KR101608185B1

KR101608185B1 - 전력용 가스 차단기

Info

Publication number: KR101608185B1
Application number: KR1020090076512A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 하시모토; 겐이치 오쿠보
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2016-03-30
Also published as: JP4634493B2; TW201013726A; CN101714473B; TWI373059B; CN101714473A; KR20100036168A; JP2010080412A

Abstract

본 발명은 구동원에 코일 스프링을 사용한 가스 차단기에 있어서, 차단 스프링의 구동력 증가에 따르는 솔레노이드 부하를 저감하면서 고속 차단을 가능하게 하고, 구성부품의 공통화 또는 표준화를 도모하는 것이다.

접지용기(103) 내에 설치되고, 고정 접촉자(29a)와 가동 접촉자(29b)를 가지는 접점(29)과, 차단 스프링(26)과 투입 스프링(28)의 축세력에 의해 접점을 개폐하여 전력의 차단과 투입을 변환하고, 또한, 차단 스프링의 축세력을 솔레노이드 (201)와 차단 트리거(14a)로 유지 또는 개방하는 트립 제어기구를 구비한 전력용 가스 차단기에 있어서, 트립 제어기구에는, 차단 트리거를 가세하기 위한 복귀 스프링(15a, 15b)을 솔레노이드에 대응하여 설치함과 동시에, 복귀 스프링은, 차단기의 투입 유지상태에서의 스프링력이 차단 종료 위치에서의 스프링력보다 작고, 또한, 차단 트리거의 변위에 대하여 비선형으로 증대하는 특성을 가지도록 구성하고 있다.

Description

전력용 가스 차단기{GAS CIRCUIT BREAKER FOR ELECTRIC POWER}

본 발명은, 전력용 가스 차단기에 관한 것으로, 특히, 변전소나 개폐소 등에 서 사용하는 고전압 사양에 적합한 전력용 가스 차단기에 관한 것이다.

변전소나 개폐소에 설치되는 전력용 가스 차단기(이하, 단지「차단기」라고도 한다)로서, 차단이나 투입의 구동원으로서, 소위, 스프링 조작기구의 일례가, 이하의 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 차단기에서는, 차단 및 투입의 구동원으로서, 특히, 코일 스프링을 사용하고 있고, 차단 스프링의 구동력을 트립 제어기구의 부품끼리의 걸어맞춤으로 유지하고, 차단 지령이 입력되면, 솔레노이드가 구동하여 부품의 걸어맞춤이 해제되며, 그리고 차단동작을 행한다. 또한, 솔레노이드가 가압하는 차단 트리거에는, 복귀 스프링이 설치되어 있고, 항상, 차단 트리거를 가압하는 구조로 되어 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개2007-323989호 공보

상기 특허문헌 1에 기재된 가스 차단기는, 그 구조로부터, 2 사이클 차단과 같은 고속 차단에는 대응 가능하나, 그러나, 대용량화에 대한 배려가 부족되어 있었다. 즉, 고속 차단을 위하여 구동원의 차단 스프링의 스프링력을 증가시키면, 트립 제어기구의 각 레버에 작용하는 하중이 증가하고, 차단 트리거를 가압하는 솔레노이드의 부하도 증가된다. 그 때문에, 차단 동작 시의 차단 트리거의 걸어맞춤해제시간이 지연되어, 고속화를 도모할 수 없게 될 염려가 있었다. 이것에 대하여, 일반적으로는, 솔레노이드의 자기 회로의 개량에 의해 흡인력을 증가시켜 대응하는 것이 행하여지나, 그러나, 이것에 의하면, 솔레노이드의 종류가 증가되고, 그 때문에, 부품의 공통화 또는 표준화가 도모되지 않는다는 과제가 있었다.

본 발명은, 상기한 종래기술의 과제를 감안하여 달성된 것으로, 그 목적은, 구동원에 스프링을 사용한 가스 차단기에 있어서, 차단 트리거의 부하를 저감함으로써, 당해 차단기를 구성하는 솔레노이드 등의 공통화 또는 표준화를 도모하고, 그리고, 차단기의 설계제작의 공정수를 저감하는 것이다.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명에 의하면, 접지용기 내에 설치되고, 고정 접촉자와 가동 접촉자를 가지는 접점과, 차단 스프링과 투입 스프링의 축세력에 의해 상기 접점을 개폐하여 전력의 차단과 투입을 변환하고, 또한, 상기 차단 스프링의 축세력을 솔레노이드와 차단 트리거로 유지 또는 개방하는 트립 제어기구 를 구비한 전력용 가스 차단기에 있어서, 상기 트립 제어기구에는, 상기 차단 트리거를 가세하기 위한 복귀 스프링을 상기 솔레노이드에 대응하여 설치함과 동시에, 당해 복귀 스프링은, 차단기의 투입 유지상태에서의 스프링력이 차단 종료 위치에서의 스프링력보다 작고, 또한, 상기 차단 트리거의 변위에 대하여 비선형으로 증대하는 특성을 가지도록 구성한 전력용 가스 차단기가 제공된다.

즉, 차단 트리거에 작용하는 복귀 스프링력을 투입 유지상태에서 최소로 함과 동시에, 차단 종료상태에서는 최대가 되도록 하나, 필요한 고속화를 도모하기 위하여, 상기 차단 트리거가 상기 레버와의 걸어맞춤으로부터 해제된 후의, 상기 차단 트리거의 회전 중에, 차단 트리거의 회전에 따라, 복귀 스프링의 힘이 비선형으로 증대하도록 구성한다. 이에 의하여, 특히, 구동원에 스프링을 사용한 가스 차단기에 있어서, 차단 트리거의 부하를 저감함으로써, 당해 차단기를 구성하는 솔레노이드 등의 공통화 또는 표준화를 도모하고, 그리고, 차단기의 설계제작의 공정수를 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기한 복귀 스프링을 실현하기 위한 구체적인 구성으로서, 상기 복귀 스프링을 적어도 2개 이상의 압축 코일 스프링으로 구성하고, 상기 차단기의 투입 유지상태에서, 상기 2개 이상의 압축 코일 스프링의 한쪽의 복귀 스프링의 한쪽 끝이, 상기 차단 트리거를 가압하고, 그 다른쪽 복귀 스프링의 한쪽 끝이, 상기 차단 트리거를 가세하지 않는 위치에 배치하는, 또는, 상기 차단기의 차단상태에서, 상기 복귀 스프링이 상기 차단 트리거를 가압하는 위치에, 적어도 2개의 복귀 스프링을 배치하고, 또는, 상기 복귀 스프링을, 자유길이가 다른 2개의 압축 코일 스프링을 동심원 형상으로 조합하여 구성하고, 또는, 상기 복귀 스프링을 피치가 다른 1개의 압축 코일 스프링으로 구성하고, 또는, 상기 복귀 스프링을, 상기 차단 트리거를 가압하는 가동단으로부터 고정단에 이르기까지, 그 코일 평균 지름이 증가하는 원뿔 코일 스프링으로 구성하여도 된다.

상기한 본 발명에 의하면, 특히, 구동원에 코일 스프링을 사용하는 가스 차단기에 있어서, 차단기의 대용량화에 수반하는 솔레노이드의 부하 증가에 대하여, 투입 유지상태의 솔레노이드의 부하를 저감하고, 고속 차단을 실현할 수 있으며, 동시에, 솔레노이드의 공통화, 표준화를 도모하여 차단기의 설계제작의 공정수를 저감하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 첨부하는 도 1 내지 도 10을 이용하면서 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1에 의하여 본 발명이 되는 가스 차단기(100)의 정면도를 나타낸다. 가스 차단기(100)는, 가대(架臺)(105)상에 설치된 원통형의 접지용기(103)를 포함하고 있고, 당해 원통형의 접지용기(103)의 내부에는, 예를 들면, SF₆가스(6불화유황가스) 등의 절연성의 가스가, 규정의 압력으로 봉입되어 있다. 또, 이 접지용기(103)의 축방향 중간부로부터는, 비스듬하게 윗쪽으로 부싱(101, 102)이 돌출되어 있다. 또한, 이들 부싱(101, 102)의 내부에는, 예를 들면, 변전소나 개폐소 내의 전선을 전기적으로 접속하여 전기회로를 구성하는 도체가, 각각 수납되어 있다.

또, 상기한 가대(105)의 측부에는, 당해 가스 차단기(100)의 차단이나 투입의 구동원으로서의 스프링 조작기구를 수납하는, 소위, 조작박스(104)가 설치되어 있다. 한편, 상기 접지용기(103)의 내부에는, 고정 접촉자(29b)와 가동 접촉자(29a)를 가지는 접점(29)이 설치되어 있다. 그리고, 당해 가동 접촉자(29a)에는 로드(32)가 접속되어 있고, 당해 로드(32)는, 상기 조작박스(104) 내의 링크(31)와 기계적으로 접속되어 있다. 또한, 당해 조작박스(104)의 내부에는, 스프링 조작기구의 주축(4)이 설치되어 있고, 이 주축(4)에는 링크(31)의 한쪽 끝이 고정되어 있다.

계속해서, 상기 도 1에 그 개략 구성을 나타낸 가스 차단기(100)의, 특히 그 조작박스(104)의 내부에 수용되는 스프링 조작기구의 상세에 대하여, 첨부하는 도 2를 참조하면서 설명한다.

먼저, 도 2에는, 부호 400에 의하여 스프링 조작기구의 전체를 나타내고 있고, 이 스프링 조작기구(400)는, 도면에 파선으로 구분하여 나타내고 있는 바와 같이, 그 개략 구성으로서, 도시한 바와 같이, 상기한 주축(4)(도 1을 참조)과 함께, 차단 스프링(26)을 가지는 차단 조작부(403)와, 캠축(2) 및 투입 스프링(28)을 가지는 투입 조작부(404)와, 투입 스프링(28)의 구동력을 유지 개방하는 투입 제어기구(402)와, 차단 스프링(26)의 구동력을 유지 개방하는 트립 제어기구(401)로 구성되어 있다.

계속해서, 역시 상기한 도 2를 참조하면서, 상기한 투입 조작부(404)의 상세한 구조를 설명한다. 즉, 조작박스(104)를 구성하는 박스체(1) 내에는, 회전축(2)이 회전 자유롭게 지지되어 있고, 이 회전축(2)의 한쪽 끝에는, 캠(3)이 설치되어 있으며, 또한, 이 캠(3)에는 롤러(18)가 설치되어 있다. 또, 이 회전축(2)의 다른쪽 끝에는, 대기어(52)가 설치되어 있다. 또한, 이 대기어(52)의 중간부에는, 투입 스프링(28)을 포함하는 투입 스프링 링크(27)의 한쪽 끝이, 회동 자유롭게 설치되어 있다. 그리고, 이 투입 스프링 링크(27)의 다른쪽 끝부에는, 스프링 받침(35)이 설치되어 있고, 그리고, 투입 스프링(28)의 한쪽 끝측을 유지하고 있다. 또한, 이 투입 스프링(28)은, 상기 투입 스프링 링크(27)의 바깥쪽에 배치되어 있고, 그리고, 상기 스프링 받침(35)의 반대측이 박스체(1)에 의하여 유지되어 있다. 또, 상기한 대기어(52)에는, 소기어(51)가 맞물려 있고, 그리고, 투입 스프링(28)을 축세할 때에는, 도시를 생략한 전동기로부터 구동력이 전달되며, 즉, 소기어(51)가 구동측, 그리고, 대기어(52)가 종동측이 되어, 상기 투입 스프링(28)을 압축하여 가는 구조로 되어 있다.

다음에, 역시 상기한 도 2를 참조하면서, 상가한 투입 제어부(402)의 구조에 대하여 설명한다. 이 투입 제어부(402)에서는, 상기 투입 조작부(404)의 캠(3)에 설치된 롤러(18)에 걸어맞춤 가능하게, 투입 레버(19)가 설치되어 있다. 또한, 이 투입 레버(19)는, 도시한 바와 같이, 대략 「V」자 형상을 하고 있고, 또한, 그 굴곡부에 축(19a)을 관통함으로써, 회동 자유롭게 설치되어 있다. 그리고, 이 투입 레버(19)의 「V」자형의 한쪽 끝에는 상기 캠(3)의 롤러(28)에 걸어 맞추기 위한 걸어맞춤부(19b)가 형성되어 있고, 또한, 다른쪽 끝에는 상기한 롤러(21)가 설치되어 있다. 또, 상기 투입 레버(19)의 「V」자형의 다른쪽 끝측에는, 상기 축(19a)과의 중간부에서, 그 한쪽 끝이 박스체(1)에 고정된 복귀 스프링(20)이 설치되어 있다.

그리고, 투입 트리거(22)가, 그 한쪽 끝부가 상기 롤러(21)에 맞닿음이 가능해지도록, 배치되어 있다. 즉, 이 투입 트리거(22)는 구부러진 형으로 형성되어 있고, 또한, 그 굽힘부에는, 축(22a)을 관통함으로써, 회동 자유롭게 설치되어 있다. 또한, 이 축(22a)은 박스체(1)에 대하여 회전 자유롭게 지지되어 있다. 또, 이 투입 트리거(22)는, 상기 롤러(21)와 맞닿는 쪽과는 반대쪽으로도 신장되어 있고[즉, 트리거(22b)], 그리고, 당해 트리거(22b)는, 투입 솔레노이드(301)의 플런저(311)가 맞닿음 가능한 위치에 배치되어 있다.

다음에, 상기한 차단 조작부(403)의 상세한 구조에 대하여, 역시, 상기한 도 2를 이용하여 설명한다. 이 차단 조작부(403)에서는, 도면에서도 분명한 바와 같이, 주축(4)에는 외형이 대략「Y」자 형상인 주레버(5)의 중간부가 설치되어 있고, 당해 주레버(5)의 2개의 끝부에는, 각각 롤러(6, 7)가 설치되어 있다. 또, 상기 주레버(5)의 나머지의 끝부에는, 차단 스프링 링크(25)의 한쪽 끝이, 핀(25a)을 거쳐, 회동 자유롭게 설치되어 있다. 그리고, 이 차단 스프링 랑크(25)는, 상기 박스체(1)를 관통하여 박스체의 외부로 신장되어 있고, 다른쪽 끝에는, 플랜지(34)가 설치되어 있으며, 당해 플랜지와 박스체(1)의 사이에는, 당해 차단 스프링(26)을 유지하고 있다. 즉, 차단 스프링 링크(25)의 바깥 둘레에 배치된 차단 스프링(26) 은, 그 한쪽 끝을 플랜지(34)로 유지함과 동시에, 다른쪽 끝은 박스체(1)로 유지되어 있다.

그리고, 상기 차단 조작부(403)에 인접하여, 트립 제어기구(401)가 배치되고, 이 트립 제어기구(401)의 상세구조에 대해서도, 상기 도 2를 이용하여 설명한다. 즉, 이 트립 제어기구(401)에서는, 상기 박스체(1)에 고정한 축(8a)에는, 중간부가 구부러진 형상의 차단 래치(8)가 설치되어 있다. 즉, 당해 차단 래치(8)는, 그 중간부에 축(8a)을 관통하고, 그리고, 회동 자유롭게 되어 있다. 또, 이 차단 래치(8)의 한쪽 끝부에는, 걸어맞춤부(8b)가 형성되어 있고, 당해 걸어맞춤부(8b)는, 상기한 차단조작부(403)를 구성하는 주레버(5)의 한쪽 끝에 설치한 롤러(7)에 걸어맞추고 있다. 또, 당해 차단 래치(8)의 다른쪽 끝부에는, 롤러(10)가 설치되어 있다. 그리고, 상기한 축(8a)과 차단 래치(8)의 걸어맞춤부(8b)의 중간부에는, 차단 래치(8)를 원래의 위치로 복귀시키기 위한 복귀 스프링(9)의 한쪽 끝부가 설치되어 있다. 이 복귀 스프링(9)의 다른쪽 끝부는, 박스체(1)에 고정되어 있다.

또한, 상기 차단 래치(8)의 한쪽 끝에 설치된 롤러(10)와 걸어맞춤 가능하게, 제 2 차단 래치(11)가 배치되어 있다. 또한, 이 제 2 차단 래치(11)의 중간부에는, 상기 박스체(1)에 고정된 작은 박스체(61)에 지지된 축(11a)이 관통되고, 그리고, 제 2 차단 래치(11)는 회동 자유롭게 설치되어 있다. 또, 도면에서도 분명한 바와 같이, 제 2 차단 래치(11)는, 그 중앙부[상기 축(11a)의 관통부]에서 구부러진 형상으로 형성되어 있고, 또한, 제 2 차단 래치(11)에서의 축(11a)과 롤 러(13)의 중간부에는, 그 한쪽 끝이 작은 박스체(61)에 고정된 제 2 차단 래치(11)를 원래의 위치로 복귀시키기 위한 복귀 스프링(12)의 다른쪽 끝이, 설치되어 있다. 그리고, 롤러(10)와 걸어맞춰지는 걸어맞춤부(11b)와는 반대쪽의 제 2 차단 래치(11)의 끝부에는, 롤러(13)가 설치되어 있다. 그리고, 이 롤러(13)와 걸어 맞춤 가능하게, 대략 「L」자 형상을 한 차단 트리거(14a)가, 그 선단부를 롤러(13)에 맞닿도록 배치되어 있다. 또한, 이 차단 트리거(14a)의 선단부는, 그 끝부에 곡면을 포함한 평면으로 형성되어 있다.

그리고, 상기 차단 트리거(14a)의 대략 「L」자의 각부(角部)에는, 축(14c)이 설치되어 있고, 이 축(14c)은, 작은 박스체(61)에 대하여 회동 자유롭게 지지되어 있으며, 또한, 제 1 트리거 레버(14b)가, 상기 차단 트리거(14a)와 직교하여 설치되어 있다. 그리고, 이 제 1 트리거 레버(14b)에 맞닿음 가능하게, 트립용 솔레노이드(201)의 플런저(211)가 배치되어 있다. 또한, 상기 차단 트리거(14a)의 중간부에는, 한쪽 끝이 작은 박스체(61)에 고정되어 차단 트리거(14)를 원래의 위치로 복귀시키기 위한 복귀 스프링(15)이 설치되어 있다.

다음에, 이상과 같이 구성한 스프링 조작기구(400)의 동작원리에 대하여, 상기한 도 2, 또한 도 3 및 도 4를 포함하여 참조하면서 설명한다. 즉, 이들 도 2 로부터 도 4로 변화됨에 따라, 차례로, 그 접점의 개폐 동작이 진행하는 것으로서 설명한다.

처음에, 도 2에 나타낸 투입상태로부터, 도 3에 나타내는 차단상태로 이행하는 동작에 대하여 설명한다.

이 투입상태에서, 차단기에 대하여 차단 지령이 입력되면, 트립 제어부(401)의 트립용 솔레노이드(201)가 여자되고, 그리고, 플런저(211)가 윗쪽으로 돌출하며, 그리고, 이 돌출한 플런저(211)가, 제 1 트리거 레버(14b)를 가압한다(도면에서의 화살표를 참조). 그 결과, 차단 트리거(14a)와 제 2 차단 래치(11)와의 걸어맞춤이 벗겨진다.

차단 트리거(14a)와의 걸어맞춤이 벗겨진 제 2 차단 래치(11)는, 회동 자유롭게 되고, 차단 래치(8)의 롤러(10)로부터의 가압에 의하여 축(11a)을 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전한다(도면에서의 화살표를 참조). 그렇게 하면, 차단 래치(8)가 회동 자유롭게 되고, 그리고, 주레버(5)의 롤러(7)로부터의 가압에 의해, 차단 래치(8)가 축(8a)을 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전한다(도면에서의 화살표를 참조). 이에 의하여, 차단 래치(8)의 걸어맞춤부(8b)가 이동하여, 주레버(5)가 회동 자유롭게 되고, 즉, 그때까지 압축상태로 있던 차단 스프링(26)의 규제거 벗겨지기 때문에, 당해 차단 스프링(26)이 방세되고, 또한 주레버(5)가 반시계방향으로 회전한다(도면에서의 화살표를 참조). 그렇게 하면, 이것에 따라, 링크(31, 32)도 구동되고, 즉, 가동 접촉자(29a)가 고정 접촉자(29b)로부터 떨어져 접점을 개방한다. 그리고, 당해 차단 스프링(26)이 다 방세(放勢)되면, 차단동작이 종료한다. 또한, 이 때, 주레버(5)의 끝부의 롤러(6)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 캠(3)의 바깥 둘레면에 대략 맞닿아 멈춘다.

다음에, 첨부하는 도 3의 차단상태로부터 도 4에 나타내는 투입상태로 이행하는 동작에 대하여, 이하에 설명한다. 먼저, 도 3에 나타내는 차단상태에서 투입지령이 입력되면, 투입용 솔레노이드(301)가 여자된다. 그렇게 하면, 투입용 솔레노이드(301)의 플러저(311)가 하방향으로 돌출하여, 투입 트리거(22)를 가압한다. 이에 의하여, 투입 트리거(22)가 반시계방향으로 회동하여, 투입 레버(19)의 롤러(21)와 투입 트리거(22)의 걸어맞춤이 해제된다.

상기 롤러(21)와 투입 트리거(22)의 걸어맞춤의 해제에 의하여, 그때까지 회동이 규제되어 있던 투입 레버(19)가 회동 자유롭게 되고, 그리고, 캠(3)의 롤러(18)로부터의 가압력에 의하여, 투입 레버(19)가 반시계방향으로 회동한다(도면에서의 화살표를 참조). 이에 의하여, 투입 레버(19)와 캠(3)의 롤러(18)와의 걸어맞춤이 해제되게 된다.

그리고, 이 투입 레버(19)와 캠(3)의 롤러(18)와의 걸어맞춤의 해제에 의하여 캠(3)의 회동의 규제가 없어지기 때문에, 투입 스프링(28)의 스프링력이 방세되고, 그리고, 투입 스프링 링크(27)가 아래쪽으로 이동하고, 동시에, 대기어(52)와 캠(3)이, 회전축(2)을 중심으로 반시계방향으로 회전한다(도면에서의 화살표를 참조). 또, 캠(3)의 회동에 따라, 당해 캠(3)의 바깥 둘레면에 맞닿아 있는 롤러(6)의 작용에 의해, 주레버(5)가 시계방향으로 회동한다(도면에서의 화살표를 참조).

그 후, 캠(3)이 대략 반회전하면, 그 최대 곡률 반경부분에서, 캠(3)의 바깥 둘레면이 주레버(5)의 롤러(6)에 맞닿게 된다. 이 때, 주레버(5)에 접속한 차단 스프링 링크(25)가 상승하면서 차단 스프링(26)을 대략 원래의 위치까지 압축한다.

한편, 투입 스프링(28)이 다 방세되면, 접점(29)이 투입된다. 또한, 이 투입 동작의 종료 시에는, 트립 제어기구(401)를 구성하는 차단 래치(8), 제 2 차단 래치(11) 및 차단 트리거(14)는, 각각, 그 복귀 스프링(9, 12, 15)의 힘에 의하여 원래의 위치로 복귀한다. 이에 의하여, 차단 스프링력(26)이 유지된다. 또한, 이 투입 동작이 종료된 상태를, 도 4에 나타낸다. 이 상태에서는, 차단 지령이 입력되면, 즉시 차단 동작이 가능해진다.

여기서, 투입 동작이 종료된 후에 있어서, 투입 스프링(28)을 축세(蓄勢)하는 동작에 대하여, 첨부하는 도 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 도면에서, 차단기가 투입 스프링(28)의 방세 완료를 검지하면, 도시를 생략한 전동기가 기동하여, 소기어(51)를 시계방향으로 회전시킨다. 그렇게 하면, 이것과 맞물리는 대기어(52)가 반시계방향으로 회동한다(도면에서의 화살표를 참조). 이에 따라, 투입 스프링 링크(27)가 반시계방향으로 요동하면, 투입 스프링(28)을 압축한다. 이 대기어(52)가 약 180°회전하면(예를 들면, 상기 도 2를 참조), 도시를 생략한 리미트 스위치의 지령에 의하여, 상기 전동기가 정지한다. 이 때, 압축된 투입 스프링(28)의 구동력에 의하여, 대기어(52)가 더욱 반시계방향으로 회전하려고 하나, 그러나, 대기어(52)와 동축의 캠(3)의 롤러(18)가 투입 레버(19)에, 그리고, 투입 레버(19)의 롤러(21)가 투입 트리거(22)에, 각각 걸어맞춰지기 때문에(예를 들면, 상기 도 2를 참조), 캠(3) 및 대기어(52)의 회동이 저지되고, 그리고, 투입 스프링(28)의 스프링력이 유지된다. 이에 의하여, 다시, 상기 도 2에 나타내는 바와 같이, 즉, 접점이 투입상태에서, 또한, 차단 스프링(26) 및 투입 스프링(28)이 압축된 초기 상태로 되돌아간다.

계속해서, 이하에는 본 발명에서 차단기를 구성하는 트리거나 솔레노이드 등 의 공통화 또는 표준화를 도모하는 것을 목적으로 한, 차단 트리거의 부하를 저감하기 위한 연구에 대하여 설명을 가한다. 또한, 이 연구는, 특히, 가스 차단기의 조작박스(104)의 내부에 수용되는 스프링 조작기구에 있어서, 특히, 그 트립 제어기구(401)를 구성하는, 트립용 솔레노이드(201), 제 2 차단 래치(11), 차단 트리거(14), 차단 트리거용 복귀 스프링(15)을 포함하는 것으로, 이하, 트립 제어기구라 한다.

<실시예 1>

먼저, 본 발명의 제 1 실시예(실시예 1)에 대하여, 첨부하는 도 5 내지 도 7을 사용하면서, 이하에 상세하게 설명한다. 또한, 첨부하는 도 5에는, 차단기의 투입 시에 있어서의 트립 제어기구의 상태를, 도 6에는, 차단시에 있어서의 상태를, 각각 확대하여 나타내고 있다. 또, 첨부하는 도 7에는, 당해 트립 제어기구에 서의, 차단 트리거(14)의 회전각도와 복귀 스프링력과의 관계를 나타내고 있다.

도 5 및 도 6에서도 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 상기 트립 제어기구를 구성하는 복귀 스프링(15)은, 2개의 복귀 스프링(15a, 15b)에 의해 구성되어 있다. 또한, 이들 복귀 스프링은, 그 한쪽 끝을 작은 박스체(61)에 고정하고 있다. 도 5에 나타내는 투입 시의 유지상태에서는, 한쪽의 복귀 스프링(15a)은 차단 트리거(14)를 가세하고 있으나, 그러나, 다른쪽의 복귀 스프링(15b)은 차단 트리거(14)와는 접하고 있지 않다. 그리고, 이 상태로부터 차단동작으로 차단 트리거(14)가 반시계방향으로 회전하면, 차단 트리거(14)는, 먼저, 복귀 스프링(15a)을 압축하고, 그 도중에서, 또한 스프링(15b)도 압축하여 간다. 그리고, 도 6에 나타 내는 차단상태에서는, 차단 트리거(14)는, 이들 양쪽의 복귀 스프링(15)을 압축한 상태가 된다.

여기서, 상기 복귀 스프링(15)의 역할은, 투입 동작 종료 시에서, 제 2 차단 래치(11)의 복귀에 계속해서, 차단 트리거(14)를 원래의 위치로 복귀시키는 것이다. 특히, 상기한 도 6에서, 차단 트리거(14)의 복귀 동작 중에, 당해 차단 트리거(14)에 작용하는 힘의 관계에 대해서는, 부하로서의, 차단 트리거의 축(14c)과 작은 박스체(61)와의 마찰 토오크(Tc)와, 구동력으로서의, 복귀 스프링(15)의 스프링력이 있다. 또한, 제 2 차단 래치(11)의 롤러(13)가 차단 트리거(14)에 접하고는 있으나, 그러나, 그 가압력은 제 2 차단 래치(11)의 복귀 스프링(12)의 분력밖에 작용하지 않기 때문에, 차단 트리거(14)의 복귀 동작에 거의 영향을 미치지 않아, 여기서는 고려하지 않아도 된다.

일반적으로, 마찰 토오크(Tc)는, 복귀 스프링(15)에 의한 구동 토오크보다 작으나, 특히, 당해 복귀 스프링(15)의 스프링력이 약한 경우에는, 차단 트리거를 원래의 위치로 복귀시키는 구동 토오크가 적어진다. 그 결과, 차단 트리거(14)의 복귀가 늦어져, 경우에 따라서는, 투입 동작 종료 시의 제 2 차단 래치(11)의 롤러(13)와 차단 트리거(14)와의 걸어맞춤이 실패하고, 또한 오동작의 차단동작에 이를 가능성이 있다. 한편, 당해 복귀 스프링(15)의 스프링력이 너무 강한 경우에도, 차단 트리거(14)가 원래의 위치로 복귀한 후에도 요동이 계속되고, 그 때문에, 투입 동작 종료 시의 제 2 차단 래치(11)의 롤러(13)와의 걸어맞춤이 실패할 가능성이 있다. 그 때문에, 발명자들은, 복귀 스프링의 스프링력을 조정할 필요가 있 는 것을 인식하였다.

상기한 복귀 스프링의 스프링력의 조정에 관하여, 첨부하는 도 7에 의하여 차단 트리거(14)의 회전 각도와 복귀 스프링력과의 사이의 관계에 대하여 나타낸다.

차단기의 투입상태에서는, 차단 트리거(14)의 회전각도 제로(0)이다. 종래 기술에서는, 복귀 스프링(15)을, 단지 1개의 선형 스프링으로 구성하는 것이 통상이었다. 이것에 대하여, 상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 당해 복귀 스프링(15)을, 2개의 복귀 스프링(15a, 15b)으로 구성하기 때문에, 상기 도 7에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 복귀 스프링(15a)의 스프링력을, 종래 기술의 1개의 선형 스프링만의 스프링력보다 저감시킬 수 있다. 그리고, 차단 동작시에서는, 플런저(211)에 의해 차단 트리거(14)가 가압되고, 또한 제 2 차단 래치(11)의 롤러(13)와의 걸어맞춤이 벗겨지는 순간에, 차단 트리거(14)가, 다른쪽의 복귀 스프링(15b)도 가압하여 간다. 또한, 이들 2개의 복귀 스프링의 스프링 정수에 대해서는, 15a의 정수보다 15b를 크게 하여 두는 것이 바람직하다(15a의 정수 < 15b의 정수). 그리고, 차단 종료 시의 상태에서는, 이들 2개의 복귀 스프링력이 작용하고, 그리고, 종래 기술에서의 스프링력을 상회하도록 구성되어 있다.

이와 같은 실시예 1이 되는 복귀 스프링(15)에 의하면, 차단 동작 개시 시에 있어서, 상기 차단 트리거(14)에 작용하는 힘이, 상기 도 5에 나타나 있다. 즉, 도시한 바와 같이, 솔레노이드(201)의 부하(F₂₁₁)는, 플런저의 마찰을 무시하면, 제 2 차단 래치(11)의 롤러(13)와 차단 트리거(14)와의 마찰력(μ·F₁₃), 축(14c)과 작은 박스체(61)와의 마찰 토오크(T_c), 복귀 스프링(15a)의 스프링력(F_15a)의 합이 된다.

그런데, 종래 기술에서는, 상기한 바와 같이, 차단 트리거의 복귀를 빠르게 하기 위하여, 차단상태에서 복귀 스프링력을 증가시키면, 이것에 의하여 투입 유지상태에서의 복귀 스프링력도 증가하기 때문에, 솔레노이드(201)의 부하가 증가된다. 이것에 대하여, 본 발명의 실시예에 의하면, 복귀 스프링을 2개(복수)로 하고, 또한, 투입 유지상태에서는 한쪽의 복귀 스프링(15a)의 스프링력만이 작용하 도록 하였기 때문에, 종래 기술과 비교하여, 솔레노이드(201)의 부하를 저감할 수 있고, 그리고, 차단동작의 고속화가 가능해진다. 또, 특히, 투입 동작의 종료 시에 있어서의 차단 트리거(14)의 복귀에 대해서도, 상기한 2개의 복귀 스프링의 스프링력에 의하여 종래 기술의 경우와 대략 동등한 시간으로, 복귀동작이 가능해진다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, 차단 트리거(14)의 복귀 스프링을 2개(복수)의 스프링으로 구성하고, 또한, 한쪽의 복귀 스프링(15a)이 항상 차단 트리거(14)를 가압하며, 다른쪽의 복귀 스프링(15b)이 차단동작 중에 차단 트리거(14)를 가압하도록 구성한 것에 의하여 투입 동작 종료 시에 있어서의 제 2 차단 래치(11)의 롤러(13)와 차단 트리거(14)와의 안정된 걸어맞춤 동작과 함께, 차단 동작 개시 시 에 있어서의 솔레노이드의 부하 저감에 의한 고속동작과의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.

<실시예 2>

다음에, 본 발명의 제 2 실시예(실시예 2)에 대하여, 첨부하는 도 8에 나타낸다. 또한, 이 실시예에서는, 복귀 스프링(15)을 3개의 압축 코일 스프링(15a, 15b, 15c)으로 구성함과 동시에, 이들 압축 코일 스프링을(길이를), 투입 유지상태에서는 1개의 복귀 스프링(15a)만이 차단 트리거(14)를 가압하고, 다른 2개의 복귀 스프링(15b, 15c)은 차단 트리거(14)를 가압하지 않도록 구성한다.

상기한 실시예 2에서의 차단 트리거(14)의 회전 각도와 복귀 스프링력과의 관계를, 첨부하는 도 9에 나타낸다. 또한, 이들 복귀 스프링의 스프링 정수는, 15a의 정수보다, 15b, 15c의 정수를 크게 하여 두는 것이 바람직하다[정수(15a) < 정수(15b) 또는 정수(15c)]. 또, 15b, 15c의 스프링 정수는, 모두 동일하여도 되고, 또는 달라 있어도 된다. 즉, 본 실시예에서도 차단 동작에 의한 차단 트리거의 회전으로 복귀 스프링(15b, 15c)을 순서대로 압축하여 가도록 구성함으로써, 투입 유지상태에서의 복귀 스프링력을 저감 가능하게 하고, 그리고, 상기 실시예 1과 동일한 효과가 얻어진다.

또, 상기 복귀 스프링의 갯수를 더욱 증가시켜, 또한 투입 유지상태에서는 1개의 복귀 스프링만이 차단 트리거를 가압하도록 구성하는 것에 의하면, 역시 상기한 실시예와 동일한 효과가 얻어지는 것은, 당업자이면 분명할 것이다.

<실시예 3>

또한, 본 발명의 제 3 실시예(실시예 3)에 대하여, 첨부하는 도 10에 나타낸 다. 또한, 이 실시예 3이 되는 구조도, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 2개의 복귀 스프링(15a, 15b)을 조합시킨 것이나, 단, 이들을 동심으로 조합시킨 구조인 점에서 상기 실시예 1과는 다르다. 또한, 이 실시예 3이 되는 구조에서는, 바깥쪽의 복귀 스프링(15a)과 안쪽의 복귀 스프링(15b)의 자유길이를 바꿈으로써, 차단 트리거(14)의 회전에 따르는 스프링력의 변화를, 상기 도 7에 나타낸 복귀 스프링과 마찬가지로, 비선형성을 가지게 하는 것이 가능하다. 그리고, 이 실시예 3에 의해서도, 상기 실시예 1과 동일한 효과를 가짐과 동시에, 또한, 당해 복수의 스프링을 동심형상으로 배치함으로써, 당해 복귀 스프링의 점유 체적을, 더욱 저감하는 것이 가능해진다.

<실시예 4, 실시예 5>

아울러, 본 발명의 제 4 실시예(실시예 4)를, 첨부하는 도 11에, 그리고, 본 발명의 제 5 실시예(실시예 5)를, 첨부하는 도 12에 나타낸다. 이들 실시예에서는, 도면에서도 분명한 바와 같이, 복귀 스프링(15)을 1개의 스프링만으로 구성하고 있으나, 실시예 4(도 11을 참조)에서는, 당해 스프링의 피치를 서로 같지 않게 함으로써, 스프링력과 차단 트리거와의 회전각에 비선형성을 가지게 하고 있다. 또, 실시예 5(도 12를 참조)에서는, 당해 나선형상의 스프링이 차단 트리거(14)에 접하는 한쪽 끝과, 이것과는 반대측의 작은 박스체(61)에 고정하는 고정단과의 사이에서, 당해 코일의 평균 지름을 증가시키는, 소위, 원뿔형상의 스프링을 채용함으로써, 스프링력과 차단 트리거의 회전각과의 관계에, 상기한 비선형성을 가지게 하고 있다.

또한, 이들 실시예에서의, 차단 트리거(14)의 회전 각도와 복귀 스프링력과의 관계의 일례를, 첨부하는 도 13에 나타낸다. 즉, 차단동작에서의 차단 트리거(14)의 회전 초기에서는, 그 스프링력은, 선형의 스프링 정수를 유지하나, 그러나, 어느 소정의 회전 각도를 넘으면, 스프링의 소선(素線)끼리가 접착하여 유효 감김수가 감소하고, 스프링 정수가 증가하여 간다. 또한, 이와 같이 구성한 실시예 4 및 실시예 5에 의해서도, 상기 실시예 1과 동일한 효과를 발휘하는 것은 분명하고, 또한, 1개의 복귀 스프링만으로 구성할 수 있기 때문에, 상기 실시예 3과 마찬가지로, 그 점유 체적을 더욱 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 각 실시예에서는, 차단 트리거(14)를 원래의 위치로 복귀하기 위한 수단으로서, 특히, 코일형상의 스프링을 이용한 것에 대하여 설명하였으나, 그러나, 본 발명은, 이것만에 한정되는 것은 아니고, 상기한 기능을 달성하면 되고, 그 밖의 수단을 사용할 수 있는 것은, 당업자이면 분명할 것이다.

또한, 본 발명의 각 실시예에서, 트립 제어기구는, 제 1 차단 래치, 제 2 차단 래치, 차단 트리거의, 소위 3단 구성으로 하고 있으나, 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 제 2 차단 래치를 생략하고, 그리고, 제 1 차단 래치의 롤러가 직접 차단 트리거에 맞닿는 구성으로 하여도 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태가 되는 전력용 가스 차단기의 전체 개관도,

도 2는 상기 도 1에 나타낸 전력용 가스 차단기를 구성하는 스프링 조작기구의 특히, 초기 상태에서의 구조를 설명하는 도,

도 3은 상기 도 1에 나타낸 전력용 가스 차단기를 구성하는 스프링 조작기구의 특히, 차단상태에서의 구조를 설명하는 도,

도 4는 상기 도 1에 나타낸 전력용 가스 차단기를 구성하는 스프링 조작기구의 특히, 투입상태에서의 구조를 설명하는 도,

도 5는 상기 전력용 가스 차단기의 스프링 조작기구에서, 그 특징이 되는 트립 제어기구의 제 1 실시예(실시예 1)가 되는 구조와 그 동작을 설명하는 도,

도 6은 상기 전력용 가스 차단기의 스프링 조작기구에서, 그 특징이 되는 트립 제어기구의 제 1 실시예(실시예 1)가 되는 구조와 그 동작을 설명하는 도,

도 7은 상기 제 1 실시예(실시예 1)가 되는 트립 제어기구에서의 차단 트리거와 복귀 스프링력과의 변화를 나타내는 도,

도 8은 상기 전력용 가스 차단기의 스프링 조작기구에서, 그 특징이 되는 트립 제어기구의 제 2 실시예(실시예 2)가 되는 구조와 그 동작을 설명하는 도,

도 9는 상기 제 2 실시예(실시예 2)가 되는 트립 제어기구에서의 차단 트리거와 복귀 스프링력과의 변화를 나타내는 도,

도 10은 상기 전력용 가스 차단기의 스프링 조작기구에서, 그 특징이 되는 트립 제어기구의 제 3 실시예(실시예 3)가 되는 구조와 그 동작을 설명하는 도,

도 11은 상기 전력용 가스 차단기의 스프링 조작기구에서, 그 특징이 되는 트립 제어기구의 제 4 실시예(실시예 4)가 되는 구조와 그 동작을 설명하는 도,

도 12는 상기 전력용 가스 차단기의 스프링 조작기구에서, 그 특징이 되는 트립 제어기구의 제 5 실시예(실시예 5)가 되는 구조와 그 동작을 설명하는 도,

도 13은 상기 제 4와 5 실시예(실시예 4와 5)가 되는 트립 제어기구에서의 차단 트리거와 복귀 스프링력과의 변화를 나타내는 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 박스체 2 : 캠축

3 : 캠 5 : 주레버

14 : 차단 트리거 15 : 복귀 스프링

26 : 차단 스프링 28 : 투입 스프링

61 : 작은 박스체 103 : 접지 용기

201 : 트립 솔레노이드 400 : 스프링 조작기구

401 : 차단 제어기구 402 : 투입 제어기구

403 : 차단 조작부 404 : 투입 조작부

Claims

접지용기 내에 설치되고, 고정 접촉자와 가동 접촉자를 가지는 접점과,

차단 스프링과 투입 스프링의 축세력에 의해 상기 접점을 개폐하여 전력의 차단과 투입을 변환하고, 또한, 상기 차단 스프링의 축세력을 솔레노이드와 차단 트리거로 유지 또는 개방하는 트립 제어기구를 구비한 전력용 가스 차단기에 있어서,

상기 트립 제어기구에는, 상기 차단 트리거를 가세하기 위한 복귀 스프링을 상기 솔레노이드에 대응하여 설치함과 동시에, 당해 복귀 스프링은, 차단기의 투입 유지상태에서의 스프링력이 차단 종료 위치에서의 스프링력보다 작고, 또한 상기 차단 트리거의 변위에 대하여 비선형으로 증대하는 특성을 가지도록 구성한 것을 특징으로 하는 전력용 가스 차단기.
제 1항에 있어서,

상기 복귀 스프링을, 상기 차단 트리거의 차단 동작시에서의 이동에 따라, 스프링 정수가 비선형으로 증가하도록 구성한 것을 특징으로 하는 전력용 가스 차단기.
제 1항에 있어서,

상기 트립 제어기구는, 투입 유지상태에서 상기 차단 트리거와 걸어맞춰지는 레버를 구비하고 있고, 그리고, 상기 차단기의 차단동작에서, 상기 차단 트리거가 상기 레버와의 걸어맞춤으로부터 해제된 후의, 상기 차단 트리거의 회전 중에, 상기 복귀 스프링의 스프링 정수가 증대하도록 구성한 것을 특징으로 하는 전력용 가스 차단기.
제 1항에 있어서,

상기 복귀 스프링을 적어도 2개 이상의 압축 코일 스프링으로 구성하고, 상기 차단기의 투입 유지상태에서, 상기 2개 이상의 압축 코일 스프링 중 어느 하나의 한쪽 끝이 상기 차단 트리거를 가압하고, 상기 2개 이상의 압축 코일 스프링 중 다른 어느 하나의 한쪽 끝이, 상기 차단 트리거를 가세하지 않는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 전력용 가스 차단기.
제 1항에 있어서,

상기 차단기의 차단상태에서, 상기 복귀 스프링이 상기 차단 트리거를 가압하는 위치에, 적어도 2개의 복귀 스프링을 배치한 것을 특징으로 하는 전력용 가스 차단기.
제 1항에 있어서,

상기 복귀 스프링을, 자유길이가 다른 2개의 압축 코일 스프링을 동심원 형상으로 조합하여 구성하고, 상기 차단기의 투입 유지상태에서, 한쪽의 스프링의 한 쪽 끝이 상기 차단 트리거를 가압하고, 다른쪽 스프링의 한쪽 끝이 상기 트리거를 가세하지 않는 위치에 배치한 것을 특징으로 하는 전력용 가스 차단기.
제 1항에 있어서,

상기 복귀 스프링을, 피치가 다른 1개의 압축 코일 스프링으로 구성한 것을 특징으로 하는 전력용 가스 차단기.
제 1항에 있어서,

상기 복귀 스프링을, 상기 차단 트리거를 가압하는 가동단으로부터 고정단에 이르기까지, 그 코일 평균 지름이 증가하는 원뿔 코일 스프링으로 구성한 것을 특징으로 하는 전력용 가스 차단기.