WO2013057936A1

WO2013057936A1 - ガス遮断器

Info

Publication number: WO2013057936A1
Application number: PCT/JP2012/006629
Authority: WO
Inventors: 網田　芳明; 旭島村; 隆介落合; 丸島　敬
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-04-25
Also published as: EP2770519B1; EP2770519A1; US20130098875A1; BR112014009426B1; CN103907168A; JP5735123B2; BR112014009426A2; IN2014DN03043A; EP2770519A4; JPWO2013057936A1; CN103907168B; US8963039B2

Abstract

操作機構の操作力を可動電極部に伝えるロッドの動作速度の向上を図る。絶縁性ガスを封入した容器内に格納された可動電極部に連結する操作ロッドの一端に第１リンクの一端を連結する。第１リンクの他端には増幅レバーの一端を連結し、増幅レバーの他端には第２リンクの一端を連結する。第２のリンクの他端には容器の隔壁に固定された支持軸受の一端を連結し、増幅レバーのほぼ中央にはシールロッドの一端を連結する。シールロッドの他端には第３リンクの一端を連結し、第３リンクの他端は操作機構の出力部に連結する。第２リンク１２上の第２の直線１２ｃとシールロッド１４の動作軸線１４ｃとの成す角度である支持リンク初期角度θについては、－２°から０°の範囲に設定する。

Description

ガス遮断器

　本発明の実施形態は、操作機構の操作力を可動電極部に伝えるロッドやリンクを備えたガス遮断器に関するものである。

　変電所や開閉所に設置されるガス絶縁開閉装置には、パッファ形などのガス遮断器が用いられている。ガス遮断器には絶縁性ガスを密封した容器が設けられ、この容器内部つまり絶縁性ガスの雰囲気中に、固定電極部および可動電極部が接離自在に対向配置されている。またガス遮断器には、容器外部である大気側に操作機構が設置されている。操作機構は容器内部の可動電極部に操作力を与えることで可動電極部を動作させる機構である。

　さらにガス遮断器には、操作機構の操作力である変位出力を可動電極部側の変位に伝達・変換するために、回動自在なリンクや、直線的に移動するロッドが複数組み合わされて設けられている。また、操作機構の出力変位が可動電極部の変位に対して短い場合には、操作機構の出力変位を増幅させるレバーがロッドに連結されることがある。レバーをロッドに接続することで、レバーの揺動によりロッドの移動ストロークを確保することが可能である。

　直線運動を行うロッドとしては、操作ロッドやシールロッドが知られている。操作ロッドは可動電極部に駆動力を与えるロッドであり、ロッド全体が容器内に配置されている。一方、シールロッドとは、容器の隔壁を貫通するロッドであり、容器の隔壁に固定されたシール軸受（ガスシール機能を有する）に摺動自在に配置されている。

特許第１８９６１３１号特許第３５３８２７４号特開平９－６３４２５号公報

　従来のガス遮断器には、次のような課題が指摘されている。ガス遮断器では操作機構の操作力を可動電極部に伝える場合、直線的に移動するロッドと、回転するリンクとを組み合わせて用いるため、ロッドの動作軸線に動作方向と直交する方向に分力が発生する。

　特に、ロッドに変位増幅用のレバーを接続した場合、ロッドにはレバーの慣性力が大きな荷重となって加わるので、大きな分力が発生する。この分力はロッドを摺動支持する部分に作用するので、ロッドに対する摩擦力が増大する。その結果、ロッドの動作速度は遅くなった。

　また、前記分力によりロッドには曲げ応力も発生し、ロッドが変形するおそれがある。したがって、ロッドの変形を防止すべく、ロッドの断面積（断面係数）を大きく設定する傾向にある。ロッドが大径化すれば、それに比例してロッドの質量も増大し、ロッドの動作速度を低下させる要因となった。

　ロッドの動作速度はガス遮断器の遮断速度に直接影響するため、ロッドの動作速度を確保することは不可欠である。そこで従来では、ロッドの動作速度を確保するために、駆動エネルギーの大きい大形の操作機構が採用されている。しかし、操作機構が大形化すれば、コストの増大とガス遮断器全体の大形化を招くといった不具合が生じた。

　本発明の実施形態は、上述の課題を解決するためになされたものである。本実施形態の目的は、操作機構からの操作力を可動電極部に伝えるロッドの動作速度の向上を図り、駆動エネルギーの小さい操作機構の適用を実現して、コンパクトで且つ経済性および信頼性に優れたガス遮断器を提供することにある。

　上記目的を達成するために、本実施形態のガス遮断器は、次の（ａ）～（ｊ）を有することを特徴とする。

（ａ）絶縁性ガスを密封した容器内に、接離自在となるよう対向配置された可動電極部および固定電極部。

（ｂ）前記容器の隔壁の外側に取り付けられ出力部から前記可動電極部に対し操作力を出力する操作機構。

（ｃ）一端部が前記可動電極部に取り付けられた操作ロッド。

（ｄ）一端部が前記操作ロッドに回転自在に取り付けられ第１リンク。

（ｅ）一端部が前記第１リンクに回転自在に取り付けられたレバー。

（ｆ）絶縁性を有するスペーサを介して前記容器の隔壁に固定された支持軸受。

（ｇ）一端部が前記レバーに回転自在に取り付けられ、他端部が前記支持軸受に回転自在に取り付けられた第２リンク。

（ｈ）前記容器の隔壁を貫通するシール軸受。

（ｉ）前記レバーの中央付近に回転自在に取り付けられ前記シール軸受に摺動自在に支持されたシールロッド。

（ｊ）一端部が前記シールロッドに回転自在に取り付けられ、他端部が前記操作機構の出力部に取り付けられた第３リンク。

第１の実施形態の投入状態を示す断面図。第１の実施形態の遮断状態を示す断面図。図１の部分拡大断面図。投入状態と遮断状態の中間位置を示す部分拡大図。図２の部分拡大断面図。支持リンク初期角度θを０°に設定した場合の遮断動作状態における可動電極部のストロークと力Ｆ_３ｙの計算結果を示すグラフ。支持リンク初期角度θを－５°に設定した場合の遮断動作状態における可動電極部のストロークと力Ｆ_３ｙの計算結果を示すグラフ。支持リンク初期角度θを０°に設定した場合の遮断動作状態における可動電極部のストロークとシールロッドの曲げ応力σの計算結果を示すグラフ。支持リンク初期角度θを－５°に設定した場合の遮断動作状態における可動電極部のストロークとシールロッドの曲げ応力σの計算結果を示すグラフ。支持リンク初期角度θと力Ｆ_３ｙの最大値と最小値の絶対値の和Ｆ_ａｂｓとの関係を示すグラフ。第２の実施形態の投入状態を示す部分拡大図。図１１の側面図。

（１）第１の実施形態
　図１～図１０を用いて第１の実施形態に係るパッファ形ガス遮断器を説明する。図１ではガス遮断器の投入状態、図２ではガス遮断器の遮断状態を示している。図３～図５ではガス遮断器に組み込まれたリンク機構の部分拡大図であり、図３が投入状態、図４が投入状態と遮断状態の中間状態、図５が遮断状態を示している。図６～図１０は第１の実施形態における作用効果を説明するためのグラフである。

［構成］
（ガス遮断器の概要）
　図１および図２に示すように、第１の本実施形態に係るパッファ形ガス遮断器には、絶縁性ガスが密封された容器１が設けられている。容器１の内部には接離自在な可動電極部２と固定電極部３を対向配置させている。

　可動電極部２は可動アーク電極２ａと可動主電極２ｂから構成され、固定電極部３は固定アーク電極３ａと固定主電極３ｂから構成されている。可動電極部２の動作に伴い、可動主電極２ｂと固定主電極３ｂが接離し、可動アーク電極２ａと固定アーク電極３ａが接離するようになっている。

　容器１の隔壁１ａの内側（絶縁性ガス雰囲気側）には支持部６が固定されている。支持部６の一部には電気的な絶縁を行うための絶縁部６ａが設けられている。容器１の隔壁１ａの外側（大気側）には機構支え１ｂが固定されている。また、容器１の隔壁１ａにはガスシール機能を有するシール軸受１ｃが設けられている。

（操作機構）
　容器１の機構支え１ｂには操作機構８が配置されている。操作機構８は、可動電極部２に操作力を与えて動作させる機構である。操作機構８は、ばね等の弾性体を用いたものや流体の圧力を用いたものが使用されており、操作力を出力する出力部１６が回転自在に設置されている。

（可動電極部）
　可動電極部２には絶縁ノズル４が嵌着され、さらには絶縁性ガスを加圧するための圧力室７が配置されている。圧力室７は室内の絶縁性ガスを圧縮することにより、遮断動作に伴い可動アーク電極２ａと絶縁ノズル４との間から絶縁性ガスを噴出するように構成されている。

　第１の実施形態には、操作機構８の操作力を可動電極部２側に伝えるための部材として、２本のロッド５、１４と、３つのリンク１０、１２、１５と、変位を増幅するための増幅レバー１１とが設けられている。これらの部材は、６本のピン１０ａ、１０ｂ、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂにより連結されている。

　ロッド、レバーおよびリンクは、可動電極部２側から操作機構８側に向かって、操作ロッド５、第１リンク１０、増幅レバー１１、第２リンク１２およびシールロッド１４、第３リンク１５の順に配置されている。なお、以下の説明では、リンク機構に含まれるロッドおよびリンクに関しては、可動電極部２寄りの端部を先端部、操作機構８寄りの端部を後端部と定義する。

　操作ロッド５は容器１の隔壁１ａの支持部６に摺動自在に支持されている。操作ロッド５の先端部は可動電極部２に嵌着されている。操作ロッド５の後端部には第１ピン１０ａが取り付けられており、この第１ピン１０ａを介して第１リンク１０の先端部が回転自在に連結されている。

　第１リンク１０の後端部には第２ピン１０ｂが取り付けられており、この第２ピン１０ｂを介して増幅レバー１１の上端部が回転自在に連結されている。つまり、第１リンク１０の両端に第１ピン１０ａ、第２ピン１０ｂが設置されており、第１ピン１０ａによって操作ロッド５と第１リンク１０とが連結され、第２ピン１０ｂによって第１リンク１０と増幅レバー１１とが連結されている。

　増幅レバー１１の下端部には第３ピン１２ａが取り付けられており、この第３ピン１２ａを介して第２リンク１２の先端部が回転自在に連結されている。第２リンク１２の後端部には第４ピン１２ｂが取り付けられており、この第４ピン１２ｂにより支持軸受１３が連結されている。支持軸受１３は、第２リンク１２を支持する部分であり、容器１の隔壁１ａの内側に対し絶縁性のスペーサ９を挟んで固定されている。第２リンク１２についてまとめると、その両端に第３ピン１２ａ、第４ピン１２ｂが設置されており、前者によって増幅レバー１１と第２リンク１２とが連結され、後者によって第２リンク１２と支持軸受１３とが連結されている。

　前述したように、増幅レバー１１の上下の端部には第２ピン１０ｂと第３ピン１２ａが取り付けられるが、それに加えて、増幅レバー１１のほぼ中央に第５ピン１４ａが、取り付けられている。したがって、増幅レバー１１には、３本のピン１０ｂ、１２ｂ、１４ａが設けられており、第２ピン１０ｂにより第１リンクが、第３ピン１２ａにより第２リンク１２が連結されると共に、第５ピン１４ａによってシールロッド１４の先端部が回転自在に連結されている。

　シールロッド１４は、後端部に対し第６ピン１４ｂを介して第３リンク１５の先端部が回転自在に連結されている。すなわち、シールロッド１４の両端には第５ピン１４ａ、第６ピン１４ｂが設置されており、前者にて増幅レバー１１が連結され、後者にて第３リンク１５が連結される。また、シールロッド１４は容器１の隔壁１ａにおいてシール軸受１ｃの中心部に摺動自在に配置されている。さらに、第３リンク１５の後端部には操作機構８の出力部１６が連結されている。

　また、第１リンク１０と増幅レバー１１とシールロッド１４との位置関係について、図１～図５を用いて説明する。第１リンク１０に係合された第２ピン１０ｂと第１ピン１０ａ（図１、図２に図示）の中心を結んだ直線を、第１の直線１０ｃとする（図３に図示）。可動電極部２と固定電極部３とが投入状態にあるとき、図３に示すように、前記第１の直線１０ｃと、シールロッド１４の摺動方向に延びる動作軸線１４ｃとは、両者がほぼ平行、あるいは、増幅レバー１１から見てシールロッド１４側で交差するように設定されている。

　さらに、第２リンク１２と増幅レバー１１とシールロッド１４の位置関係は次のように設定されている。図３～図５に示すように、第２リンク１２に含まれる第４ピン１２ｂと第３ピン１２ａの中心を結ぶ直線を第２の直線１２ｃとする。可動電極部２と固定電極部３とが投入状態にあるとき、前記第２の直線１２ｃと、シールロッド１４の動作軸線１４ｃとは、両者がほぼ平行、あるいは、増幅レバー１１から見て操作ロッド５側で交差するように設定されている。

　第２リンク１２上の第２の直線１２ｃとシールロッド１４の動作軸線１４ｃとの成す角度であって、投入状態時のものを、支持リンク初期角度θと定義する。支持リンク初期角度θは、動作軸線１４ｃと平行な直線に対し左回りを正値とする。第１の実施形態では、第１のリンク１０および第２リンク１２と、増幅レバー１１と、シールロッド１４とが上記の位置関係を満たし、且つ前記支持リンク初期角度θが、－２°から０°の範囲に設定されている。支持リンク初期角度をこの範囲に設定した理由については、図６～図１０のグラフを用いて後段で詳しく述べることにする。

　（遮断動作）
　第１の実施形態における遮断動作について、図１に示す投入状態から図２に示す遮断状態に至る過程を説明する。図１に示す投入状態において、操作機構８が外部から遮断指令を受け取ると、出力部１６が回転して、出力部１６に連結された第３リンク１５が矢印Ａの方向に移動を開始する。

　第３リンク１５に連なるシールロッド１４も矢印Ａ方向に移動し、シールロッド１４に連結された増幅レバー１１は第３ピン１２ａを中心として、時計回転方向に回転する。増幅レバー１１の回動に伴って、増幅レバー１１に連なる第１リンク１０は、矢印Ａ方向に移動し、操作ロッド５とそれに連なる可動電極部２もまた、矢印Ａ方向に移動する。以上のような移動過程において、固定電極部３から可動電極部２が開離する。

　増幅レバー１１付近の動作は、図３に示す投入状態から図４に示す中間位置を経て、図５に示す遮断状態に移行する。操作機構８の出力部１６が一定距離の移動を完了すると、第３リンク１５から可動電極２までの移動も完了し、遮断動作が終了する。なお、シールロッド１４と操作ロッド５の移動距離の比は、増幅レバー１１に取り付けられた３つのピンのうち、第３ピン１２ａと第５ピン１４ａ間の距離と、第３ピン１２ａと第２ピン１０ｂ間の距離との比に、比例する。

（遮断動作時に各部に作用する力）
　遮断動作開始時に各部に作用する力としては、図３に示すように操作機構８の操作力Ｆ_ｍが矢印Ａで示す遮断方向に作用する。前記操作力Ｆ_ｍが第３リンク１５を介してシールロッド１４にかけられたとき、増幅レバー１１の中央付近において、第５ピン１４ａには、シールロッド１４の動作軸線１４ｃに沿った力Ｆ_３と、前記動作軸線１４ｃに対し垂直方向の力Ｆ_３ｙとが作用する。ここで、動作軸線１４ｃの方向をｘ軸にとり、それに垂直な方向をｙ軸にとる。

　また、増幅レバー１１の上端部では、可動電極部２の慣性力と圧力室７内部で圧縮される絶縁性ガスの圧力による力Ｆ_１が、第１リンク１０に設けた第２ピン１０ｂに作用する。投入時において、第１リンク１０に沿った第１の直線１０ｃは、シールロッド１４の動作軸線１４ｃに対し、増幅レバー１１から見てシールロッド１４側で交差している。

　シールロッド１４は、シール軸受１ｃにより支持されているため矢印Ａ方向に移動する際には、ほぼ直線運動を維持することとなる。その場合、増幅レバー１１が第３ピン１２ａを中心に回転すると、シールロッド１４の直線運動を拘束することになる。そのため、シールロッド１４が直線運動する際には、第２リンク１２が微小に揺動することにより、増幅レバー１１も揺動し、増幅レバー１１とシールロッド１４を結ぶ第５ピン１４ａがシールロッド１４の直線運動に追随するようにしている。すなわち、増幅レバー１１は、シールロッド１４が矢印Ａ方向に移動する際には、微小に揺動しつつ第５ピン１４ａを中心に回転することとなる。よって、第２ピン１０ｂの回転半径は、増幅レバー１１の第３ピン１２ａを中心に回転する場合に比較して、その回転半径が第５ピン１４ａと第３ピン１２ａの間の距離分短くなるため、第１リンク１０のｙ軸方向の変位（第２ピン１０ｂのｙ軸方向の変位）は、減少する。したがって、第１リンク１０にかかる力Ｆ１のｙ軸方向成分Ｆ１ｙは、小さくて済む。

　さらに、増幅レバー１１の下端部では、第２の直線１２ｃに沿ったＦ_２の力が、第２リンク１２に取り付けられた第３ピン１２ａに作用する。投入時において、第２リンク１２に沿った第２の直線１２ｃは、シールロッド１４の動作軸線１４ｃに対し、両者はほぼ平行、あるいは増幅レバー１１から見て操作ロッド５側で交差している。シールロッド１４は、シール軸受１ｃにより支持されているため矢印Ａ方向に移動する際には、ほぼ直線運動を維持することとなる。その場合、増幅レバー１１が第３ピン１２ａを中心に回転すると、シールロッド１４の直線運動を拘束することになる。そのため、シールロッド１４が直線運動する際には、増幅レバー１１が第３ピン１２ａを中心に回転した際に生じるｙ軸方向の変位分を吸収するように、第２リンク１２が微小に揺動する。前記したように、増幅レバー１１は、シールロッド１４が矢印Ａ方向に移動する際には、微小に揺動しつつ第５ピン１４ａを中心に回転することとなる。そのため、第３ピン１２ａの回転半径は第５ピン１４ａと第３ピン１２ａとの距離となる。第５ピン１４ａが増幅レバー１１のほぼ中央にあることから、第２リンク１２（第３ピン１２ａ）のｙ軸方向の変位は、第１リンク１０と同じ程度であると言える。したがって、増幅レバー１１が揺動しても、第１リンク１０と同様、第２リンク１２の垂直方向の変位は少ない。したがって、第２リンク１２にかかるＦ_２のｙ軸方向成分Ｆ_２ｙもまた、小さくて済む。

　増幅レバー１１の中央付近に作用する垂直方向の力Ｆ_３ｙは、増幅レバー１１の上端部に作用するＦ_１ｙと、増幅レバー１１の下端部に作用するＦ_２ｙとの和であり、Ｆ_３ｙ＝Ｆ_１ｙ＋Ｆ_２ｙの関係が成立する。第１の実施形態では、Ｆ_１ｙ、Ｆ_２ｙが共に小さいため、垂直方向の力Ｆ_３ｙも小さくなる。

　ところで、図３～図５に示した符号１ｄは、シールロッド１４に対する摺動支持端である。増幅レバー１１中央に位置する第５ピン１４ａの中心から、この摺動支持端１ｄまでの距離をＳとすると、摺動支持端１ｄにおいてシールロッド１４に作用する曲げモーメントＭは、Ｍ＝Ｆ_３ｙ・Ｓで求めることができる。これにより、シールロッド１４の曲げ応力σは、σ＝Ｍ／Ｚで求められる。Ｚはシールロッド１４の断面係数である。

　シール軸受１ｃとシールロッド１４との間の摩擦力Ｆ_ｆは摩擦係数をμとすると、Ｆ_ｆ＝μ・Ｆ_３ｙという関係が成立する。このとき、摩擦力Ｆ_ｆが大きいと、遮断動作時の抵抗力が増大し遮断速度の低下原因となる。そこで、摩擦係数μは一定とすると、摩擦力Ｆ_ｆを小さくするためには、動作軸線１４ｃに対し垂直方向の力Ｆ_３ｙを小さくすることが重要である。

　また、支持リンク初期角度θとは、投入状態時における第２の直線１２ｃとシールロッド１４の動作軸線１４ｃとが成す角度なので、第２の直線１２ｃに沿った力Ｆ_２の方向は、支持リンク初期角度θによって変化する。力Ｆ_２のｙ軸方向成分Ｆ_２ｙは、垂直方向の力Ｆ_３ｙを決定する要素である。したがって、支持リンク初期角度θの大きさは、垂直方向の力Ｆ_３ｙに影響を及ぼすことになる。

　支持リンク初期角度θが垂直方向の力Ｆ_３ｙに与える影響について、図６～図７を参照して説明する。図６は、ガス遮断器の遮断動作時における可動電極部２のストロークと、垂直方向の力Ｆ_３ｙの時刻歴の計算結果を示している。このときの支持リンク初期角度θは、θ＝０°である。ガス遮断器の遮断動作が開始されると、垂直方向の力Ｆ_３ｙの絶対値が零から徐々に大きくなり、遮断動作の後半では操作機構８内の制動装置（図示せず）の作用により、垂直方向の力Ｆ３ｙの方向が逆転する。その後、ガス遮断器の遮断動作が完了すると、垂直方向の力Ｆ３ｙは再び零となる。

　図７は、支持リンク初期角度θをθ＝－５°に設定した場合の遮断動作時の可動電極２のストロークと垂直方向の力Ｆ_３ｙの時刻歴の計算結果を示したグラフである。図７と図６と比較すると、図７では、垂直方向の力Ｆ_３ｙは、遮断動作開始時には零からプラス側に変化し、その後徐々に小さくなっていくことが分かる。

　ここで、図６、図７に示すように、垂直方向の力Ｆ_３ｙの最大値と最小値をそれぞれＦ_ｍａｘとＦ_ｍｉｎとすると、その絶対値が小さいほど、シールロッド１４の摩擦力Ｆ_ｆが小さくなることが分かる。そこで、シールロッド１４の摩擦力Ｆ_ｆが小さくなるように支持リンク初期角度θを設定すれば、シールロッド１４は優れた動作速度を確保することができ、ガス遮断器の遮断速度の低下を防止することが可能になる。

　また、支持リンク初期角度θが垂直方向の力Ｆ_３ｙに影響を与えるので、シールロッド１４の曲げ応力σにも影響を与えると言える。この点について、図８および図９を用いて説明する。図８はガス遮断器の遮断動作時における可動電極部２のストロークとシールロッド１４の曲げ応力σの計算結果を示す。このときの支持リンク初期角度θは、θ＝０°である。ガス遮断器の遮断動作が開始されると、曲げ応力σの絶対値が零から徐々に大きくなり、遮断動作の後半では操作機構８内の制動装置（図示せず）の作用により、曲げ応力σの方向が逆転する。その後、ガス遮断器の遮断動作が完了すると、曲げ応力σは再び零となる。

　図９では支持リンク初期角度θがθ＝－５°における遮断動作時の可動電極２のストロークとシールロッドの曲げ応力σの計算結果を示している。図９と図８を比較すると、図９では曲げ応力σは遮断動作開始時には零からプラス側に変化し、その後徐々に小さくなっていくことが分かる。ここで、図８に示すように曲げ応力σの最大値と最小値をそれぞれσ_ｍａｘとσ_ｍｉｎとすると、その絶対値が小さいほど、シールロッド１４の強度が向上する。したがって、曲げ応力σの最大値と最小値の絶対値が小さくなるように支持リンク初期角度θを設定することで、シールロッド１４の強度向上を図り、シールロッド１４の小径化・軽量化が可能となる。

　上記Ｆ_ｍａｘとＦ_ｍｉｎの絶対値の和をＦ_ａｂｓとし、支持リンク初期角度θが変化した場合の関係を図１０に示す。また、上記σ_ｍａｘとσ_ｍｉｎの絶対値の和をσ_ａｂｓとし、支持リンク初期角度θが変化した場合の関係を図１０に示す。図１０から分かるように、Ｆ_ａｂｓとσ_ａｂｓが最も小さくなる支持リンク初期角度θが存在することが分かる。すなわち、図１０のグラフに示すように、支持リンク初期角度θが－２°から０°の範囲において、Ｆ_ａｂｓとσ_ａｂｓが最も小さくなっている。そこで第１の実施形態では、支持リンク初期角度θを－２°から０°の範囲に設定している。

　（投入動作）
　図２に示す遮断状態から図１に示す投入状態に至る投入動作について説明する。図２に示す遮断状態において、操作機構８が外部から投入指令を受け取ると、出力部１６が回転して、出力部１６に連結された第３リンク１５が矢印Ｂ方向に移動を開始する。第３リンク１５に連なるシールロッド１４も矢印Ｂの方向に移動し、増幅レバー１１は第３ピン１２ａを中心として、反時計回転方向に回転をする。第１リンク１０は増幅レバー１１の回動により矢印Ｂの方向に移動し、操作ロッド５とそれに連なる可動電極部２も移動する。この移動過程において可動電極部２が固定電極部３に閉合する。

　なお、パッファ形ガス遮断器において、投入動作における可動部（可動電極部２とリンク機構を含めて）の速度と力は、一般的に遮断動作の半分以下となる。このため、リンク機構の各構成部材の強度設計は、遮断動作時に発生する力で実施すれば十分である。

［作用効果］
　以上のように構成された第１の実施形態の作用効果は、次の通りである。

(1)第１の実施形態は、第２リンク１２を、支持軸受１３を介して容器１の隔壁１ａに固定している。このため、第２リンク１２ならびにこれに連結する各部材の動作性が向上し、優れた動作信頼性を得ることができる。

(2)また、第１の実施形態では、直線動作を行うロッドに対し、曲げ応力を軽減するガイドやローラ、さらには前記ガイドを付けたケース部等を用いていない。したがって、ロッドの軽量化が実現し、駆動エネルギーの小さい小形の操作機構８を採用可能である。これにより、ガス遮断器全体としてもコンパクト化を進めることができ、経済的に有利である。

(3)第１の実施形態は、絶縁性を有するスペーサ９を介して支持軸受１３を容器１に取り付けている。そのため、支持軸受１３に取り付ける第２リンク１２を、容器１に接近して配置することが可能である。したがって、第２リンク１２と容器１との絶縁距離を大きく取る必要がなく、容器１自体を小形化することが可能となり、ガス遮断器をいっそう小形化することができる。

(4)操作機構８からの操作力を増幅レバー１１にて減力するので、第１リンク１０には大きな操作力が直接作用することがない。このため、強度的に弱い絶縁物を第１リンク１０に適用することが可能となり、機械強度的に信頼性が向上する。

(5)増幅レバー１１の中央付近に作用する垂直方向の力Ｆ３ｙを小さくすることができ、シールロッド１４の摩擦力Ｆｆおよびシールロッド１４に対する曲げ応力は低減する。その結果、シールロッド１４の断面積を小さくしても変形の心配がなく、シールロッド１４の小径化・軽量化を図ることができる。これにより、シールロッド１４の動作速度は格段に向上する。

(6)しかも、第１の実施形態では、支持リンク初期角度θを－２°～０°に設定することで、シール軸受１ｃとシールロッド１４との間の摩擦力Ｆ_ｆを最小化させることができ、迅速な遮断速度を獲得している。また、シールロッド１４に作用する曲げ応力σを低減させることも可能であり、この点からもガス遮断器の遮断速度を大幅に向上させることができる。

(7)さらに、第１の実施形態においては、スペーサ９によって支持軸受１３を容器１隔壁１ａに固定するので、スペーサ９の厚さ寸法を調整することにより、第２リンク１２とシールロッド１４とが成す角である支持リンク初期角度θを容易に調整することが可能である。したがって、ガス遮断器の遮断速度を適切に向上させることができる。

（２）第２の実施形態
　図１１～図１２を用いて第２の実施形態に係るパッファ形ガス遮断器を説明する。図１１ではガス遮断器の投入状態の部分拡大図、図１２は図１１の矢印Ｃの方向から見た側面断面図である。なお、第１の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

［構成］
　図１１および図１２に示すように、ガイドローラ１７はシールロッド１４の第５ピン１４ａに回転自在に配置されている。ガイド板１８は隔壁１ａに固定されており、その内部に長穴１８ａが配置されている。長穴１８ａの長手方向は動作軸線１４ｃに平行である。ガイドローラ１７は長穴１８ａに摺動自在に挿入、支持されている。

（遮断動作）
　このように構成された第２の実施形態において、図１１に示す投入状態からの遮断動作について説明する。各構成部材は第１の実施形態の遮断動作と同様な動きを行い、ガイドローラ１７は回転しながら長穴１８ａに沿って移動を行う。この時、垂直方向の力Ｆ３ｙは、ガイドローラ１７を介して長穴１８ａに伝えられるが、長穴１８ａから同じ大きさの反力を受ける。なお、第２の実施形態における投入動作は、第１の実施形態のそれとほぼ同様の動作を行い、図１１と第１の実施形態に用いた図１～図５により、容易に類推できるため、説明を省略する。

［作用効果］
　上記のような第２の実施形態は、前記第１の実施形態が持つ作用効果に加えて、次のような独自の作用効果がある。すなわち、シールロッド１４には曲げモーメントＭが作用しなくなり、Ｍ＝０となる。これによりシールロッド１４の曲げ応力σもσ＝０となる。従って、シールロッド１４の断面係数Ｚを大きくする必要はなくなる。その結果、シールロッド１４の小径化・軽量化をより進めることが可能となる。

　また、第２の実施形態では、垂直方向の力Ｆ_３ｙがシール軸受１ｃに作用しなくなる。そのため、摩擦力Ｆｆがほぼ零となり、摩擦力Ｆ_ｆの増大による遮断速度低下を防止することが可能となる。ただし、ガイドローラ１７と長穴１８ａの接触による摩擦力が発生するが、一般的に転がり摩擦係数は、摺動摩擦係数の１／１００以下である。このため、転がりによる摩擦力増大は微小であり、遮断速度の低下にはほとんど影響は与えない。

　また、第２の実施形態は、シールロッド１４を摺動支持するガイドローラ１７は、シールロッド１４の第５ピン１４ａに配置するため、ガイド構造の追加によりシールロッド１４の全長を長くする必要がない。また、第２の実施形態では、ガイド板１８を採用しているので、円筒形などのガイド部材に比べて、低コストで構成することができる。

　さらに、上記第１の実施形態で説明した支持リンク初期角度θを適切に取れば、第２の実施形態においても、垂直方向の力Ｆ_３ｙを小さくすることが可能となる。したがって、ガイド板１８とガイドローラ１７を強固に構成する必要がなく、より低コストで構成できると共に、転がりによる摩擦力の更なる低減が可能となる。したがって、ガス遮断器の遮断速度の低下を確実に防止することができる。

（３）他の実施形態
　なお、上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、上記第２の実施形態では、ガイドローラ１７を長穴１８ａに沿ってガイドさせていたが、第５ピン１４ａを直接、長穴１８ａに沿うようにガイドさせても良い。

　本発明は、ロッドの動作速度の良い、コンパクトで且つ経済性及び信頼性に優れたものとしてガス遮断器に適用出来る。

１…容器
１ａ…隔壁
１ｂ…機構支え
１ｃ…シール軸受
２…可動電極部
３…固定電極部
５…操作ロッド
８…操作機構
９…スペーサ
１０…第１リンク
１０ａ…第１ピン
１０ｂ…第２ピン
１０ｃ…第１の直線
１１…増幅レバー
１２…第２リンク
１２ａ…第３ピン
１２ｂ…第４ピン
１２ｃ…第２の直線
１３…支持軸受
１４…シールロッド
１４ａ…第５ピン
１４ｂ…第６ピン
１５…第３リンク
１６…出力部
１７…ガイドローラ
１８…ガイド板
１８ａ…長穴

Claims

　絶縁性ガスを密封した容器内に、接離自在となるよう対向配置された可動電極部および固定電極部と、
　前記容器の隔壁の外側に取り付けられ出力部から前記可動電極部に対し操作力を出力する操作機構と、
　一端部が前記可動電極部に取り付けられた操作ロッドと、
　一端部が前記操作ロッドに回転自在に取り付けられ第１リンクと、
　一端部が前記第１リンクに回転自在に取り付けられたレバーと、
　絶縁性を有するスペーサを介して前記容器の隔壁に固定された支持軸受と、
　一端部が前記レバーに回転自在に取り付けられ、他端部が前記支持軸受に回転自在に取り付けられた第２リンクと、
　前記容器の隔壁を貫通するシール軸受と、
　前記レバーの中央付近に回転自在に取り付けられ前記シール軸受に摺動自在に支持されたシールロッドと、
　一端部が前記シールロッドに回転自在に取り付けられ、他端部が前記操作機構の出力部に取り付けられた第３リンクと、を備えたことを特徴とするガス遮断器。
　前記電極部が投入状態にあるとき、前記第１リンクの長手方向に沿った中心線と、前記シールロッドの動作軸線とが、前記レバーに対し前記シールロッド側で交差し、
　前記第２リンクの長手方向に沿った中心線と、前記シールロッドの動作軸線とが、前記レバーに対し前記操作ロッド側で交差すること、を特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
　前記電極部が投入状態にあるとき、前記第１リンクの長手方向に沿った中心線と、前記シールロッドの動作軸線とが、前記レバーに対し前記シールロッド側で交差し、
　前記第２リンクの長手方向に沿った中心線と、前記シールロッドの動作軸線とが、ほぼ平行であること、を特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
　前記隔壁に長穴を有するガイド板を固着し、
　前記レバーと前記シールロッドとの連結部分に連結ピンを取り付け、
　前記ガイド板の前記長穴に前記連結ピンを摺動自在に挿入し、
　前記長穴の長手方向は前記シールロッドの直線運動の方向に一致すること、を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のガス遮断器。
　前記連結ピンにガイドローラを回転自在に配置し、前記ガイド板の前記長穴と前記ガイドローラが摺動自在に連結されること、を特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
　前記第１リンクが電気的な絶縁物で構成されたこと、を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のガス遮断器。
　前記支持軸受と前記容器の隔壁との間に絶縁性を有するスペーサを挿入したこと、を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のガス遮断器。
　前記操作機構の駆動源に弾性体を用いたこと、を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のガス遮断器。
　前記操作機構の駆動源に流体の圧力を用いたこと、を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のガス遮断器。