JP2015060682A - ガス絶縁開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】電流遮断に伴って密閉容器内に生成されるＣＯガスを、ＣＯ以外の分解ガスの影響を受けることなく安定して低減することのできるガス絶縁開閉器を提供する。【解決手段】本発明に係る実施形態のガス絶縁開閉器は、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、ＣＯ２ガス単体或いはＣＯ２ガスを含む混合ガスからなる消弧性ガスが充填された密閉容器２と、密閉容器２内に収容され、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を発生させる固定アーク接触子３ｂ及び可動アーク接触子４ｂと、を備え、密閉容器２内には、ＣＯガスを吸着するＣＯ吸着剤２１と、ＣＯガス以外の分解ガスを吸着する分解ガス吸着剤２２と、を設ける。ＣＯ吸着剤２１の周りに分解ガス吸着剤２２が配置され、ＣＯ吸着剤２１の少なくとも一部が分解ガス吸着剤２２の外部に臨む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ＣＯ_２を含む消弧性ガスを用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、通電時には両方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室と、両アーク接触子を取り囲むように配置され、蓄圧室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室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。

内井敏之、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２０１１― ４４９４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、消弧性ガスよりもＣＯガスを選択的に吸着することが可能な吸着剤を、予め密閉容器内に配置しておくことにより、ＣＯガス濃度を低減させる方法が提案されている。

しかし、上記の方法には、次のような問題があった。すなわち、電流遮断時に発生するアーク放電により、ＣＯ以外にも分解ガスが生成される。この分解ガスは反応性が高いガスを含む。吸着剤として消弧性ガスよりもＣＯガスを選択的に吸着するものを用いる場合、反応性が高いことに起因して、ＣＯガス以外の分解ガスも吸着される。

反応性が高いガスとしては、例えばＨＦがある。このＨＦは、図５に示すように、吸着剤を設けない場合、電流遮断回数の増加に伴ってＨＦの濃度が高くなる。一方、図６に示すように、吸着剤を設けた場合、時間の経過に伴って密閉容器内のＨＦ残存率が低下することが分かる。すなわち、時間の経過に伴って反応性の高い分解ガスが吸着剤に吸着されてしまう。

このように、吸着剤表面が、吸着すべきＣＯガス以外の分解ガスで覆われてしまう。そのため、吸着剤のＣＯ吸着能力が失われ、吸着剤単位量のＣＯ吸着量が少なくなるといった問題が生じていた。

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る。その目的は、電流遮断に伴って密閉容器内に生成されるＣＯガスを、ＣＯ以外の分解ガスの影響を受けることなく安定して低減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、ＣＯ_２ガス単体或いはＣＯ_２ガスを含む混合ガスからなる消弧性ガスが充填された密閉容器と、前記密閉容器内に収容され、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放電を発生させる第１のアーク接触子及び第２のアーク接触子と、を備え、前記密閉容器内には、ＣＯガスを吸着する第１の吸着剤と、ＣＯガス以外の分解ガスを吸着する第２の吸着剤と、が設けられ、前記第１の吸着剤の周りに前記第２の吸着剤が配置され、前記第１の吸着剤の少なくとも一部が前記第２の吸着剤の外部に臨むことを特徴とする。

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。 第１の実施形態に係るガス絶縁開閉器の通気ケースと内部に収容された吸着剤の構成の一例を示す図である。 第２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２の実施形態に係る分解ガス吸着剤の設置態様を説明するための図である。 消弧性ガスとしてＣＯ_２を単体で用いた従来のガス絶縁開閉器において、電流遮断回数と電流遮断に伴い生成されたＨＦのガス濃度を示す図である。 従来のガス絶縁開閉器においてＣＯ吸着剤を設けた場合のＨＦ濃度の時間変化を示す図である。

［第１の実施形態］
（概略構成）
以下では、図１、２を参照しつつ、本実施形態のガス絶縁開閉器の全体構成を説明する。図１は、本実施形態のガス絶縁開閉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。

本実施形態のガス絶縁開閉器は、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。

本実施形態のガス絶縁開閉器は、図１に示すように、大別すると、密閉容器２内に互いに対向配置される固定部３及び可動部４と、これらのそれぞれに接続される導電部１０とを有している。固定部３と可動部４は、円筒又は円柱を基本形とする複数の部材で構成され、全て共通の中心軸を有する。なお、以下では、各部材の位置関係及び方向を説明するのに、各部材において、固定部３と可動部４の互いに向き合う側を前方若しくは先端と、その反対側を後方若しくは後端と呼ぶ。

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は後方側に支持絶縁体７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７によって移動可能に絶縁支持されている。

導電部１０は、例えば２本の導体棒からなり、各導体棒は、それぞれ絶縁体からなるスペーサ１１によって密閉容器２内に固定されている。一方の導体棒は固定部３に電気的に接続され、他方の導体棒は可動部４に電気的に接続されている。スペーサ１１は密閉容器２内に充填された消弧性ガスが外部に漏れるのを防ぐ。

ガス絶縁開閉器の通電状態においては、電流は、一方の導体棒、固定部３、可動部４、及び他方の導体棒を流れる。その後、電流は図示しないブッシングを介してガス絶縁開閉器から流れ出る。

固定部３は、固定通電接触子３ａ及び固定アーク接触子３ｂを有する。可動部４は、可動通電接触子４ａ及び可動アーク接触子４ｂを有する。固定通電接触子３ａと可動通電接触子４ａとが相対し、これらの接離により電流の投入及び遮断が切り換えられ、固定アーク接触子３ｂと可動アーク接触子４ｂとが相対し、これらの開離によりアーク放電６の発弧を引き受ける。

可動部４は操作機構８の操作力によって中心軸に沿って移動する概略円筒形状の操作ロッド４ｃを備えている。操作ロッド４ｃが可動部４を固定部３側へ押し込み、又は固定部３側から引き離すことで、可動部４が固定部３に対して接離する。

アーク放電６への消弧性ガスの吹き付けは、ガス流発生手段により達成される。ガス流発生手段は、操作ロッド４ｃの側周壁を囲むように設けられたトーラス形状の蓄圧室４ｄと、絶縁ノズル４ｅとを備える。

蓄圧室４ｄは、操作ロッド４ｃの移動に連動して容積可変であり、電流遮断過程で容積が減少し、内部空間の蓄圧に伴って室外へ消弧性ガスを供給する。絶縁ノズル４ｅは、蓄圧室４ｄとアーク空間とを繋ぐ貫通孔と、アーク放電６が発生する空間（以下、アーク空間という。）とを包囲し、蓄圧室４ｄから放出された消弧性ガスをアーク放電６へ案内する。

（詳細構成）
（接触子３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ）
固定通電接触子３ａ及び可動通電接触子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。固定通電接触子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可動通電接触子４ａの外径は一致している。

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

固定通電接触子３ａは、中空で概略円筒形状の固定支え３ｃに、筒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３ｃの内壁面には、棒状又は板状の部材である支持部３ｄが、固定支え３ｃの内壁面から固定支え３ｃ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１４を介して固定支え３ｃ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、当該開口縁部分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。

（操作ロッド４ｃ）
操作ロッド４ｃは、可動アーク接触子４ｂが固着する先端が開口した内部中空の筒である。後端が操作機構８に接続されて、軸方向に押し出され、又は引き込まれる。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の先端開口縁に周縁を合わせて立設している。操作ロッド４ｃの内部空間はアーク空間と連通しており、アーク空間に存在するガスの排気流路の一つとなる。

（蓄圧室４ｄ）
蓄圧室４ｄは、シリンダ４ｆ、ピストン５、操作ロッド４ｃにより構成される。シリンダ４ｆは、一端が有底で他端が開口した筒形状の導体であり、有底部が操作ロッド４ｃの先端と面一になるように操作ロッド４ｃに連結され、操作ロッド４ｃと共に移動する。詳細には、シリンダ４ｆは、その内径が操作ロッド４ｃの外径よりも大きく、操作ロッド４ｃと共通の中心軸を有する。有底部は、円盤状であり、操作ロッド４ｃの先端外周縁からフランジ状に拡がり、有底部の外周縁から立ち上がる側周壁は、固定部３と反対方向に延びる。

ピストン５は、概略ドーナツ状の平板であり、中央の開口に操作ロッド４ｃが摺動可能に貫通し、外径がシリンダ４ｆの内径と一致し、シリンダ４ｆに嵌め込まれる。このピストン５は、固定部３とは反対の方向に延びるピストン支えによって密閉容器内で位置固定されている。

（絶縁ノズル４ｅ）
絶縁ノズル４ｅは、シリンダ４ｆの有底部に固定部３に向けて立設している。シリンダ４ｆの有底部には貫通孔が設けられており、絶縁ノズル４ｅは、蓄圧室４ｄで発生したガス流を、貫通孔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。

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主体に構成される。なお、絶縁ノズル４ｅの構成材質には、化学組成中にＨ元素が含まれない方が好ましい。

（吸着部２０）
本実施形態のガス絶縁開閉器は、吸着部２０を備えている。吸着部２０は、まず、アーク放電６により生成されたＣＯガス以外の分解ガスを吸着し、次に、アーク放電６により生成されたＣＯガスを吸着する。

吸着部２０は、図１に示すように、アーク放電６により生成されたＣＯガスなどの分解ガスを含んだ消弧性ガス（ガス流９）と接触しうる位置に配置されている。その位置とは、例えば、密閉容器２の内壁の上部であって、かつ、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位置が好ましい。またガス流９の流路上の位置であることが好ましい。これらの配置にするのは、ＣＯガスの吸着効率向上のため及び既存のガス絶縁開閉器をそのまま活用するためである。

本実施形態の吸着部２０は、固定アーク接触子３ｂ及び可動アーク接触子４ｂの何れかよりも上方の位置であって、絶縁ノズル４ｅから排出されるガス流９の流路上に配置している。なお、上方とは、重力方向と反対方向をいう。

このような吸着部２０は、詳細には、ＣＯ吸着剤２１と、分解ガス吸着剤２２と、通気ケース２３と、通気路２４とを備える。

ＣＯ吸着剤２１は、消弧性ガスよりもＣＯガスを選択的に吸着可能な物質を含んでいる。その物質としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉ等のうちから少なくとも１成分以上含む物質を挙げることができる。また、上記に列挙した物質の化合物でも良い。なお、ＣＯ吸着剤２１は、上記に列挙した物質のみから構成されていても良い。ＣＯ吸着剤２１を構成する物質には、化学組成中にＨ元素を含まないようにすることが好ましい。

ＣＯ吸着剤２１の量は、特に限定されないが、電流遮断過程で生成されるＣＯガスを人体に対して安全な濃度まで低減できる量とすることが好ましい。

分解ガス吸着剤２２は、消弧性ガス及びＣＯガスよりも、ＣＯ以外でＣＯ吸着剤２０の吸着能力に影響を与える分解ガスを選択的に吸着可能な物質を含んでいる。その物質としては、例えば、合成ゼオライトを挙げることができる。分解ガス吸着剤２２を構成する物質には、化学組成中にＨ元素を含まないようにすることが好ましい。なお、ＣＯ以外でＣＯ吸着剤２０の吸着能力に影響を与える分解ガスとは、アーク放電６に伴って分解生成されるガスであって、ＣＯ吸着剤２０に吸着されるＣＯ以外のガスをいう。例えば、ＨＦガスを挙げることができる。なお、消弧性ガスとしてＣＯ_２を含む混合ガスを用いる場合には、ＣＯ_２以外の混合ガスの種類に応じた分解ガスが生成されうる。

ＣＯ吸着剤２１及び分解ガス吸着剤２２を構成する物質の形状や、これらに含まれる物質の形態については特に限定されないが、ＣＯ吸着剤２１及び分解ガス吸着剤２２を構成する物質の形状は、例えば、球状、円柱状、円筒状、ハニカム状などを挙げることができる。ＣＯ吸着剤２１及び分解ガス吸着剤２２のそれぞれの全体形状がこれらの形状であっても良い。また、ＣＯ吸着剤２１及び分解ガス吸着剤２２の物質は、担持体に担持されていても良く、担持体の成分や形状についても特に限定されるものではない。

なお、ＣＯ吸着剤２１及び分解ガス吸着剤２２は、ＣＯ_２ガスを吸着しないことが好ましい。消弧性ガスの絶縁性及び消弧性の低下を抑制するためである。

通気ケース２３は、例えば、内部が中空の箱状体であり、この内部にＣＯ吸着剤２１及び分解ガス吸着剤２２が配置され、ＣＯ吸着剤２１の周囲を覆うように分解ガス吸着剤２２が配置されている。なお、通気ケース２３の形状は、ＣＯ吸着剤２１及び分解ガス吸着剤２２が収容できる形状であれば良く、円筒形状や球形状であっても良い。

図２は、吸着部２０の一例であり、通気ケース２３の内部に、球状のＣＯ吸着剤２１と分解ガス吸着剤２２を設けた例を示している。図２に示すように、通気ケース２３には、複数の通気孔２３ａが設けられており、ＣＯガスや分解ガスを含む消弧性ガスはこの通気孔２３ａを通じて侵入し、分解ガス吸着剤２２やＣＯ吸着剤２１と接触可能になっている。

ＣＯ吸着剤２１は、その一部が分解ガス吸着剤２２の外部に臨み、ＣＯを含む消弧性ガスと接触可能になっている。すなわち、分解ガス吸着剤２２は、図２に示すようにＣＯ吸着剤２１の周囲に、分解ガス吸着剤２２の固まり同士の間隔を空けて配置されており、当該間隔がＣＯを含む消弧性ガスの通気路２４となっている。また換言すれば、通気路２４は、ＣＯ吸着剤２１を覆う分解ガス吸着剤２２に人為的に設けた孔、若しくは図２に示すように多数存在する分解ガス吸着剤２２の構成物質の隙間ということもできる。このように、ＣＯ吸着剤２１の一部は分解ガス吸着剤２２によって形成される通気路２４に露出している。

通気路２４の幅は、ＣＯ分子を十分に通過させるために少なくともＣＯ分子径よりも大きく、また、通気路２４に存在するＣＯ以外の分解ガスが分解ガス吸着剤２２に吸着されるための分子間力又は共有結合力が支配的に作用する距離よりも小さいことが好ましい。なお、通気路２４の幅は、ＣＯ以外の生成された分解ガスが複数ある場合、最小となる上記支配的に作用する距離より小さいことが好ましいが、何れか一種に対する距離より小さければ良い。

（電流遮断動作）
以上の構成を有するガス絶縁開閉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、ガス絶縁開閉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、固定通電接触子３ａに対して可動通電接触子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、シリンダ４ｆの有底部がピストン５に対して接近するように移動するため、蓄圧室４ｄが圧縮され、蓄圧室４ｄ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、かつ蓄圧室４ｄに十分蓄圧されると、蓄圧室４ｄ内にガス流が発生する。このガス流は、貫通孔を介して、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側壁には密閉容器２内の空間と連通する連通孔が設けられており、この連通孔を通じて操作ロッド４ｃ内部に流入したガスは密閉容器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３ｃ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、蓄圧室４ｄ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。

（作用）
以上のような遮断過程において、消弧性ガスはアーク放電６により加熱される。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、アーク放電６により解離され、その後再結合する過程でＣＯガスが生成される。また、同様に、アーク放電６により、密閉容器２内に微量に残存してしまう水分や密閉容器２内の構成部品も分解及び解離されるため、その後再結合する過程でＣＯ以外の分解ガスも生成される。

ＣＯガスは、その分子量が消弧性ガスに含まれるＣＯ_２の分子量よりも小さく、アーク放電６が発生する両アーク接触子３ｂ、４ｂよりも上方に集中しやすい。なお、分解ガスのうち、消弧性ガス若しくはＣＯ_２の分子量より大きいものが密閉容器２の下部に滞留するため、その分吸着対象を減らすことができる。

ＣＯガス及びＣＯガス以外の分解ガスを含む消弧性ガスは、分解ガス吸着剤２２に設けられた通気路２４を通じてのみ、ＣＯ吸着剤２１と接触することになる。そのため、ＣＯ吸着剤２１と接触する前に、分解ガス吸着剤２２によりＣＯ以外の分解ガスが吸着され、密閉容器２中に漂う分解ガスの存在量が低減される。その結果、ＣＯ吸着剤２１がＣＯ以外の分解ガスを吸着することを抑制することが可能になるため、ＣＯ吸着剤２１のＣＯ吸着量の低下を抑制することができる。

また、分解ガス吸着剤２２に通気路２４を設けることにより、分解ガス吸着剤２２の比表面積が増大するため、ＣＯ以外の分解ガスをより多く吸着することができる。

なお、消弧性ガス、絶縁ノズル４ｅ、ＣＯ吸着剤２１及び分解ガス吸着剤２２には、これらの材質に化学組成中にＨ元素を含まないようにすることで、電流遮断時に分解生成されるＨＦの生成量を抑制することができる。そのため、ＨＦによるＣＯ吸着剤２１のＣＯ吸着量の低下を抑制することができる。さらにＨＦは腐食性を有するが、その生成量が抑制されるので密閉容器２内に露出している構成部品の腐食を回避することができる。

（効果）
（１）本実施形態のガス絶縁開閉器は、ＣＯ_２ガス単体或いはＣＯ_２ガスを含む混合ガスからなる消弧性ガスが充填された密閉容器２内に、ＣＯガスを吸着するＣＯ吸着剤２１と、ＣＯガス以外の分解ガスを吸着する分解ガス吸着剤２２とを設け、ＣＯ吸着剤２１の周りに分解ガス吸着剤２２を配置し、ＣＯ吸着剤２１の少なくとも一部が分解ガス吸着剤２２に臨むようにした。そのため、ＣＯ吸着剤２１はＣＯ以外の分解ガスによる影響を受けることなく、安定して高いＣＯ吸着性能を得ることができる。すなわち、電流遮断に伴って密閉容器２内に生成されるＣＯガスを、ＣＯ以外の分解ガスの影響を受けることなく安定して低減することができる。その結果、優れた性能と品質、安全性を長期間維持することができる。

（２）ＣＯ吸着剤２１の周囲に分解ガス吸着剤２２を配置し、分解ガス吸着剤２２に通気路２４を設けてＣＯ吸着剤２１の一部が通気路２４に露出するようにした。これにより、より確実にＣＯ以外の分解ガスが分解ガス吸着剤２２と接触して吸着されるので、より高いＣＯ吸着性能を得ることができる。

（３）通気路２４の幅は、ＣＯ分子径よりも大きく、かつ、通気路２４のＣＯ以外の分解ガスの少なくとも一種と分解ガス吸着剤２２との間で分子間力と共有結合力が支配的に作用する距離よりも小さくなるようにした。これにより、分解ガス吸着剤２２によるＣＯ以外の分解ガスの吸着効率を高めることができる。その結果、ＣＯ吸着剤２１のＣＯ吸着性能を高めることができる。

（４）ＣＯ吸着剤２１と分解ガス吸着剤２２は、アーク放電６により生成されたＣＯガスやＣＯ以外の分解ガスを含む消弧性ガスのガス流の流路上に配置するようにした。これにより、分解ガス吸着剤２２によるＣＯ以外の分解ガスの吸着と、ＣＯ吸着剤２１によるＣＯガスの吸着を効率良く行うことができる。

（５）固定アーク接触子３ｂ及び可動アーク接触子４ｂの何れかよりも上方に配置するようにした。これにより、アーク放電６により生成され、ＣＯ_２分子量より分子量が小さいＣＯガスやＣＯガス以外の分解ガスがアーク接触子３ｂ、４ｂの何れか上方に集中するため、分解ガス吸着剤２２によるＣＯ以外の分解ガスの吸着と、ＣＯ吸着剤２１によるＣＯガスの吸着を効率良く行うことができる。

［第２の実施形態］
（構成）
第２の実施形態について、図３および図４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の実施形態の吸着部３０は、ＣＯ吸着剤２１が通気ケース２３に収容されている点で第１の実施形態の吸着部２０と共通するが、分解ガス吸着剤２２の配置が異なっている。すなわち、第２の実施形態の分解ガス吸着剤２２は、通気ケース２３に設けられた複数の通気孔２３ａの縁に設けられている。その設置方法としては、塗布や接着などが挙げられるが、特にこれらの方法に限定されない。

通気孔２３ａの形状は、円状、四角形状など特に限定されないが、本実施形態では円状である。図４は通気ケース２３の一面を模式的に示す図である。図４に示すように、分解ガス吸着剤２２はこの通気孔２３ａに環状に設けられる。

通気孔２３ａの縁に設けた分解ガス吸着剤２２の内径２２ａは、ＣＯ分子を十分に通過させるために少なくともＣＯ分子径よりも大きく、また、通気孔２３ａを通過しようとするＣＯ以外の分解ガスが分解ガス吸着剤２２に吸着されるための分子間力又は共有結合力が支配的に作用する距離よりも小さいことが好ましい。なお、通気孔２３ａの縁に設けた分解ガス吸着剤２２の内径２２ａは、ＣＯ以外の生成された分解ガスが複数ある場合、最小となる上記支配的に作用する距離より小さいことが好ましいが、何れか一種に対する距離より小さければ良い。

ＣＯ吸着剤２１の形状は特に限定されないが、その比表面積が大きくなる形状とすることが好ましい。

（作用）
本実施形態においても、ＣＯガス及びＣＯガス以外の分解ガスを含む消弧性ガスは、通気ケース２３に設けた複数の通気孔２３ａを通じてＣＯ吸着剤２１と接触することになるが、ＣＯガス以外の分解ガスは、通気孔２３ａに設けた分解ガス吸着剤２２により吸着されるため、ＣＯ吸着剤２１のＣＯ吸着量の低下を抑制することができる。

また、通気ケース２３内に分解ガス吸着剤２２に設けないため、ＣＯ吸着剤２１の設置スペースを大きく取ることが可能になり、ＣＯガスの吸着量が増大する。また、分解ガス吸着剤２２をＣＯ吸着剤２１から離して設けるため、ＣＯ吸着剤２１の比表面積大きくなり、ＣＯガスの吸着量が増大する。

（効果）
（１）本実施形態では、分解ガス吸着剤２２を、通気ケース２３に複数設けられた通気孔２３ａの縁に設けた。これにより、電流遮断時に密閉容器２内に生成されるＣＯガスを、ＣＯガス以外の分解ガスによる吸着量への影響を受けることなく安定したＣＯ低減性能を得ることができる。

（２）通気孔２３ａの縁に設けた分解ガス吸着剤２２の内径は、ＣＯ分子径よりも大きく、かつ、通気路２４のＣＯ以外の分解ガスと分解ガス吸着剤２２との間で分子間力と共有結合力が支配的に作用する距離よりも小さくなるようにした。これにより、分解ガス吸着剤２２によるＣＯ以外の分解ガスの吸着効率を高めることができる。

［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、吸着部２０を密閉容器２の内壁の上部であって、かつ、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位置に設けたが、これとは別に、別途分解ガス吸着剤２２を密閉容器２内に設けても良い。その設置位置は特に限定されないが、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位置が好ましい。別途分解ガス吸着剤２２を設けることにより、吸着部２０のＣＯ吸着剤２１のＣＯ吸着効率をさらに向上させることができる。

第１乃至第２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２の実施形態では、操作機構８による機械的作用による蓄圧室４ｄ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室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、機械的作用の蓄圧室と熱エネルギー作用による蓄圧室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 固定通電接触子
３ｂ 固定アーク接触子（第１のアーク接触子）
３ｃ 固定支え
３ｄ 支持部
４ 可動部
４ａ 可動通電接触子
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 蓄圧室
４ｅ 絶縁ノズル
４ｆ シリンダ
５ ピストン
６ アーク放電
７ 支持絶縁体
８ 操作機構
９ ガス流
１０ 導体部
１１ 絶縁スペーサ
２０ 吸着部
２１ ＣＯ吸着剤
２２ 分解ガス吸着剤
２２ａ通気孔の縁に設けた分解ガス吸着剤の内径
２３ 通気ケース
２３ａ通気孔
２４ 通気路
３０ 吸着部

Claims (9)

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、
   ＣＯ_２ガス単体或いはＣＯ_２ガスを含む混合ガスからなる消弧性ガスが充填された密閉容器と、
   前記密閉容器内に収容され、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放電を発生させる第１のアーク接触子及び第２のアーク接触子と、を備え、
   前記密閉容器内には、ＣＯガスを吸着する第１の吸着剤と、ＣＯガス以外の分解ガスを吸着する第２の吸着剤と、が設けられ、
   前記第１の吸着剤の周りに前記第２の吸着剤が配置され、前記第１の吸着剤の少なくとも一部が前記第２の吸着剤の外部に臨むことを特徴とするガス絶縁開閉器。
2. 前記第１の吸着剤の周囲に前記第２の吸着剤を配置し、
   前記第２の吸着剤には通気路が設けられて、前記第１の吸着剤の一部が前記通気路に露出してい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. 前記通気路の幅は、ＣＯ分子径よりも大きく、かつ、前記通気路のＣＯ以外の分解ガスの少なくとも一種と前記第２の吸着剤との間で分子間力と共有結合力が支配的に作用する距離よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁開閉器。
4. 前記第１の吸着剤を収容する通気ケースを更に備え、
   前記通気ケースには、複数の通気孔が設けられ、
   前記第２の吸着剤は、前記通気ケースの前記通気孔の縁に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガス絶縁開閉器。
5. 前記通気孔の縁に設けた前記第２の吸着剤の内径は、ＣＯ分子径よりも大きく、かつ、前記通気路のＣＯ以外の分解ガスと前記第２の吸着剤との間で分子間力と共有結合力が支配的に作用する距離よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のガス絶縁開閉器。
6. 前記第１の吸着剤と前記第２の吸着剤は、前記アーク放電により生成されたＣＯガス及びＣＯガス以外の分解ガスを含む消弧性ガスのガス流の流路上に配置されたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のガス絶縁開閉器。
7. 前記第１の吸着剤と前記第２の吸着剤は、前記第１のアーク接触子及び前記第２のアーク接触子の何れかよりも上方に配置されたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のガス絶縁開閉器。
8. 前記第１の吸着剤は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉのうちから少なくとも１成分以上含む物質を有することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のガス絶縁開閉器。
9. 前記第２の吸着剤は、合成ゼオライトであることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のガス絶縁開閉器。