(57)【要約】  本発明は、従来の双方向駆動方式に比べ操作エネルギーを小さくすることができると共に、可動ピンに働く過度の力を緩和して信頼性の高い双方向駆動方式を実現できるガス遮断器を提供する。本発明のよるガス遮断器は、双方向駆動機構部を、駆動側連結ロッドと、被駆動側連結ロッドと、それらを連結するレバーと、駆動側連結ロッドと被駆動側連結ロッドの動作を規定するガイドとで構成し、前記駆動側連結ロッドが有する第一溝カムと、ガイドが有する第二溝カムと、レバーが有する第三溝カムそれぞれに、可動ピンを連通させ、駆動側連結ロッドの動作により可動ピンがそれぞれの溝カム内を運動することで、レバーを回動させ、被駆動側連結ロッドが駆動側連結ロッドと反対方向に駆動され、被駆動側アーク電極が駆動側アーク電極と反対方向に駆動されることを特徴とする。
2015029516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封タンク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と駆動側アーク電極を有し、前記被駆動側電極は被駆動側主電極と被駆動側アーク電極を有し、前記駆動側アーク電極は操作器に接続され、前記被駆動側アーク電極は双方向駆動機構部に連結されたガス遮断器であって、  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した被駆動側連結ロッドと、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レバーと、前記駆動側連結ロッドと前記被駆動側連結ロッドの動作を規定するガイドとを備え  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及び前記レバーが有する第三溝カムそれぞれに可動ピンを連通させ、前記駆動側ロッドの動作により前記可動ピンが前記それぞれの溝カム内を運動することで前記レバーを回動させ、前記被駆動側連結ロッドが前記駆動側連結ロッドと反対方向に駆動され、前記被駆動側連結ロッドに接続する前記被駆動側アーク電極が、前記駆動側連結ロッドに接続する前記駆動側電極の前記駆動側アーク電極と反対方向に駆動されることを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記第一溝カムは、第一直線部と前記第一直線部に対し異なる軸上に設けられた第二直線部及び前記第一直線部と前記第二直線部をつなぐ連結部で構成され、前記第一溝カムの鉛直方向の変位幅は、前記第二溝カムの鉛直方向の変位幅内及び第三溝カムの鉛直方向の変位幅内に収まることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記可動ピンが前記第一直線部及び前記第二直線部内を移動するときは前記レバーは静止し、前記可動ピンが前記連結部内を移動するときは前記レバーが支点を中心に回転することを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記可動ピンが前記連結部内を移動するときに、前記可動ピンが前記第二溝カム及び前記第三溝カムそれぞれを一方向に移動することを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記可動ピンが前記連結部内を移動するときに前記可動ピンが前記第二溝カム及び前記第三溝カムそれぞれを一方向に移動することを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記ガス遮断器の開極動作において前記可動ピンは、前記第二直線部、前記連結部、前記第一直線部を一方向に移動し、前記ガス遮断器の閉極動作において前記可動ピンは、前記第一直線部、前記連結部、前記第二直線部を一方向に移動することを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項７】
前記ガス遮断器の開極動作において前記可動ピンは、前記第二直線部、前記連結部、前記第一直線部を一方向に移動し、前記ガス遮断器の閉極動作において前記可動ピンは、前記第一直線部、前記連結部、前記第二直線部を一方向に移動することを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記ガス遮断器の開極動作において前記可動ピンは、前記第二直線部、前記連結部、前記第一直線部を一方向に移動し、前記ガス遮断器の閉極動作において前記可動ピンは、前記第一直線部、前記連結部、前記第二直線部を一方向に移動することを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項９】
前記ガス遮断器の開極動作において前記可動ピンは、前記第二直線部、前記連結部、前記第一直線部を一方向に移動し、前記ガス遮断器の閉極動作において前記可動ピンは、前記第一直線部、前記連結部、前記第二直線部を一方向に移動することを特徴とする請求項５に記載のガス遮断器。
【請求項１０】
前記第一溝カムの前記第一直線部と、前記第二の直線部と、前記連結部と、前記第二溝カムと、前記第三溝カムの位置関係は、駆動側動作に対する被駆動側動作の速度比で決まることを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項１１】
前記第一溝カムと前記第二溝カムの全動作区間における交差角度は、４０度以上１４０度以下であることを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項１２】
前記第一溝カムと前記第二溝カムの全動作区間における交差角度は、９０度であることを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はガス遮断器に係り、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適用したものに好適なガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】  高電圧の電力系統に用いるガス遮断器は、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的に用いられている。【０００３】  このパッファ形ガス遮断器の遮断性能を向上させるために、従来固定されていた被駆動側の電極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方式が提案されている。【０００４】  例えば、特許文献１には、フォーク型レバーによる方式が提案されている。この特許文献１では、フォークの窪み部に駆動側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、これを開閉軸方向の往復運動に変換することで、被駆動側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。フォークの窪み部からピンが離れた状態では、レバーは位置保持され、被駆動側アーク電極は静止する。【０００５】  この特許文献１は、電流遮断に必要な時間領域に、最小限の駆動力で効率よく被駆動側を動かすことを目的としている。【０００６】  また、特許文献２には、溝カムを用いた双方向駆動方式が提案されている。これは、駆動側の動きに応じて、溝カム内をピンが移動し、カムを回動させることで、カムに連結した被駆動側アーク電極を駆動側アーク電極と反対方向に駆動するものである。溝カムを任意形状にすることで、被駆動側アーク電極と駆動側アーク電極の所望の速度比を実現可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６２７１４９４号明細書
【特許文献２】特開２００３−１０９４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、特許文献１に記載のフォーク型レバーの形状は、直線部と円弧部のみで構成されるため、被駆動側の速度を任意に設定できないという問題がある。また、開閉動作の度にピンがフォーク型レバーの窪み部に接触し、フォーク型レバーに過度の力が掛る恐れがある。【０００９】  また、特許文献２は、溝カムにより被駆動側の速度を任意に設定可能であるが、単一の溝カムで構成されるため、駆動側運動に対して溝カム内の可動ピンが常に運動することから、被駆動側の動きを所望の時間領域に限定することが困難である。更に、被駆動側を駆動側に対して反対方向に動かすためには、可動ピンの回転運動が必要となり、溝カムが略円弧状となるため装置が大きくなるという問題がある。【００１０】  本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、遮断性能を確保しながら操作器のエネルギーを最小とするような溝カム形状を実現することが可能であることは勿論、従来の双方向駆動方式に比べ操作エネルギーを小さくすることができると共に、可動ピンに働く過度の力を緩和して信頼性の高い双方向駆動方式を実現できるガス遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明のガス遮断器は、上記目的を達成するために、密封タンク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と駆動側アーク電極を有し、前記被駆動側電極は被駆動側主電極と被駆動側アーク電極を有し、前記駆動側アーク電極は操作器に接続され、前記被駆動側アーク電極は双方向駆動機構部に連結されたガス遮断器であって、前記双方向駆動機構部は、前記駆動側電極から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した被駆動側連結ロッドと、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レバーと、前記駆動側連結ロッドと前記被駆動側連結ロッドの動作を規定するガイドと、を備え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それぞれに、可動ピンを連通させ、前記駆動側ロッドの動作により前記可動ピンが前記それぞれの溝カム内を運動することで、前記レバーを回動させ、前記被駆動側連結ロッドが前記駆動側連結ロッドと反対方向に駆動され、前記被駆動側連結ロッドに接続する前記被駆動側アーク電極が前記駆動側連結ロッドに接続する前記駆動側電極の前記駆動側アーク電極と反対方向に駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、遮断性能を確保しながら操作器のエネルギーを最小とするような溝カム形状を実現することが可能であることは勿論、従来の双方向駆動方式に比べ操作エネルギーを小さくすることができると共に、可動ピンに働く過度の力を緩和して信頼性の高い双方向駆動方式を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の双方向駆動機構を示す詳細図である。
【図２】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の閉極状態を示す図である。
【図３】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の双方向駆動機構を示す分解斜視図である。
【図４】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器のストローク特性を示す特性図である。
【図５】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の開極途中で、被駆動側アーク電極の動作直前の状態を示す断面図である。
【図６】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の開極途中で、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断面図である。
【図７】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の開極途中で、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の状態を示す断面図である。
【図８】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の開極途中で、被駆動側アーク電極の動作終了の状態を示す断面図である。
【図９】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の開極状態を示す断面図である。
【図１０】本発明のガス遮断器の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の駆動側アーク電極と被駆動側アーク電極の速度比を示す図である。
【図１１】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の閉極状態を示す双方向駆動機構部の詳細図である。
【図１２】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の開極途中の被駆動側アーク電極の動作直前の状態を示す双方向駆動機構部の詳細図である。
【図１３】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の開極途中の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双方向駆動機構部の詳細図である。
【図１４】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の開極途中の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の状態を示す双方向駆動機構部の詳細図である。
【図１５】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の開極途中の被駆動側アーク電極の動作終了の状態を示す双方向駆動機構部の詳細図である。
【図１６】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の開極状態を示す双方向駆動機構部の詳細図である。
【図１７】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の駆動側連結ロッドを駆動側開極方向へ微小量変位させたときの第一溝カム及び第二溝カム及び可動ピンの変形の様子を示す図である。
【図１８】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の第一溝カムが駆動する際の摩擦力及び接触力により溝カム及び可動ピンが変形する様子を示す図１７の側面図である。
【図１９】本発明のガス遮断器の実施例２に係るパッファ形ガス遮断器の第一溝カム及び第二溝カムの交差角度と溝カムと可動ピンとの間に働く接触力の関係を描画した機構解析結果を示す図である。
【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に係るガス遮断器を説明する。なお、下記はあくまでも実施の例であり、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。また、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。更に、以下の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するが、本発明を、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。
【実施例１】
【００１５】  図２に、本発明の実施例１におけるパッファ形ガス遮断器の投入状態を示す。【００１６】  該図に示す如く、密封タンク１００内には、駆動電極と被駆動電極が同軸状に対向して設置されている。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を有している。【００１７】  また、密封タンク１００に隣接して操作器１が設けられ、この操作器１には、駆動力を伝えるシャフト６が連結され、シャフト６の先端には駆動側アーク電極４が設けられている。シャフト６は、機械的圧縮室７及び熱膨張室９内を貫通して設けられている。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、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、被駆動側アーク電極５の一端とノズル８の先端部は、双駆動機構部１０に連結されている。【００１８】  図２に示すように、パッファ形ガス遮断器は、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している。【００１９】  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を介して駆動側主電極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されるが、機械的圧縮室７による機械的な消弧ガス吹き付けと、熱膨張室９によるアーク熱を利用した消弧ガス吹き付けにより、アークを消弧することで、電流は遮断される。【００２０】  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４の駆動方向と反対方向に駆動する双方向駆動機構１０を備えている。【００２１】  以下に、図１及び図３に基づいて、本発明の実施例１のパッファ形ガス遮断器における双方向駆動方式について説明する。【００２２】  本実施例の双方向駆動機構１０は、図１及び図３に示すように、被駆動側連結ロッド１３と駆動側連結ロッド１１をガイド１４で遮断動作方向に移動自在に保持しつつ、ガイド１４に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ている。【００２３】  駆動側連結ロッド１１には第一溝カム１６が設けられ、ガイド１４には第二溝カム１７が設けられ、レバー１２には第三溝カム１９が設けられている。可動ピン１８が、第二溝カム１７と第一溝カム１６及び第三溝カム１９を貫通している。【００２４】  可動ピン１８は外れないよう、ガイド１４を挟んで可動ピン六角頭２７を一端に設け、他端に切り込んだ可動ピン締結ねじ２８を可動ピン固定ナット２９で締め付けている。この際、可動ピン１８が溝カム内を自由に移動可能となるよう、可動ピン１８の円筒部分の長さをガイド１４の積層方向厚さ以上としている。【００２５】  このように構成することで、可動ピン１８は、どの部位にも固定されず、各溝内を自由に移動することが可能となる。【００２６】  レバー固定ピン１５も同様に、ガイド１４を挟んで、レバー固定ピン六角頭２４を一端に設け、他端に切り込んだレバー固定ピン締結ねじ２５をレバー固定ピン固定ナット２６で締め付けている。【００２７】  レバー固定ピン１５及び可動ピン１８がガイド１４から外れないようにするには、上記の他に、ピンの両端に溝を切り込み、それぞれに止め輪をはめ込んでもよい。【００２８】  レバー１２は、開極方向と垂直な向きの力がかからないように、左右対称な形状とするのが望ましい。本実施例では、駆動側連結ロッド１１を挟み込むように、レバー下部を二股にした構造としている。【００２９】  駆動側連結ロッド１１に切り込まれた第一溝カム１６は、操作器側から見て、第二直線部１６Ｃと連結部１６Ｂ及び第一直線部１６Ａで構成されている。【００３０】  第一直線部１６Ａと第二直線部１６Ｃは互いに異なる軸線上に設けられ、その間に連結部１６Ｂが設けられている。第一溝カム１６の鉛直方向の変位幅は、第二溝カム１７の鉛直方向の変位幅内及び第三溝カム１９の鉛直方向の変位幅内に収まるように構成されている。【００３１】  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、曲線や直線とすることが考えられる。【００３２】  駆動側連結ロッド１１は、ガイド１４に設けられた溝（図３の１４Ａ、１４Ｂ）により、上下方向の変位を制限され、遮断部の動作軸と水平方向のみ移動可能となる。【００３３】  ガイド１４に設けられた第二溝カム１７は、図１に示すように、第一溝カム１６の上下方向の変位幅に等しく切り込まれている。なお、第二溝カム１７の形状は特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。【００３４】  上述のとおり、第一溝カム１６と第二溝カム１７は、紙面垂直方向の積層構造を成し、両溝カム１６と１７の重なり部分には、可動ピン１８が配置される（図３参照）。【００３５】  更に、レバー１２に切り込まれた第三溝カム１９に可動ピン１８が通され、レバー固定ピン１５を回転軸としてレバー１２が回転するようになっている。【００３６】  このとき、可動ピン１８は、第一溝カム１６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。【００３７】  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溝２１が被駆動側連結ロッド１３に取り付けられた被駆動側移動ピン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ことができる。【００３８】  駆動側連結ロッド１１と被駆動側連結ロッド１３の間隔ｄ１（図１参照）は、ノズル８先端の外径と被駆動側アーク電極５径の差で決まる。【００３９】  また、駆動側のアーム長Ｌａ１と被駆動側のアーム長Ｌｂ１は、レバー１２に角度を設けた場合には、レバー１２の有する角度により変化するが、何れの角度においてもＬａ１＜Ｌｂ１である。【００４０】  この場合、被駆動側を動かすための力はＬｂ１＜Ｌａ１の場合よりも大きくなるが、駆動側の重量に対して被駆動側アーク電極５の重量は圧倒的に小さいため、この力は特に問題とならない。また、軽い被駆動��アーク電極５を駆動側に対して早く動かせるため、最小限の操作力で必要な相対速度を確保できる。【００４１】  双方向駆動機構１０と駆動側との連結は、例えば図２に示すように、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、駆動側連結ロッド１１の先端部を締結リング２２に通して駆動側締結ねじ２３をナットで締め付ける構造としている。【００４２】  以下、図４〜図１０を用いて、開極動作途中の状態ごとに説明する。【００４３】  図４は、パッファ形ガス遮断器のストローク特性を示し、横軸に時間を表し、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表している。【００４４】  図４において、時刻ａは開極開始時刻、時刻ｂは被駆動側アーク電極５の動作直前（図５の状態）の時刻、時刻ｃは可動ピン１８が第一溝カム１６の連結部１６Ｂに差し掛かった状態（図６の状態）、即ち、被駆動側アーク電極５の動作開始直後の時刻、時刻ｄは可動ピン１８が第一溝カムの連結部１６Ｂを抜ける手前で、被駆動側アーク電極５の動作終盤の時刻（図７の状態）、時刻ｅは被駆動側アーク電極５の動作終了の時刻（図８の状態）、時刻ｆは駆動側動作が完了し開極状態に至る時刻（図９の状態）である。【００４５】  各時刻での両電極のストロークは、例えば、駆動側アーク電極４の時刻ａから時刻ｂまでのストロークをｓ４ａｂのように表す。【００４６】  図５は、被駆動側アーク電極５の動作直前の状態を示す。時刻ａから時刻ｂまでのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｂ（≠０）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｂ（＝０）であり、被駆動側アーク電極５は静止している。【００４７】  つまり、第一溝カムの第二直線部１６Ｃの直線部が可動ピン１８を通過する間は、被駆動側アーク電極５が静止した状態を実現する（以下この状態を、間欠駆動という。）。これにより、第二直線部１６Ｃの長さを調整することで、被駆動側を任意の時間領域のみ運動させることができる。【００４８】  図６は、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の動作開始直後の状態を示す。この間のストロークを示す時刻ａから時刻ｃまでのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｃ（＞ｓ４ａｂ）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｃ（＞ｓ５ａｂ）であり、両電極とも動作している。このとき、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内を一方向に移動する。【００４９】  図７は、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の動作終盤の状態を示す。この間のストロークを示す時刻ａから時刻ｄまでのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｄ（＞ｓ４ａｃ）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｄ（＞ｓ５ａｃ）であり、両電極とも動作している。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。【００５０】  図８は、被駆動側アーク電極５の動作終了の状態を示す。時刻ａから時刻ｅまでのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｅ（＞ｓ４ａｄ）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｅ（＞ｓ５ａｄ）であり、両電極とも移動している。このとき、可動ピン１８は第一溝カムの第一直線部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。【００５１】  図９は、パッファ形ガス遮断器の開極状態を示す。時刻ａから時刻ｆまでのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｆ（＞ｓ４ａｅ）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｆ（=ｓ５ａｅ）であり、被駆動側アーク電極５は静止している。第一溝カム１６の直線部が可動ピン１８を通過する間は、被駆動側アーク電極５が静止した間欠駆動状態を実現している。【００５２】  以下、レバー１２の動きを上記における可動ピン１８の相対的な動きと関連付けて説明する。開極動作開始後、図５の状態に至るまでは可動ピン１８が第二直線部１６Ｃを移動し、この間レバー１２は静止している。【００５３】  図６及び図７の状態では、可動ピン１８は連結部１６Ｂを移動し、この間レバー１２がレバー固定ピン１５を支点に回転する。図８及び図９の状態では、可動ピン１８は第一直線部１６Ａを移動し、この間レバー１２は静止している。【００５４】  図６及び図７に示すように、可動ピン１８が連結部１６Ｂ上を移動するときは、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を支点に回転させる。【００５５】  なお、パッファ形ガス遮断器の開極動作（図５〜図９）において、可動ピン１８は第二直線部１６Ｃ、連結部１６Ｂ、第一直線部１６Ａを一方向に移動し、投入動作（図９〜図５）において、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。【００５６】  以上のように、第一溝カムの連結部１６Ｂで可動ピン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る。【００５７】  また、第一溝カムの第一直線部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。【００５８】  本実施例は、図３に示すように、第一溝カム１６と第二溝カム１７を可動ピン１８の軸方向に重ねることで省スペースな双方向駆動機構を実現できる。更に、可動ピン１８がどの部位にも固定されないことから、可動ピン１８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。【００５９】  次に、図１０を用いて、本実施例の駆動側電極ストロークと、駆動側アーク電極４及び被駆動側アーク電極５の速度比について説明する。【００６０】  本実施例では、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｂに達したときに、被駆動側アーク電極５が動き出し、ストロークｓ４ａｅで被駆動側アーク電極５が止まるようにしている。また、ストロークｓ４ａｂからストロークｓ４ａｃにかけて被駆動側アーク電極５を加速し、ストロークｓ４ａｃからストロークｓ４ａｄとストロークｓ４ａｄからストロークｓ４ａｅにかけて二段階に減速している。これは、被駆動側アーク電極５が、駆動側アーク電極４を抜ける時刻ｂ（図４参照）から被駆動側アーク電極５を急激に加速させ、極間距離を短時間で長くするものである。【００６１】  このような動作は、とりわけ進み小電流遮断に有効である。進み小電流遮断では、遮断各時刻の極間絶縁破壊電圧が回復電圧を上回ることが必要である。極間絶縁破壊電圧は、各時刻の極間距離に依存するため、短時間でできるだけ極間距離を稼ぐ必要があるからである。【００６２】  本実施例では、進み小電流遮断に必要なストローク特性を実現できる双方向駆動機構の溝カム形状を示したが、様々な遮断責務に対して最適なストローク特性があり、それらは、本実施例の任意曲線で構成される連結部１６の形状を変更することで実現可能である。【００６３】  また、第一溝カムの前記第一直線部１６Ａと、第二の直線部１６Ｃと、連結部１６Ｂと、第二溝カム１７と、第三溝カム１９の位置関係を調整することで、駆動側動作に対する被駆動側動作の速度比を変更することが可能である。【００６４】  このような本実施例の構成とすることにより、遮断部構造、遮断方式の異なる機種に応じて簡易に溝カムの設計変更が可能であり、遮断性能を確保するための最適な溝カム形状が実現可能である。また、可動ピンは、何れの部位とも固定されておらず溝カム内を自由に運動できることから、開閉動作時に溝カムに掛る過度の力を緩和することができる。更に、第二の溝カムを第一の溝カムと可動ピンの軸方向に重ねることで、遮断器の軸方向の長さを縮減し省スペースな双方向駆動機構を実現できる。【００６５】  従って、本実施例によれば、遮断性能を確保しながら操作器のエネルギーを最小とするような溝カム形状を実現することが可能であることは勿論、従来の双方向駆動方式に比べ操作エネルギーを小さくすることができると共に、可動ピンに働く過度の力を緩和して信頼性の高い双方向駆動方式を実現できる。
【実施例２】
【００６６】  図１１は、本発明のガス遮断器の実施例２におけるパッファ形ガス遮断器の投入状態を示し、双方向駆動機構部のみを図示している。【００６７】  本実施例における双方向駆動機構１０は、被駆動側連結ロッド１３と駆動側連結ロッド１１をガイド１４で遮断動作方向に移動自在に保持しつつ、ガイド１４に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ている。【００６８】  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、操作器側から見て、第二直線部１６Ｃと連結部１６Ｂ及び第一直線部１６Ａで構成されている。第一直線部１６Ａと第二直線部１６Ｃは互いに異なる軸線上に設けられ、その間に連結部１６Ｂが設けられている。【００６９】  第一溝カム１６の鉛直方向の変位幅は、第二溝カム１７の鉛直方向の変位幅内及び第三溝カム１９の鉛直方向の変位幅内に収まるように構成されている。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、曲線や直線とすることが考えられる。【００７０】  駆動側連結ロッド１１は、ガイド１４に設けられた溝により上下方向の変位を制限され（図３の１４Ａ、１４Ｂ参照）、遮断部の動作軸と水平方向のみ移動可能となっている。【００７１】  ガイド１４には、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。ここで、第一溝カム１６と第二溝カム１７の交点を通り、それぞれの溝カム中心線に対する接線の交差角度（以下、単に溝カムの交差角度という）θａは、４０度以上１４０度以下となるようにしている。これは、後述するように、第一溝カム１６及び第二溝カム１７と可動ピン１８との間の接触力を最小限に抑えるためである。【００７２】  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。第一溝カム１６と第二溝カム１７は紙面垂直方向の積層構造を成し、両溝カムの重なり部分には可動ピン１８が配置され、互いに可動自在に連結される（図３参照）。【００７３】  更に、レバー１２に切り込まれた第三溝カム１９に可動ピン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、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。【００７４】  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溝２１が被駆動側連結ロッド１３に取り付けられた被駆動側移動ピン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が、駆動側連結ロッド１１とは反対方向に駆動される。【００７５】  図１２は、被駆動側アーク電極５の動作直前の状態を示す。時刻ａから時刻ｂ（図４参照）までのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｂ（≠０）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｂ（＝０）であり、被駆動側アーク電極５は静止している。この状態における第一��カム１６と第二溝カム１７の交差角度θｂはθａと等しく、４０度以上１４０度以下となる。【００７６】  図１３は、可動ピン１８が第一溝カム１６の連結部１６Ｂに差し掛かり、被駆動側アーク電極５の動作開始直後の状態を示す。この間のストロークを示す時刻ａから時刻ｃ（図４参照）までのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｃ（＞ｓ４ａｂ）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｃ（＞ｓ５ａｂ）であり、両電極とも動作している。このとき、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。この状態における第一溝カム１６と第二溝カム１７の交差角度θｃは、４０度以上１４０度以下となる。【００７７】  図１４は、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の動作終盤の状態を示す。この間のストロークを示す時刻ａから時刻ｄ（図４参照）までのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｄ（＞ｓ４ａｃ）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｄ（＞ｓ５ａｃ）であり、両電極とも動作している。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。この状態における第一溝カム１６と第二溝カム１７の交差角度θｄは、４０度以上１４０度以下となる。【００７８】  図１５は、被駆動側アーク電極５の動作終了の状態を示す。時刻ａから時刻ｅ（図４参照）までのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｅ（＞ｓ４ａｄ）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｅ（＞ｓ５ａｄ）であり、両電極とも移動している。このとき、可動ピン１８は第一溝カム１６の第一直線部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。この状態における第一溝カム１６と第二溝カム１７の交差角度θｅは、４０度以上１４０度以下となる。【００７９】  図１６は、パッファ形ガス遮断器の開極状態を示す。時刻ａから時刻ｆ（図４参照）までのストロークは、駆動側アーク電極４がストロークｓ４ａｆ（＞ｓ４ａｅ）、被駆動側アーク電極５がストロークｓ５ａｆ（=ｓ５ａｅ）であり、被駆動側アーク電極５は静止している。第一溝カム１６の直線部が可動ピン１８を通過する間は被駆動側アーク電極５が静止した間欠駆動状態を実現する。この状態における第一溝カム１６と第二溝カム１７の交差角度θｆはθｅと等しく、４０度以上１４０度以下となる。【００８０】  以上のように、すべての動作区間において第一溝カム１６と第二溝カム１７の交差角度が４０度以上１４０度以下となる。【００８１】  パッファ形ガス遮断器の開極動作開始後、図１２の状態に至るまでは可動ピン１８が第二直線部１６Ｃを移動し、レバー１２は静止している。図１３及び図１４の状態では、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１５及び図１６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。【００８２】  以下、図１７〜図１９を用いて、第一溝カム１６と第二溝カム１７の交差角度を４０度以上１４０度以下にする根拠を示す。【００８３】  第一溝カム１６及び第二溝カム１７及び可動ピン１８を弾性体にした場合の溝カム交差角度と接触力の関係を、図１７及び図１８に示す。図１７及び図１８は、駆動側連結ロッド１１を駆動側開極方向へ微小量変位させたときの第一溝カム１６及び第二溝カム１７及び可動ピン１８の変形の様子を示す。【００８４】  図１７及び図１８で、第一溝カム１６の接触面１に接する領域では、可動ピン１８が摩擦力Ｆで駆動側開極方向へ接触力Ｆ２で引っ張られることで同方向に変形する。【００８５】  また、第二溝カム１７の接触面２に接する領域では、可動ピン１８が摩擦力Ｆで駆動側開極方向に対して角度θの方向へ接触力Ｆ１で引っ張られることで同方向に変形する。また、第一溝カム１６の接触面１及び第二溝カム１７の接触面２の変形により、局所的に溝カム交差角度がθ’（＞θ）となる。【００８６】  図１９に、第一溝カム１６及び第二溝カム１７の交差角度と溝カムと可動ピン１８との間に働く接触力Ｆ１（Ｆ２）の関係を描画した機構解析結果を示す。【００８７】  図１９によれば、交差角度θが４０度以上１４０度以下の範囲では、接触力Ｆ１及びＦ２が低下していることが分かる。図１９は、θ＝９０度に関して対称であり、０度から４０度及び１４０度から１８０度の範囲では接触力が増幅される。よって、第一溝カム１６及び第二溝カム１７と可動ピン１８との間の接触力を最小限に抑えるためには、交差角度が４０度以上１４０度以下の範囲にすればよい。【００８８】  より最適には、第一溝カム１６と第二溝カム１７との交差角度θａからθｆを９０度とするのが望ましい。交差角度が９０度のとき第一溝カム１６及び第二溝カム１７と可動ピン１８との間の接触力を最小とすることにより衝撃力を緩和することができる。【００８９】  以上のように、全動作区間で第一溝カム１６と第二溝カム１７の交差角度を４０度以上１４０度以下にするためには、例えば、以下の設計法が考えられる。【００９０】  はじめに、遮断責務を満たすための最適ストローク特性から、第二溝カム１７の曲線を関数形乃至は任意の座標点を滑らかに結んだ形で設定する。このとき、第一溝カム１６の第一直線部１６Ａ及び第二直線部１６Ｂとの交差角度を９０度とするよう第二溝カム１７の両端形状を規定する。次に、第二溝カム１７の曲線を微小区間に分け、それぞれの区間の方向ベクトルと４０度以上１４０度以下の交差角度の方向に座標点を設けそれらを滑らかに結んだものを第一溝カム１６の曲線とする。【００９１】  本実施例によれば、駆動側の動作によって駆動される第一溝カム１６と固定された第二溝カム１７の交差領域に可動ピン１８を連通し、第一溝カム１６と第二溝カム１７の交差角度を全動作区間で４０度以上１４０度以下とすることで、可動ピン１８に働く接触力を最小限に抑え、より好ましくは、交差角度を９０度とすることで、可動ピン１８と溝カムとの間の衝撃力を最小にすることができるため、部品の破壊及び部品間の固渋を抑制し信頼性の高いガス遮断器を提供できる。
【符号の説明】
【００９２】  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、１３…被駆動側連結ロッド、１４…ガイド、１５…レバー固定ピン、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…可動ピン、１９…第三溝カム、２０…被駆動側移動ピン、２１…レバー被駆動側ガイド溝、２２…締結リング、２３…駆動側締結ねじ、２４…レバー固定ピン六角頭、２５…レバー固定ピン締結ねじ、２６…レバー固定ピン固定ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月1日(2016.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封タンク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と駆動側アーク電極を有し、前記被駆動側電極は被駆動側主電極と被駆動側アーク電極を有し、前記駆動側アーク電極は操作器に接続され、前記被駆動側アーク電極は双方向駆動機構部に連結されたガス遮断器であって、
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した被駆動側連結ロッドと、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レバーと、前記駆動側連結ロッドと前記被駆動側連結ロッドの動作を規定するガイドとを備え
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及び前記レバーが有する第三溝カムそれぞれに可動ピンを連通させ、前記駆動側連結ロッドの動作により前記可動ピンが前記それぞれの溝カム内を運動することで前記レバーを回動させ、前記被駆動側連結ロッドが前記駆動側連結ロッドと反対方向に駆動され、前記被駆動側連結ロッドに接続する前記被駆動側アーク電極が、前記駆動側連結ロッドに接続する前記駆動側電極の前記駆動側アーク電極と反対方向に駆動されることを特徴とするガス遮断器。
【請求項２】
前記第一溝カムは、第一直線部と前記第一直線部に対し異なる軸上に設けられた第二直線部及び前記第一直線部と前記第二直線部をつなぐ連結部で構成され、前記第一溝カムの鉛直方向の変位幅は、前記第二溝カムの鉛直方向の変位幅内及び第三溝カムの鉛直方向の変位幅内に収まることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記可動ピンが前記第一直線部及び前記第二直線部内を移動するときは前記レバーは静止し、前記可動ピンが前記連結部内を移動するときは前記レバーが支点を中心に回転することを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項４】
前記可動ピンが前記連結部内を移動するときに、前記可動ピンが前記第二溝カム及び前記第三溝カムそれぞれを一方向に移動することを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項５】
前記可動ピンが前記連結部内を移動するときに前記可動ピンが前記第二溝カム及び前記第三溝カムそれぞれを一方向に移動することを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器。
【請求項６】
前記ガス遮断器の開極動作において前記可動ピンは、前記第二直線部、前記連結部、前記第一直線部を一方向に移動し、前記ガス遮断器の閉極動作において前記可動ピンは、前記第一直線部、前記連結部、前記第二直線部を一方向に移動することを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項７】
前記ガス遮断器の開極動作において前記可動ピンは、前記第二直線部、前記連結部、前記第一直線部を一方向に移動し、前記ガス遮断器の閉極動作において前記可動ピンは、前記第一直線部、前記連結部、前記第二直線部を一方向に移動することを特徴とする請求項３に記載のガス遮断器。
【請求項８】
前記ガス遮断器の開極動作において前記可動ピンは、前記第二直線部、前記連結部、前記第一直線部を一方向に移動し、前記ガス遮断器の閉極動作において前記可動ピンは、前記第一直線部、前記連結部、前記第二直線部を一方向に移動することを特徴とする請求項４に記載のガス遮断器。
【請求項９】
前記ガス遮断器の開極動作において前記可動ピンは、前記第二直線部、前記連結部、前記第一直線部を一方向に移動し、前記ガス遮断器の閉極動作において前記可動ピンは、前記第一直線部、前記連結部、前記第二直線部を一方向に移動することを特徴とする請求項５に記載のガス遮断器。
【請求項１０】
前記第一溝カムの前記第一直線部と、前記第二直線部と、前記連結部と、前記第二溝カムと、前記第三溝カムの位置関係は、駆動側動作に対する被駆動側動作の速度比で決まることを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項１１】
前記第一溝カムと前記第二溝カムの全動作区間における交差角度は、４０度以上１４０度以下であることを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【請求項１２】
前記第一溝カムと前記第二溝カムの全動作区間における交差角度は、９０度であることを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明のガス遮断器は、上記目的を達成するために、密封タンク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と駆動側アーク電極を有し、前記被駆動側電極は被駆動側主電極と被駆動側アーク電極を有し、前記駆動側アーク電極は操作器に接続され、前記被駆動側アーク電極は双方向駆動機構部に連結されたガス遮断器であって、前記双方向駆動機構部は、前記駆動側電極から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した被駆動側連結ロッドと、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レバーと、前記駆動側連結ロッドと前記被駆動側連結ロッドの動作を規定するガイドと、を備え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それぞれに、可動ピンを連通させ、前記駆動側連結ロッドの動作により前記可動ピンが前記それぞれの溝カム内を運動することで、前記レバーを回動させ、前記被駆動側連結ロッドが前記駆動側連結ロッドと反対方向に駆動され、前記被駆動側連結ロッドに接続する前記被駆動側アーク電極が前記駆動側連結ロッドに接続する前記駆動側電極の前記駆動側アーク電極と反対方向に駆動することを特徴とする。
【国際調査報告】
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