JP2011238453A - 固体絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定電極と可動電極とを閉極させた際に発生する振動性の大きな衝撃荷重を緩衝させて、真空バルブの長寿命化を図ることのできる固体絶縁開閉装置を得ること。
【解決手段】本発明は、固定電極と、可動電極とが密閉容器に収納された真空バルブと、連結機構の一部を構成するとともに可動電極に対して固定電極に接圧させる力を加える接圧装置と、を備える固体絶縁開閉装置であって、接圧装置１４は、ロッド１８の一端にロッドよりも大きい外径で形成された端部２０と、端部が滑動可能に嵌合される嵌合部１７ａが形成された緩衝部１７と、貫通孔３０ａにロッドを貫通させて嵌合部を塞ぐ閉塞部３０と、端部が閉塞部に接する方向にロッドを付勢する付勢部１９と、を有して構成され、油室２２とその外部との間で油の移動を可能とする微小流路２３が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、固定電極に可動電極を接圧させる固体絶縁開閉装置に関するものである。

従来用いられている固体絶縁開閉装置には、高真空を保持した真空バルブの内部に可動電極と固定電極とを備えるものがある（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。このような固体絶縁開閉装置では、「閉」の信号が操作装置に投入されると操作装置が作動する。その操作力がリンク、レバー等の連結機構や接圧装置などを介して可動電極に伝達され、可動電極が動作して固定電極に衝突・接触する。

特公昭６３−５５７３８号公報 特開平０９−１４７７０１号公報

しかしながら、可動電極が固定電極に衝突することで、大きな衝撃荷重を伴った振動が発生し、固定電極と可動電極との接離が繰り返されることとなる。最終的にこの振動は収まり、接圧装置の接圧荷重で両電極は接触状態となるものの、振動性の大きな衝撃荷重が発生して接点が接離を繰返すことで、電気的にまた機械的な消耗により真空バルブの寿命が低下してしまうといった問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、固定電極と可動電極とを閉極させた際に発生する振動性の大きな衝撃荷重を緩衝させて、真空バルブの長寿命化を図ることのできる固体絶縁開閉装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、固定電極を有する固定電極棒と、固定電極に接離可能な可動電極を有する可動電極棒とが密閉容器に収納された真空バルブと、可動電極を操作させる操作装置と、操作装置からの操作力を可動電極に伝える連結機構と、連結機構の一部を構成するとともに可動電極に対して固定電極に接圧させる力を加える接圧装置と、を備える固体絶縁開閉装置であって、接圧装置は、ロッドと、ロッドの一端にロッドよりも大きい外径で形成された端部と、端部が滑動可能に嵌合される嵌合部が形成された緩衝部と、ロッドの外径より大きく端部の外径よりも小さい貫通孔にロッドを貫通させて嵌合部を塞ぐ閉塞部と、端部が閉塞部に接する方向にロッドを付勢する付勢部と、を有して構成され、端部および緩衝部の少なくとも一方には、端部と嵌合部とに囲まれた油室とその外部との間で油の移動を可能とする微小流路が形成されることを特徴とする。

この発明によれば、固定電極と可動電極とを閉極させた際に発生する振動性の大きな衝撃荷重を緩衝させて、真空バルブの長寿命化を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る固定絶縁開閉装置の断面図であって、開閉装置の開極状態を示す図である。 図２は、開閉装置が開極状態にある時の接圧装置の断面図である。 図３は、開閉装置が閉極状態にある時の接圧装置の断面図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係る固体絶縁開閉装置の断面図であって、開閉装置の開極状態を示す図である。 図５は、接圧装置の断面図である。 図６は、本発明の実施の形態３に係る固体絶縁開閉装置が備える接圧装置の断面図である。 図７は、本発明の実施の形態４に係る固体絶縁開閉装置が備える接圧装置の断面図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る固体絶縁開閉装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る固定絶縁開閉装置の断面図であって、開閉装置の開極状態を示す図である。図１において、内部に高真空を保持した真空バルブ１は、密閉容器１ａに収納された固定電極２および可動電極３を有する。固定電極２は、真空バルブ１外へ導出した導体（固定電極棒）４に支持固定される。可動電極３は、金属ベローズ５を介して真空バルブ１外へ導出した導体（可動電極棒）６に支持固定される。導体６の上端部はフィンガーコンタクト７で電気導通可能に、かつ直線的に上下にスライド可能に支持されている。また、真空バルブ１は、その下端が外部絶縁筒８に支持固定されている（支持部分は図示せず）。なお、真空バルブ１と外部絶縁筒８との間には、油が充填されている。

真空バルブ１の上端には支持部９が取付けられており、その一端に設けられたピン穴においてレバー１０を回動自在に支持している。レバー１０の一方の先端には導体６がピンにより回動自在に結合されており、他方の先端には水平に延伸する絶縁操作棒１１の一端が回動自在に結合されている。絶縁操作棒１１の他端は、外部絶縁筒８の開口部を密封するフタ板１２に設けられた穴を介して、気密に外部絶縁筒８の外部に取り出されている。

外部に取り出された絶縁操作棒１１の他端には、ピンにより回動可能に支持されたレバー１３の一端と回動自在に結合されている。レバー１３の他端は接圧装置１４と回動自在に結合されており、接圧装置１４は図示しない操作装置の駆動機構と結合されている。本実施の形態１では、接圧装置１４、レバー１３、絶縁操作棒１１、レバー１０、および支持部９で、操作装置からの操作力を可動電極３に伝える連結機構を構成する。

図２は、開閉装置が開極状態にある時の接圧装置１４の断面図である。接圧装置１４は、下ロッドエンド１５、上ロッドエンド１６、および上ロッドエンド１６に固定された緩衝部１７を備える。下ロッドエンド１５にはロッド１８が固定されている。ロッド１８は、その一端にロッド１８よりも大きい外径で形成された端部２０を有する。緩衝部１７には、ロッド１８の端部２０が軸方向に滑動するように嵌合される嵌合部１７ａが形成されている。嵌合部１７ａは、閉塞部３０で塞がれる。閉塞部３０には、ロッド１８の外径より大きく、端部２０の外径よりも小さい貫通孔３０ａが形成されている。貫通孔３０ａには、ロッド１８が貫通される。

両ロッドエンド１５，１６の間には圧縮ばね（付勢部）１９が装着される。圧縮ばね１９は、初期接圧荷重に相当する力で圧縮されている。圧縮ばね１９は、端部２０が閉塞部３０に接触する方向、すなわち両ロッドエンド１５，１６を離間させる方向にロッド１８を付勢する。これにより、圧縮ばね１９は、必要な初期圧縮荷重で両ロッドエンド１５，１６を伸長することとなる。なお、上ロッドエンド１６と下ロッドエンド１５との間隔を圧縮すると、端部２０が閉塞部３０から離れる方向に移動するとともに、圧縮ばね１９も圧縮される。圧縮ばね１９は、この圧縮動作に伴う圧縮量に応じて、両ロッドエンド１５，１６を離間させようとする荷重も一義的に増大させる。したがって、固定電極２と可動電極３とが接触した状態で、圧縮ばね１９が圧縮された状態とすれば、初期圧縮荷重を超える接圧力を継続的に可動電極３に加えて固定電極２に接触させることができる。

ロッド１８は、緩衝部１７に対して以下のように嵌合されている。すなわち、ロッド１８の端部２０は、その外径が緩衝部１７の内径（嵌合部１７ａの内径）よりわずかに小さく形成されている。端部２０は、その外周に設けられたシール２１を介して、嵌合部１７ａ内を摺動可能に構成されている。緩衝部１７の内面（嵌合部１７ａの内面）と端部２０とで囲まれた油室２２には油（作動油）が満たされている。油室２２は、緩衝部１７に形成された微小孔２３によって上ロッドエンド１６内の油溜め２４と連通する。微小孔２３は、油室２２と油溜め２４の間を油が移動可能とする微小流路として機能する。なお、詳細は後述するが、開閉装置を閉極する際に、油室２２の容積は圧縮される。微小孔２３は、油室２２の容積の圧縮時に、その容積の変化量よりも小さい体積の油しか油溜め２４に流出できない程度の大きさで形成される。

また、緩衝部１７のうち、油室２２と油溜め２４との境界部分には、チェック弁（逆止弁）２５が形成されている。チェック弁２５は、油溜め２４から油室２２に向かう油の流れのみを通過可能とし、油室２２から油溜め２４に向かう油の流れを遮る。さらに、油溜め２４への油の流入流出に伴って、油溜め２４内の空気層の体積が変化するため、上ロッドエンド１６には、油溜め２４内の空気が外部と出入り可能とする孔２６が形成されている。

図３は、開閉装置が閉極状態にある時の接圧装置１４の断面図である。接圧装置１４は軸方向に圧縮されて両ロッドエンド１５，１６の間隔は短くなり、圧縮ばね１９が初期状態よりも圧縮される。また、油室２２の体積が小さくなっており、初期状態において油室２２に満たされていた油の一部が、油溜め２４に移動している。

次に、固体絶縁開閉装置の投入動作について説明する。図１および図２の開極状態において、操作装置に「閉」の信号が投入されると、操作装置の操作力が連結機構を介して可動電極３に伝えられる。すなわち、操作装置の操作力が接圧装置１４を介してレバー１３に加わり、レバー１３を時計方向に回動し絶縁操作棒１１を右方に押し込む。これにより、レバー１０を介して導体６および可動電極３を下方に押し下げ、可動電極３と固定電極２が接触する。なお、両電極２，３が接触するまでは、可動電極３は真空バルブ１の金属ベローズ５に作用する下向きの力を受けており、接圧装置１４に作用する圧縮力は圧縮ばね１９の初期圧縮荷重よりも小さいため、接圧装置１４はほとんど圧縮されない。

両電極２，３が接触すると、両電極２，３に作用する衝撃荷重のため、可動電極３は開極方向に跳ね返される。この跳ね返り動作により接圧装置１４は軸方向に急激に圧縮され、圧縮ばね１９が圧縮されると共に油室２２の体積が小さくなろうとする。この圧縮によって油室２２内の油も圧縮されて微小孔２３を通って油溜め２４に流出しようとするが、圧縮が急激であることと微小孔２３を単位時間に通過できる油の量が限られているため、油室２２の体積の減少よりも油の流出が遅れる。

油の流出が遅れることで、油室２２内の油が圧縮されて圧力が急激に上昇する。一般に、油などの液体は気体と比べて圧力変化に対する体積変化が微小であり、微小な体積変化で大きな圧力が得られる。このように油室２２内に発生した圧力により、緩衝部１７の軸方向に大きな力が作用する。このとき、上ロッドエンド１６に対しては、図２の上方向に力が作用する。このため可動電極３の跳ね返り動作による接圧装置１４の圧縮動作は抑えられ、可動電極３が過度に跳ね返り変位することなく両電極２，３を接触させることができる。このように、固定電極２と可動電極３とを閉極させた際に発生する振動性の大きな衝撃荷重を緩衝させて、真空バルブ１の長寿命化を図ることができる。

この後、操作装置側からの操作力により接圧装置１４が圧縮され、圧縮ばね１９と油室２２が圧縮されることで、上ロッドエンド１６に作用する力によって、電極２，３間に継続的に初期圧縮荷重を超える接圧が作用する。接圧装置１４が、図３に示す閉極位置まで圧縮される間、緩衝部１７には操作装置の操作力に見合った圧力が発生することで、操作装置側の動作速度が落ちる。その結果、操作装置が動作完了するまでの時間が長くなるが、油室２２から油は継続して流出して図３の閉極位置では緩衝部１７での発生圧力が略０になり、圧縮ばね１９による接圧のみが電極２，３間に作用することになる。

「開」操作の場合の接圧装置１４の動作として、図３の閉極状態において、操作装置の操作力により下ロッドエンド１５が下方に動くと圧縮ばね１９は伸長するとともに油室２２の体積が増加して油室２２の内部が負圧となる。そのためチェック弁２５が動作して油溜め２４から油室２２に油が流入する。微小孔２３だけでなく、チェック弁２５からも油が流入するので、油室２２の体積変化は、比較的スムーズに行われる。そして、ロッド１８の端部２０が、図２に示すように閉塞部３０と接触すると、接圧装置１４は一体となって下方に移動する。

また、緩衝機能を発揮する緩衝装置を別途に設けずに、接圧装置１４に緩衝機能を発揮させているので、部品点数の増加を抑えることができるとともに、装置の大型化も抑制することができる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る固体絶縁開閉装置の断面図であって、開閉装置の開極状態を示す図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態２では、接圧装置３１を開閉装置内部の油中に設けており、図４に示すように絶縁操作棒３２と一体化して構成している。

図５は、接圧装置３１の断面図である。本実施の形態２では、上ロッドエンド１６の代わりに絶縁操作棒３２の端部に緩衝部１７を埋め込んでいる。したがって、接圧装置３１は、外部絶縁筒８と真空バルブ１との間に充填された油の中に設けられることとなる。これにより、実施の形態１で示した油溜め２４（図２も参照）が不要となるし、接圧装置３１からの油漏れの心配もなくなる。また、油溜め２４を不要とすることで、接圧装置３１の構造の簡素化を図ることができる。また、油溜め２４への油の充填作業等も不要となり、固体絶縁開閉装置の製造工程も簡素化することができる。

なお、油室２２と外部とをつなぐ微小孔２３、およびチェック弁２５をロッド１８の端部２０に設けている。なお、開閉装置の「開」操作時の動作および「閉」操作時の動作は、上記実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る固体絶縁開閉装置が備える接圧装置の断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態３では、上記実施の形態２と同様に接圧装置４１を油中に設けるが、絶縁操作棒とは一体化されない。本実施の形態３では、微小孔２３がロッド１８の端部２０に形成され、チェック弁２５が上ロッドエンド１６に設けられる。また、上ロッドエンド１６は、緩衝部１７が設けられた反対側の端部で、絶縁操作棒に連結される。なお、開閉装置の「開」操作時の動作および「閉」操作時の動作は、上記実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。

実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４に係る固体絶縁開閉装置が備える接圧装置の断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態４では、上記実施の形態２と同様に接圧装置４２を油中に設けるが、絶縁操作棒とは一体化されない。本実施の形態４では、ロッド１８の端部２０の外周にシールを設けずに、緩衝部１７の内面（嵌合部１７ａの内面）とロッド１８の端部２０との間に微小な隙間を形成する。この微小な隙間を油の流路とすることができるため、この隙間が実施の形態１で示した微小孔として機能する。したがって、ロッド１８の端部２０への微小孔の形成が不要となる。

したがって、微小孔の加工工数を削減することができ、加工コストの抑制を図ることができる。また、ロッド１８の端部２０の外周にシールを設けないため、部品点数の削減を図ることができる。

以上のように、本発明に係る固体絶縁開閉装置は、接点の接触の際に衝撃荷重が発生する固体絶縁開閉装置に有用である。

１ 真空バルブ
１ａ 密閉容器
２ 固定電極
３ 可動電極
４ 導体（固定電極棒）
５ 金属ベローズ
６ 導体（可動電極棒）
７ フィンガーコンタクト
８ 外部絶縁筒
９ 支持部
１０ レバー
１１ 絶縁操作棒
１２ フタ板
１３ レバー
１４ 接圧装置
１５ 下ロッドエンド
１６ 上ロッドエンド
１７ 緩衝部
１７ａ 嵌合部
１８ ロッド
１９ 圧縮ばね（付勢部）
２０ 端部
２１ シール
２２ 油室
２３ 微小孔（微小流路）
２５ チェック弁（逆止弁）
２６ 孔
３０ 閉塞部
３０ａ 貫通孔
３１ 接圧装置
３２ 絶縁操作棒
４１，４２ 接圧装置

Claims (5)

1. 固定電極を有する固定電極棒と、前記固定電極に接離可能な可動電極を有する可動電極棒とが密閉容器に収納された真空バルブと、前記可動電極を操作させる操作装置と、前記操作装置からの操作力を前記可動電極に伝える連結機構と、前記連結機構の一部を構成するとともに前記可動電極に対して前記固定電極に接圧させる力を加える接圧装置と、を備える固体絶縁開閉装置であって、
   前記接圧装置は、ロッドと、前記ロッドの一端に前記ロッドよりも大きい外径で形成された端部と、前記端部が滑動可能に嵌合される嵌合部が形成された緩衝部と、前記ロッドの外径より大きく前記端部の外径よりも小さい貫通孔に前記ロッドを貫通させて前記嵌合部を塞ぐ閉塞部と、前記端部が前記閉塞部に接する方向に前記ロッドを付勢する付勢部と、を有して構成され、
   前記端部および前記緩衝部の少なくとも一方には、前記端部と前記嵌合部とに囲まれた油室とその外部との間で油の移動を可能とする微小流路が形成されることを特徴とする固体絶縁開閉装置。
2. 前記端部および前記緩衝部の少なくとも一方には、前記油室への油の流入を許容し、前記油室からの油の流出を遮る逆止弁が形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体絶縁開閉装置。
3. 前記油室の外部には、前記油室から流出する油を溜める油溜めが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体絶縁開閉装置。
4. 前記真空バルブを内部に収納する外部絶縁筒をさらに備え、
   前記外部絶縁筒と前記真空バルブとの間には油が充填され、
   前記接圧装置は、前記外部絶縁筒内部の前記油の中に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の固体絶縁開閉装置。
5. 前記端部と前記嵌合部との間には隙間が設けられており、該隙間が前記微小流路として機能することを特徴とする請求項４に記載の固体絶縁開閉装置。

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