JP2014063615A

JP2014063615A - 開閉器

Info

Publication number: JP2014063615A
Application number: JP2012207493A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Ando; 徳男安東
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: CN103681026B; JP5578217B2; CN103681026A; US8987622B2; US20140076702A1; MX2013002373A; MX355847B

Abstract

【課題】信頼性が高く、かつ小型化された開閉器を提供する。
【解決手段】開路状態と閉路状態とを切り換える第１接点と、開路状態と接地状態とを切り換える第２接点と、操作レバーと、操作レバーの操作に応じて所定角度回転する回転部材とを備える。さらに、開閉器は、回転部材の一方向への回転に連動して回動し、第１接点を開閉させる第１カムと、回転部材の他方向への回転に連動して回動し、第２接点を開閉させる第２カムとを備える。
【選択図】図３

Description

開示の実施形態は、開閉器に関する。

従来、変電設備などに用いられる開閉器として、ガス絶縁タイプの開閉器がある。かかる開閉器の一例として、開路および閉路状態を切り換える第１の接点と、開路および接地状態を切り換える第２の接点とを、共通の操作装置で開閉動作させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−１４６１９９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された開閉器をはじめとする従来の開閉器は、手動操作や自動操作によって、開路、閉路および接地の切換えを行うが、かかる切換え動作を確実に行わせるための機構については、小型化をはじめとして、改善の余地が残されている。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化しつつ、より信頼性を高めた開閉器を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る開閉器は、開路状態と閉路状態とを切り換える第１接点と、開路状態と接地状態とを切り換える第２接点と、操作レバーと、当該操作レバーの操作に応じて所定角度回転する回転部材とを備える。さらに、開閉器は、前記回転部材の一方向への回転に連動して回動し、前記第１接点を開閉させる第１カムと、前記回転部材の他方向への回転に連動して回動し、前記第２接点を開閉させる第２カムとを備える。

実施形態の一態様によれば、第１接点の開路状態および閉路状態と、第２接点の開路状態および接地状態の切り換えを、簡易な機構によって、１つのレバーにより行える構成としたため、操作が容易であり、かつ小型化にも寄与する。また、開路、閉路、および接地状態を確実に切り換えることができ、高い信頼性が確保される。

図１は、実施形態に係る開閉器の外観を示す説明図である。図２は、同開閉器の回路図である。図３は、同開閉器の操作部を示す説明図である。図４は、同開閉器全体の内部構造を示す説明図である。図５は、操作部のカム機構を示す説明図である。図６Ａは、同カム機構を一側方向から見た斜視図である。図６Ｂは、同カム機構を他側方向から見た斜視図である。図７は、同カム機構の作動状態を示す説明図である。図８は、操作部のトグル機構の動作の一例を示す模式的説明図である。図９は、操作部のトグル機構の動作の一例を示す模式的説明図である。

以下に、本願の開示する開閉器の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る開閉器１０の外観を示す説明図、図２は、開閉器１０の回路図である。また、図３は、開閉器１０の操作部４を示す説明図、図４は、開閉器１０全体の内部構造を示す説明図である。なお、以下では、開閉器１０をたとえば地下に設ける接地開閉器として説明するが、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態に係る開閉器１０は、設置枠３０上に固定された矩形箱型のケーシング２０を備えており、図２に示す回路で表される開閉装置１１を内蔵している。すなわち、開閉装置１１は、第１のフィーダ１と第２のフィーダ２との間を結ぶ回路の中途に、第１接点３１および第２接点３２とを有する開閉部３が設けられている。第１接点３１は、開路状態と閉路状態とを切り換え、第２接点３２は、開路状態と接地状態とを切り換える。なお、第２接点３２を閉成して接地状態とするのは、通常、開閉器１０のメンテナンス時である。

本実施形態における開閉器１０のケーシング２０内には、絶縁ガスが封入されている。そして、かかるケーシング２０内に、図３に示すように、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にそれぞれ対応する第１開閉装置１１ａと第２開閉装置１１ｂと第３開閉装置１１ｃとからなる開閉装置１１を収納している。なお、絶縁ガスとしては、ここではＳＦ６（六フッ化硫黄）を用いているが、適宜選定することができる。

開閉装置１１ａ〜１１ｃは、ケーシング２０の長手方向に並列状態に配設されており、それぞれが開閉部３としての第１接点３１および第２接点３２とを備えている。そして、開閉装置１１ａ〜１１ｃは、第１接点３１および第２接点３２を開成、閉成する操作部４と連動連結している。なお、本実施形態では、各開閉装置１１ａ〜１１ｃを総称して開閉装置１１とする場合がある。

図１に示すように、主配線となる第１のフィーダ１および第２のフィーダ２が、ケーシング２０の一側の主面１０１に、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）毎に接続されている。他方、ケーシング２０の一側の側面１０２には、開閉装置１１ａ〜１１ｃと連動連結した回転軸４０ａが回転自在に突設されている。

そして、図１および図３に示すように、かかる回転軸４０ａに操作レバー６の基端部を取付け、回転軸４０ａを外部から回動可能としている。すなわち、操作レバー６の基端部に連結孔６２を形成する一方、先端部には円形のワイヤ連結孔６１を形成し、このワイヤ連結孔６１に、上方へ延在する操作ワイヤ７の一端を連結している。

こうして、たとえば地上へ伸延させた操作ワイヤ７を引き上げ操作することにより、操作レバー６を介して回転軸４０ａを回動させることができる。なお、図１に示すように、側面１０２には、第１接点３１の開閉状態を示す標示部１４ａ、および第２接点３２の開閉状態を示す標示部１４ｂが設けられている。

操作レバー６は、図１に示すように、第１の装着態様（実線で示す）と、この第１の装着態様と半時計回りに略９０度ずらした第２の装着状態（一点鎖線で示す）とを選択して装着することができる。すなわち、回転軸４０ａの先端を矩形形状に加工するとともに（図５参照）、操作レバー６の連結孔６２を、回転軸４０ａと対応させた矩形形状としている。

ここでは、第１の装着状態において、開閉装置１１をオン（閉路）することができ、第２の状態では開閉装置１１を接地することができる。すなわち、第１の装着状態では、第１接点３１によって開路状態と閉路状態とを切り換えることができ、第２の装着状態では、第２接点３２によって、開路状態と接地状態とを切り換えることができる。

なお、開閉装置１１を接地状態とすることは稀であり、操作レバー６を誤って第２の装着状態とすることがないように、図１および図４に示すように、第２の装着状態とする場合はロックキー９を解除しなければならないようにしている。また、図４に示すように、操作レバー６は、不使用状態では、ケーシング２０の側面１０２に設けたピン状の掛具１０３に掛止された状態で保管することができる。

ケーシング２０の上面１０４の４隅には、開閉器１０を吊支できるようにアイボルト２１が取り付けられている。そして、回転軸４０ａが突設された側面１０２側に位置する２つのアイボルト２１，２１間には、操作ワイヤ７を案内するワイヤガイド７１が設けられている。

以下、図３および図４、さらには図５〜図９を参照しつつ、上述した回転軸４０ａおよび操作レバー６を含む操作部４の構成および操作部４を介した開閉装置１１の動作について説明する。図５は、操作部４のカム機構４Ａを示す説明図、図６Ａは、カム機構４Ａを一側方向から見た斜視図、図６Ｂは、カム機構４Ａを他側方向から見た斜視図、図７は、カム機構４Ａの作動状態を示す説明図である。

図３および図４に示すように、ケーシング２０内に収納された開閉装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ、第１接点３１と第２接点３２とを備えている。第１接点３１は、ピン状の第１開閉部材３３ａの接離によって開路状態と閉路状態とを切り換えることができ、第２接点３２は、同じくピン状の第２開閉部材３３ｂの接離によって開路状態と接地状態とを切り換えることができる。

第１開閉部材３３ａと第２開閉部材３３ｂとは、略垂直方向に互いに同軸的に配設されており、第１開閉部材３３ａは第１伝動軸３４ａに、第２開閉部材３３ｂは第２伝動軸３４ｂに連結している。なお、図４においては、第１、第２伝動軸３４ａ，３４ｂについては省略している。

操作部４は、上記第１伝動軸３４ａおよび第２伝動軸３４ｂを、軸心周りに回動させる機構である。すなわち、操作部４は、操作レバー６と、この操作レバー６の操作に応じて所定角度回転する回転軸４０ａとを備えるとともに、回転軸４０ａに固着された回転部材４０を有するカム機構４Ａを備えている。

カム機構４Ａは、図５および図６Ａ，６Ｂに示すように、第１カム４１と第２カム４２とを備えている。第１カム４１は、回転部材４０の一方向（ここでは時計回り）への回転に連動して回動し、第１接点３１を開閉させる。第２カム４２は、回転部材４０の他方向（反時計回り）への回転に連動して回動し、第２接点３２を開閉させる。なお、カム機構４Ａの図５に示す状態は、第１接点３１および第２接点３２のいずれも開成した中立状態である。

第１カム４１は、第１回転軸４１０に固設されており、第２カム４２は、第２回転軸４２０に固設されている。そして、かかる第１回転軸４１０と第２回転軸４２０、および回転部材４０の回転軸４０ａが同一直線上に位置するように、第１カム４１と第２カム４２とは回転部材４０を挟んで対向状態に配設される。なお、図６Ａ，６Ｂにおいて、回転軸４０ａ、第１回転軸４１０および第２回転軸４２０は省略しており、図示するように、回転部材４０には回転軸連結孔４０４が、第１カム４１および第２カム４２には、回転軸連結孔４１３，４２３が設けられている。

回転部材４０は、回転軸４０ａ（回転軸連結孔４０４）を中心とする略円板状に形成されており、外周のうち略半周にかけて第１カム４１および第２カム４２と係合する係合部４００が設けられている。すなわち、回転部材４０の略半周にかけて、第１〜第４係合ピン４０５ａ〜４０５ｄを突設している。そして、隣り合う第１、第２係合ピン４０５ａ，４０５ｂ間に第１凹部４０１を、同様に第２、第３係合ピン４０５ｂ，４０５ｃ間に第２凹部４０２を、第３、第４係合ピン４０５ｃ，４０５ｄ間に第３凹部４０３を形成している。

また、第１カム４１には、第１係合ピン４０５ａと係合する第１係合凹部４１１と、第２係合ピン４０５ｂと係合する第２係合凹部４１２とが形成されている。一方、第２カム４２には、第４係合ピン４０５ｄと係合する第１係合凹部４２１と、第３係合ピン４０５ｃと係合する第２係合凹部４２２とが形成されている。

また、第１カム４１を固着した第１回転軸４１０は、後述する第１トグル機構４Ｂ１を介して第１伝動軸３４ａと連動連結する（図３および図４参照）。一方、第２カム４２を固着した第２回転軸４２０は、後述する第２トグル機構４Ｂ２を介して第２伝動軸３４ｂと連動連結している（図３および図４参照）。

かかる構成により、回転部材４０が時計回りに回転すると、先ず、第１係合ピン４０５ａが第１カム４１の第１係合凹部４１１に係合し、引き続いて第２係合ピン４０５ｂが第２係合凹部４１２に係合して、当該第１カム４１を反時計回りに回転させる。

一方、回転部材４０が反時計回りに回転すると、先ず、第４係合ピン４０５ｄが第２カム４２の第１係合凹部４２１に係合し、引き続いて第３係合ピン４０５ｃが第２係合凹部４２２に係合して、当該第２カム４２を時計回りに回転させる。

また、本実施形態においては、図３に示すように、第１カム４１に連動連結する駆動源としてのモータ８を備えている。すなわち、かかるモータ８から図示しない減速機を介しての動力伝達により、操作レバー６の操作に連動する回転部材４０を介することなく、第１カム４１を直接回動可能としている。すなわち、本実施形態に係る開閉器１０は、開路状態と閉路状態との切り換えに関しては、遠隔操作によってモータ８を駆動することにより、第１カム４１を直接回動させて行うことができる。

一方、回路状態と接地状態との切り換えに関しては、操作レバー６を用いた手動操作のみに規制されている。

また、第１カム４１には、図５〜図６Ｂに示すように、第１係合凹部４１１と第２係合凹部４１２との間に、回転部材４０の第１〜第４係合ピン４０５ａ〜４０５ｄとは逆向きにストッパピン４３が突設されている。このストッパピン４３は、所定条件下において、回転部材４０に当接して、当該第１カム４１の回動を規制する。

本実施形態では、所定条件として、第２接点３２が閉成された接地状態のとき、第１接点３１が閉成された閉路状態にする方向へ第１カム４１を回転させようとする力が強制的にはたらいた場合としている。したがって、その場合には、ストッパピン４３が回転部材４０に当接して第１カム４１の回動を規制することができる。

すなわち、第２接点３２が閉成された接地状態では、カム機構４Ａは、図７に示すように、回転部材４０が図５の中立状態から反時計回りに略９０度回転した状態となり、第２カム４２は時計回りに略９０度回転した状態となる。一方、第１カム４１については、図５の中立状態から変化していない。

かかる図７に示す状態から、たとえば、誤操作等により、外部からモータ８に指令信号が送られ、第１カム４１に対して、前述したように、第１接点３１を閉成する方向（反時計回り）へ回転させようとする力がモータ８から付与されたとする。しかし、その場合でも、図示するように、ストッパピン４３は回転部材４０の周面に当接するため、それ以上の第１カム４１の回転は阻止される。なお、本実施形態では、第１カム４１の回転が、たとえば２秒間規制されると、モータ８への指令信号の送信が停止するように制御されている。

ところで、本実施形態では、第１カム４１と第２カム４２とは同一部材で形成しているため、第２カム４２にもストッパピン４３が突設されているが、第２カム４２からはストッパピン４３を無くしても構わない。

また、操作部４は、トグル機構４Ｂ（第１トグル機構４Ｂ１および第２トグル機構４Ｂ２）を備えている。トグル機構４Ｂは、上述のカム機構４Ａと協働して、第１接点３１および第２接点３２と接離自在に設けられた第１開閉部材３３ａおよび第２開閉部材３３ｂを閉成方向に瞬時に駆動させることができる。図８および図９は、操作部４のトグル機構４Ｂの動作の一例を示す模式的説明図であり、図８は、第１トグル機構４Ｂ１の動作を、図９は、第２トグル機構４Ｂ２の動作を示す。

すなわち、図８に示すように、開閉器１０の操作部４は、第１接点３１を開閉する第１開閉部材３３ａに連結した第１伝動軸３４ａと連動連結するとともに、第１カム４１を固着した第１回転軸４１０に連動連結した第１トグル機構４Ｂ１を備える。また、図９に示すように、操作部４は、第２接点３２を開閉する第２開閉部材３３ｂに連結した第２伝動軸３４ｂと連動連結するとともに、第２カム４２を固着した第２回転軸４２０に連動連結した第２トグル機構４Ｂ２を備える。

先ず、第１トグル機構４Ｂ１の構成および動作について説明する。図８に示すように、第１トグル機構４Ｂ１は、第１カム４１の第１回転軸４１０と連動連結する連結軸４５１に、第１プレート４５が固設されている。また、連結軸４５１には、第２プレート４６が回転自在に設けられている。さらに、図示するように、第１プレート４５の先端部に設けた軸体４５２と、当該軸体４５２と第３プレート４７を挟んで対向状態にある第２プレート４６の一端に設けた軸体４６１との間にスプリング４８を張設している。

また、第２プレート４６は、第１伝動軸３４ａを支持する第３プレート４７と連係可能に形成されている。たとえば、第１伝動軸３４ａが、第１の姿勢にある場合は（図８（ａ）および図８（ｂ））、第１開閉部材３３ａは開成状態にあり第１伝動軸３４ａが第２の姿勢をとったときは（図８（ｃ））、第１開閉部材３３ａは第１接点３１に当接して閉成状態となる。

また、第１トグル機構４Ｂ１の連結軸４５１には、第１プレート４５と並んで第１スプロケット８３が固設されており、この第１スプロケット８３とモータ８の駆動軸８０に固設された第２スプロケット８２との間に無端状のチェーン８１が巻回されている。したがって、モータ８を駆動させると、第１スプロケット８３を介して連結軸４５１を回転させることができ、結果的に第１プレート４５を回動させることができる。

ここで、開路状態から閉路状態に切り換える際の第１トグル機構４Ｂ１の動作について説明する。すなわち、第１接点３１を閉成する場合、図８（ａ）に示す初期状態から、モータ８を駆動して、図８（ｂ）に示すように、第１プレート４５を反時計回りに回動させていく。

すると、第１プレート４５と第２プレート４６との間に張設されたスプリング４８は、徐々に伸長して行き、図８（ｂ）に示す状態で最大限の張力が生起される。モータ８の駆動により、さらに第１プレート４５が反時計回りに回動すると、デッドポイントを越えることになり、スプリング４８が急激に収縮する。スプリング４８の収縮に伴い、第３プレート４７と連係可能に形成された第２プレート４６が、軸体４６１を中心にして瞬時に時計回りに回動し、図８（ｃ）に示すように、第１伝動軸３４ａを反時計回りに揺動させる。かかる一連の動作により、第１伝動軸３４ａに連動連結した第１開閉部材３３ａが第１接点３１に当接して閉路状態となる。なお、ここではモータ８を用いて切り換えたが、モータ８を用いるのではなく、操作レバー６を用い、手動によって回転部材４０を時計回りに回動させて、カム機構４Ａを介して開路状態から閉路状態に切り換えることもできる。

次に、図１、図３および図９を参照して、開路状態から接地状態に切り換える際の第２トグル機構４Ｂ２の動作について説明する。なお、第１トグル機構４Ｂ１および第２トグル機構４Ｂ２は、モータ８に接続するか否かの違いはあるが、基本的な構造は同一であるため、同一の機能を果たす構成要素については同一符号を付して構成の説明については省略する。

図９においては、図９（ａ）および図９（ｂ）における第２伝動軸３４ｂの姿勢が第１の姿勢であり、第１開閉部材３３ａは開成状態にある。一方、図９（ｃ）に示す第２伝動軸３４ｂの姿勢が第２姿勢であり、この第２姿勢をとったとき、第２開閉部材３３ｂは第２接点３２に当接して接地状態となる。

以下、開路状態から接地状態に切り換える際の第２トグル機構４Ｂ２の動作について説明する。なお、開路状態から接地状態に切り換える場合は、操作レバー６による手動操作となる。

先ず、回転部材４０の回転軸４０ａに、図１の一点鎖線で示す第１の装着態様となるように操作レバー６を付け換える。そして、操作ワイヤ７を引き上げ、操作レバー６を反時計回りに回転させることにより、カム機構４Ａの回転部材４０を反時計回りに回転させる。これにより、第２カム４２は時計回りに回転し（図３、図５および図７参照）、図９（ａ）に示す初期状態から、図９（ｂ）に示すように、第１プレート４５も時計回りに回動する。

すると、第１プレート４５と第２プレート４６との間に張設されたスプリング４８は、徐々に伸長して行き、図９（ｂ）に示す状態で最大限の張力が生起される。操作レバー６をさらに引き上げていくと、第１プレート４５がさらに反時計回りに回動し、デッドポイントを越えることになり、スプリング４８が急激に収縮する。スプリング４８の収縮に伴い、第２プレート４６が、軸体４６１を中心にして瞬時に反時計回りに回動し、図９（ｃ）に示すように、第２伝動軸３４ｂを時計回りに揺動させる。かかる一連の動作により、第２伝動軸３４ｂに連動連結した第２開閉部材３３ｂが第２接点３２に当接して接地状態となる。

上述してきた実施形態に係る開閉器１０は、第１接点３１の開路状態および閉路状態と、第２接点３２の開路状態および接地状態の切り換えを、簡易な機構によって、１つの操作レバー６によっても行える。したがって、地下埋設する開閉器１０の小型化に寄与できるとともに、操作性が良好で、かつ高い信頼性が確保される。

以上、実施形態を通して開閉器１０について説明してきたが、たとえば操作部４のカム機構４Ａやトグル機構４Ｂの構成などは、適宜設計変更可能である。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

４Ｂ１第１トグル機構
４Ｂ２第２トグル機構
８モータ（駆動源）
１０開閉器
３１第１接点
３２第２接点
３４ａ第１伝動軸
３４ｂ第２伝動軸
４０回転部材
４０ａ回転軸
４１第１カム
４２第２カム
４３ストッパピン
４００係合部
４０５ａ第１係合ピン
４０５ｂ第２係合ピン
４０５ｃ第３係合ピン
４０５ｄ第４係合ピン
４１０第１回転軸
４１１，４２１第１係合凹部
４１２，４２２第２係合凹部
４２０第２回転軸

Claims

開路状態と閉路状態とを切り換える第１接点と、
開路状態と接地状態とを切り換える第２接点と、
操作レバーと、
当該操作レバーの操作に応じて所定角度回転する回転部材と、
前記回転部材の一方向への回転に連動して回動し、前記第１接点を開閉させる第１カムと、
前記回転部材の他方向への回転に連動して回動し、前記第２接点を開閉させる第２カムと
を備えることを特徴とする開閉器。
前記第１カムに連動連結する駆動源を備え、
当該駆動源からの動力伝達により、前記操作レバーの操作に連動する前記回転部材を介することなく、前記第１カムを直接回動可能としたこと
を特徴とする請求項１に記載の開閉器。
前記第１カムは、
所定条件下において、前記回転部材に当接して当該第１カムの回動を規制するストッパピンを備えており、
前記所定条件は、
前記第２接点が接地状態のとき、前記第１接点を閉成して閉路状態にさせる方向へ回転させる力が前記第１カムに強制的に付加された場合であること
を特徴とする請求項１または２に記載の開閉器。
前記操作レバーは、前記回転部材の回転軸に着脱自在に構成されており、
前記回転部材を前記一方向へ回動させるための第１の装着態様と、
前記回転部材を前記他方向へ回動させるための第２の装着態様とのいずれかを選択可能であること
を特徴とする請求項１、２または３に記載の開閉器。
前記回転部材は、
回転軸を中心とする略円板状に形成されており、外周のうち略半周にかけて前記第１カムおよび前記第２カムと係合する係合部が設けられていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の開閉器。
前記第１カムは、前記第１接点と連動連結する第１回転軸に固着され、前記第２カムは、前記第２接点と連動連結する第２回転軸に固着されており、
前記第１カムおよび前記第２カムは、
前記第１回転軸と前記第２回転軸、および前記回転部材の前記回転軸が同一直線上に位置するように、前記回転部材を挟んで配設されるとともに、前記回転部材の前記係合部に形成された係合ピンと係合する凹部が形成されていること
を特徴とする請求項５に記載の開閉器。
前記第１接点の開閉部材に連結した第１伝動軸と連動連結するとともに、前記第１カムを固着した前記第１回転軸に連動連結した第１トグル機構と、
前記第２接点の開閉部材に連結した第２伝動軸と連動連結するとともに、前記第２カムを固着した前記第２回転軸に連動連結した第２トグル機構と
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の開閉器。