JP2014235895A - 接地開閉器付き断路器 - Google Patents

Abstract

【課題】構成簡素化、小型化が期待できる接地開閉器付き断路器を提供する。
【解決手段】可動コンタクト２２を円弧線Ｌ１に沿った形状にて構成するとともに、円弧線Ｌ１上に可動コンタクト２２、固定電極１４、及び接地電極１９を配置し、固定電極１４と接地電極１９との間で可動コンタクト２２をその円弧線Ｌ１上に沿って往復動作可能に構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、断路器と接地開閉器とが一体に構成された接地開閉器付き断路器に関する。

ガス絶縁開閉装置に組み込む断路器や接地開閉器として、これらが一体的に構成された接地開閉器付き断路器が知られている。接地開閉器付き断路器は、第１電路に対して第２電路の接続・断絶を行うとともに、断絶時に第２電路側を接地させるように動作するものである（例えば特許文献１，２参照）。

特許文献１のものでは、第１電路側の固定電極と、１８０°対向位置（同軸上）に配置された接地電極との間に第２電路側の可動コンタクトが配置され、駆動源により駆動されるピニオン及びラックのギヤ機構にて、可動コンタクトが固定電極と接地電極との間で直線動作する。そして、可動コンタクトが固定電極と接触することで第１及び第２電路が接続され、可動コンタクトが固定電極と離間することで第１及び第２電路が互いに断絶され、更に可動コンタクトが接地電極と接触することで第２電路側が接地される構成となっている。

特許文献２のものでは、第１電路側の固定電極と接地電極とが例えば１００°程度の角度を以て配置されるとともに、固定電極に対して直線動作で接離する第１可動コンタクトと、接地電極に対して直線動作で接離する第２可動コンタクトとが個別に用いられる。つまり、第１及び第２可動コンタクトは、互いの軸線が１００°程度の角度を以て交差するように配置されている。そして、駆動源により駆動される１つの揺動レバーに対して先の配置態様の各可動コンタクトをそれぞれリンク部材を介して連結するリンク機構にて、揺動レバーの揺動動作が各可動コンタクトのそれぞれの方向の直線動作に変換され、第１及び第２電路の接続や断絶、第２電路側の接地が行われる構成となっている。

特許第３８４４５６５号公報 特表２００２−５１７１５１号公報

ところが、特許文献１のような可動コンタクトを直線動作させる構成では、可動コンタクトの軸線方向（動作方向）に断路器が長くなりがちで、これを備えるガス絶縁開閉装置の大型化が懸念される。

一方、特許文献２の構成では、固定電極と接地電極とのなす角を自由度高く設定でき、断路器の配置構成を比較的柔軟に決定することができるため、断路器、ひいてはガス絶縁開閉装置の小型化が望める。しかしながら、可動コンタクト及びリンク部材が複数必要となり、またこれらの部材同士を互い回動可能に連結するピン等も含めると、リンク機構の構成が煩雑で部品数も多く、三相分を構成することを考慮すると、構成が煩雑、部品数が多いといった問題が一層大きくなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、構成簡素化、小型化が期待できる接地開閉器付き断路器を提供することにある。

上記課題を解決する接地開閉器付き断路器は、容器内に配設される第１及び第２電路内部導体と、前記第１電路内部導体側に設けられる固定電極と、前記容器側に設けられる接地電極と、前記第２電路内部導体側に設けられるとともに前記固定電極と前記接地電極との間で動作する可動コンタクトとを備え、駆動機構による駆動に基づいて前記可動コンタクトを前記固定電極側に動作させて接触させ前記第１及び第２電路内部導体を接続状態とし、前記駆動機構による駆動に基づいて前記可動コンタクトを前記固定電極から離間させて前記第１及び第２電路内部導体を断絶状態とし、更に前記可動コンタクトを前記接地電極側に接触させ前記第２電路内部導体を接地状態とするように動作する接地開閉器付き断路器であって、１つの円弧線に対し、前記可動コンタクトをその円弧線に沿った形状にて構成するとともに、前記円弧線上に前記可動コンタクト、前記固定電極、及び前記接地電極を配置し、前記固定電極と前記接地電極との間で前記可動コンタクトを前記円弧線上に沿って往復動作可能に構成される。

この構成によれば、可動コンタクトの形状も含め、固定電極と接地電極との間の可動コンタクトの往復動作を１つの円弧線上で行う構成としたことから、電極間距離や可動コンタクトの動作範囲を直線上で行うものと比べて断路器をコンパクトに構成可能である。このことは、断路器を組み込む開閉装置の小型化に繋がる。また、可動コンタクトの動作は電極間の往復動作であることから、可動コンタクトを駆動する駆動機構は、単純なギヤ機構等で構成可能である。このことは、断路器（開閉装置）の構成簡素化に繋がり、また小型化にも貢献する。

また上記の接地開閉器付き断路器において、前記駆動機構は、ラック及びピニオンを有するギヤ機構を含み、前記可動コンタクトの円弧外側部分で前記ラックの噛合部分が位置するように前記可動コンタクト側に前記ラックを設けて構成されることが好ましい。

この構成によれば、ラック及びピニオンを有するギヤ機構を用いる場合、可動コンタクトの円弧外側部分でラックの噛合部分が位置するように可動コンタクト側にラックが設けられる。つまり、円弧内側部分に設定する場合と比べて、円弧外側部分に設定する本構成の方がラックの歯部を並設するスペースを確保し易く、ラックの噛合部分を容易に構成できる。

また上記の接地開閉器付き断路器において、前記可動コンタクトの形状及び往復動作は、前記第１電路内部導体から離間方向に凸の円弧線を用いて設定されることが好ましい。
この構成によれば、可動コンタクトの形状及び往復動作は、第１電路内部導体から離間方向に凸の円弧線を用いて設定されることから、断路器の大型化を抑えながらも、可動コンタクト側（第２電路内部導体）と第１電路内部導体との絶縁距離を確保することが可能である。

本発明の接地開閉器付き断路器によれば、構成簡素化、小型化が期待できる。

一実施形態における接地開閉器付き断路器の断面図である。 断路器の動作を示す拡大図である。 断路器の動作を示す拡大図である。 比較例における接地開閉器付き断路器の断面図である。

以下、接地開閉器付き断路器の一実施形態について説明する。
図１に示すように、ガス絶縁開閉装置１０は、容器本体１１ａ及び蓋板１１ｂ等からなる金属製の密閉容器１１内に接地開閉器付き断路器１２が組み込まれ、絶縁ガスＧが充填されてなる。同図１のような設置状況とした場合、密閉容器１１の上下方向中央付近には左右方向（水平方向）に延びる第１電路内部導体１３が配設され、該内部導体１３の下側部分に固定電極１４が固定されている。固定電極１４は、挿入穴１５を有する有底円筒状をなし、その挿入穴１５の開口方向が下方の若干斜め右方向に向けられている。

密閉容器１１の下面部からは第２電路内部導体１６が上方に向けて延び、先端部には後述の可動コンタクト２２を挿通支持する支持筒部１７が一体に設けられている。支持筒部１７は、内側に円形の挿通孔１８を有する筒状をなし、側方視で下方斜め左方向（第１電路内部導体１３から離間方向）に凸をなし角度範囲が略３０°程度の円弧状をなしている。支持筒部１７は、上側開口部１７ａが上方斜め左方向に、下側開口部１７ｂが下方斜め右方向にそれぞれ向けられて、上側開口部１７ａが固定電極１４と所定距離を以て対向し、下側開口部１７ｂが同じく所定距離を以て接地電極１９と対向するようになっている。

接地電極１９は、密閉容器１１を介して接地状態とされるべく、密閉容器１１（容器本体１１ａ）の下側の側壁部１１ｃに固定されている。接地電極１９は、挿入穴２０を有する有底円筒状をなし、その挿入穴２０の開口方向が左方向の若干斜め上方向に向けられている。そして、固定電極１４の挿入穴１５、支持筒部１７内側の挿通孔１８、及び接地電極１９の挿入穴２０は、同一円弧線Ｌ１上に並ぶようにして構成されている。

尚、固定電極１４の内周面、支持筒部１７の上端部及び下端部の内周面、及び接地電極１９の内周面には、それぞれその周方向に環状をなすコイルばねよりなる接触子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが２つずつ並設されている。各接触子２１ａ〜２１ｄは、可動コンタクト２２の外周面に対して弾性接触可能に構成されるものであり、可動コンタクト２２と、第１電路内部導体１３（固定電極１４）や第２電路内部導体１６（支持筒部１７）、接地電極１９との電気的接続を良好とするものである。

第２電路内部導体１６の支持筒部１７内には、導体よりなる可動コンタクト２２が挿入されている。可動コンタクト２２は、略円棒状で側方視が支持筒部１７の挿通孔１８に沿った、即ち円弧線Ｌ１に沿った円弧状をなし、支持筒部１７の内側面に沿って移動可能に支持されている。可動コンタクト２２は、長手方向の長さが支持筒部１７と同等の長さにて構成されている。

また、可動コンタクト２２には、同様に円弧状に形成されたラック２３が埋め込まれる態様で装着されている。ラック２３には、可動コンタクト２２（円弧線Ｌ１）に沿って複数の歯部が並設され、可動コンタクト２２の円弧外側においてその歯部が外部に臨むように設けられている。これに対して、支持筒部１７近傍の第２電路内部導体１６には、ラック２３と噛合するピニオン２４が配設され、図示しないモータ等の駆動源にて回転駆動されるこのピニオン２４及びラック２３によりギヤ機構２５が構成されている。そして、駆動源によりピニオン２４が回転されると、これと噛み合うラック２３が移動、即ち可動コンタクト２２が支持筒部１７内で動作する。この場合、可動コンタクト２２は円弧線Ｌ１上で動作し、図２に示す接続位置から図３に示す断路・接地位置までの間を往復動作するようになっている。

因みに、本実施形態における円弧線Ｌ１の曲率半径Ｒ１は、密閉容器１１（容器本体１１ａ）の直径Ｒ２の７５〜１５０％程度に設定されている。
そして、上記構成の第１及び第２電路内部導体１３，１６、固定電極１４、接地電極１９、可動コンタクト２２、及びギヤ機構２５等は三相分同様に用意され、１つの密閉容器１１内に図１の紙面手前奥方向に互いに間隔を以て並設されている。三相分の可動コンタクト２２は、１つの駆動源にて同期して駆動されるようになっている。

次に、ガス絶縁開閉装置１０（接地開閉器付き断路器１２）の動作を説明する。
図２に示す接続位置では、可動コンタクト２２の上端側が支持筒部１７の上側開口部１７ａから突出し、可動コンタクト２２の上端部が固定電極１４の挿入穴１５内に挿入された状態である。この状態では、可動コンタクト２２の上端部が接触子２１ａを介して固定電極１４と接触し、可動コンタクト２２の中間部が接触子２１ｂを介して支持筒部１７と接触状態にある。尚、可動コンタクト２２の下端側は支持筒部１７の挿通孔１８の中間位置手前まで移動するが、ピニオン２４とラック２３との噛合は維持されている。

このような可動コンタクト２２の配置位置では、第２電路内部導体１６と電気的な接続状態にある可動コンタクト２２が第１電路内部導体１３に対しても電気的な接続状態となり、第１及び第２電路内部導体１３，１６は互いに接続状態となる。これにより、断路器１２の前後の第１及び第２電路は接続状態となる。

一方、図３に示す断路・接地位置では、可動コンタクト２２の下端側が支持筒部１７の下側開口部１７ｂから突出し、可動コンタクト２２の下端部が接地電極１９の挿入穴２０内に挿入された状態である。この状態では、可動コンタクト２２の下端部が接触子２１ｄを介して接地電極１９と接触し、可動コンタクト２２の中間部が接触子２１ｃを介して支持筒部１７と接触状態にある。尚、可動コンタクト２２の上端側は支持筒部１７の挿通孔１８の中間位置手前まで移動するが、同位置においてもピニオン２４とラック２３との噛合は維持されている。

このような可動コンタクト２２の配置位置では、可動コンタクト２２は、第２電路内部導体１６と電気的な接続状態にあるものの固定電極１４とは離間するため、第１電路内部導体１３に対しては断絶状態となり、第１及び第２電路内部導体１３，１６は互いに断絶状態となる。これにより、断路器１２の前後の第１及び第２電路は断絶状態となる。また、可動コンタクト２２は接地電極１９と接触するため、第２電路内部導体１６は接地状態となる。

また、図１に示す中間位置では、可動コンタクト２２が支持筒部１７内に収納された状態であり、固定電極１４や接地電極１９のいずれにも接触しない状態である。つまり、第１及び第２電路内部導体１３，１６は互いに断絶状態で、しかも第２電路内部導体１６は接地されない状態である。

そして、ギヤ機構２５側の駆動に基づいて可動コンタクト２２が円弧線Ｌ１上で動作し、図２の接続位置から図１の中間位置を経て図３の断路・接地位置までの間を往復動作し、第１及び第２電路の接続・断絶を行う断路器として機能する動作と、第２電路の接地を行う接地開閉器として機能する動作とが行われるようになっている。

尚、固定電極１４の底部中央には挿入突起２６が設けられ、可動コンタクト２２の上側端面中央には挿入凹部２７が設けられている。図２の接続位置においては、固定電極１４の挿入突起２６が可動コンタクト２２の挿入凹部２７内に挿入状態となっている。そして、可動コンタクト２２が固定電極１４から離間する際にアークが発生した場合、固定電極１４の挿入突起２６と可動コンタクト２２との間でそのアークが積極的に発生する構成としている。つまり、アークが生じ易い挿入突起２６の先端部を耐アーク性に優れた材料を以て構成することで、アークによる損傷の効果的な抑制が図られている。

次に、図１に示す本実施形態の開閉装置１０（断路器１２）と、図４に示す比較例の開閉装置５０（断路器５１）との比較を行う。
図４に示す比較例の断路器５１は、可動コンタクト５２が直線棒状をなし、その動作も直線往復動作となっている。つまり、第１電路内部導体５３の固定電極５４と接地電極５５とは、その可動コンタクト５２の直線Ｌ２上に配置されている。

この構成では、可動コンタクト５２を支持する第２電路内部導体５６側の支持筒部５７と第１電路内部導体５３との間隔をある程度確保する必要があり、また本実施形態の断路器１２（密閉容器１１）と同等の左右幅に収めるためには、可動コンタクト５２の動作直線Ｌ２を図４のように垂直近くの傾斜状態に設定する必要がある。そのため、密閉容器５８の下面から接地電極５５までの距離を本実施形態の断路器１２と同等とした場合、密閉容器５８の高さＨ２は大きくなる。

これに対し、図１に示す本実施形態の断路器１２では、可動コンタクト２２を支持する第２電路内部導体１６側の支持筒部１７と第１電路内部導体１３との間隔をある程度確保し、また比較例の断路器５１（密閉容器５８）と同等の左右幅に収め、更に密閉容器１１の下面から接地電極１９までの距離を比較例の断路器５１と同等としても、密閉容器１１の高さＨ１は低く抑えられ、小型化（容積低減）が図られる。また、内部導体１３，１６の長さ、ひいては電路長の短縮にも貢献できる。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）可動コンタクト２２の形状も含め、固定電極１４と接地電極１９との間の可動コンタクト２２の往復動作を１つの円弧線Ｌ１上で行う構成としたことから、電極１４，１９間距離や可動コンタクト２２の動作範囲を直線Ｌ２上で行う比較例の断路器５１と比べて本実施形態の断路器１２をコンパクトに構成することができる。このことは、断路器１２の例えば高さＨ１を低く構成でき、断路器１２を組み込む開閉装置１０の小型化を図ることができる。また、可動コンタクト２２の動作は電極１４，１９間の往復動作であることから、可動コンタクト２２を駆動する駆動機構を本実施形態のように単純なギヤ機構２５で構成でき、断路器１２、開閉装置１０の構成簡素化を図ることができ、また小型化にも貢献する。

（２）可動コンタクト２２の形状及び往復動作は、第１電路内部導体１３から離間方向に凸の円弧線Ｌ１を用いて設定されることから、断路器１２の大型化を抑えながらも、可動コンタクト２２側（第２電路内部導体１６）と第１電路内部導体１３との絶縁距離を確保することができる。

（３）ギヤ機構２５をラック２３とピニオン２４による簡素な構成で実現することができる。
（４）ラック２３の噛合部分が可動コンタクト２２の円弧外側部分に位置する設定としたことから、円弧内側部分に設定する場合と比べて、ラック２３の歯部を並設するスペースを確保し易く、ラック２３の噛合部分（ギヤ機構２５）を容易に構成することができる。

（５）固定電極１４を第１電路内部導体１３に対して垂直近くに起立させる構成としたことで、固定電極１４の固定等を比較的容易に行うことができる。
（６）接地電極１９を密閉容器１１の側壁部１１ｃに対して垂直近くに起立させる構成としたことで、接地電極１９の固定等を比較的容易に行うことができる。

尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・開閉装置１０（断路器１２）の設置方向について、図１は一例であるためこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

・断路器１２をガス絶縁開閉装置１０以外の開閉装置等に組み込んでもよい。
・断路器１２の例えば固定電極１４、接地電極１９、可動コンタクト２２、ギヤ機構２５等の形状や構成を適宜変更してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１項に記載の接地開閉器付き断路器が組み込まれて構成されたことを特徴とする開閉装置。

１１…密閉容器（容器）、１２…断路器、１３…第１電路内部導体、１４…固定電極、１６…第２電路内部導体、１９…接地電極、２２…可動コンタクト、２３…ラック、２４…ピニオン、２５…ギヤ機構（駆動機構）、Ｌ１…円弧線。

Claims (3)

1. 容器内に配設される第１及び第２電路内部導体と、前記第１電路内部導体側に設けられる固定電極と、前記容器側に設けられる接地電極と、前記第２電路内部導体側に設けられるとともに前記固定電極と前記接地電極との間で動作する可動コンタクトとを備え、駆動機構による駆動に基づいて前記可動コンタクトを前記固定電極側に動作させて接触させ前記第１及び第２電路内部導体を接続状態とし、前記駆動機構による駆動に基づいて前記可動コンタクトを前記固定電極から離間させて前記第１及び第２電路内部導体を断絶状態とし、更に前記可動コンタクトを前記接地電極側に接触させ前記第２電路内部導体を接地状態とするように動作する接地開閉器付き断路器であって、
   １つの円弧線に対し、前記可動コンタクトをその円弧線に沿った形状にて構成するとともに、前記円弧線上に前記可動コンタクト、前記固定電極、及び前記接地電極を配置し、前記固定電極と前記接地電極との間で前記可動コンタクトを前記円弧線上に沿って往復動作可能に構成されたことを特徴とする接地開閉器付き断路器。
2. 請求項１に記載の接地開閉器付き断路器において、
   前記駆動機構は、ラック及びピニオンを有するギヤ機構を含み、前記可動コンタクトの円弧外側部分で前記ラックの噛合部分が位置するように前記可動コンタクト側に前記ラックを設けて構成されたことを特徴とする接地開閉器付き断路器。
3. 請求項１又は２に記載の接地開閉器付き断路器において、
   前記可動コンタクトの形状及び往復動作は、前記第１電路内部導体から離間方向に凸の円弧線を用いて設定されたことを特徴とする接地開閉器付き断路器。