JP2018098128A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱ガスを除去して絶縁性能の向上を図り、高電圧用開閉器に要求される遮断責務を容易に達成可能なガス絶縁開閉装置を提供する。
【解決手段】可動接触子２１および可動シールド２３に囲まれた部分に圧縮室３０が形成される。圧縮室３０では、開極動作時に可動接触子２１が入り込むことで内部の絶縁ガスが圧縮される。圧縮室３０で圧縮された絶縁ガスは、圧縮室３０から固定接触子１１と可動接触子２１との間の空間にまで流される。また、可動接触子２１と操作ロッド２５のピストン２５ａと可動シールド２３に囲まれた部分には吸込み室３１が形成される。吸込み室３１はアーク４０による熱ガスを吸い込むようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、絶縁特性を向上させたガス絶縁開閉装置に関する。

高電圧用の開閉装置は、電力系統の事故電流の遮断責務を持つ装置である。このような開閉装置には、小電流から大電流までを確実に遮断することが要求される。特に大電流の遮断に関しては、以下の二つの遮断責務を満足しなければならない。二つの遮断責務のうち、一つは、近距離線路故障（ＳＬＦ）電流を遮断する責務であり、もう一つは、遮断器端子短絡故障（ＢＴＦ）電流を遮断する責務である。

近距離線路故障（ＳＬＦ）では、電流零点直後の電圧（過渡回復電圧）の立ち上がり初期において、その絶対値は低いが、変化率は急峻である三角波形の電圧が現れてしまう。そのため、短絡電流が小さいにもかかわらず、遮断が困難となることがある。一方、遮断器端子短絡故障（ＢＴＦ）では、過渡回復電圧の初期の立ち上がりは緩やかであるが、終期には、絶対値の高い電圧が印可される。これは、電源側遮断器につながれた負荷側送電線路の近傍で地絡や短絡といった故障が発生した場合に、電源側遮断器で故障電流を遮断すると、全ての電源からの電流がその遮断器を通過するからである。

そこで近年では、絶縁ガスとしてＳＦ６ガスが密封された圧力容器の中に、上記二つの遮断責務のそれぞれに特化した遮断部を連結したガス絶縁開閉装置が提案されている。例えば、圧力容器の内部空間を分離して、一方にはＢＴＦ遮断性能に優れたパッファ形の遮断部を収容し、他方にはＳＬＦ遮断性能に優れたパッファ形の遮断部を収容して、両者を電気的に直列に接続する。このガス絶縁開閉装置によれば、二つの遮断部がそれぞれが得意とする遮断責務を分担することで、二種類の遮断責務を確実に満足させることができる。

特開２０１５−４３６５６号公報

遮断責務を分担するガス絶縁開閉装置において、一つの遮断部が事故電流の遮断を主たる役割とする真空遮断部であり、別の遮断部が遮断後の絶縁を主たる役割とするガス接点部であることがある。この場合、真空遮断部が事故電流を消弧しようとするとき、事故電流が消弧されるまでの間は、真空遮断部だけでなく、ガス接点部でも、固定接触子と可動接触子との間にアークが発生することになる。

ガス接点部は、遮断後の絶縁が主要な役割なので、両接触子間に発生したアークに対し、ガスを吹付けるなどの構造を有していない。そのため、アークによって絶縁ガスが熱ガスとなり、この熱ガスが両接触子付近に長時間滞留することがある。その結果、熱ガスが両接触子間の絶縁性能を低下させる原因となっていた。特に、両接触子間に滞留する熱ガスの量が多いと、再点弧する可能性があり、遮断が不成功になってしまうおそれがある。

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

上記の目的を達成するため、本発明の実施形態は、絶縁ガスが密封される圧力容器と、前記圧力容器の内部に固定される固定接触子と、前記固定接触子の長手方向に対向配置される可動接触子と、前記圧力容器に固定される可動接触子ベースと、前記可動接触子ベースに固定され前記可動接触子の周囲を囲むように配置される可動シールドと、前記可動接触子に連結されピストンが固定された移動自在な操作ロッドと、前記操作ロッドを往復動させて前記固定接触子に前記可動接触子を離接させる操作機構と、を備えたガス絶縁開閉装置において、次の構成要素（１）〜（３）を備えている。

（１）前記可動接触子および前記可動シールドに囲まれた部分に形成され開極動作時に前記可動接触子が入り込むことで内部の絶縁ガスが圧縮される圧縮室。
（２）前記圧縮室で圧縮された絶縁ガスを前記圧縮室から前記固定接触子と前記可動接触子との間の空間にまで流す絶縁ガス流路。
（３）前記可動接触子と前記ピストンと前記可動シールドに囲まれた部分に形成され前記固定接触子と前記可動接触子との間で発生したアークによって熱せられた熱ガスを吸い込む吸込み室。

また、本発明の実施形態は、次の構成要素（ａ）〜（ｃ）を備えたものも包含する。
（ａ）前記可動シールドと前記ピストンと前記可動接触子ベースに囲まれた部分に形成され開極動作時に前記ピストンが移動することで内部の絶縁ガスが圧縮される圧縮室。
（ｂ）前記圧縮室で圧縮された絶縁ガスを前記圧縮室から前記固定接触子と前記可動接触子との間の空間にまで流す絶縁ガス流路。
（ｃ）前記可動シールドと前記可動接触子と前記ピストンに囲まれた部分に形成され前記固定接触子と前記可動接触子との間で発生したアークによって熱せられた熱ガスを吸い込む吸込み室。

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

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

［第１の実施形態］
（構成）
図１〜図４を用いて第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態の閉路状態を示す断面図、図２は第１の実施形態の開路状態を示す断面図である。図３および図４は第１の実施形態の要部断面図である。図１および図２に示すように、ガス絶縁開閉装置1には、絶縁ガスが密封される圧力容器２が設けられている。圧力容器２の内部には、固定接触部子部１０および可動接触子部２０が対向して配置されている。

（固定接触部子部）
固定接触子部１０は、固定接触子１１と、固定接触子ベース１２と、固定シールド１３とから構成されている。固定接触子１１は、固定接触子ベース１２または固定シールド１３あるいはその両方に固着されている。固定接触子ベース１２は、圧力容器２に固定されている。固定シールド１３は、固定接触子１１の周囲を囲むようにして固定接触子ベース１２の端面に設置されている。固定接触子１１の先端部には耐弧性を有する耐弧金属１４が設けられている。

（可動接触子部）
可動接触子部２０には、圧力容器２の外部に向かって可動軸３が延出されており、可動軸３には操作機構５が接続されている。操作機構５は圧力容器２に取り付けられている。操作機構５は、可動軸３を介して操作ロッド２５を直線的に往復動させ、固定接触子１１に対し可動接触子２１を離接させる機構である。

可動接触子部２０には、可動接触子２１と、可動接触子ベース２２と、可動シールド２３と、耐弧金属２４と、操作ロッド２５と、集電接触子２６とから構成されている。このうち、可動接触子２１は、固定接触子１１の長手方向に対向して移動自在に配置されている。図３に可動接触子２１の断面図を示す。

図３に示すように、可動接触子２１には中空部２１ａが形成され、外径の異なる二つの筒形部が一体的に形成されている。外径の異なる二つの筒形部のうち、外径が太い太筒部２１ｃは丸い缶状であり、外径が細い細筒部２１ｄはパイプ状である。このため、中空部２１ａの形状は、断面がＴ状となっている。

可動接触子２１の太筒部２１ｃは、固定接触子１１と離接する部分である。太筒部２１ｃにおいて、固定接触子１１寄りの端面に耐弧金属２４が取り付けられている。耐弧金属２４は、太筒部２１ｃの端面全体にわたって設けられている。耐弧金属２４には可動接触子２１の中空部２１ａと連通する通気孔２４ａが複数形成されている。一方、細筒部２１ｄには操作ロッド２５が固定されている。細筒部２１ｄにおいて、操作ロッド２５寄りの端部には中空部２１ａと連通する熱ガス吸込み孔２１ｂが形成されている。熱ガス吸込み孔２１ｂは細筒部２１ｄの円周部分に開口されている。

操作ロッド２５は、一方の端部が可動軸３に連結され、他方の端部が可動接触子２１の細筒部２１ｄの端部に固定されている。操作ロッド２５において、可動接触子２１の細筒部２１ｄが固定される側の端部にはピストン２５ａが取り付けられている。ピストン２５ａは、その外周部が可動シールド２３の内周部に摺動するように設けられている。

可動接触子ベース２２は、圧力容器２に固定されている。可動接触子ベース２２の先端部には操作ロッド２５の外周部と接するように集電接触子２６が配置されている。可動シールド２３は、可動接触子ベース２２の端面に固定され、可動接触子２１の周囲を囲むように配置されている。

図４に示すように、可動シールド２３は、内部に中空部が形成されており、その中間付近に隔壁２３ｂが設けられている。隔壁２３ｂの中央には開口部２３ａが形成されている。開口部２３ａには可動接触子２１の細筒部２１ｄが摺動自在に差し込まれている（図１および図２に図示）。

可動シールド２３は、この隔壁２３ｂによって、可動シールド２３の内部空間が、固定接触子１１側の空間と、可動接触子ベース２２側の空間とに分割される。固定接触子１１側の空間が圧縮室３０、可動接触子ベース２２側の空間が吸込み室３１である。このように可動シールド２３には、固定接触子１１寄りに圧縮室３０が形成され、隔壁２３ｂを挟んで圧縮室３０の反対側に吸込み室３１が形成されている。圧縮室３０および圧縮室３０は、内径が等しく設定されている。

（圧縮室）
可動シールド２３に形成される２つの空間のうち、圧縮室３０とは、可動接触子２１の太筒部２１の外周部および可動シールド２３の内周部によって囲まれた空間である。圧縮室３０では、開極動作時に、移動する可動接触子２１の太筒部２１ｃが、所定の隙間３０ａ（図２に図示）を持って可動シールド２３に直線的に入り込み、太筒部２１ｃにて圧縮室３０内部の絶縁ガスが圧縮される。

（絶縁ガス流路）
圧縮室３０における隙間３０ａは、太筒部２１ｃの外周部を可動シールド２３の内周部よりも僅かに小さくしたことで形成されるものである。この隙間３０ａが圧縮室３０内の絶縁ガスを、固定接触子１１と可動接触子２１との間の空間に向けて流す絶縁ガス流路となる。すなわち、第１の実施形態では、圧縮室３０で圧縮された絶縁ガスは、絶縁ガス流路である隙間３０ａを通って、固定接触子１１と可動接触子２１との間の空間に噴き出されることになる。

（吸込み室）
図２に示すように、固定接触子１１から可動接触子２１が開離する時、両接触子１１、２１間にはアーク４０が発生する。このアーク４０によって周囲の絶縁ガスが熱せられて、絶縁ガスは熱ガスとなる。こうした熱ガスを吸引するための空間が吸込み室３１である。吸込み室３１は、可動接触子２１の外周部と、操作ロッド２５のピストン２５ａの外周部と、可動シールド２３の内周部とによって囲まれた空間である。

図１に示す閉路状態では、可動接触子２１の細筒部２１ｄに形成された熱ガス吸込み孔２１ｂは、可動シールド２３の隔壁２３ｂに位置しており、可動接触子２１の中空部２１ａと吸込み室３１とを連通させていない。しかし、開路状態では、可動接触子２１の移動に伴い吸込み室３１側に移動する。そのため、開路状態では、熱ガス吸込み孔２１ｂは可動接触子２１の中空部２１ａと吸込み室３１に連通させることになる。

（開極動作）
以上のように構成された第1の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１の開極動作について、図１に示す閉路状態から図２に示す開路状態に至るまでを説明する。まず、図１に示す閉路状態において、外部から送られた開極指令によって操作機構５が始動すると、可動軸３が図１の右側に駆動する。したがって、操作ロッド２５および可動接触子２１が同様に右側に駆動し、可動接触子２１は固定接触子１１から開離する。可動接触子２１が固定接触子１１から開離すると、可動接触子２１と固定接触子１１の間には、アーク４０が発生する（図２に示す）。

開極動作が進むと、図２に示すように、可動接触子２１の太筒部２１ｃが圧縮室３０の内部に入り込む。そのため、太筒部２１ｃが圧縮室３０内部の絶縁ガスを圧縮する。圧縮された絶縁ガスは、可動接触子２１の太筒部２１ｃと可動シールド２３との隙間３０ａを通って、アーク４０が発生した空間に噴き出される。

また、アーク４０によって熱せられた絶縁ガスは熱ガスとなり、熱ガスは耐弧金属２４の通気孔２４ａから可動接触子２１の中空部２１ａに入る。開極動作が進むと、操作ロッド２５のピストン２５ａが右側に駆動されているため、吸込み室３１の空間は広がって、吸込み室３１内部の絶縁ガスの圧力は周囲よりも低下する。

このとき、可動接触子２１の細筒部２１ｄが図中の右方に移動したことで、可動接触子２１の熱ガス吸込み孔２１ｂは吸込み室３１側に位置することになる（図２の状態）。したがって、熱ガス吸込み２１ｂによって可動接触子２１の中空部２１ａと吸込み室３１とが連通する。

その結果、耐弧金属２４の通気孔２４ａから可動接触子２１の中空部２１ａに入っていた熱ガスは、熱ガス吸込み孔２１ｂを抜けて、吸込み室３１の内部に流れ込む。このようにして熱ガスは、アーク４０が発生した空間に滞留することなく、可動接触子２１の中空部２１ａおよび熱ガス吸込み孔２１ｂを通って吸込み室３１の内部にまで流れ込む。

開極動作がさらに進むと、ガス絶縁開閉装置１に直列に接続された外部の遮断部により事故電流が遮断される。そのため、固定接触子１１と可動接触子２１間に発生していたアーク４０は消滅する。しかし、アーク４０が消滅したとしても、アーク４０によって熱せられた熱ガスは依然として固定接触子１１と可動接触子２１との間の空間に滞留しており、遮断後の回復電圧に対して絶縁性能が低下した状態となっている。

第１の本実施形態では、上述したように、圧縮室３０にて圧縮した絶縁ガスを、隙間３０ａから噴き出すことで、熱ガスを拡散させて冷却させている。また、第１の実施形態では、熱ガスを、複数の通気孔２４ａ、可動接触子２１の中空部２１ａおよび熱ガス吸込み孔２１ｂを通過させて、吸込み室３１内に吸い込んでいる。開極動作は図２の状態になると終了し、可動接触子２１は可動シールド２３の内部である圧縮室３０に完全に収容される。

（作用と効果）
以上説明したように、第１の実施形態は、開極動作時に可動接触子２１の太筒部２１ｃが入り込むことで内部の絶縁ガスが圧縮される圧縮室３０と、アーク４０の発生した空間に対し圧縮室３０内の絶縁ガスを流す隙間３０ａと、アーク４０による熱ガスを吸い込む吸込み室３１とを備えている。

以上の第１の実施形態では、アーク４０による熱ガスに対し、圧縮室３０にて圧縮した絶縁ガスを、隙間３０ａから吹きつけることで、熱ガスを拡散させて冷却することができる。また、アーク４０により熱せられた熱ガスを吸込み室３１に吸引することができる。このため、固定接触子１１と可動接触子２１の間に滞留する熱ガスを、アーク４０の発生した空間から確実に除去することが可能となる。

このような第１の実施形態によれば、固定接触子１１と可動接触子２１が再点弧する心配が無く、遮断後の回復電圧に対して良好な絶縁性能を得ることができる。これにより、ガス絶縁開閉装置1では、高電圧用開閉器に要求される遮断責務を容易に達成することが可能となる。

また、第１の実施形態では、可動接触子２１の外周部に沿って形成した隙間３０ａを、圧縮室３０にて圧縮した絶縁ガスが流れる絶縁ガス流路としている。そのため、隙間３０ａを通過した絶縁ガスは、アーク４０に対して外側から固定接触子１１の先端部へ向かって集中的に吹きつけられることになり、アーク４０による熱ガスを効率良く吹き散らすことができる。

しかも、可動接触子２１の太筒部２１ｃが少しでも圧縮室３０の内部に入り込めば、太筒部２１ｃが圧縮室３０内部の絶縁ガスを圧縮するので、絶縁ガス流路である隙間３０ａは、開極動作の初期段階から、アーク４０の発生空間に向かって絶縁ガスを吹き付けることになる。したがって、熱ガスを迅速に、拡散、冷却させることが可能となり、絶縁性能の向上に寄与することができる。

さらに、第１の実施形態における可動接触子２１では、中空部２１ａと、熱ガス吸込み孔２１ｂとを形成し、且つ固定接触子１１寄りの端面に、熱ガスを吸込む耐弧金属２４の通気孔２４ａを形成している。ここで、耐弧金属２４は太筒部２１ｃの端面全体にわたって設けたので、その全面がアーク４０の発生空間をカバーしている。そのため、可動接触子２１は、通気孔２４ａを通じて、多量の熱ガスを吸い込むことができ、アーク４０の発生空間から熱ガスを素早く除去することが可能となる。

しかも、第１の実施形態では、圧縮室３０および吸込み室３１を連続的に可動シールド２３に形成し、圧縮室３０への太筒部２１ｃの進入によって絶縁ガスを圧縮すると同時に、中空部２１ａおよび熱ガス吸込み孔２１ｂを介して吸込み室３１へ熱ガスを吸い込んでいる。このような第１の実施形態によれば、可動シールド２３の内部を摺動する可動接触子２１が、絶縁ガスの圧縮と熱ガスの吸引の両方に寄与することが可能であり、構成の簡略化を進めつつ、優れた絶縁性能を発揮することができる。

［第２の実施形態］
（構成）
次に、本発明に係るガス絶縁開閉装置の第２の実施形態について、図５と図６を参照して説明する。図５は第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の閉路状態を示す断面図である。図６は第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の開路状態を示す断面図である。なお第１の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

第２の実施形態は、絶縁ガス流路の構成について改造したものである。第２の実施形態では、図１および図２に示した可動接触子２１の太筒部２１ｃの外周部と可動シールド２３側の圧縮室３０との隙間３０ａに、摺動パッキン２７が設置されている。そのため、隙間３０ａが、圧縮室３０にて圧縮された絶縁ガスが流れる絶縁ガス流路となることはない。

第２の実施形態では、可動接触子２１には長手方向に延びる貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８は、圧縮室３０と連通されると共に、耐弧金属２４の通気孔２４ａのうちの数個と連通されている。第２の実施形態では、貫通孔２８と、それに連通される耐弧金属２４の通気孔２４ａとを含む空間が、絶縁ガス流路となる。なお、複数の通気孔２４ａのうち、貫通孔２１ｂと連通されていないものは、可動接触子２１の中空部２１ａに連通されており、これらは熱ガスを吸い込む流路に含まれることになる。

（開極動作）
以上のように構成された第２の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１の開極動作について、図５に示す閉路状態から図６に示す開路状態に至るまでを説明する。図５に示す閉路状態において、外部から送られた開極指令によって操作機構５が始動して、可動接触子２１が固定接触子１１から開離し、アーク４０が発生するまでは、第１の実施形態と同様である。

開極動作が進むと、図６に示すように、可動接触子２１の太筒部２１ｃが圧縮室３０の内部に入り込む。そのため、太筒部２１ｃが圧縮室３０内部の絶縁ガスを圧縮する。圧縮された絶縁ガスは、貫通孔２８および通気孔２４ａを通って、アーク４０が発生した空間に噴き出される。

アーク４０によって熱せられた熱ガスが、吸込み室３１に吸い込まれるまでの動作は、上記第１の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。なお、図５の閉路状態では、操作ロッド２５のピストン２５ａが可動シールド２３の隔壁２３ｂに接しており、吸込み室３１の容積は殆ど無い状態である。

（作用と効果）
第２の実施形態では、前記第１の実施形態と同じく、アーク４０による熱ガスを、圧縮室３０から噴き出す絶縁ガスによって拡散、冷却し、且つ吸込み室３１の内部に吸引することができる。このため、固定接触子１１と可動接触子２１の間に滞留する熱ガスを、確実に除去して絶縁性能を向上させることができ、高電圧用開閉器に要求される遮断責務を容易に達成することが可能である。

また、第２の実施形態では、可動接触子２１に設けた貫通孔２１ｂを、圧縮室３０にて圧縮した絶縁ガスが流れる絶縁ガス流路としている。そのため、貫通孔２１ｂを通過した絶縁ガスは、アーク４０に対して内側から外側に向かって広がるように吹きつけられることになり、アーク４０による熱ガスを、可動接触子２１の円周方向に吹き散らすことができる。

さらに、第２の実施形態においては、可動接触子２１の外周部と可動シールド２３の内周部との間に摺動パッキン２７を設置し、可動接触子２１には絶縁ガス流路となる貫通孔２１ｂを形成している。したがって、可動接触子２１に形成される貫通孔２８の数や径などを適宜選択することで、アーク４０の発生空間に向けて噴き出す絶縁ガスのガス量を、簡単に調整することができる。これにより、アーク４０による熱ガスの拡散および冷却を、効率良く実施することが可能となる。

［第３の実施形態］
（構成）
次に、本発明に係るガス絶縁開閉装置の第３の実施形態について、図７と図８を参照して説明する。図７は第３の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の閉路状態を示す断面図である。図８は第３の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の開路状態を示す断面図である。なお第１の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

第３の実施形態は、圧縮室と吸込み室の配置について改造したものである。上記第１および第２の実施形態では、固定接触子１１寄りに圧縮室３０を配置し、圧縮室３０から見て操作機構５寄りに吸込み室３１を配置していた。これに対して、第３の実施形態では、固定接触子１１寄りに吸込み室３１Ａを配置し、吸込み室３１Ａから見て操作機構５寄りに圧縮室３０Ａを配置している。圧縮室３０Ａと吸込み室３１Ａは、可動シールド２３の内周部に設けられる空間が操作ロッド２５のピストン２５ａによって分割された空間である。

（圧縮室と絶縁ガス流路）
第３の実施形態では、可動シールド２３の内周部と、操作ロッド２５のピストン２５ａと、可動接触子ベース２２の内周部とによって囲まれた空間を、圧縮室３０Ａとする。可動接触子ベース２２には吸気孔２２ｂが形成されている。

吸気孔２２ｂは、圧力容器２の内部空間２２ａと圧縮室３０Ａとを連通するものである。吸気孔２２ｂに隣接して溝３２ａが設けられており、この溝３２ａにリング板状のバルブ３２が取り付けられている。バルブ３２は、圧縮室３０Ａの圧力が圧力容器２の内部空間２２ａの圧力よりも高くなると圧力差により吸気孔２２ａを塞ぐ構造となっている。

このような圧縮室３０Ａでは、開極動作時に、操作ロッド２５のピストン２５ａが移動することで内部の絶縁ガスが圧縮される。操作ロッド２５の端部には絶縁ガス吹出し孔２５ｂが形成されている。絶縁ガス吹出し孔２５ｂは、可動接触子２１の中空部２１ａと圧縮室３０Ａとを連通させるものである。第３の実施形態では、操作ロッド２５の絶縁ガス吹出し孔２５ｂと、可動接触子２１の中空部２１ａと、耐弧金属２４の通気孔２４ａとを含む空間が、絶縁ガス流路となる。

（吸込み室と熱ガスの流路）
第３の実施形態では、可動シールド２３の内周部と、可動接触子２１の外周部と、ピストン２５ａに囲まれた空間を、アーク４０によって熱せられた熱ガスを吸い込む吸込み室３１Ａとする。

可動シールド２３には、固定接触子１１寄りに可動接触子２１の太筒部２１ｃを収容可能な収容室３３が形成されると共に、隔壁２３ｂを挟んで収容室３３の反対側に、吸込み室３１Ａが形成される。隔壁２３ｂにおいて開口部２３ａの周囲には熱ガス吸込み孔２３ｃが形成されており、この熱ガス吸込み孔２３ｃによって、収容室３３と吸込み室３１Ａとは常に連通されている。吸込み室３１Ａの内径の方が収容室３３の内径よりも大きく設けられている。

収容室３３において、可動接触子２１の太筒部２１ｃの外周部と可動シールド２３の内周部との間には、隙間３３ａが設けられている。隙間３３ａは、太筒部２１ｃの外周部を可動シールド２３の内周部よりも僅かに小さくしたことで形成されるものである。この隙間３３ａがアーク４０によって熱せられた熱ガスを、吸込み室３１Ａに向けて流す熱ガスの流路となる。したがって、第３の実施形態では、可動接触子２１の中空部２１ａが熱ガスの流路となることはなく、上記第１の実施形態などとは異なり、可動接触子２１の端部に、吸込み室３１と連通するための熱ガス吸込み孔２１ｂは形成されていない。

（開極動作）
以上のように構成された第３の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１において、図７に示す閉路状態から、図８に示す開路状態に至るまでの開極動作について説明する。まず、図７に示す閉路状態において、外部から送られた開極指令によって操作機構５が始動し、可動軸３が図の右側に駆動する。そのため、操作ロッド２５および可動接触子２１が同様に右側に駆動し、可動接触子２１は固定接触子１１から開離する。可動接触子２１が固定接触子１１から開離すると、可動接触子２１と固定接触子１１の間には、アーク４０が発生する（図８に示す）。

開極動作が進むと、図８に示すように、可動接触子２１の太筒部２１ｃが収容室３３の内部に入り込み、ピストン２５ａが図の右側に駆動する。したがって、吸込み室３１内部の絶縁ガスの圧力は周囲より低下する。その結果、アーク４０による熱ガスは、隙間３３ａから収容室３３を通って、可動シールド２３の隔壁２３ｂの熱ガス吸込み孔２３ｃを抜けて、吸込み室３１の内部に流れ込む。

また、ピストン２５ａが図の右側に駆動したことで、ピストン２５ａによって圧縮室３０Ａ内部の絶縁ガスが圧縮される。圧縮室３０Ａで圧縮された絶縁ガスは、操作ロッド２５の絶縁ガス吹出し孔２５ｂと、可動接触子２１の中空部２１ａと、耐弧金属２４の通気孔２４ａを通って、固定接触子１１側へと噴き出される。

開極動作がさらに進むと、ガス絶縁開閉装置１に直列に接続された外部の遮断器により事故電流が遮断されるため、固定接触子１１と可動接触子２１間に発生していたアーク４０は消滅することになる。このとき、ガスを吹付けるなどの構造を有していない従来のガス絶縁開閉装置では、アーク４０が消滅しても、アーク４０によって熱せられた熱ガスは依然として固定接触子１１と可動接触子２１との間の空間に滞留しており、遮断後の回復電圧に対して絶縁性能が低下した状態となっている。

しかしながら、第３の本実施形態では、上述したように、圧縮室３０Ａにて圧縮した絶縁ガスを、絶縁ガス吹出し孔２５ｂおよび中空部２１ａを通過させて通気孔２４ａから噴き出すので、熱ガスを拡散させて冷却することができる。また、第３の実施形態では、熱ガスを、可動シールド２３の熱ガス吸込み孔２３ｃ、収容室３３および隙間３３ａを通過させて、吸込み室３１Ａ内に吸い込んでいる。開極動作は図８の状態になると終了し、可動接触子２１は収容室３３に完全に収容されることになる。

（作用と効果）
以上説明したように、第３の実施形態は、開極動作時にピストン２５ａが移動することで内部の絶縁ガスが圧縮される圧縮室３０Ａと、アーク４０の発生した空間に対し圧縮室３０内の絶縁ガスを流す絶縁ガス流路（操作ロッド２５の絶縁ガス吹出し孔２５ｂ、可動接触子２１の中空部２１ａおよび耐弧金属２４の通気孔２４ａ）と、アーク４０による熱ガスを吸い込む吸込み室３１Ａとを備えている。

以上の第３の実施形態では、アーク４０による熱ガスに、圧縮室３０Ａにて圧縮された絶縁ガスを吹きつけることで、熱ガスを拡散させて冷却することができる。また、アーク４０により熱せられた熱ガスを吸込み室３１Ａに吸引することができる。このため、固定接触子１１と可動接触子２１の間に滞留する熱ガスを、アーク４０の発生空間から除去することが可能となる。

このような第３の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様、固定接触子１１と可動接触子２１が再点弧する心配が無く、遮断後の回復電圧に対し良好な絶縁性能を得ることができる。これにより、ガス絶縁開閉装置1では、高電圧用開閉器に要求される遮断責務を容易に達成することが可能となる。

第３の実施形態では、可動接触子２１の太筒部２１ｃの外周部に沿って形成した収容室３３の隙間３３ａを、熱ガスを吸い込むための流路としているので、アーク４０の発生空間から熱ガスを集中的に効率良く、吸い込むことができる。しかも、可動接触子２１の太筒部２１ｃが少しでも収容室３３の内部に入り込むと、収容室３３内部の絶縁ガスを、熱ガス吸込み孔２３ｃを通して吸込み室３１Ａへと押込むことができる。そのため、ピストン２５ａが図中の右方向に容易に移動するので、圧縮室３０Ａ内の絶縁ガスを強く圧縮することができる。

また、第３の実施形態では、可動接触子ベース２２には圧力容器２の内部空間２２ａと圧縮室３０Ａとを連通する吸気孔２２ｂを形成し、吸気孔２２ｂにはバルブ３２を取り付け、圧縮室３０Ａの圧力が、圧力容器２の内部空間２２ａの圧力よりも高くなると圧力差によりバルブ３２が吸気孔２２ｂを塞いでいる。したがって、圧縮室３０Ａ内の絶縁ガスが圧力容器２の内部空間２２ａに漏れることがなく、操作ロッド２５の絶縁ガス吹出し孔２５ｂから可動接触子２１の中空部２１ａに向けて、勢いよく、絶縁ガスを押し出すことが可能となる。

さらに、第３の実施形態では、可動接触子２１の中空部２１ａと、操作ロッド２５の絶縁ガス吹出し孔２５ｂと、耐弧金属２４の通気孔２４ａとから、絶縁ガス流路を構成し、この絶縁ガス流路を通して、圧縮室３０Ａで圧縮された絶縁ガスを、アーク４０の発生空間に向けて流している。ここで、耐弧金属２４は太筒部２１ｃの端面全体にわたって設けたので、その全面がアーク４０の発生空間に向かい合っている。したがって、通気孔２４ａから多量の絶縁ガスを一気に、熱ガスに対し吹き付けることが可能である。その結果、熱ガスを効率良く拡散、冷却することができる。

また、圧縮室３０Ａおよび吸込み室３１Ａは、ピストン２５ａによって分割される空間であって、可動シールド２３内にピストン２５ａを摺動させるだけで、圧縮室３０Ａにおける絶縁ガスの圧縮と、吸込み室３１Ａへの熱ガス吸込みを行うことができる。このような第３の実施形態によれば、優れた絶縁性能を、簡単な構成で実現することが可能である。

［第４の実施形態］
（構成）
次に、本発明に係るガス絶縁開閉装置の第４の実施形態について、図９と図１０を参照して説明する。図９は第４の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の閉路状態を示す断面図である。図１０は第４の実施形態に係るガス絶縁開閉装置の開路状態を示す断面図である。なお第1から第３の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

第４の実施形態は、熱ガスの流路構成について改造したものである。第４の実施形態では、図７および図８に示した可動接触子２１の太筒部２１ｃの外周部と可動シールド２３側の収容室３３との隙間３３ａに、摺動パッキン２７が設置されている。そのため、隙間３３ａはアーク４０による熱ガスの流路となることはない。

第４の実施形態では、可動接触子２１に、長手方向に延びる貫通孔２８Ａが形成されている。貫通孔２８Ａは、可動シールド２３の隔壁２３ｂに形成された熱ガス吸込み孔２３ｄと向かい合うように設けられている。貫通孔２８Ａは、収容室３３と連通されると共に、耐弧金属２４の通気孔２４ａのうちの数個と連通されている。

第４の実施形態では、耐弧金属２４の通気孔２４ａと、貫通孔２８Ａと、それに連通される耐弧金属２４の通気孔２４ａと、可動シールド２３の熱ガス吸込み孔２３ｃとを含む空間が、吸込み室３１Ａへ熱ガスを吸い込む流路となる。なお、複数の通気孔２４ａのうち、貫通孔２１ｂと連通されていないものは、中空部２１ａに連通されており、これらは圧縮室３０Ａにて圧縮された絶縁ガスを流す絶縁ガス流路に含まれる。また、第３の実施形態と同様、可動接触子２１の中空部２１ａが熱ガス流路となることはないため、可動接触子２１に熱ガス吸込み孔２１ｂは形成されていない。

（開極動作）
以上のように構成された第４の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１の開極動作について、図９に示す閉路状態から図１０に示す開路状態に至るまでを説明する。図９に示す閉路状態において、外部から送られた開極指令によって操作機構５が始動して、可動接触子２１が固定接触子１１から開離し、アーク４０が発生するまでは、第１の実施形態と同様である。

開極動作が進むと、図１０に示すように、可動接触子２１の太筒部２１ｃが収容室３３の内部に入り込み、ピストン２５ａが図の右側に駆動する。したがって、吸込み室３１内部の絶縁ガスの圧力は周囲より低下する。その結果、アーク４０による熱ガスは、耐弧金属２４の通気孔２４ａから可動接触子２１に形成された貫通孔２８Ａへと入り、収容室３３を通って、可動シールド２３の隔壁２３ｂの熱ガス吸込み孔２３ｃを抜けて、吸込み室３１の内部に流れ込む。

また、ピストン２５ａが図の右側に駆動したことで、ピストン２５ａによって圧縮室３０Ａ内部の絶縁ガスが圧縮される。圧縮室３０Ａで圧縮された絶縁ガスは、操作ロッド２５の絶縁ガス吹出し孔２５ｂと、可動接触子２１の中空部２１ａと、耐弧金属２４の通気孔２４ａを通って、固定接触子１１側へと噴き出される。このような絶縁ガスの流れは、上記第３の実施形態と同様である。

（作用と効果）
第４の実施形態では、前記第３の実施形態と同じく、アーク４０による熱ガスを、圧縮室３０Ａから噴き出す絶縁ガスによって拡散、冷却し、且つ吸込み室３１Ａの内部に吸引することができる。このため、固定接触子１１と可動接触子２１の間に滞留する熱ガスを、確実に除去して絶縁性能を向上させることができ、高電圧用開閉器に要求される遮断責務を容易に達成することが可能である。

また、第４の実施形態においては、可動接触子２１の外周部と可動シールド２３の内周部との間に摺動パッキン２７を設置し、可動接触子２１には熱ガスを吸い込む流路となる貫通孔２８Ａを形成している。したがって、貫通孔２８Ａの数や径などを適宜選択することで、アーク４０の発生空間から吸込み室３１Ａへと吸込む熱ガスのガス量を、簡単に調整することができる。

しかも、第４の実施形態では、貫通孔２８Ａが、可動シールド２３の熱ガス吸込み孔２３ｄと向かい合って設けられているため、吸込み室３１Ａへ熱ガスをスムーズに流し込むことができる。したがって、固定接触子１１と可動接触子２１の間に滞留する熱ガスを、効率良く除去することが可能となる。

［他の実施形態］
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、可動接触子２１の外周部に沿って形成される隙間３０ａ、３３ａの寸法や可動接触子２１の形状や寸法、可動接触子２１に形成される貫通孔２８、２８Ａの数や形状、圧縮室３０、３０Ａ及び吸込み室３１、３１Ａの形状や大きさなどは、適宜選択可能である。

１…ガス絶縁開閉装置
２…圧力容器
３…可動軸
５…操作機構
１０…固定接触部子部
１１…固定接触部子
１２…固定接触子ベース
１３…固定シールド
２０…可動接触子部
２１…可動接触子
２１ａ…中空部
２１ｂ…熱ガス吸込み孔
２１ｃ…太筒部
２１ｄ…細筒部
２２…可動接触子ベース
２２ａ…圧力容器の内部空間
２２ｂ…吸気孔
２３…可動シールド
２３ａ…開口部
２３ｂ…隔壁
２３ｃ…熱ガス吸込み孔
２４…耐弧金属
２４ａ…通気孔
２５…操作ロッド
２５ａ…ピストン
２５ｂ…絶縁ガス吹出し孔
２６…集電接触子
２７…摺動パッキン
２８、２８Ａ…貫通孔
３０、３０Ａ…圧縮室
３１、３１Ａ…吸込み室
３２…バルブ
３２ａ…溝
３３…収容室
３０ａ、３３ａ…隙間
４０…アーク

Claims (12)

1. 絶縁ガスが密封される圧力容器と、
   前記圧力容器の内部に固定される固定接触子と、
   前記固定接触子の長手方向に対向配置される可動接触子と、
   前記圧力容器に固定される可動接触子ベースと、
   前記可動接触子ベースに固定され前記可動接触子の周囲を囲むように配置される可動シールドと、
   前記可動接触子に連結されピストンが固定される移動自在な操作ロッドと、
   前記操作ロッドを往復動させて前記固定接触子に前記可動接触子を離接させる操作機構と、
   を備えたガス絶縁開閉装置において、
   前記可動接触子および前記可動シールドに囲まれた部分に形成され開極動作時に前記可動接触子が入り込むことで内部の絶縁ガスが圧縮される圧縮室と、
   前記圧縮室で圧縮された絶縁ガスを前記圧縮室から前記固定接触子と前記可動接触子との間の空間にまで流す絶縁ガス流路と、
   前記可動接触子と前記ピストンと前記可動シールドに囲まれた部分に形成され前記固定接触子と前記可動接触子との間で発生したアークによって熱せられた熱ガスを吸い込む吸込み室と、
   を備えたガス絶縁開閉装置。
2. 前記可動接触子の外周部と前記可動シールドの内周部との間には、前記絶縁ガス流路となる隙間を設けた請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
3. 前記可動接触子の外周部と前記可動シールドの内周部との間には、摺動パッキンを設置し、
   前記可動接触子には前記絶縁ガス流路となる貫通孔を形成した請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
4. 前記可動接触子には、中空部と、当該中空部と前記吸込み室とを連通させる熱ガス吸込み孔とを形成した請求項１〜３のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
5. 前記可動シールドには、前記固定接触子寄りに前記圧縮室を形成すると共に隔壁を挟んで前記圧縮室の反対側に前記吸込み室を形成し、
   前記隔壁には開口部を設け、
   前記可動接触子は、外径の異なる二つの筒形部が一体的に形成された部材からなり、外径の異なる二つの筒形部のうち、太い径の方の筒形部を前記圧縮室へ収容可能に形成し、細い径の方の筒形部を前記隔壁の開口部に摺動自在に取り付けた請求項１〜４のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
6. 絶縁ガスが密封される圧力容器と、
   前記圧力容器の内部に固定される固定接触子と、
   前記固定接触子の長手方向に対向配置される可動接触子と、
   前記圧力容器に固定される可動接触子ベースと、
   前記可動接触子ベースに固定され前記可動接触子の周囲を囲むように配置される可動シールドと、
   前記可動接触子に連結されピストンが固定される移動自在な操作ロッドと、
   前記操作ロッドを往復動させて前記固定接触子に前記可動接触子を離接させる操作機構と、
   を備えたガス絶縁開閉装置において、
   前記可動シールドと前記ピストンと前記可動接触子ベースに囲まれた部分に形成され開極動作時に前記ピストンが移動することで内部の絶縁ガスが圧縮される圧縮室と、
   前記圧縮室で圧縮された絶縁ガスを前記圧縮室から前記固定接触子と前記可動接触子との間の空間にまで流す絶縁ガス流路と、
   前記可動シールドと前記可動接触子と前記ピストンに囲まれた部分に形成され前記固定接触子と前記可動接触子との間で発生したアークによって熱せられた熱ガスを吸い込む吸込み室と、
   を備えたガス絶縁開閉装置。
7. 前記可動接触子の外周部と前記可動シールドの内周部との間には、前記熱ガスを吸い込む隙間を設けた請求項６に記載のガス絶縁開閉装置。
8. 前記可動接触子の外周部と前記可動シールドの内周部との間には、摺動パッキンを設置し、
   前記可動接触子には前記吸込み室と連通する熱ガス吸込み孔を形成した請求項６に記載のガス絶縁開閉装置。
9. 前記可動接触子には中空部を形成し、
   前記操作ロッドには前記中空部と前記圧縮室とを連通させる絶縁ガス吹出し孔を形成した請求項６〜８のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
10. 前記可動シールドには、前記固定接触子寄りに前記可動接触子の一部を収容可能な収容室を形成すると共に隔壁を挟んで前記収容室の反対側に前記吸込み室を形成し、
    前記隔壁には前記熱ガスの吸込み孔および開口部を設け、
    前記可動接触子は、外径の異なる二つの筒形部が一体的に形成された部材からなり、外径の異なる二つの筒形部のうち、太い径の方の筒形部を前記収容室へ収容可能に形成し、細い径の方の筒形部を前記隔壁の開口部に摺動自在に取り付けた請求項６〜９のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
11. 前記可動接触子ベースには前記圧力容器の内部空間と前記圧縮室とを連通する吸気孔を形成し、
    前記吸気孔には前記圧縮室の圧力が前記圧力容器の内部空間の圧力よりも高くなると圧力差により当該吸気孔を塞ぐバルブを取り付けた請求項６〜１０のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
12. 前記可動接触子には前記固定接触子と接する部分に耐弧金属を取り付け、
    前記耐弧金属には前記中空部と連通する通気孔を形成した請求項１〜１１のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。

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