(57)【要約】【課題】アークによる熱昇圧室の圧力上昇効果を高めることのできるガス遮断器を提供する。【解決手段】実施形態によれば、ガス遮断器は、消弧性ガスが封入された密閉容器５０と、密閉容器５０内に対向配置された第１接触子部１及び第２接触子部２と、を備える。第２接触子部２は、操作ロッド８を有する。この操作ロッド８に、その内部空間Ｄと熱的昇圧室Ａを常時連通するロッド連通孔８ｃを形成し、開極動作時にアークのガスを第２アーク接触子５内、操作ロッド８の内部空間Ｄ及びロッド連通孔８ｃを通って熱的昇圧室Ａへ流入させる。【選択図】図１
2014072170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスが封入された密閉容器と、
前記密閉容器内に対向配置された第１接触子部及び第２接触子部と、を備えるガス遮断器であって、
前記第１接触子部は、第１アーク接触子を有し、
前記第２接触子部は、
閉極時は前記第１アーク接触子と接触導通状態にあり、開極動作時は軸方向に相対移動して前記第１アーク接触子と開離し、軸方向に沿って前記第１アーク接触子との間にアークを発生する第２アーク接触子と、
前記第２アーク接触子に固定されたシリンダと、
前記シリンダ内に軸方向に相対移動可能に設けられたピストンと、
前記シリンダ内を、前記開極動作時に前記アークの熱による昇圧作用により蓄圧される熱的昇圧室と、前記開極動作時に前記シリンダと前記ピストンとの相対移動により昇圧される機械的圧縮室とに仕切り、前記熱的昇圧室と前記機械的圧縮室を連通する板連通孔が形成された仕切板と、
前記仕切板の連通孔に設置されて前記機械的圧縮室から前記熱的昇圧室へのガス流のみを流入可能とする逆止弁と、
前記第１アーク接触子に対して前記第２アーク接触子を軸方向に相対移動させる中空の操作ロッドと、を有し、
前記操作ロッドに、その内部空間と前記熱的昇圧室を常時連通するロッド連通孔を形成し、前記開極動作時に前記アークのガスを前記第２アーク接触子内、前記操作ロッドの内部空間及び前記ロッド連通孔を通って前記熱的昇圧室へ流入させることを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記ピストンにピストン連通孔が形成され、このピストン連通孔に前記機械的圧縮室が一定圧力になると開になる放圧弁を設置したことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記シリンダを移動シリンダとし、この移動シリンダ内を、前記開極動作時に前記アークの熱による昇圧作用により蓄圧される前記熱的昇圧室に形成し、前記移動シリンダに固定シリンダを連続して設置し、この固定シリンダ内を、前記開極動作時に前記ピストンとの相対移動により昇圧される前記機械的圧縮室に形成し、前記移動シリンダは、前記固定シリンダに比べて長さを短く形成したことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項４】
消弧性ガスが封入された密閉容器と、
前記密閉容器内に対向配置された第１接触子部及び第２接触子部と、を備えるガス遮断器であって、
前記第１接触子部は、第１アーク接触子を有し、
前記第２接触子部は、
閉極時は前記第１アーク接触子と接触導通状態にあり、開極動作時は軸方向に相対移動して前記第１アーク接触子と開離し、軸方向に沿って前記第１アーク接触子との間にアークを発生する第２アーク接触子と、
前記第２アーク接触子に固定されたシリンダと、
前記シリンダ内に軸方向に相対移動可能に設けられたピストンと、
前記シリンダ内を、前記開極動作時に前記アークの熱による昇圧作用により蓄圧される熱的昇圧室と、前記開極動作時に前記シリンダと前記ピストンとの相対移動により昇圧される機械的圧縮室とに仕切り、前記熱的昇圧室と前記機械的圧縮室を連通する板連通孔が形成された仕切板と、
前記仕切板の連通孔に設置されて前記機械的圧縮室から前記熱的昇圧室へのガス流のみを流入可能とする逆止弁と、
前記第１アーク接触子に対して前記第２アーク接触子を軸方向に相対移動させる中空の操作ロッドと、を有し、
前記シリンダが小径シリンダ部及び大径シリンダ部から形成され、
前記ピストンが前記小径シリンダ部内に軸方向に相対移動可能に設けられた小径固定ピストンと、前記大径シリンダ部内に軸方向に相対移動可能に設けられた大径固定ピストンとを有し、
前記熱的昇圧室が前記小径シリンダ及び前記小径ピストンによる圧縮可能空間から形成され、前記機械的圧縮室が前記大径シリンダ内径部と前記小径シリンダ外径部により包囲される空間により形成され、
前記操作ロッドに、その内部空間と前記熱的昇圧室を常時連通するロッド連通孔を形成し、前記開極動作時に前記アークのガスを前記第２アーク接触子内、前記操作ロッドの内部空間及び前記ロッド連通孔を通って前記熱的昇圧室へ流入させることを特徴とするガス遮断器。
【請求項５】
前記大径固定ピストンにピストン連通孔が形成され、このピストン連通孔に前記機械的圧縮室が一定圧力になると開になる放圧弁を設置したことを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記ロッド連通孔は、前記開極動作の終了時、少なくとも一部が前記小径ピストンのフランジ部の厚さ方向と重なる位置にあることを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項７】
前記ロッド連通孔は、前記開極動作の終了時、少なくとも一部が前記小径ピストンのフランジ部の後端に位置し、前記密閉容器内のガス封入雰囲気中と連通することを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記操作ロッドの内部空間内に、前記ガス流の方向を制限するキャップを前記ロッド連通孔と隣接して設置したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＳＦ6(六フッ化硫黄)ガスなどの消弧性ガスを消弧媒体及び絶縁媒体とするガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＳＦ6ガスなどの消弧性ガスを消弧媒体及び絶縁媒体とする７２ｋＶ以上の高電圧送電系統における保護用の遮断器としては、例えば特許文献１に記載された技術が用いられている。この遮断器は、自力直列パッファ型ガス遮断器である。具体的には、この遮断器は、遮断時に必要な駆動エネルギーを低下させる手段として、アーク熱による昇圧作用で蓄圧される熱昇圧室と、この熱昇圧室と直列に設けた機械的な圧縮室とを有している。
【０００３】
また、特許文献２に記載されたパッファ型のガス遮断器は、可動接触子と直結した熱昇圧室と、この熱昇圧室に直結した圧縮室により、消弧性及び絶縁性に優れたＳＦ6ガスなどの消弧性ガスを圧縮する。この消弧性ガスは、上記可動接触子を包囲するノズル部を経て可動接触子と固定接触子との間に発生するアークに吹き付けられる。これにより、アークは、冷却されて消滅する。
【０００４】
このような従来の自力直列パッファ型ガス遮断器における消弧室（固定接触子部と可動接触子部で示す）の代表的な構成例を図１０に示す。なお、図１０では、中心線の上部半断面は閉極状態を示し、下部半断面は開極状態（遮断動作完了時）を示している。また、以下では、可動接触子部２の固定接触子部１に対する位置関係の説明を簡略化するため、可動接触子部２において固定接触子部１に近い位置を前方とし、遠い位置を後方と定義して説明する。
【０００５】
図示しない密閉容器内には、消弧性ガスが封入されている。図１０に示すように、上記密閉容器内には、固定接触子部１と可動接触子部２が対向配置されている。固定接触子部１は、固定アーク接触子３と、この固定アーク接触子３を包囲して配置される指状の固定通電接触子４を主要要素として構成される。
【０００６】
一方、可動接触子部２は、中空の操作ロッド８を有している。この操作ロッド８は、前方端部に設置されたフランジ部８ａと、このフランジ部８ａの周方向に形成された複数の連通孔８ｂと、後方に形成された連通孔８ｃと、この連通孔８ｃに隣接して操作ロッド８内のガスの流れる方向を制限するキャップ８ｄと、を備えている。フランジ部８ａには、可動アーク接触子５が取り付けられている。この可動アーク接触子５は、操作ロッド８のフランジ部８ａに対する取付部に、ガスの流通を可能とするガス流通部５ａが形成されている。
【０００７】
可動アーク接触子５の周囲には、四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥという。）などからなる絶縁性のノズル６が設置されている。このノズル６は、可動アーク接触子５の外周面との間にガスの流路となる空間を形成する。ノズル６は、その外周側に設置される可動通電接触子７により、操作ロッド８のフランジ部８ａに挟み込んで固定される。
【０００８】
操作ロッド８のフランジ部８ａの後方には、中間部に小内径の境界板部９ａを有するシリンダ９が固定されている。この境界板部９ａの内径部は、操作ロッド８の外周面に対して可能な限り気密に接触している。
【０００９】
シリンダ９の境界板部９ａの後方には、常に固定状態にあるピストン１５が設置されている。このピストン１５は、先端部にフランジ部１５ａを有している。このフランジ部１５ａの外周面は、シリンダ９の境界板部９ａより後方の内周面と摺動可能に接する。フランジ部１５ａの内周面は、操作ロッド８の外周面に対して摺動可能に接している。
【００１０】
ピストン１５のフランジ部１５ａには、内周側から外周側に連通孔１５ｂ，１５ｃが順に形成されている。連通孔１５ｂの圧縮室Ｂ側には、連通孔１５ｂを開閉する逆止弁２５ｂが設けられている。連通孔１５ｃの外部側には、連通孔１５ｃを開閉する放圧弁２６が設けられている。
【００１１】
ピストン１５のフランジ部１５ａの後部には、空間が形成されている。この後部空間Ｅは、ピストン１５に形成される連通孔１５ｄを通して上記密閉容器の中の空間と連通している。
【００１２】
図１０に示すガス遮断器において、シリンダ９の中間部に設置された小内径の境界板部９ａの前方には、アーク熱の昇圧作用により蓄圧する一定容積の熱昇圧室Ａが形成される。また、境界板部９ａの後方には、開極動作により容積を縮小してガスを圧縮する圧縮室Ｂが形成される。
【００１３】
また、上記ガス遮断器において、操作ロッド８に形成された連通孔８ｃは、閉極時の状態において、ピストン１５のフランジ部１５ａの後部、又はそれに近接した位置に配置されている。
【００１４】
次に、上記ガス遮断器の動作を説明する。
【００１５】
図１０において上半分に示す閉極中の状態において、開極（遮断）動作を開始すると、矢印Ｘ１の方向の開極駆動力が働き、可動接触子部２中の可動部が矢印Ｘ１の方向に移動する。そして、固定アーク接触子３に対して可動アーク接触子５が開離すると、その間にアークが発生する。
【００１６】
このとき、シリンダ９とピストン１５のフランジ部１５ａなどにより形成される圧縮室Ｂの容積が縮小して内部の圧力が上昇する。そのため、開極動作の初期などのように熱昇圧室Ａの圧力上昇が小さいときは、逆止弁２５ａは開とされ、圧縮室Ｂから熱昇圧室Ａにガスが流入する。
【００１７】
しかし、１００％短絡故障のような大きな電流を遮断するときには、アークから高温のガスが流入することで、熱昇圧室Ａの圧力上昇が大きくなる。そのため、逆止弁２５ａは閉とされ、圧縮室Ｂから熱昇圧室Ａへのガスの流入は絶たれる。したがって、大きな電流を遮断するときは、熱昇圧室Ａの圧力上昇を主要因として圧縮室Ｂから熱昇圧室Ａへのガスの流入が遮断される。
【００１８】
このとき、圧縮室Ｂでは、ガスが熱昇圧室Ａに流出しないので、圧縮作用が強まるものの、圧力が高く上昇する前に放圧弁２６が開となり、圧縮室Ｂの圧力上昇は低い値に抑えられる。これにより、遮断時の駆動力に対する反力の増加が抑えられ、低駆動エネルギー化を図ることができる。
【００１９】
一方、遮断電流が小さいときは、逆止弁２５ａが開とされ、圧縮室Ｂからガスが熱昇圧室Ａに送り込まれ、そのガス流がノズル６に流れる。ガス流は、ノズル６を経て固定アーク接触子３と可動アーク接触子５との間に発生するアークに吹き付けられる。これにより、アークは、冷却されて消滅する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特公平７−１０９７４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、図１０に示すガス遮断器において、大電流を遮断するとき、アークによる高温ガスは、可動アーク接触子５から操作ロッド８の内部空間Ｄを通り、図示しない密閉容器中に排出される。そのため、この高温ガスは、遮断性能に影響を与える熱昇圧室Ａの圧力上昇に寄与しない。また、熱昇圧室Ａの圧力は、アークからの高温ガスによって高められるものの、大電流の遮断中は、熱昇圧室Ａへのガスの補給はない。
【００２２】
したがって、図１０に示すガス遮断器では、電流ピークから電流ゼロ点までは、熱昇圧室Ａ内のガスの量は減り続け、密度が低下し続ける。そのため、電流ゼロ点での遮断性能が低下し、大きな電流を遮断することができない状態となっていた。
【００２３】
このように従来の自力直列パッファ型ガス遮断器では、大電流を遮断した時の高温ガスを遮断性能の向上のために十分利用することができなかった。
【００２４】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、アークによる熱昇圧室の圧力上昇効果を高めることのできるガス遮断器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係るガス遮断器は、消弧性ガスが封入された密閉容器と、前記密閉容器内に対向配置された第１接触子部及び第２接触子部と、を備えるガス遮断器であって、前記第１接触子部は、第１アーク接触子を有し、前記第２接触子部は、閉極時は前記第１アーク接触子と接触導通状態にあり、開極動作時は軸方向に相対移動して前記第１アーク接触子と開離し、軸方向に沿って前記第１アーク接触子との間にアークを発生する第２アーク接触子と、前記第２アーク接触子に固定されたシリンダと、前記シリンダ内に軸方向に相対移動可能に設けられたピストンと、前記シリンダ内を、前記開極動作時に前記アークの熱による昇圧作用により蓄圧される熱的昇圧室と、前記開極動作時に前記シリンダと前記ピストンとの相対移動により昇圧される機械的圧縮室とに仕切り、前記熱的昇圧室と前記機械的圧縮室を連通する板連通孔が形成された仕切板と、前記仕切板の連通孔に設置されて前記機械的圧縮室から前記熱的昇圧室へのガス流のみを流入可能とする逆止弁と、前記第１アーク接触子に対して前記第２アーク接触子を軸方向に相対移動させる中空の操作ロッドと、を有し、前記操作ロッドに、その内部空間と前記熱的昇圧室を常時連通するロッド連通孔を形成し、前記開極動作時に前記アークのガスを前記第２アーク接触子内、前記操作ロッドの内部空間及び前記ロッド連通孔を通って前記熱的昇圧室へ流入させることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の実施形態に係るガス遮断器は、消弧性ガスが封入された密閉容器と、前記密閉容器内に対向配置された第１接触子部及び第２接触子部と、を備えるガス遮断器であって、前記第１接触子部は、第１アーク接触子を有し、前記第２接触子部は、閉極時は前記第１アーク接触子と接触導通状態にあり、開極動作時は軸方向に相対移動して前記第１アーク接触子と開離し、軸方向に沿って前記第１アーク接触子との間にアークを発生する第２アーク接触子と、前記第２アーク接触子に固定されたシリンダと、前記シリンダ内に軸方向に相対移動可能に設けられたピストンと、前記シリンダ内を、前記開極動作時に前記アークの熱による昇圧作用により蓄圧される熱的昇圧室と、前記開極動作時に前記シリンダと前記ピストンとの相対移動により昇圧される機械的圧縮室とに仕切り、前記熱的昇圧室と前記機械的圧縮室を連通する板連通孔が形成された仕切板と、前記仕切板の連通孔に設置されて前記機械的圧縮室から前記熱的昇圧室へのガス流のみを流入可能とする逆止弁と、前記第１アーク接触子に対して前記第２アーク接触子を軸方向に相対移動させる中空の操作ロッドと、を有し、前記シリンダが小径シリンダ部及び大径シリンダ部から形成され、前記ピストンが前記小径シリンダ部内に軸方向に相対移動可能に設けられた小径固定ピストンと、前記大径シリンダ部内に軸方向に相対移動可能に設けられた大径固定ピストンとを有し、前記熱的昇圧室が前記小径シリンダ及び前記小径ピストンによる圧縮可能空間から形成され、前記機械的圧縮室が前記大径シリンダ内径部と前記小径シリンダ外径部により包囲される空間により形成され、前記操作ロッドに、その内部空間と前記熱的昇圧室を常時連通するロッド連通孔を形成し、前記開極動作時に前記アークのガスを前記第２アーク接触子内、前記操作ロッドの内部空間及び前記ロッド連通孔を通って前記熱的昇圧室へ流入させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の実施形態によれば、アークによる熱昇圧室の圧力上昇効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るガス遮断器の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のガス遮断器において固定アーク接触子と可動アーク接触子とが開離する状態における上部半分を示す縦断面図である。
【図３】図１のガス遮断器において電流がゼロ点に近づいたときの状態における上部半分を示す縦断面図である。
【図４】図１のガス遮断器において放圧弁が開になった状態における上部半分を示す縦断面図である。
【図５】本発明に係るガス遮断器の第４実施形態を示す縦断面図である。
【図６】図５のガス遮断器において固定アーク接触子と可動アーク接触子とが開離する状態における上部半分を示す縦断面図である。
【図７】図５のガス遮断器において電流がゼロ点に近づいたときの状態における上部半分を示す縦断面図である。
【図８】図５のガス遮断器において放圧弁が開になった状態における上部半分を示す縦断面図である。
【図９】本発明に係るガス遮断器の第５実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】従来のガス遮断器の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明に係るガス遮断器の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
なお、図１〜図９では、中心線の上部半断面は閉極状態を示し、下部半断面は開極状態（遮断動作完了時）を示している。また、図１、図５及び図９には密閉容器５０を示しているが、図５及び図９を除く図２〜図９では図示を省略している。さらに、以下の実施形態では、可動接触子部２の固定接触子部１に対する位置関係の説明を簡略化するため、可動接触子部２において固定接触子部１に近い位置を前方とし、遠い位置を後方と定義して説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
（構  成）
図１は本発明に係るガス遮断器の第１実施形態を示す縦断面図である。なお、従来の構成と同一の部分又は対応する部分には、図１０と同一の符号を付して説明する。
【００３２】
図１に示すように、第１接触子部としての固定接触子部１と、第２接触子部としての可動接触子部２は、ＳＦ6ガスなどの消弧性ガスが封入された金属製のタンクなどの密閉容器５０内に対向配置されている。固定接触子部１は、第１アーク接触子としての固定アーク接触子３と、この固定アーク接触子３の周囲に配置された固定通電接触子４を主要要素として構成される。
【００３３】
一方、可動接触子部２は、中空の操作ロッド８を有している。この操作ロッド８は、前方端部に設置されたフランジ部８ａと、このフランジ部８ａの周方向に形成された複数の連通孔８ｂと、操作ロッド８の長さ方向の略中間に形成されたロッド連通孔としての連通孔８ｃと、この連通孔８ｃに隣接して配置されて操作ロッド８内のガスの流れる方向を制限するキャップ８ｄと、を有している。フランジ部８ａには、第２アーク接触子としての可動アーク接触子５が取り付けられている。この可動アーク接触子５は、操作ロッド８のフランジ部８ａに対する取付部に、ガスの流通を可能とするガス流通部５ａが形成されている。
【００３４】
可動アーク接触子５の周囲には、ＰＴＦＥなどからなる絶縁性のノズル６が設置されている。このノズル６は、可動アーク接触子５の外周面との間にガスの流路となるガス流空間Ｃを形成する。ノズル６は、その外周側に設置される可動通電接触子７により、操作ロッド８のフランジ部８ａに挟み込んで固定される。
【００３５】
操作ロッド８のフランジ部８ａの後方には、シリンダ９が固定されている。シリンダ９には、長さ方向の中間位置から後方に延びるように小内径部９ｃが形成されている。この小内径部９ｃの内周面は、後部に固定される小径ピストン１１のフランジ部１１ａの外周面と摺動可能に接している。なお、小径ピストン１１のフランジ部１１ａの内径面は、操作ロッド８の外周面と摺動可能に接している。
【００３６】
シリンダ９の境界板部（仕切板）９ａは、シリンダ９の中間位置で外径が大径から小内径部９ｃに変化する段付部に形成されている。この境界板部９ａの後方には、シリンダ９と同一径の大径シリンダ１０が同一外周面となるように固定される。この大径シリンダ１０の後方には、大径ピストン１２が固定されている。この大径ピストン１２の先端部には、フランジ部１２ａが設けられている。このフランジ部１２ａの外周面は、大径シリンダ１０の内周面と摺動可能に接している。また、フランジ部１２ａの内周面は、小内径部９ｃの外周面と摺動可能に接している。
【００３７】
このようにして本実施形態では、小径ピストン１１により図１０のピストン１５と比べて小さな圧縮作用が加えられる熱昇圧室Ａと、大径ピストン１２により圧縮作用が加えられる大径圧縮室Ｂ１とが形成される。
【００３８】
図１において、熱昇圧室Ａと大径圧縮室Ｂ１を区画する境界板部９ａには、板連通孔としての連通孔９ｂが形成されている。この連通孔９ｂには、図２に示すように大径圧縮室Ｂ１から熱昇圧室Ａへの方向のガス流３０のみを連通可能とする逆止弁２５ａが設けられている。
【００３９】
大径ピストン１２のフランジ部１２ａには、内周側から外周側に連通孔１２ｂ、連通孔１２ｃが順に形成されている。この連通孔１２ｂには、密閉容器５０内のガス封入雰囲気中から大径圧縮室Ｂ１への方向のガス流のみを連通させる逆止弁２５ｂが設けられている。連通孔１２ｃには、大径圧縮室Ｂ１の過大な圧力上昇を防止するための放圧弁２６が設けられている。
【００４０】
本実施形態では、操作ロッド８の内径部にキャップ８ｄが設けられている。操作ロッド８は、操作ロッド８内から熱昇圧室Ａへの方向にガスを連通する連通孔８ｃがキャップ８ｄと隣接して形成されている。この連通孔８ｃは、図１の下半分に示すような開極状態（遮断動作完了時）においても、小径ピストン１１のフランジ部１１ａの前方に位置するように形成される。すなわち、連通孔８ｃの位置は、矢印Ｘ１に示す方向の開極運動により変化するものの、連通孔８ｃは常に操作ロッド８の内部空間Ｄと熱昇圧室Ａとが連通するように配置されている。
【００４１】
（作  用）
次に、本実施形態の開極（遮断）動作を図２〜図４に従って説明する。
【００４２】
図２は図１のガス遮断器において固定アーク接触子と可動アーク接触子とが開離する状態における上部半分を示す縦断面図である。図３は図１のガス遮断器において電流がゼロ点に近づいたときの状態における上部半分を示す縦断面図である。図４は図１のガス遮断器において放圧弁が開になった状態における上部半分を示す縦断面図である。
【００４３】
図１の上半分に示す閉極中の状態において、開極（遮断）動作を開始すると、矢印Ｘ１の向きに開極駆動力が働き、可動接触子部２中の可動部（小径ピストン１１及び大径ピストン１２を除く部分）が矢印Ｘ１の方向に移動する。
【００４４】
図２は固定アーク接触子３と可動アーク接触子５とが開離する瞬間を示している。このとき、大径シリンダ１０と大径ピストン１２のフランジ部１２ａなどによって形成される大径圧縮室Ｂ１では、容積が縮小して内部圧力が上昇している。この圧力上昇と開極運動開始時の加速度により、逆止弁２５ａは開とされる。そのため、大径圧縮室Ｂ１から熱昇圧室Ａ内にガスが流入する。
【００４５】
すなわち、固定アーク接触子３と可動アーク接触子５とが開離してその間にアークが発生する以前、熱昇圧室Ａでは、大径圧縮室Ｂ１の圧縮作用と、小径ピストン１１のフランジ１１ａ及び小内径部９ｃによる比較的小さい圧縮作用とによって、その圧力が高められる。
【００４６】
そして、固定アーク接触子３と可動アーク接触子５とが開離すると、その間にアークが発生する。遮断電流が大きい場合であり、さらに開極が進行した状態を図３に示す。
【００４７】
このとき、アーク４０からの高温ガスは、ノズル６の内周面と可動アーク接触子５の外周面との間のガス流空間Ｃを通る高温ガス流４１ａに加え、可動アーク接触子５の内周側及び操作ロッド８の内部空間Ｄを通って流れる高温ガス流４１ｂとなって熱昇圧室Ａに流入する。これにより、熱昇圧室Ａ内の圧力は、高く上昇する。このような熱昇圧室Ａの圧力上昇により逆止弁２５ａは閉となる。
【００４８】
なお、図３において、高温ガス流４１ｃは、ノズル６の内周面と固定アーク接触子３の外周面との間隙から流出する高温のガス流である。
【００４９】
図３に示す状態から所定時間が経過し、電流がゼロ点に近づいたときの状態を図４に示す。このとき、アーク４０の発生エネルギーは低下している。そのため、アーク４０と熱昇圧室Ａとの間のガス流の向きは逆転する。このガス流は、熱昇圧室Ａからガス流空間Ｃを通るガス流４２ａと、熱昇圧室Ａから可動アーク接触子５の内周側及び操作ロッド８の内部空間Ｄを通って流れるガス流４２ｂとなる。これらのガス流４２ａ，４２ｂは合流した後、ノズル６から噴出するガス流４２となりアーク４０に吹き付けられる。
【００５０】
アーク４０から熱昇圧室Ａに流入した高温ガス流４１ａ，４１ｂ（図３参照）は、もともと熱昇圧室Ａ内に存在した常温ガスと混合して、熱昇圧室Ａ内の温度と圧力を上昇させる。しかし、本実施形態では、その温度上昇は、遮断性能を低下させることのないように設定される。
【００５１】
したがって、熱昇圧室Ａから噴出する高圧のガス流４２ａ，４２ｂは、常温ではないものの、十分な電流遮断能力を有しており、アーク４０を冷却して大電流を遮断する。
【００５２】
このような大電流遮断動作時、熱昇圧室Ａの圧力が大径圧縮室Ｂ１の圧力より高い間、前述のように逆止弁２５ａが閉じられ、大径圧縮室Ｂ１から熱昇圧室Ａへ流入するガス流はなくなることは、従来技術と同様である。しかしながら、本実施形態では、小径ピストン１１による熱昇圧室Ａの圧縮が継続していることに特徴を有している。
【００５３】
なお、大電流遮断動作時、大径圧縮室Ｂ１では、ガスが熱昇圧室Ａに流入しないことにより、圧縮作用が強まり圧力がより高く上昇するように動作する。しかし、放圧弁２６の開放圧力を設定することにより、大径圧縮室Ｂ１が過大な圧力上昇となる前に、図４に示すように放圧弁２６が開となる。その結果、大径圧縮室Ｂ１のガスが連通孔１２ｃから放出され、大径圧縮室Ｂ１の圧力上昇は低い値に抑えられる。したがって、大径圧縮室Ｂ１による反力は、小さく抑えられる。
【００５４】
一方、小さい電流を遮断するときは、前述したように、熱昇圧室Ａの圧力に比べ大径圧縮室Ｂ１の圧力が高くなる状態が持続し、図２に示すように逆止弁２５ａが開とされるので、大径圧縮室Ｂ１からのガス流が熱昇圧室Ａに送り込まれ、熱昇圧室Ａからのガス流がノズル６に流れ、小電流を効果的に遮断することになる。
【００５５】
図４に示す状態の後、開極動作が進行し、可動接触子部２が最終位置に達した状態が図１の中心線より下半分に示されている。この状態で系統の運転電圧や雷電圧など所定の電圧に耐えるように設計される。
【００５６】
したがって、本実施形態は、操作ロッド８の連通孔８ｃが小径ピストン１１のピストンフランジ１１ａの後方において開放されず、操作ロッド８の内部空間Ｄと熱昇圧室Ａとが常時連通していることにより、アーク４０からの高温ガスが熱昇圧室Ａへ長時間流入し、圧力が効果的に上昇するばかりでなく、高温ガスが連通孔８ｃを通じて熱昇圧室Ａの後部に流入することにより、熱昇圧室Ａ内で高温ガスと低温ガスとが良好に混合され、遮断に好適なガス状態が得られる。
【００５７】
その点、図１０に示すガス遮断器では、ノズル６と可動アーク接触子５の外周面との間のガス流空間Ｃから流入する高温ガスだけであり、熱昇圧室Ａ内での低温ガスとの混合が十分でなく、高温ガスがそのままアーク４０に吹き付けられる条件となることがあり、十分な遮断性能が得られないことがあった。
【００５８】
また、本実施形態では、開極（遮断）動作中、熱昇圧室Ａで小径ピストン１１によるガス圧縮が継続されることにより、電流ゼロ点でのノズル６からガスの流出によって生じる熱昇圧室Ａのガス密度の低下が軽減され、この点からも遮断に好適な状態が得られる。
【００５９】
なお、本実施形態では、小径ピストン１１のフランジ部１１ａの受圧面に熱昇圧室Ａ内の高い圧力が作用し、駆動力に対する反力が発生することになるものの、小径ピストン１１のフランジ部１１ａは、小ピストン径で受圧面積が狭いので、反力の値は小さくなる。したがって、小駆動力での開極（遮断）動作が可能となり、低駆動エネルギーでの高遮断性能化が達成される。
【００６０】
（効  果）
このように本実施形態によれば、操作ロッド８の内部空間Ｄと熱昇圧室Ａとが常時連通していることにより、アーク４０による熱昇圧室Ａの圧力上昇効果を高めることができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００６２】
第２実施形態は、前記第１実施形態において、開極動作の終了時の状態で、操作ロッド８の内部空間Ｄと熱昇圧室Ａとを連通する連通孔８ｃの操作ロッド８の長さ方向における長さの一部又は全部が、小径ピストン１１のフランジ部１１ａの厚さに重なるように、連通孔８ｃの位置が設定されている。なお、この場合、連通孔８ｃは、小径ピストン１１のフランジ部１１ａの後端部より長くならないように設定されている。
【００６３】
電流遮断時の動作は、図２〜図４に示す前記第１実施形態の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【００６４】
このように本実施形態では、開極動作の終了時の状態において、連通孔８ｃの操作ロッド８の長さ方向における長さの一部又は全部が、小径ピストン１１のフランジ部１１ａの厚さに重なるように設定されている。そのため、図４に示すように操作ロッド８の内部空間Ｄを通ってアーク４０に達するガス流４２ｂが少量になるか、又は消滅する。
【００６５】
したがって、アーク４０に吹き付けられるガス流は、図４に示すようにアーク４０の外周からのガス流４２ａのみとなり、アーク４０の径を絞る効果が増大する。これは、ガス遮断器における近距離故障（ＳＬＦ）の遮断に対して好条件であり、その性能の向上が期待される。
【００６６】
よって、本実施形態においても、ガス遮断器のさらなる高性能化と低駆動エネルギー化を図ることが可能となる。
【００６７】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００６８】
第３実施形態は、前記第１実施形態において、開極動作の終了時の状態で、操作ロッド８の内部空間Ｄと熱昇圧室Ａとを連通する連通孔８ｃの操作ロッド８の長さ方向における一部分が、小径ピストン１１のフランジ部１１ａの後部から開口し、ガス封入雰囲気と連通するように設定されている。
【００６９】
電流遮断時の動作は、図２〜図４に示す前記第１実施形態の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【００７０】
このように本実施形態では、長アーク時間の大電流遮断時において、アーク４０からの高温ガスの一部が操作ロッド８の内部空間Ｄを通って密閉容器５０内（ガス封入雰囲気）に排出されるので、固定アーク接触子３と可動アーク接触子５との間の絶縁性能が向上し、遮断性能を向上させることができる。
【００７１】
したがって、本実施形態においても、低い駆動エネルギーで、高遮断性能化が達成される。
【００７２】
（第４実施形態）
（構  成）
図５は本発明に係るガス遮断器の第４実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の実施形態では、前記第１実施形態と同一の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００７３】
図５に示すように、操作ロッド８のフランジ部８ａの後方には、中間部に境界板部９ａを有するシリンダ９が固定される。この境界板部９ａの内周面は、操作ロッド８の外周面と可能な限りの気密に接している。
【００７４】
シリンダ９の境界板部９ａの後方には、ピストン１５が設けられている。このピストン１５は、先端部にフランジ部１５ａを有している。このフランジ部１５ａの外径面は、シリンダ９の境界板部９ａより後方の内周面に対して摺動可能に接している。フランジ部１５ａの内周面は、操作ロッド８の外周面に対して摺動可能に接している。
【００７５】
ピストン１５のフランジ部１５ａには、内周側から外周側に連通孔１５ｂ，１５ｃが順に形成されている。連通孔１５ｂの圧縮室Ｂ側には、連通孔１５ｂを開閉する逆止弁２５ｂが設けられている。連通孔１５ｃの外部側には、連通孔１５ｃを開閉する放圧弁２６が設けられている。
【００７６】
シリンダ９の中間部に配置された境界板部９ａの前方には、一定容積の熱昇圧室Ａが形成され、境界板部９ａの後方には、開極動作により容積が縮小することでガスを圧縮する機械的な圧縮室Ｂが形成される。以上の構成は、図１０に示すガス遮断器の構成と同様である。
【００７７】
ところで、本実施形態では、操作ロッド８に形成される連通孔８ｃが、シリンダ９における境界板部９ａの前方の位置に隣接して設けられている。そのため、可動アーク接触子５と操作ロッド８の内部空間Ｄは、常時、熱昇圧室Ａと連通している。キャップ８ｄは、前記第１実施形態と同様に連通孔８ｃに隣接して配置され、操作ロッド８内のガスの流れる方向を制限する。
【００７８】
（作  用）
次に、本実施形態の開極（遮断）動作を図６〜図８に従って説明する。
【００７９】
図６は図５のガス遮断器において固定アーク接触子と可動アーク接触子とが開離する状態における上部半分を示す縦断面図である。図７は図５のガス遮断器において電流がゼロ点に近づいたときの状態における上部半分を示す縦断面図である。図８は図５のガス遮断器において放圧弁が開になった状態における上部半分を示す縦断面図である。
【００８０】
図５の上半分に示す閉極中の状態において、開極（遮断）動作を開始すると、矢印Ｘ１の向きに開極駆動力が働き、可動接触子部２中の可動部（ピストン１５を除く部分）が矢印Ｘ１の方向に移動する。
【００８１】
図６は固定アーク接触子３と可動アーク接触子５とが開離する瞬間を示している。このとき、シリンダ９とピストン１５のフランジ部１５ａなどによって形成される圧縮室Ｂでは、容積が縮小して内部圧力が上昇している。前記第１実施形態と同様に、この圧力上昇と開極運動開始時の加速度により、逆止弁２５ａは開とされる。そのため、固定アーク接触子３と可動アーク接触子５とが開離してアークが発生する以前には、圧縮室Ｂから熱昇圧室Ａにガスが流入し、熱昇圧室Ａの圧力が高められる。
【００８２】
そして、固定アーク接触子３と可動アーク接触子５とが開離すると、その間にアークが発生する。遮断電流が大きい場合であり、さらに開極が進行した状態を図７に示す。
【００８３】
このとき、アーク４０からの高温ガスは、ノズル６の内周面と可動アーク接触子５の外周面との間のガス流空間Ｃを通る高温ガス流４１ａに加え、可動アーク接触子５の内周側及び操作ロッド８の内部空間Ｄを通って流れる高温ガス流４１ｂとなって熱昇圧室Ａに流入する。これにより、熱昇圧室Ａ内の圧力は、高く上昇するため、逆止弁２５ａは閉となる。
【００８４】
本実施形態では、操作ロッド８の内部空間Ｄを通って流れる高温ガス流を４１ｂとして熱昇圧室Ａの後部から流入させ、熱昇圧室Ａの圧力を効果的に高めていることに特徴がある。
【００８５】
図７に示す状態から時間が経過し、電流がゼロ点に近づいたときの状態を図８に示す。このとき、アーク４０の発生エネルギーは低下している。そのため、アーク４０と熱昇圧室Ａとの間のガス流の向きは逆転する。このガス流は、熱昇圧室Ａからガス流空間Ｃを通るガス流４２ａと、熱昇圧室Ａから可動アーク接触子５の内周側及び操作ロッド８の内部空間Ｄを通って流れるガス流４２ｂとなる。これらのガス流４２ａ，４２ｂは合流した後、ノズル６から噴出するガス流４２となりアーク４０に吹き付けられる。
【００８６】
このような大電流遮断時に、アーク４０から熱昇圧室Ａに流入する高温ガス流４１ｂ（図７参照）は、熱昇圧室Ａ内において常温ガスと混合するので、熱昇圧室Ａから噴出する高圧のガス流４２ａ，４２ｂは常温ではないものの、アーク４０を冷却して大電流を遮断する能力を有している。この点は前記第１実施形態と同様である。
【００８７】
また、大電流を遮断するとき、圧縮室Ｂのガスは、熱昇圧室Ａに流入しないので、圧縮作用が強まるが、圧力が過大に上昇する前に放圧弁２６が図８に示すように開となる。その結果、圧縮室Ｂのガスが連通孔１５ｃから放出され、圧縮室Ｂの圧力上昇は低い値に抑えられる。したがって、圧縮室Ｂによる反力は、小さく抑えられる。
【００８８】
一方、小さい電流を遮断するときは、前述したように、熱昇圧室Ａの圧力に比べ、圧縮室Ｂの圧力が高い状態が継続し、逆止弁２５ａは開とされるので、圧縮室Ｂからのガス流が熱昇圧室Ａに送り込まれ、熱昇圧室Ａからのガス流がノズル６に流れ、小電流を効果的に遮断することになる。
【００８９】
このように本実施形態においても、前記第１実施形態と同様、操作ロッド８の連通孔８ｃが小径ピストン１１のフランジ部１１ａの後方に開放されず、操作ロッド８の内部空間Ｄと熱昇圧室Ａとが常時連通していることにより、アーク４０からの高温ガスが熱昇圧室Ａへ効果的に流入し、圧力が効果的に上昇する。加えて、連通孔８ｃから熱昇圧室Ａの後部に高温ガスが流入するため、図１０に示すガス遮断器のようにノズル６からの流入だけに比べ、熱昇圧室Ａ内で高温ガスと低温ガスとが良好に混合され、遮断に好適なガス状態が得られる。これら本実施形態の効果により、低駆動エネルギーでの高遮断性能化が達成される。
【００９０】
（効  果）
このように本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加え、連通孔８ｃから熱昇圧室Ａの後部に高温ガスが流入するため、遮断に好適なガス状態が得られる。
【００９１】
（第５実施形態）
（構  成）
図９は本発明に係るガス遮断器の第５実施形態を示す縦断面図である。
【００９２】
本実施形態では、前記第４実施形態のシリンダ９に変えて、移動シリンダとしての定容積シリンダ１６を有している。定容積シリンダ１６は、前記第４実施形態のシリンダ９に比べて長さが短く、操作ロッド８のフランジ部８ａの後方に取り付けられている。定容積シリンダ１６は、その後端に固定シリンダ１７が連続して設置されている。定容積シリンダ１６は、固定シリンダ１７と比べて長さが短く、かつ小容積である。
【００９３】
定容積シリンダ１６及びピストン１５は、固定シリンダ１７内に摺動可能に設けられている。すなわち、定容積シリンダ１６の外周面と、ピストン１５のフランジ部１５ａの外周面は、固定シリンダ１７の内周面に摺動可能に接している。
【００９４】
定容積シリンダ１６の後端には、仕切板としての小内径端板部１６ａが形成されている。この小内径端板部１６ａの内周面は、操作ロッド８の外周面と可能な限り気密な状態で接している。本実施形態では、熱昇圧室Ａは定容積シリンダ１６によって形成されている。圧縮室Ｂは、定容積シリンダ１６の後部の小内径端板部１６ａと、固定シリンダ１７と、ピストン１５とから形成されている。
【００９５】
また、操作ロッド８内のキャップ８ｄは、前記第１実施形態と同様に、操作ロッド８の長さ方向中間の内周面に設けられている。操作ロッド８には、キャップ８ｄに隣接して連通孔８ｃが形成されている。可動アーク接触子５及び操作ロッド８の内部空間Ｄは、連通孔８ｃを通して熱昇圧室Ａと常に連通した構成になっている。
【００９６】
定容積シリンダ１６の小内径端板部１６ａには、連通孔１６ｂが形成されている。この連通孔１６ｂには、連通孔１６ｂを開閉する逆止弁２５ａが設けられている。ピストン１５のフランジ部１５ａの後部には、空間が形成され、この後部空間Ｅは、固定シリンダ１７に形成される連通孔１７ａを通して図示しない密閉容器５０の中の空間と連通している。
【００９７】
固定接触子部１及び可動接触子部２におけるその他の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
（作  用）
電流遮断時の動作は、図２〜図４に示す前記第１実施形態の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【００９９】
（効  果）
このように本実施形態では、前記第４実施形態のシリンダ９に比べて短く、かつ重量の軽い定容積シリンダ１６を開極（遮断）動作時に駆動するので、さらなる低駆動エネルギー化を達成することができる。
【０１００】
（その他の実施形態）
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１０１】
例えば、上記各実施形態では、消弧性ガスとしてＳＦ6を用いた場合について説明したが、これに限らずＳＦ6以外の消弧性ガスを適用したガス遮断器にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…固定接触子部（第１接触子部）、２…可動接触子部（第２接触子部）、３…固定アーク接触子（第１アーク接触子）、４…固定通電接触子、５…可動アーク接触子（第２アーク接触子）、５ａ…ガス流通部、６…ノズル、７…可動通電接触子、８…操作ロッド、８ａ…フランジ部、８ｂ…連通孔、８ｃ…連通孔（ロッド連通孔）、８ｄ…キャップ、９…シリンダ、９ａ…境界板部（仕切板）、９ｂ…連通孔（板連通孔）、９ｃ…小内径部、１０…大径シリンダ、１１…小径ピストン、１１a…フランジ部、１２…大径ピストン、１２ａ…フランジ部、１２ｂ，１２ｃ…連通孔、１５…ピストン、１５ａ…フランジ部、１５ｂ，１５ｃ…連通孔、１５ｄ…連通孔、１６…定容積シリンダ（移動シリンダ）、１６ａ…小内径端板部（仕切板）、１６ｂ…連通孔、１７…固定シリンダ、１７ａ…連通孔、２５ａ，２５ｂ…逆止弁、２６…放圧弁、３０…ガス流、４０…アーク、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…高温ガス流、４２，４２ａ，４２ｂ…ガス流、５０…密閉容器、Ａ…熱昇圧室、Ｂ…圧縮室、Ｂ１…大径圧縮室、Ｃ…ガス流空間、Ｄ…内部空間、Ｅ…後部空間
【図１】
2014072170.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014072170.tif 000009
【図８】
2014072170.tif 000010
【図９】
2014072170.tif 000011
【図１０】
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