(57)【要約】【課題】中小電流から大電流に至るまで、小さな駆動エネルギーで優れた遮断性能を得るガス遮断器を提供する。【解決手段】シリンダ１３内に、ガス流路となる開口部３３ｂを備えシリンダ１３と摺動可能に構成された浮動隔壁Ｗが挿入されており、シリンダ１３内部空間を、熱的昇圧室３１と機械的圧縮室３２に区分するとともに、バネＳにて常時前方に付勢される。［熱的昇圧室の圧力］−［機械的圧縮室の圧力］＞０．２〜２．２ＭＰａのとき、浮動隔壁Ｗは後方へ移動するようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスが充填された密閉容器内に第１接触子部及び第２接触子部が対向して配置され、前記第１接触子部は、連結された駆動装置により遮断動作時及び投入動作時に動作するように構成され、前記第１接触子部には第１通電接触子及び第１アーク接触子が設置され、前記第２接触子部には前記第１通電接触子及び前記第１アーク接触子に対し接離自在な第２通電接触子及び第２アーク接触子が設置され、前記第１アーク接触子及び前記第２アーク接触子は、通常運転時は接触導通状態にあり、遮断動作時は開離すると共に前記第１接触子部及び前記第２接触子部間の空間として定義されるアーク空間にアークを発生するよう構成され、さらに前記第１接触子部には、遮断動作時に機械的圧縮作用により蓄圧される機械的圧縮室と、遮断動作時に前記アーク空間から取り込まれる熱ガスによる加熱昇圧作用により蓄圧される熱的昇圧室とが配置され、前記機械的圧縮室及び前記熱的昇圧室との間には両室を連通させる開口部が形成され、前記熱的昇圧室には隔壁が配置され、前記アーク空間と前記熱的昇圧室とを接続するガス流路が設けられたガス遮断器において、
前記隔壁は、前記熱的昇圧室の体積を増減させる方向へ移動可能に構成されるとともに、前記熱的昇圧室の体積の増加を妨げる方向に荷重Ｆｓで付勢され、
前記熱的昇圧室のガス圧力値から前記機械的圧縮室のガス圧力値を差し引いた値が、０.２ＭＰａから２.２ＭＰａのときに、前記隔壁に作用する前記熱的昇圧室のガス圧力が前記荷重Ｆｓを上回り、前記隔壁が前記熱的昇圧室の体積を増加させる方向へ移動するように前記荷重Ｆｓが設定されたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
消弧性ガスが充填された密閉容器内に第１接触子部及び第２接触子部が対向して配置され、前記第１接触子部は、連結された駆動装置により遮断動作時及び投入動作時に動作するように構成され、前記第１接触子部には第１通電接触子及び第１アーク接触子が設置され、前記第２接触子部には前記第１通電接触子及び前記第１アーク接触子に対し接離自在な第２通電接触子及び第２アーク接触子が設置され、前記第１アーク接触子及び前記第２アーク接触子は、通常運転時は接触導通状態にあり、遮断動作時は開離すると共に前記第１接触子部及び前記第２接触子部間の空間として定義されるアーク空間にアークを発生するよう構成され、さらに前記第１接触子部には、遮断動作時に前記アーク空間から取り込まれる熱ガスによる加熱昇圧作用により蓄圧される熱的昇圧室が配置され、この熱的昇圧室には隔壁が配置され、前記アーク空間と前記熱的昇圧室とを接続するガス流路が設けられたガス遮断器において、
前記隔壁は、前記熱的昇圧室の体積を増減させる方向へ移動可能に構成されるとともに、前記熱的昇圧室の体積の増加を妨げる方向に荷重Ｆｓで付勢され、
前記密閉容器の充填ガス圧力値から前記熱的昇圧室のガス圧力値を差し引いた値が、０.５ＭＰａから２.５ＭＰａのときに、前記隔壁に作用する前記熱的昇圧室のガス圧力が前記荷重Ｆｓを上回り、前記隔壁が前記熱的昇圧室の体積を増加させる方向へ移動するように前記荷重Ｆｓが設定されたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項３】
前記第１接触子部には、遮断動作時に機械的圧縮作用により蓄圧される機械的圧縮室が配置され、前記機械的圧縮室及び前記熱的昇圧室の間には両室を連通させる開口部が形成されたことを特徴とする請求項２記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記隔壁は、前記機械的圧縮室と前記熱的昇圧室との間に設けられ
前記開口部は、この隔壁に形成されるとともに、前記開口部にはこれを閉塞する逆止弁が取り付けられたことを特徴とする請求項１又は３記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記熱的昇圧室は、大径のシリンダ内部に設けられ、
前記機械的圧縮室は、小径のシリンダ内部に設けられ、
前記隔壁は、前記熱的昇圧室及び前記機械的圧縮室の間の小径のシリンダの内面を摺動するように構成されたことを特徴とする請求項１又は３記載のガス遮断器。
【請求項６】
大径のシリンダと、前記大径のシリンダの内部にフランジにより固定して形成された小径のシリンダと、前記小径のシリンダ内部に摺動するように設けられた前記隔壁とにより、前記熱的昇圧室と前記機械的圧縮室とが形成されており、
前記機械的圧縮室は、前記大径のシリンダの内周と小径のシリンダの外周との間に形成され、
前記熱的圧縮室は、前記大径のシリンダの内面と前記フランジと前記隔壁とにより、形成されたことを特徴とする請求項１又は３記載のガス遮断器。
【請求項７】
前記隔壁は、弾性体により付勢されており、
前記隔壁の質量をｍ、前記弾性体のバネ定数をｋとした場合、前記隔壁の振動周期Ｔ＝２π√（ｍ／ｋ）は、１０ｍｓより大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置に用いるガス遮断器に係り、特に、小電流から大電流まで遮断可能なガス遮断器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁開閉装置は、ＳＦ6 ガスなどの絶縁性及び消弧性に優れた媒体を充填した容器内に、遮断器及び断路器等の機器や母線を収納することによって構成されている。このガス絶縁開閉装置は、気中絶縁方式の開閉装置に比べて、著しく小形に構成することが可能である。近年では、地価高騰による用地取得の困難性から、小形化が可能なガス絶縁開閉装置が多くの電気開閉所において採用され設置されている。
【０００３】
このようなガス絶縁開閉装置に用いるガス遮断器の一例として、小電流から大電流まで遮断可能で、駆動エネルギーを増大させることなく遮断性能向上のために消弧室に改良を施したものを図６に示す（特許文献１及び２参照）。ここで、図６（ａ）は遮断動作前の投入状態を示す断面図、図６（ｂ）は遮断動作初期の状態を示す断面図、図６（ｃ）は遮断動作が進み開極後の電流ピーク付近の状態を示す断面図、図６（ｄ）及び図６（ｅ）はさらに遮断動作が進み電流零点に至った状態を示す断面図である。なお、図６（ｄ）は遮断電流が大きい場合に相当し、図６（ｅ）は遮断電流が小さい場合に相当する。
【０００４】
図６に示すように、消弧性のガスが充填された容器（図示せず）内には、可動接触子部１として定義される第１接触子部、固定の対向接触子部２として定義される第２接触子部が対向配置されている。なお、以下、可動接触子部１の位置関係について、対向接触子部２側の方向を前方、その反対側を後方と定義して説明する。また、ここで消弧性ガスの種類は任意のガスとすることができる。
【０００５】
可動接触子部１は、中空の操作ロッド１１と、この操作ロッド１１の周囲に配置されて前端部で操作ロッド１１に連結されたフランジ１２と、フランジ１２の後方に連結されたシリンダ１３と、このシリンダ１３内部に挿入された固定ピストン１４と、を備える。
【０００６】
可動接触子部１は、また、シリンダ１３内部を二分するようにシリンダ１３に固着して設けられた隔壁Ｔと、フランジ１２の前方に連結された中空かつ指状の可動アーク接触子１５とその周囲に配置された可動通電接触子１６と、可動アーク接触子１５を包囲しスロート部１８を有する絶縁ノズル１７から構成されている。
【０００７】
対向接触子部２は、開口部２２を備えたフランジ２１と、フランジ２１に固定された対向アーク接触子２３と、その周囲に配置され同様にフランジ２１に固定された対向通電接触子２４から構成されている。
【０００８】
以上のような可動接触子部１のうち、可動アーク接触子１５と絶縁ノズル１７との間には、熱的昇圧室３１と機械的圧縮室３２で形成された圧縮ガスをガス流として、フランジ１２に設けられた連通穴３３ａを経て、アーク空間に導くための上流側ガス流路Ｘが形成されている。また、操作ロッド１１は、図示し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、その中程に、操作ロッド１１の中空部と充填ガス雰囲気空間である機械的圧縮室３２とを連通する複数の開口部３３ｂを有している。
【０００９】
固定ピストン１４は、円形平板状に形成されており、その内周面で操作ロッド１１の外周面に対して摺動すると共に、その外周面でシリンダ１３の内周面に対して摺動するように構成されている。固定ピストン１４は、その後方に一体的に設けられて軸方向に伸びるピストン支持部１４ａによって、図示しない容器内に固定されている。また、固定ピストン１４は開口部３３ｃを有し、開口部３３ｃにはバネ１４ｂで閉方向に蓄勢された放圧弁Ｃ２が設けられている。
【００１０】
また、開口部３３ｂの熱的昇圧室３１側には、浮動の逆止弁Ｃ１が設けられており、逆止弁の動作は、ストッパＱと隔壁Ｔによって制限される。
【００１１】
このような構成のガス遮断器において遮断動作が開始すると、後方の操作ロッド１１が移動し、この操作ロッド１１を含む可動接触子部１が一体的に移動する。これにより、固定された固定ピストン１４に対し、操作ロッド１１とシリンダ１３が一体的に移動することになり、シリンダ１３と固定ピストン１４が相対移動し、シリンダ１３内部後方に形成される機械的圧縮室３２が圧縮される。
【００１２】
このように遮断動作が開始した場合において、図５（ｂ）に示すように、浮動の逆止弁Ｃ１は、可動接触子部１と一体に動作することはなく、慣性力により開き、開口部３３ｂが開口する。さらに、機械的圧縮室３２は昇圧し、ガスが、機械的圧縮室３２から開口部３３ｂを経て熱的昇圧室３１に供給されるようになる（図５（ｂ）のガス流Ｇ１参照）。
【００１３】
次に、図５（ｃ）に示すように遮断動作が進行し、対向アーク接触子２３と可動アーク接触子１５が開離すると、両アーク接触子１５、２３間のアーク空間には大電流アークＡが発生する。このとき、大電流アークＡにより、アーク空間は高温高圧の状態にある。例えば大電流アークＡの電流が５０ｋＡの場合、その温度は容易に１００００Ｋ以上に達する。このため、アーク空間は、後方の熱的昇圧室３１より圧力が上昇し、操作ロッド１１の内部空間から連通穴３３ａを経て熱的昇圧室３１に至るガス流Ｇ２が生じる。つまり、大電流アークＡのエネルギーのうち一部が熱的昇圧室３１に取り込まれることになる。
【００１４】
このような状態において、大電流遮断時には、熱的昇圧室３１は著しく昇圧し、熱的昇圧室３１と機械的圧縮室３２の間に逆差圧が発生すると、逆止弁Ｃ１には後方への力が作用し、開口部３３ｂは閉となる。中小電流遮断時（例えば２０ｋＡ以下）には、熱的昇圧室３１は急速に昇圧しないため、熱的昇圧室３１と機械的圧縮室３２の圧力は比較的均衡した状態にあり、逆止弁Ｃ１の動作は状態により変化する。
【００１５】
さらにストロークが進み、図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示すように電流零点に達すると、大電流アークＡは減衰し、残留アークプラズマ状態となって、圧力、密度及び温度が減少する。これにより、ノズル１７のスロート部１８は十分に開口し、可動アーク接触子１５と絶縁ノズル１７との間のガス流路から対向アーク接触子２３に向かって流れるガス流Ｇ６と、可動アーク接触子１５の中空部から、操作ロッド１１に設けられた開口部２２に向かって流れるガス流Ｇ７が発生する。これらの２方向のガス流によって、相乗的に強力に冷却されて消弧され、電流遮断が達成される。
【００１６】
ここで、図５（ｄ）に示す大電流遮断時には、熱的昇圧室３１は機械的圧縮室３２に比べ圧力が高い状態にあり、逆止弁Ｃ１は閉状態であり、一方、放圧弁Ｃ２は、機械的圧縮室３２の過剰圧力上昇により開となり、機械的圧縮室３２から下流空間Ｒへガス流Ｇ５が発生する。
【００１７】
また、図５（ｅ）に示す中小電流遮断時には、熱的昇圧室３１の圧力は電流零点近傍で次第に低下し、機械的圧縮室３２の圧力を下回るため、逆止弁Ｃ１は開状態となり、機械的圧縮室３２から熱的昇圧室３１へのガス流が発生する。
【００１８】
このようなガス遮断器においては、熱的昇圧室と機械的圧縮室が相補的に作用する。すなわち、アークエネルギーが小さく熱的昇圧室の圧力上昇が期待できない場合、機械的圧縮室からガス流が供給される。強力な吹付けが必要な大電流遮断時には、熱的昇圧室の圧力が極めて高くなり強力なガス流が供給される。この際、熱的昇圧室は逆止弁により、機械的圧縮室から切り離されるため、熱的昇圧室は効率的に昇圧する。また、機械的圧縮室へのアークエネルギーの流入が抑制されるため、機械圧縮室の昇圧もある程度抑制され、遮断動作を妨害する反力が抑制される。なお、熱的昇圧室においては、構成部材に作用する圧力は相殺されるため、遮断動作を妨げることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００９−９９４９９号公報
【特許文献２】特開２００５−２７６６１４号公報
【特許文献３】特願平１１−６７０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、中小電流遮断時に熱的昇圧室の圧力上昇が充分でない場合、機械的圧縮室からガス流を供給しようとすると、熱的昇圧室を経てアークに吹付けられるため、吹付けの効率が低下する。すなわち、機械的圧縮の視点においては、熱的昇圧室は機械的圧縮室のデッドボリュームとして作用するため、全体として吹付け圧力が低下してしまう。このため、機械的圧縮室の断面積を大きくするか、熱的昇圧室の体積を小さく構成する必要があった。
【００２１】
しかしながら、機械的圧縮室の断面積を大きくする場合には、駆動エネルギーが大きくなる問題がある。また、熱的昇圧室の体積を小さくする場合には、中小電流遮断性能は向上するものの、大電流遮断時には、圧力が過度に上昇し、熱的昇圧室から流れ出るガス量が多くなるため、特に長アーク時間において熱的昇圧室のガス密度及び圧力が低下してしまうという課題があった。
【００２２】
この点、シリンダ内部に固定のピストンとバネにより位置規制された浮動のピストンとの２種類のピストンを設け、シリンダ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し、遮断時の圧力低下を抑止した技術がある（特許文献３参照）。
【００２３】
しかし、上記の従来技術は、開極動作後半の可動部の受ける反力を低減して、駆動エネルギーの低減を図ることを目的とするものであり、大電流遮断時と中小電流遮断時の相違に着目したものではなく、また、遮断時の圧力低下を抑止するための具体的な手段を提供するものではなかった。
【００２４】
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、中小電流から大電流に至るまで、小さな駆動エネルギーで優れた遮断性能を得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、本発明は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に第１接触子部及び第２接触子部が対向して配置され、前記第１接触子部は、連結された駆動装置により遮断動作時及び投入動作時に動作するように構成され、前記第１接触子部には第１通電接触子及び第１アーク接触子が設置され、前記第２接触子部には前記第１通電接触子及び前記第１アーク接触子に対し接離自在な第２通電接触子及び第２アーク接触子が設置され、前記第１アーク接触子及び前記第２アーク接触子は、通常運転時は接触導通状態にあり、遮断動作時は開離すると共に前記第１接触子部及び前記第２接触子部間の空間として定義されるアーク空間にアークを発生するよう構成され、さらに前記第１接触子部には、遮断動作時に機械的圧縮作用により蓄圧される機械的圧縮室と、遮断動作時に前記アーク空間から取り込まれる熱ガスによる加熱昇圧作用により蓄圧される熱的昇圧室とが配置され、前記機械的圧縮室及び前記熱的昇圧室との間には両室を連通させる開口部が形成され、前記熱的昇圧室には隔壁が配置され、前記アーク空間と前記熱的昇圧室とを接続するガス流路が設けられたガス遮断器において、以下のような特徴を有する。
【００２６】
すなわち、前記隔壁は、前記熱的昇圧室の体積を増減させる方向へ移動可能に構成されるとともに、前記熱的昇圧室の体積の増加を妨げる方向に荷重Ｆｓで付勢され、前記熱的昇圧室のガス圧力値から前記機械的圧縮室のガス圧力値を差し引いた値が、０.２ＭＰａから２.２ＭＰａのときに、前記隔壁に作用する前記熱的昇圧室のガス圧力が前記荷重Ｆｓを上回り、前記隔壁が前記熱的昇圧室の体積を増加させる方向へ移動するように前記荷重Ｆｓが設定されている。
【００２７】
また、前記隔壁は、前記熱的昇圧室の体積を増減させる方向へ移動可能に構成されるとともに、前記熱的昇圧室の体積の増加を妨げる方向に荷重Ｆｓで付勢され、前記密閉容器の充填ガス圧力値から前記熱的昇圧室のガス圧力値を差し引いた値が、０.５ＭＰａから２.５ＭＰａのときに、前記隔壁に作用する前記熱的昇圧室のガス圧力が前記荷重Ｆｓを上回り、前記隔壁が前記熱的昇圧室の体積を増加させる方向へ移動するように前記荷重Ｆｓが設定されたことも本発明の一態様である。
【発明の効果】
【００２８】
以上のような本発明によれば、熱的昇圧室の圧力と機械的圧縮室の圧力との差が０．２ＭＰａ〜２．２ＭＰａを上回った場合、又は熱的昇圧室の圧力上昇が０．５〜０．２５ＭＰａを上回った場合に、隔壁は移動を開始し、熱的昇圧室の体積は次第に大きくなる。このため、熱的昇圧室の圧力上昇は従来構造に比べピークが緩和されるとともに流量が抑制され圧力の低下も遅れる。したがって、長アーク時間であっても十分な吹きつけ圧力が得られる。このように、隔壁の移動をその付勢力を圧力値に基づいて設定することで、熱的昇圧室の体積を、隔壁の初期位置において中小電流遮断時に適した値とし、大電流遮断時に適した値とすることが可能となる。
【００２９】
このような本発明では、小さな駆動エネルギーであっても、小電流から大電流に至るすべての電流領域で良好な遮断性能を発揮することのできる大容量のガス遮断器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガス遮断器の構成を示す模式図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るガス遮断器の作用効果を示すグラフ図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るガス遮断器の構成を示す断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るガス遮断器の構成を示す断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るガス遮断器の構成を示す断面図。
【図６】従来のガス遮断器の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための代表的な形態（以下、「実施形態」という。）について、図１〜図５を参照して具体的に説明する。なお、従来技術と同様の構成には、適宜同様の符号を付し説明を省略する場合がある。
【００３２】
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１は、本発明の第１実施形態におけるガス遮断器を示す断面模式図である。図１（ａ）は、遮断動作前の投入状態を示す図、図１（ｂ）は遮断動作初期の状態を示す図、図１（ｃ）は遮断動作が進み開極後の電流ピーク付近の状態を示す図、図１（ｄ）及び図１（ｅ）はさらに遮断動作が進み電流零点に至った状態を示す図である。また、図１（ｄ）は遮断電流が大きい場合を示し、図１（ｅ）は遮断電流が小さい場合を示す。
【００３３】
［（１）全体構成］
図１に示すように、消弧性のガスが充填された容器（図示せず）内には、可動接触子部１として定義される第１接触子部と、固定の対向接触子部２として定義される第２接触子部が対向配置されている。以下では、可動接触子部１の位置関係について、対向接触子部２側の方向を前方（図中左側）、その反対側を後方（図中右側）と定義して説明する。また、ここで消弧性ガスの種類は任意のガスとする。
【００３４】
可動接触子部１は、中空の操作ロッド１１と、この操作ロッド１１の周囲に配置されて前端部で操作ロッド１１に連結されたフランジ１２と、フランジ１２の後方に連結されたシリンダ１３と、シリンダ１３内部に挿入された固定ピストン１４と、フランジ１２の前方に連結された中空かつ指状の可動アーク接触子１５とその周囲に配置された可動通電接触子１６と、可動アーク接触子１５を包囲しスロート部１８を有する絶縁ノズル１７と、から構成される。
【００３５】
可動接触子部１のうち、操作ロッド１１は、図示し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、その中程に、その中空部と充填ガス雰囲気空間とを連通する複数の開口部３３ｂを有している。また、その中空部は、アーク空間と下流空間Ｒを連通する下流側ガス流路Ｙとして構成されている。下流側ガス流路Ｙと下流空間Ｒは、複数の開口部３３ｂを通じて連通している。
【００３６】
固定ピストン１４は、円形平板状に形成されており、その内周面で操作ロッド１１の外周面に対して摺動すると共に、その外周面でシリンダ１３の内周面に対して摺動するように構成されている。この場合、固定ピストン１４は、その後方に一体的に設けられて軸方向に伸びるピストン支持部１４ａによって、図示ない容器内に固定されている。また、固定ピストン１４は開口部３３ｃを有し、開口部３３ｃにはバネ１４ｂで閉方向に蓄勢された放圧弁Ｃ２が設けられている。
【００３７】
可動アーク接触子１５と絶縁ノズル１７との間には、熱的昇圧室３１と機械的圧縮室３２で形成された圧縮ガスをガス流として、フランジ１２に設けられた連通穴３３ａを経て、アーク空間に導くための上流側ガス流路Ｘが形成されている。
【００３８】
一方、対向接触子部２は、開口部２２を設けたフランジ２１と、フランジ２１に固定された対向アーク接触子２３と、その周囲に配置され同様にフランジ２１に固定された対向通電接触子２４と、から構成されている。
【００３９】
［（２）浮動隔壁の構成］
本実施形態のガス遮断器では、シリンダ１３内に、ガス流路となる開口部３３ｂを備えシリンダ１３と摺動可能に構成された浮動隔壁Ｗが挿入されており、この浮動隔壁Ｗが、バネＳにて常時前方に付勢されるようになっている。そして、この隔壁Ｗの前方への極限位置を、ストッパＱにより位置決めするようになっている。この隔壁Ｗにより、シリンダ１３内部空間を、熱的昇圧室３１と機械的圧縮室３２に区分している。
【００４０】
ここで、バネＳの荷重をＦｓとし、浮動隔壁Ｗの断面積をＳとすると、ＦｓとＳとの関係は、以下の式１を満たす。
［数１］
Ｆｓ／Ｓ＝０．２ＭＰａ〜２．２ＭＰａ  …  式１
すなわち、
［熱的昇圧室の圧力］−［機械的圧縮室の圧力］＞０．２〜２．２ＭＰａ
のとき、浮動隔壁Ｗは後方へ移動するようになっている。なお、熱的昇圧室３１の平常時体積をＶ１とする。また、浮動隔壁Ｗが後方へ最大限動いたときの付加的な体積をＶ２とする（図１（ａ）及び（ｄ）参照）。
【００４１】
開口部３３ｂの熱的昇圧室３１側には、浮動の逆止弁Ｃ１が設けられている。逆止弁Ｃ１の動作は、ストッパＱと隔壁Ｗによって制限される。
【００４２】
［１−２．作用］
上記の構成からなる本実施形態のガス遮断器は、次のように作用する。図１（ａ）に示すガス遮断器の閉状態から、遮断動作が開始すると、図１（ｂ）に示すように、操作ロッド１１が後方（図中右方向）に移動し、この操作ロッド１１を含む可動接触子部１が一体的に移動する。これにより、固定された固定ピストン１４に対し、操作ロッド１１とシリンダ１３が一体的に移動することになり、シリンダ１３と固定ピストン１４が相対移動し、シリンダ１３内部後方に形成される機械的圧縮室３２が圧縮されるようになっている。
【００４３】
このとき、図１（ｂ）に示すように、浮動の逆止弁は慣性力により、可動接触子部１と一体に動作しないため、開口部３３ｂが開口する。さらに、機械的圧縮室３２が昇圧し、機械的圧縮室３２から開口部３３ｂを経て、ガスが熱的昇圧室３１に供給される。
【００４４】
次に、遮断動作が進行し、図１（ｃ）のように対向アーク接触子２３と可動アーク接触子１５が開離すると、両アーク接触子２３と１５との間のアーク空間には、アークＡが発生する。このとき、アークＡにより、アーク空間は高温高圧の状態にある。例えばアークＡの電流が５０ｋＡの場合、その温度は容易に１００００Ｋ以上に達する。このため、アーク空間は、熱的昇圧室３１より圧力が上昇し、操作ロッド１１の内部空間から連通穴３３ａを経て熱的昇圧室３１に至るガス流Ｇ２が生じる。すなわち、アークＡのエネルギーのうち一部が熱的昇圧室に取り込まれることになる。
【００４５】
ここで、大電流遮断時には、熱的昇圧室３１は著しく昇圧し、熱的昇圧室３１と機械的圧縮室３２の間に、逆差圧が発生する。すると、逆止弁Ｃ１には、後方への力が作用し、開口部３３ｂは閉となる。
【００４６】
また、さらに熱的昇圧室３１の圧力が上昇し、熱的昇圧室３１の圧力と機械的圧縮室３２との圧力差（熱的昇圧室３１の圧力＞機械的圧縮室３２の圧力）が、０．２ＭＰａから２．２ＭＰａを上回ると、浮動隔壁Ｗは後方（図中右方向）へ移動を開始する。これにより、図１（ｄ）に示す熱的昇圧室３１に、追加的な体積Ｖ２が生じる。
【００４７】
熱的昇圧室３１の圧力上昇が顕著な場合、浮動隔壁Ｗは移動を続け、バネＳ及び突起Ｐで規定される最大ストロークで停止する（図１（ｄ）参照）。このとき、熱的昇圧室３１の体積は最大Ｖ１＋Ｖ２となる。
【００４８】
一方、中小電流遮断時（例えば２０ｋＡ以下）には、熱的昇圧室３１は昇圧するものの、熱的昇圧室３１の圧力上昇が小さいと機械的圧縮室３２の間に、逆差圧がほとんど発生しない。このため、図１（ｅ）に示すように、浮動隔壁Ｗは、ストッパＱにて規定される平常時位置からほとんど動かない。したがって、熱的昇圧室３１の体積はＶ１のままとなる。
【００４９】
図１（ｄ）及び図１（ｅ）に示すように、ガス遮断器のストロークが進み、電流零点に達すると、アークＡは減衰し、残留アークプラズマ状態となって、圧力、密度及び温度が減少する。これにより、ノズル１７のスロート部１８は十分に開口し、可動アーク接触子１５と絶縁ノズル１７との間のガス流路から対向アーク接触子２３に向かって流れるガス流Ｇ６と、可動アーク接触子１５の中空部から、操作ロッド１１に設けられた開口部２２に向かって流れるガス流Ｇ７が発生する。これらの２方向のガス流によって、相乗的に強力に冷却されて消弧され、電流遮断が達成される。
【００５０】
ここで、図１（ｄ）に示す大電流遮断時には、熱的昇圧室３１は機械的圧縮室３２に比べ圧力が高い状態にあり、逆止弁Ｃ１は閉状態である。一方、放圧弁Ｃ２は、機械的圧縮室３２の過剰圧力上昇により、開となり、機械的圧縮室３２から下流空間Ｒへガス流が発生する。
【００５１】
また、図１（ｅ）に示す中小電流遮断時には、熱的昇圧室３１の圧力は電流零点近傍で次第に低下し、機械的圧縮室３２の圧力を下回るため、逆止弁Ｃ１は開状態となる。そして、機械的圧縮室３２から熱的昇圧室３１へのガス流が発生する。
【００５２】
［１−３．効果］
本実施形態によれば、次のような効果が得られる。中小電流遮断時には、熱的昇圧室３１の体積はＶ１であり、アークエネルギーを用いて十分に昇圧することができるため、良好な遮断性能を得ることができる。
【００５３】
大電流遮断時には、熱的昇圧室３１の体積はＶ１＋Ｖ２となり、過度の圧力上昇を抑制することができるため、長アーク時間であってもガス密度及び圧力の低下が抑制され、良好な遮断性能を得ることができる。
【００５４】
大電流遮断時の圧力の変化を図２にて説明する。図２で、ガス遮断器が開極し、アーク接触子間にアークが発生すると、熱的昇圧室３１の圧力が上昇し始める。熱的昇圧室の圧力と機械的圧縮室の圧力との差が０．２ＭＰａから２．２ＭＰａを上回ると、浮動隔壁Ｗは移動を開始し、熱的昇圧室の体積は次第に大きくなる。
【００５５】
このため、熱的昇圧室の圧力上昇は従来構造に比べピークが緩和されるとともに流量が抑制され、圧力の低下も遅れる。したがって、長アーク時間であっても十分な吹きつけ圧力が得られる。
【００５６】
本実施形態の遮断器の場合、熱的昇圧室の体積につき、Ｖ１を中小電流遮断時に適した値とし、Ｖ１＋Ｖ２を大電流遮断時に適した値とすることで、小さな駆動エネルギーであっても、小電流から大電流に至るすべての電流領域で良好な遮断性能を発揮することのできる大容量のガス遮断器を実現することができる。
【００５７】
［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
本発明の第２実施形態におけるガス遮断器について、図３を用いて説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図１（ｄ）及び（ｅ）に相当する状態を示すものであり、遮断動作が進み電流零点に至った状態を示す断面図である。また、図３（ａ）は遮断電流が大きい場合を示し、図３（ｂ）は遮断電流が小さい場合を示す。
【００５８】
本実施形態のガス遮断器は、基本構成を第１実施形態と共通にしつつ、熱的昇圧室３１が大径のシリンダ４１内部に構成され、機械的圧縮室３２が小径のシリンダ４２内部に構成されている点に特徴を備えるものである。また、上記の熱的昇圧室３１及び機械的圧縮室３２の配置構成により、浮動隔壁Ｗは、熱的昇圧室３１及び機械的圧縮室３２の間の小径のシリンダ４２の内面を摺動するように構成されている。
【００５９】
［２−２．作用効果］
以上のような本実施形態のガス遮断器では、第１実施形態の作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。すなわち、熱的昇圧室３１の形状を、機械的圧縮室３２及び浮動隔壁Ｗと独立して形成可能なため、アーク空間より流入した熱ガスと熱的昇圧室３１に初めから存在していた冷ガスの混合に適した形状とすることができる。このため、熱的昇圧室３１からの吹付けガス流Ｇ３の温度を抑制することが可能となり、大電流遮断時の遮断性能の向上を図ることができる。
【００６０】
また、本実施形態においては、機械的圧縮室３２を小径のシリンダ４２内部に構成することで、浮動隔壁Ｗも小径化できるので、軽量化することが可能となる。このため、遮断動作時に、浮動隔壁Ｗを速やかに移動させることが可能となり、大電流遮断時に、熱的昇圧室の体積を速やかにＶ１＋Ｖ２とすることができる。さらに、機械的圧縮室３２の断面積を小さくすることができるため、機械的圧縮室３２の圧力上昇による反力を低減できる。
【００６１】
［３．第３実施形態］
［３−１．構成］
本発明の第３実施形態におけるガス遮断器について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、投入状態における断面図であり、図４（ｂ）及び図４（ｃ）はさらに遮断動作が進み電流零点に至った状態を示す断面図である。また、図４（ｂ）は遮断電流が大きい場合を示し、図４（ｃ）は遮断電流が小さい場合を示す。
【００６２】
本実施形態のガス遮断器は、基本構成を第１実施形態と共通にしつつ、以下の構成に特徴を有する。すなわち、本実施形態のガス遮断器は、第１のシリンダ５１と、この第１のシリンダ５１の内部にフランジ部５３を介して固定された第２のシリンダ５２と、第１のシリンダ５１の内周面と第２のシリンダ５２の外周面との間を摺動するように挿入された固定ピストン５５とを備える。
【００６３】
このようなガス遮断器において、熱的昇圧室３１（Ｖ１）が、第１のシリンダ５１の内部に形成され、第１のシリンダ５１と第２のシリンダ外周によって形成される空間に機械的圧縮室３２（Ｖ３）が形成され、フランジ部５３に設けられた連通穴５４により熱的昇圧室３１と機械的圧縮室３２とは連通している。
【００６４】
浮動隔壁Ｗは、第２のシリンダ５２の内面と摺動するように構成され、上記実施形態における場合と同様、ストッパＱにより、前方方向の位置規制がなされている。隔壁Ｗの摺動を補助するバネＳは、熱的昇圧室の圧力上昇（密閉容器の充填ガス圧力を差し引いた値）が０．５〜０．２５ＭＰａを超えると、浮動隔壁Ｗが後方へ移動開始するよう設定されている。
【００６５】
［３−２．作用効果］
以上のような本実施形態のガス遮断器では、第１実施形態の作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。すなわち、浮動隔壁Ｗの動作圧力を、機械的圧縮室３２の圧力変化と独立し、熱的昇圧室３１の圧力のみに依存するよう設定できるため、設計が容易であり、ロバスト性の高い設計を実現できる。
【００６６】
［４．第４実施形態］
［４−１．構成］
本発明の第４実施形態におけるガス遮断器について、図５を用いて説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は遮断動作が進み電流零点に至った状態を示す断面図であり、図５（ａ）は遮断電流が大きい場合、図５（ｂ）は遮断電流が小さい場合に相当する。
【００６７】
本実施形態のガス遮断器は、図５に示すように、基本構成を第１実施形態と共通にしつつ、機械的圧縮室３２を排除したことにより、第１〜第３実施形態の固定接触子部と可動接触子部とを入れ換え、可動接触子部と固定接触子部とを反転して構成したものである。
【００６８】
［４−２．作用効果］
以上のような本実施形態のガス遮断器によれば、第１実施形態と同一の効果が得られる。また、本実施形態では、第１〜第３実施形態のような機械的圧縮室３２のサポートがない。そのため、中小電流遮断時の熱的昇圧室３１の圧力上昇の確保が難しく、中小電流遮断に適した熱的昇圧室３１の体積Ｖ１を設定できる効果は非常に大きくなる。
【００６９】
［５．第５実施形態］
［５−１．構成］
本発明の第５実施形態は、第１〜第４実施形態の構成においても実現可能なものであり、本実施形態では、浮動隔壁Ｗの質量をｍ、バネＳのバネ定数をｋとした場合の振動周期Ｔ（式２参照）が、１０ｍｓより大きくなるように構成されたものである。
［数２］
Ｔ＝２π√（ｍ／ｋ）  …式２
【００７０】
［５−２．作用効果］
以上のような本実施形態では、図２に示すように、浮動隔壁Ｗは電流零点後しばらく経過した後、隔壁Ｗにて規定される平常時の位置へ復帰する。このとき、熱的昇圧室３１はわずかに圧縮されるため、熱的昇圧室３１の密度は若干回復する。
【００７１】
ここで、高速再閉路は、一旦事故電流を遮断した後も事故を除去できなかった場合等に、数十ｍｓ〜数百ｍｓの後に投入動作を行い、続いて再度電流遮断を行うものである。熱的昇圧室を有するガス遮断器の場合、一度目の遮断時に熱的昇圧室のガス温度が上がり（したがってガス密度が下がる）、さらに高速再閉路時の投入動作で熱的昇圧室に冷ガスが取り込まれることはない。そのため、熱的昇圧室のガス密度が低下したまま、２度目の電流遮断を行うこととなる。
【００７２】
この点、本実施形態のように、１度目の電流遮断の後、浮動隔壁Ｗが復帰することにより、熱的昇圧室が圧縮され密度回復を図ることができると、２度目の電流遮断時も優れた遮断性能を得られる。すなわち、本実施形態のガス遮断器の構成は、高速再閉路遮断で非常に効果的である。
【符号の説明】
【００７３】
１…可動接触子部（第１接触子部）
２…対向接触子部（第２接触子部）
１１…操作ロッド
１２…フランジ
１３…シリンダ
１４…固定ピストン
１４ａ…ピストン支持部
１４ｂ…バネ
１５…可動アーク接触子
１６…可動通電接触子
１７…絶縁ノズル
１８…スロート部
２１…フランジ
２２…開口部
２３…対向アーク接触子
２４…対向通電接触子
３１…熱的昇圧室
３２…機械的圧縮室
３３ａ…連通穴
３３ｂ…開口部
３３ｃ…開口部
４１，４２，５１，５２…シリンダ
５３…フランジ部
５４…連通穴
５５…固定ピストン
Ａ…大電流アーク
Ｃ１…逆止弁
Ｃ２…放圧弁
Ｇ１〜Ｇ７…ガス流
Ｑ…ストッパ
Ｒ…下流空間
Ｓ…バネ
Ｗ…隔壁
Ｘ…上流側ガス流路
Ｙ，Ｚ…下流側ガス流路
【図１】
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【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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