特開 2024-173703 粒子トラップ付き高電圧回路遮断器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024173703

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】粒子トラップ付き高電圧回路遮断器

(51)【国際特許分類】

   H02B 13/055 20060101AFI20241205BHJP

   H01H 33/915 20060101ALI20241205BHJP

   H01H 33/02 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H02B13/055 C

H01H33/915

H01H33/02 Z

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024075844

(22)【出願日】2024-05-08

(31)【優先権主張番号】23176105

(32)【優先日】2023-05-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】523380173

【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・ビルト

【テーマコード（参考）】

5G001

5G017

5G027

【Ｆターム（参考）】

5G001AA02

5G001BB03

5G001GG11

5G017DD05

5G027AA08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】改良された高電圧回路遮断器を提供する。
【解決手段】高電圧回路遮断器（１）は、中心長手方向軸（A）に沿って延び、絶縁体（５）によって少なくとも部分的に囲まれた第１の主コンタクト（２）および第２の主コンタクト（３）であって、絶縁体（５）が、中心長手方向軸（A）に面し、中心長手方向軸（A）から第１の距離（d_１）に配置された内面（１８）を有する、第１の主コンタクト（２）および第２の主コンタクトを備え、かつ、回路遮断器の動作中に発生した粒子を捕捉するための少なくとも１つの粒子トラップ（８、９）であって、中心長手方向軸（A）に面し、中心長手方向軸（A）から第２の距離（d_２）に配置された内面（１９）を有し、第２の距離（d_２）が第１の距離（d_１）よりも大きい、少なくとも１つの粒子トラップ（８、９）をさらに備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電圧回路遮断器（１）であって、
中心長手方向軸（A）に沿って延び、絶縁体（５）によって少なくとも部分的に囲まれた第１の主コンタクト（２）および第２の主コンタクト（３）であって、前記絶縁体（５）が、前記中心長手方向軸（A）に面し、前記中心長手方向軸（A）から第１の距離（d_１）に配置された内面（１８）を有する、第１の主コンタクト（２）および第２の主コンタクト（３）を備え、かつ
前記回路遮断器の動作中に発生した粒子を捕捉するための少なくとも１つの粒子トラップ（８、９）であって、前記中心長手方向軸（A）に面し、前記中心長手方向軸（A）から第２の距離（d_２）に配置された内面（１９）を有し、前記第２の距離（d_２）が前記第１の距離（d_１）よりも大きい、少なくとも１つの粒子トラップ（８、９）を備える、
高電圧回路遮断器（１）。

【請求項2】

前記絶縁体（５）を前記回路遮断器（１）のさらなる部品に結合するための少なくとも１つの絶縁体フランジ（１０、１１）を備え、前記粒子トラップ（８、９）が前記絶縁体フランジ（５）によって形成される、請求項１に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項3】

前記絶縁体フランジ（１０、１１）が、前記絶縁体（５）の外面（２０）に位置し、前記外面（２０）が前記中心長手方向軸（A）とは反対側を向く、請求項２に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項4】

前記粒子トラップ（８、９）がポケット（１５）を備え、前記ポケット（１５）が、前記中心長手方向軸（A）から半径方向外側に見たときに前記絶縁体（５）の背後に位置する、先行する請求項のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項5】

前記ポケット（１５）が、前記絶縁体（５）の外面（２０）に位置する金属シールド（２１）によって電界から遮蔽される、請求項４に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項6】

前記金属シールド（１９）が絶縁体フランジ（１０、１１）によって形成される、請求項５に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項7】

前記粒子トラップ（８、９）が、粒子が前記粒子トラップ（８、９）に入ることができる入口（１３）を備え、前記入口が、前記絶縁体（５）の軸方向端部に位置する、先行する請求項のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項8】

前記粒子トラップ（８、９）が、前記絶縁体フランジ（５）の内壁（１６）および外壁（１４）によって半径方向に閉じ込められ、前記内壁（１６）が前記外壁（１４）に対して前記中心長手方向軸（A）に沿って凹んでいる、先行する請求項のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項9】

前記粒子トラップ（８、９）が前記フランジ（５）を別の部品に結合する追加の結合機能を持たない、先行する請求項のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項10】

前記絶縁体（５）の対向する軸方向端部に位置する少なくとも２つの粒子トラップ（８、９）を備える、先行する請求項のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項11】

前記粒子トラップ（８、９）が前記絶縁体フランジ（１５）の最下部に位置し、前記最下部が、前記回路遮断器（１）の設置位置において重力に関して最も低い、先行する請求項のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、高電圧回路遮断器に関する。回路遮断器は、例えば、ガス絶縁開閉装置の一部であってもよい。

【背景技術】

【0002】

機械的な開閉および電力ショットの発生中に、回路遮断器内で粒子が発生する場合がある。一例として、粒子は、可動部品の機械的相互作用から発生した金属粒子である場合がある。さらに、回路遮断器内に粉塵が蓄積する場合がある。そのような粒子および粉塵は、絶縁体表面に蓄積する場合があり、絶縁間隙の劣化または架橋さえももたらす場合がある。

【0003】

米国特許出願公開第２０１１／０１８０５１４号明細書は、開閉装置の固定コンタクトおよび可動コンタクトを収容する絶縁ケースを有するガス絶縁開閉装置を開示している。絶縁ケースは、絶縁ケースの内周面にフランジを有し、フランジには、コンタクトの接触または分離動作中に発生する金属粒子を捕集するための捕集溝が形成されている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示の実施形態は、改良された高電圧回路遮断器に関する。
第１の態様によれば、高電圧回路遮断器は、中心長手方向軸に沿って延びる第１の主コンタクトおよび第２の主コンタクトを備え、そして、コンタクトを少なくとも部分的に囲む絶縁体を備える。絶縁体は、中心長手方向軸に面する内面を有し、内面は、中心長手方向軸から第１の距離に配置される。絶縁体は、例えば、筒状であってもよい。回路遮断器は、回路遮断器の動作中に発生した粒子を捕捉するための少なくとも１つの粒子トラップを備え、粒子トラップは、中心長手方向軸に面する内面を有し、中心長手方向軸から第２の距離に配置され、第２の距離は第１の距離よりも大きい。

【0005】

したがって、粒子トラップは、絶縁体に対して半径方向外側の位置に位置する。この外側の位置により、粒子トラップ内に粒子を確実に捕捉することができ、その結果、回路遮断器内の内部移動または振動中に粒子が粒子トラップから出ることが防止される。

【0006】

回路遮断器は、絶縁体を回路遮断器のさらなる部品に結合するための少なくとも１つの絶縁体フランジを備えてもよい。一例として、絶縁体フランジは、回路遮断器のコンタクト支持部への結合を確立してもよい。コンタクト支持部は、回路遮断器の第１および／または第２の主コンタクトを支持する。粒子トラップは、絶縁体フランジによって形成されてもよい。絶縁体フランジは、絶縁体の外面に位置してもよく、外面は、中心長手方向軸とは反対側を向く。

【0007】

したがって、絶縁体フランジは、絶縁体をコンタクト支持部に結合し、動作中に発生した粒子を捕集する二重の機能を有してもよい。絶縁体フランジは、コンタクト支持部に結合するための結合部分を備えてもよい。粒子トラップは、結合部分とは別体であってもよい。したがって、粒子トラップ自体は、粒子の捕集および結合の二重の機能を持たない。

【0008】

粒子トラップは、粒子が粒子トラップに入ることができる入口を備えてもよく、入口は絶縁体の軸方向端部に位置する。粒子トラップは、粒子が粒子トラップを離れて外側に向かうことができないように、回路遮断器の外側に対して閉じられていてもよい。粒子トラップは、入口を介してのみアクセス可能であってもよい。

【0009】

粒子トラップはポケットを備えてもよく、ポケットは、中心長手方向軸から半径方向外側に見たときに絶縁体の背後に位置する。この場合、粒子は、ポケットから絶縁体の内面に向かって容易に戻ることができない。

【0010】

ポケットは、ポケットと絶縁体との間に位置する金属シールドによって電界から遮蔽されてもよい。これにより、電界によって粒子トラップから粒子が引き出されることが防止される。金属シールドは、絶縁体フランジによって形成されてもよい。

【0011】

粒子トラップは、絶縁体フランジの最下部に位置してもよく、最下部は、回路遮断器の設置位置において重力に関して最も低い。これにより、粒子は重力によって粒子トラップに入ることができ、重力によって粒子トラップから出ることが防止される。

【0012】

回路遮断器は、絶縁体の対向する軸方向端部に位置する少なくとも２つの粒子トラップを備えてもよい。粒子トラップの各々は、フランジによって形成されてもよく、前述のような任意の機能的および構造的特性を有してもよい。

【0013】

さらなる特徴、改良および便宜は、図面に関連する例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。図面では、同じ構造および／または機能の要素は、同じ参照符号で参照される場合がある。図面に示される実施形態は例示的な表現であり、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】粒子トラップを備えた高電圧回路遮断器の一実施形態を断面図で示す。

【図2】粒子トラップの一実施形態を斜視図で示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、高電圧回路遮断器１を断面図で示す。回路遮断器１は、ガス絶縁開閉装置の一部であってもよい。

【0016】

回路遮断器１は、第１の主コンタクト２と、第２の主コンタクト３とを備える。第１の主コンタクト２と第２の主コンタクト３とは、主コンタクト２、３が互いに電気的に接触している閉状態から、電気的な接続が遮断されている開状態に移動可能である。例えば、第１の主コンタクト２が可動コンタクトであってもよく、第２の主コンタクト３が固定コンタクトであってもよい。回路遮断器１は、主コンタクト２、３の分離中に主コンタクト２、３間に形成され得る電気アークを消滅させるための第１のアークコンタクト２２および第２のアークコンタクト２３をさらに備える。図１には、回路遮断器１の開状態が示されている。

【0017】

主コンタクト２、３は、中心長手方向軸Aの周りに延びている。主コンタクト２、３を閉じる、および開くために、主コンタクト２、３は、中心長手方向軸Aに沿って互いに向かって移動するか、または反対方向に移動する。

【0018】

主コンタクト２、３は、開状態および閉状態の両方において、絶縁体５によって少なくとも部分的に囲まれている。絶縁体５は、筒状である。絶縁体５は、フランジ１０、１１によって第１の主コンタクト２および第２の主コンタクト３のコンタクト支持部６、７に恒久的に固定されていてもよい。第１の主コンタクト２は、コンタクト支持部６、７に対して軸方向に移動可能であってもよく、第２の主コンタクト３は、コンタクト支持体６、７に対して固定されてもよい。第１のコンタクト支持部６は、第１の主コンタクト２の支持部であり、第２のコンタクト支持部７は、第２の主コンタクト３の支持部である。コンタクト支持部６、７は通電部品であってもよい。

【0019】

絶縁体５は、中心長手方向軸Aに面し、中心長手方向軸Aから第１の距離d_１に配置された内面１８を有する。

【0020】

機械的な開閉および電力ショット中に、例えば主コンタクト２、３における摩擦に起因して、導電性粒子が発生する場合がある。粒子および粉塵は、ガス充填絶縁間隙４および回路遮断器１の内部の表面に蓄積する場合がある。粒子または粉塵は、例えば、サイズ、導電率、および材料が異なる場合がある。粒子は、粒子の量、サイズおよび位置に応じて、フラッシュオーバーをもたらす場合がある。一例として、粒子が絶縁体５の表面に堆積する場合があり、絶縁機能の低下につながる場合がある。

【0021】

フラッシュオーバーにつながる位置での粒子の蓄積を回避するために、粒子トラップ８、９が絶縁体５に設けられる。粒子トラップ８、９は、絶縁体５および回路遮断器１全体が粒子から、特に絶縁間隙４の近傍で清浄に保たれるように、粒子を捕集して補足するように構成される。

【0022】

粒子トラップ８、９は、絶縁体５の両端に位置する絶縁体フランジ１０、１１に一体化されている。絶縁体フランジ１０、１１は、絶縁体５をコンタクト支持部６、７に固定するように構成される。絶縁体フランジ１０、１１は、絶縁体５の両方の軸方向端部において絶縁体５を囲む。絶縁体フランジ１０、１１は、絶縁体５の外面に直接隣接し、外面は、中心長手方向軸Aとは反対側に向けられている。絶縁体フランジ１０、１１は、絶縁体５の軸方向端面にも隣接する。

【0023】

以下では、絶縁体フランジ１０、１１および粒子トラップ８、９の構造を、１つの絶縁体フランジ１０および１つの粒子トラップ８を参照してさらに詳細に説明する。しかしながら、他の絶縁体フランジ１１および粒子トラップ９についても同じ構造とすることができる。

【0024】

粒子トラップ８は、中心長手方向軸Aに面する内面１９を有し、内面１９は、中心長手方向軸Aから第２の距離d_２に配置されている。第２の距離d_２は、第１の距離d_１よりも大きい。

【0025】

粒子トラップ８は、入口１３を介して絶縁間隙４から来る粒子がアクセス可能である。入口１３は、絶縁体５の軸方向端部を超えて位置する。入口１３は、フランジ１０の外壁１４によって半径方向外側の方向に画定される。絶縁体５から離れる軸方向において、入口１３はコンタクト支持部６によって画定され、絶縁体５に向かう軸方向において、入口１３は絶縁体５によって画定される。

【0026】

粒子トラップ８は、フランジ１１のアンダーカットによって形成されたポケット１５をさらに備える。ポケット１５は、中心長手方向軸Aから見て、絶縁体５を超えて位置する。

【0027】

絶縁体５は、絶縁紙などの絶縁性材料で形成されていてもよい。絶縁体フランジ１０、１１は、金属によって形成されてもよい。一例として、絶縁体フランジ１０、１１は、アルミニウムを含むか、またはアルミニウムからなってもよい。これにより、粒子トラップ８を電気的に遮蔽する金属シールド１９が設けられる。金属シールド１９が別個の構成要素によって形成されることも可能である。特に、粒子トラップ８は、回路遮断器１の内部の電界から少なくとも部分的に遮蔽され、それにより、電界によって粒子が粒子トラップ８から引き出されることが防止される。

【0028】

図２は、一体型粒子トラップ８を有する絶縁体５および絶縁体フランジ１０の詳細を示す。入口１３は、絶縁体フランジ１０の内壁１６の凹部によって形成される。したがって、内壁１６は、外壁１４に対して軸方向に凹んでいる。

【0029】

図２に見ることができるように、絶縁体フランジ１０は、絶縁体５をコンタクト支持部６に結合するための結合部分１２を備える。結合部分１２は、例えば、ボルト接続用の受け入れ穴を備えてもよい。

【0030】

粒子トラップ８は、図２に示すように、周方向フランジ１０の限られた半径方向部分にのみ位置してもよく、またはフランジ１０全体に沿って周方向に位置してもよい。フランジ１０、１１の各々が、長手方向軸Aの周りの異なる角度位置に位置するいくつかの粒子トラップ８を備えることも可能である。粒子トラップ８、９は、少なくともフランジ１０、１１の最下部、すなわち、回路遮断器１の設置位置において重力に関して最も低い部分に位置してもよい。

【0031】

主コンタクト２、３または回路遮断器１の内部の他の場所で発生した粒子は、絶縁体５上に落下する場合がある。機械的運動、振動またはガス流により、粒子は絶縁体５の側面に押し付けられ、重力により入口１３を通ってポケット１５に入る。機械的運動および振動により、粒子は少なくとも部分的にポケット１５に入り、そこで安全に蓄積することができる。ポケット１５が、粒子がポケット１５から出るのをさらに防止し得る、フランジ１０の隣接部分に対する窪みを有することも可能である。

【0032】

全体として、粒子トラップ８は、絶縁性を低下させず、かつ回路遮断器１の性能を向上させるように、粒子を確実に捕捉する。

【符号の説明】

【0033】

参照符号
１ 高電圧回路遮断器
２ 第１の主コンタクト
３ 第２の主コンタクト
４ 絶縁間隙
５ 絶縁体
６ コンタクト支持部
７ コンタクト支持部
８ 粒子トラップ
９ 粒子トラップ
１０ 絶縁体フランジ
１１ 絶縁体フランジ
１２ 結合部分
１３ 入口
１４ 外壁
１５ ポケット
１６ 内壁
１８ 絶縁体の内面
１９ 粒子トラップの内面
２０ 絶縁体の外面
２１ 金属シールド
２２ 第１のアークコンタクト
２３ 第２のアークコンタクト
d_１ 絶縁体の内面と中心長手方向軸との距離
d_２ 粒子トラップの内面と中心長手方向軸との距離

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2024-10-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電圧回路遮断器（１）であって、
中心長手方向軸（A）に沿って延び、絶縁体（５）によって少なくとも部分的に囲まれた第１の主コンタクト（２）および第２の主コンタクト（３）であって、前記絶縁体（５）が、前記中心長手方向軸（A）に面し、前記中心長手方向軸（A）から第１の距離（d_１）に配置された内面（１８）を有する、第１の主コンタクト（２）および第２の主コンタクト（３）を備え、かつ
前記高電圧回路遮断器（１）の動作中に発生した粒子を捕捉するための少なくとも１つの粒子トラップ（８、９）であって、前記中心長手方向軸（A）に面し、前記中心長手方向軸（A）から第２の距離（d_２）に配置された内面（１９）を有し、前記第２の距離（d_２）が前記第１の距離（d_１）よりも大きい、少なくとも１つの粒子トラップ（８、９）を備える、
高電圧回路遮断器（１）。

【請求項2】

前記絶縁体（５）を前記高電圧回路遮断器（１）のさらなる部品に結合するための少なくとも１つの絶縁体フランジ（１０、１１）を備え、前記粒子トラップ（８、９）が前記絶縁体フランジ（１０、１１）によって形成される、請求項１に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項3】

前記絶縁体フランジ（１０、１１）が、前記絶縁体（５）の外面（２０）に位置し、前記外面（２０）が前記中心長手方向軸（A）とは反対側を向く、請求項２に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項4】

前記粒子トラップ（８、９）がポケット（１５）を備え、前記ポケット（１５）が、前記中心長手方向軸（A）から半径方向外側に見たときに前記絶縁体（５）の背後に位置する、請求項１～３のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項5】

前記ポケット（１５）が、前記絶縁体（５）の外面（２０）に位置する金属シールド（２１）によって電界から遮蔽される、請求項４に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項6】

前記金属シールド（２１）が絶縁体フランジ（１０、１１）によって形成される、請求項５に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項7】

前記粒子トラップ（８、９）が、粒子が前記粒子トラップ（８、９）に入ることができる入口（１３）を備え、前記入口が、前記絶縁体（５）の軸方向端部に位置する、請求項１～３のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項8】

前記粒子トラップ（８、９）が、前記絶縁体フランジ（１０、１１）の内壁（１６）および外壁（１４）によって半径方向に閉じ込められ、前記内壁（１６）が前記外壁（１４）に対して前記中心長手方向軸（A）に沿って凹んでいる、請求項２または３に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項9】

前記粒子トラップ（８、９）が前記絶縁体フランジ（１０、１１）を別の部品に結合する追加の結合機能を持たない、請求項２または３に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項10】

前記絶縁体（５）の対向する軸方向端部に位置する少なくとも２つの粒子トラップ（８、９）を備える、請求項１～３のいずれかに記載の高電圧回路遮断器（１）。

【請求項11】

前記粒子トラップ（８、９）が前記絶縁体フランジ（１０、１１）の最下部に位置し、前記最下部が、前記高電圧回路遮断器（１）の設置位置において重力に関して最も低い、請求項２または３に記載の高電圧回路遮断器（１）。

【外国語明細書】