WO2022138607A1 - 真空遮断器 - Google Patents

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WO2022138607A1
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sliding member
side electrode
insulating cylinder
vacuum
movable
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直也 粟飯原
泰規 中村
大樹 道念
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三菱電機株式会社
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    • H01H33/66Vacuum switches
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    • H01H33/66207Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H33/66238Specific bellows details
    • H01H2033/66246Details relating to the guiding of the contact rod in vacuum switch belows

Definitions

  • the present disclosure relates to a vacuum breaker that opens or closes the movable side electrode with respect to the fixed side electrode installed in the vacuum container.
  • the vacuum circuit breaker is mainly composed of a grounding tank, a vacuum container installed in the grounding tank, an operation unit, and the like.
  • a fixed side electrode and a movable side electrode are installed in the vacuum vessel, the movable side electrode is installed at one end of the movable rod, and the operation unit is installed at the other end of the movable rod. Further, a pressure spring is installed on the movable rod.
  • This contact pressure spring applies contact pressure to the movable side electrode at the time of closing the electrode and reduces the contact resistance with the fixed side electrode, so that the movable side electrode can be reliably closed to the fixed side electrode.
  • the movable side electrode is opened, the movable rod, the movable side electrode, and the like vibrate due to the minute vibration of the pressure contact spring, and a load is applied to them.
  • Patent Document 1 discloses an operation mechanism of a vacuum breaker that suppresses minute vibration of a pressure spring by installing an oil damper outside the grounding tank.
  • the operation mechanism of the vacuum breaker suppresses minute vibration of the pressure contact spring when the movable side electrode is closed by the oil damper.
  • the oil damper suppresses minute vibration of the pressure contact spring not only when the electrode is closed but also when the electrode is open.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and is a vacuum circuit breaker that suppresses minute vibration of the contact spring when opening the movable side electrode without inviting an increase in the size of the entire vacuum circuit breaker.
  • the purpose is to provide.
  • the vacuum breaker includes a grounding tank, a vacuum container installed in the grounding tank, and an insulating cylinder installed between one end surface in the grounding tank and one side end surface outside the vacuum container.
  • the fixed rod inserted into the vacuum vessel, the fixed side electrode installed at one end of the fixed rod in the vacuum vessel, and the movable side installed in the vacuum vessel so as to face the fixed side electrode.
  • An electrode, a movable rod having a part thereof in the insulating cylinder and having the movable side electrode installed at one end thereof, and a movable rod installed at the other end of the movable rod, and the movable side electrode is open to the fixed side electrode.
  • the operation unit that operates the movable rod so as to close the pole, the sliding member installed on the movable rod so as to slide in the insulating cylinder, and the movable portion between the operation unit and the sliding member. It is equipped with a pressure spring installed on the rod.
  • the vacuum breaker has an insulating cylinder installed in the grounding tank and a sliding member sliding in the insulating cylinder, so that the movable side electrode does not increase the size of the entire vacuum breaker. It is possible to suppress minute vibration of the pressure contact spring when the electrode is opened.
  • Embodiments 1 to 3 It is an example of the cross-sectional view of the vacuum breaker according to Embodiments 1 to 3. It is an example of the cross-sectional view around the sliding member in Embodiment 1. It is an example of the cross-sectional view around the sliding member in the case where the first through hole is formed in the sliding member in Embodiment 2. It is an example of the cross-sectional view around the sliding member in the case where the second through hole is formed with respect to the first partition wall in the second embodiment. It is an example of the cross-sectional view around the sliding member in the case where the third through hole is formed with respect to the side surface of the insulating cylinder in Embodiment 2. It is an example of the cross-sectional view around the sliding member when the second partition wall is installed in Embodiment 2.
  • the vacuum breaker 100 according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
  • the coordinate axes of the XYZ Cartesian coordinate system are shown in each figure. It is in a plane parallel to the floor surface on which the vacuum breaker 100 is installed, and the direction in which the movable side electrode 6 opens or closes is defined as the X-axis direction.
  • the opening direction is the + X direction
  • the closing direction is the ⁇ X direction.
  • the direction parallel to the floor on which the vacuum breaker 100 is installed and perpendicular to the X-axis direction is defined as the Y-axis direction.
  • the front side is in the + Y direction, and the back side is in the ⁇ Y direction.
  • the direction perpendicular to the floor surface on which the vacuum breaker 100 is installed is defined as the Z-axis direction.
  • the upper side is in the + Z direction
  • the lower side is in the ⁇ Z direction.
  • FIG. 1 is an example of a cross-sectional view of the vacuum breaker 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of the vacuum breaker 100 when the movable side electrode 6 is opened.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the vacuum breaker 100 when the movable side electrode 6 is closed.
  • the vacuum breaker 100 includes a grounding tank 1, a vacuum vessel 2, an insulating cylinder 3, a fixed rod 4, a fixed side electrode 5, a movable side electrode 6, a movable side energizing rod 7, and a movable side insulating rod 8.
  • a connecting portion 9 an operating portion 10, a sliding member 11, a pressure spring 12, a first partition wall 13a, a bellows 14, a fixed side conductor 15, and a movable side conductor 16.
  • the grounding tank 1 is a grounded metal closed tank, and the inside is filled with an insulating gas.
  • the insulating gas is, for example, dry air or sulfur hexafluoride.
  • the vacuum container 2 is a container made of an insulating member such as ceramics, and is installed in the grounding tank 1. High insulation performance is brought out by setting the inside of the vacuum vessel 2 to a vacuum of a predetermined pressure or less. When the movable side electrode 6 is opened with respect to the fixed side electrode 5, an arc is generated and tries to be sustained. However, by making the inside of the vacuum container 2 a vacuum, there is an effect of extinguishing the arc.
  • the insulating cylinder 3 is installed between the one-sided end surface inside the grounding tank 1 and the one-sided end surface outside the vacuum vessel 2.
  • the end face is a plane parallel to the YZ plane.
  • the end face does not necessarily have to be parallel to the YZ plane, and may be slanted.
  • the insulating cylinder 3 is installed so that the X-axis direction is the longitudinal direction.
  • the insulating cylinder 3 is pre-filled with gas so that pressure resistance is generated when the sliding member 11 described later moves in the + X direction.
  • the gas may be an insulating gas such as dry air or sulfur hexafluoride.
  • the insulating cylinder 3 may or may not be connected to one end surface in the grounding tank 1.
  • the insulating cylinder 3 may or may not be connected to one end surface outside the vacuum vessel 2. However, even when they are not connected, it is desirable that the distance from the insulating cylinder 3 is small so that the gas in the insulating cylinder 3 hardly leaks to the outside.
  • the insulating cylinder 3 is connected to both the one-sided end surface inside the grounding tank 1 and the one-sided end surface outside the vacuum vessel 2.
  • the vacuum container 2 is supported by an insulating cylinder 3 and an insulating cylinder that covers a part of the fixing rod 4.
  • the vacuum vessel 2 may be supported by a support member (not shown) in the ground tank 1. This support member is connected to both the inner side surface of the grounding tank 1 and the vacuum vessel 2 as an example.
  • the fixing rod 4 is inserted into the vacuum container 2. Specifically, a part of the fixing rod 4 including at least one end is inserted into the vacuum vessel 2, and the other end of the fixing rod 4 is fixed in the grounding tank 1.
  • the fixed side electrode 5 is installed at one end of the fixed rod 4 in the vacuum container 2. By installing the fixed-side electrode 5 on the fixed rod, the fixed-side electrode 5 is fixed together with the fixed rod 4 in the grounding tank 1.
  • the movable side electrode 6 is installed in the vacuum container 2 so as to face the fixed side electrode 5.
  • a part of the movable side energizing rod 7 is in the insulating cylinder 3, and a part on the opposite side is in the vacuum container 2.
  • the movable side electrode 6 is installed at one end of the movable side energizing rod 7 in the vacuum container 2.
  • the movable-side insulating rod 8 has a role of preventing a failure of the operating unit 10 by avoiding energization from the movable-side energizing rod 7 to the operating unit 10.
  • the movable side insulating rod 8, the connecting portion 9, and the movable side energizing rod 7 are installed in this order in the ⁇ X direction from the pressure contact spring 12, but the present invention is not limited to this.
  • the movable side insulating rod 8 may be installed in the + X direction and only the movable side energizing rod 7 may be installed in the ⁇ X direction with the pressure contact spring 12 as a boundary. In this case, the connecting portion 9 becomes unnecessary.
  • the movable side energizing rod 7, the movable side insulating rod 8, and the connecting portion 9 are collectively referred to as a “movable rod”. That is, a part of the movable rod is inside the insulating cylinder 3, the movable side electrode 6 is installed at one end, and the other end is installed in the operation unit 10.
  • the operation unit 10 is installed at the other end of the movable rod, and operates the movable rod so that the movable side electrode 6 opens or closes with respect to the fixed side electrode 5. That is, the operation unit 10 operates the movable rod in the X-axis direction.
  • the sliding member 11 is installed on the movable side energizing rod 7 constituting the movable rod so as to slide in the insulating cylinder 3.
  • the sliding member 11 moves in the X-axis direction together with the movable rod by the operating portion 10.
  • the sliding member 11 is a lightweight metal such as aluminum.
  • the sliding member 11 may be provided with a small gap between the sliding member 11 and the insulating cylinder 3 so that the opening speed does not decrease due to friction with the insulating cylinder 3.
  • the pressure contact spring 12 is installed on a movable rod between the operation unit 10 and the sliding member 11. When the movable side electrode 6 is closed, the contact pressure spring 12 applies contact pressure to the movable side electrode 6 to reduce the contact resistance with the fixed side electrode 5, so that the movable side with respect to the fixed side electrode 5 is on the movable side. It has the effect of reliably closing the electrode 6.
  • the first partition wall 13a is installed in the insulating cylinder 3 between the one-sided end surface in the grounding tank 1 and the sliding member 11. In FIG. 1, the first partition wall 13a is installed between the pressure contact spring 12 and the sliding member 11. The first partition wall 13a is fixed in the insulating cylinder 3.
  • the bellows 14 is installed in the vacuum container 2.
  • the bellows 14 has a role of keeping the inside of the vacuum container 2 in a vacuum even if the movable rod is moved by the operation unit 10.
  • One end of the fixed side conductor 15 is connected to the fixed rod 4, and the other end is connected to an external main circuit (not shown).
  • the movable side conductor 16 is connected to a movable rod at one end via a casting (not shown), a conductive member 18 and a sliding member 11, and the other end is connected to an external main circuit (not shown).
  • the conductive member 18 will be described later with reference to FIG. In FIG. 1B, when the movable side electrode 6 is closed, the movable side conductor 16, the casting, the conductive member 18, the sliding member 11, the movable rod, the movable side electrode 6, the fixed side electrode 5, the fixed rod 4, and A current flows through the path of the fixed side conductor 15.
  • the pressure spring 12 is installed on the movable rod between the operation unit 10 and the first partition wall 13a, but the present invention is not limited to this.
  • the pressure contact spring 12 may be installed on a movable rod between the sliding member 11 and the first partition wall 13a. As a result, the device can be miniaturized.
  • FIG. 2 is an example of a cross-sectional view around the sliding member 11 in the first embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. Detailed description of these will be omitted.
  • the close contact member 17 is installed between the side surface in the insulating cylinder 3 and the sliding member 11.
  • the close contact member 17 is a rubber such as a T ring or an O ring.
  • the conductive member 18 secures a path through which an electric current flows between the casting (not shown) and the sliding member 11.
  • the vacuum breaker 100 since the sliding member 11 slides in the insulating cylinder 3 to generate pressure resistance at the time of opening the pole, the vacuum breaker 100 as a whole does not become large. It is possible to suppress minute vibration of the contact pressure spring 12.
  • Embodiment 2 When the movable side electrode 6 is opened, if the pressure resistance is too large, the opening speed becomes small. Therefore, in the present embodiment, the pressure resistance is adjusted by forming a through hole in at least one of the sliding member 11, the first partition wall 13a, and the insulating cylinder 3.
  • FIG. 3 is an example of a cross-sectional view around the sliding member 11 when the first through hole 19a is formed in the sliding member 11 in the second embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. Detailed description of these will be omitted.
  • a first through hole 19a is formed in the longitudinal direction of the insulating cylinder 3, that is, in the X-axis direction with respect to the sliding member 11.
  • the pressure resistance becomes small and the opening speed becomes large.
  • the load on the operation unit 10 that operates the movable rod can be reduced.
  • the damping effect may be reduced by the first through hole 19a. Therefore, in order to maintain the pressure resistance at the time of opening the pole as much as possible, it is desirable that the size of the first through hole 19a is small so that the gas in the insulating cylinder 3 hardly leaks in the ⁇ X direction as compared with the sliding member 11. ..
  • both the opening speed and the damping effect are achieved at the same time.
  • the first through hole 19a does not necessarily have to be parallel to the X-axis direction as long as it can penetrate the sliding member 11.
  • two or more first through holes 19a may be formed in the X-axis direction with respect to the sliding member 11.
  • FIG. 4 is an example of a cross-sectional view around the sliding member 11 when the second through hole 19b is formed with respect to the first partition wall 13a in the second embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. Detailed description of these will be omitted.
  • a second through hole 19b is formed in the longitudinal direction of the insulating cylinder 3, that is, in the X-axis direction with respect to the first partition wall 13a.
  • the pressure resistance becomes small and the opening speed becomes large.
  • the load on the operation unit 10 that operates the movable rod can be reduced.
  • the size of the second through hole 19b should be small so that the gas in the insulating cylinder 3 hardly leaks in the + X direction than the first partition wall 13a. desirable.
  • the second through hole 19b does not necessarily have to be parallel to the X-axis direction as long as it can penetrate the first partition wall 13a.
  • two or more second through holes 19b may be formed in the X-axis direction with respect to the first partition wall 13a.
  • FIG. 5 is an example of a cross-sectional view around the sliding member 11 when the third through hole 19c is formed with respect to the side surface of the insulating cylinder 3 in the second embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the periphery of the sliding member 11 when the movable side electrode 6 is opened.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the periphery of the sliding member 11 when the movable side electrode 6 is closed.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. Detailed description of these will be omitted.
  • a third through hole 19c is formed on the side surface of the insulating cylinder 3 between the first partition wall 13a and the sliding member 11 after closing the pole.
  • a third through hole 19c is formed on the side surface of the insulating cylinder 3 between the one-sided end surface in the grounding tank 1 and the sliding member 11 after closing the pole. Further, the third through hole 19c is formed so as to be closed by the sliding member 11 after opening the pole. As a result, when the movable side electrode 6 starts to open, the third through hole 19c enables high-speed opening.
  • the third through hole 19c is closed by the sliding member 11, so that the pressure resistance suddenly increases and the minute vibration of the pressure contact spring 12 is suppressed. be able to.
  • the size of the third through hole 19c is small so that the gas in the insulating cylinder 3 hardly leaks to the outside.
  • two or more third through holes 19c may be formed with respect to the side surface of the insulating cylinder 3.
  • FIG. 6 is an example of a cross-sectional view around the sliding member 11 when the second partition wall 13b is grounded in the second embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. Detailed description of these will be omitted.
  • a second partition wall 13b is installed on the outside of the insulating cylinder 3 so as to cover the third through hole 19c.
  • a large amount of gas may leak from the third through hole 19c, but this can be prevented by installing the second partition wall 13b.
  • the pressure resistance can be adjusted by changing the size of the second partition wall 13b.
  • FIG. 7 is an example of a cross-sectional view around the sliding member 11 when the fourth through hole 19d is formed with respect to the side surface of the insulating cylinder 3 in the second embodiment.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of the periphery of the sliding member 11 when the movable side electrode 6 is opened.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the periphery of the sliding member 11 when the movable side electrode 6 is closed.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. Detailed description of these will be omitted.
  • a fourth through hole 19d is formed on the side surface of the insulating cylinder 3 between the one-sided end surface outside the vacuum vessel 2 and the sliding member 11 after opening the pole, and the second partition wall 13b has a second partition wall 13b. It is installed so as to cover the third through hole 19c and the fourth through hole 19d.
  • This has the effect of allowing the gas between the sliding member 11 and the first partition wall 13a to escape in the ⁇ X direction from the sliding member 11 and adjusting the pressure resistance at the time of opening the pole.
  • the same effect can be obtained by increasing the size of the second partition wall 13b in FIG. 6, it may not be possible to increase the size in terms of space.
  • the fourth through hole 19d the pressure resistance can be adjusted without increasing the second partition wall 13b in the Z-axis direction.
  • the pressure resistance at the time of opening can be adjusted, and the opening speed can be adjusted. It is possible to achieve both the damping effect and the balance.
  • FIG. 8 is an example of a cross-sectional view around the sliding member 11 when the third partition wall 13c is installed in the third embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. Detailed description of these will be omitted.
  • a third partition wall 13c is installed between the one-sided end surface outside the vacuum vessel 2 and the sliding member 11. Thereby, the airtightness between the first partition wall 13a and the third partition wall 13c can be ensured. If the pressure resistance at the time of opening the pole becomes too large by ensuring the airtightness, the pressure resistance can be adjusted by forming the through hole shown in the second embodiment.
  • the third partition wall 13c there is also an effect of suppressing minute vibration of the contact pressure spring 12 at the time of closing the electrode and suppressing wear of the fixed side electrode 5 and the movable side electrode 6.
  • the airtightness between the first partition wall 13a and the third partition wall 13c can be ensured, and the contact at the time of opening the pole can be ensured.
  • the minute vibration of the pressure spring 12 can be suppressed.
  • Embodiments 1 to 3 can be applied not only to a vacuum circuit breaker but also to a gas circuit breaker or the like.
  • the electrode is inserted in an insulating gas such as sulfur hexafluoride instead of in vacuum.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

真空遮断器(100)は、接地タンク(1)と、前記接地タンク(1)内に設置される真空容器(2)と、前記接地タンク(1)内の片側端面と前記真空容器(2)外の片側端面との間に設置される絶縁筒(3)と、前記真空容器(2)内に挿入される固定棒(4)と、前記真空容器(2)内の前記固定棒(4)の一端に設置される固定側電極(5)と、前記真空容器(2)内に前記固定側電極(5)と対向するよう設置される可動側電極(6)と、一部が前記絶縁筒(3)内にあり、一端に前記可動側電極(6)が設置される可動棒と、前記可動棒の他端に設置され、前記可動側電極(6)が開極または閉極するよう前記可動棒を操作する操作部(10)と、前記絶縁筒(3)内を摺動するよう前記可動棒に設置される摺動部材(11)と、前記操作部(10)と前記摺動部材(11)との間の前記可動棒に設置される接圧ばね(12)と、を備える。

Description

真空遮断器
 本開示は、真空容器内に設置される固定側電極に対し、可動側電極を開極または閉極させる真空遮断器に関する。
 真空遮断器は、通常時は固定側電極に対し可動側電極を閉極させるが、送電系統において漏電や短絡などの事故が発生した時には、固定側電極に対し可動側電極を開極させることで電気回路における電流を遮断する。真空遮断器は、主に接地タンクと、接地タンク内に設置される真空容器と、操作部などにより構成される。真空容器内には固定側電極と可動側電極とが設置され、可動側電極は可動棒の一端に設置され、操作部は可動棒の他端に設置される。更に可動棒には接圧ばねが設置される。この接圧ばねは、閉極時に可動側電極に対し接圧を加え、固定側電極との接触抵抗を低減させることで、固定側電極に対し可動側電極を確実に閉極させることができる。しかし、可動側電極が開極する際、接圧ばねの微小振動によって可動棒や可動側電極などが振動し、これらに負荷がかかってしまう。
 特許文献1には、接地タンク外にオイルダンパを設置することで、接圧ばねの微小振動を抑制する真空遮断器の操作機構について開示されている。真空遮断器の操作機構は、オイルダンパによって可動側電極を閉極させる際の接圧ばねの微小振動を抑制させている。オイルダンパは、閉極時だけでなく開極時にも接圧ばねの微小振動を抑制する。
特開平7-245046号公報
 接地タンク外にオイルダンパを設置すると、真空遮断器全体が大型化する課題がある。オイルダンパを接地タンク内に設置する方法もあるが、オイルダンパは定期的なメンテナンスを必要とするため、接地タンク内に設置するとメンテナンスしにくい問題がある。
 本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、真空遮断器全体の大型化を招くことなく、可動側電極を開極させる際の接圧ばねの微小振動を抑制する真空遮断器を提供することを目的とする。
 本開示に係る真空遮断器は、接地タンクと、前記接地タンク内に設置される真空容器と、前記接地タンク内の片側端面と前記真空容器外の片側端面との間に設置される絶縁筒と、前記真空容器内に挿入される固定棒と、前記真空容器内の前記固定棒の一端に設置される固定側電極と、前記真空容器内に前記固定側電極と対向するよう設置される可動側電極と、一部が前記絶縁筒内にあり、一端に前記可動側電極が設置される可動棒と、前記可動棒の他端に設置され、前記固定側電極に対し前記可動側電極が開極または閉極するよう前記可動棒を操作する操作部と、前記絶縁筒内を摺動するよう前記可動棒に設置される摺動部材と、前記操作部と前記摺動部材との間の前記可動棒に設置される接圧ばねと、を備える。
 本開示によれば、真空遮断器は、接地タンク内に設置される絶縁筒と、絶縁筒内を摺動する摺動部材とにより、真空遮断器全体の大型化を招くことなく、可動側電極を開極させる際の接圧ばねの微小振動を抑制することができる。
実施の形態1から3における真空遮断器の断面図の一例である。 実施の形態1における摺動部材周辺の断面図の一例である。 実施の形態2において摺動部材に対し第1の貫通穴を形成した場合の摺動部材周辺の断面図の一例である。 実施の形態2において第1の隔壁に対し第2の貫通穴を形成した場合の摺動部材周辺の断面図の一例である。 実施の形態2において絶縁筒の側面に対し第3の貫通穴を形成した場合の摺動部材周辺の断面図の一例である。 実施の形態2において第2の隔壁を設置した場合の摺動部材周辺の断面図の一例である。 実施の形態2において絶縁筒の側面に対し第4の貫通穴を形成した場合の摺動部材周辺の断面図の一例である。 実施の形態3において第3の隔壁を設置した場合の摺動部材周辺の断面図の一例である。
 以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態における真空遮断器100について説明する。なお、説明を容易にするために、各図中にXYZ直交座標系の座標軸を示す。真空遮断器100が設置される床面と平行な面内であり、可動側電極6が開極または閉極する方向をX軸方向とする。開極する方向が+X方向であり、閉極する方向が-X方向である。真空遮断器100が設置される床面と平行な面内であり、X軸方向と垂直な方向をY軸方向とする。手前側が+Y方向であり、奥側が-Y方向である。真空遮断器100が設置される床面と垂直な方向をZ軸方向とする。上側が+Z方向であり、下側が-Z方向である。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1における真空遮断器100の断面図の一例である。図1(a)は、可動側電極6が開極した時の真空遮断器100の断面図である。図1(b)は、可動側電極6が閉極した時の真空遮断器100の断面図である。
 図1に示すように、真空遮断器100は、接地タンク1と真空容器2と絶縁筒3と固定棒4と固定側電極5と可動側電極6と可動側通電棒7と可動側絶縁棒8と連結部9と操作部10と摺動部材11と接圧ばね12と第1の隔壁13aとベローズ14と固定側導体15と可動側導体16とを備える。
 接地タンク1は、接地された金属製の密閉タンクであり、内部に絶縁ガスが充填されている。絶縁ガスは例えば乾燥空気あるいは六フッ化硫黄である。接地タンク1内に絶縁ガスが充填されることで、接地タンク1側面の金属部と真空容器2の側面との間でアークが発生するのを抑制する。
 真空容器2は、セラミックスなどの絶縁性の部材で構成された容器であり、接地タンク1内に設置される。真空容器2内を所定の圧力以下の真空とすることで、高い絶縁性能を引き出す。固定側電極5に対し可動側電極6を開極する際、アークが発生し持続しようとするが、真空容器2内を真空とすることで、アークを消滅させる効果がある。
 絶縁筒3は、接地タンク1内の片側端面と真空容器2外の片側端面との間に設置される。図1の場合、端面はYZ平面と平行な面である。なお、必ずしも端面はYZ平面と平行でなくてもよく、斜めになっていてもよい。絶縁筒3は、X軸方向を長手方向とするよう設置される。絶縁筒3は、後に説明する摺動部材11が+X方向に動く際に圧力抵抗が発生するよう、予め内部にガスが充填される。ガスは、乾燥空気や六フッ化硫黄などの絶縁ガスでもよい。絶縁筒3は、接地タンク1内の片側端面に接続されてもよいし、接続されなくてもよい。同様に、絶縁筒3は、真空容器2外の片側端面に接続されてもよいし、接続されなくてもよい。但し、接続されない場合でも、絶縁筒3との間隔は、絶縁筒3内のガスがほとんど外へ漏れないぐらい小さい方が望ましい。図1の場合、絶縁筒3は、接地タンク1内の片側端面と真空容器2外の片側端面との両方に接続される。また、真空容器2は、絶縁筒3と、固定棒4の一部を覆う絶縁筒とで支持される。その代わりに、真空容器2は、接地タンク1内の図示しない支持部材により支持されてもよい。この支持部材は、一例として接地タンク1の内側側面と真空容器2との両方に接続される。
 固定棒4は、真空容器2内に挿入される。具体的には、少なくとも一端を含む固定棒4の一部が真空容器2内に挿入され、固定棒4の他端が接地タンク1内で固定される。
 固定側電極5は、真空容器2内の固定棒4の一端に設置される。固定側電極5は固定棒に設置されることで、固定棒4とともに接地タンク1内で固定される。
 可動側電極6は、真空容器2内に固定側電極5と対向するよう設置される。
 可動側通電棒7は、一部が絶縁筒3内にあり、反対側の一部が真空容器2内にある。可動側電極6は、可動側通電棒7の真空容器2内の一端に設置される。
 可動側絶縁棒8は、一端が連結部9を介して可動側通電棒7と連結され、他端が接圧ばね12を介して操作部10に設置される。可動側絶縁棒8は、可動側通電棒7から操作部10への通電を回避することで、操作部10の故障を防ぐ役割がある。図1の場合、接圧ばね12より-X方向に可動側絶縁棒8と連結部9と可動側通電棒7との順に設置されるが、これに限定されない。例えば、接圧ばね12を境に、+X方向には可動側絶縁棒8のみが設置され、-X方向には可動側通電棒7のみが設置されてもよい。この場合、連結部9は不要となる。以下では、可動側通電棒7、可動側絶縁棒8、および連結部9をまとめて「可動棒」と称する。すなわち可動棒は、一部が絶縁筒3内にあり、一端に可動側電極6が設置され、他端が操作部10に設置される。
 操作部10は、可動棒の他端に設置され、固定側電極5に対し可動側電極6が開極または閉極するよう可動棒を操作する。すなわち、操作部10は可動棒をX軸方向に操作する。
 摺動部材11は、絶縁筒3内を摺動するよう、可動棒を構成する可動側通電棒7に設置される。摺動部材11は、操作部10によって可動棒とともにX軸方向に動く。摺動部材11は、例えばアルミニウムなどの軽量な金属である。摺動部材11は、絶縁筒3との摩擦により開極速度が小さくならないよう、絶縁筒3との間に小さな隙間を設けてもよい。
 接圧ばね12は、操作部10と摺動部材11との間の可動棒に設置される。接圧ばね12は、可動側電極6を閉極させる際に、可動側電極6に対し接圧を加え、固定側電極5との接触抵抗を低減させることで、固定側電極5に対し可動側電極6を確実に閉極させる効果がある。
 第1の隔壁13aは、絶縁筒3内であって、接地タンク1内の片側端面と摺動部材11との間に設置される。図1において、第1の隔壁13aは、接圧ばね12と摺動部材11との間に設置されている。第1の隔壁13aは、絶縁筒3内で固定される。
 ベローズ14は、真空容器2内に設置される。ベローズ14は、操作部10によって可動棒が動いても、真空容器2内を真空に保つ役割がある。
 固定側導体15は、一端が固定棒4に接続され、他端が図示しない外部の主回路に接続される。
 可動側導体16は、一端が図示しない鋳物と導電部材18と摺動部材11とを介して可動棒に接続され、他端が図示しない外部の主回路に接続される。導電部材18については、後に図2を用いて説明する。図1(b)において、可動側電極6が閉極すると、可動側導体16、鋳物、導電部材18、摺動部材11、可動棒、可動側電極6、固定側電極5、固定棒4、および固定側導体15の経路で電流が流れる。
 なお、図1では接圧ばね12が操作部10と第1の隔壁13aとの間の可動棒に設置されるが、これに限定されない。例えば、接圧ばね12は、摺動部材11と第1の隔壁13aとの間の可動棒に設置されてもよい。これにより、装置を小型化することができる。
 以下、図1を用いて、可動側電極6が開極および閉極する際の各構成要素の動作について説明する。
 図1(a)に示すように、操作部10によって可動側電極6が開極する際には、可動側電極6、可動棒、摺動部材11、および接圧ばね12が+X方向に動く。操作部10によって可動棒が+X方向に動くと、接圧ばね12の左端が+X方向に動き、接圧ばね12が引っ張られる。これにより、+X方向に接圧ばね12の復元力が働き、接圧ばね12の右端に対し接圧ばね12が圧縮される方向の力が加わる。これにより、接圧ばね12が微小振動し、可動棒が振動する。そこで、開極時に摺動部材11が+X方向に動くことで、摺動部材11と第1の隔壁13aとの間のガスが圧縮されて圧力変化が生じ、-X方向に圧力抵抗が働く。この圧力抵抗がダンピング効果を生むことで、接圧ばね12の微小振動を抑制する。圧力抵抗により可動側電極6の動作速度が徐々に小さくなり、最終的には操作部10による操作力と圧力抵抗による力とが釣り合うところで開極動作が終了する。なお、第1の隔壁13aが無くても、摺動部材11と接地タンク内の片側端面との間のガスが圧縮されてダンピング効果を生むため、第1の隔壁13aは必須ではない。但し、第1の隔壁13aが絶縁筒3内に設置されることで、より大きなダンピング効果を生む。
 図1(b)に示すように、操作部10によって可動側電極6が閉極する際には、可動棒は接圧ばね12とともに-X方向に動く。この時、摺動部材11も同時に動く。可動側電極6が固定側電極5に接触した後、更に可動棒を構成する可動側絶縁棒8を接圧ばね12の左端に押し付けることで、接圧ばね12が圧縮される。接圧ばね12が圧縮されると、-X方向に接圧ばね12の復元力が働く。これにより、固定側電極5と可動側電極6との接触抵抗を低減させ、固定側電極5に対し可動側電極6を確実に閉極させることができる。
 図2は、実施の形態1における摺動部材11周辺の断面図の一例である。図2において、図1と同じ構成要素には同じ符号を割り振る。これらについては、詳細な説明を省略する。
 密着部材17は、絶縁筒3内の側面と摺動部材11との間に設置される。密着部材17は、TリングあるいはOリングなどのゴムである。これにより摺動部材11と第1の隔壁13aとの間の密閉性を確保し、可動側電極6が開極する際により大きなダンピング効果を生む。但し、摺動部材11のみである程度密閉性を確保できれば、密着部材17は必ずしも必要ない。
 導電部材18は、図示しない鋳物と摺動部材11との間に、電流が流れる経路を確保する。
 以上で説明した実施の形態1によれば、開極時に摺動部材11が絶縁筒3内を摺動することで圧力抵抗を発生させるため、真空遮断器100全体の大型化を招くことなく、接圧ばね12の微小振動を抑制することができる。
実施の形態2.
 可動側電極6を開極させる際、圧力抵抗が大き過ぎると、開極速度が小さくなる。そこで本実施の形態では、摺動部材11、第1の隔壁13a、および絶縁筒3のうち、少なくとも1つに貫通穴を形成することで、圧力抵抗を調整する。
 図3は、実施の形態2において摺動部材11に対し第1の貫通穴19aを形成した場合の摺動部材11周辺の断面図の一例である。図3において、図2と同じ構成要素には同じ符号を割り振る。これらについては、詳細な説明を省略する。
 図3に示すように、摺動部材11に対し、絶縁筒3の長手方向、すなわちX軸方向に第1の貫通穴19aが形成される。これにより、圧力抵抗が小さくなり、開極速度が大きくなる。これにより、可動棒を操作する操作部10の負荷を低減できる。但し、第1の貫通穴19aによりダンピング効果が低減する可能性がある。そこで、開極時の圧力抵抗を極力維持するため、第1の貫通穴19aの大きさは、絶縁筒3内のガスが摺動部材11よりも-X方向へほとんど漏れないぐらい小さい方が望ましい。これにより、開極速度とダンピング効果との両立を図る。また、第1の貫通穴19aは、摺動部材11を貫通できれば、必ずしもX軸方向と平行でなくてもよい。更に、第1の貫通穴19aは、摺動部材11に対し、X軸方向に2つ以上形成されていてもよい。
 図4は、実施の形態2において第1の隔壁13aに対し第2の貫通穴19bを形成した場合の摺動部材11周辺の断面図の一例である。図4において、図2と同じ構成要素には同じ符号を割り振る。これらについては、詳細な説明を省略する。
 図4に示すように、第1の隔壁13aに対し、絶縁筒3の長手方向、すなわちX軸方向に第2の貫通穴19bが形成される。これにより、圧力抵抗が小さくなり、開極速度が大きくなる。これにより、可動棒を操作する操作部10の負荷を低減できる。一方で、開極時の圧力抵抗を極力維持するため、第2の貫通穴19bの大きさは、絶縁筒3内のガスが第1の隔壁13aよりも+X方向へほとんど漏れないぐらい小さい方が望ましい。また、第2の貫通穴19bは、第1の隔壁13aを貫通できれば、必ずしもX軸方向と平行でなくてもよい。更に、第2の貫通穴19bは、第1の隔壁13aに対し、X軸方向に2つ以上形成されていてもよい。
 図5は、実施の形態2において絶縁筒3の側面に対し第3の貫通穴19cを形成した場合の摺動部材11周辺の断面図の一例である。図5(a)は、可動側電極6が開極した時の摺動部材11周辺の断面図である。図5(b)は、可動側電極6が閉極した時の摺動部材11周辺の断面図である。図5において、図2と同じ構成要素には同じ符号を割り振る。これらについては、詳細な説明を省略する。
 図5に示すように、第1の隔壁13aと閉極後の摺動部材11との間の絶縁筒3の側面に対し、第3の貫通穴19cが形成される。第1の隔壁13aが無い場合は、接地タンク1内の片側端面と閉極後の摺動部材11との間の絶縁筒3の側面に対し、第3の貫通穴19cが形成される。また、第3の貫通穴19cは、開極後の摺動部材11によって塞がれるよう形成される。これにより、可動側電極6が開極し始める時には、第3の貫通穴19cにより高速開極が可能となる。可動側電極6が開極し終わる直前には、第3の貫通穴19cは摺動部材11によって塞がれるため、圧力抵抗が急激に大きくなることで、接圧ばね12の微小振動を抑制することができる。一方で、開極時の圧力抵抗を極力維持するため、第3の貫通穴19cの大きさは、絶縁筒3内のガスが外部へほとんど漏れないぐらい小さい方が望ましい。また、第3の貫通穴19cは、絶縁筒3の側面に対し、2つ以上形成されていてもよい。
 図6は、実施の形態2において第2の隔壁13bを接地した場合の摺動部材11周辺の断面図の一例である。図6において、図5と同じ構成要素には同じ符号を割り振る。これらについては、詳細な説明を省略する。
 図6に示すように、絶縁筒3の外側に第2の隔壁13bが第3の貫通穴19cを覆うよう設置される。図5において、第3の貫通穴19cからガスが多く漏れる場合が有り得るが、第2の隔壁13bが設置されることで、それを防止することができる。また、第2の隔壁13bの大きさを変えることで、圧力抵抗を調整することができる。
 図7は、実施の形態2において絶縁筒3の側面に対し第4の貫通穴19dを形成した場合の摺動部材11周辺の断面図の一例である。図7(a)は、可動側電極6が開極した時の摺動部材11周辺の断面図である。図7(b)は、可動側電極6が閉極した時の摺動部材11周辺の断面図である。図7において、図6と同じ構成要素には同じ符号を割り振る。これらについては、詳細な説明を省略する。
 図7に示すように、真空容器2外の片側端面と開極後の摺動部材11との間の絶縁筒3の側面に対し第4の貫通穴19dが形成され、第2の隔壁13bは第3の貫通穴19cと第4の貫通穴19dを覆うよう設置される。これにより、摺動部材11と第1の隔壁13aとの間のガスを摺動部材11よりも-X方向へ逃がし、開極時の圧力抵抗を調整できる効果がある。図6において第2の隔壁13bを大きくすることで同様の効果が得られるが、スペース上大きくできない場合がある。第4の貫通穴19dを設けることで、第2の隔壁13bをZ軸方向に大きくすることなく、圧力抵抗を調整することができる。
 以上で説明した実施の形態2によれば、摺動部材11、第1の隔壁13a、または絶縁筒3に貫通穴を形成することで、開極時の圧力抵抗を調整でき、開極速度とダンピング効果との両立を図ることができる。
実施の形態3.
 図8は、実施の形態3において第3の隔壁13cを設置した場合の摺動部材11周辺の断面図の一例である。図8において、図2と同じ構成要素には同じ符号を割り振る。これらについては、詳細な説明を省略する。
 図8に示すように、真空容器2外の片側端面と摺動部材11との間に第3の隔壁13cが設置される。これにより、第1の隔壁13aと第3の隔壁13cとの間の密閉性を確保することができる。なお、密閉性を確保することで開極時の圧力抵抗が大きくなり過ぎた場合には、実施の形態2に示した貫通穴を形成することで、圧力抵抗を調整することができる。なお、第3の隔壁13cが設置されることにより、閉極時の接圧ばね12の微小振動を抑制し、固定側電極5と可動側電極6との損耗を抑制する効果もある。
 以上で説明した実施の形態3によれば、第3の隔壁13cが設置されることで、第1の隔壁13aと第3の隔壁13cとの間の密閉性を確保でき、開極時の接圧ばね12の微小振動を抑制することができる。
 実施の形態1から3は、真空遮断器だけでなく、ガス遮断器などにも適用することができる。この場合、電極は真空内ではなく六フッ化硫黄などの絶縁ガス内に挿入される。
 1 接地タンク、 2 真空容器、 3 絶縁筒、 4 固定棒、 5 固定側電極、 6 可動側電極、 7 可動側通電棒、 8 可動側絶縁棒、 9 連結部、 10 操作部、 11 摺動部材、 12 接圧ばね、 13a 第1の隔壁、 13b 第2の隔壁、 13c 第3の隔壁、 14 ベローズ、 15 固定側導体、 16 可動側導体、 17 密着部材、 18 導電部材、 19a 第1の貫通穴、 19b 第2の貫通穴、 19c 第3の貫通穴、 19d 第4の貫通穴、 100 真空遮断器。

Claims (13)

  1.  接地タンクと、
     前記接地タンク内に設置される真空容器と、
     前記接地タンク内の片側端面と前記真空容器外の片側端面との間に設置される絶縁筒と、
     前記真空容器内に挿入される固定棒と、
     前記真空容器内の前記固定棒の一端に設置される固定側電極と、
     前記真空容器内に前記固定側電極と対向するよう設置される可動側電極と、
     一部が前記絶縁筒内にあり、一端に前記可動側電極が設置される可動棒と、
     前記可動棒の他端に設置され、前記固定側電極に対し前記可動側電極が開極または閉極するよう前記可動棒を操作する操作部と、
     前記絶縁筒内を摺動するよう前記可動棒に設置される摺動部材と、
     前記操作部と前記摺動部材との間の前記可動棒に設置される接圧ばねと、
     を備える真空遮断器。
  2.  前記絶縁筒内の側面と前記摺動部材との間に設置される密着部材を更に備える請求項1に記載の真空遮断器。
  3.  前記密着部材はゴムである請求項2に記載の真空遮断器。
  4.  前記絶縁筒内であって、前記接地タンク内の片側端面と前記摺動部材との間に設置される第1の隔壁を更に備える請求項1から3のいずれか1項に記載の真空遮断器。
  5.  前記接圧ばねは、前記摺動部材と前記第1の隔壁との間の前記可動棒に設置される請求項4に記載の真空遮断器。
  6.  前記摺動部材に対し、前記絶縁筒の長手方向に第1の貫通穴を形成する請求項1から5のいずれか1項に記載の真空遮断器。
  7.  前記第1の隔壁に対し、前記絶縁筒の長手方向に第2の貫通穴を形成する請求項4または5に記載の真空遮断器。
  8.  前記接地タンク内の片側端面と前記閉極後の前記摺動部材との間の前記絶縁筒の側面に対し第3の貫通穴を形成する請求項1から3のいずれか1項に記載の真空遮断器。
  9.  前記第1の隔壁と前記閉極後の前記摺動部材との間の前記絶縁筒の側面に対し第3の貫通穴を形成する請求項4または5に記載の真空遮断器。
  10.  前記第3の貫通穴は、前記開極後の前記摺動部材によって塞がれるよう形成される請求項8または9に記載の真空遮断器。
  11.  前記絶縁筒の外側に前記第3の貫通穴を覆うよう設置される第2の隔壁を更に備える請求項8から10のいずれか1項に記載の真空遮断器。
  12.  前記真空容器外の片側端面と前記開極後の前記摺動部材との間の前記絶縁筒の側面に対し第4の貫通穴を形成し、
     前記第2の隔壁は前記第3の貫通穴と前記第4の貫通穴とを覆うよう設置される請求項11に記載の真空遮断器。
  13.  前記絶縁筒内であって、前記真空容器外の片側端面と前記摺動部材との間に設置される第3の隔壁を更に備える請求項1から12のいずれか1項に記載の真空遮断器。
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