WO2017010066A1

WO2017010066A1 - 電力系統用遮断器

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Publication number: WO2017010066A1
Application number: PCT/JP2016/003234
Authority: WO
Inventors: 永田　寿一; 網田　芳明; 丹羽　芳充; 正将安藤; 和長金谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: JP2017022002A

Abstract

実施形態の遮断器（１）は、真空容器（１１）内において操作ロッド（５２）の径方向外側に配置されており、且つ操作ロッド（５２）の移動に応じて移動方向に伸縮するべローズ（１２）を有している。開き側端板（６２）と閉じ側端板（２２）との間において可動接触子（５０）の移動方向に延びる極間絶縁体（４４）の径方向内側には、中央低圧室（４４）が形成されている。べローズ（１２）は、真空室（１５）を中央低圧室（４４）から仕切っている。操作ロッド（５２）のうち電気絶縁体で構成されている絶縁部（５５）は、開き側端板６２より移動方向の開き側において高圧室５に面している。絶縁筒（３０）は、圧力容器（３）のうち移動方の向閉じ側の端部（３ｅ）に結合されており、閉じ側低圧室（３３）は、当該端部（３ｅ）まで延びている。

Description

電力系統用遮断器

　本発明の実施形態は、電力系統の電気回路を開閉する遮断器に関し、特に、電気回路の開閉が真空中において行われる遮断器に関する。

　電力系統の電気回路を流れる電流を遮断可能な遮断器は、一般的に、電力系統の電気回路を構成しており電流が流れる導体、いわゆる導電部として、固定接触子と、当該固定接触子に対して近接及び離間するよう所定の方向（以下、移動方向と記す）に直線状に移動可能な可動接触子と、当該可動接触子に結合されて移動方向に延びており操作機構により駆動されて可動接触子と一体に移動する操作ロッドとを有している。

　操作ロッドは、通常、可動接触子と操作機構との間において電流が流れることを防止するために、電気絶縁体で構成されている部分（以下、絶縁部と記す）を有している。なお、以下の説明において、移動方向のうち可動接触子が固定接触子から離れる向きを「開き側」と記し、移動方向のうち可動接触子が固定接触子に近づく向きを「閉じ側」と記す。

　このような遮断器には、真空中において当該電流を遮断するもの、いわゆる真空遮断器がある。このような遮断器は、内部に真空の空間である真空室が形成されており、当該真空室に固定接触子と可動接触子とを収容する容器（以下、真空容器と記す）を有している。上述した操作ロッドは、当該真空容器の内側を延びている。真空容器には、真空室の気密を確保するために、略筒状且つ蛇腹状をなしている部材、いわゆるべローズが、固定接触子及び可動接触子と共に収容されている。べローズは、真空容器、固定接触子及び可動接触子と同様に、真空インタラプタ（真空バルブとも称される）の一部品である。

　べローズは、真空容器内において操作ロッドの径方向外側を囲っており、通常、移動方向の開き側にある端部が真空容器に結合されており、移動方向の閉じ側にある端部が操作ロッドに結合されている。べローズは、可動接触子及び操作ロッドの移動に応じて移動方向に伸縮するよう構成されている。べローズは、真空容器と共に真空室を画定しており、径方向内側にある内周面が、操作ロッドと対向しており、径方向外側にある外周面が真空室に面している。このため、べローズには、その内側と外側との圧力差に起因する力が作用する。

　このようなベローズに大きな力が作用すると、座屈等により当該ベローズが破損する虞がある。ベローズの破損を防止するために、べローズの内側と外側との圧力差を小さくするための構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６０－１４１０３８号公報

　このような遮断器において、べローズは、容易に移動方向に伸縮できるよう、比較的薄いステンレス鋼板等で構成されている。また、べローズは、一般的に、内側が大気圧程度となる環境下での使用を前提として製作されている。このため、べローズは、遮断器の構成部品のうち比較的強度が弱く、その構造上、大幅な強度の向上を図ることが困難である。べローズの破損を防止するためには、べローズの内側に作用する圧力を、大気圧程度とすることが好ましく、０．２ＭＰａ以下にすることが要望されている。

　また、上述した遮断器においては、電気絶縁体の絶縁性能を確保するために、不活性ガス等の比較的電気絶縁性が高いガスが充填された空間に、操作ロッドの絶縁部等の電気絶縁体が配置されることが求められている。このような電気絶縁体は、上述した真空容器と共に、内部に絶縁ガスが充填される容器（以下、圧力容器と記す）に収容される。圧力容器の内部には、絶縁ガスが所定の圧力で充填される空間であるガス室が形成されており、当該ガス室に、操作ロッドの絶縁部等は、配置される。絶縁ガスの圧力を高くするに従って、当該絶縁部における電気絶縁性能を向上させることが可能である。

　しかし、ガス遮断器においては、真空容器及びべローズが、上述したガス室に配置されていると、比較的高圧な絶縁ガスの圧力が、べローズの内側に作用することとなり、外側にある真空室との圧力差が大きくなるという問題が生じる。なお、当該圧力差を低減するために絶縁ガスの圧力を比較的低いものにすると、電気絶縁性能を確保するためには、操作ロッドの絶縁部の移動方向の長さを比較的長いものにする必要が生じる。操作ロッドの移動方向の長さを長くすると、質量が増大して当該操作ロッドの駆動に必要な操作力が大きくなるために、操作機構を大型化しなければならないという問題や、圧力容器の移動方向の寸法が大きくなるという問題が生じ、結果として、遮断器の移動方向の寸法が大きくなるという問題が生じる。

　本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、可動接触子の移動方向の寸法をコンパクトなものとしつつ、圧力容器内にあるべローズに高い圧力差が作用することを抑制可能な遮断器を提供することを目的とする。

　上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の電力系統用遮断器は、固定接触子と、当該固定接触子と接する閉路位置と当該固定接触子から離間している開路位置との間を移動方向に直線状に移動可能な可動接触子と、真空室を内部に有し、当該真空室に前記固定接触子と前記可動接触子を収容する真空容器と、前記真空容器より前記移動方向の閉じ側に配置されており、前記固定接触子と結合されており且つ電気的に接続されている閉じ側導体と、前記真空容器より前記移動方向の開き側に配置されており、前記可動接触子と電気的に接続されている開き側導体と、前記可動接触子に結合されており、当該可動接触子から前記開き側導体を通って移動方向に延びており、且つ操作機構により駆動されて当該可動接触子と一体に前記移動方向に移動する操作ロッドと、電気絶縁体で構成されており、前記真空容器の径方向外側に配置されており、前記閉じ側導体と前記開き側導体との間を前記移動方向に延びており、且つ絶縁ガス又は空気が充填される中央低圧室を画定する極間絶縁体と、前記真空容器内において前記操作ロッドの径方向外側に配置されており、前記真空容器に結合されている前記移動方向の開き側の端と前記操作ロッドに結合されている前記移動方向の閉じ側の端とを有し、且つ前記真空室を前記中央低圧室から仕切っており、且つ当該操作ロッドの移動に応じて前記移動方向に伸縮するべローズと、電気絶縁体で構成されており、前記閉じ側導体から前記移動方向の閉じ側に延びており、且つ絶縁ガス又は空気が充填される閉じ側低圧室を画定する絶縁筒と、前記中央低圧室及び前記閉じ側低圧室に比べて高い圧力で絶縁ガスが充填される高圧室を内部に有し、当該高圧室内に、前記開き側導体、前記極間絶縁体、前記閉じ側導体及び前記絶縁筒を収容する圧力容器と、を備え、前記操作ロッドは、電気絶縁体で構成されており、且つ前記開き側導体より前記移動方向の開き側において前記高圧室に面する絶縁部を有し、前記絶縁筒は、前記圧力容器のうち前記移動方向の閉じ側の端部に結合されており、前記閉じ側低圧室は、当該端部まで延びており、前記閉じ側導体は、前記中央低圧室と前記閉じ側低圧室とを連通させる内部連通孔を内部に有することを特徴とする。

　実施形態によれば、可動接触子の移動方向の寸法をコンパクトなものとしつつ、圧力容器内にあるべローズに高い圧力差が作用することを抑制することができる。

第１の実施形態の遮断器の構成を示す断面立面図である。第１の実施形態の遮断器のうち真空容器及びべローズの周辺構成を示す拡大断面図である。第１の実施形態の遮断器のうち操作ロッド及び開き側端板の周辺構成を示す拡大断面図である。第２の実施形態の遮断器のうち絶縁筒の周辺構成を示す拡大断面図である。第３の実施形態の遮断器の構成を示す断面立面図である。

　以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

　〔第１の実施形態〕
　第１の実施形態の遮断器の構成について図１～図３を用いて説明する。図１は、本実施形態の遮断器の全体構成を示す断面立面図である。なお、図１には、可動接触子及び操作ロッドが、閉路位置（closed position）に位置している状態が示されている。また、図１においては、理解を容易にするために圧力容器や操作機構等については、ハッチングを省略している。図２は、本実施形態の遮断器のうち真空容器及びべローズの周辺構成を示す拡大断面図である。図３は、本実施形態の遮断器のうち操作ロッド及び開き側端板の周辺構成を示す拡大断面図である。なお、図１において、鉛直上側を矢印Ｕで示し、鉛直下側を矢印Ｄで示している。図３には、可動接触子及び操作ロッドが開路位置（open position）にある状態が示されている。

　図１及び図２に示すように、本実施形態において、可動接触子５０及び操作ロッド５２は、略円柱状をなしており、同軸に設けられている。可動接触子５０及び操作ロッド５２の共通の軸心を一点鎖線Ａで示している。可動接触子５０及び操作ロッド５２は、当該軸心に沿う方向いわゆる軸方向に直線状に移動する。本実施形態において、移動方向は、可動接触子５０及び操作ロッド５２の軸方向と一致している。各図において、移動方向のうち、可動接触子５０及び操作ロッド５２が固定接触子２０から離間する向きを「移動方向の開き側」と記して矢印Ａ１で示し、可動接触子５０及び操作ロッド５２が固定接触子２０に近接する向きを「移動方向の閉じ側」と記して矢印Ａ２で示す。なお、当該移動方向は、可動接触子５０及び操作ロッド５２が操作機構により操作される「操作方向」であり、当該操作により可動接触子５０及び操作ロッド５２が動作する「動作方向」である。すなわち、本実施形態の移動方向は、軸方向、操作方向又は動作方向とも称される。

　図１に示すように、遮断器１は、電力系統の電気回路を開閉する開閉装置であり、本実施形態においては、電気回路の開閉（電流の遮断）が真空中において行われる遮断器、いわゆる真空遮断器（vacuum circuit-breaker）である。また、遮断器１は、ガス絶縁開閉装置（gas-insulated switchgear）でもある。具体的には、遮断器１は、電力系統の電気回路の一部である導体、いわゆる導電部（conductive part）を収容する圧力容器３を有している。なお、導電部を流れる電力系統の電流を、以下に「主電流」と記す。

　圧力容器３は、内部に絶縁ガスが充填される空間（以下、高圧室と記す）５を有している。圧力容器３は導電部を囲う金属製の外皮、いわゆるエンクロージャ（enclosure）である。圧力容器３は、アルミ合金等の金属で構成されており、電気的に接地（アース）されている。

　圧力容器３は、導電部を囲う中央部３ａと、移動方向の開き側の端部３ｃと移動方向の閉じ側の端部３ｅを有している。遮断器１は、圧力容器３の中央部３ａの鉛直下側に、水平な設置面（図示せず）に対して圧力容器３を支持する脚部２を有している。遮断器１は、移動方向が水平となるように設置される。

　高圧室５には、電気絶縁性が比較的高い不活性ガス、いわゆる絶縁ガスが充填されている。本実施形態において、高圧室５には、絶縁ガスとして、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）が充填されている。なお、高圧室５に充填される絶縁ガスには、窒素（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）又は乾燥空気（ドライエア）を用いることもできる。すなわち、高圧室５には、六フッ化硫黄、窒素、二酸化炭素又は乾燥空気のいずれかが、絶縁ガスとして充填されていれば良い。また、高圧室５には、絶縁ガスとして、六フッ化硫黄、窒素、二酸化炭素及び乾燥空気のうち、２種類以上の混合ガスを用いることもできる。

　高圧室５には、０．４ＭＰａ～０．８ＭＰａの範囲内の圧力で絶縁ガスが充填されている。本実施形態においては、約０．６ＭＰａの圧力で絶縁ガスが充填されている。圧力容器３は、上述した範囲内にある所定の圧力で絶縁ガスが高圧室５に充填された状態で密閉される。高圧室５には、後述する中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３に比べて高い圧力で絶縁ガスが充填されている。なお、本明細書において、絶縁ガス及び空気の圧力は、全てゲージ圧（外気との差圧）で示されている。

　圧力容器３は、その中央に真空インタラプタ（真空バルブとも称する）１０を収容している。真空インタラプタ１０は、電力系統の電気回路の導電部である固定接触子２０及び可動接触子５０と、当該固定接触子２０及び可動接触子５０を収容する真空容器１１とを有している。真空容器１１は、固定接触子２０及び可動接触子５０が配置される真空の空間（以下、真空室と記す）１５を内部に有している。真空容器１１は、圧力容器３に対して電気絶縁体を介して支持されている。

　可動接触子５０は、図１に示す閉路位置において固定接触子２０と接する。可動接触子５０は、例えば図２に示す開路位置において固定接触子２０から離間している。可動接触子５０は、閉路位置と開路位置との間を移動方向に直線状に移動する。可動接触子５０は、固定接触子２０から離間するよう図に矢印Ａ１で示す移動方向の開き側に移動可能に構成されている。可動接触子５０には、操作ロッド５２が結合されている。固定接触子２０及び可動接触子５０は、銅や銅を含んだ合金で構成されている。なお、移動方向の開き側とは反対側、すなわち可動接触子５０が固定接触子２０に近接する向きを、以下に「移動方向の閉じ側」と記して、図に矢印Ａ２で示す。

　操作ロッド５２は、真空容器１１内と後述する開き側導体内を通って可動接触子５０から移動方向の開き側に略直線状に延びている。操作ロッド５２は、可動接触子５０の移動を操作する操作機構５７により移動方向に駆動される。

　操作ロッド５２は、その移動方向の開き側に、電気絶縁体で構成された部分である絶縁部５５を有している。絶縁部５５は、略棒状をなしており、「絶縁ロッド」とも呼称される。絶縁部５５を構成する材料には、電気絶縁性を有する繊維強化プラスチックなどが用いられており、本実施形態においては、アラミド繊維を強化材とし、エポキシ樹脂を母材とした複合材料が用いられている。なお、絶縁部５５を構成する強化材には、電気絶縁性を有するものであれば用いることができ、例えば、ガラス繊維やポリエステル繊維を強化材として用いることができる。

　操作機構５７は、圧力容器３外に配置されている。操作機構５７は、圧力容器３の移動方向の開き側の端部３ｃより外側に配置されており、詳細には、操作機構５７を収容する操作箱７内に配置されている。

　操作ロッド５２は、操作機構５７により駆動されて可動接触子５０と一体に移動方向に移動する。操作ロッド５２は、圧力容器３内において、後述する開き側端板６２と、真空容器１１のうち移動方向の開き側を貫通して延びている。

　図２に示すように、真空容器１１は、電気絶縁体で構成されており、操作ロッド５２と同軸に略筒状をなしている部分（以下、絶縁筒状部と記す）１１ａと、絶縁筒状部１１ａの移動方向の両端にそれぞれ結合されており且つ操作ロッド５２と同軸に略円板状をなしている端（いわゆる端板）１１ｃ，１１ｅとを有している。詳細には、真空容器１１は、絶縁筒状部１１ａの移動方向の開き側に結合された開き側端部１１ｃと、移動方向の閉じ側に結合された閉じ側端部１１ｅとを有している。

　本実施形態において、絶縁筒状部１１ａは、一般にセラミックスで構成されている。一方、開き側端部１１ｃと閉じ側端部１１ｅは、一般に金属材料で構成されており、本実施形態においては、ステンレス鋼で構成されている。

　真空容器１１のうち開き側端部１１ｃは、操作ロッド５２が通る貫通孔１３を有している。開き側端部１１ｃのうち貫通孔１３の近傍には、べローズ１２の移動方向の開き側の端１２ｃが結合されている。べローズ１２の移動方向の閉じ側の端１２ｅは、操作ロッド５２に結合されている。すなわち、べローズ１２は、移動方向において真空容器１１に結合されている開き側の端１２ｃと、操作ロッド５２に結合されている閉じ側の端１１ａとを有している。

　べローズ１２は、移動方向に軸心が延びる略筒状且つ蛇腹状をなしており、真空容器１１内にある真空室１５に収容されている。べローズ１２は、真空容器１１内において操作ロッド５２の径方向外側に配置されており、当該操作ロッド５２を囲っている。べローズ１２は、絶縁筒状部１１ａ、開き側端部１１ｃ及び閉じ側端部１１ｅを含む真空容器１１と共に、真空室１５を画定している。

　べローズ１２は、可動接触子５０及び操作ロッド５２の移動方向の移動に応じて、移動方向に伸縮する。べローズ１２は、本実施形態において、厚さ約０．３ｍｍのステンレス鋼で構成されている。なお、べローズ１２のうち真空室１５に面している側を、以下に「外側」と記し、その反対側を「内側」と記す。

　べローズ１２は、径方向内側の面（以下、単に「内面」と記す）１２ａが、操作ロッド５２に対向しており、径方向外側の面（以下、単に「外面」と記す）１２ｂが、真空容器１１の絶縁筒状部１１ａと対向している。外面１２ｂは、真空室１５に面しており、内面１２ａは、図１に示す中央低圧室４４に面している。すなわち、べローズ１２は、中央低圧室４４から真空室１５を仕切っている。べローズ１２には、外面１２ｂに作用する圧力と、内面１２ａに作用する圧力との圧力差に起因する力が作用する。

　また、図２に示すように、真空容器１１の真空室１５のうち移動方向の閉じ側には、可動接触子５０に対向して、固定接触子２０が収容されている。固定接触子２０には、操作ロッド５２と同軸に略円柱状をなしており、上述した導電部を構成する導体（以下、円柱状導体と記す）２１が、結合されている。当該円柱状導体２１は、真空容器１１の閉じ側端部１１ｅを貫通して移動方向に延びている。

　図２に示すように、円柱状導体２１は、固定接触子２０及び真空容器１１より移動方向の閉じ側において移動方向に垂直な径方向に広がる略円板状をなしている導体（以下、閉じ側端板と記す）２２と結合されている。閉じ側端板２２は、導電部を構成する導体であって、図１に示すように、極間絶縁体４０の移動方向の閉じ側の端と結合されている。

　なお、電力系統の電気回路の導電部を構成する導体であって、固定接触子２０と結合されており、固定接触子２０と電気的に接続されており、且つ固定接触子２０より移動方向の閉じ側にある導体を、以下に「閉じ側導体」と記す。一方、導電部を構成する導体であって、可動接触子５０と結合されており、且つ可動接触子５０より移動方向の開き側にある導体を、以下に「開き側導体」と記す。なお、閉じ側導体及び開き側導体は、比較的導電性が高い金属材料、例えば、アルミ合金で構成されている。

　上述した操作ロッド５２のうち絶縁部５５より移動方向の閉じ側にある部分は、開き側導体の一部である。また、開き側導体には、可動接触子５０及び真空容器１１より移動方向の開き側において移動方向に垂直な径方向に広がる略円板状をなしている導体（以下、開き側端板と記す）６２がある。開き側端板６２は、導電部を構成する導体、詳細には開き側導体であって、極間絶縁体４０の移動方向の開き側の端と結合されている。

　極間絶縁体４０は、電気絶縁体で構成されており、本実施形態においては、エポキシ樹脂で構成されている。極間絶縁体４０は、真空容器１１の径方向外側に配置されており、当該真空容器１１を囲っている。開き側端板６２と閉じ側端板２２との間を移動方向に延びている。本実施形態においては、極間絶縁体４０は、真空容器１１、操作ロッド５２、円柱状導体２１と同軸に略円筒状をなしている。

　極間絶縁体４０の径方向内側には、上述した高圧室５に比べて低い圧力で絶縁ガスが充填される空間である中央低圧室４４が形成されている。極間絶縁体４０は、開き側端板（開き側導体）６２、閉じ側端板（閉じ側導体）２２、真空容器１１及びべローズ１２と共に、中央低圧室４４を画定している。

　本実施形態の遮断器１には、極間絶縁体４０の径方向外側には、電気抵抗を有し、開き側端板（開き側導体）６２と閉じ側端板（閉じ側導体）２２との間を極間絶縁体４０に沿って移動方向に延びている極間抵抗体４６が設けられている。極間抵抗体４６は、極間絶縁体４０と同様に、真空容器１１の径方向外側に配置されており、真空容器１１及び極間絶縁体４４を囲っている。本実施形態において、極間抵抗体４６は、略筒状をなしている。

　極間抵抗体４６には、例えば、ニッケル主成分としてクロムを含む合金で構成された線材、いわゆるニクロム線を巻回して、エポキシ樹脂等の合成樹脂に含浸させてモールドしたものが用いられる。極間抵抗体４６は、いわゆる導体や半導体に比べて高い電気抵抗を有している。極間抵抗体４６は、閉じ側端板２２と開き側端板６２との間に高電圧が印加されたときに、極間絶縁体４０とは異なって僅かに電流が流れるように構成されている。

　また、閉じ側端板２２の移動方向の閉じ側には、電気絶縁体で構成されており、圧力容器３に対して閉じ側端板２２を支持する部材（以下、絶縁筒と記す）３０が、結合されている。絶縁筒３０は、略筒状をなしており、操作ロッド５２、円柱状導体２１及び極間絶縁体４０と同軸に設けられている。絶縁筒３０は、閉じ側端板２２から移動方向の閉じ側に延びており、圧力容器３のうち移動方向の閉じ側の端部３ｅと結合されている。絶縁筒３０は、閉じ側端板２２を圧力容器３から絶縁し、且つ当該圧力容器３に対して閉じ側端板２２を支持している。

　絶縁筒３０は、その径方向内側に、上述した高圧室５に比べて低い圧力で絶縁ガスが充填される空間（以下、閉じ側低圧室と記す）３３を有している。絶縁筒３０及び閉じ側低圧室３３は、圧力容器３のうち移動方向の閉じ側の端部３ｅと閉じ側端板２２との間を移動方向に延びている。絶縁筒３０は、圧力容器３の移動方向の閉じ側の端部３ｅ及び閉じ側端板（閉じ側導体）２２と共に、閉じ側低圧室３３を画定している。絶縁筒３０、開き側導体、極間絶縁体４０、閉じ側導体は、高圧室５内に配置されており、圧力容器３に収容されている。

　本実施形態の遮断器１において、閉じ側低圧室３３と中央低圧室４４との間にある閉じ側端板２２は、閉じ側低圧室３３と中央低圧室４４とを連通させる連通孔（以下、内部連通孔と記す）３２を複数有している。これにより、閉じ側低圧室３３と中央低圧室４４は、絶縁ガスが充填されたときに、同一の圧力となる。

　また、本実施形態において、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３には、絶縁ガスとして、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）が充填されている。なお、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３に充填される絶縁ガスには、窒素（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）又は乾燥空気（ドライエア）を用いることもできる。すなわち、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３には、六フッ化硫黄、窒素、二酸化炭素又は乾燥空気のいずれかが、絶縁ガスとして充填されれば良い。また、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３には、絶縁ガスとして、六フッ化硫黄、窒素、二酸化炭素及び乾燥空気のうち、２種類以上の混合ガスが充填されるものとしても良い。

　また、閉じ側低圧室３３及び中央低圧室４４には、大気圧（すなわち０．０ＭＰａ）～０．２ＭＰａの範囲内の圧力で絶縁ガスが充填されている。これにより、真空室１５と中央低圧室４４との圧力差は、約０．１ＭＰａ～０．３ＭＰａ程度となる。真空室１５と中央低圧室４４とを仕切っている真空容器１１及びべローズ１２には、当該圧力差に起因する力が作用する。

　加えて、遮断器１には、閉じ側低圧室３３及び中央低圧室４４の絶縁ガスの圧力を測定する圧力測定装置が設けられている。本実施形態においては、これら低圧室３３，４４の圧力を測定すると共に、測定した圧力を表示する圧力計８が、圧力容器３の外に設けられている。圧力計８は、圧力容器３の移動方向の閉じ側の端部３ｅより外側、詳細には、当該端部３ｅを挟んで閉じ側低圧室３３と対向する位置に配置されている。

　なお、本実施形態において、中央低圧室４４は、内部連通孔３２を介して閉じ側低圧室３３と連通している。このため、閉じ側低圧室３３とほぼ同一の圧力である。よって、圧力計８には、中央低圧室４４の圧力も測定されている。圧力計８は、圧力容器３外に配置されているため、遮断器１の外部から容易に、低圧室３３，４４に充填されている絶縁ガスの圧力を知ることができる。

　図１に示すように、閉じ側端板２２のうち鉛直上側においては、当該閉じ側端板２２から移動方向の閉じ側に導体（以下、閉じ側延伸導体と記す）２４が延びている。加えて、当該閉じ側延伸導体２４には、絶縁スペーサ２８を介してブッシング７１内部を略直線状に延びている導体（以下、閉じ側中心導体と記す）２６が結合されている。絶縁スペーサ２８は、閉じ側中心導体２６を圧力容器３から絶縁し、且つ当該圧力容器３とブッシング７１内部とを気密に区分している。閉じ側延伸導体２４及び閉じ側中心導体２６は、閉じ側端板２２と共に、閉じ側導体を構成している。

　一方、開き側端板６２のうち鉛直上側においては、図１に示すように、当該開き側端板６２から移動方向の開き側に導体（以下、開き側延伸導体と記す）６４が延びている。加えて、当該開き側延伸導体６４には、絶縁スペーサ６８を介してブッシング７２内部を略直線状に延びている導体（以下、開き側中心導体と記す）６６が結合されている。絶縁スペーサ６８は、開き側中心導体６６を圧力容器３から絶縁し、且つ当該圧力容器３とブッシング７２内部とを気密に区分している。開き側延伸導体６４と開き側中心導体６６は、開き側端板６２と共に、開き側導体を構成している。

　なお、絶縁スペーサ２８および絶縁スペーサ６８は、圧力容器３とブッシング７１又はブッシング７２の内部とをそれぞれ気密に区分する必要がなければ省略しても良い。

　このように、閉じ側中心導体２６は、閉じ側延伸導体２４を介して、閉じ側端板２２及び固定接触子２０と結合されている。一方、開き側中心導体６６は、開き側延伸導体６４を介して、開き側端板６２と結合されており、操作ロッド５２を介して可動接触子５０と電気的に接続されている。

　図１及び図３に示すように、開き側導体のうち開き側端板６２より移動方向の開き側には、操作ロッド５２のうち絶縁部５５より移動方向の閉じ側の部分５３と摺接すると共に、当該部分５３との間で電流（主電流）を流す部分（以下、通電接触部と記す）６３を有している。通電接触部６３は、開き側端板６２から移動方向の開き側に突出しており、略筒状をなしている。通電接触部６３は、開き側導体を構成しており、高圧室５に面している。

　一方、本実施形態の操作ロッド５２には、図３に示すように、絶縁部５５より移動方向の閉じ側において径方向外側に突出している部分（以下、径方向突出部と記す）５３が設けられている。当該径方向突出部５３は、上述した通電接触部６３と摺接して、開き側導体と可動接触子５０との間で電流を流す部材（以下、通電部材と記す）５４を有している。

　径方向突出部５３は、操作ロッド５２のうち可動接触子５０と電気的に接続されている導体部分である。径方向突出部５３は、操作ロッド５２の全周に亘って突出している。径方向突出部５３の外周側には、通電部材５４が保持されている。

　通電部材５４は、略環状をなしており、径方向突出部５３に保持されて、通電接触部６３の内壁に摺接すると共に、主電流を流す。なお、通電部材５４は、比較的導電性の高い材料で構成されている。通電部材５４を構成する材料には、例えば、銅を主成分とする金属材料が用いられる。

　一方、通電接触部６３は、操作ロッド５２及び径方向突出部５３と同軸に略円筒状をなしている。通電接触部６３は、閉路位置（図１参照）及び開路位置（図３参照）の双方において、操作ロッド５２の径方向突出部５３及び通電部材５４の径方向外側を囲うように構成されている。

　なお、図３に示すように、本実施形態において、操作ロッド５２の径方向突出部５３には、通電部材５４の少なくとも一部を収容する溝を有している。通電部材５４は、当該溝に収容されて径方向突出部５３に保持された状態で、開き側端板（開き側導体）６２の通電接触部６３と摺接する。

　これにより、可動接触子５０及び操作ロッド５２が開路位置及び閉路位置に拘わらず、開き側導体、すなわち開き側端板６２、開き側延伸導体６４及び開き側中心導体６６と電気的に接続される。可動接触子５０及び操作ロッド５２が閉路位置にあるとき、径方向突出部５３、通電部材５４及び通電接触部６３には、主電流が流れる。

　なお、開き側端板６２のうち径方向内側には、上述した中央低圧室４４の気密を確保するための部材（以下、シール部材と記す）６１が設けられている。シール部材６１は、略環状をなしており、操作ロッド５２のうち径方向突出部５３より移動方向の閉じ側の部分５１と摺接する。なお、シール部材６１は、ＰＴＦＥ等の比較的潤滑性の高い材料で構成されている。

　以上に説明したように本実施形態の遮断器１は、図１に示すように、真空容器１１内において操作ロッド５２の径方向外側に配置されて、当該操作ロッド５２を囲っており、且つ操作ロッド５２の移動に応じて移動方向に伸縮するべローズ１２を有している。真空容器１１の移動方向の開き側にある開き側端板６２と、移動方向の閉じ側にある閉じ側端板２２との間には、極間絶縁体４４が移動方向に延びている。極間絶縁体４０の径方向内側には、中央低圧室４４が形成されており、真空容器１１及びべローズ１２は、当該中央低圧室４４に配置されている。べローズ１２は、真空室１５を中央低圧室４４から仕切っている。

　操作ロッド５２のうち電気絶縁体で構成されている絶縁部５５は、開き側端板６２より移動方向の開き側において高圧室５に面している。加えて、絶縁筒３０は、圧力容器３のうち移動方向の閉じ側の端部３ｅに結合されており、閉じ側低圧室３３は、当該端部３ｅまで延びている。すなわち閉じ側低圧室３３は、絶縁筒３０、閉じ側端板２２及び当該圧力容器３の端部３ｅにより画定されている。

　本実施形態によれば、圧力容器３内のうち、閉じ側端板２２と開き側端板６２との間において、真空容器１１及びべローズ１２は、極間絶縁体４０の内側にある中央低圧室４４に収容されるため、べローズ１２の内面１２ａと外面１２ｂとの圧力差を、高圧室５に収容されている場合に比べて低減することができる。

　また、圧力容器３内のうち、開き側端板６２より移動方向の開き側においては、操作ロッド５２の絶縁部５５は、高圧室５内に収容されるため、当該絶縁部５５における電気絶縁性能を良好なものとしつつ、当該絶縁部５５の移動方向の寸法、及び開き側端板６２と圧力容器３の端部３ｃとの移動方向の距離を、比較的小さなものにすることができる。これにより、絶縁部５５の軽量化を図ることができ、操作ロッド５２の高速な作動を実現することができる。

　また、圧力容器３内のうち、閉じ側端板２２より移動方向の閉じ側においては、絶縁筒３０は、高圧室５内に収容されており、当該絶縁筒３０の径方向内側には、上述した中央低圧室４４に連通する閉じ側低圧室３３が形成されており、当該閉じ側低圧室３３が圧力容器３の移動方向の閉じ側の端部３ｅまで延びている。

　絶縁筒３０の径方向外側は、高圧室５に面しているので、絶縁筒３０の電気絶縁性能を良好なものとしつつ、当該絶縁筒３０の移動方向の寸法、すなわち閉じ側端板２２と圧力容器３の端部３ｅとの移動方向の距離を、比較的小さなものとすることができる。

　一方、絶縁筒３０の径方向内側には、中央低圧室４４に連通する閉じ側低圧室３３が、圧力容器３の端部３ｅまで延びているので、当該端部３ｅの近傍に圧力測定装置（例えば、圧力計８）等を設けて、これら低圧室３３，４４の圧力を監視することが容易である。

　このようにして本実施形態の遮断器１によれば、真空室１５に面するべローズ１２に高い圧力差が生じることを抑制しつつ、圧力容器３の移動方向の寸法をコンパクトなものにすることができる。

　また、本実施形態の遮断器１は、開き側導体は、操作ロッド５２のうち絶縁部５５より移動方向の閉じ側の部分である径方向突出部５３の通電部材５４と摺接すると共に、当該通電部材５４と摺接すると共に主電流を流す通電接触部６３を有している。

　なお、本実施形態において、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３の圧力を測定する圧力測定装置は、圧力容器３の端部３ｅの近傍において、測定した圧力を表示する圧力計８であるものとしたが、本発明に係る圧力測定装置は、この態様に限定されるものではない。圧力測定装置は、少なくとも閉じ側低圧室３３の圧力を測定可能なものであれば良く、圧力表示機能の有無や設置位置に拘わらず、様々な形態のものを用いることができる。

　なお、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３は、圧力容器３外と連通させて、外気を導入して充填することも可能である。以下にその一例について説明する。

　〔第２の実施形態〕
　第２の実施形態の遮断器の構成について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態の遮断器のうち絶縁筒の周辺構成を示す拡大断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

　図４に示すように、本実施形態の遮断器は、圧力容器３のうち移動方向の閉じ側の端部３ｅには、外気を閉じ側低圧室３３に導入するための連通孔（以下、外部連通孔と記す）３５が形成されている。外部連通孔３５は、閉じ側低圧室３３と当該圧力容器３外とを連通させる。外部連通孔３５は、移動方向（図に一点鎖線Ａで示す）に延びている。なお、本実施形態において、閉じ側低圧室３３は、内部連通孔３２を介して中央低圧室４４と連通している。

　また、本実施形態において、外部連通孔３５には、塵芥及び水分のうち少なくとも一方を外気から分離可能なフィルタ３７が設けられている。本実施形態において、フィルタ３７は、外部連通孔３５を貫流する空気に含まれている塵芥（異物）及び水分（雨水）を分離する。

　このように構成された遮断器において、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３には、圧力容器３の移動方向の閉じ側の端部３ｅに設けられた外部連通孔３５及びフィルタ３７を通して、圧力容器３外にある外気（空気）が導入される。中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３の導入された空気の圧力は、いずれも大気圧となる。

　本実施形態によれば、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３の圧力を、上述した圧力計８（図１参照）等の圧力測定装置により監視する必要がなくなる。また、高圧室５に充填されている絶縁ガスが、仮に、中央低圧室４４や閉じ側低圧室３３に流入した場合であっても、流入した絶縁ガスは、外部連通孔３５から圧力容器３外に排出することができるため、これら低圧室３３，４４の圧力が、高圧室５のように高くなることがなく、中央低圧室４４と真空室１５とを仕切るべローズ１２が破損することがない。

　〔第３の実施形態〕
　第３の実施形態の遮断器の構成について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の遮断器の構成を示す断面立面図である。なお、図５には、可動接触子及び操作ロッドが、閉路位置（closed position）に位置している状態が示されている。また、図５においては、理解を容易にするために圧力容器や操作機構等については、ハッチングを省略している。なお、第１の実施形態と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

　図５に示すように、本実施形態の遮断器１Ｃにおいて、絶縁スペーサ２８を介してブッシング７１内部を延びている閉じ側中心導体（閉じ側導体）２７には、外気を閉じ側低圧室３３に導入するための通路（以下、単に「導体内通路」と記す）２９が、内部に形成されている。導体内通路２９は、閉じ側中心導体２７内を、その長手方向に延びている。

　また、閉じ側延伸導体（閉じ側導体）２４及び絶縁筒３０には、外気を閉じ側低圧室３３に導入するための通路２９ｃが形成されている。通路２９ｃは、絶縁筒３０の径方向に延びている。通路２９ｃは、径方向外側が導体内通路２９に接続されており、径方向内側が閉じ側低圧室３３に接続されている。圧力容器３外と閉じ側低圧室３３は、導体内通路２９及び通路２９ｃを介して連通している。また、本実施形態においても、閉じ側低圧室３３は、内部連通孔３２を介して中央低圧室４４と連通している。

　また、本実施形態において、導体内通路２９のうち圧力容器３の外側の端部には、塵芥及び水分のうち少なくとも一方を除去可能なフィルタ７０が設けられている。フィルタ７０は、導体内通路２９を貫流する空気に含まれている塵芥（異物）及び水分（雨水）を分離する。

　このように構成された遮断器１Ｃにおいて、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３には、閉じ側中心導体２７内にある導体内通路２９及びフィルタ７０を通して、圧力容器３外にある外気（空気）が導入される。中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３の圧力は、いずれも大気圧となる。本実施形態においても、圧力測定装置により、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３の圧力を監視する必要がない。

　なお、本実施形態においては、圧力容器３外にある外気を閉じ側低圧室３３に導入するための導体内通路２９が、閉じ側中心導体２７内に形成されるものとしたが、本発明に係る導体内通路は、この態様に限定されるものではない。例えば、開き側中心導体６６内に導体内通路を形成し、圧力容器３外にある外気を当該導体内通路を介して中央低圧室４４に導入するものとしても良い。この態様によっても、中央低圧室４４及び閉じ側低圧室３３に外気（空気）を導入することができる。

　〔他の実施形態〕
　以上に説明した実施形態の他に、遮断器の構成には、種々の変更が可能である。例えば、上述した各実施形態において、真空容器１１及びべローズ１２が配置される中央低圧室４４と、その移動方向の閉じ側にある閉じ側低圧室３３は、閉じ側端板（閉じ側導体）２２に形成された内部連通孔３２を介して連通しているものとしたが、本発明に係る中央低圧室及び閉じ側低圧室の態様は、この態様に限定されるものではない。中央低圧室及び閉じ側低圧室には、それぞれ高圧室に比べて低い圧力の絶縁ガス又は空気が導入されていれば良い。例えば、中央低圧室と閉じ側低圧室には、種類の異なる絶縁ガスが、異なる圧力で充填されているものとしても良い。また、上述した開路位置（open position）は、可動接触子及び操作ロッドが固定接触子から前記移動方向の開き側に可能な限り離間した位置、いわゆる「完全開路位置（fully open position）であるものとすることも好適である。

　本発明のいくつかの実施形態について説明したが、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。これら新規な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ともに、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。

１，１Ｃ　遮断器
２　脚部
３　圧力容器
３ａ　中央部
３ｃ　端部（圧力容器の移動方向の開き側の端部）
３ｅ　端部（圧力容器の移動方向の閉じ側の端部）
５　高圧室
７　操作箱
８　圧力計（圧力測定装置）
１０　真空バルブ
１１　真空容器
１１ａ　絶縁筒状部（電気絶縁体）
１１ｃ　開き側端部
１１ｅ　閉じ側端部
１２　べローズ
１２ａ　内面（べローズ）
１２ｂ　外面（べローズ）
１３　貫通孔
１５　真空室
２０　固定接触子
２１　円柱状導体
２２　閉じ側端板（閉じ側導体）
２４　閉じ側延伸導体（閉じ側導体）
２６　閉じ側中心導体（閉じ側導体）
２７　閉じ側中心導体（閉じ側導体）
２８　絶縁スペーサ
２９　導体内通路
２９ｃ　通路
３０　絶縁筒（電気絶縁体）
３２　内部連通孔
３３　閉じ側低圧室（低圧室）
３５　外部連通孔
３７　フィルタ
４０　極間絶縁体（電気絶縁体）
４４　中央低圧室（低圧室）
４６　極間抵抗体
５０　可動接触子
５２　操作ロッド
５３　径方向突出部
５４　通電部材
５５　絶縁部（電気絶縁体）
５７　操作機構
６１　シール部材
６２　開き側端板（開き側導体）
６３　通電接触部（開き側導体）
６４　開き側延伸導体（開き側導体）
６６　開き側中心導体（開き側導体）
６８　絶縁スペーサ
７０　フィルタ
７１　ブッシング
７２　ブッシング

Claims

　固定接触子と、
　当該固定接触子と接する閉路位置と当該固定接触子から離間している開路位置との間を移動方向に直線状に移動可能な可動接触子と、
　真空室を内部に有し、当該真空室に前記固定接触子と前記可動接触子を収容する真空容器と、
　前記真空容器より前記移動方向の閉じ側に配置されており、前記固定接触子と結合されており且つ電気的に接続されている閉じ側導体と、
　前記真空容器より前記移動方向の開き側に配置されており、前記可動接触子と電気的に接続されている開き側導体と、
　前記可動接触子に結合されており、当該可動接触子から前記開き側導体を通って移動方向に延びており、且つ操作機構により駆動されて当該可動接触子と一体に前記移動方向に移動する操作ロッドと、
　電気絶縁体で構成されており、前記真空容器の径方向外側に配置されており、前記閉じ側導体と前記開き側導体との間を前記移動方向に延びており、且つ絶縁ガス又は空気が充填される中央低圧室を画定する極間絶縁体と、
　前記真空容器内において前記操作ロッドの径方向外側に配置されており、前記真空容器に結合されている前記移動方向の開き側の端と前記操作ロッドに結合されている前記移動方向の閉じ側の端とを有し、且つ前記真空室を前記中央低圧室から仕切っており、且つ当該操作ロッドの移動に応じて前記移動方向に伸縮するべローズと、
　電気絶縁体で構成されており、前記閉じ側導体から前記移動方向の閉じ側に延びており、且つ絶縁ガス又は空気が充填される閉じ側低圧室を画定する絶縁筒と、
　前記中央低圧室及び前記閉じ側低圧室に比べて高い圧力で絶縁ガスが充填される高圧室を内部に有し、当該高圧室内に、前記開き側導体、前記極間絶縁体、前記閉じ側導体及び前記絶縁筒を収容する圧力容器と、
を備え、
　前記操作ロッドは、電気絶縁体で構成されており、且つ前記開き側導体より前記移動方向の開き側において前記高圧室に面する絶縁部を有し、
　前記絶縁筒は、前記圧力容器のうち前記移動方向の閉じ側の端部に結合されており、前記閉じ側低圧室は、当該端部まで延びており、
　前記閉じ側導体は、前記中央低圧室と前記閉じ側低圧室とを連通させる内部連通孔を内部に有する
ことを特徴とする電力系統用遮断器。
　前記開き側導体は、前記操作ロッドのうち前記絶縁部より前記移動方向の閉じ側の部分と摺接すると共に当該部分との間で電流を流す通電接触部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
　電気抵抗を有し、前記真空容器の径方向外側に配置されており、且つ前記閉じ側導体と前記開き側導体との間を前記極間絶縁体に沿って延びている極間抵抗体を、
さらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遮断器。
　前記高圧室には、０．４ＭＰａから０．８ＭＰａの範囲内にある圧力で絶縁ガスが充填されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の遮断器。
　前記高圧室には、六フッ化硫黄、窒素、二酸化炭素、乾燥空気のうちいずれか、又はこれらのうち２種類以上の混合ガスが、絶縁ガスとして充填されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の遮断器。
　前記中央低圧室及び前記閉じ側低圧室には、大気圧から０．２ＭＰａの範囲内にある圧力で絶縁ガスが充填されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の遮断器。
　前記中央低圧室及び前記閉じ側低圧室には、六フッ化硫黄、窒素、二酸化炭素、乾燥空気のうちいずれか、又はこれらのうち２種類以上の混合ガスが、絶縁ガスとして充填されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の遮断器。
　前記圧力容器の前記移動方向の閉じ側の端部より外側に配置されており、前記中央低圧室及び前記閉じ側低圧室のうち少なくとも当該閉じ側低圧室の圧力を測定可能な圧力測定装置を、
さらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の遮断器。
　前記圧力容器のうち前記移動方向の閉じ側の端部には、前記閉じ側低圧室と当該圧力容器外とを連通させる外部連通孔が形成されており、
　前記中央低圧室及び前記閉じ側低圧室のうち少なくとも当該閉じ側低圧室には、当該外部連通孔を介して大気圧の空気が導入されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の遮断器。
　前記外部連通孔には、空気から塵芥及び水分のうち少なくとも一方を分離するフィルタが設けられている
ことを特徴とする請求項９に記載の遮断器
　前記開き側導体は、
　前記極間絶縁体の前記移動方向の開き側の端に結合されており、前記可動接触子より前記移動方向の開き側において当該移動方向に垂直な径方向に広がる略円板状をなしている開き側端板と、
　当該開き側端板と結合されており、前記絶縁部より当該径方向の外側において略棒状をなしており、且つ当該ブッシング内を通って延びている開き側中心導体と、
を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の遮断器。
　前記閉じ側導体は、
　前記極間絶縁体の前記移動方向の閉じ側の端に結合されており、前記固定接触子より前記移動方向の閉じ側において前記移動方向に垂直な径方向に広がる略円板状をなしている閉じ側端板と、
　当該閉じ側端板と結合されており、前記絶縁筒より当該径方向の外側において略棒状をなしており、且つ当該ブッシング内を通って延びている閉じ側中心導体と、
を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の遮断器。
　前記閉じ側中心導体には、前記閉じ側低圧室と前記圧力容器外とを連通させて、空気を当該閉じ側低圧室に導入する導体内通路が内部に形成されており、
　前記中央低圧室及び前記閉じ側低圧室のうち少なくとも当該閉じ側低圧室には、当該導体内通路を介して大気圧の空気が導入されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の遮断器。
　前記開き側中心導体には、前記中央低圧室と前記圧力容器外とを連通させて、空気を当該中央低圧室に導入する導体内通路が内部に形成されており、
　前記中央低圧室及び前記閉じ側低圧室のうち少なくとも当該中央低圧室には、当該導体内通路を介して大気圧の空気が導入されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の遮断器。
　前記導体内通路のうち前記圧力容器の外側の端部には、空気から塵芥及び水分のうち少なくとも一方を分離するフィルタが設けられている
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の遮断器。