JP5116589B2

JP5116589B2 - 電力用開閉装置

Info

Publication number: JP5116589B2
Application number: JP2008183762A
Authority: JP
Inventors: 智仁森; 恭一大塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-07-15
Also published as: US20100014218A1; JP2010027226A; US7796374B2

Description

本発明は、変電所等に設置される電力用開閉装置において、絶縁性ガスが封入された接地容器、接地容器内に収納される固定接触子、および固定接触子に接離する可動接触子を有する電流遮断部と、電流遮断部を開閉操作する操作部との連結機構に関するものである。

従来、例えば下記特許文献１に示される電力用開閉装置（以下「開閉装置」という）は、予めモータまたは手動操作により蓄勢されたばねを駆動源として回転トルクを伝達する出力軸を備えた操作部と、絶縁性ガスを封入した接地容器と、当該接地容器内に設けられた固定接触子と、当該固定接触子に接離する可動接触子とを有する電流遮断部で構成されている。可動接触子は、連結部材のリンク、レバー、および接地容器側回転軸に連結され、操作部は、接地容器の真下に設置された操作部箱の内部に配置されている。このような構成により、操作部の出力軸から伝達された回転トルクは、接地容器側に設けられた回転軸、駆動力を伝達するリンク、およびレバーを介して伝達され、可動接触子を駆動することが可能である。

ここで、出力軸および回転軸の外周面にはギヤないしスプライン形状（以下「ギヤ状」という）の嵌合部を有し、また出力軸と回転軸を連結する筒状のカップリングの内周面にもギヤ状の嵌合部を有している。そのため、出力軸は、カップリングを介して回転軸に連結され、回転軸に連動して動作する構造である。

特開２００１−１１８４７４号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される開閉装置は、組立上、カップリングの内径が出力軸および回転軸の外径より広く設定されているために嵌合部に隙間があり、出力軸の回転を回転軸に伝達するときに動作遅れや回転角度不足を生じ、開閉装置に接続される機器の特性に影響を与えるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、嵌合部における回転角度のずれを抑制することができる開閉装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる開閉装置は、絶縁性ガスが封入された接地容器、前記接地容器内に収納される固定接触子、および前記固定接触子に接離する可動接触子を有する電流遮断部と、前記電流遮断部を開閉操作する操作部と、前記操作部に設けられた蓄勢ばねの付勢力を電流遮断部に伝達する連結部と、を備えた開閉装置において、前記連結部は、円筒かつ軸方向に分割された幾つかの構造体を成し、外周面にギヤ状に嵌合部が形成された回転軸と、一端に形成された嵌合穴を前記嵌合部に嵌合し前記回転軸に連結されるレバーと、前記嵌合部の外周面を前記嵌合穴の内周面に押圧する押圧構造と、を備え、前記押圧構造は、前記回転軸に圧入され、前記回転軸の外周面が前記嵌合穴の内周面に圧接するように前記回転軸を膨張力により外方向に付勢する弾性を有した円柱部材であることを特徴とする。

本発明にかかる開閉装置によれば、回転軸の外周面を、回転軸と嵌合する面に押圧する構造を備えたので、嵌合部における回転角度のずれを抑制することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる開閉装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる開閉装置の構成を示す斜視図である。図１に示す開閉装置１００は、主たる構成部として、接地容器１、操作部４、固定接触子２、可動接触子３、押圧部材５、ガス中レバー６、回転軸７、気中レバー８、連結部材９、出力レバー１０、遮断レバー１１、および蓄勢ばね１２を有して構成されている。

開閉装置１００は、交流電力を相毎に開閉する構造であり、例えば図１に示されるように３つの接地容器１と各接地容器に対応する連結部とで構成されている。なお、当該連結部は、蓄勢ばね１２の付勢力を可動接触子３に伝達する機構を示すものであり、例えば、各押圧部材、各回転軸、各レバー、各連結部材のみならず、例えば各回転軸と各レバーの嵌合部において、回転軸の外周面を当該回転軸が接する面（内周面）に押圧する構造も包含するものである。

接地容器１には、絶縁性ガスが封入され、固定接触子２と、固定接触子２に対向して設置される可動接触子３と、可動接触子３を軸方向に進退動させる押圧部材５とが収納されている。なお、接地容器１、固定接触子２、可動接触子３、および押圧部材５の組を電流遮断部と称する。

接地容器１の内部に設置されるガス中レバー６は、外周面がギヤ状に形成された回転軸７の回転トルクが伝達されるように、ギヤ状に形成された嵌合穴を有している。また、ガス中レバー６は、押圧部材５を軸支する支持部を有している。さらに、ガス中レバー６は、嵌合部を中心に揺動し、回転軸７の回転運動を押圧部材５の往復運動に変換することが可能である。

接地容器１の外部に設置される気中レバー８は、連結部材９を軸支する支持部と、ガス中レバー６に接続される回転軸７の一端が嵌合するように、ギヤ状に形成された嵌合穴とを有している。また、気中レバー８は、嵌合部を中心にして揺動し、各連結部材９の往復運動を回転軸７の回転運動に変換することが可能である。なお、回転軸７と各レバーの嵌合部の形状はギヤ形状に限定されるものではなく、回転軸トルクを伝達できる機構であればよい。

連結部材９は、各相の気中レバー８と操作部４に内蔵される出力レバー１０とを連結し、蓄勢ばねの付勢力を各気中レバー８に伝達することが可能である。遮断レバー１１は、予めモータまたは手動操作により蓄勢された蓄勢ばね１２に接続されている。また、出力レバー１０および遮断レバー１１は、蓄勢ばね１２の付勢力により一体となって回転可能に取り付けられている。なお、出力レバー１０および遮断レバー１１の構造は、ガス中レバー６および気中レバー８と同様であり以下説明を省略する。

図２は、実施の形態１にかかる各レバーの正面図である。回転軸７の断面はギヤ状に形成され、ガス中レバー６および気中レバー８の嵌合部も、回転軸７同様にギヤ状に形成されている。すなわち、回転軸７の外周面がガス中レバー６および気中レバー８の内周面に嵌合する構造である。

ここで、回転軸７とガス中レバー６（気中レバー８を含む）の嵌合部には隙間が生じているが、ガス中レバー６（気中レバー８を含む）には回転軸７に達するネジ穴１３が施されており、当該ネジ穴１３に挿通されたネジ１４が回転軸７を付勢することで嵌合部の隙間を無くすことが可能である。

図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。回転軸７の下部において、気中レバー８と回転軸７との嵌合部には、気中レバー８に施されたネジ穴１３に挿通されたネジ１４の状態が示されている。なお、図示されていないが、回転軸７の上部において、ガス中レバー６と回転軸７との嵌合部も同様である。

回転軸７には、接地容器１の断面において、接地容器１内のガスが外部に放出される（または接地容器１内部に外気が侵入する）ことを防止するシール部材１５が所定の厚みで周着されている。

また、上述したようにガス中レバー６および気中レバー８は、ネジ穴１３を有しているため、挿通されたネジ１４は、回転軸７を付勢し、回転軸７の軸中心位置を各レバーの嵌合穴の中心位置から偏移させることが可能である。すなわち、嵌合部（回転軸７）の外周面を、各レバーに設けられた嵌合穴の内周面に押圧する押圧構造を有している。また当該押圧構造は、回転軸７に達するネジ穴１３に挿通され、回転軸７の軸中心位置が嵌合部の中心位置から偏移するように回転軸７を付勢するネジ１４を示している。

以上説明したように、実施の形態１の開閉装置１００によれば、気中レバー８およびガス中レバー６にネジ１４を挿通することにより、回転軸７の軸中心位置を偏移させ、回転軸７の外周面を気中レバー８およびガス中レバー６の内周面に圧着するようにしたので、嵌合部の隙間が無くなり、各連結部における回転角度のずれが解消される。その結果、回転レバーの動作遅れおよび回転量不足ならびに各相の動作のばら付きによる機器の特性に影響を与えることがなくなる。また、開閉装置１００に接続される機器の余分な動作が抑制されるので、エネルギー消費量の低減（省エネルギー）だけでなく、機器の耐久性を向上（長寿命化）させることが可能である。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２にかかる回転軸およびレバーの嵌合部を示す図である。図２には、図１に示されたガス中レバー６または気中レバー８および回転軸２０に対応する各部材が示されている。

回転軸２０は、円筒かつ軸方向に分割された幾つかの構造体を成している。回転軸２０の外周面は、実施の形態１と同様にギヤ形状である。また、ガス中レバー６および気中レバー８の内周面は、回転軸２０同様にギヤ形状である。すなわち、回転軸２０の外周面がガス中レバー６または気中レバー８の内周面に嵌合する構造である。

図５は、図４の回転軸端部の斜視図である。ピン２１は、回転軸２０の中空部２２に圧入可能な円柱形状（円柱部材）である。そのため、ガス中レバー６および気中レバー８（図示せず）に回転軸２０を挿入した後、中空部２２にピン２１を圧入したとき、ピン２１は、回転軸７の先端部を外方向に付勢し、回転軸２０の外周面をガス中レバー６または気中レバー８（図示せず）の内周面に嵌合させることができる。すなわち、嵌合部（回転軸２０）の外周面を、各レバーに設けられた嵌合穴の内周面に押圧する押圧構造を有している。また、当該押圧構造は、回転軸２０に圧入され、回転軸２０の外周面が嵌合穴の内周面に圧接するように回転軸２０を外方向に付勢する円柱部材を示している。

なお、ピン２１の形状は、円柱に限定されるものではなく、例えばテーパ状に加工された部材であってもよい。また、ピン２１は弾性を有する部材で製作してもよい。この場合、ピン２１を圧縮された状態で中空部２２に圧入し、回転軸２０を膨張力により付勢することが可能である。また、回転軸２０は、内径部がテーパ状に加工され、かつ、軸方向に分割された構造であってもよい。

図６は、ネジ溝加工された回転軸端部の斜視図である。回転軸２３は、内径部にネジ溝加工された円筒、かつ、軸方向に分割された幾つかの構造体を成している。ピン２４は、回転軸２３に螺入できるようにネジ溝加工が施されている。そのため、ガス中レバー６および気中レバー８（図示せず）に回転軸２３を挿入した後、中空部２２にピン２４を螺入すると、ピン２４は、回転軸２３の先端部を外方向に付勢し、回転軸２３の外周面をガス中レバー６または気中レバー８（図示せず）の内周面に嵌合させることができる。すなわち、嵌合部（回転軸２３）の外周面を、各レバーに設けられた嵌合穴の内周面に押圧する押圧構造を有している。また、当該押圧構造は、回転軸２３に螺入され、回転軸２３の外周面が嵌合穴の内周面に圧接するように回転軸２３を押圧力により外方向に付勢する円柱部材を示している。

以上説明したように、実施の形態２にかかる連結部の回転軸によれば、回転軸２０（または回転軸２３）の先端部にピン２１（ピン２４）を圧入（螺入）するようにしたので、各レバーと各回転軸との隙間が無くなり、各回転軸が回転するときの回転角度のずれが解消される。その結果、各回転レバーの動作遅れおよび回転量不足ならびに各相の動作のばら付きによる機器の特性に影響を与えることがなくなる。また、開閉装置１００に接続される機器の余分な動作が抑制されるので、エネルギー消費量の低減（省エネルギー）だけでなく、機器の耐久性を向上（長寿命化）させることが可能である。また、テーパ形状のピン２１を用いることより、連結部等の組み立て作業性を向上させることが可能である。さらに、周面にネジ溝加工が施されたテーパ形状のピン２４を用いることにより、連結部等の組み立て作業性を更に向上させることができるとともに、ピン２４の抜けを防止することが可能である。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３にかかる連結部の斜視図である。図７に示される連結部は、図１の押圧部材５、ガス中レバー６、回転軸７、気中レバー８、および連結部材９に対応するものである。図７に示される連結部は、図１のガス中レバー６または気中レバー８のいずれか一方が省略され、図１の回転軸７が省略された構造である。また、図１において各相を連結する連結部材９の変わりに、回転軸３４ａないし回転軸３４ｃおよびカップリング３５ａないしリング３５ｃが用いられている。

図７の押圧部材３０ａ、リンク３１ａ、およびレバー３２ａから成る連結部は、例えば図１の左端に示されるＡ相の可動接触子３を駆動することが可能である。また、図７の真中に示されるＢ相および右端に示されるＣ相の連結部も同様である。

ＡＢ相間は、回転軸３４ａおよびカップリング３５ａから成る連結部を有し、ＢＣ相間は、回転軸３４ｂおよびカップリング３５ｂから成る連結部を有して構成されている。なお、図７の右側に示される回転軸３４ｃおよびカップリング３５ｃは、図１に示される操作部４に接続される出力軸を示しており、操作部４からの回転トルクを各相に伝達することが可能である。そのため、各相の連結部は、操作部４から伝達された回転トルクにより連動する構造である。回転軸３４ａないし回転軸３４ｃの外周面は、ギヤ形状をそれぞれ有し、レバー３２ａないしレバー３２ｃの内周面もギヤ形状をそれぞれ有している。

ここで、各回転軸と各レバーとの嵌合部には、実施の形態１で述べたように隙間が生じているが、各レバーには、各回転軸に達するようにネジ穴が施されており、ネジ穴に挿通されたネジ３３が各回転軸を付勢することで嵌合部の隙間を無くすことが可能である。すなわち、嵌合部（各回転軸）の外周面を、各レバーに設けられた嵌合穴の内周面に押圧する押圧構造を有している。また当該押圧構造は、各回転軸に達するネジ穴に挿通され、各回転軸の軸中心位置が嵌合部の中心位置から偏移するように各回転軸を付勢するネジ３３を示している。

図８は、実施の形態３にかかる回転軸およびカップリングの斜視図である。図８に示される回転軸３４およびカップリング３５は、図７に示される各回転軸および各カップリングに対応するものである。

カップリング３５は、着脱可能なように軸方向に分割され、回転軸３４の外周面と嵌合するように、内周面にギヤ状の嵌合部が形成され、蓄勢ばね（図示せず）からの付勢力を回転軸３４に伝達する円筒構造である。

カップリング３５の外周面には、環状を成し、カップリング３５の外周部を取り囲み、端部に取り付けられたボルト３６を締結することにより、分割されたカップリング３５の各部材を軸中心方向に付勢し、回転軸３４に圧接させるリング３８が外嵌している。

図９は、図８に示される回転軸およびカップリングを用いた連結部の斜視図である。リング３８ａないしリング３８ｃは、図８に示されるリング３８に対応するものである。また、カップリング３５ａないしカップリング３５ｃは、図８に示されるカップリング３５に対応するものである。さらに、ボルト３６ａないしボルト３６ｃは、図８に示されるボルト３６に対応するものである。

ＡＢ相間は、回転軸３４ａ、カップリング３５ａ、およびリング３８ａから成る連結部を有し、ＢＣ相間は、回転軸３４ｂ、カップリング３５ｂ、およびリング３８ｂから成る連結部を有して構成されている。なお、回転軸３４ｃおよびカップリング３５ｃは、図１に示される操作部４に接続される出力軸を示しており、操作部４からの回転トルクを各相に伝達することが可能である。そのため、各相の連結部は、操作部４から伝達された回転トルクにより連動する構造である。

以上説明したように、実施の形態３にかかる連結部によれば、各相を連結し回転トルクを伝達する各回転軸と各レバーとの嵌合部にネジ３３を挿通できるようにしたので、ネジ３３の付勢力により各回転軸の軸中心位置が偏移し、各回転軸の外周面を各レバーの内周面に圧着させることができる。その結果、嵌合部の隙間が無くなり、各回転軸と各レバーとの間における回転角度のずれが解消される。また、各相を連結し回転トルクを伝達する各回転軸と各カップリングとの嵌合部において、分割されたカップリング部材を軸中心方向に付勢するリングを備えるので、各回転軸と各カップリングとの嵌合部の隙間が無くなり、各回転軸と各カップリングとの間における回転角度のずれが解消され、操作部４から伝達された回転トルクは、各相のレバーに均等に伝達される。その結果、各相の動作のばら付きによる機器の特性に影響を与えることがなくなる。また、開閉装置１００に接続される機器の余分な動作が抑制されるので、エネルギー消費量の低減（省エネルギー）だけでなく、機器の耐久性を向上（長寿命化）させることが可能である。また、各カップリングは、連結部全体を分解しなくても容易に着脱可能な構造であるため、連結部等の組み立て作業性を向上させることが可能である。さらに、各レバーの角度調整も容易に行うことが可能である。

以上のように、本発明にかかる開閉装置は、絶縁性ガスが封入された接地容器、接地容器内に収納される固定接触子、および固定接触子に接離する可動接触子を有する電流遮断部と、電流遮断部を開閉操作する操作部とを備えた電力用開閉装置の連結機構に有用である。

実施の形態１にかかる開閉装置の構成を示す斜視図である。実施の形態１にかかる各レバーの正面図である。図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。実施の形態２にかかる回転軸およびレバーの嵌合部を示す図である。図４の回転軸端部の斜視図である。ネジ溝加工された回転軸端部の斜視図である。実施の形態３にかかる連結部の斜視図である。実施の形態３にかかる回転軸およびカップリングの斜視図である。図８に示される回転軸およびカップリングを用いた連結部の斜視図である。

符号の説明

１接地容器
２固定接触子
３可動接触子
４操作部
５、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ押圧部材
６ガス中レバー
７、２０、２３、３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ回転軸
８気中レバー
９連結部材
１０出力レバー
１１遮断レバー
１２蓄勢ばね
１３ネジ穴
１４、３３ネジ
１５シール部材
２１、２４ピン
２２中空部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃリンク
３２ａ、３２ｂ、３２ｃレバー
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃカップリング
３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃボルト
３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃリング
１００開閉装置

Claims

絶縁性ガスが封入された接地容器、前記接地容器内に収納される固定接触子、および前記固定接触子に接離する可動接触子を有する電流遮断部と、前記電流遮断部を開閉操作する操作部と、前記操作部に設けられた蓄勢ばねの付勢力を電流遮断部に伝達する連結部と、を備えた開閉装置において、
前記連結部は、
円筒かつ軸方向に分割された幾つかの構造体を成し、外周面にギヤ状に嵌合部が形成された回転軸と、
一端に形成された嵌合穴を前記嵌合部に嵌合し前記回転軸に連結されるレバーと、
前記嵌合部の外周面を前記嵌合穴の内周面に押圧する押圧構造と、
を備え、
前記押圧構造は、前記回転軸に圧入され、前記回転軸の外周面が前記嵌合穴の内周面に圧接するように前記回転軸を膨張力により外方向に付勢する弾性を有した円柱部材であることを特徴とする電力用開閉装置。
前記押圧構造は、前記回転軸に達するネジ穴に挿通され、前記回転軸の軸中心位置が前記嵌合部の中心位置から偏移するように前記回転軸を付勢するネジであることを特徴とする請求項１に記載の電力用開閉装置。
絶縁性ガスが封入された接地容器、前記接地容器内に収納される固定接触子、および前記固定接触子に接離する可動接触子を有する電流遮断部と、前記電流遮断部を開閉操作する操作部と、前記操作部に設けられた蓄勢ばねの付勢力を電流遮断部に伝達する連結部と、を備えた開閉装置において、
前記連結部は、
内径部がテーパ状に加工された円筒かつ軸方向に分割された幾つかの構造体を成し、外周面にギヤ状に嵌合部が形成された回転軸と、
一端に形成された嵌合穴を前記嵌合部に嵌合し前記回転軸に連結されるレバーと、
前記嵌合部の外周面を前記嵌合穴の内周面に押圧する押圧構造と、
を備え、
前記押圧構造は、前記回転軸に圧入され、前記回転軸の外周面が前記嵌合穴の内周面に圧接するように前記回転軸を押圧力により外方向に付勢する円柱部材であることを特徴とする電力用開閉装置。
前記押圧構造は、前記回転軸に達するネジ穴に挿通され、前記回転軸の軸中心位置が前記嵌合部の中心位置から偏移するように前記回転軸を付勢するネジであることを特徴とする請求項３に記載の電力用開閉装置。
前記回転軸は、内径部にネジ溝加工を有し、
前記円柱部材は、前記回転軸の内径部に螺入可能なネジ溝加工を有することを特徴とする請求項４に記載の電力用開閉装置。
前記連結部は、
軸方向に分割され、前記回転軸の外周面と嵌合するように内周面にギヤ状に嵌合部が形成され、前記付勢力を前記回転軸に伝達する円筒状のカップリングと、
環状を成し前記カップリングの外周部を取り囲み、端部に取り付けられたボルトを締結することにより、分割された前記カップリングの各部材を軸中心方向に付勢し前記回転軸に圧接させるリングと、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電力用開閉装置。
前記電流遮断部および前記レバーならびに前記各レバーを相互に連結する前記連結部を複数備え、
前記複数の連結部は、蓄勢ばねの付勢力に連動することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電力用開閉装置。