特開 2024-35987 スイッチギヤ

(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】P2024035987

(43)【公開日】2024-03-15

(54)【発明の名称】スイッチギヤ

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/662 20060101AFI20240308BHJP

   H02B 13/035 20060101ALI20240308BHJP

【ＦＩ】

H01H33/662 R

H02B13/035 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140660

(22)【出願日】2022-09-05

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平井 宏光

(72)【発明者】

【氏名】浅利 直紀

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 芳充

(72)【発明者】

【氏名】中村 勇介

(72)【発明者】

【氏名】竪山 智博

【テーマコード（参考）】

5G017

5G026

【Ｆターム（参考）】

5G017AA23

5G017BB01

5G026RA02

5G026RB05

(57)【要約】

【課題】絶縁バリアの誘電率を低下させるとともに、絶縁バリアの機械的強度及び絶縁破壊電圧の維持が可能なスイッチギヤを得る。
【解決手段】実施形態に係るスイッチギヤは、例えば、電圧が印加される電極と、電極から離間して位置する接地と、第一層と、複数の第二層と、を有し、電極と接地との間に位置する絶縁バリアと、を備える。第二層は、第一層より機械的強度と絶縁破壊電圧と誘電率とが低い。第一層は、第二層に挟まれている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電圧が印加される電極と、
前記電極から離間して位置する接地と、
第一層と、前記第一層より誘電率が低い複数の第二層と、を有し、前記電極と前記接地との間に位置する絶縁バリアと、
を備え、
前記第一層は、前記第二層より機械的強度と絶縁破壊電圧とが高く、前記第二層に挟まれている、
スイッチギヤ。

【請求項2】

前記絶縁バリアには、複数の空隙が設けられ、
前記第一層は、前記第二層よりも空隙が少ない、
請求項１に記載のスイッチギヤ。

【請求項3】

前記複数の空隙は、中空構造を有する粒子で満たされている、
請求項２に記載のスイッチギヤ。

【請求項4】

前記空隙は、積み重なった糸状の素材同士の隙間である、
請求項２に記載のスイッチギヤ。

【請求項5】

前記第一層は、固体の絶縁物であり、
前記第二層は、糸状の前記素材である、
請求項４に記載のスイッチギヤ。

【請求項6】

電圧が印加される電極と、
前記電極から離間して位置する接地と、
前記電極と前記接地との間に位置するとともに、中央から外側に向かうにつれて機械的強度と絶縁破壊電圧と誘電率とが低くなる絶縁バリアと、
を備える、
スイッチギヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、スイッチギヤに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、高電圧が印加される電極と、当該電極と対向する接地電極と、高電圧が印加される電極と接地電極との間を遮る絶縁バリアと、を備えるスイッチギヤが知られている。絶縁バリアは、気体が充満しているスイッチギヤの筐体に収容される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－４９３２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のスイッチギヤにおいて、絶縁バリアは、筐体内部の気体よりも誘電率が高い。一方で、絶縁破壊電圧は、筐体内部の気体よりも絶縁バリアの方が高い。そのため、電圧を印加した場合、電圧は気体に多く分担されてしまい、気体部分で絶縁破壊が起こりやすくなる。

【0005】

そこで、気体部分での絶縁破壊の発生を抑制するために低誘電率の材料で絶縁バリアを作製することが検討されている。しかし、低誘電率の材料を用いて絶縁バリアを作製した場合、従来に比して絶縁バリアの機械的強度及び絶縁破壊電圧は低下してしまう。

【0006】

本発明が解決する課題の一例は、絶縁バリアの誘電率を低下させるとともに、絶縁バリアの機械的強度及び絶縁破壊電圧の維持が可能なスイッチギヤを得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態に係るスイッチギヤは、例えば、電圧が印加される電極と、電極から離間して位置する接地と、第一層と、複数の第二層と、を有し、電極と接地との間に位置する絶縁バリアと、を備える。第二層は、第一層より誘電率が低い。第一層は、第二層より機械的強度と絶縁破壊電圧とが高く、第二層に挟まれている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態のスイッチギヤの断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の絶縁バリアの一例を示す断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態の絶縁バリアの一部を拡大した断面図である。

【図4】図４は、第２実施形態の絶縁バリアの一部を拡大した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（実施形態）
以下、本実施形態のスイッチギヤ１を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、並びに当該構成によってもたらされる作用及び結果（効果）は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。

【0010】

また、以下に開示される複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、本明細書では、序数は、部品や部材を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。

【0011】

また、以下の実施形態では、便宜上、互いに直交する三方向が定義されている。Ｘ方向は、スイッチギヤ１の前後方向に沿う方向である。Ｙ方向は、スイッチギヤ１の幅方向に沿う方向であり、左右方向とも称され得る。Ｚ方向は、スイッチギヤ１の高さ方向に沿う方向であり、上下方向とも称され得る。なお、本実施形態における前後左右上下のような方向を示す表現は、便宜上の呼称であり、スイッチギヤ１の位置、姿勢、及び使用態様を限定するものではない。

【0012】

＜第１実施形態＞
図１は、本施形態のスイッチギヤ１の断面図である。図１に示すように、スイッチギヤ１は、真空バルブ２と、絶縁バリア３と、を備える。言い換えると、真空バルブ２と、絶縁バリア３と、は、スイッチギヤ１の筐体１１に収容されている。

【0013】

筐体１１は、例えば、金属製であり、直方体状の箱型に構成されている。さらに、筐体１１内部は、気体Ｇが充満している。気体Ｇは、例えば、ＳＦ_６ガスや乾燥空気等の絶縁性ガスである。

【0014】

筐体１１は、側壁１１ａを有する。側壁１１ａは、筐体１１を構成する一部であり、上下方向（Ｚ方向）に沿って延びている。そして、側壁１１ａは、前後方向（Ｘ方向）又は左右方向（Ｙ方向）において電圧が印加される真空バルブ２から離間して位置する。なお、側壁１１ａは、接地の一例である。

【0015】

真空バルブ２は、絶縁容器２１と、二枚の封着板２２と、固定電極２３と、可動電極２４と、ベローズ２５と、を有する。なお、固定電極２３及び可動電極２４は、電極の一例である。

【0016】

絶縁容器２１は、円筒状の容器であり、例えば、固定電極２３と、可動電極２４と、ベローズ２５と、を収容する。なお、絶縁容器２１の形状は、円筒状に限らない。絶縁容器２１の形状は、例えば、多角形の筒状でも良い。

【0017】

絶縁容器２１は、碍管２１１と、二枚の封着板２２により構成される。碍管２１１は、例えば、セラミック等の絶縁性を有する材料で構成されるとともに、上下方向（Ｚ方向）に沿って延びる円筒状に形成されている。さらに、上下方向（Ｚ方向）における碍管２１１の端部には、上下方向（Ｚ方向）に延びた封着金具２１１ａが接合されている。

【0018】

封着板２２は、絶縁容器２１の一部であるとともに、真空バルブ２の上下方向（Ｚ方向）における両端を塞ぐ円盤状の板である。二枚の封着板２２は、碍管２１１の封着金具２１１ａと接合している。これにより、絶縁容器２１の内部は密閉される。さらに、二枚の封着板２２には、二つの孔部２２１が設けられている。各孔部２２１は、各封着板２２の中心から上下方向（Ｚ方向）に開口している。

【0019】

固定電極２３は、例えば、アルミニウムやクロム銅等の金属で形成された円板である。なお、固定電極２３は、他の金属により形成されても良い。固定電極２３は、固定通電軸２３１を有する。

【0020】

固定通電軸２３１は、孔部２２１を挿通するとともに、絶縁容器２１の外部から固定電極２３に向かって上下方向（Ｚ方向）に延びた円柱である。下方向（－Ｚ方向）における固定通電軸２３１の端部である下端部２３１ａには、固定電極２３が接合されている。

【0021】

固定通電軸２３１の外径は、孔部２２１の内径と略同一径である。固定通電軸２３１は、孔部２２１と接合されることにより、封着板２２に固定されるとともに、支持されている。すなわち、固定通電軸２３１は、孔部２２１に挿通するとともに、固定されている。そして、固定通電軸２３１の下端部２３１ａの反対側の端部は、例えば、筐体１１に固定されている母線に接続している。言い換えると、固定電極２３は、固定通電軸２３１を介して母線と接続している。これにより、固定電極２３には電圧が印加される。

【0022】

可動電極２４は、固定電極２３と同様に、アルミニウムやクロム銅等の金属で形成された円板である。なお、可動電極２４は、他の金属により形成されても良い。

【0023】

可動電極２４は、固定電極２３と対向している。なお、固定電極２３及び可動電極２４は、上下方向（Ｚ方向）において、真空バルブ２の電流遮断時に固定電極２３と可動電極２４とが互いに接触しない位置に設けられる。

【0024】

可動電極２４は、可動通電軸２４１を有する。可動通電軸２４１は、孔部２２１を挿通するとともに、絶縁容器２１の外部から可動電極２４に向かって上下方向（Ｚ方向）に延びた円柱である。上方向（＋Ｚ方向）における可動通電軸２４１の端部である上端部２４１ａには、可動電極２４が接合されている。

【0025】

可動通電軸２４１の外径は、孔部２２１の内径よりも小さくなっている。そして、可動通電軸２４１の上端部２４１ａの反対側の端部は、例えば、進退機構に接続されている。これにより、可動通電軸２４１は、上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。なお、可動通電軸２４１の外径は、可動通電軸２４１が上下方向（Ｚ方向）に移動可能な程度に小さければ良い。

【0026】

ベローズ２５は、絶縁容器２１に収容された上下方向（Ｚ方向）に伸縮可能な蛇腹状の伸縮管であり、例えば、金属等で形成される。ベローズ２５の内部は、可動通電軸２４１が貫通している。

【0027】

ベローズ２５の上方向（＋Ｚ方向）における端部である上端部２５ａは、可動通電軸２４１の側面に接合されている。ベローズ５の下方向（－Ｚ方向）における端部である下端部２５ｂは、孔部２２１を覆うとともに、封着板２２に接合されている。すなわち、ベローズ２５の外径は、孔部２２１の内径よりも大きい。

【0028】

これにより、ベローズ２５は、可動通電軸２４１と孔部２２１との隙間から流入する大気を内部に留める。また、ベローズ２５は、ベローズカバー２５１を有する。ベローズカバー２５１は、ベローズ２５の上端部２５ａを覆うカバーである。

【0029】

本実施形態では、ベローズカバー２５１は、可動通電軸２４１と一体となっている。これにより、例えば、アークによって飛散する金属溶融物がベローズ２５に付着することを抑制できる。なお、これに限らず、ベローズカバー２５１は、可動通電軸２４１とは別々に設けられても良い。

【0030】

絶縁バリア３は、例えば、合成樹脂等の絶縁物で形成され、上下方向（Ｚ方向）に沿って延びている板状の部品である。なお、可動電極２４側に位置する絶縁バリア３は、進退機構まで延びている。また、絶縁バリア３の形状は、板状に限らない。絶縁バリア３の形状は、例えば、湾曲していても良い。

【0031】

絶縁バリア３には、各封着板２２を囲むように形成された埋め込み金属２６が埋め込まれるとともに、封着板２２と接触している。これにより、埋め込み金属２６は、固定通電軸２３１及び可動通電軸２４１と同電位になる。

【0032】

絶縁バリア３は、前後方向（Ｘ方向）及び左右方向（Ｙ方向）において、真空バルブ２と筐体１１の側壁１１ａとの間に位置する。すなわち、絶縁バリア３は、真空バルブ２と筐体１１の側壁１１ａとの間を遮っている。具体的には、絶縁バリア３は、固定電極２３、固定通電軸２３１、可動電極２４、可動通電軸２４１、封着金具２１１ａ、封着板２２、埋め込み金属２６と、筐体１１の側壁１１ａとの間を遮っている。

【0033】

絶縁バリア３は、埋め込み金属２６の突起２６ａに埋め込まれて固定される。この時、絶縁バリア３は、当該絶縁バリア３において面積が広い面が真空バルブ２及び筐体１１の側壁１１ａを向くように固定される。

【0034】

なお、本実施形態では、絶縁バリア３は、真空バルブ２と筐体１１の側壁１１ａとの間に位置しているが、これに限らない。絶縁バリア３は、例えば、電位差がある電極の間に位置していれば良い。すなわち、絶縁バリア３の配置位置は、電圧が印加される電極と接地との電極間だけに限定されない。

【0035】

図２は、第１実施形態の絶縁バリア３の一例を示す断面図である。図２に示すように、絶縁バリア３は、中央層３１と、二つの最外層３２と、を有する。なお、中央層３１は、第一層の一例であり、最外層３２は、第二層の一例である。

【0036】

中央層３１は、絶縁バリア３において厚さ方向の中央に位置する。なお、本実施形態では、中央層３１は、最外層３２よりも機械的強度、絶縁破壊電圧及び誘電率が高い。

【0037】

最外層３２は、中央層３１と同様な形状に形成されるとともに、絶縁バリア３の厚さ方向において最も外側に位置する。すなわち、最外層３２は、絶縁バリア３の厚さ方向において筐体１１内部に充満している気体Ｇと接触する部分である。なお、本実施形態では、最外層３２の誘電率は、気体Ｇの誘電率に近い。すなわち、最外層３２は、中央層３１よりも機械的強度、絶縁破壊電圧及び誘電率が低い。

【0038】

図３は、第１実施形態の絶縁バリア３の一部を拡大した断面図である。図３に示すように、絶縁バリア３の中央層３１及び最外層３２の内部には、複数の空隙３３が均一に設けられている。

【0039】

空隙３３は、例えば、作業者によって絶縁バリア３に中空構造を有する微小な充填剤３４を混合することで形成される。すなわち、空隙３３は中空構造を有する充填剤３４で満たされている。なお、充填剤３４は、粒子の一例である。

【0040】

充填剤３４は、例えば、ＳｉＯ_２等の強固で一定の厚さがある外殻３４１を有する。外殻３４１は、充填剤３４を絶縁バリア３に混合する際、外殻３４１が破損して空隙３３が潰れることを防ぐ。

【0041】

充填剤３４の中空部分３４２は、空気や絶縁材料の揮発成分等で満たされている。そのため、絶縁バリア３に充填剤３４を混合することで、絶縁バリア３全体の誘電率を低下させることが可能である。例えば、本実施形態では、空隙３３の数は、中央層３１の方が最外層３２よりも少ない。これにより、最外層３２の誘電率は、中央層３１よりも低くなる。なお、本実施形態では、中央層３１には空隙３３が設けられているが、中央層３１に空隙３３を設けなくとも良い。

【0042】

すなわち、作業者は、絶縁バリア３に混合させる充填剤３４の充填量を調整することで、絶縁バリア３の誘電率を調整することが可能である。言い換えると、作業者は、絶縁バリア３の内部に設けられる空隙３３の数を調整することで、絶縁バリア３の誘電率を調整することが可能である。

【0043】

なお、本実施形態では、中央層３１及び最外層３２は同様の素材を使用し、充填剤３４の充填量を変化させることで誘電率を調整する。しかし、これに限らず、中央層３１と最外層３２との素材には、それぞれ誘電率が異なる素材を使用して組み合わせても良い。

【0044】

なお、空隙３３のサイズは、１０マイクロメートル以下とする。これにより、充填剤３４では、例えば、空隙３３のサイズが大きいことによって中空部分３４２に電圧が分担されて放電しにくくなる。

【0045】

図２に示すように、本実施形態では、絶縁バリア３は、中央層３１が二つの最外層３２に挟まれて形成される。言い換えると、絶縁バリア３は、中央層３１と最外層３２とが積層して形成される。すなわち、絶縁バリア３の機械的強度、絶縁破壊電圧及び誘電率は、最外層３２に向かうにつれて低くなる。

【0046】

積層している中央層３１と最外層３２とを接着する方法は、例えば、お互いに一部分を溶かして接着する、接着剤を用いて中央層３１と最外層３２との境界面を接着する等である。なお、本実施形態では、中央層３１及び最外層３２の厚さは、略同等である。しかし、これに限らず、例えば、中央層３１及び最外層３２の厚さは、お互いに異なっても良い。

【0047】

本実施形態では、絶縁バリア３は一つの中央層３１と、二つの最外層３２と、が積層して形成される。しかし、これに限らず、例えば、一つの中央層３１及び二つの最外層３２に加えて、複数の層がさらに積層しても良い。すなわち、絶縁バリア３は、一つの中央層３１に少なくとも二つの最外層３２が積層していれば良い。言い換えると、絶縁バリア３は、少なくとも三つの層が積層していれば良い。

【0048】

三つ以上の層を積層する場合、中央層３１と最外層３２との間の層の誘電率は、例えば、それぞれ隣り合う層の誘電率の中間値となるように空隙３３の数を変化させることで調整される。言い換えると、中央層３１と最外層３２との間の層の誘電率は、それぞれ隣り合う層の誘電率との差が小さくなるように空隙３３の数を変化させることで調整される。

【0049】

このような構成によれば、各層ごとの誘電率の差を小さくすることが可能である。従って、各層の境界面に剥離や異物等の欠陥があった場合、絶縁バリア３では、欠陥を起点とした絶縁破壊が発生しにくくなる。

【0050】

本実施形態のスイッチギヤ１が通電している場合、固定電極２３及び可動電極２４は互いに接触している。そのため、母線から流れる電流は、固定通電軸２３１から固定電極２３と、可動電極２４と、可動通電軸２４１と、に流れる。この時、筐体１１の側壁１１ａは、接地の役割を果たす。

【0051】

本実施形態の絶縁バリア３は、真空バルブ２（固定電極２３、固定通電軸２３１、可動電極２４、可動通電軸２４１、封着金具２１１ａ、封着板２２、埋め込み金属２６）と側壁１１ａとの間に位置するとともに、中央層３１が二つの最外層３２に挟み込まれて形成されている。そのため、固定電極２３及び可動電極２４に電圧が印加された場合、電流が固定電極２３及び固定通電軸２３１と可動電極２４及び可動通電軸２４１から、筐体１１内部の気体Ｇと、絶縁バリア３と、を通過して筐体１１の側壁１１ａに向かって流れる。この時、電圧は、絶縁バリア３外部の気体Ｇと、絶縁バリア３の最外層３２と、で分担される。

【0052】

一般的に、高電圧部分から接地までの間に複数の絶縁媒体が存在する場合、各媒体に分担される電圧は、誘電率が低い物体に多く分担される。そのため、本実施形態では、通常であれば電圧は、誘電率が低い気体Ｇに多く分担される。これは、気体Ｇの等電位線の本数が絶縁バリア３の等電位線の本数より多いためである。

【0053】

本実施形態の絶縁バリア３において気体Ｇと接触する部分である二つの最外層３２は、気体Ｇの誘電率と近い値になるように誘電率が低くなっている。これにより、絶縁バリア３全体の誘電率は、従来の絶縁バリアに比して低くなる。しかし、誘電率が低い素材は、機械的強度及び絶縁破壊電圧が低い。

【0054】

一方で、本実施形態の絶縁バリア３の中央部分には、最外層３２よりも機械的強度、絶縁破壊電圧及び誘電率が高い中央層３１が存在する。これにより、絶縁バリア３の最外層３２の機械的強度及び絶縁破壊電圧が低い場合でも、絶縁バリア３全体の機械的強度及び絶縁破壊電圧を維持できる。

【0055】

さらに、本実施形態の中央層３１及び最外層３２の内部には、複数の空隙３３が均一に設けられている。そして、空隙３３は、中空構造を有する微小な充填剤３４で満たされている。充填剤３４の中空部分３４２は、筐体１１内部に充満する気体Ｇの誘電率と近い値を有する空気や揮発成分等で満たされている。そのため、空隙３３が設けられた絶縁バリア３の誘電率は、さらに気体Ｇの誘電率に近い値になる。

【0056】

以上のような構成によれば、スイッチギヤ１では、中央層３１及び最外層３２の内部に設けられる空隙３３の数を各層ごとに調整することで、絶縁バリア３の誘電率を低下させるとともに、絶縁バリア３の機械的強度及び絶縁破壊電圧を維持することができる。すわなち、気体Ｇの等電位線の本数が減り、絶縁バリア３の等電位線の本数が増える。従って、本実施形態のスイッチギヤ１は、従来に比して気体Ｇにかかる電圧の分担を減らすことができる。

【0057】

以上のように、本実施形態のスイッチギヤ１は、固定電極２３及び可動電極２４と、側壁１１ａと、絶縁バリア３と、を備える。固定電極２３及び可動電極２４には、電圧が印加される。側壁１１ａは、固定電極２３及び可動電極２４から離間して位置する。絶縁バリア３は、中央層３１と、複数の最外層３２と、を有し、固定電極２３及び可動電極２４と側壁１１ａとの間に位置する。最外層３２は、中央層３１より誘電率が低い。中央層３１は、最外層３２より機械的強度と絶縁破壊電圧とが高く、最外層３２に挟まれている。

【0058】

本実施形態の絶縁バリア３は、固定電極２３及び可動電極２４と側壁１１ａとの間に位置するとともに、中央層３１が最外層３２に挟まれて形成されている。そのため、固定電極２３及び可動電極２４に電圧が印加された場合、当該電圧は、絶縁バリア３外部の気体Ｇと、絶縁バリア３の最外層３２と、で分担される。これにより、本実施形態の絶縁バリア３は、従来の絶縁バリアに比して気体Ｇにかかる電圧の分担を減らすことができる。

【0059】

一方で、最外層３２は、従来の絶縁バリアよりも誘電率が低いために機械的強度及び絶縁破壊電圧も低い。しかし、本実施形態では、最外層３２に挟まれている中央層３１は、最外層３２よりも機械的強度及び絶縁破壊電圧が高い。これにより、本実施形態のスイッチギヤ１は、絶縁バリア３の誘電率を低下させるとともに、機械的強度及び絶縁破壊電圧を維持することができる。

【0060】

また、本実施形態では、絶縁バリア３には、複数の空隙３３が設けられる。中央層３１は、最外層３２よりも空隙３３の数が少ない。空隙３３が多く含まれる材料の誘電率は、低くなる。そのため、最外層３２の誘電率は、中央層３１の誘電率より低くなる。これにより、絶縁バリア３は、機械的強度及び絶縁破壊電圧を維持するとともに、より誘電率を低下させることが可能である。

【0061】

また、本実施形態では、複数の空隙３３は、中空構造を有する充填剤３４で満たされている。例えば、空隙３３が気泡の場合、作業者は、絶縁バリア３に複数の空隙３３を均一に設けることが困難である。一方で、空隙３３が中空構造を有する充填剤３４で満たされている場合、作業者は、絶縁バリア３に含まれる充填剤３４を分散させることで、複数の空隙３３を均一に設けることが可能になる。これにより、作業者は、絶縁バリア３に複数の空隙３３を均一に設けることが容易になる。

【0062】

＜第２実施形態＞
第２実施形態のスイッチギヤ１は、下記に説明される構成を除き、前記第１実施形態のスイッチギヤ１と同様の構成を備えている。よって、第２実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の構成に基づく効果が得られる。

【0063】

図４は、第２実施形態の絶縁バリア３Ａの一部を拡大した断面図である。図４に示すように、第２実施形態では、スイッチギヤ１は、前記第１実施形態の絶縁バリア３と異なる絶縁バリア３Ａを備える。絶縁バリア３Ａは、前記第１実施形態の中央層３１及び最外層３２と異なる構造の中央層３１Ａと、最外層３２Ａと、を有する。

【0064】

中央層３１Ａ及び最外層３２Ａは、合成樹脂等の糸状の素材３５が積み重なって形成される。中央層３１Ａ及び最外層３２Ａを形成する方法は、例えば、エレクトロスピニング等である。エレクトロスピニングとは、熱可塑性樹脂の溶融体が貯留されたシリンジに高電圧を印加することで、当該シリンジの先端部から糸状の素材を射出する手法である。

【0065】

絶縁バリア３Ａの中央層３１Ａ及び最外層３２Ａの内部には、前記第１実施形態と同様に複数の空隙３３が均一に設けられている。ここで、空隙３３とは、お互いに積み重なった糸状の素材３５同士の隙間である。

【0066】

空隙３３は、空気や絶縁材料の揮発成分等で満たされている。そのため、素材３５の密度（積み重ねる量）を小さくすることで、絶縁バリア３Ａ全体の誘電率を低下させることが可能である。例えば、本実施形態では、素材３５の密度は、中央層３１Ａよりも最外層３２Ａの方が小さい。これにより、最外層３２Ａの誘電率は、中央層３１Ａよりも低くなる。

【0067】

すなわち、作業者は、絶縁バリア３Ａを形成する素材３５の密度を調整することで、絶縁バリア３Ａの誘電率を調整することが可能である。

【0068】

なお、絶縁バリア３Ａの誘電率を調整する方法は、これに限らない。例えば、絶縁バリア３Ａの誘電率は、糸状の素材３５が硬化する前にプレス機等でプレスして当該素材３５の密度を変化させて調整しても良い。

【0069】

また、本実施形態では、中央層３１Ａ及び最外層３２Ａは、糸状の素材３５が積み重なって形成されているが、中央層３１Ａ以外の層を糸状の素材３５で形成し、中央層３１Ａは固体の絶縁物で形成しても良い。このような構成によれば、絶縁バリア３Ａでは、中央層３１Ａの機械的強度及び絶縁破壊電圧を維持するとともに、中央層３１Ａ以外の層の誘電率を低下させることが可能である。

【0070】

前記第１実施形態と同様に三つ以上の層を積層する場合、例えば、中央層３１Ａと最外層３２Ａとの間の層の誘電率は、それぞれ隣り合う層の誘電率の中間値となるように素材３５の密度を変化させることで調整する。

【0071】

本実施形態の中央層３１Ａ及び最外層３２Ａは、糸状の素材３５が積み重なって形成されている。中央層３１Ａ及び最外層３２Ａには、お互いに積み重なっている糸状の素材３５の隙間である空隙３３が設けられている。そして、空隙３３は、筐体１１内部に充満する気体Ｇの誘電率と近い値を有する空気や揮発成分等で満たされている。

【0072】

中央層３１Ａと最外層３２Ａとを比較した場合、素材３５の密度は、最外層３２Ａの方が小さい。すなわち、空隙３３の数は、中央層３１Ａよりも最外層３２Ａの方が多い。これにより、気体Ｇと接触する部分である最外層３２Ａの誘電率は、気体Ｇの誘電率に近い値になる。しかし、空隙３３の数が多い素材は、機械的強度及び絶縁破壊電圧が低い。

【0073】

一方で、本実施形態の絶縁バリア３Ａの中央部分には、最外層３２Ａよりも素材３５の密度が高い中央層３１Ａが存在する。これにより、最外層３２Ａの空隙３３の数が多くとも、絶縁バリア３Ａ全体の機械的強度及び絶縁破壊電圧を維持できる。

【0074】

以上のような構成によれば、スイッチギヤ１では、中央層３１Ａ及び最外層３２Ａを形成する糸状の素材３５の密度を各層ごとに調整することで、絶縁バリア３Ａの誘電率を低下させるとともに、絶縁バリア３Ａの機械的強度及び絶縁破壊電圧を維持することができる。

【0075】

以上のように、本実施形態の空隙３３は、積み重なった糸状の素材３５同士の隙間である。すなわち、糸状の素材３５が積み重なって形成された絶縁バリア３Ａには、素材３５同士の間に空隙３３ができる。これにより、絶縁バリア３Ａでは、充填剤３４を使用しなくとも空隙３３を設けることが可能になる。従って、絶縁バリア３Ａの特性は、本来の素材の特性に近づく。

【0076】

また、本実施形態では、中央層３１Ａは、固体の絶縁物であり、最外層３２Ａは、糸状の素材３５であっても良い。絶縁バリア３Ａ全体が糸状の素材３５で形成されている場合、絶縁バリア３Ａの機械的強度は、従来の絶縁バリアと比して低下する可能性がある。一方で、絶縁バリア３Ａの中央層３１Ａが固体であり最外層３２Ａが糸状の素材３５で形成されている場合、中央層３１Ａが固体であるため、スイッチギヤ１では絶縁バリア３Ａの機械的強度の低下をさらに抑制することができる。

【0077】

（変形例）
前記第１及び第２実施形態のスイッチギヤ１では、絶縁バリア３、３Ａが、複数の層（中央層３１、３１Ａと、最外層３２、３２Ａ）を有する場合を例として説明した。しかし、絶縁バリア３、３Ａは、複数の層ではなく一つの層で形成されても良い。言い換えると、絶縁バリア３、３Ａは、当該絶縁バリア３、３Ａの中央から外側に向かうにつれて機械的強度と絶縁破壊電圧と誘電率とが低くなるように連続的に変化しても良い。

【0078】

前記第１実施形態の絶縁バリア３の場合、例えば、空隙３３の数を連続的に変化させて、絶縁バリア３の中央部分は空隙３３の数を少なくし、絶縁バリア３の外側部分は空隙３３の数を多くする方法でも良い。

【0079】

前記第２実施形態の絶縁バリア３Ａの場合、例えば、エレクトロスピニング等によって生成される糸状の素材３５を途切れさせることなく連続で射出して、絶縁バリア３Ａの中央部分は素材３５の密度を大きくし、絶縁バリア３Ａの外側部分は素材３５の密度を小さくする方法でも良い。

【0080】

以上のような構成によれば、スイッチギヤ１では、絶縁バリア３の内部に設けられる空隙３３の数又は、絶縁バリア３Ａを構成する糸状の素材３５の密度を中央部分と外側部分ごとに調整することで、絶縁バリア３、３Ａを層状に分けずとも、絶縁バリア３、３Ａの誘電率を低下させるとともに、絶縁バリア３、３Ａの機械的強度及び絶縁破壊電圧を維持することができる。

【0081】

以上、本発明のいくつか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り、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら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。

【符号の説明】

【0082】

１ スイッチギヤ
１１ａ 側壁（接地）
２３ 固定電極（電極）
２４ 可動電極（電極）
３、３Ａ 絶縁バリア
３１、３１Ａ 中央層（第一層）
３２、３２Ａ 最外層（第二層）
３３ 空隙
３４ 充填剤（粒子）
３５ 素材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】