JP6239193B1 - 操作装置および遮断器 - Google Patents

Abstract

操作装置（５２）は、回転軸（６０）を中心に回転可能とされた第１のレバー（１５）と、回転軸（６０）を中心軸とする柱状形状または筒状形状をなして第１のレバー（１５）に連結されたトーションバー（１２）と、トーションバー（１２）の一端部を固定して支持する支持体（１４）と、を備える。また、操作装置（５２）は、回転軸（６０）を中心軸とする筒状形状をなして、トーションバー（１２）の周囲を囲み、第１のレバー（１５）側となる一端部が第１のレバー（１５）に連結されて、第１のレバー側（１５）となる一端部と反対の他端部が回転軸（６０）を中心に回転可能に支持されたドライブシャフト（３）と、第１のレバー（１５）よりも支持体（１４）側で、ドライブシャフト（３）に連結されて回転軸（６０）を中心に回転可能とされた複数の第２のレバー（６）と、を備える。

Description

本発明は、トーションバーの捩りによって蓄えられたエネルギーを用いて接点を開閉させる操作装置およびその操作装置を備える遮断器に関するものである。

変電所または開閉所に設置されている遮断器の接点を開閉させる操作装置には、特許文献１に開示されているように、トーションバーを備えたものが知られている。このような操作装置では、トーションバーに加えられた捩りによって蓄えられたエネルギーを用いて接点の開閉動作を行わせている。

特開昭６３−３０４５４２号公報

遮断器は、接点を内部に収容するとともに絶縁ガスが封入されたタンクを有し、操作装置はそのタンクの端面に取り付けられる。また、操作装置のレバーは、接点と連結されるため、一般的にレバーがタンクの端面上に位置するように操作装置が設けられる。上記従来の操作装置では、トーションバーがタンクからはみ出す量が大きくなり、遮断器の大型化およびトーションバーを支持する支持構造物の追加による構造の複雑化を招くという問題があった。特に、三相の回路が別々のタンクに収容された三相分離型の遮断器に操作装置が取り付けられる場合には、それぞれのタンクに取り付けられた操作装置からはみ出すトーションバーのスペースを確保するために装置が大型化する傾向にある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、遮断器の小型化および構造の簡素化に寄与することのできる操作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、操作装置は、回転軸を中心に回転可能とされた第１のレバーと、回転軸を中心軸とする柱状形状または筒状形状をなして第１のレバーに連結されたトーションバーと、トーションバーの一端部を固定して支持する支持体と、を備える。また、操作装置は、回転軸を中心軸とする筒状形状をなして、トーションバーの周囲を囲み、第１のレバー側となる一端部が第１のレバーに連結されて、第１のレバー側となる一端部と反対の他端部が回転軸を中心に回転可能に支持されたドライブシャフトと、第１のレバーよりも支持体側で、ドライブシャフトに連結されて回転軸を中心に回転可能とされた複数の第２のレバーと、を備える。

本発明によれば、遮断器の小型化および構造の簡素化に寄与することのできる操作装置を得ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる遮断器の平面図 実施の形態１にかかる遮断器を矢印Ａに沿って見た側面図 図１に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図 実施の形態１にかかる操作装置の開路用トーションバー部分の平面断面図 実施の形態１にかかる操作装置の閉路用トーションバー部分の平面断面図 実施の形態１の変形例１にかかる遮断器の平面図 実施の形態１の変形例２にかかる遮断器の平面図 実施の形態１の変形例２にかかる遮断器の開路用トーションバーの構造を模式的に示す図 実施の形態１の変形例３にかかる遮断器の平面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる操作装置および遮断器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、本発明の実施の形態１にかかる遮断器の平面図である。図２は、実施の形態１にかかる遮断器５０を矢印Ａに沿って見た側面図である。図３は、図１に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

遮断器５０は、内部に絶縁ガスが封入された３つのタンク５１ａ〜５１ｃを備える。３つのタンク５１ａ〜５１ｃは、図１に示すように直線状に並べて配置される。端に設けられたタンク５１ａの天面となる端面４９には、操作装置５２が取り付けられている。

操作装置５２は、タンク５１の端面４９に取付座９を介して固定された筐体５３、矢印Ｘで示す第１の方向に沿って筐体５３から延びる開路用トーションバー１と、矢印Ｘで示す方向に沿って筐体５３から延びる閉路用トーションバー２と、筐体５３と対向して設けられた支持体１４とを備える。

図４は、実施の形態１にかかる操作装置５２の開路用トーションバー１部分の平面断面図である。操作装置５２の筐体５３には、矢印Ｘに示す方向に沿って貫通する貫通孔５３ａが形成されている。貫通孔５３ａには軸受１８を介して回転軸６０を中心に回転可能に開路用シャフト１６が支持されている。開路用シャフト１６は回転軸６０を中心軸とする筒状形状をなす。

開路用シャフト１６には、第１のレバーである出力レバー１５が連結されている。出力レバー１５は、開路用シャフト１６とともに回転軸６０を中心に回転可能とされている。また、出力レバー１５は、筐体５３の内部に収容される。図２に示すように、出力レバー１５は、リンク機構４を介して可動接触子５６に連結されている。可動接触子５６は、タンク５１ａの内部に収容されている。出力レバー１５が回転することで、可動接触子５６が移動する。可動接触子５６は、タンク５１ａ内に設けられた固定接触子５７と接触する位置と離間する位置との間を移動する。可動接触子５６と固定接触子５７とは、互いに接離可能な回路接点を構成する。なお、固定接触子５７もタンク５１ａの内部に収容されている。また、可動接触子５６と固定接触子５７とを有する回路接点は、タンク５１ｂの内部とタンク５１ｃの内部にも設けられている。遮断器５０は、タンク５１ａ〜５１ｃのそれぞれの内部に回路接点が設けられた三相分離型の遮断器となっている。なお、三つの回路接点が一つのタンクに収納された、いわゆる三相一括型の遮断器であってもよい。

開路用シャフト１６には、トーションバー１２が連結されている。具体的には、開路用シャフト１６の内周面とトーションバー１２の外周面とが接触する接触部１７で連結されている。この構成は、出力レバー１５とトーションバー１２とが開路用シャフト１６を介して連結されていると換言できる。

トーションバー１２は、回転軸６０を中心軸として、開路用シャフト１６から矢印Ｘに示す方向に延びる柱状形状をなす。また、トーションバー１２の支持体１４側となる端部は、支持体１４に固定されて支持されている。具体的には、トーションバー１２の支持体１４側となる端部が、支持体１４に形成された凹部に差し込まれ、トーションバー１２と支持体１４とが接触する接触部２１で連結されている。

開路用シャフト１６には、出力レバー１５よりも支持体１４側でドライブシャフト３が連結されている。ドライブシャフト３は、回転軸６０を中心とする筒状形状を呈する。ドライブシャフト３の内周面と、開路用シャフト１６の外周面とが接触する接触部１９で、ドライブシャフト３と開路用シャフト１６とが連結されている。上述した接触部１７，１９，２１は、例えば互いに噛み合う六角またはセレーション形状が形成されていてもよいし、溶接等で接合されていてもよい。

ドライブシャフト３は、支持体１４側となる端部でトーションバー１２に対して軸受２０を介して回転可能に支持されている。これにより、ドライブシャフト３は、出力レバー１５の回転と同期してドライブシャフト３の全体が回転する。ドライブシャフト３よりもトーションバー１２のほうが長く、トーションバー１２の端部がドライブシャフト３から突出している。

ドライブシャフト３には、出力レバー１５よりも支持体１４側に第２のレバーである２つの連動レバー６が連結されている。連動レバー６は、ドライブシャフト３の回転に同期して回転する。これにより、連動レバー６は、出力レバー１５の回転に同期して回転する。

図３に示すように、連動レバー６は、リンク機構５を介してタンク５１ｂ，５１ｃに連結されている。出力レバー１５の回転に同期して連動レバー６が回転することで、タンク５１ｂ，５１ｃ内の可動接触子５６が、固定接触子５７に接触する位置と離間する位置とで移動する。

操作装置５２の開路用トーションバー１では、自由端側となっている出力レバー１５が回転軸６０を中心に回転すると、トーションバー１２が捩られて、元の状態に戻ろうとするエネルギーが蓄えられる。操作装置５２では、トーションバー１２が捩られた状態で、タンク５１ａ内で可動接触子５６と固定接触子５７とが接触する。また、トーションバー１２が捩られた状態から元の状態に復帰することで、タンク５１ａ内で可動接触子５６が固定接触子５７から離間される。図示を省略するラッチ機構によって、トーションバー１２が捩られた状態から元の状態に復帰することを規制することで、タンク５１ａ内で可動接触子５６と固定接触子５７とが接触した状態を維持することができる。また、ラッチ機構による復帰の規制を解除することで、トーションバー１２が捩られた状態から元の状態に復帰し、タンク５１ａ内で可動接触子５６を固定接触子５７から離間させることができる。すなわち、捩りによって蓄えられたエネルギーを利用して、高速で可動接触子５６を移動させて、固定接触子５７から離間させることができる。このとき、出力レバー１５の回転と同期して回転するドライブシャフト３に連動レバー６が連結されているため、出力レバー１５の回転と同期して連動レバー６も回転する。連動レバー６の回転によって、タンク５１ｂ，５１ｃ内でも可動接触子５６と固定接触子５７の接触および離間が切替えられるので、出力レバーの回転によってタンク５１ａ〜５１ｃ内の可動接触子５６と固定接触子５７の接触および離間を一括して切り替えることができる。すなわち、１つの操作装置５２で、３つのタンク５１ａ〜５１ｃ内の可動接触子５６と固定接触子５７の接触および離間を一括して切り替えることができる。

図５は、実施の形態１にかかる操作装置５２の閉路用トーションバー２部分の平面断面図である。操作装置５２の筐体５３には、矢印Ｘに示す方向に沿って貫通する貫通孔５３ｂが形成されている。貫通孔５３ｂには軸受２３を介して回転軸６１を中心に回転可能に閉路用シャフト２２が支持されている。閉路用シャフト２２は回転軸６１を中心軸とする筒状形状をなす。

閉路用シャフト２２には、閉路用レバー２５が連結されている。閉路用レバー２５は、開路用シャフト２２とともに回転軸６１を中心に回転可能とされている。閉路用シャフト２２には、トーションバー１３が連結されている。具体的には、閉路用シャフト２２の内周面とトーションバー１３の外周面とが接触する接触部２４で連結されている。この構成は、閉路用レバー２５とトーションバー１３とが閉路用シャフト２２を介して連結されていると換言できる。

トーションバー１３は、回転軸６１を中心軸として、閉路用シャフト２２から矢印Ｘに示す方向に延びる柱状形状をなす。また、トーションバー１３の支持体１４側となる端部は、支持体１４に固定されて支持されている。具体的には、トーションバー１３の支持体１４側となる端部が、支持体１４に形成された凹部に差し込まれ、トーションバー１３と支持体１４とが接触する接触部２６で連結されている。上述した接触部２４，２６は、例えば互いに噛み合う六角またはセレーション形状が形成されていてもよいし、溶接等で接合されていてもよい。

操作装置５２の閉路用トーションバー２では、自由端側となっている閉路用レバー２５が回転軸６１を中心に回転すると、トーションバー１３が捩られて、元の状態に戻ろうとするエネルギーが蓄えられる。操作装置５２では、トーションバー１３が捩られた状態から復帰する過程で、図２に示すカム５４が出力レバー１５の当接部５５を押し込んで、出力レバー１５を回転させる構成となっている。図示を省略するラッチ機構によって、トーションバー１３が捩られた状態から元の状態に復帰することを規制しておくことで、可動接触子５６が固定接触子５７から離間した状態を維持できる。また、ラッチ機構による復帰の規制を解除することで、トーションバー１３が捩られた状態から元の状態に復帰し、カム５４が出力レバー１５を回転させることで、可動接触子５６を固定接触子５７に接触させることができる。すなわち、捩りによって蓄えられたエネルギーを利用して、高速で可動接触子５６を移動させて、固定接触子５７に接触させることができる。トーションバー１２は、カム５４に押し込まれた出力レバー１５が回転する際に、捩りが加えられてエネルギーが蓄えられる。ここで、ラッチによってトーションバー１２が捩られた状態から復帰することを規制することで、可動接触子５６が固定接触子５７に接触した状態を維持することができる。その後、電動機６２によって、トーションバー１３に捩りを加えることで、カム５４を移動させるとともに、トーションバー１３にエネルギーを蓄えることができる。

また、本実施の形態１にかかる遮断器では、１つの操作装置５２で三相の回路接点の開閉を切り替えることができるため、各相ごとに操作装置を設ける場合に比べて、遮断器５０の小型化および構造の簡素化を図ることができる。

図６は、実施の形態１の変形例１にかかる遮断器の平面図である。本変形例１では、３つのタンク５１ａ〜５１ｃの内部に収容された可動接触子５６をドライブシャフト３に連結された第２のレバーである３つの連動レバー６で動作させる。そのため、本変形例１では、出力レバー１５にはリンク機構は連結されていない。このように、出力レバー１５と可動接触子５６とを直接連結させない構成を採用した場合であっても、１つの操作装置５２で三相の回路接点の開閉を切り替えることができるため、各相ごとに操作装置を設ける場合に比べて、遮断器５０の小型化および構造の簡素化を図ることができる。変形例１のような構成は、操作装置に高出力が要求されることでトーションバーの全長が長くなる場合に、トーションバーを配置する上で有利となる。

図７は、実施の形態１の変形例２にかかる遮断器の平面図である。図８は、実施の形態１の変形例２にかかる遮断器の開路用トーションバー１の構造を模式的に示す図である。本変形例２では、トーションバー１２が、回転軸６０を中心とする同心円状に設けられた円筒形状の偶数個の中間連結バー２７，３０と、中間連結バー２７，３０よりも内側に設けられる中心バー１２ｃと、を有する。図７，８では、２つの中間連結バー２７，３０が設けられた例を示している。中心バー１２ｃは、図４で示したトーションバー１２とは、支持体１４に直接固定されていない点以外は同じ構成である。

中間連結バー２７，３０は、回転軸６１を中心とする同心円状の筒状形状をなす。中心バー１２ｃ側、すなわち内側から数えて奇数番目に設けられた中間連結バー２７は、内側に設けられた中心バー１２ｃまたは中間連結バーと、支持体１４側の一端側で連結される。また、中心バー１２ｃ側、すなわち内側から数えて偶数番目に設けられた中間連結バー３０は、内側に設けられた中間連結バー２７と、筐体５３側となる他端側で連結される。また、最も外側に設けられた中間連結バー３０は、支持体１４に固定されて支持される。また、すなわち、中間連結バー２７は、内側に設けられたバーとの連結部と、外側に設けられた連結部が回転軸６０に沿った方向に離間されている。なお、ドライブシャフト３は、最も外側に設けられた中間連結バー３０に対して軸受２０を介して回転可能に支持される。

本変形例２では、トーションバー１２が複数の折り返しを有するように構成されるので、出力レバー１５が回転した際に捩られる部分の長さを大きくすることができる。これにより、トーションバー１２の捩りからの復元力を大きくすることができる。したがって、可動接触子５６の動作のより一層の高速化を図ることができる。これにより、高速動作が要求される大電流を扱う遮断器に操作装置５２を適用することが可能となる。

また、中間連結バー２７，３０は、外側に設けられた中間連結バー３０のほうが内側に設けられた中間連結バー２７よりも厚さが薄く形成されている。これは、中間連結バー２７，３０には、必要な復元力を得るための断面積が定められるが、その断面積で中間連結バー２７，３０を形成した場合に、外側に配置された中間連結バー３０のほうが厚さを薄くすることができるからである。

なお、図７に示すように、閉路用トーションバー２においても、トーションバー１３が中間連結バー５７，５８と中心バー１３ｃとを有するように構成してもよい。また、本変形例２では、３つの連動レバー６を用いた例を示しているが、図１、図２、図４に示した例のように、操作装置５２の出力レバー１５を、リンク機構４でタンク５１ａ内の可動接触子５６と連結させて、２つの連動レバー６を用いた構成としてもよい。

図９は、実施の形態１の変形例３にかかる遮断器５０の平面図である。本変形例では、トーションバー１２が回転軸６０を中心軸とする筒状形状をなし、トーションバー１３が回転軸６１を中心とする筒状形状をなしている。なお、図面の理解容易化のために、トーションバー１２トーションバー１３にはハッチングを付した。

本変形例３では、３つの連動レバー６を用いた例を示しているが、図１、図２、図４に示した例のように、操作装置５２の出力レバー１５を、リンク機構４でタンク５１ａ内の可動接触子５６と連結させて、２つの連動レバー６を用いた構成としてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 開路用トーションバー、２ 閉路用トーションバー、３ ドライブシャフト、４，５ リンク機構、６ 連動レバー、９ 取付座、１２，１３ トーションバー、１２ｃ，１３ｃ 中心バー、１４ 支持体、１５ 出力レバー、１６ 開路用シャフト、１７ 接触部、１８ 軸受、１９ 接触部、２０ 軸受、２１ 接触部、２２ 閉路用シャフト、２３，２４ 接触部、２５ 閉路用レバー、２６ 接触部、２７，３０ 中間連結バー、４９ 端面、５０ 遮断器、５１ａ〜５１ｃ タンク、５２ 操作装置、５３ 筐体、５３ａ，５３ｂ 貫通孔、５４ カム、５５ 当接部、５６ 可動接触子、５７ 固定接触子、６０，６１ 回転軸、６２ 電動機。

Claims (6)

1. 回転軸を中心に回転可能とされた第１のレバーと、
   前記回転軸を中心とする筒状形状をなして前記第１のレバーに連結されたシャフトと、
   前記回転軸を中心軸とする柱状形状または筒状形状をなし、前記シャフトの内側に設けられて前記第１のレバーに連結されたトーションバーと、
   前記トーションバーの一端部を固定して支持する支持体と、
   前記回転軸を中心軸とする筒状形状をなして、前記トーションバーの周囲を囲み、前記第１のレバー側となる一端部が前記シャフトに連結されて、前記第１のレバー側となる一端部と反対の他端部が前記回転軸を中心に回転可能に支持されたドライブシャフトと、
   前記シャフトよりも前記支持体側で、前記ドライブシャフトに連結されて前記回転軸を中心に回転可能とされた複数の第２のレバーと、を備え、
   前記トーションバーの他端部が前記シャフトに連結されていることを特徴とする操作装置。
2. 前記トーションバーのほうが前記ドライブシャフトよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記トーションバーは、前記回転軸を中心とする同心円状に設けられた円筒形状の偶数個の中間連結バーと、前記中間連結バーよりも内側に設けられる中心バーとを有して構成され、
   最も外側に配置された中間連結バーが、前記支持体に固定されて支持され、
   前記中間連結バーが、当該中間連結バーの内側に配置された前記中心バーまたは当該中間連結バーの内側に配置された前記中間連結バーとの連結部と、当該中間連結バーの外側に配置された前記中間連結バーまたは当該中間連結バーの外側に配置された前記支持体との連結部とが、前記回転軸に沿った方向に離間されていることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
4. 請求項１に記載の操作装置と、
   三相の回路接点と、を備え、
   前記第２のレバーは２つ設けられており、
   前記第１のレバーおよび前記第２のレバーのそれぞれが異なる相の前記回路接点と連結されていることを特徴とする遮断器。
5. 請求項１に記載の操作装置と、
   三相の回路接点と、を備え、
   前記第２のレバーは３つ設けられており、
   前記第２のレバーのそれぞれが異なる相の前記回路接点と連結されていることを特徴とする遮断器。
6. 回転軸を中心に回転可能とされた第１のレバーと、
   前記回転軸を中心とする筒状形状をなして前記第１のレバーに連結されたシャフトと、
   前記回転軸を中心軸とする柱状形状または筒状形状をなし、前記シャフトの内側に設けられて前記第１のレバーに連結されたトーションバーと、
   前記トーションバーの一端部を固定して支持する支持体と、
   前記回転軸を中心軸とする筒状形状をなして、前記トーションバーの周囲を囲み、前記第１のレバー側となる一端部が前記シャフトに連結されて、前記第１のレバー側となる一端部と反対の他端部が前記回転軸を中心に回転可能に支持されたドライブシャフトと、
   前記シャフトよりも前記支持体側で、前記ドライブシャフトに連結されて前記回転軸を中心に回転可能とされた複数の第２のレバーと、を備え、
   前記トーションバーは、前記回転軸を中心とする同心円状に設けられた円筒形状の偶数個の中間連結バーと、前記中間連結バーよりも内側に設けられる中心バーとを有して構成され、
   最も外側に配置された中間連結バーが、前記支持体に固定されて支持され、
   前記中間連結バーが、当該中間連結バーの内側に配置された前記中心バーまたは当該中間連結バーの内側に配置された前記中間連結バーとの連結部と、当該中間連結バーの外側に配置された前記中間連結バーまたは当該中間連結バーの外側に配置された前記支持体との連結部とが、前記回転軸に沿った方向に離間されていることを特徴とする操作装置。

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