(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地された本体ケース内に３相の負荷側充電部及び電源側充電部が一括して収納された開閉器において、前記本体ケース内には、内部短絡事故時に作動して負荷側充電部及び電源側充電部の少なくとも一方と本体ケースとを短絡させる強制短絡機構を設け、前記強制短絡機構は、負荷側充電部及び電源側充電部の少なくとも一方に接続された固定短絡電極と、本体ケース内面に対して回動可能に設けられ前記固定短絡電極に対して接触可能に対応する可動短絡電極と、前記可動短絡電極を固定短絡電極側に付勢する付勢手段と、前記可動短絡電極の少なくとも一部に係合した状態で前記固定短絡電極と前記可動短絡電極との間に配置されて、前記可動短絡電極を非短絡位置に保持する避雷器とを備え、内部短絡事故時には前記避雷器が破壊されることによって前記可動短絡電極に対する係合が解除されるようにした開閉器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケース入り開閉器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
開閉器の本体ケースの両側壁には各相毎に対向する負荷側及び電源側ブッシングがそれぞれ貫通支持されている。電源側ブッシングの内端部には固定電極が設けられている。負荷側ブッシングの内端部には可動電極が回動可能に且つ固定電極に対して接離可能に対応するように設けられている。可動電極は複数のリンク等からなる開閉機構部に作動連結されており、同開閉機構部の駆動に伴って、可動電極は固定電極に対して接離する。また、開閉器の種類によっては、本体ケース内に避雷器等を内装させることがあり、避雷器であればその両端子はそれぞれアースである本体ケースと負荷側充電部である負荷側ブッシング内端部とに接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の開閉器において、落雷等に起因した内部短絡が発生する場合がある。そして、この内部短絡時に発生したアークが本体ケースの不特定箇所に移行し、穴あき等の本体ケース破損のおそれがあった。
【０００４】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、内部短絡事故時、本体ケース内での不特定箇所におけるアークの発生を回避し、同本体ケースの破損を防止することができる開閉器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、接地された本体ケース内に３相の負荷側充電部及び電源側充電部が一括して収納された開閉器において、前記本体ケース内には、内部短絡事故時に作動して負荷側充電部及び電源側充電部の少なくとも一方と本体ケースとを短絡させる強制短絡機構を設ける。
【０００９】
そして、前記強制短絡機構は、負荷側充電部及び電源側充電部の少なくとも一方に接続された固定短絡電極と、本体ケース内面に対して回動可能に設けられ前記固定短絡電極に対して接触可能に対応する可動短絡電極と、前記可動短絡電極を固定短絡電極側に付勢する付勢手段と、前記可動短絡電極の少なくとも一部に係合した状態で前記固定短絡電極と前記可動短絡電極との間に配置されて、前記可動短絡電極を非短絡位置に保持する避雷器とを備える。
【００１０】
そして、内部短絡事故時には前記避雷器が破壊されることによって前記可動短絡電極に対する係合が解除されるようにしたことをその要旨とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明においては、内部短絡事故時、強制短絡機構が作動して負荷側充電部及び電源側充電部の少なくとも一方と本体ケースとが短絡し地絡状態となる。このため、内部短絡事故の際に発生するアークエネルギーが抑制される。従って、アークの本体ケース内面での発生が抑制される。
【００１４】
すなわち、内部短絡事故時、係合手段の可動短絡電極に対する係合が解除される。すると、可動短絡電極は付勢手段の付勢力により固定短絡電極側に回動し、固定短絡電極に接触する。
【００１５】
つまり、内部短絡事故時、避雷器が破壊されることにより可動短絡電極は固定短絡電極側に回動する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
(第１実施形態)
以下、本発明の参考例として、避雷器等の内部機器を有するケース入り開閉器の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１８】
図１に示すように、開閉器１１の本体ケース１２の互いに対向する両側壁には電源側ブッシング１３及び負荷側ブッシング１４が３相各相毎に互いに対向するように貫通支持されている。電源側ブッシング１３の内端部には電源側充電部としての電源側導電棒１５を介して固定電極１６が固定されている。負荷側ブッシング１４の内端部には負荷側充電部としての負荷側導電棒１８が突設されており、同導電棒１８には軸１９を介して可動電極２０が回動可能に支持されている。
【００１９】
図１及び図２に示すように、前記本体ケース１２内の下部には機器取付部材としての防護板３１がビス等にて固定されている。防護板３１の両ブッシング１３, １４側には、それぞれ所定の角度だけ傾斜した傾斜面３１ａ, ３１ｂが折り曲げ形成されている。両傾斜面３１ａ, ３１ｂには避雷器３２ａ, ３２ｂ及び電圧検出用コンデンサ（以下、「ＰＤ」という。）３３ａ, ３３ｂがそれぞれ各相毎に互いに対向するようにボルトによって固定されている。各避雷器３２ａ, ３２ｂ及びＰＤ３３ａ, ３３ｂは開閉器１１の内部機器を構成する。
【００２０】
避雷器３２ａ, ３２ｂ及びＰＤ３３ａ, ３３ｂは、それぞれの先端が本体ケース１２の中心方向を向くように配置されている。避雷器３２ａ, ３２ｂの先端はそれぞれ導電板３４を介して電源側導電棒１５及び負荷側導電棒１８に連結されている。ＰＤ３３ａ, ３３ｂの先端はそれぞれ導電板３５を介して避雷器３２ａ, ３２ｂの先端に接続されている。避雷器３２ａ, ３２ｂの傾斜面３１ａ, ３１ｂからの突出高さはＰＤ３３ａ, ３３ｂの傾斜面３１ａ, ３１ｂからの突出高さよりも高くなっており、ＰＤ３３ａ, ３３ｂの絶縁は避雷器３２ａ, ３２ｂの絶縁よりも弱くなっている。
【００２１】
また、前記防護板３１において、両傾斜面３１ａ, ３１ｂの上部側縁にはそれぞれ複数の突起４１が本体ケース１２の中心方向を向くように且つ両傾斜面３１ａ, ３１ｂに対して直交するように形成されている。各突起４１はそれぞれ各相のＰＤ３３ａ, ３３ｂに対応するように且つ各ＰＤ３３ａ, ３３ｂに対してそれぞれ並列状に配置されている。各突起４１の先端部とそれぞれに対応するＰＤ３３ａ, ３３ｂの先端充電部との間の距離は大地間最小絶縁距離となっており、内部短絡事故時には最もアークが発生しやすくなっている。前記各突起４１はそれぞれ接地電極を構成し、各接地電極は内部短絡事故時に本体ケース１２内の特定箇所にアークを発生させるアーク誘引手段を構成する。
【００２２】
図２及び図３に示すように、防護板３１における両傾斜面３１ａ, ３１ｂ間のほぼ中央には、互いに対向する一対の軸受５１，５１が設けられている。両軸受５１，５１間には本体ケース１２外部の操作ハンドル（図示略）に開閉機構部（図示略）を介して作動連結された回動軸５２が回動可能に支持されている。回動軸５２には作動レバー５３及び駆動リンク５４を介して前記可動電極２０が作動連結されている。従って、前記操作ハンドルの操作により、可動電極２０は図１に実線で示す投入位置と二点鎖線で示す開放位置との間を移動する。
【００２３】
次に、前述のように構成した開閉器の作用及び効果について説明する。
（１）本体ケース１２内には複数の接地電極としての突起４１を設け、各突起４１とＰＤ３３ａ, ３３ｂの先端充電部との間の距離が大地間最小絶縁距離となるようにした。このため、落雷等に起因して、内部短絡（本体ケース１２内において異相間が短絡すること）が発生すると、絶縁距離が最も短いＰＤ３３ａ, ３３ｂの先端充電部と突起４１の先端部との間にはアークが発生する。即ち、アークは本体ケース１２内における特定箇所に発生する。従って、本体ケース１２内面での不特定箇所でのアーク発生が回避され、このアークに起因する本体ケース１２の穴あき等といった開閉器１１の破損が防止され、ひいては開閉器１１からの飛散物を無くすことができ、公衆災害への波及を防止できる。
【００２４】
（２）各突起４１を防護板３１における両傾斜面３１ａ, ３１ｂの側縁部に一体的に形成した。このため、各突起４１を別部材とする場合と異なり、構成を簡単にすることができる。
【００２５】
（３）防護板３１を本体ケース１２内の底面を覆うように固定した。このため、内部短絡時に発生するアークが本体ケース１２の底部に回り込んだとしても、アークは防護板３１上面に接触して本体ケース１２の底面に接触することはない。従って、アークによる本体ケース１２底面の穴あき等の損傷を防止することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図４〜図６に従って説明する。
（全体構成）
図４及び図５に示すように、開閉器１１１の本体ケース１１２の互いに対向する両側壁には電源側ブッシング１１３及び負荷側ブッシング１１４が３相各相毎に互いに対向するように貫通支持されている。電源側ブッシング１１３の内端部には棒状の固定電極１１５が突設されている。負荷側ブッシング１１４の内端部には負荷側充電部及び充電部導体としての支持部材１１６が固定されており、同支持部材１１６には軸１１７を介して可動電極１１８の基端部が回動可能に支持されている。図５に示すように、可動電極１１８は平行状に配置された一対の接触刃１１８ａ, １１８ｂから構成されている。
【００２６】
一方、図４に示すように、本体ケース１１２内の上部且つ電源側ブッシング１１３寄りには、本体ケース１１２外部の操作ハンドル（図示略）に開閉機構部（図示略）を介して作動連結された回動軸１２１が設けられている。回動軸１２１にはレバー１２２及び駆動リンク１２３を介して前記可動電極１１８が作動連結されている。従って、前記操作ハンドルの操作によって、可動電極１１８は図１に実線で示す投入位置と二点鎖線で示す開放位置との間を移動する。
（強制短絡機構）
図４及び図６に示すように、本体ケース１１２内において、負荷側ブッシング１１４の内端部上方には強制短絡機構が設けられている。強制短絡機構は支持部材１３１、可動短絡電極１４１、固定短絡電極１５２、及び係合手段としての避雷器１６１を備えている。
【００２７】
（支持部材）
図６に示すように、本体ケース１１２の内面において、負荷側ブッシング１１４取付部の上方には、支持部材１３１が複数のボルト（図示略）にて本体ケース１１２内面に対して固定されている。図５及び図６に示すように、支持部材１３１は平面コの字状に形成されており、互いに対向する一対の軸受部１３２ａ, １３２ｂ、及び両軸受部１３２ａ, １３２ｂ間を連結する連結部１３３とを備えている。両軸受部１３２ａ, １３２ｂにはそれぞれ挿通孔１３４が形成されており、両挿通孔１３４，１３４にはそれぞれ固定軸１３５が挿通されている。固定軸１３５は支持部材１３１に対して一体的に固定されており、回動不能となっている。
【００２８】
（可動短絡電極）
図５及び図６に示すように、前記固定軸１３５には３つの可動短絡電極１４１がそれぞれ各相の負荷側ブッシング１１４に対応するように且つ回動可能に支持されている。可動短絡電極１４１は互いに対向する支持部１４２ａ, １４２ｂ、両支持部１４２ａ, １４２ｂを連結する連結部１４３、連結部１４３に対して所定の角度をなす固定部１４４、及び固定部１４４からクランク状をなすように延出された接地側接点１４５を備えており、それぞれ一体的に形成されている。各相の接地側接点１４５同士は板状の連結部材１４６にて連結されている。連結部材１４６はボルト１４７及びナット１４８にて各接地側接点１４５に対して固定されている。前記ボルト１４７は前記第１実施形態で記した接地電極としての突起４１と基本的には同様の作用を有する。
【００２９】
各可動短絡電極１４１の両支持部１４２ａ, １４２ｂ間における固定軸１３５には、それぞれ付勢手段としてのネジリコイルバネ１４９が挿通されている。ネジリコイルバネ１４９の一端は本体ケース１２の内面に対して係合しており、他端は一方の支持部１４２ｂ上行部に対して係合されている。各可動短絡電極１４１はネジリコイルバネ１４９の弾性力により図６における右回動方向に付勢されている。
【００３０】
（固定短絡電極）
一方、図５及び図６に示すように、前記支持部材１１６の上面にはブラケット１５１がボルト（図示略）にて固定されている。ブラケット１５１は板材が折り曲げられることにより形成されており、支持部材１１６に対して固定された固定部１５１ａ、及び同固定部１５１ａに対して所定角度をなす傾斜部１５１ｂとを備えている。ブラケット１５１の傾斜部１５１ｂには、固定短絡電極１５２がボルト１５３にて固定されている。固定短絡電極１５２の先端部は曲線状に折り返されており、充電部側接点１５４となっている。この充電部側接点１５４は、前記可動短絡電極１４１が固定軸１３５を中心に右回動したとき、連結部材１４６固定用のボルト１４７の回動軌跡の延長線上に位置しており、ボルト１４７が充電部側接点１５４の外面（図６における上面）に接触可能となっている。
【００３１】
（避雷器）
前記可動短絡電極１４１の固定部１４４と固定短絡電極１５２との間には避雷器１６１が配置されている。避雷器１６１の先端部（高圧側端子）は前記ブラケット１５１の傾斜部１５１ｂに対してボルト１５３にて前記固定短絡電極１５２と共締め固定されている。避雷器１６１の基端部（接地側端子）には前記可動短絡電極１４１の固定部１４４が係合している。即ち、避雷器１６１の基端部は可動短絡電極１４１の図３における右方向への回動を規制することにより、同可動短絡電極１４１を図６に実線で示す非短絡位置に保持している。
（実施形態の作用）
次に、前述のように構成した開閉器の作用について説明する。
【００３２】
落雷等に起因して、本体ケース１１２内で内部短絡が発生すると、前記第１実施形態と同様に接地電極としてアーク誘引手段を構成する前記ボルト１４７により、アークはこのボルト１４７に集中することで不特定箇所への発生が抑えられる。また、これと同時に避雷器１６１の両端子間（充電部側接点１５４と接地側接点１４５との間）には過電圧がかかる。避雷器１６１はこの過電圧に耐えきれず続流遮断不能となって破壊すると共に同避雷器１６１の両端子間にはアークとしての故障電流が流れる。
【００３３】
可動短絡電極１４１は避雷器１６１の破壊により同避雷器１６１との係合が解除され、ネジリコイルバネ１４９の弾性力によって固定軸１３５を中心に図６における右方向に回動する。そして、ボルト１４７を介して接地側接点１４５と充電部側接点１５４とが接触すると、前記故障電流は連結部材１４６に流れ込む。このため、空間ギャップの存在がなくなり、アーク自体は消滅する。従って、本体ケース１１２内面の不特定箇所でのアーク発生を回避し、さらにはアーク自体の発生箇所をなくすこととなる。従って、アークに起因する本体ケース１１２の穴あき等といった開閉器１１１の破損が防止され、ひいては開閉器１１１からの飛散物を無くすことができ、公衆災害への波及を防止できる。
【００３４】
また、例えば避雷器１６１の破壊が不十分であり、可動短絡電極１４１が半壊した避雷器１６１にてその回動が規制され、可動短絡電極１４１と固定短絡電極１５２とが短絡されない場合が考えられる。この場合、発生したアークは消滅しないものの、可動短絡電極１４１が全く回動しないときのアーク長（避雷器１６１の両端子間の距離程度）と比べて、アーク長が短くなる。このため、アーク長が短くなった分だけアーク電圧が小さくなり、本体ケース１１２内におけるアークによる影響（内圧上昇等）が軽減される。
【００３５】
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本体ケース１１２内には、内部短絡事故時に作動して負荷側充電部である支持部材１１６とアースである本体ケース１１２とを短絡させる強制短絡機構を設けた。即ち、内部短絡時の弱部である避雷器１６１に対し、その両端子間を避雷器１６１の破壊に伴って強制短絡させる。このため、本体ケース１１２の内部に発生するアークエネルギーが抑制される。従って、アークの本体ケース１１２内面での発生が抑制され、同本体ケース１１２の穴あき等による破壊を防止することができる。
【００３６】
（２）強制短絡機構を次のように構成した。即ち、負荷側のブッシング１１４の支持部材１１６には固定短絡電極１５２を接続し、本体ケース１１２の内面には固定短絡電極１５２に対して接触可能に対応する可動短絡電極１４１を回動可能に設けた。そして、可動短絡電極１４１をネジリコイルバネ１４９の弾性力により固定短絡電極１５２側に付勢すると共に固定短絡電極１５２に固定された避雷器１６１の基端部に係合させて非短絡位置に保持した。このため、内部短絡事故時、避雷器１６１が破壊することにより可動短絡電極１４１に対する係合が解除され、両電極１４１，１５２が短絡する。従って、本体ケース１１２内に避雷器１６１とは別の係合手段を設ける場合と異なり、構成を簡単にすることができる。
【００３７】
（３）各相の可動短絡電極１４１同士を連結部材１４６にて連結した。このため、内部短絡事故時に生じる故障電流は連結部材１４６に流れ込む。従って、アークが本体ケース１１２内面にて発生することはなく、同本体ケース１１２内面に対する不特定箇所への地絡を防止することができる。
【００３８】
尚、前記実施形態は以下のように変更して実施してもよい。
・第２実施形態の強制短絡機構においては、可動短絡電極１４１の固定短絡電極１５２側への回動を避雷器１６１にて係止するようにしたが、次のように構成してもよい。即ち、図７に示すように、本体ケース１１２内には、可動短絡電極１４１が避雷器１６１と干渉しないように且つ回動可能に設けられており、ネジリコイルバネ１４９の弾性力により固定短絡電極１５２側に付勢されている。可動短絡電極１４１及び固定短絡電極１５２は互いに所定の接触面積で接触可能となる形状に形成されている。また、本体ケース１１２内には前記可動短絡電極１４１の少なくとも一部に係合し、同可動短絡電極１４１の固定短絡電極１５２側への回動を規制する係合手段としての係合爪１７１が設けられている。この係合爪１７１は図７に実線で示す非短絡位置とニ点鎖線で示す短絡位置との間を移動可能となっている。また、本体ケース１１２内には同本体ケース１１２内の温度を検出する温度検出センサ１７２が設けられている。そして、この温度検出センサ１７２にて検出された本体ケース１１２内の温度が予め設定した短絡事故温度に達したとき、前記係合爪１７１が非短絡位置から短絡位置へ駆動され可動短絡電極１４１に対する係合が解除される。このようにすれば、内部短絡事故時において、可動短絡電極１４１と固定短絡電極１５２との強制短絡動作がアーク誘引手段として構成され、極力アーク自体を発生させることなく、当初の目的を達成できる。
【００３９】
・また、第２実施形態において、図８に示すように、本体ケース１１２内には電流検出センサ１７３を設け、同電流検出センサ１７３にて内部短絡事故時に流れる故障電流を検出することによって前記係合爪１７１を駆動させ、可動短絡電極１４１に対する係合を解除するようにしてもよい。
【００４０】
・第２実施形態において、図９に示すように、可動短絡電極１４１を形状記憶合金にて形成し、内部短絡事故時、可動短絡電極１４１に故障電流が流れることによる温度上昇に伴って、同可動短絡電極１４１の形状が回復して、固定短絡電極１５２に対して接触するようにしてもよい。このようにすれば、強制短絡機構の構成をいっそう簡素化することができる。
【００４１】
・第２実施形態においては、可動短絡電極１４１を避雷器１６１の基端部に対して係合させたが、両者１４１，１６１をボルト等にて固定してもよい。このようにしても、内部短絡事故時、避雷器１６１が破壊されれば可動短絡電極１４１の回動に支障はない。
【００４２】
・第２実施形態においては、各相の可動短絡電極１４１を連結部材１４６にて連結したが、この連結部材１４６を省略してもよい。
・第２実施形態においては、強制短絡機構を負荷側のみに設けたが、電源側に設けてもよい。また、負荷側及び電源側の両方に強制短絡機構を設けてもよい。
【００４３】
・前記第１実施形態では、避雷器等の内部機器を内装させた開閉器１１を記載したが、これら内部機器を持たない開閉器であれば、単に図１において避雷器３２ａ, ３２ｂ等の内部機器が取り除かれた構成となる。この場合も第１実施形態と同様の突起４１の作用が得られる。
【００４４】
次に、前記実施形態から把握できる請求項記載発明以外の技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
・前記強制短絡機構は電流検出センサを備えており、同電流検出センサにて故障電流が検出されたとき、前記係合手段の可動短絡電極に対する係合が解除されるようにした請求項１に記載の開閉器。このようにすれば、内部短絡事故時、故障電流が検出されると、係合手段の可動短絡電極に対する係合が解除される。
【００４５】
・前記強制短絡機構は温度検出センサを備えており、同温度検出センサにて検出された本体ケース内の温度が予め設定した短絡事故温度に達したとき、前記係合手段の可動短絡電極に対する係合が解除されるようにした請求項１に記載の開閉器。このようにすれば、内部短絡事故時、本体ケース内の温度が予め設定した短絡事故温度に達すると、係合手段の可動短絡電極に対する係合が解除される。
【００４６】
・前記可動短絡電極を形状記憶合金にて形成し、内部短絡事故時、可動短絡電極に故障電流が流れることによる温度上昇に伴って、同可動短絡電極の形状が回復し、固定短絡電極に対して接触するようにした請求項１に記載の開閉器。このようにすれば、内部短絡事故時、可動短絡電極に故障電流が流れることによる温度上昇に伴って同可動短絡電極の形状が回復し、可動短絡電極が固定短絡電極に接触する。
【００４７】
・各相の可動短絡電極同士を連結部材にて連結した請求項１に記載の開閉器。このようにすれば、内部短絡事故時に発生する故障電流は連結部材に３相一括して流れ込む、異相間短絡に円滑に移行する。このため、本体ケース内面への地絡が防止される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、内部短絡事故時、本体ケース内での不特定箇所における本体ケースの穴あき等といった開閉器の破損が防止され、ひいては開閉器からの飛散物を無くすことができ、公衆災害への波及を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態における開閉器の正断面図。
【図２】  第１実施形態における防護板の拡大正面図。
【図３】  第１実施形態における防護板の平面図。
【図４】  第２実施形態における開閉器の正断面図。
【図５】  第２実施形態における開閉器の側断面図。
【図６】  第２実施形態における強制短絡機構の要部拡大図。
【図７】  別の実施形態における強制短絡機構の要部拡大図。
【図８】  別の実施形態における強制短絡機構の要部拡大図。
【図９】  別の実施形態における強制短絡機構の要部拡大図。
【符号の説明】
１１，１１１…開閉器、１２，１１２…本体ケース、
１３，１１３…電源側ブッシング、１４，１１４…負荷側ブッシング、
１５…電源側導電棒（電源側充電部）、１６，１１５…固定電極、
１８…負荷側導電棒（負荷側充電部）、
４１…アーク誘引手段を構成する突起（接地電極）、
１１６…支持部材（負荷側充電部及び充電部導体）、２０，１１８…可動電極、
１３１…支持部材、１４１…可動短絡電極、１４２ａ…支持部、
１４２ｂ…支持部、１４３…連結部、１４４…固定部、１４５…接地側接点、
１４６…連結部材、１４９…ネジリコイルバネ（付勢手段）、
１５１…ブラケット、１５２…固定短絡電極、１５４…充電部側接点、
１６１…避雷器（係合手段）、１７１…係合爪（係合手段）、
１７２…温度検出センサ、１７３…電流検出センサ。
【図１】
0003660224.tif 000002
【図２】
0003660224.tif 000003
【図３】
0003660224.tif 000004
【図４】
0003660224.tif 000005
【図５】
0003660224.tif 000006
【図６】
0003660224.tif 000007
【図７】
0003660224.tif 000008
【図８】
0003660224.tif 000009
【図９】
0003660224.tif 000010