(57)【要約】      （修正有）【課題】吹付けガスの低温化、耐久性の向上とメンテナンスの低減化、電流遮断時間の短縮化、駆動操作エネルギーの低減化ならびにガス流の安定化を図る。【解決手段】消弧性ガス１が充填された密閉容器内に一対の固定アーク電極３5ａ、３5ｂを対向配置する。固定アーク電極３5ａ、３5ｂ間には小径でロッド形状のトリガー電極３４を移動自在に配置する。トリガー電極３４を囲むようにして絶縁ノズル８１を配置する。また、消弧性ガス１を昇圧させたガスを溜める蓄圧室４２を設け、蓄圧室４２を閉塞状態あるいは開放状態とする開閉部を設ける。開閉部は、アーク電極３5ｂとトリガー電極３４との隙間部分および絶縁ノズル８１とトリガー電極３４との隙間部分を有しており、トリガー電極３４の移動により隙間部分を閉塞状態にすることで閉塞部４５を形成する。【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一対のアーク電極が対向して配置され、前記アーク電極は電気的に通電可能であり、電流遮断時には両電極間にアーク放電が発生しうるように構成され、前記アーク放電に対し消弧性ガスを吹付けるために、前記消弧性ガスを昇圧させて昇圧ガスを生成する昇圧手段と、前記昇圧ガスを溜めておく蓄圧空間と、前記蓄圧空間から前記アーク放電に向けて前記昇圧ガスを導く絶縁ノズルとが設けられたガス遮断器において、
前記蓄圧空間を閉塞状態あるいは開放状態とするための開閉自在な開閉部と、
前記アーク電極間を移動自在に配置され、移動に伴ってアーク放電を発生させるトリガー電極とが設けられ、
前記開閉部は、前記アーク電極と前記トリガー電極との隙間部分、もしくは、前記絶縁ノズルと前記トリガー電極との隙間部分、あるいは両方の隙間部分から構成されたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記開閉部は、電流遮断時の前半には閉塞状態となっており、前記アーク放電の熱によって生成される熱排ガスが前記蓄圧空間内へ流入することを制限、もしくは前記蓄圧空間内で昇圧中の前記消弧性ガスが流出することを制限し、
電流遮断時の後半には開放状態となって前記蓄圧空間内の前記昇圧ガスを前記アーク放電に導くように構成され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】
前記昇圧ガスが、前記アーク放電の周囲から中央に向かうように、前記アーク放電に対し吹付けられるように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記一対のアーク電極は前記密閉容器内に固定されており、
前記一対のアーク電極の内側には前記アーク電極より径の小さなトリガー電極が前記アーク電極間を移動自在に配置され、
前記トリガー電極は前記アーク電極と電気的に接触することで通電状態を実現し、電流遮断時には当該トリガー電極と一方の前記アーク電極の間にアーク放電が発生し、前記アーク放電は最終的には前記トリガー電極から他方の前記アーク電極に転移するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記昇圧手段はシリンダとピストンから構成され、その少なくともどちらかが可動することで前記シリンダ内部の前記消弧性ガスを圧縮し、前記昇圧ガスを生成するように構成され、
前記アーク放電から発生する熱排ガスの圧力が、前記ピストン又は前記シリンダによる前記消弧性ガスの圧縮反力として作用しないように構成されたことを特徴とする請求項３又は４に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記アーク放電から発生する前記熱排ガスを一時的に貯留させるための熱排ガス貯留空間を設け、
前記熱排ガス貯留空間における圧力が、前記ピストン又は前記シリンダによる前記消弧性ガスの圧縮を補助する力として作用するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載のガス遮断器。
【請求項７】
電流遮断時の後半には、前記ピストンおよび前記シリンダによる前記消弧性ガスの圧縮空間と、前記消弧性ガスが溜められた前記蓄圧空間とが、圧力的に切り離されるように構成されたことを特徴とする請求項５又は６に記載のガス遮断器。
【請求項８】
電流遮断時の後半には、前記圧縮空間の圧力が放圧されるように構成されたことを特徴とする請求項７に記載のガス遮断器。
【請求項９】
前記消弧性ガスを機械的に圧縮するための駆動装置が設けられ、
前記駆動装置の駆動力が駆動ストロークとともに減少するように構成されたことを特徴とする請求項８に記載のガス遮断器。
【請求項１０】
前記アーク放電から発生する熱排ガスは、前記アーク放電の発生と同時に、遅滞なく前記アーク放電から遠ざかる方向に流れ、前記密閉容器内の空間へと速やかに排出されるように構成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項１１】
前記絶縁ノズルは２つもしくはそれ以上の部位に分割されており、その分割された隙間を通って、前記昇圧ガスが前記蓄圧空間から前記アーク放電へと導かれ、
前記昇圧ガスが前記アーク放電の中腹へと吹付けられるように構成されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のガス遮断器。
【請求項１２】
前記絶縁ノズルは、前記密閉容器内に固定されていることを特徴とする請求項１〜１１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】
本発明の実施形態は、消弧性ガスの蓄圧空間を有するガス遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電力系統においては、過大な事故電流を含む電流開閉を行うためにガス遮断器が使用されている。ガス遮断器のタイプとしては、消弧性ガスを吹付けてアーク放電を消弧するパッファ形ガス遮断器が普及している（例えば特許文献１）。ここで図７を参照して、パッファ形ガス遮断器について具体的に説明する。図７の（ａ）−（ｃ）では中心線を回転軸とした回転対称形状を示しており、（ａ）は通電状態、（ｂ）は電流遮断動作の前半の状態、（ｃ）は電流遮断動作の後半の状態である。
【０００３】
図７（ａ）−（ｃ）に示すように、パッファ形ガス遮断器には、対向アーク電極２および対向通電電極３が設けられ、これらの電極２、３と同心軸上に向かい合って可動アーク電極４および可動通電電極５が往復動自在に配置されている。これらの電極２−５は、消弧性ガス１が充填された密閉容器内（図示せず）に収納されている。このうち、一対となるアーク電極２、４は、電気的に通電可能であり、ガス遮断器の電流遮断時には両電極２、４間にアーク放電７が発生しうるように構成されている。密閉容器内（図示せず）に充填される消弧性ガス１としては通常、アーク遮断性能（消弧性能）および電気絶縁性能に優れたＳＦ６ガス（六フッ化硫黄ガス）が使用されるが、その他の媒体もあり得る。
【０００４】
可動アーク電極４は中空状の駆動ロッド６の先端部に取り付けられ、可動通電電極５はパッファシリンダ９の先端部に取り付けられている。また、パッファシリンダ９の先端部には可動通電電極５の内側に絶縁ノズル８が取り付けられている。これら可動アーク電極４、可動通電電極５、駆動ロッド６、絶縁ノズル８およびパッファシリンダ９は一体的に構成されている。この一体的に構成された部分は、可動側の電極４、５と共に駆動するので、まとめて可動部と呼ぶ。
【０００５】
可動部は図示していない駆動装置により駆動される。また、パッファシリンダ９内には固定ピストン１１が相対的に摺動自在に設置されている。固定ピストン１１は前記可動部とは独立して密閉容器内に固定されている。固定ピストン１１には吸気穴１２および吸気バルブ１３が設けられている。
【０００６】
対向アーク電極２および対向通電電極３は導電性金属のリブ２０により一体的に構成され、電気的に端子１８ａに接続されている。一方、可動アーク電極４および可動通電電極５も導電性金属のリンク１９により一体的に構成され、それらはスライドコンタクト１７を通じて電気的に端子１８ｂに接続されている。
【０００７】
駆動ロッド６、パッファシリンダ９および固定ピストン１１によって囲まれた空間によってパッファ室１６が構成される。パッファシリンダ９および固定ピストン１１がパッファ室１６内の消弧性ガス１を昇圧させる手段となり、パッファ室１６が昇圧した消弧性ガス１を溜めておく蓄圧空間となる。絶縁ノズル８はパッファ室１６からアーク放電７に向けて消弧性ガス１を整流し吹付ける手段となる。アーク放電７は、図７（ｂ）に示すように、接触していた対向アーク電極２と可動アーク電極４とが離れることにより、これらアーク電極２、４間に発生する。
【０００８】
以上の構成を有するパッファ形ガス遮断器では、投入状態において、対向アーク電極２と可動アーク電極４、並びに対向通電電極３と可動通電電極５が、互いに接触して電流通電状態にある（図７（ａ）参照）。この通電状態から電流遮断動作を実施する場合、可動アーク電極４および可動通電電極５が、駆動ロッド６によって図７の右方向に駆動する。
【０００９】
駆動ロッド６の駆動が進み、対向アーク電極２と可動アーク電極４とが離れると、アーク電極２、４間にアーク放電７が発生する。それと同時に、遮断動作に伴ってパッファシリンダ９および固定ピストン１１が相対的に近づくことで、パッファ室１６内の容積が減少して室内の消弧性ガス１を機械的に圧縮する（図７（ｂ）参照）。
【００１０】
さらにそれと同時に、高温のアーク放電７の熱によって生成される熱排ガス１４がパッファ室１６に取り込まれることで、先の機械的な圧縮に加えて、アーク熱による昇圧作用も期待できる（図７（ｂ）参照）。これを自力昇圧作用と称す。絶縁ノズル８はパッファ室１６で圧縮された消弧性ガス１を整流し、吹付けガス１５ａとしてアーク放電７に吹付け、アーク放電７を消弧する（図７（ｃ）参照）。この時、吹付けガス１５ａはアーク放電７からの熱排ガス１４により加熱されているので、以後、高温吹付けガス１５ａと呼ぶ。
【００１１】
一方、パッファ形ガス遮断器が投入動作を行う場合は、パッファ室１６の圧力が消弧性ガス１の充填圧力よりも低くなった時点で、固定ピストン１１に設けられた吸気バルブ１３が動作して吸気穴１２が開き、パッファ室１６内に消弧性ガス１を吸気補充する。このため、電流遮断直後の投入動作時でもパッファ室１６内に消弧性ガス１を速やかに補充することが可能となる。したがって、パッファ形ガス遮断器が高速再閉路動作を実施する場合でも、二回目の遮断動作時に十分な高温吹付けガス１５ａのガス流量を確保して、アーク放電７を確実に消弧することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公平７−１０９７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記述べた従来のガス遮断器には以下のような問題点があった。
（Ａ）吹付けガスの温度
従来のガス遮断器の電流遮断時においては、高温吹付けガス１５ａは、アーク放電７からの熱排ガス１４によって加熱されているので、必然的に高温状態となっている。このため、アーク放電７の冷却効率が低くなって、遮断性能が低下するおそれがあった。
【００１４】
（Ｂ）吹付けガスの温度による耐久性とメンテナンスへの影響
また、高温化した高温吹付けガス１５ａをアーク放電７に吹付けることで、アーク放電７周辺の温度はさらに上昇する。その結果、アーク電極２、４や絶縁ノズル８が高熱にさらされて劣化し易くなり、メンテナンスを頻繁に行う必要が生じた。これは耐久性の向上とメンテナンスの低減化を求める使用者のニーズと逆行するものである。
【００１５】
（Ｃ）電流遮断時間
さらに、パッファ室１６内の圧力を自力昇圧作用も利用して昇圧させるので、熱排ガス１４をパッファ室１６内に取り込む必要があるが、この熱排ガス１４の取り込みには、ある程度の時間が掛かる。そのため、電流遮断が完了するまでの時間が長くなることがある。ガス遮断器は電力系統における過大な事故電流を速やかに遮断するための機器なので、ガス遮断器の基本機能からみて電流遮断が完了するまでの時間を短縮化することが常に要請されている。
【００１６】
（Ｄ）駆動操作エネルギー
また、ガス遮断器のコストを低減するには可動部の操作機構における駆動操作エネルギーを低減させることが重要である。ガス遮断器において駆動操作エネルギーを低減するためには、可動部の軽量化を図る必要である。
【００１７】
しかしながら、従来のパッファ形遮断器では、大形のパッファシリンダ９、絶縁ノズル８、可動アーク電極４などが全て可動部に含まれるので、その軽量化には限界があった。可動部の重量が重いパッファ形遮断器において、電流遮断に必要な開離速度を得るためには、強い駆動操作エネルギーが必要とならざるを得ない。
【００１８】
また、パッファ室１６には熱排ガス１４が流入するため、遮断電流条件によっては過剰な圧力が、圧縮駆動反力として固定ピストン１１に作用することがある。したがって、圧縮駆動反力に打ち勝つために大きな駆動操作エネルギーが必要になることがあった。このように従来では、大きな駆動操作エネルギーが必要になることがあった。
【００１９】
（Ｅ）ガス流の不安定性
さらに、自力昇圧作用を利用するパッファ形ガス遮断器では、遮断電流の大きさや交流電流の位相条件によってアーク熱の熱エネルギーが変わると、吹付け力が左右されてしまう。つまり、アーク熱を消弧性ガス１の昇圧に利用するが故に、アーク熱自体が消弧性能に影響を与えることになる。その結果、遮断電流の大きさや交流電流の位相条件が変化すると、それに伴って吹付け力も変化することになり、常に安定した流れとなる高温吹付けガス１５ａを確保できるとは限らなかった。
【００２０】
本発明の実施形態は、以上述べた課題を解決するために提案されたものである。すなわち、本実施形態に係るガス遮断器は、吹付けガスの低温化、耐久性の向上とメンテナンスの低減化、電流遮断時間の短縮化、駆動操作エネルギーの低減化ならびにガス流の安定化を図るガス遮断器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、消弧性ガスが充填された密閉容器内に一対のアーク電極が対向して配置され、前記アーク電極は電気的に通電可能であり、電流遮断時には両電極間にアーク放電が発生し前記アーク放電の熱により熱排ガスを生成するように構成され、前記アーク放電に対し消弧性ガスを吹付けるために、前記消弧性ガスを昇圧させて昇圧ガスを生成する昇圧手段と、前記昇圧ガスを溜めておく蓄圧空間と、前記蓄圧空間から前記アーク放電に向けて前記昇圧ガスを導く絶縁ノズルとが設けられたガス遮断器において、次のような特徴を有している。
【００２２】
（１）前記蓄圧空間を閉塞状態あるいは開放状態とするための開閉自在な開閉部と、前記アーク電極間を移動自在に配置され、移動に伴ってアーク放電を発生させるトリガー電極とが設けられる。
（２）前記開閉部は、前記アーク電極と前記トリガー電極との隙間部分、もしくは、前記絶縁ノズルと前記トリガー電極との隙間部分、あるいは両方の隙間部分から構成される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態の構造を示す断面図。
【図２】第１の実施形態のリンク３１および支持部２１の配置を示す、中心線と直交する断面図。
【図３】第１の実施形態の放圧部４７周辺の構造を示す拡大断面図。
【図４】第２の実施形態の構造を示す断面図。
【図５】フラットな駆動出力特性の場合における圧縮反力および可動部加速力のストローク変化を示す図。
【図６】単調減少な駆動出力特性の場合における圧縮反力および可動部加速力のストローク変化を示す図。
【図７】従来のパッファ形ガス遮断器の構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（１）第１の実施形態
（構成）
本発明に係る第１の実施形態について図１〜図３を用いてその構成を説明する。なお、第１の実施形態の主要構成は図７に示した従来のガス遮断器と類似しているため、図７に示した従来のガス遮断器と同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。図１の（ａ）−（ｅ）も、図７と同様、中心線を回転軸とした回転対称形状を示しており、（ａ）は通電状態、（ｂ）は電流遮断動作の前半の状態、（ｃ）、（ｄ）は電流遮断動作の後半の状態、（ｅ）は電流遮断動作完了後の状態である。
【００２５】
（固定アーク電極）
第１の実施形態では、図示していない密閉容器内のガス圧力は通常運転時においていずれの部分でも消弧性ガス１の充気圧力となっている。第１の実施形態では、対向アーク電極２に代えて固定アーク電極３５ａが設けられ、この固定アーク電極３５ａに対向して固定アーク電極３５ｂが配置されている。アーク電極３５ａ、３５ｂは電気的に通電可能であり、電流遮断時には両電極３５ａ、３５ｂ間にアーク放電７が発生しアーク放電７の熱により熱排ガス１４を生成するようになっている。
【００２６】
これら一対のアーク電極３５ａ、３５ｂは、可動通電電極５などから成る可動部に含まれるものではなく、密閉容器（図示せず）の内部に固定される電極である。アーク電極３５ａおよび対向通電電極３は、導電性金属のリブ３２により一体的に構成され、端子１８ａに接続されている。
【００２７】
（トリガー電極）
固定アーク電極３５ａ、３５ｂの内側には、固定アーク電極３５ａ、３５ｂより径の小さなロッド形状のトリガー電極３４が、固定アーク電極３５ａ、３５ｂに接しながらこれら電極３５ａ、３５ｂ間を、中心線方向に移動するように配置されている。ただし、トリガー電極３４が、固定アーク電極３５ｂ、可動通電電極５および端子１８ｂと常に電気的に接続されているのであれば、トリガー電極３４と固定アーク電極３５ｂとは必ずしも接触している必要はない。
【００２８】
トリガー電極３４は、通電状態においては、固定アーク電極３５ａと接触することで通電状態を実現するようになっている。また、電流遮断時にはトリガー電極３４と固定アーク電極３５ａの間にアーク放電７が発生し、アーク放電７は最終的にはトリガー電極３４から固定アーク電極３５ｂに転移するようになっている。つまり、トリガー電極３４が動くことで固定アーク電極３５ａ、３５ｂ間にアークを点弧させている。
【００２９】
このようなトリガー電極３４が本実施形態の特徴的な構成要素の１つであり、電流遮断が完了している状態では、固定アーク電極３５ｂとトリガー電極３４との間、および後述する絶縁ノズル８１のノズルスロート３７とトリガー電極３４との間には、隙間部分が形成される（図１の（ｄ）、（ｅ）参照）。これらの隙間部分により、蓄圧室４２を開放状態とするための開閉部が構成される。
【００３０】
また、トリガー電極３４が固定アーク電極３５ｂおよび絶縁ノズル８１のノズルスロート３７に挿入されることで、前記の隙間部分は閉塞状態となる。隙間部分を閉塞状態にする部分を閉塞部４５とする（図１の（ａ）、（ｂ）参照）。このようにトリガー電極３４が移動して閉塞部４５を形成し隙間部分が閉塞状態となることで、開閉部は蓄圧室４２を閉塞状態とする。また、トリガー電極３４が反対方向に移動して閉塞部４５を開放し隙間部分が開放状態となることで、開閉部は蓄圧室４２を開放状態とする。
【００３１】
（蓄圧室）
蓄圧室４２は昇圧ガスを溜めておく蓄圧空間である。昇圧ガスとは、消弧性ガス１を昇圧させたものであり、昇圧手段である昇圧室シリンダ４１と可動ピストン３８（後述）によって生成される。蓄圧室４２は、蓄圧室シリンダ４３、昇圧室シリンダ４１、固定アーク電極３５ｂ、絶縁ノズル８１、フランジ部２２に囲まれるようにして形成されている。フランジ部２２には蓄圧室シリンダ４３および昇圧室シリンダ４１が一体的に取り付けられている。
【００３２】
蓄圧室４２は全体として中心線より半分の断面がＬ字状の空間（全体としてはＵ字状の空間）であり、Ｌ字の長辺側の三方のうち蓄圧室４２の上面部側には蓄圧室シリンダ４３が配置され、蓄圧室４２の下面部側には昇圧室シリンダ４１が配置され、蓄圧室４２の右面部側にはフランジ部２２が配置されている。また、Ｌ字の短辺側では固定アーク電極３５ｂと絶縁ノズル８１が向かい合い、固定アーク電極３５ｂが蓄圧室４２の右面部側に配置され、絶縁ノズル８１が蓄圧室４２の左面部側に配置されている。
【００３３】
（蓄圧室と開閉部との関係）
先に述べたように、開閉部とは、トリガー電極３４の移動により蓄圧室４２を閉塞状態あるいは開放状態とするものである。より詳しくは、電流遮断時の前半にはトリガー電極３４がノズルスロート３７および固定アーク電極３５ｂ内の流路を封止することにより閉塞部４５が形成され、蓄圧室４２を閉塞状態にさせる。このため、アーク放電７の熱によって生成される熱排ガス１４は蓄圧室４２内への流入が制限される。また、蓄圧室４２内の昇圧ガスについては蓄圧室４２からの流出も制限される。
【００３４】
電流遮断時の後半には、トリガー電極３４の移動により、トリガー電極３４から固定アーク電極３５ｂへアーク放電７が転移され、さらにノズルスロート３７および固定アーク電極３５ｂ内の流路封止が解除される。つまり、固定アーク電極３５ｂとトリガー電極３４との間、およびノズルスロート３７とトリガー電極３４との間に、隙間部分が形成されたことになり、蓄圧室４２を開放状態にさせる。蓄圧室４２が開放状態となったことで、蓄圧室４２内の昇圧ガスは絶縁ノズル８１を通ってアーク放電７へと導かれる。
【００３５】
（可動部）
トリガー電極３４と可動通電電極５は、導電性金属材料からなる支持部２１、可動ピストン３８、駆動ロッド３６、リンク３１と共に一体的に設けられており、これらの部材から可動部が構成される。可動通電電極５には、必要な通電容量が確保できる範囲で、放熱穴４９が設けられている。放熱穴４９は、可動通電電極５と対向通電電極３の接触通電部分における発熱を放熱するためのものである。
【００３６】
また、可動部は、スライドコンタクト１７により固定アーク電極３５ｂおよび端子１８ｂと常に電気的に接続されている。したがって、トリガー電極３４と固定アーク電極３５ｂとの間には微小なギャップが設けられており、電気絶縁性を脅かす金属摩耗粉が、摺動により発生しないように配慮されている。
【００３７】
（絶縁ノズル）
トリガー電極３４を囲むようにして絶縁ノズル８１が配置されている。絶縁ノズル８１は、図７に示した従来のガス遮断器の絶縁ノズル８と同じく、蓄圧室４２からアーク放電７に向けて昇圧した消弧性ガス１を導くものである。ただし、絶縁ノズル８１は、消弧性ガス１を、アーク放電７の周囲から中心に向かって、略垂直にアーク放電７へ吹付けるように構成されている。
【００３８】
絶縁ノズル８１は、遮断動作時に移動しない固定部品となっている。つまり絶縁ノズル８１は、可動部側ではなく、密閉容器内に固定されている。この点が、図７に示した従来の絶縁ノズル８とは異なる点である。また、電流遮断動作時にはトリガー電極３４が絶縁ノズル８１内部を移動するようになっている。このため、アーク放電７が当該絶縁ノズル８１内部に発生するように構成されている。
【００３９】
絶縁ノズル８１には、絶縁ノズル８１内のガス流路における最小断面積部として定義されるノズルスロート３７が形成されている。このノズルスロート３７の両端は開口が拡径され、断面積が拡がるように形成されている。このとき、ノズルスロート３７の両端の開口が拡径されているので、ノズルスロート３７と固定アーク電極３５ｂの内径部の合計断面積よりも、アーク放電７の外側から流れ込んでくるガス流路面積が広くなるように構成されている。
【００４０】
（昇圧室）
昇圧室シリンダ４１、駆動ロッド３６、可動ピストン３８、フランジ部２２に囲まれた空間が、昇圧室４０として定義される。昇圧室シリンダ４１が昇圧室４０の上面側に配置され、駆動ロッド３６が昇圧室４０の下面側に配置され、可動ピストン３８が昇圧室４０の左面側に配置され、フランジ部２２が昇圧室４０の右面側に配置される。
【００４１】
そのため、可動ピストン３８が往復動するとき、フランジ部２２の下端部と駆動ロッド３６の外周面、ならびに可動ピストン３８の上端部と昇圧室シリンダ４１の内周面とが互いに摺動するようになっている。ただし、駆動ロッド３６の外周面には後述する放圧部４７が設けられているため、ここにフランジ部２２の下端部が位置すると、両者の間には隙間ができるようになっている。また、フランジ部２２には吸気穴１２が形成されており、吸気穴１２には吸気バルブ１３が取り付けられている。吸気バルブ１３は、昇圧室４０内の圧力が密閉容器内の充填圧力よりも低くなる際に限り、消弧性ガス１を昇圧室４０内に吸気補充するように構成されている。
【００４２】
可動ピストン３８は、図示しない駆動装置により、例えば、トリガー電極３４、支持部２１、駆動ロッド３６、リンク３１、可動通電電極５と一体となって駆動する。このうち、支持部２１およびリンク３１は、過大な機械力の集中を回避して軸ずれを防ぐために、中心線周りに所定の角度ずつ隔てて複数本設けられている（図２参照）。駆動ロッド３６および可動ピストン３８の摺動部分には、そこから昇圧室４０内の圧力が漏れないようにシール部材４６が設けられて密閉されている。
【００４３】
可動ピストン３８は、アーク放電７から遠ざかるように移動することで、昇圧室４０内の消弧性ガス１は圧縮されて昇圧ガスが生成される。つまり、可動ピストン３８は従来の消弧室とは逆にピストンの裏面で消弧性ガス１を圧縮するようになっている。このような可動ピストン３８と昇圧室シリンダ４１とから昇圧手段が構成されることになる。また、図３に示すように、駆動ロッド３６には、ロッド径を一部絞る、あるいは放圧溝を設けることなどにより、放圧部４７が設けられている。放圧部４７は、昇圧室４０内の消弧性ガス１を放出圧縮ガス４８として室外に放出するためのものである。
【００４４】
昇圧室シリンダ４１には連通穴３９が形成されており、この連通穴３９を通して、昇圧室４０は、少なくとも電流遮断過程の前半では、蓄圧室４２と圧力的に連通されている。電流遮断過程の後半では、連通穴３９は、移動した可動ピストン３８の外周面に設けたシール部材４６によって塞がれ、昇圧室４０は蓄圧室４２と圧力的に切り離される。
【００４５】
（熱排ガス貯留室）
可動ピストン３８の右側に昇圧室４０が配置されるとして、可動ピストン３８の左側、つまり昇圧室４０よりもアーク放電７の発生空間寄りには、熱排ガス１４を一時的に貯留させる熱排ガス貯留室４４が配置されている。熱排ガス貯留室４４は、昇圧室シリンダ４１、固定アーク電極３５ｂ、トリガー電極３４、可動ピストン３８に囲まれた空間である。熱排ガス貯留室４４における圧力は、可動ピストン３８および昇圧室シリンダ４１による消弧性ガス１の圧縮を補助する力として作用するように構成されている。
【００４６】
以上の構成を有する本実施形態の電流遮断動作について説明する。
＜遮断過程の前半…図１の（ａ）から（ｂ）へ＞
トリガー電極３４が固定アーク電極３５ａと開離すると同時に、両者間にアーク放電７が発生する。アーク放電７から発生した熱排ガス１４は、アーク放電７の発生と同時に、遅滞なくアーク放電７から遠ざかる方向に流れ、密閉容器内の空間へと速やかに排出される。
【００４７】
遮断過程の前半においては、トリガー電極３４が、絶縁ノズル８１内のノズルスロート３７と、固定アーク電極３５ｂを塞いで閉塞部４５を形成する。また、昇圧室４０と蓄圧室４２は連通穴３９が開口しているため、一体の空間となっている。したがって、昇圧室４０と蓄圧室４２からなる密閉空間内に存在する消弧性ガス１は、可動ピストン３８により圧縮され、昇圧される。
【００４８】
このとき、閉塞部４５は、昇圧室４０と蓄圧室４２からなる密閉空間内にアーク放電７からの熱排ガス１４が流入することを制限するとともに、当該密閉空間内で昇圧中の消弧性ガス１が流出することを制限する。したがって、構造上避けることができない閉塞部４５における微小な隙間を除けば、可動ピストン３８による圧縮に要したエネルギーは、ほぼ完全に密閉空間（昇圧室４０と蓄圧室４２）内の消弧性ガス１の圧力エネルギーへと転化される。さらに、遮断動作中のごく短時間では、アーク放電７の熱の影響をほとんど受けることがない。そのため、密閉空間（昇圧室４０と蓄圧室４２）内の消弧性ガス１の昇圧は、可動ピストン３８による断熱圧縮作用のみによって、もたらされることになる。
【００４９】
＜遮断過程の後半…図１の（ｃ）から（ｄ）へ＞
遮断過程の後半においては、可動ピストン３８の移動に伴い昇圧室４０の体積は相対的に小さくなり、可動ピストン３８により圧縮された消弧性ガス１は大半が蓄圧室４２内に貯留される。それと同時に、図３に示すように、可動ピストン３８の外周面に設けたシール部材４６が、連通穴３９を塞ぐ。これにより、昇圧室４０と蓄圧室４２とは圧力的に切り離される。さらに、それと連動して、放圧部４７が開放される。これにより、昇圧室４０内の消弧性ガス１は放出圧縮ガス４８として室外に放出され、昇圧室４０内の圧力は密閉容器内へと放圧される。
【００５０】
一方、トリガー電極３４が、絶縁ノズル８１のノズルスロート３７および固定アーク電極３５ｂを通過することで、閉塞部４５が開放される。そのため、絶縁ノズル８１は、蓄圧室４２内の圧縮ガスを、蓄圧室４２からアーク放電７に向けて、温度の低い低温吹付けガス１５ｂとして強力に吹き付ける。このとき、低温吹付けガス１５ｂは、アーク放電７の周囲から中心に向かって、略垂直に横切るようにアーク放電７へ吹付けられる。そのため、当該吹付け点においてアーク放電７は急速に冷却されることになる。
【００５１】
絶縁ノズル８１は、低温吹付けガス１５ｂをアーク放電７に吹付け、また熱排ガス１４をスムーズに排出するようにガスの流れを適切に整流する。特に、熱排ガス１４の排気面積となるノズルスロート３７と固定アーク電極３５ｂの内径部の合計断面積よりも、アーク放電７の外側から流れ込んでくる流路面積の方を、広く構成しているので、アーク放電７の冷却に十分な低温吹付けガス１５ｂの流量を確保することができる。遮断過程の後半の段階では、アーク放電７は固定アーク電極３５ｂに転移される。したがって、トリガー電極３４にアーク放電７が点弧している期間は、固定アーク電極３５ｂにアーク放電７が転移されるまでの遮断過程初期の限定された期間のみである。
【００５２】
図１（ｃ）に示す段階では、トリガー電極３４は絶縁ノズル８１のノズルスロート３７を通過し、当該ノズルスロート３７側の閉塞部４５のみ開放し、トリガー電極３４と絶縁ノズル８１のノズルスロート３７との隙間部分から、図に向かって左側方向のみ、低温吹付けガス１５ｂの吹付けが開始される。そのすぐ後の図１（ｄ）では、トリガー電極３４の移動に伴い、固定アーク電極３５ｂにおける閉塞部４５も開放される。
【００５３】
そのため、低温吹付けガス１５ｂの吹付け点では、図に向かって左側方向および右側方向の両方向への強力な吹付けにより、アーク放電７の急速な冷却が行われる。固定アーク電極３５ｂ側から排気される熱排ガス１４は、可動ピストン３８の圧縮室４０の反対側に形成される熱排ガス貯留室４４へと導かれ、排気穴３３を通して密閉容器へと排気される。
【００５４】
＜遮断過程の終了後＞
昇圧室４０の設けられた吸気バルブ１３は、昇圧室４０内の圧力が密閉容器内の充填圧力よりも低くなる際に限り、消弧性ガス１を昇圧室４０内に吸気補充する。したがって、遮断過程終了後に、再び投入動作をした場合、昇圧室４０には吸気穴１２を通じて新鮮な消弧性ガス１が密閉容器内から供給される。
【００５５】
（作用および効果）
上記のような第１の実施形態の作用および効果は次の通りである。
（Ａ）吹付けガスの低温化を図る
第１の実施形態はアーク熱による自力昇圧作用を利用していない点に特徴がある。アーク放電７に吹付けられる低温吹付けガス１５ｂは、熱排ガス１４による熱的な昇圧はなされておらず、可動ピストン３８による機械的圧縮によってのみ圧力が高められたガスとすることができる。
【００５６】
トリガー電極３４とノズルスロート３７の隙間から、蓄圧室４２に、ごく僅かの熱排ガス１４が流入する可能性は否定できないが、その影響は非常に小さい。したがって、アーク放電７へ吹付けられる低温吹付けガス１５ｂの温度は、自力昇圧作用を利用した従来の高温吹付けガス１５ａの温度に比べて、はるかに低くなる。このような低温吹付けガス１５ｂを吹き付けることで、アーク放電７の冷却効果を著しく高めることができる。
【００５７】
（Ｂ）耐久性の向上とメンテナンスの低減化を図る
本実施形態においては、低温吹付けガス１５ｂを吹付けたことでアーク放電７周辺の温度が低温化することができる。そのため、電流遮断に伴う固定アーク電極３５ａ、３５ｂや絶縁ノズル８１が高温環境にさらされた場合と比べて、これらの部材の劣化を著しく軽減することができ、部材の耐久性が向上する。したがって、固定アーク電極３５ａ、３５ｂおよび絶縁ノズル８１のメンテナンス頻度を落とすことが可能となり、メンテナンスの負担を低減化することができる。
【００５８】
また、密閉容器側に固定されたアーク電極３５ａ、３５ｂは、可動ピストン３８などを含む可動部の重量に影響しない。このため、重量増大を懸念せずに、固定アーク電極３５ａ、３５ｂを太く構成することができ、結果として大電流アークに対するアーク電極３５ａ、３５ｂの耐久性が著しく向上する。
【００５９】
さらに、アーク電極３５ａ、３５ｂを太く構成した場合、電極ギャップ間に高電圧が印加されたときのアーク電極３５ａ、３５ｂ先端における電界集中を大きく緩和することが可能である。したがって、従来のガス遮断器に比べて、必要となる電極ギャップ間隔を短くすることができる。その結果、アーク放電７の長さは短くなり、電流遮断時におけるアーク放電７への電気的入力パワーを小さくすることができる。
【００６０】
アーク熱による自力昇圧作用を利用するガス遮断器であれば、アーク放電７への電気的入力パワーが減ることは、自力昇圧作用の低下につながるので、電流遮断性能上は望ましいことではない。しかしながら、本実施形態は、アーク熱による自力昇圧作用を利用していないものなので、アーク放電７への電気的入力パワーが減ることは、電流遮断性能上、何ら影響を及ぼすことがない。
【００６１】
したがって、固定アーク電極３５ａ、３５ｂを太くしたにせよ、熱的な耐久性向上に大きく寄与するといったメリットだけを得ることが可能である。なお、トリガー電極３４はアーク放電７が点弧している期間は損耗するが、その期間は固定アーク電極３５ｂにアーク放電７が転移されるまでの遮断過程初期のみであるので、その損耗は限定的である。したがって、トリガー電極３４のメンテナンスの負担は低くて済む。
【００６２】
ところで、アーク熱の自力昇圧作用を利用しないで消弧性ガス１を昇圧させるには、高圧のリザーバタンクに圧縮ガスをコンプレッサにより事前に生成しておき、電流遮断時に、開路バルブを同期して開き、圧縮ガスをアーク放電７へと吹付ける構成なども考えられる。しかし、このような構成を実現するためにはリザーバタンク、コンプレッサ、電磁バルブなどの付帯部品が増えるので、機器の大形化やコスト増大を招くと同時に、メンテナンス性の悪化といった不具合が発生する。
【００６３】
しかし、第１の実施形態では、密閉容器内の圧力は通常運転時において、いずれの部分でも単一の圧力、例えば消弧性ガス１の充気圧力となっており、電流遮断過程においてのみ必要な圧縮ガスが生成されるといった、極めてシンプルな構成を実現することができる。したがって、第１の実施形態によれば、単圧式でありながら電流遮断過程においてのみ必要な圧縮ガスを生成することが可能となり、機器のコンパクト化やコストの低減を図ることができ、メンテナンスに要する作業負担を低減化することができる。
【００６４】
（Ｃ）電流遮断時間の短縮化を図る
前述した通り、従来のガス遮断器では、アーク熱による自力昇圧作用を利用して、パッファ室１６内の消弧性ガス１を、遮断に必要な高い吹付け圧力にまで昇圧させる場合は、ある程度の時間がかかってしまう。そのため、従来のアーク熱による自力昇圧作用を伴ったガス遮断器においては、電流遮断が完了するまでの時間が伸びる傾向にあった。
【００６５】
これに対して、本実施形態によれば、アーク熱による自力昇圧作用を利用していないので、アーク放電７へと吹付けられる消弧性ガス１の圧力や流量は、電流条件によらず常に一定である。また、アーク放電７への吹付け開始タイミングも、トリガー電極３４がノズルスロート３７あるいは固定アーク電極３５ｂを通過して閉塞部４５が開放されるタイミングで決まるので、電流条件によらず常に一定である。したがって、従来のガス遮断器のように、遮断電流条件によって電流遮断の完了時間が長引くことはなく、電流遮断の完了時間の短縮化という要請に応えることができる。
【００６６】
（Ｄ）駆動操作エネルギーの低減化を図る
一般的に、駆動ストロークが完全遮断位置に近づくにつれて、昇圧室４０および蓄圧室４２内の圧縮ガスの圧力は高まり、同時に可動ピストン３８に作用する圧縮反力は大きくなる。これに打ち勝つためには、それ相応の駆動力をもった駆動装置を設けなくてはならない。
【００６７】
しかしながら、本実施の形態によれば、完全遮断位置においては、可動ピストン３８に設けたシール部材４６が連通穴３９を塞ぐことにより、昇圧室４０と蓄圧室４２とは圧力的に切り離されると共に、放圧部４７により昇圧室４０内の圧力は放圧される。このため、少なくとも完全遮断位置にまで可動部を引っ張ることができる駆動エネルギーさえあれば、その後は可動ピストン３８にはストロークを逆行させる力は作用されない。したがって、ストロークが逆行するおそれはない。また、このことは電流条件にはほとんど全く左右されない。
【００６８】
このような効果を持つ本実施形態でなければ、熱排ガスの圧力が高くなる遮断電流条件のために、他の遮断電流条件では余剰となる駆動エネルギーを確保しなければならない。また、完全遮断位置においてストローク位置を保持するような付帯機構が必要となり、コストの上昇や機械的信頼性の低下を招くことにもつながる。本実施形態では、これらの不具合を回避することができ、駆動操作エネルギーの低減化を図ることができる。
【００６９】
駆動操作エネルギーの低減化の実現は、遮断動作に伴って駆動力が低下するバネ操作機構などを採用する場合において、特に好ましいものとなる。しかも、本実施形態においては支持部２１およびリンク３１を角度方向に複数本設けたので、軸ずれを防止することができ、過大な機械力が一か所に集中せず、安定した動作が可能である。
【００７０】
また、トリガー電極３４は固定アーク電極３５ａ、３５ｂより径が小さく、従来の可動アーク電極４および駆動ロッド６と比べて軽量で済む。さらには、２つの固定アーク電極３５ａ、３５ｂに加えて、絶縁ノズル８も可動部に含まれないので、可動部の重量を大幅に低減することが可能である。このように可動部の軽量化を進めた本実施形態では、電流遮断に必要な可動部の開極速度を得る面で、駆動操作力を大幅に低減することができる。
【００７１】
さらに、軽量化とともに、電流を遮断するために必要な吹き付け圧力自体を低減することができれば、圧縮に必要なエネルギーも低減することができる。本実施形態では、アーク放電７へ吹付けるガスの温度が従来に比べてはるかに低いため、アーク放電７の冷却効果が著しく高まり、高温吹付けガス１５ａを吹付ける場合と比べて、低い圧力でもアーク放電７を遮断することが可能となる。
【００７２】
さらに、低温吹付けガス１５ｂを、アーク放電７の周囲から中心に向かって絞り込むようにアーク放電７へ吹付けることも、電流を遮断するために必要な吹き付け圧力を低減することにつながる。特に、図１の（ｃ）、（ｄ）に示したように、アーク放電７の周囲から中心に向かって絞り込むように、低温吹付けガス１５ｂをアーク放電７へ吹付けることで、吹付け点のアーク放電径を絞り込み、さらに効果的にアーク放電７を冷却することができる。ただし、アークへの吹付け方は、必ずしもこのような形態をとらなくても電流遮断は可能である。
【００７３】
また、本実施形態では、熱排ガス１４の排気面積となるノズルスロート３７と固定アーク電極３５ｂの内径部の合計断面積よりも、アーク放電７の外側から流れ込んでくる流路面積が広くなるように構成したことで、アーク放電７の冷却に十分な低温吹付けガス１５ｂの流量を確保することができる。これらの点からも、低温の圧縮ガスを、アーク放電７の周囲から中心に向かって絞り込むようにアーク放電７へ吹付けるような構成をとることで、より低い圧力でアーク放電７を遮断することが可能となる。
【００７４】
さらに、トリガー電極３４が固定アーク電極３５ａと十分に開離し、消弧性ガス１がアーク放電７に吹付けられるまで、昇圧室４０および蓄圧室４２は閉塞部４５により塞がれている。つまり、閉塞部４５が、昇圧室４０と蓄圧室４２からなる密閉空間内にアーク放電７からの熱排ガス１４が流入することを制限するとともに、当該密閉空間内で昇圧中の消弧性ガス１が流出することを制限している。したがって、構造上避けることができない微小な隙間からのリーク分を除き、可動ピストン３８により加えられた圧縮エネルギーを、ほぼ完全に密閉空間内（昇圧室４０と蓄圧室４２）の消弧性ガス１の圧力エネルギーへと転化することができる。
【００７５】
これは、消弧性ガス１の圧縮途中から、すでに昇圧ガスの排出が始まっている従来のガス遮断器（図７の（ｂ）参照）に比べて、大きなメリットである。したがって、本実施形態では、従来のようにパッファシリンダ９と固定ピストン１１により外部から与えられた圧縮エネルギーを捨てることなく、可動ピストン３８による圧縮エネルギーの全てを、昇圧室４０および蓄圧室４２の圧力上昇に無駄なく利用することができ、この点からも駆動操作力の低減に有効である。
【００７６】
また、本実施形態では、アーク放電７から発生する熱排ガス１４は、その発生と同時に、遅滞なくアーク放電７から遠ざかる方向に流れ、前記密閉容器内の空間へと速やかに排出されるよう構成している。アーク放電７への低温吹付けガス１５ｂは、上流側である蓄圧室４２の圧力と、下流側である固定アーク電極３５ａ近傍の圧力との差により流れる。したがって、下流側の圧力が高ければ、いくら蓄圧室４２の圧力を高めても、十分な吹き付け力を得ることはできない。
【００７７】
そこで、本実施の形態では、アーク放電７の発生と同時に、熱排ガス１４を速やかに広い排気流路を通って密閉容器へと排出している。そのため、下流側すなわち固定アーク電極３５ａ近傍の圧力は、常に密閉容器の充填圧力とほぼ同等のレベルに維持される。この点からも、本実施の形態では、従来のガス遮断器に比べて電流遮断に必要な吹き付け圧力を低減することができ、駆動操作エネルギーを低減することができる。
【００７８】
また、アーク放電７から発生する熱排ガス１４の圧力は、図１に示す可動ピストン３８の左側の面に作用する。つまり、従来のガス遮断器とは異なり、本実施形態においてはピストンの右側の面、すなわち熱排ガス１４の圧力が作用する面の反対側の面にて、機械圧縮を行っている。そのため、熱排ガス１４の圧力は可動ピストン３８による圧縮力をサポートする力になりこそすれ、少なくとも可動ピストン３８の駆動操作力の反力として作用することは一切ない。以上の点からも、従来のガス遮断器と比べて、本実施形態は駆動操作エネルギーの低減化を図ることができる。
【００７９】
さらに進んで、例えば、熱排ガス貯留室４４からの熱排ガス１４の排気穴３３を小さめに設定すれば、熱排ガス貯留室４４の圧力は相対的に上昇する。アーク放電７からの熱排ガス１４の排気を妨げない程度に排気穴３３の大きさを適切に調整すれば、熱排ガス貯留室４４における熱排ガス１４の圧力を、むしろ駆動操作のサポート力として利用することが可能である。
【００８０】
（Ｅ）ガス流の安定化を図る
繰り返し述べたように、本実施形態では、消弧性ガス１の吹付け圧力上昇にアーク熱による自力昇圧作用を一切利用していない。したがって、遮断電流条件に関係なく、常に同等の吹付けガス圧力およびガス流量を安定して得ることができる。このため、遮断電流の大きさによる性能の不安定性は全く生じることがない。
【００８１】
ところで、絶縁ノズル内の消弧性ガス１の流れの様相が遮断性能に非常に大きく影響することが知られている。従来のガス遮断器における絶縁ノズル８は、可動部に組み込まれているため、電流遮断動作において駆動されており、絶縁ノズル８内の消弧性ガス１の流れは毎時のストローク位置、あるいは開極のスピードなどによって大きく変動する。このため、全ての電流条件にわたって、常に理想的な消弧性ガス１の流路形状とすることは不可能であった。
【００８２】
これに対して、本実施形態では、絶縁ノズル８１およびアーク電極３５ａ、３５ｂが全て固定されている。そのため、各部材の相対的な位置関係は一切変わることがなく、また、アーク熱による自力昇圧作用を一切利用していないので、アーク放電７へと吹付けられる昇圧ガスの圧力や流量についても、電流条件によらず、常に一定である。したがって、絶縁ノズル８１内の流路を最適に構成することが可能である。以上述べたように、本実施形態によれば、シンプルな構造により、吹付けガスの低温化、耐久性の向上とメンテナンスの低減化、電流遮断時間の短縮化、駆動操作エネルギーの低減化ならびにガス流の安定化を、全て実現することができる。
【００８３】
（２）第２の実施形態
（構成）
第２の実施形態は第１の実施形態と基本構造は同一である。第２の実施形態の特徴的な構成は、図４に示す通り、絶縁ノズル８１が二つに分割されており、固定アーク電極３５ｂ側にサブ絶縁ノズル５０が設けられている点にある。このサブ絶縁ノズル５０と絶縁ノズル８１との隙間を通って低温吹付けガス１５ｂが蓄圧空間４２からアーク放電７へと導かれるようになっている。このとき、サブ絶縁ノズル５０は、低温吹付けガス１５ｂがアーク放電７の中腹へと吹付けられるように構成されている。
【００８４】
（作用および効果）
第２の実施形態では、固定アーク電極３５ｂ側にサブ絶縁ノズル５０を設け、低温吹付けガス１５ｂをアーク放電７の中腹へと吹付けるようにしたので、アーク放電７の左側に流れ込む熱排ガス１４の持つ熱量と、アーク放電７の右側に流れ込む熱排ガス１４の持つ熱量とバランスを取ることができる。
【００８５】
したがって、低温吹付けガス１５ｂが固定アーク電極３５ｂ付近、すなわちアーク放電７のどちらか一方に偏って吹付けられることがない。このため、例えば熱排ガス１４の流れによる構成部材の損傷の程度や、高電圧部位と接地電位である密閉容器間の電気絶縁性の低下の程度などが、アーク放電７の片方側だけで顕著に悪くなるといった心配がない。
【００８６】
また、低温吹付けガス１５ｂがアーク放電７のどちらか一方に偏らないので、片側の熱排ガス１４の流れが限定的になるといった懸念もない。つまり、熱排ガス１４の流量を常に十分に確保することができる。そのため、熱排ガス貯留室４４の圧力を高めて可動ピストン３８の駆動力の補助に利用しようとする場合に、その効果を十分に引き出すことが可能である。
【００８７】
（３）第３の実施形態
（構成）
第３の実施形態は第１あるいは第２の実施形態と基本構造は同一であるが、図１、２、３、４には図示されていない、可動部の駆動装置に関するものであり、駆動装置として、図６に示すような出力減衰型の特性を有するものを採用する。この駆動装置では、駆動力が遮断過程で減少するように構成されている。
【００８８】
図５および図６に、圧縮反力（ア）、すなわち可動ピストン３８が昇圧室４０の圧力から受ける力を実線で、駆動装置の駆動力（イ）を点線で、可動部を加速させる力（実効加速力，（イ−ア））を一点鎖線で示す。横軸は駆動ストロークであり、完全投入位置が０ｐｕ、完全開極位置が１．０ｐｕである。ここで摩擦等の影響は無視するとした場合、実効加速力は「駆動力（イ）−圧縮反力（ア）」で描かれる。実効加速力は正の値が加速力、負の値が減速力を意味する。
【００８９】
ここで第１の実施形態で述べた通り、本実施形態のガス遮断器は、吹付けガスの圧力上昇を可動ピストン３８による断熱圧縮を主体として行うため、圧縮反力（（ア）、実線）のカーブは、断熱圧縮特性として知られる図５および図６に示すような単調増加特性となる。また、本実施形態のガス遮断器は、吹付けガスの圧力上昇にアークからの熱エネルギーを活用しないため、圧縮反力（実線）のカーブは遮断電流の大小や交流電流の位相などによらず、常に一定のカーブとなる。
【００９０】
図５は、駆動装置の駆動力（（イ）、点線）が駆動ストロークに対してフラットな特性の場合を示している。一方、図６は、駆動装置の駆動力（（イ）、点線）が駆動ストロークに対して減衰していく特性の場合を示している。図５では最も極端な例として、駆動力は全ストローク位置にわたり０．５ｐｕで一定としている。一方、図６では、駆動力が一例として０．８ｐｕから０．２ｐｕまで直線的に減衰するケースを取り上げている。
【００９１】
なお、駆動装置が遮断動作のために蓄勢している駆動エネルギーは、駆動力（（イ）、点線）をストロークで積分した面積として与えられる。図５の駆動力特性の場合、駆動エネルギーは、下記の式１から求めることができる。
０．５ｐｕ×全ストローク１ｐｕ＝０．５      ・・・（式１）
【００９２】
一方、図６の駆動力特性の場合、駆動エネルギーは、縦軸０ｐｕのラインと駆動力（イ）の点線とで囲まれた台形の面積となり、下記の式２から求めることができる。
（０．８ｐｕ＋０．２ｐｕ）÷２×全ストローク１ｐｕ＝０．５      ・・・（式２）
つまり、図５と図６は駆動力のストローク特性は異なるものの、駆動エネルギーとしては同一である。
【００９３】
（作用および効果）
一般的に駆動装置の大きさやコストは、駆動エネルギーに対して概ね単調増加の傾向を持つ。すなわち、図５と図６は駆動力の特性は異なるものの、駆動エネルギーとしては同一であるため、どちらも駆動装置の大きさやコストは、さほど大きな差はないといえる。
【００９４】
一方、駆動エネルギーは同じでも、ストロークの前半で大きな駆動力を出し、後半に向かって減衰してゆく図６の特性の駆動装置の方が、実効加速力（イ−ア）が図５より大きな値となっていることが分かる。圧縮反力の特性（ア）は図５と図６で同一で、かつ、駆動エネルギーも同一であるので、完全開極位置（ストローク１ｐｕ）での速度は同一となるが、ストローク途中の速度は両者の間で大きく異なる。つまり、開極前半における加速力が大きい図６の方が、可動部のトップスピードは速くなる。
【００９５】
これは、操作駆動エネルギーが同じ場合、図６に示すような出力減衰型の駆動特性をもった駆動装置の方が、図５の駆動特性の駆動装置と比べて、可動部の駆動速度を速くすることができることを示している。すなわち、ガス遮断器にとっては、より速く電極間のギャップが開くことを意味しており、電極間の速やかな電気絶縁性の回復の面で大きなメリットとなる。
【００９６】
また、可動部の駆動速度が速くなれば、アーク放電７がトリガー電極３４から固定アーク電極３５ｂにそれだけ早く転移し、なおかつ蓄圧室４２から低温吹付けガス１５ｂが強力にアーク放電７へ吹付けられるまでの時間が短くなる。したがって、耐久性が向上すると共に、遮断完了までに要する時間の短縮化を図ることができる。
【００９７】
以上述べた作用および効果が得られるのは、本実施形態のガス遮断器が、吹付けガスの圧力上昇を、可動ピストン３８による断熱圧縮を主体として行っており、そのために圧縮反力が初期は非常に小さく、後半に向かって急激に増加する特性であることに由来する。また、圧縮反力の特性が遮断電流の大小や交流電流位相などによらず、常に一定のカーブとなることも、当該作用効果を得るための必須条件である。いずれも、従来のガス遮断器の構造では達成できない特徴である。従来のガス遮断器では、固定ピストン１１に印加される圧縮反力はアーク発生熱の影響を大きく受けるため単調増加のカーブにはならず、また遮断電流の条件によりその様相が大きく異なるからである。
【００９８】
さて、駆動エネルギーが同一の条件で、駆動出力を図５のようなフラットな特性から、図６のような減衰型の特性とする具体的方策について説明する。これは、駆動エネルギー源として蓄勢したバネを採用すれば容易に実現できる。バネ機構の出力特性は、原理的には以下の式３のように与えられ、図６に示したような単調減少直線となる。
【００９９】
Ｆ＝ｋ・（Ｌ＋１−ｘ）      ・・・（式３）
ここで、Ｆ：駆動出力、ｋ：バネ定数、ｘ：ストローク（ｐｕ）、Ｌ：完全開極位置（ストロークｘ＝１ｐｕ）でのバネの圧縮長（ｐｕ）である。
【０１００】
特に、完全開極位置でバネが自由長に近くなるように構成すれば（Ｌ≒０ｐｕ）、同じ駆動エネルギーをえるためのバネ定数ｋの値は大きくなり、バネの放勢にともない駆動力がストロークに対して大きく減衰する特性となる。あるいはまた、油圧操作機構のようにストロークに対して比較的フラットな出力特性を持つ駆動装置を用いる場合は、適切なリンク構造を連結することで、操作駆動エネルギーを変えずに、出力特性を減衰型に変更することも可能である。
【０１０１】
出力特性を減衰型にする方策は上記以外にも種々考えうるが、重要なことは、本実施形態に係るガス遮断器においては、駆動力がストロークに対して減衰型である機構と組み合わせることで、同一の操作駆動エネルギーであっても、電極の開離速度を効果的に上げることができ、遮断器の速やかな絶縁回復、遮断完了までに要する時間の短縮化、耐久性の向上などの、特有のメリットが得られるということである。
【０１０２】
さらに、第１の実施形態で述べた構造、すなわち昇圧室４０の高いガス圧力を蓄圧室４２から切り離し、かつ昇圧室４０の圧力を放圧部４７により放圧することで、たとえ駆動力が開極後半に大きく低下したとしても、可動部が逆行するなどの不具合は生じることはない。なお、出力低下型の駆動力特性の一つの目安としては、投入位置（ストローク０ｐｕ）での駆動力に対して、完全遮断位置（ストローク１ｐｕ）での駆動力が、例えば概ね８０％以下とすることを望ましい。完全開極位置における出力低下率を８０％以下となるように設定すれば、上記の作用効果を実質的に得ることができる。
【０１０３】
（４）他の実施形態
上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。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同様に、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ものである。例えば、上記第２の実施形態では、固定アーク電極３５ｂ側にサブ絶縁ノズル５０を設けて、絶縁ノズル８を二つに分割した構造について説明したが、分割数は必ずしも二つである必要はなく、三つもしくはそれ以上の部位に分割することも可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１…消弧性ガス
２…対向アーク電極
３…対向通電電極
４…可動アーク電極
５…可動通電電極
６、３６…駆動ロッド
７…アーク放電
８、８１…絶縁ノズル
９…パッファシリンダ
１１…固定ピストン
１２…吸気穴
１３…吸気バルブ
１４…熱排ガス
１５ａ…高温吹付けガス
１５ｂ…低温吹付けガス
１６…パッファ室
１７…スライドコンタクト
１８ａ、１８ｂ…端子
１９、３１…リンク
２０、３２…リブ
２１…支持部
２２…フランジ部
３３…排気穴
３４…トリガー電極
３５ａ、３５ｂ…固定アーク電極
３６…駆動ロッド
３７…ノズルスロート
３８…可動ピストン
３９…連通穴
４０…昇圧室
４１…昇圧室シリンダ
４２…蓄圧室
４３…蓄圧室シリンダ
４４…熱排ガス貯留室
４５…閉塞部
４６…シール部材
４７…放圧部
４８…放出圧縮ガス
４９…放熱穴
５０…サブ絶縁ノズル 
【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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【図７】
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