JPH1131442A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストン径を小さくして機器のコンパクト化
と駆動エネルギーの削減を図ると共に、逆止弁部の連通
孔の断面積を大きく確保し、閉極動作時には逆止弁部を
開けてガス充填雰囲気中のガスを可動シリンダ内空間に
十分吸入することにより遮断後直ちに再閉極遮断を行う
場合に高い遮断性能を発揮できる優れたガス遮断器を提
供する。 【解決手段】 可動シリンダ４の前端部に逆止弁部１８
が設置されている。逆止弁部１８は、ガス充填雰囲気中
と可動シリンダ内空間Ｓとをつなぐ空間である凹部Ｓｖ
と、この凹部Ｓｖとガス充填雰囲気中とを連通させる可
動通電接触子６の連通孔６ａと、凹部Ｓｖと可動シリン
ダ内空間Ｓとを連通させる可動シリンダ４の連通孔４ｃ
と、閉極動作時に連通孔６ａを開け開極動作時に連通孔
６ａを閉じる弁体１６とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開極動作時の機械
的な圧縮力と開極時に発生するアークの熱エネルギーと
を利用して可動シリンダ内の圧力を上昇させ、接触子間
に発生したアークに高圧ガスを吹き付けて電流を遮断す
るパッファ方式のガス遮断器に関するものであり、特
に、可動シリンダ内空間のガス圧力を調整する逆止弁部
を備えたガス遮断器に改良を加えたものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、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が用いられている。中でも、パッ
ファ方式のガス遮断器は、可動接触子と直結した可動シ
リンダによってＳＦ₆ ガスなどの消弧性ガスを圧縮し、
高圧のガス流を発生させるように構成されたものであ
る。このようなガス遮断器においては開極時に接触子間
に発生したアークに対して高圧のガス流を吹き付けるこ
とによりアークを消滅させることができる。したがっ
て、７２ｋＶ以上の高電圧送電系統であっても確実な電
流遮断が可能であり、高電圧用の遮断器として広く普及
するに至っている。

【０００３】［従来例の構成］ここで図９を参照して、
パッファ方式のガス遮断器の従来例について具体的に説
明する。ガス遮断器にはＳＦ₆ ガスなどの消弧性ガスが
充填された容器（図示せず）が設けられており、この容
器内に固定接触子部１０および可動接触子部２０が対向
して配置されている。以下、可動接触子部２０の位置関
係については、説明簡略化の観点から、固定接触子部１
０側の方向（図中左方）を前方、その反対側の方向（図
中右方）を後方と定義して説明を進める。

【０００４】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
ており、共に容器に固定されている。一方、可動接触子
部２０には、中空の操作ロッド３、可動シリンダ４、中
空かつ指状の可動アーク接触子５、可動通電接触子６、
絶縁性のノズル７およびピストン８が設けられており、
ピストン８を除く他の部材は一体的に前後方向に往復動
するように構成されている。

【０００５】可動接触子部２０を構成する各部材につい
て詳しく述べる。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、前端部には中心に開口部を有するフランジ部３ａが
形成されている。また、操作ロッド３の後部には複数の
排気孔３ｂが形成されている。可動シリンダ４は操作ロ
ッド３を包囲するように配置されており、操作ロッド３
のフランジ部３ａ後面部に連結されている。また、可動
シリンダ内空間Ｓはフランジ部３ａの開口部を介してフ
ランジ部３ａ前面側の空間と連通されている。

【０００６】可動アーク接触子５、ノズル７および可動
通電接触子６は、操作ロッド３のフランジ部３ａ前面部
に同心円上に取り付けられている。このうち、可動アー
ク接触子５は前記固定アーク接触子１に、可動通電接触
子６は前記固定通電接触子２にそれぞれ接離するように
配置されている。また、可動アーク接触子５とノズル７
との間には、可動シリンダ内空間Ｓで圧縮された高圧の
ガス流２１がフランジ部３ａの開口部を通過して固定ア
ーク接触子１側へと流れるガス流路が形成されている。

【０００７】ピストン８は内径面および外径面を有する
円板状に形成されており、内径面側を操作ロッド３の外
径面が摺動すると共に、外径面側を可動シリンダ４の内
径面が摺動するように構成されている。また、ピストン
８の後面部には後方に軸方向に伸びる中空の支持管部８
ａが一体的に設けられている。この支持管部８ａには支
持部材および絶縁支持部材（共に図示ぜす）が連結され
ており、これらの部材を介してピストン８が容器内に固
定される。さらに、支持管部８ａの後部には、その中空
部とガス充填雰囲気中を連通する複数個の排気孔８ｂが
設けられている。

【０００８】また、ピストン８には逆止弁部１８が設け
られている。逆止弁部１８は、ピストン８前面部に形成
されたリング状の凹部Ｓｖと、可動シリンダ内空間Ｓと
ガス充填雰囲気中を連通する連通孔８ｃと、連通孔８ｃ
を閉開口させる弁体１６と、弁体１６の前方位置を規制
する停止板１７とから構成されている。このうち、弁体
１６は凹部Ｓｖに前後動自在に配置されており、閉極動
作時には連通孔８ｃを開け開極動作時には連通孔８ｃを
閉じるように構成されている。また、停止板１７はピス
トン８の前端部に取り付けられている。

【０００９】［従来例の作用］以上のような構成を有す
るガス遮断器における開極動作および閉極動作について
説明する。

【００１０】＜開極動作＞ガス遮断器が開極動作を行う
場合、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、図示されない駆動装置によって後方（図９中矢
印Ｄの方向）に一体的に移動する。そのため、固定アー
ク接触子１と可動アーク接触子５が開離し、両アーク接
触子１，５間の距離が十分に大きくなって、遮断状態と
なる（図８の状態）。

【００１１】このとき、両アーク接触子１，５間にはア
ーク２２が発生するが、パッファ方式のガス遮断器で
は、可動シリンダ４とピストン８との相対移動により、
可動シリンダ内空間Ｓのガスを圧縮して高圧のガス流２
１を発生させ、これをアーク２２に吹き付ける。なお、
ガス流２１は、固定アーク接触子１に向かう流れ２１ａ
と、操作ロッド３の中空部から排気孔３ｂさらにはピス
トン８の排気孔８ｂを通ってガス充填雰囲気中へと向か
う流れ２１ｂという２つの流れがある。このような２つ
の流れを持つ高圧のガス流２１をノズル７内に発生させ
ることによりアーク２２を消滅させ、電流を確実に遮断
することができる。また、開極動作中の逆止弁部１８で
は、弁体１６が連通孔８ｃを閉めた状態にあるため、可
動シリンダ内空間Ｓのガス圧の上昇を維持させるように
なっている。

【００１２】＜閉極動作＞一方、閉極動作を行う場合
は、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、図示されない駆動装置によって前方（矢印Ｄの方向
と逆方向）に一体的に移動する。このとき、可動シリン
ダ内空間Ｓの容積が増大し、可動シリンダ内空間Ｓの圧
力は低下する。そのため、ノズル７の開口部から可動シ
リンダ内空間Ｓにガスを吸入する（図８のガス流２１と
逆向き）。と同時に、逆止弁部１８の弁体１６が前方に
移動し、連通孔８ｃが開口することにより、ガス充填雰
囲気中から可動シリンダ内空間Ｓにガスが吸入する。以
上のようなガスの吸入により、閉極動作が終了して可動
接触子部２０側が停止した後、極めて短い時間で可動シ
リンダ内空間Ｓのガス圧はガス充填雰囲気中のそれと同
じレベルまで回復し、可動シリンダ内空間Ｓのガス圧力
低下はほぼ零となる。

【００１３】このような可動シリンダ内空間Ｓの圧力低
下を防止することは、遮断後、再閉極して直ちに遮断を
行う場合の遮断性能を確保するために不可欠である。す
なわち、再閉極後直ちに行う遮断において十分な遮断性
能を得るためには、開極動作開始前に可動シリンダ内空
間Ｓの圧力が、ガス充填雰囲気中の圧力とほぼ同じまで
回復していなくてはならない。そこで、閉極動作時に可
動シリンダ内空間Ｓに十分なガス量を吸入させることが
必要であり、ノズル７からのガスの流入だけでなく、逆
止弁部１８を開けて可動シリンダ内空間Ｓにガスを流入
させている。

【００１４】以上説明したように、パッファ方式のガス
遮断器の遮断性能はノズル７の上流側の圧力によって高
められている。したがって、高い遮断性能を得るために
は可動シリンダ内空間Ｓの圧力上昇を長い時間高く持続
させる必要がある。具体的には可動シリンダの径を大き
くして、可動シリンダ内空間Ｓの圧縮ガス量を増大させ
るといった構成をとれば良い。一方、パッファ方式のガ
ス遮断器においては、可動シリンダ内空間Ｓの圧力上昇
は駆動力に対する反力として作用する。従って、高い遮
断性能を得るためには大きな駆動エネルギーが必要とな
り、従来、遮断器の大形化が避けられなかった。

【００１５】［低駆動エネルギーのガス遮断器］そのた
め、これまで小さい駆動エネルギーによって高い遮断性
能を得る方法が種々提案されている。例えば、特開平５
−２５８６４８号記載のガス遮断器では、開極動作の初
期には、可動アーク接触子の中空部および操作ロッドの
中空部を可動シリンダ内空間に連通させ、固定アーク接
触子と可動アーク接触子の開極後設定された時間だけア
ークによる高温ガスを可動シリンダ内空間に流入させ、
高い圧力上昇を得る構成とした上、ピストンの外径を可
動シリンダの内径より小さく構成し、反力を受けるピス
トン断面積を縮小すると共に、可動シリンダの内径部と
ピストンの外径部との間にできる空間の容積により、過
大な圧力上昇を緩和させて、前記駆動力に対する反力を
低減させている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
に駆動エネルギーの削減を図るためにピストン径を小さ
くするということもあるが、ガス遮断器に対しては常に
コンパクト化が要請されており、ピストンの径は小さい
方が望ましい。しかしながら、ピストンが小さくなって
いくと、ピストン８に逆止弁部１８を設けることが難し
くなるという問題が生じた。無理をしてピストン８に逆
止弁部１８を設けると、逆止弁部１８を構成する連通孔
の断面積が不足したり、逆止弁部１８と操作ロッド３の
排気孔３ｂとの距離が近くなってアークにより高温化し
たガスが可動シリンダ内空間に入り再閉極遮断時の性能
が低下する可能性があるなど、遮断性能に悪影響を及ぼ
すおそれがあった。

【００１７】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、
ピストン径を小さくして機器のコンパクト化と駆動エネ
ルギーの削減を図ると共に、逆止弁部の連通孔の断面積
を大きく確保し、閉極動作時には逆止弁部を開けてガス
充填雰囲気中のガスを可動シリンダ内空間に十分吸入し
て、遮断後直ちに再閉極遮断を行う場合に高い遮断性能
を発揮できる優れたガス遮断器を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、消弧性ガスが充填された容器
内には固定接触子部および可動接触子部が対向して配置
され、前記固定接触子部には固定アーク接触子および固
定通電接触子が設けられ、一方、前記可動接触子部は、
前記固定接触子部側の方向を前方、その反対側の方向を
後方と定義した場合に、前後方向に移動自在に構成さ
れ、さらに前記可動接触子部には排気孔を有する中空の
操作ロッドと、前記操作ロッドを包囲する可動シリンダ
と、前記固定アーク接触子に接離自在な中空の可動アー
ク接触子と、前記固定通電接触子に接離自在な可動通電
接触子と、前記可動アーク接触子を包囲する絶縁性のノ
ズルと、前記可動シリンダに挿入されるピストンとが設
けられ、開極動作時には前記可動シリンダと前記ピスト
ンとの相対移動により前記可動シリンダ内空間のガスを
圧縮して前記ノズル内に高圧のガス流を発生させ、前記
固定アーク接触子および可動アーク接触子間に発生した
アークに前記ガス流を吹き付けて電流を遮断するように
構成されたガス遮断器において、前記可動シリンダの前
端部に、ガス充填雰囲気中と前記可動シリンダ内空間と
を連通させる連通孔と、閉極動作時には前記連通孔を開
け開極動作時には前記連通孔を閉じる弁体とを有する逆
止弁部が設置されたことを特徴とする。

【００１９】以上のような構成を有する請求項１記載の
ガス遮断器では、逆止弁部を可動シリンダの前端部側に
設けているため、無理をしてピストンに逆止弁部を設け
る必要がなく、ピストンを小形化しても断面積の大きな
連通孔を形成することができる。したがって、連通孔の
断面積不足、あるいは逆止弁部と操作ロッドの排気孔と
の接近による高温ガスの可動シリンダ内空間への流入を
防ぐことができる。その結果、遮断性能への悪影響を回
避することができる。

【００２０】また、請求項１記載のガス遮断器では、逆
止弁部の設置箇所がピストン側でなく可動シリンダ側な
ので、ピストンの小形化が容易である。これにより機器
のコンパクト化を実現することができる。しかも、反力
を受けるピストン断面積が縮小するため、過大な圧力上
昇を緩和させて駆動力に対する反力を低減させることが
可能であり、駆動エネルギーの削減に寄与することが可
能である。

【００２１】なお、逆止弁部を備えたガス遮断器は従来
と同様、次のように作用する。すなわち、閉極動作時に
は弁体が連通孔を開口させてガス充填雰囲気中のガスを
可動シリンダ内空間に十分に吸入することが可能であ
る。これにより、閉極動作が終了して可動接触子部側が
停止した後、極めて短い時間で可動シリンダ内空間のガ
ス圧はガス充填雰囲気中のそれと同じレベルまで回復す
ることができ、可動シリンダ内空間のガス圧力低下はほ
ぼ零となる。このような可動シリンダ内空間の圧力低下
の防止により、再閉極後直ちに行う遮断において十分な
遮断性能を得ることが可能となる。

【００２２】一方、開極動作時には弁体が連通孔を閉口
させて可動シリンダ内空間の圧力上昇を維持することが
できる。したがって、可動シリンダとピストンとの相対
移動により可動シリンダ内空間のガスを圧縮して十分に
高圧なガス流を発生させることができ、これをアークに
吹き付けてアークを消滅させ、電流を確実に遮断するこ
とができる。

【００２３】請求項２の発明は、請求項１記載のガス遮
断器において、前記連通孔を閉じる方向に前記弁体を付
勢する弾性部材が設けられたことを特徴とする。

【００２４】このような構成を有する請求項２記載のガ
ス遮断器では、可動接触子部が停止しているとき、弾性
部材の付勢力によって弁体は連通孔を閉口する位置に保
持されている。したがって、弁体が摩擦力等により中途
半端な位置に停止することがなく、逆止弁部は連通孔の
閉開口動作を安定して行うことができる。

【００２５】請求項３の発明は、請求項１または２記載
のガス遮断器において、前記連通孔におけるガス充填雰
囲気中への出口部分が、前記可動シリンダの半径方向に
設けられたことを特徴とする。

【００２６】このような構成を有する請求項３記載のガ
ス遮断器では、可動シリンダの前端部付近において軸方
向に逆止弁部を設けるスペースが不足する場合であって
も、逆止弁部を設置することが可能となり、遮断器設計
の自由度を大きくすることができる。

【００２７】請求項４の発明は、請求項１または２記載
のガス遮断器において、前記連通孔におけるガス充填雰
囲気中への出口部分が、前記可動シリンダの軸方向およ
び半径方向に設けられたことを特徴とする。

【００２８】このような構成を有する請求項４記載のガ
ス遮断器では、連通孔の出口断面積を大きくすることが
でき、ガス充填雰囲気中から可動シリンダ内空間へのガ
ス流入量を増大させることが可能となる。

【００２９】請求項５の発明は、請求項１、２、３また
は４記載のガス遮断器において、開極動作の開始と同
時、またはそれ以前に、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がガス充填雰囲気中に連
通するような位置に、前記操作ロッドの排気孔が設けら
れたことを特徴とする。

【００３０】このような構成を有する請求項５記載の発
明では、上記請求項１〜４記載の発明の持つ作用に加え
て、次のような作用がある。すなわち、固定、可動の両
アーク接触子が開離した直後からアークによる高温なガ
ス流を可動アーク接触子の中空部と操作ロッドの中空部
を経てガス充填雰囲気中に排出することにより、ガス流
は固定アーク接触子１に向かう流れだけではなく、操作
ロッドの中空部から排気孔を通ってガス充填雰囲気中へ
と向かう流れを作ることができる。このような２つの流
れを持つ高圧のガス流をノズル内に発生させることによ
りアークを消滅させ、電流を遮断することができる。

【００３１】請求項６の発明は、請求項１、２、３また
は４記載のガス遮断器において、開極動作の初期には前
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
空部が前記可動シリンダ内空間に連通し、かつ開極動作
の後期には前記可動アーク接触子の中空部および前記操
作ロッドの中空部がガス充填雰囲気中に連通するような
位置に、前記操作ロッドの排気孔が設けられたことを特
徴とする。

【００３２】このような構成を有する請求項６記載の発
明では、前記請求項５記載の発明とは異なり、開極動作
の初期には可動アーク接触子の中空部および操作ロッド
の中空部が可動シリンダ内空間に連通しているため、上
記請求項１〜４記載の発明の持つ作用に加えて、次のよ
うな作用がある。すなわち、開極動作初期にだけ可動シ
リンダ内空間の圧力上昇を大きくして非常に高圧なガス
流を発生させることができる。そして、開極動作の後期
には高温なガス流を可動アーク接触子の中空部と操作ロ
ッドの中空部を経てガス充填雰囲気中に排出し、操作ロ
ッドの中空部から排気孔を通ってガス充填雰囲気中へと
向かう流れを作り、２つの流れを持つ高圧のガス流をノ
ズル内に発生させてアークを消滅させ、電流を遮断する
ことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるパッファ方式
のガス遮断器の実施の形態について、図１〜図８により
具体的に説明する。なお、図９に示した従来例と同一の
部材に関しては同一符号を付し、説明は省略する。ま
た、以下の説明においても、固定接触子側の方向に関し
ては、請求項１に記載した定義に従い、固定接触子側の
方向を前方、その反対側の方向を後方とする。

【００３４】（１）第１の実施の形態 ［構成］図１、図２、図３、図４は、本発明によるガス
遮断器の第１の実施の形態として、請求項１および６記
載の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は開極動作終了時あるいは閉極
動作初期の状態を示す断面図、図２は閉極動作中を示す
断面図、図３は閉極動作終了時あるいは開極動作初期の
状態を示す断面図、図４は開極動作中を示す断面図であ
る。また、図面中、２点鎖線の円内に示した図は本実施
の形態の要部拡大断面図である。

【００３５】第１の実施の形態は、可動シリンダ４の前
端部に逆止弁部１８が設置されたことを構成上の特徴と
している。この逆止弁部１８は、ガス充填雰囲気中と可
動シリンダ内空間Ｓとをつなぐ空間である凹部Ｓｖと、
この凹部Ｓｖとガス充填雰囲気中とを連通させる連通孔
６ａと、凹部Ｓｖと可動シリンダ内空間Ｓとを連通させ
る連通孔４ｃと、閉極動作時に連通孔６ａを開け開極動
作時に連通孔６ａを閉じる弁体１６とから構成されてい
る。連通孔４ｃは可動シリンダ４の前端部に形成されて
おり、連通孔６ａは可動通電接触子６の外周付近に軸方
向に沿って形成されている。なお、第１の実施の形態に
おける凹部Ｓｖは、図９に示した従来例のそれとは異な
り、通電接触子６の後端部と、可動シリンダ４の前端部
と、操作ロッド３のフランジ部３ａの外径部と、ノズル
７の後端部とによって囲まれることにより形成されてい
る。

【００３６】なお、第１の実施の形態の可動シリンダ４
の形状は、図９に示した従来例のそれとは異なる。すな
わち、可動シリンダ４の前端部および後端部には内側に
突出する前端小内径部４ａおよび後端小内径部４ｂが形
成されている。また、符号１２は、ピストン８の支持管
部８ａを容器内に固定するための支持部であり、この支
持部１２には集電シリンダ９が固定されている。集電シ
リンダ９の内径部は集電コンタクト１１を介して可動シ
リンダ４の外径部で摺動するようになっている。さら
に、ピストン８および集電シリンダ９にはそれぞれ排気
孔８ｂ，９ａが形成されている。

【００３７】ところで、ピストン８および支持管部８ａ
の外径寸法ｄｐは可動シリンダ４の内径寸法ｄｃよりも
小さく設定されており、かつ可動シリンダ４の後端小内
径部４ｂの内径寸法とほぼ等しく、ピストン８および支
持管部８ａの外径部が後端小内径部４ｂにほぼ気密に摺
動する構成されている。また、操作ロッド３の外径寸法
ｄｒは、ピストン８の内径寸法とほぼ同じであり、操作
ロッド３の外径部がピストン８の内径部をほぼ気密に摺
動するように構成されている。このような構成では図１
に示す開極動作終了の状態で、可動シリンダ内空間Ｓと
して可動シリンダ４内の内径部とピストン８および支持
管部８ａの外径部との間の空間が残留するようになって
いる。

【００３８】また、第１の実施の形態では、図３に示し
た開極動作の初期には可動アーク接触子５の中空部およ
び操作ロッド３の中空部が可動シリンダ内空間Ｓに連通
するような位置に、操作ロッド３の排気孔３ｂが設けら
れている。また、図４に示した開極動作の後期には操作
ロッド３の排気孔３ｂはピストン８の後方に移動し、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
がピストン８の排気孔８ｂおよび集電シリンダ９の排気
孔９ａを通じて、ガス充填雰囲気中に連通するように構
成されている。さらに、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。

【００３９】［作用］続いて、以上のような構成を有す
る第１の実施の形態における閉極動作および開極動作に
ついて説明する。

【００４０】＜閉極動作＞第１の実施の形態が閉極動作
を行う場合、図１の開極動作終了状態から閉極動作が始
まる。すなわち、閉極動作指令を受けて、図示されてい
ない駆動装置の操作力が操作ロッド３に働き、操作ロッ
ド３と一体的に、可動シリンダ４、可動アーク接触子
５、ノズル７、可動通電接触子６が前方（図１中点線矢
印Ｄの方向）に移動する。

【００４１】閉極動作中の状態を図２に示す。すなわ
ち、可動部は図２の矢印Ｄの方向に移動している。この
とき前方に移動する可動部の加速度により、逆止弁部１
８の弁体１６は凹部Ｓｖ内を相対的に後方に移動し、可
動シリンダ４の前端小内径部４ａに密着する。また、可
動シリンダ内空間Ｓの容積が増加するので圧力が低下
し、それによっても弁体１６は後方に移動するように動
作する。そのため、可動通電接触子６の連通孔６ａが開
口し、連通孔６ａから、凹部Ｓｖ、可動シリンダ４の前
端小内径部４ａの連通孔４ｃにより、ガス充填雰囲気中
と可動シリンダ内空間Ｓが連通し、ガス充填雰囲気中か
ら可動シリンダ内空間Ｓにガスが流入する。なお、可動
シリンダ内空間Ｓの圧力低下により、ノズル７の開口部
からも可動シリンダ内空間Ｓにガスが流入する。そし
て、図３に示した状態で閉極動作が終了する。

【００４２】＜開極動作＞一方、第１の実施の形態が開
極動作を行う場合、図３の閉極動作終了状態から開極動
作が始まる。すなわち、開極動作指令を受けて、図示さ
れていない駆動装置の操作力が操作ロッド３に働き、操
作ロッド３と一体的に、可動シリンダ４、可動アーク接
触子５、ノズル７、可動通電接触子６が後方（図３中点
線矢印Ｄの方向）に移動する。

【００４３】開極動作中の状態を図４に示す。すなわ
ち、可動部は図４の矢印Ｄの方向に移動している。この
とき逆止弁部１８の弁体１６は、後方に移動する可動部
の加速度と、可動シリンダ４とピストン８との相対移動
による可動シリンダ内空間Ｓの圧力上昇により、前方に
移動し、可動通電接触子６の後端部に密着する。そのた
め、弁体１６は可動通電接触子６の連通孔６ａを閉口
し、可動シリンダ内空間Ｓとガス充填雰囲気中との連通
を阻止する。したがって、可動シリンダ４とピストン８
との相対移動により可動シリンダ内空間のガスを圧縮し
て十分に高圧なガス流を発生させることができ、これを
アークに吹き付けてアークを消滅させ、電流を確実に遮
断することができる。そして、図１に示した状態で開極
動作が終了する。

【００４４】なお、図３に示す開極動作の初期状態で
は、操作ロッド３の排気孔３ｂは、従来例のガス遮断器
と異なり、ピストン８の前方に位置し、可動アーク接触
子５及び操作ロッド３の中空部と可動シリンダ内空間Ｓ
を連通している。したがって、両アーク接触子１，５間
に発生するアークからの高温ガスを可動シリンダ内空間
Ｓ内に導くことができる。この作用とピストン８による
圧縮作用により可動シリンダ内空間Ｓ内に高い圧力上昇
が得ることができる。

【００４５】また、開極動作の後期は図４に示すように
操作ロッド３の排気孔３ｂがピストン８の後方に達して
アークからの高温ガスはノズル７を介して固定アーク接
触子１の方向に排気すると共に、可動アーク接触子５の
中空部と操作ロッド３の中空部から操作ロッド３の排気
孔３ｂ、さらにはピストン８の排気孔８ｂおよび集電シ
リンダ９の排気孔９ａを通じてガス充填雰囲気中に排気
する。したがって、ノズル７内に二方向のガス流を生じ
させることができ、アークを強力に冷却して電流を遮断
することができる。

【００４６】［効果］第１の実施の形態では可動シリン
ダ４の内径よりもピストン８の外径を小さくしているた
め、可動シリンダ４の前面部のスペースはピストン８の
スペースより大きい。大きなスペースを持つ可動シリン
ダ４の前面部に逆止弁部１８を設けることにより、可動
シリンダ４内へのガス流路である連通孔６ａ、４ｃの断
面積を十分に大きくすることができる。

【００４７】このようにガス流路の断面積が大きいこと
と、前述のように閉極動作中の弁体１６が確実に連通孔
６ａを開口してガス充填雰囲気中と可動シリンダ内空間
Ｓとが確実に連通することによって、閉極動作が終了し
て可動接触子部２０側が停止した後、極めて短い時間で
開極動作を再度行う場合であっても、開極動作の開始ま
でに可動シリンダ内空間Ｓの圧力はガス充填雰囲気中の
圧力とほぼ同じにまで回復させることができる。しか
も、第１の実施の形態では、高温ガスが存在しない位置
に逆止弁部１８を設けているので、可動シリンダ内空間
Ｓに低温のガスを吸入することができ、再閉極後直ちに
行う遮断において十分かつ安定した遮断性能を得ること
ができる。

【００４８】また、第１の実施の形態では、逆止弁部１
８の設置箇所がピストン８側でなく可動シリンダ４側な
ので、ピストンの小形化が容易である。したがって、機
器のコンパクト化に貢献することができると共に、ピス
トン断面積の縮小による反力の低減が可能であり、駆動
エネルギーの削減に寄与することが可能である。

【００４９】（２）第２の実施の形態 ［構成］図５は、本発明によるガス遮断器の第２の実施
の形態として、請求項２記載の発明を適用したガス遮断
器の一つの実施の形態を示す要部の半断面図であり、開
極動作終了時の状態を示す。この第２の実施形態におい
ては、逆止弁部１８の凹部Ｓｖに弁体１６を前方に付勢
するバネ１７が設けられている。なお、この逆止弁部１
８の周辺以外の部分については、前記第１の実施の形態
と同じに構成されている。

【００５０】［作用・効果］上記の構成を有する第２の
実施の形態によれば、第１の実施の形態の持つ作用効果
に加えて、次のような作用効果がある。すなわち、開極
動作終了の状態及び閉極動作終了の状態で可動部が停止
している状態で、逆止弁部１８の弁体１６はは可動通電
接触子６の後端部に押し付けられ、摩擦やゴミなどの影
響により凹部Ｓｖの中間位置に停止することがなく、可
動通電接触子６の連通孔６ａを閉口して停止している。
そのため、開極動作のとき、最初から連通孔６ａが閉じ
られているので、可動シリンダ内空間Ｓからガス充填雰
囲気中へのガス漏れを防止する効果は一層確実である。

【００５１】（３）第３の実施の形態 ［構成］図６は、本発明によるガス遮断器の第３の実施
の形態として、請求項３記載の発明を適用したガス遮断
器の一つの実施の形態を示す要部の半断面図であり、開
極動作終了時の状態を示す。第３の実施の形態では、可
動通電接触子６に設けられる連通孔６ａの出口部分が可
動通電接触子４のフランジ部６ｂの半径方向に設けられ
ている。なお、上記の可動通電接触子６の周辺部以外の
部分の構成については、第１の実施の形態と同じであ
る。

【００５２】［作用・効果］第３の実施の形態の独自の
作用効果は次のような点である。すなわち、可動通電接
触子６の固定通電接触子２との接触面の後部に連通孔６
ａを加工する必要がない。したがって、可動通電接触子
６における接触面の長さが短い場合に特に有効である。

【００５３】（４）第４の実施の形態 ［構成］図７は、本発明によるガス遮断器の第４の実施
の形態として、請求項４記載の発明を適用したガス遮断
器の一つの実施の要部の形態を示す半断面図であり、開
極動作終了時の状態を示す。第４の実施の形態は、可動
通電接触子６に設けられる連通孔６ａの出口部分が可動
通電接触子４の軸方向およびフランジ部６ｂの半径方向
に設けられている。なお、上記の可動通電接触子６の周
辺部分以外の部分の構成については、第１の実施の形態
と同じである。

【００５４】［作用・効果］第４の実施の形態において
は、可動通電接触子６の部分の連通孔６ａの断面積を容
易に増加することができるので、閉極動作時にガス充填
雰囲気中から可動シリンダー内空間Ｓへ流入するガス流
量を増加することができ、より効果的に可動シリンダー
内空間Ｓの圧力低下を防止することができる。

【００５５】（５）第５の実施の形態 ［構成］図８は、本発明によるガス遮断器の第５の実施
の形態として、請求項５記載の発明を適用したガス遮断
器の一つの実施の形態における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、閉極状態にお
いて操作ロッド３の排気孔３ｂが固定ピストン２１の後
方になるよう構成されるか、または固定アーク接触子１
と可動アーク接触子５が開極すると同時に操作ロッド３
の排気孔３ｂが、固定ピストン２１の後方の位置に達す
るように構成されている。すなわち、可動アーク接触子
５の中空部および操作ロッド３の中空部は、両アーク接
触子１、５が開極する以前または同時にガス充填雰囲気
中に連通するように構成されている。なお、第５の実施
の形態は操作ロッド３の周辺以外は第１の構成と同じと
されているが、第２〜第４の実施の形態に対しても適用
可能である。

【００５６】［作用・効果］第５の実施の形態では、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、可動シリンダー
４内の可動シリンダー内空間Ｓに流入することがなく、
開極動作開始直後に、操作ロッド３の排気孔３ｂからピ
ストン８の支持管部８ａの中空部から支持管部８ａの排
気孔８ｂへ、さらには集電シリンダー９の排気孔９ａを
経てガス充填雰囲気中に排出する。したがって、上記の
第１から第４の実施の形態に比べて、熱による可動シリ
ンダー内空間Ｓの昇圧効果は低くなるが、可動シリンダ
４の前端小内径部４ａ付近に設けた逆止弁部１８の確実
な動作により、閉極動作時に可動シリンダー内の圧力低
下が防止されると共に、開極動作時の可動シリンダー内
空間Ｓからのガス漏れが防止される作用は第１の実施の
形態から第４の実施の形態と同じである。

【００５７】（６）他の実施の形態 なお、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるもの
でなく、多種多様な形態を実施可能である。例えば、ピ
ストン８の外径は可動シリンダの内径４とほぼ同じに設
定されても良い。可動シリンダ４の外径はピストン８の
外径より大きいため、その前端部に逆止弁部１８を設け
るスペースを確保することは容易であり、従来の一般的
な構成のガス遮断器を小形化することができる。

【００５８】また、各実施の形態の複数の形態を適宜組
み合わせることも可能であり、ピストンと可動シリンダ
の具体的構成は、可動シリンダの内径とピストンの外径
との比率を含め、適宜選択可能である。更に、各部に設
ける連通孔や排気孔の数や形状あるいは寸法などは自由
に設計可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、閉
極動作時にのみガス充填雰囲気中と可動シリンダ内空間
とを連通させる逆止弁部を、可動シリンダの前端部に設
置するという極めて簡単な構成により、ピストン径を小
さくして機器のコンパクト化と駆動エネルギーの削減を
図ると共に、逆止弁部の連通孔の断面積を大きく確保
し、閉極動作時には逆止弁部を開けてガス充填雰囲気中
のガスを可動シリンダ内空間に十分吸入して、遮断後直
ちに再閉極遮断を行う場合に高い遮断性能を発揮できる
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の
開極動作終了時あるいは閉極動作初期の状態を示す断面
図であり、円内はその逆止弁部を示す断面図である。

【図２】第１の実施の形態の閉極動作中の状態を示す断
面図であり、円内はその逆止弁部を示す断面図である。

【図３】第１の実施の形態の閉極動作終了時あるいは開
極動作初期の状態を示す断面図である。

【図４】第１の実施の形態の開極動作中の状態を示す断
面図であり、円内はその逆止弁部を示す断面図である。

【図５】本発明による第２の実施の形態のガス遮断器の
開極動作終了時における要部の状態を示す断面図であ
る。

【図６】本発明による第３の実施の形態のガス遮断器の
閉極動作終了時における要部の状態を示す断面図であ
る。

【図７】本発明による第４の実施の形態のガス遮断器の
開極動作終了時における要部の状態を示す断面図であ
る。

【図８】本発明による第５の実施の形態のガス遮断器の
閉極動作終了時の状態を示す断面図である。

【図９】従来のガス遮断器の一例を示す図であり、開極
動作中、電流を遮断している状態を示す断面図である。

【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…前端小内径部 ４ｂ…後端小内径部 ４ｃ…連通孔 ５…可動アーク接触子 ６…可動通電接触子 ６ａ…連通孔 ６ｂ…フランジ部 ７…ノズル ８…ピストン ８ａ…支持管部 ８ｂ…排気孔 ８ｃ…連通孔 ９…集電シリンダ ９ａ…排気孔 １０…固定接触子部 １１…集電コンタクト １６…弁体 １７…停止板 １８…逆止弁部 ２０…可動接触子部 ２１，２１ａ，２１ｂ…ガス流 ２２…アーク Ｓ…可動シリンダ内空間 Ｓｖ…凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 加藤 紀光 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消弧性ガスが充填された容器内には固定
   接触子部および可動接触子部が対向して配置され、前記
   固定接触子部には固定アーク接触子および固定通電接触
   子が設けられ、一方、前記可動接触子部は、前記固定接
   触子部側の方向を前方、その反対側の方向を後方と定義
   した場合に、前後方向に移動自在に構成され、さらに前
   記可動接触子部には排気孔を有する中空の操作ロッド
   と、前記操作ロッドを包囲する可動シリンダと、前記固
   定アーク接触子に接離自在な中空の可動アーク接触子
   と、前記固定通電接触子に接離自在な可動通電接触子
   と、前記可動アーク接触子を包囲する絶縁性のノズル
   と、前記可動シリンダに挿入されるピストンとが設けら
   れ、開極動作時には前記可動シリンダと前記ピストンと
   の相対移動により前記可動シリンダ内空間のガスを圧縮
   して前記ノズル内に高圧のガス流を発生させ、前記固定
   アーク接触子および可動アーク接触子間に発生したアー
   クに前記ガス流を吹き付けて電流を遮断するように構成
   されたガス遮断器において、 前記可動シリンダの前端部に、ガス充填雰囲気中と前記
   可動シリンダ内空間とを連通させる連通孔と、閉極動作
   時には前記連通孔を開け開極動作時には前記連通孔を閉
   じる弁体とを有する逆止弁部が設置されたことを特徴と
   するガス遮断器。
2. 【請求項２】 前記連通孔を閉じる方向に前記弁体を付
   勢する弾性部材が設けられたことを特徴とする請求項１
   記載のガス遮断器。
3. 【請求項３】 前記連通孔におけるガス充填雰囲気中へ
   の出口部分が、前記可動シリンダの半径方向に設けられ
   たことを特徴とする請求項１または２記載のガス遮断
   器。
4. 【請求項４】 前記連通孔におけるガス充填雰囲気中へ
   の出口部分が、前記可動シリンダの軸方向および半径方
   向に設けられたことを特徴とする請求項１または２記載
   のガス遮断器。
5. 【請求項５】 開極動作の開始と同時、またはそれ以前
   に、前記可動アーク接触子の中空部および前記操作ロッ
   ドの中空部がガス充填雰囲気中に連通するような位置
   に、前記操作ロッドの排気孔が設けられたことを特徴と
   する請求項１、２、３または４記載のガス遮断器。
6. 【請求項６】 開極動作の初期には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が前記可動シ
   リンダ内空間に連通し、かつ開極動作の後期には前記可
   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
   がガス充填雰囲気中に連通するような位置に、前記操作
   ロッドの排気孔が設けられたことを特徴とする請求項
   １、２、３または４記載のガス遮断器。