WO2018109931A1

WO2018109931A1 - ガス絶縁開閉装置

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Publication number: WO2018109931A1
Application number: PCT/JP2016/087587
Authority: WO
Inventors: 和長金谷; 網田　芳明; 永田　寿一; 晃輔色見; 尚隆飯尾; 正将安藤
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-21
Also published as: JPWO2018109931A1; EP3561840A1; CN110088866B; CN110088866A; EP3561840A4; EP3561840B1; JP6823082B2

Abstract

滞留する熱ガスを効率よく除去して絶縁性能の向上を図り、高電圧用開閉器に要求される遮断責務を容易に達成可能なガス絶縁開閉装置を提供する。可動シールド２３の内部には操作ロッド２５のピストン２５ａを隔壁として、可動接触子ベース２２側には圧縮室３０を、可動接触子２１側には吸込み室３１を、それぞれ形成する。圧縮室３０は、開極動作時のピストン２５ａの移動により圧縮室３０内の絶縁性ガスを圧縮して連通孔２５ｃ、中空部２５ｂ及び通気孔２１aを介して固定アーク接触子１１と可動接触子２１間に発生したアーク４０に絶縁性ガスを吹付ける。吸込み室３１は、ピストン２５ａの移動により室内の空間を広がることで室内の圧力を低下させアーク４０による高熱ガスを可動接触子２１と可動シールド２３との間の隙間３１ａから吸い込む。

Description

ガス絶縁開閉装置

　本発明の実施形態は、絶縁特性を向上させたガス絶縁開閉装置に関する。

　電力系統の事故電流の遮断責務を持つ高電圧用の開閉装置には、小電流から大電流までを確実に遮断することが要求される。特に大電流の遮断に関しては、以下の二つの遮断責務を満足しなければならない。一つは、近距離線路故障（ＳＬＦ）電流を遮断する責務であり、もう一つは、遮断器端子短絡故障（ＢＴＦ）電流を遮断する責務である。ＳＬＦ電流とは、電流零点直後に生じる過渡回復電圧の立ち上がり初期において、その絶対値は低いが急峻な変化率を持つ三角波形の電圧が現れる電流である。ＢＴＦ電流とは、過渡回復電圧の初期の立ち上がりは緩やかであるが、終期には絶対値の高い電圧が印可される電流である。

　従来、上記二つの遮断責務を単一の接点部で達成する方式の開閉装置が広く採用されていた。しかし、二つの遮断責務を単一の接点部で達成させるとなると、接点部の可動部重量が重くなり、可動部を駆動させる操作機構への負担が大きくなる。したがって、単一の接点部で達成する方式は、極めて短い遮断時間が要求される用途には不向きとなる場合がある。

　遮断時間の短縮化が望まれる近年、接点部の可動部重量を軽くして、操作機構への負担を減らすことが要請されている。そこで、上記二つの遮断責務をそれぞれ別に果たすように各遮断責務に特化した接点部を複数設けた多点切り方式の開閉装置が提案されている。多点切り方式では、異なるタイプの接点部を電気的に直列に接続することで、複数種類の遮断責務を達成することが可能となる。遮断責務に特化した接点部としては、例えば真空遮断部やガス接点部などが知られている。

　真空遮断部は急峻な電圧変化を伴う遮断特性に優れた接点部であり、事故電流の遮断を行う。ガス接点部は絶縁性能が高い接点部であり、遮断後の絶縁を行う。これら２つの接点部を有する多点切り方式の開閉装置では、各接点部が異なる遮断責務を分担するので、各接点部あたりの可動部重量を軽量化することができる。そのため、操作機構への負担を低減することができ、遮断時間を効率よく短縮化することが可能である。したがって、多点切り方式の開閉装置は、極めて短い遮断時間が要求される用途にも好適であると言える。

特開２０１５－４３６５６号公報ＷＯ２０１５／１８５０９５Ａ１特開昭５５－０５３８２４号公報特開平８－３２１２３３号公報特開２００２－０７５１４８号公報特開２００８－１１２６３３号公報実開昭６１－１４４４４号公報特開２０１４－７２０３２号公報特開２０１５－７９６３５号公報特開２０１５－１８５３８１号公報特開２０１５－１８５４６７号公報ＵＳＰ５，２５８，５９０ＵＳＰ５，２５８，５９０

　多点切り方式の開閉装置において、遮断責務を分担する接点部として、事故電流の遮断を行う真空遮断部と、遮断後の絶縁を行うガス接点部とを設けた場合、次のような課題がある。すなわち、真空遮断部が事故電流を消弧するとき、事故電流が消弧されるまでの間は、真空遮断部にアークが発生するが、それだけではなく、ガス接点部にもアークが発生する。

　したがって、ガス接点部内の絶縁性ガスがアークの発生によって高温の熱ガスとなる。この熱ガスは、アークが消えた後も、ガス接点部の内部に長時間滞留することとなる。その結果、ガス接点部の絶縁性能が低下するおそれがある。特に、滞留する熱ガスの量が多いと、ガス接点部において再点弧が生じる可能性があり、遮断自体が不成功に終わることになりかねない。

　本実施形態は、上記の課題を解決するために提案されたものであり、滞留する熱ガスを効率よく除去して絶縁性能の向上を図り、高電圧用の開閉装置に要求される遮断責務を容易に達成可能なガス絶縁開閉装置を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するため、本発明の実施形態は、絶縁性ガスを密封した圧力容器と、前記圧力容器に互いに対向して配置された固定接触子ベース及び可動接触子ベースと、前記固定接触子ベースに固定された固定アーク接触子と、前記固定アーク接触子を囲むように前記固定接触子ベースに固定された固定シールドと、前記固定シールドに配置された固定通電接触子と、前記固定通電接触子に対向して可動自在に配置された可動接触子と、前記可動接触子を囲むように前記可動接触子ベースに固定された可動シールドと、前記可動接触子に連結されピストンが固定された操作ロッドと、前記操作ロッドを往復動させて前記可動接触子を前記固定アーク接触子及び前記固定通電接触子に対し離接させる操作機構と、を備えたガス絶縁開閉装置において、次の構成要素（１）～（６）を備える。

(１)前記可動シールドの内部には、前記操作ロッドの前記ピストンを隔壁として、前記可動接触子ベース側には圧縮室を、前記可動接触子側には吸込み室を、それぞれ形成する。
(２)前記操作ロッドには、中空部と、当該中空部と前記圧縮室とを連通する連通孔とを設ける。
(３)前記可動接触子には前記可動接触子の端面から前記操作ロッドの前記中空部まで貫通した通気孔を設ける。
(４)前記圧縮室は、開極動作時の前記操作ロッドの移動に伴う前記ピストンの移動により室内の前記絶縁性ガスを圧縮し、前記連通孔、前記中空部及び前記通気孔を介して、前記固定アーク接触子と前記可動接触子との間に発生したアークに前記絶縁性ガスを吹付ける。
(５)前記可動接触子の外周部と前記可動シールドの内周部との間には隙間を設ける。
(６)前記吸込み室は、開極動作時の前記操作ロッドの移動に伴う前記ピストンの移動により室内の空間を広がることで室内の圧力を低下させ前記アークによって熱せられた高温の前記絶縁性ガスを前記隙間から室内に吸い込む。

第１の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の閉路状態を示す断面図。第１の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の開路状態を示す断面図。第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の閉路状態を示す断面図。第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の開路状態を示す断面図。第３の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の閉路状態を示す断面図。第３の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の開路状態を示す断面図。第４の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の閉路状態を示す断面図。第４の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の開路状態を示す断面図。

　以下、本発明に係るガス絶縁開閉装置の実施形態について、図面を参照して説明する。下記の実施形態に係るガス絶縁開閉装置はいずれも、遮断責務を分担可能な複数の接点部が電気的に直列に接続されたものであり、接点部であるガス接点部に適用されるものである。

［第１の実施形態］
（構成）
　図１及び図２を用いて第１の実施形態の構成ついて説明する。図１は第１の実施形態の閉路状態を示す断面図、図２は第１の実施形態の開路状態を示す断面図である。図１及び図２に示すように、ガス絶縁開閉装置1には、絶縁性ガスを密封した圧力容器２が設けられている。圧力容器２の内部には固定接触子部１０及び可動接触子部２０が対向して配置されている。

　可動接触子部２０には、圧力容器２の外部に向かって可動軸３が延出されており、可動軸３には操作機構５が接続されている。操作機構５は圧力容器２に取り付けられている。操作機構５は、可動軸３を介して可動接触子部２０を直線的に往復動させ、固定接触子部１０に対して可動接触子部２０を離接させる機構である。

　以下の説明では、固定接触子部１０及び可動接触子部２０が相対的に近づく端部を各接触部１０、２０の先端部とし、その反対側を基端部とする。図１及び図２において、可動接触子部２０では、図１の右側が基端部側であり、反対側が先端部側である。一方、固定接触子部１０では、図１の右側が先端部側であり、反対側が基端側である。なお、先端部が端面である場合、先端面とも呼ぶこととする。

（固定接触子部）
　固定接触子部１０には、固定アーク接触子１１と、固定通電接触子１２と、固定接触子ベース１３と、固定シールド１４とが同心円状に配置されている。固定シールド１４の内側には、バネ１６が配置されている。

　固定接触子ベース１３は、圧力容器２に固定されている。固定接触子ベース１３の中心部分には棒状の固定アーク接触子１１が取り付けられている。固定接触子ベース１３の先端面には当該ベース１３の外径寸法よりも細い円筒部１３ａが突出して形成されており、この円筒部１３ａを囲うようにして固定通電接触子１２が配置されている。

　固定通電接触子１２は、周方向に複数配置されており、先端部が内側に向かって屈曲されている。固定通電接触子１２は、バネ１６によって内側方向に付勢されると同時に、固定接触子ベース１３の円筒部１３ａの外周部に当接することでバネ１６による内側への移動が制限されている。

　固定シールド１４は、固定通電接触子１２を囲うようにして固定接触子ベース１３の外周面に固定されている。固定シールド１４の先端部は、固定通電接触子１２の先端部を覆うように内側に向かって屈曲されている。固定シールド１４の先端部には円形の開口部１４ａが形成されている。

　固定アーク接触子１１の先端部には耐弧性を有する耐弧金属１５が固着されている。耐弧金属１５は外方に膨らんだ紡錘形状となっている。固定アーク接触子１１には長手方向に先端部側が割れているスリット１７が設けられている。スリット１７は、互いに平行となるように複数設けられている。これらスリット１７があることで、固定アーク接触子１１は先端部が径方向に変形するばね性を持っている。

（可動接触子部）
　可動接触子部２０には、可動接触子２１と、可動接触子ベース２２と、可動シールド２３と、操作ロッド２５とが同心円状に配置されている。このうち、操作ロッド２５は、先端部に可動接触子２１が、基端部に可動軸３が、それぞれに連結されている。操作ロッド２５は、操作機構５により可動軸３が往復動作を行うことにより、固定アーク接触子１１及び固定通電接触子１２に対して可動接触子２１を離接させる部材である。

　操作ロッド２５には、ディスク状のピストン２５ａが固定されている。また操作ロッド２５には、中心部分に長手方向に延びる中空部２５ｂが設けられている。さらに操作ロッド２５には、中空部２５ｂと直交して中空部２５ｂから操作ロッド２５の外周部に至る連通孔２５ｃが設けられている。連通孔２５ｃは中空部２５ｂと後述する圧縮室３０とを連通する孔である。

　可動接触子２１は、操作ロッド２５の先端部に取り付けられており、固定通電接触子１２の長手方向に対向して可動自在に配置されている。可動接触子２１が固定シールド１４の開口部１４ａに対して挿入可能となるように、可動接触子２１の外径寸法は、固定シールド１４の開口部１４ａの内径寸法よりも小さく形成されている。可動接触子２１が固定シールド１４の開口部１４ａに挿入された時、可動接触子２１は、外周部が固定通電接触子１２の内周部に接するように設けられている。

　可動接触子２１の先端部には、耐弧性を有する耐弧金属２４が固着されている。耐弧金属２４は、内周部に固定アーク接触子１１の耐弧金属１５が接離するようにリング状に設けられている。つまり、可動接触子部２０において、前記操作ロッド２５と可動接触子２１とが、開極動作時及び閉極動作時に可動する部材である。一方、可動接触子部２０であっても、可動接触子ベース２２は圧力容器２に固定される部材であり、可動シールド２３は可動接触子ベース２２に固定される部材である。

　可動接触子２１において、耐弧金属１５が挿入する部分から見て基端部側には、可動接触子２１の長手方向に伸びる通気孔２１ａが複数設けられている。通気孔２１ａは可動接触子２１の端面から操作ロッド２５の中空部２５ｂまで貫通する孔である。通気孔２１ａの先端部側の開口部は、固定アーク接触子１１の耐弧金属１５の先端部と向かい合うように配置されている。

　可動接触子ベース２２は、圧力容器２に固定されている。可動接触子ベース２２は、中空の円筒状部材であり、内部は圧力容器２の内部空間２２ａと連通している。可動接触子ベース２２の先端部には、厚みがあるフランジ部２２ｄが形成されている。可動接触子ベース２２のフランジ部２２ｄの端面において、開極動作時の終了時点で操作ロッド２５の連通孔２５ｃと向かい合う角部分を、ガス流量制限部２２ｅとする。ガス流量制限部２２ｅは、所定の間隔を持って、開極動作時の終了時に連通孔２５ｃの少なくとも一部を覆うように設けられている。

　可動接触子ベース２２のフランジ部２２ｄの中央には保持穴２２ｃが開口されている。保持穴２２ｃには操作ロッド２５が挿入されている。可動接触子ベース２２の保持穴２２ｃの内周部と操作ロッド２５の外周部との間には、隙間３３が形成されている。この隙間３３が、可動接触子ベース２２のガス流量制限部２２ｅが連通孔２５ｃを覆う時の間隔となる。

　隙間３３には可動接触子ベース２２の内周部及び操作ロッド２５の外周部に接するようにして、集電接触子２６及び摺動パッキン２７が配置されている。可動接触子ベース２２のフランジ部２２ｄにおいて集電接触子２６は基端部寄りに、摺動パッキン２７は先端部寄りに、それぞれ取り付けられている。摺動パッキン２７が隙間３３に設置されたため、隙間３３から可動接触子ベース２２の内部空間２２ａ側に向かって、圧縮室３０にて圧縮された絶縁性ガスが流れることはない。また、摺動パッキン２７は、開極動作時の終了時に操作ロッド２５の連通孔２５ｃの一部を塞ぐように構成されている。

　可動シールド２３は、可動接触子ベース２２のフランジ部２２ｄの外周部に固定されており、先端面には可動接触子２１の外周部を囲むようにして円形の開口部２３ａが形成されている。可動接触子２１の外径寸法は、開口部２３ａの内径寸法よりも小さく形成されている。そのため、可動接触子２１の外周部と可動シールド２３の開口部２３ａの内周部との間には、隙間３１ａが設けられる。

　可動シールド２３の内部空間には、操作ロッド２５のピストン２５ａを隔壁として、２つの空間が形成される。１つが可動接触子ベース２２側に形成される圧縮室３０であり、もう１つが可動接触子２１側に形成される吸込み室３１である。圧縮室３０の内径の方が吸込み室３１の内径よりも大きく設定されている。可動シールド２３の内周部とピストン２５ａの外周部との間には隙間３４が形成されている。隙間３４には可動シールド２３の内周部及びピストン２５ａの外周部に接するように摺動パッキン２８が配置されている。

　圧縮室３０は、操作ロッド２５のピストン２５ａと、操作ロッド２５の外周部と、可動接触子ベース２２のフランジ部２２ｄと、可動シールド２３の内周部によって囲まれた空間である。圧縮室３０は、開極動作時の操作ロッド２５の移動に伴うピストン２５ａの移動により室内の絶縁性ガスを圧縮するようになっている。また、圧縮室３０は、連通孔２５ｃ、中空部２５ｂ及び複数の通気孔２１ａを介して、固定アーク接触子１１側の耐弧金属１５と可動接触子２１側の耐弧金属２４との間に発生したアーク４０（図２に図示）に対し、圧縮した絶縁性ガスを吹付ける。なお、圧縮室３０内の絶縁性ガスは、熱ガスに比べて、低温であるため、圧縮室３０内の絶縁性ガスを低温ガスと呼ぶこととする。

　吸込み室３１は、操作ロッド２５のピストン２５ａと、操作ロッド２５の外周部と、可動接触子２１の外周部と、可動シールド２３の内周部によって囲まれた空間である。吸込み室３１は、開極動作時の操作ロッド２５の移動に伴うピストン２５ａの移動により室内の空間を広がることで室内の圧力を低下させ、アーク４０によって熱せられた高温の絶縁性ガス（以下、熱ガスと呼ぶ）を、隙間３１ａから室内に吸い込む部分である。

（開極動作）
　以上の構成を有する第1の実施形態の開極動作について、図１に示す閉路状態から図２に示す開路状態に至るまでを説明する。まず、図１に示す閉路状態において、可動接触子２１は固定アーク接触子１１及び固定通電接触子１２と接しており、通電状態となっている。

　閉路状態では、固定通電接触子１２は、バネ１６の弾性力によって可動接触子２１の外周部に押し付けられている。また、閉路状態では、固定アーク接触子１１は、複数のスリット１７によって半径方向に縮むように変形するため、固定アーク接触子１１の先端部に固着された耐弧金属１５は外周方向に付勢されて可動接触子２１の内周部に押し付けられている。

　以上のような閉路状態を初期状態として、外部から送られた開極指令によって操作機構５が始動し、可動軸３が図１の右側に駆動すると、操作ロッド２５及び可動接触子２１も右側に駆動する。したがって、可動接触子２１は、まず固定通電接触子１２から開離する。このとき、固定アーク接触子１１は可動接触子２１に接しているため、可動接触子２１と固定通電接触子１２との間にはアーク４０は発生しない。

　その後、開極動作が進み、可動接触子２１が固定アーク接触子１１から開離すると、可動接触子２１側の耐弧金属２４と、固定アーク接触子１１側の耐弧金属１５との間には、アーク４０（図２に示す）が発生する。アーク４０は非常に高温であるため、その周囲の絶縁性ガスは高温の熱ガスとなり、固定アーク接触子１１と可動接触子２１の間に滞留する。

　開極動作がさらに進むと、ガス絶縁開閉装置１に直列に接続された他の開閉装置（不図示）によって事故電流が遮断される。そのため、固定アーク接触子１１と可動接触子２１間に発生していたアーク４０は消滅する。しかし、アーク４０が消滅しても、固定アーク接触子１１と可動接触子２１の間には、アーク４０による熱ガスが依然として滞留したままである。したがって、遮断後の過渡回復電圧に対して絶縁性能が低下した状態となっている。

　そこで第１の実施形態では、絶縁性能の低下を抑えるべく、次のような動作を行う。すなわち、開極動作に際して、操作ロッド２５の移動に伴い右側に駆動するピストン２５ａが、圧縮室３０室内の低温ガスを圧縮する。圧縮室３０室内で圧縮された低温ガスは、連通孔２５ｃと中空部２５ｂと複数の通気孔２１ａを順次通って、固定アーク接触子１１と可動接触子２１との間に吹き付けられる。

　また、開極動作に際して、ピストン２５ａが右側に駆動することで、吸込み室３１の内部空間が広がり、室内の絶縁性ガスの圧力は周囲よりも低下する。このとき、吸込み室３１の内部空間とアーク４０の発生空間とは、可動接触子２１の外周部と可動シールド２３の開口部２３ａの内周部との間に設けた隙間３１ａによって連通する。そのため、耐弧金属２４及び可動接触子２１の周囲に存在する熱ガスを、隙間３１ａを介して、吸込み室３１の内部に取り込むことができる。

　開極動作の終了時には、可動接触子ベース２２のフランジ部２２ｄの端面に設けたガス流量制限部２２ｅが、操作ロッド２５の連通孔２５ｃの少なくとも一部を覆い、且つ摺動パッキン２７が連通孔２５ｃの一部を塞いだ状態となる（図２の状態）。開極動作は図１の状態から図２の状態になると終了する。開極動作の終了時には、可動接触子２１は可動シールド２３の内部に完全に収容される。

（閉極動作）
　次にガス絶縁開閉装置１の図２に示す開路状態から図１に示す閉路状態に至る閉極動作について説明する。まず、図２に示す開路状態において、可動接触子２１は固定アーク接触子１１及び固定通電接触子１２と離れ、非通電状態となっている。

　以上のような開路状態を初期状態として、外部から送られた閉極指令によって操作機構５が始動し、可動軸３が図２の左側に駆動すると、操作ロッド２５及び可動接触子２１が左側に駆動して、可動接触子２１は固定アーク接触子１１と閉接した後、固定通電接触子１２と閉接する。

　閉極動作が進むとピストン２５ａが図２の左側に駆動するため、圧縮室３０の内部空間が広がり、絶縁性ガスの圧力は周囲より低下する。したがって、連通孔２５ｃと中空部２５ｂと通気孔２１ａを介して、固定アーク接触子１１の周囲の絶縁性ガスを圧縮室３０の内部に取り込む。

　また、ピストン２５ａが図２の左側に駆動することで、吸込み室３１内部の絶縁性ガスを圧縮し、隙間３１ａを介して可動接触子２１の耐弧金属２４側に絶縁性ガスを噴き出す。閉極動作は図２の状態から図１の状態になると終了し、可動接触子２１は固定アーク接触子１１及び固定通電接触子１２と閉接して通電状態となる。

（作用と効果）
（１）第１の実施形態では、圧縮室３０では、開極動作時の操作ロッド２５の移動に伴うピストン２５ａの移動によって室内の絶縁性ガスを圧縮し、連通孔２５ｃ、中空部２５ｂ及び複数の通気孔２１ａを介してアーク４０に低温ガスを吹付ける。このとき、複数の通気孔２１ａが、固定アーク接触子１１の耐弧金属１５が挿入する部分に向かい合っている。

　そのため、通気孔２１ａは、アーク４０による熱ガスに対して、圧縮室３０からの低温ガスを、集中的に且つ大量に、吹付けることができる。したがって、アーク４０による熱ガスを効率よく冷却することができ、アーク４０が発生した空間から、滞留した熱ガスを四方に拡散させ、固定アーク接触子１１と可動接触子２１との間から吹き払うことができる。

　しかも、第１の実施形態では、ピストン２５ａの移動開始により圧縮室３０内の絶縁性ガスを圧縮するので、開極動作の初期段階から、アーク４０の発生空間に向かって低温ガスを吹き付けることが可能である。したがって、熱ガスを迅速に拡散させることができ、絶縁性能の向上に寄与することができる。

　以上のような熱ガスの拡散と同時に、第１の実施形態では、吸込み室３１によりアーク４０による熱ガスを吸い込むことができる。そのため、固定アーク接触子１１と可動接触子２１の間から熱ガスを効率よく除去することができる。このとき、吸込み室３１への熱ガスの流入路となる隙間３１ａは、可動接触子２１の外周部に位置する。

　したがって、低温ガスの吹付けにより可動接触子２１の外周部に沿って拡散した熱ガスが、隙間３１ａに向かってスムーズに流れ込むことができる。しかも、第１の実施形態では、ピストン２５ａの移動開始により吸込み室３１内の圧力が低下するので、吸込み室３１は、開極動作の初期段階から、隙間３１ａを通して熱ガスを素早く吸込むことができる。

　上述したように、第１の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１においては、固定アーク接触子１１と可動接触子２１の間から熱ガスを除去するため、固定アーク接触子１１と可動接触子２１が再点弧する心配が無い。そのため、遮断後の過渡回復電圧に対し良好な絶縁性能を得ることができる。したがって、ガス絶縁開閉装置１では高電圧用の開閉装置に要求される遮断責務を容易に達成することが可能であり、操作機構５の負担を軽減させて遮断時間の短縮化に寄与することができる。

（２）第１の実施形態では、開極動作の終了時に、可動接触子ベース２２のフランジ部２２ｄのガス流量制限部２２ｅが、操作ロッド２５の連通孔２５ｃの少なくとも一部を覆うので、圧縮室３０に連通する連通孔２５ｃの断面積は減少する。そのため、開極動作の終了直前には、圧縮室３０から通気孔２１ａに向かって流れる低温ガスの流量を減らすことができ、圧縮室３０内の圧力は上昇する。

　その結果、ピストン２５ａには開極動作時の駆動方向とは反対方向つまり図２の左方向に働くパッファ反力が増加することになり、開極動作の終了間際では操作ロッド２５及び可動接触子２１を制動することができる。これにより、開極動作終了時に発生する衝撃力を緩和することができ、動作信頼性を高めることができる。

（３）第１の実施形態においては、開極動作時の終了時に、摺動パッキン２７は操作ロッド２５の連通孔２５ｃの一部だけを塞いでいる。つまり、連通孔２５ｃが摺動パッキン２７によって完全には封じられていない。したがって、前段にて述べたように、開極動作の終了直前には圧縮室３０からの低温ガスの流出量を減らすものの、これをゼロとするわけではなく、連通孔２５ｃを通して低温ガスを、圧縮室３０から通気孔２１ａ側へと抜いている。

　その結果、開極動作の終了直前には、低温ガスの流出量の低減により圧縮室３０内の圧力が上昇したとしても、圧縮室３０が過剰に圧力上昇することがない。このため、開極動作終了時において、パッファ反力によりピストン２５ａが図２の左側に逆行することを防ぐことが可能となる。

（４）第１の実施形態では閉極動作の終了直前において、圧縮室３０の内部空間が広がり、絶縁性ガスの圧力が周囲より低下する。その一方で、吸込み室３１では圧力が周囲より上昇してピストン２５ａには閉極動作時の駆動方向とは反対方向つまり図１の右方向にパッファ反力が働く。そのため、閉極動作の終了間際に、操作ロッド２５及び可動接触子２１を確実に制動することができ、閉極動作終了時に発生する衝撃力を緩和することが可能である。

（５）第１の実施形態では、バネ１６が固定通電接触子１２を可動接触子２１の外周部に押し付けている。そのため、電気的な抵抗が小さくなり、通電による発熱を抑えることができる。また、固定アーク接触子１１は複数のスリット１７によって半径方向に縮むように変形することで外周方向への弾性力が与えられ、固定アーク接触子１１を可動接触子２１の内周部に押し付けている。したがって、固定通電接触子１２側と同様に、電気的な抵抗が小さくなり、通電による発熱を抑えることができるといったメリットがある。

［第２の実施形態］
（構成）
　図３及び図４を用いて第２の実施形態の構成について説明する。図３は第２の実施形態の閉路状態を示す断面図、図４は第２の実施形態の開路状態を示す断面図である。なお、第１の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

　第２の実施形態では、可動接触子ベース２２のフランジ部２２ｄには、複数の第１の吸気孔２２ｂが形成されている。第１の吸気孔２２ｂは、可動接触子ベース２２における内部空間２２ａと圧縮室３０とを連通させ、閉極動作時に内部空間２２ａ内の絶縁性ガスを圧縮室３０内へ吸い込むための孔である。

　圧縮室３０の内部にはリング板状のバルブ３２が配置されている。バルブ３２は、可動シールド２３の内周部に形成した溝３２ａにはめ込まれており、溝３２ａの端部に当接することで、移動範囲が制限される。溝３２ａは、閉極動作時の終了時におけるバルブ３２の位置決め部である。バルブ３２は、圧縮室３０の圧力が内部空間２２ａの圧力より高くなると、圧力差によって第１の吸気孔２２ｂを塞ぐ構造となっている。

（開極動作）
　以上の構成を有する第２の実施形態の開極動作について、図３に示す閉路状態から図４に示す開路状態に至るまでを説明する。ただし、第１の実施形態における開極動作と同様の点については説明を省略する。

　開極動作時は、ピストン２５ａが図３の右側に駆動することで圧縮室３０の圧力が内部空間２２ａの圧力よりも高くなり、バルブ３２が第１の吸気孔２２ｂを塞ぐ（図４の状態）。そのため、第１の吸気孔２２ｂを通って内部空間２２ａから圧縮室３０内に絶縁性ガスが流入することがない。

　したがって、ピストン２５ａの駆動により圧縮室３０内の低温ガスを効率よく圧縮することができ、連通孔２５ｃと中空部２５ｂと通気孔２１ａを介して、固定アーク接触子１１側に圧縮室３０内の低温ガスを強く噴き出すことができる。更に第２の実施形態においても第１の実施形態と同様、吸込み室３１の内部空間が広がり絶縁性ガスの圧力が周囲より低下することで、耐弧金属２４の周囲の絶縁性ガスを、隙間３１ａから吸込み室３１の内部に取り込む。

（閉極動作）
　第２の実施形態の閉極動作について、図４に示す開路状態から図３に示す閉路状態に至るまでを説明する。ただし、第１の実施形態における閉極動作と同様の点については説明を省略する。

　閉極動作時はピストン２５ａが図４の左側に駆動することで圧縮室３０の圧力が内部空間２２ａの圧力よりも低くなり、バルブ３２が第１の吸気孔２２ｂを開放する。そのため、内部空間２２ａの絶縁性ガスは第１の吸気孔２２ｂを介して圧縮室３０内に流れ込み、圧縮室３０の内部空間が広がることによる圧力低下を抑えることができる。したがって、圧縮室３０の圧力低下に伴って、ピストン２５ａが閉極動作方向（図４の左方向）へ動きにくくなるということがない。閉極動作時の終了時にはバルブ３２が溝３２ａの端部に当接することで、バルブ３２の位置決めがなされる。

（作用と効果）
　第２の実施形態では、前記第１の実施形態と同様な作用及び効果を得ることができ、更に次のような独自の作用及び効果がある。すなわち、閉極動作時には、バルブ３２が第１の吸気孔２２ｂを開放することで、可動接触子ベース２２の内部空間２２ａから第１の吸気孔２２ｂを介して圧縮室３０内に絶縁性ガスが流れ込む。そのため、圧縮室３０の圧力が低下することがなく、ピストン２５ａに対して発生する閉路動作への抑制力が減少する。

　しかも、第２の実施形態では、圧縮室３０内へ絶縁性ガスを供給する空間として、可動接触子ベース２２の内部空間２２ａを採用しているので、圧縮室３０内への絶縁性ガスの流入量を確保し易い。また、第１の吸気孔２２ｂの大きさを変えるなどして絶縁性ガスの流量調整も容易である。その結果、最小のエネルギーで閉路動作を実施することが可能となり、操作機構５への負担軽減をより進めて遮断時間のさらなる短縮化が可能である。

［第３の実施形態］
（構成）
　図５及び図６を用いて第３の実施形態の構成について説明する。図５は第３の実施形態の閉路状態を示す断面図、図６は第３の実施形態の開路状態を示す断面図である。なお、第１の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

　第３の実施形態では、ピストン２５ａには複数の第２の吸気孔２５ｄが形成されている。第２の吸気孔２５ｄは、圧縮室３０と吸込み室３１を連通させ、前記第１の吸気孔２２ｂと同じく、閉極動作時に圧縮室３０内へ絶縁性ガスを吸い込むための孔である。

　圧縮室３０の内部にはリング板状のバルブ３２が配置されている。バルブ３２は、操作ロッド２５の外周部に固定した止め輪３２ｂによって移動範囲が制限されている。止め輪３２ｂは、閉極動作時の終了時におけるバルブ３２の位置決め部である。さらに、バルブ３２は、圧縮室３０の圧力が吸込み室３１の圧力より高くなると圧力差により第２の吸気孔２５ｄを塞ぐ構造となっている。

（開極動作）
　以上の構成を有する第３の実施形態の開極動作について、図５に示す閉路状態から図６に示す開路状態に至るまでを説明する。ただし、第１の実施形態における開極動作と同様の点については説明を省略する。

　開極動作時はピストン２５ａが図５の右側に駆動することで圧縮室３０の圧力が吸込み室３１の圧力よりも高くなり、バルブ３２が第２の吸気孔２５ｄを塞ぐ。そのため、第２の吸気孔２５ｄを通って吸込み室３１から圧縮室３０内に絶縁性ガスが流入することがなく、圧縮室３０では絶縁性ガスを効率よく圧縮することができる。

　したがって、連通孔２５ｃと中空部２５ｂと通気孔２１ａを介して、圧縮室３０から、固定アーク接触子１１側に圧縮室３０内の低温ガスを強く噴き出すことができる。更に第３の実施形態においても、第１及び第２の実施形態と同様、吸込み室３１の内部空間が広がり絶縁性ガスの圧力が周囲より低下することで、耐弧金属２４の周囲の絶縁性ガスを、隙間３１ａから吸込み室３１の内部に取り込む。

（閉極動作）
　第３の実施形態の閉極動作について、図６に示す開路状態から図５に示す閉路状態に至るまでを説明する。ただし、第１の実施形態における閉極動作と同様の点については説明を省略する。

　閉極動作時はピストン２５ａが図６の左側に駆動することで圧縮室３０の圧力が吸込み室３１の圧力よりも低くなり、バルブ３２が第２の吸気孔２５ｄを開放する。そのため、吸込み室３１の絶縁性ガスは第２の吸気孔２５ｄを介して圧縮室３０に流れ込み、吸込み室３１内の絶縁性ガスが減り、圧縮室３０内の絶縁性ガスが増える。

　したがって、圧縮室３０と吸込み室３１の圧力を均一化することができ、圧縮室３０の圧力低下と、吸込み室３１の圧力上昇とを同時に抑えることが可能である。これにより、ピストン２５ａが閉極動作方向（図６の左方向）へ動きにくくなるということがない。閉極動作時の終了時にはバルブ３２が止め輪３２ｂに当接することで、バルブ３２の位置決めがなされる。

（作用と効果）
　第３の実施形態では、前記第１の実施形態及び第２の実施形態と同様な作用と効果を得ることができ、更には閉極動作時に、圧縮室３０の圧力低下だけではなく、吸込み室３１の圧力上昇に関してもこれを抑制することができる。そのため、閉極動作時において、ピストン２５ａに発生する閉路動作の抑制力を確実に減少させることができ、一層小さいエネルギーで閉路動作を実施することが可能となる。したがって、操作機構５への負担軽減をさらに進めて、遮断時間の短縮化を効率よく行うことができる。

［第４の実施形態］
（構成）
　図７及び図８を用いて第４の実施形態の構成について説明する。図７は第４の実施形態の閉路状態を示す断面図、図８は第４の実施形態の開路状態を示す断面図である。なお、第１の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

　第４の実施形態は、図１と図２に示す可動接触子２１の通気孔２１ａに関する変形例である。通気孔２１ｂは、操作ロッド２５の中空部２５ｂと接続される部分から可動接触子２１の端面に向かって絶縁性ガスの流路断面積を拡大するように形成されている。つまり、通気孔２１ｂは、中空部２５ｂとの連通部分から低温ガスの噴き出し部分へ向けて流路断面積が拡大するようになっている。第４の実施形態では通気孔２１ｂの数を一つとする。

（作用と効果）
　以上の第４の実施形態では、前記第１の実施形態と同様な作用と効果に加えて、次のような独自の作用と効果がある。すなわち、第４の実施形態でも、開路動作時に圧縮室３０で圧縮された低温ガスは、連通孔２５ｃと中空部２５ｂを介して通気孔２１ａから噴出する。

　このとき、通気孔２１ｂは、中空部２５ｂとの連通部から固定アーク接触子１１への噴き出し部へかけて流路断面積が大きくなっている。そのため、通気孔２１ｂを通過する低温ガスは、熱ガスに対して噴出する際の流速が上昇する。したがって、熱ガスをより効率的に冷却し、吹き散らすことが可能となる。その結果、遮断後の過渡回復電圧に対してさらに良好な絶縁性能を得ることができる。

［他の実施形態］
　本発明のいくつか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り、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら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、可動接触子２１の外周部に沿って形成される隙間３１ａの形状や寸法、可動接触子２１の形状や寸法、可動接触子２１に形成される通気孔２１ａの数や形状や寸法、操作ロッド２５に形成される中空部２５ｂや連通孔２５ｃの数や形状や寸法などは、適宜選択可能であり、アーク４０の発生空間に向けて噴き出す低温ガスの流出量を簡単に調整することで、アーク４０による熱ガスの拡散及び冷却を効率良く実施することが可能である。また、可動接触子ベース２２の端面や摺動パッキン２７において、開極動作時の終了時に連通孔２５ｃを覆う面積の大きさなども、操作ロッド２５や可動接触子２１の制動を実現させる範囲で適宜変更可能である。

１…ガス絶縁開閉装置
２…圧力容器
３…可動軸
５…操作機構
１０…固定接触子部
１１…固定アーク接触子
１２…固定通電接触子
１３…固定部
１３ａ…円筒部
１４…固定シールド
１４ａ、２３ａ…開口部
１５、２４…耐弧金属
１７…スリット
２０…可動接触子部
２１…可動接触子
２１ａ、２１ｂ…通気孔
２２…可動接触子ベース
２２ａ…内部空間
２２ｂ…第１の吸気孔
２２ｃ…保持穴
２２ｄ…フランジ部
２２ｅ…ガス流量制限部
２３…可動シールド
２５…操作ロッド
２５ａ…ピストン
２５ｂ…中空部
２５ｃ…連通孔
２５ｄ…第２の吸気孔
２６…集電接触子
２７、２８…摺動パッキン
３０…圧縮室
３１…吸込み室
３１ａ、３３、３４…隙間
３２…バルブ
３２ａ…溝
３２ｂ…止め輪
４０…アーク

Claims

　絶縁性ガスを密封した圧力容器と、
　前記圧力容器に互いに対向して配置された固定接触子ベース及び可動接触子ベースと、
　前記固定接触子ベースに固定された固定アーク接触子と、
　前記固定アーク接触子を囲むように前記固定接触子ベースに固定された固定シールドと、
　前記固定シールドに配置された固定通電接触子と、
　前記固定通電接触子に対向して可動自在に配置された可動接触子と、
　前記可動接触子を囲むように前記可動接触子ベースに固定された可動シールドと、
　前記可動接触子に連結されピストンが固定された操作ロッドと、
　前記操作ロッドを往復動させて前記可動接触子を前記固定アーク接触子及び前記固定通電接触子に対し離接させる操作機構と、を備えたガス絶縁開閉装置において、
　前記可動シールドの内部には、前記操作ロッドの前記ピストンを隔壁として、前記可動接触子ベース側には圧縮室を、前記可動接触子側には吸込み室を、それぞれ形成し、
　前記操作ロッドには、中空部と、当該中空部と前記圧縮室とを連通する連通孔とを設け、
　前記可動接触子には前記可動接触子の端面から前記操作ロッドの前記中空部まで貫通した通気孔を設け、
　前記圧縮室は、開極動作時の前記操作ロッドの移動に伴う前記ピストンの移動により室内の前記絶縁性ガスを圧縮し、前記連通孔、前記中空部及び前記通気孔を介して、前記固定アーク接触子と前記可動接触子との間に発生したアークに前記絶縁性ガスを吹付け、
　前記可動接触子の外周部と前記可動シールドの内周部との間には隙間を設け、
　前記吸込み室は、開極動作時の前記操作ロッドの移動に伴う前記ピストンの移動により室内の空間を広がることで室内の圧力を低下させ前記アークによって熱せられた高温の前記絶縁性ガスを前記隙間から室内に吸い込むことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
　前記圧縮室と向かい合う前記可動接触子ベースの端面には、閉極動作時に前記絶縁性ガスを前記圧縮室内へ吸い込むための第１の吸気孔を形成し、
　前記第１の吸気孔には、開極動作時に当該吸気孔を塞ぎ、閉極動作時に当該吸気孔を開放するバルブを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
　前記ピストンには、前記吸込み室と前記圧縮室とを連通し、閉極動作時に前記吸込み室内の前記絶縁性ガスを前記圧縮室内へ吸い込むための第２の吸気孔を形成し、
　前記第２の吸気孔には、開極動作時に当該吸気孔を塞ぎ、閉極動作時に当該吸気孔を開放するバルブを取り付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス絶縁開閉装置。
　前記バルブは前記圧縮室内に配置したことを特徴とする請求項２又は３に記載のガス絶縁開閉装置。
　閉極動作時の終了時における前記バルブの位置決めを行うバルブ位置決め部を設けたことを特徴とする請求項２～４のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
　前記通気孔は、前記操作ロッドの前記中空部と接続される部分から前記可動接触子の端面に向かって前記絶縁性ガスの流路断面積を拡大するように形成したことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
　前記通気孔を複数配置したことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
　前記固定アーク接触子及び前記固定通電接触子の少なくとも一方を、前記可動接触子側に付勢したことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
　前記可動接触子ベースの端面には、開極動作時の終了時に前記連通孔の少なくとも一部を覆うガス流量制限部を設けたことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
　前記可動接触子ベースの内周部及び前記操作ロッドの外周部に接するようにして摺動パッキンを配置し、
　前記摺動パッキンは開極動作時の終了時に前記操作ロッドの前記連通孔の一部を塞ぐように構成したことを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。