(57)【要約】【課題】中電流及び大電流の遮断性能への影響を極力抑えつつ、良好な進み小電流の遮断性能を向上したガス遮断器を提供する。【解決手段】ガス遮断器では、対向接点部１と可動接点部２の開離に伴って、両先端間にアーク９が発弧する対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２が設けられている。更に、対向接点部１と可動接点部２の開離に伴って消弧性ガスを噴出させるパッファ室２６と、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２を包み、パッファ室２６から噴出した消弧性ガスをアーク９に向けて整流する絶縁ノズル２７を備える。絶縁ノズル２７は、一部にノズル全体よりも相対的に低誘電率の絶縁材料２７ｂを有する。【選択図】図１
2016219317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流の遮断と投入を機械的に切り替えるガス遮断器であって、
消弧性ガスを充填した密閉容器と、
前記密閉容器内に対向配置され、導体を含んで成り、相対的に接離可能な第１の接点部及び第２の接点部と、
前記第１の接点部と前記第２の接点部に各々設けられ、互いに対向し、前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離に伴って、両先端間にアークが発弧する第１のアーク接触子と第２のアーク接触子と、
前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離に伴って消弧性ガスを噴出させるパッファ室と、
前記第１及び第２のアーク接触子を包み、前記パッファ室から噴出した消弧性ガスを前記アークに向けて整流する絶縁ノズルと、
を備え、
前記絶縁ノズルは、
一部にノズル全体よりも相対的に低誘電率の絶縁材料を有すること、
を特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記絶縁ノズルは、
内径が絞られたスロート部を有し、
前記スロート部に、前記低誘電率の絶縁材料を有すること、
を特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記絶縁ノズルは、
ノズル先端側に前記低誘電率の絶縁材料を有すること、
を特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記絶縁ノズルは、
複数箇所に前記低誘電率の絶縁材料を有すること、
を特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記絶縁ノズルは、
前記第１のアーク接触子を包んで前記第２のアーク接触子側に延び、
前記第２のアーク接触子がノズル開口から挿入され、
前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離の際、前記第２のアーク接触子をノズル開口から抜く方向に移動すること、
を特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記低誘電率の絶縁材料は、
前記絶縁ノズルのノズル全体よりも相対的に低密度であること、
を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項７】
前記低誘電率の絶縁材料は、
前記絶縁ノズルのノズル全体と異なる材質であること、
を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記低誘電率の絶縁材料は、
前記絶縁ノズルのノズル全体よりも相対的に低誘電率の充填材を含むこと、
を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のガス遮断器。
【請求項９】
電流の遮断と投入を機械的に切り替えるガス遮断器であって、
消弧性ガスを充填した密閉容器と、
前記密閉容器内に対向配置され、導体を含んで成り、相対的に接離可能な第１の接点部及び第２の接点部と、
前記第１の接点部と前記第２の接点部に各々設けられ、互いに対向し、前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離に伴って、両先端間にアークが発弧する第１のアーク接触子と第２のアーク接触子と、
前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離に伴って消弧性ガスを噴出させるパッファ室と、
前記第１及び第２のアーク接触子を包み、前記パッファ室から噴出した消弧性ガスを前記アークに向けて整流する絶縁ノズルと、
を備え、
前記絶縁ノズルは、
一部又は全部に非線形誘電率材料を有すること、
を特徴とするガス遮断器。
【請求項１０】
前記非線形誘電材料は、
前記絶縁ノズルの表面にコーティングされていること、
を特徴とする請求項９記載のガス遮断器。
【請求項１１】
前記絶縁ノズルは、
前記非線形誘電材料を含み構成されること、
を特徴とする請求項９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、線路の地絡故障や線間短絡故障等の中大電流遮断時及び進み小電流遮断時の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、密閉容器内に可動接点部と対向接点部を対向配置し、可動接点部を対向接点部から機械的に切り離す。遮断過程では、可動アーク接触子と対向アーク接触子との間にアークが発弧する。密閉容器には、消弧性ガスが充填されており、パッファ室の容積減少に伴う蓄圧によって消弧性ガスをアークに吹き付け、電流零点で消弧する。
【０００３】
パッファ室には、可動アーク接触子と対向アーク接触子の少なくとも両先端を包み込む絶縁ノズルが接続されている。中大電流遮断時においては、絶縁ノズルによってパッファ室から噴出する消弧性ガスを整流して数百ｋＡオーダーのアークに向けて案内し、この消弧性ガスを円滑に排気することが重要である。
【０００４】
一方、進み小電流遮断のような数百ｋＡ以下の小電流のアークの場合には、対向アーク接触子と可動アーク接触子の開離発生直後であっても、電流零点を迎えれば簡単にアークが消弧されてしまう。電流位相によっては、アークが継続するアーク時間は限りなく零に近くなり、対向アーク接触子と可動アーク接触子が極めて近い状態で系統から過渡回復電圧が印加されてしまう。
【０００５】
対向アーク接触子と可動アーク接触子が十分に開かないうちに高い過渡回復電圧が印加されてしまうと、この過渡回復電圧によって対向アーク接触子と可動アーク接触子との間に絶縁破壊が生じ、アークの再点弧が起こる虞がある。アークの再点弧は、系統機器の信頼性を脅かすため、ガス遮断器は再点弧を回避できるように速やかなる絶縁回復特性が要求されている。
【０００６】
そこで、第１に、対向アーク接触子と可動アーク接触子の開極速度を向上させる技術が提案されている。例えば、可動アーク接触子を対向アーク接触子から引き離す動力を伝達するリンク機構の工夫により、開極速度を向上させるガス遮断器が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。また、デュアルモーションタイプと呼ばれ、可動アーク接触子のみならず、対向アーク接触子も反対向きに可動とし、可動アーク接触子と対向アーク接触子の絶対速度を抑制しつつも、相対的な開極速度を向上させるガス遮断器も提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００７】
第２に、絶縁ノズルによって対向アーク接触子周りの電界を緩和、あるいは密度を向上させることで高い絶縁回復特性を得ようとする技術も提案されている（例えば、特許文献３、４、５参照。）。例えば、絶縁ノズルの内径を拡げ、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で、対向アーク接触子の周りの電界の強さを低減させることができる。また、絶縁ノズルの形状を工夫することによっても、消弧性ガスのガス流に起因する対向アーク接触子の先端希望でのガス密度低下を防止し、速やかな絶縁回復を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２１７４０８号公報
【特許文献２】特開２００４−５５４２０号公報
【特許文献３】特開２００３−１０９４７６号公報
【特許文献４】特開平５−２５０９６７号公報
【特許文献５】特開平４−１２６３２３号公報
【特許文献６】特開平８−２０３３９５号公報
【特許文献７】特開平５−１３５６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、対向アーク接触子と可動アーク接触子の開極速度を向上させる技術によると、リンクの複雑化、可動機構の複雑化等に伴い、ガス遮断器の構成部品点数が増加し、ガス遮断器の各構成の機械的、絶縁的な信頼性の低下を招来する虞がある。
【００１０】
絶縁ノズルによって対向アーク接触子周りの電界を緩和、あるいは密度を向上させることで高い絶縁回復特性を得ようとする技術によると、対向アーク接触子と絶縁ノズルの間隔が拡がることにより、消弧性ガスの吹き付け圧力が低下してしまう。一般に中電流及び大電流遮断時には、高い遮断性能を得るために、アークへ消弧性ガスを高い圧力で吹き付ける必要がある。従って、この技術では、進み小電流の遮断性能は向上しても、吹き付け圧力の低下により中電流及び大電流の遮断性能を低下させてしまう虞がある。
【００１１】
更に、近年のガス遮断器では、パッファ室の容積減少に伴う消弧性ガスの機械的圧縮の蓄圧依存度が低下しており、アークの熱エネルギーによる消弧性ガスの膨張に伴う熱エネルギー作用による蓄圧の寄与が増加している。そのため、進み小電流のような小電流遮断時には、アークの熱エネルギーは相対的に低いために、パッファ室の圧力上昇が弱く、消弧性ガスのガス流に起因するガス圧力やガス密度の低下は無視できる程度である。すなわち、絶縁ノズルの形状工夫による効果は必ずしも高くない。一方で、絶縁ノズルの形状は、中電流及び大電流の遮断の際には、極めて重要な要素であって、絶縁ノズルの形状改善による進み電流遮断性能の向上と比べて、中電流及び大電流の遮断責務に与える負の影響が大きい。
【００１２】
本実施形態に係るガス遮断器は、中電流及び大電流の遮断性能への影響を極力抑えつつ、良好な進み小電流の遮断性能を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本実施形態のガス遮断器は、電流の遮断と投入を機械的に切り替えるガス遮断器であって、消弧性ガスを充填した密閉容器と、前記密閉容器内に対向配置され、導体を含んで成り、相対的に接離可能な第１の接点部及び第２の接点部と、前記第１の接点部と前記第２の接点部に各々設けられ、互いに対向し、前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離に伴って、両先端間にアークが発弧する第１のアーク接触子と第２のアーク接触子と、前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離に伴って消弧性ガスを噴出させるパッファ室と、前記第１及び第２のアーク接触子を包み、前記パッファ室から噴出した消弧性ガスを前記アークに向けて整流する絶縁ノズルと、を備え、前記絶縁ノズルは、一部にノズル全体よりも相対的に低誘電率の絶縁材料を有すること、を特徴とする。
【００１４】
また、上記の目的を達成するために、本実施形態のガス遮断器は、電流の遮断と投入を機械的に切り替えるガス遮断器であって、消弧性ガスを充填した密閉容器と、前記密閉容器内に対向配置され、導体を含んで成り、相対的に接離可能な第１の接点部及び第２の接点部と、前記第１の接点部と前記第２の接点部に各々設けられ、互いに対向し、前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離に伴って、両先端間にアークが発弧する第１のアーク接触子と第２のアーク接触子と、前記第１の接点部と前記第２の接点部の開離に伴って消弧性ガスを噴出させるパッファ室と、前記第１及び第２のアーク接触子を包み、前記パッファ室から噴出した消弧性ガスを前記アークに向けて整流する絶縁ノズルと、を備え、前記絶縁ノズルは、一部又は全部に非線形誘電率材料を有すること、を特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るガス遮断器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絶縁ノズルの拡大断面図であり、通電状態を示す。
【図３】第１の実施形態に係るガス遮断器の絶縁ノズルの拡大断面図であり、電流遮断の開始時点を示す。
【図４】第１の実施形態に係るガス遮断器の絶縁ノズルの拡大断面図であり、アーク接触子の開離後の第１の電流遮断過程を示す。
【図５】第１の実施形態に係るガス遮断器の絶縁ノズルの拡大断面図であり、アーク接触子の開離後の第２の電流遮断過程を示す。
【図６】第１の実施形態に係るガス遮断器の絶縁ノズルの拡大断面図であり、電流遮断過程でアーク接触子の十分に開離した後を示す。
【図７】第２の実施形態に係るガス遮断器の絶縁ノズルの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るガス遮断器について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態のガス遮断器の全体構成を示す断面図である。
【００１７】
（構成）
ガス遮断器は、密閉容器５に外部から導体７ａと導体７ｂを引き込み、導体７ａと導体７ｂの間に対向接点部１と可動接点部２を相対させて備える。密閉容器５には、消弧性ガスが充填される。消弧性ガスは、絶縁性能及び消弧性能に優れ、例えば六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）である。密閉容器５内には、対向側支持部３が固定されている。導体７ａは対向側支持部３に接続されている。対向接点部１は、導体７ａと接続された対向側支持部３に固定される。また、密閉容器５内には、可動側支持部４が固定されている。導体７ｂは可動側支持部４に接続されている。可動接点部２は、導体７ｂと接続された可動側支持部４に嵌め込まれ、対向接点部１と接離する方向に摺動可能となっている。
【００１８】
ガス遮断器において、導体７ａ、対向側支持部３及び対向接点部１が一連に接続されて片側の電路が形成され、導体７ｂ、可動側支持部４及び可動接点部２が一連に接続されて他方の電路が形成される。ガス遮断器は、対向接点部１に対して可動接点部２を接触及び離反させることで導体７ａ側と導体７ｂ側の電路を開閉し、電流を機械的に導通及び遮断する。可動接点部２は、連結ロッド２４を介して絶縁ロッド２５と接続されている。絶縁ロッド２５はバネ式や油圧式等の動力源である操作機構８に接続されている。可動接点部２は、操作機構８による絶縁ロッド２５の押し引きに従動して、連結ロッド２４を介して対向接点部１に対して接離する。
【００１９】
電流遮断過程では、対向接点部１と可動接点部２との間にアーク９が発弧する（図４等参照）。可動接点部２には、対向接点部１からの離反に連動して容積を減少させるパッファ室２６が蓄圧手段として設けられている。また、パッファ室２６からは、アーク９の発生空間を囲む絶縁ノズル２７が延びている。これらパッファ室２６及び絶縁ノズル２７は、消弧性ガスをアーク９に吹き付ける吹き付け手段となる。すなわち、パッファ室２６は、容積減少によって消弧性ガスを機械的蓄圧し、またアーク９の熱エネルギーによりパッファ室２６の内部の消弧性ガスを膨張させる。絶縁ノズル２７は、パッファ室２６から噴出する消弧性ガスをアーク９に向けて整流及び案内し、消弧性ガスをアーク９に吹き付けて電流ゼロ点で消弧させる。
【００２０】
このガス遮断器は、円筒を主体とする部材によって組み立てられており、各部材は中心軸を一致させて密閉容器５内に配置されている。以下では、各部材の位置関係及び方向を説明するのに、対向接点部１及び対向側支持部３の各部材において可動接点部２に向かう方向を可動側、その反対を反可動側と呼び、可動接点部２及び可動側支持部４の各部材において対向接点部１に向かう方向を対向側、その反対を反対向側と呼ぶ。
【００２１】
対向接点部１を固定する対向側支持部３は、両端が開口した中空円筒形状の導体である。対向側支持部３の内壁面には、棒状又は板状の部材である支持板３１が中心軸に向けて突き出るように固定されている。対向接点部１は、対向通電接触子１１及び対向アーク接触子１２により構成されている。対向通電接触子１１は、円筒形状を有する両端開口の導体であり、対向側支持部３の可動側の端面に立設され、可動側へ筒を延出させている。この対向通電接触子１１は、可動側の開口縁が内部に膨出している。対向アーク接触子１２は、一端が丸みを帯びた中実の円柱状の導体である。この対向アーク接触子１２は、支持板３１に接続され、丸みを帯びた一端を可動側へ向けて中心軸上を延びている。
【００２２】
可動接点部２が挿通される可動側支持部４は、対向側から反対向側へ同径のカバー４１、ベース４２及び絶縁筒４３を軸方向に連接して１つの筒になる。導体７ｂはベース４２に接続されている。可動接点部２は、カバー４１側から嵌め込まれて、カバー４１から対向側へ突出している。カバー４１は対向側の端部が内側へ膨出しており、この膨出部分で可動接点部２を支持している。カバー４１及びベース４２は導体であり、可動接点部２及び導体７ｂと電気的に接続されている。
【００２３】
可動接点部２は、中心軸上に操作ロッド２３が芯として配置される。操作ロッド２３の反対向側には、操作ロッド２３と同径の連結ロッド２４が同軸上に連接されている。連結ロッド２４の反対向側には、操作機構８の動力を伝達する長尺の絶縁ロッド２５がリンク２４ｂを介して接続されている。絶縁ロッド２５は、操作ロッド２３と連結ロッド２４よりも若干小径で同軸上に配置される。操作ロッド２３、連結ロッド２４及び絶縁ロッド２５は、可動側支持部４の内部に軸に沿って延びている。
【００２４】
可動接点部２は、操作ロッド２３の一回り外周に、バウムクーヘン状の空間であるパッファ室２６を備える。操作ロッド２３の対向側端面には、可動アーク接触子２２を備える。可動アーク接触子２２を包囲するように、パッファ室２６の対向側端面から対向側に向けて延設された絶縁ノズル２７を備える。更に、絶縁ノズル２７の一回り外周には、パッファ室２６の対向側端面から対向側に向けて延設された可動通電接触子２１を備える。
【００２５】
可動接点部２の芯である操作ロッド２３は、対向側が開口した中空の筒である。操作ロッド２３の反対向側端部は中実の連結ロッド２４によって塞がれている。操作ロッド２３の対向側端部から続く可動アーク接触子２２は、両端が開口した円筒形状を有する導体である。可動アーク接触子２２の対向側開口縁は内部に膨出し、その膨出位置の内径は対向アーク接触子１２の外径と一致する。
【００２６】
可動アーク接触子２２は、操作ロッド２３の中心軸に沿った対向側への移動により、対向アーク接触子１２に向けて移動し、対向アーク接触子１２が可動アーク接触子２２の開口に差し込まれることで互いに接触し、導通できる状態となる。また、可動アーク接触子２２は、操作ロッド２３の中心軸に沿った反対向側への移動により、対向アーク接触子１２から離れる方向に移動し、対向アーク接触子１２が可動アーク接触子２２から引き抜かれることで互いに開離する。開離によってアーク９が発弧する。
【００２７】
なお、可動アーク接触子２２の先端は円周方向に分割され、指状電極となっている場合もある。その場合、可動アーク接触子２２は可撓性を有し、可動アーク接触子２２の開口縁の内径は、対向アーク接触子１２の外径より若干小さくされてすぼめられている。対向アーク接触子１２が可動アーク接触子２２の開口に差し込まれることで互いに接触し、導通できる状態となる。
【００２８】
操作ロッド２３の周りに位置するパッファ室２６は、操作ロッド２３と連動するシリンダ２６ａと位置不動のピストン２６ｂから構成されている。シリンダ２６ａは、孔あき有底のコップ形状を有する導体であり、有底端面を対向側に向けて、側面が操作ロッド２３を取り囲むように中心軸に沿って反対向側に延びている。シリンダ２６ａは、孔と操作ロッド２３を同軸にし、操作ロッド２３の対向側端面と面一にして連結される。シリンダ２６ａの有底端面に有する孔は、操作ロッド２３よりも一回り大きい。すなわち、操作ロッド２３の周りにシリンダ２６ａ内外を繋ぐ連通口２６ｃが形成されている。
【００２９】
ピストン２６ｂは、中心が開口したドーナツ形状の円盤である。可動側支持部４の内面からは、ピストン支え４４が延びており、ピストン２６ｂは、このピストン支え４４によって位置が固定されている。ピストン２６ｂは、シリンダ２６ａの有底端面と反対向側へ離れて対面設置される。開口を操作ロッド２３が挿通することで、中心軸と直交平面を有する。ピストン２６ｂの外径はシリンダ２６ａの内径と略一致し、ピストン２６ｂはシリンダ２６ａに嵌め込まれる。このピストン２６ｂは、操作ロッド２３が最も対向側に移動した際の貫通口２３ａの位置よりも対向側に固定される。
【００３０】
ピストン支え４４は、操作ロッド２３、連結ロッド２４及び絶縁ロッド２５よりも大径であり、シリンダ２６ａよりも小径の筒である。ピストン支え４４は、反対向側に筒を延ばし、筒外方に拡がる裾を備えて、カバー４１に固定されている。
【００３１】
パッファ室２６は、操作ロッド２３の外周面、シリンダ２６ａの内周面及びピストン２６ｂで画成される。シリンダ２６ａは、操作ロッド２３の反対向側へ向けた移動に連動して有底端面をピストン２６ｂに近づけるように移動し、パッファ室２６の容積を減少させる。パッファ室２６内は蓄圧され、やがて連通口２６ｃから消弧性ガスをアーク９に向けて噴出させる。
【００３２】
可動アーク接触子２２を覆う絶縁ノズル２７は、シリンダ２６ａの連通口２６ｃの外周りから筒を対向側へ延ばすように立設される。絶縁ノズル２７は、対向アーク接触子１２の先端を含むように、対向アーク接触子１２の可動側も包み込んでいる。この絶縁ノズル２７は、Ｕ字とＶ字の互いの屈曲部を重ね合わせた内部空間を有し、コンバージェントノズルとダイバージェントノズルとを組み合わせたラバールノズルとなっている。すなわち、絶縁ノズル２７は、途中に内径が絞られた最小内径部分であるスロート部２７ａを有する。
【００３３】
この絶縁ノズル２７は、事故電流遮断のように数ｋＡオーダーのアーク９に対して効果的に電流遮断できるように、パッファ室２６から噴出する消弧性ガスをアーク９に向けて整流し、またアーク９の発生空間から円滑に排出する形状、寸法、対向アーク接触子１２との距離を有している。この絶縁ノズル２７は、全体としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ化樹脂で構成されているが、図２に示すように、一部がノズル全体よりも低誘電率の絶縁材料２７ｂで構成されている。この低誘電率の絶縁材料２７ｂは、スロート部２７ａに位置する。すなわち、この低誘電率の絶縁材料２７は、電流遮断過程で対向アーク接触子１２と最近傍箇所に設けられている。
【００３４】
この低誘電率の絶縁材料２７ｂは、ノズル全体と同一素材であるがノズル全体よりも低密度であり、フッ化樹脂等のノズル全体よりも相対的に低誘電率の材質であり、又はノズル全体と同一素材であるが低誘電率の充填材を有する材料である。低誘電率の絶縁材料２７ｂを密度の疎密により形成する場合、例えば３Ｄプリンタを利用すると簡便である。
【００３５】
図１に戻り、絶縁ノズル２７の一回り外周の可動通電接触子２１は、端面が開口した円筒形状の導体である。可動通電接触子２１は、シリンダ２６ａの有底端面から対向側に向けて立設される。この可動通電接触子２１は、対向通電接触子１１と向かい合わせにされる。可動通電接触子２１の外径は、対向通電接触子１１の内部に膨出した開口縁部分の内径と一致している。対向通電接触子１１の開口に可動通電接触子２１が差し込まれることで、対向通電接触子１１の内面と可動通電接触子２１の外面とが接触し、電気的に導通状態となる。対向通電接触子１１の開口から可動通電接触子２１が引き抜かれることで、対向通電接触子１１と可動通電接触子２１が開離する。
【００３６】
尚、対向通電接触子１１と可動通電接触子２１よりも、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２の方が深く差し込まれ、対向通電接触子１１と可動通電接触子２１が先に開離することで、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２との間にアーク９の発弧が引き受けられ、消弧性ガスの吹き付けにより、電流零点で消弧に至り、電流遮断となる。
【００３７】
（作用）
（電流遮断）
このガス遮断器の動作及び作用は次の通りである。まず、通電状態では、図２に示すように、対向通電接触子１１と可動通電接触子２１、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２とがそれぞれ接触していることにより、導体７ａ、対向側支持部３及び対向接点部１で形成される電路と、可動側接点部２、可動側支持部４及び導体７ｂで形成される電路とが接続されている。
【００３８】
線路の地絡故障や線間短絡故障等の中大電流遮断時及び進み小電流遮断時、ガス遮断器に対する開極指令に応答して、ガス遮断器は、図３に示すように、対向接点部１と可動接点部２を開離させ、電流の遮断を開始する。具体的には、絶縁ロッド２５は、操作機構８の駆動により、中心軸に沿って反対向側へ引かれる。
【００３９】
可動接点部２の操作ロッド２３は、連結ロッド２４を介して絶縁ロッド２５の引き込みに追従して対向接点部１から引き離される。操作ロッド２３をコアとする可動接点部２も連動して、対向接点部１から引き離され、対向通電接触子１１と可動通電接触子２１とが開離する。遮断動作が更に進行し、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２とが開離すると、図３に示すように、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２との間にはアーク９が発弧する。
【００４０】
操作ロッド２３に連結しているシリンダ２６ａは、その有底部が位置固定のピストン２６ｂに対して接近する。そのため、パッファ室２６の容積は減少し、パッファ室２６内の消弧性ガスは蓄圧される。また、アーク９の熱によってもパッファ室２６内の消弧性ガスが膨張して蓄圧される。パッファ室２６は、消弧性ガスを連通口２６ｃを通じて絶縁ノズル２７内に噴出させる。噴流となった消弧性ガスは、絶縁ノズル２７と可動アーク接触子２２との間をガス供給路として、アーク９に向けて案内され、アーク９に強力に吹き付けられる。
【００４１】
この間、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２とは図４、５に順に示すように開離していき、アーク９は、電流零点を迎えたときに、強力な消弧性ガスの吹き付けと相俟って消弧に至る。図６に示すように、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２とは十分に開離し、ガス遮断器の電流遮断は完了する。
【００４２】
（電界）
（進み小電流遮断）
この電流遮断の経過中、進み小電流遮断では、アーク９は数百ｍＡ程度の小エネルギーであるために、図６に示すような、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２の十分な開離が確保される前に、電流零点で消弧する場合がある。そのため、図３乃至５に示されるような遮断の過程で過渡回復電圧が印加されてしまう。
【００４３】
可動接点部２の移動に伴って絶縁ノズル２７が移動し、ノズル先端から対向アーク接触子１２が徐々に引き抜かれていくと、図４に示すように、スロート部２７ａと対向アーク接触子１２の先端とが最接近した状態が発生する。この状態では、スロート部２７ａが低誘電率の絶縁材料２７ｂで構成されているため、対向アーク接触子１２の先端周りの電界強度が低減されている。そのため、この状態で進み小電流が電流零点を迎えてアーク９が消弧しても、過渡回復電圧の印加に伴うアーク９の再発弧は生じにくい。
【００４４】
図３に示すように、スロート部２７ａが対向アーク接触子１２の先端に到達する前は、対向アーク接触子１２の先端は、絶縁ノズル２７のＵ字で囲まれる空間内に存在する。このＵ字空間内は、消弧性ガスがパッファ室２６から噴出してスロート部２７ａを通過して拡散する以前のガス密度の高い空間である。従って、この状態で進み小電流が電流零点を迎えてアーク９が消弧しても、絶縁性能不足に陥り難い。
【００４５】
図５に示すように、スロート部２７ａが対向アーク接触子１２の先端を通過した状態では、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２との距離は長くなるため、絶縁破壊を引き起こすような高電界には至り難い。従って、この状態で進み小電流が電流零点を迎えてアーク９が消弧しても、過渡回復電圧の印加に伴うアーク９の再発弧は生じにくい。
【００４６】
（中大電流遮断）
中電流又は大電流の遮断の際には、絶縁ノズル２７は、事故電流遮断のように数ｋＡオーダーのアーク９に対して効果的に電流遮断できるように、パッファ室２６から噴出する消弧性ガスをアーク９に向けて整流し、またアーク９の発生空間から円滑に排出する形状、寸法、対向アーク接触子１２との距離を有しているため、低誘電率の絶縁材料２７ｂを絶縁ノズル２７が含んでいても影響されることなく、遮断性能を発揮する。
【００４７】
（効果）
以上のように、第１の実施形態に係るガス遮断器では、消弧性ガスを充填した密閉容器５内に対向接点部１と可動接点部２を対向配置している。対向接点部１と可動接点部２は、導体を含んで成り、相対的に接離可能なっている。対向接点部１と可動接点部２には、互いに対向し、対向接点部１と可動接点部２の開離に伴って、両先端間にアーク９が発弧する対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２が設けられている。更に、このガス遮断器には、対向接点部１と可動接点部２の開離に伴って消弧性ガスを噴出させるパッファ室２６と、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２を包み、パッファ室２６から噴出した消弧性ガスをアーク９に向けて整流する絶縁ノズル２７を備える。
【００４８】
そして、絶縁ノズル２７は、一部にノズル全体よりも相対的に低誘電率の絶縁材料２７ｂを有するようにした。これにより、このガス遮断器は、事故電流等の中大電流の遮断に適した絶縁ノズル２７の形状等を損なうことなく、進み小電流の遮断性能を向上させることができる。
【００４９】
絶縁ノズル２７のスロート部２７ａに、低誘電率の絶縁材料２７ｂを有するようにすることで、進み小電流遮断における対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２の開離過程で電流遮断性能を維持又は向上させる各種作用が各開離段階に特有に発揮され、進み小電流の遮断性能を向上させることができる。
【００５０】
吹き付け手段としては、機械的作用による蓄圧空間を有するパッファ室２６を例示したが、このガス遮断器は、熱エネルギー作用による蓄圧空間を有するようにしてもよく、また併用するようにしてもよい。
【００５１】
更に、このガス遮断器は、対向接点部１を固定して、可動接点部２のみ軸方向に移動させるよう構成したが、対向接点部１に対して可動接点部２が相対的に移動するように、対向接点部１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よい。
【００５２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るガス遮断器について図７を参照しつつ詳細に説明する。図７に示すように、このガス遮断器の絶縁ノズル２７の一部はノズル全体と異なり相対的に低誘電率の絶縁材料２７ｂにより成るが、対向アーク接触子１２と可動アーク接触子２２とが大きく開離したときに対向アーク接触子１２の先端と近い位置に低誘電率の絶縁材料２７ｂを有している。すなわち、絶縁ノズル２７のスロート部２７ａよりも対向側先端部が低誘電率の絶縁材料２７ｂで構成されている。
【００５３】
このガス遮断器は、図７に示すように、対向接点部１と可動接点部２が開極すると、低誘電率の絶縁材料２７ｂと対向アーク接触子１２とが近くなる。低誘電率の絶縁材料２７ｂは、周囲の電界を緩和するので、対向アーク接触子１２にも影響し、開極した際の進み小電流遮断性能が向上する。また、開極した際の耐電圧性能も向上するので、開極した際の対向接点部１と可動接点部２との距離を縮めることができ、ガス遮断器の小型化に寄与する。
【００５４】
このように、絶縁ノズル２７のノズル先端側に低誘電率の絶縁材料２７ｂを有するようにすることで、開極最終段階でも小電流遮断性能が向上し、耐電圧性能も向上することから、ガス遮断器の小型化に寄与する。
【００５５】
尚、この第２の実施形態と第１の実施形態の両特性を得るべく、スロート部２７ａと対向側先端部の両方を低誘電率の絶縁材料２７ｂで形成するようにしてもよい。また、更に他所を低誘電率の絶縁材料２７ｂで形成するようにしてもよい。
【００５６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るガス遮断器について詳細に説明する。このガス遮断器の絶縁ノズル２７は、一部又は全部が非線形誘電率材料で構成される。例えば、絶縁ノズル２７の一部又は全部が非線形誘電率材料で構成されているか、又は絶縁ノズル２７の一部の表面又は全部の表面に非線形誘電率材料でコーティングする。
【００５７】
非線形誘電率材料は、電界の強さの変化に対して非線形で誘電率が変化する材料である。絶縁ノズル２７の残余は通常の例えばリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ化樹脂で構成すればよい。
【００５８】
このガス遮断器によれば、第１の実施形態や第２の実施形態のガス遮断器と同様の効果を得ることができる。すなわち、絶縁ノズル２７の一部または全体を非線形誘電率材料で構成すると、対向アーク接触子１２の先端と絶縁ノズル２７の距離が近づき、絶縁ノズル２７における電界が強くなった場合に、対向アーク接触子１２や絶縁ノズル２７の電界集中部の電界を緩和し、進み小電流遮断性能を向上することができる。
【００５９】
（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３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。
【符号の説明】
【００６０】
１  対向接点部
１１  対向通電接触子
１２  対向アーク接触子
２  可動接点部
２１  可動通電接触子
２２  可動アーク接触子
２３  操作ロッド
２３ａ  貫通口
２４  連結ロッド
２４ｂ  リンク
２５  絶縁ロッド
２６  パッファ室
２６ａ  シリンダ
２６ｂ  ピストン
２６ｃ  連通口
２７  絶縁ノズル
２７ａ  スロート部
２７ｂ  低誘電率の絶縁材料
３  対向側支持部
３１  支持板
４  可動側支持部
４１  カバー
４２  ベース
４３  絶縁筒
４４  ピストン支え
５  密閉容器
７ａ  導体
７ｂ  導体
８  操作機構
９  アーク
【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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