(57)【要約】  電気事故発生時に、電路を速やかに相間または大地間で短絡することができる高速投入器を得る。  本発明の高速投入器は、導電性材料から成る第一の固定接触子（２）と、導電性材料から成り、第一の固定接触子（２）と対向して配置された第二の固定接触子（３）と、先端部が導電性材料から成り、先端部の反対側が開口した中空穴を内部に有し、投入前においては第一の固定接触子（２）と第二の固定接触子（３）とから絶縁距離以上離れて配置され、投入後においては第一の固定接触子（２）と第二の固定接触子（３）との間に先端部を挿入して第一の固定接触子（２）と第二の固定接触子（３）との間を電気的に接続する可動接触子（４）と、を備えた高速投入器である。
2016031327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料から成る第一の固定接触子と、  導電性材料から成り、前記第一の固定接触子と対向して配置された第二の固定接触子と、  先端部が導電性材料から成り、前記先端部の反対側が開口した中空穴を内部に有し、投入前においては前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子とから絶縁距離以上離れて配置され、投入後においては前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に前記先端部を挿入して前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続する可動接触子と、を備えた高速投入器。
【請求項２】
前記中空穴にガス発生部が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の高速投入器。
【請求項３】
前記可動接触子の中空穴に配置されたガス発生部から発生するガスにより前記可動接触子が押し出されて移動し、前記可動接触子が前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入され、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続することを特徴とする請求項２に記載の高速投入器。
【請求項４】
内部を減圧状態に維持する真空容器と、  前記真空容器内に配置された前記第二の固定接触子と前記第二の固定接触子と前記可動接触子と、  前記可動接触子の投入方向に真空室と大気エリアとを気密保持するダイヤフラムと、を備え、  前記ダイヤフラムのバックリング動作により前記可動接触子が前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入され、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは、１つ以上の同心円の薄肉部を有することを特徴とする請求項４に記載の高速投入器。
【請求項６】
前記ダイヤフラムは、１つ以上の同心円の段形状を有することを特徴とする請求項４に記載の高速投入器。
【請求項７】
前記可動接触子が前記第一の固定接触子および前記第二の固定接触子が接近し、プレアークの発生により電流が流れた時に生じる電磁力が、前記可動接触子を前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入する方向に働くことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項８】
前記可動接触子が大地電位と絶縁された中間電位であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高速投入器
【請求項９】
前記バックリングの死点に対する前記ダイヤフラムの角度が、前記可動接触子の投入前の方が前記可動接触子の投入後よりも小さいことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１０】
前記可動接触子の投入をガイドする摺動ガイド部が、前記真空容器の一部を構成するフランジ部と同一材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１１】
前記可動接触子の投入をガイドする前記摺動ガイド部が、絶縁材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１２】
前記可動接触子の前記中空穴の内部奥に形成されたネジ穴と、前記フランジ部に形成された前記ガス発生部の起爆装置の装着穴と、を備え、前記ネジ穴より前記装着穴の直径が大きいことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１３】
中空円筒状の導電材料からなり、一方の端の開口部と他方の端の閉口部とを有する第一の可動接触子と、中空円筒状の導電材料からなり、一方の端の開口部と他方の端の閉口部とを有する第二の可動接触子と、を備え、前記第一の可動接触子の開口部に、前記第二の可動接触子の開口部が、入れ子構造となるように挿入された可動接触子結合体と、  導電材料からなり、非動作時において、前記第一の可動接触子の閉口部と一定間隔を隔てて対向する第一の固定接触子、および前記第二の可動接触子の閉口部と一定間隔を隔てて対向する第二の固定接触子と、  前記可動接触子結合体の内部に形成された中空部に設置されるガス発生部と、  を備えた高速投入器。
【請求項１４】
前記第一の可動接触子の閉口部と前記第一の固定接触子、および前記第二の可動接触子の閉口部と前記第二の固定接触子とが、動作時において電気的に接続し、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に通電されることを特徴とする請求項１３に記載の高速投入器。
【請求項１５】
前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間の通電により、前記第一の固定接触子に電気的に接続した前記第一の可動接触子の閉口部、および前記第二の固定接触子に電気的に接続した前記第二の可動接触子の閉口部を把持する方向に電磁力が作用する電流経路を有することを特徴とする請求項１３または１４のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１６】
前記可動接触子結合体の中空部に配置されたガス発生部からガスが発生し、前記中空部の圧力が上昇し、前記可動接触子結合体を構成する前記第一の可動接触子と前記第二の可動接触子とがそれぞれ相反する方向に移動することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１７】
前記ガス発生部が、外部からの制御によりガスを発生するガスボンベであることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１８】
前記ガス発生部が、外部からの制御によりガスを発生する火薬であることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１９】
前記可動接触子結合体が真空容器内に設置され、前記真空容器を構成する各面の内、相互に対向する面に前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子とそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項２０】
２つの前記固定接触子、２つの前記真空容器、２つの前記可動接触子の形状諸元はお互いに同一であることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項２１】
前記真空容器が、前記第一の固定接触子と前記第一の可動接触子とを含む第一の真空容器と、前記第二の固定接触子と前記第二の可動接触子とを含む第二の真空容器と、を備え、  前記第一の真空容器と、前記第二の真空容器とが減圧状態ではない気中ケースにより接続されていることを特徴とする請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項２２】
前記気中ケースが、  絶縁支持物により大地電位の構造物に固定されていることを特徴とする請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項２３】
前記気中ケースの内面に、前記可動接触子結合体の外周部をガイドする摺動ガイドを備えたことを特徴とする請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項２４】
母線と、  前記母線に接続された電路と、  前記電路に設けられた遮断器と、  前記母線または前記電路からの分岐経路に設けられた請求項１〜２３に記載の高速投入器と、を備えたスイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、スイッチギヤ内で発生した地絡や短絡などの電気事故時に、事故が発生している電路を速やかに接地して事故電流を大地へ流し、または事故が発生している電路間を高速で短絡して事故電流を迂回通電させるようにすることができる高速投入器に関する。
【背景技術】
【０００２】  受配電システムは、ビルや工場など電力需給の社会的インフラとして欠くことのできない設備システムであり、非常に高い安全性、信頼性が求められる。そのため、製造段階、据付工事や運転保守の全般に亘り安全性、信頼性を十分に配慮した工程が用いられている。しかし、極めて稀に、予期しない小動物や異物の侵入、経年使用による絶縁劣化、あるいは想定を超えた巨大地震での機器損傷などにより、電路の絶縁機能が損なわれ、地絡、短絡などの事故故障が発生する場合がある。【０００３】  特にスイッチギヤなどの密閉装置の内部短絡故障の場合、大電流アークが発生し、アーク近傍では１００００〜２００００℃のプラズマ状態になるため、周囲の金属や絶縁物が一部蒸気化される。またアーク近傍の空気等の絶縁性の気体は、瞬時に高温となり膨張し、装置内は非常に高圧となる。【０００４】  一般に、スイッチギヤなどでは放圧装置が設けられており、約１０ミリ秒程度で蒸気化した金属ガスや絶縁物分解ガスとともに、熱膨張した高圧の絶縁性気体は装置外部に放圧され、スイッチギヤの破損を防止する。しかし、故障が継続している場合、大電流アークも継続して発生しており、装置内のアーク近傍の破損は大きくなる。【０００５】  こうした受配電システムでの電気故障の除去は、電路の保護に設けてある電力用遮断器を用いて行う。しかし、電力用遮断器は、故障の検出から遮断器の動作により故障した電路を切離して、スイッチギヤのアークを除去するまで１００ミリ秒程度またはそれ以上の時間を要する。このような場合、受配電システムの損傷は大きく、故障の原因となった装置では再使用できないほどの損傷を受けることが予想される。【０００６】  このような問題に対応するために、地絡、短絡等の電気事故発生後、極めて短い時間に故障電流を事故回路よりもはるかにインピーダンスの低い接地通電回路を用い、大地に迂回通電する方法が提案されており、これに用いるための故障個所のアークを短時間に消滅させ、短時間で短絡投入する高速投入器が提案されている（例えば特許文献１、非特許文献１）。【０００７】  特許文献１および非特許文献１に記載の高速投入器は、電路の相間、または電路と大地との間を接続する電極相互間を１つの接点で形成している。１つの接点の場合、可動接触子の接点と固定接触子端子との間に放電等が発生しない絶縁距離以上の空間を確保する必要があり、電極間を広くすることが必要である。電極間を広く確保すると電極間を接続するための可動接触子の移動距離が長くなり、短絡投入するまでの時間も長くなる。この問題に対して電路の相間、または電路と大地との間を接続する電極相互間を２つの接点で形成して、それぞれの電極間の距離を短くし、短時間で短絡投入できる高速投入器が提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５２５４３４０号公報
【特許文献２】特許第３４３２２３６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】UFES S3- Speed, Safety, Savings (ABBカタログ)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  特許文献１および非特許文献１に記載の高速投入器は、電路の相間、または電路と大地の間を接続する電極相互間を１つの接点で形成している。この時、可動接触子の接点と固定接触子の接点との距離は、電極間の全電圧に対応し、放電等が発生しない絶縁距離以上を確保する必要がある。可動接触子の接点と固定接触子の接点とが真空中に設置されている場合、この絶縁距離は空気中等と比較すると短くすることできるが、電極間に印加される電圧が高い場合、それに応じて長い距離を確保することが必要である。【００１１】  可動接触子の接点と固定接触子の接点との距離が長くなると、電極間を接続するための可動接触子の移動距離が長くなり、投入動作を開始した後、回路を短絡投入するまでの時間も長くなる。また特許文献１に記載された高速投入器では、可動接触子の投入動作に伴って金属膜をせん断することも必要である。この時、可動接触子の投入動作が遅くなり短絡投入までの時間がさらに長くなると同時に金属膜の製造ばらつきにより短絡投入時間のばらつきが大きくなる場合もある。可動接触子と駆動用のピストンの移動時に、周囲との間で摺動接触した場合も可動接触子の投入動作が遅くなり、短絡投入まで長い時間を要するという問題がある。【００１２】  特許文献２に電路の相間、または電路と大地の間を接続する電極相互間を２つの接点で形成する例が記載されている。このように直列に２つの接点を有することにより、それぞれの接点を構成する可動接触子の接点と固定接触子の接点との距離である絶縁距離は短くすることができ、短絡投入する場合の可動接触子の移動距離を短くすることができる。しかし、この先行文献では、可動接触子は、機械的な投入動作に伴って電極の開閉を行うものであり、十分な速度を確保することができず、両可動接触子が投入動作を開始、短絡投入するまでの時間を短縮することが困難であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明の高速投入器は、導電性材料から成る第１の固定接触子と、導電性材料から成り、第１の固定接触子と対向して配置された第２の固定接触子と、先端部が導電性材料から成り、先端部の反対側が開口した中空穴を内部に有し、投入前においては第１の固定接触子と第２の固定接触子とから絶縁距離以上離れて配置され、投入後においては第１の固定接触子と第２の固定接触子との間に先端部を挿入して第１の固定接触子と第２の固定接触子との間を電気的に接続する可動接触子と、を備えたものである。【００１４】  また、本発明の高速投入器は、中空円筒状の導電材料からなり、一方の端の開口部と他方の端の閉口部を有する第一の可動接触子と、中空円筒状の導電材料からなり、一方の端の開口部と他方の端の閉口部を有する第二の可動接触子と、を備え、第一の可動接触子の開口部に、第二の可動接触子の開口部が、入れ子構造となるように挿入された可動接触子結合体と、導電材料からなり、非動作時において第一の可動接触子の閉口部と一定間隔を隔てて対向する第一の固定接触子、および第二の可動接触子の閉口部と一定間隔を隔てて対向する第二の固定接触子と、可動接触子結合体の内部に形成された中空部に設置されるガス発生部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】  本発明の高速投入器は、直列に2つの接点を有することにより、可動接触子の接点と固定接触子の接点との絶縁距離を短くすることができ、短絡投入する場合の可動接触子の移動距離を短くすることができ、さらに、２つの可動接触子の中空部に設置したガス発生部による圧力変化により動作、接点の投入を行うため、電気事故時に高速に相間接続または大地との接地を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る高速投入器（動作前）の断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る高速投入器の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る高速投入器において、可動接触子と固定接触子との間に生じる電磁力の方向を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る高速投入器（動作後）の断面模式図である。
【図５】図４に示した高速投入器のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る高速投入器の断面模式図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る高速投入器の断面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る高速投入器の断面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る高速投入器の断面模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る高速投入器（動作前）の断面模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る高速投入器（動作後）の断面模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係る高速投入器の断面模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態８に係る高速投入器の断面模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る高速投入器を用いたスイッチギヤの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一又は相当する部分を示すものである。
【００１８】実施の形態１．  ＜高速投入器の構造＞  図１、図２を用いて、本実施の形態の高速投入器の構造を説明する。本実施の形態に示す高速投入器は、２つの固定接触子間に一つの可動接触子が動作して回路の投入を行うものであり、図１は本発明の実施の形態１に係る高速投入器の断面図である。図２は本発明の実施の形態１に係る高速投入器の平面図である。
【００１９】 真空容器１はセラミックなどの絶縁部１ａ、真空容器１の一部を構成しステンレス材で形成された金属ケース１ｂで外部を形成されている。また、第１の固定接触子２を真空容器１にロウ付けなどにより真空気密接合する部分に金属板１ｃ、第２の固定接触子３を同様に真空気密接合する部分に金属板１ｄが用いられている。金属ケース１ｂの内部には真空気密接合された仕切り枠１ｅ、金属ケース１ｂに固定されたフランジ１ｆから構成されている。
【００２０】  第１の固定接触子２は銅などの導電性材料で形成されており、例えば数１０キロアンペアの電流を数秒間導電可能である。第１の固定接触子２は系統電路と接続するための締結用ネジ穴２ａを備える。第２の固定接触子３も第１の固定接触子２と同様に銅により形成され、系統電路と接続するための締結用ネジ穴３ａが形成されている。
【００２１】  可動接触子４は、第１の固定接触子２と第２の固定接触子３との間を、橋かけ状に通電接触させる投入接触部４ａを先端部に有している。さらに可動接触子４の摺動部４ｂ、投入接触部４ａと摺動部４ｂとの間を接続する絶縁部４ｃとを備え、摺動部４ｂの内部には可動接触子４の移動を補助する摺動ガイド部４ｄが形成されている。摺動ガイド部４ｄにはフランジ１ｆに形成された固定ガイド部１ｇが挿入され、可動接触子４の移動を補助する。
【００２２】  可動接触子４の摺動部４ｂの円筒外面はダイヤフラム５に真空気密固着しており、ダイヤフラム５の外周辺は真空容器１に形成した仕切り枠１ｅに真空気密固着している。したがって、図１において、真空容器１のダイヤフラム５の左側が真空部であり、右側は気中室で、真空容器１の金属ケース部１ｂとフランジ１ｆとの接合部またはフランジ１ｆの部分で外気と通気している。
【００２３】  絶縁部４ｃは、事故電流が第１の固定接触子２、可動接触子４の投入接触部４ａと第２の固定接触子３の３つをつなぐ経路に流れた場合に、可動接触子４の投入接触部４ｂを介して分流しないように絶縁性を有している。
【００２４】  可動接触子４は、その摺動ガイド部４ｄをフランジ１ｆに形成した固定ガイド部１ｇにかぶせるようにして取り付けられている。この固定ガイド部１ｇ間にはガス発生部７とガス発生部７の起爆装置８が取り付けられる。ガス発生部７は火薬などの化学反応で高圧ガスを発生する装置であり、起爆装置８はガス発生部７に火薬を用いる場合、点火装置が該当する。
【００２５】  起爆装置８には起爆信号を伝達する光ファイバー９等の信号伝達手段が連結し、コネクタ１０は取り付け台６に組込んで固定されている。取り付け台６はフランジ１ｆに締結部品１１によって固定され、さらに取り付け台６には締結用ネジ穴６ａが形成され、この締結用ネジ穴６ａを用いて高速投入器はスイッチギヤなどの装置に固定されている。
【００２６】  図２は、図１に示す本実施の形態に係る高速投入器の平面図で、真空容器１の絶縁部１ａ、金属ケース部１ｂ、金属板１ｃと第１の固定接触子２の配置を示している。金属板１ｃは、真空容器１に第１の固定接触子２をロウ付けなどで真空気密接合する場合に、作業を容易にするために用いるものであり、工程上の問題がなければ、金属板１ｃを用いることなく第１の固定接触子２を真空容器１に直接取り付けてもよい。真空容器１の金属板１ｃの裏面には金属板１ｄが用いられており、金属板１ｃと同様に工程上の問題がなければ用いる必要はない。
【００２７】＜高速投入器の投入動作＞  高速投入器の構造の説明に用いた図１と、図３、図４および図５を用いて、本実施の形態に係る高速投入器の投入動作を説明する。図３は本実施の形態に係る高速投入器の可動接触子４と第１、第２の固定接触子２、３との接触直前の電磁力の方向を示す説明図であり、図４は本実施の形態に係る高速投入器の投入後の断面図、図５は図４のＹ−Ｙ断面の矢視図である。
【００２８】  図１において、第１の固定接触子２は一相の電路に、第２の固定接触子３は他相の電路にそれぞれ接続されている。可動接触子４は、投入前の状態においては、第１の固定接触子２と第２の固定接触子３と絶縁性を確保した距離だけ離れてダイヤフラム５に対応した位置で保持されている。
【００２９】  ある電路で相間の電気事故が発生した場合、事故検出装置（図示せず）から、例えば光ファイバー９等の伝送手段で信号が伝達され、コネクタ１０、光ファイバー９を介して起爆装置８が起動され、ガス発生部７が稼働する。ガス発生部７から発生した高圧ガスは可動接触子４内の空間を満たし、可動接触子４の摺動ガイド部４ｄは、真空容器１のフランジ部１ｆに形成された固定ガイド部１ｇに沿って移動し、可動接触子４は図の左方向へ押し出される。
【００３０】  この時ダイヤフラム５は、可動接触子４の移動に伴って変形し、変形量が一定値を超え死点を透過すると反転し、変形により蓄えた応力を急速に発散する。可動接触子４は、ガス発生部７の高圧ガスの発生による初期加速駆動に加え、ダイヤフラム５の反転による発散する応力の影響により高速に駆動される。
【００３１】  可動接触子４が図３に示すように、第１の固定接触子２と第２の固定接触子３との間に近接し、接触直前には電流Ｉが流れる。第１の固定接触子２と可動接触子４の投入接触部４ａとの間の間隙部および可動接触子４の投入接触部４ａと第２の固定接触子３との間の間隙部にはプレアーク電流Ｉａが流れ、可動接触子４には電磁力Ｆが加速作用を与え、さらに投入速度が速くなる。
【００３２】  なお、ここで用いるダイヤフラム５は、図１に示すように同心円状に段を形成した構成や、同心円状に薄肉部を設けた構成のものを用いることで、少ないエネルギーで反転を生じさせることができ、可動接触子４の投入時間をより短くすることができる。
【００３３】  図４は、可動接触子４が、第１の固定接触子２と第２の固定接触子３の間に到達し、第１の固定接触子２と第２の固定接触子３とが可動接触子４の庸入接触部４ａを介して橋かけ状に電気的に接続した状態を示している。そのため、図４に示したダイヤフラム５は可動接触子４の移動により反転した状態を示している。また図５は、図４のＹ−Ｙ断面の矢視図で、Ｙ方向から観察したときに、第１の固定接触子２と第２の固定接触子３とが、投入接触部４ａを介して電気的に接続している状態を示している。
【００３４】  第１の固定接触子２と第２の固定接触子３の間の距離（電路極間の絶縁距離）を二等辺三角形の底辺、第１の固定接触子２と可動接触子４の間および第２の固定接触子３と可動接触子４の間の距離（電路と大地間の絶縁距離）を二等辺三角形の２つの辺と仮定する。この時、必要な絶縁耐力は「電路極間の絶縁耐力」≧「電路と大地間の絶縁耐力」の関係を満たすことが必要である。
【００３５】  絶縁耐力と絶縁距離は正の相関があるので上記関係は「電路極間の絶縁距離」≧「電路と大地間の絶縁距離」と言ってもよく、このような関係を満たす二等辺三角形では「底辺の長さ」より「高さ」の方が小さい。つまり第１の固定接触子２と「底辺の長さ」に相当するだけ離れた可動接触子が移動して接触するよりも、第１の固定接触子２と第２の固定接触子３の間に「高さ」に相当するだけ離れた可動接触子４が移動して接触する方が移動距離が短く高速投入が可能である。
【００３６】  さらに、取り付け台６を絶縁材料で形成し、可動接触子４と構造的に接合されている部分を中間電位とした場合を仮定する。第１の固定接触子２と可動接触子４の間の絶縁距離および第２の固定接触子３と可動接触子４の間の絶縁距離は、第１の固定接触子２と第２の固定接触子３との間の距離の１／２に近づけることができ、投入時間をさらに短縮することができる。
【００３７】    電気事故が発生した場合、スイッチギヤなどの設備では、電気事故を感知して高速投入器への投入指示の光信号が光ファイバー９を介して起爆装置８に入力され、ガス発生部７を起動して瞬時に高圧ガスを発生させる。この高圧ガスにより可動接触子４が図１の左方向に駆動され、可動接触子４の投入接触部４ａと第１の固定接触子２および可動接触子４の投入接触部４ａと第２の固定接触子３が電気的に接続する。
【００３８】  これにより、第１の固定接触子２に接続した電路と第２の固定接触子３に接続した電路とが可動接触子４の投入接触部４ａを介して接続され、導通状態となる。その結果、アークの抵抗を介して通電状態にあった事故部の事故電流は、同じ電路に設けられた極めてインピーダンスの低い本発明の高速投入器を迂回して流れるようになり、事故部で発生したアークは消滅する。
【００３９】  電路の相間および電路と大地間に配置した本実施の形態１に係る高速投入器を用いて、事故電流を通電している間に、受配電システムの保護リレーと遮断器が動作して、事故区間の電路を切り離し、受配電システムから事故を除去できる。
【００４０】  以上の説明においては、本実施の形態に係る高速投入器を、電路の相間に接続配置した構成を中心に説明したが、第１の固定接触子２を電路、第２の固定接触子３を大地線路に接続しても同様の効果を奏することができる。
【００４１】本発明の高速投入器は、電気事故の発生から系統の遮断器が動作するまでの時間（通常は最大数秒）、系統の最大短絡電流を通電可能である。そのため、スイッチギヤなどの設備での電気事故発生による熱、圧力上昇による影響は、電気事故発生から本発明の高速投入器の投入までの時間だけに及ぶ。
【００４２】  したがって電気事故発生直後の、たとえ１／１０ミリ秒という極めてわずかな時間が、スイッチギヤや設備の破損状況を大きく左右する。例えば電気事故の検出から高速投入器の起動指令の高速投入器の起動指令までの時間が従来技術と同じであっても、本実施の形態の高速投入器は原理的には投入時間の短い高速投入器である。そのため、電気事故発生時の損傷をさらに軽微なものとすることができる。
【００４３】実施の形態２．  図６を用いて実施の形態２に係る高速投入器を説明する。図６は本発明の実施の形態２に係る高速投入器の断面模式図を示している。実施の形態１で用いたダイヤフラム５は、可動接触子４の動きに伴うダイヤフラム５のバックリングの前後で、死点に対して対称な位置となるように形成されていた。
【００４４】  しかし、本実施の形態においては、図６に示したように、ダイヤフラム１２は、可動接触子４の動きに伴うダイヤフラム１２のバックリングの前後で、死点に対して非対称となるように取り付けられている点において、実施の形態１と異なっている。つまり本実施の形態のダイヤフラム１２は、可動接触子４が投入前の状態では実線で示したダイヤフラム（投入前）１２ａの位置、可動接触子４の投入後の状態では破線で示したダイヤフラム(投入後)１２ｂの位置となる。
【００４５】  さらに詳細にダイヤフラム１２の動きを説明すると、可動接触子４が投入される前の状態においては、ダイヤフラム（投入前）１２ａはバックリングの死点からαの角度を維持した状態で、真空容器１のフランジ部１ｆに可動接触子４が当接した状態で保持されている。
【００４６】  可動接触子４が移動して投入された状態となると、ダイヤフラム（投入後）１２ｂはバックリングの死点からβの角度に保持され、第１、第２の固定接触子２および３に対して必要な接触力を可動接触子４の投入接触部４ａに与える。
【００４７】  本実施の形態の構成においては、可動接触子４が駆動を開始して、ダイヤフラム１２がバックリングの死点に到達してバックリング反転するまでの時間をさらに短くするためには、角度αをできるだけ０°に近づけることが有効である。この時、投入駆動エネルギーを小さくすることができ、投入時間をさらに短くすることができる。
【００４８】実施の形態３．  図７を用いて実施の形態３に係る高速投入器を説明する。図７は本発明の実施の形態３に係る高速投入器の断面模式図を示している。実施の形態１で用いた可動接触子４は投入接触部４ａ、絶縁部４ｃ、摺動部４ｂで形成していた。しかし、本実施の形態の可動接触子１３は例えば銅などの低抵抗良電導材料からなる投入接触部１３ａと、例えば鉄やステンレスなどの比較的高抵抗の材料からなる摺動部１３ｂで構成されている。
【００４９】  本実施の形態において、摺動部１３ｂは金属材料を用いたが、比較的高抵抗であり、真空気密性が高い材料であればプラスチックでも用いることができる。本実施の形態の可動接触子１３は実施の形態１に示した絶縁部４ｃを有する可動接触子４と比べ安価に製造することができ、投入時間の短い高速投入器を安価で得ることができる。
【００５０】実施の形態４．  図８を用いて実施の形態４に係る高速投入器を説明する。図８は本発明の実施の形態４に係る高速投入器の断面模式図を示している。実施の形態１で用いた可動接触子４は投入接触部４ａ、絶縁部４ｃ、摺動部４ｂで形成していたが、本実施の形態の可動接触子１４は一体が同一材料で形成されているため、例えば銅丸棒から容易に加工し形成することができる。
【００５１】  実施の形態１においては、真空容器１のフランジ１ｆに、フランジ１ｆと同じ導電性材料を用いて固定ガイド部１ｇを形成していた。しかし、本実施の形態においては、絶縁材料からなる摺動ガイド部５をフランジ１ｆに固着させて用いていることが必要である。
【００５２】  本実施の形態の高速投入器は、可動接触子４と比べ可動接触子１４を安価に作成することができ、固定ガイド部１ｇは絶縁材料を用いることができるため、投入時間の短い高速投入器を安価で得ることができる。
【００５３】実施の形態５．  図９を用いて実施の形態５に係る高速投入器を説明する。図９は本発明の実施の形態５に係る高速投入器の断面模式図を示している。本実施の形態においては、可動接触子４の摺動ガイド部４ｄの奥にネジ穴１６を形成しており、ネジ径（雌ネジの谷径）は、フランジ１ｆに取り付けた起爆装置８の装着穴１７の直径よりも小さい。
【００５４】  本実施の形態においては、可動接触子４は摺動ガイド部４ｄの奥にネジ穴１６を形成した構成を用いたが、可動接触子４は実施の形態３に用いた可動接触子１３、実施の形態４に用いた可動接触子１４であっても用いることができる。
【００５５】  高速投入器が投入されるとダイヤフラム５がバックリングして可動接触子は投入動作を行い、アークの除去の完了後、図の破線の位置に移動している。この状態で、本発明の高速投入器を再度使用できるようにするためには、取り付け台６の締結部材１１を取り外し、ガス発生部７と起爆装置８をフランジ１ｆから取り除く。
【００５６】  この状態でフランジ１ｆには、装着穴１７が形成されており、この装着穴１７から可動接触子４の摺動ガイド部４ｄの奥に形成したネジ穴１６に工具（図示せず）を差し込んで引っ張る。この操作によりダイヤフラム１５を投入前の状態にバックリングさせて引き戻すことができ、ガス発生部１７、起爆装置１８を新たに付け替えることで元の状態に組み立てることができる。
【００５７】  本実施の形態の高速投入器では、一度投入したのちに、全体を分解等することなく、簡便な作業で可動接触子４、ダイヤフラム５等をもとの状態に戻すことができ、安価な高速投入可能な高速投入器を製造することができる。
【００５８】  実施の形態６．＜高速投入器の構造＞  図１０に本実施の形態に係る高速投入器の断面模式図を示す。図１０は高速投入器の動作前の状態を示している。本実施の形態に係る高速投入器は、実施の形態１〜５に示した２つの第１、第２の固定接触子２、３の間に１つの可動接触子４を駆動させ回路投入を行うものではなく、左右にほぼ対称な構造をしており、左右にそれぞれ投入器を有する構造を備えている。そこでまず左右に対称に位置する投入器の構造を、図１０の右側に位置する投入器を用いて説明する。
【００５９】  第１の固定接触子１０１と第１の可動接触子１０６は一定の間隔を保って対向して配置される。第１の固定接触子１０１は電路または大地との電気接続を行うためのねじ穴などの締結手段１０１ｂを有し、また投入器の動作時に第１の可動接触子１０６と電気的に接触するための接触部１０１ａを備えている。一方、第１の可動接触子１０６は、第１の固定接触子１と対向する部分に投入接触部１０６ｂを備えている。これらの第１の固定接触子１０１と第１の可動接触子１０６は一対として、セラミックなどで形成した円筒状の絶縁部１０２ａを備えた、略円筒状の第１の真空容器１０２に配置されて、一方（図１０の右側）の投入器を構成している。第１の固定接触子１０１と第１の可動接触子１０６とは、円筒状の絶縁部１０２ａにより電気的絶縁性が確保される。
【００６０】  図１０の左側の投入器も基本的に同一の構造をしており、固定接触子の接触部１０３ａ、締結手段１０３ｂを備えた第２の固定接触子１０３と、投入接触部１０８ｂを備えた第２の可動接触子１０８とを一対として、円筒形のセラミックで形成した絶縁部１０４ａを備えた略円筒形の第２の真空容器１０４に配置されている。第２の固定接触子１０３と第２の可動接触子１０８とは、円筒状の絶縁物１０４ａにより電気的絶縁性が確保される。
【００６１】  それぞれの第１、第２の可動接触子１０６、１０８はいずれも略円柱状の導体で形成されており、動作方法については後述するが、投入接触部１０６ｂ、１０８ｂ側は、動作時に第１、第２の固定接触子１０１、１０３の接触部１０１ａ、１０３ａと接触しやすいように先端部分が略球形となるように加工されている。このほぼ円柱状の可動接触子１０６、１０８はいずれも中空構造となっており、投入接触部１０６ｂ、１０８ｂの反対側が各々開口している。
【００６２】  第１、第２の可動接触子１０６、１０８は略円柱状の開口側の形状がそれぞれ異なっており、一方が他方の内部に配設される、いわゆる入れ子状の構成となっている。図１０においては、左側の第２の可動接触子１０８が外側、右側の第１の可動接触子１０６が内側になるように入れ子構造が形成されているが、左右のどちらの可動接触子が外側／内側となるかは限定するものではなく、一方が外側、他方が内側となるように構成されていればよい。なお、２つの可動接触子が入れ子状態で結合した構成を、可動接触子結合体と呼ぶことがある。
【００６３】  図１０に第２の可動接触子１０８が外側、第１の可動接触子１０６が内側に配置する入れ子状の構造となった２つの第１、第２の可動接触子１０６、１０８（可動接触子結合体）を示す。第１の可動接触子１０６と第２の可動接触子１０８とが重なりあう部分は摺動接触部１０６ａ、１０８ａと呼ぶ。この摺動接触部１０６ａの外周部分には第１の円筒ベローズ１０７、摺動接触部１０８ａの外周部分には第２の円筒ベローズ１０９が形成されている。第１、第２の真空容器１０２、１０４の内部は真空状態となっているので、これらの第１、第２の円筒ベローズ１０７、１０９は、ベローズの外周側を真空状態とし、ベローズの内側を大気圧（大気中部１１２）とする。そのため、第１、第２の円筒ベローズ１０７、１０９と可動接触子結合体とは気密接合により密着し配置されている。
【００６４】  摺動接触部１０６ａ、１０８ａは、お互いに摺動接触するように同心中空に配置される。第１の可動接触子１０６の摺動接触部１０６ａの先端外径部(突起部)１０６ｃが、摺動接触部１０８ａの中空部の内面と接触し、第２の可動接触子１０８の摺動接触部１０８ａの先端内径部１０８ｃが、第１の可動接触子１０６の摺動接触部１０６ａの外面と接触して配置される。また摺動接触部１０６ａには動作前の状態で、第１の可動接触子１０６と第２の可動接触子１０８とを固定するために、第２の可動接触子１０８の先端内径部１０８ｃを保持するノッチ部１０６ｄが形成されている。この先端外径部１０６ｃと摺動接触部１０８ａとの接触、先端内径部１０８ｃと摺動接触部１０６ａとの接触は、２つの第１０１、第２の可動接触子１０６、１０８の直線摺動のガイドとして寄与すると同時に、２つの第１、第２の可動接触子１０６、１０８相互の通電状態を維持する。
【００６５】  本発明の高速投入器は、後述するように、第１の固定接触子１０１と第２の固定接触子１０３との間を接続し、事故電流を大地等に放出するものであり、左右の投入器の動作が同時に安定して生じることが重要であり、第１の固定接触子１０１の接触部１０１ａと第１１０の可動接触子１０６の投入接触部１０６ｂとの間の真空中の距離である真空中隔離寸法、第２の固定接触子１０３の接触部１０３ａと第２の可動接触子１０８の投入接触部１０８ａとの間の真空中隔離寸法、２つの第１、第２のベローズ１０７、１０９の寸法等をすべて同一設計諸元（形状、寸法、絶縁材料の誘電率など）とすることが、２つの真空断路間の分担電圧の均等化を図るために重要で、ばらつきを抑制することで高速投入器のバランスが向上し、ひいては小形化を達成することもできる。
【００６６】  ２つの第１、第２の真空容器１０２、１０４は円筒状の気中ケース１０５により連結され、固定される。２つの第１、第２の真空容器１０２、１０４の内部の第１、第２の固定接触子１０１、１０３と第１、第２の可動接触子１０６、１０８の間の空間は第１、第２の真空部１１０、１１１であり、後述する第１の可動接触子１０６と第２の可動接触子１０８とが動作した場合の放電等を防止する。第１、第２の可動接触子１０６、１０８の入れ子状となった摺動接触部１０６ａ、１０８ａの中空部１２２にはガス発生部１１３が設置され、気中ケース１０５を貫通してガス発生部１１３へ接続される起爆装置１１４、さらに起爆装置１１４を制御するための光ファイバー１１６が接続されている。
【００６７】  このガス発生部１１３は、ガス発生に伴う圧力の上昇により、入れ子状態となっている可動接触子結合体の中空部１２２の圧力を高める。これにより、第１の可動接触子１０６の摺動接触子１０６ａに形成された先端外径部１０６ｃをガイドとして第１の可動接触子１０６を図１０の右方向に移動させ、第２の可動接触子１０８の摺動接触部１０８ａに形成された先端内径部１０８ｃをガイドとして第２の可動接触子１０８を図１０の左方向に移動させる。なお火薬等の化学変化によりガスを発生し、圧力変化を生じさせるもの、ガスボンベのようにバルブ操作によりガスを発生し、圧力変化を生じさせるもの等を用いることができる、
【００６８】  ここで気中ケース１０５と起爆装置１１４等の固定は、気中ケース１０５に形成した固定金具１１５、ネジ穴１０５ａ等を用いて行うことができ、火薬の交換、ガス発生部の取り付けが容易にできるよう簡便な取り付け方法を用いることが好ましい。ガス発生部内の火薬、ガスボンベ等は経年劣化等により交換することが必要となるため、交換を前提とした簡易な設置、交換方法が重要である。
【００６９】  起爆装置１１４は動作信号を高速に伝達する信号線である光ファイバー１１６が適しており、そのためここでは光信号で起動する起爆装置１１４を用いることが重要である。なお詳細には図示していないが、第１、第２の可動接触子１０６と可動接触子１０８とは、動作時に火薬等のガス発生部１１３を用い、その圧力変化により起爆装置１１４をガイドにして移動するので、ガイド用のスリットが形成されている。
【００７０】＜高速投入器の動作＞  図１１に本実施の形態に係る高速投入器の断面模式図を示す。図１１は図１０に示した高速投入器の動作後の状態を示している。図１１を用いて、本実施の形態に係る高速投入器の動作後の構造、および高速投入器の投入動作について説明する。
【００７１】  本実施の形態の高速投入器は、動作を指示する信号に制御され、光ファイバー１１６を介して起爆装置１１４によりガス発生部１１３の火薬が燃焼し、入れ子状態となっている２つの第１、第２の可動接触子１０６、１０８の中空部１２２にガスが発生する。このガス発生で中空部１２２の圧力が急激に上昇し、それに伴って第１の可動接触子１０６の摺動接触部１０６ａと第２の可動接触子１０８の摺動接触部１０８ａとが摺動して、２つの第１、第２の可動接触子１０６、１０８がそれぞれ外側に向かって移動する。第１の可動接触子１０６が移動して高速投入器の右端に位置する第１の固定接触子１０１に到達し、第２の可動接触子１０８が移動して左側の第２の固定接触子１０３に到達する。第１の可動接触子１０６の投入接触部１０６ｂは第１の固定接触子１０１の接触部１０１ａと、第２の可動接触子１０８の投入接触部１０８ｂは第２の固定接触子１０３の接触部１０３ａとそれぞれ接続する。
【００７２】  第１の可動接触子１０６と第１の固定接触子１０１、第２の可動接触子１０８と第２の固定接触子１０３は接続すると電流が流れるため、第１の固定接触子１０１の接触部１０１ａ、第２の固定接触子１０３の接触部１０３ａには円周の内側方向に電磁力が働き、第１の可動接触子１０６の投入接触部１０６ｂと第２の可動接触子１０８の投入接触部１０８ｂとを把持する力が増加し、投入状態を確実に保持し、安定した通電を確保することができる。
【００７３】  気中ケース１０５には、外気との通気口１０５ｂが設けられており、第１、第２の可動接触子１０６、１０８が移動したことに伴い、気中ケース１０５内が周辺の気圧より低下した場合であっても、通気口１０５ｂを介して外気との空気の流れを確保し、第１、第２の可動接触子１０６、１０８の移動、投入速度が制限されることを防止する。本実施の形態においては、高速投入器を空気中に保持していると仮定しているが、この高速投入器をＳＦ６等空気以外の絶縁性ガスの中に保持して用いた場合にも気中ケース１０５に形成した通気口１０５ｂは有効に機能することはいうまでもない。
【００７４】＜高速投入器の効果＞  本実施の形態に示した高速投入器の第１、第２の固定接触子１０１、１０３は、例えば第１の固定接触子１０１は一相の電路に接続しており、第２の固定接触子１０３は他相の電路または大地へ接続している、したがって、第１、第２の可動接触子１０６、１０８は第１、第２の固定接触子１０１、１０３間に印加される相間あるいは大地間電位の中間電位であり、絶縁状態を維持することができる電界強度である絶縁耐力は、第１の固定接触子１０１と第１の可動接触子１０６との接点と、第２の固定接触子１０３と第２の可動接触子１０８との接点とでそれぞれ計算上は１／２ずつ担っていると言える。
【００７５】  実際に作成した高速投入器では、製造上のばらつきや、この高速投入器の取り付け周囲電路の配置などによって、２つの接点の各々の極間分担円圧は均等配分とはならない場合があるが、特許文献１に示す１つの接点で構成されている場合と比べると、ほぼ１／２の極間絶縁耐力を有すればよい。高真空中においても、電極間距離と絶縁耐力の正の相関関係にあるので、１つの接点で構成される場合と比べ、２つの接点で構成する本発明では、電極間距離をほぼ１／２とすることができる。
【００７６】  第１、第２の可動接触子１０６、１０８は静止状態から動き始めて徐々に加速され。一定速度へと到達する。１つの接点で構成される可動端子の移動距離が長い投入器と、本発明の第１、第２の可動接触子１０６、１０８の移動距離が短い２つの接点で構成される投入器とで、仮に加速度と到達する一定速度が同じと仮定すると、移動距離が１／２となっても投入までに必要とする時間が１／２とはならないが、十分に短い時間で投入することができる。
【００７７】  スイッチギヤなどの設備（図１１に図示せず）で、地絡、短絡等の電気事故が発生した場合に、この電気事故を感知して高速投入器を制御するための光信号が光ファイバー１１６を介して、起爆装置１１４に入力され、２つの第１、第２の可動接触子１０６、１０８を入れ子構造として形成した中空部１２２の内部に設置したガス発生部１１３を起動する。ガス発生部１１３は瞬時に高圧ガスを発生し、中空部１２２の圧力を急激に上昇させる。
【００７８】  これにより、第１の可動接触子１０６の先端外径部１０６ｃと第２の可動接触子１０８の摺動接触部１０８ａ、および第２の可動接触子１０８の先端内径部１０８ｃと第１の可動接触子１０６の摺動接触部１０６ａの係合が自動的に外れ、第１の可動接触子１０６が図１０の右方向、第２の可動接触子１０８が左方向に移動、各々が対向する第１、第２の固定接触子１０１、１０３と接触する（図１１）。
【００７９】  第１、第２の固定接触子１０１、１０３の接触部１０１ａ、１０３ａに電流が流れることで、第１、第２の可動接触子１０６、１０８の先端に位置する投入接触部１０６ｂ、１０８ｂを把持する電磁力が作用し、第１の固定接触子１０１と第１の可動接触子１０６、第２の固定接触子１０３と第２の可動接触子１０８の接触状態をより確実なものとしている。また第１、第２の固定接触子１０１、１０３の接触部１０１ａ、１０３ａ内に第１、第２の可動接触子１０６、１０８の先端部分である投入接触部１０６ｂ、１０８ｂが入り込むことにより通電接触に加え、投入時に投入接触部１０６ｂと第１の固定端子１０１、投入接続部１０８ｂと第２の固定接触子１０３とが衝突し反跳した場合であっても、安定した通電接触を維持することができる。
【００８０】  第１、第２の可動接触子１０６、１０８どうしは、各々の摺動接触部１０６ａ、１０８ａを介して電気的に接触、導通状態を維持する。その結果、高速投入器を投入することにより、第１の固定接触子１０１と第２の固定接触子１０３の間の導通を安定して維持することができ、スイッチギヤなどの設備の電路で発生した電気事故の電流は迂回して、同じ電路に設けられた極めてインピーダンスの低い本発明の高速投入器を流れ、事故点で発生したアークは消弧される。
【００８１】  電路の相間、電路と大地間に設置した本発明の高速投入器で、事故電流を通電している間に、系統システムの保護リレーと遮断器が動作して、事故区間の電路を切り離すことで、系統システムから事故を除去できる。
【００８２】  本発明の高速投入器は、事故発生から遮断器が動作するまでの時間（通常は最大数秒）、系統の最大短絡電流を通電可能であるので、スイッチギヤなどの設備での電気事故発生による熱、圧力上昇による影響は、電気事故発生時から本発明の高速投入器の投入までの時間だけであり、特許文献１および非特許文献１に記載のように、１つの接点により構成されるよりも本発明のように２つの接点で構成されることにより、第１、第２の可動接触子１０６、１０８の移動距離を短くすることができ、短時間で投入することができる。
【００８３】  さらに本発明の高速投入器では、２つの第１、第２の可動端子１０６、１０８を入れ子構造として、その間の中空部１２２にガス発生部１１３を備えているため、ガス発生部１１３の駆動による中空部１２２の圧力上昇に伴って高速に第１の可動接触子１０６を対向する第１の固定接触子１０１、第２の可動接触子１０８を対向する第２の固定接触子１０３と接続させることができるため、特許文献２に示す機械的な動力伝導による投入器と比べて高速に投入することができ、電気事故時の周辺機器の損傷を軽微なものとすることができる。
【００８４】実施の形態７．  図１２に本実施の形態に係る高速投入器の断面模式図を示す。本実施の形態に係る高速投入器の基本的な構成は、実施の形態６に記載した高速投入器と同じであり、異なった部分のみを説明する。
【００８５】  本実施の形態に係る高速投入器は、スイッチギヤの筐体など大地電位の構造物１２０に固定して用いるものであり、絶縁支持物１１７は第１、第２の固定接触子１０１、１０３の電路間に発生する中間電位に対する大地間絶縁を行い、同時に固定金具１１５に嵌合し、起爆装置１１４、光ファイバー１１６、光コネクタ１１８とを覆い、構造物１２０に高速投入器を固定する働きを有している（光コネクタ１１８に光ファイバーケーブル１１９が接続された状態を図示）。この絶縁支持物１１７は、例えばエポキシ樹脂を用い、一体として注型して形成したモールド品等を用いることができる。構造物１２０と絶縁支持物１１７とは、絶縁支持物１１７に形成されたボルト穴（図示せず）に通したボルト（図示せず）により、構造物１２０に締結し固定することができる。
【００８６】  この形態の高速投入器では、電路と第１、第２の固定接触子１０１、１０３がリード線などで接続することができ、実施の形態６に示した高速投入器の特徴に加えて、自由な位置に取り付けることができる特徴を有する。そのため、新規製作時、既設設備への追加設置時に効率的な配置計画を可能とするためスイッチギヤや受配電設備の小型、省スペース化に有効である。
【００８７】実施の形態８．  図１３に本実施の形態に係る高速投入器の断面模式図を示す。本実施の形態に係る高速投入器の基本的な構成は、実施の形態６、７に記載した高速投入器と同じであり、異なった部分のみを説明する。
【００８８】  本実施の形態に係る高速投入器は、第１、第２の可動接触子１０６、１０８の摺動動作が安定化するためのガイド１２１を気中ケース１０５の内部に備えている。第１、第２の可動接触子１０６、１０８の摺動動作は、入れ子構造となった第１、第２の可動接触子１０６、１０８からなる可動接触子結合体の重なり部分である摺動接触部１０６ａ、１０８ａと先端外径部１０６ｃ、先端内径部１０８ｃにより、第１、第２の可動接触子１０６、１０８がそれぞれ反対方向へ移動する摺動動作が安定するように構成されていた。また第１、第２の可動接触子１０６、１０８の中空部１２２に配置されたガス発生部１１３、起爆装置１１４も摺動動作のガイドの役割を部分的に担っていた。
【００８９】  本実施の形態に示す高速投入器では、摺動動作のガイド１２１を気中ケース１０５の一部に、可動接触子結合体の外周部に沿って有するため、ガス発生部１１３、起爆装置１１４等にガイドの機能を備えさせる必要がなく、ガス発生部１１３、起爆装置１１４等の大きさの制約がなく、ガス発生部１１３、起爆装置１１４等の選択の範囲が広くなり、高速投入器のコストを低減することができる。
【００９０】実施の形態９．  図１４に実施の形態１で示した高速投入器１２３を用いたスイッチギヤ１２５の構成を示す。ここでは実施の形態１に示した高速投入器１２３を用いたが、実施の形態２〜８等に示した高速投入器も用いることができる。図１４はスイッチギヤ１２５の構成の一例を示すもので、この図では３相の母線１２４間に分岐経路を設け、高速投入器１２３を備えている。その他に母線１２４と大地の間、母線１２４に接続した電路１２６相互間、電路１２６と大地の間等に分岐経路を設け、高速投入器１２３を設置して用いることもできる。
【００９１】  ３相の母線１２４の各々から電路１２６が接続され、各電路は遮断器１２７を経て装置へと接続されている。高速投入器１２３は各母線１２４の間に接続されている。いずれかの電路１２６に電気事故が発生した場合、即座に遮断器１２７が動作するが、アークの除去には１００ミリ秒程度またはそれ以上の時間を要するので、その間に装置を破壊する場合がある。
【００９２】  このような場合に高速投入器１２３により、遮断器１２７の動作より極めて短い時間に電気事故の発生した電路１２６が接続した母線１２４を隣接する母線１２４と電気的に接続する。電気事故の発生した母線１２４を流れる電流は、よりインピーダンスの低い高速投入器１２３を経て、他の母線１２４に流れるので、装置に電気は供給されなくなり、装置破壊を防止することができる。
【００９３】  本実施の形態においては、実施の形態１で説明した高速投入器１２３を用いているため、非常に短い時間で装置での電気の供給を止めることができ、装置の保護を図ることができる。
【符号の説明】
【００９４】１  真空容器、１ａ  絶縁部、１ｂ  金属ケース部、１ｃ  板、１ｅ  仕切り枠、１ｆ  フランジ、１ｇ  摺動ガイド部、２  第１の固定接触子、２ａ  締結用ネジ穴、３  第２の固定接触子、３ａ  締結用ネジ穴、４  可動接触子、４ａ  投入接触部、４ｂ  摺動部、４ｃ  絶縁部、４ｄ  摺動ガイド部、５  ダイヤフラム、６  取り付け台、６ａ  締結ネジ穴、７  ガス発生部、８  起爆装置、９  光ファイバー、１０  コネクタ、１１  締結部品、１２  ダイヤフラム、１２ａ  ダイヤフラム（投入前）、１２ｂ  ダイヤフラム（投入後）、１３  可動接触子、１３ａ  投入接触部、１３ｂ  摺動部、１４  可動接触子、１５  摺動ガイド部、１６  ネジ穴、１７  装着穴、１０１  第１の固定接触子、１０１ａ  接触部、１０１ｂ  締結手段、１０２  第１の真空容器、１０２ａ  絶縁部、１０３  第２の固定接触子、１０３ａ  接触部、１０３ｂ  締結手段、１０４  第２の真空容器、１０４ａ  絶縁部、１０５  気中ケース、１０５ａ  ネジ部、１０５ｂ  通気口、１０６  第１の可動接触子、１０６ａ  摺動接触部、１０６ｂ  投入接触部、１０６ｃ  先端外径部、１０６ｄ  ノッチ部、１０７  第１のベローズ、１０８  第２の可動接触子、１０８ａ  摺動接触部、１０８ｂ  投入接触部、１０８ｃ  先端内径部、１０９  第２のベローズ、１１０  第１の真空部、１１１  第２の真空部、１１２  大気中部、１１３  ガス発生部、１１４  起爆装置、１１５  固定金具、１１６  光ファイバー、１１７  絶縁支持物、１１８  光コネクタ、１１９  光ファイバー、１２０  構造物、１２１  ガイド、１２２  中空部、１２３  高速投入器、１２４  母線、１２５  スイッチギヤ、１２６  電路、１２７  遮断器。 
【図１】
2016031327.tif 000003
【図２】
2016031327.tif 000004
【図３】
2016031327.tif 000005
【図４】
2016031327.tif 000006
【図５】
2016031327.tif 000007
【図６】
2016031327.tif 000008
【図７】
2016031327.tif 000009
【図８】
2016031327.tif 000010
【図９】
2016031327.tif 000011
【図１０】
2016031327.tif 000012
【図１１】
2016031327.tif 000013
【図１２】
2016031327.tif 000014
【図１３】
2016031327.tif 000015
【図１４】
2016031327.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月14日(2016.9.14)
【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】
導電性材料から成る第一の固定接触子と、
導電性材料から成り、前記第一の固定接触子と対向して配置された第二の固定接触子と、先端部が導電性材料から成り、前記先端部の反対側が開口した中空穴を内部に有し、投入前においては前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子とから絶縁距離以上離れて配置され、投入後においては前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に前記先端部が挿入されて前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続する可動接触子と、
真空部と気中室を有し、この真空部は減圧状態に維持されている真空容器と、を備え、
前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子と前記可動接触子は、前記真空容器の内部に配置されていることを特徴とする高速投入器。
【請求項２】
前記中空穴にガス発生部が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の高速投入器。
【請求項３】
前記可動接触子の中空穴に配置されたガス発生部から発生するガスにより前記可動接触
子が押し出されて移動し、前記可動接触子が前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入され、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続することを特徴とする請求項２に記載の高速投入器。
【請求項４】
前記可動接触子の投入方向に前記真空部と前記気中室とを気密保持するダイヤフラムと
、を備え、
前記ダイヤフラムのバックリング動作により前記可動接触子が前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入され、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは、１つ以上の同心円の薄肉部を有することを特徴とする請求項４に
記載の高速投入器。
【請求項６】
前記ダイヤフラムは、１つ以上の同心円の段形状を有することを特徴とする請求項４に
記載の高速投入器。
【請求項７】
前記可動接触子が前記第一の固定接触子および前記第二の固定接触子に接近し、プレアークの発生により電流が流れた時に生じる電磁力が、前記可動接触子を前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入する方向に働くことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項８】
前記可動接触子が大地電位と絶縁された中間電位であることを特徴とする請求項４から
７のいずれか１項に記載の高速投入器
【請求項９】
前記ダイヤフラムのバックリングの死点に対する前記ダイヤフラムの角度が、前記可動
接触子の投入前の方が前記可動接触子の投入後よりも小さいことを特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１０】
前記可動接触子の投入をガイドする摺動ガイド部が、前記真空容器の一部を構成するフ
ランジ部と同一材料で形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の高速投入器。
【請求項１１】
前記可動接触子の投入をガイドする前記摺動ガイド部が、絶縁材料で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の高速投入器。
【請求項１２】
前記可動接触子の前記中空穴の内部奥に形成されたネジ穴と、前記フランジ部に形成された前記ガス発生部の起爆装置の装着穴と、を備え、前記ネジ穴より前記装着穴の直径が大きいことを特徴とする請求項１０に記載の高速投入器。
【請求項１３】
中空円筒状の導電材料からなり、一方の端の開口部と他方の端の閉口部とを有する第一の可動接触子と、中空円筒状の導電材料からなり、一方の端の開口部と他方の端の閉口部とを有する第二の可動接触子と、を備え、前記第一の可動接触子の開口部に、前記第二の可動接触子の開口部が、入れ子構造となるように挿入された可動接触子結合体と、
導電材料からなり、非動作時において、前記第一の可動接触子の閉口部と一定間隔を隔てて対向する第一の固定接触子、および前記第二の可動接触子の閉口部と一定間隔を隔てて対向する第二の固定接触子と、
前記可動接触子結合体の内部に形成された中空部に設置されるガス発生部と、
を備えた高速投入器。
【請求項１４】
前記第一の可動接触子の閉口部と前記第一の固定接触子、および前記第二の可動接触子の閉口部と前記第二の固定接触子とが、動作時において電気的に接続し、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に通電されることを特徴とする請求項１３に記載の高速投入器。
【請求項１５】
前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間の通電により、前記第一の固定接触子に電気的に接続した前記第一の可動接触子の閉口部、および前記第二の固定接触子に電気的に接続した前記第二の可動接触子の閉口部を把持する方向に電磁力が作用する電流経路を有することを特徴とする請求項１３または１４のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１６】
前記可動接触子結合体の中空部に配置されたガス発生部からガスが発生し、前記中空部の圧力が上昇し、前記可動接触子結合体を構成する前記第一の可動接触子と前記第二の可動接触子とがそれぞれ相反する方向に移動することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１７】
前記ガス発生部が、外部からの制御によりガスを発生するガスボンベであることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１８】
前記ガス発生部が、外部からの制御によりガスを発生する火薬であることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１９】
前記可動接触子結合体が真空容器の内部に設置され、前記真空容器を構成する各面の内、相互に対向する面に前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子とそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１３から１８のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項２０】
２つの前記固定接触子、２つの前記真空容器、２つの前記可動接触子の形状諸元はお互いに同一であることを特徴とする請求項１９に記載の高速投入器。
【請求項２１】
前記真空容器が、前記第一の固定接触子と前記第一の可動接触子とを含む第一の真空容
器と、前記第二の固定接触子と前記第二の可動接触子とを含む第二の真空容器と、を備え、
前記第一の真空容器と、前記第二の真空容器とが減圧状態ではない気中ケースにより接続されていることを特徴とする請求項１９に記載の高速投入器。
【請求項２２】
前記気中ケースが、
絶縁支持物により大地電位の構造物に固定されていることを特徴とする請求項２１に記載の高速投入器。
【請求項２３】
前記気中ケースの内面に、前記可動接触子結合体の外周部をガイドする摺動ガイドを備えたことを特徴とする請求項２２に記載の高速投入器。
【請求項２４】
母線と、
前記母線に接続された電路と、
前記電路に設けられた遮断器と、
前記母線または前記電路からの分岐経路に設けられた請求項１から２３のいずれか１項に記載の高速投入器と、を備えたスイッチギヤ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の高速投入器は、導電性材料から成る第１の固定接触子と、導電性材料から成り、第１の固定接触子と対向して配置された第２の固定接触子と、先端部が導電性材料から成り、先端部の反対側が開口した中空穴を内部に有し、投入前においては第１の固定接触子と第２の固定接触子とから絶縁距離以上離れて配置され、投入後においては第１の固定接触子と第２の固定接触子との間に先端部が挿入されて第１の固定接触子と第２の固定接触子との間を電気的に接続する可動接触子と、真空部と気中室を有し、この真空部は減圧状態に維持されている真空容器と、を備え、第一の固定接触子と第二の固定接触子と可動接触子は、真空容器の内部に配置されていることを特徴とするものである。
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月6日(2017.1.6)
【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】
導電性材料から成る第一の固定接触子と、
導電性材料から成り、前記第一の固定接触子と対向して配置された第二の固定接触子と、先端部が導電性材料から成り、前記先端部の反対側が開口した中空穴を内部に有し、投入前においては前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子とから絶縁距離以上離れて配置され、投入後においては前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に前記先端部が挿入されて前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続する可動接触子と、
真空部と気中室を有し、この真空部は減圧状態に維持されている真空容器と、
前記可動接触子の投入方向に前記真空部と前記気中室とを気密保持するダイヤフラムと、を備え、
前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子と前記可動接触子は、前記真空容器の内部に配置されていて、
前記ダイヤフラムのバックリング動作により前記可動接触子が前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入され、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続することを特徴とする高速投入器。
【請求項２】
前記中空穴にガス発生部が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の高速投入器。
【請求項３】
前記可動接触子の中空穴に配置されたガス発生部から発生するガスにより前記可動接触
子が押し出されて移動し、前記可動接触子が前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入され、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間を電気的に接続することを特徴とする請求項２に記載の高速投入器。
【請求項４】
前記ダイヤフラムは、１つ以上の同心円の薄肉部を有することを特徴とする請求項１に
記載の高速投入器。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは、１つ以上の同心円の段形状を有することを特徴とする請求項１に
記載の高速投入器。
【請求項６】
前記可動接触子が前記第一の固定接触子および前記第二の固定接触子に接近し、プレアークの発生により電流が流れた時に生じる電磁力が、前記可動接触子を前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に挿入する方向に働くことを特徴とする請求項４または５に記載の高速投入器。
【請求項７】
前記可動接触子が大地電位と絶縁された中間電位であることを特徴とする請求項４から
６のいずれか１項に記載の高速投入器
【請求項８】
前記ダイヤフラムのバックリングの死点に対する前記ダイヤフラムの角度が、前記可動
接触子の投入前の方が前記可動接触子の投入後よりも小さいことを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項９】
前記可動接触子の投入をガイドする摺動ガイド部が、前記真空容器の一部を構成するフ
ランジ部と同一材料で形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の高速投入器。
【請求項１０】
前記可動接触子の投入をガイドする前記摺動ガイド部が、絶縁材料で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の高速投入器。
【請求項１１】
前記可動接触子の前記中空穴の内部奥に形成されたネジ穴と、前記フランジ部に形成された前記ガス発生部の起爆装置の装着穴と、を備え、前記ネジ穴より前記装着穴の直径が大きいことを特徴とする請求項９に記載の高速投入器。
【請求項１２】
中空円筒状の導電材料からなり、一方の端の開口部と他方の端の閉口部とを有する第一の可動接触子と、中空円筒状の導電材料からなり、一方の端の開口部と他方の端の閉口部とを有する第二の可動接触子と、を備え、前記第一の可動接触子の開口部に、前記第二の可動接触子の開口部が、入れ子構造となるように挿入された可動接触子結合体と、
導電材料からなり、非動作時において、前記第一の可動接触子の閉口部と一定間隔を隔てて対向する第一の固定接触子、および前記第二の可動接触子の閉口部と一定間隔を隔てて対向する第二の固定接触子と、
前記可動接触子結合体の内部に形成された中空部に設置されるガス発生部と、
を備えた高速投入器。
【請求項１３】
前記第一の可動接触子の閉口部と前記第一の固定接触子、および前記第二の可動接触子の閉口部と前記第二の固定接触子とが、動作時において電気的に接続し、前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間に通電されることを特徴とする請求項１２に記載の高速投入器。
【請求項１４】
前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子との間の通電により、前記第一の固定接触子に電気的に接続した前記第一の可動接触子の閉口部、および前記第二の固定接触子に電気的に接続した前記第二の可動接触子の閉口部を把持する方向に電磁力が作用する電流経路を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の高速投入器。
【請求項１５】
前記可動接触子結合体の中空部に配置されたガス発生部からガスが発生し、前記中空部の圧力が上昇し、前記可動接触子結合体を構成する前記第一の可動接触子と前記第二の可動接触子とがそれぞれ相反する方向に移動することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１６】
前記ガス発生部が、外部からの制御によりガスを発生するガスボンベであることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１７】
前記ガス発生部が、外部からの制御によりガスを発生する火薬であることを特徴とする請求項１２から１６のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１８】
前記可動接触子結合体が真空容器の内部に設置され、前記真空容器を構成する各面の内、相互に対向する面に前記第一の固定接触子と前記第二の固定接触子とそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１２から１７のいずれか１項に記載の高速投入器。
【請求項１９】
２つの前記固定接触子、２つの前記真空容器、２つの前記可動接触子の形状諸元はお互いに同一であることを特徴とする請求項１８に記載の高速投入器。
【請求項２０】
前記真空容器が、前記第一の固定接触子と前記第一の可動接触子とを含む第一の真空容
器と、前記第二の固定接触子と前記第二の可動接触子とを含む第二の真空容器と、を備え、
前記第一の真空容器と、前記第二の真空容器とが減圧状態ではない気中ケースにより接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の高速投入器。
【請求項２１】
前記気中ケースが、
絶縁支持物により大地電位の構造物に固定されていることを特徴とする請求項２０に記載の高速投入器。
【請求項２２】
前記気中ケースの内面に、前記可動接触子結合体の外周部をガイドする摺動ガイドを備えたことを特徴とする請求項２１に記載の高速投入器。
【請求項２３】
母線と、
前記母線に接続された電路と、
前記電路に設けられた遮断器と、
前記母線または前記電路からの分岐経路に設けられた請求項１から２２のいずれか１項に記載の高速投入器と、を備えたスイッチギヤ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の高速投入器は、導電性材料から成る第１の固定接触子と、導電性材料から成り、第１の固定接触子と対向して配置された第２の固定接触子と、先端部が導電性材料から成り、先端部の反対側が開口した中空穴を内部に有し、投入前においては第１の固定接触子と第２の固定接触子とから絶縁距離以上離れて配置され、投入後においては第１の固定接触子と第２の固定接触子との間に先端部が挿入されて第１の固定接触子と第２の固定接触子との間を電気的に接続する可動接触子と、真空部と気中室を有し、この真空部は減圧状態に維持されている真空容器と、可動接触子の投入方向に真空部と気中室とを気密保持するダイヤフラムと、を備え、第一の固定接触子と第二の固定接触子と可動接触子は、真空容器の内部に配置されていて、ダイヤフラムのバックリング動作により可動接触子が第一の固定接触子と第二の固定接触子との間に挿入され、第一の固定接触子と第二の固定接触子との間を電気的に接続することを特徴とするものである。
【国際調査報告】
2016031327.tif 000017
2016031327.tif 000018
2016031327.tif 000019
2016031327.tif 000020