ガス遮断器
【課題】大電流遮断時における高温ガスのスムーズな排気を実現することにより、小さな駆動力でも大電流領域において優れた電流遮断性能を発揮することができ、機器のコンパクト化および遮断性能の向上に寄与することが可能であるガス遮断器を提供する。
【解決手段】操作ロッド７１には、固定側接点部Ｂ側の中空部７１ａと、操作機構１６側の中実部７１ｂとが連続して形成されている。中実部７１ｂの外径寸法は中空部７１ａの内径寸法より小さくなるように設けられており、中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅは操作ロッド７の中心軸に対して垂直な平面形状となっている。この中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅには操作ロッド７の軸方向と平行な方向に開口された排気穴１１が形成されている。
【解決手段】操作ロッド７１には、固定側接点部Ｂ側の中空部７１ａと、操作機構１６側の中実部７１ｂとが連続して形成されている。中実部７１ｂの外径寸法は中空部７１ａの内径寸法より小さくなるように設けられており、中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅは操作ロッド７の中心軸に対して垂直な平面形状となっている。この中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅには操作ロッド７の軸方向と平行な方向に開口された排気穴１１が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パッファ形のガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統においては、電流遮断時に発生するアーク放電をガスの吹き付けにより消弧するガス遮断器が広く採用されている。その中でも、パッファ形ガス遮断器は高い需要を得ている。パッファ形ガス遮断器は、消弧性ガスを圧縮して絶縁ノズルに導き、電極間に発生したアーク放電に吹き付けて消弧する。
【０００３】
消弧性ガスは、ガス遮断器のタンク内に充填されている。消弧性ガスの種類としては、消弧性能および電気絶縁性能に優れたＳＦ６ガスが主に使用されている。ただし、ＳＦ６ガスは、二酸化炭素ガスの２３，９００倍の地球温暖化効果を有すると言われている。そのため、環境調和が重視される近年では、ＳＦ６ガス以外の代替ガスを、単体若しくは複数種類のガスの混合として用いる場合もある。
【０００４】
パッファ形ガス遮断器の基本構成について、図６（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、具体的に説明する。図６（ａ）はパッファ形ガス遮断器の投入状態すなわち通常時の電流通電状態を示す断面図、図６（ｂ）はパッファ形ガス遮断器の電流遮断過程の途中状態を示す断面図である。
【０００５】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、パッファ形ガス遮断器には、消弧性ガスが充填されたタンク（図示せず）内に、可動側接点部Ａ（図６の下側）と固定側接点部Ｂ（図６の上側）が同一軸線上に設けられている。可動側接点部Ａは、操作機構１６の駆動を伝達する絶縁ロッド１５に接続されている。この可動側接点部Ａは、操作機構１６からの駆動力が絶縁ロッド１５を介して伝達されることで往復動（図６では上下動）するようになっている。往復運動の方向は、固定側接点部Ｂと接離する方向である。
【０００６】
可動側接点部Ａには、可動通電接触子１及び可動アーク接触子３が設けられている。固定側接点部Ｂには、固定通電接触子２及び固定アーク接触子４が設けられている。可動通電接触子１と固定通電接触子２とは、対向して配置され、可動側接点部Ａの往復運動に伴って接離自在となっている。また、可動アーク接触子３と固定アーク接触子４とは、対向して設けられ、接離自在となっている。
【０００７】
可動側接点部Ａは、可動通電接触子１及び可動アーク接触子３の他、絶縁ノズル５、パッファシリンダ６、操作ロッド７、パッファピストン１０、及びピストン支え１２を備えている。
【０００８】
パッファシリンダ６は、中空の円筒形状を有し、可動側接点部Ａと固定側接点部Ｂとの同軸線上に設けられる。このパッファシリンダ６は、固定側接点部Ｂ側の端部にフランジ部６ａが設置されている。フランジ部６ａは、パッファシリンダ６の縁から軸側へ延設されている。フランジ部６ａにおいて固定側接点部Ｂ側の端面には、可動通電接触子１、絶縁ノズル５、及び可動アーク接触子３が、外周側から内周側に向かって同心円状に順次固定されている。可動通電接触子１、絶縁ノズル５、及び可動アーク接触子３は、中空の円筒状部材である。可動通電接触子１は、絶縁ノズル５を囲むように配置され、絶縁ノズル５は、可動アーク接触子３を囲むように配置されている。
【０００９】
可動通電接触子１と絶縁ノズル５は互いに側面で接触して設置されている。絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とは所定の間隔を持って設置されている。フランジ部６ａにおいて可動アーク接触子３の外周部分に近接する位置には、軸方向に貫通穴６ｂが形成されている。
【００１０】
操作ロッド７は、パッファシリンダ６の中空部を貫いて設置され、パッファシリンダ６と同軸上に位置する。この操作ロッド７は、固定側接点部Ｂ側の中空部７ａと、操作機構１６側の中実部７ｂが連続して形成されている。中空部７ａと中実部７ｂとは同一外径であって、操作ロッド７は単一径の円筒状部材からなる。中実部７ｂは絶縁ロッド１５を介して操作機構１６に接続されている。
【００１１】
中空部７ａは、パッファシリンダ６のフランジ部６ａに固定されている。中空部７ａは、可動アーク接触子３と同軸に配置されている。また、中空部７ａの内径および外径は、可動アーク接触子３の内径および外径と一致しており、可動アーク接触子３の内部空間と中空部７ａとは連通された状態にある。換言すると、可動アーク接触子３は、中空部７ａの縁から固定側接点部Ｂ側へ延設されている。中空部７ａと中実部７ｂとの境界面には、操作ロッド７の径方向に排気穴１１が形成されている。
【００１２】
パッファピストン１０は、パッファシリンダ６の内壁面及び操作ロッド７の外周面に対して摺動自在に挿入されている。このパッファピストン１０、パッファシリンダ６の内壁面、及び操作ロッド７の外周面で囲まれた空間が、消弧性ガスのガス圧を上昇させるパッファ室９として機能する。また、このパッファ室９は、フランジ部６ａの貫通穴６ｂを介して、絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とに挟まれた空間とに連通されることとなる。ている。また、排気穴１１は、後述するように、パッファ室９内のガス圧上昇を抑える役割を果たす。
【００１３】
ピストン支え１２は、筒状部材であって、パッファピストン１０の端面に取り付けられ、パッファ室９とは反対の方向に伸びており、図示しないタンクの壁面に固定されている。このため、パッファピストン１０は、ピストン支え１２を介して当該タンクに固定されることになる。これらパッファシリンダ６、パッファピストン１０およびピストン支え１２によって、アーク放電８に吹付ける消弧性ガスを蓄圧するための蓄圧手段が構成される。なお、ピストン支え１２には、パッファピストン１０とは離れた位置に、ピストン支え１２の内部空間とタンクとを連通させる排気穴１２ｃが貫設されている。
【００１４】
以上の構成を有するパッファ形ガス遮断器では、次のようにして電流遮断動作を実施する。すなわち、可動側接点部Ａは、操作機構１６からの駆動力を受けて、固定側接点部Ｂと離れる方向に移動を開始することで、投入状態から開極動作を始める。このとき、可動通電接触子１と固定通電接触子２が開離し、可動アーク接触子３と固定アーク接触子４が開離する。
【００１５】
図６（ｂ）に示すように、遮断過程の途中状態では、固定アーク接触子４と可動アーク接触子３との間にアーク放電８が発生する。アーク放電８は非常に高温であるため、アーク放電８から高温ガスが発生するとともに、アーク放電８によって加熱された周りの消弧性ガスも高温となる。
【００１６】
高温ガスは、絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とに挟まれた空間から、パッファシリンダ６の貫通穴６ｂを通ってパッファ室９に流入する。その結果、パッファ室９のガス圧力は高温ガスによって高められる。また、可動側接点部Ａの移動が進むにつれて、パッファピストン１０は、パッファシリンダ６に対して固定側接点部Ｂ側の方向に相対移動するため、パッファ室９の容積は縮小される。従って、パッファ室９内のガスは圧縮され、パッファ室９内のガス圧力はさらに高められる。一般に、パッファ形ガス遮断器ではパッファ室９内のガス圧力が高くなれば高くなるほど、遮断性能が上昇する傾向にある。
【００１７】
その後、パッファ形ガス遮断器の遮断過程後半では、電流零点に向けてアーク放電８が小さくなり、高圧力となったパッファ室９内のガスがパッファ室９から貫通穴６ｂと絶縁ノズル５で形成された空間を通って整流され、アーク放電８に対し強力に吹き付けられる。これにより、パッファ形ガス遮断器においてはアーク放電８の消弧に至り、電流遮断が完了する。
【００１８】
上記のようなパッファ形ガス遮断器では、大電流の遮断時にパッファ室９内のガス圧力が上昇し過ぎると、パッファピストン１０にかかる圧力は、開極駆動する際の駆動反力として作用してしまう。特に、いわゆる自力効果を用いたタイプのガス遮断器においては、アーク放電８による高温ガスを用いてパッファ室９のガス圧を蓄圧するので、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧上昇は顕著であって、パッファピストン１０に作用する駆動反力は相当に大きくなる。駆動反力が大きくなると、操作機構１６の駆動力が不足して遮断性能が低下するおそれがある。そのため、操作機構１６は駆動力の増大を余儀なくされ、機器の大形化を招くなどの問題が生じていた。
【００１９】
そこで従来から、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。具体的には図６に示したパッファ形ガス遮断器では、操作ロッド７に排気穴１１を設けることにより、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧の極端な上昇を回避している。
【００２０】
すなわち、アーク放電８によって発生した高温ガスは、絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とで形成された空間からパッファシリンダ６の貫通穴６ｂを抜けてパッファ室９内に流入するだけではなく、可動アーク接触子３の内部を通って中空部７ａ内部にも流入する。中空部７ａ内部に流入した高温ガスは、中空部７ａを流路して排気穴１１に至り、ピストン支え１２の内部に入る。さらに、高温ガスはピストン支え１２の排気穴１２ｃを経て、タンクの空間へと流れ出す。
【００２１】
以上のようにして、操作ロッド７に排気穴１１を有するパッファ形ガス遮断器では、アーク放電８によって生じた高温ガスの一部を、操作ロッド７の排気穴１１を介して可動側接点部Ａの内部から外部へと逃がしている。これにより、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧上昇を抑えることができ、開極駆動に対する駆動反力を低減させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平９−５０７４７号公報
【特許文献２】特開平１０−２２３１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ところで、電力需要が増大する近年では、ガス遮断器のコンパクト化や遮断性能については、より一層の向上が求められている。既に述べたように、大電流遮断時にパッファ室９内のガス圧力が過度に上昇すると、パッファピストン１０への駆動反力が増大して、ガス遮断器の大形化や遮断性能の低下を招くおそれがある。したがって、ガス遮断器においては、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧上昇を抑え、パッファピストン１０への駆動反力を低減させることにより、機器のコンパクト化や遮断性能を向上させることが要請されていた。
【００２４】
特に、タンク内に充填される消弧性ガスとして、ＳＦ６ガス以外の単体ガスあるいは混合ガスが採用される場合、ガス遮断器の大形化や遮断性能の低下といった不具合が発生し易いので、機器のコンパクト化や遮断性能を向上させることが強く望まれている。これは、ＳＦ６ガスの代替ガスはＳＦ６ガスよりも消弧性能および電気絶縁性能が劣り、パッファシリンダ６やパッファピストン１０などの構成部材を大きくせざるを得ず、大きな駆動力で可動側接点部Ａを駆動することが必要となるためである。
【００２５】
本発明の実施形態は、上記の課題を解消するために提案されたものであり、大電流遮断時における高温ガスのスムーズな排気を実現することにより、小さな駆動力でも大電流領域において優れた電流遮断性能を発揮することができ、機器のコンパクト化および遮断性能の向上に寄与することが可能であるガス遮断器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の目的を達成するために、実施形態のガス遮断器では、消弧性ガスが充填された密閉容器内に、固定アーク接触子および固定通電接触子を含む固定側接点部と、可動アーク接触子および可動通電接触子を含む可動側接点部とが、同一軸線上に向かい合って配置されている。前記可動アーク接触子および前記可動通電接触子は絶縁ロッドを介して操作機構と接続された操作ロッドによって軸方向に駆動可能に設けられている。
【００２７】
前記固定側接点部および前記可動側接点部は、閉極状態では互いに接触状態にあって電流通電が行われ、開離時には前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子の間にアーク放電が発生しうるように構成される。前記可動側接点部には、前記アーク放電に対し前記消弧性ガスを吹き付ける絶縁ノズルと、前記アーク放電に吹き付ける前記消弧性ガスを蓄圧する蓄圧手段とが設置されている。前記蓄圧手段には、前記可動側接点と一体となって駆動するパッファシリンダと、前記パッファシリンダに摺動自在に挿入されたパッファピストンと、前記パッファピストンを固定するためのピストン支えとが設けられている。
【００２８】
前記操作ロッドにおいて、前記固定側接点部側には前記アーク放電に加熱された前記消弧性ガスを取り込む中空部が、前記操作機構側には中実部が、それぞれ形成され、前記中空部と前記中実部との境界面には前記中空部内の前記消弧性ガスを排気するための排気穴が開口されている。
【００２９】
このような構成に加えて、実施形態のガス遮断器は、操作ロッドにおいて、中実部の外径寸法は中空部の内径より小さくなるように設けられ、操作ロッドの排気穴は、操作ロッドの軸方向に開口されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図２】第２の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図３】第３の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図４】第４の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図５】第５の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図６】従来のガス遮断器を模式的に示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、実施形態であるガス遮断器について、図１〜図５を参照して具体的に説明する。なお、下記の実施形態において、図６で説明したガス遮断器と同一の構成に関しては同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、図１〜図５において、中心線の右側は遮断過程の途中の状態、中心線の左側は遮断状態を示している。なお、下記の実施形態では消弧性ガスとして、ＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の小さいガス、具体的には空気、窒素、二酸化炭素などを、単体あるいは混合ガスとして使用してもよい。
【００３２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るガス遮断器を図１を参照しつつ、詳細に説明する。第１の実施形態は、図６のガス遮断器と同様に操作ロッド７１に排気穴１１を有している。この排気穴１１の開口方向は、操作ロッド７の軸方向と平行な方向となっており、中空部７１ａが形成する流路、及びピストン支え１２及び中実部７１ｂとが形成する流路とにおいて直交しないようになっている。
【００３３】
すなわち、図１に示すように、操作ロッド７１には、固定側接点部Ｂ側の中空部７１ａと、操作機構１６側の中実部７１ｂとが連続して形成されている。中空部７１ａおよび中実部７１ｂは、異なる外径を有しており、操作ロッド７１は、径の異なる円柱状部材をつなぎ合わせた部材からなる。
【００３４】
このとき、中実部７１ｂの外径寸法は中空部７１ａの内径寸法より小さくなるように設けられており、中空部７１の底面のうち外周部分が露出している。すなわち、中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅは、操作ロッド７の中心軸に対して垂直な平面形状となっている。排気穴１１は、この中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅに形成されている。つまり、排気穴１１は、操作ロッド７の軸方向と平行な方向に開口されている。
【００３５】
このガス遮断器において、アーク放電８によって発生した高温ガスは、パッファ室９内部に流入するとともに、可動アーク接触子３の内部を通って操作ロッド７１の中空部７１ａ内部にも流入する。
【００３６】
中空部７１ａ内部に流入した高温ガスは、中空部７１ａを通過した後、排気穴１１を抜けてピストン支え１２の内部に入る。ここで、排気穴１１を通過する高温ガスの排気流路は、操作ロッド７１の径方向に曲がる流路ではなく、操作ロッド７１の軸方向に沿った直線流路となっている。
【００３７】
したがって、高温ガスが操作ロッド７１の径方向に曲がって流れる場合と比べて、排気穴１１通過時の流路抵抗は、大幅に低減する。その結果、遮断動作時において高温ガスは中空部７ａ内部に滞留することがなく、ピストン支え１２内部へとスムーズに排出される。
【００３８】
このようなガス遮断器によれば、大電流遮断時に可動側接点部Ａの内部から円滑に高温ガスを排気して、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧上昇を回避することができ、パッファピストン１０に作用する駆動反力の抑止が可能である。したがって、操作機構１６の駆動力が小さくても、大電流領域において優れた遮断性能を獲得することができる。
【００３９】
しかも、第１の実施形態においては、高温ガスが操作ロッド７１の中空部７ａ内部に滞留することがないので、中空部７ａ内面および排気穴１１周辺に溶損が生じる心配がない。したがって、溶損部分からの金属蒸気によって絶縁性能が低下する心配がない。
【００４０】
ところで、パッファピストン１０に作用する駆動反力の低減化を図るに当たって、パッファピストン１０を小径化することが考えられる。しかし、パッファピストン１０を小径化した場合、ピストン支え１２も小径化することになるので、ピストン支え１２内部の体積は小さくなり、排気穴１１を通過した後の高温ガスの排気断面積を確保することが困難となる。
【００４１】
これに対し、第１の実施形態では、操作ロッド７１の中実部７１ｂを小径化したことで排気穴１１の断面積を増加させており、従来よりも大きい排気流路断面積を容易に確保することが可能である。つまり、第１の実施形態においては、径の異なる中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅに、操作ロッド７の軸方向と平行な排気穴１１を開口するといった極めて簡単な構成によって、排気流路断面積の増大が可能であり、パッファピストン１０に作用する駆動反力の低減化を確実に実現させることができる。
【００４２】
さらに、第１の実施形態においては、中実部７１ｂが小径化されるため、操作ロッド７１の軽量化を進めることができ、可動側接点部Ａの総重量を低減化することができる。
【００４３】
これにより、操作機構１６の駆動力をさらに小さくしても、大きな電流遮断性能を満足することができる。したがって、操作機構１６の駆動力を低減して機器のコンパクト化に寄与することができ、且つ遮断性能の向上を図ることが可能である。このため、ＳＦ６ガスの代替ガスとしてＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の小さいガスを使用した場合にも好適である。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、図２を参照して、第２の実施形態に係るガス遮断器について説明する。第２の実施形態に係るガス遮断器は、中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅの形状が異なっている。
【００４５】
すなわち、図２に示すように、操作ロッド７１は、相対的に大径の中空部７１ａの周縁と、相対的に小径の中実部７１ｂの周縁が円錐状境界面７ｆによって繋がれている。円錐状境界面７ｆは、操作ロッド７１の軸を中心に中空部７１ａの周縁から中実部７１ｂの周縁へ向かって連続的に尖る円錐形状を有する。排気穴１１は、この円錐状境界面７ｆに形成されている。このように、排気穴１１は、操作ロッド７の軸方向に開口しているが、軸方向と開口方向とは完全に平行ではなく、軸方向と開口方向とのなす角が鈍角をなしている。
【００４６】
このガス遮断器では、操作ロッド７１に円錐状境界面７ｆを具備したことで、第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、第２の実施形態に係るガス遮断器において、円錐状境界面７ｆの排気穴１１を通過する高温ガスは、操作ロッド７１の軸方向に流れるだけでなく、操作ロッド７１の径方向にも広がることができる。したがって、第２の実施形態によれば、操作ロッド７１の中空部７１ａから、一層スムーズに高温ガスを排気することができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
続いて、図３を参照して、第３の実施形態に係るガス遮断器ついて説明する。第３の実施形態の基本構成は前記第２の実施形態と同様である。
【００４８】
第３の実施形態に係るガス遮断器は、ピストン支え１２においては、細径部１２ａと太径部１２ｂを有する。細径部１２ａは、固定側接点部Ｂ寄り、太径部１２ｂは、操作機構１６寄りに形成される。細径部１２ａは、太径部１２ｂよりも内径寸法が小さい。
【００４９】
また、このガス遮断器は、操作ロッド７１の中実部７１ｂの外周面から膨出したフローガイド１３を有する。フローガイド１３は、操作ロッド７１と一体的に駆動する。このフローガイド１３は、ガス流路において円錐状境界面７ｆの直下に設けられており、遮断状態においてピストン支え１２の細径部１２ａの内周面と当接する位置に設けられている。
【００５０】
このフローガイド１３は、固定側接点部Ｂ側に向かって尖る円錐形状を有する。フローガイド１３の最大外径寸法は、パッファピストン１０の内径寸法と、ピストン支え１２の細径部１２ａの内径寸法と一致する。
【００５１】
このようなガス遮断器では、フローガイド１３の最大外径寸法がパッファピストン１０の内径寸法およびピストン支え１２の細径部１２ａの内径寸法と一致しているので、遮断動作初期の段階においては、フローガイド１３がピストン支え１２との隙間を塞いだ状態にある。このため、中空部７ａ内部とピストン支え１２内部は連通することがなく、操作ロッド７１の排気穴１１からピストン支え１２内部への消弧性ガスの排気を制約することになる。
【００５２】
一方、操作ロッド７１が操作機構１６方向の移動が進んだ遮断動作後半には、フローガイド１３はピストン支え１２の太径部１２ｂに達する。このため、フローガイド１３とピストン支え１２との間には隙間ができ、操作ロッド７１の排気穴１１からピストン支え１２内部に通じる流路が形成される。
【００５３】
第３の実施形態に係るガス遮断器によれば、上記第２の実施形態と同様な効果に加えて、以下のような効果が得られる。すなわち、自力効果の高いパッファ形ガス遮断器では、中小電流を遮断する際、パッファ室９の圧力が上昇しにくい傾向にある。そこで第３の実施形態においては、遮断動作初期の段階で、操作ロッド７１の排気穴１１からピストン支え１２内部への消弧性ガスの排気をフローガイド１３が制約し、これにより、アーク放電８によって発生した高温ガスが、排気穴１１を抜けてピストン支え１２の内部に逃げることを防いでいる。
【００５４】
したがって、可動アーク接触子３の内部を通って中空部７ａ内部に流れる高温ガスの流入量を抑制することができ、アーク放電８による高温ガスは、パッファシリンダ６の貫通穴６ｂを抜けてパッファ室９内に集中的に流入することができる。これにより、効率的なパッファ室９の蓄圧が可能となり、中小電流の遮断時においても、優れた遮断性能を得ることができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係るガス遮断器について、図４を参照して説明する。このガス遮断器の基本構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００５６】
このガス遮断器の操作ロッド７２は、固定側接点部Ｂ側に位置する接点側ロッド部７１ｃと、操作機構１６側に位置する機構側操作ロッド部７１ｄに分離して構成されている。接点側ロッド部７１ｃは、パッファシリンダ６のフランジ部６ａに固定されており、機構側ロッド部７１ｄはリンク１４を介してパッファシリンダ６の端部に連結されている。
【００５７】
接点側ロッド部７１ｃは、アーク放電８に加熱された消弧性ガスを取り込むと共に機構側ロッド部７１ｃ側の開口面から消弧性ガスを排気するように中空に形成されている。接点側ロッド部７１ｃと機構側操作ロッド部７１ｄとの間には排気空間１７が設けられており、この排気空間１７から、接点側ロッド部７１ｃ内の高温ガスがピストン支え１２内部に排気されるようになっている。
【００５８】
このガス遮断器は、以下のような独自の作用効果を発揮することができる。すなわち、第４の実施形態によれば、接点側ロッド部７１ｃと機構側ロッド部７１ｄの分離により、排気空間１７の断面積およびピストン支え１２内部の容積が増加する。このため、従来よりも大きい排気流路断面積を確保することができる。
【００５９】
また、操作ロッド７２は、接点側ロッド部７１ｃと機構側ロッド部７１ｄとを、パッファシリンダ６およびリンク１４により連結したことで、十分な移動ストロークを確保可能である。しかも、操作ロッド７２は、接点側ロッド部７１ｃと機構側ロッド部７１ｄに分割した分だけ、従来の操作ロッド７と比較して、軽量化することができる。これにより、可動側接点部Ａの総重量を低減することができ、より小さな操作駆動力にて、電流遮断性能を満足することができる。したがって、操作機構１６の駆動力を低減して機器のコンパクト化に寄与することができ、且つ遮断性能の向上を図ることが可能である。
【００６０】
（他の実施形態）
なお、本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、図５に示すように、第５の実施形態として、図３に示した第３の実施形態と図４に示した第４の実施形態とを組み合わせたものも包含される。第５の実施形態の操作ロッド７３では、接点側ロッド部７１ｃに排気穴１１を形成し、操作機構１６側の部分にフローガイド１３を設ける構成となっている。このような実施形態では、第３の実施形態および第４の実施形態の作用効果を併せ持つことができる。
【００６１】
以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 可動通電接触子
２ 固定通電接触子
３ 可動アーク接触子
４ 固定アーク接触子
５ 絶縁ノズル
６ パッファシリンダ
７、７１、７２、７３ 操作ロッド
７ａ、７１ａ 中空部
７ｂ、７１ｂ 中実部
７１ｃ 接点側ロッド部
７１ｄ 機構側ロッド部
７１ｅ 境界面
７ｆ 円錐状境界面
８ アーク放電
９ パッファ室
１０ パッファピストン
１１ 排気穴
１２ ピストン支え
１３ フローガイド
１４ リンク
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パッファ形のガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統においては、電流遮断時に発生するアーク放電をガスの吹き付けにより消弧するガス遮断器が広く採用されている。その中でも、パッファ形ガス遮断器は高い需要を得ている。パッファ形ガス遮断器は、消弧性ガスを圧縮して絶縁ノズルに導き、電極間に発生したアーク放電に吹き付けて消弧する。
【０００３】
消弧性ガスは、ガス遮断器のタンク内に充填されている。消弧性ガスの種類としては、消弧性能および電気絶縁性能に優れたＳＦ６ガスが主に使用されている。ただし、ＳＦ６ガスは、二酸化炭素ガスの２３，９００倍の地球温暖化効果を有すると言われている。そのため、環境調和が重視される近年では、ＳＦ６ガス以外の代替ガスを、単体若しくは複数種類のガスの混合として用いる場合もある。
【０００４】
パッファ形ガス遮断器の基本構成について、図６（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、具体的に説明する。図６（ａ）はパッファ形ガス遮断器の投入状態すなわち通常時の電流通電状態を示す断面図、図６（ｂ）はパッファ形ガス遮断器の電流遮断過程の途中状態を示す断面図である。
【０００５】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、パッファ形ガス遮断器には、消弧性ガスが充填されたタンク（図示せず）内に、可動側接点部Ａ（図６の下側）と固定側接点部Ｂ（図６の上側）が同一軸線上に設けられている。可動側接点部Ａは、操作機構１６の駆動を伝達する絶縁ロッド１５に接続されている。この可動側接点部Ａは、操作機構１６からの駆動力が絶縁ロッド１５を介して伝達されることで往復動（図６では上下動）するようになっている。往復運動の方向は、固定側接点部Ｂと接離する方向である。
【０００６】
可動側接点部Ａには、可動通電接触子１及び可動アーク接触子３が設けられている。固定側接点部Ｂには、固定通電接触子２及び固定アーク接触子４が設けられている。可動通電接触子１と固定通電接触子２とは、対向して配置され、可動側接点部Ａの往復運動に伴って接離自在となっている。また、可動アーク接触子３と固定アーク接触子４とは、対向して設けられ、接離自在となっている。
【０００７】
可動側接点部Ａは、可動通電接触子１及び可動アーク接触子３の他、絶縁ノズル５、パッファシリンダ６、操作ロッド７、パッファピストン１０、及びピストン支え１２を備えている。
【０００８】
パッファシリンダ６は、中空の円筒形状を有し、可動側接点部Ａと固定側接点部Ｂとの同軸線上に設けられる。このパッファシリンダ６は、固定側接点部Ｂ側の端部にフランジ部６ａが設置されている。フランジ部６ａは、パッファシリンダ６の縁から軸側へ延設されている。フランジ部６ａにおいて固定側接点部Ｂ側の端面には、可動通電接触子１、絶縁ノズル５、及び可動アーク接触子３が、外周側から内周側に向かって同心円状に順次固定されている。可動通電接触子１、絶縁ノズル５、及び可動アーク接触子３は、中空の円筒状部材である。可動通電接触子１は、絶縁ノズル５を囲むように配置され、絶縁ノズル５は、可動アーク接触子３を囲むように配置されている。
【０００９】
可動通電接触子１と絶縁ノズル５は互いに側面で接触して設置されている。絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とは所定の間隔を持って設置されている。フランジ部６ａにおいて可動アーク接触子３の外周部分に近接する位置には、軸方向に貫通穴６ｂが形成されている。
【００１０】
操作ロッド７は、パッファシリンダ６の中空部を貫いて設置され、パッファシリンダ６と同軸上に位置する。この操作ロッド７は、固定側接点部Ｂ側の中空部７ａと、操作機構１６側の中実部７ｂが連続して形成されている。中空部７ａと中実部７ｂとは同一外径であって、操作ロッド７は単一径の円筒状部材からなる。中実部７ｂは絶縁ロッド１５を介して操作機構１６に接続されている。
【００１１】
中空部７ａは、パッファシリンダ６のフランジ部６ａに固定されている。中空部７ａは、可動アーク接触子３と同軸に配置されている。また、中空部７ａの内径および外径は、可動アーク接触子３の内径および外径と一致しており、可動アーク接触子３の内部空間と中空部７ａとは連通された状態にある。換言すると、可動アーク接触子３は、中空部７ａの縁から固定側接点部Ｂ側へ延設されている。中空部７ａと中実部７ｂとの境界面には、操作ロッド７の径方向に排気穴１１が形成されている。
【００１２】
パッファピストン１０は、パッファシリンダ６の内壁面及び操作ロッド７の外周面に対して摺動自在に挿入されている。このパッファピストン１０、パッファシリンダ６の内壁面、及び操作ロッド７の外周面で囲まれた空間が、消弧性ガスのガス圧を上昇させるパッファ室９として機能する。また、このパッファ室９は、フランジ部６ａの貫通穴６ｂを介して、絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とに挟まれた空間とに連通されることとなる。ている。また、排気穴１１は、後述するように、パッファ室９内のガス圧上昇を抑える役割を果たす。
【００１３】
ピストン支え１２は、筒状部材であって、パッファピストン１０の端面に取り付けられ、パッファ室９とは反対の方向に伸びており、図示しないタンクの壁面に固定されている。このため、パッファピストン１０は、ピストン支え１２を介して当該タンクに固定されることになる。これらパッファシリンダ６、パッファピストン１０およびピストン支え１２によって、アーク放電８に吹付ける消弧性ガスを蓄圧するための蓄圧手段が構成される。なお、ピストン支え１２には、パッファピストン１０とは離れた位置に、ピストン支え１２の内部空間とタンクとを連通させる排気穴１２ｃが貫設されている。
【００１４】
以上の構成を有するパッファ形ガス遮断器では、次のようにして電流遮断動作を実施する。すなわち、可動側接点部Ａは、操作機構１６からの駆動力を受けて、固定側接点部Ｂと離れる方向に移動を開始することで、投入状態から開極動作を始める。このとき、可動通電接触子１と固定通電接触子２が開離し、可動アーク接触子３と固定アーク接触子４が開離する。
【００１５】
図６（ｂ）に示すように、遮断過程の途中状態では、固定アーク接触子４と可動アーク接触子３との間にアーク放電８が発生する。アーク放電８は非常に高温であるため、アーク放電８から高温ガスが発生するとともに、アーク放電８によって加熱された周りの消弧性ガスも高温となる。
【００１６】
高温ガスは、絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とに挟まれた空間から、パッファシリンダ６の貫通穴６ｂを通ってパッファ室９に流入する。その結果、パッファ室９のガス圧力は高温ガスによって高められる。また、可動側接点部Ａの移動が進むにつれて、パッファピストン１０は、パッファシリンダ６に対して固定側接点部Ｂ側の方向に相対移動するため、パッファ室９の容積は縮小される。従って、パッファ室９内のガスは圧縮され、パッファ室９内のガス圧力はさらに高められる。一般に、パッファ形ガス遮断器ではパッファ室９内のガス圧力が高くなれば高くなるほど、遮断性能が上昇する傾向にある。
【００１７】
その後、パッファ形ガス遮断器の遮断過程後半では、電流零点に向けてアーク放電８が小さくなり、高圧力となったパッファ室９内のガスがパッファ室９から貫通穴６ｂと絶縁ノズル５で形成された空間を通って整流され、アーク放電８に対し強力に吹き付けられる。これにより、パッファ形ガス遮断器においてはアーク放電８の消弧に至り、電流遮断が完了する。
【００１８】
上記のようなパッファ形ガス遮断器では、大電流の遮断時にパッファ室９内のガス圧力が上昇し過ぎると、パッファピストン１０にかかる圧力は、開極駆動する際の駆動反力として作用してしまう。特に、いわゆる自力効果を用いたタイプのガス遮断器においては、アーク放電８による高温ガスを用いてパッファ室９のガス圧を蓄圧するので、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧上昇は顕著であって、パッファピストン１０に作用する駆動反力は相当に大きくなる。駆動反力が大きくなると、操作機構１６の駆動力が不足して遮断性能が低下するおそれがある。そのため、操作機構１６は駆動力の増大を余儀なくされ、機器の大形化を招くなどの問題が生じていた。
【００１９】
そこで従来から、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。具体的には図６に示したパッファ形ガス遮断器では、操作ロッド７に排気穴１１を設けることにより、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧の極端な上昇を回避している。
【００２０】
すなわち、アーク放電８によって発生した高温ガスは、絶縁ノズル５と可動アーク接触子３とで形成された空間からパッファシリンダ６の貫通穴６ｂを抜けてパッファ室９内に流入するだけではなく、可動アーク接触子３の内部を通って中空部７ａ内部にも流入する。中空部７ａ内部に流入した高温ガスは、中空部７ａを流路して排気穴１１に至り、ピストン支え１２の内部に入る。さらに、高温ガスはピストン支え１２の排気穴１２ｃを経て、タンクの空間へと流れ出す。
【００２１】
以上のようにして、操作ロッド７に排気穴１１を有するパッファ形ガス遮断器では、アーク放電８によって生じた高温ガスの一部を、操作ロッド７の排気穴１１を介して可動側接点部Ａの内部から外部へと逃がしている。これにより、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧上昇を抑えることができ、開極駆動に対する駆動反力を低減させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平９−５０７４７号公報
【特許文献２】特開平１０−２２３１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ところで、電力需要が増大する近年では、ガス遮断器のコンパクト化や遮断性能については、より一層の向上が求められている。既に述べたように、大電流遮断時にパッファ室９内のガス圧力が過度に上昇すると、パッファピストン１０への駆動反力が増大して、ガス遮断器の大形化や遮断性能の低下を招くおそれがある。したがって、ガス遮断器においては、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧上昇を抑え、パッファピストン１０への駆動反力を低減させることにより、機器のコンパクト化や遮断性能を向上させることが要請されていた。
【００２４】
特に、タンク内に充填される消弧性ガスとして、ＳＦ６ガス以外の単体ガスあるいは混合ガスが採用される場合、ガス遮断器の大形化や遮断性能の低下といった不具合が発生し易いので、機器のコンパクト化や遮断性能を向上させることが強く望まれている。これは、ＳＦ６ガスの代替ガスはＳＦ６ガスよりも消弧性能および電気絶縁性能が劣り、パッファシリンダ６やパッファピストン１０などの構成部材を大きくせざるを得ず、大きな駆動力で可動側接点部Ａを駆動することが必要となるためである。
【００２５】
本発明の実施形態は、上記の課題を解消するために提案されたものであり、大電流遮断時における高温ガスのスムーズな排気を実現することにより、小さな駆動力でも大電流領域において優れた電流遮断性能を発揮することができ、機器のコンパクト化および遮断性能の向上に寄与することが可能であるガス遮断器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の目的を達成するために、実施形態のガス遮断器では、消弧性ガスが充填された密閉容器内に、固定アーク接触子および固定通電接触子を含む固定側接点部と、可動アーク接触子および可動通電接触子を含む可動側接点部とが、同一軸線上に向かい合って配置されている。前記可動アーク接触子および前記可動通電接触子は絶縁ロッドを介して操作機構と接続された操作ロッドによって軸方向に駆動可能に設けられている。
【００２７】
前記固定側接点部および前記可動側接点部は、閉極状態では互いに接触状態にあって電流通電が行われ、開離時には前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子の間にアーク放電が発生しうるように構成される。前記可動側接点部には、前記アーク放電に対し前記消弧性ガスを吹き付ける絶縁ノズルと、前記アーク放電に吹き付ける前記消弧性ガスを蓄圧する蓄圧手段とが設置されている。前記蓄圧手段には、前記可動側接点と一体となって駆動するパッファシリンダと、前記パッファシリンダに摺動自在に挿入されたパッファピストンと、前記パッファピストンを固定するためのピストン支えとが設けられている。
【００２８】
前記操作ロッドにおいて、前記固定側接点部側には前記アーク放電に加熱された前記消弧性ガスを取り込む中空部が、前記操作機構側には中実部が、それぞれ形成され、前記中空部と前記中実部との境界面には前記中空部内の前記消弧性ガスを排気するための排気穴が開口されている。
【００２９】
このような構成に加えて、実施形態のガス遮断器は、操作ロッドにおいて、中実部の外径寸法は中空部の内径より小さくなるように設けられ、操作ロッドの排気穴は、操作ロッドの軸方向に開口されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図２】第２の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図３】第３の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図４】第４の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図５】第５の実施形態であるガス遮断器を模式的に示した断面図。
【図６】従来のガス遮断器を模式的に示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、実施形態であるガス遮断器について、図１〜図５を参照して具体的に説明する。なお、下記の実施形態において、図６で説明したガス遮断器と同一の構成に関しては同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、図１〜図５において、中心線の右側は遮断過程の途中の状態、中心線の左側は遮断状態を示している。なお、下記の実施形態では消弧性ガスとして、ＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の小さいガス、具体的には空気、窒素、二酸化炭素などを、単体あるいは混合ガスとして使用してもよい。
【００３２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るガス遮断器を図１を参照しつつ、詳細に説明する。第１の実施形態は、図６のガス遮断器と同様に操作ロッド７１に排気穴１１を有している。この排気穴１１の開口方向は、操作ロッド７の軸方向と平行な方向となっており、中空部７１ａが形成する流路、及びピストン支え１２及び中実部７１ｂとが形成する流路とにおいて直交しないようになっている。
【００３３】
すなわち、図１に示すように、操作ロッド７１には、固定側接点部Ｂ側の中空部７１ａと、操作機構１６側の中実部７１ｂとが連続して形成されている。中空部７１ａおよび中実部７１ｂは、異なる外径を有しており、操作ロッド７１は、径の異なる円柱状部材をつなぎ合わせた部材からなる。
【００３４】
このとき、中実部７１ｂの外径寸法は中空部７１ａの内径寸法より小さくなるように設けられており、中空部７１の底面のうち外周部分が露出している。すなわち、中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅは、操作ロッド７の中心軸に対して垂直な平面形状となっている。排気穴１１は、この中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅに形成されている。つまり、排気穴１１は、操作ロッド７の軸方向と平行な方向に開口されている。
【００３５】
このガス遮断器において、アーク放電８によって発生した高温ガスは、パッファ室９内部に流入するとともに、可動アーク接触子３の内部を通って操作ロッド７１の中空部７１ａ内部にも流入する。
【００３６】
中空部７１ａ内部に流入した高温ガスは、中空部７１ａを通過した後、排気穴１１を抜けてピストン支え１２の内部に入る。ここで、排気穴１１を通過する高温ガスの排気流路は、操作ロッド７１の径方向に曲がる流路ではなく、操作ロッド７１の軸方向に沿った直線流路となっている。
【００３７】
したがって、高温ガスが操作ロッド７１の径方向に曲がって流れる場合と比べて、排気穴１１通過時の流路抵抗は、大幅に低減する。その結果、遮断動作時において高温ガスは中空部７ａ内部に滞留することがなく、ピストン支え１２内部へとスムーズに排出される。
【００３８】
このようなガス遮断器によれば、大電流遮断時に可動側接点部Ａの内部から円滑に高温ガスを排気して、大電流遮断時のパッファ室９内のガス圧上昇を回避することができ、パッファピストン１０に作用する駆動反力の抑止が可能である。したがって、操作機構１６の駆動力が小さくても、大電流領域において優れた遮断性能を獲得することができる。
【００３９】
しかも、第１の実施形態においては、高温ガスが操作ロッド７１の中空部７ａ内部に滞留することがないので、中空部７ａ内面および排気穴１１周辺に溶損が生じる心配がない。したがって、溶損部分からの金属蒸気によって絶縁性能が低下する心配がない。
【００４０】
ところで、パッファピストン１０に作用する駆動反力の低減化を図るに当たって、パッファピストン１０を小径化することが考えられる。しかし、パッファピストン１０を小径化した場合、ピストン支え１２も小径化することになるので、ピストン支え１２内部の体積は小さくなり、排気穴１１を通過した後の高温ガスの排気断面積を確保することが困難となる。
【００４１】
これに対し、第１の実施形態では、操作ロッド７１の中実部７１ｂを小径化したことで排気穴１１の断面積を増加させており、従来よりも大きい排気流路断面積を容易に確保することが可能である。つまり、第１の実施形態においては、径の異なる中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅに、操作ロッド７の軸方向と平行な排気穴１１を開口するといった極めて簡単な構成によって、排気流路断面積の増大が可能であり、パッファピストン１０に作用する駆動反力の低減化を確実に実現させることができる。
【００４２】
さらに、第１の実施形態においては、中実部７１ｂが小径化されるため、操作ロッド７１の軽量化を進めることができ、可動側接点部Ａの総重量を低減化することができる。
【００４３】
これにより、操作機構１６の駆動力をさらに小さくしても、大きな電流遮断性能を満足することができる。したがって、操作機構１６の駆動力を低減して機器のコンパクト化に寄与することができ、且つ遮断性能の向上を図ることが可能である。このため、ＳＦ６ガスの代替ガスとしてＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の小さいガスを使用した場合にも好適である。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、図２を参照して、第２の実施形態に係るガス遮断器について説明する。第２の実施形態に係るガス遮断器は、中空部７１ａと中実部７１ｂとの境界面７１ｅの形状が異なっている。
【００４５】
すなわち、図２に示すように、操作ロッド７１は、相対的に大径の中空部７１ａの周縁と、相対的に小径の中実部７１ｂの周縁が円錐状境界面７ｆによって繋がれている。円錐状境界面７ｆは、操作ロッド７１の軸を中心に中空部７１ａの周縁から中実部７１ｂの周縁へ向かって連続的に尖る円錐形状を有する。排気穴１１は、この円錐状境界面７ｆに形成されている。このように、排気穴１１は、操作ロッド７の軸方向に開口しているが、軸方向と開口方向とは完全に平行ではなく、軸方向と開口方向とのなす角が鈍角をなしている。
【００４６】
このガス遮断器では、操作ロッド７１に円錐状境界面７ｆを具備したことで、第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、第２の実施形態に係るガス遮断器において、円錐状境界面７ｆの排気穴１１を通過する高温ガスは、操作ロッド７１の軸方向に流れるだけでなく、操作ロッド７１の径方向にも広がることができる。したがって、第２の実施形態によれば、操作ロッド７１の中空部７１ａから、一層スムーズに高温ガスを排気することができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
続いて、図３を参照して、第３の実施形態に係るガス遮断器ついて説明する。第３の実施形態の基本構成は前記第２の実施形態と同様である。
【００４８】
第３の実施形態に係るガス遮断器は、ピストン支え１２においては、細径部１２ａと太径部１２ｂを有する。細径部１２ａは、固定側接点部Ｂ寄り、太径部１２ｂは、操作機構１６寄りに形成される。細径部１２ａは、太径部１２ｂよりも内径寸法が小さい。
【００４９】
また、このガス遮断器は、操作ロッド７１の中実部７１ｂの外周面から膨出したフローガイド１３を有する。フローガイド１３は、操作ロッド７１と一体的に駆動する。このフローガイド１３は、ガス流路において円錐状境界面７ｆの直下に設けられており、遮断状態においてピストン支え１２の細径部１２ａの内周面と当接する位置に設けられている。
【００５０】
このフローガイド１３は、固定側接点部Ｂ側に向かって尖る円錐形状を有する。フローガイド１３の最大外径寸法は、パッファピストン１０の内径寸法と、ピストン支え１２の細径部１２ａの内径寸法と一致する。
【００５１】
このようなガス遮断器では、フローガイド１３の最大外径寸法がパッファピストン１０の内径寸法およびピストン支え１２の細径部１２ａの内径寸法と一致しているので、遮断動作初期の段階においては、フローガイド１３がピストン支え１２との隙間を塞いだ状態にある。このため、中空部７ａ内部とピストン支え１２内部は連通することがなく、操作ロッド７１の排気穴１１からピストン支え１２内部への消弧性ガスの排気を制約することになる。
【００５２】
一方、操作ロッド７１が操作機構１６方向の移動が進んだ遮断動作後半には、フローガイド１３はピストン支え１２の太径部１２ｂに達する。このため、フローガイド１３とピストン支え１２との間には隙間ができ、操作ロッド７１の排気穴１１からピストン支え１２内部に通じる流路が形成される。
【００５３】
第３の実施形態に係るガス遮断器によれば、上記第２の実施形態と同様な効果に加えて、以下のような効果が得られる。すなわち、自力効果の高いパッファ形ガス遮断器では、中小電流を遮断する際、パッファ室９の圧力が上昇しにくい傾向にある。そこで第３の実施形態においては、遮断動作初期の段階で、操作ロッド７１の排気穴１１からピストン支え１２内部への消弧性ガスの排気をフローガイド１３が制約し、これにより、アーク放電８によって発生した高温ガスが、排気穴１１を抜けてピストン支え１２の内部に逃げることを防いでいる。
【００５４】
したがって、可動アーク接触子３の内部を通って中空部７ａ内部に流れる高温ガスの流入量を抑制することができ、アーク放電８による高温ガスは、パッファシリンダ６の貫通穴６ｂを抜けてパッファ室９内に集中的に流入することができる。これにより、効率的なパッファ室９の蓄圧が可能となり、中小電流の遮断時においても、優れた遮断性能を得ることができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係るガス遮断器について、図４を参照して説明する。このガス遮断器の基本構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００５６】
このガス遮断器の操作ロッド７２は、固定側接点部Ｂ側に位置する接点側ロッド部７１ｃと、操作機構１６側に位置する機構側操作ロッド部７１ｄに分離して構成されている。接点側ロッド部７１ｃは、パッファシリンダ６のフランジ部６ａに固定されており、機構側ロッド部７１ｄはリンク１４を介してパッファシリンダ６の端部に連結されている。
【００５７】
接点側ロッド部７１ｃは、アーク放電８に加熱された消弧性ガスを取り込むと共に機構側ロッド部７１ｃ側の開口面から消弧性ガスを排気するように中空に形成されている。接点側ロッド部７１ｃと機構側操作ロッド部７１ｄとの間には排気空間１７が設けられており、この排気空間１７から、接点側ロッド部７１ｃ内の高温ガスがピストン支え１２内部に排気されるようになっている。
【００５８】
このガス遮断器は、以下のような独自の作用効果を発揮することができる。すなわち、第４の実施形態によれば、接点側ロッド部７１ｃと機構側ロッド部７１ｄの分離により、排気空間１７の断面積およびピストン支え１２内部の容積が増加する。このため、従来よりも大きい排気流路断面積を確保することができる。
【００５９】
また、操作ロッド７２は、接点側ロッド部７１ｃと機構側ロッド部７１ｄとを、パッファシリンダ６およびリンク１４により連結したことで、十分な移動ストロークを確保可能である。しかも、操作ロッド７２は、接点側ロッド部７１ｃと機構側ロッド部７１ｄに分割した分だけ、従来の操作ロッド７と比較して、軽量化することができる。これにより、可動側接点部Ａの総重量を低減することができ、より小さな操作駆動力にて、電流遮断性能を満足することができる。したがって、操作機構１６の駆動力を低減して機器のコンパクト化に寄与することができ、且つ遮断性能の向上を図ることが可能である。
【００６０】
（他の実施形態）
なお、本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、図５に示すように、第５の実施形態として、図３に示した第３の実施形態と図４に示した第４の実施形態とを組み合わせたものも包含される。第５の実施形態の操作ロッド７３では、接点側ロッド部７１ｃに排気穴１１を形成し、操作機構１６側の部分にフローガイド１３を設ける構成となっている。このような実施形態では、第３の実施形態および第４の実施形態の作用効果を併せ持つことができる。
【００６１】
以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 可動通電接触子
２ 固定通電接触子
３ 可動アーク接触子
４ 固定アーク接触子
５ 絶縁ノズル
６ パッファシリンダ
７、７１、７２、７３ 操作ロッド
７ａ、７１ａ 中空部
７ｂ、７１ｂ 中実部
７１ｃ 接点側ロッド部
７１ｄ 機構側ロッド部
７１ｅ 境界面
７ｆ 円錐状境界面
８ アーク放電
９ パッファ室
１０ パッファピストン
１１ 排気穴
１２ ピストン支え
１３ フローガイド
１４ リンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定アーク接触子及び固定通電接触子を含む固定側接点部と、可動アーク接触子及び可動通電接触子を含む可動側接点部とを同軸上に向かい合わせて配置し、前記固定側接点部と前記可動側接点部とを開離させることで電流を遮断すると共に、電流遮断の過程で前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子との間で発生するアーク放電を消弧性ガスの吹き付けにより消弧するガス遮断器であって、
前記消弧性ガスを蓄圧するパッファ室を内面に形成し、前記可動側接点部とともに駆動するパッファシリンダと、
前記パッファ室の底面を形成するピストンと、
前記ピストンを支える中空のシリンダ支えと、
前記シリンダ支えの内部に挿入され、前記可動アーク接触子を前記固定アーク接触子に対して接離させる操作ロッドと、
前記操作ロッドの前記固定側接点部側に形成され、前記可動アーク接触子の先端から前記アーク放電により加熱された消弧性ガスが流入する中空部と、
前記中空部に連続して形成される前記操作ロッドの中実部と、
前記操作ロッドに形成され、前記中空部と前記中実部の境界に形成される排気穴と、
を備え、
前記操作ロッドは、前記中実部の外径寸法が前記中空部の内径より小さくなるように設けられ、
前記排気穴は、前記操作ロッドの軸方向に開口されること、
を特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記中空部と前記中実部との境界は、前記中空部の周縁から前記中実部の周縁に向かって尖る円錐状に形成されること、
を特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記ピストン支えは、前記固定側接点部側寄りに形成される内径寸法の小さい細径部と、当該細径部に連続して形成される径寸法の大きい太径部とを有し、
前記操作ロッドは、最大外形寸法が前記細径部の内径寸法と一致するように前記中実部の外周から膨出して、前記操作ロッドと一体的に駆動するフローガイドを有すること、
を特徴とする請求項１及び２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記操作ロッドは、前記中空部と前記中実部とが離間して構成され、
前記中実部と前記パッファシリンダには両者を連結するリンクが取り付けられ、
前記中空部は、前記パッファシリンダに固定されること、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記消弧性ガスとして、六弗化硫黄ガスよりも地球温暖化係数の小さいガスを使用したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス遮断器。
【請求項１】
固定アーク接触子及び固定通電接触子を含む固定側接点部と、可動アーク接触子及び可動通電接触子を含む可動側接点部とを同軸上に向かい合わせて配置し、前記固定側接点部と前記可動側接点部とを開離させることで電流を遮断すると共に、電流遮断の過程で前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子との間で発生するアーク放電を消弧性ガスの吹き付けにより消弧するガス遮断器であって、
前記消弧性ガスを蓄圧するパッファ室を内面に形成し、前記可動側接点部とともに駆動するパッファシリンダと、
前記パッファ室の底面を形成するピストンと、
前記ピストンを支える中空のシリンダ支えと、
前記シリンダ支えの内部に挿入され、前記可動アーク接触子を前記固定アーク接触子に対して接離させる操作ロッドと、
前記操作ロッドの前記固定側接点部側に形成され、前記可動アーク接触子の先端から前記アーク放電により加熱された消弧性ガスが流入する中空部と、
前記中空部に連続して形成される前記操作ロッドの中実部と、
前記操作ロッドに形成され、前記中空部と前記中実部の境界に形成される排気穴と、
を備え、
前記操作ロッドは、前記中実部の外径寸法が前記中空部の内径より小さくなるように設けられ、
前記排気穴は、前記操作ロッドの軸方向に開口されること、
を特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記中空部と前記中実部との境界は、前記中空部の周縁から前記中実部の周縁に向かって尖る円錐状に形成されること、
を特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記ピストン支えは、前記固定側接点部側寄りに形成される内径寸法の小さい細径部と、当該細径部に連続して形成される径寸法の大きい太径部とを有し、
前記操作ロッドは、最大外形寸法が前記細径部の内径寸法と一致するように前記中実部の外周から膨出して、前記操作ロッドと一体的に駆動するフローガイドを有すること、
を特徴とする請求項１及び２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記操作ロッドは、前記中空部と前記中実部とが離間して構成され、
前記中実部と前記パッファシリンダには両者を連結するリンクが取り付けられ、
前記中空部は、前記パッファシリンダに固定されること、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記消弧性ガスとして、六弗化硫黄ガスよりも地球温暖化係数の小さいガスを使用したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス遮断器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６４５０６（Ｐ２０１２−１６４５０６Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５８８（Ｐ２０１１−２３５８８）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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