(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトを備えたガス遮断器において上記可動コンタクトを移動させるためのガス遮断器用絶縁操作ロッドであって、
外部シールドおよび内部シールド側の一端面から所定長さの第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きく、かつ、内径が小さくなるように形成された中空円筒状の絶縁操作ロッドと、
上記第１の部分の外周面と略等しい径の内周面を有し、該内周面で上記第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、上記第２の部分の外周面から離れて上記第２の部分の一部を覆うように設けられた外部シールドと、
上記第１の部分の内周面と略等しい径の外周面を有し、該外周面で上記第１の部分の内周面にネジ結合により締結され、かつ、上記第２の部分の内周面から離れて上記第２の部分の孔に挿入されるように設けられた内部シールドとを備え、
上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分と第２の部分の境界部において、上記第２の部分の外周面に沿って上記第１の部分の内部側に延在させて形成した第１の溝と、上記第２の部分の内周面に沿って上記第１の部分の内部側に延在させて形成した第２の溝とを設けたことを特徴とするガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項２】
溝の深さは、ネジ結合部のネジピッチの５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項３】
溝の幅は、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項４】
溝の形状は、入口部の広いくさび状にしたことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項５】
ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトを備えたガス遮断器において上記可動コンタクトを移動させるためのガス遮断器用絶縁操作ロッドであって、
外部シールドおよび内部シールド側の第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きく、かつ、内径が小さくなるように形成されると共に、内周側の軸方向長さが外周側の軸方向長さよりも所定長さだけ長い段差を有して形成された中空円筒状の絶縁操作ロッドと、
上記第１の部分の外周面と略等しい径の内周面を有し、該内周面で上記第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、上記第２の部分の外周面から離れて上記第２の部分の一部を覆うように設けられた外部シールドと、
上記第１の部分の内周面と略等しい径の外周面を有し、該外周面で上記第１の部分の内周面にネジ結合により締結され、かつ、上記第２の部分の内周面から離れて上記第２の部分の孔に挿入されるように設けられた内部シールドとを備え、
上記第１の部分と上記第２の部分の境界部において、上記第２の部分の内周面に沿って上記第１の部分の内部側に延在させて形成した第３の溝と、上記第２の部分の外周面に沿って上記第１の部分の内部側に延在させて形成した第４の溝とを設けたことを特徴とするガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項６】
第１の部分に形成される段差は、上記第１の部分の径方向厚さの５０％以上であることを特徴とする請求項５に記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項７】
絶縁操作ロッドは、その第１の部分の外径と第２の部分の外径を略同一とし、上記第１の部分の内径を上記第２の部分の内径より小さくなるように形成される共に、内周側の軸方向長さが外周側の軸方向長さよりも所定長さだけ長い段差を有して形成され、
外部シールドは、その内周面で上記第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、上記第２の部分の外周面から離れて上記第２の部分の一部を覆うように設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大電力回路において電流を遮断する電力用ガス遮断器に用いられるガス遮断器用絶縁操作ロッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は高電圧大電力回路において電流を遮断する一般的な電力用ガス遮断器の概要を示す図である。
電力用ガス遮断器は、図１４に示すように、密閉容器１２０内に可動アークコンタクト１０２と固定アークコンタクト１０３とを備え、可動アークコンタクト１０２を駆動部１１０により操作することにより、電流の遮断または電気系統の制御をするものである。
一般に、電力用ガス遮断器は、駆動部１１０が接地され、高電圧となる可動アークコンタクト１０２と駆動部１１０を機械的に連結する操作棒として、ガラス繊維強化プラスチックやエポキシ樹脂等からなる絶縁操作ロッド１０１が用いられる。
このような絶縁操作ロッド１０１には高電圧における良好な絶縁特性が要求され、その要求を満足するため、端部に集中する電界を緩和する方法が、例えば、特開昭４９−３５８９６号公報、特開平１−１５４４１９号公報あるいは特開平８−７７８５３号公報等において各種提案されている。
【０００３】
図１２は、特開平８−７７８５３号公報に記載された、従来例の電力用ガス遮断器の絶縁操作ロッドの端部の構造を示す要部断面図である。
図１２において、２０１は絶縁操作ロッドで、機械的強度の高い中空円筒状のガラス繊維強化プラスチック等が用いられている。
２０２は外部シールド、２０３は内部シールドで、絶縁操作ロッド２０１の端部の電界を緩和するためのものである。
絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２および内部シールド２０３との結合は十分な機械的強度が要求されるために絶縁操作ロッドのネジ結合部２０４によって連結されている。
尚、図１２では絶縁操作ロッド２０１の内外周の吸湿および帯電を防止する耐候性および電気特性に優れた液状ゴム注型材料２０５で被覆することが提案されている。
【０００４】
外部シールド２０２および内部シールド２０３の端縁部は十分な曲率をもたせて耐電圧性能が悪化しないように電界を緩和している。
また、絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２、内部シールド２０３および気体との境界部分は電界が高くなるので、図示したように絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２および内部シールド２０３との間に隙間（ＡおよびＢで図示した空間部）が設けられている。
以上のような図１２の従来例では、回路電圧である交流電圧や回路に雷が侵入したときの雷インパルス電圧に対して絶縁操作ロッド２０１の端部電界を緩和することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示された従来例の構造は、交流電圧あるいは雷インパルス電圧に対しては効果的に絶縁操作ロッド２０１の端部電界を緩和することができるが、 直流高電圧に対しては絶縁操作ロッド２０１に回路交流電圧の２〜３倍にも及ぶ直流高電圧が長時間にわたって残留する場合がある。
このような場合に十分なシールド効果を発揮することができず、耐電圧性能を低下させる原因となっていた。
【０００６】
詳細に説明すると、従来例の絶縁操作ロッドでは、交流電圧を印加したときの絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２の接合部の端部、つまり、図１２において２２０の符号を付した破線の円内に示す部分（以下、端部２２０と称す）における等電位線分布は、図１３に示すようになる。
即ち、図１３（ａ）は、従来例の構造（図１２）の端部２２０における交流電圧あるいは雷インパルス電圧に対する等電位線図である。
また、図１３（ｂ）は従来例の構造（図１２）の端部２２０における直流電圧に対する等電位線図を示したものである。
尚、図１３（ａ）（ｂ）において、図１２と同様のものには同様の符号を付して示している。
【０００７】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、交流電圧を印加した場合および直流電圧を印加した場合のいずれにおいても、等電位線は外部シールド２０２と絶縁操作ロッド２０１の間の破線の楕円で示した隙間（空間部）２３０に入り込んでいるが、図１３（ｂ）に示す直流電圧を印加した場合では、より多くの等電位線が隙間（空間部）２３０に入り込み密であることがわかる。
この違いにより、従来の絶縁操作ロッドでは、交流電圧を印加した場合に比較して直流電圧を印加した場合の方が、耐電圧特性が低くなっていた。
即ち、外部および内部シールドと絶縁操作ロッドとの接続は、機械的強度が必要であるため、通常ネジ結合が採用されているので、このネジ結合部には外部シールド２０２および内部シールド２０３と絶縁操作ロッド２０１の間に微小な隙間（以下、微小間隙と称す）が形成される可能性がある。
【０００８】
従って、直流電圧加電時において図１３（ｂ）に示すように、隙間２３０に多くの等電位線が入り込むと、このネジ結合部、特にネジ結合端部２３１における局部電界が高くなり、部分放電の発生、ひいてはそれがトリガーとなってフラッシュオーバを導くことがあり、これが高電圧直流残留電圧に対する耐電圧性能を低下させる原因となっていた。
尚、図１３（ａ）および図１３（ｂ）の等電位線図においては、シミュレーションを容易にするために、外部シールド２０２ａの形状を図１２の外部シールド２０２に比較して単純な形状として比較しているが、図１２の構造としても同様のことが言える。
【０００９】
本発明は、上記のような従来例の問題点を解決するためになされたもので、ガス遮断器用の絶縁操作ロッドに外部シールドあるいは内部シールドがネジ結合部により接続される端部において、交流電圧あるいは雷インパルス電圧に対して効果的に電界集中を緩和できる共に、さらに、小電流遮断時に残留する直流高電圧が印加された場合でも絶縁操作ロッド端部と外部シールドあるいは内部シールドの接続部における電界集中も緩和することができ、交流電圧のみならず直流電圧に対する耐電圧性能も向上したガス遮断器用絶縁操作ロッドを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトを備えたガス遮断器において可動コンタクトを移動させるためのガス遮断器用絶縁操作ロッドであって、外部シールドおよび内部シールド側の一端面から所定長さの第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きく、かつ、内径が小さくなるように形成された中空円筒状の絶縁操作ロッドと、第１の部分の外周面と略等しい径の内周面を有し、該内周面で第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の外周面から離れて第２の部分の一部を覆うように設けられた外部シールドと、第１の部分の内周面と略等しい径の外周面を有し、該外周面で第１の部分の内周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の内周面から離れて第２の部分の孔に挿入されるように設けられた内部シールドとを備え、絶縁操作ロッドの第１の部分と第２の部分の境界部において、第２の部分の外周面に沿って第１の部分の内部側に延在させて形成した第１の溝と、第２の部分の内周面に沿って第１の部分の内部側に延在させて形成した第２の溝とを設けたものである。
【００１２】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドの溝の深さは、ネジ結合部のネジピッチの５０％以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドの溝の幅は、０．２ｍｍ以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドの溝の形状は、入口部の広いくさび状にしたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトを備えたガス遮断器において可動コンタクトを移動させるためのガス遮断器用絶縁操作ロッドであって、
外部シールドおよび内部シールド側の第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きく、かつ、内径が小さくなるように形成されると共に、内周側の軸方向長さが外周側の軸方向長さよりも所定長さだけ長い段差を有して形成された中空円筒状の絶縁操作ロッドと、第１の部分の外周面と略等しい径の内周面を有し、該内周面で第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の外周面から離れて第２の部分の一部を覆うように設けられた外部シールドと、第１の部分の内周面と略等しい径の外周面を有し、該外周面で第１の部分の内周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の内周面から離れて第２の部分の孔に挿入されるように設けられた内部シールドとを備え、第１の部分と第２の部分の境界部において、第２の部分の内周面に沿って第１の部分の内部側に延在させて形成した第３の溝と、第２の部分の外周面に沿って第１の部分の内部側に延在させて形成した第４の溝とを設けたものである。
【００１６】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドの第１の部分に形成される段差は、第１の部分の径方向厚さの５０％以上であることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、その第１の部分の外径と第２の部分の外径を略同一とし、第１の部分の内径を第２の部分の内径より小さくなるように形成される共に、内周側の軸方向長さが外周側の軸方向長さよりも所定長さだけ長い段差を有して形成され、外部シールドは、その内周面で第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の外周面から離れて第２の部分の一部を覆うように設けられているものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる一実施の形態について、図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるガス遮断器用絶縁操作ロッドの特徴的な構造を模式的に示す要部断面図である。
図において、１は第１の部分１ａおよび第２の部分１ｂよりなる絶縁操作ロッド、２は外部シールド、３は内部シールド、４はネジ結合部、５ａは第１の溝、５ｂは第２の溝である。
図１は、主として絶縁操作ロッド１の端部における外部シールド２および内部シールド３との接続部を示している。
本絶縁操作ロッド１は、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを備えたガス遮断器において、可動アークコンタクトに接続されて可動アークコンタクトを移動させる中空円筒状の絶縁操作ロッドであって、詳細後述する構造により、高電圧直流残留電圧に対する耐電圧性能を、交流電圧を印加した場合と同様にできるという優れた特徴を有する。
【００２０】
詳細に説明すると、本実施の形態においては、中空円筒状の絶縁操作ロッド１は、例えばガラス繊維束を織布にしたガラスクロスを所定厚さに巻回後、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で含浸硬化させた中空状のＦＲＰ（ Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック) からなり、外部シールド２および内部シールド３が接続される側の一端面から所定の長さ（Ｌ1 ）の第１の部分１ａが他の部分である第２の部分１ｂより外径が大きく、かつ内径が小さくなるように形成されている。
即ち、第１の部分１ａの径方向の厚さ（Ｄ1 ）は、第２の部分１ｂの径方向の厚さ（Ｄ2 ）よりも大きく形成されている。
【００２１】
そして、外部シールド２は、絶縁操作ロッド１の第１の部分（以下、単に第１の部分と略称する）１ａの外周と略等しい径の内周面を有する筒状に形成され、該内周面の一部で第１の部分１ａの外周に接するように、例えばネジ結合を用いて十分な機械的強度を保つように締結されている。尚、この部分は、図１ではネジ結合部４として示している。
また、外部シールド２は、絶縁操作ロッド１の第２の部分（以下、単に第２の部分と略称する）１ｂのうちの、第１の部分１ａとの境界から長さＬ2 の部分を覆うように延在させる共に、第２の部分１ｂの外周面から距離Ｌ3 の隙間を設けてネジ結合部４に締結されている。
また、第１の部分１ａと第２の部分１ｂの境界部分である絶縁操作ロッド１の第３の部分１ｃ（以下、単に第３の部分と略称する）には、図１に示したように第２の部分１ｂの外周面に沿って第１の部分１ａの内部側に延在させて、軸方向深さｄ、径方向の幅ｗの第１の溝５ａが形成されている。
【００２２】
また、内部シールド３は、第１の部分１ａの内周と略等しい径の外周面を有し、その外周面で第１の部分１ａの内周面に接するように、絶縁操作ロッド１の中心孔に挿入されている。
尚、内部シールド３は、外部シールド２と同様に、例えば、ネジ結合を用いて十分な機械的強度を保つように第１の部分１ａの内周面に締結されている。
さらに、内部シールド３は、第２の部分１ｂによって形成される円筒状の孔（中空部）のうちの、第１の部分１ａとの境界から挿入されるように延在させて設けている。
また、第１の部分１ａと第２の部分１ｂの境界部分である第３の部分１ｃには、第２の部分１ｂの内周面に沿って第１の部分１ａの内部側に延在させて、軸方向深さｄ、径方向の幅ｗの第２の溝５ｂがさらに形成されている。
【００２３】
以上のように、本実施の形態１ではネジ結合部４を有する絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａの厚さＤ1 に対し、第２の部分１ｂの厚さＤ2 を薄くし、かつ、第３の部分１ｃにおいて第２の部分１ｂの外周面および内周面に沿って第１の部分１ａの内部側に延在さた深さｄ、幅ｗの溝５ａおよび５ｂを設けている。
ここで、以下に説明するシミュレーション結果により、溝５ａおよび５ｂの深さｄは、ネジ結合部４の端部の電界を効果的に下げるために、ネジピッチｐ（図面では、ネジ結合部４にｐで表示している。）に対して５０％以上にすることが望ましいことが判った。
また、溝５ａおよび５ｂの幅ｗは狭くすると溝内部の電界が高くなるので、溝の幅ｗは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上にすることが望ましいことが判った。
【００２４】
上述したような本実施の形態による絶縁操作ロッド１における電界分布の状態をシミュレーションによる計算により求め、第３の部分１ｃに設けた溝の効果について説明する。
図１２に示した従来例の絶縁操作ロッド２０１では、ネジ結合部２０４の下端部には外部シールド２０２あるいは内部シールド２０３との微小間隙が生じやすく、この微少隙間によりネジ結合部２０４の下端部に電界が集中し、高電圧直流残留電圧に対する耐電圧性能が劣化する。
このような問題点を解決するために、本願発明者等は、既に出願済みの発明（特願平１１ー１０６１９１号：平成１１年４月１４日出願）において、電界集中が緩和される新たな構造を有した絶縁操作ロッドを提案した。
【００２５】
この提案による絶縁操作ロッドは、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトを備えたガス遮断器において、可動コンタクトを移動させるための外部シールドと内部シールドを有する筒形状の絶縁操作ロッドにあって、絶縁操作ロッドは一端面から所定の長さの第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きくなるように、かつ、内径が小さくなるように形成され、外部シールドは第１の部分の外周と略等しい径の内周面を有し、該内周面で第１の部分の外周面に接し、かつ、第２の部分の外周から離れて第２の部分の一部を覆うように設けられ、内部シールドは第１の部分の内周と略等しい径の外周面を有し、該外周面で第１の部分の内周面に接し、かつ第２の部分の内周から離れて第２の部分の孔に挿入されるように設けられたものである。
即ち、図１に示した本実施の形態１において、第１の溝５ａと第１の溝５ｂが形成されていない構造の絶縁操作ロッドが提案された。
【００２６】
図２は、この提案（即ち、前述の先願発明）による構造の絶縁操作ロッドにおいて、ネジ結合部の下端部にどのように電界が集中するかを説明するための図である。
図２（ａ）は、直流電圧を印加した場合の電界分布を計算するためのモデルであり、１は第１の部分１ａと第２の部分１ｂとからなる絶縁操作ロッド、２は外部シールド、３は内部シールド、４はネジ結合部、８はネジ結合部４下端部における外部シールド２との微少間隙である。
このような状態をモデル的に評価するために、本シュミレーションでは絶縁操作ロッド１と外部シールド２および内部シールド３とのネジ結合部４の下端部の微小間隙８の形状は、破線の円で囲った拡大図に図示したようなくさび状の微小間隙として計算した。
【００２７】
また、図２（ｂ）は、図２（ａ）において実線の円で囲った部分９の電界計算結果（シュミレーション結果）を示す。
図において、２１１は等電位線、２１２は電界ベクトルを示す。最大電界は微小間隙８の部分に現れている。この最大値を１００％とする。
この図２に示した微小間隙８部分の電界は、図１２に示した従来例の場合に比べ、飛躍的に緩和されているわけであるが、本実施の形態における発明は、さらに電界集中を低減できる構造を提供するものである。
以下に、本実施の形態による絶縁操作ロッドの電界緩和効果について、前述した先願発明（特願平１１ー１０６１９１号）で提案した構造のシュミレーション結果である図２を用いて、このシュミレーション結果と比較して説明を行う。
【００２８】
図３は、本実施の形態１における絶縁操作ロッドにおいて、ネジ結合部の下端部にどのように電界が集中しているのかを説明するための図である。
図３（ａ）は、直流電圧を印加した場合の電界分布を計算するためのモデルであり、１は第１の部分１ａと第２の部分１ｂとからなる絶縁操作ロッド、２は外部シールド、３は内部シールド、４はネジ結合部、５ａは第２の部分１ｂの外周面に沿って第１の部分１ａの内部に延在させて、軸方向深さｄ、径方向の幅ｗに形成された第１の溝、８はネジ結合部４下端部の微少隙間である。
このような状態をモデル的に評価するために、本シュミレーションでも絶縁操作ロッド１と外部シールド２および内部シールド３とのネジ結合部４下端部の微小間隙８の形状は、図２の場合と同様に破線の円で囲った拡大図に図示したようなくさび状の微小間隙として計算した。
【００２９】
また、第１の溝５ａの形状は、ネジ結合部４のネジピッチｐに対して、軸方向の深さｄが０．７５倍、径方向の幅ｗが１ｍｍの条件で計算した。
図３（ｂ）は、上記の条件で図３（ａ）において実線の円で囲った部分９の電界を計算した結果（シミュレーション結果）を示す。
尚、図３では、第１の溝５ａを形成したことによる効果を図２の構造の場合と比較するために、図３（ａ）および図３（ｂ）の左半分には第１の部分１ａと第２の部分１ｂの境界部分である第３の部分１ｃに第２の溝５ｂを形成していない構造（即ち、前述の先願の発明である特願平１１ー１０６１９１号で提案した構造）の場合を図示している。
図３（ｂ）から明らかなように、微小間隙部分８の最大電界は図２（ｂ）に示す最大電界に対し４２％に緩和されている。
即ち、本実施の形態１では、絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａと第２の部分１ｂとの境界における微小間隙８での電界集中を先願（特願平１１ー１０６１９１号）で提案した構造よりもさらに大幅に緩和できることを示している。
【００３０】
また、図４は実施の形態１の構造おいて、ネジ結合部４端部の微小間隙８に発生する最大電界をネジピッチｐに対する溝の軸方向の深さｄの割合（ｄ／ｐ）を変数として計算した結果を示すグラフである。
この計算結果から、図２（ａ）の構造（図４のｄ／ｐ＝０の場合に相当する）に比較して、ｄ／ｐを大きくすることにより絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａと第２の部分１ｂとの境界における微小間隙８での電界集中を緩和できることがわかる。
図４より明らかなように、効果的に電界集中を緩和するにはネジピッチに対して５０％以上の軸方向の深さｄが合理的であることがわかる。
【００３１】
また、図５は、図２（ａ）の構造と実施の形態１の構造おいて、ネジ結合部の端部の微小間隙８に発生する最大電界を、第１の溝５ａの径方向の幅ｗを変数として計算した結果を示すグラフである。
この計算結果から、図２（ａ）の構造（図５のｗ＝０に相当する）に比較して、第１の溝５ａの径方向の幅ｗを大きくすることにより絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａと第２の部分１ｂとの境界における微小間隙８での電界集中を緩和することができる。
図５より明らかなように、最大電界は溝の幅ｗが０．２ｍｍ以上あれば効果的に緩和されるが、図３（ｂ）に示したように、等電位線２１１は溝に入り込むので、第１の溝５ａの径方向のｗが狭いと溝内部の電界が上昇するので、好ましくは０．５ｍｍ以上にすることが合理的であることがわかる。
【００３２】
尚、以上説明したシミュレーション結果は、第１の溝５ａを形成した場合について示しているが、同様に第１の部分１ａと第２の部分１ｂの境界部分である第３の部分１ｃにおいて第２の部分１ｂの内周面に沿って第１の部分１ａの内部に延在させて、軸方向深さｄ、径方向の幅ｗの第２の溝５ｂを形成した場合でも、内部シールド３とネジ結合部４との間にできる微少間隙部分の電界は緩和されることは言うまでもない。
以上のように、本発明に係わる実施の形態１の絶縁操作ロッドは、ネジ結合部４を有する絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａと第２の部分１ｂの境界部分の第３の部分１ｃに、第２の部分１ｂの外周面に沿って第１の部分１ａの内部に延在させて形成した第１の溝５ａと第２の部分１ｂの内周面に沿って第１の部分１ａの内部に延在させて形成した第２の溝５ｂのいずれかあるいはその両方を設けることにより、直流電圧が印加された場合において、ネジ結合部の下端部に生じる微小間隙８の電界集中を緩和することができ、直流高電圧印加時の耐絶縁性を良好にすることができる。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態１の構造では、第１の溝５ａあるいは第２の溝５ｂを形成して外部シールド２あるいは内部シールド３のネジ結合部４における微少間隙８の電界集中を緩和することができるが、第１の溝５ａおよび第２の溝５ｂの入口部分が狭く、このため電界が集中し、電界が上昇する。
これを改善するため本実施の形態では実施の形態１における第１の溝５ａおよび第２の溝５ｂに代わり、入口部分の溝の幅を広くした断面がくさび状の第１の溝５０ａおよび第２の溝５０ｂを採用した。
【００３４】
図６は、実施の形態２による構造の絶縁操作ロッドにおいて、ネジ結合部４の下端部で電界がどのように集中するかを説明するための図である。
図６（ａ）は、直流電圧を印加した場合の電界分布を計算するためのモデルであり、１は第１の部分１ａと第２の部分１ｂとからなる絶縁操作ロッド、２は外部シールド、３は内部シールド、５０ａは入口部分の溝の幅を広くした断面がくさび状の第１の溝、４はネジ結合部、８はネジ結合部４の下端部の微少間隙である。
実施の形態１の場合と同様に、このような状態をモデル的に評価するために、本シミュレーションでも絶縁操作ロッド１と外部シールド２および内部シールド３とのネジ結合部４下端部の微小間隙８の形状は、破線の円で囲った部分の拡大図に図示したようなくさび状の微小間隙として計算した。
【００３５】
また、図６（ｂ）は、図６（ａ）において実線の円で囲った部分９の電界計算結果（シミュレーション結果）を示す。
尚、図６では図３の場合と同様に、くさび状の第１の溝５０ａを形成したことによる効果を図２の構造（先願発明の特願平１１ー１０６１９１号で提案した構造）の場合と比較するために、図６（ａ）および図６（ｂ）の左半分には第１の部分１ａと第２の部分１ｂの境界部分である第３の部分１ｃに溝を形成していない構造の場合を図示している。
【００３６】
図６（ｂ）に示したシミュレーション結果と図３（ｂ）に示したシミュレーション結果を比較すれば明らかなように、本実施の形態では微小間隙部分８の電界は実施の形態１の場合の４２％よりもさらに緩和されて３５％にまで低減され、より効果的であることがわかる。
尚、微少間隙８の最大電界は溝の深さｄが同一であれば図３と図６の構造では差がない。
また、以上説明したシミュレーション結果は、くさび状の第１の溝５０ａを第２の部分１ｂの外周面に沿って第１の部分１ａの内部に形成した場合について示しているが、同様に第１の部分１ａと第２の部分１ｂの境界部分である第３の部分１ｃにおいて、第２の部分１ｂの内周面に沿って第１の部分１ａの内部にくさび状の第２の溝５０ｂを形成した場合でも、内部シールド３とネジ結合部４との間にできる微少間隙部分の電界は緩和されることは言うまでもない。
【００３７】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３におけるガス遮断器用絶縁操作ロッドの特徴的な構造を模式的に示す要部断面図である。
図７は、主として絶縁操作ロッド１１と外部シールド２および内部シールド３との接続部を示しており、図において、１１は第１の部分１１ａ、第２の部分１１ｂおよび第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂの境界部分である第３の部分１１ｃよりなる絶縁操作ロッド、２は外部シールド、３は内部シールド、４はネジ結合部、５ｃは溝である。
【００３８】
実施の形態１と同様に、中空円筒状の絶縁操作ロッド１１は、例えばガラス繊維束を織布にしたガラスクロスを所定厚さに巻回後、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で含浸硬化させた中空状のＦＲＰ（ Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック) からなっている。
本実施の形態３による絶縁操作ロッド１１の第１の部分１１ａは、他の部分である第２の部分１１ｂより外径が大きく、かつ、内径が小さくすると共に、第１の部分１１ａは内周側と外周側とで段差ｈを有するように、外部シールド２および内部シールド３が接続される側の一端面からの内周側の長さＬ1′が外周面側の長さＬ1 よりもｈの長さだけ長く形成されている。
【００３９】
そして、外部シールド２は、絶縁操作ロッド１の第１の部分１１ａの外周と略等しい径の内周面を有する筒状に形成され、該内周面の一部で第１の部分１１ａの外周に接するように、ネジ結合部４おいて十分な機械的強度を保つように締結されている。
また、実施の形態１と同様に、外部シールド２は絶縁操作ロッド１１の第２の部分１１ｂの外周面から距離Ｌ3 の隙間を設け、第２の部分１１ｂのうちの第１の部分１ａとの境界から長さＬ2 の部分を覆うように延在させて設けている。
また、本実施の形態３においては、第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂの境界部分である絶縁操作ロッド１の第３の部分１１ｃには、図７に示したように第２の部分１１ｂの内周面に沿って第１の部分１ａの内部側に延在させて、軸方向深さｄ、径方向の幅ｗの第３の溝５ｃ（実施の形態１の第２の溝５ｂに相当する）が形成されている。
【００４０】
また、内部シールド３は第１の部分１１ａの内周と略等しい径の外周面を有し、その外周面で第１１の部分１ａの内周面に接するように、外部シールド２と同様に、例えば、ネジ結合を用いて十分な機械的強度を保つように第１の部分１１ａの内周面に締結されている。
さらに、内部シールド３は、第２の部分１１ｂによって形成される円筒状の孔（中空部）のうちの、第１の部分１１ａとの境界から挿入されるように延在させて設けている。
【００４１】
本実施の形態３による絶縁操作ロッド１１は、絶縁操作用ロッド１１の第１の部分１１ａの内部シールド３側の軸方向長さＬ1′を外部シールド２側の軸方向長さＬ1 よりもｈだけ長くし、かつ、第３の部分１１ｃの内部シールド３側において第２の部分１１ｂの内周面に沿って第１の部分１１ａの内部側に延在させて、軸方向深さがｄ、径方向の幅がｗの溝５ｃを形成したことを特徴とするものである。
このような構造を採用することにより、直流電圧を印加したとき、外部シールド２側の溝５ｃより上部に位置するネジ結合部４の端部（即ち、外部シールド２とネジ結合部４との間の微少間隙）に集中する電界を緩和することができる。
一方、内部シールド３側の下部に位置するネジ結合部４の端部（即ち、内部シールド３とネジ結合部４との間の微少間隙）に集中する電界は溝５ｃを形成することにより緩和される。
また、本実施の形態３では絶縁操作ロッド１１の第１の部分１１ａの厚さＤ1 に対する段差ｈとの比ｈ／Ｄ1 を５０％以上に設定することによって、ネジ結合部４の端部の電界集中を効果的に緩和することができる。
【００４２】
以下、実施の形態３の構造に基づいて行ったシミュレーションの結果について説明する。
図８は、本実施の形態３における絶縁操作ロッドにおいて、ネジ結合部の下端部にどのように電界が集中しているのかを説明するための図である。
図８（ａ）は、直流電圧を印加した場合の電界分布を計算するためのモデルであり、１１は第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂとからなる絶縁操作ロッド、２は外部シールド、３は内部シールド、４はネジ結合部、５ｃは第２の部分１１ｂの内周面に沿って第１の部分１ａの内部に延在させて、軸方向深さｄ、径方向の幅ｗに形成された溝、８はネジ結合部４下端部の微少間隙である。
このような状態をモデル的に評価するために、本シミュレーションでも絶縁操作ロッド１と外部シールド２および内部シールド３とのネジ結合部４下端部の微小間隙８の形状は、図２の場合と同様に破線の円で囲った拡大図に図示したようなくさび状の微小間隙として計算した。
【００４３】
また、例えば、段差ｈは、絶縁操作ロッド１１の第１の部分１１ａの厚さＤ1 と同じとし、段差下部の第３の部分１１ｃには軸方向の深さｄがネジピッチｐの０．７５倍で径方向の幅ｗが１ｍｍである溝５ｃを形成している。
図８（ｂ）は、上記の条件で図８（ａ）において実線の円で囲った部分９の電界を計算した結果（シミュレーション結果）を示す。
２１１は等電位線、２１２は電界ベクトルを示す。最大電界は段差下部（図８では内部シールド３側）の微小間隙８の部分で６６％、段差上部（図８では外部シールド２側）の微小間隙８で３２％に緩和されている。
尚、段差下部（内部シールド３側）の微小間隙８（即ち、内部シールド３とネジ結合部４の下端における微小間隙）の最大電界は、第３の部分１１ｃに形成された溝５ｃの深さｄ、幅ｗに影響されるので、上述したような条件を満たす必要がある。
【００４４】
また、図９は、図８（ａ）の構造と実施の形態３において、絶縁操作ロッド１１の第１の部分１１ａの厚さＤ1 に対する絶縁操作ロッド１１と外部シールド２および内部シールド３とのネジ結合部４の端部での段差ｈとの比ｈ／Ｄ1 と段差上部（外部シールド２側）の微小間隙８の最大電界の関係を示したものである。
ｈ／Ｄ1 が大きくなるほど微小間隙８での最大電界は緩和される傾向を示している。
図９より、ｈ／Ｄ1 が５０％以上に設定すれば電界は略６０％以下に緩和されることが判り、ｈ／Ｄ1を５０％以上に設定することが望ましい。
【００４５】
以上のように、本実施の形態による絶縁操作ロッドは、ネジ結合部４を有する絶縁操作ロッド１１の第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂの境界部分の第３の部分１１ｃの軸方向の高さを外部シールド２側と内部シールド３側で所定長さｈの段差を設け、かつ、段差下部の第３の部分１１ｃにおいて、第２の部分１１ｂの内周面に沿って第１の部分１ａの内部側に延在させて、軸方向深さｄと径方向幅ｗの溝５ｃを設けることにより、直流電圧が印加された場合において、ネジ結合部４の下端部に生じる微小間隙８の電界集中を緩和することができ、直流高電圧印加時の耐絶縁性を良好にすることができる。
尚、本実施の形態では、第２の部分１１ｂの内周面に沿って第１の部分１ａの内部側に延在させて溝５ｃを形成した場合を示しているが、この構造にさらに第２の部分１１ｂの外周面に沿って第１の部分１１ａの内部側に延在させた第４の溝（実施の形態１の第１の溝５ａに相当する）を形成すれば、外部シールド２とネジ結合部４との微少間隙による電界集中がさらに確実に緩和されることは言うまでもない。
また、溝の形状を実施の形態２で説明したような入口部を広げた断面がくさび状とすることにより電界集中をさらに緩和できることも言うまでもない。
【００４６】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４におけるガス遮断器用絶縁操作ロッドの特徴的な構造を模式的に示す要部断面図である。
図１０において、１２は第１の部分１２ａ、第２の部分１２ｂおよび第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂとの境界部分である第３の部分１２ｃよりなる絶縁操作ロッド、２は外部シールド、３は内部シールド、４はネジ結合部、５ｃは溝である。
本実施の形態は、図１０に示すように前述の図７に示した実施の形態３の構造に対して、絶縁操作ロッド１２の第２の部分１２ｂの外周面を第１の部分１２ａの外周面とほぼ同じとし、第２の部分１２ｂの厚さを実施の形態３の場合の厚さＤ2 よりも大きいＤ3 とすると共に、外部シールド２は第２の部分１２ｂのうちの、第１の部分１２ａとの境界から長さＬ2 の部分を覆うように延在させる共に、第２の部分１２ｂの外周から距離Ｌ3 の隙間を設けてネジ結合部４に締結させたことを特徴とし、その他の構造は実施の形態３と同じである。
【００４７】
実施の形態３で説明したように、段差ｈを設けて第１の部分１２ａに溝５ｃを形成すれば、微小間隙８における最大電界の緩和作用が大きいので、外部シールド２側の第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂの外径をほぼ同一（即ち、第２の部分１２ｂの外周面を第１の部分１２ａの外周面とほぼ同じ）にしても、微小間隙の電界は十分緩和される。
図１０は、このような考えで設計された構造である。
また、図１１は、本実施の形態３における絶縁操作ロッドにおいて、ネジ結合部の下端部にどのように電界が集中しているのかを説明するための図である。
図１１（ａ）は直流電圧を印加した場合の電界分布を計算するためのモデルであり、このような状態をモデル的に評価するために、本シミュレーションでも絶縁操作ロッド１と外部シールド２および内部シールド３とのネジ結合部４下端部の微小間隙８の形状は、図２の場合と同様に破線の円で囲った拡大図に図示したようなくさび状の微小間隙として計算した。
【００４８】
また、段差ｈは絶縁操作ロッド１２の第１の部分１２ａの厚さＤ1 と同じとし、段差下部（内部シールド３側）の第３の部分１２ｃには軸方向の深さｄがネジピッチｐの０．７５倍で径方向の幅ｗが１ｍｍである溝５ｃを形成している。
また、図１１（ｂ）は上記の条件で図１１（ａ）において実線の円で囲った部分９の電界を計算した結果（シミュレーション結果）を示す。
２１１は等電位線、２１２は電界ベクトルを示す。
尚、ｈ／Ｄ1 は１．５、ｄ／ｐは０．７５、ｗは２ｍｍの条件である。
最大電界は段差下部（図１１では内部シールド３側）の微小間隙８の部分で３９％、段差上部（図１０では外部シールド２側）の微小間隙８で３７％に緩和されている。
【００４９】
このように、本実施の形態４によれば、絶縁操作ロッド１２の第２の部分１２ｂの厚さを増して機械的強度を高めても、直流電圧を印加した場合の電界集中を十分に緩和できるので、機械的強度が要求されるガス遮断器用操作ロッドとして好ましい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトを備えたガス遮断器において可動コンタクトを移動させるためのガス遮断器用絶縁操作ロッドであって、外部シールドおよび内部シールド側の一端面から所定長さの第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きく、かつ、内径が小さくなるように形成された中空円筒状の絶縁操作ロッドと、第１の部分の外周面と略等しい径の内周面を有し、該内周面で第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の外周面から離れて第２の部分の一部を覆うように設けられた外部シールドと、第１の部分の内周面と略等しい径の外周面を有し、該外周面で第１の部分の内周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の内周面から離れて第２の部分の孔に挿入されるように設けられた内部シールドとを備え、絶縁操作ロッドの第１の部分と第２の部分の境界部において、第２の部分の外周面に沿って第１の部分の内部側に延在させて形成した第１の溝と、第２の部分の内周面に沿って第１の部分の内部側に延在させて形成した第２の溝とを設けたことにより、小電流遮断時に残留する直流高電圧が印加されたときの絶縁操作ロッドと外部シールドおよび内部シールドとの微小間隙における電界集中を緩和することができるので、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することが可能となり、直流電圧に対する耐電圧性能を向上させることができる。
【００５２】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、溝の深さをネジ結合部のネジピッチの５０％以上としたことにより、微小間隙の電界の集中をより効果的に緩和することができ、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができ、直流電圧に対する耐電圧性能をさらに向上させることができる。
【００５３】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、溝の幅を０．２ｍｍ以上としたことにより、微小間隙の電界の集中をより効果的に緩和することができ、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができ、直流電圧に対する耐電圧性能をさらに向上させることができる。
【００５４】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、溝の形状を入口部の広いくさび状にしたことにより、微小間隙の電界の集中を効果的に緩和すると共に、かつ、形成した溝の電界集中を防げるもできるので、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生をさらに抑制することができ、直流電圧に対する耐電圧性能をより向上させることができる。
【００５５】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトを備えたガス遮断器において可動コンタクトを移動させるためのガス遮断器用絶縁操作ロッドであって、外部シールドおよび内部シールド側の第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きく、かつ、内径が小さくなるように形成されると共に、内周側の軸方向長さが外周側の軸方向長さよりも所定長さだけ長い段差を有して形成された中空円筒状の絶縁操作ロッドと、第１の部分の外周面と略等しい径の内周面を有し、該内周面で第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の外周面から離れて第２の部分の一部を覆うように設けられた外部シールドと、第１の部分の内周面と略等しい径の外周面を有し、該外周面で第１の部分の内周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の内周面から離れて第２の部分の孔に挿入されるように設けられた内部シールドとを備え、第１の部分と第２の部分の境界部において、第２の部分の内周面に沿って上記第１の部分の内部側に延在させて形成した第３の溝と、第２の部分の外周面に沿って第１の部分の内部側に延在させて形成した第４の溝とを設けたことにより、この第２の部分の内周面及び外周面に沿って形成された溝は内部シールド側の微小間隙における電界集中を緩和すると共に、外部シールド側の微小間隙における電界集中も同時に緩和することができるので、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することが可能となり、直流電圧に対する耐電圧性能を向上させることができる。
【００５６】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、第１の部分に形成される段差を第１の部分の径方向厚さの５０％以上としたことにより、微小間隙の電界の集中をより効果的に緩和することができ、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができ、直流電圧に対する耐電圧性能をさらに向上させることができる。
【００５８】
また、本発明に係るガス遮断器用絶縁操作ロッドは、その第１の部分の外径と第２の部分の外径を略同一とし、第１の部分の内径を第２の部分の内径より小さくなるように形成される共に、内周側の軸方向長さが外周側の軸方向長さよりも所定長さだけ長い段差を有して形成され、外部シールドは、その内周面で第１の部分の外周面にネジ結合により締結され、かつ、第２の部分の外周面から離れて第２の部分の一部を覆うように設けたので、絶縁操作ロッドの第２の部分の厚さを増して機械的強度を高めても、直流電圧を印加した場合の電界集中を十分に緩和できるので、機械的強度に優れ、かつ、直流電圧に対する耐電圧性能も確保できた信頼度の高いガス遮断器用操作ロッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態１におけるガス遮断器用絶縁操作ロッドの特徴的な構造を模式的に示す要部断面図である。
【図２】  先願発明の絶縁操作ロッドのネジ結合部における電界集中の様子を説明するための図である。
【図３】  実施の形態１の絶縁操作ロッドのネジ結合部における電界集中の様子を説明するための図である。
【図４】  実施の形態１において、外部シールドおよび内部シールドと絶縁操作ロッドの間の微小間隙の最大電界をｄ（溝深さ）／ｐ（ネジピッチ）を変数として計算した結果を示すグラフである。
【図５】  実施の形態１において、外部シールドおよび内部シールドと絶縁操作ロッドの間の微小間隙の最大電界をｗ（溝の幅）を変数として計算した結果を示すグラフである。
【図６】  実施の形態２の絶縁操作ロッドのネジ結合部における電界集中の様子を説明するための図である。
【図７】  実施形態３におけるガス遮断器用絶縁操作ロッドの特徴的な構造を模式的に示す要部断面図である。
【図８】  実施の形態３の絶縁操作ロッドのネジ結合部における電界集中の様子を説明するための図である。
【図９】  実施の形態３において、外部シールドおよび内部シールドと絶縁操作ロッドの間の微小間隙の最大電界をｈ（段差）／Ｄ1 （第１の部分の厚さ）を変数として計算した結果を示すグラフである。
【図１０】  実施形態４におけるガス遮断器用絶縁操作ロッドの特徴的な構造を模式的に示す要部断面図である。
【図１１】  実施の形態４の絶縁操作ロッドのネジ結合部における電界集中の様子を説明するための図である。
【図１２】  従来のガス遮断器用絶縁操作ロッドの構造を示す要部断面図である。
【図１３】  従来の絶縁操作ロッドの構造における交流電圧および直流電圧に対する電界集中の様子を示す図である。
【図１４】  高電圧大電力回路において電流を遮断する一般的な電力用ガス遮断器の概要を示す図である。
【符号の説明】
１  絶縁操作ロッド
１ａ  第１の部分        １ｂ  第２の部分      １ｃ  第３の部分
２  外部シールド        ３  内部シールド      ４  ネジ結合部
５ａ  第１の溝          ５ｂ  第２の溝        ５ｃ  溝
８  微小間隙
１１  絶縁操作ロッド
１１ａ  第１の部分      １１ｂ  第２の部分      １１ｃ  第３の部分
１２  絶縁操作ロッド
１２ａ  第１の部分      １２ｂ  第２の部分      １２ｃ  第３の部分
５０ａ  第１の溝        ５０ｂ  第２の溝
２１１  等電位線        ２１２  電界ベクトル
【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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