WO2020188754A1 - ガス遮断器 - Google Patents

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WO2020188754A1
WO2020188754A1 PCT/JP2019/011501 JP2019011501W WO2020188754A1 WO 2020188754 A1 WO2020188754 A1 WO 2020188754A1 JP 2019011501 W JP2019011501 W JP 2019011501W WO 2020188754 A1 WO2020188754 A1 WO 2020188754A1
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WO
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arc
contact
fixed
gas
extinguishing gas
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Application number
PCT/JP2019/011501
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English (en)
French (fr)
Inventor
優子 今澤
吉野 智之
内井 敏之
嵩人 石井
旭 島村
朋寛 長谷川
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7023Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H2033/908Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism using valves for regulating communication between, e.g. arc space, hot volume, compression volume, surrounding volume

Definitions

  • the present embodiment relates to a gas circuit breaker that cuts off current in an electric power system.
  • a gas circuit breaker is used to cut off the current flowing through the power supply line of the power system.
  • the gas circuit breaker is arranged in the power supply line in order to cut off the current flowing when disconnecting the system in which the accident occurred in the event of a system accident.
  • Puffer type gas circuit breakers are widely used as the above gas circuit breakers.
  • the puffer-type gas circuit breaker has a pair of electrodes arranged opposite to each other in a closed container filled with an arc-extinguishing gas. These pair of electrodes are driven by a drive device arranged outside the gas circuit breaker to open and close.
  • the pair of electrodes When the gas circuit breaker is opened, the pair of electrodes is driven by a drive device arranged outside the gas circuit breaker and mechanically disconnected. However, since the voltage in the power system is high, the arc current continues to flow even after the pair of electrodes are mechanically disconnected.
  • the puffer type gas circuit breaker cuts off this arc current by blowing the arc-extinguishing gas in the closed container onto the arc to extinguish the arc.
  • the current is cut off in the gas circuit breaker as described above by moving the moving electrode so as to be separated from the fixed electrode.
  • the arc generated between the moving electrode and the fixed electrode is extinguished by spraying a boosted arc-extinguishing gas.
  • the arc-extinguishing gas is boosted when the current is cut off by a boosting mechanism composed of a cylinder and a piston.
  • the arc extinguishing gas becomes hot due to the arc generated when the current is cut off.
  • the arc-extinguishing gas at a high temperature may not have a sufficient density because it expands.
  • the force that hinders driving due to the pressure of the arc-extinguishing gas that has become hot becomes larger than the output of the driving device that drives the boosting mechanism, and the arc-extinguishing gas is not sufficiently boosted.
  • the arc extinguishing gas can be made high density and high pressure, but the drive device with high output is large. It becomes a thing. It is desirable that the drive unit is not large-scale.
  • An object of the present embodiment is to provide a gas circuit breaker capable of appropriately securing the pressure and density of an arc-extinguishing gas to be blown into an arc and maintaining the electrical insulation performance more reliably.
  • the gas circuit breaker of the present embodiment is characterized by having the following configuration.
  • (1) A first arc contact that is electrically connected to a first lead conductor that is connected to an electric power system.
  • a cylindrical guide portion provided on the side of the second lead conductor.
  • (3) It is movably arranged between the first arc contact and the guide portion, and an arc generated between the first arc contact and the first arc contact is pointed in the first half when the current is cut off. Trigger electrode to be arced.
  • a compression chamber for boosting an arc-extinguishing gas composed of the following. (4-1)
  • a cylinder having an outer wall and an inner wall formed in a cylindrical shape and provided on the guide portion side.
  • a piston that slides between the outer wall and the inner wall in conjunction with the trigger electrode.
  • An insulating nozzle that guides an arc-extinguishing gas boosted by the compression chamber to an arc that has ignited the first arc contact.
  • the insulating nozzle is integrally formed with the inner wall of the cylinder.
  • the figure which shows the closed state of the gas circuit breaker which concerns on 1st Embodiment The figure which shows the state of the first half at the time of the current cutoff of the gas circuit breaker which concerns on 1st Embodiment
  • the figure which shows the latter half state at the time of the current cutoff of the gas circuit breaker which concerns on 1st Embodiment Enlarged view showing the closed state of the gas circuit breaker according to the first embodiment An enlarged view showing the state of the first half when the current of the gas circuit breaker according to the first embodiment is cut off. An enlarged view showing a state in the latter half when the current of the gas circuit breaker according to the first embodiment is cut off.
  • Enlarged view of the nozzle portion of the gas circuit breaker according to the first embodiment The figure which shows the gas circuit breaker which has a valve in the cylinder which concerns on 2nd Embodiment The figure which shows the state of the first half at the time of the current cutoff of the gas circuit breaker which has the piston support which concerns on 3rd Embodiment. The figure which shows the latter half state at the time of the current cutoff of the gas circuit breaker which has the piston support concerning 3rd Embodiment.
  • FIG. 1 shows the internal structure when the gas circuit breaker 1 is in a closed state.
  • the gas circuit breaker 1 includes a first fixed contact portion 2 (hereinafter, collectively referred to as “fixed contact portion 2”), a movable contact portion 3, and a second fixed contact portion 4 (hereinafter, “fixed contact portion”). It has a closed container 8 (collectively referred to as a part 4).
  • the lead conductor 7a is connected to the fixed contact portion 2 and the lead conductor 7b is connected to the fixed contact portion 4 via the closed container 8.
  • the lead conductors 7a and 7b are connected to the power system.
  • the gas circuit breaker 1 is installed in a power supply facility such as a substation.
  • the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 are cylindrical members made of a conductor metal.
  • the movable contact portion 3 is a cylindrical member made of a conductor metal, which is slidably arranged in close contact with the inner diameters of the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4.
  • the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 are separated from each other in the closed container 8 and fixed by an insulating material (not shown in the figure).
  • the movable contact portion 3 is a member composed of a cylindrical conductor metal and an insulating rod 37.
  • the movable contact portion 3 is driven by a drive device 9 arranged outside the gas circuit breaker 1 and moves between the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4, thereby and the fixed contact portion 2.
  • the fixed contact portion 4 is electrically cut off or made conductive. As a result, the lead conductors 7a and 7b are electrically cut off or conducted.
  • the fixed contact portion 2 is described as being fixed and immovable in the present embodiment, the fixed contact portion 2 may be relatively movable with respect to the movable contact portion 3. As a result, the insulation distance between the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3 can be rapidly increased at the time of opening the circuit.
  • the closed container 8 is a cylindrical closed container made of metal, an insulator, or the like, and is filled with an arc-extinguishing gas.
  • an arc-extinguishing gas sulfur hexafluoride gas (SF6 gas) having excellent arc-extinguishing performance and insulating performance is used. If the closed container 8 is made of metal, it is connected to the ground potential.
  • the pressure in the closed container 8 is a single pressure, for example, the filling pressure of the arc-extinguishing gas in any part during normal operation.
  • the arc-extinguishing gas is an electrically insulating gas for extinguishing the arc.
  • SF6 gas is often used as the arc-extinguishing gas.
  • SF6 gas has a high global warming effect. Therefore, instead of the SF6 gas, another gas may be used as the arc extinguishing gas.
  • the arc-extinguishing gas that replaces the SF6 gas it is desirable that the arc-extinguishing gas is excellent in insulating property, arc cooling property (arc extinguishing property), chemical stability, environmental compatibility, availability, cost and the like. According to the present embodiment shown in FIGS.
  • the blown gas is boosted by adiabatic compression, so that the arc-extinguishing gas, which is an alternative to SF6, has a specific heat at which the pressure tends to increase with the same cylinder volume and compression ratio. It is desirable that the gas has a large ratio.
  • the drive device 9 is a device for driving the movable contact portion 3 when the gas circuit breaker 1 is opened and closed.
  • the drive device 9 has a power source composed of a spring, hydraulic pressure, high-pressure gas, an electric motor, and the like.
  • the movable contact portion 3 is moved between the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 by the drive device 9, and the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 are electrically cut off or made conductive. To.
  • the drive device 9 operates based on a command signal transmitted from the outside when the gas circuit breaker 1 is opened and closed.
  • the drive device 9 is required to stably store a large amount of drive energy, have an extremely fast response to a command signal, and operate reliably.
  • the drive device 9 does not have to be provided in the arc-extinguishing gas.
  • the guide portion 41 is composed of an arc contact (movable side) 41a.
  • the gas circuit breaker 1 When the gas circuit breaker 1 is open, the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 described later passes through the accumulator flow path 38 described later and passes through the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact that is the guide portion 41. It is emitted into the arc space between the (movable side) 41a. It is desirable that the position of the piston 33 is maintained so that the piston 33 of the movable contact portion 3 does not reverse until the pressure in the compression chamber 36 is sufficiently reduced.
  • the fixed contact portion 2 is a cylindrical member arranged in the closed container 8.
  • the fixed contact portion 2 has an arc contact (fixed side) 21, a fixed energizing contact 22, an insulating nozzle 23, and an exhaust stack 24.
  • the arc contact (fixed side) 21 corresponds to the first arc contact in the claims. Details of these members will be described later.
  • the lead conductor 7a is connected to the fixed contact portion 2 via the closed container 8.
  • the fixed contact portion 2 is fixedly arranged in the closed container 8.
  • the fixed contact portion 2 is electrically connected to the fixed contact portion 4 via the movable contact portion 3 when the gas circuit breaker 1 is closed, and conducts the current between the outlet conductors 7a and 7b.
  • the fixed contact portion 2 is electrically disconnected from the movable contact portion 3 when the gas circuit breaker 1 is open, and cuts off the current between the lead conductors 7a and 7b.
  • the fixed contact portion 4 is a cylindrical member arranged in the closed container 8.
  • the fixed contact portion 4 has an arc contact (movable side) 41a, which is a guide portion 41, a cylinder 42, and a support 43.
  • the arc contact (movable side) 41a corresponds to the second arc contact in the claim.
  • the arc contact (movable side) 41a itself is not movable. Details of these members will be described later.
  • the outlet conductor 7b is connected to the fixed contact portion 4 via the closed container 8.
  • the fixed contact portion 4 is fixedly arranged in the closed container 8.
  • the fixed contact portion 4 is electrically connected to the fixed contact portion 2 via the movable contact portion 3 when the gas circuit breaker 1 is closed, and conducts the current between the outlet conductors 7a and 7b.
  • the fixed contact portion 4 cuts off the current between the lead conductors 7a and 7b because the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3 are electrically disconnected from each other when the gas circuit breaker 1 is open. ..
  • the movable contact portion 3 is a cylindrical member arranged in the closed container 8.
  • the movable contact portion 3 has a trigger electrode 31, a movable energizing contact 32, a piston 33, a piston support 33a, and an insulating rod 37. Details of these members will be described later.
  • the movable contact portion 3 is arranged so as to be reciprocally movable between the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4.
  • the movable contact portion 3 is mechanically connected to a drive device 9 arranged outside the gas circuit breaker 1.
  • the movable contact portion 3 is driven by the drive device 9, and the current flowing through the outlet conductors 7a and 7b is cut off and conducted.
  • the movable contact portion 3 electrically connects the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 when the gas circuit breaker 1 is closed, and conducts the current between the lead conductors 7a and 7b.
  • the movable contact portion 3 is electrically disconnected from the fixed contact portion 2 when the gas circuit breaker 1 is open, and cuts off the current between the lead conductors 7a and 7b.
  • the movable contact portion 3 compresses the arc-extinguishing gas accumulated in the cylinder 42 by the piston 33 and ejects it through the insulating nozzle 23, and is generated between the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3.
  • the arc current is cut off by extinguishing the generated arc.
  • the fixed contact portion 2, the movable contact portion 3, the fixed contact portion 4, and the closed container 8 are cylindrical members that draw concentric circles, have a common central axis, and are arranged on the same axis.
  • the direction on the fixed contact portion 2 side is referred to as the open end direction
  • the direction on the opposite side of the fixed contact portion 4 side is referred to as the device end direction. Call.
  • the fixed contact portion 2 has an arc contact (fixed side) 21, a fixed energizing contact 22, an insulating nozzle 23, and an exhaust stack 24.
  • the arc contact (fixed side) 21 corresponds to the first arc contact in the claim. Further, in the text, the arc contact (fixed side) 21 may be referred to as a first arc contact.
  • the fixed energizing contact 22 is a ring-shaped electrode arranged on the outer peripheral end surface of the fixed contact portion 2 in the device end direction.
  • the fixed energizing contact 22 is formed of a ring-shaped metal conductor that bulges toward the inner diameter side by cutting or the like.
  • the metal constituting the fixed energizing contact 22 is preferably aluminum from the viewpoint of electrical conductivity, light weight, strength, and workability, but other than that, for example, copper may be used.
  • the fixed energizing contact 22 has an inner diameter having a constant clearance that is slidable with the outer diameter of the movable energizing contact 32 of the movable contact portion 3.
  • the fixed energizing contact 22 is arranged at the end of the exhaust stack 24 made of a cylindrical conductor metal in the device end direction.
  • a lead conductor 7a is connected to the exhaust pipe 24 via a closed container 8.
  • the exhaust stack 24 is fixed to the closed container 8 via an insulating member.
  • the movable energizing contact 32 of the movable contact portion 3 is inserted into the fixed energizing contact 22.
  • the fixed energizing contact 22 comes into contact with the movable energizing contact 32, and electrically conducts the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3.
  • the fixed energizing contact 22 passes a rated current when energized.
  • the fixed energizing contact 22 is physically separated from the movable energizing contact 32 of the movable contact portion 3, and the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3 are electrically separated from each other. Cut off.
  • the arc contact (fixed side) 21 is a cylindrical electrode arranged at the end of the fixed contact portion 2 in the device end direction along the central axis of the cylinder of the fixed contact portion 2.
  • the arc contact (fixed side) 21 is composed of a metal conductor formed in a cylindrical shape having a diameter smaller than that of the fixed energizing contact 22.
  • the end of the arc contact (fixed side) 21 in the open end direction is chamfered and formed into a curved surface.
  • the arc contact (fixed side) 21 is composed of a metal containing 10% to 40% copper and 90% to 60% tungsten.
  • the arc contact (fixed side) 21 comes into contact with the outer diameter portion of the trigger electrode 31 of the movable contact portion 3 when the gas circuit breaker 1 is closed.
  • the arc contact (fixed side) 21 is integrally fixed to the fixed contact portion 2 by a support member provided on the inner wall surface of the exhaust stack 24 that constitutes the outer circumference of the fixed contact portion 2.
  • the arc contact (fixed side) 21 is arranged in the arc-extinguishing gas and ignites the arc generated in the arc-extinguishing gas.
  • the arc contact (fixed side) 21 is fixed and does not contribute to the weight of the movable part to be driven by the driving device 9. Therefore, the heat capacity and surface area can be increased, and as a result, the durability of the arc contact (fixed side) 21 can be improved.
  • the durability of the arc contact (fixed side) 21, the durability of the arc contact (movable side) 41a, and the durability of the trigger electrode 31 have the following relationships.
  • the trigger electrode 31, which is a movable portion is lighter than the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a, and at the same time, as described later, ignites a high temperature arc.
  • the arc contact (fixed side) 21 is arranged apart from the arc contact (movable side) 41a at a distance that can secure insulation after the arc is extinguished. Since the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a are fixed and immovable, they can be made large. Therefore, the electric field in the space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a has an equal distribution (distribution with less electric field concentration) as compared with the conventional case, and the arc contact (fixed side) 21 The distance between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (movable side) 41a can be shortened as compared with the conventional technique.
  • the arc-extinguishing gas to be blown to the arc depends on the size of the flow path cross section determined by the positional relationship between the insulating nozzle 23 and the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 and the arc contact (movable side) 41a.
  • the flow rate and flow velocity can be specified.
  • the cross section of the flow path between the arc contact (fixed side) 21 and the insulating nozzle 23 is larger than the cross section of the flow path between the trigger electrode 31 and the arc contact (movable side) 41a, the arc contact ( It is desirable that the high temperature gas generated between the fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a can be quickly exhausted.
  • the trigger electrode 31 of the movable contact portion 3 is inserted into the arc contact (fixed side) 21.
  • the arc contact (fixed side) 21 comes into contact with the trigger electrode 31 of the movable contact portion 3 and electrically conducts the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3.
  • the arc contactor (fixed side) 21 becomes a conductor forming a part of a current circuit for electrically conducting the lead conductors 7a and 7b.
  • the arc contact (fixed side) 21 is separated from the trigger electrode 31 of the movable contact portion 3 and is generated between the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3. Ignite the arc to be.
  • the arc contact (fixed side) 21 is an electrode arranged so as to face the trigger electrode 31, and comes into contact with the arc when the gas circuit breaker 1 is in the open circuit state.
  • the trigger electrode 31 is separated from the arc contact (fixed side) 21.
  • the current to be cut off is commutated to the trigger electrode 31 and the arc contact (fixed side) 21 side, and the arc is not generated between the fixed current contact 22 and the movable current contact 32.
  • the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 are separated from the fixed current contact 22 and the movable current contact 32 in time, the arc must be separated from the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode. It is configured to ignite between 31. As a result, deterioration of the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32 due to the arc is reduced.
  • the movable contact portion 3 is driven by the drive device 9, and the device is connected between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a from the open end direction. Move toward the edge. As a result, the trigger electrode 31 also moves between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a from the open end direction to the device end direction. Before the trigger electrode 31 is separated from the arc contact (fixed side) 21, the fixed current contact 22 and the movable current contact 32 are separated from each other. As a result, no arc is generated between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32.
  • the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a and the separation distance between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 are approximately equal, the arc contacts the arc from the trigger electrode 31. Transfer to the child (movable side) 41a. The arc is extinguished when the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a and the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 are approximately equal. Until this point, the arc is generated between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21. At this time, the arc contactor (movable side) 41a and the arc contactor (fixed side) 21 form a pair of electrodes arranged to face each other and ignite the arc.
  • the separation distance between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) may be referred to as "the first half when the current is cut off".
  • the arc is extinguished when the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a becomes equal to the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31.
  • the time until the current is cut off may be referred to as "the latter half of the current cutoff".
  • the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 is larger than the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a in the device end direction. Move in the direction of The trigger electrode 31 is separated from the arc generated between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21, and the deterioration of the trigger electrode 31 is reduced.
  • the trigger electrode 31 further moves toward the end of the device.
  • the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 composed of the piston 33 and the cylinder 42 is ejected through the accumulator flow path 38 and the insulating nozzle 23, and makes arc contact with the arc contact (fixed side) 21.
  • the arc between the child (movable side) 41a is extinguished.
  • the insulating nozzle 23 is a cylindrical rectifying member having a throat portion that regulates the flow velocity balance of the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36.
  • the insulating nozzle 23 is composed of acrylic, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyolefin, PTFE (polytetrafluoroethylene) resin, or a combination of these.
  • the resin material may be filled with at least one of BN, Al2O3, ZnO, TiO2, CaF, and CeO2.
  • the surface of the insulating nozzle 23 that guides the arc-extinguishing gas to the arc discharge is coated with at least one ceramic material of BaTiO3, PbO3, ZrO3, TiO2, ZrO2, SiO2, MgO, AlN, Si3N4, SiC, and Al2O3. May be.
  • the insulating nozzle 23 replaces acrylic, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyolefin, or PTFE, and at least one of BaTiO3, PbO3, ZrO3, TiO2, ZrO2, SiO2, MgO, AlN, Si3N4, SiC, and Al2O3. It may be composed of one ceramic material.
  • the insulating nozzle 23 is integrally fixed to the fixed contact portion 2, and the shaft constituting the cylinder of the insulated nozzle 23 is arranged so as to be on the cylindrical shaft of the arc contact (fixed side) 21.
  • the end of the insulation nozzle 23 in the device end direction is joined to the inner wall 52 of the cylinder 42, which will be described later. As a result, the insulating nozzle 23 is supported by the inner wall 52 of the cylinder 42.
  • the distance from the arc contact (fixed side) 21 to the arc contact (movable side) 41a and the distance from the arc contact (fixed side) 21 to the joint between the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 are substantially the same.
  • the insulating nozzle 23 is joined to the inner wall 52 constituting the cylinder 42.
  • the inner wall 52 is made of a conductive material and has the same potential as the movable energizing contact 32, so that the potential gradient between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32 is prevented from becoming steep.
  • the insulating nozzle 23 is arranged so as to surround the trigger electrode 31 when the gas circuit breaker 1 is closed.
  • An opening 62 having an opening area S2 is formed inside the insulating nozzle 23.
  • the opening area S2 of the inner diameter of the opening 62 is an area where the trigger electrode 31 is slidable and the airtightness of the arc-extinguishing gas is ensured when the trigger electrode 31 is inserted.
  • the opening 62 corresponds to the second opening in the claim
  • the opening area S2 corresponds to the second opening area in the claim.
  • a trigger electrode 31 is inserted into the opening 62 of the insulating nozzle 23 to close the opening 62 of the insulating nozzle 23 when the gas circuit breaker 1 is closed and when the current is cut off, so that the airtightness of the arc-extinguishing gas is ensured.
  • the opening 62 of the insulating nozzle 23 is opened by separating the trigger electrodes 31. It is desirable that the insulating nozzle 23 and the trigger electrode 31 are in close contact with each other to the extent that the arc-extinguishing gas is airtight during the closed state of the gas circuit breaker 1 and the first half of the current cutoff. However, the trigger electrode 31 slides in the insulating nozzle 23.
  • the insulating nozzle 23 and the trigger electrode 31 may have a gap sufficient to ensure a predetermined airtightness of the arc-extinguishing gas.
  • the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 by the insulating nozzle 23 is guided to the arc space. Further, the insulating nozzle 23 concentrates the arc-extinguishing gas in the arc space and speeds up the flow velocity of the arc-extinguishing gas.
  • the insulating nozzle 23 may be configured to form a conical space in which the inner diameter becomes smaller from the open end direction to the device end direction.
  • the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 composed of the piston 33 of the movable contact portion 3 and the cylinder 42 of the fixed contact portion 4 is boosted.
  • the outer circumference of the arc contact (movable side) 41a and the inner circumference of the inner wall 52 of the cylinder 42 form a pressure accumulator flow path 38 which is a flow path for the boosted arc-extinguishing gas.
  • the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 boosted by the piston 33 and the cylinder 42 passes through the accumulator flow path 38 to the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side). It is sprayed into the arc space between 41a.
  • the extinguishing gas boosted by the insulating nozzle 23 is concentrated in the arc space.
  • the arc between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21 is efficiently extinguished, and the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21 are extinguished. Is electrically cut off.
  • the thermal energy generated by the arc discharge is removed by the arc extinguishing gas.
  • the arc-extinguishing gas contains thermal energy due to arc discharge and becomes high temperature and high pressure.
  • the arc-extinguishing gas having a high temperature and high pressure is discharged from the exhaust ports 24a and 24b of the exhaust stack 24, and these thermal energies are excluded from the electrode region.
  • the arc-extinguishing gas that has become hot and sprayed into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a passes through the exhaust pipe 24 of the fixed contact portion 2 and is cooled. The insulation is restored and the air is exhausted into the closed container 8.
  • the insulating nozzle 23 concentrates the boosted arc-extinguishing gas into the arc space.
  • the insulating nozzle 23 accelerates the arc-extinguishing gas and enhances the exhaustability of thermal energy.
  • the insulating nozzle 23 appropriately controls the flow rate and the flow velocity of the arc-extinguishing gas.
  • the insulating nozzle 23 defines an exhaust flow path for an arc-extinguishing gas whose temperature has been raised by an arc, and suppresses dielectric breakdown between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32. Further, the insulating nozzle 23 suppresses the spread of the arc and defines the maximum diameter of the arc.
  • the arc-extinguishing gas is efficiently blown to the arc generated between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21, and the thermal energy is efficiently removed to form the arc. Is extinguished.
  • the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21 are electrically cut off.
  • the insulating nozzle 23 is often provided in the movable contact portion 3 together with the movable energizing contact 32.
  • the movable contact portion 3 is movable, it is desirable to reduce the weight. Therefore, it is desirable that the insulating nozzle 23 is provided on the fixed contact portion 2 which is not movable.
  • the insulating nozzle 23 may be provided in the movable contact portion 3.
  • the insulating nozzle 23 may be installed in either the fixed contact portion 2 or the movable contact portion 3, but the movable contact portion 3 vibrates because it is movable. Therefore, when the insulating nozzle 23 is installed in the fixed contact portion 2, deterioration of electrical performance due to vibration is suppressed as compared with the case where the insulating nozzle 23 is installed in the movable contact portion 3.
  • the insulating nozzle 23 is installed in the fixed contact portion 2 in order to prevent the arc-extinguishing gas having a low insulating property and a high temperature from flowing into the fixed energizing contact 22.
  • the inner wall 52 of the cylinder 42 supports the insulating nozzle 23. By supporting the insulating nozzle 23 on the inner wall 52 of the cylinder 42, the separation distance between the insulating nozzle 23 and the trigger electrode 31 is maintained over time.
  • the insulating nozzle 23 not only creates a flow of arc-extinguishing gas parallel to the axis from the end direction of the device to the open end direction, but also creates a flow of arc-extinguishing gas in the direction across the arc. This flow efficiently cools the arc. Since the arc-extinguishing gas that has been blown into the arc and has reached a high temperature has low insulating properties, it is desirable that the gas is exhausted without contacting the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32.
  • the exhaust stack 24 is a cylindrical member made of a machined conductor metal. At the end of the exhaust stack 24 in the device end direction, the axes of the cylinders are aligned, and the arc contact (fixed side) 21 and the fixed energizing contact 22 are arranged.
  • the exhaust stack 24 has exhaust ports 24a and 24b for discharging the high-temperature arc-extinguishing gas.
  • the exhaust stack 24 may be integrally formed with the arc contact (fixed side) 21 and the fixed energizing contact 22.
  • the outlet conductor 7a is connected to the exhaust pipe 24 via the closed container 8.
  • the exhaust stack 24 serves as a flow path for the arc-extinguishing gas, and the arc-extinguishing gas that has become hot and sprayed on the arc is sealed from the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31. Lead to container 8.
  • the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 composed of the piston 33 of the movable contact portion 3 and the cylinder 42 of the fixed contact portion 4 is boosted, and the arc contact (fixed). It is sprayed into the arc space between the side) 21 and the arc contact (movable side) 41a.
  • the arc-extinguishing gas that has been blown into the arc and has become hot is discharged into the closed container 8 from the exhaust ports 24a and 24b of the exhaust stack 24 through the arc space.
  • the fixed contact portion 4 has an arc contact (movable side) 41a, a cylinder 42, and a support 43.
  • the guide portion 41 is composed of an arc contact (movable side) 41a.
  • the arc contact (movable side) 41a corresponds to the second arc contact and the guide portion in the claim. Further, in the text, the arc contact (movable side) 41a may be referred to as a second arc contact or a guide portion.
  • the arc contact (movable side) 41a as the guide portion 41 is a cylindrical electrode arranged at the end of the fixed contact portion 4 in the open end direction along the central axis of the cylinder of the fixed contact portion 4. ..
  • the arc contact (movable side) 41a is composed of a metal conductor formed in a cylindrical shape having substantially the same diameter as the arc contact (fixed side) 21.
  • the end portion of the arc contactor (movable side) 41a in the open end direction is chamfered and formed into a curved surface.
  • the arc contact (movable side) 41a is composed of a metal containing 10% to 40% copper and 90% to 60% tungsten.
  • the outer circumference of the arc contact (movable side) 41a and the inner circumference of the inner wall 52 of the cylinder 42 form a pressure accumulating flow path 38 which is a flow path for the extinguished gas that has been boosted.
  • the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 boosted by the piston 33 and the cylinder 42 passes through the accumulator flow path 38 to the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side). It is sprayed into the arc space between 41a.
  • the arc contact (movable side) 41a is arranged so as to surround the trigger electrode 31.
  • An opening 63 having an opening area S3 is formed inside the arc contact (movable side) 41a.
  • the opening area S3 of the inner diameter of the opening 63 is an area where the trigger electrode 31 is slidable and the airtightness of the arc-extinguishing gas is ensured when the trigger electrode 31 is inserted.
  • the opening 63 corresponds to the third opening in the claim, and the opening area S3 corresponds to the third opening in the claim.
  • the opening 63 of the arc contactor (movable side) 41a is closed by inserting the trigger electrode 31, and the airtightness of the arc extinguishing gas is ensured. .. In the latter half of the current cutoff, the opening 63 of the arc contactor (movable side) 41a is opened by separating the trigger electrode 31.
  • the arc-extinguishing gas guided into the arc space passes through the inside of the arc contact (movable side) 41a and is exhausted toward the end of the device.
  • the arc contact (movable side) 41a guides the arc-extinguishing gas and guides it toward the end of the device.
  • the arc contact (movable side) 41a corresponds to the second arc contact and the guide portion in the claim.
  • the arc contact (movable side) 41a is fixed by an insulating support member via a support 43 that constitutes the outer circumference of the fixed contact portion 4.
  • the arc contact (movable side) 41a is fixed to the support 43 and does not move. Therefore, the arc contact (movable side) 41a is not included in the weight of the movable portion driven by the driving device 9. Therefore, the heat capacity and the surface area can be improved without increasing the driving force of the driving device 9, and the durability of the arc contact (movable side) 41a can be improved.
  • the arc contact (movable side) 41a is arranged apart from the arc contact (fixed side) 21 at a distance that can secure insulation after the arc is extinguished. Since the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21 are fixed and immovable, the surface area can be increased without increasing the driving force of the driving device 9. Therefore, the electric field distribution between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21 can be made closer to the equal electric field, and the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed) can be brought closer to each other. The distance between the side) 21 can be shortened as compared with the conventional technique.
  • the arc-extinguishing gas to be blown to the arc depends on the size of the flow path cross section determined by the positional relationship between the insulating nozzle 23 and the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 and the arc contact (movable side) 41a.
  • the flow rate and flow velocity can be specified.
  • the cross section of the flow path between the arc contact (fixed side) 21 and the insulating nozzle 23 is larger than the cross section of the flow path between the trigger electrode 31 and the arc contact (movable side) 41a, the arc contact ( It is desirable that the high temperature gas generated between the fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a can be quickly exhausted.
  • An opening 61 having an opening area S1 is formed between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23.
  • the opening 61 corresponds to the first opening in the claim
  • the opening area S1 corresponds to the first opening area in the claim.
  • the arc-extinguishing gas is ejected from the opening 61 into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a.
  • the opening area S1 of the opening 61 upstream of the arc-extinguishing gas is larger than the sum of the opening area S2 of the opening 62 and the opening area S3 of the opening 63 downstream.
  • the gas is guided to the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a without stagnation.
  • the pressure loss of the arc-extinguishing gas can be reduced and the gas density of the arc-extinguishing gas can be increased.
  • the opening area S2 and the opening area S3 may be expanded due to high temperature and deformation due to melting, melting, sublimation, or the like. Even when the opening 62 and the opening 63 are deformed due to high temperature, the opening area S1 of the opening 61, the opening area S2 of the opening 62, and the opening area S3 of the opening 63 satisfy the above (Equation 1). Is preferably selected.
  • the arc-extinguishing gas passes through the opening 62 formed inside the insulating nozzle 23 and the opening 63 formed inside the arc contact (movable side) 41a, and is filled with a low-pressure arc-extinguishing gas. It is released into space. As a result, the arc-extinguishing gas is speeded up.
  • the fixed contact portion 4 and the movable contact portion 3 are configured to always be in the same potential and in a conductive state via sliding contacts and the like.
  • the trigger electrode 31 of the movable contact portion 3 is inserted into the arc contact (fixed side) 21, so that the fixed contact portion 2 and the fixed contact are via the movable contact portion 3.
  • the unit 4 is electrically conducted.
  • the arc contactor (movable side) 41a becomes a conductor forming a part of an electric circuit for electrically conducting the lead conductors 7a and 7b.
  • the trigger electrode 31 of the movable contact portion 3 is separated from the arc contact (fixed side) 21 of the fixed contact portion 2, so that the arc contact (movable side) 41a is It is electrically cut off from the arc contact (fixed side) 21.
  • the trigger electrode 31 of the movable contact portion 3 and the arc contact (fixed side) 21 of the fixed contact portion 2 are mechanically separated from each other, but the generated arc is generated. Therefore, it is electrically connected. Therefore, in the state where the arc is present, the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21 are electrically conductive.
  • the movable contact portion 3 When the gas circuit breaker 1 is in the open circuit state, the movable contact portion 3 is driven by the drive device 9, and the device is connected between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a from the open end direction. Move toward the edge. As a result, the trigger electrode 31 also moves between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a from the open end direction to the device end direction.
  • the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32 are separated.
  • the arc is not generated between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32, but is generated between the trigger electrode 31 and the arc contact (fixed side) 21.
  • the arc is extinguished when the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a becomes equal to the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31. Until this point, the arc is generated between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21. At this time, the arc contactor (movable side) 41a and the arc contactor (fixed side) 21 form a pair of electrodes arranged to face each other and bear the arc.
  • the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 is larger than the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a in the device end direction. Move in the direction of The trigger electrode 31 is separated from the arc generated between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21, and the deterioration of the trigger electrode 31 is reduced.
  • the trigger electrode 31 further moves toward the end of the device.
  • the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 is ejected through the accumulator flow path 38 and the insulating nozzle 23, and is between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a.
  • the arc is extinguished.
  • the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21 are electrically conductive by the arc, but are opened when the arc is extinguished by the arc-extinguishing gas.
  • the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32 are separated from each other, the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode are used to prevent an arc from being generated between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32. 31.
  • the arc contactor (movable side) 41a bears the arc.
  • the trigger electrode 31 and the arc contact (fixed side) 21 are in contact with each other while maintaining a sufficiently high conductivity during the time until the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32 are separated from each other, and are electrically in a good electrical conduction state. Keep.
  • the arc contact (movable side) 41a and the trigger electrode 31 are separated from each other, and the pressure in the compression chamber 36 boosted by the piston 33 and the cylinder 42 is increased.
  • the arc-extinguishing gas is blown into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a via the accumulator flow path 38.
  • the cylinder 42 is a tubular member made of a metal conductor and having a bottomed portion at one end and an opening at the other end.
  • the cylinder 42 has a cylindrical inner wall 52 inside, and forms a donut-shaped space.
  • the cylinder 42 has an outer wall 51 that constitutes an outer peripheral portion.
  • the inner wall 52 and the outer wall 51 are configured to draw concentric circles with the arc contact (movable side) 41a.
  • the cylinder 42 forms a donut-shaped space partitioned by an outer wall 51 and an inner wall 52.
  • the outer wall 51 of the cylinder 42 has an inner diameter that is slidable with the outer diameter of the piston 33 of the movable contact portion 3. Further, the inner wall 52 of the cylinder 42 has a donut-shaped hole diameter of the piston 33 and a slidable outer diameter.
  • the end of the inner wall 52 of the cylinder 42 in the open end direction is joined to the end of the insulation nozzle 23 in the device end direction.
  • the inner wall 52 of the cylinder 42 supports the insulating nozzle 23. The airtightness of the joint portion between the inner wall 52 of the cylinder 42 and the insulating nozzle 23 is ensured.
  • the joint portion between the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 and the inner wall 52 of the cylinder 42 be formed thin in order to reduce the pressure drop of the arc-extinguishing gas compressed for blowing into the arc. It is desirable that the joint portion between the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 and the inner wall 52 of the cylinder 42 be formed to be about 15 mm or less.
  • the joint portion between the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 and the inner wall 52 of the cylinder 42 are thickly formed, the deformation of the insulating nozzle 23 due to the high-pressure arc-extinguishing gas at a high temperature is reduced.
  • the pressure of the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 drops when it flows into the accumulator flow path 38. Therefore, it is desirable that the joint portion between the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 and the inner wall 52 of the cylinder 42 be formed thinly.
  • the distance from the arc contact (fixed side) 21 to the arc contact (movable side) 41a and the distance from the arc contact (fixed side) 21 to the joint between the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 are substantially the same.
  • the insulating nozzle 23 is joined to the inner wall 52 constituting the cylinder 42.
  • the inner wall 52 has the same potential as the movable energizing contact 32, and avoids a steep potential gradient between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32.
  • the cylinder 42 is arranged in the fixed contact portion 4 so that the bottomed portion is in the device end direction and the opening is in the open end direction.
  • the cylinder 42 is arranged in an arc-extinguishing gas.
  • the cylinder 42 has an insertion hole 42a in the bottomed portion through which a piston support 33a for supporting the piston 33 of the movable contact portion 3 is inserted.
  • the piston 33 is inserted into the cylinder 42, and a compression chamber 36 for boosting the arc-extinguishing gas is formed.
  • the cylinder 42 and the piston 33 compress the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 when the gas circuit breaker 1 is opened.
  • the cylinder 42 and the piston 33 ensure the airtightness of the compression chamber 36. As a result, the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 is boosted.
  • a through hole 42b is provided in the inner wall 52 of the cylinder 42.
  • the through hole 42b conducts the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38.
  • the through hole 42b has an opening area S5.
  • the accumulator flow path 38 has the narrowest flow path diameter having an opening area S4.
  • the opening area S4 corresponds to the fourth opening area in the claim, and the opening area S5 corresponds to the fifth opening area in the claim.
  • the accumulator flow path 38 may be formed so that the opening area becomes smaller from the device end direction to the open end direction.
  • the sealing of the insulating nozzle 23 by the trigger electrode 31 is released in the latter half of the current cutoff, and the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 is discharged from the through hole 42b, the accumulator flow path 38, the outside of the guide portion 41, and the insulating nozzle 23. It is guided to the arc space through the opening 61 between the and.
  • the arc-extinguishing gas is ejected from the opening 61 into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a.
  • the opening area S5 of the through hole 42b is equal to or larger than the fourth opening area S4.
  • the opening area S4, which is the narrowest flow path diameter of the accumulating flow path 38, is equal to or larger than the opening area S1 of the opening 61 between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23.
  • the cross-sectional area of the flow path becomes smaller toward the through hole 42b of the compression chamber 36, the accumulator flow path 38, and the opening 61, and the arc-extinguishing gas is stagnation-free on the arc contactor (fixed side). It is guided to the arc space between 21 and the arc contactor (movable side) 41a. As a result, the pressure loss of the arc-extinguishing gas can be reduced and the gas density of the arc-extinguishing gas can be increased.
  • the cylinder 42 compresses the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 in cooperation with the piston 33.
  • the insulating nozzle 23 and the trigger electrode 31 are separated from each other, and the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 boosted by the piston 33 and the cylinder 42 is released.
  • the gas is sprayed into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 or the arc contact (movable side) 41a via the accumulator flow path 38.
  • the high-temperature gas is discharged toward the open end through the inner space of the arc contact (fixed side) 21 or the space formed by the arc contact (fixed side) 21 and the insulating nozzle 23.
  • the arc contact (movable side) 41a and the trigger electrode 31 are separated from each other, and the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 boosted by the piston 33 and the cylinder 42 passes through the accumulator flow path 38.
  • the gas is sprayed into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a.
  • the high-temperature gas is discharged through the inner space of the arc contact (fixed side) 21, the space created by the arc contact (fixed side) 21 and the insulating nozzle 23, and the inner space of the arc contact (movable side) 41a.
  • the support 43 is a cylindrical conductor having a bottomed end face, and the bottomed end face is arranged in the device end direction.
  • a lead conductor 7b is connected to the support 43 via a closed container 8.
  • the support 43 is fixed to the closed container 8 by an insulating member.
  • the support 43 supports the arc contact (movable side) 41a and the cylinder 42.
  • the movable contact portion 3 has a trigger electrode 31, a movable energizing contact 32, a piston 33, and an insulating rod 37.
  • the movable contact portion has a nozzle, a cylinder, and an arc electrode, which is a large scale, but the present embodiment can realize a significant weight reduction.
  • the trigger electrode 31 and the piston 33 do not necessarily have to be integrated and operate at the same time, but when they are integrated, the structure can be simplified. It should be noted that a structure in which the trigger electrode 31 is moved faster than the piston 33 may be advantageous in terms of breaking performance.
  • the movable energizing contact 32 is a cylindrical electrode arranged at the end of the movable contact portion 3 in the open end direction along the central axis of the cylinder of the movable contact portion 3.
  • the movable energizing contact 32 is composed of a cylindrical metal conductor.
  • the end of the movable energizing contact 32 in the open end direction is chamfered and formed into a curved surface.
  • the movable energizing contact 32 is preferably made of aluminum, which has high conductivity and is lightweight, but may be made of copper. Since the movable energizing contact 32 is movable, it is desirable that the movable energizing contact 32 is lightweight.
  • the movable energizing contact 32 has an outer diameter that is slidable in contact with the inner diameter portion of the fixed energizing contact 22 of the fixed contact portion 2.
  • the movable energizing contact 32 is arranged on the surface of the piston 33 in the open end direction.
  • the movable energizing contact 32 When the gas circuit breaker 1 is closed, the movable energizing contact 32 is inserted into the fixed energizing contact 22 of the fixed contact portion 2. As a result, the movable energizing contact 32 comes into contact with the fixed energizing contact 22, and electrically conducts the movable contact portion 3 and the fixed contact portion 2.
  • the movable energizing contact 32 has an ability to pass a rated current when energized.
  • the movable energizing contact 32 is mechanically separated from the fixed energizing contact 22 of the fixed contact portion 2, and the movable contact portion 3 and the fixed contact portion 2 are electrically separated from each other. To shut off.
  • the movable energizing contact 32 is integrally formed with the piston 33 made of a conductor.
  • the piston 33 is inserted into the cylinder 42 of the fixed contact portion 4 both in the closed state and the open state of the gas circuit breaker 1 to electrically conduct the movable contact portion 3 and the fixed contact portion 4.
  • the piston 33 slides in the cylinder 42 of the fixed contact portion 4, but the movable contact portion 3 and the fixed contact portion 4 are electrically conductive regardless of whether the gas circuit breaker 1 is closed or open. Become.
  • the trigger electrode 31 is a rod-shaped electrode arranged at the end of the movable contact portion 3 in the open end direction along the central axis of the cylinder of the movable contact portion 3.
  • the trigger electrode 31 is composed of a solid metal conductor formed in a columnar shape by cutting or the like.
  • the end portion of the trigger electrode 31 in the open end direction is chamfered and formed into a curved surface.
  • At least the tip of the trigger electrode 31 is made of a metal containing 10% to 40% copper and 90% to 60% tungsten.
  • the trigger electrode 31 has an outer diameter that can contact and slide with the inner diameter of the arc contact (fixed side) 21 of the fixed contact portion 2.
  • the trigger electrode 31 is arranged inside the arc contact (movable side) 41a.
  • the trigger electrode 31 is connected to the insulating rod 37 together with the piston 33, and the insulating rod 37 is driven by the driving device 9 to reciprocate between the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4.
  • the trigger electrode 31 is movable relative to the arc contact (fixed side) 21.
  • the trigger electrode 31 is arranged in the arc-extinguishing gas and bears the arc discharge generated in the arc-extinguishing gas.
  • the trigger electrode 31 When the gas circuit breaker 1 is closed, the trigger electrode 31 is inserted into the arc contact (fixed side) 21 of the fixed contact portion 2. As a result, the trigger electrode 31 comes into contact with the arc contact (fixed side) 21 of the fixed contact portion 2 and the arc contact (movable side) 41a of the fixed contact portion 4, and the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 2 3. Electrically conduct the fixed contact portion 4.
  • the trigger electrode 31 constitutes a part of a current circuit for electrically conducting the lead conductors 7a and 7b.
  • the trigger electrode 31 closes the opening 62 of the insulating nozzle 23 in the closed state of the gas circuit breaker 1 and in the first half of the current cutoff to ensure the airtightness of the arc-extinguishing gas. Further, in the closed state of the gas circuit breaker 1 and the first half of the current cutoff, the trigger electrode 31 closes the opening 63 of the arc contactor (movable side) 41a which is a guide portion to make the arc extinguishing gas airtight. Secure.
  • the trigger electrode 31 is separated from the arc contact (fixed side) 21 of the fixed contact portion 2. As a result, the trigger electrode 31 bears the arc generated between the movable contact portion 3 and the fixed contact portion 2.
  • the trigger electrode 31 is separated from the arc contact (fixed side) 21.
  • the current to be cut off is commutated to the trigger electrode 31 and the arc contact (fixed side) 21 side, and the arc is not generated between the fixed current contact 22 and the movable current contact 32.
  • the trigger electrode 31 constitutes a pair of electrodes arranged to face the arc contact (fixed side) 21, and becomes one of the electrodes in contact with the arc when the gas circuit breaker 1 is in the open circuit state.
  • the arc generated when the gas circuit breaker 1 is open is concentrated between the trigger electrode 31 and the arc contact (fixed side) 21.
  • the generation of an arc between the movable energized contact 32 and the fixed energized contact 22 is avoided, and the deterioration of the movable energized contact 32 and the fixed energized contact 22 is reduced.
  • the movable contact portion 3 is driven by the drive device 9, and the device is connected between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a from the open end direction. Move toward the edge. As a result, the trigger electrode 31 also moves between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a from the open end direction to the device end direction. Before the trigger electrode 31 is separated from the arc contact (fixed side) 21, the fixed current contact 22 and the movable current contact 32 are separated from each other. This prevents an arc from being generated between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32.
  • the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 is larger than the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a in the device end direction. Move in the direction of The trigger electrode 31 is separated from the arc generated between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21, and the deterioration of the trigger electrode 31 is reduced.
  • the trigger electrode 31 further moves toward the end of the device.
  • the opening 62 of the insulating nozzle 23 is opened by separating the trigger electrodes 31.
  • the opening 63 of the arc contactor (movable side) 41a is opened by separating the trigger electrode 31.
  • the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 composed of the piston 33 and the cylinder 42 is ejected through the accumulator flow path 38 and the insulating nozzle 23, and the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable) are ejected.
  • the arc between the side) 41a is extinguished.
  • the movement of the trigger electrode 31 with respect to the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a is caused by the insulating rod 37 fixedly supported by the trigger electrode 31 and the piston 33.
  • the insulating rod 37 is driven by the driving device 9.
  • the insulating rod 37 is made of an insulating material.
  • the insulating rod 37 is arranged on the central axis of the trigger electrode 31, the arc contact (fixed side) 21, and the arc contact (movable side) 41a.
  • the piston 33 is a donut-shaped plate arranged on the end surface of the movable contact portion 3 in the open end direction.
  • the piston 33 has a movable energizing contact 32 on the surface in the direction of the open end.
  • the piston 33 is composed of a metal conductor formed on a donut-shaped plate by cutting or the like.
  • the piston 33 has an inner diameter of the outer wall 51 of the cylinder 42 of the fixed contact portion 4 and a slidable outer diameter.
  • the piston 33 has a donut-shaped hole diameter that can slide with the inner wall 52 of the cylinder 42 of the fixed contact portion 4.
  • the piston 33 has a plurality of piston supports 33a connected to a surface in the device end direction.
  • the piston support 33a is a member made of a metal conductor formed in a rod shape.
  • the piston support 33a fixes the piston 33 to the trigger electrode 31 via the insertion hole 42a of the cylinder 42.
  • the piston 33 is connected to the insulating rod 37 via the piston support 33a and the trigger electrode 31.
  • the piston 33 is slidably inserted and arranged with the cylinder 42 of the fixed contact portion 4.
  • the piston 33 and the cylinder 42 form a compression chamber 36 for boosting the arc-extinguishing gas.
  • the piston 33 is arranged in an arc-extinguishing gas.
  • the piston 33 is reciprocated by the drive device 9 connected via the insulating rod 37.
  • the reciprocating movement by the drive device 9 is performed when the gas circuit breaker 1 is closed and when the gas circuit breaker 1 is opened.
  • the piston 33 compresses the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 in cooperation with the cylinder 42. As a result, the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 is boosted.
  • the accumulator flow path 38 and the compression chamber 36 communicate with each other through a through hole 42b provided in the cylinder 42.
  • the pressure leakage of the accumulator flow path 38 is prevented. Therefore, the inside of the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38 are filled with the arc-extinguishing gas boosted to the same pressure.
  • the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38 composed of the piston 33 and the cylinder 42 have the opening 62 of the insulating nozzle 23 and the arc contactor at the stage where the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 is boosted. Since the opening 63 of the (movable side) 41a is closed by the trigger electrode 31, the airtightness of the arc-extinguishing gas is ensured and isolated from the arc.
  • the boosted arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38 is at a low temperature because it is not easily affected by the heat generated by the arc. Since the low-temperature arc-extinguishing gas is blown onto the arc between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21, the arc is efficiently extinguished.
  • the opening 62 of the insulating nozzle 23 and the opening 63 of the arc contact (movable side) 41a trigger the opening 62 of the insulating nozzle 23 and the opening 63 of the arc contact (movable side) 41a in the latter half of the current interruption when the pressurization of the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 is completed or the current is cut off to a certain extent.
  • the electrodes 31 are separated from each other to be opened.
  • the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 boosted by the piston 33 and the cylinder 42 passes between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a via the accumulator flow path 38. It is sprayed on the arc space.
  • the heat generated by the arc between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 or between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a and the extinguishing gas heated by the arc are , Passes through the exhaust ports 24a, 24b, 44, and is quickly exhausted into the closed container 8.
  • the insulating rod 37 is a rod-shaped member made of an insulating material.
  • the trigger electrode 31 and the piston 33 are fixed in the open end direction of the insulating rod 37.
  • the device end direction of the insulating rod 37 is connected to the drive device 9.
  • the insulating rod 37 is arranged on the central axis of the trigger electrode 31, the arc contact (fixed side) 21, and the arc contact (movable side) 41a.
  • the trigger electrode 31 is erected at the end of the insulating rod 37 in the open end direction.
  • the insulating rod 37 is reciprocated to the drive device 9 when the gas circuit breaker 1 is closed and the gas circuit breaker 1 is opened.
  • the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 are electrically connected via the movable contact portion 3 to conduct the current between the outlet conductors 7a and 7b.
  • the movable energizing contact 32 of the movable contact portion 3 is inserted into the fixed energizing contact 22 of the fixed contact portion 2.
  • the fixed energizing contact 22 comes into contact with the movable energizing contact 32, and the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3 are electrically brought into a conductive state.
  • the trigger electrode 31 of the movable contact portion 3 is inserted into the arc contact (fixed side) 21 of the fixed contact portion 2.
  • the arc contact (fixed side) 21 comes into contact with the trigger electrode 31, and the fixed contact portion 2 and the movable contact portion 3 are electrically brought into a conductive state.
  • the piston 33 of the movable contact portion 3 is inserted into the cylinder 42 of the fixed contact portion 4.
  • the piston 33 and the movable energizing contact 32 are integrally formed and electrically conductive.
  • the movable energizing contact 32 is electrically connected to the cylinder 42, and the fixed contact portion 4 and the movable contact portion 3 are electrically conductive.
  • the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 are electrically connected via the movable contact portion 3, and the lead conductors 7a and 7b are electrically connected to each other.
  • the arc-extinguishing gas has a uniform pressure in each part in the closed container 8. Therefore, the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 formed by the piston 33 of the movable contact portion 3 and the cylinder 42 of the fixed contact portion 4 is not boosted. Further, the arc-extinguishing gas in the accumulator flow path 38 is not boosted either.
  • the opening 62 of the insulating nozzle 23 and the opening 63 of the arc contactor (movable side) 41a are closed by the trigger electrode 31 to ensure the airtightness of the arc-extinguishing gas.
  • the shutoff operation for opening the gas circuit breaker 1 is performed when the gas circuit breaker 1 is switched from the conductive state to the cutoff state when the accident current or the load current is cut off or the power transmission circuit is switched.
  • the drive device 9 When the gas circuit breaker 1 is changed from the closed state to the open state, the drive device 9 is driven.
  • the drive device 9 causes the movable contact portion 3 to move in the fixed contact portion 4 along the axis toward the end of the device.
  • the movable energizing contact 32 is separated from the fixed energizing contact 22 and the trigger electrode 31 is separated from the arc contact (fixed side) 21.
  • the movable contact portion 3 is driven by the drive device 9 and moves between the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 from the open end direction to the device end direction. ..
  • the movable energizing contact 32 is separated from the fixed energizing contact 22 and moves from the open end direction to the device end direction.
  • the trigger electrode 31 also moves between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a from the open end direction to the device end direction. After the movable energizing contact 32 is separated from the fixed energizing contact 22, the trigger electrode 31 is separated from the arc contact (fixed side) 21. As a result, the current to be cut off is commutated to the trigger electrode 31 and the arc contact (fixed side) 21 side, and the arc is not generated between the fixed current contact 22 and the movable current contact 32.
  • the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 is larger than the distance between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a in the device end direction. Move in the direction of The trigger electrode 31 is separated from the arc generated between the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21, and the deterioration of the trigger electrode 31 is reduced.
  • the movable contact portion 3 When the gas circuit breaker 1 is in the open circuit state, the movable contact portion 3 is driven by the drive device 9, so that the piston 33 also moves from the open end direction to the device end direction.
  • the piston 33 cooperates with the cylinder 42 to compress the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36. As a result, the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 is boosted.
  • the trigger electrode 31 is driven by the drive device 9 and further moves toward the end of the device.
  • the opening 62 of the insulating nozzle 23 is opened by separating the trigger electrode 31 from the insulating nozzle 23.
  • the opening 63 of the arc contactor (movable side) 41a is opened by separating the trigger electrode 31.
  • a through hole 42b is provided in the inner wall 52 of the cylinder 42 constituting the compression chamber 36.
  • the through hole 42b conducts the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38.
  • the through hole 42b has an opening area S5.
  • the accumulator flow path 38 has a constant opening area S4.
  • the opening area S4 of the accumulator flow path 38 may have an opening area that gradually decreases from S5 to S1.
  • the sealing of the insulating nozzle 23 by the trigger electrode 31 is released in the latter half of the current cutoff, and the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 is discharged from the through hole 42b, the accumulator flow path 38, the outside of the guide portion 41, and the insulating nozzle 23. It is guided to the arc space through the opening 61 between the and.
  • the opening area S5 of the through hole 42b is equal to or larger than the fourth opening area S4.
  • An opening 61 having an opening area S1 is formed between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23.
  • the opening area S4, which is the narrowest flow path diameter of the accumulating flow path 38, is equal to or larger than the opening area S1 of the opening 61 between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23.
  • the cross-sectional area of the flow path becomes smaller toward the through hole 42b of the compression chamber 36, the accumulator flow path 38, and the opening 61, and the arc-extinguishing gas is stagnation-free on the arc contactor (fixed side). It is guided to the arc space between 21 and the arc contactor (movable side) 41a. As a result, the pressure loss of the arc-extinguishing gas can be reduced and the gas density of the arc-extinguishing gas can be increased.
  • An opening 62 having an opening area S2 is formed inside the insulating nozzle 23.
  • An opening 63 having an opening area S3 is formed inside the arc contact (movable side) 41a.
  • the sum of the opening area S2 of the opening 62 and the opening area S3 of the opening 63 is less than the opening area S1 of the opening 61.
  • the arc-extinguishing gas can be made larger. , It is guided to the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a without stagnation. As a result, the pressure loss of the arc-extinguishing gas can be reduced and the gas density of the arc-extinguishing gas can be increased.
  • the arc-extinguishing gas is ejected from the opening 61 into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a at high speed, and the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact The arc between (movable side) 41a is extinguished.
  • the arc-extinguishing gas that has passed through the arc space passes through the opening 62 formed inside the insulating nozzle 23 and the opening 63 formed inside the arc contact (movable side) 41a, and is a low-pressure arc-extinguishing gas. Is released into a large space filled with gas. As a result, the arc-extinguishing gas is speeded up.
  • the arc contact (movable side) 41a and the arc contact (fixed side) 21 are electrically charged. Is blocked.
  • the energy of the hot gas is used to boost the pressure of the blown gas, and the blown gas inevitably becomes hot and causes a decrease in density. is there.
  • a large driving force is required to increase the density of the arc-extinguishing gas, and as a result, the driving device becomes large-scale.
  • another conventional technique can generate a dense arc-extinguishing gas in the accumulator chamber even at a relatively low pressure without taking in the exhaust heat gas from the arc.
  • the high-density arc-extinguishing gas generated in the accumulator chamber is accelerated by the increase or decrease in the cross-section of the flow path and then blown onto the arc at high speed. Therefore, part of the internal energy of the arc-extinguishing gas, which had a high density in the accumulator chamber, is converted into kinetic energy, and the gas density of the arc-extinguishing gas that contributes to cooling the arc is lower than that in the accumulator chamber. It ends up.
  • the trigger electrode 31 causes the opening 62 of the insulating nozzle 23 and the arc contactor (movable side) 41a which is the guide portion 41.
  • the opening 63 is closed to ensure airtightness of the arc-extinguishing gas. Therefore, the arc-extinguishing gas having a high temperature is prevented from entering the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38. As a result, the arc-extinguishing gas is compressed at a low temperature in the compression chamber 36, and the pressure and density of the arc-extinguishing gas to be blown into the arc can be appropriately secured.
  • S2 + S3 is configured as the narrowest flow path portion of the entire flow path. Therefore, S2 + S3 corresponds to the throat portion of the so-called Laval nozzle, and the upstream of S2 and S3 is maintained at a high density, and a high-density gas can be blown to the arc.
  • the end of the insulation nozzle 23 in the device end direction is joined to the inner wall 52 of the cylinder 42.
  • the insulating nozzle 23 is supported by the inner wall 52 of the cylinder 42.
  • the distance from the arc contact (fixed side) 21 to the arc contact (movable side) 41a and the distance from the arc contact (fixed side) 21 to the joint between the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 are substantially the same.
  • the insulating nozzle 23 is joined to the inner wall 52 constituting the cylinder 42.
  • the inner wall 52 is made of a conductive material and has the same potential as the movable energizing contact 32, so that the potential gradient between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32 is prevented from becoming steep.
  • the arc-extinguishing gas blown into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a is boosted by the piston 33 and the cylinder 42. Further, the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a is hot.
  • the insulating nozzle 23 speeds up the flow velocity of the high-pressure arc-extinguishing gas and guides it into the arc space.
  • the insulating nozzle 23 may be deformed. There is a possibility that the inner diameter of the insulating nozzle 23 may be expanded due to the high-pressure arc-extinguishing gas. If the inner diameter of the insulating nozzle 23 is expanded, the arc-extinguishing gas cannot be guided to the arc space at high speed, and there is a possibility that the shutoff cannot be reliably performed.
  • the gas circuit breaker extinguishes the arc by boosting the arc-extinguishing gas and ejecting the boosted arc-extinguishing gas into the arc. Therefore, it is not desirable that the pressure of the extinguishing gas boosted at the time of ejection to the arc decreases and the ejection speed slows down.
  • the pressure drop of the increased arc-extinguishing gas is for reducing the flow velocity of the arc-extinguishing gas and making it difficult to surely extinguish the arc.
  • the gas circuit breaker 1 has a distance from the arc contact (fixed side) 21 to the arc contact (movable side) 41a, and the insulation nozzle 23 and the inner wall from the arc contact (fixed side) 21.
  • the insulating nozzle 23 is joined to the inner wall 52 constituting the cylinder 42 at a position where the distance to the joint point with the 52 is substantially the same.
  • the inner wall 52 is made of a conductive material and has the same potential as the movable energizing contact 32, so that the potential gradient between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32 is prevented from becoming steep.
  • the opening area S2 of the opening 62 of the insulating nozzle 23 is appropriately maintained. Deformation of the insulating nozzle 23 is reduced, and the opening area S2 of the opening 62 is appropriately maintained, so that deterioration of the airtightness of the arc-extinguishing gas can be prevented, and the arc-extinguishing gas at a high temperature is compressed. It is prevented from entering the chamber 36 and the accumulator flow path 38. As a result, the arc-extinguishing gas is compressed at a low temperature in the compression chamber 36, and the pressure and density of the arc-extinguishing gas to be blown into the arc can be appropriately secured.
  • the arc generated in the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a has a high temperature.
  • the arc-extinguishing gas that has been blown into the arc and has become hot is discharged into the closed container 8 from the exhaust ports 24a, 24b, 44 of the exhaust stack 24.
  • the arc between the arc contact (fixed side) 21 and the arc contact (movable side) 41a becomes small, and the arc extinguishing gas is blown to extinguish the arc.
  • the gas circuit breaker 1 is opened, and the current flowing through the lead conductors 7a and 7b is cut off.
  • the gas circuit breaker 1 has a first arc contact 21 electrically connected to a first lead conductor 7a connected to a power system and a second lead conductor 7b. It is movably arranged between the cylindrical guide portion 41 provided on the side and between the first arc contact 21 and the guide portion 41, and the first arc contact is moved along with the movement in the first half when the current is cut off.
  • a compression chamber 36 is formed by a piston 33 that slides in conjunction with the trigger electrode 31, a compression chamber 36 that boosts an arc-extinguishing gas, and an arc that ignites the first arc contact 21. It has an insulating nozzle 23 that guides an arc-extinguishing gas boosted by 36, and since the insulating nozzle 23 is integrally formed with the inner wall 52 of the cylinder 42, it is necessary to deform the insulating nozzle 23 and spray it on an arc.
  • a gas breaker 1 capable of reducing leakage of compressed arc-extinguishing gas, appropriately ensuring the pressure and density of arc-extinguishing gas to be blown into an arc, and maintaining electrical insulation performance more reliably. be able to.
  • the insulating nozzle 23 is not integrally formed with the inner wall 52 of the cylinder 42, a high-temperature, high-pressure arc-extinguishing gas is sprayed and the insulating nozzle 23 is deformed in the outer peripheral direction. As a result, the arc-extinguishing gas leaks, and the pressure of the arc-extinguishing gas decreases. As a result, the breaking performance and the electrical insulation performance of the gas breaker 1 are deteriorated.
  • the insulating nozzle 23 of the gas circuit breaker 1 is integrally formed with the inner wall 52 of the cylinder 42, the insulating nozzle is even if a high-temperature, high-pressure arc-extinguishing gas is sprayed. The deformation of 23 is suppressed. This reduces the leakage of arc-extinguishing gas. As a result, the pressure drop of the arc-extinguishing gas is suppressed, and the breaking performance and the electrical insulation performance of the gas circuit breaker 1 are more reliably maintained.
  • the opening 62 of the insulating nozzle 23 and the opening of the arc contact (movable side) 41a are provided by the trigger electrode 31 in the closed state of the gas circuit breaker 1 and the first half of the current cutoff. 63 is closed, the airtightness of the arc-extinguishing gas is ensured, and the arc-extinguishing gas having a high temperature is prevented from entering the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38.
  • the gas circuit breaker 1 in which the arc-extinguishing gas is compressed at a low temperature in the compression chamber 36 and the pressure and density of the arc-extinguishing gas to be blown into the arc can be appropriately secured.
  • gas circuit breaker 1 that does not require a large driving force to shut off the gas circuit breaker 1 and can be realized by the small drive device 9. Further, it is possible to realize a gas circuit breaker 1 having excellent breaking performance and durability with a simple structure.
  • the sum of the opening area S2 of the opening 62 and the opening area S3 of the opening 63 is small, and it becomes a so-called throat portion for the entire flow path. Therefore, the flow of the arc-extinguishing gas exceeds the speed of sound and the gas density is low downstream of the throat portion, but the gas density of the arc-extinguishing gas is maintained high upstream of the throat portion. Therefore, in the region surrounded by the opening 61, the opening 62, and the opening 63, the arc-extinguishing gas has a high density, and a so-called stagnation point portion where the flow is stagnant is formed.
  • the compressed arc-extinguishing gas is blown onto the arc after exceeding the throat portion having a narrow cross section of the flow path. Therefore, the portion where the gas density of the arc-extinguishing gas is highest is outside the region where the arc is generated. Therefore, the stagnation point where the density of the blown gas is highest is formed outside the region where the arc is generated.
  • the opening area S2 of the opening 62 formed in the inner diameter of the insulating nozzle 23 and the opening area S3 of the opening 63 formed in the inner diameter of the guide portion 41 are the size of the trigger electrode 31.
  • the opening area S1 of the opening 61 between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23 does not depend on the size of the trigger electrode 31 and can be selected independently. Therefore, the opening area S1 of the opening 61 can be made larger than the sum of the opening area S2 of the opening 62 and the opening area S3 of the opening 63.
  • the region surrounded by the opening 61, the opening 62, and the opening 63 can be set as a stagnation point, and the density of the arc-extinguishing gas can be increased. Therefore, the density of the arc-extinguishing gas required for blocking can be realized at a lower pressure, and the gas circuit breaker 1 can be realized by the small drive device 9.
  • the opening area S5 of the through hole 42b provided in the inner wall 52 of the cylinder 42 is equal to or larger than the opening area S4 which is the narrowest flow path diameter of the accumulator flow path 38.
  • the opening area S4, which is the narrowest flow path diameter of the accumulating flow path 38, is equal to or larger than the opening area S1 of the opening 61 between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23.
  • the trigger electrode 41 is in the latter half of the current cutoff.
  • the arc is commutated to the arc contact (movable side) 41a.
  • the trigger electrode 31 is easily worn due to heat generated by the arc, but since the arc is commutated from the trigger electrode 31 to the arc contactor (movable side) 41a, the time during which the arc is ignited at the trigger electrode 31 should be shortened. Can be done. Therefore, it is possible to suppress the wear of the trigger electrode 31 due to the arc, and it is possible to extend the life of the trigger electrode 31.
  • the arc contact (movable side) 41a is not driven by the driving device 9 and does not affect the weight of the moving part, it can be made thick without worrying about the weight increase. Therefore, the durability against a large current arc can be remarkably improved.
  • the guide unit 41 is a rectifying unit made of an insulating material that rectifies the arc-extinguishing gas and guides it toward the drive device, the guide unit 41 is composed of a lightweight member. can do.
  • the insulating nozzle 23 is made of an insulating material and is supported by an inner wall 52 of a cylinder 42 made of a conductive material.
  • the inner wall 52 is made of a conductive material and has the same potential as the movable energizing contact 32, so that it is possible to avoid a steep potential gradient between the fixed energizing contact 22 and the movable energizing contact 32.
  • the possibility of dielectric breakdown occurring at a triple junction (triple point) at the joint portion between the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 of the cylinder 42 is reduced.
  • the arc contact (movable side) 41a as the guide portion 41 is made of a conductive material and the insulating nozzle 23 and the inner wall 52 of the cylinder 42 are made of an insulating material, the trigger electrode 31 and the arc contact (movable side) )
  • the distance between the insulating nozzle 23 and the arc contactor (movable side) 41a which may increase the size of the gas circuit breaker 1. ..
  • the trigger electrode is maintained while maintaining the electrical insulation between the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4. 31 and the electric field strength around the arc contactor (movable side) 41a as the guide portion 41 can be relaxed, and the size of the gas circuit breaker 1 can be prevented from increasing.
  • the guide portion 41 is made of an insulating material, the electric field strength around the trigger electrode 31 and the guide portion becomes strong, which may hinder the compactification of the device.
  • the insulating nozzle 23 is made of an insulating material and the inner wall 52 of the cylinder 42 is made of a conductive material, the trigger electrode is maintained while maintaining the electrical insulation between the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4. 31 The electric field strength around the guide portion can be relaxed, and the size of the gas circuit breaker 1 can be prevented from increasing.
  • the inner wall 52 of the cylinder 42 which is the sliding surface with the piston 33, is made of a metal material, and is thinner and has higher mechanical strength than the case where it is made of an insulating material. This makes it possible to prevent the gas circuit breaker 1 from becoming large.
  • the gas circuit breaker 1 of the present embodiment is characterized in that the cylinder 42 has a check valve 42e in addition to the first embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment. The configuration and operation of the gas circuit breaker 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the check valve 42e closes the path between the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38 when the pressure of the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 exceeds a predetermined value.
  • the arc-extinguishing gas is compressed in the compression chamber 36 composed of the piston 33 and the cylinder 42.
  • a force that hinders the pressure increase that is, a force that reverses the piston 33 toward the open end is generated inside the compression chamber 36.
  • the trigger electrode 31 since the piston 33 is mechanically connected to the trigger electrode 31, the trigger electrode 31 also reverses. As a result, the trigger electrode 31 is prevented from being separated from the opening 62 of the insulating nozzle 23, and the opening 62 is maintained in a state of being closed by the trigger electrode 31. Further, the trigger electrode 31 is prevented from being separated from the opening 63 of the guide portion 41, and the opening 63 is maintained in a state of being closed by the trigger electrode 31. As a result, it is prevented that a sufficient amount of arc-extinguishing gas for extinguishing the arc is ejected from the opening 61 formed between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23. If the ejection of the arc-extinguishing gas is insufficient, the arc is not sufficiently extinguished, which is inconvenient.
  • the check valve 42e when the pressure of the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 is less than a predetermined value, the check valve 42e is opened, and the arc-extinguishing gas is composed of the piston 33 and the cylinder 42. It is compressed in the compressed chamber 36.
  • the pressure of the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 exceeds a predetermined value, that is, the force for reversing the piston 33 toward the open end becomes larger than the force for pulling the piston 33 by the driving device. In the case, the piston 33 starts retrograde.
  • the check valve 42e is closed because the piston 33 has started to go backwards.
  • the pressure of the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 drops sharply. Therefore, the force that causes the piston 33 to move backward toward the open end is also sharply weakened. As a result, the force for reversing the piston 33 toward the open end becomes smaller than the force for pulling the piston 33 by the driving device, and the piston 33 starts compressing the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36 again.
  • the trigger electrode 31 is separated from the opening 62 of the insulating nozzle 23 and is separated from the opening 63 of the guide portion 41.
  • the opening 62 and the opening 63 are released to serve as an exhaust path for the arc-extinguishing gas.
  • a sufficient amount of arc-extinguishing gas for extinguishing the arc is ejected from the opening 61 formed between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23, and the arc is sufficiently extinguished.
  • the gas circuit breaker 1 of the present embodiment is characterized in that, in addition to the first embodiment or the second embodiment, the piston support 33a has a small diameter portion 33b formed into a small diameter. Other configurations are the same as those of the first embodiment or the second embodiment. The configuration and operation of the gas circuit breaker 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • the piston 33 is driven by a columnar piston support 33a inserted into an insertion hole 42a provided in the support 43, and the piston support 33a is a small-diameter portion formed in a part of the columnar piston 33 side.
  • the arc-extinguishing gas flows out from the gap 71 between the small diameter portion 33b and the insertion hole 42a, which has 33b and is formed in the latter half when the current is cut off by driving the piston support 33a.
  • the arc-extinguishing gas is compressed in the compression chamber 36 composed of the piston 33 and the cylinder 42.
  • a force that hinders the pressure increase that is, a force that reverses the piston 33 toward the open end is generated inside the compression chamber 36.
  • the trigger electrode 31 since the piston 33 is mechanically connected to the trigger electrode 31, the trigger electrode 31 also reverses. As a result, the trigger electrode 31 is prevented from being separated from the opening 62 of the insulating nozzle 23, and the opening 62 is maintained in a state of being closed by the trigger electrode 31. Further, the trigger electrode 31 is prevented from being separated from the opening 63 of the guide portion 41, and the opening 63 is maintained in a state of being closed by the trigger electrode 31. As a result, it is prevented that a sufficient amount of arc-extinguishing gas for extinguishing the arc is ejected from the opening 61 formed between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23. If the ejection of the arc-extinguishing gas is insufficient, the arc is not sufficiently extinguished, which is inconvenient.
  • a small diameter portion 33b formed with a small diameter is provided on a part of the columnar piston support 33a connected to the piston 33 on the piston 33 side. Excessive pressure in the compression chamber 36 is released from the gap 71 between the small diameter portion 33b and the insertion hole 42a provided in the support 43 to prevent the piston 33 from reversing. To.
  • the insertion hole 42a provided in the support 43 is closed by the piston support 33a, and the arc-extinguishing gas does not leak from the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38.
  • the arc-extinguishing gas is compressed in the compression chamber 36 composed of the piston 33 and the cylinder 42.
  • the piston 33 compresses the arc-extinguishing gas in the compression chamber 36.
  • the trigger electrode 31 is separated from the opening 62 of the insulating nozzle 23 and is separated from the opening 63 of the guide portion 41.
  • the opening 62 and the opening 63 are released to serve as an exhaust path for the arc-extinguishing gas.
  • a sufficient amount of arc-extinguishing gas for extinguishing the arc is ejected from the opening 61 formed between the outside of the guide portion 41 and the insulating nozzle 23, and the arc is sufficiently extinguished.
  • the piston 33 is driven by a columnar piston support 33a inserted into the insertion hole 42a provided in the support 43, and the piston support 33a is formed on a part of the piston 33 side formed in the columnar shape.
  • This makes it possible to provide a gas circuit breaker 1 capable of appropriately securing the pressure and density of the arc-extinguishing gas to be blown into the arc and more reliably maintaining the electrical insulation performance.
  • the arc contact (movable side) 41a as the guide portion 41 is made of a conductive material, and the arc is commutated from the trigger electrode 31 in the latter half when the current is cut off.
  • the guide unit 41 may be a rectifying unit 41b made of an insulating material.
  • the rectifying section 41b is composed of acrylic, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyolefin, PTFE (polytetrafluoroethylene) resin, or an insulator combining these.
  • the resin material may be filled with at least one of BN, Al2O3, ZnO, TiO2, CaF, and CeO2.
  • the surface of the rectifying section 41b that guides the arc-extinguishing gas to the arc discharge is coated with at least one ceramic material of BaTiO3, PbO3, ZrO3, TiO2, ZrO2, SiO2, MgO, AlN, Si3N4, SiC, and Al2O3. May be.
  • the guide portion 41 substitutes for acrylic, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyolefin, and PTFE, and at least one of BaTIO3, PbO3, ZrO3, TiO2, ZrO2, SiO2, MgO, AlN, Si3N4, SiC, and Al2O3. It may be composed of one ceramic material.
  • the rectifying unit 41b is made of an insulating material, the arc does not flow from the trigger electrode 31 to the guide unit 41. Even in the latter half when the current is cut off, the arc remains generated between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31.
  • the opening 63 of the rectifying unit 41b is closed by inserting the trigger electrode 31, and the airtightness of the arc-extinguishing gas is ensured. Further, in the closed state of the gas circuit breaker 1 and in the first half of the current cutoff, the trigger electrode 31 is closed by inserting the trigger electrode 31 into the opening 62 of the insulating nozzle 23, and the airtightness of the arc-extinguishing gas is ensured. Has been done.
  • the trigger electrode 31 When the current of the gas circuit breaker 1 is cut off, the trigger electrode 31 is driven by the drive device 9 and moves toward the end of the device. In the latter half of the current cutoff, the opening 63 of the rectifying unit 41b is opened by separating the trigger electrodes 31. Further, in the latter half of the current cutoff, the opening 62 of the insulating nozzle 23 is opened by separating the trigger electrode 31 from the insulating nozzle 23. By opening the opening 62 and the opening 63, the arc-extinguishing gas boosted in the compression chamber 36 is guided to the arc space.
  • the arc-extinguishing gas is ejected from the opening 61 into the arc space between the arc contact (fixed side) 21 and the trigger electrode 31 at high speed, and the arc is extinguished.
  • the rectifying unit 41b serves as a guide unit for inducing an arc-extinguishing gas.
  • the arc-extinguishing gas passes through the opening 62 formed inside the insulating nozzle 23 and the opening 63 formed inside the rectifying portion 41b, and is discharged into a wide space filled with the low-pressure arc-extinguishing gas. .. As a result, the arc-extinguishing gas is speeded up.
  • the trigger electrode 31 closes the opening 62 of the insulating nozzle 23 and the opening 63 of the rectifying section 41b to ensure the airtightness of the arc-extinguishing gas. .. Therefore, the arc-extinguishing gas having a high temperature is prevented from entering the compression chamber 36 and the accumulator flow path 38. As a result, the arc-extinguishing gas is compressed at a low temperature in the compression chamber 36, and the pressure and density of the arc-extinguishing gas to be blown into the arc can be appropriately secured.
  • the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 are fixed to the closed container 8, but the fixed contact portion 2 and the fixed contact portion 4 are movable. There may be.
  • the fixed contact portion 2 When the gas circuit breaker 1 is opened, for example, the fixed contact portion 2 may be moved in the open end direction. Further, the fixed contact portion 4 may be movable toward the end of the device. By moving the fixed contact portions 2 or 4 or the fixed contact portions 2 and 4, the electric power between the lead conductors 7a and 7b can be cut off more quickly.

Abstract

アークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保し、電気絶縁性能をより確実に維持することができるガス遮断器を提供する。ガス遮断器1は、第1の口出し導体7aに電気的に接続された第1のアーク接触子21と、第2の口出し導体7b側に設けられた円筒状のガイド部41と、第1のアーク接触子21とガイド部41の間を移動可能に配置され、電流遮断時の前半には移動に伴って第1のアーク接触子21との間に発生するアークが点弧されるトリガー電極31と、円筒状に形成された外壁51および内壁52を有し、ガイド部41側に設けられたシリンダ42と、外壁51と内壁52の間をトリガー電極31と連動して摺動するピストン33と、により構成された消弧性ガスを昇圧する圧縮室36と、第1のアーク接触子21に点弧したアークに、圧縮室36により昇圧された消弧性ガスを導く絶縁ノズル23と、を有し、絶縁ノズル23は、シリンダ42の内壁52と一体に構成される。

Description

ガス遮断器
 本実施形態は、電力系統において電流遮断を行うガス遮断器に関する。
 電力系統の電力供給線に流れる電流を遮断するためにガス遮断器が使用されている。ガス遮断器は、系統事故時において事故の生じた系統を切り離す際に流れる電流を遮断するために電力供給線に配置される。
 上記のようなガス遮断器として、パッファ形ガス遮断器が普及している。パッファ形ガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に、対向して配置された一対の電極を有する。これらの一対の電極が、ガス遮断器の外部に配置された駆動装置により駆動されて開閉する。
 ガス遮断器が開状態とされる時には、この一対の電極が、ガス遮断器の外部に配置された駆動装置により駆動され、機械的に切り離される。しかしながら、電力系統における電圧は高電圧であるため、一対の電極が機械的に切り離された後も、アーク電流が流れ続ける。パッファ形ガス遮断器は、密閉容器内の消弧性ガスをアークに吹き付け消弧することにより、このアーク電流を遮断する。
特開昭61-082631号公報 特開2014-72032号公報 特開2015-79635号公報
 前記のようなガス遮断器における電流の遮断は、移動電極が、固定電極から離間するように移動することにより行われる。移動電極と固定電極の間に発生したアークは、昇圧された消弧性ガスが吹き付けられ消弧される。消弧性ガスは、シリンダおよびピストンにより構成された昇圧機構により電流遮断時に昇圧される。
 しかしながら、電流遮断時に発生するアークにより、消弧性ガスは高温となる。高温となった消弧性ガスは、膨張するため十分な密度を得られない場合があるとの問題点があった。また、高温となった消弧性ガスの圧力による駆動を妨げる力が、昇圧機構を駆動する駆動装置の出力より大きくなり十分に消弧性ガスが昇圧されない場合もあった。昇圧機構を駆動する駆動装置の出力を大きくし、消弧性ガスをより強力に圧縮することにより、消弧性ガスは高密度高圧力とすることができるが、出力の大きな駆動装置は大がかりなものとなってしまう。駆動装置は、大がかりなものとならないことが望ましい。
 本実施形態は、アークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保し、電気絶縁性能をより確実に維持することができるガス遮断器を提供することを目的とする。
 本実施形態のガス遮断器は次のような構成を有することを特徴とする。
(1)電力系統に接続される第1の口出し導体に電気的に接続された第1のアーク接触子。
(2)第2の口出し導体側に設けられた円筒状のガイド部。
(3)前記第1のアーク接触子と前記ガイド部の間を移動可能に配置され、電流遮断時の前半には移動に伴って前記第1のアーク接触子との間に発生するアークが点弧されるトリガー電極。
(4)以下により構成された消弧性ガスを昇圧する圧縮室。
(4-1)円筒状に形成された外壁および内壁を有し、前記ガイド部側に設けられたシリンダ。
(4-2)前記外壁と前記内壁の間を前記トリガー電極と連動して摺動するピストン。
(5)前記第1のアーク接触子に点弧したアークに、前記圧縮室により昇圧された消弧性ガスを導く絶縁ノズル。
(6)前記絶縁ノズルは、前記シリンダの前記内壁と一体に構成される。
第1実施形態にかかるガス遮断器の閉路状態を示す図 第1実施形態にかかるガス遮断器の電流遮断時の前半の状態を示す図 第1実施形態にかかるガス遮断器の電流遮断時の後半の状態を示す図 第1実施形態にかかるガス遮断器の閉路状態を示す拡大図 第1実施形態にかかるガス遮断器の電流遮断時の前半の状態を示す拡大図 第1実施形態にかかるガス遮断器の電流遮断時の後半の状態を示す拡大図 第1実施形態にかかるガス遮断器の消弧性ガスの流路の寸法を示す拡大図 第1実施形態にかかるガス遮断器のシリンダ開口部と消弧性ガスの流路の寸法を示す拡大図 第1実施形態にかかるガス遮断器のノズル部分の拡大図 第2実施形態にかかるシリンダに弁を有するガス遮断器を示す図 第3実施形態にかかるピストン支えを有するガス遮断器の電流遮断時の前半の状態を示す図を示す図 第3実施形態にかかるピストン支えを有するガス遮断器の電流遮断時の後半の状態を示す図を示す図
[第1実施形態]
[1-1.概略構成]
 以下では、図1~図9を参照しつつ、本実施形態のガス遮断器1の全体構成を説明する。図1は、ガス遮断器1が閉路状態である時の内部構造を示している。
 ガス遮断器1は、第1の固定接触子部2(以降、「固定接触子部2」と総称する)、可動接触子部3、第2の固定接触子部4(以降、「固定接触子部4」と総称する)、密閉容器8を有する。密閉容器8を介し、口出し導体7aが固定接触子部2に、口出し導体7bが固定接触子部4に接続される。口出し導体7a、7bは、電力系統に接続される。ガス遮断器1は、変電所等の電力供給設備に設置される。
 固定接触子部2、固定接触子部4は、導体金属により構成された円筒状の部材である。可動接触子部3は、固定接触子部2、固定接触子部4の内径と密着し摺動可能に配置された、導体金属により構成された円筒状の部材である。固定接触子部2、固定接触子部4は、密閉容器8内に離間して絶縁物(図中不示)にて固定される。
 可動接触子部3は、円筒状の導体金属および絶縁ロッド37により構成された部材である。可動接触子部3が、ガス遮断器1の外部に配置された駆動装置9により駆動され、固定接触子部2と固定接触子部4との間を移動することにより、固定接触子部2と固定接触子部4が電気的に遮断または導通とされる。これにより口出し導体7a、7b間が、電気的に遮断または導通となる。
 なお、本実施形態では固定接触子部2は固定され可動でないものとして説明するが、固定接触子部2は、可動接触子部3と相対的に可動であってもよい。これにより、開路時に、固定接触子部2と可動接触子部3との間の絶縁距離を迅速に増大させることができる。
 ガス遮断器1が開路状態となるときに固定接触子部2と可動接触子部3との間にアークが発生する。このアークは、密閉容器8内に充填された消弧性ガスが高圧で吹き付けられることにより消弧される。
 密閉容器8は、金属や碍子等からなる円筒状の密閉容器であり、内部に消弧性ガスが充填される。消弧性ガスとして、消弧性能及び絶縁性能に優れた六フッ化硫黄ガス(SF6ガス)が使用される。密閉容器8は、金属製の場合、接地電位に接続される。密閉容器8内の圧力は通常運転時において、いずれの部分でも単一の圧力、例えば消弧性ガスの充気圧力とされる。
 消弧性ガスは、アークを消滅させるための電気絶縁性のガスである。現在、消弧性ガスとしてSF6ガスが使用される場合が多い。しかしSF6ガスは、地球温暖化効果が高い。従ってSF6ガスに代替して、他のガスが消弧性ガスとして使用されてもよい。SF6ガスに代替する消弧性ガスとしては、絶縁性、アーク冷却性(消弧性)、化学的安定性、環境適合性、入手性、コストなどが優れることが望ましい。図1から図3に示した本実施形態によれば、吹き付けガスは、断熱圧縮により昇圧されるため、SF6の代替となる消弧性ガスは、同じシリンダ容積および圧縮率で圧力が上がりやすい比熱比が大きいガスであることが望ましい。
 駆動装置9は、ガス遮断器1の開閉時に、可動接触子部3を駆動するための装置である。駆動装置9は、ばね、油圧、高圧気体、電動機などにより構成された動力源を有する。駆動装置9により可動接触子部3が、固定接触子部2と固定接触子部4との間を移動させられ、固定接触子部2と固定接触子部4が電気的に遮断または導通とされる。
 駆動装置9は、ガス遮断器1の開閉時に、外部から送信された指令信号に基づき動作する。駆動装置9には、大きな駆動エネルギーを安定的に蓄積すること、指令信号に対し極めて速い応答性を有すること、確実に動作することが求められる。駆動装置9は、消弧性ガス中に設けられなくてもよい。
 本実施形態においてガイド部41は、アーク接触子(可動側)41aにより構成される。ガス遮断器1の開路状態時に、後述する圧縮室36にて昇圧された消弧性ガスが、後述する蓄圧流路38を通りアーク接触子(固定側)21とガイド部41であるアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間へと放出される。圧縮室36内の圧力が十分に低下するまで、可動接触子部3のピストン33が逆行しないようにピストン33の位置が保持されることが望ましい。ピストン33が逆行した場合、圧縮室36の体積が拡大し、圧縮室36および蓄圧流路38内の消弧性ガスの圧力および密度が低下する。これによりアークへ吹付けられる消弧性ガスの圧力および密度も低下し、望ましくない。
 固定接触子部2は、密閉容器8内に配置された円筒状の部材である。固定接触子部2は、アーク接触子(固定側)21、固定通電接触子22、絶縁ノズル23、排気筒24を有する。アーク接触子(固定側)21が請求項における第1のアーク接触子に相当する。これらの部材の詳細については後述する。密閉容器8を介し、口出し導体7aが固定接触子部2に接続される。固定接触子部2は、密閉容器8に固定され配置される。固定接触子部2は、ガス遮断器1の閉路状態時に、可動接触子部3を介し固定接触子部4と電気的に接続され、口出し導体7a、7b間の電流を導通する。一方、固定接触子部2は、ガス遮断器1の開路状態時に、可動接触子部3と電気的に非接続となり、口出し導体7a、7b間の電流を遮断する。
 固定接触子部4は、密閉容器8内に配置された円筒状の部材である。固定接触子部4は、ガイド部41であるアーク接触子(可動側)41a、シリンダ42、サポート43を有する。アーク接触子(可動側)41aが請求項における第2のアーク接触子に相当する。なお、アーク接触子(可動側)41a自体は、可動しない。これらの部材の詳細については後述する。密閉容器8を介し、口出し導体7bが固定接触子部4に接続される。固定接触子部4は、密閉容器8に固定され配置される。
 固定接触子部4は、ガス遮断器1の閉路状態時に、可動接触子部3を介し固定接触子部2と電気的に接続され、口出し導体7a、7b間の電流を導通する。一方、固定接触子部4は、ガス遮断器1の開路状態時に、固定接触子部2と可動接触子部3が電気的に非接続となるため、口出し導体7a、7b間の電流を遮断する。
 可動接触子部3は、密閉容器8内に配置された円筒状の部材である。可動接触子部3は、トリガー電極31、可動通電接触子32、ピストン33、ピストン支え33a、絶縁ロッド37を有する。これらの部材の詳細については後述する。可動接触子部3は、固定接触子部2および固定接触子部4との間を往復移動可能なように配置される。
 可動接触子部3は、ガス遮断器1の外部に配置された駆動装置9に機械的に接続される。ガス遮断器1の開閉時に、可動接触子部3が駆動装置9により駆動され、口出し導体7a、7bに流れる電流が遮断、導通される。可動接触子部3は、ガス遮断器1の閉路状態時に、固定接触子部2と固定接触子部4を電気的に接続し、口出し導体7a、7b間の電流を導通する。一方、可動接触子部3は、ガス遮断器1の開路状態時に、固定接触子部2と電気的に非接続となり、口出し導体7a、7b間の電流を遮断する。
 また、可動接触子部3は、ピストン33によりシリンダ42に蓄積された消弧性ガスを圧縮し、絶縁ノズル23を介し噴出し、固定接触子部2と可動接触子部3との間に発生したアークを消弧することにより、アーク電流を遮断する。
 固定接触子部2、可動接触子部3、固定接触子部4、密閉容器8は、同心円を描く円筒状の部材であり共通の中心軸を有し、同一軸上に配置される。なお、以下では、各部材の位置関係及び方向を説明するにあたり、固定接触子部2側の方向を開放端方向と、その反対側の固定接触子部4側の駆動装置方向を装置端方向と呼ぶ。
[1-2.詳細構成]
(固定接触子部2)
 固定接触子部2は、アーク接触子(固定側)21、固定通電接触子22、絶縁ノズル23、排気筒24、を有する。アーク接触子(固定側)21が、請求項中の第1のアーク接触子に相当する。また、本文においてもアーク接触子(固定側)21を、第1のアーク接触子と呼ぶ場合がある。
(固定通電接触子22)
 固定通電接触子22は、固定接触子部2の装置端方向の外周部端面に配置されたリング状の電極である。固定通電接触子22は、削り出し等により、内径側に膨出したリング状に形成された金属導体により構成される。固定通電接触子22を構成する金属は、電気導電性、軽量性、強度、加工性からアルミニウムが望ましいが、それ以外にも例えば銅であってもよい。
 固定通電接触子22は、可動接触子部3の可動通電接触子32の外径と摺動可能な、一定のクリアランスを持つ内径を有する。固定通電接触子22は、円筒状の導体金属により構成された排気筒24の装置端方向の端部に配置される。排気筒24には、密閉容器8を介し、口出し導体7aが接続される。排気筒24は密閉容器8に絶縁部材を介して固定される。
 ガス遮断器1の閉路状態時に、固定通電接触子22には、可動接触子部3の可動通電接触子32が挿入される。これにより固定通電接触子22は、可動通電接触子32と接触し、固定接触子部2と可動接触子部3を電気的に導通させる。固定通電接触子22は、通電時には定格電流を流す。
 一方、遮断器1の開路状態時に、固定通電接触子22は、可動接触子部3の可動通電接触子32と物理的に離間し、固定接触子部2と可動接触子部3を電気的に遮断する。
(アーク接触子(固定側)21)
 アーク接触子(固定側)21は、固定接触子部2の円筒の中心軸に沿い、固定接触子部2の装置端方向の端部に配置された円筒状の電極である。アーク接触子(固定側)21は、固定通電接触子22より小径の円筒状に形成された金属導体により構成される。アーク接触子(固定側)21の開放端方向の端部は、面取り加工され曲面状に成形されている。アーク接触子(固定側)21は、銅を10%から40%およびタングステンを90%から60%含有する金属等により構成される。
 アーク接触子(固定側)21は、ガス遮断器1の閉路状態時に、可動接触子部3のトリガー電極31の外径部分と接触する。アーク接触子(固定側)21は、固定接触子部2の外周を構成する排気筒24の内壁面に設けられた支持部材により、固定接触子部2に一体固定される。アーク接触子(固定側)21は、消弧性ガス中に配置され、消弧性ガス中に発生したアークを点弧する。
 アーク接触子(固定側)21は、固定されており、駆動装置9が駆動すべき可動部の重量に寄与しない。したがって、熱容量と表面積を大きく構成することができ、その結果、アーク接触子(固定側)21の耐久性を向上させることができる。
 アーク接触子(固定側)21の耐久性、アーク接触子(可動側)41aの耐久性、トリガー電極31の耐久性は以下の関係であることが望ましい。
 アーク接触子(固定側)21の耐久性≧アーク接触子(可動側)41aの耐久性>トリガー電極31の耐久性
 アーク接触子21には高温となった消弧性ガス流が加速後に衝突するため、アーク接触子(固定側)21は、アーク接触子(可動側)41aに比べ摩耗しやすいためである。また、可動部であるトリガー電極31は、アーク接触子(固定側)21、アーク接触子(可動側)41aに比べ軽量化されることが望ましいと同時に、後述のとおり、高温のアークを点弧するのはアーク接触子(可動側)41aにアークを転流するまでの一定期間のみであり、摩耗の程度はアーク接触子(固定側)21およびアーク接触子(可動側)41aに比べると限定的だからである。
 アーク接触子(固定側)21は、アーク接触子(可動側)41aと、アークが消弧された後に絶縁性が確保できる距離に離間して配置される。アーク接触子(固定側)21およびアーク接触子(可動側)41aは、固定され可動しないので大きなものにすることができる。このためアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41a間の空間の電界は従来に比べて平等的な分布(電界集中の少ない分布)となり、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41a間の距離を、従来技術に比べ、短くすることができる。
 また、絶縁ノズル23とアーク接触子(固定側)21、およびトリガー電極31とアーク接触子(可動側)41aの位置関係で決まる流路断面積の大きさにより、アークに吹き付ける消弧性ガスの流量や流速を規定することができる。アーク接触子(固定側)21と絶縁ノズル23の間の流路断面積が、トリガー電極31とアーク接触子(可動側)41aとの間の流路断面積より大きい方が、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間で発生する高温のガスを速やかに排気しやすく望ましい。
 ガス遮断器1の閉路状態時に、アーク接触子(固定側)21に、可動接触子部3のトリガー電極31が挿入される。これによりアーク接触子(固定側)21は、可動接触子部3のトリガー電極31と接触し、固定接触子部2と可動接触子部3を電気的に導通させる。ガス遮断器1の閉路状態時に、アーク接触子(固定側)21は、口出し導体7a、7bを電気的に導通させるための電流回路の一部を構成する導体となる。
 一方、ガス遮断器1の開路状態時に、アーク接触子(固定側)21は、可動接触子部3のトリガー電極31と離間し、固定接触子部2と可動接触子部3との間に発生するアークを点弧する。アーク接触子(固定側)21は、トリガー電極31に対向して配置された電極であり、ガス遮断器1が開路状態となる時に、アークと接する。
 可動通電接触子32が固定通電接触子22から離間した後に、トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間する。これにより遮断すべき電流は、トリガー電極31およびアーク接触子(固定側)21側へ転流し、アークが固定通電接触子22と可動通電接触子32の間に発生しない。
 アーク接触子(固定側)21およびトリガー電極31は、固定通電接触子22と可動通電接触子32よりも時間的に後に開離するため、アークは必ずアーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の間に点弧するように構成されている。これにより固定通電接触子22と可動通電接触子32のアークによる劣化が軽減される。
 ガス遮断器1が開路状態となる時には、可動接触子部3は、駆動装置9により駆動され、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間を開放端方向から装置端方向へと移動する。これにより、トリガー電極31も、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間を開放端方向から装置端方向へと移動する。トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間する前に、固定通電接触子22と可動通電接触子32が離間する。これにより固定通電接触子22と可動通電接触子32の間にアークが発生しない。
 トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間を開始した時点から、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなる時点までの間、アークはトリガー電極31とアーク接触子(固定側)21の間に発生する。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が概ね等しくなると、アークはトリガー電極31からアーク接触子(可動側)41aに転移する。アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が概ね等しくなった時点から、アークが消弧される時点までの間、アークはアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21の間に発生する。このときアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、対向して配置された1対の電極を構成し、アークを点弧する。
 トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間を開始した時点から、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなるまでの時間を「電流遮断時の前半」と呼ぶ場合がある。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなった時点から、アークが消弧されるまでの時間を、「電流遮断時の後半」と呼ぶ場合がある。
 トリガー電極31は、さらに装置端方向に、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離より大きくなる方向に移動する。トリガー電極31は、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21の間に発生したアークから離間することとなり、トリガー電極31の劣化が軽減される。
 トリガー電極31は、さらに装置端方向に移動する。この時、ピストン33とシリンダ42により構成される圧縮室36にて昇圧された消弧性ガスが、蓄圧流路38、絶縁ノズル23を介し噴出され、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアークが、消弧される。
(絶縁ノズル23)
 絶縁ノズル23は、圧縮室36にて昇圧された消弧性ガスの流速バランスを規定するスロート部を有する円筒状の整流部材である。絶縁ノズル23は、アクリル、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)樹脂、またはこれらを組合せた絶縁物により構成される。上記の樹脂材料には、BN、Al2O3、ZnO、TiO2、CaF、CeO2のうちの少なくとも一つが、充填されていてもよい。
 絶縁ノズル23の、消弧性ガスをアーク放電へ導く面には、BaTiO3、PbO3、ZrO3、TiO2、ZrO2、SiO2、MgO、AlN、Si3N4、SiC、Al2O3のうち少なくとも一つのセラミック材が、コーティングされていてもよい。または、絶縁ノズル23は、アクリル、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、PTFEに代替し、BaTiO3、PbO3、ZrO3、TiO2、ZrO2、SiO2、MgO、AlN、Si3N4、SiC、Al2O3のうちの少なくとも一つのセラミック材により構成されていてもよい。
 絶縁ノズル23は、固定接触子部2に一体固定され、絶縁ノズル23の円筒を構成する軸が、アーク接触子(固定側)21の円筒軸上に来るように配置される。絶縁ノズル23の装置端方向の端部は、後述するシリンダ42の内壁52に接合される。これにより絶縁ノズル23は、シリンダ42の内壁52に支持される。
 アーク接触子(固定側)21からアーク接触子(可動側)41a間までの距離と、アーク接触子(固定側)21から絶縁ノズル23と内壁52との接合箇所までの距離が、略同等となる位置において、絶縁ノズル23はシリンダ42を構成する内壁52に接合される。内壁52は、導電材料により構成されており可動通電接触子32と同電位であり、固定通電接触子22と可動通電接触子32の間の電位勾配が急峻となることを避ける。
 絶縁ノズル23は、ガス遮断器1の閉路状態時にトリガー電極31を包囲するように配置される。絶縁ノズル23の内側に、開口面積S2を有する開口部62が形成されている。開口部62の内径の開口面積S2は、トリガー電極31が摺動可能であり、かつトリガー電極31が挿入された場合、消弧性ガスの気密が確保される面積である。開口部62が請求項における第2の開口部に、開口面積S2が請求項における第2の開口面積に相当する。
 ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、絶縁ノズル23の開口部62は、トリガー電極31が挿入されて閉塞され、消弧性ガスの気密が確保される。電流遮断時の後半に、絶縁ノズル23の開口部62は、トリガー電極31が離間することにより開放される。ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、絶縁ノズル23と、トリガー電極31は、消弧性ガスの気密が確保される程度に密着することが望ましい。しかしながら、トリガー電極31は、絶縁ノズル23内を摺動する。また、トリガー電極31と、絶縁ノズル23が過度に近接することにより、いわゆるトリプルジャンクションの発生する可能性が高まる。このため、絶縁ノズル23と、トリガー電極31間は、消弧性ガスの所定の気密が確保される程度の空隙を有していてもよい。
 絶縁ノズル23により、圧縮室36で昇圧された消弧性ガスは、アーク空間へ誘導される。また、絶縁ノズル23により、消弧性ガスがアーク空間に集中されると共に消弧性ガスの流速が高速化される。絶縁ノズル23は、開放端方向から装置端方向にかけ内径が小さくなる円錐状の空間を形成するように構成されていてもよい。
 ガス遮断器1が開路状態となる時に、可動接触子部3のピストン33と固定接触子部4のシリンダ42により構成される圧縮室36内の消弧性ガスが昇圧される。アーク接触子(可動側)41aの外周とシリンダ42の内壁52の内周は、昇圧された消弧性ガスの流路となる蓄圧流路38を構成している。
 電流遮断時の後半に、ピストン33とシリンダ42により昇圧された圧縮室36内の消弧性ガスが、蓄圧流路38を介し、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられる。
 このとき絶縁ノズル23により、昇圧された消弧性ガスが、アーク空間に集中される。これにより、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間のアークが効率的に消弧され、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、電気的に遮断される。
 アーク放電により発生した熱エネルギーは、消弧性ガスにより除去される。消弧性ガスは、アーク放電による熱エネルギーを含み高温、高圧力になる。高温、高圧力となった消弧性ガスは、排気筒24の排気口24a、24bから排出され、これらの熱エネルギーを電極領域から排除する。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられ高温となった消弧性ガスは、固定接触子部2の排気筒24を通り、冷却されて絶縁性を回復し、密閉容器8内に排気される。
 絶縁ノズル23は、昇圧された消弧性ガスをアーク空間へ集中的に導く。絶縁ノズル23は、消弧性ガスを加速し、熱エネルギーの排気性を高める。絶縁ノズル23は、消弧性ガスの流量と流速を適切に制御する。絶縁ノズル23は、アークにより高温化された消弧性ガスの排気流路を規定し、固定通電接触子22と可動通電接触子32の間での絶縁破壊を抑制する。さらに、絶縁ノズル23は、アークの広がりを抑制しアークの最大径を規定する。
 これにより、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間に発生したアークに消弧性ガスが効率的に吹き付けられ、また熱エネルギーが効率的に除去され、アークが消弧される。その結果、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、電気的に遮断される。
 従来技術において、絶縁ノズル23は可動通電接触子32と共に可動接触子部3に設けられる場合が多かった。しかしながら、可動接触子部3は可動するため軽量化することが望ましい。従って絶縁ノズル23は、可動しない固定接触子部2に設けられることが望ましい。なお、絶縁ノズル23は、可動接触子部3に設けられていてもよい。
 絶縁ノズル23は、固定接触子部2、可動接触子部3のどちらに設置されても良いが、可動接触子部3は可動であるため振動する。このため絶縁ノズル23が固定接触子部2に設置された場合、可動接触子部3に設置された場合に比べ、振動による電気的性能の悪化が抑制される。
 また、絶縁性の低い高温となった消弧性ガスが固定通電接触子22へ流れ込むことを抑制するため、絶縁ノズル23は、固定接触子部2に設置されることが望ましい。
 シリンダ42の内壁52は、絶縁ノズル23を支持する。絶縁ノズル23がシリンダ42の内壁52に支持されることにより、絶縁ノズル23とトリガー電極31との離間距離が経年的に維持される。
 絶縁ノズル23は、装置端方向から開放端方向にかけ軸に並行な消弧性ガスの流れを作るだけでなく、アークを横切る方向に消弧性ガスの流れを作る。この流れによりアークは効率的に冷却される。アークに吹き付けられ高温となった消弧性ガスは絶縁性が低いため、固定通電接触子22、可動通電接触子32に接触せず排気されることが望ましい。
(排気筒24)
 排気筒24は、削り出された導体金属により構成された円筒状の部材である。排気筒24の装置端方向の端部には、円筒の軸を揃え、アーク接触子(固定側)21および固定通電接触子22が配置される。排気筒24は、高温となった消弧性ガスを排出する排気口24a、24bを有する。排気筒24は、アーク接触子(固定側)21および固定通電接触子22と一体に成形されていてもよい。
 排気筒24には、密閉容器8を介し、口出し導体7aが接続される。排気筒24は、消弧性ガスの流路となっており、アークに吹き付けられ高温になった消弧性ガスを、アーク接触子(固定側)21およびトリガー電極31の間のアーク空間から密閉容器8へ導く。
 ガス遮断器1が開路状態となる時に、可動接触子部3のピストン33と固定接触子部4のシリンダ42により構成される圧縮室36内の消弧性ガスが昇圧され、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられる。アークに吹き付けられ高温になった消弧性ガスは、アーク空間を通り排気筒24の排気口24a、24bから密閉容器8内へ排出される。
(固定接触子部4)
 固定接触子部4は、アーク接触子(可動側)41a、シリンダ42、サポート43を有する。本実施形態においてガイド部41は、アーク接触子(可動側)41aにより構成される。アーク接触子(可動側)41aが、請求項中の第2のアーク接触子およびガイド部に相当する。また、本文においてもアーク接触子(可動側)41aを、第2のアーク接触子またはガイド部と呼ぶ場合がある。
(アーク接触子(可動側)41a)
 ガイド部41としてのアーク接触子(可動側)41aは、固定接触子部4の円筒の中心軸に沿い、固定接触子部4の開放端方向の端部に配置された円筒状の電極である。アーク接触子(可動側)41aは、アーク接触子(固定側)21と略同径の円筒状に形成された金属導体により構成される。アーク接触子(可動側)41aの開放端方向の端部は、面取り加工され曲面状に成形されている。アーク接触子(可動側)41aは、銅を10%から40%およびタングステンを90%から60%含有する金属等により構成される。
 アーク接触子(可動側)41aの外周とシリンダ42の内壁52の内周は、昇圧された消弧性ガスの流路となる蓄圧流路38を構成している。電流遮断時の後半に、ピストン33とシリンダ42により昇圧された圧縮室36内の消弧性ガスが、蓄圧流路38を介し、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられる。
 アーク接触子(可動側)41aは、トリガー電極31を包囲するように配置される。アーク接触子(可動側)41aの内側に、開口面積S3を有する開口部63が形成されている。開口部63の内径の開口面積S3は、トリガー電極31が摺動可能であり、かつトリガー電極31が挿入された場合、消弧性ガスの気密が確保される面積である。開口部63が請求項における第3の開口部に、開口面積S3が請求項における第3の開口面積に相当する。
 ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、アーク接触子(可動側)41aの開口部63は、トリガー電極31が挿入されて閉塞され、消弧性ガスの気密が確保される。電流遮断時の後半に、アーク接触子(可動側)41aの開口部63は、トリガー電極31が離間することにより開放される。
 開口部63が開放されることにより、アーク空間へ誘導された消弧性ガスは、アーク接触子(可動側)41aの内部を通り装置端方向に排気される。アーク接触子(可動側)41aは、消弧性ガスをガイドし、装置端方向に誘導する。アーク接触子(可動側)41aが、請求項中の第2のアーク接触子およびガイド部に相当する。
 アーク接触子(可動側)41aは、固定接触子部4の外周を構成するサポート43を介し、絶縁支持部材により固定される。アーク接触子(可動側)41aは、サポート43に固定され可動しない。このためアーク接触子(可動側)41aは、駆動装置9が駆動する可動部重量には含まれない。したがって、駆動装置9の駆動力を上げることなく熱容量と表面積を向上することができ、アーク接触子(可動側)41aの耐久性を向上させることができる。
 アーク接触子(可動側)41aは、アーク接触子(固定側)21と、アークが消弧された後に絶縁性が確保できる距離に離間して配置される。アーク接触子(可動側)41aおよびアーク接触子(固定側)21は、固定され可動しないため駆動装置9の駆動力を増大させることなく、表面積を大きくすることができる。このため、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間の電界分布をより平等電界に近づけることができ、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21間の距離を、従来技術に比べ、短くすることができる。
 また、絶縁ノズル23とアーク接触子(固定側)21、およびトリガー電極31とアーク接触子(可動側)41aの位置関係で決まる流路断面積の大きさにより、アークに吹き付ける消弧性ガスの流量や流速を規定することができる。アーク接触子(固定側)21と絶縁ノズル23の間の流路断面積が、トリガー電極31とアーク接触子(可動側)41aとの間の流路断面積より大きい方が、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間で発生する高温のガスを速やかに排気しやすく望ましい。
 ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間に開口面積S1を有する開口部61が形成されている。開口部61が請求項における第1の開口部に、開口面積S1が請求項における第1の開口面積に相当する。電流遮断時の後半に、開口部61からアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間へ消弧性ガスが噴出する。
 開口部62の開口面積S2と開口部63の開口面積S3との和は、開口部61の開口面積S1未満である。
       S1>S2+S3            ・・・・・(式1)
 このように消弧性ガスの上流である開口部61の開口面積S1を、下流である開口部62の開口面積S2と開口部63の開口面積S3の和より大きく構成することにより、消弧性ガスは、よどみなくアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間へ誘導される。これにより、消弧性ガスの圧力損失を軽減させ、消弧性ガスのガス密度を高めることができる。開口部62、開口部63は、アークに近接するため、高温となり溶融、溶発、昇華等により変形し、開口面積S2、開口面積S3が拡大する場合がある。開口部62、開口部63が、高温となり変形した場合であっても、上記(式1)を満たす、開口部61の開口面積S1、開口部62の開口面積S2、開口部63の開口面積S3が選択されることが望ましい。
 消弧性ガスは、絶縁ノズル23の内側に形成された開口部62、アーク接触子(可動側)41aの内側に形成された開口部63を通り、低圧の消弧性ガスが充填された広い空間に放出される。これにより、消弧性ガスは、高速化される。
 固定接触子部4と可動接触子部3は、摺動接点などを介して常に同電位かつ導通状態となるように構成される。ガス遮断器1の閉路状態時には、可動接触子部3のトリガー電極31がアーク接触子(固定側)21に挿入されるため、可動接触子部3を介し、固定接触子部2と固定接触子部4は、電気的に導通される。ガス遮断器1の閉路状態時に、アーク接触子(可動側)41aは、口出し導体7a、7bを電気的に導通させるための電気回路の一部を構成する導体となる。
 一方、ガス遮断器1の開路状態時には、可動接触子部3のトリガー電極31が固定接触子部2のアーク接触子(固定側)21と離間するため、アーク接触子(可動側)41aは、アーク接触子(固定側)21と電気的に遮断される。
 しかしながら、ガス遮断器1が開路状態となる時には、可動接触子部3のトリガー電極31と固定接触子部2のアーク接触子(固定側)21は機械的に離間しているが、発生したアークにより電気的に導通状態となっている。従って、アークが存在する状態では、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、電気的に導通状態である。
 ガス遮断器1が開路状態となる時には、可動接触子部3は、駆動装置9により駆動され、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間を開放端方向から装置端方向へと移動する。これにより、トリガー電極31も、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間を開放端方向から装置端方向へと移動する。
 トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間する前に、固定通電接触子22と可動通電接触子32が離間する。これによりアークが固定通電接触子22と可動通電接触子32の間に発生せず、トリガー電極31とアーク接触子(固定側)21の間に発生する。
 トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間を開始した時点から、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなる時点までの間、アークはトリガー電極31とアーク接触子(固定側)21の間に発生する。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなると、アークはトリガー電極31からアーク接触子(可動側)41aに転移する。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなった時点から、アークが消弧される時点までの間、アークはアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21の間に発生する。このときアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、対向して配置された1対の電極を構成し、アークを負担する。
 トリガー電極31は、さらに装置端方向に、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離より大きくなる方向に移動する。トリガー電極31は、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21の間に発生したアークから離間することとなり、トリガー電極31の劣化が軽減される。
 トリガー電極31は、さらに装置端方向に移動する。このとき、圧縮室36にて昇圧された消弧性ガスが、蓄圧流路38、絶縁ノズル23を介し噴出され、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアークが、消弧される。
 駆動装置9によりトリガー電極31が装置端方向に移動することにより、トリガー電極31から、アーク接触子(可動側)41aにアークが転移する。アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、アークにより電気的に導通となるが、アークが消弧性ガスにより消弧されることにより開路状態となる。
 また、ガス遮断器1が開路状態となる時に、アークによる、固定通電接触子22と可動通電接触子32の劣化を軽減することが望ましい。固定通電接触子22と可動通電接触子32は離間するが、固定通電接触子22と可動通電接触子32間にアークが発生することを防止するため、アーク接触子(固定側)21、トリガー電極31、アーク接触子(可動側)41aでアークを負担する。このため、固定通電接触子22と可動通電接触子32が離間するまでの時間、トリガー電極31とアーク接触子(固定側)21は十分に高い導電率を保ち接触し、電気的に良導通状態を保つ。
 ガス遮断器1が開路状態となる時に、可動接触子部3のピストン33と固定接触子部4のシリンダ42により構成される圧縮室36内の消弧性ガスが昇圧される。
 圧縮室36内の消弧性ガスの昇圧が完了もしくは一定程度進んだ後に、アーク接触子(可動側)41aとトリガー電極31は離間し、ピストン33とシリンダ42により昇圧された圧縮室36内の消弧性ガスが、蓄圧流路38を介し、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられる。
 これにより、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間のアークが消弧され、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、電気的に遮断される。
(シリンダ42)
 シリンダ42は、金属導体により構成された、一端に有底部を他端に開口部を有する筒形状の部材である。シリンダ42は、内部に円筒状の内壁52を有し、ドーナツ状の空間を形成する。シリンダ42は、外周部分を構成する外壁51を有する。内壁52、外壁51は、アーク接触子(可動側)41aと同心円を描くように構成される。シリンダ42は、外壁51および内壁52により仕切られたドーナツ状の空間を形成する。
 シリンダ42の外壁51は、可動接触子部3のピストン33の外径と摺動可能な内径を有する。さらに、シリンダ42の内壁52は、ピストン33のドーナツ状の穴径と摺動可能な外径を有する。
 シリンダ42の内壁52の開放端方向の端部は、絶縁ノズル23の装置端方向の端部に接合されている。シリンダ42の内壁52は、絶縁ノズル23を支持する。シリンダ42の内壁52と絶縁ノズル23との接合部分の気密は確保されている。
 絶縁ノズル23と内壁52の接合部分、およびシリンダ42の内壁52は、アークに吹付けるために圧縮された消弧性ガスの圧力低下を軽減するために薄く形成されることが望ましい。絶縁ノズル23と内壁52の接合部分、およびシリンダ42の内壁52は、15mm以下程度に形成されることが望ましい。
 仮に絶縁ノズル23と内壁52の接合部分、およびシリンダ42の内壁52が厚く形成された場合、高温となった高圧の消弧性ガスによる絶縁ノズル23の変形は軽減される。しかしながら圧縮室36で昇圧された消弧性ガスの圧力は、蓄圧流路38に流入するとき低下してしまう。したがって絶縁ノズル23と内壁52の接合部分、およびシリンダ42の内壁52は、薄く形成されることが望ましい。
 アーク接触子(固定側)21からアーク接触子(可動側)41a間までの距離と、アーク接触子(固定側)21から絶縁ノズル23と内壁52との接合箇所までの距離が、略同等となる位置において、絶縁ノズル23はシリンダ42を構成する内壁52に接合される。内壁52は、可動通電接触子32と同電位であり、固定通電接触子22と可動通電接触子32の間の電位勾配が急峻となることを避ける。
 シリンダ42は、有底部が装置端方向に、開口部が開放端方向になるように固定接触子部4に配置される。シリンダ42は、消弧性ガス中に配置される。シリンダ42は、有底部に可動接触子部3のピストン33を支えるピストン支え33aが挿通される挿通穴42aを有する。
 シリンダ42にピストン33が挿入され、消弧性ガスを昇圧するための圧縮室36が形成される。シリンダ42とピストン33は、ガス遮断器1が開路状態となる時に、圧縮室36内の消弧性ガスを圧縮する。シリンダ42とピストン33は、圧縮室36の気密を確保する。これにより圧縮室36内の消弧性ガスは、昇圧される。
 シリンダ42の内壁52には貫通孔42bが設けられている。貫通孔42bは、圧縮室36と蓄圧流路38を導通させる。貫通孔42bは、開口面積S5を有する。蓄圧流路38は、開口面積S4である最狭流路径を有する。開口面積S4が請求項における第4の開口面積に、開口面積S5が請求項における第5の開口面積に相当する。蓄圧流路38は、装置端方向から開放端方向にかけ、開口面積が小さくなるように形成されていてもよい。
 電流遮断時の後半にトリガー電極31による絶縁ノズル23の密閉が解放され、圧縮室36で昇圧された消弧性ガスは、貫通孔42b、蓄圧流路38、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間の開口部61を介しアーク空間へ誘導される。開口部61からアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間へ消弧性ガスが噴出する。
 貫通孔42bの開口面積S5は、第4の開口面積S4以上である。蓄圧流路38の最狭流路径である開口面積S4は、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間の開口部61の開口面積S1以上である。
       S5≧S4≧S1            ・・・・・(式2)
 このように構成することにより、圧縮室36の貫通孔42b、蓄圧流路38、開口部61へ向かうにつれて流路断面積が小さくなり、消弧性ガスは、よどみなくアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間へ誘導される。これにより、消弧性ガスの圧力損失を軽減させ、消弧性ガスのガス密度を高めることができる。
 ガス遮断器1が開路状態となる時に、シリンダ42は、ピストン33と協調して圧縮室36内の消弧性ガスを圧縮する。圧縮室36内の消弧性ガスの昇圧が完了もしくは一定程度進んだ後に、絶縁ノズル23とトリガー電極31は離間し、ピストン33とシリンダ42により昇圧された圧縮室36内の消弧性ガスが、蓄圧流路38を介し、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31またはアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられる。このとき、高温のガスはアーク接触子(固定側)21の内側空間またはアーク接触子(固定側)21と絶縁ノズル23がつくる空間を通り開放端方向に排出される。
 さらにトリガー電極31の駆動が進むとアーク接触子(可動側)41aとトリガー電極31は離隔し、ピストン33とシリンダ42により昇圧された圧縮室36内の消弧性ガスが、蓄圧流路38を介し、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられる。このとき、高温のガスはアーク接触子(固定側)21の内側空間またはアーク接触子(固定側)21と絶縁ノズル23がつくる空間およびアーク接触子(可動側)41aの内側空間を通り排出される。
 これにより、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間のアークが消弧され、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、電気的に遮断される。
(サポート43)
 サポート43は、一端面が有底の円筒形状の導体であり、有底の端面が装置端方向に配置される。サポート43には、密閉容器8を介し、口出し導体7bが接続される。サポート43は密閉容器8に絶縁部材により固定される。サポート43は、アーク接触子(可動側)41a、シリンダ42を支持する。
(可動接触子部3)
 可動接触子部3は、トリガー電極31、可動通電接触子32、ピストン33、絶縁ロッド37を有する。従来技術では、可動接触子部がノズル、シリンダ、アーク電極を有しており、大がかりなものとなっていたが、本実施形態により大幅な軽量化を実現することができる。トリガー電極31とピストン33は、一体化して同時に動作する必要性は必ずしもないが、一体化した場合、構造を簡単にすることができる。なお、トリガー電極31をピストン33より早く動かす構造とした方が、遮断性能上有利な場合がある。
(可動通電接触子32)
 可動通電接触子32は、可動接触子部3の円筒の中心軸に沿い、可動接触子部3の開放端方向の端部に配置された円筒状の電極である。可動通電接触子32は、円筒状の金属導体により構成される。可動通電接触子32の開放端方向の端部は、面取り加工され曲面状に成形されている。可動通電接触子32は、導電性が高く軽量であるアルミニウムにより構成されることが望ましいが、銅により構成されるものであってもよい。可動通電接触子32は、可動するため軽量に構成されることが望ましい。
 可動通電接触子32は、固定接触子部2の固定通電接触子22の内径部分と接触、摺動可能な外径を有する。可動通電接触子32は、ピストン33の開放端方向の面に配置される。
 ガス遮断器1の閉路状態時に、可動通電接触子32は、固定接触子部2の固定通電接触子22に挿入される。これにより可動通電接触子32は、固定通電接触子22と接触し、可動接触子部3と固定接触子部2を電気的に導通させる。可動通電接触子32は、通電時には定格電流を流す能力を有する。
 一方、ガス遮断器1の開路状態時に、可動通電接触子32は、固定接触子部2の固定通電接触子22と機械的に離間し、可動接触子部3と固定接触子部2を電気的に遮断する。
 可動通電接触子32は、導体により構成されたピストン33と一体に形成されている。ピストン33は、ガス遮断器1の閉路状態時、開路状態時とも、固定接触子部4のシリンダ42に挿入され、可動接触子部3と固定接触子部4を電気的に導通させる。ピストン33は、固定接触子部4のシリンダ42内を摺動するが、ガス遮断器1の閉路状態、開路状態にかかわらず、可動接触子部3と固定接触子部4は電気的に導通となる。
(トリガー電極31)
 トリガー電極31は、可動接触子部3の円筒の中心軸に沿い、可動接触子部3の開放端方向の端部に配置された棒状の電極である。トリガー電極31は、削り出し等により円柱状に形成された中実の金属導体により構成される。トリガー電極31の開放端方向の端部は、面取り加工され曲面状に成形されている。トリガー電極31の少なくとも先端は、銅を10%から40%およびタングステンを90%から60%含有する金属等により構成される。
 トリガー電極31は、固定接触子部2のアーク接触子(固定側)21の内径と接触、摺動可能な外径を有する。トリガー電極31は、アーク接触子(可動側)41aの内側に配置される。
 トリガー電極31は、ピストン33とともに、絶縁ロッド37に接続され、この絶縁ロッド37が駆動装置9により駆動されることにより固定接触子部2と固定接触子部4の間を往復移動する。トリガー電極31は、アーク接触子(固定側)21に対して相対的に可動する。トリガー電極31は、消弧性ガス中に配置されており、消弧性ガス中に発生するアーク放電を負担する。
 ガス遮断器1の閉路状態時に、トリガー電極31は、固定接触子部2のアーク接触子(固定側)21に挿入される。これによりトリガー電極31は、固定接触子部2のアーク接触子(固定側)21および固定接触子部4のアーク接触子(可動側)41aと接触し、固定接触子部2、可動接触子部3、固定接触子部4を電気的に導通させる。ガス遮断器1の閉路状態時に、トリガー電極31は、口出し導体7a、7bを電気的に導通させる電流回路の一部を構成する。
 ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、トリガー電極31は、絶縁ノズル23の開口部62を閉塞し、消弧性ガスの気密を確保する。また、ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、トリガー電極31は、ガイド部であるアーク接触子(可動側)41aの開口部63を閉塞し、消弧性ガスの気密を確保する。
 一方、ガス遮断器1が開路状態となる時に、トリガー電極31は、固定接触子部2のアーク接触子(固定側)21と離間する。これによりトリガー電極31は、可動接触子部3と固定接触子部2との間に発生するアークを負担する。
 可動通電接触子32が固定通電接触子22から離間した後に、トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間する。これにより遮断すべき電流は、トリガー電極31およびアーク接触子(固定側)21側へ転流し、アークが固定通電接触子22と可動通電接触子32の間に発生しない。トリガー電極31は、アーク接触子(固定側)21に対向して配置された1対の電極を構成し、ガス遮断器1が開路状態となる時に、アークと接する電極の一方の電極となる。
 ガス遮断器1の開路状態時に発生するアークは、トリガー電極31およびアーク接触子(固定側)21間に集中する。可動通電接触子32と固定通電接触子22の間のアークの発生が避けられ、可動通電接触子32と固定通電接触子22の劣化が軽減される。
 ガス遮断器1が開路状態となる時には、可動接触子部3は、駆動装置9により駆動され、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間を開放端方向から装置端方向へと移動する。これにより、トリガー電極31も、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間を開放端方向から装置端方向へと移動する。トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間する前に、固定通電接触子22と可動通電接触子32が離間する。これによりアークが固定通電接触子22と可動通電接触子32の間に発生することを避ける。
 トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間を開始した時点から、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなる時点までの間、アークはトリガー電極31とアーク接触子(固定側)21の間に発生する。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなると、アークはトリガー電極31からアーク接触子(可動側)41aに転移する。アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなった時点から、アークが消弧される時点までの間、アークはアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21の間に発生する。このときアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、対向して配置された1対の電極を構成し、アークを負担する。
 トリガー電極31は、さらに装置端方向に、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離より大きくなる方向に移動する。トリガー電極31は、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21の間に発生したアークから離間することとなり、トリガー電極31の劣化が軽減される。
 トリガー電極31は、さらに装置端方向に移動する。電流遮断時の後半に、絶縁ノズル23の開口部62は、トリガー電極31が離間することにより開放される。また、電流遮断時の後半に、アーク接触子(可動側)41aの開口部63は、トリガー電極31が離間することにより開放される。開口部62、開口部63が開放されることにより、圧縮室36で昇圧された消弧性ガスは、アーク空間へ誘導される。ピストン33とシリンダ42により構成された圧縮室36にて昇圧された消弧性ガスが、蓄圧流路38、絶縁ノズル23を介し噴出され、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアークが、消弧される。
 これにより、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間のアークが消弧され、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、電気的に遮断される。アークが消弧された後は、トリガー電極31にアーク電流は流れない。
 アーク接触子(固定側)21およびアーク接触子(可動側)41aに対するトリガー電極31の移動は、トリガー電極31およびピストン33に固定支持された絶縁ロッド37によって引き起こされる。絶縁ロッド37は、駆動装置9により駆動される。絶縁ロッド37は、絶縁材料により構成される。絶縁ロッド37は、トリガー電極31、アーク接触子(固定側)21、アーク接触子(可動側)41aの中心軸上に配置される。
(ピストン33)
 ピストン33は、可動接触子部3の開放端方向の端面に配置されたドーナツ形状の板である。ピストン33は、開放端方向の面に可動通電接触子32を有する。ピストン33は、削り出し等により、ドーナツ形状の板に形成された金属導体により構成される。
 ピストン33は、固定接触子部4のシリンダ42の外壁51の内径と摺動可能な外径を有する。ピストン33は、固定接触子部4のシリンダ42の内壁52と摺動可能なドーナツ状の穴径を有する。
 ピストン33は、装置端方向の面に接続された、複数のピストン支え33aを有する。ピストン支え33aは、ロッド状に形成された金属導体により構成された部材である。ピストン支え33aは、シリンダ42の挿通穴42aを介し、ピストン33をトリガー電極31に固定する。ピストン33は、ピストン支え33a、トリガー電極31を介し絶縁ロッド37に接続される。
 ピストン33は、固定接触子部4のシリンダ42と摺動可能に挿入され配置される。ピストン33とシリンダ42により、消弧性ガスを昇圧するための圧縮室36が形成される。ピストン33は、消弧性ガス中に配置される。
 ピストン33は、絶縁ロッド37を介して接続された駆動装置9により往復移動される。駆動装置9による往復移動は、ガス遮断器1を閉路状態とする時および開路状態とする時に行われる。
 ガス遮断器1が開路状態となる時に、ピストン33は、シリンダ42と協調して圧縮室36内の消弧性ガスを圧縮する。その結果、圧縮室36内の消弧性ガスは、昇圧される。
 蓄圧流路38と圧縮室36は、シリンダ42に設けられた貫通孔42bにより連通している。ピストン33とシリンダ42により圧縮室36内の消弧性ガスが昇圧されている段階では、蓄圧流路38の圧力のリークは防がれている。従って、圧縮室36内と蓄圧流路38には、同圧に昇圧された消弧性ガスが充填される。
 また、ピストン33とシリンダ42により構成された圧縮室36および蓄圧流路38は、圧縮室36内の消弧性ガスが昇圧されている段階では、絶縁ノズル23の開口部62、およびアーク接触子(可動側)41aの開口部63がトリガー電極31により閉塞されているので、消弧性ガスの気密が確保され、アークと隔離されている。アークによる熱の影響を受けにくいため、圧縮室36および蓄圧流路38内の昇圧された消弧性ガスは、低温である。低温の消弧性ガスがアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間のアークに吹き付けられるので、効率よくアークの消弧が行われる。
 圧縮室36内の消弧性ガスの昇圧が完了した、もしくは一定程度進んだ電流遮断時の後半に、絶縁ノズル23の開口部62およびアーク接触子(可動側)41aの開口部63は、トリガー電極31が離間することにより開放される。これによりピストン33とシリンダ42により昇圧された圧縮室36内の消弧性ガスが、蓄圧流路38を介し、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられる。
 その結果、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間のアークが消弧され、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、電気的に遮断される。
 アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31間またはアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41a間に発生したアークによる熱およびアークにより高温化された消弧性ガスは、排気口24a、24b、44を通り、密閉容器8内へ速やかに排気される。
(絶縁ロッド37)
 絶縁ロッド37は、絶縁材料により構成された棒状の部材である。絶縁ロッド37の開放端方向には、トリガー電極31およびピストン33が固定される。絶縁ロッド37の装置端方向は、駆動装置9に接続される。
 絶縁ロッド37は、トリガー電極31、アーク接触子(固定側)21、アーク接触子(可動側)41aの中心軸上に配置される。トリガー電極31は絶縁ロッド37の開放端方向の端部に立設している。絶縁ロッド37は、ガス遮断器1を閉路状態にする時および開路状態にする時に、駆動装置9に往復移動させられる。
 以上が、ガス遮断器1の構成である。
[1-3.作用]
 次に、本実施形態のガス遮断器1の作用を、図1~8に基づき説明する。
[A.ガス遮断器1が閉路状態の場合]
 最初に、本実施形態のガス遮断器1が閉路状態である場合について説明する。ガス遮断器1は、閉路状態の場合、口出し導体7a、7bに流れる電流を導通する。
 ガス遮断器1が閉路状態である場合、固定接触子部2と固定接触子部4は、可動接触子部3を介し電気的に接続され、口出し導体7a、7b間の電流を導通する。具体的には、固定接触子部2の固定通電接触子22には、可動接触子部3の可動通電接触子32が挿入される。これにより固定通電接触子22は、可動通電接触子32と接触し、固定接触子部2と可動接触子部3は電気的に導通状態とされる。
 また、固定接触子部2のアーク接触子(固定側)21には、可動接触子部3のトリガー電極31が挿入される。これによりアーク接触子(固定側)21は、トリガー電極31と接触し、固定接触子部2と可動接触子部3は電気的に導通状態とされる。
 さらに、固定接触子部4のシリンダ42には、可動接触子部3のピストン33が挿入される。ピストン33と可動通電接触子32は、一体に形成され電気的に導通している。これにより可動通電接触子32は、シリンダ42と電気的に導通となり、固定接触子部4と可動接触子部3は電気的に導通状態とされる。
 この結果、固定接触子部2と固定接触子部4は、可動接触子部3を介し電気的に接続され、口出し導体7a、7b間が電気的に導通状態となる。
 この状態において、トリガー電極31またはアーク接触子(可動側)41aと、アーク接触子(固定側)21との間の空間に、アークは発生していない。また、消弧性ガスは、密閉容器8内における各部で均一の圧力となっている。従って、可動接触子部3のピストン33および固定接触子部4のシリンダ42により形成される圧縮室36内の消弧性ガスは昇圧されていない。また、蓄圧流路38内の消弧性ガスも昇圧されていない。
 絶縁ノズル23の開口部62、およびアーク接触子(可動側)41aの開口部63は、トリガー電極31により閉塞され、消弧性ガスの気密が確保されている。
 ガス遮断器1が閉路状態である時、密閉容器8内の消弧性ガスの圧力は均一である。従って、消弧性ガスによるガス流は、発生しない。
[B.ガス遮断器1が開路状態となる場合]
 次に、本実施形態のガス遮断器1が開路状態となる場合について説明する。ガス遮断器1は、開路状態となり、口出し導体7a、7bに流れる電流を遮断する。
 ガス遮断器1を開路状態とする遮断動作は、事故電流もしくは負荷電流の遮断、あるいは送電回路の切り替えなどの際に、ガス遮断器1を導通状態から遮断状態に切り替える場合に行われる。
 ガス遮断器1を閉路状態から開路状態とする場合、駆動装置9を駆動させる。駆動装置9により、可動接触子部3が、軸に沿い固定接触子部4内を装置端方向に移動させられる。これにより、固定通電接触子22から可動通電接触子32が開離するとともに、アーク接触子(固定側)21からトリガー電極31が開離する。
 ガス遮断器1が開路状態となる時には、可動接触子部3は、駆動装置9により駆動され、固定接触子部2と固定接触子部4の間を開放端方向から装置端方向へと移動する。これに伴い、可動通電接触子32が、固定通電接触子22から離間し、開放端方向から装置端方向へと移動する。
 さらに、トリガー電極31も、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間を開放端方向から装置端方向へと移動する。可動通電接触子32が固定通電接触子22から離間した後に、トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間する。これにより遮断すべき電流は、トリガー電極31およびアーク接触子(固定側)21側へ転流し、アークは固定通電接触子22と可動通電接触子32の間に発生しない。
 トリガー電極31が、アーク接触子(固定側)21から離間を開始した時点から、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなる時点までの間、アークはトリガー電極31とアーク接触子(固定側)21の間に発生する。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなると、アークはトリガー電極31からアーク接触子(可動側)41aに転移する。アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離と、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が等しくなった時点から、アークが消弧される時点までの間、アークはアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21の間に発生する。このときアーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、対向して配置された1対の電極を構成し、アークを負担する。
 トリガー電極31は、さらに装置端方向に、アーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の離間距離が、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの離間距離より大きくなる方向に移動する。トリガー電極31は、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21の間に発生したアークから離間することとなり、トリガー電極31の劣化が軽減される。
 ガス遮断器1が開路状態となる時に、可動接触子部3が駆動装置9により駆動されるため、ピストン33も、開放端方向から装置端方向へと移動する。ピストン33は、シリンダ42と協調して圧縮室36内の消弧性ガスを圧縮する。その結果、圧縮室36内の消弧性ガスは、昇圧される。
 トリガー電極31は、駆動装置9に駆動され、さらに装置端方向に移動する。電流遮断時の後半に、絶縁ノズル23の開口部62は、トリガー電極31が絶縁ノズル23から離間することにより開放される。また、電流遮断時の後半に、アーク接触子(可動側)41aの開口部63は、トリガー電極31が離間することにより開放される。開口部62、開口部63が開放されることにより、圧縮室36で昇圧された消弧性ガスは、アーク空間へ誘導される。
 圧縮室36を構成するシリンダ42の内壁52には貫通孔42bが設けられている。貫通孔42bは、圧縮室36と蓄圧流路38を導通させる。貫通孔42bは、開口面積S5を有する。蓄圧流路38は、一定の開口面積S4を有する。蓄圧流路38の開口面積S4はS5からS1に向けて徐々に小さくなるような開口面積を有してもよい。
 電流遮断時の後半にトリガー電極31による絶縁ノズル23の密閉が解放され、圧縮室36で昇圧された消弧性ガスは、貫通孔42b、蓄圧流路38、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間の開口部61を介しアーク空間へ誘導される。
 貫通孔42bの開口面積S5は、前記第4の開口面積S4以上である。ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間に開口面積S1を有する開口部61が形成されている。蓄圧流路38の最狭流路径である開口面積S4は、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間の開口部61の開口面積S1以上である。
       S5≧S4≧S1            ・・・・・(式2)
 このように構成することにより、圧縮室36の貫通孔42b、蓄圧流路38、開口部61へ向かうにつれて流路断面積が小さくなり、消弧性ガスは、よどみなくアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間へ誘導される。これにより、消弧性ガスの圧力損失を軽減させ、消弧性ガスのガス密度を高めることができる。
 絶縁ノズル23の内側に、開口面積S2を有する開口部62が形成されている。アーク接触子(可動側)41aの内側に、開口面積S3を有する開口部63が形成されている。開口部62の開口面積S2と開口部63の開口面積S3との和は、開口部61の開口面積S1未満である。
       S1>S2+S3            ・・・・・(式1)
 このように消弧性ガスの上流である開口部61の開口面積S1を、下流である開口部62の開口面積S1と開口部63の開口面積S3より大きく構成することにより、消弧性ガスは、よどみなくアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間へ誘導される。これにより、消弧性ガスの圧力損失を軽減させ、消弧性ガスのガス密度を高めることができる。開口部61からアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間に、消弧性ガスが高速で噴出し、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアークが、消弧される。
 アーク空間を通った消弧性ガスは、絶縁ノズル23の内側に形成された開口部62、アーク接触子(可動側)41aの内側に形成された開口部63を通り、低圧の消弧性ガスが充填された広い空間に放出される。これにより、消弧性ガスは、高速化される。
 アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21との間のアークが消弧されることにより、アーク接触子(可動側)41aとアーク接触子(固定側)21は、電気的に遮断される。
 一般に、消弧性ガスの圧力P、密度ρ、温度Tの間には、以下の関係が成り立つ。Rは各ガス種に固有のガス定数である。
       P=ρRT               ・・・・・(式3)
ガス遮断器を低コスト化するためには、より低い駆動操作力で高い消弧性能を実現することが望ましい。しかしながら、従来のパッファ形ガス遮断器および熱パッファ形ガス遮断器ではアークからの排熱ガスがパッファ室に流入するため、消弧性ガスの十分なガス密度を得るためには昇圧したガスが高温にならざるを得なかった。
 従来のパッファ形ガス遮断器および熱パッファ形ガス遮断器では、熱ガスのエネルギーを利用して吹付けガスを昇圧しており、吹付けガスは必然的に高温となり密度の低下を招いていたためである。消弧性ガスの密度を上げるためには、大きな駆動力が必要であり、その結果、駆動装置は大掛かりなものとなる。
 これを解決するために別の従来技術では、アークからの排熱ガスを取り込まずに、比較的低い圧力の場合でも、蓄圧室内に密度の高い消弧性ガスを生成することができる。しかし、蓄圧室に生成された高密度の消弧性ガスは、流路断面積の増減によって加速された後、高速でアークに吹付けられる。そのため、蓄圧室において高密度であった消弧性ガスの内部エネルギーの一部は、運動エネルギーに変換され、アークの冷却に寄与する消弧性ガスのガス密度は、蓄圧室内に比べて低下してしまう。
 本実施形態によれば、ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、トリガー電極31により、絶縁ノズル23の開口部62およびガイド部41であるアーク接触子(可動側)41aの開口部63が閉塞され、消弧性ガスの気密を確保する。このため高温となった消弧性ガスが、圧縮室36および蓄圧流路38に入り込むことが防止される。その結果、圧縮室36において低温で消弧性ガスが圧縮され、アークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保することができる。さらに本実施形態によれば、S2+S3が流路全体最狭流路部として構成される。そのためS2+S3がいわゆるラバルノズルのスロート部に相当し、S2とS3の上流は密度が高いまま維持され、高密度のガスをアークに吹き付けることができる。
 絶縁ノズル23の装置端方向の端部は、シリンダ42の内壁52に接合されている。絶縁ノズル23は、シリンダ42の内壁52に支持されている。
 アーク接触子(固定側)21からアーク接触子(可動側)41a間までの距離と、アーク接触子(固定側)21から絶縁ノズル23と内壁52との接合箇所までの距離が、略同等となる位置において、絶縁ノズル23はシリンダ42を構成する内壁52に接合される。内壁52は、導電材料により構成されており可動通電接触子32と同電位であり、固定通電接触子22と可動通電接触子32の間の電位勾配が急峻となることを避ける。
 これにより、絶縁ノズル23とシリンダ42の内壁52との接合部分におけるトリプルジャンクション(三重点)における絶縁破壊発生の可能性が軽減される。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に吹き付けられる消弧性ガスは、ピストン33とシリンダ42により昇圧されている。また、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間は高温になっている。絶縁ノズル23は高圧となった高温の消弧性ガスの流速を高速化してアーク空間へ誘導する。
 このため、絶縁ノズル23が変形する可能性がある。高圧となった高温の消弧性ガスにより、絶縁ノズル23の内径が拡張してしまう可能性があった。絶縁ノズル23の内径が拡張してしまうと、消弧性ガスを高速でアーク空間へ誘導することができなくなり、遮断を確実に行うことができなくなる可能性がある。
 ガス遮断器は、消弧性ガスを昇圧し、この昇圧された消弧性ガスをアークへ噴出することにより、アークを消弧する。従って、アークへの噴出時に昇圧された消弧性ガスの圧力が低下し噴出速度が遅くなることは望ましくない。昇圧された消弧性ガスの圧力低下は、消弧性ガスの流速を下げ、確実なアークの消弧を行いにくくするためである。
 しかしながら、本実施形態にかかるガス遮断器1は、アーク接触子(固定側)21からアーク接触子(可動側)41a間までの距離と、アーク接触子(固定側)21から絶縁ノズル23と内壁52との接合箇所までの距離が、略同等となる位置において、絶縁ノズル23がシリンダ42を構成する内壁52に接合される。内壁52は、導電材料により構成されており可動通電接触子32と同電位であり、固定通電接触子22と可動通電接触子32の間の電位勾配が急峻となることを避ける。
 これにより絶縁ノズル23の変形が軽減される。したがって絶縁ノズル23の開口部62の開口面積S2が適切に維持される。絶縁ノズル23の変形が軽減され、開口部62の開口面積S2が適切に維持されることにより、消弧性ガスの気密の劣化を防ぐことができ、高温となった消弧性ガスが、圧縮室36および蓄圧流路38に入り込むことが防止される。その結果、圧縮室36において低温で消弧性ガスが圧縮され、アークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保することができる。
 アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aとの間のアーク空間に発生したアークは、高温である。アークに吹き付けられ高温になった消弧性ガスは、排気筒24の排気口24a、24b、44から密閉容器8内に排出される。
 口出し導体7a、7bから供給された交流電流の電流零点では、アーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41a間のアークが小さくなり、消弧性ガスが吹き付けられることにより消弧に至る。その結果、ガス遮断器1は、開路状態となり、口出し導体7a、7bに流れる電流が遮断される。
 以上が、ガス遮断器1の作用である。
[1-4.効果]
(1)本実施形態によれば、ガス遮断器1は、電力系統に接続される第1の口出し導体7aに電気的に接続された第1のアーク接触子21と、第2の口出し導体7b側に設けられた円筒状のガイド部41と、第1のアーク接触子21とガイド部41の間を移動可能に配置され、電流遮断時の前半には移動に伴って第1のアーク接触子21との間に発生するアークが点弧されるトリガー電極31と、円筒状に形成された外壁51および内壁52を有し、ガイド部41側に設けられたシリンダ42と、外壁51と内壁52の間を前記トリガー電極31と連動して摺動するピストン33と、により構成された消弧性ガスを昇圧する圧縮室36と、第1のアーク接触子21に点弧したアークに、圧縮室36により昇圧された消弧性ガスを導く絶縁ノズル23と、を有し、絶縁ノズル23は、シリンダ42の内壁52と一体に構成されるので、絶縁ノズル23の変形およびアークに吹付けるために圧縮された消弧性ガスの漏えいを軽減し、アークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保し、電気絶縁性能をより確実に維持することができるガス遮断器1を提供することができる。
 絶縁ノズル23がシリンダ42の内壁52と一体に構成されない場合、高温となった高圧の消弧性ガスが吹き付けられ絶縁ノズル23が外周方向に変形する。これにより消弧性ガスが漏えいし、消弧性ガスの圧力が低下することになる。その結果、ガス遮断器1の遮断性能、電気絶縁性能が低下することになる。
 しかしながら、本実施形態によれば、ガス遮断器1の絶縁ノズル23は、シリンダ42の内壁52と一体に構成されるので、高温となった高圧の消弧性ガスが吹き付けられても、絶縁ノズル23の変形が抑制される。これにより消弧性ガスの漏えいが軽減される。その結果、消弧性ガスの圧力低下が抑止され、ガス遮断器1の遮断性能、電気絶縁性能がより確実に維持される。
(2)本実施形態によれば、ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、トリガー電極31により、絶縁ノズル23の開口部62およびアーク接触子(可動側)41aの開口部63が閉塞され、消弧性ガスの気密が確保され、高温となった消弧性ガスが、圧縮室36および蓄圧流路38に入り込むことが防止される。その結果、圧縮室36において低温で消弧性ガスが圧縮され、アークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保することができるガス遮断器1を提供することができる。
 また、ガス遮断器1の遮断に大きな駆動力が必要とされず、小型の駆動装置9により実現できるガス遮断器1を提供することができる。さらに、単純な構造で優れた遮断性能と耐久性とを兼ね備えたガス遮断器1を実現することができる。
(3)消弧性ガスの上流である開口部61の開口面積S1は、下流である開口部62の開口面積S2と開口部63の開口面積S3の和より大きく構成されているので、消弧性ガスは、よどみなくアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間へ誘導される。これにより、アークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度が適切に確保されたガス遮断器1を提供することができる。
 消弧性ガスが流れる流路の中で、開口部62の開口面積S2と開口部63の開口面積S3の和が小さく、いわゆる流路全体に対するスロート部となる。このため、スロート部より下流では消弧性ガスの流れは音速を超え、ガス密度は低くなるが、スロート部の上流では、消弧性ガスのガス密度は高いまま維持される。したがって、開口部61、開口部62、開口部63で囲まれた領域では、消弧性ガスは高密度となり、いわゆる流れが淀む、よどみ点部が形成される。
 このよどみ点部は、アークの発生部に形成されるため、高圧かつ高密度の消弧性ガスをアークに吹付けることが可能となる。従来のガス遮断器に比べ、吹付ける消弧性ガスの温度を低くすることができるとともに、密度を高くすることが可能となる。低い消弧性ガスの圧力で高い、消弧性能を達成することができる。その結果、大きな駆動力が必要とされず、小型の駆動装置9により実現できるガス遮断器1を提供することができる。
 従来技術におけるガス遮断器では、圧縮された消弧性ガスが流路断面積の狭いスロート部を超えてからアークに吹き付けられる。このため、消弧性ガスのガス密度が最も高くなる部分は、アークが生じる領域の外側となっていた。このため吹付ガスの密度が最も高くなるよどみ点は、アークが生じる領域外に形成されていた。
 しかしながら、本実施形態によれば、絶縁ノズル23の内径に形成された開口部62の開口面積S2とガイド部41の内径に形成された開口部63の開口面積S3はトリガー電極31の大きさに依存するが、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間の開口部61の開口面積S1はトリガー電極31の大きさに依存せず、独立に選択することができる。したがって、開口部61の開口面積S1は、開口部62の開口面積S2と開口部63の開口面積S3の和より大きく構成されることができる。
 このため、開口部61、開口部62、開口部63で囲まれた領域をよどみ点にすることができ、消弧性ガスの密度を高密度とすることが可能となる。したがって、遮断に必要な消弧性ガスの密度をより低い圧力で実現することができ、小型の駆動装置9によりガス遮断器1を実現することができる。
(4)本実施形態によれば、シリンダ42の内壁52に設けられた貫通孔42bの開口面積S5は、蓄圧流路38の最狭流路径である開口面積S4以上である。蓄圧流路38の最狭流路径である開口面積S4は、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間の開口部61の開口面積S1以上である。このように構成することにより、圧縮室36の貫通孔42b、蓄圧流路38、開口部61の順に流路断面積が小さくなり、消弧性ガスは、よどみなくアーク接触子(固定側)21とアーク接触子(可動側)41aの間のアーク空間へ誘導される。これにより、消弧性ガスの圧力損失を軽減させ、消弧性ガスのガス密度を高めることができる。
(5)本実施形態によれば、ガイド部41は、電流遮断時の後半にトリガー電極31からアークが点弧される第2のアーク接触子41aであるので、電流遮断時の後半にトリガー電極31がアーク接触子(可動側)41aに近づいたとき、アークはアーク接触子(可動側)41aに転流する。トリガー電極31はアークによる熱などにより損耗しやすいが、アークがトリガー電極31からアーク接触子(可動側)41aに転流するため、トリガー電極31にアークが点弧している時間を短くすることができる。このため、アークによるトリガー電極31の損耗を抑制することができ、トリガー電極31の寿命を延ばすことが可能である。
 また、アーク接触子(可動側)41aは駆動装置9に駆動されず可動部重量には影響しないため、重量増大を懸念せず太く構成することが可能である。このため大電流アークに対する耐久性を著しく向上させることができる。
(6)本実施形態によれば、ガイド部41は、消弧性ガスを整流して駆動装置方向へ導く、絶縁材料により構成された整流部であるので、軽量な部材によりガイド部41を構成することができる。
(7)本実施形態によれば、絶縁ノズル23は、絶縁材料により構成され、導電材料により構成されたシリンダ42の内壁52に支持される。内壁52は、導電材料により構成されており可動通電接触子32と同電位であり、固定通電接触子22と可動通電接触子32の間の電位勾配が急峻となることを避けることができる。これにより、絶縁ノズル23とシリンダ42の内壁52との接合部分におけるトリプルジャンクション(三重点)での絶縁破壊発生の可能性が軽減される。
 その結果、絶縁ノズル23とシリンダ42の内壁52との接合部分で、絶縁破壊が発生する可能性を軽減することができ、ガス遮断器1の遮断性能、電気絶縁性能をより確実に維持することができる。
 仮に、ガイド部41としてのアーク接触子(可動側)41aが導電材料で構成され、絶縁ノズル23とシリンダ42の内壁52が絶縁材料により構成された場合、トリガー電極31およびアーク接触子(可動側)41a周辺の電界強度が強くなることを防ぐために、絶縁ノズル23とアーク接触子(可動側)41aとの距離を大きくとることが必要とされ、ガス遮断器1が大型化する可能性がある。
 本実施例によれば、絶縁ノズル23は絶縁材料、シリンダ42の内壁52は導電材料により構成されているので、固定接触子部2と固定接触子部4の電気的絶縁を保ちつつ、トリガー電極31よびガイド部41としてのアーク接触子(可動側)41a周辺の電界強度を緩和することができ、ガス遮断器1の大型化を防ぐことができる。
 また、仮にガイド部41が絶縁材料で構成されるとき、トリガー電極31とガイド部周辺の電界強度が強くなり、機器のコンパクト化を妨げる恐れがある。本実施形態によれば、絶縁ノズル23は絶縁材料、シリンダ42の内壁52は導電材料により構成されているので、固定接触子部2と固定接触子部4の電気的絶縁を保ちつつ、トリガー電極31よびガイド部周辺の電界強度を緩和することができ、ガス遮断器1の大型化を防ぐことができる。
 また、本実施形態によれば、ピストン33との摺動面となるシリンダ42の内壁52は金属材料により構成され、絶縁材料により構成された場合に比べ、より薄肉で高い機械的強度を実現することができ、ガス遮断器1の大型化を防ぐことができる。
[2.第2実施形態]
[2-1.構成および作用]
 本実施形態のガス遮断器1は、第1実施形態に加え、シリンダ42が、逆止弁42eを有することを特徴とする。その他の構成は第1実施形態と同じである。図10を参照しつつ、本実施形態のガス遮断器1の構成および作用を説明する。逆止弁42eは、圧縮室36内の消弧性ガスの圧力が、所定の値以上となった場合に、圧縮室36と蓄圧流路38の間を閉路とする。
 電流遮断状態において、消弧性ガスはピストン33とシリンダ42により構成された圧縮室36にて圧縮される。消弧性ガスが圧縮されることにより、圧縮室36の内部に昇圧を妨げる力、つまりピストン33を開放端方向へと逆行させる力が発生する。
 仮に、このピストン33を開放端方向へと逆行させる力が、駆動装置によるピストン33を牽引する力よりも大きくなった場合、ピストン33は逆行し消弧性ガスの圧縮は、行われないこととなる。
 この場合、ピストン33はトリガー電極31に機械的に接続されているためトリガー電極31も逆行する。これによりトリガー電極31は、絶縁ノズル23の開口部62から離間することを妨げられ、開口部62はトリガー電極31により閉塞された状態を維持する。また、トリガー電極31は、ガイド部41の開口部63から離間することを妨げられ、開口部63はトリガー電極31により閉塞された状態を維持する。その結果、アークを消弧するのに十分な量の消弧性ガスが、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間に形成された開口部61から噴出することが妨げられる。消弧性ガスの噴出が不十分である場合、アークは十分に消弧されず不都合である。
 本実施形態によれば、圧縮室36内の消弧性ガスの圧力が、所定の値未満である場合、逆止弁42eは開状態となり、消弧性ガスは、ピストン33とシリンダ42により構成された圧縮室36にて圧縮される。圧縮室36内の消弧性ガスの圧力が、所定の値以上となった場合、つまりピストン33を開放端方向へと逆行させる力が、駆動装置によるピストン33を牽引する力よりも大きくなった場合、ピストン33は逆行を始める。
 ピストン33が逆行を始めたことにより、逆止弁42eは閉状態になる。逆止弁42eが閉状態になった状態でピストン33が逆行すると、圧縮室36内の消弧性ガスの圧力は急激に低下する。したがって、ピストン33を開放端方向へと逆行させる力も急激に弱くなる。これにより、ピストン33を開放端方向へと逆行させる力が、駆動装置によるピストン33を牽引する力よりも小さくなり、ピストン33は再び圧縮室36内の消弧性ガスの圧縮を開始する。
 その結果、トリガー電極31は、絶縁ノズル23の開口部62から離間するとともに、ガイド部41の開口部63から離間する。開口部62および開口部63は解放され消弧性ガスの排気路となる。その結果、アークを消弧するのに十分な量の消弧性ガスが、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間に形成された開口部61から噴出し、アークは十分に消弧される。
[2-2.効果]
 本実施形態によれば、シリンダ42は、圧縮室36内の消弧性ガスの圧力が、所定の値以上となった場合に、圧縮室36と圧縮室36により昇圧された消弧性ガスをアークへ導く蓄圧流路38との間を閉路とする逆止弁42eを有するので、ピストン33が逆行することにより圧縮室36内で適切に消弧性ガスが圧縮されないことを防止することができる。これによりアークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保し、電気絶縁性能をより確実に維持することができるガス遮断器1を提供することができる。
[3.第3実施形態]
[3-1.構成および作用]
 本実施形態のガス遮断器1は、第1実施形態または第2実施形態に加え、ピストン支え33aが小径に形成された小径部33bを有することを特徴とする。その他の構成は第1実施形態または第2実施形態と同じである。図11、12を参照しつつ、本実施形態のガス遮断器1の構成および作用を説明する。
 ピストン33は、サポート43に設けられた挿通穴42aに挿通された柱状のピストン支え33aにより駆動され、ピストン支え33aは、柱状に形成されたピストン33側の一部に小径に形成された小径部33bを有し、ピストン支え33aが駆動されることにより電流遮断時の後半に形成される、小径部33bと挿通穴42aとの間の空隙部71から、消弧性ガスが流出される。
 電流遮断状態において、消弧性ガスはピストン33とシリンダ42により構成された圧縮室36にて圧縮される。消弧性ガスが圧縮されることにより、圧縮室36の内部に昇圧を妨げる力、つまりピストン33を開放端方向へと逆行させる力が発生する。
 仮に、このピストン33を開放端方向へと逆行させる力が、駆動装置によるピストン33を牽引する力よりも大きくなった場合、ピストン33は逆行し消弧性ガスの圧縮は、行われないこととなる。
 この場合、ピストン33はトリガー電極31に機械的に接続されているためトリガー電極31も逆行する。これによりトリガー電極31は、絶縁ノズル23の開口部62から離間することを妨げられ、開口部62はトリガー電極31により閉塞された状態を維持する。また、トリガー電極31は、ガイド部41の開口部63から離間することを妨げられ、開口部63はトリガー電極31により閉塞された状態を維持する。その結果、アークを消弧するのに十分な量の消弧性ガスが、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間に形成された開口部61から噴出することが妨げられる。消弧性ガスの噴出が不十分である場合、アークは十分に消弧されず不都合である。
 本実施形態によれば、ピストン33に接続された柱状のピストン支え33aのピストン33側の一部に、小径に形成された小径部33bが設けられている。小径部33bとサポート43に設けられた挿通穴42aとの間の空隙部71から、消弧性ガスを噴出して圧縮室36内の過剰な圧力が逃がされ、ピストン33の逆行が防止される。
 図11に示すように、電流遮断時の前半では、ピストン支え33aによりサポート43に設けられた挿通穴42aは塞がれ、消弧性ガスは圧縮室36および蓄圧流路38から漏出しない。この状態で、消弧性ガスは、ピストン33とシリンダ42により構成された圧縮室36にて圧縮される。
 図12に示すように、電流遮断時の後半では、ピストン支え33aの小径部33bが挿通穴42a差し掛かり空隙部71が形成される。空隙部71から過剰に圧縮された消弧性ガス1の一部が圧縮室36および蓄圧流路38の外部へ流出する。これにより圧縮室36および蓄圧流路38内の過剰な圧力上昇が防止され、ピストン33の逆行が防止される。
 ピストン33の逆行が防止され、ピストン33は圧縮室36内の消弧性ガスの圧縮を行う。その結果、トリガー電極31は、絶縁ノズル23の開口部62から離間するとともに、ガイド部41の開口部63から離間する。開口部62および開口部63は解放され消弧性ガスの排気路となる。その結果、アークを消弧するのに十分な量の消弧性ガスが、ガイド部41の外側と絶縁ノズル23との間に形成された開口部61から噴出し、アークは十分に消弧される。
[3-2.効果]
 本実施形態によれば、ピストン33は、サポート43に設けられた挿通穴42aに挿通された柱状のピストン支え33aにより駆動され、ピストン支え33aは、柱状に形成されたピストン33側の一部に小径に形成された小径部33bを有し、ピストン支え33aが駆動されることにより電流遮断時の後半に形成される、小径部33bと挿通穴42aとの間の空隙部71から、消弧性ガスが流出されるので、ピストン33が逆行することにより圧縮室36内で適切に消弧性ガスが圧縮されないことを防止することができる。これによりアークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保し、電気絶縁性能をより確実に維持することができるガス遮断器1を提供することができる。
[4.他の実施形態]
 変形例を含めた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。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。以下は、その一例である。
 上記実施形態では、ガイド部41としてアーク接触子(可動側)41aは、導電材料により構成され、電流遮断時の後半にトリガー電極31からアークが転流されるものとした。しかしながら、ガイド部41は、絶縁材料により構成された整流部41bであってもよい。
 整流部41bは、アクリル、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)樹脂、またはこれらを組合せた絶縁物により構成される。上記の樹脂材料には、BN、Al2O3、ZnO、TiO2、CaF、CeO2のうちの少なくとも一つが、充填されていてもよい。
 整流部41bの、消弧性ガスをアーク放電へ導く面には、BaTiO3、PbO3、ZrO3、TiO2、ZrO2、SiO2、MgO、AlN、Si3N4、SiC、Al2O3のうち少なくとも一つのセラミック材が、コーティングされていてもよい。または、ガイド部41は、アクリル、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、PTFEに代替し、BaTiO3、PbO3、ZrO3、TiO2、ZrO2、SiO2、MgO、AlN、Si3N4、SiC、Al2O3のうちの少なくとも一つのセラミック材により構成されていてもよい。
 整流部41bは、絶縁材料により構成されているので、アークはトリガー電極31からガイド部41に転流しない。電流遮断時の後半においてもアークはアーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の間に発生したままとなる。
 ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、整流部41bの開口部63は、トリガー電極31が挿入されて閉塞され、消弧性ガスの気密が確保されている。また、ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、トリガー電極31は、絶縁ノズル23の開口部62は、トリガー電極31が挿入されて閉塞され、消弧性ガスの気密が確保されている。
 ガス遮断器1の電流遮断時にトリガー電極31は、駆動装置9に駆動され、装置端方向に移動する。電流遮断時の後半に、整流部41bの開口部63は、トリガー電極31が離間することにより開放される。また、電流遮断時の後半に、絶縁ノズル23の開口部62は、トリガー電極31が絶縁ノズル23から離間することにより開放される。開口部62、開口部63が開放されることにより、圧縮室36で昇圧された消弧性ガスは、アーク空間へ誘導される。
 開口部61からアーク接触子(固定側)21とトリガー電極31の間のアーク空間に、消弧性ガスが高速で噴出し、アークが、消弧される。
 開口部63が開放されることにより、アーク空間へ誘導された消弧性ガスは、整流部41bの内部を通り装置端方向に排気される。整流部41bは、消弧性ガスを誘導するガイド部となる。
 消弧性ガスは、絶縁ノズル23の内側に形成された開口部62、整流部41bの内側に形成された開口部63を通り、低圧の消弧性ガスが充填された広い空間に放出される。これにより、消弧性ガスは、高速化される。
 ガス遮断器1の閉路状態時および電流遮断時の前半に、トリガー電極31により、絶縁ノズル23の開口部62および整流部41bの開口部63が閉塞され、消弧性ガスの気密が確保される。このため高温となった消弧性ガスが、圧縮室36および蓄圧流路38に入り込むことが防止される。その結果、圧縮室36において低温で消弧性ガスが圧縮され、アークに吹付ける消弧性ガスの圧力および密度を適切に確保することができる。
(2)上記実施形態では、固定接触子部2および固定接触子部4は、密閉容器8に固定されるものとしたが、固定接触子部2および固定接触子部4は、可動するものであってもよい。ガス遮断器1が開路状態となるときに、例えば、固定接触子部2が開放端方向に可動するようにしてもよい。また、固定接触子部4が装置端方向に可動するようにしてもよい。固定接触子部2または4が、あるいは固定接触子部2および4が可動することにより、より迅速に口出し導体7a、7b間の電力を遮断することができる。
1・・・ガス遮断器
2,4・・・固定接触子部
3・・・可動接触子部
7a,7b・・・口出し導体
8・・・密閉容器
9・・・駆動装置
21・・・アーク接触子(固定側)
22・・・固定通電接触子
23・・・絶縁ノズル
24・・・排気筒
24a,24b・・・排気口(開放端側)
31・・トリガー電極
32・・・可動通電接触子
33・・・ピストン
33a・・・ピストン支え
33b・・・小径部
36・・・圧縮室
37・・・絶縁ロッド
38・・・蓄圧流路
41・・・ガイド部41
42・・・シリンダ
42a・・・挿通穴
42b・・・貫通孔
42e・・・逆止弁
43・・・サポート
44・・・排気口(駆動装置側)
51・・・外壁
52・・・内壁
61,62,63・・・開口部
71・・・空隙部

 

Claims (9)

  1.  電力系統に接続される第1の口出し導体に電気的に接続された第1のアーク接触子と、
     第2の口出し導体側に設けられた円筒状のガイド部と、
     前記第1のアーク接触子と前記ガイド部の間を移動可能に配置され、電流遮断時の前半には移動に伴って前記第1のアーク接触子との間に発生するアークが点弧されるトリガー電極と、
     円筒状に形成された外壁および内壁を有し、前記ガイド部側に設けられたシリンダと、前記外壁と前記内壁の間を前記トリガー電極と連動して摺動するピストンと、により構成された消弧性ガスを昇圧する圧縮室と、
     前記第1のアーク接触子に点弧したアークに、前記圧縮室により昇圧された消弧性ガスを導く絶縁ノズルと、
      を有し、
     前記絶縁ノズルは、前記シリンダの前記内壁と一体に構成された、
      ガス遮断器。
  2.  前記ガイド部の外側と前記絶縁ノズルとの間に形成され、電流遮断時の後半に前記消弧性ガスを噴出する第1の開口部と、
     電流遮断時の前半に前記トリガー電極により前記消弧性ガスが閉塞され、電流遮断時の後半に前記トリガー電極が離間することにより開放される、前記絶縁ノズルの内径に形成された第2の開口部と、
     電流遮断時の前半に前記トリガー電極により前記消弧性ガスが閉塞され、電流遮断時の後半に前記トリガー電極が離間することにより開放される、前記ガイド部の内径に形成された第3の開口部と、を有する、
      請求項1に記載のガス遮断器。
  3.  前記第1の開口部は、第1の開口面積を、
     前記第2の開口部は、第2の開口面積を、
     前記第3の開口部は、第3の開口面積を、それぞれ有し、
     前記第2の開口面積と前記第3の開口面積との和は、前記第1の開口面積未満である、
      請求項2に記載のガス遮断器。
  4.  前記圧縮室により昇圧された消弧性ガスをアークへ導く第4の開口面積を有する蓄圧流路と、
     前記シリンダの内壁に設けられ、前記圧縮室から前記蓄圧流路へ消弧性ガス導く第5の開口面積を有する貫通孔と、を有し、
     前記第5の開口面積は前記第4の開口面積以上であり、前記第4の開口面積は前記第1の開口面積以上である、
      請求項3に記載のガス遮断器。
  5.  前記シリンダは、前記圧縮室内の前記消弧性ガスの圧力が、所定の値以上となった場合に、前記圧縮室と前記圧縮室により昇圧された消弧性ガスをアークへ導く蓄圧流路との間を閉路とする逆止弁を有する、
      請求項1乃至4のいずれか1項に記載のガス遮断器。
  6.  前記ピストンは、サポートに設けられた挿通穴に挿通された柱状のピストン支えにより駆動され、前記ピストン支えは、柱状に形成された前記ピストン33側の一部に小径に形成された小径部を有し、ピストン支えが駆動されることにより電流遮断時の後半に形成される、前記小径部と前記挿通穴との間の空隙部から、前記消弧性ガスが流出される、
      請求項1乃至5のいずれか1項に記載のガス遮断器。
  7.  前記絶縁ノズルは、絶縁材料により構成され、導電材料により構成された前記シリンダの前記内壁52に支持される、
      請求項1乃至6のいずれか1項に記載のガス遮断器。
  8.  前記ガイド部は、電流遮断時の後半に前記トリガー電極から前記アークが点弧される第2のアーク接触子である、
      請求項1乃至7のいずれか1項に記載のガス遮断器。
  9.  前記ガイド部は、前記消弧性ガスを整流して駆動装置方向へ導く、絶縁材料により構成された整流部である、
      請求項1乃至7のいずれか1項に記載のガス遮断器。

     
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