(57)【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、互いにレバー固定ピン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つのレバーと、
遮断動作の終了時に前記被駆動側連結ロッドと当たるように前記ガイドに固定された緩衝構造と
を有する、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、レバー固定ピン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、
前記緩衝構造が有する弾性体の材料が、ゴム材、樹脂材、アルミ材、鉄材、ステンレス鋼材、銅材、チタン材、炭素系複合材料若しくは硝子系複合材料のいずれかひとつ又は複数であること、又は、コイルばね、空気ダンパー、油圧ダンパー若しくは電気的制御を用いたダンパーを用いた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、
前記緩衝構造は、弾性体を密封構造としたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項５】
請求項４に記載のガス遮断器において、
前記緩衝構造は、弾性体を、当て板、端板、ガイドで密封構造としたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項６】
請求項４に記載のガス遮断器において、
前記緩衝構造の弾性体は、周囲及び／又は一部が、遮光フィルム、断熱材、耐腐食体の積層で覆われたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項７】
請求項６に記載のガス遮断器において、
前記緩衝構造の耐腐食体の材料が、ステンレス鋼、樹脂材、アルミ材、鉄材、銅材、チタン材、炭素系複合材料、硝子系複合材料のいずれかであることを特徴とするガス遮断器。
【請求項８】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記緩衝構造は、固定ボルトで前記ガイドに締結されたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項９】
請求項８に記載のガス遮断器において、
前記緩衝構造は、前記ガイドに前記被駆動側連結ロッドの接触面が遮断動作の終了時に接触するように締結されたことを特徴とするガス遮断器。
【請求項１０】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記緩衝構造は、弾性体を当て板と端板を通しボルトとナットで挟みこんで締結した構造であることを特徴とするガス遮断器。
【請求項１１】
請求項１０に記載のガス遮断器において、
前記緩衝構造は、固定ボルトで端板に設けたフランジを介して前記ガイドに前記被駆動側連結ロッドの接触面と当て板の当て面が前記被駆動側連結ロッドの遮断動作の終了時に接触するように締結したことを特徴とするガス遮断器。
【請求項１２】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記緩衝構造と前記ガイドの締結は、
固定ボルトの軸方向が駆動軸方向に対して一致する又は一致しない角度での取り付けによる締結、
前記緩衝構造と前記ガイドの接続に接着剤や溶接による締結、
前記緩衝構造を前記ガイドに支持部材を介した固定による締結、又は、
前記緩衝構造を前記ガイド以外の一つ以上の部材若しくは前記ガイドを含む複数の部材への固定による締結
のいずれかであ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１４】
請求項１３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１５】
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、ガス遮断器に係る。本発明は、例えば、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）。なお、本方式では開閉動作終了時のレバー回動の停止は緩衝構造にレバーを当てて行われる。
【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、同様に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を招く可能性が考えられる。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。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。
本発明は、以上の点に鑑み、動作時の高構造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】
【００１１】
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（２）と駆動側アーク電極（４）を有し、操作器（１）に接続され、密封タンク（１００）内に設けられた駆動側電極と、
被駆動側主電極（３）と被駆動側アーク電極（５）を有し、密封タンク（１００）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（１０）と、
を備え、
前記双方向駆動機構部（１０）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）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（１３）と、
前記駆動側連結ロッド（１１）と前記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、
前記ガイド（１４）の両外側に配置され、互いにレバー固定ピン（１５）により回動自在に固定され、前記被駆動側連結ロッド（１３）と前記駆動側連結ロッド（１１）を連結し、前記駆動側連結ロッド（１１）の動作に対して前記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）と、
遮断動作の終了時に前記被駆動側連結ロッド（１３）と当たるように前記ガイド（１４）に固定された緩衝構造（４０）と
を有する、ガス遮断器が提供される。
【００１２】
本発明によると、動作時の高構造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】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るガス遮断器の双方向駆動機構部断面の詳細図
【図２】本発明の実施形態に係るガス遮断器の双方向駆動機構部の緩衝構造断面図と被駆動側連結ロッド断面図の衝突前の状態を示す図
【図３】本発明の実施形態に係わるガス遮断器の双方向駆動機構部の干渉構造断面図と被駆動側連結ロッドの衝突後の状態を示す図
【図４】本発明の実施形態に係るガス遮断器の投入状態を示す図
【図５】本発明の実施形態に係るガス遮断器の双方向駆動機構部の分解斜視図
【図６】本発明の実施形態に係るガス遮断器のストローク特性図
【図７】本発明の実施形態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８】本発明の実施形態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９】本発明の実施形態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る手前で、被駆動側アーク電極の動作終盤であり、被駆動側ロッドの接触面と緩衝構造の当て板の当て面が接触する直前の状態を示す図
【図１０】本発明の実施形態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、被駆動側ロッドの接触面と緩衝構造の当て板の当て面は接触しており、被駆動側アーク電極の動作が終了した状態を示す図
【図１１】本発明の実施形態に係るガス遮断器の開極状態を示す図
【図１２】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駆動側可動ピン、被駆動側可動ピン、及びレバーに作用する衝撃荷重の模式図
【図１３】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駆動側可動ピンに作用する曲げ変位と衝撃荷重の模式図
【図１４】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被駆動          側可動ピンに作用する曲げ変位と衝撃荷重の模式図
【図１５】本発明の実施形態に係るガス遮断器の双方向駆動機構部の緩衝構造において弾性体を遮光材と断熱材と防腐剤で覆い当て板と端板で挟みこんで締結した状態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を、ガス遮断器を用いて説明する。
【００１５】
図４に、本発明の実施形態におけるガス遮断器の投入状態を示す。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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の先端部は双方向駆動機構部１０に連結される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
以下に、図１から図５に基づいて本発明の実施形態における双方向駆動方式について説明する。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に係るガス遮断器の双方向駆動機構部の緩衝構造断面図と被駆動側連結ロッド断面図の衝突前の状態を示す図である。図３は、本発明の実施形態に係わるガス遮断器の双方向駆動機構部の干渉構造断面図と被駆動側連結ロッドの衝突後の状態を示す図である。図４は、本発明の実施形態に係るガス遮断器の投入状態を示す図である。また、図５は、本発明の実施形態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。
双方向駆動機構部１０は、図１、図２、図３、図４及び図５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を二つに分割されたガイド１４で勘合して駆動動作方向に移動自在に保持しつつ、それぞれのガイド１４にレバー固定ピン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。
【００２３】
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、第二直線部１６Ｃ、連結部１６Ｂ、第一直線部１６Ａ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、レバー固定ピン１５を回転軸としてレバー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。
【００２７】
図２、図３及び図５に示すように、緩衝構造４０は遮断部側からＹ軸方向の同軸上に当て板４２、弾性体４１、端板４３を配置し、通しボルト４４とナット４５でＹ軸方向に挟み込んで締結して構成される。
【００２８】
緩衝構造４０とガイド１４は、被駆動側連結ロッド１３とＹ軸方向の同軸上に被駆動側連結ロッド１３の接触面１３Ａと当て板４２の当て面４２Ａが対向するように、ガイド１４に設けられた固定ボルト穴１４Ｃに固定ボルト４６で、端板４３に設けたフランジ通し穴４３Ａを介して締結される。緩衝構造４０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ため、弾性体４１を当て板４２、端板４３、ガイド１４で密封構造とし、弾性体４１の劣化によるエネルギー吸収性能の低下を防いでいる。なお、本実施例では、弾性体４１の全体または一部が消弧性ガスや腐食性ガス環境に触れることや密封容器１００内と通気することを排除しない。固定ボルト４６の軸方向は駆動方向となるＹ軸方向と一致させて締結することが好ましい。緩衝構造４０は固定ボルト４６でガイド１４に締結することにより、双方向駆動機構部１０の小形化やメンテナンス性の向上が可能となる。なお、前述の緩衝構造４０とガイド１４の締結方法は一例であり、締結ボルトの強度信頼性やメンテナンス性は低下するかもしれないが、固定ボルト４６の軸方向が駆動軸方向に対して一致ししない角度での取り付けや、緩衝構造４０とガイド１４の接続に接着剤や溶接を用いることを排除しない。また、緩衝構造４０をガイド１４に何らかの支持部材を介した固定やガイド１４以外の一つ以上の部材やガイド１４を含む複数の部材に固定してもよい。
【００２９】
つぎに、緩衝構造４０による遮断動作における衝撃荷重吸収の原理について説明する。図２に示したように、投入状態や開極動作時の被駆動側連結ロッド１３の動作停止から任意ストローク前まで、緩衝構造４０の当て面４２Ａと被駆動側連結ロッド１３の接触面１３Ａは接触していない。弾性体４１は、図３に示すように開極動作において、被駆動側連結ロッド１３の動作停止前の任意ストロークから動作停止までの間、当て板４２Ａと接触面１３Ａが接触して弾性体４１が弾性域内で変位し、衝撃荷重の全てまたは一部を吸収する。衝撃荷重に対するエネルギー吸収量は弾性体４１の材質や体積を変更することにより調整可能である。当て板４２Ａと接触面１３が接触する被駆動側連結ロッド１３のストロークは被駆動側連結ロッド１３、弾性体４１、当て板４２、端板４３の体積の変更や端板４３とナット４５またはガイド１４の間へのスぺーサー配置により調整可能である。
【００３０】
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。
【００３１】
図５に、示した本発明の実施形態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、レバーの肉厚と幅を大きくすることが可能となり、レバー１２の応力を緩和することができる。
【００３２】
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。
【００３３】
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内の非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には被駆動側移動ピン２０が移動するための穴２５を設ける。
【００３４】
レバー固定ピン１５は、ガイド１４から外れないよう、図示しない固定リングを両端に取り付ける。また、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、被駆動側駆動ピン固定ナット２９でそれぞれ締め付ける。
【００３５】
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。
【００３６】
以下、図６から図１１を用いて、開極となる遮断動作途中の状態と緩衝構造４０による被駆動側電極の駆動停止時に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の低減について説明する。まず、遮断動作途中の状態について以下説明する。
【００３７】
図６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図である。
【００３８】
ガス遮断機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７に、時刻ｃは図８に、時刻ｄは図９に、時刻ｅは図１０に、時刻ｆは図１１に、それぞれ示す。
【００３９】
図６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ｆ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。
【００４０】
ここで、緩衝構造４０が衝撃荷重を吸収するストロークは被駆動側連結ロッド１３の接触面１３Ａと緩衝構造４０の当て面４３Ａが接触を開始する時刻を時刻ｄ’と定義し、駆動側アーク電極５の動作時刻ｅまでの被駆動側ストロークを緩衝構造４０の駆動エネルギー吸収ストロークδd’eと定義する。駆動エネルギー吸収ストロークδd’eは緩衝構造４０の体積や固定方法により任意変更が可能である。
【００４１】
（時刻ｂ）
図７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は第一溝カムの連結部１６Ｃ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。
【００４２】
（時刻ｃ）
図８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。
【００４３】
（時刻ｄ）
図９は、駆動側可動ピン１８が第一溝カム１６の連結部１６Ｂを抜ける手前で、被駆動側アーク電極５は動作終盤であり、被駆動側連結ロッド１３の接触面１３Ａと緩衝構造４０の当て板４２の当て面４２Ａが接触する直前の状態を示す図である。このとき、可動ピン１８は第一溝カム１６の連結部１６Ｂを移動すると同時に、第二溝カム１７と第三溝カム１９内を一方向に移動する。
【００４４】
（時刻ｅ）
図１０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、第一直線部１６Ａ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。このとき、被駆動側連結ロッド１３の接触面１３Ａと緩衝構造４０の当て板４２の当て面４２Ａは接触している。
【００４５】
（時刻ｆ）
図１１は、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。
【００４６】
図７から図１１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７の状態に至るまでは駆動側可動ピン１８が第二直線部１６Ｃを移動し、レバー１２は静止している。図８、９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がレバー固定ピン１５を支点に回転する。図１０、１１の状態では、可動ピン１８は第一直線部１６Ａを移動し、レバー１２は静止している。
【００４７】
図８、９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をレバー固定ピン１５を支点として回転させる。
【００４８】
図７から図１１の順番で推移する遮断動作では、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。一方、図１１から図７の順番で推移する投入動作では、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。
【００４９】
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の第一直線部１６Ａで可動ピン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。
【００５０】
つぎに、図１０に示した被駆動側アーク電極５の駆動停止時刻ｅに駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に作用する衝撃荷重と緩衝構造４０による衝撃荷重の低減について説明する。
【００５１】
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ｅ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ｆ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。
【００５２】
図１２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駆動側可動ピン、被駆動側可動ピン、及びレバーに作用する衝撃荷重の模式図である。
遮断動作時における時刻ｅでは被駆動側アーク電極５の動作停止に伴い、図１２に示す通りレバー１２の回動が停止し、駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン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。衝撃荷重Ｆ１及び反力Ｒ１と衝撃荷重Ｆ２及び反力Ｒ２は、両端のレバー１２それぞれで発生する。
【００５３】
図１３に、両端のレバー１２で発生した反力Ｒ１により、駆動側可動ピン１８に発生する変位δ１とそれに起因して駆動側可動ピン１８に発生する衝撃荷重Ｆ１’を模式的に示す。駆動側可動ピン１８には両端のレバー１２で発生した反力Ｒ１を支点として変位δ１が発生する。変位δ１により、駆動側可動ピン１８と駆動側連結ロッド１１が駆動側衝突点１６Ｂ’で衝突し、荷重Ｆ１’が衝撃的に発生する。駆動側可動ピン１８には、荷重Ｆ１’により曲げ応力が衝撃的に発生することになり、駆動側可動ピン１８の強度信頼性低下の原因となる場合がある。なお、荷重Ｆ１’はそれぞれのレバーで発生する反力Ｒ１の合計における駆動側可動ピン衝突地点１８Ｂと駆動側衝突点１６Ｂ’の角度差分θ１の分力であり、２×Ｒ１cos(θ１)となる。
【００５４】
図１４に、両端のレバー１２で発生した衝撃荷重Ｆ２と反力Ｒ２により、被駆動側可動ピン２０に発生する変位δ２とそれらに起因して被駆動側可動ピン２０に発生する負荷Ｆ２’を模式的に示す。被駆動側可動ピン２０には両端のレバー１２で発生した反力Ｒ２を支点として変位δ２が発生する。変位δ２により、駆動側連結ロッドガイド溝３０が被駆動側衝突点３０’で衝突し、荷重Ｆ２’が衝撃的に発生する。被駆動側可動ピン２０には、荷重Ｆ２’により曲げ応力が衝撃的に発生することになり、被駆動側可動ピン２０の強度信頼性低下の原因となる。なお、荷重Ｆ２’はそれぞれのレバーで発生する反力Ｒ２の合計におけるレバー被駆動側ガイド穴衝突地点２１Ｂと被駆動側衝突点３０’の角度差分θ２の分力であり、２×Ｒ２cos(θ２)となる。
【００５５】
衝撃荷重Ｆ１と衝撃荷重Ｆ２は緩衝構造４０を図１〜図５等に示した通りに配置することにより低減できる。図６に示した通り、被駆動側連結ロッド１３の接触面１３Ａと緩衝構造４０の当て面４２Ａを衝撃荷重が発生する時刻ｅからストロークδｄ’ｅ前に、時刻ｄ’で接触させてストロークδｄ’ｅの間、駆動エネルギーを緩衝構造４０で吸収し、時刻ｅで駆動側可動ピン１８に作用する衝撃荷重Ｆ1、被駆動側可動ピン２０に作用する衝撃荷重Ｆ２をそれぞれ低減させて、駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に時刻ｅで発生する曲げ応力を低減させることができる。なお、接触面１３Ａと当て面４２Ａの接触はエネルギー伝達や緩衝構造のへたりを考慮して一様で同等であることが好ましい。ただし、本実施例は、接触面１３Ａと当て面４２Ａの偏接触を排除しない。また、接触面１３Ａと当て面４２Ａのそれぞれの面積は同様でも良く、異なっても良い。
【００５６】
緩衝構造４０によるストロークδd’e間の駆動エネルギーの吸収は、駆動エネルギーを、当て板４２を介して弾性体４１に伝達して吸収する。なお、ストロークδdeは被駆動側電極の動作ストローク以下であり、ストロークδd’eは遮断性能やストローク特性及び目標吸収エネルギー量に応じて任意に変更可能である。また、弾性体４１、当て板４２、端板４３の通しボルト４４とナット４５による締結力は、目標エネルギー吸収量やストロークδd’eに応じて任意に設定可能である。本実施例は弾性体４１、当て板４２、端板４３の接続にボルトに替わる、例えば、リベット締結、接着、溶接、かしめ、締りはめなどを用いることを排除しない。
【００５７】
弾性体４１の材料としては、例えば、高減衰能を有するゴム材や樹脂材を用いることができる。なお、当て板４２や端板４３に対してビッカーズ硬度が低い材料であれば、いかなる材料、例えば鉄鋼材（鉄材）やステンレス鋼材、アルミ材、銅材、チタン材などの金属材料若しくは炭素系や硝子系の複合材料でも良い。弾性体４１は単一材料や部品で構成しても良く、複数の材料や部品で構成しても良い。また、あらゆる材料で製作されたコイルばね、空気ダンパー、油圧ダンパーやソレノイドなど何らかの電気的制御を用いたダンパーを用いても良い。
【００５８】
当て板４２の材質は被駆動側ロッド１３や接触面１３Ａと同一、同種の材料、又はビッカーズ硬度で同等値を有する材料、例えば鉄鋼材などの金属材料であるほうが好ましい。当て板４２は単一の部品や材料で構成しても良く、複数の部品や材料で構成しても良い。
【００５９】
端板４３の材質は被駆動側ロッド１３や接触面１３Ａと同一、同種の材料、又はビッカーズ硬度で同等値を有する材料、例えば金属材料であるほうが好ましい。端板４３は単一の部品や材料で構成しても良く、複数の部品や材料で構成しても良い。
【００６０】
なお、接触面１３Ａや当て面４２Ａ、又は当て板４２や端板４３は、例えば、焼き入れ処理、窒化処理、メッキなどの後処理を行っても良い。
【００６１】
また、図１５に、緩衝構造４０の別の実施例を示す。緩衝構造４０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、とりわけ弾性体４１にゴム材や樹脂材を用いた場合、弾性体４１の劣化に起因したエネルギー吸収性能の低下が課題となる。
【００６２】
図１５に示したように、弾性体４１の周囲を遮光フィルム４１Ａ、断熱材４１Ｂ、耐腐食体４１Ｃで覆うことにより、上述の課題に対して、弾性体４１のエネルギー吸収性能の低下を防止することができる。なお、本実施例では遮光フィルム４１Ａ、断熱材４１Ｂ、耐腐食体４１Ｃの順番で弾性体４１の外周部を積層するが、遮光フィルム４１Ａ、断熱材４１Ｂ、耐腐食体４１Ｃの積層順番は任意に設定可能である。また、遮光フィルム４１Ａ、断熱材４１Ｂ、耐腐食体４１Ｃのいずれかの単体や一部組み合わせのみ、積層しても良い。
当て板４２と端板４３内に遮光フィルム４１Ａ、断熱材４１Ｂ、耐腐食体４１Ｃを構成しても良い。耐腐食体４１Ｃはステンレス鋼が好ましい。耐腐食体４１Ｃの材料は、他にも、例えば、樹脂材、アルミ材、鉄材、銅材、チタン材、炭素系複合材料、硝子系複合材料のいずれかを用いても良い。弾性体４１は、上述のような各種材料の他にも、例えば、あらゆる材料で製作されたコイルばね、空気ダンパー、油圧ダンパーやソレノイドなど何らかの電気的制御を用いたダンパーを用いても良い。
【００６３】
本実施例では、遮断動作に対して緩衝構造４０を被駆動側連結ロッド１３の終端に当てて、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の全体または一部を吸収したが、投入動作における駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に作用する衝撃荷重低減のために、緩衝構造４０を駆動側連結ロッド１１の終端や被駆動側連結ロッド１３の始端に緩衝構造４０を固定することを排除しない。
【００６４】
本実施例により、被駆動側電極の駆動停止時に駆動側可動ピン１８と被駆動側可動ピン２０に発生する衝撃荷重に対する高強度信頼性化と小型化を両立した双方向駆動機構を実現できる。なお、上記はあくまでも実施の例であり、発明の内容を上記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明自体は、特許請求の範囲に記載された内容に即して種々の態様で実施することが可能である。実施例では機械的圧縮室及び熱膨張室を有する遮断器の例を挙げて説明したが、本願発明を、例えば、機械的圧縮室のみを有する遮断器に適用することも可能である。また、本発明を溝カム以外の双方向駆動方式、例えば、フォーク型レバー方式やリンク方式やレバー方式の被駆動側電極に対しても適用することも可能である。
【００６５】
[構成例]
本実施形態では、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に連結され、前記双方向駆動機構部１０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と、前記駆動側連結ロッド１１の動作に対して前記被駆動側連結ロッド１３を反対方向に動作させるレバー１２と、前記駆動側連結ロッド１１と前記被駆動側連結ロッド１３の動作を規定するガイド１４と、
緩衝構造４０を固定ボルト４６で端板４３に設けたフランジ４３Ａを介して前記ガイド１４に、前記被駆動側連結ロッド１３の接触面１３Ａと当て板４２の当て面４２Ａが前記被駆動側連結ロッド１３の遮断における駆動終了時に接触して衝突時の負荷を前記固定ボルト４６の軸方向で負担するように締結した、弾性体４１を前記当て板４２と前記端板４３で通しボルト４４とナット４５で挟みこんで締結した前記緩衝構造４０を有し、前記駆動側連結ロッド１１が有する第一溝カム１６と、前記レバー１２が有する第二溝カム１７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と被駆動側連結ロッドガイド溝３０内を運動することで、前記レバー１２を回動させ、被駆動側可動ピン２０で前記レバー１２と連通された前記被駆動側連結ロッド１３が前記駆動側連結ロッド１１と反対方向に駆動され、前記被駆動側連結ロッド１３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と反対方向に駆動し、前記被駆動側連結ロッド１３の前記接触面１３Ａを前記緩衝構造４０の前記当て板４２の前記当て面４２Ａに遮断動作時に接触させて停止させることを特徴のひとつとするこのができる。
【００６６】
［実施例の効果］
本実施形態によれば、被駆動側連結ロッドの遮断時における駆動停止時に被駆動側連結ロッドを緩衝構造に接触させることにより、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の一部を吸収でき、駆動側可動ピンと被駆動側可動ピンの高信頼性化と双方向駆動機構の小型化が可能となる。また、緩衝構造をガイドに取り付けることにより遮断器メンテナンス性が向上する。固定ボルトについても緩衝構造に作用する衝撃荷重の方向と一致させて締結することにより、荷重を強度が高いボルト軸方向で負担するように取り付けが可能となるため、固定ボルトの高信頼性化ができる。
【００６７】
［付記］
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】
【００６８】
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、中心軸１２ｃ・・・中心軸、１３・・・被駆動側連結ロッド、１３Ａ・・・接触面１４・・・ガイド、１４Ａ・・・上溝、１４Ｂ・・・下溝、１４Ｃ・・・固定ボルト穴、１５・・・レバー固定ピン、１６・・・第一溝カム、１６Ａ・・第一直線部、１６Ｂ・・連結部、１６Ｂ’・・・駆動側衝突点、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・・・被駆動側駆動ピン締結ボルト、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、３０’・・・被駆動側衝突点、４０・・・緩衝構造、４１・・・弾性体、４１Ａ・・・遮光フィルム、４１Ｂ・・・断熱材、４１Ｃ・・・耐腐食体、４２・・・当て板、４２Ａ・・・当て面、４３・・・端板、４３Ａ・・・フランジ通し穴、４４・・・通しボルト、４５・・・ナット、４６・・・固定ボルト、１００・・・密封容器
【図１】
0006585485.tif 000002
【図２】
0006585485.tif 000003
【図３】
0006585485.tif 000004
【図４】
0006585485.tif 000005
【図５】
0006585485.tif 000006
【図６】
0006585485.tif 000007
【図７】
0006585485.tif 000008
【図８】
0006585485.tif 000009
【図９】
0006585485.tif 000010
【図１０】
0006585485.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0006585485.tif 000013
【図１３】
0006585485.tif 000014
【図１４】
0006585485.tif 000015
【図１５】
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