特許 7614453 高速投入装置及び電力制御回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】高速投入装置及び電力制御回路

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/00 20060101AFI20250107BHJP

   H01T 2/00 20060101ALI20250107BHJP

   H01H 79/00 20060101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

H01H33/00 B

H01T2/00 A

H01H79/00

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2024519601

(86)(22)【出願日】2023-06-16

(86)【国際出願番号】 JP2023022415

【審査請求日】2024-10-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(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】竹松 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】西尾 悠

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４６－４２８０８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特表２０１０－５２１７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－１４５６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－３０２６７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３３／００

Ｈ０１Ｈ ３３／６６

Ｈ０１Ｈ ７９／００

Ｈ０１Ｔ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、
前記第１電極から離間されている第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に放電を誘起する放電誘起機構とを備え、
前記放電誘起機構は、電圧発生素子と、前記電圧発生素子に非電気的エネルギーを印加し得る非電気的エネルギー印加部とを含む、高速投入装置。

【請求項2】

前記放電誘起機構は、前記電圧発生素子に接続されているトリガ電極を含み、
前記第２電極と前記トリガ電極とは、前記電圧発生素子に電気的に接続されており、
前記トリガ電極は、前記第１電極と前記第２電極との間の空間に面する端部を含み、
前記トリガ電極の前記端部と前記第２電極との間の間隔は、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔よりも小さい、請求項１に記載の高速投入装置。

【請求項3】

前記電圧発生素子は、前記第２電極の孔内に配置されている、請求項２に記載の高速投入装置。

【請求項4】

絶縁部材をさらに備え、
前記絶縁部材は、前記トリガ電極と前記第２電極との間に配置されている、請求項２に記載の高速投入装置。

【請求項5】

前記電圧発生素子は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部とを含み、
前記放電誘起機構は、導電板を含み、
前記トリガ電極は、前記第１端部に接触しており、
前記導電板は、前記第２端部と前記第２電極とに接触している、請求項２に記載の高速投入装置。

【請求項6】

前記トリガ電極の前記端部は、前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている、請求項２に記載の高速投入装置。

【請求項7】

前記第１電極と前記第２電極とは、前記電圧発生素子に電気的に接続されている、請求項１に記載の高速投入装置。

【請求項8】

前記放電誘起機構は、第１トリガ電極と第２トリガ電極とを含み、
前記第１トリガ電極と前記第２トリガ電極とは、前記電圧発生素子に電気的に接続されており、
前記第１トリガ電極の端部と前記第２トリガ電極の端部とは、前記第１電極と前記第２電極との間の空間に面している、請求項１に記載の高速投入装置。

【請求項9】

前記電圧発生素子は、圧電素子であり、
前記非電気的エネルギー印加部は、前記圧電素子に機械的エネルギーを印加し得る可動部材を含む駆動部である、請求項１に記載の高速投入装置。

【請求項10】

前記第２電極は可動電極であり、
前記可動部材は、前記可動電極を前記第１電極に向けて移動させ得る、請求項９に記載の高速投入装置。

【請求項11】

前記可動部材は、可動ロッドと、前記可動電極を押圧し得る押圧部材と、前記可動ロッドと前記押圧部材とに接続されている弾性部材とを含む、請求項１０に記載の高速投入装置。

【請求項12】

前記可動部材は、可動ロッドと、前記可動電極を押圧し得る押圧部材と、蓄勢されたばねとを含み、
前記押圧部材は、前記可動ロッドに押圧され得るとともに、前記蓄勢されたばねに接続されている、請求項１０に記載の高速投入装置。

【請求項13】

前記第２電極は可動電極であり、
前記電圧発生素子は、圧電素子であり、かつ、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部とを含み、
前記非電気的エネルギー印加部は、駆動部であり、
前記駆動部は、ハウジングと、前記ハウジングに対して移動し得るとともに前記可動電極を前記第１電極に向けて移動させ得る可動部材とを含み、
前記ハウジングと前記可動部材とは、導電性を有し、かつ、互いに導通しており、
前記第１端部は、前記ハウジングに接触しており、
前記第２端部は、前記第１電極に導通している、請求項１に記載の高速投入装置。

【請求項14】

前記第２電極は可動電極であり、
前記放電誘起機構は、トリガ電極を含み、
前記トリガ電極は、前記第１電極と前記第２電極との間の空間に面する端部を含み、
前記トリガ電極の前記端部と前記第２電極との間の間隔は、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔よりも小さく、
前記電圧発生素子は、圧電素子であり、かつ、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部とを含み、
前記非電気的エネルギー印加部は、駆動部であり、
前記駆動部は、ハウジングと、前記ハウジングに対して移動し得るとともに前記可動電極を前記第１電極に向けて移動させ得る可動部材とを含み、
前記ハウジングと前記可動部材とは、導電性を有し、かつ、互いに導通しており、
前記第１端部は、前記ハウジングに接触しており、
前記第２端部は、前記トリガ電極に導通している、請求項１に記載の高速投入装置。

【請求項15】

前記第２電極は可動電極であり、
前記放電誘起機構は、第１トリガ電極と、第２トリガ電極とを含み、
前記第１トリガ電極の端部と前記第２トリガ電極の端部とは、前記第１電極と前記第２電極との間の空間に面しており、
前記電圧発生素子は、圧電素子であり、かつ、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部とを含み、
前記非電気的エネルギー印加部は、駆動部であり、
前記駆動部は、ハウジングと、前記ハウジングに対して移動し得るとともに前記可動電極を前記第１電極に向けて移動させ得る可動部材とを含み、
前記ハウジングと前記可動部材とは、導電性を有し、かつ、互いに導通しており、
前記第１端部は、前記第１トリガ電極に導通しており、
前記第２端部は、前記第２トリガ電極に導通している、請求項１に記載の高速投入装置。

【請求項16】

モジュール回路と、
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の前記高速投入装置とを備え、
前記高速投入装置は前記モジュール回路に電気的に並列接続されている、電力制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、高速投入装置及び電力制御回路に関する。

【背景技術】

【0002】

実願昭６２－１３７７５号（実開昭６３－１２３０２６号）のマイクロフィルム（特許文献１）は、固定電極と、可動電極と、トリガ電極と、トリガ電圧発生部と、制御部とを備える高速投入装置を開示している。制御部に投入指令信号が与えられると、制御部はトリガ電圧発生部に始動信号を与える。トリガ電圧発生部は、始動信号を受信して、固定電極とトリガ電極の間にトリガ電圧を印加する。固定電極とトリガ電極との間に第１放電が生じ、それから、第１放電の影響により、可動電極と固定電極との間に第２放電が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実願昭６２－１３７７５号（実開昭６３－１２３０２６号）のマイクロフィルム

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、固定電極とトリガ電極との間に第１放電を生じさせるために、トリガ電圧発生部を高電圧回路で構成する必要がある。また、制御部は、高電圧回路を制御する制御回路で構成する必要がある。しかし、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路は、コストが高く、長期信頼性が低い。本開示は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、より低コストでありかつより高い長期信頼性を有する高速投入装置及び電力制御回路を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の高速投入装置は、第１電極と、第２電極と、放電誘起機構とを備える。第２電極は、第１電極から離間されている。放電誘起機構は、第１電極と第２電極との間に放電を誘起する。放電誘起機構は、電圧発生素子と、電圧発生素子に非電気的エネルギーを印加し得る非電気的エネルギー印加部とを含む。

【0006】

本開示の電力制御回路は、モジュール回路と、本開示の高速投入装置とを備える。高速投入装置は、モジュール回路に電気的に並列接続されている。

【発明の効果】

【0007】

本開示の高速投入装置及び電力制御回路では、トリガ電圧は、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路から生成されるのではなく、電圧発生素子によって生成される。そのため、高速投入装置及び電力制御回路は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１の高速投入装置の概略断面図である。

【図2】実施の形態１の高速投入装置のある動作状態を示す概略断面図である。

【図3】実施の形態１の高速投入装置の、図２に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図4】実施の形態１の高速投入装置の、図３に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図5】実施の形態１の第１変形例の高速投入装置の概略部分拡大断面図である。

【図6】実施の形態１の第２変形例の高速投入装置の概略部分拡大断面図である。

【図7】実施の形態１の第２変形例の高速投入装置の概略部分拡大断面図である。

【図8】実施の形態２の高速投入装置の概略断面図である。

【図9】実施の形態２の高速投入装置のある動作状態を示す概略断面図である。

【図10】実施の形態２の高速投入装置の、図９に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図11】実施の形態３の高速投入装置の概略部分拡大断面図である。

【図12】実施の形態３の高速投入装置のある動作状態を示す概略断面図である。

【図13】実施の形態４の高速投入装置の概略部分拡大断面図である。

【図14】実施の形態４の高速投入装置のある動作状態を示す概略断面図である。

【図15】実施の形態４の高速投入装置の、図１４に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図16】実施の形態５の高速投入装置の概略部分拡大断面図である。

【図17】実施の形態５の高速投入装置のある動作状態を示す概略断面図である。

【図18】実施の形態５の高速投入装置の、図１７に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図19】実施の形態６の高速投入装置の概略断面図である。

【図20】実施の形態６の高速投入装置のある動作状態を示す概略断面図である。

【図21】実施の形態６の高速投入装置の、図２０に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図22】実施の形態７の高速投入装置の概略断面図である。

【図23】実施の形態７の高速投入装置のある動作状態を示す概略断面図である。

【図24】実施の形態７の高速投入装置の、図２３に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図25】実施の形態７の高速投入装置の、図２４に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図26】実施の形態８の高速投入装置の概略断面図である。

【図27】実施の形態８の高速投入装置のある動作状態を示す概略断面図である。

【図28】実施の形態８の高速投入装置の、図２７に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図29】実施の形態８の高速投入装置の、図２８に示される動作状態の次の動作状態を示す概略断面図である。

【図30】実施の形態９の電力変換装置の概略図である。

【図31】実施の形態９の電力制御回路の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

【0010】

実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１の高速投入装置１を説明する。高速投入装置１は、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に、電気的に並列接続される。高速投入装置１は、事故電流を短時間で電気装置から迂回させて、電気装置が事故電流によって損傷することを防止する。高速投入装置１は、第１電極２と、第２電極３と、放電誘起機構５とを備える。高速投入装置１は、容器１０と、摺動部材２８と、絶縁部材３３とをさらに備えてもよい。

【0011】

容器１０は、第１主電極１１と、第２主電極１２と、絶縁中空体１３とを含む。
第１主電極１１と第２主電極１２とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に電気的に接続される。

【0012】

第１主電極１１は、絶縁中空体１３の一方の開口端を閉塞している。第１主電極１１は、例えば、銅（Ｃｕ）のような金属材料で形成されている。

【0013】

第２主電極１２は、第１主電極１１から離間されている。具体的には、第２主電極１２は、絶縁中空体１３によって、第１主電極１１から離間されている。第２主電極１２は、絶縁中空体１３の他方の開口端をカバーしている。第２主電極１２は、例えば、銅（Ｃｕ）のような金属材料で形成されている。第２主電極１２は、第１主電極１１と同じ材料で形成されてもよい。

【0014】

第２主電極１２は、フランジ部１２ａと、筒部１２ｂとを含む。フランジ部１２ａは、絶縁中空体１３の他方の開口端をカバーしている。筒部１２ｂは、フランジ部１２ａに接続されている。筒部１２ｂは、フランジ部１２ａから、フランジ部１２ａに対して絶縁中空体１３の側とは反対側に突出している。第２主電極１２に、貫通孔１２ｃが設けられている。具体的には、貫通孔１２ｃは、フランジ部１２ａ及び筒部１２ｂに設けられている。第２電極３の一部は貫通孔１２ｃ内に配置されている。貫通孔１２ｃは、可動電極２１に対するガイド孔として機能してもよい。

【0015】

絶縁中空体１３は、第２主電極１２を第１主電極１１から電気的に絶縁している。絶縁中空体１３は、セラミック、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）またはガラスエポキシのような絶縁材料で形成されている。

【0016】

第１主電極１１と第２主電極１２と絶縁中空体１３とによって、容器１０内に絶縁空間１４が形成されている。絶縁空間１４の媒質は、空気または六フッ化硫黄などのような絶縁性ガスであってもよいし、真空であってもよい。

【0017】

第１電極２は、第１主電極１１を介して、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に電気的に接続される。第１電極２は、固定電極１６であってもよい。第１電極２は、例えば、第１主電極１１と一体に形成されてもよい。第１電極２は、容器１０の絶縁空間１４内に配置されてもよい。第１電極２は、導電材料で形成されている。第１電極２は、例えば、銅（Ｃｕ）のような金属材料で形成されている。第１電極２は、第１主電極１１と同じ材料で形成されてもよい。

【0018】

第２電極３は、第２主電極１２及び摺動部材２８を介して、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に電気的に接続される。第２電極３は、固定電極１６及び第２主電極１２に対して移動可能な可動電極２１であってもよい。第２電極３は、容器１０の貫通孔１２ｃに挿入されてもよい。第２電極３は、導電材料で形成されている。第２電極３は、例えば、銅（Ｃｕ）のような金属材料で形成されている。第２電極３は、第２主電極１２と同じ材料で形成されてもよい。第２電極３は、第１電極２と同じ材料で形成されてもよい。

【0019】

第２電極３は、端部２２と、端部２２とは反対側の端部２３とを含む。端部２２，２３は、例えば、第２電極３の長手方向の両端である。第２電極３の端部２２は、第１電極２に対向している。第２電極３の端部２２は、容器１０の絶縁空間１４内に配置されてもよい。第２電極３の端部２３は、可動部材４１に対向している。第２電極３に、端部２２から端部２３まで延在する孔２４が設けられている。第２電極３は、中空導電体である。

【0020】

少なくとも一つの摺動部材２８が、容器１０の貫通孔１２ｃ内において、可動電極２１と容器１０との間に配置されている。より具体的には、摺動部材２８は、可動電極２１と第２主電極１２との間に配置されており、可動電極２１と第２主電極１２とに接触している。摺動部材２８は、金属のような導電材料で形成されており、可動電極２１と第２主電極１２とを電気的に接続している。摺動部材２８は、例えば、リング形状を有するスプリングである。摺動部材２８は、可動電極２１または第２主電極１２に固定されている。

【0021】

複数の摺動部材２８が、容器１０の貫通孔１２ｃ内において、可動電極２１と第２主電極１２との間に配置されてもよい。摺動部材２８と可動電極２１との間の接触面積及び摺動部材２８と第２主電極１２との間の接触面積が増加するため、可動電極２１に大電流が流れても、摺動部材２８と可動電極２１との間の接触抵抗及び摺動部材２８と第２主電極１２との間の接触抵抗に起因する発熱が、減少し得る。

【0022】

放電誘起機構５は、第１電極２と第２電極３との間に放電を誘起する。放電誘起機構５は、電圧発生素子３５と、非電気的エネルギー印加部７を含む。放電誘起機構５は、導電板２６と、トリガ電極３０とをさらに含んでもよい。

【0023】

電圧発生素子３５は、端部３６と、端部３６と反対側の端部３７とを含む。電圧発生素子３５に機械的エネルギー、熱エネルギーまたは磁気エネルギーのような非電気的エネルギーが印加されると、端部３６と端部３７との間に電位差が発生して、電圧発生素子３５は、トリガ電圧を出力する。電圧発生素子３５は、例えば、機械的エネルギー（例えば、圧力）が印加されることによって電圧が発生する圧電素子である。圧電素子は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のような圧電効果を有する誘電体材料で形成されている。

【0024】

電圧発生素子３５は、第２電極３の孔２４内に配置されている。電圧発生素子３５は、第２電極３とトリガ電極３０とに電気的に接続されている。例えば、電圧発生素子３５は、導電板２６を介して、第２電極３に電気的に接続されてもよい。電圧発生素子３５は、トリガ電極３０に接触してもよい。

【0025】

トリガ電極３０は、第１電極２から離間されており、第１電極２から電気的に絶縁されている。トリガ電極３０は、第２電極３の孔２４内に配置されてもよい。トリガ電極３０は、絶縁部材３３及び電圧発生素子３５によって、第２電極３から電気的に絶縁されている。トリガ電極３０と第２電極３との間の間隔は、第１電極２と第２電極３との間の間隔よりも狭い。

【0026】

トリガ電極３０は、端部３１，３２を含む。端部３１，３２は、例えば、トリガ電極３０の長手方向の両端である。トリガ電極３０の端部３１は、第２電極３の端部２２に近位しており、第１電極２と第２電極３との間の空間に面している。トリガ電極３０の端部３１は、絶縁部材３３によって、第２電極３の端部２２から離れている。トリガ電極３０の端部３１は、第１電極２に対向しており、容器１０内に配置されている。トリガ電極３０の端部３１と第２電極３の端部２２との間の間隔は、第１電極２と第２電極３の端部２２との間の間隔よりも小さい。トリガ電極３０の端部３１は、第１電極２よりも、第２電極３の端部２２の近くに配置されてもよい。トリガ電極３０の端部３２は、第２電極３の端部２３に近位している。トリガ電極３０の端部３２は、電圧発生素子３５の端部３６に接触している。

【0027】

導電板２６は、第２電極３と電圧発生素子３５とを電気的に接続している。具体的には、導電板２６は、第２電極３の端部２３上に配置されており、第２電極３に接触している。導電板２６は、電圧発生素子３５の端部３７上に配置されており、電圧発生素子３５に接触している。

【0028】

非電気的エネルギー印加部７は、電圧発生素子３５に、機械的エネルギー、熱エネルギーまたは磁気エネルギーのような非電気的エネルギーを印加する。本実施の形態では、非電気的エネルギー印加部７は、電圧発生素子３５に機械的エネルギー（例えば、圧力）を印加する駆動部４０である。

【0029】

駆動部４０は、可動部材４１と、ハウジング４３と、移動機構４４とを含む。可動部材４１は、ハウジング４３に対して移動し得る。可動部材４１は、例えば、可動ロッド４２である。可動部材４１は、電圧発生素子３５を押圧して、電圧発生素子３５に圧力のような機械的エネルギーを印加し得る。具体的には、図２に示されるように、可動部材４１は、導電板２６を押圧して、導電板２６に接触する電圧発生素子３５を押圧する。ハウジング４３は、可動部材４１を収容している。移動機構４４は、可動部材４１を移動させ得る。移動機構４４は、例えば、ボールねじとモータとを含む直動機構であってもよいし、可動レバーであってもよい。第２電極３が可動電極２１であるとき、可動部材４１は可動電極２１を移動させ得る。

【0030】

絶縁部材３３は、例えば、筒形状を有しており、第２電極３の孔２４内に配置されている。トリガ電極３０及び電圧発生素子３５は、絶縁部材３３の孔内に配置されている。絶縁部材３３は、第２電極３とトリガ電極３０との間に配置されており、トリガ電極３０を第２電極３から電気的に絶縁している。絶縁部材３３は、第２電極３と電圧発生素子３５との間に配置されている。絶縁部材３３は、セラミック、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）またはガラスエポキシのような絶縁材料で形成されている。

【0031】

図１から図４を参照して、第１電極２が固定電極１６であり、かつ、第２電極３が可動電極２１であるときの、本実施の形態の高速投入装置１の動作を説明する。

【0032】

事故電流が検出されていないとき、図１に示されるように、可動電極２１は固定電極１６から距離ｄだけ離れている。距離ｄは、固定電極１６と可動電極２１との間の絶縁距離以上である。そのため、高速投入装置１に並列接続されている電気装置（図示せず）に印加される電圧にほぼ等しい電圧が、固定電極１６と可動電極２１との間に印加されても、固定電極１６と可動電極２１とは互いに導通しない。電気装置に、通常の電流が流れる。

【0033】

事故電流が検出されると、投入指令信号が非電気的エネルギー印加部７（例えば、駆動部４０）に入力される。移動機構４４は、可動部材４１（可動ロッド４２）を可動電極２１に向けて移動させる。図２に示されるように、可動部材４１及び電圧発生素子３５は、導電板２６を介して、可動部材４１によって押圧される。電圧発生素子３５は圧電素子であるため、電圧発生素子３５の端部３６と端部３７との間にトリガ電圧が発生する。

【0034】

電圧発生素子３５の端部３６は、トリガ電極３０の端部３２に接触している。電圧発生素子３５の端部３７は導電板２６に接触しており、導電板２６は可動電極２１に接触している。そのため、電圧発生素子３５に発生したトリガ電圧は、トリガ電極３０と可動電極２１との間に印加される。トリガ電極３０と可動電極２１との間にある媒質の絶縁破壊電圧より大きな電圧が、トリガ電極３０の端部３１と可動電極２１の端部２２との間に印加される。こうして、トリガ電極３０の端部３１と可動電極２１の端部２２との間に第１放電５０が発生する。

【0035】

第１放電５０に起因して、固定電極１６と可動電極２１との間に荷電粒子が発生する。荷電粒子は、固定電極１６と可動電極２１との間にある媒質の絶縁破壊電圧を減少させる。第１主電極１１と第２主電極１２とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に並列接続されているため、電気装置に印加される電圧とほぼ同じ電圧が、固定電極１６と可動電極２１との間に印加されている。固定電極１６と可動電極２１との間に印加されている電圧が、固定電極１６と可動電極２１との間にある媒質の減少した絶縁破壊電圧よりも大きくなる。こうして、図３に示されるように、固定電極１６と可動電極２１との間に第２放電５２が発生する。可動電極２１が固定電極１６に接触する前に、第２放電５２によって固定電極１６と可動電極２１との間に導電路が形成されて、可動電極２１は固定電極１６に導通する。そのため、可動電極２１が固定電極１６に接触する前に、事故電流の経路は、電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。

【0036】

可動部材４１は、可動電極２１をさらに押圧して、可動電極２１を固定電極１６に向けて移動させる。図４に示されるように、可動電極２１は固定電極１６に接触する。固定電極１６と可動電極２１との間の導通は、第２放電５２を介した導通から、固定電極１６と可動電極２１との間の接触による導通に切り替わる。事故電流は、引き続き、高速投入装置１を流れる。こうして、電気装置は、事故電流から保護され得る。

【0037】

（変形例）
図５を参照して、本実施の形態の第１変形例では、可動部材４１は、可動ロッド４２と、押圧部材４５と、ばね４６のような弾性部材とを含む。押圧部材４５は、導電板２６を介して電圧発生素子３５及び可動電極２１を押圧し得る。弾性部材は、可動ロッド４２と押圧部材４５とに接続されている。

【0038】

図６を参照して、本実施の形態の第２変形例では、可動部材４１は、可動ロッド４２と、押圧部材４５と、蓄勢されたばね４６とを含む。押圧部材４５は、導電板２６を介して電圧発生素子３５及び可動電極２１を押圧し得る。蓄勢されたばね４６は、ハウジング４３と押圧部材４５とに接続されている。押圧部材４５は、可動ロッド４２によって押圧され得るとともに、蓄勢されたばね４６によって付勢され得る。蓄勢されたばね４６の長さは、ばね４６の自然長より短い。具体的には、駆動部４０は、ストッパ４７を含む。ストッパ４７は、例えば、プランジャである。事故電流が検出されていないとき、押圧部材４５は、ストッパ４７に接触している。そのため、ばね４６の長さはばね４６の自然長より短くなり、ばね４６は蓄勢される。ストッパ４７は、蓄勢されたばね４６の付勢力に抗して、押圧部材４５が電圧発生素子３５及び可動電極２１に向けて移動することを阻止する。

【0039】

図７を参照して、事故電流が検出されると、投入指令信号が駆動部４０に入力される。移動機構４４は、可動ロッド４２を可動電極２１に向けて移動させる。可動ロッド４２は、押圧部材４５に接触する。蓄勢されたばね４６の付勢力に加えて可動ロッド４２の押圧力とが、押圧部材４５に作用する。ストッパ４７は、蓄勢されたばね４６の付勢力と可動ロッド４２の押圧力とに抗しきれずに、押圧部材４５が電圧発生素子３５及び可動電極２１に向けて移動することを許容する。押圧部材４５は、電圧発生素子３５及び可動電極２１に向けて移動して、導電板２６を介して電圧発生素子３５及び可動電極２１を押圧する。

【0040】

本実施の形態の第３変形例では、電圧発生素子３５は、磁気エネルギーを出力する誘導コイルであってもよい。

【0041】

本実施の形態の高速投入装置１の効果を説明する。
本実施の形態の高速投入装置１は、第１電極２と、第２電極３と、放電誘起機構５とを備える。第２電極３は、第１電極２から離間されている。放電誘起機構５は、第１電極２と第２電極３との間に放電を誘起する。放電誘起機構５は、電圧発生素子３５と、電圧発生素子３５に非電気的エネルギーを印加し得る非電気的エネルギー印加部７とを含む。

【0042】

トリガ電圧は電圧発生素子３５によって生成されるため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。そのため、高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0043】

本実施の形態の高速投入装置１では、放電誘起機構５は、電圧発生素子３５に接続されているトリガ電極３０を含む。第２電極３とトリガ電極３０とは、電圧発生素子３５に電気的に接続されている。トリガ電極３０は、第１電極２と第２電極３との間の空間に面する端部３１を含む。トリガ電極３０の端部３１と第２電極３との間の間隔は、第１電極２と第２電極３との間の間隔よりも小さい。

【0044】

そのため、電圧発生素子３５から発生するトリガ電圧がより小さくても、第１電極２と第２電極３との間に放電を誘起することができる。高速投入装置１を小型化することができる。

【0045】

本実施の形態の高速投入装置１では、電圧発生素子３５は、第２電極３の孔２４内に配置されている。

【0046】

そのため、高速投入装置１を小型化することができる。
本実施の形態の高速投入装置１は、絶縁部材３３をさらに備える。絶縁部材３３は、トリガ電極３０と第２電極３との間に配置されている。

【0047】

そのため、トリガ電極３０を第２電極３の近くに配置することができる。高速投入装置１を小型化することができる。

【0048】

本実施の形態の高速投入装置１では、電圧発生素子３５は、第１端部（端部３６）と、第１端部とは反対側の第２端部（端部３７）とを含む。放電誘起機構５は、導電板２６を含む。トリガ電極３０は、第１端部に接触している。導電板２６は、第２端部と第２電極３とに接触している。

【0049】

トリガ電圧は電圧発生素子３５によって生成されるため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。そのため、高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0050】

本実施の形態の高速投入装置１では、電圧発生素子３５は、圧電素子である。非電気的エネルギー印加部７は、圧電素子に機械的エネルギーを印加し得る可動部材４１を含む駆動部４０である。

【0051】

トリガ電圧は圧電素子によって生成されるため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。そのため、高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0052】

本実施の形態の高速投入装置１では、第２電極３は可動電極２１である。可動部材４１は、可動電極２１を第１電極２に向けて移動させ得る。

【0053】

そのため、可動電極２１が第１電極２に接触する前に、可動電極２１は第１電極２に導通する。事故電流の経路は、より短い時間で、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。また、トリガ電圧は電圧発生素子３５によって生成されるため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。そのため、高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0054】

本実施の形態の高速投入装置１では、可動部材４１は、可動ロッド４２と、可動電極２１を押圧し得る押圧部材４５と、可動ロッド４２と押圧部材４５とに接続されている弾性部材（ばね４６）とを含む。

【0055】

弾性部材（例えば、ばね４６）によって、可動ロッド４２が可動電極２１に衝突する際の衝撃力が緩和され得る。電圧発生素子３５の破損が防止され得る。

【0056】

本実施の形態の高速投入装置１では、可動部材４１は、可動ロッド４２と、可動電極２１を押圧し得る押圧部材４５と、蓄勢されたばね（ばね４６）とを含む。押圧部材４５は、可動ロッド４２に押圧され得るとともに、蓄勢されたばねに接続されている。

【0057】

ばね４６によって、可動ロッド４２が可動電極２１を押圧する際の衝撃力が緩和され得る。電圧発生素子３５の破損が防止され得る。

【0058】

実施の形態２．
図８を参照して、実施の形態２の高速投入装置１を説明する。本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態１の高速投入装置１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。

【0059】

本実施の形態の高速投入装置１は、容器１０と摺動部材２８とを備えていない。第２電極３は、固定電極２０である。高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）は、第１電極２及び第２電極３に電気的に接続される。

【0060】

図８から図１０を参照して、本実施の形態の高速投入装置１の動作を説明する。
事故電流が検出されていないとき、図８に示されるように、第２電極３（固定電極２０）は第１電極２（固定電極１６）から距離ｄだけ離れている。距離ｄは、第１電極２と第２電極３との間の絶縁距離以上である。そのため、高速投入装置１に並列接続されている電気装置（図示せず）に印加される電圧にほぼ等しい電圧が、第１電極２と第２電極３との間に電圧が印加されても、第１電極２と第２電極３とは互いに導通しない。電気装置に、通常の電流が流れる。

【0061】

事故電流が検出されると、投入指令信号が非電気的エネルギー印加部７（例えば、駆動部４０）に入力される。移動機構４４は、可動部材４１（可動ロッド４２）を第２電極３に向けて移動させる。図９に示されるように、電圧発生素子３５は、導電板２６を介して、可動部材４１によって押圧される。電圧発生素子３５の端部３６と端部３７との間にトリガ電圧が発生する。

【0062】

電圧発生素子３５に発生したトリガ電圧は、トリガ電極３０と第２電極３との間に印加される。トリガ電極３０と第２電極３との間にある媒質（例えば、空気）の絶縁破壊電圧より大きな電圧が、トリガ電極３０の端部３１と第２電極３の端部２２との間に印加される。こうして、図９に示されるように、トリガ電極３０の端部３１と第２電極３の端部２２との間に第１放電５０が発生する。

【0063】

第１放電５０に起因して、第１電極２と第２電極３との間に荷電粒子が発生する。荷電粒子は、第１電極２と第２電極３との間にある媒質の絶縁破壊電圧を減少させる。第１電極２と第２電極３とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に並列接続されているため、電気装置に印加される電圧とほぼ同じ電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されている。第１電極２と第２電極３との間に印加されている電圧が、第１電極２と第２電極３との間にある媒質の減少した絶縁破壊電圧よりも大きくなる。こうして、図１０に示されるように、第１電極２と第２電極３との間に第２放電５２が発生する。第２放電５２によって第１電極２と第２電極３との間に導電路が形成されて、第２電極３は第１電極２に導通する。そのため、事故電流の経路は、電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。こうして、電気装置は、事故電流から保護され得る。

【0064】

本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態１の高速投入装置１の効果と同様の以下の効果を奏する。

【0065】

本実施の形態の高速投入装置１では、第１電極２は固定電極１６である。第２電極３は固定電極２０である。

【0066】

トリガ電圧は電圧発生素子３５によって生成されるため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。そのため、高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0067】

実施の形態３．
図１１を参照して、実施の形態３の高速投入装置１を説明する。本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態２の高速投入装置１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。

【0068】

本実施の形態では、放電誘起機構５は、電圧発生素子３５と、非電気的エネルギー印加部７と、配線５６，５７とを含む。放電誘起機構５は、導電板２６と、トリガ電極３０とを備えていない。配線５６は、第１電極２と電圧発生素子３５の端部３６とに接続されている。配線５７は、第２電極３と電圧発生素子３５の端部３７とに接続されている。

【0069】

電圧発生素子３５は、第２電極３の外側に配置されている。本実施の形態の高速投入装置１は、絶縁部材３３を備えていない。可動部材４１は、電圧発生素子３５に接触して、電圧発生素子３５を押圧し得る。

【0070】

図１１及び図１２を参照して、本実施の形態の高速投入装置１の動作を説明する。
事故電流が検出されていないとき、図１１に示されるように、第２電極３（固定電極２０）は第１電極２（固定電極１６）から距離ｄだけ離れている。距離ｄは、第１電極２と第２電極３との間の絶縁距離以上である。そのため、高速投入装置１に並列接続されている電気装置（図示せず）に印加される電圧にほぼ等しい電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されても、第１電極２と第２電極３とは互いに導通しない。第１電極２及び第２電極３に接続されている、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に、通常の電流が流れる。

【0071】

事故電流が検出されると、投入指令信号が非電気的エネルギー印加部７（例えば、駆動部４０）に入力される。移動機構４４は、可動部材４１（可動ロッド４２）を第２電極３に向けて移動させる。図１１に示されるように、電圧発生素子３５は、可動部材４１によって押圧される。電圧発生素子３５の端部３６と端部３７との間にトリガ電圧が発生する。

【0072】

第１電極２と第２電極３とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に並列接続されているため、電気装置に印加される電圧とほぼ同じ電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されている。加えて、電圧発生素子３５に発生したトリガ電圧は、第１電極２と第２電極３との間に印加される。そのため、第１電極２と第２電極３との間に印加されている電圧が、第１電極２と第２電極３との間にある媒質の絶縁破壊電圧よりも大きくなる。こうして、図１２に示されるように、第１電極２と第２電極３との間に放電５３が発生する。放電５３によって第１電極２と第２電極３との間に導電路が形成されて、第２電極３は第１電極２に導通する。そのため、事故電流の経路は、電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。こうして、電気装置は、事故電流から保護され得る。

【0073】

本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態１の高速投入装置１の効果と同様の以下の効果を奏する。

【0074】

本実施の形態の高速投入装置１では、第１電極２と第２電極３とは、電圧発生素子３５に電気的に接続されている。

【0075】

トリガ電圧は電圧発生素子３５によって生成されるため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。そのため、高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0076】

実施の形態４．
図１３を参照して、実施の形態４の高速投入装置１を説明する。本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態３の高速投入装置１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。

【0077】

本実施の形態の高速投入装置１は、トリガ電極３０をさらに備える。トリガ電極３０は、第１電極２と第２電極３との間に配置されている。具体的には、トリガ電極３０の端部３１は、第１電極２と第２電極３との間に配置されている。トリガ電極３０の端部３１と第２電極３の端部２２との間の間隔は、第１電極２と第２電極３との間の間隔よりも小さい。電圧発生素子３５は、配線５６を通して、トリガ電極３０に電気的に接続されている。電圧発生素子３５は、配線５７を通して、第２電極３に電気的に接続されている。

【0078】

図１３から図１５を参照して、本実施の形態の高速投入装置１の動作を説明する。
事故電流が検出されていないとき、図１３に示されるように、第２電極３は第１電極２から距離ｄだけ離れている。距離ｄは、第１電極２と第２電極３との間の絶縁距離以上である。そのため、高速投入装置１に並列接続されている電気装置（図示せず）に印加される電圧にほぼ等しい電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されても、第１電極２と第２電極３とは互いに導通しない。電気装置に、通常の電流が流れる。

【0079】

事故電流が検出されると、投入指令信号が非電気的エネルギー印加部７（例えば、駆動部４０）に入力される。移動機構４４は、可動部材４１（可動ロッド４２）を第２電極３に向けて移動させる。図１４に示されるように、電圧発生素子３５は、可動部材４１によって押圧される。電圧発生素子３５の端部３６と端部３７との間にトリガ電圧が発生する。

【0080】

電圧発生素子３５に発生したトリガ電圧は、トリガ電極３０と第２電極３との間に印加される。トリガ電極３０の端部３１と第２電極３との間にある媒質（例えば、空気）の絶縁破壊電圧より大きな電圧が、トリガ電極３０と第２電極３との間に印加される。こうして、図１４に示されるように、トリガ電極３０と第２電極３との間に第１放電５０が発生する。

【0081】

第１放電５０に起因して、第１電極２と第２電極３との間に荷電粒子が発生する。荷電粒子は、第１電極２と第２電極３との間にある媒質の絶縁破壊電圧を減少させる。第１電極２と第２電極３とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に並列接続されているため、電気装置に印加される電圧とほぼ同じ電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されている。第１電極２と第２電極３との間に印加されている電圧が第１電極２と第２電極３との間にある媒質の減少した絶縁破壊電圧よりも大きくなる。こうして、図１５に示されるように、第１電極２と第２電極３との間に第２放電５２が発生する。第２放電５２によって第１電極２と第２電極３との間に導電路が形成されて、第２電極３は第１電極２に導通する。そのため、事故電流の経路は、電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。こうして、電気装置は、事故電流から保護され得る。

【0082】

本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態１の高速投入装置１の効果と同様の以下の効果を奏する。

【0083】

本実施の形態の高速投入装置１では、トリガ電極３０の端部３１は、第１電極２と第２電極３との間に配置されている。

【0084】

そのため、電圧発生素子３５から発生するトリガ電圧がより小さくても、第１電極２と第２電極３との間に放電を誘起することができる。高速投入装置１を小型化することができる。

【0085】

実施の形態５．
図１６を参照して、実施の形態５の高速投入装置１を説明する。本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態３の高速投入装置１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。

【0086】

本実施の形態の高速投入装置１は、トリガ電極３０，３０ｂをさらに備える。トリガ電極３０，３０ｂは、第１電極２と第２電極３との間に配置されている。具体的には、トリガ電極３０は、端部３１を含む。トリガ電極３０ｂは、端部３１ｂを含む。トリガ電極３０の端部３１とトリガ電極３０ｂの端部３１ｂとは、第１電極２と第２電極３との間の空間に面している。トリガ電極３０の端部３１とトリガ電極３０ｂの端部３１ｂとの間の間隔は、トリガ電極３０の端部３１と第１電極２との間の間隔よりも小さく、トリガ電極３０の端部３１と第２電極３との間の間隔よりも小さく、トリガ電極３０ｂの端部３１ｂと第１電極２との間の間隔よりも小さく、トリガ電極３０ｂの端部３１ｂと第２電極３との間の間隔よりも小さい。

【0087】

トリガ電極３０，３０ｂは、電圧発生素子３５に電気的に接続されている。具体的には、トリガ電極３０は、配線５６を通して、電圧発生素子３５の端部３６に電気的に接続されている。トリガ電極３０ｂは、配線５７を通して、電圧発生素子３５の端部３７に電気的に接続されている。

【0088】

図１６から図１８を参照して、本実施の形態の高速投入装置１の動作を説明する。
事故電流が検出されていないとき、図１６に示されるように、第２電極３は第１電極２から距離ｄだけ離れている。距離ｄは、第１電極２と第２電極３との間の絶縁距離以上である。そのため、高速投入装置１に並列接続されている電気装置（図示せず）に印加される電圧にほぼ等しい電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されても、第１電極２と第２電極３とは互いに導通しない。電気装置に、通常の電流が流れる。

【0089】

事故電流が検出されると、投入指令信号が非電気的エネルギー印加部７（例えば、駆動部４０）に入力される。移動機構４４は、可動部材４１（可動ロッド４２）を第２電極３に向けて移動させる。図１７に示されるように、電圧発生素子３５は、可動部材４１によって押圧される。電圧発生素子３５の端部３６と端部３７との間にトリガ電圧が発生する。

【0090】

電圧発生素子３５に発生したトリガ電圧は、トリガ電極３０とトリガ電極３０ｂとの間に印加される。トリガ電極３０の端部３１とトリガ電極３０ｂの端部３１ｂとの間にある媒質（例えば、空気）の絶縁破壊電圧より大きな電圧が、トリガ電極３０とトリガ電極３０ｂとの間に印加される。こうして、図１７に示されるように、トリガ電極３０とトリガ電極３０ｂとの間に第１放電５０が発生する。

【0091】

第１放電５０に起因して、第１電極２と第２電極３との間に荷電粒子が発生する。荷電粒子は、第１電極２と第２電極３との間にある媒質の絶縁破壊電圧を減少させる。第１電極２と第２電極３とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に並列接続されているため、電気装置に印加される電圧とほぼ同じ電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されている。第１電極２と第２電極３との間に印加されている電圧が第１電極２と第２電極３との間にある媒質の減少した絶縁破壊電圧よりも大きくなる。こうして、図１８に示されるように、第１電極２と第２電極３との間に第２放電５２が発生する。第２放電５２によって第１電極２と第２電極３との間に導電路が形成されて、第２電極３は第１電極２に導通する。そのため、事故電流の経路は、電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。こうして、電気装置は、事故電流から保護され得る。

【0092】

本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態１の高速投入装置１の効果と同様の以下の効果を奏する。

【0093】

本実施の形態の高速投入装置１では、放電誘起機構５は、第１トリガ電極（トリガ電極３０）と第２トリガ電極（トリガ電極３０ｂ）とを含む。第１トリガ電極と第２トリガ電極とは、電圧発生素子３５に電気的に接続されている。第１トリガ電極の端部３１と第２トリガ電極の端部３１ｂとは、第１電極２と第２電極３との間の空間に面している。

【0094】

そのため、電圧発生素子３５から発生するトリガ電圧がより小さくても、第１電極２と第２電極３との間に放電を誘起することができる。高速投入装置１を小型化することができる。

【0095】

実施の形態６．
図１９を参照して、実施の形態６の高速投入装置１を説明する。本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態３の高速投入装置１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。

【0096】

本実施の形態では、第２電極３は可動電極２１である。可動部材４１とハウジング４３とは、導電性を有しており、かつ、互いに電気的に導通している。駆動部４０（可動部材４１）は、可動電極２１を押圧して、可動電極２１を固定電極１６に向けて移動させ得る。電圧発生素子３５の端部３６はハウジング４３に接触している。電圧発生素子３５の端部３７は、第１電極２（固定電極１６）に導通している。具体的には、配線５６は、第１電極２（固定電極１６）と電圧発生素子３５の端部３７とに接続されている。可動部材４１がハウジング４３に対して移動している間、ハウジング４３は反作用を受けて、電圧発生素子３５を押圧する。こうして、非電気的エネルギー印加部７は、電圧発生素子３５に機械的エネルギーのような非電気的エネルギーを印加する。電圧発生素子３５は押圧されて、トリガ電圧を出力する。

【0097】

図１９から図２１を参照して、本実施の形態の高速投入装置１の動作を説明する。
事故電流が検出されていないとき、図１９に示されるように、第２電極３（可動電極２１）は第１電極２（固定電極１６）から距離ｄだけ離れている。距離ｄは、第１電極２と第２電極３との間の絶縁距離以上である。そのため、高速投入装置１に並列接続されている電気装置（図示せず）に印加される電圧にほぼ等しい電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されても、第１電極２と第２電極３とは互いに導通しない。第１電極２及び第２電極３に接続されている、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に、通常の電流が流れる。

【0098】

事故電流が検出されると、投入指令信号が非電気的エネルギー印加部７（例えば、駆動部４０）に入力される。移動機構４４は、可動部材４１（可動ロッド４２）を第２電極３に向けて移動させる。可動部材４１がハウジング４３に対して移動している間、ハウジング４３は反作用を受けて、電圧発生素子３５を押圧する。電圧発生素子３５の端部３６と端部３７との間にトリガ電圧が発生する。

【0099】

図２０に示されるように、可動部材４１は、可動電極２１に接触して、可動電極２１を固定電極１６に向けて押圧する。可動電極２１は、可動部材４１及びハウジング４３を通して、電圧発生素子３５の端部３６に電気的に接続されている。固定電極１６は、配線５６を通して電圧発生素子３５の端部３７に電気的に接続されている。そのため、固定電極１６と可動電極２１との間に、トリガ電圧が印加される。

【0100】

固定電極１６と可動電極２１とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に並列接続されているため、電気装置に印加される電圧とほぼ同じ電圧が、固定電極１６と可動電極２１との間に印加されている。加えて、電圧発生素子３５に発生したトリガ電圧は、固定電極１６と可動電極２１との間に印加される。そのため、固定電極１６と可動電極２１との間に印加されている電圧が、固定電極１６と可動電極２１との間にある媒質の絶縁破壊電圧よりも大きくなる。こうして、図２０に示されるように、固定電極１６と可動電極２１との間に放電５３が発生する。放電５３によって固定電極１６と可動電極２１との間に導電路が形成されて、可動電極２１は固定電極１６に導通する。そのため、事故電流の経路は、電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。

【0101】

可動部材４１は、可動電極２１をさらに押圧して、可動電極２１を固定電極１６に向けて移動させる。図２１に示されるように、可動電極２１は固定電極１６に接触する。固定電極１６と可動電極２１との間の導通は、放電５３を介した導通から、固定電極１６と可動電極２１との間の接触による導通に切り替わる。事故電流は、引き続き、高速投入装置１を流れる。こうして、電気装置は、事故電流から保護され得る。

【0102】

本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態１の高速投入装置１の効果と同様の以下の効果を奏する。

【0103】

本実施の形態の高速投入装置１では、第２電極３は可動電極２１である。電圧発生素子３５は、圧電素子であり、かつ、第１端部（端部３６）と、第１端部とは反対側の第２端部（端部３７）とを含む。非電気的エネルギー印加部７は、駆動部４０である。駆動部４０は、ハウジング４３と、ハウジング４３に対して移動し得るとともに可動電極２１を第１電極２に向けて移動させ得る可動部材４１とを含む。ハウジング４３と可動部材４１とは、導電性を有し、かつ、互いに導通している。電圧発生素子３５の第１端部は、ハウジング４３に接触している。電圧発生素子３５の第２端部は、第１電極２に導通している。

【0104】

可動部材４１がハウジング４３に対して移動している間、ハウジング４３は反作用を受けて、電圧発生素子３５を押圧する。電圧発生素子３５は、トリガ電圧を生成する。そのため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0105】

実施の形態７．
図２２を参照して、実施の形態７の高速投入装置１を説明する。本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態６の高速投入装置１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。

【0106】

本実施の形態では、放電誘起機構５は、トリガ電極３０を含む。トリガ電極３０は、端部３１を含む。トリガ電極３０の端部３１は、第１電極２と第２電極３との間の空間に面している。トリガ電極３０の端部３１と第２電極３の端部２２との間の間隔は、第１電極２と第２電極３との間の間隔よりも小さい。電圧発生素子３５の端部３７は、トリガ電極３０に導通している。具体的には、電圧発生素子３５の端部３７は、配線５６を通して、トリガ電極３０に電気的に接続されている。

【0107】

図２２から図２５を参照して、本実施の形態の高速投入装置１の動作を説明する。
事故電流が検出されていないとき、図２２に示されるように、第２電極３は第１電極２から距離ｄだけ離れている。距離ｄは、第１電極２と第２電極３との間の絶縁距離以上である。そのため、高速投入装置１に並列接続されている電気装置（図示せず）に印加される電圧にほぼ等しい電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されても、第１電極２と第２電極３とは互いに導通しない。電気装置に、通常の電流が流れる。

【0108】

事故電流が検出されると、投入指令信号が非電気的エネルギー印加部７（例えば、駆動部４０）に入力される。移動機構４４は、可動部材４１（可動ロッド４２）を第２電極３に向けて移動させる。可動部材４１がハウジング４３に対して移動している間、ハウジング４３は反作用を受けて、電圧発生素子３５を押圧する。電圧発生素子３５の端部３６と端部３７との間にトリガ電圧が発生する。

【0109】

図２３に示されるように、可動部材４１は、可動電極２１に接触して、可動電極２１を固定電極１６に向けて押圧する。可動電極２１は、可動部材４１及びハウジング４３を通して、電圧発生素子３５の端部３６に電気的に接続されている。トリガ電極３０は、配線５６を通して電圧発生素子３５の端部３７に電気的に接続されている。そのため、可動電極２１とトリガ電極３０の間に、トリガ電圧が印加される。

【0110】

電圧発生素子３５に発生したトリガ電圧は、トリガ電極３０と第２電極３との間に印加される。トリガ電極３０の端部３１と第２電極３との間にある媒質（例えば、空気）の絶縁破壊電圧より大きな電圧が、トリガ電極３０と第２電極３との間に印加される。こうして、図２３に示されるように、トリガ電極３０と第２電極３との間に第１放電５０が発生する。

【0111】

第１放電５０に起因して、第１電極２と第２電極３との間に荷電粒子が発生する。荷電粒子は、第１電極２と第２電極３との間にある媒質の絶縁破壊電圧を減少させる。第１電極２と第２電極３とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に並列接続されているため、電気装置に印加される電圧とほぼ同じ電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されている。第１電極２と第２電極３との間に印加されている電圧が第１電極２と第２電極３との間にある媒質の減少した絶縁破壊電圧よりも大きくなる。こうして、図２４に示されるように、第１電極２と第２電極３との間に第２放電５２が発生する。第２放電５２によって第１電極２と第２電極３との間に導電路が形成されて、第２電極３は第１電極２に導通する。そのため、事故電流の経路は、電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。

【0112】

可動部材４１は、可動電極２１をさらに押圧して、可動電極２１を固定電極１６に向けて移動させる。図２５に示されるように、可動電極２１は固定電極１６に接触する。固定電極１６と可動電極２１との間の導通は、第２放電５２を介した導通から、固定電極１６と可動電極２１との間の接触による導通に切り替わる。事故電流は、引き続き、高速投入装置１を流れる。こうして、電気装置は、事故電流から保護され得る。

【0113】

本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態１の高速投入装置１の効果と同様の以下の効果を奏する。

【0114】

本実施の形態の高速投入装置１では、第２電極３は可動電極２１である。放電誘起機構５は、トリガ電極３０を含む。トリガ電極３０は、第１電極２と第２電極３との間の空間に面する端部３１を含む。トリガ電極３０の端部３１と第２電極３との間の間隔は、第１電極２と第２電極３との間の間隔よりも小さい。電圧発生素子３５は、圧電素子であり、かつ、第１端部（端部３６）と、第１端部とは反対側の第２端部（端部３７）とを含む。非電気的エネルギー印加部７は、駆動部４０である。駆動部４０は、ハウジング４３と、ハウジング４３に対して移動し得るとともに可動電極２１を第１電極２に向けて移動させ得る可動部材４１とを含む。ハウジング４３と可動部材４１とは、導電性を有し、かつ、互いに導通している。電圧発生素子３５の第１端部は、ハウジング４３に接触している。電圧発生素子３５の第２端部は、トリガ電極３０に導通している。

【0115】

可動部材４１がハウジング４３に対して移動している間、ハウジング４３は反作用を受けて、電圧発生素子３５を押圧する。電圧発生素子３５は、トリガ電圧を生成する。そのため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0116】

実施の形態８．
図２６を参照して、実施の形態８の高速投入装置１を説明する。本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態６の高速投入装置１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。

【0117】

本実施の形態では、放電誘起機構５は、トリガ電極３０と、トリガ電極３０ｂとを含む。トリガ電極３０は、端部３１を含む。トリガ電極３０ｂは、端部３１ｂを含む。トリガ電極３０の端部３１とトリガ電極３０ｂの端部３１ｂとは、第１電極２と第２電極３との間の空間に面している。トリガ電極３０の端部３１とトリガ電極３０ｂの端部３１ｂとの間の間隔は、トリガ電極３０の端部３１と第１電極２との間の間隔よりも小さく、トリガ電極３０の端部３１と第２電極３との間の間隔よりも小さく、トリガ電極３０ｂの端部３１ｂと第１電極２との間の間隔よりも小さく、トリガ電極３０ｂの端部３１ｂと第２電極３との間の間隔よりも小さい。

【0118】

電圧発生素子３５の端部３６は、トリガ電極３０に導通している。電圧発生素子３５の端部３７は、トリガ電極３０ｂに導通している。具体的には、トリガ電極３０は、配線５６を通して、電圧発生素子３５の端部３６に電気的に接続されている。トリガ電極３０ｂは、配線５７を通して、電圧発生素子３５の端部３７に電気的に接続されている。

【0119】

図２６から図２９を参照して、本実施の形態の高速投入装置１の動作を説明する。
事故電流が検出されていないとき、図２６に示されるように、第２電極３は第１電極２から距離ｄだけ離れている。距離ｄは、第１電極２と第２電極３との間の絶縁距離以上である。そのため、高速投入装置１に並列接続されている電気装置（図示せず）に印加される電圧にほぼ等しい電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されても、第１電極２と第２電極３とは互いに導通しない。電気装置に、通常の電流が流れる。

【0120】

事故電流が検出されると、投入指令信号が非電気的エネルギー印加部７（例えば、駆動部４０）に入力される。移動機構４４は、可動部材４１（可動ロッド４２）を第２電極３に向けて移動させる。可動部材４１がハウジング４３に対して移動している間、ハウジング４３は反作用を受けて、電圧発生素子３５を押圧する。電圧発生素子３５の端部３６と端部３７との間にトリガ電圧が発生する。

【0121】

図２７に示されるように、可動部材４１は、可動電極２１に接触して、可動電極２１を固定電極１６に向けて押圧する。可動電極２１は、可動部材４１及びハウジング４３を通して、電圧発生素子３５の端部３６に電気的に接続されている。トリガ電極３０は、配線５６を通して電圧発生素子３５の端部３７に電気的に接続されている。そのため、可動電極２１とトリガ電極３０の間に、トリガ電圧が印加される。

【0122】

電圧発生素子３５に発生したトリガ電圧は、トリガ電極３０とトリガ電極３０ｂとの間に印加される。トリガ電極３０の端部３１とトリガ電極３０ｂの端部３１ｂとの間にある媒質（例えば、空気）の絶縁破壊電圧より大きな電圧が、トリガ電極３０とトリガ電極３０ｂとの間に印加される。こうして、図２７に示されるように、トリガ電極３０とトリガ電極３０ｂとの間に第１放電５０が発生する。

【0123】

第１放電５０に起因して、第１電極２と第２電極３との間に荷電粒子が発生する。荷電粒子は、第１電極２と第２電極３との間にある媒質の絶縁破壊電圧を減少させる。第１電極２と第２電極３とは、高速投入装置１によって保護されるべき電気装置（図示せず）に並列接続されているため、電気装置に印加される電圧とほぼ同じ電圧が、第１電極２と第２電極３との間に印加されている。第１電極２と第２電極３との間に印加されている電圧が第１電極２と第２電極３との間にある媒質の減少した絶縁破壊電圧よりも大きくなる。こうして、図２８に示されるように、第１電極２と第２電極３との間に第２放電５２が発生する。第２放電５２によって第１電極２と第２電極３との間に導電路が形成されて、第２電極３は第１電極２に導通する。そのため、事故電流の経路は、電気装置から、高速投入装置１に切り替わる。

【0124】

可動部材４１は、可動電極２１をさらに押圧して、可動電極２１を固定電極１６に向けて移動させる。図２９に示されるように、可動電極２１は固定電極１６に接触する。固定電極１６と可動電極２１との間の導通は、第２放電５２を介した導通から、固定電極１６と可動電極２１との間の接触による導通に切り替わる。事故電流は、引き続き、高速投入装置１を流れる。こうして、電気装置は、事故電流から保護され得る。

【0125】

本実施の形態の高速投入装置１は、実施の形態１の高速投入装置１の効果と同様の以下の効果を奏する。

【0126】

本実施の形態の高速投入装置１では、第２電極３は可動電極２１である。放電誘起機構５は、第１トリガ電極（トリガ電極３０）と、第２トリガ電極（トリガ電極３０ｂ）とを含む。第１トリガ電極の端部３１と第２トリガ電極の端部３１ｂとは、第１電極２と第２電極３との間の空間に面している。電圧発生素子３５は、圧電素子であり、かつ、第１端部（端部３６）と、第１端部とは反対側の第２端部（端部３７）とを含む。非電気的エネルギー印加部７は、駆動部４０である。駆動部４０は、ハウジング４３と、ハウジング４３に対して移動し得るとともに可動電極２１を第１電極２に向けて移動させ得る可動部材４１とを含む。ハウジング４３と可動部材４１とは、導電性を有し、かつ、互いに導通している。電圧発生素子３５の第１端部は、第１トリガ電極に導通している。電圧発生素子３５の第２端部は、第２トリガ電極に導通している。

【0127】

可動部材４１がハウジング４３に対して移動している間、ハウジング４３は反作用を受けて、電圧発生素子３５を押圧する。電圧発生素子３５は、トリガ電圧を生成する。そのため、高電圧回路及び高電圧回路を制御する制御回路が不要になる。高速投入装置１は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0128】

実施の形態９．
図３０及び図３１を参照して、実施の形態９の電力変換装置６０を説明する。電力変換装置６０は、例えば、直流電力を三相交流電力に変換するＡＣ／ＤＣ電力変換装置である。図３０を参照して、電力変換装置６０は、正電圧端子６３ａと、負電圧端子６３ｂと、交流端子６３ｃ，６３ｄ，６３ｅと、アームＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６と、リアクトルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とを含む。アームＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６の各々は、直列接続された複数の電力制御回路６５を含む。電力制御回路６５は、実施の形態１及びその変形例のいずれかの高速投入装置１の適用例である。

【0129】

正電圧端子６３ａ及び負電圧端子６３ｂは、負荷（図示せず）に接続される。負荷は、例えば、直流電源またはモータトライブインバータである。交流端子６３ｃ，６３ｄ，６３ｅは、それぞれ、三相変圧器６２の３つの二次側端子に接続される。三相変圧器６２の一次側端子は、交流電力系統６１の三相送電線に接続される。

【0130】

交流電力系統６１の三相交流電力が三相変圧器６２を介して電力変換装置６０に供給される。電力変換装置６０は三相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は、正電圧端子６３ａ及び負電圧端子６３ｂに接続されている負荷に供給される。こうして、交流電力系統６１から負荷に直流電力が供給される。

【0131】

アームＡ１の一方の端子は正電圧端子６３ａに接続され、アームＡ１の他方の端子はリアクトルＬ１の一方の端子に接続される。アームＡ２の一方の端子は正電圧端子６３ａに接続され、アームＡ２の他方の端子はリアクトルＬ２の一方の端子に接続される。アームＡ３の一方の端子は正電圧端子６３ａに接続され、アームＡ３の他方の端子はリアクトルＬ３の一方の端子に接続される。リアクトルＬ１の他方の端子は、交流端子６３ｃに接続される。リアクトルＬ２の他方の端子は、交流端子６３ｄに接続される。リアクトルＬ３の他方の端子は、交流端子６３ｅに接続される。

【0132】

アームＡ４の一方の端子は負電圧端子６３ｂに接続され、アームＡ４の他方の端子はリアクトルＬ４の一方の端子に接続される。アームＡ５の一方の端子は負電圧端子６３ｂに接続され、アームＡ５の他方の端子はリアクトルＬ５の一方の端子に接続される。アームＡ６の一方の端子は負電圧端子６３ｂに接続され、アームＡ６の他方の端子はリアクトルＬ６の一方の端子に接続される。リアクトルＬ４の他方の端子は、交流端子６３ｃに接続される。リアクトルＬ５の他方の端子は、交流端子６３ｄに接続される。リアクトルＬ６の他方の端子は、交流端子６３ｅに接続される。

【0133】

正電圧端子６３ａに正の直流電圧ＶＰが供給される。負電圧端子６３ｂに負の直流電圧ＶＮが供給される。交流端子６３ｃにＵ相交流電圧ＶＵが供給される。交流端子６３ｄにＶ相交流電圧ＶＶが供給される。交流端子６３ｅにＷ相交流電圧ＶＷが供給される。三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷの位相は１２０度ずつずれている。

【0134】

アームＡ１，Ａ４は、Ｕ相交流電圧ＶＵと直流電圧ＶＰ，ＶＮとの間で電力変換を行なうＵ相モジュールを構成する。アームＡ２，Ａ５は、Ｖ相交流電圧ＶＶと直流電圧ＶＰ，ＶＮとの間で電力変換を行なうＶ相モジュールを構成する。アームＡ３，Ａ６は、Ｗ相交流電圧ＶＷと直流電圧ＶＰ，ＶＮとの間で電力変換を行なうＷ相モジュールを構成する。

【0135】

リアクトルＬ１は、アームＡ１に流れる電流を制御する。リアクトルＬ２は、アームＡ２に流れる電流を制御する。リアクトルＬ３は、アームＡ３に流れる電流を制御する。リアクトルＬ４は、アームＡ４に流れる電流を制御する。リアクトルＬ５は、アームＡ５に流れる電流を制御する。リアクトルＬ６は、アームＡ６に流れる電流を制御する。リアクトルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６は、Ｕ相交流電圧ＶＵの振幅とＶ相交流電圧ＶＶの振幅とＷ相交流電圧ＶＷの振幅とが異なる場合に、Ｕ相モジュール、Ｖ相モジュール及びＷ相モジュール間に流れる循環電流を抑制する。

【0136】

図３１を参照して、電力制御回路６５は、モジュール回路６６と、実施の形態１及びその変形例のいずれかの高速投入装置１と、周辺部品（図示せず）とを含む。高速投入装置１は、モジュール回路６６に電気的に並列接続されている。

【0137】

モジュール回路６６は、主回路６７と、制御回路６８とを含む。主回路６７は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のようなスイッチング素子（図示せず）と、ダイオード（図示せず）と、コンデンサ（図示せず）とを含む。スイッチング素子をオン状態とオフ状態との間で切り替えることによって、交流電力が直流電力に変換される。制御回路６８は、主回路６７を制御する。

【0138】

周辺部品は、モジュール回路６６の周辺に配置されている。周辺部品は、例えば、治具（図示せず）と、ブスバー（図示せず）と、筐体（図示せず）とを含む。治具は、主回路６７を構成する電子部品（例えば、スイッチング素子、ダイオード及びコンデンサ）を固定する。ブスバーは、主回路６７の端子に接続されている。筐体は、制御回路６８を収容して、制御回路６８を保護する。

【0139】

モジュール回路６６が正常に動作しているとき、電流はモジュール回路６６を流れる。モジュール回路６６が故障したとき、高速投入装置１が動作する。電流は、故障したモジュール回路６６を迂回して、高速投入装置１を流れる。電流の経路から故障したモジュール回路６６を除外することができる。そのため、故障したモジュール回路６６の影響を受けることなく、電力制御回路６５の上位系統（例えば、交流電力系統６１）の運転を継続することができる。

【0140】

また、モジュール回路６６が故障したとき、モジュール回路６６にアークが発生することがある。アークの発生時間が長くなると、主回路６７、制御回路６８または周辺部品の少なくとも一つが破損する可能性が高くなる。本実施の形態では、モジュール回路６６が故障したときに高速投入装置１が迅速に動作するため、アークの発生時間が短くなる。主回路６７、制御回路６８及び周辺部品が破損することが防止され得る。電力制御回路６５の防爆性能を高めることができる。

【0141】

本実施の形態の電力制御回路６５の効果を説明する。
本実施の形態の電力制御回路６５は、モジュール回路６６と、実施の形態１から実施の形態５のいずれかの高速投入装置１とを備える。高速投入装置１は、モジュール回路６６に電気的に並列接続されている。

【0142】

電力制御回路６５は、高速投入装置１を含む。そのため、電力制御回路６５は、より低コストであり、かつ、より高い長期信頼性を有する。

【0143】

今回開示された実施の形態１から実施の形態９はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

【符号の説明】

【0144】

１ 高速投入装置、２ 第１電極、３ 第２電極、５ 放電誘起機構、７ 非電気的エネルギー印加部、１０ 容器、１１ 第１主電極、１２ 第２主電極、１２ａ フランジ部、１２ｂ 筒部、１２ｃ 貫通孔、１３ 絶縁中空体、１４ 絶縁空間、１６，２０ 固定電極、２１ 可動電極、２２，２３ 端部、２４ 孔、２６ 導電板、２８ 摺動部材、３０，３０ｂ トリガ電極、３１，３１ｂ，３２ 端部、３３ 絶縁部材、３５ 電圧発生素子、３６，３７ 端部、４０ 駆動部、４１ 可動部材、４２ 可動ロッド、４３ ハウジング、４４ 移動機構、４５ 押圧部材、４６ ばね、４７ ストッパ、５０ 第１放電、５２ 第２放電、５３ 放電、５６，５７ 配線、６０ 電力変換装置、６１ 交流電力系統、６２ 三相変圧器、６３ａ 正電圧端子、６３ｂ 負電圧端子、６３ｃ，６３ｄ，６３ｅ 交流端子、６５ 電力制御回路、６６ モジュール回路、６７ 主回路、６８ 制御回路、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６ アーム、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６ リアクトル。

【要約】

高速投入装置（１）は、第１電極（２）と、第２電極（３）と、放電誘起機構（５）とを備える。第２電極（３）は、第１電極（２）から離間されている。放電誘起機構（５）は、第１電極（２）と第２電極（３）との間に放電を誘起する。放電誘起機構（５）は、電圧発生素子（３５）と、電圧発生素子（３５）に非電気的エネルギーを印加し得る非電気的エネルギー印加部（７）とを含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】