(57)【要約】【課題】アーク接触子が削れることで発生する微小な金属粒子を、アーク接触子付近から排除することにより、絶縁性能の低下を防止して信頼性の向上を図ったガス遮断器を提供する。【解決手段】可動アーク接触子３の先端付近には、可動アーク接触子３の外周面から内周面へと貫く連通穴１６が設けられている。アーク接触子３、４の表面が擦れ合って微小な金属粒子ｐが発生し、これが可動アーク接触子３の近傍スペース１９に流れ込んだとしても、金属粒子ｐは連通穴１６を抜けるガス流Ｄに乗って可動アーク接触子３の内側に排出される。【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タンク内に、固定電極部及び可動電極部が同一軸線上に対向して配置され、前記固定電極部には固定通電接触子及び固定アーク接触子が設けられ、前記可動電極部にはフランジ部を有し且つ内部にパッファ室を形成したパッファシリンダが設けられ、前記パッファシリンダのフランジ部における前記固定電極部側の端面には、外周側から順次、可動通電接触子、第１絶縁ノズル、第２絶縁ノズル及び可動アーク接触子が取り付けられ、前記第１絶縁ノズル及び前記第２絶縁ノズルに囲まれたノズル間スペースと前記パッファシリンダ内部のパッファ室を連通させるように前記パッファシリンダのフランジ部に開口部が形成され、さらに、前記パッファシリンダには排気穴を有する中空の操作ロッドが取り付けられると共にパッファピストンが摺動自在に挿入され、前記パッファシリンダ及び前記操作ロッドは絶縁ロッドを介して操作機構と接続され、前記パッファピストンはピストン支えにより前記タンク内に固定され、少なくとも遮断動作後半には前記操作ロッドの排気穴を介して前記ピストン支え内部と前記操作ロッドの中空部とが連通するように構成されたガス遮断器において、
前記第２絶縁ノズルの内周面と前記可動アーク接触子の外周面と前記パッファシリンダのフランジ部とによって囲まれた空間を前記可動アーク接触子の近傍スペースとして定義し、前記可動アーク接触子の近傍スペースが当該近傍スペースと隣接する空間と連通するように、前記第２絶縁ノズル、前記可動アーク接触子及び前記パッファシリンダのフランジ部のうちの少なくとも１箇所に、連通穴が設けられたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記可動アーク接触子には、前記可動アーク接触子を支える支持部材と、前記可動アーク接触子を内側に向けて付勢する弾性部材が設けられており、
前記連通穴は、前記可動アーク接触子及び前記支持部材に対向して設けられ、前記可動アーク接触子の近傍スペースと、前記可動アーク接触子の内側空間とを連通させるように構成された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】
前記連通穴は、前記可動アーク接触子の両側または片側を凹ました形状として隣り合った可動アーク接触子とから構成され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】
前記連通穴は、前記第２絶縁ノズルに設けられ、前記可動アーク接触子の近傍スペースと、記第１絶縁ノズル及び前記第２絶縁ノズルに囲まれたノズル間スペースとを連通させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記連通穴は、前記第２絶縁ノズルの先端部に設けられたことを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記連通穴は、前記パッファシリンダのフランジ部に設けられ、前記可動アーク接触子の近傍スペースと、前記パッファシリンダ内部のパッファ室とを連通させるように構成されたことを特徴とする請求項１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、微小な金属粒子をアーク接触子付近から排除可能なガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電力系統においてはガス遮断器が広く採用されている。ガス遮断器には例えば、特許文献１や２のように、絶縁ノズルと共に、第２絶縁ノズルを有する構造のものもある。また、ガス遮断器のタンク内に充填される消弧性ガスとしては、ＳＦ６ガスが主流であるが、さらに近年では環境調和の観点から、ＳＦ６ガス以外のガスを単体で、あるいは複数の種類のガスを混合して用いる場合もある。
【０００３】
ここで、ガス遮断器の従来例について、図９の模式図を用いて具体的に説明する。図９（ａ）はガス遮断器の投入状態、図９（ｂ）は遮断過程の途中状態を示している。図９に示すように、ガス遮断器には、可動側の通電接触子１及びアーク接触子３を含む可動電極部と、固定側の通電接触子２及びアーク接触子４を含む固定電極部とが、消弧性ガスが充填されたタンク（図示せず）内に設けられている。これら接触子のうち、可動通電接触子１及び固定通電接触子２が接離自在に対向して配置され、可動アーク接触子３と固定アーク接触子４が接離自在に対向して配置されている。
【０００４】
可動電極部には、前記接触子１、３に加えて、絶縁ノズル５、フランジ部６ａを有するパッファシリンダ６、中空の操作ロッド７及び第２絶縁ノズル８が一体的に取り付けられている。また、パッファシリンダ６にはパッファピストン１０が摺動自在に挿入されている。パッファピストン１０はピストン支え１２を介して図示しないタンクに固定されている。パッファシリンダ６内部には、パッファピストン１０の前面部及びパッファシリンダ６の内壁面によってパッファ室９が形成される。
【０００５】
パッファシリンダ６のフランジ部６ａにおいて、前面側（固定電極部側）には、前記接触子１、３、第１絶縁ノズル５、第２絶縁ノズル８が同心円状に固定されている。固定される位置としては、可動アーク接触子３が最も内側に配置され、外側に向かって、第２絶縁ノズル８、第１絶縁ノズル５、可動通電接触子１が順次配置されている。
【０００６】
この時、可動アーク接触子３は第２絶縁ノズル８によって所定の間隔を持って取り囲まれ、第２絶縁ノズル８は第１絶縁ノズル５によって所定の間隔を持って取り囲まれている。第２絶縁ノズル８の外周面と第１絶縁ノズル５の内周面に挟まれたノズル間スペース１８がパッファシリンダ６内のパッファ室９と連通するように、パッファシリンダ６のフランジ部６ａには開口部１７が形成されている。
【０００７】
また、操作ロッド７は、パッファシリンダ６のフランジ部６ａの背面側（固定電極部の反対側）に取り付けられており、パッファシリンダ６及び操作ロッド７は図示しない絶縁ロッドを介して操作機構と接続されている。操作ロッド７には排気穴１１が設けられており、この排気穴１１によってピストン支え１２内部と操作ロッド７の中空部内とが連通されている。
【０００８】
以上の構成を有するガス遮断器では、投入状態から開極動作を始めると、可動電極部が図示しない操作機構から駆動力を受けて、操作機構側すなわち図９中の右方向に一体的に移動する。そして図９（ｂ）の遮断過程途中では、固定アーク接触子４と可動アーク接触子３との間にアークが点弧する。アークは高温なので、アークから高温のガスが発生すると共に、アークにより加熱されて周りの消弧性ガスも高温となる。
【０００９】
このように発生した高温ガスは、可動アーク接触子３及び操作ロッド７の中空部内に入り、排気穴１１を通じてピストン支え１２内を経て図示しないタンク空間へと流れ出す（ガス流Ａ）。また、アークにより加熱された高温ガスは、第２絶縁ノズル８の外周面と第１絶縁ノズル５との間、つまりノズル間スペース１８にも入り、パッファシリンダ６フランジ部６ａの開口部１７を抜けてパッファ室９に流入する（ガス流Ｂ）。
【００１０】
このガス流Ｂによりパッファ室９内のガス圧力は上昇する。さらに、可動電極部の移動に伴いパッファピストン１０が相対的に移動することでパッファ室９の容積は縮小するため、パッファ室９内のガスは圧縮によってガス圧力が上昇する。その後、遮断過程後半では電流零点に向けてアークが小さくなる。これと同時に、第１絶縁ノズル５がパッファ室９内部の高圧ガスをアークに吹き付けることにより、アークを消弧して電流遮断が完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１６６４４２号公報
【特許文献２】特開２００４−３９４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、ガス遮断器において、固定アーク接触子４と可動アーク接触子３とは、確実に接触する必要がある。そこで、図１０に示すように、可動アーク接触子３は、その外縁側に取り付けられたバネ１４によって、固定アーク接触子４側に付勢されている。図１０において、符号１３は可動アーク接触子３を内縁側から支えるフィンガー支え、符号１５はバネ１４を抑えるバネ抑えである。これらフィンガー支え１３及びバネ抑え１５はパッファシリンダ６のフランジ部６ａに固定されている。
【００１３】
このように可動アーク接触子３にはバネ１４の弾性力を付勢したので、遮断動作時に両アーク接触子３、４が擦れ合うと、アーク接触子３、４の表面がわずかに削れて金属粒子ｐが発生することがある。ただし、金属粒子ｐは非常に細かいので、通常はガス遮断器の絶縁性能に影響を与えることはない。
【００１４】
しかも、大半の金属粒子ｐは、遮断動作時の後半に発生したガス流Ａに乗って、可動アーク接触子３及び操作ロッド７の中空部内へと入り、排気穴１１を通じてピストン支え１２内を経て、図示しないタンク空間へと流れ出てしまう。このため、可動アーク接触子３付近に金属粒子ｐが留まることはない。
【００１５】
しかしながら、図１０に示すように、アークにより加熱された高温ガスがガス流Ｂとなってノズル間スペース１８に流れ込む時、その一部が分かれて、第２絶縁ノズル８と可動アーク接触子３との間に流れ込む（これをガス流Ｃとする）ことがある。このガス流Ｃに乗って金属粒子ｐが可動アーク接触子３付近に入り込み、しかもガス流Ｃが流れ続けた場合、金属粒子ｐが可動アーク接触子３付近にしばらく存在することになる。
【００１６】
金属粒子ｐは微小とは言え金属であることに変わりはないので、可動アーク接触子３付近に金属が存在するとなれば、ガス遮断器の遮断動作の直後に異常な過電圧が接触子間に印加された場合に、絶縁性能を低下させる原因となる。したがって、絶縁性能の低下要因となり得る金属粒子ｐに関しては、これを可動アーク接触子３付近から確実に排除することが求められていた。
【００１７】
本発明の実施形態は、上記の課題を解消するために提案されたものであり、アーク接触子が削れることで発生する微小な金属粒子を、アーク接触子付近から排除することにより、絶縁性能の低下を防止して信頼性の向上を図ったガス遮断器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態は、パッファシリンダのフランジ部に、可動通電接触子、第１絶縁ノズル、第２絶縁ノズル及び可動アーク接触子が外周側から順次取り付けられたガス遮断器において、前記第２絶縁ノズルの内周面と前記可動アーク接触子の外周面と前記パッファシリンダのフランジ部とによって囲まれた空間を前記可動アーク接触子の近傍スペースとして定義し、この可動アーク接触子の近傍スペースが、当該近傍スペースと隣接する空間と連通するように、前記第２絶縁ノズル、前記可動アーク接触子及び前記パッファシリンダのフランジ部のうちの少なくとも１箇所に、連通穴が設けられたことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態の要部拡大断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の要部拡大断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態の変形例の要部拡大断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態の要部拡大断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態の変形例の要部拡大断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態の要部拡大断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態の変形例の要部拡大断面図。
【図８】本発明の他の実施形態を説明するための可動アーク接触子の側面図であって、（ａ）は隣接する可動アーク接触子同士の両側を凹まして連通穴を構成した例、（ｂ）は隣接する可動アーク接触子の片側を凹まして連通穴を構成した例である。
【図９】従来のガス遮断器の断面図。
【図１０】従来のガス遮断器における可動アーク接触子付近の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（１）第１の実施形態
［構成］
以下、本発明の第１の実施形態であるガス遮断器について、図面を参照して具体的に説明する。なお、下記の実施形態において、図９及び図１０に示した従来例と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。
【００２１】
図１を用いて第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態におけるガス遮断器の可動アーク接触子３付近を拡大して図示したものである。図１に示すように、可動アーク接触子３の先端付近には連通穴１６が設けられている。連通穴１６は、可動アーク接触子３の外周面から内周面へと貫通する穴であって、アークフィンガー支え１３によって塞がれない位置に形成されている。
【００２２】
［作用効果］
以上の構成を有する第１の実施形態では、ノズル間スペース１８に流れ込むガス流Ｂの一部がガス流Ｃとなって、第２絶縁ノズル８と可動アーク接触子３との間（以下、可動アーク接触子近傍スペース１９と呼ぶ）に流れ込んだとしても、このガス流Ｃは連通穴１６を抜けるガス流Ｄとなる。ガス流Ｄは、可動アーク接触子３の内側に流れ込み、操作ロッド７の中空部内へと流れるガス流Ａに合流する。
【００２３】
したがって、ガス遮断器の遮断動作時に、アーク接触子３、４の表面が擦れ合って微小な金属粒子ｐが発生し、これが前記ガス流Ｃに乗って可動アーク接触子３の近傍スペース１９に流れ込んだとしても、金属粒子ｐは、連通穴１６を抜けるガス流Ｄに乗って可動アーク接触子３の内側に排出される。さらに、可動アーク接触子３内側の金属粒子ｐは、遮断動作時の後半に発生したガス流Ａに乗り、操作ロッド７の中空部及び排気穴１１を抜け、ピストン支え１２内を経由して、図示しないタンク空間へと流れ出る。
【００２４】
このような第１の実施形態によれば、たとえアーク接触子３、４表面で発生した微小な金属粒子ｐが可動アーク接触子近傍スペース１９に流れ込んだとしても、そこに留まることがない。したがって、ガス遮断器の遮断動作直後に、異常な過電圧が接触子間に印加された場合でも、金属粒子ｐが可動アーク接触子３付近に存在しないため、絶縁性能の低下を招く心配がない。その結果、信頼性の高いガス遮断器を提供することができる。
【００２５】
（２）第２の実施形態
［構成］
図２に示すように、第２の実施形態では、可動アーク接触子３の外周部から内周部へと貫通する連通穴１６ａが設けられると共に、アークフィンガー支え１３側にも前記連通穴１６ａに対向して、アークフィンガー支え１３を貫通する連通穴１６ｂが設けられている点に特徴がある。
【００２６】
［作用効果］
前記第１の実施形態では、連通穴１６をアークフィンガー支え１３によって塞がれない位置に形成するという制約があった。そこで第２の実施形態では、アークフィンガー支え１３側にも連通穴１６ｂを設けることで、連通穴１６ａ、１６ｂの位置を自由に設定することが可能である。
【００２７】
［第２の実施形態の変形例］
このような第２の実施形態では、連通穴１６ａ、１６ｂの位置だけではなく、連通穴の口径に関しても自由に選択可能である。つまり、図３に示す第２の実施形態の変形例のように、可動アーク接触子３の軸方向に長い連通穴１６ｃを設け、この連通穴１６ｃに対向してアークフィンガー支え１３を貫通する連通穴１６ｄを設けるようにしても良い。
【００２８】
上記の変形例によれば、口径の広い連通穴１６ｃ、１６ｄを設けたことで、可動アーク接触子近傍スペース１９から金属粒子ｐを、より効果的に排出することが可能である。なお、可動アーク接触子３に設けた連通穴１６ｃの位置は適宜変更可能であり、可動アーク接触子３の中央に設けても、端部よりに設けても良い。
【００２９】
（３）第３の実施形態
［構成］
図４は第３の実施形態に係るガス遮断器の可動アーク接触子付近を拡大して図示したものである。第３の実施形態においては、第２絶縁ノズル８の基端部寄りに連通穴１６ｅが設けられている。連通穴１６ｅは、可動アーク接触子近傍スペース１９と、２つの絶縁ノズル５、８に挟まれたノズル間スペース１８とを連通するように構成されている。
【００３０】
［作用効果］
以上の第３の実施形態では、ノズル間スペース１８に流れ込むガス流Ｂの一部がガス流Ｃとなって、可動アーク接触子近傍スペース１９に流れ込んだとしても、ガス流Ｃは連通穴１６ｅを抜けてガス流Ｅとなる。ガス流Ｅは、ノズル間スペース１８に流れ込んでガス流Ｂに合流する。
【００３１】
したがって、アーク接触子３、４の表面が擦れ合って発生した金属粒子ｐが、ガス流Ｃに乗って可動アーク接触子３の近傍スペース１９に流れ込んだとしても、金属粒子ｐは連通穴１６ｅを抜けるガス流Ｅに乗り、可動アーク接触子近傍スペース１９からノズル間スペース１８に向かって排出される。さらにノズル間スペース１８に流れ込んだ金属粒子ｐは、ガス流Ｂに乗ってパッファシリンダ６のフランジ部６ａに設けた開口部１７を抜けてパッファ室９に流入する。
【００３２】
このような第３の実施形態によれば、上記第１及び第２の実施形態と同じく、アーク接触子３、４表面で発生した微小な金属粒子ｐが、可動アーク接触子近傍スペース１９に流れ込んだとしても、そこに留まるということがない。つまり、金属粒子ｐが可動アーク接触子３付近に存在しないため、絶縁性能の低下を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００３３】
［第３の実施形態の変形例］
第３の実施形態の変形例としては、図５に示すように、第２絶縁ノズル８の先端部寄りに連通穴１６ｆを設けるようにしても良く、このような変形例によっても上記第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、図５に示した変形例によれば、第２絶縁ノズル８の先端部寄りに連通穴１６ｆを設けたので、たとえ可動アーク接触子近傍スペース１９にガス流Ｃが流れ込んだとしても、速やかに連通穴１６ｆから抜け出るガス流Ｅとなって、即座にガス流Ｂに合流する。したがって、ガス流Ｃに乗って金属粒子ｐが可動アーク接触子近傍スペース１９に入り込むことは稀となり、より優れた信頼性を確保することができる。
【００３４】
（４）第４の実施形態
［構成］
図６に示すように、第４の実施形態の特徴は、可動アーク接触子３の近傍スペース１９とパッファ室９とが連通するように、パッファシリンダ６のフランジ部６ａを貫通する連通穴１６ｇが設けられた点にある。
【００３５】
［作用効果］
以上の構成を有する第４の実施形態では、ノズル間スペース１８に流れ込むガス流Ｂの一部がガス流Ｃとなって、可動アーク接触子近傍スペース１９に流れ込んだとしても、ガス流Ｃは連通穴１６ｇを抜けてパッファ室９に流れ込むガス流Ｆとなる。ガス流Ｆは、パッファ室９においてガス流Ｂに合流する。
【００３６】
したがって、ガス遮断器の遮断動作時に、アーク接触子３、４の表面が擦れ合って微小な金属粒子ｐが発生し、これがガス流Ｃに乗って可動アーク接触子近傍スペース１９に流れ込んだ場合でも、金属粒子ｐは連通穴１６ｇを抜けるガス流Ｆに乗り、当該空間１９からパッファ室９に向かって排出されることになる。
【００３７】
以上の第４の実施形態によれば、可動アーク接触子３や第２絶縁ノズル８に連通穴を開ける加工に比べて、パッファシリンダ６のフランジ部６ａに連通穴を設ける加工は極めて容易である。したがって、上記の各実施形態の作用効果に加えて、製造コストを低減可能であるといった独自のメリットがある。
【００３８】
［第４の実施形態の変形例］
第４の実施形態の変形例としては、フランジ部６ａにおいてアークフィンガー支え１３とバネ抑え１５の根元部分に相当する位置に、連通穴１６ｈを設けるようにしても良い（図７参照）。このような変形例によれば、万が一、可動アーク接触子３の奥側に金属粒子ｐが入り込んだとしても、これを連通穴からパッファ室９に排出することが可能である。
【００３９】
（５）他の実施形態
なお、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２絶縁ノズル８、可動アーク接触子３及びパッファシリンダ６のフランジ部６ａの全てに連通穴を設けるようにしても良く、また、その配置箇所や配置数も適宜選択可能である。
【００４０】
また、図８（ａ）に示すように、隣接する可動アーク接触子３同士が向かい合う両側の面を凹まして連通穴１６ｉを構成しても良いし、図８（ｂ）に示すように、可動アーク接触子３の片側の面を凹まして連通穴１６ｊを構成しても良い。なお、図８では可動アーク接触子３を３つだけ図示している。また、可動アーク接触子３における点線部分は、凹ませる前の可動アーク接触子３の形状を示している。これら図８に示した実施形態によれば、可動アーク接触子３を凹ませるだけで、十分な開口面積を持つ連通穴１６ｉ、１６ｊを形成することができる。そのため、上記の各実施形態の作用効果に加え、更なる低コスト化を図ることが可能である。
【００４１】
上記の実施形態は、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。
【符号の説明】
【００４２】
１…可動通電接触子
２…固定通電接触子
３…可動アーク接触子
４…固定アーク接触子
５…絶縁ノズル
６…パッファシリンダ
７…操作ロッド
８…第２絶縁ノズル
９…パッファ室
１０……パッファピストン
１１…排気穴
１２…ピストン支え
１３…フィンガー支え
１４…バネ
１５…バネ抑え
１６、１６ａ〜１６ｊ…連通穴
１７…開口部
１８…ノズル間スペース
１９…可動アーク接触子近傍スペース
ｐ…金属粒子
Ａ〜Ｆ…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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