JPH09213180A

JPH09213180A - ガス遮断器

Info

Publication number: JPH09213180A
Application number: JP1459496A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Mizoguchi; 均溝口; Tadashi Mori; 正森; Takeshi Shinkai; 健新海; Toshikazu Sato; 敏和佐藤; Katsumi Suzuki; 克巳鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】開極動作後半の高い圧力上昇によって生じる
反力を低減し、小さい駆動エネルギーで安定した高い遮
断性能を得る。【解決手段】消弧性のガスが充填された容器内に、固
定接触子部１０と可動接触子部２０が対向配置される。
固定接触子部１０は、固定アーク接触子１を有し、可動
接触子部２０は、操作ロッド３、シリンダ４、可動アー
ク接触子５、ノズル７、およびピストン部を有する。シ
リンダ４の軸方向中央部に、内側に突出する中間小径部
４ａが設けられる。シリンダ４内の内側に固定ピストン
２１が設けられる。固定ピストン２１に固定されたピス
トンパイプ２２の外側に浮動ピストン２３が設けられ
る。浮動ピストン２３は、バネ２４によって前方に付勢
され、固定ピストン２１によって位置規制される。浮動
ピストン２３は、開極動作途中で中間小径部４ａに係合
し、その後はシリンダ４と一体的に動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送電系統や配電系
統を保護するために線路の地絡故障や線間短絡故障など
による電流を遮断するガス遮断器に係り、特に、開極時
の機械的圧縮とアークの熱エネルギーによる昇圧作用と
を併用してシリンダ内の圧力を上昇させ、接触子部間に
発生するアークにガスを吹き付けて電流を遮断するよう
に構成されたパッファ形のガス遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、７２ｋＶ以上の高電圧送電系統の
保護用開閉器として、構造が単純で信頼性が高く、かつ
優れた遮断性能を有するパッファ形のガス遮断器が広く
使用されている。このパッファ形のガス遮断器では、可
動接触子と直結したシリンダによってＳＦ₆ガスなどの
消弧性のガスを圧縮して高圧のガス流を形成しているた
め、その遮断性能はシリンダの圧力上昇特性によって大
きな影響を受けることになる。これに対し、従来から小
さいシリンダと小さい駆動力によって高い圧力上昇を得
る方法が種々試みられている。

【０００３】図１１は、そのような昇圧方法の一つを採
用した従来のガス遮断器の一例を示す図であり、特に、
開極動作途中の状態を示す断面図である。この図１１に
示すように、消弧性のガスが充填された図示していない
容器内には、固定接触子部１０と可動接触子部２０が対
向配置されている。なお、以下には、記載の簡略化の観
点から、可動接触子部２０の位置関係について、固定接
触子部１０側の方向を前方、その反対側を後方と定義し
て説明する。

【０００４】まず、固定接触子部１０は、固定アーク接
触子１とその周囲に配置された固定通電接触子２から構
成されている。一方、可動接触子部２０は、前端部にフ
ランジ部３ａを有する中空の操作ロッド３とこの操作ロ
ッド３の周囲に配置されてフランジ部３ａに連結された
シリンダ４、フランジ部３ａの前方に連結された中空か
つ指状の可動アーク接触子５とその周囲に配置された可
動通電接触子６、可動アーク接触子５を包囲する絶縁性
のノズル７、およびシリンダ４内に挿入された固定ピス
トン８から構成されている。

【０００５】以上のような可動接触子部２０のうち、操
作ロッド３は、図示していない駆動装置によって、その
軸方向に往復動するように構成されており、その後部
に、その中空部と充填ガス雰囲気空間とを連通する複数
の排気孔３ｂを有している。また、可動アーク接触子５
とノズル７との間には、シリンダ４内部の圧縮空間Ｓ₁
で圧縮されたガスを高圧のガス流として固定アーク接触
子１側に導くためのガス流路が形成されている。

【０００６】さらに、固定ピストン８は、円形平板状に
形成されており、その内周面で操作ロッド３の外周面に
対して摺動すると共に、その外周面でシリンダ４の内周
面に対して摺動するように構成されている。この場合、
固定ピストン８は、その後方に一体的に設けられて軸方
向に伸びるパイプ部８ａを有し、このパイプ部８ａによ
って、図示していない容器内に固定されている。そし
て、このように固定された固定ピストン８に対し、操作
ロッド３とシリンダ４が一体的に移動することにより、
シリンダ４と固定ピストン８とが相対移動し、それによ
って、シリンダ４内部に形成される空間Ｓ₁が圧縮され
るようになっている。なお、パイプ部８ａの後部には、
その中空部と充填ガス雰囲気空間とを連通する複数の排
気孔８ｂが設けられている。

【０００７】以上のような構成を有する図１１のガス遮
断器における開極動作について、次に説明する。まず、
開極動作途中の初期状態においては、図１１に示すよう
に、矢印Ｄの方向に操作ロッド３が移動しており、この
操作ロッド３を含む可動部、すなわち、この操作ロッド
３とそれに連結されたシリンダ４、可動アーク接触子
５、可動通電接触子６、およびノズル７が、矢印Ｄの方
向に一体的に移動している。この図１１は、このような
開極動作によって固定アーク接触子１と可動アーク接触
子５が開離した直後の状態を示しており、両アーク接触
子１，５間にはアーク１１が発生している。

【０００８】ここで、図１１は、電流値の大きい瞬時の
状態を示しており、アークの体積は大きくなっている。
このような状態において、アーク１１によって加熱され
た周囲のガスは、大別して３方向の高温のガス流１２
ａ，１２ｂ，１２ｃとなる。ここで、ガス流１２ａは、
固定アーク接触子１に沿ってノズル７外部に流出するガ
ス流である。そして、ガス流１２ｂは、可動アーク接触
子５の中空部から操作ロッド３の中空部内に流入し、排
気孔３ｂを介して充填ガス雰囲気空間に排出されるガス
流である。また、ガス流１２ｃは、可動アーク接触子５
とノズル７との間のガス流路からシリンダ４内部に流入
するガス流である。したがって、シリンダ４内部の空間
Ｓ₁の圧力は、シリンダ４とピストン８との相対移動に
よる機械的な圧縮作用に加えて、このガス流１２ｃによ
って伝達されるアークの熱エネルギーによっても昇圧さ
れることになる。

【０００９】このような開極動作の初期状態から開極が
進むと、シリンダ４内部の空間Ｓ₁の圧力は、遮断する
のに十分な高さまで昇圧される。このように空間Ｓ₁が
十分に昇圧された状態で、ノズル７のスロート部が十分
に開口すると、可動アーク接触子５とノズル７との間の
ガス流路から固定アーク接触子１に向かって流れる高圧
のガス流が発生する。すなわち、前述したガス流１２ｃ
と逆向きのガス流が発生する。その一方で、可動アーク
接触子５の中空部では、開極動作の初期から前述したよ
うなガス流１２ｂが発生しているため、アーク１１は、
このような２方向のガス流によって、相乗的に強力に冷
却されて消弧され、電流遮断が達成される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来のパッファ形のガス遮断器においては、開極
動作の後半にシリンダ４内の圧力上昇が過大になると、
その反力のために開極速度が減速され、圧力が急激に低
下してしまい、その結果、遮断性能が低下してしまう可
能性がある。この点について、図１２を参照して具体的
に説明する。

【００１１】ここで、図１２は、遮断電流と開極ストロ
ーク、およびシリンダ内部の圧力上昇の経時的な関係を
示すグラフである。この図１２の実線Ｘに示すように、
遮断電流のアーク時間が長い場合には、開極終了位置に
達する前に圧力上昇の反力によって開極動作が停止に至
り、さらには逆行することもある。

【００１２】このように、開極動作が停止し、さらには
逆行した場合でも、シリンダ内部のガスは流出している
ため、シリンダ内部の圧力は低下する。そして、このよ
うなシリンダ内部の圧力の低下によって、駆動力が反力
より大きくなれば、可動部には開極方向に加速度が加わ
るが、このような加速度が加わっても、物体の慣性があ
るため、可動部がすぐに動作を開始したり、動作方向を
すぐに逆転することは困難である。一方、このようにガ
スを流出した時点で、シリンダ内部の容積は小さくなっ
ているため、圧縮作用がない状態ではその圧力は急激に
低下する。その結果、図１２に示すように、長いアーク
時間での電流零点の圧力が低下してガスの吹き付けが弱
くなり、遮断性能が低下して必要な遮断アーク時間幅が
得られなくなる場合がある。

【００１３】このような長いアーク時間での圧力低下を
防止する一つの方法は、駆動エネルギーと可動部の質量
を大きくすることである。そうすることにより、図１２
に点線Ｘ´で示すように、可動部の慣性力が大きくなる
ため、開極動作が停止することがなくなり、圧力上昇に
ついても、点線で示すように、電流零点での値は十分に
高く維持され、十分に長い遮断アーク時間幅が得られ
る。しかしながら、このように駆動エネルギーを大きく
するためには、そのような駆動エネルギーに耐え得るだ
けの強度が必要となり、遮断器全体の寸法の大型化につ
ながる。このような遮断器の大型化は、製造と使用の両
方のコストを上昇させてしまうため、好ましくない。

【００１４】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
開極動作の後半の高い圧力上昇による反力を低減するこ
とにより、小さい駆動エネルギーで安定した高い遮断性
能を得ることが可能な、優れたガス遮断器を提供するこ
とである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
目的を達成するために、シリンダ内部に固定と浮動の２
種類のピストンを設け、シリンダ内部の空間を、開極動
作の初期には両方のピストンによって圧縮し、開極動作
の途中からは固定ピストンのみによって圧縮するように
構成することにより、開極動作後半の圧縮断面積を縮小
して可動部の受ける反力を低減し、駆動エネルギーの低
減を可能にするものである。

【００１６】本発明のガス遮断器は、まず、次のような
構成を有することを前提としている。すなわち、ガス遮
断器は、消弧性のガスが充填された容器内に、対向配置
された固定接触子部および可動接触子部を有する。この
うち、固定接触子部は、固定アーク接触子を有する。一
方、可動接触子部は、前記固定接触子部側の方向を前
方、その反対側を後方と定義した場合に、その一部に排
気孔を有する中空の操作ロッドとこの操作ロッドの周囲
に配置されてその前端部で操作ロッドに取り付けられた
シリンダ、このシリンダの前端部の前方に取り付けられ
た中空の可動アーク接触子とそれを包囲する絶縁性のノ
ズル、および前記シリンダ内に挿入されたピストンを有
する。そして、ガス遮断器は、開極動作時には、前記シ
リンダと前記ピストンとの相対移動によりガスを圧縮し
て前記可動アーク接触子と前記ノズルの間を流れる高圧
のガス流を発生させ、この高圧のガス流を両アーク接触
子間に発生するアークに吹き付けて電流を遮断し、開極
動作の後期には、前記アークによって加熱された前記操
作ロッドの中空部内のガスを前記排気孔を介して充填ガ
ス雰囲気空間中に排出するように構成される。

【００１７】請求項１記載の発明は、以上のようなガス
遮断器において、シリンダとピストンおよびその周辺部
分が次のように構成されることを特徴としている。すな
わち、請求項１記載の発明において、シリンダは、その
軸方向中央部に、内側に突出する中間小径部を有し、ピ
ストンは、前記シリンダ内部の内側と外側にそれぞれ設
けられた固定ピストンと浮動ピストンである。このう
ち、固定ピストンは、その後方に固定されて軸方向に伸
びるピストンパイプ部を有する。そして、固定ピストン
は、前記操作ロッドの外径とほぼ等しい内径と、前記シ
リンダの前記中間小径部の内径以下の外径を有し、前記
操作ロッドに対して摺動すると共に、前記シリンダの前
記中間小径部の内側を通過できるように構成される。

【００１８】また、浮動ピストンは、前記シリンダ内部
における前記中間小径部の後方部分の、ピストンパイプ
部の外側に設けられる。さらに、この浮動ピストンを前
方に付勢するバネと、浮動ピストンの前進位置を規制す
る位置規制構造が設けられる。そして、浮動ピストン
は、前記シリンダの前記中間小径部の後方部分の内径と
ほぼ等しい外径を有し、前記シリンダに対して摺動する
と共に、開極動作時には、途中で前記シリンダの前記中
間小径部に係合し、その後は前記シリンダと一体的に動
作するように構成される。

【００１９】以上のような構成を有する請求項１記載の
発明によれば、次のような作用効果が得られる。すなわ
ち、開極動作の初期には、浮動ピストンがバネと位置規
制構造によって所定の前進位置に固定されているため、
操作ロッドとシリンダを含む可動部の動作に伴うシリン
ダとピストンとの相対移動により、シリンダ内部の空間
は、固定ピストンと浮動ピストンの両方によって圧縮さ
れる。この場合、固定ピストンは、シリンダ内部におけ
る中間小径部の前方に形成される第１の空間を直接的に
圧縮し、浮動ピストンは、シリンダの中間小径部との間
に形成される第２の空間を圧縮することで、この第２の
空間から第１の空間にガスを送り込むように作用する。

【００２０】このような開極動作の途中において、浮動
ピストンは、第２の空間内のガスを全て放出し、シリン
ダの中間小径部に係合する。この係合後、浮動ピストン
は、シリンダの中間小径部に押圧され、バネの付勢力に
逆らう形で固定ピストンのピストンパイプ部上を摺動す
るため、シリンダ内部の第１の空間は、固定ピストンの
みによって圧縮されることになる。

【００２１】したがって、開極動作後半の圧縮断面積を
開極動作初期に比べて浮動ピストンの圧縮断面積の分だ
け縮小することができる。その結果、このような圧縮断
面積の縮小分だけ可動部の受ける反力を低減することが
でき、駆動エネルギーを低減することができる。

【００２２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、固定ピストンが次のように構成されること
を特徴としている。すなわち、請求項２記載の発明にお
いて、固定ピストンは、その外周部に、前記シリンダ内
部における前記中間小径部と前記浮動ピストンとの間に
形成される空間と前記中間小径部の前方の空間とを連通
する複数の溝を有する。

【００２３】以上のような構成を有する請求項２記載の
発明によれば、請求項１記載の発明の作用効果に加え
て、さらに次のような作用効果が得られる。すなわち、
遮断器の開極動作は高速であるため、シリンダの中間小
径部に浮動ピストンが当接した際には大きな衝撃力が加
わるが、この衝撃力により、シリンダの中間小径部と浮
動ピストンの間に間隙を生じる可能性がある。この場合
には、この間隙部分に残された高圧のガスによってシリ
ンダの中間小径部と浮動ピストンとの密着性が低下し、
圧縮断面積を縮小できなくなってしまう。

【００２４】これに対して、本発明においては、固定ピ
ストンの外周部に設けた複数の溝によって、シリンダの
中間小径部と浮動ピストンの間の間隙内のガスを確実に
第１の空間に送り込むことができるため、シリンダの中
間小径部と浮動ピストンとの密着性を向上することがで
きる。したがって、圧縮断面積の縮小動作の信頼性を向
上して可動部の受ける反力を確実に低減することがで
き、駆動エネルギーを確実に低減することができる。

【００２５】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、操作ロッドの排気孔が次のように
構成されることを特徴としている。すなわち、請求項３
記載の発明において、前記操作ロッドの前記排気孔は、
開極動作の初期において、前記可動アーク接触子の中空
部および前記操作ロッドの中空部を前記シリンダ内部の
前記固定ピストンおよび前記浮動ピストンによって構成
される圧縮空間と連通し、開極動作の後期において、前
記可動アーク接触子の中空部および前記操作ロッドの中
空部を充填ガス雰囲気空間と連通するように構成され
る。

【００２６】以上のような構成を有する請求項３記載の
発明によれば、請求項１または２記載の発明の作用効果
に加えて、さらに次のような作用効果が得られる。すな
わち、開極動作の初期において、両アーク接触子間で発
生したアークで加熱された高温のガスのうち、可動アー
ク接触子とノズルの間のガス流路を介してシリンダ内に
流入するガス流に加えて、さらに、可動アーク接触子の
中空部から操作ロッドの中空部内に流入するガス流を
も、排気孔を介してシリンダ内に流入させることができ
る。その結果、シリンダ内に伝達されるアークの熱エネ
ルギー量を増大させることができる。したがって、シリ
ンダ内の空間の圧力上昇効率を向上することができ、遮
断性能を向上できる。

【００２７】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか一つに記載の発明において、シリンダが次のよう
に構成されることを特徴としている。すなわち、請求項
４記載の発明において、前記シリンダ内部における前記
中間小径部の後方部分の内径は、前記中間小径部の前方
部分の内径よりも大きくされる。

【００２８】以上のような構成を有する請求項４記載の
発明によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発
明の作用効果に加えて、さらに次のような作用効果が得
られる。すなわち、浮動ピストンとシリンダの中間小径
部との間に形成される第２の空間の容積を大きくするこ
とができるため、開極動作の初期にこの第２の空間から
第１の空間に送り込まれるガス量を増大することができ
る。したがって、第１の空間の圧力上昇効率を向上する
ことができ、遮断性能を向上できる。

【００２９】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか一つに記載の発明において、浮動ピストンの位置
規制構造が次のように構成されることを特徴としてい
る。すなわち、請求項５記載の発明において、前記位置
規制構造は、前記固定ピストンの外周部に設けられた係
止部を有し、この係止部の後方に前記浮動ピストンの内
周部を係止することによってこの浮動ピストンの前進位
置を規制する構造である。

【００３０】以上のような構成を有する請求項５記載の
発明によれば、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発
明の作用効果に加えて、さらに次のような作用効果が得
られる。すなわち、固定ピストンの外周部に設けた係止
部で浮動ピストンの内周部を係止することによって浮動
ピストンの前進位置を規制することができるため、特別
な位置規制用の部材を設ける必要がなく、構成を簡略化
できる。

【００３１】請求項６記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか一つに記載の発明において、浮動ピストンとその
位置規制構造が次のように構成されることを特徴として
いる。すなわち、請求項６記載の発明において、前記浮
動ピストンの内径は、前記シリンダの前記中間小径部の
内径とほぼ等しくされる。この場合、前記位置規制構造
は、前記浮動ピストンの後部に設けられた係合部とその
係止手段とを有し、係止手段で係合部を係止することに
よって、浮動ピストンの前進位置を規制する構造であ
る。

【００３２】以上のような構成を有する請求項６記載の
発明によれば、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発
明の作用効果に加えて、さらに次のような作用効果が得
られる。すなわち、浮動ピストンの内径をシリンダの中
間小径部の内径とほぼ等しくしているため、浮動ピスト
ンがシリンダの中間小径部に係合した後、シリンダ内の
高い圧力が浮動ピストンに作用することがない。その結
果、バネの付勢力を小さくしても、シリンダの中間小径
部と浮動ピストンとの密着性を向上することができる。
したがって、付勢力の小さなバネを使用しながら、しか
も、圧縮断面積の縮小動作の信頼性を向上して可動部の
受ける反力を確実に低減することができ、駆動エネルギ
ーをより効率的に低減することができる。

【００３３】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれか一つに記載の発明において、浮動ピストンが次の
ように構成されることを特徴としている。すなわち、請
求項７記載の発明において、前記浮動ピストンは、前記
シリンダ内部における前記中間小径部とこの浮動ピスト
ンとの間に形成される空間と充填ガス雰囲気空間とを連
通する複数の小径の連通孔を有する。

【００３４】以上のような構成を有する請求項７記載の
発明によれば、請求項１〜６のいずれか一つに記載の発
明の作用効果に加えて、さらに次のような作用効果が得
られる。すなわち、前述したように、シリンダの中間小
径部に浮動ピストンが当接した際の大きな衝撃力によ
り、シリンダの中間小径部と浮動ピストンの間に間隙を
生じる可能性がある。これに対して、本発明において
は、浮動ピストンに設けた複数の小径の連通孔によっ
て、シリンダの中間小径部と浮動ピストンとの間の間隙
内のガスを確実に充填ガス雰囲気中に放出することがで
きるため、シリンダの中間小径部と浮動ピストンとの密
着性を向上することができる。したがって、圧縮断面積
の縮小動作の信頼性を向上して可動部の受ける反力を確
実に低減することができ、駆動エネルギーを確実に低減
することができる。

【００３５】請求項８記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれか一つに記載の発明において、シリンダが次のよう
に構成されることを特徴としている。すなわち、請求項
８記載の発明において、前記シリンダは、その前記中間
小径部の後方部分の内周面に、前記浮動ピストンの厚さ
を越える長さの複数の溝を有する。

【００３６】以上のような構成を有する請求項８記載の
発明によれば、請求項１〜６のいずれか一つに記載の発
明の作用効果に加えて、さらに次のような作用効果が得
られる。すなわち、前述したように、シリンダの中間小
径部に浮動ピストンが当接した際の大きな衝撃力によ
り、シリンダの中間小径部と浮動ピストンの間に間隙を
生じる可能性がある。これに対して、本発明において
は、シリンダに設けた複数の溝によって、シリンダの中
間小径部と浮動ピストンとの間の間隙内のガスを浮動ピ
ストンの外周面に沿って確実に充填ガス雰囲気中に放出
することができるため、シリンダの中間小径部と浮動ピ
ストンとの密着性を向上することができる。したがっ
て、圧縮断面積の縮小動作の信頼性を向上して可動部の
受ける反力を確実に低減することができ、駆動エネルギ
ーを確実に低減することができる。

【００３７】請求項９記載の発明は、請求項７または８
記載の発明において、さらに、シリンダの中間小径部と
浮動ピストンが次のように構成されることを特徴として
いる。すなわち、請求項９記載の発明において、前記シ
リンダの前記中間小径部は、その内周部に、後方に突出
する突起部を有する。そして、前記浮動ピストンにおけ
る前記中間小径部の前記突起部との当接部分に、緩衝材
が取り付けられる。

【００３８】以上のような構成を有する請求項９記載の
発明によれば、請求項７または８記載の発明の作用効果
に加えて、さらに次のような作用効果が得られる。すな
わち、すなわち、前述したように、遮断器の開極動作は
高速であるため、シリンダの中間小径部に浮動ピストン
が当接した際には衝撃力を生じるが、本発明によれば、
開極動作時には、シリンダの中間小径部に設けた突起部
が浮動ピストンに設けた緩衝材に当接するため、この緩
衝材によって衝撃力を低減し、浮動ピストンとシリンダ
の中間小径部との密着性を向上することができる。この
場合、シリンダの中間小径部における突起部の外周側
の、浮動ピストンとの間には、微小の間隙が発生する
が、この微小の間隙内に残る高圧のガスは、浮動ピスト
ンの連通孔やシリンダの溝によって確実に充填ガス雰囲
気中に放出することができるため、この点からも、シリ
ンダの中間小径部と浮動ピストンとの密着性を向上する
ことができる。したがって、請求項７または８記載の発
明に比べて、圧縮断面積の縮小動作の信頼性をより向上
して可動部の受ける反力をより確実に低減することがで
き、駆動エネルギーをより確実に低減することができ
る。

【００３９】請求項１０記載の発明は、請求項１〜８の
いずれか一つに記載の発明において、浮動ピストンとシ
リンダの中間小径部が次のように構成されることを特徴
としている。すなわち、請求項１０記載の発明におい
て、前記浮動ピストンと前記シリンダの前記中間小径部
との当接部分の中から選択された部分に、緩衝材が取り
付けられる。

【００４０】以上のような構成を有する請求項１０記載
の発明によれば、請求項１〜８のいずれか一つに記載の
発明の作用効果に加えて、さらに次のような作用効果が
得られる。すなわち、前述したように、遮断器の開極動
作は高速であるため、シリンダの中間小径部に浮動ピス
トンが当接した際には衝撃力を生じるが、本発明によれ
ば、この当接部分に緩衝材を取り付けているため、衝撃
力を低減することができる。その結果、衝撃力に起因し
てシリンダの中間小径部と浮動ピストンの間に生じる間
隙の発生を防止できるため、シリンダの中間小径部と浮
動ピストンとの密着性を向上することができる。したが
って、圧縮断面積の縮小動作の信頼性を向上して可動部
の受ける反力を確実に低減することができ、駆動エネル
ギーを確実に低減することができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下には、本発明によるガス遮断
器の複数の実施の形態について、図１〜図１０を参照し
て具体的に説明する。なお、以下の説明においては、請
求項１に記載した可動接触子部の方向に関する定義に従
い、可動接触子部２０の固定接触子部１０側の方向を前
方、その反対側を後方として説明する。

【００４２】［１．第１の実施の形態］［１−１．構成］図１および図２は、本発明によるガス
遮断器の第１の実施の形態として、特に、請求項１〜
３，５に記載の各発明を適用したガス遮断器の一つの実
施の形態を示す図である。ここで、図１の（Ａ）は閉極
状態を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ矢視図である。
また、図２の（Ａ）〜（Ｃ）は、開極動作の初期、中
期、および後期の状態を段階的に示す断面図である。

【００４３】図１の（Ａ）に示すように、消弧性のガス
が充填された図示していない容器内には、固定接触子部
１０と可動接触子部２０が対向配置されている。このう
ち、固定接触子部１０は、固定アーク接触子１とその周
囲に配置された固定通電接触子２から構成されている。
一方、可動接触子部２０は、前端部にフランジ部３ａを
有する中空の操作ロッド３とこの操作ロッド３の周囲に
配置されてフランジ部３ａに連結されたシリンダ４、フ
ランジ部３ａの前方に連結された中空かつ指状の可動ア
ーク接触子５とその周囲に配置された可動通電接触子
６、可動アーク接触子５を包囲する絶縁性のノズル７、
およびシリンダ４内に挿入されたピストン部から構成さ
れている。

【００４４】この可動接触子部２０においては、本発明
に従い、シリンダ４の軸方向中央部に、内側に突出する
中間小径部４ａが設けられると共に、ピストン部が、固
定ピストン２１、ピストンパイプ２２、浮動ピストン２
３、およびバネ２４から構成されている。

【００４５】すなわち、シリンダ４内部における操作ロ
ッド３の周囲の空間の内側部分には、円形平板状の固定
ピストン２１が挿入され、この固定ピストン２１は、そ
の後方に固定された軸方向に伸びるピストンパイプ２２
によって、図示していない容器内に固定されている。こ
のように、固定ピストン２１とピストンパイプ２２が別
部材として設けられているのは、後述するように、固定
ピストン２１の外周の突起部２１ｂによって浮動ピスト
ン２３の内周部を係止する関係から、ピストンパイプ２
２の外周に浮動ピストン２３を装着するための製作上の
理由による。

【００４６】ここで、固定ピストン２１の内径は、操作
ロッド３の外径ｄｒとほぼ等しくされ、固定ピストン２
１の外径は、シリンダ４の中間小径部４ａの内径以下に
設定されている。すなわち、固定ピストン２１は、その
内周面で操作ロッド３の外周面に対して摺動すると共
に、その外周部が中間小径部４ａに衝突することなくそ
の内側を円滑に通過できるように構成されている。ま
た、ピストンパイプ２２の外径は、固定ピストン２１の
外径よりも小さくされており、したがって、シリンダ４
の中間小径部４ａの内径よりも小さくされている。

【００４７】そして、ピストンパイプ２２の外側には、
浮動ピストン２３が配置されている。ここで、浮動ピス
トン２３の内径は、ピストンパイプ２２の外径とほぼ等
しくされ、浮動ピストン２３の外径は、シリンダ４の中
間小径部４ａの後方部分の内径とほぼ等しくされてい
る。すなわち、浮動ピストン２３は、その内周面でピス
トンパイプ２２の外周面に対して摺動すると共に、その
外周面でシリンダ４の内周面に対して摺動するように構
成されている。

【００４８】この場合、この浮動ピストン２３は、ピス
トンパイプ２２との間に設けられたバネ２４によって前
方に付勢されると共に、固定ピストン２１によって前進
位置を規制されるようになっている。すなわち、図１の
（Ｂ）に示すように、固定ピストン２１の外周部には、
複数の溝２１ａが設けられている。そして、この複数の
溝２１ａの加工によって、隣接する溝２１ａの間には、
突起部（係止部）２１ｂが形成されており、浮動ピスト
ン２３は、この突起部２１ｂの後方に係止されるように
なっている。

【００４９】また、固定ピストン２１の溝２１ａは、図
１の（Ａ）に示すように、シリンダ４内部における中間
小径部４ａの前方に形成される第１の空間Ｓ₁と中間小
径部４ａと浮動ピストン２３との間に形成される第２の
空間Ｓ₂とを連通するために設けられている。したがっ
て、固定ピストン２１の実質的な圧縮面は、この溝２１
ａの内側部分となるが、このような固定ピストン２１の
圧縮面の外径は、ピストンパイプ２２の外径と等しくさ
れている。

【００５０】さらに、図１の（Ａ）に示す閉極状態にお
いて、シリンダ４の中間小径部４ａと浮動ピストン２３
とは、予め設定された距離Ｌｃ₁を保持している。な
お、ピストンパイプ２２の後部には、その中空部と充填
ガス雰囲気空間とを連通する複数の排気孔２２ａが設け
られている。

【００５１】一方、操作ロッド３は、図示していない駆
動装置によって、その軸方向に往復動するように構成さ
れているが、その排気孔３ｂは、図１１の従来例よりも
前方に設けられている。すなわち、操作ロッド３の複数
の排気孔３ｂは、シリンダ４の中間小径部４ａよりも前
方部分に配置されており、図１の（Ａ）に示す閉極状態
において、可動アーク接触子５の中空部および操作ロッ
ド３の中空部をシリンダ４内の第１の空間Ｓ₁と連通す
るようになっている。また、この操作ロッド３の排気孔
３ｂは、図２の（Ｃ）に示す開極動作の後期において、
可動アーク接触子５の中空部および操作ロッド３の中空
部を、ピストンパイプ２２の中空部と連通し、それによ
って、ピストンパイプ２２の排気孔２２ａを介して充填
ガス雰囲気空間と連通するようになっている。

【００５２】さらに、操作ロッド３の複数の排気孔３ｂ
の直後には、ガス流閉止部材３ｃが設けられている。こ
のガス流閉止部材３ｃは、操作ロッド３の中空部の前方
で発生したガス流の後方への流路を遮断し、排気孔３ｂ
からのガス流の排出をガイドするために設けられてい
る。なお、これらの操作ロッド３、シリンダ４、および
ピストン部分以外については、図１１に示した従来例と
同様に構成されている。

【００５３】［１−２．作用］以上のような構成を有す
る第１の実施の形態の作用は次の通りである。まず、図
１に示すような閉極状態において、電流は固定接触子部
１０の固定通電接触子２から可動接触子部２０の可動通
電接触子６に流れている。このような閉極状態で、図示
していない駆動装置からの開極駆動力が矢印Ｄの方向に
作用し、操作ロッド３がこの矢印Ｄの方向に移動する
と、この操作ロッド３を含む可動部、すなわち、この操
作ロッド３とそれに連結されたシリンダ４、可動アーク
接触子５、可動通電接触子６、およびノズル７が、矢印
Ｄの方向に一体的に移動する。このような矢印Ｄの方向
への移動により、最初に固定通電接触子２と可動通電接
触子６とが開離し、遅れて固定アーク接触子１と可動ア
ーク接触子５が開離する。その結果、固定アーク接触子
１と可動アーク接触子５との間にアーク１１が発生す
る。

【００５４】この場合、シリンダ４内のガスは、固定ピ
ストン２１と浮動ピストン２３の両方により、シリンダ
４の内径ｄｃ₁と操作ロッドの外径ｄｒとの差による断
面積、すなわち、π（ｄｃ₁ ²−ｄｒ²）／４の断面積
で圧縮され、シリンダ４内の圧縮空間の容積は、断面積
×移動距離だけ減少する。

【００５５】そして、このような開極動作の移動距離が
シリンダ４の中間小径部４ａと浮動ピストン２３との間
の閉極状態における距離Ｌｃ₁となると、図２の（Ａ）
に示すように、シリンダ４の中間小径部４ａが浮動ピス
トン２３に当接する。その後、さらに矢印Ｄの方向に開
極動作が進むと、図２の（Ｂ）に示すように、浮動ピス
トン２３は、シリンダ４の中間小径部４ａに押圧され、
バネ２４を圧縮しながらシリンダ４と一体的に動作す
る。したがって、固定ピストン２１の実質的な圧縮面の
外径（＝ピストンパイプ２２の外径）をｄｐとした場合
に、図２の（Ａ）の状態以後におけるシリンダ４内の圧
縮断面積は、π（ｄｐ²−ｄｒ²）／４となり、開極動
作初期の圧縮断面積より縮小される。

【００５６】ところで、このように圧縮断面積を確実に
縮小するためには、シリンダ４の中間小径部４ａと浮動
ピストン２３との間の密着性が不可欠であるが、前述し
たように、シリンダ４の中間小径部４ａと浮動ピストン
２３との間には、当接時の衝撃力により間隙を生じる可
能性がある。これに対し、本実施の形態においては、固
定ピストン２１の外周部に複数の溝２１ａを設けている
ため、この溝２１ａによって、シリンダ４の中間小径部
４ａと浮動ピストン２３との間の第２の空間Ｓ₂内のガ
スを、中間小径部４ａの前方の第１の空間Ｓ₁内に確実
に送り込むことができるため、浮動ピストン２３とシリ
ンダ４の中間小径部４ａとの間の密着性を向上すること
ができる。

【００５７】一方、図２の（Ａ）の状態から図２の
（Ｂ）の状態に達する時点で、電流値が大きい場合には
アーク１１が大きく広がり、このアーク１１によって加
熱された周囲のガスは、大別して３方向の高温のガス流
１２ａ，１２ｂ，１２ｃとなる。このうち、ガス流１２
ａは、固定アーク接触子１に沿ってノズル７外部に流出
するが、ガス流１２ｂとガス流１２ｃは、共に、シリン
ダ４内の第１の空間Ｓ₁内に流入する。すなわち、ガス
流１２ｂは、可動アーク接触子５の中空部から操作ロッ
ド３の中空部内に流入し、排気孔３ｂを介してシリンダ
４内の第１の空間Ｓ₁内に流入し、ガス流１２ｃは、可
動アーク接触子５とノズル７との間のガス流路からシリ
ンダ４内の第１の空間Ｓ₁内に流入する。

【００５８】したがって、シリンダ４内部の空間Ｓ₁の
圧力は、固定ピストン２１および浮動ピストン２３（こ
の時点では固定ピストン２１のみ）による機械的圧縮に
加えて、このようなガス流１２ｂ，１２ｃによって伝達
されるアークの熱エネルギーによっても十分に昇圧され
ることになる。そのため、図２の（Ｂ）の状態の付近で
は、シリンダ４内の圧力上昇値は極めて高くなる。

【００５９】その後、さらに開極が進み、図２の（Ｃ）
に示すように、ノズル７のスロート部が十分に開口する
と、可動アーク接触子５とノズル７との間のガス流路か
ら固定アーク接触子１と可動アーク接触子５との間のア
ーク１１に向かって流れる高圧のガス流１３が発生す
る。この高圧のガス流１３は、固定アーク接触子１に沿
ってノズル７外部に流出するガス流１３ａと、可動アー
ク接触子５の中空部から操作ロッド３の中空部内に流入
するガス流１３ｂとに分かれ、アーク１１を強力に冷却
する。

【００６０】なお、このような図２の（Ｃ）に示す時点
では、操作ロッド３の排気孔３が固定ピストン２１の後
方に移動し、ピストンパイプ２２の中空部と連通するた
め、ガス流１３ｂは、操作ロッド３の排気孔３ａからピ
ストンパイプ２２の中空部とその排気孔２２ａを介し
て、充填ガス雰囲気空間中に排出される。

【００６１】［１−３．効果］前述したように、第１の
実施の形態においては、図２の（Ａ）に示した位置以
後、シリンダ４内の圧縮断面積は初期の値より縮小され
る。そのため、図２の（Ａ）に示した位置以後の開極動
作後半においては、圧力上昇値を高くしながらしかも可
動部の受ける反力を低減することができる。このように
開極動作後半の反力を低減できるため、駆動エネルギー
を低減しても、開極動作後半の減速度を低減でき、可動
部は、図２の（Ｃ）に示すように操作ロッド３の端板３
ａと固定ピストン２１との距離がＬｏ₁となる最終位置
まで無負荷開極に近い速度で動作する。その結果、駆動
エネルギーを低減しても、シリンダ４内の圧力上昇値を
長い時間に亘って高く維持することができる。したがっ
て、本実施の形態によれば、小さい駆動エネルギーで安
定した高い遮断性能を得ることができる。

【００６２】［２．第２の実施の形態］［２−１．構成］図３は、本発明によるガス遮断器の第
２の実施の形態として、特に、請求項１〜５に記載の各
発明を適用したガス遮断器の一つの実施の形態を示す図
であり、閉極状態を示す断面図である。この第２の実施
の形態においては、シリンダ４の中間小径部４ａの後方
部分の内径ｄｃ₁が前方部分の内径ｄｃ₂よりも大きく
されている。なお、このシリンダ４以外の部分について
は、前記第１の実施の形態と全く同様に構成されてい
る。

【００６３】［２−２．作用・効果］以上のような構成
を有する第２の実施の形態においては、シリンダ４の中
間小径部４ａと浮動ピストン２３との間に形成される第
２の空間Ｓ₂の容積を大きくすることができるため、開
極動作の初期にこの第２の空間Ｓ₂から中間小径部４ａ
よりも前方の第１の空間Ｓ₁内に送り込まれるガス量を
増大することができる。したがって、シリンダ４内の第
１の空間Ｓ₁内の圧力上昇効率を向上することができ、
前記第１の実施の形態と同様に、小さい駆動エネルギー
で安定した高い遮断性能を得ることができる。

【００６４】［３．第３の実施の形態］［３−１．構成］図４は、本発明によるガス遮断器の第
３の実施の形態として、特に、請求項１，２，５に記載
の各発明を適用したガス遮断器の一つの実施の形態を示
す図であり、閉極状態を示す断面図である。この第３の
実施の形態においては、操作ロッド３の複数の排気孔３
ａが、固定ピストン２１よりも後方に設けられており、
閉極状態からすでに、可動アーク接触子５の中空部およ
び操作ロッド３の中空部をピストンパイプ２２の中空部
と連通し、それによって、ピストンパイプ２２の排気孔
２２ａを介して充填ガス雰囲気空間と連通するようにな
っている。そして、操作ロッド３の複数の排気孔３ｂの
直後に、ガス流閉止部材３ｃが設けられている。なお、
この操作ロッド３の排気孔３ｂとガス流閉止部材３ｃ以
外の部分については、前記第１の実施の形態と全く同様
に構成されている。

【００６５】［３−２．作用・効果］以上のような構成
を有する第３の実施の形態においては、可動アーク接触
子５の中空部から操作ロッド３の中空部に流れるガス流
が、シリンダ４内の圧縮空間には流入せず、開極動作の
最初から充填ガス雰囲気中に排出される。そのため、こ
のガス流をシリンダ４内の第１の空間Ｓ₁内に送り込ん
でいた第１の実施の形態に比べ、このシリンダ４内の第
１の空間Ｓ₁の圧力上昇は、第１の実施の形態より低く
なる。しかしながら、開極動作の途中から、ガスの圧縮
断面積を縮小する作用とその効果については、前記第１
の実施の形態と同様である。したがって、本実施の形態
によれば、図１１の従来例に比べて、格段に小さい駆動
エネルギーで安定した高い遮断性能を得ることができ
る。

【００６６】［４．第４の実施の形態］［４−１．構成］図５は、本発明によるガス遮断器の第
４の実施の形態として、特に、請求項１〜３，６に記載
の各発明を適用したガス遮断器の一つの実施の形態を示
す図である。ここで、図５の（Ａ）は閉極状態を示す断
面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ矢視図である。

【００６７】図５の（Ａ）に示すように、この第４の実
施の形態において、固定ピストン８は、その後方に一体
的に設けられて軸方向に伸びるパイプ部８ａを有してお
り、固定ピストン８の外径とパイプ部８ａの外径は等し
くされている。さらに、浮動ピストン２３の内径は、シ
リンダ４の中間小径部４ａの内径とほぼ等しくされてお
り、これらの内径と、固定ピストン８およびパイプ部８
ａの外径とはほぼ等しくされている。すなわち、本実施
の形態においては、このように固定ピストン８の外径が
浮動ピストン２３の内径とほぼ等しくされていることか
ら、固定ピストン８の外周にそのまま浮動ピストン２３
を装着することが可能であり、固定ピストン８とパイプ
部８ａとを別部材に分ける必要がないため、両者が一体
的に設けられているのである。

【００６８】そして、固定ピストン８のパイプ部８ａの
後部には、複数の排気孔８ｂが設けられており、また、
図５の（Ｂ）に示すように、固定ピストン８の外周部の
前方の角部には、複数の溝８ｃが設けられている。この
複数の溝８ｃは、第１の実施の形態における固定ピスト
ン２１の溝２１ａと同様に、シリンダ４内部における中
間小径部４ａの前方に形成される第１の空間Ｓ₁と中間
小径部４ａと浮動ピストン２３との間に形成される第２
の空間Ｓ₂とを連通するために設けられている。

【００６９】一方、図５の（Ａ）に示すように、浮動ピ
ストン２３も、その後方に一体的に設けられて軸方向に
伸びるパイプ部２３ａを有している。そして、このパイ
プ部２３ａの後端部には、停止板（係合部）２５が取り
付けられると共に、浮動ピストン２３を付勢するバネ２
４の一端を固定するバネ台２６が設けられている。この
バネ台２６は、停止板２５を係止して浮動ピストン２３
の前進位置を規制するように構成されており、本発明の
係止手段に相当する。また、このバネ台２６の後部に
は、複数の排気孔２６ａが設けられている。なお、以上
のようなピストン部分周辺以外の部分については、前記
第１の実施の形態と全く同様に構成されている。

【００７０】［４−２．作用・効果］以上のような構成
を有する第４の実施の形態においては、浮動ピストン２
３の内径とシリンダ４の中間小径部４ａとの内径がほぼ
等しくされているため、浮動ピストン２３がシリンダ４
の中間小径部４ａに当接した後、シリンダ４内の高い圧
力が浮動ピストン２３に作用することがなく、浮動ピス
トン２３とシリンダ４の中間小径部４ａとの密着性を向
上することができる。

【００７１】すなわち、前記第１の実施の形態において
は、浮動ピストン２３の内径がシリンダ４の中間小径部
４ａの内径よりも小さくされており、浮動ピストン２３
の内周部がシリンダ４の中間小径部４ａの内周面よりも
内側に突出している。したがって、前記第１の実施の形
態において、浮動ピストン２３がシリンダ４の中間小径
部４ａに押圧されて移動する際、浮動ピストン２３に
は、このようなシリンダ４の中間小径部４ａの内径ｄｃ
₃と浮動ピストン２３の内径（＝固定ピストン２１の実
質的な圧縮面の外径ｄｐ）との差に応じた断面積：π
（ｄｃ₃ ²−ｄｐ²）／４に対して、シリンダ４内の第
１の空間Ｓ₁の圧力上昇による力が作用し、浮動ピスト
ン２３が後方に押圧される。したがって、このような浮
動ピストン２３に加わる力を考慮して、バネ２４の付勢
力を十分に強くしておかないと、浮動ピストン２３がシ
リンダ４の中間小径部４ａから離れてしまう可能性があ
る。

【００７２】これに対して、本実施の形態においては、
シリンダ４の中間小径部４ａの内径ｄｃ₃と浮動ピスト
ン２３の内径が等しくされている。その結果、シリンダ
４の中間小径部４ａが浮動ピストン２３に当接した後
に、この浮動ピストン２３に対して、シリンダ４内の第
１の空間Ｓ₁の圧力上昇による力が作用することはない
ため、バネ２４の付勢力を小さくしても、浮動ピストン
２３をシリンダ４の中間小径部４ａに安定に密着して動
作させることができる。

【００７３】したがって、本実施の形態によれば、第１
の実施の形態と同様の作用・効果が得られることに加え
て、特に、付勢力の小さなバネ２４を使用しながら、し
かも、圧縮断面積の縮小動作の信頼性を向上して可動部
の受ける反力を確実に低減し、駆動エネルギーをより効
率的に低減することができるため、第１の実施の形態に
比べてより小さい駆動エネルギーでより安定した高い遮
断性能を得ることができる。

【００７４】［５．第５の実施の形態］［５−１．構成］図６は、本発明によるガス遮断器の第
５の実施の形態として、特に、請求項１〜３，５，７に
記載の各発明を適用したガス遮断器の一つの実施の形態
を示す図であり、閉極状態を示す断面図である。この第
５の実施の形態においては、浮動ピストン２３に、複数
の小径の連通孔２３ｂが設けられている。この浮動ピス
トン２３の複数の小径の連通孔２３ｂは、シリンダ４の
中間小径部４ａとこの浮動ピストン２３との間に形成さ
れる第２の空間Ｓ₂と充填ガス雰囲気空間とを連通する
ために設けられている。なお、この浮動ピストン２３以
外の部分については、前記第１の実施の形態と全く同様
に構成されている。

【００７５】［５−２．作用・効果］以上のような構成
を有する第５の実施の形態においては、浮動ピストン２
３に設けた複数の小径の連通孔２３ｂによって、シリン
ダ４の中間小径部４ａと浮動ピストン２３との間の第２
の空間Ｓ₂内のガスを、充填ガス雰囲気空間中に確実に
排出することができるため、浮動ピストン２３とシリン
ダ４の中間小径部４ａとの間の密着性をより向上するこ
とができる。

【００７６】すなわち、前述したように、シリンダ４の
中間小径部４ａと浮動ピストン２３との間には、当接時
の衝撃力によって間隙（第２の空間Ｓ₂）を生じる場合
があるが、この第２の空間Ｓ₂中のガスを固定ピストン
２１の外周部の溝２１ａのみによって排出しようとする
と、排出先である第１の空間Ｓ₁の圧力が高いため、排
出に時間を要したり、あるいは十分に排出できない可能
性がある。これに対して、本実施の形態においては、浮
動ピストン２３に設けた複数の小径の連通孔２３ｂによ
って、第２の空間Ｓ₂中のガスを、圧力の低い充填ガス
雰囲気空間中に短時間に確実に排出できる。そのため、
前記第１の実施の形態に比べて、浮動ピストン２３とシ
リンダ４の中間小径部４ａとの間の密着性を一層向上す
ることができる。

【００７７】したがって、本実施の形態によれば、第１
の実施の形態と同様の作用・効果が得られることに加え
て、特に、圧縮断面積の縮小動作の信頼性を向上して可
動部の受ける反力を確実に低減することができるため、
より安定した高い遮断性能を得ることができる。

【００７８】［６．第６の実施の形態］［６−１．構成］図７は、本発明によるガス遮断器の第
６の実施の形態として、特に、請求項１〜３，５，８に
記載の各発明を適用したガス遮断器の一つの実施の形態
を示す図である。ここで、図７の（Ａ）は閉極状態を示
す断面図、（Ｂ）は開極動作の初期の状態を示す断面
図、（Ｃ）は（Ａ）のＺ矢視図である。この第６の実施
の形態においては、シリンダ４の中間小径部４ａの後方
部分の内周面に、浮動ピストン２３の厚さを越える長さ
の複数の溝４ｂが設けられている。なお、このシリンダ
４の溝４ｂ以外の部分については、前記第１の実施の形
態と全く同様に構成されている。

【００７９】［６−２．作用・効果］以上のような構成
を有する第６の実施の形態においては、シリンダ４の中
間小径部４ａの後方部分に設けた複数の溝４ｂによっ
て、シリンダ４の中間小径部４ａと浮動ピストン２３と
の間の第２の空間Ｓ₂内のガスを、充填ガス雰囲気空間
中に確実に排出することができるため、浮動ピストン２
３とシリンダ４の中間小径部４ａとの間の密着性をより
向上することができる。

【００８０】すなわち、前述したように、シリンダ４の
中間小径部４ａと浮動ピストン２３との間には、当接時
の衝撃力によって間隙（第２の空間Ｓ₂）を生じた場合
に、本実施の形態においては、シリンダ４の中間小径部
４ａの後方部分に設けた複数の溝４ｂによって、第２の
空間Ｓ₂中のガスを、圧力の低い充填ガス雰囲気空間中
に短時間に確実に排出できる。そのため、前記第５の実
施の形態と同様に、前記第１の実施の形態に比べて、浮
動ピストン２３とシリンダ４の中間小径部４ａとの間の
密着性を一層向上することができる。

【００８１】したがって、本実施の形態によれば、前記
第５の実施の形態と同様に、圧縮断面積の縮小動作の信
頼性を向上して可動部の受ける反力を確実に低減するこ
とができるため、第１の実施の形態に比べてより安定し
た高い遮断性能を得ることができる。

【００８２】［７．第７の実施の形態］［７−１．構成］図８は、本発明によるガス遮断器の第
７の実施の形態として、特に、請求項１〜３，５，１０
に記載の各発明を適用したガス遮断器の一つの実施の形
態を示す図であり、浮動ピストンを示す構成図である。
この第７の実施の形態においては、浮動ピストン２３の
シリンダ４の中間小径部４ａとの当接部分に、緩衝材２
３ｃが設けられている。なお、図示していないが、この
浮動ピストン２３以外の部分については、前記第１の実
施の形態と全く同様に構成されている。

【００８３】［７−２．作用・効果］以上のような構成
を有する第７の実施の形態においては、浮動ピストン２
３の当接部分に設けた緩衝材２３ｃによって、シリンダ
４の中間小径部４ａと浮動ピストン２３とが当接する際
の衝撃力を低減することができる。その結果、衝撃力に
起因してシリンダ４の中間小径部４ａと浮動ピストン２
３の間に生じる間隙の発生を防止できるため、シリンダ
４の中間小径部４ａと浮動ピストン２３との密着性を向
上することができる。

【００８４】したがって、本実施の形態によれば、前記
第５、第６の実施の形態と同様に、圧縮断面積の縮小動
作の信頼性を向上して可動部の受ける反力を確実に低減
することができるため、第１の実施の形態に比べてより
安定した高い遮断性能を得ることができる。

【００８５】［８．第８の実施の形態］［８−１．構成］図９は、本発明によるガス遮断器の第
８の実施の形態として、特に、請求項１〜３，５，８〜
１０に記載の各発明を適用したガス遮断器の一つの実施
の形態を示す図であり、前記第６の実施の形態の変形例
に相当する。ここで、図９の（Ａ）は閉極状態を示す断
面図、（Ｂ）は開極動作の初期の状態を示す断面図であ
る。この第８の実施の形態においては、まず、前記第６
の実施の形態と同様に、シリンダ４の中間小径部４ａの
後方部分の内周面に、浮動ピストン２３の厚さを越える
長さの複数の溝４ｂが設けられている。さらに、本実施
の形態においては、シリンダ４の中間小径部４ａの内周
部に、後方に突出する突起部４ｃが設けられると共に、
浮動ピストン２３におけるこの中間小径部４ａの突起部
４ｃとの当接部分には緩衝材２３ｄが設けられている。
なお、他の部分については、前記第１の実施の形態と全
く同様に構成されている。

【００８６】［８−２．作用・効果］以上のような構成
を有する第８の実施の形態において、開極動作時には、
シリンダ４の中間小径部４ａの突起部４ｃが浮動ピスト
ン２３に設けた緩衝材２３ｄに当接するため、前記第７
の実施の形態と同様に、この緩衝材２３ｄによって衝撃
力を低減し、浮動ピストン２３とシリンダ４の中間小径
部４ａとの間の密着性を向上することができる。この場
合、本実施の形態においては、シリンダ４の中間小径部
４ａの内周部に設けた突起部４ｃのみが浮動ピストン２
３との当接部分となるため、中間小径部４ａの突起部４
ｃの外周側の部分と浮動ピストン２３との間には、微小
の間隙Ｌｓが生じる。この微小の間隙Ｌｓ内に残る高圧
のガスは、前記第６の実施の形態と同様に、シリンダ４
の溝４ｂによって速やかに充填ガス雰囲気空間中に排出
されるため、浮動ピストン２３とシリンダ４の中間小径
部４ａとの間の密着性が確保される。

【００８７】したがって、本実施の形態によれば、浮動
ピストン２３に設けた緩衝材２３ｄによる衝撃力の低減
と、シリンダ４の溝４ｂによるガスの排出作用との相乗
効果によって、前記第５、第６、第７の実施の形態より
もさらに、圧縮断面積の縮小動作の信頼性を向上して可
動部の受ける反力を確実に低減することができるため、
より安定した高い遮断性能を得ることができる。

【００８８】［９．第９の実施の形態］［９−１．構成］図１０は、本発明によるガス遮断器の
第９の実施の形態として、特に、請求項１〜３，５，
７，９，１０に記載の各発明を適用したガス遮断器の一
つの実施の形態を示す図であり、前記第５の実施の形態
および前記第８の実施の形態の変形例に相当する。ここ
で、図１０の（Ａ）は閉極状態を示す断面図、（Ｂ）は
開極動作の初期の状態を示す断面図である。この第９の
実施の形態においては、まず、前記第５の実施の形態と
同様に、浮動ピストン２３に、シリンダ４の中間小径部
４ａとこの浮動ピストン２３との間に形成される第２の
空間Ｓ₂と充填ガス雰囲気空間とを連通する複数の小径
の連通孔２３ｂが設けられている。さらに、本実施の形
態においては、前記第８の実施の形態と同様に、シリン
ダ４の中間小径部４ａの内周部に、後方に突出する突起
部４ｃが設けられると共に、浮動ピストン２３における
この中間小径部４ａの突起部４ｃとの当接部分には緩衝
材２３ｄが設けられている。なお、他の部分について
は、前記第１の実施の形態と全く同様に構成されてい
る。

【００８９】［９−２．作用・効果］以上のような構成
を有する第９の実施の形態において、開極動作時には、
シリンダ４の中間小径部４ａの突起部４ｃが浮動ピスト
ン２３に設けた緩衝材２３ｄに当接するため、前記第８
の実施の形態と同様に、この緩衝材２３ｄによって衝撃
力を低減し、浮動ピストン２３とシリンダ４の中間小径
部４ａとの間の密着性を向上することができる。この場
合、本実施の形態においては、第８の実施の形態と同様
に、中間小径部４ａの突起部４ｃの外周側の部分と浮動
ピストン２３との間に微小の間隙Ｌｓが生じる。この微
小の間隙Ｌｓ内に残る高圧のガスは、前記第５の実施の
形態と同様に、浮動ピストン２３の小径の貫通孔２３ｂ
によって速やかに充填ガス雰囲気空間中に排出されるた
め、浮動ピストン２３とシリンダ４の中間小径部４ａと
の間の密着性が確保される。

【００９０】したがって、本実施の形態によれば、浮動
ピストン２３に設けた緩衝材２３ｄによる衝撃力の低減
と、浮動ピストン２３の貫通孔２３ｂによるガスの排出
作用との相乗効果によって、前記第８の実施の形態と同
様に、圧縮断面積の縮小動作の信頼性を向上して可動部
の受ける反力を確実に低減することができるため、前記
第５、第６、第７の実施の形態に比べてより安定した高
い遮断性能を得ることができる。

【００９１】［１０．他の実施の形態］なお、本発明は
前記各実施の形態に限定されるものではなく、他にも多
種多様な形態を実施可能である。例えば、前記各実施の
形態の中の複数の形態を適宜組み合わせることも可能で
ある。また、固定ピストンと浮動ピストンの具体的な構
成は、シリンダ内の断面積に対するピストンの圧縮断面
積の比率を含め、適宜選択可能である。さらに、各部に
設ける排気孔や連通孔、溝などの数や形状、寸法などは
自由に設計可能である。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリンダ内部に固定と浮動の２種類のピストンを設け、
シリンダ内部の空間を、開極動作の初期には両方のピス
トンによって圧縮し、開極動作の途中からは固定ピスト
ンのみによって圧縮するように構成することにより、開
極動作の後半の高い圧力上昇による反力を従来に比べて
低減することができるため、小さい駆動エネルギーで安
定した高い遮断性能を得ることが可能な、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】本発明による第１の実施の形態のガス遮断器を
示す図であり、（Ａ）は閉極状態を示す断面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＺ矢視図。

【図２】図１のガス遮断器の開極動作の状態を段階的に
示す図であり、（Ａ）は開極動作の初期の状態を示す断
面図、（Ｂ）は開極動作の中期の状態を示す断面図、
（Ｃ）は開極動作の後期の状態を示す断面図。

【図３】本発明による第２の実施の形態のガス遮断器の
閉極状態を示す断面図。

【図４】本発明による第３の実施の形態のガス遮断器の
閉極状態を示す断面図。

【図５】本発明による第４の実施の形態のガス遮断器を
示す図であり、（Ａ）は閉極状態を示す断面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＺ矢視図。

【図６】本発明による第５の実施の形態のガス遮断器の
閉極状態を示す断面図。

【図７】本発明による第６の実施の形態のガス遮断器を
示す図であり、（Ａ）は閉極状態を示す断面図、（Ｂ）
は開極動作の初期の状態を示す断面図、（Ｃ）は（Ａ）
のＺ矢視図。

【図８】本発明による第７の実施の形態のガス遮断器に
おいて、特に、浮動ピストンを示す構成図。

【図９】本発明による第８の実施の形態のガス遮断器を
示す図であり、（Ａ）は閉極状態を示す断面図、（Ｂ）
は開極動作の初期の状態を示す断面図。

【図１０】本発明による第９の実施の形態のガス遮断器
を示す図であり、（Ａ）は閉極状態を示す断面図、
（Ｂ）は開極動作の初期の状態を示す断面図。

【図１１】従来のガス遮断器の一例を示す図であり、特
に、開極動作途中の状態を示す断面図。

【図１２】従来のガス遮断器の遮断電流と開極ストロー
ク、およびシリンダ内部の圧力上昇の経時的な関係を示
すグラフ。

【符号の説明】

１：固定アーク接触子２：固定通電接触子３：操作ロッド３ａ：フランジ部３ｂ：排気孔３ｃ：ガス流閉止部材４：シリンダ４ａ：中間小径部４ｂ：溝４ｃ：突起部５：可動アーク接触子６：可動通電接触子７：ノズル８：固定ピストン８ａ：パイプ部８ｂ：排気孔８ｃ：溝１０：固定接触子部１１：アーク１２ａ〜１２ｃ：ガス流１３，１３ａ，１３ｂ：ガス流２１：固定ピストン２１ａ：溝２１ｂ：突起部２２：ピストンパイプ２２ａ：排気孔２３：浮動ピストン２３ａ：パイプ部２３ｂ：連通孔２３ｃ，２３ｄ：緩衝材２４：バネ２５：停止板２６：バネ台２６ａ：排気孔Ｓ₁：第１の空間Ｓ₂：第２の空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤敏和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)発明者鈴木克巳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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】消弧性のガスが充填された容器内に、対
向配置された固定接触子部および可動接触子部を有し、
前記固定接触子部は、固定アーク接触子を有し、前記可
動接触子部は、前記固定接触子部側の方向を前方、その
反対側を後方と定義した場合に、その一部に排気孔を有
する中空の操作ロッドとこの操作ロッドの周囲に配置さ
れてその前端部で操作ロッドに取り付けられたシリン
ダ、このシリンダの前端部の前方に取り付けられた中空
の可動アーク接触子とそれを包囲する絶縁性のノズル、
および前記シリンダ内に挿入されたピストンを有し、開
極動作時には、前記シリンダと前記ピストンとの相対移
動によりガスを圧縮して前記可動アーク接触子と前記ノ
ズルの間を流れる高圧のガス流を発生させ、この高圧の
ガス流を両アーク接触子間に発生するアークに吹き付け
て電流を遮断し、開極動作の後期には、前記アークによ
って加熱された前記操作ロッドの中空部内のガスを前記
排気孔を介して充填ガス雰囲気空間に排出するように構
成されたガス遮断器において、前記シリンダは、その軸方向中央部に、内側に突出する
中間小径部を有し、前記ピストンは、前記シリンダ内部の内側と外側にそれ
ぞれ設けられた固定ピストンと浮動ピストンであり、前記固定ピストンは、その後方に固定されて軸方向に伸
びるピストンパイプ部を有し、前記固定ピストンは、前記操作ロッドの外径とほぼ等し
い内径と、前記シリンダの前記中間小径部の内径以下の
外径を有し、前記操作ロッドに対して摺動すると共に、
前記シリンダの前記中間小径部の内側を通過できるよう
に構成され、前記浮動ピストンは、前記シリンダ内部における前記中
間小径部の後方部分の、前記ピストンパイプ部の外側に
設けられ、前記浮動ピストンを前方に付勢するバネと、前記浮動ピ
ストンの前進位置を規制する位置規制構造が設けられ、前記浮動ピストンは、前記シリンダの前記中間小径部の
後方部分の内径とほぼ等しい外径を有し、前記シリンダ
に対して摺動すると共に、開極動作時には、途中で前記
シリンダの前記中間小径部に係合し、その後は前記シリ
ンダと一体的に動作するように構成されていることを特
徴とするガス遮断器。
【請求項２】前記固定ピストンは、その外周部に、前
記シリンダ内部における前記中間小径部と前記浮動ピス
トンとの間に形成される空間と前記中間小径部の前方の
空間とを連通する複数の溝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】前記操作ロッドの前記排気孔は、開極動
作の初期において、前記可動アーク接触子の中空部およ
び前記操作ロッドの中空部を前記シリンダ内部の前記固
定ピストンおよび前記浮動ピストンによって構成される
圧縮空間と連通し、開極動作の後期において、前記可動
アーク接触子の中空部および前記操作ロッドの中空部を
充填ガス雰囲気空間と連通するように構成されているこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載のガス遮断
器。
【請求項４】前記シリンダ内部における前記中間小径
部の後方部分の内径は、前記中間小径部の前方部分の内
径よりも大きくされていることを特徴とする請求項１か
ら請求項３までのいずれか一つに記載のガス遮断器。
【請求項５】前記位置規制構造は、前記固定ピストン
の外周部に設けられた係止部を有し、この係止部の後方
に前記浮動ピストンの内周部を係止することによってこ
の浮動ピストンの前進位置を規制する構造であることを
特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一つに
記載のガス遮断器。
【請求項６】前記浮動ピストンの内径は、前記シリン
ダの前記中間小径部の内径とほぼ等しくされ、前記位置規制構造は、前記浮動ピストンの後部に設けら
れた係合部とその係止手段とを有し、係止手段で係合部
を係止することによって浮動ピストンの前進位置を規制
する構造であることを特徴とする請求項１から請求項４
までのいずれか一つに記載のガス遮断器。
【請求項７】前記浮動ピストンは、前記シリンダ内部
における前記中間小径部とこの浮動ピストンとの間に形
成される空間と充填ガス雰囲気空間とを連通する複数の
小径の連通孔を有することを特徴とする請求項１から請
求項６までのいずれか一つに記載のガス遮断器。
【請求項８】前記シリンダは、その前記中間小径部の
後方部分の内周面に、前記浮動ピストンの厚さを越える
長さの複数の溝を有することを特徴とする請求項１から
請求項６までのいずれか一つに記載のガス遮断器。
【請求項９】前記シリンダの前記中間小径部は、その
内周部に、後方に突出する突起部を有し、前記浮動ピストンにおける前記シリンダの前記中間小径
部の前記突起部との当接部分に、緩衝材が取り付けられ
ていることを特徴とする請求項７または請求項８記載の
ガス遮断器。
【請求項１０】前記浮動ピストンと前記シリンダの前
記中間小径部との当接部分の中から選択された部分に、
緩衝材が取り付けられていることを特徴とする請求項１
から請求項８までのいずれか一つに記載のガス遮断器。