(57)【要約】【課題】  真空開閉器と周辺機器との絶縁距離を低減するとともに、真空開閉器の絶縁特性を向上する。【解決手段】  固体絶縁形の真空開閉器が、固定電極（３ａ）および可動電極（５ａ）と、固定電極に接続される固定導体（３ｂ）と、可動電極に接続される可動導体（５ｂ）とを有する真空バルブ（１）と、可動導体に機械的に接続される絶縁操作ロッド（２０）と、絶縁操作ロッドを操作する操作器（３０）と、真空バルブを被覆する固体絶縁物（２１）とを備え、固体絶縁物の外表面を覆う接地層（２３）が設けられ、固体絶縁物内において、可動導体と絶縁操作ロッドとの接続部の周囲を覆う導電性シールド（１３）が設けられる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極および可動電極と、前記固定電極に接続される固定導体と、前記可動電極に接続される可動導体とを有する真空バルブと、
前記可動導体に機械的に接続される絶縁操作ロッドと、
前記絶縁操作ロッドを操作する操作器と、
前記真空バルブを被覆する固体絶縁物と、
を備える固体絶縁形の真空開閉器において、
前記固体絶縁物の外表面を覆う接地層が設けられ、
前記固体絶縁物内において、前記可動導体と前記絶縁操作ロッドとの接続部の周囲を覆う導電性シールドが設けられることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項２】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記導電性シールドは、前記固体絶縁物の内壁よりも前記接地層に近づけて配置されることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項３】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記固体絶縁物の内壁と前記導電性シールドとの間の前記固体絶縁物の厚さが、前記接地層と前記導電性シールドとの間の前記固体絶縁物の厚さよりも大きいことを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記導電性シールドの先端部は前記接地層に向って曲がっていることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記導電性シールドの先端部に隣接する前記固体絶縁物の内壁表面は、気中側に向けて凸となる曲面を有することを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項６】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記導電性シールドの先端部と前記操作器との間に隣接する前記固体絶縁物の厚さが、前記可動導体と前記絶縁操作ロッドとの前記接続部と、前記導電性シールドの前記先端部との間に隣接する前記固体絶縁物の厚さよりも小さいことを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項７】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記固定導体に接続される第１のブッシング導体と、
前記可動導体に接続される第２のブッシング導体と、
を備え、
前記第１のブッシング導体および前記第２のブッシング導体は前記固体絶縁物によって覆われることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項８】
請求項７に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記固定導体または前記可動導体に接続される第３のブッシング導体を備え、
前記第３のブッシング導体は前記固体絶縁物によって覆われることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項９】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記固定導体および前記可動導体に接続される複数のブッシング導体を備え、
前記複数のブッシング導体は前記固体絶縁物で覆われ、
前記複数のブッシング導体は、前記可動電極および前記可動導体並びに前記絶縁操作ロッドの可動方向に垂直な方向に設けられることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項１０】
請求項９に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記可動電極および前記可動導体並びに前記絶縁操作ロッドは同軸に連結されることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項１１】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記固定導体および前記可動導体に接続される複数のブッシング導体を備え、
前記複数のブッシング導体は前記固体絶縁物で覆われ、
前記複数のブッシング導体は、前記真空開閉器の取り付け平面に平行な方向に突出することを特徴とする真空開閉器。
【請求項１２】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記固定導体および前記可動導体に接続される複数のブッシング導体を備え、
前記複数のブッシング導体は前記固体絶縁物で覆われ、
前記複数のブッシング導体は、前記真空開閉器の取り付け平面に垂直な方向に突出することを特徴とする真空開閉器。
【請求項１３】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記絶縁操作ロッドと、前記操作器の可動操作軸とが、同軸に連結されることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【請求項１４】
請求項１に記載の固体絶縁形の真空開閉器において、
前記絶縁操作ロッドと、前記操作器の可動操作軸とが、リンク部を介して非同軸に連結されることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体絶縁形の真空開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両に搭載される開閉器は、鉄道車両の屋根上もしくは床下に配置される。そして空気抵抗の低減、トンネル通過時の車両高さ、屋根上もしくは床下スペースの制約等の観点から、開閉器の寸法、特に高さおよび幅寸法が制限される。
【０００３】
小形化が可能な開閉器として、特許文献１および特許文献２に記載されるような、固体絶縁形の真空開閉器が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の開閉器では、真空バルブと、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、接点加圧ばね機構を包囲する導電性箱を有し、真空バルブ、および電界緩和のための導電性箱が、絶縁体でモールドされている。
【０００５】
また、特許文献２の開閉器では、真空バルブの周りに設けられる絶縁層の外周に接地層が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６９３４５号公報
【特許文献２】特開２０１７−２１９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の開閉器では、開閉器の周囲に他の機器を配置する場合に、絶縁距離を要するため、開閉器を含む各種機器の設置スペースが増大してしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載の開閉器では、絶縁層の外周が接地されるため、周辺機器との絶縁距離は抑制できるが、真空バルブの可動導体に連結される絶縁操作ロッドや、絶縁操作ロッドに連結される操作器や、これらの周囲部における絶縁については配慮されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、周辺機器との絶縁距離を低減できるとともに、絶縁特性を向上できる固体絶縁形の真空開閉器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明による固体絶縁形の真空開閉器は、固定電極および可動電極と、固定電極に接続される固定導体と、可動電極に接続される可動導体とを有する真空バルブと、可動導体に機械的に接続される絶縁操作ロッドと、絶縁操作ロッドを操作する操作器と、真空バルブを被覆する固体絶縁物と、を備えるものであって、固体絶縁物の外表面を覆う接地層が設けられ、固体絶縁物内において、可動導体と絶縁操作ロッドとの接続部の周囲を覆う導電性シールドが設けられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、真空開閉器と周辺機器との絶縁距離を低減できるとともに、真空開閉器の絶縁特性を向上できる。
【００１２】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１である真空開閉器が搭載される鉄道車両の車両編成の一例を示す。
【図２】図１の鉄道車両のき電回路を示す。
【図３】実施例１である真空開閉器が搭載される鉄道車両の車両編成の他の例を示す。
【図４】図３の鉄道車両のき電回路を示す。
【図５】本発明の実施例１である真空開閉器の外観を示す。
【図６】実施例１の真空開閉器を、長手方向に沿って切断した場合の断面図である。
【図７】実施例１の真空開閉器にＴ型ケーブルヘッドを接続した状態を示す。
【図８】実施例２である真空開閉器を、長手方向に沿って切断した場合の断面図である。
【図９】実施例３である真空開閉器の外観を示す。
【図１０】実施例４である真空開閉器の外観を示す。
【図１１】実施例５である真空開閉器の外観を示す。
【図１２】実施例６である真空開閉器の外観を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態である真空開閉器は、表面が接地電位で覆われた固体絶縁形の真空開閉器であり、その長手方向を接地面に平行に、例えば長手方向が鉄道車両の屋根上面もしくは床面において車両進行方向に沿うように設置され、ケーブルを接続するブッシングが長手方向とは垂直の上下左右のいずれかに配置するとともに、操作機構ケースが開閉部である真空バルブと略直線上に配置される。これにより、設置状態における高さ寸法および幅寸法が抑えられる。また、表面が接地電位で覆われるので、真空開閉器と周辺機器との絶縁距離を低減できる。このため、周辺機器の設置スペースを削減できる。
【００１５】
しかしながら、本発明者の検討によれば、真空開閉器の表面を接地電位で覆うと、真空開閉器内部に高電界となる箇所が生じてしまう。特に、絶縁操作ロッドの周囲は、固体絶縁樹脂などに比べて破壊電界が低い大気で覆われているので、高電界部が生じると絶縁性能が低下する怖れが有る。
【００１６】
そこで、本発明の一実施形態である真空開閉器では、絶縁操作ロッドの周囲を覆う導電性シールドが設けられ、またこの導電性シールドが表面接地層に近接させて配置される。これにより、表面接地層を設けながらも、開閉器内部における絶縁操作ロッドの周囲の気中空間の電界が緩和されるので、真空開閉器の絶縁特性が向上する。さらに、本発明者の検討によれば、これら表面接地層および導電性シールドによれば、導電性シールドだけ設けるよりも電界緩和効果が大きくなる。
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、下記の実施例１〜６により、図面を用いながら説明する。なお、各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。
【実施例１】
【００１８】
まず、実施例１である真空開閉器が搭載される鉄道車両について、図１〜４を用いて説明する。
【００１９】
図１は、実施例１である真空開閉器が搭載される鉄道車両の車両編成の一例を示す。
【００２０】
図１に示す鉄道車両は、８両編成（１ｓｔ〜８ｔｈ  ｃａｒ）で構成されている。これらの車両の屋根上には、高圧引き通しケーブルＲＣ１，ＲＣ２，ＲＣ３，ＲＣ４，ＲＣ５が配置される。高圧引き通しケーブルＲＣ３，ＲＣ５は、それぞれパンタグラフＰＧ１，ＰＧ２に接続される。鉄道車両は、パンタグラフＰＧ１，ＰＧ２によって、き電線（図示せず）から電力を受電し、受電した電力は、高圧引き通しケーブルＲＣ１〜ＲＣ５を介して、各車両に配電される。
【００２１】
各ケーブルは、車両間において、屋根上に位置する直線ジョイントＳＪ１，ＳＪ２，ＳＪ３，ＳＪ４によって接続されるとともに、屋根上においてＴ分岐ジョイントＴＪ１，ＴＪ２によって車両床下方向に分岐されている。ここで、Ｔ分岐ジョイントＴＪ１および直線ジョイントＳＪ２は、後述する真空開閉器に一体化され、Ｔ分岐ジョイントＴＪ２および直線ジョイントＳＪ４も真空開閉器に一体化されている。
【００２２】
図２は、図１の鉄道車両のき電（饋電）回路を示す。
【００２３】
図２に示すように、二両目（２ｎｄ  ｃａｒ）、四両目（４ｔｈ  ｃａｒ）、六両目（６ｔｈ  ｃａｒ）の床下（Ｕｎｄｅｒ  Ｆｌｏｏｒ）には、それぞれ受電用真空遮断器ＶＣＢ１，ＶＣＢ２，ＶＣＢ３が設けられるとともに、それぞれ主変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３が設けられる。
【００２４】
二両目（２ｎｄ  ｃａｒ）の高圧引き通しケーブルＲＣ１は、床下に設けられる受電用真空遮断器ＶＣＢ１の１次側に直接接続され、受電用真空遮断器ＶＣＢ１の２次側は主変圧器Ｔｒ１の１次巻線に接続される。主変圧器Ｔｒ１の２次巻線は電動機に電力を供給し、３次巻線はエアコンや照明などの補機へ電力を供給する。
【００２５】
四両目（４ｔｈ  ｃａｒ）と六両目（６ｔｈ  ｃａｒ）のＴ分岐ジョイントＴＪ１，ＴＪ２で分岐される高圧引き通しケーブルはそれぞれ、床下に設けられる受電用真空遮断器ＶＣＢ２，ＶＣＢ３の１次側に接続され、受電用真空遮断器ＶＣＢ２，ＶＣＢ３の２次側はそれぞれ主変圧器Ｔｒ２，Ｔｒ３の１次巻線に接続される。主変圧器Ｔｒ２，Ｔｒ３の２次巻線は電動機に電力を供給し、３次巻線は補機へ電力を供給する。
【００２６】
なお、電動機や補機へは、主変圧器から電力変換装置を介して電力を供給しても良い。
【００２７】
このように、受電用真空遮断器ＶＣＢ１，ＶＣＢ２，ＶＣＢ３、並びに主変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３は、床下に配置されており、それ以外の電気機器（ＲＣ１〜５，ＳＪ１〜４，ＰＧ１〜２，ＴＪ１〜２）は屋根の上に配置されている。ＶＣＢ１〜３，Ｔｒ１〜３が床下に配置されるので、電気機器の据え付けや保守点検の際に、屋根上作業が低減される。また、屋根の上に電気機器を配置する場合、高さ方向でのスペースの制約が大きいが、後述するように、本発明の実施例１によれば、真空開閉器の高さ方向の寸法を低減できるので、真空開閉器を容易に屋根上に設置できる。
【００２８】
図３は、実施例１である真空開閉器が搭載される鉄道車両の車両編成の他の例を示す。また、図４は、図３の鉄道車両のき電回路を示す。
【００２９】
図３、図４に示すように、本例においては、高圧引き通しケーブルＲＣ１〜５、直線ジョイントＳＪ１〜４、Ｔ分岐ジョイントＴＪ１〜２が床下（Ｕｎｄｅｒ  Ｆｌｏｏｒ）に設置される。また、パンタグラフＰＧ１，ＰＧ２から高圧ケーブルが車内に引き込まれ、それぞれ高圧引き通しケーブルＲＣ３，ＲＣ５に接続される。このように電気機器を床下に設置する場合においても、設置スペースの制約が大きいが、後述する実施例１によれば、真空開閉器を容易に床下に設置できる。
【００３０】
図２および図４に示すように、三両目（３ｒｄ  ｃａｒ）の高圧引き通しケーブルＲＣ２で地絡故障（Ｆａｕｌｔ）が発生した場合には、外部からの指令により真空開閉器を動作させ、直線ジョイントＳＪ２を自動で開放することで、地絡故障（Ｆａｕｌｔ）の影響を受ける主変圧器Ｔｒ１およびそれに接続される電動機をき電回路から切り離す。このとき、地絡故障（Ｆａｕｌｔ）の影響を受けない主変圧器Ｔｒ２，Ｔｒ３はき電回路に接続されたままであるので、それらに接続される電動機を用いて鉄道車両の運転を続行することができる。
【００３１】
なお、地絡故障の箇所に応じて、動作させる真空開閉器、すなわち、切り離しを行う直線ジョイント（ＳＪ２またはＳＪ４）が適宜選択される。これにより、故障箇所を含む高電圧ケーブルと、健全な高電圧ケーブルとを、自動的に電気的に分離することができる。
【００３２】
次に、本発明の実施例１である真空開閉器について、図５〜７を用いて説明する。なお、本実施例１の真空開閉器は、上述のように、鉄道車両に搭載される場合、Ｔ分岐ジョイント（ＴＪ１，ＴＪ２）と直線ジョイント（ＳＪ２，ＳＪ４）と一体化される。
【００３３】
図５は、本発明の実施例１である真空開閉器の外観を示す。図５中の破線は、内部構造を示す。なお、図５は、真空開閉器を、鉄道車両に設置された状態における、平面図である（図６，７も同様）。従って、真空開閉器の長手方向が鉄道車両の長手方向に沿っている。
【００３４】
図５に示すように、本実施例１の真空開閉器は、ステー８３Ａ〜８３Ｃを介してベース８１に固定された状態で、鉄道車両に搭載される。
【００３５】
図６は、実施例１の真空開閉器を、長手方向に沿って切断した場合の断面図である。なお、切断平面は、後述する可動電極５ａ、気中絶縁操作ロッド２０の中心軸を含む平面である。
【００３６】
図６に示すように、本実施例１の真空開閉器は、固定電極３ａと、固定電極３ａに対して接触または解離する可動電極５ａと、固定電極３ａおよび可動電極５ａの周囲を覆うアークシールド６と、アークシールド６を支持する外側容器の一部を構成する円筒形状のセラミック絶縁筒７と、ベローズ２とを主要部として構成される真空バルブ１を備えている。
【００３７】
真空バルブ１の外側容器は、セラミック絶縁筒７の両端を端板で覆って構成され、内部が真空状態に維持されている。固定電極３ａは、固定導体３ｂに接続されており、固定導体３ｂは真空バルブ１の外に引き出され、固定導体３ｂ側のブッシング導体１２Ａと電気的に接続される。可動電極５ａは、可動導体５ｂに接続されており、可動導体５ｂは真空バルブ１の外に引き出され、可動導体５ｂ側のブッシング導体１２Ｂ，１２Ｃと電気的に接続される。
【００３８】
真空バルブ１と、固定導体３ｂ側のブッシング導体１２Ａと、可動導体５ｂ側のブッシング導体１２Ｂ，１２Ｃは、エポキシ樹脂などからなる固体絶縁物２１でモールドされて被覆される。また、固体絶縁物２１の表面は、接地層２３で覆われる。接地層２３には接地電位が与えられる。なお、接地層２３は、金属溶射や、導電性塗料の塗布などによって形成される。各ブッシング導体の外気側の先端部は固体絶縁物２１によってはモールドされず導体部が露出している。これら先端部は、後述するＴ型ケーブルヘッド（図７）との接続部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを構成する。
【００３９】
真空バルブ１の可動側では、可動導体５ｂと可動側の端板の間にベローズ２が配置されている。このベローズによって、真空バルブ１の真空状態を維持したまま可動導体５ｂが可動になる。また、真空バルブ１の可動側には、気中絶縁操作ロッド２０を操作する電磁操作器３０が設けられている。電磁操作器３０の可動操作軸は、操作リンク部３１を介して気中絶縁操作ロッド２０に同軸に接続される。電磁操作器３０、操作リンク部３１、電磁操作器３０に接続される気中絶縁操作ロッド２０の端部は、固体絶縁物２１による略円筒状のモールド部に同軸に接する機構ケース８２内に格納される。従って、真空開閉器において、電磁操作器３０は、気中絶縁操作ロッド２０と同軸に配置される。
【００４０】
電磁操作器３０においては、例えばバネに永久磁石と電磁石を組み合わせ、電磁石を構成するコイルへの通電をＯＮ／ＯＦＦすることで駆動力を発生させる。なお、本実施例における電磁操作器３０の構成は公知であり、電磁操作器３０の詳細な説明は省略する。
【００４１】
この電磁操作器３０で、気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂを金属アダプタ２４で一体かつ同軸に連結した、いわば可動電極５ａの駆動軸を操作することで、真空バルブ１と電磁操作器３０の間に十分な絶縁距離を確保しながら、可動電極５ａを、固定電極３ａに接触させたり、固定電極３ａから離したりすることができる。さらに、可動導体５ｂとブッシング導体１２Ｂ，１２Ｃの間に、可動導体５ｂとともに動く、金属アダプタ２４、および金属アダプタ２４とブッシング導体を電気的に接続する可撓性導体２７を介在させることで、通電性および可動性が確保される。
【００４２】
さらに、本実施例１においては、図６に示すように、導電性シールド１３が、固体絶縁物２１内において、気中絶縁操作ロッド２０の可動導体５ｂ側の先端部と可動導体５ｂとの接続部分の外周を覆うように設けられる。導電性シールド１３は、ブッシング導体１２Ｂ，１２Ｃや可撓性導体２７を介して可動導体５ｂと電気的に接続されている。また、導電性シールド１３の可動導体５ｂ側の端部は、可動導体５ｂ側のブッシング導体１２Ｂおよび１２Ｃに接触して電気的に接続される。
【００４３】
導電性シールド１３は、固体絶縁物２１内において、可動導体５ｂ側のブッシング導体１２Ｂおよび１２Ｃとの接触部から、電磁操作器３０に向って延びている。これにより、導電性シールド１３は、気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂとの接続部分である、金属アダプタ２４、ハウジング２５、軸受２６および可撓性導体２７の周囲、すなわち気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂとの接続部における導体部分の周囲を覆うと共に、金属アダプタ２４との接続部から電磁操作器３０に向って延びる気中絶縁操作ロッド２０の気中露出部の周囲を覆う。
【００４４】
なお、導電性シールド１３は、金属や導電性ゴム等の導電性材料から構成される。
【００４５】
このような導電性シールド１３および前述の接地層２３によれば、ブッシング導体１２Ｂ，１２Ｃを介して導電性シールド１３に高電圧が印加されると、電界は導電性シールド１３と接地層２３の間の固体絶縁物２１内に集中し、気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂとの接続部における導体部分の周囲の気中においては電界集中が緩和される。さらに、導電性シールド１３と接地層２３の間や、導電性シールド１３の電磁操作器３０側の端部における電界集中領域は、気中より絶縁耐力の高い固体絶縁物２１で覆われている。これらにより、接地層２３を設けながらも、真空開閉器の絶縁特性が向上する。従って、本実施例１によれば、周辺機器との絶縁距離を低減できるととともに、真空開閉器の絶縁特性が向上する。
【００４６】
なお、導電性シールド１３の先端部に近い固体絶縁物内壁２２は気中に接しているため、絶縁弱点部となる怖れが有る。そこで、本実施例１においては、図６中において破線で囲むＡ部が示すように、固体絶縁物内壁２２と導電性シールド１３との間の固体絶縁物２１の厚さｂが、接地層２３と導電性シールド１３との間の固体絶縁物２１の厚さａよりも大きくする（ｂ＞ａ）。これにより、導電性シールド１３は、固体絶縁物２１内において、固体絶縁物内壁２２よりも、固体絶縁物２１の外表面すなわち接地層２３に近いところに配置される。すなわち、導電性シールド１３が、固体絶縁物２１内において、固体絶縁物内壁２２から離すように、もしくは固体絶縁物２１の外表面に近づくように配置されるとともに、固体絶縁物内壁２２と導電性シールド１３との間の固体絶縁物２１の厚さを増加できる。このため、固体絶縁物内壁２２における電界強度を低減できる。なお、厚さａは、導電性シールド１３と接地層２３の間における電界によって固体絶縁物２１が絶縁劣化を起こさない電界強度が得られるような大きさに設定される。
【００４７】
また、本実施例１においては、導電性シールド１３の電磁操作器３０側の先端部が、固体絶縁物２１内において、接地層２３に向って曲がっている。これにより、この先端部が、隣接する固体絶縁物内壁２２から離れるので、電界集中が起きやすいこの固体絶縁物内壁２２において電界集中を緩和できる。
【００４８】
さらに、導電性シールド１３の先端部に隣接する固体絶縁物内壁２２は、真空開閉器内の気中側に向って凸になる曲面である内壁表面を有する。より具体的には、固体絶縁物内壁２２は、気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂとの接続部に隣接する部分から導電性シールド１３の先端部に隣接する部分までは内径が略一定の円筒状の第１の内壁面を有し、導電性シールド１３の先端部に隣接する部分において、気中側に向って凸になる曲面を有し、導電性シールド１３の先端部に隣接する部分から電磁操作器３０に向って延びる部分において、第１の内壁面よりも大きな内径を有する内径が略一定の円筒状の第２の内壁面を有する。そして、第１の内壁面と、気中側に向って凸になる曲面である内壁表面と、第２の内壁面は滑らかに連続している。
【００４９】
なお、第１の内壁面に隣接する固体絶縁物２１の総厚みと第２の内壁面に隣接する固体絶縁物２１の総厚みは、ほぼ等しく、例えば、図６中のＡ部における厚さ寸法ａ，ｂおよび導電性シールド１３の厚さを合わせた厚さ、あるいは厚さ寸法ａ，ｂを合わせた厚さに設定される。これにより、真空開閉器の機械的強度および絶縁性能が向上する。
【００５０】
なお、本実施例１では、固体絶縁物２１の総厚みの設定に伴い、固体絶縁物２１において外気に接触する外表面すなわち接地層２３の外表面は、気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂとの接続部に隣接する部分から導電性シールド１３の先端部に隣接する部分までは外径が略一定の円筒状の第１の外表面を有し、導電性シールド１３の先端部に隣接する部分において、外気側に向って凸になる曲面を有し、導電性シールド１３の先端部に隣接する部分から電磁操作器３０に向って延びる部分において、第１の外表面よりも大きな外径を有する外径が略一定の円筒状の第２の外表面を有する。そして、第１の外表面と、外気側に向って凸になる曲面である外表面と、第２の外表面は滑らかに連続している。すなわち、固体絶縁物２１および接地層２３の外表面の形状は、固体絶縁物２１の内壁表面と同様の形状を有する。
【００５１】
このような固体絶縁物内壁の形状により、並びに、本形状に伴い導電性シールド１３の電磁操作器３０側の先端部に隣接する固体絶縁物２１における固体絶縁物内壁２２と導電性シールド１３との間の厚さを増加することができることにより、導電性シールドの先端部に隣接する固体絶縁物内壁２２において電界集中を緩和できる。
【００５２】
なお、上述のように、図６中にＡ部が示す固体絶縁物２１の厚さａ，ｂをａ＜ｂとなるように設定して、導電性シールド１３が、固体絶縁物２１の外表面に近いところに配置されることにより、真空開閉器の放熱性が向上する。
【００５３】
図６に示すように、本実施例１の真空開閉器では、可動電極５ａ、可動導体５ｂ、金属アダプタ２４、気中絶縁操作ロッド２０を同軸に一体化した可動電極５ａの駆動軸の動作方向を規制し、かつ摺動の滑らかさを高めるために、ガイド８および軸受２６が設けられている。ガイド８は、可動電極５ａの駆動軸を構成する可動導体５ｂを軸支する。また、ハウジング２５に保持される軸受２６は、可動電極５ａの駆動軸を構成する金属アダプタ２４を軸支する。このように、ガイド８と軸受２６の二つの構成部品で軸支することで、同軸に一体化される可動導体５ｂ、金属アダプタ２４および気中絶縁操作ロッド２０の芯出し精度が向上するので、摺動の滑らかさが向上する。なお、本実施例１では、ガイド８と軸受２６が、短管の一端にフランジを設けた形状を有するが、この形状に限らず、他の形状でも良い。
【００５４】
本実施例１では、真空開閉器内において、気中絶縁操作ロッド２０の周囲の空間や、気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂとの接続部の周囲の空間は、気中であり、雰囲気体は大気であるが、これに限らず、乾燥空気やＳＦ６ガスなどの絶縁ガスでも良い。これにより、真空開閉器の絶縁性能が向上する。なお、この場合、固体絶縁物２１の電磁操作器３０側の開口部と、これに接する機構ケース８２の開口部との間をシール材などの封止手段によって封止して、真空開閉器内部に絶縁ガスが封入する。
【００５５】
図７は、本実施例１の真空開閉器にＴ型ケーブルヘッド４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを接続した状態を示す。
【００５６】
ケーブル４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの先端部に、それぞれ接続されるＴ型ケーブルヘッド４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ内の導体部が、それぞれブッシング導体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの先端部にボルト締結される。この導体部は、Ｔ字状の絶縁樹脂内に収納される。Ｔ字の頭部は、ブッシング部との嵌合および導体部ボルト締結のために中空部を有するとともに頭部両端が開口している。ボルト締結部側の開口部は、絶縁栓（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）によって塞がれるので、ブッシング導体とＴ型ケーブルヘッドの接続部は、絶縁体で覆われ、外部に露出しない。
【００５７】
図７に示すように、本実施例１の真空開閉器では、真空バルブ１、気中絶縁操作ロッド２０および電磁操作器３０が、真空開閉器の長手方向に沿って、同軸に、かつ略一直線上に配置される。また、ブッシング導体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、真空開閉器の長手方向に対して垂直な方向、すなわち可動電極５ａ、可動導体５ｂ並びに気中絶縁操作ロッド２０の可動方向に垂直な方向、かつベース８１における真空開閉器を固定する平面に対して平行な方向に突出している。これにより、ケーブルを接続したときに、電磁操作器３０とＴ型ケーブルヘッド４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが干渉しないため、ケーブル接続後おける真空開閉器の高さ寸法および幅寸法を低減できる。
【００５８】
上述のように、本実施例１によれば、真空開閉器の構成部分をモールドする固体絶縁物２１の表面を接地層２３で覆うとともに、固体絶縁物内において、気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂとの接続部の周囲を覆うように導電性シールド１３を設けることにより、接地層２３を設けながらも、真空開閉器の絶縁性能を向上できる。また、ケーブル接続後の真空開閉器の高さ寸法および幅寸法を低減できるため、鉄道車両などにおける真空開閉器の設置場所の自由度を高めることができる。また、真空開閉器の表面が接地層２３で覆われていることにより、真空開閉器と周辺機器との間の絶縁距離を低減できるので、真空開閉器と周辺機器とを合わせた総設置スペースを低減できる。
【実施例２】
【００５９】
図８は、本発明の実施例２である真空開閉器を、長手方向に沿って切断した場合の断面図である。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。
【００６０】
まず、本実施例２については、実施例１と同様に、固体絶縁物内壁２２は、気中絶縁操作ロッド２０と可動導体５ｂとの接続部に隣接する部分から導電性シールド１３の先端部に隣接する部分までは内径が略一定の円筒状の第１の内壁面を有し、導電性シールド１３の先端部に隣接する部分において、気中側に向って凸になる曲面を有し、導電性シールド１３の先端部に隣接する部分から電磁操作器３０に向って延びる部分において、第１の内壁面よりも大きな内径を有する内径が略一定の円筒状の第２の内壁面を有する。そして、第１の内壁面と、気中側に向って凸になる曲面である内壁表面と、第２の内壁面は滑らかに連続している。
【００６１】
本実施例２においては、実施例１と異なり、第２の内壁面に隣接する固体絶縁物２１の総厚みは、第１の内壁面に隣接する固体絶縁物２１の総厚みよりも小さい。すなわち、第２の内壁面に隣接する固体絶縁物２１の総厚みは、例えば、図６中のＡ部における厚さ寸法ａ，ｂおよび導電性シールド１３の厚さを合わせた厚さ、あるいは厚さ寸法ａ，ｂを合わせた厚さよりも小さな厚さに設定される。
【００６２】
すなわち、本実施例２においては、固体絶縁物２１において、電界が集中し易い導電性シールド１３の先端部に隣接する部分から電磁操作器３０側に離れた部分、すなわち導電性シールド１３の先端部に隣接する部分よりも電界強度が低くなる部分における固体絶縁物２１の厚さが低減される。これにより、真空開閉器の絶縁性能に影響することなく、固体絶縁物２１の重量を低減されるので、真空開閉器を軽量化できる。
【実施例３】
【００６３】
図９は、本発明の実施例３である真空開閉器の外観を示す。図９中の破線は、内部構造を示す。なお、図９は、真空開閉器を、鉄道車両に設置された状態における、平面図である。従って、真空開閉器の長手方向が鉄道車両の長手方向に沿っている。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。
【００６４】
本実施例３では、実施例１と異なり、可動導体５ｂ側において、一個のみのブッシング導体１２Ｂが設けられる。すなわち、本実施例３の真空開閉器は、直線ジョイントおよびＴ型ジョイントとしての機能の内、ブッシング導体１２Ａに接続されるケーブル（図７の４２Ａに相当）とブッシング導体１２Ｂに接続されるケーブル（図７の４２Ｂに相当）を接続する直線ジョイントとしての機能のみを有する。
【００６５】
本実施例３によれば、鉄道車両のように、ケーブルの分岐を有する箇所とケーブルの分岐を有さない個所がある場合に、ケーブルの分岐を有さない個所において、直線ジョイントと一体化される真空開閉器の絶縁性能を向上できるとともに、真空開閉器と周辺機器との間の絶縁距離を低減できる。また、ケーブル接続後の真空開閉器の高さ寸法および幅寸法を低減できる。
【実施例４】
【００６６】
図１０は、本発明の実施例４である真空開閉器の外観を示す。図１０中の破線は、内部構造を示す。なお、図１０は、真空開閉器を、鉄道車両に設置された状態における、平面図である。従って、真空開閉器の長手方向が鉄道車両の長手方向に沿っている。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。
【００６７】
本実施例４では、実施例１と同様に、可動電極５ａ側に２個のブッシング導体１２Ｂ，１２Ｃが設けられるが、実施例１と異なり、固定電極３ａ側にも２個のブッシング導体１２Ａ，１２Ｄが設けられる。これにより、本実施例３の真空開閉器は、ブッシング導体１２Ａに接続されるケーブル（図７の４２Ａに相当）とブッシング導体１２Ｂに接続されるケーブル（図７の４２Ｂに相当）を接続する直線ジョイントとしての機能と、ブッシング導体１２Ｃに接続されるケーブル（図７の４２Ｃに相当）を可動電極５ａ側で分岐するＴ型ジョイントとしての機能と、ブッシング導体１２Ｄに接続されるケーブルを固定側で分岐するＴ型ジョイントとしての機能を有する。
【００６８】
本実施例では、可動電極５ａ側に加え、固定電極３ａ側でもケーブルを分岐することが可能になるため、き電回路の回路構成の自由度を拡大できる。
【実施例５】
【００６９】
図１１は、本発明の実施例５である真空開閉器の外観を示す。図１１中の破線は、内部構造を示す。なお、図１１は、真空開閉器を、鉄道車両に設置された状態における、長手方向に沿った側面図である。なお、真空開閉器の長手方向が鉄道車両の長手方向に沿っている。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。
【００７０】
本実施例５においては、図１１に示すように、気中絶縁操作ロッド２０と電磁操作器３０は同軸には配置されず、真空開閉器の設置状態において、ベース８１からの高さを気中絶縁操作ロッド２０と、電磁操作器３０の可動操作軸とで異ならしめる。気中絶縁操作ロッド２０と、電磁操作器３０の可動操作軸とは、操作リンク部３１のほか、リンク８４を介して接続される。すなわち、気中絶縁操作ロッド２０と、電磁操作器３０の可動操作軸とは、リンク８４を介して、非同軸に連結される。これにより、電磁操作器のストロークと気中絶縁操作ロッド２０のストロークを異ならしめることができ、両者の設定の自由度が拡大する。従って、ストローク調整の作業性が向上する。また、リンク８４に梃子として動作する機構を備えることにより、電磁操作器３０の出力を低減できる。これにより、電磁操作器３０を小型化できる。従って、電磁操作器３０を機構ケース８２に収納できる。
【実施例６】
【００７１】
図１２は、本発明の実施例６である真空開閉器の外観を示す。図１２中の破線は、内部構造を示す。なお、図１２は、真空開閉器を、鉄道車両の屋根上に設置された状態における、長手方向に沿った側面図である。真空開閉器の長手方向が鉄道車両の長手方向に沿っている。また、図１２は、真空開閉器にＴ型ケーブルヘッドを接続した状態を示す。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。
【００７２】
図１２に示すように、本実施例６では、真空開閉器のベース８１が車両屋根８６の上に設置される。また、固定導体３ｂ側の２個のブッシング導体１２Ａ，１２Ｄと可動導体５ｂ側のブッシング導体１２Ｃが、真空開閉器の長手方向に対して垂直な方向、かつベース８１の平面に対して垂直方向に設けられる。すなわち、ブッシング導体１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄは、真空開閉器の取り付け平面に垂直な方向に突出する。これにより、ブッシング導体１２Ａは車両屋根８６の下の車内側に突き出され、ブッシング導体１２Ａに接続されるケーブルを車両屋根８６の下で引き回すことができる。
【００７３】
なお、本実施例６のブッシング導体の構成（固定導体側２個、可動導体側１個）によっても（実施例１では、固定導体側１個、可動導体側２個）、真空開閉器は、直線ジョイント機能とＴ分岐ジョイントの機能を有することができる。
【００７４】
なお、ベース８１の取り付け場所は、本実施例６のような車両屋根８６の上に限らず、車両屋根下、車両床上、車両床下などでもよい。いずれの場合も、ベース８１に対して反空開閉器が位置する側とは反対側において、ブッシング導体１２Ａが突き出され、ケーブルを引き回すことが可能となる。従って、真空開閉器の配置の自由度が拡大する。
【００７５】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。
【００７６】
例えば、本発明による真空開閉器は、鉄道車両用に限らず、各種の受電設備や配電設備に適用できる。また、本発明による真空開閉器は、その長手方向が、設置場所の水平面に対して垂直方向になるように、設置されても良い。
【符号の説明】
【００７７】
ＰＧ１，ＰＧ２  パンタグラフ、
ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＣ３，ＲＣ４，ＲＣ５  高圧引き通しケーブル、
ＳＪ１，ＳＪ２，ＳＪ３，ＳＪ４  直線ジョイント、
ＴＪ１，ＴＪ２  Ｔ分岐ジョイント、
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３  主変圧器、
ＶＣＢ１，ＶＣＢ２，ＶＣＢ３  受電用真空遮断器、
１  真空バルブ、２  ベローズ、３ａ  固定電極、３ｂ  固定導体、
５ａ  可動電極、５ｂ  可動導体、６  アークシールド、
７  セラミック絶縁筒、８  ガイド、
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  接続部、
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ  ブッシング導体、
１３  導電性シールド、２０  気中絶縁操作ロッド、２１  固体絶縁物、
２２  固体絶縁物内壁、２３  接地層、２４  金属アダプタ、
２５  ハウジング、２６  軸受、２７  可撓性導体、
３０  電磁操作器、３１  操作リンク部、
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ  Ｔ型ケーブルヘッド、
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ  絶縁栓、
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ  ケーブル、
８１  ベース、８２  機構ケース、８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ  ステー、
８４  リンク、８６  車両屋根
【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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