JP2014072032A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】吹付けガスの低温化とシンプルな構造を実現して駆動操作力を大幅に低減することができ、消弧性ガスの流れの安定化を図り、優れた遮断性能と耐久性とを器兼ね備えたガス遮断器。
【解決手段】消弧性ガス１が充填された密閉容器内に一対の固定アーク電極３０ａ、３０ｂを対向して配置する。消弧性ガス１を昇圧させた昇圧ガス３５を溜める圧縮パッファ室１２と、圧縮パッファ室１２からアーク放電７に向けて昇圧ガス３５を導く絶縁ノズル３２とを備える。アーク放電７の熱によって生成される熱排ガス２０を一時的に貯留させるバッファ室３６を設ける。圧縮パッファ室１２に連通して昇圧ガス流通空間４３を設ける。昇圧ガス流通空間４３は電流遮断時の前半には開閉部４１が閉塞状態にあることで熱排ガス２０が流入することを防ぎ、電流遮断時の後半には開閉部４１が開いて昇圧ガス３５を流す。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、アーク放電による熱排ガスをパッファ室の昇圧に寄与させることなく、遮断性能の向上を図ったガス遮断器に関する。

一般に電力系統においては、過大な事故電流を含む電流開閉を行うためにガス遮断器が使用されている。ガス遮断器のタイプとしては、消弧性ガスを吹付けてアーク放電を消弧するパッファ形ガス遮断器が普及している（例えば特許文献１）。ここで図６を参照して、パッファ形ガス遮断器について具体的に説明する。図６の（ａ）−（ｃ）では中心線を回転軸とした回転対称形状を示しており、（ａ）は通電状態、（ｂ）は電流遮断動作の前半の状態、（ｃ）は電流遮断動作の後半の状態である。

図６（ａ）−（ｃ）に示すように、パッファ形ガス遮断器には、対向アーク電極２および対向通電電極３が設けられ、これらの電極２、３と同心軸上に向かい合って可動アーク電極４および可動通電電極５が往復動自在に配置されている。これらの電極２−５は、消弧性ガス１が充填された密閉容器内（図示せず）に収納されている。消弧性ガス１としては通常、アーク遮断性能（消弧性能）および電気絶縁性能ともに優れたＳＦ６ガス（六フッ化硫黄ガス）が使用されるが、その他の媒体もあり得る。

可動アーク電極４は中空状の駆動ロッド６の先端部に取り付けられ、可動通電電極５はパッファシリンダ９の先端部に取り付けられている。また、パッファシリンダ９の先端部には可動通電電極５の内側に絶縁ノズル８が取り付けられている。これら可動アーク電極４、可動通電電極５、駆動ロッド６、絶縁ノズル８およびパッファシリンダ９は一体的に構成されている。この一体的に構成された部分は、可動側の電極４、５と共に駆動するので、まとめて可動部と呼ぶ。また、パッファシリンダ９内には固定ピストン１５が摺動自在に設置されている。固定ピストン１５は前記可動部とは独立して密閉容器内に固定されている。固定ピストン１５には吸気穴１７および吸気バルブ１９が設けられている。

駆動ロッド６、パッファシリンダ９および固定ピストン１５の摺動面１５ａによって囲まれた空間によってパッファ室２２が構成される。パッファシリンダ９および固定ピストン１５がパッファ室２２内の消弧性ガス１を昇圧させる手段となり、パッファ室２２が昇圧した消弧性ガス１を溜めておく蓄圧空間となる。絶縁ノズル８はパッファ室２２からアーク放電７に向けて消弧性ガス１を整流し吹付ける手段となる。

以上の構成を有するパッファ形ガス遮断器では、投入状態において、対向アーク電極２と可動アーク電極４、並びに対向通電電極３と可動通電電極５が、互いに接触して電流通電状態にある（図６（ａ）参照）。この通電状態から電流遮断動作を実施する場合、可動アーク電極４および可動通電電極５が、駆動ロッド６によって図６の右方向に駆動する。

駆動ロッド６の駆動が進み、対向アーク電極２と可動アーク電極４とが離れると、アーク電極２、４間にアーク放電７が発生する。また、遮断動作に伴ってパッファシリンダ９および固定ピストン１５が相対的に近づくことで、パッファ室２２内の容積が減少して室内の消弧性ガス１を機械的に圧縮する（図６（ｂ）参照）。絶縁ノズル８はパッファ室２２で圧縮された消弧性ガス１を整流し、吹付けガス２１としてアーク放電７に吹付け、アーク放電７を消弧する（図６（ｃ）参照）。

また、パッファ形ガス遮断器が投入動作を行う場合は、パッファ室２２の圧力が消弧性ガス１の充填圧力よりも低くなった時点で、固定ピストン１５に設けられた吸気バルブ１９が動作して吸気穴１７が開き、パッファ室２２内に消弧性ガス１を吸気補充する。このため、電流遮断直後の投入動作時でもパッファ室２２内に消弧性ガス１を速やかに補充することが可能となる。したがって、パッファ形ガス遮断器が高速再閉路動作を実施する場合でも、二回目の遮断動作時に十分な吹付けガス２１のガス流量を確保して、アーク放電７を確実に消弧することができる。

ところで、パッファ形ガス遮断器が大電流を遮断する場合、パッファ室２２内の消弧性ガス１の圧力を、アーク放電７を消弧せしめるに十分な吹付け圧力まで、高めなくてならない。このとき、単に強力な駆動機構を用いて消弧性ガス１の吹付け圧力を強くしようとすると、強力な駆動機構を設置したことが原因となって、遮断動作時の機械的振動が増大し、しかもコストが高くなる。

そこでパッファ形ガス遮断器においては、強い吹付け圧力を維持しつつ駆動操作力の低減化を図ることが要請されている。この要請に応えるために、アーク放電７によって発生した高温の熱排ガス２０を取り込むことでパッファ室２２の圧力を昇圧させる作用いわゆる自力昇圧作用が利用されている。以下、パッファ形ガス遮断器における自力昇圧作用について図６の（ｂ）を用いて説明する。

すなわち、図６（ｂ）に示す通り、電流遮断動作の前半では、対向アーク電極２は絶縁ノズル８の最狭流路部（スロート部）を十分に抜けておらず、アーク放電７周囲の熱排ガス２０はパッファ室２２の内部に流入する。この結果、大きな駆動操作力を発揮する強力な駆動機構を用いることなく、パッファ室２２の内部圧力が高くなって吹付けガス２１の吹付け圧力を維持しつつ、駆動操作力の低減化を図ることができる。

また、直列パッファ形と呼ばれる方式のガス遮断器（例えば特許文献２）では、自力昇圧作用が及ぶ空間を制限して、さらに駆動操作力の低減化を進めることができる。直列パッファ形ガス遮断器とは、図７に示すように、パッファ室を仕切り板１０によって２つの空間に分割した点に特徴がある。なお、図７において、図６に示したパッファ形ガス遮断器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。また図７の（ａ）−（ｃ）でも中心線を回転軸とした回転対称形状を示しており、（ａ）は通電状態、（ｂ）は電流遮断動作の前半の状態、（ｃ）は電流遮断動作の後半の状態である。

２分割されたパッファ室の空間のうち、アーク放電７の発生した空間から熱排ガス２０が取り込まれる空間を熱パッファ室１１とし、それとは反対側で固定ピストン１５が摺動自在に設置された空間を圧縮パッファ室１２とする。熱パッファ室１１と圧縮パッファ室１２とを仕切る仕切り板１０には連通孔１３が開口され、ここに逆止弁１４が取り付けられている。また、固定ピストン１５には排気穴１６と放圧バルブ１８が設置されている。放圧バルブ１８は、圧縮パッファ室１２の圧力が予め決められた設定値まで上昇すると開放するようになっている。

以上のように構成された直列パッファ形ガス遮断器において、電流遮断動作の前半では、図７（ｂ）に示すとおり、対向アーク電極２は絶縁ノズル８の最狭流路部（スロート部）を完全に抜けておらず、アーク放電７による熱排ガス２０が熱パッファ室１１内部に流入する。すなわち、アーク熱による自力昇圧作用によって熱パッファ室１１の圧力は著しく上昇し、アーク放電７を消弧せしめるに十分な圧力を得ることができ、大電流遮断に必要な高い圧力を熱パッファ室１１の閉じた空間内で生み出すことが可能である。

ここで熱パッファ室１１の圧力が圧縮パッファ室１２の圧力よりも高い間は、圧力差によって逆止弁１４は受動的に閉じている。したがって、熱パッファ室１１の圧力が上昇しても、その影響が圧縮パッファ室１２に及ぶことはなく、圧縮パッファ室１２内を摺動する固定ピストン１５に働く駆動力が増大することはない。そして電流遮断動作が進み、圧縮パッファ室１２内の圧力が高くなっていき、圧縮パッファ室１２の圧力の方が熱パッファ室１１の圧力を超えると、逆止弁１４は開いて、圧縮パッファ室１２から熱パッファ室１１に消弧性ガス１が流入して、電流遮断に必要な吹付け圧力および吹付けガス量を持つ吹付けガス２１を、アーク放電７に吹付けることができる。

ところで圧縮パッファ室１２の圧力が予め決められた設定値まで上昇すれば、放圧バルブ１８は開放する。このため、圧縮パッファ室１２の圧力は常に設定値以下に抑えられ、固定ピストン１５には放圧バルブ１８で制限される圧力しかかからない。したがって圧縮パッファ室１２内の圧力は過度に高圧となることはなく、駆動機構の負荷は大きくならない。

また、直列パッファ形ガス遮断器において小電流を遮断する場合には、アーク熱による自力昇圧作用は小さいので、その作用による熱パッファ室１１の圧力上昇は期待できない。したがって、圧縮パッファ室１２の圧力の方が熱パッファ室１１の圧力よりも相対的に高くなり、逆止弁１４は開いた状態にある。これにより、固定ピストン１５の圧縮作用により圧縮パッファ室１２から熱パッファ室１１に消弧性ガス１が流れ込み、電流遮断に必要な吹付け圧力を確保することができる。

特公平７−１０９７４４号公報 特公平７−９７４６６号公報

しかしながら、従来のガス遮断器には次のような課題の解決を図ることが待たれていた。
（Ａ）吹付けガスの温度
従来のガス遮断器では、アークからの熱排ガス２０をパッファ室２２あるいは熱パッファ室１１に取り込むので、高温化した吹付けガス２１をアーク放電７へ吹付けることになる。そのため、アーク放電７の冷却効率は低くなって、遮断性能が低下するおそれがある。

（Ｂ）吹付けガスの温度による耐久性とメンテナンスへの影響
また、高温化した吹付けガス２１をアーク放電７に吹付けることで、アーク放電７周辺の温度も上昇する。その結果、アーク電極２、４や絶縁ノズル８が高熱にさらされて劣化し易くなり、メンテナンスを頻繁に行う必要が生じた。これは耐久性の向上とメンテナンスの低減化を求める使用者のニーズと逆行するものである。

（Ｃ）電流遮断時間
さらに、パッファ室２２内や熱パッファ室１１内の圧力を昇圧させるには、ある程度の時間がかかってしまう。そのため、電流遮断が完了するまでの時間が長くなることがある。ガス遮断器は電力系統における過大な事故電流を速やかに遮断するための機器なので、ガス遮断器の基本機能からみて電流遮断が完了するまでの時間を短縮化することが常に要請されている。

（Ｄ）駆動操作力
また、ガス遮断器において駆動操作力を低減化するためには、構成の簡略化を実現して軽量化を図ることが重要である。例えば、パッファ室を２分割した直列パッファ形ガス遮断器では、仕切り板１０や逆止弁１４などの付帯部品が不可欠なので、構造が複雑化して可動部の重量が重くなる傾向にある。可動部の重量が重くなれば、強い駆動操作力が必要とならざるを得ない。つまり従来の直列パッファ形ガス遮断器では、可動部を軽量化に寄与するべく、構成の簡略化が求められている。

（Ｅ）ガス流の流れ方
さらに、アーク放電７に吹付けガス２１を吹付けるパッファ形ガス遮断器では、機器内部の消弧性ガス１の流れに関しても、それを安定化させることが重視される。特に、直列パッファ形ガス遮断器においては、消弧性ガスの流れが不安定となり易く、その改善が望まれていた。

すなわち、直列パッファ形ガス遮断器では圧縮パッファ室１２から流れ出した消弧性ガス１が、熱パッファ室１１を経由してから、絶縁ノズル８内部のアーク放電７へと流れ込む。このため、圧縮パッファ室１２から仕切り板１０の連通孔１３を抜けてアーク放電７へと至る消弧性ガス１の流路面積は、熱パッファ室１１部分で大きく広がることになり、スムーズな消弧性ガス１の流れが妨げられる。

しかも、小電流を遮断する場合、熱排ガス２０の熱エネルギーが小さいので熱パッファ室１１の圧力は低く、圧縮パッファ室１２から流れ込んだ消弧性ガス１は、熱パッファ室１１の圧力を圧縮パッファ室１２と同等の圧力にまで上昇させるために消費されてしまう。したがって、アーク放電７側へ吹付ける際の消弧性ガス１の圧力はかなり小さくなって、優れた遮断性能を発揮することは難しかった。

また、直列パッファ形ガス遮断器においては、大電流領域の遮断時には熱パッファ室１１の圧力のみで吹付けガス２１をアーク放電７に吹付け、小電流領域の遮断時には、圧縮パッファ室１２からの消弧性ガス１をアーク放電７に吹付ける。つまり、直列パッファ形ガス遮断器では、遮断する電流の大きさに応じて、消弧性ガス１の供給空間が熱パッファ室１１と圧縮パッファ室１２とで切り替えられている。

以上の切り替えは、熱パッファ室１１と圧縮パッファ室１２との圧力差に応じて逆止弁１４が受動的に開閉することによって行っている。したがって、中電流の領域において熱パッファ室１１と圧縮パッファ室１２との圧力差が小さいと、消弧性ガス１の供給源の切り替えがどちらつかずとなり、逆止弁１４の動作が不安定になる。このような逆止弁１４の動作によっても、消弧性ガス１の流れが不安定となるおそれがあった。

（Ｆ）高速再閉路動作時の遮断性能
さらに、ガス遮断器では高速再閉路動作時の遮断性能について良好であることが望まれるのは言うまでもないが、直列パッファ形ガス遮断器では高速再閉路動作時の遮断性能が低い場合があり、問題となっている。すなわち、固定ピストン１５に吸気穴１７と吸気バルブ１９を形成しており、投入動作時には圧縮パッファ室１２側に消弧性ガス１を吸気補充するものの、熱パッファ室１１側には消弧性ガス１を吸気補充することはない。このため、一回電流を遮断した直後の熱パッファ室１１の内部は、高温のアーク放電７によって高温となった消弧性ガス１が充満している。

したがって、熱パッファ室１１内部のガスが、低温で密度の高い消弧性ガス１に置換されない状態で二回目の電流遮断を行うと、高温で低密度状態の消弧性ガス１をアーク放電７へと吹付けることになる。高温で低密度のガスはその消弧性能、電気絶縁性能が低い。このため、直列パッファ形ガス遮断器では高速再閉路動作時の遮断性能が低下するおそれがあった。

本実施形態に係るガス遮断器は、以上述べた課題を全て解決するために提案されたものである。すなわち、本実施形態に係るガス遮断器は、吹付けガスを低温化し、耐久性の向上とメンテナンスの低減化、電流遮断時間の短縮化ならびに駆動操作力の低減化を図ると共に、消弧性ガスの流れを安定化させ、さらには高速再閉路動作時の遮断性能を向上させたガス遮断器を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、消弧性ガスが充填された密閉容器内に一対のアーク電極が対向して配置され、前記アーク電極は電気的に通電可能であり、電流遮断時には両電極間にアーク放電が発生しうるように構成され、前記アーク放電に対し消弧性ガスを吹付けるために、前記消弧性ガスを昇圧させて昇圧ガスを生成する昇圧手段と、前記昇圧ガスを溜めておく蓄圧空間と、前記蓄圧空間から前記アーク放電に向けて前記昇圧ガスを導く整流手段とが設けられたガス遮断器において、前記アーク放電の熱によって生成される熱排ガスを一時的に貯留させる熱排ガス貯留空間が設けられ、前記蓄圧空間に連通して昇圧ガス流通空間が設けられ、前記蓄圧空間を閉塞状態あるいは開放状態とするための開閉自在な開閉部が設けられ、前記開閉部は、電流遮断時の前半には閉塞状態となって前記蓄圧空間内への前記熱排ガスの流入を防ぎ、電流遮断時の後半には開放状態となって前記蓄圧空間内の前記昇圧ガスを前記アーク放電に導くように構成されたことを特徴とする。

第１の実施形態の構造を示す断面図。 第２の実施形態の構造を示す断面図。 第３の実施形態の構造を示す断面図。 第３の実施形態におけるトリガー電極とピストンの変位の一例を示すグラフ。 第５の実施形態の構造を示す断面図。 従来のパッファ形ガス遮断器の構造を示す断面図。 従来の直列パッファ形ガス遮断器の構造を示す断面図。

（１）第１の実施形態
（構成）
本発明に係る第１の実施形態について図１を用いてその構成を説明する。なお、第１の実施形態の主要構成は図６および図７に示した従来のガス遮断器と類似しているため、図６および図７に示した従来のガス遮断器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。図１の（ａ）−（ｃ）も、図６および図７の（ａ）−（ｃ）と同様、中心線を回転軸とした回転対称形状を示しており、（ａ）は通電状態、（ｂ）は電流遮断動作の前半の状態、（ｃ）は電流遮断動作の後半の状態である。

第１の実施形態では、対向アーク電極２に代えて固定アーク電極３０ａが設けられ、この固定アーク電極３０ａに対向して固定アーク電極３０ｂが配置されている。固定アーク電極３０ｂは固定ピストン１５の摺動面１５ａから図中左側に延びる円筒部材４０の先端部に設けられている。つまり固定アーク電極３０ｂと固定ピストン１５の摺動面１５ａと円筒部材４０とは一体的に設けられている。

一対の固定アーク電極３０ａ、３０ｂは、可動通電電極５やパッファシリンダ９を含む可動部に含まれる部材ではなく、密閉容器（図示せず）の内部に固定される部材である。また、密閉容器内の圧力は通常運転時においていずれの部分でも単一の圧力、例えば消弧性ガス１の充気圧力となっている。

固定アーク電極３０ａ、３０ｂの内側には、固定アーク電極３０ａ、３０ｂより径の小さなロッド形状のトリガー電極３１が、固定アーク電極３０ａ、３０ｂに接しながら電極間を移動するように配置されている。トリガー電極３１は固定アーク電極３０ａ、３０ｂと接触して２つの固定アーク電極３０ａ、３０ｂを短絡することで通電状態を実現するようになっている。また、電流遮断時にはトリガー電極３１と固定アーク電極３０ａの間にアーク放電７が発生し、アーク放電７は最終的にはトリガー電極３１から前記アーク電極３０ｂに転移するようになっている。

トリガー電極３１を囲むようにして絶縁ノズル３２が配置されている。絶縁ノズル３２はトリガー電極３１の表面に接離自在に設けられている。絶縁ノズル３２は固定アーク電極３０ａ、３０ｂと同じく、可動通電電極５やパッファシリンダ９を含む可動部側に一体的に組み込まれておらず、可動部とは独立して密閉容器（図示せず）側に固定されている。

パッファシリンダ９の内側には、パッファシリンダ９と一体的に固定された可動ピストン３３が配置されている。可動ピストン３３の下端部は円筒部材４０の外表面に摺動するようになっている。可動ピストン３３の左側にはバッファ室３６が形成され、可動ピストン３３の右側には圧縮パッファ室１２が形成されている。

バッファ室３６は、絶縁ノズル３２の基部、パッファシリンダ９、可動ピストン３３および円筒部材４０によって囲まれた空間によって構成される。バッファ室３６とは、アーク放電の熱によって生成される熱排ガス２０を一時的に貯留（バッファ）させる熱排ガス貯留空間である。また、パッファシリンダ９には可動通電電極５に隣接して排気穴３７が開口されている。

可動ピストン３３右側の圧縮パッファ室１２は、可動ピストン３３、パッファシリンダ９、固定ピストン１５の摺動面１５ａおよび円筒部材４０によって囲まれた空間によって構成される。圧縮パッファ室１２では、電流遮断動作つまり開極駆動が進むにつれて可動ピストン３３により機械的に消弧性ガス１が圧縮されて、昇圧ガス３５（図１の（ｃ）に示す）が生成される。

ところで、円筒部材４０の基端部には吹出し穴３４が開口されている。圧縮パッファ室１２内の昇圧ガス３５は、この吹出し穴３４を抜けてトリガー電極３１と円筒部材４０との間を流れ、アーク放電７に吹付けられるように構成されている。吹出し穴３４を抜けて昇圧ガス３５が流れるトリガー電極３１と円筒部材４０との間の空間を、昇圧ガス流通空間４３とする。

昇圧ガス流通空間４３の端部には固定アーク電極３０ｂが配置される。このとき、固定アーク電極３０ｂとトリガー電極３１との接触部分によって開閉部４１が形成される。開閉部４１は、蓄圧空間である圧縮パッファ室１２を閉塞状態あるいは開放状態とするために開閉自在に構成されている。すなわち、開閉部４１は、電流遮断時の前半には閉塞状態となって昇圧ガス流通空間４３およびバッファ室３６への熱排ガス２０の流入を防ぎ、電流遮断時の後半には開放状態となってパッファ室１２内の昇圧ガス２０をアーク放電７に導くようになっている。

圧縮パッファ室１２およびバッファ室３６には、吸気穴１７および吸気バルブ１９が設けられている。吸気バルブ１９は、各室１２、３６内の圧力が密閉容器内の充填圧力よりも低くなる際に限り、消弧性ガス１を各室１２、３６内に吸気補充するように構成されている。

（投入状態）
第１の実施形態の投入状態では、固定アーク電極３０ａと固定アーク電極３０ｂは離れた状態にあり、トリガー電極３１が固定アーク電極３０ａ、３０ｂを短絡することで通電状態を実現する（図１（ａ）の状態）。

（電流遮断動作）
第１の実施形態が電流遮断動作を行う場合、駆動操作機構（図示せず）によってパッファシリンダ９が図１の右方向に開極駆動して、可動ピストン３３左側のバッファ室３６は開極駆動とともに容積が拡大する。そのため、バッファ室３６はアーク放電７により発生した熱排ガス２０を吸引し、一時的に貯留（バッファ）して、バッファ室３６の内圧上昇によってパッファシリンダ９に開口した排気穴３７から適宜熱排ガス２０を排気する。また、パッファシリンダ９が図１の右方向に開極駆動することで、可動ピストン３３により圧縮されて圧縮パッファ室１２内の消弧性ガス１を昇圧させて昇圧ガス３５を生成する。
（図１の（ｂ）、（ｃ）の状態）。

パッファシリンダ９と連動してトリガー電極３１も図１の右方向に開極駆動し、トリガー電極３１が図１の左側の固定アーク電極３０ａから開離すると、両電極３１、３０ａ間にアーク放電７が点弧する（図１（ｂ）の状態）。トリガー電極３１にアーク放電７が点弧している期間は、固定アーク電極３０ｂにアーク放電７が転移されるまでの遮断過程の初期のみである。この時点では、固定アーク電極３０ｂとトリガー電極３１とが接しているため、開閉部４１は閉塞状態にあり、電極３０ｂ、３１同士の摺動動作上、避けることができない隙間を除いて、昇圧ガス流通空間４３は密閉状態にある（図１の（ａ）、（ｂ）の状態）。

すなわち、固定アーク電極３０ｂとトリガー電極３１とが接触することで、開閉部４１は閉じた状態にあり、昇圧ガス流通空間４３とアーク放電７の発生空間との連通を妨げている。つまり、開閉部４１が閉じることで、昇圧ガス流通空間４３へ熱排ガス２０が侵入することを防いでいる。これにより、アーク放電７の熱により熱膨張した熱排ガス２０は、電極３０ｂ、３１同士の動作上避けることができない隙間を別にして、昇圧ガス流通空間４３および吹出し穴３４を通って圧縮パッファ室１２内に流入しないようになっている。

固定アーク電極３０ａとトリガー電極３１との間に発生したアーク放電７は、固定アーク電極３０ｂとトリガー電極３１とが離れると、トリガー電極３１から固定アーク電極３０ｂに転移し、固定アーク電極３０ａ、３０ｂ間にアーク放電７を生成する（図１（ｃ）の状態）。

固定アーク電極３０ｂとトリガー電極３１とが離れると、昇圧ガス流通空間４３へ熱排ガス２０が侵入することを防いでいた開閉部４１は開放状態となる。つまり、固定アーク電極３０ｂとトリガー電極３１との接触が解消され、昇圧ガス流通空間４３とアーク放電７の発生空間とが連通する。したがって、吹出し穴３４を介して圧縮パッファ室１２とアーク放電７の発生空間とが繋がる（図１の（ｃ）の状態）。

これにより、可動ピストン３３により圧縮された圧縮パッファ室１２内の昇圧ガス３５が、吹出し穴３４および昇圧ガス流通空間４３を通って固定アーク電極３０ｂの内側から噴出する。そして、絶縁ノズル３２が昇圧ガス３５を整流してアーク放電７へと強力に吹付け、アーク放電７を消弧することができる。このとき、昇圧ガス流通空間４３を通った昇圧ガス３５は、アーク放電７において固定アーク電極３０ｂ寄りの端部近傍に噴射されるので、より確実にアーク放電７を消弧することが可能である。

（作用効果）
上記のような第１の実施形態の作用効果は次の通りである。
（ａ）吹付けガスの低温化を図る
第１の実施形態はアーク熱による自力昇圧作用を利用していない点に特徴がある。このため、アーク放電７に吹付けられる昇圧ガス３５は、熱排ガス２０による熱的な圧縮はなされておらず、可動ピストン３３による機械的圧縮によって圧力が高められただけの低温ガスとすることができる。

固定アーク電極３０ｂとトリガー電極３１の摺動隙間から、圧縮パッファ室１２に、ごく僅かの熱排ガス２０が流入する可能性は否定できないが、その影響は非常に小さい。したがって、アーク放電７へ吹付けられる昇圧ガス３５の温度は、自力昇圧作用を利用した従来の吹付けガス２１の温度に比べて、はるかに低くなる。その結果、昇圧ガス３５の吹付けによるアーク放電７の冷却効果を著しく高めることができる。

（ｂ）耐久性の向上とメンテナンスの低減化を図る
本実施形態においては、低温の昇圧ガス３５を吹付けたことで、アーク放電７周辺の温度が低温化する。そのため、電流遮断に伴う固定アーク電極３０ａ、３０ｂおよび絶縁ノズル３２の劣化を著しく軽減することができ、耐久性が向上する。その結果、固定アーク電極３０ａ、３０ｂおよび絶縁ノズル３２のメンテナンス頻度を落とすことが可能となり、メンテナンスの負担を低減化することができる。

また、密閉容器側に固定されたアーク電極３０ａ、３０ｂは可動部の重量には影響しないので、重量増大を懸念せずに、固定アーク電極３０ａ、３０ｂを太く構成することができる。このため大電流アークに対するアーク電極３０ａ、３０ｂの耐久性は著しく向上する。さらに、アーク電極３０ａ、３０ｂを太く構成した場合、電極ギャップ間に高電圧が印加されたときのアーク電極３０ａ、３０ｂ先端における電界集中を大きく緩和することが可能である。

したがって、従来のガス遮断器に比べて必要となる電極ギャップ間隔を短くすることができる。その結果、アーク放電７の長さは短くなり、電流遮断時におけるアーク放電７への電気的入力パワーは小さくなる。アーク熱による自力昇圧作用を利用するガス遮断器であれば、アーク放電７への電気的入力パワーが減ることは、自力昇圧作用の低下につながるので、電流遮断性能上は望ましいことではない。

しかしながら、本実施形態においては、アーク熱による自力昇圧作用を利用していないので、アーク放電７への電気的入力パワーが減ることは、電流遮断性能上は何ら影響を及ぼすことがない。したがって、固定アーク電極３０ａ、３０ｂを太くしたにせよ、熱的な耐久性向上に大きく寄与するといったメリットだけを得ることが可能である。このようなメリットは絶縁ノズル３２を太くした場合も当てはまる。

ところで、アーク熱の自力昇圧作用を利用しないで消弧性ガス１を昇圧させるには、高圧のリザーバタンクに圧縮ガスをコンプレッサにより事前に生成しておき、電流遮断時に、開路バルブを同期して開き、圧縮ガスをアーク放電７へと吹付ける構成などが考えられる。しかし、このような構成を実現するためにはリザーバタンク、コンプレッサ、電磁バルブなどの付帯部品が増えるので、機器の大形化やコスト増大を招いて、メンテナンス性の悪化といった不具合が発生する。

これに対して、第１の実施形態では、密閉容器内の圧力は通常運転時において、いずれの部分でも単一の圧力、例えば消弧性ガス１の充気圧力となっており、電流遮断過程においてのみ必要な昇圧ガス３５が生成されるといった極めてシンプルな構成を実現することができる。したがって、第１の実施形態によれば、機器のコンパクト化やコストの低減を図ることができ、メンテナンスに要する作業負担を低減化することができる。

（ｃ）電流遮断時間の短縮化を図る
前述した通り、アーク熱による自力昇圧作用を利用して、パッファ室内の消弧性ガス１を、遮断に必要な高い吹付け圧力にまで昇圧させる場合は、ある程度の時間がかかってしまう。そのため、従来のアーク熱による自力昇圧作用を伴った遮断方式においては、電流遮断が完了するまでの時間が伸びる傾向にあった。

ところが、本実施形態によれば、アーク熱による自力昇圧作用を利用していないので、アーク放電７へと吹付けられる昇圧ガス３５の圧力や流量は、電流条件によらず常に一定である。また、昇圧ガス３５の吹付け開始タイミングも、トリガー電極３１の先端部が固定アーク電極３０ｂを通過して両者が離れるタイミングで決まるので、電流条件によらず常に一定である。したがって、従来のガス遮断器のように電流遮断の完了時間が長引くことはなく、電流遮断の完了時間の短縮化という要請に応えることができる。

（ｄ）駆動操作力の低減化を図る
トリガー電極３１は固定アーク電極３０ａ、３０ｂより径が小さく、従来の可動アーク電極４および駆動ロッド６と比べて軽量で済む。また、２つの固定アーク電極３０ａ、３０ｂに加えて、絶縁ノズル３２も可動部に含まれないので、可動部の重量を大幅に低減することが可能である。

このように可動部の軽量化を進めた本実施形態では、電流遮断に必要な可動部の開極速度を得る面で、駆動操作力を大幅に低減することができる。しかも本実施形態では、低温の昇圧ガス３５の吹付けによりアーク放電７の冷却効果を著しく高めたので、より低い圧力でアーク放電７を遮断することが可能となり、この点からも駆動操作力の低減に寄与することができる。

また、本実施形態では、固定アーク電極３０ｂの内側から噴出した低温の昇圧ガス３５は、固定アーク電極３０ｂ近傍に位置するアーク放電７の根元部に集中して、内側から外側に横切るように吹付けられる様相となる。一方、図６および図７に示した従来のガス遮断器においては、消弧性ガス１はアーク放電７に対して外側から吹付けられ、どちらかというと、アーク放電７の長手方向に沿った流れとなる。

アーク放電７に対して長手方向に消弧性ガス１が流れるよりも、アーク放電７の根元部を横切るように消弧性ガス１が流れるほうが、同部におけるアークの熱損失は大きくなる。両アーク電極３０ａ、３０ｂ間の導電率を低下させて電流を遮断するためには、アーク放電７全体がまんべんなく冷却される必要はなく、どこか一箇所の温度が十分に低下すればよい。

この知見に基づいて、本実施形態では、アーク放電７の根元部に集中して、低温の昇圧ガス３５がアーク放電７を内側から外側へと横切るように流れており、電流遮断において理想的な構成である。このような本実施形態によれば、より低い圧力でアークを遮断することが可能となり、優れた遮断性能を維持しつつ、駆動操作力の低減化を図ることができる。

ところで、絶縁ノズル内の消弧性ガス１の流れの様相が遮断性能に非常に大きく影響することが知られている。従来のガス遮断器における絶縁ノズル８は、可動部に組み込まれているため、電流遮断動作において駆動されており、絶縁ノズル８内の消弧性ガス１の流れは毎時のストローク位置、あるいは開極のスピードなどによって大きく変動する。このため、全ての電流条件にわたって、消弧性ガス１の流れに関して、常に理想的な流路形状とすることは不可能である。

これに対して、本実施形態では、絶縁ノズル３２とアーク電極３０ａ、３０ｂが全て固定されている。そのため、各部材の相対的な位置が変わることがなく、また、アーク熱による自力昇圧作用を一切利用していないので、アーク放電７へと吹付けられる昇圧ガス３５の圧力や流量についても、電流条件によらず、常に一定である。したがって、アーク遮断にとって理想的となるように、絶縁ノズル３２内の流路を最適に設計することが可能である。

また、可動ピストン３３左側のバッファ室３６は、開極駆動とともにその容積が拡大するため、アーク放電７からの熱排ガス２０を吸引して一次貯留（バッファ）し、バッファ室３６内の圧力が上昇する。この圧力上昇は、可動ピストン３３を図１の右側に押す力となり、可動部の駆動操作力を補助する力として作用することになる。したがって、駆動操作機構に要求される駆動操作力を低減させることができる。

なお、排気穴３７の開口部を大きく開ければ、熱排ガス２０の排気性は高まるが、その反面、バッファ室３６の圧力上昇による駆動操作力の補助作用はほとんど期待できなくなる。ただし、その場合でも少なくとも駆動操作力の反力として作用することは一切ない。したがって、アーク放電７による熱排ガス２０の発生が、常に駆動操作力の反力として作用する従来のガス遮断器と比べて、駆動操作力の低減化を図ることができる。

（ｅ）ガス流の安定化を図る
さらに、本実施形態では、圧縮パッファ室１２内の圧力を調整する際などにおいて複雑なバルブ制御が不要であり、しかも消弧性ガス１の吹付け圧力上昇にアーク熱による自力昇圧作用も利用していない。したがって、遮断電流条件に関係なく、常に同等の吹付けガス圧力およびガス流量を安定して得ることができる。このため、遮断電流の大きさによる性能の不安定性は全く生じることがない。

（ｆ）高速再閉路動作時の遮断性能の向上
さらには、圧縮パッファ室１２およびバッファ室３６には、吸気穴１７および吸気バルブ１９を設け、各室内の圧力が密閉容器内の充填圧力よりも低くなると、消弧性ガス１を自動的に吸気補充している。このため、投入動作時には低温の消弧性ガス１が圧縮パッファ室１２内に速やかに補充される。よって、高速再閉路責務における二回目の遮断過程においても、遮断性能の劣化は全く懸念されない。

以上のように、本実施形態では、従来のガス遮断器が持つ全ての課題を同時に解消することができる。すなわち、本実施形態によれば、吹付けガスの低温化とシンプルな構造を実現して駆動操作力を大幅に低減することでき、消弧性ガスの流れの安定化を図り、優れた遮断性能と耐久性とを兼ね備えたガス遮断器を提供することができる。

（２）第２の実施形態
（構成）
第２の実施形態について図２を用いてその構成を説明する。主要構成は第１の実施形態と同様であって、同一部材には同一符号を付して説明は省略する。第２の実施形態は、パッファシリンダ９に代えて、熱排ガス２０の排気穴３７が設けられていないパッファシリンダ３８を備えた点に特徴である。

（作用効果）
第２の実施形態では、排気穴３７が設けられていないパッファシリンダ３８を備えたことで、アーク放電２０により生じる熱排ガス２０はバッファ室３６内に流入して溜まり、バッファ室３６の圧力が大きく上昇する。この圧力上昇は、可動部の駆動操作力を補助する力として作用されるため、駆動操作機構に要求される力を大幅に低減させることができる。つまり、アーク放電７からの熱排ガス２０による圧力上昇を、積極的に駆動操作力に転化させることができ、さらなる駆動操作力の低減が可能となる。

この駆動操作力の低減効果は大電流遮断条件において特に顕著に得られる。つまり遮断電流が大きくなるほど開極速度は高まり、アーク遮断がより早く完了することとなる。したがって、固定アーク電極３０ａ、３０ｂや絶縁ノズル３２の損傷をさらに低減することができる。

なお、バッファ室３６の圧力上昇を高めるためには、熱排ガス２０の排気穴３７をより小さく構成することとなるが、この場合は、アーク放電７の発生空間から流れる熱排ガス２０のガス量が低減して、熱排気性が劣化してしまう懸念がある。このため、排気穴３７の大きさはアーク放電７からの熱排気性を損なわない範囲で、適切に設計する必要がある。

（３）第３の実施形態
（構成）
第３の実施形態について図３を用いてその構成を説明する。第３の実施形態の特徴的な構成は、パッファシリンダ９および可動ピストン３３と、トリガー電極３１とが、連動するものの、両方が個別に独立して動作するように構成した点にある。

このため、パッファシリンダ９および可動ピストン３３の動作速度と、トリガー電極３１の動作速度とは、異なるようになっており、パッファシリンダ９および可動ピストン３３がトリガー電極３１より先行して開極するように構成されている。このような構成は、図示はしていないが、例えば変速リンク構造などを用いることで容易に実現可能である。

（作用効果）
第３の実施形態は、上記の実施形態の持つ作用効果に加えて、次のような独自の作用効果がある。これについて図４を用いて説明する。図４はパッファシリンダ９および可動ピストン３３とトリガー電極３１の変位（動作ストローク）の一例を示している。

上記の第１の実施形態では、パッファシリンダ９および可動ピストン３３とトリガー電極３１が一体駆動されたので、当然ながら、両者の変位は同じカーブを描くことになる。これに対して、第３の実施形態においてパッファシリンダ９および可動ピストン３３と、トリガー電極３１とは、互いに独立した変位カーブを描くようになっている。

図４に示すように、第３の実施形態では、パッファシリンダ９および可動ピストン３３がトリガー電極３１より先行して開極するように構成したので、トリガー電極３１が固定アーク電極３０ｂを通過する昇圧ガス３５の吹付け開始の段階で、圧縮パッファ室１２内の消弧性ガス１が、ほぼ最終的な圧力にまで昇圧されている。

したがって、アーク放電７からの熱排ガス２０が圧縮パッファ室１２へ逆流するガス量は少なく、昇圧ガス３５の吹付けを開始した時点で、より低温の昇圧ガス３５の吹付けを実現することができる。なお、図４で示した例はあくまでも一例に過ぎず、トリガー電極３１、パッファシリンダ９および可動ピストン３３の動作ストロークのパターンとしては種々考えられる。

例えば低温の圧縮ガス吹付けに重きを置くのであれば、図４に示すようにトリガー電極３１よりもパッファシリンダ９および可動ピストン３３を先行して開極することが好ましい。逆に電極間の絶縁回復をより速く達成することに重きを置くのであれば、パッファシリンダ９および可動ピストン３３よりもトリガー電極３１を先行して開極する方が好ましい。

これらの開極タイミングの設定は各ガス遮断器の設計思想に応じて、適宜決定されるべき内容であるが、いずれにせよ、本実施形態ではパッファシリンダ９および可動ピストン３３と、トリガー電極３１とが一体で動作するのではなく、個別に独立して動作するように構成することで、よりフレキシブルな設計が可能となり、さらなる駆動操作力の低減が実現できる。

上記の構成を有する第３の実施形態によれば、前記第１および第２の実施形態と同様、シンプルな構造で駆動操作力を大幅に低減することでき、かつ優れた遮断性能と耐久性とを兼ね備えたガス遮断器を提供することができる。さらに、可動ピストン３３とトリガー電極３１を一体的に動作させるのではなく、個別に独立して動作するよう構成することで、よりフレキシブルな設計が可能となり、上記実施形態の作用効果に加えて、さらなる駆動操作力の低減が実現できる。

（４）第４の実施形態
（構成）
第４の実施形態は、パッファピストン９に圧縮力を作用させる駆動操作機構に特徴がある。この駆動操作機構では、圧縮パッファ室１２内の昇圧ガス３５の圧力によってパッファピストン９が昇圧ガス３５の圧縮方向と反対に逆行してしまわないように、パッファピストン９が動作するストロークのうち少なくとも最終位置において一時的に、パッファピストン９の位置を保持しておくように構成されている。パッファピストン９の位置を保持する方法としては例えば、駆動操作機構が油圧操作機構であれば、油路の途中に逆止弁を設けるなどの方法が挙げられる。

（作用効果）
前述した通り、本実施形態においては、トリガー電極３１の先端部が固定アーク電極３０ｂを通過する同時に、可動ピストン３３により圧縮された圧縮パッファ室１２内の昇圧ガス３５が、アーク放電７へと強力に吹付けられることで、高い電流遮断性能を得ている。

ところで、交流用のガス遮断器においては、半サイクル（例えば５０Ｈｚの電力送電系統では、１０ｍｓ）ごとに電流零点を迎えるため、少なくとも半サイクル以上、遮断可能なアーク時間幅を達成することが要求されている。本実施形態においては、トリガー電極３１の先端部が固定アーク電極３０ｂを通過して、昇圧ガス３５の吹付けが開始される段階から電流遮断が可能となるが、少なくとも、その半サイクル後の電流零点でもアークを遮断するのに十分な圧力と量の消弧性ガスが圧縮パッファ室１２に存在している必要がある。

圧縮パッファ室１２に十分な圧力と量の昇圧ガス３５が生成されていれば、半サイクルの間、パッファピストン９を圧縮し続けなくとも、必要な圧縮可能時間幅を達成することができる。ただし、この間は昇圧ガス３５の圧力が可動ピストン３３を圧縮方向と反対方向に押し戻す力として働く。

このため、圧縮パッファ室１２内の昇圧ガス３５が吹出し穴３４および昇圧ガス流通空間４３を抜けてアーク放電７へと放出されて圧縮パッファ室１２内の圧力が十分に低下するまでは、パッファピストン９が逆行しないようにパッファピストン９を保持しておく必要がある。例えば、油圧操作機構の油路の途中に逆止弁を設けるなどの方法を採ることにより、この逆行を防止して、パッファピストン９の逆行を抑制することができる。

上記の構成を有する第４の実施形態によれば、シンプルな構造で駆動操作力を大幅に低減することでき、かつ優れた遮断性能と耐久性とを兼ね備えたといった作用効果に加えて、少なくとも最終ピストン位置において一時的に、パッファピストン９の位置を保持しておくので、昇圧された消弧性ガスの圧力によって、パッファピストン９が圧縮方向と反対に逆行してしまうことを防止することができる。

（５）第５の実施形態
（構成）
第５の実施形態について図５を用いて、その構成を説明する。第５の実施形態では、排気穴３７が設けられていないパッファシリンダ３８の内側に、絶縁物からなる絶縁パッファシリンダ４４が配置されている。絶縁パッファシリンダ４４はその断面がリング状となる円筒状部材であり、トリガー電極３１、可動通電電極５およびパッファシリンダ３８と一体的に構成されている。

絶縁パッファシリンダ４４の内部には固定ピストン３９が配置されている。固定ピストン３９は図示されない密閉容器の内壁に固定されている。固定ピストン３９は絶縁パッファシリンダ４４の内壁面に摺動しつつ、絶縁パッファシリンダ４４の内部空間を２分割するようになっている。第５の実施形態では、上記第１の実施形態とは反対に、固定ピストン３９の右側にバッファ室３６が形成され、固定ピストン３９の左側には圧縮パッファ室１２が形成されている。固定ピストン３９は絶縁パッファシリンダ４４の開極駆動により、圧縮パッファ室１２内の消弧性ガス１を圧縮するように構成されている。

圧縮パッファ室１２は開極位置が後半に差し掛かるまでは密閉されており、且つ熱排ガス２０が圧縮パッファ室１２内に積極的に流入しないように構成されている。すなわち、絶縁パッファシリンダ４４において、左側にある圧縮パッファ室１２の左側端部には昇圧ガス３５の吹出し穴３４が形成されている。吹出し穴３４の開口面は固定アーク電極３０ａの外周部と当接可能な位置に設けられている。この吹出し穴３４の開口面が第５の実施形態における開閉部４１を構成する。

また、絶縁パッファシリンダ４４と円筒部材４０とに間には隙間が形成されており、ここに熱排ガス２０が流れるように構成されている。さらに、絶縁パッファシリンダ４４の右側の端面部付近には熱排ガス２０の流入穴４５が形成されている。この流入穴４５を介して熱排ガス２０がバッファ室３６内部に流れ込むようになっている。

また、絶縁パッファシリンダ４４の両端面には吸気穴１７および吸気バルブ１９が設置されている。吸気穴１７および吸気バルブ１９は、圧縮パッファ室１２およびバッファ室３６の内圧が、密閉容器内の充填圧力よりも低くなる際に限り、消弧性ガス１を吸気補充するように構成されている。なお、第５の実施形態では絶縁ノズル３２が省かれており、絶縁パッファシリンダ４４の吹出し穴３４が昇圧ガス３５をアーク放電７に導く整流手段の役割を果たすようになっている。

第５の実施形態では、固定アーク電極３０ｂと円筒部材４０とは一体的に設けられているが、円筒部材４０の端部には固定ピストン１５の摺動面１５ａは設けられておらず、電流遮断時の前半では絶縁パッファシリンダ４４の図中右側の端面部が円筒部材４０に摺動するようになっている。そして電流遮断時の後半になると、円筒部材４０と絶縁パッファシリンダ４４の端面部とは離れるようになっている。このような円筒部材４０と絶縁パッファシリンダ４４の端面部との解離により、バッファ室３６の排気穴３７（図５の（ｃ）に図示）が形成される。

（投入状態）
第５の実施形態の投入状態は、上記第１の実施形態と同様、固定アーク電極３０ａと固定アーク電極３０ｂは離れた状態にあり、トリガー電極３１が固定アーク電極３０ａ、３０ｂを短絡することで通電状態を実現する（図５（ａ）の状態）。

（電流遮断動作）
第５の実施形態が電流遮断動作を行う場合、駆動操作機構（図示せず）によってパッファシリンダ３８および絶縁パッファシリンダ４４が図５の右方向に開極駆動して、固定ピストン３９右側のバッファ室３６は開極駆動とともに容積が拡大する。また、パッファシリンダ３８および絶縁パッファシリンダ４４が図５の右方向に開極駆動することで、固定ピストン３９が圧縮パッファ室１２内の消弧性ガス１を圧縮して昇圧ガス３５を生成する。

電流遮断時の前半では絶縁パッファシリンダ４４の図中右側の端面部が円筒部材４０に摺動しており、バッファ室３６には流入穴４５からアーク放電７により発生した熱排ガス２０が流れ込む。したがって、バッファ室３６は一時的に熱排ガス２０を貯留（バッファ）する（図５の（ｂ）の状態）。

パッファシリンダ３８および絶縁パッファシリンダ４４と連動してトリガー電極３１も図１の右方向に開極駆動し、トリガー電極３１が図５の左側の固定アーク電極３０ａから開離すると、両電極３１、３０ａ間にアーク放電７が点弧する（図５（ｂ）の状態）。トリガー電極３１にアーク放電７が点弧している期間は、固定アーク電極３０ｂにアーク放電７が転移されるまでの遮断過程の初期のみである。

この時点では、固定アーク電極３０ａと絶縁パッファシリンダ４４の吹出し穴３４の開口面とが接している。そのため、接触した部分が開閉部４１となり、固定アーク電極３０ａと絶縁パッファシリンダ４４との摺動動作上、避けることができない隙間を除き、圧縮パッファ室１２を密閉状態にしている（図５の（ａ）、（ｂ）の状態）。

すなわち、固定アーク電極３０ａと絶縁パッファシリンダ４４の吹出し穴３４の開口面とが接触することで、圧縮パッファ室１２とアーク放電７の発生空間との連通を妨げており、固定アーク電極３０ａと絶縁パッファシリンダ４４との動作上避けることができない隙間を別にして、前記開閉部４１が圧縮パッファ室１２へ熱排ガス２０が侵入することを防いでいる。

電流遮断動作が進むと、固定アーク電極３０ａとトリガー電極３１との間に発生したアーク放電７は、トリガー電極３１から固定アーク電極３０ｂに転移し、固定アーク電極３０ａ、３０ｂ間にアーク放電７を生成する。電流遮断動作が後半に差し掛かると、絶縁パッファシリンダ４４の吹出し穴３４が固定アーク電極３０ａを抜けて、固定アーク電極３０ａから絶縁パッファシリンダ４４の吹出し穴３４の開口面が離れる。これにより、開閉部４１は閉塞状態から開放状態となる。

また、開閉部４１が開放状態となるタイミングと同程度のタイミングで、円筒部材４０と絶縁パッファシリンダ４４の端面部とが離れ、バッファ室３６の排気穴３７が開放される。このとき、アーク放電７へ吹付けられた昇圧ガス３５は絶縁パッファシリンダ４４の端面部を通り越して密閉容器内の空間に排気される（図５（ｃ）の状態）。

これにより、吹出し穴３４は、圧縮パッファ室１２内の低温の昇圧ガス３５をアーク放電７へと強力に吹付け、アーク放電７を効率よく冷却しつつ消弧して、電流を遮断することができる。しかも、圧縮パッファ室１２内の昇圧ガス３５は、アーク放電７において固定アーク電極３０ａ寄りの端部近傍に噴射されるので、より確実にアーク放電７の消弧を実現することができる。

（作用効果）
以上のような第５の実施形態では、絶縁パッファシリンダ４４の開極駆動に伴い、固定ピストン３９によって、圧縮パッファ室１２内に高圧力の昇圧ガス３５が生成される。この昇圧作用にはアーク熱による自力昇圧作用を一切利用していないので、低温の圧縮ガスを生成することができる。

遮断電流が小さい場合には、アーク放電７の発生熱は小さく、熱膨張した熱排ガス２０の圧力は小さい。したがって、絶縁パッファシリンダ４４の駆動により、熱排ガス２０が流れ込むバッファ室３６の体積は拡大するため、同部の圧力は負圧となる可能性がある。この場合は、吸気バルブ１９と吸気穴１７から消弧性ガス１が速やかにバッファ室３６に補充され、同部が負圧になることによる駆動反力の発生を抑制する。

一方、遮断電流が大きい場合には、熱排ガス２０の圧力は、絶縁パッファシリンダ４４の流入穴４５寄りの壁面部へ作用し、絶縁パッファシリンダ４４の駆動力として作用することができる。また、第５の実施形態では絶縁パッファシリンダ４４を絶縁物から構成しているため、開極状態で電極間に存在しても、電気絶縁性を脅かすことはない。

以上述べたとおり、第５の実施形態によると、アーク放電７へ吹付けられる昇圧ガス３５の圧縮は完全に機械的な圧縮により行うことができ、アーク放電７の熱により熱膨張した熱排ガス２０は圧縮パッファ室１２には流入していない。さらに、熱排ガス２０の圧力は駆動操作を補助する力として作用することができる。したがって、シンプルな構造で駆動操作力を大幅に低減することでき、かつ優れた遮断性能と耐久性とを兼ね備えたガス遮断器を提供することができる。このように第５の実施形態によっても、前記第１の実施形態に記した作用効果と全く同様の作用効果を得ることができる。

（６）他の実施形態
以上述べた実施形態の構成において最も重要な点は、アーク放電７へ吹付けられる消弧性ガス１つまり昇圧ガス３５の圧縮を機械的な圧縮を主体として行い、アーク放電７の熱により熱膨張した消弧性ガス１つまり熱排ガス２０は、蓄圧空間である圧縮パッファ室１２に積極的には流入しないように構成したことである。また、アーク放電７の熱により熱膨張した消弧性ガス１の圧力が、ガス遮断器の可動部の駆動操作反力として作用しない、もしくは駆動操作を補助する力として作用するよう構成したことも、構成上の重要な点である。

上記の実施形態は、以上の構成を有することを特徴としたものであり、本明細書において一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するものではない。すなわち、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。

１…消弧性ガス
２…対向アーク電極
３…対向通電電極
４…可動アーク電極
５…可動通電電極
６…駆動ロッド
７…アーク放電
８、３２…絶縁ノズル
９、３８…パッファシリンダ
１０…仕切り板
１１…熱パッファ室
１２…圧縮パッファ室
１３…連通孔
１４…逆止弁
１５…固定ピストン
１６…排気穴
１７…吸気穴
１８…放圧バルブ
１９…吸気バルブ
２０…熱排ガス
２１…吹付けガス
２２…パッファ室
３０ａ、３０ｂ…固定アーク電極
３１…トリガー電極
３３…可動ピストン
３４…吹出し穴
３５…昇圧ガス
３６…バッファ室
３７…排気穴
３９…固定ピストン
４０…円筒部材
４１…閉塞部
４３…昇圧ガス流通空間
４４…絶縁パッファシリンダ
４５…流入穴

Claims (10)

1. 消弧性ガスが充填された密閉容器内に一対のアーク電極が対向して配置され、前記アーク電極は電気的に通電可能であり、電流遮断時には両電極間にアーク放電が発生しうるように構成され、前記アーク放電に対し消弧性ガスを吹付けるために、前記消弧性ガスを昇圧させて昇圧ガスを生成する昇圧手段と、前記昇圧ガスを溜めておく蓄圧空間と、前記蓄圧空間から前記アーク放電に向けて前記昇圧ガスを導く整流手段とが設けられたガス遮断器において、
   前記アーク放電の熱によって生成される熱排ガスを一時的に貯留させる熱排ガス貯留空間が設けられ、
   前記蓄圧空間を閉塞状態あるいは開放状態とするための開閉自在な開閉部が設けられ、
   前記開閉部は、電流遮断時の前半には閉塞状態となって前記蓄圧空間内への前記熱排ガスの流入を防ぎ、電流遮断時の後半には開放状態となって前記蓄圧空間内の前記昇圧ガスを前記アーク放電に導くように構成されたことを特徴とするガス遮断器。
2. 前記熱排ガス貯留空間には前記熱排ガスを当該熱排ガス貯留空間の外部に逃がす排気穴が形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。
3. 前記密閉容器内の圧力は通常運転時にはいずれの部分においても単一の圧力となるように構成され、
   前記昇圧手段は電流遮断時に機械的な圧縮により前記昇圧ガスを生成するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のガス遮断器。
4. 前記昇圧手段は、可動自在なパッファシリンダと、このパッファシリンダと一体的に設けた可動ピストンと、この可動ピストンに対向して前記パッファシリンダ内部に摺動自在に配置し且つ前記密閉容器内に固定した固定ピストンとから構成され、
   前記熱排ガス貯留空間は、前記可動ピストンに隣接して設け、貯留させた前記熱排ガスの圧力が前記パッファシリンダおよび前記可動ピストンの駆動操作を補助する力として作用するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
5. 前記昇圧手段は、可動自在なパッファシリンダと、このパッファシリンダと一体的に設けた可動ピストンと、この可動ピストンに対向して前記パッファシリンダ内部に摺動自在に配置し且つ前記密閉容器内に固定した固定ピストンとから構成され、
   前記可動ピストンと前記アーク電極は、電流遮断時において互いに連動して移動するものの、両者の移動速度が異なるように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス遮断器。
6. 前記整流手段は前記密閉容器内に固定された絶縁ノズルから構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス遮断器。
7. 前記一対のアーク電極は前記密閉容器内に固定されており、
   前記一対のアーク電極の内側には前記アーク電極より径の小さなトリガー電極が前記アーク電極間を移動自在に配置され、
   前記トリガー電極は前記一対のアーク電極と接触して両アーク電極を短絡することで通電状態を実現し、電流遮断時には当該トリガー電極と一方の前記アーク電極の間にアーク放電が発生し、前記アーク放電は最終的には前記トリガー電極から他方の前記アーク電極に転移するように構成され、
   前記開閉部は、最終的に前記トリガー電極から前記アーク放電が転移される側の前記アーク電極と、前記トリガー電極との接触する部分からなり、前記トリガー電極から前記アーク放電が前記アーク電極に転移された時点で開放状態となり、前記昇圧ガス流通空間から流れる前記昇圧ガスが前記アーク放電の終端部近傍に吹付けられるように構成された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. 前記昇圧手段は、可動自在なパッファシリンダと、このパッファシリンダと一体的に設け絶縁物からなる絶縁パッファシリンダと、この絶縁パッファシリンダ内部に摺動自在に配置し且つ前記密閉容器内に固定した固定ピストンとから構成され、
   前記絶縁パッファシリンダの内部空間は前記固定ピストンにより前記熱排ガス貯留空間と前記蓄圧空間とに分割され、
   前記絶縁パッファシリンダにおいて、前記熱排ガス貯留空間側には当該熱排ガス貯留空間に前記熱排ガスを取り込む流入穴が設けられ、前記蓄圧空間側には前記開閉部が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
9. 前記一対のアーク電極は前記密閉容器内に固定されており、
   前記一対のアーク電極の内側には前記アーク電極より径の小さなトリガー電極が前記アーク電極間を移動自在に配置され、
   前記トリガー電極は前記一対のアーク電極と接触して両アーク電極を短絡することで通電状態を実現し、電流遮断時には当該トリガー電極と一方の前記アーク電極の間にアーク放電が発生し、前記アーク放電は最終的には前記トリガー電極から他方の前記アーク電極に転移するように構成され、
   前記絶縁パッファシリンダの前記開閉部は、最初から前記トリガー電極との間で前記アーク放電が発生する側の前記アーク電極との接触によって閉塞状態にあり、前記トリガー電極から前記アーク放電が前記アーク電極に転移された時点で開放状態となり、前記昇圧ガス流通空間から流れる前記昇圧ガスが前記アーク放電の終端部近傍に吹付けられるように構成されたことを特徴とする請求項８に記載のガス遮断器。
10. 前記昇圧手段には機械的な圧縮により前記昇圧ガスを生成するピストンが設けられ、
    前記ピストンには当該ピストンに圧縮力を作用させる駆動操作機構が接続され、
    前記駆動操作機構は、前記昇圧ガスの圧力により前記ピストンが圧縮方向と反対に逆行しないように、ピストンが動作するストロークのうち少なくとも最終位置において一時的に、前記ピストンの位置を保持するように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のガス遮断器。

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