JP2003281981A - 真空開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電界強度を抑制し、装置全体を小型化した真
空開閉装置を提供する。 【解決手段】 本発明の真空開閉装置３は、一対の接離
自在の電極を有する真空バルブ９と、前記真空バルブ９
の容器外の外部可動通電軸１８に一端の埋め込み電極３
２ａが連結され、他端の埋め込み電極３２ｂが操作機構
２１に連結される絶縁操作ロッド３１と、前記真空バル
ブ９を取り囲む第１の筒状部３３ａと前記前記絶縁操作
ロッド３１を取り囲む第２の筒状部３３ｂとを有する筒
状の絶縁体３３と、前記第２の筒状部３３ｂの内部に、
前記外部可動通電軸１８に電気的に接続され、前記操作
機構側に伸び、絶縁操作ロッド３１を取り囲む筒状のシ
ールド３４とを具備し、前記シールド３４は、先端が前
記真空バルブ９の閉路時と開路時に、前記埋め込み電極
３２ａ先端から前記埋め込み電極間３２ａ−３２ｂの中
間位置までの範囲に配置されていることを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受配電設備装置な
どに用いられる遮断器、断路器などの真空開閉装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、受配電設備装置の構成を示す
構成図である。この受配電設備装置としては、箱体１内
が遮断器室１ａと受電室１ｂとに仕切り板２で仕切られ
ている。そして、遮断器室１ａ内には、真空開閉装置３
が配設され、受電室１ｂには、受電のケーブルヘッド
４、断路器５ａ、５ｂ、碍子６に固定された母線７が設
けられ、それぞれが接続導体８で接続されている。

【０００３】このような受配電設備装置としては、前記
箱体１内に空気絶縁を用いた気中絶縁式受配電設備と呼
ばれるものと、前記箱体１内にＳＦ６ガスを封入したガ
ス絶縁キュービクル式受配電設備と呼ばれるものがあ
る。

【０００４】上記受配電設備装置における真空開閉装置
３を図１２に示す。図１２に示すように、従来は、電流
開閉部に真空バルブ９が用いられている。

【０００５】この真空バルブ９は、筒状の真空絶縁容器
１０の両端開口部が固定側端板１１ａと可動側端板１１
ｂでそれぞれ気密に封着されて、高真空に保たれてい
る。そして、この固定側端板１１ａには、固定通電軸１
２が貫通されて気密に固着され、この固定通電軸１２の
容器内端部に固定電極１３が固着されている。

【０００６】一方、前記可動側端板１１ｂには、可動通
電軸１４が貫通され、ベローズ１５により進退自在に、
しかも気密に固定されている。この可動通電軸１４の容
器内端部に、前記固定電極１３と対向配置された可動電
極１６が固着されている。また、前記真空絶縁容器１０
の内部には、前記両電極１３、１６を包囲するように筒
状の中間電極１７が前記真空絶縁容器１０の中間部に固
着されている。

【０００７】また、この真空バルブ９の前記可動通電軸
１４の容器外端部は、外部可動通電軸１８が連結され、
更にこの外部可動通電軸１８には、絶縁操作ロッド１９
の一端の埋め込み電極２０ａに連結されている。この絶
縁操作ロッド１９の他端の埋め込み電極２０ｂには、前
記可動通電軸１４を進退自在に駆動するための操作機構
２１が連結されている。この操作機構２１により前記可
動通電軸１４が進退自在に駆動されて、前記固定電極１
３と前記可動電極１６とが接離（開閉）されるようにな
っている。

【０００８】そして、前記真空バルブ９部分、前記外部
可動通電軸１８および前記絶縁操作ロッド１９は、例え
ばエポキシ樹脂のような絶縁材料からなる筒状の絶縁体
２２の第1の筒状部２２ａにより取り囲まれている。ま
た、前記外部可動通電軸１８の他端部および前記絶縁操
作ロッド１９は、前記絶縁体２２の第２の筒状部２２ｂ
により取り囲まれている。この第２の筒状部２２ｂの上
端部内面には、横断面円形の下部導体２３が、前記外部
可動通電軸１８を取り囲んで設けられ、摺動形接触子２
４により前記外部可動通電軸１８と摺動接触されてい
る。なお、この下部導体２３の外周部は、前記第２の筒
状部２２ｂの内部に埋め込まれている。

【０００９】ここで、前記外部可動通電軸１８、前記絶
縁操作ロッド１９、および前記第２の筒状部２２ｂで真
空バルブの可動部分が構成されている。

【００１０】なお、前記下部導体２３の一端には、外部
導体２５ａが接続され、フィンガー形接触子２６ａを介
して他の電気機器との接続が行われる。

【００１１】また、前記第１の筒状部２２ａの上部に
は、前記固定通電軸１２が上部電極２８に固定されてい
る。そして、この上部電極２８は、前記第１の筒状部２
２ａに埋め込まれた電極２９により固定されている。ま
た、前記上部電極２８の一端には、外部導体２５ｂが接
続され、フィンガー形接触子２６ｂを介して他の電気機
器との接続が行われる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の真空開閉
装置３において、以下のような問題がある。例えば気中
絶縁式受配電設備に用いるような場合、可動部分の前記
第２の筒状部２２ｂ内の絶縁媒体が空気であるため、絶
縁耐力が劣る。また、塵埃や湿潤の影響を受けるので、
これらの汚損特性も考慮して、前記第２の筒状部２２ｂ
の内面の沿面距離や空間距離などを大きくしなければな
らない。その結果、前記第２の筒状部２２ｂの筒長を長
く、また筒径を太く形成しなけばならず、真空開閉装置
が大型化する問題があった。

【００１３】また、ガス絶縁キュービクル式受配電設備
に用いる場合、空気に比べてガスは絶縁耐力が良いた
め、真空開閉装置の小型化が可能である。しかし、近
年、受配電設備の用地の確保が困難な状況から、より小
型の受配電設備が要求されている。これに伴って、真空
開閉装置の更なる小型化が望まれているが、この要求を
充分に満足させるに至っていない。

【００１４】従って、本発明は、上記の課題に鑑みなさ
れたもので、可動部分の縮小化を図ることにより、装置
全体を小型化し得る真空開閉装置を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明（請求項１）の真空開閉装置は、一対
の接離自在の電極を有する真空バルブと、前記真空バル
ブの容器外の外部可動通電軸に一端の埋め込み電極が連
結され、他端の埋め込み電極が操作機構に連結される絶
縁操作ロッドと、前記真空バルブを取り囲む第１の筒状
部と前記外部可動通電軸および前記絶縁操作ロッドを取
り囲む第２の筒状部とを有する筒状の絶縁体と、前記第
２の筒状部の内部に、前記外部可動通電軸に電気的に接
続され、前記操作機構側に伸び、絶縁操作ロッドを取り
囲む筒状のシールドとを具備し、前記シールドは、先端
が前記真空バルブの閉路時と開路時に、前記外部可動通
電軸側の埋め込み電極先端から前記絶縁操作ロッドの埋
め込み電極間の中間位置までの範囲に配置されているこ
とを特徴としている。

【００１６】このような構成によれば、第２の筒状部の
内部にシールドを埋め込み、しかもそのシールドの先端
が真空バルブの閉路時と開路時のいずれの位置において
も、絶縁操作ロッドとの最適な位置関係にされているた
め、最大電界強度を大きく抑制でき、絶縁特性が向上す
る。更に、最大電界強度が絶縁操作ロッドや絶縁体の絶
縁物に位置するので絶縁破壊の直前に発生する初期電子
の形成が遅れ、最大電界強度の低減以上に絶縁特性が向
上する。

【００１７】従って、従来の真空開閉装置に比べて、第
２の筒状部内面の絶縁特性が向上するので、筒長を短
く、また筒径を細くすることができる。更に、絶縁操作
ロッドの全長も短くすることができ、可動部分の小型化
ができる。その結果、真空開閉装置の全体も小型化する
ことができる。

【００１８】また、第２の発明（請求項２）の真空開閉
装置は、一対の接離自在の電極を有する真空バルブと、
前記真空バルブの容器外の外部可動通電軸に一端の埋め
込み電極が連結され、他端の埋め込み電極が操作機構に
連結される絶縁操作ロッドと、前記真空バルブを取り囲
む第１の筒状部と前記外部可動通電軸および前記絶縁操
作ロッドを取り囲む第２の筒状部とを有する筒状の絶縁
体と、前記第２の筒状部の内部に、前記外部可動通電軸
に電気的に接続され、前記操作機構側に伸び、絶縁操作
ロッドを取り囲む筒状のシールドとを具備し、前記第２
の筒状部は、前記外部可動通電軸側では細径とし、前記
操作機構側では太径として、これらを連続した複数の曲
面で結んだことを特徴としている。

【００１９】このような構成によれば、第２の筒状部の
内面が上方から下方へ向かって広がり、絶縁操作ロッド
との空間距離がだんだんと広く保たれるようになるた
め、内面の最大電界強度が上方から下方まで均一に抑制
され、絶縁特性が向上する。

【００２０】更に、第２の筒状部の内面は、一定の曲率
を持ち鋭角部がないため、電界集中を起こすことがな
く、更に最大電界強度が抑制され、絶縁特性が向上す
る。

【００２１】従って、内径が一様な径の絶縁筒体の場合
に比べて、更に絶縁特性が向上して筒長を短く、また、
筒径を小さくでき、可動部分の更に小型化ができる。そ
の結果、真空開閉装置の全体も小型化することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、各図において、従来と同様
の構成部分については、同一符号を付した。 （第１の実施の形態）先ず、本発明の第１の実施の形態
に係る真空開閉装置を図１を参照して説明する。図１
は、本発明の第１の実施の形態に係る真空開閉装置の断
面図である。図１に示すように、本発明の真空開閉装置
３では、電流開閉部に従来と同様の真空バルブ９が用い
られている。この真空バルブ９は、筒状の真空絶縁容器
１０の真空絶縁容器９内は、その両端開口部が固定側端
板１１ａと可動側端板１１ｂでそれぞれ気密に封着され
て、高真空に保たれている。そして、この固定側端板１
１ａには、固定通電軸１２と固定電極１３が固着されて
いる。

【００２３】一方、前記可動側端板１１ｂには、可動通
電軸１４とベローズ１５および可動電極１６が固着され
ている。また、前記真空絶縁容器１０の内部には、前記
両電極１３、１６を包囲するように中間電極１７が固着
されている。これらは、従来と同様の構成である。

【００２４】また、この真空バルブ９の前記可動通電軸
１４の容器外端部は、外部可動通電軸１８が連結され、
更に前記外部可動通電軸１８は、絶縁操作ロッド３１の
一端の埋め込み電極３２ａに連結されている。この絶縁
操作ロッド３１の他端の埋め込み電極３２ｂには、前記
可動通電軸１４を進退自在に駆動するための操作機構２
１が連結されている。この操作機構２１により前記可動
通電軸１４が進退自在に駆動されて、前記固定電極１３
と前記可動電極１６とが接離（開閉）されるようになっ
ている。

【００２５】そして、前記真空バルブ９、前記外部可動
通電軸１８および前記絶縁操作ロッド３１は、例えばエ
ポキシ樹脂のような絶縁材料からなる筒状の絶縁体３３
の第1の筒状部３３ａにより取り囲まれている。また、
前記外部可動通電軸１８の他端部および前記絶縁操作ロ
ッド３１は、前記絶縁体３３の第２の筒状部３３ｂによ
り取り囲まれている。この第２の筒状部３３ｂの上端部
内面には、横断面円形の下部導体２３が、前記外部可動
通電軸１８を取り囲んで設けられ、摺動形接触子２４に
より前記外部可動通電軸１８と摺動接触されている。な
お、この下部導体２３の外周部は、前記第２の筒状部３
３ｂの内部に埋め込まれている。

【００２６】また、前記第２の筒状部３３ｂの内部に
は、筒状のシールド３４が前記絶縁操作ロッド３１を取
り囲むように埋め込まれている。このシールド３４は、
一端がボルト３５により前記下部導体２３に電気的に接
続固定され、他端が前記第２の筒状部３３ｂの操作機構
側方向に伸びて配置されている。

【００２７】この前記シールド３４は、その先端が前記
可動通電軸１４を移動させて、前記可動電極１６を前記
固定電極１３に接触させた閉路時に、前記絶縁操作ロッ
ド３１に埋め込まれている前記埋め込み電極間３２ａ−
３２ｂの中間（図１に示したＱ位置）に位置するように
設けられている。また、前記可動通電軸１４を移動させ
て、前記可動電極１６を前記固定電極１３と離隔させた
開路時に、前記絶縁操作ロッド３１に埋め込まれている
前記埋め込み電極３１ａの先端（図１に示したＰ位置）
に位置するように設けられている。

【００２８】この理由を図２を参照して説明する。図２
は、前記シールド３４先端の位置と、前記第２の筒状部
３３ｂ内面における最大電界強度との関係を示す特性図
である。縦軸は前記第２の筒状部３３ｂ内面における最
大電界強度、横軸は前記シールド３４先端の位置を示し
ている。横軸の０は、前記外部可動通電軸１８と連結さ
れている前記埋め込み電極３１ａの先端と前記シールド
３４先端が同じ位置のことを意味し、Ｌは、前記埋め込
み電極間３２ａ−３２ｂの距離を示す。図中の実線は閉
路時、破線は開路時の最大電界強度特性である。

【００２９】図２に示すように、閉路時では前記シール
ド３４の先端がＬ／２を超えると前記第２の筒状部３３
ｂ内面の最大電界強度が急激に上昇する。一方、開路時
では前記シールド３４の先端が０を下回ると前記第２の
筒状部３３ｂ内面の最大電界強度が急激に上昇する。従
って、前記シールド３４の先端の位置を、上述したよう
に０〜Ｌ／２の範囲Ｗ内に位置するように設けることに
より、閉路時と開路時の最大電界強度を大きく低減させ
ることができるためである。

【００３０】なお、この最大電界強度の位置は、従来の
前記外部可動通電軸１８の表面から、前記絶縁操作ロッ
ド３１と前記第２の筒状部３３ｂに移行している。つま
り、従来の金属表面から絶縁物表面に移行している。

【００３１】ここで、前記外部可動通電軸１８、前記絶
縁操作ロッド３１、前記第２の筒状部３３ｂ、および前
記シールド３４で前記真空バルブ９の可動部分が構成さ
れている。

【００３２】なお、前記下部導体２３の一端には、外部
導体２５ａが接続され、フィンガー形接触子２６ａを介
して他の電気機器との接続が行われる。

【００３３】また、前記第１の筒状部３３ａの上部に
は、前記固定通電軸１２が上部電極２８に固定されてい
る。そして、この上部電極２８は、前記第１の筒状部３
３ａに埋め込まれた電極２９により固定されている。ま
た、前記上部電極２８の一端には、外部導体２５ｂが接
続され、フィンガー形接触子２６ｂを介して他の電気機
器との接続が行われる。

【００３４】上記第１の実施の形態の真空開閉装置３に
よれば、前記第２の筒状部３３ｂの内部に前記シールド
３４を埋め込み、しかもそのシールド３４の先端が閉路
時と開路時のいずれの位置においても、前記絶縁操作ロ
ッド３１との最適な位置関係を満たすようにしているた
め、最大電界強度を大きく抑制できる。更に、周知のよ
うに最大電界強度が前記絶縁操作ロッド３１および前記
絶縁筒体３３の絶縁物に位置することは、絶縁破壊の直
前に発生する初期電子の形成が遅れるため、最大電界強
度の低減以上に絶縁特性を向上させられることが知られ
ている。

【００３５】従って、従来の真空開閉装置３に比べて、
前記第２の筒状部３３ｂ内面の絶縁特性が向上するの
で、筒長を短く、また筒径を細くすることができる。更
に、前記絶縁操作ロッド３１の全長も短くすることがで
き、可動部分の小型化ができる。その結果、真空開閉装
置３の全体も小型化することができる。 （第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態
に係る真空開閉装置を図３を参照して説明する。図３
は、本発明の第２の実施の形態に係る真空開閉装置の可
動部分の要部拡大断面図である。図３において、真空バ
ルブ部分および操作機構の構成は、第１の実施の形態と
同一構成であるので省略している。また、第１の実施の
形態と同一構成部分には、同一符号を付して詳しい説明
は省略する。

【００３６】本実施の形態では、前記可動部分におい
て、第２の筒状部３６ｂの横断面積を上方では大きく、
また、下方では小さくしている。これにより、前記第２
の筒状部３６ｂの内面の内径を上方側でφＡ、下方側で
φＢとすると、φＡ＜φＢの関係になるようにしてい
る。そして、φＡの面とφＢの面とは、曲率半径Ｒ１の
曲面と曲率半径Ｒ２の曲面を連続的に結んでいる。

【００３７】なお、上記第１の実施の形態と同様に、前
記外部可動通電軸１８が前記絶縁操作ロッド３１の一端
の埋め込み電極３２ａに連結され、他端の埋め込み電極
３２ｂが図示していない前記操作機構に連結されてい
る。また、前記下部導体２３に前記シールド３４が前記
ボルト３５で固定され、前記シールド３４が前記第２の
筒状部３６ｂの内部に埋め込まれている。なお、前記シ
ールド３４の先端と前記絶縁操作ロッド３１との位置関
係は、上記第１の実施の形態と同様に設けられている。

【００３８】上記第２の実施の形態の真空絶縁開閉装置
３によれば、前記第２の筒状部３６ｂの内面が上方から
下方へ向かって広がり、前記絶縁操作ロッド３１との空
間距離がだんだんと広く保たれるようになるため、前記
第２の筒状部３６ｂ内面の最大電界強度が上方から下方
まで均一に抑制される。

【００３９】また、前記第２の筒状部３６ｂ内面は、一
定の曲面を持ち鋭角部がないため、電界集中を起こすこ
とがなく、更に最大電界強度が抑制される。

【００４０】従って、内径が一様な径の絶縁筒体に比べ
て、更に絶縁特性が向上して筒長を短く、また、筒径を
小さくでき、更なる可動部分の小型化ができる。その結
果、真空開閉装置３の全体も小型化することができる。

【００４１】また、前記第２の筒状部３６ｂの絶縁材料
の樹脂量が減り軽量で低価格化することができる。 （第３の実施の形態）次に、本発明の第３の実施の形態
に係る真空開閉装置を図３を参照して説明する。図３
は、本発明の第３の実施の形態に係る真空開閉装置の可
動部分の要部拡大断面図である。図３において、真空バ
ルブ部分および操作機構の構成は、上記第２の実施の形
態と同様であるので省略している。また、第２の実施の
形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明は省略す
る。

【００４２】本実施の形態では、前記可動部分におい
て、前記第２の筒状部３６ｂ内面の上方の直線部と、こ
の直線部に連接する最初の曲面部との交点位置が前記シ
ールド３４の先端と対向している。この対向する位置
は、前記シールド３４先端の位置を基準位置０として、
（可動軸側）細径側を−Ｘ、（操作機構側）太径側を＋
Ｘ、細径側から太径側に移行する最初の曲面部の曲率半
径をＲ１とし、Ｘ／Ｒ１＞−０．１５の関係式を満足さ
せるように構成している。

【００４３】この理由を図４を参照して説明する。図４
は、Ｘ／Ｒ１と開路時と閉路時の前記第２の筒状部３６
ｂ内面の最大電界強度との関係を示す特性図である。縦
軸はこの内面における最大電界強度、横軸はＸ／Ｒ１を
示している。

【００４４】図から明らかなように、最大電界強度は、
Ｘ／Ｒ１が−０．１５以下において急激に上昇し、逆
に、Ｘ／Ｒ１＝−０．１５以上の領域において、横軸と
平行に引いた一点鎖線より電界強度が上昇せず、大きく
抑制されており、特に、Ｘ／Ｒ１＝０．０６のとき最低
値となるためである。

【００４５】上記第３の実施の形態の真空開閉装置３に
よれば、前記第２の筒状部３６ｂの最大電界強度が大幅
に抑制されるため、更に絶縁特性が向上して、筒長を短
く、また、筒径を小さくでき、更なる可動部分の小型化
ができる。その結果、真空開閉装置３の全体も小型化す
ることができる。 （第４の実施の形態）次に、本発明の第４の実施の形態
に係る真空開閉装置を図５を参照して説明する。図５
は、本発明の第４の実施の形態に係る真空開閉装置の可
動部分の要部拡大断面図である。図５において、真空バ
ルブ部分および操作機構の構成は、上記第２の実施の形
態と同様であるので省略している。また、第２の実施の
形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明は省略す
る。

【００４６】本実施の形態では、前記可動部分におい
て、前記外部可動通電軸１８と摺動接触される下部導体
３７の外周部に、前記第２の筒状部３６ｂの操作機構側
方向に伸びた筒状のシールド部３７ａを配設している。
このシールド部３７ａは、前記絶縁操作ロッド３１を取
り囲むように前記第２の筒状部３６ｂの内部に埋め込ま
れている。そして、前記下部導体３７と前記シールド部
３７ａとは、一体構造に構成され断面コの字状のリング
状をしている。また、このシールド部３７ａは、先端に
向かうにしたがって断面積が小さくなっており、しかも
先端の上部は曲面に形成されている。

【００４７】上記第４の実施の形態の真空開閉装置によ
れば、前記下部導体３７と前記シールド部３７ａとが一
体構造になっているため、前記下部導体３７のほぼ中心
部を貫通する前記外部可動通電軸１８との同軸上の位置
合わせが容易となる。従って、前記シールド部３７ａと
前記第２の筒状部３６ｂ内面までとの絶縁厚さのばらつ
きが少なくなり、それに伴って最大電界強度のばらつき
も少なくなる。これにより、前記絶縁厚さのばらつきを
考慮して裕度を持った絶縁設計の必要がなくなる。

【００４８】このため、前記第２の筒状部３６ｂの筒径
を小さくでき、可動部分の小型化ができる。その結果、
真空開閉装置３の全体も小型化することができる。

【００４９】また、前記シールド部３７ａの先端に向か
うにしたがって断面積が小さく、先端が曲面を持ってい
るため、上記第１の実施の形態のような断面積が一様な
筒状リングに比べて、最も電界集中を起こす先端部の電
界分布が改善され好ましい。

【００５０】また、前記下部導体３７と前記シールド部
３７ａとが一体構造に形成されているため、部品点数の
削減ができ低コスト化できる。 （第５の実施の形態）次に、本発明の第５の実施の形態
に係る真空開閉装置を図６を参照して説明する。図６
は、本発明の第５の実施の形態に係る真空開閉装置の可
動部分の要部拡大断面図である。図６において、真空バ
ルブ部分および操作機構の構成は、上記第２の実施の形
態と同様であるので省略している。また、第２の実施の
形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明は省略す
る。

【００５１】本実施の形態では、前記外部可動通電軸１
８と摺動接触する下部導体３８の外周部に、前記第２の
筒状部３６ｂの操作機構側方向に伸びた筒状のシールド
部３８ａを配設している。このシールド部３８ａは、前
記絶縁操作ロッド３１を取り囲むように前記第２の筒状
部３６ｂの内部に埋め込まれている。また、前記第１の
筒状部３６ａの内部に、真空バルブ９方向で絶縁真空容
器１０の一端部まで伸びた筒状のシールド部３８ｂを配
設している。そして、前記下部導体３８と前記シールド
部３８ａ、３８ｂとは、一体構造に構成され断面Ｈ字状
のリング状をしている。また、これらのシールド部３８
ａ、３８ｂは、それぞれ先端に向かうにしたがって断面
積が小さくなっており、しかも先端の上部は曲面に形成
されている。

【００５２】上記第５の実施の形態の真空開閉装置３に
よれば、前記下部導体３８と前記シールド部３８ａ、３
８ｂとが一体構造になっているため、前記下部導体３８
のほぼ中心部を貫通する前記外部可動通電軸１８との同
軸上の位置合わせが容易となる。従って、前記シールド
部３８ａと第２の筒状部３６ｂ内面までとの絶縁厚さの
ばらつきが少なくなり、それに伴って最大電界強度のば
らつきも少なくなる。これにより、前記絶縁厚さのばら
つきを考慮して裕度を持った絶縁設計の必要がなくな
る。

【００５３】このため、前記第２の筒状部３６ｂの筒径
を小さくでき、可動部分の小型化ができる。その結果、
真空開閉装置３の全体も小型化することができる。

【００５４】また、前記シールド部３８ａの先端に向か
うにしたがって断面積が小さく、先端が曲面を持ってい
るため、上記第１の実施の形態のような断面積が一様な
筒状リングに比べて、最も電界集中を起こす先端部の電
界分布が改善され好ましい。

【００５５】また、モールド時に前記真空絶縁容器１０
を前記シールド部３８ｂで軸上の位置合わせができるた
め、作業が容易で短時間となる。

【００５６】また、前記下部導体３８と前記シールド部
３８ａ、３８ｂとが一体構造に形成されているため、部
品点数の削減ができ低コスト化できる。（第６の実施の
形態）次に、本発明の第６の実施の形態に係る真空バル
ブを並列接続した真空開閉装置を図７および図８を参照
して説明する。図７は、本発明の第６の実施の形態に係
る真空開閉装置の可動部分の拡大断面図である。図８
は、図７のＡ−Ａ断面図である。

【００５７】図７および図８において、真空バルブ部分
および操作機構の構成は、上記第２の実施の形態と同様
であるので省略している。また、第２の実施の形態と同
一部分は同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【００５８】図７および図８に示すように本実施の形態
では、下部導体３９を横断面楕円形状に構成して、この
下部導体３９に前記真空バルブ９に連結された２本の外
部可動通電軸１８ａ、１８ｂを横方向に並べて貫通さ
せ、前記下部導体３９に摺動接触させている。この前記
外部可動通電軸１８ａ、１８ｂに、絶縁操作ロッド３１
ａ、３１ｂの一端を連結させている。そして、この外部
可動通電軸１８ａ、１８ｂと前記絶縁操作ロッド３１
ａ、３１ｂは、横断面楕円形状の第２の筒状部４０ｂに
より取り囲まれている。

【００５９】また、前記第２の筒状部４０ｂの内部に
は、横断面楕円形状のシールド４１が前記絶縁操作ロッ
ド３１ａ、３１ｂの部分を取り囲むように埋め込まれて
いる。このシールド４１は、前記下部導体３９に電気的
に接続され、他端が前記第２の筒状部４０ｂの操作機構
方向に伸びて配設されている。

【００６０】上記第６の実施の形態の真空開閉装置によ
れば、前記第２の筒状部４０ｂ内面の最大電界強度が位
置する領域が少なくなる。即ち、この内面において、前
記シールド４１と前記絶縁操作ロッド３１ａ、３１ｂが
最短距離で対向する部分に最大電界強度が位置するが、
前記シールド４１を断面楕円形状としたため、半円状の
点線で示したＣ部に存在することになる。

【００６１】図９は、縦軸に空気中における絶縁物沿面
の破壊電界Ｅｂ示し、横軸にこの絶縁物沿面で最大電界
強度の９０％以上が存在する面積（Seff）を示し、これ
らの関係を実験で求めた特性図を示している。なお、横
軸は、この面積（Seff）を最短の沿面距離（Ls）で除し
て、有効面積としてSeff／Lsに規格化して示している。

【００６２】図から明らかなように、破壊電界Ebは、Se
ff／Lsの関数となり、Seff／Lsが小さいほど高く、逆に
Seff／Lsが大きくなるほど低くなる。即ち、最短の沿面
距離を一定とすると、絶縁物沿面の面積を小さくするほ
ど破壊電圧を高く見積ることができ、よりコンパクトな
絶縁設計が可能になる。

【００６３】従って、前記真空バルブ９を並列接続する
場合、前記下部導体３９に前記真空バルブ９をまとめて
取付けられるため、個別に配置して相互接続するより、
設置スペースの縮小化を図ることができる。

【００６４】また、最大電界強度を持つ前記第２の筒状
部４０ｂ内面の面積が小さくなり絶縁特性が向上するた
め、可動部分を小型化でき、その結果、真空開閉装置３
の全体も小型化できる。 （第６の実施の形態の変形例）次に、上記第６の実施の
形態の変形例に係る真空バルブを並列接続した真空開閉
装置を図１０を参照して説明する。図１０は、図７のＡ
−Ａ断面図であり、横断面長方形状の第２の筒状部４２
ｂの内面には、前記絶縁操作ロッド３１ａ、３１ｂが適
切な間隔で配列されている。また、シールド４３も前記
第２の筒状部４２ｂと同様に横断面長方形状の筒状で、
これらの前記絶縁操作ロッド３１ａ、３１ｂの全体を取
り囲んでいる。

【００６５】上記変形例の真空開閉装置３によれば、前
記第２の筒状部４２ｂ内面の最大電界強度が位置する領
域が少なくなる。即ち、この内面において、前記シール
ド４３と前記絶縁操作ロッド３１ａ、３１ｂが最短距離
で対向する部分に最大電界強度が位置するが、前記シー
ルド４３を横断面長方形状としたため、３個所の点線で
示したＤ部に存在することになる。これにより、最大電
界強度を有する面積が断面楕円形状の場合に比べて減少
するため、前記第２の筒状部４２ｂ内面の絶縁特性が更
に向上することになる。

【００６６】従って、上記第６の実施の形態よりも、よ
り一層可動部分を小型化でき、その結果、真空開閉装置
３の全体をより小型化できる。

【００６７】なお、上記第６の実施の形態および変形例
では、横断面楕円形状、または横断面長方形状の前記下
部導体３９を用いたが、前記外部可動通電軸１８ａ、１
８ｂを可撓性導体線で相互接続してもよい。これによ
り、前記外部可動通電軸１８ａ、１８ｂの移動が自在で
相互の通電も行えるため、上記第６の実施の形態および
変形例の前記下部導体３９に比べて、断面積が小さくな
り軽量化することができる。

【００６８】また、２個の真空バルブ９における並列接
続としているが、３個以上を並列接続してもよい。この
場合、前記下部導体３９は、横断面楕円形状、または横
断面長方形では前記真空バルブ９を横一列配置とし、ま
た、横断面三角形状では前記真空バルブ９を三角配置す
ればよい。

【００６９】これにより、３個以上の前記真空バルブ９
をまとめて取付けられるため、個別に配置して相互接続
するより、設置スペースの更なる縮小化を図ることがで
きる。

【００７０】また、最大電界強度を持つ第２の筒状部内
面の面積が小さくなり絶縁特性が向上するため、可動部
分を小型化でき、その結果、真空開閉装置９の全体も小
型化できる。

【００７１】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形
して実施することができる。例えば、第１乃至６の実施
の形態では、真空バルブ９を閉路と開路の２段階の動作
で説明したが、最近、前記真空バルブ９の開閉動作を３
段階の動作をさせて閉路と開路および断路を設けるもの
がある。この場合においても、前記真空バルブ９の可動
部分で第２の筒状部の内部にシールドを埋め込み、絶縁
操作ロッドとの最適な位置関係により最大電界強度を大
きく抑制することができる。これにより、絶縁特性が向
上するので、可動部分の小型化ができ、その結果、真空
開閉装置３の全体も小型化できる。

【００７２】また、第１乃至第６の実施の形態では、真
空バルブ９を筒状部で取り囲んでいるが、絶縁材料で直
接モールドしてもよい。これにより、前記真空バルブ９
を筒状部に設ける工数が低減されるため、組立作業が容
易となる。

【００７３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、真
空開閉装置の可動部分を構成する第２の筒状部の内部に
シールドを埋め込み、しかも閉路時と開路時で移動する
絶縁操作ロッドのいずれの位置においても最適な位置関
係により、最大電界強度を大きく抑制させているため、
絶縁特性が向上して可動部分を小型化させることができ
る。その結果、真空開閉装置の全体も小型化することが
できる。

【００７４】また、真空開閉装置の可動部分を構成する
第２の筒状部の内面を、可動通電軸側では細径とし、操
作機構側では太径として、これらを連続した複数の曲面
で結び電界強度を更に抑制させているため、絶縁特性が
向上して可動部分を更に小型化させることができる。そ
の結果、真空開閉装置の全体も小型化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る真空開閉装
置を示す断面図。

【図２】 本発明の第１の実施の形態に係るシールド先
端の位置と最大電界強度との関係を示す特性図。

【図３】 本発明の第２および第３の実施の形態に係る
真空開閉装置の可動部分を示す断面図。

【図４】 本発明の第３の実施の形態に係る第２の筒体
部内面の形状と最大電界強度との関係を示す特性図。

【図５】 本発明の第４の実施の形態に係る真空開閉装
置の可動部分を示す断面図。

【図６】 本発明の第５の実施の形態に係る真空開閉装
置の可動部分を示す断面図。

【図７】 本発明の第６の実施の形態に係る真空開閉装
置の可動部分を示す断面図。

【図８】 本発明の第６の実施の形態に係る真空開閉装
置の可動部分の横断面図。

【図９】 本発明の第６の実施の形態に係る絶縁物沿面
の破壊電界と有効面積との関係を示す特性図。

【図１０】 本発明の第６の実施の形態の変形例に係る
真空開閉装置の可動部分の横断面図。

【図１１】 受変電設備装置の構成を示す構成図。

【図１２】 従来の真空開閉装置を示す断面図。

【符号の説明】

１ 箱体 １ａ 遮断器室 １ｂ 受電室 ２ 仕切り板 ３ 真空開閉装置 ４ ケーブルヘッド ５ａ、５ｂ 断路器 ６ 碍子 ７ 母線 ８ 接続導体 ９ 真空バルブ １０ 真空絶縁容器 １１ａ 固定側端板 １１ｂ 可動側端板 １２ 固定通電軸 １３ 固定電極 １４ 可動通電軸 １５ ベローズ １６ 可動電極 １７ 中間電極 １８、１８ａ、１８ｂ 外部可動通電軸 １９、３１、３１ａ、３１ｂ 絶縁操作ロッド ２０ａ、２０ｂ、２９、３２ａ、３２ｂ 埋め込み電極 ２１ 操作機構 ２２、３３、３６、４０ 絶縁体 ２２ａ、３３ａ、３６ａ、４０ａ 第1の筒状部 ２２ｂ、３３ｂ、３６ｂ、４０ｂ、４２ｂ 第2の筒状
部 ２３、３７、３８、３９ 下部導体 ２４ 摺動形接触子 ２５ａ、２５ｂ 外部導体 ２６ａ、２６ｂ フィンガー形接触子 ２８ 上部電極 ３４、４１、４３ シールド ３５ ボルト ３７ａ、３８ａ、３８ｂ シールド部

フロントページの続き (72)発明者 吉田 哲雄 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 宮川 勝 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 塩入 哲 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 大島 巖 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 多賀谷 治 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 5G026 EA04 EA06 EB08 HA05 HB01 HB02 HB05 QB01 QB04

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の接離自在の電極を有する真空バル
   ブと、前記真空バルブの容器外の外部可動通電軸に一端
   の埋め込み電極が連結され、他端の埋め込み電極が操作
   機構に連結される絶縁操作ロッドと、前記真空バルブを
   取り囲む第１の筒状部と前記外部可動通電軸および前記
   絶縁操作ロッドを取り囲む第２の筒状部とを有する筒状
   の絶縁体と、前記第２の筒状部の内部に、前記外部可動
   通電軸に電気的に接続され、前記操作機構側に伸び、絶
   縁操作ロッドを取り囲む筒状のシールドとを具備し、前
   記シールドは、先端が前記真空バルブの閉路時と開路時
   に、前記外部可動通電軸側の埋め込み電極先端から前記
   絶縁操作ロッドの埋め込み電極間の中間位置までの範囲
   に配置されていることを特徴とする真空開閉装置。
2. 【請求項２】 一対の接離自在の電極を有する真空バル
   ブと、前記真空バルブの容器外の外部可動通電軸に一端
   の埋め込み電極が連結され、他端の埋め込み電極が操作
   機構に連結される絶縁操作ロッドと、前記真空バルブを
   取り囲む第１の筒状部と前記外部可動通電軸および前記
   絶縁操作ロッドを取り囲む第２の筒状部とを有する筒状
   の絶縁体と、前記第２の筒状部の内部に、前記外部可動
   通電軸に電気的に接続され、前記操作機構側に伸び、絶
   縁操作ロッドを取り囲む筒状のシールドとを具備し、前
   記第２の筒状部は、前記外部可動通電軸側では細径と
   し、前記操作機構側では太径として、これらを連続した
   複数の曲面で結んだことを特徴とする真空開閉装置。
3. 【請求項３】 前記シールドの先端面を基準位置とし
   て、外部可動通電軸側を−Ｘ、操作機構側を＋Ｘ、細径
   から太径に移行する最初の曲面の曲率半径をＲ１とし、
   前記曲面の始まる位置は、Ｘ／Ｒ１＞−０．１５の関係
   式を満足することを特徴とする請求項２に記載の真空開
   閉装置。
4. 【請求項４】 前記シールドが前記下部導体と一体成形
   されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
   か１項に記載の真空開閉装置。
5. 【請求項５】 前記シールドが前記下部導体と一体成形
   され、断面がコの字状のリング状に構成されたことを特
   徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の
   真空開閉装置。
6. 【請求項６】 前記シールドが前記真空バルブ側方向と
   操作機構側方向に伸びて、前記下部導体と一体成形され
   たことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１
   項に記載の真空開閉装置。
7. 【請求項７】 前記シールドが前記下部導体と一体成形
   され、断面がＨ字状のリング状に構成されたことを特徴
   とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の真
   空開閉装置。
8. 【請求項８】 前記シールドが前記下部導体と一体成形
   され、断面がコの字状、または、Ｈ字状のリング状に構
   成され、先端に向かって断面積が細くなり、頂部に曲面
   を持たせたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のい
   ずれか１項に記載の真空開閉装置。
9. 【請求項９】 前記下部導体に複数の前記真空バルブの
   外部可動通電軸を貫通させ、複数の前記外部可動通電軸
   に前記絶縁操作ロッドをそれぞれ連結させ、前記絶縁操
   作ロッドを取り囲み、一端が前記下部導体に電気的に接
   続され、他端が前記操作機構側に伸びた筒状のシールド
   を配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項８に記
   載のいずれか１項に記載の真空開閉装置。
10. 【請求項１０】 複数の前記真空バルブを横一列配置と
    し、前記第２の筒状部の横断面の内周を楕円形状または
    長方形状としたことを特徴とする請求項９に記載の真空
    開閉装置。
11. 【請求項１１】 複数の前記真空バルブを多角形配置と
    し、前記第２の筒状部の横断面の内周を多角形状とした
    ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の真
    空開閉装置。
12. 【請求項１２】 複数の前記真空バルブの外部可動通電
    軸を可撓導体線で相互接続して、前記下部導体に電気的
    に接続させたことを特徴とする請求項９乃至請求項１１
    のいずれか１項に記載の真空開閉装置。
13. 【請求項１３】 前記真空バルブを閉路、開路、断路の
    ３位置動作としたことを特徴とする請求項１乃至請求項
    １２のいずれか１項に記載の真空開閉装置。