JP6992637B2 - 真空遮断器の操作機構 - Google Patents

Description

本発明は、真空遮断器の操作機構に関する。

真空遮断器の操作機構は、投入、遮断指令によって真空バルブの可動接触子を閉極位置、開極位置に駆動する装置である。
この真空遮断器の操作機構として、例えば特許文献１の装置が知られている。
特許文献１は、真空バルブの可動接触子に連結して真空バルブの投入動作（主接点を閉じた状態とする）・遮断動作（主接点を開いた状態とする）を行うバルブ駆動部と、バルブ駆動部と開閉レバーを介して連結し、回転によりバルブ駆動部に投入・遮断動作を伝達する開閉軸と、カム軸に固定されているカムと、開閉軸に固定されてカム側に突出している駆動レバーと、カムの回動動作を駆動レバーに伝達するカム・駆動レバー連動部と、カム軸を介してカムに投入方向の回転力（投入力）を伝達する投入ばねと、を備えている。

ここで、カム・駆動レバー連動部の具体的な構造として、例えば、カムの回動を中継レバーで受け、この中継レバーの動きを、駆動レバーを介して開閉軸に回転運動として伝達する構造が知られている。この場合、中継レバーは、カム及び駆動レバーにロッドで連結するのが一般的な構造である。

特許第３４５４０４０号公報

しかし、上述したカム・駆動レバー連動部として、中継レバーをカム及び駆動レバーにロッドで連結する構造は、ロッドをカムと中継レバーに連結する工程や、他のロッドを中継レバーと駆動レバーに連結する工程など、組立て工数が多くなるので、装置コストの面で問題がある。
そこで、本発明は、カム、駆動レバーなどとロッドを連結する組立てが不要で簡便なカム・駆動レバー連動部の構造とすることで、装置コストの低減化を図ることができる真空遮断器の操作機構を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る真空遮断器の操作機構は、真空バルブの可動接触子に連結して真空バルブの投入動作・遮断動作を行うバルブ駆動部と、バルブ駆動部に投入・遮断動作を伝達する開閉軸と、カム軸に固定されたカムと、開閉軸に固定されてカム側に突出している駆動レバーと、カムの回動動作を駆動レバーに伝達するカム・駆動レバー連動部と、カムに投入力を伝達することでカム・駆動レバー連動部を介して開閉軸を投入動作の方向に回転させる投入ばねと、開閉軸に遮断力を伝達することで開閉軸を遮断動作の方向に回転させる遮断ばねと、を備え、カム・駆動レバー連動部は、揺動軸回りに揺動する中継レバーと、カム及び駆動レバーの一部に接触する中継ローラーと、を備え、カムの回動動作が、中継ローラーを介して中継レバーの揺動により駆動レバーの回転動作として伝達されるようにした。

本発明に係る真空遮断器の操作機構によれば、カム、駆動レバーなどとロッドを連結する組立てが不要で簡便なカム・開閉レバー連動部の構造とすることで、装置コストの低減化を図ることができる。

本発明に係る第１実施形態の真空遮断器を、正面カバーを外した状態で示した正面図である。 第１実施形態の真空遮断器の操作機構の遮断動作を示す斜視図である。 第１実施形態の真空遮断器の操作機構の投入動作を示す斜視図である。 第１実施形態の操作機構を構成する開閉軸の遮断時及び投入時の回転方向を示す図である。 第１実施形態の操作機構の中継レバーに連動する補助スイッチ装置を示す図である。 第１実施形態の操作機構の中継レバーが位置決め部材により投入位置に位置決めされている状態を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［真空遮断器の構成］
図1から図６を参照して本発明に係る第１実施形態の真空遮断器について説明する。図１は装置ケース１内に支持フレーム１１ａ～１１ｃが配置されている。図２及び図３は、構成部品の構造を詳細に示すため、支持フレーム１１ａ～１１ｃのうち支持フレーム１１ｃを省略している。
図１は、本発明に係る第１実施形態の真空遮断器の正面カバー（不図示）を外した状態を示しており、装置ケース１の内部に操作機構２が配置されている。

また、図２及び図３に示すように、操作機構２の背面側には、水平方向に並んで複数の真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが配置されており、各真空バルブは固定電極Ｖｄ及び可動電極Ｖｅを備えている。図２は、真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣの遮断状態（固定接触子Ｓａと可動接触子Ｓｂとが開いている状態）を示し、図３は、真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣの投入状態（固定接触子Ｓａと可動接触子Ｓｂとが閉じている状態）を示している。なお、符号１１ｄは、装置ケース１内に配置した指示フレームの一部である。
図１及び図２に示すように、操作機構２は、バルブ駆動部３と、開閉レバー４と、開閉軸５と、投入部６と、駆動レバー７と、中継レバー８と、遮断ばね９と、を備えているとともに、装置ケース１内には、投入部６に連動する補助スイッチ装置１０が配置されている。

補助スイッチ装置１０は、外部装置に接続してＯＮ・ＯＦＦの切替え動作を行う装置であり、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが遮断状態のときにはＯＦＦ動作を行い、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが投入状態のときにはＯＮ動作を行う装置である。
バルブ駆動部３は、図２に示すように、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの各々の可動接触子側に連結して設けられて真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣの投入動作・遮断動作を行う装置であり、各真空バルブの可動接触子Ｓｂに連結した絶縁ロッド１５、接圧ばね１６、可動接触子Ｓｂを開閉位置に移動させる可動接触子駆動部１７、を備えている。
開閉軸５は、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが並んで配置されている方向に延在しており、この開閉軸５の外周に、軸方向に所定間隔をあけて複数の開閉レバー４が固定されている。これら開閉レバー４は、バルブ駆動部３の可動接触子駆動部１７に係合している。

ここで、図４で示す開閉軸５の時計回りの回転は、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの固定接触子Ｓａ及び可動接触子Ｓｂを開いた状態とする遮断方向の回転であり、図４で示す開閉軸５の反時計回りの回転は、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの固定接触子Ｓａ及び可動接触子Ｓｂを閉じた状態とする投入方向の回転である。
投入部６は、モーター２０（図1参照）と、モーター２０の回転駆動力が複数のギヤ２１ａ（図1参照）を介して伝達される回転軸（不図示）と、図２に示すように、回転軸に固定されているカム２２と、回転軸にクランクレバー２３を介して一端が連結され、他端が装置ケース１に連結されている投入ばね２４と、を備えている。

また、カム２２の側面にはカムフォロア２５が突出しており、このカムフォロア２５に、支持フレーム１１ｂに回転自在に配置された投入ラッチ２６が係合している。そして、投入ラッチ２６の近くの支持フレーム１１ｂに遮断ラッチ２７が回転自在に配置されている。
駆動レバー７は、図２に示すように、開閉軸５に固定されて支持フレーム１１ｂ，１１ｃの間のカム２２の下方位置まで延在している。
そして、カム２２と駆動レバー７の間には、支持フレーム１１ｂ，１１ｃに揺動軸８ａが連結した状態で中継レバー８が揺動自在に配置されている。

この中継レバー８の側面には、カム２２のカム面に係合する第１ローラー８ｂと、駆動レバー７の先端側上面に係合する第２ローラー８ｃと、遮断ラッチ２７に係合する第３ローラー８ｄが連結されている。
この投入部６は、モーター２０が複数のギヤ２１ａを介して回転軸に回転駆動力を伝達することでクランクレバー２３を回動させていく。そして、クランクレバー２３が回動することで、投入ばね２４が圧縮状態でばね力(投入力)を蓄積していく。
そして、真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣの投入動作時に、投入ばね２４に蓄積された投入力で回転軸を介してカム２２が回転する。

また、図１に示すように、遮断ばね９は、一端が開閉レバー４を介して開閉軸５に固定され、他端が装置ケース１の内壁に固定されている。この遮断ばね９は、真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣの投入動作時には、ばね長が長くなりながら引張り状態でばね力（遮断力）を蓄積していく。そして、真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣの遮断動作時に、遮断ばね９に蓄積されたばね遮断力で開閉軸５を遮断方向に回転させる。
装置ケース１内に配置されている補助スイッチ装置１０は、図５に示すように、スイッチ本体３０と、スイッチ本体３０から突出しているスイッチ駆動軸３１と、スイッチ駆動軸３１に固定された連結部材３２に上端が回動自在に連結し、下端が中継レバー８の第１ローラー８ｂの回転軸に回動自在に連結しているスイッチ連動板３３と、を備えている。

ここで、図６に示すように、中継レバー８の揺動軸８ａ近くには、支持フレーム１１ｃから突出するばね係合部材３５が設けられているとともに、揺動軸８ａ近くの中継レバー８には、ばね係合穴３６が形成されている。
揺動軸８ａには捩りばね３７が巻き付いており、この捩りばね３７のばね一端３７ａがばね係合部材３５に係合し、ばね他端３７ｂがばね係合穴３６に装入されている。
この捩りばね３７は、中継レバー８の第２ローラー８ｃが駆動レバー７の先端側上面に常に接触するように、中継レバー８を揺動軸８ａ回りに回動（図６の時計回りの回動）させるばね力Ｆｎを作用する。
なお、本発明に記載されているカム側ローラーが第１ローラー８ｂに対応しており、本発明に記載されている駆動レバー側ローラーが第２ローラー８ｃに対応しており、本発明に記載されている位置決め部材が戻りばね３７に対応している。

［真空遮断器の操作機構の動作について］
次に、真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣを遮断状態から投入状態とするときの操作機構２の動作と、補助スイッチ装置１０の動作について説明する。
図２の遮断状態において、カム２２のカムフォロア２５に対する投入ラッチ２６の係合状態を解除することで、投入ばね２４に蓄積されている投入力でカム２２を反時計方向に回転させる。これにより、図３に示すように、カム２２のカム面が中継レバー８の第１ローラー８ｂを押し下げるので、中継レバー８が揺動軸８ａ回りに反時計方向に揺動する。この中継レバー８の反時計方向の揺動によって、中継レバー８の第２ローラー８ｃに先端側上面が接触している駆動レバー７が押し下げられ、図４に示すように、開閉軸５が投入方向に回転する。ここで、開閉軸５が投入方向に回転すると、遮断ばね９は、引張り状態で遮断力が蓄積されていく。

このように、開閉軸５が投入方向に回転することで、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの各々の可動接触子Ｓｂが、バルブ駆動部３の駆動により固定接触子Ｓａに接触する位置まで移動し、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが投入状態となる。
そして、図３に示すように、第２ローラー８ｃで駆動レバー７を押し下げた中継レバー８は、第３ローラー８ｄが遮断ラッチ２７に係合することで、投入位置が保持される。
一方、中継レバー８の投入状態の揺動動作が、補助スイッチ装置１０のスイッチ連動板３３及び連結部材３２の上下方向運動、スイッチ駆動軸３１の回転運動としてスイッチ本体３０に伝達される。そして、補助スイッチ装置１０は、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの投入状態に対応したＯＮ動作を行う。

また、真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣを投入状態から遮断状態とするときの操作機構２の動作と、補助スイッチ装置１０の動作について説明する。
図３の投入状態において、中継レバー８の第３ローラー８ｄに対する遮断ラッチ２７の係合状態を解除すると、遮断ばね９に蓄積された遮断力で、開閉軸５が遮断方向に回転する。
遮断ばね９の遮断力で開閉軸５が遮断方向に回転すると、図２に示すように、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの各々の可動接触子Ｓｂが、バルブ駆動部３の駆動により固定接触子Ｓａから離間する位置まで移動し、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが遮断状態となる。

また、開閉軸５の遮断方向の回転と同時に駆動レバー７が回動するので、駆動レバー７に第２ローラー８ｃが接触している中継レバー８は、図２において、揺動軸８ａ回りに時計方向に揺動して遮断位置となる。
そして、中継レバー８の遮断状態の揺動動作は、補助スイッチ装置１０のスイッチ連動板３３及び連結部材３２の上方向運動、スイッチ駆動軸３１の第２の回転運動（前述した第１の回転運動に対する逆方向）を介してスイッチ本体３０に伝達される。そして、補助スイッチ装置１０は、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの遮断状態に対応したＯＦＦ動作を行う。

ところで、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの遮断状態において、操作機構２の遮断ばね９が何らかの原因で遮断した場合には、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの固定接触子Ｓａ及び可動接触子Ｓｂが閉じているのに補助スイッチ装置１０がＯＦＦ動作となるおそれがある。
すなわち、開閉軸５に遮断ばね９の遮断力が伝達されないと、真空状態の真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣでは可動接触子Ｓｂが固定接触子Ｓａに移動する方向に移動する自閉力が作用して、固定接触子Ｓａ及び可動接触子Ｓｂが閉じてしまう。

ここで、中継レバー８が遮断位置に位置していると、補助スイッチ装置１０は真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが遮断状態であるＯＦＦ動作を行ってしまう。
そこで、第1実施形態では、中継レバー８の揺動軸８ａに巻き付いている捩りばね３７が、中継レバー８にばね力Ｆｎを作用し、中継レバー８を投入位置まで回動させる。
これにより、中継レバー８が投入位置に位置しているので、補助スイッチ装置１０は真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが投入状態であるＯＮ動作を行う。
したがって、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの遮断状態において、操作機構２の遮断ばね９が遮断して真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの固定接触子Ｓａ及び可動接触子Ｓｂが閉じたときには（投入状態としたときには）、補助スイッチ装置１０がＯＮ動作となる。

次に、第１実施形態の真空遮断器の操作機構の作用効果について説明する。
真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが投入状態になるときには、カム２２のカム面が中継レバー８の第１ローラー８ｂを押し下げ、中継レバー８の第２ローラー８ｃに先端側上面が接触している駆動レバー７が押し下げられて、開閉軸５が投入方向に回転する。
また、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが遮断状態になるときには、開閉軸５の遮断方向の回転と同時に回動する駆動レバー７が、第２ローラー８ｃを介して中継レバー８を揺動軸８ａ回りに時計方向に揺動して遮断位置とする。

このように、第１実施形態は、中継レバー８及び駆動レバー７の間の連動構造を、中継レバーに、第１ローラー８ｂ及び第２ローラー８ｃを設け、これら第１ローラー８ｂ，第２ローラー８ｃにカム２２のカム面、駆動レバー７の上面の一部が接触する構造としている。このような第１実施形態の中継レバー８を介してカム２２及び駆動レバー７との間を連動する連動構造は、従来のカムと駆動レバーとをロッドで連結する構造と比較して組立て工数を大幅に短縮することができるので、装置コストの低減化を図ることができる。
また、真空バルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣの遮断状態において、操作機構２の遮断ばね９が何らかの原因で遮断した場合、真空状態の真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの自閉力が働いて投入状態となる。ここで、操作機構２の中継レバー８が遮断位置に位置していると、中継レバー８に連動する補助スイッチ装置１０がＯＦＦ動作を行ってしまい、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの投入状態とは異なる信号を、補助スイッチ装置１０が外部装置に送信してしまうおそれがある。

ところが、中継レバー８には、揺動軸８ａに巻き付いている捩りばね３７が、中継レバー８にばね力Ｆｎを作用し、中継レバー８を投入位置まで回動させるので、真空状態の真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの自閉力が働いて投入状態となっているときには、補助スイッチ装置１０がＯＮ動作となる。
したがって、遮断ばね９が遮断した場合に真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣが投入状態となっても、補助スイッチ装置１０を正常なＯＮ動作に連動させ、補助スイッチ装置１０が、真空バルブＶＡ，ＶＢ、ＶＣの投入状態とは異なる信号を外部装置に送信するおそれがない。

１ 装置ケース
２ 操作機構
３ バルブ駆動部
４ 開閉レバー
５開閉軸
６ 投入部
７ 駆動レバー
８ 中継レバー
８ａ 揺動軸
８ｂ 第１ローラー
８ｃ 第２ローラー
８ｄ 第３ローラー
９ 遮断ばね
１０ 補助スイッチ装置
１１ａ～１１ｃ 支持フレーム
１５ 絶縁ロッド
１６ 接圧ばね
１７ 可動接触子駆動部
２０ モーター
２１ａ，２１ｂ ギヤ
２２ カム
２３ クランクレバー
２４ 投入ばね
２５ カムフォロア
２６ 投入ラッチ
２７ 遮断ラッチ
３０ スイッチ本体
３１ スイッチ駆動軸
３２ 連結部材
３３ スイッチ連動板
３５ ばね係合部材
３６ ばね係合穴
３７ 捩りばね
Ｆｎ 捩りばねのばね力
Ｓａ 固定接触子
Ｓｂ 可動接触子
ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ 真空バルブ
Ｖｄ 固定電極
Ｖｅ 可動電極

Claims (4)

1. 真空バルブの可動接触子に連結して前記真空バルブの投入動作・遮断動作を行うバルブ駆動部と、
   前記バルブ駆動部に投入・遮断動作を伝達する開閉軸と、
   カム軸に固定されたカムと、
   前記開閉軸に固定されて前記カム側に突出している駆動レバーと、
   前記カムの回動動作を前記駆動レバーに伝達するカム・駆動レバー連動部と、
   前記カムに投入力を伝達することで前記カム・駆動レバー連動部を介して前記開閉軸を投入動作の方向に回転させる投入ばねと、
   前記開閉軸に遮断力を伝達することで前記開閉軸を前記遮断動作の方向に回転させる遮断ばねと、を備え、
   前記カム・駆動レバー連動部は、
   揺動軸回りに揺動する中継レバーと、前記カム及び前記駆動レバーの一部に接触する中継ローラーと、を備え、
   前記カムの回動動作が、前記中継ローラーを介して前記中継レバーの揺動により前記駆動レバーの回転動作として伝達されることを特徴とする真空遮断器の操作機構。
2. 前記中継ローラーは、前記カムのカム面に接触するカム側ローラーと、前記駆動レバーの一部に接触する駆動レバー側ローラーと、を備えていることを特徴とする請求項１記載の真空遮断器の操作機構。
3. 前記中継レバーにスイッチ連動板が連結され、前記中継レバーが揺動した投入位置、或いは遮断位置を前記スイッチ連動板に伝達することで前記真空バルブの投入動作・遮断動作に対応したＯＮ・ＯＦＦの切替え動作を行う補助スイッチ装置を備えているとともに、
   前記中継レバーは、前記カム、或いは前記駆動レバーから回動動作の外力が作用していないときには、位置決め部材により前記投入位置に位置決めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空遮断器の操作機構。
4. 前記位置決め部材は、前記中継レバーの前記揺動軸回りに配置され、前記中継レバーを前記投入位置まで揺動させるばね力を作用するばね部材であることを特徴とする請求項３記載の真空遮断器の操作機構。

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