JP5364522B2

JP5364522B2 - 開閉装置および開閉装置操作機構

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Publication number: JP5364522B2
Application number: JP2009224786A
Authority: JP
Inventors: 敬丸島; 義賢小林; 芳明網田; 正治清水; 井上　　徹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2013-12-11
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Description

本発明は、電気回路を開閉する開閉装置とその操作機構に関し、特に、高電圧電流を短時間で遮断するのに好適なものに係る。

一般に、開閉装置の操作機構は、大出力が得られる油圧操作力を用いたものや中・低出力のばね操作力を用いたものがある。前者を油圧操作機構と呼び、後者をばね操作機構と呼ぶ。特に近年、開閉装置の一種であるガス遮断器の消弧室の小型化が進み、少ない操作力で事故電流等を遮断できるようになり、ばね操作機構の適用が多くなっている。しかし、超高電圧クラスのガス遮断器では、２サイクル遮断（交流の２サイクル分の時間以内に遮断するもの）という高速動作性能が要求される。従来のばね操作機構では３サイクル遮断程度の動作性能が一般的であり、ばね力の保持機構や保持制御機構の応答性の問題のため、２サイクル遮断の実現は容易ではなかった。

このような開閉装置の操作機構の第１の従来例として、特許文献１がある。特許文献１では遮断ばねの力は出力レバーを介して、ラッチとオープロップ（Ｏ−プロップ（開係止レバー））およびキャッチで構成される保持機構により保持されている。そのような構成のばね操作機構の遮断動作は、保持制御機構であるソレノイドにトリップ電流が流されるとソレノイドのプランジャがキャッチを動作させ、キャッチとプロップの係合が外れ、さらに出力レバーとラッチの係合が外れ出力レバーが回転し遮断ばね力が解放されることにより行なわれる。

開閉装置の操作機構の第２の従来例として、特許文献２に記載のばね操作機構がある。特許文献２のばね操作機構では遮断ばね力を保持するために引き外しレバーと保持レバーが配置してあり、保持レバーは遮断動作時には遮断ばねの力ではなく、加速ばねの力により動作させ、遮断ばね力を解放させる構造を採用している。

開閉装置の操作機構の第３の従来例として、特許文献３に記載のばね操作機構がある。特許文献３のばね操作機構では遮断ばねの力は出力レバーを介して、ラッチとリングと引き外しリンク機構で構成される保持機構により保持されている。そのような構成のばね操作機構の遮断動作は、ソレノイドにトリップ電流が流されるとソレノイドのプランジャが引き外しリンクを動作させ、出力レバーとラッチの係合が外れ、出力レバーが回転し遮断ばね力が解放されることにより行なわれる。

特開２００７−２９４３６３号公報特許第３４９７８６６号公報特開２００９−３２５６０号公報

上述した開閉装置の操作機構の第１の従来例（特許文献１の例）においては、遮断ばね力の解放（遮断動作）は、ソレノイドの励磁によるキャッチの動作と、オープロップの動作と、遮断ばねを含む電気的な接触子の動作の三動作から構成されている。これらの動作関係を図１５に示す。横軸は時間軸を示しており、縦軸は各部のストロークを示している。図１５において最下部の曲線はトリップ電流の波形を示し、その上にキャッチの動作曲線（ストローク）を示してある。その上にはオープロップと遮断ばねのストロークを示してある。最上部にはガス遮断器の消弧室内部の接触子の通電信号を示している。

トリップ電流を印加した時間を基点としキャッチが動作しオープロップの動作が開始されるまでの時間をＴ１とする。さらにオープロップの動作開始から遮断ばねの動作開始までの時間をＴ２とする。Ｔ３は遮断ばねの動作開始から開極点に達するまでの時間を示す。開極時間をＴ０とすると、
Ｔ０＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３（１）
の関係が成立する。

２サイクル遮断を実現するためには開極時間Ｔ０をある値以下にする必要がある。このように一般のばね操作機構ではトリップ電流印加後、キャッチから遮断ばねまで全て同時に動作が開始されるのではなく、キャッチがある程度動作した後にオープロップとの係合が外れることにより、オープロップの動作が開始され、オープロップがある程度動作してから遮断ばねが動作する。すなわち、遮断ばね力を保持している機構は、段階的に動作するため、Ｔ０を短縮するためにはＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの時間を短縮する必要がある。

しかし、Ｔ３は消弧室の可動部重量と開極速度、駆動エネルギーから遮断ばね力が決定するため、時間短縮には限度がある。Ｔ２を短縮させる方法としては、オープロップの軽量化と遮断ばね力を保持する力（保持力）を大きくすることにより高速に動作させることができる。しかし、この方法だと保持力が大きくなると強度向上のためオープロップを大型化する必要があり軽量化には限界が生じる。したがって保持力増大による高速化には限界が生じることになる。また、保持力を大きくすることによりオープロップとキャッチとの係合部にも大きな力が作用し、キャッチが大型化し、さらにキャッチを動作させるため大きな電磁力を持つソレノイドが必要となってくる。

現在、ソレノイドの高出力化のため、大型のコンデンサを利用した励磁方法がとられているが、ソレノイドに流せる電流値には規格で定められた上限値があるため、高出力化にも限度がある。このように、従来のばね操作機構では、容易に開極時間を短縮することが困難であった。

また、第２の従来例（特許文献２の例）においても、遮断ばね力の解放過程は電磁石により引き外しフックが動作し、リセットレバーと加速ばねと保持レバーがほぼ同時に動作し、引き外しレバーと遮断ばねが同時に動作する三動作から構成されている。この従来例では遮断ばねの保持力（加圧力）の方向を保持レバーのほぼ回転中心としたことにより保持レバーの動作に要する力の低減をしている。

また、二番目の動作に含まれている保持レバーの動きを加速ばねによって高速化し動作時間短縮を図っている。しかし、この二番目の動作時間を零秒にすることは物理的に困難であり、開極時間全体を大幅に短縮することは第１の従来例で説明した理由も含めて困難である。

また、引き外しレバーと保持レバーが係合する部分への加圧力の方向を保持レバーのほぼ回転中心方向としているため、外部振動による保持レバーへの強制加振により、引き外しレバーが遮断動作方向に回転し、遮断指令なしの状態でも動作してしまう可能性がある。また、引き外しレバーに配置されたローラと保持レバーとの係合面の変形等により加圧力の方向が保持レバーの回転中心のどちらに向くか安定しておらず、加圧力が保持レバーの遮断動作する方向に作用した場合、遮断指令を入力しなくても引き外しレバーが外れてしまう可能性がある。

さらに特許文献２には記載されていないが、投入動作においてローラが保持レバーを押しのけて再び係合する際の衝撃力で保持レバーが遮断方向に動作し、遮断指令無しで遮断動作することは十分考えられる。このように第２の従来例では大幅に開極時間を短縮することができず、遮断ばね力の保持の安定性が不足する可能性があった。

また、第３の従来例（特許文献３の例）においては、ソレノイドが励磁されると、引き外しレバーと引き外しンクを介し、ラッチが直接駆動されラッチとローラピンの係合を引き外す動作と、遮断ばねが動作する二動作により遮断動作が行なわれる。このように二動作にするため、遮断動作時間を短縮できるようになった。これは開極時間を表す式（１）において、Ｔ２がなくなった状態と同じとなる。しかし、ラッチが駆動してからローラピンとの係合が外れるまでは、遮断ばね力よりラッチを引き外す方向と逆向きの回転力がラッチにかかるため、遮断動作時間の大幅な短縮には至っていない。

また、ラッチ、引き外しレバー、および、引き外しリンクが一体となって動作するため可動部質量が大きくなり、高速動作の妨げとなっている。

また、ラッチと引き外しリンク間、および、引き外しリンクと引き外しレバー間はピン結合で構成されているため、僅かであるがギャップが存在するため、高速応答の妨げとなる。

さらに、投入動作完了直前でラッチはラッチ復帰ばねの付勢力により投入位置へ復帰するが、ラッチと引き外しリンクが一体で動作するので可動部質量は大きくなる。そのため、ラッチ復帰ばね力が不十分な場合、ラッチの復帰が間に合わず、投入動作を失敗する可能性がある。その対策として、ラッチ復帰ばね力を強くすると、開極時間は長くなる。

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なう開閉装置とその操作機構において、遮断ばね力の保持と解放を、ラッチとその誤動作防止機構の組合せで行ない、遮断ばね力を解放するまでの時間を短縮し、開極時間全体を大幅に短縮させるとともに、遮断ばね力保持の安定性や信頼性を向上させた開閉装置およびその操作機構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、本発明に係る開閉装置操作機構は、開閉装置の可動接点を往復駆動して、その開閉装置を遮断状態と投入状態との間で相互に移行させる開閉装置操作機構であって、支持構造体と、前記支持構造体に対して回転可能に配設された投入シャフトと、前記投入シャフトに固定され、前記可動接点に連動して揺動可能なメインレバーと、前記投入シャフトの回転に応じて、前記遮断状態から投入状態に移行するとき蓄勢され、前記投入状態から遮断状態に移行するときに放勢されるように配設された遮断ばねと、前記投入シャフトの回転軸とほぼ平行な回転軸の周りに前記支持構造体に対して回転可能に配設されたサブシャフトと、前記サブシャフトに固定されて揺動するサブレバーと、前記サブレバーの先端および前記メインレバーを互いに回転自在に連結する主副連結リンクと、前記投入シャフトの回転に応じて前記サブシャフトを揺動させるカム機構と、前記サブシャフトに固定されて揺動可能なラッチレバーと、前記ラッチレバーの先端に取り付けられて回転可能なローラピンと、前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行で前記支持構造体に対して固定された回転軸中心の周りを、回転可能に配設されたソレノイドレバーと、前記ソレノイドレバーを所定の向きに回転するように付勢するソレノイドレバー復帰ばねと、前記ソレノイドレバーの回転軸中心と異なる位置で該ソレノイドレバーに固定された回転軸中心の周りに回転可能に配設され、前記ローラピンと係合可能な先端部を有するラッチであって、当該ラッチの回転軸は前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行である、当該ラッチと、前記ラッチを所定の向きに回転するように付勢するラッチ復帰ばねと、前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢に抗して駆動して、前記ソレノイドレバーを押し動かし、前記投入状態から遮断状態に移行させるための遮断用電磁ソレノイドと、を有し、前記投入状態から遮断状態に移行するときに、前記ソレノイドレバーが前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢の向きと逆方向に回転するように前記遮断用電磁ソレノイドにより前記ソレノイドレバーが押されて回転し、その結果、前記ローラピンが前記ラッチの回転軸中心に向かって前記ラッチを押す付勢力により前記ソレノイドレバーが前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢の向きと逆方向にさらに押されて回転し、その結果、前記ローラピンと前記ラッチの先端部の係合が外れて、これにより、前記遮断ばねの放勢により前記ラッチレバーが回転するように構成されていること、を特徴とする。

また、本発明に係る開閉装置は、往復移動可能な可動接点と、この可動接点を駆動する操作機構とを有し、前記可動接点の移動によって遮断状態と投入状態との間で相互に移行しうる開閉装置であって、前記操作機構は、支持構造体と、前記支持構造体に対して回転可能に配設された投入シャフトと、前記投入シャフトに固定され、前記可動接点に連動して揺動可能なメインレバーと、前記投入シャフトの回転に応じて、前記遮断状態から投入状態に移行するとき蓄勢され、前記投入状態から遮断状態に移行するときに放勢されるように配設された遮断ばねと、前記投入シャフトの回転軸とほぼ平行な回転軸の周りに前記支持構造体に対して回転可能に配設されたサブシャフトと、前記サブシャフトに固定されて揺動するサブレバーと、前記サブレバーの先端および前記メインレバーを互いに回転自在に連結する主副連結リンクと、前記投入シャフトの回転に応じて前記サブシャフトを揺動させるカム機構と、前記サブシャフトに固定されて揺動可能なラッチレバーと、前記ラッチレバーの先端に取り付けられて回転可能なローラピンと、前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行で前記支持構造体に対して固定された回転軸中心の周りを、回転可能に配設されたソレノイドレバーと、前記ソレノイドレバーを所定の向きに回転するように付勢するソレノイドレバー復帰ばねと、前記ソレノイドレバーの回転軸中心と異なる位置で該ソレノイドレバーに固定された回転軸中心の周りに回転可能に配設され、前記ローラピンと係合可能な先端部を有するラッチであって、当該ラッチの回転軸は前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行である、当該ラッチと、前記ラッチを所定の向きに回転するように付勢するラッチ復帰ばねと、前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢に抗して駆動して、前記ソレノイドレバーを押し動かし、前記投入状態から遮断状態に移行させるための遮断用電磁ソレノイドと、を有し、前記投入状態から遮断状態に移行するときに、前記ソレノイドレバーが前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢の向きと逆方向に回転するように前記遮断用電磁ソレノイドにより前記ソレノイドレバーが押されて回転し、その結果、前記ローラピンが前記ラッチの回転軸中心に向かって前記ラッチを押す付勢力により前記ソレノイドレバーが前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢の向きと逆方向にさらに押されて回転し、その結果、前記ローラピンと前記ラッチの先端部の係合が外れて、これにより、前記遮断ばねの放勢により前記ラッチレバーが回転するように構成されていること、を特徴とする。

本発明によれば、電気回路の開閉を行なう開閉装置とその操作機構において、遮断ばね力の保持と解放をラッチとその誤動作防止機構の組合せで行ない、遮断ばね力を解放するまでの時間を短縮し、開極時間全体を短縮させることができる。また、遮断ばね力保持の安定性や信頼性が向上する。

本発明の第１の実施形態の開閉装置の操作機構の保持装置と保持制御装置の投入状態を示す正面図。図１の開閉装置のばね操作機構の遮断状態を示す展開正面図。図１の開閉装置のばね操作機構の投入状態を示す展開正面図。図１の開閉装置の遮断動作途中の状態を示す要部正面図。図１の開閉装置の遮断動作途中の図４の状態に続く状態を示す要部正面図。図１の開閉装置の遮断動作途中の図５の状態に続く状態を示す要部正面図。図１の開閉装置の遮断動作途中の図６の状態に続く状態を示す要部正面図。図１の開閉装置の投入動作途中の状態を示す要部正面図。図１の開閉装置の投入動作途中の図８の状態に続く状態を示す要部正面図。本発明の第２の実施形態の開閉装置の操作機構の保持装置の投入状態を示す正面図。本発明の第３の実施形態の開閉装置の操作機構の保持装置の投入状態を示す正面図。図１０の開閉装置の投入動作完了直前の状態を示す要部正面図。図１０の開閉装置の投入動作完了直前の図１１の状態に続く状態を示す要部正面図。本発明の第４の実施形態の開閉装置の操作機構の保持装置の投入状態を示す正面図。従来の開閉装置の遮断動作を説明するタイムチャート。

以下、本発明に係る開閉装置の操作機構の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
まず、図１〜図９を用いて本発明に係る開閉装置の操作機構の第１の実施形態を説明する。図１は開閉装置の操作機構の保持装置と保持制御装置の投入状態を示す正面図である。図２は図１で示した装置を含むばね操作機構の遮断状態を示す図である。図３は図１で示した装置を含むばね操作機構の投入状態を示す図である。図４ないし図７は投入状態から遮断状態に移行する途中の遮断動作過程を示す図である。図８および図９は遮断状態から投入状態に移行する途中の投入動作過程を説明する図である。

図２および図３において、リンク機構６の左方に可動接点２００が連結されている。図２のようにリンク機構６が右方向に移動したときに可動接点２００が開となって遮断状態となり、図３のようにリンク機構６が左方向に移動したときに可動接点２００が閉となって投入状態となるように構成されている。リンク機構６の一端はメインレバー１１の先端に回転自在に係合し、メインレバー１１は、投入シャフト８１に回転自由に固定されている。投入シャフト８１はフレーム（支持構造体）１４に固定された軸受（図示せず）で回転可能に支持されている。

遮断ばね１２はフレーム１４の取り付け面１０にその一端が固定されており、他端は遮断ばね受け１６に嵌着されている。遮断ばね受け１６にはダンパー１７が固着されており、ダンパー１７の内部には流体が封入されており、ピストン１７ａが並進摺動自在に配置されている。ダンパー１７の一端は遮断ばねリンク１５に固着されており、メインレバー１１のピン１１ａに回転自由に取り付けられている。

フレーム１４にはサブシャフト７０が回転自由に配置されており、サブシャフト７０にサブレバー７１が固着されている。サブレバー７１の先端にはピン７１ａが配置されており、メインレバー１１に配置されたピン１１ｄとピン７１ａは主副連結リンク８０で連結されている。サブシャフト７０にはラッチレバー７２が固着されており、その先端にはローラピン７２ａが回転自由に嵌着されている。さらに、サブシャフト７０にはカムレバー７３が固着されており、カムレバー７３の先端にはローラ７３ａが回転自由に嵌着されている。

投入ばね１３はフレーム１４の取り付け面１０にその一端が固定されており、他端は投入ばね受け１８に嵌着されている。投入ばね受け１８にはピン１８ａが配置されており、ピン１８ａは、投入シャフト８１の端部に固着された投入レバー８２のピン８２ａと、投入リンク８３を介して連結されている。投入カム８４は、投入シャフト８１に固着されており、投入シャフト８１の回転に従いローラ７３ａと離接自在に係合する。

投入レバー８２の一端にはツメ８２ｂが配置されており、フレーム１４に回転自由に配置された投入用係止レバー６２に設けられた半円柱部６２ａと離接自在に係合している。また、投入用係止レバー６２の一端には復帰ばね６２ｂが配置されており、復帰ばね６２ｂの他端はフレーム１４に固定されている。復帰ばね６２ｂは圧縮ばねであり、投入用係止レバー６２を時計方向回転させるばね力が常に作用している。ただし、その回転はフレーム１４に固着された投入用電磁ソレノイド２２のプランジャ２２ａと投入用係止レバー６２が係合することにより規制されている。

図２に示す遮断状態では、投入リンク８３の中心軸（ピン１８ａとピン８２ａの中心を結んだ軸）よりも投入シャフト８１の中心８１ａが左側に位置しているので、投入レバー８２には投入ばね１３より反時計方向回転トルクが与えられている。しかし、ツメ８２ｂと半円柱部６２ａの係合によりその回転が保持されて止められている。

図１に示すように、係止レバー９０には突起状の支持部９０ａが形成され、フレーム１４に固着されたピン１４ｂと係合しているので、係止レバー９０はフレーム１４に対して固定されている。

ソレノイドレバー５４は係止レバー９０の端部に回転自由に配置された偏心ピン１００に固定されている。また、ソレノイドレバー５４の一端にはソレノイドレバー復帰ばね５４ａが配置されており、ソレノイドレバー復帰ばね５４ａの他端はフレーム１４に固着されている。ソレノイドレバー復帰ばね５４ａは引張ばねであり、ソレノイドレバー５４を時計方向に回転させるばね力が常に作用している。ただし、その回転はフレーム１４に固着された遮断用ソレノイド２１のプランジャ２１ａとソレノイドレバー５４が係合することにより規制される。

ラッチ９１は、ソレノイドレバー５４の回転軸中心１０１から偏心した位置に回転軸中心１０３を持つように偏心ピン１００の周りに回転自由で配置されている。また、ラッチ９１には突起部９１ｃが形成されている。係止レバー９０とラッチ９１間にはラッチ復帰ばね９１ａが配置され、ラッチ復帰ばね９１ａの端部は係止レバー９０に固定されたピン９０ｃと係合していて、このラッチ復帰ばね９１ａはラッチ９１を常に時計方向回転させる力を発生させている。このラッチ９１の時計方向回転は、係止レバー９０上に配置されたストッパーピン９０ｂとラッチ９１に配置された突起部９１ｃが当接することにより規制される。ラッチ９１の先端部１０２は、その先端部１０２とラッチの回転軸中心１０３とを結ぶ直線に垂直な平面で形成される。

ラッチ９１には、ラッチの先端部１０２の片側側面から突起する先端突起部１２０が形成されている。図１および図３に示す投入状態では、ラッチの先端部１０２とローラピン７２ａとが係合する位置の片側側面で、ラッチ復帰ばね９１ａによるラッチ９１を時計方向回転させる力によって、先端突起部１２０の側面がローラピン７２ａの側面を押している。

フレーム１４に固着されている遮断用電磁ソレノイド２１のプランジャ２１ａの先端はソレノイドレバー５４に離接自在に係合しており、遮断指令が入力されるとソレノイドレバーバー５４を反時計方向回転させる。

図１および図３に示す投入状態において、ラッチ９１の先端部１０２はローラピン７２ａと係合し、ローラピン７２ａが先端部１０２をラッチ９１の回転軸中心１０３の向きに押し、ソレノイドレバー５４の回転は遮断用電磁ソレノイド２１のプランジャ２１ａにより規制されている。さらに、ラッチ９１の回転軸中心１０３はローラピン７２ａの中心とソレノイドレバー５４の回転軸中心１０１を結ぶ直線上に、あるいはその直線のわずかにサブシャフト７０側にずれて位置しているため、ラッチ９１が反時計方向回転しようとするのを止められる構造となっている。

投入状態において、メインレバー１１は、遮断ばね１２が伸びようとするばね力によって常に時計方向回転するトルクを受けている。メインレバー１１に伝えられた力は、主副連結リンク８０を介してサブレバー７１に伝えられる。その力はサブレバー７１を常に反時計方向回転させるトルクとなり、同時にラッチレバー７２も反時計方向回転させようとする。ただし、投入状態ではラッチ９１の先端部１０２とローラピン７２ａが係合しているためにラッチレバー７２の反時計方向回転は規制され、それに続くサブレバー７１から遮断ばね１２に至るまでの部材は静止保持された状態となる。

ここに示す実施形態では、投入シャフト８１、サブシャフト７０などの回転軸や各ピンの軸は互いに平行である。

（遮断動作）
このように構成された本実施の形態において、図１および図３に示す投入状態から図４ないし図７に示す状態を経て図２に示す遮断状態に至る遮断動作について説明する。

まず、図１および図３に示す投入状態において、外部指令が入力されると遮断用電磁ソレノイド２１が励磁され、プランジャ２１ａが矢印Ｂの方向に動作する。

ソレノイドレバー５４はプランジャ２１ａと係合しているため反時計方向回転する。それに連動して偏心ピン１００も反時計方向回転する。すると、ラッチ９１はラッチ９１の先端部１０２とローラピン７２ａが係合した状態を保ちながら、遥動運動を始める。この状態を示したのが図４である。

このとき、ローラピン７２ａはラッチ９１の先端部１０２をラッチ９１の回転軸中心１０３の向き（矢印Ｇの方向）に押しており、ラッチ９１の回転中心１０３はローラピンの中心とソレノイドレバー５４の回転軸中心１０１を結ぶ直線からサブシャフト７０と反対側にずれるため、偏心ピン１００およびソレノイドレバー５４は反時計方向の回転力が与えられる。

図４の状態に引き続き、偏心ピン１００およびソレノイドレバー５４はさらに反時計方向回転し、ラッチ９１の突起部９１ｃとストッパーピン９０ｂが接触する。この状態を示したのが図５である。

図５の状態に引き続き、偏心ピン１００およびソレノイドレバー５４はさらに反時計方向回転し、同時に、ラッチ９１はストッパーピン９０ｂと接触しながら反時計方向回転する。この状態を示したのが図６である。この動作によりラッチ９１の先端部１０２とローラピン７２ａの係合が外れる。

図６の状態に引き続き、ラッチレバー７２は遮断ばね１２により反時計方向の回転力が与えられているため、ラッチ９１を押しのけながら反時計方向回転する。この状態を図７に示す。

図２は遮断動作終了状態を示している。ラッチ９１はラッチ復帰ばね９１ａ（図１）により投入状態（図１、図３）とほぼ同じ位置まで復帰している。ソレノイドレバー５４もソレノイドレバー復帰ばね５４ａ（図１）により投入状態（図１、図３）とほぼ同じ位置まで復帰している。

図３に示す投入状態において、ラッチ９１とローラピン７２ａの係合が外れると、ラッチレバー７２とサブシャフト７０に固着されたカムレバー７３、サブレバー７１が反時計方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に回転する。そして、メインレバー１１が時計方向回転（矢印Ｅ方向）に回転し遮断ばね１２とダンパー１７は矢印Ｆ方向に動作する。リンク機構６とそれに連結された可動接点２００が右方向に移動し、遮断動作が開始する。

遮断ばね１２がある一定距離変位すると、ピストン１７ａはフレーム１４に固定されたストッパー１４ａに当接し、ダンパー１７の制動力が発生し遮断ばね１２の動作を停止させ、それに連結されたリンクレバー類の動作も停止し遮断動作が完了する。その状態を示したのが図２である。

（投入動作）
次に図２に示す遮断状態から図８および図９に示す状態を順に経て図１および図３に示す投入状態に至る投入動作について説明する。

図２は遮断状態で投入ばね１３が蓄勢された状態を示す。外部指令が入力されると投入用電磁ソレノイド２２が励磁され、プランジャ２２ａが矢印Ｈ方向に動作し、投入用係止レバー６２はプランジャ２２ａと係合しているため反時計方向回転する。すると半円柱部６２ａとツメ８２ｂの係合が外れ、投入レバー８２と投入シャフト８１は投入ばね１３のばね力により反時計方向回転し（矢印Ｉ方向）、投入ばね１３は矢印Ｊ方向に伸びて放勢される。投入シャフト８１に固着されている投入カム８４は矢印Ｋの方向に回転し、ローラ７３ａと係合する。ローラ７３ａが投入カム８４により押し込まれると、カムレバー７３は時計方向回転し（矢印Ｌ方向）、同時にサブレバー７１は矢印Ｍの方向に回転する。

サブレバー７１の回転はメインレバー１１に伝えられ、メインレバー１１が反時計方向（矢印Ｎ方向）に回転する。すると、リンク機構６とそれに連結された可動接点２００が左方向に移動し、投入動作を行なう。メインレバー１１の回転に伴い遮断ばね１２は圧縮されて蓄勢され、ローラピン７２ａはラッチ９１と再び係合し投入動作が完了する。

投入動作において図２の遮断状態からカムレバー７３が時計方向回転すると共に、カムレバー７３とサブシャフト７０に固着されたラッチレバー７２も時計方向回転する。この状態を示しているのが図８である。

図８の状態に引き続き、ローラピン７２ａによってラッチ９１が反時計方向回転する。この状態を示しているのが図９である。

投入カム８４とローラ７３ａの係合が無くなると、遮断ばね１２が伸びる力により、ローラピン７２ａは投入状態位置へ移動する。さらに、ローラピン７２ａとラッチ９１の係合がなくなると、ラッチ９１はラッチ復帰ばね９１ａの付勢力により投入状態位置まで復帰し、ラッチ９１の先端部１０２とローラピン７２ａは再係合する（図１と図３）。この再係合の際、ローラピン７２ａが先端部１０２をラッチ９１の回転軸中心１０３の向きに押し、ソレノイドレバー５４の回転は遮断用電磁ソレノイド２１のプランジャ２１ａにより規制されている。さらに、ラッチ９１の回転軸中心１０３はローラピン７２ａの中心とソレノイドレバー５４の回転軸中心１０１を結ぶ直線のわずかにサブシャフト７０側にずれて位置しているため、ラッチ９１が反時計方向回転しようとするのを止める。

図１および図３は投入完了状態を示している。

本実施の形態によれば、遮断指令が入力され遮断用電磁ソレノイド２１が励磁されると、ソレノイドレバー５４を介し、ラッチ９１が直接駆動されラッチ９１とローラピン７２ａの係合を引き外す動作と、遮断ばね１２が動作する二動作により遮断動作が行なわれる。このように従来のばね操作機構では三動作であったものを二動作にするため、遮断動作時間を大幅に短縮できるようになる。これは開極時間を表す式（１）において、Ｔ２がなくなった状態と同じとなるため、開極時間の短縮が可能となる。

さらに、遮断指令が入力されてからラッチ９１の先端部１０２とローラピン７２ａの係合が外れるまでは、偏心ピン１００には常に反時計方向の回転力が与えられており、さらなる開極時間の短縮が可能となる。

さらに、遮断用電磁ソレノイド２１でラッチ９１を直接駆動させるのではないので、ラッチ復帰ばね力による開極時間の影響は少ない。従って、ラッチ復帰ばね力を高めることにより、開極時間を延長させることなく、投入動作時のラッチの復帰を早め、投入動作安定性を向上させることができる。

また、ラッチ９１の先端部１０２の係合面が平面で構成され、投入時にはローラピン７２ａが先端部１０２をラッチ９１の回転軸中心１０３の向きに押すようにしたため、投入状態においてローラピン７２ａからラッチ９１へは回転力が作用しない。これによりラッチ９１を小型化することができ、引き外す際に必要な力を最小化することができ、遮断用電磁ソレノイド２１も小型化することができる。

また、従来例よりも少ない部品点数で構成されているので、材料費や組立工程数を大幅に削減ができる利点がある。

［第２の実施形態］
図１０は本発明の第２の実施形態の開閉装置の操作機構のラッチとソレノイドレバーの要部およびその周辺部を示す正面図である。ただし、第１の実施形態と同じまたは類似の部分には共通の符号を付すことにより重複説明は省略する。この実施形態では、ラッチ９１の先端部１０２は凸円弧面（すなわち凸円筒面）で形成されており、その円弧面の中心位置は、投入状態におけるローラピン７２ａの中心とラッチ９１の回転軸中心１０３を結ぶ直線１１１の上にほぼ一致しているように形成される。これにより、遮断開始時のローラピン７２ａからラッチ９１の先端部の係合を外す際に必要な力はさらに小さくなり、電磁ソレノイドの小型化、および、開極時間の短縮化が可能となる。

また、第２の実施形態の変形例として、ラッチ９１の先端部１０２の円弧面の中心を直線１１１のサブシャフト７０寄りとしてもよい。その場合は、投入状態の安定化が可能となる。

［第３の実施形態］
図１１は本発明の第３の実施形態の開閉装置の操作機構のラッチとソレノイドレバーの要部およびその周辺部を示す正面図である。ただし、第１の実施形態と同じまたは類似の部分には共通の符号を付すことにより重複説明は省略する。この実施形態では、ラッチ９１上にラッチピン９１ｂが配置されており、ラッチピン９１ｂにはリング５２がラッチピン９１ｂの径方向に移動可能に配置されている。リング５２の内径はラッチピン９１ｂの外径より大きい。

このように構成された本実施の形態において、投入動作完了直前の状態を示しているのが図１２および図１３である。

ラッチ９１がラッチ復帰ばね９１ａにより投入状態位置まで復帰する際、ラッチ９１はローラピン７２ａと衝突し、跳ね返るため、ラッチ９１は投入位置で停止せずに反時計方向回転し、ラッチ９１の先端部１０２とローラピン７２ａの係合が外れ、誤動作する可能性がある。

しかし、本実施の形態では、ラッチ９１とローラピン７２ａが衝突すると、リング５２は慣性力によりラッチ９１の跳ね返り方向と逆の矢印Ｐの方向に移動し（図１２）、ラッチピン９１ｂに衝突する（図１３）ため、ラッチ９１の反時計方向回転を阻止することができ、ラッチ９１の誤動作防止機構となる。

本実施形態によれば、リング５２により投入動作におけるラッチ９１とローラピン７２ａの衝突によるラッチ９１の外れを防止することができ、ばね操作機構の動作信頼性の向上が可能となる。

また、リング５２の取り付け位置は図１１に示した位置に限定されるものではなく、ラッチ９１の任意の位置でも同様の効果を得ることができる。

また、リング５２は高硬度・高密度などの特徴をもつ金属、または、高弾性などの特徴を持つ高分子材料、またはその複合体から構成されことにより、ラッチ９１の外れ防止の効果を高めることができる。

［第４の実施形態］
図１４は本発明の第４の実施形態の開閉装置の操作機構のラッチとソレノイドレバーの要部およびその周辺部を示す正面図である。ただし、第１の実施形態と同じまたは類似の部分には共通の符号を付すことにより重複説明は省略する。この実施形態では、投入状態においてラッチ９１の先端突起部１２０とローラピン７２ａとが当たる位置の先端突起部１２０側に、高分子材料などの振動吸収性の高い振動吸収部材９２を配置する。これにより、ラッチ９１のローラピン７２ａとの衝突による跳ね返りを緩和することができ、ラッチ９１の外れ防止の効果を高めることができる。

［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、上記各実施形態では、遮断ばね１２および投入ばね１３に圧縮コイルばねを用いているが、他の弾性体要素、たとえばネジリコイルばね、皿ばね、渦巻きばね、板ばね、空気ばねや引っ張りばねを用いることもできる。また、投入用係止レバー６２やソレノイドレバー５４やラッチ９１に設けた復帰ばね６２ｂ、５４ａ、９１ａにコイルばねやネジリ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、渦巻きばね、板ばねを用いることもできる。

さらに、複数の遮断ばねや複数の投入ばねを持つ操作装置にも適用できる。

また、係止レバー９０はフレーム１４に固定されているものであるから、係止レバー９０を無くして、ストッパーピン９０ｂおよびピン９０ｃなどをフレーム１４に直接固定するようにしてもよい。また、ストッパーピン９０ｂおよびピン９０ｃは、係止レバー９０またはフレーム１４と一体のものでもよい。

また、ソレノイドレバー復帰ばね５４ａによるソレノイドレバー５４の時計方向回転の規制に遮断用ソレノイド２１のプランジャ２１ａを用いているが、フレーム１４または係止レバー９０に固定されたピンを設けて、これを代用してもよい。

また、第３の実施形態のリング５２を複数枚配置することも可能である。その場合に、それぞれのリング５２の内径および外径が異なるとすると、各リング５２が時間差をもってローラピン７２ａに衝突するため、ラッチ９１の外れを防止の効果を高めることができる。また、それぞれのリング５２の重量が異なることにより、リング５２は時間差をもってローラピン７２ａに衝突するため、ラッチ９１の外れを防止の効果を高めることができる。

さらに、第３の実施形態のリング５２はドーナツ型であるが、ドーナツ型に限定するものではなく、それ以外の形状でも同様の効果を得ることができる。

さらに、第３の実施形態では、第１の実施形態のラッチ９１にラッチピン９１ｂおよびリング５２を取り付けた例を示したが、他の例として、第２または第４の実施形態のラッチ９１にラッチピン９１ｂおよびリング５２を取り付けてもてもよい。

また、第４の実施形態では、第１の実施形態のラッチ９１に振動吸収部材９２を取り付けた例を示したが、他の例として、第２または第３の実施形態のラッチ９１に振動吸収部材９２を取り付けてもよい。

６ … リンク機構
１０ … 取り付け面
１１ … メインレバー
１１ａ … ピン
１１ｄ … ピン
１２ … 遮断ばね
１３ … 投入ばね
１４ … フレーム（支持構造体）
１４ａ … ストッパー
１４ｂ … ピン
１５ … 遮断ばねリンク
１６ … 遮断ばね受け
１７ … ダンパー
１７ａ … ピストン
１８ … 投入ばね受け
１８ａ … ピン
２１ … 遮断用電磁ソレノイド
２１ａ … プランジャ
２２ … 投入用電磁ソレノイド
２２ａ … プランジャ
５２ … リング
５４ … ソレノイドレバー
５４ａ … ソレノイドレバー復帰ばね
６２ … 投入用係止レバー
６２ａ … 半円柱部
６２ｂ … 復帰ばね
７０ … サブシャフト
７１ … サブレバー
７１ａ … ピン
７２ … ラッチレバー
７２ａ … ローラピン
７３ … カムレバー
７３ａ … ローラ
８０ … 主副連結リンク
８１ … 投入シャフト
８１ａ … 中心
８２ … 投入レバー
８２ａ … ピン
８２ｂ … ツメ
８３ … 投入リンク
８４ … 投入カム
９０ … 係止レバー
９０ａ … 支持部
９０ｂ … ストッパーピン
９０ｃ … ピン
９１ … ラッチ
９１ａ … ラッチ復帰ばね
９１ｂ … ラッチピン
９１ｃ … 突起部
９２ … 振動吸収部材
１００ … 偏心ピン
１０１ … ソレノイドレバーの回転軸中心
１０２ … 先端部
１０３ … ラッチの回転軸中心
１１１ … 直線
１２０ … 先端突起部
２００ … 可動接点

Claims

開閉装置の可動接点を往復駆動して、その開閉装置を遮断状態と投入状態との間で相互に移行させる開閉装置操作機構であって、
支持構造体と、
前記支持構造体に対して回転可能に配設された投入シャフトと、
前記投入シャフトに固定され、前記可動接点に連動して揺動可能なメインレバーと、
前記投入シャフトの回転に応じて、前記遮断状態から投入状態に移行するとき蓄勢され、前記投入状態から遮断状態に移行するときに放勢されるように配設された遮断ばねと、
前記投入シャフトの回転軸とほぼ平行な回転軸の周りに前記支持構造体に対して回転可能に配設されたサブシャフトと、
前記サブシャフトに固定されて揺動するサブレバーと、
前記サブレバーの先端および前記メインレバーを互いに回転自在に連結する主副連結リンクと、
前記投入シャフトの回転に応じて前記サブシャフトを揺動させるカム機構と、
前記サブシャフトに固定されて揺動可能なラッチレバーと、
前記ラッチレバーの先端に取り付けられて回転可能なローラピンと、
前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行で前記支持構造体に対して固定された回転軸中心の周りを、回転可能に配設されたソレノイドレバーと、
前記ソレノイドレバーを所定の向きに回転するように付勢するソレノイドレバー復帰ばねと、
前記ソレノイドレバーの回転軸中心と異なる位置で該ソレノイドレバーに固定された回転軸中心の周りに回転可能に配設され、前記ローラピンと係合可能な先端部を有するラッチであって、当該ラッチの回転軸は前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行である、当該ラッチと、
前記ラッチを所定の向きに回転するように付勢するラッチ復帰ばねと、
前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢に抗して駆動して、前記ソレノイドレバーを押し動かし、前記投入状態から遮断状態に移行させるための遮断用電磁ソレノイドと、
を有し、
前記投入状態から遮断状態に移行するときに、前記ソレノイドレバーが前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢の向きと逆方向に回転するように前記遮断用電磁ソレノイドにより前記ソレノイドレバーが押されて回転し、その結果、前記ローラピンが前記ラッチの回転軸中心に向かって前記ラッチを押す付勢力により前記ソレノイドレバーが前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢の向きと逆方向にさらに押されて回転し、その結果、前記ローラピンと前記ラッチの先端部の係合が外れて、これにより、前記遮断ばねの放勢により前記ラッチレバーが回転するように構成されていること、
を特徴とする開閉装置操作機構。
前記ソレノイドレバーに固定されて前記ラッチを前記ソレノイドレバーに対して回転可能に支持する偏心ピンであって、前記ラッチの回転軸中心の位置が前記ソレノイドレバーの回転軸中心と異なる位置になるように構成された偏心ピン、を有すること、を特徴とする請求項１に記載の開閉装置操作機構。
前記ローラピンに係合可能なラッチの先端部は、該ラッチの回転軸中心と該ラッチの先端部とを結ぶ直線に垂直な平面をなすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉装置操作機構。
前記ローラピンに係合可能なラッチの先端部は、該ラッチの回転軸中心と該ラッチの先端部とを結ぶ直線上に中心を有する凸円筒面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉装置操作機構。
前記ラッチに固定したラッチピンと、
前記ラッチピンの外径より大きい内径を持ち、前記ラッチピンの径方向外周を囲むように配置されて前記ラッチピンの径方向に移動可能なリングと、
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の開閉装置操作機構。
前記リングは、互いに分離して移動可能な複数枚のリングで構成されることを特徴とする請求項５に記載の開閉装置操作機構。
前記複数枚のリングは、内径および外形の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とする請求項６に記載の開閉装置操作機構。
前記複数枚のリングは、重量が互いに異なることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の開閉装置操作機構。
前記投入状態の前後に前記ラッチの先端部と前記ローラピンとが係合しているときにその係合する位置の片側側面で前記ローラピンと接することが可能で前記ラッチの先端部から突起した先端突起部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の開閉装置操作機構。
前記投入状態に入る直前に前記ローラピンと前記先端突起部とが接する際に生ずる振動を吸収する振動吸収部材が前記先端突起部に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の開閉装置操作機構。
前記投入シャフトに固定された投入レバーと、
前記投入レバーに対して回転自在に接合された投入リンクと、
前記投入リンクの先端と前記支持構造体の間に配置されて前記投入リンクの先端を前記投入シャフトから離す方向に付勢する投入ばねと、
を有すること、
を特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の開閉装置操作機構。
前記投入ばねは、前記投入シャフトの回転に応じて、前記投入状態または前記遮断状態において蓄勢され、前記遮断状態から前記投入状態に移行するときに放勢されるように配設されていること、
を特徴とする請求項１１に記載の開閉装置操作機構。
前記投入レバーの先端に配置されたツメと、前記ツメと係合する保持装置とをさらに有し、
前記保持装置は、半円柱部を持つ投入用係止レバーと、前記投入用係止レバーを所定の方向に付勢する復帰ばねと、前記保持装置を前記復帰ばねの付勢に抗して駆動して、前記投入用係止レバーを動かし、前記遮断状態から前記投入状態へ移行させるための投入用電磁ソレノイドと、を有すること、
を特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の開閉装置操作機構。
往復移動可能な可動接点と、この可動接点を駆動する操作機構とを有し、前記可動接点の移動によって遮断状態と投入状態との間で相互に移行しうる開閉装置であって、前記操作機構は、
支持構造体と、
前記支持構造体に対して回転可能に配設された投入シャフトと、
前記投入シャフトに固定され、前記可動接点に連動して揺動可能なメインレバーと、
前記投入シャフトの回転に応じて、前記遮断状態から投入状態に移行するとき蓄勢され、前記投入状態から遮断状態に移行するときに放勢されるように配設された遮断ばねと、
前記投入シャフトの回転軸とほぼ平行な回転軸の周りに前記支持構造体に対して回転可能に配設されたサブシャフトと、
前記サブシャフトに固定されて揺動するサブレバーと、
前記サブレバーの先端および前記メインレバーを互いに回転自在に連結する主副連結リンクと、
前記投入シャフトの回転に応じて前記サブシャフトを揺動させるカム機構と、
前記サブシャフトに固定されて揺動可能なラッチレバーと、
前記ラッチレバーの先端に取り付けられて回転可能なローラピンと、
前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行で前記支持構造体に対して固定された回転軸中心の周りを、回転可能に配設されたソレノイドレバーと、
前記ソレノイドレバーを所定の向きに回転するように付勢するソレノイドレバー復帰ばねと、
前記ソレノイドレバーの回転軸中心と異なる位置で該ソレノイドレバーに固定された回転軸中心の周りに回転可能に配設され、前記ローラピンと係合可能な先端部を有するラッチであって、当該ラッチの回転軸は前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行である、当該ラッチと、
前記ラッチを所定の向きに回転するように付勢するラッチ復帰ばねと、
前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢に抗して駆動して、前記ソレノイドレバーを押し動かし、前記投入状態から遮断状態に移行させるための遮断用電磁ソレノイドと、
を有し、
前記投入状態から遮断状態に移行するときに、前記ソレノイドレバーが前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢の向きと逆方向に回転するように前記遮断用電磁ソレノイドにより前記ソレノイドレバーが押されて回転し、その結果、前記ローラピンが前記ラッチの回転軸中心に向かって前記ラッチを押す付勢力により前記ソレノイドレバーが前記ソレノイドレバー復帰ばねの付勢の向きと逆方向にさらに押されて回転し、その結果、前記ローラピンと前記ラッチの先端部の係合が外れて、これにより、前記遮断ばねの放勢により前記ラッチレバーが回転するように構成されていること、
を特徴とする開閉装置。