JP2015060778A - 開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧用開閉器に要求される遮断責務を容易に達成可能でありかつ遮断時間の短い開閉器を提供する。【解決手段】開閉器は、第２導体、第２可動電極、対向電極、第２操作部、駆動力伝達機構を備える。第２可動電極は固定電極から遠ざかる第１方向とその逆の第２方向に移動自在に第２密閉空間に設けられている。対向電極は開極状態では第２可動電極と分離し、閉極状態では第２可動電極と接触するように第２可動電極と対向し固定電極に摺動自在に設けられている。第２操作部は開路動作を行う際に駆動力を発生して第２可動電極を第１方向に移動する。駆動力伝達機構は第２操作部が第２可動電極を第１方向に移動させる場合、第２可動電極の移動方向と逆の第２の方向に駆動力を転換して対向電極を移動させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、複数個の接点を接続／分離する多点切り開閉器に関する。

事故電流の遮断責務を持つ高電圧用の開閉器には、電流遮断時に以下の二つの項目を満足しなければならない。

一つは、開極後に接点間に発生するアークを非常に短い時間で確実に消弧することである。もう一つは、アーク消弧後に接点間に急速に立ち上がる過渡回復電圧に対して絶縁破壊しないことである。

近年では、絶縁性ガスとしてＳＦ６ガスを封入した圧力容器の中に、接続／分離可能な接点を有する一つの遮断部を収容し、遮断動作時にはこの接点に絶縁性ガスを吹き付け、アークを消弧する方式のパッファ形の開閉器が広く採用されている。この方式では、単一の遮断器で、上記２つの項目を達成する必要がある。

一方、上記２つの項目に対して、それぞれの項目に特化した遮断部を連結し、事故電流遮断を達成する方式の開閉器も開発されている。すなわち、複数の遮断部を有し、各遮断部がそれぞれの役割を分担する方式の開閉器である。このような開閉器は、圧力容器の内部空間を分離して、一方にアーク消弧性能に優れた遮断部を、他方に絶縁性能に優れた遮断部をそれぞれ収容し、両者を電気的に直列に接続して構成される。

特開２００３―３４８７２１号公報

上記のような遮断責務のそれぞれに対して特化した遮断部を連結してなる開閉器は、各遮断部が接続／分離自在な接点をそれぞれ有し、すべての接点の遮断動作および投入動作を単一の操作部（アクチュエータ）で行うが、操作部への負担が大きくかかる。

操作部への負担が大きくなる原因は、遮断／投入動作を行う接点の数の増加だけでなく、単一の操作部の駆動力を複数の接点に伝達するための構造によるロスも原因として挙げられる。操作部は、内部に接点が配置された圧力容器外側に設けられるため、その駆動力をタンク内部の接点に伝達するためには、回転レバーやリンク機構からなる伝達部の数も増大する。このため、操作部の駆動力を接点に伝達するための構成の重量も増大する。

従って、大きな駆動力が必要となり操作部の種類やサイズが制限される。操作エネルギーを大きくできない場合には遮断時間が長くなるといった欠点が存在する。

本実施形態に係るガス開閉器は、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、高電圧用開閉器に要求される遮断責務を容易に達成可能でありかつ遮断時間の短い開閉器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本実施形態の開閉器は、密閉容器、絶縁スペーサ、固定電極、第１導体と、第２導体、第１可動電極、第２可動電極、対向電極、第１操作部、第２操作部、駆動力伝達機構を備える。密閉容器には絶縁媒体が充填されている。絶縁スペーサは密閉容器内を第１密閉空間と第２密閉空間に区分する。固定電極は絶縁スペーサに貫通固定されている。第１導体は第１密閉空間内に導入されている。第２導体は第２密閉空間内に導入されている。第１可動電極は第１密閉空間に配置された真空容器内に、前記固定電極に当接／分離するように移動自在に設けられており第１導体に直接または他の部材を介して接続されている。第２可動電極は固定電極から遠ざかる第１方向とその逆の第２方向に移動自在に第２密閉空間に設けられており、第２導体に直接または他の部材を介して接続されている。対向電極は開極状態では第２可動電極と分離し、閉極状態では第２可動電極と接触するように第２可動電極と対向し固定電極に摺動自在に設けられている。第１操作部は第１導体と前記第２導体との間を開路する際に駆動力を発生して第１可動電極を固定電極から分離するように移動する。第２操作部は開路動作を行う際に駆動力を発生して第２可動電極を第１方向に移動する。駆動力伝達機構は第２操作部が駆動力を発生して第２可動電極を第１方向に移動させる場合、第２可動電極の移動方向と逆の第２の方向に駆動力を転換して対向電極を移動させる。

第１の実施形態に係る開閉器の全体構成を示す断面図であり、閉路状態を示す。 図１の開閉器のリンク機構の一例を示す図である。 第１の実施形態の開閉器が開路した状態を示す図である。 第２の実施形態の開閉器の電磁反発操作部の構成を示す図であり、閉路動作した位置の状態を示す。 図４の電磁反発操作部が開路動作して可動部が停止した位置の状態を示す図である。

［第１の実施形態］
（全体構成）
以下に、図１乃至図３を参照しつつ、本実施形態の開閉器の構成について説明する。図１、図２は、本実施形態のガス遮断器の全体構成を示す断面図である。なお、図１は開閉器が電流を投入状態にしている状態、図３は開閉器が電流を遮断状態にしている状態、をぞれぞれ示している。

本実施形態の開閉器は、電気的に直列に接続された複数の接点を有し、接点を接続／分離することにより、電流の投入状態と遮断状態とを切り替える。本実施形態の開閉器は、接地された金属あるいは碍子等からなる圧力容器１、２と、接続／分離自在な一対の接点を有する複数（ここでは２つ）の接点部７、９と、圧力容器１、２内を接点部の数と同数（ここでは２つ）に区分する絶縁スペーサ３と、絶縁スペーサ３を貫通して固定されたスペーサ電極６とを備える。

圧力容器１、２は、一方が有底で対向する他方が開口した円筒状の容器であり、開口した端部はフランジ部になっている。圧力容器１、２によって密閉容器が構成される。圧力容器１、２は、互いに向かい合わせたフランジ部で絶縁スペーサ３を挟んで締結されている。

接点部７の接点は圧力容器１内に収容され、接点部９の接点は圧力容器２内に収容されており、絶縁スペーサ３に固定されたスペーサ電極６と電気的に直列に接続されている。
なお、以下では便宜上、このスペーサ電極６と、それにそれぞれ接続され、下記で説明する真空バルブ８の固定側電極１１および支持部６５を含めて固定電極という場合もある。

圧力容器１には、第１導体としての導体２４が接点部７に向けて延びるように導入されている。導体２４は接点部７の接点に電気的に接続されている。圧力容器２には第２導体としての導体２８が接点部９に向けて延びるように導入されている。導体２８は接点部９の接点に電気的に接続されている。

開閉器が投入状態にあるときには、導体２４から電流が導入される。導体２４から導入された電流は、接点部７の接点、スペーサ電極６、接点部９の接点を順次経て導体２８へ導出される。また開閉器が遮断状態にあるときは、接点部７、９の各接点が開離し、電流が遮断されている。

以下、本実施形態の開閉器の構成を詳細に説明する。
（詳細構成）
（内部空間１０１、１０２）
圧力容器１、絶縁スペーサ３などにより内部空間１０１（第１密閉空間）が形成され、圧力容器２、絶縁スペーサ３などにより内部空間１０２（第２密閉空間）が形成されている。内部空間１０１、１０２は密閉状態にあり、本実施形態では完全な密封状態にある。このような内部空間１０１、１０２には絶縁性媒体が充填されている。

絶縁性媒体は、例えば、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）、二酸化炭素、窒素、乾燥空気、またはそれらの混合ガス、絶縁油等とすることができる。本実施形態ではＳＦ６ガスが充填されている。なお、内部空間１０１と内部空間１０２の圧力は、必要に応じて異なるものとすることも、同じにすることもできる。本実施形態では、内部空間１０１のガスの圧力は内部空間１０２のガス圧力以下であり、かつ大気圧以上になっている。
（接点部７）
接点部７は、高真空の真空容器に電極を収容した真空接点部であり、高真空の優れた絶縁耐力と消弧性を利用して電流の遮断を行う。以下では、接点部７を真空接点部７とする。真空接点部７は、接点を有する真空バルブ８と、この接点を駆動する第１操作部としての操作部２９と、操作部２９の駆動力を接点に伝達する連結部３２を有する。真空バルブ８の容器の一端はスペーサ電極６に支持されている。また真空バルブ８の容器の他端は圧力容器１に取り付けられた支持部３４に固定されている。これにより真空バルブ８は圧力容器１内で一定の位置に固定されている。

この真空バルブ８は、内部が高真空の円筒状の真空容器８ａを有し、この真空容器８ａが圧力容器１内に収容されている。この真空容器８ａは、例えば、ガラスまたはセラミック等からなる絶縁碍筒である。真空容器８ａ内には、接点を構成する一対の電極（固定側電極１１および可動電極１４）と、ベローズ３１とが収容されている。

真空バルブ８内には固定側電極１１と可動電極１４は対向配置されている。固定側電極１１は、絶縁スペーサ３に固定されたスペーサ電極６に固定、接続される。固定側電極１１と可動電極１４とは、機械的に接続／分離可能になっている。開閉器が投入状態から遮断状態となる場合に可動電極１４が固定側電極１１から開離し、両電極１１、１４間にはアークが発生する。

可動電極１４は、その一端が固定側電極１１と対向し、他端が真空容器８ａ壁面を貫通し、真空バルブ８の外部に延出している。可動電極１４は、固定側電極１１に当接／分離するように移動自在に設けられており、導体２４に直接または通電支持部２１（他の部材）を介して接続されている。

可動電極１４が真空容器８ａ壁面を貫通する箇所の真空容器８ａ内側壁面には、べローズ３１が設けられる。このベローズ３１は、伸縮自在であり、可動電極１４が固定側電極１１から接続／分離する場合でも真空容器８ａ内を気密に保つ。

操作部２９は、圧力容器１の外部に配置されており、可動電極１４を可動させて固定側電極１１と接続／分離自在にする。操作部２９は開閉器外部に設置された制御装置７０からの指令信号により駆動制御され、駆動力を発生する。

操作部２９は、発生した駆動力により、可動電極１４を一直線上に押し引きし、可動電極１４が固定側電極１１に接続／分離される。第１導体２４と第２導体２８との間を開路する際に、操作部２９は、操作ロッド１５を引き込む方向（図１中左方向）の駆動力を発生して可動電極１４を固定側電極１１から分離するように移動させる。

操作部２９と可動電極１４との間には連結部３２が設けられている。連結部３２は、絶縁性の部材で構成された棒状の絶縁ロッド１３と、導電性の部材で構成された棒状の操作ロッド１５とから構成される。

絶縁ロッド１３および操作ロッド１５は、固定側電極１１および可動電極１４と同軸上に配置されている。絶縁ロッド１３の一端は、可動電極１４と接続され、他端が操作ロッド１５と接続されている。操作ロッド１５は、絶縁ロッド１３から圧力容器１の壁面を貫通し圧力容器１外へ延出し、操作部２９と接続されている。

操作ロッド１５が貫通する圧力容器１の壁面部分には、図示しない弾性体のパッキンを有するシール部１６が設けられており、内部空間１０１の気密性は、操作ロッド１５がシール部１６のパッキンと摺接する場合でも保持される。本実施形態では、操作部２９の駆動力は可動電極１４に伝達される。

（接点部９）
接点部９は、パッファ式のガス接点部、若しくは、非パッファ式のガス接点部を使用することができる。パッファ式のガス接点部は、接点を構成する電極や、絶縁性ガスをアークに吹き付けるための圧力を蓄積するパッファシリンダ、アークに絶縁性ガスの吹き付けを案内するノズルを有しており、遮断動作および投入動作では、これらの部材も電極と共に連動して操作部が駆動させる。

一方、非パッファ式のガス接点部は、このようなパッファシリンダやノズルは備えていない。本実施形態の接点部９は、非パッファ式で真空接点部７より絶縁耐力が高く、高速駆動可能なガス接点部である。以下では、接点部９をガス接点部９とする。

ガス接点部９は、接点１０と、駆動力を伝達する駆動力伝達機構３６と、駆動力伝達機構３６の駆動力を接点１０（特に対向電極１８）に伝達する電極台座３３と、スペーサ電極６に固定され、電極台座３３を移動自在に支持する支持部６５とを備える。

ガス接点部９の接点１０は、圧力容器２内に対向配置された一対の電極（第２可動電極としての可動電極１２と対向電極１８）で構成される。この接点１０は接点部分の面積も開離したときの離間距離も真空接点部７の真空バルブ８の接点よりも大きく、真空バルブ８が有する接点よりも絶縁耐力が大きい接点である。

可動電極１２は、支持部３５に摺動しつつ移動自在に支持されており、スペーサ電極６から遠ざかる第１方向（図１中右方向）とその逆の第２方向に移動自在に圧力容器２の内部（第２密閉空間）に設けられている。可動電極１２は導体２８に通電支持部２５（他の部材）を介して電気的に接続されている。可動電極１２は導体２８と通電支持部２５が一体の場合は導体２８に直接接続される。

対向電極１８は、開極状態では可動電極１２と分離し、閉極状態では可動電極１２と接触するように可動電極１２と対向しスペーサ電極６に固定された略凹形状の支持部６５の内面に摺動しつつ移動自在に設けられている。つまり対向電極１８は可動電極１２に対して機械的に接続／分離可能にされている。

対向電極１８を機械的に接続／分離可能（接離可能）にしているのは、電極台座３３と駆動力伝達機構３６の絶縁操作ロッド６１は、電極台座３３に接続される。絶縁操作ロッド６１と電極台座３３は、第２操作部としての操作部３２９の駆動力により連動して移動される。

電極台座３３は、平板状であり、中心部に対向電極１８を固定する。この電極台座３３は、支持部６５に摺動可能に支持される。電極台座３３の両端は、絶縁操作ロッド６１と接続される。

駆動力伝達機構３６は、絶縁ロッド３１３と接続される連結ロッド１３ａと、連結ロッド１３ａに接続され、連結部３３２の動きを逆向きに変換するリンク機構６０と、リンク機構６０に接続された絶縁操作ロッド６１とを備える。

駆動力伝達機構３６は、操作部３２９が駆動力を発生して可動電極１２を第１方向に移動させる場合、可動電極１２の移動方向と逆の第２の方向に駆動力を転換して対向電極１８を移動させる。つまり、リンク機構６０により可動電極１２と対向電極１８とは、互いに逆方向に同時に移動することになる。

連結ロッド１３ａは、略十字形状の断面を有する部材である。連結ロッド１３ａの十字の一辺は、絶縁ロッド３１３および可動電極１２と同軸方向（図中：左右方向）に延び、一端が絶縁ロッド３１３と接続され、他端が可動電極１２と接続される。連結ロッド１３ａの十字のもう一辺は、絶縁ロッド３１３および可動電極１２の軸方向とは直交する方向（図中：上下方向）に延び、両端はリンク機構６０と接続される。

図２に示すように、リンク機構６０は、連結ロッド１３ａと絶縁操作ロッド６１との間で操作部３２９からの駆動力を伝達すると共に、連結ロッド１３ａに係る駆動力の向きを逆方向に変換（転換）する機構を備える。具体的に、リンク機構６０は、駆動力を関節構造で伝達する複数のリンク部材６ｂと、各リンク部材６ｂを回動自在にピンで接続する自由端６ｃと、リンク部材６ｂのうちの一つの部材の予め決められた位置を支点として回動させるための固定点６ａとを備える。

リンク部材６ｂは、複数の棒状部材が例えばピンで接続されたものである。リンク部材６ｂの一端は連結ロッド１３ａと接続され、他端は絶縁操作ロッド６１と接続されている。支点となる固定点６ａは、通電支持部２５に支持され、リンク部材６ｂが動く際の支点となる。リンク部材６ｂは、固定点６ａを中心に回動可能に設けられている。

この例では、連結ロッド１３ａがスペーサ電極６から遠ざかる矢印Ａの方向（第１の方向）に引き込まれると、絶縁操作ロッド６１が矢印Ａの方向とは逆向きの矢印Ｂの方向（第２の方向）へ移動する（押し出される）。

絶縁操作ロッド６１は、リンク機構６０から伝えられた駆動力を、電極台座３３に伝達する部材である。絶縁操作ロッド６１は、棒状の部材であり、一端がリンク機構６０と接続される。

絶縁支持部２６と通電支持部２５は、同心状に設けられている。通電支持部２５と可動電極１２との間には、導電性の部材からなる通電接触子２５ａが設けられ、両者を電気的に接続している。一方、対向電極１８は電極台座３３により支持部６５上を摺動可能にしている。なお、図示していないが、電極台座３３と支持部６５の間にも導電性の部材からなる通電接触子２５ａが設けられ、両者を電気的に接続している。

操作部３２９は、圧力容器２の外部（側壁）に突設する形で配置されており、可動電極１２と対向電極１８を同時に可動させて固定電極１２と対向電極１８とを接続／分離する。操作部３２９は開閉器外部に設置された制御装置７０からの指令信号により駆動制御され、駆動力を発生する。

操作部３２９は、発生した駆動力により、可動電極１２と対向電極１８とを一直線上で引き寄せまたは引き離すことで、高速に可動電極１２と対向電極１８とが接続／分離される。導体２４と導体２８との間を開路する際に、操作部３２９は、操作ロッド３１５を引き込む方向（図２に示した矢印Ａの方向）の駆動力を発生して可動電極１２を対向電極１８から分離するように移動する。

これと同時に操作部３２９の駆動力は、駆動力伝達機構３６を介して電極台座３３を押し付ける方向（図２に示した矢印Ｂの方向）の駆動力に転換されて、対向電極１８を可動電極１２から分離するように移動する。

操作部３２９と可動電極１２との間には支持部３５と連結部３３２が設けられている。連結部３３２は、絶縁性の部材で構成された棒状の絶縁ロッド３１３と、導電性の部材で構成された棒状の操作ロッド３１５とから構成される。

絶縁ロッド３１３および操作ロッド３１５は、対向電極１８および可動電極１２と同軸上に配置されている。絶縁ロッド３１３の一端は、駆動力伝達機構３６の連結ロッド１３ａを介して可動電極１２と接続され、他端が操作ロッド３１５と接続されている。操作ロッド３１５は、絶縁ロッド３１３から圧力容器２の壁面を貫通し圧力容器２外へ延出し、操作部３２９と接続されている。

操作ロッド３１５が貫通する圧力容器２の壁面部分には、図示しない弾性体のパッキンを有するシール部３１６が設けられており、内部空間１０２の気密性は、操作ロッド３１５がシール部３１６のパッキンと摺接する場合でも保持される。本実施形態では、操作部３２９の駆動力は可動電極１２と対向電極１８の双方に伝達される。

（投入状態）
続いて、この第１の実施形態の開閉器の動作を説明する。図１，２に示した開閉器の状態は開閉器を電流が通過可能な投入状態である。この投入状態のときは、圧力容器１側の導体２４から電流が流される。この電流は、導体２４を通じて通電支持部２１、可動電極１４、固定側電極１１、スペーサ電極６、支持部６５、対向電極１８、可動電極１２、通電接触子２５ａ、通電支持部２５および導体２８という順に導出される。

（遮断動作）
制御装置７０は、遮断動作を行う際に、操作部２９と操作部３２９に対してそれぞれ電流遮断を行うための指令信号を出力する。

制御装置７０から電流遮断の指令信号が操作部２９に与えられると、操作部２９は真空バルブ８の接点を開極する方向に駆動力を発生し、この駆動力により、可動電極１４が固定側電極１１から開離し電流遮断を開始する。また制御装置７０から電流遮断の指令信号が操作部３２９に与えられると、操作部３２９から駆動力が駆動力伝達機構３６を介して対向電極１８と可動電極１２に伝達され、各電極が開離する動作を行う。これにより、真空接点部７とガス接点部９とで電流遮断を行う。図３には、真空接点部７およびガス接点部９がそれぞれ開極している状態を示している。

（１）可動電極１４の動きについて
操作部２９は、電流遮断の指令信号に基づき、操作ロッド１５に対して可動電極１４を固定側電極１１より開離する方向（図中向かって左の方向）に駆動力を与える。

操作ロッド１５は、操作部２９の駆動力により固定側電極１１より開離する方向（図中向かって左の方向）に移動する。可動電極１４は操作ロッド１５と連動するため、真空バルブ８の可動電極１４が固定側電極１１から開離する。この過程で、固定側電極１１と可動電極１４間には主として電極より蒸発した金属粒子と電子によって構成されるアークが発生するが、真空容器８ａ内は高真空であるためアークを構成する物質は拡散し、消滅する。これにより通電電流を遮断する。

なお、真空バルブ８は耐高圧性がよくないベローズ３１を備えているが、内部空間１０１のガスの圧力を、ベローズ３１が耐え得る圧力である、内部空間１０２のガス圧力以下かつ大気圧以上とした。これにより、内部空間１０２の接点における絶縁耐力を確保しつつ、内部空間１０１のベローズ３１が保護される。

（２）対向電極１８の動きについて
操作部３２９は、制御装置７０からの電流遮断の指令信号に従って操作ロッド３１５と連動する駆動力伝達機構３６を介して対向電極１８を可動電極１２より開離する方向（図中向かって左の方向）に駆動力を与える。

操作部３２９は、連結部３３２および支持部３５を介して連結ロッド１３ａを引き付ける方向（図中向かって右の方向）の駆動力を駆動力伝達機構３６に伝える。駆動力伝達機構３６は、その駆動力の方向（これを第１の方向という）（図２の矢印Ａ参照）をリンク機構６０により逆の方向（これを第２の方向という）（図２の矢印Ｂ参照）に転換し、絶縁操作ロッド６１を介して電極台座３３に伝達する。

これにより電極台座３３に固定されている対向電極１８は可動電極１２から離れる方向、つまり開離する方向（図中向かって左の方向）に移動する。

対向電極１８と可動電極１２とは互いに逆方向（反対方向）に移動し互いを高速に分離することで、接点１０を短い時間で開極することができる。

この遮断過程において、内部空間１０２では、アークによって発生するＳＦ６ガスの分離ガスが発生する。この分離ガスは真空バルブ８の絶縁碍からなる真空容器８ａの表面層を腐食する作用があるが、真空容器８ａは、密封された内部容器１０１内に収容されているので、内部空間１０２内で発生した分離ガスにより腐食する心配がない。

（効果）
以上のように第１の実施形態によれば、ＳＬＦ遮断責務における急峻な過渡回復電圧の遮断を真空接点部７が請け負い、ＢＴＦ遮断責務における高い過渡復電圧の遮断を、絶縁耐力が高いガス接点部９が請け負うことで、両遮断責務を容易に達成することができる。なお、この実施形態では、以下のような効果も得られる。

（１）本実施形態では、種類の異なる接点部を有することから、単一の接点部を有する開閉器と比較して、電流遮断および絶縁距離の確保をより短時間で行うことができる。

（２）本実施形態では、操作部３２９の駆動力を対向電極１８に伝達する駆動力伝達機構３６が、圧力容器２内部に配置される。そのため、駆動力伝達機構３６が容器外部に配置される場合と比較して、駆動力伝達機構３６の構成を単純化することができる。このため、駆動力伝達機構３６の構成が複雑化することによる駆動力のロスを抑制することができる。これにより、操作部３２９の駆動力を圧力容器２の外側に配置される駆動力伝達機構３６により、対向電極１８に対して伝達した場合と比較して、駆動力伝達機構３６の重量を軽くすることが可能である。このため、操作部３２９の駆動力が小さくても、電流遮断および絶縁距離の確保をより短時間で行うことが可能である。

（３）接点部７は、操作部２９の駆動力を接点に伝達する連結部３２を更に有し、操作部２９は圧力容器１、２の外側に配置される。これにより、操作部２９が、遮断過程で生じるアークによって発生するＳＦ６ガスの分離ガスと直接接触することがなくなり、この分離ガスによる操作部２９への腐食作用を防止することができる。

（４）複数の遮断器のうち、少なくとも一つの接点部を、接点を備えた真空バルブ８を有する真空接点部７とし、少なくとも一つの接点部を、真空バルブ８の接点よりも絶縁耐力の大きい接点１０を有するガス接点部９としたので、遮断過程において、ＳＬＦ遮断責務における急峻な過渡回復電圧の遮断を真空接点部７が請け負い、ＢＴＦ遮断責務における高い過渡復電圧の遮断を、絶縁耐力が高いガス接点部９が請け負うことで、両遮断責務を容易に達成することができる。このように、少なくとも一つの真空接点部７と、少なくとも一つのガス接点部９を有することにより、ＳＬＦ遮断責務とＢＴＦ遮断責務を、それぞれの接点部が分担して達成することができる。

（５）また、真空接点部７の真空バルブ８は接触式の接点であり、可動電極１４の重量も小さくすることができる。これにより、非常に短時間の遮断動作が可能である。本実施形態のガス接点部９は、対向電極１８にパッファシリンダやノズルを有していないので、パッファ形の遮断器に比べて操作部３２９の駆動する可動重量が低減される。これにより、操作部３２９は対向電極１８を更に高速に駆動させることができるので、絶縁距離を確保するために必要とする移動時間を大幅に短縮することができる。以上のように、本実施形態の開閉器は、従来のパッファ形の遮断器を複数有する開閉器と比べて、電流遮断および絶縁距離の確保をより短時間で行えるので、遮断時間を短縮することができる。

（６）本実施形態の開閉器は、内部空間１０１と内部空間１０２を密封する構造としたので、それぞれ独立に異なる圧力にすることができる。具体的には、内部空間１０１のガスの圧力を内部空間１０２のガス圧力以下かつ大気圧以上とした。これにより、内部空間１０２の接点における絶縁耐力を確保しつつ、内部空間１０１のベローズ３１を保護することができる。

［第２の実施形態］
（構成）
図４、図５を参照して第２の実施形態を説明する。図４、図５は第２の実施形態に係る操作部３２９の内部構造の一例である電磁反発操作部４１の断面図であり、図４が接点部を投入した電磁反発操作部４１の状態（通電される状態）を示し、図５が接点部を開極した電磁反発操作部４１の状態（電流が遮断された状態）を示す。第２の実施形態は第１の実施形態と基本構成は同じである。第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。ここでは、操作部３２９の内部構造の一例としての電磁反発操作部４１について説明するが、真空接点部７を駆動する操作部２９の内部についても同様に構成されているものとする。

図４に示すように、第２の実施形態に係る開閉器は、真空接点部７またはガス接点部９、またはその両方の操作部として電磁反発操作部４１を用いている。この電磁反発操作部４１は、電磁反発力を利用した接点駆動機構であり接点の開極動作において高い応答性を有する。この電磁反発操作部４１は、機構箱４２と、高速開極部２０１と、ワイプ機構部２０２と、保持機構部２０３とを有する。

機構箱４２は、一端面が開口し、この開口の縁が圧力容器１のシール部３１６が設けられた壁面に固定接続された内部が中空の箱であり、高速開極部２０１、ワイプ機構部２０２、および保持機構部２０３の各部材がこの機構箱４２内に収容されている。

高速開極部２０１は、支持部５７と、第１可動軸４３と、電磁反発コイル４４と、反発リング４５とから構成される。反発リング４５は電磁反発コイル４４の圧力容器２と反対側に電磁反発コイル４４と対向配置されている。反発リング４５は磁性体からなる環状体であり、環状の穴に第１可動軸４３が嵌め込まれ、第１可動軸４３の周囲に固定されている。第１可動軸４３は操作ロッド３１５と接続された棒状体である。第１可動軸４３は支持部５７および電磁反発コイル４４の中央部を貫通するよう反発リング４５に固定されている。

機構箱４２の内壁にはリング状の支持部５７が固定され、支持部５７が第１可動軸４３を移動自在に支持している。支持部５７は電磁反発コイル４４を直接または他の部材（機構箱４２）を介して圧力容器２に固定するコイル固定部である。電磁反発コイル４４は、幾重にも巻回されたコイルであり、この支持部５７に反発リング４５と対向するように設けられている。

電磁反発コイル４４には制御装置７０が接続されており、制御装置７０は内部に備えられている、例えばコンデンサから電磁反発コイル４４に励磁電流を供給する。この励磁電流により電磁反発コイル４４は励磁され、反発リング４５に電磁反発力を与え、第１可動軸４３を駆動させる。

つまり制御装置７０は電磁反発コイル４４を励磁することで発生した第１可動軸４３の推力を駆動力として駆動力伝達機構３６に伝達し、駆動力伝達機構３６により第２可動電極１２と対向電極１８とをそれぞれの電極が離れる方向に移動させて接点１０を高速に分離する。

ワイプ機構部２０２は、高速開極部２０１の電磁反発力を保持機構部２０３に伝達する。このワイプ機構部２０２は、第１可動軸４３に嵌着されたつば４６と、絶縁物からなるカップリング４７と、つば４６とカップリング４７との間に配置されるワイプばね４８と、つば４６を押さえるつば押さえ４９と、第１可動軸４３が衝突したときの衝撃を抑制（または吸収）する第１の衝撃吸収体としての衝撃吸収体５０とから構成される。

カップリング４７は例えば平板であり、つば４６と対向配置されている。ワイプばね４８は、つば４６とカップリング４７とに付勢力が加わる状態で、一端がつば４６に、他端がカップリング４７に接続されている。

つば押さえ４９は、底面が有底の筒状体である。つば押さえ４９は、つば４６とワイプばね４８とを取り囲むようにしてカップリング４７に固定され、底面がつば４６のストッパーの役割を果たしている。

なお、つば押さえ４９の底面には開口が設けられ、第１可動軸４３が移動可能になっている。衝撃吸収体５０はカップリング４７に固定されており、第１可動軸４３による衝突衝撃を抑制する。すなわち衝撃吸収体５０は移動する第１可動軸４３が直接または他の部材であるカップリング４７を介して第２可動軸５４ａに衝突する力を抑制する。

保持機構部２０３は、永久磁石５１と、開路ばね５２と、ソレノイドコイル５３と、可動部５４と、第２の衝撃吸収体としての衝撃吸収体５５と、保持機構箱５６とから構成される。保持機構箱５６は、機構箱４２の内面に固定され、その内部には、永久磁石５１、開路ばね５２、ソレノイドコイル５３、可動部５４および第２の衝撃吸収体としての衝撃吸収体５５が収容されている。

可動部５４は、永久磁石５１の吸引力が働く磁性体の部材である。可動部５４は、略断面Ｔ字の形状であり、第２可動軸５４ａの部分とばね押さえ５４ｂの部分からなる。第２可動軸５４ａは保持機構箱５６の開口から第１可動軸４３側に向けて延出しカップリング４７に固定されている。第２可動軸５４ａは第１可動軸４３に対して同軸的に、かつ第１可動軸４３とは独立的に軸方向に移動自在に機構箱４２に保持されている。

永久磁石５１は保持機構箱５６の第１可動軸４３側の内面に可動部５４のばね押さえ５４ｂと対向して固定されている。永久磁石５１は可動部５４を吸引し、ばね押さえ５４ｂが永久磁石５１に当接した状態（第１の位置）（図４に示す位置）を保持する。

このような構成により保持機構部２０３は、常時は第１可動軸４３と第２可動軸５４ａとの間に所定の間隔が空く第１の位置（図４に示す位置）に第２可動軸５４ａを含む可動部５４を保持する。

永久磁石５１と可動部５４は、真空バルブ８の接点を構成する可動電極１４またはガス接点部９の接点を構成する対向電極１８を閉接させる方向に推力を発生させる。なお、操作部２９と操作部３２９は同一の機構として説明する。

開路ばね５２は、可動部５４のばね押さえ５４ｂと、永久磁石５１が設けられた保持機構箱５６の壁面との間に、可動部５４に付勢力を与えるように設けられている。なお、開路ばね５２としては、開路状態においては、真空バルブ８の自閉力と永久磁石５１の吸引力との和よりも付勢力が大きく、閉路状態においては、可動部５４に対する永久磁石５１の吸引力より付勢力が小さいものを用いる。

ソレノイドコイル５３は、導電性の部材からなる巻線であり、可動部５４の脚５４ｃのつけ根に巻回されて固定されている。ソレノイドコイル５３には、制御装置７０が接続されており、制御装置７０は励磁電流をソレノイドコイル５３に供給しソレノイドコイル５３を励磁する。衝撃吸収体５５は、保持機構箱５６の開口と対向する保持機構箱５６内壁面に固定されおり、衝撃吸収体５５に衝突した第２可動軸５４ａをこの第２の位置（図５に示す位置）に保持する。

すなわち保持機構部２０３は、常時は第１可動軸４３と第２可動軸５４ａとの間に所定の間隔が空く第１の位置（図４）と、第１可動軸４３に第２可動軸５４ａの方向の推力が加えられたときに、両可動軸が接触して第２可動軸５４ａが移動した第２の位置（図５）とに第２可動軸５４ａを保持する。

（遮断動作）
本実施形態の開閉器の遮断動作過程における各操作部２９、３２９（電磁反発操作部４１）の開極動作について説明する。まず、図４に示すように、真空接点部７の固定側電極１１と可動電極１４、およびガス接点部９の可動電極１２と対向電極１８が接している閉路状態において、上位の制御系統から遮断指令が制御装置７０に入力されると、制御装置７０は各操作部２９、３２９の電磁反発コイル４４に電流を供給し、電磁反発コイル４４が励磁される。
これにより、操作部２９では、反発リング４５に電磁反発力が生じ第１可動軸４３と連結部３２を介して可動電極１４が開離方向（以下、真空接点部７において、開路方向という。また、この逆方向を閉路方向という。）に高速に開極動作する。

また、操作部３２９では、これと同時に連結部３３２および駆動力伝達機構３６を介して対向電極１８と可動電極１２とがそれぞれ互いから開離方向に高速に開極動作する。

電磁反発操作部４１では、反発リング４５が移動したことで、第１可動軸４３が開路方向に移動し、つば４６がワイプばね４８を圧縮するとともに、衝撃吸収体５０に衝突する。このとき、第１可動軸４３は、衝撃吸収体５０により閉路方向への跳ね返りが低減され、ワイプばね４８と衝撃吸収体５０を介してカップリング４７を開路方向に押し込む。

一方、保持機構部２０３のソレノイドコイル５３には、第１可動軸４３によりカップリング４７を開路方向に押し込むタイミング以前に、外部電源から電流が供給される。これにより、ソレノイドコイル５３が永久磁石５１の磁束を打ち消す方向に励磁され、可動部５４に対する永久磁石５１の吸引力が低下し、可動部５４は開路ばね５２の付勢力により開路方向に駆動する。

そして、カップリング４７を介してつば押さえ４９がつば４６に当接することにより、可動部５４がカップリング４７、つば押さえ４９およびつば４６を一体的に引っ張り、第１可動軸４３を介して可動電極１２と対向電極１８とをさらに開極させる。

その後、第１可動軸４３の慣性力と開路ばね５２の付勢力とにより、可動電極１２は所定のギャップになるまで開かれ、可動部５４が衝撃吸収体５５と衝突する。この衝撃は衝撃吸収体５５によって吸収されて可動部５４が停止する。可動部５４が停止した位置の状態を図５に示す。なお、所定のギャップとは、電流遮断に必要な対向電極１８の接点と可動電極１２の接点との間の間隔（距離）である。

可動電極１２と対向電極１８の間隔が所定のギャップになった後、電磁反発コイル４４とソレノイドコイル５３への電流の供給を停止し、これらの励磁を解除する。この解除後も、開路ばね５２の付勢力は、接点１０の自閉力、永久磁石５１の吸引力の和より大きいため、接点１０は開路状態を維持する。

（投入状態）
図１の投入状態において、固定側電極１１と可動電極１２は、所定の荷重で接触している。永久磁石５１による可動部５４の吸引力は、ワイプばね４８と開路ばね５２による開路力より大きくなっている。

このため、永久磁石５１の吸引力により、可動部５４はそのばね押さえ５４ｂが開路ばね５２を圧縮し、永久磁石５１と当接し、可動部５４が永久磁石５１に固定された状態になっている。

一方、この吸引力により第１可動軸４３を介して可動電極１２は対向電極１８と当接しているとともに、ワイプばね４８による付勢力が加わっている。このように、対向電極１８と可動電極１２は、永久磁石５１による可動部５４の吸引力とワイプばね４８による荷重で接触しており、投入状態（閉路状態）が維持される。

（効果）
本実施形態に係る開閉器は、第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。本実施形態では、操作部を電磁反発操作部４１とした。真空接点部７は電流遮断に必要な可動電極１４の接点の移動距離であるストロークが短く、可動する部材の重量が小さいため、開極動作において高い応答性が得られ、遮断時間を更に短縮することができる。

特に、本実施形態では、電磁反発操作部４１に、電磁反発コイル４４と、電磁反発コイル４４を固定する支持部５７と、電磁反発コイル４４に対向して設けられた反発リング４５とからなる高速開極部２０１を設けたので、励磁された電磁反発コイル４４と反発リング４５との間に働く電磁反発力によって、開極動作を行う電磁反発操作部４１は、ばね力や油圧を駆動源とする操作部に比べて、駆動力の立ち上がりが非常に速く、非常に高い応答性を得ることができる。このため、急峻な過渡回復電圧についてのＳＬＦ遮断性能に優れる。

また、ガス接点部９の接点１０に電極どうしを当接する力（推力）を与える推力発生機構を電磁反発操作部４１に設けた。具体的に推力発生機構は、第１可動軸４３にカップリング４７、つば押さえ４９、およびつば４６等を介して間接的に接続された磁性体からなる可動部５４と、永久磁石５１とを備える。

これにより、可動部５４に永久磁石５１の吸引力が働き保持機構箱５６の側壁にばね押さえ５４ｂが押し当てられ、特に、可動部５４および第１可動軸４３に対してワイプばね４８が閉路方向に常に一定の推力を発生させ、可動電極１２と対向電極１８の嵌合状態（接触状態）を維持させることができる。

［その他の実施形態］
上述したように複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１から第２の実施形態を全てまたはいずれかを組み合わせたものも発明の範囲に包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

（１）例えば、第１の実施形態では、遮断過程において、操作部２９、３２９の駆動力により可動電極１４が固定側電極１１から開離すると同時に、対向電極１８と可動電極１２とがそれぞれ開離するようにしたが、まず、可動電極１４が固定側電極１１より開離するタイミングよりも対向電極１８と可動電極１２とが開離するタイミングを遅らせるようにしてもよい。

例えば、真空バルブ８の可動電極１４を固定側電極１１から開離させて通電電流を遮断し、続いてガス接点部９の対向電極１８と可動電極１２とを開離させ、両電極１２、１８間の絶縁距離を確保するようにしてもよい。

（２）第２の実施形態では、保持機構部２０３の可動部５４を、高速開極部２０１の可動軸４３にワイプ機構部２０２を介して間接的に接続していたが、可動部５４を可動軸４３に直接接続するようにしてもよい。

（３）また、操作部としては、他の操作部を使用してもよい。一例としては、容器外部の操作部にリニア電動機を設け、その磁力の相互作用を利用し開極／閉極動作を行うリニア操作部を用いてもよい。

リニア操作部は、ばね力や油圧を駆動源とする操作部と、電磁反発力を駆動源とする第２の実施形態の電磁反発操作部４１との中間の性質を示す。すなわち、駆動力の立ち上がりは電磁反発操作部４１に比べるとやや劣るが、ばね力や油圧を駆動源とする操作部と比べると十分に速い。

また、複数の永久磁石を２重に設け、外側永久磁石および内側永久磁石とし、電磁反発操作部４１に比べて、より磁化エネルギーの大きな磁石の構造としたり、磁石の数をさらに増やしたり、電磁反発コイルの巻き数を増やしたりしてもよく、この場合、駆動エネルギーの大容量化を容易に行うことができる。

従って、本実施形態のリニア操作部は、接点部に比較的長いストロークと高い応答性が要求される場合に好適な操作部である。ガス接点部９にはこのような性能が要求されるため、ガス接点部９に本実施形態のリニア操作部を適用することにより、開極動作において高い応答性が得られ、更に遮断時間の短縮が可能な開閉器を得ることができる。

この結果、開閉器に印加される電圧はその大部分が絶縁耐力の高いガス接点部９の接点１０に分担されることになり、開閉器の耐電圧性能を向上させることができる。

１、２ 圧力容器
３ 絶縁スペーサ
６ スペーサ電極
６ａ 固定点
６ｂ リンク部材
６ｃ 自由端
７ 真空接点部
８ 真空バルブ
８ａ 真空容器
９ ガス接点部
１０ 接点
１１ 固定側電極
１３、３１３ 絶縁ロッド
１４、１２ 可動電極
１５、３１５ 操作ロッド
１６、３１６ シール部
１８ 対向電極
２２、２６ 絶縁支持部
２１、２５ 通電支持部
２５ａ 通電接触子
２４、２８ 導体
２９、３２９ 操作部
３１ ベローズ
３２、３３２ 連結部
３３ 電極台座
３４、３５、５７ 支持部
３６ 駆動力伝達機構
４１ 電磁反発操作部
４２ 機構箱
４３ 第１可動軸
４４ 電磁反発コイル
４５ 反発リング
４６ つば
４７ カップリング
４８ ワイプばね
４９ つば押さえ
５０、５５ 衝撃吸収体
５１ 永久磁石
５２ 開路ばね
５３ ソレノイドコイル
５４ 可動部
５４ａ 第２可動軸
５４ｂ ばね押さえ
５４ｃ 脚
５６ 保持機構箱
１０１ 内部空間
１０２ 内部空間

Claims (7)

1. 絶縁媒体が充填された密閉容器と、
   前記密閉容器内を第１密閉空間と第２密閉空間に区分する絶縁スペーサと、
   前記絶縁スペーサに貫通固定された固定電極と、
   前記第１密閉空間内に導入された第１導体と、
   前記第２密閉空間内に導入された第２導体と、
   前記第１密閉空間に配置された真空容器内に、前記固定電極に当接／分離するように移動自在に設けられ、前記第１導体に直接または他の部材を介して接続された第１可動電極と、
   前記固定電極から遠ざかる第１方向とその逆の第２方向に移動自在に前記第２密閉空間に設けられ、前記第２導体に直接または他の部材を介して接続された第２可動電極と、
   開極状態では前記第２可動電極と分離し、閉極状態では前記第２可動電極と接触するように前記第２可動電極と対向し前記固定電極に摺動自在に設けられた対向電極と、
   前記第１導体と前記第２導体との間を開路する際に駆動力を発生して前記第１可動電極を前記固定電極から分離するように移動する第１操作部と、
   開路動作を行う際に前記駆動力を発生して前記第２可動電極を前記第１方向に移動する第２操作部と、
   前記第２操作部が駆動力を発生して前記第２可動電極を前記第１方向に移動させる場合、前記第２可動電極の移動方向と逆の前記第２の方向に前記駆動力を転換して前記対向電極を移動させる駆動力伝達機構と
   を具備する開閉器。
2. 前記第２操作部が、
   コイルと、
   前記コイルを直接または他の部材を介して前記密閉容器に固定するコイル固定部と、
   前記コイルの前記密閉容器と反対側に前記コイルと対向配置された磁性体と、
   前記磁性体および前記コイルを貫通するよう前記対向磁性体に固定された第１可動軸とを備え、
   前記コイルを励磁することで発生した前記第１可動軸の推力を前記駆動力として前記駆動力伝達機構に伝達し、前記第２可動電極と前記対向電極とを分離する制御装置を備える請求項１に記載の開閉装置。
3. 前記制御装置は、前記第１操作部と前記第２操作部の駆動力の発生タイミングを同期させる請求項１に記載の開閉器。
4. 前記第２操作部が、
   機構箱と、
   前記第１可動軸に対して同軸的に、かつ前記第１可動軸とは独立的に軸方向に移動自在に前記機構箱に保持された第２可動軸と、
   前記第１可動軸と前記第２可動軸との間に常時は所定の間隔が空く第１の位置と、前記第１可動軸に前記第２可動軸方向の推力が加えられたときに、両可動軸が接触して前記第２可動軸が移動した第２の位置とに前記第２の可動軸を保持する保持機構部と
   を備える請求項２に記載の開閉装置。
5. 前記第２操作部が、
   前記所定の間隔を設けるように前記第１可動軸と前記第２可動軸との間に配置され、移動する前記第１可動軸が直接または他の部材を介して前記第２可動軸に衝突する力を吸収する第１衝撃吸収体を備える請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の開閉器。
6. 前記第２操作部が、
   前記保持機構部の第２の位置に固定され、前記第２の可動軸が衝突する力を吸収する第２の衝撃吸収体を備えた請求項５項に記載の開閉器。
7. 前記絶縁性媒体がＳＦ６ガスである請求項１に記載の開閉器。

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