(57)【要約】【課題】閉極時の操作力を低減し操作力の負荷変動を小さくし閉極時の操作力を低減した真空開閉装置。【解決手段】絶縁モールドフレームに支持され、一端で真空バルブの可動電極に連結され、他端で操作機構に連結され得る絶縁レバーを備え、接圧ばねは、絶縁レバーと可動電極との間に設けられて接触圧力を与え、開放ばねは、可動電極と真空バルブとの間に設けられて可動電極を開極保持するようにしてあり、開放ばねの可動電極に与えるばね作用力は、接圧ばねのばね作用力よりも小さくしてある。開放ばねが開極寸法間のみで伸縮するように構成され、閉極時の接点タッチ以降の閉極操作力が低減できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁モールドフレームと、
上記絶縁モールドフレームに支持され、真空容器、真空容器内に設けられた固定電極および上記真空容器内で上記固定電極に離接し、上記真空容器を貫通して可動に延びた可動電極を有する真空バルブと、
上記絶縁モールドフレームに枢着され、一端で上記可動電極に連結され、他端で操作機構に連結され得る絶縁レバーと、
上記絶縁レバーおよび上記可動電極間に設けられ、上記固定および可動電極間に接触圧力を与える接圧ばねと、
上記可動電極および上記モールドフレーム間に設けられ、上記固定および可動電極を開極保持する開放ばねとを備え、
上記開放ばねが上記可動電極に与えるばね作用力は、上記接圧ばねが上記可動電極に与えるばね作用力よりも小さいことを特徴とする真空開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空開閉装置に於いて、上記開放ばねが上記真空容器を介して上記モールドフレームに設けられたことを特徴とする真空開閉装置。
【請求項３】
請求項１あるいは２に記載の真空開閉装置に於いて、上記開放ばねが上記接圧ばねに対して軸整列配置されていることを特徴とする真空開閉装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の真空開閉装置に於いて、上記開放ばねが上記可動電極の外周に嵌められた圧縮コイルばねであることを特徴とする真空開閉装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の真空開閉装置に於いて、上記開放ばねの上記可動電極に対する径方向の移動を阻止する手段を有することを特徴とする真空開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば電力用高圧送配電線路に使用される真空開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＣＢ（高圧真空遮断器）に代表される真空開閉装置は高電圧化、大電流化にともない開閉操作力が増大する傾向にあるが、市場要求としてはこれに相反して小型化および操作力の小勢力化などの要求がある。従来の真空開閉装置に於いては、絶縁フレームに支持された真空容器内で固定電極に離接し、真空容器を貫通して可動に延びた可動電極を有する真空バルブを備えている。この可動電極は、操作機構に連結された変換レバーにより、ワイプばねを介して駆動されて開閉動作をする。ワイプばねは変換レバーと可動電極との間に設けられ、電極間に接圧を与えるためのものである。真空開閉装置はまた、変換レバーと絶縁フレームとの間に設けられて、電極を開極保持する開放ばねをも備えている。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
このような従来の真空開閉装置に於いては、開極位置から閉極するときには、操作機構の駆動操作力により開放ばねを伸張させながら蓄勢し、変換レバー等のリンクを介してワイプばねと共に可動電極を閉成方向に駆動する。可動電極が固定電極に接触し接点タッチ状態となった後も更に操作機構が作動するが、この駆動力はワイプばねの圧縮として蓄勢され電極の接点間に接触圧力を与えて閉極動作が完了する。閉極位置から開極するときには、操作機構により変換レバー等のリンクを介して可動電極が固定電極から離間させられ、開放ばねにより開極位置に保持される。従って、このようなリンク機構に於いては、可動電極は開放ばねおよびワイプばねを介して閉極位置に駆動されてその位置に保持されているため、操作機構に必要な駆動力は、ワイプばねの力と開放ばねの力との合計である。
【０００４】
従来の真空開閉装置のリンク機構に於いては、可動電極は開放ばねおよびワイプばねの両者を介して閉極位置に駆動されてその位置に保持されている。従って、可動電極を操作機構によって閉極位置に駆動するのに必要な合計ストロークは、開放ばねを圧縮して接点タッチ状態にするためのストロークと接触圧力を加えた閉極状態にするためのストロークとの合計であり、このとき必要な駆動力は、開放ばねだけを合計ストロークだけ圧縮させる力と、ワイプばねをワイプ距離だけ圧縮させる力との合計である。換言すれば、接点タッチ状態に達した後には、開放ばねを圧縮するのに要する力の他に、ワイプばねを圧縮する力も必要になり、操作機構にはこの力に応じた比較的大きな駆動力が要求される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１９８９７６号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の真空開閉装置における主回路単極部の構造では、開放ばねが絶縁レバーを介して可動電極を開極保持しているため真空開閉装置の閉極時全域に渡り圧縮されつづける必要があり、接点タッチ位置から閉極完了位置の間において操作機構から必要な閉極時の駆動力は開放ばね荷重＋接圧ばね荷重の加算された荷重となり大きな駆動操作力が必要となる。このため操作機構が大きくなり強靭に作る必要がある。また接点タッチ時から急激にばね荷重が増える負荷特性の変局点があるため操作機構を構成する上で出力効率が良く構成部品が少なく小型軽量で安価な操作機構を構成する障害となり、結果として真空開閉装置そのものを小型軽量で安価に製作するのが困難となっていた。
【０００７】
この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、閉極時における接点タッチ以降の負荷を低減し操作機構の操作力を低減することにより小型化かつ安価にできる操作機構を備えた真空開閉装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の真空開閉装置は、絶縁モールドフレームと、絶縁モールドフレームに支持され、真空容器、真空容器内に設けられた固定電極および上記真空容器内で上記固定電極に離接し、上記真空容器を貫通して可動に延びた可動電極を有する真空バルブと、上記絶縁モールドフレームに枢着され、一端で上記可動電極に連結され、他端で操作機構に連結され得る絶縁レバーと、上記絶縁レバーおよび上記可動電極間に設けられ、上記固定および可動電極間に接触圧力を与える接圧ばねと、上記可動電極および上記モールドフレーム間に設けられ、上記固定および可動電極を開極保持する開放ばねとを備え、上記開放ばねが上記可動電極に与えるばね作用力は、上記接圧ばねが上記可動電極に与えるばね作用力よりも小さいことを特徴とする真空開閉装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態に係わる真空開閉装置の開極状態を示す主回路単極部の断面図である。
【００１０】
この発明の真空開閉装置は、絶縁モールドフレーム１と、この絶縁モールドフレーム１に支持された真空バルブ２とを備えている。真空バルブ２は、真空容器３と、真空容器３内に設けられた固定電極４と、真空容器３内で固定電極４に離接できるように真空容器３を貫通して可動に延びた可動電極５とを備えている。固定電極４の外端は、ボルト６により上部端子７と共にモールドフレーム１に支持されており、可動電極５の真空容器３から外に出た部分である外端部８は、その中間部分で可撓導体９を介してモールドフレーム１に取り付けられた下部端子１０に接続されている。
【００１１】
この発明の真空開閉装置に於いては、真空容器３の端板１１の一部である電極ガイドから外部に突出している可動電極５の外端部８の下端には連結ロッド１２がねじ込まれていて、可動電極５の延長部分を形成している。可動電極５の外端部８と連結ロッド１２との間には、連結ロッド１２に嵌められたナット１３により上述の可撓導体９が固着されて接続されており、可撓導体９と下端部８との間にばね座１４が設けられている。
【００１２】
ばね座１４と真空容器３の端板１１との間には、圧縮コイルばねである開放ばね１５が設けられている。開放ばね１５の上端は、端板１１の下面に可動電極５を囲むように形成された環状溝１１ａ内に受け入れられて支持されており、開放ばね１５が可動電極５に対して径方向に移動するのを防いで安定させている。この意味で、環状溝１１ａは開放ばね１５の可動電極に対する径方向の移動を阻止する手段であり、環状溝の代わりに凹部あるいは凸部を設けたり、可動電極ガイドの外周部を開放ばね１５の内周に当接させるようにしたりして同等の横ずれ防止機能を持たせることができる。
【００１３】
開放ばね１５は、一端でモールドフレーム１に固定された真空容器３の端板１１に当接しており、他端で可動電極５に設けられたばね座１４に当接しているので、モールドフレーム１と可動電極５との間に設けられていると言うことができ、また開放ばね１５が真空容器を介してモールドフレーム１に設けられていると言うこともできる。開放ばね１５の一端を真空容器３でなく、他の適当な固定部材を介してあるいは直接モールドフレーム１により支持することもできる。ばね座１４は可動電極５に対して移動しない。圧縮コイルばねである開放ばね１５は、開極動作時に可動電極５を固定電極４に対して引き外し、図示の開極位置に保持（開極保持）するためのものである。
【００１４】
可動電極５上の連結ロッド１２上のナット１３の更に先端側（図で下方）には第２のナット１６が固定されていて、固定ワッシャ１７を支持している。固定ワッシャ１７には圧縮コイルばねである接圧ばね１８の一端が当接しており、接圧ばね１８の他端は可動電極５上を軸方向に摺動できる可動ワッシャ１９に当接している。可動電極５の一部である連結ロッド１２の先端にはフランジ状の端板２０が固着されていて、可動ワッシャ１９との間に空間が形成されている。可動電極５のこの部分には、絶縁モールドフレーム１に軸２１によって回動自在に支持された絶縁レバー２２の作動端２３が可動に受け入れて連結されている。絶縁レバー２２には軸２１を介して操作レバー２４が一体に結合されており、操作レバー２４の先端には操作機構２５のリンク２６を連結することができる。
【００１５】
このように、接圧ばね１８は、可動電極５と絶縁レバー２２との間に設けられ、固定電極４と可動電極５との間に接触圧力を与える圧縮コイルばねであり、絶縁レバー２２は、絶縁モールドフレーム１に枢着され、一端で可動電極５に連結され、他端で後に説明する操作機構２５に連結され得るレバーである。また、開放ばね１５は、可動電極５の外周に嵌められた圧縮コイルばねであり、接圧ばね１８に対して軸整列配置されている。これらの開放ばね１５および接圧ばね１８は、操作機構２５あるいは操作機構２５の駆動力を可動電極５に伝達するリンク機構によっては引っ張りばねとすることもある。
【００１６】
開放ばね１５および接圧ばね１８は、開放ばね１５が可動電極５に与えるばね作用力が、接圧ばね１８が可動電極５に与えるばね作用力よりも小さいように設定してあり、図示の例では、開放ばね１５および接圧ばね１８のばね定数がこの関係を満たすように設定されている。
【００１７】
図示の開極状態に於いては、連結ロッド１２に連結された絶縁レバー２２が操作機構２５によって図示の位置に保持され、可動電極５が開極位置にある。このとき、開放ばね１５および接圧ばね１８は共に初期圧縮状態（初荷重）にあるがいずれもそれらの最大伸張状態にある。
【００１８】
閉極時には操作機構２５からの駆動操作力がリンク２６を介してレバー２４を押し下げ、絶縁レバー２２が軸２１を中心に時計方向に回動して、可動ワッシャ１９を図で上方に押す。可動ワッシャ１９に加えられた力は接圧ばね１８、固定ワッシャ１７ナット１６を介して可動電極５に伝達されて、可動電極５を閉極位置に押し上げようとする。可動電極５が押し上げられるときには、可動電極５に固着されたばね座１４と真空バルブ２の端板１１との間に設けられた開放ばね１５が圧縮（蓄勢）され、やがて、可動電極５と固定電極４とが接触し接点タッチ状態となる。この状態では開放ばね１５よりも強い接圧ばね１８の圧縮状態は変化していない。
【００１９】
圧縮接点タッチ状態以後は、可動電極５がそれ以上上方に移動することがなく、また、開放ばね１５もそれ以上圧縮されることがない。絶縁レバー２２はその後も更に操作機構２５により時計方向に回動させられて、可動ワッシャ１９を押し上げ、今まで圧縮されなかった接圧ばね１８が圧縮（蓄勢）され、閉極位置にある接点間に接圧が与えられて閉極動作が完了する。適正な接圧（ワイプ）寸法に達したところで操作機構２５からの駆動操作力を停止し操作機構２５内の図示しないラッチ機構により閉極完了位置を保持し閉極動作が完了する。
【００２０】
図２には、操作機構２５に要求される駆動力の変化を表した負荷特性をグラフで示し、図２は本発明の真空開閉装置の閉極時における操作機構２５での負荷特性を、一般的従来技術による閉極時における操作機構での負荷特性と比較して示してある。図２のグラフに於いて、横軸は開極位置から閉極完了位置までの可動電極の位置をし、縦軸は操作機構に要求される駆動力である負荷力（発生するばね荷重）を表すものである。
【００２１】
開極位置に於いては開放ばね１５が図１に示すように圧縮（蓄勢）されていて、例えば５ｋｇの初荷重が発生している。閉極動作が開始されると、開極寸法の間開放ばね１５が次第に圧縮されて接点タッチ位置で例えば１０ｋｇの終荷重になる。閉極動作が更に進んでも接圧（ワイプ）寸法の間開放ばね１５の荷重はそれ以上増大しないで閉極完了位置まで一定である。
【００２２】
一方、接圧ばね１８は、接点タッチ位置に於いて始めて例えば２０ｋｇの接圧ばね初荷重として発生する。この接圧ばね初荷重（例えば２０ｋｇ）は開放ばね終荷重（例えば１０ｋｇ）に加算されて、操作機構２５に対して例えば３０ｋｇの負荷力（ばね荷重）として作用する。接圧ばね荷重は、接点タッチ位置から閉極完了位置までの接圧（ワイプ）寸法の間、次第に増大して閉極完了位置では例えば３０ｋｇの接圧ばね終荷重となり、閉極完了位置に於ける操作機構２５に対する合計の負荷力（ばね荷重）は例えば４０ｋｇとなる。このように、操作機構２５に要求される最大の負荷力は、開放ばね終荷重と接圧ばね終荷重との合計荷重であり、この例では４０ｋｇである。
【００２３】
図２のグラフに於いて、破線で示す部分は、従来の真空開閉装置に於ける荷重を示すグラフである。即ち、従来の真空開閉装置に於いては、先に述べた通り、接点間に必要な接圧を与えるためには、接点タッチ位置を過ぎて接圧（ワイプ）寸法の期間に入ってもなお開放ばね１５が圧縮され続ける必要がある。このため、開放ばね１５の荷重は破線Ａでしめすように次第に増大し続けて閉極完了位置では、ワイプ寸法とばね定数に比例してＸｋｇとなり、開放ばねの終荷重はこの例では（１０＋Ｘ）ｋｇとなってしまう。従って、このような従来の真空開閉装置の操作機構に於ける負荷力（ばね荷重）は、この開放ばね１５の終荷重（１０＋Ｘ）ｋｇに接圧ばね終荷重３０ｋｇを加算した（４０＋Ｘ）ｋｇである。
【００２４】
このように、本発明の真空開閉装置に於いては、開放ばね１５の圧縮が開極寸法の区間だけ行なわれ、接圧ばね１８が圧縮される区間であるワイプ寸法の区間では、それ以上の圧縮が行われないようにしてある。そのために、固定電極４と可動電極５との間に接触圧力を与える接圧ばね１８を絶縁レバー２２と可動電極５との間に設け、固定電極４に対して可動電極５を開極保持する開放ばね１５を可動電極５とモールドフレーム１との間に設けてある。開放ばね１５が可動電極５に与えるばね作用力（開極保持力）は、接圧ばね１８が可動電極５に与えるばね作用力（接圧）よりも小さくしてある。
【００２５】
開放ばね１５を可動電極５と同軸上に配置し可動電極５と同じ変位の移動すなわち開極寸法区間のみで圧縮（ばね蓄勢）するようにすることで、接点タッチ位置から閉極完了位置までの間の接圧寸法区間に於いては、開放ばね１０の荷重は増大せず接圧ばね１８の荷重だけが増大することになり、最大ばね荷重を不必要に増大させることがない。このため操作機構２５の操作駆動力を小さくすることができ操作機構１２を小型軽量化できる。また接点タッチ時から接圧ばね荷重が加わり始める負荷特性の変化が小さくなり操作機構２５を構成する上で駆動操作力の出力効率が良く小型軽量で安価な操作機構２５を構成することができる。
【００２６】
なお、可動電極５を図３に示すような部品構成とすることで、引外しばねおよび接圧ばねのばね装着作業（ばねを圧縮しつつ所定位置に装着すること）の困難性を解消することができる。すなわち、連結ロッド１２にその肩部１２ａまで可動ワッシャ１９を嵌め、可動ワッシャ１９の上に接圧ばね１８を嵌め、次に固定ワッシャ１７およびナット１６を連結ロッド１２のネジ部１２ｃに嵌め、固定ワッシャ１７が肩部１２ｂで止まるまでナット１６をネジ部１２ｃ上で締め付ける。このようなばね装着作業は比較的容易である。連結ロッド１２のネジ部１２ｃには更にナット１６よりも外側にナット１３と座金１３ａとをゆるく嵌めて、接圧ばねロッドである中間組立て品を準備して置く。次に、別途組立て治具（図示せず）にて真空バルブ３の可動電極５に開放ばね１５と開放ばね支持ワッシャ１４とを装着した状態で治具にて開放ばね１５を圧縮し、この状態で開放ばね支持ワッシャ１４の一端面に可撓導体９を置き、接圧ばねロッド１２の一端のネジ部１２ｃを真空バルブ電極棒（可動電極５）の一端に形勢しためねじ部５ａにねじ込み、さらにナット１３にて座金１３ａを介して可撓導体９を締め付けることで、容易に単極の組立てを行うことが出来る。
【００２７】
【発明の効果】
この発明の真空開閉装置は、絶縁モールドフレームと、絶縁モールドフレームに支持され、真空容器、真空容器内に設けられた固定電極および上記真空容器内で上記固定電極に離接し、上記真空容器を貫通して可動に延びた可動電極を有する真空バルブと、上記絶縁モールドフレームに枢着され、一端で上記可動電極に連結され、他端で操作機構に連結され得る絶縁レバーと、上記絶縁レバーおよび上記可動電極間に設けられて上記固定および可動電極間に接触圧力を与える接圧ばねと、上記可動電極および上記モールドフレーム間に設けられて上記固定および可動電極を開極保持する開放ばねとを備え、上記開放ばねが上記可動電極に与えるばね作用力は、上記接圧ばねが上記可動電極に与えるばね作用力よりも小さくしてある。従って、閉極時における接点タッチ以降の負荷を低減し操作機構による操作力を低減することが出来、操作機構の小型軽量化、ならびに真空開閉装置全体を安価に構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の真空開閉装置の開極状態における断面図である。
【図２】この発明の真空開閉装置の操作機構に要求される駆動力の変化を表した負荷特性を従来のものと比較して示すグラフである。
【図３】この発明の真空開閉装置の連結ロッド組立体の分解図である。
【符号の説明】
１  絶縁モールドフレーム、２  真空容器、４  固定電極、５  可動電極、３真空バルブ、２２  絶縁レバー、１８  接圧ばね、１５  開放ばね、１１ａ  径方向の移動を阻止する手段（環状溝）。
【図１】
2004342359.tif 000003
【図２】
2004342359.tif 000004
【図３】
2004342359.tif 000005