(57)【要約】【課題】スイッチ部の駆動軸方向の寸法を縮小して小型化を図ると共に、適度な開閉速度で手動操作できる開閉装置を得る。【解決手段】固定接触子２と可動接触子３が対向配置されたスイッチ部１と、可動接触子３を駆動する駆動軸６と、駆動軸６に設けられ、両接触子２，３の閉極状態において可動接触子３を固定接触子２に接圧させる方向に荷重が働き、開極状態において閉極状態とは逆方向の荷重が働く投入ばね８と、駆動軸６を駆動するレバー９と、レバー９の回動中心に配置されてレバー９を回動させる主軸１０と、主軸１０に固定され主軸１０と共に回動する可動鉄心１２と、可動鉄心１２に対向配置された固定鉄心１４とを備えて構成した。また、手動操作用として、投入ばね８よりばね定数の小さいトーションバー１５（弾性部材）を主軸１０に設けた。【選択図】図１
2008153172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接触子と可動接触子が軸線上に対向配置された一組又は複数組のスイッチ部と、一端側が前記可動接触子に固定されて前記軸線上を移動する駆動軸と、前記駆動軸の他端側に設けられ、前記両接触子の閉極状態において前記可動接触子を前記固定接触子に接圧させる方向に荷重が働き、開極状態において前記閉極状態とは逆方向に荷重が働く投入ばねと、前記駆動軸を駆動させるレバーと、前記レバーの回動中心に配置されて前記レバーを回動させる１個の主軸と、前記主軸に固定されて前記主軸とともに回動する可動鉄心と、前記可動鉄心に対向配置された固定鉄心とを備え、前記両鉄心の反発・吸引力により前記可動接触子を前記固定接触子に接離させるようにしたことを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
請求項１記載の開閉装置において、前記可動鉄心と前記固定鉄心とを前記軸線に対し概略並行方向に並べ、かつ、前記固定鉄心を前記スイッチ部に近い側に配設したことを特徴とする開閉装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の開閉装置において、前記主軸を手動で回動させて前記両接触子を開閉させるための棒状の弾性部材を備え、前記弾性部材のばね定数を前記投入ばねのばね定数より小さくしたことを特徴とする開閉装置。
【請求項４】
請求項３記載の開閉装置において、前記主軸は円筒状とし、前記弾性部材をトーションバーで構成し、前記トーションバーを前記主軸に貫通させて一端側を前記主軸に固定すると共に他端側を外部に露出させ、前記他端側にねじりを与えることにより前記主軸を回動させるようにしたことを特徴とする開閉装置。
【請求項５】
請求項３記載の開閉装置において、前記弾性部材は前記主軸に着脱自在に構成し、前記弾性部材の一端側を前記主軸に装着して他端側に荷重を加えることにより前記主軸を回動させるようにしたことを特徴とする開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、接離自在な可動接触子と固定接触子を有し、両接触子が接触・隔離することによって開路，閉路の動作が行われる開閉装置に関するもので、特に、電磁駆動を用いた開閉装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁駆動を利用した従来の開閉装置としては、例えば、固定電極と可動電極を有するスイッチと、スイッチの可動電極側に設けられて、閉路時は閉路方向にばね荷重が作用して可動電極と固定電極に接圧を与え、開路状態ではばね荷重が反転して開路方向に荷重が作用し開路位置を保持するような接圧投入ばねと、可動電極を駆動するためのコイル及び反発部から成る電磁反発駆動部とを備えた開閉装置が知られている（特許文献１参照）。
このような電磁反発駆動による開閉装置は、ばね力で駆動するばね操作機構を用いた開閉装置と比較して、ばね力を保持するラッチなどの保持・係合手段が不要で、振動でラッチ係合が外れたり、グリース切れで係合が外れなかったりする等の懸念がなく、簡易な構造で、信頼性の高い操作機構が提供できる。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２６２２２号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示す従来の開閉装置では、可動電極を駆動するコイル及びそのコイルに挟まれた反発部と、接圧投入ばねと、その先端に設けられたストッパとが、スイッチ部と直列になってスイッチ部の軸線上に配置されているため、軸線方向の長さが長くなり開閉装置が大型化するという問題点があった。
また、この開閉装置を、例えば３個並べて３相に構成する場合には、３相分のスイッチ部を機械的に連結する機構がないので、各相を単独で開閉操作するとすれば、もし１相だけが作動しないと欠相状態となり、開閉装置の負荷側に接続されている変圧器やモータなどの機器を損傷する虞があるという問題点があった。
また、開閉装置においては、万一、開閉装置を操作する電源が喪失するような緊急の事態が発生した場合に手動操作が行えることが重要な機能の一つであるが、特許文献１に示す開閉装置では、手動で開閉装置を開閉する機構が示されてなく、電流の遮断、投入に必要な開閉速度を与えて手動操作することができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、スイッチ部の軸方向の寸法を縮小して小型化でき、また、欠相等に対して信頼性を向上させ、更に、適当な開閉速度を確保して手動操作ができる開閉装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる開閉装置は、固定接触子と可動接触子が軸線上に対向配置された一組又は複数組のスイッチ部と、一端側が可動接触子に固定されて軸線上を移動する駆動軸と、駆動軸の他端側に設けられ、両接触子の閉極状態において可動接触子を固定接触子に接圧させる方向に荷重が働き開極状態において閉極状態とは逆方向に荷重が働く投入ばねと、駆動軸を駆動させるレバーと、レバーの回動中心に配置されてレバーを回動させる１個の主軸と、主軸に固定され主軸とともに回動する可動鉄心と、可動鉄心に対向配置された固定鉄心とを備え、両鉄心の反発・吸引力により可動接触子を固定接触子に接離させるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の開閉装置によれば、スイッチ部の可動接触子を駆動する駆動軸に、開極状態と閉極状態のそれぞれの方向に荷重が作用する投入ばねを設け、駆動軸をレバーとその回動中心に配置した主軸を介して、可動鉄心と固定鉄心を用いた電磁操作によって駆動するようにしたので、スイッチ部の軸線方向に配置する部材が少なくなり、軸線方向の寸法が短くなるため、開閉装置を小型化できる。
また、スイッチ部を複数個有する多相の開閉装置の場合でも、各相のレバーを１個の主軸を介して一括して駆動できるので、欠相等を防止でき信頼性の高い開閉装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による開閉装置の主要部の構成を示す斜視図であり、図２は動作を説明するための説明図である。
図１において、真空遮断器や真空コンタクタ等の真空バルブで構成したスイッチ部１は、内部に固定接触子２と可動接触子３が軸線上に対向配置されて収納されており、開閉装置の筐体（図示せず）に支持固定されている。固定接触子２及び可動接触子３は、それぞれ固定側端子４及び可動側端子５に接続され、電路との通電を確保している。
【０００９】
可動接触子３には、この可動接触子３を軸線方向に駆動させる駆動軸６の一端側が固定されており、駆動軸６の他端側には絶縁リンク７を介して投入バネ８が設けられている。投入バネ８は、例えば、皿ばねやダイヤフラム等からなり、両接触子２，３の閉極状態においては可動接触子３を固定接触子２に接圧させる方向に荷重が働き、開極状態ではばね荷重が反転して閉極状態とは逆方向に荷重が働くようになっている。
【００１０】
更に、投入バネ８の先には、駆動軸６を駆動させるレバー９の一端側が係合されている。レバー９の他端側は主軸１０に固着されており、この主軸１０がレバー９の回動中心（支点）となっている。すなわち、主軸１０は開閉装置の筐体に固定された軸受（図示せず）に軸支されてレバー９と共に自由に回動する。主軸１０のレバー９側とは反対側に、コイル１１が巻回された可動鉄心１２が固着されている。可動鉄心１２に対向して、コイル１３が巻回された固定鉄心１４が、支持部材（図示せず）によって筐体側に固定されている。両鉄心１２，１４の配設位置は、可動鉄心１２と固定鉄心１４とをスイッチ部１の軸線に対し軸線をずらせて概略並行方向に並べ、かつ、固定鉄心１４の方をスイッチ部１に近い側（図の場合は上側）に配設している。
【００１１】
特許文献１で示した従来の開閉装置では、駆動軸の先端側に電磁反発駆動部が設けられていたが、上記のように、レバー９と主軸１０を介して軸線とほぼ直角方向に可動両鉄心１２を配設することにより、開閉装置の軸線方向の寸法を縮小することができる。また、固定鉄心１４をスイッチ部１に近い側に配設することで、より一層寸法の縮小を図ることができる。
【００１２】
緊急時等に、開閉装置を手動で開閉する機構として、主軸１０を手動で回動させるため、棒状の弾性部材を主軸１０に設けている。図１では、主軸１０を円筒状のパイプで構成し、弾性部材としてトーションバー１５を使用している。トーションバー１５は主軸１０に貫通させて一端側を主軸１０に固定し、他端側を外部に露出させてＬ字状に９０度折り曲げている。折り曲げた端部にハンドル１６を挿入し、このハンドル１６を図で上下方向に手動で操作することによりトーションバー１５にねじりを与え、ねじり弾性をもつトーションバー１５を介して主軸１０を回動させ、可動接触子３を手動で操作させるように構成している。
ここで、弾性部材であるトーションバー１５のばね定数は、投入ばね８のばね定数より小さく設定している。
【００１３】
なお、図１はスイッチ部１を３個備えた３相の開閉装置の場合を示しているが、単相の場合でも同様に構成できる。３相（又は多相）の場合は、図のように、各相の駆動軸６を駆動する複数のレバー９を１個の主軸１０で駆動するように構成する。こうすることで、電磁駆動部が簡素化されると共に、必ず各相を同時に駆動することができるので、欠相等に対する信頼性が向上する。
また、可動鉄心１２及び固定鉄心１４は、それぞれコイル１１，１３を巻回した電磁石としたが、例えば片方を永久磁石としても良い。
【００１４】
次に、図２を参照しながら開閉動作について説明する。図２（ａ）は開路動作、図２（ｂ）は閉路動作を示す。
可動鉄心１２、固定鉄心１４の各コイル１１，１３に、図示しない駆動電源から電流を供給し、開路動作時は可動鉄心１２と固定鉄心１４が吸引し、閉路動作時は可動鉄心１２と固定鉄心１４が反発するように通電する。
【００１５】
先ず、開路動作において、（ａ）のように、可動鉄心１２が固定鉄心１４に吸引されて図で上方に作動すると、主軸１０は時計方向に回転し、これを支点にしてレバー９も同方向に回転して駆動軸６を押し下げる方向に荷重が加わる。これにより、絶縁リンク７を介して駆動軸６に接続された可動接触子３は、接圧を与えている投入ばね８のばね荷重に抗して開路方向、すなわち図で下方に駆動される。周囲を支持部材に保持された円盤状の投入ばね８は、開路の途中で荷重反転し、可動鉄心１２の吸引力と荷重反転した投入ばね８のばね荷重とが開路方向に作用して開路させる。開路完了後は、開路位置が投入ばね８のばね荷重で保持される。
【００１６】
閉路動作は、（ｂ）に示すように、可動鉄心１２が固定鉄心１４に反発して図で下方に作動すると、主軸１０及びそれに固着されたレバー９が反時計方向に回転し、開路位置を保持していた投入ばね８のばね荷重に抗して駆動軸６が図の上方に駆動され、可動接触子３が閉路方向に駆動される。
閉路の途中で、投入ばね８が荷重反転し、可動鉄心１２の反発力と荷重反転した投入ばね８のばね荷重とが閉路方向に作用して閉路させる。閉路完了後は、閉路位置を投入ばね８のばね荷重で保持すると共に、固定接触子２に所定の接圧荷重が与えられている。
【００１７】
次に、例えば、開閉装置を操作する電源が喪失した等の緊急事態が発生した場合における手動操作について説明する。緊急時において、開閉装置を操作して電流を遮断又は投入する場合、単に可動接触子３を作動させるだけでは不十分で、所定以上の開閉速度で操作することが重要である。
図３は、手動操作時の荷重関係を示すばね特性図である。２１は投入ばね８のばね荷重を示し、閉路位置では閉路方向に荷重が作用しているが、開路に至る途中において投入ばね８のばね荷重が０となり、開路位置では反転して開路方向に荷重が作用していることを示している。２２ａ、２２ｂは弾性部材であるトーションバー１５の手動操作時のばね荷重を示し、２２ａは開路時、２２ｂは閉路時を示している。
【００１８】
手動での操作速度は操作する人によって異なる。もし、トーションバー１５のばね定数が大きく剛体に近いものであれば、トーションバー１５の動きに伴って可動接触子３が作動することになり、所定の開閉速度で開閉するのは困難である。本実施の形態の発明では、弾性部材であるトーションバー１５のばね定数を投入ばね８のばね定数より小さくしているので次のように作用する。
【００１９】
手動での開路操作において、図１に示すように、ハンドル１６をトーションバー１５に挿入し、図で上方に荷重を掛けてトーションバー１５にねじりを与え主軸１０を開路する方向に回転させようとすると、初期はねじり荷重が少なく、投入ばね８の接圧荷重に到るまでは動作しない。投入ばね８の接圧荷重に到った後は、万一、手動操作の動作を止めても、トーションバー１５のばね定数が投入ばね８のばね定数より小いので、トーションバー１５のばね特性２２ａと投入ばね８のばね特性２１との差、すなわち図中ＦＡの荷重により可動接触子３は開路方向に作用する。
【００２０】
また、手動での閉路操作においても、トーションバー１５を図で下方に荷重を掛けてねじると、初期はねじり荷重が少なく、投入ばね８の開路位置保持荷重に到るまでは動作しない。投入ばね８の開路位置保持荷重に到った後は、万一、手動操作の動作を止めても、トーションバー１５のばね定数が投入ばね８のばね定数より小さいので、トーションバー１５のばね特性２２ｂと投入ばね８のばね特性２１の差、すなわち図中ＦＢの荷重により可動接触子３は閉路方向に作用する。
【００２１】
このように、手動操作を投入ばね８より小さいばね定数の弾性部材（トーションバー１５）を介して操作すれば、たとえ非常にゆっくりと操作しても、また、操作途中でハンドル１６を動かす動作を止めても、開路・閉路の駆動荷重はそれぞれＦＡ、ＦＢに示される荷重が確保され、開閉装置が途中で静止したり、動作が非常に遅くなったりすることがなく、所定の速度で開閉できることになる。
【００２２】
図４は手動操作部の他の例である。主軸１０を着脱可能な棒状の弾性部材によって操作するもので、このために、主軸１０のレバー固着部とは反対側に、弾性部材を脱着できる着脱部１０ａが設けられている。
図４（ａ）に示す弾性部材１７は、細長い直線状の棒材からなり、装着側の反対側にハンドル部１７ａを設けている。棒材の曲げ弾性を利用し、このばね定数を投入ばね８のばね定数より小さく設定している。着脱部１０ａに装着し、ハンドル部１７ａに荷重を加えて主軸１０を回動させるようにしたものである。
図４（ｂ）は更に別の例であり、この弾性部材１８は、直線状ではなく中央部を曲げて構成し、一端にハンドル部１８ａを設けている。折り曲げることにより全長を短くし、かつ、より曲がりやすくしたものである。折り曲げは、１箇所だけでなく波状に複数回折り曲げても良い。
【００２３】
なお、弾性部材１７，１８の材料としては、例えば、ばね鋼を使用する。また、棒材の断面形状は、図に示すような丸形に限定するものではなく、矩形状や多角形の棒材を使用しても良い。
また、着脱部１０ａは、図のように主軸１０に別部材を固着する以外に、主軸１０に貫通孔を設けて弾性部材１７又は１８を直接挿入するようにしても良い。
【００２４】
以上のように、本実施の形態の発明によれば、スイッチ部の可動接触子を駆動する駆動軸に、開極状態と閉極状態のそれぞれの方向に荷重が作用する投入ばねを設け、駆動軸をレバーとその回動中心に配置した主軸を介して、可動鉄心と固定鉄心を用いた電磁操作によって駆動するようにしたので、スイッチ部の軸線方向に配置する部材が少なくなり、駆動部の構造を簡素化できるため、軸線方向の寸法を短くでき開閉装置を小型化できる。
また、スイッチ部を複数個有する多相の開閉装置の場合でも、各相のレバーを１個の主軸を介して一括して駆動できるので、欠相等を防止でき信頼性の高い開閉装置を提供できる。
【００２５】
また、可動鉄心及び固定鉄心をスイッチ部の軸線に対し概略並行方向に並べ、かつ、固定鉄心をスイッチ部に近い側に配設したので、電磁石の配置を合理化して軸方向の寸法を効果的に短くでき、開閉装置を小型化できる。
【００２６】
また、主軸を手動で回動させて両接触子を開閉させるための棒状の弾性部材を備え、弾性部材のばね定数を投入ばねのばね定数より小さくしたので、緊急時に手動操作する場合に、手動の操作速度に依存せず適度な速度を与えて開閉装置を開閉できる。
【００２７】
また、主軸を円筒状とし、弾性部材をトーションバーで構成し、トーションバーを主軸に貫通させて一端側を主軸に固定すると共に他端側を外部に露出さ、他端側にねじりを与えることにより主軸を回動させるようにしたので、トーションバーのねじり弾性を利用して、簡単な構造でばね定数の小さい弾性部材をコンパクトに構成できる。
【００２８】
更にまた、弾性部材を主軸に脱着自在に構成し、弾性部材の一端側を主軸に装着し他端側に荷重を加えることにより主軸を回動させるようにしたので、不使用時に取り外しができ、手動操作部を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１における開閉装置の主要部の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の開閉装置の動作を説明するための説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１における開閉装置の手動操作時の荷重関係を示すばね特性図である。
【図４】この発明の実施の形態１における開閉装置の手動操作部の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  スイッチ部                      ２  固定接触子
３  可動接触子                      ４  固定側端子
５  可動側端子                      ６  駆動軸
７  絶縁リンク                      ８  投入バネ
９  レバー                        １０  主軸
１０ａ  着脱部                      １１，１３  コイル
１２  可動鉄心                      １４  固定鉄心
１５  トーションバー（弾性部材）    １６  ハンドル
１７，１８  弾性部材                １７ａ，１８ａ  ハンドル部。
【図１】
2008153172.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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