(57)【要約】【課題】開極速度の向上を抑制しつつ良好な小電流遮断性能を得ることができるガス遮断器を提供する。【解決手段】絶縁ガイド３６の開口部３６ａの内周部は対向アーク接触子１１の外周部と摺動接触するようになっている。絶縁ガイド３６の開口部３６ａの内周部と対向アーク接触子１１の外周部との接触は、遮断動作過程で可動アーク接触子２１及び対向アーク接触子１１の開離した後まで維持されるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスが充填された密閉容器内に、第１接触子部及び第２接触子部を対向して配置し、
前記第１接触子部及び前記第２接触子部にはそれぞれ、第１アーク接触子及び第２アーク接触子を配置し、
前記第１アーク接触子及び前記第２アーク接触子は、通常運転時は接触導通状態にあり、遮断動作時は開離するように構成し、
前記第１アーク接触子及び前記第２アーク接触子が開離したときの両アーク接触子間にはアークが発生し、
前記第１接触子部には、遮断動作過程において前記アーク空間からの熱的昇圧作用もしくは機械的圧縮作用により蓄圧され前記アークを消弧せしめるガス流を発生する蓄圧空間を、少なくとも１つ形成し、
前記第１接触子部には前記蓄圧空間から前記アークへ前記ガス流を吹き付ける絶縁ノズルを設けたガス遮断器において、
前記絶縁ノズルの内部には、前記第１アーク接触子を囲むようにして中空の絶縁ガイドを設置し、
前記絶縁ガイドは開口部を有し、
前記開口部の内周部は、前記第２アーク接触子の外周部に対して、遮断動作過程で前記第１アーク接触子及び前記第２アーク接触子が開離した後も摺動接触するように構成したことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
遮断動作過程で、前記第１アーク接触子及び前記第２アーク接触子の動作行程距離をＬ１、前記絶縁ガイド及び前記第２アーク接触子の動作行程距離をＬ２、遮断器の定格電圧をＥと定義したとき、Ｌ２−Ｌ１＞０．０３×Ｅとなるように構成したことを特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記絶縁ガイドの開口部の少なくとも一部を、前記絶縁ガイドの母材の誘電率よりも誘電率が高い複合材もしくは傾斜材で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記開口部の一部に、前記絶縁ガイドの硬度よりも硬度が高いリング状部材を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記開口部の一部に、浮遊電位となるリング状の電極を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記開口部の一部に、リング状の耐弧材料部材を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項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小電流から大電流まで遮断可能な大容量のガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統には消弧性ガスを封入したガス遮断器が設けられている。ガス遮断器には接離自在な２つの接触子部が対向して配置されており、各接触子部には開離時にアークが発生するアーク接触子が設けられている。ガス遮断器のタイプとして、２つの接触子部の一方に少なくとも１つの蓄圧空間が形成されたものが知られている。
【０００３】
蓄圧空間内の消弧性ガスは、ガス遮断器の遮断動作過程で機械的圧縮作用によって蓄圧され、さらには遮断動作過程で発生するアークの熱的昇圧作用によって蓄圧される。蓄圧された消弧性ガスは、蓄圧空間に接続された絶縁ノズルを介して、蓄圧空間からアークへと吹き付けられるガス流となる。
【０００４】
ガス遮断器にて事故電流等の大電流を遮断すると、アーク接触子間には数ｋＡオーダー以上の大電流アークが発生する。このとき、開離するアーク接触子間の距離が十分開いて適切なガス流路が形成され、且つアークへのガス流の吹きつけ圧力が十分に蓄圧された状態を整えられてからでないと、たとえ電流零点を迎えたとしても、大電流アークは消弧されない。
【０００５】
これに対して、ガス遮断器が進み小電流等の小電流を遮断する場合は、アーク接触子間に発生するアークは数百Ａ以下程度の小電流アークに過ぎない。そのため、アーク接触子部同士の開離直後に微弱なガス流が吹きつけられるだけで、電流零点を迎えれば簡単にアークは消弧される。電流位相によっては、接触子部間に発生するアークの継続時間は限りなく０に近くなるので、アーク接触子同士が開離しただけでアークが消弧される。
【０００６】
つまり、ガス遮断器が小電流を遮断する場合、アーク接触子間の距離が極めて小さい状態でもアークが消弧され得る。その結果、距離の近い接触子部間に対して系統から回復電圧が印加される。この回復電圧により、アーク接触子間に絶縁破壊が発生して再点弧を引き起こすと、大きな過電圧が発生するおそれがある。再点弧とは、商用周波電圧において、電流零点後、４分の１周期以上の時間経過した後にアーク接触子間に生ずる絶縁破壊現象である。
【０００７】
近年、ガス遮断器の小型化が進み、アーク接触子の径が小さくなってアーク接触子間の電界は厳しさを増しており、アーク接触子間で再点弧が発生しやすい状況にある。再点弧を防ぐために、ガス遮断器は速やかな絶縁回復特性を持つ必要がある。例えば、速やかな絶縁回復特性を阻害する要因として、ガス流に起因するアーク接触子先端近傍での圧力及び密度の低下（以下、「ガス流の圧力・密度の低下」と呼ぶ）が挙げられる。そこで、特許文献１−４では、ガス流をアークに吹き付ける絶縁ノズルの形状を改良することで、ガス流の圧力・密度の低下を防ぎ、これにより、速やかな絶縁回復特性を実現しようとしている。
【０００８】
また、特許文献５−８では、アーク接触子間の開極速度を向上させることによって、速やかな絶縁回復特性を実現しようとしている。例えば、特許文献５や６では、リンク機構等を用いて、特に速やかな絶縁回復が要求されるアーク接触子開離直後の開極速度を向上させている。
【０００９】
特許文献７や８は、いわゆるデュアルモーション機構を用いた技術である。デュアルモーション機構とは、対向する２つのアーク接触子同士を互いに反対向きに駆動する機構であり、遮断動作過程で２つのアーク接触子が両方とも離れる方向に駆動するようになっている。これにより、各アーク接触子の絶対速度を抑えつつ、両アーク接触子間の相対的な開極速度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２０３３９５号公報
【特許文献２】特開平７−３２０６１２号公報
【特許文献３】特開平５−１３５６６８号公報
【特許文献４】特開５−７４２８６号公報
【特許文献５】特開２００３−２１７４０８号公報
【特許文献６】特開２００４−５５４２０号公報
【特許文献７】特開２００３−１０９４７６号公報
【特許文献８】特開平５−２５０９６７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、アーク接触子間の開極速度を向上させたガス遮断器では、アーク接触子の開極速度を向上させるために、大きな操作エネルギーを出力する操作機構部が必要となる。さらに、アーク接触子の開極速度を向上させる専用の機構も不可欠となり、部品点数が増加した。その結果、機器の大型化が進みコストが高騰するといった不具合が生じた。そこで従来からのガス遮断器では、開極速度の向上を抑制することが要請されていた。
【００１２】
また、蓄圧空間を有するガス遮断器にて小電流を遮断する場合、蓄圧空間の圧力上昇は微弱であって、前述したガス流の圧力・密度低下という問題は無視できる程度である。そのため、絶縁ノズルの形状によってガス流の圧力・密度低下を防止する従来技術は、小電流遮断時には有効性が必ずしも高くない。
【００１３】
しかも、蓄圧空間における蓄圧依存度に関しては、近年、機械的圧縮作用による蓄圧依存度は低下し、アークの熱的昇圧作用を用いた蓄圧依存度の寄与が増加する傾向にある。このため、蓄圧空間の圧力上昇は、大電流遮断時には大きく、小電流遮断時には小さくなり、優れた小電流遮断性能を確保することは難しくなっていた。
【００１４】
本発明の実施形態は、以上のような従来技術の課題を解決するために提案されてものであり、その目的は、開極速度の向上を抑制しつつ良好な小電流遮断性能を得ることができる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、本発明の実施形態は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に、第１接触子部及び第２接触子部を対向して配置し、前記第１接触子部及び前記第２接触子部にはそれぞれ、第１アーク接触子及び第２アーク接触子を配置し、前記第１アーク接触子及び第２アーク接触子は、通常運転時は接触導通状態にあり、遮断動作時は開離するように構成し、前記第１アーク接触子及び第２アーク接触子が開離したときの両アーク接触子間にはアークが発生し、前記第１接触子部には、遮断動作過程において前記アーク空間からの熱的昇圧作用もしくは機械的圧縮作用により蓄圧され前記アークを消弧せしめるガス流を発生する蓄圧空間を、少なくとも１つ形成し、前記第１接触子部には前記蓄圧空間から前記アークへ前記ガス流を誘導して吹き付ける絶縁ノズルを設けたガス遮断器において、次のような構成を有している。
【００１６】
（１）前記絶縁ノズルの内部には、前記第１アーク接触子を囲むようにして中空の絶縁ガイドを設置する。
（２）前記絶縁ガイドは開口部を有する。
（３）前記開口部の内周部は、前記第２アーク接触子の外周部に対して、遮断動作過程で前記第１アーク接触子及び前記第２アーク接触子が開離した後も摺動接触するように構成する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態にて遮断動作前の投入状態を示す断面図。
【図２】第１の実施形態にて遮断動作前の投入状態を示す拡大断面図。
【図３】第１の実施形態にて遮断動作途中状態を示す拡大断面図。
【図４】第１の実施形態にて遮断動作途中状態を示す拡大断面図。
【図５】第１の実施形態にて遮断動作途中状態を示す拡大断面図。
【図６】第１の実施形態にて対向アーク接触子と絶縁ガイドの開離した状態を示す拡大断面図。
【図７】第１の実施形態にて遮断動作の完了した状態を示す断面図。
【図８】進み小電流遮断時の絶縁回復特性とトラベルの関係を示すグラフ。
【図９】従来のガス遮断器にて進み小電流遮断時の絶縁回復特性と回復電圧の関係を示すグラフ。
【図１０】第１の実施形態にて進み小電流遮断時の絶縁回復特性と回復電圧の関係を示すグラフ。
【図１１】第１の実施形態にて進み小電流遮断時の絶縁回復特性と回復電圧の関係を示すグラフ。
【図１２】第２の実施の形態にて遮断動作前の投入状態を示す拡大断面図。
【図１３】第２の実施の形態にて遮断動作の進んだ状態を示す拡大断面図。
【図１４】第２の実施の形態にて遮断動作の進んだ状態を示す拡大断面図。
【図１５】第３の実施の形態にて遮断動作の進んだ状態を示す拡大断面図。
【図１６】第３の実施の形態の変形例にて遮断動作の進んだ状態を示す拡大断面図。
【図１７】第４の実施の形態にて遮断動作の進んだ状態を示す断面図。
【図１８】第５の実施の形態にて遮断動作の進んだ状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下には、本発明の実施形態によるガス遮断器の複数の実施形態について、図１−図１８を参照して具体的に説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１−図７は第１の実施形態を示す断面図である。図１及び図２は遮断動作前の投入状態、図３は遮断動作途中状態、図４は遮断動作が進行してアーク接触子が開離した直後の状態、図５及び図６はさらに遮断動作が進行した状態、図７は遮断動作の完了状態を、それぞれ示している。
【００２０】
（構成）
図１及び図２に示すように、ガス遮断器には、消弧性ガスが充填された密閉容器（図示せず）内に、第１接触子部として可動接触子部２０が、第２接触子部として対向接触子部１０が、設けられている。両接触部２０，１０は互いに対向して配置されており、可動接触子部２０は軸線上に往復動自在に構成されている。また、対向接触子部１０は密閉容器の内部に固定されている。
【００２１】
対向接触子部１０は、第２アーク接触子である対向アーク接触子１１と、対向通電接触子１２と、支持部１３と、円筒形のサポート１４とから構成されている。このうち、対向アーク接触子１１は、その外周面先端部に所定の曲率を有する先端曲率部１１ａが設けられている。対向通電接触子１２は対向アーク接触子１１の周囲に配置されている。対向通電接触子１２はサポート１４の端部に固定され、サポート１４は密閉容器の内壁部に固定されている。支持部１３は対向アーク接触子１１の端部に取り付けられ、この支持部１３を介して対向アーク接触子１１がサポート１４に水平に支持される。
【００２２】
可動接触子部２０には、シリンダ２４と、中空の操作ロッド２５と、中実の絶縁ロッド２６と、円形平板状の固定ピストン３１が設けられている。固定ピストン３１を除いた構成部材は一体的に往復運動するようになっている。また、可動接触子部２０には、固定ピストン３１とシリンダ２４の内壁と操作ロッド２５の外周部とで囲まれる空間からなる蓄圧空間１６が設けられている。
【００２３】
固定ピストン３１はシリンダ２４内部に挿入されている。固定ピストン３１にはその軸方向に伸びるピストン支持部３１ａが一体的に設けられ、固定ピストン３１はピストン支持部３１ａを介して、図示していない密閉容器の内部に固定されている。固定ピストン３１は内周面で操作ロッド２５の外周面に摺動すると共に、外周面でシリンダ２４の内周面に摺動するようになっている。
【００２４】
操作ロッド２５は絶縁ロッド２６に同軸上に取り付けられ、絶縁ロッド２６は操作機構部（図示せず）に連結されている。操作ロッド２５は、絶縁ロッド２６を介して操作機構部からの操作力を受け、軸方向に往復運動するように構成されている。操作ロッド２５の中程には複数の開口部２５ａが形成されている。開口部２５ａは、操作ロッド２５の中空部と密閉容器内に充填された消弧性ガス雰囲気空間とを連通するようになっている。
【００２５】
シリンダ２４は操作ロッド２５の周囲に配置され、端面部で操作ロッド２５に連結されている。シリンダ２４の端面部には連通孔２４ａが形成されている。シリンダ２４の端面部において、操作ロッド２５が連結された面との反対側には、内側から順番に、第１アーク接触子である可動アーク接触子２１、絶縁ガイド３６、絶縁ノズル２３及び可動通電接触子２２が、同心状に配置されている。絶縁ガイド３６と絶縁ノズル２３とに挟まれた空間はシリンダ２４の連通孔２４ａを介してシリンダ２４内部の蓄圧空間１６と連通している。
【００２６】
シリンダ２４の端面に配置された部材のうち、可動アーク接触子２１は、中空かつ指状の部材であって、その内周部に対し、対向接触子部１０側の対向アーク接触子１１の外周部が摺動接触するように構成されている。また、可動通電接触子２２は、その外周部が、対向接触子部１０側の対向通電接触子１２の内周部と摺動接触するように構成されている。
【００２７】
すなわち、ガス遮断器の通常運転時は可動アーク接触子２１と対向アーク接触子１１並びに可動通電接触子２２と対向通電接触子１２は接触導通状態にあり、遮断動作時は両アーク接触子２１，１１並びに両通電接触子２２，１２が開離する。このとき、アーク接触子２１，１１が開離すると、両アーク接触子２１，１１間の空間には、アーク４０（図４及び図５に図示）が発生する。アーク４０の大きさは遮断電流の大きさに比例するようになっている。
【００２８】
ところで、蓄圧空間１６内部のガスは、ガス遮断器の遮断動作過程において固定ピストン３１とシリンダ２４との相対的な移動によって機械的圧縮作用を受ける。また、両アーク接触子２１，１１間に発生したアーク４０の熱エネルギーは、シリンダ２４の連通孔２４ａを通って蓄圧空間１６に取り入れられる。
【００２９】
したがって、蓄圧空間１６内部のガスは、アーク４０の熱エネルギーによる熱的昇圧作用を受ける。これら機械的圧縮作用及び熱的昇圧作用を受けることで蓄圧空間１６内のガスは遮断動作過程にて、ガス流４１（図６に図示）となる。このようなガス流４１ａは、遮断動作の最終過程で、蓄圧空間１６からシリンダ２４の連通孔２４ａを通過し絶縁ノズル２３の内部を通ってアーク４０に吹き付けるようになっている。
【００３０】
本実施形態の構成上の特徴は、可動接触子部２０側に絶縁ガイド３６を設けた点にある。絶縁ガイド３６は、可動アーク接触子２１の外周部及び先端部を囲むようにして配置されている。絶縁ガイド３６は、絶縁ノズル２３と同心状で絶縁ノズル２３の内側に設置されている。絶縁ガイド３６は中空の円筒状部材であって、先端部に小径の開口部３６ａを有している。開口部３６ａの内径と、可動アーク接触子２１の内径とは一致するようになっている。
【００３１】
可動アーク接触子２１の内周部と対向アーク接触子１１の外周部とは摺動接触するので、絶縁ガイド３６の開口部３６ａの内周部は対向アーク接触子１１の外周部と摺動接触するようになっている。絶縁ガイド３６の開口部３６ａの内周部と対向アーク接触子１１の外周部との接触は、遮断動作過程で可動アーク接触子２１及び対向アーク接触子１１の開離した後も維持されるように構成されている（図４及び図５の状態）。
【００３２】
（作用）
以上のような構成を有する本実施形態では、進み小電流等の小電流を遮断する動作を開始すると、操作機構部からの操作力を受けて絶縁ロッド２６及び操作ロッド２５が、図１中の矢印４の方向に移動し、操作ロッド２５と一体的にシリンダ２４が移動する。これにより、シリンダ２４と、密閉容器に固定された固定ピストン３１が相対的に移動し、シリンダ２４内部の蓄圧空間１６を機械的に圧縮して、ガス流４１が発生する。
【００３３】
図２から図３へと遮断動作が進行して、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１が開離すると、図４のごとく、両アーク接触子１１，２１間には小電流のアーク４０が発生する。この段階では、絶縁ガイド３６の開口部３６ａの内周部と対向アーク接触子１１の外周部とは接したままである。
【００３４】
そのため、ガス流４１は、蓄圧空間１６からシリンダ２４の連通孔２４ａを抜けて絶縁ノズル２３の内側を通っても、絶縁ガイド３６の開口部３６ａの開口部分から進入することはできず、アーク接触子１１，２１間に発生したアーク４０に到達することはない。すなわち、可動アーク接触子２１と対向アーク接触子１１との間の空間に、蓄圧空間１６から流れるガス流４１が届くことがない。
【００３５】
このとき、可動アーク接触子２１の内部空間から対向アーク接触子１１が抜かれていくので、可動アーク接触子２１の内部空間は負圧傾向にあり、可動アーク接触子２１及び対向アーク接触子１１間の電流は切れにくい状態にある。したがって、電流零点を迎えたとしてもアーク４０は従来に比べて消弧されにくいことになる。
【００３６】
また、アーク４０が小電流であるが故に電流零点を迎えただけで消弧されたとしても、図５に示すように、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａの外周部は、誘電体である絶縁ガイド３６の開口部３６ａと接触状態を維持している。このため、絶縁体、導体、絶縁媒体という誘電率が異なる３つの物質が交わり、電界が集中する部位である、いわゆるトリプルジャンクションを構成する。したがって、従来に比べて対向アーク接触子１１先端付近の電界は上昇しており、アーク接触子１１，２１間に再発弧を誘発しやすい状態にある。
【００３７】
再発弧とは、再点弧とは違い、電流零点後４分の１周期未満の時間で生ずる絶縁破壊現象である。再発弧は過電圧レベルが低いので、その発生を許容している。つまり、本実施形態では、再発弧を起こしやすい状態を維持してアーク４０の継続時間をあえて延ばし、アーク接触子１１，２１間の距離が極めて小さいうちはアーク４０が消弧されることがない。これにより、系統からの回復電圧の印加による再点弧を防ぐことができ、過電圧の発生を回避することが可能である。
【００３８】
遮断動作がさらに進行し、図６に示すように、絶縁ガイド３６の開口部３６ａと対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａが開離する。このとき、アーク接触子１１，２１間の距離が十分開いてガス流路を形成し、可動アーク接触子２１と対向アーク接触子１１との間のギャップにガス流４１が発生する。また、絶縁ガイド３６の開口部３６ａから離れると、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａの電界も急速に低下する。そのため、電流零点を迎えると、アーク４０は消弧に至り、電流遮断が完了して、正常な絶縁回復が開始する（図７参照）。
【００３９】
（効果）
本実施形態によれば、次のような効果が得られる。すなわち、進み小電流遮断時に、両アーク接触子２１，１１の開離直後に電流零点を迎えたとしても、絶縁ガイド３６の開口部３６ａと対向アーク接触子１１の外周部が接しているため、小電流のアーク４０は消弧されず、従来に比べてアーク４０の継続時間は長くなる。
【００４０】
このため、アーク接触子１１，２１の開離直後といった、アーク接触子１１，２１間の距離が極めて小さい状態では、アーク４０が消弧されることはなく、両者間の距離が十分に広がった状態になった後でアーク４０が消弧されることになる。つまり、アーク４０が消弧される時には、アーク接触子２１，１１間の距離は十分にあり、回復電圧の印加が開始されたとしても、アーク接触子２１，１１間に絶縁破壊は発生することはなく、アーク接触子２１，１１間で再点弧が起きる心配がない。
【００４１】
以上のような本実施形態によれば、アーク接触子２１，１１の開極速度を上昇させて絶縁回復速度を向上させなくとも、再点弧を回避することができる。したがって、アークの熱的昇圧作用による蓄圧依存度が高いガス遮断器であっても、小電流遮断性能を高めることができる。よって、本実施形態では、小電流遮断性能と大電流遮断性能とのバランスを取りながら、優れた小電流遮断性能を確保することが可能となり、小電流から大電流に至るまで広い範囲で優れた遮断性能を発揮することができる。
【００４２】
しかも、本実施形態では、アーク接触子間の開極速度を向上させていないので、大きな操作エネルギーを出力する操作機構部が不要である。また、リンク機構等の開極速度向上用の機構を設置する必要もないため、部品点数の削減が可能となる。これにより、機器の小型化とコストの低減化を実現し、小型で、信頼性及び経済性に優れたガス遮断器を提供することができる。
【００４３】
また、小電流のアーク４０が早期に消弧され、アーク４０の継続時間が短かったとしても、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａの電界が高いことから、本実施形態では再発弧を誘発しやすい。アーク４０が再発弧されることでアーク４０の継続時間が長い場合と実質的に同じとなり、回復電圧の印加タイミングは遅くなる。したがって、小電流のアーク４０が長くなる場合と同様、開極速度の向上を抑制しつつ、小電流遮断性能を獲得することができる。
【００４４】
ここで、ガス遮断器における絶縁回復特性について図８を用いて説明する。図８は進み小電流遮断時の絶縁回復特性と、部材の動作行程距離であるトラベルとの関係を示すグラフである。一般的に、アーク接触子２１，１１の開離した直後に電流零点を迎えると、進み小電流等の小電流遮断時では小電流のアーク４０は即座に消弧される。このとき、アーク４０の継続時間は、ほぼ０であり、アーク接触子２１，１１の開離と同時に、絶縁回復が開始することになる（図８のグラフの実線）。
【００４５】
これに対し、本実施形態では、アーク接触子２１，１１の開離直後に電流零点を迎えたとしても、対向アーク接触子１１が絶縁ガイド３６から開離するまでは小電流のアーク４０が消弧されずに継続される。そして、電流零点でアーク４０が消弧された後に絶縁回復が開始される（図８のグラフの点線及び一点鎖線）。
【００４６】
アーク４０の継続時間が長くとも、進み小電流等の小電流遮断の場合にはアーク接触子２１，１１間に注入されるエネルギーは極めて小さい。そのため、アーク４０の消弧後は、速やかに絶縁回復が立ち上がり、アーク接触子２１，１１間のギャップ距離で決まる絶縁レベルに速やかに移行することができる。
【００４７】
また、上述したように、本実施形態では対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａの電界が高いのでアーク４０が消弧されても再発弧が誘発されやすい状況にあるが、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａと絶縁ガイド３６の開口部３６ａが開離した後は、従来の絶縁回復特性と同等の絶縁回復特性を示すことができる。
【００４８】
さらに、図９〜図１１を参照して、絶縁回復特性と回復電圧の関係について説明する。図９は一般的な絶縁回復特性の例を示している。一般に、アーク接触子２１，１１同士が開離した直後に電流零点を迎えると、アーク４０は直ちに消弧されて（図９では０．５ｍｓ程度）、早期に回復電圧が印加される。
【００４９】
図９に示したように、開極速度１ＰＵ（点線で示す）の場合は絶縁回復特性が回復電圧を常に上回っているが、開極速度が０．８３ＰＵ（実線で示す）の場合は絶縁回復特性と回復電圧が交差している。図９では、アーク接触子２１，１１同士が開離後６ｍｓから１０ｍｓ過ぎまでは、絶縁回復特性が回復電圧を下回ることになる。その結果、再点弧が発生する可能性が高まる。
【００５０】
これに対して、図１０に示した本実施形態による絶縁回復特性の例では、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａと絶縁ガイド３６の開口部３６ａが開離するまで（図１０ではアーク接触子２１，１１同士が開離した後の２ｍｓ後まで）、小電流のアーク４０が継続している。この場合、アーク４０の継続時間が長くなり、回復電圧の立ち上がりが遅れる。したがって、開極速度が０．８３ＰＵであったとしても、絶縁回復特性が回復電圧を常に上回ることができ、再点弧が発生する確率は極めて低くなる。
【００５１】
図１１も本実施形態による絶縁回復特性の例を示している。アーク接触子２１，１１同士の開離直後の電流零点でアーク４０が消弧された場合であっても、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａと絶縁ガイド３６の開口部３６ａが開離するまでは（図１１でもアーク接触子２１，１１同士が開離した後の２ｍｓ後まで）、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａの電界が高く、絶縁回復が遅いため、低い電圧で、アーク接触子２１，１１間には再発弧が発生する。
【００５２】
再発弧によるアーク接触子２１，１１間に流れる高周波電流を遮断した後（図１１ではアーク接触子２１，１１同士が開離した後の３ｍｓ程度後）、本実施形態は従来レベルの絶縁回復特性に復帰する。高周波電流を消弧した後は、再度、回復電圧が立ち上がるとともに、負荷電圧が低下している。そのため、回復電圧のピークを抑制することができ（図１０では２．０ＰＵに達していたのに対して図１１では１．４ＰＵ未満）、開極速度が０．８３ＰＵであっても絶縁回復特性は回復電圧に対し大きな裕度をもって上回ることができる。
【００５３】
上述したように、本実施形態では、対向アーク接触子１１を覆うようにして絶縁ガイド３６を設け、アーク接触子２１、１１が開離した後も、絶縁ガイド３６と対向アーク接触子１１との接触を維持するようにした。これにより、アーク接触子２１，１１間の距離が従来よりも拡がった後の段階で、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａと絶縁ガイド３６の開口部３６ａが開離し、回復電圧が立ち上がることになる。
【００５４】
よって、アーク接触子２１，１１間の開極速度を抑制しつつ、進み小電流等の小電流遮断の性能を高めることができる。したがって、上述したように、アーク接触子間の開極速度を向上させないことで、機器の小型化とコストの低減化を実現し、しかも、小電流遮断性能を向上させて、信頼性及び経済性の向上に寄与することができる。
【００５５】
［第２の実施形態］
図１２−図１４は第２の実施形態を示す拡大断面図であり、図１２は遮断動作前の投入状態、図１３及び図１４は遮断動作が進行した状態を示している。なお、下記の第２〜第６の実施形態は基本的に第１の実施形態と同様の構成であって、同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。
【００５６】
（構成）
第２の実施形態では、対向アーク接触子１１に対する可動アーク接触子２１の動作行程距離をトラベルＬ１（図１３に図示）、対向アーク接触子１１に対する絶縁ガイド３６の動作行程距離をトラベルＬ２（図１４に図示）と定義する（Ｌ１、Ｌ２の単位はｍｍ）。つまり、トラベルＬ１とは、可動接触部２０が投入動作を終了した位置から、可動アーク接触子２１が対向アーク接触子１１と開離する位置までの距離、トラベルＬ２とは、可動接触部２０が投入動作を終了した位置から、可動アーク接触子２１が絶縁ガイド３６と開離する位置までの距離である。
【００５７】
第２の実施形態でも、上記第１の実施形態と同様、遮断動作過程で、可動アーク接触子２１及び対向アーク接触子１１が開離した後も、絶縁ガイド３６の開口部３６ａと対向アーク接触子１１とが接触するので、絶縁ガイド３６のトラベルＬ２＞可動アーク接触子２１のトラベルＬ１となる。第２の実施形態における特徴は、絶縁ガイド３６のトラベルＬ２と、可動アーク接触子２１のトラベルＬ１との差について、ガス遮断器の定格電圧をＥ（ｋＶ）と定義したとき、定格電圧の３％に相当する数値よりも大きくした点にある（Ｌ２−Ｌ１＞０．０３×Ｅ）。
【００５８】
（作用及び効果）
第２の実施形態においては、対向アーク接触子１１と開離するまでの絶縁ガイド３６のトラベルＬ２を、対向アーク接触子１１と開離するまでの可動アーク接触子２１のトラベルＬ１よりも、定格電圧の３％に相当する数値よりも、大きな長さとしているので、定格電圧の大きさに比例して、絶縁ガイド３６のトラベルＬ２と、可動アーク接触子２１のトラベルＬ１との差が増えることになる。
【００５９】
したがって、定格電圧が大きければ、それだけ、Ｌ２とＬ１との差も大きくなり、２つのアーク接触子２１，１１が開離してから、長い距離を絶縁ガイド３６及び対向アーク接触子１１が接することになる。その結果、アーク４０の継続時間を延ばすことができ、回復電圧の立ち上がりを遅らせる効果を十分に引き出すことができる。
【００６０】
また、Ｌ２とＬ１との差が定格電圧の３％に相当する数値に満たない長さだと、２つのアーク接触子２１，１１が開離してから、絶縁ガイド３６及び対向アーク接触子１１が接し続ける距離が短く、アーク４０の継続時間を十分に延ばすことが困難である。したがって、回復電圧の立ち上がりを遅らせる効果が不十分になるおそれがある。
【００６１】
このように、第２の実施形態では、遮断動作過程でアーク接触子２１，１１が開離した後、対向アーク接触子２１と絶縁ガイド３６とが開離するまでの長さについて、Ｌ２−Ｌ１＞０．０３×Ｅという条件を満たすことで、いかなる定格電圧Ｅであっても、有意に回復電圧の立ち上がりを遅らせることができる。これにより、アーク接触子２１，１１の開極速度を効果的に抑制しつつ、良好な進み小電流遮断性能を得ることができる。
【００６２】
［第３の実施形態］
（構成）
図１５は第３の実施形態を示す拡大断面図であり、遮断動作が進行した状態を示している。第３の実施形態は、絶縁ガイド３６の開口部３６ａが、絶縁ガイド３６の母材に比べて誘電率の高い高誘電率材料３６ｂで構成された点に特徴がある。
【００６３】
（作用及び効果）
第３の実施形態においては、第１の実施形態の作用及び効果に加えて、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、アーク接触子２１，１１開離直後の電流零点でアーク４０が消弧された場合であっても、アーク４０近傍に位置する絶縁ガイド３６の高誘電率材料３６ｂの影響によって、対向アーク接触子１１の先端曲率部１１ａの電界が高くなる。そのため、アーク接触子２１，１１間での再発弧を誘発しやすくなり、実質的に回復電圧の立ち上がりが遅くなるといったメリットがある。
【００６４】
（変形例）
第３の実施形態の変形例としては、図１６に示すように、絶縁ガイド３６の開口部３６ａの一部に、リング状電極３８が設けられ、浮遊電位となるように構成されてもよい。このような実施形態によっても、アーク接触子２１，１１間での再発弧を誘発しやすくなり、実質的に回復電圧の立ち上がりが遅くなる。
【００６５】
［第４の実施形態］
（構成）
図１７は第４の実施形態を示す拡大断面図であり、遮断動作が進行した状態を示している。第４の実施形態では、絶縁ガイド３６の開口部３６ａに、絶縁ガイド３６に比べて硬度の高いリング状部材３７が取り付けられている。
【００６６】
（作用及び効果）
第４の実施形態においては、第１の実施形態に加え、次のような作用効果が得られる。すなわち、対向アーク接触子１１に絶縁ガイド３６が摺動自在に配置されるとき、対向アーク接触子１１は絶縁ガイド３６に比べて硬度の高いリング状部材３７によってガイドされることになる。そのため、組み立ての際、対向接触子部１０と可動接触子部２０の中心軸が一致させ易く、組み立て作業の作業効率が向上するといった効果が得られる。
【００６７】
［第５の実施形態］
（構成）
図１８に示すように、第５の実施形態では、絶縁ガイド３６の開口部３６ａの一部には、リング状の耐弧材料部材３９が埋め込まれている。耐弧材料部材３９は対向アーク接触子１１の外周部と接触するようになっている。
【００６８】
（作用及び効果）
第５の実施形態においては、大電流遮断を行っても、耐弧材料部材３９により、絶縁ガイド３６を保護することができ、絶縁ガイド３６の損耗を抑制することができる。そのため、絶縁ガイド３６の耐久性が高まり、本実施形態の基本的な作用効果が失われないといった独自の作用効果がある。
【００６９】
［他の実施形態］
なお、上記の実施形態は、本明細書において一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するものではない。すなわち、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、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、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。
【００７０】
例えば、本発明の実施形態では、両アーク接触子が開離した後まで絶縁ガイドの開口部が第２アーク接触子と接していればよく、両アーク接触子が開離してから絶縁ガイドの開口部が第２アーク接触子から離れるまでの距離は、動作速度等に応じて適宜変更可能である。また、本発明の実施形態は、対向接触子部を可動接触子部と反対側へ駆動して相対的開極速度を向上させるデュアルモーション機構を有するガス遮断器や、アークエネルギーを用いて上流の蓄圧を得るいわゆる自力効果を用いたガス遮断器にも適用可能である。さらに、対向接触子部に形成される蓄圧空間は１つに限らず、複数あってもよい。また、絶縁ガイドに組み込まれる高誘電率材料としては、誘電率が高い複合材であってもよいし、傾斜材であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０…対向接触子部（第２接触子部）
１１…対向アーク接触子（第２のアーク接触子）
１１ａ…先端曲率部
１２…対向通電接触子
１３…支持部
１４…サポート
１６…蓄圧空間
２０…可動接触子部（第１接触子部）
２１…可動アーク接触子（第１のアーク接触子）
２２…可動通電接触子
２３…絶縁ノズル
２４…シリンダ
２４ａ…連通孔
２５…操作ロッド
２６…絶縁ロッド
３１…固定ピストン
３１ａ…ピストン支持部
３６…絶縁ガイド
３６ａ…開口部
３７…リング状部材
３８…リング状電極
３９…耐弧材料部材
４０…アーク
４１…ガス流
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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