特開 2024-87191 ガス絶縁開閉装置

(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】P2024087191

(43)【公開日】2024-07-01

(54)【発明の名称】ガス絶縁開閉装置

(51)【国際特許分類】

   H02B 13/035 20060101AFI20240624BHJP

   H01H 33/64 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

H02B13/035 301H

H02B13/035 301C

H01H33/64 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201837

(22)【出願日】2022-12-19

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(74)【代理人】

【識別番号】100120444

【弁理士】

【氏名又は名称】北川 雅章

(72)【発明者】

【氏名】華表 宏隆

(72)【発明者】

【氏名】小薗 秀明

(72)【発明者】

【氏名】田中 克征

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 和幸

【テーマコード（参考）】

5G017

【Ｆターム（参考）】

5G017BB02

5G017GG01

(57)【要約】

【課題】小型化を図ることができ、絶縁性能を良好に保つことができるようにすること。
【解決手段】ガス絶縁開閉装置（１０）は、開閉軸（１１）と同一軸線上に並んで設けられる固定側電極（１３）及び可動側電極（１４）と、固定側電極及び可動側電極を支持する樹脂フレーム（１５）と、固定側電極を樹脂フレームに固定する雄ねじ部材（２９）とを備えている。樹脂フレームは、左右両側に形成された側壁（２２）と、側壁に連なって内方に突出形成されたリブ（２４）とを備えている。固定側電極は、リブの突出方向先端側に配置される本体部（２６）と、本体部に連なってリブと上下方向にて重なる位置に形成され、雄ねじ部材が挿通される挿通穴（２７ａ）が形成される取付部（２７）とを備えている。雄ねじ部材は、上下方向と平行となってリブにねじ込まれることで取付部をリブに固定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の操作機構を介して軸方向に動作可能に設けられる開閉軸と、
前記開閉軸と同一軸線上に並んで設けられ、前記開閉軸の動作によって前記開閉軸との電気的な接続が切り替えられる第１電極及び第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極を支持する樹脂フレームと、
前記第１電極を前記樹脂フレームに固定する雄ねじ部材とを備えたガス絶縁開閉装置であって、
前記開閉軸は、前記軸方向の動作によって前記第２電極を挿通した状態を維持しつつ、前記第１電極に挿抜され、
前記樹脂フレームは、前記軸方向に対する交差方向の両側に形成された側壁と、
前記側壁に連なって内方に突出形成されたリブとを備え、
前記第１電極は、前記開閉軸が挿通される挿通路を形成し、前記リブの突出方向先端側に配置される本体部と、
前記本体部に連なって前記リブと前記軸方向にて重なる位置に形成され、且つ、前記雄ねじ部材が挿通される挿通穴が形成される取付部とを備え、
前記雄ねじ部材は、前記軸方向と平行となって前記挿通穴に挿通され、前記リブにねじ込まれることで前記取付部を前記リブに固定することを特徴とするガス絶縁開閉装置。

【請求項2】

前記樹脂フレームは、前記本体部の設置部分にて、前記軸方向及び前記交差方向の両方に交差する方向に開通する開口を備えていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。

【請求項3】

前記軸方向にて、前記本体部における前記第２電極側の端部に比べて前記雄ねじ部材の先端の方が、前記第２電極に近い配置とされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス絶縁開閉装置。

【請求項4】

前記リブの内部に所定方向に延出する埋込導体が埋設され、
前記埋込導体は、前記雄ねじ部材と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス絶縁開閉装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス絶縁開閉装置に関し、特に、受配電設備用に用いられるガス絶縁開閉装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されるガス絶縁開閉装置にあっては、絶縁支持体に支持される複数の電極と、複数の電極間を電気的に開閉するように軸方向に摺動するロッド形の可動接触子とを備えて構成されている。複数の電極及び可動接触子は互いに軸整列している。特許文献２には、絶縁フレームに設けられた取付リブに可動側導体がボルトで固定されたガス絶縁開閉装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－０９６８０６号公報

【特許文献2】特開２０１３－１３１４４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したガス絶縁開閉装置では、絶縁支持体に電極を支持する構造にて、複数の電極が整列する整列方向の寸法だけでなく、該整列方向に直交する方向の寸法を小型化する要求がある。しかも、絶縁不良が生じることを防止できるよう、電極と絶縁支持体との固定を良好にすることが求められる。

【0005】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、小型化を図ることができ、絶縁性能を良好に保つことができるガス絶縁開閉装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明における一態様のガス絶縁開閉装置は、所定の操作機構を介して軸方向に動作可能に設けられる開閉軸と、前記開閉軸と同一軸線上に並んで設けられ、前記開閉軸の動作によって前記開閉軸との電気的な接続が切り替えられる第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極を支持する樹脂フレームと、前記第１電極を前記樹脂フレームに固定する雄ねじ部材とを備えたガス絶縁開閉装置であって、前記開閉軸は、前記軸方向の動作によって前記第２電極を挿通した状態を維持しつつ、前記第１電極に挿抜され、前記樹脂フレームは、前記軸方向に対する交差方向の両側に形成された側壁と、前記側壁に連なって内方に突出形成されたリブとを備え、前記第１電極は、前記開閉軸が挿通される挿通路を形成し、前記リブの突出方向先端側に配置される本体部と、前記本体部に連なって前記リブと前記軸方向にて重なる位置に形成され、且つ、前記雄ねじ部材が挿通される挿通穴が形成される取付部とを備え、前記雄ねじ部材は、前記軸方向と平行となって前記挿通穴に挿通され、前記リブにねじ込まれることで前記取付部を前記リブに固定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、雄ねじ部材で第１電極を固定するので、該固定の強度を高めて絶縁性能を良好に保つことができる。しかも、側壁の内方にリブを形成し、リブに対して開閉軸の軸方向から雄ねじ部材により第１電極を固定できるので、該軸方向だけでなく軸方向に対する交差方向の寸法が大きくなることを抑制して小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１Ａ及び図１Ｂは、実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の部分概略正面図である。

【図2】図１Ａの平面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図４Ａ～図４Ｃは実施の形態及び従来構造のガス絶縁開閉装置の大きさを比較した説明図である。

【図5】変形例に係るガス絶縁開閉装置の図３と同様の断面図である。

【図6】他の変形例に係るガス絶縁開閉装置の図３と同様の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態に係るガス絶縁開閉装置（以下、単に「開閉装置」という）について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。また、以下の説明において、特に明示しない限り、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」は、各図において矢印で示した方向を基準として用いる。但し、各構成の向きは、一例にすぎず、任意の向きに変更することができる。

【0010】

本発明は、例えば、キュービクル形ガス絶縁開閉装置（Ｃ－ＧＩＳ：Ｃｕｂｉｃｌｅ Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）に適用される。しかしながら、本発明が適用される開閉装置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、キュービクル形でない他のガス絶縁開閉装置にも適用することができる。

【0011】

図１Ａ及び図１Ｂは、実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の部分概略正面図である。図１Ａに示すように、開閉装置１０は、軸方向が上下方向に向けられた開閉軸１１と、上下に所定距離離れて配置された固定側電極（第１電極）１３及び可動側電極（第２電極）１４と、固定側電極１３及び可動側電極１４を支持する樹脂フレーム１５とを備えている。固定側電極１３及び可動側電極１４は左右幅が略同一に形成されている。

【0012】

開閉軸１１は、所定の操作機構（不図示）を介して軸方向（上下方向）に動作可能に設けられる。操作機構は、詳細な説明を省略するが、適宜な回転機構やシリンダ等の駆動源からの駆動力をレバーやリンク機構を介して開閉軸１１に伝達し、開閉軸１１を図１Ａ、図１Ｂに示す少なくとも２つの位置に位置決めできるよう駆動する。

【0013】

開閉軸１１は、上から下に向かって並んで接続される可動接点導体１７及び絶縁ロッド１８を備えている。可動接点導体１７及び絶縁ロッド１８は、それぞれ概ね丸軸状に形成されて同一中心軸線上に設けられている。可動接点導体１７は、金属等により構成され、固定側電極１３及び可動側電極１４に接触して電気的に導通可能に設けられる。絶縁ロッド１８は、樹脂材等の適宜な絶縁材料によって形成される。

【0014】

固定側電極１３及び可動側電極１４は、開閉軸１１が挿通される挿通路１３ａ、１４ａを形成している。挿通路１３ａ、１４ａは、丸軸状の開閉軸１１に応じて丸穴状に形成される。固定側電極１３及び可動側電極１４は、挿通路１３ａ、１４ａの中心位置と、開閉軸１１の中心位置とが同一軸線上に並ぶように設けられる。

【0015】

挿通路１３ａ、１４ａの内部には、接触子１３ｂ、１４ｂが設けられる。接触子１３ｂ、１４ｂは、開閉軸１１の可動接点導体１７に接触しつつ貫通可能な筒状またはリング状に形成されている。接触子１３ｂ、１４ｂは、開閉装置１０により開閉される回路を構成する導体（不図示）に電気的に接続される。

【0016】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、開閉軸１１は、軸方向の動作によって可動側電極１４を挿通した状態を維持しつつ、固定側電極１３に挿抜される。図１Ａに示すように、可動接点導体１７が可動側電極１４の接触子１４ｂに接触し、固定側電極１３の接触子１３ｂに非接触となる場合、各電極１３、１４間の通電を遮断（開路）する。また、図１Ｂに示すように、可動接点導体１７が各電極１３、１４の接触子１３ｂ、１４ｂに接触する場合、各電極１３、１４間にて通電（閉路）する。このように、開閉軸１１が軸方向に動作することによって固定側電極１３及び可動側電極１４と、開閉軸１１との電気的な接続が切り替えられる。

【0017】

可動側電極１４は、軸方向が前後方向（図１中紙面直交方向）に向けられる４本の雄ねじ部材２０によって、樹脂フレーム１５の後述する後壁２３の前面側（手前側）に固定される。雄ねじ部材２０は、前方から見て、可動側電極１４の左右両側において上下に並んで２本ずつ設けられる。

【0018】

図２は、図１Ａの平面図である。図２に示すように、樹脂フレーム１５は、上方から見て前方を開放するコ字状に設けられ、上下方向に延出する形状を備えている。具体的には、樹脂フレーム１５は、開閉軸１１を挟む左右方向両側に形成された一対の側壁２２と、各側壁２２の後端間を連結する後壁２３とを備え、前方を開放する形状に設けられている。

【0019】

ここで、図２の左右方向は、開閉軸１１の軸方向となる上下方向に対して直交（交差）する交差方向とされる。また、各側壁２２にて、上方から見て、開閉軸１１に対向する方向が内方とされ、その反対側が外方とされる。

【0020】

また、樹脂フレーム１５は、側壁２２の内面（内方の面）に連なって内方に突出形成された左右一対のリブ２４を更に備えている。一対のリブ２４は、側壁２２の上端側に形成されて固定側電極１３を支持している（図１Ａ参照）。

【0021】

続いて、リブ２４、固定側電極１３及びこれらの周辺構造について、図１及び図２に加え、図３も参照して説明する。図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。

【0022】

図３にも示すように、固定側電極１３は、挿通路１３ａを形成する本体部２６と、本体部２６の左右両側面における上部領域から外方に向かって突出形成された一対の取付部２７とを備えている。また、固定側電極１３は、複数本の雄ねじ部材２９を介してリブ２４に固定される。

【0023】

本体部２６は、取付部２７より下方に位置する部分が一対のリブ２４の間に配置されている。よって、本体部２６は、各リブ２４の突出方向先端側に配置される。なお、本体部２６と各リブ２４の先端との間には若干の隙間が形成される。

【0024】

取付部２７は、本体部２６の左右両面に連なって形成され、リブ２４の上面に載置されるように設けられる。言い換えると、取付部２７は、リブ２４と上下方向にて重なる位置に形成される。取付部２７には、雄ねじ部材２９が挿通される挿通穴２７ａが上下方向に貫通して形成される。

【0025】

雄ねじ部材２９は、上下方向（開閉軸１１の軸方向）と平行となって挿通穴２７ａに挿通され、先端側がリブ２４にねじ込まれる。これにより、雄ねじ部材２９とリブ２４によって取付部２７が締結され、取付部２７を含む固定側電極１３がリブ２４に固定される。

【0026】

リブ２４の内部には埋込導体３１が埋設されている。埋込導体３１は、雄ねじ部材２９の下端に当接しており、雄ねじ部材２９と電気的に接続されている。埋込導体３１は、リブ２４と同様に前後方向（上下方向及び左右方向の両方に交差する方向）に延出するよう設けられる。

【0027】

樹脂フレーム１５は、本体部２６の設置部分にて、前後方向に開通する開口３３を備えている。開口３３の形成縁となる後壁２３の上端は、リブ２４の下端よりも下方に形成される。

【0028】

図２に戻り、固定側電極１３は、上方から見た形状は円形に形成され、左右方向中央領域が本体部２６により形成される。そして、本体部２６の左右両側それぞれに取付部２７が連なり、該取付部２７はリブ２４と上下方向（図２の紙面直交方向）で重なるように形成される。左右の取付部２７及びリブ２４それぞれにて、前後に並んで２本ずつ雄ねじ部材２９が設けられる。

【0029】

なお、固定側電極１３及び可動側電極１４の設置領域にて、各側壁２２の外面は、部分的に膨出したりせずに上下及び前後方向に平行なフラットな面によって形成される。

【0030】

次いで、上記実施の形態の開閉装置１０の大きさについて、図４に示すように上記実施の形態の構成と従来構造とを並べて図示しつつ比較して説明する。図４Ａは図１と同様となる上記実施の形態の部分正面図であり、図４Ｂは第１従来構造の開閉装置、図４Ｃは第２従来構造の開閉装置の図４Ａと同様の部分正面図である。なお、各比較構造にて、上記実施の形態と共通または類似する構成については同一符号を付す。

【0031】

図４Ｂの第１従来構造は、上記実施の形態の構成に対し、固定側電極１３Ｂの構成が相違している。第１従来構造の固定側電極１３Ｂは、上記実施の形態の可動側電極１４と同様に構成され、軸方向が前後方向に向けられる４本の雄ねじ部材２０Ｂによって、樹脂フレーム１５Ｂにおける後壁２３の前面側に固定される。第１従来構造の樹脂フレーム１５Ｂは、上記実施の形態に対してリブ２４が形成されずに上方に延長した構成とされる。

【0032】

図４Ｃの第２従来構造は、上記実施の形態の構成に対し、固定側電極１３Ｃの構成が相違している。第２従来構造の固定側電極１３Ｃは、本体部２６Ｃが可動側電極１４と同一の左右幅に形成され、取付部２７Ｃが本体部２６Ｃの左右両側面から外方に向かって突出形成される。第２従来構造の樹脂フレーム１５Ｃは、上記実施の形態に対してリブ２４が形成されず、雄ねじ部材２９Ｃをねじ込むことができる領域を確保すべく、側壁２２Ｃの厚みを大きく形成した構成とされる。

【0033】

図４Ｂの第１従来構造と図４Ａの実施の形態の構成とは、可動側電極１４の上端と、固定側電極１３、１３Ｂの下端との間の電極間距離ＬＡ、ＬＢは同一とされ、樹脂フレーム１５、１５Ｃの左右幅ＷＡ、ＷＢも同一とされる。一方、第１従来構造では固定側電極１３Ｂが可動側電極１４と同様に雄ねじ部材２０Ｂで固定され、該雄ねじ部材２０Ｂを上下方向複数個所に設ける必要がある。このため、固定側電極１３Ｂを含む高さ寸法ＨＢが、実施の形態の高さ寸法ＨＡより大きくなる。言い換えると、実施の形態の構成では、第１従来構造に比べて上下方向の寸法を小さくして小型化を図ることができる。

【0034】

図４Ｃの第２従来構造と図４Ａの実施の形態の構成とは、可動側電極１４の上端と、固定側電極１３、１３Ｃの下端との間の電極間距離ＬＡ、ＬＣは同一とされ、固定側電極１３、１３Ｃを含む高さ寸法ＨＡ、ＨＣも同一とされる。一方、第２従来構造では、固定側電極１３Ｃを固定すべく、側壁２２Ｃの上面に雄ねじ部材２９Ｃを上方からねじ込むので、側壁２２Ｃの厚みを大きくする必要がある。このため、樹脂フレーム１５Ｃの左右幅ＷＣが、実施の形態の樹脂フレーム１５の左右幅ＷＡより大きくなる。言い換えると、実施の形態の構成では、第２従来構造に比べて左右方向の寸法を小さくして小型化を図ることができる。

【0035】

上記実施の形態においては、上述したように上下方向だけでなく左右方向においても小型化を図ることができる。しかも、固定側電極１３を雄ねじ部材２９によって強固に固定することで、固定側電極１３の取付部２７の下面とリブ２４の上面との密着性を高めることができる。これにより、かかる密着が要求される部位にて隙間が生じることを防止でき、該隙間に起因する放電等の絶縁不良の発生を回避可能となり、絶縁性能を良好に保つことが可能となる。

【0036】

また、樹脂フレーム１５に前後方向に開通する開口３３を形成したので、固定側電極１３周りにて比誘電率が高くなる構造物を少なくすることができる。これにより、固定側電極１３と樹脂フレーム１５との間の隙間に電界が集中することによる放電発生のリスクを低減でき、絶縁性能を良好に維持することができる。

【0037】

更に、リブ２４の内部に埋込導体３１を埋設したので、リブ２４において、固定側電極１３と同電位となる部位を雄ねじ部材２９から埋込導体３１へと下方に拡大可能となる。よって、電界が集中し易くなる固定側電極１３の下部外縁と、その近傍のリブ２４との間の電位差を抑制でき、固定側電極１３と樹脂フレーム１５との間の隙間にて電界が上昇することを抑制できる。従って、これによっても、放電発生のリスクを低減でき、絶縁性能を良好に維持することができる。

【0038】

しかも、埋込導体３１は前後方向に延出する形状を有するので（図２参照）、固定側電極１３と樹脂フレーム１５との間の隙間にて電界上昇を抑制できる範囲を広くすることができ、絶縁性能のより良好に維持することができる。

【0039】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状、向きなどについては、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。

【0040】

上記実施の形態において、リブ２４に埋込導体３１を埋設した構成としたが、これに限られず、図５及び図６に示す変形例のように、埋込導体３１を省略した構成としてもよい。図５の変形例では、本体部２６の下端部（可動側電極１４側の端部）に比べ、雄ねじ部材２９の下端（先端）の方が上方に位置している。

【0041】

図６の変形例では、本体部２６の下端部に比べ、雄ねじ部材２９の下端の方が下方に位置して可動側電極１４に近い配置とされる。言い換えると、図６の変形例では、本体部２６の下端部より雄ねじ部材２９の下端が下方に配置される。雄ねじ部材２９の下端を本体部２６の下端部に近付けることで、固定側電極１３と樹脂フレーム１５との間の隙間にて電界が上昇することを抑制できる。

【0042】

また、埋込導体３１の形状は、丸軸状に限定されるものでなく、片状や角柱状にしたり、雄ねじ部材２９に螺合する雌ねじ部分を備えた構成にする等、種々の変更が可能である。

【0043】

また、上記実施の形態では、第１電極を固定側電極１３、第２電極を可動側電極１４としたが、開閉軸１１と同一軸線上に並んで設けられて開閉軸１１との電気的な接続が切り替え可能であれば、接地電極等の他の電極としてもよい。

【0044】

また、上記実施の形態における開口３３を形成せずに樹脂フレーム１５の上部後方領域を閉塞する構成としてもよいが、開口３３を設けた方が絶縁性能をより良好に維持できる点で有利となる。

【0045】

また、上記実施の形態では、開閉軸１１の軸方向を上下方向とした構成にて、該軸方向に対する交差方向を上下方向に直交する左右方向としたが、これに限られるものでない。軸方向に対する交差方向の角度は、左右方向に対して所定角度異なる角度としてもよい。更に、軸方向及び交差方向の両方に交差する方向を前後方向としたが、これに限られるものでなく、前後方向に対して所定角度異なる角度としてもよい。

【符号の説明】

【0046】

１０ ：開閉装置
１１ ：開閉軸
１３ ：固定側電極（第１電極）
１３ａ ：挿通路
１４ ：可動側電極（第２電極）
１４ａ ：挿通路
１５ ：樹脂フレーム
２２ ：側壁
２４ ：リブ
２６ ：本体部
２７ ：取付部
２７ａ ：挿通穴
２９ ：雄ねじ部材
３１ ：埋込導体
３３ ：開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】