コンデンサユニットおよび密閉型開閉装置
【課題】小型で絶縁性能の高いコンデンサユニット、およびそのコンデンサユニットを有する密閉型開閉装置を提供する。
【解決手段】誘電体の周囲を絶縁材で被覆したコンデンサ素子３−１、・・・、３−ｎを複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体３を絶縁筒４に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体３の両端部を接続電極５ａ、５ｂを介して静電シールド電極６ａ、６ｂに接続するように構成されたコンデンサユニット２において、コンデンサ素子３−１、・・・、３−ｎの電極の内の一方を絶縁材とほぼ同一面にする。
【解決手段】誘電体の周囲を絶縁材で被覆したコンデンサ素子３−１、・・・、３−ｎを複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体３を絶縁筒４に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体３の両端部を接続電極５ａ、５ｂを介して静電シールド電極６ａ、６ｂに接続するように構成されたコンデンサユニット２において、コンデンサ素子３−１、・・・、３−ｎの電極の内の一方を絶縁材とほぼ同一面にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置の構成要素である密閉型開閉装置に用いられるコンデンサユニットに係り、特に、小型であり、絶縁性能を向上させることのできるコンデンサユニットおよび密閉型開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）は、大電流を遮断するスイッチ（開閉部）を有する密閉型開閉装置を構成要素の一つとして備えている。一般に１つのスイッチで遮断できる電流の大きさには自ずと限界があるので、１つのスイッチで遮断できる値以上の電流を遮断する必要がある場合には、複数個（通常は２個）のスイッチを直列接続し、これらのスイッチを同時に開極動作させる２点切りの構成が採用されている。
【０００３】
以下、図１１乃至図１７を参照して従来の２点切りの密閉型開閉装置を例に挙げて説明する。
図１１は従来の２点切り密閉型開閉装置の主回路に設けた２個のスイッチ間の静電容量を示す説明図、図１２は図１１に示す２個のスイッチ間の電圧を示す説明図、図１３は従来の密閉型開閉装置のスイッチ間にコンデンサユニットを接続した状態を示す等価回路図、図１４は従来のコンデンサユニットに用いたコンデンサ素子の断面図、図１５はコンデンサユニット用にコンデンサ素子を所定個数直列接続してなるコンデンサ積層体を示す図、図１６は従来のコンデンサユニットの設置状態を示す断面図、そして、図１７は従来のコンデンサユニットの等電位線を示す説明図である。
【０００４】
図１１で示すように、主回路に設けられた２個のスイッチを直列にした密閉型開閉装置１において、２個のスイッチ１−１および１−２を開極しようとする場合、スイッチ１−１の接点間静電容量Ｃ１、スイッチ１−２の接点間静電容量Ｃ２、そして、スイッチ１−１および１−２とをつなぐ回路の対地静電容量Ｃ３が存在するので、図１２で示すように、これらの静電容量Ｃ１，Ｃ２およびＣ３によって決まる電圧Ｖ１、電圧Ｖ２がそれぞれスイッチ１−１、スイッチ１−２の接点間に印加される。
【０００５】
図１２の回路においては、一般に対地静電容量Ｃ３の影響によってＶ１≠Ｖ２であるため、２個のスイッチ１−１、１−２が遮断する電流は均等とはなり難く、２個のスイッチ１−１、１−２の電流遮断能力を均等化して効率的に使用することが難しい。
【０００６】
この問題を避け、２個のスイッチ１−１、１−２の接点間に印加される電圧Ｖ１、Ｖ２を均等化して遮断器としての電流遮断能力を効果的に利用するために、図１３に示す様に各スイッチ１−１、１−２に対して対地静電容量Ｃ３よりも十分に大きい静電容量Ｃ４を有するコンデンサユニット２を並列接続する方法がとられる場合がある。
【０００７】
スイッチ１−１、１−２にそれぞれ並列接続される静電容量Ｃ４を構成する方法の一つとして、図１４に示す様にセラミックス等の高誘電率材で構成された誘電体３ａをエポキシ樹脂等の絶縁材３ｂでモールドし、電極３ｃ１、３ｃ２を接合してなるコンデンサ素子３−１、３−２、・・・を図１５に示す様に所定個数積層してコンデンサ積層体３を構成し、このコンデンサ積層体３を絶縁筒４に収納して成るコンデンサユニット２を前記スイッチ１−１、１−２と並列接続する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００８】
これら特許文献１，２に記載の方法は、直列に接続するコンデンサ素子３−１、３−２、・・・の個数を調整することによって、必要とする静電容量および耐電圧性能のコンデンサユニット２を構成しようとするものである。
【０００９】
コンデンサユニット２の設置状態は、図１６に示すように、絶縁筒４の中にコンデンサ積層体３を配置した状態で両端を接続電極５ａ、５ｂを介して静電シールド電極６ａ、６ｂ間に固定されている。なお、７はエポキシ樹脂等で構成された支持絶縁物である。
【００１０】
ところで、密閉型開閉装置１は、コストダウンを目的として装置全体を小型化することが求められている。密閉型開閉装置全体の小型化を図るためには、コンデンサユニット２の寸法を短くすることが有効である。なお、コンデンサユニット２の寸法を短くすることを目的として、高誘電率材料である非直線抵抗素子で構成されたコンデンサ素子３同士を導電性材料を挟んで熱処理して接合して電極３ｃ２を無くすようにした構造とするものが提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。
【特許文献１】特開平０６−３３８４３６号公報、
【特許文献２】特開平０７−１６１２６８号公報、
【特許文献３】特開平１０−２７５７３７号公報、
【特許文献４】特公昭６２−５９４５５号公報、
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この特許文献３あるいは４に記載の方法では、高誘電率材料同士を導電性接着剤を介して積み重ね焼き付ける必要があるが、高電圧遮断器の様に電圧の高い遮断器に適用されるコンデンサユニットにおいては、直列に接続されるコンデンサ素子３の数が多くなるため、長尺の焼付け熱処理が必要になってコストが増大する欠点がある。
また、遮断器の操作時には、トン（ｔ）オーダの大きな衝撃が生じるため、長尺の焼き付け高誘電材料の場合、接合部の信頼性確保が難しくなる。
【００１２】
しかも、このような構成のコンデンサユニット２を用いた密閉型開閉装置１においては、全体の長さを短くして小型化するために、図１６のようにコンデンサユニット２（２−１、２−２）の端部、すなわちコンデンサ積層体３の端部コンデンサ素子を静電シールド電極６ａ、６ｂの内部へ配置することが多い。遮断器のスイッチ間に電圧が印加された場合、コンデンサユニット２に沿った電位分担は、コンデンサ素子３−１、３−２、・・・の静電容量によって決まる。
【００１３】
この結果、特許文献３あるいは４に記載の方法では、図１７に示す様に等電位線Ｅが静電シールド電極６ａ、６ｂ内部に入り込んで、静電シールド電極６ａ、６ｂ内部に配置された端部近傍のコンデンサ素子３−１、３−２、３−ｎ−１、３−ｎに電界が強くなりやすい領域Ｄが生じ、密閉型開閉装置１の絶縁性能を低下させやすくなるという課題が新たに生じることが判明した。
【００１４】
そこで、本発明は上記従来技術の課題を解決するために、密閉型開閉装置に使用されているコンデンサユニットに関し、小型で絶縁性能の高いコンデンサユニット、およびそのコンデンサユニットを有する密閉型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】
【００１５】
上記の目的を達成するために、請求項１の記載に係るコンデンサユニットの発明は、誘電体の周囲を絶縁材で被覆したコンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記コンデンサ素子の前記誘電体に接続される電極の内の一方を前記絶縁材とほぼ同一面にしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の記載に係るコンデンサユニットの発明は、コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記コンデンサ積層体の両端部およびその近傍のコンデンサ素子の静電容量を中央部のコンデンサ素子の静電容量よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３の記載に係るコンデンサユニットの発明は、コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記絶縁筒の壁面に非直線抵抗体層を施したことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４の記載に係るコンデンサユニットの発明は、コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記絶縁筒は、前記絶縁材に非直線抵抗体を充填して構成されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５の記載に係るコンデンサユニットの発明は、コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記コンデンサ素子の表面に非直線抵抗体層を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、コンデンサ素子相互間の電気的接続を確実にしたままコンデンサ素子積層方向の寸法を短くして小型化するとともに、絶縁信頼性が高いコンデンサユニットおよびコンデンサユニットを備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して、既に説明した図１１乃至図１７と同一部分には同一符号を付すことにより、重複説明は適宜省略するものとする。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される密閉型開閉装置の結線図、図２は本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図であって、前述した図１６の上半分の一方の図に相当する図である。そして、図３はコンデンサ素子の拡大断面図である。
【００２３】
図１において、１は密閉型開閉装置であり、主回路に直列接続した２個のスイッチ１−１、１−２と、これらスイッチ１−１、１−２にそれぞれ並列接続されたコンデンサユニット２−１、２−２とから構成されている。
【００２４】
図２に示すコンデンサユニット２は、２個のコンデンサユニット２−１、２−２のいずれか一方を示すもので、エポキシ樹脂製の絶縁筒４内に複数個の短尺円柱状のコンデンサ素子３−１、・・・、３−ｎを一列に積み重ねて成るコンデンサ積層体３を収納し、かつ、このコンデンサ積層体３の両端部に位置するコンデンサ素子３−１および３−ｎと接続する接続電極５ａ、５ｂを配置することによって構成されている。
【００２５】
そして、このコンデンサユニット２のコンデンサ積層体３は接続電極５ａ、５ｂを介して静電シールド電極６ａおよび６ｂにそれぞれ電気的に接続されたうえで機械的に支持されるようになっている。
【００２６】
なお、接続電極５ａおよび５ｂの内部については図示していないが、スプリング等の弾性部材を内蔵しており、スプリングの復元力によってコンデンサ素子３−１、３−２・・・３−ｎ−１、３−ｎ間の接触圧力およびコンデンサ積層体３と静電シールド電極６ａ、６ｂとの接触圧力を適切に維持するように構成されている。
【００２７】
ところで、本実施の形態のコンデンサ積層体３を構成する各コンデンサ素子例えば３−１は、一対の電極のうちの一方を突出させずに絶縁材の端面とほぼ同一面となるよう薄くし、他方の電極を絶縁材から突出させるように構成したことを特徴としたものである。
【００２８】
すなわち、コンデンサ素子３−１は、図３で示すようにセラミックス等の高誘電率材で構成された短尺円柱状の誘電体３ａの一方の端面（図示、上端面）および他方の端面（図示、下端面）に電極３ｃ１、３ｃ２をそれぞれ設け、さらに誘電体３ａおよび電極３ｃ１、３ｃ２の外周をエポキシ樹脂でモールドして被覆することにより絶縁材３ｂを形成したものである。なお、誘電体３ａに電極３ｃ１、３ｃ２を設ける方法は種々あるが、一例として、特許文献３のように、誘電体３ａの端面に導電層を形成し、この導電層に電極材３ｃ１、３ｃ２を接合する方法が適用できる。なお、前述のように電極材３ｃ１は絶縁材３ｂよりも外部に突出する寸法に作られ、一方電極材３ｃ２は、絶縁材３ｂとほぼ同一面となるように薄く作られている。
【００２９】
本実施の形態のように、コンデンサ素子３−１の一方の電極３ｃ１を絶縁材３ｂよりも外部に突出するようにし、他方の電極３ｃ２を絶縁材３ｂとほぼ同一面になるよう薄くすると、コンデンサ素子３−１、・・・を積み重ねる際、平面度が問題になる。一般に樹脂や熱処理した高誘電率材料では平面度を高くするのが難しく、積み重ねた時に接合面に微小なギャップができやすい。遮断器のコンデンサユニット２には種々の要因で高周波サージも印加されるが、接合面に微小なギャップが存在すると、高周波サージによって接合面で放電が生じやすく、コンデンサ素子の寿命を低下させやすくなる。
【００３０】
しかしながら、本実施の形態では、コンデンサ素子１の一方の電極３ｃ１を従来通り絶縁材３ｂから突出させ、他方の電極３ｃ２を絶縁材３ｂとほぼ同一面となるように薄くしたことによって、コンデンサユニット２におけるコンデンサ素子３−１、・・・３−ｎ間に微小なギャップができ難く、電気的接続を確実にした状態でコンデンサ積層体３の寸法を、従来例よりも短くすることができる。コンデンサ積層体３の寸法を短くすることができれば、それに合わせて絶縁筒４の長さ寸法も短くすることができるので、コンデンサユニット２の寸法を短くすることができ、この結果、密閉型開閉装置１も小型にすることができる。
【００３１】
しかし、コンデンサユニット２の寸法を短くしただけでは、静電シールド電極６ａ、６ｂ内に収容されるコンデンサ素子の数、言い換えれば静電シールド電極６ａ、６ｂで包囲されるコンデンサ積層体３端部のコンデンサ素子の数は減少しないため、コンデンサ積層体３の端部近傍には、電界が強くなりやすい領域Ｄが依然として生じることとなる。したがって、このままでは密閉型開閉装置１の小型化は図れても、絶縁性能を低下させやすいという課題は解決できない。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、接続電極５ａ、５ｂの寸法を従来装置の寸法よりも長くすることによって、静電シールド電極６ａ、６ｂ内に収容されるコンデンサ積層体３端部のコンデンサ素子の数を減少させ、併せてコンデンサユニット２の寸法も短くするように構成したものである。
【００３３】
この結果、静電シールド電極６ａ、６ｂ近傍の電界が強くなりやすい領域Ｄにおけるコンデンサ素子の数を減少させることができるので、小型化が図れたうえで絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置１を得ることができる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図である。
図４において、本実施の形態は、絶縁筒４内に複数個の短尺円柱状のコンデンサ素子３−１、３−２、・・・、３−ｎ−１、３−ｎを一列に積み重ねて成るコンデンサ積層体３の両端部およびその近傍に位置するコンデンサ素子３−１、３−２、・・・、３−ｎ−１、３−ｎの静電容量を、中央部分に位置するコンデンサ素子の静電容量よりも大きくしたことを特徴としたものである。
【００３５】
図４の構成では、両端部における電位分布が中央部の電位分布よりも１０％程度以上低くなるように、両端部のコンデンサ素子３−１、３−２および３−ｎ−１、３−ｎの静電容量を中央部に位置するコンデンサ素子の静電容量よりも大きくすることにより、両端部での電位分担を小さくし、等電位線Ｅの歪みが減少して電界が強くなりやすい領域Ｄが生じ難くなるようにしたものである。この結果、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット２の寸法を小さくしたまま、絶縁性能を高くすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、小型でありながら絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【００３６】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図である。
図５において、本実施の形態は、コンデンサユニット２の構成要素である絶縁筒４の壁面に非直線抵抗体のテープを貼付、または非直線抵抗体の粉末を塗布して非直線抵抗体層８を設けたことを特徴としたものである。なお、図５では絶縁筒４の内壁面に非直線抵抗体によって非直線抵抗体層８を設けるようにしたが、内壁面に替えて、外壁面に設けるようにしてもよい。
【００３７】
非直線抵抗体層８は、電界が強い領域Ｄでは抵抗値が小さくなり、電界が弱い部分では抵抗値が大きくなる特性を有している。この特性は、電界が強い部分の電位分担を減少させる作用を持つ。
【００３８】
このため、内壁または外壁に非直線抵抗体のテープを貼付、または非直線抵抗体の粉末を塗布してなる非直線抵抗体層８を設けた絶縁筒４を使用すれば、等電位線Ｅの変歪が減少し、電界の強い部分が減少し、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット２の寸法を小さくしたまま絶縁性能を高くすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、小型でありながら絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【００３９】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図である。
図６において、本実施の形態は、コンデンサユニット２の構成要素である絶縁筒９を非直線抵抗特性を有する粉末を充填材として主材であるエポキシ樹脂等の絶縁材に充填し、硬化させることによって構成したことを特徴としている。
【００４０】
エポキシ樹脂に充填された非直線抵抗体の粉末は、電界が強い部分では抵抗値が小さくなり、電界が弱い部分では抵抗値が大きくなる特性を有している。この特性は、電界が高い部分の電位分担を減少させ等電位線Ｅの歪を減少させる作用を持ち、電界の高い部分が減少する。この結果、非直線抵抗特性を有する粉末を主材に充填して構成された絶縁筒９を使用する本実施の形態では、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット２の寸法を小さくしたまま絶縁性能を高くすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、小型でありながら絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【００４１】
（第５の実施の形態）
図７は、本発明の第５の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図であり、図８は本実施の形態におけるコンデンサ素子の一例を示す図である。
【００４２】
図７および図８において、本実施の形態に係るコンデンサユニット２は、コンデンサ積層体３を構成するコンデンサ素子３−１、・・・の絶縁材３ｂの表面に非直線抵抗体で形成されたテープを貼付する、又は、非直線抵抗体の粉末を塗布する等によって、非直線抵抗体層１０を形成したことを特徴とするものである。
【００４３】
非直線抵抗体で形成された非直線抵抗体層１０は、電界が強い部分では抵抗値が小さくなり、電界が弱い部分では抵抗値が大きくなる特性を有している。この特性は、電界が強い部分の電位分担を減少させる作用を持つ。
【００４４】
このため、表面に非直線抵抗体で非直線抵抗体層１０を形成したコンデンサ素子３−１、・・・によりコンデンサ積層体３を構成すれば、コンデンサ積層体３両端部の等電位線Ｅの歪が減少して、電界の強い部分が減少するので、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット２を小型にすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、小型でありながら絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【００４５】
（第６の実施の形態）
図９は、本発明の第６の実施の形態に係るコンデンサユニットに施した非直線抵抗体の電圧−電流特性を示す特性図である。
【００４６】
本実施の形態は、前述した第３の実施の形態ないし第５の実施の形態に係るコンデンサユニットの構成要素である絶縁筒あるいはコンデンサ素子に施した非直線抵抗体としての非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末の抵抗値が急減する電圧を、非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末に含まれるZnO（酸化亜鉛）粒子の大きさや含有割合を変化させることによってコンデンサユニットに雷インパルス過電圧が印加された場合の電圧となるように調整したことを特徴としたものである。
【００４７】
図９の電圧−電流特性においては、通常の商用運転電圧においては、非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末の抵抗値が大きく低下することがないため、運転電圧によって非直線抵抗体に大きな電流が流れることがなく、非直線テープや非直線粉末を取り付けた部分での熱的な損傷が生じにくい。
【００４８】
この結果、本実施形態による電圧−電流特性を有する非直線抵抗体を施したコンデンサユニット２を採用すれば、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニットの寸法を小さくしたまま絶縁性能を高くすることができ、密閉型開閉装置の絶縁信頼性を高くすることができる。
【００４９】
（第７の実施の形態）
図１０は、本発明の第７の実施の形態に係るコンデンサユニットに施した非直線抵抗体の電圧−電流特性を示す特性図である。
【００５０】
本実施の形態は、前述した第３の実施の形態ないし第５の実施の形態に係るコンデンサユニット２の構成要素である絶縁筒４および９、あるいはコンデンサ素子３−１に施した非直線抵抗体である非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末の抵抗値が急減する前の領域での抵抗値を、その抵抗値と非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末の誘電率との積で決まる材料の時定数が商用周波数の周期よりも大きくなる範囲でできるだけ小さくなる様に調整したことを特徴としたものである。具体的には、ZnO粒子の大きさや含有割合を変化させることによって、電圧−電流特性を変化させる。これは抵抗値を調整することに対応する。誘電率は、アルミナ等の絶縁物を充填することによって調整する。これらの調整の結果、抵抗値と誘電率の積である時定数も調整することができる。
【００５１】
図１０の特性の非直線抵抗体テープまたは非直線抵抗体粉末では、商用周波電圧に対しては、非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末が誘電体として作用するため電界設計しやすくなる。また、ガス絶縁開閉装置の遮断器と断路器との間に生じやすい残留直流電圧に対しては、非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末が抵抗として作用して、残留直流電圧を非直線抵抗体を通して効率的に放電させ除去することができる。
【００５２】
この結果、本実施形態による電圧−電流特性を有する非直線抵抗体を施したコンデンサユニット２を採用すれば、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット全体の寸法を小型にしたまま残留直流電圧に対する絶縁性能を高めることができ、密閉型開閉装置の絶縁信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明装置が適用される密閉型開閉装置の結線図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態で採用するコンデンサ素子の断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図７】本発明第５の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図８】本発明第５の実施の形態で採用するコンデンサ素子の断面図。
【図９】本発明第６の実施の形態に係るコンデンサユニットに施した非直線抵抗体の電圧−電流特性を示す特性図。
【図１０】本発明第７の実施の形態に係るコンデンサユニットに施した非直線抵抗体の電圧−電流特性を示す特性図。
【図１１】従来の密閉型開閉装置の遮断器接点の静電容量を示す説明図。
【図１２】遮断器接点の電圧を示す説明図。
【図１３】遮断器接点にコンデンサユニットを接続した状態を示す等価回路図。
【図１４】従来のコンデンサユニットに用いるコンデンサ素子の断面図。
【図１５】従来のコンデンサユニットのコンデンサ積層体を示す図。
【図１６】従来のコンデンサユニットの断面図。
【図１７】従来のコンデンサユニットの等電位線を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１…密閉型開閉器、２…コンデンサユニット、３…コンデンサ積層体、３−１、…３−ｎ…コンデンサ素子、３ａ誘電体、３ｂ…絶縁材、３ｃ１，３ｃ２…電極、４…絶縁筒、５ａ、５ｂ…接続電極、６ａ、６ｂ…静電シールド電極、７…支持絶縁物、８…非直線抵抗体層、９…非直線抵抗体材料を充填した絶縁筒、１０…非直線抵抗体層、Ｄ…電界が強くなりやすい領域、Ｅ…等電位線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置の構成要素である密閉型開閉装置に用いられるコンデンサユニットに係り、特に、小型であり、絶縁性能を向上させることのできるコンデンサユニットおよび密閉型開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）は、大電流を遮断するスイッチ（開閉部）を有する密閉型開閉装置を構成要素の一つとして備えている。一般に１つのスイッチで遮断できる電流の大きさには自ずと限界があるので、１つのスイッチで遮断できる値以上の電流を遮断する必要がある場合には、複数個（通常は２個）のスイッチを直列接続し、これらのスイッチを同時に開極動作させる２点切りの構成が採用されている。
【０００３】
以下、図１１乃至図１７を参照して従来の２点切りの密閉型開閉装置を例に挙げて説明する。
図１１は従来の２点切り密閉型開閉装置の主回路に設けた２個のスイッチ間の静電容量を示す説明図、図１２は図１１に示す２個のスイッチ間の電圧を示す説明図、図１３は従来の密閉型開閉装置のスイッチ間にコンデンサユニットを接続した状態を示す等価回路図、図１４は従来のコンデンサユニットに用いたコンデンサ素子の断面図、図１５はコンデンサユニット用にコンデンサ素子を所定個数直列接続してなるコンデンサ積層体を示す図、図１６は従来のコンデンサユニットの設置状態を示す断面図、そして、図１７は従来のコンデンサユニットの等電位線を示す説明図である。
【０００４】
図１１で示すように、主回路に設けられた２個のスイッチを直列にした密閉型開閉装置１において、２個のスイッチ１−１および１−２を開極しようとする場合、スイッチ１−１の接点間静電容量Ｃ１、スイッチ１−２の接点間静電容量Ｃ２、そして、スイッチ１−１および１−２とをつなぐ回路の対地静電容量Ｃ３が存在するので、図１２で示すように、これらの静電容量Ｃ１，Ｃ２およびＣ３によって決まる電圧Ｖ１、電圧Ｖ２がそれぞれスイッチ１−１、スイッチ１−２の接点間に印加される。
【０００５】
図１２の回路においては、一般に対地静電容量Ｃ３の影響によってＶ１≠Ｖ２であるため、２個のスイッチ１−１、１−２が遮断する電流は均等とはなり難く、２個のスイッチ１−１、１−２の電流遮断能力を均等化して効率的に使用することが難しい。
【０００６】
この問題を避け、２個のスイッチ１−１、１−２の接点間に印加される電圧Ｖ１、Ｖ２を均等化して遮断器としての電流遮断能力を効果的に利用するために、図１３に示す様に各スイッチ１−１、１−２に対して対地静電容量Ｃ３よりも十分に大きい静電容量Ｃ４を有するコンデンサユニット２を並列接続する方法がとられる場合がある。
【０００７】
スイッチ１−１、１−２にそれぞれ並列接続される静電容量Ｃ４を構成する方法の一つとして、図１４に示す様にセラミックス等の高誘電率材で構成された誘電体３ａをエポキシ樹脂等の絶縁材３ｂでモールドし、電極３ｃ１、３ｃ２を接合してなるコンデンサ素子３−１、３−２、・・・を図１５に示す様に所定個数積層してコンデンサ積層体３を構成し、このコンデンサ積層体３を絶縁筒４に収納して成るコンデンサユニット２を前記スイッチ１−１、１−２と並列接続する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００８】
これら特許文献１，２に記載の方法は、直列に接続するコンデンサ素子３−１、３−２、・・・の個数を調整することによって、必要とする静電容量および耐電圧性能のコンデンサユニット２を構成しようとするものである。
【０００９】
コンデンサユニット２の設置状態は、図１６に示すように、絶縁筒４の中にコンデンサ積層体３を配置した状態で両端を接続電極５ａ、５ｂを介して静電シールド電極６ａ、６ｂ間に固定されている。なお、７はエポキシ樹脂等で構成された支持絶縁物である。
【００１０】
ところで、密閉型開閉装置１は、コストダウンを目的として装置全体を小型化することが求められている。密閉型開閉装置全体の小型化を図るためには、コンデンサユニット２の寸法を短くすることが有効である。なお、コンデンサユニット２の寸法を短くすることを目的として、高誘電率材料である非直線抵抗素子で構成されたコンデンサ素子３同士を導電性材料を挟んで熱処理して接合して電極３ｃ２を無くすようにした構造とするものが提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。
【特許文献１】特開平０６−３３８４３６号公報、
【特許文献２】特開平０７−１６１２６８号公報、
【特許文献３】特開平１０−２７５７３７号公報、
【特許文献４】特公昭６２−５９４５５号公報、
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この特許文献３あるいは４に記載の方法では、高誘電率材料同士を導電性接着剤を介して積み重ね焼き付ける必要があるが、高電圧遮断器の様に電圧の高い遮断器に適用されるコンデンサユニットにおいては、直列に接続されるコンデンサ素子３の数が多くなるため、長尺の焼付け熱処理が必要になってコストが増大する欠点がある。
また、遮断器の操作時には、トン（ｔ）オーダの大きな衝撃が生じるため、長尺の焼き付け高誘電材料の場合、接合部の信頼性確保が難しくなる。
【００１２】
しかも、このような構成のコンデンサユニット２を用いた密閉型開閉装置１においては、全体の長さを短くして小型化するために、図１６のようにコンデンサユニット２（２−１、２−２）の端部、すなわちコンデンサ積層体３の端部コンデンサ素子を静電シールド電極６ａ、６ｂの内部へ配置することが多い。遮断器のスイッチ間に電圧が印加された場合、コンデンサユニット２に沿った電位分担は、コンデンサ素子３−１、３−２、・・・の静電容量によって決まる。
【００１３】
この結果、特許文献３あるいは４に記載の方法では、図１７に示す様に等電位線Ｅが静電シールド電極６ａ、６ｂ内部に入り込んで、静電シールド電極６ａ、６ｂ内部に配置された端部近傍のコンデンサ素子３−１、３−２、３−ｎ−１、３−ｎに電界が強くなりやすい領域Ｄが生じ、密閉型開閉装置１の絶縁性能を低下させやすくなるという課題が新たに生じることが判明した。
【００１４】
そこで、本発明は上記従来技術の課題を解決するために、密閉型開閉装置に使用されているコンデンサユニットに関し、小型で絶縁性能の高いコンデンサユニット、およびそのコンデンサユニットを有する密閉型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】
【００１５】
上記の目的を達成するために、請求項１の記載に係るコンデンサユニットの発明は、誘電体の周囲を絶縁材で被覆したコンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記コンデンサ素子の前記誘電体に接続される電極の内の一方を前記絶縁材とほぼ同一面にしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の記載に係るコンデンサユニットの発明は、コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記コンデンサ積層体の両端部およびその近傍のコンデンサ素子の静電容量を中央部のコンデンサ素子の静電容量よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３の記載に係るコンデンサユニットの発明は、コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記絶縁筒の壁面に非直線抵抗体層を施したことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４の記載に係るコンデンサユニットの発明は、コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記絶縁筒は、前記絶縁材に非直線抵抗体を充填して構成されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５の記載に係るコンデンサユニットの発明は、コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、前記コンデンサ素子の表面に非直線抵抗体層を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、コンデンサ素子相互間の電気的接続を確実にしたままコンデンサ素子積層方向の寸法を短くして小型化するとともに、絶縁信頼性が高いコンデンサユニットおよびコンデンサユニットを備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して、既に説明した図１１乃至図１７と同一部分には同一符号を付すことにより、重複説明は適宜省略するものとする。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される密閉型開閉装置の結線図、図２は本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図であって、前述した図１６の上半分の一方の図に相当する図である。そして、図３はコンデンサ素子の拡大断面図である。
【００２３】
図１において、１は密閉型開閉装置であり、主回路に直列接続した２個のスイッチ１−１、１−２と、これらスイッチ１−１、１−２にそれぞれ並列接続されたコンデンサユニット２−１、２−２とから構成されている。
【００２４】
図２に示すコンデンサユニット２は、２個のコンデンサユニット２−１、２−２のいずれか一方を示すもので、エポキシ樹脂製の絶縁筒４内に複数個の短尺円柱状のコンデンサ素子３−１、・・・、３−ｎを一列に積み重ねて成るコンデンサ積層体３を収納し、かつ、このコンデンサ積層体３の両端部に位置するコンデンサ素子３−１および３−ｎと接続する接続電極５ａ、５ｂを配置することによって構成されている。
【００２５】
そして、このコンデンサユニット２のコンデンサ積層体３は接続電極５ａ、５ｂを介して静電シールド電極６ａおよび６ｂにそれぞれ電気的に接続されたうえで機械的に支持されるようになっている。
【００２６】
なお、接続電極５ａおよび５ｂの内部については図示していないが、スプリング等の弾性部材を内蔵しており、スプリングの復元力によってコンデンサ素子３−１、３−２・・・３−ｎ−１、３−ｎ間の接触圧力およびコンデンサ積層体３と静電シールド電極６ａ、６ｂとの接触圧力を適切に維持するように構成されている。
【００２７】
ところで、本実施の形態のコンデンサ積層体３を構成する各コンデンサ素子例えば３−１は、一対の電極のうちの一方を突出させずに絶縁材の端面とほぼ同一面となるよう薄くし、他方の電極を絶縁材から突出させるように構成したことを特徴としたものである。
【００２８】
すなわち、コンデンサ素子３−１は、図３で示すようにセラミックス等の高誘電率材で構成された短尺円柱状の誘電体３ａの一方の端面（図示、上端面）および他方の端面（図示、下端面）に電極３ｃ１、３ｃ２をそれぞれ設け、さらに誘電体３ａおよび電極３ｃ１、３ｃ２の外周をエポキシ樹脂でモールドして被覆することにより絶縁材３ｂを形成したものである。なお、誘電体３ａに電極３ｃ１、３ｃ２を設ける方法は種々あるが、一例として、特許文献３のように、誘電体３ａの端面に導電層を形成し、この導電層に電極材３ｃ１、３ｃ２を接合する方法が適用できる。なお、前述のように電極材３ｃ１は絶縁材３ｂよりも外部に突出する寸法に作られ、一方電極材３ｃ２は、絶縁材３ｂとほぼ同一面となるように薄く作られている。
【００２９】
本実施の形態のように、コンデンサ素子３−１の一方の電極３ｃ１を絶縁材３ｂよりも外部に突出するようにし、他方の電極３ｃ２を絶縁材３ｂとほぼ同一面になるよう薄くすると、コンデンサ素子３−１、・・・を積み重ねる際、平面度が問題になる。一般に樹脂や熱処理した高誘電率材料では平面度を高くするのが難しく、積み重ねた時に接合面に微小なギャップができやすい。遮断器のコンデンサユニット２には種々の要因で高周波サージも印加されるが、接合面に微小なギャップが存在すると、高周波サージによって接合面で放電が生じやすく、コンデンサ素子の寿命を低下させやすくなる。
【００３０】
しかしながら、本実施の形態では、コンデンサ素子１の一方の電極３ｃ１を従来通り絶縁材３ｂから突出させ、他方の電極３ｃ２を絶縁材３ｂとほぼ同一面となるように薄くしたことによって、コンデンサユニット２におけるコンデンサ素子３−１、・・・３−ｎ間に微小なギャップができ難く、電気的接続を確実にした状態でコンデンサ積層体３の寸法を、従来例よりも短くすることができる。コンデンサ積層体３の寸法を短くすることができれば、それに合わせて絶縁筒４の長さ寸法も短くすることができるので、コンデンサユニット２の寸法を短くすることができ、この結果、密閉型開閉装置１も小型にすることができる。
【００３１】
しかし、コンデンサユニット２の寸法を短くしただけでは、静電シールド電極６ａ、６ｂ内に収容されるコンデンサ素子の数、言い換えれば静電シールド電極６ａ、６ｂで包囲されるコンデンサ積層体３端部のコンデンサ素子の数は減少しないため、コンデンサ積層体３の端部近傍には、電界が強くなりやすい領域Ｄが依然として生じることとなる。したがって、このままでは密閉型開閉装置１の小型化は図れても、絶縁性能を低下させやすいという課題は解決できない。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、接続電極５ａ、５ｂの寸法を従来装置の寸法よりも長くすることによって、静電シールド電極６ａ、６ｂ内に収容されるコンデンサ積層体３端部のコンデンサ素子の数を減少させ、併せてコンデンサユニット２の寸法も短くするように構成したものである。
【００３３】
この結果、静電シールド電極６ａ、６ｂ近傍の電界が強くなりやすい領域Ｄにおけるコンデンサ素子の数を減少させることができるので、小型化が図れたうえで絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置１を得ることができる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図である。
図４において、本実施の形態は、絶縁筒４内に複数個の短尺円柱状のコンデンサ素子３−１、３−２、・・・、３−ｎ−１、３−ｎを一列に積み重ねて成るコンデンサ積層体３の両端部およびその近傍に位置するコンデンサ素子３−１、３−２、・・・、３−ｎ−１、３−ｎの静電容量を、中央部分に位置するコンデンサ素子の静電容量よりも大きくしたことを特徴としたものである。
【００３５】
図４の構成では、両端部における電位分布が中央部の電位分布よりも１０％程度以上低くなるように、両端部のコンデンサ素子３−１、３−２および３−ｎ−１、３−ｎの静電容量を中央部に位置するコンデンサ素子の静電容量よりも大きくすることにより、両端部での電位分担を小さくし、等電位線Ｅの歪みが減少して電界が強くなりやすい領域Ｄが生じ難くなるようにしたものである。この結果、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット２の寸法を小さくしたまま、絶縁性能を高くすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、小型でありながら絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【００３６】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図である。
図５において、本実施の形態は、コンデンサユニット２の構成要素である絶縁筒４の壁面に非直線抵抗体のテープを貼付、または非直線抵抗体の粉末を塗布して非直線抵抗体層８を設けたことを特徴としたものである。なお、図５では絶縁筒４の内壁面に非直線抵抗体によって非直線抵抗体層８を設けるようにしたが、内壁面に替えて、外壁面に設けるようにしてもよい。
【００３７】
非直線抵抗体層８は、電界が強い領域Ｄでは抵抗値が小さくなり、電界が弱い部分では抵抗値が大きくなる特性を有している。この特性は、電界が強い部分の電位分担を減少させる作用を持つ。
【００３８】
このため、内壁または外壁に非直線抵抗体のテープを貼付、または非直線抵抗体の粉末を塗布してなる非直線抵抗体層８を設けた絶縁筒４を使用すれば、等電位線Ｅの変歪が減少し、電界の強い部分が減少し、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット２の寸法を小さくしたまま絶縁性能を高くすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、小型でありながら絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【００３９】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図である。
図６において、本実施の形態は、コンデンサユニット２の構成要素である絶縁筒９を非直線抵抗特性を有する粉末を充填材として主材であるエポキシ樹脂等の絶縁材に充填し、硬化させることによって構成したことを特徴としている。
【００４０】
エポキシ樹脂に充填された非直線抵抗体の粉末は、電界が強い部分では抵抗値が小さくなり、電界が弱い部分では抵抗値が大きくなる特性を有している。この特性は、電界が高い部分の電位分担を減少させ等電位線Ｅの歪を減少させる作用を持ち、電界の高い部分が減少する。この結果、非直線抵抗特性を有する粉末を主材に充填して構成された絶縁筒９を使用する本実施の形態では、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット２の寸法を小さくしたまま絶縁性能を高くすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、小型でありながら絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【００４１】
（第５の実施の形態）
図７は、本発明の第５の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図であり、図８は本実施の形態におけるコンデンサ素子の一例を示す図である。
【００４２】
図７および図８において、本実施の形態に係るコンデンサユニット２は、コンデンサ積層体３を構成するコンデンサ素子３−１、・・・の絶縁材３ｂの表面に非直線抵抗体で形成されたテープを貼付する、又は、非直線抵抗体の粉末を塗布する等によって、非直線抵抗体層１０を形成したことを特徴とするものである。
【００４３】
非直線抵抗体で形成された非直線抵抗体層１０は、電界が強い部分では抵抗値が小さくなり、電界が弱い部分では抵抗値が大きくなる特性を有している。この特性は、電界が強い部分の電位分担を減少させる作用を持つ。
【００４４】
このため、表面に非直線抵抗体で非直線抵抗体層１０を形成したコンデンサ素子３−１、・・・によりコンデンサ積層体３を構成すれば、コンデンサ積層体３両端部の等電位線Ｅの歪が減少して、電界の強い部分が減少するので、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット２を小型にすることができる。
以上述べたように、本実施の形態によれば、小型でありながら絶縁信頼性の高いコンデンサユニット２を備えた密閉型開閉装置を得ることができる。
【００４５】
（第６の実施の形態）
図９は、本発明の第６の実施の形態に係るコンデンサユニットに施した非直線抵抗体の電圧−電流特性を示す特性図である。
【００４６】
本実施の形態は、前述した第３の実施の形態ないし第５の実施の形態に係るコンデンサユニットの構成要素である絶縁筒あるいはコンデンサ素子に施した非直線抵抗体としての非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末の抵抗値が急減する電圧を、非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末に含まれるZnO（酸化亜鉛）粒子の大きさや含有割合を変化させることによってコンデンサユニットに雷インパルス過電圧が印加された場合の電圧となるように調整したことを特徴としたものである。
【００４７】
図９の電圧−電流特性においては、通常の商用運転電圧においては、非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末の抵抗値が大きく低下することがないため、運転電圧によって非直線抵抗体に大きな電流が流れることがなく、非直線テープや非直線粉末を取り付けた部分での熱的な損傷が生じにくい。
【００４８】
この結果、本実施形態による電圧−電流特性を有する非直線抵抗体を施したコンデンサユニット２を採用すれば、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニットの寸法を小さくしたまま絶縁性能を高くすることができ、密閉型開閉装置の絶縁信頼性を高くすることができる。
【００４９】
（第７の実施の形態）
図１０は、本発明の第７の実施の形態に係るコンデンサユニットに施した非直線抵抗体の電圧−電流特性を示す特性図である。
【００５０】
本実施の形態は、前述した第３の実施の形態ないし第５の実施の形態に係るコンデンサユニット２の構成要素である絶縁筒４および９、あるいはコンデンサ素子３−１に施した非直線抵抗体である非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末の抵抗値が急減する前の領域での抵抗値を、その抵抗値と非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末の誘電率との積で決まる材料の時定数が商用周波数の周期よりも大きくなる範囲でできるだけ小さくなる様に調整したことを特徴としたものである。具体的には、ZnO粒子の大きさや含有割合を変化させることによって、電圧−電流特性を変化させる。これは抵抗値を調整することに対応する。誘電率は、アルミナ等の絶縁物を充填することによって調整する。これらの調整の結果、抵抗値と誘電率の積である時定数も調整することができる。
【００５１】
図１０の特性の非直線抵抗体テープまたは非直線抵抗体粉末では、商用周波電圧に対しては、非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末が誘電体として作用するため電界設計しやすくなる。また、ガス絶縁開閉装置の遮断器と断路器との間に生じやすい残留直流電圧に対しては、非直線抵抗体テープもしくは非直線抵抗体粉末が抵抗として作用して、残留直流電圧を非直線抵抗体を通して効率的に放電させ除去することができる。
【００５２】
この結果、本実施形態による電圧−電流特性を有する非直線抵抗体を施したコンデンサユニット２を採用すれば、コンデンサ素子３−１、・・・の積層数すなわち、コンデンサユニット全体の寸法を小型にしたまま残留直流電圧に対する絶縁性能を高めることができ、密閉型開閉装置の絶縁信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明装置が適用される密閉型開閉装置の結線図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態で採用するコンデンサ素子の断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図７】本発明第５の実施の形態に係るコンデンサユニットの断面図。
【図８】本発明第５の実施の形態で採用するコンデンサ素子の断面図。
【図９】本発明第６の実施の形態に係るコンデンサユニットに施した非直線抵抗体の電圧−電流特性を示す特性図。
【図１０】本発明第７の実施の形態に係るコンデンサユニットに施した非直線抵抗体の電圧−電流特性を示す特性図。
【図１１】従来の密閉型開閉装置の遮断器接点の静電容量を示す説明図。
【図１２】遮断器接点の電圧を示す説明図。
【図１３】遮断器接点にコンデンサユニットを接続した状態を示す等価回路図。
【図１４】従来のコンデンサユニットに用いるコンデンサ素子の断面図。
【図１５】従来のコンデンサユニットのコンデンサ積層体を示す図。
【図１６】従来のコンデンサユニットの断面図。
【図１７】従来のコンデンサユニットの等電位線を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１…密閉型開閉器、２…コンデンサユニット、３…コンデンサ積層体、３−１、…３−ｎ…コンデンサ素子、３ａ誘電体、３ｂ…絶縁材、３ｃ１，３ｃ２…電極、４…絶縁筒、５ａ、５ｂ…接続電極、６ａ、６ｂ…静電シールド電極、７…支持絶縁物、８…非直線抵抗体層、９…非直線抵抗体材料を充填した絶縁筒、１０…非直線抵抗体層、Ｄ…電界が強くなりやすい領域、Ｅ…等電位線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体の周囲を絶縁材で被覆したコンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記コンデンサ素子の前記誘電体に接続される電極の内の一方を前記絶縁材とほぼ同一面にしたことを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項２】
コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記コンデンサ積層体の両端部およびその近傍のコンデンサ素子の静電容量を中央部のコンデンサ素子の静電容量よりも大きくしたことを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項３】
コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記絶縁筒の壁面に非直線抵抗体層を施したことを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項４】
コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記絶縁筒は、前記絶縁材に非直線抵抗体を充填して構成されることを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項５】
コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記コンデンサ素子の表面に非直線抵抗体層を設けたことを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項６】
前記非直線抵抗体の抵抗値が急減する電圧を、コンデンサユニットに雷インパルス過電圧が印加された場合の電圧となるように調整したことを特徴とする請求項３、４、５のいずれかに記載のコンデンサユニット。
【請求項７】
前記非直線抵抗体の抵抗値が急減する前の領域での抵抗値を、その抵抗値と当該非直線抵抗体の誘電率との積で決まる材料の時定数が商用周波数の周期よりも大きくなる範囲で可能な限り小さくなるように調整したことを特徴とする請求項３、４、５のいずれかに記載のコンデンサユニット。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のコンデンサユニットを、静電シールド電極間に接続し、当該静電シールド電極を主回路のスイッチに並列接続したことを特徴とする密閉型開閉装置。
【請求項１】
誘電体の周囲を絶縁材で被覆したコンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記コンデンサ素子の前記誘電体に接続される電極の内の一方を前記絶縁材とほぼ同一面にしたことを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項２】
コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記コンデンサ積層体の両端部およびその近傍のコンデンサ素子の静電容量を中央部のコンデンサ素子の静電容量よりも大きくしたことを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項３】
コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記絶縁筒の壁面に非直線抵抗体層を施したことを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項４】
コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記絶縁筒は、前記絶縁材に非直線抵抗体を充填して構成されることを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項５】
コンデンサ素子を複数個直列に接続してなるコンデンサ積層体を絶縁筒に収納し、かつ、当該コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して静電シールド電極に接続するように構成されたコンデンサユニットにおいて、
前記コンデンサ素子の表面に非直線抵抗体層を設けたことを特徴とするコンデンサユニット。
【請求項６】
前記非直線抵抗体の抵抗値が急減する電圧を、コンデンサユニットに雷インパルス過電圧が印加された場合の電圧となるように調整したことを特徴とする請求項３、４、５のいずれかに記載のコンデンサユニット。
【請求項７】
前記非直線抵抗体の抵抗値が急減する前の領域での抵抗値を、その抵抗値と当該非直線抵抗体の誘電率との積で決まる材料の時定数が商用周波数の周期よりも大きくなる範囲で可能な限り小さくなるように調整したことを特徴とする請求項３、４、５のいずれかに記載のコンデンサユニット。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のコンデンサユニットを、静電シールド電極間に接続し、当該静電シールド電極を主回路のスイッチに並列接続したことを特徴とする密閉型開閉装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−５４４００（Ｐ２００９−５４４００Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１９６９８（Ｐ２００７−２１９６９８）
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]