WO2020003347A1 - ガス遮断器 - Google Patents

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大策 山田
光馬 佐藤
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三菱電機株式会社
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    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear

Definitions

  • the present invention relates to a gas circuit breaker having a fixed arc contact and a movable arc contact provided in a tank filled with an insulating gas.
  • the gas circuit breaker separates the movable arc contact in contact with the fixed arc contact from the fixed arc contact when interrupting the current flowing through the conductor provided in the tank.
  • the gas circuit breaker is provided with a means for rapidly extinguishing an arc generated between a movable arc contact and a fixed arc contact.
  • a puffer chamber in which an insulating gas is stored in a tank and a cylindrical nozzle that covers a movable arc contact are provided, so that arc extinction can be expedited by spraying the insulating gas. .
  • Such a gas circuit breaker extinguishes an arc by spraying an insulating gas, whose pressure has been increased in a puffer chamber, toward an arc in a nozzle to cool a space that has become hot due to the generation of the arc.
  • Patent Literature 1 discloses a gas insulated disconnector that changes a traveling direction of an arc by the action of an electromagnetic force according to the direction of a magnetic field generated by a permanent magnet and the direction of a current. According to the technique of Patent Literature 1, the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet is orthogonal to the direction of the operation axis for operating the movable arc contact, whereby the arc is extended in the circumferential direction around the operation axis.
  • the arc is extended using a permanent magnet in addition to the blowing of the insulating gas, so that the breaking performance can be further improved.
  • a permanent magnet similar to that of Patent Document 1 is added to the above-described conventional gas circuit breaker, the arc generated between the movable arc contact and the fixed arc contact is surrounded by a nozzle. The arc is elongated in the space within the nozzle.
  • the gas circuit breaker has a problem that it is difficult to quickly extinguish the arc because the space where the arc can be extended is limited in the nozzle. Therefore, even if the technology of Patent Document 1 is applied to the conventional gas circuit breaker, there is a problem that it is difficult to improve the breaking performance.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a gas circuit breaker capable of improving shutoff performance.
  • a gas circuit breaker according to the present invention is arranged on an operation axis with its tip directed to one side in a first direction parallel to the operation axis.
  • a fixed arc contact, a movable arc contact capable of reciprocating between a position at the time of contact with the tip of the fixed arc contact and a position at a distance from the tip of the fixed arc contact on the operation axis, and a first direction.
  • a permanent magnet provided with magnetic poles arranged in a second direction perpendicular to.
  • the fixed arc contact has a shape that is gradually widened from the tip toward the other side of the first direction, away from the operating axis.
  • FIG. 8 is a sectional view of the fixed arc contact taken along the line VIII-VIII shown in FIG.
  • FIG. 1 is a sectional view of a main part of a gas circuit breaker 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a part of the configuration provided in the arc-extinguishing chamber of the gas circuit breaker 100.
  • the arc-extinguishing chamber is disposed in a tank that is a metal container.
  • the gas circuit breaker 100 supplies an alternating current to a conductor provided in the tank and interrupts the alternating current flowing through the conductor.
  • illustration of the arc-extinguishing chamber, the tank, and the conductor is omitted.
  • An insulating gas is sealed in the tank.
  • the insulating gas is a gas having electrical insulation and arc extinguishing properties, such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas.
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis are three axes perpendicular to each other.
  • the direction parallel to the X axis is defined as the first direction, that is, the X axis direction.
  • the direction parallel to the Y axis is defined as a second direction, that is, the Y axis direction.
  • a direction parallel to the Z axis is defined as a Z direction which is a third direction.
  • a direction indicated by an arrow is defined as a plus X direction
  • a direction opposite to the arrow is defined as a minus X direction.
  • FIG. 1 shows an XY cross section.
  • the gas circuit breaker 100 includes a cylindrical fixed main contact 11, a fixed arc contact 12 arranged inside the fixed main contact 11, and a fixed shield 13 covering the fixed main contact 11 and the fixed arc contact 12.
  • the fixed main contact 11 and the fixed arc contact 12 constitute a fixed contact 10 which is a fixed contact in the arc-extinguishing chamber.
  • the fixed contact 10 is connected to a conductor.
  • the fixed shield 13 shields the fixed main contact 11 and the fixed arc contact 12 from an electric field generated when the conductor is energized.
  • the gas circuit breaker 100 includes a cylindrical movable main contact 21, a movable arc contact 22 disposed inside the movable main contact 21, and a movable shield 23 covering the movable main contact 21 and the movable arc contact 22.
  • the movable main contact 21 and the movable arc contact 22 constitute a movable contact 20 which is a contact that is movable in the arc-extinguishing chamber.
  • the movable contact 20 is connected to a conductor.
  • the movable shield 23 shields the movable main contact 21 and the movable arc contact 22 from an electric field generated when the conductor is energized.
  • the gas circuit breaker 100 applies a current by bringing the movable contact 20 into contact with the fixed contact 10, and cuts off the current by separating the movable contact 20 from the fixed contact 10.
  • the end of the fixed main contact 11 on the minus X direction side is opened so that the movable main contact 21 can be fitted thereinto when being inserted.
  • the gas circuit breaker 100 has a driving device for operating the movable contact 20. In FIG. 1, the illustration of the driving device is omitted.
  • the movable arc contact 22 can reciprocate on the operation shaft 30 between a position where the movable arc contact comes into contact with the tip 14 of the fixed arc contact 12 and a position where the movable arc contact 22 is separated from the tip 14 of the fixed arc contact 12.
  • the movable arc contact 22 moves along an operation axis 30 parallel to the X axis.
  • the movable arc contact 22 has a cylindrical shape through which the fixed arc contact 12 can be inserted and withdrawn.
  • the fixed arc contact 12 is disposed on the operation axis 30.
  • the center of the fixed arc contact 12 in the YZ section and the center of the movable arc contact 22 in the YZ section are located on the operation axis 30.
  • the fixed arc contact 12 is disposed such that the tip 14 is directed to a side in the minus X direction, which is one side in the X-axis direction. Note that the fixed arc contact 12 may be referred to as the tip 14 not only at one point on the operating axis 30 but also around the one point.
  • the fixed arc contact 12 has a shape that is gradually widened from the distal end 14 in a direction away from the operating axis 30 as it goes to the other side in the X-axis direction, that is, the side in the plus X direction.
  • a root portion of the fixed arc contact 12, which is an end on the positive X direction side, is fixed to the fixed shield 13. In FIG. 1, the illustration of the root portion is omitted.
  • a cylindrical nozzle 31 is attached to an end of the movable main contact 21 on the plus X direction side.
  • the nozzle 31 extends from the movable main contact 21 in the plus X direction.
  • the portion on the plus X direction side of the movable arc contact 22 is covered by the portion on the minus X direction side of the nozzle 31.
  • the nozzle 31 moves with the movable contact 20.
  • a resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) is used as a material for the nozzle 31.
  • the movable main contact 21 is provided with a puffer chamber 24 in which an insulating gas is stored, and an outlet 25 penetrating between the puffer chamber 24 and the inner wall of the movable main contact 21.
  • a puffer chamber 24 in which an insulating gas is stored
  • an outlet 25 penetrating between the puffer chamber 24 and the inner wall of the movable main contact 21.
  • the fixed arc contact 12 is provided with a first permanent magnet 32 and a second permanent magnet 33.
  • the first permanent magnet 32 is fitted on the surface of the fixed arc contact 12 on one side in the Y-axis direction, that is, on the side in the plus Y direction.
  • the second permanent magnet 33 is fitted on the surface of the fixed arc contact 12 on the other side in the Y-axis direction, that is, in the minus Y direction.
  • a broken line indicates a magnetic line of force between the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the fixed arc contact 12 included in the gas circuit breaker 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view of the fixed arc contact 12 taken along the line III-III shown in FIG.
  • FIG. 2 shows an XY cross section.
  • FIG. 3 shows a YZ section. 2 and 3, hatching indicating a cross section is omitted.
  • the material of the portion 16 including the tip 14 of the fixed arc contact 12 is made of a metal such as tungsten which is unlikely to be melted by the arc.
  • a metal such as aluminum or copper is used as the material of the portion 17 of the fixed arc contact 12 on the plus X direction side of the portion 16. By using aluminum or copper, the influence on the magnetic force can be reduced.
  • the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 are fitted in a joint portion of the portion 17 with the portion 16.
  • a metal having lower electric resistance than the material forming the fixed arc contact 12 is used as the material of the fixed main contact 11.
  • the fixed arc contact 12 has a shape obtained by deforming a conical shape centered on the operation axis 30 so as to have a rounded shape near the apex.
  • the side surface 15 of the fixed arc contact 12 on the plus X direction side from the vicinity of the rounded tip 14 is inclined away from the operation axis 30 toward the plus X direction. It forms a straight line.
  • the side surface 15 of the fixed arc contact 12 may be curved in the XY section shown in FIG.
  • the shape of the fixed arc contact 12 is not limited to the shape shown in FIG. 2 as long as the shape gradually widens in a direction away from the operation shaft 30 as it goes from the tip 14 toward the plus X direction.
  • the shape of the fixed arc contact 12 may be referred to as a tapered shape. As shown in FIG. 3, the YZ section of the fixed arc contact 12 is circular. The YZ section of the fixed arc contact 12 may have a shape other than a circle.
  • the magnetic poles of the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 are aligned so as to attract each other.
  • the first permanent magnet 32 is disposed so that the S pole 32a faces the minus Y direction, which is the side of the second permanent magnet 33, and the N pole 32b faces the positive Y direction.
  • the second permanent magnet 33 is arranged with the north pole 33b facing the first permanent magnet 32 and the south pole 33a facing the minus Y direction.
  • the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 are provided with the magnetic poles arranged in the Y-axis direction.
  • the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 are held on the fixed arc contact 12 by mutual magnetic force.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating arc extinction in the gas circuit breaker 100 shown in FIG. 4, illustration of a part of the configuration of the gas circuit breaker 100 shown in FIG. 1 is omitted.
  • the internal space of the nozzle 31 is narrowed at a constricted portion 37 located on the plus X direction side of the movable arc contact 22 so that the gas flow 36 from the outlet 25 shown in FIG. Further, the internal space of the nozzle 31 is gradually widened from the constricted portion 37 in the plus X direction so that the gas flow 36 directed to the arc 35 is directed to the periphery of the fixed arc contact 12. As described above, the progress of the gas flow 36 in the internal space of the nozzle 31 is controlled so that the gas flow 36 is more likely to be directed toward the base portion on the plus X direction side of the fixed arc contact 12.
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams illustrating the movement of the arc 35 by the action of the permanent magnet provided on the fixed arc contact 12 shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a state where the fixed arc contact 12 is viewed from the minus X direction side.
  • FIG. 6 shows an XY cross section of a portion including the tip 14 of the fixed arc contact 12.
  • the direction of the magnetic field near the tip 14 of the fixed arc contact 12 is the minus Y direction. Since the direction of the current when the movable contact 20 is separated from the fixed contact 10 is the X-axis direction, the arc 35 receives the electromagnetic force in the Z-axis direction. The traveling direction of the arc 35 is bent in the Z-axis direction by receiving the electromagnetic force. The running direction of the arc 35 is bent in one of the plus Z direction and the minus Z direction according to the direction of the alternating current when the movable contact 20 is separated from the fixed contact 10. In the examples shown in FIGS. 5 and 6, it is assumed that an electromagnetic force in the minus Z direction is generated as shown by a solid line arrow in FIG.
  • the gas circuit breaker 100 promotes the traveling of the arc 35 toward the root portion by the synergistic effect of the tapered shape of the fixed arc contact 12 and the control of the traveling direction of the gas flow 36 by the nozzle 31. be able to. Since the traveling of the arc 35 toward the root is promoted, the arc 35 can be directed to a space region having a lower temperature than a space region in the nozzle 31 which has been heated by the generation of the arc 35. Thereby, the cooling of the arc 35 can be promoted, so that the arc can be quickly extinguished.
  • the traveling direction of the arc 35 is bent in the Z-axis direction, so that the first permanent magnet 32 located on the surface of the fixed arc contact 12 on the plus Y direction side and the fixed arc contact 12
  • the running of the arc 35 to the second permanent magnet 33 located on the surface on the minus Y direction side is suppressed.
  • exposure of the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 to the arc 35 can be suppressed.
  • the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 may be provided other than the fixed arc contact 12.
  • the position of the first permanent magnet 32 and the position of the second permanent magnet 33 may be any position as long as an electromagnetic force can be applied to the arc 35.
  • the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 may be provided on any one of the fixed shield 13, the movable arc contact 22, the movable shield 23, and the tank.
  • the gas circuit breaker 100 includes a fixed arc contact 12 having a shape gradually widened in a direction away from the operation axis 30 in the positive X direction and a first arc contact in which magnetic poles are arranged in the Y axis direction.
  • the provision of the permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 enables rapid arc extinguishing.
  • the gas circuit breaker 100 has an effect that the breaking performance can be improved by rapid arc extinguishing.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the fixed arc contact 40 included in the gas circuit breaker 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view of the fixed arc contact 40 taken along line VIII-VIII shown in FIG.
  • the permanent magnet 41 is provided so as to be embedded inside the fixed arc contact 40.
  • the gas circuit breaker 100 according to the second embodiment has the same configuration as the gas circuit breaker 100 according to the first embodiment except that a fixed arc contact 40 is provided instead of the fixed arc contact 12 according to the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the configuration different from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 7 shows an XY cross section.
  • FIG. 8 shows a YZ section. 7 and 8, hatching indicating a cross section is omitted.
  • the fixed arc contact 40 has the same configuration as the fixed arc contact 12 of the first embodiment, except that a permanent magnet 41 is provided instead of the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33.
  • the permanent magnet 41 is disposed with the S pole 41a facing the minus Y direction side and the N pole 41b facing the plus Y direction side.
  • the permanent magnet 41 is provided with magnetic poles arranged in the Y-axis direction.
  • the permanent magnet 41 is arranged inside the portion 16. The end of the permanent magnet 41 on the plus X direction side and the end of the portion 16 on the plus X direction side are attached to the end of the portion 17 on the minus X direction side.
  • the permanent magnet 41 generates a magnetic field in the minus Y direction, similarly to the first permanent magnet 32 and the second permanent magnet 33 of the first embodiment. Also in Embodiment 2, the gas circuit breaker 100 can bend the traveling direction of the arc 35 by generating an electromagnetic force in the Z-axis direction.
  • the permanent magnet 41 since the permanent magnet 41 is embedded inside the fixed arc contact 40, the permanent magnet 41 can be prevented from being directly exposed to the arc. Since the permanent magnet 41 is disposed inside the fixed arc contact 40, the influence of the magnetic force of the permanent magnet 41 on the current can be reduced.
  • the gas circuit breaker 100 since the gas circuit breaker 100 is provided with the fixed arc contact 40 and the permanent magnet 41, rapid arc extinguishing is possible. Thereby, the gas circuit breaker 100 has an effect that the breaking performance can be improved by rapid arc extinguishing.

Abstract

ガス遮断器（１００）は、動作軸（３０）に平行な第１の方向のうちの一方の側へ先端（１４）が向けられて動作軸（３０）上に配置された固定アークコンタクト（１２）と、動作軸（３０）上にて、固定アークコンタクト（１２）の先端（１４）に接触するときの位置と固定アークコンタクト（１２）の先端（１４）から離されたときの位置とを往復可能な可動アークコンタクト（２２）と、第１の方向に垂直な方向である第２の方向に磁極が配列されて設けられた永久磁石である第１の永久磁石（３２）および第２の永久磁石（３３）と、を備える。固定アークコンタクト（１２）は、先端（１４）から第１の方向のうちの他方の側へ向かうにしたがい動作軸（３０）から離れる向きへ漸次広げられた形状を有する。

Description

ガス遮断器
　本発明は、絶縁ガスが封入されたタンク内に設けられた固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを有するガス遮断器に関するものである。
　ガス遮断器は、タンク内に設けられた導体を流れている電流を遮断する際に、固定アークコンタクトに接触された状態の可動アークコンタクトを固定アークコンタクトから引き離す。遮断性能の向上のために、ガス遮断器では、可動アークコンタクトと固定アークコンタクトとの間に発生するアークを消滅させる消弧を迅速に行うための手段が講じられている。従来のガス遮断器では、タンク内の絶縁ガスが溜められるパッファ室と、可動アークコンタクトを覆う筒状のノズルとが設けられて、絶縁ガスの吹き付けによる消弧の迅速化が図られることがある。かかるガス遮断器は、パッファ室において圧力が高められた絶縁ガスをノズル内においてアークへ向けて吹き付けて、アークの発生により高温となった空間を冷却することによって、消弧を行う。
　断路器あるいは接地開閉器では、アークの走行方向を電磁力の作用によって変化させ、アークを引き延ばすことによって遮断性能を向上させることが知られている。特許文献１には、永久磁石が発生させる磁界の向きと電流の向きとに応じた電磁力の作用によってアークの走行方向を変化させるガス絶縁断路器が開示されている。特許文献１の技術によると、永久磁石による磁界の向きを、可動アークコンタクトを動作させる動作軸の方向に直交させることで、動作軸を中心とする円周方向へアークが引き延ばされる。
特開２００２－３３４６３６号公報
　ガス遮断器においても、絶縁ガスの吹き付けに加えて、永久磁石が用いられたアークの引き延ばしが行われることで、遮断性能のさらなる向上が可能となる。ただし、上記する従来のガス遮断器に特許文献１と同様の永久磁石が付加された場合、可動アークコンタクトと固定アークコンタクトとの間に発生したアークの周囲がノズルによって囲われているために、ノズル内の空間でアークが引き延ばされる。ガス遮断器には、アークの引き延ばしが可能な空間がノズル内に限られるために消弧の迅速化が難しいという事情がある。そのため、従来のガス遮断器に特許文献１の技術が適用されても、遮断性能の向上を図ることが難しいという問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、遮断性能の向上を可能とするガス遮断器を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス遮断器は、動作軸に平行な第１の方向のうちの一方の側へ先端が向けられて動作軸上に配置された固定アークコンタクトと、動作軸上にて、固定アークコンタクトの先端に接触するときの位置と固定アークコンタクトの先端から離されたときの位置とを往復可能な可動アークコンタクトと、第１の方向に垂直な方向である第２の方向に磁極が配列されて設けられた永久磁石と、を備える。固定アークコンタクトは、先端から第１の方向のうちの他方の側へ向かうにしたがい動作軸から離れる向きへ漸次広げられた形状を有する。
　本発明によれば、遮断性能の向上が可能となる、という効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかるガス遮断器の要部断面図 図１に示すガス遮断器が有する固定アークコンタクトの拡大図 図２に示すIII－III線における固定アークコンタクトの断面図 図１に示すガス遮断器における消弧について説明する図 図２に示す固定アークコンタクトに設けられた永久磁石の作用によるアークの移動について説明する図 図２に示す固定アークコンタクトに設けられた永久磁石の作用によるアークの移動について説明する図 本発明の実施の形態２にかかるガス遮断器が有する固定アークコンタクトを示す図 図８は、図７に示すVIII－VIII線における固定アークコンタクトの断面図
　以下に、本発明の実施の形態にかかるガス遮断器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるガス遮断器１００の要部断面図である。図１には、ガス遮断器１００のうち消弧室に設けられる構成の一部を示している。消弧室は、金属製の容器であるタンク内に配置されている。ガス遮断器１００は、タンク内に設けられた導体への交流電流の投入と、導体を流れる交流電流の遮断とを行う。図１では、消弧室、タンクおよび導体の図示を省略している。タンクには、絶縁ガスが封入される。絶縁ガスは、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスなどの、電気的な絶縁性と消弧性とを有するガスである。
　図１と、後述する図２以降とにおいて、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な３軸とする。Ｘ軸に平行な方向を、第１の方向であるＸ軸方向とする。Ｙ軸に平行な方向を、第２の方向であるＹ軸方向とする。Ｚ軸に平行な方向を、第３の方向であるＺ軸方向とする。Ｘ軸方向のうち矢印で示す方向をプラスＸ方向、矢印とは逆の方向をマイナスＸ方向とする。Ｙ軸方向のうち矢印で示す方向をプラスＹ方向、矢印とは逆の方向をマイナスＹ方向とする。Ｚ軸方向のうち矢印で示す方向をプラスＺ方向、矢印とは逆の方向をマイナスＺ方向とする。図１には、ＸＹ断面を表している。
　ガス遮断器１００は、筒状の固定主コンタクト１１と、固定主コンタクト１１の内側に配置された固定アークコンタクト１２と、固定主コンタクト１１および固定アークコンタクト１２を覆う固定シールド１３とを備える。固定主コンタクト１１と固定アークコンタクト１２とは、消弧室において固定されたコンタクトである固定コンタクト１０を構成する。固定コンタクト１０は、導体に接続されている。固定シールド１３は、導体の通電時に生じる電界から固定主コンタクト１１と固定アークコンタクト１２とをシールドする。
　ガス遮断器１００は、筒状の可動主コンタクト２１と、可動主コンタクト２１の内側に配置された可動アークコンタクト２２と、可動主コンタクト２１および可動アークコンタクト２２を覆う可動シールド２３とを備える。可動主コンタクト２１と可動アークコンタクト２２とは、消弧室において可動とされたコンタクトである可動コンタクト２０を構成する。可動コンタクト２０は、導体に接続されている。可動シールド２３は、導体の通電時に生じる電界から可動主コンタクト２１と可動アークコンタクト２２とをシールドする。
　ガス遮断器１００は、固定コンタクト１０へ可動コンタクト２０を接触させることによって電流を投入し、固定コンタクト１０から可動コンタクト２０を引き離すことによって電流を遮断する。固定主コンタクト１１のうちマイナスＸ方向側の端は、投入時において可動主コンタクト２１を嵌め込み可能に開放されている。ガス遮断器１００は、可動コンタクト２０を動作させる駆動装置を有する。図１では、駆動装置の図示を省略している。
　可動アークコンタクト２２は、動作軸３０上にて、固定アークコンタクト１２の先端１４に接触するときの位置と固定アークコンタクト１２の先端１４から離されたときの位置とを往復可能とされている。可動アークコンタクト２２は、Ｘ軸に平行な動作軸３０に沿って移動する。可動アークコンタクト２２は、固定アークコンタクト１２を挿抜可能な筒形状をなしている。
　固定アークコンタクト１２は、動作軸３０上に配置されている。固定アークコンタクト１２のＹＺ断面における中心と、可動アークコンタクト２２のＹＺ断面における中心とは、動作軸３０上に位置している。固定アークコンタクト１２は、Ｘ軸方向のうちの一方の側であるマイナスＸ方向の側へ先端１４が向けられて配置されている。なお、固定アークコンタクト１２のうち動作軸３０上にある端の一点のみならず、当該一点の周囲の部分を含めて、先端１４と称する場合がある。
　固定アークコンタクト１２は、先端１４から、Ｘ軸方向のうちの他方の側であるプラスＸ方向の側へ向かうにしたがい動作軸３０から離れる向きへ漸次広げられた形状を有する。固定アークコンタクト１２のうちプラスＸ方向側の端部である根元部は、固定シールド１３に固定されている。図１では、根元部の図示を省略している。
　可動主コンタクト２１のうちプラスＸ方向側の端部には、筒状のノズル３１が取り付けられている。ノズル３１は、可動主コンタクト２１からプラスＸ方向へ延ばされている。可動アークコンタクト２２のうちプラスＸ方向側の部分は、ノズル３１のうちマイナスＸ方向側の部分によって覆われている。ノズル３１は、可動コンタクト２０とともに移動する。固定コンタクト１０との接触のために可動コンタクト２０を移動させることにより、固定アークコンタクト１２は、ノズル３１の内部へ挿入される。ノズル３１の材料には、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene，ＰＴＦＥ）等の樹脂が使用されている。
　可動主コンタクト２１には、絶縁ガスが溜められるパッファ室２４と、パッファ室２４と可動主コンタクト２１の内壁との間を貫く吹出口２５とが設けられている。固定コンタクト１０から可動コンタクト２０が引き離されたときに、パッファ室２４に絶縁ガスが押し込められることによって、パッファ室２４の内部の絶縁ガスの圧力が高められる。パッファ室２４の内部にて圧力が高められた絶縁ガスは、パッファ室２４から吹出口２５を通ってノズル３１へ吹き出される。吹出口２５は、図１に示す断面内の位置以外の位置にも設けられている。
　固定アークコンタクト１２には、第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とが設けられている。第１の永久磁石３２は、Ｙ軸方向のうちの一方の側であるプラスＹ方向の側において固定アークコンタクト１２の表面に嵌め込まれている。第２の永久磁石３３は、Ｙ軸方向のうちの他方の側であるマイナスＹ方向の側において固定アークコンタクト１２の表面に嵌め込まれている。図１と、後述する図２以降とにおいて、破線は、第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３との間における磁力線を表している。
　次に、固定アークコンタクト１２の詳細について説明する。図２は、図１に示すガス遮断器１００が有する固定アークコンタクト１２の拡大図である。図３は、図２に示すIII－III線における固定アークコンタクト１２の断面図である。図２には、ＸＹ断面を表している。図３には、ＹＺ断面を表している。図２および図３では、断面を示すハッチングを省略している。
　固定アークコンタクト１２のうち、先端１４を含む部分１６の材料には、アークによる溶融が生じにくい金属であるタングステン等が使用されている。固定アークコンタクト１２のうち部分１６よりもプラスＸ方向側の部分１７の材料には、アルミニウムまたは銅等の金属が使用されている。アルミニウムまたは銅が使用されることで、磁力へ及ぼす影響を少なくすることができる。第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とは、部分１７のうち部分１６との接合箇所に嵌め込まれている。固定主コンタクト１１の材料には、固定アークコンタクト１２を構成する材料よりも電気抵抗が低い金属が使用されている。
　固定アークコンタクト１２は、動作軸３０を中心とする円錐形状を、頂点付近に丸みを持たせるように変形させた形状をなしている。図２に示すＸＹ断面において、固定アークコンタクト１２のうち丸みを持たせた先端１４付近よりもプラスＸ方向側における側面１５は、プラスＸ方向へ向かうにしたがって動作軸３０から離れるように傾けられた直線をなしている。固定アークコンタクト１２の側面１５は、図２に示すＸＹ断面において曲線をなすものであっても良い。固定アークコンタクト１２の形状は、先端１４からプラスＸ方向の側へ向かうにしたがい動作軸３０から離れる向きへ漸次広げられた形状であれば良く、図２に示す形状に限られない。以下の説明にて、固定アークコンタクト１２が有する形状を、テーパ形状と称することがある。図３に示すように、固定アークコンタクト１２のＹＺ断面は円形をなしている。固定アークコンタクト１２のＹＺ断面は円形以外の形状であっても良い。
　第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とは、互いに引き付け合うように磁極が揃えられている。第１の永久磁石３２は、第２の永久磁石３３の側であるマイナスＹ方向側にＳ極３２ａ、プラスＹ方向側にＮ極３２ｂをそれぞれ向けて配置されている。第２の永久磁石３３は、第１の永久磁石３２の側であるプラスＹ方向側にＮ極３３ｂ、マイナスＹ方向側にＳ極３３ａをそれぞれ向けて配置されている。このように、第１の永久磁石３２および第２の永久磁石３３は、Ｙ軸方向に磁極が配列されて設けられている。第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とは、互いの磁力によって固定アークコンタクト１２に保持される。
　次に、ガス遮断器１００の動作について説明する。固定コンタクト１０と可動コンタクト２０との接触によって導体へ電流が投入されているとき、固定主コンタクト１１に可動主コンタクト２１が嵌め込まれるとともに、可動アークコンタクト２２に固定アークコンタクト１２が挿入されている。固定主コンタクト１１の抵抗が、固定アークコンタクト１２の部分１６の抵抗よりも低いことにより、固定コンタクト１０と可動コンタクト２０とでは、固定主コンタクト１１と可動主コンタクト２１との間において電流が流れる。固定コンタクト１０と可動コンタクト２０とにおいて、Ｘ軸方向へ電流が流れる。
　かかる状態から、可動コンタクト２０が駆動装置によってマイナスＸ方向へ移動するときに、固定コンタクト１０と可動コンタクト２０との間では、固定主コンタクト１１からの可動主コンタクト２１の引き離しよりも後に、可動アークコンタクト２２が固定アークコンタクト１２から引き離される。可動主コンタクト２１が固定主コンタクト１１から引き離されたときに、固定アークコンタクト１２と可動アークコンタクト２２との接触が残されていることにより、電流の流れは、固定主コンタクト１１と可動主コンタクト２１との間から、固定アークコンタクト１２と可動アークコンタクト２２との間へ移される。
　固定アークコンタクト１２と可動アークコンタクト２２との間へ電流の流れが移されてから、可動アークコンタクト２２が固定アークコンタクト１２から引き離されたときに、固定アークコンタクト１２と可動アークコンタクト２２との間にアークが発生する。
　図４は、図１に示すガス遮断器１００における消弧について説明する図である。図４では、図１に示すガス遮断器１００のうちの一部の構成については図示を省略している。アーク３５の発生当初において、アーク３５は、可動アークコンタクト２２から、固定アークコンタクト１２のうち先端１４付近へ向けて走行する。
　ノズル３１の内部空間は、図１に示す吹出口２５からのガス流３６をアーク３５へ向かわせるように、可動アークコンタクト２２よりもプラスＸ方向側に位置するくびれ部３７において狭められている。また、アーク３５へ向かわせたガス流３６を固定アークコンタクト１２の周囲へ向かわせるように、ノズル３１の内部空間は、くびれ部３７からプラスＸ方向へ向かうにしたがって漸次広げられている。このように、固定アークコンタクト１２のうちプラスＸ方向側の根元部のほうへガス流３６が向かい易くなるように、ノズル３１の内部空間におけるガス流３６の進行が制御されている。
　図５および図６は、図２に示す固定アークコンタクト１２に設けられた永久磁石の作用によるアーク３５の移動について説明する図である。図５には、固定アークコンタクト１２をマイナスＸ方向側から見た状態を示している。図６には、固定アークコンタクト１２のうち先端１４を含む部分におけるＸＹ断面を示している。
　固定アークコンタクト１２のうち先端１４の付近における磁界の向きは、マイナスＹ方向となる。固定コンタクト１０から可動コンタクト２０が引き離されたときの電流の方向がＸ軸方向であることから、アーク３５は、Ｚ軸方向の電磁力を受ける。アーク３５の走行方向は、電磁力を受けることによってＺ軸方向へ曲げられる。固定コンタクト１０から可動コンタクト２０が引き離されたときの交流の向きに応じて、アーク３５の走行方向は、プラスＺ方向とマイナスＺ方向とのどちらかへ曲げられる。図５および図６に示す例では、図５にて実線矢印によって示すように、マイナスＺ方向の電磁力が生じているものとする。
　マイナスＺ方向の電磁力がアーク３５に作用することによって、図４に示すように、アーク３５の走行方向は、先端１４付近へ向かうときよりもマイナスＺ方向へ曲げられる。プラスＸ方向へ向かうにしたがい動作軸３０から離れる向きの勾配を側面１５に持たせたことで、かかる勾配を有しない場合と比べて、動作軸３０から離れる向きであるマイナスＺ方向の電磁力を受けたアーク３５を、側面１５のうちプラスＸ方向側の位置へ向かわせ易くすることができる。固定アークコンタクト１２をテーパ形状としたことで、固定アークコンタクト１２の根元部のほうへのアーク３５の走行を促すことが可能となる。
　ガス遮断器１００は、固定アークコンタクト１２をテーパ形状としたことと、ノズル３１によってガス流３６の進行方向が制御されたこととの相乗効果によって、根元部のほうへのアーク３５の走行を促すことができる。根元部のほうへのアーク３５の走行が促されることで、アーク３５の発生によって高温になっているノズル３１内の空間領域よりも低温な空間領域へアーク３５を向かわせることができる。これにより、アーク３５の冷却を促すことができるため、迅速な消弧が可能となる。
　図５および図６において、アーク３５の走行方向がＺ軸方向へ曲げられることで、固定アークコンタクト１２のうちプラスＹ方向側の表面に位置する第１の永久磁石３２と、固定アークコンタクト１２のうちマイナスＹ方向側の表面に位置する第２の永久磁石３３とへのアーク３５の走行が抑制される。このため、第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とがアーク３５にさらされることを抑制できる。第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とを固定アークコンタクト１２の表面に設けることで、第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とを備える固定アークコンタクト１２の容易な組み立てが可能となる。
　第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とは、固定アークコンタクト１２以外に設けられても良い。第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３との位置は、アーク３５に電磁力を及ぼすことが可能な位置であれば良いものとする。第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とは、固定シールド１３、可動アークコンタクト２２、可動シールド２３およびタンクのいずれかに設けられても良い。
　実施の形態１によると、ガス遮断器１００は、プラスＸ方向へ向かうにしたがい動作軸３０から離れる向きへ漸次広げられた形状の固定アークコンタクト１２と、Ｙ軸方向に磁極が配列された第１の永久磁石３２および第２の永久磁石３３とが設けられたことにより、迅速な消弧が可能となる。これにより、ガス遮断器１００は、迅速な消弧によって、遮断性能の向上が可能となるという効果を奏する。
実施の形態２．
　図７は、本発明の実施の形態２にかかるガス遮断器１００が有する固定アークコンタクト４０を示す図である。図８は、図７に示すVIII－VIII線における固定アークコンタクト４０の断面図である。実施の形態２において、永久磁石４１は、固定アークコンタクト４０の内部に埋め込まれて設けられている。実施の形態２にかかるガス遮断器１００は、実施の形態１の固定アークコンタクト１２に代えて固定アークコンタクト４０が設けられている以外は、実施の形態１のガス遮断器１００と同様の構成を備える。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。図７には、ＸＹ断面を表している。図８には、ＹＺ断面を表している。図７および図８では、断面を示すハッチングを省略している。
　固定アークコンタクト４０は、第１の永久磁石３２と第２の永久磁石３３とに代えて永久磁石４１が設けられている以外は、実施の形態１の固定アークコンタクト１２と同様の構成を備える。永久磁石４１は、マイナスＹ方向側にＳ極４１ａ、プラスＹ方向側にＮ極４１ｂをそれぞれ向けて配置されている。永久磁石４１は、Ｙ軸方向に磁極が配列されて設けられている。永久磁石４１は、部分１６の内部に配置されている。永久磁石４１のうちプラスＸ方向側の端と、部分１６のうちプラスＸ方向側の端とは、部分１７のうちマイナスＸ方向側の端に貼り付けられている。
　永久磁石４１は、実施の形態１の第１の永久磁石３２および第２の永久磁石３３と同様に、マイナスＹ方向の向きの磁界を生じさせる。実施の形態２においても、ガス遮断器１００は、Ｚ軸方向の電磁力を生じさせて、アーク３５の走行方向を曲げることができる。
　実施の形態２では、固定アークコンタクト４０の内部に永久磁石４１が埋め込まれていることで、永久磁石４１がアークに直接さらされることを抑制できる。固定アークコンタクト４０の内部に永久磁石４１が配置されていることで、永久磁石４１の磁力が通電に及ぼす影響を少なくすることができる。
　実施の形態２によると、ガス遮断器１００は、固定アークコンタクト４０と永久磁石４１とが設けられたことにより、迅速な消弧が可能となる。これにより、ガス遮断器１００は、迅速な消弧によって、遮断性能の向上が可能となるという効果を奏する。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１０　固定コンタクト、１１　固定主コンタクト、１２，４０　固定アークコンタクト、１３　固定シールド、１４　先端、１５　側面、１６，１７　部分、２０　可動コンタクト、２１　可動主コンタクト、２２　可動アークコンタクト、２３　可動シールド、２４　パッファ室、２５　吹出口、３０　動作軸、３１　ノズル、３２　第１の永久磁石、３２ａ，３３ａ，４１ａ　Ｓ極、３２ｂ，３３ｂ，４１ｂ　Ｎ極、３３　第２の永久磁石、３５　アーク、３６　ガス流、３７　くびれ部、４１　永久磁石、１００　ガス遮断器。

Claims (4)

  1. 　動作軸に平行な第１の方向のうちの一方の側へ先端が向けられて前記動作軸上に配置された固定アークコンタクトと、
    　前記動作軸上にて、前記固定アークコンタクトの前記先端に接触するときの位置と前記固定アークコンタクトの前記先端から離されたときの位置とを往復可能な可動アークコンタクトと、
    　前記第１の方向に垂直な方向である第２の方向に磁極が配列されて設けられた永久磁石と、
    　を備え、
    　前記固定アークコンタクトは、前記先端から前記第１の方向のうちの他方の側へ向かうにしたがい前記動作軸から離れる向きへ漸次広げられた形状を有することを特徴とするガス遮断器。
  2. 　前記永久磁石は、前記固定アークコンタクトに設けら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. 　前記永久磁石は、
    　前記第２の方向のうちの一方の側において前記固定アークコンタクトの表面に嵌め込まれた第１の永久磁石と、
    　前記第２の方向のうちの他方の側において前記固定アークコンタクトの表面に嵌め込まれた第２の永久磁石と、
    　を有することを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
  4. 　前記永久磁石は、前記固定アークコンタクトの内部に埋め込まれて設けられていることを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
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