(57)【要約】【課題】電力投入時の可動アーク接触子と対向アーク接触子の接触荷重を不均一にすることで、大電流の遮断性能に影響を与えずに良好な進み小電流遮断性能を有するガス遮断器を提供する。【解決手段】消弧性ガスが充填された絶縁性の密閉容器６０と、円筒状の絶縁ノズル２３と、密閉容器６０内に対向配置され、遮断動作に伴って開離し前記絶縁ノズル内にアーク放電を励起する対向アーク接触子１１と可動アーク接触２１とを備える。対向アーク接触子１１は、鈍頭形状を有する円柱形状である。可動アーク接触２１は、中空の円筒形状であり、その円筒の端部に複数の指状電極を有する。指状電極が形成するアーク接触子２１の内面形状が非軸対称形状とする。【選択図】図５
2015023006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路に流れる電流の遮断と投入を行うガス遮断器であって、
消弧性ガスが充填された絶縁性の密閉容器と、
円筒状の絶縁ノズルと、
前記密閉容器内に対向配置され、遮断動作に伴って開離し前記絶縁ノズル内にアーク放電を励起する第１アーク接触子及び第２アーク接触子を備え、
第１アーク接触子および第２アーク接触子の一方は鈍頭形状を有する円柱形状であり、
他方は中空の円筒形状であり、その円筒の端部に複数の指状電極を有し、
前記指状電極が形成する前記アーク接触子の先端部が非軸対称形状であることを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記指状電極は、アーク接触子の端部を円周方向に分割することで形成されることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記指状電極は可撓性を持ち、前記アーク接触子の半径方向に対して付勢力を有するバネ状構造であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記指状電極は、アーク接触子の中心軸に対して直交する断面形状が異な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】
前記指状電極を組み合わせることで、前記アーク接触子の内面形状が楕円とな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６】
前記指状電極は、前記アーク接触子の半径方向内側へ膨出し、
膨出する長さが長い指状電極と、膨出する長さが短い指状電極とを配置す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７】
前記指状電極が形成する前記アーク接触子の内面形状の中心が、前記第１アーク接触子および第２アーク接触子に共通する中心軸から偏心した形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記指状電極は、アーク接触子の中心軸に対して直交する断面形状が同一であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項９】
前記指状電極のバネ係数が指状電極ごとに異なることを特徴とする請求項８に記載のガス遮断器。
【請求項１０】
鈍頭形状を有するアーク接触子は、その先端部分の中心軸に対して直交する断面の一部が非軸対称形状であることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項１１】
前記絶縁ノズルの内部に消弧性ガスの流路が設けられ、その流路の断面の一部が非軸対称形状であることを特徴とする請求項１乃至１０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、電力系統において電流遮断を行うガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において、事故電流を含む電流開閉のためにガス遮断器が使用されている。ガス遮断器は、遮断過程に接触子を機械的に切り離し、この切り離しによって発生したアークを絶縁媒体および消弧媒体の吹き付けによって消弧する。
【０００３】
上記のようなガス遮断器は、現在パッファ形と呼ばれるタイプが広く普及している（例えば、特許文献１参照）。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、対向アーク接触子及び対向通電接触子と、可動アーク接触子及び可動通電接触子とがそれぞれ対向して配置され、それぞれを機械的な駆動力によって接触又は離反させることで電流を導通し又は遮断する。
【０００４】
このガス遮断器には、接触子の離反に伴って容積が減少し、内部の消弧性ガスが蓄圧される蓄圧空間と、両アーク接触子を取り囲むように配置され、蓄圧空間の消弧性ガスをアークに誘導する絶縁ノズルが設けられている。遮断過程においては、対向アーク接触子と可動アーク接触子が離反することで、両アーク接触子間にアークが発生する。接触子の離反に伴って蓄圧空間で十分蓄圧された消弧性ガスを、絶縁ノズルを介してアークに強力に吹き付けることにより、両アーク接触子の絶縁性能を回復させ、アークを消弧し、電流の遮断を完了させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６１−０５８９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
事故電流遮断時のように数ｋＡオーダーの大電流アークの場合には、両アーク接触子間距離が十分開いて適切な流路が形成され、かつ蓄圧空間において十分な吹きつけ圧力が蓄圧された後でなければ、電流零点を迎えてもアークが消弧されることはない。しかしながら、進み小電流遮断のような数百Ａ以下の小電流アークの場合には、両アーク接触子の開離直後であっても、電流零点を迎えれば簡単にアークが消弧される。
【０００７】
電流位相によっては、アーク時間（アーク接触子間のアークが継続する時間）は限りなく０に近くなり、アーク接触子開離直後にアークが消弧し、アーク接触子間距離が極めて小さい状態で系統からの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（再点弧）が引き起こされると過渡的な過電圧が発生する場合がある。過電圧は、系統機器の信頼性を脅かすため、遮断器は再点弧を回避することのできる速やかな絶縁回復特性が要求される。アーク接触子間の絶縁破壊を回避するためには、一般に、アーク接触子先端の電界を緩和するか、もしくはアーク接触子の開極速度を向上し、アーク接触子間の速やかな絶縁回復を確保する必要がある。しかしながら、開極速度を向上するためには、大きな操作エネルギーが必要になり、また機械的信頼性が低下する。
【０００８】
可動アーク接触子は、一般に、独立した指状電極を円周上に配置することで、あるいは円筒導体を中心軸より放射状に摺り割って指状にすることで構成される。
【０００９】
近年、ガス遮断器の小型化・大容量化が進み、大電流の発生する事故時においては、アーク接触子間で通電する時間は短時間ではあるものの、小径のアーク接触子間に大電流を通電させる必要性がある。そのため、十分な通電容量を確保するために、指状の可動アーク接触子のバネ力によって、接触子間を接触荷重で密着させる。しかしながら、開閉時に両電極は繰り返し衝突するため、アーク接触子のバネ力が強い場合には、電極は機械的に傷んでしまう可能性がある。特に対向側のアーク接触子では、傷んだ状態で電界を低く抑えることが難しくなり、上述した小電流の遮断時におけるアーク接触子間の絶縁破壊が起きやすくなる。一方で、機械的な負荷を和らげるために両接触子間の接触荷重を小さくすると、接触子の損耗時に接触不良を起こす、開極時に接触子間が早く開離してしまう、等の問題が起こる可能性が高くなる。
【００１０】
対向アーク接触子がわずかに破損した場合でも、アーク接触子間の絶縁破壊を起こりにくくする手段として、単純に絶縁ノズルの内径を広げて対向アーク接触子と絶縁ノズルの距離を大きくすることが挙げられる。しかしながら、一般に大電流遮断時に高い遮断性能を得るためには、高い吹き付け圧力で消弧性ガスをアークに吹き付ける必要があるが、前述のように対向アーク接触子と絶縁ノズルの間隔を広げると、吹き付け圧力は下がり、大電流時の遮断性能は低下してしまうことが知られている。
【００１１】
本実施形態に係るガス遮断器は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電力投入時の可動アーク接触子と対向アーク接触子の接触荷重を不均一にすることで、大電流の遮断性能に影響を与えずに良好な進み小電流遮断性能を有するガス遮断器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態は、電路に流れる電流の遮断と投入を行うガス遮断器であって、以下の構成を備えることを特徴とする。
（ａ）消弧性ガスが充填された絶縁性の密閉容器と、円筒状の絶縁ノズルと、前記密閉容器内に対向配置され、遮断動作に伴って開離し前記絶縁ノズル内にアーク放電を励起する第１接アーク接触子及び第２アーク接触子とを備える。
（ｂ）第１アーク接触子および第２アーク接触子の一方は鈍頭形状を有する円柱形状である。
（ｃ）他方は中空の円筒形状であり、その円筒の端部に複数の指状電極を有する。
（ｄ）前記指状電極が形成する前記アーク接触子の内面形状が非軸対称形状となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るガス遮断器の投入時の全体構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るガス遮断器の遮断時の全体構成を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に関し、アーク放電の橋絡を示す図である。
【図４】図３に示すＡ１付近の拡大図である。
【図５】第１の実施形態に係る可動アーク接触子２１の先端部のＡ−Ａ断面図である。
【図６】第１の実施形態の他の実施形態に係る可動アーク接触子の先端部のＡ−Ａ断面図である。
【図７】第１の実施形態の他の実施形態に係る可動アーク接触子の先端部のＡ−Ａ断面図である。
【図８】第３の実施形態に係る可動アーク接触子の先端部のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図９】第４の実施形態に係る可動アーク接触子及び対向アーク接触子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、図１乃至４を参照しつつ、第１の実施形態に係るガス遮断器を説明する。ガス遮断器は、電路を構成する接触子同士を接離し、電流遮断と投入状態とを切り替える。電流遮断過程では、アーク放電５０により接触子間に橋絡させる。また、電流遮断過程では、消弧性ガスのガス流を生成し、そのガス流をアーク放電５０に案内して吹き付けることで、アーク放電を冷却し、電流零点で消弧させる。
【００１５】
図１乃至２に示すように、このガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器６０を有する。密閉容器６０は、金属や碍子等からなり、接地されている。消弧性ガスは、六弗化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）、空気、二酸化炭素、酸素、窒素、またはそれらの混合ガス、その他の消弧性能及び絶縁性能に優れたガスである。望ましくは、消弧性ガスは、六弗化硫黄ガスよりも地球温暖化係数が低く、かつ分子量が小さく、かつ少なくとも１気圧以上及び摂氏２０度以下で気相であるガスの単体若しくは混合ガスである。
【００１６】
接触子は、大別すると対向接触子部１０と可動接触子部２０に別れ、密閉容器６０内に対向配置されている。対向接触子部１０と可動接触子部２０は、それぞれ、中空の円筒又は内部中実の円柱を基本形とする複数の部材で主に構成され、共通の中心軸を有する同心状配置となっており、径を合わせることで関係部材同士が対向して共同的に機能する。
【００１７】
密閉容器６０の内壁面には絶縁支持部材１４が接合により立設されている。対向接触子部１０は、この絶縁支持部材１４に支持されて位置固定されている。可動接触子部２０は、操作ロッド２５を備え、操作ロッド２５に連動して、共通の中心軸に沿って対向接触子部１０から開離及び接触する方向に移動する。
【００１８】
操作ロッド２５は、対向接触子部１０側に先端を向けて共通の中心軸線上に延びる中空の筒である。先端は筒の厚み分を残して開口し、中空部への入り口となっている。後端は駆動装置（不図示）に接続される。この操作ロッド２５は、駆動装置によって対向接触子部１０側へ押し込まれ、または対向接触子部１０とは反対側に引き離される。
【００１９】
可動接触子部２０の可動要素は、この操作ロッド２５に直接又は間接的に連結し、操作ロッド２５の押し引きに応じて対向接触子部１０に対して接離する。これにより、可動接触子部２０が対向接触子部１０に対して接離し、電流の投入と遮断、及びアーク放電５０の発弧及び消弧が実現する。
【００２０】
対向接触子部１０は、対向アーク接触子１１及び対向通電接触子１２を有する。可動接触子部２０は、可動アーク接触子２１及び可動通電接触子２２を有する。対向通電接触子１２と可動通電接触子２２とが対向し、また対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１とが対向し、これらの接離により電流の投入及び遮断が切り換えられる。また、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１の開離により、その間にアーク放電５０が橋絡する。
【００２１】
対向通電接触子１２と可動通電接触子２２は、それぞれ両端面が開口した円筒形状を有する導体であり、一方の開口を向かい合わせて同一軸上に対向配置されている。対向通電接触子１２は、絶縁支持部材１４に外周面で接合されることで、密閉容器６０内に固定される。可動通電接触子２２は、操作ロッド２５と連結された後述のシリンダ２４の端面に立設することで、操作ロッド２５に連動して共通の中心軸方向に移動する。
【００２２】
対向通電接触子１２の開口縁は内部に膨出しており、当該開口縁部分の内径と可動通電接触子２２の外径は一致している。対向通電接触子１２の開口に可動通電接触子２２が差し込まれることで、対向通電接触子１２の内面と可動通電接触子２２の外面とが接触し、電気的に導通できる状態となる。また、対向通電接触子１２の開口から可動通電接触子２２を引き抜くことで、対向通電接触子１２と可動通電接触子２２とが開離する。
【００２３】
対向アーク接触子１１は概略棒状の導体である。対向アーク接触子１１は、先端部が丸くなっている鈍頭形状を有する円柱状である。可動アーク接触子２１は、両端が開口した中空の円筒形状を有する導体であり、同一軸上に対向配置される。対向アーク接触子１１は、対向通電接触子１２の内周面に立設した固定支え１３に接合されて、対向通電接触子１２の内部に中心軸に沿って延びるように固定される。可動アーク接触子２１は、操作ロッド２５と同径で、操作ロッド２５の先端から引き続くように操作ロッド２５の先端縁に接合され、操作ロッド２５と連動して中心軸方向に移動する。
【００２４】
対向アーク接触子１１が可動アーク接触子２１の指状電極を押し広げるように差し込まれることで、対向アーク接触子１１の外面と可動アーク接触子２１の内面とが接触し、電気的に導通できる状態となる。また、対向アーク接触子１１が可動アーク接触子２１から引き抜かれることで、図３に示すように、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１とが開離し、その間にアーク放電５０が橋絡する。
【００２５】
アーク放電５０に吹き付けるガス流は、機械パッファ室２６により生成される。機械パッファ室２６は、可動接触子部２０に備えられ、操作ロッド２５の胴回りに設けられたトーラス形状の蓄圧空間を有する。この機械パッファ室２６は、操作ロッド２５に連結したシリンダ２４と密閉容器６０内に固定されたピストン２７により構成されている。機械パッファ室２６は、操作ロッド２５と連動したシリンダ２４のピストン２７に対する相対的な移動により容積可変となっており、機械的圧縮作用を利用して消弧性ガスを蓄圧し、その消弧性ガスを室外へ放出する。
【００２６】
シリンダ２４は、一端が有底で他端が開口したコップ状の導体である。シリンダ２４の有底部内縁が操作ロッド２５の外周と接合され、操作ロッド２５と共に移動する。このシリンダ２４は、操作ロッド２５の外径よりも内径が大きく、操作ロッド２５と共通の中心軸を有する。有底部は、円盤状であり、操作ロッド２５の先端外周縁からフランジ状に拡がり、側周壁は、対向接触子部１０と反対方向に延びる。
【００２７】
ピストン２７は、ドーナツ状の平板であり、開口に操作ロッド２５が摺動可能に貫通し、外径がシリンダ２４の内径と一致し、シリンダ２４に嵌め込まれる。このピストン２７は、ピストン支え２８によって密閉容器６０内で位置固定されている。ピストン支え２８は、ピストン２７と一体的に形成され、対向接触子部１０とは反対の方向に延びている。
【００２８】
機械パッファ室２６は、操作ロッド２５の移動に連動したシリンダ２４の移動により、シリンダ２４とピストン２７とにより画成される空間容積を減少させ、内部の消弧性ガスを蓄圧する。シリンダ２４の有底部には、可動アーク接触子２１の一回り外側に連通孔２４ａが貫設されており、この連通孔２４ａを通じて消弧性ガスのガス流を機械パッファ室２６外へ放出する。
【００２９】
機械パッファ室２６から放出されたガス流は、絶縁ノズル２３によりアーク放電５０へ案内される。絶縁ノズル２３は、両端に開口を有し、ポリテトラフルオロエチレン等の耐熱性の絶縁物からなり、シリンダ２４の有底部に立設され、機械パッファ室２６の連通孔を包み込むように延びている。
【００３０】
アーク放電５０に案内されたガス流は、対向接触子部１０側と可動接触子部２０側に分流され、密閉容器６０に放散する。対向接触子部１０側には、対向通電接触子１２の可動接触子部２０とは反対側の縁に延設された排気筒１５が設けられる。また、可動接触子部２０側には、操作ロッド２５の中程に中空部とロッド外部とを繋ぐ連通孔２５ｂが貫設されている。連通孔２５ｂはピストン２７の背後に形成される。連通孔２５ｂよりも後端側には、操作ロッド２５の先端側へ尖ったテーパ面２５ａが立ちはだかるように設けられ、連通孔２５ｂへガス流を案内する。
【００３１】
（可動アーク接触子２１の形状）
本実施形態における可動アーク接触子２１の形状をより詳細に説明する。図５は、図４に示す可動アーク接触子２１の先端部付近の拡大Ａ−Ａ断面図である。図５（ａ）は、遮断状態、図５（ｂ）は投入状態を示す。
【００３２】
可動アーク接触子２１は、中空の円筒形状である。可動アーク接触子２１には、一方の開口から共通の中心軸と平行に、一定長さの切込みが設けられる。この切れ込みにより、可動アーク接触子２１の開口縁は、円周方向に分割される。分割された先端部分は、独立する複数の指状電極となっている。
【００３３】
この指状電極は略平板とみなすこともでき、可動アーク接触子２１の半径方向の可撓性を有する。すなわち、指状電極は可動アーク接触子２１の半径方向に対して付勢力を有するバネ状構造となる。
【００３４】
指状電極の先端部の内径は、開口縁が半径方向内側へ膨出することで、対向アーク接触子１１の外径より若干小さく窄められている。また、膨出部分のそれぞれの長さは、指状電極ごとに異なる。異なる膨出部分を持つ指状電極は、周方向に非軸対称に配置される。これにより、指状電極が作る可動接触子２１の内面形状は、共通の中心軸に直交する断面が円形となる軸対称ではなく、楕円形、多角形、偏心など非軸対称となる。
【００３５】
本実施形態では、図５に示すように、筒状の可動アーク接触子２１の一方の開口部を１２に分割し、１２の指状電極としている。指状電極のアーク接触子２１の中心軸に対して直角な断面形状は、それぞれ異なる形状である。すなわち、指状電極の形状は、それぞれ異なる長さで内側に膨出し、指状電極が作る可動アーク接触子２１の内面形状の共通の中心軸に直交する断面が非軸対称の楕円形となる。
【００３６】
（作用）
（投入動作）
電路を遮断状態から投入状態にするガス遮断器の投入動作においては、操作ロッド２５は、駆動装置の操作力を受けて、対向接触子部１０に向かう方向に中心軸に沿って移動する。そうすると、可動接触子部２０が対向接触子部１０に対し近づくように中心軸に沿って移動し、対向通電接触子１２に対して可動通電接触子２２が接触し、導通する。
【００３７】
電流投入時には、対向アーク接触子１１が可動アーク接触子２１の指状電極を押し広げるように差し込まれる。その際に、対向アーク接触子１１と指状電極との間で衝突荷重がかかる。すなわち、可動アーク接触子２１の指状電極は可撓性を有しているため、差し込まれる対向アーク接触子１１により、指状電極は半径方向に対して外側に広がる。指状電極が広がる距離は、可動アーク接触子２１の内面形状が共通の中心軸に対して非軸対称であるため、指状電極の形状よって異なる。可動アーク接触子２１の内面形状が楕円形の場合、楕円の短軸上に配置される指状電極では、広がる距離が大きくなる。一方、楕円の長軸上に配置される指状電極では、広がる距離は小さくなる。そのため、対向アーク接触子１１が指状電極を押し広げる際に発生する衝突荷重は、楕円の短軸上に配置される指状電極からの衝突荷重が大きく、楕円の長編上に配置される指状電極からの衝突荷重が小さくなる。
【００３８】
（遮断動作）
通電状態では、固定支え１３、対向通電接触子１２、可動通電接触子２２、シリンダ２４が電気的に接続されており、これらの部材が電路の一つとなる。特に図示しないが、密閉容器には２本の導体がそれぞれスペーサによって対向接触子部１０側と可動接触子部２０側とに固定されている。スペーサは密閉容器と導体とを絶縁するとともに、導体を支持するものである。通電状態において電流は、ブッシング（図示しない）を介してガス遮断器に流れ込み、対向接触子部１０側の導体から上記電路となる部材、及び可動接触子部２０側の導体とブッシング（図示しない）を介してガス遮断器外部へ流れ出す。
【００３９】
事故電流、進み小電流、リアクトル遮断等の遅れ負荷電流、又は極めて小さな事故電流の遮断を要する場合、操作ロッド２５は、駆動装置の操作力を受けて、対向接触子部１０とは反対の方向に中心軸に沿って移動する。そうすると、可動接触子部２０が対向接触子部１０に対し離れるように中心軸に沿って移動し、対向通電接触子１２に対して可動通電接触子２２が開離する。
【００４０】
また、可動接触子部２０の移動によって、操作ロッド２５に連結しているシリンダ２４は、その有底部が位置固定のピストン２７に対して接近するように移動するため、機械パッファ室２６の容積減少が発生し、ボイルの法則に従い機械パッファ室２６内の消弧性ガスが蓄圧される。
【００４１】
遮断動作が更に進行し、対向アーク接触子１１に対して可動アーク接触子２１が開離すると、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１との間にはアーク放電５０が発弧する。
【００４２】
アーク放電５０は非常に高温であるため、アーク放電５０から高温ガスが発生し、またアーク放電５０に加熱された周囲の消弧性ガスも高温となる。更に遮断動作が進行し、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１間の距離が十分開くと、機械パッファ室２６内の消弧性ガスが連通孔２４ａを通って絶縁ノズル２３内に噴出する。噴流となった消弧性ガスは、絶縁ノズル２３と可動アーク接触子２１との間をガス流路として、アーク放電５０に向けて案内され、アーク放電５０に強力に吹き付けられる。そして、電流零点を迎えると、アーク放電５０は強力な消弧性ガスの吹き付けと相俟って消弧に至り、電流遮断が完了する。
【００４３】
電力投入後、指状電極は差し込まれた対向アーク接触子１１に対して荷重をかけて接触している。すなわち、対向アーク接触子１１によって円周方向に対して外側に広げられた指状電極は、可撓性のある指状電極により、円周方向に対して内側に荷重をかける。指状電極が対向アーク接触子１１に加える荷重は、可動アーク接触子２１により押し広げられた距離に応じて変化する。共通の中心軸に直交する断面が楕円形の場合は、楕円の短軸上では、たわみが大きいため荷重が大きくなる。一方、楕円の長軸上では、たわみが小さいため、荷重が小さくなる。
【００４４】
電流遮断時には、可動アーク接触子２１の指状電極を押し広げている対向アーク接触子１１が、引き抜かれる。対向アーク接触子１１が引き抜かれることにより、可動アーク接触子２１の指状電極は、可撓性を有しているため、対向アーク接触子１１が差し込まれる以前の位置に復元する。対向アーク接触子１１が引き抜かれる場合には、楕円の短軸上に配置される指状電極からは、大きな荷重かかかる。一方、楕円の長軸上に配置される指状電極からは、小さな荷重がかかる。
【００４５】
（効果）
以上のように、本実施形態のガス遮断器は、可動アーク接触子２１の先端部分に、指状電極を設けた。この指状電極が作る可動接触子２１の内面形状を、共通の中心軸に直交する断面が楕円形であり、非軸対称とする。
【００４６】
これにより、電流投入時の閉動作時、及び、電流遮断時の開動作時に、可動アーク接触子２１と対向アーク接触子１１間で発生する荷重に偏りを持って分布させることができる。そのため、楕円形状の可動アーク接触子２１の内側、及びそれに対応した対向アーク接触子１１の表面に、開閉動作に伴う傷の起こりやすい領域と、起こりにくい領域とが生まれる。
【００４７】
接触子部分に発生する過渡的な過電圧に対するアーク接触子間の絶縁破壊の確率は、高電界となる領域の面積に比例する。そのため、接触荷重の小さな接点を存在させ、傷みの起こりにくい領域が生まれることで、進み小電流遮断時の絶縁破壊確率を低下させることができる。また、接触荷重の大きな接点を存在させることで、通電容量不足や、接触子の接触不良、開極時に接触子間が早く開離する等の問題は起こりにくくなる。
【００４８】
さらに、対向アーク接触子１１および絶縁ノズル２３の形状を変えなくても良いため、大電流遮断時の吹き付け圧力が低下する恐れはない。
【００４９】
以上のように、本実施形態によれば、大電流の遮断性能に影響を与えずに、良好な進み小電流遮断性能が得られる。
【００５０】
また、本実施形態では、図５に示すように、共通の中心軸を原点とし、Ｘ軸方向を楕円の短軸とし、Ｙ軸方向を楕円の長軸としたが、Ｘ軸方向を楕円の長軸とし、Ｙ軸方向を楕円の短軸とすることもできる。
【００５１】
また、本実施形態では、図６に示すように、膨出する長さが長い指状電極と、膨出する長さが短い指状電極とを交互に配置することにより、可動アーク接触子２１の内面形状を非軸対称としても良い。図６では、膨出する長さが長い指状電極と、膨出する長さが短い指状電極とを交互に配置としているが、可動接触子２１の内面形状を非軸対称となるならば、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１間で発生する衝突荷重に基づいて、組み合わせは、任意に決定することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、図７に示すように、指状電極が作る可動接触子２１の内面形状の中心を、対向アーク接触子１１の中心軸からずらし偏心させることにより、可動接触子２１の内面形状を非軸対称としても良い。偏心方向は、可動接触子２１の内面形状を非軸対称となるならば、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１間で発生する衝突荷重に基づいて、任意に決定することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、図１乃至図７に示すように、対向アーク接触子１１を内部に空間を有しない鈍頭形状を有する円柱形状としたが、内部を中空とした鈍頭形状を有する円柱形状とすることもできる。円柱形状の内部を中空とすることで、対向アーク接触子１１の外観をそのままに、対向アーク接触子１１の軽量化を図ることが可能となる。中空とする部分は、円柱形状の部分のみ、鈍頭形状部分と円柱形状の部分、鈍頭形状部分のみ、と任意に選択をすることが可能である。円柱形状の部分を中空とする場合には、対向アーク接触子１１に一定の厚さを設けた円筒形状とすることも、中空の部分を複数設けることもできる。
【００５４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るガス遮断器では、指状電極の形状が第１の実施形態と異なり、１つ１つの指状電極の形状は、それぞれ同じ形状である。その余は同一構成につき、同一構成の説明は省略する。
【００５５】
本実施形態では、筒状の可動アーク接触子２１の一方の開口部を分割し、複数の指状電極としている。指状電極のアーク接触子２１の中心軸に対して直角な断面形状は、それぞれ同じ形状である。この指状電極は略平板とみなすこともでき、可動アーク接触子２１は可撓性を有するバネ状構造である。言い換えれば、指状電極は半径方向にたわむ板バネとみることができる。本実施形態の指状電極のバネ係数が指状電極ごとに異なり、バネ係数が異なる指状電極を周方向に非軸対称に配置することで、アーク接触子２１の先端部が非軸対称形状とする。
【００５６】
（作用）
（投入動作）
電流投入時に差し込まれる対向アーク接触子１１により、指状電極は半径方向に対して外側に広がる。そのため、対向アーク接触子１１が指状電極を押し広げる際に衝突荷重が発生する。この衝突荷重は、バネ係数の大きな指状電極からの衝突荷重は大きく、バネ係数の小さな指状電極からの衝突荷重は小さくなる。
【００５７】
（遮断動作）
電流遮断時には、可動アーク接触子２１の指状電極を押し広げている対向アーク接触子１１が、引き抜かれる。対向アーク接触子１１が引き抜かれる場合には、バネ係数の大きな指状電極からの荷重は大きな荷重がかかる。一方、バネ係数の小さな指状電極からは、荷重は小さな荷重がかかる。
【００５８】
（効果）
以上のように、本実施形態のガス遮断器は、可動アーク接触子２１の先端部が非軸対称形状となるように、可動アーク接触子２１の先端部に形成される指状電極の断面形状は同じ形状とするが、それぞれの指状電極のバネ係数を異なるものとしている。
【００５９】
これにより、電流投入時の閉動作時、及び、電流遮断時の開動作時に、可動アーク接触子２１と対向アーク接触子１１間で発生する荷重に偏りを持って分布させることができるので、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６０】
また、本実施形態の指状電極は、バネ係数が異なるものであるが、指状電極のバネ係数は、任意の方法により決定することが可能である。例えば、可動アーク接触子２１の開口部からの切込みの長さを指状電極ごとに異なるものとすることで、指状電極に固有のバネ係数を設けることもできる。すなわち、切込みの長さが長い指状電極では、バネ係数が小さくなり、切込みの長さが短い指状電極では、バネ係数が大きくなる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るガス遮断器を説明する。本実形態においては、絶縁ノズル２３の形状が第１の実施形態と異なり、その余は同一構成につき、同一構成の説明は省略する。
【００６２】
（構成）
本発明によるガス遮断器の第３の実施形態について説明する。図８に示すように、本発明の基本的な構成は第１の実施の形態と同様である。図８（ａ）は、図４のＡ−Ａ断面図、図８（ｂ）は図４のＢ−Ｂ断面図である。すなわち、可動アーク接触子２１の先端部は、内側形状が楕円形に構成されている。さらに、本実施形態では、絶縁ノズル２３の消弧ガスの流路であるスロート内側断面も楕円形に構成されている。
【００６３】
このとき、可動アーク接触子２１における内側楕円形状の短軸方向（図８（ａ）Ｙ軸方向）と、絶縁ノズル２３のスロートにおける内側楕円形状の長軸方向（図８（ｂ）Ｙ軸方向）が対応し、可動アーク接触子２１における内側楕円形状の長軸方向（図８（ａ）Ｘ軸方向）と、絶縁ノズル２３のスロートにおける内側楕円形状の短軸方向（図８（ｂ）Ｘ軸方向）が対応するように構成する。
【００６４】
（作用・効果）
本実施の形態においては、第１の実施の形態の作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００６５】
本実施の形態によれば、対向アーク接触子１１に対して大きな荷重がかかる可動アーク接触子２１の楕円形状の短軸方向と、絶縁ノズル２３のスロートにおける円形状の長軸方向とを組み合わせている。つまり、対向アーク接触子１１の衝突による破損の起こりやすい領域は、絶縁ノズル２３の長軸方向を通過し、対向アーク接触子１１の衝突による破損の起こりにくい領域は、絶縁ノズル２３の短軸方向を通過することになる。
【００６６】
そのため、対向アーク接触子１１における破損が起こりやすく高電界となりやすい領域は、絶縁ノズル２３のスロートを通過する際に、絶縁ノズル２３との距離を広くとることができ、進み小電流断時の絶縁破壊確率をさらに低下させることができる。一方で、絶縁ノズル２３のスロートにおける内側楕円形状の短軸方向では、対向アーク接触子１１との距離が短いが、その方向では可動アーク接触子２１との衝突荷重が小さくなるよう構成されているため、進み小電流遮断時の絶縁破壊確率が著しく上昇することはない。
【００６７】
また、絶縁ノズル２３と対向アーク接触子１１の間隔が狭い領域が存在することで、大電流遮断時における吹き付け圧力の低下の影響を小さく限定することができ、大電流の遮断性能の著しい低下も起こり得ない。
【００６８】
本実施形態では、可動アーク接触子２１の先端部が非軸対称形状であれば、アーク接触子の内面形状が楕円であることに限定されない。すなわち、図６に示すように、膨出する長さが長い指状電極と、膨出する長さが短い指状電極とを交互に配置しても良い。また、図７に示すように、指状電極が作る可動接触子２１の内面形状の中心を、対向アーク接触子１１の中心軸からずらし偏心させても良い。さらに、アーク接触子の先端部に形成される指状電極の断面形状を同じ形状とし、それぞれの指状電極のバネ係数を異なるものとしても良い。
【００６９】
（第４の実施形態）
（構成）
次に、第４の実施形態に係るガス遮断器を説明する。本実形態においては、対向アーク接触子１１の形状が第１の実施形態と異なり、対向アーク接触子１１の先端部分の断面の一部が非軸対称形状である。本実施形態では、図９に示すように、対向アーク接触子１１の先端部分の断面は楕円となる。図９（ａ）は、図４の可動アーク接触子２１の断面図、図９（ｂ）は対向アーク接触子１１の断面図である。
【００７０】
このとき、可動アーク接触子２１における内側楕円形状の短軸方向（図９（ａ）Ｙ軸方向）と、対向アーク接触子１１の先端部分の断面の長軸方向（図９（ｂ）Ｙ軸方向）が対応し、可動アーク接触子２１における内側楕円形状の長軸方向（図９（ａ）Ｘ軸方向）と、対向アーク接触子１１の先端部分の断面の短径方向（図９（ｂ）Ｘ軸方向）が対応するように構成する。
【００７１】
（作用・効果）
本実施の形態によれば、電流投入時には、対向アーク接触子１１の長軸部分が、可動アーク接触子２１の短径領域の指状電極を押し広げるように差し込まれる。一方、対向アーク接触子１１の短軸部分が、可動アーク接触子２１の長軸領域の指状電極を押し広げるように差し込まれる。そのため、可動アーク接触子２１の短軸領域の指状電極が広がる距離と、可動アーク接触子２１の短軸領域の指状電極が広がる距離とで大きな差をつけることができる。
【００７２】
これにより本実施の形態においては、第１の実施の形態の作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。本実施の形態によれば、可動アーク接触子２１の形状だけでなく、対向アーク接触子１１の形状により、電流投入時の閉動作時、及び、電流遮断時の開動作時に、可動アーク接触子２１と対向アーク接触子１１間で発生する荷重に偏りを持って分布させることができる。さらに、その偏りの差を大きくできるので、前記第１の実施形態の効果をより効果的に奏することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、可動アーク接触子２１の短軸方向と、対向アーク接触子１１の長軸方向とを対応させると共に、可動アーク接触子２１の長軸方向と、対向アーク接触子１１の先端部分の断面の短軸方向を対応させた。しかしながら、可動アーク接触子２１と対向アーク接触子１１間で発生する荷重に偏りを持って分布させることができるならば、この構成に限られるものではない。
【００７４】
（その他の実施形態）
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、第１乃至第５の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。
【００７５】
例えば、第１乃至第４の実施形態では、対向接触子部１０を固定して、可動接触子部２０のみ軸方向に移動させるよう構成したが、対向接触子部１０に対して可動接触子部２０が相対的に移動するように、対向接触子部１０も軸方向に移動させ、相対的開極速度を向上させようとするいわゆるデュアルモーション機構にしても良い。
【００７６】
また、第１乃至第４の実施形態では、駆動装置による機械的作用による蓄圧空間を有するガス遮断器を示したが、アークの熱エネルギーを取り込んで蓄圧する蓄圧空間を有するいわゆる自力効果を用いたタイプのガス遮断器や、機械的作用の蓄圧空間と熱エネルギー作用による蓄圧空間を有するガス遮断器に対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０    …  対向接触子部
１１    …  対向アーク接触子
１２    …  対向通電接触子
１３    …  固定支え
１４    …  絶縁支持部材
１５    …  排気筒
２０    …  可動接触子部
２１    …  可動アーク接触子
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
２５ａ  …  テーパ面
２５ｂ  …  連通孔
２６    …  機械パッファ室
２７    …  ピストン
５０    …  アーク放電
６０    …  密閉容器
【図１】
2015023006.tif 000003
【図２】
2015023006.tif 000004
【図３】
2015023006.tif 000005
【図４】
2015023006.tif 000006
【図５】
2015023006.tif 000007
【図６】
2015023006.tif 000008
【図７】
2015023006.tif 000009
【図８】
2015023006.tif 000010
【図９】
2015023006.tif 000011