(57)【要約】  クエンチング・ガスで充填されことが可能な、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ用のスイッチング・チャンバであって、第一アーク接触子（１）と、第二アーク接触子（２）とを有し、それらの内の少なくとも一つ（１；２）は、駆動源により移動されることが可能である。これらの接触子（１，２）の間で、アーク（４）が発生することが可能である。アーク（４）によって加熱されたクエンチング・ガスを一時的に貯えるために、加熱チャンバ（１１）が使用される。絶縁ノズル（５）は、スロート部（６）を有し、このスロート部は、クエンチング・ガスの流れをガイドするために使用され、且つ加熱チャンバ（１１）に接続されている。開放動作の間に、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が実現され、その値は、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子（１，２）相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．３倍である。シングル・チャンバのヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの場合には、特に、下記の式が最大相対速度  Ｖ12,max  に対して適用され：      Ｖ12,max  ＝  ２３×ＵＮ・ｐ・ｆ／（Ｅcrit・ｐ０）  ここで、ＵＮは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの定格電圧であり；ｐは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカのポール・ファクターであり；Ｅcrit  は、クエンチング・ガスの放出のための閾値電界強度であり；ｐ０は、クエンチング・ガスの充填圧力であり；ｆは、スイッチング・チャンバが設計される対象のシステムの周波数である。
2008511107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クエンチング・ガスで充填されことが可能な、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ用のスイッチング・チャンバであって、
第一アーク接触子（１）と、第二アーク接触子（２）とを有し、それらの内の少なくとも一つ（１；２）は、駆動源により移動されることが可能であり、これらのアーク接触子（１，２）の間でアーク（４）が発生することが可能であり、
アーク（４）によって加熱されたクエンチング・ガスを一時的に貯えるための加熱チャンバ（１１）を有し、
スロート部（６）を有する絶縁ノズル（５）を有し、このスロート部が、クエンチング・ガスの流れをガイドするために加熱チャンバ（１１）に接続された、
スイッチング・チャンバにおいて、
開放動作の間の、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子（１，２）の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．３倍であること、
を特徴とするスイッチング・チャンバ。
【請求項２】
下記特徴を備えた請求項１に記載のスイッチング・チャンバ：
開放動作の間の、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子（１，２）の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．５倍である。
【請求項３】
下記特徴を備えた請求項１または２に記載のスイッチング・チャンバ：
もし、それがシングル・チャンバのヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの中に組み込まれる場合には、下記の式が、開放動作の間の、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して適用され：
Ｖ12,max  ＝  ２３×ＵＮ・ｐ・ｆ／（Ｅcrit・ｐ０）
ここで、
ＵＮは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの定格電圧であり、
ｐは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカのポール・ファクターであり、
Ｅcrit  は、クエンチング・ガスの放出のための閾値電界強度であり、
ｐ０は、クエンチング・ガスの充填圧力であり、
ｆは、スイッチング・チャンバが設計される対象の高電圧システムの周波数である。
【請求項４】
下記特徴を備えた請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
開放動作の間、下記の式が、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して適用される：
Ｖ12,max  ≧  １３ｍ／ｓ,
特に  Ｖ12,max  ≧  １７ｍ／ｓ。
【請求項５】
下記特徴を備えた請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
双方のアーク接触子（１，２）が、移動可能であり、
アーク接触子（１，２）の反対方向への移動のフェーズ（Ｐ１）の間、第一アーク接触子（１）の速度Ｖ１の、第二アーク接触子（２）の速度Ｖ２に対する比  Ｖ１／Ｖ２  ：
Ｖ１／Ｖ２  ≧  １：２．４，
特に  Ｖ１／Ｖ２  ≧  １：２．８
が実現される。
【請求項６】
下記特徴を備えた請求項１から５のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
圧縮チャンバ（１０）が設けられ、その容積が、開放動作の間に縮小される。
【請求項７】
下記特徴を備えた請求項６に記載のスイッチング・チャンバ：
圧縮チャンバ（１０）は、加熱チャンバ（１１）とは異なっていて、
バルブ（１２）が、圧縮チャンバ（１０）と加熱チャンバ（１１）の間に設けられている。
【請求項８】
下記特徴を備えた請求項１から７のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
双方のアーク接触子（１，２）は、移動可能であり、
第一アーク接触子（１）を駆動するための第一駆動源、及び第二アーク接触子（２）を駆動するための第二駆動源（３）が設けられている。
【請求項９】
下記特徴を備えた請求項８に記載のスイッチング・チャンバ：
第二駆動源（３）は、第一駆動源により駆動されことが可能なギア（３）である。
【請求項１０】
下記特徴を備えた請求項８または９に記載のスイッチング・チャンバ：
絶縁ノズル（５）は、第一駆動源により駆動されることが可能である。
【請求項１１】
下記特徴を備えた請求項８から１０のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
前記アーク接触子（１，２）の同じ方向への移動の間のフェーズ（Ｐ２）の中で、下記の式が、第一アーク接触子（１）の速度Ｖ１の、第二アーク接触子（２）の速度Ｖ２に対する比  Ｖ１／Ｖ２  に対して適用される：
０．４  ≧  Ｖ１／Ｖ２  ≧１．２，
特に  ０．７５≧  Ｖ１／Ｖ２  ≧１：１．１５。
【請求項１２】
下記特徴を備えた請求項１から１１のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
開放動作の間において、接触の分離の後、且つ、スロート部（６）を通る軸（Ａ）に沿って第二アーク接触子（２）の方向（ｚ２）へのクエンチング・ガスの流れが可能であるときに、軸（Ａ）に対して平行に測られた、スロート部（６）と第二アーク接触子（２）の間の距離ｄは、軸（Ａ）に対して径方向に且つ横方向に第二アーク接触子（２）に隣接する領域の中で、および／または、第二アーク接触子（２）の中で、クエンチング・ガスの流れの流速が最大値となるように選択される。
【請求項１３】
下記特徴を備えた請求項１から１２のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
スロート部（６）は、実質的に円筒の形態であり、
開放動作の間において、接触の分離の後、且つ、スロート部（６）を通る軸（Ａ）に沿って第二アーク接触子（２）の方向（ｚ２）へのクエンチング・ガスの流れが可能なクエンチング・フェーズの間、軸（Ａ）に対して平行に測られた、スロート部（６）と第二アーク接触子（２）の間の距離ｄは、
ｄ＝Ｄ×（（１＋ｂ’・ｃｏｓα）1/2−１）／（２・ｓｉｎα・ｃｏｓα）
であるように選択され、
ここで、
Ｄは、クエンチング・フェーズの間に、第二アーク接触子（２）と向かい合う前記円筒の端部の近傍での前記円筒の直径であり、
αは、前記スロート部（６）に隣接する拡張された領域（２１）の開き角度αに等しく、
且つ、次の式がパラメータｂ’に対して適用され：
ｂ’  ＝  ｂ−Ｆ／Ｆ’，
ここで、
Ｆ’は、軸（Ａ）に対して径方向に配置され、クエンチング・ガスが流出するために第二接触子（２）に設けられることが可能な開口の断面領域の面積であり、
次の式がパラメータｂに対して適用される：
１．４≦  ｂ  ≦４．５，
特に、１．７≦  ｂ  ≦４．０。
【請求項１４】
下記特徴を備えた請求項１２または１３に記載のスイッチング・チャンバ：
前記距離ｄの選択のために言及された前記条件は、少なくとも１０ｍｓの間、特に少なくとも３５ｍｓの間、充足される。
【請求項１５】
下記特徴を備えた請求項１から１４のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
第二アーク接触子（２）は、ピンの形態である。
【請求項１６】
下記特徴を備えた請求項１から１５のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
前記スロート部（６）は、前記二つのアーク接触子（１；２）の内の一つにより、少なくとも部分的に塞がれることが可能であり、
そのアーク接触子は、ブロッキング接触子（２）と呼ばれ、且つ、移動可能であり、
開放動作の間に、ブロッキング接触子（２）の移動方向（ｚ２）が変化しないまま残り、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が得られる時間スパンがあり、且つ、
この時間スパンは、前記スロート部（６）がブロッキング接触子（２）により少なくとも部分的に塞がれることが最早無くなるまで、少なくとも継続する。
【請求項１７】
下記特徴を備えた請求項１から１６のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
前記スロート部（６）は、前記二つのアーク接触子（１；２）の内の一つにより、少なくとも部分的に塞がれることが可能であり、
そのアーク接触子は、ブロッキング接触子（２）と呼ばれ、且つ、移動可能であり、
開放動作の間に、もしスロート部（６）がブロッキング接触子（２）により少なくとも部分的に塞がれることが最早無くなった場合に、前記少なくとも一つの移動可能アーク接触子（２）の逆方向の移動が発生する。
【請求項１８】
ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカであって、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の少なくとも一つのスイッチング・チャンバを有していることを特徴とするヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ。
【請求項１９】
クエンチング・ガスで充填されことが可能な、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ用のスイッチング・チャンバを開放するための方法であって、
当該スイッチング・チャンバは、第一アーク接触子（１）と、第二アーク接触子（２）と、少なくとも一つの駆動源と、スロート（６）を有する絶縁ノズル（５）とを有し、前記二つのアーク接触子（１，２）の少なくとも一つは、前記駆動源により移動され、
接触の分離が生じると、これらのアーク接触子（１，２）の間でアーク（４）が発生し、それによってアーク・クエンチング・ガスが加熱され、
その加熱されたクエンチング・ガスが一時的に貯えられ、アーク（４）を吹き消すためのスロート部（６）を通ってガイドされる、
方法において、
開放動作の間に、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が得られ、その値は、容量性スイッチングのために要求される、二つのアーク接触子（１，２）の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．３倍であること、
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧サーキット・ブレーカ技術の分野に係る。本発明は、独立特許クレイムの前提部分に記載されているような、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ用のスイッチング・チャンバ、及びヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ、並びにスイッチング・チャンバを開放するための方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
先行技術には、クエンチング・ガスで充填されことが可能なヘビーデューティ・サーキット・ブレーカが開示されている。このヘビーデューティ・サーキット・ブレーカは、二つのアーク接触子を有するスイッチング・チャンバを有し、それらのアーク接触子の内の少なくとも一つは、駆動源により移動されることが可能である。接触が分離した後に、アークが二つのアーク接触子の間で発生する。加熱チャンバが、アークによって加熱されたクエンチング・ガスを一時的に貯えるために設けられている。絶縁ノズルは、スロート部を有し、このスロート部は、クエンチング・ガスの流れを導くために、加熱チャンバに接続されている。結果として、アークに向けてクエンチング・ガスが吹き出され、それが、アークを消滅させ、その結果として、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの中を流れる電流が、スイッチング・オフされることが可能である。
【０００３】
接触が分離した後に、二つのアーク接触子の相対的移動が、それらを速やかに互いから引き離すために、行われる。その理由は、もしそうしなければ、アーク・クエンチの直後に生ずるいわゆる回復電圧のために、再点弧が起こる可能性があるからである。もし、再点弧が生じた場合には、スイッチングは行われない。
【０００４】
このいわゆる容量性スイッチング（capacitive switching）は、それ故に、二つのアーク接触子の間の高い相対速度を必要とする。容量性スイッチングのために必要となる二つのアーク接触子の（最小）相対速度は、実験的にまたはモデル計算によって、決定されることが可能である。
【０００５】
先行技術から知られているヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ及びスイッチング・チャンバにおいて、二つのアーク接触子の相対速度は、容量性スイッチングのための最小の要求に、恐らく数パーセントの安全のマージンを伴って、対応するように選択される。
【０００６】
先行技術から知られているヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの場合、容量性スイッチングが、二つのアーク接触子の相対速度に対して、非常に厳しい要求を課しているので、それよりも遥かに高い相対速度は、これまで実現されていない。その理由は、このことが、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカにより複雑なデザインを要求し、特に、それに対応するより強力な駆動源及びダンピング・デバイスを要求するにもかかわらす、識別し得るほどの効果が実現されないからである。
【０００７】
アーク接触子の典型的な最大相対速度は、５ｍ／ｓと９ｍ／ｓの間である。
【０００８】
欧州特許公開第 EP 1 211 706 A1 号明細書には、二つの移動可能なアーク接触子を有するヘビーデューティ・サーキット・ブレーカが開示されている。これによれば、二つの接触子の反対の移動方向の最大速度の比として、１：１．６  から  １：１．７  が実現されている。
【０００９】
上記のタイプのスイッチング・チャンバ及びヘビーデューティ・サーキット・ブレーカにおいて、より強力なアークの吹き消しを行うことが、常に望まれている。
【００１０】
例えば、独国特許第 DE 100 03 359 C1 号明細書には、二つの移動可能なアーク接触子及びクエンチング・ガスを一時的に貯えるための加熱チャンバを有するヘビーデューティ・サーキット・ブレーカが開示されている。そのクエンチング・ガスは、アーク接触子の間に生じることがあるアークによって加熱されたものである。ブレーカは、絶縁ノズルを有し、その絶縁ノズルは、クエンチング・ガスの流れをガイドする目的でスロート部を有し、そのスロート部は、次に、チャネルによって加熱チャンバに接続されている。
【００１１】
先ず最初、二つの接触子が反対方向へ移動し、そのケースで、接触の分離が起こり、スロート部が、二つの接触子の第二のものによって、少なくとも部分的に塞がれる。スロート部が、第二接触子により、まだ少なくとも部分的に塞がれている間に、第二接触子の逆方向の移動が起こる。それ故に、第二接触子は、そのとき二つの接触子の第一のものと同じ方向に移動する。その逆方向の移動の間、スロート部が第二接触子によりまだ少なくとも部分的に塞がれていると言う事実の結果として、加熱チャンバの中のクエンチング・ガスの圧力の増大がもたらされることが可能になる。その結果として、より強力なアークの吹き消しが、実現されることが可能になる。
【特許文献１】欧州特許公開第 EP 1 211 706 A1 号明細書
【特許文献２】独国特許第 DE 100 03 359 C1 号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、特に効果的なアークの吹き消しを作り出すための代替策の可能性を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、独立特許クレイムの特徴を有する装置及び方法によって実現される。
【００１４】
本発明に基づく、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ用のスイッチング・チャンバは、クエンチング・ガスで充填されことが可能なスイッチング・チャンバであって、第一アーク接触子と第二アーク接触子とを有し、それらの内の少なくとも一つは、駆動源により移動されることが可能である。アーク接触子の間に、アークが発生することが可能である。このスイッチング・チャンバは、アークによって加熱されたクエンチング・ガスを一時的に貯えるための加熱チャンバ、及び、スロート部を有する絶縁ノズルを有し、そのスロート部は、クエンチング・ガスの流れをガイドする目的で、加熱チャンバに接続されている。
【００１５】
第一の本発明のアスペクトによれば、開放動作の間の、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  は、容量性スイッチング（capacitive switching）のために要求される二つのアーク接触子の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．３倍である。本発明のこの第一のアスペクトはまた、本発明に基づくスイッチング・チャンバが、開放動作の間の、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．３倍であるように設計されると、表現されることも可能である。
【００１６】
特に、本発明に基づくスイッチング・チャンバは、以下のようにデザインされることが可能であり、あるいは、本発明は、以下の事実からなることが可能である：即ち、開放動作の間の、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  は、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子の相対速度  Ｖ12,c  の、少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも１．７倍、好ましくは少なくとも１．９倍、あるいは更に少なくとも２倍である。
【００１７】
速度  Ｖ12,c  は、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子の最小相対速度であって、それは、即ち、容量性スイッチングを可能にする二つのアーク接触子の最小の相対速度である。
【００１８】
本発明の他のアスペクトは、以下の事実からなることが可能である：即ち、もし、そのスイッチング・チャンバが、シングル・チャンバのヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの中に組み込まれる場合には、下記の式が、開放動作の二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して適用される：
Ｖ12,max  ≧  ２３ｘＵＮ・ｐ・ｆ／（Ｅcrit・ｐ０），
特に        Ｖ12,max  ≧  ２７ｘＵＮ・ｐ・ｆ／（Ｅcrit・ｐ０），
好ましくは  Ｖ12,max  ≧  ３１ｘＵＮ・ｐ・ｆ／（Ｅcrit・ｐ０），
ここで、
ＵＮは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの定格電圧、
ｐは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカのポール・ファクター（pole factor）、
Ｅcrit  は、クエンチング・ガスの放出のための閾値電界強度、
ｐ０は、クエンチング・ガスの充填圧力、
ｆは、スイッチング・チャンバが設計される対象のシステムの周波数、
である。
【００１９】
異なるやり方で表現すると、この他のアスペクトから見た本発明は、下記の事実からなる：即ち、スイッチング・チャンバは、もし、それがシングル・チャンバのヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの中に組み込まれる場合、開放動作の二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して、先に述べた関係が適用されるように設計される。
【００２０】
式：  Ｖ12,c  ≧  ｋｘＵＮ・ｐ・ｆ／（Ｅcrit・ｐ０）
は、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子の間の最小の最大速度の良い近似値を与える。なお、上記ファクター“ｋ”は、典型的には、１６と１８．５の間である。
【００２１】
Ｖ12,c  または  Ｖ12,max  のための上述の等式／不等式はまた、正確に一つの対応するスイッチング・チャンバを有するヘビーデューティ・サーキット・ブレーカに対して、先に示された形態で適用される。一つ以上のスイッチング・チャンバを有するヘビーデューティ・サーキット・ブレーカのために、Ｖ12,c  または  Ｖ12,max  を計算するためには、もう一つのファクターが、上記式の中に挿入されること（または、ファクター“ｋ”がファクター“ｋ’”によって置き換えられること）が必要である。その結果として、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカのための電圧のシフト（例えば、スイッチング・チャンバと並列に接続されたキャパシタンスに起因するものが、考慮に組み入れられる。
【００２２】
クエンチング・ガスとしてＳＦ６を用いた場合には、Ｅcrit  は、約８９００ｋＶ／（ｂａｒ・ｍ）  （８．９ｘ１０−２ＫＶ／（Ｐａ・ｍ））  である。例えば、ＣＦ４、またはＳＦ６とＮ２の混合物などのような、他のクエンチング・ガスに対して、対応する  Ｅcrit  の値は、関係する教科書から、得られることが可能である。典型的なシステムの周波数は、５０Ｈｚ及び６０Ｈｚである。充填圧力ｐ０は、典型的には、４．３バールまたは６バールまたはそれ以上である。ポール・ファクターｐは、高電圧システムに設けられるのヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの設置条件に依存し（例えば、標準 IEC 62271 100 を参照方）、その値は、典型的には、１．４または１．２、また場合によれば１．４以上である。典型的なヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの定格電圧ＵＮは、１２３ｋＶまたは３６５ｋＶの強さのオーダーである。
【００２３】
他のアスペクトにおいて、本発明は、下記の事実からなることが可能である：即ち、下記の式が、開放動作の間の、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して適用される：
Ｖ12,max  ≧  １３ｍ／ｓ，
好ましくは      Ｖ12,max  ≧  １５ｍ／ｓ，
特に            Ｖ12,max  ≧  １７ｍ／ｓ，
特に好ましくは  Ｖ12,max  ≧  １９ｍ／ｓ。
【００２４】
異なるやり方で表現すると、この他のアスペクトから見た本発明は、下記の事実からなることが可能である：即ち、スイッチング・チャンバは、開放動作の間の、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して、上記の関係が適用されるように設計される。
【００２５】
本発明は、非常に大きな広がりを有するアークを、非常に短い期間の間に、作り出すことを可能にする。アーキング・タイム（アークが発生している期間）の内の、かなりの部分の間、アークのために、絶縁ノズルからの材料が、スロート部の長い部分に沿って、好ましくはスロート部の全長に沿って、好ましくは気化されることが可能である。広い表面、特にスロート部の内側表面の全体が、そのために、アーク・クエンチ材料を比較的長い期間に渡って作り出す（気化させる）ために使用されることが可能である。結果として、大量のアーク・クエンチ材料が作り出され、それによって、効果的なアークの吹き消しが行われる。
【００２６】
非常に速い相対的移動のために、この大量のアーク・クエンチ材料が、非常に短い期間の間に作り出されることが可能であり、その結果として、非常に高いクエンチング・ガスの圧力が作り出されることが可能になり、また、接触の分離の後に、圧力が非常に迅速に作り出されることが可能になる。結果として、非常に強力なアークの吹き消しが実現されることが可能になる。非常に信頼性の高いスイッチング、更には高い短絡電流スイッチングであっても、そのために実現されることが可能になる。
【００２７】
好ましくは、絶縁ノズルの移動は、二つの接触子の一つの移動に結合され、特にリジッドに結合される。絶縁ノズルの移動及びそれに対応する接触子の移動は、同じ速度で且つ同じ方向に行われる。好ましくは、絶縁ノズルと二つの接触子の一つの間の相対速度は、二つの接触子の最大相対速度  Ｖ12,max  のための、本発明に基づく上述の条件の一つに適合する。
【００２８】
もし、スロート部が、二つのアーク接触子の内の一つに（ブロッキング接触子と呼ばれ、且つ移動可能である）より、少なくとも部分的に塞がれることが可能な場合には、二つのアーク接触子は、好ましくは、少なくとも、スロート部が解放される時点まで、即ちブロッキング接触子で塞がれなくなる時点まで（即ち、少なくとも、スロート部を通るクエンチング・ガスの流れが可能になるまで、Ｖ12,max  のための上述の条件の一つに適合する相対速度を有している。この相対速度は、アーク接触子の最大相対速度  Ｖ12,max  であることが可能であり、あるいは、Ｖ12,max  よりも低い相対速度である。
【００２９】
他のアスペクトにおいて、本発明は、下記の事実からなる（スイッチング・チャンバは、下記のように設計される）：即ち、双方のアーク接触子が移動可能であって、且つ、アーク接触子の反対方向の移動のフェーズの間、第一アーク接触子の速度Ｖ１の第二アーク接触子の速度Ｖ２の比  Ｖ１／Ｖ２  として、下記の式が実現される：
Ｖ１／Ｖ２  ＜  １：２．４，
特に    Ｖ１／Ｖ２  ＜  １：２．７，
Ｖ１／Ｖ２  ＜  １：２．８，
または  Ｖ１／Ｖ２  ＜  １：３。
【００３０】
そのような速度の比のために、アーク接触子の間の高い相対速度が、実現されることが可能である。これは、第一アーク接触子によって移動される質量が、第二アーク接触子によって移動される質量がと比べて、遥かに大きいときに（少なくとも、２倍または３倍または４倍またはそれ以上大きいときに）、特に有利である。
【００３１】
もし、双方のアーク接触子が、移動可能である場合には、第一アーク接触子を駆動するための第一駆動源、及び第二アーク接触子を駆動するための第二駆動源が、好ましくは、設けられる。特に、第二駆動源（補助駆動源）は、第一駆動源で駆動されことが可能なギアであることが可能である。好ましくは、更に絶縁ノズルが、第一駆動源により駆動されることが可能であっても良い。
【００３２】
二つの移動可能なアーク接触子の場合には、スイッチング・チャンバは、好ましくは、次のように設計される：即ち、アーク接触子の同じ方向への移動の間のフェーズにおいて、下記の式が、第一アーク接触子の速度Ｖ１の第二アーク接触子の速度Ｖ２に対する  比Ｖ１／Ｖ２  として適用される： 
０．４    ≦  Ｖ１／Ｖ２  ≦  １．２，
特に  ０．７５  ≦  Ｖ１／Ｖ２  ≦  １：１．１５。
【００３３】
特に好ましくは、速度の比  Ｖ１／Ｖ２  は、０．９と１．１の間、または１の近傍、または実質的に１である。
【００３４】
一つの優位性のある実施形態において、圧縮チャンバが設けられ、その容積は、開放動作の間、減らされる。この圧縮チャンバは、加熱チャンバと同一であること、または、加熱チャンバとは異なることが可能であり、そして特に、バルブが、圧縮チャンバと加熱チャンバの間に設けられることが可能である。ブレーカまたはスイッチング・チャンバは、パファー（puffer）・サーキット・ブレーカの形態、またはセルフ・ブローイング（self blowing）・サーキット・ブレーカの形態、または、パファー・サーキット・ブレーカ／セルフ・ブローイングサーキット・ブレーカの複合体の形態であることが可能である。
【００３５】
スイッチング・チャンバは、好ましくは、次のように設計されることが可能である：即ち、接触の分離の後の開放動作の間、且つ、スロート部を通る軸に沿う、第二アーク接触子の方向のクエンチング・ガスの流れが可能である間に、上記軸に対して平行に測定した、スロート部と第二アーク接触子の間の距離ｄは、クエンチング・ガスの流れの流速が、上記軸に対して径方向及び横方向に、第二アーク接触子に隣接する領域の中で、および／または第二アーク接触子の中で、最大であるように、選択される。上記領域は、連続であることが可能である、または、複数のサブ領域からなることも可能である。
【００３６】
距離ｄは、間隔である。もし、スロート部と第二接触子が、互いに離れている場合、距離ｄは、当然、スロート部と第二接触子の互いに向かい合う端部の間で、測定される。
【００３７】
距離ｄの上述の選択のために、クエンチング・ガスの流れの最適化、特にスロート部と第二接触子の領域における最適化が実現される。クエンチング・ガスの流れは、特に高い絶縁負荷が存在するところで、特に高いブレーク・ダウン強度が得られるように、最適化される。この有利な効果は、距離ｄの上述の選択によって実現される。その理由は、高いクエンチング・ガス密度が、スイッチング経路に沿って実現されることが可能であり、これに対して、より低いクエンチング・ガス密度は、絶縁負荷が小さい二接触子の側面（および／またはその中）の領域の中に存在するからである。
【００３８】
好ましくは、スロート部は、実質的に円筒の形態であることが可能であり、そして、スイッチング・チャンバは、下記のように設計されることが可能である：即ち、接触の分離の後の開放動作の間、且つクエンチング・フェーズ（その間スロート部を通る軸に沿う、第二アーク接触子の方向へのクエンチング・ガスの流れが可能である）の間、軸に対して平行に測られた、スロート部と第二アーク接触子の間の距離ｄが、次の式が適用されるように選択される：
ｄ＝Ｄ×（（１＋ｂ’・ｃｏｓα）1/2−１）／（２・ｓｉｎα・ｃｏｓα）。
【００３９】
この場合において、Ｄは、クエンチング・フェーズの間に第二アーク接触子に向かい合う側の、円筒の端部の近傍での円筒の直径である。角度αは、スロート部に隣接する拡張された領域の開き角度αに等しい。下記の式が、パラメータｂ’に対して適用され：
ｂ’＝  ｂ−Ｆ／Ｆ’  
ここで、Ｆ’は、開口の軸に対して径方向にに位置する断面の面積であり、その開口は、クエンチング・ガスが流出するために、第二接触子の中に設けられることが可能である。また、次の式がパラメータｂに対して適用される：
１．４  ≦  ｂ  ≦  ４．５，
特に            １．７  ≦  ｂ  ≦  ４．０，
特に            ２．１  ≦  ｂ  ≦  ３．５，
特に好ましくは  ２．２  ≦  ｂ  ≦  ３．２。
【００４０】
スロート部は、実質的に円筒形であり、第二接触子は、好ましくは、同様に実質的に円筒形である。それぞれの円筒の直径（スロート部の直径または第二接触子の直径は、完全に一定である必要は無く、僅かに変化していても良い。円形の断面からのずれ、例えば、楕円形の断面であっても良い。スロート部（あるいは第二接触子）は、他の形状であってもよく、好ましくは実質的に形状であってもよく、それにもかかわらず、実質的に円筒形であると呼ばれる。そのとき、スロート部の対応する径方向の寸法が、直径Ｄとみなされる。特に、高い正確さを持って、第二接触子の近傍のスロート部と同じ面積を有する円の直径を持つことが可能である。
【００４１】
円筒の直径または上記の多面体の径方向の寸法は、正確に一定である必要はない。“ｄ”を決定するために関係する変数は、第二接触子に向かい合う側の、円筒または多面体の端部の径方向の寸法である。これらの形状もまた、“実質的に円筒形”と言う言葉の中に含まれる。
【００４２】
距離ｄの上記の選択（円筒の直径の依存する）のために、上述の有利な流速条件が、通常のブレーカの形状に対して適合される。もし、上記の距離ｄが、ｄに対して規定された比較的狭い範囲の中に維持されることが可能である場合、有利なクエンチング・ガスの流れが維持されることが、より容易に確保されることが可能である。
【００４３】
そのために、クエンチング・フェーズと呼ばれる時間スパンがあり、それは、接触の分離の後にあり、その間に、スロート部の中を通る第二アーク接触子の方向へのクエンチング・ガスの流れが生ずることが可能である（そして、スイッチングの場合に効果的に生ずる）。そのような時間スパンの間、上記の距離ｄが、上述の条件に適合する。
【００４４】
この条件によれば、上述のクエンチング・ガスの、スロート部の中を第二接触子の方向へ向かうの流れの流速が最大値となる領域が、第二接触子の中に、および／または横方向に第二接触子に隣接する部分に、位置することになる。
【００４５】
スロート部が、接触子（ブロッキング接触子と呼ばれることが可能である）により少なくとも部分的に塞がれる間、スロート部を通る（顕著な）クエンチング・ガスの流れは、生じない。
【００４６】
距離ｄに対して挙げられる条件は、開放動作の間の、好ましくは、少なくとも１０ｍｓの間、適合され、より好ましくは、少なくとも２０ｍｓの間、少なくとも３５ｍｓの間、または、少なくとも５０ｍｓの間、適合される。
【００４７】
スロート部は、ノズル・チャネルとも呼ばれることがある。
【００４８】
接触の分離とは、二つのアーク接触子１及び２の間の物理的接触の分離を意味している。この物理的接触は、例えば、互いの間で直接に接触する接触子１，２によって、または、二つのアーク接触子１，２の間での接触を生じさせる中間接触子（ブリッジ接触子）によって、実現されることが可能である。
【００４９】
好ましくは、第二アーク接触子は、ピンの形態、特に中実ピンの形態である。
【００５０】
一つの好ましい実施形態において、スロート部は、二つのアーク接触子の内の一つにより少なくとも部分的に塞がれることが可能であり、その接触子は、ブロッキング接触子と呼ばれ、移動可能である。そして、スイッチング・チャンバは、以下のように設計される：即ち、開放動作の間に、ブロッキング接触子の移動方向が変化しないままでいて、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が実現される時間スパンがある。この時間スパンは、好ましくは、スロート部がブロッキング接触子により少なくとも部分的に塞がれることが最早無くなるまで、少なくとも、継続する。
【００５１】
この実施形態において、このようにして、接触の分離の後、一つ且つ同じ方向への、ブロッキング接触子の、妨害されない移動がある。この移動は、スロート部がブロッキング接触子により解放されるまで、少なくとも続き、この移動の間に（同じポイントで）、二つのアーク接触子の互いに対するthe）最大相対速度  Ｖ12,max  が実現される。このことは、非常に迅速に、非常に大きい絶縁ノズル表面がアークに曝されることを確実にする。好ましくは、スロート部が解放される前には、ブロッキング接触子の逆方向の移動は、生じない。
【００５２】
一つの特に好ましい実施形態は、下記の事実によって特徴付けられる：即ち、スロート部が、二つのアーク接触子の一つにより少なくとも部分的に塞がれことが可能であり、そのアーク接触子は、ブロッキング接触子と呼ばれ、且つ移動可能である。そして、スイッチング・チャンバは、次のように設計される：即ち、開放動作の間、もしスロート部がブロッキング接触子により少なくとも部分的に塞がれることが最早ない場合には、少なくとも一つの移動可能なアーク接触子の逆方向の移動が生ずる。
【００５３】
結果として、大量のアーク・クエンチ材料が、接触の分離の後、短い期間の間に、作り出されることが可能である。また、ダンピング・デバイスの負荷（それは、接触子を破損させる）を減らすことも可能であり、または、より複雑でないダンピング・デバイスを使用することを可能にする。
【００５４】
一旦、スロート部が、ブロッキング接触子により解放されたときに生ずる逆方向の移動は、更にまた、ブロッキング接触子の近傍のクエンチング・ガスの流れを最適化することを可能にする。二つの接触子の間の距離は、二つの接触子の速度の比に依存しており、その距離は、（容易に）増やすことも減らすことも可能であり、あるいは、特に好ましくは、実質的に一定に保つことも可能である。
【００５５】
特に、ブロッキング接触子とスロート部の間の距離もまた、（容易に）増やすことも減らすことも可能であり、あるいは、特に好ましくは、実質的に一定に保つことも可能である。もし、例えば、絶縁ノズルの移動が、第一接触子の移動に、１：１  の比で（リジッドに）結合された場合には、そして、二つの接触子の同じ方向への移動（逆方向の移動の後の）が、同様に実質的に同一である場合には、スロート部とブロッキング接触子の間の、予め設定可能な距離が、実質的に一定の保たれることが可能である。特に且つ非常に好ましくは、先に距離ｄに対して更に挙げた条件の一つが、比較的長い期間に渡って適合されることもまた可能である。
【００５６】
逆方向の移動のために、最初の逆平行（antiparallel）の移動、または二つのアーク接触子の反対方向への移動が、平行移動、または、二つのアーク接触子の同じ方向への移動になる。
【００５７】
特に、もし、ギア（駆動源により駆動される）が、補助駆動源（第二駆動源）として用いられる場合に、第一アーク接触子の速度Ｖ１の第二アーク接触子の速度Ｖ２に対する速度比  Ｖ１／Ｖ２  として、
Ｖ１／Ｖ２  ≒  １：１
が選択されるケースにおいて、同じ方向へ接触子が移動する場合には、接触子の間の一定の距離（恐らくまた、スロート部とブロッキング接触子の間の一定の距離）が実現されることが可能であり、それは、ブレーカの移動がダンピング機構により制動がかけられたときであっても一定のままである。
【００５８】
このようにして、上述の距離に対する戻り移動の影響が、実質的に取り除かれることもまた、可能である。もし、駆動される接触子の移動が、加熱チャンバの中のクエンチング・ガスにより妨げられた場合には、戻りの移動が発生し、その結果として、接触子の内の少なくとも一つの望ましくない逆方向の移動が起こる。
【００５９】
駆動源により目標されたやり方で、そのようなヘビーデューティ・サーキット・ブレーカまたはブレーカ・ポールの中で、作り出された逆方向の移動のために、接触子とスロート部／接触子の間の距離の効果的なモニタリングが、実現され、それによって、望まれる流れの条件、特にブロッキング接触子の近傍での条件が、異なるスイッチングのケースにおいてであっても、設定され且つ維持されることが可能である。接触子の近傍における、クエンチング・ガスの流れの最適化が、可能になる。
【００６０】
本発明に基づくヘビーデューティ・サーキット・ブレーカは、本発明に基づく少なくとも一つのスイッチング・チャンバを有し、それに対応する利点を有している。
【００６１】
本発明に基づく方法は、クエンチング・ガスで充填されることが可能なヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ用のスイッチング・チャンバを開放するための方法であって、このブレーカは、第一アーク接触子と、第二アーク接触子と、少なくとも一つの駆動源と、スロート部を有する絶縁ノズルと、を有している。
【００６２】
当該方法によれば、二つのアーク接触子の内の少なくとも一つが、駆動源により移動され、それにより接触の分離が起こり；アーク接触子の間でアークが発生され、そのアークによりアーク・クエンチング・ガスが加熱され；その加熱されたクエンチング・ガスが、一時的に貯えられ、アークを吹き消す目的でスロート部を通ってガイドされる。
【００６３】
上記方法は、下記の事実により特徴付けられる：即ち、開放動作の間に、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が実現され、その値は、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．３倍、特に１．５倍である。その利点は、スイッチング・チャンバの利点からもたらされる。
【００６４】
本発明に基づく方法はまた、スイッチング・チャンバにより電流をスイッチングするための方法とみなすことも可能である。
【００６５】
好ましくは、上記の二つのアーク接触子は、互いに対して同軸に配置される。加熱チャンバとスロート部の間のチャネルは、好ましくは、環状のチャネルの形態であることが可能である。
【００６６】
アーク接触子は、同時に定格電流接触子であることも可能である。しかしながら、好ましくは、別個の定格電流接触子が、アーク接触子に加えて設けられる。典型的に、開放動作において、先ず、定格電流接触子が、互いに分離し、それにより、妨げられた電流が、アーク接触子へ方向を変える。その後に、アーク接触子が分離され、そのときにアークが発生する。
【００６７】
好ましくは、二つのアーク接触子の内の一つ、特に、第一アーク接触子は、もう一方のアーク接触子を収容するための開口を有することができる。そのもう一方のアーク接触子は、好ましくはピンの形態であり、閉鎖されたブレーカ状態において第一アーク接触子の中に収容され、開放されたブレーカ状態においてクエンチング・ガスが流出する。特に、このアーク接触子は、多数の接触フィンガーを有するチューリップ・コンタクトの形態であることが可能である。
【００６８】
もし、第二アーク接触子がピンの形態で、且つ移動可能であり、これに対して第一接触子が、第二接触子を収容するための開口を有し、且つ移動可能または移動不可能であれば、好ましい。この出願の意味の中で、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ及びスイッチング・チャンバは、特に、典型的には少なくとも約７２ｋＶの定格電圧のために設計されたものである。
【００６９】
アークは、本発明に基づくスイッチング・チャンバの中で、一般的に軸の近傍で発生し、そして、本質的に安定的である。一般的に、アークの基点となるポイント、アーク接触子の端部に固定される。
【００７０】
更に好ましい実施形態及び利点は、従属特許クレイム及び図面から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
本発明の主題は、以下において、添付図面の中に示された好ましい実施形態の例を参照しながら、より詳細に説明される。
【００７２】
図面の中で使用されている参照符号及びそれらの意味は、参照符号のリストの中に、まとめとして列挙されている。これらの図面において、同一または機能的に同一の部分には、原則として、同じ参照符号が付与されている。ここに示された実施形態の例は、本発明の主題の例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００７３】
図１は、本発明に基づくスイッチング・チャンバまたは本発明に基づくシングル・チャンバのヘビーデューティ・サーキット・ブレーカを概略的に示し、開放状態（図の下半分）及び閉鎖状態（図の上半分）を示している。図の右手側に、ギア３の平面図が概略的に示されている。ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカは、クエンチング・ガス（例えばＳＦ６、またはＮ２とＳＦ６の混合物）で充填され、第一の移動可能なアーク接触子１を有している。このアーク接触子１は、駆動源（図示せず）により駆動されることが可能である。適切な駆動源として、例えば、電気力学的駆動源またはエネルギー貯蔵式のスプリング機構を用いることが可能である。
【００７４】
第二アーク接触子２は、補助駆動源３で駆動される。この補助駆動源３は、駆動源で駆動されるギア３によって、実現される。ブレーカの閉鎖状態において、二つのアーク接触子１，２が互いに接触する。それに加えて、定格電流接触子（図示せず）が設けられることも可能である。
【００７５】
第一接触子１は、絶縁ノズル５及び補助ノズル１３にリジッドに接続されている。絶縁ノズル５は、スロート部６を有し、このスロート部６は、実質的に円筒形であり、直径Ｄを有している。領域２１は、拡張された直径を有し、開き角度αを有し、スロート部６につながっている。スロート部は、環状のチャネル７により、加熱チャンバ１１に接続されている。圧縮チャンバ１０は、バルブ１２により、加熱チャンバ１１に接続されている。加熱チャンバの容積は、ピストン１５により変更されることが可能であり、このピストンは、好ましくは、固定されるように設計される。
【００７６】
ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカは、軸Ａに対して実質的に回転対称であり、その結果として、軸方向ｚ１及びｚ２（それに沿って、アーク接触子が移動する）及び径方向（軸方向に対して 直角の方向）が規定される。
【００７７】
図２は、距離／時間のグラフ（ｚ／ｔ曲線）を概略的に示していて、破線は第一接触子１の移動、点線は第二接触子２の移動、実線は二つの接触子の相対的移動を示している。
【００７８】
対応する速度／時間曲線（ｖ／ｔ曲線）が、図３に概略的に示されている。第一接触子１の速度ｖ１（破線）、及び第二接触子２の速度Ｖ２（点線）、及び二つの接触子の相対速度Ｖ１２（実線）が示されている。
【００７９】
開放動作の間、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカを通って流れる電流を妨げる目的で、まず最初に、第一アーク接触子１及び絶縁ノズル５、補助ノズル１３及びバルブ１２が、方向ｚ１へ移動する。オプショナルの遅れを伴って、第二接触子２が方向ｚ２へ移動する。駆動源により直接移動されることになる質量は、ギア３により移動されることになる質量と比べて、大きい。それ故に予測可能なことは、最大速度Ｖ１に到達する少し前までに、第二接触子２が加速されるであろうと言うである。一旦、それがその最大速度に到達した後に、第一接触子１は、開放動作の終わりでの制動動作まで、この速度を維持する。
【００８０】
固定されたピストン１５のために、圧縮チャンバの容積が縮められ、バルブ１２が、クエンチング・ガスを加熱チャンバ１０の中に流すことを可能にする。それから、高いまたは最大相対速度Ｖ１２のフェーズの間、アーク４の発生を伴って、接触の分離が起こる。最大相対速度に到達する少し（数ミリ秒）前または後に、接触の分離が起こることが可能である。
【００８１】
アーク４は、スロート部６の中でのクエンチング・ガスの加熱をもたらし、絶縁ノズル５から磨耗材料を切り離す。環状のチャネル７によって、加熱チャンバ１１内に過剰な圧力がこのようにして作り出される。
【００８２】
加熱チャンバ１１と圧縮チャンバ１０の間の圧力差は、バルブ１２により予め設定されることが可能であり、その圧力差の上側で、例えば、もし、圧縮チャンバ１０内よりも大きい圧力が加熱チャンバ１１内に生じた場合には、バルブ１２が閉じる。クエンチング・ガスは、後に、加熱チャンバ１１から流出し、そして恐らくは圧縮チャンバ１０からも加熱チャンバ１１を通って流出し、それから、チャネル７を通って、二つの接触子１，２の間に設けられたクエンチング経路の中に入り、そのクエンチング・ガスは、それから、アーク４を消滅させるために使用される。
【００８３】
一旦、第一アーク接触子１に向かい合う側の第二アーク接触子２の端部が、スロート部６の長さの大半（約８０％）を、最大速度Ｖ２で、横切ると（そしてそれ故に、二つのアーク接触子の最大相対速度  Ｖ12,max  が存在している間に）、Ｖ２が再び減じられる。第二接触子２が停止状態になり、それがスロート部６を解放すると、第二接触子２は、方向ｚ１に、そしてそれ故に、第一接触子１と平行に（同じ方向に）移動する。この逆方向の移動の後で、第二接触子２は、第一接触子１と同じ速度に直ぐに到達する。
【００８４】
スロート部６が、第二接触子２により少なくとも部分的に塞がれることが最早無くなると、その直後に、クエンチング・ガスが、チャネル７を通って流出することが可能になる。そのクエンチング・ガスは、チューリップ形状の第一接触子１（方向ｚ１へ）のみではなく、（相当程度）スロート部６をも通って、流出し、ピン形状の第二接触子２（方向ｚ２へ）を通過する。
【００８５】
二つの接触子１，２の同じ方向への移動の場合には、速度比  Ｖ１／Ｖ２  が実質的に  １：１  であるために、第二接触子２（好ましくは、ピンの形態である）とスロート部６の間の距離ｄは、実質的に一定に保たれることが可能である。この距離ｄは、クエンチング・ガスが、スロート部６を通って、ブロッキング接触子２に（方向ｚ２に）流れるとき、ブロッキング接触子２に横方向に隣接する（即ち、径方向に隣接する）領域に最大流速が発生し、特に、二つのアーク接触子１及び２の間の経路（またはこの経路に径方向に隣接する経路）には最大流速が発生しないように、選択される。結果として、特に効果的なアークの吹き消しが実現され、アークの再点弧が、効果的に抑制される。
【００８６】
距離ｄは、以下のように選択される：
ｄ＝（０．７±０．２）×Ｄ
ここで、Ｄは、スロート部６の（そのｚ２端部での）直径である。  
もし、開き角度αが４５°よりも小さい場合、距離ｄは、好ましくは、凡そ以下のように選択される：
ｄ＝（０．７±０．２）×Ｄ／ｔａｎα。
【００８７】
もし、ギア３によって  １：１  の速度比  Ｖ１／Ｖ２  （逆方向の移動の後での）が、予め設定される場合には、距離ｄ、及びそれ故に対応する流れの条件もまた、ブレーカがダンピング状態に入った後においても、即ち接触子１，２がダンピング機構により制動がかけられた後においても、維持されることが可能である。開放動作の終わりの近くで、加熱チャンバ１１および／または圧縮チャンバ１０の中の圧力条件によってもたらされる第一接触子１の戻りの移動がまた、しばしば生じる。そのような戻り移動の場合であっても、速度比  Ｖ１／Ｖ２  を  １：１  に選択することにより、距離ｄは変化しない。
【００８８】
この観点から、最適な流れの条件が、開放移動の終わりまで維持されることが可能であり、そして、結果として、再点弧の無い、信頼性の高いアーク・クエンチが確保されることが可能である。速度比  Ｖ１／Ｖ２  が  １：１  であるために、二つの接触子１及び２の間の距離もまた一定であり、その結果として、電場の分布が、一定の維持されることが可能である。
【００８９】
逆方向の移動の後で、速度比  Ｖ１／Ｖ２  が  約  １：１  であるために、ダンピング・デバイスの負荷を減らすことが可能であり、または、より複雑でないダンピング・デバイスを使用することが可能である。その理由は、より長いダンピングの運動行程（移動に制動がかけられるより長い経路）が、設けられることが可能であるからである。
【００９０】
一旦、アーク接触子の間に十分な（典型的には実質的に最大の）距離が、早期に実現されているので、接触子の制動が既に始められることが可能である。その理由は、接触子の間の距離が、上記の  １：１  の比により、一定に保たれるからである。１に近似する速度比  Ｖ１／Ｖ２  に対しても、原則として、同じことが当てはまるが、接触子の間の距離の僅かな変化が生ずる。
【００９１】
図２及び３は、ダンピングの開始直後までの、接触子１，２の移動の様子を示している。Ｐ１は、第一のフェーズを示していて、その間に、二つの接触子１，２の反対方向への移動の場合には、最大相対速度Ｖ１２が存在する。この図に示されたケースでは、これは、
Ｖ12,max  ＝  ２０ｍ／ｓ  
である。Ｐ２は、第二のフェーズを示しいて、その間に、二つの接触子１，２の同じ方向への移動の場合、一旦スロート部が解放された後に、約  １：１  の速度比  Ｖ１／Ｖ２  が存在する。
【００９２】
図２及び３の中で、第二のフェーズＰ２の終わりは、ダンピングの開始と一致する。
【００９３】
図１の右側部分（平面図の）から分かるように、レバー８は、ボルト１６により、第二接触子２の第一の端部に、回転可能な状態で取り付けられている。レバー８は、ボルト１７により、レバー８の第二の端部で、角度付きレバー９の脚部に、回転可能な状態で取り付けられている。角度付きレバー９の第二の脚部は、ボルト１８により、スロット付きリンク・ディスク１４の中にガイドされている。角度付きレバー９は、ボルト１９により回転可能な状態で取り付けられ、そのボルト１９は、所定の位置に固定され、例えば、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカのハウジングに固定されている。アクションのラインＷにより示されているように、スロット付きリンク・ディスク１４の移動は、第一接触子１の移動に（好ましくはリジッドに）連結される。
【００９４】
第二接触子２の移動は、それ故に、レバー機構を介して、スロット付きリンク・ディスク１４によりコントロールされ、そのディスク１４は、駆動源に接続されている。ギア３は、（駆動源の）一定速度でのリニアな移動を、逆方向の移動方向を有する移動に変換することが可能である。第二接触子２に対して求められる速度プロファイルは、レバーの長さ及び角度を適切に選択することによって、選択されることが可能である。
【００９５】
図１に示されているように、ギア３は、対称的であることが可能であり、それによって、より好ましい力の分布及び安定性の増大がもたらされる。
【００９６】
ダンピング・デバイスの負荷は、接触子の移動に制動をかけるものであるが、その負荷は、開放移動の終わりでの第二接触子２の速度Ｖ２を減らすことによって、減少されることが可能である。その理由は、吸収されるべき運動エネルギーがより少なくなるからである。
【００９７】
最初の加速の後での、第一接触子１の速度Ｖ１は、典型的には、３ｍ／ｓと１０ｍ／ｓの間、例えば５ｍ／ｓであることが可能である。第二接触子２の速度Ｖ２は、典型的には、最大で１０ｍ／ｓから２０ｍ／ｓ、例えば１５ｍ／ｓであることが可能である。（反対方向への移動の場合の）最大速度の比  Ｖ１／Ｖ２  は、  １：２．４  と  １：３．５  の間、例えば  １：３  であることが可能である。結果として、それに対応して、典型的に、１５ｍ／ｓと２０ｍ／ｓの間（及びそれ以上の）高い相対速度Ｖ１２が、実現されることが可能であり、そのことは、短い期間の中での高いクエンチング・ガスの圧力の備えにより、スロート部６の迅速な解放及び効果的なアークの吹き消しを可能にする。接触子１及び２の間の（絶縁経路）大きな距離は、非常に短い期間の中で、実現されることが可能である。
【００９８】
好ましくは、スロート部６、そして第二接触子２もまた、実質的に円筒形である。（スロート部または第二接触子の）それぞれの円筒の直径は、完全に一定である必要はなく、僅かに変化することも可能である。
【００９９】
もし、スロート部が大きな長さ（大きな軸方向寸法）を有している場合には、絶縁ノズルの非常に大きい表面が、アークに曝されることが可能である。その結果として、絶縁ノズルから大量の材料が気化されることが可能であり、その結果として、効果的なアークの吹き消しが実現される。特に、４０ｍｍを超える、好ましくは５０ｍｍまたは６０ｍｍ超えるスロート部の長さが使用されことが可能である。
【０１００】
対応するヘビーデューティ・サーキット・ブレーカは、１７０ｋＶを超えるまたは２００ｋＶを超える定格電圧での、４０ｋＡを超えるまたは５０ｋＡを超える定格短絡電流のために、設計されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】図１は、本発明に基づく、二つの移動可能なアーク接触子を有するスイッチング・チャンバを概略的に示す断面図であって、この図は、開放状態（下半分）及び閉鎖状態（上半分）を示していて、ギアの平面図も示されている。
【図２】図２は、開放動作のための距離／時間曲線を概略的に示す図である。
【図３】図３は、開放動作のための速度／時間曲線を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…第一アーク接触子、２…第二アーク接触子、ブロッキング接触子、３…第二駆動源、補助駆動源、ギア、４…アーク、５…絶縁ノズル、６…スロート、７…チャネル、環状のチャネル、８…レバー、９…角度付きレバー、１０…圧縮チャンパ、１１…加熱チャンパ、１２…バルブ、１３…補助ノズル、１４…スロット付きリンク、スロット付きリンク・ディスク、１５…ピストン、１６，１７，１８…ボルト、回転可能な取付け部、１９…固定されたボルト、回転可能な取付け部、２１…領域、（径方向に）拡張された領域、Ａ…軸、対称軸、ｂ，ｂ’…パラメータ、ｄ…距離、Ｄ…直径、径方向の寸法、ｋ…ファクター、Ｐ１…相、Ｐ２…相、Ｖ１…第一接触子の速度、Ｖ２…第二接触子の速度、Ｖ１２…接触子の相対速度、Ｖ12,c …容量性スイッチングのために要求される接触子の最小相対速度、Ｖ12,max …接触子の最大相対速度、Ｗ…アクションのライン、ｚ…距離の座標、ｚ１…方向、ｚ２…方向、α' …角度、α …開き角度。
【図１】
2008511107.tif 000003
【図２】
2008511107.tif 000004
【図３】
2008511107.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月20日(2006.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クエンチング・ガスで充填される、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ用のスイッチング・チャンバであって、
第一アーク接触子（１）と、第二アーク接触子（２）とを有し、それらの内の少なくとも一つ（１；２）は、駆動源により移動されことが可能であり、これらのアーク接触子（１，２）の間でアーク（４）が発生することが可能であり、
アーク（４）によって加熱されたクエンチング・ガスを一時的に貯えるための加熱チャンバ（１１）を有し、
スロート部（６）を有する絶縁ノズル（５）を有し、このスロート部が、クエンチング・ガスの流れをガイドするために加熱チャンバ（１１）に接続された、
スイッチング・チャンバにおいて、
開放動作の間の、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子（１，２）の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．３倍であること、及び、
もし、そのスイッチング・チャンバが、シングル・チャンバのヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの中に組み込まれる場合には、下記の式が、開放動作の間の、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して適用され：
Ｖ12,max  ＝  ２３×ＵＮ・ｐ・ｆ／（Ｅcrit・ｐ０），
ここで、
ＵＮは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの定格電圧であり、
ｐは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカのポール・ファクターであり、
Ｅcrit  は、クエンチング・ガスの放出のための閾値電界強度であり、
ｐ０は、クエンチング・ガスの充填圧力であり、
ｆは、スイッチング・チャンバが設計される対象の高電圧システムの周波数であり、
その結果として、高いクエンチング・ガスの圧力が作り出されることが可能であること、
を特徴とするスイッチング・チャンバ。
【請求項２】
下記特徴を備えた請求項１に記載のスイッチング・チャンバ：
開放動作の間の、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が、容量性スイッチングのために要求される二つのアーク接触子（１，２）の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．５倍である。
【請求項３】
下記特徴を備えた請求項１または２に記載のスイッチング・チャンバ：
開放動作の間、下記の式が、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して適用される：
Ｖ12,max  ≧  １３ｍ／ｓ,
特に  Ｖ12,max  ≧  １７ｍ／ｓ。
【請求項４】
下記特徴を備えた請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
双方のアーク接触子（１，２）が、移動可能であり、
アーク接触子（１，２）の反対方向への移動のフェーズ（Ｐ１）の間、第一アーク接触子（１）の速度Ｖ１の、第二アーク接触子（２）の速度Ｖ２に対する比  Ｖ１／Ｖ２  ：
Ｖ１／Ｖ２  ≧  １：２．４，
特に  Ｖ１／Ｖ２  ≧  １：２．８
が実現される。
【請求項５】
下記特徴を備えた請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
圧縮チャンバ（１０）が設けられ、その容積が、開放動作の間に縮小される。
【請求項６】
下記特徴を備えた請求項５に記載のスイッチング・チャンバ：
圧縮チャンバ（１０）は、加熱チャンバ（１１）とは異なっていて、
バルブ（１２）が、圧縮チャンバ（１０）と加熱チャンバ（１１）の間に設けられている。
【請求項７】
下記特徴を備えた請求項１から６のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
双方のアーク接触子（１，２）は、移動可能であり、
第一アーク接触子（１）を駆動するための第一駆動源、及び第二アーク接触子（２）を駆動するための第二駆動源（３）が設けられている。
【請求項８】
下記特徴を備えた請求項７に記載のスイッチング・チャンバ：
第二駆動源（３）は、第一駆動源により駆動されことが可能なギア（３）である。
【請求項９】
下記特徴を備えた請求項７または８に記載のスイッチング・チャンバ：
絶縁ノズル（５）は、第一駆動源により駆動されることが可能である。
【請求項１０】
下記特徴を備えた請求項７から９のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
前記アーク接触子（１，２）の同じ方向への移動の間のフェーズ（Ｐ２）の中で、下記の式が、第一アーク接触子（１）の速度Ｖ１の、第二アーク接触子（２）の速度Ｖ２に対する比  Ｖ１／Ｖ２  に対して適用される：
０．４  ≧  Ｖ１／Ｖ２  ≧１．２，
特に  ０．７５≧  Ｖ１／Ｖ２  ≧１：１．１５。
【請求項１１】
下記特徴を備えた請求項１から１０のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
開放動作の間において、接触の分離の後、且つ、スロート部（６）を通る軸（Ａ）に沿って第二アーク接触子（２）の方向（ｚ２）へのクエンチング・ガスの流れが可能であるときに、軸（Ａ）に対して平行に測られた、スロート部（６）と第二アーク接触子（２）の間の距離ｄは、軸（Ａ）に対して径方向に且つ横方向に第二アーク接触子（２）に隣接する領域の中で、および／または、第二アーク接触子（２）の中で、クエンチング・ガスの流れの流速が最大値となるように選択される。
【請求項１２】
下記特徴を備えた請求項１から１１のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
スロート部（６）は、実質的に円筒の形態であり、
開放動作の間において、接触の分離の後、且つ、スロート部（６）を通る軸（Ａ）に沿って第二アーク接触子（２）の方向（ｚ２）へのクエンチング・ガスの流れが可能なクエンチング・フェーズの間、軸（Ａ）に対して平行に測られた、スロート部（６）と第二アーク接触子（２）の間の距離ｄは、
ｄ＝Ｄ×（（１＋ｂ’・ｃｏｓα）1/2−１）／（２・ｓｉｎα・ｃｏｓα）
であるように選択され、
ここで、
Ｄは、クエンチング・フェーズの間に、第二アーク接触子（２）と向かい合う前記円筒の端部の近傍での前記円筒の直径であり、
αは、前記スロート部（６）に隣接する拡張された領域（２１）の開き角度αに等しく、
且つ、次の式がパラメータｂ’に対して適用され：
ｂ’  ＝  ｂ−Ｆ／Ｆ’，
ここで、
Ｆ’は、軸（Ａ）に対して径方向に配置され、クエンチング・ガスが流出するために第二接触子（２）に設けられることが可能な開口の断面領域の面積であり、
次の式がパラメータｂに対して適用される：
１．４≦  ｂ  ≦４．５，
特に、１．７≦  ｂ  ≦４．０。
【請求項１３】
下記特徴を備えた請求項１１または１２に記載のスイッチング・チャンバ：
前記距離ｄの選択のために言及された前記条件は、少なくとも１０ｍｓの間、特に少なくとも３５ｍｓの間、充足される。
【請求項１４】
下記特徴を備えた請求項１から１３のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
第二アーク接触子（２）は、ピンの形態である。
【請求項１５】
下記特徴を備えた請求項１から１４のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
前記スロート部（６）は、前記二つのアーク接触子（１；２）の内の一つにより、少なくとも部分的に塞がれることが可能であり、
そのアーク接触子は、ブロッキング接触子（２）と呼ばれ、且つ、移動可能であり、
開放動作の間に、ブロッキング接触子（２）の移動方向（ｚ２）が変化しないまま残り、二つのアーク接触子の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が得られる時間スパンがあり、且つ、
この時間スパンは、前記スロート部（６）がブロッキング接触子（２）により少なくとも部分的に塞がれることが最早無くなるまで、少なくとも継続する。
【請求項１６】
下記特徴を備えた請求項１から１５のいずれか１項に記載のスイッチング・チャンバ：
前記スロート部（６）は、前記二つのアーク接触子（１；２）の内の一つにより、少なくとも部分的に塞がれることが可能であり、
そのアーク接触子は、ブロッキング接触子（２）と呼ばれ、且つ、移動可能であり、
開放動作の間に、もしスロート部（６）がブロッキング接触子（２）により少なくとも部分的に塞がれることが最早無くなった場合に、前記少なくとも一つの移動可能アーク接触子（２）の逆方向の移動が発生する。
【請求項１７】
ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカであって、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の少なくとも一つのスイッチング・チャンバを有していることを特徴とするヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ。
【請求項１８】
クエンチング・ガスで充填される、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカ用のスイッチング・チャンバを開放するための方法であって、
当該スイッチング・チャンバは、第一アーク接触子（１）と、第二アーク接触子（２）と、少なくとも一つの駆動源と、スロート（６）を有する絶縁ノズル（５）とを有し、前記二つのアーク接触子（１，２）の少なくとも一つは、前記駆動源により移動され、
接触の分離が生じると、これらのアーク接触子（１，２）の間でアーク（４）が発生し、それによってアーク・クエンチング・ガスが加熱され、
その加熱されたクエンチング・ガスが一時的に貯えられ、アーク（４）を吹き消すためのスロート部（６）を通ってガイドされる、
方法において、
開放動作の間に、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  が得られ、その値が、容量性スイッチングのために要求される、二つのアーク接触子（１，２）の相対速度  Ｖ12,c  の少なくとも１．３倍であること、及び、
もし、そのスイッチング・チャンバが、シングル・チャンバのヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの中に組み込まれる場合には、下記の式が、開放動作の間の、二つのアーク接触子（１，２）の互いに対する最大相対速度  Ｖ12,max  に対して適用され：
Ｖ12,max  ＝  ２３×ＵＮ・ｐ・ｆ／（Ｅcrit・ｐ０），
ここで、
ＵＮは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカの定格電圧であり、
ｐは、ヘビーデューティ・サーキット・ブレーカのポール・ファクターであり、
Ｅcrit  は、クエンチング・ガスの放出のための閾値電界強度であり、
ｐ０は、クエンチング・ガスの充填圧力であり、
ｆは、スイッチング・チャンバが設計される対象の高電圧システムの周波数であり、
その結果として、高いクエンチング・ガスの圧力が作り出されることが可能であること、
を特徴とする方法。
【国際調査報告】
2008511107.tif 000006
2008511107.tif 000007
2008511107.tif 000008
2008511107.tif 000009