(57)【要約】【課題】高信頼性化と小型化を両立できる双方向駆動機構を搭載するガス遮断器を提供する。【解決手段】密封タンク１００内に駆動側電極と被駆動側電極を対向して設け、駆動側電極は駆動側主電極２と駆動側アーク電極４を有し、被駆動側電極は被駆動側主電極３と被駆動側アーク電極５を有し、駆動側アーク電極５は操作器１に接続され、被駆動側アーク電極５は双方向駆動機構部１０に連結された開閉装置であって、双方向駆動機構１０は、駆動側連結ロッド１１と被駆動側連結ロッド１３が内部を並進自在に移動するよう保持するガイド１４と、ガイド１４の両外側に配置され、互いにガイド１４に一体成型された円柱突起１５に嵌め合うことにより回動自在に固定され、被駆動側連結ロッド１１と駆動側連結ロッド１３を連結し、駆動側連結ロッド１１の動作に対して被駆動側連結ロッド１３を反対方向に動作させるための２つのレバー１２を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス遮断器であって、
駆動側主電極と駆動側アーク電極を有し、操作器に接続され、密封タンク内に設けられた駆動側電極と、
被駆動側主電極と被駆動側アーク電極を有し、密封タンク内に前記駆動側電極と対向して設けられた被駆動側電極と、
双方向駆動機構部と、
を備え、
前記双方向駆動機構は、
前記駆動側電極からの駆動力を受ける駆動側連結ロッドと、
前記被駆動側アーク電極に接続された被駆動側連結ロッドと、
前記駆動側連結ロッドと前記被駆動側連結ロッドが内部を並進自在に移動するよう保持するガイドと、
前記ガイドの両外側に配置され、互いに前記ガイドに一体成型された円柱突起に嵌め合うことにより回動自在に固定され、前記被駆動側連結ロッドと前記駆動側連結ロッドを連結し、前記駆動側連結ロッドの動作に対して前記被駆動側連結ロッドを反対方向に動作させるための２つのレバーを有することを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記駆動側連結ロッドが有する第一溝カムと、前記ガイドが有する第二溝カムと、前記レバーが有する第三溝カムとのそれぞれに、駆動側可動ピンを連通させ、前記円柱突起を
前記第二溝カムの長手方向幅内に配置し、前記円柱突起を挟んで前記駆動側可動ピンと反対側の位置に前記被駆動側連結ロッドを移動させる被駆動側可動ピンを連通させる構造としたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項３】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記レバーと前記円柱突起についてブッシュを介して嵌め合うことを特徴とするガス遮断器。
【請求項４】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記レバーと前記円柱突起について軸受けを介して嵌め合うことを特徴とするガス遮断器。
【請求項５】
請求項２に記載のガス遮断器において、
前記レバーと前記円柱突起について前記ブッシュを介して嵌め合うことを特徴とするガス遮断器。
【請求項６】
請求項２に記載のガス遮断器において、
前記レバーと前記円柱突起について前記軸受けを介して嵌め合うことを特徴とするガス遮断器。
【請求項７】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記駆動側連結ロッドが有する第一溝カムと、前記ガイドが有する第二溝カムと、前記レバーが有すると嵌め合い穴それぞれに、駆動側可動ピンを連通させ、前記円柱突起を前記第二溝カムの長手方向幅内に配置し、前記レバーをベルクランク形状とし、前記円柱突起を挟んで前記駆動側可動ピンと反対側の位置に前記被駆動側連結ロッドを移動させる被駆動側可動ピンを連通させる構造としたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項８】
請求項７に記載のガス遮断器において、
前記レバーと前記円柱突起について前記ブッシュを介して嵌め合うことを特徴とするガス遮断器。
【請求項９】
請求項７に記載のガス遮断器において、
前記レバーと前記円柱突起について前記軸受けを介して嵌め合うことを特徴とするガス遮断器。
【請求項１０】
請求項２に記載のガス遮断器において、
前記駆動側連結ロッドは、
第二直線部、連結部、第一直線部を含む第一溝カムを有し、
第一直線部と第二直線部は駆動方向に対し互いに異なる軸線上に設けられ、その間に連結部が設けられたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項１１】
請求項７に記載のガス遮断器において、
前記駆動側連結ロッドは、
第二直線部、連結部、第一直線部を含む第一溝カムを有し、
第一直線部と第二直線部は駆動方向に対し互いに異なる軸線上に設けられ、その間に連結部が設けられたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項１２】
請求項１０に記載のガス遮断器において、
前記ガイドは、
前記駆動側連結ロッドの第一溝カムの溝幅に等しい第二溝カムが切り込まれて、
前記駆動側連結ロッドの第一溝カムと前記ガイドの第二溝カムは積層構造を成し、両溝カムの重なり部分に可動ピンが配され互いに可動自在に連結されることを特徴とするガス遮断器。
【請求項１３】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記レバーに丸穴、前記被駆動側連結ロッドに長穴が設けられ、又は、前記レバーに長穴、前記被駆動側連結ロッドに丸穴が設けられ、
被駆動側可動ピンが、前記レバーの穴と前記被駆動側連結ロッドの穴を貫通することを特徴とするガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の変電所または開閉所において短絡電流の遮断に用いるガス遮断器に関し、特に、電極を互いに反対方向に駆動する双方向駆動機構を有するガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス遮断器をはじめとする開閉装置は、電力系統に生じる事故電流や進み小電流を遮断し、電力送電網を保護するために利用され、特にガス遮断器は普及率が高い。ガス遮断器は、開極動作途中の消弧ガス圧力上昇を利用し、圧縮ガスを電極間に生じるアークに吹き付けることで電流を遮断するパッファ形と呼ばれるものが一般に用いられている。
【０００３】
圧縮ガスは機械的圧縮と熱的圧縮により得られる。前者は、油圧やばね等を駆動源とする操作器のエネルギーにより電極と連結されたパッファシリンダーを駆動し、パッファピストンとの間の圧縮室の容積を小さくすることで消弧ガスを圧縮してアークに吹き付けるものである。後者はアークによる熱で消弧ガスの圧力を上昇させ、操作力の付与やアークへの消弧ガスの直接吹き付けを行うものである。
【０００４】
吹き付け圧力の形成にアーク熱を利用するものとして、容積固定の熱膨張室を設け、開極時に容積を縮小する機械的圧縮室と併用するパッファ形遮断器が知られている。
【０００５】
パッファ形ガス遮断器の遮断性能を向上させるためには開極速度を大きくすることが必要であるが、操作器の操作エネルギーを大きいものにする必要があり、装置が大型化してコスト増加の要因となる。
【０００６】
そこで、従来固定されていた被駆動側のアーク電極を開極方向と反対方向に駆動させることにより、相対的に駆動側電極の駆動距離を低減させて操作エネルギーを低減可能な双方向駆動方式が提案されている。例えば、フォーク型レバーによる駆動方式も提案されている（特許文献１）。この方式は被駆動側の主接触子を固定してアーク接触子を駆動するもので、フォークの窪み部に駆動側電極の動きに連動したピンが接触することでフォーク型レバーが回動し、これを開閉方向の往復に変換することで、被駆動側のアーク電極を駆動側電極の駆動方向と反対方向に駆動するものである。
【０００７】
別の駆動方式として、駆動側電極と被駆動側電極を回転レバーに設けた溝カムとリンク及びピンを介して接続し、駆動側電極の開閉遮断動作時のリンク動作をレバーの回動で方向変換し、被駆動側電極を駆動側電極と反対方向に動作させる方式も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６２７１４９４号
【特許文献２】特開２０１５−７２８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、フォーク型レバーにピンが当たる際や被駆動側電極の動作停止時にピンに作用する慣性力に対して強度信頼性が課題となる。解決のためには、ピン径増加が必要であり、フォークレバーの大型化や双方向機構部全体の大型化が課題となる。
【００１０】
特許文献２では、開閉動作停止時にレバーを緩衝構造に当てて停めているため、遮断動作時の慣性力に起因した衝撃荷重の一部が緩衝構造により吸収され、ピンに発生する応力の低減が可能となる。しかし、本方式の緩衝構造は開閉方向に対して直交方向の断面形状が円形である。そのため、レバーと緩衝構造の接触面積が小さくなり、接触時の面圧が大きくなり、早期のレバーや緩衝構造のヘタリの防止が課題となる。また、緩衝構造を密封容器に取り付けている。密封容器への緩衝構造取り付けには、例えば、ボルトを用いた場合、開閉方向の直交方向、すなわち、緩衝構造の軸方向に対して締結することとなる。従って、ボルトはレバーを受け止めた際に伝達される衝撃荷重を強度が低いせん断方向で負担するため、ボルトの強度信頼性が課題となる。解決のためには、レバーや緩衝構造の大型化が必要となる場合がある。また。遮断器や双方向駆動機構のメンテナンス時には緩衝構造を取り外す必要があるため、メンテナンス性の低下も課題となる。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑み、動作時の構造高信頼性化と小型化を両立できる双方向駆動機構を搭載するガス遮断器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決手段によると、ガス遮断器であって、駆動側主電極と駆動側アーク電極を有し、操作器に接続され、密封タンク内に設けられた駆動側電極と、被駆動側主電極と被駆動側アーク電極を有し、密封タンク内に前記駆動側電極と対向して設けられた被駆動側電極と、双方向駆動機構部と、を備え、前記双方向駆動機構部は、前記駆動側電極からの駆動力を受ける駆動側連結ロッドと、前記被駆動側アーク電極５に接続された被駆動側連結ロッドと、前記駆動側連結ロッドと前記被駆動側連結ロッドが内部を並進自在に移動するよう保持するガイドと、前記ガイドの両外側に一体成型により互いに配置された円柱突起と、互いに前記円柱突起により回動自在に固定され、前記被駆動側連結ロッドと前記駆動側連結ロッドを連結し、前記駆動側連結ロッドの動作に対して前記被駆動側連結ロッドを反対方向に動作させるための２つのレバーを有する、ガス遮断器が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、動作時の構造の高信頼性化と小型化を両立できる双方向駆動機構を搭載するガス遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係るガス遮断器の双方向駆動機構部側面の詳細図。
【図２】実施例１に係るガス遮断器の双方向駆動機構部の分解斜視図。
【図３】実施例１に係るガス遮断器のストローク特性図。
【図４】実施例１に係るガス遮断器の投入状態を示す図。
【図５】実施例１に係るガス遮断器の遮断途中で、被駆動側アーク電極の動作直前の状態を示す図。
【図６】実施例１に係るガス遮断器の開極途中で、駆動側可動ピンが第一溝カムの連結部に差し掛かり、被駆動側アーク電極の動作開始直後の状態を示す図。
【図７】実施例１に係るガス遮断器の開極途中で、駆動側可動ピンが第一溝カムの連結部を抜けた直後で、被駆動側アーク電極の動作が終了した状態を示す図。
【図８】実施例１に係るガス遮断器の開極状態を示す図。
【図９】実施例１に係るガス遮断器の被駆動側電極の駆動停止時にレバーに作用するモーメントと、それに起因して駆動側可動ピンと被駆動側可動ピンに作用する衝撃荷重、及び円柱突起に発生する曲げ応力について示す模式図。
【図１０】実施例１に係るガス遮断器の被駆動側電極の駆動停止時にレバーに作用するモーメントと、それに起因して駆動側可動ピンと被駆動側可動ピンに作用する衝撃荷重、及び円柱突起に発生する曲げ応力の低減について示す模式図。
【図１１】実施例１に係るガス遮断器のレバーと円柱突起の嵌め合い部において、ブッシュを介した嵌め合い状態を示す図。
【図１２】実施例１に係るガス遮断器のレバーの円柱突起の嵌め合い部において、軸受けを介した嵌め合い状態を示す図。
【図１３】実施例２に係るガス遮断器の双方向駆動機構部に関して、レバーをベルクランク形状とした機構構造を示す分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施例を、ガス遮断器を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図４に、実施例１に係るガス遮断器の投入状態を示す。
【００１７】
密封容器１００内に駆動電極と被駆動電極が同軸上に対向して設けられる。駆動側電極は駆動側主電極２と駆動側アーク電極４を有し、被駆動電極は被駆動側主電極３と被駆動側アーク電極５を有する。
【００１８】
密封容器１００に隣接して操作器１が設けられる。操作器１にはシャフト６の一端が連結され、シャフト６の他端には駆動側アーク電極４に連結される。シャフト６と駆動側アーク電極４は機械的圧縮室７及び熱膨張室９内を貫通して連結される。
【００１９】
熱膨張室９の遮断部側には駆動側主電極２及びノズル８が設けられる。駆動側アーク電極４に対向して同軸上に被駆動側アーク電極５が設けられる。被駆動側アーク電極５の一端とノズル８の先端部は締結リング２２を介して双方向駆動機構部１０に連結される。
【００２０】
図４に示したように、ガス遮断器は、投入状態では操作器１の油圧やばねによる駆動源により、駆動側主電極２と被駆動側主電極３を導通させる位置に設定され、通常時の電力系統の回路を構成する。
【００２１】
落雷などによる短絡電流を遮断する際には、操作器１を開極方向に駆動し、シャフト６を介し駆動側主電極２と被駆動側主電極３を引き離す。その際、駆動側アーク電極４と被駆動側アーク電極５の間にアークが生成する。生成されたアークは機械的圧縮室７による機械的な消弧ガス吹きつけと、熱膨張室９によるアーク熱を利用した消弧ガス吹きつけにより消弧することで、電流を遮断する。
【００２２】
このパッファ形ガス遮断器の操作エネルギーを低減するため、従来固定されていた被駆動側アーク電極５を駆動側電極の駆動方向と反対方向に駆動する双方向駆動機構部１０を設ける。
【００２３】
以下に、図１と図２に基づいて本実施例における双方向駆動方式について説明する。図１は、本実施例に係るガス遮断器の双方向駆動機構部側面の詳細図である。図２は、本実施例に係るガス遮断器の双方向駆動機構部の分解斜視図である。
【００２４】
双方向駆動機構部１０は、図１、図２に示すように、駆動側連結ロッド１１と被駆動側連結ロッド１３をガイド１４で駆動動作方向となるＹ軸方向に移動自在となるように保持しつつ、それぞれのガイド１４に両外側に一体成型された円柱突起１５を介して回動自在に設けられたレバー１２により連結して構成される。
【００２５】
駆動側連結ロッド１１には第一溝カム１６が切り込まれており、第一溝カム１６は、操作器１側から見て、第一直線部１６Ａ、連結部１６Ｂ、第二直線部１６Ｃを含む。第一直線部１６Ａと第二直線部１６Ｃは互いにＹ軸方向の異なる軸線上に設けられ、その間に連結部１６Ｂが設けられる。第一溝カム１６のＺ軸方向の変位幅は、第二溝カム１７のＺ軸方向の変位幅内及び第三溝カム１９のＺ軸方向の変位幅内に収まるように構成する。なお、連結部１６Ｂの形状は、遮断部の動作特性に応じて任意に設計することが可能であり、例えば、スプラインのような曲線や直線とすることが考えられる。第一直線部１６Ａと連結部１６Ｂ、及び第二直線部１６Ｃの長さについても、遮断部の動作特性に応じて任意に設計することが可能である。
【００２６】
駆動側連結ロッド１１はガイド１４に設けられた上溝１４Ａと下溝１４Ｂにより上下方向の変位を制限され、遮断部の駆動軸となるＹ軸方向と直行するＸ軸方向へのみ移動可能となる。
【００２７】
ガイド１４には、図１に示すように、第一溝カム１６の上下方向幅に等しく、例えば曲線で構成される第二溝カム１７が切り込まれている。なお、第二溝カム１７の形状は曲線に限定されるものではなく、遮断動作特性に応じて適宜変更可能である。図１に示したように、第一溝カム１６と第二溝カム１７はＸ軸方向への積層構造を成し、両溝カムの重なり部分に駆動側可動ピン１８が連通され、可動自在に連結される。
【００２８】
さらに、レバー１２に切り込まれた第三溝カム１９に駆動側可動ピン１８が通され、ガイド１４のＸ軸方向の両外側に第二溝カム１７のＹ軸方向の長さ内に設けられた円柱突起１５を回転軸として、レバー１２に設けられた円柱突起嵌め合い穴１２Ａで嵌め合いレバー１２が回転する。このとき、駆動側可動ピン１８は、第一溝カムの連結部１６Ｂ上を移動するときに、第二溝カム１７を一方向に転がりながら移動する。この駆動側可動ピン１８の一方向の移動により、第三溝カム１９の内壁の片側に力が働き、レバー１２の回転方向が規定される。なお、第三溝カム１９の形状は特に限定されず、遮断動作特性に応じて適宜変更可能である。この回転運動によりレバー１２に切り込まれたレバー被駆動側ガイド穴２１が被駆動側連結ロッド１３に取り付けられた被駆動側可動ピン２０に力を伝達することで、被駆動側アーク電極５と連結する被駆動側連結ロッド１３を駆動側連結ロッド１１とは反対方向に駆動する。
【００２９】
双方向駆動機構部１０と駆動側電極との連結は、例えば、ノズル８に締結リング２２を取り付け、締結リング２２に駆動側連結ロッド１１の先端部が貫通する穴を設け、駆動側締結ボルト２３をナットで締め付ける構造とする。
【００３０】
図２に、示した本実施例における双方向駆動機構部１０の分解斜視図のように、レバー１２はガイド１４の外側に同一形状で２つ取り付ける。本実施例の双方向駆動機構部１０の動作においては、レバー１２に働く荷重は大きく、スペースに制約のないガイド１４の外側にレバー１２を設置することで、レバー１２と円柱突起１５の肉厚と幅を大きくすることが可能となり、レバー１２と円柱突起１５の応力や円柱突起嵌め合い部表面１５Ａの面圧を緩和することができ、双方向駆動機構部１０全体としては小形化が可能となる。
【００３１】
駆動側可動ピン１８は、ガイド１４内の第二溝カム１７と、駆動側連結ロッド１１内の第一溝カム１６と、レバー１２内の第三溝カム１９を貫通する。駆動側可動ピン１８は、どの部位にも固定されておらず、各溝内を自由に移動することができる。
【００３２】
被駆動側可動ピン２０は、レバー１２内のレバー被駆動側ガイド穴２１と被駆動側連結ロッド１３内の被駆動側連結ロッドガイド溝３０を貫通する。この際、ガイド１４には被駆動側可動ピン２０が移動するための穴２５を設ける。
【００３３】
駆動側可動ピン１８、被駆動側可動ピン２０は、ガイド１４から外れないよう、両端に切り込んだ駆動側可動ピン締結ボルト２６、被駆動側可動ピン締結ボルト２８を駆動側可動ピン固定ナット２７、被駆動側可動ピン固定ナット２９でそれぞれ締め付ける。ボルト締結部をアクセスし易いガイド１４の外側に配置することにより、メンテナンス性の向上が可能となる。
【００３４】
被駆動側可動ピン２０は、レバー被駆動側ガイド穴２１と被駆動側連結ロッドガイド溝３０を貫通するが、レバー１２に長穴、被駆動側連結ロッド１３に丸穴とする構成でも良い。
【００３５】
以下、図３から図１０を用いて、ガス遮断器の投入状態から開極となる遮断動作途中の被駆動側電極の駆動停止時にレバー１２に作用するモーメントと駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に作用する衝撃荷重、円柱突起１５に発生する曲げ応力の低減について説明する。
【００３６】
図３は、横軸に時間をとり、縦軸に駆動側電極ストロークと被駆動側電極ストロークをとった実施例１に係るガス遮断器のストローク特性図である。ガス遮断器の各動作状態について、時刻ａは、図４に示したように、遮断動作の開始時刻である。また、以下に詳述するように、時刻ｂは図５に、時刻ｃは図６に、時刻ｄは図７に、時刻ｅは図８にそれぞれ示す。
【００３７】
図３に示した駆動側電極ストロークは投入状態から遮断状態まで、すなわち、時刻ａから時刻eまで常時変動する。一方、被駆動側ストロークは時刻ｂから時刻ｅの時間のみ変動する。つまり、駆動側アーク電極４が駆動している時間の内、被駆動側アーク電極５は駆動側可動ピン１８が第一溝カムの連結部１６Ｂを抜ける時間のみ動作している。この状態を間欠駆動という。
【００３８】
（時刻a）
図４は、実施例１に係る投入状態を示す図である。駆動側アーク電極４と被駆動側アーク電極５は静止している。
【００３９】
（時刻ｂ）
図５は、被駆動側アーク電極５の動作直前の状態を示す図である。駆動側アーク電極４は駆動しているが、駆動側可動ピン１８は第一溝カムの第一直線部１６Ａの範囲に位置しているため、被駆動側アーク電極５は静止している。
【００４０】
（時刻ｃ）
図６は、駆動側可動ピン１８が第一溝カムの連結部１６Ｂに差し掛かり、被駆動側アーク電極５の動作開始直後、すなわち駆動側アーク電極４と被駆動側アーク電極５が開極した状態を示す図である。このとき、駆動側可動ピン１８は第一溝カム１６の連結部１６Ｂに差し掛かると同時に、第二溝カム１７と第三溝カム１９内を一方向に運動する。
【００４１】
（時刻ｄ）
図７は、被駆動側アーク電極５の動作終了の状態を示す図である。このとき、駆動側可動ピン１８は第一溝カムの連結部１６Ｂを抜けた直後で、第二直線部１６Ｃに差し掛かると同時に、第二溝カム１７と第三溝カム１９内を移動する。
【００４２】
（時刻ｅ）
図８は、開極状態（遮断状態）を示す図である。駆動側アーク電極４の動作が完了し遮断状態に至り、駆動側アーク電極４と被駆動側アーク電極５は静止している。
【００４３】
図４から図８における駆動側可動ピン１８とレバー１２の動作を説明すると、図４の時刻ａである遮断動作開始後から図５の状態に至るまでは駆動側可動ピン１８が第一直線部１６Ａを移動し、レバー１２は静止している。図６の状態では、駆動側可動ピン１８は連結部１６Ｂを移動し、レバー１２が円柱突起１５を支点に回転する。図７から図８に至る状態では、駆動側可動ピン１８は第二直線部１６Ｃを移動し、レバー１２は静止している。
【００４４】
図６に示すように、駆動側可動ピン１８が連結部１６Ｂ上を移動するときは、駆動側可動ピン１８が第二溝カム１７及び第三溝カム１９それぞれを一方向に移動しつつ、レバー１２を、円柱突起１５を支点として回転させる。
【００４５】
図４から図８の順番で推移する遮断動作では、駆動側可動ピン１８は第一直線部１６Ａ、連結部１６Ｂ、第二直線部１６Ｃを一方向に移動する。一方、図８から図４の順番で推移する投入動作では、駆動側可動ピン１８は第二直線部１６Ｃ、連結部１６Ｂ、第一直線部１６Ａを一方向に移動する。
【００４６】
以上のように、第一溝カムの連結部１６Ｂで駆動側可動ピン１８が第二溝カム１７によりレバー１２の位置保持をすることで、レバー１２を一方向に回転させ被駆動側アーク電極５が駆動側アーク電極４と反対方向に駆動され、第一溝カム１６の第二直線部１６Ｃで駆動側可動ピン１８が第二溝カム１７及び第三溝カム１９により動作を制限されることで、レバー１２の回動を停止する。これにより、被駆動側アーク電極５が静止する間欠駆動状態を実現する。
【００４７】
つぎに、図９を用いて、レバー１２に作用するモーメントとそれに起因して駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に作用する衝撃荷重、及び円柱突起１５に発生する曲げ応力について説明する。
【００４８】
本実施例は図１に示したように、駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０はどの部位にも固定されないことから、遮断動作時の被駆動側電極の駆動停止時刻ｄ及び投入動作時の時刻ｂを除き、動作する時刻ａから時刻ｅの全域で駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に働く過度の力を緩和できるため、信頼性の高い双方向駆動機構を実現できる。
【００４９】
図９は、本実施例に係るガス遮断器の被駆動側電極の駆動停止時にレバー１２に作用するモーメントとそれに起因して駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に作用する衝撃荷重、及び円柱突起１５に発生する曲げ応力を示す模式図である。
【００５０】
遮断動作時における時刻ｄでは被駆動側アーク電極５の動作停止に伴い、図９に示す通りレバー１２の回動が停止し、レバー１２、駆動側可動ピン１８、及び被駆動側可動ピン２０にそれぞれ作用する慣性力により、駆動側可動ピン１８の駆動側可動ピン衝突地点１８Ｂと第三溝カム１９の第三溝カム衝突地点１９Ｂが衝突し、衝撃荷重Ｆ１と反力Ｒ１が発生する。同様に、被駆動側可動ピン２０の被駆動側可動ピン衝突地点２０Ｂとレバー被駆動側ガイド穴２１のレバー被駆動側ガイド穴衝突地点２１Ｂの間に衝撃荷重Ｆ２と反力Ｒ２が発生する。
【００５１】
また、被駆動側アーク電極５の動作停止に伴い、レバー１２は円柱突起１５と円柱突起嵌め合い穴１２Ａの嵌め合い公差に起因して幾何学的に遮断動作軸となるＹ軸方向周り姿勢変化する。したがって、レバー１２には被駆動側アーク電極５の動作停止に伴い、遮断動作軸となるＹ軸方向周りのモーメントＭｙが発生する。レバーのＹ軸方向周りの姿勢変化に起因して、衝撃荷重Ｆ１及び反力Ｒ１、衝撃荷重Ｆ２及び反力Ｒ２は値が増加し、Ｘ軸方向の分布にも偏りが生じさせる。衝撃荷重Ｆ１及び反力Ｒ１、衝撃荷重Ｆ２及び反力Ｒ２の増加と偏りにより、駆動側可動ピン衝突地点１８Ｂ、第三溝カム衝突地点１９Ｂ、被駆動側可動ピン衝突地点２０Ｂ、レバー被駆動側ガイド穴衝突地点２１Ｂは、局所的に衝撃荷重とそれに伴う反力が過大となり、接触面圧増加による面粗れやかじりを発生させ動作不良の原因となる。円柱突起１５は衝撃荷重Ｆ１及び反力Ｒ１、衝撃荷重Ｆ２及び反力Ｒ２のモーメントＭｙにより増加した衝撃荷重とＸ軸方向の荷重偏りに対して支持部となり、ガイド１４と境目の根元には曲げ応力σＭが発生する。
衝撃荷重Ｆ１及び反力Ｒ１、衝撃荷重Ｆ２及び反力Ｒ２、及びモーメントＭｙと力σＭは、
両端のレバー１２それぞれで発生する。
【００５２】
図１０は、本発明の実施形態に係るガス遮断器の被駆動側電極の駆動停止時にレバー１２に作用するモーメントとそれに起因して駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に作用する衝撃荷重、及び円柱突起１５に発生する曲げ応力の低減について示す模式図である。
【００５３】
本発明の実施形態の構成で、レバー１２に仮想レバー軸１２Ｂを設けた場合、駆動側可動ピン衝突地点１８Ｂ、第三溝カム衝突地点１９Ｂ、被駆動側可動ピン衝突地点２０Ｂ、レバー被駆動側ガイド穴衝突地点２１Ｂ、円柱突起嵌め合い部表面１５Ａ、円柱突起嵌め合い穴１２Ａが仮想レバー軸１２Ｂ上に位置する。レバー姿勢変化の原因となる円柱突起嵌め合い部表面１５Ａと円柱突起嵌め合い穴１２Ａを、駆動側可動ピン衝突地点１８Ｂ、第三溝カム衝突地点１９Ｂ、被駆動側可動ピン衝突地点２０Ｂ、レバー被駆動側ガイド穴衝突地点２１Ｂと同軸上に配置することにより、モーメントＭｙに起因した、衝撃荷重Ｆ１及び反力Ｒ１、衝撃荷重Ｆ２及び反力Ｒ２の増加とＸ軸方向の分布偏りを最小化でき、接触面圧の増加及び偏りによる面粗れやかじりによる動作不良を防止できる。また、円柱突起１５のガイド１４と境目の根元に発生する曲げ応力σＭを低減できる。双方向駆動機構部１０の信頼性確保に必要な構造信頼性を確保しつつ、板厚を削減でき、双方向駆動機構部１０を小形化できる。
【００５４】
双方向駆動機構部１０を構成する材料としては、いかなる材料、例えば鉄鋼材やステンレス鋼材などの金属材料やアルミ材などの非鉄金属材、若しくは炭素系や硝子系の複合でも良い。なお、双方向駆動機構部１０を構成し、且つ、接触する部品については、ビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有する材料で構成するほうが好ましい。ビッカーズなどの硬度指標で同等値を有する材料で構成する場合は、接触部表面がビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有するように焼入れなどの熱処理、窒化処理やメッキなどの表面処理を設けるほうが好ましい。また、ビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有する材料で構成し、熱処理、窒化処理やメッキなどの表面処理を設けても良い。
【００５５】
双方向駆動機構部１０は密封容器１００内で消弧性ガスや、遮断動作後に消弧性ガスである六フッ化硫黄ガスが分解されて発生した硫化物などが混在した腐食性ガス環境にさらされる。加えて、遮断動作中はアーク光、高熱にさらされる。このような環境下において、耐熱性や耐腐食性を有する材料で双方向駆動機構部１０を構成する方が好ましい。
【００５６】
図１０に、ガス遮断器の被駆動側電極の駆動停止時にレバーに作用するモーメントと、それに起因して駆動側可動ピンと被駆動側可動ピンに作用する衝撃荷重、及び円柱突起に発生する曲げ応力の低減について示す模式図を示す。レバー１２は図１０に示した通り、円柱突起１５と円柱突起嵌め合い穴１２Ａの嵌め合いに関して、ブッシュ４０を円柱突起嵌め合い部表面１５Ａと円柱突起嵌め合い部表面１５Ａ間に設けても良い。ブッシュ４０はレバー１２の円柱突起嵌め合い穴１２Ａに圧入、焼き嵌め、冷し嵌め、接着などの方法で固定される。ブッシュ４０はいかなる材料、例えば鉄鋼材やステンレス鋼材などの金属材料やアルミ材などの非鉄金属材、若しくは炭素系や硝子系の複合でも良い。なお、ブッシュ４０は接触する円柱突起１５とレバー１２の構成材料に対してビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有する材料で構成するほうが好ましい。ビッカーズなどの硬度指標で同等値を有する材料で構成する場合は、接触部表面がビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有するように焼入れなどの熱処理、窒化処理やメッキなどの表面処理を設けるほうが好ましい。また、ビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有する材料で構成し、熱処理、窒化処理やメッキなどの表面処理を設けても良い。
【００５７】
レバー１２は図１１、図１２に示した通り、円柱突起１５と円柱突起嵌め合い穴１２Ａの嵌め合いに関して、軸受け５０を円柱突起嵌め合い部表面１５Ａと円柱突起嵌め合い部表面１５Ａ間に設けても良い。軸受け５０はレバー１２の円柱突起嵌め合い穴１２Ａに圧入、焼き嵌め、冷し嵌め、接着などの方法で固定される。軸受け５０はころ軸受や玉軸受などいかなる方式で軸受けでも良い。軸受け５０は荷重の作用方向とメンテナンス性を考慮して、ラジアル軸受け、且つ、無給油軸受けが好ましい。軸受け５０はいかなる材料、例えば鉄鋼材やステンレス鋼材などの金属材料やアルミ材などの非鉄金属材、若しくは炭素系や硝子系の複合でも良い。なお、軸受け５０は接触する円柱突起１５とレバー１２の構成材料に対してビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有する材料で構成するほうが好ましい。ビッカーズなどの硬度指標で同等値を有する材料で構成する場合は、接触部表面がビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有するように焼入れなどの熱処理、窒化処理やメッキなどの表面処理を設けるほうが好ましい。また、ビッカーズなどの硬度指標で異なる値を有する材料で構成し、熱処理、窒化処理やメッキなどの表面処理を設けても良い。
【実施例２】
【００５８】
実施例２に関して図１３を用いて説明する。双方向駆動機構は図１３に示した双方向駆動機構部１０−２のように、ベルクランク形状のレバー１２−２を用いた形態としても良い。双方向駆動機構部１０−２では、双方向駆動機構部１０−２における第三溝カム１９が、レバー駆動側ガイド穴１９−２に変更される。双方向駆動機構部１０では、駆動側可動ピン１８と第三溝カム１９は固定されていなかったが、双方向駆動機構部１０−２では、駆動側可動ピン１８とレバー駆動側ガイド穴１９−２は嵌め合いとなり、駆動側可動ピン１８の動作を制限される。ただし、動作原理は双方向駆動機構部１０の形態を用いて説明した通りである。本発明の実施形態の効果についても、双方向駆動機構部１０の形態と同等である。
【００５９】
また、レバー１２−２と円柱突起１５−２は図１１及び図１２に示した通り、ブッシュ４０や軸受け５０を介して嵌め合っても良い。
【００６０】
本実施例では、例えば、密封容器１００内に駆動側電極と被駆動側電極を対向して設け、前記駆動側電極は駆動側主電極２と駆動側アーク電極４を有し、前記被駆動側電極は被駆動側主電極３と被駆動側アーク電極５を有し、前記駆動側アーク電極４は操作器１に接続され、前記被駆動側アーク電極５は双方向駆動機構部１０−２に連結され、前記双方向駆動機構部１０−２は、前記駆動側電極からの駆動力を受ける駆動側連結ロッド１１−２と、前記被駆動側アーク電極５に接続した被駆動側連結ロッド１３−２と、前記駆動側連結ロッド１１−２の動作に対して前記被駆動側連結ロッド１３−２を反対方向に動作させるレバー１２−２と、レバー１２−２の回転を規定する回転中心となる円柱突起１５−２をガイド１４−２に一体成型し、レバー１２−２とガイド１４−２を嵌め合い、前記駆動側連結ロッド１１−２と前記被駆動側連結ロッド１３−２の動作を規定するガイド１４−２と、前記駆動側連結ロッド１１−２が有する第一溝カム１６−２と、前記レバー１２−２が有する第二溝カム１７−２それぞれに、駆動側可動ピン１８を連通させ、前記駆動側連結ロッド１１−２の動作により前記駆動側可動ピン１８が前記それぞれの第一溝カム１６−２と被駆動側連結ロッドガイド溝３０−２内を運動することで、前記レバー１２−２を回動させ、被駆動側可動ピン２０で前記レバー１２−２と連通された前記被駆動側連結ロッド１３−２が前記駆動側連結ロッド１１−２と反対方向に駆動され、前記被駆動側連結ロッド１３−２に接続する前記被駆動側アーク電極５が前記駆動側連結ロッド１１−２に接続する前記駆動側電極の前記駆動側アーク電極４と反対方向に駆動させることを特徴のひとつとすることができる。
【００６１】
駆動側連結ロッド１１−２はガイド１４−２に設けられた上溝１４Ａ−２と下溝１４Ｂ−２により上下方向の変位を制限され、遮断部の駆動軸となるＹ軸方向と直行するＸ軸方向へのみ移動可能となる。
【００６２】
駆動側可動ピン１８は、ガイド１４−２内の第二溝カム１７−２と、駆動側連結ロッド１１−２内の第一溝カム１６−２と、レバー１２−２内のレバー駆動側ガイド穴１９−２を貫通する。被駆動側可動ピン２０は、レバー１２−２内のレバー被駆動側ガイド穴２１−２と被駆動側連結ロッド１３−２内の被駆動側連結ロッドガイド溝３０−２を貫通する。この際、ガイド１４−２には被駆動側可動ピン２０が移動するための穴２５−２を設ける。
【００６３】
駆動側可動ピン１８、被駆動側可動ピン２０は、ガイド１４から外れないよう、両端に切り込んだ駆動側可動ピン締結ボルト２６、被駆動側可動ピン締結ボルト２８を駆動側可動ピン固定ナット２７、被駆動側可動ピン固定ナット２９でそれぞれ締め付ける。ボルト締結部をアクセスし易いガイド１４の外側に配置することにより、メンテナンス性の向上が可能となる。
【００６４】
本実施例によれば、遮断動作時における時刻ｄでの被駆動側アーク電極５の動作停止に伴い、モーメントＭｙを発生させてレバー１２−２の姿勢変化の原因となる、円柱突起嵌め合い部表面１５Ａ−２と円柱突起嵌め合い穴１２Ａ−２を、駆動側可動ピン衝突地点１８Ｂ、第三溝カム衝突地点１９Ｂ、被駆動側可動ピン衝突地点２０Ｂ、レバー被駆動側ガイド穴衝突地点２１Ｂと同軸上に配置することにより、モーメントＭｙに起因した、衝撃荷重Ｆ１及び反力Ｒ１、衝撃荷重Ｆ２及び反力Ｒ２の増加とＸ軸方向の分布偏りを最小化して接触面圧の増加及び偏りによる面粗れやかじりによる動作不良を防止、及び円柱突起１５−２のガイド１４−２と境目の根元に発生する曲げ応力σＭを低減でき、双方向駆動機構部１０−２の信頼性確保に必要な構造信頼性を確保しつつ、双方向駆動機構部１０−２を小形化することができる。
【００６５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１：操作器
２：駆動側主電極
３：被駆動側主電極
４：駆動側アーク電極
５：被駆動側アーク電極
６：シャフト
７：機械的圧縮室
８：ノズル
９：熱膨張室
１０：双方向駆動機構部
１１：駆動側連結ロッド
１２：レバー
１２Ａ：円柱突起嵌め合い穴
１２Ｂ：仮想レバー軸
１３：被駆動側連結ロッド
１４：ガイド
１４Ａ：上溝
１４Ｂ：下溝
１５：円柱突起
１５Ａ：円柱突起嵌め合い部表面
１６：第一溝カム
１６Ａ：第一直線部
１６Ｂ：連結部
１６Ｃ：第二直線部
１７：第二溝カム
１８：駆動側可動ピン
１８Ｂ：駆動側可動ピン衝突地点
１９：第三溝カム
１９Ｂ：第三溝カム衝突地点
２０：被駆動側可動ピン
２０Ｂ：被駆動側可動ピン衝突地点
２１：レバー被駆動側ガイド穴
２１Ｂ：レバー被駆動側ガイド穴衝突地点
２２：締結リング
２３：駆動側締結ボルト
２５：穴
２６：駆動側可動ピン締結ボルト
２７：駆動側可動ピン固定ナット
２８：被駆動側可動ピン締結ボルト
２９：被駆動側可動ピン固定ナット
３０：被駆動側連結ロッドガイド溝
４０：ブッシュ
５０：軸受け
１００：密封容器、
１０−２：双方向駆動機構部
１１−２：駆動側連結ロッド
１２−２：レバー
１２Ａ−２：円柱突起嵌め合い穴
１３−２：被駆動側連結ロッド
１４−２：ガイド
１４Ａ−２：上溝
１４Ｂ−２：下溝
１５−２：円柱突起
１５Ａ−２：円柱突起嵌め合い部表面
１６−２：第一溝カム
１７−２：第二溝カム
１９−２：レバー駆動側ガイド穴
２１−２：レバー被駆動側ガイド穴
２５−２：穴
３０−２：被駆動側連結ロッドガイド溝
【図１】
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【図２】
2018181502.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018181502.tif 000006
【図５】
2018181502.tif 000007
【図６】
2018181502.tif 000008
【図７】
2018181502.tif 000009
【図８】
2018181502.tif 000010
【図９】
2018181502.tif 000011
【図１０】
2018181502.tif 000012
【図１１】
2018181502.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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