(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、モールド部材の亀裂や破断を防止可能に、絶縁モールドされた真空開閉器を提供することにある。【解決手段】  少なくとも一対の固定側電極１３及び該固定側電極１３に対向する可動側電極１２を収納し、かつ内部が真空であって、かつ外周面に径方向における段差部を有している真空容器２０と、前記空容器２０を前記段差部を含めて一括して覆う応力緩和部材４と、該真空容器及び前記応力緩和部材をまとめて絶縁モールドしている絶縁性樹脂２とを備える真空開閉器１０において、前記段差部に前記真空容器２０の周囲を囲む輪状弾性体６を配置又は保持することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側電極及び該固定側電極に対向する可動側電極を少なくとも一対収納し、かつ内部が真空であって、外周面の途中に軸方向段差部を有している真空容器と、該真空容器の外表面を絶縁モールドする絶縁性樹脂と、前記真空容器と絶縁性樹脂との間で、かつ前記真空容器の段差部を含むように配置され、前記絶縁性樹脂と真空容器との熱膨張係数の違いによる熱応力を緩和する応力緩和部材とを備えた真空開閉器において、
前記真空容器の外周面と応力緩和部材に囲まれた前記段差部に輪状弾性体を配置したことを特徴とする真空開閉器。
【請求項２】
絶縁円筒及び該絶縁円筒の軸方向両端部に接続される可動側端板と固定側端板から成り、真空の内部に固定側電極及び該固定側電極に対向する可動側電極を少なくとも一対収納し、前記絶縁円筒と可動側端板及び前記絶縁円筒と固定側端板の接続部分の外周面に軸方向段差部を有している真空容器と、該真空容器の外表面を絶縁モールドする絶縁性樹脂と、前記真空容器と絶縁性樹脂との間で、かつ前記真空容器の段差部を含むように配置され、前記絶縁性樹脂と真空容器との熱膨張係数の違いによる熱応力を緩和する応力緩和部材とを備えた真空開閉器において、
前記絶縁円筒と可動側端板及び絶縁円筒と固定側端板が接続される接続部分の外周面と応力緩和部材に囲まれた前記段差部に輪状弾性体を配置したことを特徴とする真空開閉器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の真空開閉器おいて、
前記輪状弾性体は導電性であることを特徴とする真空開閉器。
【請求項４】
セラミック製の絶縁円筒及び該絶縁円筒の軸方向両端部に接続され、前記絶縁円筒の径方向厚みより厚みが薄い銅製の可動側端板と固定側端板から成り、真空の内部に固定側電極及び該固定側電極に対向する可動側電極を少なくとも一対収納し、前記絶縁円筒と可動側端板及び前記絶縁円筒と固定側端板の接続部分の外周面に、前記絶縁円筒と可動側端板及び固定側端板との厚みの違いによる軸方向段差部を有している真空容器と、該真空容器の外表面を絶縁モールドする絶縁性樹脂と、前記真空容器と絶縁性樹脂との間で、かつ前記真空容器の段差部を含むように配置され、前記絶縁性樹脂と真空容器との熱膨張係数の違いによる熱応力を緩和する応力緩和部材とを備えた真空開閉器において、
前記絶縁円筒の軸方向端面と可動側端板及び前記応力緩和部材で囲まれた前記段差部並びに前記絶縁円筒の軸方向端面と固定側端板及び前記応力緩和部材で囲まれた前記段差部のそれぞれに、導電性の輪状弾性体を配置したことを特徴とする真空開閉器。
【請求項５】
請求項１，２、又は４のいずれかに記載の真空開閉器において、
前記輪状弾性体は、断面円形状であることを特徴とする真空開閉器。
【請求項６】
請求項１，２、又は４のいずれかに記載の真空開閉器において、
前記輪状弾性体は、断面が前記段差部側が厚く、該段差部から軸方向に遠い側が薄い楔形形状であることを特徴とする真空開閉器。
【請求項７】
請求項１，２、又は４のいずれかに記載の真空開閉器において、
前記輪状弾性体の周方向の一部に、前記真空容器と応力緩和部材の間の空気を排気するための孔を設けたことを特徴とする真空開閉器。
【請求項８】
セラミック製の絶縁円筒及び該絶縁円筒の軸方向両端部に接続され、前記絶縁円筒の径方向厚みより厚みが薄い銅製の可動側端板と固定側端板から成り、真空の内部に固定側電極及び該固定側電極に対向する可動側電極を少なくとも一対収納し、前記絶縁円筒と可動側端板及び前記絶縁円筒と固定側端板の接続部分の外周面に、前記絶縁円筒と可動側端板及び固定側端板との厚みの違いによる軸方向段差部を有している真空容器と、該真空容器の外表面を絶縁モールドする絶縁性樹脂と、前記真空容器と絶縁性樹脂との間で、かつ前記真空容器の段差部を含むように配置され、前記絶縁性樹脂と真空容器との熱膨張係数の違いによる熱応力を緩和する応力緩和部材とを備えた真空開閉器において、
前記真空容器の軸方向段差部近傍の前記応力緩和部材に、断面が前記段差部の前記絶縁円筒端面側が厚く、絶縁円筒端面から軸方向に遠い側が薄い形状の導電性部分を設け、該導電性部分の薄い部分が前記可動側端板又は固定側端板に当接していることを特徴とする真空開閉器。
【請求項９】
請求項１，２，４、又は７のいずれかに記載の真空開閉器において、
前記絶縁性樹脂の表面は、接地導電層で覆われていることを特徴とする真空開閉器。
【請求項１０】
請求項１，２，４、又は７のいずれかに記載の真空開閉器において、
前記絶縁性樹脂は、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂からなる耐熱性樹脂であることを特徴とする真空開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空開閉器に係り、特に、真空容器の外表面が絶縁モールドされ、受配電用開閉装置に好適な真空開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空開閉器は、真空が有する高い電流遮断の性能と絶縁耐力を活かした開閉器であって、コンパクトで、かつ信頼性が高く、受配電用開閉装置（以下、スイッチギヤ）に広く適用されているものである。
【０００３】
近年、スイッチギヤをさらにコンパクト化し、かつ真空開閉器の絶縁性能の低下を予防すべく、大気よりも高い絶縁耐力を有するエポキシ等の樹脂で真空容器の表面全体をモールドする真空開閉器が増加している。
【０００４】
エポキシ等の樹脂は、大気より絶縁耐力が高いことから、大気で真空容器の表面を覆う場合と比較して絶縁距離を短くすることができ、真空容器の絶縁性確保に必要な空間を減少させられ、スイッチギヤのコンパクト化が実現できる。
【０００５】
また、真空容器の表面全体を樹脂でモールドすることで、湿気や塵埃等といった汚損物が真空容器に付着することを防止し、汚損物の真空容器への付着により生ずる真空開閉器の絶縁性能の低下を予防することができる。
【０００６】
しかし、真空容器の表面全体を、直接、樹脂でモールドする場合、樹脂と真空容器を構成する絶縁円筒との熱膨張係数が異なることから、高温下で樹脂をモールドした後に、両者の熱膨張係数差に基づく熱応力が発生する。係る熱応力が原因となり、例えば開閉動作時に生じる衝撃力が樹脂に伝わると、樹脂に衝撃力による亀裂や剥離が生ずる可能性がある。この亀裂や剥離が生じた部位は、部分放電の原因となり絶縁耐力が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
また、樹脂と真空容器を構成する絶縁円筒との熱膨張係数が異なることによって生ずる、樹脂の亀裂や剥離を防止する機能を備えた真空バルブとして、例えば真空容器を構成する絶縁円筒と端板とを一括してゴムで覆い、さらにそれらをまとめて絶縁物でモールドしているものがある。
【０００８】
更に、真空容器の角部の電界集中緩和を可能にする機能を備えた真空バルブとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。該特許文献１には、真空容器の外周方向に突出する数箇所のエッジ部分（角部）に導電性熱応力緩和部材を施すと共に、真空容器の外周面を樹脂で一体にモールドすることにより、エッジ部分への電界集中緩和及び熱応力緩和を図った真空バルブが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３５８８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、絶縁円筒及び端板から構成される真空容器では、両者の厚みの違いから、両者を接続すると絶縁円筒と端板との境界部分で軸方向に段差部が生じてしまうことから、真空容器を一括してゴムで覆う場合、該段差部の角部がゴムを圧迫することになり、該段差部の角部において、ゴムが薄くなってゴムが破断しやすくなる。段差部の角部においてゴムが破断した場合、モールド後に該段差部の角部において、熱応力によって樹脂に亀裂や剥離が生じる可能性がある。
【００１１】
また、特許文献１に記載された真空バルブは、真空容器の外周面のエッジ部分に、導電性熱応力緩和部材を固定するのがそもそも困難であり、樹脂で真空容器の外周面をモールドする際に、該導電性熱応力緩和部材が外れる可能性があった。導電性熱応力緩和部材が外れた場合、電界集中緩和を図ることができなくなる。
【００１２】
さらに、真空容器を構成するセラミック製筒体，導電性熱応力緩和部材、及び樹脂の熱膨張係数の違いにより、高温下で樹脂をモールドした後における樹脂の熱変形の規模が、セラミック製筒体側よりも導電性熱応力緩和部材側で大きくなるために、セラミック製筒体，導電性熱応力緩和部材、及び樹脂が向き合った３重点近傍において、互いの応力集中が過大となって、セラミック製筒体と樹脂が剥離して、部分放電の原因となり絶縁耐力が低下しやすくなるという問題があった。
【００１３】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、特殊な熱応力緩和部材を設けることなく、真空容器の軸方向に段差部が生じても、該段差部の角部によるモールド部材への亀裂や剥離を防止して絶縁耐力が低下しない真空開閉器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の真空開閉器は、上記目的を達成するために、固定側電極及び該固定側電極に対向する可動側電極を少なくとも一対収納し、かつ内部が真空であって、外周面の途中に軸方向段差部を有している真空容器と、該真空容器の外表面を絶縁モールドする絶縁性樹脂と、前記真空容器と絶縁性樹脂との間で、かつ前記真空容器の段差部を含むように配置され、前記絶縁性樹脂と真空容器との熱膨張係数の違いによる熱応力を緩和する応力緩和部材とを備えた真空開閉器において、前記真空容器の外周面と応力緩和部材に囲まれた前記段差部に輪状弾性体を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、特殊な熱応力緩和部材を設けることなく、真空容器の軸方向に段差部が生じても、該段差部の角部によるモールド部材への亀裂や剥離を防止して絶縁耐力が低下しない真空開閉器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
特殊な熱応力緩和部材を設けることなく、真空容器の軸方向に段差部が生じても、該段差部の角部によるモールド部材への亀裂や剥離を防止して絶縁耐力が低下しない真空開閉器を提供するという目的を、簡単な構成で実現した。
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の真空開閉器の一実施例を図１乃至図３を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の真空開閉器の一実施例の断面図を示すもので、真空開閉器１０は、真空容器２０と、この真空容器２０内に収納される固定側電極１３と、該固定側電極１３に対して上下可動可能に対向配置された可動側電極１２と、真空容器２０の外表面全体を絶縁モールドする固体絶縁外皮２（絶縁性樹脂）とから概略構成されている。
【００１９】
真空容器２０は、銅製の可動側端板２１及び固定側端板２２と、該可動側端板２１及び固定側端板２２の間に配置されるセラミックス製の絶縁円筒１ａ，１ｂとから構成され、可動側端板２１と絶縁円筒１ａが、固定側端板２２と絶縁円筒１ｂがそれぞれ接続されている。そして、可動側端板２１及び固定側端板２２の径方向厚みより絶縁円筒１ａ，１ｂの径方向厚みの方が厚く形成されており、可動側端板２１と絶縁円筒１ａ及び固定側端板２２と絶縁円筒１ｂを接続した場合には、両者の径方向厚みの相違により、両者の境界部分に軸方向段差部が生じる。また、セラミックス製の絶縁円筒１ａ，１ｂは、可動側端板２１及び固定側端板２２と接続する側の端面に焼付け金属部を有し、この絶縁円筒１ａと絶縁円筒１ｂの間で、開閉時に電極から発生するアークを遮蔽するためのアークシールド１６を挟持している。更に、可動軸１４と可動側端板２１の間は、可動側端板２１に一端が接続され、他端が可動軸１４に接続され、該可動軸１４と連動して可動するベローズ２３によって気密に密閉されている。
【００２０】
固定側電極１３は、銅製の固定軸１５の一端に支持され、該固定軸１５は、真空容器２０を貫通して固定されており、その他端には例えば母線側や負荷側の外部ケーブルが接続される。一方、可動側電極１２は、銅製の可動軸１４の一端に支持され、該可動軸１４は、真空容器２０を貫通し、他端は外部の操作機構に接続される可動絶縁ロッド８に支持され、該操作機構によって上下方向に可動され、固定側電極１３と可動側電極１２との開閉操作を行う。可動軸１４は、真空容器の外部で高電圧導体３０と接続され、該高電圧導体３０には、例えば負荷側や母線側の導体が接続される。
【００２１】
また、真空容器２０及び熱収縮チューブ４は、固体絶縁外皮２によって絶縁モールドされており、該固体絶縁外皮２の表面は、接地導電層３によって覆われている。
【００２２】
そして、本実施例では、可動側端板２１と絶縁円筒１ａ及び固定側端板２２と絶縁円筒１ｂの接続部の境界部分に形成される軸方向段差部に、導電性の輪状弾性体６ａ及び６ｂ、例えばシリコーンゴムにカーボンブラックや金属粉などの導電性粒子を混合した導電性シリコーンゴムが配置されている。この輪状弾性体６ａ及び６ｂは、可動側端板２１，固定側端板２２の端部周囲を囲むように、自身の弾性力により保持されているものであり、その断面形状は、図２に示すように略円形状となっている。
【００２３】
しかも、この輪状弾性体６ａ，６ｂ，絶縁円筒１ａ，１ｂの外周面，前述の段差部，可動側端板２１及び固定側端板２２の一部表面は、主として固体絶縁外皮２と真空容器２０との熱応力を緩和することを目的とする応力緩和部材である熱収縮チューブ４によって一括して覆われており、これにより輪状弾性体６は、自己の弾性力と併せて熱収縮チューブ４，可動側端板２１及び固定側端板２２とに挟まれることで強く固定されている。また、図３に示すように、輪状弾性体６ａ，６ｂの外周は、段差部のうち径方向に長い側である絶縁円筒１ｂ（又は１ａ）の外周と略並んで配置されている。
【００２４】
尚、上述した熱収縮チューブ４は、モールド時の温度に耐える必要があり、例えばシリコーン樹脂又はフッ素樹脂等の耐熱性樹脂を用いている。
【００２５】
次に、上述した本実施例の構成における真空開閉器１０の動作について説明する。
【００２６】
外部に設置されている操作機構（図示せず）によって可動絶縁ロッド８が上下動することにより、該可動絶縁ロッド８に支持された可動軸１４が可動絶縁ロッド８に連動して上下動する。それに伴って可動軸１４の一端に支持された可動側電極１２も上下動し、固定側電極１３と接離することにより、開閉（開放，投入）動作が行われる。可動側電極１２と固定側電極１３が接触することにより、可動軸１４及び固定軸１５を介して、該可動軸１４に接続され負荷側や母線側の導体が接続されている高電圧導体３０と、固定軸１５に接続され母線側や負荷側の外部ケーブルに電流が通電される。
【００２７】
次に、導電性の輪状弾性体６ａ，６ｂ及び熱収縮チューブ４を配置した後、樹脂を注型してモールドし固体絶縁外皮２を形成する方法について説明する。
【００２８】
先ず、可動側端板２１及び固定側端板２２と絶縁円筒１ａ，１ｂの接続部に形成される段差部に、輪状弾性体６ａ，６ｂを、可動側端板２１及び固定側端板２２の周囲を囲んで配置して自己の弾性力によって保持する。輪状弾性体６ａ，６ｂが上述の段差部に保持された後、絶縁円筒１ａ，１ｂ，輪状弾性体６ａ，６ｂ，可動側端板２１及び固定側端板２２の端部を一括して熱収縮チューブ４で覆い、この熱収縮チューブ４の弾性力により輪状弾性体６ａ，６ｂを真空容器２０の表面に固定する。このようにして熱収縮チューブ４を配置した後、真空容器２０の表面全体にエポキシ等の樹脂をモールドして固体絶縁外皮２を形成する。モールド作業が終了した後には、固体絶縁外皮２の表面に接地導電層３を設ける。
【００２９】
以上説明した本実施例の構成とすることにより、可動側端板２１と絶縁円筒１ａ及び固定側端板２２と絶縁円筒１ｂの接続部の境界部分に形成される軸方向段差部における絶縁円筒１ａ，１ｂの角部近傍においては、熱収縮チューブ４に、絶縁円筒１ａ，１ｂの角部からの圧縮力に加えて輪状弾性体６ａ，６ｂからの反発力も働き、絶縁円筒１ａ，１ｂの角部から熱収縮チューブ４に加わる圧縮力を分散させることができる。それにより、熱収縮チューブ４の破断を防止することができ、絶縁円筒１ａ，１ｂの角部において固体絶縁外皮２の亀裂や破断が防止され、真空開閉器１０の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施例では、輪状弾性体６ａ，６ｂが可動側端板２１，固定側端板２２に保持され、さらに熱収縮チューブ４で覆って固定されているため、モールド時に、輪状弾性体６ａ，６ｂが外れる危険性がなくなり、作業性が低下するようなことはない。
【００３１】
また、本実施例では、輪状弾性体６ａ，６ｂが導電性であるので、絶縁円筒１ａ，１ｂの角部や空隙５１〜５３に生ずる電界集中を緩和することができるし、輪状弾性体６ａ，６ｂは、可動側端板２１，固定側端板２２に保持させ、さらに熱収縮チューブ４で覆って固定しているため、モールド時に輪状弾性体６ａ，６ｂが外れる危険性を低減でき、確実に電界集中緩和を図れるようになる。
【実施例２】
【００３２】
上述した本実施例においては、輪状弾性体６ａ，６ｂの断面の形状は、図２に記載されたように円形状となっているが、例えば、図４に示すように、輪状弾性体６ａ，６ｂの断面形状を、段差が存する面に近い側を厚くし、遠い側を細くなるような例えば楔形形状とすることにより、空隙全体を小さくすることができ、空隙に集中する電界を緩和しやすくなるので効果的である。
【実施例３】
【００３３】
また、熱収縮チューブ４が収縮する際に押し出される空気が絶縁円筒１ａ，１ｂと熱収縮チューブ４の間に残ると部分放電が発生して絶縁耐力が低下する場合がある。
【００３４】
このような場合には、図５に示すように、輪状弾性体６ａ，６ｂの周方向の一部に、例えば凹部といった孔６ｃを設けることで、熱収縮チューブ４が収縮する際に空気が孔６ｃを介して確実に排気され、絶縁円筒１ａ，１ｂと熱収縮チューブ４の間の残留空気を減らすことができ、空気が残留することによる絶縁耐力の低下を抑制することができる。
【実施例４】
【００３５】
次に、本発明の真空開閉器の他の実施例を図６を用いて説明する。
【００３６】
本実施例では、上述した実施例で説明した導電性の輪状弾性体を配置する代わりに、図６に示す如く、予め軸方向段差部近傍の熱収縮チューブ４に、例えば導電性シリコーンゴムからなる導電性部分４ｃを設けている。この導電性部分４ｃは、断面形状が段差部の絶縁円筒１ａ，１ｂの端面側が厚く、絶縁円筒１ａ，１ｂの端面から軸方向に遠い側が薄くなっている。そして、この導電性部分４ｃの薄い部分が可動側端板２１又は固定側端板２２に当接している。
【００３７】
この時、導電性部分４ｃの径方向で最も厚い幅は、熱収縮チューブ４が配置された時に、段差部の径方向の幅と略等しくなるようにしておき、熱収縮チューブ４を配置した後は、上述した実施例と同様に、真空容器２０の表面全体にエポキシ等の樹脂をモールドして固体絶縁外皮２を形成し、この固体絶縁外皮２の表面に接地導電層３を設けている。
【００３８】
このような本実施例では、予め熱収縮チューブ４に導電性部分４ｃを設け、該導電性部分４ｃが、上述した実施例で説明した段差部に相当する位置のうち、径方向で短い側の部位に当たる可動側端板２１又は固定側端板２２に当接して配置されており、絶縁円筒１ａ，１ｂの角部から熱収縮チューブ４に加わる圧縮力を分散させることができる。
【００３９】
それにより、熱収縮チューブ４の破断を防止することができ、絶縁円筒１ａ，１ｂの角部において固体絶縁外皮２の亀裂や破断を防止し、真空開閉器１０の信頼性を向上させることができる。また、絶縁円筒１ａ，１ｂの角部から熱収縮チューブ４に加わる圧縮力を効率よく分散させるために、導電性部分４ｃは絶縁円筒１に、例えば接するように、できるだけ近づけて配置されることが望ましい。
【００４０】
また、導電性部分４ｃは予め熱収縮チューブ４に設けられているため、モールド時に、上述した実施例で用いられた輪状弾性体が外れるという心配がなくなるし、段差部に導電性部分４ｃが配置されることで、電界集中緩和を図ることができる。
【００４１】
本実施例では、熱収縮チューブ４に設けられた導電性部分４ｃの径方向の幅は、熱収縮チューブ４が配置された時に、段差部の径方向の幅と略等しくなるようにしているので、導電性部分４ｃと熱収縮チューブ４及び真空容器２０との間の空隙を小さくし、大気より誘電率が大きい導電性部分４ｃによって、小さくした空隙分を占めることができるので、電界集中緩和を図ることができる。
【００４２】
熱収縮チューブ４に予め導電性部分４ｃを設けることにより、上述した実施例のような輪状弾性体を単独で固定した場合と比較し、空隙５１及び５３を小さくすることが可能であり、上述した実施例と比較して一層電界集中緩和を図ることができる。
【００４３】
また、図５に示した実施例と同様な考えで、導電性部分４ｃの周方向の一部に、例えば凹部といった孔を設けることで、熱収縮チューブ４を配置する際の残留空気を減らすことができるようになり、空気が残留することによる絶縁耐力の低下を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
特殊な熱応力緩和部材を設けることなく、真空容器の軸方向に段差部が生じても、該段差部の角部によるモールド部材への亀裂や剥離を防止して絶縁耐力が低下しない真空開閉器を得ることができるので、受配電用開閉装置には有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の真空開閉器の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に採用される輪状弾性体近傍の拡大断面図である。
【図３】図２に示す部分を更に拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例に採用される輪状弾性体の他の例を示す輪状弾性体近傍の軸方向断面図の拡大図である。
【図５】輪状弾性体の周方向の一部に孔を設けた例を示す輪状弾性体の断面図である。
【図６】本発明の真空開閉器の他の実施例を示す輪状弾性体部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ，１ｂ  絶縁円筒
２  固体絶縁外皮
３  接地導電層
４  熱収縮チューブ
６ａ，６ｂ  輪状弾性体
７  ケーブル接続部
８  可動絶縁ロッド
１０  真空開閉器
１２  可動側電極
１３  固定側電極
１４  可動軸
１５  固定軸
１６  アークシールド
２０  真空容器
２１  可動側端板
２２  固定側端板
２３  ベローズ
３０  高電圧導体
５１〜５３  空隙
【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】
2009205801.tif 000008