(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の電源側電路と負荷側電路間に電気的に接続された限流抵抗体と、該限流抵抗体と定常電流時に並列回路を形成するとともに互いに隣接して設けられ開離可能な複数の接点部材と、上記電力系統に発生した過電流により駆動され、上記複数の接点部材の接点を開離させる接点駆動部と、上記接点部材の側面に設けられた係合部と接点開離時に係合して複数の接点の開離間隔をほぼ等しくする開離部材とを備えた限流装置において、上記接点部材の係合部に上記開離部材を係合させるばねを複数設けるとともに該複数のばねのばね力を上記接点駆動部から遠い位置に配置のものほど大きくしたことを特徴とする限流装置。
【請求項２】
上記接点部材と上記開離部材との係合部は、互いに係合するＶ字形状の凹部と凸部により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の限流装置。
【請求項３】
上記ばねは、上記開離部材を上記接点部材の側面に押し付けるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の限流装置。
【請求項４】
上記ばねは、上記開離部材を上記接点部材の側面に引き付けるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の限流装置。
【請求項５】
上記ばねは、ばね定数の違いによりばね力の大きさを変えるように構成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の限流装置。
【請求項６】
上記ばねは、ばね伸縮率の違いによりばね力の大きさを変えるように構成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の限流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電力系統での短絡事故発生時などに生じる過電流（短絡電流）を限流（抑制）するための限流装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の限流装置は、例えば電力系統の電源側電路と負荷側電路間に電気的に接続され、電力系統に過電流が流れた際に該過電流を抑制するための高抵抗の限流抵抗体と、該限流抵抗体に並列に電気的に接続され、定常時の電流を通電する低抵抗の定常電路部として互いに隣接して設けられた開離可能な複数の接点部材と、電力系統に発生した過電流により駆動され、上記複数の接点部材の接点を開離させる接点駆動部と、上記接点部材の側面に設けられた係合部と接点開離時に係合して複数の接点の開離間隔をほぼ等しくする開離部材と、該開離部材を上記接点部材の係合部に係合させる単一の押しばねなどから構成された限流装置が提案されている。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５２６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような限流装置においては、電力系統に過電流が流れた場合、過電流が接点駆動部の電磁コイルに流れ、この電磁コイルが発生する電磁力によって最初に接点駆動部に近い接点部材の接点が強制開離（開極）される。この強制開離によって生じたスペースに向かって残りの接点部材が接点駆動部に近いものから順次移動して接点が開離（開極）される。この開離動作を速めるために開離部材が接点部材の側面に設けられた係合部に係合していき、完全に係合した状態では複数の接点の開離間隔をほぼ等しくする。開離部材の接点部材への係合は単一の押しばねの付勢力によって成されているため、接点部材を開離する力は互いに隣接して設けられた複数の接点部材に対して均等に作用している。したがって、接点駆動部から遠い位置の接点の開離が遅くなり、限流抵抗体への過電流の転流に時間が掛かり、限流性能が悪化するという課題があった。【０００５】
この発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、電力系統に過電流が流れた場合に、速やかな接点開離動作を行うことにより限流性能を向上させることができる限流装置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】
【０００６】
この発明に係る限流装置は、
電力系統の電源側電路と負荷側電路間に電気的に接続された限流抵抗体と、該限流抵抗体と定常電流時に並列回路を形成するとともに互いに隣接して設けられ開離可能な複数の接点部材と、上記電力系統に発生した過電流により駆動され、上記複数の接点部材の接点を開離させる接点駆動部と、上記接点部材の側面に設けられた係合部と接点開離時に係合して複数の接点の開離間隔をほぼ等しくする開離部材とを備えた限流装置において、上記接点部材の係合部に上記開離部材を係合させるばねを複数設けるとともに該複数のばねのばね力を上記接点駆動部から遠い位置に配置のものほど大きくしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の限流装置によれば、接点開離時に複数の接点の開離間隔をほぼ等しくする開離部材を接点部材の係合部に係合させるばねを複数設けるとともに、該複数のばねのばね力を接点駆動部から遠い位置に配置のものほど大きくしたため、接点駆動部から遠い位置の接点の開離が速くなり、この結果、限流抵抗体への過電流の転流が速くなり、限流性能を向上させることが可能な限流装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における限流装置の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における限流装置の動作状態を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２における限流装置の要部構成を示す概要図である。
【図４】この発明の実施の形態３における限流装置の要部構成を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明を実施の形態である図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一または相当部分については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における限流装置の構成を示す断面図、図２は、この発明の実施の形態１における限流装置の限流動作状態を示す断面図である。
【００１０】
図１において、上側フレーム１および下側フレーム２は、互いに間隔をおいて対向するように設けられ、複数の連結フレーム３によって互いに連結されている。上側フレーム１の下面には、第一固定電極４及び第二固定電極５が長さ方向に互いに間隔をおいて設けられている。第一固定電極４は、電力系統（交流）の負荷側電路及び電源側電路のいずれか一方に接続されている。
【００１１】
下側フレーム２の上面には、固定鉄心６が固定され、この固定鉄心６の上面中央部には、電磁コイル７および複数の押圧ばね８が設けられている。電磁コイル７は、固定鉄心６の上面を貫通する導体によって形成され、電磁コイル７の導体の一端部は、電力系統の負荷側電路及び電源側電路の他方に接続され、電磁コイル７の導体の他端部は、第二固定電極５に接続されている。このため、電磁コイル７は、電力系統に流れる電流の大きさに応じた電磁力を発生する。また、押圧ばね８は、電磁コイル７に定常電流が流れた場合の電磁コイル７の電磁力よりも大きなばね力を有するものが配置されている。
【００１２】
各固定電極４，５と固定鉄心６との間には、押圧ばね８の上端部に取り付けられた板状の可動鉄心９と、可動鉄心９の上面に固定された可動電極１０とが設けられている。可動鉄心９及び可動電極１０は、押圧ばね８により固定鉄心６から各固定電極４，５へ向けて付勢されるとともに、電磁コイル７に過電流が流れた時に発生する電磁力によって、各固定電極４，５側から固定鉄心６側へ吸引される。すなわち、可動鉄心９及び可動電極１０は、第一固定電極４及び第二固定電極５間を電気的に短絡する短絡位置と、この短絡位置から固定鉄心６側（反固定電極４，５側）の位置であり、電力系統に流れる過電流を限流するための限流位置との間を一体に変位可能となるように構成されている。
このように固定鉄心６と電磁コイル７と押圧ばね８と可動鉄心９とにより後述する接点部材を駆動する接点駆動部を構成している。
【００１３】
各固定電極４，５と可動電極１０との間には、連なるように互いに隣接する複数の接点部材１１と、可動電極１０の長さ方向（図１の左右方向）の中央に複数の接点部材１１に沿うように配置され、互いに反対方向へ向けられた一対の内側開離部材１２と、可動電極１０の長さ方向の両端部に配置され、各内側開離部材１２に対向する一対の外側開離部材１３とが設けられている。なお、接点部材１１は、例えば銅または銀またはアルミの少なくともどれか１つを含む金属によって構成されている。
【００１４】
各電極４，５，１０と、それらに隣接する各接点部材１１とは、限流装置が定常状態にあるとき、互いに接合され電気的に接続されている。また、上下方向で互いに隣り合う接点部材１１同士は、一方の下面と他方の上面とで互いに開離可能となっている。さらに、接点部材１１は、他の接点部材１１または各電極４，５，１０と接合するための一対の平行面１１ｂと、開離部材１２，１３に対向するそれぞれの面に設けた凹状係合部１１ａとを有しており、この凹状係合部１１ａは例えば一対の平行面１１ｂの端部から長さ方向内側へＶ字状に凹んだ、Ｖ字状の凹状係合部で構成されている。つまり、接点部材１１の断面形状は鼓形状に構成されている。さらにまた、接点部材１１は、可動鉄心９及び可動電極１０を介して、押圧ばね８のばね力を受け、互いに隣接する接点部材１１同士は、押圧ばね８のばね力によって圧接されている。
【００１５】
内側開離部材１２及び外側開離部材１３は、それぞれ絶縁体によって構成され、相対向する接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａの方向へ向けて先細りして（テーパ状の）複数の係合突起体１２ａ，１３ａが形成されており、この係合突起体１２ａ，１３ａは、接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａと嵌合可能に形成されている。
【００１６】
また、内側開離部材１２及び外側開離部材１３は、互いに隣り合う接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａに係合突起体１２ａ，１３ａが挿入され、接点部材１１同士を互いに開離させる位置である挿入位置と、挿入位置から反接点部材１１側へ後退し、互いに隣り合う接点部材１１の凹状係合部１１ａから係合突起体１２ａ，１３ａが抜き出された位置である抜出位置との間で変位可能になっている。各内側開離部材１２の背面（連続傾斜面の反対側の面）には、複数の内側ばね１４，１５，１６が上下方向に配置され、内側ばね１４，１５，１６のばね力によって、接点部材１１へ向けて付勢されている。
また、外側開離部材１３の背面（連続傾斜面の反対側の面）には、複数の外側ばね１７，１８，１９の一端部が固定され、外側ばね１７，１８，１９の他端部は、連結フレーム３に固定されている。この外側開離部材１３は、外側ばね１７，１８，１９のばね力によって、接点部材１１へ向けて付勢されている。ここで、各ばね１４，１５，１６，１７，１８，１９のばね定数は、接点駆動部から遠い位置（上側）に配置されたばね程大きくなるように構成されている。
【００１７】
各開離部材１２，１３は、可動鉄心９及び可動電極１０が短絡位置から限流位置へ変位すると、各ばね１４，１５，１６，１７，１８，１９のばね力によって、各開離部材１２，１３を抜出位置から挿入位置へそれぞれ変位させる。そして、各開離部材１２，１３が挿入位置へ変位することによって、互いに隣接している接点部材１１を互いに開離する。これとともに、各開離部材１２，１３の係合突起体１２ａ，１３ａと、接点部材１１の凹状係合部１１ａとは互いに嵌合される。また、各開離部材１２，１３の係合突起体１２ａ，１３ａの最も上の係合突起体１２ａ，１３ａは、各固定電極４，５に接するように配置された接点部材１１の凹状係合部１１ａに対向している。
さらにまた、それらの各開離部材１２，１３の係合突起体１２ａ，１３ａ及び接点部材１１の凹状係合部１１ａにおいて、係合突起体１２ａ，１３ａの外壁と、凹状係合部１１ａの内壁との上側斜面同士の位置関係は、可動電極１０が短絡位置のときに、互いに同一である。
【００１８】
そして、各開離部材１２，１３の係合突起体１２ａ，１３ａと凹状係合部１１ａとが互いに嵌合したときに、互いに隣り合う接点部材１１の開離間隔は、いずれの箇所でもほぼ等間隔となっている。各開離部材１２，１３の抜出位置における係合突起体１２ａ，１３ａの外壁と凹状係合部１１ａの内壁の対向する斜面の間隔は、各開離部材１２，１３が挿入位置のときに、対向するＶ字状の凹状係合部１１ａの内壁に接することが可能となるような間隔に設定されている。また、各開離部材１２，１３の係合突起体１２ａ，１３ａと接点部材１１の凹状係合部１１ａとが互いに嵌合したときでも、各電極４，５，１０と、それらに隣接する接点部材１１の接合状態は保持される。
【００１９】
第一固定電極４と第二固定電極５の間には、内部に流れる電流を限流（抑制）するための限流抵抗体２０が接続されている。ここで、第一固定電極４、可動電極１０、第一固定電極４と可動電極１０との間に配置された複数の接点部材１１、並びに第二固定電極５、可動電極１０、第二固定電極５と可動電極１０との間に配置された複数の接点部材１１は、電源側電路及び負荷側電路間の電路を形成するための一対（２列）の電路形成部を構成している。一対の電路形成部は、同一の可動電極１０を共有しており、可動電極１０を介して一連の電路を形成している。また、電路形成部は、可動電極１０が短絡位置のときに各接点部材１１が電源側電路及び負荷側電路間に定常電流を流すための定常電路を形成する。さらに、この定常電路は第一固定電極４と第二固定電極５の間に接続された限流抵抗体２０と並列に電路を形成している。
【００２０】
電路形成部は、可動電極１０が限流位置のときに、互いに隣り合う接点部材１１同士が開離され、限流抵抗体２０が電源側電路及び負荷側電路間を電気的に接続することにより、電源側電路及び負荷側電路間に流れる過電流を限流するための限流電路を形成する。
従って、接点駆動部は、電力系統に定常電流が流れているときに互いに隣接する接点部材１１同士を圧接させて電路形成部に定常電路を形成させる。このとき、各開離部材１２，１３は、後退した抜出位置に保持される。
また、接点駆動部は、電力系統から過電流を受けたときに可動鉄心９を吸引して可動電極１０を引き下げ、これに伴って互いに隣接している接点部材１１同士をそれぞれ開離させ、電路形成部に限流電路を形成させる。このとき、各開離部材１２，１３は、ばね１４，１５，１６，１７，１８，１９によって押し進められ、抜出位置から挿入位置へ変位して接点部材１１同士の開離状態を保持する。
【００２１】
次に、このような限流装置の動作について説明する。
まず、電力系統に定常電流が流れている場合、押圧ばね８のばね力が電磁コイル７から発生する電磁力よりも大きく設定されていることにより、可動電極１０が短絡位置で保持されるとともに、各開離部材１２，１３が抜出位置で保持され、互いに隣接する接点部材１１同士によって、各固定電極４，５と可動電極１０との間に定常電路が形成される。このとき電流は、第一固定電極４から第一固定電極４側に連なる接点部材１１、可動電極１０、第二固定電極５側に連なる接点部材１１、第二固定電極５、電磁コイル７の順に流れ、その後、交流の位相の反転により逆向きに流れる。
【００２２】
一方、電力系統に過電流が発生した場合、その過電流が電磁コイル７に流れることによって、電磁コイル７から発生する電磁力が押圧ばね８のばね力よりも大きくなり、この電磁力により、可動鉄心９及び可動電極１０が吸引され、短絡位置から限流位置へ変位する。そして、可動電極１０が短絡位置から限流位置へ変位すると、各接点部材１１の圧接状態が解除され、各ばね１４，１５，１６，１７，１８，１９のばね力によって、各開離部材１２，１３は、抜出位置から挿入位置へ変位する。このため、各開離部材１２，１３の係合突起体１２ａ，１３ａは、互いに隣接する接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａに押し込まれ、各開離部材１２，１３の係合突起体１２ａ，１３ａと接点部材１１の凹状係合部１１ａとが互いに嵌合する。これによって、図２に示すように、各接点部材１１間が開離し、開離間隔がほぼ等しくなって各固定電極４，５間の定常電路が無くなり、並列回路であった限流抵抗体２０を通す限流電路のみが残り、この結果、限流抵抗体２０により過電流が限流されることになる。
【００２３】
この接点開離動作をさらに詳しく説明する。なお、以下の説明においては、接点駆動部に近い位置を下側、遠い位置を上側として説明する。電力系統に生じた過電流によって電磁コイル７が発生する電磁力により可動鉄心９及び可動電極１０が短絡位置から限流位置へ変位されることで、可動電極１０に接合された一番下側の接点部材１１と下側から二番目の接点部材１１との間が最初に強制開離（開極）される。残りの複数の接点部材１１はこの変位によって生じたスペース（下側方向）に向かって開離される。つまり、残りの複数の接点部材１１の開離動作は、接点部材１１の自由落下およびそれを補助するための各ばね１４，１５，１６，１７，１８，１９による開離部材１２，１３の接点部材１１方向への付勢によって成されており、順次下側の接点部材１１から開離が行われる。各開離部材１２，１３はばね定数が上側に行くほど大きくなる複数の各ばね１４，１５，１６，１７，１８，１９のばね力によって隣接する接点部材１１へ向けて付勢されている。
【００２４】
開離動作の際、上述のとおり互いに隣接する接点部材１１の一番下の接点部材１１が最初に強制開離されるため、一番下側の接点部材１１と下側から二番目の接点部材１１間には、アークが発生する最小の電圧である最小アーク発生電圧よりも大きな電位差を生じる（アークが発生する）。複数の接点部材１１を設けることにより、最初に開離する接点部材１１間に生じるアーク発生電圧を他の接点部材１１間に分圧して最小アーク発生電圧よりも小さくしてアークを消滅させ、限流抵抗体２０に転流を行っている。従って、単一のばねを使用することで複数の接点部材１１への付勢が均等となる従来の限流装置に比べ、本発明の限流装置においては、開離部材１２，１３を付勢しているばねを複数（各ばね１４，１５，１６，１７，１８，１９）設け、かつ上側に配置したばねほどばね定数を大きくしているので、上側の接点部材１１の開離を速めることができ、互いに隣接する接点部材１１の開離速度が速い方が複数接点間での分圧を速やかに行えるため、アークによる接点部材１１の劣化を抑制できるとともに、限流動作も速くなるため、限流性能を向上させることができる。
なお、各ばね１４，１５，１６，１７，１８，１９のばね定数は、ばねの巻き径、ばねの巻き数、ばねの線径、ばねの材質を変えることにより設定することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における限流装置の要部を示す概要図である。
上述の実施の形態１では、各開離部材１２，１３を隣接する接点部材１１の側面へ向かって複数のばね１４〜１９により押し付ける場合について説明したが、図３に示すように各開離部材１２，１３を隣接する接点部材１１の側面へ向かって複数のばね２１，２２，２３で引き付けるように構成してもよい。なお、各ばね２１，２２，２３のばね定数は、実施の形態１と同様に接点駆動部から遠い位置に配置のものほど大きくなっている。このようにばね定数が順次変化するばね２１，２２，２３により開離部材１２，１３を引っ張るように構成することによって、実施の形態１と同様に接点駆動部から遠い位置の接点部材１１の開離を速めることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態１に比べ、内側ばね１４，１５，１６が不要になり、ばねの本数を削減することが可能である。
【００２６】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３における限流装置の要部を示す概要図である。
上述の実施の形態２では、各ばね２１，２２，２３のばね定数を接点駆動部から遠い位置に配置のものほど大きくする場合について説明したが、図４に示すように同一のばね２２の取り付け間隔を接点駆動部から遠い位置に配置のものほど大きくすることによってばね２２の伸縮率を変え、接点駆動部から遠い位置に配置のばね２２ほど大きい引き付け力が得られるようにしてもよく、実施の形態２の効果に加え、ばねの種類を少なくすることが可能である。
なお、ばねの取り付け間隔を一定とし、ばねの自由長を接点駆動部から遠い位置に配置するばねほど短くすることによっても、接点駆動部から遠い位置に配置のばねほど大きい引き付け力を得ることができる。
【００２７】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１：上側フレーム、２：下側フレーム、３：連結フレーム、
４：第一固定電極、５：第二固定電極、６：固定鉄心、
７：電磁コイル、８：押圧ばね、９：可動鉄心、
１０：可動電極、１１：接点部材、１２，１３：開離部材、
１４〜１９：押圧ばね、２０：限流抵抗体、２１〜２３：引っ張りばね。
【図１】
0005959713.tif 000002
【図２】
0005959713.tif 000003
【図３】
0005959713.tif 000004
【図４】
0005959713.tif 000005