JPS6056323A - 真空しや断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は真空しゃ断器のしゃ断性能，耐高圧性能，通
電性能の向上を図ると共にベローズおよび真空容器構成
部材の機械的衝撃に対する疲労寿命の改良ならびに周囲
媒体に対するベローズの耐圧力性能の向上全意図した新
規な真空しゃ断器の構成に関するものである。

従来の真空しゃ断器として第１図に示すものがあった。

図において、ｔ＋＋は真空容器の一部を構成する絶縁筒
、＋２１　ｉｊ絶縁筒ｔｌ１にて支持された中間シール
ド筒で、（３１　ｆ４ｌ　（７１ばそねぞね固定側の接
点，導体棒，端板金示す。固定側導体棒（７）の一端は
固定端部（１０）にて静止固定されている。次に、（ｐ
）θ４）αω鎖お工び０ηはそれぞれ可動側の接点、導
体棒、ベローメカバー、ベローズおよび端板であり、可
動側導体棒θ荀の一端は可動端部翰にて図示しない操作
機構に機械的および電気的に接続されている。α＆は可
動側端板に固定されたガイドで、可動側導体棒０４）と
ガイド０８１との間には適切な空隙を有し摺動動作可能
に構成さねている。なお、真空容器は上記絶縁筒（１）
と固定ケ端板（７）、可動側端板−およびベローズ０６
１とから構成されており、真空接点の開閉に伴なってベ
ローズＱ６）が長手方向に伸縮自在に動くのみで、その
他の真空容器構成部材げ開閉動作においてはｙ静止して
いる。

次に動作について説明する。周知のように、真空しゃ断
器の動作は基本的に次の４つの動作が必要である。すな
わち、■完全閉極、電流通電動作、■全開極、絶縁耐電
圧の維持、■電流投入動作、■電流しゃ断動作。

まず上記■においては電流通電による温度上昇が規定値
以内に収まる必要があり、■においてげ交流およびイン
パルス電圧の規定値に耐えねばならない。そして、■に
おいては所定の投入速度で可動側の接点〜導体棒α３１
　Ｑ４１　（ｉｌｌ　（１６！が走行して固定側接点（
３）に衝突するので機械的衝撃応力が第１図の部材（１
）から翰のすべてに発生し、この状態で電流が投入され
、通常げチャタリングアークを生じて接点の損耗や溶着
の原因となる。更に■においてに可動側部材０３）〜θ
０が初開離速度で開極動作ケ始め、全開極位置で静止す
る迄に、通常げ開極動作点と全開極点近くの２時点で大
きな衝撃応力全発生し、これらが主として可動側導体棒
θ４）とガイド０（８）との摺動部の摩擦力を介して第
１図の部材ｆｉｌから（イ）のすべてに発生する。■の
電流しゃ断動作において、初開離速度や平均開極速度は
真空しゃ断器のアーク時間に著しく影響し、しゃ断の成
否と接点損耗量を左右する。また、■の電流しゃ断動作
において、電流が短絡電流の場合は可動側導体棒θ荀の
長手方向とはソ直角の方向に大きな電磁的衝撃力を生じ
る結果、可動側導体棒（１４）が曲げ応力？生じ、場合
によっては第１図の固定部側部材（４）と（７）との接
合部に過大な応力を与えることがある。

この工うに、従来の真空しゃ断ｉにおいてに、山数の多
いベローズ０６１ｔ−除いて真空容器全構成する大部分
の部材（１＋　＋７１　（Ｉηに、開閉動作に伴なって
殆んど静止にしているが、大きな衝撃振動応力？受けて
いるものである。

従来の真空しゃ断器は可動側にのみ山数の多いベローズ
を有していたので、可動側導体棒（Ｉ４）が長手方向に
長くなり重量的にも重くなる結果、前述のように所定の
初開極速度全つるためには、操作機構からの入力エネル
ギーが過大とならざる全書す、過大なエネルギーの相当
部分は機械的衝撃工２・ルギーとして真空容器構成部材
において浪費されていた。また、可動部重量が大きいた
め、所定の投入速度で投入された時の浪費エネルギーも
大きく、その結果、真空容器の気密接合部を含めた高度
な信頼性全確保するため、真空しゃ断器全相当に高価な
ものにしていた。

従来の真空しゃ断器における特例として、可動側と固定
側の両方にベローズを備えて両方から開閉操作する方式
が提案されているが、この場合も真空容器構成部材はベ
ローズを除いて静止部に固定支持１ａているので、上述
と同じ欠点？有していた。

この発明に上記のような従来の真空しゃ断器の欠点？除
去するためＫなされたもので、コケのベローズの山数を
減らしてベローズを可動側と固定側と一対に設けて、可
動側導体棒を従来よりも短かぐして軽量化すると共に、
操作機構から可動側導体へ伝達される入力エネルギーを
軽城し、更に真空容器？長手方向に移動自在とｆ／−こ
とにより、従来よりも大巾に小形化され高信頼で力・つ
経済的な真空しゃ断器を提供することを目的としている
。

以下°、この発明の一実施例を図について説明する。第
２図において、第１図と同一符号は同−又は相当品を示
す。

絶禄容器（ｌｉにて支持された中間シールド筒（２）に
対して、可動側および固定側の両側に接点（１３１，、
導体棒（＋４）　、ベローズカバー０６１．ベローズ０
φ、端板［１７１をはソ対称的に配置して真空気密封＠
を施し、両側に一対のガイド（１８）を設けて真空しゃ
断器を完成する。かくして、この発明の実施例において
は、一対の接点、導体棒は何れか任意５一方を固定側と
し他方全可動側として使用することができる。

すなわち、第２図の如く、静止固定端部１０１　ｌ／ｉ
′任意の一方の導体棒全固定して固定側とし、他の一方
の導体棒を可動端部（ホ）に接続して可動側として使用
する。

第２図における一対のベローズに第１図の従来の真空し
ゃ断器のベローズの山数と比べてはｙｌＡとし、ベロー
ズ外径りに対するベローズ自然長さＬの比ｉ、ｌＪｌ下
としたので、従って可動側導体棒は大巾に短かく構成す
ることができた。第２図は閉極状態ケ示すが、今可動端
部（４）を図の下方に引張ることにより、真空接点は一
極を開始し、所定の開他距離ａｙ全開極した状態では、
可動側（図で下方側）のベローズが縮量は’；　ｄ／２
　ｉ受持ち、固定側（図で上方側）のベローズが残りの
縮量はぼ（１／２　ｉ受持つように構成している。従っ
て、全開極時に真空容器の位置は図示の状態から下方に
はＸ　ｄ／またけ移動することがわかる。ここで、ベロ
ーズの自然長さＬＶＣ対してベローズ伸縮量（１／２は
遥かに小さく、ｃｌ／２　＜＜　Ｌである。

第２図に示した実施例は電圧７　、２ｋｖ級の比較的小
容量の真空しゃ断器の構成例であるが、ベローズの外径
に対するベローズの長さの比は１以下に構成したベロー
ズの耐圧力性能（圧力が増大するとベローズのたこう（
惰行）？生じて寿命を損なう）が向上した。また、第２
図の実施例でにベローズの自閉力Ｆｏけ真空容器構成部
材の全重量Ｗ。

（図２でに絶縁容器ｉ１１．中間シールド筒（２）、一
対の端板吻、一対のガイド（１８１０重量和）よりも遥
かに大きくなるように構成しており、ＦＯ＞＞　Ｗｏが
望ましい。

ベローズ自閉力Ｆ（＋と真空容器構成部材の全重量ＷＯ
との相対値が１に近付くにつれて、開閉動作時の固定側
ベローズの動作遅れが生じる結果、全開極時に真空容器
が丁度ｄ／２までは移動しなくなるのでＦＯとＷＯとの
関係は重要である。

この発明の実施例第２図において説明したように、可動
側ベローズを従来よりも山数を少なくしてベローズ外径
ＤＫ対する長さＬの比を１以下とし、可動側導体棒を短
かく構成したので、可動部重鎖が大巾に軽減された。従
って、所要の初開離速度ケ得るための操作エネルギーが
軽減さね、全開極位置に近刊くにつねて固定側に新設し
たベローズの縮量と可動側ベローズの縮量とばはｙ等し
く所要開極距離ｄに対してはソ］／２ずつケ分担する。

また、全開極位置に近付くにつれて両側ベローズの開極
保持力のために開極力（て対する制動力が加わり、全開
極点における衝撃を緩和する効果が生じる。短絡しゃ断
動作において、可動側導体棒に働らく長手方向と直角の
電磁的衝撃力は可動便導体が短かくなった分たけ軽減さ
れ、従って真空容器への衝撃力も緩和される効果を生じ
た。

捷た、一方、電流投入動作の際にも軽量化された可動側
導体から衝突時に放散するエネルギーな従来よりも軽減
された結果、チャタリング現象が効果的に減少し、接点
損耗も少なく、電気的寿命の延長が可能になった。

無負荷状態で機械的開閉寿命を従来の真空しゃ？＃器と
比役すると、同じ開閉速度、同じ開極距離において、操
作機構からの操作エネルギーが少なくて済み、ベローズ
の疲労寿命や真空容器構成部材の疲労寿命が大巾に同上
した。

更に嘔気的寿命試験や帰路しゃ断試験におけるしゃ断回
数と耐電圧との関係も改善された。この発明による実施
例においては、固定・可動両側の接点・導体棒に対する
中間シールド筒の電位の位置が理想的に対称位ＩｆｌＩ
ＶＣ近く迄改善さねた結果、耐電圧性能、特にインパル
ス耐電圧の向上が大きく昆；められた。耐電圧性能に関
連して真空しゃ断器ケ、例えは１気圧り上のＢＦｅガス
中で使用する場合には、ベローズの耐圧力性能のために
一定の気圧制限が従来は必要であった。この発明の実施
例でけベローズの山数４減らしたので、耐圧力性能が向
上し、実質上ＳＦｌ＋ガス圧力の制限汀不要になった。

真空しゃ断器の通電性能において、ヒートラン中の導体
棒の温度上昇は従来は常に可動側の方が導体棒が長いの
で温度上昇も高く、それによって通電々流が抑えられて
いた。この発明においては可動側導体棒を固定側のそれ
と殆んど全く同じに構成したので、従来の真空しゃ断器
の欠魚が解消された。

この発明の実施例、第２図においてに７．２ｋｖ級で比
較的小容量の真空しゃ断器の場合について述べたが、よ
り低電圧級の真空しゃ断器への本発明の実施例を第３図
に示す。第３図でに短かいベローズ金も廃して安価なダ
イヤフラムを一対にして用いている。

低圧コンタクタ用途への本発明の実施例？第４図に示す
。第４図では絶縁筒ｉｌ＋を廃して絶縁円盤ｔｌ＋　ｋ
用いて真空容器、の軽量化を図っである。

第５図は比較的大容量の真空しゃ断器への実施例？示す
。絶縁筒を分割して中間シールドの上下（・て１つずつ
採用し、真空容器の重量軽減を図っである。

以上、第３〜第５の実施例においても、一対の接点ト一
対のベローズまたはダイヤフラムを有し、片側の接点を
静止固定端部（１０１に固定し、他端を可動端部−に接
続し、開閉動作時の真空容器の移動距離？全開極距離ｄ
のはｖ２５〜７０％の範囲に製作することにより所要の
効果が得らねた。

以上のように、この発明によりは、従来の真空じゃ１ｌ
ｌｆｉ器のベローズの山数ヶはソｉ／２　ｉ／ｉＴ縮城
してベローズ外径ＤＶＣ対する長さＬ・の比Ｌ／Ｄ　’
！−１以下とし、ベローズ長りは真空しゃ断器の所要の
全開極用、＠ａの１．／２　Ｋ対して（は充分大きく、
Ｌ＞＞−に選定し、かつベローズ自閉力Ｆｏは真空容器
構成部材の重量Ｗｏ　、ｍりも充分に大きな値９てＴｏ
＞＞Ｖｌｏなる如くに真空しゃ断器？構成し、この新し
いベローズを真空容器絶縁体の両側に一対、ｐヨソ対称
配館した。そして固定側導体′！１！の一端？Ｗｐ止固
定端邪に固定し、可動側導体棒の一端を可動端部に接続
して、所要開極用ＭＩｄに対して一対の新しいベローズ
がそねそねはソ１／ｌｉすつ伸縮量？分担する新しい真
空しゃＩｊｈ器ｗ提供した。

その結果、次の効果をもたらし、真空じゃＦｌｉｔ器の
小形化、高信頼化、製造コスト低減に大きく貢献するこ
とができた。

（イ）可動部重量が軽減され、開極初速度が大きくでき
るので、しゃ断性能が向上した。

（ロ）　しゃ断動作において、全開極点付近で可動側導
体棒の衝撃力が緩和された。

（ハ）可動側導体棒に働ら〈短絡しゃ断時の電磁衝撃力
が軽減できた。

に）投入動作時の接点衝突エネルギーも軽減さね、チャ
タリング・アークによる接点損耗が軽減できた。

（川　操作エネルギーが軽減さねたので、真空しゃ断器
が小形化されると共に、ベローズの機械的疲労寿命や真
空容器構成部材の疲労寿命が大巾に向上した。

（へ）絶縁筒（または絶縁円盤）と中間シールド筒に対
する可動側および固定側の幾何学的対称性が大巾に改善
された結果、耐電圧性能、特に電気的寿命試験や短絡し
ゃ断試験におけるしゃ断回数に対応したインパルス耐電
圧の劣化特性が大きく改善された。また、上記（ロ）の
全開極点付近における衝撃力緩和による副次効果として
、コンデンサ開閉における耐電圧性能の向上が認められ
た。

（ト）　真空じゃｒｔｔｒｋｓｙ６ガヌ中で使用する場
合、ベローズ外径りに対するベローズ長さＬの比Ｌｌ／
Ｄ≦１であるから、ベローズの耐圧力が増大した結果、
実質的［ＳＦｓガス圧の制御が不要になった。

（ト）真空しゃ断器のヒートランにおける導体棒の温度
上昇が、固定側と可動側とも、はソ等しくなった結果、
実質的に通電゛屯流容量が増大した。

（切　真空じゃＩＮｉ器の構成部材が固定側、可動側と
もに同じ形状寸法Ｇて統合さねだので、その生産性が大
巾に向」二し、た。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空しゃ断器ケ示す断面側面図、第２図
はこの発明の一実施、！Ａｉによる真空しゃ断器を示ｆ
断面側面図、第３図から第５図はとの発ｑ４の他の実施
例（てよる真空しゃ断器を示す断面側面図である。 （１］・・絶縁筒または絶縁円盤、０３）・・・接点、
（１６）・・ベローズ（才たげダイヤフラム）　、　ｔ
ｌｏｌ・・・導体棒の静正固定端部、翰・・・導体棒の
可動端部、（ａ）・・・一対の接点の開極距離、（Ｆｏ
）・・・ベローズの自閉刃、（Ｄ）用ベローズの外径（
″″゛゛ローズ山側径）　、（Ｔ、）・・・ベローズの
自然長さ、（ｗｏ）・・・真空容器構成部材の全重量。 なお、図中同一符号は同−捷たに相当部分全示す。 代理人　大岩増雄 第１図　第２図 第３図 第４図 第５図 特許庁長官殿 １　事件の表示　特願昭５８−１６５９９８号２、発明
の名称 真空しゃ断器 ３　補正をする者 代表者片山仁八部 （２）　図面の第２図ケ別紙のとおり訂正する。 ７　添付書類の目録 （１）　図面　１通 以上 第２図 ＝１３７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔｌ＋　真空容器の一対の接点全開極距離ｄだけ接離可
   能ならしめる一対のベローズを絶縁部材の両側に設けて
   前記真空容器全構成・し、一方の接点導体棒の一端全静
   止固定端部に固定すると共に、他方の接点導体棒の一端
   を可動端部に接続して開閉動作することにより、前記真
   空容器の絶縁部材が前記開極距離ｃｌＶＣ対してほぼ５
   ０チだけ移動することを特徴とする真空しゃ断器。 （２１開閉動作することにより真空容器の絶Ｒ部材が開
   極距離ｄに対してほぼ２５チから７０係だけ移動するこ
   とを特徴とする特許 項記載の真空しゃ断器。 （３）一対のべローズは、その自閉力Ｆｏが真空容器構
   成部材の全重量Ｗｏに比べて充分に大きいことを特徴と
   する前記特許請求の範囲第１項記載の真空しゃ断器。 （４）一対のべローズは、その自然長Ｌが一対の接点の
   開極距離ｄの１／２よりも充分に大きく、かつベローズ
   の外径ＤＪ２を下、すなわちｃｌ／２　＜＜　Ｌ≦Ｄな
   る関係ＫＭ成さｈた前記特許請求の範囲第１項記載の真
   空しゃ断器。 （６）　一対のべローズの代りに一対のダイヤプラムに
   より構成でねた前記特許請求の範囲第１項記載の真空し
   ゃ断器。