JP5118190B2 - 真空遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、産業用送配電に使用される真空遮断器に関し、特に、主回路部と機構部が縦方向に配列される真空遮断器に関する。

一般に、遮断器は、電気回路において発生し得る短絡、地絡事故などによる大電流から負荷機器及び線路を保護する電気保護機器であって、事故電流が発生すると自動的に遮断動作を行って線路を遮断する役割を果たす。

このような遮断器の１つである真空遮断器は、正常負荷の開閉及び事故電流の遮断時に発生するアークを真空容器内で消弧して迅速に回路を分離できるように構成されている。

図６は従来の縦配列真空遮断器の一例を示す斜視図である。

同図に示すように、従来の縦配列真空遮断器は、主電流を通電すると共に事故電流を遮断するように固定接点１２及び可動接点１４が備えられた主回路部１０と、主回路部１０の両接点１２、１４間の回路を接続又は遮断するように作動力を発生する機構部２０と、主回路部１０及び機構部２０の下側に横方向に長く設置されたリンクフレーム３０と、リンクフレーム３０内に備えられ、機構部２０の作動力を主回路部１０の可動接点１４に伝達するように横方向に移動して１つの回転運動を複数の垂直運動に変換するリンク機構４０とからなる。

主回路部１０は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相などの３つからなり、機構部２０の後方でリンクフレーム３０の上側に縦方向に配列されて固定される。また、それぞれの主回路部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、リンクフレーム３０の上側に縦方向に立設された主回路ハウジング１１と、主回路ハウジング１１の内側上部に位置する固定接点１２と、リンク機構４０に連結されて主回路ハウジング１１内で縦方向に移動する絶縁ロッド１３と、絶縁ロッド１３の上端部に固定されて縦方向に移動して固定接点１２に接離する可動接点１４とを備える。

リンク機構４０は、機構部２０内に備えられた回転軸４１と、回転軸４１の回転運動を横方向の運動力に変換する回転リンク４２と、回転リンク４２に先端部が回転可能に連結されてリンクフレーム３０の内側に長く延びて横方向に移動する横方向移動リンク４３と、横方向移動リンク４３の上側でそれぞれの主回路部１０側に順次連結されて横方向運動を縦方向運動に変換する３つの方向転換リンク４４とからなる。

横方向移動リンク４３は、２つの長い棒が所定の間隔をおいて互いに固定されたスライドレバー４５と、スライドレバー４５の両棒間に位置し、スライドレバー４５の横方向運動力を方向転換リンク４４に伝達すると共に、方向転換リンク４４に適切な圧縮力を与えるガイドリンク４６とからなる。

ガイドリンク４６は、両端部がスライドレバー４５と方向転換リンク４４に回転可能に連結されると共に、方向転換リンク４４とは横方向に相対運動可能に連結されるガイドロッド４７と、ガイドロッド４７に支持され、方向転換リンク４４との相対移動方向に弾性力を与える接圧スプリング４８とからなる。

図中、符号４９は回転リンク４２を構成する連結レバーである。

以下、このような従来の縦配列真空遮断器の作用を説明する。

まず、機構部２０の作動により回転軸４１が回転すると、回転軸４１に結合された回転リンク４２が回転し、横方向移動リンク４３が後方、すなわち回転軸４１から遠ざかる方向に移動して３つの方向転換リンク４４を同時に回転させる。

すると、方向転換リンク４４の上部側が回転することにより、それぞれの絶縁ロッド１３が主回路部１０内で垂直上昇して可動接点１４を押し上げて固定接点１２に密着させ、従って、機構部２０の作動力が主回路部１０に伝達されて主回路が接続される。

すると、横方向移動リンク４３が機構部２０からの運動力を横方向に伝達する際に、所定の間隔で連結されたそれぞれの方向転換リンク４４に同じ力と速度を与えることにより、それぞれの主回路部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ内の可動接点１４と固定接点１２が均一な力で互いに密着する。

一方、前記のように可動接点１４と固定接点１２が互いに密着して接触した状態で機構部２０の作動力により回転軸４１がさらに回転すると、横方向移動リンク４３がさらに後方に移動し、接圧スプリング４８を圧縮して弾性力を保有した状態で絶縁ロッド１３を上方に押す。すると、接圧スプリング４８から方向転換リンク４４に与えられる弾性力で可動接点１４と固定接点１２間に適切な密着力が維持され、機構部２０の投入作動は完了する。

しかし、このような従来の縦配列真空遮断器は、前述したように、駆動部２０の駆動力を回転リンク４２と移動リンク４３を介して接圧スプリング４８に伝達して接圧スプリング４８を圧縮し、その圧縮力で主回路部１０の可動接点１４が固定接点１２に接触した状態を維持するため、移動リンク４３は接圧スプリング４８が圧縮された分だけ圧縮力を受けて座屈することにより、遮断器の初期設計値に対して接点が動く距離と接圧力が変化し、真空遮断器の信頼性が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、駆動部の駆動力を伝達する移動リンクが接圧スプリングにより座屈して変形することを防止し、絶縁性能や遮断性能を高めることのできる真空遮断器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、可動接点及び固定接点が備えられ、フレームに対して縦方向に配列される主回路部と、前記主回路部の一側に備えられ、前記主回路部の両接点間の回路を接続又は遮断するための作動力を伝達するように回転軸が備えられる機構部と、前記機構部内に備えられた回転軸の回転運動を横方向の運動力に変換する回転リンクと、前記回転リンクに一端が回転可能に連結され、前記回転リンクの回転方向に応じて横方向に移動する移動リンクと、前記移動リンクと前記可動接点との間に結合され、前記移動リンクの移動方向に応じて前記可動接点の運動方向を転換する方向転換リンクと、前記移動リンクと前記方向転換リンクとの間に備えられ、前記移動リンクが横方向に移動するときに弾性力を発生して前記両接点の接触状態を維持する接圧スプリングとを含み、前記回転リンクは、前記フレームに回転可能に結合される連結レバーと、前記連結レバーの一端に回転可能に結合され、前記回転軸に結合される伝達レバーと、前記連結レバーの他端に回転可能に連結され、前記伝達レバーの横方向変位だけ反対方向への横方向変位を発生する変換レバーとからなる真空遮断器を提供する。

本発明によれば、機構部の投入動作中に横方向移動リンクのスライドレバーが引張力を受けることにより座屈現象が発生することを未然に防止することができ、従って、スライドレバーの変形による信頼性の低下を未然に防止することができる。

本発明の一実施形態による縦配列真空遮断器の前方斜視図である。 本発明の一実施形態による縦配列真空遮断器の後方斜視図である。 図２の真空遮断器のリンク部の拡大斜視図である。 図２の真空遮断器において移動リンクと方向転換リンクを分解して示す斜視図である。 図２の真空遮断器においてスライドレバーが引張力を受ける状態を説明するための斜視図である。 従来の縦配列真空遮断器の一例を示す斜視図である。

以下、本発明による真空遮断器を添付図面に示す一実施形態に基づいて詳細に説明する。ここで、前述又は図示した構成と同一又は類似の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１及び図２は本発明の一実施形態による縦配列真空遮断器の前方斜視図及び後方斜視図であり、図３は図２の真空遮断器のリンク部の拡大斜視図であり、図４は図２の真空遮断器において移動リンクと方向転換リンクを分解して示す斜視図である。

同図に示すように、本発明による縦配列真空遮断器は、主電流を通電すると共に事故電流を遮断するように固定接点１２及び可動接点１４が備えられた主回路部１０と、主回路部１０の両接点１２、１４間の回路を接続又は遮断するように作動力を発生する機構部２０と、主回路部１０及び機構部２０の下側に横方向に長く設置されたリンクフレーム３０と、リンクフレーム３０内に備えられ、機構部２０の作動力を主回路部１０の可動接点１４に伝達するように横方向に移動して１つの回転運動を複数の垂直運動に変換するリンク部１００とからなる。

主回路部１０は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相などの３つからなり、機構部２０の後方でリンクフレーム３０の上側に縦方向に配列されて固定される。また、それぞれの主回路部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、リンクフレーム３０の上側に縦方向に立設された主回路ハウジング１１と、主回路ハウジング１１の内側上部に位置する固定接点１２と、リンク部１００に連結されて主回路ハウジング１１内で縦方向に移動する絶縁ロッド１３と、絶縁ロッド１３の上端部に固定されて縦方向に移動して固定接点１２に接離する可動接点１４とを備える。

リンク部１００は、機構部２０内に備えられた回転軸１１０と、回転軸１１０の回転運動を横方向の直線運動力に変換する回転リンク１２０と、回転リンク１２０に先端部が回転可能に連結されてリンクフレーム３０の内側に長く延びて横方向に移動する横方向移動リンク１３０と、横方向移動リンク１３０の上側でそれぞれの主回路部１０側に順次連結されて横方向移動リンク１３０の横方向運動を主回路部１０の縦方向運動に変換する方向転換リンク１４０とからなる。

回転リンク１２０は、リンクフレーム３０に回転可能に結合される連結レバー１２１と、連結レバー１２１の一端に回転可能に結合されると共に回転軸１１０に結合される伝達レバー１２２と、連結レバー１２１の他端に回転可能に結合されると共に後述するスライドレバー１３１に結合されて回転軸１１０の回転運動をスライドレバー１３１の直線運動に変換する変換レバー１２３とからなる。

図３に示すように、連結レバー１２１は、長方形状に形成され、連結レバー１２１の中央にはリンクフレーム３０に回転可能に結合されるように第１ヒンジ孔１２１ａが形成され、連結レバー１２１の一端には伝達レバー１２２と回転可能に結合されるように第２ヒンジ孔１２１ｂが形成され、連結レバー１２１の他端には変換レバー１２３と回転可能に結合されるように第３ヒンジ孔１２１ｃが形成される。ここで、第１ヒンジ孔１２１ａは第２ヒンジ孔１２１ｂと第３ヒンジ孔１２１ｃとの間に形成され、第１ヒンジ孔１２１ａ、第２ヒンジ孔１２１ｂ、及び第３ヒンジ孔１２１ｃは略一直線上に形成される。ところが、連結レバー１２１を伝達レバー１２２と組み立てる際には、回転軸１１０の回転力により伝達レバー１２２と結合された連結レバー１２１が第１ヒンジ孔１２１ａを中心に回転できるように、第１ヒンジ孔１２１ａと第２ヒンジ孔１２１ｂが回転軸１１０の中心とは一直線上に位置しないようにすることが、より正確には、第１ヒンジ孔１２１ａの中心と第２ヒンジ孔１２１ｂの中心と回転軸１１０の中心が略三角形をなすように配列して組み立てることが好ましい。

伝達レバー１２２は、長方形状に形成され、その一端は回転軸１１０に固定結合され、その他端は連結レバー１２１の第２ヒンジ孔１２１ｂにヒンジ結合される。

変換レバー１２３は、略Ｌ字状に形成され、その中間の折り曲げられた部位がリンクフレーム３０に回転可能に結合される。また、変換レバー１２３は、一端が連結レバー１２１の第３ヒンジ孔１２１ｃに回転可能に結合され、他端はスライドレバー１３１の一端に回転可能に結合される。よって、変換レバー１２２は、その回転中心と連結レバー１２１との連結中心とスライドレバー１３１との連結中心が略三角形をなす。従って、変換レバー１２３は、連結レバー１２１が回転すると、連結レバー１２１の回転方向に応じてリンクフレーム３０に結合された部位を中心に回転してスライドレバー１３１を横方向に移動させる。

横方向移動リンク１３０は、図４に示すように、２つの長い棒が所定の間隔をおいて互いに固定されたスライドレバー１３１と、スライドレバー１３１の両棒間に位置し、スライドレバー１３１の横方向運動力を方向転換リンク１４０に伝達すると共に、方向転換リンク１４０に適切な圧縮力を与えるガイドリンク１３２とからなる。

スライドレバー１３１は、２つの長い棒が複数の固定ピン１３１ａで平行に固定されて構成される。また、スライドレバー１３１の一端には、回転リンク１２０の変換レバー１２３と回転可能に結合されるように変換孔１３１ｂが形成される。

ガイドリンク１３２は、両端部がスライドレバー１３１と方向転換リンク１４０に回転可能に連結されると共に、方向転換リンク１４０とは横方向に所定の相対運動を行えるように長孔１３５ａが形成されるガイドロッド１３５と、ガイドロッド１３５に支持され、方向転換リンク１４０との相対移動方向に弾性力を与える接圧スプリング１３６とからなる。

ガイドロッド１３５は、その端部にスライドレバー１３１に回転ピン１３１ｃで連結できるようにピンホール１３５ｂが形成され、その中間部分には接圧スプリング１３６を支持するように段差からなるスプリングシート部１３５ｃが形成される。

接圧スプリング１３６の前方には、方向転換リンク１４０との間でガイドロッド１３５に挿入されて相対移動できるように、支持リング１３７が備えられる。

方向転換リンク１４０は、略Ｌ字状に形成され、上側先端部が主回路部１０の絶縁ロッド１３と連結され、下側端部がガイドロッド１３５の長孔１３５ａに回転運動及び所定の直線運動を行えるように連結ピン１４４で連結される。

方向転換リンク１４０は、図４に示すように、略Ｌ字状の２つの板体１４１が互いに連結されてリンクフレーム３０に回転可能に結合され、板体１４１間には絶縁ロッド１３の下端部が挿入された状態で相対回転を行えるように回転ジョイント１４２が設けられる。

また、方向転換リンク１４０の下部両側には、ガイドロッド１３５の長孔１３５ａに沿って容易に横方向に移動するように、ローラ１４３が備えられ、ローラ１４３は、方向転換リンク１４０と長孔１３５ａを貫通する連結ピン１４４の両側部に設置される。

なお、従来と同様の部分には同一の符号を付した。

以下、このような本発明による真空遮断器の作用を説明する。

まず、図５に示すように、機構部２０の作動により回転軸１１０が回転すると、回転軸１１０の回転力は伝達レバー１２２、連結レバー１２１、及び変換レバー１２３を介して直線力に変換され、この直線力により横方向移動リンク１３０が横方向に移動して３つの方向転換リンク１４０を同時に回転させる。

すると、方向転換リンク１４０の上部側が回転することにより、それぞれの絶縁ロッド１３が主回路部１０内で垂直上昇して可動接点１４を押し上げて固定接点１２に密着させ、従って、機構部２０の作動力が主回路部１０に伝達されて主回路が接続される。

すると、横方向移動リンク１３０が機構部２０からの運動力を横方向に伝達する際に、所定の間隔で連結されたそれぞれの方向転換リンク１４０に同じ力と速度を与えることにより、それぞれの主回路部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ内の可動接点１４と固定接点１２が均一な力で互いに密着する。

このように可動接点１４と固定接点１２が互いに密着して接触した状態で機構部２０の作動力により回転軸１１０がさらに回転すると、回転リンク１２０により横方向移動リンク１３０がさらに前方、すなわち回転軸１１０方向に移動する。すると、３つのガイドロッド１３５も前方に移動することにより、方向転換リンク１４０は、ガイドロッド１３５の長孔１３５ａに沿って接圧スプリング１３６を圧縮して弾性力を保有した状態で絶縁ロッド１３を上方に押し、接圧スプリング１３６から方向転換リンク１４０に与えられる弾性力で可動接点１４と固定接点１２間に適切な密着力が維持され、機構部２０の投入作動は完了する。

このとき、回転リンク１２０の連結レバー１２１は、第３ヒンジ孔１２１ｃを中心に図の反時計方向に回転することにより、変換レバー１２３を前方、すなわち回転軸１１０方向に引っ張る力を発生し、この力により横方向移動リンク１３０のスライドレバー１３１もさらに前方に引っ張られる引張力を受ける。

１０ 主回路部
１２ 固定接点
１３ 絶縁ロッド
１４ 可動接点
１００ リンク部
１１０ 回転軸
１２０ 回転リンク
１２１ 連結レバー
１２２ 伝達レバー
１２３ 変換レバー
１３０ 横方向移動リンク
１３６ 接圧スプリング
１４０ 方向転換リンク

Claims (9)

1. 可動接点及び固定接点が備えられ、フレームに対して縦方向に配列される主回路部と、
   前記主回路部の一側に備えられ、前記主回路部の両接点間の回路を接続又は遮断するための作動力を伝達するように回転軸が備えられる機構部と、
   前記機構部内に備えられた前記回転軸の回転運動を横方向の運動力に変換する回転リンクと、
   前記回転リンクに一端が回転可能に連結され、前記回転リンクの回転方向に応じて横方向に移動する移動リンクと、
   前記移動リンクと前記可動接点との間に結合され、前記移動リンクの移動方向に応じて前記可動接点の運動方向を転換する方向転換リンクと、
   前記移動リンクと前記方向転換リンクとの間に備えられ、前記移動リンクが横方向に移動するときに弾性力を発生して前記両接点の接触状態を維持する接圧スプリングとを含み、
   前記回転リンクは、
   前記フレームに回転可能に結合される連結レバーと、
   前記連結レバーの一端に回転可能に結合され、前記回転軸に結合される伝達レバーと、
   前記連結レバーの他端に回転可能に連結され、前記伝達レバーの横方向変位だけ反対方向への横方向変位を発生する変換レバーと
   からなることを特徴とする真空遮断器。
2. 前記連結レバーは、長方形状に形成され、
   前記連結レバーの中央には前記フレームに回転可能に結合されるように第１ヒンジ孔が形成され、
   前記第１ヒンジ孔の一側には前記伝達レバーと回転可能に結合されるように第２ヒンジ孔が形成され、
   前記第１ヒンジ孔の他側には前記変換レバーと回転可能に結合されるように第３ヒンジ孔が形成され、
   前記第１ヒンジ孔、前記第２ヒンジ孔、及び前記第３ヒンジ孔は略一直線上に形成される、請求項１に記載の真空遮断器。
3. 前記第１ヒンジ孔の中心と前記第２ヒンジ孔の中心と前記回転軸の中心が三角形をなすように配列されて組み立てられる、請求項２に記載の真空遮断器。
4. 前記変換レバーは、Ｌ字状に形成され、
   前記変換レバーの中間の折り曲げられた部位は前記フレームに回転可能に結合され、
   前記変換レバーの一端は前記連結レバーに回転可能に結合され、
   前記変換レバーの他端は前記移動リンクに回転可能に結合され、
   前記フレームに回転可能に結合される部位は前記連結レバーに結合される部位と前記移動リンクに結合される部位と三角形をなすように配列されて組み立てられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空遮断器。
5. 前記移動リンクは、
   所定の間隔をおいて互いに固定された複数のスライドレバーと、
   前記スライドレバー間に備えられ、一端は前記スライドレバーに結合され、他端は前記方向転換リンクに結合されるガイドロッドと
   からなることを特徴とする請求項４に記載の真空遮断器。
6. 前記方向転換リンクが前記移動リンクに対して横方向に相対運動できるように、前記ガイドロッドには長孔が形成され、前記接圧スプリングが前記方向転換リンクを付勢するように、前記接圧スプリングが前記ガイドロッドに挿入されて支持される、請求項５に記載の真空遮断器。
7. 前記方向転換リンクと前記接圧スプリングとの間には、前記ガイドロッドに挿入されて相対移動できるように、支持リングが備えられ、前記ガイドロッドには、前記接圧スプリングを支持するスプリングシート部が形成される、請求項６に記載の真空遮断器。
8. 前記方向転換リンクの両側には、前記ガイドロッドの長孔に沿って容易に横方向に移動するように、ローラが備えられる、請求項６に記載の真空遮断器。
9. 前記方向転換リンクは、２つの板体が互いに連結され、前記板体間には前記可動接点の端部が前記方向転換リンクに対して相対回転するように回転ジョイントが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。

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