(57)【要約】【課題】  操作機構を簡素化し、電流投入時と遮断時に必要な荷重を一定にして、装置全体の小型化を可能にする真空スイッチギヤを得る。【解決手段】  直列接続された１対の遮断部において同時に電流の投入と遮断ができる２点切り真空スイッチギヤであって、直列接続された１対の遮断部は接続導体に垂直に接続され、接続導体の長手方向の中央に操作手段が垂直に接続され、操作手段は２対の遮断部の対称軸となり、１対の遮断部の遮断状態での可動電極５ａと固定電極４ａ間のギャップは、対称軸から遠くなるにつれて大きく（Ｇｉｎ＜Ｇｏｕｔ）形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁筒を含んで構成された真空容器と、それぞれが可動導体と可動電極及び固定導体と固定電極とにより構成され、かつ、前記真空容器内において互いに平行に可動するように配置された１対の遮断部と、前記真空容器の内部で前記２つの可動電極を電気的に接続する接続導体と、前記接続導体と連結され、前記真空容器外部から可動電極を操作する操作手段とを備え、もって、直列接続された前記１対の遮断部を同時に開極して電流を遮断する真空スイッチギヤにおいて、
前記直列接続された１対の遮断部において、前記可動電極は、操作手段により、電流の遮断時において、前記固定電極から離隔されると共に、当該可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に、電流を投入時生じる溶着の場所を一定にする手段を備えたことを特徴とする真空スイッチギヤ。
【請求項２】
前記請求項１に記載した真空スイッチギヤにおいて、前記溶着場所一定手段は、前記可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に、前記１対の遮断部の対称軸に対して対称に設けた傾斜であることを特徴とする真空スイッチギヤ。
【請求項３】
前記請求項２に記載した真空スイッチギヤにおいて、前記可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に設けられた傾斜は、前記１対の遮断部の遮断状態において、前記可動電極と固定電極との間のギャップが前記対称軸から遠くなるにつれて大きくなるように構成されていることを特徴とする真空スイッチギヤ。
【請求項４】
前記請求項１に記載した真空スイッチギヤにおいて、前記溶着場所一定手段は、前記可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に、突起部と平坦部とからなる２段階形状の面であることを特徴とする真空スイッチギヤ。
【請求項５】
前記請求項４に記載した真空スイッチギヤにおいて、前記可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に設けられた突起は、前記１対の遮断部の遮断状態において、前記可動電極と固定電極との間のギャップが前記対称軸から遠くなるにつれて大きくなるように構成されていることを特徴とする真空スイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内に遮断部を備えた真空スイッチギヤに関するものであり、特に、直列接続された２対の遮断部を同時に開極して電流を遮断する２点切り真空スイッチギヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空容器内に備えた直列接続された２対の遮断部を同時に開極して電流を遮断する２点切り真空スイッチギヤとして、種々のタイプのものが提案されている。まず、第１のタイプのものとして、以下の特許文献１にもあるように、真空バルブ２本を、固定電極が外側になるように一直線に配置し、その中間部分において、可動電極を操作器にて開閉操作をするものが既に知られている。また、第２のタイプのものとして、真空バルブを平行に配置し、それぞれの可動電極を１つの操作器により開閉するものも既に知られており、以下の特許文献２によれば、リンク機構を不要とするような第２のタイプの真空スイッチギヤが提案されている。
【０００３】
加えて、以下の特許文献３には、上記第２のタイプの真空スイッチギヤにおいて、真空バルブを容器に収納する代わりに、これをモールドするタイプのものが記載されている。更に、以下の特許文献４には、１つの真空容器内において、主回路開閉部と接地開閉部の２つの開閉部を配置する構造の真空スイッチギヤが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２３７４４５号公報
【特許文献２】特開平１０−１７８７１３号公報
【特許文献３】特開２００２−１５２９３０号公報
【特許文献４】特開２００１−１２６５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、添付の図４を用いて、上記第１のタイプの真空スイッチギヤを説明する。この第１のタイプの真空スイッチギヤでは、図からも明らかなように、２本の真空バルブ３が、固定電極が外側に、可動電極が内側になるように、絶縁容器２内に一直線上に配置される。なお、この絶縁容器２内には、高圧のＳＦ６ガスが充填される。そして、２本の真空バルブ３の可動電極が、摺動接触子６ａを介して、接続導体６により接続される。これにより、１対の遮断部１６が直列に接続される。
【０００６】
一方、上記遮断部１６を構成する各可動電極は、リンク部１７を介して絶縁操作手段１０に連結されており、更には、図示しない操作器に連結される。即ち、上記の絶縁操作手段１０が図示しない操作器により図示左右方向に操作されると、リンク部１７により可動電極の上下方向の動きに変換され、２本の真空バルブの遮断部が同時に開閉操作される。絶縁操作手段１０は、高電位にある遮断部と接地電位にある操作器とを電気的に絶縁するために、絶縁部材により構成される。
【０００７】
更に、添付の図５を用いて、上記第２のタイプの真空スイッチギヤを説明する。この第２のタイプの真空スイッチギヤでは、２本の真空バルブ３が、固定電極同士が隣接し、かつ、可動電極同士が隣接するように、気密容器２内に平行に配置される。なお、気密容器２内には、上記と同様、高圧ＳＦ６ガスが充填されており、２本の真空バルブ３の可動電極同士が、摺動接触子６ａを介して接続導体６により接続され、これにより、１対の遮断部１６が直列に接続される。
【０００８】
一方、上記遮断部１６を構成する各可動電極は、連結部１８により連結されており、更には、絶縁操作手段１０により操作器１２に連結される。即ち、上記操作器１２が絶縁操作手段１０を図の上方向に移動させることにより、２本の真空バルブ３の遮断部が同時に開閉操作される。なお、絶縁操作手段１０は、高電位にある遮断部と接地電位にある操作器１２とを電気的に絶縁するために、絶縁部材により構成される。
【０００９】
このように、以上に説明した第１のタイプの真空スイッチギヤは、１つの遮断部を１つの真空容器に収納した真空バルブを２本使用し、これを直列接続することで２点切り真空スイッチギヤを形成している。そのため、装置が大型化してしまい、また、複雑なリンク機構を必要とするという問題があった。そこで、これに対して、リンク機構を不要とするため、上記特許文献２に開示されたような第２のタイプの真空スイッチギヤが提案されている。
【００１０】
しかしながら、上述した第２のタイプの真空スイッチギヤでは、高電位にある遮断部と接地電位にある操作器とを電気的に絶縁する絶縁操作手段が、真空容器外に配置される構造となっており、そのため、絶縁操作手段の沿面距離を長くする必要があり、そのため、やはり、装置自体が大型化してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、以上に述べた従来技術における問題点を解決するため、上記の特許文献４によれば、操作機構を、１対の遮断部を同時に電流の投入と遮断が可能にすると共に、かつ、その小型化が可能な２点切り真空スイッチギヤが提案されている。
【００１２】
しかしながら、上記特許文献４により提案される構造では、電流投入時における電極間の接圧力が不十分であると、電極の接触部に大きな溶着が生じる恐れがある。そのため、かかる溶着を引き剥がすため、電極材料の破断強度以上の力が必要とされる。即ち、いずれも、１対の遮断部を、同時に、電流投入及び遮断する際、それに必要な力のアンバランスが、これら１対の遮断部間に生じる恐れがある。なお、このことは、これら１対の遮断部を同時に操作する機構では、特に、その遮断時に必要な引き剥がし力では、軸力よりもモーメントが支配的であることによる。
【００１３】
つまり、必要な引き剥がし力は、操作手段を基準とする対称軸からの溶着場所まで距離に比例することになる。そのため、電流の投入時に生じる溶着の大きさと共に、その溶着の発生場所によって、遮断のために必要な力は変動することとなる。そして、この遮断のために必要な力の増加は、操作器を大型化する原因ともなり、かつ、部品の接続部界面の信頼性確保が難しくなるという問題にもつながってしまう。
【００１４】
そこで、本発明では、上述した従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、特に、操作機構を簡素化し、電流投入時と遮断時に必要な荷重を一定にして、もって、装置全体の小型化を図ることが可能な２点切りの真空スイッチギヤを提供することをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明によれば、まず、絶縁筒を含んで構成された真空容器と、それぞれが可動導体と可動電極及び固定導体と固定電極とにより構成され、かつ、前記真空容器内において互いに平行に可動するように配置された１対の遮断部と、前記真空容器の内部で前記２つの可動電極を電気的に接続する接続導体と、前記接続導体と連結され、前記真空容器外部から可動電極を操作する操作手段とを備え、もって、直列接続された前記１対の遮断部を同時に開極して電流を遮断する真空スイッチギヤにおいて、前記直列接続された１対の遮断部において、前記可動電極は、操作手段により、電流の遮断時において、前記固定電極から離隔されると共に、当該可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に、電流を投入時生じる溶着の場所を一定にする手段を備えた真空スイッチギヤが提供される。
【００１６】
また、本発明では、前記に記載した真空スイッチギヤにおいて、前記溶着場所一定手段は、前記可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に、前記１対の遮断部の対称軸に対して対称に設けた傾斜であることが、又は、前記溶着場所一定手段は、前記可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に、突起部と平坦部とからなる２段階形状の面であることが好ましい。加えて、前記可動電極と固定電極との対向面の少なくとも一方に設けられた傾斜、又は、突起部は、前記１対の遮断部の遮断状態において、前記可動電極と固定電極との間のギャップが前記対称軸から遠くなるにつれて大きくなるように構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
上記の本発明によれば、１対の遮断部を用いて同時に電流の投入と遮断を行う操作機構を有する２点切り真空スイッチギヤにおいて、電流投入時に生じる電極の溶着場所を一定にすることができ、もって、電流遮断に必要な荷重を一定にできると同時に真空スイッチギヤの構造の簡素化や小型化が得られるという、優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
まず、添付の図１は、本発明の第１の実施例である、実施例１になる真空スイッチギヤ１を、その断面により示している。この図において、金属製の真空容器２内には、遮断部１６が、平行に、１対配置される。なお、これらの遮断部１６は、それぞれ、固定電極４ａと可動電極５ａとを含んでおり、更に、各遮断部１６の周囲は、それぞれ、別個のアークシールド１１により囲われている。
【００２０】
そして、上記遮断部１６を構成する固定電極４ａは、固定導体４によりその先端部に支持されており、この固定導体４は、端板２ａ及び絶縁筒３を介して、真空容器２内に支持されている。なお、これら２つの固定導体４の端部は、一方が母線側端子１３となり、他方が負荷側端子１４となっている。
【００２１】
一方、可動電極５ａは、それぞれ、可動導体５によりその先端部に支持されており、これら２本の可動導体５は、上記真空容器２内において、接続導体６により連結されている。即ち、これにより、母線側端子１３と負荷側端子１４との間に、１対の遮断部１６が、直列に接続された構成となる。
【００２２】
このように、２つの可動導体５は、接続導体６により直接接続される構造を採用することから、上記図５に示した従来例とは異なり、摺動接触子などを必要とすることのない、簡単な構造とすることが可能となる。
【００２３】
なお、各遮断部１６を構成する可動電極５ａと固定電極４ａとの間のギャップは、添付の図２に示すように、電流遮断時における対向する電極の対向面の位置において異なるように形成する。即ち、図２に示すように、操作手段（以下に説明する操作手段１０）を対称軸とし、当該対称軸に近い方のギャップＧｉｎが、対称軸に遠い方のギャップＧｏｕｔより小さくなるように、可動電極５ａ及び固定電極４ａの対向表面に傾斜を設けて製作される。より具体的には、１対の遮断部１６を構成する固定電極４ａの板厚及び可動電極可動電極５ａの板厚を、前記対称軸である操作手段から遠い側の板厚が近い側の板厚より厚くなるよう形成している。これにより、所定の操作力によって可動電極５ａを固定電極４ａに対して衝突させ、即ち、電流の投入時に生じる溶着の場所を一定にすることが可能となる。
【００２４】
また、対向表面に傾斜を設けて製作された可動電極５ａと固定電極４ａは、上記対称軸である操作手段１０を中心として、左右対称に設けられる。これによれば、電流の投入時に生じる溶着場所は、当該対称軸からの距離を一定に（同等に）できることから、その後、電流の遮断時において電極を引き剥がす際に、それに必要な力を一定（同等）とすることが可能になる。換言すれば、電極を引き剥がす際に必要な力を左右一定（同等）とすることによれば、必要な操作力も左右一定（同等）となり、従来のような溶着場所の不均一による必要な力のアンバランスを生じることなく、もって、操作手段１０によって発生する力を最小に設定することが可能となる。
【００２５】
加えて、上記の実施の形態によれば、その間のギャップＧｉｎが小さい側における可動電極５ａ及び固定電極４ａを直線で結ぶと、当該可動導体及び固定導体のほぼ内周に沿って位置しており、これにより、可動電極５ａ及び固定電極４ａとは、そのほぼ内周の位置で接続されることとなる。これにより、可動電極５ａと固定電極４ａ同士の通電方向が異なり、もって、電磁反発力が大きくなることを防ぐことが可能になる。
【００２６】
また、上記の接続導体６は、絶縁物７を介して、操作手段１０と連結されている。なお、真空中で有機絶縁材料を使用した場合、当該材料からガス放出の問題が発生することから、当該絶縁物７としては、例えば、セラミックなどの無機絶縁材料を使用することが好ましい。なお、この絶縁物７を真空中に配置する構造を採用することによれば、沿面距離をあまり大きく取らなくても所定の絶縁性能を得ることができる。このため、絶縁物７を小型化し、もって、装置全体を小型化することが可能となる。
【００２７】
加えて、上記の構成によれば、操作手段１０を絶縁物で構成する必要がなくなることから、必要に応じて、機械的強度の高い材料を適宜選択して構成することが可能となる。なお、この操作手段１０は、上記の絶縁筒３を介して、真空容器２に支持された端板２ｂを通し、外部に導出される。この操作手段１０と端板２ｂとの間は、例えば、ベローズ８により結合されており、これにより、真空容器２内の気密が保持されている。そして、この操作手段１０は、図示のように、当該真空容器２の外部において、操作器１２に接続される。
【００２８】
そして、本実施の形態によれば、金属製の真空容器２の外側を、絶縁筒３を含めてモールドされており、これにより、所謂、モールド部１５を構成している。なお、このモールド部１５において、上記母線側端子１３及び負荷側端子１４が導出される部分では、絶縁筒３の全体と端板２ｂと端子１３、１４の外周が、例えば、樹脂などにより一体にモールドされており、但し、母線側端子１３及び負荷側端子１４の端面が露出される構造となっている。更に、上記操作手段１０が導出される部分では、図示のように、上記端板２ｂ及びベローズ８の部分を除いてモールドされている。このように、真空スイッチギヤの外周をモールドすることによれば、上記特許文献２に記載されたようなガス絶縁開閉装置に適用できるだけでなく、更には、上記特許文献３に記載されたような固体絶縁スイッチギヤのユニットの１つとして適用することも可能となる。したがって、かかるモールド構造によれば、真空スイッチギヤの適用範囲を広げることが可能になるという効果をも奏する。なお、当該真空スイッチギヤを、例えば、ガス絶縁開閉装置内のＳＦ６ガス中に配置するような場合は、このモールドを省略することができる。
【００２９】
続いて、上記にその詳細な構造を説明した真空スイッチギヤは、上記図１に示す状態では、真空スイッチギヤの遮断部１６が開極している。そして、この状態において、投入信号が操作器１２に入力されると、当該操作器１２は、操作手段１０を図示の上方に移動させる。これにより、操作手段１０と共に、絶縁物７、接続導体６、そして、１対の可動導体５と固定電極５ａとが、一体となって、図示上方に移動し、もって、可動電極５ａが固定電極４ａに接触することとなる。これにより、母線側端子１３−固定導体４−固定電極４ａ−可動電極５ａ−可動導体５−接続導体６−可動導体５−可動電極５ａ−固定電極４ａ−負荷側端子１４という回路が形成される。
【００３０】
他方、上記真空スイッチギヤの遮断時には、遮断信号が操作器１２に入力され、操作手段１０が図示下方に移動させられる。これにより、２つの可動電極４ａが固定電極５ａから同時に開離し、もって、電路が２点において遮断される。なお、この間、操作手段１０が真空容器１から出入りをするが、操作手段１０と真空容器２容器の間はベローズ８により封止されており、真空容器２内の真空は保持される。
【実施例２】
【００３１】
次に、添付の図３を用いて、本発明の第２の実施例である実施例２について説明する。以下の説明では、主として実施例１（図１及び２）と異なる点を説明し、重複する説明は省略する。
【００３２】
本例でも、２つの可動導体５が接続された接続導体６に絶縁物７を介して操作手段１０が連結される。そして、図３に示すように、操作手段１０を対称軸とし、対称軸に近い方のギャップＧｉｎが対称軸に遠い方のギャップＧｏｕｔより小さくなるように、可動電極５ａ及び固定電極４ａの対向表面において、対称軸に近い方の電極表面に突起５ｂが形成される。即ち、可動電極５ａ及び固定電極４ａは、それぞれ、突起が形成された部位と、突起がない（平坦な）部位とからなる２段階形状に形成されており、かつ、対称軸に近い方の電極接触面に当該突起が形成されている。これによっても、上記実施例１と同様に、所定の力によって１対の遮断部の可動電極５ａと固定電極４ａとが衝突して、即ち、電流を投入時生じる溶着の場所を、一定の場所にすることができる。即ち、上記実施例１と同様に、対称軸からの溶着場所までの距離が一定にでき、従って、引き剥がしに必要な力を最小限にできる。
【００３３】
なお、これらの実施例１及び実施例２は、そのいずれも、対向する電極間ギャップは母線側端子１３と負荷側端子１４に電気抵抗値を測定することにより確認することができる。
【００３４】
加えて、上記の実施例１及び実施例２では、真空スイッチギヤの遮断部１６を構成する可動電極５ａと固定電極４ａとの間のギャップを、その対向表面の所定の場所を小さくするため、当該可動電極５ａと固定電極４ａの両面に傾斜、又は、突起５ｂを設けるものとして説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その一方の面にのみ傾斜、又は、突起５ｂを設けたものでもよい。即ち、電流を投入時生じる溶着の場所を、一定の場所にすることができればよい。特に、上記の実施の形態では、真空スイッチギヤにおいて、その可動電極５ａと固定電極４ａとの対向面の少なくとも一方に設けられた傾斜、又は、突起５ｂは、前記遮断部の遮断状態において、可動電極と固定電極との間のギャップが前記対称軸から遠くなるにつれて大きく（Ｇｉｎ＜Ｇｏｕｔ）なるように構成されている。
【００３５】
なお、以上を纏めると、本発明によれば、絶縁筒を含んで構成された真空容器と、それぞれが可動導体と可動電極および固定導体と固定電極とにより構成され、前記真空容器内に平行に可動するように配置された１対の遮断部と、前記真空容器の内部で前記２つの可動電極を電気的に接続する接続導体と、前記接続導体と連結され、前記真空容器外部から可動電極を操作する操作手段とからなり、直列接続された１対の遮断部を同時に開極して電流を遮断する２点切り真空スイッチギヤにおいて、前記直列接続された１対の遮断部は前記接続導体に垂直に接続され、前記接続導体の長手方向の中央に前記操作手段が垂直に接続され、前記操作手段は前記１対の遮断部の対称軸上に配置され、前記１対の遮断部の遮断状態での前記可動電極と前記固定電極間のギャップは、前記対称軸から遠くなるにつれて大きくなるように構成される真空スイッチギヤが提供される。
【００３６】
また、本発明によれば、前記真空スイッチギヤにおいて、１対の遮断部の前記固定電極の板厚、又は可動電極の板厚は、前記対称軸から遠い方の板厚より，前記対称軸に近い方の板厚が厚くなるように構成されることが好ましく、更には、前記可動電極、又は前記固定電極は突起がある部位とない部位の２段階の形状で形成され、前記対称軸に近い方の電極接触面に突起が形成されることが好ましい。更には、前記真空スイッチギヤにおいて、前記可動導体、又は前記固定導体は２種類の材料で構成され，前記対称軸に近い方の部位が遠い方の部位より高剛性材で，前記対称軸から遠い方の部位が近い方の部位より高電導材で形成されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施例になる真空スイッチギヤの内部構造を含めて示すための側面断面図である。
【図２】上記真空スイッチギヤの可動電極及び固定電極とその間のギャップ、更には、接続導体や絶縁物を含む構成を取り出して説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施例になる真空スイッチギヤにおける可動電極及び固定電極とその間のギャップ、更には、接続導体や絶縁物を含む構成を取り出して説明する図である。
【図４】従来技術になる第１のタイプの真空スイッチギヤの構造を示す断面図である。
【図５】従来技術になる第２のタイプの真空スイッチギヤの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…真空スイッチギヤ
２…真空容器（絶縁容器）
２ａ…端板
２ｂ…端板
３…絶縁筒（真空バルブ）
４…固定導体
４ａ…固定電極
５…可動導体
５ａ…可動電極
５ｂ…電極突起
６…接続導体
６ａ…摺動接触子
７…絶縁物
８…真空封止部
９…ガイド
１０…操作手段（絶縁操作手段）
１１…アークシールド
１２…操作器
１３…母線側端子
１４…負荷側端子
１５…絶縁モールド部
１６…遮断部
１７…リンク部
Ｇｉｎ…電極間ギャップ（対称軸に近い方）
Ｇｏｕｔ…電極間ギャップ（対称軸に遠い方）
【図１】
2008311036.tif 000003
【図２】
2008311036.tif 000004
【図３】
2008311036.tif 000005
【図４】
2008311036.tif 000006
【図５】
2008311036.tif 000007