JP5582664B2 - 遮断器開閉動作機構 - Google Patents
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Description
本発明は電気スイッチ分野に属し、遮断器開閉動作機構及びその駆動装置であり、遮断器を遠隔制御するのができる。
目前、一般的には遮断器を使って回路を開閉しており、自動開閉の動作機構がモータや電器磁石などの駆動、さらには構造の複雑なモータ、減速機、連結棒の連動構造を採用することにより、遮断器の開閉に必要なパワーが発生する。このような動作機構は構造が複雑で、体積が大きく、作動時のエネルギー消耗が高いだけでなく、制御部のコストも高く、それと構造が非常に複雑のため、信頼性も下がった。
今回は上述した既存技術の不足点を解決し、遮断器開閉の動作機構及びその駆動装置を開発することが目的であり、該当品は体積が小さく、信頼性が高く、エネルギー消耗が低く、制御しやすく、コストが低く、シンプルであるため、一般的に使われるものである。
遮断器開閉動作機構には駆動装置と力伝達機構が含まれ、力伝達機構が遮断器のスイッチ機構を接続する役割を果たし、駆動装置には、膨張体とヒーターがあり、膨張体が力伝達機構を接続する役割を果たし、ヒーターに電源を入れたら、膨張体中の膨張物質が熱で膨張することにより、体積と変位が変化することで、力伝達機構を動かし、力伝達機構が遮断器スイッチ機構を連動することにより、遮断器を開閉させる。
膨張体中の膨張物質の体積変化は物質自身の固相-液相或いは液相-気相の変化によって発生するものである。
膨張体には、金属シェル、金属シェル内部に取り付けてある膨張物質、体積―変位膨張コンバータが含まれる。
膨張体とは、パラフィンなどの有機或いは無機物質のことである。
ヒーターはPTC（正温度係数サーミスタ）或いは電気加熱デバイスを採用する。
力伝達機構にはエジェクタピストン、スプリングとコードがある。
遮断器開閉動作機構の駆動装置には、ヒーター、シェル、シェル内部の密封室に取り付けている膨張物質及び体積膨張−変位膨張コンバータが含まれる。体積膨張−変位膨張コンバータにはエジェクタピストンがあり、シェルの上面にエジェクタスルーホールを開け、エジェクタスルーホールに移動可能なエジェクタピストンを設置し、エジェクタピストンとシェルの間は密封で、シェル内部の密封室にあるエジェクタピストン部は膨張物質と直接的に或いは間接的に接続する。
シェル内部の密封室に流体媒体と膨張物質の混合物があり、シェル内部の密封室中のエジェクタピストン部は流体媒体に置かれる。
シェル内部の密封室に分離ダイアフラムを設置し、ダイアフラムは膨張物質と流体媒体の間に設置される。
エジェクタピストンとシェルの間にシールを設置する。
シールはＯリング、ガスケット、リングシールセット或いはそれらの組合せを採用する。
ヒーターはシェル内部の膨張物質の中或いは膨張物質と接触するシェルの外部に設置される。
膨張物質はパラフィンである。
ヒーターはPTC（正温度係数サーミスタ）或いは電気加熱デバイスを採用する。
本発明の動作原理はワイヤーに電源を入れると、ヒーターが発熱し、膨張体中の膨張物質が熱で膨張することにより、力伝達機構を押し、力伝達機構が変位と力を遮断器スイッチ機構「ハンドル」に転送し、遮断器を開閉させる。
本発明は物質の相転移体積膨張で温度変化による膨張力と変位を利用し、遮断器の開閉にエネルギー（力×変位或いはトルク×角度）を与え、当該駆動装置が仕事をする時、遮断器の外部エネルギー蓄積機関（即ち、力伝達機構）又はは遮断器本来の開閉機械機関を駆動することにより、遮断器を開閉させる。本発明は、制御回路に合わせ、電気スイッチの遠隔制御と自動制御が実現できる。また、本発明はシンプルで、制御エネルギーが小さく、動作が安定、体積がすごく小さいのにとても大きな駆動力が出力され、コストも低い。本駆動装置はミニブレーカ（ＭＣＢ）、モールドケースブレーカ（ＭＣＣＢ）、フレームブレーカ、真空ブレーカ及開閉がコンタクト系構造を採用する遮断器に広く使われる。
次に添付図と具体的な実施方式を合わせ、本発明について詳しく叙述する。
図１のように、本発明の遮断器開閉動作機構は遮断器外部に取り付けるものであり、主に力伝達機構１１、膨張体１２、ヒーター１３、ワイヤー１４と遮断器スイッチ機構「ハンドル」１５からなる。
力伝達機構が遮断器のスイッチ機構を接続する役割を果たし、力伝達機構としてはエジェクタピストンや、スプリングやコードが考えられる。膨張体が力伝達機構を接続する役割を果たし、膨張体には、金属シェル、金属シェル内部に取り付けてある膨張物質、体積―変位膨張コンバータが含まれる。
膨張体は物質の固相-液相或いは液相-気相という相変化による体積変化（即ち膨張）及び液体物質、金属または非金属の熱膨張を利用し、加熱方式を採用し（PTC正温度係数サーミスタ或いはその他の電気加熱方式）、物質に相変化を発生させることにより、遮断器開閉に必要力×変位或いはトルク×角度が発生する。
図２に示しているのは、本発明の遮断器開閉動作機構の第二実施方式の構造であり、図１との区別は動作機構をブレーカの内部に取り付けることだけである。
図３に示しているのは、本発明の遮断器開閉動作機構の駆動装置の第一実施方式であり、ヒーター５、シェル２、シェル内部の密封室に取り付けている膨張物質４及び体積膨張−変位膨張コンバータが含まれる。膨張物質はパラフィン、ヒーターはＰＴＣ正温度係数サーミスタ或いは電気ヒーターを採用する。上述した体積膨張−変位膨張コンバータはエジェ係数サーミスタ或いは電気ヒーターを採用する。上述した体積膨張−変位膨張コンバータにはエジェクタピストン１が含まれ、シェル２の上面にエジェクタスルーホールを開け、エジェクタスルーホールに移動可能なエジェクタピストン１を設置し、エジェクタピストン１とシェル２の間にシール３を設置し、シール３はリングシールセットを採用し、シェル２内部の密封室に位置するエジェクタピストン１部分は直接に膨張物質に設置され、ヒーター５は膨張物質４に接続するシェル２外部に設置される。
図４に示しているのは、本発明の遮断器開閉動作機構の駆動装置の第二実施方式であり、その構造は第一実施方式との区別は下記の通り、シール３はＯリングを採用し、シェル２内部の密封室に流体媒体７と膨張物質４の混合物があり、シェル内部の密封室中のエジェクタピストン部分は流体媒体７に置かれ、流体媒体７は液体オイル、グリース又はシーラントなどの流体媒体７を採用し、ヒーター５はシェル内部の膨張物質４に設置される。
図５に示しているのは、本発明の遮断器開閉動作機構の駆動装置の第三実施方式であり、その構造は第二実施方式の下に、さらに改善し、ダイアフラム８を追加した。ダイアフラム８は膨張物質４と流体媒体７の間に設置され、膨張物質４と流体媒体７を隔離する。ダイアフラム８はゴム材料、高分子材料或いはシートメタルを使って作られたものである。膨張物質４が発生する膨張力でもっと有効にエジェクタピストン１を押すためにダイアフラム８を設置している。さらに、ダイアフラム８の上方にあるシェル室に流体媒体７を設置しており、それは膨張物質４の相変化で発生した体積変化を流体媒体７によって、エジェクタピストンに伝達する力と変位に転換させる役割を果たしている。
図６に示しているのは、本発明の遮断器開閉動作機構の駆動装置の第四実施方式であり、第三実施方式との区別は、ヒーター５が膨張物質４と接続するシェル外部に設置されている。
本発明の遮断器開閉動作機構の駆動装置が遮断器の外部或いは内部に取り付けており、ヒーターワイヤーに電気を入れるとヒーター５が発熱し、シェル内部の膨張物質４（或いは膨張物質４と流体媒体７の混合物）をある温度まで加熱すると、固−液相変化が発生し、体積が大きくなり（即ち膨張）、適当なサイズのエジェクタピストン１を通して体積膨張を変位と力に転換し、遮断器の力伝達機構１１に伝達し、力伝達機構は遮断器スイッチ機構（ハンドル）１５を押して、遮断器を開閉させる。
本発明の遮断器開閉動作機構の駆動装置が遮断器の外部或いは内部に取り付けており、ヒーターワイヤーに電気を入れるとヒーター５が発熱し、シェル内部の膨張物質４（或いは膨張物質４と流体媒体７の混合物）をある温度まで加熱すると、固−液相変化が発生し、体積が大きくなり（即ち膨張）、適当なサイズのエジェクタピストン１を通して体積膨張を変位と力に転換し、遮断器の力伝達機構１１に伝達し、力伝達機構は遮断器スイッチ機構（ハンドル）１５を押して、遮断器を開閉させる。
１ エジェクタピストン
２ シェル
３ シール
４ 膨張物質
５ ヒーター
６ ヒーターワイヤー
７ 流体媒体
８ ダイアフラム
１１ 力伝達機構
１２ 膨張体
１３ ヒーター
１４ ワイヤー
１５ 遮断器スイッチ機構「ハンドル」
２ シェル
３ シール
４ 膨張物質
５ ヒーター
６ ヒーターワイヤー
７ 流体媒体
８ ダイアフラム
１１ 力伝達機構
１２ 膨張体
１３ ヒーター
１４ ワイヤー
１５ 遮断器スイッチ機構「ハンドル」
Claims (5)
- 遮断器開閉動作機構であって、前記遮断器開閉動作機構はヒーター、シェル、前記シェル内部の密封室内の流体の膨張物質、エジェクタピストンを含み、前記シェルの上面にエジェクタスルーホールを開け、前記エジェクタスルーホールに前記エジェクタピストンを移動可能に設置し、前記エジェクタピストンと前記シェルの間が密封接続され、前記シェル内部の密封室にあるエジェクタピストン部分は前記膨張物質と直接的或いは間接的に接続され、前記シェル内部の前記密封室に流体媒体と膨張物質があり、前記シェル内部の前記密封室中のエジェクタピストン部分は前記流体媒体中に配置され、
前記シェル内部の前記密封室に分離ダイアフラムが設置され、前記分離ダイアフラムは前記膨張物質と流体媒体の間に設置される、遮断器開閉動作機構。 - 前記エジェクタピストンと前記シェルの間にシールを設置し、前記シールはＯリング、ガスケット、リングシールセット或いはそれらの組合せを採用している、
ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器開閉動作機構。 - 前記ヒーターが前記シェル内部の前記膨張物質或いは前記膨張物質に接触する前記シェルの外部に設置される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遮断器開閉動作機構。 - 前記膨張物質がパラフィンであり、前記ヒーターはＰＴＣ正温度係数サーミスタ或いは電気加熱デバイスを採用する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の遮断器開閉動作機構。 - 前記膨張物質の体積変化は、前記膨張物質自身の固相−液相の変化によって発生する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の遮断器開閉動作機構。
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