(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスが充填された容器内に対向配置された固定接触子部と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有し、
前記可動接触子部は後部に排気孔および当該排気孔の直後にガス流閉止部を有する中空の操作ロッドと、
前記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、後端部に大外径部を設けるとともに、中間部に小内径部を設けた可動シリンダと、
前記可動シリンダの前方に取り付けられる中空の可動アーク接触子と、
前記可動アーク接触子を包囲する絶縁性ノズルと、
前記操作ロッドおよび前記可動シリンダの間に挿入されるように配置され、かつ固定されるピストン部と、
前記可動シリンダを包囲するように固定される集電シリンダとを備え、
前記集電シリンダは、その内径部の軸方向中間部に、外径に突き抜けない複数の溝を設け、かつこの溝より前方の部分に内径から外径に貫通する複数の連通孔を設け、
前記可動シリンダ、前記集電シリンダ、前記操作ロッドおよび前記ピストン部で形成した内部空間を前記可動シリンダに設けた前記小内径部によって前方の熱昇圧室空間と後方の圧縮室空間に区分すると共に両空間を前記小内径部に設けた逆止弁等を介して連通可能とし、
開極動作時に、前記操作ロッドと前記可動シリンダを一体的に移動させることにより、前記圧縮室空間を前記可動シリンダ及び前記ピストン部の相互作用により圧縮昇圧すると共に、
前記熱昇圧室空間を電流遮断時のアークからの高温ガスにより加熱昇圧する一方、
開極動作の進行途中に前記圧縮室空間は前記集電シリンダに設けた前記連通孔および前記溝により前記消弧性ガス充填雰囲気中に連通することにより圧力が低下し、
開極動作の最終段階では前記圧縮室空間は前記集電シリンダに設けた前記溝が前記可動シリンダに設けた大外径部によって閉塞されることにより前記消弧性ガス充填雰囲気中との連通は閉じられ再度圧力が上昇するように構成された
ことを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記集電シリンダは、内径部に軸方向中間部に外径に突き抜けない複数の溝を設ける代わりに、軸方向中間部に外径に突き抜けない複数の溝を設け、かつこの溝より前方の部分に内径から外径に貫通する複数の切り欠き溝を設けた中合シリンダを内部に嵌め込んで一体化したことを特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
【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り、特に、開極時の機械的圧縮とアークの熱エネルギによる昇圧作用を併用してアークを消滅させ、電流を遮断するように構成された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。パッファ形ガス遮断器は、可動接触子と直結した可動シリンダによってＳＦ6 ガスなどの消弧性ガスを圧縮して高圧のガス流を発生させ、アークに吹き付けてアークを消滅させて電流を遮断しているので、可動シリンダ内の圧力上昇によって遮断性能が決まってくる。従って、高い圧力上昇を得れば高い遮断性能が得られるが、圧力上昇が機械的駆動力の反力として働くため、高い遮断性能を得るためには大きな駆動エネルギが必要となる。
【０００３】
そのため、小さい駆動エネルギで高い圧力上昇を得、高い遮断性能のガス遮断器を得るための開発が種々試みられている。その一つとして、圧縮室の前方にアークからの高温ガスの流入によって昇圧する熱昇圧室空間を設け、この熱昇圧室空間と圧縮室空間を仕切る壁に、熱昇圧室空間から圧縮室空間へのガス流入を阻止する逆止弁を設けて両室空間を連通し、大電流遮断時に熱昇圧室空間から圧縮室空間への高温ガスの流入を防ぎ、圧縮室空間の圧力上昇を低い値に保って駆動エネルギを低下せしめる方式が開発されている（特公昭５７−５４８８６号公報及び米国特許第４１３９７５２号明細書参照）。
【０００４】
更に、その改良としてより一層効果的に低駆動エネルギ化を達成する方式として、図１０に示すガス遮断器が開発されている（特公平７−１０９７４４号公報参照）。
【０００５】
以下、図１０を参照して従来のガス遮断器を説明する。なお、この図では中心線の下部半断面が閉極状態を示し、上部半断面が遮断動作完了状態を示す。
図において、図示しない消弧性ガスが充填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、以下説明の簡略化のため、可動接触子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する。
【０００６】
固定接触子１０は、固定アーク接触子１とその周囲に配置された固定通電接触子２から構成されている。一方、可動接触子部２０は、前端部にフランジ部３ａを有する中空の操作ロッド３と、その操作ロッド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４と、その可動シリンダ４に固定され、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と、可動アーク接触子５を包囲する絶縁性のノズル７と、可動シリンダ４内後部に挿入された固定ピストン部８から構成されている。
【０００７】
また、可動シリンダ４内は中間仕切板４ａにより、前方の熱昇圧室空間Ｓ1 及び後方の圧縮室空間Ｓ2 に分けられている。中間仕切板４ａには、熱昇圧室空間Ｓ1 から圧縮室空間Ｓ2 へのガス流出を阻止し、その逆向きのガス流を可能とする逆止弁１６が設けられている。可動アーク接触子５とノズル７の間には、熱昇圧室空間Ｓ1 からのガスを固定アーク接触子１の側に導くためのガス流路が形成されている。また、可動接触子部２０において、操作ロッド３は、図示し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、操作ロッド３の後部位置には、その中空部とガス充填雰囲気中を連通する複数の排気孔３ｂが設けられている。
【０００８】
また、ピストン８ａは円板状に形成されており、その内周面は操作ロッド３の外周面を摺動すると共に、その外周面を可動シリンダ４が圧縮室空間Ｓ2 を形成する部分の内周面を摺動するように構成されている。この場合、ピストン８ａ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支持管部８ｂを有し、この支持管部８ｂによって図示しない支持絶縁部材を介して図示しない容器内に固定されている。このように固定されたピストン８ａに対し、操作ロッド３と可動シリンダ４が一体的に移動することにより、可動シリンダ４とピストン８ａが相対移動し、それによって可動シリンダ４の内部に形成される圧縮室空間Ｓ2 が圧縮される。また、支持管部８ｂの後部には、その中空部とガス充填雰囲気中を連通する複数個の排気孔８ｃが設けられている。
【０００９】
さらに、ピストン８ａには、大電流を遮断する開極動作時に圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇が所定の値を超えたときに圧縮室空間Ｓ2 のガスをガス充気雰囲気中に放出してその圧力上昇を制限する放圧弁１８及び閉極動作時にガス充気雰囲気中から圧縮室空間Ｓ2 へのガス流入を可能として圧縮室空間Ｓ2 の減圧を防止する逆止弁１７が取り付けられている。
【００１０】
また、操作ロッド３の外周面の二つの位置に軸方向に伸びる複数個の溝３ｄ及び３ｅが加工されている。この溝３ｄは、閉極状態においては図１０の下半断面に示すように、全長が圧縮室空間Ｓ2 内にあり、開極動作終了時においては図１０の上半断面に示すように、圧縮室空間Ｓ2 をガス充気雰囲気中に連通するように構成されている。また、溝３ｅは閉極状態において、圧縮室空間Ｓ2 とガス充気雰囲気中を連通するように構成されている。溝３ｄの作用は、開極動作の最終段階での圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇の低下を確実ならしめ、低駆動エネルギ化の達成に寄与することにある。溝３ｅの作用は、閉極動作時の終了段階で圧縮室空間Ｓ2 へのガスの流入を確実ならしめることにある。
【００１１】
次に、上記した図１０の従来のガス遮断器の開極動作により電流を遮断する動作を以下に説明する。
開極動作中、操作ロッド３は矢印Ｄの方向に移動しており、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４、可動アーク接触子５、可動通電接触子６及びノズル７が、矢印Ｄの方向に一体的に移動している。従って、可動シリンダ４における中間仕切板４ａより後方部分とピストン８ａによって形成される圧縮室空間Ｓ2 の容積が縮小し、圧縮室空間Ｓ2 内の圧力が上昇する。逆止弁１６は開極動作の初期、可動部の加速度により急速に開の状態となり、その後圧縮室空間Ｓ2 の圧力の上昇により逆止弁１６の開状態は保たれ、圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室Ｓ1 へガスが流れる。それによって熱昇圧室Ｓ1 内の圧力が僅かに高められ、ノズル７と可動アーク接触子５の間の流路を通ってガス流が固定アーク接触子１の方向に流れる。
【００１２】
一方、このような開極動作によって、まず固定通電接触子２と可動通電接触子６が開離し、遅れて固定アーク接触子１と可動アーク接触子５が開離する。従って、両アーク接触子１と５の間にアークが発生する。遮断電流が１ｋＡ程度、あるいはそれ以下の小さい時、その影響による熱昇圧空間Ｓ1 の圧力上昇は低いので、上記した圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室Ｓ1 へガスが流れる状態が維持され、アークにガスが吹き付けられ遮断に至ることとなる。
【００１３】
これに対して、数１０ｋＡに及ぶ大電流を遮断するときには、アークからの高温ガスがノズル７と可動アーク接触子５の間の流路を逆流して熱昇圧室空間Ｓ1 に流入し、この熱昇圧室空間Ｓ1 内のガスを加熱して高い値にまで昇圧する。電流零点でこの高い圧力によるガス流がノズル７から固定アーク接触子１に向かって流れ、アークを冷却し電流零点で消滅させる。
【００１４】
このように熱昇圧室空間Ｓ1 の圧力が高められた状態では逆止弁１６は閉となり、熱昇圧室空間Ｓ1 から圧縮室空間Ｓ2 へのガス流出は阻止される。従って、高温ガスの流入による圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇は防止される。
【００１５】
しかしながら、圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室空間Ｓ1 へのガス流出も無くなるので、圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇は無負荷開極動作時や小電流遮断の開極動作時に比べて格段に高くなるように働く。しかし、この時、放圧弁１８が動作して圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇を所定の低い値に保つ。更に、開極動作の最終段階では、図１０の上半断面から分るように、溝３ｄにより圧縮室空間Ｓ2 はガス充気雰囲気中に連通して、圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇値の低下は確実となる。このようにして、大電流遮断と低駆動エネルギ化が達成される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来のガス遮断器においては、図１１に示すように、短絡事故の大電流を遮断する時、電流波高値付近を過ぎて電流値が小さくなると、圧力上昇値が急激に低下し、圧力上昇波高値に比べ電流零点の圧力上昇値が著しく低下する特性がある。このような特性は論文ＣＩＧＲＥ−１３−１１０−１９９４−Ｐ６−Ｆｉｇ１１にも示されている。この圧力上昇の顕著な低下は、電流値が減少すると、熱昇圧室空間Ｓ1 へのアークからの高温ガスの流入が無くなること、及びアーク付近の高温ガス体積が急激に縮小することによって引き起され、圧縮作用の無い熱昇圧室空間Ｓ1 の現象として必然性がある。
【００１７】
ところで、高い遮断性能を得るには電流零点で高い圧力上昇を得ることが必要である。従って電流零点における圧力低下はアーク時間が長くなるほど著しく、遮断性能の確保を困難にしている。圧力上昇の波高値をより高くすれば、遮断性能を確保できるが、このような方法は駆動力に対する反力を大きくし効率が良くないことは明らかである。
【００１８】
また、大電流遮断時の熱昇圧室空間Ｓ1 の圧力上昇は、圧縮や圧縮室空間Ｓ2 からのガス流入による密度増加によらず、アークからの高温ガスによる温度上昇によって得られているため、電流遮断後温度上昇が持続している状態でノズル７からガスが流出し、圧力がガス充填雰囲気とほぼ同じ値まで低下したとき、熱昇圧室空間Ｓ1 のガス密度は初期の値（ガス充填雰囲気中のガス密度と同じ）より著しく低下している。
【００１９】
系統での事故後の安定な送電を維持するため、ガス遮断器には、規格において、遮断後直ちに再閉極して再び直ちに遮断を行う、高速再閉極遮断の責務が要求されている。一度遮断した後、熱昇圧室空間Ｓ1 のガス密度が著しく低下していると、直ちに再遮断を行うとき十分な圧力上昇値を得ることが困難になる上、圧力が上昇しても低い密度のガスをアークに吹き付けることになり、遮断性能が低下する。高速再閉極遮断性能の低下は大きな問題であり、対応策として圧縮室空間Ｓ2 のガス圧縮断面積の増加や駆動エネルギの増大を必要とする。更に、ガス遮断器ではその減速装置への負担が大きくなり、減速装置が大形化するという問題がある。
【００２０】
一般に、ガス遮断器では、開極動作終了の直前に可動部の速度を減じて低衝撃の停止を行うように、油圧などによる減速装置が使用されている。可動シリンダでガスを圧縮するパッファ形ガス遮断器における過度な圧力上昇は、駆動エネルギを増大させるので有用でないと述べたが、開極動作終了直前における圧縮室の圧力上昇に限れば、それが減速のために有用であり、減速装置への負担を軽くするという効果をもっている。図１０に示すようなガス遮断器の構成では、圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇は放圧弁で制限された上、終盤には溝３ｄにより、さらに低下されて開極動作終了時には圧力上昇はほぼ零となる。従って、圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇による可動部の減速効果は期待できず、取り付ける減速装置で全て担うこととなり、減速装置を大きくすることが必要となる。
【００２１】
上述したように、遮断性能低下及び付帯装置の大形化を解決するためには、駆動装置を含む遮断器全体の大きさを大きくして性能を向上させることが必要となるが、それはガス遮断器の製造及びその運用時の経済性の低下を招き、好ましくない。
【００２２】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、電流遮断時に遮断性能に影響する熱昇圧室空間では高い圧力上昇を得る一方、圧縮室空間の圧力上昇を必要最小限まで低下し、かつ、開極動作終了の直前に効果的に減速することを可能とし、高遮断性能で小形低駆動エネルギの経済性の高いガス遮断器を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明のガス遮断器は、消弧性ガスが充填された容器内に対向配置された固定接触子部と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有し、
前記可動接触子部は後部に排気孔および当該排気孔の直後にガス流閉止部を有する中空の操作ロッドと、
前記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、後端部に大外径部を設けるとともに、中間部に小内径部を設けた可動シリンダと、
前記可動シリンダの前方に取り付けられる中空の可動アーク接触子と、
前記可動アーク接触子を包囲する絶縁性ノズルと、
前記操作ロッドおよび前記可動シリンダの間に挿入されるように配置され、かつ固定されるピストン部と、
前記可動シリンダを包囲するように固定される集電シリンダとを備え、
前記集電シリンダは、その内径部の軸方向中間部に、外径に突き抜けない複数の溝を設け、かつこの溝より前方の部分に内径から外径に貫通する複数の連通孔を設け、
前記可動シリンダ、前記集電シリンダ、前記操作ロッドおよび前記ピストン部で形成した内部空間を前記可動シリンダに設けた前記小内径部によって前方の熱昇圧室空間と後方の圧縮室空間に区分すると共に両空間を前記小内径部に設けた逆止弁等を介して連通可能とし、
開極動作時に、前記操作ロッドと前記可動シリンダを一体的に移動させることにより、前記圧縮室空間を前記可動シリンダ及び前記ピストン部の相互作用により圧縮昇圧すると共に、
前記熱昇圧室空間を電流遮断時のアークからの高温ガスにより加熱昇圧する一方、
開極動作の進行途中に前記圧縮室空間は前記集電シリンダに設けた前記連通孔および前記溝により前記消弧性ガス充填雰囲気中に連通することにより圧力が低下し、
開極動作の最終段階では前記圧縮室空間は前記集電シリンダに設けた前記溝が前記可動シリンダに設けた大外径部によって閉塞されることにより前記消弧性ガス充填雰囲気中との連通は閉じられ再度圧力が上昇するように構成された
ことを特徴とする。
【００２４】
この請求項１によれば、開極動作の初期には、可動シリンダとピストンの相対移動により、可動シリンダの後端小内径部の前方部とピストン等で形成される熱昇圧室空間のガスは、小径で小断面積であるピストンによって圧縮され僅かに圧力上昇する。このとき可動シリンダの後端小内径部と中合シリンダの内径部で形成される圧縮室空間のガスは、可動シリンダの後端大外径部の外形から後端小内径部の内径までの断面積により圧縮される。開極動作の初期、圧縮室空間の圧力上昇が熱昇圧室空間の圧力上昇に比べて高くなるように設定される。このとき可動シリンダの後端小内径部に設けられた逆止弁は可動部の加速度により開の状態となっているため、圧縮室空間から熱昇圧室空間にガスが流入し、熱昇圧室空間の初期密度と圧力が高められる。開極動作が進行し、固定アーク接触子と可動アーク接触子が開離し、その間に大電流によるアークが発生すると、それによって生ずる高温ガスが熱昇圧室空間に流入し始め、熱昇圧室空間の温度が上昇して圧力が急激に上昇し、圧縮室空間の圧力により高い圧力となる。そのような状態になると、可動シリンダの後端小内径部にある逆止弁は閉じられる。一方、圧縮室空間では、熱昇圧室空間へのガス流出が阻止されたことにより、圧力がより高く上昇しようとする。しかし、その付近で集電シリンダ内の中合シリンダの軸方向中間部に設けられた溝が圧縮室空間とガス充気雰囲気中を連通する。従って、圧縮室空間のガス圧力は急激に低下し、圧力上昇は低い値に保たれる。その作用により、駆動力に対する反力が低いレベルに保たれ、駆動エネルギの低下が達成される。
【００２５】
また、熱昇圧室空間がピストンの小さい断面積で圧縮され続けるので、この圧力上昇値の低下は抑制され、電流零点での圧力上昇値は圧力上昇波高値に近い高い値に保たれ、高い遮断性能が持続して得られる。更に開極動作が進行して、開極動作終了位置に近付くと、溝の長さの設定により、圧縮室空間とガス充気雰囲気中の連通が閉じられ、圧縮室空間の圧力が再び急激に上昇し、熱昇圧室空間の圧力より高くなる。そのため、可動シリンダの後端小内径部に設けられた逆止弁が開き、圧縮室空間から熱昇圧室空間にガスが流入する。この作用により、遮断後の熱昇圧室空間の密度低下が上昇し、高速再閉極遮断性能の低下が防止される。また、この圧力上昇により、可動部が減速されるので、装着される減速装置の小形化が可能となる。また、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、開極動作の前期、熱昇圧室空間に流入し、その温度を上昇させる。従って、熱昇圧室空間内の圧力は効率的に高められる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態（請求項１対応）であるガス遮断器の断面図であり、図２（Ａ）〜（Ｃ）は図１のガス遮断器の開極動作の初期、中期、後期を段階的に示す断面図、図３は開極動作完了状態を示す断面図である。なお、可動接触子部の方向に関しては、請求項１に記載した定義に従い、固定接触子側の方向を前方、その反対側を後方とする。
【００３１】
図に示すように、消弧性ガスが充填された図示しない容器内には、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。固定接触子部１０は、固定アーク接触子１とその周囲に配置された固定通電接触子２から構成されている。一方、可動接触子部２０は、前端部にフランジ部３ａを有するとともに、このフランジ部３ａの後部位置に排気孔３ｂおよびこの排気孔３ｂの直後にガス流閉止部材３ｃを有する中空の操作ロッド３と、操作ロッド３のフランジ部３ａに先端部が連結され、後端部に後端大外径部４ｃを有し、さらにこの後端大外径部４ｃと前記先端部との間に仕切部としての後端小内径部４ｂを有する可動シリンダ４と、可動シリンダ４を包囲し先端部の小内径部４ａに集電接触子１１が装着され、その部分で可動シリンダ４の外径部と摺動接触し支持部材１２に取り付けられる集電シリンダ９と、集電シリンダ９の内部に嵌め込まれる中合シリンダ１３を有している。その中合シリンダ１３には、軸方向中間部に内径部から外径部に貫通する複数の溝１３ａと、その軸方向の先端部に内径部から外径部に貫通する切り欠き溝または連通孔１３ｂが設けられ、集電シリンダ９の先端の小内径部の直後の位置に連通孔９ａが設けられている。更に、集電シリンダ４の内部には、後方に支持管部８ｂを有するピストン８ａを有している。
【００３２】
また、操作ロッド３のフランジ部３ａの前方には、フランジ部３ａに連結された中空で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と、可動アーク接触子５を包囲する絶縁性のノズル７を有している。
【００３３】
可動接触子部２０において、ピストン８ａの内径は操作ロッド３の外径ｄr とほぼ同じ（僅かに小さく）にされ、ピストン８ａの外径ｄspは可動シリンダ４の後端小内径部４ａの内径とほぼ同じ（僅かに小さく）にされ、閉極状態においてピストン８は可動シリンダ４の後端小内径部４ａの内径部に挿入され、開極動作時に、後端小内径部４ａを操作ロッド３の外径部が摺動すると共に、可動シリンダ４の後端小内径部４ａの内径部がピストン８ａ及びその支持管部８ｂの外径部を摺動するように構成されている。
【００３４】
また、可動シリンダ４の後端大外径部４ｃの外径は、中合シリンダ１３の内径ｄccとほぼ同じ（僅かに小さく）にされ、可動シリンダ４の後端大外径部４ｃが中合シリンダ１３の内径部に挿入され、開閉動作時に可動シリンダ４の大外径部４ｃが中合シリンダ１３の内径部を摺動するように構成されている。
【００３５】
上記したような構成により、操作ロッド３のフランジ部３ａと、可動シリンダ４の後端小内径部４ａより前方に、可動シリンダ４と、可動シリンダ４の後端小内径部４ａと、ピストン８ａと、操作ロッド３の外径部とにより包囲された熱昇圧室空間Ｓ1 が形成され、可動シリンダ４の後端小内径部４ａの後方に、中合シリンダ１３と、可動シリンダ４の後端小内径部４ａ及び後端大外径部４ｃと、ピストン８ａと、ピストンの支持管部８ｂと、支持台１２とにより包囲された圧縮室空間Ｓ2 が形成される。
【００３６】
また、可動シリンダ４の後端小内径部４ａには、圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室空間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１６が設けられ、支持部材１２には、ガス充填雰囲気中から圧縮室空間Ｓ2 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１７が設けられている。また、圧縮室空間Ｓ2 を構成する中合シリンダ１３の軸方向の中間部には、その内径部と外径部を貫通する複数個の溝１３ａが設けられ、中合シリンダ１３の先端部には、その内径部と外径部を貫通する複数の切り欠き溝１３ｂまたは連通孔が設けられている。ここで、遮断器の開極動作中、固定アーク接触子と可動アーク接触子が開離した後の短い時間に（図の可動部の移動距離がＸ1 になる位置において）、中合シリンダ１３の切り欠き溝１３ｂと集電シリンダの連通孔９ａを介して、圧縮室空間Ｓ2 がガス充填雰囲気中に連通し、更に、開極動作終了に近付いた位置（移動距離がＸ2 になる位置）で，その連通を閉じるように溝１３ａの設置位置と長さが調整されている。
【００３７】
更に、操作ロッド３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、排気孔となる切り欠き溝３ｂは、図１０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はピストン８ａより前方に配置されており、図２（Ａ）に示す開極動作の初期においては、可動アーク接触子５の中空部及び操作ロッド３の中空部と熱昇圧室空間Ｓ1 とを連通させるように構成されている。更に、この操作ロッド３の排気孔３ｂは、図２（Ｃ）に示す開極動作の後期においては、可動アーク接触子５の中空部及び操作ロッド３の中空部を、ピストン８ａの支持管部８ｂの中空部と支持台１２の排気孔１２ａを介してガス充填雰囲気中に連通している。
【００３８】
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。
【００３９】
次に、第１の実施の形態の作用を図１乃至図４を用いて説明する。
まず、図１の閉極状態において、電流は固定接触子部１０の固定通電接触子２から可動通電接触子部２０の可動通電接触子６に流れ、更に集電接触子１１を介して集電シリンダ９に流れている。このような閉極状態で、図示しない駆動装置からの駆動力が矢印Ｄ方向に働き、操作ロッド３が矢印方向に移動すると、操作ロッド３を含む可動部、すなわち操作ロッド３とそれに連結された可動シリンダ４と、可動アーク接触子５と、可動通電接触子６及びノズル７が矢印Ｄ方向に一体的に移動する。
【００４０】
この開極動作により圧縮室空間Ｓ2 のガスは圧縮断面積π（ｄcc2 −ｄsp2 ）／４で圧縮され、熱昇圧室空間Ｓ1 のガスは圧縮断面積π（ｄsp2 −ｄr 2 ）／４で圧縮される。開極動作の時、最初に固定通電接触子２と可動通電接触子６が開離し、遅れて固定アーク接触子１と可動アーク接触子５が開離し、固定アーク接触子１と可動アーク接触子５の間にアークが発生する。
【００４１】
図２（Ａ）は、固定アーク接触子２と可動アーク接触子５が開離する瞬間を示す。開極動作が始まって、図２（Ａ）の状態になるまで、可動部に大きな加速度が働いているので、逆止弁１６は開となっている。また、圧縮室空間Ｓ2 の圧縮断面積π（ｄcc2 −ｄsp2 ）／４は熱昇圧室空間Ｓ1 の圧縮断面積π（ｄsp2 −ｄr 2 ）／４より大きく、かつ熱昇圧室空間Ｓ1 における“初期容積／ピストン８ａの全移動距離により減少する容積”を圧縮室空間Ｓ2 における“初期容積／可動シリンダの後端部４ａ及び４ｃの全移動距離により減少する容積”より大きく設定しておけば、図２（Ａ）の矢印２４に示すように、開極動作の初期、圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室空間Ｓ1 にガスが流れ、熱昇圧室空間Ｓ1 の初期ガス密度が増加する。
【００４２】
開極動作が進行して、図２（Ｂ）のように固定アーク接触子１と可動アーク接触子５の距離が大きくなり、電流瞬時値も大きいとアーク２１は大きなエネルギを持ち、多量の高温ガスを発生する。図２（Ｂ）に示すようにノズル７が開口していなければ、アークからの高温ガス流は、２２ａとなってノズル７の外部に吹き出す一方、ノズル７の内側と可動アーク接触子５の外側との間の流路を通る高温ガス流２２ｃ及び可動アーク接触子５と操作ロッド３の中空部を通る高温ガス流２２ｂとなって熱昇圧室空間Ｓ1 に流入し、その温度を高め圧力を上昇させる。熱昇圧室空間Ｓ1 の圧力上昇は、ピストン８ａによる圧縮と相俟って短い時間に圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇より高くなる。このとき圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇による反力で可動部の加速度は小さくなっている。従って、図２（Ｂ）に示すように、逆止弁１６は熱昇圧室空間Ｓ1 と圧縮室空間Ｓ2 内の圧力差により容易に閉となって、圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室空間Ｓ1 へのガス流出を阻止する。図２（Ｂ）に示す状態より開極動作が進行して操作ロッド３の排気孔３ｂがピストン８ａの後部に出た状態になっても電流値が大きければ、高温ガス流２２ｃの熱昇圧室空間Ｓ1 への流入は持続し、熱昇圧室空間Ｓ1 の温度は高められ、高い圧力上昇値が持続される。
【００４３】
一方、アーク２１により圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇が急激に大きくなるのに合わせて、図２（Ｂ）に示すように、可動シリンダの後端大内径部４ｃが中合シリンダ１３の中間部に設けられた溝１３ａの前方の端部に達し（可動部の移動距離がＸ1 となり）、圧縮室空間Ｓ2 が、中合シリンダ１３の内径と可動シリンダ４の外径との間隙及び中合シリンダ１３の前端の切り欠き溝１３ｂと集電シリンダ９の連通孔９ａを通じてガス充填雰囲気中に連通する。そのため圧縮室空間Ｓ2 のガスは矢印２５となってガス充填雰囲気中に放出され、圧縮室空間Ｓ2 の圧力が低下する。従って、駆動力に対する反力が低下し、小さなエネルギで開極動作の進行が可能になる。
【００４４】
更に、開極動作が進行し、開極動作終了の直前に達した状態を図２（Ｃ）に示す。この状態ではノズル７は十分に開口しており、また操作ロッド３の排気孔３ｂがピストン８ａの後部に開口しているので、電流値が小さくなれば、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、ガス流は熱昇圧室空間Ｓ1 から２３となって流れ出し、さらにガス流２３ａとなってノズル７から噴出すると共に、ガス流２３ｂとなって可動アーク接触子５の中空部と操作ロッド３の中空部を通ってガス充填雰囲気中に吹き出す。従って、アーク２１は２方向のガス流によって強力に冷却されて電流零点で消滅され、電流が遮断される。なお、図２（Ｃ）の状態は遮断可能な典型的状態を示した図であり、この状態の前からノズル７は十分に開口し、排気孔３ｂもピストン８ａの後部に開口する。従って、その時点で遮断が可能となる。
【００４５】
このような遮断可能な状態になる以前に、熱昇圧室空間Ｓ1 の圧力上昇は、前述したように、主因であるアーク２１からの高温ガスの流入による温度上昇に加え、開極動作初期の密度上昇とピストン８ａによる圧縮作用により、十分に高められている。また、第１の実施の形態では、図１０の従来のガス遮断器と異なり、熱昇圧室空間Ｓ1 がピストン８ａにより圧縮されている効果により、電流波高値付近で最大に達した圧力上昇値（圧力上昇波高値）から電流零点までの圧力上昇値の低下の度合いが小さい。このような作用で電流零点で高い圧力上昇が得られることにより、高い遮断性能が得られる。
【００４６】
また、図２（Ｃ）に示す開極動作終了の直前の状態では、可動シリンダ４の後端大外径部４ｃが中合シリンダ１３の軸方向中間部の溝１３ａの後端部を超え（可動部の移動距離が図１に示すＸ2 以上となり）るため、溝１３ａは後端大外径部４ｃによって閉塞される。この結果、圧縮室空間Ｓ2 とガス充填雰囲気中との連通が閉じられる。従って、その後圧縮室空間Ｓ2 の圧力は再び上昇する。
【００４７】
更に開極動作が進行し、開極動作の終了位置に達した状態を図３に示す。このとき熱昇圧室空間Ｓ1 における操作ロッドのフランジ部３ａとピストン８ａとの距離はＬCE1 であり、圧縮室空間Ｓ2 における可動シリンダの後端小径部４ａとの距離はＬCE2 である。両距離は衝突を防ぐ機械的な余裕を確保する最小値以上に設定されている。
【００４８】
図２（Ｃ）の状態で電流が遮断された以後、熱昇圧室空間Ｓ1 のガスはノズル７から流出し続ける。従って、その圧力はガス充填雰囲気中の圧力に近付き、その密度が低下するが、再び圧縮され始めた圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇値が熱昇圧室空間Ｓ1 の圧力上昇値より高くなったとき、図３に示すように、逆止弁１６が開いて、圧縮室空間Ｓ2 のガスが熱昇圧室空間Ｓ1 に流入する。従って、熱昇圧室空間Ｓ1 の密度が高められる。この作用により、最初の遮断後直ちに閉極して、更に直ちに遮断を行う高速再閉極遮断の性能を高めることができる。また、開極動作終了直前の圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇は、可動部の減速に有効である。
【００４９】
このように第１の実施の形態において、開極動作時の可動部の移動位置（ストローク）と熱昇圧室圧力空間Ｓ1 の圧力上昇及び圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇を計算した結果を図４に示す。
【００５０】
図４に示すように、２つのアーク接触子が開離する直後まで、圧縮室空間Ｓ2の圧力上昇が熱昇圧室圧力空間Ｓ1 の圧力上昇より高く、圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室圧力空間Ｓ1 にガスが供給され、アークの発生後、熱昇圧室圧力空間Ｓ1の圧力が急激に上昇し、圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇は溝１３ｂによるＳ2 とガス充填雰囲気中の連通により低い値まで低下している。また、アーク時間は長く約２０ｍｓであるが、熱昇圧室圧力空間Ｓ1 における電流零点の圧力上昇値は圧力上昇波高値に近い値に保たれている。また、開極動作終了直前に圧縮室空間Ｓ2 の圧力が急激に上昇し、熱昇圧室圧力空間Ｓ1 にガスを供給する状況も明確に現れている。
【００５１】
また、図３に示した開極動作終了の状態後に閉極動作が開始され、圧縮室空間Ｓ2 の圧力が低下しようとすると逆止弁１７が開き、圧縮室空間Ｓ2 にガス充填雰囲気中よりガスが吸入されて圧縮室空間Ｓ2 の圧力低下が防止される。また、熱昇圧室圧力空間Ｓ1 の圧力が低下しようとすると逆止弁１６が開き、熱昇圧室空間Ｓ1 に圧縮室空間Ｓ2 からガスが吸入され、熱昇圧室空間Ｓ1 の圧力低下が防止される。
【００５２】
以上述べたように、第１の実施の形態においては、アークの熱エネルギによる昇圧効果に、開極動作初期の密度増加の効果と小径ピストン部による圧縮効果を加えることにより、熱昇圧室空間Ｓ2 において高い圧力上昇を得ることができる。特に小径であるピストンによる圧縮作用の追加により、電流零点における圧力上昇の低下を抑制できることは有効であり、これにより高い遮断性能を得ることができる。
【００５３】
また、図２（Ｂ）に示した位置以後開極動作終了の直前まで、圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇を低い値に保つことができ、駆動力に対する反力を低減できる。従って、熱昇圧室空間Ｓ1 の高い圧力上昇による高い遮断性能を得ながら駆動エネルギを低減できる。
【００５４】
図５は本発明の第２の実施の形態であるガス遮断器の要部の断面図である。
図に示すように、第２の実施の形態においては、可動シリンダ４の後端小内径部４ａを後退させるか、または後端大外径部４ｃを前進させ（それに伴って集電シリンダ９の先端の小内径部も前進する）、後端小内径部４ａの後端面と後端大外径部４ｃの後端面を同一面にしている。従って、ピストン８ａの前端面は可動シリンダ４の後端小内径部４ａの前端面とほぼ同一位置となる。この場合、可動シリンダ４の後端大外径部４ｃを前進させた構成であり、可動シリンダ４の外径部が集電シリンダ９の先端小内径部を摺動させる長さを確保するため、可動シリンダ４が操作ロッドのフランジ部３ａを覆う構成とされている。この可動シリンダ４の後端小内径部４ａ及び後端大外径部４ｃの周辺の部分以外は、第１の実施の形態と同じ構成であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態の作用について説明する。
熱昇圧室空間Ｓ1 は、π（ｄsp2 −ｄr 2 ）／４の断面積で圧縮され、圧縮室空間Ｓ2 は、π（ｄcc2 −ｄsp2 ）／４の断面積で圧縮される。この遮断動作におけるアーク接触子の開離とアークの発生から遮断までの、遮断動作の終了に至る熱昇圧室空間Ｓ1 と圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇の経過、逆止弁１６の動作、閉極動作時における逆止弁１６，１７の動作は、図２に示す第１の実施の形態と同じであり、第１の実施の形態と同様、図４に示す圧力上昇の特性が得られる。すなわち、第１の実施の形態と同様、熱昇圧室空間Ｓ1 において、アークエネルギによる昇圧効果に、開極動作初期の密度増加の効果とピストン部による圧縮効果が加えられることにより高い圧力上昇を得ることができ、かつ電流零点における圧力上昇の低下を抑制できる。従って、高い遮断性能を得ることができる。
【００５６】
また、溝１３ａにより開極動作終了の直前まで、圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇を低い値に保って駆動力に対する反力を低減できるので、熱昇圧室空間Ｓ1 の高い圧力上昇による高い遮断性能を得ながら駆動エネルギを低減できる。更に、第１の実施の形態と同様、開極動作終了の直前に圧縮室空間Ｓ2 の圧力を高め、逆止弁１６を開いて圧縮室空間Ｓ2 のガスを熱昇圧室空間Ｓ1 に流入させ、熱昇圧室空間Ｓ1 の密度を回復させて高速再閉極遮断の性能を高めることができる。また、開極動作終了直前の圧縮室空間Ｓ2 の圧力上昇を可動部の減速に利用できることも同様である。
【００５７】
本発明の第２の実施の形態によると、可動シリンダの構造を単純化でき、製造コストの低下が図れる。
図６は、本発明の第３の実施の形態であるガス遮断器の要部の断面図である。
【００５８】
図に示すように、第３の実施の形態においては、可動シリンダ４の後端小内径部と後端大外径部を含む部分を可動シリンダ４とは別部材１４（以後後端摺動板という）とし、可動シリンダ４の後端部に取り付け、かつ後端摺動板１４内に圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室空間Ｓ1 へのガス流を可能とする逆止弁１６を設けている。この可動シリンダ４及び後端摺動板１４の周辺の部分以外の部分は、第２の実施の形態と同じに構成されているので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５９】
第３の実施の形態は、上記した各実施の形態と比べて逆止弁１６の部分の構成が容易であり、また後端摺動板１４が可動シリンダ４と別の小形部材とされているため、逆止弁１６を構成するための加工が容易であると共に、後端摺動板１４を取り付ける可動シリンダ４の後端部を、図示しないバネなど逆止弁を構成する部材の脱落防止部材とすることができる。
【００６０】
このように、第３の実施の形態によると、第１の実施の形態と全く同じ作用を奏する外に、ガス遮断器全体構成の簡単化並びに製造コストの低減に極めて有効である。
【００６１】
図７は、本発明の第４の実施の形態であるガス遮断器の要部の断面図である。
図に示すように、第４の実施の形態においては、第１の実施の形態における集電シリンダとその内部に嵌め込まれる中合シリンダを一体化して集電シリンダ９として、集電シリンダ９の内径部の軸方向中間部に、外形に突き抜けない複数の溝９ｂを設け、かつこの溝９ｂより前方の部分に内径から外径に貫通する複数の連通孔９ａを設け、可動シリンダ４の後端大外径部４ｃの外径部が集電シリンダ９の内径部を摺動するように構成されている。この集電シリンダ９の周辺の部分以外の部分は、第１の実施の形態と同じに構成されているので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６２】
このように、第４の実施の形態によると、第１の実施の形態と全く同じ作用を奏する外に、溝９ｂは集電シリンダ９の内径面の軸方向中間部に外径部に突き抜けない状態に加工されているので、前記第１乃至第３の実施の形態における中合シリンダの貫通溝１３ａの加工に比べると、溝加工は若干難しいがその反面、部品点数が少なくなり、構造が単純化されるという有利さを有する。
【００６３】
図８は、本発明の第５の実施の形態であるガス遮断器の断面図である。
図に示すように、第５の実施の形態では、操作ロッド３の排気孔３ｂが閉極状態のときからピストン８ａの後方に位置するか、または開極動作中、少なくとも、固定アーク接触子１と可動アーク接触子５が開離する直後までにピストン８ａの後方に達し、操作ロッド３の中空部とガス充填雰囲気中を連通するように構成されている。この操作ロッド３の周辺以外は第１の実施の形態と同じ構成であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６４】
このように、第５の実施の形態によると、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、熱昇圧室空間Ｓ1 に流入せず、直ちに操作ロッド３の排気孔３ｂからピストン支持部１２の中空部に排出され、支持台１２の排気孔１２ａを通じてガス充填雰囲気中に排出される。従って、アークの熱による熱昇圧室空間Ｓ1 の昇圧効果は、第１乃至第４の実施の形態より低く、圧力上昇も低くなる。しかし、開極動作により固定アーク接触子１と可動アーク接触子５が開離して両接触子間にアークが発生し、アークが消滅せられ、開極終了位置に達するまでの作用は第１の実施の形態と同じである。
【００６５】
また、熱昇圧室空間Ｓ1 に、電流零点での低下が少ない高い圧力上昇が得られる一方、圧縮室空間Ｓ2 の圧力は低く抑えられるので、高い遮断性能が得られるにも拘らず駆動エネルギを低減できること、及び開極動作の終了時に圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室空間Ｓ1 にガスが供給され、高速再閉極遮断の性能が高められるという有利さを有する。
【００６６】
図９は、本発明の第６の実施の形態であるガス遮断器の断面図である。
図に示すように、第６の実施の形態では、可動シリンダ４の後端小内径部４ａの内径を操作ロッド３の外径とほぼ同じとし、前記第５の実施の形態におけるピストンを取り除いている。支持台１２の前端の小内径部１２ｂで圧縮室空間Ｓ2を封止し、かつ操作ロッド３を摺動支持している。また、操作ロッド３の排気孔３ｂは閉極状態で支持台１２の前端小内径部１２ａの後方に位置し、可動アーク接触子５の中空部及び操作ロッド３の中空部をガス充填雰囲気中に連通している。この可動シリンダ４と操作ロッド３及び支持台１２の周辺部分以外の部分については、第１の実施の形態と同じ構成であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６７】
このように、第６の実施の形態では、開極動作のとき圧縮室空間Ｓ2 のガスのみが圧縮される。開極動作の初期可動シリンダの後端小内径部４ａに設けられた逆止弁１６は開いており、熱昇圧室空間Ｓ1 にガスが流入する作用は、第１の実施の形態と同じである。また、その後、アークにより熱昇圧室の圧力上昇が高くなると、逆止弁１６が閉じて熱昇圧室空間Ｓ1 から圧縮室空間Ｓ2 へのガス流が阻止される作用も第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態においても、開極動作の進行途中、その移動距離がＸ1 となり、可動シリンダ４の後端大外径部４ｃが中合シリンダ１３の溝１３ａの先端部に達すると、圧縮室空間Ｓ2 は中合シリンダ１３の先端切り欠き溝１３ｂ，集電シリンダ９の連通孔９ａなどを通じてガス充填雰囲気中に連通され、圧力上昇が低下する。更に開極動作の最終段階で可動部の移動距離がＸ2 に達すると、圧縮室空間Ｓ2 とガス充填雰囲気中との連通は閉じられ、ガス圧力が上昇し、逆止弁１６が開いて圧縮室空間Ｓ2 から熱昇圧室空間Ｓ1 へガスが送り込まれる作用も第１の実施の形態と同様である。
【００６８】
従って、第６の実施の形態によると、大電流遮断の開極動作の後、熱昇圧室空間Ｓ1 のガス密度が回復し、従来の方式に比べ格段に良好な高速再閉極遮断性能が得られ、かつ可動部の良好な制動特性が得られる。
【００６９】
なお、本発明は、上記した各実施の形態に限定されるものではなく、多種多様な形態で実施することが可能である。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、ピストンと可動シリンダ、及び集電シリンダと中合シリンダの具体的構成、及びそれら断面積の比率、熱昇圧室空間と圧縮室空間における初期容積と最終容積の比率は、適宜選択可能である。更に、各部に設ける逆止弁、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。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来のガス遮断器に比べ、圧縮室の圧力上昇を低い値に保ちながら熱昇圧室の圧力を高め、かつ電流零点での圧力低下を小さくし、更に、開極動作の終了時に圧縮室から熱昇圧室へガスを流入させて、熱昇圧室のガス密度低下を防止することができるので、高遮断性能で小形低駆動エネルギの経済性の高いガス遮断器を提供できる。
【００７１】
また、本発明によれば、開極動作のとき圧縮室空間のガスのみが圧縮されるが、開極動作の最終段階では圧縮室空間とガス充填雰囲気中との連通は閉じられ、ガス圧力が上昇し、逆止弁が開いて圧縮室空間から熱昇圧室空間へガスが送り込まれるので、高遮断性能で小形低駆動エネルギの経済性の高いガス遮断器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のガス遮断器の閉極状態を示す断面図。
【図２】図１のガス遮断器の開極動作の状態を段階的に示す図であり、同図（Ａ）は開極動作の初期の状態を示す上半断面図、同図（Ｂ）は開極動作の中期の状態を示す断面図、同図（Ｃ）は開極動作の後期の状態を示す断面図。
【図３】図１のガス遮断器の開極動作の終了状態を示す上半断面図。
【図４】図１のガス遮断器の遮断電流及び開極移動距離（開極ストローク）と圧力上昇の関係を示す特性図。
【図５】本発明の第２の実施の形態のガス遮断器の閉極状態の要部を示す上半断面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態のガス遮断器の閉極状態の要部を示す上半断面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態のガス遮断器の閉極状態の要部を示す断面図。
【図８】本発明の第５の実施の形態のガス遮断器の閉極状態の要部を示す断面図。
【図９】本発明の第６の実施の形態のガス遮断器の閉極状態の要部を示す断面図。
【図１０】従来のガス遮断器の構成図であり、中心線から下はその閉極状態を示す半断面図、中心線から上は遮断動作終了状態を示す半断面図。
【図１１】従来のガス遮断器の遮断電流と開極移動距離及び熱昇圧室空間の圧力上昇を示す特性図。
【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、４ａ…後端小内径部、４ｃ…後端大外径部、５…可動アーク接触子、６…可動通電接触子、７…ノズル、８…固定ピストン部、８ａ…ピストン、８ｂ…支持管部、９…集電シリンダ、９ａ…連通孔、９ｂ…溝、１０…固定接触子部、１１…集電接触子、１２…支持台、１２ａ…排気孔、１２ｂ…前端小内径部、１３…中合シリンダ、１３ａ…溝、１３ｂ…切り欠き溝、１４…後端摺動板、１６，１７…逆止弁、２０…可動接触子部、２１…アーク、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…高温ガス流、２３，２３ａ，２３ｂ，２４，２５…ガス流、Ｓ1 …熱昇圧室空間、Ｓ2 …圧縮室空間。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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