JP2003187681A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動エネルギーを増大させることなく効率よ
く利用して対向するアーク電極同士を高速で開離させる
と共に、動作時に生じる衝撃力を緩和させる。 【解決手段】 駆動力変換機構４０は、対向アーク電極
２２のリンク支持点４７に連結された第１のリンク４４
と容器１内に設けられたリンク支持点４８に連結された
第２のリンク４５との連結点に設けられたピンジョイン
ト４６を、絶縁ノズル１３に連結ロッド４１を介して固
着された溝カム４２の溝４３に滑動自在に係合してお
り、ピンジョイント４６の滑動に応じて対向アーク電極
２２を可動アーク電極１２とは反対方向に動作させるよ
うになっている。対向電極部２０に制動力を与える緩衝
装置５０は、対向アーク電極２２に固着されたピストン
５１と、容器１または通電支持部２３に嵌着されたシリ
ンダ５２、シリンダ５２内部に配置された弾性体５３、
ばね５４等を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の変電所
あるいは開閉所に用いられるガス遮断器に係り、特に遮
断器の駆動エネルギーを増大させることなく遮断性能向
上を向上させるために消弧室に改良を施すと共に動作時
に生じる衝撃力を緩和させたガス遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、消弧性ガスを密封した容器内
に接離自在な２つの電極を対向配置したガス遮断器が知
られている。中でも、アーク電極間に発生するアークに
対し加圧した消弧性ガスを吹付けてこれを消弧するタイ
プのガス遮断器は、優れた遮断性能を持つため、高い需
要を得ている。

【０００３】このタイプのガス遮断器においては、遮断
時に一方のアーク電極を動作させてアーク電極間の開離
動作を行うが、その際、電流零点直後のアーク電極間の
相対速度が小さいと、アークが再発弧して遮断性能を著
しく低下させるおそれがある。そこで、開離動作時に一
方のアーク電極のみを動作させるのではなく、他方のア
ーク電極を反対方向に移動させることにより、アーク電
極間の相対速度を高めた構成が提案されている。

【０００４】図９は、この種の構成を有するガス遮断器
の一例として、特許第２７６９７０２号に開示されてい
るガス遮断器を示す軸方向断面図であり、中心軸Ａの上
側は閉極状態、下側は開極状態をそれぞれ示している。
この図９に示すように、消弧性ガスを密封した容器１内
には、可動電極部１０と対向電極部２０が動作軸（中心
軸Ａ）に沿って接離自在に配置されている。

【０００５】ここで、可動電極部１０は、図示していな
い駆動装置により往復動作するようになっており、この
可動電極部１０の駆動力を駆動力変換機構３０によって
方向変換することにより、対向電極部２０の動作部分を
可動電極部１０と反対方向に移動させるようになってい
る。以下には、各部１０，２０，３０の構成について順
次説明する。

【０００６】可動電極部１０においては、可動通電電極
１１に可動アーク電極１２と絶縁ノズル１３がそれぞれ
嵌着されている。可動通電電極１１には消弧性ガスを加
圧するためのリング状の圧力室１４が設けられている。
この圧力室１４は可動アーク電極１２と絶縁ノズル１３
の内面との間に形成されたガス流路１５とスロート部１
６を介してこのスロート部１６の下流に形成された排出
室１７に連通している。

【０００７】対向電極部２０においては、対向通電電極
２１に対して対向アーク電極２２が相対移動可能に設け
られている。ここで、対向通電電極２１は通電支持部２
３を介して容器１内の固定位置に支持されており、摺動
接触子２４を介してピン状の対向アーク電極２２と電気
的に導通している。この場合、摺動接触子２４から対向
アーク電極２２への電流の移行は接触薄板２５等により
行われ、また、対向アーク電極２２の案内は、例えばポ
リテトラフルオロエチレンからなる保持リング２６等に
より行われている。

【０００８】駆動力変換機構３０として、図９に示す従
来例においては、ラック・ピニオンを用いた機構が採用
されている。すなわち、対向電極部２０の内部には、回
転可能に支持された二つのピニオン３１，３２が配置さ
れており、一方のピニオン３１に噛合う一対のラック３
３，３４と他方のピニオン３２に噛合う一対のラック３
５，３６が、動作軸に平行に配置されている。

【０００９】両方のピニオン３１，３２を挟む外側のラ
ック３３，３６は、絶縁ノズル１３の下流側端部に固定
されており、絶縁ノズル１３と一体的に移動するように
なっている。これらのラック３３，３６は、その外周部
に配置された滑り軸受３７，３８とピニオン３１、３２
との間に挟まれることにより支持されている。一方、ピ
ニオン３１，３２の間に挟まれた内側のラック３４，３
５は、対向アーク電極２２の外周部に固定されており、
対向アーク電極２２と一体的に移動するようになってい
る。

【００１０】以上のようなガス遮断器において、遮断時
に図示していない駆動装置により可動電極部１０を駆動
すると、可動アーク電極１２は、中心軸Ａの上に示す閉
極位置から右方向に動作し、中心軸Ａの下に示す開極位
置に移動する。この時、外側のラック３３，３６は、滑
り軸受３７，３８に支持されつつ、絶縁ノズル１３と共
に図中右方向に移動する。この右方向の駆動力により、
一方のピニオン３１は図中時計回転方向に回転し、他方
のピニオン３２は図中反時計回転方向に回転する。この
回転力は、図中左方向に向かう駆動力となって内側のラ
ック３４，３５に伝達される。その結果、内側のラック
３４，３５と共に対向アーク電極２２が図中左方向に移
動する。

【００１１】したがって、図９に示すガス遮断器によれ
ば、中心軸Ａに対するアーク電極１２，２２の幾何学配
置関係を保持したまま、可動アーク電極１２のみを動作
させる場合の２倍の駆動速度で可動アーク電極１２と対
向アーク電極２２の開離動作を行うことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のガス遮断器には次に示す問題点がある。第１
に、図９に示すガス遮断器においては、両アーク電極の
動作速度および動作タイミングが完全に一致しているた
め、駆動エネルギーの効率的利用に限界がある。すなわ
ち、アークの再発弧を確実に防止するためには電流零点
直後にアーク電極１２，２２間の相対速度を大きくする
ことが重要である反面、両アーク電極１２，２２が開離
する前までは大きな相対速度は必要ではないので、駆動
エネルギーを効率的に利用するためには、開離前には対
向アーク電極２２が静止している方が望ましい。しかし
ながら、図９に示すようなラック・ピニオンを用いた機
構では、可動アーク電極１２の全動作に亘って対向アー
ク電極２２も同時に動作することになる。したがって、
両アーク電極１２，２２が開離する前から両アーク電極
１２，２２は必要以上に大きな相対速度で動作している
ことになり、駆動エネルギーを効率的に利用していると
は言い難い。

【００１３】第２に、図９に示すガス遮断器において
は、ラック・ピニオンを用いた駆動力変換機構を使用し
ているため、アーク電極間の動作速度および動作タイミ
ングを調整しようとすると構造が複雑化してコスト高に
なりやすい。すなわち、ラック・ピニオンを用いた図９
の駆動力変換機構３０において、可動アーク電極１２と
対向アーク電極２２のストローク比は１対１となってい
るが、両アーク電極１２，２２間の動作速度および動作
タイミングが互いに異なるように制御するためには、ス
トローク比を変える必要がある。しかし、ラック・ピニ
オンを用いた機構においてストローク比を変えようとす
ると構造が複雑化してしまい、コストの高騰を招くおそ
れがある。

【００１４】第３に、図９に示すガス遮断器において
は、ラック・ピニオンの強度を確保するためにラック・
ピニオンが増大し、消弧性ガスの流れを妨げる可能性が
ある上、必要な駆動エネルギーが増大する結果、機器が
大型化してコスト高になりやすい。すなわち、ガス遮断
器の動作時に生じる力は、一般的に起動時と停止時に最
も大きくなるので、ラック・ピニオンを用いた機構では
常に特定の数本の歯に対して大きな力が作用することに
なる。このことから、機構の信頼性を確保するために全
歯をサイズアップして十分な強度を確保することが考え
られるが、その場合、ラック・ピニオンが大型化し、絶
縁ノズル１３から噴射される消弧性ガスの流れを妨げる
可能性がある。しかも、ラック・ピニオンの大型化に伴
って可動部分の重量が増すので、必要な駆動エネルギー
が増大し、その結果、機器が大型化してコスト高にな
る。

【００１５】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解消するために提案されたものであり、その目的は、
駆動エネルギーを増大させることなく効率よく利用して
対向するアーク電極同士を高速で開離させると共に、動
作時に生じる衝撃力を緩和させることにより、コンパク
ト化および低コスト化に貢献可能で、遮断性能および信
頼性に優れたガス遮断器を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、対向アーク電極を可動アーク電極と反
対方向に動作させる駆動力変換機構を、リンクの連結点
に設けたピンを溝カムの溝に係合して構成すると共に、
対向アーク電極と一体的に動作する対向動作部材とそれ
に制動力を与える制動部材とを備えた緩衝装置を設ける
ことにより、駆動エネルギーを増大させることなく効率
よく利用して対向するアーク電極同士を高速で開離させ
ると共に、動作時に生じる衝撃力を緩和させたものであ
る。

【００１７】本発明のガス遮断器は、基本的に次のよう
な構成を有する。すなわち、消弧性ガスを密封した容器
内に、駆動源に連結されて往復動作する可動アーク電極
とこれに対向する対向アーク電極が接離自在に配置され
る。可動アーク電極には駆動の際に加圧された消弧性ガ
スを蓄える圧力室が設けられると共にこの圧力室を両ア
ーク電極間の空間と連通させる絶縁ノズルが固着され
る。この絶縁ノズルと対向アーク電極の間には、絶縁ノ
ズルの動作に応じて対向アーク電極を可動アーク電極と
反対方向に動作させる駆動力変換機構が設けられる。そ
して、両アーク電極の開離動作時には、圧力室内の加圧
ガスを絶縁ノズルより高速ガス流として噴出させ、両ア
ーク電極間に発生するアークに吹付け消弧するように構
成される。本発明のガス遮断器は、このような構成を有
するガス遮断器において、次のような技術的な特徴を有
している。

【００１８】請求項１の発明は、駆動力変換機構の構成
を改良すると共に、緩衝装置を設けたことを特徴として
いる。ここで、駆動力変換機構は、絶縁ノズルに対して
連結ロッドを介して固着された溝カム、対向アーク電極
にその一端で回転自在に連結された第１のリンク、容器
内に設けられた支持点にその一端で回転自在に連結され
ると共にその他端で第１のリンクの他端に回転自在に連
結された第２のリンク、第１と第２のリンクの連結点に
設けられたピンを備える。そして、ピンが溝カムの溝に
滑動自在に係合されることにより、ピンの滑動に応じて
対向アーク電極を可動アーク電極とは反対方向に動作さ
せるように構成される。また、緩衝装置は、対向アーク
電極と一体的に動作する対向動作部材と、対向アーク電
極の開離動作時における対向動作部材の動作を利用して
対向動作部材に制動力を与える制動部材とを備える。

【００１９】この発明によれば、可動アーク電極が移動
すると、操作ロッドと共に連結ロッドと溝カムが移動
し、溝カムの溝に沿ってピンが滑動する。このピンの滑
動に伴い、第１および第２のリンクが両者のなす角度を
変化させながら回転し、第１のリンクの回転に連動して
対向アーク電極が可動アーク電極と反対方向に移動す
る。このように溝カムと２つのリンクを組み合わせた構
成によれば、溝カムの溝の寸法形状を調整することによ
り、アーク電極間の動作速度および動作タイミングを容
易に調整することができる。したがって、遮断動作時に
駆動エネルギーを増大させることなく効率よく利用し
て、対向するアーク電極同士を高速で開離させることが
できる。

【００２０】また、このような遮断動作の完了時におい
て、溝カムの溝とピンとの間に発生する衝撃力は非常に
大きくなるが、本発明においては、緩衝装置によりその
衝撃力を緩和することができる。すなわち、対向アーク
電極の開離動作に応じて対向動作部材が同じ方向に移動
すると、この動作を利用して対向動作部材および対向ア
ーク電極に制動力を与えることができる。そのため、対
向アーク電極の慣性力の大部分は緩衝装置で吸収され、
溝カムの溝とピンとの間に発生する衝撃力が緩和され、
強固な溝カムを用いる必要がなく、遮断器の性能向上を
小型で簡素な構成で実現できる。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１のガス遮断器
において、対向動作部材が対向アーク電極に固着されて
いることを特徴としている。この発明によれば、対向動
作部材が対向アーク電極に固着されているため、既存の
構成を利用して緩衝装置を簡略に構成することができ
る。

【００２２】請求項３の発明は、請求項２のガス遮断器
において、対向アーク電極周辺の構成と緩衝装置の構成
に特徴を有するものである。すなわち、対向アーク電極
の外周に同心状に配置された対向通電電極が対向アーク
電極に固着されて一体的に動作するように構成される。
そして、対向動作は対向通電電極に固着され、制動部材
は対向通電電極を摺動支持する通電支持部に固着されて
いる。この発明によれば、対向電極部全体を可動電極部
に対して相対変位させることができるため、可動電極部
のストロークを短くして駆動エネルギーをさらに低減で
きる。

【００２３】請求項４の発明は、請求項１のガス遮断器
において、対向動作部材が対向アーク電極と接離可能に
設けられ、対向アーク電極の開離動作途中にその一端と
係合するように構成されていることを特徴としている。
この発明によれば、対向動作部材を対向アーク電極から
分離したことにより、対向アーク電極の重量の増加を防
止できるため、遮断器の性能向上につながる。

【００２４】請求項５の発明は、請求項４のガス遮断器
において、対向アーク電極周辺の構成と緩衝装置の構成
に特徴を有するものである。すなわち、対向アーク電極
の外周に同心状に配置された対向通電電極が対向アーク
電極に固着されて一体的に動作するように構成される。
そして、対向動作部材は対向通電電極と接離可能に設け
られ、対向通電電極の開離動作途中にその一端と係合す
るように構成され、制動部材は対向通電電極を摺動支持
する通電支持部に固着されている。この発明によれば、
対向電極部全体を可動電極部に対して相対変位させるこ
とができるため、可動電極部のストロークを短くして駆
動エネルギーをさらに低減できる。

【００２５】請求項６の発明は、請求項３または５のガ
ス遮断器において、対向動作部材および制動部材がリン
グ状の部材を含むことを特徴としている。この発明によ
れば、対向通電電極周辺のスペースを利用して緩衝装置
をコンパクトに構成できる。

【００２６】請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれ
か１項のガス遮断器において、対向動作部材がピストン
を含み、制動部材がピストンが挿入されるシリンダを含
むことを特徴としている。この発明によれば、対向アー
ク電極の開離動作に応じてピストンが同じ方向に移動し
てシリンダ内に進入すると、ピストンとシリンダ間で形
成される閉空間のガス圧が上昇し、その圧力で対向アー
ク電極に制動力を加えることができる。

【００２７】請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれ
か１項のガス遮断器において、制動部材が、対向動作部
材と係合する弾性部材を含むことを特徴としている。請
求項９の発明は、請求項８のガス遮断器において、対向
動作部材がピストンを含み、制動部材がピストンが挿入
されるシリンダとこのシリンダ内に配置された弾性部材
を含むことを特徴としている。これらの発明によれば、
弾性部材の弾性力を利用したり、ガス圧と弾性力の両方
を利用することにより、緩衝装置を大型化することなし
にその制動力を大きくすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガス遮断器の
実施の形態について図面および図中に付した符号を引用
して具体的に説明する。なお、図９の従来例と同一また
は対応する部分に関しては同一符号を付している。

【００２９】［１．第１の実施形態］ ［構成］図１および図２は、本発明を適用したガス遮断
器の第１の実施形態を示す軸方向断面図であり、図１は
閉極状態、図２は開極状態をそれぞれ示している。図１
および図２に示すように、消弧性ガスを密封した容器１
内には、可動電極部１０と対向電極部２０が動作軸に沿
って接離自在に配置されている。

【００３０】可動電極部１０が図示していない駆動装置
により往復動作するようになっている点、およびこの可
動電極部１０の駆動力を駆動力変換機構４０によって方
向変換することにより、対向電極部２０の動作部分を可
動電極部１０と反対方向に移動させるようになっている
点は、図９の従来例と同様である。本実施形態において
は、駆動力変換機構４０の構成に特徴を有すると共に、
対向電極部２０に制動力を与える緩衝装置５０が設けら
れている。以下には、各部１０，２０，４０，５０の構
成について順次説明する。

【００３１】可動電極部１０においては、可動通電電極
１１の内周に可動アーク電極１２と絶縁ノズル１３がそ
れぞれ嵌着されると共に、可動アーク電極１２の内周に
操作ロッド１８が嵌着されている。この操作ロッド１８
は図示していない駆動装置と可動電極部１０とを連結し
ている。可動通電電極１１内部における操作ロッド１８
の周囲には消弧性ガスを加圧するためのリング状の圧力
室１４が設けられている。この圧力室１４が、可動アー
ク電極１２と絶縁ノズル１３の内面との間に形成された
ガス流路１５とスロート部１６を介してこのスロート部
１６の下流に形成された排出室１７に連通している点
は、図９の従来例と同様である。

【００３２】対向電極部２０において、対向通電電極２
１に対して対向アーク電極２２が相対移動可能に設けら
れている点や、対向通電電極２１が通電支持部２３を介
して容器１内の固定位置に支持され、摺動接触子２４を
介してピン状の対向アーク電極２２と電気的に導通して
いる点は、図９の従来例と同様である。

【００３３】駆動力変換機構４０は、連結ロッド４１、
溝カム４２とその溝４３、第１のリンク４４、第２のリ
ンク４５、ピンジョイント４６、等を備えており、次の
ように構成されている。まず、可動電極部１０の絶縁ノ
ズル１３には、可動アーク電極１２と平行に伸びる連結
ロッド４１を介して溝カム４２が固着されている。この
溝カム４２には、動作軸方向に伸びる一対の溝４３が動
作中心軸を挟んで対称的に形成されており、それぞれの
溝４３について、２つのリンク４４，４５とピンジョイ
ント４６からなる同一の構成のリンク機構がそれぞれ設
けられている。各リンク機構の構成は次の通りである。

【００３４】すなわち、第１のリンク４４は、対向アー
ク電極２２のリンク支持点４７にその一端で回転自在に
連結され、第２のリンク４５は、容器１内に設けられた
リンク支持点４８にその一端で回転自在に連結されてお
り、２つのリンク４４，４５の他端間は回転自在に連結
され、この連結点にピンジョイント４６が設けられてい
る。そして、各リンク機構のピンジョイント４６が溝カ
ム４２の各溝４３に滑動自在に係合されることにより、
ピンジョイント４６の滑動に応じて対向アーク電極２２
を可動アーク電極１２とは反対方向に動作させるように
なっている。

【００３５】緩衝装置５０は、ピストン５１、シリンダ
５２、高分子材料製の弾性体５３、金属製のばね５４、
等を備えており、次のように構成されている。まず、ピ
ストン５１は、対向アーク電極２２の一端に固着されて
おり、シリンダ５２は、容器１または通電支持部２３に
嵌着されており、その内部にピストン５１が挿入される
ように配置されている。このシリンダ５２の内部に弾性
体５３およびばね５４が配置されており、弾性体５３お
よびばね５４の一端は容器１または通電支持部２３に固
着され、他端はピストン５１と係合するように配置され
ている。

【００３６】［作用］次に、図１と図２を用いて第１の
実施形態に係るガス遮断器の動作について説明する。本
実施形態に係るガス遮断器において、図１に示す閉極状
態から電力系統に事故が発生して開極指令が入ると、図
示していない駆動装置の駆動力により、遮断動作を開始
する。すなわち、操作ロッド１８は矢印６１の方向に移
動し、可動通電電極１１および可動アーク電極１２は対
向通電電極２１および対向アーク電極２２から開離す
る。

【００３７】その際、絶縁ノズル１３、連結ロッド４
１、および溝カム４２は、操作ロッド１８と共に同一方
向に移動するが、溝カム４２の溝４３に沿ってピンジョ
イント４６が外側方向すなわちリンク支持点４７，４８
を結ぶ直線から離れる方向に移動するので、第１のリン
ク４４と第２のリンク４５がなす角度が狭まる。そのた
め、第１のリンク４４に連結された対向アーク電極２２
は可動アーク電極１２と逆方向に移動する。

【００３８】遮断動作後期では、緩衝装置５０のピスト
ン５１とシリンダ５２で形成された閉空間内のガスがピ
ストン５１の移動に伴い圧縮され、圧力が上昇する。こ
の圧力はピストン５１を押す力すなわち制動力となり、
対向アーク電極２２を停止させることに使用される。ま
た、ピストン５１の移動に伴いピストン５１の先端に弾
性体５３およびばね５４が係合しこれらを圧縮すること
により弾性力が生じ、この弾性力もまた対向アーク電極
２２を停止させる制動力となる。以上のような遮断動作
を終了した時点で、図２に示す開極状態となる。

【００３９】なお、投入動作は、図２に示す開極状態か
ら矢印６２の方向に駆動力が作用し、遮断動作と全く逆
方向に移動する動作であり、この動作は容易に推測でき
るため、説明は省略する。

【００４０】［効果］本実施形態に係るガス遮断器の効
果は次の通りである。まず、溝カム４２と２つのリンク
４４，４５を組み合わせた駆動力変換機構４０を採用し
ているため、溝カム４２の溝４３の寸法形状を調整する
ことにより、アーク電極１２，２２間の動作速度および
動作タイミングを容易に調整することができる。したが
って、遮断動作時に駆動エネルギーを増大させることな
く効率よく利用して、対向するアーク電極１２，２２同
士を高速で開離させることができる。

【００４１】また、このような駆動力変換機構４０を採
用した場合、遮断動作の完了時において溝カム４２の溝
４３とピンジョイントとの間に発生する衝撃力は非常に
大きくなるが、本実施形態においては、緩衝装置５０に
よりその衝撃力を緩和することができる。この点につい
て以下に説明する。まず、遮断動作の完了時において、
対向アーク電極２２は、溝カム４２の溝４３内における
ピンジョイント４６の位置に応じて第１および第２のリ
ンク４４，４５の回転が停止することにより幾何学的に
停止させられるため、絶縁ノズル１３に発生する衝撃力
が小さくなる反面、溝カム４２の溝４３とピンジョイン
トとの間に発生する衝撃力は非常に大きくなる。

【００４２】これに対して、本実施形態においては、対
向アーク電極２２と一体的に動作するピストン５１をシ
リンダ５２に挿入するという簡素な構造の緩衝装置５０
により、対向アーク電極２２の慣性力の大部分を吸収で
きるため、溝カム４２の溝４３とピンジョイント４６間
に発生する衝撃力が緩和され、溝カムの強化による寸法
・重量増大やコスト上昇を防止することができ、機器の
信頼性向上につながる。

【００４３】また、ピストン５１とシリンダ５２のガス
圧に加えて弾性体５３やばね５４の弾性力を利用するこ
とにより、緩衝装置５０を大型化することなしにその制
動力を大きくすることができる。さらに、ピストン５１
を対向アーク電極２２に固着しているため、既存の構成
を利用して緩衝装置５０を簡略に構成することができ
る。

【００４４】さらに、本実施形態においては、対向する
２つのアーク電極１１，２１を駆動する全ての部材、お
よび各アーク電極と一体的に動作する全ての部材を、各
アーク電極１１，２１の中心軸に対して対称に配置して
いるため、荷重伝達を均等に分散でき、偏心荷重が作用
することがない。その結果、各部材を小型・軽量化する
ことが可能となり、機械的信頼性の向上および駆動エネ
ルギーの低減が可能である。

【００４５】［２．第２の実施形態］ ［構成］図３および図４は、本発明を適用したガス遮断
器の第２の実施形態を示す軸方向断面図であり、図３は
閉極状態、図４は開極状態をそれぞれ示している。図３
および図４に示すように、本実施形態は、前述した第１
の実施形態における緩衝装置５０の構成を部分的に変更
したものであり、同一または対応する部分は同一符号で
示している。

【００４６】本実施形態に係るガス遮断器の緩衝装置５
０においては、ピストン５１は対向アーク電極２２に固
着されるのではなく、対向アーク電極２２と接離自在に
配置されている。そして、シリンダ５２にはピストン５
１の移動を拘束する突起５２ａが配置されると共に、ピ
ストン５１を突起５２ａの方向に押す復帰ばね５５が設
けられている。シリンダ５２の内部に弾性体５３が配置
されている点は第１の実施形態と同様である。

【００４７】［作用］次に、図３と図４を用いて第２の
実施形態に係るガス遮断器の動作について説明する。ま
ず、図３に示す閉極状態からの遮断動作開始時の動作は
第１の実施形態に係るガス遮断器の動作と同様である
が、遮断動作後期における動作は、緩衝装置５０の構成
から、次のようになる。すなわち、遮断動作後期では、
対向アーク電極２２の一端がシリンダ５２に挿入された
ピストン５１の端部と係合し、同一方向に移動する。

【００４８】その後、ピストン５１とシリンダ５２で形
成された閉空間内のガスがピストン５１の移動に伴い圧
縮され、圧力が上昇する。この圧力はピストン５１を押
す力すなわち制動力となり、対向アーク電極２２を停止
させることに使用される。また、ピストン５１の移動に
伴いピストン５１が復帰ばね５５を圧縮すると共に、ピ
ストン５１に弾性体５３が係合してこれを圧縮すること
により弾性力が生じ、この弾性力もまた対向アーク電極
２２を停止させる制動力となる。以上のような遮断動作
を終了した時点で、図４に示す開極状態となる。

【００４９】なお、投入動作は、図４に示す開極状態か
ら矢印６２の方向に駆動力が作用し、遮断動作と全く逆
方向に移動する動作であるが、本実施形態においては、
ピストン５１は対向アーク電極２２から離れ、復帰ばね
５５のばね力により突起５２ａの方向に移動して、図３
に示す位置に復帰する。

【００５０】［効果］本実施形態に係るガス遮断器によ
れば、第１の実施形態に係るガス遮断器と同様の効果が
得られることに加えて、さらに、対向アーク電極２２と
緩衝装置５０のピストン５１を分離したことにより、動
作部分である対向アーク電極２２の重量の増加を防止で
きるため、遮断器の性能向上につながる、という効果が
得られる。

【００５１】［３．第３の実施形態］ ［構成］図５および図６は、本発明を適用したガス遮断
器の第２の実施形態を示す軸方向断面図であり、図５は
閉極状態、図６は開極状態をそれぞれ示している。図５
および図６に示すように、本実施形態は、前述した第１
の実施形態における対向電極部２０と緩衝装置５０の構
成を部分的に変更したものであり、同一または対応する
部分は同一符号で示している。

【００５２】本実施形態に係るガス遮断器においては、
対向電極部２０の対向通電電極２１と対向アーク電極２
２は固着されており、通電支持部２３により摺動支持さ
れている。この構成に伴い、緩衝装置５０は、対向通電
電極２２の端部に固着されたリング状のピストン５１
と、通電支持部２３に固着されたリング状のシリンダ５
２とから構成されている。また、シリンダ５２の内部に
は第１の実施形態と同様に弾性体５３とばね５４が配置
されている。

【００５３】［作用］次に、図５と図６を用いて第３の
実施形態に係るガス遮断器の動作について説明する。ま
ず、図５に示す閉極状態からの遮断動作開始時の動作
は、対向電極部２０の構成から、対向通電電極２１が対
向アーク電極２２と一体的に動作する点を除けば、第１
の実施形態に係るガス遮断器の動作と同様である。

【００５４】また、遮断動作後期では、ピストン５１と
シリンダ５２で形成された閉空間内のガスがピストン５
１の移動に伴い圧縮され、圧力が上昇する。この圧力が
ピストン５１を押す力すなわち制動力となり、対向通電
電極２１と対向アーク電極２２を停止させることに使用
される。また、ピストン５１の移動に伴いピストン５１
の先端に弾性体５３やばね５４が係合しこれらを圧縮す
ることにより弾性力が生じ、この弾性力もまた対向通電
電極２１と対向アーク電極２２を停止させる制動力とな
る。以上のような遮断動作を終了した時点で、図６に示
す開極状態となる。

【００５５】なお、投入動作は、図６に示す開極状態か
ら矢印６２の方向に駆動力が作用し、遮断動作と全く逆
方向に移動する動作であり、この動作は容易に推測でき
るため、説明は省略する。

【００５６】［効果］本実施形態に係るガス遮断器によ
れば、第１の実施形態に係るガス遮断器と同様の効果が
得られることに加えて、対向電極部２０全体を可動電極
部１０に対して相対変位させることができるため、可動
電極部１０のストロークを短くして駆動エネルギーをさ
らに低減できるという効果が得られる。この点について
以下に説明する。

【００５７】すなわち、対向電極部２０全体を可動電極
部１０に対して相対変位させることができるため、対向
アーク電極２２だけを相対運動させる場合に比べて、可
動電極部１０のストロークを短くしても、電界強度上で
必要十分な開離距離を確保することができる。一般に、
可動電極部１０の可動重量は対向電極部２０側に比べて
重く、そのストロークを短縮することは全体の駆動エネ
ルギー低減に有効である。したがって、本実施形態によ
れば、対向アーク電極２２のみ相対動作させる方式より
も可動電極部１０のストロークを短くできるため、駆動
エネルギーをさらに低減できる。

【００５８】［４．第４の実施形態］ ［構成］図７および図８は、本発明を適用したガス遮断
器の第４の実施形態を示す軸方向断面図であり、図７は
閉極状態、図８は開極状態をそれぞれ示している。図７
および図８に示すように、本実施形態は、前述した第３
の実施形態における緩衝装置５０の構成を部分的に変更
したものであり、同一または対応する部分は同一符号で
示している。

【００５９】本実施形態に係るガス遮断器の緩衝装置５
０においては、ピストン５１は対向通電電極２１に固着
されるのではなく、対向通電電極２１と接離自在に配置
されている。そして、シリンダ５２にはピストン５１の
移動を拘束する突起５２ａが配置されると共に、ピスト
ン５１を突起５２ａの方向に押す復帰ばね５５が設けら
れている。シリンダ５２の内部に弾性体５３が配置され
ている点は第３の実施形態と同様である。

【００６０】［作用］次に、図７と図８を用いて第２の
実施形態に係るガス遮断器の動作について説明する。ま
ず、図７に示す閉極状態からの遮断動作開始時の動作は
第３の実施形態に係るガス遮断器の動作と同様である
が、遮断動作後期における動作は、緩衝装置５０の構成
から、次のようになる。すなわち、遮断動作後期では、
対向通電電極２１の一端がシリンダ５２に挿入されたピ
ストン５１の端部と係合し、同一方向に移動する。

【００６１】その後、ピストン５１とシリンダ５２で形
成された閉空間内のガスがピストン５１の移動に伴い圧
縮され、圧力が上昇する。この圧力はピストン５１を押
す力すなわち制動力となり、対向通電電極２１と対向ア
ーク電極２２を停止させることに使用される。また、ピ
ストン５１の移動に伴いピストン５１が復帰ばね５５を
圧縮すると共に、ピストン５１に弾性体５３が係合して
これを圧縮することにより弾性力が生じ、この弾性力も
また対向通電電極２１と対向アーク電極２２を停止させ
る制動力となる。以上のような遮断動作を終了した時点
で、図８に示す開極状態となる。

【００６２】なお、投入動作は、図８に示す開極状態か
ら矢印６２の方向に駆動力が作用し、遮断動作と全く逆
方向に移動する動作であるが、本実施形態においては、
ピストン５１は対向通電電極２２から離れ、復帰ばね５
５のばね力により突起５２ａの方向に移動して、図７に
示す位置に復帰する。

【００６３】［効果］本実施形態に係るガス遮断器によ
れば、第３の実施形態に係るガス遮断器と同様の効果が
得られることに加えて、さらに、対向アーク電極２２に
固着した対向通電電極２１と緩衝装置５０のピストン５
１を分離したことにより、動作部分である対向通電電極
２１と対向アーク電極２２の重量の増加を防止できるた
め、遮断器の性能向上につながる、という効果が得られ
る。

【００６４】［５．他の実施形態］なお、本発明は、前
記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内
で他にも多種多様な形態が実施可能である。

【００６５】例えば、前記実施形態においては、緩衝装
置の弾性部材として、高分子材料製の弾性体と金属製の
ばねとを使用したが、弾性部材の具体的な構成は自由に
変更可能である。また、弾性部材を使用せずにピストン
とシリンダのみを使用する構成も可能であり、逆に、ピ
ストンとシリンダを使用せずに、対向アーク電極と一体
的に動作する対向動作部材を弾性部材によって停止させ
るように構成することも可能である。しかしながら、一
般的には、ピストンとシリンダによる閉空間内のガス圧
と弾性部材による弾性力の両方を利用することが望まし
い。

【００６６】一方、溝カムやその溝の寸法形状、および
リンク機構の寸法関係やピンと溝との位置関係等は、対
向アーク電極に要求される動作速度や動作タイミングに
応じて自由に選択可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
対向アーク電極を可動アーク電極と反対方向に動作させ
る駆動力変換機構を、リンクの連結点に設けたピンを溝
カムの溝に係合して構成すると共に、対向アーク電極と
一体的に動作する対向動作部材とそれに制動力を与える
制動部材とを備えた緩衝装置を設けることにより、駆動
エネルギーを増大させることなく効率よく利用して対向
するアーク電極同士を高速で開離させると共に、動作時
に生じる衝撃力を緩和させることができる。したがっ
て、コンパクト化および低コスト化に貢献可能で、遮断
性能および信頼性に優れたガス遮断器を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したガス遮断器の第１の実施形態
を示す軸方向断面図であり、閉極状態を示している。

【図２】図１に示すガス遮断器の開極状態を示す軸方向
断面図である。

【図３】本発明を適用したガス遮断器の第２の実施形態
を示す軸方向断面図であり、閉極状態を示している。

【図４】図３に示すガス遮断器の開極状態を示す軸方向
断面図である。

【図５】本発明を適用したガス遮断器の第３の実施形態
を示す軸方向断面図であり、閉極状態を示している。

【図６】図５に示すガス遮断器の開極状態を示す軸方向
断面図である。

【図７】本発明を適用したガス遮断器の第４の実施形態
を示す軸方向断面図であり、閉極状態を示している。

【図８】図７に示すガス遮断器の開極状態を示す軸方向
断面図である。

【図９】従来のガス遮断器を示す軸方向断面図であり、
中心線を挟んで閉極状態と開極状態をそれぞれ示してい
る。

【符号の説明】

１…容器 １０…可動電極部 １１…可動通電電極 １２…可動アーク電極 １３…絶縁ノズル １４…圧力室 １５…ガス流路 １６…スロート部 １７…排出室 １８…操作ロッド ２０…対向電極部 ２１…対向通電電極 ２２…対向アーク電極 ２３…通電支持部 ２４…摺動接触子 ４０…駆動力変換機構 ４１…連結ロッド ４２…溝カム ４３…溝 ４４…第１のリンク ４５…第２のリンク ４６…ピンジョイント ４７，４８…リンク支持点 ５０…緩衝装置 ５１…ピストン ５２…シリンダ ５２ａ…突起 ５３…弾性体 ５４…ばね ５５…復帰ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大井 雅義 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 新井 健嗣 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 Ｆターム(参考） 5G001 AA08 BB03 CC03 DD03 5G028 AA06 AA08 AA17 EB11 EB12

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消弧性ガスを密封した容器内に、駆動源
   に連結されて往復動作する可動アーク電極とこれに対向
   する対向アーク電極が接離自在に配置され、前記可動ア
   ーク電極には駆動の際に加圧された消弧性ガスを蓄える
   圧力室が設けられると共にこの圧力室を両アーク電極間
   の空間と連通させる絶縁ノズルが固着され、この絶縁ノ
   ズルと前記対向アーク電極の間には、絶縁ノズルの動作
   に応じて対向アーク電極を前記可動アーク電極と反対方
   向に動作させる駆動力変換機構が設けられ、両アーク電
   極の開離動作時には、前記圧力室内の加圧ガスを前記絶
   縁ノズルより高速ガス流として噴出させ、両アーク電極
   間に発生するアークに吹付け消弧するように構成された
   ガス遮断器において、 前記駆動力変換機構は、前記絶縁ノズルに対して連結ロ
   ッドを介して固着された溝カム、前記対向アーク電極に
   その一端で回転自在に連結された第１のリンク、前記容
   器内に設けられた支持点にその一端で回転自在に連結さ
   れると共にその他端で前記第１のリンクの他端に回転自
   在に連結された第２のリンク、前記第１と第２のリンク
   の連結点に設けられたピンを備え、このピンが前記溝カ
   ムの溝に滑動自在に係合されることにより、ピンの滑動
   に応じて前記対向アーク電極を前記可動アーク電極とは
   反対方向に動作させるように構成され、 前記対向アーク電極と一体的に動作する対向動作部材
   と、対向アーク電極の開離動作時における対向動作部材
   の動作を利用して対向動作部材に制動力を与える制動部
   材とを備えた緩衝装置が設けられた、ことを特徴とする
   ガス遮断器。
2. 【請求項２】 前記対向動作部材は前記対向アーク電極
   に固着されていることを特徴とする請求項１に記載のガ
   ス遮断器。
3. 【請求項３】 前記対向アーク電極の外周に同心状に配
   置された対向通電電極が対向アーク電極に固着されて一
   体的に動作するように構成され、 前記対向動作部材は前記対向通電電極に固着され、 前記制御部材は前記対向通電電極を摺動支持する通電支
   持部に固着されている、ことを特徴とする請求項２に記
   載のガス遮断器。
4. 【請求項４】 前記対向動作部材は前記対向アーク電極
   と接離可能に設けられ、対向アーク電極の開離動作途中
   にその一端と係合するように構成されていることを特徴
   とする請求項１に記載のガス遮断器。
5. 【請求項５】 前記対向アーク電極の外周に同心状に配
   置された対向通電電極が対向アーク電極に固着されて一
   体的に動作するように構成され、 前記対向動作部材は、前記対向通電電極と接離可能に設
   けられ、対向通電電極の開離動作途中にその一端と係合
   するように構成され、 前記制動部材は前記対向通電電極を摺動支持する通電支
   持部に固着されている、ことを特徴とする請求項４に記
   載のガス遮断器。
6. 【請求項６】 前記対向動作部材および前記制動部材は
   リング状の部材を含むことを特徴とする請求項３または
   ５に記載のガス遮断器。
7. 【請求項７】 前記対向動作部材はピストンを含み、前
   記制動部材はピストンが挿入されるシリンダを含むこと
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス
   遮断器。
8. 【請求項８】 前記制動部材は、前記対向動作部材と係
   合する弾性部材を含むことを特徴とする請求項１〜７の
   いずれか１項に記載のガス遮断器。
9. 【請求項９】 前記対向動作部材はピストンを含み、前
   記制動部材はピストンが挿入されるシリンダとこのシリ
   ンダ内に配置された前記弾性部材を含むことを特徴とす
   る請求項８に記載のガス遮断器。