JP2011080566A - 開閉装置用操作機構の緩衝装置およびその注油方法 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉装置用操作機構において、小型で制動特性の変化が少なくエネルギー効率の良い緩衝装置とその注油方法を提供する。
【解決手段】外シリンダ１１と内シリンダ１２の内部にピストンロッド１５と第１ピストン１３を配置し、作動油２４の体積変化を吸収するための第２ピストン１４を配置する。また、ピストンロッド１５を遮断位置に復帰させるための第１復帰ばね１８を設けると共に、第２ピストン１４を加圧して作動油２４を高圧室２５に戻すための第２復帰ばね２０を設ける。さらに、緩衝装置１０内部の空気を真空ポンプで抜いておき、脱気しておいた作動油２４を注入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気的接点を含む移動体を動作させて開閉装置の開閉動作を操作する開閉装置用操作機構に係り、特に、動作した移動体を制動するための緩衝装置およびその注油方法に関する。

一般に、高電圧の開閉装置用操作機構は、開閉装置の電気的接点を開と閉の位置間に往復駆動させることで、開閉装置の開閉動作（遮断・投入動作）を操作している。開閉装置が優れた遮断性能を発揮するためには、電気的接点を含む移動体を、操作機構が高速で駆動させることが重要である。

このとき、操作機構においては、遮断動作の終端位置に到達する少し前まで前記移動体の速度を維持し、比較的短い距離で前記移動体の速度を減少させることが望ましい。このため、操作機構には通常、移動体の速度を減少させる手段として緩衝装置が用いられている。

このような緩衝装置の第１の従来例として、例えば、特許文献１や特許文献２などが提案されている。第１の従来例では、外と内に二重のシリンダが設けられている。このうち、外シリンダの内部には作動油が封入されている。また、内シリンダの両端には緩衝オリフィスが形成されている。

さらに、内シリンダの内部には、スライドロッドとピストンが摺動自在に配置されている。スライドロッドは操作機構の駆動部と連結されている。ピストンの両側にはテーパーを有する段部が設置されている。ピストン両側の段部は内シリンダ両端の緩衝オリフィスに嵌め込まれている。

緩衝オリフィスの外側には、外シリンダ内部に封入した作動油の漏洩防止用シール部として、パッキンが配置されている。なお、緩衝オリフィスから流出する作動油は、外シリンダおよび内シリンダ間の隙間から形成される油帰還通路を通って、ピストンの反対側へ流入するようになっている。

以上の構成を有する緩衝装置では、遮断動作および投入動作とも、操作機構の駆動部に連結されたスライドロッド（ピストンを含む）が動作し、動作の終了間際にピストンの段部が緩衝オリフィス内に進入する。この瞬間から緩衝オリフィス内の圧力が上昇し、ピストンを押し戻そうとする大きな反力すなわち制動力が発生する。この制動力により動作の終了間際にのみ、スライドロッドの速度を減速させることができる。

また、開閉装置用操作機構の緩衝装置の第２の従来例として特許文献３がある。特許文献３では上記第１の従来例と同様、二重のシリンダが設けられると共に、内シリンダの内部にピストンが摺動自在に配置されている。また、内シリンダには、円周方向に沿って作動油の流出穴が複数個開口されている。なお、ピストンは操作機構の出力軸に直結されている。

以上の第２の従来例では、ピストンの摺動に伴って、開口状態にある流出穴の数が減少する。このため、内シリンダから流出する作動油量が減り、作動油の圧力が上昇して制動力を発生させる構造となっている。このため、往復動作とも動作完了の直前で大きな制動力を発生させることが可能である。

特開平９−３０３４６７号公報（図１） 特開２００８−２９１８９８号公報（図１） 特開平１０−２２８８４７号公報（図１）

しかしながら、上述した従来例１には次のような課題が指摘されていた。すなわち、緩衝装置が大きな制動力を得るためには、ピストンの断面積とスライドロッドの断面積の差から形成される受圧面積を大きくするか、あるいは高い圧力を発生させる必要がある。

このとき、前記受圧面積を大きくすると、ピストン径が大きくなり、緩衝装置全体の大形化を招いた。そこで、小さなシリンダとピストンで、大きな制動力を発生させることにより、コンパクト化を確保しつつ、制動性能を高めることが期待されている。

また、緩衝装置が大きな制動力を得るために高い圧力を発生させる場合、作動油の漏洩防止用シール部であるパッキンに関して、その気密性低下を防ぐことが重要となる。第１の従来例の緩衝装置では、スライドロッドがピストンの両側に配置されているので、摺動するシール部分が多くなっている。

つまり、第１の従来例におけるパッキンは、スライドロッドと摺動することで、耐圧力が低減し易い。例えば、Ｏリング等のパッキンは、固定した部分に使用する場合には高圧力（１０００気圧程度）に耐えるが、摺動する箇所に使用すると半分程度の圧力にしか耐えられない。

しかも、第１の従来例では、緩衝オリフィス内で高圧となった作動油が油帰還通路を通ってピストンの低圧側に流出してパッキンに到達する。そのため、パッキンは高圧の作動油にさらされることになり、高圧に耐えられるシール部材でなくてはならない。

したがって、第１の従来例のパッキンは、高圧下で摺動するシール部分に用いられるので、耐圧性だけではなく、耐磨耗性も備える必要があり、高価である。しかも、パッキンの気密性低下を防ぐべく、高価なパッキンを多数設置するとなれば、コスト高は深刻な問題となる。

さらに、スライドロッドがピストンの両側に配置される第１の従来例の緩衝装置では、シリンダ内の作動油の体積が変化しない構造とならざるを得ない。したがって、作動油の体積変化を調整することを目的として、部品構成は図示していないが、スライドロッドのシール部から空気の引き込みが発生することが一般的であり、シリンダ内には空気が貯留してしまう。

また、緩衝装置とは、そもそも、圧力エネルギーを熱エネルギーに変換することにより制動力を発生させる装置なので、動作すると、作動油が高圧になれば、その温度は必然的に上昇する。さらに、環境の温度変化もあるため金属容器内に作動油を密封する場合、金属と作動油の熱膨張の差（約１００倍以上）を考慮して、空気層を僅かに作っておく必要がある。

この空気層の空気が作動油に混入すると、作動油の粘性が低下するので、制動力が変化する。特に、開閉装置が遮断器であり、高速再閉路遮断動作を行う場合、短時間(０．３秒間)に二回目の遮断動作を実施するので、一回目の遮断動作で空気が作動油に混入すれば、二回目の遮断動作時の制動力が一回目と大きく異なるおそれがある。このため、作動油への空気の混入を回避することが強く要請されている。

また、第２の従来例では、ピストンの移動に伴い、作動油の体積が変化するため、空気層を設けている。したがって、緩衝装置の取り付け姿勢が制限されると共に、上段の第１の従来例における課題でも指摘したように、作動油に空気が混入することで、制動力が変化するという課題があった。

さらに、第２の従来例では、操作機構のピストンが出力軸に直結されている。このため、開閉装置が開閉動作（遮断・投入動作）を行う際、常時ピストンが負荷となり、全ストロークにわたって制動力が作用している。したがって、開閉装置の投入動作時にも緩衝装置の制動力が働くことになり、操作機構の駆動エネルギーのロスにつながる。その結果、駆動エネルギーの利用効率が低下した。なお、上記第１の従来例のように、高圧下で摺動するシール部分が存在する場合も、摺動部の摩擦力（摺動抵抗）が増大するので、操作機構の駆動エネルギーのロスが問題となった。

以上述べたように、従来の緩衝装置においては、小さなシリンダおよびピストンにて大きな制動力を発生させること、高圧下で摺動するシール部分を無くすこと、作動油中に空気が混入しづらくすること、さらには、操作機構の駆動エネルギーを効率良く利用することが求められていた。

ところで、緩衝装置では部品間の細い隙間にまで作動油を行き渡らせる必要があるので、作動油を加圧して注油する必要があった。また、注油に際して作動油に空気が混入すると、この空気を抜くための作業が不可欠となり、注油作業に長い時間がかかっていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、電気回路の開閉を行う開閉装置用操作機構の緩衝装置において、コンパクト化を実現しつつ大きな制動力を安定して確保可能であり、摺動するシール部分に高圧力を直接加えることなく低コストで作動油の漏洩に対する信頼性を向上させると共に、操作機構の駆動エネルギーを効率良く利用することができる閉装置用操作機構の緩衝装置を提供し、さらには、緩衝装置に対し短時間で注油作業を実施することができる緩衝装置の注油方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、電気的接点を含む移動体を、開と閉の位置間に往復駆動させることで開閉装置の開閉動作を操作する操作機構に用いられる装置であって、開閉装置の動作の終端付近にて前記移動体の速度を減少させる緩衝装置において、中心軸を同じにする外シリンダおよび内シリンダが設けられ、前記内シリンダの内側には第１ピストンが、前記外シリンダの内側には第２ピストンが、中心軸を同じにしてそれぞれ摺動自在に配置され、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンに対しピストンロッドが摺動自在に配置され、前記第２ピストンには前記外シリンダと前記ピストンロッドとの摺動部分にパッキンが固定され、前記ピストンロッドの端部には前記第１ピストンの移動範囲を規制するための第１復帰ばね受けが嵌着され、前記内シリンダの端部と前記第１復帰ばね受けの間には第１復帰ばねが配置され、前記外シリンダの内側には中心軸を同じにする第２復帰ばね受けが固定され、前記第２ピストンと前記第２復帰ばね受けの間には第２復帰ばねが配置され、前記ピストンロッドと前記第１復帰ばね受けとの間には前記第１ピストンの摺動動作によりその一端が開閉される油帰還路が形成され、前記内シリンダには軸方向に貫通孔が複数開口され、前記内シリンダの端部にはパッキンを有するプラグが固定され、前記プラグは前記操作機構の駆動部分に連結され、前記外シリンダ、前記内シリンダ、前記プラグ、前記第２ピストンおよび前記ピストンロッドで囲まれた空間により高圧室が形成され、前記高圧室には作動油が封入され、前記操作機構の駆動に伴い、前記ピストンロッドが前記高圧室内に押し込まれることで前記高圧室内の前記作動油が圧縮され、制動力が発生するように構成されたことを特徴とするものである。

本発明の緩衝装置によれば、ピストン部分にて高圧状態で作動油を使用可能なので、小径のピストンとシリンダで大きな制動力を発生させることができ、装置の小型・軽量化を進めることが可能である。また、摺動するシール部分に高圧力を直接かけることがなく、高価なパッキンを省くことができ、低コスト化に寄与しつつ、作動油の漏洩に対する信頼性が向上する。

さらには、第２ピストンと第２復帰ばねを組み合わせることで作動油の体積変化を吸収する構造としており、これにより作動油中に空気層を作る必要が無く、作動油中への空気混入を確実に防いで安定した制動力を得ることができる。しかも、開閉装置の投入動作時には緩衝装置としての制動力が作用しないため、操作機構の駆動エネルギーのロスが無く、駆動エネルギーの利用効率が向上する。また、本発明の緩衝装置の注油方法によれば、作動油に空気が混入しないため、注油作業を迅速に実行することができる。

本発明に係る第１の実施形態の開閉装置用操作機構の緩衝装置の投入状態を示す断面図。 図１の緩衝装置の遮断状態を示す断面図。 図２の緩衝装置のＡ−Ａ矢視図。 図２の緩衝装置の一部分を示す拡大図。 本発明に係る第２の実施形態の開閉装置用操作機構の緩衝装置の投入状態を示す断面図。 本発明の第３の実施形態の開閉装置用操作機構の緩衝装置の投入状態を示す断面図。 図６の緩衝装置の遮断状態を示す断面図である。 本発明に係る第４の実施形態の開閉装置用操作機構の緩衝装置の注油方法を示す断面図。 本発明に係る第５の実施形態の開閉装置用操作機構の緩衝装置の注油方法を示す断面図。

以下、本発明に係る開閉装置用操作機構の緩衝装置およびその注油方法の実施形態の一例について、図面を参照して説明する。

［１］第１の実施形態
（構成）
まず、図１〜図４を用いて本発明に係る開閉装置用操作機構の緩衝装置の第１の実施形態を説明する。図１は開閉装置用操作機構の緩衝装置１０の投入状態を示す断面図、図２は図１で示した緩衝装置１０の遮断状態を示す図、図３は図２で示した装置のＡ−Ａ矢視図、図４は図２で示した装置の一部分の拡大図である。

緩衝装置１０は、開閉装置用操作機構において移動体となる可動接点１の速度を減少させるためのものである。緩衝装置１０の内部には作動油２４を封入しており、可動接点１が移動の終端位置に到達する直前で作動油２４が圧縮されることで制動力を発生させている。

図１および図２に示すように、開閉装置用操作機構には支持構造体６が設けられている。支持構造体６において内部には遮断ばね２が収納されると共に、端部には制止板７が固定されている。遮断ばね２の可動端３には前記制止板７と対向する遮断ばね受け４が取り付けられている。また、可動接点１には連結部８を介してばねロッド５が結合されており、このばねロッド５と遮断ばね受け４に挟まれるようにして緩衝装置１０が設けられている。

緩衝装置１０は、中心軸を同じにする二重のシリンダ１１、１２および二重のピストン１３、１４と、１本のピストンロッド１５と、２つのパッキン１６、２２と、２つの復帰ばね１８、２０と、これら復帰ばねのばね受け１７、１９と、プラグ２３とから構成されている。

以上のような緩衝装置１０の構成部について、詳しく説明する。外シリンダ１１は、その端部が遮断ばね受け４に固定されており、ばねロッド５側に延びるように構成されている。この外シリンダ１１の内側に内シリンダ１２が嵌着されている。

第１ピストン１３は内シリンダ１２の内側に、第２ピストン１４は外シリンダ１１の内側に、それぞれ摺動自在に配置される。図１に示す投入状態では、第２ピストン１４は内シリンダ１２の端部と接する位置で静止し、第１ピストン１３は第２ピストン１４と接する位置で静止している。

また、第１ピストン１３、第２ピストン１４は、投入状態では図１に示すように隣接し合っているが、遮断状態では図２に示すように互いに離れる方向に摺動するようになっている。すなわち、可動接点１が投入状態から遮断状態に移行するとき（図１の状態から図２の状態へ）、第１ピストン１３は図中を右側に移動し、第２ピストン１４は図中を左側に移動するようになっている。

ピストンロッド１５は第１ピストン１３および第２ピストン１４に対し摺動自在に配置されている。第２ピストン１４における外シリンダ１１とピストンロッド１５との摺動部分にパッキン１６が設けられている。また、ピストンロッド１５には制止板７寄りの端部（図１および図２の左側端部）に、ピストンヘッド１５ｂが設けられている。このピストンヘッド１５ｂは、制止板７と向かい合う緩やかな凸面を持つ円形凸面部１５ｃと、遮断ばね受け４側と向かい合う平面１５ｄとから構成されている。

ピストンヘッド１５ｂの円形凸面部１５ｃは制止板７と接離可能であり、その直径はピストンロッド１５の直径以下に設定されている。また、ピストンヘッド１５ｂにおいて円形凸面部１５ｃの反対側に位置する平面１５ｄは、遮断ばね受け４に固定された外シリンダ１１の端部と接離自在に係合するようになっている。

図１に示す投入状態ではピストンヘッド１５ｂの円形凸面部１５ｃは制止板７と離れており、反対側の平面１５ｄも外シリンダ１１の端部とは離れている。このような投入状態から図２に示す遮断状態では、ピストンヘッド１５ｂの円形凸面部１５ｃが制止板７と接し、さらにピストンヘッド１５ｂの平面１５ｄと外シリンダ１１の端部は接して静止している。

さらに、ピストンロッド１５において、ピストンヘッド１５ｂと反対側の端部（図１および図２の右側端部）には、第１ピストン１３の移動範囲を規制する第１復帰ばね受け１７が嵌着されている。また、ピストンロッド１５と第１復帰ばね受け１７との間には、その一端が第１ピストン１３の摺動動作によって開閉される油帰還路１５ａが形成されている。さらに、第１復帰ばね受け１７と内シリンダ１２の端部との間には第１復帰ばね１８が配置されている。第１復帰ばね１８は、ピストンロッド１５を遮断位置に復帰させる機能を有している。

外シリンダ１１の内側には中心軸を同じにする第２復帰ばね受け１９が嵌着されている。第２復帰ばね受け１９と第２ピストン１４との間には第２復帰ばね２０が配置されている。この第２復帰ばね２０と前記第２ピストン１４とを組み合わせることで、高圧室２５内の作動油２４の体積変化を吸収するようになっている。

また、内シリンダ１２には複数個の貫通孔２１が開口されている。さらに、内シリンダ１２の端部にはプラグ２３が配置され、プラグ２３にはパッキン２２が固定されている。また、プラグ２３は、ばねロッド５の端部に形成されたネジ部５ａに嵌着されている。外シリンダ１１と内シリンダ１２とプラグ２３と第２ピストン１４とピストンロッド１５で囲まれた空間を高圧室２５として、ここに作動油２４が封入されている。

また、第２ピストン１４と第２復帰ばね受け１９の間にはピストンロッド１５と中心軸を同じにするカラー２６がピストンロッド１５に対して摺動自在に配置されている。このカラー２６は第２復帰ばね２０の圧縮高さを制限するための部材である。

第１ピストン１３の動作により高圧室２５内の作動油２４が圧縮されるとき、貫通孔２１から作動油２４が噴出する空間を低圧室２７とする。また、図２に示すように、遮断状態では、第１ピストン１３と第２ピストン１４とが離れ、これらピストン１３、１４およびピストンロッド１５で囲まれた空間である液室２８が形成される。

貫通孔２１から低圧室２７に流れ出た作動油２４は、低圧室２７から液室２８内に流れ込むようになっている。このときの作動油２４の流れをさえぎるため、内シリンダ１２の端部には切り欠き部１２ａと突起部１２ｂが配置されており、突起部１２ｂは貫通孔２１とほぼ同一平面に配置されている（図３参照）。

ところで、図４に示すように、パッキン１６は、第２ピストン１４における外シリンダ１１とピストンロッド１５との摺動部分に設けられているが、より詳しくは、第２ピストン１４の外周と内周にそれぞれ２箇所固定されている。２つの外周側のパッキン１６の間には外周溝１４ａが形成され、２つの内周側のパッキン１６の間には内周溝１４ｂが形成されている。また、外周溝１４ａと内周溝１４ｂ間には両者を連通する貫通孔１４ｃが複数配置されている。これら外周溝１４ａ、内周溝１４ｂおよび貫通孔１４ｃにより、作動油２４を貯蔵するための空間が形成されている。

（遮断動作）
このように構成された第１の実施の形態において、図１に示す投入状態から図２に示す遮断状態に至る遮断動作について説明する。図示しない制御装置から図示しない開閉装置用操作機構に遮断指令が入ると、遮断ばね２が遮断動作を開始する。遮断ばね２がある一定の距離だけ伸びると、ピストンヘッド１５ｂの円形凸面部１５ｃが制止板７に当接する。

その瞬間からピストンヘッド１５ｂとピストンロッド１５は、ばねロッド５側に向けて運動を開始する。第１ピストン１３はピストンロッド１５の油帰還路１５ａの一端を塞ぐとともに、高圧室２５内の作動油２４の圧縮を開始する。第１ピストン１３は、複数の貫通孔２１を塞ぎつつ、開口している貫通孔２１を通して、高圧室２５内の作動油２４を低圧室２７側に押し出していく。この時の高圧室２５に発生する圧力が制動力となって、ピストンロッド１５とばねロッド５の間に伝わり、遮断ばね２の動作を停止させる力となる。

低圧室２７に流入した作動油２４の流れは一旦、貫通孔２１とほぼ同一平面に配置された突起部１２ｂにより、せき止められるが、突起部１２ｂの無い部分つまり切り欠き部１２ａから液室２８に流出する。第１復帰ばね１８はピストンロッド１５と第１復帰ばね受け１７の移動と共に圧縮される。

液室２８に流れ込んだ作動油２４は、第２ピストン１４をピストンヘッド１５ｂ側に移動させることにより体積を増加させていく。第２ピストン１４は第２復帰ばね受け１９側に移動し、第２復帰ばね２０のばね力により加圧されて、カラー２６により一定変位したところで静止する。このような遮断動作が完了した状態が図２である。

（投入動作）
次に図２に示す遮断状態から図１に示す投入状態に至る投入動作について説明する。図示しない制御装置から図示しない開閉装置用操作機構に投入指令が入ると、図示しない投入ばねによって遮断ばね２が投入動作を開始する。投入動作の場合、遮断ばね２は遮断方向と逆方向（投入方向）に移動を開始し、遮断ばね２につながるばねロッド５と外シリンダ１１と内シリンダ１２も投入方向に移動を開始する。

このとき、ピストンロッド１５は外シリンダ１１と内シリンダ１２に対して摺動可能であるため、遮断位置に留まろうとする。第２ピストン１４は外シリンダ１１と共に移動を開始するので、液室２８内の作動油２４を圧縮し、第１ピストン１３は第１復帰ばね受け１７の方向に移動し、油帰還路１５ａが開き、液室２８と高圧室２５に流路が形成される。

さらに投入動作が進むと、第１復帰ばね１８のばね力によりピストンロッド１５は制止板７側に押し出され、第２ピストン１４と第２復帰ばね２０により加圧された作動油２４は、油帰還路１５ａと低圧室２７と複数の貫通孔２１を介して高圧室２５内に流入する。投入動作が終了すると、第２ピストン１４は内シリンダ１２の端部と接する位置で静止し、第１ピストン１３は第２ピストン１４と接する位置で静止する。以上のような投入状態の完了状態が図１である。

（作用効果）
以上述べた第１の実施形態の作用効果は次の通りである。すなわち、第１の実施形態では、大気側に突出するピストンロッド１５は一箇所である。このため、第１ピストン１３の断面積を大きく取ることができる。

また、第１ピストン１３により圧縮される高圧室２５には、摺動しながらシールするパッキンを設ける必要が無い。したがって、高圧室２５に封入された作動湯２４は高圧状態とすることが可能である。これにより小径の第１ピストン１３と内シリンダ１２で大きな制動力を発生させることができ、装置の小型・軽量化が可能である。

しかも、緩衝装置１０の制動時、作動油２４は内シリンダ１２から貫通孔２１を通過することにより減圧され、低圧室２７から液室２８へ突起部１２ｂの隙間である切り欠き部１２ａを通して流出することで、さらに作動油２４の圧力は低くなっている。

この結果、外シリンダ１１とピストンロッド１５との摺動部分に設けられたパッキン１６に対しては、高圧状態の作動油２４が作用することがない。これにより、洩油等の不具合を少なくすることができ、且つ高価なシール部材を使用しなくて済むので、低コスト化が実現する。

また、第１の実施形態では、第２ピストン１４および第２復帰ばね２０が、緩衝装置１０内部の作動油２４の体積変化を調整するための機能を果たしている。このため、緩衝装置１０内部の作動油２４に空気層を設ける必要が無い。これにより、作動油２４への空気の混入が少なくなり、緩衝装置１０は大きな制動力を安定して発揮することができる。

さらに、温度変化による作動油２４の熱膨張も、第２ピストン１４と第２復帰ばね２０により吸収できる。したがって、外部からの空気の進入や緩衝装置１０内部からの洩油を防止することができ、作動油２４の漏洩に対する信頼性は大幅に向上する。

また、図４に示したように、第２ピストン１４には、二つのパッキン１６間に外周溝１４ａおよび内周溝１４ｂを形成すると共に、貫通孔１４ｃを配置して、これらの空間から、作動油２４の貯蔵空間を形成している。このため、ピストンロッド１５で微量の作動油２４が掻き出されても、二つのパッキン１６間の前記貯蔵空間に作動油２４を溜めることができる。このため、作動油２４が高圧状態となって外部に洩れることを防ぐことができ、且つ緩衝装置１０外部からの空気の引き込みも少なくなる。

また、開閉装置が遮断器であり、短時間(０．３秒間)に二回目の遮断動作を実施する高速再閉路遮断動作を行うような場合に、第１ピストン１３とピストンロッド１５は、所定の位置に復帰しておく必要がある。第１の実施形態では、第１復帰ばね１８の働きにより、第１ピストン１３とピストンロッド１５を移動させる。また、第２復帰ばね２０と第２ピストン１４によって、加圧された液室２８内の作動油２４をピストンロッド１５の油帰還路１５ａと貫通孔２１から高圧室２５に戻すことが可能である。これにより、第１ピストン１３およびピストンロッド１５を素早く元の位置に復帰させることができる。

また、第２ピストン１４は、低圧室２７から液室２８に流入する作動油２４の圧力によって第２復帰ばね受け１９側に押され、第２復帰ばね２０が圧縮される。このときの圧力が第２復帰ばね２０の力よりも大きい場合、第２復帰ばね２０は密着してしまう可能性がある。第２復帰ばね２０が密着すると、素線間に傷が付き、ばねそのものの耐久性が低下するおそれがある。そこで第１の実施形態では、第２復帰ばね２０の圧縮高さを制限するカラー２６を配置することで、このような不具合の発生を防止している。

また、ピストンヘッド１５ｂの円形凸面部１５ｃの直径をピストンロッド１５の直径以下としたことにより、ピストンヘッド１５ｂが制止板７に衝突した際、接触面積を大きく取りつつ、ピストンロッド１５に作用する曲げ力を小さく抑えることが可能である。これによりピストンロッド１５の機械的強度と信頼性を向上させることができる。

［２］第２の実施形態
（構成）
次に、本発明に係る開閉装置用操作機構の緩衝装置の第２の実施形態について、図５を参照して説明する。図５は開閉装置用操作機構の緩衝装置の第２の実施形態の投入状態を示す断面図である。なお、上記第１の実施形態の形態と同一または類似の部分に関しては共通の符号を付して、重複する説明は省略する。

第２の実施形態は、図１に示す緩衝装置１０の取付け位置と、プラグ２３および第２復帰ばね受け１９の構成を変更したものである。すなわち、外シリンダ１１は制止板７に固定され、ばねロッド５は遮断ばね受け４に固定され、ばねロッド５の端部とピストンロッド１５の端部が接離自在に係合するように構成されている。

また、プラグ２３の一端は、内シリンダ１２の内部に突き出ると共に内シリンダ１２の段差部１２ａと接離自在に係合され、内シリンダ１２とプラグ２３とから空気室２９が形成される。さらに、プラグ２３には高圧室２５と空気室２９とを結ぶためのプラグ孔２３ａが開口される。プラグ孔２３ａにおいて高圧室２５側には極小の流路を持つ絞り弁３０が配置され、空気室２９に作動油２４中の空気が閉じ込められる。また、第２復帰ばね受け１９の外周には突起部１９ａが配置されており、第１の実施形態で使用したカラー２６は省略されている。

（遮断動作）
以上の構成を有する第２の実施形態では、遮断動作において、第１の実施形態と同様な動作を行うが、ピストンヘッド１５ｂの円形凸面部１５ｃが、制止板７ではなく、ばねロッド５の端部に当接するところが異なる。また、第２ピストン１４がカラー２６ではなく、第２復帰ばね受け１９の突起部１９ａと当接する点が異なる。

（投入動作）
なお、第２の実施形態では、投入動作において、第１の実施形態と同様な動作を行い、上記遮断動作の説明から容易に第２の実施形態における投入動作が推測できるため、詳細な説明は省略する。

（作用効果）
以上のように構成した第２の実施形態では、前記第１の実施形態と同様な作用効果に加えて、内シリンダ１２とプラグ２３とから空気室２９を形成したことにより、高圧室２５内の空気を、プラグ孔２３ａを介して空気室２９内に通し、ここに閉じ込めることができる。

これにより、高圧室２５側の作動油２４への空気混入を確実に無くすことができ、制動特性の安定化を進めることができる。と同時に、緩衝装置１０の取り付け姿勢に対する制限も無くすことができるので、緩衝装置１０の設置自由度を高めることができる。

また、第２の実施形態における緩衝装置１０は、開閉装置用操作機構の支持構造体６の制止板７側に固定しており、遮断ばね２には設置していない。したがって、遮断ばね２の移動と共に緩衝装置１０が駆動することがない。その結果、操作機構の駆動エネルギーにロスが生じることがなく、駆動エネルギーの利用効率がさらに向上する。なお、第２の実施形態では、カラー２６による作用効果を、第２復帰ばね受け１９に突起部１９ａを設けたことで獲得することができるので、カラー２６の省略により部材数を削減することができる。

［３］第３の実施形態
（構成）
続いて、本発明に係る開閉装置用操作機構の緩衝装置の第３の実施形態について、図６および図７を参照して説明する。図６は第３の実施形態の投入状態を示す断面図、図７は図６で示した装置の遮断状態を示す図である。なお、第１の実施形態の形態および第２の実施形態と同一または類似の部分については共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

第３の実施形態は、第２の実施形態に改良を加えたものであり、図５に示した緩衝装置１０の第１復帰ばね１８を省略して改造した点に特徴がある。すなわち、制止板７には、可動接点１とは反対側に延びるスタッド３２が設けられており、スタッド３２にはシリンダ固定板３１が取り付けられている。

このシリンダ固定板３１と制止板７との間に、外シリンダ１１が固定されている。外シリンダ１１内側には、中心軸を同じにする内シリンダ１２が摺動自在に配置され、内シリンダ１２の内側には、中心軸を同じにする第１ピストン１３が摺動自在に配置されている。

また、第１ピストン１３はピストンロッド１５の端部に固定され、ピストンロッド１５の他端にはピストンヘッド１５ｂが固定され、外シリンダ１１の内側に中心軸を同じにする第２ピストン１４が摺動自在に配置されている。さらに、第２ピストン１４には外シリンダ１１とピストンロッド１５との摺動部分にパッキン１６が固定されている。

また、第２ピストン１４の端部とピストンヘッド１５ｂの間には復帰ばね３３が配置されている。さらには、内シリンダ１２は複数個の貫通孔２１が配置され、外シリンダ１１と内シリンダ１２と第２ピストン１４とピストンロッド１５で囲まれた空間からなる高圧室２５内部に作動油２４が封入されている。

遮断ばね受け４に固定されたばねロッド５の端部がピストンヘッド１５ｂの円形凸面部１５ｃに接触してこれを押すと、第１ピストン１３と内シリンダ１２で囲まれた高圧空２５内の作動油２４は圧縮されて、その圧力が高くなる。これにより緩衝装置１０の制動力が発生されることになる。また、外シリンダ１１と制止板７の間には前記復帰ばね３３の圧縮高さ制限機能と位置決め機能を持つリング３４が配置されている。

（遮断動作）
以上のような第３の実施形態では、遮断動作において、第１の実施形態および第２の実施形態と同様な動作を行うが、ピストンヘッド１５ｂの平面部１５ｄ（円形凸面部１５ｃの反対面）が制止板７に当接するようになっている（図７参照）。また、第２ピストン１４はリング３４と当接するところが異なる。

（投入動作）
また、第３の実施形態は、第２の実施形態と同様な投入動作を行うが、次の点が異なる。すなわち、復帰ばね３３が伸びると共に復帰ばね３３のばね力が第２ピストン１４に加わり、液室２８内の作動油２４を、貫通孔２１を通して高圧室２５に素早く戻すことにより、ピストンロッド１５の投入状態への復帰が迅速に行われる。その他の動作については第１の実施形態と第２の実施形態から容易に推測できるので、詳細な説明は省略する。

（作用効果）
以上の構成を有する第３の実施形態は、前記第１および第２の実施形態の持つ作用効果に加えて、次のような独自の作用効果がある。すなわち、ピストンロッド１５と第２ピストン１４の間に復帰ばね３３を配置したことで、ピストンロッド１５の復帰と、液室２８の作動油２４を高圧室２５に戻すという二つの作用を、１つの部材によって実現することができる。

これにより、ピストンロッド１５には油帰還路１５ａを形成する必要が無く、部材構成の簡略化が実現する。しかも、緩衝装置１０の全長を縮小させると共に、部品点数を減少させることが可能であり、コンパクト化と低コスト化に寄与することができる。

［４］第４の実施形態
（構成）
さらに、本発明に係る開閉装置用操作機構の緩衝装置の注油方法について、図８を参照して説明する。図８は本発明の第４の実施形態の構成を示す断面図である。

図８に示すように、プラグ２３の替わりに注油プラグ３５が挿入されており、注油プラグ３５は管路３６に接続されている。注油プラグ３６の先端付近にはパッキン３７が固定されている。管路３６は途中で二方向に分岐されており、一方は真空ポンプ３８に接続され、他方は作動油２４を貯留した容器３９に接続されている。管路３６において真空ポンプ３８側には第１バルブ４０が配置され、容器３９側には第２バルブ４１が配置されている。

（注油方法）
以上の構成を有する緩衝装置１０では、内部に作動油２４を注入する際、第１バルブ４０を開き、第２バルブ４１を閉じた状態で、真空ポンプ３８を用いて緩衝装置１０の内部を真空状態とし、次に第１バルブ４０を閉じ、第２バルブを開けることにより容器３９内の作動油２４を緩衝装置１０の内部に注油する。ここで使用する作動油２４は、あらかじめ真空容器内で油中の空気等を脱気したものを用いている。

（作用効果）
第４の実施形態によれば、真空ポンプ３８にて緩衝装置１０の内部を真空状態にし、脱気した作動油２４を注油するため、緩衝装置１０の内部には空気等の気体がほとんど無くなる。したがって、作動油２４への空気混入に伴う制動力の変動を防ぐことができる。さらに、緩衝装置１０内部へ作動油２４を加圧して注油することなく、部品間の細い隙間まで作動油２４を入り込ませることができる。これにより、内部の気泡を抜く作業を省略して、注油作業時間を大幅に短縮化することができる。

［５］第５の実施形態
（構成）
さらに、本発明に係る開閉装置用操作機構の緩衝装置の第２の注油方法について、図９を用いて説明する。図９は本発明の第５の実施形態の構成を示す断面図である。なお、第４の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付して重複する説明は省略する。

図９の注油プラグ３５の先端に、一部に切り欠き部３５ａを形成しており、プラグ２３を内シリンダ１２の内部に押し込む構造となっている。このため、プラグ３５が内シリンダ１２の内部に入り込んだ分の体積変化をキャンセルする場合には、ピストンヘッド１５ｂと外シリンダ１１の端部の間に板４２を嵌着して、緩衝装置１０内の作動油２４が入る空間を広げる。その他の構造は第４の実施形態とほぼ同一である。

（注油方法）
緩衝装置１０の内部に作動油２４を注入する手順は第４の実施形態とほぼ同じであるが、注油プラグ３５を取り外した後に板４２を取り外せばよい。

（作用効果）
以上のように構成した場合でも前記第４の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

［６］他の実施形態
以上説明した実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、第１復帰ばね１８および第２復帰ばね２０および復帰ばね３３に圧縮コイルばねを用いているが、他の弾性体要素、たとえば皿ばね、板ばねを用いることもできる。

１…可動接点
１０…緩衝装置
１１…外シリンダ
１２…内シリンダ
１２ｂ…突起部
１３…第１ピストン
１４…第２ピストン
１５…ピストンロッド
１５ａ…油帰還路
１５ｂ…ピストンヘッド
１６、２２、３７…パッキン
１７…第１復帰ばね受け
１８…第１復帰ばね
１９…第２復帰ばね受け
１９ａ…突起部
２０…第２復帰ばね
２１…貫通孔
２３…プラグ
２４…作動油
２５…高圧室
２６…カラー
２７…低圧室
２８…液室
２９…空気室
３０…絞り弁
３１…シリンダ固定板
３２…スタッド
３３…復帰ばね
３４…リング
３５…注油プラグ
３６…管路
３８…真空ポンプ
３９…容器
４０…第１バルブ
４１…第２バルブ
４２…板

Claims (13)

1. 電気的接点を含む移動体を、開と閉の位置間に往復駆動させることで開閉装置の開閉動作を操作する操作機構に用いられる装置であって、開閉装置の動作の終端付近にて前記移動体の速度を減少させる緩衝装置において、
   中心軸を同じにする外シリンダおよび内シリンダが設けられ、
   前記内シリンダの内側には第１ピストンが、前記外シリンダの内側には第２ピストンが、中心軸を同じにしてそれぞれ摺動自在に配置され、
   前記第１ピストンおよび前記第２ピストンに対しピストンロッドが摺動自在に配置され、
   前記第２ピストンには前記外シリンダと前記ピストンロッドとの摺動部分にパッキンが固定され、
   前記ピストンロッドの端部には前記第１ピストンの移動範囲を規制するための第１復帰ばね受けが嵌着され、
   前記内シリンダの端部と前記第１復帰ばね受けの間には第１復帰ばねが配置され、
   前記外シリンダの内側には中心軸を同じにする第２復帰ばね受けが固定され、
   前記第２ピストンと前記第２復帰ばね受けの間には第２復帰ばねが配置され、
   前記ピストンロッドと前記第１復帰ばね受けとの間には前記第１ピストンの摺動動作によりその一端が開閉される油帰還路が形成され、
   前記内シリンダには軸方向に貫通孔が複数開口され、
   前記内シリンダの端部にはパッキンを有するプラグが固定され、
   前記プラグは前記操作機構の駆動部分に連結され、
   前記外シリンダ、前記内シリンダ、前記プラグ、前記第２ピストンおよび前記ピストンロッドで囲まれた空間により高圧室が形成され、
   前記高圧室には作動油が封入され、
   前記操作機構の駆動に伴い、前記ピストンロッドが前記高圧室内に押し込まれることで前記高圧室内の前記作動油が圧縮され、制動力が発生するように構成されたことを特徴とする開閉装置用操作機構の緩衝装置。
2. 前記開閉装置用操作機構の支持構造体には制止板が固定されると共に遮断ばねが収納されており、
   前記外シリンダは前記遮断ばねに固定され、
   前記ピストンロッドの端部と前記制止板が接離自在に係合され、
   前記プラグは前記操作機構の駆動部分に連結されたばねロッドに固定されたことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
3. 前記開閉装置用操作機構の支持構造体には制止板が固定されると共に遮断ばねが収納されており、
   前記外シリンダは前記制止板に固定され、
   前記ばねロッドは前記遮断ばね受けに固定され、
   前記ばねロッドの端部と前記ピストンロッドの端部が接離自在に係合され、
   前記内シリンダには段差部が設けられ、
   前記プラグは一端が前記内シリンダの内部に突き出ると共に前記内シリンダに形成された前記段差部と離接自在に係合され、
   前記内シリンダと前記プラグとで囲まれた空間により空気室が形成され、
   前記プラグには前記高圧室と前記空気室とを結ぶためのプラグ孔が開口され、
   前記プラグ孔の前記高圧室側には極小径の流路を持つ絞り弁が配置され、
   前記空気室に前記作動油中の空気を閉じ込めるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
4. 前記第２ピストンおよび前記第２復帰ばね受けの間には、前記第２復帰ばね受けの圧縮高さを制限するためのカラーが前記ピストンロッドに対して摺動自在に配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
5. 前記第２復帰ばね受けには前記第２ピストン側の外周部には、前記第２復帰ばね受けの圧縮高さを制限するための突起部が配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
6. 電気的接点を含む移動体を、開と閉の位置間に往復駆動させることで開閉装置の開閉動作を操作する操作機構に用いられる装置であって、開閉装置の動作の終端付近にて前記移動体の速度を減少させる緩衝装置において、
   前記開閉装置用操作機構の支持構造体には制止板が固定されると共に遮断ばねが収納されており、前記遮断ばねにばねロッドが固定され、さらに前記制止板にはスタッドを介してシリンダ固定板が固定され、
   前記シリンダ固定板には外シリンダが固定され、
   前記外シリンダの内側には中心軸を同じにする内シリンダが摺動自在に配置され、
   前記内シリンダの内側には第１ピストンが、前記外シリンダの内側には第２ピストンが、中心軸を同じにしてそれぞれ摺動自在に配置され、
   前記第１ピストンにはピストンロッドが固定され、
   前記第２ピストンには前記外シリンダと前記ピストンロッドとの摺動部分にパッキンが固定され、
   前記第２ピストンの端部と前記ピストンロッドの間には復帰ばねが配置され、
   前記内シリンダには軸方向に貫通孔が複数開口され、
   前記外シリンダと前記内シリンダと前記第２ピストンと前記ピストンロッドで囲まれた空間により高圧室が形成され、
   前記高圧室には作動油が封入され、
   前記操作機構の駆動に伴い、前記ばねロッドが前記ピストンロッドに接触し、前記ピストンロッドが前記高圧室内に押し込まれることで前記作動油が圧縮され、制動力が発生するように構成されたことを特徴とする開閉装置用操作機構の緩衝装置。
7. 前記外シリンダと前記制止板の間に前記復帰ばねの圧縮高さ制限機能と位置決め機能を持つリングが配置されたことを特徴とする請求項６に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
8. 前記ピストンロッドには外部から押圧力を受けるピストンヘッドが設けられ、
   前記ピストンヘッドの直径は当該ピストンロッドの直径以下に設定されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
9. 前記内シリンダの端部において前記貫通孔とほぼ同一平面には、前記貫通孔から噴出する前記作動油の流れを一旦さえぎるように突起部が配置されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
10. 前記第２ピストンの外周と内周にはそれぞれ２箇所のパッキンが固定され、
    前記２つの外周側のパッキンの間には外周溝が形成され、
    前記２つの内周側のパッキンの間には内周溝が形成され、
    前記外周溝および前記内周溝は貫通孔により連通され、これら前記外周溝、前記内周溝並びに前記貫通孔から作動油を貯蔵するための空間が形成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
11. 前記作動油はあらかじめ真空容器内部で、空気等の気体を脱気したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置。
12. 前記開閉装置用操作機構の緩衝装置への注油方法であって、
    前記プラグの替わりに注油プラグを挿入し、
    前記注油プラグは内部に流路を持ち管路に接続されており、
    前記注油プラグの先端付近にはパッキンが固定されており、
    前記管路は二股に分岐されており、
    前記管路の一方は真空ポンプに接続されており、
    前記管路の他方は前記作動油を貯留した容器に接続されており、
    前記管路の前記真空ポンプ側には第１バルブが配置され、
    前記管路の容器側には第２バルブが配置されており、
    前記緩衝装置の内部に前記作動油を注入する際、前記第２バルブを閉じ、前記第１バルブを開けて前記真空ポンプであらかじめ前記緩衝装置内部を真空状態とし、
    前記第１バルブを閉じて前記第２バルブを開け、前記容器内の前記作動油を前記緩衝装置内部に注油することを特徴とする開閉装置用操作機構の緩衝装置の注油方法。
13. 前記プラグを前記内シリンダ内部に押し込みながら前記注油プラグが挿入され、
    前記注油プラグは先端に切り欠き部が形成され、
    前記注油プラグが前記内シリンダ内部に挿入された分の体積変化を補うために前記シリンダヘッドと前記外シリンダ間に板が嵌着されており、
    前記緩衝装置内の作動油が入る空間を広げてから、前記緩衝装置の内部に前記作動油を注入することを特徴とする請求項１２に記載の開閉装置用操作機構の緩衝装置の注油方法。

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