JPWO2019155626A1 - 遮断器 - Google Patents

Abstract

遮断器（５０）は、タンク（１）と、タンク（１）の内部に設けられた第１から第３の固定接触子（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、タンク（１）の内部に設けられて移動可能とされた第１から第３の可動接触子（３ａ，３ｂ，３ｃ）と、タンク（１）の外部に設けられて第１から第３の可動接触子（３ａ，３ｂ，３ｃ）を移動させる第１から第３の操作装置（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、を備える。第１から第３の操作装置（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、第１から第３の可動接触子（３ａ，３ｂ，３ｃ）を移動させる駆動源となる第１から第３のトーションバー（４３ａ，４３ｂ，４３ｃ）を有する。

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遮断器に関するものである。

ガス絶縁開閉装置が備える遮断器は、絶縁ガスが封入されたタンクの内部に固定接触子と可動接触子とが設けられて構成される。可動接触子は、固定接触子と接触する位置と、固定接触子と非接触となる位置との間を移動可能とされている。遮断器には、可動接触子を動作させて固定接触子への接触と離間とを切り替えて電源の投入および遮断を行う操作装置が設けられる。操作装置は、タンクの外部に設けられる。操作装置には、三相分の可動接触子を一括で動作させる三相一括操作式の操作装置がある。三相一括操作式の操作装置では、特許文献１に開示されているようなトーションバーが捩られることで蓄えられたエネルギーを駆動力にして可動接触子を動作させるトーションバー式の操作装置が用いられる場合がある。

特開昭６３−３０４５４２号公報

しかしながら、三相の可動接触子を一括で動作させるエネルギーを蓄えるために、トーションバーが長尺となりやすい。そのため、タンクの外部に設けられた長尺のトーションバーとのスペースを確保するために、ガス絶縁開閉装置の設計自由度が低下してしまう場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設計自由度の向上を図ることができるトーションバー式の操作装置を備えた遮断器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、タンクと、タンクの内部に設けられた第１から第３の固定接触子と、タンクの内部に設けられて移動可能とされた第１から第３の可動接触子と、タンクの外部に設けられて第１から第３の可動接触子を移動させる第１から第３の操作装置と、を備える。第１の操作装置は、タンクの内部に差し込まれて第１の可動接触子に連結され、第１の可動接触子と連動して移動する第１の連動部を有する第１の本体と、第１の本体から延びる棒状であって第１の連動部を移動させて第１の可動接触子を移動させる駆動源となる第１のトーションバーと、を有する。第２の操作装置は、タンクの内部に差し込まれて第２の可動接触子に連結され、第２の可動接触子と連動して移動する第２の連動部を有する第２の本体と、第２の本体から延びる棒状であって第２の連動部を移動させて第２の可動接触子を移動させる駆動源となる第２のトーションバーと、を有する。第３の操作装置は、タンクの内部に差し込まれて第３の可動接触子に連結され、第３の可動接触子と連動して移動する第３の連動部を有する第３の本体と、第３の本体から延びる棒状であって第３の連動部を移動させて第３の可動接触子を移動させる駆動源となる第３のトーションバーと、を有する。

本発明によれば、設計自由度の向上を図ることができるトーションバー式の操作装置を備えた遮断器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 図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図 実施の形態１におけるトーションバーの概略構成を示す断面図 実施の形態１におけるトーションバーの他の例を示す断面図 実施の形態１にかかる遮断器の変形例を示す平面図 図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる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、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。なお、各図において、水平かつ互いに直交するＸ軸およびＹ軸を規定している。また、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸を規定している。Ｚ軸に沿った方向は鉛直方向となる。また、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の矢印が指し示す方向を正の方向とし、その反対方向を負の方向とする。

遮断器５０は、タンク１と、固定接触子２と、可動接触子３と、操作装置４とを備える。タンク１は、Ｚ軸に平行な方向を中心軸とする筒状形状の筒体１１を有する。タンク１は、筒体の底面を塞ぐ底面蓋１２を有する。タンク１は、筒体１１の天面を塞ぐ天面蓋１３を有する。筒体１１には、水平方向に向けて開口された分岐口１１ａが形成されている。分岐口１１ａには、図示を省略した別のタンクが接続される。タンク１の内部は、密閉された空間となっており、タンク１の内部には、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスに例示される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ている。

タンク１の内部には、３つの固定接触子２が設けられている。以下の説明において、３つの固定接触子２のそれぞれを第１の固定接触子２ａ、第２の固定接触子２ｂ、および第３の固定接触子２ｃと区別して称する場合もあるし、区別せずに単に固定接触子２と称する場合もある。

タンク１の内部には、３つの可動接触子３が設けられている。以下の説明において、３つの可動接触子３のそれぞれを第１の可動接触子３ａ、第２の可動接触子３ｂ、および第３の可動接触子３ｃと区別して称する場合もあるし、区別せずに単に可動接触子３と称する場合もある。

可動接触子３は、タンク１の内部においてＺ軸に平行に移動可能とされている。可動接触子３は、Ｚ軸に平行に移動することで、固定接触子２と非接触となる位置と、固定接触子２に接触する位置との間を移動する。より具体的には、第１の可動接触子３ａは、第１の固定接触子２ａと非接触となる位置と、第１の固定接触子２ａに接触した位置との間を移動する。第２の可動接触子３ｂは、第２の固定接触子２ｂと非接触となる位置と、第２の固定接触子２ｂに接触した位置との間を移動する。第３の可動接触子３ｃは、第３の固定接触子２ｃと非接触となる位置と、第３の固定接触子２ｃに接触した位置との間を移動する。

固定接触子２および可動接触子３からは、それぞれ分岐口１１ａを通過する導体５，６が接続されている。固定接触子２と可動接触子３とが接触することで、導体５と導体６とが電気的に接続されて電源の投入状態となる。また、固定接触子２から可動接触子３が離れることで、導体５と導体６とが分断されて電源の遮断状態となる。

固定接触子２は、消弧室７に囲まれている。消弧室７の詳細な構成の説明は省略するが、消弧室７の内部では、可動接触子３が固定接触子２に接触する直前に可動接触子３と固定接触子２との間で発生するアークに、タンク１内の絶縁ガスが吹き付けられて、アークの消弧が図られる。固定接触子２は、消弧室７と絶縁性の支持体８とを介してタンク１の内部に固定されている。

タンク１の内部には、天面蓋１３に対向する支持板１５が設けられている。支持板１５は、天面蓋１３から延びる支持棒１４によって天面蓋１３に固定されている。可動接触子３は、支持板１５に支持されている。可動接触子３と支持板１５との間には、絶縁性の支持体１６が設けられている。

タンク１の外部である天面蓋１３の上部には３つの操作装置４が設けられている。以下の説明において、３つの操作装置４のそれぞれを、第１の操作装置４ａ、第２の操作装置４ｂ、および第３の操作装置４ｃと区別して称する場合もあるし、区別せずに単に操作装置４と称する場合もある。

第１の操作装置４ａは、第１の可動接触子３ａを移動させる。第２の操作装置４ｂは、第２の可動接触子３ｂを移動させる。第３の操作装置４ｃは、第３の可動接触子３ｃを移動させる。すなわち、遮断器５０では、１つの可動接触子３に対して、１つの操作装置４が設けられている。

操作装置４は、Ｚ軸に沿った方向である上下方向に往復移動する連動部４１を有する。連動部４１は、天面蓋１３を貫通してタンク１の内部に差し込まれている。連動部４１は、連結部材１７を介して可動接触子３に連結されており、連動部４１の移動と連動して可動接触子３も移動する。以下の説明において連動部４１を、第１の操作装置４ａが有する第１の連動部４１ａ、第２の操作装置４ｂが有する第２の連動部４１ｂ、第３の操作装置４ｃが有する第３の連動部４１ｃと区別して称する場合もあるし、区別せずに単に連動部４１と称する場合もある。連結部材１７は、一端１７ａが支点部１８に対して回転可能に連結され、連動部４１の移動に伴って支点部１８との連結箇所を中心に回転する。支点部１８は、支持板１５に固定されている。

操作装置４は、連動部４１を移動させる駆動機構部が設けられた本体４２を有する。駆動機構部についての詳細な構成の説明は省略するが、後述するトーションバーに蓄えられたエネルギーを連動部４１に伝達させるためのレバー、カム、ラッチ機構、トーションバーにエネルギーを蓄えさせるための電動機等が駆動機構部に含まれる。

以下の説明において、第１の操作装置４ａが有する第１の本体４２ａ、第２の操作装置４ｂが有する第２の本体４２ｂ、第３の操作装置４ｃが有する第３の本体４２ｃと区別して称する場合もあるし、区別せずに単に本体４２と称する場合もある。

操作装置４は、本体４２から延びるトーションバー４３を有する。各操作装置４には、投入用トーションバー４３１と遮断用トーションバー４３２との２本のトーションバー４３が設けられている。以下の説明においてトーションバー４３を、第１の操作装置４ａが有する第１のトーションバー４３ａ、第２の操作装置４ｂが有する第２のトーションバー４３ｂ、第３の操作装置４ｃが有する第３のトーションバー４３ｃと区別して称する場合もあるし、区別せずに単にトーションバー４３と称する場合もある。

図４は、実施の形態１におけるトーションバーの概略構成を示す断面図である。なお、投入用トーションバー４３１と遮断用トーションバー４３２とは同様の構成となっている。トーションバー４３は、中実棒状の中実バー４４と、中実バー４４の周囲を囲み中実バー４４と同軸に配置された複数の筒状の中空バー４５とで構成される。

中実バー４４は、一端４４ａ側が本体４２側に配置される部分である。中実バー４４の一端４４ａには、本体４２に設けられて図示を省略した駆動機構部のレバーおよびカムが連結され、中実バー４４の一端４４ａは回転が可能な自由端となっている。中実バー４４の他端４４ｂは、外側に設けられた中空バー４５と外周面で連結されている。

最も外側に配置された中空バー４５以外の中空バー４５は、内側に設けられた中実バー４４または中空バー４５と連結された端部と反対側となる端部において、外側に設けられた中空バー４５と連結される。最も外側に設けられた中空バー４５は、内側に設けられた中空バー４５と連結された一端４５ａと反対側となる他端４５ｂが本体４２に固定された固定端となる。このように、連結された端部で折り返した折り返し構造で構成されたトーションバー４３では、中実バー４４の一端４４ａを、中心軸を中心に回転させることで、最も外側に設けられた中空バー４５の他端４５ｂが固定端であるため、中実バー４４と中空バー４５の全体が捩られる。トーションバー４３には、捩られた状態から復元しようとするエネルギーが蓄えられる。

投入用トーションバー４３１は、図示を省略した電動機によって捩られる。投入用トーションバー４３１は、捩られた状態から復元することがラッチ機構によって規制される。その規制が解除されると、投入用トーションバー４３１の中実バー４４の一端４４ａが復元方向に回転する。駆動機構部のレバー等を介して、一端４４ａの回転が操作装置４の連動部４１の移動へと変換されることで、可動接触子３が固定接触子２に接触する位置に移動して投入動作が完了する。

ここで、投入用トーションバー４３１の中実バー４４の一端４４ａが復元方向にする際に、駆動機構部のカムの作用によって遮断用トーションバー４３２の中実バー４４の一端４４ａが回転される。遮断用トーションバー４３２は、捩られた状態から復元することがラッチ機構によって規制される。その規制が解除されると、遮断用トーションバー４３２の中実バー４４の一端４４ａが復元方向に回転する。駆動機構部のレバー等を介して、一端４４ａの回転が操作装置４の連動部４１の移動へと変換されることで、可動接触子３が固定接触子２と非接触となる位置に移動して遮断動作が完了する。例えば、ラッチ機構の解除信号を３つの操作装置４に同時に送信することで、３相同時での投入動作および遮断動作を行わせることができる。

図１では、固定接触子２および可動接触子３が配置される場所を破線で描いた円で示している。図１に示すように、可動接触子３の移動方向であるＺ軸に沿って見た場合に、固定接触子２および可動接触子３は三角形形状の頂点となる位置に配置されている。操作装置４も同様に、三角形形状の頂点となる位置に配置されている。

より具体的には、第１の操作装置４ａと第３の操作装置４ｃとは、第１の方向であるＸ軸方向に沿って並べて配置されている。第２の操作装置４ｂは、第１の操作装置４ａおよび第３の操作装置４ｃに対してＸ軸に沿った方向と垂直な第２の方向であるＹ軸に沿った方向であって、一方側となる正の方向側にずれた位置、かつＸ軸に沿った方向において第１の操作装置４ａおよび第３の操作装置４ｃの間となる位置に配置されている。

また、第１のトーションバー４３ａ、第２のトーションバー４３ｂ、および第３のトーションバー４３ｃは、Ｙ軸に沿った方向の他方側である負の方向側に向けて延びている。第２のトーションバー４３ｂは、第１の操作装置４ａと第３の操作装置４ｃの間を通る。

以上のように構成された遮断器５０では、１つの操作装置４で１つの可動接触子３を移動させているため、１つの操作装置で３つの可動接触子を移動させる三相一括操作式の操作装置に比べて、トーションバー４３に蓄える必要のあるエネルギーが小さくて済む。したがって、本実施の形態１におけるトーションバー４３は、三相一括操作式の操作装置が備えるトーションバーよりも短くなる。これにより、Ｚ軸に沿って見た場合に、トーションバー４３を含む操作装置４のタンク１からのはみ出しを抑えることができる。本実施の形態１では、Ｘ軸に沿った方向には操作装置４はタンク１からほとんどはみ出さず、Ｙ軸に沿った方向へのはみ出しを抑えることができている。したがって、トーションバー４３のスペースを確保するために、遮断器５０を備えるガス絶縁開閉装置の設計自由度が低下してしまうことを抑制することができる。

また、トーションバー４３は、中実バー４４と中空バー４５とを組み合わせた折り返し構造で構成することで、折り返し構造となっていないトーションバーに比べてより一層の短縮化を図ることができる。これは、トーションバー４３は、短い長さでより大きなエネルギーを蓄えられると換言できる。１つのトーションバー４３が、三相一括操作式の操作装置に備えられるトーションバーの５０％のエネルギーを蓄えられるとした場合には、３つの操作装置４を備えた遮断器５０では、三相一括操作式の操作装置を備えた遮断器よりも５０％×３＝１５０％、すなわち１．５倍のエネルギーで可動接触子３を移動させることが可能となる。したがって、トーションバー４３の短縮化を図りつつ、三相一括操作式の操作装置を備えた遮断器よりも高速で可動接触子３を移動させることが可能となり、固定接触子２と可動接触子３との間でのアークの発生時間の短縮化を図ることができる。なお、トーションバー４３は、同軸に配置された複数の中空バー４６を用いた構成に限られず、例えば１本の中実バーで構成されてもよい。

図５は、実施の形態１におけるトーションバーの他の例を示す断面図である。図５に示すように、最も内側に中空バー４６を設けてトーションバー４３を構成してもよい。

図６は、実施の形態１にかかる遮断器の変形例を示す平面図である。図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。変形例にかかる遮断器５０では、第１のトーションバー４３ａおよび第３のトーションバー４３ｃは、Ｙ軸に沿った方向の一方側である正の方向に向けて延びており、第２のトーションバー４３ｂは、Ｙ軸に沿った方向の他方側である負の方向に向けて延びている。また、第１の操作装置４ａおよび第３の操作装置４ｃのＹ軸に沿った方向における負の方向側の端部は、第２のトーションバー４３ｂのＹ軸に沿った方向における負の方向側となる端部に合わせて配置されている。これにより、図１に示した例に比べて、第１の操作装置４ａおよび第３の操作装置４ｃはＹ軸に沿った方向における負の方向側にずれて配置されている。

図７に示すように、連結部材１７の支点部１８をタンク１に固定したり、連結部材１７の長さを調節したりすることで、第１の操作装置４ａおよび第３の操作装置４ｃがずれた場合であっても、連動部４１の移動に伴って可動接触子３が移動するように構成することができる。

また、図６に示す操作装置４の配置では、Ｚ軸に沿って見た場合に、図１に示す例に比べて、Ｙ軸に沿った方向におけるタンク１からのはみ出しを抑えることができる。これにより、遮断器５０を備えるガス絶縁開閉装置の設計自由度が低下してしまうことをより一層抑制することができる。なお、投入用トーションバー４３１と遮断用トーションバー４３２とで、図６に例示したトーションバー４３と図７に例示したトーションバー４３とを組み合わせてもよい。

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 タンク、２ 固定接触子、２ａ 第１の固定接触子、２ｂ 第２の固定接触子、２ｃ 第３の固定接触子、３ 可動接触子、３ａ 第１の可動接触子、３ｂ 第２の可動接触子、３ｃ 第３の可動接触子、４ 操作装置、４ａ 第１の操作装置、４ｂ 第２の操作装置、４ｃ 第３の操作装置、５，６ 導体、７ 消弧室、８ 支持体、１１ 筒体、１１ａ 分岐口、１２ 底面蓋、１３ 天面蓋、１４ 支持棒、１５ 支持板、１６ 支持体、１７ 連結部材、１７ａ 一端、１８ 支点部、４１ 連動部、４１ａ 第１の連動部、４１ｂ 第２の連動部、４１ｃ 第３の連動部、４２ 本体、４２ａ 第１の本体、４２ｂ 第２の本体、４２ｃ 第３の本体、４３ トーションバー、４３ａ 第１のトーションバー、４３ｂ 第２のトーションバー、４３ｃ 第３のトーションバー、４４ 中実バー、４４ａ 一端、４４ｂ 他端、４５，４６ 中空バー、４５ａ 一端、４５ｂ 他端、５０ 遮断器、４３１ 投入用トーションバー、４３２ 遮断用トーションバー。

Claims (5)

1. タンクと、
   前記タンクの内部に設けられた第１の固定接触子と、
   前記タンクの内部に設けられた第２の固定接触子と、
   前記タンクの内部に設けられた第３の固定接触子と、
   前記タンクの内部に設けられて前記第１の固定接触子に接触する位置と非接触となる位置との間を移動可能とされた第１の可動接触子と、
   前記タンクの内部に設けられて前記第２の固定接触子に接触する位置と非接触となる位置との間を移動可能とされた第２の可動接触子と、
   前記タンクの内部に設けられて前記第３の固定接触子に接触する位置と非接触となる位置との間を移動可能とされた第３の可動接触子と、
   前記タンクの外部に設けられて前記第１の可動接触子を移動させる第１の操作装置と、
   前記タンクの外部に設けられて前記第２の可動接触子を移動させる第２の操作装置と、
   前記タンクの外部に設けられて前記第３の可動接触子を移動させる第３の操作装置と、を備え、
   前記第１の操作装置は、前記タンクの内部に差し込まれて前記第１の可動接触子に連結され、前記第１の可動接触子と連動して移動する第１の連動部を有する第１の本体と、前記第１の本体から延びる棒状であって前記第１の連動部を移動させて前記第１の可動接触子を移動させる駆動源となる第１のトーションバーと、を有し、
   前記第２の操作装置は、前記タンクの内部に差し込まれて前記第２の可動接触子に連結され、前記第２の可動接触子と連動して移動する第２の連動部を有する第２の本体と、前記第２の本体から延びる棒状であって前記第２の連動部を移動させて前記第２の可動接触子を移動させる駆動源となる第２のトーションバーと、を有し、
   前記第３の操作装置は、前記タンクの内部に差し込まれて前記第３の可動接触子に連結され、前記第３の可動接触子と連動して移動する第３の連動部を有する第３の本体と、前記第３の本体から延びる棒状であって前記第３の連動部を移動させて前記第３の可動接触子を移動させる駆動源となる第３のトーションバーと、を有することを特徴とする遮断器。
2. 前記第１の可動接触子の移動方向に沿って見た場合に、
   前記第１の操作装置と前記第３の操作装置とは、前記移動方向と垂直な第１の方向に沿って並べて配置され、前記第２の操作装置は、前記第１の操作装置および前記第３の操作装置に対して前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿った一方側にずれた位置、かつ第１の方向において前記第１の操作装置および前記第３の操作装置の間となる位置に配置されており、
   前記第１のトーションバー、前記第２のトーションバー、および前記第３のトーションバーは、前記第２の方向に沿った他方側に向けて延びることを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
3. 前記第１の可動接触子の移動方向に沿って見た場合に、
   前記第１の操作装置と前記第３の操作装置とは、前記移動方向と垂直な第１の方向に沿って並べて配置され、前記第２の操作装置は、前記第１の操作装置および前記第３の操作装置に対して前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿った一方側にずれた位置、かつ第１の方向において前記第１の操作装置および前記第３の操作装置の間となる位置に配置されており、
   前記第１のトーションバーおよび前記第３のトーションバーは、前記第２の方向に沿った一方側に向けて延びており、
   前記第２のトーションバーは、前記第２の方向に沿った他方側に向けて延びていることを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
4. 前記第１のトーションバーおよび前記第２のトーションバーの少なくとも一方は、中実棒状の中実バーと、前記中実バーの周囲を囲み前記中実バーと同軸に配置された筒状の中空バーとで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の遮断器。
5. 前記第１のトーションバーおよび前記第２のトーションバーの少なくとも一方は、同軸に配置された筒状の複数の中空バーとで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の遮断器。

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