(57)【要約】【課題】  フレキシブル導体のフレキシビリティの異方性を緩和するとともに、真空中での膨らみを抑制する。【解決手段】  フレキシブル導体１０を、複数の金属線からなる網組導線束１の長さ方向の少なくとも一箇所に、その網組導線束よりも剛性の高い導体２を直列に挿入接続することにより、網組導線束１によりフレキシビリティの異方性を緩和し、剛性の高い導体２により網組導線束が真空中で必要以上に膨らまないように拘束する。【選択図】  図１
2005259596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属線からなる導線の長さ方向の少なくとも一箇所に該導線よりも剛性の高い部位が形成されてなるフレキシブル導体。
【請求項２】
前記剛性の高い部位は、前記導線を長さ方向に区分し、該区分された導線間に剛性を有する導体を直列に挿入して形成されてなることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル導体。
【請求項３】
前記剛性の高い部位は、剛性を有する筒体を前記導線に被冠して形成されてなることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル導体。
【請求項４】
前記剛性の高い部位は、前記導線を線状部材で結束して形成されてなることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル導体。
【請求項５】
前記導線は、複数の金属線を網組して形成されてなることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル導体。
【請求項６】
前記金属線の径は、０．００５ｍｍから１ｍｍ、好ましくは０．００５ｍｍから０．５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル導体。
【請求項７】
前記筒体は、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素の少なくとも一つを主成分とすることを特徴とする請求項３記載のフレキシブル導体。
【請求項８】
前記筒体は、磁性体からなり、該磁性体にＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒの少なくとも一つを担持させてなることを特徴とする請求項３記載のフレキシブル導体。
【請求項９】
固定電極と可動電極とを真空中で接離することにより電流を開閉する真空開閉装置において、
外部に接続される固定導電部と前記可動電極とを接続する導体として請求項１ないし８の何れか１項に記載のフレキシブル導体を用いてなることを特徴とする真空開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル導体およびこれを用いた真空開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空開閉装置は、真空中で固定電極と可動電極とを接離することにより電流の開閉を行うものであり、たとえば真空スイッチや真空遮断機が知られている。ここで、可動電極を外部引き出し用の固定導電部に電気的に接続したり、可動部同士を電気的に接続するためにフレキシブル導体が用いられる。
【０００３】
ここで、真空中においては、金属線を寄り合わせたケーブルなどのフレキシブル導体を用いると、フレキシビリティを維持することが難しくなるという問題がある。これは、真空中で金属線同士が摩擦して活性な金属面が露出すると、活性金属面同士が接触して凝着を起こすおそれがある（特許文献１）。この現象は、銅細線同士を真空中で摩擦した場合も同様であり、銅細線が有するフレキシビリティが著しく損なわれる。特に、真空開閉装置の場合、真空容器内は少なくとも１０−５ｔｏｒｒ以上の高真空であるから、予め銅細線表面に酸化膜などを形成しておいても、銅酸化被膜が摩擦により消失してしまい、その銅細線同士の凝着防止には寄与しない。
【０００４】
そこで、フレキシブル導体を薄い金属板を積層して形成し、それらの金属板の間にカーボンシートを挿入して、真空中における導体同士の凝着を防止することが提案されている（特許文献１,２）。また、特許文献２には、金属板の形状を調整することにより、可撓性を改善することが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２７３５１４号公報
【特許文献２】特開２００１−３５１４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、金属板を積層して構成したフレキシブル導体は、金属板の材質、板厚および積層枚数が、フレキシブル導体で許容する温度域および電流密度の設計値から定められる。この場合、フレキシブル導体全体の剛性は、金属板の材質、板厚および積層枚数によってほぼ決まり、金属板の厚さは薄いほど、剛性が小さくなる傾向にある。ただし、金属板の薄板化および多層化には製造上の限界がある。
【０００６】
また、フレキシブル導体を金属板の積層体とした場合、フレキシビリティを発現する方向が、たとえば金属板に鉛直な方向に限定されるなど、フレキシビリティを発現する方向が制限される異方性がある。例えば、組み立てにおいて導体の運動方向に僅かにでも“ひねり”が加わると、剛性が過度に高まり、真空開閉装置を構成する部品の位置ズレおよび部品破損等の不具合を引き起こす場合がある。
【０００７】
そこで、フレキシビリティの方向に自由度を持たせて異方性を低減するため、金属細線を束ねたフレキシブル導体や、金属細線を網組したフレキシブル導体を用いることが考えられる。しかし、真空中においては、金属細線の束は径方向に膨らむことが知られており、その導体が他の電極部分、あるいは筐体等他の部位に接触するおそれが生じる。
【０００８】
本発明は、フレキシブル導体のフレキシビリティの異方性を緩和するとともに、真空中での膨らみを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のフレキシブル導体は、複数の金属線からなる導線の長さ方向の少なくとも一箇所に該導線よりも剛性の高い部位が形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、フレキシブル導体を複数の金属線からなる導体で形成したことから、フレキシビリティの異方性が緩和される。その結果、部品の位置ズレなどの問題を解消できる。特に、複数の金属線からなる導線が真空中で膨らむ力を受けても、剛性の高い部位によりその膨らみが抑制される。したがって、複数の金属線からなる導線が大きく膨らんで障害となる、真空開閉装置の他の部位への接触を回避することができる。
【００１２】
上記の場合において、剛性の高い部位は、導線を長さ方向に区分し、その区分された導線間に剛性を有する導体を直列に挿入して形成することができる。これに代えて、剛性の高い部位は、剛性を有する筒体を導線に被冠して形成するすことができる。また、導線を線状部材で結束することにより、剛性の高い部位を形成することができる。
【００１３】
ここで、導線に被冠する筒体は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｎｉ３Ｎ４）あるいは炭化珪素（ＳｉＣ）の少なくとも一つを主成分とすることができる。また、筒体を磁性体で形成し、これにチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、あるいはジルコニウム（Ｚｒ）の少なくとも一つの金属を含ませることができる。これにより、それらの金属のゲッター作用により酸素原子（Ｏ）等のガス成分を吸着して、真空容器内の真空度を向上させることができる。
【００１４】
複数の金属線からなる導線として、複数の金属線を網組したものを用いることができる。この場合において、金属線の径は、０．００５ｍｍから１ｍｍ、好ましくは０．００５ｍｍから０．５ｍｍの範囲の金属細線を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フレキシブル導体のフレキシビリティの異方性を緩和するとともに、真空中での膨らみを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１に本発明の一実施形態のフレキシブル導体の側面図を示す。図示のように、フレキシブル導体１０は、複数の金属線からなる網組導線束１と剛性を有する導体２を直列に接続して形成されている。つまり、網組導線束１を長さ方向に区分し、区分された網組導線束1、１の間に剛性を有する導体２を直列に挿入接続して形成されている。ここで、網組導線束１は、銅（Ｃｕ）の細線を筒状に網組みして形成されている（日本電線工業会規格  ＪＣＳ１２３６参照）。銅細線の直径は、断裂および脱落により、真空容器内の異物になることを避けるため、０．００５ｍｍ以上が好ましい。しかし、１ｍｍを超えると急激に剛性が高まることから、１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下がよい。つまり、網組導線束１を構成する銅細線の直径は、０．００５ｍｍから１ｍｍ、好ましくは０．００５ｍｍから０．５ｍｍの範囲がよい。
【００１７】
一方、金属導体２は、いわゆるバルク材で形成され、網組導線束１の端部を挿入して接合するリング状の固定部２ａ，２ｂが両端に突き出して形成されている。金属導体2は、網組導線束1のＣｕと電気抵抗が同等以下の金属、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどで形成するのが好ましい。コスト面からは、Ｃｕを用いるのが好ましく、さらに無酸素銅は導電率が高く、かつガス放出が少ないことから好ましい。導体2の固定部２ａ、２ｂは、網組導線束１の端部が挿入可能なリング状（または、爪状）に形成され、網組導線束１の端部を挿入した後、リング（または、爪）をかしめて網組導線束１を接続するようになっている。
【００１８】
導体2に接続された網組導線束1の他端は、それぞれ端子３、４に接続されている。端子３、４は、例えば筒状部を有して形成され、その筒状部に網組導線束1の端部を挿入し、ろう付け、真空接合、あるいはかしめなどの任意の方法で固定する。
【００１９】
ここで、固定部２ａ、２ｂと網組導線束１の接続、端子３、４と網組導線束１の接続は、それらの接合端部に銀メッキ（Ａｇメッキ）を施し、ＡｇとＣｕとの共晶点である７８０℃以上に加熱して、共晶ろう材をその場で生成することにより接合する。なお、銀メッキを施した場合の接合強度は、剪断強度にして約１０ｋｇｆ／ｍｍ２であり、かしめだけによる強度の約１ｋｇｆ／ｍｍ２に対して、極めて大きな接合強度が得られる。
【００２０】
このように、本実施形態のフレキシブル導体１０によれば、複数の金属線からなる網組導線束１の長さ方向の少なくとも一箇所に、網組導線束１よりも剛性の高い導体２を設けていることから、網組導線束１のフレキシビリティにより、導体全体のフレキシビリティの異方性が緩和される。また、網組導線束１は真空中で膨らむ力を受けるが、導体２の剛性により、その膨らみが抑制される。なお、網組導線束１が真空中で膨らみを生じることは、銅細線同士の摺動を抑制し、凝着を軽減するように作用する。
【００２１】
また、網組導線束１を用いたことから、単なる細線の束に比べて作業性がよい。また、フレキシビリティの面では、動作時の固定点における応力の実測値は、２ｋgf／mm２未満であり、金属板を積層したフレキシブル導体に対して負荷が１／１０以下に軽減されることが確認された。
【００２２】
したがって、本実施の形態のフレキシブル導体１０を真空開閉装置のフレキシブル導体として用いても、フレキシブル導体１０の膨らみが抑制されることから、フレキシブル導体が他の部位へ接触することを回避できる。また、十分なフレキシビリティを有することから、取り付け状態にかかわらず固定点に作用する応力が小さいから、部品の位置ズレなどの問題を解消できる。
【００２３】
図１の実施の形態においては、網組導線束１を二つに分割して、導体２を一つ直列に挿入する例を示したが、本発明はこれに限らず、網組導線束１の長手方向に、二以上の導体２を直列に挿入しても同等のフレキシビリティを得ることができる。図２に、網組導線束１の長手方向に、導体２を二個挿入したフレキシブル導体２０を示す。この場合においても、フレキシビリティ、真空中での膨張の抑制に変化が生じない。また、網組導線束１に代えて、銅細線を束ねた導線を用いてもよい。この場合も、導体２によって真空中における細線束の膨らみが拘束される。
【００２４】
さらに、導体２に代えて、図３に示すように、円筒状または円柱状の導体６を用いることができる。導体6は、両端に網組導線束１の端部を挿入する凹部を有し、この凹部に網組導線束１の一端が挿入して、ろう付け等により接合する。
（実施の形態２）
図4に、本発明のさらに他の実施の形態のフレキシブル導体４０の側面図を示す。本実施の形態は、図１乃至図３の導体２または導体６に代えて、網組導線束５に剛性を有するパイプ７を被冠することにより、網組導線束５の長手方向に複数箇所の剛性が高い部位を形成した例である。図４の例では、網組導線束５に７個のパイプ７を被冠している。
【００２５】
ここで、パイプ７には、電流を流す必要がないことから、導電体に限らず絶縁材で構成することができる。例えば、銅との凝着が小さいアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｎｉ３Ｎ４）あるいは炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックスを用いることが有効である。また、非磁性のＳＵＳ３０４を用いて形成できる。パイプ７の内面の両端部に面取りを施すことにより、網組導線束５に応力が集中しないようにしている。また、これにより、パイプ７への網組導線束５の挿入を容易に行うことができる。
【００２６】
これにより、図１乃至３に記載の実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、パイプ７に代えて、リング状の剛性を有する部材、あるいは帯状部材を用いることができる。さらに、線状部材を巻き付けて網組導線束５よりも剛性が高い部位を形成することができる。
【００２７】
また、パイプ７を、フェライト系ステンレス鋼等の磁性材料を用いて形成することができる。この場合は、網組導線束５に流れる交流により、その磁性材料が加熱されることから、パイプ７にチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などの活性金属を接触させて配置することにより、それらの活性金属が加熱され、真空開閉装置内部のＯ２等のガス成分のゲッターとして作用することにより、真空度を維持することができる。例えば、真空容器内の真空度が通常３×１０−６ｔｏｒｒであるのに対し、１×１０−６ｔｏｒｒ以上に改善された。
【００２８】
また、パイプ７の発熱を用いて、銅からなる網組導線束５を適切に加熱することにより、フレキシブル導体の屈曲動作によって生じる加工硬化を回復させて、フレキシビリティを維持することもできる。
【００２９】
また、パイプ７には、コスト面から鉄鋼材料を使用することもできる。また、網組導線束５とパイプ７との凝着を防止することができるため、網組導線束５からパイプ７を比較的容易に挿脱することができる。
（実施の形態３）
図５に、本発明のフレキシブル導体を適用してなる真空開閉装置の一実施形態の構成を示す。
【００３０】
この負荷開閉器（真空開閉装置）は、主回路開閉部に相当する真空バルブ１４が、真空封止された外側真空容器３２内に複数対収納されたものである。外側真空容器３２は、上部板材３３と下部板材３４と側部板材３５を備え、各板材の周囲(縁)が互いに溶接によって接合されているとともに、設備本体とともに設置されている。
【００３１】
上部板材３３には、上部貫通孔３６が形成されており、各上部貫通孔３６の縁には環状の絶縁性上部ベース３７が各上部貫通孔３６を覆うように固定されている。そして、各上部ベース３７の中央に形成された円形空間部には、円柱状の可動側電極棒（可動電極）４ｂが往復動(上下動)自在に挿入されている。すなわち、各上部貫通孔３６は上部ベース３７と可動側電極棒４ｂによって閉塞されている。
【００３２】
可動側電極棒４ｂの軸方向端部(上部側)は、外側真空容器３２の外部に設置される操作器(電磁操作器)に連結されるようになっている。また、上部板材３３の下部側には、各上部貫通孔３６の縁に沿って外側ベ口ーズ３８が往復動(上下動)自在に配置されており、各外側ベローズ３８は、軸方向の一端側が上部板材３３の下部側に固定され、軸方向の他端側が各可動側電極棒４ｂの外周面に装着されている。すなわち、外側真空容器３２を密閉構造とするために、各上部貫通孔３６の縁には各可動側電極棒４ｂの軸方向に沿って外側ベローズ３８が配置されている。また、上部板材３３には排気管(図示省略)が連結され、この排気管を介して外側真空容器３２内が真空排気されるようになっている。
【００３３】
一方、下部板材３４には下部貫通孔３９が形成されており、各下部貫通孔３９の縁には絶縁性ブッシング４５が各下部貫通孔３９を覆うように固定されている。各絶縁性ブッシング４５の底部には、環状の絶縁性下部ベース４１が固定されている。そして、各下部ベース４１の中央の円形空間部には、円柱状の固定側電極棒（固定電極）４ａが挿入されている。すなわち、下部板材３４に形成された下部貫通孔３９は、それぞれ絶縁性ブッシング４５、下部ベース４１、及び固定側電極棒４ａによって閉塞されている。そして、固定側電極棒４ａの軸方向の一端側(下部側)は、外側真空容器３２の外部に配置されたケーブル(配電線)に連結されるようになっている。
【００３４】
外側真空容器３２の内部には、負荷開閉器の主回路開閉部に相当する真空バルブ１４が収納されており、各可動側電極棒４ｂは、本発明の一実施形態であるフレキシブル導体４２を介して互いに連結されている。すなわち、固定電極と可動電極とを真空中で接離することにより電流を開閉する真空開閉装置において、可動電極同士がフレキシブル導体４２を用いて互いに連結されている。このフレキシブル導体４２には貫通孔４３が形成されており、各貫通孔４３に各可動側電極棒４ｂを挿入して互いに連結される。
【００３５】
以上のように、本発明のフレキシブル導体は、路肩設置変圧器用の負荷開閉器にも適用可能であり、これ以外の真空絶縁スイッチなどの各種真空開閉装置にも適用できる。たとえば、固定電極と可動電極とを真空中で接離することにより電流を開閉する真空開閉装置において、外部に接続される固定導電部と可動電極とを接続する導体としてフレキシブル導体を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態のフレキシブル導体の構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態のフレキシブル導体の構成図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態のフレキシブル導体の構成図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態のフレキシブル導体の構成図である。
【図５】本発明のフレキシブル導体を適用してなる真空開閉器の一実施の形態の構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、５  網組導線束
２  導体
２ａ，２ｂ  固定部
３、４  端子
４ａ  固定側電極棒
４ｂ  可動側電極棒
６  導体
７  パイプ
１０、２０、３０、４０、４２  フレキシブル導体
【図１】
2005259596.tif 000003
【図２】
2005259596.tif 000004
【図３】
2005259596.tif 000005
【図４】
2005259596.tif 000006
【図５】
2005259596.tif 000007