JP2017120756A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置重量を増加させることなく、簡易な構成で遮断性能を向上すること。【解決手段】消弧性ガスが充填された密閉空間（１１）で電流を遮断する開閉装置（１）が、密閉空間で投入方向及び遮断方向に進退可能な第１の可動接点部（３０）と、密閉空間で第１の可動接点部に圧接して連れ動く第２の可動接点部（５０）と、投入方向及び遮断方向で第２の可動接点部の移動をガイドする第２のケース部（４０）とを備え、ガイド部が第２の可動接点部に遮断バネ（４１）を介して連結されており、第２の可動接点部の遮断方向の連れ動き途中で、第１の可動接点部から第２の可動接点部を遮断バネの引張力によって投入方向に引き離す構成にした。【選択図】図５

Description

本発明は、電力系統を遮断及び接続する開閉装置に関する。

開閉装置は変電所や発電所等の電力系統に設置されており、消弧性ガスが封入されたタンク内で接点同士を離間させて大電流を遮断している。このような開閉装置では、遮断性能を向上させるために接点同士を素早く離間させることが求められている。従来、この種の開閉装置として、遮断バネのバネ力を利用して接点同士の遮断速度を高めたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の開閉装置は、可動接点に接続された遮断バネを撓ませて、遮断バネに蓄えたエネルギーを開放することで、固定接点に対して可動接点を高速で離間させている。

また、この種の開閉装置として、接点同士を逆向きに移動させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の開閉装置では、リンク機構を介して向かい合う一対の可動接点が同時に離間方向又は接近方向に移動可能に連結されている。この場合、一方の可動接点が動かされると同時に、リンク機構を介して他方の可動接点が一方の可動接点とは逆向きに動かされる。このため、一対の可動接点を同時に離間方向に移動させることができ、一対の可動接点の相対速度を高めて遮断性能を向上させることが可能になっている。

特開２００３−３６７６９号公報 特開平２−１６２６２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の開閉装置は、遮断バネに蓄えるエネルギーの上昇に伴い、機械的に装置が破損しないように装置剛性を強化しなければならず、重量が増加するおそれがある。また、特許文献２に記載の開閉装置は、一対の可動接点が逆向きに相対移動するため、遮断速度だけでなく投入速度も高くなり、投入動作が繰り返されることで装置寿命が短くなる。また、一対の可動接点がリンクを介して連結されているため、装置構造が複雑になって装置サイズが大型化すると共に遮断機構の信頼性が低下するという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、装置重量を増加させることなく、簡易な構成で遮断性能を向上することができる開閉装置を提供することを目的とする。

本発明の開閉装置は、消弧性ガスが充填された密閉空間で電流を遮断する開閉装置であって、前記密閉空間で投入方向及び遮断方向に進退可能な第１の可動接点部と、前記密閉空間で前記第１の可動接点部に圧接して連れ動く第２の可動接点部と、前記投入方向及び前記遮断方向で前記第２の可動接点部の移動をガイドするガイド部とを備え、前記ガイド部が、前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を離間させる構造を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１の可動接点部に第２の可動接点部が連れ動いて、第１の可動接点部が加速された状態で第１の可動接点部から第２の可動接点部が離間される。このため、第１の可動接点部と第２の可動接点部との遮断速度が高められて、遮断性能を向上させることができる。また、第１の可動接点部に第２の可動接点部を連れ動きさせる構成であるため、装置重量を増加させることなく、簡易な構成で遮断性能を向上することができる。さらに、投入速度が速くなることはないため、装置寿命が短くなることがない。

第１の実施形態にかかる開閉装置の断面模式図である。 比較例における開閉装置の遮断動作を示す動作遷移図である。 比較例における遮断時のストローク特性を示すグラフである。 比較例におけるストロークに対する遮断速度特性を示すグラフである。 第１の実施形態にかかる開閉装置の遮断動作を示す動作遷移図である。 第１の実施形態における遮断時のストローク特性を示すグラフである。 第１の実施形態におけるストロークに対する遮断速度特性を示すグラフである。 第２の実施形態にかかる開閉装置の遮断動作の動作遷移図である。 第３の実施形態にかかる開閉装置の遮断動作を示す動作遷移図である。 第３の実施形態における第２のアーク接点周辺を示す詳細図である。

以下、添付図面を参照して、第１の実施形態にかかる開閉装置について説明する。図１は、第１の実施形態にかかる開閉装置の断面模式図である。なお、開閉装置は、図１に示す構成に限定されない。図１に示す開閉装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、開閉装置１は、変電所や発電所等の電力系統に配設されるものであり、消弧性ガスが充填されたタンク１０の密閉空間１１内で電流を遮断するように構成されている。タンク１０の密閉空間１１内には第１の可動接点部３０と第２の可動接点部５０とが十分な絶縁距離を空けて対向して配置されており、第１の可動接点部３０と第２の可動接点部５０とが離接することで電力系統が開閉される。なお、消弧性ガスとしてはＳＦ_６ガス（六フッ化硫黄）等の絶縁ガスがタンク１０内に封入されており、電流遮断時に接点部間で生じるアークの発生を抑えるようにしている。

タンク１０の下側には、シリンダ形状の第１の可動接点部３０を収容する第１のケース部２０が絶縁支持部（不図示）を介して固定されている。第１のケース部２０は、下底を有する有底円筒状に形成されており、第１の可動接点部３０の投入方向及び遮断方向の進退移動をガイドするガイド部として機能している。また、第１のケース部２０の内周面には第１の可動接点部３０内に入り込む固定ピストン２１が設けられている。固定ピストン２１によってシリンダ形状の第１の可動接点部３０内が仕切られることで、アークに消弧性ガスを吹き付けるためのパッファ室２２が形成されている。

第１の可動接点部３０は、第１のケース部２０に収容されるシリンダ部３１の上部に逆円錐状のノズル３２が設けられている。ノズル３２は、絶縁樹脂等によってシリンダ部３１の上壁から上方に向かって拡径するように形成されており、このノズル３２の内面形状によってパッファ室２２内の消弧性ガスがアークに向う流れが作り出されている。パッファ室２２は仕切板３５でノズル３２側の熱パッファ室２３と固定ピストン２１側の機械パッファ室２４に仕切られている。仕切板３５には熱パッファ室２３と機械パッファ室２４とを連通させる複数の連通穴３６が形成されている。

第１の可動接点部３０のシリンダ部３１には、第１の可動接点部３０の中心線に沿って上方に延びる第１のアーク接点３３が設けられている。第１のアーク接点３３は、先端部中央が開口された筒状導体であり、上記の固定ピストン２１と共に筒状のパッファ室２２を形成している。また、シリンダ部３１の上部には、第１のアーク接点３３を囲むように第１の主接点３４が設けられている。第１の主接点３４は、シリンダ部３１の角部に沿った環状導体であり、第１のアーク接点３３を中心とした円形状に延在している。第１の可動接点部３０の第１のアーク接点３３及び第１の主接点３４は、導体路を通じて電力系統（不図示）に接続されている。

タンク１０の上側には、有底筒状の第２の可動接点部５０を収容する第２のケース部４０が絶縁支持部（不図示）を介して固定されている。第２のケース部４０は、上底を有する有底円筒状に形成されており、第２の可動接点部５０の投入方向及び遮断方向の進退移動をガイドするガイド部として機能している。また、第２のケース部４０の上壁には、第２の可動接点部５０と第２のケース部４０とを連結する遮断バネ４１が設けられている。遮断バネ４１によって第２の可動接点部５０の遮断方向の移動が第２のケース部４０から所定距離に制限されている。

第２の可動接点部５０の筒状部５１には、第２の可動接点部５０の中心線に沿って下方に延びる第２のアーク接点５３が設けられている。第２のアーク接点５３は、筒状部５１内に突出した棒状導体であり、第１のアーク接点３３の先端部の真上に位置付けられている。また、筒状部５１の下部には、第２のアーク接点５３を囲むように第２の主接点５４が設けられている。第２の主接点５４は、筒状部５１の開口端に沿った環状導体であり、第２のアーク接点５３を中心とした円形状に延在している。第２の可動接点部５０の第２のアーク接点５３及び第２の主接点５４は、導体路を通じて電力系統（不図示）に接続されている。

このように構成された開閉装置１では、操作機構（不図示）によって第１の可動接点部３０が投入方向及び遮断方向に進退されることで、第１、第２のアーク接点３３、５３、第１、第２の主接点３４、５４が離接されて電力系統が開閉される。遮断直後（開極時）には第１、第２のアーク接点３３、５３が離れた後に接点間にアークが発生する（図５Ｃ参照）。この場合、アークの熱によって熱パッファ室２３内にガスが流入し、このガスと入れ替わりに熱パッファ室２３からアークに消弧性ガスが吹き付けられる。また、第１の可動接点部３０が機械パッファ室２４を収縮させるため、機械パッファ室２４で圧縮された消弧性ガスがアークに吹き付けられる。

ところで、開閉装置１の遮断性能を高めるためには、上記の消弧性ガスの吹き付けに加えて、接点同士を離間させる遮断速度が重要である。図２に示す一般的な開閉装置９０は、本実施形態にかかる開閉装置１とは異なり、タンク内に固定された固定接点部９３に対して可動接点部９７を離間させることで電流を遮断している。遮断性能は遮断直後（開極直後）の速度に基づくが、遮断直後は自重による慣性の影響で大きな速度を出すことができない。可動接点部９７が十分に加速されないまま固定接点部９３から離間されるため、遮断速度が低く所望の遮断性能が得られないおそれがある。

そこで、本実施形態にかかる開閉装置１では、第１の可動接点部３０に圧接して第２の可動接点部５０が連れ動くようにし、第１の可動接点部３０が十分に加速された状態で第１の可動接点部３０から第２の可動接点部５０を離間させるようにしている（図５参照）。これにより、第１の可動接点部３０と第２の可動接点部５０との遮断速度が高められて、遮断性能が向上されている。また、遮断バネ４１によって第１、第２の可動接点部３０、５０が離間されるため、第１、第２の可動接点部３０、５０を逆向きに移動さている。これにより、第１、第２の可動接点部３０、５０の相対速度を高めて、さらに遮断性能を向上することができる。

この場合、遮断バネ４１の一端が第２のケース部４０の内面に固定され、遮断バネ４１の他端が第２の可動接点部５０の外面に固定されている。遮断バネ４１は、第１、第２の可動接点部３０、５０の接触した投入状態（図５Ａ参照）では自然長であり、第１の可動接点部３０に第２の可動接点部５０が連れ動きすることで伸長される。また、第２のケース部４０の内周面には、第２の可動接点部５０の筒状部５１が気密にガイドされているため、筒状部５１の上壁にはガス抜き穴５２が形成されている。ガス抜き穴５２によって第２の可動接点部５０に作用する抵抗を小さくしてスムーズなスライドを可能にしている。

開閉装置１の投入状態では、第１のアーク接点３３の先端開口に第２のアーク接点５３の先端が入り込み、第１、第２のアーク接点３３、５３が圧接されて導通している（図５Ａ参照）。また、第２の主接点５４の内側に第１の主接点３４が入り込み、第１、第２の主接点３４、５４が圧接されて導通している。この第１、第２のアーク接点３３、５３の接圧による摩擦力及び第１、第２の主接点３４、５４の接圧による摩擦力によって第１の可動接点部３０に第２の可動接点部５０が連結され、遮断直後は第１の可動接点部３０の遮断方向の移動に第２の可動接点部５０が連れ動きする（図５Ｂ参照）。

そして、第２の可動接点部５０の連れ動きに伴って遮断バネ４１が伸長することで、第１、第２のアーク接点３３、５３及び第１、第２の主接点３４、５４の摩擦力によりも遮断バネ４１の引張力が大きくなる。これにより、第２の可動接点部５０が所定距離だけ第１の可動接点部３０に連れ動きした後に、遮断バネ４１の引張力によって第１の可動接点部３０から第２の可動接点部５０が引き離される（図５Ｃ参照）。このように、遮断バネ４１は、遮断動作の開始時には第１、第２の可動接点部３０、５０の摩擦による連結力よりも小さく、遮断動作の途中で第１、第２の可動接点部３０、５０の摩擦による連結力よりも大きく設定されている。

なお、第１、第２の主接点３４、５４は、それぞれアルミニウム等の軽金属で形成されていることが好ましい。これにより、第１、第２の可動接点部３０、５０の自重による負荷を減らして、第１、第２の可動接点部３０、５０の速度を高めて遮断性能を向上することができる。また、第１、第２のアーク接点３３、５３は、それぞれ耐アーク性の高い貴金属等で形成されているが、出来る限り比重の小さな材料が使用されることが好ましい。

以下、図２から図７を参照して、開閉装置の遮断動作について詳細に説明する。図２は、比較例の開閉装置の遮断動作の動作遷移図である。図３は、比較例の遮断時のストローク特性を示すグラフである。図４は、比較例のストロークに対する遮断速度特性を示すグラフである。図５は、第１の実施形態にかかる開閉装置の遮断動作を示す動作遷移図である。図６は、第１の実施形態における遮断時のストローク特性を示すグラフである。図７は、第１の実施形態におけるストロークに対する遮断速度特性を示すグラフである。

先ず、比較例の開閉装置９０による遮断動作について説明する。図２Ａに示すように、比較例の開閉装置９０は、本実施形態にかかる開閉装置１とは第２の可動接点部５０及び第２のケース部４０の代わりに、固定接点部９３を備えた点において異なっている。固定接点部９３は、タンク内に絶縁支持部（不図示）を介して固定されている。投入状態では、固定接点部９３の主接点９５及びアーク接点９４に対して、それぞれ可動接点部９７の主接点９９及びアーク接点９８が接触しており、固定接点部９３及び可動接点部９７が導通している。この投入状態から遮断動作が開始される。

図２Ｂに示すように、固定接点部９３に対して可動接点部９７が遮断方向に移動されると、固定接点部９３及び可動接点部９７の主接点９５、９９が離れた後にアーク接点９４、９８が離れて開極される。この開極点ＰＯではアーク接点９４、９８間にアークが発生し、パッファ室の収縮等によって、アークに対して消弧性ガスが吹き付けられる。開極点ＰＯでの消弧性ガスの吹き付けに加えて、遮断速度に応じて遮断性能が決定される。図２Ｃに示すように、遮断終了後には、固定接点部９３と可動接点部９７との間に十分な絶縁距離が確保されている。

図３に示すように、比較例の開閉装置９０は、接点間の絶縁距離を十分に確保するために、遮断終了後の遮断位置Ｐ２から離れるように、投入位置Ｐ１の近くに開極点ＰＯが設定されている。投入位置Ｐ１における遮断直後は自重による慣性の影響を受けるため、投入位置Ｐ１の近辺の開極点ＰＯでは可動接点部９７が十分な速度まで加速されていない。一般に遮断性能は開極点ＰＯから所定時間（Δｔ）内の遮断速度で判断されるが、開極点ＰＯでは十分な速度に達しておらず遮断性能が低くなっている。なお、遮断位置Ｐ２付近はダンパの影響で速度が小さくなっている。

また、図４に示すように、比較例の開閉装置１は、微小時間でのストローク変化量を瞬時遮断速度としたときに、開極点ＰＯ付近では第１の可動接点部３０の瞬時遮断速度が最大速度に達していない。このように、比較例の開閉装置９０は投入位置Ｐ１の近くで開極するため、開極点ＰＯでの瞬時遮断速度が小さくなって開極点ＰＯから所定時間内の遮断速度が低くなっている。したがって、開極点ＰＯを遮断位置Ｐ２に近づけることができれば、瞬時遮断速度が大きくなって遮断速度を大きくすることができるが、開極点ＰＯを遮断位置Ｐ２に近づけると絶縁距離を十分に確保することが難しい。

これに対して図５Ａに示すように、本実施形態にかかる開閉装置１は、投入方向及び遮断方向に第１の可動接点部３０が進退可能に配置され、第１の可動接点部３０に圧接して第２の可動接点部５０が連れ動き可能に配置されている。また、第２の可動接点部５０は、遮断バネ４１を介して第２のケース部４０に連結されており、第２の可動接点部５０に対して遮断バネ４１が引張力を作用させている。投入状態では、第１、第２の可動接点部３０、５０の主接点３４、５４及びアーク接点３３、５３が圧接しており、第１、第２の可動接点部３０、５０が導通している。この投入状態から遮断動作が開始される。

図５Ｂに示すように、第１の可動接点部３０が遮断方向に移動されると、第１の可動接点部３０に第２の可動接点部５０が遮断方向に連れ動きする。このとき、第２のケース部４０と第２の可動接点部５０を連結する遮断バネ４１が引き伸ばされ、遮断バネ４１の引張力に抗して第２のケース部４０から第２の可動接点部５０が離間される。この遮断動作の開始直後は遮断バネ４１の引張力が小さく、第１、第２の可動接点部３０、５０の主接点３４、５４及びアーク接点３３、５３が離間することがない。このように、第１の可動接点部３０に第２の可動接点部５０が連れ動きすることで、遮断動作の開始直後の開極が抑えられている。

図５Ｃに示すように、さらに第１の可動接点部３０が遮断方向に移動されると、第１、第２の可動接点部３０、５０の主接点３４、５４及びアーク接点３３、５３の摩擦力よりも、遮断バネ４１の引張力が大きくなる。遮断バネ４１の引張力によって第１の可動接点部３０から第２の可動接点部５０が投入方向に引き離されて、第１、第２のアーク接点３３、５３が離れて開極される。開極点ＰＯでは第１、第２のアーク接点３３、５３に発生したアークに消弧性が吹き付けられると共に、第１、第２の可動接点部３０、５０が逆向きに移動されることで相対速度が高められて遮断性能が向上される。

図５Ｄに示すように、遮断終了後には、第２の可動接点部５０が遮断バネ４１の引張力によって初期位置まで戻されて、第１、第２の可動接点部３０、５０の間に十分な絶縁距離が確保される。このように、本実施形態にかかる開閉装置１は、第２の可動接点部５０の遮断方向の連れ動き途中で、第１の可動接点部３０から第２の可動接点部５０を離間させている。これにより、遮断開始から開極するまでの開極時間を延ばし、開極点ＰＯを遮断位置Ｐ２側に近づけている。また、開極点ＰＯでは、相対速度を高めるために、第１、第２の可動接点部３０、５０を逆向きに移動させている。

図６に示すように、本実施形態にかかる開閉装置１は、比較例の開閉装置９０と比較して、開極点ＰＯが投入位置Ｐ１から離れて設定されている。投入位置Ｐ１における遮断直後は自重による慣性の影響を受けるが、投入位置Ｐ１から離れた開極点ＰＯでは慣性の影響が小さくなっている。このため、開極点ＰＯでは第１の可動接点部３０が十分な速度まで加速されている。さらに、開極点ＰＯでは第２の可動接点部５０が第１の可動接点部３０と逆向きに移動されているため、開極点ＰＯでの遮断速度（相対速度）が高くなって遮断性能が向上されている。

また、図７に示すように、本実施形態にかかる開閉装置１は、開極点ＰＯ付近で第１の可動接点部３０の瞬時遮断速度が最大速度に達している。さらに、第２の可動接点部５０が第１の可動接点部３０から逆向きに加速するため、第１、第２の可動接点部３０、５０の瞬時遮断速度の相対速度が、第１の可動接点部３０の最大速度を超えている。このように、開極点ＰＯを遮断位置Ｐ２に近づけると共に、開極点ＰＯで第１、第２の可動接点部３０、５０を逆向きに移動させることで瞬時遮断速度を大きくしている。また、遮断バネ４１によって第２の可動接点部５０を初期位置まで戻すことで、開極点ＰＯを遮断位置Ｐ２側に近づけても、絶縁距離を十分に確保することが可能になっている。

以上のように、第１の実施形態にかかる開閉装置１では、第１の可動接点部３０に第２の可動接点部５０が連れ動いて、第１の可動接点部３０が加速された状態で第１の可動接点部３０から第２の可動接点部５０が離間される。このとき、第１の可動接点部と第２の可動接点部とが逆向きに移動するため、第１の可動接点部と第２の可動接点部の相対速度を高めることができる。よって、第１の可動接点部３０と第２の可動接点部５０との遮断速度が高められて、遮断性能を向上させることができる。また、第１の可動接点部３０に第２の可動接点部５０を連れ動きさせる構成であるため、装置重量を増加させることなく、簡易な構成で遮断性能を向上することができる。さらに、投入速度が速くなることはないため、装置寿命が短くなることはない。

続いて、図８を参照して、第２の実施形態にかかる開閉装置について説明する。第２の実施形態にかかる開閉装置は、第１、第２の可動接点部を開極点で逆向きに移動させない点で第１の実施形態にかかる開閉装置と相違している。第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成については説明を省略する。図８は、第２の実施形態にかかる開閉装置の遮断動作を示す動作遷移図である。なお、図８に示す開閉装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

図８Ａに示すように、第２の実施形態にかかる開閉装置６０は、第１の可動接点部７５に第２の可動接点部８５が遮断方向に連れ動く途中で、第２の可動接点部８５を停止させて第１の可動接点部７５だけを遮断方向に移動させるように構成されている。第２の可動接点部８５に遮断バネ４１（図１参照）を設ける代わりに、スナップフィット構造によって第２の可動接点部８５の連れ動きが移動途中で規制される。この場合、第２のケース部８０の開口端付近には係合凸部８１が設けられており、第２の可動接点部８５の外周面には係合凸部８１が入り込む係合穴８９が設けられている。

係合凸部８１は、第２のケース部８０の内面から突出しており、遮断方向に向かって厚みが小さくなるように形成されている。このため、係合穴８９から遮断方向に係合凸部８１が抜け出し可能であるが、係合穴８９から投入方向に係合凸部８１が抜け出し不能になっている（図８Ｃ参照）。なお、係合凸部８１が第２の可動接点部８５に設けられ、係合穴８９が第２のケース部８０に設けられる構成でもよい。また、第２の可動接点部８５の移動規制は、上記スナップフィット構造に限らず、第２の可動接点部８５の連れ動き途中で第１の可動接点部７５から第２の可動接点部８５を離間させる構造であればよい。

このように構成された開閉装置６０においても、第１の可動接点部７５に第２の可動接点部８５を連れ動きさせることで開極点ＰＯを投入位置Ｐ１から離すことが可能になっている。図８Ａに示す投入状態では、第１、第２の可動接点部７５、８５の主接点７７、８７及びアーク接点７６、８６が圧接しており、第１、第２の可動接点部７５、８５が導通している。図８Ｂに示すように、第１の可動接点部７５が遮断方向に移動されると、第１の可動接点部７５に第２の可動接点部８５が遮断方向に連れ動きする。このように、第１の可動接点部７５に第２の可動接点部８５が連れ動きすることで、遮断動作の開始直後の開極が抑えられている。

図８Ｃに示すように、さらに第１の可動接点部７５が遮断方向に移動されると、第２のケース部８０の係合凸部８１が第２の可動接点部８５の係合穴８９に入り込み、第２の可動接点部８５の遮断方向への連れ動きが規制される。第１の可動接点部７５だけが遮断方向に移動され、第１、第２のアーク接点７６、８６が離れて開極される。開極点ＰＯでは第１、第２のアーク接点７６、８６に発生したアークに消弧性が吹き付けられると共に、第１の可動接点部７５が十分に加速された状態で第２の可動接点部８５から離間される。このように、開極点ＰＯが投入位置Ｐ１から離されて開極時の遮断速度が高められることで遮断性能が向上されている。

図８Ｄに示すように、遮断終了後には、第２の可動接点部８５が開極点ＰＯに位置付けられ、第１の可動接点部７５が遮断位置Ｐ２まで移動される。このとき、第１、第２の可動接点部７５、８５が十分な絶縁距離を確保されていることが好ましい。なお、投入動作時には、第２の可動接点部８５が第１の可動接点部７５に押し込まれて初期位置まで移動される。このとき、係合凸部８１及び係合穴８９の係合状態は、第１、第２のアーク接点７６、８６が当接しただけでは解除されず、さらに第１、第２の主接点７７、８７が当接して押し込まれることで解除される。

以上のように、第２の実施形態にかかる開閉装置６０では、第１の実施形態にかかる開閉装置６０と同様に、第１の可動接点部７５と第２の可動接点部８５との遮断速度が高められて、遮断性能を向上させることができる。また、第１の可動接点部７５に第２の可動接点部８５を連れ動きさせる構成であるため、装置重量を増加させることなく、簡易な構成で遮断性能を向上することができる。

続いて、図９を参照して、第３の実施形態にかかる開閉装置１３０について説明する。第３の実施形態にかかる開閉装置は、第２の可動接点部が第２のアーク接点のみである点で第１の実施形態にかかる開閉装置と相違している。第３の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成については説明を省略する。図９は、第３の実施形態にかかる開閉装置の遮断動作を示す動作遷移図である。なお、図９に示す開閉装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

図９Ａに示すように、本実施形態にかかる開閉装置１３０は、第２の主接点１１７は固定され、第２の可動接点部として第２のアーク接点１１６のみが第１の可動接点部１０５に追従して可動されるように構成されている。第２の主接点１１７は、タンク（図１参照）に固定された固定接点部１２３に連なっており、第２のアーク接点１１６は、固定接点部１２３の底部に立設した棒状のガイド電極１２５の先端部分に進退可能に取り付けられている。また、第２のアーク接点１１６は、遮断バネ１１１を介して固定接点部１２３に連結されている。

遮断バネ１１１の内側にはガイド電極１２５が貫通されており、第２のアーク接点１１６の後端の開口から内側にガイド電極１２５が差し込まれている。これにより、ガイド電極１２５を通じて固定接点部１２３と第２のアーク接点１１６が導通するとともに、ガイド電極１２５によって第２のアーク接点１１６の進退がガイドされる。なお、第２のアーク接点１１６及びガイド電極１２５の詳細構成については後述する。このように構成された開閉装置１３０においても、第１の可動接点部１０５に第２のアーク接点１１６を連れ動きさせることで開極点ＰＯを投入位置Ｐ１から離すことが可能になっている。

図９Ａに示す投入状態では、第１、第２の主接点１０７、１１７及び第１、第２のアーク接点１０６、１１６が圧接しており、固定接点部１２３と第１の可動接点部１０５とが導通している。図９Ｂに示すように、第１の可動接点部１０５が遮断方向に移動されると、第１の可動接点部１０５に対して、第２のアーク接点１１６が遮断方向に連れ動く。このとき、固定接点部１２３の底部と第２のアーク接点１１６を連結する遮断バネ１１１が引き伸ばされ、遮断バネ１１１の引張力に抗して固定接点部１２３の底部から第２のアーク接点１１６だけが離間される。このように、第１の可動接点部１０５に第２のアーク接点１１６が連れ動きすることで、遮断動作の開始直後の開極が抑えられている。この遮断動作の開始直後は遮断バネ１１１の引張力が小さく、第１、第２の主接点１０７、１１７が離間する一方、第１のアーク接点１０６と第２のアーク接点１１６とが離間することがない。

図９Ｃに示すように、さらに第１の可動接点部１０５が遮断方向に移動されると、遮断バネ１１１の引張力によって第１のアーク接点１０６から第２のアーク接点１１６が投入方向に引き離されて開極される。開極点ＰＯでは第１、第２のアーク接点１０６、１１６に発生したアークに消弧性が吹き付けられると共に、第１の可動接点部１０５が十分に加速された状態で第２のアーク接点１１６から離間される。このように、開極点ＰＯが投入位置Ｐ１から離されて開極時の遮断速度が高められることで遮断性能が向上されている。また、第２のアーク接点１１６のみが連れ動きするため、自重による負荷を減らして遮断速度を高めることができる。図９Ｄに示すように、遮断終了後には、第２のアーク接点１１６が遮断バネ１１１の引張力によって初期位置まで戻されて、第１のアーク接点１０６と第２のアーク接点１１６との間に十分な絶縁距離が確保される。

続いて、図１０を参照して、第３の実施形態にかかる第２のアーク接点１１６及びガイド電極１２５の詳細構成について説明する。図１０は図９における第２のアーク接点１１６周辺の詳細図である。なお、図１０に示す第２のアーク接点１１６及びガイド電極１２５は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

第２のアーク接点１１６には、後端の開口から先端側に向かって有底のガイド穴１１９が形成されている。第２のアーク接点１１６のガイド穴１１９には、ガイド電極１２５の電極ヘッド部１３２が差し込まれ、電極ヘッド部１３２側面に設けられた導電性のマルチコンタクト１３４を介してガイド電極１２５と第２のアーク接点１１６が導通している。第２のアーク接点１１６のガイド穴１１９の入口付近には、電極ヘッド部１３２の抜けを防止する止めネジ１３６が設置されている。止めネジ１３６の内径は、電極ヘッド部１３２の外径より小さく設計されており、止めネジ１３６に電極ヘッド部１３２が当たることでガイド電極１２５が抜け止めされる。

図１０Ａに示されるように、投入状態では電極ヘッド部１３２が第２のアーク接点１１６のガイド穴１１９の穴底に突き当たるため、第２のアーク接点１１６の固定接点部１２３（図９参照）側への移動が抑制される。遮断動作時には、図１０Ｂに示されるように、マルチコンタクト１３４を摺動部として、通電状態を維持しながら接点遮断方向に動作する。第１、第２のアーク接点１０６、１１６の接圧による摩擦力と、遮断バネ１１１の引張力が釣り合った時点で連れ動きが止まり、接圧による摩擦力よりも遮断バネ１１１の引張力が大きくなることで開極する。

第２のアーク接点１１６が遮断方向と逆方向に動くことで、相対的な遮断速度が高まるが、接点の接圧による摩擦力が遮断バネ１１１の引張力よりも大きい場合は遮断されない。このため、図１０Ｃに示されるように、電極ヘッド部１３２を止めネジ１３６に突き当てて、第２のアーク接点１１６の遮断方向の移動を抑制することで、第１のアーク接点１０６だけを遮断方向に移動させている。これにより、第２のアーク接点１１６から第１のアーク接点１０６を離間させて、確実に遮断することが可能になっている。

以上のように、第３の実施形態にかかる開閉装置１３０では、第２の可動接点部を第２のアーク接点１１６のみとすることで、接点を可動化するコストを最小限とするとともに、部品破損などのリスクを低減させることができる。また、ガイド部となるガイド電極１２５を遮断バネ１１１の内部に貫通させることで、投入遮断時の接点のブレをより抑えることができる。なお、第３の実施形態では、棒状のガイド電極１２５によって第２のアーク接点１１６が内側からガイドされる構成について説明したが、この構成に限定されない。ガイド電極１２５は第２のアーク接点１１６を電気的に接続した状態で投入方向及び遮断方向にガイド可能であればよい。例えば、ガイド電極１２５は、第２のアーク接点１１６を外側からガイド可能なように筒状に形成されてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記各実施形態では、タンクを有するオールインワン型の開閉装置を例示して説明したが、この構成に限定されず、例えば、管路主母線型、ブッシング型の開閉装置であってもよい。

また、上記第１、第３の実施形態では、遮断バネによって第１の可動接点部から第２の可動接点部を引き離す構成にしたが、この構成に限定されない。遮断バネの代わりに、ゴム等の伸縮材料の他、磁力やガス圧を用いて第１の可動接点部から第２の可動接点部を引き離す構成にしてもよい。

また、上記各実施形態では、第１、第２の主接点や第１、第２のアーク接点が圧接して第１の可動接点部に第２の可動接点部が連れ動きする構成にしたが、この構成に限定されない。例えば、第１の可動接点部及び第２の可動接点部の接点以外の箇所で圧接して第１の可動接点部に第２の可動接点部が連れ動きしてもよい。

下記に、各実施形態における特徴点を整理する。
各実施形態に記載の開閉装置は、消弧性ガスが充填された密閉空間で電流を遮断する開閉装置であって、前記密閉空間で投入方向及び遮断方向に進退可能な第１の可動接点部と、前記密閉空間で前記第１の可動接点部に圧接して連れ動く第２の可動接点部と、前記投入方向及び前記遮断方向で前記第２の可動接点部の移動をガイドするガイド部とを備え、前記ガイド部が、前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を離間させる構造を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１の可動接点部に第２の可動接点部が連れ動いて、第１の可動接点部が加速された状態で第１の可動接点部から第２の可動接点部が離間される。このため、第１の可動接点部と第２の可動接点部との遮断速度が高められて、遮断性能を向上させることができる。また、第１の可動接点部に第２の可動接点部を連れ動きさせる構成であるため、装置重量を増加させることなく、簡易な構成で遮断性能を向上することができる。さらに、投入速度が速くなることはないため、装置寿命が短くなることはない。

また、上記実施形態に記載の開閉装置において、前記ガイド部が、前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を前記投入方向に引き離す構造を有する。この構成によれば、電流遮断時に第１の可動接点部と第２の可動接点部とが逆向きに移動するため、第１の可動接点部と第２の可動接点部の相対速度を高めて遮断性能を向上することができる。

また、上記実施形態に記載の開閉装置において、前記ガイド部が、前記第２の可動接点部に遮断バネを介して連結されており、前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を前記遮断バネの引張力によって前記投入方向に引き離す。この構成によれば、第１の可動接点部と第２の可動接点部の接圧による摩擦力よりも遮断バネの引張力が大きくなった時点で、第１の可動接点部から第２の可動接点部を引き離すことができる。よって、簡易な構成で遮断速度を高めることができる。

また、上記実施形態に記載の開閉装置において、前記遮断バネの引張力によって前記第２の可動接点部が初期位置まで戻される。この構成によれば、電流遮断後に第１の可動接点部と第２の可動接点部との絶縁距離を十分に確保することができる。

また、上記実施形態に記載の開閉装置において、前記第２の可動接点部が、前記第１の可動接点部の第１のアーク接点に圧接して連れ動く第２のアーク接点であり、前記ガイド部が、前記投入方向及び前記遮断方向で前記第２のアーク接点を電気的に接続した状態でガイドするガイド電極である。この構成によれば、第２のアーク接点だけを可動させることで、装置構成を簡略化して可動化に要するコストを最小限に抑えることができ、部品破損などのリスクを低減させることができる。

また、上記実施形態に記載の開閉装置において、前記ガイド電極が、前記第２のアーク接点の後端の開口から内側に差し込まれる棒状に形成されており、前記遮断バネ内部に貫通される。この構成によれば、遮断バネの内部にガイド電極を貫通させることで、投入遮断時の接点のブレをより抑えることができる。

また、上記実施形態に記載の開閉装置において、前記第１の可動接点部の接点及び前記第２の可動接点部の接点が軽金属で形成されている。この構成によれば、第１の可動接点部及び第２の可動接点部の自重による負荷を減らして、第１の可動接点部及び第２の可動接点部の速度を高めることができる。

また、上記実施形態に記載の開閉装置において、前記ガイド部及び前記第２の可動接点部のいずれか一方には係合凸部が設けられ、いずれか他方には係合穴が設けられ、前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記係合凸部が前記係合穴に入り込むことで、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を離間させる。この構成によれば、第２の可動接点部の連れ動きによって第１の可動接点部が加速された状態で、ガイド部と第２の可動接点部の係合によって第２の可動接点部の移動が停止されて第１の可動接点部だけが遮断方向に移動される。よって、第１の可動接点部と第２の可動接点部との遮断速度が高められて、遮断性能を向上させることができる。

以上説明したように、本発明は、装置重量を増加させることなく、簡易な構成で遮断性能を向上することができるという効果を有し、特に、変電所や発電所等の電力系統に設置された開閉装置に有用である。

１、６０、１３０ 開閉装置
１１ 密閉空間
３０、７５、１０５ 第１の可動接点部
３３、７６、１０６ 第１のアーク接点
３４、７７、１０７ 第１の主接点
４０、８０ 第２のケース部（ガイド部）
４１、１１１ 遮断バネ
５０、８５ 第２の可動接点部
５３、８６、１１６ 第２のアーク接点
５４、８７、１１７ 第２の主接点
８１ 第２のケース部の係合凸部
８９ 第２の可動接点部の係合穴

Claims (8)

1. 消弧性ガスが充填された密閉空間で電流を遮断する開閉装置であって、
   前記密閉空間で投入方向及び遮断方向に進退可能な第１の可動接点部と、
   前記密閉空間で前記第１の可動接点部に圧接して連れ動く第２の可動接点部と、
   前記投入方向及び前記遮断方向で前記第２の可動接点部の移動をガイドするガイド部とを備え、
   前記ガイド部が、前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を離間させる構造を有することを特徴とする開閉装置。
2. 前記ガイド部が、前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を前記投入方向に引き離す構造を有することを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
3. 前記ガイド部が、前記第２の可動接点部に遮断バネを介して連結されており、
   前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を前記遮断バネの引張力によって前記投入方向に引き離すことを特徴とする請求項２に記載の開閉装置。
4. 前記遮断バネの引張力によって前記第２の可動接点部が初期位置まで戻されることを特徴とする請求項３に記載の開閉装置。
5. 前記第２の可動接点部が、前記第１の可動接点部の第１のアーク接点に圧接して連れ動く第２のアーク接点であり、
   前記ガイド部が、前記投入方向及び前記遮断方向で前記第２のアーク接点を電気的に接続した状態でガイドするガイド電極であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の開閉装置。
6. 前記ガイド電極が、前記第２のアーク接点の後端の開口から内側に差し込まれる棒状に形成されており、前記遮断バネ内部に貫通されることを特徴とする請求項５に記載の開閉装置。
7. 前記第１の可動接点部の接点及び前記第２の可動接点部の接点が軽金属で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の開閉装置。
8. 前記ガイド部及び前記第２の可動接点部のいずれか一方には係合凸部が設けられ、いずれか他方には係合穴が設けられ、
   前記第２の可動接点部の前記遮断方向の連れ動き途中で、前記係合凸部が前記係合穴に入り込むことで、前記第１の可動接点部から前記第２の可動接点部を離間させることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。

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