JP6996525B2 - ガス絶縁開閉機器 - Google Patents

Description

この発明は、開閉動作を行うことにより電力の供給および遮断を実行するガス絶縁開閉機器に関するものである。特に、二酸化炭素（ＣＯ_２ガス）などの炭素（Ｃ）を含む絶縁性ガスを用いるガス絶縁開閉機器に関する。

従来のガス絶縁開閉機器は、密閉容器に充填した絶縁性ガス中に機械的に接離可能な２つの電極を配置し、これらの電極を接続させることで通電を行い、これらの電極を開離させることで電流遮断を実行する。なお、電流遮断時に電極間にアーク放電の発生を伴う場合、このアーク放電に絶縁性ガスを吹付け、このアーク放電を消滅させて電流遮断を遂行する。
絶縁性ガスにＣＯ_２ガスを用いる場合、電極間に発生するアーク放電によりＣＯ_２ガスが分解され、微粒子状のカーボンが発生する。このカーボンは導電性物質であり、絶縁性の部品、特に絶縁ノズルに付着すると、付着した部分の電気絶縁性を著しく劣化させることがある。
このような絶縁性の劣化を抑止するため、ガス絶縁開閉機器の内部に酸化剤ガスが封入された酸化剤ガス保持手段を備え、電流遮断時に酸化剤ガスを放出し、カーボンを酸化しガス化することのより、カーボンが絶縁ノズル等に付着することを抑制する（例えば、特許文献１）。

特開２０１４－７２１６６号

前述したように、従来のガス絶縁開閉機器では、電流遮断時に酸化剤ガスを放出しカーボンを酸化しガス化することにより、絶縁性の部品に付着するカーボンの量を低減することができる。しかしながら、発生するカーボンの中には未反応のカーボンが存在し、ガス絶縁開閉機器の内部に付着する。
さらに、ガス絶縁開閉機器の電極の接続動作および開離動作を繰り返すと、未反応のカーボンがガス絶縁開閉機器の内部に蓄積される。また、ガス絶縁開閉機器の電極の接続動作時に、未反応のカーボンが絶縁性ガスの気流により拡散し、絶縁性の部品に付着し電気絶縁性を低下させる問題があった。

この発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、絶縁性の部品へのカーボンの付着を低減し、高い電気絶縁性を維持するガス絶縁開閉機器を提供することである。

この発明に係るガス絶縁開閉機器は、絶縁性ガスが充填されるタンク内に、導電性の固定電極と、固定電極の軸線上を稼動し固定電極と接離可能な可動電極と、可動電極と連動し軸線を取り囲む可動側筐体と、可動側筐体を支持する支持筒と、可動側筐体とで機械パッファ室を形成するピストンと、機械パッファ室の前記絶縁性ガスを噴出する噴出口と、機械パッファ室へ前記絶縁性ガスを吸気する第１の吸気口と、支持筒の内側と外側とを通じる第２の吸気口と、第２の吸気口から吸気する絶縁性ガスをろ過するフィルタとを備える。
さらに、固定電極と可動電極とが離れた状態から固定電極と可動電極とが接続する状態に変化するときに、フィルタでろ過された絶縁性ガスを第１の吸気口から吸気し、固定電極と可動電極とが接続した状態から固定電極と可動電極とが離れる状態に変化するときに、噴出口から吸気された絶縁性ガスを噴出することを特徴とする。

この発明により、繰り返し動作しても、高い電気的絶縁性を維持し、高い信頼性を備えるガス絶縁開閉機器を提供する。

この発明の実施の形態１に係るガス絶縁開閉機器１００の閉状態の断面図である。 ガス絶縁開閉機器１００の図１に示す一点鎖線Ｃ１の位置の断面図である。 ガス絶縁開閉機器１００の図１に示す一点鎖線Ｃ２の位置の断面図である。 ガス絶縁開閉機器１００の開極動作中の断面図である。 ガス絶縁開閉機器１００の開極動作完了後の開状態の断面図である。 ガス絶縁開閉機器１００の閉極動作中の断面図である。 ガス絶縁開閉機器１００の閉極動作完了後の閉状態の断面図である。 この発明の実施の形態２に係るガス絶縁開閉機器１０１の閉極動作中の断面図である。 この発明の実施の形態３に係るガス絶縁開閉機器１０２の絶縁ノズル２６の周辺の開極動作中における断面図である。 この発明の実施の形態４に係るガス絶縁開閉機器１０３の絶縁ノズル２７の周辺の開極動作中における断面図である。

実施の形態１．
図１～図７は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものである。
図１～図３を参照して、この発明を実施するための実施の形態１に係るガス絶縁開閉機器１００の構造を説明し、図１、および図４～図７を参照して、ガス絶縁開閉機器１００の開極動作および閉極動作を説明する。

はじめに、図１～図３を参照して、実施の形態１に係るガス絶縁開閉機器１００の構造を説明する。
図１は、この発明を実施するための実施の形態１に係るガス絶縁開閉機器１００の閉状態の断面図であり、後述する軸線Ａを含む面の断面を示す。なお、後述するように、図１中には、軸線Ａに垂直な方向からのタンク１の内部１ｎの透視図を示す部分も記載する。図２は、図１に示す一点鎖線Ｃ１に示す位置における軸線Ａに平行な方向のガス絶縁開閉機器１００の断面図であり、図３は、図１に示す一点鎖線Ｃ２に示す位置における軸線Ａに平行な方向のガス絶縁開閉機器１００の断面図である。

ガス絶縁開閉機器１００の閉状態とは、後述するように、接離可能に構成された可動アーク電極２１と固定アーク電極３１とが篏合し電気的にも接続され、後述する可動部２が停止した状態を示す。また、ガス絶縁開閉機器１００の開状態とは、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１とが開離し、電気的にも絶縁され、可動部２が停止した状態を示す。さらに、ガス絶縁開閉機器１００の開極動作とは、閉状態から開状態に移行する動作を言い、ガス絶縁開閉機器１００の閉極動作とは、開状態から閉状態に移行する動作を言う。
さらに、電流遮断とは、開極動作により可動アーク電極２１と固定アーク電極３１との間に流れる電流を遮断することを言う。また、開極動作中に可動アーク電極２１と固定アーク電極３１との間にアーク放電Ｅが発生する場合は、アーク放電Ｅを消弧し、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１との間に流れる電流を遮断することを言う。

図１を参照して、タンク１は、円筒形状の金属などで構成され、一般的に電気的に接地される。タンク１の内部１ｎには、ＣＯ_２ガスなどの絶縁性ガスが充填される。
駆動ロッド２３は、駆動機構６に連結する。さらに、駆動ロッド２３は、一点鎖線に示す固定アーク電極３１の軸線Ａ上を駆動機構６に駆動され稼動する。言い換えると、軸線Ａは、固定アーク電極３１と可動アーク電極２１とが接続および切り離しをするときの可動アーク電極２１の動線であり、さらに、この動線の延長線である。なお、駆動ロッド２３と駆動機構６とは、電気的には絶縁するように構成される。

駆動ロッド２３の先端のロッドヘッド２３ｈには、可動アーク電極２１が配置され、電気的に可動アーク電極２１と駆動ロッド２３とは接続する。また、ロッドヘッド２３ｈには、可動アーク電極２１を覆うように絶縁性の可動通電接触子２２が配置される。さらに、可動通電接触子２２の先端には、絶縁性の絶縁ノズル２５が、固定アーク電極３１を取り囲むように配置される。
また、円筒形状のパッファシリンダ２４は、駆動ロッド２３を取り囲むように配置され、パッファシリンダ２４の一端は、ロッドヘッド２３ｈに取り付けられる。言い換えると、パッファシリンダ２４は、軸線Ａを取り囲むように配置され、可動アーク電極２１と連動する。
可動アーク電極２１、可動通電接触子２２、駆動ロッド２３、パッファシリンダ２４、および絶縁ノズル２５は、可動部２を構成する。可動部２は、駆動機構６に駆動され稼動する。

円筒形状の支持筒４１は、パッファシリンダ２４と篏合し、可動部２の稼動を支持する。さらに、支持筒４１には、支持筒４１の内側と外側とが通じさせる第２吸気口４１ｐが形成される。さらに、第２吸気口４１ｐを覆うように、フィルタ４１ｆが配置される。
また、支持筒４１の筒内に、固定ピストン４２が配置される。支持筒４１と固定ピストン４２とは、支持部４を構成する。なお、支持筒４１の側面４１ｄは、前述した透視図の部分である。
また、固定ピストン４２のピストンヘッド４２ｈとパッファシリンダ２４の壁面とで囲まれた空間は、機械パッファ室Ｍｐを形成する。さらに、後述するように、ガス絶縁開閉機器１００が開極動作を実行した場合に、機械パッファ室Ｍｐの容積は圧縮されるように構成される。

さらに、支持部４は、絶縁性の可動部側スペーサ７２に支持されタンク１に固定される。また、支持筒４１は、可動部側導体５２の一端と電気的に接続する。さらに、可動部側導体５２はタンク１に接触しないように絶縁性の導体用スペーサ７４に支持され、可動部側導体５２のもう一端は、図示しない第１の端子に接続される。なお、可動部側スペーサ７２は、前述した透視図の部分である。

固定アーク電極３１は、導電性の固定通電板３３に固定され、電気的にも接続される。さらに、固定通電板３３は、導電性の固定通電接触子３２に固定され、電気的にも接続される。
固定アーク電極３１、固定通電接触子３２、および固定通電板３３は、固定部３を構成する。なお、固定通電接触子３２の側面３２ｄは、前述した透視図の部分である。
さらに、固定部３は、絶縁性の固定部側スペーサ７１に支持されタンク１に固定される。また、固定通電接触子３２は、固定部側導体５１の一端と電気的に接続する。さらに、固定部側導体５１はタンク１に接触しないように絶縁性の導体用スペーサ７３に支持され、固定部側導体５１のもう一端は、図示しない第２の端子に接続される。なお、可動部側固定部側スペーサ７１は、前述した透視図の部分である。

さらに、図２を参照して、ピストンヘッド４２ｈには、機械パッファ室Ｍｐの内部と機械パッファ室Ｍｐの外部が連通するように第１吸気口４２ｐが設けられ、さらに第１吸気口４２ｐに、第１吸気口４２ｐを開閉する逆止弁４３が配置される。
機械パッファ室Ｍｐの内部の圧力が、第１吸気口４２ｐを介し連通する機械パッファ室Ｍｐの外部の圧力より高い場合、逆止弁４３は開状態となる。また、機械パッファ室Ｍｐの内部の圧力が、第１吸気口４２ｐを介し連通する機械パッファ室Ｍｐの外部の圧力以下の場合、逆止弁４３は閉状態となる。

さらに、図３を参照して、ロッドヘッド２３ｈには、機械パッファ室Ｍｐの内部と機械パッファ室Ｍｐの外部とが連通するように噴出口２３ｐが設けられる。

なお、固定アーク電極３１は、特許請求の範囲に記載の固定電極の例示であり、可動アーク電極２１は、特許請求の範囲に記載の可動電極の例示であり、パッファシリンダ２４は、特許請求の範囲に記載の可動側筐体の例示であり、固定ピストン４２は、特許請求の範囲に記載のピストンの例示であり、第１吸気口４２ｐは、特許請求の範囲に記載の第１の吸気口の例示であり、第２吸気口４１ｐは、特許請求の範囲に記載の第２の吸気口の例示であり、フィルタ４１ｆは、特許請求の範囲に記載の第２のフィルタの例示であり、絶縁ノズル２５は、特許請求の範囲に記載の絶縁性ノズルの例示である。

つぎに、図１、および図４～図７を参照して、ガス絶縁開閉機器１００の開極動作および閉極動作について説明する。
前述したように、図１は、ガス絶縁開閉機器１００の閉状態の断面図を示す。図４は、ガス絶縁開閉機器１００の開極動作中の断面図を示し、図５は、ガス絶縁開閉機器１００の開極動作完了後の開状態の断面図を示す。
さらに、図６は、ガス絶縁開閉機器１００の閉極動作中の断面図を示し、図７は、ガス絶縁開閉機器１００の閉極動作完了後の閉状態の断面図を示す。

まず、図１、および図４～図５を参照して、ガス絶縁開閉機器１００の開極動作を説明する。さらに、カーボンＰｃがタンク１の内部１ｎの部位に付着するメカニズムを説明する。
図１を参照して、前述した第１の端子と前述した第２の端子とは、外部の回路に接続され、第１の端子と第２の端子との間に電圧が印加され、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１との間に電流が流れている状態であるとする。

図４を参照して、開極動作中のガス絶縁開閉機器１００の状態を説明する。
ガス絶縁開閉機器１００が開極動作を実行する場合、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１とが篏合した閉状態から、可動部２が紙面の左方向へ移動し、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１とが開離し開状態に移行する。このとき、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１との間にアーク放電Ｅが発生し、アーク放電Ｅを介して可動アーク電極２１と固定アーク電極３１との間に電流が流れる状態であるとする。

つぎに、アーク放電Ｅを消弧する電流遮断のメカニズムを説明する。
開極動作中では、固定ピストン４２のピストンヘッド４２ｈの位置は変化せず、可動部２が紙面左から右へ移動するので、機械パッファ室Ｍｐの容積は圧縮される。そのため、機械パッファ室Ｍｐの内部の圧力は、機械パッファ室Ｍｐの外部の圧力に比べ高くなり、逆止弁４３は閉状態を維持する。すなわち、逆止弁４３が閉状態で、機械パッファ室Ｍｐの容積は圧縮される。
機械パッファ室Ｍｐの容積は圧縮により、機械パッファ室Ｍｐ内の絶縁性ガスは、噴出口２３ｐから噴出するガス流Ｓｍを生じ、ガス流Ｓｍは可動アーク電極２１と絶縁ノズル２５との間を経由し、アーク放電Ｅに吹き付けられる。さらに、ガス流Ｓｍは、可動部２が停止するまで、アーク放電Ｅに吹き付けられる。ガス流Ｓｍが、アーク放電Ｅを構成する絶縁性ガスのイオンと電子とを吹き飛ばすことにより、アーク放電Ｅは消弧する。すなわち、ガス絶縁開閉機器１００により電流遮断が遂行される。

図５を参照して、電流遮断を遂行し開極動作完了後のガス絶縁開閉機器１００の状態を説明する。
絶縁性ガスにＣＯ_２ガスを用いる場合、電極間に発生するアーク放電によりＣＯ_２ガスは分解され、微粒子状のカーボンＰｃが発生する。カーボンＰｃは、ガス流Ｓｍにより吹き飛ばされ、タンク１の内部１ｎの部位に付着する。また、カーボンＰｃは、他の内部１ｎの部位に比べガス流Ｓｍの直撃を受ける固定部３に多く付着する。なお、図５に示すカーボンＰｃは、この発明の効果を説明するため、ガス絶縁開閉機器１００の部位に比べ大きく表示している。

つぎに、図５～図７を参照して、ガス絶縁開閉機器１００の閉極動作を説明する。さらに、カーボンＰｃの拡散を抑制するメカニズムを説明する。
前述したように、図５はガス絶縁開閉機器１００の開極動作完了後の開状態を示し、閉極動作の前と同様な状態である。
図６を参照して、閉極動作中のガス絶縁開閉機器１００の状態を説明する。
ガス絶縁開閉機器１００が閉極動作を実行する場合、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１とが開離した開状態から、可動部２が紙面の左方向へ移動し、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１とが篏合し閉状態に移行する。
このとき、固定ピストン４２のピストンヘッド４２ｈの位置は変化せず、可動部２が紙面右から左へ移動するので、機械パッファ室Ｍｐの容積は伸張される。このため、機械パッファ室Ｍｐの内部の圧力は、機械パッファ室Ｍｐの外部の圧力に比べ低くなるので、逆止弁４３は開状態になり、絶縁性ガスのガス流Ｓｔを生じる。
ガス流Ｓｔは、支持筒４１の外側からフィルタ４１ｆと第２吸気口４１ｐとを通り、さらに、第１吸気口４２ｐを経由し、機械パッファ室Ｍｐの内部に流れ込む。また、ガス流Ｓｔが生じることにより、可動アーク電極２１と絶縁ノズル２５との間および噴出口２３ｐを経由し機械パッファ室Ｍｐの内部に流れ込むガス流Ｓｒを低減することができる。

図７を参照して、閉極動作完了後のガス絶縁開閉機器１００の状態を説明する。
可動部２が停止するので、機械パッファ室Ｍｐの内部と機械パッファ室Ｍｐの外部とは同じ圧力になる。よって、逆止弁４３は閉状態になり、ガス流Ｓｔは消滅する。
ガス流Ｓｔにより、タンク１の内部１ｎの部位に付着したカーボンＰｃが、内部１ｎに拡散した場合でも、フィルタ４１ｆのろ過性能を、カーボンＰｃの粒径に応じて設定しておけば、第２吸気口４１ｐを経由し機械パッファ室Ｍｐへ侵入するカーボンＰｃの量を低減することができる。

カーボンＰｃの粒径は、１μｍから５００μｍであると考えられている。フィルタ４１ｆのろ過性能を１００μｍ以上の粒径の固体を除去するように設定すれば、粒径１００μｍ以上のカーボンＰｃおよび他の異物が、機械パッファ室Ｍｐの内部への侵入するのを抑制することができる。

よって、機械パッファ室Ｍｐに滞留するカーボンＰｃの量を低減することができるので、開極動作時に、ガス流Ｓｍにより拡散し噴出口２３ｐから噴出するカーボンＰｃを低減することができる。すなわち、カーボンＰｃが、絶縁ノズル２５等の絶縁性の部品に付着するのを抑制することができる。
なお、図７中のフィルタ４１ｆ上のカーボンＰｃは、フィルタ４１ｆによりろ過され、フィルタ４１ｆ内に残留するカーボンＰｃを模式化したものである。

さらに、前述したように、ガス絶縁開閉機器１００の閉極動作中では、第１吸気口４２ｐを経由し、機械パッファ室Ｍｐの内部に流れ込むので、ガス流Ｓｒを低減することができる。すなわち、固定部３に付着したカーボンＰｃが、ガス流Ｓｒにより拡散し、絶縁ノズル２５等の絶縁性の部品に付着することを抑制することができる。
また、固定部３に付着したカーボンＰｃが、機械パッファ室Ｍｐの内部に侵入することも抑制できるので、開極動作中に、カーボンＰｃがガス流Ｓｍにより拡散され、絶縁ノズル２５等の絶縁性の部品に付着することを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態１により、開極動作および閉極動作を繰り返しても絶縁性の部品へのカーボンの付着を抑制し、高い電気絶縁性を維持する信頼性の高いガス絶縁開閉機器を提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、支持筒４１の壁面に第２吸気口４１ｐが形成され、さらに、第２吸気口４１ｐを覆うように、フィルタ４１ｆが配置されることを説明した。
本実施の形態２では、フィルタ４１ｇを、支持筒４１と固定ピストン４２との間の空間に配置する形態を説明する。

図８は、この発明の実施の形態２に係るガス絶縁開閉機器１０１の閉極動作中の断面図である。
図中の図１～図７と同一記号および同一符号は、実施の形態１と同様あるいは同等品であるので、詳細な説明は省略する。
また、ガス絶縁開閉機器１０１の開極動作および閉極動作は、ガス絶縁開閉機器１００と同様であるので、詳細な説明は省略する。

図８を参照して、前述したようにフィルタ４１ｇは、支持筒４１と固定ピストン４２との間の空間に配置される。言い換えると、フィルタ４１ｇは、第１吸気口４２ｐと第２吸気口４１ｐとの間に配置される。空間Ｔａは、フィルタ４１ｇと支持筒４１の一部分とでと閉じられた空間である。また、フィルタ４１ｇの設置角度を選択できるので、第２吸気口４１ｐの開口面積に比べ、フィルタ４１ｇの開口面積が大きくなるように設定することが可能である。
なお、フィルタ４１ｇは、特許請求の範囲に記載の第２のフィルタの例示である。

閉極動作時に、ガス流Ｓｔは第２吸気口４１ｐから空間Ｔａに入り、フィルタ４１ｇを通過し、機械パッファ室Ｍｐの内部に流入する。このとき、当初にタンク１の内部１ｎの部位に付着していたカーボンＰｃのうち、ガス流Ｓｔにより拡散し第２吸気口４１ｐから流入し空間Ｔａの内部で、支持筒４１の壁面および支持筒４１の壁面に吸着するものがある。
この空間Ｔａの内部に滞留したカーボンＰｃは、再度の閉極動作時にガス流Ｓｔにより拡散した場合でも、フィルタ４１ｇの開口面積に比べ第２吸気口４１ｐの開口面積が小さいために、第２吸気口４１ｐから流出する可能性は低い。この滞留したカーボンＰｃは、フィルタ４１ｇによりろ過されるか、あるいは支持筒４１の壁面に再度吸着する。すなわち、ガス絶縁開閉機器１０１は、カーボンＰｃをフィルタ４１ｇによりろ過する効果に加え、カーボンＰｃを空間Ｔａの内部に蓄積する効果を備える。
なお、実施の形態１のフィルタ４１ｆと同様に、フィルタ４１ｇのろ過性能を、カーボンＰｃの粒径に応じて設定しておけば、第２吸気口４１ｐを経由し機械パッファ室Ｍｐへ侵入するカーボンＰｃの量を低減することができる。

前述したように、カーボンＰｃの粒径は、１μｍから５００μｍであると考えられている。フィルタ４１ｇのろ過性能を１００μｍ以上の粒径の固体を除去するように設定すれば、粒径１００μｍ以上のカーボンＰｃおよび他の異物が、機械パッファ室Ｍｐの内部への侵入するのを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態２では、開極動作および閉極動作を繰り返しても絶縁性の部品へのカーボンの付着を抑制し、高い電気絶縁性を維持するガス絶縁開閉機器を提供することができる。
すなわち、本実施の形態２では、実施の形態１の効果に加え、カーボンＰｃを空間Ｔａの内部に蓄積する効果を備える。よって、開極動作および閉極動作を繰り返しても絶縁性の部品へのカーボンＰｃの付着を抑制し、高い電気絶縁性を維持する信頼性の高いガス絶縁開閉機器を提供することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、支持筒４１の壁面に第２吸気口４１ｐが形成され、さらに、第２吸気口４１ｐを覆うように、フィルタ４１ｆが配置されることを説明した。また、実施の形態２では、フィルタ４１ｇを、支持筒４１と固定ピストン４２との間の空間に配置する形態を説明した。
本実施の形態３では、ガス絶縁開閉機器１００の絶縁ノズル２５に代わり、アブレーション性材料２６ａを有する絶縁ノズル２６を配置する形態を説明する。

図９は、この発明の実施の形態３に係るガス絶縁開閉機器１０２の絶縁ノズル２６の周辺の開極動作中における断面図である。
図中の図１～図７と同一記号および同一符号は、実施の形態１と同様あるいは同等品であるので、詳細な説明は省略する。
また、ガス絶縁開閉機器１０２の開極動作および閉極動作は、ガス絶縁開閉機器１００と同様であるので、詳細な説明は省略する。
図９を参照して、前述したようにガス絶縁開閉機器１０２は、絶縁ノズル２５に代わり絶縁ノズル２６を配置する以外は、ガス絶縁開閉機器１００と同様あるいは同等品であり、絶縁ノズル２６のアーク放電Ｅに晒される部位に、アブレーション性材料２６ａを有する。

アブレーション性材料２６ａには、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が挙げられる。
さらに、アブレーション性材料２６ａには、パーフルオロエーテル系重合体、フッ素エラストマー、および４－ビニルオキシ－１－ブテン（ＢＶＥ）環化重合体からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物を用いることができる。

開極動作時に、アブレーション性材料２６ａは、アーク放電Ｅが発する高熱により多量の分解ガスを発生する。同時に、機械パッファ室Ｍｐの容積が圧縮されることにより、アーク放電Ｅに吹き付けるガス流Ｓｈが発生する。ガス流Ｓｈは、ガス流Ｓｍに分解ガスによるガス流が重畳するために、ガス流Ｓｍに比べ大量なガス流になる。
ガス流Ｓｈにより、アーク放電Ｅを構成する絶縁性ガスのイオンと電子とは、吹き飛ばされ、アーク放電Ｅは消弧する。また、ガス流Ｓｈは、絶縁ノズル２６の表面上を流れるので、カーボンＰｃは、ガス流Ｓｈにより絶縁ノズル２６の表面に付着することなく、固定アーク電極３１の方向へ押し流される。なお、図中のカーボンＰｃは、押し流されるカーボンＰｃを模式化したもので、この発明の効果を説明するため、ガス絶縁開閉機器１０２の部位に比べ大きく表示している。

すなわち、本実施の形態３では、実施の形態１の効果に加え、開極動作時にカーボンＰｃを絶縁ノズル２６の表面に付着するに付着を抑制する効果を備える。よって、開極動作および閉極動作を繰り返しても絶縁性の部品へのカーボンＰｃの付着を抑制し、高い電気絶縁性を維持する信頼性の高いガス絶縁開閉機器を提供することができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、ガス絶縁開閉機器１００の絶縁ノズル２５に代わり、アブレーション性材料２６ａを有する絶縁ノズル２６を配置する形態を説明した。
本実施の形態４では、ガス絶縁開閉機器１００の絶縁ノズル２５に代わり、開極動作時に酸素（Ｏ）を発生する絶縁ノズル２７を配置する形態を説明する。

図１０は、この発明の実施の形態３に係るガス絶縁開閉機器１０３の絶縁ノズル２７の周辺の開極動作中における断面図である。
図中の図１～図７と同一記号および同一符号は、実施の形態１と同様あるいは同等品であるので、詳細な説明は省略する。
また、ガス絶縁開閉機器１０３の開極動作および閉極動作は、ガス絶縁開閉機器１００と同様であるので、詳細な説明は省略する。
図１０を参照して、前述したようにガス絶縁開閉機器１０３は、絶縁ノズル２５に代わり絶縁ノズル２７を配置する以外は、ガス絶縁開閉機器１００と同様あるいは同等品である。

絶縁ノズル２７は、例えば主材料にポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂から構成される絶縁体であり、酸素をその分子構造に含む酸素含有添加材が混合されて成形される。酸素含有添加材には、例えば、酸化ホウ素、酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化タンタル、および酸化ニオブから選ばれる少なくとも１種の化合物を用いる。

開極動作時に、絶縁ノズル２７は、アーク放電Ｅが発する高熱により多量の分解ガスを発生し、酸素（Ｏ）を放出する。同時に、機械パッファ室Ｍｐの容積が圧縮されることにより、アーク放電ＥにＣＯ_２ガス流を吹き付けて、微粒子状のカーボンＰｃが発生する前のガス状の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）を結合させてＣＯ分子やＣＯ_２分子にすることで、カーボンＰｃの発生を抑制する。

すなわち、本実施の形態４では、実施の形態１の効果に加え、カーボンＰｃの発生を抑制することにより、開極動作時にカーボンＰｃを絶縁ノズル２６の表面に付着するに付着を抑制する効果を備える。よって、開極動作および閉極動作を繰り返しても絶縁性の部品へのカーボンＰｃの付着を抑制し、高い電気絶縁性を維持する信頼性の高いガス絶縁開閉機器を提供することができる。

なお、実施の形態１～４において、絶縁性ガスにＣＯ_２を例示したが、絶縁性ガスが、ＣＯ_２、Ｃ_５Ｆ_１０Ｏ、Ｃ_４Ｆ_７Ｎ、ＨＦＯ１２３４ｚe、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＥ２４５ｃｂ２、ＨＣＦＯ１２３３ｚｄ、Ｏ_２のいずれか、あるいは、これらの混合ガスであっても本発明は有効である。

さらに、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせた
り、各実施の形態を適宜変更、省略することが可能である。
例えば、実施の形態２に示すガス絶縁開閉機器１０１に、実施の形態３に示すアブレーション性材料２６ａを有する絶縁ノズル２６を配置しても良い。また、実施の形態２に示すガス絶縁開閉機器１０１に、実施の形態４に示す酸素を放出する絶縁ノズル２７を配置しても良い。さらには、実施の形態４に示す酸素を放出する絶縁ノズル２７にアブレーション性材料２６ａを有しても良い。

また、実施の形態１～４において、固定ピストン４２のピストンヘッド４２ｈに、第１吸気口４２ｐを配置し、さらに第１吸気口４２ｐを開閉する逆止弁４３を配置する形態を説明した。しかしながら、ガス絶縁開閉機器（１００～１０３）の開極動作時に逆止弁が閉状態になり、ガス絶縁開閉機器（１００～１０３）の閉極動作時に逆止弁が開状態になる吸気口であれば、逆止弁の配置位置はピストンヘッド４２ｈでなくても良い。
例えば、パッファシリンダ２４の筒面上に、機械パッファ室Ｍｐの内部と機械パッファ室Ｍｐの外部が直接通じる吸気口を配置し、さらに逆止弁を配置しても良く、この場合、第２吸気口４１ｐを配置する必要はない。なお、パッファシリンダ２４の筒面とは、機械パッファ室Ｍｐの内部と機械パッファ室Ｍｐの外部を仕切る部位である。
なお、この場合の吸気口は、特許請求の範囲に記載の第１の吸気口の例示である。
さらに、実施の形態１～４において、逆止弁を例示したが、ガス絶縁開閉機器（１００～１０３）の開極動作時に閉状態になり、かつガス絶縁開閉機器（１００～１０３）の閉極動作時に開状態になる機構であるならば、逆止弁でなくても良い。例えば、逆止弁の代わりに電磁弁を配置し、この電磁弁をガス絶縁開閉機器（１００～１０３）の開極動作時に閉状態になり、ガス絶縁開閉機器（１００～１０３）の閉極動作時に開状態になるように上位の制御装置で制御しても良い。

なお、実施の形態１～４において、駆動ロッド２３のロッドヘッド２３ｈに孔を配置し噴出口２３ｐと定義したが、ガス流Ｓｍが通る可動アーク電極２１と絶縁ノズル２５との間の位置を噴出口と定義しても良い。さらに、機械パッファ室Ｍｐからアーク放電Ｅまでにガス流Ｓｍが通る位置を噴出口と定義しても良い。言い換えると、可動アーク電極２１と固定アーク電極３１との間から機械パッファ室Ｍｐまでのどの位置を噴出口と定義しても良い。

さらに、実施の形態１、および３～４において、支持筒４１の壁面に第２吸気口４１ｐを形成し、さらに第２吸気口４１ｐを覆うようにフィルタ４１ｆが配置する形態を説明した。また、実施の形態２において、支持筒４１と固定ピストン４２との間の空間にフィルタ４１ｇを配置する形態を説明した。しかしながら、フィルタの位置は、ガス流Ｓｍが機械パッファ室Ｍｐに流入する前であれば良く、このように支持筒４１の壁面あるいは支持筒４１の内部でなくても良い。
例えば、タンク１の内壁と支持筒４１との間にフィルタを配置し、第２吸気口４１ｐにガス流Ｓｍが流入する前に、ガス流Ｓｍをろ過しても良い。さらに、この場合、フィルタの一端側が設置されるタンク１の内壁と接触し、フィルタのもう一端側に電圧が印加される支持筒４１に接触するので、フィルタの配置位置においてタンク１の内壁と支持筒４１とを電気的に絶縁する必要がある。
なお、この場合のフィルタは、特許請求の範囲に記載の第１のフィルタの例示である。フィルタ４１ｆおよびフィルタ４１ｇと同様に、この第１のフィルタのろ過性能を、カーボンＰｃの粒径に応じて設定しておけば、機械パッファ室Ｍｐへ侵入するカーボンＰｃの量を低減することができる。

前述したように、カーボンＰｃの粒径は、１μｍから５００μｍであると考えられている。第１のフィルタのろ過性能を１００μｍ以上の粒径の固体を除去するように設定すれば、粒径１００μｍ以上のカーボンＰｃおよび他の異物が、機械パッファ室Ｍｐの内部への侵入するのを抑制することができる。

また、実施の形態１、および３～４において、支持筒４１の壁面に第２吸気口４１ｐを形成し、さらに第２吸気口４１ｐを覆うようにフィルタ４１ｆが配置する形態を説明し、実施の形態２において、支持筒４１と固定ピストン４２との間の空間にフィルタ４１ｇを配置する形態を説明した。しかしながら、本発明においてフィルタを配置する必要がない場合がある。
第２吸気口４１ｐとカーボンＰｃが比較的大量に付着する固定部３との距離は、固定部３と絶縁ノズル（２５、２６、２７）との距離に比べ遠い。このため、固定部３から、第２吸気口４１ｐを経由し機械パッファ室Ｍｐに流入するカーボンＰｃ量は、従来のガス絶縁開閉機器に比べ少なくなり、絶縁ノズル（２５、２６、２７）に付着するカーボンＰｃも低減することができる。

すなわち、本発明のガス絶縁開閉機器において、吸気口の配置位置、弁の種類および配置位置、フィルタの配置位置およびフィルタの有無は、ガス絶縁開閉機器を設計する上で適宜決められるものである。

１ タンク、２１ 可動アーク電極、２３ｐ 噴出口、２４ パッファシリンダ、２５ 絶縁ノズル、２６ａ アブレーション性材料、３１ 固定アーク電極、４１ 支持筒、４１ｆ、４１ｇ フィルタ、４２ｈ ピストンヘッド、４１ｐ 第２吸気口、４２ 固定ピストン、４２ｐ 第１吸気口、４３ 逆止弁、１００～１０３ ガス絶縁開閉機器、Ａ 軸線、Ｍｐ 機械パッファ室。

Claims (8)

1. 絶縁性ガスが充填されるタンク内に、
   導電性の固定電極と、
   前記固定電極の軸線上を稼動し前記固定電極と接離可能な可動電極と、
   前記可動電極と連動し前記軸線を取り囲む可動側筐体と、
   前記可動側筐体を支持する支持筒と、
   前記可動側筐体とで機械パッファ室を形成するピストンと、
   前記機械パッファ室の前記絶縁性ガスを噴出する噴出口と、
   前記機械パッファ室へ前記絶縁性ガスを吸気する第１の吸気口と、
   前記支持筒の内側と外側とを通じる第２の吸気口と、
   前記第２の吸気口から吸気する前記絶縁性ガスをろ過するフィルタとを備え、
   前記固定電極と前記可動電極とが離れた状態から前記固定電極と前記可動電極とが接続する状態に変化するときに、前記フィルタでろ過された前記絶縁性ガスを前記第１の吸気口から吸気し、
   前記固定電極と前記可動電極とが接続した状態から前記固定電極と前記可動電極とが離れる状態に変化するときに、前記噴出口から吸気された前記絶縁性ガスを噴出することを特徴とするガス絶縁開閉機器。
2. 前記フィルタは、前記絶縁性ガス中に含まれる１μｍから５００μｍの粒径の異物の内、予め設定された粒径以上の異物を除去し、前記絶縁性ガスをろ過することを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉機器。
3. 前記可動側筐体の筒面上に前記第１の吸気口を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス絶縁開閉機器。
4. 前記可動電極と連動し前記可動電極を取り囲む絶縁物で構成された絶縁性ノズルを備え、
   前記絶縁性ノズルは、アブレーション性材料を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉機器。
5. 前記可動電極と連動し前記可動電極を取り囲む絶縁物で構成された絶縁性ノズルを備え、
   前記絶縁性ノズルは、酸素を分子構造に含む酸素含有添加材が混合されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉機器。
6. 前記アブレーション性材料は、ポリテトラフルオロエチレンあるいはパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体であることを特徴とする請求項４に記載のガス絶縁開閉機器。
7. 前記アブレーション性材料は、パーフルオロエーテル系重合体、フッ素エラストマー、および４－ビニルオキシ－１－ブテン（ＢＶＥ）環化重合体からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物であることを特徴とする請求項４に記載のガス絶縁開閉機器。
8. 前記酸素含有添加材は、酸化ホウ素、酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化タンタル、および酸化ニオブのうちで少なくとも１種の化合物であることを特徴とする請求項５に記載のガス絶縁開閉機器。

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