(57)【要約】【課題】電力用遮断器において、遮断器全体の小型化と信頼性を向上させる。【解決手段】電力用遮断器１００は、投入ばね２８を有する投入ばね部１４０と遮断ばね２６を有する遮断ばね部１３０と、投入ばね部を制御する投入制御部１２０と、遮断ばね部を制御する遮断制御部１１０と、投入ばね部に接続された接点部１５０とを有する。メインレバー５は、投入ばねに付勢されたばね力遮断ばねに伝達し、遮断レバー８は遮断制御部に遮断ばねに付勢された力の一部を伝達する。【選択図】  図１
2004171800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入ばねを有する投入ばね部と遮断ばねを有する遮断ばね部と、投入ばね部を制御する投入制御部と、遮断ばね部を制御する遮断制御部と、投入ばね部に接続された接点部とを有し、前記投入ばねに付勢されたばね力を遮断ばねに伝達する第１のレバーと、前記遮断制御部に遮断ばねに付勢された力の一部を伝達する第２のレバーとを設けたことを特徴とする電力用遮断器。
【請求項２】
前記遮断ばね部は、前記第１のレバーの中間部を取付ける主軸と、この第１のレバーの一端側に取付けたピンと、一端側に前記遮断ばねのばね力が負荷され他端側が前記ピンに回動自在に接続された遮断ばねリンクとを有することを特徴とする請求項１に記載の電力用遮断器。
【請求項３】
前記第２のレバーの一端側を前記ピンに嵌合させたことを特徴とする請求項２に記載の電力用遮断器。
【請求項４】
前記第２のレバーの嵌合部に長穴を形成したことを特徴とする請求項３に記載の電力用遮断器。
【請求項５】
前記第のレバーに形成した長穴の長さが前記ピン径の２倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の電力用遮断器。
【請求項６】
前記遮断ばねにばね力が付勢されたときに、前記ピンが前記第２のレバーの長穴に接触して発生する接触力の方向が、前記遮断ばね力の力線に対して傾いていることを特徴とする請求項４に記載の電力用遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力用遮断器に係り、特に変電所や開閉所などの高電圧仕様に好適な電力用遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力用遮断器の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の電力用遮断器では、投入状態を保持するときはメインレバーの駆動トルクを遮断制御部のラッチやトリガなどの部品同士を係合させて保持している。そして、遮断指令が入力されるとソレノイドがこの係合を外す。その結果、遮断ばね力によりメインレバーが駆動されて、遮断器の接点が開かれる。
【０００３】
従来の電力用遮断器の他の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の遮断器では、投入用及び遮断用のばねに、渦巻きばねが用いられている。そして、遮断ばね力をメインレバーに伝え、メインレバーの駆動トルクを開路用装置で保持している。
【特許文献１】
特開２００１−２８３６９１号公報（第３頁、図２）
【特許文献２】
特表２００２−５２１７９５号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載の電力用遮断器の操作装置においては、ソレノイドの吸引力が保持すべき遮断ばね力に対して小さく設定されている。その理由は、ソレノイドの駆動源としてバッテリ電源を使用していることおよび寸法上の制限などから大きな吸引力を発生させることができないことにある。そこで、遮断部を駆動するメインレバーの駆動トルクを、遮断制御部のラッチやトリガ等の複数の部品を係合させて段階的に減少させている。これにより、複数の部品の係合を外すソレノイドの吸引力を小さくし、小さな力で確実に遮断させている。
【０００５】
しかしながらこの公報に記載のものは、遮断器の遮断容量が大きくなるにつれて遮断ばね力も大きくなる。ソレノイドの吸引力と遮断容量とは独立のものであるから、ソレノイドの吸引力をそのままにすると遮断制御部での荷重比が増し、ラッチやトリガなどの部品を大型化せざるを得ない。その結果、操作器全体を小型化するのが困難であった。
【０００６】
また、特許文献２に記載の電力用遮断器の操作装置では、メインレバーの回転支点からのモーメントアームの比に応じて遮断ばね力を減少させているので、遮断ばね力を大きくするとメインレバーが大型化する。その結果操作装置全体が大型化するという不具合を生じる。
【０００７】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、電力用遮断器の遮断制御部を小型簡略化することにある。本発明の他の目的は、遮断器全体を小型化するとともに、信頼性を向上させることにある。そして、本発明はこれらの少なくともいずれかを達成することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、電力用遮断器が投入ばねを有する投入ばね部と遮断ばねを有する遮断ばね部と、投入ばね部を制御する投入制御部と、遮断ばね部を制御する遮断制御部と、投入ばね部に接続された接点部とを有し、投入ばねに付勢された力を遮断ばねに伝達する第１のレバーと、遮断制御部に遮断ばねに付勢された力の一部を伝達する第２のレバーとを設けたことにある。
【０００９】
そしてこの特徴において好ましくは、遮断ばね部は、第１のレバーの中間部を取付ける主軸と、この第１のレバーの一端側に取付けたピンと、一端側に遮断ばねのばね力が負荷され他端側がピンに回動自在に接続された遮断ばねリンクとを有するものである。さらに好ましくは、第２のレバーの一端側をピンに嵌合させる；第２のレバーの嵌合部に長穴を形成する；第２のレバーに形成した長穴の長さがピン径の２倍以上である；遮断ばねにばね力が付勢されたときに、ピンが第２のレバーの長穴に接触して発生する接触力の方向が、遮断ばね力の力線に対して傾いているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る遮断器の一実施例の模式図であり、投入状態を示す図である。遮断器１００は、ソレノイド１７を有する遮断制御部１１０と、ソレノイド２４を有する投入制御部１２０、主軸４に一端部が係合する遮断ばね部１３０と、カム軸２に取付けられる歯車５２を有する投入ばね部１４０と、電力を投入または遮断する接点部１５０を有している。
【００１１】
遮断ばね部１３０に設けた遮断ばね２６のばね力を放勢して電力を遮断し、投入ばね部１４０の投入ばね２８のばね力を放勢して電力を投入する。遮断ばね２６は投入ばね２８の放勢により蓄勢され、投入ばね２８は図示しないモータの駆動トルクが減速歯車列５１、５２を介して伝導されることにより蓄勢される。
【００１２】
以下、各部の詳細を説明する。接点部１５０は、ロッドとこのロッドの一端部に垂直に取り付けられた可動接点とを有する可動接触子３２と、この可動接触子３２の可動接点が接触する固定接点２９とを備えている。接点部１５０のロッドの他端は、遮断ばね部１３０に接続されている。
【００１３】
遮断ばね部１３０では、主軸４にメインレバー５の中間部が取り付けられている。メインレバー５の一端部には、ピン９を介して遮断ばねリンク２５が取付けられている。この遮断ばねリンク２５の最下端には、ばね座３４および接点部１３０の可動接触子３２のロッドが接続されている。メインレバー５の他端部には、ローラ６が取り付けられている。後述するカム３の外周面にローラ６が接触すると、カム３からローラ６に荷重が伝達される。
【００１４】
ばね座３４に下端部が保持された遮断ばね２６が、遮断ばねリンク２５の回りに配置されている。遮断ばね２６の上端部は、筐体１に保持される。主軸４が回動すると遮断ばねリンク２５が上下動し、ばね受３４を介して遮断ばねが２６が伸び縮みする。
【００１５】
遮断制御部１１０を構成する遮断レバー８は、ブーメラン状をしており筐体１に設けたピン（支点）１０回りに回転自在になっている。遮断レバー８の一端部に長穴７が形成されており、メインレバー５に取り付けたピン９がこの長穴７に嵌合する。遮断レバー８の他端部には、遮断トリガ１４の一端に当接可能なローラ１３が取り付けられている。なお、遮断と投入の動作切換え時には、ピン９が長穴７内を移動するが、この長穴７の長さはピン９の直径の２倍以上である。
【００１６】
遮断制御部１１０は、一端がローラ１３に当接し、中間部を回動可能に取り付けたくの字型の遮断トリガ１４と、遮断トリガ１４の他端側に設けた遮断ソレノイド１７とを有している。遮断トリガ１４のくの字の一辺には、遮断トリガの運動を規制する復帰ばね１５が、他の辺側にはこの辺と離間してストッパ１１がそれぞれ設けられている。復帰ばね１５は圧縮コイルばねであり、遮断トリガ１４を時計回りに回転させるばね力が常に作用している。遮断トリガ１４は、ソレノイド１７のプランジャ１７ａに当接可能に配置される。
【００１７】
このように構成した遮断器１００の遮断ばね力の保持動作について説明する。遮断ばね力をＦ０とし、ピン９から遮断レバー８に作用する接触力をＦ１とする。遮断ばね力の力線（図１のＦ０の作用方向）に対し、接触力の方向（図１のＦ１の作用方向）を傾ける。主軸４に対する遮断ばね力Ｆ０のモーメントアーム長をｃ、支点１０に対する接触力Ｆ１のモーメントアーム長をａとする。メインレバー５を駆動するトルクはＦ０×ｃとなり、従来の操作装置の場合と同程度のメインレバー５の駆動トルクが得られる。一方、遮断レバー８を駆動するトルクはＦ１×ａであり、メインレバー５を駆動するトルクより小さい。
【００１８】
遮断レバー８に取り付けたローラ１３に遮断トリガ１４が当接しているので、遮断レバー８の図１中の左回りの回転は妨げられる。ローラ１３から遮断トリガ１４への接触力をＦ２、支点１０に対する接触力Ｆ２のモーメントアーム長をｂとすると、接触力Ｆ２は、Ｆ２＝Ｆ１×ａ／ｂで表される。遮断ばね２６のばね分力によるトルクだけを遮断制御部１１０が保持しているので、ラッチやトリガに要する部品数を低減できる。したがって、遮断ばね力が増大してもラッチやトリガに要する部品数を少なくすることが可能である。これにより、遮断器１００を小型および軽量化できる。
【００１９】
投入ばね部１４では、カム軸２に大歯車５２が取り付けられている。大歯車５２の外周部近くに偏心してピン５２ａが取り付けられており、ピン５２ａに投入ばねリンク２７の一端部が嵌合している。投入ばねリンク２７の他端部は、ばね受け３５に接続されている。ばね受け３５と筐体１間の投入ばねリンク２７の回りには、投入ばね２８が配置されている。大歯車５２と噛み合う小歯車５１を取り付けたモータ５５が、大歯車５２を回転駆動する。カム軸２には、カム３も取付けられている。カム３の最大径部近傍には、ローラ１８が取付けられている。
【００２０】
投入制御部１２０は、ローラ１８に係合可能に配置された投入ラッチ１９を有している。投入ラッチ１９はくの字型をしており、その曲がり角部がピン１９ａに嵌合している。そして、一方の端部がローラ１８に当接し、他方の端部にはローラ２１が取り付けられている。投入ラッチ１９はピン１９ａ回りに回動可能であるが、図中の右回りの回動はストッパ１６で、左回りの回動は後述する投入トリガ２２により規制される。
【００２１】
投入ラッチ１９に常に時計回りの回転力を作用させるために、復帰ばね２０が投入ラッチ１９のローラ２１側の辺に取り付けられている。投入ラッチ１９のローラ２１が、投入トリガ２２に係合したときに、投入ラッチ１９は回転を止められる。投入トリガ２２は、中間部が軸２２ａに回動可能に嵌合されており、投入ラッチ１９のローラ２１との当接部と反対側には、復帰ばね２３が接続されている。さらに投入トリガ２２と離間してソレノイド２４が配置されている。ソレノイド２４はプランジャー２４ａを突き出したときに、投入ラッチ１９に接触する。
【００２２】
このように構成した電力用遮断器１００の動作を、図１の投入状態図、図２の遮断状態図、図３の投入状態の一瞬間図、図４の投入終了状態図を用いて説明する。図１では遮断ばね２６と投入ばね２８の双方とも圧縮コイルばねであり、共に圧縮状態である。
【００２３】
遮断ばね２６と投入ばね２８が圧縮状態にある図１において、遮断指令が入力されると遮断ソレノイド１７が励磁される。遮断ソレノイド１７のプランジャ１７ａが突出し、遮断トリガ１４を押圧する。ソレノイド１７の押圧力が復帰ばね１５のばね力に打ち勝って遮断トリガ１４を反時計回りに回転させる。これにより、遮断トリガ１４と遮断レバー８との係合が解除される。
【００２４】
遮断レバー８が解除されたので、遮断ばね２６の動きを規制するものが無くなる。遮断ばね２６のばね力が開放されて、遮断ばねリンク２５が下方に押し下げられ、遮断レバー８及びメインレバー５が反時計回りに回転する。なお遮断レバー８とメインレバー５の回転半径は異なるが、遮断レバー８に長穴７を形成したので、ピン９が長穴７に沿って移動できる。
【００２５】
遮断ばねリンク２５が下方に移動すると、メインレバー５が反時計方向に回動し、このメインレバー５に接続した可動接触子３２が下方に移動する。そして、接点２９を開く。メインレバー５は、その端部のローラ６がカム軸２に取付けたカム３に接触するまで回動を続ける。この回動を終えた状態を、図２に示す。
【００２６】
本実施例によれば、遮断トリガ１４と遮断レバー８との係合が外れると、遮断ばね２６が遮断レバー８とメインレバー５を作動させるので、遮断動作を高速化できる。つまり、遮断指令が入力されてから、遮断部１５０の接点が所定の距離だけ移動するまでの時間である開極時間を高速化できる。
【００２７】
図２に示す遮断状態から、図１に示す投入状態に移る投入動作について、以下に説明する。圧縮された投入ばね２８のばね力は、投入ばねリンク２７を介してカム３を反時計回りに回転させようとする。カム３に取り付けたローラ１８が投入レバー１９と係合しているので、カム３のそれ以上の回動が防止される。投入レバー１９はローラ１８からの力を受け、反時計回りに回転しようとするが、投入レバーに１９取り付けローラ２１が投入トリガ２２と係合しているので回動が防止される。
【００２８】
投入指令が入力されると投入ソレノイ２４ドが励磁され、プランジャ２４ａが下方向に突出し、投入トリガ２２の一端を押圧する。押圧された投入トリガ２２は、復帰ばね２３のばね力に打ち勝って反時計回りに回動させられる。すると、投入トリガ２２とローラ２１との係合が解除され、投入ラッチ１９が反時計回りに回動する。
【００２９】
投入ラッチ１９が反時計方向に回動したので、カム３の動きの規制が外れる。その結果、投入ばね２８のばね力が開放されて、投入ばねリンク２７を下方に移動させる。投入ばねリンク２７が移動すると、大歯車５２及びそれを取付けたカム軸２が反時計回りに回動する。カム軸２とともにカム３が回動し、カム３に接触しているメインレバー５のローラ６が、カム３の外周をフォロアーとして移動する。これにより、メインレバー５を時計回りに回転させる。図３は、この状態を示す。
【００３０】
投入動作が進行してカム３が反時計回りに略半回転すると、カム３の最大半径位置でメインレバー５のローラ６とカム３が接触する。この接触時には、メインレバー５を取付けた主軸４は、図３の状態から６０度程度時計方向に回動した位置にある。メインレバー５に接続された遮断ばねリンク２５は、遮断ばね２６を圧縮する。主軸４が回動したので、接点２９が可動接触子３２により閉じられる。また、遮断ばねリンク２５が上方に移動したのに伴い、遮断レバー８が時計回りに回動し、ローラ１３が遮断トリガ１４と係合する。
【００３１】
ローラ１３が遮断トリガ１４と係合した後に投入ばね２８が開放され、さらに大歯車５２を回動させた状態を図４に示す。カム３がメインレバー５から離れたので、メインレバー５は圧縮された遮断ばね２６のばね力により反時計回りに回転しようとするが、遮断レバー８のローラ１３と遮断トリガ１４が係合しているので、遮断ばね２６のばね力が保持され、遮断器１００は投入状態を維持する。
【００３２】
投入動作が終了したら、小歯車５２をモータ５５で反時計回りに回転駆動する。そして、この小歯車５２に噛み合う大歯車５２に偏心して取り付けた投入ばねリンク２７を、最高位置である上死点近くまで移動させる。これにより、投入ばね２８は圧縮される。投入ばね２８の圧縮が完了すると、電動機５５を停止させる。投入ばね２８のばね力が保持され、図１の状態に戻る。
【００３３】
なお本実施例では、遮断ばね及び投入ばねに圧縮コイルばねを用いているが、他の弾性体要素、例えば皿ばね、渦巻きばね、板ばねでもよい。また、簡単のため、遮断ばねリンク２５が可動接触子３２を上下に移動させる構造としたが、メインレバー５と可動接触子の間に可動接触子のストローク長を増幅するレバーやリンクを備えてもよい。本実施例ではラッチ及びトリガに設けた復帰ばねに常に弾性を付勢し、これらの復帰ばねをコイルばねとしたが、これらは他の弾性体要素であってもよい。本発明は以上に説明した実施例に限定されるものではなく、例えば複数の投入ばねや遮断ばねをもつ操作装置にも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、遮断部を駆動するトルクをメインレバーで伝達し、遮断制御部には遮断ばね力の分力によるトルクのみ伝達するようにしたので、ラッチとトリガに要する部品数を少なくできる。したがって、操作装置の小型化および軽量化が可能となり、遮断器全体の小型化および軽量化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力用遮断器の模式図で投入状態を説明する図。
【図２】図１に示した電力用遮断器の遮断状態を説明する図。
【図３】図１に示した電力用遮断器の投入途中の状態を説明する図。
【図４】図１に示した電力用遮断器の投入終了状態を説明する図。
【符号の説明】
１…筐体、２…カム軸、３…カム、４…主軸、５…メインレバー（第１のレバー）、８…遮断レバー（第２のレバー）、１４…遮断トリガ、１７…遮断ソレノイド、１９…投入ラッチ、２２…投入トリガ、２４…投入ソレノイド、２５…遮断ばねリンク、２６…遮断ばね、２７…投入ばねリンク、２８…投入ばね、２９…接点、３２…可動接触子。
【図１】
2004171800.tif 000003
【図２】
2004171800.tif 000004
【図３】
2004171800.tif 000005
【図４】
2004171800.tif 000006