(57)【要約】【課題】アーク放電からの熱や光に対する耐アーク性を付与すべく充填した無機物が絶縁物の内部劣化や損耗を招くことがなく、また絶縁物の比誘電率を増加させることもなない耐アーク性絶縁物、及びその絶縁物を用いたガス遮断器を提供する。【解決手段】接触子間に発生するアークの近傍に配置される耐アーク性絶縁物は、フッ素系樹脂を母材とし、その表層に限って無機物のイオンを存在させる。この耐アーク性絶縁物を採用したガス遮断器１は、アーク放電６が発弧する空間に面して配置され、消弧性ガスを前記アーク放電６に向けて案内する絶縁ノズル７２を備え、その絶縁ノズル７２は、フッ素系樹脂を母材とし、その表層に限って無機物のイオンを存在させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触子間に発生するアークの近傍に配置される耐アーク性絶縁物であって、
フッ素系樹脂を母材とし、その表層に限って無機物のイオンが存在すること、
を特徴とする耐アーク性絶縁物。
【請求項２】
全面又はアークとの対向面の表層に限って前記無機物のイオンが存在すること、
を特徴とする請求項１記載の耐アーク性絶縁物。
【請求項３】
前記フッ素系樹脂は、ポリ四フッ化エチレン樹脂、又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体であること、
を特徴とする請求項１又は２記載の耐アーク性絶縁物。
【請求項４】
前記無機物のイオンは、Ｂ（ホウ素）単一元素又はＢ（ホウ素）を含む分子化合物から生成されるイオンであること、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の耐アーク性絶縁物。
【請求項５】
前記無機物のイオンは、Ｔｉ（チタン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｅ（セリウム）の何れかの単一元素又はこれらの何れかを含む分子化合物から生成されるイオンであること、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の耐アーク性絶縁物。
【請求項６】
消弧性ガスが充填された空間に配置され、相対移動による開離により電流を遮断する第１の接触子部及び第２の接触子部と、
前記第１の接触子部及び第２の接触子部に各々設けられ、前記遮断の過程で接触子間にアークが発弧する第１のアーク接触子及び第２のアーク接触子と、
前記アーク放電が発弧する空間に面して配置され、前記消弧性ガスを前記アーク放電に向けて案内する絶縁ノズルと、
を備え、
前記絶縁ノズルは、フッ素系樹脂を母材とし、その表層に限って無機物のイオンが存在すること、
を特徴とするガス遮断器。
【請求項７】
前記絶縁ノズルは、前記アークと対向する面の一部又は全部の表層に限って前記無機物のイオンが存在すること、
を特徴とする請求項６記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記フッ素系樹脂は、ポリ四フッ化エチレン樹脂、又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体であること、
を特徴とする請求項６又は７記載のガス遮断器。
【請求項９】
前記無機物のイオンは、Ｂ（ホウ素）単一元素又はＢ（ホウ素）を含む分子化合物から生成されるイオンであること、
を特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項１０】
前記無機物のイオンは、Ｔｉ（チタン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｅ（セリウム）の何れかの単一元素又はこれらの何れかを含む分子化合物から生成されるイオンであること、
を特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アーク放電の熱及び光に曝される耐アーク性絶縁物、及びこの耐アーク性絶縁物を備えてアーク放電の消弧により電流遮断を完了させるガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス遮断器は、発電所で多く使用されており、線路の地絡故障や線間短絡故障等の際、送電系統や配電系統を保護するために高電流を遮断する。そのため、構造簡易にして信頼度が高く、かつ優れた遮断能力が要求される。
【０００３】
その構造は、消弧性ガスを充填させた密閉容器内に機械的に開閉可能な電気接点を配置し、通電時には両者の接触状態に保つことで通電を行ない、電流遮断時には電気接点を開離させ、遮断途中に発生するアーク放電に対しては消弧性ガスの吹き付けにより消滅させることで、電流の遮断に至る。
【０００４】
アーク放電に対する消弧性ガスの吹き付けは、アーク放電の熱エネルギーによる消弧性ガスの熱膨張作用や機械的圧縮作用により蓄圧空間内を昇圧して消弧性ガスのガス流を発生させ、そのガス流を絶縁ノズルによりアーク放電へ案内することにより実現される。絶縁ノズルは、アーク放電が発弧するアーク空間を閉じ込め、蓄圧空間で圧縮されて噴流となった消弧性ガスを効率よくアーク放電に吹き付けるためのガス流路を確保できるように適正な形状が採用されている。
【０００５】
すなわち、絶縁ノズルは、その役割と引き換えにアーク放電の熱や紫外線を多量に含む光に直接的に曝されるといった過酷な条件下で使用されている。そこで、絶縁ノズルには、アーク放電を閉じ込めるための絶縁性能、アーク放電の熱や光に対する耐熱性や耐候性といった耐アーク性が要求される。
【０００６】
一般的には、絶縁ノズルは、フッ素系樹脂が使用されてきた。しかし無充填のフッ素系樹脂を用いた場合、遮断時のアーク放電から照射される多量の紫外線により、フッ素樹脂内部で分解し、導電物である炭化物が生成されるため、接触子間の絶縁性能を著しく低下させてしまう。
【０００７】
また、樹脂の内部炭化で発生したガスが内部から樹脂表面に向かって噴出し、フッ素系樹脂が吹き飛ばされる現象が起きるため、樹脂表面に著しい凹凸が形成されてしまい、絶縁ノズルの機械的強度が大幅に低下してしまう。
【０００８】
そこで、良好な耐アーク性を絶縁ノズルに付与するためには、特許文献１等で開示されているように、フッ素系樹脂に窒化ホウ素を充填していた。窒化ホウ素は、アーク放電から出射する光を反射させることで、フッ素系樹脂内部への進入を阻止し、絶縁ノズルの内部劣化を防ぐことができる。特許文献２等のように、同様の効果を目的として窒化ホウ素以外の無機物を充填する場合もある。
【０００９】
図６は、従来製法によりフッ素系樹脂に窒化ホウ素を充填して構成されてなる絶縁ノズル７２の部分拡大断面図である。図６に示すように、従来の絶縁ノズル７２は、フッ素系樹脂と窒化ホウ素とを混合した後に焼成する方法により製造されており、絶縁ノズル７２の内部全体に窒化ホウ素を存在させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２５８１６０６号
【特許文献２】特開２００７−５６２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の絶縁ノズルの製法によっては、フッ素系樹脂に窒化ホウ素を充填することによって、未充填のものよりも色が白くなり、光の反射率が高くなっていた。フッ素系樹脂に窒化ホウ素を１重量％〜１０重量％充填した材料があるが、窒化ホウ素が高い熱伝導率を有することから、窒化ホウ素を充填したフッ素系樹脂の熱伝導率が高くなり、アーク熱の伝導範囲が拡大し、フッ素系樹脂の損耗が増加させていた。
【００１２】
更にフッ素系樹脂に窒化ホウ素等の無機物を充填することにより、ノズル全体の比誘電率が大きくなり、電極間の電界分布において、ノズル材料と絶縁ガスの比誘電率の比率で絶縁ガス側に電位分担が集中し、電極間の絶縁特性が低下させていた。例えば、フッ素系樹脂がＰＴＦＥの場合、比誘電率は約２．１であるが、窒化ホウ素の比誘電率は約４である。
【００１３】
そのため、絶縁ノズルの耐アーク性を高めるべく充填されていた無機物が寧ろ内部劣化や絶縁性能の低下を増進させてしまう場合があった。
【００１４】
本発明は、以上の問題点を解決するために提案されたものであり、アーク放電からの熱や光に対する耐アーク性を付与すべく充填した無機物が絶縁物の内部劣化や損耗を招くことがなく、また絶縁物の比誘電率を増加させることもない耐アーク性絶縁物、及びその絶縁物を用いたガス遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、実施形態の耐アーク性絶縁物は、接触子間に発生するアークの近傍に配置される耐アーク性絶縁物であって、フッ素系樹脂を母材とし、その表層に限って無機物のイオンが存在すること、を特徴とする。
【００１６】
また、この耐アーク性絶縁物を採用したガス遮断器は、消弧性ガスが充填された空間に配置され、相対移動による開離により電流を遮断する第１の接触子部及び第２の接触子部４と、前記第１の接触子部及び第２の接触子部４に各々設けられ、前記遮断の過程で接触子間にアークが発弧する第１のアーク接触子及び第２のアーク接触子と、前記アーク放電が発弧する空間に面して配置され、前記消弧性ガスを前記アーク放電に向けて案内する絶縁ノズルと、を備え、前記絶縁ノズルは、フッ素系樹脂を母材とし、その表層に限って無機物のイオンが存在すること、を特徴とする。
【００１７】
無機物のイオンとしては、紫外線領域の光に限定して対抗するためのイオンであり、Ｂ（ホウ素）単一元素又はＢ（ホウ素）を含む分子化合物から生成されるイオン、Ｔｉ（チタン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｅ（セリウム）の何れかの単一元素又はこれらの何れかを含む分子化合物から生成されるイオンであるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るガス遮断器の構成を示し、ガス遮断器の軸に沿った断面図である。
【図２】本実施形態に係るガス遮断器の絶縁ノズルの一例を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係るガス遮断器の絶縁ノズルの他の例を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係るガス遮断器の遮断過程を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係るガス遮断器の遮断課程での絶縁ノズルの状態を示す部分拡大断面図である。
【図６】従来のガス遮断器における遮断課程での絶縁ノズルの状態を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示すガス遮断器１は、線路の地絡故障や線間短絡故障の際に送電系統や配電系統を保護すべく高電流を遮断するものであり、消弧性ガスが充填された密閉容器２内に、電気接点である第１の接触子部３と第２の接触子部４を対向配置し、両者を相対的に接離させることで電流の導通又は遮断を切り換える装置である。
【００２０】
密閉容器２は、接地された金属又は碍子の円筒容器であり、内部に充填される消弧性ガスは、アーク放電６を消滅させる消弧性能及び電気絶縁性能に優れたガスである。消弧性ガスは、例えば、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）、又はＣＯ２ガス、ＣＦ３Ｉガス等のＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の低いガスであり、これら単体又は混合ガスが用いられる。
【００２１】
第１の接触子部３は密閉容器２内に固定された固定接触子部、第２の接触子部４は操作ロッド８の押し引きに応じて軸方向に進退可能な可動接触子部である。但し、第１の接触子部３と第２の接触子部４が相対的に接離する方式であれば、第１の接触子部３も可動接触子部とするデュアルモーション機構を採用し、互いに接近又は離反するようにしてもよい。
【００２２】
第１の接触子部３と第２の接触子部４には、それぞれ、電流を導通させる接点となる固定通電接触子３１と可動通電接触子４１とが対向配置され、またアーク放電を発弧させる固定アーク接触子３２と可動アーク接触子４２とが対向配置されている。
【００２３】
固定通電接触子３１と可動通電接触子４１とを接触させると電流が導通し、離反させる電流が遮断される。可動アーク接触子４２と固定アーク接触子３２も電流導通時には接触しており、電流遮断の過程ではアーク放電６の発弧を引き受ける。アーク放電６の消弧は、第２の接触子部４が備えるパッファ機構７による消弧性ガスのアーク放電６への吹き付けに援護されて電流零点で実現する。
【００２４】
パッファ機構７は、熱膨張作用若しくは機械的圧縮作用によって消弧性ガスを昇圧するパッファ室７１と、昇圧された消弧性ガスのガス流をアーク放電６へ案内する絶縁ノズル７２により構成されている。絶縁ノズル７２は、アーク放電６が発生するアーク空間９を囲むように配置されており、アーク放電６を絶縁ノズル７２内に閉じ込めるための絶縁性とともに、アーク放電６の熱及び光に対する耐熱性及び耐候性、即ち耐アーク性が要求される。
【００２５】
そこで、絶縁ノズル７２は、図２又は３に示すように、フッ素系樹脂を母材７２ａとしつつ、紫外線が透過可能な表層に限って無機紫外線遮蔽材料層７２ｂが形成されている。形成方法はイオン注入が好ましく、表層とは、アーク放電６から照射される紫外線が透過し易い深さまでをいう。また、無機紫外線遮蔽材料層７２ｂを形成する範囲は、図２に示すように絶縁ノズル７２の全表層であってもよいし、図３に示すようにアーク空間９に面してアーク放電６に直接曝される表層に限定して形成するようにしてもよい。
【００２６】
この絶縁ノズル７２は、一旦、フッ素系樹脂の焼成により母材７２ａを作成してから、焼成後の母材７２ａの表層に対して無機紫外線遮蔽材料をイオンとして注入する。無機紫外線遮蔽材料としては、耐熱性、耐薬品性を有する物質が好ましい。
【００２７】
フッ素系樹脂の具体例としては、特に、ポリ四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体が好ましい。ポリ四フッ化エチレン樹脂の融点は約３２７℃であり、また、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体の融点は約３０２〜３１０℃であり、これらはフッ素系樹脂の中でも高い耐熱性を有しているからである。
【００２８】
ポリ四フッ化エチレン樹脂は、更に、溶融時の粘度が高く、溶融しても元の形状を維持できるという特徴がある。このため、ポリ四フッ化エチレン樹脂を母材７２ａとする絶縁ノズル７２をアークに対して適切な距離を確保して配置すれば、アーク放電６により加熱されても、熱による変形を防ぐことができる。
【００２９】
さらに、ポリ四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体は、加熱分解時に、高分子を構成する単位構造分子となってガス化するため、炭化物が残らず、導電性物質の生成による絶縁性能の低下が起きにくいという利点がある。加えて、分解ガス化する際に多量のエネルギーを消費することによって冷却効果が発揮され、ポリ四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体自体を保護する効果も得られる。
【００３０】
無機紫外線遮蔽材料は、アーク放電６から発生した光のうち、フッ素系樹脂の炭化に関与する紫外領域の光を吸収することにより、樹脂内部での炭化物の形成を抑制し、内部に発生したガスによってフッ素系樹脂が吹き飛ばされるという現象を防ぐことにより、絶縁性能の低下を抑える。
【００３１】
このような無機紫外線遮蔽材料としては、適切な波長の光を吸収する特性を重視して選択される。つまり、内部炭化に関与する紫外線波長領域の光を主に吸収し、それ以外の光を吸収しない材料を選択することが好ましい。紫外線波長領域の光以外については非吸収とすれば、吸収による不要な熱の発生を防止でき、母材７２ａを不要に熱に曝すことを阻止できるためである。
【００３２】
具体的には、Ｂ（ホウ素）単一元素またはＢ（ホウ素）を含む分子化合物７３、Ｔｉ（チタン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｅ（セリウム）いずれかの単一元素またはそれらのいずれかを含む分子化合物７３が考えられる。例えば、ＢＮ（窒化ホウ素）などがあげられる。
【００３３】
無機紫外線遮蔽材料を母材７２ａの表層に存在させるためには、母材７２ａ焼成後のイオン注入が有効である。イオン注入とは、物質のイオンをフッ素系樹脂に注入する加工方法である。母材７２ａであるフッ素系樹脂の構成元素とは別の元素または分子化合物を注入することにより、物質に化学的変化、構造的な変化を与える。
【００３４】
打ち込まれるイオンは、加速器で与えられる運動エネルギーを変化させることにより注入深さを制御することができ、表層にこれら無機紫外線遮蔽材料層７２ｂを形成することができる。注入深さは、アーク放電６からの紫外線が到達可能な範囲を限度とし、それ以上の深さには無機紫外線遮蔽材料を極力存在させないようにする。熱伝導率や導電率の高い無機紫外線遮蔽材料を微量にできれば、絶縁ノズル７２全体の熱伝導度の低下や絶縁性能の向上を実現できる。
【００３５】
（適用例）
図１に戻り、この絶縁ノズル７２を備えるガス遮断器１の一例を説明する。第１の接触子部３と第２の接触子部４の各部品は、密閉容器２の軸と概ね同軸の円筒形状若しくは円柱形状を有する。以下、軸とは、密閉容器２や第１の接触子部３や第２の接触子部４が有する同軸をいう。また、先端とは、第１の接触部の部品については第２の接触子部４側、第２の接触子部４の部品については第１の接触子部３側をいう。
【００３６】
まず、操作ロッド８は、第２の接触子部４の中心軸に設置され、軸方向に延設されており、第１の接触子部３とは反対側に延びている。この操作ロッド８は、図示しない駆動機構に取り付けられており、駆動機構による軸方向の押出力又は引込力を第２の接触部に伝達させることで、第２の接触子部４を引き連れて軸方向に進退させる。
【００３７】
可動通電接触子４１は、第２の接触子部４に配置される。この可動通電接触子４１は、第２の接触子部４の最外周に沿った筒壁を有する内部中空の円筒形状の導電体であり、固定通電接触子３１に対して進退可能となっている。
【００３８】
一方、固定通電接触子３１は、第１の接触子部３に配置される。この固定通電接触子３１は、第１の接触子部３の最外周に沿った筒壁を有する内部中空の円筒形状の導電体であり、密閉容器２内に固定されて不動となっている。
【００３９】
固定通電接触子３１の先端は、筒回りが内側に向かって膨出しており、最狭径が形成されている。可動通電接触子４１は、筒径が固定通電接触子３１よりも一回り小さく、固定通電接触子３１の最狭径と外径が一致している。そのため、第１の接触子部３と第２の接触子部４とが互いの先端が重なり合う位置に存在する際は、可動通電接触子４１が固定通電接触子３１の筒内に挿入され、可動通電接触子４１と筒外表面と固定通電接触子３１の筒内表面とが内接する。
【００４０】
可動アーク接触子４２は、第２の接触子部４に配置され、可動通電接触子４１の筒壁に包囲されるように、当該可動通電接触子４１の筒内に位置する。この可動アーク接触子４２は、第２の接触子部４の最内周に沿った筒壁を有する内部中空の円筒形状の導電体であり、操作ロッド８の頭部に立設することで、固定アーク接触子３２に対して進退可能となっている。
【００４１】
一方、固定アーク接触子３２は、第１の接触子部３に配置され、固定通電接触子３１の筒壁に包囲されるように、当該固定通電接触子３１の筒内に位置する。この固定アーク接触子３２は、軸に沿って延びる内部中実の円柱形状の導電体であり、密閉容器２内に固定されて不動となっている。
【００４２】
可動アーク接触子４２の先端は開口しており、その先端は円周方向に分割されて先割れし、指状に形成されている。また、その先端は、筒回りが内側に向かって膨出しており、最狭径が形成されている。固定アーク接触子３２は、可動アーク接触子４２よりも一回り小さく、可動アーク接触子４２の開口と外径が同一若しくは若干大きい。そのため、第１の接触子部３と第２の接触子部４とが互いの先端が重なり合う位置に存在する際は、固定アーク接触子３２が可動アーク接触子４２の筒内に挿入され、固定アーク接触子３２と柱外表面と可動アーク接触子４２の筒内表面とが内接する。
【００４３】
第１の接触子部３と第２の接触子部４との相対的な離反の際には、固定アーク接触子３２が可動アーク接触子４２の筒内から抜けて開離し、先端同士を繋ぐようにアーク放電６が発生する。このアーク放電６が発生する空間をアーク空間９と呼ぶ。
【００４４】
パッファ室７１は、第２の接触子部４に配置され、可動通電接触子４１と可動アーク接触子４２とに囲まれる容積可変のバームクーヘン形の蓄圧空間である。このパッファ室７１は、可動のシリンダ部７１ａと不動のピストン部７１ｂにより形成され、シリンダ部７１ａのピストン部７１ｂへの接近により、パッファ室７１の全長が減少し、それに伴って容積が減少する。
【００４５】
すなわち、シリンダ部７１ａは、固定通電接触子３１の筒壁でなる円筒であり、シリンダヘッドは、可動通電接触子４１の先端部が円周全域に亘って内側へ膨出することで、中心に大きな開口を有するように形成されている。ピストン部７１ｂは、密閉容器２内に位置が固定されて、シリンダ部７１ａの後部に嵌め込まれたドーナツ板であり、外周はシリンダ部７１ａの内壁と全周に亘り摺動自在に当接している。
【００４６】
シリンダヘッドの開口は、可動アーク接触子４２の外径よりも十分に大きく、可動アーク接触子４２は、この開口から固定アーク接触子３２に向けて突出している。シリンダヘッドの開口縁と可動アーク接触子４２の外表面との間は、パッファ室７１からアーク空間９へ通じる環状の噴出孔７１ｃとなる。
【００４７】
尚、操作ロッド８との境界に位置する可動アーク接触子４２の基端には、周面に沿ってパッファ室７１へ至る複数の連通孔が形成されている。
【００４８】
絶縁ノズル７２は、シリンダ部７１ａのシリンダヘッドに内縁に沿って取り付けられ、第１の接触子部３側に延びる筒状の耐アーク性絶縁物であり、パッファ室７１から噴出する消弧性ガスのアーク空間９へのガス流路を形成している。すなわち、パッファ室７１からの噴出孔７１ｃは、この絶縁ノズル７２の基端に位置し、絶縁ノズル７２は、可動アーク接触子４２の先端を収容するまで延び、アーク空間９を内側へ閉じ込めている。その形状は、アーク空間９へ向けてガス流が加速するように、可動アーク接触子４２の前方へ向けて窄んでいる。
【００４９】
（作用効果）
以上の構成を有するガス遮断器１では、次のようにして電流遮断を行う。電流導通時においては、固定通電接触子３１の筒内に可動通電接触子４１が挿入され、固定通電接触子３１の筒内表面に可動通電接触子４１の外表面が内接している。第２の接触子部４は操作ロッド８により第１の接触子部３へ向かって押し込まれているためである。このとき、固定アーク接触子３２も可動アーク接触子４２も接触しており、両者間にアーク放電６は発弧していない。
【００５０】
ここで、線路の地絡故障や線間短絡故障が生じ、ガス遮断器１に対して開極指令が入力されると、図４に示すように、操作ロッド８が図示しない駆動機構によって後退方向に引き込まれ、操作ロッド８に引き摺られるように、第２の接触子部４全体がピストン部７１ｂを除いて第１の接触子部３と離れる方向に軸に沿って後退する。
【００５１】
この第２の接触子部４の第１の接触子部３に対する離反によって、可動通電接触子４１は固定通電接触子３１から抜けて両者の開離が始まる。続いて、固定アーク接触子３２も可動アーク接触子４２から抜け、両者の間に生じたアーク空間９にアーク放電６が発弧する。
【００５２】
また、パッファ室７１は、操作ロッド８の後退による機械的な作用により、その容積を減少させ、その内部の消弧性ガスを圧縮する。詳細には、シリンダ部７１ａがピストン部７１ｂに近づく方向に移動する。ピストン部７１ｂは位置が固定されているため、パッファ室７１の全長は減少し、そのためにパッファ室７１の容積が減少する。パッファ室７１の容積減少に伴う圧力上昇により、パッファ室７１内に存在する消弧性ガスは、噴出孔７１ｃから噴出し、絶縁ノズル７２と可動アーク接触子４２との間に形成されたガス流路を通ってアーク空間９に至り、アーク放電６に吹き付ける。
【００５３】
アーク放電６に達した消弧性ガスはアーク放電６により加熱されて熱膨張し、一部は可動アーク接触子４２の筒内を駆け抜け、可動アーク接触子４２の基端に形成された連通孔からパッファ室７１へ入室する。そのため、パッファ室７１の内部は更に熱により更に昇圧され、アーク放電６には更なる強烈な流速を有する消弧性ガスが吹き付けられる。
【００５４】
そして、遮断動作が進み、可動アーク接触子４２と固定アーク接触子３２とが十分に開離し、電流零点を迎えると、アーク放電６が消弧され、電流の遮断に至る。
【００５５】
図５に示すように、このような遮断動作の過程では、アーク空間９を内包している絶縁ノズル７２は、アーク放電６による熱と紫外線を多く含む光とに曝される。但し、この絶縁ノズル７２は、紫外線領域の光が侵入する表層に限って、イオン注入により無機紫外線遮蔽材料を含有させている。
【００５６】
そのため、紫外線の影響を受ける絶縁ノズル７２の表層については、無機紫外線遮蔽材料が其の紫外線を吸収することによって保護される。すなわち、紫外線によるフッ素系樹脂の分解及び導電性を有する炭化物の生成を抑制され、絶縁ノズル７２の絶縁性能は維持される。
【００５７】
また、炭化物の生成が抑制されれば、フッ素系樹脂内部で生じた炭化物ガスによる絶縁ノズル７２表面の吹き飛ばしが起こらなくなるため、表面に著しい凹凸が形成されることはなく、絶縁ノズル７２の機械的強度も維持される。
【００５８】
そして、この絶縁ノズル７２では、無機紫外線遮蔽材料が表層に限って存在しているため、絶縁ノズル７２全体に対する熱伝導領域は極僅かとなり、絶縁ノズル７２の耐熱性が向上する。すなわち、無機材料が光や熱を吸収することによって生じるフッ素系樹脂の分解、気化、散逸も低減され、絶縁ノズル７２の損耗も抑制できる。
【００５９】
更には、無機紫外線遮蔽材料の充填量は微量となるため、絶縁ノズル７２の比誘電率をフッ素系樹脂とほぼ同程度にでき、可動アーク接触子４２と固定アーク接触子３２との間の電界分布において、消弧性ガス側に電位分担が集中することはなく、これら接触子間の絶縁特性を維持することができる。
【００６０】
また、ホウ素、チタン、亜鉛、コバルト、ニッケル、セリウムの何れかの単一元素又はこれらの何れかを１以上含む分子化合物７３を無機紫外線遮蔽材料に選択することにより、紫外線波長領域以外の光は殆ど吸収せずに透過している。そのため、光や熱を必要以上に吸収することはなく、無機材料が光や熱を吸収することによって生じるフッ素系樹脂の分解、気化、散逸も低減され、絶縁ノズル７２の損耗も更に抑制できる。
【００６１】
以上のように、従来は、アーク放電６から照射される紫外線による絶縁性能の低下及び損耗から絶縁ノズル７２を保護するために充填されていた無機材料が寧ろ絶縁性能の低下や損耗を招いていたが、本実施形態のガス遮断器１ではその様な事態は発生しづらくなり、絶縁ノズル７２の長寿命化を達成することができ、更にはコンパクト化に寄与することができる。
【００６２】
（その他の実施の形態）
本明細書においては、本発明に係る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、提示した実施形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。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。
【００６３】
例えば、本実施形態では、絶縁ノズル７２を例に採り説明したが、アーク放電６の熱や光に直接的又は間接的に曝されつつも絶縁性が要求される耐アーク性絶縁物であれば、絶縁ノズル７２に限らず適用可能であり、フッ素系樹脂を母材７２ａとし、その表層に限って無機物のイオンを存在させればよく、好ましくは無機紫外線遮蔽材料をイオン注入すればよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  ガス遮断器
２  密閉容器
３  第１の接触子部
３１  固定通電接触子
３２  固定アーク接触子
４  第２の接触子部
４１  可動通電接触子
４２  可動アーク接触子
６  アーク放電
７  パッファ機構
７１  パッファ室
７１ａ  シリンダ部
７１ｂ  ピストン部
７１ｃ  噴出孔
７２  絶縁ノズル
７２ａ  母材
７２ｂ  無機紫外線遮蔽材料層
７３  分子化合物
８  操作ロッド
９  アーク空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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