(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触子を一端に備える固定導体、及び前記接触子に対向配置される接触子を一端に備える可動導体をそれぞれ有する２つの真空バルブと、
前記２つの真空バルブの前記可動導体に電気的に接続される共通導体と、
前記真空バルブの接離を操作する操作機構と、前記可動導体との間を連結する可動操作軸と、
前記可動操作軸の前記可動導体との接続部に近接して配置される接点加圧ばね機構と、
前記２つの真空バルブに近接して配置される底面部と、前記共通導体、及び前記接点加圧ばね機構を包囲する側面部とを有する導電性箱と、
を有し、前記２つの真空バルブ、及び前記導電性箱が絶縁体でモールドされ、
前記導電性箱の前記側面部、及び前記側面部をモールドする絶縁体の横断面形状が、両端の円形部を直線部で連結する略鉄アレイ形である、ことを特徴とするスイッチギヤ用真空遮断器。
【請求項２】
前記共通導体と、前記導電性箱とを伝熱する伝熱部材をさらに有する請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項３】
前記伝熱部材は、フレキシブル導体である請求項２に記載の真空遮断器。
【請求項４】
前記共通導体、又は前記伝熱部材は、放熱フィンを有する請求項２又は３のいずれか一項に記載の真空遮断器。
【請求項５】
前記導電性箱は、パンチングメタル、金網、鋳物、及び切削加工品の１つ、又はこれらの組み合せを有し、前記導電性箱の一部、又は全てが、前記絶縁体にモールドされる請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の真空遮断器。
【請求項６】
前記導電性箱の前記側面部の前記底面部と反対の端部は、Ｒ曲げ加工され、環状金属線コイルが接続され、又は環状金属線コイルが近傍に配置される請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の真空遮断器。
【請求項７】
前記２つの真空バルブの可動導体と、共通導体との接続が摺動接触子を介してなる請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の真空遮断器。
【請求項８】
前記共通導体は、フレキシブルな導体である請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の真空遮断器。
【請求項９】
前記真空バルブと、前記絶縁体との間に、弾力性を有する絶縁層が配置される請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の真空遮断器。
【請求項１０】
前記絶縁体の前記導電性箱をモールドする外面の少なくとも一部に放熱フィンが配置される請求項２〜請求項９のいずれか一項に記載の真空遮断器。
【請求項１１】
真空バルブの可動操作軸が互いに平行であり、かつ地平面に対して平行になるように配置される請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の真空遮断器。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載された真空遮断器を３組収納して三相をなし、かつ絶縁性ガスが充填される容器を備えるスイッチギヤ。
【請求項１３】
前記２つの真空バルブ、及び前記導電性箱をモールドする絶縁体の開放端に密封部材を配置することにより、気密空間を形成する請求項１２に記載のスイッチギヤ。
【請求項１４】
前記気密空間の圧力は、前記気密空間の外部の圧力と相違する請求項１３に記載のスイッチギヤ。
【請求項１５】
請求項１０に記載される真空遮断器を収納し、かつ前記放熱フィンが互い違いに配置されるスイッチギヤ。
【請求項１６】
請求項１１に記載される真空遮断器を３組収納して三相をなし、かつ各相の前記真空バルブの床面高さが同一であるスイッチギヤ。
【請求項１７】
請求項１１に記載される真空遮断器を３組収納して三相をなし、かつそれぞれの相の２つの真空バルブの軸を含んで形成される平面が床面に垂直であるスイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空遮断器、及び真空遮断器を備えるスイッチギヤに関する。より詳細には、２つの真空バルブを有する２点切り真空遮断器、及び２点切り真空遮断器を備えるスイッチギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
遮断器は、受変電設備などにおいて、短絡・地絡などの故障時の大電流を遮断するとともに、常時の回路の開閉操作にも使用される。遮断器には、油遮断器、磁気遮断器、空気遮断器、ガス遮断器、及び真空遮断器（ＶＣＢ：Vacuum Circuit Breaker）などがある。この中で、真空遮断器は、真空容器である真空バルブ内に接点を有し、真空バルブ内に形成される真空状態におけるアークの拡散作用を利用して、負荷電流を遮断する。このため、真空遮断器は、火災の心配がないこと、多頻度操作に適すること、及び保守点検が容易であることなどの特徴を有し、６６ｋＶ以下の受変電設備で広く採用される。２４ｋＶを越える高電圧で使用される真空遮断器において、真空バルブの外側を絶縁体でモールドすることにより、真空バルブ外側沿面の耐電圧性能を向上させて、機器の大きさの縮小化を図ることが知られる。例えば、特許文献１では、真空バルブの固定導体と、可動導体の両側を絶縁層で一体モールドして、モールド真空バルブの全体形状を縮小化している。
【０００３】
また、真空ギャップにおける絶縁破壊電圧は、ギャップ間隔の１／２乗に比例することが知られている。したがって、数十ｋＶを超える定格電圧を有する真空バルブでは、定格耐圧性能を確保するために、非常に大きなギャップ間隔が必要になるので、真空バルブが大型化する。一方、比較的大電流、高電圧の真空バルブに使用される縦磁界電極は、電極に設置される縦磁界発生機構によって、接点間ギャップに軸方向磁界を発生させて、軸方向の磁束に荷電粒子を捕捉する。これによって、ピンチ効果によるアークの集中を妨げ、電極の過熱を防止する。しかしながら、ギャップ間隔が大きくなると、縦方向の磁束が径方向に膨らんで、アークが電極以外の部材に接触して、再点弧が発生するおそれが生じる。そこで、直列に複数の真空バルブを接続して、再点弧が発生する可能性を低くするとともに、真空遮断器の容積、及び設置面積を縮小化することが考えられる。しかしながら、複数の真空バルブを軸方向に直線的に配置すると、機器の大きさの縮小化が十分に図れない。これは、操作機構の大きさを考慮したときの、直列真空遮断器の軸方向の長さが、耐電圧性能が十分なギャップ長を有する単一の真空バルブを採用する真空遮断器の軸方向の長さとほぼ同等になるためである。そこで、１つの方向から接離操作される２つの真空バルブを並列に配置することにより、真空遮断器の軸方向の長さの縮減を図るスイッチギヤが提案されている（特許文献２参照）。さらにまた、特許文献３において、真空バルブの遮断性能に重要な初開離速度を向上させるために、真空バルブの可動導体に近接して接点加圧バネ機構を配置する構成を採用する真空遮断器が提案される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開第２００１−３５７７６１号公報
【特許文献２】特開第２００２−１５２９３０号公報
【特許文献３】特開第平５−２９０６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、可動導体に近接して接点加圧バネ機構を配置する場合、真空遮断器を縮小化すると、所望の絶縁耐電圧を維持することが困難になるという問題があった。
【０００６】
また、２つの真空バルブを並列に配置すると、それぞれの可動導体において生じる抵抗熱を効率的に放熱できないために、定格電流値が制限されるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題を解決することが可能な真空遮断器、及びスイッチギヤを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、可動導体に近接して配置される接点加圧バネ機構の絶縁耐電圧を高めることにより、真空遮断器の縮小化を図ることを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、真空バルブの可動導体に生じる抵抗熱の放熱効率を上げることにより、定格電流値が大きい真空遮断器、及びスイッチギヤ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】
【００１０】
上記目的を実現するため、本発明に係る真空遮断器は、接離可能な接点を形成する一対の接触子を一端にそれぞれ備える固定導体、及びその接触子に対向配置される接触子を一端に備える可動導体をそれぞれ有する２つの真空バルブと、２つの真空バルブの可動導体に電気的に接続される共通導体と、真空バルブの接離を操作する操作機構と、可動導体との間を連結する可動操作軸と、可動操作軸の可動導体との接続部に近接して配置される接点加圧ばね機構と、２つの真空バルブに近接して配置される底面部と、共通導体、及び接点加圧ばね機構を包囲する側面部とを有する導電性箱と、を有し、２つの真空バルブ、及び導電性箱が絶縁体でモールドされることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る真空遮断器では、共通導体と、導電性箱とを伝熱する伝熱部材をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る真空遮断器、及びスイッチギヤでは、２つの真空バルブの可動側蓋板に近接して配置される底面部と、共通導体、及び接点加圧ばね機構を包囲する側面部とを有する導電性箱を備えるために、真空遮断器の縮小化を図ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るスイッチギヤの一例の単線結線を示す図である。
【図２】本発明に係るスイッチギヤの一例の横断面を示す図である。
【図３】本発明に係る真空遮断器の一例の横断面を示す図である。
【図４】本発明に係る真空遮断器の一連の開閉動作の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る真空遮断器の一連の開閉動作の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る真空遮断器の一連の開閉動作の一例を示す図である。
【図７】本発明に係る真空遮断器の一連の開閉動作の一例を示す図である。
【図８】本発明に係る真空遮断器の一連の開閉動作の一例を示す図である。
【図９】本発明に係る真空遮断器の一連の開閉動作の一例を示す図である。
【図１０】図３に示す矢印Ａの方向からの真空遮断器の透視平面図である。
【図１１】図３に示す矢印Ａの方向からの真空遮断器の他の例の透視平面図である。
【図１２】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図１３】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図１４】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図１５】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図１６】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図１７】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図１８】図１７に示す矢印Ａの方向からの透視平面図である。
【図１９】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図２０】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図２１】本発明に係る真空遮断器の他の例の横断面を示す図である。
【図２２】本発明に係るスイッチギヤの他の例の横断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチギヤ、及び真空遮断器について詳細に説明する。それぞれの図面において、同一、又は類似する機能を有する構成素子には、同一、又は類似する符号が付される。したがって、先に説明した構成要素と同一、又は類似する機能を有する構成素子に関しては、改めて説明をしないことがある。
【００１５】
図１、及び図２を参照して、本発明に係るスイッチギヤの一例を説明する。図１は、スイッチギヤ１を示す単線結線図である。図１において、スイッチギヤ１は、ケーブルヘッド１５（以下「ＣＨＤ」（Cable  Head）と称する）により高圧、又は特別高圧の送配電線と接続され、避雷器１４（以下「ＬＡ」（Lightning  Arrester）と称する）、線路側接地開閉器１３（以下「ＬＥＳ」（Line  side  Earthing  Switch）と称する）、負荷側断路器１１ａ、及び線路側断路器１１ｂ（以下「ＤＳ」（Disconnecting  Switch）と称する）、接地開閉器１２ａ、及び１２ｂ（以下「ＥＳ」（Earthing  Switch）と称する）、遮断器１０（以下「ＣＢ」（Circuit  Breaker）と称する）を有する。ＣＨＤには、商用電力を供給する送配電線などの高圧電気回路が接続される。一方、ＤＳ１１ａには、母線（ＢＵＳ）１６、主要変圧器（図示せず）などを介して、負荷回路などが接続される。ＣＢ１０は、計器用変成器が短絡、地絡などの故障時に発生する異常電流、又は異常電圧を検出したときに、負荷回路と、送配電線との間の電気的接続を遮断する。またＣＢ１０は、負荷回路の常時の開閉操作にも使用される。ＤＳ１１は、スイッチギヤ１などの受変電設備用電気機器、及び送配電線などを点検するときに開閉され、負荷電流の開閉には使用されない。ＬＥＳ１３は、ＣＨＤ１５、及びＣＨＤ１５に接続される送配電線を点検するときに、閉路される。ＥＳ１２は、ＣＢ１０、及び負荷回路の設備を点検するときに閉路される。ＬＡ１４は、過渡的な異常電圧からＣＢ１０などの電気機器を保護する。ＬＡ１４は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いたギャップレス形が、標準的に適用される。
【００１６】
図２は、図１に示すスイッチギヤ１の横断面図である。スイッチギヤ１は、ＳＦ6ガス、又は圧縮空気などの絶縁性ガスが内部に充填される金属容器２を有する。金属容器２は、接地用導体５を介して、大地に接地される。金属容器２の内部には、ＣＢ１０、ＤＳ１１ａ、及び１１ｂなどの電気機器を介してＣＨＤ１５とＢＵＳ１６とを接続する主回路導体１７と、ＬＥＳ１３、並びにＥＳ１２ａ、及び１２ｂなどの接地機器が配置される。金属容器２の内部に配置される主回路導体１７、及びＣＢ１０などの電気機器は、絶縁スペーサなどの絶縁支持物１８によって、金属容器２に絶縁保持される。ＤＳ１１ａ、及びＥＳ１２ａは、操作器３ａにより操作され、ＤＳ１１ｂ、及びＥＳ１２ｂは、操作器３ｂにより操作され、ＬＥＳ１３は、操作器３ｃにより操作される。またＣＢ１０は、操作器３ｄにより、遮断器操作機構４を介して、操作される。なお、図２に示す電気機器はそれぞれ、単相のみ記載されるが、実際には、スイッチギヤ１は、三相で構成される。
【００１７】
スイッチギヤ１において使用されるＣＢ１０は、負荷電流を遮断する機能をそれぞれ有する負荷側真空バルブ２１ａと、線路側真空バルブ２１ｂとを有する２点切り真空遮断器である。負荷側真空バルブ２１ａと、線路側真空バルブ２１ｂとは、それぞれの可動操作軸が互いに平行になり、かつ床面に対して平行になるように配置される。またこれら２つの真空バルブ２１ａ、及び２１ｂは、両可動操作軸を含む面が床面に垂直になるように配置される。このようにＣＢ１０は、２つの真空バルブ２１ａ、及び２１ｂをスイッチギヤ１の容器２内部で上下方向に積み上げる構成にすることができる。ＣＢ１０は、操作器３ｄにより遮断器操作機構４を操作することにより、負荷側真空バルブ２１ａ、及び線路側真空バルブ２１ｂの内部に形成される接点を同時に接離させ、負荷回路と、送配電線との電気的接続を制御する。
【００１８】
図３〜１１を参照して、本発明に係るＣＢの一例を説明する。図３は、図２のＣＢ１０の横断面を拡大した図である。ＣＢ１０は、負荷側真空バルブ２１ａと、線路側真空バルブ２１ｂと、これら２つの真空バルブ２１a、及び２１ｂの可動導体３１ａ、及び３１ｂの間を電気的に接続する共通導体２４とを有する。例えば、共通導体２４は、摺動接触子によって、可動導体３１ａ、及び３１ｂに電気的に接続できる。また負荷側真空バルブ２１ａ、及び線路側真空バルブ２１ｂはそれぞれ、図１に示す主回路導体１７に接続される負荷側接続端子２２ａ、及び線路側接続端子２２ｂを固定導体の端部に有する。スイッチギヤ１のＢＵＳ１６に接続される負荷回路（図示せず）に、スイッチギヤ１を介して、電力を供給されるときには、負荷電流は、線路側接続端子２２ｂから線路側真空バルブ２１ｂ、共通導体２４、及び負荷側真空バルブ２１ａを順に介して、負荷側接続端子２２ａに流れる。
【００１９】
またＣＢ１０は、可動導体３１ａ、及び３１ｂに接続される可動操作軸２６ａ、及び２６ｂと、可動操作軸２６ａ、及び２６ｂの真空バルブ側の端部に近接して配置される接点加圧バネ機構２５ａ、及び２５ｂとを有する。可動操作軸２６ａ、及び２６ｂは、真空バルブの可動導体３１ａ、及び３１ｂと、図１に示す遮断器操作機構４とを連結する。これにより、図１に示す操作器３ｄに入力される命令に基づいて、遮断器操作機構４は、２つの真空バルブ２１ａ、及び２１ｂ内部に形成される接点を接離する。可動操作軸２６ａ、及び２６ｂは、可動導体３１ａ、及び３１ｂと、遮断器操作機構４とを絶縁するため、絶縁材料で形成される。また、開極動作時には、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂ内部で発生するアークを消弧させるために、可動操作軸２６ａ、及び２６ｂに、大きな力が瞬時に加えられて、開極される。このため、可動操作軸２６ａ、及び２６ｂは、このような力に耐えるのに十分な堅牢さを有する必要がある。接点加圧バネ機構２５ａ、及び２５ｂは、ＣＢ１０が投入状態にあるとき、可動導体３１ａ、及び３１ｂの端部に形成される接触子を、固定導体の端部に形成される接触子に押圧する方向に押圧力を加えるように、蓄勢される。これにより、地絡、及び短絡などの故障時にＣＢ１０の接点に流れる大電流によって、開極方向の電磁的な力が接点に生じた場合でも、ＣＢ１０は、投入状態を維持できる。
【００２０】
さらに図３を参照すると、ＣＢ１０は、導電性箱２３を有する。導電性箱２３は、２つの真空バルブ２１ａ、及び２１ｂの可動側蓋板３６ａ、及び３６ｂに近接して配置される底面部と、共通導体２４、並びに接点加圧バネ機構２５ａ、及び２５ｂを包囲する側面部とを有する。ＣＢ１０は、導電性箱２３によって、接点加圧バネ機構２５ａ、及び２５ｂ、並びに共通導体２４の表面に生じる電界を緩和することができる。接点加圧バネ機構２５ａ、及び２５ｂ、並びに共通導体２４は、その機能上、電界的に適切な形状をとることが難しいので、これらの部分では、電界の分布が不均一になるので、部分的に電界が強くなり絶縁破壊が生じやすい。このような絶縁破壊が生じやすい部分を、導電性箱２３でシールドすることによって、ＣＢ１０の絶縁耐力を向上させることが可能になる。
【００２１】
ＣＢ１０は、さらに絶縁耐力を向上するために、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂材料により形成される絶縁体２７によって、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂ、並びに導電性箱２３がモールドされる。一般にエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂材料は、ＳＦ6ガス、又は圧縮空気などの絶縁性ガスよりも良好な絶縁耐力を有する。このため、ＣＢ１０は、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂ、並びに導電性箱２３を、絶縁性樹脂材料でモールドすることにより、絶縁耐力を向上させるとともに、ＣＢ１０の大きさの縮小化を図ることができる。絶縁体２７でモールドするときに、導電性箱２３は、パンチングメタル、金網、鋳物、及び切削加工品の何れかにしてもよい。これによって、絶縁体２７と、導電性箱２３との一体性を高めて、絶縁体２７を形成する絶縁性モールド材料と、導電性箱２３と間の剥離による亀裂・空洞発生を防止することができる。このため、耐部分放電（耐コロナ）性能が向上し、トリーやトラッキング等の劣化を抑制して機器寿命を向上させることが可能である。また、導電性箱２３は、パンチングメタル、金網、鋳物、及び切削加工品の何れかを組み合せてもよい。さらにまた、鋳物、及び切削加工品を導電性箱２３に使用するときは、絶縁低下を起こさない程度に、サンドブラストなどで接着表面を荒らすことにより、接着性を向上させてもよい。
【００２２】
ＣＢ１０は、導電性箱２３と、共通導体２４とを伝熱する伝熱部材２９をさらに有してもよい。導電性箱２３と、共通導体２４とを伝熱接続することにより、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂの可動導体３１ａ、及び３１ｂ、並びに共通導体２４に生じる抵抗熱を放熱することができる。真空バルブ２１ａ、及び２１ｂの接点では、対向配置される接触子の間の電気抵抗により抵抗熱を発熱するが、固定導体の接触子で発生した抵抗熱は、接続端子２２を介して、主回路導体１７に放熱される。しかしながら、可動導体３１ａ、及び３１ｂの接触子は、共通導体２４のみに伝熱されるため、放熱効率が悪くなる可能性がある。そこで、ＣＢ１０において、可動導体の接触子で発生した抵抗熱を放熱するための放熱板として導電性箱２３を使用するために、導電性箱２３と、共通導体２４とを伝熱部材２９を介して伝熱することができる。伝熱部材２９は、窒化アルミニウム、又は窒化ケイ素などの熱伝導率の高いセラミック部材によって形成でき、また銅、又はアルミニウムなどの金属などによって形成できる。
【００２３】
図４〜９を参照して、ＣＢ１０の投入操作、及び開極操作について説明する。図４は、ＣＢ１０の開極状態を示す透視断面図である。図３と異なり、図４では、真空バルブ２１ａは、可動導体３１ａ、固定導体３２ａ、可動導体３１ａの一端に形成される接触子３３ａ、固定導体３２ａの一端に形成される接触子３４ａ、及び成型ベローズ３５ａなどの構成素子が示される。また、接点加圧バネ機構２５ａは、筐体７１ａ、バネ７３ａ、及びバネ固定部７５ａが構成素子として示される。同様に図４〜９において、真空バルブ２１ｂ、及び接点加圧バネ機構２５ｂの構成素子も示されるが、ＣＢ１０の投入操作、及び開極操作においては、真空バルブ２１ａ、及び接点加圧バネ機構２５ａと、真空バルブ２１ｂ、及び接点加圧バネ機構２５ｂとは、同一の動作をするため、ここでは、真空バルブ２１ａ、及び接点加圧バネ機構２５ａのみを参照して、ＣＢ１０の投入操作、及び開極操作について説明する。
【００２４】
ＣＢ１０の開極状態における、可動導体３１ａの接触子３３ａと、固定導体３２ａの接触子３４ａとの間の距離は、所定の開離距離である。真空バルブ２１ａの可動導体３１ａと、共通導体２４との間の電気的な接続は、チューリップコンタクトなどによる可動接触子により接続することができる。接点加圧バネ機構２５ａのバネ７３ａは、一端を筐体７１ａに接し、他端をバネ固定部７５ａに接する。接点加圧バネ機構２５ａの筐体７１ａは、バネ７３ａが接する面を含む部材で、可動操作軸２６ａに機械的に接続されるが、真空バルブ２１ａの可動導体３１ａには、機械的に接続されていない。接点加圧バネ機構２５ａのバネ固定部７５ａは、バネ７３ａが接する面において、可動操作軸２６ａに機械的に接続されるとともに、反対側の面で真空バルブ２１ａの可動導体３１ａに、機械的に接続される。このため、バネ７３ａは、後に詳細に説明するように、ＣＢ１０の投入時に、筐体７１ａと、バネ固定部７５ａとの間で圧縮されることにより、可動導体３１ａの接触子３３ａと、固定導体３２ａの接触子３４ａとの間に形成される接点に、押圧力を加えることができる。
【００２５】
図５〜７を参照して、ＣＢ１０の投入操作の工程を順に説明する。図５において、可動導体３１ａは、固定導体３２ａの方向に向かう力を遮断器操作機構４から受けて、固定導体３２ａの方向への移動を開始する。このとき、接点加圧バネ機構２５ａのバネ７３ａの伸びは、開極状態のバネ７３ａの伸びと同一である。そして、図６に示すように、可動導体３１ａの接触子３３ａと、固定導体３２ａの接触子３４ａとが接触した後も、遮断器操作機構４から力を受け続ける。これにより、接点加圧バネ機構２５ａの筐体７１ａが、バネ７３ａを圧縮しながら共通導体２４の方向に移動する。そして、図７に示す投入状態において、接点加圧バネ機構２５ａのバネ７３ａは、筐体７１ａと、バネ固定部７５ａとの間で圧縮される。このように投入状態では、バネ７３ａは、可動導体３１ａの接触子３３ａを、固定導体３２ａの接触子３４ａの方向に押圧する所望の押圧力を加えることができる。バネ７３ａが、短絡電流などにより生ずる電磁反発力よりも大きな押圧力を、可動導体３１ａの接触子３３ａに加えることにより、接触子３３ａと、接触子３４ａとの間に形成される接点を固定することができる。逆にバネ７３ａの押圧力が電磁反発力よりも小さい場合には、電磁反発力によって、接触子間に空隙が生じ、アークが発生する可能性がある。アークが発生した場合、可動導体３１ａの接触子３３ａ、及び固定導体３２ａの接触子３４ａが溶損、又は溶着するおそれがある。したがって、投入状態では、想定される短絡電流によって生じる電磁反発力よりも大きいバネ７３ａの押圧力で接触子３３ａを常に押圧しておく必要がある。
【００２６】
次いで図７〜９を参照して、ＣＢ１０の開極操作の工程を順に説明する。上述のように図７は、ＣＢ１０の投入状態を示す図であり、接点加圧バネ機構２５ａのバネ７３ａは、圧縮されている。開極操作のときには、可動導体３１ａは、固定導体３２ａと反対の方向に向かう力を遮断器操作機構４から可動操作軸２６ａを介して受ける。図８に示すように、接点加圧バネ機構２５ａのバネ固定部７５ａに筐体７１ａが接するまでの間は、可動導体３１ａの接触子３３ａと、固定導体３２ａの接触子３４ａとは、接触し続ける。次いで、図９に示すように、接点加圧バネ機構２５ａの筐体７１ａがバネ固定部７５ａに接することにより、遮断器操作機構４からの力が、真空バルブ２１ａの可動導体３１ａに加わる。この時、可動操作軸２６ａ、及び筐体７１ａがバネ固定部７５ａに衝突する前に有していた運動量が可動導体３１ａに与えられることで、可動導体３１ａは、ある程度の初速度をもって開極することができる。このように、ＣＢ１０において接点加圧バネ機構２５は、ＣＢ１０の投入時に、接触子３３を、接触子３４の方向に押圧する方向に押圧力を加えるとともに、開極時に可動導体３１ａに、ある程度の初速度を与えることができる。
【００２７】
図１０は、図３に示す矢印Ａの方向からのＣＢ１０の透視平面図である。単相のＣＢ１０ａ、１０ｂ、及び１０ｃがそれぞれ有する導電性箱２３、及び絶縁体２７は、角丸長方形の形状を有する。また、導電性箱２３、及び絶縁体２７は、長円形、繭形の形状にすることができる。このような凹凸が少ない形状を採用することにより、それぞれのＣＢ１０の間を対流する絶縁性ガスの対流放熱を効果的に行うことができる。このため、ＣＢ１０の通電性能（電流容量）を向上させることが可能である。さらに図１１に示すように、導電性箱２３、及び絶縁体２７は、両端の円形部を直線部で連結する略鉄アレイ形の形状にすることができる。導電性箱２３、及び絶縁体２７を略鉄アレイ形の形状にすることにより、ＣＢ１０の間を対流する絶縁性ガスの量を増加することができる。このため、絶縁性ガスの対流放熱をさらに効果的に行うことができる。さらに、導電性箱２３、及び絶縁体２７を略鉄アレイ形の形状にすることで、相間における絶縁体２７の表面の電界が高い部分の面積を少なくすることができ、絶縁性能を向上できる。
【００２８】
以上、本発明の一例であるＣＢ１０の構成、及び機能などについて説明してきた。以下、図１２〜２２を参照しながら、本発明の他の例のＣＢについて順に説明する。図１２は、本発明に係るＣＢ１０１を示す図である。ＣＢ１０１において、導電性箱２３は、底面部と反対の側面部の端部にＲ曲げ加工がされる。Ｒ曲げ加工は、しぼり加工で端部を巻き込む加工である。側面部の端部にＲ曲げ加工がされることにより、電界緩和と強度の確保が可能になる。また、図１３に示すように、ＣＢ１０２では、導電性箱２３の底面部と反対の側面部に近傍して金属線コイル５１を環状に配置することができる。さらにまた、図１４に示すように、ＣＢ１０３では、導電性箱２３の底面部と反対の側面部に接続して金属線コイル５３を環状に配置することができる。このような構成を採用することで、導電性箱２３の端部などの高電界部分の耐部分放電（耐コロナ）性能が向上して、トリーやトラッキングなどの劣化を抑制して機器寿命の向上を図ることが可能である。
【００２９】
図１５は、本発明に係るＣＢ１０４を示す図である。ＣＢ１０４において、共通導体２４には、フレキシブルな導体、すなわち可とう性導体が採用される。共通導体２４にフレキシブルな導体を採用することにより、図３に示すＣＢ１０において、可動導体３１と、共通導体２４との間に配置される摺動接触子（図４など参照のこと）が不要になる。すなわち、可とう性を有する共通導体２４が可動導体の移動に伴い湾曲するため、共通導体２４を可動導体３１に着設することが可能になる。ＣＢ１０４において、共通導体２４を可動導体３１に着設することにより、共通導体２４と、可動導体３１との間の接触面積が増加するので、共通導体２４と、可動導体３１との間の熱伝導率が向上する。このため、ＣＢ１０４では、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂの可動導体３１に生じる抵抗熱を、より効率的に伝熱できる。
【００３０】
図１５において、ＣＢ１０４は、開極状態であるときに、接点加圧バネ機構２５ａのバネは、所定の伸びに圧縮された状態にある。バネの押圧力により、共通導体２４と可動操作軸２６とを、一体に動作させるためである。なお、共通導体２４と可動操作軸２６とを、一体に動作させるためには、接点加圧バネ機構２５ａのバネに蓄勢される押圧力は、共通導体２４の反発力よりも大きくすることが望ましい。接点加圧バネ機構２５ａのバネに蓄勢される押圧力が、共通導体２４の反発力よりも小さい場合、投入操作時に接点加圧バネ機構２５ａのバネが圧縮される。この場合、共通導体２４と可動操作軸２６とは、一体に動くことができなくなる。このような事態を防止するために、接点加圧バネ機構２５ａに蓄勢されるバネの押圧力を、共通導体２４の反発力よりも大きくすることが望ましい。
【００３１】
図１６は、本発明に係るＣＢ１０５を示す図である。ＣＢ１０５では、共通導体２４ではなく、伝熱部材２９にフレキシブルな部材を採用することにより、図３に示すＣＢ１０における摺動接触子の機能を代替する。図１５に示すＣＢ１０４の共通導体２４、及び図１６に示すＣＢ１０５の伝熱部材２９に採用されるフレキシブルな材料として、無酸素銅の箔などを使用することができる。これらの銅箔は、定格電流、及び短絡電流により生じる抵抗熱による温度上昇と、絶縁体２７の耐熱温度とを勘案して、重層される枚数を決定することができる。
【００３２】
図１７は、本発明に係るＣＢ１０６を示す図である。ＣＢ１０６において、導電性箱２３の側面部に対応する絶縁体２７の外面に放熱フィン６１が配置される。放熱フィン６１を導電性箱２３の側面部に配置することにより、放熱面積が大きくなり、対流冷却性能をさらに向上させることができる。これによって、ＣＢ１０６は、より大きな通電容量を獲得できる。放熱フィン６１は、絶縁体２７の導電性箱２３の側面部に対応する部分に、絶縁部材により突起を形成することによって、作り出すことができる。また、放熱フィン６１は、セラミックスなど熱伝導率が高い絶縁性材料で形成することもできる。図１８は、図１７に示す矢印Ａの方向からのＣＢ１０６の透視平面図である。ＣＢ１０６の第１の単相ＣＢ１０６ａが有する放熱フィン６１ａと、第２の単相ＣＢ１０６ｂが有する放熱フィン６１ｂとは、互い違いに配置される。同様に、第２の単相ＣＢ１０６ｂが有する放熱フィン６１ｂと、第３の単相ＣＢ１０６ｃが有する放熱フィン６１ｃとは、互い違いに配置される。このように放熱フィン６１を互い違いに配置することにより、放熱フィンの先端部の電界を小さくできるとともに、ぞれぞれの単相ＣＢ１０６ａ〜ｃの間を絶縁性ガスが対流するための通路を確保できる。これにより、対流放熱効果を確保しながら電気絶縁性を確保するとともに、ＣＢ１０６の大きさの縮小化を図ることができる。
【００３３】
図１９は、本発明に係るＣＢ１０７を示す図である。ＣＢ１０７において、共通導体２４は、放熱フィン６３を有する。共通導体２４に放熱フィン６３を形成することにより、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂの可動導体３１ａ、及び３１ｂ、並びに共通導体２４に生じる抵抗熱を直接放熱することができる。なお、放熱フィン６３の近傍の電界分布が、不均一になる可能性があるが、接点加圧バネ機構２５などと同様に、放熱フィン６３を導電性箱２３でシールドすることによって、不均一な電界分布が生じることを防止できる。放熱フィン６３は、共通導体２４だけでなく、伝熱部材２９にも形成してもよい。
【００３４】
図２０は、本発明に係るＣＢ１０８を示す図である。ＣＢ１０８において、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂは、弾力性を有する絶縁層２８を介して、絶縁体２７にモールドされる。真空バルブ２１ａ、及び２１ｂと、絶縁体２７との間に、弾力性を有する絶縁層２８を配置することによって、絶縁性樹脂の硬化により生じる局部的な歪、又は応力が局部的に集中することを緩和できる。このため、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂと、絶縁体２７との間に亀裂が発生することを防止できる。
【００３５】
図２１は、本発明に係るＣＢ１０９を示す図である。ＣＢ１０９は、絶縁体２７の開放端を密封するように配置される密封部材４１を有することができる。密封部材４１と、絶縁体２７との密着面は、密封部材４１、及び絶縁体２７により形成される気密空間４５と、気密空間４５の外部と間の気体の出入りを遮断する。また、可動操作軸２６は、操作軸連結部材４２、及び連結操作軸４３を介して、遮断器操作機構に連結される。連結操作軸４３は、気密空間４５を保持するために、成型ベローズ４４によってシールされる。ＣＢ１０９は、密封部材４１などで気密空間４５と、気密空間４５の外部と間の気体の出入りを遮断することにより、気密空間４５の圧力を、金属容器２の内部に充填される絶縁性ガスの圧力と異なる圧力にすることができる。例えば、気密空間４５の圧力を、金属容器２の内部に充填される０．３Ｍｐａ程度の絶縁性ガスの圧力よりも低い圧力にして、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂ内部の真空圧に近づけることができる。これによって、真空バルブ２１ａ、及び２１ｂの内部に、真空保持の機密構造を確保するために配置される成型ベローズに加圧される圧力を抑制することができる。この結果、ＣＢ１０が、密封部材４１を有する場合には、成型ベローズは、金属容器２の内部に充填される絶縁性ガスの圧力に対する耐圧構造を有する必要がなくなる。ＣＢ１０９では、密封部材４１は、単相のＣＢ１０９ごとに気密空間４５を形成するが、全ての各相のＣＢ１０９にわたる共通の気密空間４５を形成することも可能である。例えば、図２２に示すように、ＣＢ１０９が格納される金属容器２を形成する部材により、金属容器２内部に気密空間４５を形成することができる。
【００３６】
本発明は、本発明のある好適な実施形態を特に参照して詳細に説明してきた。しかし、本発明の範囲内で変化及び変形を行うことができることが理解されるであろう。また本発明の開示において提供された様々な図は、本発明の説明を意図したものであり、適当な縮尺を示すことを意図したものではないことを理解すべきである。
【符号の説明】
【００３７】
１    スイッチギヤ
２    金属容器
３    操作器
４    遮断器操作機構
５    接地用導体
１０    遮断器
１１    断路器
１２    接地開閉器
１３    線路側接地開閉器
１４    避雷器
１５    ケーブルヘッド
２１    真空バルブ
２２    接続端子
２３    導電性箱
２４    共通導体
２５    接点加圧バネ機構
２６    可動操作軸
２７    絶縁体
２８    絶縁層
２９    伝熱部材
３１    可動導体
３２    固定導体
３３    可動導体の接触子
３４    固定導体の接触子
３５    成型ベローズ
４１    密封部材
４５    気密空間
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９    遮断器
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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