JP6270441B2 - ガス遮断器 - Google Patents

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遮断器に関する。

電力系統において、過大な事故電流を含む電流開閉のためにガス遮断器が使用されている。ガス遮断器は、遮断過程に接触子を機械的に切り離し、この切り離しによって発生したアーク放電を絶縁媒体および消弧媒体の吹き付けによって消弧する。絶縁媒体および消弧媒体としては、ＳＦ_６ガスが主に用いられる。さらにＳＦ_６ガス以外のガスを絶縁媒体および消弧媒体にしたり、各種ガスを混合したりする場合もある。

上記のようなガス遮断器は、現在パッファ形と呼ばれるタイプが広く普及している。パッファ形ガス遮断器を構成する各部材は、基本的には円筒形状を主体とする形状を有し、中心軸（以下、単に軸という。）を一致させて密閉容器内に配置されている。密閉容器内には、消弧性ガスが充填され、固定支えに固定され固定部となる固定通電接触子、固定アーク接触子と、可動部となる可動通電接触子、可動アーク接触子とが同軸上に延びるように対向配置されている。固定部は密閉容器内に固定され、可動部は固定部に対し移動可能に構成されている。

可動部の可動アーク接触子は、両端が開口し内部が中空の円筒形状を有する。この可動アーク接触子は、中空部分を有する操作ロッドの一端の開口縁に立設しており、可動アーク接触子内部の中空部分と操作ロッド内部の中空部分とは操作ロッド一端の開口を介して連通している。また、操作ロッドは軸方向に延びるように配置される。

操作ロッドの周囲には、パッファシリンダとパッファピストンの摺動面とが配置され、パッファシリンダ、操作ロッド及び摺動面によって囲まれて容積可変のパッファ室が形成される。すなわち、パッファシリンダは操作ロッドを内包するように同軸上に配置され、パッファシリンダの固定アーク接触子側の端面及び側面によって、パッファ室の固定アーク接触子側の端面及び側面を構成する。摺動面は、パッファシリンダの内周面と操作ロッドの外周面との間に嵌め込まれるように配置され、パッファ室の固定アーク接触子側とは反対側の端面を構成する。

パッファシリンダと操作ロッドは絶縁ロッドを介して操作機構に接続されており、操作機構によってパッファシリンダと操作ロッドが軸方向に移動させることで、パッファ室の容積が増減する。可動アーク接触子、可動通電接触子、操作ロッド、絶縁ノズル及びパッファシリンダは、まとめて可動部と呼ぶ。

パッファシリンダの固定アーク接触子側の端面には、絶縁ノズルが立設している。絶縁ノズルは、可動アーク接触子及び固定アーク接触子に対して所定の間隔だけ隔ててこれらの外周を取り巻くように構成されている。絶縁ノズルの取り巻く空間はパッファ室と連通している。

投入状態から遮断動作を開始すると、可動部は操作機構側に移動する。すなわち、遮断過程途中では、固定アーク接触子に対して可動アーク接触子が軸方向に離反し、両接触子間にアーク放電が発生する。このアーク放電は非常に高温であるため、アーク放電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、このとき可動部の移動によってパッファ室の容積が減少するため、パッファ室内のガス圧が高められる。この高圧力となったガスは、絶縁ノズルと両アーク接触子との間に形成されるガス流路を通じてアーク放電に対して強力に吹き付けられ、高温のガスが固定部側と可動部側へ排出される。

固定部側への高温ガスは、絶縁ノズル及び固定支えの内部を通った後、密閉容器内に排出される。一方、可動部側への高温ガスは、操作ロッド内部に流入する。

操作ロッドの一部の周囲には、その周囲から外側にかけて順にパッファピストン、パッファシリンダ、冷却筒が同軸上に配置され、操作ロッド内部と、操作ロッドの外周とパッファピストンの内周との間と、パッファピストンの外周と冷却筒の内周との間に、それぞれ空間が存在する。

操作ロッドの側面には操作ロッドの内外の空間を連通する連通穴が設けられており、操作ロッド内部に流入した高温ガスは、この連通穴を通過し、一部の高温ガスは、操作ロッドとパッファピストンとの空間と、パッファピストンと冷却筒との間の空間とを連通するパッファピストンの連通穴、及び、パッファピストンと冷却筒との間の空間と密閉容器内とを連通する冷却筒の排気穴を通じて密閉容器内に排出される。

また、操作ロッドとパッファピストンとの間の空間内にはガス流を遮断する障壁はなく、操作ロッドとパッファピストンとの間の空間と、冷却筒の筒が延びるように冷却筒と接続された対地絶縁筒内の空間とは連通している。このため、残りの高温ガスは、操作ロッドとパッファピストンとの間の空間から操作ロッド及び絶縁ロッドの軸方向に沿って、対地絶縁筒内の空間の方へ流入し、冷却筒の対地絶縁筒内の空間と繋がる排気穴を介して密閉容器内に排出される。このように、アーク空間で発生した高温ガスの一部は、絶縁ロッドや対地絶縁筒などの絶縁部材が配置された空間の方へと流れる。

遮断過程後半では、電流零点に向けてアーク放電が小さくなり、可動部内からのガス吹き付けにより消弧に至り、電流遮断が完了する。

特許第４２１８２１６号

上記のようなガス遮断器において電流遮断時に発生する高温のガスは、熱せられる前のガスと比較して絶縁性能が著しく低下すると共に、熱により分解して発生する分解生成物を大量に含んでいる。そのため、排出された高温ガスが絶縁性部材に吹き付けられたり、分解生成物が絶縁ロッドや対地絶縁筒のような絶縁性部材の表面に付着したりすると、沿面における絶縁性能が低下し、絶縁破壊につながる虞がある。

また、このような場合においても十分な絶縁性能を維持しようとすると、絶縁性部材の沿面方向の電界を予め低く抑えて設計する必要があった。このためには、沿面距離を長く取る、すなわち、絶縁ロッドや対地絶縁筒のような絶縁性部材の軸方向の長さを長く構成する必要があり、結果として、ガス遮断器を小型化するのが困難となっていた。

上記のような課題に対し、例えば特許文献１では、操作ロッドに円環状の閉止部材を設けることで、開路状態において対地絶縁筒の開口部を閉止し、高温ガスが対地絶縁筒内に流入するのを防いでいる。しかしながら、電流遮断過程途中においては排気流路と対地絶縁筒内部が連通しているため、必ずしも絶縁筒の絶縁性能低下の防止に対する有効性が高いわけではなかった。

本実施形態に係るガス遮断器は、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。本実施形態に係るガス遮断器の目的は、電流遮断時における絶縁性部材への高温ガス吹き付け防止構造を実現し、絶縁性能の低下を抑制するとともに、小型化を図ることができるガス遮断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、消弧性ガスが充填された密閉容器を有し、通電又は遮断を切り替えて電路を開閉するガス遮断器であって、前記遮断過程において、互いに開離させて両者の間に形成されるアーク空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、中空部分を有し、先端に前記第１のアーク接触子を取り付けた操作ロッドと、前記操作ロッドの側壁に設けられ、前記操作ロッドの中空部分と外部とを連通する連通穴と、前記連通穴よりも前記操作ロッドの後端側に配置される絶縁物と、前記アーク放電により熱せられた前記消弧性ガスを、前記アーク空間から前記操作ロッドの中空部分及び前記連通穴を介して前記密閉容器内へ排出するガス排気流路と、前記連通穴と前記絶縁物との間に介在し、前記連通穴が連通する前記操作ロッド外部の空間と、前記絶縁物が配置される空間とを区分する第１の遮断部と、前記操作ロッドの外周を囲むように前記密閉容器内に配置される冷却筒と、前記冷却筒の側壁に設けられる排気穴と、前記消弧性ガスを蓄圧し、前記アーク放電に吹き付けるためのガス流を発生させるパッファ室と、前記パッファ室の一端面となる摺動面と、前記摺動面に接続されたピストン支えと、を備え、前記絶縁物は、前記冷却筒の前記操作ロッド後端側の下端に接続される第１の絶縁筒を含み、前記連通穴と前記排気穴は、前記操作ロッドの中空部分、前記冷却筒内部、及び前記密閉容器内部を連通して前記ガス排気流路の一部を構成し、前記第１の遮断部は、前記連通穴及び前記排気穴より前記第１の絶縁筒が配置される空間側において、前記冷却筒の内壁から前記操作ロッドに向けて前記冷却筒内に横たわる障壁であり、前記ピストン支えは、前記操作ロッドの外周であって前記冷却筒内に配置され、前記摺動面から前記第１の絶縁筒側に延びて前記操作ロッドとの間で前記ガス排気流路の一部を形成し、前記排気穴よりも前記第１のアーク接触子側で拡径し、前記冷却筒との間の前記排気穴を含まない空間と、前記排気穴を含む前記ガス排気流路とを区分することを特徴とする。

第１の実施形態に係るガス遮断器を示す断面図である。 気密部を説明するための図である。 第２の実施形態に係るガス遮断器を示す断面図である。 第３の実施形態に係るガス遮断器を示す断面図である。 第１の実施形態乃至第３の実施形態に係る気密部を示す断面図である。 第１の実施形態乃至第３の実施形態に係る気密部を示す断面図である。 図６のＡ−Ａ断面図である。

（第１の実施形態）
（構成）
図１は、本実施形態のガス遮断器を説明するための断面図である。以下、図１を参照しつつ本実施形態のガス遮断器について説明する。

［（１）全体構成］
まず、本実施形態のガス遮断器の全体構成を概略的に説明すると、本実施形態のガス遮断器は、図１に示すように、円筒形状を主体とする形状を有する複数の部材で構成され、各部材は中心軸を一致させて密閉容器１内に配置されている。

図１に示すように、対向配置された可動アーク接触子４は、固定アーク接触子５に対して軸方向に移動可能に構成されている。可動アーク接触子４は操作ロッド９に接続され、操作ロッド９は絶縁ロッド１０を介して図示しない操作機構に接続されており、操作機構を駆動させると、同軸上に延びるように配置された絶縁ロッド１０及び操作ロッド９を介して可動アーク接触子４が軸方向に押し引きされる。

操作機構を駆動させ、両アーク接触子４、５が離反すると、両アーク接触子４、５間にアーク空間が形成され、この空間にアーク放電１７が発生する。この離反に伴い、アーク空間と連通した容積可変なパッファ室１２内のガス圧が高められてガス流が発生し、絶縁ノズル７を介してアーク放電１７に対しこのガス流が強力に吹き付けられる。アーク放電１７により熱せられた消弧性ガスは、一部は絶縁ノズル７が囲む空間を通じて固定アーク接触子５側へ排出され、他方は可動アーク接触子４を通じて操作ロッド９内部へ流入する。

操作ロッド９の一部の周囲には、パッファピストン１１、パッファシリンダ８、冷却筒１３が同軸上に配置され、３重筒が構成される。すなわち、操作ロッド９内部に空間Ａが、操作ロッド９の外周とパッファピストン１１の内周との間に空間Ｂが、パッファピストン１１の外周と冷却筒１３の内周との間に空間Ｃが存在する。パッファシリンダ８は軸方向に押し引きされ、遮断過程においてその側壁が空間Ｃに出入りする。

操作ロッド９、パッファピストン１１、冷却筒１３には、それら各側壁を貫く連通穴９ａ、１１ｃ、排気穴１３ａがそれぞれ設けられ、空間Ａ〜Ｃは、これらの穴を介して連通している。このため、操作ロッド９内部へ流入したガスは、これらの穴を介して空間Ａ〜Ｃ内を通り、排気穴１３を通じて密閉容器１内に排出される。

冷却筒１３内部には、その内壁から操作ロッド９にかけて横たわるように遮断部１３ｃが設けられており、空間Ｂ及びＣと、冷却筒１３及び対地絶縁筒１４が囲む空間Ｄとが区分されている。このため、遮断部１３ｃは、アーク放電１７によって熱せられて操作ロッド９内部に侵入した高温ガスが、絶縁ロッド１０及び対地絶縁筒１４の絶縁性部材に直接吹き付けられないように遮断する障壁となる。

［（２）詳細な構成］
さらに、詳細に説明する。密閉容器１は、内部に各部材を収容し、消弧性ガスを充填した密閉された収容体である。消弧性ガスは、消弧性能及び絶縁性能に優れたガスであり、例えば六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６ガス）が挙げられる。但し、ＳＦ_６ガスは、二酸化炭素ガスの２３９００倍の地球温暖化効果を有すると言われており、環境保全の観点から、ＳＦ_６ガスよりも地球温暖化係数の小さいガスを用いるようにしても良い。この地球温暖化係数の小さいガスとしては、空気、二酸化炭素、酸素、窒素またはそれらの混合ガス等が挙げられる。

可動通電接触子２と固定通電接触子３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３の開口縁は内部に膨出しており、開口縁部分の内径と可動通電接触子２の外径は一致している。

可動通電接触子２は、固定通電接触子３に対して移動可能となっており、固定通電接触子３の開口に可動通電接触子２が差し込まれることで、固定通電接触子３の内面と可動通電接触子２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３は、中空で円筒形状の固定支え６の縁に筒形状が続くように固定され、固定アーク接触子５は、一端が丸みを帯びた中実で円柱状の導体であり、固定支え６の内壁面から突き出るように固定支持された支持部６ａを介し、固定支え６内に固定支持されている。固定通電接触子３と固定アーク接触子５とは、密閉容器１内で固定されるので、まとめて固定部と呼ぶ。

可動アーク接触子４は両端が開口した中空の円筒形状を有する導体であり、可動アーク接触子４の内部空間は両端の開口と連通している。電流遮断過程では、可動アーク接触子４が固定アーク接触子５から開離して両接触子４、５間にアーク放電１７が発生するアーク空間が形成され、可動アーク接触子４の内部空間は、一端の開口を介してアーク空間と連通する。

可動アーク接触子４の開口縁は内部に膨出し、その内径は固定アーク接触子５の外径と一致する。可動アーク接触子４と固定アーク接触子５は相対的に移動が可能であり、固定アーク接触子５が可動アーク接触子４の開口に差し込まれることで、両接触子４、５が互いに接触し、導通できる状態となる。

可動アーク接触子４は、操作ロッド９に固定支持されている。操作ロッド９は一端が開口し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４や固定アーク接触子５と同軸上に配置されている。可動アーク接触子４と操作ロッド９は同径であり、可動アーク接触子４は操作ロッド９の一端の開口縁に立設している。

可動アーク接触子４内部と操作ロッド９内部とは操作ロッド９一端の開口を介して連通している。可動アーク接触子４内部はアーク空間と連通しているから、操作ロッド９内部は可動アーク接触子４内部を介してアーク空間と連通する。また、操作ロッド９の中空部分を形成する側面には連通穴９ａが設けられ、操作ロッド９内部の空間Ａと操作ロッド９外部の空間Ｂとを連通する。なお、連通穴９ａは、操作ロッド９の軸方向の移動中でも空間Ａと空間Ｂを連通し、電流遮断過程で連通しなくなることがないようになっている。

操作ロッド９の可動アーク接触子４側と反対の他端側には、絶縁ロッド１０が接続され、操作ロッド９と同軸上に延びるように配置されている。絶縁ロッド１０は絶縁性を有する中実の円柱であり、図示しない操作機構に接続されている。操作ロッド９は、絶縁ロッド１０を介して操作機構によって軸方向に押し引きされ移動する。可動通電接触子２と可動アーク接触子４は、この操作ロッド９の移動の程度に応じて、固定通電接触子３や固定アーク接触子５と接触し、又は離反する。

操作ロッド９の全長のうち、固定部側の一部の周囲には、パッファシリンダ８、操作ロッド９、及びパッファピストン１１の摺動面１１ａによって、操作ロッド９を取り囲むようにバームクーヘン形状の容積可変のパッファ室１２が形成されている。

パッファシリンダ８は、一端面が有底の円筒形状を有する導体であり、その内部にパッファピストン１１の摺動面１１ａが嵌め込まれるように、同軸上に配置され、パッファシリンダ８がパッファ室１２の固定部側の端面及び側壁となる。また、パッファシリンダ８の内部を貫くように操作ロッド９が同軸上に配置され、操作ロッド９の側面がパッファ室１２の内周面となる。パッファシリンダ１１の摺動面１１ａは、ドーナツ形状を有する平板であり、パッファ室１２の絶縁ロッド１０側の端面となる。すなわち、ドーナツ形状の開口に操作ロッド９が摺動可能に貫通し、外径がパッファシリンダ８の内径と一致する。

パッファシリンダ８は操作ロッド９と同様、図示しない操作機構に接続されており、軸方向に移動可能になっている。操作機構によって、パッファシリンダ８の固定部側の端面が摺動面１１ａに対して相対的に移動することでパッファ室１２の容積は可変となる。可動アーク接触子４、可動通電接触子２、操作ロッド９、絶縁ノズル７及びパッファシリンダ８は、まとめて可動部と呼ぶ。

パッファピストン１１は、摺動面１１ａの他にも、ピストン支え１１ｂ及び連通穴１１ｃを有している。ピストン支え１１ｂは、円筒形状を有し、操作ロッド９の全長のうち、パッファ室１２よりも絶縁ロッド１０側の連通穴９ａを含む一部を取り囲むように、操作ロッド９と同軸上に配置され、密閉容器１内に固定支持されている。連通穴１１ｃはピストン支え１１ｂの下部に配置され、ピストン支え１１ｂと操作ロッド９との間の空間Ｂとピストン支え１１ｂ外部の空間Ｃとを連通する。

パッファピストン１１の外周には、パッファピストン１１の外径より径が大きな円筒形状で導電性を有する冷却筒１３が同軸上に配置されている。冷却筒１３は、摺動面１１ａからピストン支え１１ｂを包含するように軸方向に延びている。冷却筒１３には、筒形状が冷却筒１３から続くように同径の円筒形状を有する対地絶縁筒１４が、同軸上に配置されている。対地絶縁筒１４は、円筒形状を有する絶縁性の部材であり、一端が冷却筒１３に接続され、他端は密閉容器１に固定されて、冷却筒１３を固定支持するとともに冷却筒１３と密閉容器１とを絶縁する。絶縁ロッド１０は、これら冷却筒１３及び対地絶縁筒１４によって取り囲まれる。

冷却筒１３には、排気穴１３ａと遮断部１３ｃとが設けられる。排気穴１３ａは、冷却筒１３の側壁に設けられ、ピストン支え１１ｂと冷却筒１３とで囲まれる空間Ｃと、密閉容器１内とを連通する穴である。

遮断部１３ｃは、冷却筒１３の内壁から突き出しており、操作ロッド９の外壁に向けて延びている。遮断部１３ｃとは、連通穴１１ａに直接繋がる空間に突き出したものをいう。本実施形態では、ピストン支え１１ａと操作ロッド９とにより囲まれた空間が連通穴１１ａに直接繋がる空間に該当し、遮断部１３ｃは、冷却筒１３の内壁からピストン支え１１ｂよりも操作ロッド９側に突き出ている。望ましくは操作ロッド９の摺動性を失わない範囲で操作ロッド９の外壁まで延ばしても良い。本実施形態においては、操作ロッド９の外壁近傍まで延びている。換言すると、遮断部１３ｃはドーナツ形状を有する障壁であり、このドーナツ形状の中心の開口径は操作ロッド９の外径と略一致し、この開口に操作ロッド９が摺動可能に挿通されている。

遮断部１３ｃは、連通穴９ａ、１１ｃ及び排気穴１３ａよりも対地絶縁筒１４側に冷却筒１３内部を横たわるように設けられており、ガス排気流路と、冷却筒１３及び対地絶縁筒１４内部の空間Ｄとを区分している。すなわち、遮断部１３ｃは、連通穴９ａ、１１ｃ及び排気穴１３ａと、絶縁ロッド１０及び対地絶縁筒１４が存在する空間Ｄとの間に介在し、連通穴９ａ、１１ｃが連通する空間Ｂ及びＣと、絶縁性部材が配置される空間Ｄとを区分する。

なお、冷却筒１３と遮断部１３ｃは、アーク放電に発生した高温ガスの熱量を吸熱する材料から構成される。例えば、これら部材１３、１３ｃは、他の部材よりも熱伝導率の高い材料で構成することができる。

遮断部１３ｃの操作ロッド９と接する内周面には、気密部１８ａが設けられている。気密部１８ａは、操作ロッド９の外周に沿った形状を有し、操作ロッド９が摺動可能になっているとともに、空間Ｂ及び空間Ｄの気密性を高めることによって、摺動性と気密性を両立するものである。

具体的には、図２に示すように、気密部１８ａは、遮断部１３ｃの操作ロッド９と接する内周面に溝１３ｆが設けられ、この溝１３ｆに耐熱性に優れた樹脂製の帯状リング２０が取り付けられて構成される。帯状リング２０は、帯が環状になった形状を有し、軸方向に所定の長さと軸方向と垂直な方向に厚みを有する。帯状リング２０の外周は溝１３ｆの底と密着し、内周は操作ロッド９の外周と摺動可能に気密にされている。

図１に示すように、通電接触子１６は、パッファシリンダ８と冷却筒１３とに接続されており、電路の一部を形成する。具体的には、この通電接触子１６は円筒形状を有する導体であり、その上部は内側に膨出し、パッファシリンダ８の外周と摺動可能に接触している。通電接触子１６の外径は冷却筒１３の内径と一致しており、通電接触子１６の冷却筒１３側外周面と冷却筒１３先端の内周面とが接触している。このため、パッファシリンダ８と冷却筒１３とは導通する。

密閉容器１内には、複数の導体（本実施形態においては２本）１５が配置されている。一方の導体１５は固定支え６に接続され、他方の導体１５は冷却筒１３に接続されている。電流は導体１５を介して外部に引き出される。

絶縁ノズル７は、パッファシリンダ８の固定部側の端面に立設している。絶縁ノズル７は可動アーク接触子４を包囲するように、軸方向に固定アーク接触子５側へ延び、可動アーク接触子４の先端を通過後、内径が固定アーク接触子５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７とその内側の可動アーク接触子４との間は所定の間隔が空けられており、両者の間の空間と、パッファシリンダ８の固定アーク接触子５側の端面に形成された貫通孔によってパッファ室１２内の空間と連通している。絶縁ノズル７は、パッファ室１２内で発生し貫通孔から噴出したガスを、アーク空間で発生したアーク放電１７に誘導するための整流手段となる。

（作用効果）
以上の構成を有するガス遮断器の電流遮断動作及び作用効果を以下に説明する。
電流遮断動作は、数ｋＡオーダーの事故電流、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、操作機構を駆動させる。これにより、可動部が固定部に対し軸方向に移動する。すなわち、固定通電接触子３に対して可動通電接触子２が開離するとともに、固定アーク接触子５に対して可動アーク接触子４が開離し、両アーク接触子４、５間にアーク放電１７が発生する。このアーク放電１７は非常に高温であるため、アーク放電１７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、可動部の移動によって、パッファシリンダ８と操作ロッド９が摺動面１１ａに対して近づくように移動するため、パッファ室１２の容積が減少し、パッファ室１２のガス圧が高められる。この高圧力となったガスは、絶縁ノズル７と両アーク接触子４、５との間に形成されるガス流路を通じてアーク放電１７に対して強力に吹き付けられ、高温のガスが固定部側と可動部側へと排出される。

固定部側への高温ガスは、絶縁ノズル７及び固定支え６の内部を通った後、密閉容器１内に排出される。一方、アーク空間から順に、可動アーク接触子４内部、操作ロッド９内部（空間Ａ）、連通穴９ａ、空間Ｂ、連通穴１１ｃ、空間Ｃ及び排気穴１３ａまででガス排気流路が形成されており、可動部側への高温ガスは、このガス排気流路を通じて密閉容器１内に排気される。

遮断部１３ｃは、アーク放電１７によって熱せられて操作ロッド９内部に侵入した高温ガスが、絶縁ロッド１０及び対地絶縁筒１４の絶縁性部材に直接吹き付けられないように遮断する障壁となる。また、遮断部１３ｃは、ガス排気流路を構成する一部として連通穴１１ａ及び排気穴１３ａへと誘導するガイドともなる。

以上のように、冷却筒１３内部に遮断部１３ｃにより、アーク放電１７によって熱せられた高温ガスが、絶縁ロッド１０及び対地絶縁筒１４の絶縁性部材に直接吹き付けられることがなくなる。

また、遮断部１３ｃの内周面に気密部１８ａを設けたことにより、空間Ｂ及びＤの気密性を高めることができるので、空間Ｂ内に漂う高温ガスが空間Ｄへの侵入をさらに抑制することができる。なお、冷却筒１３及び遮断部１３ｃは、これら１３、１３ｃに接触した高温ガスを冷却し、低下した絶縁性能を回復させる。

遮断過程後半では、電流零点に向けてアーク放電１７が小さくなり、パッファ室１２内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。

以上のように、本実施形態のガス遮断器によれば、ガス排気流路と、絶縁ロッド１０及び対地絶縁筒１４の絶縁性部材が配置される空間Ｄとの間に遮断部１３ｃを設け、両者を区分したことにより、高温ガスが絶縁性部材に直接吹き付けられることがなくなり、絶縁性部材の絶縁性能の低下を抑制することができる。また、絶縁性部材の絶縁性能の低下を抑制することができるので、絶縁性部材の沿面方向の電界を低く抑えるために絶縁性部材の軸方向の長さを長くする必要がなくなり、ガス遮断器の小型化を図ることができる。

（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。この第２の実施形態は、前述の第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３は、電流遮断動作中の状態を示している。第２の実施形態に係るガス遮断器は、極間絶縁筒１９を有する。極間絶縁筒１９は、円筒形状を有する絶縁物であり、固定支え６と冷却筒１３の間を継合して配置されている。すなわち、固定支え６と冷却筒１３の一端部はフランジ状に成形されたフランジ部６ｂ、１３ｅである。これらのフランジ部６ｂ、１３ｅは互いに対向しており、極間絶縁筒１９の両端は、これらフランジ部６ｂ、１３ｅでそれぞれ連結され、固定支え６と冷却筒１３とを絶縁する。

一方、フランジ部１３ｅ側の冷却筒１３の開口端は、操作ロッド９のある内側に向けて突き出す形になっており、遮断部１３ｇが形成されている。遮断部１３ｇは、極間絶縁筒１９が取り囲む空間と空間Ｂ及びＣとを区分する障壁である。通電接触子１６は、この遮断部１３ｇに固定されている。通電接触子１６の固定部側の上部は、第２の実施形態と同様、内側に膨出し、パッファシリンダ８の外周と摺動可能に接触している。このため、パッファシリンダ８と冷却筒１３とは導通する。

図２に示すように、第２の実施形態においては、遮断部１３ｃの内周面に気密部１８ａが設けられるだけでなく、遮断部１３ｇの内周面にも気密部１８ｂが設けられる。遮断部１３ｇの内周面には、パッファシリンダ８の外周に沿って円周方向に溝１３ｈが設けられ、気密部１８ａと同様に帯状リング２０が配置される。パッファシリンダ８が軸方向に摺動する場合でも、気密性が維持される。

（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得ることができる。すなわち、極間絶縁筒１９を設けた場合において、冷却筒１３の遮断部１３ｇの内周面に気密部１８ｂを設けたことにより、極間絶縁筒１９内はガス排気流路から区分される。そのため、遮断動作過程において、アーク空間で発生した高温ガスは、アーク空間から操作ロッド９、連通穴９ａ、１１ｃ及び排気穴１３ａを介して形成されるガス排気流路を通じて密閉容器１内に排出されるので、極間絶縁筒１９に直接高温ガスが吹き付けられることがなく、極間絶縁筒１９の絶縁性能の低下を抑制することができる。

（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。この第３の実施形態は、前述の第２の実施形態と基本構成は同じである。第２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、電流遮断動作中の状態を示している。第３の実施形態において、第２の実施形態と異なる点は、（１）連通穴１１ｃ及び遮断部１３ｇを設けず、ピストン支え１１ｂを変形させることで、冷却筒１３内部において排気穴１３ａを含む空間と含まない空間とに区分し、ガス排気流路を形成する点、（２）遮断部１３ｃを、凹みを有する形状とし、冷却筒１３の底面とした点である。

（１）について説明する。図４に示すように、冷却筒１３の側壁の排気穴１３ａよりも固定部側には、内壁から突き出したピストン固定部１３ｄが設けられており、ピストン支え１１ｂは、摺動面１１ａから軸方向に直線的に延びる円筒形状で、途中から排気穴１３ａに向けて拡径し、先端がこのピストン固定部１３ｄの固定部側の面で固定される。

ピストン固定部１３ｄは、操作ロッド９に届くまでは突き出していないため、ピストン支え１１ｂと操作ロッド９との間の空間から排気穴１３ａまでのガス排気流路が確保される。すなわち、ピストン支え１１ｂと操作ロッド９とで囲まれる空間Ｅは、一部が遮断部１３ｃにより形作られて排気穴１３ａまで繋がっており、ガス排気流路は、アーク空間から途中ピストン支え１１ｂと操作ロッド９との間の空間Ｅを経由し排気穴１３ａまで至る流路として形成される。

換言すると、空間Ｅは冷却筒１３内の空間であり、排気穴１３ａを含む空間である。また、ピストン支え１１ｂの外部であって冷却筒１３の内部の空間Ｆは閉じられており、排気穴１３ａを含まない。冷却筒１３内の一部空間Ｅと空間Ｆは、ピストン支え１１ｂによって区分される。その結果、空間Ｅと対地絶縁筒１４内部の空間も区分される。なお、第２の実施形態と異なり、ピストン支え１１ｂが変形されたことで、遮断部１３ｇが設ける必要がなくなった結果、通電接触子１６は、その外周面がフランジ部分１３ｅの内周面に固定されている。

（２）について説明する。遮断部１３ｃは、第２の実施形態と異なり、凹みを有する形状であり、冷却筒１３の内壁から突き出る形ではなく、冷却筒１３の端面となっている。すなわち、冷却筒１３の対地絶縁筒１４側の端面において、内側である操作ロッド９側に突き出して途中から冷却筒１３内部に向けて軸方向に喰い込み、気密部１８ａが設けられた先端が操作ロッド９に接触している。操作ロッド９は遮断部１３ｃ及び気密部１８ａに対して摺動可能になっている。

（作用効果）
本実施形態によれば、第２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得ることができる。すなわち、電流遮断動作過程において、高温ガスはガス排気流路を通じて密閉容器１内に排出される。その際、ピストン支え１１ｂは途中から排気穴１３ａに向けて拡径していることで、高温ガスはスムーズに排気穴１３ａを介し密閉容器１内に排気されるとともに、ピストン支え１１ｂによって空間ＥとＦとが区分されるので、パッファシリンダ８が高温ガスに曝されることがない。そのため、パッファシリンダ８の熱的損傷や分解生成物の付着を防ぐことができ、通電接触子１６との通電性能を良好に維持することができる。

また、遮断部１３ｃが凹んだ形状にされていることで、空間Ｅを広げて高温ガスとの接触面積を大きくすることができ、遮断部１３ｃに接触した高温ガスを効率良く冷却し、低下した絶縁性能を回復させることができる。

（第４の実施形態）
（構成）
第４の実施形態について、図５を用いて説明する。第４の実施形態は、第１の実施形態乃至第３の実施形態に用いられる気密部を、帯状リングとＯリングから構成される気密部としている。図５は、気密部１８ａ、１８ｂの具体的構成を示す断面図である。

図５に示す気密部１８ａ、１８ｂは、第１の実施形態における帯状リング２０に加えて、Ｏリング２１を溝に取り付けて構成される。すなわち、このＯリング２１は弾性体であり、帯状リング２０の外周に配置され、帯状リング２０と遮断部１３ｃの溝１３ｆ又は遮断部１３ｇの溝１３ｈとに密着して挟まれる。

（作用効果）
本実施形態によれば、第１の実施形態乃至第３の実施形態と同様な作用効果に加えて、Ｏリング２１から帯状リング２０に押付け力が作用するため、気密性をさらに高めることができる。

（第５の実施形態）
（構成）
第５の実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。第５の実施形態は、第１の実施形態乃至第３の実施形態に用いられる気密部を、帯状リングと波板ばねとから構成される気密部としている。図６は、気密部１８ａ、１８ｂの具体的構成を示す断面図である。図７は、図６のＡ―Ａ断面図である。

図６に示す気密部１８ａ、１８ｂは、第１の実施形態における帯状リング２０に加えて、金属製の波板ばね２２を溝に取り付けたことを特徴とする。すなわち、この波板ばね２２は、波状に成形されて弾性を有し、帯状リング２０の外周に配置され、帯状リング２０と遮断部１３ｃの溝１３ｆ又は遮断部１３ｇの溝１３ｈとに挟まれる。図７に示すように、波板ばね２２の山の部分が、遮断部１３ｃの溝１３ｆ又は遮断部１３ｇの溝１３ｈに線で接触し、波板ばね２２の谷の部分が、帯状リング２０の外周面に線で接触する。

（作用効果）
本実施形態によれば、波板ばね２２から帯状リング２０に押付け力が作用するため、第４の実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、Ｏリング２１に比べて波板ばね２２は金属製なので耐熱性が高く、熱劣化の虞がないため、気密部１８ａ、１８ｂの耐久性を高めることができる。また、図７に示すように、波板ばね２２は波状に成形されているので、波の山と谷の部分でのみ帯状リング２０と、遮断部１３ｃの溝１３ｆ及び遮断部１３ｇの溝１３ｈとに線で接触する。このため、面接触より接触面積が小さくなるので、摩擦を軽減でき、操作ロッド９及びパッファシリンダ８の摺動性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５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。

例えば、気密部は、帯状リング２０によるものと、帯状リング２０に加えてＯリング２１又は波板ばね２２を用いるものの３種類を示したが、気密部１８ａ、１８ｂは、何れか１種類で構成しても良いし、種類を異ならせて構成しても良い。

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乃至第５の実施形態では、固定部を固定して、可動部のみ軸方向に移動させるよう構成したが、固定部に対して可動部が相対的に移動するように、固定部も軸方向に移動させるように構成しても良い。

また、第１乃至第５の実施形態では、パッファ室は容積可変に構成されて室内が蓄圧されるように構成したが、アーク放電により高温にされたガスを取り込んで熱エネルギーによって蓄圧し、ガス流を発生させるように構成しても良い。

１ 密閉容器
２ 可動通電接触子
３ 固定通電接触子
４ 可動アーク接触子
５ 固定アーク接触子
６ 固定支え
６ａ 支持部
６ｂ フランジ部分
７ 絶縁ノズル
８ パッファシリンダ
９ 操作ロッド
９ａ 連通穴
１０ 絶縁ロッド
１１ パッファピストン
１１ａ 摺動面
１１ｂ ピストン支え
１１ｃ 連通穴
１２ パッファ室
１３ 冷却筒
１３ａ 排気穴
１３ｂ 排気穴
１３ｃ 遮断部
１３ｄ ピストン固定部
１３ｅ フランジ部
１３ｆ 溝
１３ｇ 遮断部
１３ｈ 溝
１４ 対地絶縁筒
１５ 導体
１６ 通電接触子
１７ アーク放電
１８ａ 気密部
１８ｂ 気密部
１９ 極間絶縁筒
２０ 帯状リング
２１ Ｏリング
２２ 波板ばね
Ａ〜Ｆ 空間

Claims (6)

1. 消弧性ガスが充填された密閉容器を有し、通電又は遮断を切り替えて電路を開閉するガス遮断器であって、
   前記遮断過程において、互いに開離させて両者の間に形成されるアーク空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、
   中空部分を有し、先端に前記第１のアーク接触子を取り付けた操作ロッドと、
   前記操作ロッドの側壁に設けられ、前記操作ロッドの中空部分と外部とを連通する連通穴と、
   前記連通穴よりも前記操作ロッドの後端側に配置される絶縁物と、
   前記アーク放電により熱せられた前記消弧性ガスを、前記アーク空間から前記操作ロッドの中空部分及び前記連通穴を介して前記密閉容器内へ排出するガス排気流路と、
   前記連通穴と前記絶縁物との間に介在し、前記連通穴が連通する前記操作ロッド外部の空間と、前記絶縁物が配置される空間とを区分する第１の遮断部と、
   前記操作ロッドの外周を囲むように前記密閉容器内に配置される冷却筒と、
   前記冷却筒の側壁に設けられる排気穴と、
   前記消弧性ガスを蓄圧し、前記アーク放電に吹き付けるためのガス流を発生させるパッファ室と、
   前記パッファ室の一端面となる摺動面と、
   前記摺動面に接続されたピストン支えと、を備え、
   前記絶縁物は、前記冷却筒の前記操作ロッド後端側の下端に接続される第１の絶縁筒を含み、
   前記連通穴と前記排気穴は、前記操作ロッドの中空部分、前記冷却筒内部、及び前記密閉容器内部を連通して前記ガス排気流路の一部を構成し、
   前記第１の遮断部は、前記連通穴及び前記排気穴より前記第１の絶縁筒が配置される空間側において、前記冷却筒の内壁から前記操作ロッドに向けて前記冷却筒内に横たわる障壁であり、
   前記ピストン支えは、前記操作ロッドの外周であって前記冷却筒内に配置され、前記摺動面から前記第１の絶縁筒側に延びて前記操作ロッドとの間で前記ガス排気流路の一部を形成し、前記排気穴よりも前記第１のアーク接触子側で拡径し、前記冷却筒との間の前記排気穴を含まない空間と、前記排気穴を含む前記ガス排気流路とを区分することを特徴とするガス遮断器。
2. 前記第１の遮断部が、凹みを有する形状であり、前記冷却筒の前記第１の絶縁筒側の端面として形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。
3. 前記第１の遮断部の内周面に気密部が設けられ、前記気密部に対し前記操作ロッドが摺動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス遮断器。
4. 前記気密部は、帯状リングにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器。
5. 前記気密部は、帯状リングと、前記帯状リングの外周に密着するように配置されたＯリングとにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器。
6. 前記気密部は、帯状リングと、前記帯状リングの外周に配置されたリング状でかつ波状に成形された金属製の波板ばねとにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器。
   

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