JPH1167025A - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開極動作の後半の高い圧力上昇によって生ず
る反力を低減し、小さい駆動エネルギーで長い時間安定
した高い遮断性能を得る。 【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および可動接触子部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はその一部に排気孔3b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その前端部
で操作ロッド３に取り付けられる可動シリンダー４と、
可動シリンダー４の前方に取り付けられる中空の可動ア
ーク接触子５と、それを包囲する絶縁性のノズル７及び
可動シリンダー４内に挿入されるピストンを有し、開極
動作時には可動シリンダ４ーとピストンとの相対移動に
より消弧性ガスを圧縮して、ノズル内に高圧のガス流を
発生させ、可動アーク接触子５と固定アーク接触子１間
に発生するアークに吹き付けて消弧する。

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、高圧のガス流を形成しているた
め、そのしゃ断性能は可動シリンダーの圧力上昇によっ
て大きな影響を受けることになる。

【０００３】ところで、従来のパッファ形ガス遮断器に
おいては、小さい可動シリンダーと小さい駆動エネルギ
ーから高い圧力上昇を得る方法が種々試みられている。
図１１はその一つである従来のガス遮断器の一例であ
り、開極動作途中の状態を示すものである。

【０００４】図１１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図示するように固定接触子部
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。

【０００５】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に連結された可
動シリンダー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、可動シリンダー４内に挿入された固定
ピストン８から構成されている。

【０００６】以上の可動接触子部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、可動シリンダー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。

【０００７】更に固定ピストン８は、ロッド挿通穴を有
する円板状に形成されており、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
を可動シリンダー４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、そ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部８ａを有
し、このピストン支持部８ａ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。

【０００８】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と可動シリンダー４が一体的
に移動することにより、可動シリンダー４と固定ピスト
ン８が相対移動し、それによって可動シリンダー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。

【０００９】なお、ピストン支持部８ａ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
８ｂが設けられている。次にこのような構成のガス遮断
器における開極動作を説明する。

【００１０】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、操作ロッド３とこれに連結された可動シリンダー
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。

【００１１】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。

【００１２】ここで、図１１は電流値の大きい瞬時を示
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方向の高温ガス流１２ａ，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の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
介してガス封入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間
のガス流路から可動シリンダー内に流入するガス流であ
る。

【００１３】従って、可動シリンダー４内の空間Ｓ１の
圧力は可動シリンダー４とピストン８の相対移動による
機械的な圧縮作用に加えて、この高温ガス流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。

【００１４】このような開極動作の初期状態から開極が
進むと、可動シリンダー４内の空間Ｓ１の圧力は遮断性
能を得る十分な値まで高められる。このように空間Ｓ１
が十分な圧力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
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１２
ｃ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強力に冷却され、電流
遮断が達成される。

【００１５】

【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、開極動
作の後半に可動シリンダー４内の圧力上昇が過大になる
と、その反力のため開極速度が急激に減じられ、圧力が
低下して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。

【００１６】図１２は遮断電流と開極トラベルおよび可
動シリンダー内の圧力上昇の時間的な関係を表す。図１
２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。

【００１７】このように開極動作が停止し、さらには逆
行した場合にもガスは流出しているため、可動シリンダ
ー内の圧力は低下する。そして、このような可動シリン
ダー内の圧力低下によって駆動力が反力より大きくなれ
ば、可動部に開極方向の加速度が加わるが、そのような
加速度が加わっても動作方向を直ちに逆転することは困
難である。

【００１８】一方、このようにガスを流出した時点で、
可動シリンダー内の容積は小さくなっているため、圧縮
作用が無い状態ではその圧力は急速に低下する。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い場合があ
る。

【００１９】このような長いアーク時間での圧力低下を
防止する手段の一つは、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。そうすると可動部の慣性力が
大きくなって図１２に点線Ｘ′で示すように、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。

【００２０】しかし、このようにすると大きな駆動装置
が必要となり、また可動部の部品の強度も大きくするこ
とが必要となり、遮断器全体寸法が大きくなる。遮断器
の大型化は製造と運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。

【００２１】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
可能な優れたパッファ形ガス遮断器を提供することであ
る。

【００２２】

【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，シリンダー内部に固定と浮動の
２種類のピストンを設け、シリンダー内部の空間を開極
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ガスを圧縮す
るように構成することにより、開極動作後半のガス圧縮
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。

【００２３】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を
備え、前記可動接触子部は一部に排気孔を有し且つ前方
部にフランジ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
ッドに取付けられた可動シリンダーと、この可動シリン
ダを同心円状に包囲するように設けられ、且つその内周
部に円周状に配置される集電コレクタを介して前記可動
シリンダーの外周部と摺動接触可能な集電シリンダー
と、前記可動シリンダーの前方端部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
るように前記可動シリンダーに取付けられた絶縁性のノ
ズルと、前記可動シリンダー内に中空のピストン支持部
に支持させると共に、前記操作ロッドがその内周部を摺
動するように配置された固定ピストンと、前記集電シリ
ンダー内に配置されその後方に軸方向に伸びる筒状部及
び前記ピストン支持部の外径部を摺動すると共に、前記
固定ピストンによって前進位置が規制される浮動ピスト
ンとを備え、開極動作の初期には前記操作ロッド内の中
空部を前記操作ロッドの排気孔を通じて前記可動シリン
ダー内に連通し、開極動作の後期には前記操作ロッドの
排気孔を前記ピストンの後方に開口させて、前記操作ロ
ッドの中空部をガス封入雰囲気中に連通するように構成
し、前記可動シリンダーと前記固定ピストン及び浮動ピ
ストンとの相対移動により消弧性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、このガス流を前記可
動アーク接触子と前記固定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するようにしたものであ
る。

【００２４】以上のような構成を有する請求項１に対応
する発明の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浮動ピストン
が位置規制によって所定の前進位置に停止するため、操
作ロッドと可動シリンダーを含む可動部の動作に伴う可
動シリンダーとピストンとの相対運動により、可動シリ
ンダー内部の空間は、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、固定ピストンは可動
シリンダー内部におけるその前方に形成される第１の空
間を間接的に圧縮し、浮動ピストンはその前方に形成さ
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。

【００２５】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、可動シリ
ンダーの端部に係合する。この後、浮動ピストンは可動
シリンダーの端部に押圧され、固定ピストンのピストン
支持部上を摺動するため、可動シリンダー内部の第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。

【００２６】従って、開極動作後半の圧縮面積を開極動
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可能となる。

【００２７】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、開極終了位置において、前記操作
ロッドの前方に設けられるフランジ部の後方端面と前記
ピストンの前方端面との距離が、機械的必要長さより十
分に大きく、前記フランジ部の後方端面と前記ピストン
の前方端面との間に小容量の残留空間が構成されるよう
にするものである。

【００２８】上記のような構成を有する請求項２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、空間は圧縮容積と圧縮を伴わない残
留容積からなるが、残留容積が大きいため、圧縮動作に
伴う過度の圧力上昇が緩和される。

【００２９】従って、可動部の受ける反力は確実に低減
され、駆動エネルギーの低減が可能となる。また、圧力
上昇が緩やかになることから、圧縮ガスの吹き付け時間
も長時間に渡り、比較的小電流の遮断に対しては遮断可
能な時間幅が長くなる。

【００３０】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、前記固定ピストンの前方端面にシ
リンダー容積の一部となる凹部を有するものである。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、残留容積を固定ピストンの凹部によっ
て確保することから、請求項２に対応する発明と同様に
圧縮ガスの吹き付け時間を長くすることができる。同時
に可動シリンダーの前長を長くすることなく、残留容積
を確保することが可能なため、支持部に与える曲げモー
メントが大きくならず可動部は安定に支持される。

【００３１】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、前記操作ロッドの排気孔を開極動
作の初期から前記固定ピストンの後方に設け、前記操作
ロッドの中空部を開極の初期より、ガス封入雰囲気中に
連通するように構成するものである。

【００３２】上記のような構成を有する請求項４に対応
する発明の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直後から、アークから
の高温ガスは前記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雰囲気中に排出される。

【００３３】従って、熱エネルギーによる圧力効果が小
さく、圧縮空間の圧力上昇は前記請求項１乃至３に対応
する発明より低くなる。しかしながら、開極動作の途中
からガス圧縮断面積を縮小して反力を低減する作用効果
については前記請求項１乃至３に対応する発明と同様に
得られる。

【００３４】

【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５は、本発明によるガス遮断器の第１の実施の形態
の構成を示すものであり、図１は開極状態を示す断面
図、図２は閉極状態を示す断面図、図３は開極動作の初
期状態を示す断面図、図４は開極動作の後期の状態を示
す断面図である。

【００３５】図１乃至図４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。

【００３６】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
れた可動シリンダ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
外側に配置されピストン支持部２２のフランジ部２２ｂ
に固定される集電シリンダー２５および集電シリンダー
２５内に配置されたピストン部から構成されている。

【００３７】この場合、可動シリンダー４と集電シリン
ダー２５はこれらの隙間に挿入された集電コンタクト２
６を介して摺動接触している。また、可動接触子部２０
においては、ピストン部が固定ピストン２１、中空のピ
ストン支持部２２、浮動ピストン２３及びバネ２４から
構成されている。

【００３８】すなわち、集電シリンダー２５の内部にお
ける操作ロッド３の周囲の空間には、円形平板状の固定
ピストン２１が配置され、この固定ピストン２１はその
後方の中空で軸後方に伸びるピストン支持部２２によっ
て固定されている。

【００３９】このように固定ピストン２１とピストン支
持部２２が別部材として設けられているのは、ピストン
支持部２２の外径部に浮動ピストン２３を摺動可能に装
着し、且つ固定ピストン２１の外周部によって浮動ピス
トン２３の内周部を係止するためである。

【００４０】ここで、固定ピストン２１の内径は操作ロ
ッド３の外径ｄｒとほぼ等しく設定され、またピストン
支持部２２の外径は固定ピストン２１の外径よりも小さ
くなっている。

【００４１】そして、ピストン支持部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の内径はピストン支持部２２の外径とほぼ等しく
し、浮動ピストン２３の外径は可動シリンダー４の内径
とほぼ等しくしてある。

【００４２】この場合、この浮動ピストン２３はピスト
ン支持部２２のフランジ部２２ｂとの間に設置されるバ
ネによって前方に付勢されると共に、固定ピストン２１
の外径側の突起部によって前進位置が規制されるように
なっている。

【００４３】さらに、図１に示す開極状態において、操
作ロッド３のフランジ部３ａと浮動ピストン２３とは予
め設定された距離Ｌ1Cを保持しており、操作ロッド３の
フランジ部３ａと固定ピストンＬ2Cを保持している。な
お、開極トラベル長としてＬtrが設定されている。

【００４４】一方、操作ロッド３は、図示していない駆
動装置によって、その軸方向に往復運動するように構成
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、図１に示す閉極状態
において、可動アーク接触子５の中空部及び操作ロッド
３の中空部を可動シリンダー４内の第１の空間Ｓ１及び
第２の空間Ｓ２と連通するようになっている。また、図
４に示す開極動作の後期においては、可動アーク接触子
５の中空部及び操作ロッド３の中空部をピストン支持部
２２の中空部と排気口２２ａを介して連通するようにな
っている。

【００４５】次に上記のように構成された第１の実施の
形態の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、更に集電コンタク
ト２６を介して集電シリンダー２５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
リンダー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
ような移動により、最初に固定通電接触子１と可動通電
接触子６が開離し、遅れて固定アーク接触子２と可動ア
ーク接触子５が開離する。

【００４６】その結果、図２に示すように固定アーク接
触子１と可動アーク接触子５の間にアーク１１が発生す
る。この場合、第１の圧縮空間Ｓ１および第２の圧縮空
間Ｓ２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、集電シリンダー２５の内径ｄc1と操作ロ
ッド３の外径ｄr との差による断面積、すなわちπ（ｄ
c1² −ｄr ² ）／４の断面積で圧縮され、両圧縮空間の
容積は、断面積×移動距離だけ減少する。

【００４７】そして、このような開極動作の移動距離
が、閉極状態における可動シリンダー４の小内径部４ａ
と浮動ピストン２３との距離Ｌ1cに達すると、図２に示
すように、操作ロッド３のフランジ部３ａが浮動ピスト
ン２３に係合する。この距離Ｌ1cは開極トラベル長Ｌtr
の５０％より短く設定されている。その後、開極動作が
進行し、可動部が更に矢印Ｄの方向に移動すると、図３
に示すように、浮動ピストン２３は操作ロッド３のフラ
ンジ部３ａに押圧され、バネ２４を圧縮しながら可動シ
リンダー４と一体的に移動する。従って、図３に示すよ
うに、固定ピストン２１の実質的な圧縮面の外径（＝ピ
ストン支持部２２の外径）をｄp とした場合に、図２の
状態以降における可動シリンダー４内の圧縮断面積は、
π（ｄp ²−ｄr ² ）／４となり、開極動作初期の圧縮
断面積より縮小される。

【００４８】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、操作ロッド３のフランジ３ａと浮動
ピストン２３との間の密着性が不可欠である。開極速度
が大きいと、浮動ピストン２３は衝撃ではじかれ、長時
間、操作ロッド３のフランジ部３ａとの間に間隔ができ
てしまう。

【００４９】本実施の形態では、開極速度がまだ大きく
ない開極動作の初期に両部材が係合するように設定され
ているので、衝撃力が少なく、両部材は係合後極めて短
い時間で密着し、一体的に後方に移動する。

【００５０】一方、図２の状態から図３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ガスは大別し
て、３方向の高温のガス流１２ａ，１２ｂ，１２ｃとな
る。

【００５１】従って、可動シリンダー４内部の空間Ｓ１
の圧力は固定ピストン２１及び浮動ピストン２３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３の状態の付
近では、可動シリンダー４内の圧力上昇値は極めて高く
なる。

【００５２】その後、さらに開極が進み、図４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。

【００５３】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の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。

【００５４】このように図４に示す時点では、操作ロッ
ド３の排気孔３ｃは固定ピストン２１の後方に移動して
いるため、ガス流１３ｂは排気孔３ａと２２ａを介して
ガス封入雰囲気空間中に排出される。

【００５５】なお、可動部が図４に示す開極トラベル長
Ｌtrを移動すると開極動作は終了する。そのときの操作
ロッド３のフランジ部３ａと固定ピストン２１の距離は
Ｌ１ｏである。ここで、Ｌ１ｏは操作ロッド３のフラン
ジ部３ａと固定ピストン２１が衝突しないための機械的
な余裕を確保する距離として設けられている。

【００５６】このように第１の実施の形態においては、
図２に示した位置以後、可動シリンダー４内の圧縮面積
は開極動作初期の値より縮小される。そのため、図２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。

【００５７】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４に示すように最終位置
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、可動シリンダー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。従
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。

【００５８】図５および図６は本発明によるガス遮断器
の第２の実施の形態を示すもので、図５は閉極状態の断
面図、図６は開極終了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。

【００５９】この第２の実施の形態においては、開極動
作終了直前に、操作ロッド３の前方に設けられるフラン
ジ部３ａの後方端面が開極動作終了状態におけるフラン
ジ部３ａの後方端面よりも後方の位置まで、過渡的に移
動することをオーバストロークと定義し、開極動作終了
状態におけるフランジ部３ａの後方端面の位置とオーバ
ストローク状態におけるフランジ部３ａの後方端面の位
置の差の最大値をオーバーストローク長と定義した場合
に、開極終了状態におけるフランジ部３ａの後方端面と
固定ピストン２１の前方端面との距離がオーバストロー
ク長より十分に大きく、フランジ部３ａの後方端面と固
定ピストン２１の前方端面との間に小容量の残留空間が
形成されるように設定したものである。

【００６０】即ち、図５及び図６において、開極ストロ
ーク長Ｌtrを移動して開極終了に至った状態における操
作ロッド３のフランジ部３ａと固定ピストン２１との距
離Ｌ1oをフランジ部３ａと固定ピストン２１が衝突しな
いために機械的余裕として必要な最低限の距離を超えて
十分大きく設定するようにしたものである。

【００６１】従って、第１の空間Ｓ１は開極終了状態で
も残留体積として十分なボリュームを有している。この
Ｌ1o以外の部分については、前記第１の実施の形態と同
様に構成されている。

【００６２】このような構成の第２の実施の形態によれ
ば、第１の実施の形態による作用効果に加えて、さらに
次のような作用効果が得られる。すなわち、圧縮空間Ｓ
１は純粋な圧縮容積と圧縮を伴わない残留容積からなる
が、残留容積が大きいため、圧縮動作に伴う過度の圧力
上昇が緩和される。

【００６３】従って、可動部の受ける反力は確実に低減
され、駆動エネルギーの低減が可能となる。また、圧力
上昇が緩やかになることから、圧縮ガスの吹き付け時間
も長時間に渡り、比較的小電流の遮断に対しては遮断可
能な時間幅が長くなる。

【００６４】図７および図８は本発明によるガス遮断器
の第３の実施の形態を示すもので、図７は閉極状態の断
面図、図８は開極終了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。

【００６５】第３の実施の形態においては、固定ピスト
ン２１の前方端面に、シリンダー容積の一部Ｓ1'となる
凹部を設けるようにしたものである。また、開極ストロ
ーク長Ｌtrを移動して開極終了に至った状態における操
作ロッド３のフランジ部３ａと固定ピストン２１との距
離Ｌ1oをフランジ部３ａと固定ピストン２１が衝突しな
いために機械的余裕として必要な最低限の距離としてい
る。

【００６６】本実施の形態では、Ｌ1oは必要最小として
いるが、Ｓ1'が圧縮空間Ｓ１の一部として存在している
ため、開極終了状態でも残留体積として十分なボリュー
ムを有していることになる。このＬ1oおよび固定ピスト
ン２１以外の部分については前記第１の実施の形態と同
様に構成される。

【００６７】このような構成の第３の実施の形態によれ
ば、第１の実施の形態による作用効果に加えて、さらに
次のような作用効果が得られる。すなわち、圧縮空間Ｓ
１は純粋な圧縮容積と圧縮を伴わない残留容積からなる
が、残留容積が大きいため、圧縮動作に伴う過度の圧力
上昇が緩和される。

【００６８】従って、可動部の受ける反力は確実に低減
され、駆動エネルギーの低減が可能となる。また、圧力
上昇が緩やかになることから、圧縮ガスの吹き付け時間
も長時間に渡り、比較的小電流の遮断に対しては遮断可
能な時間幅が長くなる。

【００６９】さらに、第２の実施の形態による作用効果
に加えて次のような作用効果が得られる。残留容積を固
定ピストン２１の凹部で確保することから、可動シリン
ダー４の全長を長くすることなく、残留容積を大きく取
ることが可能であり、従って支持部に与える曲げモーメ
ントが大きくならず、可動部は安定に支持される。

【００７０】図９および図１０は本発明によるガス遮断
器の第４の実施の形態を示すもので、図９は閉極状態の
断面図、図１０は開極終了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。

【００７１】この第４の実施の形態においては、操作ロ
ッド３の排気孔３ｂとガス流閉止部３ｃが閉極状態のと
き、固定ピストン２１の後方の位置に設けている。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
の中空部は閉極状態を含む開極動作の初期から、ガス封
入雰囲気中に連通するように構成されている。図９およ
び図１０においては、操作ロッド３の周辺以外は第２の
実施の形態の構成と同様であるが、図９および図１０の
構成は代表の実施の形態であり、本実施の形態は第１お
よび第３の形態にも適用可能である。

【００７２】このような構成の第４の実施の形態によれ
ば、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内の第１の空間Ｓ１に流入せず、ただちに操作ロ
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、ピストン支持部２２の排気孔２２ａを介して
ガス封入雰囲気中に排出される。

【００７３】従って、熱による圧縮空間の昇圧効果は低
く、第１から第３の実施の形態より圧力上昇は低くな
る。しかしながら、開極動作の途中からガス圧縮断面積
を縮小して反力を低減する作用と効果については、第１
の実施の形態と同様である。

【００７４】このように本実施の形態によれば、図１１
の従来例に比べて各段に小さい駆動エネルギーで長い時
間安定した高い遮断性能を得ることができる。なお、本
発明は前述した各実施の形態に限定されるものではな
く、他にも多種多用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
の圧縮断面積の比率を含め、適宜選択可能である。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
リンダー内部に固定と浮動の二種類ののピストンを設
け、シリンダー内部の空間を開極動作初期には両方のピ
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構成とすることにより、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パッファ形
ガス遮断器を提供できる。

【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
ス遮断器の閉極状態を示す断面図。

【図２】図１のパッファ形ガス遮断器の開極動作の初期
の状態を示す断面図。

【図３】図１のパッファ形ガス遮断器の開極動作の中期
の状態を示す断面図。

【図４】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。

【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】同実施の形態のパッファ形ガス遮断器の開極終
了状態を示す断面図。

【図７】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８】同実施の形態のパッファ形ガス遮断器の開極終
了状態を示す断面図。

【図９】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１０】同実施の形態のパッファ形ガス遮断器の開極
終了状態を示す断面図。

【図１１】従来のパッファ形ガス遮断器の一例を示す開
極動作途中の状態の断面図。

【図１２】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シリンダー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 ４……可動シリンダー ５……可動アーク接触子 ６……可動通電接触子 ７……ノズル １０……固定接触子部 １１……アーク １２ａ〜１２ｃ……ガス流 １３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……ガス流 ２０……可動接触子部 ２１……固定ピストン ２２……ピストン支持部 ２２ａ……排気孔 ２２ｂ……フランジ部 ２３……浮動ピストン ２３ａ……パイプ部 ２３ｂ……連通孔 ２４……バネ ２５……集電シリンダー ２６……集電コンタクト Ｓ１……第１の圧縮空間 Ｓ２……第２の圧縮空間

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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を備え、 前記可動接触子部は一部に排気孔を有し且つ前方部にフ
   ランジ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
   取付けられた可動シリンダーと、この可動シリンダを同
   心円状に包囲するように設けられ、且つその内周部に円
   周状に配置される集電コレクタを介して前記可動シリン
   ダーの外周部と摺動接触可能な集電シリンダーと、前記
   可動シリンダーの前方端部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
   前記可動シリンダーに取付けられた絶縁性のノズルと、
   前記可動シリンダー内に中空のピストン支持部に支持さ
   せると共に、前記操作ロッドがその内周部を摺動するよ
   うに配置された固定ピストンと、前記集電シリンダー内
   に配置されその後方に軸方向に伸びる筒状部及び前記ピ
   ストン支持部の外径部を摺動すると共に、前記固定ピス
   トンによって前進位置が規制される浮動ピストンとを備
   え、 開極動作の初期には前記操作ロッド内の中空部を前記操
   作ロッドの排気孔を通じて前記可動シリンダー内に連通
   し、開極動作の後期には前記操作ロッドの排気孔を前記
   ピストンの後方に開口させて、前記操作ロッドの中空部
   をガス封入雰囲気中に連通するように構成し、前記可動
   シリンダーと前記固定ピストン及び浮動ピストンとの相
   対移動により消弧性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、このガス流を前記可動アーク接触
   子と前記固定アーク接触子間に発生するアークに吹き付
   けて電流を遮断することを特徴とするパッファ形ガス遮
   断器。
2. 【請求項２】 開極終了状態における前記フランジ部の
   後方端面と前記固定ピストンの前方端面との距離がオー
   バストローク長より十分に大きく、前記フランジ部の後
   方端面と前記固定ピストンの前方端面との間に小容量の
   残留空間が形成されるようにしたことを特徴とする請求
   項１記載のパッファ形ガス遮断器。
3. 【請求項３】 前記固定ピストンの前方端面にシリンダ
   ー容積の一部となる凹部を有することを特徴とする請求
   項１記載のパッファ形ガス遮断器。
4. 【請求項４】 前記操作ロッドの排気孔を開極動作の初
   期から前記固定ピストンの後方に設け、前記操作ロッド
   の中空部を開極の初期より、ガス封入雰囲気中に連通す
   るように構成したことを特徴とする請求項１記載のパッ
   ファ形ガス遮断器。