JP5328991B2

JP5328991B2 - ガス遮断器

Info

Publication number: JP5328991B2
Application number: JP2012547746A
Authority: JP
Inventors: 克彦堀之内; 基宗佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: WO2012077436A1; US9147543B2; US20130161289A1; JPWO2012077436A1

Description

本発明は、短絡などの事故発生時の大電流、負荷電流および通常時の通電電流を、消弧ガスを吹き付けて遮断するガス遮断器に関するものである。

従来のガス遮断器においては、大電流を少ない操作力で効率よく遮断器するため、アークの熱を利用して絶縁ガスの圧力を高める加熱室と、機械的操作力により容積を縮小させることで絶縁ガスの圧力を高めるシリンダおよびピストンの対（機械パッファ）とを備えている。加熱室は、接触チューリップと開閉ピンとの間のアーク室を、開閉ピンの動作軸を中心線として取り囲むように配置された空間であり、吹き付けスリットによりアーク室と連通している。遮断動作時には、接触チューリップと開閉ピンの間に発生するアークから吹き付けスリットを通って輻射される熱により、加熱室内の圧力が上昇する。また、吹き付けスリットを構成する材料がアーク熱により蒸発ガスとなり、加熱室内の圧力上昇を強化する。この圧力上昇は、開閉ピンの開極動作に連動するピストンにより圧縮された絶縁ガスが、吹き付け通路を通して加熱室に供給されることで補助される。

例えば、特許文献１に示す従来の遮断器では、加熱室内に高い圧力が発生した後で、次の電流零点を通過する際に、加熱室の絶縁ガスが、吹き付けスリットからアーク室と圧力室とを経由して、圧力室のアーク室と反対側に設けられた排気口へと流入し、同時に、アーク室を経由して開閉ピン側の他の排気室内へと流入することで、ガス流が必然的にアークと交叉し、交叉範囲においてイオン化されたガスを十分に除去するので、電流零点を通過後にはアークが発生せず、消弧が完了する。

また、例えば、特許文献２に示す従来のガス遮断器では、ガス遮断器内部の消弧ガスに含まれる微量の水分やアークにより分解生成されたガス分子を吸着するために多孔質体の吸着剤を遮断ガスが移動する通路または滞留する部位に敷設または格納している。

また、例えば、特許文献３に示すガス遮断器では、機械パッファからアーク室に到る流路に水素吸蔵合金材が配置されており、開極運転中にアークにより過熱された水素吸蔵合金材から水素ガスが放出されて、アークが冷却され、開極運転終了後、水素吸蔵合金材の温度が低下するとともに、水素ガスが再び回収される。

特開平１１―３２９１９１号公報特開２００７―１８９７９８号公報特開２０００―６７７１７号公報

しかしながら、従来の特許文献１の遮断器では、吹き付けスリットがアークの熱で蒸発することによって発生する水素イオンや絶縁ガスに含まれる微量の水分がアークによって分解されることにより発生する水素イオンと、絶縁ガスがフッ素を含むガスである場合にアークによって分解されることで発生するフッ素イオンとを含む熱ガスが、アーク室から他の排気室へ流出する。熱ガスの温度が低下するに従い、水素イオンとフッ素イオンとが結合することによってフッ化水素が生成される。フッ化水素は絶縁物を極めて腐食させる性質があり、高電圧が印加される構造物を支持する絶縁体が、フッ化水素を吸着することで絶縁劣化を引き起こすという問題点があった。

また、吹き付けスリットがアークの熱で蒸発することによって発生する水素イオンや絶縁ガスに含まれる微量の水分がアークによって分解されることにより発生する水素イオンと、絶縁ガスが酸素を含むガスである場合にはアークによって分解されることで発生する酸素イオンと、を含む熱ガスが、アーク室から他の排気室へ流出する。熱ガスの温度が低下するに従い、水素イオンと酸素イオンとが結合することによって水が生成される。水は絶縁を劣化させる性質があり、絶縁ガス自体の絶縁能力を低下させるだけでなく、高電圧が印加される構造物を支持する絶縁体に水が付着したり、絶縁体が水を吸着したりすることで絶縁劣化を引き起こすという問題点があった。

また、特許文献２のガス遮断器では、消弧ガスに含まれる微量の水分やアークにより分解生成されたガス分子を吸着するために配置されている多孔質体は、比較的温度が低い場所に配置されており、高温の熱ガスに直接接触させることができないため、吸着の時間的効率が悪いという問題点があった。

また、特許文献３のガス遮断器では、アーク冷却の目的で水素吸蔵合金材が配置されているが、吸着している水素が開極動作中に放出されるので、開極動作中では水素を減少させるよりもむしろ増加させる作用がある。さらに、水素吸蔵合金材の配置場所がパッファ室およびパッファ室からアーク室に到る流路およびアーク室であり、アーク室で分解生成された水素成分を含む熱ガス中の水素を吸着することができず、水素化合物の消弧室外部への拡散を防止することは困難であり、絶縁劣化を引き起こすという問題点があった。

また、開閉ピンの開極動作方向と、ピストンの圧縮動作方向へと押し込む方向とが反対であるため、開閉ピンとピストンとを動作させる動作機構が複雑となる問題点があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、開極動作中にアークにより消弧ガスが分解されて生成された生成物が原因となる絶縁劣化を抑制し、動作機構が単純で、小型化が図れるガス遮断器を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のガス遮断器は、固定電極と、前記固定電極に接離可能な可動電極と、前記固定電極から前記可動電極を開離させる際に発生するアークが形成するアーク室と、前記アーク室に送る消弧ガスが備蓄された圧力室と、前記圧力室から前記アーク室に前記消弧ガスを導くノズルと、前記アーク室から前記アーク発生時に放出される熱ガスの流路に配置された水素吸着体と、を備えたものである。

本発明のガス遮断器によれば、アーク室から排出された熱ガスが水素吸着体に接触することにより、熱ガスに含まれる水素や水素イオンが吸着され低減されるので、絶縁材料を劣化させるフッ化水素や、絶縁を低下させる水などの水素化合物の生成を抑止することがき、絶縁劣化を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係るガス遮断器を示す概略断面図である。本発明の実施の形態１に係るガス遮断器の消弧装置の主要部を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２に係るガス遮断器を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２に係るガス遮断器の消弧装置の主要部を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２に係るガス遮断器の消弧装置の主要部の別の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２に係るガス遮断器の消弧装置の主要部のさらに別の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態３に係るガス遮断器を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係るガス遮断器について図１〜図７を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るガス遮断器を示す概略断面図であり、図２は、実施の形態１に係るガス遮断器の消弧装置の主要部を示す概略断面図である。
図１に示すガス遮断器において、消弧装置１は、第１ブッシング２から伸びる第１導体２ａと、第２ブッシング３から伸びる第２導体３ａとの間に電気的に接続されており、可動電極１１を駆動する動作機構４は、例えば、バネ機構、油圧機構などによって動作する操作装置５と、リンク６と、絶縁性のロッド７にて構成されている。可動電極１１は、ロッド７によりリンク６に結合されて、操作装置５により開閉極動作する。消弧装置１を消弧ガス中に密閉する筐体９から、ロッド７を引出す部分には、気密を保ったまま摺動できるように、例えば、Ｏリングなどを有する摺動部品１０が設けられている。また、消弧装置１は、絶縁支持体８によって筐体９から絶縁支持されている。なお、消弧ガスとしては、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、ヨウ化トリフルオロメタン（ＣＦ₃Ｉ）、窒素（Ｎ₂）、４フッ化メタン（ＣＦ₄）、あるいは、これらの少なくも２つを混合したガスが用いられる。

図２は、実施の形態１に係るガス遮断器の消弧装置１の遮断動作時における概略断面図であり、開離された可動電極１１の先端部と固定電極１２の先端部との間にアークが発生した状態を示している。消弧装置１は、可動電極１１と固定電極１２との間の発生するアークが形成されるアーク室２４と、アーク室２４の固定電極１２側に開口部１２ａにて連通して設けられ、開閉極動作時においても固定電極１２との相対的な位置を保持する圧力室２８と、上記動作軸の周方向にアーク室２４を取り囲むように配置された熱パッファ室（熱圧力室）２０と、アーク室２４と熱パッファ室２０とを、アーク室２４の周方向で連通する吹き付け口２７と、開口部１２ａより広くて開口部１２ａと内面で対向する圧力室２８の隔壁３０の内面に配置された水素吸着体３２ａと、隔壁３０に設けられ、圧力室２８から消弧室１ａの外部へ貫通する排出口３１と、固定電極１２と対向する可動電極１１側に固定電極１２と相対的な位置を保持する機械パッファシリンダ１４と、可動電極１１の駆動方向と同一方向に駆動し、機械パッファシリンダ１４と摺動するパッファピストン１５と、機械パッファシリンダ１４とパッファピストン１５とによって囲まれた機械パッファ室（機械圧力室）１６と、機械パッファシリンダ１４と熱パッファ室２０の間を連通する複数のパイプ２２と、パイプ２２の機械パッファシリンダ１４側に設けられた逆止弁２３と、機械パッファシリンダ１４と相対的な位置を保持し、機械パッファシリンダ１４に導体１７によって固定され、可動電極１１を取り囲む位置に配置された水素吸着体３２ｂ，３２ｃと、を備えている。

図２において、棒状の固定電極１２の中心線１２ｃが、可動電極１１の動作軸となる。固定電極１２は、例えば、弾性的な複数の接触フィンガ１２ｆを備えた接触チューリップであり、上記接触フィンガ１２ｆは、上記動作軸を中心軸として可動電極１１側に突出した円錐台の側面に沿って放射形状に配置され、スリットによって分離されている。

可動電極１１には、図１における第１導体２ａと電気的に接続された機械パッファ１３を通し、さらに可動電極１１と摺動可能な導体１７によって電位が与えられる。この可動電極１１は、チューリップ形状の固定電極１２と接触子対を構成している。固定電極１２は、第２導体３ａと電気的に接続されており、第２導体３ａと同電位となる。機械パッファ１３および熱パッファ１８ならびに固定電極１２は、所定の手段にて消弧装置１を支える構造体に固定されており、可動電極１１が動作機構４により駆動されることで、開閉極動作が行われる。

機械パッファシリンダ１４には、パッファピストン１５が挿入されており、機械パッファシリンダ１４とパッファピストン１５とで囲まれた空間で機械パッファ室１６を構成している。

可動電極１１につながる操作ロッド２１にパッファピストン１５は締結されており、可動電極１１を開極方向へ駆動するだけで、可動電極１１と固定電極１２との開極と、パッファピストン１５を機械パッファシリンダ１４から引き出す動作とを、同時におこなえる構成となっており、動作機構４を単純な構成とすることができる。さらに、駆動する対象を可動電極１１とパッファピストン１５とにすることにより軽量化を図ることができ、操作装置５の操作力を低減することができる。

パッファピストン１５が引き出されることにより機械パッファ室１６内部の容積が小さくなりガスが圧縮され圧力が上昇する。

熱パッファ室２０は、複数のパイプ２２により、機械パッファシリンダ１４とつながっている。パイプ２２の機械パッファシリンダ１４側には、熱パッファ室２０から機械パッファシリンダ１４への流れを止める逆止弁２３が複数のパイプ２２にそれぞれ設けられている。

アーク室２４は、固定電極１２を構成する接触フィンガ１２ｆの先端部１２ｔと可動電極１１の先端部１１ｔとによって規定されたアーク発生空間であり、環状の熱パッファ室２０によって上記動作方向の周方向から取り囲まれている。熱パッファ室２０の内周側の壁面は、ノズル２５とガイド２６とで構成され、熱パッファ室２０の断面は楔形となっている。この楔形の頂点に位置するガイド２６には、リング状の吹き付け口２７が設けられている。また熱パッファ室２０の外周は、筒状の外周壁１９にて構成され、この外周壁１９の径により消弧装置１の最大径寸法が規定される。

圧力室２８は、固定電極１２の接触フィンガ１２ｆ間のスリットからの熱ガスの流入を防止するために設けられた円錐形の側面形状をした保護カバー２９と、隔壁３０とに囲まれた空間であり、固定電極１２の先端部に囲まれた開口部１２ａによりアーク室２４と連通している。さらに、圧力室２８は、環状の熱パッファ室２０の内周側が窪んだ円錐形の空間を利用して、隔壁３０と熱パッファ室２０との間に設けられた円錐形状の空間となっており、開口部１２ａより、開口部１２ａと対向する隔壁３０の内面の方が広くなっている。このような構成にすることで、消弧装置１の長手方向の小型化が実現される。隔壁３０には排出口３１が設けられており圧力室２８に溜まった熱ガスが排出される。

可動電極１１を取り囲む位置、および圧力室２８の開口部１２ａと対向する隔壁３０の内面には、水素原子、水素イオン又は水素分子（以下、水素と総称する）および水素化合物を吸着する水素吸着体３２ａ，３２ｂ，３２ｃがそれぞれ配置されている。水素吸着体３２ａ，３２ｂ，３２ｃは例えば、パラジウム（Ｐｄ）、チタニウム（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属である。これら水素吸着体３２ａ，３２ｂ，３２ｃは自身の体積以上の水素を吸着する能力を持っている。また、水素吸着体３２ａ，３２ｂ，３２ｃは２００℃から１５００℃程度で最も効率良く水素を吸着する。一方、融点は２０００℃程度であるため、融点以下の温度の位置に配置することが望ましい。

熱パッファ室２０の圧力を増加させる目的で、ガイド２６にアークの熱によって容易に蒸発する材料を用いる場合がある。このときに材料として、水素Ｈを含む物質、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ユリア樹脂(ＵＦ)、メラミン樹脂のような有機化合物の絶縁物で構成した場合には、アーク熱により分解すると水素が発生する。また、絶縁消弧ガスに微量に含まれる水分もアークによって分解して水素を発生する。

例えば、ＳＦ₆ガスのように絶縁消弧ガスにフッ素Ｆを含むガスを使用した場合には、発生した水素Ｈが冷却され、温度が低下するにつれてアークによって消弧ガスが分解されて発生するフッ素Ｆと化合してフッ化水素ＨＦを生成する。このフッ化水素ＨＦは極めて腐食性が高く、消弧装置１を支持するところに使われる絶縁物などを劣化させ、絶縁耐力を低下させる。しかし、水素吸着体３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けることにより、ＨＦが生成する温度に低下する前に水素を吸着することでＨＦの発生を抑制することができ、絶縁劣化を防止する効果が得られる。また、消弧ガスにＣＯ₂などの酸素Ｏを含むガスを使用した場合には、酸素Ｏと水素Ｈが化合することにより水Ｈ₂Ｏが生成される。水分が生ずると絶縁が劣化するが、水素吸着体３２ａ，３２ｂ，３２ｃにより水が生成される温度に低下する前に水素を吸着することにより水の発生を抑制することができ、絶縁劣化を防止することができる。さらに、図２に示すように水素吸着体３２ａ，３２ｂ，３２ｃをアーク室２４から吹き出す水素を含む熱ガスが直接当たる位置に配置することで効率良く水素を吸着することができる。

次に本発明の実施の形態１に係るガス遮断器の消弧装置１の電流遮断動作について説明する。まず、閉極状態のガス遮断器に開極指令が与えられると、操作装置５が始動して可動電極１１が駆動され（図２において左側へ）、固定電極１２と可動電極１１とが開離してアーク室２４内にアークが発生する。短絡電流などの比較的大電流の場合には、アークにより発生した熱が吹き付け口２７を通して熱パッファ室２０に流入する。それにより熱パッファ室２０の圧力は上昇する。また、ガイド２６に蒸発性材料を適用した場合には、アークの熱によって分解蒸発することで発生した分解ガスによって、さらに高い圧力に上昇する。また、同時に、パッファピストン１５が機械パッファシリンダ１４に対して摺動するので、機械パッファ室１６内の消弧ガスが圧縮されて圧力が上昇する。

交流電流は、半サイクルごとに電流が最大値と零値とを繰り返すので、最大値から零値に減少する期間、特に零値近傍においてはアークの電流値も小さくなり、発生する熱量も小さくなっている。従って、この時間領域においては、熱パッファ室２０の圧力がアーク室２４の圧力よりも大きくなり、熱パッファ室２０から吹き付け口２７を通ってアークに消弧ガスが吹き付けられる。さらに、機械パッファ室１６内の圧力が、熱パッファ室２０内の圧力に対して高くなった時点で、逆止弁２３が開き、パイプ２２を通って、機械パッファ室１６内の消弧ガスが熱パッファ室２０内に流入するので、熱パッファ室２０から吹き付け口２５を通ってアークに吹き付けられる消弧ガスの流れが強化される。

図２において、熱パッファ室２０から吹き付け口２７を通してアークに吹き付けられた消弧ガスは、右側にあたる固定電極１２の方向と左側にあたる可動電極１１の方向とに分かれることで、アークを分断する効果をもたらすと共に、アークによって熱せられて高温になった熱ガスが左右の２つの開口から排出するので、高い効率で熱ガスを排出することができる。

固定電極１２側に流れ出た熱ガスは、固定電極１２の開口部１２ａから圧力室２８に放出される。熱ガスは、隔壁３０の前に配置された水素吸着体３２ｂ，３２ｃと接触し、熱ガスに含まれる水素が吸着されて水素の分量が減少する。圧力室２８は、開口部１２ａから隔壁３０の内面に向かって広がる円錐形状の比較的広い空間であり、円錐形の水素吸着体３２ｂおよび円筒形の水素吸着体３２ｃの形状によって形成された流路は、固定電極１２から圧力室２８へと向かう流れの流路抵抗を小さくし、アーク室２４から熱ガスを速やかに排出するとともに、熱ガスを膨張させることで温度を水素吸着体３２ｂおよび３２ｃが効率良く吸着できる温度まで低下させる。

一方、可動電極１１側に流れ出た熱ガスは、可動電極１１の周囲に配置された水素吸着体３２aと接触する。これにより熱ガスに含まれる水素が吸着されて水素の分量が減少する。水素分量が減少した熱ガスは径方向に流れの向きを変える。流路は複数のパイプ２２と交叉するが、パイプ列間を十分広く採ることにより流れを妨げることなくアーク室２４からの熱ガスの排出を行うことができる。さらに、パイプ２２に耐熱材料を用いることにより細い径のパイプを用いてパイプ列間をさらに広げることができ、効率良く熱ガスを排出することができる。

このようにして、アークに消弧ガスを吹き付けて電極間の熱を効率的に外部に排出することでアークを消弧すると共に、可動電極１１と固定電極１２とを、電極間に現れる再起電圧に耐えうる十分な距離まで引き離すことで、電極間の絶縁回復を得て遮断が完了する。特に、高い電圧系統に適用するガス遮断器の場合には、遮断完了直前に現れる再起電圧が大きいので絶縁回復に必要な電極間の距離が長くなるが、上述のように電極間の熱を効率的に外部に排出することで、上記必要な距離を短くすることができ、消弧装置１の長手方向の小型化につながる。

さらに、消弧室１ａから外部に排出された熱ガスは水素分量が少ないため、フッ化水素などの腐食を促進するガスや水など絶縁劣化させる水素化合物の量が少なくなっているため、絶縁支持体８などに使われる絶縁物にガスが触れても絶縁劣化が生じることを防止することができる。

このように、実施の形態１に係るガス遮断器では、アーク室から排出された熱ガスを水素吸着体に接触させることにより、熱ガスに含まれる水素や水素イオンが吸着され低減されるので、絶縁材料を劣化させるフッ化水素や、絶縁を低下させる水などの水素化合物の生成を抑止することがき、絶縁劣化を抑制することができる。すなわち、アーク室に繋がる圧力室の固定電極と対向する隔壁の内面と、可動電極を囲む位置に水素吸着体を設けることにより、電極の開離時に発生するアークに伴って発生する熱ガスに含まれる水素を吸着させることで、水素と化合して生成される絶縁材料を劣化させる腐食ガスや絶縁を劣化させる水などのガスの発生を抑え、絶縁劣化を抑制し、動作機構が単純で小型化ができるガス遮断器を得ることができるという顕著な効果がある。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係るガス遮断器を示す概略断面図であり、図４は、実施の形態２に係るガス遮断器の消弧装置の主要部を示す概略断面図である。図３に示す実施の形態２のガス遮断器の構成は、図１に示す実施の形態１の構成と同様であるので説明を省略する。

図４は、実施の形態２に係るガス遮断器の消弧装置１の遮断動作時における概略断面図であり、開離された可動電極１１の先端部と固定電極１２の先端部との間にアークが発生した状態を示している。消弧装置１は、可動電極１１と固定電極１２との間に発生するアークが形成されるアーク室２４と、アーク室２４の可動電極１１側に連通して設けられ、開閉極動作時においても可動電極１１との相対的な位置を保持する操作ロッド２１と、操作ロッド２１と同一軸で操作ロッド２１を囲むように配置され、操作ロッド２１に固定されている機械パッファシリンダ１４と、機械パッファシリンダ１４に挿入され、開閉動作時には機械パッファシリンダ１４と摺動するパッファピストン１５と、機械パッファシリンダ１４とパッファピストン１５との間の空間である機械パッファ室１６と、機械パッファ室１６よりもアーク室２４に近い方に設けられ、操作ロッド２１と同軸の円筒形状の熱パッファ室２０と、機械パッファ室１６と熱パッファ室２０の間の隔壁３３と隔壁３３に設けられた逆止弁２３と、熱パッファ室２０からアーク室２４へ消弧ガスを導く通路を形成するノズル２５と、可動電極１１を囲むように配置されノズル２５とともに消弧ガスをアーク室２４へ導き、全部または一部に水素原子を含む材料を用いたガイド２６と、操作ロッド２１の可動電極１１と反対側の端部に、操作ロッド２１の側面に設けられた開口３４と、開口３４を取り巻くように配置された水素吸着体３５ｂと、固定電極１２と同軸に配置された冷却筒３６と、冷却筒３６の内部または終端部に配置された水素吸着体３５ａと、冷却筒３６の内面に配置された水素吸着体３５ｃを備えている。

図４において、棒状の固定電極１２の中心線１２ｃが、可動電極１１の動作軸となる。可動電極１１は、例えば、弾性的な複数の接触フィンガ１１ｆを備えた接触チューリップであり、上記接触フィンガ１１ｆは、上記動作軸を中心軸として環状に配置され、スリット（図示せず）によって分離されている。

可動電極１１には、図４における第１導体２ｂと摺動可能な方法によって電気的に接続された機械パッファシリンダ１４を通して電位が与えられる。この可動電極１１は、固定電極１２と接触子対を構成している。固定電極１２は、第２導体３ａと電気的に接続されており、第２導体３ａと同電位となる。機械パッファ１３、熱パッファ１８および可動電極１１は円筒状の操作ロッド２１に固定されており、操作ロッド２１を通じて動作機構４により駆動されることで、開閉極動作がおこなわれる。

機械パッファシリンダ１４は操作ロッド２１を中心軸とする円筒である。機械パッファシリンダ１４には、パッファピストン１５が挿入されており、機械パッファシリンダ１４とパッファピストン１５とで囲まれた空間で機械パッファ室１６を構成している。パッファピストン１５は消弧装置１を支える構造体に固定されており、可動電極１１を開極方向へ駆動すると、機械パッファ室１６内の消弧ガスが圧縮され圧力が上昇する。

機械パッファ室１６の固定電極１２の方向には、隔壁３３を介して熱パッファ室２０が配置されている。熱パッファ室２０は操作ロッド２１を中心軸とする円筒の外壁１９に囲まれた空間である。機械パッファ室１６と熱パッファ室２０の間にある隔壁３３には連通口があり、そこには逆止弁２３が設けられており。熱パッファ室２０から機械パッファ室１６への消弧ガスの流入を防いでいる。

熱パッファ室２０から固定電極１２の方向には、ノズル２５が設けられており、可動電極１１を取り囲むように配置されたガイド２６との間の空間により消弧ガスを熱パッファ室２０から可動電極１１と固定電極１２との間の空間であるアーク室２４内に導く。ノズル２５やガイド２６の全部または一部に水素原子を含む材料を用いた場合には、アークの熱によってノズル２５やガイド２６が蒸発することで水素原子や水素イオンが消弧ガスや熱ガスに含まれるようになる。

アーク室２４内から発生する熱ガスは可動電極１１から円筒状の操作ロッド２１の内部を通り、操作ロッド２１の可動電極１１の反対側の端部において、操作ロッド２１の側面に開けられた開口３４から操作ロッド２１から外部の空間へ排出される。開口３４の近くには開口３４を取り巻く形で水素吸着体３５ｂが配置されている。操作ロッド２１から排出された熱ガスは水素吸着体３５ｂに当たることにより水素を減少させる。

一方、アーク室２４から固定電極１２の方向に放出された熱ガスは、固定電極１２と同軸で円筒形状をした冷却筒３６内部を通過して消弧装置１が配置されている領域である消弧室１ａの外部へ排出される。熱ガス流路方向に水素吸着体３５ａおよび３５ｃを配置する。図４では冷却筒３６内部に水素吸着体３５ａを配置した例を示しているが、冷却筒３６の端部に配置してもよい。水素化合物が生成される温度に熱ガスが低下するまでの位置に配置すると最も効果的である。水素吸着体３５ａおよび３５ｃを配置することにより熱ガスに含まれている水素が減少する。

このようにして、水素吸着体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを熱ガスの流路に配置することにより、熱ガスに含まれていた水素の量が低減され、水素化合物であるフッ化水素や水の生成を抑制できるため、絶縁物の絶縁劣化を防止する効果を得ることができる。

なお、この例では、熱パッファ１８がある例を示したが、図５に示すように機械パッファ１３のみで構成した場合においても同様な効果を得ることができる。

また、ノズル２５やガイド２６の全部または一部に水素原子を含む材料を用いた例について示したが、図６に示すように、操作ロッド２１から熱パッファ室２０への還流路３７を設け、還流路３７からの熱によって蒸発するような部材３８を、水素原子を含む材料によって構成した場合においても、水素吸着体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを用いることによっても同様な効果を奏し、絶縁物の絶縁劣化を防止する効果を得ることができる。

このように、実施の形態２におけるガス遮断器では、実施の形態１と同様、アーク室から排出された熱ガスを水素吸着体に接触させることにより、熱ガスに含まれる水素や水素イオンが吸着され低減されるので、絶縁材料を劣化させるフッ化水素や、絶縁を低下させる水などの水素化合物の生成を抑止することがき、絶縁劣化を抑制することができる。すなわち、操作ロッドの開口部側面と、固定電極と同軸に配置された冷却筒の内部または終端部と、冷却筒の内面とに水素吸着体を設けることにより、電極の開離時に発生するアークに伴って発生する熱ガスに含まれる水素を吸着させることで、水素と化合して生成される絶縁材料を劣化させる腐食ガスや絶縁を劣化させる水などのガスの発生を抑え、絶縁劣化を抑制し、動作機構が単純で小型化ができるガス遮断器を得ることができるという顕著な効果がある。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係るガス遮断器を示す概略断面図である。図７に示す実施の形態３のガス遮断器における消弧装置は、実施の形態１あるいは実施の形態２の消弧装置を備えたものであり、構成、動作については、同様であるので説明を省略する。

図７に示すガス遮断器において、消弧装置１は、第１ブッシング２から伸びる第１導体２ａと、第２ブッシング３から伸びる第２導体３ａとの間に電気的に接続されており、可動電極１１を駆動する動作機構４は、例えば、バネ機構、油圧機構などによって動作する操作装置５と、リンク６と、絶縁性のロッド７にて構成されている。可動電極１１は、ロッド７によりリンク６に結合されて、操作装置５により開閉極動作する。消弧装置１を消弧ガス中に密閉する筐体９から、ロッド７を引出す部分には、気密を保ったまま摺動できるように、例えば、Ｏリングなどを有する摺動部品１０が設けられている。また、消弧装置１は、絶縁支持体８によって筐体９から絶縁支持されている。また、消弧装置１から排出された熱ガスの流路となる筐体９の内面には、水素吸着体３９ａが、消弧装置１の固定側熱ガス流路面には、水素吸着体３９ｂが、また、固定側熱ガス流路方向の筐体９壁面には、水素吸着体３９ｃがそれぞれ配置されている。なお、消弧ガスとしては、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、ヨウ化トリフルオロメタン（ＣＦ₃Ｉ）、窒素（Ｎ₂）、４フッ化メタン（ＣＦ₄）、あるいは、これらの少なくも２つを混合したガスが用いられる。

図７に示す実施の形態３のガス遮断器において、消弧装置１から排出された熱ガスは、筐体９の内面に配置された水素吸着体３９ａ、固定側熱ガス流路に配置された水素吸着体３９ｂ、および固定側熱ガス流路方向の筐体９壁面に配置された水素吸着体３９ｃと接触する。これにより、熱ガスに含まれる水素が吸着されて水素の分量が減少するため、フッ化水素などの腐食を促進するガスや水など絶縁劣化させる水素化合物の量が少なくなっているため、支持絶縁物８などに使われる絶縁物に熱ガスが触れても絶縁物劣化が生じることを防止することができる。

このように、実施の形態３におけるガス遮断器では、ガス遮断器の筺体内壁等の熱ガスが接触する部分にも水素吸着体を配置することで、実施の形態１や実施の形態２における効果と合わせ、消弧装置から排出された熱ガスを水素吸着体に接触させることにより、熱ガスに含まれる水素や水素イオンが吸着され低減されるので、絶縁材料を劣化させるフッ化水素や、絶縁を低下させる水などの水素化合物の生成を抑止することができ、絶縁劣化を抑制することができるという顕著な効果がある。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

なお、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。

１消弧装置
１ａ消弧室
１１可動電極
１２固定電極
１３機械パッファ
１４機械パッファシリンダ
１５パッファピストン
１６機械パッファ室
１７導体
１８熱パッファ
２０熱パッファ室
２２パイプ
２３逆止弁
２４アーク室
２５ノズル
２６ガイド
２８圧力室
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ水素吸着体
３６冷却筒
３７還流路
３８蒸発部材

Claims

固定電極と、
前記固定電極に接離可能な可動電極と、
前記固定電極から前記可動電極を開離させる際に発生するアークが形成されるアーク室と、
前記アーク室に送る消弧ガスが備蓄された圧力室と、前記圧力室から前記アーク室に前記消弧ガスを導くノズルと、
前記アーク室から前記アーク発生時に放出される熱ガスの流路に配置された水素吸着体と、
を備えたことを特徴とするガス遮断器。
前記ノズルとともに消弧ガスを前記アーク室に導くガイドを備え、前記ノズル又は前記ガイドが水素原子を含む絶縁材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
前記熱ガスの流れの向きが変更される位置に前記水素吸着体を配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガス遮断器。
前記熱ガスの温度が、前記熱ガスに含まれる水素原子又は水素イオンが他のイオンや原子と化合して化合物となる温度よりも高い状態にある領域に前記水素吸着体を配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
前記熱ガスの温度が、前記水素吸着体の耐熱温度以下の状態にある領域に前記水素吸着体を配置したことを特徴とする請求項１から請求項４にいずれか１項に記載のガス遮断器。
前記圧力室を複数備え、それら複数の前記圧力室が複数のパイプによって連通され、前記パイプ列の間を通じて前記熱ガスを排出するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガス遮断器。