(57)【要約】【課題】投入制御機構を保護して、電力用ガス遮断器の信頼性を向上させる。【解決手段】電力用ガス遮断器は、接点を開閉する遮断ばね２６および投入ばね２８と、主レバー５と同心上に固定され筐体１内に回転自在に支持された回転軸４と、回転軸に固定され周方向の一部に部分歯車５３を取り付けた大歯車５２と、この大歯車および部分歯車に噛合う小歯車５１とを有する。投入ばね蓄勢後も小歯車が回転し続けるときに大歯車と小歯車との噛合いが解除される。投入ばねと大歯車とを投入ばねリンク２７が接続する。回転軸の軸心を通り投入ばねの動作方向に平行な軸Ｘ１を基準として、投入ばねの蓄勢が完了する際に投入ばねリンクの軸線と軸Ｘ１とのなす角度は０°から約１０°の範囲にある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断ばねと投入ばねの蓄勢力により固定接触子と可動接触子を有する接点を開閉して電力の遮断と投入を切り換える電力用ガス遮断器において、前記投入ばねを蓄勢する蓄勢手段を設け、この蓄勢手段は小歯車とこの小歯車に噛合う大歯車および部分歯車を有し、前記大歯車は周方向の一部が欠損した形状に形成されており、この欠損部に大歯車よりも噛合い強度の低い前記部分歯車を取り付けたことを特徴とする電力用ガス遮断器。
【請求項２】
前記部分歯車の歯が前記大歯車の歯よりも先んじて破損して小歯車との噛合いが解除するように設定したことを特徴とする請求項１記載の電力用ガス遮断器。
【請求項３】
前記部分歯車を、大歯車に着脱自在に構成したことを特徴とする請求項１記載の電力用ガス遮断器。
【請求項４】
前記大歯車に着脱自在な部分歯車の歯は、前記大歯車の歯と同一モジュールで同一ピッチであることを特徴とする請求項３記載の電力用ガス遮断器。
【請求項５】
前記大歯車の欠損部は溝であり、この溝に前記部分歯車を嵌合した後にねじ締結したことを特徴とする請求項３記載の電力用ガス遮断器。
【請求項６】
前記大歯車と前記部分歯車とを異なる材質で構成したことを特徴とする請求項３記載の電力用ガス遮断器。
【請求項７】
前記部分歯車の歯が形成された部分の幅方向長さが前記大歯車の歯幅より狭いことを特徴とする請求項３記載の電力用ガス遮断器。
【請求項８】
前記部分歯車の歯元面に幅方向に延びるスリットを形成したことを特徴とする請求項３記載の電力用ガス遮断器。
【請求項９】
前記部分歯車の歯が形成されていない部位に、前記大歯車と締結するための孔を形成したことを特徴とする請求項３記載の電力用ガス遮断器。
【請求項１０】
前記部分歯車において、端部側の歯の歯面強度を他の歯よりも大としたことを特徴とする請求項３記載の電力用ガス遮断器。
【請求項１１】
前記大歯車を回動自在に支持する筐体に光電センサを配設し、前記光電センサの検出部が前記大歯車および部分歯車の歯に対向するように構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電力用ガス遮断器。
【請求項１２】
投入ばねの蓄勢開始時に光電センサの起動指令が入力され、投入ばね蓄勢完了後に光電センサの指令を切断するように構成したことを特徴とする請求項１１記載の電力用ガス遮断器。
【請求項１３】
前記部分歯車の歯が破損していない状態における前記光電センサの出力波形を演算処理装置に蓄積しておき、前記部分歯車の歯が破損した場合などの異常状態を検出可能に構成したことを特徴とする請求項１２記載の電力用ガス遮断器。
【請求項１４】
前記部分歯車の歯が破損した場合に、異常状態を表示可能な表示手段を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の電力用ガス遮断器。
【請求項１５】
前記演算処理装置には、前記光電センサの出力の他、開閉指令を検出するセンサや前記可動接触子のストロークを算出可能な変位センサ、あるいは接点の開閉のタイミングを検出可能なセンサなどの出力も接続されていることを特徴とする請求項１４記載の電力用ガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力用ガス遮断器に係り、特に変電所や開閉所などの高電圧仕様に好適な電力用ガス遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の投入ばね蓄勢装置の他の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載のばね操作機構では、投入ばねの蓄勢装置が、一部が欠歯している大歯車とこの大歯車に噛合い駆動源により回転駆動される小歯車とを備える。大歯車の欠歯部に揺動可能な２個の同期爪を設け、投入ばねの蓄勢完了直後に小歯車と同期爪の第１歯を噛合わせ、同期爪の第２歯を閉路動作開始直後に噛合わせる。これにより、投入ばねの蓄勢完了後に電動機が回転し続けても、大歯車の同期爪の揺動により、小歯車から大歯車に過大な荷重が加わるのを回避でき、投入制御機構に過大な負荷が加わるのを防止する。
【０００３】
投入ばね蓄勢装置の他の例が、特許文献３に記載されている。この公報に記載のばね操作機構では、小歯車と同一軸線上にクラッチ駆動要素を設けている。投入ばねの蓄勢が完了する瞬間にクラッチが切れて電動機からの駆動力が小歯車に伝わらないので、投入ばねの蓄勢完了後に電動機が回転し続けても、小歯車及び大歯車が駆動されない。これにより、投入制御機構に過大な負荷が加わるのを防止する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８３６９１号公報
【特許文献２】特許第２５２９３０９号公報
【特許文献３】特許第３６４４１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のばね操作機構では、大歯車と小歯車とが常に噛合っているので、投入ばねの蓄勢完了後に電動機及び小歯車が回転し続けるような異常状態が発生すると、投入制御機構に過大な負荷が加わる。その結果、機構部品が破損する恐れがある。手動で小歯車を回転させるような事態が生じると、作業者が気づかずに操作し続けて、投入制御機構に過大な負荷を加えるおそれもある。
【０００６】
上記特許文献２に記載のばね操作機構では、投入ばね蓄勢完了後に投入制御機構に過大な負荷が加わるのを防止できる。しかし、同期爪に衝突負荷が繰り返し発生するので、同期爪の強度を大きくしなければならない。また、次の投入動作で大歯車と小歯車が再び噛合うときに、歯面の噛合いにともないかなりの騒音が発生する。
【０００７】
上記特許文献３に記載のばね操作機構は、クラッチを設けて投入ばね蓄勢完了後に投入制御機構に過大な負荷が加わるのを防止している。しかし、クラッチを切るタイミングを規定するカム機構の調整に多大な時間を要する。また、カム機構が、大歯車とフレームとの間に配設されており、外部から目視で点検することが困難であるとともに、クラッチを修理交換する際には多大な工数を要する。
【０００８】
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、投入制御機構を保護して、ガス遮断器の信頼性を向上させることにある。本発明の他の目的は、投入制御機構の保護機構を調整不要にし、交換を容易にすることにある。また、本発明の他の目的は、投入ばね蓄勢時に保護機構の状態を監視し、異常を検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の特徴は、遮断ばねと投入ばねの蓄勢力により固定接触子と可動接触子を有する接点を開閉して電力の遮断と投入を切り換える電力用ガス遮断器において、投入ばねを蓄勢する蓄勢手段を設け、この蓄勢手段は小歯車とこの小歯車に噛合う大歯車および部分歯車を有し、大歯車は周方向の一部が欠損した形状に形成されており、この欠損部に大歯車よりも噛合い強度の低い部分歯車を取り付けたことにある。そしてこの特徴において、部分歯車の歯が大歯車の歯よりも先んじて破損して小歯車との噛合いが解除するように設定するのがよい。
【００１０】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、固定接触子と可動接触子を有する接点を開閉して電力の遮断と投入を切り換える遮断部と、接点を開閉する遮断ばねおよび投入ばねと、投入ばねの駆動力をカムに伝達して遮断ばねを蓄勢し、投入ばねを電動機と歯車列により蓄勢する投入ばね蓄勢装置とを備えた電力用ガス遮断器において、カムと同心上に固定され筐体内に回動自在に支持された回転軸と、この回転軸に固定され周方向の一部に部分歯車を取り付けた大歯車と、この大歯車および部分歯車に噛合う小歯車と、投入ばねと大歯車とを接続する投入ばねリンクとを備え、回転軸の軸心を通り投入ばねの動作方向に平行な軸Ｘ１を基準として、投入ばねの蓄勢が完了する際に投入ばねリンクの軸線と軸Ｘ１とのなす角度が０°から約１０°の範囲にあるものである。
【００１１】
そして上記いずれかの特徴において、部分歯車を大歯車に着脱自在に構成するのがよく、大歯車に着脱自在な部分歯車の歯は、大歯車の歯と同一モジュールで同一ピッチでなければならない。また、大歯車の欠損部は溝であり、この溝に部分歯車を嵌合した後にねじ締結するのがよく、大歯車と部分歯車とを異なる材質で構成してもよく、部分歯車の歯が形成された部分の幅方向長さが大歯車の歯幅より狭くてもよい。部分歯車の歯元面に幅方向に延びるスリットを形成してもよく、部分歯車の歯が形成されていない部位に、大歯車と締結するための孔を形成してもよく、部分歯車において、端部側の歯の歯面強度を他の歯よりも大としてもよい。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明の他の特徴は、大歯車および部分歯車の歯を検出するように光電センサを筐体に配設し、演算処理装置と異常状態を表示可能な表示手段を備えたことによる。そして、この特徴において、部分歯車の歯が破損していない基準状態における光電センサの出力波形を演算処理装置に蓄積しておき、部分歯車の歯が破損した場合などの異常状態を検出可能に構成するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、駆動源にばねを用いるガス遮断器において、投入ばねの蓄勢が完了する瞬間に小歯車と噛合う大歯車の歯を大歯車本体に着脱可能で機械的強度が大歯車本体より低い別ピースの歯としたので、投入制御機構を保護できる。また、その結果、ガス遮断器の信頼性が向上する。また、投入制御機構の保護機構の調整が不要であり、交換も容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を、図１ないし図１２を用いて説明する。
【００１５】
図９はガス遮断器１００の正面図である。
【００１６】
図９において、ガス遮断器１００では、円筒形の接地容器１０３を架台１０５上に設置している。接地容器１０３には、絶縁性のガス、例えばＳＦ6 ガス（６弗化硫黄ガス）が規定の圧力で封入されている。接地容器１０３の軸方向中間部から斜め上方に、ブッシング１０１，１０２が突き出ている。ブッシング１０１，１０２内には、変電所や開閉所の中の電線を接続して電路を構成する導体が収納されている。架台１０５の側部には、ガス遮断器１００のばね操作機構を収納する操作箱１０４が取り付けられている。
【００１７】
接地容器１０３内には固定接触子６２と可動接触子６３を有する接点が配設されている。図９の状態は、接点が投入されている状態であり、可動接触子６３が固定接触子６２に接している。遮断動作時には、可動接触子６３が固定接触子６２から離れる。可動接触子６３は、固定接触子６２との接触端と反対端で、絶縁材６４に接続されている。接地容器１０３に、回転軸６６が回転自在に支持されている。この回転軸６６に、リンク６５およびリンク６７の一端が固定されている。リンク６５の他端は、絶縁材６４の一端に接続されている。同様に、リンク６７の他端は、リンク６８に接続されている。
【００１８】
操作箱１０４内に、ばね操作機構の主軸４が配設されている。主軸は、回転箱１０４に回動自在に支持されている。主軸４を中心としてばね操作機構が配置されている。主軸４に、リンク６９の一端が固定されている。リンク６９の他端は、リンク６８に接続されている。主軸４およびリンク６９，リンク６８，リンク６７，回転軸６６が、４節リンク機構を形成している。４節リンク機構は、ばね操作機構と遮断部とを接続する。
【００１９】
このように構成したガス遮断器１００の動作を、以下に説明する。通電時に電力が図示しない系統から上流側のブッシング１０２に供給される。電力はブッシング１０２から接地容器１０３内の接点に導かれ、下流側のブッシング１０１を経て、再び系統に供給される。
【００２０】
落雷などで系統に事故が発生すると、操作箱１０４内の操作部を駆動して、主軸４およびリンク６９を反時計回りに回転させて、リンク６８を下方に移動させる。リンク６８が移動すると、リンク６７および回転軸６６，リンク６５が反時計回りに回転し、絶縁材６４を左方に移動させる。固定接触子６２が可動接触子６３から離れて接点が開く。接点が開いたので、下流側への電力の供給が遮断される。
【００２１】
なお、本実施例では接地容器１０３を水平方向に延在しているが、鉛直方向に延在してもよい。接地容器１０３にブッシングを直接取り付けた単体のガス遮断器について説明するが、ガス絶縁開閉装置の中に組み込まれていてもよい。ＳＦ6 ガスを使用したガス遮断器を例にとり説明するが、真空遮断器など他の開閉装置であってもよい。
【００２２】
図１から図３に、図９で示した操作箱１０４内に収容するばね操作機構４００を模式図で示す。図１から図３に変化するにしたがって、順に遮断部接点の開閉動作が進行する。
【００２３】
図１は、ばね操作機構４００の投入ばね２８及び遮断ばね２６が共に圧縮されている投入状態を示す図である。
【００２４】
図２は遮断動作が終了した状態を示す図である。
【００２５】
図３は投入動作が終了した状態であって、投入ばね２８が開放状態の図である。
【００２６】
この図３の状態の後に、投入ばね２８を圧縮して図１の状態に戻す図である。
【００２７】
以上の動作については、後に詳述する。
【００２８】
図１に示すように、ばね操作機構４００は、主軸４および遮断ばね２６を有する遮断操作部４０３と、カム軸２および投入ばね２８を有する投入操作部４０４と、投入ばね２８の駆動力を保持開放する投入制御機構４０２と、遮断ばね２６の駆動力を保持開放する遮断制御機構４０１と、図３に詳細を示す投入ばね蓄勢装置４０５とを有している。
【００２９】
遮断操作部４０３の主軸４には、略Ｙ字型の主レバー５の中間部が取り付けられている。略Ｙ字型をした主レバー５の２つの端部には、ローラ６，７が取り付けられている。また、主レバー５の残りの端部には、遮断ばねリンク２５の一端がピン２５ａを介して回動自在に取り付けられている。遮断ばねリンク２５の他端には、フランジ３４が取り付けられている。フランジ３４は、遮断ばねリンク２５の外周に配置された遮断ばね２６を保持する。遮断ばね２６は、フランジ３４で保持された端部と反対側を、筐体１で保持されている。
【００３０】
投入操作部４０４および投入ばね蓄勢装置４０５の構造を、図１ないし図４を用いて説明する。筐体１内に回動自在に支持されたカム軸２の一端にカム３が、他端に大歯車５２が取り付けられている。大歯車５２の中間部には、投入ばねリンク２７の一端が回動自在に取り付けられている。投入ばねリンク２７の他端部には、ばね受３５が取り付けられている。ばね受３５は、投入ばね２８の一端側を保持する。投入ばね２８は、投入ばねリンク２７の外周に配置されている。ばね受３５の反対側は、筐体１に保持されている。
【００３１】
ここで、大歯車５２の外周部の一部には、大歯車５２の歯と同一モジュールで同一ピッチの歯を有する弧状の部分歯車５３が取り付けられている。部分歯車５３は、大歯車５２の同心円状に形成した溝部に嵌合している。部分歯車５３の内径側は、大歯車５２の外径と同心円状をしており、側部は台形状になっている。したがって、内径側ほど周方向長さが長く、大歯車の溝に嵌合したときに遠心力で抜け出ない形状に構成されている。通常状態では、部分歯車５３の歯が小歯車５１の歯と噛合った状態で静止している。
【００３２】
図４は歯車操作部の詳細縦断面図である。
【００３３】
図４において、小歯車５１には、図示を省略した電動機から駆動力が伝達可能である。投入ばねを蓄勢する際には、小歯車５１が駆動側になり、大歯車５２が従動側となる。投入動作では、逆に大歯車５２が駆動側になり、小歯車５１が従動側になる。小歯車５１が固定された軸５１ａの一端は、筐体１に回動自在に支持されている。軸５１ａの他端には、手動操作ハンドル５６を取り付ける嵌合部５１ｂが形成されている。手動操作ハンドル５６を軸５１ａに常時取り付ける必要はなく、手動操作時のみ取り付ける。
【００３４】
遮断操作部４０３に隣り合って、遮断制御機構４０１が配置されている。遮断制御機構４０１では、筐体１に固定した軸８ａに、第２遮断ラッチ８の中間部が回動自在に取り付けられている。第２遮断ラッチ８の一端部に形成した係合部８ｂは、略Ｙ字型の主レバー５の一端に設けたローラ７に係合する。第２遮断ラッチ８の他端部にはローラ１０が取り付けられている。第２遮断ラッチ８は、軸８ａ部で折れ曲がった形状に形成されている。軸８ａと第２遮断ラッチの係合部８ｂとの中間に、第２遮断ラッチ８を元の位置に復帰させる復帰ばね９の一端部が取り付けられている。この復帰ばね９の他端部は、筐体１に固定されている。
【００３５】
第２遮断ラッチ８の一端に設けたローラ１０と係合可能に、遮断ラッチ１１が配置されている。遮断ラッチ１１の中間部は、筐体１に支持された軸１１ａに回動自在に取り付けられている。遮断ラッチ１１は、軸１１ａ部で折れ曲がった形状に形成されており、軸１１ａとローラ１３との中間に、筐体に一端が固定された遮断ラッチ１１を元の位置に復帰させる復帰ばね１２の一端部が取り付けられている。遮断ラッチ１１がローラ１０と係合する係合部１１ｂの反対側にはローラ１３が取り付けられている。ローラ１３と係合可能に、略Ｌ字形状をした遮断トリガ１４ａの先端部が当接している。この先端部は、曲面に形成されている。
【００３６】
遮断トリガ１４ａの略Ｌ字の角部は、軸１４ｃに取り付けられている。軸１４ｃには水平方向に伸びる部材１４ｂが取り付けられており、この部材１４ｂに当接可能に遮断用電磁石２０１のプランジャ２１１が配置されている。遮断トリガ１４ｂの中間部に、復帰ばね１５が取り付けられている。復帰ばねの一端は筐体１に固定されており、遮断トリガ１４を元の位置に復帰させる。
【００３７】
投入制御機構４０２は、投入ラッチ１９を有している。投入ラッチ１９は、カム３に取り付けられたローラ１８に係合可能である。投入ラッチ１９は略Ｖ字形をしており、その屈曲部を軸１９ａに回動自在に取り付けている。投入ラッチ１９のＶ字の一端には、カム３のローラ１８に係合する係合部１９ｂが形成されている。投入ラッチ１９のＶ字型の他端には、ローラ２１が取り付けられている。
【００３８】
ローラ２１に一端部が当接可能に、投入トリガ２２が配置されている。投入トリガ２２は折れ曲がった形に形成されており、その折れ曲がり部を軸２２ａに回動自在に取り付けられている。回転軸２２ａは、筐体１に回転自在に支持されている。軸１９ａから投入ラッチ１９のローラ２１までの中間に、一端が筐体１に固定された復帰ばね２０が取り付けられている。投入トリガ２２がローラ２１に当接する側の反対端には、投入トリガ２２ｂが形成されている。投入トリガ２２ｂに当接可能に、投入用電磁石２０２のプランジャ２１２が配置されている。
【００３９】
このように構成した本実施例のガス遮断器では、第２遮断ラッチ８に取り付けた復帰ばね９、遮断ラッチ１１に取り付けた復帰ばね１２、遮断トリガ１４ａに取り付けた復帰ばね１５のそれぞれは、図１に示す投入保持状態で圧縮状態になっている。本実施例ではこれらの復帰ばね９，１２，１５をコイルばねで形成したが、ねじりコイルばねや皿ばねなどのばねでもよい。
【００４０】
ガス遮断器１００の動作を、以下に説明する。初めに図１に示した投入状態から遮断状態へ移行する動作について述べる。投入状態において、遮断指令が入力されると、遮断器１００は遮断動作を開始する。遮断制御機構４０１の遮断用電磁石２０１が励磁され、遮断用電磁石２０１のプランジャ２１１が突出する。プランジャ２１１は、トリガレバー１４ｂを押圧する。その結果、遮断トリガ１４と遮断ラッチ１１との係合が外れる。
【００４１】
遮断トリガ１４ａとの係合が外れて、遮断ラッチ１１は回動自由になる。遮断ラッチ１１は、第２遮断ラッチ８のローラ１０から押圧されているので、軸１１ａ回りに左回転する。回動が規制されていた第２遮断ラッチ８が回動自由になり、主レバー５のローラ７からの押圧力により、第２遮断ラッチ８が軸８ａ回りに左回転する。主レバー５のローラ７と第２遮断ラッチ８との係合が外れて、主レバー５が回動自由となる。圧縮状態にある遮断ばね２６の規制が外れたので、遮断ばね２６が放勢され、主レバー５が反時計回りに回転する。接点の遮断動作が実行される。遮断ばね２６が放勢しきると、遮断動作が終了する。主レバー５の端部のローラ６が、カム３の外周面にほぼ当接して止まる(図２参照)。
【００４２】
接点が遮断状態から図３に示す投入状態に移る動作を、以下に説明する。図２に示す遮断状態で、遮断器１００に投入指令が入力されると、投入用電磁石２０２が励磁される。投入用電磁石２０２のプランジャ２１２が下方向に突出し、投入トリガ２２ｂを押圧する。投入トリガ２２が反時計回りに回動し、投入ラッチ１９のローラ２１と投入トリガ２２との係合が解除される。
【００４３】
回動が規制されていた投入レバー１９が回動自由になり、カム３のローラ１８からの押圧力により、投入ラッチ１９が反時計回りに回動する。投入ラッチ１９とカム３のローラ１８との係合が、解除される。カム３の回動の規制がなくなったので、投入ばね２８のばね力が放勢される。投入ばねリンク２７が下方向に移動し、大歯車５２およびカム軸２，カム３が反時計回りに回転する。
【００４４】
カム３の回動に伴い、カム３の外周面が主レバー５のローラ６に当接する。主レバー５が時計回りに回転する。カム３が反時計回りに略半回転すると、カム３の最大曲率半径部分でカム３の外周面が主レバー５のローラ６に当接する。このとき、主レバー５に接続した遮断ばねリンク２５が、遮断ばね２６をほぼ元の位置まで圧縮する。
【００４５】
投入ばね２８が放勢しきると、接点が投入される。なお、投入動作終了時に遮断制御機構４０１の各レバー８，１１，１４が復帰ばね９，１２，１５の力により元の位置に復帰する。これにより、遮断ばね２６力が保持される。投入動作が終了した状態が図３である。遮断指令が入力されるとすぐに、遮断動作が可能となる。すなわち、遮断動作２回および投入動作１回の駆動エネルギーを、初回の遮断動作の前に蓄えておき、ＪＥＣ−2300に規定された高速度再閉路の動作責務、Ｏ−０.３５秒−ＣＯ動作が可能となる。ここで、Ｏは遮断動作を、ＣＯは投入動作に引き続き遮断動作を実行することである。
【００４６】
投入動作が終了した後に、投入ばねを蓄勢する動作を以下に説明する。図３において、図示を省略した電動機と歯車列を介して小歯車５１を時計回りに回転させる。小歯車５１と噛合う大歯車５２が反時計回りに回動する。これに伴い、投入ばねリンク２７が反時計回りに揺動し、投入ばね２８が圧縮される。投入ばね２８を蓄勢させる時点では、小歯車５１の軸心と大歯車５２の軸心を結ぶ直線上に部分歯車５３が位置している。
【００４７】
投入ばね２８を蓄勢開始するときに、大歯車５２の基準位置が鉛直下方に位置する点を基準とする。この点と大歯車５２の中心を結ぶ線からの大歯車の回転角度をθで表す。すなわち、投入ばね２８を蓄勢開始するときがθ＝０である。大歯車５２がほぼ半回転すると、図示しないリミットスイッチの指令により電動機が停止する。
【００４８】
圧縮された投入ばね２８の駆動力により、大歯車５２がさらに反時計回りに回転しようとする。大歯車５２と同軸のカム３のローラ１８が投入レバー１９に、投入レバー１９が投入トリガ２２にそれぞれ係合しているので、カム３および大歯車５２の回動が阻止され、投入ばね２８のばね力が保持される。これにより、図１に示すように接点が投入保持状態になり、遮断ばね２６と投入ばね２８が圧縮された初期状態に戻る。
【００４９】
通常動作において、投入ばね２８を蓄勢したときに大歯車５２および小歯車５１の歯面に作用する荷重Ｆを、図８を用いて説明する。
【００５０】
図８の横軸は、大歯車の回転角θである。大歯車５２と投入ばねリンク２７は、スライダ・クランク機構を構成する。角度θが約９０°で最大荷重Ｆｍａｘに達する。角度θが９０°を越えると、歯面の荷重Ｆは減少する。大歯車５２および小歯車５１の諸元は、角度θが約９０°のときの歯面に作用する荷重Ｆｍａｘから決定される。一方、投入ばね２８の蓄勢が完了する角度θ＝１８０°付近では、歯面の荷重Ｆは小さい。そこで、投入ラッチ１９の諸元を投入ばね２８の駆動力だけに基づいて設計する。
【００５１】
これに対して、投入ばね２８を蓄勢した後も電動機および小歯車５１が回転し続ける異常状態では、従来の蓄勢装置の大歯車５２の荷重Ｆは、回転角度θ＝１８０°付近で大きくなる。大歯車５２が損傷する限界強度より大歯車５２の応力がはるかに下回っていても、歯面の荷重Ｆがカム３のローラ１８を介して投入レバー１９に作用し、投入レバー１９に過大な荷重が作用する。その結果、投入制御機構４０２が破損するおそれがあった。破損を回避するには、投入制御機構４０の部品強度を大幅に増加させる必要があり、投入制御機構が大型化する。
【００５２】
このような不具合を解消するために、本実施例では、大歯車の歯の噛合い強度を部分的に低下させている。異常状態が発生したときには、強度を低下させた部分歯車５３の３枚の歯５３ｅ〜５３ｇが破損し、小歯車５１との噛合いが断たれ、投入制御機構４０を保護する。具体的には、部分歯車５３を大歯車５２より機械的強度が低い低弾性率の金属や非金属，樹脂のいずれかで構成している。
【００５３】
大歯車５２に嵌合する部分歯車５３の位置は、破損時に他の部品に影響の少ない位置に定める。具体的には、図１に示す位置とする。この状態では、投入ばね２８の蓄勢が完了したときに、部分歯車５３の最左側の歯５３ｄが小歯車５１とは噛合わない。本実施例によれば、異常状態で歯５３ｅ〜５３ｇが破損しても、部分歯車５３の端部の歯５３ｄだけは破損しない。部分歯車５３の歯が破損しても、次の投入動作の初期に小歯車５１と部分歯車５３との噛合いが復旧し、投入動作が可能となる。特に、部分歯車５３の歯の破損が不完全な場合でも、投入動作初期の投入ばね２８の駆動力による大歯車５２の回転により、機械的強度が低い部分歯車５３の歯の破損が進み、小歯車５１と大歯車５２とが滑らかに噛合うことが可能となる。また、投入動作終了後の投入ばねの再蓄勢動作も可能である。
【００５４】
よって、部分歯車５３の歯が破損した状態においても、遮断器の動作が可能である。ただし、破損片が他の機構部位に噛みこまれて不具合が発生するリスクがある。そこで、部分歯車の歯が破損した場合には、図２に示した投入動作終了の状態で、大歯車５２から部分歯車５３を取り外して交換できる。よって、短時間で遮断器を復旧できる。
【００５５】
本発明に係る遮断器の他の実施例を、図５ないし図７を用いて説明する。
【００５６】
図５は投入ばね蓄勢装置が備える大歯車５２と部分歯車５３の斜視図である。
【００５７】
図６は部分歯車５３だけの斜視図である。図７は、大歯車５２だけの斜視図である。
【００５８】
本実施例では、大歯車５２の歯幅ｂ１を部分歯車５３の歯幅ｂ２より大きくする（ｂ２＜ｂ１）。部分歯車５３の歯元には、幅方向に延びるスリット５３ｈを形成している。大歯車５２に嵌合する部分の部分歯車５３の幅は大歯車５２と同じであるが、部分歯車５３で歯が形成されていない部分には、締結用の孔５３ａを形成する。小ねじ５５を介して部分歯車５３を、大歯車５２に締結固定する。大歯車５２には溝部５２ｂおよび締結用のねじ孔５２ａが形成されている。
【００５９】
着脱自在の部分歯車５３を大歯車に嵌合するようにしたので、大歯車５２よりも機械的強度の劣る部分歯車５３でも使用可能になる。その結果、投入ばね蓄勢動作中に異常事態が発生しても、部分歯車５３の歯が先に破損するので投入制御機構を保護することができる。
【００６０】
また、歯元にスリット５３ｈを形成したので、異常状態が発生するとスリットの形成された歯５３ｅ〜５３ｇが他の歯に先んじて折損するので、小歯車５１と確実に噛合わなくなる。小ねじ５５を用いて大歯車５２に部分歯車５３を締結したので、部分歯車５３が破損しても交換が容易になる。部分歯車５３の材質は、大歯車５２と同一であってもよいし、大歯車よりも強度の劣るものでもよい。また、上記実施例では、部分歯車の噛合い終り側の歯の根元にスリットを形成しないで歯面の強度を他の歯よりも大にしているが、噛合い終り側の歯の幅方向長さを長くし、他の歯にスリットを形成しないようにしても、同様の効果が得られる。
【００６１】
さらに、本発明に係る遮断器の他の実施例を図１０ないし図１２を用いて説明する。
【００６２】
図１０は部分歯車５３の異常検出構成を示す図である。
【００６３】
図１１は部分歯車５３の歯に破損が無い標準状態での電動機指令および光電センサの出力線図である。
【００６４】
図１２は部分歯車５３の歯が１枚破損した異常状態での出力線図である。
【００６５】
図１０は投入ばね蓄勢中の一状態である。光電センサ５８が筐体１に固定されており、その検出面が大歯車５２および部分歯車の歯の側面に対向している。光電センサ５８は、演算処理装置５９に接続され、この演算処理装置５９と表示手段６０が接続されている。
【００６６】
図１１の標準状態の場合、電動機が起動すると光電センサ５８も起動して、それぞれ６１−１および６２−１の出力線図が演算処理装置５９に蓄積される。光電センサは大歯車５２および部分歯車５３の歯を検出するとＯＮ状態となり、投射光が歯間に出て反射光が検出面に戻らない場合にはＯＦＦ状態となる。
【００６７】
一方、図１０において、部分歯車５３の歯５７が折損した場合には、図１２の６３−２に示すように、光電センサの投射光が折損歯５７の上方を透過するため、光電センサのＯＦＦ状態が長くなる。よって、演算処理装置５９に蓄積した出力線図との比較により、部分歯車５３の歯の折損を検出することができる。さらに、表示手段６０に部分歯車５３の歯の破損を表示することにより、遮断器の保守担当者が早期に部分歯車５３の交換を行うことができる。このように、本実施例によれば、光電センサにより部分歯車５３の歯の破損を早期に精度良く検出することが可能であり、遮断器の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る電力用ガス遮断器の一実施例の模式図。
【図２】図１に示した電力用ガス遮断器の操作を説明する図である。
【図３】図１に示した電力用ガス遮断器の操作を説明する図である。
【図４】図１に示した電力用ガス遮断器が有するばね蓄勢装置の正面断面図である。
【図５】図１に示した電力用ガス遮断器に用いる大歯車の他の実施例の斜視図である。
【図６】図５に示した大歯車に取り付ける部分歯車の斜視図である。
【図７】図５に示した大歯車から部分歯車を取り去った状態の斜視図である。
【図８】大歯車の負荷を説明する図である。
【図９】本発明に係る電力用ガス遮断器の一実施例の正面図である。
【図１０】本発明に係る電力用ガス遮断器の一実施例の模式図である。
【図１１】部分歯車の歯の破損が無い場合の光電センサの出力線図である。
【図１２】部分歯車の歯の破損が有る場合の光電センサの出力線図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…筐体、２…カム軸、３…カム、５…主レバー、２６…遮断ばね、２８…投入ばね、５１…小歯車、５２…大歯車、５３…部分歯車、５８…光電センサ、５９…演算処理装置、６０…表示手段、４００…ばね操作機構、４０１…遮断制御機構、４０２…投入制御機構、４０３…遮断操作部、４０４…投入操作部、４０５…投入ばね蓄勢装置。
【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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