JPH1167026A

JPH1167026A - パッファ形ガス遮断器

Info

Publication number: JPH1167026A
Application number: JP23107697A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Mizoguchi; 均溝口; Tadashi Mori; 正森; Takeshi Shinkai; 健新海; Hiromichi Kono; 広道河野; Katsumi Suzuki; 克巳鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-09

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固定接
触子部１０と可動接触子部２０が対向配置され、固定接
触子部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、可動シリンダー４、可動アーク接触子
５、ノズル７およびピストン部と集電シリンダー２５を
有する。可動シリンダー４の後端に後端小内径部４ａが
設けられる。集電シリンダー２５内に固定ピストン２３
が設けられ、この浮動ピストン２３はバネ２４によって
前方に付勢され、集電シリンダー２５の小内径部によっ
て位置規制され、浮動ピストン２３は開極動作の途中で
可動シリンダー４の後端小内径部４ａに係合し、その後
可動シリンダー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、小さな可動シリンダーと小さな駆動エネルギ
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２７はそのーつである従来のガス遮断器の一例であ
り、開極動作の途中の状態を示す。

【０００４】図２７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。

【０００６】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の前面に連結された中空
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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。まず、開極動作途中の初期状態に
おいては、図２７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している。

【００１２】図２７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。

【００１３】ここで、図２７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。

【００１４】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。

【００１５】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
能を得るに十分な値まで高められる。このように空間Ｓ
１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１
２ｃ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。

【００１６】

【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２８を参照して具体的に説明する。

【００１７】図２８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２
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。

【００１８】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。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２８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２８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小径の固定ピストンと、大径の浮
動ピストンまたは大径の固定ピストンを設け、シリンダ
ーとの相互作用により開極動作の初期には両ピストンに
よってガスを圧縮し、開極動作の途中から小径の固定ピ
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】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封入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。そのうち、
固定接触子部は固定アーク接触子を有する。一方、可動
接触子部は前記のように固定接触子側の方向を前方、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る可動シ
リンダー、可動シリンダーを包囲して前記可動シリンダ
ーと集電コンタクトを介して摺動接触、かつほぼ気密に
接触する集電シリンダー、前記可動シリンダーの前端部
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
を包囲する絶縁性ノズルおよび前記集電シリンダー内に
配置される二つのピストンを有する。この遮断器では開
極動作時に前記二つのシリンダーと二つのピストンの相
対移動によりガスを圧縮して、前記ノズル内にガス流を
発生させ、前記固定アーク接触子と可動アーク接触子間
に発生するアークに吹き付け電流を遮断する。

【００２４】このとき、開極動作の初期にはアークによ
り発生する高温ガスを前記操作ロッドの中空部を通じて
二つのシリンダーと二つのピストンで形成されるガス圧
縮空間内に導き、開極動作の後期にはアークから前記操
作ロッドの中空部に至る高温ガスを前記操作ロッドの排
気孔を通じてガス雰囲気中に排出する。

【００２５】請求項１に対応する発明は、以上のような
ガス遮断器において、可動シリンダーとピストンおよび
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、可動シ
リンダーは、その後端部に後端小内径部を有し、可動接
触子部は前記可動シリンダーを包囲し、後方の端部で固
定され、前記可動シリンダー後端小内径部の外周部に設
けられる集電コンタクトを介して摺動接触する集電シリ
ンダーが設けられ、前記ピストンは固定ピストンと浮動
ピストンを有して前記集電シリンダー内に配置され、そ
の固定ピストンはその後方に中空のピストン支持部を有
し、前記操作ロッドがその内径部を摺動すると共に、前
記可動シリンダー後端小内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集電シリンダーの
内部て前記可動シリンダー後端小内径部の後方に設けら
れ、その外径部が前記集電シリンダーの内径部を摺動
し、その内径部が前記ピストン支持部の前方の外径部を
摺動するように構成され、バネで前方に付勢され、ピス
トン支持部より大径の固定ピストンの外径部により、そ
の前進位置が規制されるように構成されている。遮断動
作の初期、前記可動シリンダー後端小内径部は設定され
た距離を移動したとき前記浮動ピストンに係合し、その
後両部材が一体的に移動するように構成されている。ま
た、前記操作ロッドの排気孔は、開極動作の初期には操
作ロッドの中空部とガス圧縮空間が連通し、開極動作の
後期には操作ロッドの中空部がガス封入雰囲気中に連通
するように構成される。

【００２６】以上の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バネ
と位置規制構造によって所定の前進位置に停止するた
め、可動シリンダーとピストンの相対移動により、可動
シリンダーと集電シリンダーおよびピストンで形成され
る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。このような開極動作の初期において、可動シ
リンダーの後端小内径部は浮動ピストンに係合する。そ
のときまでに可動シリンダーの小内径部が移動してきた
空間（第２の圧縮空間）のガスは全て残りの空間である
固定ピストン前方の空間（第１の圧縮空間）に送り込ま
れる。この係合後、浮動ピストンは可動シリンダーの後
端小内径部に押圧され、それと一体的になってバネの力
に逆らい、前記集電シリンダーと前記ピストン支持部と
の空間を摺動する。そのような状態では、前記第１の圧
縮空間は可動シリンダー後端小内径部の内径の内側に相
当する断面積（固定ピストンの断面積に近い断面積）に
よって圧縮されることになり、従来例に比べ反力が格段
に低減され、駆動エネルギーを低減することがてきる。

【００２７】また、請求項１に対応する発明のガス遮断
器においては、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、可動シリンダー、固定
ピストンなどで形成される第１および第２の圧縮空間に
導かれ、圧縮空間の熱エネルギー量を増大させるので、
可動シリンダー内の圧力はより効率的に高められる。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、前記固定ピストンにはその外周部に前記集電シリ
ンダー内で前記可動シリンダーの小内径部と浮動ピスト
ンで形成される第１の圧縮空間と、前記可動シリンダー
の後端小内径部の前方に形成される第１の圧縮空間を連
通する複数の溝が設けられる。

【００２８】上記の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、前記第２の圧縮空間から前記
第１の圧縮空間へのガスの送り込みの作用が一層確実に
される。すなわち、可動シリンダーの後端小内径部が浮
動ピストンに係合した後、ガスを固定ピストンの断面積
だけで圧縮するためには、可動シリンダーの後端小内径
部と浮動ピストンを密着させる必要がある。そのために
は、第２の圧縮空間と第１の圧縮空間を連通するガス流
路の断面積を大きくすることが望ましい。ガス流路の断
面積が小さく、そこからのガス流量が少ないと、可動シ
リンダーの後端小内径部と浮動ピストンの距離が短くな
って、第２の圧縮空間の容積が小さくなったとき、その
圧力か高くなり過ぎて浮動ピストンが後方に駆動されて
しまい、その後しばらくの間、可動シリンダーの後端小
内径部と浮動ピストンとの間に間隙ができてしまうおそ
れがある。

【００２９】請求項１に対応する発明では、このガス流
路が、前記可動シリンダーの後端小内径部の内径と固定
ピストンの外径との間隙で形成されている。両部材が係
合した後ガス圧縮断面積を初期の断面積に比べより小さ
くするためには、前記可動シリンダーの後端小内径部の
内径と固定ピストンの外径との差を小さくすることが必
要であるが、そのようにするとガス流路の断面積が小さ
くなってしまう。

【００３０】請求項２に対応する発明では、前記可動シ
リンダーの後端小内径部の内径と固定ピストンの外径と
の差を小さくしても、前記固定ピストンの外周に設けら
れた複数の溝により十分に大きいガス流路が確保され
る。従って、より効率的なガス圧縮断面積縮小作用が得
られ、駆動エネルギーの低減を達成できる。

【００３１】請求項３に対応する発明は、請求項１また
は請求項２に対応する発明において、前記集電シリンダ
ーの取り付け内周部に集電シリンダーと同心で小径の浮
動ピストン停止部材を有することを特徴としている。

【００３２】請求項１に対応する本発明のガス遮断器で
は、開極トラベルの終端で開極動作が終了したとき、浮
動ピストンはバネによって前方に付勢されているもの
の、慣性でしばらくの間後方に動き続ける。浮動ピスト
ンを停止させるため、浮動ピストンが摺動するピストン
支持部の後方部分の径を摺動部よりやや大きくしてい
る。しかしながら、開極速度が大きく、かつ浮動ピスト
ンの質量が大きいと、浮動ピストン停止時の衝撃力のた
め、浮動ピストン自身および停止させる部分が変形する
ことがある。

【００３３】請求項３に対応する発明のガス遮断器によ
れば、集電シリンダーの内周部に浮動ピストン停止部材
が追加設置され、遮断器の開極終了時に浮動ピストンを
停止させる部材の面積が増加する。そのため、浮動ピス
トンおよび停止部材に働く局部的な衝撃力が小さくな
り、浮動ピストンおよび停止部材が変形する恐れがな
い。

【００３４】請求項４に対応する発明は、請求項１乃至
請求項３の何ずれか一つの項に対応する発明において、
集電コンタクトが集電シリンダーの内周部に取り付けら
れる構成を有することを特徴としている。

【００３５】請求項１乃至請求項３に対応する発明のガ
ス遮断器では、集電コンタクトは移動する可動シリンダ
ーの外周部に装着されていたが、請求項４に対応する発
明のガス遮断器では、集電コンタクトは固定されている
集電コンタクトの内周部に取り付けられている。この集
電コンタクトは固定部に取り付けた方が安定と考えられ
ている。

【００３６】こ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、遮断器を多数回動作させ
たとしても長い期間安定な通電状態を維持できる。

【００３７】請求項５に対応する発明は、請求項１乃至
請求項４の何ずれか一つの項に対応する発明において、
浮動ピストン内にガス封入雰囲気中から可動シリンダー
内へのガス流を可能とし可動シリンダー内からガス封入
雰囲気中へのガス流出を防止する逆止弁を有することを
特徴としている。

【００３８】上記の構成を有する請求項５に対応する発
明のガス遮断器によれば、閉極動作の時に可動シリンダ
ー内の圧力がガス封入雰囲気圧力より低くなることを防
止できる。従って、規格に決められている閉極後直ちに
開極を行う遮断においても、良好な遮断性能を得ること
ができる。

【００３９】請求項６に対応する発明は、集電シリンダ
ーの後方の内径を前方の可動シリンダーとの摺動部の内
径より大きくし、後方の大径部中に浮動ピストンを摺動
させ、前方の小径部によって浮動ピストンの前進位置を
規制し、且つ浮動ピストンの内径部が摺動するピストン
支持部の外径と固定ピストンの外径とを同一とし、更に
固定ピストンの前端部に複数個の切り欠き溝を有するこ
とを特徴としている。以上の構成を有する請求項６に対
応する発明のガス遮断器によれば、前記可動シリンダー
後端小内径部の内径を請求項１乃至請求項５に対応する
発明のガス遮断器小さくすることができる。そのため、
集電シリンダー内に前記可動シリンダーと浮動ピストン
形成される前記第２の圧縮空間の圧縮断面積を大きくす
ることができ、固定ピストン部の切り欠き溝を介して請
求項１乃至請求項５に対応する発明のガス遮断器より多
量のガスを可動シリンダーと固定ピストンで形成される
第１の圧縮空間に送り出すことができる。従って、効率
よく、より高い圧力上昇を得ることができる。

【００４０】請求項７に対応する発明は、閉極位置にお
いて、前記可動シリンダーの後端小内径部に前記固定ピ
ストンが挿入する構成を有し、固定ピストン外周部から
前記ピストン支持部の先端外周部に複数個の溝を有し、
この溝が可動シリンダーの後端小内径部と浮動ピストン
によって形成される第１の圧縮空間と可動シリンダー内
でその後端小内径部の前方に形成される第１の圧縮空間
とを連通する構成を有することを特徴としている。

【００４１】以上の構成を有する請求項７に対応する発
明のガス遮断器によれば、請求項６に対応する発明と同
様、前記第２の圧縮空間の圧縮断面積を大きくすること
ができ、固定ピストン部の溝を介して請求項１乃至請求
項５に対応する発明のガス遮断器より多量のガスを可動
シリンダーと固定ピストンで形成される第１の圧縮空間
に送り出すことができる。加えて、可動シリンダーの後
端小内径部が開極動作の最初から固定ピストンの外径部
によって支持されているので、全ての部材の中心軸を精
度良く合わせることが可能となり、機械的な安定性が向
上する。

【００４２】請求項８に対応する発明は、請求項６また
は請求項７に対応する発明において、前記固定ピストン
の前方の端面と前記浮動ピストンの前方の端面がほぼ同
一位置にされる構成を有することを特徴としている。

【００４３】以上の構成を有する請求項８に対応する発
明のガス遮断器によれば、請求項６および請求項７に対
応する発明のガス遮断器と同様の作用が得られるばかり
でなく、可動シリンダーの必要長さを短くすることがで
きる。すなわち、固定ピストンから操作ロッドのフラン
ジ部までの長さを請求項１乃至請求項７に対応する発明
のガス遮断器と同じに保つので、請求項８に対応する発
明のガス遮断器では、固定ピストンを浮動ピストン位置
まで後退させたことになり、その分可動シリンダーの必
要長さを短くできる。それにより、遮断器の小型化が可
能となる。

【００４４】請求項９に対応する発明は、請求項６に対
応する発明のガス遮断器において、開極動作の途中、前
記可動シリンダーの後端小径部が、前記浮動ピストンに
係合する位置を開極トラベル長の５０％付近、またはそ
れ以上とし、かつ浮動ピストンが可動シリンダーと一体
的に移動した後、設定された距離で、前記集電シリンダ
ーに設けられた小連通孔が開口し、集電シリンダー内
に、可動シリンダー小内径部と浮動ピストンにより形成
される小空間を外部のガス封入雰囲気中に連通させる構
成を有することを特徴としている。

【００４５】以上の構成を有する請求項９に対応する発
明のガス遮断器によれば、請求項１乃至請求項８に対応
する発明のガス遮断器と同様の作用で集電シリンダー内
に可動シリンダー後端小内径部と浮動ピストンによって
形成される第２の圧縮空間のガスを、可動シリンダー内
に形成される第１の圧縮空間内に送り込むことか可能
で、かつ、開極動作の途中よりガス圧縮断面積を小さく
する作用を有するばかりでなく、第２の空間内に残る高
圧のガスを連通孔より、ガス封入雰囲気中に排出するこ
とができる。それにより、可動シリンダーの後端小内径
部の後端面に作用する反力を消失させ、開極動作途中か
らのガス圧縮断面積を縮小させることができる。

【００４６】請求項１０に対応する発明は、前記可動シ
リンダーの後端小内径部の前方の端面が前記固定ピスト
ンの前方の端面とほぼ同一位置にされる構成を有し、可
動シリンダーの後端小内径部に、可動シリンダー内の第
１の圧縮空間から集電シリンダー内の第２の圧縮空間へ
のガス流を阻止する逆止弁を有することを特徴としてい
る。

【００４７】以上の構成を有する請求項１０に対応する
発明のガス遮断器によれば、請求項９に対応する発明と
同様に、開極動作の途中まで第２の圧縮空間から第１の
圧縮空間にガスを送り込むことが可能で、途中で第２の
圧縮空間のガスをガス封入雰囲気中に放出して、ガス圧
縮断面積を縮小する作用を完遂することができるばかり
でなく、開極動作の最初より、可動シリンダーの後端小
内径部が固定ピストンに支持されているので、構成部材
の中心軸がそろい機械的な安定性を向上させることがで
きる。

【００４８】請求項１１に対応する発明は、請求項９ま
たは請求項１０に対応する発明において、浮動ピストン
に、ガス封入雰囲気中から集電シリンダー内の可動シリ
ンダー後端小内径部と浮動ピス卜ンで形成される第２の
圧縮空間へのガス流を可能とし、その逆向きのガス流を
阻止する逆止弁を有していることを特徴としている。以
上の構成を有する請求項１１に対応する発明のガス遮断
器によれば、閉極動作のとき第２の圧縮空気の圧力がガ
ス封入雰囲気中の圧力より低下することを防止できる。
従って、閉極後直ちに遮断を行うときの遮断匪能を良好
に保つことができる。

【００４９】請求項１２に対応する発明は、請求項１０
または請求項１１に対応する発明において、前記バネに
より前方に付勢される前記浮動ピストンの係止位置が、
可動シリンダー後端小内径部の開極動作終了位置付近に
設定される構成を有することを特徴としている。更に、
浮動ピストンに請求項１１に対応する発明と同様の浮動
ピストンに逆止弁が装着される追加の構成を有すること
を特徴としている。

【００５０】以上の構成による請求項１２に対応する発
明のガス遮断器によれば、浮動ピストンは開極動作の終
了直前に可動シリンダの後端小内径部に係合して後方に
動き始めるか、または可動シリンダー後端小内径部と浮
動ピストンによって形成される第２の圧縮空間の圧力上
昇によって後方に動き始める。そして、その後集電シリ
ンダーに設けられた連通孔の位置を通過し、第２の圧縮
空間をガス封入雰囲気中に連通してガスをガス封入雰囲
気中に放出する。浮動ピストンが動き始めるタイミング
および放出し始めるガス圧力は連動しており、浮動ピス
卜ンを付勢するバネの力で自由に設定できる。この構成
では、第２の圧縮空間を圧縮する長さを大きくできるの
で、より多量のガスを可動シリンダー内の第１の圧縮空
間に送り込むことができる。特に遮断電流が小さく可動
シリンダー内の第１の圧縮空間の圧力が低い時には長い
時間ガスが送り込まれる。従って、小さい電流から大き
な電流まで安定な遮断性能を発揮できる。また、この構
成では、浮動ピストンの動く距離を短くできるのみなら
ず、可動シリンダーが係合しなくとも動かすことが可能
であり、摺動距離が小さく、衝撃力も無くすることがで
きるので機械的に極めて安定である。なお、浮動ピスト
ンに逆止弁を装着する追加の構成により、請求項１１に
対応する発明と同様に、閉極動作時の可動シリンダー内
の圧力低下を防止できる。

【００５１】請求項１３に対応する発明は、請求項１２
に対応する発明において、前記可動シリンダーの後端小
内径部を前進させ、前記固定ピストンとの間に距離を有
する構成を有することを特徴としている。この場合、前
記操作ロッドのフランジ部と固定ピストンとの距離およ
び可動シリンダーと浮動ピストンとの距離は請求項１２
に対応する発明と同じになるように構成されている。

【００５２】以上請求項１３に対応する発明のガス遮断
器の構成によれば、可動シリンダーを前進させた距離だ
け可動シリンダーの必要長さを短くでき、ガス遮断器の
全長を短くできる。

【００５３】請求項１４に対応する発明は、その中間部
に中間小内径部を有する可動シリンダーを有し、その中
間小内径部の後方の内周面に長さ方向の途中まで加工さ
れる複数の溝を有し、かつ、ピストン部に、端の外径部
に複数個の切り欠き溝か加工され、開極動作の初期に可
動シリンダーの中間小内径部に挿入される構成の固定ピ
ストンと、ピストン支持部後方部分に大径固定ピストン
を有することを特徴としている。それらにおいて、開極
動作の初期、固定ピス卜ンが可動シリンダーの中間小内
径部に挿入された後、定められた長さの間、可動シリン
ダーの中間小内径部と大径固定ピストンによって形成さ
れる第２の圧縮空間が切り欠き溝を介して可動シリンダ
ー中間小内径部の前方の第１の圧縮空間空間に連通し、
また前記大径固定ピストンは、閉極状態のときから可動
シリンダー中間小内径部の後方の内周部に挿入され、可
動シリンダー中間小内径部が固定ピストンの切り欠き溝
を通過し、第２の圧縮空間と第１の圧縮空間の連通を閉
止した直後に、可動シリンダー中間小内径部の後方部に
設けられた溝の後端部が大径固定ピストンを通過し、第
２の圧縮空間をガス封入雰囲気中に連通する構成を有す
ることを特徴としている。

【００５４】以上の構成による請求項１４に対応する発
明のガス遮断器によれば、請求項１乃至請求項１３に対
応する発明と同様に開極動作の途中まて大きなピストン
断面積でガスを圧縮し、開極動作の途中から圧縮断面積
を縮小して反力を減少する作用が得られるばかりでな
く、請求項１乃至請求項１３に対応する発明における浮
動ピストンに代わり、ピストン支持部に大径固定ピスト
ンが設けられるので、顕著な構造の単純化が達成され
る。

【００５５】請求項１５に対応する発明は、請求項１４
に対応する発明において、前記可動シリンダー中間小内
径部に、可動シリンダー中間小内径部と前記大径固定ピ
ストン部によって形成される第２の圧縮空間から可動シ
リンダー中間小内径部の前方の第１の圧縮空間へのガス
流を可能とし、逆向きのガス流を阻止する逆止弁を有
し、閉極状態において前記固定（小径）ピストンが前記
可動シリンダーの中間小内径部に挿入されている構成を
有し、かつ開極動作の開始後、設定された位置で、前記
可動シリンダー中間小内径部の後方内径部に設けられた
溝の後端部が、前記大径固定ピストン部を通過し、前記
第２の圧縮空間がガス封入雰囲気中に連通する構成を有
することを特徴としている。

【００５６】以上の構成を有する請求項１５に対応する
発明のガス遮断器では、請求項１４に対応する発明と同
様に開極動作の初期には第２の圧縮空間から第１の圧縮
空間にガスを送り込むことができ、開極動作の中期にお
いて、第２の圧縮空間のガスをガス封入雰囲気中に放出
して、ガス圧縮断面積を縮小する作用を確実にできるば
かりでなく、開極動作の最初より可動シリンダーの後端
小内径部が固定ピストンに支持されているので、構成部
材の中心軸がそろい機械的な安定性を向上させることか
できる。

【００５７】請求項１６に対応する発明は、請求項１乃
至請求項１５の何ずれか一つの項に対応する発明におい
て、操作ロッドの複数の排気孔が閉極状態の時から、固
定ピストンの後方の位置に設けられることを特徴として
いる。すなわち、請求項１６に対応する発明において
は、可動接触子の中空部および操作ロッド中空部が閉極
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。

【００５８】以上のような請求項１６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
空部を経てガス封入雰囲気中に排出される。従って、熱
エネルギーによる昇圧効果が小さく、圧縮空間の圧力上
昇は、請求項１乃至請求項１５に対応する発明のガス遮
断器より低くなる。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、請求項１乃至請求項１５に対応する発明と同
様である。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下本発明によるパッファ形ガス
遮断器の複数の実施の形態について、図１〜図２０によ
り具体的に説明する。

【００６０】なお、以下の説明においては、可動接触子
部の方向として固定接触子側の方向を前方、その反対側
を後方とする。

【００６１】図１乃至図４は本発明の第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、図１（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ方向の矢視図であ
る。また、図２は開極動作の初期、図３は開極動作の中
期および図４は開極動作の後期を段階的にそれぞれ示す
断面図である。

【００６２】図１（ａ）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１
０と可動接触子部２０が軸方向に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。

【００６３】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の後面に連結さ
れた可動シリンダ４、フランジ部３ａの前面に連結され
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。

【００６４】この可動接触子部２０においては、可動シ
リンダーの後方の端部に内側に突出する後端小内径部４
ａが設けられ、後端小内径部４ａの外径部に集電コンタ
ク卜２６を介して集電シリンダー２５と摺動可能に接触
している。

【００６５】この場合、上記可動シリンダー２５の小内
径部４ａの外径は良好な摺動状態を確保するため、図１
（ａ）に示すように他の部分より僅かに大きく構成され
ている。また、ピストン部は固定ピストン２１、中空の
ピストン支持部２２、浮動ピストン２３およびバネ２４
から構成されている。

【００６６】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が設置され、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によって固
定されている。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、かつ固定ピストン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ためであ
る。

【００６７】ここで、固定ピストン２１の内径は操作ロ
ッド３の外径ｄｒとほぼ同じにしてあり、固定ピス卜ン
２１の外径は可動シリンダー４の後端小内径部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
の内周面を操作ロッド３の外周面が摺動すると共に、可
動シリンダー４の後端小内径部４ａの内周部が固定ピス
トン２１の外周部に衝突することなく、その外側を通過
できるように構成されている。また、ピストン支持部２
２の外径は固定ピス卜ン２１の外径より小さくしてあ
り、従って可動シリンダー４ａの内径より小さくしてあ
る。そして、ピストン支持部２２の外側には浮動ピスト
ン２３が装着されている。

【００６８】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てあり、浮動ピスト
ン２３の外径は集電シリンダー２５の内径とほぼ等しく
してある。すなわち、浮動ピストン２３はその内周面で
ピストン支持部２２の外周面を摺動すると共に、その外
周面で集電シリンダー２５の内周面を摺動するように構
成されている。

【００６９】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と浮動ピストン２３の
間に設置されるバネ２４によって前方に付勢されると共
に、固定ピストン２１の突起部２１ｂによって前進位置
が規制されるように構成されている。すなわち、図１
（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、隣の溝２１ａの間に突起部２１
ｂが形成され、浮動ピストン２３はこの突起部２１ｂに
よって係止されるようになっている。

【００７０】また、固定ピストン２１の溝２１ａは図１
（ａ）に示すように、開極動作の初期、可動シリンダー
４の後端小内径部４ａが固定ピストン２１の外径部を通
過するとき、可動シリンダー４内の第１の圧縮空間Ｓ１
と集電シリンダー２５の内部の可動シリンダー４の後端
の内径部４ａと浮動ピストン２３との間に形成される第
２の圧縮空間Ｓ２とを連通するために設けられる。この
固定ピストン２１の外周部の溝はピストン支持部２２の
外径ｄｐに達する深さに加工されている。

【００７１】更に、図１（ａ）に示す開極状態におい
て、可動シリンダー４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と固定ピストンはＬ2cを保持している。

【００７２】なお、開極トラベル長として、Ｌtrが設定
されている。また、ピストン支持部２２の後部には、浮
動ピストン２３の後方への移動を停止するため、外径を
大きくした係止部２２ｃが設けられ、更にその後部にピ
ストン支持部２２の中空部とガス封入雰囲気中を連通す
る排気孔２２ａが設けられている。

【００７３】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２１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
は固定ピストン２１より前方に配置されており、図１
（ａ）に示す閉極状態においては、可動アーク接触子５
の中空部および操作ロッド３の中空部と前記第１の圧縮
空間Ｓ１および第２の圧縮空間Ｓ２とを連通させるよう
になっている。

【００７４】また、この操作ロッド３の排気孔３ｂは図
４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支持部
２２の中空部と排気孔２２ａを介してガス封入雰囲気中
に連通している。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】まず、図１（ａ）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する。

【００７８】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。

【００７９】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、π（ｄc1²−ｄ
r ²）／４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。

【００８０】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となると、図２に示す
ように可動シリンダー４の小内径部４ａ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、可動部か更に矢印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は可動シリンダー４の小
内径部４ａ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。

【００８１】従って、図３に示すように可動シリンダー
４の後端小内径部４ａの内径をｄc3とした場合に、図２
の状態以後における圧縮断面積（可動シリンダー内を圧
縮する状態になる）は、π（ｄc3²−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。

【００８２】上記のように可動シリンダー４の後端小内
径部４ａが浮動ピストン２３に係合した後、直ちにガス
圧縮断面積を縮小するためには、可動シリンダー４の後
端小径部４ａと浮動ピストン２３が密着していることが
必要である。開極速度が大きいと、浮動ピストン２３は
衝撃ではじかれ、長い時間可動シリンダー４の後端小内
径部４ａとの間に間隙ができてしまう。

【００８３】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。

【００８４】一方、図１（ａ）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方向のガス流１２ａ，１２ｂ，１２ｃとな
る。このうち、ガス流１２ａはノズル７の外部に噴出す
るが、ガス流１２ｂ，１２ｃは共に可動シリンダー４内
の第１の圧縮空間Ｓ１内に流入する。

【００８５】すなわち、ガス流１２ｂは可動アーク接触
子部５の中空部および操作ロッド３の中空部から排気孔
３ｂを通り、可動シリンダー４内の第１の圧縮空間Ｓ１
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可動シリンダー４の第１の圧縮
空間Ｓ１に流入する。

【００８６】従って、可動シリンダー４内の圧縮空間Ｓ
１の圧力は浮動ピストン２３と固定ピストン２１（この
時点では固定ピストン２１のみ）による機械的な圧縮作
用に加えて、このような高温ガス流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効果的
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。

【００８７】その後、更に開極が進み、図４に示すよう
にノズル７のスロート部が十分に開口して電流値も小さ
くなると、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１３が可動シリンダー４内の圧縮
空間Ｓ１から可動アーク接触子５とノズル７との間のガ
ス流路に流れるようになる。

【００８８】このガス流はノズル７の外部に噴出するガ
ス流１３ａと、可動アーク接触子５の中空部から操作ロ
ッドの中空部内に流入するガス流１３ｂとなる。このよ
うな図４に示す時点では、操作ロッド３の排気孔３ｂは
固定ピストン２１の後方に位置しており、ピストン支持
部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３ｂからピストン支持部２２の中空部と
その排気孔２２ａを介してガス封入雰囲気中に排出され
る。

【００８９】従って、アーク１１は二方向のガス流によ
って冷却される。前述したように，このとき圧力は極め
て高くなっているので、強いガス流がアーク１１へ吹き
付けられ、強力な冷却力となる。

【００９０】なお、可動部が図４に示すＬtr（開極トラ
ベル長）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Ｌ2o（エルツーオー）である。ここで、Ｌ2o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。

【００９１】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、ガス圧縮断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
可動部の受ける反力を低減することができる。

【００９２】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（負の加速度）を低減でき，可動部は図３に示す
ように、可動部が距離Ｌtrを移動して操作ロッド３のフ
ランジ部３ａと固定ピストン２１との距離がＬ2oとなる
開極状態まで、無負荷開極動作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。

【００９３】従って、本実施の形態によれば、小さな駆
動エネルギーで長いアーク時間の間安定した高い遮断性
能を得ることができる。

【００９４】図５は本発明によるパッファ形ガス遮断器
の第２の実施の形態の閉極状態を示す断面図であり、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】この第２の実施形態においては、集電シリ
ンダー２５の取り付け部の内周に浮動ピストン２３の後
方への移動を停止させるシリンダー状の停止部材２７を
設けるようにしたものである。

【００９６】前述した本発明の第１の実施の形態におい
ては、開極トラベルの終端で開極動作が終了したとき、
浮動ピストン２３はバネ２４によって前方に付勢されて
いるものの、慣性でしばらくの間後方に動き続ける。こ
の浮動ピストン２３の移動を停止させるため、ピストン
支持部２２はその後方部分が摺動部より大きな径に形成
された停止部２２ｃを有している。しかしながら、開極
速度が大きく、浮動ピストン２３の質量が大きいと、そ
の停止時の衝撃力のため、浮動ピストン２３自身および
停止させる部分２２ｃが変形することがある。

【００９７】本発明の第２の実施の形態においては、集
電シリンダー２５の内周部に浮動ピストン停止部材２７
が追加設置され、開極動作の終了時、浮動ピストン２３
を停止させる部材の面積が大きくなるようにしている。
そのため、浮動ピストン２３および停止部材２２ｃ，２
７に働く極部的な衝撃力が小さくなるので、これらが変
形する恐れがない。

【００９８】従って、前記第１の実施の形態と同様に小
さな駆動エネルギーで長いアーク時間安定した高い遮断
性能を得ることができるばかりでなく、機械的な寿命が
長くなり、多数回の安定した遮断性能を得ることができ
る。

【００９９】前述した第１の実施の形態および第２の実
施の形態においては、集電コンタクト２６を移動する可
動シリンダー４に装着したが、集電シリンダー２５の内
周部に集電コンタクト２６を装着するようにしてもよ
い。

【０１００】このようにすれば、集電コンタクト２６を
可動部よりも固定部に装着する方が安定になるので、第
１および第２の実施の形態と同様に小さな駆動エネルギ
ーで長いアーク時間安定した高い遮断性能を得ることが
できるばかりでなく、長い期間安定な通電状態を維持で
きる。

【０１０１】図６は本発明によるパッファ形ガス遮断器
の第３の実施の形態の閉極状態を示す断面図であり、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。

【０１０２】この第３の実施の形態においては、浮動ピ
ストン２３の内部に逆止弁２９を設けるようにしたもの
である。この逆止弁２９は、ガス封入雰囲気中から可動
シリンダー４内へのガス流を可能とし、可動シリンダー
４内からガス封入雰囲気中へのガス流出を防止する機能
を有している。

【０１０３】以上の構成を有する第３の実施の形態にお
いては、閉極動作の時、集電シリンダー２５と可動シリ
ンダー４およびピストン部で形成される圧縮空間（Ｓ１
＋Ｓ２）の圧力がガス封入雰囲気圧力より低下すること
が防止できる。このことは閉極動作を行った後、直ちに
遮断動作を行う場合に有効である。閉極動作のとき圧縮
空間の圧力が低下していると、直後の遮断動作の初期の
圧力が低く、十分な圧力上昇値が得られない。

【０１０４】第３の実施の形態においては、閉極動作の
時、二つの圧縮空間Ｓ１，Ｓ２内の圧力低下を防止でき
るので、前記第１の実施の形態と同様に小さない駆動エ
ネルギーで長いアーク時間安定した高い遮断性能を得る
ことができるばかりでなく、規格に決められている閉極
後直ちに開極を行う遮断においても、良好な遮断性能を
得ることができる。

【０１０５】図７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、（ａ）は閉極状態を
示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ方向の矢視図である。
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。

【０１０６】この第４の実施の形態においては、図７に
示すように集電シリンダー２５の後方部の内径ｄc1を、
可動シリンダー４の外周部と摺動する前方部の内径ｄc2
より大きくし、後方の大径部中に浮動ピストン２３を摺
動できるように装着し、且つ前方の小径部によって浮動
ピストン２３の前進位置を規制するようにし、更にピス
トン８の前端部に複数個の切り欠き溝８ｃを設ける構成
とするものである。

【０１０７】第１の実施の形態では、図４に示す可動シ
リンダー４の後端小内径部４ａの内径ｄc3は、固定ピス
トン２１の外径より大きくしなければならない。そのた
め、図４に示すように、ピストン支持部２２の外径とほ
ぼ同じである浮動ピストン２３の内径と差ができる。そ
のため、それらの内径差による断面積、π（ｄc3²−ｄ
p ²）／４に対して、圧縮空間Ｓ１の圧力が働き、浮動
ピストン２３を後方に押す。図３の状態以後圧力が高く
なるので、この力も大きくなる。開極動作の途中、図２
に示すように、可動シリンダー４の後端小内径部４ａが
浮動ピストン２３に係合した後、圧縮断面積を縮小する
ためには、可動シリンダー４の後端小内径部４ａと浮動
ピストン２３を密着させなければならない。そのため、
第１乃至第３の実施の形態では、バネ２４の力を必要に
応じて強くしなければならない。このバネ２４の力も可
動部に対する反力のーつであるので、駆動エネルギー低
下のためにはバネ２４の力を小さくすることか望まし
い。

【０１０８】第４の実施の形態においては、前記可動シ
リンダー４の後端小内径部４ａの内径を第１の実施の形
態の形態の場合より小さくすることができる。すなわ
ち、図７に示す可動シリンダー４の後端小内径部４ａの
内径ｄc3と浮動ピストン２３の内径ｄｐ（固定ピストン
８の外径ｄｐとほぼ同じなので、このように表す）との
差が、前記第１の実施の形態に比べ格段に小さくなる。
従って、両内径差分の断面積に働く力は非常に小さくな
り、バネ２４の力を小さくできるので、更なる低駆動エ
ネルギー化が可能になる。

【０１０９】加えて、可動シリンダー４の後端小内径部
４ａの内径を小さくできることにより、その断面積を大
きくでき、可動シリンダー４と浮動ピストン２３によっ
て集電シリンダー２５内に形成される第２の圧縮空間Ｓ
２の容積を大きくすることができ、第１乃至第３の実施
の形態に比べ、多量のガスを可動シリンダー４内の第１
の圧縮空間Ｓ１に送り込むことができる。その結果、可
動シリンダー４内の圧力上昇を一層高くできる。

【０１１０】以上の構成を有する第４実施の形態におい
ては、開極初期のガス圧縮断面積は、π（ｄc2²−ｄｒ
²）／４である。開極動作が進行して、可動シリンダー
４の後端小内径部４ａが浮動ピストン２３に係合して一
体的に後方移動するようになると、第１乃至第３の実施
の形態と同様にガス圧縮断面積は、π（ｄp ²−ｄ
ｒ²）／４に減少する。

【０１１１】以上のように本実施の形態によれば、第１
乃至第３の実施の形態に比べてより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。

【０１１２】図８は本発明によるガス遮断器の第５の実
施の形態を示すもので、（ａ）は閉極状態を示す断面
図、（ｂ）は（ａ）のＺ方向の矢視図である。

【０１１３】この第５の実施の形態においては、可動シ
リンダー４の後方の長さをやや長目にし、閉極状態にお
いて、可動シリンダー４の後端小内径部４ａに固定ピス
トン８を挿入し、また固定ピストン８の外周部からピス
トン支持部８ａの先端外周部にかけて、複数個の溝８ｃ
を加工してこの溝が可動シリンダー４の後端小内径部４
ａと浮動ピストン２３によって形成される第１の圧縮空
間Ｓ１と可動シリンダー４内でその後端小内径部４ａの
前方に形成される第１の圧縮空間Ｓ２とを連通させる構
成とするものである。なお、上記固定ピストン８の周辺
部、可動シリンダー４の後端小内径部４ａの周辺部、集
電シリンダー２５の周辺部以外は、前記第４の実施の形
態と同じ構成である。

【０１１４】以上の構成を有する第５の実施の形態にお
いては、第４の実施の形態と同様、可動シリンダー４の
後端小内径部４ａの内径ｄc3と浮動ピストン２３の内径
ｄｐ（固定ピストン８の外径ｄｐとほぼ同じなので、こ
のように表す）をほぼ同じにてきる。前記第４の実施の
形態と同様に両内径差分の断面積に働く力を小さくで
き、バネ２４の力を小さくできるので、前記第４の実施
の形態と同程度の低駆動エネルギー化を達成できる。

【０１１５】また、前記第４の実施の形態と同様に可動
シリンダー４の後端小内径部４ａの内径の縮小により、
後端小内径部４その断面積が大きくなり、第２の圧縮空
間Ｓ２の容積を大きくすることができ、第１乃至第３の
実施の形態に比べて多量のガスを可動シリンダー４内の
第１の圧縮空間Ｓ１に送り込むことができる。その結
果、可動シリンダー４内の圧力上昇を一層高くすること
ができ遮断性能を高めることができることは前記第４の
実施の形態と同様である。

【０１１６】加えて、可動シリンダー４の後端小内径部
４ａが開極動作の最初から固定ピストン８の外径部によ
って支持されているので、全ての部材の中心軸を精度良
く合わせることが可能となり、機械的な安定性が向上す
る。

【０１１７】以上の作用により本実施の形態によれば、
第１乃至第４の実施の形態に比べ一層低駆動エネルギー
でより長い時間安定した高い遮断性能を得ることができ
るばかりてなく、機械的な安定性が向上し長寿命化を達
成できる。

【０１１８】図９は本発明によるパッファ形ガス遮断器
の第６の実施の形態を示す閉極状態の断面図である。

【０１１９】この第６の実施の形態においては、ピスト
ン支持部８ａの軸方向長さがやや短目に形成され、閉極
状態において、固定ピストン８の前方端面と浮動ピスト
ン２３の前方端面の位置がほぼ等しくなるように構成す
るものである。なお、上記固定ピストン８の周辺部、可
動シリンダー４の周辺部、および集電シリンダー２５の
周辺部以外は、前記第４および第５の実施の形態と同じ
構成である。

【０１２０】第６の実施の形態においても、操作ロッド
３のフランジ部３ａと固定ピストン８との距離はＬ2c
は、前記第１乃至第５の実施の形態の場合と同じに保た
れる。その結果、第６の実施の形態においては、可動シ
リンダー４の必要長さＬctを短くすることができる。

【０１２１】すなわち、本実施の形態においては、前記
第４および第５の実施の形態と同様の低駆動エネルギー
化と高遮断性能化を達成できるばかりでなく、遮断器の
小型化も達成できる。

【０１２２】図１０および図１３は、本発明によるパッ
ファ形ガス遮断器の第７の実施の形態を示すものであ
り、図１０（ａ）は閉極状態を示す断面図、（ｂ）は
（ａ）のＺ方向の矢視図である。また、図１１〜図１３
は開極動作の初期、中期、および後期を段階的にそれぞ
れ示す断面図である。

【０１２３】この第７の実施の形態においては、図１１
に示すように、開極動作の途中、可動シリンダー４の後
端小径部４ａと浮動ピストン２３とが係合する位置を開
極トラベル長の５０％付近またはそれ以上とし、また集
電シリンダー２５には浮動ピス卜ン２３を係止する位置
の後方に複数個の小径の排気孔を設け、さらに固定ピス
卜ン８の先端の外周部からピストン支持部８ａの先端の
外周部にかけて複数個の切り欠き溝８ｃを設ける構成す
るものである。なお、上記浮動ピストン２３の周辺部、
固定ピストン８の周辺部、可動シリンダー４の周辺部お
よび集電シリンダー２５の周辺部以外は、前記第４乃至
第６の実施の形態と同じ構成である。

【０１２４】図１０（ａ）に示す閉極状態で、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
的に移動し、図１１に示すように、遅れて開離する固定
アーク接触子２と可動アーク接触子５の間にアーク１１
が発生し、図１２、図１３を経て遮断に至るまでのアー
ク１１の状態と高温ガス１２ａ，１２ｂ，１２ｃの流
れ、冷却ガス流１３，１３ａ，１３ｂの流れや、圧縮空
間を加熱して昇圧する作用は第１の実施の形態の場合と
同じである。

【０１２５】本実施の形態では、可動シリンダー４の後
端小内径部４ａが浮動ピストン２３に係合する位置が開
極トラベルの５０％、またそれ以後に設定されているの
で、図１１に示すように、固定ピストン８が可動シリン
ダー４の後端小内径部４ａに挿入されたとき、可動シリ
ンダー４の後端小内径部４ａと浮動ピストン２３との距
離はまだ十分に大きな間隔を有している。このとき以
後、可動シリンダー４の後端小内径部４ａが浮動ピスト
ン２３に係合する直前まで、可動シリンダー４の後端小
内径部４ａと浮動ピストン２３で形成される第２の圧縮
空間Ｓ２のガスは、前記複数の切り欠き溝８ｃを介し
て、可動シリンダー４内の第１の圧縮空間Ｓ１に送り込
まれる。開極が進んで、可動シリンダー４の後端小内径
部４ａが浮動ピストン２３に係合する直前になると、図
１２に示すように、前記切り欠き溝８ｃは可動シリンダ
ー４の後端小内径部４ａによって閉じられる。

【０１２６】本実施の形態では、Ｓ２の初期容積が大き
く、長い時間ガスを送り込む作用が持続するので、第１
から第６の実施の形態に比べて多量のガスがＳ１からＳ
２に送り込まれ、可動シリンダー４内のガス圧力が一層
高く上昇する。

【０１２７】図１２に示す状態の直後、可動シリンダー
４の後端小内径部４ａが浮動ピストン２３に係合し、そ
の後両者は一体的に後方に移動する。その後、設定され
た距離だけ浮動ビストン２３が後方に移動した後は、図
１３に示すように、集電シリンダー２５に設けられた小
径の排気孔が開口し、第２の圧縮空間Ｓ２とガス封入雰
囲気中が連通する。

【０１２８】ガス圧縮断面積は、これ以後、π（ｄp ²
−ｄr ²）／４となって、前半の値π（ｄc ²−ｄr
²）／４から十分に小さくなる。なお、図１３に示す
状態から更に開極が進み、可動部が図１０に点線て示す
閉極状態からＬtr移動すると操作ロッド３のフランジ部
３ａと固定ピストン８との距離がＬ1oとなって開極動作
が終了する。

【０１２９】本実施の形態では、可動シリンダー４の小
内径部４ａと浮動ピストン２３が係合した後、設定され
た位置で第２の圧縮空間Ｓ２のガスが放出されるので、
係合時の衝撃で可動シリンダー４と浮動ピストン２３の
間に間隙ができたとしても、可動シリンダー４の小内径
部４ａの後方から働く力が消失し、圧縮断面積の縮小は
確実に達成される。

【０１３０】従って、小さな駆動エネルギーにおいて
も、図２８の点線で示すように、可動部は無負荷開極動
作時とほぼ同じ特性で最終位置に達する。その結果、駆
動エネルギーを低減してもシリンダー４内を高い圧力上
昇値を長い時間高く維持できる。また、本実施の形態で
はバネ２４のストロークが第１から第６の実施の形態に
比べて小さくなり、その寸法が小さく、そのエネルギー
も小さい。

【０１３１】従って、本実施の形態によれば、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。

【０１３２】なお、前述した第４の実施の形態乃至第７
の実施の形態においても、第３の実施の形態と同様に浮
動ピストン２３の内部に逆止弁２９を設けるようにして
もよい。

【０１３３】図１４乃至図１７は、本発明によるパッフ
ァ形ガス遮断器の第８の実施の形態の閉極状態を示す断
面図、また図１５乃至図１７は開極動作の初期、中期お
よび後期を段階的にそれぞれ示す断面図である。

【０１３４】この第８の実施の形態においては、可動シ
リンダー４を第７の実施の形態より軸方向にやや長目に
構成し、その後端小内径部４ａの前方の端面が固定ピス
トン８の前方の端面とほぼ同一の位置になるようにし、
また可動シリンダー４の後端小内径部４ａに可動シリン
ダー４内の第１の圧縮空間Ｓ１から集電シリンダー内の
第２の圧縮空間Ｓ２へのガス流を阻止する逆止弁２８を
設ける構成とするものである。なお、前記可動シリンダ
ー４の後端小内径部４ａの周辺部および固定ピストン８
の周辺部以外は、第７の実施の形態と同じ構成となって
いる。

【０１３５】以上の構成を有する第８の実施の形態で
は、開極動作の初期、集電シリンダー２５内において、
可動シリンダー４の後端小内径部４ａと浮動ピストン２
３で形成される第２の圧縮空間Ｓ２の圧力が、可動シリ
ンダー内の第１の圧縮空間Ｓ１の圧力より高いため、図
１４に示すように逆止弁２８は開いた状態となり、圧縮
空間Ｓ２からガスが圧縮空間Ｓ１に送り込まれる。開極
が進んで図１５に示す状態になって圧縮空間Ｓ１の圧力
が、圧縮空間Ｓ２の圧力より高くなれば、逆止弁２８は
図１５に示すように閉じた状態になり、圧縮空間Ｓ１か
ら圧縮空間Ｓ２へのガス流出が阻止される。

【０１３６】その直後、可動シリンダー４の小内径部４
ａは、浮動ピストン２３に係合し、その後両者は一体的
に後方に移動し、浮動ピストン２３が設定された位置に
達すると、摺動シリンダー２５に設けられた小径孔２５
ａが開口し、Ｓ２内のガスがガス封入雰囲気中に放出さ
れ、そのときガス圧縮断面積が小さくなる作用は第８の
実施の形態と同じである。

【０１３７】本実施の形態では、開極動作の最初より可
動シリンダーの後端小内径部が固定ピストンに支持され
ている。従って、構成部材の中心軸が揃い機械的な安定
性を向上させることができる。

【０１３８】従って、第８の実施の形態によれば、前記
第７の実施の形態と同様に小さな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ばかりで
なく、機械的な安定性が向上し、長寿命化が達成でき
る。

【０１３９】図１８乃至図２０は本発明によるパッファ
形ガス遮断器の第９の実施の形態を示すもので、図１８
は閉極状態を示す断面図、図１９は開極動作の後期を示
す断面図、図２０は開極動作の終了位置（開極状態）を
それぞれ示す半断面図である。

【０１４０】この第９の実施の形態おいては、バネ２４
によって前方に付勢される浮動ピストン２３の閉極状態
における係止位置を可動シリンダー４の後端小内径部４
ａの開極動作終了位置付近に設定する構成とするもので
ある。すなわち、図１８において、可動シリンダー４の
後端小内径部４ａと浮動ピストン２３との距離Ｌ1cは、
ほぼ開極トラベルＬtrに等しい。また、可動シリンダー
４の後端小内径部４ａには集電シリンダー２５内で前記
可動シリンダーの後端小内径部４ａと浮動ピストン２３
によって形成される第２の圧縮空間Ｓ２から可動シリン
ダー４内の第１の圧縮空間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２８が装着されて
いる。

【０１４１】以上の構成による第９の実施の形態におい
ては、図示していない開極動作の初期、第２の圧縮空間
Ｓ２の圧力が第１の圧縮空間Ｓ１の圧力より高くなるの
で、逆止弁２８は開の状態となり、第１の圧縮空間Ｓ１
のガスが第２の圧縮空間Ｓ２に送り込まれる。

【０１４２】その後、アーク１１からの高温ガスに第１
の圧縮空間Ｓ１内の圧力が上昇するが、開極動作による
圧縮のため第２の圧縮空間Ｓ２の圧力も上昇するので、
逆止弁２８の開閉の状態はＳ１，Ｓ２の圧力の状態によ
り決まる。

【０１４３】何ずれにしろ、開極動作の途中で、第１の
圧縮空間Ｓ１の圧力が第２の圧縮空間Ｓ２の圧力より低
い状態になれば、逆止弁２８が開いて第２の圧縮空間Ｓ
２のガスが第１の圧縮空間Ｓ１に供給され、その圧力低
下を緩和する。そして、浮動ピストン２３は開極動作の
終了直前に可動シリンダー４の後端小内径部４ａに係合
するか、または第２の圧縮空間Ｓ２の圧力が設定された
圧力に達すると、浮動ピストン２３は後方に動き始め
る。

【０１４４】図１９は、可動シリンダー４の後端小内径
部４ａが接触する前に第２の圧縮空間Ｓ２の高い圧力上
昇によって浮動ピストン２３が動き始め、その後浮動ピ
ストン２３が集電シリンダー２５に設けられた複数の小
径排気孔２５ａの位置を通過し、第２の圧縮空間Ｓ２の
ガスをガス封入雰囲気中に放出した（ガス流１４）状態
を示す。このとき第２の圧縮空間Ｓ２の圧力は低下する
ので、逆止弁２８は閉の状態となって、第１の圧縮空間
Ｓ１からのガス流出による圧力低下を防止している。

【０１４５】浮動ピストン２３が動き始めるタイミング
と放出圧力は、バネ２４の力を変えることにより自由に
設定できる。集電シリンダー２５に設けられた排気孔２
５ａが開き、第２の圧縮空間のガスが圧力が低下した後
は、第６から第８の実施の形態と同様にガス圧縮断面積
が減少する。開極動作が終了して少しの時間が経過した
状態を図２０に示す（Ｌ1c＝Ｌtrの例）。開極状態で
は、操作ロッド３のフランジ部３ａと固定ピストン８と
の距離はＬ2oとなる。

【０１４６】本実施の形態では、第２の圧縮空間Ｓ２を
圧縮する長さを大きくできるので、より多量のガスを可
動シリンダー内の第１の圧縮空間Ｓ１に送り込むことが
できる。特に、遮断電流が小さく可動シリンダー内の第
１の圧縮空間Ｓ１の圧力が低い時には長い時間ガスが送
り込まれる。従って、小さい電流から大きな電流まで安
定した遮断性能を発揮できる。

【０１４７】また、本実施の形態では浮動ピストン２３
の動く距離が極めて短くなり、可動シリンダー４の小内
径部４ａを係合させなくても浮動ピストン２３を動かす
ことが可能である。これらにより、摺動距離が小さく、
かつ、浮動ピストン２３に働く衝撃力を無くすることが
可能になり、機械的な安定性は一層向上する。

【０１４８】なお、第３の実施の形態と同様に浮動ピス
トン２３に逆止弁を装着すれば、閉極動作時の可動シリ
ンダー内の圧力低下を防止できる。

【０１４９】従って、本実施の形態によれば、第１の実
施の形態から第８の実施の形態と同様に駆動エネルギー
を低減でき、長いアーク時間安定した高い遮断性能を得
ることができるばかりでなく、機械的に安定で閉極後直
ちに開極を行う遮断においても、高い遮断性能が得られ
る。

【０１５０】図２１は本発明によるパッファ形ガス遮断
器の第１０の実施の形態の閉極状態を示す断面図であ
る。この第１０の実施の形態においては、前記第９の実
施の形態から、可動シリンダー４の後端小内径部４ａを
前進させ、固定ピストン８との間に距離Ｌ3cを有するよ
うに構成するものである。この場合、操作ロッド３のフ
ランジ部３ａと固定ピストン８との距離Ｌ2cおよび可動
シリンダー４と浮動ピストン２３との距離Ｌ1cは第９の
実施の形態と同じになるように構成されている。なお、
前記可動シリンダー４の周辺部以外は第９の実施例と同
様に構成される。以上の構成による第１０の実施の形態
によれば、可動シリンダー４の後端小内径部４ａを前進
させた距離だけ可動シリンダーの必要長さを短くでき
る。第１の実施の形態から第９の実施の形態と同様に駆
動エネルギーを低減でき、長いアーク時間安定した高い
遮断性能を得ることができるばかりでなく、可動部の長
さを短くでき、ガス遮断器を小型化できる。

【０１５１】図２２乃至図２４は本発明によるパッファ
形ガス遮断器の第１１の実施の形態を示すもので、図２
２（ａ）は閉極状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＺ
方向矢視図である。また、図２３及び図２４は開極動作
の初期および中期をそれぞれ示す断面図である。

【０１５２】この第１１の実施の形態においては、図２
２に示すように、可動シリンダー４はその中間部に中間
小内径部４ｂを有している。更に、中間小内径部４ｂの
後方の内周面には、その長さ方向の途中まて複数の溝４
ｃが加工されている。

【０１５３】一方、ピストン部は小径の固定ピストン８
に加えて、ピストン支持部８ａの後方部分に固定されて
いる大径固定ピストン８ｅを有している。その大径固定
ピストン８ｅは、可動シリンダー４の中間小内径部４ｂ
の後方の内周部に摺動可能に挿入設置されている。ま
た、固定ピストン８からピストン支持部８ａの先端の外
径部に複数個の切り欠き溝８ｃが設けられ、固定ピスト
ン８は、開極動作の初期に可動シリンダー４の小内径部
４ｂの挿入されるように構成されている。

【０１５４】なお、ピストン部の周辺部、可動シリンダ
ー４の周辺部および可動シリンダー４の形状によって形
状が変化する集電シリンダー２５の周辺部以外は、第１
乃至第１０の実施の形態と同じである。

【０１５５】なお、本実施の形態において、浮動ピスト
ン２３に逆止弁２９が装着された第３の実施の形態と同
様に大径固定ピストン８ｅにガス封入雰囲気中から第２
の圧縮空間へのガス流を可能とする逆止弁を装着するよ
うにしてもよい。

【０１５６】図２３に示す開極動作の初期、固定ピスト
ン８が可動シリンダー４の中間小内径部４ａに挿入され
た状態になる。このとき、固定ピストン８の外径部から
ピストン支持部８ａの外径部にかけて加工された複数の
切り欠き溝８ｃを介して、第１の圧縮空間Ｓ１と第２の
圧縮空間Ｓ２が連通している。そのため、第２の圧縮空
間から第１の圧縮空間にガスか送り込まれている。

【０１５７】このときのガス圧縮断面積は、π（ｄc1²
−ｄr ²）／４である。その後開極動作の中期になる
と、図２４に示すように可動シリンダー４の中間小内径
部４ｂは、切り欠き溝８ｃの部分を通過し、第１の圧縮
空間と第２の圧縮空間の連通を閉止した状態になる。こ
の時、既に可動シリンダー４の中間小内径部４ｂの後方
の溝４ｃの端部は大径固定ピストン８ｅを通過し、第２
の圧縮空間Ｓ２とガス封入雰囲気中を連通する。

【０１５８】従って、そのとき、第２の圧縮空間Ｓ２の
ガスはガス封入雰囲気中に放出され（ガス流１４）、Ｓ
２の圧力がガス封入雰囲気中と等しくなる。従って、そ
の後のガス圧縮断面積はπ（ｄp ²−ｄr ²）／４とな
り、開極動作の初期の値から縮小される。

【０１５９】本実施の形態では、第１から第１０の実施
の形態での浮動ピストンに代わり、大径固定ピストンが
設置される。従って、遮断器としての構造は、第１から
第１０の実施の形態に比べ単純である。

【０１６０】以上の構成による第１１の実施の形態によ
れば、第１乃至第１０の実施の形態と同様に開極動作の
初期に大きなピストン断面積でガスを圧縮し、開極動作
の中期から、圧縮断面積を縮小して反力を減少すること
ができ、小さな駆動エネルギーで長い時間安定した高い
遮断性能が得られるばかりでなく、顕著な構造の単純化
を実現できる。更に、大径固定ピストン８ｅに、逆止弁
が装着された場合は、閉極動作時における第２の圧縮空
間内の減圧が防止され、閉極動作の直後に開極動作を実
施した時の遮断性能の達成が確実にされる。

【０１６１】図２５は本発明によるパッファ形ガス遮断
器の第１２の実施の形態の閉極状態を示す断面図であ
る。第１２の実施の形態においては、前記可動シリンダ
ー４の中間小内径部４ｂに、可動シリンダー４の中間小
内径部４ｂと前記大径固定ピストン８ｅによって形成さ
れる第２の圧縮空間Ｓ２から可動シリンダー４の中間小
内径部４ａの前方の第１の圧縮空間Ｓ１へのガス流を可
能とし、逆向きのガス流を阻止する逆止弁が設けられ
る。また、閉極状態において、固定ピス卜ン８が、可動
シリンダー４の中間小内径部４ａに挿入されている。

【０１６２】この構成により、開極動作の開始から、可
動シリンダー４が固定ピストン８に確実に支持される。
なお、上記の可動シリンダー４の周辺部および固定ピス
トン周辺部以外は第１１の実施の形態の構成と同じであ
る。

【０１６３】このように可動シリンダー４の中間小内径
部４ｂに逆止弁２８を設けることにより、第９の実施の
形態と同様の作用となり、弁の開閉は開極動作中、第１
の圧縮空間Ｓ１と第２の圧縮空間Ｓ２の圧力によって決
まる。

【０１６４】第１１の実施の形態によれば、第１乃至第
１１の実施の形態と同様、開極動作の初期大きなピスト
ン断面積でガスを圧縮し、開極動作の中期から、圧縮断
面積を縮小して反力を減少することができ、小さな駆動
エネルギーで長い時間安定した高い遮断性能が得られる
ばかりでなく、可動シリンダー４がより確実とされ、高
い機械的安定性を得ることができる。

【０１６５】図２６は本発明によるガス遮断器の第１３
の実施の形態の閉極状態を示す断面図である。第１３の
実施の形態では、操作ロッド３の排気孔３ｂとガス流閉
止部材３ｃが閉極状態の時、固定ピストン２１の後方の
位置に設けられている。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。

【０１６６】図２６において、操作ロッド３の周辺以外
は第１の実施の形態の構成と同じであるが、図２６の構
成は代表の実施の形態であり、第１３の実施の形態は第
２の実施の形態乃至第１２の実施の形態まで、この発明
の全ての実施の形態に適用可能である。

【０１６７】第１３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内の第１の圧
縮空間Ｓ１に流入せず、直ちに操作ロッド３の排気孔３
ｂ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。

【０１６８】従って、熱による圧縮空間の昇圧効果は低
く、第１乃至第１２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。

【０１６９】従って、本実施の形態によれば、図２７の
従来例に比べて、格段に小さい駆動エネルギーて長い時
間安定した高い遮断性能を得ることができる。

【０１７０】なお、本発明は各実施の形態に限定される
ものでなく、多種多様な形態の実施が可能である。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
体的構成は、シリンダー内の断面積に対するピストンの
比率を含め、適宜選択可能である。更に、各部に設ける
排気孔、溝などの数や形状、寸法などは自由に設計可能
である。

【０１７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
集電シリンダー内の可動シリンダーの近辺に固定ピスト
ンと浮動ピストン、または固定小径ピストンと固定大径
ピストン、の２種類のピストンを設け、集電シリンダー
および可動シリンダー内の空間のガスを開極動作の初期
には、両方のピストンの断而積て圧縮し、開極動作の途
中からは、ほぼ固定ピストンの断面積のみ、またはほぼ
固定小径ピストンの断面積のみによって圧縮するように
構成することにより、従来に比べて開極動作後半の高い
圧力上昇による反力を低減できるため、小さい駆動エネ
ルギーで長い時間安定した遮断性能を得ることが可能な
優れた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
ス遮断器を示す図であり、（ａ）は閉極状態を示す断面
図、（ｂ）は（ａ）のＺ方向矢視図。

【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の要部を示す断面図。

【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
ス遮断器を示す図であり、（ａ）は閉極状態を示す断面
図、（ｂ）は（ａ）のＺ方向矢視図。

【図８】本発明による第５の実施の形態のパッファ形ガ
ス遮断器を示す図であり、（ａ）は閉極状態を示す断面
図、（ｂ）は（ａ）のＺ方向矢視図。

【図９】本発明による第６の実施の形態のパッァ形ガス
遮断器の要部を示す断面図。

【図１０】本発明による第７の実施の形態のパッファ形
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方向矢視図。

【図１１】図１０のバ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１２】図１０のバ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１３】図１０のバ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１４】本発明による第８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１５】図１４のパッファ形ガス遮断器の開極動作の
状態の初期の状態を示す断面図。

【図１６】図１４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。（ｃ）は開極動作の後期の状
態を示す断面図。

【図１７】図１４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１８】本発明による第９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１９】図１８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２０】図１８のパッファ形ガス遮断器の開極動作の
終期の状態を示す半部の断面図。

【図２１】本発明による第１０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２２】本発明による第１１の実施の形態のパッファ
形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方向矢視図。

【図２３】図２２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２４】図２２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２５】本発明による第１２の実施の形態のパッファ
形ガス遮断器の閉極状態の要部を示す断面図。

【図２６】本発明による第１３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２７】従来のガス遮断器の一例を示す図であり、そ
の開極動作途中の状態を示す断面図。

【図２８】従来のガス遮断器の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を示す図。

【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４ａ……後端小内径部４ｂ……中間小内径部４ｃ……溝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……ピストン支持部８ｂ：排気孔８ｃ……切り欠き溝８ｄ……フフンジ部８ｅ……大径固定ピストン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２１ａ……溝２１ｂ……突起部２２……ピストン支持部２２ａ……排気孔２２ｂ……フランジ部２２ｃ……停止部２３……浮動ピストン２４……バネ２５……集電シリンダー２５ａ……排気孔２５ｂ……排気孔２６……集電コンタクト２７……停止部材２８……逆止弁２９……逆止弁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)発明者河野広道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ると共にその
前端部が前記操作ロッドに取付けられ、後端部に内側に
突出する後端小内径部を有する可動シリンダーと、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
つその内周部に配置されるリング状の集電コレクタを介
して前記可動シリンダーに有する後端小内径部の外周部
と摺動接触可能な集電シリンダーと、前記可動シリンダ
ーの前方に取付けられる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て前記操作ロッ
ドの外周面を摺動可能に配置され、外径が前記ピストン
支持部の前方部の外径を越え、かつ前記可動シリンダー
の後端小内径部の内径以下として前記可動シリンダー後
端小内径部の内周を通過できるように構成した固定ピス
トンと、前記集電シリンダーの内部にバネにより前方に
付勢されるようにして設けられ、前記集電シリンダーの
内周面と前記ピストン支持部の外周面との間を摺動する
と共に、前記固定ピストンによりその前進位置が規制さ
れるように構成された浮動ピストンとを備え、前記可動シリンダー後端小内径部は遮断動作の初期、設
定された距離を移動したとき前記浮動ピストンに係合
し、その後浮動ピストンと可動シリンダーが一体的に移
動可能に構成し、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介して前記可動シ
リンダー内に連通し、開極動作の後期には前記操作ロッ
ド排気孔を前記ピストンの後方に開口して前記操作ロッ
ドの中空部をガス封入雰囲気中に連通させる構成とした
ことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
【請求項２】前記固定ピストンは、その外周部に前記
集電シリンダー内における前記可動シリンダーの後端小
内径部と前記浮動ピストンによって形成される圧縮空間
と、前記可動シリンダー内における前記後端小径部より
前方の圧縮空間とを連通する複数の溝を設けたことを特
徴とする請求項１記載のパッファ形ガス遮断器。
【請求項３】前記集電シリンダーの内周部に前記浮動
ピストンの後方移動を停止させる部材を設けたことを特
徴とする請求項１記載のパッファ形ガス遮断器。
【請求項４】前記集電シリンダーの内周部に前記集電
コンタクトを有し、前記可動シリンダー外周部との摺動
接触により、閉極位置から開極位置までの通電を可能と
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。
【請求項５】前記浮動ピストンに前記可動シリンダー
側に抜ける連通孔を設け、この連通孔に前記可動シリン
ダー内の空間がガス封入雰囲気圧力より低くなると、ガ
ス封入雰囲気中から可動シリンダー内へのガス流人を可
能とし、可動シリンダー内圧力がガス封入雰囲気圧力よ
り高くなると、可動シリンダー内からガス封入雰囲気中
へのガス流出を防止する逆止弁を装着したことを特徴と
する請求項１記載のパッファ形ガス遮断器。
【請求項６】前記集電シリンダーの後方の内径を前方
の前記可動シリンダーとの摺動部の内径より大きくし、
後方の大径部に前記浮動ピストンを摺動させ、前方の小
径部によって浮動ピストンの前進位置を規制し、浮動ピ
ストンの内径部が摺動する前記ピストン支持部の外径と
前記固定ピストンの外径を同一とし、前記固定ピストン
の前端部に複数個の切り欠き溝を設けたことを特徴とす
る請求項１記載のバッファ形ガス遮断器。
【請求項７】前記集電シリンダーの後方の内径を前方
の前記可動シリンダーとの摺動部の内径より大きくし、
後方の大径部に前記浮動ピストンを摺動させ、前方の小
径部によって浮動ピストンの前進位置を規制し、且つ閉
極位置において、前記可動シリンダーの後端小内径部に
前記固定ピストンが挿入するように構成し、前記ピスト
ン外周部から前記ピストン支持部の先端外周部に複数個
の溝を設け、この溝により前記可動シリンダの後端小内
径部の前方の空間とを連通させ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。
【請求項８】前記集電シリンダーの後方の内径を前方
の前記可動シリンダーとの摺動部の内径より大きくし、
後方の大径部に前記浮動ピストンを摺動させ、前方の小
径部によって浮動ピストンの前進位置を規制し、且つ閉
極位置において、前記浮動ピストンの前方端面と前記固
定ピストンの前方端面がほぼ同一位置になるよう構成し
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。
【請求項９】開極動作中、前記固定ピストンが開極動
作の初期に前記可動シリンダーの後端小内径部に挿入さ
れ、その後、前記可動シリンダー後端小内径部が前記浮
動ピス卜ンに係合する直前まで、前記可動シリンダー後
端小内径部と前記浮動ピストンによってできる空間が、
前記ピストンの外径部に設けられる複数個の切り欠き溝
を介して前記可動シリンダー後端小内径部の前方の可動
シリンダー内空間と連通し、前記可動シリンダーの後端
小内径部が前記浮動ピストンに当たる位置が、開極動作
長さ（開極トラベル長と称す）の５０％以上であるよう
に設定され、かつ前記浮動ピストンが前記可動シリンダ
ー後端小内径部と一体となって動き始めた後、設定され
た位置で前記集電シリンダーに設けられた複数個の小径
連通孔が開口し、前記集電シリンダー内径部と前記可動
シリンダー外径部および後端小内径部、浮動ピストン、
前記ピストン外径部によって形成される小空間がガス封
入雰囲気中に連通することを特徴とする請求項６記載の
パッファ形ガス遮断器。
【請求項１０】閉極状態において、前記固定ピストン
が前記可動シリンダー後端小内径部に挿入した状態で、
かつ固定ピストンの前方端面と可動シリンダー後端小内
径部の前方端面がほぼ同一位置とされ、前記可動シリン
ダーの後端小内径部に連通孔を設け、この連通孔に前記
可動シリンダー後端小内径部と前記浮動ピストンによっ
てできる空間から前記可動シリンダー後端部の前方の可
動シリンダー内へのガス流を可能とし、その逆方向のガ
ス流を阻止する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項
９記載のパッファ形ガス遮断器。
【請求項１１】前記浮動ピストンに前記可動シリンダ
ー側に抜ける連通孔を設け、この連通孔に前記浮動ピス
トンにガス封入雰囲気中から前記可動シリンダー後端小
内径部と浮動ピストンによって形成される空間へのガス
流を可能とし、その逆方向のガス流を阻止する逆止弁を
設けたことを特徴とする請求項９または請求項１０記載
のパッファ形ガス遮断器。
【請求項１２】前記集電シリンダーの後方の大径部を
摺動し、集電シリンダー前方の小径部により、前記浮動
ピストンの係止位置が規制され、浮動ピストンが前記可
動シリンダー後端小内径部の開極動作時の移動終了位
置、またはそれより後方の位置に係止されることを特徴
とする請求項１０または請求項１１に記載のパッファ形
ガス遮断器。
【請求項１３】前記可動シリンダーの後端小内径部を
前進させ、前記固定ピストンとの間に設定された間隙を
設け、開極動作の初期に前記固定ピストンが、前記可動
シリンダー後端小内径部に挿入される構成としたことを
特徴とする請求項１２記載のパッファ形ガス遮断器。
【請求項１４】前記可動シリンダーは、その中間部に
中間小内径部を有すると共に、中間小内径部後方の内径
部に複数個の溝を有し、前記固定ピストンは、その先端
外径部に加工される複数個の切り欠き溝と、そのピスト
ン支持部後方に大径固定ピストン部を有し、開極動作の
初期に、固定（小径）ピストンが可動シリンダーの中間
小内径部に挿入され、かつ前記大径固定ピストン部は閉
極状態のときから前記可動シリンダー中間小内径部の後
方で可動シリンダーの内径部に挿入され、開極動作の初
期に前記固定ピストンが前記可動シリンダーの中間小内
径部に挿入された後定められた長さの間、前記切り欠き
溝を介して可動シリンダーの中間小内径部と前記大径固
定ピストン部によって形成される空間を可動シリンダー
中間小内径部の前方の空間に連通し、かつ前記可動シリ
ンダー中間小内径部が前記固定（小径）ピストンの切り
欠き溝を通過した直後に、前記可動シリンダー中間小内
径部後方に設けられた溝の後端部が前記大径固定ピスト
ン部を通過し、前記可動シリンダー中間小内径部と前記
大径固定ピストン部によって形成される空間がガス封入
雰囲気中に連通する構成としたことを特徴とする請求項
４記載のパッファ形ガス遮断器。
【請求項１５】前記可動シリンダー中間小内径部に、
前記可動シリンダー中間小内径部と前記大径固定ピスト
ン部によって形成される空間から前記可動シリンダー中
間小内径部の前方の可動シリンダー内空間へのガス流を
可能とし、その逆方向のガス流を阻止する逆止弁を有
し、閉極状態において前記固定（小径）ピストンが、前
記可動シリンダーの中間小内径部に挿入された状態に構
成され、開極動作の開始後、前記可動シリンダー中間小
内径部の後方内径部に設けられた溝の後端部が前記大径
固定ピストン部を通過し、前記可動シリンダー中間小内
径部と前記大径固定ピストン部によって形成される空間
がガス封入雰囲気中に連通するように構成されることを
特徴とする請求項１４に記載のパッファ形ガス遮断器。
【請求項１６】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位置するように設
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されることを特徴とする
請求項１から請求項１５のいずれか一つの項に記載のパ
ッファ形ガス遮断器。