(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性消弧媒体が封入されている容器内に、円筒状の固定接触子と、該固定接触子と同心円状に配置され、該固定接触子と相互に嵌め合い接触して通電する円筒状の可動接触子とが収納されて成り、前記固定接触子と可動接触子のいずれか一方の接触部に、径方向に放射状に貫通し、かつ、軸方向に延びる切り割りが形成されると共に、該切り割りの内側に円環状の凹部を設け、該凹部に、中実の導電性材料からなる円環状の集電部材が嵌め込まれ、該集電部材には、円環の一部に切り欠きが形成されていることを特徴とする集電子。
【請求項２】
前記集電部材は、前記接触子の凹部と接する部分に円形状の接合面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の集電子。
【請求項３】
前記集電部材は、銅およびクロム銅，黄銅等の銅系合金，アルミ，アルミ系合金のいずれかを主たる材質として形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の集電子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集電子に係り、特に、電気回路の入り切りを行う遮断部を構成する固定及び可動接触子が接離することにより通電が入・切されるものに好適なガス遮断器に使用する集電子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種ガス遮断器の代表的なものとしてパッファー形ガス遮断器がある。このパッファー形ガス遮断器は、ＳＦ6 ガス等の消弧性ガスを充填した金属容器内に、該容器から電気的に絶縁して遮断部を配置し、遮断部を構成する接触子（集電子）間の接離動作に関連して消弧性ガスを圧縮装置で圧縮し、この圧縮したガスをアークに吹き付けて消弧するものである。
【０００３】
このようなパッファー形ガス遮断器の遮断部を構成する従来の接触子(集電子)について説明する。
【０００４】
図５（ａ），（ｂ）及び図６に従来の集電子を示す。該図において、導電性部材で形成された外側の固定接触子１４と内側の可動接触子１３とが同心円筒構造（固定接触子１４は中空円環状の円筒構造、可動接触子１３は中空、又は中実の円筒構造）で、かつ、互いに嵌め合い接触する関係にある。電流は、例えば固定接触子１４から接触部１５ａを介して可動接触子１３へと流れる。可動接触子
１３は、遮断器の開路開閉操作に伴い固定接触子１４上を移動して、通電接触部が摺動する構造となっている。固定接触子１４には、径方向に放射状に貫通し、かつ、軸方向に所定長延びるｎ個の切り割りが形成されており、部分固定接触子１４1，１４2，・・・１４n で構成されている。可動接触子１３と固定接触子
１４とが嵌め合う前は、可動接触子１３の外径φＤ2 に対して、固定接触子１４は内径φＤ1 ，外径φＤ3 である。ここで、φＤ1＞φＤ2であることより、可動接触子１３と固定接触子１４が嵌め合うと固定接触子１４の外径がφＤ3′ ＞
φＤ3 となり、固定接触子１４を外側に撓ませることで接触部１５ａの接触力を得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の集電子の構造では、図７に可動接触子１３と固定接触子１４の接触部１５ａの詳細を示すように、可動接触子１３と固定接触子１４の内外径がφＤ1＜φＤ2なる関係であると共に加工上の問題もあり、実際の接触部１５ａは、可動接触子１３と固定接触子１４の周方向端部のごく一部となってしまう。
【０００６】
このような接触（通電）状態で可動接触子１３と固定接触子１４が摺動すると、接触部１５ａにおける電流密度が高くなっているために、局部的に温度上昇が起こってしまい部材の硬度が下がり、可動接触子１３と固定接触子１４が摺動しない場合に比べて接触部１５ａの溶損が激しくなり、集電子の耐久性が著しく低下してしまう問題がある。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、可動及び固定の両接触子同士が摺動接触するものであっても、接触部が溶損することはなく通電性能は勿論のこと耐久性が向上する集電子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記目的を達成するために、絶縁性消弧媒体が封入されている容器内に、円筒状の可動接触子と、該固定接触子と同心円状に配置され、該固定接触子と相互に嵌め合い接触して通電する円筒状の固定接触子とが収納されて成り、前記可動接触子と固定接触子のいずれか一方の接触部に、径方向に放射状に貫通し、かつ、軸方向に延びる切り割りが形成されると共に、該切り割りの内側に円環状の凹部を設け、該凹部に、中実の導電性材料からなる円環状の集電部材が嵌め込まれ、該集電部材には、円環の一部に切り欠きが形成されている集電子としたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の集電子を説明する。図１２は、本発明の集電子が採用されるにパッファー形ガス遮断器の一例を示す。
【００１１】
該図において、金属容器１内に配設された開閉機構部は、絶縁支持体２を介して金属容器１内の一方側（図に向かって右側）に設けられた固定開閉機構部と、絶縁支持体３５を介して金属容器１内の他方側（図に向かって左側）に設けられた可動開閉機構部とが金属容器１の中心軸方向に対向配置され構成されている。
【００１２】
絶縁支持体２は支持部３により固定支持されている。絶縁支持体２の支持部３側とは反対側には、中心導体７と接続された通電部材４が固定支持されている。
【００１３】
通電部材４は、導電性を有する筒状部材であり、その上部には円筒状の導体接続部４ａが上方に突出するように設けられている。導体接続部４ａには中心導体７が挿入されていると共に、絶縁支持体２の支持部３側とは反対側の端部が固定されている。
【００１４】
通電部材４の絶縁支持体２側とは反対側の先端には固定主接触子２７が設けられている。固定主接触子２７は円筒状の接触電極であり、可動開閉機構部側の先端が径方向内側に突出するようになっている。通電部材４の下部の内周面からは径方向内側に支持部４ｂが突出しており、支持部４ｂには固定アーク接触子３６が固定支持されている。固定アーク接触子３６は、金属容器１の中心軸上（或いは固定主接触子２７の中心軸上）に設けられた棒状の接触電極であり、支持部
４ｂから固定主接触子２７の先端まで延びている。
【００１５】
絶縁支持部材３５は円筒状のものであり、金属容器１に固定支持されている。金属容器１の他端には端部カバー１８が設けられている。端部カバー１８内には、操作器(図示省略)から延びる操作ロッド（図示省略）に連結されると共に絶縁ロッド１６が連結された回転シャフトレバー１７が配置されている。絶縁ロッド１６は、金属容器１の中心軸上に配置されると共に絶縁支持部材３５の内径側を通って固定開閉機構部側に延びたものであり、操作ロッド，回転シャフトレバー１７を介して伝達された操作器の操作力によって金属容器１の中心軸方向（水平方向）に可動する。絶縁ロッド１６の固定開閉機構部側先端には可動軸１９が設けられている。可動軸１９には、金属容器１の中心軸方向に連続する中空部19ａが形成されている。
【００１６】
可動軸１９の固定開閉機構部側先端には、可動軸１９と共に金属容器１の中心軸方向に可動する可動アーク接触子２０が設けられている。可動アーク接触子
２０は接触電極であり、金属容器１の中心軸方向に対向配置された固定アーク接触子３６に対して接離可能に構成されている。すなわち可動軸１９が固定開閉機構部側に可動することによって可動アーク接触子２０の内周側と固定アーク接触子３６の外周側が摺動接触し、可動軸１９が固定開閉機構部側とは反対側に可動することによって可動アーク接触子２０の内周側と固定アーク接触子３６の外周側が開離するように構成されている。
【００１７】
可動軸１９の外周側には、可動軸１９と一体形成されると共に可動軸１９と共に金属容器１の中心軸方向に可動するパッファシリンダ２１が設けられている。パッファシリンダ２１は、導電性を有する部材から形成された通電部材であり、外周壁（外筒ともいう）と内周壁（内筒ともいう）からなる二重筒形状のものである。パッファシリンダ２１の外周壁の固定開閉機構部側端部の外周面上には可動主接触子６が設けられている。可動主接触子６は接触電極であり、金属容器１の中心軸方向に対向配置された固定主接触子２７に対して接離可能に構成されている。すなわち可動軸１９と共にパッファシリンダ２１が固定開閉機構部側に可動することによって可動主接触子６の外周側と固定主接触子２７の内周側が摺動接触し、可動軸１９と共にパッファシリンダ２１が固定開閉機構部側とは反対側に可動することによって可動主接触子６の外周側と固定主接触子２７の内周側が開離するように構成されている。
【００１８】
パッファシリンダ２１の固定開閉機構部側の先端には、可動アーク接触子２０の外周側を覆うように絶縁ノズル２２が設けられている。絶縁ノズル２２は筒状の部材であり、パッファシリンダ２１内から排出された絶縁性ガスを可動アーク接触子２０の先端側に導く流路２２ａを可動アーク接触子２０の外周側と共に形成するものである。
【００１９】
絶縁支持部材３５の固定開閉機構部側の端部には、中心導体７と接続された通電部材２３が固定支持されている。通電部材２３は筒状の導電性部材であり、その上部には円筒状の導体接続部２３ａが上方に突出するように設けられ、この導体接続部２３ａに中心導体７が挿入されている。通電部材２３の固定開閉機構部側の先端には固定接触子１２が設けられ、この固定接触子１２は可動主接触子６と接するようになっている。
【００２０】
通電部材２３の内周面から径方向内側に突出した支持部２３ｃにはパッファピストン２５の絶縁支持部材３５側先端上部が固定支持されている。パッファピストン２５は筒状の部材であり、固定開閉機構部側の先端が径方向外側に突出するように径方向の厚みが他の部分よりも厚く形成され、パッファシリンダ２１内に配置されている。パッファピストン２５の絶縁支持部材３５側は他の部分よりも内径が大きく形成されている。
【００２１】
パッファシリンダ２１及びパッファピストン２５によって可動軸１９の外周側にはパッファ室２６が形成されている。固定されたパッファピストン２５に対してパッファシリンダ２１が動作することによってパッファ室２６では、絶縁性ガスであるＳＦ6 ガスが圧縮される。パッファ室２６内で圧縮された絶縁性ガスは、パッファ室２６の絶縁ノズル２２側に設けられていると共に流路２２ａとパッファ室２６内とを連通する排気孔（図示省略）を介して流路２２ａに排出され、流路２２ａを介して固定アーク接触子３６と可動アーク接触子２０との間に発生したアークに向かって吹き付けられる。
【００２２】
パッファ室２６の後方、すなわち絶縁支持部材３５側には、通電部材２３及び固定接触子１２によって形成されたガス排気室２８が設けられており、可動側に分流したホットガスは可動軸１９の中空部１９ａを介してガス排気室２８に排出される。可動軸１９の絶縁ロッド１６側には、中空部１９ａを流れるホットガスを排出する排気孔１９ｂが周方向２箇所に水平面に対して上下に対抗して形成され、かつ固定側機構部から可動側機構部方向に向かってホットガスを排出するように形成されている。
【００２３】
本実施例における集電子は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、外側の固定接触子１２と内側の可動主接触子６との接触部である固定接触子１２に、導電性材料（例えば、ばね性のあるクロム銅，黄銅，軽量なアルミ，円筒状の銅，通電性能の良い銅，クロム銅）からなる円環状の集電部材３０を設けて構成している。円筒状の固定接触子１２には、図１（ｂ）に示す如く、径方向に放射状に貫通し、かつ、軸方向に延びる複数（ｎ個）の切り割りが形成され、複数の部分固定接触子１２1，１２2，・・・１２n からなっている。部分固定接触子１２1，１２2，・・・１２n の接触面の一部には円環状の溝（凹部）が設けられ、この溝（凹部）内に上述した集電部材３０が嵌め込まれている。そして、電流は例えば固定接触子１２から集電部材３０を介して可動主接触子６に流れるようになっている。
【００２４】
このように本実施例の集電子は、同心円筒形状である外側の固定接触子１２と内側の可動主接触子６とが嵌め合い構造となっており、これらを円環形状の集電部材３０を介して電気的に接続して電流を通電するものである。
【００２５】
次に、本実施例における可動主接触子６，固定接触子１２、及び集電部材３０の概略寸法関係を図２に示す。
【００２６】
上述した如く、集電部材３０は固定接触子１２の内側に設けた溝（凹部）内に嵌め込まれている。外径がφＤ2 なる可動主接触子６を集電部材３０が取り付けられた固定接触子１２内に挿入する前は、集電部材３０の内径はφＤ1 、固定接触子１２の内径はφＤ4 、外径はφＤ3 である。ここでφＤ1＜φＤ2であることより、可動主接触子６を固定接触子１２内に挿入し、可動主接触子６と集電部材３０が嵌め合うと、固定接触子１２の嵌め合う前の外径φＤ3 と嵌め合った後の外径φＤ3′ との関係はφＤ3′＞φＤ3となり、集電部材３０を撓ませることで接触部１５の接触力を得ている。
【００２７】
図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）のそれぞれに集電部材３０の詳細構造を示す。集電部材３０は上述した如く、円環状の導電性材料で構成され、しかも、円環の一部に図３（ａ），（ｂ）のような切り欠き４１、図４（ａ），
（ｂ）のような切り欠き４２が設けられ、外径をφＤ5 、内径をφＤ1 としている。図３（ａ），（ｂ）の例では、集電部材３０に幅Ｓ1 なる切り欠き４１を円環中心軸と並行に設け、図２に示した寸法関係で、集電部材３０が取り付けられた固定接触子１２内に可動主接触子６を出し入れすることでφＤ1 とφＤ2 との直径差を吸収するものである。図４（ａ），（ｂ）の例では、幅Ｓ2 なる斜め方向の切り欠き４２が設けられており、図３（ａ），（ｂ）と同様に直径差を吸収できる。尚、図示はしてないが、集電部材３０に複数の切り欠きを設けても同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】
図１に示した集電子の接触部１５の詳細を図８に示す。従来例では、図７に示したように、可動接触子１３と固定接触子１４の内外径差から、実際の摺動面における接触は、接触子の円周上の一部となる。
【００２９】
これに対して、本実施例では図８に示す如く、固定接触子１２と可動主接触子６とで集電部材３０を挟み込んで押さえているので、集電部材３０の内周部が可動主接触子６の外周に倣って接触することになる。その結果、摺動しない集電部材３０と固定接触子１２との接触部が円周上の一部となるが、摺動する集電部材３０と可動主接触子６との接触部は全周となる。
【００３０】
通電接触部において、摺動しない場合に対して摺動する場合には、通電性能が著しく低下して接触部に溶損することが一般的に知られている。この問題を解決するには、通電部の電流密度を下げて接触部における局部的な温度上昇を抑制することが効果的である。本実施例では、図７と図８の比較で判るように、摺動する接触部の接触面積が大幅に広がり電流密度を低下させることができるので、集電子で通電しながら摺動しても摺動部での溶損の発生が防止できる。その結果、集電子の通電性能，耐久性を向上することが可能となり、集電子の寿命が延びて信頼性が高くなり、更に通電容量を上げて集電子の大容量化が可能となる。
【００３１】
図９，図１０は本発明の他の実施例を示すものである。
【００３２】
該図に示す例は、集電部材３０の固定接触子１２との接合部分を曲率Ｒの円形状に断面を形成した例を示しており、図１０は図９に示した集電部材３０を使用した場合の可動主接触子６が収まった状態を示すものである。
【００３３】
この実施例によれば、固定接触子１２に可動主接触子６が収まった状態では、固定接触子１２が可動主接触子６に押されて、水平方向に対して角度θで固定接触子１２が歪んでしまうことがあり、断面形状が直方体に形成された集電部材
３０では可動主接触子６と接する面積が少なくなってしまうが、集電部材３０の固定接触子１２との接合部分を曲率Ｒの円形状に断面を形成したことにより、この円形状で固定接触子１２の歪みを吸収して、集電部材３０の可動主接触子６と接する面積を広げることを実現して、更に、固定接触子１２が歪んでいても固定接触子１２と集電部材３０が安定して接触する状態となる。
【００３４】
図１１は本発明の更に他の実施例を示すものである。該図に示す例は、可動主接触子６ａの内側に固定接触子１２ａが嵌め合う構造となっているもので、その固定接触子１２ａの外周側に集電部材３０ａを設け、この集電部材３０ａがある固定接触子１２ａの外周側と可動主接触子６ａの内周側とが摺動接触して、両者が電気的に通電可能になっているもので、このような構成でも、その効果は上述した実施例と同様である。
【００３５】
尚、上述した実施例では、固定接触子の内周側或いは外周側に集電部材を設けた場合について説明したが、この集電部材は、可動接触子の外周側或いは内周側に設けてもよいことは言うまでもない。また、集電部材を可動或いは固定接触子に設けているが、可動接触子における開閉動作を伴わない摺動するだけの集電部に上述した実施例と同様に設けても得られる効果は一緒である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、固定及び可動の両接触子同士が摺動接触するものであっても、接触部が溶損することはなく通電性能は勿論のこと耐久性が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の集電子の一実施例を示し（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の横断面図である。
【図２】  図１（ａ）における可動接触子と固定接触子との挿入前後の寸法関係を示す図である。
【図３】  本発明に採用される集電部材の一例を示し（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】  本発明に採用される集電部材の他の例を示し（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】  従来の集電子の一実施例を示し（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の横断面図である。
【図６】  図５（ａ）における可動接触子と固定接触子との挿入前後の寸法関係を示す図である。
【図７】  図５に示した従来例における可動接触子と固定接触子との接触状態を示す図である。
【図８】  図１に示した本発明の一実施例における可動接触子と固定接触子との接触状態を示す図である。
【図９】  本発明の集電子の他の実施例を示す断面図である。
【図１０】  図９に示した本発明の一実施例における可動接触子と固定接触子との接触状態を示す図である。
【図１１】  本発明の集電子の他の実施例を示し、図１（ａ）に相当する図である。
【図１２】  本発明の集電子の一実施例が使用されたガス遮断器を示す断面図である。
【符号の説明】
１…金属容器、３…支持部、４…通電部材、５…固定主接触子、６，６ａ，１０…可動主接触子、７…中心導体、８…ピストン、９…シリンダ、９ａ…中心軸、１１…絶縁ノズル、１２，１２ａ…固定接触子、１５…接触部、３０，３０ａ…集電部材、４１，４２…切り欠き。
【図１】
0004003492.tif 000002
【図２】
0004003492.tif 000003
【図３】
0004003492.tif 000004
【図４】
0004003492.tif 000005
【図５】
0004003492.tif 000006
【図６】
0004003492.tif 000007
【図７】
0004003492.tif 000008
【図８】
0004003492.tif 000009
【図９】
0004003492.tif 000010
【図１０】
0004003492.tif 000011
【図１１】
0004003492.tif 000012
【図１２】
0004003492.tif 000013