(57)【要約】真空バルブ（２）の円筒状の真空容器（２ａ）に連結された荷重センサ（４１）にて、真空容器（２ａ）に対して、固定接触子（２ｂ）と可動接触子（２ｃ）の対向方向に作用する荷重を絶縁部材（２１）、連結金具（２２）を介して測定し、信号処理部（４２）が当該荷重の時間変化量を演算して真空バルブ（２）内の真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置付き真空開閉器と真空開閉器の真空度劣化検出方法を提供する。
2013094354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され上前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項２】
前記対向方向は、水平方向である請求項１に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項３】
前記真空開閉器は、密閉容器を有するものであり、
前記密閉容器は、絶縁性ガスが封入されたものであり、
前記真空バルブは、前記密閉容器に収容されたものである
請求項１または請求項２に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項４】
前記真空開閉器は、荷重伝達装置を有するものであり、
前記荷重センサは、前記密閉容器の外に配置されたものであり、
前記荷重伝達装置は、前記対向方向の力を前記密閉容器の封止を維持した状態で前記荷重センサに伝達するものである
請求項３に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項５】
前記真空開閉器は、前記真空バルブと前記荷重センサを絶縁する絶縁部材を有するものであって
前記荷重センサは、前記真空容器から前記絶縁部材を介して前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものである
請求項請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項６】
前記信号処理装置は、前記出力信号の時間変化量を算出して前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項７】
前記信号処理装置は、前記出力信号の値が予め定められた範囲にあるか否かに基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項８】
前記荷重センサは、圧縮及び引張両用型のものであってかつひずみゲージまたは圧電素子を用いて前記対向方向の力を前記出力信号に変換するものである
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項９】
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を出力信号に変換する荷重センサを前記真空容器に連結する荷重センサ連結工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有する真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【請求項１０】
前記真空開閉器は、密閉容器と荷重伝達装置と放電検出装置とを有するものであり、
前記密閉容器は、絶縁性ガスが封入されたものであり、
前記真空バルブは、前記密閉容器に収容されたものであり、
前記荷重センサは、前記密閉容器の外に配置されたものであり、
前記荷重伝達装置は、前記対向方向の力を前記密閉容器の封止を維持した状態で前記荷重センサに伝達するものであり、
前記放電検出装置は、前記密閉容器内に配置され前記真空バルブの放電を検知するものであり、
前記荷重センサ連結工程は、前記放電検出装置が前記放電を検知したとき前記真空容器に前記荷重センサを前記真空容器に連結するものである
請求項９に記載の真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【請求項１１】
前記対向方向は、水平方向である請求項９または請求項１０に記載の真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空度劣化検出装置付き真空開閉器及び真空開閉器の真空度劣化検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空開閉器や真空遮断器などの真空バルブの真空度測定は、主回路から真空バルブを切り離した後、真空度チェッカなどの計測器を用いて行っていた。しかし、真空バルブを主回路から切り離すことができない真空遮断器の場合は、上述のような方法で真空度を測定することができない。この問題を解決するため、例えば真空容器と端板とを気密に接合する封着金具を有する真空バルブにおいて、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付け、封着金具の折り曲げ部にかかる引っ張り応力または圧縮応力をストレインゲージの抵抗変化として検出して真空不良を検知するものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、縦方向に配置された真空バルブの固定軸を上部端子に固定し、可動軸は可撓導体を介して下部端子に接続しているものにおいて、可動軸に連結された絶縁ロッドの端部が開極位置で圧力変換器に当接する圧力を圧電素子等で測定し、真空容器内の真空度が劣化したときに圧電素子に通常の場合よりも１相で数ｋｇ〜数十ｋｇの圧力が発生する（増加する）ことを検知して、一定値以上になると警報を発する保護装置を備えているものがある（例えば、特許文献２参照）。さらに、真空バルブの真空容器の上部に開口部を設け、開口部を真空容器の内側からベローズで封鎖し、このベローズ内に検知棒を取り付ける。そして真空状態に応じて伸縮するベローズの動きを検知棒の傾斜状態及び開口部からの突出状態を目視で確認することにより、真空容器の真空度の劣化を検知するものがある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−４４９２０号公報
【特許文献２】特開昭５８−４２１２３号公報
【特許文献３】特開２００８−２５８１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の真空度劣化検出装置は以上のように構成され、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付けるものにおいては、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付けるなど手を加えなければならず、また封着金具が充電部となるためストレインゲージの絶縁を行わなければならない。また、絶縁ロッドの端部が開極位置で圧力変換器に当接する圧力を圧電素子等で測定するものにおいては、真空バルブを開極してから真空度を検知しなければならず、閉極時における真空度を監視できない。そして、真空バルブの真空容器の上部に開口部を設け、ベローズで封鎖し、このベローズ内に検知棒を取り付けるものにおいては、同様に開口部やベローズを設けるなど手を加えなければならず、またベローズを設けることが真空バルブの遮断特性や絶縁性能に影響を及ぼす可能性があるという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、真空バルブを有する真空開閉器において真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる真空開閉器の真空度劣化検出装置を得ること及び真空開閉器の真空度劣化検出方法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】
この発明に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され上前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである。【０００７】
また、この発明に係る真空開閉器の真空度劣化検出方法は、
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を出力信号に変換する荷重センサを前記真空容器に連結する荷重センサ連結工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され上前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものなので、
真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる。【０００９】
また、この発明に係る真空開閉器の真空度劣化検出方法は、
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を出力信号に変換する荷重センサを前記真空容器に連結する荷重センサ連結工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有するものなので、
真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる。また、必要な時に任意に荷重センサを真空容器に連結して真空度の劣化を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器及び、荷重センサの構成を示す図である。
【図２】図１に示された信号処理部の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示された信号処理部の処理手順を示すフロー図である。
【図４】図１に示された荷重センサの閉極時の出力例を示す特性図である。
【図５】図１に示された荷重センサの開極時の出力例を示す特性図である。
【図６】図１に示された真空度劣化検出装置を３相分の真空開閉器に適用した場合を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
【図９】図８の真空開閉器の真空度劣化検出方法を説明するための説明図である。
【図１０】実施の形態３に適用される別の真空開閉器の要部の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜図６は、この発明の実施の形態１を示すものであり、図１は、真空度劣化検出装置付き真空開閉器の構成を示すものであり図１（ａ）は、真空開閉器の断面及び真空度劣化検出装置の構成を示す図、図１（ｂ）は荷重センサの構成を示す外形図である。図２は、図１に示された信号処理部の詳細構成を示すブロック図である。図３は図１に示された信号処理部の処理手順を示すフロー図、図４は図１に示された荷重センサの閉極時の出力例を示す特性図、図５は図１に示された荷重センサの開極時の出力例を示す特性図である。図６は図１に示された真空度劣化検出装置を３相分の真空開閉器に適用した場合を示す構成図である。
【００１２】
図１に示す真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、密閉型真空開閉器１００と真空度劣化検出装置４０にて構成されている。密閉型真空開閉器１００は、密閉容器１、真空バルブ２、シールド３、絶縁ロッド５、主回路導体６、ブッシング７を備えている。密閉容器１は、主管１ａ、枝管１ｂ、フランジ１ｃ、蓋板１ｆ、蓋板１ｇ、タンクベローズ１ｈを有する。密閉容器１は、円筒状の主管１ａから図１における上方へ二つの枝管１ｂが角状に分岐されるとともに、左右の端部に蓋板１ｆ及び蓋板１ｇが図示しない封止部材を介してフランジ１ｃに気密に取り付けられ、ガス密の密閉容器を構成している。密閉容器１内には例えば乾燥空気（ドライエア）や六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスなどの絶縁性ガスが充填される。真空バルブ２は、円筒状の真空容器２ａ、固定接触子２ｂ、可動接触子２ｃを有する。固定接触子２ｂは、固定接触子導体とこの固定接触子導体の端部に設けられた固定接点とを有する。可動接触子２ｃは可動接触子導体とこの可動接触子導体の端部に設けられた可動接点とを有する。可動接触子２ｃと固定接触子２ｂとは、真空容器２ａに収容され、対向方向である水平方向に対向配置されている。可動接触子２ｃと真空容器２ａとの間には左右方向に伸縮自在なベローズ（図示せず）が設けられ、気密状態を維持しつつ可動接触子２ｃが左右方向に自由に移動可能とされており、これにより気密な真空容器２ａが形成されている。
【００１３】
連結装置２０は、絶縁材料で形成された絶縁部材２１、連結金具２２を有する。絶縁部材２１は左方の端部が真空容器２ａに固定され、右方の端部に連結金具２２が固着されている。また、主管１ａの右方の端部の内周部に支持部材３２と、これに支持された係合軸３１が設けられている。真空度劣化検出装置４０は、荷重センサ４１と信号処理部４２とを有する。荷重センサ４１は、荷重センサ本体４１ａ及び荷重センサ本体４１ａの左右の端部に設けられたロッドエンド４１ｂ、ロッドエンド４１ｃを有する。なお、荷重センサ４１はストレインゲージ式の圧縮及び引張両用型のものである。
【００１４】
真空バルブ２は、密閉容器１の主管１ａ内に収容され、真空容器２ａは、絶縁部材２１、連結金具２２を介して荷重センサ４１のロッドエンド４１ｂ（図１（ｂ））に図示しない軸を介して連結されている。また、ロッドエンド４１ｃは、係合軸３１、及び主管１ａの内周部に設けられた支持部材３２を介して主管１ａに支持されている。これにより、真空バルブ２の真空容器２ａ及び固定接触子２ｂは、絶縁部材２１、連結金具２２、荷重センサ４１、係合軸３１、支持部材３２を介して主管１ａに固定され、真空容器２ａに作用する軸方向の力が円滑に荷重センサ４１に伝達される状態にされている。なお、真空容器２ａの軸方向と直交する方向すなわち主管１ａの径方向の力は、主管１ａの内面と絶縁部材２１の側面とを接続して真空バルブ２を支持する図示しない台座によって抑制されているものとする。
【００１５】
可動接触子２ｃは絶縁ロッド５を介して密閉容器１の外部に設けられた図示しない操作機構に連結され、図１（ａ）の左右方向に往復駆動され、固定接触子２ｂと接離する。なお、絶縁ロッド５はタンクベローズ１ｈにより蓋板１ｇとの間が気密にされるとともに、左右方向に自由に移動可能にされている。真空バルブ２は以上のようにして主管１ａに支持され、固定接触子２ｂと可動接触子２ｃとの対向方向すなわち真空容器２ａの軸方向に加わる力は、荷重センサ４１に伝達され、荷重センサ本体４１ａにて出力信号として検出される。
【００１６】
また、密閉容器１に収容された真空バルブ２の固定接触子２ｂ及び可動接触子２ｃは、それぞれ左右の主回路導体６を介してブッシング７に接続されている。左方の主回路導体６と真空バルブ２の可動接触子２ｃ側端子（図示せず）とは、荷重センサ４１による真空容器２ａに働く左右方向の力の測定の妨げにならないように充分な可撓性を有する可撓導体にて接続されている。真空バルブ２の図示しない固定接触子２ｂ側端子及び可動接触子２ｃ側端子は、電解緩和用のシールド３により覆われている。真空度劣化検出装置４０の荷重センサ４１は、絶縁部材２１に固定された連結金具２２に連結され、絶縁部材２１に作用する力（荷重）を出力信号に変換し、荷重センサ４１の出力信号は信号ケーブルを介して密閉容器１の外部に設置された信号処理部４２へ送信される。
【００１７】
次に、信号処理部４２の詳細構成を図２により説明する。図２において、信号処理部４２はデータ変換回路４２ａ、記憶回路４２ｂ、演算回路４２ｃ、判定回路４２ｄ、報知回路４２ｅを有する。次に、図３により、信号処理部４２の動作を説明する。なお、まず概略動作を説明し、さらに後で詳細な動作を説明する。データ変換回路４２ａは、荷重センサ４１に印加される圧縮あるいは引張荷重に応じて荷重センサ本体４１ａから出力される出力信号をディジタル値に変換する（ステップＳ１）。記憶回路４２ｂは、データ変換回路４２ａから取得した荷重のデータであるディジタル値を記憶する（ステップＳ２）。
【００１８】
演算回路４２ｃは、記憶回路４２ｂからディジタル値を取得して（ステップＳ３）、連結装置２０（真空容器２ａ）にかかる荷重の時間変化量σ（ｍ）を計算する（ステップＳ４）。演算回路４２ｃは、さらに荷重の時間変化量σ（ｍ）の最大値σｍａｘを算出する（ステップＳ５）。判定回路４２ｄは、時間変化量σ（ｍ）の最大値σｍａｘが所定値Ｃを超えたか否か判定（ステップＳ６）し、所定値Ｃを超えた場合に当該値σｍａｘ及びそのときの時刻ｍｍａｘを取得し（ステップＳ７）、真空容器２ａの気密不良により真空容器２ａ内に密閉容器１内の絶縁性ガスが侵入し、真空度劣化が生じたと判定して真空度劣化検出時刻ｍｍａｘと真空度劣化の程度（荷重の時間変化量σ（ｍ）の最大値σｍａｘ）を報知する（ステップＳ８）。
【００１９】
信号処理部４２の動作について、さらに詳細に説明する。上記絶縁性ガスは乾燥空気、真空バルブ２は閉極状態である場合について説明するが、絶縁性ガスがＳＦ６ガスである場合においても同様である。真空バルブ２が閉極状態でかつ真空容器２ａの真空度が健全であるとき、連結装置２０（真空容器２ａ）において左右方向（可動接触子２ｃの移動方向）にかかる荷重ＦＲを次の式で表す。
ＦＲ＝ＦＳ−ＦＢ−ＦＣ              （１）
但し、ＦＳ（＞０）は可動接触子２ｃの固定接触子２ｂに対する接圧ばね荷重、ＦＢ（＞０）はタンクベローズ１ｈ及び、真空容器２ａと可動接触子２ｃの間に取り付けた図示しないベローズの復元力の和である。また、ＦＣ（＞０）は、真空容器２ａ内外の圧力差によって発生する、固定接触子２ｂと可動接触子２ｃが互いに引き合う力（自閉力）である。
なお、閉極方向（図１（ａ）の右方向）に働く力を正とする。
ここで、何らかの要因によって真空容器２ａに亀裂等が生じて真空容器２ａ内部が密閉容器１内の絶縁性ガスに置換され、真空容器２ａの内外での圧力差が無くなると、上述の自閉力ＦＣが消失し、連結装置２０における可動接触子２ｃの移動方向にかかる荷重ＦＲは、
ＦＲ＝ＦＳ−ＦＢ        （２）
となり、自閉力ＦＣが消失した分だけ増加する。
【００２０】
図４は、閉極時における連結装置２０を介して荷重センサ４１に加わる荷重ＦＲの出力例を示す特性図である。真空容器２ａの真空度が健全である場合、連結装置２０にかかる荷重ＦＲは（１）式に示したように接圧ばね荷重ＦＳからタンクベローズ１ｈ等の復元力ＦＢを差し引いた値である。図４中の時刻ＴＬ１において真空容器２ａに大きな亀裂が発生すると、密閉容器１内と真空容器２ａの圧力差により真空容器２ａ内部に向かって絶縁性ガスが急激に流入する。真空容器２ａ内に密閉容器１内の絶縁性ガスが流入することによって真空容器２ａ内外の圧力差がなくなり、自閉力ＦＣが消失する。
荷重ＦＲは、接圧ばね荷重ＦＳからタンクベローズ１ｈ等の復元力ＦＢを差し引いた値となる。従って、閉極時に真空容器２ａ内が絶縁性ガスに置換されると、連結装置２０にかかる荷重ＦＲは、図４のように増加する。
【００２１】
次に、真空バルブ２が開極状態である場合について説明する。可動接触子２ｃが開極状態でかつ真空容器２ａ内部の真空度が健全であるとき、固定端で可動接触子２ｃの移動方向にかかる荷重ＦＲ’は、
ＦＲ’＝−ＦＢ’−ＦＣ’  （３）
となる。
ＦＢ’は、タンクベローズ１ｈ等の復元力の和であり、ＦＣ’は、真空容器２ａの内外での圧力差により発生する、固定接触子２ｂと可動接触子２ｃが互いに引き合う力（自閉力）である。
ここで、真空容器２ａに亀裂が生じて真空容器２ａ内部が絶縁性ガスに置換されると真空容器２ａの内外での圧力差がなくなり、自閉力ＦＣ’が消失する。したがって連結装置２０に対して可動接触子２ｃの移動方向にかかる荷重ＦＲ’は、−ＦＢ’のみになる。
図５は、開極時における荷重センサ４１の出力例を示す特性図である。真空容器２ａの真空度が健全である場合、連結装置２０にかかる荷重ＦＲ’は、マイナス方向（図１（ａ）における左方向）の力である。図５中の時刻ＴＬ２で真空容器２ａに大きな亀裂が発生すると、自閉力ＦＣ’が０になり、タンクベローズ１ｈ等の復元力−ＦＢ’のみが働く。
従って、開極時に真空容器２ａ内が絶縁性ガスに置換されると、連結装置２０にかかる荷重ＦＲ’は、図５のように減少する。
【００２２】
図３のフロー図に示すように、信号処理部４２においてデータ変換回路４２ａは、荷重センサ４１の出力信号からサンプリング間隔Δｔで連結装置２０にかかる荷重データのアナログ値を取得し、分解能ΔＶで離散値に変換する（ステップＳ１）。なお、離散化された荷重をｈ（ｍ）（ｍ＝ｎ・Δｔ、ｎ＝０，１，２，…）と表す。記憶回路４２ｂは、データ変換回路４２ａで離散化されたデータｈ（ｍ）を図示されていないメモリ等の記憶媒体に記憶する（ステップＳ２）。
演算回路４２ｃは、まず記憶回路４２ｂからデータｈ（ｍ）を取得する（ステップＳ３）。なお、必要であれば真空容器２ａ周囲の荷重変化を強調するため、ｈ（ｍ）に前処理を施す。前処理は、雑音の抑制、除去、特定の信号成分の強調、関心領域の切り出しなどの目的で行なわれる一般的な処理方法から適宜選択して用いるが、詳細説明は省略する。
【００２３】
次に、演算回路４２ｃは、計測開始時点の値ｈ（０）に対するデータｈ（ｍ）の時間変化量σ（ｍ）を計算し（ステップＳ４）、時間変化量σ（ｍ）の絶対値の最大値σｍａｘ、及び最大値σｍａｘに対応する時刻（ｍｍａｘ）を次式のように算出する（ステップＳ５）。
σ（ｍ）＝｜ｈ（ｍ）−ｈ（０）｜  、
但し、｜  ｜は絶対値を表す。
σｍａｘ＝ａｒｇｍａｘ（σ（ｍ））
ｍｍａｘ＝ａｒｇｍａｘ（σｍａｘ）
なお、時間変化量σ（ｍ）の計算は、真空バルブ２の閉路時、閉路状態時、開路時、開状態時に区分して行われる。
また、上記ステップＳ５，Ｓ６においてはｈ（ｍ）とｈ（０）との差を求めたが、両者の比ｈ（ｍ）／ｈ（０）に基づいて判定することもできる。
【００２４】
判定回路４２ｄは、演算回路４２ｃから得た最大値σｍａｘが、予め定めた閾値Ｃを超えたか否かを判定し（ステップＳ６）、超えている場合（ＹＥＳ）、真空容器２ａの真空度が劣化して真空容器２ａ内に絶縁性ガスが侵入したと判定し、最大値σｍａｘ及びそのときの時刻ｍｍａｘを取得し（ステップＳ７）、図示されていない表示回路や報知回路などによって劣化検出時刻ｍｍａｘと、真空度の劣化の程度（最大値σｍａｘ）を監視員に報知する（ステップＳ８）。
【００２５】
なお、上述の閾値Ｃは密閉容器１、真空バルブ２、固定接触子２ｂ、可動接触子２ｃの接点の特性などに応じて適切に設定される。例えば、閉路状態において、検出されたσｍａｘが健全時の９０％以下になった場合に真空容器２ａ内が絶縁性ガスに置換されたと判断するというように設定する。
また、真空容器２ａの真空度劣化がない場合、σｍａｘは量子化誤差などの外乱によって決まる分布に従う。これを利用して、真空度が正常であるときのσｍａｘが従う分布の偏差を閾値Ｃとして使用することもできる。
【００２６】
次に、変形例を説明する。図６は、図１に示された真空度劣化検出装置４０を三相交流線路の各相に設けられた密閉型真空開閉器１００に適用したときの構成を示す構成図である。この場合、荷重センサ４１は各相の密閉型真空開閉器１００の密閉容器に設置され、信号処理部４２は、各相の荷重センサ４１の出力信号を例えば順次切り替えて処理することにより、真空バルブに異常があった相の真空開閉器を検知し、監視員に報知するように構成されている。
【００２７】
以上のように、真空度劣化検出装置４０は、連結装置２０に作用する荷重を検知する荷重センサ４１の出力信号を演算処理した結果に基づいて真空容器２ａの真空度の劣化を判定するようにしたので、構成が簡単であり放電の発生しない程度の圧力状態で、真空容器２ａ内に絶縁性ガスが侵入した場合においても、真空容器２ａの真空度が劣化したことを容易に検出できる。また、固定接触子２ｂ側である連結装置２０にかかる荷重から真空度劣化を検出するので、真空バルブ２の開閉状態に左右されることなくかつ真空容器２ａに直接手を加えることなく真空度劣化を検出できる。
さらに、荷重センサ４１は、固定接触子２ｂ側にある連結装置２０の絶縁部材２１に連結され、真空容器２ａに絶縁部材２１を介して接触しているので、真空バルブ２の遮断性能を低下させることがないし、真空容器２ａの電圧が印加されることもない。
また、真空度劣化を早期に検知できるので、真空バルブ２の交換など、速やかに対応できる。このため、真空開閉器の安全性や信頼性が向上し、結果的に真空開閉器の寿命を延ばすことも可能となる。
【００２８】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
図７に示す真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、密閉型真空開閉器２００と真空度劣化検出装置４０にて構成されている。密閉型真空開閉器２００は、密閉容器５１、連結装置６０、連結軸６４、支持部材６５を有する。密閉容器５１は、蓋板５１ａ、筒部５１ｂ、蓋５１ｃを有する。蓋板５１ａは、平板状円形の形状を有し、フランジ１ｃに気密に取り付けられている。蓋板５１ａに、筒部５１ｂが設けられており、この筒部５１ｂが蓋５１ｃにて気密に閉鎖され、蓋板５１ａ、筒部５１ｂ、蓋５１ｃにて気密の収容部を形成し、乾燥空気が封入されている。防塵のためである。連結装置６０（荷重伝達装置）は、棒状部材６２、連結金具６３を有する。絶縁部材２１には棒状部材６２が固着され、棒状部材６２が蓋板５１ａの中心部を貫通して筒部５１ｂ内に突出し、その端部に連結金具６３が固着されている。なお、棒状部材６２と蓋板５１ａとの間の気密を確保するために図示しないがベローズが設けられ、棒状部材６２が蓋板５１ａとの間で気密状態を維持したまま図７の左右方向に自由に移動可能にされている。
【００２９】
そして、連結金具６３に荷重センサ４１のロッドエンド４１ｂ（図１（ｂ）参照）が結合軸を介して係合され、実施の形態１と同様に真空容器２ａから連結装置６０に作用する力は棒状部材６２、連結金具６３、荷重センサ４１、連結軸６４、支持部材６５を介して蓋板５１ａが受ける。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。動作についても、実施の形態１に示した真空開閉器の真空度劣化検出装置と同様であるので説明を省略する。
【００３０】
この実施の形態によれば、密閉容器１内の絶縁性ガスを抜くことなく蓋５１ｃを外すだけで荷重センサ４１の着脱や交換をできるので荷重センサ４１に故障等が生じた場合や別のものに交換したいときなどに、取替が容易である。なお、蓋５１ｃは、防塵のために設けたものであるが、設置環境が良好な場合は、設けなくてもよい。また、棒状部材６２と蓋板５１ａとの間の気密状態を維持するためのベローズ（図示せず）は、可動接触子２ｃの動作方向への移動を妨げないようなものであればベローズの代わりに使用してよい。
【００３１】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す構成図、図９は、真空開閉器の真空度劣化検知方法を説明するための説明図である。図１０は、別の真空開閉器の要部の構成を示す構成図である。図８において、密閉型真空開閉器３００は、密閉容器７１を有する。密閉容器７１は、蓋板７１ａ、凹設部７１ｂ、蓋７１ｃを有する。蓋板７１ａは、平板状円形の形状を有し、フランジ１ｃに図示しない封止部材を介して気密に取り付けられている。蓋板７１ａは、図８（ｂ）に示すように円形の凹設部７１ｂを有し、この凹設部７１ｂが蓋７１ｃにて気密に閉鎖されている。この蓋７１ｃにて閉鎖された凹設部７１ｂには、乾燥空気が封入されている。防塵のためである。絶縁部材２１には棒状部材６２が固着されるとともに、棒状部材６２が蓋板７１ａの中心部を貫通して凹設部７１ｂ内に突出している。なお、棒状部材６２と蓋板７１ａとの間には図示しないがベローズが設けられ、棒状部材６２が気密を維持した状態で図８（ａ）の左右方向に自由に移動可能にされている。
【００３２】
棒状部材６２の端部に連結金具６３が固着されるとともに、図８（ｂ）に示すように連結金具６３の上下方向に連結金具６３を挟んで固定板６７が固着されている。固定板６７は、固定ボルト６８により蓋板７１ａに固定されている。これにより、真空容器２ａに作用する力は、絶縁部材２１、棒状部材６２、連結金具６３、固定板６７、固定ボルト６８を介して蓋板７１ａが受ける。放電検出装置８０は、放電検出用のアンテナ８１と放電検出器８２を有し、アンテナ８１は密閉容器１内に設置され、外部に設けられた放電検出器８２に検出信号を送信する。その他の構成については、図７に示した実施の形態２と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００３３】
上記のように構成された密閉型真空開閉器３００において、真空バルブ２は閉極状態で、真空容器２ａが健全である時に絶縁部材２１に加わる荷重は既知とする。真空容器２ａになんらかの要因で極めて微少な亀裂などが発生し、真空容器２ａの真空度がある値まで劣化が進行すると真空容器２ａ内で放電が発生する。このとき、放電検出器８２が密閉容器１内に設置した放電検出用のアンテナ８１にて放電を検知し、真空度が劣化したことを監視者に報知する。真空度劣化の報知を受けた監視者は蓋板７１ａに設けられた蓋７１ｃを外し、図９に示すように凹設部７１ｂ内に突出した連結金具６３に荷重センサ４１のロッドエンド４１ｂ（図１（ｂ）参照）を図７における荷重センサ４１と同様に係合させる。
【００３４】
また、荷重センサ４１のロッドエンド４１ｃ（図１（ｂ）参照）を、蓋板７１ａに設けられた図示しない固定支持部材に係合させる。これにより、荷重センサ４１は図７における荷重センサ４１と同様にして蓋板７１ａに固定されることになる。しかる後、固定ボルト６８を緩めることにより連結装置６０に加わる荷重が全て荷重センサ４１に加わり、当該荷重を測定できるようにしてある。なお、安全のため、真空開閉器が閉極状態の場合や、点検時は操作機構に専用治具を取り付けて誤って開極しないようにする。
【００３５】
次に、信号処理部４２の動作を説明する。監視者（作業者）が、真空容器２ａの真空度劣化の報知を受けて荷重センサ４１にて連結装置６０に加わる真空容器２ａの軸方向の力を測定するとき、データ変換回路４２ａは実施の形態１と同様に荷重センサ４１の出力信号からサンプリング間隔Δｔで連結装置６０にかかる荷重を取得し、分解能ΔＶで離散値に変換する。離散化された荷重をｈ（ｍ）（ｍ＝ｎ・Δｔ、ｎ＝０，１，２，…）と表す。記憶回路４２ｂは、データ変換回路４２ａで離散化されたデータｈ（ｍ）を図示しないメモリ等の記憶媒体に記憶する。演算回路４２ｃは、まず記憶回路４２ｂからデータｈ（ｍ）及び予め記憶された真空容器２ａが健全である時の連結装置６０に加わる荷重を取得する。なお、要すれば次のステップに進む前に、真空容器２ａ周囲の荷重変化を強調するために、ｈ（ｍ）に前処理を施す。前処理は、雑音の抑制、除去、特定の信号成分の強調、関心領域の切り出しなどの目的で行なわれる一般的な処理方法から適宜選択して用いることができる。
【００３６】
次に、演算回路４２ｃは、真空容器２ａが健全である時に連結装置６０にかかる荷重Ｈ０に対するデータｈ（ｍ）の時間変化率ｑ（ｍ）を計算し、ｑ（ｍ）の最大値ｑｍａｘ、及びｑｍａｘをとる時刻（ｍｍａｘ）を次式のように算出する。
ｑ（ｍ）＝ｈ（ｍ）／Ｈ０  、
ｑｍａｘ＝ａｒｇｍａｘ（ｑ（ｍ））
ｍｍａｘ＝ａｒｇｍａｘ（ｑｍａｘ）
【００３７】
判定回路４２ｄは、演算回路４２ｃから得た時間変化率の最大値ｑｍａｘが、予め定めた閾値Ｄを超えたか否かを判定し、超えている場合、真空容器２ａの真空度が劣化して真空容器２ａ内に絶縁性ガスが侵入したと判定し、時間変化率の最大値ｑｍａｘ及び当該超えたときの時刻ｍｍａｘを取得し、図示されていない表示回路、報知回路などによって劣化検出時刻ｍｍａｘと、真空度の劣化の程度（最大値ｑｍａｘ）を監視員に報知する。なお、上記閾値Ｄは密閉容器１、真空バルブ２、接点の特性などに応じて適切に設定されている。例えば、真空バルブの閉路状態において、検出された最大値ｑｍａｘが健全時の９０％以下になった場合に真空容器２ａ内が密閉容器１内に封入された絶縁性ガスに置換されたと判断するというようにする。
【００３８】
以上のようにこの実施の形態によれば、予め記憶回路４２ｂに保存された健全時に連結装置６０にかかる荷重Ｈ０に対する測定時に一時的に荷重センサ４１を取り付けて測定した荷重ｈ(ｍ）の変化率を算出するとともに、所定の閾値Ｄを超えたときに真空度が劣化したと判定するようにしたので、真空度劣化を精度よく容易に検出できる。なお、σ（ｍ）＝｜Ｈ０−ｈ（ｍ）｜を求めて、実施の形態１と同様にして真空度の劣化を判定することもできる。
【００３９】
なお、図８では蓋板７１ａに凹設部７１ｂを設けて棒状部材６２が蓋板７１ａを貫通して凹設部７１ｂ内に突出させるものを示したが、図１０のように密閉型真空開閉器４００の密閉容器９１を、平板状の蓋板９１ａを有するものとし、この蓋板９１ａに円筒状の筒部９１ｂを設けるとともに蓋９１ｃにて気密に封止する。この場合、絶縁部材２１に固着された棒状部材６２が蓋板９１ａを気密に貫通し筒部９１ｂ内に突出している。なお、蓋９１ｃにて封止された筒部９１ｂには気密状態にて大気が封入されている。
この場合においても、放電検出器８２がアンテナ８１により密閉容器１内の放電を検出すると、監視者が図９に示したのと同様の要領で荷重センサ４１を取り付け、連結装置６０に加わる真空容器２ａの軸方向に加わる荷重を測定する。
【００４０】
なお、図６に示した密閉型真空開閉器１００におのおの荷重センサ４１を配置したのと同様に、三相交流線路の各相ごとに設けられた図８の密閉型真空開閉器３００や図１０の密閉型真空開閉器４００等におのおの荷重センサ４１を配置して、真空度の劣化を判定することもできる。
【００４１】
さらに、図７に示した実施の形態２において、密閉型真空開閉器２００の主管１ａ内に予めアンテナ８１を設置しておき、荷重センサ４１は取り付けないでおいて、放電検出装置８０が真空バルブ２の放電を検出したとき、蓋５１ｃを外し、荷重センサ４１を連結金具６３に連結して図７に示す状態にして、真空容器２ａの真空度の劣化を検出するようにしてもよい。
以上のように、この実施の形態によれば、荷重センサ４１を常時密閉容器７１や密閉容器９１に取り付けておく必要がなく、必要なときに荷重センサ４１を取り付けて真空容器２ａに加わる可動接触子２ｃと固定接触子２ｂとの対向方向の力を測定することができるので、荷重センサ４１の経年変化による精度の低下を招くおそれをなくすことができる。また、荷重センサ４１は、必要の都度真空開閉器に取り付ければよく多数の真空開閉器に共用できるので、安価にできる。
【００４２】
上記実施の形態では、一台（一相分）の真空開閉器に荷重センサを一台設けたものを示したが、複数台例えば三台の荷重センサを三角形に配置して連結装置６０の力を受けるようにして偏荷重による真空容器２ａの径方向に働く力を軽減すれば，精度を向上させることができる。また、荷重センサとしてストレインゲージ式のものを示したが、所定の精度で荷重（力）を測定できるものであれば圧電素子式その他のものであってもよい。
さらに、上記実施の形態１では密閉容器１の内部に１つの真空バルブ２を収容したものについて説明したが、これに限定されるものではなく、複数の真空バルブを収容したものであってもよい。なお、真空バルブを有する真空開閉器は、真空遮断器、真空電磁接触器、真空断路器などを含むものであり、断路器や接地開閉器などを含む開閉装置の中に存在する真空開閉器においても適用できる。さらに、真空バルブを収容する密閉容器を有さず大気中に露出されたものや固体絶縁物で全体が被覆された真空開閉器等であっても同様の効果を奏する。
【００４３】
本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変改、省略することが可能である。
【図１】
2013094354.tif 000003
【図２】
2013094354.tif 000004
【図３】
2013094354.tif 000005
【図４】
2013094354.tif 000006
【図５】
2013094354.tif 000007
【図６】
2013094354.tif 000008
【図７】
2013094354.tif 000009
【図８】
2013094354.tif 000010
【図９】
2013094354.tif 000011
【図１０】
2013094354.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月19日(2013.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項２】
前記信号処理装置による前記真空度の劣化の判定は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われる請求項１に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項３】
前記対向方向は、水平方向である請求項１又は請求項２に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項４】
前記真空開閉器は、密閉容器を有するものであり、
前記密閉容器は、絶縁性ガスが封入されたものであり、
前記真空バルブは、前記密閉容器に収容されたものである
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項５】
前記真空開閉器は、荷重伝達装置を有するものであり、
前記荷重センサは、前記密閉容器の外に配置されたものであり、
前記荷重伝達装置は、前記対向方向の力を前記密閉容器の封止を維持した状態で前記荷重センサに伝達するものである
請求項４に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項６】
前記真空開閉器は、前記真空バルブと前記荷重センサを絶縁する絶縁部材を有するものであって
前記荷重センサは、前記真空容器から前記絶縁部材を介して前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものである
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項７】
前記信号処理装置は、前記出力信号の時間変化量を算出して前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項８】
前記信号処理装置は、前記出力信号の値が予め定められた範囲にあるか否かに基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項９】
前記荷重センサは、圧縮及び引張両用型のものであってかつひずみゲージまたは圧電素子を用いて前記対向方向の力を前記出力信号に変換するものである
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項１０】
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を荷重センサにより出力信号に変換する出力信号変換工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有する真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【請求項１１】
前記真空開閉器は、密閉容器と放電検出装置とを有するものであり、
前記密閉容器は、絶縁性ガスが封入されたものであり、
前記真空バルブは、前記密閉容器に収容されたものであり、
前記荷重センサは、前記密閉容器の外に配置されたものであり、
前記放電検出装置は、前記密閉容器内に配置され前記真空バルブの放電を検知するものであり、
前記出力信号変換工程は、前記放電検出装置が前記放電を検知したとき前記真空容器に作用する前記対向方向の力を出力信号に変換するものである
請求項１０に記載の真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【請求項１２】
前記対向方向は、水平方向である請求項１０または請求項１１に記載の真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものなので、
真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月19日(2014.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定し、
前記信号処理装置による前記真空度の劣化の判定は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われる真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項２】
前記対向方向は、水平方向である請求項１に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項３】
前記真空開閉器は、密閉容器を有するものであり、
前記密閉容器は、絶縁性ガスが封入されたものであり、
前記真空バルブは、前記密閉容器に収容されたものである
請求項１または請求項２に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項４】
前記真空開閉器は、荷重伝達装置を有するものであり、
前記荷重センサは、前記密閉容器の外に配置されたものであり、
前記荷重伝達装置は、前記対向方向の力を前記密閉容器の封止を維持した状態で前記荷重センサに伝達するものである
請求項３に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項５】
前記真空開閉器は、前記真空バルブと前記荷重センサを絶縁する絶縁部材を有するものであって
前記荷重センサは、前記真空容器から前記絶縁部材を介して前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものである
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項６】
前記信号処理装置は、前記出力信号の時間変化量を算出して前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項７】
前記信号処理装置は、前記出力信号の値が予め定められた範囲にあるか否かに基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項８】
前記荷重センサは、圧縮及び引張両用型のものであってかつひずみゲージまたは圧電素子を用いて前記対向方向の力を前記出力信号に変換するものである
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
【請求項９】
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を荷重センサにより出力信号に変換する出力信号変換工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有し、
前記劣化判定工程は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われる真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【請求項１０】
前記真空開閉器は、密閉容器と放電検出装置とを有するものであり、
前記密閉容器は、絶縁性ガスが封入されたものであり、
前記真空バルブは、前記密閉容器に収容されたものであり、
前記荷重センサは、前記密閉容器の外に配置されたものであり、
前記放電検出装置は、前記密閉容器内に配置され前記真空バルブの放電を検知するものであり、
前記出力信号変換工程は、前記放電検出装置が前記放電を検知したとき前記真空容器に作用する前記対向方向の力を出力信号に変換するものである
請求項９に記載の真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【請求項１１】
前記対向方向は、水平方向である請求項９または請求項１０に記載の真空開閉器の真空度劣化検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  真空度劣化検出装置付き真空開閉器及び真空開閉器の真空度劣化検出方法
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空度劣化検出装置付き真空開閉器及び真空開閉器の真空度劣化検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空開閉器や真空遮断器などの真空バルブの真空度測定は、主回路から真空バルブを切り離した後、真空度チェッカなどの計測器を用いて行っていた。しかし、真空バルブを主回路から切り離すことができない真空遮断器の場合は、上述のような方法で真空度を測定することができない。この問題を解決するため、例えば真空容器と端板とを気密に接合する封着金具を有する真空バルブにおいて、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付け、封着金具の折り曲げ部にかかる引っ張り応力または圧縮応力をストレインゲージの抵抗変化として検出して真空不良を検知するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、縦方向に配置された真空バルブの固定軸を上部端子に固定し、可動軸は可撓導体を介して下部端子に接続しているものにおいて、可動軸に連結された絶縁ロッドの端部が開極位置で圧力変換器に当接する圧力を圧電素子等で測定し、真空容器内の真空度が劣化したときに圧電素子に通常の場合よりも１相で数ｋｇ〜数十ｋｇの圧力が発生する（増加する）ことを検知して、一定値以上になると警報を発する保護装置を備えているものがある（例えば、特許文献２参照）。さらに、真空バルブの真空容器の上部に開口部を設け、開口部を真空容器の内側からベローズで封鎖し、このベローズ内に検知棒を取り付ける。そして真空状態に応じて伸縮するベローズの動きを検知棒の傾斜状態及び開口部からの突出状態を目視で確認することにより、真空容器の真空度の劣化を検知するものがある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−４４９２０号公報
【特許文献２】特開昭５８−４２１２３号公報
【特許文献３】特開２００８−２５８１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の真空度劣化検出装置は以上のように構成され、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付けるものにおいては、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付けるなど手を加えなければならず、また封着金具が充電部となるためストレインゲージの絶縁を行わなければならない。また、絶縁ロッドの端部が開極位置で圧力変換器に当接する圧力を圧電素子等で測定するものにおいては、真空バルブを開極してから真空度を検知しなければならず、閉極時における真空度を監視できない。そして、真空バルブの真空容器の上部に開口部を設け、ベローズで封鎖し、このベローズ内に検知棒を取り付けるものにおいては、同様に開口部やベローズを設けるなど手を加えなければならず、またベローズを設けることが真空バルブの遮断特性や絶縁性能に影響を及ぼす可能性があるという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、真空バルブを有する真空開閉器において真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる真空開閉器の真空度劣化検出装置を得ること及び真空開閉器の真空度劣化検出方法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】
この発明に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定し、
前記信号処理装置による前記真空度の劣化の判定は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われるものである。
【０００７】
また、この発明に係る真空開閉器の真空度劣化検出方法は、
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を荷重センサにより出力信号に変換する出力信号変換工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有し、
前記劣化判定工程は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定し、
前記信号処理装置による前記真空度の劣化の判定は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われるものなので、
真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる。
【０００９】
また、この発明に係る真空開閉器の真空度劣化検出方法は、
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を荷重センサにより出力信号に変換する出力信号変換工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有し、
前記劣化判定工程は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われるものなので、
真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる。また、必要な時に任意に荷重センサを真空容器に連結して真空度の劣化を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器及び、荷重センサの構成を示す図である。
【図２】  図１に示された信号処理部の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】  図１に示された信号処理部の処理手順を示すフロー図である。
【図４】  図１に示された荷重センサの閉極時の出力例を示す特性図である。
【図５】  図１に示された荷重センサの開極時の出力例を示す特性図である。
【図６】  図１に示された真空度劣化検出装置を３相分の真空開閉器に適用した場合を示す構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態２に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態３に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
【図９】  図８の真空開閉器の真空度劣化検出方法を説明するための説明図である。
【図１０】  実施の形態３に適用される別の真空開閉器の要部の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜図６は、この発明の実施の形態１を示すものであり、図１は、真空度劣化検出装置付き真空開閉器の構成を示すものであり図１（ａ）は、真空開閉器の断面及び真空度劣化検出装置の構成を示す図、図１（ｂ）は荷重センサの構成を示す外形図である。図２は、図１に示された信号処理部の詳細構成を示すブロック図である。図３は図１に示された信号処理部の処理手順を示すフロー図、図４は図１に示された荷重センサの閉極時の出力例を示す特性図、図５は図１に示された荷重センサの開極時の出力例を示す特性図である。図６は図１に示された真空度劣化検出装置を３相分の真空開閉器に適用した場合を示す構成図である。
【００１２】
図１に示す真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、密閉型真空開閉器１００と真空度劣化検出装置４０にて構成されている。密閉型真空開閉器１００は、密閉容器１、真空バルブ２、シールド３、絶縁ロッド５、主回路導体６、ブッシング７を備えている。密閉容器１は、主管１ａ、枝管１ｂ、フランジ１ｃ、蓋板１ｆ、蓋板１ｇ、タンクベローズ１ｈを有する。密閉容器１は、円筒状の主管１ａから図１における上方へ二つの枝管１ｂが角状に分岐されるとともに、左右の端部に蓋板１ｆ及び蓋板１ｇが図示しない封止部材を介してフランジ１ｃに気密に取り付けられ、ガス密の密閉容器を構成している。密閉容器１内には例えば乾燥空気（ドライエア）や六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスなどの絶縁性ガスが充填される。真空バルブ２は、円筒状の真空容器２ａ、固定接触子２ｂ、可動接触子２ｃを有する。固定接触子２ｂは、固定接触子導体とこの固定接触子導体の端部に設けられた固定接点とを有する。可動接触子２ｃは可動接触子導体とこの可動接触子導体の端部に設けられた可動接点とを有する。可動接触子２ｃと固定接触子２ｂとは、真空容器２ａに収容され、対向方向である水平方向に対向配置されている。可動接触子２ｃと真空容器２ａとの間には左右方向に伸縮自在なベローズ（図示せず）が設けられ、気密状態を維持しつつ可動接触子２ｃが左右方向に自由に移動可能とされており、これにより気密な真空容器２ａが形成されている。
【００１３】
連結装置２０は、絶縁材料で形成された絶縁部材２１、連結金具２２を有する。絶縁部材２１は左方の端部が真空容器２ａに固定され、右方の端部に連結金具２２が固着されている。また、主管１ａの右方の端部の内周部に支持部材３２と、これに支持された係合軸３１が設けられている。真空度劣化検出装置４０は、荷重センサ４１と信号処理部４２とを有する。荷重センサ４１は、荷重センサ本体４１ａ及び荷重センサ本体４１ａの左右の端部に設けられたロッドエンド４１ｂ、ロッドエンド４１ｃを有する。なお、荷重センサ４１はストレインゲージ式の圧縮及び引張両用型のものである。
【００１４】
真空バルブ２は、密閉容器１の主管１ａ内に収容され、真空容器２ａは、絶縁部材２１、連結金具２２を介して荷重センサ４１のロッドエンド４１ｂ（図１（ｂ））に図示しない軸を介して連結されている。また、ロッドエンド４１ｃは、係合軸３１、及び主管１ａの内周部に設けられた支持部材３２を介して主管１ａに支持されている。これにより、真空バルブ２の真空容器２ａ及び固定接触子２ｂは、絶縁部材２１、連結金具２２、荷重センサ４１、係合軸３１、支持部材３２を介して主管１ａに固定され、真空容器２ａに作用する軸方向の力が円滑に荷重センサ４１に伝達される状態にされている。なお、真空容器２ａの軸方向と直交する方向すなわち主管１ａの径方向の力は、主管１ａの内面と絶縁部材２１の側面とを接続して真空バルブ２を支持する図示しない台座によって抑制されているものとする。
【００１５】
可動接触子２ｃは絶縁ロッド５を介して密閉容器１の外部に設けられた図示しない操作機構に連結され、図１（ａ）の左右方向に往復駆動され、固定接触子２ｂと接離する。なお、絶縁ロッド５はタンクベローズ１ｈにより蓋板１ｇとの間が気密にされるとともに、左右方向に自由に移動可能にされている。真空バルブ２は以上のようにして主管１ａに支持され、固定接触子２ｂと可動接触子２ｃとの対向方向すなわち真空容器２ａの軸方向に加わる力は、荷重センサ４１に伝達され、荷重センサ本体４１ａにて出力信号として検出される。
【００１６】
また、密閉容器１に収容された真空バルブ２の固定接触子２ｂ及び可動接触子２ｃは、それぞれ左右の主回路導体６を介してブッシング７に接続されている。左方の主回路導体６と真空バルブ２の可動接触子２ｃ側端子（図示せず）とは、荷重センサ４１による真空容器２ａに働く左右方向の力の測定の妨げにならないように充分な可撓性を有する可撓導体にて接続されている。真空バルブ２の図示しない固定接触子２ｂ側端子及び可動接触子２ｃ側端子は、電解緩和用のシールド３により覆われている。真空度劣化検出装置４０の荷重センサ４１は、絶縁部材２１に固定された連結金具２２に連結され、絶縁部材２１に作用する力（荷重）を出力信号に変換し、荷重センサ４１の出力信号は信号ケーブルを介して密閉容器１の外部に設置された信号処理部４２へ送信される。
【００１７】
次に、信号処理部４２の詳細構成を図２により説明する。図２において、信号処理部４２はデータ変換回路４２ａ、記憶回路４２ｂ、演算回路４２ｃ、判定回路４２ｄ、報知回路４２ｅを有する。次に、図３により、信号処理部４２の動作を説明する。なお、まず概略動作を説明し、さらに後で詳細な動作を説明する。データ変換回路４２ａは、荷重センサ４１に印加される圧縮あるいは引張荷重に応じて荷重センサ本体４１ａから出力される出力信号をディジタル値に変換する（ステップＳ１）。記憶回路４２ｂは、データ変換回路４２ａから取得した荷重のデータであるディジタル値を記憶する（ステップＳ２）。
【００１８】
演算回路４２ｃは、記憶回路４２ｂからディジタル値を取得して（ステップＳ３）、連結装置２０（真空容器２ａ）にかかる荷重の時間変化量σ（ｍ）を計算する（ステップＳ４）。演算回路４２ｃは、さらに荷重の時間変化量σ（ｍ）の最大値σｍａｘを算出する（ステップＳ５）。判定回路４２ｄは、時間変化量σ（ｍ）の最大値σｍａｘが所定値Ｃを超えたか否か判定（ステップＳ６）し、所定値Ｃを超えた場合に当該値σｍａｘ及びそのときの時刻ｍｍａｘを取得し（ステップＳ７）、真空容器２ａの気密不良により真空容器２ａ内に密閉容器１内の絶縁性ガスが侵入し、真空度劣化が生じたと判定して真空度劣化検出時刻ｍｍａｘと真空度劣化の程度（荷重の時間変化量σ（ｍ）の最大値σｍａｘ）を報知する（ステップＳ８）。
【００１９】
信号処理部４２の動作について、さらに詳細に説明する。上記絶縁性ガスは乾燥空気、真空バルブ２は閉極状態である場合について説明するが、絶縁性ガスがＳＦ６ガスである場合においても同様である。真空バルブ２が閉極状態でかつ真空容器２ａの真空度が健全であるとき、連結装置２０（真空容器２ａ）において左右方向（可動接触子２ｃの移動方向）にかかる荷重ＦＲを次の式で表す。
ＦＲ＝ＦＳ−ＦＢ−ＦＣ              （１）
但し、ＦＳ（＞０）は可動接触子２ｃの固定接触子２ｂに対する接圧ばね荷重、ＦＢ（＞０）はタンクベローズ１ｈ及び、真空容器２ａと可動接触子２ｃの間に取り付けた図示しないベローズの復元力の和である。また、ＦＣ（＞０）は、真空容器２ａ内外の圧力差によって発生する、固定接触子２ｂと可動接触子２ｃが互いに引き合う力（自閉力）である。
なお、閉極方向（図１（ａ）の右方向）に働く力を正とする。
ここで、何らかの要因によって真空容器２ａに亀裂等が生じて真空容器２ａ内部が密閉容器１内の絶縁性ガスに置換され、真空容器２ａの内外での圧力差が無くなると、上述の自閉力ＦＣが消失し、連結装置２０における可動接触子２ｃの移動方向にかかる荷重ＦＲは、
ＦＲ＝ＦＳ−ＦＢ        （２）
となり、自閉力ＦＣが消失した分だけ増加する。
【００２０】
図４は、閉極時における連結装置２０を介して荷重センサ４１に加わる荷重ＦＲの出力例を示す特性図である。真空容器２ａの真空度が健全である場合、連結装置２０にかかる荷重ＦＲは（１）式に示したように接圧ばね荷重ＦＳからタンクベローズ１ｈ等の復元力ＦＢを差し引いた値である。図４中の時刻ＴＬ１において真空容器２ａに大きな亀裂が発生すると、密閉容器１内と真空容器２ａの圧力差により真空容器２ａ内部に向かって絶縁性ガスが急激に流入する。真空容器２ａ内に密閉容器１内の絶縁性ガスが流入することによって真空容器２ａ内外の圧力差がなくなり、自閉力ＦＣが消失する。
荷重ＦＲは、接圧ばね荷重ＦＳからタンクベローズ１ｈ等の復元力ＦＢを差し引いた値となる。従って、閉極時に真空容器２ａ内が絶縁性ガスに置換されると、連結装置２０にかかる荷重ＦＲは、図４のように増加する。
【００２１】
次に、真空バルブ２が開極状態である場合について説明する。可動接触子２ｃが開極状態でかつ真空容器２ａ内部の真空度が健全であるとき、固定端で可動接触子２ｃの移動方向にかかる荷重ＦＲ’は、
ＦＲ’＝−ＦＢ’−ＦＣ’  （３）
となる。
ＦＢ’は、タンクベローズ１ｈ等の復元力の和であり、ＦＣ’は、真空容器２ａの内外での圧力差により発生する、固定接触子２ｂと可動接触子２ｃが互いに引き合う力（自閉力）である。
ここで、真空容器２ａに亀裂が生じて真空容器２ａ内部が絶縁性ガスに置換されると真空容器２ａの内外での圧力差がなくなり、自閉力ＦＣ’が消失する。したがって連結装置２０に対して可動接触子２ｃの移動方向にかかる荷重ＦＲ’は、−ＦＢ’のみになる。
図５は、開極時における荷重センサ４１の出力例を示す特性図である。真空容器２ａの真空度が健全である場合、連結装置２０にかかる荷重ＦＲ’は、マイナス方向（図１（ａ）における左方向）の力である。図５中の時刻ＴＬ２で真空容器２ａに大きな亀裂が発生すると、自閉力ＦＣ’が０になり、タンクベローズ１ｈ等の復元力−ＦＢ’のみが働く。
従って、開極時に真空容器２ａ内が絶縁性ガスに置換されると、連結装置２０にかかる荷重ＦＲ’は、図５のように減少する。
【００２２】
図３のフロー図に示すように、信号処理部４２においてデータ変換回路４２ａは、荷重センサ４１の出力信号からサンプリング間隔Δｔで連結装置２０にかかる荷重データのアナログ値を取得し、分解能ΔＶで離散値に変換する（ステップＳ１）。なお、離散化された荷重をｈ（ｍ）（ｍ＝ｎ・Δｔ、ｎ＝０，１，２，…）と表す。記憶回路４２ｂは、データ変換回路４２ａで離散化されたデータｈ（ｍ）を図示されていないメモリ等の記憶媒体に記憶する（ステップＳ２）。
演算回路４２ｃは、まず記憶回路４２ｂからデータｈ（ｍ）を取得する（ステップＳ３）。なお、必要であれば真空容器２ａ周囲の荷重変化を強調するため、ｈ（ｍ）に前処理を施す。前処理は、雑音の抑制、除去、特定の信号成分の強調、関心領域の切り出しなどの目的で行なわれる一般的な処理方法から適宜選択して用いるが、詳細説明は省略する。
【００２３】
次に、演算回路４２ｃは、計測開始時点の値ｈ（０）に対するデータｈ（ｍ）の時間変化量σ（ｍ）を計算し（ステップＳ４）、時間変化量σ（ｍ）の絶対値の最大値σｍａｘ、及び最大値σｍａｘに対応する時刻（ｍｍａｘ）を次式のように算出する（ステップＳ５）。
σ（ｍ）＝｜ｈ（ｍ）−ｈ（０）｜  、
但し、｜  ｜は絶対値を表す。
σｍａｘ＝ａｒｇｍａｘ（σ（ｍ））
ｍｍａｘ＝ａｒｇｍａｘ（σｍａｘ）
なお、時間変化量σ（ｍ）の計算は、真空バルブ２の閉路時、閉路状態時、開路時、開状態時に区分して行われる。
また、上記ステップＳ５，Ｓ６においてはｈ（ｍ）とｈ（０）との差を求めたが、両者の比ｈ（ｍ）／ｈ（０）に基づいて判定することもできる。
【００２４】
判定回路４２ｄは、演算回路４２ｃから得た最大値σｍａｘが、予め定めた閾値Ｃを超えたか否かを判定し（ステップＳ６）、超えている場合（ＹＥＳ）、真空容器２ａの真空度が劣化して真空容器２ａ内に絶縁性ガスが侵入したと判定し、最大値σｍａｘ及びそのときの時刻ｍｍａｘを取得し（ステップＳ７）、図示されていない表示回路や報知回路などによって劣化検出時刻ｍｍａｘと、真空度の劣化の程度（最大値σｍａｘ）を監視員に報知する（ステップＳ８）。
【００２５】
なお、上述の閾値Ｃは密閉容器１、真空バルブ２、固定接触子２ｂ、可動接触子２ｃの接点の特性などに応じて適切に設定される。例えば、閉路状態において、検出されたσｍａｘが健全時の９０％以下になった場合に真空容器２ａ内が絶縁性ガスに置換されたと判断するというように設定する。
また、真空容器２ａの真空度劣化がない場合、σｍａｘは量子化誤差などの外乱によって決まる分布に従う。これを利用して、真空度が正常であるときのσｍａｘが従う分布の偏差を閾値Ｃとして使用することもできる。
【００２６】
次に、変形例を説明する。図６は、図１に示された真空度劣化検出装置４０を三相交流線路の各相に設けられた密閉型真空開閉器１００に適用したときの構成を示す構成図である。この場合、荷重センサ４１は各相の密閉型真空開閉器１００の密閉容器に設置され、信号処理部４２は、各相の荷重センサ４１の出力信号を例えば順次切り替えて処理することにより、真空バルブに異常があった相の真空開閉器を検知し、監視員に報知するように構成されている。
【００２７】
以上のように、真空度劣化検出装置４０は、連結装置２０に作用する荷重を検知する荷重センサ４１の出力信号を演算処理した結果に基づいて真空容器２ａの真空度の劣化を判定するようにしたので、構成が簡単であり放電の発生しない程度の圧力状態で、真空容器２ａ内に絶縁性ガスが侵入した場合においても、真空容器２ａの真空度が劣化したことを容易に検出できる。また、固定接触子２ｂ側である連結装置２０にかかる荷重から真空度劣化を検出するので、真空バルブ２の開閉状態に左右されることなくかつ真空容器２ａに直接手を加えることなく真空度劣化を検出できる。
さらに、荷重センサ４１は、固定接触子２ｂ側にある連結装置２０の絶縁部材２１に連結され、真空容器２ａに絶縁部材２１を介して接触しているので、真空バルブ２の遮断性能を低下させることがないし、真空容器２ａの電圧が印加されることもない。
また、真空度劣化を早期に検知できるので、真空バルブ２の交換など、速やかに対応できる。このため、真空開閉器の安全性や信頼性が向上し、結果的に真空開閉器の寿命を延ばすことも可能となる。
【００２８】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
図７に示す真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、密閉型真空開閉器２００と真空度劣化検出装置４０にて構成されている。密閉型真空開閉器２００は、密閉容器５１、連結装置６０、連結軸６４、支持部材６５を有する。密閉容器５１は、蓋板５１ａ、筒部５１ｂ、蓋５１ｃを有する。蓋板５１ａは、平板状円形の形状を有し、フランジ１ｃに気密に取り付けられている。蓋板５１ａに、筒部５１ｂが設けられており、この筒部５１ｂが蓋５１ｃにて気密に閉鎖され、蓋板５１ａ、筒部５１ｂ、蓋５１ｃにて気密の収容部を形成し、乾燥空気が封入されている。防塵のためである。連結装置６０（荷重伝達装置）は、棒状部材６２、連結金具６３を有する。絶縁部材２１には棒状部材６２が固着され、棒状部材６２が蓋板５１ａの中心部を貫通して筒部５１ｂ内に突出し、その端部に連結金具６３が固着されている。なお、棒状部材６２と蓋板５１ａとの間の気密を確保するために図示しないがベローズが設けられ、棒状部材６２が蓋板５１ａとの間で気密状態を維持したまま図７の左右方向に自由に移動可能にされている。
【００２９】
そして、連結金具６３に荷重センサ４１のロッドエンド４１ｂ（図１（ｂ）参照）が結合軸を介して係合され、実施の形態１と同様に真空容器２ａから連結装置６０に作用する力は棒状部材６２、連結金具６３、荷重センサ４１、連結軸６４、支持部材６５を介して蓋板５１ａが受ける。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。動作についても、実施の形態１に示した真空開閉器の真空度劣化検出装置と同様であるので説明を省略する。
【００３０】
この実施の形態によれば、密閉容器１内の絶縁性ガスを抜くことなく蓋５１ｃを外すだけで荷重センサ４１の着脱や交換をできるので荷重センサ４１に故障等が生じた場合や別のものに交換したいときなどに、取替が容易である。なお、蓋５１ｃは、防塵のために設けたものであるが、設置環境が良好な場合は、設けなくてもよい。また、棒状部材６２と蓋板５１ａとの間の気密状態を維持するためのベローズ（図示せず）は、可動接触子２ｃの動作方向への移動を妨げないようなものであればベローズの代わりに使用してよい。
【００３１】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す構成図、図９は、真空開閉器の真空度劣化検知方法を説明するための説明図である。図１０は、別の真空開閉器の要部の構成を示す構成図である。図８において、密閉型真空開閉器３００は、密閉容器７１を有する。密閉容器７１は、蓋板７１ａ、凹設部７１ｂ、蓋７１ｃを有する。蓋板７１ａは、平板状円形の形状を有し、フランジ１ｃに図示しない封止部材を介して気密に取り付けられている。蓋板７１ａは、図８（ｂ）に示すように円形の凹設部７１ｂを有し、この凹設部７１ｂが蓋７１ｃにて気密に閉鎖されている。この蓋７１ｃにて閉鎖された凹設部７１ｂには、乾燥空気が封入されている。防塵のためである。絶縁部材２１には棒状部材６２が固着されるとともに、棒状部材６２が蓋板７１ａの中心部を貫通して凹設部７１ｂ内に突出している。なお、棒状部材６２と蓋板７１ａとの間には図示しないがベローズが設けられ、棒状部材６２が気密を維持した状態で図８（ａ）の左右方向に自由に移動可能にされている。
【００３２】
棒状部材６２の端部に連結金具６３が固着されるとともに、図８（ｂ）に示すように連結金具６３の上下方向に連結金具６３を挟んで固定板６７が固着されている。固定板６７は、固定ボルト６８により蓋板７１ａに固定されている。これにより、真空容器２ａに作用する力は、絶縁部材２１、棒状部材６２、連結金具６３、固定板６７、固定ボルト６８を介して蓋板７１ａが受ける。放電検出装置８０は、放電検出用のアンテナ８１と放電検出器８２を有し、アンテナ８１は密閉容器１内に設置され、外部に設けられた放電検出器８２に検出信号を送信する。その他の構成については、図７に示した実施の形態２と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００３３】
上記のように構成された密閉型真空開閉器３００において、真空バルブ２は閉極状態で、真空容器２ａが健全である時に絶縁部材２１に加わる荷重は既知とする。真空容器２ａになんらかの要因で極めて微少な亀裂などが発生し、真空容器２ａの真空度がある値まで劣化が進行すると真空容器２ａ内で放電が発生する。このとき、放電検出器８２が密閉容器１内に設置した放電検出用のアンテナ８１にて放電を検知し、真空度が劣化したことを監視者に報知する。真空度劣化の報知を受けた監視者は蓋板７１ａに設けられた蓋７１ｃを外し、図９に示すように凹設部７１ｂ内に突出した連結金具６３に荷重センサ４１のロッドエンド４１ｂ（図１（ｂ）参照）を図７における荷重センサ４１と同様に係合させる。
【００３４】
また、荷重センサ４１のロッドエンド４１ｃ（図１（ｂ）参照）を、蓋板７１ａに設けられた図示しない固定支持部材に係合させる。これにより、荷重センサ４１は図７における荷重センサ４１と同様にして蓋板７１ａに固定されることになる。しかる後、固定ボルト６８を緩めることにより連結装置６０に加わる荷重が全て荷重センサ４１に加わり、当該荷重を測定できるようにしてある。なお、安全のため、真空開閉器が閉極状態の場合や、点検時は操作機構に専用治具を取り付けて誤って開極しないようにする。
【００３５】
次に、信号処理部４２の動作を説明する。監視者（作業者）が、真空容器２ａの真空度劣化の報知を受けて荷重センサ４１にて連結装置６０に加わる真空容器２ａの軸方向の力を測定するとき、データ変換回路４２ａは実施の形態１と同様に荷重センサ４１の出力信号からサンプリング間隔Δｔで連結装置６０にかかる荷重を取得し、分解能ΔＶで離散値に変換する。離散化された荷重をｈ（ｍ）（ｍ＝ｎ・Δｔ、ｎ＝０，１，２，…）と表す。記憶回路４２ｂは、データ変換回路４２ａで離散化されたデータｈ（ｍ）を図示しないメモリ等の記憶媒体に記憶する。演算回路４２ｃは、まず記憶回路４２ｂからデータｈ（ｍ）及び予め記憶された真空容器２ａが健全である時の連結装置６０に加わる荷重を取得する。なお、要すれば次のステップに進む前に、真空容器２ａ周囲の荷重変化を強調するために、ｈ（ｍ）に前処理を施す。前処理は、雑音の抑制、除去、特定の信号成分の強調、関心領域の切り出しなどの目的で行なわれる一般的な処理方法から適宜選択して用いることができる。
【００３６】
次に、演算回路４２ｃは、真空容器２ａが健全である時に連結装置６０にかかる荷重Ｈ０に対するデータｈ（ｍ）の時間変化率ｑ（ｍ）を計算し、ｑ（ｍ）の最大値ｑｍａｘ、及びｑｍａｘをとる時刻（ｍｍａｘ）を次式のように算出する。
ｑ（ｍ）＝ｈ（ｍ）／Ｈ０  、
ｑｍａｘ＝ａｒｇｍａｘ（ｑ（ｍ））
ｍｍａｘ＝ａｒｇｍａｘ（ｑｍａｘ）
【００３７】
判定回路４２ｄは、演算回路４２ｃから得た時間変化率の最大値ｑｍａｘが、予め定めた閾値Ｄを超えたか否かを判定し、超えている場合、真空容器２ａの真空度が劣化して真空容器２ａ内に絶縁性ガスが侵入したと判定し、時間変化率の最大値ｑｍａｘ及び当該超えたときの時刻ｍｍａｘを取得し、図示されていない表示回路、報知回路などによって劣化検出時刻ｍｍａｘと、真空度の劣化の程度（最大値ｑｍａｘ）を監視員に報知する。なお、上記閾値Ｄは密閉容器１、真空バルブ２、接点の特性などに応じて適切に設定されている。例えば、真空バルブの閉路状態において、検出された最大値ｑｍａｘが健全時の９０％以下になった場合に真空容器２ａ内が密閉容器１内に封入された絶縁性ガスに置換されたと判断するというようにする。
【００３８】
以上のようにこの実施の形態によれば、予め記憶回路４２ｂに保存された健全時に連結装置６０にかかる荷重Ｈ０に対する測定時に一時的に荷重センサ４１を取り付けて測定した荷重ｈ(ｍ）の変化率を算出するとともに、所定の閾値Ｄを超えたときに真空度が劣化したと判定するようにしたので、真空度劣化を精度よく容易に検出できる。なお、σ（ｍ）＝｜Ｈ０−ｈ（ｍ）｜を求めて、実施の形態１と同様にして真空度の劣化を判定することもできる。
【００３９】
なお、図８では蓋板７１ａに凹設部７１ｂを設けて棒状部材６２が蓋板７１ａを貫通して凹設部７１ｂ内に突出させるものを示したが、図１０のように密閉型真空開閉器４００の密閉容器９１を、平板状の蓋板９１ａを有するものとし、この蓋板９１ａに円筒状の筒部９１ｂを設けるとともに蓋９１ｃにて気密に封止する。この場合、絶縁部材２１に固着された棒状部材６２が蓋板９１ａを気密に貫通し筒部９１ｂ内に突出している。なお、蓋９１ｃにて封止された筒部９１ｂには気密状態にて大気が封入されている。
この場合においても、放電検出器８２がアンテナ８１により密閉容器１内の放電を検出すると、監視者が図９に示したのと同様の要領で荷重センサ４１を取り付け、連結装置６０に加わる真空容器２ａの軸方向に加わる荷重を測定する。
【００４０】
なお、図６に示した密閉型真空開閉器１００におのおの荷重センサ４１を配置したのと同様に、三相交流線路の各相ごとに設けられた図８の密閉型真空開閉器３００や図１０の密閉型真空開閉器４００等におのおの荷重センサ４１を配置して、真空度の劣化を判定することもできる。
【００４１】
さらに、図７に示した実施の形態２において、密閉型真空開閉器２００の主管１ａ内に予めアンテナ８１を設置しておき、荷重センサ４１は取り付けないでおいて、放電検出装置８０が真空バルブ２の放電を検出したとき、蓋５１ｃを外し、荷重センサ４１を連結金具６３に連結して図７に示す状態にして、真空容器２ａの真空度の劣化を検出するようにしてもよい。
以上のように、この実施の形態によれば、荷重センサ４１を常時密閉容器７１や密閉容器９１に取り付けておく必要がなく、必要なときに荷重センサ４１を取り付けて真空容器２ａに加わる可動接触子２ｃと固定接触子２ｂとの対向方向の力を測定することができるので、荷重センサ４１の経年変化による精度の低下を招くおそれをなくすことができる。また、荷重センサ４１は、必要の都度真空開閉器に取り付ければよく多数の真空開閉器に共用できるので、安価にできる。
【００４２】
上記実施の形態では、一台（一相分）の真空開閉器に荷重センサを一台設けたものを示したが、複数台例えば三台の荷重センサを三角形に配置して連結装置６０の力を受けるようにして偏荷重による真空容器２ａの径方向に働く力を軽減すれば，精度を向上させることができる。また、荷重センサとしてストレインゲージ式のものを示したが、所定の精度で荷重（力）を測定できるものであれば圧電素子式その他のものであってもよい。
さらに、上記実施の形態１では密閉容器１の内部に１つの真空バルブ２を収容したものについて説明したが、これに限定されるものではなく、複数の真空バルブを収容したものであってもよい。なお、真空バルブを有する真空開閉器は、真空遮断器、真空電磁接触器、真空断路器などを含むものであり、断路器や接地開閉器などを含む開閉装置の中に存在する真空開閉器においても適用できる。さらに、真空バルブを収容する密閉容器を有さず大気中に露出されたものや固体絶縁物で全体が被覆された真空開閉器等であっても同様の効果を奏する。
【００４３】
本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変改、省略することが可能である。
【国際調査報告】
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