弧性ガス及び酸化剤層２０の温度が密閉容器２内より高くなり、酸化剤層２０とＣＯガスの反応が活性化され、より効率良くＣＯガスの存在量を低減させることができる。

［第３の実施形態］
（構成）
第３の実施形態について、図４を用いて説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。第１の実施形態と異なる点のみを説明し、同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図４は、第３の実施形態に係るガス絶縁開閉器の断面図である。本実施形態のガス絶縁開閉器では、加熱手段の構成と酸化剤層２０の配置が異なる。図４に示すように、本実施形態では、密閉容器２の外部に加熱手段４０が設けられる。この加熱手段４０は、ガス絶縁開閉器の通電、遮断状態に依らず動作可能であり、密閉容器２の内部を加熱する。

本実施形態では、加熱手段４０は密閉容器２の外表面に接するように配置され、酸化剤層２０は密閉容器２の加熱手段４０が接する部分を挟んで、密閉容器２の内表面に接するように配置されている。

（作用・効果）
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。すなわち、加熱手段４０を密閉容器２の外部に配置したことにより、通電又は遮断に関係なく密閉容器２内を加熱することができる。そのため、ガス絶縁開閉器が遮断状態であっても、ＣＯガスの存在量をより効率良く低減することが可能となる。

また、酸化剤層２０と加熱手段４０は、密閉容器２の壁面を挟むように密閉容器２内外に配置されているので、加熱手段４０は熱伝導によって密閉容器２内の酸化剤層２０及び酸化剤層２０周辺の消弧性ガスを加熱することができる。これにより、酸化剤２０に接触した消弧性ガスに含まれるＣＯガスの酸化反応が活性化されるので、ＣＯガスの存在量をより効率良く低減することができる。

［その他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数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って、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１乃至第３の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

例えば、第１の実施形態では、ＣＯガスを含む消弧性ガスと接触し、通電時のジュール熱により加熱され、ガス絶縁開閉器の絶縁性能、遮断性能及び構成部品の動作に影響しない酸化剤２０の位置として、導体１０の表面を挙げたが、これに限られない。例えば、固定支え１２、固定通電部３ａの内部表面、固定アーク接触子３ｂ、通電接触子４ｂの内部表面、サポート１５の外部表面等も含まれる。

第１乃至第３の実施形態では、固定部３を固定して、可動部４のみ軸方向に移動させるよう構成したが、固定部３に対して可動部４が相対的に移動するように、固定部３も軸方向に移動させ、相対的開極速度を向上させようとするいわゆるデュアルモーション機構にしても良い。

また、第１乃至第３の実施形態では、駆動装置による機械的作用による蓄圧空間を有するガス絶縁開閉器を示したが、アークの熱エネルギーを取り込んで蓄圧する蓄圧空間を有するいわゆる自力効果を用いたタイプのガス絶縁開閉器や、機械的作用の蓄圧空間と熱エネルギー作用による蓄圧空間を有するガス絶縁開閉器に対しても適用可能である。

２ 密閉容器
３ 固定部
３ａ 固定通電部
３ｂ 固定アーク接触子（第１のアーク接触子）
４ 可動部
４ａ 通電接触子
４ｂ 可動アーク接触子（第２のアーク接触子）
４ｃ 操作ロッド
４ｄ パッファシリンダ
４ｅ 絶縁ノズル
４ｆ 連結板
４ｇ 貫通孔
４ｈ 連通穴
５ ピストン
５ａ ピストン支え
５ｂ 連通孔
５ｃ 逆止弁
５ｄ 連通穴
６ アーク放電
７ａ、７ｂ 支持絶縁体
８ 操作機構
９ ガス流
１０ 導体
１１ 絶縁スペーサ
１２ 固定支え
１３ 支持部
１４ 蓄圧空間
１５ サポート
１５ａ 排気穴
２０ 酸化剤層
３０ 中空部
３１ 通気口
４０ 加熱手段

Claims (10)

1. 通電又は遮断を切り替えて電路を開閉するガス絶縁開閉器であって、
   前記遮断過程において、互いを開離させて両方の間にアークが発生する第１のアーク接触子及び第２のアーク接触子と、
   前記第１のアーク接触子及び第２のアーク接触子が収容され、ＣＯ_２ガス若しくはＣＯ_２ガスを含む混合ガスで構成され前記アークを消弧する消弧性ガスが充填された密閉容器と、
   前記密閉容器内に設けられ、前記消弧性ガスが前記アークにより熱せられ発生するＣＯガスと接触する酸化剤層と、
   前記酸化剤を加熱する加熱手段と、
   を備えたことを特徴とするガス絶縁開閉器。
2. 前記酸化剤層は、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒのいずれか１成分以上含む酸化物であることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉器。
3. 前記酸化剤層は、ＭｎＯ_２であることを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁開閉器。
4. 前記加熱手段は、前記密閉容器内に設けられた、前記通電時に通電しジュール熱が発生する導体であり、
   前記酸化剤層は、前記導体表面の少なくとも一部と接触するように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉器。
5. 前記導体は、その内部が中空の中空部を有し、
   前記導体には、前記中空部と前記導体外部とを連通する通気口が設けられ、
   前記酸化剤層は、前記導体内面の少なくとも一部と接触するように配置されたことを特徴とする請求項４に記載のガス絶縁開閉器。
6. 前記加熱手段は、前記密閉容器外に設けられ、熱伝導により前記酸化剤層を加熱することを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉器。
7. 前記酸化剤層は、前記ガス絶縁開閉器の絶縁性能、遮断性能及び前記ガス絶縁開閉器を構成する構成部品の動作に影響を及ぼさない位置に配置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉器。
8. 前記酸化剤層は、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒのいずれか１成分以上含む酸化物であることを特徴とする請求項６に記載のガス絶縁開閉器。
9. 前記酸化剤層は、ＭｎＯ_２であることを特徴とする請求項８に記載のガス絶縁開閉器。
10. 前記酸化剤層は、その化学組成にＨ元素を含まないことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉器。

Images