JP6370518B1 - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

開閉装置（１）は、第１の方向への移動と第２の方向への移動の往復移動が可能に設けられた可動体（２）と、可動体（２）に対して相対的に往復移動が可能に連結された可動接触子（３）と、可動接触子（３）を第１の方向に向けて付勢する付勢部（５）と、可動接触子（３）の第１の方向への移動を規制する第１の状態と、可動接触子（３）の第１の方向への移動を許容する第２の状態とに切替え可能なラッチ部（６）と、可動接触子（３）に対して第１の方向側に設けられた固定接触子（７）と、を備える。可動体（２）および可動接触子（３）が初期位置から投入位置に向けて移動する過程において、一定の距離を移動してから第１の状態のラッチ部（６）によって可動接触子（３）の移動が規制され、可動接触子（３）の移動が規制されてから可動体（２）がさらに第１の方向に移動した際にラッチ部（６）が第２の状態に切り替えられる。

Description

本発明は、固定接触子と可動接触子とを備える開閉装置に関するものである。

開閉装置では、固定接触子と可動接触子との接触および離間によって、回路の接続および断路が行われる。開閉装置には、機器点検時の主回路の接地用として用いられる接地開閉器がある。特許文献１に開示されているように、主回路を接地する場合、接地側の可動接触子を移動させて、主回路側の固定接触子に接触させる。可動接触子を固定接触子に接触させる場合には、主回路が予め断路されて固定接触子に電圧が印加されていない状態とされる。

特開２００９−１６３９４６号公報

このような開閉装置には、主回路が断路されておらず閉路された状態のまま、可動接触子を固定接触子に誤って接触させた場合であっても、安全に投入可能であるとする責務が要求されるものがある。この責務を果たすためには、可動接触子と固定接触子との間でのアークの発生時間を短縮する必要がある。そのために、可動接触子を高速に移動させることで、アークが発生してから可動接触子が固定接触子に接触するまでの時間の短縮化が図られていた。可動接触子を高速に移動させるためには、大きな駆動力を発生させる操作装置が必要となる。そのため、操作装置の大型化が問題となってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アークの発生時間の短縮化を図りつつ操作装置の小型化を図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、本発明は、第１の方向への移動と第１の方向と反対の第２の方向への移動の往復移動が可能に設けられた可動体と、可動体に対して第１の方向側に連結されて、可動体に対して相対的に第１の方向への移動と第２の方向への移動の往復移動が可能とされた可動接触子と、可動体に対して可動接触子を第１の方向に向けて付勢する付勢部と、可動接触子の第１の方向への移動を規制する第１の状態と、可動接触子の第１の方向への移動を許容する第２の状態とに切替え可能なラッチ部と、可動接触子に対して第１の方向側に設けられた固定接触子と、を備える。可動体および可動接触子は、可動接触子が固定接触子から離間した初期位置から第１の方向に移動することで、可動接触子が固定接触子に接触した投入位置に移動する。可動体および可動接触子が初期位置から投入位置に向けて移動する過程において、可動体および可動接触子が一定の距離を移動してから第１の状態のラッチ部によって可動接触子の移動が規制され、可動接触子の移動が規制されてから付勢部の付勢力に抗して可動体がさらに第１の方向に移動した際にラッチ部が第２の状態に切り替えられて可動接触子の第１の方向への移動が許容される。

本発明にかかる開閉装置によれば、アークの発生時間の短縮化を図りつつ操作装置の小型化を図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にかかる開閉装置の概略構成を示す断面図 実施の形態１にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図 実施の形態１にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図 実施の形態１にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図 実施の形態１にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図 実施の形態１にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図 本発明の実施の形態２にかかる開閉装置の概略構成を示す断面図 実施の形態２にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図 実施の形態２にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図 実施の形態２にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図 実施の形態２にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図 実施の形態２にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる開閉装置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にかかる開閉装置の概略構成を示す断面図である。図２〜図４は、実施の形態１にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図である。図５および図６は、実施の形態１にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図である。接地開閉器である開閉装置１は、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスなどの電気的な絶縁性および消弧性を有する絶縁ガスが封入されたタンク（図示を省略）内に設けて使用される。開閉装置１は、可動体２、可動接触子３、ばね５、フレーム４、ラッチ部６、固定接触子７、レバー８、およびモータ１４を備える。

可動体２は、第１の方向である矢印Ｘに示す方向への移動と、第１の方向と反対の第２の方向である矢印Ｙに示す方向への移動の往復移動が可能に設けられている。可動体２には、矢印Ｘに示す方向側となる端部から矢印Ｙに示す方向に向けて延びる穴２ａが形成されている。可動体２の穴２ａの内部には、ピン９が設けられている。可動体２には、可動体２の移動方向と垂直な方向に延びる溝２ｂが形成されている。

可動接触子３は、可動体２に対して矢印Ｘに示す方向側に連結されている。より具体的には、可動接触子３のうち矢印Ｙに示す方向側となる端部が、可動体２の穴２ａに差し込まれている。可動接触子３は、穴２ａに差し込まれていることで、可動体２に対して相対的に矢印Ｘに示す方向への移動と矢印Ｙに示す方向への移動の往復移動が可能とされている。

可動接触子３のうち矢印Ｙに示す方向側となる端部には、可動接触子３の移動方向に沿って延びる溝３ａが形成されている。溝３ａには、可動体２の穴２ａの内部に設けられたピン９が差し込まれている。ピン９が溝３ａの端部に引っ掛かることで、可動接触子３が矢印Ｘに示す方向に移動しすぎて、穴２ａから抜け落ちてしまうことが防がれる。可動接触子３には、移動方向と垂直な方向に張り出す張出部３ｂが形成されている。なお、以下の説明において、可動接触子３のうち張出部３ｂよりも矢印Ｘに示す方向側となる部分を先端部と称し、張出部３ｂよりも矢印Ｙに示す方向側となる部分を根元部と称する。すなわち、上述した溝３ａは、可動接触子３の根元部に形成されている。また、可動接触子３の先端部は、可動接触子３が矢印Ｘに示す方向に移動することで固定接触子７に接触する接点となる。

ばね５は、可動体２の矢印Ｘに示す方向側の端面と、可動接触子３の張出部３ｂとの間に設けられた圧縮コイルばねである。ばね５は、可動体２に対して可動接触子３を矢印Ｘに示す方向に向けて付勢する付勢部である。上述したように、ばね５の付勢力によって可動接触子３が矢印Ｘに示す方向に移動させられても、可動接触子３の溝３ａの端部にピン９が引っ掛かるため、可動接触子３は可動体２の穴２ａから抜け落ちない。

フレーム４は、可動体２および可動接触子３を内部に収容する収容部である。フレーム４には、可動接触子３の先端部が挿通可能な開口４ａが形成されている。可動接触子３の先端部は、可動接触子３が矢印Ｘに示す方向に移動することで開口４ａを通してフレーム４の外部に突出する。

ラッチ部６は、フレーム４の内部に固定されている。ラッチ部６は、図１に示すように可動体２および可動接触子３が矢印Ｙに示す方向に移動した位置にある状態において、可動接触子３の張出部３ｂよりも矢印Ｘに示す方向側に設けられる。なお、図１に示す可動接触子３が固定接触子７から離間した位置での可動体２および可動接触子３の位置を初期位置と称する。

ラッチ部６には、可動接触子３の先端部は通過可能であるが、可動接触子３の張出部３ｂは通過できない通過口が形成されている。ラッチ部６は、複数の部材で構成され、その複数の部材の隙間で通過口が形成されている。なお、ラッチ部６が円環状の部材で構成され、その中心に形成された開口で通過口が形成されてもよい。

図２に示すように、可動接触子３が初期位置から矢印Ｘに示す方向に移動していくと、可動接触子３の張出部３ｂがラッチ部６に当接することで、可動接触子３がそれ以上矢印Ｘに示す方向に移動することが規制される。このように、矢印Ｘに示す方向への可動接触子３の移動を規制できるラッチ部６の状態を第１の状態と称する。なお、初期位置ではラッチ部６に張出部３ｂは当接しておらず、ラッチ部６は第１の状態ではあるものの可動接触子３の移動は規制されていない。

ラッチ部６は、矢印Ｘに示す方向への可動接触子３の移動を許容する第２の状態に切り替え可能となっている。図４に示すように、ラッチ部６が倒れて姿勢が変化することで、ラッチ部６と張出部３ｂとの当接が解除される。ラッチ部６と張出部３ｂとの当接が解除されることで、矢印Ｘに示す方向への可動接触子３の移動が可能となる。

レバー８は、フレーム４の内部に設けられており、軸８ａを中心に回転可能な棒状の部材である。レバー８には、可動体２の溝２ｂに差し込まれるピン８ｂが形成されている。ピン８ｂが溝２ｂに差し込まれたレバー８の回転に応じて、可動体２が矢印Ｘに示す方向または矢印Ｙに示す方向に直線的に移動する。

軸８ａには第１のプーリー１１が連結されている。レバー８は、第１のプーリー１１に連動して回転する。第１のプーリー１１は、第１のベース１５に支持されている。第１のプーリー１１から離間した位置には、第２のプーリー１２が設けられている。第２のプーリー１２は、モータ１４によって回転される。第２のプーリー１２は、第２のベース１６に支持されている。第１のベース１５と、第２のベース１６との間には、２本の可撓性外被１３ａが設けられている。可撓性外被１３ａは、可撓性で円筒形状となっており、内部にワイヤ１３ｂが挿通されている。可撓性外被１３ａとワイヤ１３ｂとでワイヤ機構１３が構成される。可撓性外被１３ａのそれぞれは、一端側が第１のベース１５に固定され、他端側が第２のベース１６に固定されている。可撓性外被１３ａの内部に挿通されたワイヤ１３ｂは、可撓性外被１３ａの延びる方向に沿ってスライド移動可能となっている。また、ワイヤ１３ｂは、円環形状となっており、第１のプーリー１１と第２のプーリー１２とに掛けられている。第２のプーリー１２が回転すると、ワイヤ１３ｂがスライド移動することで、第２のプーリー１２の回転に連動して第１のプーリー１１が回転する。したがって、モータ１４によって第２のプーリー１２が回転されると、第１のプーリー１１およびレバー８が回転し、可動体２が移動する。このように、モータ１４は、可動体２を移動させる駆動部の機能を発揮する。操作装置では、第１のプーリー１１と第２のプーリー１２との間で可撓性外被１３ａの形状に合わせてワイヤ１３ｂがスライド移動可能である。そのため、可撓性外被１３ａの形状を変化させても第２のプーリー１２の回転に連動して第１のプーリー１１を回転させることができる。したがって、可撓性外被１３ａの形状を変化させることで様々な位置に第２のプーリー１２およびモータ１４を設置することが可能となっている。

固定接触子７は、可動接触子３に対して矢印Ｘに示す方向側に設けられている。固定接触子７は、複数の接点部７ａを有している。図４に示すように、複数の接点部７ａの間に可動接触子３の先端部が差し込まれることで、固定接触子７と可動接触子３とが接触した状態となる。開閉装置１が、固定接触子７が主回路側であり、可動接触子３が接地側である接地開閉器であれば、固定接触子７と可動接触子３とが接触することで主回路が接地される。図４に示すように、固定接触子７に可動接触子３が接触した状態での可動体２および可動接触子３の位置を投入位置と称する。

次に、可動体２および可動接触子３が初期位置から投入位置に移動する投入動作について説明する。図１に示す初期位置から、図２に示すように可動体２および可動接触子３が矢印Ｘに示す方向に一定の距離移動することで、可動接触子３の張出部３ｂがラッチ部６に当接して、可動接触子３のそれ以上の矢印Ｘに示す方向への移動が規制される。

次に、図３に示すように、矢印Ｘに示す方向への可動接触子３の移動が規制された状態で、ばね５の付勢力に抗してさらに矢印Ｘに示す方向に可動体２が移動することで、ばね５が圧縮されて力が蓄勢される。ばね５に十分な力が蓄勢されたところで、図４に示すようにラッチ部６が倒れて第２の状態に切り替えられることで矢印Ｘに示す方向への可動接触子３の移動が許容されると、ばね５に蓄勢された力が開放されて可動接触子３がそれまでの可動体２の移動速度に比べて速い速度で矢印Ｘに示す方向に移動する。そして、可動接触子３の先端部が接点部７ａの間に差し込まれて、可動接触子３と固定接触子７とが接触することで投入動作が完了する。このとき、可動体２および可動接触子３は投入位置にある。

次に、可動体２および可動接触子３が投入位置から初期位置に移動する開放動作について説明する。図５に示すように、矢印Ｙに示す方向に可動体２が移動すると、ピン９に引掛けられて可動接触子３も矢印Ｙに示す方向に移動する。これにより、固定接触子７から可動接触子３が離間する。

さらに可動体２および可動接触子３が矢印Ｙに示す方向に移動することで、図６に示すように可動体２および可動接触子３が初期位置に戻る。さらに、ラッチ部６が第１の状態に切り替えられることで開放動作が完了する。

以上説明したように構成された開閉装置１では、図３に示すように可動接触子３の移動が規制されてばね５に力が蓄勢されるまでは、可動体２および可動接触子３ともに高速移動は行われない。そして、図４に示すようにラッチ部６が第２の状態に切り替えられることで可動接触子３が高速移動を行う。

初期位置における可動接触子３と固定接触子７との距離Ｌ１は、固定接触子７に接続された主回路に定常状態を超えた異常電圧が印加された場合、例えば主回路への雷撃があった場合等であっても、可動接触子３と固定接触子７との間にアークが発生しにくい距離に設定されている。また、ラッチ部６によって移動が規制された状態、すなわち図２および図３に示す状態における可動接触子３と固定接触子７との距離Ｌ２は、固定接触子７に接続された主回路に定常状態の電圧が印加されている場合にアークが発生しない距離であって、距離Ｌ１よりも短い距離に設定されている。

したがって、固定接触子７との距離がＬ２となる位置まで初期位置から可動接触子３を移動させ、その後ばね５に力を蓄勢する過程では、主回路に定常状態の電圧が印加されている状態であればアークの発生のおそれがないため、可動体２および可動接触子３を低速で移動させてもよい。そのため、可動体２を移動させる駆動力も低く抑えることが可能となる。これにより、可動体２を移動させる操作装置を、第１のプーリー１１、第２のプーリー１２、ワイヤ機構１３、およびモータ１４を用いて構成することが可能となり、モータ１４とレバー８との間を剛体で連結させた操作装置に比べて小型化を図ることが可能となる。また、可撓性外被１３ａおよびワイヤ１３ｂの長さを変えること、および可撓性外被１３ａの形状を変化させることで、第２のプーリー１２およびモータ１４を様々な位置に配置することが可能となる。これにより、複数の操作装置が備える第２のプーリー１２およびモータ１４を集約して配置することでメンテナンス性の向上を図ることが可能となる。なお、第２のプーリー１２に複数のワイヤ１３ｂを掛けることで、１つのモータ１４で複数の第１のプーリー１１を回転させること、すなわち１つのモータ１４で複数の可動体２および可動接触子３を移動させることが可能となり、さらなるメンテナンス性の向上および操作装置の小型化を図ることが可能となる。なお、図２〜図６では、操作装置の記載を省略している。

また、可動接触子３と固定接触子７との距離がＬ２よりも短くなる範囲、すなわちアークが発生するおそれがある範囲では、ばね５に蓄勢された力を利用して可動接触子３を高速で移動させることが可能となる。したがって、アークが発生するおそれがある範囲では、可動接触子３を高速で移動させて、より短い時間で可動接触子３を固定接触子７に接触させることができるので、アークの発生時間の短縮化を図ることができる。

このように、開閉装置１では、主回路に定常状態の電圧が印加されている状態でアークが発生するおそれがある範囲でのみ可動接触子３を高速で移動させているため、初期位置から投入位置まですべての範囲で可動接触子３を高速で移動させる場合に比べて、操作装置に要求されるエネルギーが小さくて済む。そのため、上述したようにプーリー等を用いて操作装置の小型化を図ることが可能となる。

なお、ラッチ部６の第１の状態から第２の状態への切り替えおよび第２の状態から第１の状態への切り替え、すなわちラッチ部６の姿勢の変化は、可動体２の位置またはモータ１４の回転角度等に基づいて送信される電気的な信号に基づいて実施されるものであってもよいし、可動体２の位置等に基づいた機械的作用によって実施されるものであってもよい。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかる開閉装置の概略構成を示す断面図である。図８〜図１０は、実施の形態２にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図である。図１１および図１２は、実施の形態２にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図である。なお、上記実施の形態１と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図８〜図１２では、操作装置の記載を省略している。

実施の形態２にかかる開閉装置５１では、ラッチ部６０が、フレーム４に固定された第１の磁石６１と、可動体２および可動接触子３が初期位置にある場合に第１の磁石６１に対して矢印Ｘに示す方向側から吸着された金属体６２と、を有して構成される。

また、可動接触子３は、初期位置から矢印Ｘに示す方向に一定の距離移動した際に、金属体６２に対して第１の磁石６１を避けた部分に矢印Ｙに示す方向側から当接する第２の磁石３１を有する。

このように構成された開閉装置５１では、投入動作において初期位置から可動体２および可動接触子３が矢印Ｘに示す方向に一定の距離移動することで、図８に示すように可動接触子３の第２の磁石３１が金属体６２に当接する。金属体６２は第１の磁石６１に吸着されているため、可動接触子３のそれ以上の矢印Ｘに示す方向への移動が規制される。すなわち、第１の磁石６１に金属体６２が吸着された状態が第１の状態である。

次に、矢印Ｘに示す方向への可動接触子３の移動が規制された状態で、ばね５の付勢力に抗してさらに矢印Ｘに示す方向に可動体２が移動することで、図９に示すようにばね５が圧縮されて力が蓄勢される。ばね５に蓄勢された力が、第１の磁石６１と金属体６２との吸着力を超えると、図１０に示すように金属体６２が第１の磁石６１から離れた第２の状態に切り替えられて、矢印Ｘに示す方向への可動接触子３の移動が許容される。これにより、ばね５に蓄勢された力が開放されて可動接触子３がそれまでの可動体２の移動速度に比べて速い速度で矢印Ｘに示す方向に移動する。そして、可動接触子３の先端部が接点部７ａの間に差し込まれて、可動接触子３と固定接触子７とが接触することで投入動作が完了する。このとき、可動体２および可動接触子３は投入位置にある。また、金属体６２は第２の磁石３１に吸着されている。

次に、可動体２および可動接触子３が投入位置から初期位置に移動する開放動作について説明する。図１１に示すように、矢印Ｙに示す方向に可動体２が移動すると、ピン９に引掛けられて可動接触子３も矢印Ｙに示す方向に移動する。これにより、固定接触子７から可動接触子３が離間する。このとき、金属体６２は第２の磁石３１に吸着されて可動接触子３とともに移動する。また、金属体６２は、第１の磁石６１に当接することで、それ以上の矢印Ｙに示す方向への移動が規制される。

さらに可動体２および可動接触子３が矢印Ｙに示す方向に移動することで、図１２に示すように金属体６２から第２の磁石３１は離れ、可動体２および可動接触子３が初期位置に戻る。このとき、金属体６２は第１の磁石６１に吸着されており、第１の状態となっている。

本実施の形態２にかかる開閉装置５１でも、実施の形態１と同様に、可動接触子３の移動が規制されてばね５に力が蓄勢されるまでは、可動体２および可動接触子３ともに高速移動は行われない。そして、ラッチ部６０が第２の状態に切り替えられることで可動接触子３が高速移動を行う。

これにより、アークの発生時間の短縮化を図りつつ、操作装置の小型化およびメンテナンス性の向上を図ることができる。

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 開閉装置、２ 可動体、２ａ 穴、２ｂ 溝、３ 可動接触子、３ａ 溝、３ｂ 張出部、４ フレーム、４ａ 開口、５ ばね、６ ラッチ部、７ 固定接触子、７ａ 接点部、８ レバー、８ａ 軸、８ｂ ピン、９ ピン、１１ 第１のプーリー、１２ 第２のプーリー、１３ ワイヤ機構、１３ａ 可撓性外被、１３ｂ ワイヤ、１４ モータ、１５ 第１のベース、１６ 第２のベース、３１ 第２の磁石、６０ ラッチ部、６１ 第１の磁石、６２ 金属体。

Claims (3)

1. 第１の方向への移動と前記第１の方向と反対の第２の方向への移動の往復移動が可能に設けられた可動体と、
   前記可動体に対して前記第１の方向側に連結されて、前記可動体に対して相対的に前記第１の方向への移動と前記第２の方向への移動の往復移動が可能とされた可動接触子と、
   前記可動体に対して前記可動接触子を前記第１の方向に向けて付勢する付勢部と、
   前記可動接触子の前記第１の方向への移動を規制する第１の状態と、前記可動接触子の前記第１の方向への移動を許容する第２の状態とに切替え可能なラッチ部と、
   前記可動接触子に対して前記第１の方向側に設けられた固定接触子と、を備え、
   前記可動体および前記可動接触子は、前記可動接触子が前記固定接触子から離間した初期位置から前記第１の方向に移動することで、前記可動接触子が前記固定接触子に接触した投入位置に移動し、
   前記可動体および前記可動接触子が前記初期位置から前記投入位置に向けて移動する過程において、前記可動体および前記可動接触子が一定の距離を移動してから前記第１の状態の前記ラッチ部によって前記可動接触子の移動が規制され、前記可動接触子の移動が規制されてから前記付勢部の付勢力に抗して前記可動体がさらに前記第１の方向に移動した際に前記ラッチ部が前記第２の状態に切り替えられて前記可動接触子の前記第１の方向への移動が許容されることを特徴とする開閉装置。
2. 前記可動体および前記可動接触子を内部に収容する収容部をさらに備え、
   前記ラッチ部は、前記収容部の内部に固定された第１の磁石と、前記可動体および前記可動接触子が前記初期位置にある場合に前記第１の磁石に対して前記第１の方向側から吸着された金属体と、を有し、
   前記可動接触子は、前記ラッチ部によって前記第１の方向への移動が規制されている場合に前記金属体に対して前記第１の磁石を避けた部分に前記第２の方向側から当接する第２の磁石を有することを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
3. 前記可動体を移動させる駆動装置をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の開閉装置。

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