JP6136597B2

JP6136597B2 - 封止形リレー

Info

Publication number: JP6136597B2
Application number: JP2013119363A
Authority: JP
Inventors: 大造高橋; 利眞深井; 正彦家田
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: CN105264629A; US20180308651A1; US20160133419A1; US10910184B2; JP2014238916A; KR101771637B1; CN105264629B; KR20160030165A; WO2014196426A1

Description

本発明は，ベローズを介した電流経路で外部回路との接続を行なう真空リレー、或いはＳＦ₆（六フッ化硫黄）ガスや乾燥空気等の絶縁ガスを封入した絶縁ガス封入リレー等の封止形リレーに関するものである。

現在、市場に出回っている封止形リレー、例えば真空リレーは、コイルによる磁界で接点をオン・オフするものが殆どであり、この構造だと大電流を流すことはできない。

そこで、電力系統の遮断器などに使用されるＶＩ（真空インタラプタ＝真空バルブ）の構造を採用することが考えられる。

ＶＩは、数百Ａの大電流（例えば、定格電流６００Ａ、定格遮断電流２０ｋＡ）を通電させるために、可動軸と該可動軸に取り付けたマルチコンタクトを使用し、或いは、可撓性を有する平網線等を介して外部回路に接続する構成になっている。（例えば引用文献１〜３）。

特開２００９−７６２１８号公報特開２００６−１７２８４７号公報特開２００５−２５９５４３号公報

真空リレーにおいて、ＶＩと同様の経路で外部に電流を引き出そうとする場合には、次に述べるような問題点があった。
（１）可動側部分の通電構造にマルチコンタクトや平網線等を使用した場合には、操作機構の大型化、複雑化、操作力の増大等のデメリットがある。
（２）マルチコンタクト等を用いて可動部材により通電を行なう場合、表皮効果により電流が制限されてしまうＲＦ（高周波）通電において、大電流を通電させようとすると、可動部材の径を極端に大型化する必要がある。
（３）可動軸に銅合金等の導電性の高い材料を用いる必要がある。

本発明は、真空リレーにおいて、ベローズを使用して通電させることにより、上記従来例の課題を解決したものである。

請求項１の発明は、絶縁筒と、該絶縁筒の一端側の開口部に取り付けられていて内面に第１コンタクトを設けた第１リレー接続部と、該第１リレー接続部に対して所定の間隔をもって配置された第２リレー接続部と、前記第１，第２リレー接続部の間に移動可能に配置されていて前記第１リレー接続部側に移動させると前記第1コンタクトに接触する第２コンタクトを備えた可動部材と、を備え、前記第１コンタクトと前記第２コンタクトを接触させることにより前記可動部材を介して前記第１，第２リレー接続部を電気的に接続する封止形リレーであって、
前記可動部材と前記第２リレー接続部の間に、これら可動部材と第２リレー接続部を電気的に接続するベローズを設けた。

前記ベローズは、内周側ベローズと外周側ベローズの２重構造とし、内周側ベローズに、絶縁筒内を気密に保つ気密封止性を持たせ、外周側ベローズに、前記可動部材と第２リレー接続部を電気的に接続する通電性を持たせた。

請求項２の発明は、請求項１に記載の封止形リレーにおいて、前記操作機構に、エアシリンダを使用した。

（１）請求項1の真空リレーは、可動部材を第１リレー接続部に向けて移動させて、第１コンタクトと第２コンタクトを接触させると、第１，第２リレー接続部は、ベローズを介して電気的に接続される。

ベローズは、マルチコンタクト等の接触面積に比べてベローズの表面積の方が大きいので、ＲＦ（高周波）通電での大電流の通電に有利なものとなる。

マルチコンタクトや平網線等を使用した場合に較べて、操作機構の小型化、簡素化、操作力の低減等を図ることができる。

また、ベローズで通電を行なうので、可動軸に、銅合金等の導電性の高い材料を用いなくても済む。
また、内周側の気密封止用ベローズで絶縁筒内を真空に保ち、外周側の通電用ベローズで、可動部材と第２リレー接続部を電気的に接続する。内周側に気密封止用ベローズを設けたことで操作力を低減できる。
（２）請求項２の封止形リレーは、操作機構に、エアシリンダを使用したので、コンタクトのエロージョン（消耗）が発生した場合でもエアシリンダのストローク範囲内であれば、常に圧接力を一定にできる。従来の遮断操作機構においては、コンタクトが消耗したときに圧接力が低下することの対策として、圧接力を付与するためのバネ機構等を用いていた。そのために遮断操作機構は大型になっていたが、本発明においては、エアシリンダの空気圧により圧接状態を維持できる。そのため小型化が可能となる。

本発明の封止形リレーの断面図であり、中心線ＣＬから左半部は、第1コンタクトと第２コンタクトの接触状態を示し、右半部は、第1コンタクトと第２コンタクトの非接触状態を示す。

以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
図１において、１は封止形リレーの一例としての真空リレーを示し、該真空リレー１は、絶縁筒２と、該絶縁筒２の一端側の開口部に取り付けられていて内面に第１コンタクト（電極）３を設けた第１リレー接続部４と、該第１リレー接続部４に対して所定の間隔をもって前記絶縁筒２内に対向配置された第２リレー接続部５と、前記第１，第２リレー接続部４，５の間に移動可能に配置されていて前記第１リレー接続部４側に移動させると前記第1コンタクト３に接触する第２コンタクト６を備えた可動部材７と、該可動部材７を前記第1，第２コンタクト３，６の接離方向に移動させる操作機構８と、を備えている。

前記可動部材７と前記第２リレー接続部５の間には、伸縮可能なベローズ１１が介在されている。
前記ベローズ１１は、内周側ベローズ１１ａと、外周側ベローズ１１ｂの２重構造になっていて、内周側ベローズ１１ａで絶縁筒２内を真空に保持し、外周側ベローズ１１ｂで可動部材７と第２リレー接続部５を電気的に接続する。（以下、内周側ベローズ１１ａを気密封止用ベローズと称し、外周側ベローズ１１ｂを通電用ベローズと称する）。なお、ベローズ11を２重構造とせずに単一のベローズで気密封止と通電の両方を行なってもよい。

次に、絶縁筒２、第１リレー接続部４、第２リレー接続部５、操作機構８、ベローズ１１について詳しく説明する。
絶縁筒２は、第１，第２の２つの筒部２ａ，２ｂに分割されていて、絶縁性を有するセラミックスで円筒状に形成されている。

第１リレー接続部４は、円板状に形成されていて、前記第１の筒部２ａの上端の開口部を密封して取り付けられている。第１リレー接続部４の下面の中央部には前記第１コンタクト３が設けられている。

前記第２リレー接続部５は、前記第１，第２の筒部２ａ，２ｂの間に挟着されている。前記第２リレー接続部５の中央部（前記絶縁筒２の中心部に相当する部分）には、次に説明する可動部材７の軸部７ｂを挿入する軸部挿入孔５ａが形成されている。

前記可動部材７は、前記第２コンタクト６を上面の中央部に設けた円板状のフランジ部７ａと、該フランジ部７ａの下面の中央部に設けられたフランジ部７ａよりも小径の軸部７ｂと、を備えている。フランジ部７ａは、銅合金等の導電性に優れた材料で形成されている。

前記軸部７ｂは、前記第２リレー接続部５に設けた軸部挿入孔５ａを通して第２リレー接続部５の下部に突出している。前記軸部７ｂの下端は、絶縁ロッド１２を介して前記操作機構８に接続されている。前記軸部７ｂは、ステンレススチール等の材料で形成されている。

前記操作機構８には、エアシリンダが使用されている。操作機構８は、操作機構収納部１３に収納されている。該操作機構収納部１３の上端は連結部材１４を介して前記第２の筒部２ｂの下端に接続されている。

次に、前記ベローズ１１について説明する。前述したように、ベローズ１１は、内周側の気密封止用ベローズ１１ａと外周側の通電用ベローズ１１ｂの２重構造になっている。

気密封止用ベローズ１１ａは、可動部材７の軸部７ｂを囲繞した状態で軸部７ｂの外周に配置されている。気密封止用ベローズ１１ａは、一端側が第２リレー接続部５に取り付けられ、他端側が可動部材７のフランジ部７ａに取り付けられている。

気密封止用ベローズ１１ａは、外気が軸部挿入孔５ａから第１の筒部２ａ内に侵入するのを防止する気密封止性を有している。気密封止用ベローズ１１ａは、気密性を有する素材で形成されている。

また、通電用ベローズ１１ｂは、気密封止用ベローズ１１ａの外周に配置されている。通電用ベローズ１１ｂは、気密封止用ベローズ１１ａと同様に一端側が第２リレー接続部５に取り付けられ、他端側がフランジ部７ａに取り付けられている。

通電用ベローズ１１ｂは、可動部材７と第２リレー接続部５を電気的に接続している。通電用ベローズ１１ｂは、導電性を有する素材で形成されている。

なお、図１に示す実施形態においては、絶縁筒２を第１，第２の２つの筒部２ａ，２ｂに分割し、これら２つの筒部２ａ，２ｂの間に第２リレー接続部５を挟着する構成としたが、前記第２の筒部２ｂを省き、絶縁筒２を第１の筒部２ａのみで構成し、該第１の筒部２ａの一方の開口部側に第１リレー接続部４を配置し、他方の開口部に第２リレー接続部５を配置してもよい。この場合、操作機構収納部１３または連結部材１４を絶縁材料で構成する。

次に、上記真空リレー１の作用、効果について説明する。図1の左半部に示すように、第1コンタクト３と第２コンタクト６を接触させると、第１リレー接続部４と第２リレー接続部５は、可動部材７及び通電用ベローズ１１ｂを介して電気的に接続された状態になる。

図1の左半部に示す状態から可動部材７を操作機構８側に牽引すると、図1の右半部に示すように、第1コンタクト３と第２コンタクト６は、非接触状態になり、第１リレー接続部４と第２リレー接続部５の電気的な接続が遮断される。

また、操作機構８で可動部材７を第1コンタクト３側に移動させると、図1の左半部に示すように、第1コンタクト３と第２コンタクト６が接触し、第１リレー接続部４と第２リレー接続部５が電気的な接続された状態になる。

なお、上記実施形態においては、外周側の通電用ベローズ１１ｂで通電を行なうので、外周側の通電用ベローズ１１ｂは、銅合金等の導電性に優れたものがよい。一方、気密封止用ベローズ１１ａ及び可動部材７の軸部７ｂは、ステンレススチールのような導電率の低い素材であってもよい。また、可動部材７のフランジ部７ａを小さく構成し、軸部７ｂに直接、ベローズを取り付ける形態とする場合には、軸部７ｂに導電性に優れた材料を使用することが望ましい。また、前述したように、絶縁筒２の他方の開口部に第２リレー接続部５を配置し、例えば操作機構収納部１３や連結部材１４に絶縁素材を用いる構成としてもよい。

１…封止形リレー（真空リレー）
２…絶縁筒
３…第１コンタクト
４…第１リレー接続部
５…第２リレー接続部
６…第２コンタクト
７…可動部材
７ａ…フランジ部
７ｂ…軸部
８…操作機構
１１…ベローズ
１１ａ…内周側ベローズ（気密封止用ベローズ）
１１ｂ…外周側ベローズ（通電用ベローズ）

Claims

絶縁筒と、該絶縁筒の一端側の開口部に取り付けられていて内面に第１コンタクトを設けた第１リレー接続部と、該第１リレー接続部に対して所定の間隔をもって配置された第２リレー接続部と、前記第１，第２リレー接続部の間に移動可能に配置されていて前記第１リレー接続部側に移動させると前記第1コンタクトに接触する第２コンタクトを備えた可動部材と、該可動部材を前記コンタクト接離方向に移動させる操作機構と、を備え、
前記操作機構で前記可動部材を駆動して前記第１コンタクトと前記第２コンタクトを接触させることにより前記可動部材を介して前記第１，第２リレー接続部を電気的に接続する封止形リレーであって、
前記可動部材と前記第２リレー接続部の間に、これら可動部材と第２リレー接続部を電気的に接続するベローズを設け、
前記ベローズは、内周側ベローズと外周側ベローズの２重構造になっていて、内周側ベローズは、気密封止性を有し、外周側ベローズは、通電性を有していることを特徴とする封止形リレー。
前記操作機構に、エアシリンダを使用したことを特徴とする請求項１に記載の封止形リレー。