JP6479567B2 - 電力用遮断器 - 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電力用遮断器に関する。

現在、高電圧大容量の電力系統では、消弧性ガスによる電力用遮断器が広く使用されている。電力用遮断器は、電力系統における故障電流を速やかに遮断する。電力用遮断器は、遮断過程で一対の接点部を機械的に切り離す。この切り離しによって接触子間にアークが発弧する。電力用遮断器は、より安定的に電流を遮断するための方法として、遮断時に消弧性ガスを接点間のアークに吹き付けることで消弧する。

すなわち、電力用遮断器には、接点部の機械的な切り離しに連動して容積を減少させるパッファ室が備えられており、パッファ室は、容積減少に伴って内部の消弧性ガスを蓄圧する。そして、パッファ室は、蓄圧した消弧性ガスをアークに向けて噴出させる。アークは、両接点部が備える一対のアーク接触子の間に発弧する。電力用遮断器は、パッファ室に接続され、一対のアーク接触子の間のアーク発弧空間まで延びる絶縁ノズルを備えており、絶縁ノズルは、噴出した消弧性ガスを整流し、アークまで案内する。

消弧性ガスにはその優れたアーク消弧性能からＳＦ_６が主に用いられている。しかしながら、ＳＦ_６ガスは地球温暖化ガスであり、その使用量の削減が求められている。将来的にはＳＦ_６ガスではなく、地球温暖化係数の高くないガスを使用した電力用遮断器とすることが望ましい。現在のところ、ＳＦ_６ガスに匹敵する消弧性能を持つ消弧性ガスは見出されていない。

このため、ＳＦ_６ガスの使用量を減らす観点から、電力用遮断器の大きさを小さくする、特に消弧性ガスを充填した密閉容器の体積を小さくすることが求められている。消弧性ガスを充填する密閉容器を小さくするための技術的課題の一つとしては、耐電圧性能に関わる静電界に対する絶縁設計が挙げられる。これは電力用遮断器の主たる責務である電流遮断ではないが、閉極および開極状態において、雷インパルスや開閉インパルスおよび交流電圧に対して耐電圧性能を有することを機器として求められている。

すなわち、密閉容器の体積を縮小させた場合、密閉容器とそれ以外の部品間の距離が短くなる。そのため、各部品における電界が上昇する。その結果、耐電圧性能が低下してしまう。そこで、耐電圧性能を向上させた電力用遮断機器は、従来、電界上昇を抑えるために部品形状や部品配置を変更していた。この部品形状や部品配置の変更対象の１つに対向アーク接触子に係る変更があった。密閉容器の体積の縮小に伴い、対向アーク接触子の径が小さくなると、対向アーク接触子の先端に高電界部が集中する。この対向アーク接触子の電界を低下させる方法として、対向アーク接触子と対向通電接触子の間に、シールド電極を設置していた。

特開平１０−２６９９１３号公報 特開平１１−１１１１２７号公報 特開平１１−１７６３０１号公報

しかしながら、シールド電極を追加することで部品点数が増加するため、部品コストが増大するという問題があった。また、追加したシールド電極自体の電界も考慮しなければならないため、絶縁設計が複雑になる問題があった。

本実施形態に係る電力用遮断器は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、部品点数を増加させることなく、対向アーク接触子の先端の電界を低下させ、電力用遮断器の耐電圧性能を向上させることを目的としている。

また、上記の目的を達成するために、本実施形態の電力用遮断器は、電流遮断と投入を切り替える電力用遮断器であって、相対して配置され、相対的に接離可能な一対のアーク接触子と、前記アーク接触子の開離過程で発弧するアークに吹き付ける消弧性ガスを蓄圧するパッファ室と、前記パッファ室で蓄圧された消弧性ガスを整流して前記アークに案内する絶縁ノズルと、を備え、前記絶縁ノズルは、外面の直径の最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径の最大値をφｏｍａｘとしたとき、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘの関係を有し、内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、内面にノズル軸となす角がゼロでなく、該なす角が各々異なる２以上の内面傾斜部を有し、内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、外面にノズル軸となす角がゼロでない外面傾斜部を有し、消弧性ガスの最もノズル出口側に位置する前記内面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｉｆ、前記外面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｏとすると、θｉｆ＜θｏの関係を有すること、を特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本実施形態の電力用遮断器は、電流遮断と投入を切り替える電力用遮断器であって、相対して配置され、相対的に接離可能な一対のアーク接触子と、前記アーク接触子の開離過程で発弧するアークに吹き付ける消弧性ガスを蓄圧するパッファ室と、前記パッファ室で蓄圧された消弧性ガスを整流して前記アークに案内する絶縁ノズルと、を備え、前記絶縁ノズルは、外面の直径の最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径の最大値をφｏｍａｘとしたとき、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘの関係を有し、内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、内面にノズル軸となす角がゼロでない内面傾斜部を有し、内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、外面にノズル軸となす角がゼロでなく、該なす角が各々異なる２以上の外面傾斜部を有し、前記内面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｉ、消弧性ガスの最もノズル出口側に位置する前記外面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｏｆとすると、θｉ＜θｏｆの関係を有すること、を特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本実施形態の電力用遮断器は、電流遮断と投入を切り替える電力用遮断器であって、相対して配置され、相対的に接離可能な一対のアーク接触子と、前記アーク接触子の開離過程で発弧するアークに吹き付ける消弧性ガスを蓄圧するパッファ室と、前記パッファ室で蓄圧された消弧性ガスを整流して前記アークに案内する絶縁ノズルと、を備え、前記絶縁ノズルは、外面の直径の最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径の最大値をφｏｍａｘとしたとき、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘの関係を有し、内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、内面にノズル軸となす角がゼロでなく、該なす角が各々異なる２以上の内面傾斜部を有し、内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、外面にノズル軸となす角がゼロでなく、該なす角が各々異なる２以上の外面傾斜部を有し、消弧性ガスの最もノズル出口側に位置する前記内面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｉｆ、消弧性ガスの最もノズル出口側に位置する前記外面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｏｆとすると、θｉｆ＜θｏｆの関係を有すること、を特徴とする。

本実施形態の電力用遮断器の全体構成を示す断面図であり、図１（ａ）は、通常時の閉極（電流通電）状態を示し、図１（ｂ）は開極（電流遮断動作中）の状態を示している。 第１の態様に係る絶縁ノズルの形状を示す拡大図である。 第１の態様に係る絶縁ノズルを備える電力用遮断器の対向アーク接触子側に電圧を印加した場合の電位分布として等電位線を示し、（ａ）は対向アーク接触子近傍の全体図、（ｂ）は対向アーク接触子近傍の拡大図である。 第２の態様に係る絶縁ノズルの形状を示す拡大図である。 第３の態様に係る絶縁ノズルの形状を示す拡大図である。 第４の態様に係る絶縁ノズルの形状を示す拡大図である。

（全体構成）
まず、本実施形態に係る電力用遮断器の全体構成について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態の電力用遮断器の全体構成を示す断面図であり、図１（ａ）は、通常時の閉極（電流通電）状態を示し、図１（ｂ）は開極（電流遮断動作中）の状態を示している。

電力用遮断器は、外部から引き込まれる導体７ａと導体７ｂとの間に対向接点部１と可動接点部２を相対させて備える。対向接点部１は、導体７ａと接続された対向側支持部３に固定される。可動接点部２は、対向接点部１と接離する方向に摺動可能に可動側支持部４に嵌め込まれている。導体７ｂは、可動側支持部４と接続する。導体７ａ、対向側支持部３及び対向接点部１が一連に接続されて片側の電路が形成され、導体７ｂ、可動側支持部４及び可動接点部２が一連に接続されて他方の電路が形成される。

この電力用遮断器は、対向接点部１に対して可動接点部２を接触及び離反させることで導体７ａ側と導体７ｂ側の電路を開閉し、電流を導通及び遮断する。可動接点部２は、絶縁ロッド８２と接続されており、絶縁ロッド８２はバネ式や油圧式等の動力源である機構部８１に接続されている。可動接点部２は、機構部８１による絶縁ロッド８２の押し引きにより、対向接点部１に対して接離する。

電流遮断過程では、対向接点部１と可動接点部２との間にアーク９が発弧する。電力用遮断器は、対向接点部１と可動接点部２を収容する密閉容器６を有する。密閉容器６は、接地された金属や硝子などからなり、消弧性ガスが充填されている。また可動接点部２には、対向接点部１からの離反に連動して容積を減少させるパッファ室２４が設けられている。パッファ室２４は、容積減少によって消弧性ガスを蓄圧及びアーク９に向けて噴出し、アーク９を電流ゼロ点で消弧する。

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。

このような電力用遮断器は、円筒を主体とする部材によって組み立てられており、各部材は中心軸を一致させて密閉容器６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、対向接点部１及び対向側支持部３の各部材において可動接点部２に向かう方向を可動側、その反対を反可動側と呼び、可動接点部２及び可動側支持部４の各部材において対向接点部１に向かう方向を対向側、その反対を反対向側と呼ぶ。

まず、対向接点部１を固定する対向側支持部３は、両端が開口した中空円筒形状の導体である。対向側支持部３の内壁面には、棒状又は板状の部材である支持板３２が中心軸に向けて突き出るように固定されている。可動側支持部４は、内周面に摺動部４１が形成された両端開口の円筒形状の導体である。可動接点部２は、対向側の開口から挿通され、摺動部４１に外周面を接触させて支持される。

この可動側支持部４と対向側支持部３は離間配置され、絶縁筒５で継合される。突出部４２、３１は同径であり、絶縁筒５は、突出部４２、３１の一回り内周側で可動側支持部４と対向側支持部３を繋いでいる。絶縁筒５は、可動側支持部４と対向側支持部３との間の空間と密閉容器６の内壁面との間を絶縁し、対向側支持部３と可動側支持部４と共にアーク９を消弧する消弧室を形成する。この絶縁筒５は、ＦＲＰやエポキシ系樹脂製であり、中空円筒形が広く用いられている。ＦＲＰはマンドレルと言われる棒にＦＲＰシートを巻きつけることで円筒形状を構成するのに対し、エポキシ系樹脂では所謂型に注型することで円筒形状を成形する。

対向側支持部３に固定される対向接点部１は、対向通電接触子１１及び対向アーク接触子１２により構成されている。対向通電接触子１１は、円筒形状を有する両端開口の導体であり、可動側の開口縁が内部に膨出している。この対向通電接触子１１は、絶縁筒５の内周側に位置し、対向側支持部３の可動側の端面に立設され、可動側へ筒を延出させている。対向アーク接触子１２は、一端が丸みを帯びた中実の円柱状の導体である。この対向アーク接触子１２は、支持板３２に接続され、丸みを帯びた一端を可動側へ向けて中心軸上を延びている。

可動側支持部４に挿通される可動接点部２には、中心軸上に操作ロッド２３がコアとして配置され、該操作ロッド２３を芯とするバウムクーヘン状の空間であるパッファ室２４が操作ロッド２３の一回り外周に配置され、操作ロッド２３の対向側端面に可動アーク接触子２２が延設され、可動アーク接触子２２を包囲するように絶縁ノズル２５がパッファ室２４の対向側端面から対向側に向けて延設され、更に絶縁ノズル２５の一回り外周に可動通電接触子２１がパッファ室２４の対向側端面から対向側に向けて延設される。本実施形態では、対向アーク接触子１２は、先端が対向通電接触子１１よりも若干反対向側へ埋没し、換言すると、対向通電接触子１１が最も可動側へ突き出している。

コアとなる操作ロッド２３は、対向側が開口した中空の筒である。この操作ロッド２３は、反対向側端部が絶縁ロッド８２に繋がっており、絶縁ロッド８２を介して機構部８１に接続されている。操作ロッド２３が機構部８１によって押し引きされることによって、可動接点部２全体が対向側及び反対向側へ移動する。

操作ロッド２３から延設される可動アーク接触子２２は、両端が開口した円筒形状を有する導体である。可動アーク接触子２２の対向側開口縁は内部に膨出し、その膨出位置の内径は対向アーク接触子１２の外径と一致する。この可動アーク接触子２２は、対向アーク接触子１２との間でアーク９を引き受けるべく、導体としては最も対向側まで延びている。

可動アーク接触子２２は、操作ロッド２３の中心軸に沿った対向側への移動により、対向アーク接触子１２に向けて移動し、対向アーク接触子１２が可動アーク接触子２２の開口に差し込まれることで互いに接触し、導通できる状態となる。また、可動アーク接触子２２は、操作ロッド２３の中心軸に沿った反対向側への移動により、対向アーク接触子１２から離れる方向に移動し、対向アーク接触子１２が可動アーク接触子２２から引き抜かれることで互いに開離する。開離によってアーク９が発弧する。

なお、可動アーク接触子２２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２２は可撓性を有し、可動アーク接触子２２の開口縁の内径は、対向アーク接触子１２の外径より若干小さくされてすぼめられている。対向アーク接触子１２が可動アーク接触子２２の開口に差し込まれることで互いに接触し、導通できる状態となる。

操作ロッド２３の周りに位置するパッファ室２４は、操作ロッド２３と連動するシリンダ２４ａと位置不動のピストン２４ｂから構成されている。シリンダ２４ａは、孔あき有底のコップ形状を有する導体であり、有底端面を対向側に向けて、側面が操作ロッド２３を取り囲むように中心軸に沿って反対向側に延びている。シリンダ２４ａは、孔と操作ロッド２３を同軸にし、操作ロッド２３の対向側端面と面一にして連結される。シリンダ２４ａの有底端面に有する孔は、操作ロッド２３よりも一回り大きい。すなわち、操作ロッド２３の周りにシリンダ２４ａ内外を繋ぐ連通口２４ｃが形成されている。

ピストン２４ｂは、中心が開口したドーナツ形状の円盤である。可動側支持部４の内面からは、ピストン支え４３が延びており、ピストン２４ｂは、このピストン支え４３によって位置が固定されている。ピストン２４ｂは、シリンダ２４ａの有底端面と反対向側へ離れて対面設置される。まず、開口を操作ロッド２３が挿通することで、中心軸と直交平面を有する。また、ピストン２４ｂの外径はシリンダ２４ａの内径と略一致し、ピストン２４ｂはシリンダ２４ａに嵌め込まれる。

このパッファ室２４は、操作ロッド２３の外周面、シリンダ２４ａの内周面及びピストン２４ｂで画成された空間を有する。シリンダ２４ａは、操作ロッド２３の反対向側へ向けた移動に連動して有底端面をピストン２４ｂに近づけるように移動し、パッファ室２４の容積を減少させる。パッファ室２４内は蓄圧され、やがて連通口２４ｃから消弧性ガスをアーク９に向けて噴出させる。

可動アーク接触子２２を覆う絶縁ノズル２５は、シリンダ２４ａの連通口２４ｃ周りから筒を対向側へ延ばすように立設される。この絶縁ノズル２５は、特に限定されないが、耐アーク性の高い絶縁物材料を主体に構成されることが望ましい。絶縁物材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレンである。この絶縁ノズル２５は、連通口２４ｃ付近の基端から直線的に延び、途中から末広がりとなるダイバージェントノズルの形状を有し、ノズルの軸は電力用遮断器の中心軸と一致する。

また、シリンダ２４ａの連通口２４ｃの内周りには、可動アーク接触子２２を外側から被覆するように補助ノズル２６が対向側へ筒を延ばすように立設されている。この絶縁ノズル２５によって、パッファ室２４から連通口２４ｃを通して噴出した消弧性ガスが、絶縁ノズル２５と補助ノズル２５との間を通り、可動アーク接触子２２の先端に発弧するアーク９に向けて案内される。

絶縁ノズル２５の一回り外周の可動通電接触子２１は、端面が開口した円筒形状の導体である。可動通電接触子２１は、シリンダ２４ａの有底端面から対向側に向けて立設される。この可動通電接触子２１は、対向通電接触子１１と向かい合わせにされる。可動通電接触子２１の外径は、対向通電接触子１１の内部に膨出した開口縁部分の内径と一致している。

対向通電接触子１１の開口に可動通電接触子２１が差し込まれることで、対向通電接触子１１の内面と可動通電接触子２１の外面とが接触し、電気的に導通状態となる。対向通電接触子１１の開口から可動通電接触子２１が引き抜かれることで、対向通電接触子１１と可動通電接触子２１が開離する。

尚、対向通電接触子１１と可動通電接触子２１よりも、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２の方が深く差し込まれ、対向通電接触子１１と可動通電接触子２１が先に開離することで、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２との間にアーク９の発弧が引き受けられ、消弧性ガスの吹き付けにより、電流零点で消弧に至り、電流遮断となる。

（絶縁ノズルの第１の態様）
この電力用遮断器の絶縁ノズル２５の形状について更に詳細に説明する。図２は、第１の態様に係る絶縁ノズル２５の形状を示す拡大図である。図２に示すように、絶縁ノズル２５は、末広がり部分が直線的又は一の曲率で拡がっている。絶縁ノズル２５の外面の直径が最小となる外径最小位置２５ａの最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径が最大となる外径最大位置２５ｂの最大値をφｏｍａｘとする。このとき、絶縁ノズル２５の形状には、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘという関係が成立している。

また、絶縁ノズル２５の内面の直径が最小となる内径最小位置２５ｃより対向側には、すなわちノズル出口側には、内面に１つの内面傾斜部２５ｄが形成され、外面に１つの外面傾斜部２５ｅが形成される。この内面傾斜部２５ｄ及び外面傾斜部２５ｅは、沿面が中心軸に対して角度をもって延びている。この内面傾斜部２５ｄ及び外面傾斜部２５ｅの沿面は、中心軸方向に沿って径が不均一になっている。すなわち、沿面は滑らかな直線ではなく、凹凸部や曲線部等が形成されている。

内面傾斜部２５ｄの傾斜度を傾斜角θｉ、外面傾斜部２５ｅの傾斜度を傾斜角θｏとする。これら傾斜角は、内面傾斜部２５ｄと外面傾斜部２５ｅが全体として直線的である場合、絶縁ノズル２５の中心軸と内面傾斜部２５ｄと外面傾斜部２５ｅが各々なす角度であり、曲線で表される場合は曲線の弦と絶縁ノズル２５の中心軸がなす各々の角度である。これら傾斜角においては、θｉ＜θｏという関係が成立している。すなわち、末広がりの出口に向かって、絶縁ノズル２５の肉厚は増している。

図３は、この絶縁ノズル２５を備える電力用遮断器の対向アーク接触子１２側に電圧を印加した場合の電位分布として等電位線Ｌ１を示し、（ａ）は対向アーク接触子１２近傍の全体図、（ｂ）は対向アーク接触子１２近傍の拡大図である。この等電位線Ｌ１は、対向アーク接触子１２側に電位を与え、可動アーク接触子２２側及び密閉容器６を接地とし、表面電荷法にて、密閉容器６内部の電界を計算した結果である。同図において、本実施形態の等電位線Ｌ１を実線、従来の電力用遮断器の等電位線Ｌ２を破線で示している。従来の電力用遮断器における等電位線Ｌ２は、絶縁ノズルの形状以外は同じ条件で電界計算し、描画条件も同じである。

図３に示すように、本実施形態の電力用遮断器は、従来の電力用遮断器と比べて、等電位線Ｌ１が可動側に引き寄せられている。対向アーク接触子１２の先端近傍の等電位線Ｌ１も可動側に引き寄せられ、等電位線Ｌ１の間隔が広くなっている。等電位線Ｌ１の間隔が広くなると、電界は低下するため、対向アーク接触子１２先端の電界が低下する。そのため、対向アーク接触子１２及び可動アーク接触子２２が開離した状態でインパルス電圧や開閉インパルス電圧が印加されても、この絶縁ノズル２５の形状によって、接触子間および接触子−密閉容器間で電気的に絶縁された状態を保つ耐電圧性能を備えることができる。

従って、絶縁ノズル２５以外の部品形状の変更ないしは部品点数の追加をしなくても、対向アーク接触子１２先端の電界を低下させることが可能となり、電力用遮断器をコンパクト化し、ＳＦ_６ガスの使用量削減に貢献できる。

（絶縁ノズルの第２の態様）
図４は、第２の態様に係る絶縁ノズル２５の形状を示す拡大図である。図４に示すように、まず、絶縁ノズル２５の外面の直径が最小となる外径最小位置２５ａの最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径が最大となる外径最大位置２５ｂの最大値をφｏｍａｘとする。このとき、絶縁ノズル２５の形状には、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘという関係が成立している。

また、この絶縁ノズル２５は、末広がり部分の内面が２段階以上の傾斜角を有して拡がっている。本実施形態の絶縁ノズル２５は、末広がり部分の内面が２段階の傾斜角で拡がり、内面にスロート部から延びる第１の内面傾斜部２５ｄ１と、第１の内面傾斜部２５ｄ１に続き、最も対向側に位置する第２の内面傾斜部２５ｄ２を備えている。中心軸とのなす角度において、第１の内面傾斜部２５ｄ１の拡大率は、第２の内面傾斜部２５ｄ２の拡大率よりも大きい。この第２の内面傾斜部２５ｄ２の傾斜度を傾斜角θｉｆ、また外面傾斜部２５ｅの傾斜度を傾斜角θｏとする。このとき、これら傾斜角において、θｉｆ＜θｏという関係が成立する。

この第２の態様に係る絶縁ノズル２５においても、第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。更に、第２の態様の絶縁ノズル２５では、第１の態様と比較して、内面形状の設計自由度が高くなるため、ガス整流効果を詳細に制御することが可能となる。すなわち、内面に形成する最も対向側の傾斜の角度を外面の外面傾斜部２５ｅと比べて小さくなるようにすれば、その他、絶縁ノズル２５の内径を自由に設計しつてガス整流効果を制御できる。

（絶縁ノズルの第３の態様）
図５は、第３の態様に係る絶縁ノズル２５の形状を示す拡大図である。図５に示すように、まず、絶縁ノズル２５の外面の直径が最小となる外径最小位置２５ａの最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径が最大となる外径最大位置２５ｂの最大値をφｏｍａｘとする。このとき、絶縁ノズル２５の形状には、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘという関係が成立している。

また、この絶縁ノズル２５は、末広がり部分の外面が２段階以上の傾斜角を有して拡がっている。本実施形態の絶縁ノズル２５は、末広がり部分の外面が３段階の傾斜角で拡がり、スロート部から延びる第１の外面傾斜部２５ｅ１と、第１の外面傾斜部２５ｅ１に続き、最も対向側に位置する第２の外面傾斜部２５ｅ２と、第２の外面傾斜部２５ｅ２に続き、絶縁ノズル２５の最先端である平坦部２５ｅ３を備えている。

中心軸とのなす角度において、第１の外面傾斜部２５ｅ１の拡大率は、第２の外面傾斜部２５ｅ２の拡大率よりも小さい。また、平坦部２５ｅ３は、中心軸と平行に延び、換言すると傾斜角度はゼロである。すなわち、この絶縁ノズル２５の外面は、拡径の度合いが先端にかけて大きくなり、最後に平坦に戻る。傾斜角がゼロでない最も対向側の第２の外面傾斜部２５ｅ２の傾斜度を傾斜角θｏｆ、また内面傾斜部２５ｄの傾斜度を傾斜角θｉとする。このとき、これら傾斜角において、θｉ＜θｏｆという関係が成立する。

この第３の態様に係る絶縁ノズル２５においても、第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。更に、第２の態様の絶縁ノズル２５では、第１の態様と比較して、外面形状の設計自由度が高くなるため、絶縁ノズル２５の肉厚を細かく設定して軽量化することが可能となる。

（絶縁ノズルの第４の態様）
図６は、第４の態様に係る絶縁ノズル２５の形状を示す拡大図である。図６に示すように、まず、絶縁ノズル２５の外面の直径が最小となる外径最小位置２５ａの最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径が最大となる外径最大位置２５ｂの最大値をφｏｍａｘとする。このとき、絶縁ノズル２５の形状には、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘという関係が成立している。

また、この絶縁ノズル２５は、末広がり部分の内面が２段階以上の傾斜角を有して拡がっている。本実施形態の絶縁ノズル２５は、末広がり部分の内面が２段階の傾斜角で拡がり、内面にスロート部から延びる第１の内面傾斜部２５ｄ１と、第１の内面傾斜部２５ｄ１に続き、最も対向側に位置する第２の内面傾斜部２５ｄ２を備えている。中心軸とのなす角度において、第１の内面傾斜部２５ｄ１の拡大率は、第２の内面傾斜部２５ｄ２の拡大率よりも大きい。

また、この絶縁ノズル２５は、末広がり部分の外面が２段階以上の傾斜角を有して拡がっている。本実施形態の絶縁ノズル２５は、末広がり部分の外面が３段階の傾斜角で拡がり、スロート部から延びる第１の外面傾斜部２５ｅ１と、第１の外面傾斜部２５ｅ１に続き、最も対向側に位置する第２の外面傾斜部２５ｅ２と、第２の外面傾斜部２５ｅ２に続き、絶縁ノズル２５の最先端である平坦部２５ｅ３を備えている。

この第２の内面傾斜部２５ｄ２の傾斜度を傾斜角θｉｆ、傾斜角がゼロでない最も対向側の第２の外面傾斜部２５ｅ２の傾斜度を傾斜角θｏｆとする。このとき、これら傾斜角において、θｉｆ＜θｏｆという関係が成立する。つまり、第２の内面傾斜部２５ｄ２と第２の外面傾斜部２５ｅ２が対面する位置では先端にいくにつれて肉厚になっていく。

この第４の態様に係る絶縁ノズル２５は、第１、第２及び第３の態様を合わせた作用効果を得ることができる。すなわち、絶縁ノズル２５以外の部品形状の変更ないしは部品点数の追加をしなくても、対向アーク接触子１２先端の電界を低下させることが可能となり、電力用遮断器をコンパクト化し、ＳＦ_６ガスの使用量削減に貢献できる。また、内面形状の設計自由度が高くなるため、ガス整流効果を詳細に制御することが可能となる。そして、外面形状の設計自由度が高くなるため、絶縁ノズル２５の肉厚を細かく設定して軽量化することが可能となる。

（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４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乃至第４の実施形態では、対向接点部１を固定して、可動接点部２のみ軸方向に移動させるよう構成したが、対向接点部１に対して可動接点部２が相対的に移動するように、対向接点部１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４の実施形態では、機構部８１による機械的作用による蓄圧空間を有する電力用遮断器を示したが、本発明には、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電力用遮断器に対しても適用可能である。

１ 対向接点部
１１ 対向通電接触子
１２ 対向アーク接触子
２ 可動接点部
２１ 可動通電接触子
２２ 可動アーク接触子
２３ 操作ロッド
２４ パッファ室
２４ａ シリンダ
２４ｂ ピストン
２４ｃ 連通口
２５ 絶縁ノズル
２５ａ 外径最小位置
２５ｂ 外径最大位置
２５ｃ 内径最小位置
２５ｄ 内面傾斜部
２５ｄ１ 第１の内面傾斜部
２５ｄ２ 第２の内面傾斜部
２５ｅ 外面傾斜部
２５ｅ１ 第１の外面傾斜部
２５ｅ２ 第２の外面傾斜部
２５ｅ３ 平坦部
２６ 補助ノズル
３ 対向側支持部
３１ 突出部
３２ 支持板
４ 可動側支持部
４１ 摺動部
４２ 突出部
４３ ピストン支え
５ 絶縁筒
６ 密閉容器
７ａ 導体
７ｂ 導体
８１ 機構部
８２ 絶縁ロッド
９ アーク
Ｌ１ 等電位線
Ｌ２ 等電位線

Claims (3)

1. 電流遮断と投入を切り替える電力用遮断器であって、
   相対して配置され、相対的に接離可能な一対のアーク接触子と、
   前記アーク接触子の開離過程で発弧するアークに吹き付ける消弧性ガスを蓄圧するパッファ室と、
   前記パッファ室で蓄圧された消弧性ガスを整流して前記アークに案内する絶縁ノズルと、
   を備え、
   前記絶縁ノズルは、
   外面の直径の最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径の最大値をφｏｍａｘとしたとき、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘの関係を有し、
   内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、内面にノズル軸となす角がゼロでなく、該なす角が各々異なる２以上の内面傾斜部を有し、
   内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、外面にノズル軸となす角がゼロでない外面傾斜部を有し、
   消弧性ガスの最もノズル出口側に位置する前記内面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｉｆ、前記外面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｏとすると、θｉｆ＜θｏの関係を有すること、
   を特徴とする電力用遮断器。
2. 電流遮断と投入を切り替える電力用遮断器であって、
   相対して配置され、相対的に接離可能な一対のアーク接触子と、
   前記アーク接触子の開離過程で発弧するアークに吹き付ける消弧性ガスを蓄圧するパッファ室と、
   前記パッファ室で蓄圧された消弧性ガスを整流して前記アークに案内する絶縁ノズルと、
   を備え、
   前記絶縁ノズルは、
   外面の直径の最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径の最大値をφｏｍａｘとしたとき、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘの関係を有し、
   内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、内面にノズル軸となす角がゼロでない内面傾斜部を有し、
   内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、外面にノズル軸となす角がゼロでなく、該なす角が各々異なる２以上の外面傾斜部を有し、
   前記内面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｉ、消弧性ガスの最もノズル出口側に位置する前記外面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｏｆとすると、θｉ＜θｏｆの関係を有すること、
   を特徴とする電力用遮断器。
3. 電流遮断と投入を切り替える電力用遮断器であって、
   相対して配置され、相対的に接離可能な一対のアーク接触子と、
   前記アーク接触子の開離過程で発弧するアークに吹き付ける消弧性ガスを蓄圧するパッファ室と、
   前記パッファ室で蓄圧された消弧性ガスを整流して前記アークに案内する絶縁ノズルと、
   を備え、
   前記絶縁ノズルは、
   外面の直径の最小値をφｏｍｉｎ、外面の直径の最大値をφｏｍａｘとしたとき、φｏｍｉｎ＜０．７×φｏｍａｘの関係を有し、
   内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、内面にノズル軸となす角がゼロでなく、該なす角が各々異なる２以上の内面傾斜部を有し、
   内面の直径が最小となる位置よりも消弧性ガスのノズル出口側は、外面にノズル軸となす角がゼロでなく、該なす角が各々異なる２以上の外面傾斜部を有し、
   消弧性ガスの最もノズル出口側に位置する前記内面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｉｆ、消弧性ガスの最もノズル出口側に位置する前記外面傾斜部と前記ノズル軸とがなす傾斜角をθｏｆとすると、θｉｆ＜θｏｆの関係を有すること、
   を特徴とする電力用遮断器。
   

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