JP2015201345A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空バルブを用いることを可能とし、開閉操作する操作機構の簡素化を図った開閉装置を提供する。
【解決手段】 接離自在の一対の接点３ａ、３ｂを有する真空バルブ４と、真空バルブ４の可動軸５に連結された接点３ａ、３ｂ間に接触荷重を加えるワイプばね７と、ワイプばね７に一方端が可動ピン８で連結された回動自在のリンク１１と、リンク１１の他方端が固定されるとともに、真空バルブ４の軸方向と直交するように配置された回動自在の主軸１３と、主軸１３に開口溝１５を移動自在に移動する可動ピン１７によって連結された開閉操作を行うトグルばね１６とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、操作機構の簡素化を図り得る真空バルブを用いた開閉装置に関する。

従来、真空バルブは、優れた絶縁特性や遮断特性などを有し、遮断器などの開閉装置に多用されている。操作機構には、接離自在の一対の接点を突き合わせて接触させるため、接触荷重を加えるワイプばねが用いられ、また、開閉操作するために閉路ばね、閉路ばねが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

一方、環状のフィンガー形接触子に棒状の電極を摺動接触させる断路器などの開閉装置では、開閉操作にトグルばねが用いられている。このため、電極の接続時に接触荷重を加えるワイプばねを用いる必要がなく、また、トグルばねで開閉操作をすることができるので、操作機構の簡素化を図ることができる（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、電界強度が上昇し易いので、高電圧化に伴って電界緩和シールドなどを装着しなければならず、開閉部周りの部品点数が増加していた（例えば、特許文献３参照）。

このようなことから、絶縁信頼性が高く、部品点数の削減ができる真空バルブを用いても、開閉操作にトグルばねを用いることができ、操作機構の簡素化を図ることができるものが望まれていた。

特開２０１２−２２１６５０号公報 特開平９−１６１６２１号公報 特開 ２００８−２１５７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、優れた絶縁特性と遮断特性を有する真空バルブを用いても、開閉操作を行う操作機構の簡素化を図ることのできる開閉装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の開閉装置は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、前記真空バルブの可動軸に連結されたワイプばねと、前記ワイプばねに一方端が可動ピンで連結された回動自在のリンクと、前記リンクの他方端が固定されるとともに、前記真空バルブの軸方向と直交するように配置された回動自在の主軸と、前記主軸に連結されたトグルばねと、を備えたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る開閉装置の構成を示す図。 本発明の実施例１に係る開閉装置の動作を説明する図。 本発明の実施例２に係る開閉装置の構成を示す側面図。 本発明の実施例２に係る開閉装置の開路速度を説明する特性図。 本発明の実施例３に係る開閉装置の構成を示す正面図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る開閉装置を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る開閉装置の構成を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図、図２は、本発明の実施例１に係る開閉装置の動作を説明する図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。

図１に示すように、固定側導体１と可動側導体２の間には、接離自在の一対の接点３ａ、３ｂを有する真空バルブ４が設けられている。可動側導体２には、可動側の接点３ｂに固定された可動軸５が移動自在に貫通し摺動接触している。可動軸５の端部には、絶縁操作ロッド６の一方端が固定され、他方端に接点３ａ、３ｂ間に接触荷重を加えるワイプばね７の一方端が可動ピン８で連結されている。ワイプばね７の他方端は、四角状のブロック９の中央開口部を移動自在に貫通している。貫通した端部には、ダブルナット１０が設けられ、ブロック９から抜けないようになっている。ワイプばね７の他方端が貫通した面と直交するブロック９の両端には、板状のリンク１１の一方端が可動ピン１２でそれぞれ連結されている。リンク１１の他方端は、真空バルブ４の軸方向に対して直交するように配置された主軸１３に固定されている。なお、固定側導体１から可動ピン１２までは、三相分が同様の構成であり、三相分のリンク１１が主軸１３に固定されている。

主軸１３の図示下側の相間部分には、回動自在の二枚のカム１４が所定の間隔を保って固定されている。カム１４には、それぞれ同様の主軸１３を中心点とした円弧状の開口溝１５が設けられている。開口溝１５には、トグルばね１６の一方端を回転自在に固定した可動ピン１７が移動自在に貫通している。トグルばね１６の他方端は、図示しない固定部材に回動自在に係止されている。

次に、閉路状態（図１）から開路状態への動作について、図２を参照して説明する。

主軸１３を、例えば、手動操作で反時計方向に回動させると、可動ピン１７が開口溝１５を反時計方向に移動するとともに、トグルばね１６が圧縮される。トグルばね１６の圧縮が最大に達すると、一気に放勢され、主軸１３を支点にカム１４を急速に回動させる。リンク１１も同様に回動し、ワイプばね７が放勢され、接点３ｂが図示右方向に移動する。ワイプばね７は、可動ピン８を支点として時計方向に回動し、開路状態となる。なお、主軸１３を時計方向に回動させると、図１のように、可動ピン８、１２、主軸１３が真空バルブ４の軸線上の直線状に並び、閉路状態にすることができる。

これにより、ワイプばね７とトグルばね１６を用いることにより、接点３ａ、３ｂ間に接触荷重を加えることができるとともに、従来のような開路ばね、閉路ばねのような開閉専用のばねを不要とし、一つのばねで開閉操作を行うことができるようになる。即ち、突き合わせ接点３ａ、３ｂを持つ真空バルブ４に、トグルばね１６の適用を可能とすることができる。

このような開閉装置は、比較的に小容量の遮断、投入を責務とする断路器、接地開閉器に適するものとなる。断路器用では、トグルばね１６の自由長さをワイプばね７よりも長くして主軸１３が回動する角度を大きくし、それに伴って、接点３ｂのストロークが長くなり、ギャップ長を大きくできるものとする。また、接地開閉器用では、接点３ａ、３ｂにクロム合金のような耐弧性金属を用い、アークに耐え得るものとする。更には、トグルばね１６のばね力を調整して１〜２ｍ／ｓの開閉速度とすれば、遮断器にも適用することができる。

上記実施例１の開閉装置によれば、真空バルブ４の可動軸５にワイプばね７を設けるとともに、主軸１３にトグルばね１６を設けているので、真空バルブ４を用いて高電圧化を図ることができるとともに、開閉操作する操作機構を簡素化することができる。

次に、本発明の実施例２に係る開閉装置を図３、図４を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る開閉装置の構成を示す側面図、図４は、本発明の実施例２に係る開閉装置の開路速度を説明する特性図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、閉路状態の位置である。図３、図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、閉路状態において、可動ピン１２の軸心を、真空バルブ４、可動ピン８、主軸１３の軸線上に対し、リンク１１やカム１４が開路時に回動する方向とは逆の方向に、θ＝１〜３度の所定角度ずらしている。

これにより、図４に示すように、開路速度を早くすることができる。閉路状態の時間ｔ０に開路動作が始まっても、可動ピン１２が真空バルブ４の軸線上からずれているので、時間ｔ１までは接点３ａ、３ｂが開離せず、トグルばね１６が圧縮される。このため、実線で示すように、トグルばね１６が更に圧縮され、時間ｔ１で急激に放勢されて開離を始め、時間ｔ２で開路状態に達する。このため、遮断特性の向上が図れる。これに対し、可動ピン１２が軸線上にあると、トグルばね１６のデッドポイントの時間ｔ１から直ちに開離が始まるので、二点鎖線で示すように、上記より若干遅い開路速度を持って、時間ｔ３で開路状態に達する。

更には、可動ピン１２の軸心が、真空バルブ４、可動ピン８、主軸１３の軸線上から数度ずれていることにより、トグルばね１６が振動などによりデッドポイントを容易に越すことができず、不意に開路動作を起こす誤動作を防止することができる。

上記実施例２の開閉装置によれば、実施例１による効果のほかに、遮断特性の向上や誤動作を防止することができる。

次に、本発明の実施例３に係る開閉装置を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例３に係る開閉装置の構成を示す正面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、トグルばねを複数用いたことである。図５において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、図示上側の主軸１３の相間部分には、トグルばね１６と同様のばね力を有するトグルばね１８を設けている。カム１９、可動ピン２０などの構成も実施例１と同様である。

上記実施例３の開閉装置によれば、実施例２による効果のほかに、トグルばね１６、１８を複数としているので、ばね力が増加し、開閉速度を向上させることができる。

以上述べたような実施形態によれば、操作機構に接触荷重を加えるワイプばねと開閉操作を行うトグルばねを用いることができるので、開閉部に真空バルブを用いることができ、操作機構の簡素化を図ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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 固定側導体
２ 可動側導体
３ａ、３ｂ 接点
４ 真空バルブ
５ 可動軸
６ 絶縁操作ロッド
７ ワイプばね
８、１２、１７、２０ 可動ピン
９ ブロック
１０ ダブルナット
１１ リンク
１３ 主軸
１４、１９ カム
１５ 開口溝
１６、１８ トグルばね

Claims (5)

1. 接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、
   前記真空バルブの可動軸に連結されたワイプばねと、
   前記ワイプばねに一方端が可動ピンで連結された回動自在のリンクと、
   前記リンクの他方端が固定されるとともに、前記真空バルブの軸方向と直交するように配置された回動自在の主軸と、
   前記主軸に連結されたトグルばねと、
   を備えたことを特徴とする開閉装置。
2. 前記真空バルブの閉路状態において、
   前記リンクを、前記真空バルブの軸線上よりも開路状態にするために回動する方向とは逆の方向に前記主軸を支点として所定角度ずらしたことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
3. 前記トグルばねを複数としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉装置。
4. 前記トグルばねの自由長さを前記ワイプばねよりも長くし、前記真空バルブを断路器用としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の開閉装置。
5. 前記接点を耐弧性金属で構成し、前記真空バルブを接地開閉器用としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の開閉装置。