JP5089830B2 - ブッシング - Google Patents

Description

この発明は、例えば、配電盤の筐体内に引き出し可能に配置された真空遮断器等の開閉機器に対して、その背面側に接離自在に設けられて主回路断路部となるブッシング部に関するものである。

真空遮断器等が接続された装置の主回路の電流通電部は、定格電流通電時における温度上昇値を、規格により所定の値以下にしなければならない。また、安全性（保護等級）の観点から、危険な部位へ接近できないような人に対する保護や、固形異物が装置内に侵入しないような装置対する保護のために、装置のほとんどが箱体や隔壁等で覆われている。このため、主回路の通電部では、温度上昇値の条件を満たすような構造上の配慮が必要となってくる。
主回路断路部の温度上昇に配慮した従来の構造としては、例えば、図７のように、中心導体２０を貫挿させた絶縁層２１の片側に、角形をした小径の筒部２１ａと大径の筒部２１ｂを同軸に突設し、このうち、筒部２１ａの上下には、接触子２２と中心導体２０との嵌合部に対向する位置に対応して通気口２３を設け、外側の筒部２１ｂには、前方の上下に通気口２４を設けて、接触子２２と中心導体２０との接触部分から発生する熱によって加熱された冷却気体の対流を利用して冷却効果を上げるようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３２２８１９号公報（第３頁、図１−２）

特許文献１に記述されているような従来の主回路断路部（以下、ブッシングと称する）では、絶縁層２１に突設した各筒部の側面に対して垂直方向に通気口を設けているため、例えば、絶縁層２１を注型加工により製作する場合は、金型の構造が複雑になり、加工に手間と費用が掛かるという問題点があった。
また、特許文献１に記述されている形状では、遮断器等の接触子が接続される接続部側のみで空気の流通が行なわれる構造になっているため、その接続部側のみの冷却しか行なわれず、反対側、すなわち母線等の主回路導体が接続される側の温度上昇を抑えることができないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、簡単な構成で通電時の温度上昇を抑制でき、冷却効果の優れたブッシングを得ることを目的とする。

この発明に係るブッシングは、開閉機器が載置される固定枠の背面側の壁面に貫設され、絶縁筒とその中心に貫挿された中心導体とを有し、中心導体の一方の端部に開閉機器の主回路端子が接続され、他方の端部に主回路導体が接続されるブッシングにおいて、絶縁筒は、筒部と、筒部の一端側にあって壁面に固定されるフランジ部と、他端側の開口端近傍にあって中心導体が取り付けられる取付部とを有し、中心導体は、取付部より筒部の内側に突出して主回路端子が接続される端子接続部と、取付部に取り付けられて外側端面に主回路導体が接続される主回路接続部とを有し、主回路接続部の取付部側に、中心導体の軸線と直交する方向に貫通した通気口が設けられているものである。

この発明のブッシングによれば、ブッシングの絶縁筒は、筒部と、筒部の一端側にあって壁面に固定されるフランジ部と、他端側の開口端近傍にあって中心導体が取り付けられる取付部とを有し、中心導体は、取付部より筒部の内側に突出して主回路端子が接続される端子接続部と、取付部に取り付けられて外側端面に主回路導体が接続される主回路接続部とを有し、主回路接続部の取付部側に、中心導体の軸線と直交する方向に貫通した通気口が設けられているので、簡単な構成で通電部を直接冷却することができるために、通電部の温度上昇を抑えて効率よくブッシング部を冷却することができる。

この発明の実施の形態１によるブッシングが適用された真空遮断器の主回路断路部を示す側面断面図である。 図１のブッシングの構造を説明するための斜視図である。 図２のブッシングの側面断面図である。 実施の形態１のブッシングを使用した壁面の空気の流れを説明する説明図である。 この発明の実施の形態２によるブッシングの斜視図である。 図５のブッシングの側面断面図である。 従来のブッシングの側面断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるブッシングを図に基づいて説明する。
図１は、真空遮断器が収容される固定枠の背面にブッシングが配設され、ブッシングに真空遮断器が接続された状態を示す側面断面図である。また、図２は、図１のブッシング部を示す斜視図であり、図３は、図２の側面断面図である。

ここでは、配電盤に収納される開閉機器として真空遮断器を例に、真空遮断器と配電盤側の主回路導体との接続部（断路部）に使用されるブッシングについて述べる。
配電盤を構成する筐体（図示せず）の内部は、遮断器が収容される遮断器室、母線が収容される母線室、ケーブルが収容されるケーブル室等に区画されている。遮断器室を構成する固定枠１内に配置された真空遮断器２は、図１に示すように、車輪を有し前後方向に移動可能な台車３と、台車３上に固定された絶縁フレーム４と、その内部に収容された真空バルブ５と、真空バルブ５の可動側接点（図示せず）に連結されて可動側接点を固定側接点（図示せず）に接離させる駆動機構（図示せず）とを有している。更に、固定側接点から上部主回路端子６が導出され、可動側接点から下部主回路端子７が導出されてそれぞれ絶縁フレーム４に固定されている。各主回路端子６，７の先端部には、例えば、後述するようなフィンガー形の接触子８が設けられている。

上部主回路端子６及び下部主回路端子７に対向させて、真空遮断器２の背面側に位置する固定枠１の壁面に、上部ブッシング１０及び下部ブッシング１１が貫設されている。
図１では、真空遮断器２の上下の主回路端子６，７部と上下のブッシング１０，１１とが接続された状態を示しており、この接続状態から、真空遮断器２を台車３ごと前面側に引き出せば断路状態となり、更に、筐体前面から盤外へ取り出すことができるようになっている。

図２は図１のブッシング構造を示した斜視図であり、図３はその側面断面図である。上部ブッシング１０と下部ブッシング１１は基本的に同形状なので、以下では上部ブッシング１０を例に説明する。
図２，図３において、上部ブッシング１０は、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁材料からなる絶縁筒１２と、その中心に貫挿された中心導体１３とを備えている。
絶縁筒１２は、角状の筒部１２ａと、筒部１２ａの一方の開口端側に設けられて固定枠１に取り付けられる矩形状のフランジ部１２ｂと、他方の開口端近傍の内側に筒部１２ａの軸線に対して垂直方向に設けられて中心導体１３が取り付けられる取付部１２ｃとを有している。

中心導体１３は、取付部１２ｃより筒部１２ａの内側に突出して、真空遮断器２の上部主回路端子６が接続される円柱状の端子接続部１３ａと、取付部１２ｃに取り付けられて外側端面（取付面の反対側）に図示しない母線やケーブル等の主回路導体が接続される主回路接続部１３ｂとを有している。（取付部１２ｃへの取付面より筒部内側を端子接続部１３ａ、開口部側を主回路接続部１３ｂとする。）
端子接続部１３ａと主回路接続部１３ｂとは同一部材で製作しても良く、また、個別に製作したものを、ろう付け等により接合しても良い。

図３に示すように、真空遮断器２側の上部主回路端子６の先端側には、フィンガー形の接触子８が設けられており、中心導体１３の端子接続部１３ａは、この接触子８と摺動接触して電気的に接続されるようになっている。
接触子８は、真空遮断器２の上部主回路端子６及び下部主回路端子７の先端部外周に、複数の接触子片８ａが環状に組立てられ、その外周側に設けた環状ばね８ｂによって内径方向に付勢されている。このばね力により、接触子片８ａの内周側の一方の凸部を、中心導体１３の端子接続部１３ａの外周に接触荷重を加えて接触させている。

本願の特徴とするところは、中心導体１３の主回路接続部１３ｂに通気口を設け、また、端子接続部１３ａに連通口を設けた点なので、次にその詳細について説明する。
通気口は、中心導体１３の軸線と直交方向（すなわち取付部１２ｃの取付面と平行方向）に開通しており、図２，３に示すように、垂直方向に貫通する通気口１４ａと、水平方向に貫通する通気口１４ｂとが十字状に形成されて、中央部で繋がっている。端子接続部１３ａと主回路接続部１３ｂとを別部材で製作する場合は、通気口１４ａ，１４ｂは、主回路接続部１３ｂの取付面側に断面コの字状の溝を設ければ良い。
更に、図３の側面断面図に示すように、端子接続部１３ａの中心を軸線方向に向けて、通気口１４ａ，１４ｂの中央部から筒部１２ａの内部側へ連通する連通口１４ｃが形成されている。

次に、上記のように構成されたブッシングの通気口１４ａ，１４ｂ及び連通口１４ｃの作用について説明する。
真空遮断器及び主回路導体部は通電によって起こるジュール熱の発熱により、温度が上昇する。しかし、真空遮断器内部、及び主回路導体部は、人が接近できないように、また、固形異物が侵入しないように、保護対策を講じておく必要があるため、全体のほとんどが何らかの形で覆われている。そのため、放熱効果が低く、温度上昇値の条件を満たすための配慮が必要となる。
このために、本願発明では、上述のように、ブッシング１０の中心導体１３に通気口１４ａ，１４ｂ及び連通口１４ｃを設けたものである。
ブッシング１０の中心導体１３に流れる電流によりブッシング１０部が温度上昇するが、通気口１４ａ，１４ｂから空気の吸気と排気が行なわれ、主回路接続部１３ｂが冷却されると共に、熱伝導により端子接続部１３ａ側も冷却される。

更に、連通口１４ｃを設けたことにより、図４に示すように、連通口１４ｃが通気口１４ａ，１４ｂと繋がって、固定枠１の背面側から真空遮断器２の収容側へ通じる空気の流路が形成されるため、例えば矢印で示すように空気が流れて、端子接続部と各主回路端子の接触子との接続部を直接冷却することができる。

また、上下のブッシング１０，１１を通して遮断器室内部の空気を吸気・排気することができ、より高い冷却効果を得ることができる。
更に、通電部である中心導体１３自体に通気口及び連通口を設け、それらはいずれも人の指等が近づきがたい方向に開通しているため、通電部の安全性（保護等級）を満たしながら、空気を吸気・排気するための通気口及び連通口の安全性（保護等級）も同時に満たすことが可能である。

なお、上記の説明では、中心導体１３の主回路接続部１３ｂの形状は軸線方向に見て矩形状としたが、これに限定するものではなく円形でも良い。その場合は、筒部１２ａも円筒としても良い。
また、通気口は水平方向と垂直方向に２箇所（１４ａ，１４ｂ）設けたが、いずれか一方であっても良い。
更に、端子接続部１３ａの中心に連通口１４ｃを設けたが、通電容量が小さいような場合には、この連通口１４ｃを設けなくても良い。

以上のように、実施の形態１のブッシングによれば、開閉機器が載置される固定枠の背面側の壁面に貫設され、絶縁筒とその中心に貫挿された中心導体とを有し、中心導体の一方の端部に開閉機器の主回路端子が接続され、他方の端部に主回路導体が接続されるブッシングにおいて、絶縁筒は、筒部と、筒部の一端側にあって壁面に固定されるフランジ部と、他端側の開口端近傍にあって中心導体が取り付けられる取付部とを有し、中心導体は、取付部より筒部の内側に突出して主回路端子が接続される端子接続部と、取付部に取り付けられて外側端面に主回路導体が接続される主回路接続部とを有し、主回路接続部の取付部側に、中心導体の軸線と直交する方向に貫通した通気口が設けられているので、簡単な構成で通電部を直接冷却することができるために、通電部の温度上昇を抑えて効率よくブッシング部を冷却することができる。

また、通気口は、水平方向と垂直方向に十字状に形成されているので、ブッシングの中心導体の内部に、外部からの空気を効果的に吸気・排気することができるため、高い冷却効果を得ることができる。

更に、中心導体の端子接続部の中心に、通気口から筒部の内部側へ連通する連通口が設けられているので、ブッシングを通して開閉機器側の空気を吸気・排気することができ、特に温度上昇が高くなる端子接触部を効果的に冷却できるため、通電部の温度上昇を抑えて高い冷却効果を得ることができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２によるブッシングの斜視図であり、図６は、その側面断面図である。固定枠１内に配置された真空遮断器２を含む開閉機器側との接続構造は、実施の形態１の図１と同等なので、図示及び説明は省略し、相違点を中心に説明する。

配電盤を構成する電気機器の接続導体は、定格電流、定格短時間耐電流及び定格ピーク耐電流に対して、十分これに耐えなければならない。また、接続導体の絶縁支持部は、短絡電流通電時の電磁力や開閉時の衝撃力などに十分耐える支持構造になっていなければならない。これらの理由から、ブッシングの中心導体においても、断面積を十分に確保し、しっかりと固定し、通電や衝撃力に耐ええる構造にする必要がある。

実施の形態１で説明した図２，図３のような構造では、冷却効果は十分に期待できるが、上記の観点からすれば、更に工夫が必要な場合がある。
そこで、実施の形態２では、図５及び図６に示すように、上部ブッシング１０の中心導体１３に設ける通気口は、例えば、主回路接続部１３ｂの取付面に垂直方向に設ける通気口１４ａのみとし、その代わりに、絶縁筒１２の取付部１２ｃの、主回路接続部１３ｂの外周より外側の左右上下４箇所に、中心導体１３の軸線と平行方向に貫通する通気スリット１５を設けるものである。通気スリット１５は、人体の一部（指など）が入らないような大きさ（幅）とすることで、安全性（保護等級）の条件を満たすことができる。

次に、この構成の作用について説明する。
ブッシングの中心導体１３に設ける通気口を、例えば、通気口１４ａのみとして最小限に留めたことで、電流容量と支持部（端子接続部１３ａと主回路接続部１３ｂの接合部）の強度をほとんど犠牲にすることなく、中心導体１３の冷却を行うと共に、絶縁筒１２の取付部１２ｃに貫通させた通気スリット１５により、実施の形態１の図４で説明したと同様に、ブッシング１０（及び１１）の内部を通り真空遮断器側と主回路導体側を行き来する空気の流路が形成されることで、真空遮断器２の絶縁フレーム４内部の空気の吸気、排気も行なうことができ、より高い冷却効果を得ることができる。
また、絶縁筒１２の取付部１２ｃに設ける通気スリット１５は、絶縁筒１２の軸方向（成形加工の抜き方向）に形成されているため、成形時に特別な追加加工が必要なく、加工が簡単で安価に行うことができる。

なお、上記説明では、通気スリット１５は主回路接続部１３ｂの左右上下に４箇所設けるものとしたが、例えば、左右、または上下の２箇所であっても良い。
また、中心導体１３に設ける通気口は水平方向でも良く、構造的（及び電気的）に余裕があれば、実施の形態１と同様に、垂直方向と水平方向の２箇所としても良く、更に、端子接続部１３ａの中心に連通口を設けても良い。

以上のように、実施の形態２のブッシングによれば、実施の形態１の構成に加えて、絶縁筒の取付部に、中心導体の軸線の方向に貫通する通気スリットを設けたので、実施の形態１の効果に加えて、開閉機器側の空気の吸気、排気を行なうことができ、より高い冷却効果を得ることができる。
また、中心導体に設ける通気口を最小限に留めることで、中心導体の電流容量と支持部の強度を確保しながら、冷却効果に優れたブッシングを提供することができる。
また、絶縁筒の軸方向に通気スリットを設けているため、絶縁筒の製作は、特別な追加加工を必要とせずに、成型加工で容易に行うことができる。

Claims (4)

1. 開閉機器が載置される固定枠の背面側の壁面に貫設され、絶縁筒とその中心に貫挿された中心導体とを有し、前記中心導体の一方の端部に前記開閉機器の主回路端子が接続され、他方の端部に主回路導体が接続されるブッシングにおいて、
   前記絶縁筒は、筒部と、前記筒部の一端側にあって前記壁面に固定されるフランジ部と、他端側の開口端近傍にあって前記中心導体が取り付けられる取付部とを有し、
   前記中心導体は、前記取付部より前記筒部の内側に突出して前記主回路端子が接続される端子接続部と、前記取付部に取り付けられて外側端面に前記主回路導体が接続される主回路接続部とを有し、
   前記主回路接続部の前記取付部側に、前記中心導体の軸線と直交する方向に貫通した通気口が設けられていることを特徴とするブッシング。
2. 請求項１記載のブッシングにおいて、
   前記通気口は、水平方向と垂直方向に十字状に形成されていることを特徴とするブッシング。
3. 請求項１又は請求項２記載のブッシングにおいて、
   前記中心導体の前記端子接続部の中心に、前記通気口から前記筒部の内部側へ連通する連通口が設けられていることを特徴とするブッシング。
4. 請求項１又は請求項２記載のブッシングにおいて、
   前記絶縁筒の前記取付部に、前記軸線の方向に貫通する通気スリットが設けられていることを特徴とするブッシング。

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