(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（３）を蓄勢機構（５）によって正転又は反転させ、蓄勢機構（５）に設けた速度制御装置（８）では一対のシリンダ（６，６）間をピストン（７）が往復動し、各シリンダ（６）の主オリフィス（２５）の断面積で駆動軸（３）の回転速度を制御し、駆動軸（３）の回転によって一相当たり三個の真空バルブ操作機構（４）を作動し、タップが奇数側から偶数側に切り換わる場合には、全ての真空バルブ操作機構（４）から駆動軸（３）に伝わる合成トルクが減速、微小の加速、減速となると共に、速度制御装置（８）ではピストン（７）が奇数側のシリンダ（６）から突出して偶数側のシリンダ（６）に突入する真空バルブ式切換開閉器において、
偶数側のシリンダ（６）は、シリンダチューブ（２３）に第一オリフィス（２７）を、合成トルクが先ず減速する領域では外部と開通し次の微小の加速する領域以降ではピストン（７）で閉鎖される状態に形成し、シリンダチューブ（２３）の外側に通路（２４）を往復方向に沿って設けると共にシリンダチューブ（２３）のカバー側に中継用オリフィス（２６）を通路（２４）に連通して設け、シリンダチューブ（２３）に第二オリフィス（２８）を通路（２４）に連通して設け、
ピストン（７）は、両端部のうち偶数側のシリンダ（６）に突入する方の外周面には排出溝（２９）を有し、
第二オリフィス（２８）と排出溝（２９）を、合成トルクが微小の加速する領域までは不通であり最後の減速する領域では連通して外部に通じる状態に形成してあることを特徴とする真空バルブ式切換開閉器。
【請求項２】
通路（２４）の断面積を中継用オリフィス（２６）の断面積よりも大きくしてあることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ式切換開閉器。
【請求項３】
主オリフィス（２５）を通路（２４）に設けてあることを特徴とする請求項１又は２記載の真空バルブ式切換開閉器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器や電圧調整器の一部品であり、一抵抗式で単一回路歩進方式の負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換開閉器に関する。さらに詳しく言えば、真空バルブ操作機構用の駆動軸を蓄勢機構によって正転又は反転させ、その回転速度を蓄勢機構に設けた速度制御装置で制御する負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した真空バルブ式切換開閉器は、図６及び図７に示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相当たり三個の真空バルブＡ，Ｂ，Ｃを順次開閉してタップを切換えるものである。
【０００３】
各相（図面ではＵ相）の三個の真空バルブＡ，Ｂ，Ｃの開閉動作を詳しく説明すれば、タップが奇数側から偶数側へ切換わる際には、奇数側の真空バルブＡが閉じたまま真空バルブＢが開から閉になり、その後、奇数側の真空バルブＡが閉から開になり、最後に、偶数側の真空バルブＣが開から閉になる。また、偶数側から奇数側へ切換わる際には、真空バルブＢが閉じたまま偶数側の真空バルブＣが閉から開になり、その後、奇数側の真空バルブＡが開から閉になり、最後に、真空バルブＢが閉から開になる。従って開閉シーケンスが左右非対称であった。
【０００４】
上述した開閉動作をする負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換開閉器の構造は、図２及び図３に示すように、タップが切換わる際には、蓄勢機構用出力軸１を急速に回転させることによって、三個の駆動カム２を固着した駆動軸３を所定角度正転又は反転させ、各駆動カム２によって三つの真空バルブ操作機構４を作動するものである。図２では、三つの真空バルブ操作機構４が駆動軸３の軸線方向に並列してあるが、これはＵ相用のもので、Ｖ，Ｗ相用のものは、便宜上、省略してある。
【０００５】
また、図４及び図５に示すように蓄勢機構５には左右一対のシリンダ６，６とピストン７からなる速度制御装置８を設けてあり、蓄勢機構５による出力軸の急速な回転速度、ひいては駆動軸３の回転速度を速度制御装置８で所望の速度に下げて、真空バルブの開閉時間を制御している。
【０００６】
真空バルブが開のときには、真空バルブ操作機構４の捩じりコイルバネ９の押圧力から真空バルブの自閉力を差し引いた押圧力がローラから各駆動カム２には常に加わっている。また、真空バルブが閉のときには、開の時の押圧力に外部加圧力コイルバネＳの力を加算した押圧力がローラから各駆動カム２には常に加わっている。この押圧力は駆動軸の正転または反転によって、駆動軸の回転速度を加速または減速する負荷トルクとなる。つまり、真空バルブが開から閉になるときは、上記押圧力に反してローラが駆動カムの傾斜部を登るため、駆動軸が減速される。一方、閉から開のときは、カムの傾斜部をローラが捩じりコイルバネの押圧力を利用して下るため、加速されるのである。
【０００７】
タップが切り換わる際には真空バルブＢに直列接続した抵抗器Ｒに一時的に電流が流れることとなる。そのため抵抗器Ｒは、通電による温度上昇で溶断しないように、図７に示す通電時間ｔ１、ｔ２に対応した容量が必要とされる。抵抗器Ｒを小容量にするには通電時間を短くすれば良いが、ｔ１は横流を移行させる最低限の時間、又ｔ２はアークが完全に消滅するための最低限の時間が必要である。
【０００８】
従来の真空バルブ式切換開閉器は、奇数側から偶数側へ切換わる場合と、偶数側から奇数側へ切換わる場合とでは、抵抗器Ｒへの通電時間ｔ１及びｔ２に極端に差があった。
【０００９】
通電時間は駆動軸３の回転速度に相関関係がある。駆動軸３には蓄勢力以外には、速度制御装置８の力と駆動カム２からの力が加わるが、従来の一般的な速度制御装置８は図１２に示すように各シリンダ６には主オリフィス１０のみが開けてありその断面積が等しかったことから、通電時間の差は駆動カム２に加わる負荷トルクによって決まっていた。図８に示すように、駆動カムを減速する負荷を＋、加速する負荷を−とすると、ＵＶＷ相から与えられる各負荷トルクのタイミングをずらして合成トルクのピーク値を下げた結果、奇数側から偶数側へ切り換わる場合には、駆動軸にａ〜ｂ間は＋、ｂ〜ｃ間は平均化すれば微小の−、ｃ〜ｄ間は＋の合成トルクが順次与えられる。一方、偶数側から奇数側へ切り換わる場合には、全く正負が反対の合成トルクとなり、駆動軸にａ〜ｂ間は−、ｂ〜ｃ間は平均化すれば微小の＋、ｃ〜ｄ間は−の負荷トルクが順次与えられる。この結果、偶数側に切り換わる場合には駆動軸の回転速度は遅く、奇数側に切り換わる場合には速くなり、通電時間は極端に差ができることになった。
【００１０】
ｔ１及びｔ２の最低限の時間を確保するには、ＵＶＷ各相の両方向の動作時で、各六つのｔ１及びｔ２のうち最小時間のものをそれぞれ基準とし、各々の基準となった最小時間を最低限の時間以上になるように、前述した速度制御装置のオリフィスの断面積が決定されていた。従って、ｔ１及びｔ２の中には最低限の時間より極端に長い時間のものができることになった。また、抵抗器の溶断を防ぐには抵抗器の容量を、長い方の通電時間に合わせて決定する必要があるので、通電時間に極端に差があることは、抵抗器を小型化できない要因となっていた。
【００１１】
通電時間差を小さくして抵抗器Ｒを小型化するとともに抵抗器による発熱を少なくするには、両方向の合成負荷トルクを同じにする方法が先ず考えられる。それは、図１０及び図１１に示すように、バルブの開閉シーケンスを左右対称にすれば可能となる。ところが、図１０の装置では４バルブが必要で非常に高価になる（図９参照）。また、図１１の装置では、カムの設計が複雑となることと、真空バルブＢの開閉動作が増えて機械的寿命が半減するという不都合があった。
【００１２】
そこで本発明者は、合成負荷トルクは両方向で正負が全く逆のままで、速度制御装置を工夫することで、偶数側に切り換わる場合と奇数側に切り換わる場合とで、駆動軸の回転速度カーブの差、ひいては通電時間差を小さくすることを思いついた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みて成されたものであり、その目的は、通電時間差を小さくして抵抗器の小型化を図ることにより、全体として大幅に小型にできる真空バルブ式切換開閉器を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、駆動軸を蓄勢機構によって正転又は反転させ、蓄勢機構に設けた速度制御装置では一対のシリンダ間をピストンが往復動し、各シリンダの主オリフィスの断面積で駆動軸の回転速度を制御し、駆動軸の回転によって一相当たり三個の真空バルブ操作機構を作動し、タップが奇数側から偶数側に切り換わる場合には、全ての真空バルブ操作機構から駆動軸に伝わる合成トルクが減速、微小の加速、減速となると共に、速度制御装置ではピストンが奇数側のシリンダから突出して偶数側のシリンダに突入する真空バルブ式切換開閉器において、偶数側のシリンダは、シリンダチューブに第一オリフィスを、合成トルクが先ず減速する領域では外部と開通し次の微小の加速する領域以降ではピストンで閉鎖される状態に形成し、シリンダチューブの外側に通路を往復方向に沿って設けると共にシリンダチューブのカバー側に中継用オリフィスを通路に連通して設け、シリンダチューブに第二オリフィスを通路に連通して設け、ピストンは、両端部のうち偶数側のシリンダに突入する方の外周面には排出溝を有し、第二オリフィスと排出溝を、合成トルクが微小の加速する領域までは不通であり最後の減速する領域では連通して外部に通じる状態に形成してあることを特徴とする。
【００１５】
一相当たり三個の真空バルブ操作機構とは、一抵抗式で単一回路歩進方式であることを意味する。国内では通常、三相三線式の送電方式が採られているので、この場合に用いる真空バルブ操作機構の全ての個数は、九個となる。
【００１６】
本発明は、タップが偶数側に切り換わる場合に偶数側のシリンダから外部に油が排出される各種オリフィスの断面積の総和が、偶数側のシリンダへのピストンの突入量によって変動するもので、合成トルクが減速、微小の加速、減速する領域に対応して、広、狭、広となる。即ち、先ず減速する領域の場合には、第一オリフィスと主オリフィスが開通し、微小の加速領域の場合には、主オリフィスのみが開通し、最後の減速する領域では、第二オリフィスと主オリフィスが開通する。なお、第二オリフィスが開通した場合には、中継用オリフィス、通路を経て第二オリフィスに流れ込んだ油は、排出溝を経て外部に流出する。その結果、従来のように偶数側のシリンダに主オリフィスのみを開けてある構造に比べて、駆動軸の回転速度が速くなる。
【００１７】
一方、タップが奇数側に切り換わる場合に奇数側のシリンダから外部に油が排出されるのは主オリフィスだけで、合成トルクが加速、微小の減速、加速する領域に関係なく、一定である。また、偶数側のシリンダから内部に油が吸入される各種オリフィスの断面積の総和が変化しても、駆動軸の回転速度には殆ど影響を与えない。
【００１８】
従って、奇数側から偶数側にタップが切り換わる場合の駆動軸の回転速度カーブが、偶数側から奇数側にタップが切り換わる場合の駆動軸の回転速度カーブに近づくことになり、各種オリフィスの断面積の設計具合によっては、両速度カーブを殆ど一致することも可能となる。
【００１９】
通路の断面積を、中継用オリフィスの断面積以下にしてもよいが、請求項２記載の発明のように、通路の断面積を中継用オリフィスの断面積よりも大きくしてあれば、圧力損失が生ずることになり、合成トルクが駆動軸の回転速度に与える影響を小さくできる。
【００２０】
主オリフィスをシリンダチューブのカバー側に外部に通じる状態で設けてもよいが、請求項３記載の発明のように、主オリフィスを通路に設けてあれば、油の流れ方向の変化による圧力損失が生ずるので、合成トルクが駆動軸の回転速度に与える影響を一段と小さくできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
まず、蓄勢機構５について説明し、次に速度制御装置８について詳しく説明する。
【００２２】
蓄勢機構８は、一般的なもので、図４及び図５に示すように直立するプレート１１（図５では省略）と、プレート１１の上部から前方に突出する枢軸１２と、枢軸１２に一端部（上端部）を連結し且つ枢軸１２を通る垂線（以下、基準線と称呼する）を中心に左右に揺動する主レバー１３と、主レバー１３の側方（右側）に枢軸１２と平行に設けた入力軸１４と、入力軸１４に基部を固着したクランク１５と、クランク１５の先部と主レバー１３の中間部にピンで連結したアーム１６と、枢軸１２の真下で且つ主レバー１３の中間部の高さ位置においてプレート１１を貫通する状態で回転自在に支持される出力軸１と、出力軸１の前端部にその中間部を固着し且つ基準線を中心に左右に揺動する従レバー１８と、プレート１１の中間部において出力軸１の上側位置の左右両側から枢軸１２と平行に突設し且つ従レバー１８の揺動範囲を制限する一対のストッパー１９，１９と、主レバー１３の他端部（下端部）と従レバー１８の一端部（上端部）との間に架設し且つ従レバー１８を一方のストッパー１９に押し付けた状態に保持する引張りバネ２０とを備えている。尚、符号Ｐは引張りバネを架設するポストである。
【００２３】
速度制御装置８は、従レバー１８の回転速度を下げるもので、その結果、真空バルブの開閉速度を所望の速度にする。また、その概略構造は図１に示すように、プレート１１の裏面側に一対のシリンダ６，６を左右に間隔を開けて固定し、両シリンダ６，６間にピストン７を往復動可能に設け、ピストン７の長手方向の中間部に支持ブロック２１を固定し、従レバー１８の他端部（下端部）から突出したピンを支持ブロック２１の穴２２に収容してある。
【００２４】
奇数側のタップに接続している場合には、図１（イ）に示すように、ピストン７の一端部が奇数側（図中、左側）のシリンダ６内に突入すると共に、他端部が偶数側（右側）のシリンダ６から突出し、一方、偶数側のタップに接続している場合には、図１（ニ）に示すように、ピストン７の一端部が偶数側のシリンダ６から突出し、他端部が奇数側のシリンダ６内に突入した状態となっている。
【００２５】
各シリンダ６は、シリンダチューブ２３の外側とプレート１１との間に通路２４を、往復方向に沿って設け、各通路２４と外部を連通する主オリフィス２５を開口端側に設け、シリンダチューブ２３の内部と通路２４を連通する中継用オリフィス２６を、カバー側に設けてある。
【００２６】
また、偶数側のシリンダ６は、シリンダチューブ２３の往復方向の中間部には第一オリフィス２７を外部に連通して設け、同じく往復方向の中間部には第二オリフィス２８を通路２４に連通して設けてある。
【００２７】
ピストン７は、両端部のうち偶数側のシリンダ６に突入する方の外周面には排出溝２９を往復方向に沿って設けてある。
【００２８】
第一オリフィス２７、第二オリフィス２８、中継用オリフィス２６、排出溝２９の詳細な形成位置を、タップが奇数側から偶数側に切り換わる場合を基準として、図１及び図８に基づいて以下に説明する。
【００２９】
図１（イ）は、図８ではａの時、即ち合成トルクが減速をし始める時の状態を示している。また、図１（ロ）は、図８ではｂの時、即ち合成トルクが微小の加速に切り換わる時の状態を示している。図１（ハ）は、図８ではｃの時、即ち合成トルクが再度の減速に切り換わる時の状態を示している。図１（ニ）は、図８ではｄの時、即ち合成トルクの再度の減速が終わった時の状態を示している。
【００３０】
第一オリフィス２７は、合成トルクが先ず減速する領域ａ〜ｂでは図１（イ）、（ロ）で示すようにピストン７で塞がれておらず外部と開通しており、微小に加速する領域以降は、図１（ロ）（ハ）（ニ）で示すように、ピストン７で塞がれる位置に形成してある。
【００３１】
第二オリフィス２８と排出溝２９は、図１（イ）（ロ）（ハ）に示すように合成トルクが先ず減速する領域から微小に加速する領域ａ〜ｃでは不通であり、最後の減速する領域ｃ〜ｄでは図１（ハ）（ニ）から推測できるように、連通してしかも外部に通じる位置に形成してある。
【００３２】
中継用オリフィス２６は、図１（ニ）に示すように合成トルクが最後の減速する領域の後に、ピストン７で塞がれる位置に形成してある。従って中継用オリフィス２６を閉鎖した後のピストン７の微小のストロークで、従レバー１８の回転速度を急激に落として、従レバー１８がストッパー１９に衝突する際の衝撃を緩和してある。なお、微小のストローク時には、ピストン７とシリンダ６との間に開けた僅かなクリアランスから油を外部に排出している。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の真空バルブ式切換開閉器は、タップが奇数側から偶数側に切り換わる場合の駆動軸の回転速度が、主オリフィスだけでなく、第一オリフィス、第二オリフィスとの関係によって制御されることになり、合成トルクが減速、微小の加速、減速となるにつれて、偶数側のシリンダから油が排出される各種オリフィスの断面積の総和が、広、狭、広となる。従って、奇数側から偶数側にタップが切り換わる場合の駆動軸の回転速度カーブが、偶数側から奇数側にタップが切り換わる場合の駆動軸の回転速度カーブに近づくことになり、各種オリフィスの断面積の設計具合によっては、両速度カーブを殆ど一致することも可能となり、その結果、通電時間差が小さくなり、抵抗器の小型化、ひいては全体として大幅な小型化を達成できる。
【００３４】
請求項２記載の発明は、通路の断面積を中継用オリフィスの断面積よりも大きくしてあるので、圧力損失によって合成トルクが駆動軸の回転速度に与える影響を小さくできる。従って、奇数側から偶数側にタップが切り換わる場合の駆動軸の回転速度カーブが、偶数側から奇数側にタップが切り換わる場合の駆動軸の回転速度カーブに一段と近づくことになり、通電時間差が一段と小さくなり、抵抗器の小型化、ひいては全体として大幅な小型化を効率よく達成できる。
【００３５】
請求項３記載の発明は、主オリフィスを通路に設けてあるので、油の流れ方向の変化による圧力損失が生ずるので、合成トルクが駆動軸の回転速度に与える影響を一段と小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）（ロ）（ハ）（ニ）
真空バルブ式切換開閉器の速度制御装置を、タップが切り換わる順序で示した横断面図である。
【図２】駆動軸と真空バルブ操作機構との関係を示す側面図である。
【図３】真空バルブ操作機構と駆動カムとの関係を示す概略正面図である。
【図４】真空バルブ式切換開閉器の蓄勢機構と速度制御装置の連結状態を示す正面図である。
【図５】真空バルブ式切換開閉器の蓄勢機構と速度制御装置の連結状態を示す縦断面図である。
【図６】負荷時タップ切換器の真空バルブ式切換開閉器の一相分の回路図である。
【図７】真空バルブ式切換開閉器の一相分の開閉シーケンスである。
【図８】（イ）（ロ）（ハ）（二）
駆動軸の負荷トルク線図で、（イ）図から順番にＵ相の負荷トルク、Ｖ相の負荷トルク、Ｗ相の負荷トルク、合成トルクを示している。
【図９】従来の真空バルブ式切換開閉器の一相分の回路図である。
【図１０】図９の真空バルブ式切換開閉器の一相分の開閉シーケンスである。
【図１１】図９とは別の従来の真空バルブ式切換開閉器の一相分の回路図である。
【図１２】従来の真空バルブ式切換開閉器の速度制御装置を示す横断面図である。
【符号の説明】
３  駆動軸
４  真空バルブ操作機構
５  蓄勢機構
６  シリンダ
７  ピストン
８  速度制御装置
２３  シリンダチューブ
２４  通路
２５  主オリフィス
２６  中継用オリフィス
２７  第一オリフィス
２８  第二オリフィス
２９  排出溝
【図１】
0003598067.tif 000002
【図２】
0003598067.tif 000003
【図３】
0003598067.tif 000004
【図４】
0003598067.tif 000005
【図５】
0003598067.tif 000006
【図６】
0003598067.tif 000007
【図７】
0003598067.tif 000008
【図８】
0003598067.tif 000009
【図９】
0003598067.tif 000010
【図１０】
0003598067.tif 000011
【図１１】
0003598067.tif 000012
【図１２】
0003598067.tif 000013