JP4845745B2

JP4845745B2 - 真空開閉器

Info

Publication number: JP4845745B2
Application number: JP2007003048A
Authority: JP
Inventors: 満晴奥野; 康和斎藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Toyo Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Toyo Electric Co Ltd
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: JP2008171654A

Description

この発明は、真空バルブで電流を遮断・投入する真空遮断器、真空コンタクタ、真空負荷開閉器等の真空開閉器の小型化に関するものである。

従来の真空開閉器は、真空容器内に固定電極と、この固定電極と接離可能な可動電極とが配設され、高真空中で電流を遮断・投入する真空バルブを備える。そして、この真空バルブを支持するバルブ支持板は絶縁物の保護外筒に真空バルブ上方からボルトで締結されている。そして、上部主回路端子とバルブ支持板とは真空バルブの上方からボルトで締結されている。このようなボルトによる締結は、保護外筒の上方が開放されているため行うことができる。しかしながら、上部主回路端子、バルブ支持板、ボルトなどの課電部品の上方は、絶縁物で覆われておらず、相間、対地間の絶縁を確保するためには、他の箇所との距離を大きく確保する必要性があり、真空開閉器が大型化している（例えば、特許文献１参照）。また、他の従来の真空開閉器は、電界緩和のため真空バルブの絶縁筒体と端板との接合部を可動側絶縁部で覆っている。よって、真空バルブの汚損性能は絶縁筒体の長さにより決まるため、汚損性能を向上するためには絶縁筒体を長くしたり、絶縁筒体に襞をつけて外径を大きくしたりする必要があり、真空開閉器が大型化している（例えば、特許文献２参照）。また、可動電極を操作する絶縁ロッドの汚損性能や耐電圧性能を向上するためには、課電部の可動電極と絶縁ロッドの他端との距離を大きくしたり、絶縁ロッドに襞をつけて外径を大きくしたりする必要があり、真空開閉器が大型化している。

実開昭５３−１４６０６２号公報特開２００３−３１０９０号公報

従来の真空開閉器は、真空バルブを支持する保護外筒の上方が開放されており、さらに、真空バルブの碍管の長さや外径、絶縁ロッドの長さや外径にて、汚損性能、耐電圧性能が依存しているため、真空開閉器が全体的に大型に成るという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、小型化が可能な真空開閉器を提供することを目的とする。

この発明は、上部に形成された固定電極および固定電極に接離可能で下部に形成された可動電極および固定電極と可動電極とを内部に収納する容器にて成る真空バルブと、真空バルブの外部に固定電極に電気的に接続され真空バルブに固定された導体部と、真空バルブおよび導体部の全体を覆い真空バルブおよび導体部と外部とを絶縁するために形成された保護部と、導体部を接離方向と直交する方向に貫通する導体貫通孔と導体貫通孔と連通する保護部に形成された固定側貫通孔とを貫通して配設され、保護部の外部に導出されるとともに導体部と電気的に接続される固定側端子とを備え、
上記保護部の上記固定側貫通孔に対向した内周面位置に上記保護部を貫通しない穴部が形成され、上記固定側端子は上記固定側貫通孔と上記導体貫通孔とを貫通するとともに上記穴部に挿入して配設されたものである。

この発明の真空開閉器は、上部に形成された固定電極および固定電極に接離可能で下部に形成された可動電極および固定電極と可動電極とを内部に収納する容器にて成る真空バルブと、真空バルブの外部に固定電極に電気的に接続され真空バルブに固定された導体部と、真空バルブおよび導体部の全体を覆い真空バルブおよび導体部と外部とを絶縁するために形成された保護部と、導体部を接離方向と直交する方向に貫通する導体貫通孔と導体貫通孔と連通する保護部に形成された固定側貫通孔とを貫通して配設され、保護部の外部に導出されるとともに導体部と電気的に接続される固定側端子とを備え、
上記保護部の上記固定側貫通孔に対向した内周面位置に上記保護部を貫通しない穴部が形成され、上記固定側端子は上記固定側貫通孔と上記導体貫通孔とを貫通するとともに上記穴部に挿入して配設されたので、他の部分（例えば、相間等の外部）との絶縁距離を小さくでき、真空開閉器の小型化を図ることができる。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における真空開閉器の構成を示す断面図、図２ないし図９は図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。図において、容器１６は筒状の碍管１および碍管１の上部の固定側を閉塞する上端板４および碍管１の下部の可動側を閉塞する下端板５とにて成り内部が真空にて成る。そして、この容器１６は固定電極２と可動電極３とを内部に収納し、上部に固定電極２が形成され、この固定電極２に接離可能で容器１６の下部に可動電極３が形成される。これら、固定電極２、可動電極３および容器１６にて真空バルブ１７が形成される。また、真空バルブ１７の外部には固定電極２に電気的に接続され真空バルブ１７に固定された導体部６を備える。そして、これら真空バルブ１７および導体部６は絶縁性の保護部８により全体を覆われており、真空バルブ１７および導体部６は外部から絶縁されている。そして、保護部８の下端に形成された開口部８ｇから導体部６の形成された真空バルブ１７は挿入されている。

導体部６には接離方向と直交する方向に貫通しねじ孔にて成る導体貫通孔６ａが形成され、保護部８には、この導体貫通孔６ａと連通する位置で、この導体貫通孔６ａの孔径より孔径の大きい固定側貫通孔８ａと、固定側貫通孔８ａに対向した内周面位置に保護部８を貫通しない導体貫通孔６ａの孔径とほぼ同一の穴径を有する穴部８ｂとがそれぞれ形成されている。そして、後部７ｃが固定側貫通孔８ａに、そして外周面部がねじ切りされた中間部７ｂが導体貫通孔６ａを貫通するとともに、先端部７ａが穴部８ｂに挿入され、後部７ｃが保護部８の外部に導出されるとともに導体部６と電気的に接続される固定側端子７を備える。そして、真空バルブ１７は保護部８に直接固定されていないものの、固定側端子７が保護部８に設けられた固定側貫通孔８ａおよび導体貫通孔６ａに挿入されているため、真空バルブ１７の軸方向の荷重は導体部６を介して支えられる。さらに、保護部８に設けられた貫通していない穴部８ｂに固定側端子７の先端部７ａを差し込み挿入することにより、真空バルブ１７の軸方向の荷重を固定側端子７により、保護部８に対して両持ちで支えられるので、より過大な荷重に耐えることができる。そして、この固定側端子７により真空バルブ１７は保護部８に絶縁支持されていることと成る。

尚、固定側端子７の中間部７ｂと導体部６の導体貫通孔６ａとが簡便な構造であるねじ形状にて電気的な接続をとる例を示しているが、電気的な接触をより強固にするため、例えば、導体部６の導体貫通孔６ａを摺動コンタクトにて形成してもよいことは言うまでもない。そして、容器１６の碍管１の外周囲に配設され保護部８の内周面と接し、例えば熱収縮性部材の筒形状にて成る固定側絶縁部９を備える。この際の保護部８の内周面はこの固定側絶縁部９と接しやすいように固定側凸部８ｃが内周囲に筒形状にて形成されており、この固定側凸部８ｃの外周側と固定側絶縁部９の内周側とが接するように形成されている。このように、真空バルブ１７の固定側（固定電極２側）は、固定側絶縁部９により絶縁隔離されることに成るので、固定電極２および可動電極３の開路時の極間絶縁性能が向上する。また、碍管１表面の極間の沿面漏洩長は、固定側絶縁部９より寸断され隔離されるため、沿面漏洩する経路が保護部８の内部では無くなる。このことにより、碍管１の表面の極間を無限の沿面漏洩長をとったに等しくなる。さらに、碍管１の表面汚損に耐電圧が左右されないことに成る。

可動電極３には真空バルブ１７外にて絶縁ロッド１２が機械的に絶縁にて接続されており、絶縁ロッド１２の他端を図示しない駆動装置により上下駆動することにより、機械的に接続されている可動電極３が連動して上下動作し、可動電極３が固定電極２と接離可能と成る。そして、この可動電極３は、可動電極３と電気的に接続され摺動コンタクトにて形成される可動側コンタクト部１１と、この可動側コンタクト部１１すなわち可動電極３と電気的に接続される可動側端子１０とを備える。そして、この可動側端子１０は保護部８の外周に形成されたヒダ形状部８ｅに形成された可動側貫通孔８ｆを介して保護部８の外部に導出されている。そして、絶縁ロッド１２が貫通され絶縁ロッド１２の外周囲および保護部８の内周面間を閉塞する可撓性の例えば耐熱性のゴム材にて成り、絶縁ロッド１２の周囲位置には絶縁ロッド１２の動作に追随して撓みやすくするための襞１５ａが設けられている絶縁底部１５と、絶縁ロッド１２と絶縁底部１５との接触箇所を覆う筒形状にてなる第１の可動側絶縁部１３と、保護部８の内周面と絶縁底部１５との接触箇所を覆う筒形状にてなる第２の可動側絶縁部１４とを備えている。

この際の保護部８の内周面はこの第２の可動側絶縁部１４と接しやすいように可動側凸部８ｄが内周囲に筒形状にて形成されており、この可動側凸部８ｄの外周側と第２の可動側絶縁部１４の内周側および絶縁底部１５とが接するように形成されている。そしてこれら、第１の可動側保護部１３および第２の可動側保護部１４は熱収縮性部材にて形成されている。このように、真空バルブ１７の可動側（可動電極３側）は、絶縁底部１５、絶縁ロッド１２、可動側凸部８ｄ、第１の可動側絶縁部１３、および第２の可動側絶縁部１４により、保護部８の内部がこれらの部分により隔離されて絶縁されているため、保護部８の下部の大地電位との対地間絶縁性能が向上する。また、絶縁ロッド１２の表面の対地間沿面漏洩長は、これらの隔離により沿面漏洩する経路が保護部８の内部では切断され無くなることに成るため、無限の沿面漏洩長をとったに等しくなる。さらに、絶縁ロッド１２の表面汚損に耐電圧が左右されないことに成る。

次に上記のように構成された実施の形態１における真空開閉器の製造工程について図２ないし図９を交えて説明する。まず、真空バルブ１７が形成され、ねじ孔にて成り接離方向と直交する導体貫通孔６ａが形成された導体部６が固定され形成されている（図２）。そして、この真空バルブ１７と導体部６との全体を覆うように保護するための保護部８が図３に示すように、下端に開口部８ｇ、内周面の固定側に筒形状にてなる固定側凸部８ｃ、可動側に筒形状にてなる可動側凸部８ｄがそれぞれ形成されている。そして、固定側には接離方向と直交しかつ保護部８を外部から内部に貫通する固定側貫通孔８ａと、保護部８の内周面において固定側貫通孔８ａの対向する位置でかつ貫通しない穴部８ｂと、可動側には外周面がヒダ形状部８ｅにて形成され、その箇所に接離方向と直交しかつ保護部８を外部から内部に貫通する可動側貫通孔８ｆが形成される。

そして、図２に示した真空バルブ１７を図３に示した保護部８の開口部８ｇから挿入して、固定側端子７を固定側貫通孔８ａ、導体貫通孔６ａ、および穴部８ｂにねじ込みながら図４に示すように挿入する。次に、熱収縮前、すなわち径の大きな筒形状の固定側絶縁物９０を図５に示すように、保護部８の開口部８ｇから固定側凸部８ｂの外周で保護部８の内周面との間に挿入させる。次に、可動電極３に可動側コンタクト部１１を保護部８の開口部８ｇから挿入して配設し、可動側端子１０を保護部８の可動側貫通孔８ｆから挿入して可動側コンタクト部１１に接続する（図６）。次に、保護部８の開口部８ｇから絶縁ロッド１２を可動電極３に機械的に接続する（図７）。次に、保護部８の開口部８ｇから絶縁底部１５を絶縁ロッド１２を中央部に挿入して、かつ、可動側凸部８ｄに接触させて設置する（図８）。次に、熱収縮前、すなわち径の大きな筒形状の第１および第２の可動側絶縁物１３０、１４０を図９に示すように、保護部８の開口部８ｇから絶縁ロッド１２と絶縁底部１５との接触面近傍および可動側凸部８ｄと絶縁底部１５との接触面近傍に挿入させる。

次に、図９の状態にて熱収縮部材を加熱するための、加熱炉に入れ加熱する。このように熱収縮部材にて形成されている為、容易にかつ確実に図１に示すように、収縮させ、碍管１の外周囲と固定側凸部８ｃ、すなわち保護部の内周面とを接する固定側絶縁部９、絶縁ロッド１２と絶縁底部１５との接触箇所を覆う第１の可動側絶縁部１３と、可動側凸部８ｄすなわち保護部８の内周面と絶縁底部１５との接触箇所を覆う第２の可動側絶縁部１４とを形成することができる。尚、第１の可動側絶縁部１３、第２の可動側絶縁部１４の内面に接着剤を塗布し、絶縁底部１５の動きによって作用する振動などに対し、絶縁ロッド１２と絶縁底部１５との間、可動側凸部８ｄと絶縁底部１５との間に隙間ができたり、外れたりすることをより一層防止するようにしてもよい。

上記のように構成された実施の形態１によれば、固定側端子を保護部の固定側貫通孔から挿入し、さらに、導体部の導体貫通孔を貫通させて導体部と電気的に接続させているため、保護部にて真空バルブに配設されている導体部が覆われていても、真空バルブを保護部に支持することができる。よって、他の部分（例えば、相間などの外部）との絶縁距離を小さくでき、真空開閉器の小型化を図ることができる。また、真空バルブ上部が保護部で覆われた状態で、保護部の固定側貫通孔に固定側端子を挿入し、保護部の固定側貫通孔に対向した非貫通の穴部にも固定側端子を挿入して支持しているため、真空バルブを両持ちで固定側端子にて固定支持することができる。

さらに、容器（碍管）と保護部とを固定側絶縁部にて絶縁隔離できるため、極間の絶縁性が向上し、碍管を短く、小口径にて形成することできる。さらに、絶縁ロッドと絶縁底部とを、および、容器（碍管）と絶縁底部とを、第１および第２の可動側絶縁部にて、真空バルブの可動側と絶縁隔離して対地絶縁性が向上し、短い絶縁ロッドでも対応可能と成るので、真空開閉器を小型化できる効果がある。さらに、絶縁ロッドの外周に配設された絶縁底部と、絶縁ロッドと絶縁底部との接続箇所を覆う第１の可動側絶縁部と、真空バルブを支える保護部と絶縁底部との接続箇所を覆う第２の可動側絶縁部とにて、真空バルブ可動側を絶縁物で隔離すること可能と成る。さらに、絶縁底部に襞部を設けることにより、絶縁底部の撓性（可撓性をより多く得た）が良くなる。

尚、上記実施の形態１においては特に示していないが、保護部内部で通電していないときには真空バルブの温度が外気温より低くなり結露する可能性があるので、例えば図１０に示すように、保護部８の固定側貫通孔８ａと固定側端子７とを気密構造とするために、固定側Ｏリング２１を固定側貫通孔８ａと固定側端子１０との間に備えたり、固定側貫通孔８ａと固定側端子７とを固定側封止絶縁部２２にてシールし気密を得てもよい。また、可動側も同様に、可動側Ｏリング２３を可動側貫通孔８ｆと可動側端子１０との間に備えたり、可動側貫通孔８ｆと可動側端子１０とを可動側封止絶縁部２３にてシールして気密を得てもよい。また、これとは逆に、固定側端子７と固定側貫通孔８ａとの隙間および可動側貫通孔８ｆと可動側端子１０との隙間を十分大きくして換気できる構造としてもよい。

また、上実施の形態１においては保護部８を真空バルブおよび導電部の全てを覆う例を示したがこれに限られることはなく、例えば、図１１に示すように、上端部が開放されているもの保護部８０にて構成されている場合、上記実施の形態１にて示した、固定側絶縁部９、第１および第２の可動側絶縁部１３、１４および絶縁底部１５との効果は同様に得ることが可能である。

この発明の実施の形態１の真空開閉器の構成を示す断面図である。図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。図１に示した真空開閉器の製造工程を説明するための断面図である。この発明の実施の形態１の他の真空開閉器の構成を示す断面図である。この発明の実施の形態１の他の真空開閉器の構成を示す断面図である。

１碍管、２固定電極、３可動電極、６導体部、６ａ導体貫通孔、
７固定側端子、８保護部、８ａ固定側貫通孔、８ｂ穴部、８ｃ固定側凸部、
８ｄ可動側凸部、９，９０固定側絶縁部、１２絶縁ロッド、
１３，１３０第１の可動側絶縁部、１４，１４０第２の可動側絶縁部、
１５絶縁底部、１５ａ襞部、１６容器、１７真空バルブ。

Claims

上部に形成された固定電極および上記固定電極に接離可能で下部に形成された可動電極および上記固定電極と上記可動電極とを内部に収納する容器にて成る真空バルブと、上記真空バルブの外部に上記固定電極に電気的に接続され上記真空バルブに固定された導体部と、上記真空バルブおよび上記導体部の全体を覆い上記真空バルブおよび上記導体部と外部とを絶縁するために形成された保護部と、上記導体部を接離方向と直交する方向に貫通する導体貫通孔と上記導体貫通孔と連通する上記保護部に形成された固定側貫通孔とを貫通して配設され、上記保護部の外部に導出されるとともに上記導体部と電気的に接続される固定側端子とを備え、
上記保護部の上記固定側貫通孔に対向した内周面位置に上記保護部を貫通しない穴部が形成され、上記固定側端子は上記固定側貫通孔と上記導体貫通孔とを貫通するとともに上記穴部に挿入して配設されることを特徴とする真空開閉器。