JPH11120876A

JPH11120876A - パッファ形ガス遮断器

Info

Publication number: JPH11120876A
Application number: JP28367197A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Mizoguchi; 均溝口; Tadashi Mori; 正森; Hiromichi Kono; 広道河野; Katsumi Suzuki; 克巳鈴木; Mitsuru Toyoda; 充豊田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】電流零点における熱昇圧室圧力上昇値の低下
を防止すると共に、遮断後の密度低下を防止し、かつ高
い遮断性能を得ることにある。【解決手段】消弧性ガスが封入された容器内に対向配
置された固定接触子部10及び可動接触子部20を有し、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、可動シリンダ４、可動アーク接触
子５、ノズル７及び小径ピストン部8dと大径ピストン部
8aを有し、可動シリンダ４の軸方向の中間に中間小内径
部4aが設けられ、その前方部に熱昇圧室空間Ｓ₁ 、後方
部圧縮室空間Ｓ₂ が形成され、熱昇圧室空間をアークか
らの高温ガスの流入により加熱昇圧するとともに、小径
ピストン部で圧縮し、同時に圧縮室空間を大径ピストン
部で圧縮し、かつ圧縮室空間内径部の軸方向に適性な長
さの溝4bを設け、開極動作の途中で圧縮室空間のガス流
を放出し、開極動作終了時に再圧縮するように構成す
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わり、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
を併用して可動シリンダー内の圧力を上昇させ、接触子
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
護用遮断器として、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ガス遮断器が広く使用
されている。このパッファ形ガス遮断器では、可動接触
子と直結した可動シリンダーによってＳＦ₆ ガスなどの
消弧性ガスを圧縮して、高圧のガス流を発生させアーク
に吹付けて遮断性能を得ているため、可動シリンダ内の
圧力上昇によって遮断性能が決まっている。従って、高
い圧力上昇を得れば高い遮断性能が得られる。

【０００３】しかしながら、圧力上昇が機械的駆動力の
反力として働くため、高い遮断性能を得るためには大き
な駆動エネルギが必要となっていた。そこで、従来では
小さい駆動エネルギーによって高い圧力上昇を得、高い
遮断性能のガスしゃ断器を得ることが種々試みられてい
る。その一つとして、圧縮室の前方にアークからの高温
ガスの流入によって昇圧する熱昇圧室空間を設け、この
熱昇圧室空間と圧縮室空間を仕切る壁に熱昇圧室空間か
ら圧縮室空間へのガス流入を阻止する逆止弁を設けて、
両室空間を連通し、大電流遮断時に熱昇圧室空間から圧
縮室空間への高温ガスの流入を防ぎ、圧縮室空間の圧力
上昇を低い値に保って駆動エネルギを低下させる方式
が、例えば特許公報昭57-54886、米国特許第4139752 及
び米国特許第4139734 にも見られるように知られてい
る。

【０００４】さらに、その改良により一層効果的に低駆
動エネルギ化を達成する方式として、特許公報平7-1097
44が知られている。図１０はこの公報に示されているパ
ッファ形ガス遮断器を示すもので、以下その構成につい
て説明する。

【０００５】図１０では中心線の下部半断面が閉極状態
を示し、上部半断面が遮断動作完了状態を示す。図１０
において、図示していない消弧性のガスが封入された容
器内に固定接触子部１０と可動接触子部２０が対向配置
されている。なお、以下説明を簡略化する観点から、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する。

【０００６】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とその操作ロッ
ド３の周囲に配置されてフランジ部３ａに連結された可
動シリンダ４、この可動シリンダ４に固定され、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、可動シリンダ４内後部に挿入された固定ピ
ストン８から構成されている。

【０００７】上記可動シリンダ４内は中間仕切板４ｂに
より、前方の熱昇圧室空間Ｓ₁ 、及び後方の圧縮室空間
Ｓ₂ に分けられており、中間仕切板４ｂには熱昇圧室空
間Ｓ₁ から圧縮空間室Ｓ₂ へのガス流を阻止し、その逆
向きのガス流を可能とする逆止弁１６が設けられてい
る。また、可動アーク接触子５とノズル７との間には、
熱昇圧室空間Ｓ₁ からのガスを固定アーク接触子１側に
導くためのガス流路が形成されている。

【０００８】この可動接触子部２０において、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、その後部に中空部と
ガス封入雰囲気空間を連通する複数の排気孔３ｂが設け
られている。

【０００９】更に固定ピストン８は、ロッド挿通穴を有
する円板状の大径ピストン部８ａが形成され、そのロッ
ド挿通穴の周面を操作ロッド３の外周面が摺動すると共
に、その外周面を可動シリンダ−４が圧縮室空間Ｓ₂ を
形成する部分の内周面が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、大径ピストン部８ａ
の後方に一体的に設けられて軸方向に伸びる中空のピス
トン支持管部８ａを有し、このピストン支持管部８ｂに
よって図示していない支持絶縁部材を介して図示してい
ない容器内に固定される。

【００１０】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と可動シリンダ−４が一体的
に移動することにより、可動シリンダー４と大径ピスト
ン部８ａが相対移動し、それによって可動シリンダ−４
の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。

【００１１】なお、ピストン支持管部８ｂの後部には、
その中空部とガス封入雰囲気中を連通する複数個の排気
孔８ｃが設けられている。また、大径ピストン部８ａに
は、大電流を遮断する開極動作時に圧縮室空間Ｓ₁ の圧
力上昇が所定の値を越えたときに圧縮室空間Ｓ₁ の圧力
上昇が所定値を越えたときに圧縮室空間Ｓ₁ のガスをガ
ス充気雰囲気中から圧縮室空間Ｓ₁ へのガス流入を可能
として圧縮室空間Ｓ₁ の減圧を防止する逆止弁１７が取
り付けられている。

【００１２】更に操作ロッド３の外周面の二つの位置に
軸方向に伸びる複数個の溝３ｄ及び３ｅが加工されてい
る。溝３ｄは閉極状態においては図８の下半断面に示す
ように全長が圧縮室空間Ｓ₂ をガス充気雰囲気中に連通
するように構成されている。また、溝３ｅは閉極状態に
おいて、圧縮室空間Ｓ₂ とガス充気雰囲気中に連通する
ように構成されている。

【００１３】溝３ｄの作用は、開極動作の最終段階での
圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇の低下を確実にし、低駆動エ
ネルギ化の達成に寄与することにあるとされており、溝
３ｅの作用は閉極動作時の終了段階で圧縮室空間Ｓ₂ へ
のガスの流入を確実にしている。

【００１４】次にこのような構成のパッファ形ガス遮断
器における開極動作を説明する。まず、開極動作途中の
初期状態においては、図１０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、操作ロッド３とこれに連結された
可動シリンダ−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。

【００１５】従って。可動シリンダ４における中間仕切
板４ｂより後方部分と大径ピストン部８ａによって形成
される圧縮室空間Ｓ₂ の容積が縮小し、Ｓ₂ 内の圧力が
上昇する。

【００１６】逆止弁１６は開極動作の初期、可動部の加
速度により急速に開の状態となり、その後圧縮室空間Ｓ
₂ の圧力の上昇により逆止弁１６の開状態は保たれ、圧
縮室空間Ｓ₂ から熱昇圧室Ｓ₁ へガス流が流れる。それ
によって、熱昇圧室Ｓ₁ 内の圧力が僅かに高められ、ノ
ズル７と可動アーク接触子５間の流路を通ってガス流が
固定アーク接触子１の方向へ流れる。

【００１７】一方、このような開極動作によってまず固
定通電接触子２と可動通電接触子６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。従
って、量アーク接触子１と５の間にアークが発生する。

【００１８】遮断電流が１ｋＡ程度、あるいはそれ以下
の小さいときその影響による熱昇圧空間Ｓ₁ の圧力上昇
は低いので、上記に述べた熱昇圧空間Ｓ₁ から圧縮室空
間Ｓ₂ へガスが流れる状態が維持され、アークにガスが
吹付けられて遮断に至ることになる。

【００１９】これに対し、数１０ＫＡに及ぶ大電流を遮
断するときには、アークからの高温ガスが前記ノズル７
と可動アーク接触子５間の流路を逆流して熱昇圧室空間
Ｓ₁に流入し、この熱昇圧室空間Ｓ₁ 内のガスを加熱し
て高い値にまで昇圧する。

【００２０】電流零点でこの高い圧力によるガス流がノ
ズル７から固定アーク接触子１に向って流れ、アークを
冷却して電流零点で消滅させる。このように熱昇圧室空
間Ｓ₁ の圧力が高められた状態では逆止弁１６は閉とな
り、熱昇圧室空間Ｓ₁ から圧縮室空間Ｓ₂ へのガス流出
は防止される。しかしながら、圧縮室空間Ｓ₂ から熱昇
圧室空間Ｓ₁ へのガスの流出もなくなるので、圧縮室空
間Ｓ₂ の圧力上昇は無負荷開極動作時や小電流遮断の開
極動作時に比べて格段に高くなるように働く。また、こ
のとき放圧弁１８が動作して圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇
を所定の低い値に保つ。更に開極動作の最終段階では、
図１０の上半部断面から分かるように溝３ｄにより圧縮
室空間Ｓ₂ はガス充気雰囲気中に連通して圧縮室空間Ｓ
₂ の圧力上昇値の低下は確実になる。このようにして、
大電流遮断の性能と低駆動エネルギ化が達成される。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のパッファ形のガス遮断器においては、図１１
に示すように短絡事故の大電流を遮断する時、電流波高
値付近を過ぎて電流値が小さくなると、圧力上昇値が急
激に低下し、圧力上昇波高値に比べて電流零点の圧力上
昇値が著しく低下する。

【００２２】この圧力上昇の顕著な低下は電流値が減少
すると、熱昇圧室空間Ｓ₁ へのアークからの高温ガスの
流入がなくなること、及びアーク付近の高温ガス体積が
急激に縮小することによって引起こされ、圧縮作用のな
い熱昇圧室空間Ｓ₁ の現象として必然性がある。遮断性
能には電流零点の圧力が大いに関係する。

【００２３】このような電流零点における圧力低下はア
ーク時間が長くなるほど著しく、遮断性能の確保を困難
にしている。例え遮断性能を確保したとしても、このよ
うな大幅な圧力上昇低下時における遮断が非効率的であ
ることは明白である。

【００２４】また、大電流遮断時の熱昇圧室空間Ｓ₁ の
圧力上昇は、圧力や圧縮室空間Ｓ₂からのガス流入によ
る密度増加によらず、アークからの高温ガスによる温度
上昇によって得られているため、電流遮断後温度上昇が
維持している状態でノズル７からガスが流出し、圧力が
ガス充気雰囲気と同じ値まで低下したとき、熱昇圧室空
間Ｓ₁ のガス密度は初期の値（ガス充気雰囲気中のガス
密度と同じ）より著しく低下している。

【００２５】電力系統での事故後の安定な送電を維持す
るため、遮断器には規格において遮断後直ちに再閉極し
て再び直ちに遮断を行う、高速再閉極遮断の責務が要求
されている。一度遮断した後、熱昇圧室空間Ｓ₁ のガス
密度が著しく低下していると、直ちに再遮断を行う行う
とき十分な圧力上昇値を得ることが困難になる上、圧力
が上昇しても低い密度のガスをアークに吹付けることに
なり、遮断性能が低下する。高速再閉極遮断性能の低下
は大きな問題であり、遮断器設計の際、対応策として大
型化や駆動エネルギの増加を必要とする。

【００２６】更に、図１０の構成ではパッファ形ガス遮
断器の減速装置への負担が大きくなり、減速装置が大型
化し易いという問題点がある。一般にガスしゃ断器では
開極動作終了の直前に可動部の速度を減じて低衝撃での
停止を行うように油圧などによる減速装置が使用されて
いる。

【００２７】可動シリンダでガスを圧縮するパッファ形
ガス遮断器における過度な圧力上昇は駆動エネルギを増
大させるので有用ではないが、開極動作終了直前におけ
る圧縮室の圧力上昇に限れば、それが減速のために有用
であり、減速装置への負担を軽くするという効果を持っ
ている。

【００２８】また、圧縮室Ｓ₂ の圧力上昇は放圧弁で制
限された上、終盤には溝３ｄによりさらに低下されて開
極動作終了時には圧力上昇はほぼ零となる。従って、圧
縮室₂ の圧力上昇による可動部の減速効果は期待でき
ず、取り付ける減速装置で全て担うことになり、減速装
置を大きくすることが必要となる。

【００２９】このように遮断性能低下の問題、及び付帯
装置の大型化の問題を解決するためには、駆動装置を含
むしゃ断器全体大きさを大きくして性能を向上させるこ
とが必要となり、製造及びその運用時の経済性の低下を
招き、好ましくない。

【００３０】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は電流遮断時に遮
断性能に影響する熱昇圧室空間では高い圧力上昇を得る
一方、圧縮室空間の圧力上昇を必要最低限まで低下し、
かつ開極動作終了の直前効果的に減速することを可能と
し、高遮断性能で小型低駆動エネルギの経済性の高いパ
ッファ形ガス遮断器を提供することである。

【００３１】

【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、ピストンに小径ピストン部と大
径ピストン部を設け、大径ピストン部と可動シリンダと
の相互作用により、開極動作時に圧縮空間のガスを圧縮
すると同時に、小径ピストン部を昇圧室空間に挿入し
て、小断面積で熱昇圧室空間のガスを圧縮するように構
成して、大電流遮断時の電流零点での圧力上昇値の低下
を防止するものである。

【００３２】また、圧縮室空間を形成する可動シリンダ
の内径面の軸方向の一部に溝を設け、圧縮室空間のガス
を開極動作の途中の一時期にガス充気雰囲気中に放出し
て、その圧力上昇値を低下し、駆動力に対する圧力を低
下させて駆動エネルギの低下を可能とするものである。
加えて、開極動作終了の直前、前記可動シリンダ内径面
の溝を閉じ、圧縮室からのガス放出を止めて圧縮室のガ
ス圧力を再び上昇させ、圧縮室事態による効率的な減速
効果を発揮させるものである。

【００３３】請求項１に対応する発明は、消弧性ガスが
封入された容器内に、固定接触子部およびこの固定接触
子部に対して軸方向に移動可能に対向配置された可動接
触子部を有し、前記固定接触子部は固定アーク接触子
と、固定通電接触子とを備え、前記可動接触子部は一部
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、且つその前方端部が前記操作ロッド
に取付けられ、軸方向中間部に内部を熱昇圧室空間と圧
縮室空間に分割する中間小内径部を有する可動シリンダ
ーと、この可動シリンダの前方に取付けられた中空の可
動アーク接触子と、この可動アーク接触子を包囲するよ
うに設けられた絶縁性のノズル及び前記可動通電接触子
と、前記可動シリンダ内に配置され、小径ピストン部と
大径ピストン部を有し、小径ピストン部の外径部が前記
可動シリンダの中間小内径部に挿入されて摺動し、かつ
大径ピストン部が前記可動シリンダ後部の圧縮室空間を
形成する内径部に挿入されて摺動するピストンとを備
え、前記可動シリンダの中間小内径部の後方で圧縮室空
間を構成する可動シリンダ内径面に軸方向に、開極動作
の途中、前記圧縮室空間とガス充気雰囲気中で連通し、
開極動作終了の直前にその連通を閉じる長さを有する複
数個の溝を設け、また前記可動シリンダの中間小内径部
には前記圧縮室空間から前記熱昇圧室空間へのガス流を
可能とし、その逆向きのガス流を阻止する逆止弁を設け
ると共に、前記ピストンの大径ピストン部にはガス充気
雰囲気中から前記圧縮室空間へのガス流を可能とし、そ
の逆向きのガス流を阻止する逆止弁を設ける構成とし、
開極動作時に前記可動シリンダと前記ピストンの相対移
動により前記圧縮室空間のガスを圧縮すると同時に、大
電流遮断時にアークからの高温ガスの流入による加熱昇
圧作用に前記小径ピストン部による圧縮作用を加えて、
前記熱昇圧室空間のガス圧力を効果的に高めて前記ノズ
ル内にガス流を発生させ、このガス流を前記固定アーク
接触子と前記可動アーク接触子間に発生するアークに吹
付けて電流を遮断するようにしたものである。

【００３４】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、前記操作ロッドの排気孔を開極動
作の初期には操作ロッドの中空部とガス圧縮室空間を連
通させ、開極動作の後期には操作ロッドの中空部をガス
充気雰囲気中に連通させる位置に設けたものである。

【００３５】以上のような構成を有する請求項１及び請
求項２に対応する発明のパッファ形ガス遮断器によれ
ば、次のような作用効果が得られる。すなわち、開極動
作の初期には可動シリンダとピストンの相対移動により
可動シリンダの中間小径部の前方部とピストンの小径ピ
ストン部などで形成される熱昇圧室空間はピストンの小
径ピストン部によって圧縮され僅かに圧力上昇する。

【００３６】一方このとき可動シリンダの中間小径部の
後方部と大径ピストン部で構成される圧縮室空間は大径
ピストン部によって圧縮され、その圧力が上昇する。圧
縮室空間の圧力上昇は熱昇圧室空間の圧力上昇に比べて
高く、このとき中間小径部に設けられた逆止弁は可動部
の加速度により開の状態になっているため、圧縮室空間
から熱昇圧室空間にガスが流入し、熱昇圧室空間の初期
密度が高められる。

【００３７】開極動作が進行し、固定アーク接触子と可
動アーク接触子が開離し、その間に大電流によるアーク
が発生すると、それによって生ずる高温ガスが熱昇圧室
空間に流入し始め、その温度が上昇し、圧縮室空間の圧
力より高い圧力となる。このような状態になると、可動
シリンダの中間小内径部にある逆止弁は閉じられる。一
方、圧縮室空間では熱昇圧室空間へのガス流出が阻止さ
れたことにより、圧力がより上昇しようとする。

【００３８】しかしながら、その付近で可動シリンダの
中間小内径部の後方の内径部に設けられた溝が圧縮室空
間とガス充気雰囲気中を連通する。従って、圧縮室空間
のガス圧力は急激に低下し、圧力上昇は低い値に保たれ
る。その作用により、駆動力に対する反力が低いレベル
に保たれ、低駆動エネルギ化が達成される。

【００３９】また、図１０に示す従来の方式では、電流
波高値を過ぎた付近から熱昇圧室空間の圧力上昇値が急
激に低下し、電流零点の圧力上昇値は圧力上昇波高値に
比べ格段に低い値になっていたが、請求項１に対応する
発明では、熱昇圧室空間が小ピストン部の小さい断面積
で圧縮し続けられるので、この圧力上昇値の低下は抑制
され、電流零点での圧力上昇値は圧力上昇波形値に近い
高い値に持たれ、高い遮断性能が得られる。

【００４０】さらに開極動作が進行して、開極動作終了
位置に近付くと溝の長さの設定により、圧縮室空間とガ
ス充気雰囲気中の連通が閉じられ、圧縮室空間の圧力が
再び急激に上昇し、熱昇圧室空間の圧力より高くなる。
そのため、可動シリンダの中間小内径部に設けられた逆
止弁が開き、圧縮室空間から熱昇圧室空間にガスが流入
する。この作用により、遮断後の熱昇圧室空間の密度低
下が上昇し、高速再閉極遮断性能の低下が防止される。
また、この圧力上昇により可動部が減速されるので、装
着される減速装置の小形化が可能となる。

【００４１】また、請求項１に対応する発明において
は、開極動作の時アークから操作ロッド中空部に至るガ
スは開極動作の初期、熱昇圧室空間に流入し、その温度
に上昇させるので、熱昇圧室空間内の圧力は効率的に高
められる。

【００４２】請求項３に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、前記ピストンの小径ピストン部を
後退させた閉極状態の位置のとき、前記小径ピストン部
と前記可動シリンダの中間小内径部との間に間隙を存
し、開極動作の初期に前記小径ピストン部が前記可動シ
リンダの中間小内径部に挿入されるように構成したもの
である。

【００４３】上記のような構成を有する請求項３に対応
する発明のガス遮断器によれば、請求項１に対応する発
明の作用と同様に熱昇圧室空間において、電流零点での
圧力上昇値の低下が少なく高い圧力上昇特性が得られ、
かつ低駆動エネルギ化が達成され、開極動作の終了の直
前から圧縮室空間の圧力を急上昇させて圧縮室空間から
熱昇圧室空間へガスを流入させることにより、熱昇圧室
空間の密度低下を防ぐことが可能である。また、圧縮室
空間事態の圧力上昇により可動部を効率的に減速する特
性が得られる。これらに加え、小径ピストン部を後退さ
せた距離だけ可動シリンダの長さを短くでき、ガスしゃ
断器の全長を短くできる。

【００４４】請求項４に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、前記可動シリンダの中間小内径部
を後方に突出させ、前記ピストンの小径ピストン部を後
退させた閉極状態の位置のとき、前記ピストンの小内径
部を前記中間小内径部の後方突出部に挿入されるように
構成したものである。

【００４５】上記のような構成を有する請求項４に対応
する発明のパッファ形ガス遮断器によれば、請求項１に
対応する発明の作用と同様に低駆動エネルギ化が達成さ
れ、電流零点で熱昇圧室空間の圧力上昇値の低下が少な
い特性が得られ、かつ熱昇圧室空間の密度低下を防ぐこ
とが可能となり、圧縮室空間自体の圧力上昇によ可動部
を減速する特性が得られる。

【００４６】また、請求項３に対応する発明と同様に小
径ピストン部を後退させた距離だけ可動シリンダの長さ
を短くでき、ガス遮断器の全長を短くできる。さらに、
可動シリンダの小内径部の内径と小ピストン部の外径と
の差を最小限にできるので、熱昇圧室空間から圧縮室空
間へのガス漏れを最小にできる。

【００４７】請求項５に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、開極動作中前記操作ロッドの排気
孔は少なくとも固定アーク接触子と可動アーク接触子が
開離する直後までに前記ピストンの小径ピストン部の後
方に達し、少なくとも固定アーク接触子と可動アーク接
触子が開離する直後以前の開極動作初期より前記操作ロ
ッドの中空部がガス封入雰囲気中に連通する位置に設け
られたものである。

【００４８】上記のような構成を有する請求項５に対応
する発明のバッファ形ガス遮断器によれば、固定、可動
のアーク接触子が開離して、アークが発生した時から、
アークからの高温ガスは前記可動アーク接触子の中空部
と前記操作ロッド中空部を経てガス充気雰囲気中に排出
される。

【００４９】従って、熱エネルギにより熱昇圧室空間の
圧力上昇は請求項１乃至請求項４に対応する発明より低
くなる。しかしながら、電流零点で熱昇圧室空間の圧力
上昇値の低下が少なくなり、低駆動エルネギ化が達成さ
れ、大電流遮断時の開極動作の終了時に熱昇圧室空間の
密度が低下することを防止でき、圧縮室空間自体の圧力
上昇により可動部を効率的に減速する特性が得られる作
用効果は請求項１乃至請求項４に対応する発明と同様で
ある。

【００５０】請求項６に対応する発明は、消弧性ガスが
封入された容器内に、固定接触子部およびこの固定接触
子部に対して軸方向に移動可能に対向配置された可動接
触子部を有し、前記固定接触子部は固定アーク接触子
と、固定通電接触子とを備え、前記可動接触子部は一部
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、且つその前方端部が前記操作ロッド
に取付けられ、軸方向中間部に内部を熱昇圧室空間と圧
縮室空間に分割する中間小内径部を有する可動シリンダ
ーと、この可動シリンダの前方に取付けられた中空の可
動アーク接触子と、この可動アーク接触子を包囲するよ
うに設けられた絶縁性のノズル及び前記可動通電接触子
と、前記可動シリンダ内に配置され、小径ピストン部と
大径ピストン部を有し、小径ピストン部の外径部が前記
可動シリンダの中間小内径部に挿入されて摺動し、かつ
大径ピストン部が前記可動シリンダ後部の圧縮室空間を
形成する内径部に挿入されて摺動するピストンとを備
え、前記可動シリンダの中間小内径部の後方で圧縮室空
間を構成する可動シリンダ内径面に軸方向に、開極動作
中は前記圧縮室空間とガス充気雰囲気中で連通し、開極
動作終了の直前にその連通を閉じる長さを有する複数個
の溝を設け、また前記ピストンの小径ピストン部の先端
部から後方にかけて軸方向に伸びる複数の溝を設けて熱
昇圧室空間と圧縮室空間とを連通可能な構成とすると共
に、前記ピストンの大径ピストン部にはガス充気雰囲気
中から前記圧縮室空間へのガス流を可能とし、その逆向
きのガス流を阻止する逆止弁を設ける構成とし、開極動
作時に前記可動シリンダと前記ピストンの相対移動によ
り前記圧縮室空間のガスを圧縮すると同時に、大電流遮
断時にアークからの高温ガスの流入による加熱昇圧作用
に前記小径ピストン部による圧縮作用を加えて、前記熱
昇圧室空間のガス圧力を効果的に高めて前記ノズル内に
ガス流を発生させ、このガス流を前記固定アーク接触子
と前記可動アーク接触子間に発生するアークに吹付けて
電流を遮断するようにしたものである。

【００５１】上記のような構成を有する請求項６に対応
する発明のバッファ形ガス遮断器によれば、可動シリン
ダの中間小径部に逆止弁を設ける必要がなく、請求項１
に対応する発明と同様に電流零点で熱昇圧室空間の圧力
上昇値の低下が少ない特性が得られる。また、圧縮室空
間の圧力上昇が低く抑えられることにより、低駆動エネ
ルギ化が達成される。

【００５２】さらに、開極動作の終了の直前のガス補給
により熱昇圧室空間の密度低下を防止することが可能と
なる。また、圧縮室空間自体の圧力上昇により可動部を
効率的に減速する特性を得ることが可能である。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下本発明によるパッファ形ガス
遮断器の実施の形態を図面を参照して説明する。図１乃
至図３は、本発明によるパッファ形ガス遮断器の第１の
実施の形態の構成を示すものであり、図１（ａ）は閉極
状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ矢視断面
図、図２（ａ），（ｂ）は開極動作の初期及び中期の各
状態を示す断面図、図３（ａ），（ｂ）は開極動作の後
期及び開極動作完了の各状態を示す断面図である。

【００５４】図１乃至図３に示すように、消弧性のガス
が封入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か対向配置されている。そのう
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。

【００５５】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の前方に連結さ
れ、軸方向の中間部に中間小径部４ｂを有する可動シリ
ンダ４、操作ロッド３のフランジ部３ａ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、可動シリンダー４の内側に配置さ
れ、小径ピストン部８ｄとその支持管部８ｅ及び大径ピ
ストン部８ａとその支持管部８ｂを有するピストン８、
可動シリンダ４の外側に配置され、内径部に集電接触子
１１を有し、支持部材１２に固定される集電シリンダー
９より構成されている。

【００５６】この可動接触子部２０において、ピストン
８の小径ピストン部８ｄの内径は操作ロッド３の外径ｄ
ｒとほぼ同じに（僅かに小さく）され、小径ピストン部
８ｄの外径ｄｓｐは、可動シリンダ４の中間小内径部４
ａととほぼ同じに（僅かに小さく）され、閉極状態から
小径ピストン部８ｄは可動シリンダ４の中間小内径部４
ａの内径部に挿入され、開極動作時に中間小内径部４ａ
の内径面を操作ロッド３の外径部が摺動すると共に、可
動シリンダ４の中間小内径部４ａの内径部が小径ピスト
ン部８ｄ及びその支持管部８ｅの外径部を摺動するよう
に構成されている。

【００５７】また、大径ピストン部８ａの外径は可動シ
リンダの中間小内径部４ａより後部の可動シリンダ４の
内径ｄｃｃとほぼ同じに（僅かに小さく）され、大径ピ
ストン部８ａは中間小内径部４ａより後部の可動シリン
ダ４の内径部に挿入され、開極動作時に大径ピストン部
８ａの外径部を可動シリンダ４後部の内径部が摺動され
るように構成されている。

【００５８】上記構成により、操作ロッドのフランジ部
３ａ、中間小内径部４ａより前方の可動シリンダ４、可
動シリンダの中間小内径部４ａ、ピストンの小径ピスト
ン部８ｄ、操作ロッド３の外径部に包囲された熱昇圧室
空間Ｓ₁ 及び可動シリンダの中間小内径部４ａ、大径ピ
ストン部８ａ、小径ピストン部の支持管部４ｂに包囲さ
れた圧縮室空間Ｓ₂ が形成される。

【００５９】また、可動シリンダの中間小内径部４ａに
は、圧縮室空間Ｓ₂ から熱昇圧室空間Ｓ₁ へのガス流を
可能とし、その逆向きのガス流を阻止する逆止弁１６が
設けられ、大径ピストン部８ａには、ガス充気雰囲気中
から圧縮室空間Ｓ₂ へのガス流を可能とし、その逆向き
のガス流を阻止する逆止弁１７が設けられ、かつ圧縮室
空間Ｓ₂ を構成する中間小内径部４ａの後方の可動シリ
ンダ４の内径部には、その軸方向の一部に複数個の溝４
ｂが設けられる。

【００６０】この溝４ｂはしゃ断器の開極動作中、固定
アーク接触子と可動アーク接触子が開離した後短い時間
（図１に示すように可動部の移動距離がＸ１になる位
置）で圧縮室空間Ｓ₂ とガス充気雰囲気中を連通し、開
極動作終了に近い位置（移動距離がＸ２になる位置）で
連通を閉じるようにその設置位置と長さが調整されてい
る。

【００６１】ここで、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運動するように構成さ
れており、その排気孔３ｂは図１０の従来例より前方に
設けられている。すなわち、操作ロッド３の排気孔３ｂ
はピストン８の小径ピストン部８ｄより前方に配置され
ており、図１（ａ）に示す開極状態においては可動アー
ク接触子５の中間部及び操作ロッド３の中間部と熱昇圧
室空間Ｓ₁ とを連通させるように構成されている。

【００６２】さらに、この操作ロッド３の排気孔３ｂ
は、図３（ａ）に示す開極動作後期においては、可動ア
ーク接触子５の中間部及び操作ロッド３の中間部を小径
ピストン部８ｄの中間部とその排気孔８ｃ及び集電シリ
ンダ９の排気孔９ａを介してガス充気雰囲気中に連通し
ている。また、操作ロッド３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の前方からのガス流の後方へ
の流路を遮断し、排気孔３ｂからのガス流の排出を導く
ために設けられている。

【００６３】さらに、このような可動シリンダを有する
パッファ形ガス遮断器の一般的構成として、可動シリン
ダ４を包囲する集電シリンダ９はその内径部に設けられ
る集電接触子１１を介して可動シリンダ４の外径面と摺
動接触している。

【００６４】次に上記のように構成された第１の実施の
形態のパッファ形ガス遮断器の作用について図１乃至図
４を用いて説明する。まず、図１に示す閉極状態におい
て、電流は固定接触子部１０の固定通電接触子２から可
動通電接触子部２０の可動通電接触子６に流れ、更に集
電接触子１１を介して集電シリンダ−９に流れている。
このような閉極状態で、図２に示すように図示していな
い駆動装置からの駆動力が矢印Ｄの方向に働き、操作ロ
ッド３が矢印方向に移動すると、操作ロッド３を含む可
動部、すなわち、操作ロッド３とそれに連結された可動
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。

【００６５】このような開極動作により、圧縮室空間Ｓ
₂ は圧縮断面積π（ｄｃｃ² −ｄｓｐ² ）／４で圧縮さ
れ、熱昇圧室空間Ｓ₁ は圧縮断面積π（ｄｓｐ² −ｄｒ
² ）／４で圧縮される。

【００６６】開極動作の時、最初に固定通電接触子２と
可動通電接触子６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が開離し、固定アーク接触子１と
可動アーク接触子５の間にアークが発生する。

【００６７】図２（ａ）は固定アーク接触子１と可動ア
ーク接触子５が開離する瞬間を示している。開極動作が
始まって図２（ａ）の状態になるまで、可動部に大きな
加速度が働いているので、逆止弁１６は開となってい
る。また、圧縮室空間Ｓ₂ の圧縮断面積π（ｄｃｃ² −
ｄｓｐ² ）／４は熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧縮断面積π（ｄ
ｓｐ² −ｄｒ² ）／４より大きく、かつ熱昇圧室空間Ｓ
₁ における“初期容積／小径ピストン８ｄの全移動距離
により減少する容積”を圧縮室空間Ｓ₂ における“初期
容積／大径ピストン８ａの全移動距離により減少する容
積”より大きく設定しておけば、図２（ａ）の矢印２４
に示すように開極動作の初期、圧縮室空間Ｓ₂ から熱昇
圧室空間Ｓ₁ にガスが流れ、熱昇圧室空間Ｓ₁ の初期ガ
ス密度が増加する。

【００６８】開極動作が進行して、図２（ｂ）のように
固定アーク接触子１と可動アーク接触子５の距離が大き
いなり、電流瞬時値も大きいとアーク２１は大きなエネ
ルギを持ち、多量の高温ガスを発生する。図２（ｂ）に
示すようにノズル７が開口していなければ、アークから
の高温ガス流２３ａとなってノズル７の外部に吹き出す
一方、ノズル７と可動アーク接触子５との管の流路を通
る２２ｃ、及び可動アーク接触子５と操作ロッド３の中
空部を通る２２ｂとなって熱昇圧室空間Ｓ₁ に流入し、
その温度を高め圧力に上昇させる。

【００６９】小径ピストン部８ｄによる圧縮と相俟って
熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧力上昇は、短い時間に圧縮室空間
Ｓ₂ の圧力上昇より高くなる。このとき圧縮室空間Ｓ₂
の圧力上昇による反力で可動部の加速度は小さくなって
いる。

【００７０】従って、図２（ｂ）に示すように逆止弁１
６は容易に閉となって、圧縮室空間Ｓ₂ から熱昇圧室空
間Ｓ₁ へのガス流出を阻止する。図２（ｂ）に示す状態
より開極動作が進行して操作ロッド３の排気孔３ｂが小
径ピストン部８ｄの後部に出た状態になっても電流瞬時
値が大きければ、高温ガス流２２ｃの熱昇圧室空間Ｓ₁
への流入は持続し、熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧力は高められ
続ける。

【００７１】一方、アーク２１により圧縮室空間Ｓ₂ の
圧力上昇が急激に大きくなるのに合せて、図２（ｂ）に
示すように中間小内径部４ａの後方の可動シリンダ４の
内面に設けられた溝４ｂが大径ピストン部８ａの後方に
達し（可動部の移動距離がＸ１となり）、圧縮室空間Ｓ
₂ をガス充気雰囲気中に連通する。そのため、圧縮室空
間Ｓ₂ のガスは矢印２５となってガス充気雰囲気中に放
出され、圧縮室空間Ｓ₂ の圧力が急激に低下する。従っ
て、駆動力に対する反力が低下し、小さな駆動エネルギ
で開極動作の進行が可能となる。

【００７２】更に、開極動作が進行し、開極動作の終了
直前の状態を図３（ａ）に示す。この状態ではノズル７
は十分に開口しているし、操作ロッド３の排気孔３ｂが
小径ピストン部８ｄの後部に開口しているので、電流瞬
時値が小さくなれば、ノズル７のスロート付近に充満し
ていた高温ガスが消失し、ガス流は熱昇圧室空間Ｓ₁か
ら２３となって流れ出し、２３ａとなってノズル７から
噴出すると共に、２３ｂとなって可動アーク接触子５の
中空部と操作ロッド３の中空部を通ってガス充気雰囲気
中に吹き出す。従って、アーク２１は二方向のガス流に
よって強力に冷却されて電流零点で消滅され、遮断に至
らしめられる。

【００７３】なお、図３（ａ）は遮断可能状態を典型的
に示したものであり、第１の実施の形態の構成では図３
（ａ）状態の前からノズル７は十分に開口し、排気孔３
ｂも小径ピストン部８ｄの後部に開口するので、その時
点で遮断が可能となる。

【００７４】このような遮断可能な状態になる以前に、
熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧力上昇は前述のように主因である
アーク２１からの高温ガスの流入による温度上昇に加
え、開極動作初期の密度上昇と小径ピストン部８ｄによ
る圧力作用により十分に高められている。また、第１の
実施の形態では図１０に示す従来例と異なり、熱昇圧室
空間Ｓ₁ が小径ピストン部８ｄにより圧縮されている効
果により、電流波高値付近で最大に達した圧力上昇値
（圧力上昇波高値）から電流零点までの圧力上昇値の低
下が小さい。従って、これらの作用により、高い遮断性
能が得られる。

【００７５】また、図３（ａ）に示す開極動作終了の直
前の状態で、中間小内径部４ａより後方の可動シリンダ
４の内径部に設けられた溝の前方端部が図に示すように
大径ピストン部８ａに達し（可動部の移動距離が図１に
示すＸ₂ となり）、圧縮室空間Ｓ₂ とガス充気雰囲気中
との連通が閉じられる。従って、その後圧縮室空間Ｓ₂
の圧力は再び急上昇する。

【００７６】更に開極動作が進行し、開極動作の終了位
置に達した状態を図３（ｂ）に示す。このとき熱昇圧室
空間Ｓ₁ における操作ロッドのフランジ部３ａとピスト
ン８の小径ピストン部８ｄとの距離はＬ_ce1 、圧縮室空
間Ｓ₂ における可動シリンダの中間小径部４ａとの距離
はＬ_ce2 であり、両距離は衝突を防ぐ機械的な余裕を確
保する最小値以上に設定される。

【００７７】図３（ａ）の状態で電流が遮断されて以
後、熱昇圧室空間Ｓ₁ のガスはノズル７から流出し続け
る。従って、その圧力はガス充気雰囲気中の圧力に近付
き、その密度が低下するが、再び圧縮され始めた圧縮室
空間Ｓ₂ の圧力上昇値が熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧力上昇値
より高くなったとき、図３（ｂ）に示すように逆止弁１
６が開いて圧縮室空間Ｓ₂ のガスが熱昇圧室空間Ｓ₁ に
流入する。従って、熱昇圧室空間Ｓ₁ の密度が回復す
る。

【００７８】この作用により、最初の遮断後直ちに閉極
して更に直ちに遮断を行う高速再閉極遮断の性能を高め
ることができる。また、開極動作終了直前の圧縮室空間
Ｓ₂の圧力上昇は可動部の減速に有効である。

【００７９】第１の実施の形態において、開極動作時の
トラベル、熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧力上昇及び圧縮室空間
Ｓ₂ の圧力上昇を計算した結果の例を図４に示す。二つ
のアーク接触子が開離する直後まで、圧縮室空間Ｓ₂ の
圧力上昇が熱昇圧室空間Ｓ₁の圧力上昇より高く、圧縮
室空間Ｓ₂ から熱昇圧室空間Ｓ₁ にガスが供給され、ア
ークの発生後、熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧力が急激に上昇
し、圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇は溝４ｂによる圧縮室空
間Ｓ₂ とガス充気雰囲気中の連通により低い値まで低下
している。

【００８０】また、アーク時間は２０msと長いが、熱昇
圧室空間Ｓ₁ における電流零点の圧力上昇値は圧力上昇
波高値から著しく降下していない。また、開極動作終了
直前に圧縮室空間Ｓ₂ の圧力が急激に上昇し、熱昇圧室
空間Ｓ₁ にガスを供給する状況も明確に現れている。

【００８１】なお、図３（ｂ）に示す開極動作終了の状
態、逆止弁１７が開き、圧縮室空間Ｓ₂ にガス充気雰囲
気中よりガスが吸入されて圧縮室空間Ｓ₂ の圧力低下が
防止される。また、熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧力が低下しよ
うとすると逆止弁１６が開き、熱昇圧室空間Ｓ₁ に圧縮
室空間Ｓ₂ からガスが吸入され、熱昇圧室空間Ｓ₁ の圧
力低下が防止される。

【００８２】このように第１の実施の形態においては、
アークの熱エネルギによる昇圧効果に開極動作初期の密
度増加の効果と小径ピストン部による圧縮効果を加える
ことにより、圧縮室空間Ｓ₂ において高い圧力上昇を得
ることができる。特に小径ピストン部による圧縮作用の
追加により、電流零点における圧力上昇の低下を抑制で
きることは有効であり、高い遮断性能を得ることができ
る。

【００８３】また、図２（ｂ）に示した位置以後、開極
動作終了の直前まで、圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇を低い
値に保つことができ、駆動力に対する反力を低減でき
る。従って、熱昇圧室空間Ｓ₁ の高い圧力上昇による高
い遮断性能を得ながら駆動エネルギを低減できる。

【００８４】図５は本発明によるパッファ形ガス遮断器
の第２の実施の形態を示す閉極状態の断面図である。な
お、図１と同一部品には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる点について述べる。

【００８５】第１の実施の形態の作用で述べたように、
開極動作の初期、圧縮室空間Ｓ₂ から熱昇圧室空間Ｓ₁
にガスを送り込むため、可動シリンダの中間小内径部４
ａに設けられた逆止弁１６は開となっていなければなら
ない。従って、圧縮室空間Ｓ₂ と熱昇圧室空間Ｓ₁ との
境界である可動シリンダの中間小内径部４ａは固定的構
造として開状態となっていても差支えない。

【００８６】そこで、第２の実施の形態では、ピストン
の小径ピストン部８ｄを後退させ、可動シリンダの中間
小内径部４ａとの間に間隙Ｌｐｉを持たせ、開極動作の
初期に上記圧縮室空間Ｓ₂ と熱昇圧室空間Ｓ₁ との境界
部が開状態になるようにしている。

【００８７】ここで、図５に示す小径ピストン部８ｄと
操作ロッドのフランジ部３ａとの距離Ｌ１c は第１の実
施の形態と同じであり、操作ロッドのフランジ部３ａと
可動シリンダの中間小内径部４ａとの距離Ｌｈｃは小径
ピストン部８ｄが後退した長さだけ前記第１の実施の形
態より短く構成されている。

【００８８】この場合、第２の実施の形態においては開
極動作の初期に小径ピストン部８ｄが可動シリンダの中
間小内径部４ａに挿入される。従って、挿入時の衝突を
避けるため、可動シリンダの中間小内径部４ａの内径ｄ
cmと小径ピストン部８ｄの外径ｄｃｐとの差は、第１の
実施の形態よりやや大きくしてある。

【００８９】それ以外の構成は第１の実施の形態と同じ
である。このような構成の第２の実施の形態において、
熱昇圧室空間Ｓ₁ はピストンの小径ピストン部８ｄによ
って圧縮され、圧縮室空間Ｓ₂ は大径ピストン部８ａに
よって圧縮される。また、第２の実施の形態において
は、開極動作の初期、圧縮室空間Ｓ₂ から逆止弁１６を
通じて熱昇圧室空間Ｓ₁ へガスが流入すると同時に、可
動シリンダの中間小内径部４ａと小径ピストン部８ｄと
の間隙Ｌｐｉを通じてもガスが流入する。開極動作中に
おいて、固定アーク接触子１と可動アーク接触子５が開
離する付近で可動シリンダの中間小内径部４ａに小径ピ
ストン部８ｄが挿入される。

【００９０】第２の実施の形態では、遮断動作における
アーク接触子の開離とアークの発生から、遮断、遮断動
作の終了に至る熱昇圧空間Ｓ₁ と圧縮室空間Ｓ₂ の圧力
上昇の経過、逆止弁１６の動作、閉極動作時における逆
止弁１６，１７の動作は図２に示す第１の実施の形態と
同様に図３に示す圧力上昇の特性が得られる。すなわ
ち、第１の実施の形態と同様に、アークの熱エネルギに
よる昇圧効果に開極動作初期の密度増加の効果と小径ピ
ストン部による圧縮効果が加えられることにより、熱昇
圧室空間Ｓ₁ に高い圧力上昇を得ることができ、かつ電
流零点における圧力上昇の低下を抑制できる。

【００９１】これらのことにより、高い遮断性能を得る
ことができる。また、溝４ｄの作用により開極動作終了
の直前まで、圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇を低い値に保っ
て駆動力に対する反力を低減できる。従って、熱昇圧室
空間Ｓ₁ の高い圧力上昇による高い遮断性能を得なが
ら、駆動エネルギを低減できる。

【００９２】更に第１の実施の形態と同様に、開極動作
終了の直前に圧縮室空間Ｓ₂ の圧力を高め、逆止弁１６
を開いて、圧縮室空間Ｓ₂ のガスを熱昇圧室空間Ｓ₁ に
流入させ、この熱昇圧室空間Ｓ₁ の密度を回復させて高
速再閉極遮断の性能を高めることができる。また、開極
動作終了直前の圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇を可動部の減
速に利用できることも同様である。

【００９３】図５に示す第２の実施の形態における特徴
的効果は、ガス遮断器の可動接触子部の長さを短くでき
ることである。前述した構成で述べたように第２の実施
の形態では、小径ピストン部８ｄを後退させたことによ
り、操作ロッドのフランジ部３ａと可動シリンダの中間
小内径部４ａとの距離Ｌｈｃを短くできる。

【００９４】従って、第１の実施の形態に比べて可動シ
リンダ４の全長を縮小でき、それにより可動接触子部の
全長を短くでき、ガスしゃ断器の小形化を容易にでき
る。図６は本発明によるパッファ形ガス遮断器の第３の
実施の形態を示す閉極状態の断面図である。なお、図１
と同一部品には同一符号を付してその説明を省略し、こ
こでは異なる点について述べる。

【００９５】第３の実施の形態では、可動シリンダ４の
中間小内径部４ａの内径部を後方に突起させ、第２の実
施の形態で後退させた小径ピストン部８ｄの外径部が、
閉極状態において可動シリンダの中間小内径部４ａの内
径部に挿入される構成とするものである。

【００９６】このような構成は第１の実施の形態と同じ
なので、可動シリンダの中間小径部４ａの内径と小径ピ
ストン部の外径との差は小さくて済み、摺動に必要な値
に設計される。また、可動シリンダの中間小内径部４ａ
の突出に対応して大径ピストン部８ａに凹部が設けられ
る。

【００９７】なお、以上の可動シリンダ中間小内径部４
ａ及びピストンの大径ピストン部８ａの周辺の部分以外
の部分については、第２の実施の形態と同様に構成され
ている。

【００９８】上記のような構成の第３の実施の形態によ
れば、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と全く同
様の作用効果となる。第３の実施の形態においては、第
１の実施の形態と同様に可動シリンダの中間小径部４ａ
の内径と小径ピストン部の外径との差が小さく、熱昇圧
室空間Ｓ₁ がアークにより高い圧力に昇圧されたとき、
その部分からのガス漏れを最小限にできる。従って、遮
断性能向上のために熱昇圧室空間Ｓ₁ のガスを有効に使
用できる。このことはガスしゃ断器の小形化に有効であ
る。

【００９９】図７及び図８は本発明によるパッファ形ガ
ス遮断器の第４の実施の形態を示すもので、図７（ａ）
は閉極状態を示す断面図、図７（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ
線に沿う矢視断面図、図８は開極動作終了時の状態を示
す断面図である。なお、図１と同一部品には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述
べる。

【０１００】第４の実施の形態では、第１の実施の形態
において可動シリンダの中間小内径部４ａに設けられて
いた逆止弁１６が取り除かれ、ピストンの小径ピストン
部８ｄの外径部からその支持管部８ｅの外径部の先端に
伸びる複数個の溝８ｅを設ける。また、小径ピストン支
持管部８ｅの外径部における大径ピストン部８ａの直近
部に軸方向に伸びる複数個の溝８ｇが設けられている。

【０１０１】ここで、第１の実施の形態と構成上の差異
について比較してみるに、第１の実施の形態では逆止弁
１６が開極動作の初期には開となり、中期には閉とな
り、開極動作終了の直前、または終了後再び開となる。
これに対して第４の実施の形態では、図７（ａ）のよう
に可動シリンダの中間小内径部４ａから逆止弁を取り除
いて小径ピストン部８ｅの軸方向の２か所に溝８ｆを設
けたことにより、開極動作の初期に可動部の移動距離が
Ｘ３となった位置で圧縮室空間Ｓ₂ と熱昇圧室空間Ｓ₁
を連通し、その後の開極動作の中期に閉、動作終了の直
前、可動部の移動距離がＸ４になった位置で閉となる。

【０１０２】このような構成は第２の実施の形態及び第
３の実施の形態についても適用可能である。なお、第４
の実施の形態における可動シリンダの中間小内径部４
ａ、小径ピストン部８ｄ及びその支持管部８ｅの周辺以
外の部分については第１の実施の形態と同様に構成され
ている。

【０１０３】このような構成の第４の実施の形態におい
ては、開極動作の初期、小径ピストン部８ｄの外径部か
らその支持管部８ｅの先端の外径部にかけての溝８ｆを
通じて圧縮空間Ｓ₂ から熱昇圧室空間Ｓ₁ にガスが流れ
る。可動部の移動距離がＸ３となった以後の開極動作の
中期には圧縮室空間Ｓ₂ と熱昇圧室空間Ｓ₁ との連通は
閉じられている。また、開極動作終了の直前、可動部の
移動距離Ｘ４となった位置から終了までは図８に示すよ
うに小径ピストン部の支持管部８ｅに設けられた溝８ｇ
を通じて圧縮空間室Ｓ₂ から熱昇圧室空間Ｓ₁ にガスが
供給される。熱昇圧室空間Ｓ₁ のガス密度が高められ、
高速再閉極遮断に備えられる。

【０１０４】第４の実施の形態におけるアーク接触子の
開極とアークの発生から、遮断、遮断動作の終了に至る
熱昇圧室空間Ｓ₁ と圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇の経過、
閉極動作時における逆止弁１６，１７の動作は図２に示
す第１の実施の形態と同様であり、図３に示す圧力上昇
の特性が得られる。すなわち、第１の実施の形態と同様
にアークの熱エネルギによる昇圧効果に、開極動作初期
の密度増加の効果と小径ピストン部による圧縮効果が加
えられることにより、熱昇圧室空間Ｓ₁ において高い圧
力上昇を得ることができ、更に電流零点における圧力上
昇の低下を抑制することができる。

【０１０５】その作用により、高い遮断性能を得ること
ができる。また、溝４ｂにより開極動作終了の直前ま
で、圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇を低い値に保って駆動力
に対する反力を低減できる。従って、熱昇圧室空間Ｓ₁
の高い遮断性能を得ながら、駆動エネルギを低減でき
る。

【０１０６】更に、第１の実施の形態と同様に開極動作
狩猟の直前に圧縮室空間Ｓ₂ の圧力を高め、逆止弁１６
を開いて、圧縮室空間Ｓ₂ のガスを熱昇圧室空間Ｓ₁ に
流入させ、この熱昇圧室空間Ｓ₁ の密度を回復させて高
速再閉極遮断の性能を高めることができる。また、開極
動作終了直前の圧縮室空間Ｓ₂ の圧力上昇を可動部の減
速に利用できることも同様である。

【０１０７】図７及び図８に示す第４の実施の形態にお
ける特徴的効果は、可動シリンダの中間小内径部４ａに
逆止弁を取付けないで済むことである。これにより構造
の簡単化が達成され、製造コストの低減化が可能とな
る。

【０１０８】図９は本発明によるパッファ形ガス遮断器
の第５の実施の形態の閉極状態を示す断面図である。な
お、図１と同一部品には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる点について述べる。

【０１０９】第５の実施の形態では、操作ロッド３の排
気孔３ｂが閉極状態のときから小径ピストン部８ｄの後
方に位置するか、または開極動作中少なくとも固定アー
ク接触子１と可動アーク接触子５が開離する直後までに
小径ピストン部８ｄの後方に達し、操作ロッド３の中空
部とガス充気雰囲気中を通過するように構成したもので
ある。

【０１１０】図９において、操作ロッド３の周辺以外は
第１の実施の形態と同様に構成されているが、図９に示
す第５の実施の形態は第２の実施の形態乃至４の実施の
形態に同様に適用可能である。

【０１１１】このような構成の第５の実施の形態におい
て、固定アーク接触子１と可動アーク接触子５の開離後
発生するアークから可動アーク接触子５の中空部を経
て、操作ロッド３の中空部に流れる高温ガスが熱昇圧室
空間Ｓ₁ に流入せず、直ちに操作ロッド３の排気孔３ｂ
からピストン支持部２２の中空部に排出され、ピストン
支持管部８ｂの排気孔８ｃを通じてガス充気封入雰囲気
中に排気される。

【０１１２】従って、アークの熱による熱昇圧室空間Ｓ
₁ の昇圧効果は第１乃至第４の実施の実施の形態より低
く、圧力上昇も低くなる。しかしながら、開極動作によ
り固定アーク接触子１と可動アーク接触子５が開離して
両接触子間にアークが発生子、アークが消滅し、開極終
了位置に達するまでの作用は第１の実施の形態と同様で
ある。

【０１１３】また、熱昇圧室空間Ｓ₁ に電流零点での低
下が少ない高い圧力上昇が得られる一方、圧縮室空間Ｓ
₂ の圧力は低く抑えられるので、高い遮断性能が得られ
るにも関わらず、駆動エネルギを低減できること、及び
開極動作の終了時に圧縮室空間Ｓ₂ から熱昇圧空間Ｓ₁
にガスが供給され、高速再閉極遮断の性能が高められる
ことの効果も第１の実施の形態と同様である。

【０１１４】なお、本発明は各実施の形態に限定される
ものではなく、多種多用な形態で実施することが可能で
ある。例えば、各実施の形態の複数の形態を適宜組合せ
ることも可能である。また、ピストンにおける小径ピス
トン部と大径ピストン部の具体的構成及びその断面積の
比率、熱昇圧室空間と圧縮室空間における初期容積と最
終容積の比率は、適宜選択可能である。更に、各部に設
ける逆止弁、溝などの数や形状、寸法などは自由に設計
可能である。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、前
方部に熱昇圧室空間、後方部に圧縮室空間を有し、その
境界の仕切部に圧縮室空間から熱昇圧室空間の方向のみ
ガスの流れを可能とする逆止弁を有する可動シリンダ内
に小径ピストン部と大径ピストン部を有するピストンを
設け、熱昇圧室空間をアークからの高温ガスの流入によ
り加熱昇圧すると共に小径ピストン部で圧縮し、同時に
圧縮室空間を大径ピストン部で圧縮し、かつ圧縮室空間
内径部の軸方向に適正な長さの溝を設け、開極動作の途
中圧縮室空間のガスを放出し、開極動作終了時に再圧縮
するように構成したので、従来に比べて圧縮室の圧力上
昇を低い値に保ちながら、熱昇圧室の圧力を高め、かつ
電流零点での圧力低下を小さくし、更に開極動作の終了
時に圧縮室から熱昇圧室へガスを流入させて熱昇圧室の
ガス密度低下を防止することにより、駆動エネルギが小
さく、優れた遮断性能のパッファ形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の実施の形態のパッファ形ガ
ス遮断器の構成を示すものであり、（ａ）は閉極状態を
示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線に沿う矢視図断
面図。

【図２】（ａ）は図１のパッファ形ガス遮断器の開極動
作の初期の状態を示す上半部の断面図、（ｂ）は開極動
作の中期の状態を示す断面図。

【図３】（ａ）は図１のパッファ形ガス遮断器の開極動
作の後期の状態を示す断面図、（ｂ）は開極動作の終了
状態を示す上半部の断面図。

【図４】同実施の形態のパッファ形ガス遮断器の遮断電
流及び開極トラベルと圧力上昇特性を示す曲線図。

【図５】本発明による第２の実施の形態のパッファ形ガ
ス遮断器の閉極状態を示す断面図。

【図６】本発明による第３の実施の形態のパッファ形ガ
ス遮断器の閉極状態を示す断面図。

【図７】本発明による第４の実施の形態のパッファ形ガ
ス遮断器の構成例を示すもので、（ａ）は閉極状態を示
す断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線に沿う矢視断面
図。

【図８】同実施の形態のパッファ形ガス遮断器の開極動
作終了の状態を示す上半部の断面図。

【図９】本発明による第５の実施の形態のパッファ形ガ
ス遮断器の閉極状態を示す断面図。

【図１０】従来のパッファ形ガス遮断器の一例を示すも
ので、中心線から下はその閉極状態を示す半断面図、中
心線から上は遮断動作終了状態を示す半断面図。

【図１１】従来のパッファ形ガス遮断器の遮断電流と開
極ストロークおよび熱昇圧室空間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４……可動シリンダ４ａ……中間小内径部４ｂ……溝５……可動アーク接触子６……可動通電接触子７……ノズル８……ピストン８ａ……大径ピストン部８ｂ……ピストン支持管部８ｃ……排気孔８ｄ……小径ピストン部８ｆ，８ｇ……溝９……集電シリンダ１０……固定接触子部１１……集電接触子１２…………支持部材１６，１７……逆止弁２０……可動接触子部２１……アーク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ……高温ガス流２３，２３ａ，２３ｂ，２４，２５，２６……ガス流Ｓ₁ ……熱昇圧室空間Ｓ₂ ……圧縮室空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者豊田充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】消弧性ガスが封入された容器内に、固定
接触子部およびこの固定接触子部に対して軸方向に移動
可能に対向配置された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と、固定通電接触
子とを備え、前記可動接触子部は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、且つその前
方端部が前記操作ロッドに取付けられ、軸方向中間部に
内部を熱昇圧室空間と圧縮室空間に分割する中間小内径
部を有する可動シリンダーと、この可動シリンダの前方
に取付けられた中空の可動アーク接触子と、この可動ア
ーク接触子を包囲するように設けられた絶縁性のノズル
及び前記可動通電接触子と、前記可動シリンダ内に配置
され、小径ピストン部と大径ピストン部を有し、小径ピ
ストン部の外径部が前記可動シリンダの中間小内径部に
挿入されて摺動し、かつ大径ピストン部が前記可動シリ
ンダ後部の圧縮室空間を形成する内径部に挿入されて摺
動するピストンとを備え、前記可動シリンダの中間小内径部の後方で圧縮室空間を
構成する可動シリンダ内径面に軸方向に、開極動作の途
中、前記圧縮室空間とガス充気雰囲気中で連通し、開極
動作終了の直前にその連通を閉じる長さを有する複数個
の溝を設け、また前記可動シリンダの中間小内径部には
前記圧縮室空間から前記熱昇圧室空間へのガス流を可能
とし、その逆向きのガス流を阻止する逆止弁を設けると
共に、前記ピストンの大径ピストン部にはガス充気雰囲
気中から前記圧縮室空間へのガス流を可能とし、その逆
向きのガス流を阻止する逆止弁を設ける構成とし、開極
動作時に前記可動シリンダと前記ピストンの相対移動に
より前記圧縮室空間のガスを圧縮すると同時に、大電流
遮断時にアークからの高温ガスの流入による加熱昇圧作
用に前記小径ピストン部による圧縮作用を加えて、前記
熱昇圧室空間のガス圧力を効果的に高めて前記ノズル内
にガス流を発生させ、このガス流を前記固定アーク接触
子と前記可動アーク接触子間に発生するアークに吹付け
て電流を遮断するようにしたことを特徴とするパッファ
形ガス遮断器。
【請求項２】請求項１記載のパッファ形ガス遮断器に
おいて、前記操作ロッドの排気孔を開極動作の初期には
操作ロッドの中空部とガス圧縮室空間を連通させ、開極
動作の後期には操作ロッドの中空部をガス充気雰囲気中
に連通させる位置に設けたことを特徴とするパッファ形
ガス遮断器。
【請求項３】請求項１記載のパッファ形ガス遮断器に
おいて、前記ピストンの小径ピストン部を後退させた閉
極状態の位置のとき、前記小径ピストン部と前記可動シ
リンダの中間小内径部との間に間隙を存し、開極動作の
初期に前記小径ピストン部が前記可動シリンダの中間小
内径部に挿入されるように構成したことを特徴とするパ
ッファ形ガス遮断器。
【請求項４】請求項１記載のパッファ形ガス遮断器に
おいて、前記可動シリンダの中間小内径部を後方に突出
させ、前記ピストンの小径ピストン部を後退させた閉極
状態の位置のとき、前記ピストンの小内径部を前記中間
小内径部の後方突出部に挿入されるように構成したこと
を特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項５】請求項１記載のパッファ形ガス遮断器に
おいて、開極動作中前記操作ロッドの排気孔は少なくと
も固定アーク接触子と可動アーク接触子が開離する直後
までに前記ピストンの小径ピストン部の後方に達し、少
なくとも固定アーク接触子と可動アーク接触子が開離す
る直後以前の開極動作初期より前記操作ロッドの中空部
がガス封入雰囲気中に連通する位置に設けられたことを
特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項６】消弧性ガスが封入された容器内に、固定
接触子部およびこの固定接触子部に対して軸方向に移動
可能に対向配置された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と、固定通電接触
子とを備え、前記可動接触子部は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、且つその前
方端部が前記操作ロッドに取付けられ、軸方向中間部に
内部を熱昇圧室空間と圧縮室空間に分割する中間小内径
部を有する可動シリンダーと、この可動シリンダの前方
に取付けられた中空の可動アーク接触子と、この可動ア
ーク接触子を包囲するように設けられた絶縁性のノズル
及び前記可動通電接触子と、前記可動シリンダ内に配置
され、小径ピストン部と大径ピストン部を有し、小径ピ
ストン部の外径部が前記可動シリンダの中間小内径部に
挿入されて摺動し、かつ大径ピストン部が前記可動シリ
ンダ後部の圧縮室空間を形成する内径部に挿入されて摺
動するピストンとを備え、前記可動シリンダの中間小内径部の後方で圧縮室空間を
構成する可動シリンダ内径面に軸方向に、開極動作中は
前記圧縮室空間とガス充気雰囲気中で連通し、開極動作
終了の直前にその連通を閉じる長さを有する複数個の溝
を設け、また前記ピストンの小径ピストン部の先端部か
ら後方にかけて軸方向に伸びる複数の溝を設けて熱昇圧
室空間と圧縮室空間とを連通可能な構成とすると共に、
前記ピストンの大径ピストン部にはガス充気雰囲気中か
ら前記圧縮室空間へのガス流を可能とし、その逆向きの
ガス流を阻止する逆止弁を設ける構成とし、開極動作時
に前記可動シリンダと前記ピストンの相対移動により前
記圧縮室空間のガスを圧縮すると同時に、大電流遮断時
にアークからの高温ガスの流入による加熱昇圧作用に前
記小径ピストン部による圧縮作用を加えて、前記熱昇圧
室空間のガス圧力を効果的に高めて前記ノズル内にガス
流を発生させ、このガス流を前記固定アーク接触子と前
記可動アーク接触子間に発生するアークに吹付けて電流
を遮断するようにしたことを特徴とするパッファ形ガス
遮断器。