(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁媒体を封入した絶縁容器の両端が金属部材で気密に封着された真空バルブ本体内に、
前記一方の金属部材を貫通して金属部材に固着された固定電極と、
前記他方の金属端板を貫通すると共にベローズを介して当該金属部材に固着され、前記固定電極に対向するように設けられた可動電極と、
前記可動電極を、前記固定電極の接点と接触している閉位置、開位置、断路位置の３位置に直線的に移動させる操作機構とを備え、
前記操作機構は、前記閉位置、前記開位置、前記断路位置を直線的に動作する機構部を２組直列的に配置して構成し、
前記可動電極に近い側の機構部を遮断機構部とすると共に、前記可動電極から遠い側の機構部を断路機構部とし、
前記遮断機構部の可動部を前記可動電極に連結し、前記遮断機構部のフレームと前記断路機構部の可動部とを係合し、
前記遮断機構部が前記閉位置および前記開位置の開閉動作を行ない、前記断路機構部が前記開位置および前記断路位置の開閉動作を行なうようにしたことを特徴とする真空開閉装置。
【請求項２】
絶縁媒体を封入した絶縁容器の両端が金属部材で気密に封着された真空バルブ本体内に、
前記一方の金属部材を貫通して金属部材に固着された固定電極と、
前記他方の金属部材を貫通すると共にベローズを介して当該金属部材に固着され、前記固定電極に対向するように設けられた可動電極と、
前記可動電極の反固定電極側に設けられた接地電極と、
前記接地電極と前記両端の金属部材との間にそれぞれ配置され、前記絶縁容器を構成する二つの絶縁筒と、
前記可動電極を、前記固定電極の接点と接触している閉位置、開位置、断路位置、および前記接地電極と接触している接地位置の４位置に直線的に移動させる操作機構とを備え、
前記操作機構は、前記閉位置、前記開位置を直線的に動作する機構部と、中間点を含めた前記開位置、前記断路位置、前記接地位置を直線的に動作する機構部とを直列的に配置して構成し、
前記可動電極に近い側の機構部を遮断機構部とすると共に、前記可動電極から遠い側の機構部を断路機構部とし、
前記遮断機構部の可動部を前記可動電極に連結し、前記遮断機構部のフレームと前記断路機構部の可動部とを係合し、
前記遮断機構部が前記閉位置と前記開位置との開閉動作を行ない、前記断路機構部が前記開位置と前記断路位置との開閉動作、およびこの断路位置と前記接地位置との２段階の開閉動作を行なうようにしたことを特徴とする真空開閉装置。
【請求項３】
絶縁媒体を封入した絶縁容器の両端が金属部材で気密に封着された真空バルブ本体内に、
前記一方の金属部材を貫通して金属部材に固着された固定電極と、
前記他方の金属部材を貫通すると共にベローズを介して当該金属部材に固着され、前記固定電極に対向するように設けられた可動電極と、
前記可動電極の反固定電極側に設けられた接地電極と、
前記接地電極と前記両端の金属部材との間にそれぞれ配置され、前記絶縁容器を構成する二つの絶縁筒と、
前記可動電極を、前記固定電極の接点と接触している閉位置、開位置、断路位置、および前記接地電極と接触している接地位置の４位置に直線的に移動させる操作機構とを備え、
前記操作機構は、前記閉位置、前記開位置、前記断路位置、前記接地位置を直線的に動作する機構部を３組直列的に配置して構成し、
前記可動電極に近い側の機構部を遮断機構部とすると共に、前記可動電極から最も遠い側の機構部を接地機構部とし、両者の中間の機構部を断路機構部とし、前記遮断機構部の可動部を前記可動電極に連結し、前記遮断機構部のフレームと前記断路機構部の可動部とを係合し、前記断路機構部のフレームと前記接地機構部の可動部とを係合し、
前記遮断機構部が前記閉位置と開位置との開閉動作を行ない、前記断路機構部が前記開位置と前記断路位置との開閉動作を行ない、かつ前記接地機構部が前記断路位置と前記接地位置との開閉動作を行なうようにしたことを特徴とする真空開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＦ６ガスを絶縁媒体として用いた真空開閉装置に係わり、特にＳＦ６ガス等の絶縁媒体の使用量を抑制した、環境に調和した真空開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の開閉装置について、２２／３３ｋＶ、６６／７７ｋＶクラスの特高変電設備を例にとって説明する。
【０００３】
このクラスの開閉装置は、建設費、用地の高騰と共に、充電部汚損、安全性、騒音等の問題から、開閉装置の小形化や密閉化が要求され、ガス絶縁式開閉装置（ＧＩＳ：Ｇａｓ  Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）や、キュービクル形ガス絶縁開閉装置（Ｃ−ＧＩＳ：Ｃｕｂｉｃｌｅｔｙｐｅ  ＧＩＳ）が開発されてきている。
【０００４】
ＧＩＳは、各電気機器をパイプ状の金属容器で覆い、絶縁媒体として高圧のＳＦ６ガスを封入し、小形化、密閉化したものである。
【０００５】
これに対して、Ｃ−ＧＩＳは、ＧＩＳに対して、より高い信頼性、安全性、保守・点検の簡素化と同時に、狭い用地に短期間で建設でき、かつ周囲との環境に調和させる要請にも対応すべく開発された開閉装置である。
【０００６】
これは、大気圧近傍の低圧力絶縁ガスを利用したキュービクル形の容器に、各電気機器を一括して収納し、内部を構成単位毎に区分したものであり、他の閉鎖配電盤と同様の外観である。
【０００７】
このように、最近では、ＳＦ６ガスを絶縁媒体として用いた開閉装置が、多数運転されるようになってきている。
【０００８】
図１７は、この種の代表的なキュービクル形ガス絶縁開閉装置の構成例を示す縦断面図である。
【０００９】
図１７において、外周を軟鋼板で気密に囲まれた箱体の１の内部は、ＳＦ６ガス２が密封されており、受電室１ａ、遮断器室ｌｂ、および母線室１ｃにガス区分されている。
【００１０】
受電室１ａには、ガス−気中の区分をしたケーブルヘッド３が箱体１の側面に取り付けられ、避雷器４および検電がいし５が収納され、それぞれが接続導体７で接続されている。なお、ケーブル９には、変流器８を貫通した電力用ケーブル９が接続されている。
【００１１】
また、遮断器室１ｂには、受電室１ａとガス区分される下段の絶縁スペーサ１０ａを介して、図示しない真空バルブを収納した遮断器１１が収納され、この遮断器１１は、接続導体７を介して母線室１ｃとガス区分される上段の絶縁スペーサ１０ｂに接続されている。
【００１２】
遮断器１１は、絶縁、消弧媒体として高真空が用いられている。また、断路器６は、絶縁、消弧媒体としてＳＦ６ガスが用いられている。
【００１３】
一方、電磁石と可動鉄心の他に永久磁石を備えた安定型と呼ばれるソレノイド機構には、可動鉄心の動作端で永久磁石の吸着力によって位置を保持する機能がある。また、この安定型のソレノイド機構には、可動鉄心の動作範囲の一端部で位置が保持される単安定型と呼ばれるものと、可動鉄心の動作範囲の両端で位置が保持される双安定型と呼ばれるものとがある。
【００１４】
磁石により吸着された可動鉄心は、吸着力の限界まで安定的に保持されることから、真空遮断器の操作機構としてソレノイド機構を利用したものが提案されてきている。
【００１５】
真空遮断器の操作機構に利用されるソレノイド機構としては、電磁石が非励磁状態でも電極の位置を保持できる安定型のものが望ましい。このソレノイド機構は、部品点数が少なく構造が簡単であり、直線的に動作するだけであることから、大きな応力が生じたり大きな接触面圧で摺動する部分が少ないので、信頼性を確保し易いという長所を有する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成の開閉装置において、断路器６は、絶縁・消弧媒体としてＳＦ６ガスが用いられている。このＳＦ６ガスは、空気と比較して約１００倍の消弧性能と約３倍の絶縁性能を持つことが知られている。そして、このＳＦ６ガスは、通常の運転状態では、無色、無臭、無味、不燃性の非常に安定した気体であり、しかも無毒である。
【００１７】
しかしながら、このＳＦ６ガス中でアーク放電が発生すると、ＳＦ６ガスは、ＳＯＦ２、Ｓ０２、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ４、ＨＦ、ＳｉＦ４等の分解生成物や分解ガスを発生する。このＳＦ６ガスの分解生成物や分解ガスは毒性が強いため、分解したガスを回収する場合には、特別な処理や管理が必要となる。
【００１８】
事故電流等の遮断は遮断器１１で行なうことから、分解生成物や分解ガスの発生はないが、変電所内の母線切替えや線路切替えを断路器６で行なう。
【００１９】
従って、断路器６は、ループ電流の遮断責務が要求される。このループ電流は、定格電流に近い電流値となり、その際断路器６で分解生成物や分解ガスを発生する。そして、このような断路器のガスを回収する場合、吸着材を通して回収する等、取扱いに苦慮している。
【００２０】
また、ＳＦ６ガスは、地球温暖化の原因となる温室効果ガスであり、温室効果係数が二酸化炭素の２４０００倍である。そのため、１９９７年１２月に京都で開催された“第３回気候変動に関する国際連合枠組み条約締約国会議（ＣＯＰ３）”において、ＳＦ６ガスも削減対象ガスとして加えられ、排出の抑制と削減についての対応が要求されてきている。このように環境の面からも、断路器の絶縁、消弧媒体としてＳＦ６ガスを使用しないことが望ましい。
【００２１】
そこで、断路器の絶縁媒体を真空とした真空断路器が考えられるが、開閉装置としての価格が高くなるという問題点がある。
【００２２】
さらに、図１７に示したような開閉装置においては、遮断器１１と断路器６の接点からの発熱によって、接続導体７の温度上昇が問題となる。そして、このような遮断器１１や断路器６の接点の発熱は、この部分の接触抵抗によるジュール熱によって生ずることから、接触抵抗を低くするための何らかの対策が必要となる。
【００２３】
一方、このような課題を解決するために、例えば“特開平９−１５３３２０号公報”が提案されてきている。これは、十字型の真空バルブの両端に固定電極と接地電極を設け、これと直交すると位置を支点とした通電軸および可動電極を設けている。
【００２４】
しかしながら、真空バルブの構成が複雑なことから、部品点数が多くなり、真空バルブの価格が非常に高くなる。また、構成が複雑なことから、真空バルブの組立てが容易ではないため、信頼性の高い真空バルブが得られない。さらに、可動軸はベローズを介して円周方向に移動することから、ベローズには過大な曲げ方向の荷重が加わり、強度的な長期信頼性に欠ける。このため、真空バルブの真空リークを引き起こす。さらにまた、短時間電流試験では、電磁力による可動電極の反発を抑えるために、通常、ばねにより荷重を加えているが、このような構成の真空バルブでは、かような荷重を加え難いという問題点がある。
【００２５】
以上のような理由から、ＳＦ６ガスを使用しない開閉装置の実現が困難になっている。
【００２６】
また、操作機構の面から、ソレノイド機構は動作範囲の端部でのみ可動鉄心の位置の保持が可能であり、中間位置では安定的に保持することができないため、閉位置（可動電極の接点が固定電極の接点と接触している位置）、開位置、断路位置の３位置や、さらに接地位置を含めた４位置に、電極を安定的に保持することはできない。
【００２７】
さらに、磁石による吸着力は、磁石と磁性体のギャップの影響を大きく受け、ギャップが広がると吸着力は急激に小さくなる。このため、３位置や４位置を保持するのに必要な十分なストロークを実現することが困難である。そして、ストロークを大きくするためには、電磁石や永久磁石の磁力をかなり大きくしなければならなくなり、装置の大型化や電磁石の大電流駆動が必要になったりするという問題がある。
【００２８】
本発明の目的は、構成が簡単で信頼性の高い真空バルブと、閉位置、開位置、断路位置の３位置、またはさらに接地位置を含めた４位置の開閉動作を確実に実現できる信頼性の高い操作機構とを備えた、環境に調和した真空開閉装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明の真空開閉装置は、絶縁媒体を封入した絶縁容器の両端が金属部材で気密に封着された真空バルブ本体内に、前記一方の金属部材を貫通して金属部材に固着された固定電極と、前記他方の金属端板を貫通すると共にベローズを介して当該金属部材に固着され、前記固定電極に対向するように設けられた可動電極と、前記可動電極を、前記固定電極の接点と接触している閉位置、開位置、断路位置の３位置に直線的に移動させる操作機構とを備え、前記操作機構は、前記閉位置、前記開位置、前記断路位置を直線的に動作する機構部を２組直列的に配置して構成し、前記可動電極に近い側の機構部を遮断機構部とすると共に、前記可動電極から遠い側の機構部を断路機構部とし、前記遮断機構部の可動部を前記可動電極に連結し、前記遮断機構部のフレームと前記断路機構部の可動部とを係合し、前記遮断機構部が前記閉位置および前記開位置の開閉動作を行ない、前記断路機構部が前記開位置および前記断路位置の開閉動作を行なうようにしたことを特徴としている。
【００３０】
従って、請求項１の発明の真空開閉装置においては、気密に封着した真空バルブ本体内に、金属部材を貫通して一方がベローズを介して軸方向に移動可能な一対の通電軸に固定電極と可動電極を対向して配置し、可動電極の接点が固定電極の接点と接触している位置を閉位置とし、閉位置、開位置、断路位置の３位置を連続的に直線移動することにより、真空バルブ本体内の可動電極が開位置に移動して、遮断器の接点として動作し、さらに移動して可動電極が断路位置に移動して、断路器の接点として動作するため、遮断器用の真空バルブ本体内に断路器接点を収納することができる。
【００３１】
また、高速動作を要求される閉位置から開位置までの開閉動作を行なう遮断機構部と、高速動作が必要でない開位置から断路位置までの開閉動作を行なう断路機構部とを直列配置することにより、３位置の開閉動作を確実にかつ安価な操作機構で実現することができる。
【００３２】
また、請求項２の発明の真空開閉装置は、絶縁媒体を封入した絶縁容器の両端が金属部材で気密に封着された真空バルブ本体内に、前記一方の金属部材を貫通して金属部材に固着された固定電極と、前記他方の金属部材を貫通すると共にベローズを介して当該金属部材に固着され、前記固定電極に対向するように設けられた可動電極と、前記可動電極の反固定電極側に設けられた接地電極と、前記接地電極と前記両端の金属部材との間にそれぞれ配置され、前記絶縁容器を構成する二つの絶縁筒と、前記可動電極を、前記固定電極の接点と接触している閉位置、開位置、断路位置、および前記接地電極と接触している接地位置の４位置に直線的に移動させる操作機構とを備え、前記操作機構は、前記閉位置、前記開位置を直線的に動作する機構部と、中間点を含めた前記開位置、前記断路位置、前記接地位置を直線的に動作する機構部とを直列的に配置して構成し、前記可動電極に近い側の機構部を遮断機構部とすると共に、前記可動電極から遠い側の機構部を断路機構部とし、前記遮断機構部の可動部を前記可動電極に連結し、前記遮断機構部のフレームと前記断路機構部の可動部とを係合し、前記遮断機構部が前記閉位置と前記開位置との開閉動作を行ない、前記断路機構部が前記開位置と前記断路位置との開閉動作、およびこの断路位置と前記接地位置との２段階の開閉動作を行なうようにしたことを特徴としている。
【００３３】
従って、請求項２の発明の真空開閉装置においては、上記請求項１の発明の真空バルブ本体に、可動電極に接続された通電軸と対向する位置に接地電極を設け、通電軸と対向する接地電極の内径が可動電極の外径よりも小さく、接地電極が両端の金属端板との間に絶縁筒がそれぞれ配置され、可動電極が固定電極と接触している位置を閉位置とし、閉位置、開位置、断路位置、接地位置の４位置を連続的に直線移動することにより、遮断器用の真空バルブ本体内に断路器用接点と接地装置用接点を収納することができる。
【００３４】
また、高速動作を要求される閉位置から開位置までの開閉動作を遮断機構部で行ない、高速動作が必要でない開位置から断路位置までの開閉動作と断路位置から接地位置までの開閉動作の２段階の動作を、遮断機構部に直列配置された断路機構部で行なうことにより、４位置の開閉動作を確実にかつ安価な操作機構で実現することができる。
【００３５】
また、請求項３の発明の真空開閉装置は、絶縁媒体を封入した絶縁容器の両端が金属部材で気密に封着された真空バルブ本体内に、前記一方の金属部材を貫通して金属部材に固着された固定電極と、前記他方の金属部材を貫通すると共にベローズを介して当該金属部材に固着され、前記固定電極に対向するように設けられた可動電極と、前記可動電極の反固定電極側に設けられた接地電極と、前記接地電極と前記両端の金属部材との間にそれぞれ配置され、前記絶縁容器を構成する二つの絶縁筒と、前記可動電極を、前記固定電極の接点と接触している閉位置、開位置、断路位置、および前記接地電極と接触している接地位置の４位置に直線的に移動させる操作機構とを備え、前記操作機構は、前記閉位置、前記開位置、前記断路位置、前記接地位置を直線的に動作する機構部を３組直列的に配置して構成し、前記可動電極に近い側の機構部を遮断機構部とすると共に、前記可動電極から最も遠い側の機構部を接地機構部とし、両者の中間の機構部を断路機構部とし、前記遮断機構部の可動部を前記可動電極に連結し、前記遮断機構部のフレームと前記断路機構部の可動部とを係合し、前記断路機構部のフレームと前記接地機構部の可動部とを係合し、前記遮断機構部が前記閉位置と開位置との開閉動作を行ない、前記断路機構部が前記開位置と前記断路位置との開閉動作を行ない、かつ前記接地機構部が前記断路位置と前記接地位置との開閉動作を行なうようにしたことを特徴としている。
【００３６】
従って、請求項３の発明の真空開閉装置においては、高速動作を要求される閉位置から開位置までの開閉動作を行なう遮断機構部と、高速動作が必要でない開位置から断路位置までの開閉動作を行なう断路機構部と、断路位置から接地位置までの開閉動作を行なう接地機構部とを直列配置することにより、４位置の開閉動作を確実にかつ安価な操作機構で実現することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４６】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による真空開閉装置における真空バルブ２０の構成例を示す縦断面図である。
【００４７】
図１において、セラミックまたはガラスからなる絶縁円筒２１の両端開口部を、固定側端板２２および可動側端板２３でそれぞれ密封し、気密な容器を構成している。
【００４８】
固定側端板２２には、固定電極２４を接合した固定通電軸２５を支持固定し、この固定電極２４と対向して可動電極２６を可動通電軸２７に固着している。この可動通電軸２７は、後述する操作機構に連結している。
【００４９】
また、固定電極２４、および可動電極２６が接触する側には、真空バルブ２０の用途に応じて種々の材料からなる接点２８ａおよび２８ｂを、それぞれの電極に配設している。
【００５０】
一方、可動通電軸２７と可動側蓋板２３との間にはベローズ２９が設け、可動電極２６が直線的に移動できるようにしている。
【００５１】
また、固定電極２４と可動電極２６の周囲には、アークシールド３２を電気的に浮遊に設けて、電流遮断時の金属蒸気による絶縁円筒２１の汚損を防止するようにしている。
【００５２】
ここで、それぞれの接点２８ａおよび２８ｂが接触している位置を閉位置とし、可動電極２６が移動し、それぞれの接点間のギャップ長がｄ１の時の位置を開位置とする。さらに、可動電極２６が移動し、それぞれの接点間のギャップ長がｄ２の時の位置を断路位置としている。
【００５３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空バルブ２０においては、図示しない真空開閉装置の制御回路より、遮断器の開極指令があった場合には、可動電極２６が移動して、接点２８ａおよび２８ｂ間のギャップ長がｄ１の位置（開位置）となる。
【００５４】
次に、真空開閉装置の制御回路より、断路器の開極（断路）の指令があった場合には、さらに可動電極２６が移動して、それぞれの接点２８ａおよび２８ｂ間のギャップ長がｄ２の位置（断路位置）となる。
【００５５】
このようにして、可動電極２６に設けられた接点２８ｂは、閉位置、開位置、断路位置の３位置を連続的に直線移動する。
【００５６】
この場合、断路器の接点を真空容器内に収納しているため、ループ電流など定格電流に近い電流を遮断しても、ＳＦ６ガスを用いていないので、分解ガスや分解生成物を発生することがない。
【００５７】
すなわち、前述したように、断路器の絶縁、消弧媒体として、温室効果ガスであるＳＦ６ガスを用いずに、高真空を用いているため、環境面からも、最近の市場のニーズに一致している。
【００５８】
また、遮断器と断路器の接点が一つになるため、接触抵抗が小さくなり、主回路の温度上昇を低くすることができる。
【００５９】
さらに、遮断器と断路器の接点を同一の真空容器内に収納し、かつ構成が簡単であるため、真空バルブ２０の量産化が可能となり、真空開閉装置の小形化や低価格化を図ることができる。
【００６０】
すなわち、接点の閉位置、開位置、断路位置の３位置を連続的に直線移動することにより、遮断器、断路器が構成されるため、一つの操作機構で、これらを動作させることが可能となり、この点からも真空開閉装置の小形化や低価格化を図ることができる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
図２は、本実施の形態による真空開閉装置における真空バルブ２０の構成例を示す縦断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６２】
すなわち、本実施の形態の真空バルブ２０は、図２に示すように、前記可動電極２６に接続された可動通電軸２７と対向する位置に接地電極３５を設け、可動通電軸２７と対向する接地電極３５の内径を、可動電極２６の外径よりも小さくなるようにしている。
【００６３】
また、接地電極３５と両端の金属端板２２、２３との間には、絶縁筒２１をそれぞれ配置し、可動電極２６の接点２８ｂが固定電極２４の接点２８ａと接触している位置を閉位置とし、接点２８ａ、２８ｂ間のギャップ長がｄ６の位置を接地位置としている。
【００６４】
これにより、閉位置、開位置、断路位置、接地位置の４位置を連続的に直線移動できるようにしている。
【００６５】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空バルブ２０においては、真空開閉装置の点検時等に、図示しない真空開閉装置の制御回路より、断路状態から接地の指令があった場合には、可動電極２６が移動して、接点２８ａ、２８ｂ間のギャップ長がｄ６となった位置（接地位置）で接地される。
【００６６】
これにより、閉位置、開位置、断路位置、接地位置の４位置が連続的に直線移動する。
【００６７】
この場合、接地装置を真空バルブ２０内に収納しているため、真空開閉装置の小形化を図ることができる。
【００６８】
また、真空バルブ２０の構成が簡単であるため、真空バルブ２０の組立ても容易となり、量産化が可能となる。
【００６９】
さらに、部品点数も少なくなるため、真空開閉装置の低価格化を図ることができる。
【００７０】
すなわち、接点の閉位置、開位置、断路位置、接地位置の４位置を連続的に直線移動することにより、一つの操作機構でこれらを動作させることが可能となり、この点からも真空開閉装置の小形化や低価格化を図ることができる。
【００７１】
また、真空バルブ２０は、前述した図１に示す真空バルブ２０において、開位置の接点２８ａ、２８ｂ間のギャップ長をｄ１とし、断路位置の接点２８ａ、２８ｂ間のギャップ長をｄ２とした場合、各ギャップ長ｄ１とｄ２との関係が、ｄ２＝（１．３〜２．６）・ｄ１となるようにしている。
【００７２】
次に、以上のように構成した真空バルブ２０においては、各ギャップ長ｄ１、ｄ２の関係を、ｄ２＝（１．３〜２．６）・ｄ１としていることにより、断路位置での接点間の絶縁破壊確率が低下し、断路位置と開位置の絶縁の協調を図ることができる。
【００７３】
すなわち、一般に真空中の電極間の破壊電圧Ｖｂとギャップ長ｄとの関係は、Ｖｂ＝ａ・ｄｎで表わされ、このｎの値は電極材料によって異なるが、概ね０．６となることが知られている。
【００７４】
また、真空中の絶縁破壊の確率分布は、正規分布となり、この時の標準偏差σが破壊電圧のばらつきを表わす。
【００７５】
ここで、図１に示した可動電極２６に設けられた接点２８ｂが開位置における絶縁性能の裕度は、５０％破壊電圧をＶ５０とすると、Ｖ５０に対して２σを目安としている。これに対して、断路位置での絶縁性能の裕度は、信頼性や安全面を考慮しなければならないので、Ｖ５０に対して３σの裕度を持たせることにする。３σは約０．１％の破壊確率となる。
【００７６】
接点２８ａ、２８ｂ間の破壊電圧ばらつきσは、接点材料、表面状態、遮断電流等によって大きく異なるが、１０〜２３％と考えられている。
【００７７】
図３は、上述の破壊電圧とギャップ長との関係から、３σを与えるギャップ長と２σを与えるギャップ長の比率（すなわち、ｄ２とｄ１の比率）と破壊電圧のばらつき（標準偏差）σとの関係の一例を示す特性図である。
【００７８】
標準偏差を１０％とすると、ギャップ長の比率ｄ２／ｄ１は約１．３となり、標準偏差を２３％とすると、ギャップ長の比率ｄ２／ｄ１は約２．６となる。
【００７９】
上述したように、ギャップ長の比率ｄ２とｄ１を１．３〜２．６としていることにより、経済的で絶縁の信頼性の高い真空開閉装置を得ることができる。
【００８０】
また、真空バルブ２０は、前述した図１に示す真空バルブ２０において、固定電極２４と可動電極２６を包囲するアークシールド３２と固定電極２４および可動電極２６との間のギャップ長をｄ３とし、断路位置の接点２８ａ、２８ｂ間のギャップ長をｄ２とした場合、ｄ３とｄ２との関係がｄ３＝（０．３５〜０．８）・ｄ２となるようにしている。
【００８１】
次に、以上のように構成した真空バルブ２０においては、各ギャップ長ｄ２、ｄ３の関係を、ｄ３＝（０．３５〜０．８）・ｄ２としていることにより、絶縁面から見た場合のアークシールドの最適位置が決まり、可動電極および固定電極の電界強度を低減することができる。
【００８２】
すなわち、図４は上述のｄ３とｄ２の比と固定電極２４の端部の電界強度Ｅ１との関係の一例を示す特性図である。
【００８３】
図４において、縦軸の電界強度Ｅｃは、固定電極２４の材料を銅とした場合の破壊電界強度である。
【００８４】
ギャップ長の比率ｄ３／ｄ２が０．５以下になると、固定電極２４とアークシールド３２間のギャップ長で決まるため、電極端部の電界強度はギャップ長の比率ｄ３／ｄ２が小さくなるほど高くなる。
【００８５】
ギャップ長の比率ｄ３／ｄ２が０．３５の時に、固定電極２４の端部の電界強度が破壊電界強度に達している。
【００８６】
ギャップ長の比率ｄ３／ｄ２が０．８以上になると、固定電極２４の端部の電界強度は電極間で決まるので、それ程低くならない。
【００８７】
また、ギャップ長の比率ｄ３／ｄ２が大きくなると、真空バルブ２０の径が大きくなるので、ギャップ長の比率ｄ３／ｄ２はなるべく小さい方が価格面からは望ましい。
【００８８】
従って、ギャップ長の比率ｄ３とｄ２の比を０．３５〜０．８としていることにより、真空バルブ２０の外径を抑えて、絶縁特性の優れた真空バルブ２０を得ることができる。
【００８９】
（第３の実施の形態）
図５は、本実施の形態による真空開閉装置における真空バルブ２０の構成例を示す縦断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９０】
すなわち、本実施の形態の真空バルブ２０は、図５に示すように、前記固定電極２４を包囲する第２のシールド３３と、前記可動電極２６を包囲する第３のシールド３４とを設け、この第２のシールド３３と第３のシールド３４を、両端の金属端板で支持固定するようにしている。
【００９１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空バルブ２０においては、固定電極２４を包囲する第２のシールド３３と、可動電極２６を包囲する第３のシールド３４とを設け、この第２のシールド３３と第３のシールド３４を、両端の金属端板で支持固定していることにより、可動側接点２８ｂおよび固定側接点２８ａや、可動電極２６および固定電極２４の電界強度を低減することができる。
【００９２】
すなわち、図５において、各接点２８ａ、２８ｂ間の絶縁性能は、前述したように、接点のミクロな表面状態によって左右される。従って、電流の遮断条件によっては大きく絶縁性能が低下する。また、無負荷で開閉しても、冷溶着によって対向する接点の一部が剥れて、表面の突起となったり粒子の形で離脱するので、絶縁性能が低下することが知られている。
【００９３】
そこで、固定電極２４を包囲する第２のシールド３３と、可動電極２６を包囲する第３のシールド３４とを設けていることにより、各接点２８ａ、２８ｂの表面の電界強度が低下し、絶縁性能が電流の遮断条件や無負荷開閉によって影響されなくなる。
【００９４】
上述したように、第２のシールド３３および第３のシールド３４を設けていることにより、絶縁性能の優れた真空開閉装置を得ることができる。
【００９５】
（第４の実施の形態）
図６は、本実施の形態による真空開閉装置における真空バルブ２０の構成例を示す縦断面図であり、図５と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９６】
すなわち、本実施の形態の真空バルブ２０は、図６に示すように、前記固定電極２４を包囲する第２のシールド３３を、固定通電軸２５で支持固定するようにしている。
【００９７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空バルブ２０においては、第２のシールド３３を、固定電極２４に接続された固定通電軸２５で支持していることにより、可動側接点２８ｂおよび固定側接点２８ａや、可動電極２６および固定電極２４の電界強度を低減できると共に、アークシールドの上端の電界強度を低減することができる。
【００９８】
すなわち、第２のシールド３３を設けた図５の真空バルブ２０においては、アークシールドの上端部の電界強度が高くなる。
【００９９】
そこで、第２のシールド３３を固定通電軸２５で支持していることにより、アークシールドの上端部の電界強度が低減され、アークシールドと第２のシールド３３間の絶縁性能が向上する。また、各接点２８ａ、２８ｂ間の絶縁性能については、前述した第５の実施の形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【０１００】
（第５の実施の形態）
図７は、本実施の形態による真空開閉装置における真空バルブ２０の構成例を示す縦断面図であり、図５および図６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１０１】
すなわち、本実施の形態の真空バルブ２０は、図７に示すように、前記固定電極２４を包囲する第２のシールド３３を、固定電極２４で支持固定するようにしている。
【０１０２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空バルブ２０においては、固定電極２４を包囲する第２のシールド３３を、固定電極２４で支持固定していることにより、前述した第４の実施の形態の場合と同様な作用効果が得られ、絶縁性能の優れた真空開閉装置を得ることができる。
【０１０３】
また、真空バルブ２０は、前述した図５、図６、図７に示す真空バルブ２０において、第２のシールド３３と第３のシールド３４との間のギャップ長をｄ４とし、断路位置の各接点２８ａ、２８ｂ間のギャップ長をｄ２とした場合、各ギャップ長ｄ２、ｄ４の関係が、ｄ４＝（０．６〜０．９５）・ｄ２となるようにしている。
【０１０４】
次に、以上のように構成した真空バルブ２０においては、各ギャップ長ｄ２、ｄ４の関係をｄ４＝（０．６〜０．９５）・ｄ２としていることにより、可動側接点２８ｂおよび固定側接点２８ａや、可動電極２６および固定電極２４の電界強度を低減できると共に、これら各部の電界強度を最適化することができる。
【０１０５】
すなわち、図８は第２のシールド３３や第３のシールド３４の有無によるこれらの周辺の電界強度の一例を示す特性図であり、ギャップ長の比率ｄ４／ｄ２と電界強度との関係で表わしている。
【０１０６】
ここで、上端に示す鎖線の直線Ｅ０は、第２のシールド３３や第３のシールド３４が無い場合の接点２８ａまたは２８ｂの表面の電界強度を示し、曲線Ｅ１は第２のシールド３３または第３のシールド３４の先端の電界強度を示し、曲線Ｅ２は断路位置での接点２８ａまたは２８ｂの表面の電界強度を示している。
【０１０７】
曲線Ｅ１はギャップ長の比率ｄ４／ｄ２に対して反比例し、曲線Ｅ２はギャップ長の比率ｄ４／ｄ２に対して比例する。
【０１０８】
また、破壊電界強度Ｅａは、第２のシールド３３および第３のシールド３４の材料がステンレス鋼の場合の値であり、破壊電界強度Ｅｂは、接点２８ａおよび２８ｂの材料を銅クロム合金とした場合の値である。
【０１０９】
接点の破壊電界強度ＥｂがＥａよりも低いのは、材料が異なるだけでなく、前述したように、電流遮断等の種々の開閉によって低下しているものと考えられる。
【０１１０】
そこで、図８に示すように、各ギャップ長ｄ２、ｄ４の関係をｄ４＝（０．６〜０．９５）・ｄ２としていることにより、各接点２８ａ、２８ｂの電界強度を低減することができ、小形で絶縁性能の優れた真空開閉装置を得ることができる。
【０１１１】
また、真空バルブ２０は、前述した図５、図６、図７に示す真空バルブ２０において、第２のシールド３３と第３のシールド３４の材質を、ステンレス鋼、またはタングステンとするようにしている。
【０１１２】
次に、以上のように構成した真空バルブ２０においては、第２のシールド３３と第３のシールド３４の材質を、ステンレス鋼、またはタングステンとしていることにより、可動側接点２８ｂおよび固定側接点２８ａや、可動電極２６および固定電極２４の電界強度を低減できると共に、第２のシールド３３と第３のシールド３４との間の絶縁性能を向上することができる。
【０１１３】
すなわち、図９は本発明者等が行なった第２のシールド３３と第３のシールド３４の材料の違いによる雷インパルス耐電圧性能の比較例を示す特性図である。
【０１１４】
材料は、銅（無酸素銅）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、タングステンである。なお、試験に用いた電極形状は、直径３４ｍｍの平板電極で、ギャップ長は１．５ｍｍである。
【０１１５】
図９において、銅材と比較して、ステンレス鋼で１．７倍、タングステンで１．９倍である。
【０１１６】
ただし、銅材の表面に、真空蒸着等の手法によりタングステンをコーティングしても同様な効果が得られるので、本発明の範囲は、シールドの表面材料を、ステンレス鋼、またはタングステンとする。
【０１１７】
上述したように、第２のシールド３３と第３のシールド３４の材質を、ステンレス鋼、またはタングステンとしていることにより、前述した電界緩和の効果とあいまって、真空開閉装置の小形化を図ることができる。
【０１１８】
また、真空バルブ２０は、前述した図５、図６、図７に示す真空バルブ２０において、第２のシールド３３と第３のシールド３４の表面に、複合電解研磨処理、または電子ビーム処理（電子ビームの照射による改質層）を施すようにしている。
【０１１９】
次に、以上のように構成した真空バルブ２０においては、第２のシールド３３と第３のシールド３４の表面を、複合電解研磨処理、または電子ビーム処理していることにより、可動側接点２８ｂおよび固定側接点２８ａや、可動電極２６および固定電極２４の電界強度を低減できると共に、第２のシールド３３と第３のシールド３４との間の絶縁性能を向上することができる。
【０１２０】
すなわち、図１０は第２のシールド３３と第３のシールド３４の表面の違いによる雷インパルス破壊電圧の比較例を示す特性図である。
【０１２１】
本発明者等は、表面粗さ約１μｍ程度に仕上げた電極と、その電極を複合電解研磨処理した電極の雷インパルス耐電圧特性を比較した。なお、電解液は、りん酸と硫酸の混合液である。
【０１２２】
一般に、真空中の絶縁破壊は、図１０からも分かるように、絶縁破壊を繰り返す度に破壊電圧が高くなる。これをコンディショニング効果と呼び、これを利用したコンディショニング処理を真空バルブの製造の最終工程で行なっている。
【０１２３】
図１０から明らかなように、複合電解研磨処理を行なうことにより、少ない破壊回数で高い絶縁性能を示し、かつ最終の破壊電圧も約２０ｋＶ高くなる。
【０１２４】
上述したように、複合電解研磨処理を行なうようにしていることにより、コンディショニング処理に要する時間を短縮することができるという利点が得られる。
【０１２５】
なお、この複合電解研磨処理は、前記図１、図２、図５、図６、図７に示したアークシールド３２に施すようにしても、同様な耐電圧性能の向上の効果を得ることができる。
【０１２６】
図１１は、第２のシールド３３と第３のシールド３４に対して、複合電解研磨処理に対して電子ビーム処理を行なった場合の耐電圧特性の比較例を示す特性図である。
【０１２７】
図１１から明らかなように、電子ビーム処理を行なうようにすることにより、少ない破壊回数で高い絶縁性能を示し、かつ最終の破壊電圧も約２０ｋＶ高くなる。
【０１２８】
上述したように、電子ビーム処理を行なうようにしていることにより、コンディショニング処理に要する時間を短縮することができるという利点が得られる。
【０１２９】
ここで、真空バルブ２０は、前述した図２に示す真空バルブ２０において、開位置の接点２８ａ、２８ｂ間のギャップ長をｄ１とし、可動電極２６に設けられた可動通電軸２７と接地電極３５との間のギャップ長をｄ５とした場合、各ギャップ長ｄ５とｄ１の関係が、ｄ５＝（１．３〜１．８）・ｄ１となるようにしている。
【０１３０】
次に、以上のように構成した真空バルブ２０においては、各ギャップ長ｄ１、ｄ５の関係を、ｄ５＝（１．３〜１．８）・ｄ１としていることにより、可動側接点２８ｂの開位置での接点間の絶縁と接地装置の絶縁の協調を図れ、信頼性を向上することができる。
【０１３１】
すなわち、接地位置での絶縁性能の裕度は、断路位置と同様に５０％破壊電圧をＶ５０とすると、Ｖ５０に対して３σの裕度が必要になる。前述したように、開位置での絶縁性能の裕度は、Ｖ５０に対して２σを目安としている。接地電極３５は、電流遮断の責務がないので、電極表面の損傷は比較的少ない。
【０１３２】
本発明者等が、接地電極３５と可動通電軸２７の破壊電圧のばらつきを求める試験を行なったところ、標準偏差で表わすと１０〜１８％であった。
【０１３３】
図３に示した３σを与えるギャップ長と２σを与えるギャップ長の比率（すなわち、ｄ５／ｄ１）と破壊電圧のばらつき（標準偏差）との関係から、ギャップ長の比率ｄ５／ｄ１が１．３〜１．８となる。
【０１３４】
これにより、接地電極３５と可動通電軸２７との間の絶縁が断路位置の絶縁と協調がとれ、経済的で信頼性の高い真空開閉装置を得ることができる。
【０１３５】
（第６の実施の形態）
図１２は、本実施の形態による真空開閉装置における操作機構の構成例を示す縦断面図であり、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ閉位置、開位置、断路位置での構成を示している。
【０１３６】
図１２において、操作機構５０は、２組の機構部６０、７０を直列に配置して構成している。
【０１３７】
ここで、真空バルブ２０に近い側から、遮断機構部６０、断路機構部７０とする。
【０１３８】
すなわち、遮断機構部６０の可動軸６１は、絶縁棒３６を介して真空バルブ２０の可動通電軸２７と連結しており、断路機構部７０の可動通電軸７１は、遮断機構部６０のフレーム６２とネジ部７１ａで係合している。
【０１３９】
また、遮断機構部６０は、高速開閉動作を要求される遮断動作（閉位置から開位置までの開閉）用であって、断路機構部７０は、開位置から断路位置までの開閉動作用である。
【０１４０】
ここで、遮断機構部６０は、例えば既に提案されているソレノイド式操作機構（特願平９−７１９３２号）を用いることができ、フレーム６２の内周に固定された永久磁石６３、可動軸６１に固定された可動鉄心６４と電磁コイル６５、可動軸に係合するコイルばね６６から構成している。
【０１４１】
断路機構部７０は、回転軸７１およびこれと一体のモータ７３を、フレーム７２に収納して構成している。
【０１４２】
また、回転軸７１のネジ部７１ａは、遮断機構部６０のフレーム６２と係合しており、図１２（ｂ）に示す係合長さＳが、（ｄ２−ｄ１）以上となるようにしている。
【０１４３】
さらに、図示していないが、フレーム６２はフレーム７２に対して軸方向の相対移動のみ可能であり、相対的な回転はできないように構成している。
【０１４４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空開閉装置における操作機構の作用について説明する。
【０１４５】
まず、遮断機構部６０の動作について述べる。
【０１４６】
図１２（ａ）に示す閉位置では、可動鉄心６４のフランジ部分と永久磁石６３との吸引力が、コイルばね６６の圧縮力を上回ることにより、閉位置が保持されている。
【０１４７】
いま、このような状態において、図示しない外部電源から電磁コイル６５に正方向に電流が流れると、永久磁石６３と可動鉄心６４のフランジ間の吸引力が低下し、コイルばね６６の反発力が上回って可動軸６１は開位置方向に駆動される。
【０１４８】
図１２（ｂ）の開位置では、可動鉄心６４と永久磁石６３とは離れており、そのため両者間の吸引力は小さく、コイルばね６６の反発力が勝って開位置が保持される。
【０１４９】
以上の動作により、遮断動作が完了する。
【０１５０】
次に、電磁コイル６５に逆電流が流れると、電磁コイル６５と永久磁石６３による電磁力が、コイルばね６６の反発力に勝り、可動軸６１はコイルばね６６を圧縮しながら閉位置方向に駆動され、永久磁石６３の吸引力により図１２（ａ）に示す閉位置で保持され、投入動作が完了する。
【０１５１】
次に、断路機構部７０の動作について述べる。
【０１５２】
モータ７３により回転軸７１が回転駆動されると、ねじ係合された遮断機構部のフレーム６２と共に真空バルブ２０の可動通電軸２７は、図１２（ｂ）の開位置から図１２（ｃ）の断路位置まで開極する。
【０１５３】
次に、モータ７３を逆回転させると、遮断機構部６０と真空バルブ２０の可動通電軸２７とが、図１２（ｃ）の断路位置から図１２（ｂ）の開位置まで移動して、閉極動作が完了する。
【０１５４】
上述したように、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態における真空開閉装置の操作機構を、簡単な構成で実現することができる。
【０１５５】
すなわち、遮断器としての動作部分には、高速開閉に適した機構を用い、断路器としての動作部分には、低速開閉に適した機構を用いた構成としていることにより、全体として低価格の操作機構を得ることができる。
【０１５６】
また、２組の機構部６０、７０の独立した動作の組み合わせとしていることにより、閉位置、開位置、断路位置の保持が確実であり、信頼性の高い操作機構を得ることができる。
【０１５７】
（第６の実施の形態の変形例）
なお、本実施の形態では、真空バルブ、遮断機構部、および断路機構部を、直列に直結した構成の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、真空バルブと遮断機構部との間、あるいは遮断機構部と断路機構部との間を、レバーやリンクを介して直列的に連結、係合する構成とすることも可能である。
【０１５８】
（第７の実施の形態）
本実施の形態の真空開閉装置における操作機構は、前述した図１２に示す真空開閉装置における操作機構において、断路機構部のネジ部７１ａと遮断機構部のフレーム６２との係合長さＳが、（ｄ６−ｄ１）以上となるようにしている。
【０１５９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空開閉装置における操作機構において、遮断機構部６０は、前述した第６の実施の形態で説明したように、閉位置から開位置までの遮断と投入動作を行ない、断路機構部７０は、前述した第６の実施の形態で説明したように、開位置から断路位置までの開極動作を行なうが、モータ７３をさらに回転させることにより、遮断機構部６０と真空バルブ２０の可動通電軸２７とが、断路位置から接地位置まで駆動される。
【０１６０】
上述したように、本実施の形態では、前述した第２の実施の形態における真空開閉装置の操作機構を、簡単な構成で実現することができる。
【０１６１】
すなわち、遮断器としての動作部分には、高速開閉に適した機構を用い、断路器および接地装置としての動作部分には、低速開閉に適した機構を用いた構成としていることにより、全体として低価格の操作機構を得ることができる。
【０１６２】
また、２組の機構部６０、７０の独立した動作の組み合わせとしていることにより、閉位置、開位置、断路位置、および接地位置の保持が確実であり、信頼性の高い操作機構を得ることができる。
【０１６３】
（第８の実施の形態）
図１３は、本実施の形態による真空開閉装置における操作機構の構成例を示す縦断面図であり、図１３では閉位置での構成を示している。
【０１６４】
図１３において、操作機構５０は、３組の機構部６０、７０、８０を直列に配置して構成している。
【０１６５】
ここで、真空バルブ２０に近い側から、遮断機構部６０、断路機構部７０、接地機構部８０とする。
【０１６６】
本実施の形態では、遮断機構部６０、断路機構部７０、接地機構部８０共に、前記図１２で説明したソレノイド式操作機構を用いて構成している。
【０１６７】
すなわち、遮断機構部６０の可動軸６１は、絶縁棒３６を介して真空バルブ２０の可動通電軸２７と連結しており、断路機構部７０の可動軸７１は、遮断機構部６０のフレーム６２と係合し、接地機構部８０の可動軸８１は、断路機構部７０のフレーム７２と係合している。
【０１６８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空開閉装置における操作機構において、図示しない外部電源からの電流により、遮断機構部６０のソレノイド式操作機構が、閉位置から開位置までの遮断と投入動作を行なう。
【０１６９】
また、同様にして、断路機構部７０のソレノイド式操作機構を駆動することにより、真空バルブ２０の可動通電軸２７と遮断機構部６０とが、開位置から断路位置までの開閉動作を行なう。
【０１７０】
さらに、接地機構部８０のソレノイド式操作機構を駆動することにより、真空バルブ２０の可動通電軸２７、遮断機構部６０および断路機構部７０が、断路位置から接地位置までの開閉動作を行なう。
【０１７１】
上述したように、本実施の形態では、前述した第２の実施の形態における真空開閉装置の操作機構を、簡単な構成で実現することができる。
【０１７２】
また、３組の機構部６０、７０、８０の独立した動作の組み合わせとしていることにより、閉位置、開位置、断路位置、および接地位置の保持が確実であり、信頼性の高い操作機構を得ることができる。
【０１７３】
（第８の実施の形態の変形例）
なお、本実施の形態では、操作機構を３組のソレノイド式操作機構を、直列に配置して構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、遮断器としての動作部分には高速開閉に適したソレノイド式操作機構を用い、断路器および接地装置としての動作部分には低速開閉に適した他の操作機構を用いる構成とすることも可能であり、この場合には全体として低価格の操作機構を得ることができる。
【０１７４】
（第９の実施の形態）
図１４は、本実施の形態による真空開閉装置における操作機構の構成例を示す縦断面図であり、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ閉位置、開位置、断路位置での構成を示している。
【０１７５】
なお、図１４において、前述した実施の形態と同一要素には同一符号を付して示している。
【０１７６】
図１４（ａ）において、操作機構１５０は、真空バルブ２０に近い方の遮断機構部１６０と、真空バルブ２０から遠い方の断路機構部１７０とを直列に配置しており、それぞれの機構部は、双安定型のソレノイド操作機構で構成している。
【０１７７】
すなわち、遮断機構部１６０の可動鉄心１６１には、ステンレス等の非磁性体からなる可動軸１６１ａを組み付けており、可動軸１６１ａは非磁性体からなる案内部材１６６ａに摺動自在に支持し、絶縁棒３６を介して可動通電軸２７に組み付けている。
【０１７８】
また、可動鉄心１６１の回りには、電磁コイル１６５ａと１６５ｂを配置し、電磁コイル１６５ａと１６５ｂの外側には、ヨーク１６２を配置している。
【０１７９】
さらに、電磁コイル１６５ａと１６５ｂとの間には、永久磁石１６３をヨーク１６２に組み付けており、永久磁石１６３は、例えば内側がＮ極で外側がＳ極となるように内外方向に着磁している。
【０１８０】
さらにまた、永久磁石１６３の内側には、ガイド用ヨーク１６７を組み付けている。
【０１８１】
一方、断路機構部１７０は、上記遮断機構部１６０と同様に構成しており、可動鉄心１７１には非磁性体からなる可動軸１７１ａを組み付け、可動軸１７１ａは遮断機構部１６０のヨーク１６２に固着すると共に、先端部分は遮断機構部１６０の可動軸１６１ｂを摺動自在に案内している。
【０１８２】
また、可動鉄心１７１の回りには、電磁コイル１７５ａと１７５ｂ、内外方向に着磁された永久磁石１７３を配置しており、電磁コイル１７５ａと１７５ｂの回りには、ヨーク１７２を組み付け、ヨーク１７２は操作機構１５０の図示しないベースに固定している。
【０１８３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空開閉装置における操作機構において、図１４（ａ）に示す閉位置では、いずれの電磁コイルも励磁されていない状態であり、遮断機構部１６０の可動鉄心１６１の上端は、永久磁石１６３の磁力によりヨーク１６２の上側に吸着されており、同図中矢印で示される方向に閉じた磁路が形成されている。
【０１８４】
同様に、断路機構部１７０においても、可動鉄心１７１がヨーク１７２に吸着されている。
【０１８５】
次に、このような状態で、電磁コイル１６５ｂと１７５ａとを、図１４（ｂ）に示す矢印の方向に磁束が生じるように励磁すると、可動鉄心１６１が高速に移動して下端部がヨーク１６２に吸着され、可動電極２６は開位置ｄ１に到達する。
【０１８６】
この場合、可動鉄心１６１とヨーク１６２が衝突した時の衝撃が、断路機構部１７０の可動軸１７１ｂに伝達されるが、断路機構部１７０の可動鉄心１７２の位置の保持力が電磁コイル１７５ａの励磁により強められているので、可動鉄心１７１は確実に保持される。そして、電極を駆動した後に電磁コイルの励磁をやめれば、前記と同様に永久磁石１６３と永久磁石１７３の作用により位置が保持される。
【０１８７】
また、閉路動作を行なうには、電磁コイル１６５ａと電磁コイル１７５ｂとを、図１４（ａ）に示す矢印の方向に磁束が生じるように同時に励磁すれば、断路機構部１７０を確実に保持した状態で高速に閉路動作を行なうことができる。
【０１８８】
さらに、断路動作についても同様に、断路機構部１７０の電磁コイル１７５ｂと遮断機構部１６０の電磁コイル１６５ｂとを、図１４（ｃ）に示す矢印の方向に磁束が生じるように同時に励磁すれば、遮断機構部１６０の可動鉄心１６１の位置を確実に保持した状態で、可動電極２７の位置を断路位置ｄ２に到達させることができる。
【０１８９】
さらにまた、このような状態から開路位置ｄ１に戻す動作についても、同様にして確実に行なうことができる。
【０１９０】
上述したように、本実施の形態では、開位置と閉位置間の動作を１個の可動電極のみの高速な往復動作で実現するようにしているので、遮断と投入の動作を確実に行なうことができ、双安定型のソレノイド操作機構を直列に配置して構成しているので、閉位置、開位置、断路位置の３位置を永久磁石の吸着力で確実に保持することができ、さらに一方の可動鉄心を駆動する時には他方の可動鉄心の位置の保持力を強めるようにしているので、衝撃力等が作用しても確実に位置を保持することができるため、簡素で信頼性が高い操作機構を備えた真空開閉装置を実現することができる。
【０１９１】
（第９の実施の形態の変形例）
なお、本実施の形態では、駆動しない側の可動鉄心の保持力を強めるように電磁コイルを励磁する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、永久磁石の吸着力だけで十分保持できる場合には、励磁しなくてもよい。
【０１９２】
また、可動電極と遮断機構部１６０と断路機構部１７０とを直列に配置する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、配置そのものが直列でなくても力の伝達が直列的であれば、揺動自在のレバーやリンクを介する構成としても、同様の作用効果が得られることは既に述べた通りである。
【０１９３】
さらに、遮断機構部１６０の可動軸と可動電極との間に、閉じた電極をさらに閉じる方向に押しつける力を発生させるワイプばね機構を設ける構成としてもよい。
【０１９４】
さらにまた、永久磁石をヨークに組み付ける構成とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、可動鉄心に組み付けてもよく、可動鉄心の動作範囲の両端で永久磁石の吸着力で位置が保持される双安定型のソレノイド操作機構であればよい。
【０１９５】
（第１０の実施の形態）
図１５は、本実施の形態による真空開閉装置における操作機構の構成例を示す縦断面図であり、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ閉位置、開位置、断路位置、接地位置での構成を示している。
【０１９６】
図１５（ａ）において、操作機構３５０は、既に図１４で説明した双安定型のソレノイド操作機構からなる遮断機構部３６０と、３位置を保持できる電磁アクチュエータで構成される断路機構部３７０とを直列に配置して構成している。
【０１９７】
すなわち、遮断機構部３６０の可動鉄心３６１は、絶縁棒３６を介して可動通電軸２７に組み付け、可動鉄心３６１の回りには、電磁コイル３６５ａ、３６５ｂを組み付けており、電磁コイル３６５ａ、３６５ｂの回りには、ヨーク３６２を組み付けている。
【０１９８】
また、ヨーク３６２の内側には永久磁石３６３を、前記図１４で説明した状態と同様に組み付けている。
【０１９９】
さらに、遮断機構部３６０のヨーク３６２が連結された断路機構部３７０の可動鉄心３７１には、凸部３７１ａ、３７１ｂ、３７１ｃ、３７１ｄを形成しており、その外側に電磁コイル３７５ａ、３７５ｂを組み付けており、電磁コイル３７５ａ、３７５ｂの回りには、ヨーク３７２を組み付けている。
【０２００】
一方、ヨーク３７２の内側には、永久磁石３６３ａ、３６３ｂ、３６３ｃ、３６３ｄを、それぞれ可動鉄心３７１の上記凸部３７１ａ、３７１ｂ、３７１ｃ、３７１ｄに対向する位置に組み付けており、永久磁石３７３ａと３７３ｂは、内側がＮ極で外側がＳ極となるよう着磁しており、永久磁石３７３ｃと３７３ｄは、内側がＳ極で外側がＮ極となるよう着磁している。
【０２０１】
また、ヨーク３７２は、操作機構３５０の図示しないベースに固定している。
【０２０２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空開閉装置における操作機構において、図１５（ａ）に示す閉位置では、可動鉄心３６１と可動鉄心３７１は、それぞれ永久磁石３６３と永久磁石３７３ａ、３７３ｂの磁力により、ヨーク３６２とヨーク３７２に吸着されている。
【０２０３】
次に、このような状態で、図１５（ｂ）の矢印で示す方向の磁束が生じるように可動鉄心３６１の電磁コイル３６５ｂを励磁すると共に、断路機構部３７０の電磁コイル３７５ａを励磁すると、可動鉄心３６１のみが図中下側高速で移動して開路動作が行なわれると共に、可動鉄心３７１の位置は確実に保持され、確実な開路動作が実現される。
【０２０４】
さらに、このような状態で、断路機構部３７０の電磁コイル３７５ａを図１５（ｂ）に示した矢印とは逆の方向に磁束が生じるように励磁すると共に、遮断機構部３６０の可動鉄心３６１の位置の保持力を強めるように電磁コイル３６５ｂを励磁すると、可動鉄心３７１は図中の下側に移動し、図１５（ｃ）の状態に到達して断路動作が実現する。
【０２０５】
図１５（ｃ）の状態においては、永久磁石３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄと、可動鉄心の凸部３７１ａ、３７１ｂ、３７１ｃ、３７１ｄとが対向して、図１５（ｃ）の矢印で示す閉磁路が形成されて、位置が安定的に保持される。
【０２０６】
さらに、このような状態で、断路機構部３７０の電磁コイル３７５ａ、３７５ｂを、それぞれ図１５（ｄ）に示した方向に磁束が生じるように励磁すると共に、電磁コイル３７５ｂと遮断機構部３６０の可動鉄心３６１の位置の保持力を強めるように電磁コイル３７５ｂを励磁すると、可動鉄心３７１はさらに下側に移動し、図１５（ｄ）の状態に到達して接地動作が実現する。
【０２０７】
図１５（ｄ）の状態においては、永久磁石３７３ｃ、３７３ｄの磁力により、可動鉄心３７１はヨーク３７２に吸着されており、位置が安定的に保持される。
【０２０８】
上述したように、本実施の形態では、開位置と閉位置間の動作を１個の可動電極のみの高速な往復動作で確実に行なうことができ、３位置を安定的に保持する電磁アクチユエータを直列に配置して構成しているので、閉位置、開位置、断路位置、接地位置の４位置を永久磁石の吸着力で確実に保持することができ、さらに一方の可動鉄心を駆動する時には他方の可動鉄心の位置の保持力を強めるようにしているので、衝撃力等が作用しても確実に位置を保持することができるため、簡素で信頼性が高い操作機構を備えた真空開閉装置を実現することができる。
【０２０９】
（第１０の実施の形態の変形例）
なお、本実施の形態では、主に可動鉄心を駆動する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、可動鉄心の位置を検出するセンサを設けるようにしてもよく、これにより、さらに信頼性を向上させることができる。
【０２１０】
（第１１の実施の形態）
図１６は、本実施の形態による真空開閉装置における操作機構の構成例を示す縦断面図であり、図１６は閉位置での構成を示している。
【０２１１】
図１６において、操作機構２５０は、真空バルブ２０に近い側から、遮断機構部２６０と、断路機構部２７０と、接地機構部２８０とから構成しており、それぞれの機構部は、前記図１４で説明した双安定型のソレノイド操作機構で構成している。
【０２１２】
すなわち、遮断機構部２６０の可動鉄心２６１は、絶縁棒３６を介して真空バルブ２０の可動通電軸２７に連結しており、断路機構部２７０の可動鉄心２７１は、遮断機構部２６０のヨーク２６２に連結し、接地機構部２８０の可動鉄心２８１は、断路機構部２７０のヨーク２７２に連結している。
【０２１３】
上記３個の機構部には、それぞれ電磁コイル２６５ａ、２６５ｂ、２７５ａ、２７５ｂ、２８５ａ、２８５ｂ、および永久磁石２６３、２７３、２８３を組み付けている。
【０２１４】
また、接地機構部２８０のヨーク２８２は、操作機構２５０の図示しないベースに固定している。
【０２１５】
次に、以上のように構成した本実施の形態の真空開閉装置における操作機構において、その作用は前記図１４で説明した作用とほとんど同様である。
【０２１６】
すなわち、遮断機構部２６０の動作により閉位置と開位置との間の開閉動作を行ない、断路機構部２７０の動作により開位置と断路位置との間の開閉動作を行ない、接地機構部２８０の動作により断路位置と接地位置との間の開閉動作を行なう。
【０２１７】
また、１個の機構部の可動鉄心を駆動する時には、他の２個の可動鉄心の位置の保持力を強めるようにそれぞれの電磁コイルを励磁する。
【０２１８】
上述したように、本実施の形態では、双安定型の３個のソレノイド機構を直列に配置して構成しているので、閉位置、開位置、断路位置、接地位置の４位置を永久磁石の吸着力で確実に保持することができ、さらに１個の可動鉄心を駆動する時には他の可動鉄心の位置の保持力を強めるようにしているので、衝撃力等が作用しても確実に位置を保持することができるため、簡素で信頼性が高い操作機構を備えた真空開閉装置を実現することができる。
【０２１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の真空開閉装置によれば、構成が簡単で信頼性の高い真空バルブと、閉位置、開位置、断路位置の３位置、またはさらに接地位置を含めた４位置の開閉動作を確実に実現できる信頼性の高い操作機構とを備えた、環境に調和した真空開閉装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空開閉装置における真空バルブの第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】本発明による真空開閉装置における真空バルブの第２の実施の形態を示す縦断面図。
【図３】同第１および第２の各実施の形態における作用をそれぞれ説明するための特性図。
【図４】同第１および第２の各実施の形態における作用をそれぞれ説明するための特性図。
【図５】本発明による真空開閉装置における真空バルブの第３の実施の形態を示す縦断面図。
【図６】本発明による真空開閉装置における真空バルブの第４の実施の形態を示す縦断面図。
【図７】本発明による真空開閉装置における真空バルブの第５の実施の形態を示す縦断面図。
【図８】同第３、第４および第５の各実施の形態における作用をそれぞれ説明するための特性図。
【図９】同第３、第４および第５の各実施の形態における作用をそれぞれ説明するための特性図。
【図１０】同第３、第４および第５の各実施の形態における作用をそれぞれ説明するための特性図。
【図１１】同第３、第４および第５の各実施の形態における作用をそれぞれ説明するための特性図。
【図１２】本発明による真空開閉装置における操作機構の第６の実施の形態を示す縦断面図。
【図１３】本発明による真空開閉装置における操作機構の第８の実施の形態を示す縦断面図。
【図１４】本発明による真空開閉装置における操作機構の第９の実施の形態を示す縦断面図。
【図１５】本発明による真空開閉装置における操作機構の第１０の実施の形態を示す縦断面図。
【図１６】本発明による真空開閉装置における操作機構の第１１の実施の形態を示す縦断面図。
【図１７】従来の代表的なキュービクル形ガス絶縁開閉装置の構成例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…開閉装置の箱体、
１ａ…受電室、
１ｂ…遮断器室、
１ｃ…母線室、
２…ＳＦ６ガス、
３…ケーブルヘッド、
４…避雷器、
５…検電がいし、
６…断路器、
７…接続導体、
８…変流器、
９…ケーブル、
１０ａ…スペーサ、
１０ｂ…スペーサ、
１１…遮断器、
１２…接続母線、
１３…操作機構、
１４ａ…制御箱、
１４ｂ…制御箱、
２０…真空バルブ、
２１…絶縁円筒、
２２…固定側蓋板、
２３…可動側蓋板、
２４…固定電極、
２５…固定通電軸、
２６…可動電極、
２７…可動通電軸、
２８ａ…固定測接点、
２８ｂ…可動側接点、
２９…べローズ、
３２…アークシールド、
３３…第２のシールド、
３４…第４のシールド、
３５…接地電極、
３６…絶縁棒、
５０…操作機構、
６０…遮断機構部、
７０…断路機構部、
８０…接地機構部、
１５０…操作機構、
１６０…遮断機構部、
１６１…可動鉄心、
１７０…断路機構部、
１７１…可動鉄心、
２５０…操作機構、
２６０…遮断機構部、
２６１…可動鉄心、
２７０…断路機構部、
２７１…可動鉄心、
２８０…接地機構部、
２８１…可動鉄心、
３５０…操作機構、
３６０…遮断機構部、
３６１…可動鉄心、
３７０…断路機構部、
３７１…可動鉄心。
【図１】
0003664899.tif 000002
【図２】
0003664899.tif 000003
【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】
0003664899.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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